JP5259708B2 - 透析流体加熱システム - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、米国仮特許出願第10/982,170号(名称「High Convection Home Hemodialysis/Hemofiltration and Sorbent System」、2004年11月4日出願)に対する優先権および一部継続出願としての利益を主張し、この出願は、次に、米国仮特許出願第60/517,730号(名称「High Convection Home Hemodialysis/Hemofiltration And Sorbent System」、2003年11月5日出願)に対する優先権およびその利益を主張する。
(発明の分野)
本開示は、概して、医療用流体システムに関し、より具体的には、透析システム用の流体加熱に関する。
種々の原因により、個人の腎臓系は機能しなくなり得る。腎不全は、いくつかの生理的異常を生じさせる。水分および鉱物の平衡を保つこと、または日々の代謝負荷を排出することがもはやできなくなる。また、窒素代謝の毒性最終生成物(尿素、クレアチニン、尿酸、およびその他)が血液および組織中で蓄積し得る。
腎不全および腎臓機能低下は、透析で治療されてきた。透析は、そうでなければ正常に機能している腎臓が除去する、身体から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。腎臓機能置換のための透析治療は、治療が生命を救うことができるため、多くの人々にとって重要である。
1つの種類の腎不全療法は、カテーテルを介して、患者の腹腔に透析液とも呼ばれる透析溶液を注入する、腹膜透析である。透析液は、腹腔の腹膜に接触する。老廃物、毒素、および過剰な水分は、拡散および浸透により、患者の血流から腹膜を通って透析液の中へ通過し、すなわち、浸透勾配が膜にわたって発生する。使用済みの透析液は、患者から排出され、患者から老廃物、毒素、および過剰な水分を除去する。このサイクルが繰り返される。
自動腹膜透析(「APD」)、周期流透析、および連続流腹膜透析(「CFPD」)を含む、種々の種類の腹膜透析療法がある。
自動腹膜透析(「APD」)は、概して、排出、充填、および貯留サイクルを含む、バッチ療法である。しかしながら、APD機または「サイクル」は、典型的には患者が眠っている間に、自動的にサイクルを行なう。APD機は、治療サイクルを手動で行なわなければならないことから、および日中に補給品を運ばなければならないことから患者を解放する。APD機は、埋込型カテーテルに、未使用の透析液源またはバッグに、および流体排出管に、流体的に接続する。APD機は、透析液源から、カテーテルを通して、患者の腹腔の中へ未使用の透析液を送出し、透析液が腹腔内に貯留することと、老廃物、毒素、および過剰な水分の移転が行なわれることとを可能にする。透析液源は、複数の無菌透析液バッグとなり得る。
APD機は、腹腔から、カテーテルを通して、排出管に使用済みの透析液を送出する。手動過程と同様に、いくつかの排出、充填、および貯留サイクルが透析中に発生する。「最後の充填」は、CAPDおよびAPDの終わりに発生し、次の治療まで患者の腹腔に残留する。
周期流により、より長い期間にわたって患者から流体の全てを除去する代わりに、流体の一部分が除去され、より小さい時間増分後に置換される。
連続流またはCFPDシステムは、使用済みの透析液を廃棄する代わりに、清浄化または再生する。システムは、ループを通して、患者の体内および体外に流体を送出する。透析液は、1つのカテーテル管腔を通って別のカテーテル管腔から出て、腹腔に流入する。患者から退出する流体は、例えば、尿素をアンモニアに酵素的に変換するウレアーゼを採用する尿素除去カラムを介して、透析液から老廃物を除去する、再構成デバイスを通過する。次いで、アンモニアは、腹腔に透析液を再導入する前に、吸収によって透析液から除去される。アンモニアの除去を監視するために、付加的なセンサが採用される。CFPDシステムは、典型的に、バッチシステムよりも複雑である。
上記のシステムの全ては、透析液が、所望の温度、例えば、体温に加熱されることを必要とする。透析流体を加熱するための既知のシステムは、多数の理由で理想的とは言えない。いくつかのシステムは、より大量のエネルギーおよびより高い温度を必要とし、それは、透析液の流れが停止された場合に透析液を過熱し得る。また、いくつかの加熱システムによっては、透析液ポンプが加熱器の上流に位置せざるを得ない。このことは、流体量を測定し、流体温度に関係する体積測定誤差を生成する、いくつかのポンプにとって不利となり得る。さらに、いくつかの加熱システムにおける透析液の温度の測定は、それを通して流体温度が測定されるプラスチックフィルムの高い熱抵抗により、困難である。
本明細書で説明される加熱システムおよび方法は、透析、具体的には腹膜透析に関連して説明される。しかしながら、システムおよび方法は、血液透析(「HD」)、血液濾過(「HF」)、血液透析濾過(「HDF」)、連続腎置換療法(「CRRT」)等の任意の種類の透析、および他の医療用流体加熱システムにも適用可能である。
1つの主要な実施形態では、加熱システムは、誘導加熱システムである。本明細書で説明される誘導システムおよび方法は、概して、その改善された効率性により、以前の加熱器よりも低い温度に加熱することができる、比較的小型の使い捨て加熱モジュールを使用する。誘導システムおよび方法は、比較的剛体であり、流体陰圧下で崩壊しない、1つの金属管またはバッフル(例えば、直線または円筒形)、あるいは複数の管またはバッフルを使用することができ、関連医療用流体ポンプが、加熱セクションから上流または下流のいずれかに位置することを可能にする。
また、発熱体は、流体と直接熱的接触しており、流体の出口温度が、流体出口付近の管類温度の測定を介して、非常に密接に近似されることを可能にする。この測定は、入口流体温度および流体流速とともに、加熱器に供給される電力が、以下で説明されるような所望の温度を生成するように制御されることを可能にする。
さらに、誘導加熱システムが、磁場により変圧器の一次コイルから変圧器の二次コイルにエネルギーを伝達し、変圧器の一次コイルが変圧器の二次コイルに接触する必要がないため、二次コイルは、使い捨て品の内側に配置され、加熱されている透析流体と直接接触することができる。ここで、二次コイルは、加熱され、次に、流体を加熱するものの一部であるため、サセプタと称される。サセプタは、流体と直接熱的接触している。サセプタは、例えば、高い熱抵抗を有する、使い捨て加熱経路シートの外側と接触している抵抗プレートほど高い温度に加熱されなくてもよい。この種類のプレート加熱では、より高い熱抵抗の材料にわたって同じエネルギーを駆動するために、より高い温度差が必要とされる。金属にわたる温度勾配は、流体の中へ同じ量の電力を駆動するための温度勾配よりも低い。
本明細書で説明される誘導システムでは、電気回路を使用して、磁場が生成される。磁場は、透析システムの使い捨て品の流体経路に含有される、金属構造(サセプタと呼ばれる)に方向付けられる。磁場は、金属構造で電場を生成し、それは次に、金属構造で電流を生成する。電流は、金属装置におけるiR電力損失に起因して、金属構造で熱を生成する、金属構造のバルク抵抗によって抵抗される。一実施形態では、交流電流が金属装置で生成されるため、電流は、大部分は金属装置の表面上を流れる。より高い周波数および磁性金属装置の使用は、金属部の表面に向かって電流の流れを強制する傾向がある。本明細書で論議される誘導加熱モジュールのうちのいくつかは、サセプタおよび流体の表面積接触を最大限化しようとするように構成されている。
以下で論議される種々の実施形態では、一次コイルは、本明細書ではサセプタと呼ばれる二次コイルに巻装される、らせんコイルである。この構成は、効率的なコイルをもたらすことが分かっている、約2.5対3のコイル長さ対コイル直径比を有することができる。一実施形態でのらせんコイルは、非連鎖磁束を最小化するように、巻きの間に空間がなく巻装される。より小さい長さ対直径比のコイルは、端損失および低い全体電力効率を回避するために回避されるべきである。以下で示されるコイルはまた、サセプタによって充填されるコイルの内側の面積を最大限化するように、および磁束格差を低減するように、実行可能な限りサセプタに接近して巻装される。
一実施形態では、コイルワイヤは、特に、本明細書で使用される比較的高い周波数の電気回路で、コイルの交流抵抗を最適化する、リッツワイヤである。リッツワイヤは、表皮効果による、単一(より大きい)直径の導体コイルの増加した抵抗を低減するように、並列に巻装される、複数のワイヤ鎖を含む。本質的に、複数素線コイルワイヤは、ワイヤコイルの外径を増加させることなく、コイルを生産するために使用されるワイヤの表面積を増加させ、電流を少ししか伝導しないコイルの量を低減する。
本明細書で論議される種々の実施形態はまた、磁場を含有し、サセプタに向かって磁場を方向付けるように構成される構造(例えば、磁心)も提供し、それはまた、加熱サブシステムの性能も改善する。指向構造は、誘導加熱が典型的に動作する高周波数において、低い磁場損失を示す、フェライト材料となり得る。らせんコイルは、以下で論議される種々の実施形態では、フェライト指向構造に巻装され、以下で詳細に示され、論議されるように、使い捨て加熱モジュールの負荷の融通性を提供する。
本明細書で論議される実施形態の大部分では、二次コイルは、透析流体に直接接触する(ここで、二次コイルは、サセプタおよび使い捨て品の一部である)。1つの代替実施形態では、二次コイルは、流体に直接接触しない(ここで、二次コイルは、サセプタまたは器具の一部ではない)。代わりに、流体加熱モジュールの外側の二次コイルにおいて電流が誘導される。次に、二次コイルは、流体と接触している伝導性モジュールに電気的に接続される。二次コイルからの電流は、別個のモジュールにおけるiR電力損失に起因して、別個のモジュールを加熱する。この実施形態は、流体加熱経路で伝導性構造を抵抗加熱するために変圧器の二次コイルを使用する、抵抗型加熱として、以下で分類される。
さらなる代替実施形態では、別個の金属加熱モジュール、例えば、管が、抵抗加熱器等の器具加熱器と直接接触して配置され、主に伝導を通して加熱される。
管類は、種々の実施形態では、システムの全体熱伝達効率を強化するように修正される。例えば、管類は、その表面上に紋様を有することができ、それが流体に接触する管類の表面積を増加させる。代替として、流体が管類のより広く薄い断面を通って進行し、管類の表面積対流体量比を増加させるように、管類は、例えば、円形から楕円形に、平坦化または屈曲される。管類の内壁および管類の中間(流体が最も低温である)における流体の距離および対応する温度勾配差が減少させられるように、平坦な管類の流体経路は、より薄く作られる。
加熱システムはまた、管類の流体量セクションに対する高い表面積を形成して、表面積対流体比を増加させるように、相互と、管類の内面とに焼結することができる、伝導性粒子、例えば、金属球で、管類の断面を充填するステップも検討する。例えば、0.4mmの球体を担持する、長さ8.1cmを掛けた内径4mmの管セクションの試算は、約100mm平方の接触表面積を生じ、わずか約0.345mlの流体量を提供する。金属充填材加熱システムの利点は、より小さい管セクションの加熱、より小さい使い捨て加熱セクションの形成、および透析システムの使い捨て品の他の部分に組み立てやすい加熱セクションの提供の容易さを含む。
サセプタを通して電流を誘導する誘導システムでは、システムは、サセプタにわたる電圧降下およびサセプタを通って流れる電流を測定して、サセプタの電気抵抗を判定することができる。金属サセプタの初期抵抗、温度、および温度係数を知り、システムは、典型的に応答が遅い接触温度センサを通してその温度を測定するよりも迅速なこの方法を使用して、その抵抗を測定することによって、サセプタの平均温度を計算することができる。この温度測定方法はまた、使い捨て品の中に位置する金属加熱器を通して電流を駆動するために二次コイルを使用する、上記で説明される抵抗加熱システムで使用することもできる。
初期サセプタ温度は、一実施形態では、別の較正温度センサ(ダイオード、サーミスタ、集積回路センサ、赤外線センサ、またはサセプタと熱的接触している抵抗温度デバイス(「RTD」)(場合によっては、サセプタと較正温度センサとの間の熱的接触を確実にするために、システムで流体を使用する))を使用してサセプタ温度を測定することによって、判定される。初期サセプタ抵抗は、流体が加熱されていない時に生じる。初期抵抗は、モジュールによってわずかに変動し得る、サセプタ構成、例えば、管壁の厚さに依存する。したがって、設定較正手順は、温度を所与の使い捨て品の抵抗と一致させるように、各治療の開始時に行なわれる。
金属サセプタの温度係数は、金属の関数であり、金属の構成ではない。例えば、特定の種類のステンレス鋼の係数は、金属を使用するモジュールの構成にかかわらず、0.001オーム/℃となり得る。1つのデータ点および温度係数が分かれば、異なる測定された抵抗について異なるサセプタ温度を判定するための十分な情報を提供する。
システムは、(i)管の過熱を防止するための基準点として、または(ii)管と接触している流体の平均温度を計算するために、平均温度を使用することができる。たとえ管の平均温度が、透析流体温度の正確なまたは瞬時出口温度をもたらさなくても、システムは、加熱システムの安全制御で管の平均温度を使用することができる。例えば、サセプタまたは管の温度が劇的に急上昇した場合、空気が加熱モジュールに進入した、または流体の流れが停止したと想定することができる。加熱システムは、そのような場合に反応して、モジュールの通常制御を迂回し、コイルから電力を除去し、例えば、空気放出または流動閉塞ルーチンを行ない、それにより、(i)空気が患者または流動閉塞に到達すること、および(ii)モジュールが過熱することを防止するように、プログラムすることができる。
本明細書で論議される教示は、管類の使用に限定されない。例えば、iR加熱を生じるように、金属バッフルまたはプレートの中へ電流を誘導することができる。そのような構造は、例えば、アコーディオンまたはベローズの断面と同様の提案された形状に、1枚の金属板を折り畳むことによって、作り出される。バッフルは、代替として、流体が1つのバッフルセクションから次のセクションに流れることを可能にするように、別個のプレートに形成される開口部を有する別個の構造となり得る。金属バッフルは、一実施形態ではプラスチック筐体に結合される。
さらに代替として、円筒形サセプタが提供される。他のサセプタを以下に示す。本明細書で論議される実施形態のうちのいずれにも、プラスチック筐体を提供することができ、例えば、流体経路を形成する金属板部分の周囲に外側被覆される。
一実施形態では、管、バッフル、またはシリンダ型サセプタが、加熱モジュールに提供される。加熱モジュールは、以下の多くの実施例で示されるように、使い捨てカセットに接続することができる。代替として、モジュールは、例えば、患者管または供給管等の管の中で直列になった、システムの使い捨て品の異なる部品に接続される。さらに代替として、サセプタは、例えば、カセットに直接統合され、カセット内の伝導性バッフルとして提供される。
上記で論議されるように、平均管類または表面温度は、例えば、過熱を防止するために、安全制御に使用することができる。管類またはバッフルの金属加熱表面が流体と密接に熱的接触しているため、瞬時流体温度も厳密に監視し、制御することができる。金属加熱プレートまたは管類の外面温度は、実際の流体温度の正確な判定を可能にし、それは次に、加熱器を効率的に制御するために使用され、例えば、以下で詳細に論議されるように、オーバーシュートを低減する。
本願では、誘導流体加熱が顕著に論議されているが、本明細書で開示される多くの概念は、抵抗加熱等の他の種類の流体加熱に該当する。いずれの場合でも、透析器具の加熱サブシステムは、効率的であることを目的とする。加熱サブシステムは、熱が加熱器から透析器具に伝達されることを防止するように絶縁される。このことは、器具の内側周囲空気温度を低下させ、器具の内側から器具が除去しなければならない熱の量を低減する。器具の内側を低下させると、その信頼性が増加し、器具に収納される構成要素の動作温度が低下する。そのような構成はまた、ユーザにとってより低いエネルギー費、およびより環境に優しい器具ももたらす。
加熱器サブシステムの増加するエネルギー効率の上記の利点は、誘導、変圧器を使用する抵抗、および抵抗加熱器と加熱経路シートとの間の直接接触を使用する純抵抗を含む、全ての種類の流体加熱に該当する。加熱システムは、どの種類であるかにかかわらず、約250ミリリットル/分の流速で約22℃から約37℃に透析流体を加熱することが可能である。出願者らは、加熱サブシステムを80%以上エネルギー効率的にし、浪費電力を100ワット以下に制限しようと努めている。
また、本明細書では、所望の効果を達成するように、使い捨て透析流体セットの加熱経路または加熱部分と対応する加熱器との間に陰圧または陽圧を付与するためのシステムも論議される。例えば、流体加熱経路と1つ以上の加熱プレートとの間の表面接触を増加させるのに役立つように、陰圧を加熱中に付与することができる。流体加熱経路から流体を放出することが望ましい時、例えば、空気が流体中で検出され、流体が廃棄される必要がある時、または、新しい種類の流体がシステムに導入される予定で、古い流体が可能な限り洗い流される必要がある場合に、陽圧を付与することができる。加圧された加熱システムが、抵抗プレート加熱により役立ってもよい一方で、システムは、例えば、誘導システムのサセプタを収納する流体加熱モジュールが可撓性である、例えば、可撓性シートを有するか、または可撓性構成要素を有する時に、誘導加熱で使用することができる。
さらに、本明細書では、本明細書で説明される流体加熱器の種類のうちのいずにでも適用可能な制御方式またはアルゴリズムが論議される。制御方式は、フィードフォワード部分およびフィードバック部分を有する。フィードフォワード部分は、電力設定点の進路決定を生じる(加熱器は、一実施形態では加熱器への電力を調整することを介して制御される)。制御方式のフィードフォワード部分の進路設定は、フィードバックを使用せずに、流体の出口流体温度が所望の温度に到達することを可能にしようとする。このことは次に、温度オーバーシュートおよび所望の温度の到達の遅延等の、従来のフィードバックループ制限が最小限化されることを可能にする。フィードフォワード決定は、電力設定点を初期流体温度、最終流体温度、および流速に相関付ける表を使用して、行なうことができる。代替として、フィードフォワード決定は、表を生成するために使用される基礎方程式を使用して行なわれる。
加熱制御方式のフィードフォワード部分を介して、設定点が最初に決定された後、初期電力設定点を微調整して、所望の流体出口温度と実際の流体出口温度との間の誤差を排除するために、フィードバックループが採用される。フィードバックループは、比例利得、積分利得、または微分利得(「PID」)等の1つ以上の利得を電力設定点に適用して、電力設定点を調整することができる。代替として、フィードバックループは、フィードフォワード決定を修正し、例えば、実際の出口流体温度が低すぎれば、電力設定点のフィードフォワード決定で使用される差分Tを増加させ、または実際の出口流体温度が高すぎれば差分Tを減少させる。
したがって、本明細書で論議される実施形態に基づいて、改良型医療用流体加熱システムおよび方法を提供することが、本開示の利点である。
所望の流体温度を達成するために、より少ないエネルギーおよびより低い温度を使用することができる、流体加熱システムを提供することが、本開示の別の利点である。
関連する1つ以上の医療用流体ポンプの上流または下流に位置することができる、流体加熱システムを提供することが、本開示のさらなる利点である。
出口流体温度を正確に検出することができる流体加熱システムを提供することが、本開示のさらに別の利点である。
その上、本開示のさらなる利点は、過熱を低減する流体加熱システムを提供することである。
依然として、本開示のさらなる利点は、効率的な加熱制御を有する流体加熱システムを提供することである。
本開示のなおもさらなる利点は、加熱エネルギー供給(抵抗または誘導)と供給と接触している透析流体運搬部分との間に、加圧された接合面を有する、流体加熱システムを提供することでる。
また、腹膜透析システムまたは血液透析システム等の、任意の種類の透析または腎不全療法システムで使用可能な流体加熱システムを提供することが、本開示の利点である。
付加的な特徴および利点を本明細書で説明し、以下の詳細説明および図から明白となるであろう。
図1は、本開示の誘導透析流体加熱システムの一実施形態を図示する、斜視図である。 図2は、伝導性インダクタコイルを電気絶縁性筐体と噛合するための一実施形態を図示する、側断面図である。 図3は、伝導性インダクタコイルを熱的絶縁性筐体と噛合するための別の実施形態を図示する、斜視図である。 図4は、少なくとも1つのパンケーキ一次コイルおよびバッフル付き二次コイルを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの別の実施形態を図示する、斜視図である。 図5は、少なくとも1つの組込二次コイルを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムのさらなる実施形態を図示する、斜視図である。 図6は、保管中にコイルを保存する目的で提供することができる、絶縁筐体の内側の少なくとも1つの組込二次コイルを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの別の実施形態を図示する、断面立面図である。 図7は、渦巻きまたはらせん巻き一次コイル、第1および第2の部品を含む磁束指向芯、および二次コイル管を使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの実施形態を図示する、斜視図である。 図8は、渦巻きまたはらせん巻き一次コイル、磁束指向芯、および二次コイル管を使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの実施形態を図示する、斜視図である。 図9は、パンケーキ型一次コイルおよび二次コイルプレートを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの実施形態を図示する、斜視図である。 図10は、渦巻きまたはらせん巻き一次コイル、磁束指向芯、および複数の二次コイルプレートを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの実施形態を図示する、斜視図である。 図11は、渦巻きまたはらせん巻き一次コイル、および複数の二次コイルプレートを使用する、本開示の誘導透析流体加熱システムの別の実施形態を図示する、斜視図である。 図12は、複数のバッフルまたは介在絶縁バッフルを有する巻きを生じるように折り畳まれた、1枚の金属シートを使用する、二次コイルの実施形態を図示する、平面図である。 図13Aは、分割磁心を使用する本開示の誘導透析流体加熱システムの一実施形態を図示する、概略図である。 図13Bは、分割磁心を使用する本開示の誘導透析流体加熱システムの別の実施形態を示す、概略図である。 図14Aは、複数の別個のバッフルプレートを使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の分解斜視図である。 図14Bは、図14Aの加熱モジュールの平面図である。 図14Cは、図14Bの線XIVC−XIVCに沿って得られた、加熱モジュールの端断面図である。 図14Dは、組み立て時の図14Aの加熱モジュールの側面図である。 図14Eは、図14Aのモジュールのバッフルプレートの一実施形態の側面図である。 図15Aは、複数の別個のバッフルプレートを使用する、本開示の別の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の分解斜視図である。 図15Bは、図15Aの加熱モジュールの平面図である。 図15Cは、図15Bの線XVC−XVCに沿って得られた、加熱モジュールの端断面図である。 図15Dは、組み立て時の図15Aの加熱モジュールの側面図である。 図15Eは、図15Aのモジュールのバッフルプレートの一実施形態の側面図である。 図16Aは、複数の別個のバッフルプレートを使用する、本開示の別の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の分解斜視図である。 図16Bは、図16Aの加熱モジュールの平面図である。 図16Cは、図16Bの線XVIC−XVICに沿って得られた、図16Aの加熱モジュールの端断面図である。 図16Dは、組み立て時の図16Aの加熱モジュールの側面図である。 図16Eは、図16Aのモジュールのバッフルプレートの一実施形態の側面図である。 図17Aは、複数の別個のバッフルプレートを使用する、本開示のさらに別の二次コイル流体加熱モジュールの側面図である。 図17Bは、図17Aの線XVIIB−XVIIBに沿って得られた、図17Aの加熱モジュールの前断面図である。 図17Cは、図17Bの詳細XVIICの断面図である。 図17Dは、図17Aの加熱モジュールの正面図である。 図17Eは、図17Dの線XVIIE−XVIIEに沿って得られた、図17Aの加熱モジュールの底断面図である。 図17Fは、図17Aのモジュールのバッフルプレートの一実施形態の側面図である。 図18A−18Cは、1枚の金属板による複数のバッフルプレートまたは襞を使用する、本開示の別の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の斜視図である。 図18A−18Cは、1枚の金属板による複数のバッフルプレートまたは襞を使用する、本開示の別の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の斜視図である。 図18A−18Cは、1枚の金属板による複数のバッフルプレートまたは襞を使用する、本開示の別の二次コイル流体加熱モジュールの種々の部品の斜視図である。 図19Aは、誘導円筒形流体加熱モジュールの一実施形態の種々の部品の分解斜視図である。 図19Bは、図19Aの誘導円筒形流体加熱モジュールの立面図である。 図19Cは、図19Aの誘導円筒形流体加熱モジュールの平面図である。 図19Dは、図19Cの線XIXD−XIXDに沿って得られた、立面断面図である。 図20Aは、誘導円筒形流体加熱モジュールの別の実施形態の種々の部品の分解斜視図である。 図20Bは、図20Aの誘導円筒形流体加熱モジュールの立面図である。 図20Cは、図20Bの線XXC−XXCに沿って得られた、図20Aの誘導円筒形流体加熱モジュールの上断面図である。 図20Dは、図20Aの誘導円筒形流体加熱モジュールの平面図である。 図20Eは、図20Dの線XXE−XXEに沿って得られた、立面断面図である。 図21は、誘導円筒形流体加熱モジュールのさらなる実施形態の斜視図である。 図22は、誘導円筒形流体加熱モジュールのさらに別の実施形態の立面図である。 図23は、誘導円筒形流体加熱モジュールのさらなる実施形態の斜視図である。 図24は、誘導円筒形流体加熱モジュールのさらに別の実施形態の斜視図である。 図25Aは、複数の加熱管を使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールの一実施形態の種々の部品を図示する。 25B hHA図25Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側面図である。 図25Bの線XXVC−XXVCに沿って得られた、基部および設置された管の平面断面図である。 図25Dは、図25Aの組み立てられた流体加熱モジュールの平面図である。 図25Eは、図25Dの線XXVE−XXVEに沿って得られた、基部および設置された管の立面断面図である。 図26Aは、複数の加熱管を使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールの別の実施形態の種々の部品を図示する。 図26Bおよび26Cは、図26Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側面図である。 図26Bおよび26Cは、図26Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側面図である。 図26Dは、図26Aの組み立てられた流体加熱モジュールの端面図である。 図26Eは、図26Dの線XXVIE−XXVIEに沿って得られた、図26Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側断面図である。 図27Aは、複数の加熱管を使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールのさらなる実施形態の種々の部品を図示する。 図27Bは、図27Aの組み立てられた流体加熱モジュールの底端面図である。 図27Cは、図27Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側面図である。 図27Dは、図27Cの線XXVIID−XXVIIDに沿って得られた、図27Aの組み立てられた流体加熱モジュールの側断面図である。 図28Aは、複数の加熱管および巻き一次コイルを使用する、本開示の二次コイル流体加熱器のさらに別の実施形態の側面図である。 図28Bは、図28Aの線XXVIIIB−XXVIIIBに沿って得られた、図28Aの加熱器の前断面図である。 図28Cは、図28Bの詳細XXVIIICの断面図である。 図28Dは、巻き一次コイルを示す、図28Aの加熱器モジュールの正面図である。 図28Eは、図28Dの線XXVIIIE−XXVIIIEに沿って得られた、図28Aの加熱器の底断面図である。 図28Fは、図28Aの加熱器の加熱管の一実施形態の側面図である。 図28Gは、図28Aの加熱器とともに使用される加熱モジュールの斜視図である。 図28Hは、図28Aから28Gのものに非常に類似しているが、代わりに、第1および第2の管セクションに分割された長方形の管を採用する、代替的な流体加熱モジュールの正面図である。 図28Iは、図28Hの線XXVIIII−XXVIIIIに沿って得られた、図28Hの加熱モジュールの側断面図である。 図28Jは、図28Hの線XXVIIIJ−XXVIIIJに沿って得られた、図28Hの加熱モジュールの底断面図である。 図28Kは、図28Hの線XXVIIIK−XXVIIIKに沿って得られた、図28Hの加熱モジュールの上断面図である。 図28Lおよび28Mは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの一実施形態の斜視図および側面図である。 図28Lおよび28Mは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの一実施形態の斜視図および側面図である。 図28Nおよび28Oは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの第2の実施形態の斜視図および側面図である。 図28Nおよび28Oは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの第2の実施形態の斜視図および側面図である。 図28Pおよび28Qは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの第3の実施形態の斜視図および側面図である。 図28Pおよび28Qは、本明細書で説明される管流体加熱モジュールのうちのいずれかで使用される、静的ミキサの第3の実施形態の斜視図および側面図である。 図29Aは、単一管およびねじれた伝導性バッフルを使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールの一実施形態の正面図である。 図29Bは、図29Aの二次コイル流体加熱モジュールの側面図である。 図29Cは、図29Aの二次コイル流体加熱モジュールの平面図である。 図29Dは、隠線でねじれたバッフルを示す、図29Aの二次コイル流体加熱モジュールの背面図である。 図29Eは、図29Aの流体加熱モジュールのねじれたバッフルアセンブリの斜視図である。 図30Aは、伝導性ワッシャを使用する、本開示の二次コイル流体加熱モジュールの一実施形態の平面図である。 図30Bは、図30Aの二次コイル流体加熱モジュールの正面図である。 図30Cは、図30Aの線XXXC−XXXCに沿って得られた、二次コイル流体加熱モジュールの斜視図である。 図30Dは、図30Cの詳細XXXDの斜視図である。 図30Eは、図30Aの二次コイル流体加熱モジュールとともに使用される、ワッシャ加熱プレートの一実施形態の平面図である。 図30Fは、図30Aの二次コイルの絶縁筐体部分の一実施形態の斜視図である。 図31Aは、二重チャンバ流体加熱モジュールの一実施形態の断面斜視図である。 図31Bは、図31Aの二重チャンバ流体加熱モジュールのサセプタの一実施形態の斜視図である。 図32は、使い捨てポンプカセットに統合された流体加熱モジュールの一実施形態の斜視図である。 図33は、使い捨てポンプカセットに統合された流体加熱モジュールの別の実施形態の断面斜視図である。 図34は、使い捨てポンプカセットに統合された流体加熱モジュールのさらなる実施形態の断面斜視図である。 図35は、流体加熱経路、例えば、使い捨てポンプカセットの経路に捕捉されたステンレス鋼球を有する、流体加熱モジュールの実施形態の断面立面図である。 図36は、流体加熱経路、例えば、使い捨てポンプカセットの経路上に電着されたステンレス鋼を有する、流体加熱モジュールの実施形態の断面立面図である。 図37は、本明細書で説明される流体加熱モジュールに接続するためのポート接続部を有する、使い捨てポンプカセットの一実施形態の平面図である。 図38は、カセットに接続されたさらなる代替的流体加熱モジュールを示す、図37の使い捨てカセットの斜視図である。 図39は、透析器具の磁心および一次コイルを有する、動作可能位置のカセットおよび加熱モジュールを示す、図38の使い捨てカセットおよび代替的流体加熱モジュールの斜視図である。 図40は、本明細書で説明される流体加熱モジュールに接続するための組込ポート接続部を有する、使い捨てポンプカセットの別の実施形態の平面図である。 図41は、カセットに接続されたさらなる代替的流体加熱モジュールを示す、図40の使い捨てカセットの斜視図である。 図42は、単一管流体加熱モジュールに接続するための単一組込ポート接続部を有する、使い捨てポンプカセットのさらなる代替実施形態の平面図である。 図43は、カセットに接続されたさらなる代替的単一管流体加熱モジュールを示す、図42の使い捨てカセットの斜視図である。 図44は、図43の使い捨てカセットとともに動作可能である、単一管流体加熱モジュールのさらに別の代替実施形態の斜視図である。 図45は、図42から44に関連して示されたものと同様である、組込補強流体ポートの断面斜視図である。 図46は、例えば、図30Aから30Fの伝導性ワッシャ流体モジュールに接続可能に離間している、図45の組込補強流体ポートの平面図である。 図47は、図46の組込補強流体ポートのうちの1つの断面斜視図である。 図48は、代替的なループ状管流体加熱モジュールに接続された、使い捨てポンプカセットのさらなる代替実施形態の平面図である。 図49は、金属球または金属毛サセプタを含有する、使い捨て加温器バッグまたはポーチの斜視図である。 図50は、加熱器と使い捨て加熱インターフェースとの間に陽圧または陰圧を加圧することが可能な流体加熱システムの斜視図である。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図51A−51Iは、図50のシステム用の加圧環境を生成するように、フレームに、または入口あるいは出口管に、使い捨て加熱経路を密閉するための複数の実施形態を示す。 図53は、本明細書で論議される加熱システムを制御することができる制御方式の一実施形態を図示する、概略図である。 図53は、温度センサ応答時間改善方法およびアルゴリズムからのデータを示すグラフである。
以下の多くの実施例で示されるように、本加熱システムは、任意の種類の腎不全療法システム、例えば、任意の種類の腹膜透析(「PD」)、または、血液透析(「HD」)、血液濾過(「HF」)、および血液透析濾過(「HDF」)を含む、任意の種類の血液療法等の、加熱を必要とする医療用流体システムとともに使用するための、使い捨てユニットの流体加熱経路とともに動作することができる。
(変圧器を使用する抵抗システ)
ここで、図面、特に図1を参照すると、システム10は、変圧器を使用する別の可能な抵抗実施形態を図示する。ここで、一片の金属20aが使い捨て品の中に配置され、それは電流を通過させることによって加熱される。変圧器の二次巻線によって供給される電流は、一次巻線に接続されるAC主電源から電気的に絶縁される。器具は、使い捨て品と電気接触して、変圧器からの電流が、使い捨て品に含有される金属を通過することを可能にする。一次コイル12および二次コイル14は、器具の中に位置する。変圧器の二次コイルは、電気接触を介して使い捨て品に接続され、加熱された金属部は、使い捨て品の中に位置する。
システム10では、変圧器の一次コイル12は、変圧器の二次コイル14に向かって方向付けられる磁場を生成し、二次コイル14において電流を誘導する。二次コイル14における電流は、使い捨てセット、例えば、使い捨て透析セットの一部となり得る、変圧器の二次コイルと比較して高い電気抵抗を有し、加熱される流体と熱的接触している、金属構造20cに伝えられる。
加熱器筐体22は、例えば、ルアー継手、有鉤継手、部分22上のプレス嵌め、剛体管セクション上のプレス嵌め部分22を介して、管類(図示せず)に連結することができる。加熱器筐体22は、緩い管類(例えば、使い捨てカセットに接続される管類)の一部に接続するか、またはその一部になるか、または使い捨てカセットに直接組み込むことができる。加熱筐体22および金属構造20aは、それらの用途に適した断面形状を有することができ、例えば、使い捨てカセットの剛体経路については正方形または長方形、または管類接続部については円形である。加熱器筐体22の好適な材料は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ウレタン、または潜在的には、他の高温プラスチックを含む。
一次および二次コイル12および14は、金属構造20aに対して、i2R電力損失に起因して過度に熱を生成しないワイヤでできていることが有利である。一次および二次コイル12および14の好適な材料は、(i)Cooner Wire(coonerwire.com)のリッツワイヤ、P/N=1650/44SPSN、各鎖が絶縁された44 AWGリッツワイヤの1650鎖であって、より高いコイル電流によく適すると考えられる、ナイロンで巻装された束、および(ii)New England Wire Technologies、P/N=NELD1050/44、SPSD Type2のリッツワイヤであって、より低いコイル電流によく適すると考えられ、所与の空間でのより多くの巻数を可能にする、ワイヤを含む。
システム10では、一次コイル12に電力供給するための電子機器は、プリント回路、特定用途向け集積回路(「ASIC」)、および同等物等の回路24となり得る。図1に示された回路24は、処理およびメモリ記憶を含む、論理インプリメンタ16を含む。論理インプリメンタは、入力18a(例えば、センサおよび他の論理デバイスからのアナログまたはデジタル入力)を受信し、出力18b(例えば、加熱器電力供給部または他の器具デバイスへのアナログまたはデジタル出力)を生成する。図示した実施形態での回路24は、電源26と、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(「IGBT」)型切替デバイス28または金属酸化膜電界効果トランジスタ(「MOSFET」)等のトランジスタを動作させる、ゼロ交差切替電子機器とを含む。一実施形態での切替デバイス28は、オン状態からオフ状態へ、またはオフ状態からオン状態へ遷移する際に、トランジスタ切替要素28における電力損失を低減するようにオン状態とオフ状態との間で遷移させられる時に、関連トランジスタにわたってゼロの電圧、またはトランジスタを通してゼロの電圧を有する、IGBT、60アンペア、1kVのデバイスである。
次に、切替デバイス28は、システム10の一次コイル12を活性化する、準共鳴LC回路30を制御する。一次コイル12は、インダクタンスが約0.5から約50uHに及ぶことができる。コイル12は、ワイヤにおける電力損失に応じて、最大電力を送達するように10アンペア以上に活性化することができる。LC回路30は、約20〜1000kHzの共鳴周波数を有することができる。電源26からの所要電力は、例えば、入口流体温度、出口流体温度、および流速に応じて、流体の中への最大電力送達のためには、約300Wから約1000Wである。ブリッジ整流器(図示せず)も、電源26と準共鳴LC回路30との間に接続することができる。
システム10および本明細書で説明されるシステムの典型的な動作周波数は、概して高周波数と見なされる、約20kHzから約1MHzである。可聴雑音は、電子機器、一次コイル12、および二次コイル14によって放射される、周波数範囲の低周波数終点を制限する。誘導コイルを駆動するために使用される切替回路における電力損失は、周波数範囲の高終点を制限する。より高速の電子構成要素が、将来、上記の指定高終点を増加させる可能性がある。
図示した実施形態では、回路24、一次コイル12、および二次コイル14は、器具の一部であり、使い捨てではない。金属構造20aおよび筐体22に接触する、加熱された流体は、使い捨てセットの一部である。したがって、患者または介護者は、動作のために、二次コイル14上に金属構造20a/筐体22を搭載する必要がある。図示した実施形態では、金属構造20aは、離間し、それぞれ二次コイルリード14aおよび14bを受け入れるように構成され、例えば、中空である、(一体化して形成または接続された)伝導性脚および延長部21および21を含む。伝導性脚または延長部21は、コイルリード14aおよび14bの外径の周囲で密閉する内径を伴って形成することができる。内径は、コイルリード14aおよび14bが、構造20aに接触する無菌医療用流体に実際に触れることを防止する、ブラインドボアを形成する。しかしながら、伝導性脚または延長部21は、コイルリード14aおよび14bが金属構造20aと電気接触を行なうことを可能にする。絶縁筐体22は、脚または延長部21の周囲で密閉して、透析流体が脚21と筐体22との間で漏出することを防止する。
磁束を捕捉し、それを二次コイル14に向かって方向付けるために、システム10は、一次コイル12および二次コイル14の巻線を包囲する、磁心(ここでは、内側中実シリンダ34aおよび外側中空シリンダ34b)を提供する。システム10は、コイル12および14がそれぞれ単一の巻線を含むことを示し、一次コイル12が磁心の内側部分34aに巻装され、二次コイル14が一次コイル12に巻装されている。このパターンを繰り返すことができ、つまり、第2の一次コイル巻線が第1の二次コイル巻線の周囲にある等で、所望するだけの数の一次/二次コイル層を追加するか、または一次および二次コイルの順番を逆転させることを理解されたい。磁心の外側部分34bは、最外二次コイル層の周囲に嵌合される。
図1では、使い捨て金属構造20aは、製造の容易性および費用がそのように決定づけるならば中実となり得る、円筒形の焼結金属、例えば、ステンレス鋼の構造である。二次コイル14へ誘導され、一次コイル12を介して構造20aへと流れる電流は、当技術分野では表皮効果として知られているものにより、略円筒形構造20aの表面の周囲で流れる傾向がある。所与量の金属に対するエネルギーを最適化するために、多孔性金属または焼結金属球でできたシリンダ20aの中へ、中実で円筒形の焼結金属管が形成されるか、またはくり抜かれる。絶縁部材32は、中空シリンダ20aによって形成される開口部の中へ充填することができる。または、絶縁部材32の周囲で、焼結シリンダ20aを形成する、例えば、共に圧迫することができる。いずれにしても、結果として得られる構造は、電流の大部分が存在する外壁構造に向かって、加熱部分22を通って流れる流体を強制する。
その代わり、システム10は、使い捨てセットの絶縁筐体22に一次コイル12を代わりに巻装し、二次コイル14および関連接点を排除し、金属構造20aが誘導加熱システムの二次コイルまたはサセプタとして動作することを可能にすることによって、誘導システムに変換させることができる。回路24は、変換された誘導システムにおいて、上記で説明されるように動作する。それは、以下で説明される誘導システムに電力供給するために、同様に好適である。
(一般的な誘導システム)
誘導加熱により、加熱システムは、流体と熱的接触している金属サセプタに電流を通過させる。そうするために、一実施形態での加熱システムは、サセプタとして知られている変圧器の二次コイルの中へ電力を駆動する変圧器の一次コイルと磁気接触させて、金属サセプタを配置する。この構成は、変圧器の一次コイルから使い捨て品内の金属サセプタ構造を電気的に絶縁する。加熱システムは、電気変圧器の二次コイルとして、使い捨て品内の金属構造を使用する。システムは、使い捨て品内の金属構造に向かって変圧器の一次コイルの変化する磁場を方向付け、次いで、変化する磁場は、金属構造において変化する電場を誘導し、それは次に、伝導性金属構造を通って流れるように電流を誘導する。変圧器一次コイルは、使い捨て品の外部を通して変圧器一次コイルで生成される電力損失による熱を方向付けて、効率性を改善するように、使い捨てセットの加熱領域に熱的に連結することができる。
誘導加熱システムは、高周波数で動作することができる。サセプタの中へ磁場を誘導するために使用される高周波電流には、加熱器サブシステムの外側で電磁妨害を生成する能力がある。医療業界は、医療器具が全体として放射することができる放射線の量に厳しい制限を設けている。本加熱システムは、(i)コイルから磁場を完全に(またはほぼ完全に)吸収するようにサセプタを構成する、(ii)サセプタに磁場を方向付けるために、フェライトまたは他の磁性材料を使用する、および(iii)放射された電磁場を制限するように遮蔽を提供する、といった方法のうちの1つまたは組み合わせで、放射される放射線の量を封じ込めるように構成される。
したがって、本明細書で説明されるシステムは、磁場を封じ込めるように、軽量で安価なアルミニウムシートで可能な限り加熱サブシステムを包囲することができる。シートの厚さは、誘導加熱器のコイルによって生成される磁場がシートから漏出できないように十分となる必要がある。他の潜在的に好適な遮蔽材料は、損失性フェライト材料および磁性鋼を含む。
図2は、屈曲させられ、次いで、絶縁管22の内側に嵌合されている、金属、例えば、ステンレス鋼の管を含む、代替的金属構造20b、または誘導システム用のサセプタを図示する。曲管20bは、絶縁管22を伸縮させ、管22を曲管20bの形状に合致させる。図3は、さらに代替的な金属構造20cまたはサセプタを図示し、伝導管は、その縦軸に沿って屈曲させられ、絶縁管22の内側に嵌合され、管22を曲管20cの形状に合致させる。絶縁管22は、さらに代替として、金属管または表面に真空密閉され、または逆も同様である。さらに別の代替実施形態では、絶縁管22は、金属構造の周囲で熱収縮される。
ここで図4を参照すると、システム40は、代替的誘導加熱器を図示し、変圧器の二次コイル44は、システム10の加熱部分22について上記で論議される材料のうちのいずれかでできている、絶縁性、例えば、プラスチックの筐体46の中に配置される。プラスチック筐体46はまた、例えば、透析用途のための使い捨てカセットの一部として、使い捨てセットに組み込まれる。パンケーキコイルとしてここで示される一次コイル42は、筐体46より上側および/または下側に配置される。実施形態での一次コイル42は、図1のシステム10とともに上記で示される同じ回路に接続することができる。
筐体46は、透析流体(例えば、透析液または透析液成分)入口48aと、透析流体出口48bとを含む。筐体46はさらに、バッフル38を通って前後に曲がって進む二次コイル44の上方に透析流体を方向付ける、バッフル38aから38d(本明細書では、総称して、バッフル38と呼ばれるか、または概して個別にバッフル38と呼ばれる)を含む。一実施形態でのコイル44は、バッフル38が必要とされないように十分密集している。二次コイル44は、代替として、パンケーキコイル状コイル42であり、別個のバッフル38が必要とされないようにバッフリング機能も果たす。
二次コイル44は、ステンレス鋼、例えば、ステンレス鋼316型等の医療グレード適合性材料で被覆された銅等の、誘導適合性金属で作ることができる。二次コイル44は、代替として、コイル形態に屈曲され、銅棒、銅粒子、または銅切削物等の誘導適合性金属で充填される、ステンレス鋼管である。二次コイル44は、代替として、純ステンレス鋼である。
ここで図5を参照すると、システム50は、さらに代替的な誘導加熱の実施形態を図示する。ここで、二次コイル54、例えば、誘導適合性材料、例えば、銅でできているパンケーキコイルは、1つ以上の壁、例えば、筐体56の底壁52に組み込まれる。筐体56は、例えば、ステンレス鋼でできている、上記で説明されるようなバッフル38を含むか、または、ステンレス鋼網または他の金属充填材で充填することができる。壁52より下側に配置さされる、一次コイル(例えば、システム40のパンケーキコイル42)は、加熱され、次に、バッフルまたは充填材および筐体56内の流体を加熱する、二次コイルにおいて、電流を誘導する。筐体56はさらに、加熱されていない透析流体を受容するための入口58aと、加熱された流体を一掃するための出口58bとを含む。
ここで図6を参照すると、システム60は、さらに別の代替的な誘導加熱の実施形態を図示する。ここで、パンケーキコイル42等の一次コイルは、1つ以上の二次コイル54、例えば、誘導適合性材料、例えば、銅でできている、パンケーキコイルの中へ、電流を誘導する。1つ以上のコイル54は、射出または挿入成形される、1つ以上の絶縁スリーブ62に組み込まれる。次に、1つ以上のスリーブ62は、筐体66内に配置される。1つ以上のスリーブ62は、加えて、バッフリング機能を果たすことができ、入口68aから出口68bに透析流体を方向付ける。筐体66は、加えて、ステンレス鋼網または他の医学的適合性金属充填材で充填することができる。
本明細書で説明される実施形態のうちのいずれかでは、透析流体の誘導加熱は、導電性の加熱された要素(例えば、焼結金属20a、管類20bおよび20c、コイル44、図5の金属充填材、図6の金属を充填したプラスチック62、そのそれぞれを概して「サセプタ」と称することができる)から流体へのエネルギーの良好な熱伝達を提供する。サセプタの低熱質量は、流動が開始し、停止する、例えば、停滞している時に、サセプタに貯蔵される潜熱による、流体の過熱をほとんどもたらさない。以下で説明されるような赤外線センサ等の反応が速い流体温度センサと組み合わせて、迅速応答サセプタ20は、出力流体温度の効率的な制御を達成する。
本開示はまた、サセプタとして、または、より正確に言えば、サセプタ20の代わりに、透析流体自体を使用するステップも検討する。概して、伝導性材料の中に磁場を生成する物理的構成は、材料中に電流を生成する。透析流体は、伝導性であるため、サセプタ、つまり、熱自体の代わりに使用することができる。これを行なうことの1つの欠点は、透析流体の比較的低い伝導性が、適正な加熱を提供するためには、一次コイルに比較的高い電圧を必要とすることである。
上記で示されるように、1つの可能な一次コイル設計は、パンケーキ設計である。しかしながら、ある研究によれば、最も効率的な一次コイル設計は、「パンケーキ」設計の使用を制限し得る、ソレノイド巻線と同様の金属構造またはサセプタ20に巻装されるコイルである。したがって、図1では、一次コイル12aは、絶縁体22に巻装することができ、金属装置20aは、より効率的な加熱器を提供するための二次コイルである。上記の図4および6については、コイル42は、代替として、各筐体に巻装され、図5では、コイル54は、代替として、筐体56を通ってらせん状に巻装される。
ここで図7を参照すると、システム70は、さらなるソレノイド状コイルの実施形態を図示する。ここで、コイル72は、金属芯76を包み込み、それは、ここでは管80である二次コイルを通る磁束Φを方向付けるように、第2の芯本体82と協働するアーム78aおよび78bを含む。磁束Φは、矢印によって示されるように、アーム78aおよび78bの上方に、および管80の下方に進行する。本明細書で示される実施形態のうちのいずれかでのコイル72は、図1に示された電子回路24を介して電力供給することができる。管80は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。磁気加熱管またはサセプタは、流体加熱システムのエネルギー効率を改善する。本明細書の実施形態のうちのいずれかでの金属芯76および82は、高周波数でさえも安定する傾向がある、磁性物質となり得る。
図示した実施形態では、透析流体は、管80の内側を通って流れる。管80は、以下で示されるような単一の幅広い管、または、同様に以下で示されるような複数の狭い管となり得る。ここで、管80の内側は、サセプタ管80の温度を測定して、例えば、システム中の空気または低流動性を検出する、温度センサに連結することができ、システムが、反応し、空気が患者に到達するのを防止すること、ライン閉塞を除去すること、および/または管80の過熱を防止することを可能にする。
ここで図8を参照すると、システム90は、さらに別のソレノイド状コイルの実施形態を図示する。ここで、コイル72は、金属芯76を包み込み、それは、ここでは管92aである二次コイルを通して磁束Φを方向付ける、アーム78aおよび78bを含む。流体は、関連する矢印によって示されるように、管92aを通って流れる。管92aは、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。温度センサ94は、管90の下流端に配置され、加熱システム90にフィードバックを提供するための温度センサの1つの好ましい配置を示す。芯76およびアーム78aおよび78bは、上記で説明されるように動作する。
ここで図9を参照すると、システム100は、パンケーキコイルの実施形態を図示する。ここで、パンケーキコイル42は、二次コイルと加熱器プレート102および104とを通して、そのコイルの平面と垂直に磁束Φを方向付ける。本明細書で示される実施形態のうちのいずれかでのコイル42は、図1に示された電子機器24を介して電力供給することができる。加熱器プレート102および104は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。流体は、関連する矢印の方向に、矢印と垂直に、または矢印に対して斜めに、プレート102および104より上側および/または下側で流れることができる。ここで、および本明細書で論議される他の平坦なプレートの実施形態で、プレートは、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。
ここで図10を参照すると、システム110aは、さらに別のソレノイド状コイルの実施形態を図示する。ここで、コイル72は、金属芯76を包み込み、それは、複数の二次コイルと、加熱器プレート112、114、116、および118とを通して磁束Φを方向付ける、長い方のアーム78aおよび短い方のアーム78bを含む。加熱器プレート112、114、116、および118は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。シートは、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。流体流動は、プレート112、114、116、および118の周囲で上下に、または、プレート112、114、116、および118の周囲で左右に、曲がって流れることができる。アーム78aおよび78bはまた、サセプタプレート112、114、116、および118を収容するように、同じ長さであり、両方長いかまたは両方短いかのいずれかであってもよい。
ここで図11を参照すると、システム110bは、さらに別のソレノイド状またはらせんコイルの実施形態を図示する。図10Aのシステム110aのように、システム130は、複数の加熱器プレート112、114、および116を含む。ここで、コイル72は、複数の加熱器プレート112、114、および116等を包み込む。加熱器プレート112、114、および116は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。流体流動は、プレート112、114、および116の周囲で上下に、または、プレート112、114、および116の周囲で左右に、曲がって流れることができる。プレート112、114、および116は、別個の金属シートとなり得るか、または1枚のシートから形成することができる。シートは、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。
ここで図12を参照すると、サセプタまたは二次コイル120は、バッフル付きサセプタの実施形態を図示する。上記で論議される別個のバッフル38aから38dとは対照的に、コイル120は、蛇行性またはバッフル付き経路を形成するように複数回屈曲される、1枚のステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430で形成される。複数の絶縁バッフル124aから124d(本明細書では、総称して、バッフル124と呼ばれるか、または個別にバッフル124と呼ばれる)は、筐体122の壁から内向き、かつ1枚のシート120の襞の間に延在する。バッフル124は、加熱されたシート120の襞の周囲で透析流体の流れを区分化する。透析流体の流れは、図12で配向されるように、筐体120に対して、最上部から底部へ、底部から最上部へ、ページの中へ、およびページから外となり得る。
二次コイル120とともに動作可能な一次コイルは、筐体122のいずれか1つ以上の側面に隣接して配置される、パンケーキコイルとなり得る。代替として、一次コイルは、上記で示されるソレノイド様式で、筐体122およびサセプタ120に渦巻状またはらせん状に巻装される。本明細書で示される、任意の金属芯76または本体82および関連アームは、磁性となり得る。上記のシステムのそれぞれでは、コイル72、芯76、本体82が、それぞれ透析器の一部である一方で、二次コイルまたはサセプタは、無菌透析流体使い捨て品の一部である。
ここで図13Aおよび13Bを参照すると、システム130aおよび130bは、分割磁心76a/76bを採用し、それぞれ使い捨て加熱管132(図13A)および134(図13B)の挿入および除去を促進する、誘導加熱システムを図示する。一次コイル72は、上記で説明される誘導回路24に接続し、磁気感受性材料のステンレス鋼430となり得る、磁心76a/76bを包み込む。管132および134は、ステンレス鋼であり、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430が一実施形態である。
磁心76a/76bは、加熱管またはサセプタ132および134に磁束を方向付ける。図示した実施形態でのサセプタ132および134は、金属管の単一ループである。磁心76a/76bを通過させられると、磁心は、磁心76a/76bのループの中心を通して磁場を方向付ける。
システム130aおよび130b用の使い捨て品は、相互と電気接触を行なう管の流体入口および出口とともに、伝導性金属管132および134を含む。コイル72および磁心76a/76bは、使い捨て品の管132および134が容易に搭載され、磁心から除去されてもよいように、配置される。システム130bでは、管類134の形状は、重複する管の端とともに単一の連続屈曲が生成されるように、より単純である。
金属管132および134は、磁心76を間にして一次コイル72と向かい合って示されているが、管132および134は、代替として、一次コイル72に近づけて、依然として各システム130aおよび130bに搭載することができる。例えば、芯部分76bは、システム器具の主要本体内で一次コイル72に沿って配置することができるが、芯部分76aは、システム器具のドアの中に提供される。次いで、金属管132および134のいずれかは、ドアが閉じられ、芯部分76aおよび76bが芯部分76を形成するように噛合されると、継目136の周囲でループ状に成るように、器具に搭載することができる(例えば、使い捨てカセットとともに)。カセットおよびサセプタのそのような搭載は、コイル72により接近して金属管132および134のいずれかを配置し、加熱器の効率性を増加させる。
(バッフル付き加熱モジュール)
ここで図14Aから14Eを参照すると、加熱モジュール150は、1つの可能な二次コイルおよび筐体の実施形態を図示する。加熱モジュール150の筐体は、基部152と蓋162とを含む。基部152および蓋162は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ウレタン、または潜在的には、他の高温プラスチック等の、好適な医療グレードプラスチックでできている。基部152は、長い方の側壁154aおよび154bと、短い方の端壁156aおよび156bと、底部158とを含む。端壁156aでは、基部152は、透析流体入口160aおよび透析流体出口160bを含むか、または画定する。
透析流体入口160aおよび透析流体出口160bは、ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、好適な医療用管ポートコネクタとなり得る。透析流体入口160aおよび透析流体出口160bは、加熱モジュール150を、例えば、使い捨てポンプおよび/またはカセットに直接接続することができる。透析流体入口160aおよび透析流体出口160bは、代替として、加熱モジュール150を、供給または患者ラインと直列になっているような、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に接続する。すでに混合した透析液、または透析液を作製する際に使用される流体成分あるいは濃縮物を加熱するために、本明細書で説明される流体加熱の実施形態のうちのいずれも使用できることを理解されたい。
蓋162は、長い方の側壁164aおよび164bと、短い方の側壁166aおよび166bと、最上部168とを含む。端壁166aでは、蓋162は、それぞれ入口および出口カバー170aおよび170bを含むか、または画定する。
図14Aから14Cは、一実施形態では、加熱モジュール150が、その二次コイルとして、7つの伝導性バッフルプレート172aから172g(本明細書では、総称して、加熱器バッフルプレート172と呼ばれ、かつ概して個別にバッフルまたはプレート172と呼ばれる)を採用することを図示する。バッフルプレート172は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。バッフル172は、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。
図14Bおよび14Cで見られるように、透析流体流動は、プレート172aから172gの長さに沿って前後に曲がって流れる。図示した実施形態でのプレート172aから172gはそれぞれ、対応する開口174(図14E)を画定し、それは、隣接するプレートの基部152の端156aまたは156bのいずれかに位置することが交互になり、一方の端から別の端まで交互のプレートに沿って、強制的に流体を前後に流れさせる。このことは、プレートまたはバッフル172が、全て同じとなり、次いで、組み立てのために交互配設で嵌合されることを可能にする。このことはまた、各プレート172が図14Cに示されるのと同様に、その端のそれぞれにおいて固定して担持されることも可能にし、その場合、プレート172の底部は、基部152の底158によって画定される溝176aから176gに摩擦嵌入し、プレート172の最上部は、蓋162の最上部168によって画定される溝178aから178gに摩擦嵌入する。プレート172の端は、同様に、基部152の端156aおよび156bによって画定される溝(図示せず)に摩擦嵌入される。
図示した実施形態では、底部158から最上部168までのモジュール150の高さ(図14Dで最も良くわかる)は、約0.47インチ(11.9mm)である。入口/出口160a/160bの先端から最上部168までのモジュール150の高さ(図14Dで最も良くわかる)は、約0.80インチ(20.3mm)である。図示した実施形態では、側面164aから側面164bまでのモジュール150の幅(図14Bで最も良くわかる)は、約0.84インチ(21.3mm)である。出口カバー170aから出口カバー170bまでのモジュール150の幅(図14Bで最も良くわかる)は、約0.99インチ(25.1mm)である。プレート172は、長さ約3.25インチ(8.26cm)および高さ0.38インチ(9.7mm)の寸法(図14Eで最も良くわかるような)を有することができ、約0.036インチ(9.1mm)となり得る、ほぼバッフル172の厚さによって、離間される。
上記で論議される溝を使用して頑丈にプレート172を担持するために、ボンドは使用されなくてもよいが、医学的に安全な高温接着ボンドを使用することができる。また、一実施形態では、流体が加熱モジュール150から漏出しないように、蓋162が基部152にスナップ式で嵌合する。流体密封シールを提供するのに役立つように、蓋162と基部152との間で、ガスケット、または軟質の柔軟材料を圧迫することができる。再度、蓋162を基部152に密閉するために、医学的に安全な接着ボンドまたは超音波溶接を使用することができる。
一実施形態では、加熱モジュール150を使用する流体加熱システムは、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、組み立てられた基部152および蓋162に一次変圧器コイル72を巻装する。らせんコイル72は、組み立てられた基部152および蓋162の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口160aおよび出口160bを露出したままにする。一次コイルは、例えば、図1に示された電子機器24を介して電力供給される。
電力供給部としてSunpentown製の熱板P/N:SR-1881からの電子回路を使用して、加熱モジュール150に非常に類似した流体加熱モジュールを試験した。らせんコイルの軸が、図14Aに示されたブレード172の長さと少なくとも実質的に平行となるように、使用された一次コイル72を、加熱モジュールの筐体の周囲でらせん状に17回巻装した。コイル72は、約22AWGの小径ワイヤであった。約335ml/分の速度で使い捨て品を通過する水により、加熱モジュールが水を約22.3℃から約56.2℃に加熱し、それは、水への約789ワットの加熱モジュールの電力入力を示した。主にAC主電源から熱板の中への電力は、888ワットで測定された。このことは、約89%の全体効率を示した。
加熱モジュール150は、磁気および熱の観点から効率的である。金属サセプタブレード172は、比較的安価で作製することができ、部品数は最小である。ブレードを薄くし、誘導周波数を低下させることにより、電流キャンセルの効果が増加し、加熱モジュール150があまり効率的ではなくなる。一方で、より薄いブレード172は、加熱モジュール150の応答性を高め、透析流体を過熱し難くすることができる。これらの要素はそれぞれ、加熱モジュール150に選択される最終寸法に関わってくる。
より高い温度でプレートを動作させることによって、金属ブレード172の数を低減することができ、流体の中への同じ量の電力を達成することができる(同じ流体温度上昇および流速)。例えば、55℃に加熱される加熱モジュール150について上記で示される7つとは対照的に、75℃で動作する同じ金属プレート172のうちの2つを使用すると、同じ流体流速について同じ流体出口温度を達成する。
ここで図15Aから15Eを参照すると、代替的な加熱モジュール180が図示されている。加熱モジュール180は、上記の加熱モジュール150に非常に類似しており、加熱モジュール150の多くの類似要素番号を含み、参照することにより、これらの番号に関する全ての開示および代替案を組み込む。図示した実施形態では、加熱モジュール180は、図14Aから14Eで示された7つとは対照的に、6つのプレート172aから172fを有する。プレート172aから172fは、上記で説明されるように溝176aから176fおよび178aから178fを介して、および必要であれば好適な接着ボンドを介して、機械的に担持される。流体は、代替として、上記で説明されるように、開口174を介してプレートの間を進行する。
加熱モジュール180と加熱モジュール150との間の主な違いは、基部182の同じ長い方の側面154bに沿って、入口160aおよび出口160bと、それぞれ入口および出口カバー170aおよび170bとを提供するように、基部182および蓋184が上記から修正されることである。バッフル流動が基部182の側面154aにおいて開始し、基部182の側面154bにおいて終了することを可能にするように、初期流路157が基部182の端156bに追加される。
基部182の同じ長い方の側面154bに、入口160aおよび出口160bの両方を配置することにより、一次巻線がプレート172の長い方の長さと少なくとも実質的に平行に及ぶように、図15Aで見られるような縦方向の一次コイル72の巻装を促進する。つまり、図15Aで見られるようなコイルの軸は、プレート172の面と少なくとも実質的に垂直である。加熱モジュール180は、熱伝達の観点からは、加熱モジュール150と実質的に同じであるが、磁気結合の観点からは異なる。ここで、ブレードにおける電流は、ブレードの縁に沿って流れ、したがって、いずれの現実的な周波数についても電流キャンセルがない。この概念の不利点は、コイルの1回の巻きの内側で形成される断面積と比較して、短いコイルの長さ(図15A参照、巻数の積層によって生じる長さ)による、不良なコイル効率である。
コイル72はまた、その軸が蓋184の最上部168および基部182の底部158と少なくとも実質的に垂直となるように、縦方向に巻装し、90度回転させることもできる。この構成もまた、結果として得られる短いコイル(少ない巻数)および低周波数における電流キャンセルにより、不良なコイル効率を生じる可能性がある。
図示した実施形態では、底部158から最上部168までのモジュール180の高さ(図15Dで最も良くわかる)は、約0.47インチ(11.9mm)である。入口/出口160a/160bの先端から最上部168までのモジュール180の高さ(図15Dで最も良くわかる)は、約0.80インチ(20.3mm)である。モジュール180の最大幅(図15Bにおいて最も良くわかる)は、約1.11インチ(2.82cm)である。プレート172は、長さ約3.25インチ(8.26cm)および高さ0.38インチ(9.7mm)の寸法(図15Eで最も良くわかるような)を有することができ、図15Cで最もよくわかるように、約0.036インチ(9.1mm)となり得る、ほぼバッフル172の厚さによって、離間される。
ここで図16Aから16Eを参照すると、代替的な加熱モジュール210が図示されている。加熱モジュール210は、上記の加熱モジュール150および180に非常に類似しており、加熱モジュール150および180の多くの類似要素番号を含み、参照することにより、これらの番号に関する全ての開示および代替案を組み込む。加熱モジュール210と加熱モジュール150および180との間の主な違いは、2つのバッフルプレート172aおよび172bのみを提供するように、代替的な基部186および蓋188が上記から修正されることである。上記で論議されるように、より高い温度でプレート172を動作させることによって、バッフルの数を低減することができ、流体の中への同じ量の電力を達成することができる(同じ流体温度上昇および流速)。
プレート172aおよび172bは、上記で説明されるように溝176a、176b、および178a、178bを介して、および必要であれば好適な接着ボンドを介して、機械的に担持される。流体は、上記で説明されるように、開口174を介してプレートの間を進行する。
図示した実施形態では、底部158から最上部168までのモジュール210の高さ(図16Dで最も良くわかる)は、約0.47インチ(11.9mm)である。入口/出口160a/160bの先端から最上部168までのモジュール210の高さ(図16Dで最も良くわかる)は、約0.80インチ(20.3mm)である。モジュールの最長の長さ(図16Bおよび16Dで最も良くわかるような)は、約3.87インチ(9.83cm)である。モジュール210の最大幅(図16Bで最も良くわかる)は、約1.11インチ(2.82cm)である。プレート172は、長さ約3.25インチ(8.26cm)および高さ0.38インチ(9.7mm)の寸法(図16Eで最も良くわかるような)を有することができ、図16Cで最もよくわかるように、約0.036インチ(9.1mm)となり得る、ほぼバッフル172の厚さによって、離間される。
ここで図17Aから17Fを参照すると、代替的なバッフル付き加熱モジュール220が図示されている。加熱モジュール220は、3プレートモジュールであり、上記の加熱モジュール150、180、および210に非常に類似しており、加熱モジュール150、180、および210の多くの類似要素番号を含み、参照することにより、これらの番号に関する全ての開示および代替案を組み込む。
加熱モジュール220と加熱モジュール150、180、および210との間の主な違いは、3つのバッフルプレート172aから172cを提供するように、代替的な基部212およびキャップ214が上記から修正されることである。上記で論議されるように、流体に所望量の電力および周波数を入力するプレート172の動作温度により、バッフルの数を最適化することができる。
別の違いは、入口216および出口218が、略円筒形キャップ214上で相互に隣接して配置されることである。透析流体入口216および透析流体出口218は、(i)ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る、(ii)加熱モジュール220を、例えば、使い捨てポンプカセットに直接接続することができる、または(iii)代替として、供給ラインまたは患者ラインと直列になっているように、使い捨て透析セットの別の部分に加熱モジュール220を接続する。
図17Cは、キャップ214と基部212との間の1つの好適な接合面を示す。基部212は、基部212の最上部から角度Θで延在する、超音波溶接エネルギー導波器222を含む。一実施形態での角度Θは、約45度である。キャップ214は、基部212の超音波溶接エネルギー導波器222を受け入れる噛合陥凹を含む。実施形態では、キャップ214および基部212は、ともに超音波で溶接される。角度を成すエネルギー導波器222は、その点(環状尖隆起)で超音波エネルギーを集束させるのに役立つため、導波器222および噛合陥凹は、結合して、キャップ214と基部212との間の接合面全体の周囲にしっかりした密閉を提供する。密閉される必要がある接合面積は、上記で示されるモジュール150、180、および210よりもモジュール220にとって小さいことを理解されたい。キャップ214および基部212は(本明細書で論議される噛合プラスチック部品が可能であるように)、代替として、または加えて、機械的に、および/または接着ボンドによって固定することができる。
プレート172a、172b、および172cは、本明細書で説明されるように焼結または粗面化することができ、上記で説明されるような基部212の溝176a、176b、および176cを介して、上記で説明されるようなキャップ214の溝178a、178b、および178cを介して、必要であれば好適な接着ボンドを介して、機械的に担持される。溝176a、176b、および176cはまた、図17Fで見られるように、基部212の側面の中にも延在する。
流体は、上記で説明され、図17Fで示されるように、開口174を介してプレートの間を流れる。加熱モジュール220により、流体は、入口216の中へ流れ、基部212の下方へ流れ、バッフル172aの外側に沿って流れ、バッフル172aの底部の開口174を通って流れ、バッフル172aおよび172bの間の基部212の上方へ流れ、バッフル172bの最上部の開口174を通って流れ、バッフル172bおよび172cの間の基部212の下方へ流れ、バッフル172cの底部の開口174を通って流れ、バッフル172cの外側に沿って基部212の上方へ流れ、出口218から外へ流れる。
図示した実施形態では、基部212の底部からキャップ214の最上部までのモジュール220の高さは、3インチ(7.62mm)よりも少し大きい。基部212の最上部よりも上側の超音波エネルギー導波器222の高さは、約0.015インチ(0.381mm)である。入口216の外側から出口218の外側までの全幅x1(図17Dでわかるような)は、約0.540インチ(1.37cm)である。入口216および出口218の中心の間の幅x2(図17Dでわかるような)は、約0.300インチ(7.62mm)である。プレート172は、長さ約3.00インチ(7.62cm)および高さ0.300インチ(7.62mm)の寸法(図17Fでわかるような)を有することができ、厚さ約0.020インチ(0.508mm)であり、約0.125インチ(3.18mm)の開口直径を有し、約0.050インチ(1.27mm)の間隙によって離間される。バッフル172aは、約0.160インチ(4.06mm)の距離x3でバッフル172cから離間することができる。
一実施形態では、図17Bに関連して見られるように、加熱モジュール220を使用する流体加熱システムは、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、組み立てられた基部212と、場合によってはキャップ214の一部分とに一次変圧器コイル72を巻装する。らせんコイル72は、組み立てられた基部212およびキャップ214の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口216および出口218を露出したままにする。一次コイルは、例えば、図1に示された電子機器24を介して電力供給される。
ここで図18Aから18Cを参照すると、加熱モジュール150と同様である、代替的な加熱モジュール190が図示されている。ここで、1枚の金属板でできている、蛇行性経路サセプタ212は、上記のプレート172を置換し、サセプタ部の数を低減し、サセプタの平均温度が流体経路全体にわたってより一定のままとなることを可能にする。
加熱モジュール190の筐体は、基部192と、蓋202とを含む。基部192および蓋202は、本明細書で説明される任意の好適な絶縁材料でできている。基部192は、長い方の側壁194aおよび194bと、短い方の端壁196aおよび196bと、底部198とを含む。基部はまた、屈曲した金属サセプタ212の異なる襞を分離する、介在絶縁バッフル199aから199gも含む。
端壁196bでは、基部192は、透析流体入口200aおよび透析流体出口200bを含むか、または画定する。透析流体入口200aおよび透析流体出口200bは、加熱モジュール190を、使い捨てポンプおよび/または弁カセットまたは使い捨てセットの他の部分に直接接続することができる、上記で説明されるような好適な医療用管ポートコネクタとなり得る。
蓋202は、略平坦であり、基部192にスナップ式で嵌合する。流体密封シールを提供するのに役立つように、蓋202と基部192との間で、ガスケット、または軟質の柔軟材料を圧迫することができる。再度、蓋202を基部192に密閉するために、医学的に安全な高温接着ボンドまたは超音波溶接を使用することができる。
図示した実施形態では、加熱モジュール190は、その二次コイルとして、蛇行性経路サセプタ212からの6つの伝導性バッフル襞212aから212fを採用する。蛇行性経路サセプタ212は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼タイプ430となり得る。襞212aから212fは、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。図示した実施形態は、襞212aから212fが、乱流およびサセプタ212から透析流体への熱伝達を増加させるように段差を有する(例えば、型打ちされる)ことを示す。
図18Aの矢印によって見られるように、透析流体流動は、絶縁バッフル199aから199eの長さに沿って、および伝導性襞212aから212fの両側に沿って、前後に曲がって流れる。特に、低温流体は、ポート200aにおいてモジュール190に進入する。流体経路は、流体が基部192の端壁196bに到達するまで、伝導性襞212fの外側に沿って強制的に流体を流れさせ、それは、流体が襞212eおよび212dの間の屈曲に到達するまで、伝導性襞212eの内側に沿って強制的に流体を通らせる。流体は、流体が基部192の端壁196aに到達するまで、伝導性襞212dの外側に沿って通り、それは、流体が襞212cおよび212bの間の屈曲に到達するまで、伝導性襞212cの外側に沿って強制的に流体を通らせる。次いで、流体は、流体が基部192の端壁196aに到達するまで、伝導性襞212bの内側に沿って通る。流体はさらに、流体が基部192の端壁196aに到達するまで、伝導性襞212aの外側に沿って通る。流体は、流体が襞212aおよび212bの間の屈曲に到達するまで、伝導性襞212aの内側に沿って通り続け、それは、流体が基部192の端壁196bに到達するまで、伝導性襞212bの外側に沿って強制的に流体を通らせる。最終的に、流体は、流体が襞212cおよび212dの間の屈曲に到達するまで、伝導性襞212cの内側に沿って通り、それは、流体が基部192の端壁196bに到達するまで、伝導性襞212dの内側に沿って強制的に流体を通らせ、それは、流体が襞212eおよび212fの間の屈曲に到達するまで、伝導性襞212fの外側に沿って強制的に流体を通らせ、それは、流体が基部192の端壁196bおよび蓋202の流体出口200bに到達するまで、伝導性襞212fの内側に沿って強制的に流体を通らせる。
上記の経路は、逆流配設で、最も温かい流体(出口200bから出る)を最も冷たい流体(入口200aに進入する)に強制的に接触させる。そのような配設は、サセプタ212全体にわたって温度を均等化する傾向があり、かつ高温点を最小限化する傾向がある。
プレート212は、基部192と蓋202との間で屈曲して担持される。プレート212の襞212aから212fの底部は、基部192の底部198によって画定される溝(図示せず)に摩擦嵌入することができ、その場合、プレート212の襞212aから212fの最上部は、蓋202によって画定される溝(図示せず)に摩擦嵌入する。バッフル212の自由端は、同様に、基部192の端196bによって画定される溝(図示せず)に摩擦嵌入することができる。溝は、頑丈にプレート212を担持するための接着ボンドの必要性を打ち消すことができるが、医学的に安全な高温接着ボンドを使用することができる。
一実施形態でのサセプタ212のバッフル襞212aから212fの段差は、一方側面から別の側面へ方向を交互にし、絶縁バッフル199aから199gの間で一定の間隔を維持する高さにエンボス加工される。バッフル199aから199gの間に襞212aから212fを割り込ませることにより、溝または基部192への結合の必要性を排除するべきである。
加熱モジュール190およびバッフル212aから212fは、図14Aから14Eのモジュール150、および図15Aから15Eのモジュール180と同様の寸法を有することができる。図18Cは、1つの蛇行性流路を示し、バッフル199aから199eは、襞212aから212fの両側に沿って強制的に透析流体を流れさせ、襞212fの外側から始まって襞212fの内側で終了する。
図18Aおよび18Bに示されるような一実施形態では、加熱モジュール190を使用する流体加熱システムが、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、組み立てられた基部192および蓋202に一次変圧器コイル72を巻装するため、図18Aおよび18Bで見られるようなコイルの軸は、バッフル212aから212fの長い方の平坦な進路の方向と少なくとも実質的に平行である。代替として、コイル72は、バッフルモジュールに関連して本明細書で説明される任意の方向に巻装される。らせんコイル72は、組み立てられた基部192およびキャップ202の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口200aおよび出口200bを露出したままにする。一次コイル72は、例えば、図1に示された電子機器を介して電力供給される。
加熱モジュール190は、磁気および熱の観点から効率的である。金属サセプタブレード212は、比較的安価で作製することができ、部品数は最小限である。サセプタ212の厚さを薄くし、誘導周波数を低下させることにより、電流キャンセルの効果が増加し、加熱モジュール150があまり効率的ではなくなる。一方で、より薄いサセプタ212は、加熱モジュール150の応答性を高め、透析流体を過熱しにくくする。より高い温度で襞を動作させることによって、折り畳みバッフルの数を低減することができ、流体の中への同じ量の電力を達成することができる(同じ流体温度上昇および流速)。これらの要因はそれぞれ、加熱モジュール190に選択される最終寸法に関わってくる。
(円筒形加熱モジュール)
ここで図19Aから19Dを参照すると、加熱モジュール230は、誘導シリンダ加熱モジュールの一実施形態を図示する。加熱モジュール230は、一体化して使い捨てカセットに接続する、管類を介してカセットに接続する、または上記で論議されるように他の場所で使い捨てセットに接続するように構成される。
加熱モジュール230は、本明細書で論議される絶縁材料のうちのいずれかでできている基部232を含む。基部232は、内側円筒壁234と、外側円筒壁236と、円筒壁234および236を接続する環状底部238とを含む。円筒壁234および236は、図19Bで見られるように、それらの最上部において、それぞれ外向きおよび内向きに口を広げて、入口242および出口244を画定する、または含む、キャップ240用の空間を許容する。キャップ240は、同様に、本明細書で論議される絶縁材料のうちのいずれかで作製することができる。入口242および出口244は、同様に、本明細書で論議される管類ポートコネクタの種類のうちのいずれかとなり得る。
キャップ240は、略平坦であり、例えば、外側周縁246を介して、基部232にスナップ式で嵌合する。流体密封シールを提供するのに役立つように、キャップ240と基部232との間で、ガスケット、または軟質の柔軟材料を圧迫することができる。再度、加えて、または代替として、キャップ240を基部232に密閉するために、医学的に安全な高温接着ボンドまたは超音波溶接を使用することができる。
キャップ240は、溝にスナップ式に嵌入する、および/またはキャップ240の任意の接触面に接着することができる、サセプタまたは二次コイル250の最上部を担持するための周縁の間の溝を形成する、同心周縁248を含む。基部232の底部238の一部分252は、二次コイル250を付加的に支持するように絶縁材料で充填される。透析流体は、基部232の底部238が絶縁材料で充填されていない点において、二次コイル250の底部の周囲を流れる(例えば、図19Bの加熱モジュール230の左側を参照)。
円筒形二次コイル250は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。コイルは、透析流体流動の乱流を増加させるように、その表面で粗面化または焼結することができる。コイルはまた、流体流動の乱流を増加させるように段差を有することもできる(例えば、型打ちされる)。
焼結金属フィルタ材料を使用する時に、焼結二次コイルが円筒壁234および236の底部238まで延在することができるため、流体は、サセプタの底部の周囲を流れる代わりに、焼結金属サセプタの壁の厚さを通って流れなければならない。フィルタを通る空気流のように、透析流体の少なくとも大部分がシリンダの厚さを通って流れるように、十分な割合の焼結材料を開いておくことができる。焼結金属フィルタは、高表面積、高乱流、および低流体量対二次表面積比を提供し、良好な熱伝達性を生じる。
加熱モジュール230は、二重環状流体流路を生成し、流体は、出口244を介して加熱モジュール230から出て行く前に、入口242から流れ、二次コイル250の外側を縦方向に下方へ流れ、二次コイル250の底部の周囲を流れ、二次コイル250の内側を上方へ流れる。入口242および出口244は、二次コイル250の外側に沿って加熱モジュール230から出て行く前に、流体が二次コイル250の内側で流れるように、逆転させることができる。
実施形態では、加熱モジュール230が、一次コイルの直接上に、または内側に配置され、例えば、外側コイル72が器具内に位置するように、加熱モジュール230を含む使い捨てセットまたはカセットは、透析器具に挿入される。活性化されると、一次コイル72は、短絡サセプタ250の中へ電流を磁気的に誘導し、サセプタ250および周辺流体を加熱する。したがって、(本明細書で開示される多くの実施形態では)一次コイル72は、透析器具とともに動作可能な位置で、少なくともカセットまたは使い捨て品の加熱部分を中心化し、安定させるという二次目的を果たす。
加熱モジュール230は、電磁気の観点から良好な構成であると見なされる。少なくとも実質的に電流キャンセルがなく、サセプタ250が非常に薄くなることを可能にし、サセプタの貯蔵熱を最小限化し、したがって、サセプタ250が冷却する前に流れが止まった場合に、流体を過熱する可能性を低減または排除する。
図示した実施形態では、基部232は、約1.99インチ(5.1cm)の外径を有する。サセプタ250は、約1.75インチ(4.45cm)の外径を有し、厚さ約0.049インチ(1.2mm)となり得る。サセプタ250の底部から壁234および236の張出までの長さy1(流体が強制的にサセプタ250に近づけられる、加熱経路の長さ)は、約1.93インチ(4.9cm)である。サセプタ250の底部から底部238のU字形の最上部までの長さy2(サセプタ250の真下の帰還経路の長さ)は、約0.24インチ(6.1mm)である。サセプタ250の最上部からサセプタ250の底部までの長さy3は、約2.25インチ(5.72cm)である。
ここで図20Aから20Eを参照すると、加熱モジュール260は、誘導シリンダ加熱モジュールの別の実施形態を図示する。加熱モジュール260は、一体化して使い捨てカセットに接続する、管類を介してカセットに接続する、または上記で論議されるように他の場所で使い捨てセットに接続するように構成される。
加熱モジュール260は、本明細書で論議される絶縁材料のうちのいずれかでできている基部262を含む。基部262は、内側円筒壁264と、外側円筒壁266と、円筒壁264および266を接続する環状底部268とを含む。外壁236は、図20Aおよび20Cで見られるように、外向きに口を広げて、入口272および出口274を画定する、または含む、キャップ270の余地を許容する。キャップ270は、同様に、本明細書で論議される絶縁材料のうちのいずれかで作製することができる。入口272および出口274は、さらに同様に、本明細書で論議される管類ポートコネクタの種類のうちのいずれかとなり得る。
キャップ270は、略平坦であり、外側周縁278を介して、基部262の円筒壁にスナップ式で嵌合するか、または圧入する(図20E)。流体密封シールを提供するのに役立つように、キャップ270と基部262との間で、ガスケット、または軟質の柔軟材料を圧迫することができる。再度、加えて、または代替として、キャップ270を基部262に密閉するために、医学的に安全な高温接着ボンドまたは超音波溶接を使用することができる。
同心周縁278はまた、上記で説明されるようなサセプタまたは二次コイル250の最上部を担持するための周縁の間の溝も形成する。サセプタ250はまた、キャップ270の任意の接触面に接着することもできる。サセプタ250はまた、中心化され、基部262から外向きおよび内向きに延在する突出分割器276を介して壁264および266の間に担持される。
円筒形二次コイル250は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430となり得る。コイルは、透析流体流動の乱流を増加させるように、その表面で粗面化または焼結することができる。コイルはまた、流体流動の乱流を増加させるように段差を有することもできる(例えば、型打ちされる)。再度、サセプタ250が焼結金属フィルタ型材料でできている場合、フィルタを通る空気流のように、透析流体の少なくとも大部分がシリンダの厚さを通って流れるように、有意な割合の材料を開いておくことができる。
加熱モジュール230と対比した加熱モジュール260の主な違いは、分割器276が、異なるセグメントの上方および下方、およびサセプタ250の両側で、強制的に流体を流れさせることである。分割器276が図20Eで見られるように千鳥状であるため、入口272に進入する流体は、サセプタ250の外側の第1の外側経路に沿って下向きに押し進められ、サセプタ250の底部の周囲に押し進められ、サセプタ250の内側の第1の内側経路(第1の外側経路と一直線上にある)の上方へ押し進められ、サセプタ250の内側の分割器276の最上部を越えて押し進められる。流体は、第2の隣接内側経路を下方に進み、サセプタ250の底部の周囲に進み、サセプタ250の外側の第2の外側経路(第2の内側経路と一直線上にあり、第1の外側経路に隣接する)の上方へ進み、サセプタ250の外側の分割器276の最上部を越えて進み続ける(図20Eで見られるように)。流体はさらに、第3の外側経路(第2の外側経路に隣接する)の下方へ進み、出口274を通ってモジュール260から退出するまでサセプタ250の周囲を進み続けることができる。分割器276は、流体とサセプタ250との間の接触時間を増加させ、サセプタの周囲でより均一な流動を生じさせ、高温点を低減する。
図示した実施形態でのコイル72は、図20Eに図示されるように、加熱モジュール260に巻装される。代替として、コイル72は、加熱モジュール230および260の内側絶縁壁の内側に存在する。
図示した実施形態では、基部262は、約2.00インチ(5.08cm)の外径を有する。サセプタ250は、約1.75インチ(4.4cm)の外径を有し、厚さ約0.049インチ(1.3mm)となり得る。サセプタ250の最上部から底部までの高さy1は、約2.25インチ(5.71cm)である。キャップ270の最上部から基部262の底部までの高さy2は、約2.61インチ(6.63cm)である。入口/出口272/274の最上部から基部262の底部までの高さy3は、約2.94インチ(7.5cm)である。
ここで図21を参照すると、加熱モジュール280は、本開示の1つの抵抗加熱システムを図示する。加熱モジュール280は、本明細書で論議される材料のうちのいずれかでできている、円筒形絶縁筐体282を含む。筐体は、流体入口284と、流体出口286とを含む。流体流動は、概して、要素288と関連する矢印を介して示される。筐体282は、一体化して使い捨てカセットに接続する、管類を介してカセットに接続する、または上記で論議されるように他の場所で使い捨てセットに接続するように構成される。
この抵抗システムでは、要素288および対応するバッフル290aから290dは、薄いプラスチックの使い捨て部品、例えば、カセットまたは使い捨てセットの一部であり、それは、流体に熱を伝達し、それ自体と透析器具の一部である噛合抵抗加熱器292との間で、流体流路を画定する。加熱器292は、カセットまたは使い捨てセットの薄いプラスチックバッフル290aから290dと噛合して、再度、比較的小型のパッケージ内で大きい表面接触面積を提供する、円形の角度を成す熱フィン294aから294dを含む。
抵抗加熱器292と電気絶縁性要素288との間の熱伝達を増加させるために、抵抗加熱器292から絶縁体288を通して流体に伝達される熱を増加させるように伝導性油脂を使用することができる。代替として、油脂の代わりに、Berguist Company製のシリコーンゴムベースの熱伝導性Sil-Pad(R)材料、または熱伝導性の従順で低弾性率のポリマーGap-Pad(R)材料を使用することができる。さらに代替として、要素288は、Kapton(R)材料等の電気絶縁性の熱伝導材料で作製することができる。さらに代替として、要素288は、流体に熱エネルギーを効率的に伝達するように金属で作製することができる。この場合、要素288から主要電源を絶縁する電気絶縁は、加熱サブシステムの中の他の場所に位置するものである。
ここで図22を参照すると、加熱モジュール300は、誘導シリンダ加熱モジュールのさらに別の代替実施形態を図示する。加熱モジュール300は、外側円筒形絶縁シェル302と、内側円筒形絶縁シェル304と、シェル302および304の間で密閉される下向きに渦巻状の絶縁バッフル306とを含む。円盤状の最上部308および底部310も、シェル302および304に密閉される。最上部308は、入口312aを含む。底部310は、出口312bを含む。入口312aおよび出口312bは、本明細書で説明される任意の接続型となり得る。上記のアイテムの全ては、電気絶縁性材料、例えば、前述のプラスチックのうちのいずれかでできている。加熱モジュール300は、一体化して使い捨てカセットに接続する、管類を介してカセットに接続する、または上記で論議されるように他の場所で使い捨てセットに接続するように構成される。
一次コイル314は、その上に加熱モジュール300が配置される、金属シリンダとなり得る。代替として、中実円筒形一次コイルが、加熱モジュール300の外側に巻装する。さらに代替として、ワイヤコイル72(図22で代案として示される)は、示された方式で加熱モジュール300に巻装される。いずれの場合でも、一次コイルは、加熱モジュール300の一部または全体を覆うように配置することができる。
流体は、入口312aを介して加熱モジュール300の中へ流れ、渦巻状バッフル306の下方および周囲を流れ、出口312bの外へ流れる。この実施形態では、加熱モジュール300は、伝導性サセプタを含まない。その代わり、加熱システムは、一次コイルからの電流で誘導されるのに透析流体の伝導性に依存する。そのような構成は、金属を使用しないため、費用の観点から有利である。該構成は、図14Aから14Eの実施形態の試験と関連して特定されるパラメータに従って流体を加熱するために、おそらく140ボルト/cmの入力電圧が必要とされる場合があるため、実用的な観点から不利である。
代替実施形態では、シェル304が、金属、例えば、本明細書で論議される種類のうちのいずれかである一方で、シェル302および渦巻状バッフル306は、プラスチックである。さらに代替として、外側シェル302がプラスチックである一方で、内側シェル304および渦巻状バッフル306の一方または両方は、金属であるか、または金属化され、例えば、本明細書で論議される金属のうちのいずれかである。金属部は、上記で論議される一次コイル314または72を介して誘導される、サセプタを提供する。
ここで図23を参照すると、加熱モジュール320は、誘導シリンダ加熱モジュールのさらに別の代替実施形態を図示する。加熱モジュール320は、外側円筒形絶縁シェル302と、シェル302内でしっかり嵌合するサセプタ316とを含む。サセプタ316は、本明細書で論議される金属のうちのいずれかとなり得る。サセプタ316は、内側渦巻状流路部分318と、外側渦巻状小ネジ型バッフル322とを有する。バッフル322の幅w2と対比した経路318のピッチ、頻度、および相対幅w1は、性能を最大限化するように選択される。経路318は、ステンレス鋼網またはウール等の撹拌特徴を有することができる。
円盤状の端324(1つが示されている)は、シェル302に連結し、入口/出口326(1つが示されている)を有する。経路318は、入口326および出口326と連通する。入口/出口326は、本明細書で説明される任意の種類となり得て、電気絶縁性材料、例えば、前述のプラスチックのうちのいずれかで作製することができる。加熱モジュール300は、一体化して使い捨てカセットに接続する、管類を介してカセットに接続する、または上記で論議されるように他の場所で使い捨てセットに接続するように構成される。
代替実施形態では、バッフル322は、ステンレス鋼、例えば、タイプ316または430、端324の間で延在することができるウールまたは網(図示せず)と交換される。ここので、内側部分318は、プラスチックである。さらに代替的なモジュール(図示せず)は、例えば、絶縁体がなく、金属ウールまたは網で絶縁管を充填し、管の端に端部キャップを配置する。金属ウールまたは網は、サセプタとして動作する。いずれの場合でも、渦巻状一次コイル72は、示されるように外管302に巻装することができる。
ここで図24を参照すると、サセプタ328は、誘導シリンダ流体加熱モジュール用の別の可能なサセプタを図示する。サセプタ328は、図示されるように、絶縁筐体302の内側に嵌合する。サセプタ328は、図示されるように渦巻状に巻装された、1片の金属である。サセプタ328は、段差または他の撹拌デバイスを有することができ、または、焼結することができる。流体は、異なる渦巻状の層の間を平行に流れる。筐体302は、本明細書で示されるように、一次コイル72で巻装することができる。
(管類加熱モジュール)
ここで図25Aから25Eを参照すると、加熱モジュール330は、伝導性加熱管を使用する、1つの可能な二次コイルおよび筐体の実施形態を図示する。加熱モジュール330は、管の両側で流体を流し、サセプタから流体への熱伝達を最大限化する。加熱モジュール330の筐体は、基部332と、端部キャップ340と、蓋350とを含む。基部332、端部キャップ340、および蓋350は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ウレタン、または潜在的には、他の高温プラスチック等の、好適な医療グレードで少なくとも比較的高融解温度のプラスチックでできている。
基部332は、底部334と、底部334から延在し、基部332内に配置される管338aから338eよりもわずかに大きい直径を有する、半円形壁336aから336eとを含む。
蓋350は、透析流体入口352および透析流体出口354を含むか、または画定する。透析流体入口352および透析流体出口354は、ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る。透析流体入口352および透析流体出口354は、加熱モジュール330を、例えば、使い捨てポンプおよび/または弁カセットに直接接続することができる。透析流体入口352および透析流体出口354は、代替として、加熱モジュール330を、供給ラインまたは患者ラインと直列になっているような、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に接続する。すでに混合した透析液、または透析液を作製する際に使用される流体成分あるいは濃縮物を加熱するために、本明細書で説明される流体加熱の実施形態のうちのいずれも使用できることを理解されたい。
図25Aは、加熱モジュール330が、その二次コイルとして5つの伝導管338aから338e(本明細書では、総称して、伝導管338と呼ばれ、かつ概して個別に管338と呼ばれる)を採用することを図示する。伝導管338は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430、または非磁気感受性ステンレス鋼304となり得る。管は、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。管338は、図示した実施形態では全て同じである。
各管338は、その上端において、端部キャップ340の円形カラー342(図25Aおよび25E)に固定される。管338の端は、カラー342に摩擦嵌入する。カラー342内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。管338の底端は、支持材344(図25Cおよび25Eを参照)によって支持され、それは、支持を与えるが、透析流体が管338の底部から流出して基部332の底部に流入することを可能にする。
端部キャップ340の上部は、入口352から加熱モジュール330に進入した後に流体を充填する、多岐管領域346を画定する。カラー342は、図25Eで最も良くわかるように、多岐管領域346から管338の中へ通じる開口を画定する。端部キャップ340はまた、図25Eで最も良くわかるように、出口354と動作可能に連通して配置される、出口ポート348も含む。
図示した実施形態では、組み合わせられた基部332および蓋350は、長さ約3.47インチ(8.81cm)(入口/出口の端までの全長は3.80約インチ、9.65cm)である。基部332は、その最大幅点において、直径が約0.74インチ(19mm)である。管338は、図示した実施形態では全て同じである。図示した実施形態では、管338は、長さ3インチ(7.62cm)であり、約0.156インチ(4mm)の外径を有し、厚さ約0.010インチ(厚さ0.25mm)である。管338は、図25Cで見られるように、中心円に沿って等しく離間し、約0.34インチ(8.6cm)の直径を有する。
加熱モジュール330により、透析流体流動は、入口352を通って進入し、多岐管領域346を充填し、同時に管338のそれぞれを下方に流れ、管の底部から出て、管の外面に沿って戻り、出口ポート348および出口354を通って加熱モジュール330から出て行く。このように、流体は、管338の全てを並行して流れ、管の外面上で並行して戻る。
噛合半円336aから336eは、図25Cで見られるように、管338の外面のより近くに帰還流を強制する。代替として、基部332は、丸い断面形状を有し、つまり、半円336aから336eを提供しない。
一実施形態では、加熱モジュール330を使用する流体加熱システムは、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、基部332に一次変圧器コイル72を巻装する。らせんコイル72は、基部332の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口352および出口354を露出したままにする。誘導コイル72は、コイル72の軸が、図示した実施形態において、管338の軸と少なくとも実質的に平行になるように巻装される。一次コイル72は、例えば、図1に示された電子機器24を介して電力供給することができる。
加熱モジュール330は、磁気および熱の観点から効率的である。金属管338は、比較的安価で作製することができ、重層部品数は最小限である。比較的薄い管は、加熱モジュール330が流体入口温度および流量変動に反応性となることを可能にする。これらの要因はそれぞれ、加熱モジュール330に選択される最終寸法、動作温度、および管の数に関わってくる。
より高い温度で管338を動作させることによって、管338の数を低減することができ、流体の中への同じ量の電力を達成することができる(同じ流体温度上昇および流速)。管の数は、代替として、増加させることができる(例えば、以下の図27Aから27Dを参照)。管の寸法も変更することができる。流体流動は、帰還経路が管の中心を通るように逆転させることができ、それは、管の外面が電流の大部分を搬送する場合に有益であってもよい。ここで、管の最も熱い部分(外面)は、逆流配設において、最も冷たい透析流体に接触する。
さらなる代替実施形態では、流体流動は、管338の外側に限定され、管の内側を乾燥したままにする。このことは、温度プローブが管の内側に接触して管類温度を測定することを可能にする。代替として、以下で論議されるように、管類の抵抗は、管に電圧または電流を印加し、電流または電圧のうちの他方を測定することによって判定することができる。管類の抵抗は、温度とともに変動し、管類温度が相関付けられ、判定されることを可能にする。
ここで図26Aから26Eを参照すると、加熱モジュール360は、伝導性加熱管を使用する、別の可能な二次コイルおよび筐体の実施形態を図示する。加熱モジュール360は、管338aから338fの内側のみの上で流体を流す。器具は、センサ(例えば、赤外線温度センサ、ダイオード、サーミスタ、集積回路センサ、または抵抗温度デバイス(「RTD」))を使用して、または本明細書で論議されるような抵抗相関を介して、管338の乾燥した外側部分において管類の温度を測定することができる。管類が金属であり、したがって、高度に熱伝導性であるため、器具は、比較的正確に管類温度から流体温度を判定することができる。
加熱モジュール360は、入口/出口多岐管362と、多岐管362に固定される端部キャップ370と、帰還多岐管380と、帰還多岐管380に固定される端部キャップ390とを含む。これらの構成要素のそれぞれは、上記で説明されるもの等の、好適な医療グレードで少なくとも比較的高融解温度のプラスチックで作製することができる。
キャップ370は、図26Aから26Eに示された順番から逆転させることができる、透析流体入口372および透析流体出口374を含むか、または画定する。透析流体入口372および透析流体出口374は、ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る。透析流体入口372および透析流体出口374は、加熱モジュール360を、例えば、使い捨てポンプおよび/または弁カセットに直接接続することができる。透析流体入口372および透析流体出口374は、代替として、加熱モジュール360を、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に接続する。例えば、透析流体入口372および出口374は、供給ラインまたは患者ラインと直列にモジュール360を接続することができる。すでに混合した透析液、または透析液を作製する際に使用される流体成分あるいは濃縮物を加熱するために、本明細書で説明される流体加熱の実施形態のうちのいずれも使用できることを理解されたい。
キャップ370および390は、それぞれ、多岐管362および380に、スナップ式で嵌合する、および/または接着結合する、または超音波溶接することができる。代替として、キャップ370および390は、それぞれ、多岐管362および380と一体化して形成される。
図26Aは、加熱モジュール360が、その二次コイルとして6つの伝導管338aから338f(本明細書では、総称して、伝導管338と呼ばれ、かつ概して個別に管338と呼ばれる)を採用することを図示する。伝導管338は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430、または非磁気感受性ステンレス鋼304となり得る。管338は、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。管338は、図示した実施形態では全て同じである。
各管338は、その上端において、多岐管362に固定される。管338の端は、図26Eに示されるように、多岐管362のカラー364に摩擦嵌入する。カラー364内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。管338の底端は、同様に、帰還多岐管380に摩擦嵌入される。管338の端は、多岐管380のカラー382に摩擦嵌入する。カラー382内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。
図26Aで見られるように、入口/出口多岐管362は、キャップ370の入口372および入口管338aと連通する、入口開口366aを画定する。多岐管362は、キャップ370の出口374および出口管338fと連通する、出口開口366bを画定する。多岐管362はさらに、管338bおよび338dと連通する対角スロット368aと、管338cおよび338eと連通する、対角スロット368bとを画定する。
図26Eでさらに見られるように、帰還多岐管380は、3つの直角開口384(図26Eでは1つしか見えない)を画定し、それは、3つの管の前列の管が、3つの管の後列の対応する管と流体連通することを可能にし、言い換えれば、直角開口384は、管338aが管338dと流体連通し、管338bが管338eと流体連通し、管338cが管338fと流体連通することを可能にする。
図示した実施形態では、外側多岐管間距離は、約5.52インチ(14cm)である。多岐管362および380は、長さ約0.45インチ(1.1cm)であり、図示した実施形態では、管338は、長さ約5インチ(12.7cm)であり、約0.156インチ(4mm)の外径を有し、厚さ約0.010インチ(0.25mm)である。外管338aおよび338c(338dおよび338f)は、約0.39インチ(1.0cm)の中心間距離を有する。管338aおよび338d(338bおよび338e、338cおよび338f)は、約0.20インチ(0.5cm)の中心間距離を有する。
加熱モジュール360により、透析流体流動は、入口372を通って進入し、開口366aを通り、管338aを通り、直角多岐管384を通って管338dへと流れる。流体は、管338dを通り、対角スロット368aへと進み、管338bへと進み、管338bを通り、直角多岐管384を通って管338eへと進み続ける。次いで、流体は、管338eを通り、対角スロット368bへと進み、管338cへと進み、管338cを通り、直角多岐管384を通って管338fへと進み続ける。流体は、管338fを通り、開口366bを通り、出口374の外へ進み続ける。このように、流体は、次に管338を通って流れる。
一実施形態では、加熱モジュール360を使用する流体加熱システムは、絶縁外被(以下で図28Aから28Dに例を示す)を介して、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、一次変圧器コイル72を巻装する。らせんコイル72は、管338の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口372および出口374を露出したままにする。誘導コイルは、コイル72の軸が管338の軸と少なくとも実質的に平行になるように巻装される。一次コイル72は、例えば、図1に示された電子機器を介して電力供給される。
加熱モジュール360は、磁気および熱の観点から効率的である。金属チューブ338は、比較的安価に作成され得、全体的なパート係数(part count)は最小である。モジュール360は、比較的薄い壁を有することができ、加熱モジュール360の反応性を高める。薄い管は、あまり多くのエネルギーを貯蔵せず、モジュールが流体流動停止または気泡により良好に対処できるようにする。
より高い温度で管338を動作させることによって、管338の数を低減することができ、流体の中への同じ量の電力を達成することができる(同じ流体温度上昇および流速)(例えば、以下の図27Aから27Dを参照)。管の数は、代替として、または加えて、増加させることができる。管338の寸法も変更することができる。
さらなる代替実施形態(図示せず)では、複合並列および直列モジュールが提供され、例えば、流体は、最初に、多岐管362から、管338aおよび338dを通って多岐管380へと流れ、次いで、管338bおよび338eを通って多岐管362に戻り、次いで、再度、管338cおよび338fを通って多岐管380を下方に流れ、多岐管380の外へ流れる。この配設は、多岐管362および380の構造を単純化することができる。したがって、一方の端の上に入口372を提供し、モジュール360、実際には、本明細書で説明されるモジュールのうちのいずれかの第2端上に出口374を提供することが明示的に検討される。モジュールのうちのいずれかの入口および出口は、示されるように、モジュール360と直列となり得るか、または、以下で示されるように、例えば、図28Aから28Gのモジュール420に直角となり得る。
ここで図27Aから27Dを参照すると、加熱モジュール400は、伝導性加熱管を使用する、さらに可能な二次コイルおよび筐体の実施形態を図示する。加熱モジュール400は、加熱モジュール360の2管バージョンであり、同様に、管338aおよび338bの内側のみの上で流体を流す。器具は、センサ(例えば、赤外線温度センサ、ダイオード、サーミスタ、集積回路センサ、または抵抗温度デバイス(「RTD」))を使用して、または本明細書で論議されるような抵抗相関を介して、管338の乾燥した外側部分において管類の温度を測定することができる。管類が金属であり、したがって、高度に熱伝導性であるため、器具は、比較的正確に管類温度から流体温度を判定することができる。
加熱モジュール400は、一体端部キャップを有する入口/出口多岐管402と、帰還多岐管410と、帰還多岐管410に固定される端部キャップ390とを含む。これらの構成要素のそれぞれは、上記で説明されるもの等の、好適な医療グレードで少なくとも比較的高融解温度のプラスチックで作製することができる。
多岐管402は、図27Aから27Dに示された順番から逆転させることができる、透析流体入口404および透析流体出口406を含むか、または画定する。透析流体入口404および透析流体出口406は、ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る。透析流体入口404および透析流体出口406は、加熱モジュール400を、例えば、使い捨てポンプおよび/またはカセットに直接接続することができる。透析流体入口404および透析流体出口406は、代替として、加熱モジュール400を、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に接続する。例えば、透析流体入口404および出口406は、供給ラインまたは患者ラインと直列にモジュール400を接続することができる。すでに混合した透析液、または透析液を作製する際に使用される流体成分あるいは濃縮物を加熱するために、本明細書で説明される流体加熱の実施形態のうちのいずれも使用できることを理解されたい。
キャップ390は、多岐管410に、スナップ式で嵌合および/または結合する、または超音波溶接することができる。代替として、キャップ390は、多岐管410とともに形成される。図27Aは、加熱モジュール400が、その二次コイルとして2つの伝導管338aおよび338b(本明細書では、総称して、伝導管338と呼ばれ、かつ概して個別に管338と呼ばれる)を採用することを図示する。伝導管338は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430、または非磁気感受性ステンレス鋼304となり得る。管338は、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。管338は、図示した実施形態では全て同じである。
各管338は、その上端において、多岐管402に固定される。管338の端は、多岐管402のカラー408に摩擦嵌入する。カラー408内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。管338の底端は、同様に、帰還多岐管410に摩擦嵌入される。管338の端は、多岐管410のカラー412に摩擦嵌入する。カラー412内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。
図27Cで見られるように、帰還多岐管410は、管338aが管338bと流体連通することを可能にする、直角多岐管384を画定する。図示した実施形態では、加熱モジュール400の全長lは、約2.64インチ(6.7cm)であり、全幅wは、約0.71インチ(1.80cm)であり、図示した実施形態では、管338は、長さ2インチ(5.1cm)、外径0.156インチ(4mm)、厚さ0.010インチ(0.25mm)である。
加熱モジュール400により、透析流体流動は、入口404を通って進入し、管338aを通り、直角多岐管384を通って管338bへと流れ、管338bを通って出口406の外へ流れる。ここで、再度、流体は、順次に管338を通って流れる。
一実施形態では、加熱モジュール400を使用する流体加熱システムは、絶縁外被(以下で図28Aから28Dに例を示す)を介して、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、管338に一次変圧器コイル72を巻装する。らせんコイル72は、管338の任意の所望の部分または割合に沿って渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口404および出口406を露出したままにする。誘導コイルは、一実施形態では、コイル72の軸が管338の軸と少なくとも実質的に平行になるように巻装される。一次コイル72は、例えば、図1に示された電子機器を介して電力供給される。上記の6管モジュール360を約55℃の一定管類温度で動作させることができる一方で、2管モジュール400は、約75℃の一定管類温度で動作させることができ、両方とも、一定速度で同じ流体温度上昇を生じさせる。
特注のAmeritherm Hot Shot(登録商標)電力供給部からの電子回路を使用して、加熱モジュール400に非常に類似した流体加熱モジュールを試験した。らせんコイルの軸が、管の長さと少なくとも実質的に平行となるように、使用された一次コイル72を、加熱モジュールの筐体の周囲でらせん状に13.5回巻装した。コイル72は、42AWGリッツワイヤの1050鎖であった。約250ml/分の速度で使い捨て品を通過する水により、加熱モジュール400が水を24.2℃から46.7℃に加熱し、それは、加熱モジュール400が約393ワットで水に電力を入力することを示す。主にAC主電源が熱板に入力する電力は、約440.2ワットで測定された。このことは、約89%の効率を示す。
加熱モジュール400は、磁気および熱の観点から効率的である。金属管338は、比較的安価で作製することができ、全体的な部品数は最小限である。再度、モジュール400は、比較的薄い壁を有することができ、加熱モジュール400の反応性を高める。薄い管は、あまり多くのエネルギーを貯蔵せず、モジュール400が流体流動停止または気泡により良好に対処できるようにする。モジュール400は、U字形に屈曲される単一管に変更することができ、多岐管410を排除する。モジュール360は、同様に、複数回屈曲された単一管となるように修正することができる。
ここで図28Aから28Fを参照すると、加熱器420は、伝導性加熱管を使用する、さらに可能な二次コイルおよび筐体の実施形態を図示する。加熱器400は、加熱モジュール360の2管バージョンであり、同様に、管338aおよび338bの内側のみの上で流体を流す。器具は、センサ(例えば、赤外線温度センサ、ダイオード、サーミスタ、集積回路センサ、または抵抗温度デバイス(「RTD」))を使用して、または本明細書で論議されるような抵抗相関を介して、管338の乾燥した外側部分において管類の温度を測定することができる。管類が金属であり、したがって、高度に熱伝導性であるため、器具は、比較的正確に管類温度から流体温度を判定することができる。
加熱器420は、図28Gで最も明確に示された流体加熱モジュール430を含む。加熱モジュール430は、一体端部キャップ434を有する入口/出口多岐管432と、帰還多岐管440と、帰還多岐管440に固定される端部キャップ442を有する帰還多岐管440とを含む。キャップ442は、上記で説明されるように、少なくとも1つの超音波エネルギー濃縮器を介して、図28Cで見られるように多岐管440に超音波溶接することができる。これらの構成要素のそれぞれは、上記で説明されるもの等の、好適な医療グレードで少なくとも比較的高融解温度のプラスチックで作製することができる。
多岐管432の端部キャップ434は、図28Aから28Gに示された順番から逆転させることができる、透析流体入口436および透析流体出口438を含むか、または画定する。透析流体入口436および透析流体出口438は、(i)ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る、(ii)加熱モジュール430を、使い捨てポンプおよび/または弁カセットに直接接続することができる、または(iii)代替として、供給ラインまたは患者ラインと直列になるように、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に加熱モジュール430を接続することができる。図示した実施形態では、入口436および出口438は、管338に対して直角に配向され、それは、以下で示されるような加熱器420を載置するために有利であってもよい。
図28B、28C、および28Gは、加熱モジュール430が、その二次コイルとして2つの伝導管338aおよび338b(本明細書では、総称して、伝導管338と呼ばれ、かつ概して個別に管338と呼ばれる)を採用することを図示する。伝導管338は、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430、または非磁気感受性ステンレス鋼304または316となり得る。管338は、透析流体流動の乱流を増加させるように、粗面化または焼結することができる。管338は、図示した実施形態では全て同じである。
各管338は、その上端において、多岐管432に固定される。管338の最上端は、多岐管432のカラー444に摩擦嵌入する。カラー444内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。管338の底端は、同様に、帰還多岐管440のカラー446に摩擦嵌入される。カラー446内で管338を担持するために、好適な接着ボンドも使用することができる。
図28Cで見られるように、帰還多岐管440は、管338aが管338bと流体連通することを可能にする。管338は、所望の目的地に向かって流動を方向付けるか、または特定の方向からの流動を受け入れるように、例えば、45度で、それらの端において角度を成す(図28B、28C、および28F)。
加熱モジュール430により、透析流体流動は、入口436を通って進入し、角度を成す管の入口を通って管338aに進入し、管338aを通って流れ、管338aの角度を成す出口の外へ流れる。流体は、多岐管440を通って管338bの角度を成す入口へと進み続け、管338bを通って管338bの角度を成す出口から出て、出口436の外へ出る。ここで、再度、流体は、順次に管338を通って流れる。
図28Aから28Dで見られるように、加熱モジュール430を使用する流体加熱器420は、渦巻またはらせん状、例えば、ソレノイド状に、絶縁外被450の周囲の管338に一次変圧器コイル72を巻装する。絶縁外被450は、図28Bおよび28Cで最もよく見え、管338およびコイル72との間に位置する。外被450は、コイル72を定位置で担持するのに役立つ、フランジ付き端を含む。外被には、コイル72のように、一実施形態では、透析器具が提供される。らせんコイル72は、管338の任意の所望の部分または割合に沿って、外被450のフランジの間において渦巻状になることができ、使い捨てカセットまたはセットへの接続のために、入口436および出口438を露出したままにする。図示されるように、誘導コイル72は、コイル72の軸が管338の軸と少なくとも実質的に平行になるように巻装される。
略伸長したサセプタおよびコイル72を有する、本明細書の任意の実施形態では、コイル72は、一方または両方の端においてサセプタを越えて延在することができる。例えば、管338は、示されるように、長さ3インチ(7.62cm)となり得る。コイル72は、例えば、サセプタ72の各端を越えて、1/4インチ(6.35mm)延在し、コイル72の長さを合計で約3.5インチ(8.89cm)にすることができる。伸長誘導加熱モジュールには、管の端よりも管338の中央を加熱する傾向があってもよい。つまり、それらは、サセプタの中央で「高温点」を生成する傾向があってもよい。サセプタを越えてコイル72を延長することにより、「高温点」を制御し、サセプタの全長に沿って生成される熱を均等化する。
本明細書の伸長誘導加熱モジュールのうちのいずれかに適用可能である、「高温点」に対抗するための別の方法は、「高温点」におけるコイルのピッチを変化させることである。一実施形態でのコイル72は、コイル72の巻線の間に空間が存在しないか、または実質的に存在しないように、可能な限りきつく巻装される。しかしながら、「高温点」を防止するように、既知のサセプタ「高温点」で巻線を離間させることが検討される。巻線は、コイル72のワイヤ直径のわずか一部、またはワイヤ直径より大きい距離で、離間することができる。間隔は、変動することができるか、コイル72の巻線の間で実質的に同じとなり得る。サセプタのより低温部における巻線は、一実施形態では、きつく巻装されたままとなり、例えば、巻線の間に間隔がほとんどないか、または全くない。非「高温点」できつく巻装される巻線セクションと、「高温点」で離間した巻線とを有する、コイル72は、サセプタの全長に沿って均一な加熱を生じさせようとする。
器具内に位置する外被450に、部分的に離間した状態で、コイル72を貼り付ける、あるいは機械的に固定することが検討される。また、器具内にコイル72を載置し、所望の間隔で定位置に巻線を担持するように、スペーサを伴って器具を構造化することも検討される。さらに、(i)サセプタの一方または両方の端を越えたコイル72の延在、および(ii)サセプタの長さに沿って均一な加熱を生じさせようとして「高温点」に対抗するための「高温点」におけるサセプタのピッチの変化の両方を提供することが検討される。
一次コイルは、例えば、図1に示された電子機器24を介して電力供給される。加熱器420は、所望の流速、動作電力、および周波数を生じるよう、モジュール430の2つの管338をより高い一定管類温度で動作させることができるように、電力供給することができる。
図示した実施形態では、外被450のフランジの長さおよび幅は、約1.00インチ(2.54cm)×約1.00インチである。外被450の内径は、約0.500インチ(1.27cm)である。図示した実施形態では、管338は、角度を成す先端を含んで、長さ約3.00インチ(7.62cm)であり、約0.159インチ(4mm)の外径を有し、厚さ約0.010インチ(0.25mm)である。管の間の中心間距離は、約0.21インチ(5.33mm)である。コイル72の内径と管338の外側との間の公称磁束間隙G1は、約0.126インチ(3.2mm)である。コイル72の内径と管338の外側との間の最大磁束間隙G2は、約0.231インチ(5.9mm)である。多岐管440の高さy1は、約0.500インチ(1.27cm)である。接着ウェルまたはしわy2は、多岐管440の最上部と管338の外側との間で約0.200インチ(5.1mm)下方に延在して、接着剤が多岐管と管との間に浸透することを可能にする。ウェルはまた、管338の間にも延在する。
特注のAmeritherm Hot Shot(登録商標)電力供給部からの電子回路を使用して、加熱モジュール420に非常に類似した流体加熱モジュールを試験した。らせんコイルの軸が、管の長さと少なくとも実質的に平行となるように、使用された一次コイル72を、加熱モジュールの筐体の周囲でらせん状に13.5回巻装した。コイル72は、42AWGリッツワイヤの1050鎖であった。約250ml/分の速度で使い捨て品を通過する水により、加熱モジュールが水を9.8℃から34.2℃に加熱し、それは、加熱モジュールが約363ワットで水に電力を入力することを示す。AC主電源は、主に約416ワットで熱板に電力を入力する。このことは、約87%の効率を示す。
加熱モジュール420は、磁気および熱の観点から効率的である。金属管338は、比較的安価で作製することができ、全体的な部品数は最小限である。再度、モジュール430は、比較的薄い壁を有することができ、加熱モジュール430の反応性を高める。薄い管は、あまり多くのエネルギーを貯蔵せず、モジュールが流体流動停止により良好に対処できるようにする。モジュール430は、U字形に屈曲される単一管に変更することができ、多岐管440を排除する。
図28Hから28Kは、全ての代替案を含む、流体加熱器420とともに動作可能な代替的流体加熱モジュール430を図示する。図28Hから28Kの流体加熱モジュール430は、図28Aから28Gと同様の寸法および同じ材料を有することができる。図28Hから28Kの流体加熱モジュール430はまた、直角入口436および出口438を含む、図28Aから28Gの流体加熱モジュール430と同様の端部キャップ432および440も含む。図28Hから28Kの流体加熱モジュール430はまた、図28Aから28Gのモジュール430とともに上記で説明されるように、絶縁外被450およびコイル72とともに動作することもできる。
2つの加熱モジュールの間の主な違いは、図28Hから28Kの流体加熱モジュール430が、管セクション338aおよび338b、例えば、正方形または長方形のセクションに分割される、単一の長方形サセプタ管338を含むことである。図28Iから28Kはそれぞれ、管338のセクション338aおよび338bを分離する、共通壁または分割壁452を示す。そのような構成は、製造可能性およびモジュールの剛性を改善し、モジュールの幅を最小限化し、全体的な費用を潜在的に改善する。図示した実施形態では、管セクション338aが、入口436と連通する入口管セクションである一方で、管セクション338bは、出口438と連通する出口管セクションである。上記で示されるモジュール360および400の隣接する管を、管セクション338aおよび338bに分割される単一の長方形サセプタ管338と交換することが検討される。さらに代替として、モジュール360、400、および430のうちのいずれかを、別個の正方形管を伴って作製することができる。
図28Lおよび28Mは、本明細書で説明される管加熱モジュールのうちのいずれかに挿入するために好適である、第1の静的ミキサ454aを図示する。図示した静的ミキサ454aは、3インチ(7.62cm)管に対して寸法決定されるが、異なる寸法の管に対して異なる寸法に決定することができる。示される寸法は、例にすぎないが、種々の好適な間隔および配向を提示する。一実施形態では、加熱モジュールの各管は、ミキサ、例えば、ミキサ454aと嵌合される。代替として、全てよりも少ない管が静的ミキサと嵌合される。
ミキサ454aは、プラスチックまたは金属、例えば、ステンレス鋼となり得る。ミキサは、流体流動をより乱流にし、必要以上の圧力降下を生成することなく、流体を混合させ、より均一に加熱させる。図示した実施形態でのミキサ454aは、流体との平滑な接触のために、丸い柄456と、延長ペグ458とを含む。代替として、柄456およびペグ458は、平坦であり、流体流動と略垂直に、または流体流動に直角に配向することができる。
ミキサ454aは、約120°で放射状かつ等距離に延在する、各ペグセットに3つのペグ458を含む。より多い、またはより少ないペグ458をペグセットごとに提供し、所望に応じて、等距離または非等距離に延在することができる。異なるペグセットは、異なるペグ構成、例えば、ペグの数および間隔を有することができる。一実施形態でのペグ458は、ミキサ454aが挿入される管の内壁に接触するか、または非常に接近するように延在する。3つのペグ458は、図示したミキサ458aについて、ある場合においては(例えば、中央で)、次のペグのセットとは異なる方法で柄456の上で配向される。3つのペグ458は、図示したミキサ458aについて、他の場合においては(例えば、端で)、次のペグのセットと同じく、柄456の上で配向される。代替として、3つのペグ458は、全ての場合において、次のペグのセットと同じまたは異なる方法で、柄456の上で配向される。
ミキサ454aは、柄456に沿って平等に(例えば、0.177インチ(4.5mm)で)離間した、ペグ458のセットを示す。ミキサ454bは、柄456の端では柄456に沿ってより大きい距離で(例えば、0.354インチ(9.0mm)で)、および柄456の中央ではより柄に沿ってより短い距離で(例えば、0.177インチ(4.5mm)で)離間した、ペグ458のセットを示す。ミキサ454cもまた、柄456の端では柄456に沿ってより大きい距離で(例えば、0.472インチ(12.0mm)で)、および柄456の中央ではより柄に沿ってさらに短い距離で(例えば、0.118インチ(3.0mm)で)離間した、ペグ458のセットを束ねる。ミキサ454cが、柄456の側面ごとに2つの異なる間隔減少も含む一方で、ミキサ454bは、柄456の側面ごとに1つの間隔減少を示す。
柄456の中央でペグを束ねる(および次のセットとは異なる方法でセットを配向させる)と、サセプタの中央でも流体の温度を混合して、より均一にする傾向があり、そこでは、それが、概してサセプタの中央に存在する「高温点」により最も必要とされてもよい。再度、間隔寸法は、例にすぎない。数、間隔、放射状配向、次のペグセットに対する配向、ペグおよびペグセットの形状および寸法は、それぞれ、所望の混合および圧力降下結果を生じるように修正し、最適化できることを理解されたい。
代替実施形態では、プラスチックまたは金属バネが、静的ミキサとして管に挿入される。バネは、バネの外径が、バネが挿入される管の内径と同じ、またはわずかに小さくなるように寸法決定される、既知の圧縮バネとなり得る。バネ(または複数のバネ)は、少なくとも実質的に管の全長に及ぶことができる。バネミキサは、その巻線が、管の壁から内向きに流体を押す傾向があり、その場合、流体が管の中央よりも加熱されるため、有利である。バネはまた、流体混合も促進し、両方の理由で、より均一に加熱された流体を提供する。バネはまた、経済的でもあり、既製構成要素として見出される可能性が高い。バネコイルの直径およびコイルピッチ数は、均一な流体加熱および圧力降下を最適化するように選択される。
例えば、バッフルの段差または非一貫性、追加ステンレス鋼ウールまたはビーズ、焼結等を介した、加熱されている時の流体の混合を、本明細書の他の場所で論議する。したがって、本明細書で論議される、バッフル、シリンダ、管、カセット、ポーチ、またはバッグ加熱モジュールのうちのいずれかにおいて、混合要素を追加することが検討される。
(ねじれたバッフル)
ここで図29Aから29Eを参照すると、流体加熱モジュール460はさらに、キャップ付き金属管470を含む、代替的二次コイルまたはサセプタを図示する。モジュール460は、透析流体入口464および透析流体出口466を有する、入口/出口多岐管462を含む。透析流体入口464および透析流体出口466は、(i)ルアーコネクタまたはホース鉤コネクタ等の、任意の好適な医療用管ポートコネクタとなり得る、(ii)加熱モジュール460を、例えば、使い捨てポンプおよび/または弁カセットに直接接続することができる、または(iii)代替として、加熱モジュール460を、供給ラインまたは患者ラインとの直列を介して、腹膜透析または血液透析用のもの等の、使い捨て透析セットの別の部分に接続することができる。図示した実施形態では、入口464および出口466は、ねじれたサセプタ480と略直列に配向される。代替実施形態では、入口464および出口466は、サセプタ470の軸と直角の関係で配置される。
多岐管462は、機械的に、接着剤を介して、および/または接着ボンドを介して、伝導性サセプタ470に接続される。サセプタ470は、略半球状の端472を含み、それは、流体がねじれたバッフル480の底端482に到達すると180度方向を変更するように、透析流体にとって好適な形状を提供する。
多岐管462は、本明細書で説明される絶縁材料のうちのいずれかで作製することができる。サセプタ470は、同様に、ステンレス鋼、例えば、磁気感受性ステンレス鋼430、または非磁性ステンレス鋼304あるいは316で作製することができる。ねじれたバッフル480は、プラスチックとなり得る。
多岐管462は、バッフルの最上部484において、機械的に、および/または接着して、バッフル480を担持する。そのためには、多岐管462は、バッフル480の最上部484を受け入れ、最上部484を機械的に締め付け、および/または、最上部484が圧着構造468に接着結合されることを可能にする、周縁または他の種類の圧着構造を提供することができる。
図29Eで最もよくわかるように、透析流体は、入口464を介して流体加熱モジュール460に流入する。透析流体は、概して、バッフル480の第1面486aに沿って流れ、バッフル480の端482の周囲を流れ、バッフル480の第2のねじれ表面486bに沿って流れ、出口466を介して流体加熱モジュール460の外へ流れる。ねじれたバッフル480は、概して2つのねじれを有するものとして図示されるが、単一のねじれまたは3つ以上のねじれを提供することができる。
1つの実施では、流体加熱モジュール460の全長長さL1は、約4.361インチ(11.1cm)である。多岐管462の長さL2は、約0.96インチ(2.44cm)である。筐体470の外径は、約0.281インチ(0.714cm)である。入口464および出口466は、約0.300インチ(7.62mm)だけ中心間で離間される。
上記で論議されるように、一実施形態での筐体470は、ステンレス鋼等の金属サセプタであり、透析器具は、加熱器420に関連して上記で示される外被450等の絶縁外被を含む。コイル72は、加熱器420とともに示される方式で、外被に巻装される。次いで、ステンレス鋼筐体470は、外被450の中へしっかりと摺動される。ここで、ステンレス鋼筐体470の外面は、底部多岐管の排除、例えば、磁束間隙の低減により、コイル72にさらに近づけられる。
代替実施形態では、サセプタ470は、筐体470の底部472に嵌合される端部キャップを有する、直管である。代替的端部キャップは、筐体470に、接着結合するか、あるいは、機械的に、および/または接着して、好適に固定することができる。
さらなる代替実施形態では、筐体470は、絶縁材料でできている。透析器具のコイル72は、プラスチック筐体470がコイル内でしっかりと嵌合するように巻装される。ここで、ねじれたバッフル480は、伝導性サセプタを形成する。サセプタバッフル480は、粗面化または焼結することができ、または撹拌段差を含むことができ、または本明細書で説明されているように焼結することができる。サセプタバッフル480は、代替として、ステンレス鋼網またはウール材料と交換することができる。
(シムモジュール)
ここで図30Aから30Fを参照すると、加熱モジュール490は、1対の伝導性ワッシャまたはシム500aおよび500bを担持する、内側および外側円筒形リンク状筐体492をここでは含む、さらに別の種類のサセプタまたは誘導流体加熱器を図示する。実施形態での筐体492は、本明細書で説明される任意の絶縁材料等の絶縁材料でできている。伝導性シムまたはワッシャ500(総称して、ワッシャ500aおよび500bと呼ばれる)は、本明細書で説明されているような磁気感受性または非磁性ステンレス鋼等の、伝導性材料でできている。
図30Fは、両方とも所望であればリングの間の流路からわずかに離れて弓形に曲げることができる、内側リング494および外側リング496を有する、筐体492を示す。図30Fは、撹拌バッフル498aから498hが筐体492の円周で等距離に配置されることを図示する。バッフル498(総称して、バッフル498aからバッフル498hと呼ばれる)は、内側リング494および外側リング496の両方を通る水平面に対して、同じまたは異なるピッチで配向させることができる。図示した実施形態では、バッフル498のピッチは、バッフルの周囲で流体を上下に流れさせ、ワッシャ500の金属内面との接触を増加させるように、交互となる。
外側リング496は、透析流体入口502と、透析流体入口502に接近して離間する透析流体出口504とを含む。図30Dに示された詳細XXXDは、入口502および出口504のそれぞれが、以下で詳細に論議されるように、内側ポート506bの上方に配置される管の間の接続を補強する、内側管類ポート506bおよび外側カラー506aを含むことを図示する。
図30Fで見られるように、透析流体は、入口502を通って筐体492に流入し、バッフル498aの下または上方のいずれかに運ばれ、次いで、出口504に到達するまで、バッフル498b、498c、および498d等の上方または下で交互に流れる。実施形態では、筐体492を1周した後に、透析流体が出口504の外へ押し進められるように、バッフル498hの代わりに硬質停止部が提供される。代替として、透析流体の一部分は、出口504を通って出て行く前に、潜在的に筐体492を2回以上循環することができる。
流体速度を減速するように、および筐体492のチャンバ内の透析流体の常在加熱時間を増加させるように、管類入口ポートの容積よりも大きい、ワッシャ500の間の容積を提供することが検討される。バッフル498は、実流体量とワッシャ500aおよび500bの加熱された表面との間の接触を改善するよう、層流を中断し、乱流を生成する傾向がある。ワッシャ500の接触面は、表面接触を改善するように、粗面化、例えば、ビーズブラスト加工することができる。
カラー506aを補強すると、加熱モジュール490に対して屈曲された場合にポート506bの上方に配置される管が有するモーメントアームが低減する。この特徴は、490の頑健性を改善する。
加熱モジュール490のサセプタプレート500とともに動作する一次コイルは、図4、6、および9に示されたコイル42等の、パンケーキ型コイルとなり得る。パンケーキコイル42は、上および/または下ワッシャ500aおよび500bに隣接して配置することができる。代替として、加熱モジュール490は、本明細書で示され、説明されているように、ワイヤコイル72で巻装される絶縁外被内に配置される。ここで、巻線と平坦なワッシャ表面との間の磁束間隙が好適に小さくなるように、外被は、リング494および496の幅よりもわずかに広く寸法決定される。好ましい実施形態では、一次コイルは、内側リング494の内側に嵌合することができる、例えば、図7のものと同様の円筒形コイルである。実施形態では、一次コイルは、内側リング494に触れる。代替として、小さい間隙が一次コイルと内側リング494との間に存在する。
1つの実施では、内側リング494の内径は、約1.38インチ(3.5cm)である。外側リング496の外径は、約2.245インチ(5.70cm)である。内側リング494および外側リング496の高さhは、約0.360インチ(9.14mm)である。管類ポート506bの外径は、約0.12インチ(3.05mm)である。入口502と出口504との間の中心間距離は、約0.50インチ(1.27cm)である。1つの実施でのワッシャ500aおよび500bは、約2.125インチ(5.40cm)の外径、および約1.5インチ(3.81cm)の内径を有し、厚さ約0.025インチ(0.635mm)である。
(サドルバッグ)
ここで図31Aおよび31Bを参照すると、流体加熱モジュール510は、サドルバッグまたは2チャンバ筐体を有する、さらなる代替案を図示する。流体加熱モジュール510は、ブリッジ526を介してそれらの最上端で接続される、第1の筐体512aおよび第2の筐体512bを含む。各チャンバ512aおよび512bは、長い方の絶縁バッフル514および短い方の絶縁バッフル516によって分離される、外壁528aおよび内壁528bを含む。図31Aに示されていないが、チャンバ512aおよび512bは、底部上で封入される(底部は、流動パターンをより良好に図示するために示されていない)。長い方の絶縁バッフル514は、図31Aの矢印によって見られるように、透析流体が長い方の絶縁バッフル514の下縁の下を流れることができるように、サセプタ530a530bおよびの底部で終端する。一方で、短い方の絶縁バッフル516は、図31Aの矢印によって見られるように、短い方のバッフル516の最上部に向かって透析流体を上方へ強制するように、チャンバ512aおよび512bの底部まで延在する。
長い方の絶縁バッフル514および短い方の絶縁バッフル516は、概して図31Aの流れの矢印に示されるように、各チャンバ512aおよび512bを8つの区画に分離する。金属サセプタ530aは、8つの区画を16のサブチャンバにさらに分離するように、チャンバ512aに挿入される。同様に、金属サセプタ530bは、8つの区画の16の異なるサブチャンバに分離するように、チャンバ512bに挿入される。したがって、チャンバ512aおよび512bがブリッジ526を介して接続される時に、流体モジュール510は、32の別個のサブチャンバを含む。透析流体は、矢印で示されるように、順次に32のチャンバを通って流れる。
図31Bで見られるように、一実施形態では、プレートの下端で開口するプレート530aの溝518aが、チャンバ512aの中で絶縁バッフル516を覆って嵌合するように、サセプタプレート530aがチャンバ512aに挿入される。次に、長い方の絶縁バッフル514は、プレート530aの上端で開口するプレート530aのスロット518bの中へ下向きに摺動される。チャンバ512bおよびプレート530bについて、同じ手順を辿り、その場合、プレート530bは、同様に、溝518aおよび518bを含む。プレート530aおよび530bの外側伝導性バッフル532は、流体流動が、外側バッフル532の上端の上方と、チャンバ512a、512b、およびブリッジ526に接着結合、超音波溶接、および/またはスナップ式で嵌合される、キャップ520の下とに流れることを可能にするように、図示されるように短縮される。
サセプタプレート530aおよび530bは、磁気感受性または非磁性ステンレス鋼等のステンレス鋼で作製することができる。実施形態においてサセプタ530aおよび530bとともに動作する一次コイルは、チャンバ512aおよび512bの間に摺動されるパンケーキコイルである。コイルは、代替として、または加えて、チャンバ512aおよび512bの外側部分の上に配置することができる。さらに代替として、チャンバは、リッツワイヤ型コイル72で巻装される。コイルは、いずれの場合でも、一実施形態では器具の一部である。
(ポンプカセットに統合された加熱モジュール)
ここで図32を参照すると、流体加熱モジュール540は、使い捨て透析流体ポンプカセット550に組み込むための1つの可能なモジュールを図示する。図示した実施形態での使い捨てポンプカセット550は、第1および第2の可撓性膜(図示せず)を介して第1および第2の側面上で密閉される、剛体構造552を含む。剛体構造552は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ウレタン、または潜在的には、他の高温プラスチックで作製することができる。剛体構造552は、カセット550および統合流体加熱モジュール540が挿入される透析器具(図示せず)の中に位置する、空気圧式ポンプアクチュエータとともに動作する、第1および第2のポンプチャンバ554aおよび554bを含む。空気圧式ポンプアクチュエータを一実施形態で使用することができるが、統合流体加熱モジュール540を採用するシステムのポンピングは、空気圧式ポンピングに限定されず、代わりに、蠕動ポンピングまたは機械的活性化膜ポンピングとなり得ることを理解されたい。
剛体構造552はまた、複数の弁ポート556aから556j(本明細書では、総称して、弁ポート556と呼ばれるか、または概して個別に弁ポート556と呼ばれる)も含む。可撓性膜は、剛体構造552の縁の周囲で密閉し、また、ポンプチャンバ554(総称して、ポンプチャンバ554aおよび554bと呼ばれる)および弁ポート556を画定する構造の基部壁559から延在する隆起にも密閉する。ポンプポート554および弁ポート556と組み合わせた可撓性膜の動作の説明は、米国特許第4,826,482号に関連して説明されており、その関連部分は、参照することにより明示的に本明細書に組み込まれる。
弁ポート556は、剛体構造552の基部壁559の反対側に位置する流路に通じる。カセット550はまた、複数の管類ポート558aから558g(本明細書では、総称して、ポート558と呼ばれるか、または概して個別にポート558と呼ばれる)も含む。ポート558は、供給バッグに及ぶ管に接続し、および潜在的には、患者に、または患者から接続する。1つの好ましいポート560を以下で詳細に論議する。加熱モジュール540はまた、複数のバッフルプレート562aから562i(本明細書では、総称して、バッフルプレート562と呼ばれ、かつ概して個別にバッフルプレート562と呼ばれる)も含む。
一実施形態では、加熱器モジュール540は、抵抗加熱される。ここで、バッフルプレート562は、カセット550の一部であり、それとともに作製され、かつ電気絶縁性である。加熱プレート568は、カセット550の外側から、カセット550の剛体構造552の外壁を通り、バッフル562のそれぞれを通って延在する。加熱プレート568の端568aおよび568bは、抵抗加熱器供給接点(図示せず)に動作可能に、または電流源に直接、接続することができる。
絶縁バッフルは、過熱プレート568の前後に流体を強制する。バッフルプレート562は、概して図32の矢印によって示されるような曲がった経路を生成するように、図示されるように千鳥状である。基部壁559は、一実施形態では、バッフル562の加熱経路領域の中へ延在しない代替として、壁559が提供され、バッフル562は、剛体筐体552の見えない側面まで延在する。壁559の穴は、流体が壁559の各側面上の加熱経路に流れることを可能にする。
代替的な抵抗の実施形態では、バッフルプレート562は、伝導性であり、例えば、非磁性ステンレス鋼304または316、あるいは磁気感受性ステンレス鋼430等の、ステンレス鋼でできている。バッフル562は、流体流動を中断して、より乱流にするよう、粗面化または焼結することができる。剛体構造552は、機械的に、および/または接着ボンドを介して、伝導性バッフル562を担持することができる。上記のように、プレート559は、加熱領域で必要とされない。代替として、プレート559は、金属となり得て、バッフル562を伴って形成することができる。さらに代替として、プレート559は、絶縁材料でできている。ここで、バッフル562は、プレート559を通って延在することができ、または、プレート559の両側の別個のバッフルのセットとして提供することができる。
代替的な抵抗の実施形態では、バッフル562の外側に形成されるプレート564および566はまた、プレート568aおよび568bからの電気経路を提供するよう、伝導性材料、例えば、バッフル562の材料でできている。ここで、プレート568は、カセット550およびバッフル562を横断して延在しないが、代わりに、それぞれ、外側プレート564および566で終端する、示されるような2つのプレート568aおよび568bに分離される。プレート564および566は、バッフル562と電気的に連通する。
さらなる代替実施形態では、流体加熱モジュール540は、カセットが透析器具に搭載された時にカセット550の1つまたは2つの側面上に存在する、1つのパンケーキコイルまたは二重パンケーキコイルを介して、誘導加熱される。または、カセット550は、透析器具内に存在する、本明細書で説明される巻きコイル72の内側に摺動することができる。器具に搭載された時のカセット550は、流体加熱モジュール540がコイル72と一列に並ぶように、コイル72の中へ摺動される。この誘導の実施形態では、バッフル552の外側に形成される剛体壁564および566は、剛体筐体552の残りの部分とともに、プラスチックまたは他の絶縁材料で作製することができる。
誘導の実施形態では、バッフルプレート562もまた、伝導性であり、サセプタを形成する。ここで、プレート562は、非磁性ステンレス鋼304または316、あるいは磁気感受性ステンレス鋼430等の、ステンレス鋼で作製することができる。バッフル562は、流体流動を中断して、より乱流にするよう、粗面化または焼結することができる。剛体構造552は、機械的に、および/または接着ボンドを介して、伝導性バッフル562を担持することができる。誘導加熱の実施形態では、上記で説明されるプレート568またはプレート568aおよび568bは、必要とされない。プレート559を提供しないため、またはバッフル562が伝導性である抵抗の実施形態についてプレート559を提供するための全ての代替案もまた、ここで適用可能である。
誘導加熱を使用して、代替的な一体カセット流体加熱モジュールのそれぞれを以下に示す。しかしながら、加熱モジュール540と同様に、代替的モジュールは、代替として、誘導の代わりに抵抗動作するように作製できることを理解されたい。
ここで図33を参照すると、代替的な一体カセット流体加熱モジュール570が図示されている。モジュール570は、上記で説明される構成要素のそれぞれを含む、使い捨てカセット550とともに動作する。代替的流体加熱モジュール570は、カセット550の剛体構造552の基部壁559を通って延在する、1対のバッフル区画572および574を含む。バッフル区画572および574はそれぞれ、バッフル562について上記で論議される材料のうちのいずれかとなり得る、複数の千鳥状バッフルを含む。実施形態でのバッフル区画572および574は、図33のXで印付けられた領域において、カセット550の基部壁559に接着結合される。
加熱モジュール540および570の両方により、剛体プラスチック構造552に溶接される可撓性膜は、モジュール540のバッフル562、または区画572および574のバッフル、またはモジュール570に結合することができる。代替として、剛体プラスチックの最上部および底部は、プラスチックフィルムに密閉され、それは次に、伝導性バッフルに接着結合される。さらに代替として、プラスチックの最上部および底部は、バッフルにスナップ式で嵌合される。次いで、最上部および底部は、可撓性シートに溶接または結合される。なおもさらに代替として、伝導性バッフルは、伝導性の最上部および底部を含み、カセット550の剛体部分552に接着結合される封入伝導性シェルを生成する。ここで、伝導性加熱バッフル部分が封入されるため、該部分は、カセットシートに密閉されなくてもよい。
加熱モジュール570は、巻き一次コイル72と動作可能に連通して示されている。ここで、区画572および574のバッフルは、サセプタとして動作する。しかしながら、上記で説明されるように、バッフル区画572および574は、抵抗加熱モードで動作するように修正することができる。
ここで図34の統合流体加熱モジュール580を参照すると、さらに代替的な統合カセットベースの加熱モジュールが図示されている。加熱器モジュール580は、本明細書で説明されるように、使い捨てカセット550とともに動作可能である。便宜上、加熱器モジュール580の切断セクションが図示されている。
加熱モジュール580では、剛体構造552は、上絶縁側壁582および整合した下延長側壁584を含むように成形される。剛体部分552はさらに、上絶縁バッフルプレート586および整合した下絶縁バッフルプレート588を含むように成形される。本明細書で論議される、医学的に安全な伝導性材料のうちのいずれかでできている、伝導性挿入物590は、側壁582および584と、絶縁バッフルプレート586および588とに、スナップ式で嵌合され、および/または接着結合される。
基部壁559は、開口(図示せず)を含み、それは、流体が、基部壁559の一方の側面上の1組のバッフルを通って曲がって進んだ後に、開口を通って基部壁559の他方の側面へと流れ、第2組の伝導性バッフルを通って曲がって進むことを可能にする。流体加熱モジュール580における流動は、図31Aおよび31Bに関連して上記で論議されるサドルバッグ流体加熱モジュール510の流動と非常に類似していることを理解されたい。
実施形態では、上下の可撓性シートは、カセット550の両側に封入流体経路を形成するように、絶縁側壁582および584ならびに絶縁バッフル586および588の隆起に接着結合または溶接される。誘導コイル72は、一次コイル72に対する二次コイルまたはサセプタとして動作する、伝導性バッフル590と動作可能な関係で示されている。代替として、バッフル590は、抵抗加熱器の動作のために、カセット550の外側に延長される。
ここで図35を参照すると、加熱モジュール600は、さらに代替的な統合カセットの実施形態を図示する。ここで、ステンレス鋼、磁気感受性、または非磁性球またはペレット602が、絶縁バッフルプレート604によって画定される加熱経路を充填する。実施形態での絶縁バッフル604は、蛇行性チャネルを形成する。絶縁バッフルプレート604は、カセット550の可撓性シート606に結合または溶接される。一実施形態での加熱モジュール600は、1つ以上のパンケーキコイル42、または、例えば、バッフル604と並行または垂直のいずれかである軸を形成するように巻装される、巻きコイル72を使用する、誘導加熱を介して加熱される。ステンレス鋼球602は、透析流体流動をより乱流にするよう、それを中断するのに役立つ。ステンレス鋼球602は、代替として、ステンレス鋼網ウールと交換される。
ここで図36を参照すると、流体加熱モジュール610は、別の可能な統合カセット型流体加熱モジュールを図示する。モジュール600と同様に、モジュール610は、使い捨てポンプカセット550の剛体プラスチック構造552を含む。剛体プラスチック部分552は、複数の絶縁バッフル604を画定する。バッフル604は、実施形態では、本明細書で説明されているように、蛇行性経路を画定する。バッフル604の最上部は、カセットシート606に超音波溶接または接着結合される。
モジュール610により、無電解に、例えば、スプレー技法、インク噴射技法、または写真画像プロセスを介して、バッフル604の側面およびバッフル604によって画定されるチャネルの底部の上に、金属または金属インクの層608が沈着される。金属層608は、所望の厚さまで層608を構築するように、複数の塗布で塗布し、複数のステップで硬化することができる。実施形態では、金属層608は、ステンレス鋼層である。加熱モジュール610は、一実施形態では、例えば、1つ以上のパンケーキコイル42またはらせんコイル72を介して、伝導性コイルとともに誘導的に動作する。
代替実施形態では、伝導性層608は提供されない。その代わり、少なくとも、絶縁バッフル604を含む、ポンプカセット550の剛体部分552の加熱モジュール部分610が、金属粉末または炭素で充填された射出成形部品から形成される。この修正部分は、カセットの伝導的に充填された加熱部分610に巻装される、1つ以上のパンケーキコイル42またはワイヤコイル72等の関連一次コイルの電力供給時に、加熱される。
さらなる代替実施形態では、金属層608は除去される。その代わり、少なくとも、使い捨てカセット550の加熱モジュール部分610が金属であり、金属射出成形(「MIM」)または粉末金属(「PM」)プロセスから作製される。金属部分610は、誘導コイルを介して誘導加熱される、バッフル604と、バッフル604を接続する基部とで構成されている。この実施形態はまた、抵抗加熱にも役立ち、その場合、露出金属部分610が電気加熱接点と接触して配置される。
MIMまたはPMプロセスを介して作製される伝導性部分610は、一実施形態では、緊密嵌合配設および接着ボンドを介して、使い捨てカセット550の剛体プラスチック部分552に密閉して接続される。代替として、完全に封入された金属加熱蛇行性流体経路領域を提供するように、バッフル604の最上部に、金属カバー(図示せず)が形成される。
さらに別の代替的な統合カセット加熱器の実施形態では、加熱モジュール460のバッフル480等のねじれた伝導性バッフルが、絶縁バッフル604の間に形成される。なおもさらなる代替実施形態では、絶縁バッフル604は、除去され、ねじれたサセプタプレート480と交換される。ねじれたサセプタプレート480は、乱流路を生成するように、所望するだけの巻数を含むことができる。プレート480は、必要なレベルまで加熱されるのに十分な電流を伝導するように、十分な量で提供される。バッフル480がカセット550内で強固に担持されるように、ねじれたバッフル480は、一方の端においてプラスチック部分552の側面に圧着することができる。
(ポンプカセットに取り付けられた加熱モジュール)
ここで図37を参照すると、使い捨てカセット550aは、上記で論議される種々の流体加熱モジュールに接続するための1つの可能なカセットを示す。カセット550aは、ポンプチャンバ554を画定する剛体部分552と、弁チャンバまたは弁座556と、上記で論じられるような管類ポート558とを含む。カセット550aはさらに、加熱器へのポート558hと、加熱器からのポート558iとを含む。剛体部分552はまた、加熱器へのポート558hと流体連通して配置される、加熱器への経路560aも含む。カセット550aの剛体部分552はさらに、加熱器からのポート558iと流体連通して配置される、加熱器からの通路560bを含む。可撓性シートは、ポンプチャンバ554、弁チャンバ556、ならびに流体加熱経路560aおよび560bを密閉するように、カセット558aの前面および裏面に適用される。流体加熱経路560aおよび560bは、弁556を通して他の経路と連通し、例えば、ポンプチャンバ554のうちの1つに通じる、またはそこから通じる経路、または、ポート558aから558gのうちの1つ以上に通じる経路と連通する。
加熱ポート558hおよび558iは、カセット550aが、図14Aから14Eの多重バッフルプレートモジュール150、図17Aから17Fの3プレートモジュール220、図18Aから18Cの蛇行性バッフルモジュール190、図25Aから25Eの5管モジュール330、図26Aから26Eの6管モジュール360、図27Aから27Dの2管モジュール400、および図28Aから28Gの2管モジュール430等の、流体加熱モジュールのうちの多くと連通することを可能にする。上記のモジュールのそれぞれは、ともに接近して離間した入口および出口を含み、それは、接近して離間したポート558hおよび558iへの即座の接続に役立つ。出願者らは、カセット550aを以下の記載されたモジュールに限定することを意図しない。しかしながら、他のモジュールは、カセット550aと加熱モジュールとの間で管類のさらなる長さを必要とし得る。図29Aから29Eの単一管モジュール460の単一ポートカセットも以下で示す。
1つの実施では、カセット550aは、高さ約5.75インチ(14.6cm)×幅約5.25インチ(13.3cm)(最大幅)×厚さ約0.50インチ(1.27cm)の設置面積を有する。カセット550aは、2つの空気圧式ポンプチャンバ554を含む(しかし、代わりに、蠕動または機械的作動型容量ポンプチャンバを使用することができる)。図示したカセット550aは、17個の正方形の空気圧式弁ポート565を含む。代替として、弁ポートはカセット550aから除去され、クランプが代わりに使用される。
図38は、さらに代替的な流体加熱モジュール620へのカセット550aの接続を図示する。流体加熱モジュール620は、接近して離間した入口622および出口624を形成するように屈曲される管632を含む。図38で見られるように、接近して離間した入口および出口管622および624を有する、モジュール620は、短い管類接合部626aおよび626bが、それぞれ、(i)加熱器へのポート558hを入口622に接続し、(ii)加熱器からのポート558iを出口624に接続することを可能にする。接合部626aおよび626bの短い距離は、熱損失を防止し、全体的なシステム効率を増加させる傾向がある。
カセット550aは、複数の金属接点630を含む。金属接点630は、モジュール620から上流および下流の流体温度を感知するために使用される。1つの好適な金属接点は、同時係属特許出願である、2007年7月5日出願の「Dialysis Fluid Measurement Method And Apparatus Using Conductive Contacts」と題された特許出願第11/773,661号に説明されており、その内容全体は、参照することにより明示的に本明細書に組み込まれる。
代替として、接点630および関連電子機器を排除するために、非侵襲性の、例えば、赤外線温度センサを使用する、非侵襲性温度感知を使用することができる。その関連部分が参照することにより明示的に本明細書に組み込まれる、同時係属特許出願である、2007年7月5日出願の「Dialysis System Having Non- Invasive Temperature Sensing」と題された特許出願第11/773,746号は、赤外線温度センサを使用する、非侵襲性温度感知のための1つのシステムおよび方法を開示する。
図38のモジュール620は、管632の端を強固に担持する、保持器634を含む。管632の端は、入口622および出口624を含む、多岐管621に送り込まれる。入口622および出口624はそれぞれ、管類接合部626aおよび626bのうちの1つの一方の端に嵌入する、ポートを有する。管類接合部の他方の端は、加熱器へのポート558hおよび加熱器からのポート558iに接続する。
図39は、代替的に構成されたポンプカセットとともに動作しているモジュール630を図示する。図39は、流体加熱モジュール630が、例えば、図7から9に関連して上記で論議されるような、磁束指向アーム78aおよび78bを含む磁心76に巻装される、一次らせんコイル72とともに動作する二次コイルであることを図示する。磁心76の磁束指向アーム78aおよび78bは、一実施形態では、透析器具の中に位置し、モジュール630において電流を誘導する。図示されるように、コイル72は、アームとモジュール630の管との間で、指向コイルアーム78bに巻装することができる。
ここで図40および41を参照すると、カセット550bは、上記で論議される流体加熱モジュールに接続するための代替的ポンプカセットを図示する。カセット550bは、大部分がカセット550aと同じであり、また、流体加熱経路560aおよび560bも提供する。カセット550bおよび550aの間の主な違いは、加熱器への組込/補強ポート650aおよび加熱器からの組込/補強ポート650b(本明細書では、総称して、ポート650と呼ばれ、または概して個別にポート650と呼ばれる)の提供である。ポート650を、図45から47に関連して以下で詳細に論議する。加熱器へのポート650aは、加熱器への流体経路560aと流体連通する。加熱器からのポート650bは、加熱器からの経路560bと流体連通する。
図41は、組込ポート650aおよび650bを有するカセット550bが、上記で論議される2管流体加熱モジュール(例えば、モジュール360、400、および420)のうちのいずれかの上多岐管が排除されることを可能にすることを図示する。その代わり、2管加熱器モジュールの入口管が、加熱器へのポート650aに密閉して直接接続される一方で、2管モジュールの出口管は、加熱器からのポート650bに密閉して直接接続される。
図41は、上多岐管402が図27Aから27Dに関連して上記で示される流体加熱モジュール400から除去される、一例を図示する。ここで、管330aが、組込ポート650aと密閉して直接噛合される一方で、出口管338bは、組込ポート650bと密閉して直接噛合される。管338aおよび338bは、帰還多岐管410によって底部で接続される。代替として、管338aおよび338bは、1本の管類から屈曲され、U字形管は、組込ポート650aおよび650bの中へ密閉して噛合される。例えば、入口および出口ポート622および624を提供する多岐管621の代わりに、図38に関連して上記で示される流体加熱モジュール620の単一の曲管632を使用することができる。ここで、多岐管621は除去され、管は、組込ポート650aおよび650bの中へ直接載置される。組込ポートは、カセット550bがカセット550aよりもわずかに小さくなることを可能にする。例えば、カセット550bの最上部に沿った最大幅を、約5.055インチ(12.8cm)に縮小することができる。
図40はまた、磁心76について本明細書で説明される材料のうちのいずれかでできている、代替的磁心76も図示する。磁心76は、5つの面を持ち、図41に示された管338aおよび338bを受け入れるように開口最上部を有する。磁心76はまた、断面図で示されたコイル72も収納する。磁心76およびコイル72は、器具の一部であり、再利用される。カセット550bならびに管338aおよび338bは、治療後に廃棄される。磁心76はまた、以下で論議される単一管バージョンのカセット550cともに、および、3つ以上の管または本明細書で示されるバッフルプレート構成のうちのいずれかを有するサセプタとともに、使用されてもよい。
磁心76は、本明細書で論議される他のモジュールの周囲に嵌合するように器具の中で構造化することができ、管モジュールに限定されない。例えば、図40と同様の磁心76は、バッフルプレートモジュールのうちのいずれかのコイル72の周囲に嵌合することができる。磁心76はまた、ワッシャモジュール490ならびにキャニスタモジュール230および260の周囲に嵌合するように構成することもできる。
磁心76は、コイル72が放射する電磁妨害(「EMI」)から外界を遮蔽する傾向があるという点で、付加的な有益性を提供する。磁心76を介して提供されようと、付加的な遮蔽、例えば、上記で論議されるアルミニウムシートを介して提供されようと、本明細書で論議されるモジュールのそれぞれは、EMI放射を含有するための国際的指針を満たすよう遮蔽される。
ここで図42および43を参照すると、さらに代替的なカセット550cは、図29Aから29Eの流体加熱モジュール460等の単一管流体加熱モジュールとともに動作する、単一組込ポート650cの提供を介して、さらに小さく作製されている。ここで、上記で示されるモジュール460の入口および出口多岐管462は排除される。
組込ポート650cは、管470の底部472へと流れる入口流と単一管470の最上端に戻る流れとを分割する、例えば、ねじれたバッフル480を担持する、より大きい管470を収容するように、図40および41の組込ポート650aおよび650bよりも幅が広い。組込ポート650cは、ポート650cが入口流体経路560aと連通することを可能にする、入口経路652を含む。ポート650cはさらに、それぞれ、加熱器へのポート650aおよび加熱器からのポート650b専用である、図40のポート経路652および654とは対照的に、カセット550cの出口流体経路560bと連通する出口経路654を含む。単一管組込ポート650cの提供は、1つの実施において、カセット550cの最大幅が、約5インチ(12.7cm)に縮小されることを可能にする。
図44は、図43に示されるような丸い端472の代わりに、ここでは端部キャップ474を含む、代替バージョンの単一管流体加熱モジュールを図示する。端部キャップ474は、プラスチックまたは金属となり得て、本明細書で説明されるように固定することができる。図44はまた、ねじれたバッフル480を管470に緩く嵌入できることも図示する。さらに、バッフル480は、管470の上縁476を越えて延在する。バッフル480の露出縁476は、単一組込管ポート650cのウェルの中へ延在し、それは、バッフルが、ポート650cの内壁656への隣接部を介して定位置で堅固に担持されることを可能にする。該構成はまた、入口経路652から、ねじれたバッフル480の入口側を下って、単一ポート650cのウェルの中へ流動を方向付ける。該構成はまた、縁476におけるねじれたバッフル480の出口側から、カセット550cの出口経路654の中へ流動を方向付ける。
ここで図45から47を参照すると、組込補強管類ポート650が詳細に図示されている。図30Dおよび二重ワッシャ流体加熱器モジュール490に関連して、非組込補強ポート502が上記で示される。非組込補強ポート502と関連するトルクおよび剪断応力もまた、組込補強ポート650によって共有される。図46に示された組込ポート650の間隔は、図45および46の関連セクションで示された、さらに代替的な使い捨てポンプカセット550dに、二重ワッシャモジュール490を接続するために適切であることを理解されたい。図30Aの加熱器モジュール490および図46のカセットセクションを見ると、非加熱流体は、加熱器への経路560aを通り、第1のポート650を出て、加熱器モジュール入口502(図30A)へと流れ、ワッシャ500aおよび500bの間の経路の周囲を流れ、流体加熱器モジュール出口504を出て、加熱器からの経路560bをカセット550dの適切な領域へ流体的に連通する、第2の組込ポート650の中へ流れる。
図47は、内側ポート656がカセット550dの剛体部分552の側壁658と一体化して成形されることを図示する。また、外側保持カラー660は、剛体部分552の壁658と一体化して成形される。カラー660は、図30dの補強入口および出口ポート502および504に関連して示される、内側ポート506bへのカラー506aが提供するのと同じ種類の補強保護を、管類ポート656に提供する。両方の場合において、それは、カップ特徴または追加カラー660または506aにそれぞれ埋め込まれ、レバーアーム枢軸を前方に移行させるため、関連内側ポート656または506bに対する剪断応力は低減される。したがって、図47の矢印で示された方向に可撓性管を枢動させる人は、図47に示された内側の点線を起点とするのとは対照的に、図47の外側の点線を起点とするモーメントアームを有するトルクを付与する。
水平な矢印によって示される点線の間の間隔は、管類ポート656上に付与されるモーメントアームおよびトルクがどのように低減されるかを示す。この低減は、ポート502、504、および560の耐久性を強化する。本明細書で論議される加熱モジュールに関連して、補強ポートが示されているが、例えば、例えば、供給ラインポート、患者へのポートまたは患者からのポート、または別の管類ポートとして、ポートを透析カセット550上の他の場所で使用できることを理解されたい。
ここで図48を参照すると、さらに代替的なポンプカセット550eは、図15Aから15Eのモジュール180、図16Aから16Eのモジュール210、および図48に示されたさらに代替的な流体加熱モジュール670等の、インライン流体加熱モジュールに接続するための一実施形態を図示する。カセット550eは、インライン流体加熱モジュールのうちの1つがポート558hおよび558iの間で配置されることを可能にするのに十分な距離で、加熱器からのポート558iから離間した、加熱器へのポート558hを含む。ポートは、代替として、上記で論議される組込および/または補強型となり得ることを理解されたい。
流体加熱モジュール670は、1回巻かれ、それぞれポート558hおよび558iに接続するための入口端674および出口端676を含む、管672を含む。管672のループは、例えば、図39に示されるような、磁心76の磁束指向延長部78を覆って嵌合する。管類672は、流体加熱モジュール630の管類632のように、一実施形態では、磁性または非磁性ステンレス鋼等のステンレス鋼である。カセット550eの剛体部分552は、流体加熱モジュール670の周囲に延在して、ポンプおよび弁アクチュエータに関してカセット550eを搭載し、誘導流体加熱モジュール670とともに動作するコイル76に関して流体加熱モジュール670を搭載するのに役立つ、ハンドル662を提供するように延長される。
(バッグの中の球体)
ここで図49を参照すると、流体加熱バッグまたはポーチ680は、本開示のさらに別の代替的な流体加熱モジュールを図示する。本明細書で論議されているように、本開示の流体加熱モジュールは、例えば、患者ラインまたは溶液ラインと直列になっているような、使い捨てカセットまたは使い捨てセットの中の他の場所に接続される、別個または独立型のモジュールとなり得る。バッグまたはポーチ680は、供給バッグまたは加温器バッグ等の流体バッグまたはポーチに、伝導性サセプタ材料を配置することも可能であることを図示する。図示した実施形態では、バッグ680は、ポーチまたはバッグ680を形成する1つ以上のシート686および688に超音波溶接または接着結合される、流体入口682および流体出口684を提供する。シート686および688は、ポリ塩化ビニル(「PVC」)、または他の高温可撓性の医療グレードプラスチックで作製することができる。
ポーチまたはバッグ680は、図示した実施形態では複数のステンレス鋼球690を担持する。ステンレス鋼球690は、透析器具の中に位置する一次誘導コイルに対するサセプタまたは二次コイルとして動作する。一次コイルは、パンケーキコイル42またはらせんコイル72となり得る。代替実施形態では、ステンレス鋼球690は、ステンレス鋼網、焼結金属、またはウール等の、流体がそれを通って流れることを可能にする、別の種類のステンレス鋼媒体と交換される。
(陽圧および陰圧を付与するプレート加熱器)
ここで図50を参照すると、加熱システム700は、熱伝達効率を強化するために圧力および真空を使用し、本明細書で説明される付加的な有益性を提供する、代替的加熱システムを図示する。加熱システム700は、上加熱器702と、下加熱器704と、流体加熱経路アセンブリ706とを含む。上加熱器702および下加熱器704はそれぞれ、加熱プレート708と、加熱プレートまたは表面710と、外側カバー712とを含む。上下両方の加熱器702および704用の加熱プレート708は、陰圧源および陽圧源を含む、1つ以上の空気圧源への接続を提供する、開口またはポート714を含むか、または画定する。
加熱表面または加熱プレート710は、1つ以上の開口部716を含むか、または画定し、それは、ポート714を通して付与された陽圧または陰圧と、カバー712とプレート710との間のプレナムとを、アセンブリ706の可撓性加熱セクション720に伝達する。本明細書で説明されるような開口部は、可撓性加熱セクション720の全体にわたる陽圧または陰圧の分布を最大限化するように構成される。
一実施形態では、管(図示せず)が空気圧ポート714に接続される。これらの管は、例えば、上記で図示されるような使い捨てカセット上に位置するもの等の、使い捨て品の弁付き部分に、または一連の挟持クランプ(図示せず)に及ぶ。使い捨てカセット弁は、電気的に、または空気圧で動作させることができる。挟持クランプは、例えば、ソレノイド状に、電気的に作動させることができる。
図1は、誘導加熱用の電子機器を図示する。システム700は、主に抵抗加熱の実施形態である。その電子機器は、回路24の電子機器のように、マイクロプロセッサ等のプロセッサと、例えば、ランダムアクセスメモリ(「RAM」)および読み出し専用メモリ(「ROM」)を含む、メモリとを含む、回路24のインプリメンタ16のような論理インプリメンタを含むことができる。メモリおよび処理は、当技術分野で公知であるように、ソフトウェアベースとなり得る。代替として、1つ以上の特定用途向け集積回路(「ASIC」)を使用することができる。論理インプリメンタ16のような抵抗システム700用の論理インプリメンタはまた、入力信号18aを受け入れ、かつ出力信号18dを受け入れる能力も含む。入力信号18aは、温度センサ、流量センサ、空気検出センサ、または透析器具に関連して使用される他の種類のセンサ等のセンサからの信号となり得る。
回路24のような抵抗回路は、誘導加熱モジュールについて本明細書で論議される一次コイルのうちのいずれかに電力供給する電力供給部等の、透析器具内の構成要素に出力信号18bを送信する。代替として、電源は、抵抗プレート加熱器への負荷サイクル出力を制御する。出力信号18bはまた、流体ラインを締め付けるか、または開くことができる、ソレノイド弁または挟持クランプに接続することもできる。論理インプリメンタ16のような、抵抗回路24の論理インプリメンタは、例えば、使い捨てユニットの中の空気を感知する空気検出センサからの入力を受信することができ、システム700のポート714に接続された管のうちの1つを閉じる挟持クランプソレノイドへの入力の受信時に、出力を送信するようにプログラムすることができる。
上下の加熱器702および704は、陽圧または陰圧が内部で形成され、したがって、開口716を通して可撓性流体加熱経路720へと再分配されることを可能にする、空気圧プレナムを形成する。3つの開口716が示されているが、任意の開口の数、パターン、および寸法を提供することができる。例えば、可撓性加熱経路720の表面に陽圧または陰圧を均一に分配するように、多くの小さい穴を有する有孔金属を提供することができる。
アセンブリ706は、流体加熱経路720がアセンブリフレーム722および724の間で密閉されることを図示する。次に、フレーム722および724は、システム700の陽圧または陰圧を担持する密閉環境を形成するように、上下の加熱器702および704の加熱プレート708に密閉される。
代替として、経路720の可撓性シートは、(i)流体加熱経路720を形成するように、および(ii)入口管726および出口管728の周囲で、ともに密閉され、それは、流体が流体加熱経路720に送り込まれ、送出されることを可能にする。次いで、上下の加熱プレート708は、密閉環境を提供するように、密閉された流体経路720の周囲でともに締め付けられる。例えば、加熱プレート708は、フレーム722/724に、または可撓性流体経路720のシートに直接、圧迫を提供する、軟質ガスケット材料またはO−リング718を有することができる。空気圧システムでは、セクションをともに圧迫するように、およびシール718を圧迫し、それにより、システム700の密閉環境を開放または閉鎖するように、加熱器702および704のうちの1つに対して、膨張式嚢(図示せず)を加圧することができる。
一実施形態では、加熱表面710は、抵抗加熱表面である。加熱表面710は、表面とカバー712との間で、加熱表面710の非露出側と熱的接触して配置される抵抗発熱体(図示せず)によって、加熱することができる。抵抗発熱体(図示せず)に電力供給するAC主電源と使い捨て流体加熱経路720との間に電気絶縁が提供される。
代替実施形態では、加熱器プレートの抵抗材料により加熱する表面710に、電流が誘導的に印加される。誘導加熱表面710の間の直接接触の欠如は、AC主電源と使い捨て流体加熱経路720との間の電気絶縁の要件を満たす。
陽圧または陰圧を付与する能力は、流体加熱に多くの有益性を提供する。例えば、流体加熱経路720の表面への空気の陽圧または陰圧の付与は、加熱器プレート720に接触する経路720のフィルムまたはシートの量が、周囲空気圧および流体圧に対して変動することを可能にする。監視または制御すべき1つの重要な圧力は、流体加熱経路720を形成するシートにわたる圧力差である(空気圧と対比した流体圧と見なすことができる)。1つの場合では、経路720と表面710との間に付与される空気の陰圧は、使い捨て表面をプレート710に強制的に合致させ、経路720のフィルムとプレート710との間の表面積接触を最大限化する。このことは、プレートと流体との間のより良好な熱伝達を可能にする。
プレート710と経路720との間に陰圧を付与する、この能力はまた、流体の相対陰圧が使い捨て品を破壊することを防止し、それは、加熱器を通る透析流体の流動を防止するか、または厳しく制限することができる。そのような状況は、溶液源が流体ポンプより高度が下側にあり、流体ポンプが加熱システム700から下流に位置する時に発生し得る。加えて、流体経路720がポンプから下流に位置し、流体の目的地(患者等)が流体経路720よりも低い時に、使い捨て品の加熱セクションはまた、倒壊または部分的に倒壊することができる。これらの条件は、依然として、流体が加熱器を通って流れることを可能にするが、そのような流動は、フィルムと加熱器プレートとの間の接触の損失とともに発生し、プレートと流体との間の熱伝達を低減する。
上記で論議されるように、システム700はまた、陽圧がプレート710と流体加熱経路720との間に付与されることも可能にする。陽圧の付与は、透析システム700が、透析流体経路720から、および潜在的に、流体経路720に接続された使い捨てセットの他の領域から、流体を放出することを可能にする。本質的に、陽圧の付与は、流体加熱経路720に膜ポンプの役割を果たさせて、入口ライン726の中へ、例えば、供給バッグの中へ上流に、あるいは排出するための出口ライン728を通して、流体加熱経路の外へ流体を押し出す。
システム700が加熱経路720に陽圧を付与する1つの理由は、どのような理由であれ、流体流動が停止した時に過熱を防止するためである。陽圧は、セクション700が過熱されないように、加熱経路720から流体を除去する。陽圧を付与する別の理由は、別の種類の透析流体が使用されてもよいように、流体加熱経路720から1つの種類の透析流体を放出するためである。例えば、異なる透析流体が、異なるブドウ糖濃度を有することができる。新しい濃度に切り替える時に、システム700は、流体経路から第1の濃度の透析液を放出することができ、流体経路720またはおそらく使い捨てセットの他の部分に依然として残存する第1の濃度の溶液と、第2の溶液の一部分とを混合させることなく、第2の溶液が使用されることを可能にする。
流体加熱経路720は、入口726から内向きに渦巻状になり、次いで出口728へと外向きに戻る継目を形成する、熱融着、超音波溶接、または接着結合したシール730によって画定される。一実施形態では、真空または陽圧が継目に沿って進行することができるように、開口716は、継目730と整合して真空または陽圧が継目730の一部分から開始されることを可能にする。このことは、真空または陽圧が、流体加熱経路720上の両側の表面積全体の周囲で容易に出されることを可能にする。
流体経路720の外面およびプレート710の接触面の一方または両方は、紋様の隙間を通して陽圧または真空が付与されることを可能にするよう、型押加工することができる。このように、紋様はさらに、流体加熱経路720の表面全体を通して陽圧または陰圧を広げるのに役立つ。紋様はまた、経路720のフィルムと加熱器プレート710との間で空洞域が形成することを防止するようにも動作する。
実施形態では、システム700が加熱経路720の外側に陽圧を付与する時に、型押表面が加熱経路720の内側から全ての流体を排出するのに役立つように、流体加熱経路を形成するシートの内面も型押加工される。内側型押表面はまた、流体が経路720内に閉じ込められることも防止する。
ステンレス鋼箔等のより熱伝導性の材料が、流体加熱経路720を作製するために使用される1枚または両方のフィルムを置換するか、またはそれに塗布されてもよい。ステンレス鋼箔は、加熱器プレート710と、経路720内の流体との間の熱伝達を増加させる。箔の表面と加熱器プレート710との間に真空を付与することにより、より堅い箔表面が加熱器プレートにより良好に合致することを可能にし、熱伝達をさらに増加させる。
ここで図51Aを参照すると、加熱経路720に上下の加熱器702および704を密閉するための一実施形態が図示されており、この図および以降の図では、流体加熱経路720の個々のシートは、シート720aおよび720bと印付けられる。図示した実施形態でのフレーム722および724は、例えば、上下の加熱器702および704の加熱プレート708から、比較的大きい力を受け入れることができる、比較的広い領域734を提供する。力は、締め付け部材738aおよび738bに付与され、それらは次に、シート720aおよび720bに比較的著しい密閉力を付与する。
図51Aは、フレーム722のフレーム部材732がエネルギー導波器736を含み、それが、超音波エネルギーを方向付け、フレーム724のフレーム部材732に対して、およびフレームとシート720aおよび720bとの周辺に溶接される、超音波を生成するのに役立つことを図示する。
図51Aの詳細Aは、一実施形態では、締め付け部材738aおよび738bの縁が、外向きおよび内向き噛合突出三角形等の、噛合関係を有するように構成されることを示す。代替として、図51Aの詳細Bは、締め付け部材738aおよび738bが、隣接する、例えば、正方形と対比して丸い接合面を有することを示す。
図51Bは、シート720aおよび720bにフレーム722および724を適用するための一実施形態を図示する。ここで、フレーム722の繋止機構740は、フレーム724に繋止し、シート720bにシート720aを密閉するよう、フレーム724の噛合隆起部744aに対してフレーム722に形成される、U字形起伏部742aを引張る。繋止機構740は、フレーム722および724内で可撓性シート720aおよび720bを配置して捕捉する、熱かしめである。図51Bはまた、図51Aに関連して上記で説明されるエネルギー導波器736も含む。
図51Cは、図50に示されたフレーム722および724の別の実施形態を図示する。ここで、再度、繋止機構740は、フレーム722をフレーム724に繋止し、フレーム722および724内で可撓性シート720aおよび720bを位置付けて捕捉する、熱かしめとしての機能を果たす。フレーム722は、代替的な起伏部742bを提供し、フレーム724は、代替的な噛合隆起部744bを提供する。上下の加熱器702および704の加熱プレート708は、例えば、起伏部742bが段差744bと噛合する接合面において、加熱経路フレーム722および724に押し付けられる。
図51Dは、入口または出口管726または728とともに、シート720aおよび720bの接合面を密閉するための実施形態を図示する。ここで、管726および728(またはそれらの部分)は、剛体の管類部品である。シート720aおよび720bは、管類726または728に結合、熱融着、または溶接される。フレーム722および724のフレーム部材732は、剛体管類部分726、728に対してガスケット746を圧迫する。
図51Eは、各フレーム部材732が、管類726、728のスエージ部分750を圧迫する段付き部分748を含む、代替実施形態である。図示した実施形態でのスエージ部分750は、管類とフレーム部材732の段付き部分748との間に圧縮シールを作製するのに役立つ、管類726、728の束状または圧着セクションである。
ここで図51Fを参照すると、シートと入口および出口管類との間の接合面のさらなる代替実施形態が図示されている。ここで、フレーム722および724のフレーム部材732は、管726/728の周囲でO−リング752を圧迫するように屈曲される。フレーム部材732はまた、ブッシング754を封入し、それが管類とO−リング752との間に圧縮シールを作製するのに役立つ。
ここで図51Gを参照すると、さらなる代替実施形態では、管類726、728は、圧縮性である。ここで、フレーム部材732の丸い先端756が管類726および728をわずかに内向きに圧迫してシールを作製するように、しかし、管類が流体流動のために開いたままとなるように、フレーム722および724のフレーム部材732は、離間される。
ここで図51Hを参照すると、さらなる代替実施形態では、管726および728は、管セクション726aおよび726bと、管セクション728aおよび728bとに分離される。2組のセクションは、隔壁継手758に噛合され、それは次に、それぞれ上下のフレーム722および724の段付きフレーム部材732に密閉される。
図51Iでは、フレーム722および724のフレーム部材732は、管セクション726bまたは728bを密閉して受容するための雌コネクタ部分760、および管類セクション726aまたは728aを密閉して受容するための雄ポート762を形成する。
(加熱制御構造)
本明細書で説明される流体加熱の実施形態、特に、誘導の実施形態の制御は、別個の制御体制を伴うことができ、流体温度を制御するもの(図52)、安全性を制御するもの、つまり、例えば、加熱器を通過する空気により、モジュールが過熱することを防止するものである。安全制御は、空気がシステムにおいて検出されたときはいつでも、流体温度の通常制御に優先にするように構成される。付加的な安全制御に続いて、通常の流体加熱アルゴリズムについて次に論議する。
(流体加熱制御)
ここで図52を参照すると、制御方式770は、制御アルゴリズムの一実施形態を図示し、この制御アルゴリズムは、(たとえ図52において、伝導性コイルが低温流体入力および温暖流体入力とともに示されていても)全ての誘導および抵抗の実施形態を含む、本明細書で説明される流体加熱の実施形態のうちの任意のものについて流体加熱を制御することができる。制御方式770は上記で説明され、図1に示された論理インプリメンタ16等の論理インプリメンタ上で、またはそれによって操作される。図1の論理インプリメンタ16とともに動作する回路24は、示されているようなものから、図示した誘導よりもむしろ抵抗流体加熱の実施形態とともに動作するように修正される。制御方式770は、以下で詳細に説明される、フィードフォワード部分772およびフィードバック部分774を含む。
一実施形態では、加熱システムは、加熱器に入力される電力を制御するために、制御方式770を使用する。制御方式770は、透析流体の流速776(例えば、本明細書で説明される、瞬間的に測定または計算された流速)および差分T(ΔT)を関係づけて、加熱器電力供給部および加熱器784の電力設定点790を生成する表780を使用する、フィードフォワード部分772を含む。電力供給および加熱器784は、入口温度778にある低温流体を、出口流体温度782を有する温暖流体にまで加熱する。
制御方式770はまた、制御方式770の加算部分(Σ)に出力する、以下で論議されるフィードバック制御788を有する、フィードバックループ774も含む。制御方式770の加算部分(Σ)は、表780に差分T(ΔT)を出力する。制御方式770の加算部分(Σ)に入力する他の因数は、一実施形態では一定値である所望の出口流体温度786と、透析流体の入口温度778(例えば、以下で説明されるように測定される)とを含む。したがって、差分T(ΔT)は、以下のとおりである。
ΔT=Tdesired786+フィードバック出力788−測定されたTin778
一実施形態での表780は、流体流速776および差分流体温度との電力設定点790の相関から導出される値を含む。相関を以下に示される表において表示する。
Figure 0005259708
表の基礎は、比熱計算Q=m*c*ΔTに由来し、式中、Qは、1つの温度から別の温度までのΔTに対する比熱cを有する、流体の質量mを加熱するために必要とされるエネルギーである。流体は流れているので、P=Q/t=(m/t)*c*ΔTという同様の式を書くことができ、式中、Pは、1つの温度から別の温度までのΔTに対する比熱cを有する、m/t(単位時間あたりの質量)の流量で流れる流体を加熱するために必要とされる、電力(単位時間tあたりのエネルギーQ)である。表は、測定された流体流速および流体温度の所望の変化ΔTを説明する。流速は、流量計を使用して知られるか、既知のポンプ速度設定から、または以下で論議されるような計算から仮定される。ΔTは、図52に示されるように計算される。加熱されている流体の比熱(水および透析液の定数であり、ほぼ同一の比熱定数を有する)を含む定数は、表が作成される時に組み込まれる。したがって、透析流体の比熱は、特定の透析流体の表780を策定する際の定数であると想定される。
流体Pへの電力は、使用される加熱モジュールとは無関係である、所望の電力入力である。加熱器のうちの特定の1つに対する電力供給設定点(Psetpoint)は、加熱器の効率と、電力供給の非線形性、および電力設定点を流体に送達される電力に関係付ける種々の流速におけるサセプタと流体との間の熱伝達比等の他の関係とを考慮に入れる。したがて、任意の所望の流速および温度の変化ΔTについて、電力供給設定点Psetpointが存在し、表に記録される。
表780を生成するために、一実施形態での加熱システムは、種々の流速、差分流体温度、および電力供給設定点において実験的に試験される。収集されたデータは、表を完成させるために使用される。表が作成された後に、測定された流速および所望の差分温度の組み合わせが存在する。次いで、対応する電力供給設定点が電力供給部に適用され、表が作成された時とほぼ同じ温度差分だけ、流体が加熱される。一実施形態では、加熱器の電力供給部への電力設定点は、電子制御入力を使用して調整される。設定点入力は、アナログ設定点(例えば、4〜20mAまたは0〜5VDC)またはデジタル設定点(例えば、パルス幅変調(「PWM」)設定点)となり得る。
一例として、表を生成するために、差分温度ΔT1を生成する、適用された電力供給設定点である設定点1,1とともに、上記の表に示されるような、特定の流速である流速1において、システム770を操作する。表内の対応する点を記録する。表の各行および列を同じように完成させる。完成した表を使用する例では、システム770が流速2等の流速776を測定し、Tin778等の入口流体温度を測定する時に、システムは、Tout782の出口流体温度を所望し、例えば、ΔT3のΔ計算=Tout−Tinをもたらす。電力供給設定点である、設定点3,2が表にある。設定点は、電力供給部に適用され、電力供給部は、表が生成された時に従って、加熱システム応答を生じさせ、Toutの出口流体温度を生じさせるはずである。測定された流速または差分温度ΔTが表に正確に存在しない場合には、必要な電力設定点を補間するために、アルゴリズムを表のデータに適用することができる。または、最も近い交差データ点を選択することができる。
代替実施形態では、論理インプリメンタ16は、表を作成するために使用される実験的測定値、測定された流速776、測定された入口温度778、および所望の温度786から作成される式を使用して、必要に応じてPsetpointを計算する。そのような場合、表780は必要とされない。表またはアルゴリズムは、従来のフィードバック専用PID温度制御システムに固有の従来のオーバーシュートまたは遅延なしで、出口流体温度を所望の温度に到達させようとして加熱システムが使用するフィードフォワード部分772の電力設定点をもたらすか、または計算する。
タービンポンピング等のある種類の流体ポンピングについては、流速は比較的連続的であり、上記のフィードフォワード計算の流速部分を比較的実施しやすくする。ダイヤフラムポンプ等の、流速が非連続性である時は、上記のフィードフォワード計算の流速部分がより困難になる。
間欠または拍動流については、加熱システム770のフィードフォワード部分772を実施するための1つのアプローチは、短い期間(ミリ秒等)にわたって流速を測定または計算すること、および流速が測定されているのと同じ割合で電力設定点を調整することである。このアプローチは、ポンプ行程の全体を通して電力入力を調整することによって、加熱器の出口において一定の流体温度を生成しようとする。例えば、2つのダイヤフラムポンプが相互に位相をずらして使用され(一方は送出するが、他方は充填する)、どちらのポンプも加熱器に送出したり、または加熱器から送り込んだりしない期間が、各ポンプの行程の終わりに存在する場合、加熱器における流速は、その期間ではゼロである。このアプローチでは、加熱器に入力される電力も、その期間ではゼロとなる。このシステムは、加熱モジュールの過熱、および、例えば、誘導過熱システムにとってより懸案事項である、無流状態を防止するのに役立つ。
その関連部分が参照することにより明示的に本明細書に組み込まれる、同時係属特許出願である、2007年7月5日出願の「Medical Fluid Pumping System Having Real Time Volume Determination」と題された特許出願第11/773,773号は、瞬間流速を判定するためのリアルタイム方法を開示し、それは、システム770のフィードフォワード部分772に流速情報を提供する1つの方法である。組み込まれた流速の教示は、その出願で説明されるような空気圧式制御ポンプシステムとともに動作可能である。
システム770のフィードフォワード部分772用の流速データを送達するための別のアプローチは、ダイヤフラムポンプのいくつかのポンプ行程にわたって流速を測定するステップと、測定された流速から該期間にわたる平均流速を計算するステップと、平均流速に基づいて表780から電力設定点790を見出すステップとを伴う。平均流速の測定および計算は、ある時間間隔後、例えば、数秒ごとに、再実施することができる。この第2のアプローチでは、ピーク流速の間に加熱器を通して送出される流体が平均よりもわずかに低い温度に加熱される一方で、より低い流速の期間中に加熱器で加熱される流体を通して送出される流体は、平均よりもわずかに温かい温度に加熱される。過熱された、または加熱不足の流体が混合されると(例えば、患者に通じる使い捨て品の部分との接触を介して)、平均流体温度は、所望の温度と釣り合う。この流速方法アプローチは、より大きい加熱器表面質量を必要としてもよく、抵抗加熱システムにより適用可能であってもよい。
システム770のフィードバック部分774は、実際の流体出口温度782においてフィードフォワード設定点790が生じさせる誤差を取り除こうとする。フィードバック部分774は、所望の出口流体温度786から測定された出口流体温度782を引く、第2の総和Σを使用する。第2の総和Σの出力は、フィードバック式またはアルゴリズム788に入力される。一実施形態では、フィードバック制御774を開始する前に、システム770は、測定された出口温度782が定常状態に到達することを待つ。ここで、フィードバック制御788の出力は、出口温度782が定常状態に到達するまで、Σに対してゼロに設定することができる。
一実施形態では、フィードバック部分774は、フィードフォワード部分772が更新されるたびに更新される。つまり、フィードフォワード部分772のフィードフォワード設定点790が更新される度に、更新期間が約数ミリ秒または数秒であるか否かにかかわらず、設定はフィードバック部分774の1つ以上の更新された利得(以下で説明される)を潜在的に考慮に入れる。代替として、例えば、フィードフォワード設定点が頻繁に更新されると、フィードフォワード設定点790のある更新数ごとに1回、例えば、フィードフォワード電力設定点790の10回または100回の更新ごとに1回、フィードバック部分774の1つ以上の利得を代わりに更新することができる。
本明細書で説明される、加熱モジュールおよび対応する加熱システムは、システムによって異なってもよく、それは、表780に、同じ種類の加熱モジュールを使用する異なるシステムにおいて(軽微であるが)異なる結果を生じさせ得ると考えられる。つまり、一実施形態では、表780は、各種類のモジュールおよび加熱器について1回生成され(例えば、モジュールのうちの異なるものについて結果を平均する)、その表は、特定の加熱器を有し、その特定のモジュールを動作させる、各器具で使用される。共通表は、同じモジュールの異なるものについて異なる結果を生じてもよい。フィードバック部分774は、この潜在的変動を補う。
器具は、器具とともに動作可能な異なるモジュールについて複数の表を格納できることを理解されたい。また、器具が異なる種類の流体、例えば、同じモジュールの異なる粘度または比熱について、または、同じモジュールおよび同じ流体の異なる温度範囲について、複数の表を格納できることも可能である。
フィードバックループ774は、表780にΔTを出力する、総和Σへの出力を生成する。フィードバック部分774は、総和ΣにおけるTdesired786からの測定された温度782(例えば、上記で図示される下流伝導性接点630を介して測定される)、および、総和Σへの更新された出力を判定するように総和Σの出力に適用される、フィードバックアルゴリズム788における比例利得、積分利得、または微分利得(「PID」)のうちのいずれかを使用する。
比例利得は、測定された出口温度がどれだけ所望温度から離れているかによって影響される。微分利得は、測定された温度がどれだけ速く所望の出口温度に近づいている(または遠ざかっている)かによって影響される。積分利得は、数秒等の最近の期間にわたって積分された、測定された出口流体温度との所望温度の差異等の、履歴データによって影響される。
システム770は、論理インプリメンタ16に出口温度778(例えば、出口接点630で測定される)を示す信号を入力する、温度センサを使用する。本明細書で説明される加熱器、特に、薄壁の誘導加熱器の高速応答により、1つの好ましい実施形態での温度センサは、高速応答温度センサである。
1つの好適な温度センサは、IRt/c Heat Balance系の赤外線熱電対(例えば、部品番号IRt/c.01HB)としてExergenから市販されている、赤外線センサである。このセンサは、変化する流体温度に迅速に応答する。しかしながら、以下のシステムおよび方法は、他の応答が遅い種類の温度センサの応答時間を改善する。
システムおよび方法は、実際の流体温度が所与の時点でどうなるかもしれないかを予測するために、温度測定値が変化しているという事実を使用する。次いで、システムおよび方法は、実際に測定された流体出口温度786の代わりに、調整済みの測定された流体出口温度786’を使用する。論理インプリメンタ16は、流体786’の現在の温度を予測するために、現在の時間の実際の測定された出口温度786と対比した、過去の時間の測定された出口温度786の数学的導関数を使用する。
入口および出口温度センサは、流体温度の変化にほぼ即座に応答するが、実際の応答は遅すぎる、つまり、センサの出力が実際の流体温度に遅れるように、センサは、適切な時点であるが十分には応答しないことが分かっている。したがって、システムおよび方法は、測定された流体温度が劇的に変化した、例えば、増加した場合、実際の流体温度は、センサ出力から導出される温度以上に変化している、例えば、実際は導出された温度よりも高いことを想定する。
一例として、1つの試験で、流体の出口温度786を0.250秒の一定間隔でサンプリングする。以下の式について、現在の測定温度サンプル786をTに設定し、以前の温度サンプル786n−1をTn−1に設定する。急速に変化する測定温度を補正するために、現在の流体温度Tfluid(786’)を以下のように調整する。
fluid=T+K*(T−Tn−1
式中、Kは、システムの物理定数によってもたらされる。Kは、実験的に判定することができ、上記の式を正確にするように判定される、システムの定数である。代替として、Kは、システムの熱抵抗およびキャパシタンスを考慮に入れる微分方程式を介して判定される。熱システムは、例えば、対応する電気回路において抵抗RおよびキャパシタンスCを有する電気システムとしてモデル化することができ、V(t)=VI*e(−t/RC)である。ここで、tは、時間であり、VIは、測定された開始温度に類似している。V(t)は、時間tにおける測定温度に類似している。
上記の方程式によれば、温度サンプル間のわずかな温度変動は、本質的にT(786)に等しいTfluid(786’)をもたらす。温度サンプル間の大きな温度変動が測定されると、因数Kは、それに応じて現在の測定温度T(786)を修正して(Kを乗じた最後の2つのサンプル中の温度変化の量だけ、測定された流体温度を調整する)、加熱システム770で使用される、異なる調整されたTfluid(786’)を生じる。
nとn−1との時間の間の温度の変化ΔTが、ある閾値を下回る場合、結果として生じるK因子は、加熱システム770の雑音により、信頼できない場合があると判定される場合がある。ここで、(T−Tn−1)は、ゼロに設定され、Tfluid(786’)は、T(786)とされる。
実際の時間サンプルは、0.250秒とは異なる時間間隔で採取されてもよいことを理解されたい。方法はさらに代替として、わずかな時間間隔中に非常に迅速に多くのサンプルを採取し、サンプルをともに平均し、平均値をTに割り当てて雑音を減少させるか、または分解能を増加させることができる。
図53は、上記の方法およびアルゴリズムの試験データを図示する。菱形のデータ点を接続する線は、実際の流体温度を表す。正方形のデータ点を接続する線は、測定された流体温度を読み取って報告するマイクロコントローラによって実行されるような、上記の方程式に基づく、予測された流体温度を表す。三角形のデータ点を接続する線は、報告されたデータ上の異なる定数による同じ方程式の結果を表す。
(加熱安全制御)
本明細書で論議されるように、本開示の1つの一次加熱システムは、一次コイルおよびサセプタを使用する誘導加熱システムである。システムは、流体を加熱するために、比較的少量の金属を使用し、それは、システムがあまり多くのエネルギーを貯蔵せず、必要な時に迅速にエネルギーを消散できることを意味する。しかしながら、サセプタもまた、例えば、加熱器内の透析流体流動の停止、または気泡の存在により、温度がかなり急速に上昇し得る。加熱制御構造は、流体加熱制御に加熱安全制御を追加して、潜在的な過熱問題に対抗する。加熱安全制御は、流体加熱制御が、流体の過剰温度および加熱モジュールの潜在的な過熱を回避するのに十分ではない場合がある状況で、流体加熱制御に優先する。
システム770は、停滞または停止した流体流動による過熱に対抗するための1つの手段を提供する。上記で論議されるように、システム770は、透析流体の流速に基づいて、電力設定を入力する。一実施形態では、システム770は、瞬間流速を知り、流動のない期間が計算されたか、または分かった場合、システム770は、その期間では電力設定をゼロに設定する。
安全制御は、停滞または停止した流体流動による過熱に対抗するための別の手段を提供する。ここでは、サセプタ温度が測定される。サセプタ温度が、過度に劇的に、または過度に長期間にわたって上昇した場合、流動停止または空気の問題が想定される。ここで、安全制御は、システム770に優先し、回避措置を取り、例えば、電力設定をゼロに設定する。
サセプタは、使い捨てセットが準備される前に、または大きな気泡が加熱器の使い捨て品に引き込まれた場合に、(i)流体、(ii)流体および空気の混合物、または(iii)純空気と直接熱的接触することができる。透析流体は、純空気よりもサセプタから多くの熱を引き寄せる、流体および空気の組み合わせよりも、サセプタから多くの熱を引き寄せる。したがって、空気または部分的空気もまた、加熱モジュール、特に、本明細書で論議される誘導加熱モジュールにおいて、過熱を引き起こし得る。
安全制御は、空気による過熱に対処するためのいくつかの手段を採用する。1つの手段は、流体加熱モジュールの上流で空気を探すことである。空気が検出されるか、または十分な空気が加熱モジュールの上流で検出された場合、安全制御は、過熱問題が発生しようとしているかを判定し、予防的オーバーライド手順を行なうように構成することができる。ここで、1つ以上の既知の履歴流速を使用して、安全制御は、いつ、およびどれだけ長く、気泡またはスラグが加熱モジュールに存在するかを予測することができ、適切な時間に、または適切な長さの時間にわたって、電力設定点を低減するか、またはゼロにすることができる。ここでの目標は、サセプタ温度がモジュール中の空気により上昇するのを防止することである。
予防的制御用の1つの好適な空気センサは、Zevex(登録商標) Inc.(Salt Lake City,Utah)提供のLifeGuard(登録商標) Air Bubble Detectorであると考えられる。モデル番号ZLG130またはZLG200は、サセプタの過熱を引き起こし得る寸法の気泡を検出する仕様であると思われるため、現時点では関連するものであると考えられる。透析システム中の空気の検出、したがって、空気検出器の出力は、流体加熱以外の目的で有用であることを理解されたい。
空気による過熱に対処するように安全制御が提供する別の手段は、再度、サセプタ温度を測定することである。ここでは、サセプタ温度が、過度に劇的に、または過度に長期間にわたって上昇した場合、流動停止または空気の問題が想定され、安全制御は、システム770に優先し、回避措置を取り、例えば、電力設定をゼロに設定する。
安全制御でサセプタ温度を使用することの利点は、電気的には付加的なセンサなしで、少なくとも安全制御のために十分正確に、サセプタ温度を判定できると考えられることである。本明細書で説明されるサセプタは、本明細書で論議されるサセプタの温度の関数として変動する、電気抵抗を有する。上記で論議されるように、一実施形態では、サセプタは、ステンレス鋼でできている。ステンレス鋼の抵抗は、ステンレス鋼の温度の関数である。本システムおよび方法は、サセプタの平均温度を判定するためにサセプタの抵抗測定を使用することを検討する。
サセプタ抵抗を測定し、サセプタの抵抗と温度との関係と、サセプタ質量による変動を考慮に入れる、少なくとも1つの較正点とを知ることによって、サセプタの平均温度が判定されてもよい。
一実施形態では、較正点は、透析器具に加熱モジュールを搭載した後に判定される。較正点は、例えば、サセプタの長さ、幅、壁厚さ等のわずかな変動、つまり、サセプタ質量による変動により、モジュールによって異なり得る。安全制御は、サセプタが活発に加熱されていない時等の、サセプタが既知の温度である時に、抵抗測定を行なう。サセプタの温度は、流体がサセプタおよび温度センサを越えて送出される際に加熱が行なわれていない時に、両方の伝導性接点630の一方の温度または平均であると想定することができる。または、1つ以上の測定された抵抗におけるサセプタの1つ以上の温度を測定するために、治療の開始時に、温度センサ(例えば、赤外線温度センサ、ダイオード、サーミスタ、集積回路センサ、または抵抗温度デバイス(「RTD」))を使用することができる。
安全制御は、サセプタに使用される特定の種類の金属について、温度係数(オーム/℃)または抵抗変化と温度変化との関係(ΔR/ΔT)を知る。サセプタ金属の1つ以上の較正点抵抗Rc、サセプタ温度Tc、および温度係数を知る際に、安全システムは、治療中の所与の時間tで抵抗Rを測定し、平均サセプタ温度Tの値を求めることができる。平均サセプタ温度Tが高すぎるか、または過度に速く上昇している場合、安全制御は、上記で説明されるような回避措置を取る。
安全制御は、少なくとも以下の方法で抵抗を測定することができる。
(i)電流源からサセプタ14および金属部20aの抵抗へのリードを通して電流を印加し、対応する電圧を測定し、印加された電流および測定された電圧から抵抗を計算する、発熱体(例えば、図1のリード14aおよび14b)と電気回路との間の直接接触。
(ii)電圧源からサセプタ14および金属部20aの抵抗へのリードを通して電圧を印加し、対応する電流を測定し、印加された電圧および測定された電流から抵抗を計算する、発熱体(例えば、図1のリード14aおよび14b)と電気回路との間の直接接触。
(iii)一次コイルに印加される電圧および電流を測定するために、回路24と、本明細書で説明されるサセプタのうちのいずれかの既知の巻数比と、既知の測定された電圧および電流とを使用し、サセプタの抵抗を計算するステップ。
(iv)サセプタの抵抗の関数として減衰する、共鳴または減衰信号を印加するために、回路24を使用し、振動の減衰を測定し、サセプタの温度に相関付けられるサセプタの抵抗に、測定された減衰を相関付けるステップ。上記で論議されるように、本明細書で説明される、ある流体制御方式では、電力設定点は、瞬間流速もゼロである時に、ゼロに設定される。このことは、信号の減衰を測定するのにちょうど良い時を提供する。信号がより速く減衰するほど、抵抗および対応する平均サセプタ温度が高くなる。実施形態では、減衰の包絡線を判定するように、振幅ピークが監視される。異なる包絡線が異なる抵抗に相関する。特定の包絡線を検出すると、ある抵抗をもたらし、平均温度につながる。
本明細書で説明される現在好ましい実施形態の種々の変更および修正は、問う業者にとって明白となることを理解されたい。そのような変更および修正は、本主題の精神および範囲から逸脱することなく、かつその意図した利点を減少させることなく、行なうことができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求項によって網羅されることが意図される。

Claims (90)

  1. 透析流体加熱システムであって、
    幅および長さを有する筐体であって、該幅は該長さより短く、該筺体は流体入口および流体出口を画定する、筐体と、
    該筐体内に位置する伝導性バッフルプレートであって、該流体入口から該流体出口まで流れる透析流体用の曲がった経路を画定する、バッフルプレートと、
    複数の巻線を形成するように該筐体の該幅の周りに巻装される伝導性ワイヤであって、該巻線は、該筐体の該長さと少なくとも実質的に平行な軸を形成する、伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該巻線は変圧器の一次コイルを形成し、該伝導性バッフルプレートは該変圧器の第2のコイルを形成し、該バッフルプレートはiR損失に起因して加熱され、次に、該流れる透析流体を加熱する、電子機器と
    を備える、システム。
  2. 前記バッフルプレートは、相互から離れている、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  3. 前記バッフルプレートは、1枚の金属板から形成される、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  4. 前記筐体は、(i)電気的に絶縁性であること、および(ii)前記複数のバッフルプレートの間に散在している電気絶縁性プレートによって構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  5. 前記バッフルプレートおよび前記筐体は、前記透析流体が該筐体の前記長さの方向に方向付けられるように構成される、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  6. 前記バッフルプレートの数は、該バッフルプレートが加熱される温度と、該バッフルプレートの寸法とによって最適化される、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  7. 前記バッフルプレートのうちの少なくとも1つは、熱伝達を増加させるために、焼結されるか、または不均一表面を含む、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  8. 前記バッフルプレートは、流体が該プレートを通って流れることを可能にするために、一方の端において開口を画定する、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  9. 前記筐体は、使い捨てのポンプカセットに接続される、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  10. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項9に記載の透析流体加熱システム。
  11. (i)前記バッフルプレートは、ステンレス鋼であること、(ii)該バッフルプレートは、高透磁率を有すること、(iii)前記伝導性ワイヤは、複数素線であること、(iv)該伝導性ワイヤは、該複数の伝導性バッフルプレートの一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(v)該伝導性ワイヤは、巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(vi)該伝導性ワイヤは、1対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、(vii)流体混合要素が、該バッフルプレートの間に配置されること、(viii)該ワイヤは、磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iv)該電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を提供するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の透析流体加熱システム。
  12. 透析流体加熱システムであって、
    幅および長さを有する筐体であって、該幅は該長さより短く、該筺体は流体入口および流体出口を画定する、筐体と、
    該筐体内に位置する伝導性バッフルプレートであって、該流体入口から該流体出口まで流れる透析流体用の曲がった経路を画定する、バッフルプレートと、
    複数の巻線を形成するように該筐体の該幅に巻装される伝導性ワイヤであって、該巻線は、該筐体の該長さと少なくとも実質的に垂直な軸を形成する、伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該巻線は変圧器の一次コイルを形成し、該伝導性バッフルプレートは該変圧器の二次コイルを形成し、該バッフルプレートはiR損失に起因して加熱され、次に、該透析流体を加熱する、電子機器と
    を備える、システム。
  13. 前記バッフルプレートは、相互に別々に形成される、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  14. 前記バッフルプレートは、1枚の金属板から形成される、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  15. 前記筐体は、(i)電気的に絶縁性であること、および(ii)前記バッフルプレートの間に散在している電気絶縁性プレートによって構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  16. 前記バッフルプレートは、流体が該プレートを通って流れることを可能にするように、一方の端において開口を画定する、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  17. 前記筐体は、使い捨てポンプカセットに接続される、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  18. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項17に記載の透析流体加熱システム。
  19. (i)前記バッフルプレートはステンレス鋼であること、(ii)該バッフルプレートは磁化率を有すること、(iii)前記伝導性ワイヤは複数素線であること、(iv)該伝導性ワイヤは、該複数の伝導性バッフルプレートの一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(v)該伝導性ワイヤは、巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(vi)該伝導性ワイヤは一対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、(vii)流体混合要素が該バッフルプレートの間に配置されること、(viii)該ワイヤは磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iv)該電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を提供するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項12に記載の透析流体加熱システム。
  20. 透析流体加熱システムであって、
    内側円筒壁と、内側および外側の壁の間に環状開口部を画定する外側円筒壁とを含む、筐体であって、該複数の壁は、該筐体の端部分によって第1端において接続される、筐体と、
    該筐体の第2端上に配置されるキャップであって、流体入口および流体出口を含む、キャップと、
    該キャップに取り付けられる伝導性シリンダであって、透析流体が該伝導性シリンダの第1側面上の該キャップの該入口から、シリンダ縁と該筐体の該端部分との間において該シリンダの第2側面に沿って、該キャップの該流体出口の外へ流れることができるような距離で、該環状開口部の中へ延在する、伝導性シリンダと、
    該筐体に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該伝導性シリンダは該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  21. (i)前記伝導性ワイヤは、前記筐体の前記外側円筒壁に円周方向に巻装されること、および(ii)前記電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を供給するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項20に記載の透析流体加熱システム。
  22. 前記筐体の前記内側および外側円筒壁のうちの少なくとも1つは、該円筒壁の長さに沿って延在し、かつ、前記伝導性シリンダに向かって突出する分流器を含む、請求項20に記載の透析流体加熱システム。
  23. 前記筐体の前記内側および外側円筒壁のうちの少なくとも1つの一部分は、前記伝導性シリンダの第1の部分に接触し、該シリンダの第2の部分に向かって前記透析流体の流れを強制するように、隆起している、請求項20に記載の透析流体加熱システム。
  24. 前記伝導性シリンダは、(i)該伝導性シリンダの厚さおよび該伝導性シリンダが加熱される温度により最適化される表面積を有すること、(ii)該伝導性シリンダはステンレス鋼であること、(iii)該伝導性シリンダは磁気感受性であること、および(iv)該伝導性ワイヤは複数素線であること、から成る群より選択される、少なくとも1つの特性を有する、請求項20に記載の透析流体加熱システム。
  25. 前記筐体は、(i)使い捨てポンプカセットに接続されること、および(ii)電気的に絶縁性であること、のうちの少なくとも1つである、請求項20に記載の透析流体加熱システム。
  26. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項25に記載の透析流体加熱システム。
  27. 透析流体加熱システムであって、
    内側円筒壁と、内側および外側の壁の間に環状開口部を画定する外側円筒壁とを含む、筐体であって、該壁は、該筐体の端部分によって第1端において接続される、筐体と、
    流体入口および流体出口と、
    多孔性金属でできている伝導性シリンダであって、透析流体が、該伝導性シリンダの第1側面上の入口から流れ、該シリンダの該多孔性金属を通って流れ、該シリンダの第2側面に沿って流れ、該出口の外まで流れることができるように、該内側円筒壁と該外側円筒壁との間に配置される、伝導性シリンダと、
    該筐体に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該伝導性シリンダは、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  28. 透析流体加熱システムであって、
    筐体と、
    該筐体の第1端に接続され、該筐体の第2端へと延在する、複数の伝導管であって、該筐体の該第1端は、透析流体入口および透析流体出口を含み、該筐体および該管は、透析流体が、該流体入口から流れ、該筐体の該第2端に隣接する該管の端において、該管の内側および外側の一方を通って流れ、該管の該内側および外側の他方に沿って戻り、該流体出口まで流れることができるように構成される、伝導管と、
    該筐体の外側に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該管は、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  29. 前記筐体の前記第1および第2端の少なくとも一方は、該筐体の側壁と一体になっており、該筐体の該第1および第2端の他方は、本体に接続されるキャップを含む、請求項28に記載の透析流体加熱システム。
  30. 前記筐体は、前記管の直径の周囲で、少なくとも部分的かつ別個に屈曲するように構成される、請求項28に記載の透析流体加熱システム。
  31. 前記伝導性ワイヤは、(i)前記管の軸と略平行である軸を有するコイルを形成するように巻装されること、(ii)前記複数の伝導管の一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(iii)巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(iv)一対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、および(v)磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、のうちの少なくとも1つである、請求項28に記載の透析流体加熱システム。
  32. (i)前記管はステンレス鋼であること、(ii)前記管は磁化率を有すること、(iii)前記伝導性ワイヤは複数素線であること、(iv)前記筐体は電気的に絶縁性であること、(v)静的ミキサが該管のうちの少なくとも1つの内側に位置すること、および(vi)前記電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を提供するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項28に記載の透析流体加熱システム。
  33. 前記筐体は、使い捨てポンプカセットに接続される、請求項28に記載の透析流体加熱システム。
  34. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項33に記載の透析流体加熱システム。
  35. 透析流体加熱システムであって、
    筐体と、
    該筐体内にあり、該筐体の第1および第2端に接続される、複数の伝導管であって、該筐体の該第1端は、透析流体入口および透析流体出口を含み、該筐体および該管は、透析流体が、該流体入口から流れ、該管の外側を流れ、該流体出口まで流れることができるように構成される、伝導管と、
    該筐体の外側に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該管は、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  36. 前記管のうちの1つの内側の温度を測定するように配置される温度センサを含む、請求項35に記載の透析流体加熱システム。
  37. 前記筐体および前記管は、前記透析流体が、前記流体入口から流れ、該筐体の第1側面に沿った該管の外側を流れ、該筐体の第2側面に沿った該管の該外側に沿って戻り、該流体出口まで流れることができるように構成および配設される、請求項35に記載の透析流体加熱システム。
  38. 前記筐体は、(i)使い捨てポンプカセットに接続されること、(ii)電気的に絶縁性であること、および(iii)磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、のうちの少なくとも1つである、請求項35に記載の透析流体加熱システム。
  39. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項38に記載の透析流体加熱システム。
  40. 透析流体加熱システムであって、
    複数の伝導管と、
    該管の第1および第2端に位置する第1および第2の端部キャップであって、該第1の端部キャップは、透析流体入口および透析流体出口を含み、該端部キャップおよび該管は、透析流体が、該第1の端部キャップの該流体入口から流れ、少なくとも1つの第1の管を通って該第2の端部キャップまで流れ、少なくとも1つの第2の管を通って該第1の端部キャップに戻って流れることができるように構成される、第1および第2の端部キャップと、
    該伝導管の外側に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該管は、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と、
    を備える、システム。
  41. 前記伝導性ワイヤは、(i)前記伝導管の軸と略平行である軸を有するコイルを形成するように巻装されること、(ii)該複数の伝導管の一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(iii)巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(iv)一対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、および(v)磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、のうちの少なくとも1つである、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  42. 前記第1の端部キャップはさらに、前記透析流体が、前記少なくとも1つの第2の管を通って該第1のキャップへと流れた後に、前記流体出口まで流れるように構成される、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  43. 前記第1および第2の端部キャップはさらに、前記流体が、(i)前記少なくとも1つの第2の管を通って流れた後に、少なくとも1つの第3の管を通って、該第1の端部キャップから該第2の端部キャップまで流れ、および(ii)少なくとも1つの第4の管を通って該第1の端部キャップまで流れるように構成される、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  44. 前記第1および第2の端部キャップのうちの少なくとも1つは、(i)該第1および第2の端部キャップのうちの前記少なくとも1つの側面に対する対角経路、および(ii)該第1および第2の端部キャップのうちの該少なくとも1つの側面に対する平行経路のうちの少なくとも1つを画定し、該少なくとも1つの経路は、該第1および第2の端部キャップのうちの該少なくとも1つの内側において、前記伝導管のうちの1つから該伝導管のうちのもう1つまで延在する、請求項43に記載の透析流体加熱システム。
  45. (i)前記管のうちの少なくとも1つの内側に位置する静的ミキサ、および(ii)前記伝導管のうちの1つの外側の温度を測定するように配置される温度センサのうちの少なくとも1つを含む、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  46. 前記伝導管の数は、該伝導管が加熱される温度と、該伝導管の寸法とによって最適化される、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  47. 前記伝導性ワイヤと前記複数の伝導管との間に配置される、絶縁外被を含む、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  48. 前記伝導性ワイヤおよび前記絶縁外被は、透析器具の一部であり、前記伝導管および端部キャップは、該透析器具によって動作可能である透析用使い捨て品の一部である、請求項47に記載の透析流体加熱システム。
  49. 前記第1の端部キャップは、使い捨てポンプカセットに接続される、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  50. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、前記第1の端部キャップの前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項49に記載の透析流体加熱システム。
  51. (i)前記管はステンレス鋼であること、(ii)該管は磁化率を有すること、(iii)該管は少なくとも1つの端で面取りされること、(iv)該管は、少なくとも実質的に円形であること、(v)該管は、少なくとも実質的に正方形であること、(vi)該管は、分割壁を有する少なくとも1つの管から形成されること、(vii)前記ワイヤは、複数素線であること、(viii)前記端部キャップは、電気的に絶縁性であること、および(iv)前記電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を供給するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項40に記載の透析流体加熱システム。
  52. 透析流体加熱システムであって、
    複数の伝導管と、
    該管の第1および第2端に位置する、第1および第2の端部キャップであって、該第1の端部キャップは、透析流体入口を含み、該第2の端部キャップは、透析流体出口を含み、該端部キャップおよび該管は、該透析流体が、該第1の端部キャップの該流体入口から流れ、少なくとも1つの第1の管を通って該第2の端部キャップまで流れ、少なくとも1つの第2の管を通って該第1の端部キャップまで戻って流れ、少なくとも1つの第3の管を通って該第2の端部キャップまで戻って流れることができるように構成される、第1および第2の端部キャップと、
    該伝導管の外側に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該管は、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  53. 前記第1の端部キャップはさらに、前記透析流体が、前記少なくとも1つの第3の管を通って前記第2のキャップへと流れた後に、前記流体出口まで流れるように構成される、請求項52に記載の透析流体加熱システム。
  54. 前記第1および第2の端部キャップはさらに、前記流体が、(i)前記少なくとも1つの第3の管を通って流れた後に、少なくとも1つの第4の管を通って、該第2の端部キャップから該第1の端部キャップまで流れ、および(ii)少なくとも1つの第5の管を通って該第2の端部キャップまで流れるように構成される、請求項52に記載の透析流体加熱システム。
  55. (i)静的ミキサが、前記管のうちの少なくとも1つの内側に位置すること、(ii)前記第1の端部キャップは、使い捨てポンプカセットに接続されること、(iii)前記伝導性ワイヤは、前記複数の伝導管の一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(iv)該伝導性ワイヤは、巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(v)該伝導性ワイヤは、一対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、(vi)該端部キャップは、電気的に絶縁性であること、(viii)該ワイヤは、磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(ix)前記電子機器は、該伝導性ワイヤに高周波交流電力を供給するように構成されること、のうちの少なくとも1つである、請求項52に記載の透析流体加熱システム。
  56. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、それぞれ、前記流体入口および前記流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項55に記載の透析流体加熱システム。
  57. 透析流体加熱システムであって、
    管と、
    該管の第1端に位置する端部キャップであって、透析流体入口および透析流体出口を含む、端部キャップと、
    該管の中へと延在する充填材であって、該透析流体が、該流体入口から該管の第2端まで流れて該透析流体出口に戻るように促されるように構成される、充填材と、
    該管の外側に巻装される伝導性ワイヤと、
    該伝導性ワイヤに電力を供給するように構成される電子機器であって、該ワイヤは、変圧器の一次コイルを形成し、該管および該充填材のうちの少なくとも1つは、伝導性であり、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  58. 前記充填材は、一片のねじれたプラスチック、一片のねじれた金属、および金網のうちの1つを含む、請求項57に記載の透析流体加熱システム。
  59. 前記一片の金属は、(i)前記端部キャップに接続されること、(ii)ステンレス鋼であること、(iii)磁気感受性であること、(iv)粗面であること、および(iv)焼結されること、のうちの少なくとも1つである、請求項58に記載の透析流体加熱システム。
  60. 前記管は、(i)伝導性であること、(ii)絶縁性であること、(iii)前記第2端において一体的に閉鎖されること、(iv)該第2端において円形であること、および(v)第2の端部キャップによって該第2端が閉鎖されること、のうちの少なくとも1つである、請求項57に記載の透析流体加熱システム。
  61. 前記管は、伝導性であり、該管と前記伝導性ワイヤとの間に絶縁外被を含む、請求項57に記載の透析流体加熱システム。
  62. 前記ワイヤおよび外被は、透析器具の一部であり、前記管および充填材は、該透析器具によって動作可能である透析用使い捨て品の一部である、請求項61に記載の透析流体加熱システム。
  63. 前記端部キャップは、(i)使い捨て透析ポンプカセットに接続されること、および(ii)電気的に絶縁性であること、のうちの少なくとも1つである、請求項57に記載の透析流体加熱システム。
  64. 前記使い捨てポンプカセットは、第1および第2の管を介して、前記端部キャップの前記透析流体入口および前記透析流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項63に記載の透析流体加熱システム。
  65. 前記伝導性ワイヤは、(i)前記管の軸と略平行である軸を有するコイルを形成するように巻装されること、(ii)前記複数の管の一方または両方の端を越えて延在するコイルを形成するように巻装されること、(iii)巻線の間に少なくとも実質的に空間を有しない緊密なコイルを形成するように巻装されること、(iv)一対の巻線の間に少なくとも1つの間隙を伴ってコイルを形成するように巻装されること、(v)磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iv)前記電子機器から高周波交流電力を供給されること、のうちの少なくとも1つである、請求項57に記載の透析流体加熱システム。
  66. 透析流体加熱システムであって、
    内側リングおよび外側リングを含む絶縁筐体であって、該外側リングは、透析流体入口および透析流体出口を含む、絶縁筐体と、
    該内側および外側リングに接続される、第1および第2の伝導性ワッシャであって、該リングおよびワッシャは、透析流体が、該流体入口から流れ、該内側リングの周囲を流れ、該透析流体出口まで流れるように促されるように構成される、第1および第2の伝導性ワッシャと、
    該第1および第2のワッシャのうちの少なくとも1つに隣接して配置される、変圧器の一次コイルと、
    該一次コイルに電力を供給するように構成される電子機器であって、第1および第2のプレートは該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  67. 前記内側および外側リングを接続し、該内側リングの周囲を流れている間に前記透析流体の流れを中断させるように構成される複数のバッフルを含む、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  68. 前記透析流体入口および出口は、それぞれ、カラー補強管類ポートを含む、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  69. 前記リングおよびプレートによって画定される内部容積は、前記透析流体入口の容積よりも大きい、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  70. (i)前記変圧器の前記一次コイルは、前記内側リングの中へと延在するシリンダを含むこと、(ii)該一次コイルは、磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iii)該一次コイルは、前記電子機器から高周波交流電力を供給されること、のうちの少なくとも1つである、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  71. (i)前記変圧器の前記一次コイルは、前記第1および第2のワッシャに巻装されるワイヤを含むこと、(ii)該一次コイルは、磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iii)該一次コイルは、前記電子機器から高周波交流電力を供給されること、のうちの少なくとも1つである、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  72. 前記一次コイルは、透析器具の一部であり、前記リングおよびワッシャは、該透析器具によって動作可能である透析用使い捨て品の一部である、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  73. 前記外側リングは、使い捨て透析ポンプカセットに接続される、請求項66に記載の透析流体加熱システム。
  74. 前記使い捨て透析ポンプカセットは、第1および第2の管を介して、前記外側リングの前記透析流体入口および前記透析流体出口に接続される、第1および第2のカラー補強管類ポートを含む、請求項73に記載の透析流体加熱システム。
  75. 透析流体加熱システムであって、
    一次変圧器コイルと、
    複数のねじれた金属片によって少なくとも部分的に画定される蛇行した透析流体流路であって、該金属片は、透析流体の流れをより乱流にするように動作可能である、透析流体流路と、
    該一次変圧器コイルに電力を供給するように構成される電子機器であって、該金属片は、二次変圧器コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  76. 前記流体流路は、電気絶縁性の筐体の中に配置される、請求項75に記載の透析流体加熱システム。
  77. 前記金属片は、(i)ステンレス鋼であること、(ii)粗面であること、(iii)焼結されること、(iv)磁気感受性であること、および(v)一方の端において筐体に接続されること、のうちの少なくとも1つである、請求項75に記載の透析流体加熱システム。
  78. 第1の層が、前記透析流体流路を封入するように第2の層に対して配置される、請求項75に記載の透析流体加熱システム。
  79. 透析流体加熱システムであって、
    第1の脚および第2の脚を含む筺体であって、該第1の脚は複数の区域に分離され、該第2の脚は複数の区域に分離され、該第1と第2の脚とは該筐体の第1端において共に架橋され、該第1および第2の脚は該筐体の第2端に別個に封入される、筐体と、
    該筐体の該第1端に固定される、流体入口および流体出口と、
    該第1および第2の脚の該複数の区域の中へと配置される、伝導性プレートと、
    該第1と第2の脚との間に配置される、変圧器の一次コイルと、
    該一次コイルに電力を供給するように構成される電子機器であって、該伝導性プレートは、該変圧器の二次コイルを形成する、電子機器と
    を備える、システム。
  80. 前記流体入口は、前記第1の脚の前記区域のうちの1つの中へ流体を投入するように配置され、前記流体出口は、前記第2の脚の前記区域のうちの1つから流体を受容するように配置される、請求項79に記載の透析流体加熱システム。
  81. 前記第1および第2の脚の端は、前記区域を分離するバッフルを含み、該バッフルは、該第1および第2の脚の該区域を横断する蛇行した前記透析流体を方向付けるように千鳥状である、請求項79に記載の透析流体加熱システム。
  82. (i)前記一次コイルは、パンケーキコイルであること、(ii)該一次コイルは、磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、および(iii)該一次コイルは、前記電子機器から高周波交流電力を供給されること、のうちの少なくとも1つである、請求項79に記載の透析流体加熱システム。
  83. 透析流体システムであって、
    少なくとも1つのポンプアクチュエータおよび少なくとも1つの弁アクチュエータを含む、透析器具と、
    該ポンプアクチュエータおよび弁アクチュエータによってそれぞれ動作可能である少なくとも1つのポンプチャンバおよび少なくとも1つの弁チャンバを含む使い捨てカセットであって、流路が、該ポンプチャンバまたは弁チャンバのうちの1つから流体加熱経路に通じ、該流体加熱経路は、複数の熱伝導性バッフルによって少なくとも部分的に画定される、使い捨てカセットと、
    該器具を介して電力供給され、該伝導性バッフルに動作可能に連結され、該バッフルを加熱させ、次に、該加熱経路を通って流れる透析流体を加熱させるように構成される、エネルギー源と
    を備える、システム。
  84. 前記バッフルは、(i)相互から離れていること、(ii)1枚の金属板から形成されること、(iii)バッフルの間に散在している絶縁プレートを収容するように配置されること、(iv)熱伝達を増加させるように不均一表面を伴って形成されること、および(v)焼結金属でできていること、のうちの少なくとも1つである、請求項83に記載の透析流体加熱システム。
  85. 前記エネルギー源は、(i)前記バッフルに物理的に接続される電力源、および(ii)変圧器の少なくとも1つの一次コイル、のうちの少なくとも1つを含む、請求項83に記載の透析流体加熱システム。
  86. 前記一次コイルは、(i)前記使い捨てカセットの1つまたは2つの側面上に配置されること、(ii)らせん巻きワイヤであること、(iii)複数素線ワイヤであること、(iv)パンケーキコイルであること、および(v)磁心によって少なくとも部分的に包囲されること、のうちの少なくとも1つである、請求項85に記載の透析流体加熱システム。
  87. 前記使い捨てカセットは、該カセットから延在し、かつ、前記バッフルに熱的に接続される少なくとも1つの熱片を含み、前記電力源は、該少なくとも1つの熱片に接続される、請求項83に記載の透析流体加熱システム。
  88. 前記熱伝導性バッフルは、(i)絶縁バッフルに塗布される金属層であること、(ii)複数の絶縁バッフルの間に配置される伝導性球体であること、(iii)粉末金属でできていること、(iv)金網でできていること、および(v)伝導性粒子で充填された絶縁材料でできていること、のうちの少なくとも1つである、請求項83に記載の透析流体加熱システム。
  89. 透析流体システムであって、
    少なくとも1つのポンプアクチュエータおよび少なくとも1つの弁アクチュエータを含む、透析器具と、
    該ポンプアクチュエータおよび弁アクチュエータによってそれぞれ動作可能である少なくとも1つのポンプチャンバおよび少なくとも1つの弁チャンバを含む使い捨てカセットであって、流路は、該ポンプチャンバまたは弁チャンバのうちの1つから流体加熱経路に通じ、該流体加熱経路は、複数のバッフルによって少なくとも部分的に画定される、使い捨てカセットと、
    該バッフルに沿って流れる際に透析流体を加熱するように配置される、加熱片と
    を備える、システム。
  90. 前記加熱片は、前記使い捨てカセットの外側に延在する、請求項89に記載の透析流体加熱システム。
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