JP7495988B2 - 使い捨ての熱伝達流体モジュールを備える加熱器および冷却器システム - Google Patents

Description

[0001]本開示は、標的ユニットを加熱および／または冷却（加熱／冷却）するためのシステムに関する。より詳細には、本開示は、体外血液循環中に人工心肺装置の人工肺内において、直接に、または例えば熱交換器などの二次流体回路を通して、患者または臓器、あるいは血液のような他の流体を加熱／冷却するためのシステムに関する。

[0002]人工肺は血液の体外酸素供給のために使用されるデバイスである。しばしば、人工肺が、人工心肺装置、または、塞栓症をかなりの程度まで回避することができる膜型人工肺を有する体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ：ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ）デバイス内で使用される。気体混合器および流量計の補助により、酸素および二酸化炭素の移送が高い信頼性で制御される。

[0003]人工肺内で、患者の血液が加温または冷却され、酸素供給される。人工肺は、任意選択で、血液を加温または冷却するための熱交換器を有する。人工肺内で、熱交換媒体が熱交換器を通って流れ、血液を加温するために熱量を血液に伝達するかまたは血液を冷却するために血液から熱量を吸収する。熱交換媒体は、通常、ポンプユニットにより熱交換器に供給され、血液との熱交換が行われた後、熱交換媒体が、同じポンプユニットによりまたは別のポンプユニットにより、熱交換器から排出される。例えば、水、グリコール、あるいはこれらの流体または他の流体の組み合わせなどの、熱交換媒体が、熱交換器に導かれる前に、加熱器／冷却器内で予め加熱または冷却される。そのサイズおよび複雑な構造のために、加熱器／冷却器は人工心肺装置またはＥＣＭＯから分離される。

[0004]一部の状況では、加熱器／冷却器の熱交換媒体およびシステム構成が、加熱器／冷却器の流体または媒体を再使用することに頼るか、加熱器／冷却器の流体または媒体の意図されない再使用を可能にするか、あるいは適切な洗浄および保守管理の指示またはプロトコルに従うことにおいて使用者または操作者に依存する。操作者が適切な指示またはプロトコルに従わない場合、このような状況が、加熱器／冷却器の流体または媒体中での汚染物質および可能性として有害な微生物の増加の潜在性を作り出す可能性がある。さらに、加熱器／冷却器は多くの用途において過度に電力供給される可能性があり、電力消費および電力供給の整合性の問題を呈する可能性がある。加えて、そのサイズが大きいことにより、加熱器／冷却器は有用性が制限される可能性があり、移送可能とならない可能性がある。さらに、そのサイズ・パワー比のために、加熱器／冷却器は、集中治療室（ＩＣＵ）の用途に適さない可能性がある。

[0005]実施例に記載されるように、実施例１は、標的ユニットを加熱／冷却するためのシステムである。システムが、加熱器／冷却器ユニットおよび熱伝達流体モジュールを有する。加熱器／冷却器ユニットが、加熱器／冷却器要素および加熱器／冷却器ポンプを有する加熱器／冷却器、ならびに、熱交換要素を有する熱交換器を有する。加熱器／冷却器ポンプが、加熱器／冷却器要素および熱交換要素を通して加熱器／冷却器ポンプに戻すように第１の流体を圧送する。熱伝達流体モジュールが、第１の流体と第２の流体との間で加熱／冷却を伝達するために熱交換器までおよび熱交換器を通過するように圧送され、第２の流体と標的ユニットとの間で加熱／冷却を伝達するために標的ユニットまでおよび標的ユニットを通過するように圧送される、第２の流体を有する、流体リザーバを有する。

[0006]実施例２は、加熱器／冷却器ポンプ、加熱器／冷却器要素、および熱交換要素が、第１の流体を収容する閉回路である、実施例１のシステムである。

[0007]実施例３は、加熱器／冷却器ポンプ、加熱器／冷却器要素、および熱交換要素が、第２の流体および手術室の汚染を防止するように構成された、第１の流体を収容する気密密閉された閉回路である、実施例２または３のシステムである。

[0008]実施例４は、熱伝達流体モジュールが、使い捨ての熱伝達流体モジュールである、実施例１～３のいずれかのシステムである。

[0009]実施例５は、熱伝達流体モジュールが、流体リザーバと、流体リザーバから熱交換器および標的ユニットまでならびに流体リザーバに戻すように第２の流体を圧送するように構成された熱伝達流体ポンプとを有する、実施例１～４のいずれかのシステムである。

[0010]実施例６は、熱伝達流体ポンプが、第２の流体を熱交換器から排水して第２の流体を流体リザーバに戻すように構成された可逆ポンプである、実施例１～５のいずれかのシステムである。

[0011]実施例７は、熱交換器が、流体リザーバから熱交換器および標的ユニットまでならびに流体リザーバに戻すように第２の流体を圧送するように構成された熱伝達流体ポンプを有する、実施例１～６のいずれかのシステムである。

[0012]実施例８は、熱伝達流体ポンプが、第２の流体を熱交換器から排水して第２の流体を流体リザーバに戻すように構成された可逆ポンプである、実施例１～７のいずれかのシステムである。

[0013]実施例９は、熱交換器を消毒するための熱を提供するための一体型の熱消毒システムを熱交換器の周りに備える、実施例１～８のいずれかのシステムである。

[0014]実施例１０は、熱交換器から第２の流体が除去され、熱交換器を殺菌するためにおよび細菌増殖を防止するために、熱交換器が、熱消毒システムにより一定時間にわたって高温で高温消毒される、実施例１～９のいずれかのシステムである。

[0015]実施例１１は、標的ユニットを加熱／冷却するためのシステムである。システムが、加熱器／冷却器ユニットおよび熱伝達流体モジュールを有する。加熱器／冷却器ユニットが、第１の流体の温度を調整するように、および、第１の流体による汚染を防止する閉回路内で熱交換器を通過させるように第１の流体を圧送するように構成される。熱伝達流体モジュールが、流体リザーバと、第２の流体および標的ユニットの温度を調整するために、流体リザーバから熱交換器および標的ユニットまでならびに流体リザーバに戻すように第２の流体を圧送する熱伝達流体ポンプを有する。

[0016]実施例１２は、熱伝達流体モジュールが、流体リザーバ、熱伝達流体ポンプ、および第２の流体を熱交換器から標的ユニットまで通過させるように構成された通過管を有する、実施例１１のシステムである。

[0017]実施例１３は、熱伝達流体ポンプが、第２の流体を熱交換器から排水して第２の流体を流体リザーバに戻すように構成された可逆ポンプである、実施例１１または１２のシステムである。

[0018]実施例１４は、熱伝達流体ポンプが、可撓性ブレードを有し、熱伝達流体ポンプの内部でインペラの方向に逆らって可撓性ブレードを曲げるように構成された、可撓性インペラを有する可逆ポンプである、実施例１１～１３のいずれかのシステムである。

[0019]実施例１５は、熱伝達流体モジュールが、使い捨ての熱伝達流体モジュールである、実施例１１～１４のいずれかのシステムである。

[0020]実施例１６は、熱交換器を殺菌するために指定の時間にわたって高温で熱交換器を熱により消毒するように構成され、熱交換器の少なくとも一部を囲む一体型の熱消毒システムを備える、実施例１１～１５のいずれかのシステムである。

[0021]実施例１７は、加熱器／冷却器ユニットが、熱伝達流体ポンプを駆動するように構成された駆動モーターを有する、実施例１１～１６のいずれかのシステムである。

[0022]実施例１８は、加熱器／冷却器ユニットおよび熱伝達流体モジュールを使用して標的ユニット内の標的流体を加熱／冷却する方法である。加熱器／冷却器ユニットが、加熱器／冷却器ポンプ、加熱器／冷却器要素、および熱交換器を有し、熱伝達流体モジュールが、流体リザーバを有する。本方法が、加熱器／冷却器ポンプを使用して、閉回路内で加熱器／冷却器要素および熱交換器を通して加熱器／冷却器ポンプに戻すように第１の流体を圧送するステップと、加熱器／冷却器要素を用いて第１の流体を加熱／冷却するステップと、第１の流体および第２の流体が別個の流体として維持されて、流体リザーバから熱交換器および標的ユニットを通して流体リザーバに戻すように、第２の流体を圧送するステップとを含み、第２の流体を圧送するステップが、熱交換器内での第１の流体と第２の流体との間の熱伝達および標的ユニット内での第２の流体と標的流体との間の熱伝達を促進する。

[0023]実施例１９は、第２の流体を圧送するステップが、熱伝達流体モジュール内に位置する熱伝達流体ポンプを使用して第２の流体を圧送することおよび熱交換器内に位置する熱伝達流体ポンプを使用して第２の流体を圧送することのうちの一方を含む、実施例１８の方法である。

[0024]実施例２０は、第２の流体を圧送することが、可逆ポンプを使用して第２の流体を圧送することを含み、本方法が、熱交換器から排水するために可逆ポンプを逆転させること、および排水された熱交換器を熱消毒システムを使用して消毒することをさらに含む、実施例１８または１９の方法である。

[0025]実施例２１は、加熱器／冷却器ユニット、流体リザーバ、および流体ポンプを有するシステムである。加熱器／冷却器ユニットが、第１の流体の温度を調整するように、および閉回路内で熱交換器を通過させるように第１の流体を圧送するように構成される。流体ポンプが、第２の流体および標的ユニットの温度を調整するために、流体リザーバから熱交換器および標的ユニットまでならびに流体リザーバに戻すように第２の流体を圧送する。流体ポンプが、流体ポンプ内でインペラのスピン方向の反対の方向に曲がっている可撓性ブレードを有するインペラを有する可逆ポンプである。

[0026]実施例２２は、可逆ポンプが、第２の流体を熱交換器から排水して第２の流体を流体リザーバに戻すように構成される、実施例２１のシステムである。

[0027]複数の実施形態が開示されるが、本開示の例示の実施形態を示して説明する以下の詳細な説明から本開示の他の実施形態が当業者には明らかとなろう。したがって、図面および詳細な説明は本質的に例示であるとみなされ、限定的であるとみなされない。

[0028]本開示の実施形態による、モジュール型の加熱／冷却システムを示す図である。 [0029]本開示の実施形態による、別のモジュール型の加熱／冷却システムを示す図である。 [0030]本開示の実施形態による、加熱器／冷却器および一体型の熱交換器を有する加熱器／冷却器ユニットを示す図である。 [0031]本開示の実施形態による、熱伝達流体タンクを示す斜視図である。 [0032]本開示の実施形態による、熱伝達流体タンクを示す正面図である。 [0033]本開示の実施形態による、熱伝達流体タンクを示す背面図である。 [0034]本開示の実施形態による、熱伝達流体タンクを示す側面図である。 [0035]本開示の実施形態による、熱伝達流体タンクを示す上面図である。 [0036]本開示の実施形態による、図８の線Ａ－Ａに沿う、熱伝達流体タンクを示す断面図である。 [0037]本開示の実施形態による、図８の線Ｂ－Ｂに沿う、熱伝達流体タンクを示す断面図である。 [0038]本開示の実施形態による、熱伝達流体ポンプのインペラを示す図である。 [0039]本開示の実施形態による、ポンプケーシング内で反時計回りにスピンするインペラを示す図である。 [0040]本開示の実施形態による、ポンプケーシング内で時計回りにスピンするインペラを示す図である。 [0041]本開示の実施形態による、流体タンクを標的ユニットに接続するためのチューブに接続された熱伝達流体タンクを示す図である。 [0042]本開示の実施形態による、閉位置にあるチューブ上のクランプを示す図である。 [0043]本開示の実施形態による、開位置にあるクランプを示す図である。 [0044]本開示の実施形態による、図１および２の加熱／冷却システムを使用して標的ユニット内の血液などの標的流体を加熱／冷却する方法を示すフローチャートである。

[0045]本開示は種々の修正形態および代替の形態を受け入れることができるが、特定の実施形態が図面に例として示されており、以下で詳細に説明される。しかし、説明される特定の実施形態のみに本開示を限定することは意図されない。逆に、本開示は、添付の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲内にあるすべての修正形態、均等物、および代替形態を包含することを意図される。

[0046]図１は、本開示の実施形態による、モジュール型の加熱／冷却システム１００を示す図である。加熱／冷却システム１００が、加熱器／冷却器ユニット１０２、使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４、および標的ユニット１０６を有する。

[0047]使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４が使い捨てであるという利点を提供し、その結果、システム内の汚染物質および可能性として有害な微生物の増加を排除または低減するために、熱伝達流体モジュール１０４内に熱伝達流体を有する熱伝達流体モジュール１０４が廃棄される。実施形態では、使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４は１回使用のモジュールである。実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４は、システム１００に対して熱伝達流体モジュール１０４を特定する、後で考察されるトランスポンダ３０８などのトランスポンダまたは無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグを有する。トランスポンダまたはＲＦＩＤタグが、熱伝達流体を有する熱伝達流体モジュール１０４の使用回数を制限するのに使用され得る。

[0048]標的ユニット１０６が熱交換器を有し、いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６が、熱交換器を有する人工肺を有する。さらに、実施形態では、標的ユニット１０６が、熱伝達流体モジュール１０４に隣接してよく、熱伝達流体モジュール１０４から離れていてよく、および／または熱伝達流体モジュール１０４から分離していてよい、標的箇所に位置する。いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６が、熱伝達流体モジュール１０４に隣接する標的箇所にある。いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６が、熱伝達流体モジュール１０４から離れている標的箇所にある。標的ユニット１０６が熱伝達流体モジュール１０４から離れている標的箇所にある実施形態では、システムが、例えば図１４に示されるような、チューブを使用することができる。

[0049]加熱器／冷却器ユニット１０２、熱伝達流体モジュール１０４、および／または標的ユニット１０６を含めた、システム１００の多様な部品が、システム１００の加熱／冷却能力を増大させるためにおよび／または加熱／冷却チャネルの数を増加させるために他の同様の部品に結合され得る。加熱／冷却能力を増大させるためにおよび／または加熱／冷却チャネルを増加させるために、例えば、複数の加熱器／冷却器ユニット１０２が直列にもしくは並列に接続され得、および／または、複数の熱伝達流体モジュール１０４が直列にもしくは並列に接続され得、ならびに／あるいは、複数の標的ユニット１０６が直列にまたは並列に接続され得る。さらに、複数の同様の部品を有することにより、部品のうちの任意の部品の故障に備えての冗長性が実現され、モジュール性により、多様な用途において必要となるように、多様な電力消費要求に適合するようにおよび最適化された加熱／冷却能力を提供するようにシステム１００をカスタマイズすることが可能となる。

[0050]多くの用途において、システム１００は、加熱器／冷却器ユニット１０２、熱伝達流体モジュール１０４、および／または標的ユニット１０６の各々１つを有する。これらの実施形態では、システム１００が５００～６００ワットを消費し、それにより、システム１００を、救急車、航空機、およびヘリコプターの用途などの、運搬可能な用途に適合させることになる。さらに、低電力消費により、システム１００を、バッテリー作動および無停電電源装置（ＵＰＳ）の使用に適合させることになる。加えて、低電力消費により、システム１００を複数の国の電気システムに適合させることになり、システム１００が、単一のコンセントに過度に電力供給することなく１つのコンセントにプラグ接続され得る。したがって、システム１００は、１つの電気コンセントで最大３．５キロワットを供給することができるヨーロッパにおいて、１つの電気コンセントで１．８キロワットを供給することができる米国において、および１つの電気コンセントで最大１．５キロワットしか供給することができない日本において、使用され得る。

[0051]さらに、加熱／冷却システム１００は、システム１００またはシステム１００の構成要素を人工心肺装置（ＨＬＭ）の近くに配置するなどの、小さいエリアでの用途に適合させるサイズの利点を有する。いくつかの実施形態では、システム１００が、０．５×０．５×０．５メートルの面積または体積しか占有しない。このことによって、低電力消費と相まって、病院環境内での患者の搬送を含めた、運搬可能な用途においてシステム１００を利用可能にする。

[0052]システム１００は、医療分野での多様な加熱／冷却用途で使用され得る。これらの医療分野の用途には、人工肺内の血液の加熱／冷却、心臓麻痺での薬物の加熱／冷却、衣類、またはブランケットなどの他のアイテムの加熱／冷却、高熱療法および低体温法の手技、ならびに臓器潅流での流体の加熱／冷却が含まれる。加えて、加熱／冷却システム１００は、集中治療室（ＩＣＵ）の中などでの、心肺バイパス法（ＣＰＢ：ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｂｙｐａｓｓ）および体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ）で使用され得る。

[0053]加熱器／冷却器ユニット１０２は、加熱器／冷却器１０８、および、加熱器／冷却器チューブ１１２により加熱器／冷却器１０８に流体的に結合された一体型の熱交換器１１０を有する。加熱器／冷却器１０８が、加熱器／冷却器チューブ１１２を介して加熱器／冷却器ポンプ１１６に流体的に結合された加熱器／冷却器要素１１４を有する。一体型の熱交換器１１０が、加熱器／冷却器チューブ１１２を介して加熱器／冷却器要素１１４および加熱器／冷却器ポンプ１１６に流体的に結合された加熱器／冷却器熱交換要素１１８を有する。加熱器／冷却器ポンプ１１６が、加熱器／冷却器要素１１４および加熱器／冷却器チューブ１１２を通して、一体型の熱交換器１１０内の熱交換要素１１８までおよび熱交換要素１１８から、第１の流体を圧送する。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器要素１１４が、ヒートポンプ、抵抗加熱要素、または熱電加熱要素のうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器ポンプ１１６が、ＨＬＭのポンプおよび／または独立型のポンプを含む。いくつかの実施形態では、第１の流体が、水、グリコール、またはこれらの流体もしくは他の流体の組み合わせであるか、あるいは、水、グリコール、またはこれらの流体もしくは他の流体の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器１０８が、加熱器／冷却器ユニット１０２の永久的な一部である。

[0054]他の実施形態では、加熱器／冷却器１０８が、他方のユニット上の受け部に嵌合する一方のユニットの上にあるフランジまたは拡張部分によってなど、一体型の熱交換器１１０に直接に接続され得る。実施形態では、これらの直接の接続が、システムのサイズおよび設置面積を低減することができる。さらに、いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器１０８が、熱伝導プレートまたは熱放射などにより、第１の流体およびチューブを通さずに、一体型の熱交換器１１０に熱的に接続され得る。

[0055]いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器チューブ１１２、加熱器／冷却器要素１１４、加熱器／冷却器ポンプ１１６、および熱交換要素１１８が、加熱器／冷却器１０８および一体型の熱交換器１１０内の熱交換要素１１８を通って流れる第１の流体を収容する閉回路である。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器チューブ１１２、加熱器／冷却器要素１１４、加熱器／冷却器ポンプ１１６、および熱交換要素１１８が、第１の流体を収容する気密密閉された閉回路である。加熱器／冷却器チューブ１１２、加熱器／冷却器要素１１４、加熱器／冷却器ポンプ１１６、および熱交換要素１１８が閉回路である実施形態では、システム１００が、第１の流体を保持する開放空気タンクによるＯＲの汚染を防止する。さらに、これらの実施形態は、加熱器／冷却器チューブ１１２、加熱器／冷却器要素１１４、加熱器／冷却器ポンプ１１６、および一体型の熱交換器１１０内の熱交換要素１１８を消毒するための必要性を低減または排除する。

[0056]熱伝達流体モジュール１０４は、熱伝達流体リザーバ１２２、熱伝達流体ポンプ１２４、および熱伝達流体通過管１２６を有する熱伝達流体タンク１２０を有する。いくつかの実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４が１回使用の使い捨てのモジュールである。いくつかの実施形態では、熱伝達流体ポンプ１２４がＨＬＭのポンプおよび／または独立型のポンプを有する。いくつかの実施形態では、熱伝達流体ポンプ１２４が可逆ポンプである。いくつかの実施形態では、熱伝達流体ポンプ１２４が、加熱器／冷却器ユニット１０２内の一体型の熱交換器１１０の一部である。いくつかの実施形態では、熱伝達流体通過管１２６が、熱伝達流体タンク１２０の一部ではない。

[0057]熱伝達流体モジュール１０４が、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂにより加熱器／冷却器ユニット１０２に流体的に結合され、その結果、熱伝達流体通過管１２６が、チューブ１３０およびクイック接続／切断部１２８ａを通して一体型の熱交換器１１０に流体的に結合され、熱伝達流体ポンプ１２４が、チューブ１３２およびクイック接続／切断部１２８ｂにより一体型の熱交換器１１０に流体的に結合される。

[0058]他の実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４が、加熱器／冷却器ユニット１０２および一体型の熱交換器１１０に直接に接続され得る。いくつかの実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４が、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂなどにより、加熱器／冷却器ユニット１０２および一体型の熱交換器１１０に直接に接続され得る。いくつかの実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４が、他方のユニット上の受け部に嵌合する一方のユニット上にあるフランジまたは拡張部分などにより、加熱器／冷却器ユニット１０２および一体型の熱交換器１１０に直接に接続され得る。いくつかの実施形態では、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂが、熱伝達流体モジュール１０４を一体型の熱交換器１１０に解除可能に接続するための解除ボタンを有するスナップ嵌合機構であってよい。熱伝達流体モジュール１０４がクイック接続／切断部１３４ａおよび１３４ｂにより標的ユニット１０６に流体的に結合され、その結果、熱伝達流体通過管１２６が、チューブ１３６およびクイック接続／切断部１３４ａを通して標的ユニット１０６に流体的に結合され、熱伝達流体リザーバ１２２が、チューブ１３８およびクイック接続／切断部１３４ｂを通して標的ユニット１０６に流体的に結合される。

[0059]他の実施形態では、熱伝達流体モジュール１０４が、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂなどにより、あるいは他方のユニット上の受け部に嵌合する一方のユニットの上にあるフランジまたは拡張部分などにより、標的ユニット１０６に直接に接続され得る。いくつかの実施形態では、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂが、熱伝達流体モジュール１０４を標的ユニット１０６に解除可能に接続するための解除ボタンを有するスナップ嵌合機構であってよい。

[0060]熱伝達流体リザーバ１２２が、熱伝達流体ポンプ１２４により、一体型の熱交換器１１０、熱伝達流体通過管１２６、標的ユニット１０６を通り熱伝達流体リザーバ１２２に戻るように圧送される第２の熱伝達流体を収容し、つまり、このような第２の熱伝達流体が熱伝達流体リザーバ１２２に充填される。実施形態では、熱伝達流体ポンプ１２４が可逆ポンプであり、その結果、第２の流体が、一体型の熱交換器１１０および／または標的ユニット１０６から排水され得、熱伝達流体リザーバ１２２に戻され得る。したがって、熱伝達流体モジュール１０４が切断されて廃棄され得、それにより、第２の流体を保持する開放空気タンクによるＯＲの汚染を防止する。いくつかの実施形態では、第２の流体が、水、グリコール、またはこれらの流体もしくは他の流体の組み合わせであるか、あるいは、水、グリコール、またはこれらの流体もしくは他の流体の組み合わせを含む。

[0061]実施形態では、一体型の熱消毒システム１４０が一体型の熱交換器１１０を囲み、一体型の熱交換器１１０を消毒するための熱を提供する。消毒中、一体型の熱交換器１１０からすべての残留する第２の流体が除去され、細菌増殖を防止することを含めて、一体型の熱交換器１１０を殺菌するために、一体型の熱交換器１１０が、９５℃などの温度で、特定の時間にわたって、高温消毒される。

[0062]動作中、加熱器／冷却器ポンプ１１６が、加熱器／冷却器要素１１４および加熱器／冷却器チューブ１１２を通して、一体型の熱交換器１１０内の熱交換要素１１８までおよび熱交換要素１１８から、第１の流体を圧送する。加熱器／冷却器要素１１４が、第１の流体を加熱／冷却するために制御される。さらに、いくつかの実施形態において加熱器／冷却器ユニット１０２内の一体型の熱交換器１１０の一部である熱伝達流体ポンプ１２４が、熱伝達流体リザーバ１２２から、一体型の熱交換器１１０、熱伝達流体通過管１２６、標的ユニット１０６を通して、熱伝達流体リザーバ１２２に戻すように、第２の流体を圧送する。

[0063]第１の流体および第２の流体がシステム１００内で分離した状態を維持し、第２の流体の温度が第１の流体の温度によって調整される。第２の流体が熱交換要素１１８によって加熱／冷却され、ここでは、第１の流体が熱交換要素１１８を通って流れる。実施形態では、第２の流体が、熱交換要素１１８に物理的に接触している一体型の熱交換器１１０を通って流れる。実施形態では、第１の流体から第２の流体へ加熱／冷却を伝達するのに、および第１および第２の流体を分離状態で維持するのに、異なる種類の一体型の熱交換器１１０が使用され得る。

[0064]いくつかの実施形態では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１７年１０月６日に出願された、「ＭＯＤＵＬＡＲ ＨＥＡＴＥＲ ＣＯＯＬＥＲ ＷＩＴＨ ＤＩＳＰＯＳＡＢＬＥ ＨＥＡＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＦＬＵＩＤ ＣＩＲＣＵＩＴ」と題される、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０７５４７３を有する公開番号ＷＯ／２０１９／０６８３４２で説明される熱交換器のうちの１つまたは複数の熱交換器などの、異なる種類の一体型の熱交換器１１０が使用され得る。

[0065]第２の流体は、標的ユニット１０６を加熱／冷却するために標的ユニット１０６を通って流れる。いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６が標的流体を有し、第２の流体が標的ユニット１０６を通って流れ、それにより、第２の流体と標的流体との間の熱伝達を促進する。実施形態では、標的ユニット１０６が、血液を加熱／冷却するための熱交換器を有する人工肺を有するかまたはこのような人工肺であり、その結果、第２の流体が人工肺の熱交換器を通って流れ、それにより、標的流体である血液を加熱／冷却する。

[0066]いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６が、血液流体ライン１３９ａおよび１３９ｂにより患者１３７に流体的に接続された人工肺を有するかまたはこのような人工肺である。人工肺が、標的流体として患者１３７からの血液を受け取る、および第２の流体を受け取る、熱交換器を有する。実施形態では、血液が、患者１３７から、血液流体ライン１３９ａを通って、人工肺内の熱交換器を含めて、人工肺まで流れ、血液が、血液流体ライン１３９ｂを通って、人工肺および熱交換器から、患者１３７に戻るように流れる。血液の温度が、第２の流体と人工肺の熱交換器内の血液との間の熱伝達によって調整される。

[0067]図２は、本開示の実施形態による、別のモジュール型の加熱／冷却システム１００’を示す図である。加熱／冷却システム１００’は、使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４内の熱伝達流体タンク１２０から加熱器／冷却器ユニット１０２内の一体型の熱交換器１１０に熱伝達流体ポンプ１２４が移動させられていることを除いて、加熱／冷却システム１００と同じである。したがって、加熱／冷却システム１００’が、熱伝達流体ポンプ１２４を含まない使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４’内にある熱伝達流体タンク１２０’、および熱伝達流体ポンプ１２４を含む加熱器／冷却器ユニット１０２’内にある一体型の熱交換器１１０’を有する。図２内の他の参照番号を付される構成要素は、図１内の同様の参照符号を付された構成要素と同じ形態および機能であり、加熱／冷却システム１００’は加熱／冷却システム１００と同じように機能および動作する。

[0068]図３は、本開示の実施形態による、加熱器／冷却器２０２および一体型の熱交換器２０６を有する加熱器／冷却器ユニット２００を示す図である。実施形態では、加熱器／冷却器ユニット２００は、加熱器／冷却器ユニット１０２（図１に示される）または加熱器／冷却器ユニット１０２’（図２に示される）と同様である。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器２０２は加熱器／冷却器１０８と同様であり、いくつかの実施形態では、熱交換器２０６は、一体型の熱交換器１１０（図１に示される）または一体型の熱交換器１１０’（図２に示される）と同様である。

[0069]加熱器／冷却器２０２は、電子制御ユニット２０８および、一次回路２１０内の第１の流体を加熱および冷却するための一次回路２１０を有する。電子制御ユニット２０８は、制御装置、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、およびコンピュータのうちの１つまたは複数であってよい。さらに、電子制御ユニット２０８が、記憶装置、タッチスクリーンディスプレイなどの入出力部分を有するユーザーインターフェース、および、加熱器／冷却器２０２の構成要素を制御するために電子制御ユニット２０８によって実行される記憶装置に保存された実行可能コードを有することができる。一次回路２１０が、第１の流体を加熱するための加熱回路経路内にある、チューブ２１０ａ上にあるスラッシュによって示される加熱回路チューブ２１０ａ、および、第１の流体を冷却するための冷却回路経路内にある、スラッシュを有さないチューブ２１０ｂによって示される冷却回路チューブ２１０ｂを有する。いくつかの実施形態では、第１の流体が水を含む。いくつかの実施形態では、一次回路２１０が、加熱器／冷却器２０２の永久的な一部である。

[0070]いくつかの実施形態では、加熱回路経路および冷却回路経路を有する一次回路２１０が、第１の流体を収容する閉回路である。いくつかの実施形態では、加熱回路経路および冷却回路経路を有する一次回路２１０が、第１の流体を収容する気密密閉された閉回路である。一次回路２１０が閉回路である実施形態では、加熱器／冷却器ユニット２００が、第１の流体を保持する開放空気タンクによるＯＲの汚染を防止する。さらに、これらの実施形態は、一次回路２１０を消毒するための必要性を排除する。

[0071]一次回路２１０は、加熱器／冷却器要素２１２、加熱器／冷却器一次回路ポンプ２１４、熱交換器２０６の一部、および任意選択で補助熱交換器２１８を有する。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器要素２１２がヒートポンプを有する。いくつかの実施形態では、一次回路ポンプ２１４が、ＨＬＭのポンプ、および／または独立型のポンプを含む。いくつかの実施形態では、補助熱交換器２１８が２２０で熱交換器流体を受け取り、２２２で熱交換器流体を給送する。熱交換器流体が、熱交換器流体と第１の流体との間の熱伝達を促進するために補助熱交換器２１８を通して圧送される。

[0072]一次回路経路２１０は、加熱回路弁２２４ａおよび２２４ｂならびに冷却回路弁２２６ａおよび２２６ｂをさらに有する。加えて、一次回路経路２１０は、加熱回路膨張弁２２８および冷却回路膨張弁２３０を有する。電子制御ユニット２０８は、加熱器／冷却器２０２の動作を制御するために、加熱器／冷却器要素２１２、一次回路ポンプ２１４、熱交換器２０６、補助熱交換器２１８、加熱回路弁２２４ａおよび２２４ｂ、冷却回路弁２２６ａおよび２２６ｂ、加熱回路膨張弁２２８、ならびに冷却回路膨張弁２３０に電気的に結合される。

[0073]加熱回路経路内で、加熱回路チューブ２１０ａが以下の構成要素を流体的に結合する。加熱器／冷却器要素２１２が加熱回路弁２２４ａに流体的に結合され、加熱回路弁２２４ａが一次回路ポンプ２１４に流体的に結合され、一次回路ポンプ２１４が加熱回路弁２２４ｂに流体的に結合され、加熱回路弁２２４ｂが熱交換器２０６に流体的に結合され、熱交換器２０６が加熱回路膨張弁２２８に流体的に結合され、加熱回路膨張弁２２８が補助熱交換器２１８に流体的に結合され、補助熱交換器２１８が加熱器／冷却器要素２１２に流体的に結合される。

[0074]冷却回路経路内で、冷却回路チューブ２１０ｂが以下の構成要素を流体的に結合する。加熱器／冷却器要素２１２が冷却回路膨張弁２３０に流体的に結合され、冷却回路膨張弁２３０が熱交換器２０６に流体的に結合され、熱交換器２０６が冷却回路弁２２６ａに流体的に結合され、冷却回路弁２２６ａが一次回路ポンプ２１４に流体的に結合され、一次回路ポンプ２１４が冷却回路弁２２６ｂに流体的に結合され、冷却回路弁２２６ｂが補助熱交換器２１８に流体的に結合され、補助熱交換器２１８が加熱器／冷却器要素２１２に流体的に結合される。

[0075]第１の流体の加熱中、一次回路ポンプ２１４は、加熱回路弁２２４ｂを有する加熱回路経路を通して、熱交換器２０６まで、加熱回路膨張弁２２８まで、補助熱交換器２１８まで、加熱器／冷却器要素２１２まで、加熱回路弁２２４ａまで、および、一次回路ポンプ２１４に戻すように、第１の流体を圧送する。一次回路ポンプ２１４および加熱器／冷却器要素２１２は、第１の流体を加熱するために電子制御ユニット２０８によって制御される。さらに、任意選択で、補助熱交換器２１８が、第１の流体を加熱するために、電子制御ユニット２０８などによって制御される。

[0076]第１の流体の冷却中、一次回路ポンプ２１４は、冷却回路弁２２６ｂを有する冷却回路経路を通して、補助熱交換器２１８まで、加熱器／冷却器要素２１２まで、冷却回路膨張弁２３０まで、熱交換器２０６まで、冷却回路弁２２６ａまで、および一次回路ポンプ２１４に戻すように、第１の流体を圧送する。一次回路ポンプ２１４および加熱器／冷却器要素２１２は、第１の流体を冷却するために電子制御ユニット２０８によって制御される。さらに、任意選択で、補助熱交換器２１８が、第１の流体を冷却するために、電子制御ユニット２０８などにより、制御される。

[0077]熱交換器２０６は、第１の流体がそこを通って流れる一次回路２１０の一部である、熱交換要素１１８などの、熱交換要素を有する。熱交換器２０６は、熱交換器２０６内で第１の流体と第２の流体との間の熱伝達を促進するために第２の流体がそこを通って流れる二次回路２３２の一部をさらに有する。第２の流体の温度は、第１の流体の温度によって調整される。いくつかの実施形態では、熱交換器２０６が、第１の流体および第２の流体の少なくとも一方を加熱および／または冷却するために熱交換器２０６に熱的に結合された熱電加熱器／冷却器２３４を有する。いくつかの実施形態では、熱電加熱器／冷却器２３４が、電子制御ユニット２０８によって制御される。いくつかの実施形態では、標的ユニット１０６などの、標的ユニットが標的流体を有し、第２の流体が、第２の流体と標的流体との間の熱伝達を促進するために標的ユニットを通って流れる。

[0078]いくつかの実施形態では、熱交換器２０６が、熱交換器２０６内で第１の流体を加熱するように構成された１つまたは複数の補助電気加熱器を有する。いくつかの実施形態では、熱交換器２０６が、熱交換器２０６内で第２の流体を加熱するように構成された１つまたは複数の補助電気加熱器を有する。いくつかの実施形態では、熱交換器２０６が、熱交換器２０６を乾燥させて熱により消毒するために熱消毒中に使用されるように構成された１つまたは複数の補助電気加熱器を有する。いくつかの実施形態では、熱交換器２０６内の１つまたは複数の補助電気加熱器が、電子制御ユニット２０８によって制御される。

[0079]図４～１６は、本開示の実施形態による、例示の熱伝達流体タンク３００を示す図である。流体タンク３００は熱伝達流体モジュール１０４（図１に示される）内で使用され得る。実施形態では、流体タンク３００は熱伝達流体タンク１２０（図１に示される）と同様である。

[0080]図４は、本開示の実施形態による、熱伝達流体タンク３００の斜視図を示す図である。流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体タンク３００は、流体タンク３００を、加熱器／冷却器ユニット１０２および標的ユニット１０６などの他のモジュールに接続するための接続部をさらに有する。いくつかの実施形態では、熱伝達流体タンク３００が、ベースシステムに対して流体タンク３００を特定するために、および、例えば交換せずに流体タンク３００を再使用するといったような、認可外使用を防止するために、ベースシステムに対して無線通信するためのトランスポンダ３０８を有する。いくつかの実施形態では、流体リザーバ３０２は熱伝達流体リザーバ１２２と同様である。いくつかの実施形態では、流体ポンプ３０４は熱伝達流体ポンプ１２４と同様である。いくつかの実施形態では、流体通過管３０６は熱伝達流体通過管１２６と同様である。

[0081]図に示される熱伝達流体タンク３００は、平坦な底部３１０を有する長方形角柱または長方形ボックスのように成形され、その結果、流体タンク３００が安定して直立する。他の実施形態では、流体タンク３００が、円筒形、立方体、または三角形角柱などの、別の適切な形状であってもよい。

[0082]図に示される熱伝達流体リザーバ３０２は、流体タンク３００の背面３１４から流体タンク３００の前面３１６まで下方に角度を付けられたリザーバ底部３１２を備える長方形角柱または長方形ボックスのように成形される。この角度を付けられたリザーバ底部３１２が、流体リザーバ３０２内の流体を流体リザーバ３０２のより深い前方部分まで流すようにする。さらに、角度を付けられたリザーバ底部３１２が、熱伝達流体通過管３０６を流体タンク３００に取り付けるための空間を流体リザーバ３０２の外部に作る。

[0083]熱伝達流体リザーバ３０２は、ボディ３１８、およびボディ３１８に固定されてボディ３１８に対して密閉された頂部３２０を有する。流体タンク３００は、充填キャップ３２２を頂部３２０内の充填キャップ箇所３２４の中にねじ込むことつまり充填キャップ３２２を回転させて頂部３２０内の充填キャップ箇所３２４の中に入れることなどにより、頂部３２０に取り外し可能に固定された充填キャップ３２２をさらに有する。頂部３２０内にある充填キャップ箇所３２４を通して流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填され、次いで、充填キャップ３２２が頂部３２０に固定される。

[0084]頂部３２０は、標的ユニット１０６などの標的ユニットに流体タンク３００を接続するための標的ユニット接続部３２６、および、加熱器／冷却器ユニット１０２などの加熱器／冷却器モジュールに流体タンク３００を接続するための加熱器／冷却器接続部３２８をさらに有する。標的ユニット接続部３２６は、流体戻し管３３０に流体的に結合されるかまたは流体戻し管３３０に形成され、流体戻し管３３０が流体リザーバ３０２の内部にあり、流体リザーバ３０２の底部の方に延在する。

[0085]熱伝達流体ポンプ３０４は、頂部３２０に固定され、加熱器／冷却器接続部３２８に流体的に結合される。さらに、流体ポンプ３０４が、熱伝達流体リザーバ３０２のより深い前方底部分まで延在する内部流体抽出管３３２に流体的に結合される。流体ポンプ３０４は、駆動モーターに結合されるように構成された駆動シャフト３３４を有し、駆動モーターが加熱器／冷却器ユニットの一部である駆動モーターであってよく、必要に応じて駆動シャフト３３４を順方向および逆方向に回転させる。

[0086]実施形態では、熱伝達流体通過管３０６の一方の端部が、一体型の熱交換器１１０などの一体型の熱交換器に流体的に結合された加熱器／冷却器接続部３３６を有し、３３８に示される熱伝達流体通過管３０６のもう一方の端部が、標的ユニット１０６などの標的ユニットに流体的に結合される。熱伝達流体ポンプ３０４は、もう一方の加熱器／冷却器接続部３２８を通して一体型の熱交換器に流体的に結合され、標的ユニット接続部３２６は標的ユニットに流体的に結合される。

[0087]動作中、熱伝達流体タンク３００は、加熱器／冷却器ユニット１０２などの加熱器／冷却器ユニットに流体的に結合され、さらに、標的ユニット１０６などの標的ユニットに流体的に結合される。頂部３２０内にある充填キャップ箇所３２４を通して熱伝達流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填され、充填キャップ３２２が頂部３２０に固定される。内部流体抽出管３３２を通して熱伝達流体を吸引するためにおよび流体リザーバ３０２から加熱器／冷却器接続部３２８の外へおよび一体型の熱交換器および熱伝達流体通過管３０６を通して標的ユニットまで熱伝達流体を圧送するために、熱伝達流体ポンプ３０４が順方向に駆動される。熱伝達流体は、標的ユニット接続部３２６および流体戻し管３３０を通して標的ユニットから流体リザーバ３０２まで戻る。

[0088]実施形態では、加熱器／冷却器ユニット１０２および標的ユニット１０６などの接続されたモジュールから熱伝達流体を排水または除去するために、標的ユニットが標的ユニット接続部３２６から切断され、熱伝達流体ポンプ３０４が、一体型の熱交換器および標的ユニットから内部流体抽出管３３２を通して流体リザーバ３０２の中に戻すように熱伝達流体を引き入れるために逆方向に駆動される。次いで、一体型の熱交換器１１０などの熱交換器が消毒され得る。

[0089]図５は、本開示の実施形態による、熱伝達流体タンク３００の正面図を示す図であり、図６は、本開示の実施形態による、熱伝達流体タンク３００の背面図を示す図である。図５に示される正面図が流体タンク３００の正面３１６を示し、図６に示される背面図が流体タンク３００の背面３１４を示す。

[0090]図５および６を参照すると、熱伝達流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体リザーバ３０２はボディ３１８および頂部３２０を有し、流体タンク３００は、充填キャップ箇所３２４で頂部３２０に取り外し可能に固定された充填キャップ３２２を有する。さらに、破線３４０まで、流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填される。

[0091]頂部３２０は、流体タンク３００を標的ユニットに接続するための標的ユニット接続部３２６、および流体タンク３００を加熱器／冷却器ユニットに接続するための加熱器／冷却器接続部３２８を有する。標的ユニット接続部３２６は流体戻し管３３０に流体的に結合され、加熱器／冷却器接続部３２８は熱伝達流体ポンプ３０４に流体的に結合され、熱伝達流体ポンプ３０４は内部流体抽出管３３２に流体的に結合される。流体ポンプ３０４は駆動モーターに結合されるように構成された駆動シャフト３３４を有し、駆動モーターが駆動シャフト３３４を順方向および逆方向に回転させる。

[0092]図５および６をさらに参照すると、熱伝達流体タンク３００は、長方形である正面輪郭および長方形である背面輪郭を有する。背面輪郭は、流体リザーバ３０２の外部に、熱伝達流体通過管３０６のための空間を作る角度を付けられたリザーバ底部３１２を有する。流体通過管３０６は、標的ユニット接続部３３８および加熱器／冷却器接続部３３６を有する。頂部３２０の標的ユニット接続部３２６および通過管３０６の標的ユニット接続部３３８は、各々、チューブ３４２に接続され、チューブ３４２が標的ユニットにさらに接続される。実施形態では、流体通過管３０６が、取り付け機構３４４により一方の端部で流体タンク３００に取り付けられ、第２の取り付け機構３４６によりもう一方の端部で流体端部３００に取り付けられる。他の実施形態では、管３０６を空洞を通して挿入して管３０６を定位置でクランプ固定することなどの、他の手法で、流体通過管３０６が流体タンク３００に取り付けられ得る。

[0093]図７は、本開示の実施形態による、熱伝達流体タンク３００の側面図を示す図であり、図８は、本開示の実施形態による、熱伝達流体タンク３００の上面図を示す図である。熱伝達流体タンク３００が、長方形である側面輪郭および長方形である上面輪郭を有する。図７および８の図の各々が、流体タンク３００の正面３１６および背面３１４を示す。図７に示される側面図が、流体タンク３００の熱伝達流体ポンプ３０４を備える側を示しており、図８に示される上面図が、流体タンク３００の頂部３２０を示している。

[0094]図７および８を参照すると、熱伝達流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体リザーバ３０２はボディ３１８および頂部３２０を有し、流体タンク３００は、頂部３２０に取り外し可能に固定された充填キャップ３２２を有する。さらに、破線３４０まで、流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填される。

[0095]頂部３２０は、流体タンク３００を標的ユニットに接続するための標的ユニット接続部３２６、および流体タンク３００を加熱器／冷却器ユニットを接続するための加熱器／冷却器接続部３２８を有する。加熱器／冷却器接続部３２８は、内部流体抽出管３３２に流体的に接続された熱伝達流体ポンプ３０４に流体的に結合される。流体ポンプ３０４は駆動モーターに結合されるように構成された駆動シャフト３３４を有し、駆動モーターが駆動シャフト３３４を順方向および逆方向に回転させる。

[0096]図９は、本開示の実施形態による、図８の線Ａ－Ａに沿う、熱伝達流体タンク３００の断面図を示す図である。熱伝達流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体リザーバ３０２はボディ３１８および頂部３２０を有し、３４０の線まで、流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填される。

[0097]頂部３２０は、流体タンク３００を標的ユニットに接続するための標的ユニット接続部３２６、および流体タンク３００を加熱器／冷却器ユニットに接続するための加熱器／冷却器接続部３２８を有する。標的ユニット接続部３２６はチューブ３４２および流体戻し管３３０に流体的に結合され、加熱器／冷却器接続部３２８は熱伝達流体ポンプ３０４に流体的に結合され、熱伝達流体結合ポンプ３０４は内部流体抽出管３２２に流体的に結合される。さらに、流体通過管３０６は、加熱器／冷却器接続部３３６、および標的ユニット接続部３３８（図９に示されない）に接続されたチューブ３４２を有する。

[0098]流体ポンプ３０４は、駆動モーターに結合されるように構成された駆動シャフト３３４を有し、駆動モーターが駆動シャフト３３４を順方向および逆方向に回転させる。断面で見ることができるように、流体ポンプ３０４は、ねじなどのデバイス３５４によりポンプケーシング３５２に固定されたポンプ正面３５０を有する。駆動シャフト３３４は、インペラ３５８に取り付けられた内部駆動シャフト部分３５６を有する。駆動シャフト部分３５６は、ポンプ正面３５０を通って駆動シャフト３３４の端部まで延在し、駆動シャフト３３４は、駆動モーターに結合されるように構成される。駆動シャフト３３４が駆動モーターによって回転させられ、流体リザーバ３０２の中へおよび流体リザーバ３０２の外へ熱伝達流体を圧送するためにインペラ３５８を回転させる。

[0099]図１０は、本開示の実施形態による、図８の線Ｂ－Ｂに沿う、熱伝達流体タンク３００の断面図を示す図である。簡単に言うと、熱伝達流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体リザーバ３０２はボディ３１８および頂部３２０を有し、３４０の線まで、流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填される。

[0100]頂部３２０は、流体タンク３００を標的ユニットに接続するための標的ユニット接続部３２６、および充填キャップ３２２を有する。標的ユニット接続部３２６は、チューブ３４２および流体戻し管３３０に流体的に結合され、加熱器／冷却器接続部３２８（図１０には示されない）は、内部流体抽出管３３２に流体的に結合された熱伝達流体ポンプ３０４に流体的に結合される。さらに、流体通過管３０６は、チューブ３４２に接続された標的ユニット接続部３３８を有する。

[0101]流体ポンプ３０４は、ポンプケーシング３５２、および内部駆動シャフト部分３５６に固定されたインペラ３５８を有する。インペラ３５８は、流体リザーバ３０２の中へおよび流体リザーバ３０２の外へ熱伝達流体を圧送するためにポンプケーシング３５２の内部で回転させられる可撓性インペラブレード３６０を有する。

[0102]図１１は、本開示の実施形態による、熱伝達流体ポンプ３０４のインペラ３５８を示す図である。インペラ３５８は、可撓性インペラブレード３６０、インペラボディ３６２、およびインペラ歯３６４を有する。インペラ３５８は、ゴムまたはプラスチックなどの、可撓性材料を含む。実施形態では、インペラ３５８が、ゴムまたはプラスチックなどの、可撓性材料から作られる。いくつかの実施形態では、インペラブレード３６０、インペラボディ３６２、およびインペラ歯３６４を有するインペラ３５８が、成形プロセスで１つの一体ユニットとして形成される。

[0103]インペラボディ３６２は、インペラボディ３６２に接続されるかまたはインペラボディ３６２と一体であってインペラボディ３６２の内周の周りで離間されたインペラ歯３６４を有する円形輪郭を有する。インペラ３５８は、駆動シャフト３３４の内部駆動シャフト部分３５６上に挿入され、その結果、インペラ歯３６４が内部駆動シャフト部分３５６上の対応する駆動シャフト歯３６６（図１０に示される）と嵌合する。したがって、インペラ３５８は駆動シャフト３３４およびインペラ歯３６４と共にスピンし、駆動シャフト歯３６６が駆動シャフト３３４上でインペラ３５８が滑るのを防止する。

[0104]可撓性インペラブレード３６０は、インペラボディ３６２に接続されるかまたはインペラボディ３６２と一体であり、インペラボディ３６２の外周の周りで離間される。インペラブレード３６０が、流体リザーバ３０２の中へおよび流体リザーバ３０２の外へ熱伝達流体を圧送するために、ポンプケーシング３５２などのポンプケーシングの内部で回転する。

[0105]図１２は、本開示の実施形態による、ポンプケーシング３６８内で反時計回りにスピンするインペラ３５８を示す図である。インペラ３５８は駆動シャフト３７０に固定的に嵌め込まれるかまたは駆動シャフト３７０上に設置され、駆動シャフト３７０が反時計回り方向にスピンする。

[0106]ポンプケーシング３６８は、ポンプボディ３７２、第１のポート３７４、および第２のポート３７６を有する。ポンプボディ３７２は内部空洞３７８を有し、第１のポート３７４および第２のポート３７６の各々が貫通する孔を有し、この孔が、内部空洞３７８からポンプボディ３７２およびポート３７４および３７６の各々を通ってポンプケーシング３６８の外部まで延在する。内部空洞３７８は、第１のポート３７４および第２のポート３７６の近くに平坦部分３８０を有する概略円形の内周を有する。

[0107]動作中、インペラ３５８が反時計回り方向にスピンするとき、インペラブレード３６０が平坦部分３８０で時計回りに曲げられ、それにより第２のポート３７６から外へ流体を放出するかまたは押し出す。さらに、インペラブレード３６０が反時計回り方向にスピンするとき、インペラブレード３６０が平坦部分３８０から離れ、ポンプケーシング３６８の円形の内周まで外へ延在し、それにより吸引力を発生させて流体を第１のポート３７４の中へ引き入れる。

[0108]図１３は、本開示の実施形態による、ポンプケーシング３６８内で時計周りにスピンするインペラ３５８を示す図である。インペラ３５８は駆動シャフト３７０上に設置され、駆動シャフト３７０が時計回り方向にスピンする。

[0109]動作中、インペラ３５８が時計回り方向にスピンするとき、インペラブレード３６０が平坦部分３８０で反時計回り方向に曲げられ、それにより第１のポート３７４から外へ流体を放出するかまたは押し出す。さらに、インペラブレード３６０が時計回り方向にスピンするとき、インペラブレード３６０が平坦部分３８０から離れ、ポンプケーシング３６８の円形の内周まで外へ延在し、それにより吸引力を発生させて流体を第２のポート３７６の中へ引き入れる。

[0110]図１４は、本開示の実施形態による、流体タンク３００を標的ユニットに接続するためにチューブ３４２に接続された熱伝達流体タンク３００を示す図である。実施形態では、標的ユニットは標的ユニット１０６である（図１に示される）。

[0111]熱伝達流体タンク３００は、熱伝達流体リザーバ３０２、可逆熱伝達流体ポンプ３０４、および熱伝達流体通過管３０６を有する。流体リザーバ３０２はボディ３１８および頂部３２０を有し、破線３４０まで、流体リザーバ３０２に熱伝達流体が充填される。

[0112]頂部３２０は、流体タンク３００を標的ユニットに接続するための標的ユニット接続部３２６、および流体タンク３００を加熱器／冷却器ユニットに接続するための加熱器／冷却器接続部３２８を有する。標的ユニット接続部３２６は流体戻し管３３０に流体的に結合され、加熱器／冷却器接続部３２８は熱伝達流体ポンプ３０４に流体的に結合され、熱伝達流体ポンプ３０４は内部流体抽出管３３２に流体的に結合される。

[0113]流体ポンプ３０４は、駆動モーター３８２に結合されるように構成された駆動シャフト３３４を有し、駆動モーター３８２が駆動シャフト３３４を順方向および逆方向に回転させる。実施形態では、駆動シャフト３３４が、モーター駆動シャフト接続部３８４内の対応する歯に係合される歯を有する。実施形態では、駆動モーター３８２は、加熱器／冷却器ユニット１０２などの加熱器／冷却器ユニットの一部である。

[0114]標的ユニット接続部３２６は、締まり嵌めなどにより、チューブ３４２の第１の区間３４２ａ（例えば、チューブのコイル）に接続される。これにより、チューブ３４２の第１の区間３４２ａを防水のまたは液密の嵌合により標的ユニット接続部３２６に固定する。さらに、通過管３０６の標的ユニット接続部３３８（図１４に示されない）は、締まり嵌めなどによりチューブ３４２の第２の区間３２４ｂ（例えば、チューブのコイル）に接続され、それにより、チューブ４３２の第２の区間３４２ｂを防水のまたは液密の嵌合により標的ユニット接続部３３８に固定する。実施形態では、チューブの第１の区間３４２ａおよびチューブの第２の区間３４２ｂの各々の区間が最大８メートルである。

[0115]クランプ３８６は、チューブ３４２の第１のコイル３４２ａおよび第２のコイル３４２ｂの各々まで摺動させられるかまたは取り付けられ、それにより、チューブ３４２を防水的にまたは液密的に標的ユニットにクランプ固定する。

[0116]図１５は、本開示の実施形態による、閉位置にあるチューブ３４２上のクランプ３８６を示す図である。クランプ３８６は、チューブ３４２の端部に定位置でクランプ３８６をロックするために圧力を掛けられている。

[0117]図１６は、本開示の実施形態による、開位置にあるクランプ３８６を示す図である。クランプ３８６は、円形部分３８８の一方の端部にある第１のクランプ部分３９０およびもう一方の端部にある第２のクランプ部分３９２を有する円形部分３８８を有する。第１のクランプ部分３９０および第２のクランプ部分３９２の各々は、もう一方のクランプ部分に係合されるように構成されたＣ形の爪である。第１のクランプ部分３９０は、鋸歯状のまたは歯形の頂部分３９４、および滑らかな底部分３９６を有し、第２のクランプ部分３９２は、滑らかな頂部分３９８、および鋸歯状のまたは歯形の底部分４００を有する。

[0118]クランプ３８６を閉じるために、第１のクランプ部分３９０の鋸歯状の頂部分３９４が、第２のクランプ部分３９２の頂部分３９８と底部分４００との間を摺動させられ、第２のクランプ部分３９２の鋸歯状の底部分４００が、第１のクランプ部分３９０の頂部分３９４と底部分３９６との間を摺動させられる。第１のクランプ部分３９０の鋸歯状のまたは歯形の頂部分３９４が、第２のクランプ部分３９２の鋸歯状のまたは歯形の底部分４００と係合し、それによりクランプ３８６を閉位置で固定する。

[0119]図１７は、本開示の実施形態による、図１および２の加熱／冷却システム１００および１００’を使用して標的ユニット１０６内の血液などの標的流体を加熱／冷却する例示の方法を示すフローチャートである。

[0120]４２０において、本方法は、加熱器／冷却器ポンプ１１６、加熱器／冷却器要素１１４、および熱交換器１１０／１１０’を有する加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’を用意することを含む。４２２において、本方法は、流体リザーバ１２２を有する使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４／１０４’を用意することを含む。

[0121]４２４において、本方法は、加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’の熱交換器１１０／１１０’を熱伝達流体モジュール１０４／１０４’の流体リザーバ１２２に流体的に結合することを含む。実施形態では、加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’の熱交換器１１０／１１０’が、チューブ１３２により、熱伝達流体１０４／１０４’の流体リザーバ１２２に接続される。実施形態では、加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’の熱交換器１１０／１１０’が、熱伝達流体モジュール１０４／１０４’の流体リザーバ１２２に直接に接続される。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’の熱交換器１１０／１１０’が、クイック接続／切断部１２８ａおよび１２８ｂのうちの１つまたは複数のクイック接続／切断部などの、クイック接続／切断部により、熱伝達流体モジュール１０４／１０４’の流体リザーバ１２２に直接に接続される。いくつかの実施形態では、加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’の熱交換器１１０／１１０’が、もう一方のユニット上の受け部に嵌合する１つのユニットの上にあるフランジまたは拡張部分などにより、熱伝達流体モジュール１０４／１０４’の流体リザーバ１２２に直接に接続される。いくつかの実施形態では、クイック接続／切断部のうちの１つまたは複数のクイック接続／切断部が、加熱器／冷却器ユニット１０２および熱伝達流体モジュール１０４を解除可能に接続するための解除ボタンを有するスナップ嵌合機構である。

[0122]４２６において、本方法は、加熱器／冷却器ユニット１０２内の加熱器／冷却器ポンプ１１６を使用して、加熱器／冷却器要素１１４を通して一体型の熱交換器１１０内の熱交換要素１１８までおよび加熱器／冷却器ポンプ１１６に戻すように第１の流体を圧送することを含む。加熱器／冷却器要素１１４は第１の流体を加熱／冷却するように制御される。

[0123]４２８において、本方法は、熱伝達流体リザーバ１２２から、一体型の熱交換器１１０を通して、使い捨ての熱伝達流体モジュール１０４内の第２の流体を圧送することを含み、それにより、第１の流体と第２の流体との間での熱伝達を促進する。第２の流体はさらに、一体型の熱交換器１１０から通過管１２６を通して標的ユニット１０６までおよび熱伝達流体リザーバ１２２に戻るように、圧送される。

[0124]第１の流体および第２の流体は一体型の熱交換器１１０内で分離した状態を維持し、第２の流体の温度が第１の流体の温度によって調整される。いくつかの実施形態では、第２の流体が、熱交換要素１１８に物理的に接触している一体型の熱交換器１１０を通って流れる。他の実施形態では、第１の液体から第２の流体までの加熱／冷却を伝達するのに、および第１および第２の流体を分離状態で維持するのに、異なる種類の一体型の熱交換器１１０が使用される。

[0125]第２の流体は、標的ユニット１０６内の血液などの標的流体を加熱／冷却するために標的ユニット１０６を通って流れる。第２の流体が標的ユニット１０６を通って流れ、それにより、第２の流体と標的流体との間の熱伝達を促進する。実施形態では、標的ユニット１０６が、血液を加熱／冷却するための熱交換器を有する人工肺を有するかまたはこのような人工肺であり、第２の流体が血液を加熱／冷却するために人工肺の熱交換器を通って流れ、第２の流体が標的流体から分離された状態で維持される。

[0126]４３０において、本方法は、第２の流体を少なくとも熱交換器１１０／１１０’から排水または除去するために熱伝達流体ポンプ１２４を逆転させることを含む。熱伝達流体ポンプ１２４を逆転させることにより、熱交換器１１０／１１０’および接続されている場合には標的ユニット１０６から第２の流体が引き入れられ、それにより、熱交換器１１０／１１０’および接続されている場合には標的ユニット１０６から第２の流体が排水または除去される。第２の流体が流体リザーバ１２２に戻される。実施形態では、熱伝達流体ポンプ１２４を逆転させる前に、標的ユニット１０６から流体リザーバ１２２への入口１３５が弁（図示せず）などにより閉鎖される。実施形態では、標的ユニット１０６がクイック接続／切断部１３４ｂで切断され、これにより、熱伝達流体ポンプ１２４を逆転させる前に切断部１３４ｂが閉鎖される。いくつかの実施形態では、ステップ４３０が実施されない。

[0127]４３２において、本方法は、流体リザーバ１２２を熱交換器１１０／１１０’および加熱器／冷却器ユニット１０２／１０２’から切断することを含む。４３４において、本方法は、排水された一体型の熱交換器１１０／１１０’を、一体型の熱消毒システム１４０を使用して熱により消毒することを含む。ここでは、熱消毒システム１４０が一体型の熱交換器１１０／１１０’を囲み、一体型の熱交換器１１０／１１０’を消毒するために熱を提供する。実施形態では、細菌増殖を防止することを含めて、一体型の熱交換器１１０／１１０’を殺菌するために、排水されたつまり空になった一体型の熱交換器１１０／１１０が、指定された時間にわたって、９５℃などの温度で、高温消毒される。

[0128]本開示の範囲から逸脱することなく、考察した例示の実施形態に対して様々な修正および追加が行われ得る。例えば、上で説明される実施形態は特定の特徴を参照するが、本開示の範囲は、説明される特徴のすべてを有するわけではない特徴および実施形態の多様な組み合わせを有する実施形態も含む。したがって、本開示の範囲は、そのすべての均等物と共に、特許請求の範囲内にあるすべての代替形態、修正形態、および変形形態を包含することを意図される。

Claims (20)

1. 標的ユニットを加熱又は冷却するためのシステムであって、
   前記システムは、
   加熱器又は冷却器ユニットであり、
   加熱器又は冷却器要素および加熱器又は冷却器ポンプを有する加熱器又は冷却器、ならびに、
   熱交換要素を有する熱交換器、
   を有し、前記加熱器又は冷却器ポンプが、前記加熱器又は冷却器要素および前記熱交換要素を通して前記加熱器又は冷却器ポンプに戻すように第１の流体を圧送する、加熱器又は冷却器ユニットと、
   前記第１の流体と第２の流体との間で加熱又は冷却を伝達するために前記熱交換器までおよび前記熱交換器を通過するように圧送され、前記第２の流体と前記標的ユニットとの間で加熱又は冷却を伝達するために前記標的ユニットまでおよび前記標的ユニットを通過するように圧送される、前記第２の流体を収容するように構成された、流体リザーバを画定する熱伝達流体タンクを有する熱伝達流体モジュールと、
   を備え、
   前記熱伝達流体モジュール又は前記熱交換器が、可逆ポンプである熱伝達流体ポンプを有する、
   システム。
2. 前記加熱器又は冷却器ポンプ、前記加熱器又は冷却器要素、および前記熱交換要素が、前記第１の流体を収容する閉回路である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記加熱器又は冷却器ポンプ、前記加熱器又は冷却器要素、および前記熱交換要素が、前記第２の流体の汚染を防止するように構成された、前記第１の流体を収容する気密密閉された閉回路である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記熱伝達流体モジュールが、使い捨ての熱伝達流体モジュールである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記熱伝達流体モジュールが、前記流体リザーバと、前記流体リザーバから前記熱交換器および前記標的ユニットまでならびに前記流体リザーバに戻すように前記第２の流体を圧送するように構成された前記熱伝達流体ポンプとを有する、請求項１に記載のシステム。
6. 可逆の前記熱伝達流体ポンプが、前記第２の流体を前記熱交換器から排水して前記第２の流体を前記流体リザーバに戻すように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記熱交換器が、前記流体リザーバから前記熱交換器および前記標的ユニットまでならびに前記流体リザーバに戻すように前記第２の流体を圧送するように構成された前記熱伝達流体ポンプを有する、請求項１に記載のシステム。
8. 可逆の前記熱伝達流体ポンプが、前記第２の流体を前記熱交換器から排水して前記第２の流体を前記流体リザーバに戻すように構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記熱交換器を消毒するための熱を提供するための一体型の熱消毒システムを前記熱交換器の周りに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記熱交換器から前記第２の流体が除去され、前記熱交換器を殺菌するためにおよび細菌増殖を防止するために、前記熱交換器が、前記熱消毒システムにより一定時間にわたって高温で高温消毒されるように構成されている、請求項９に記載のシステム。
11. 前記熱伝達流体タンクが、前記流体リザーバ内に延在する流体戻し管及び内部流体抽出管を有する、請求項１に記載のシステム。
12. 標的ユニットを加熱又は冷却するためのシステムであって、
    前記システムは、
    第１の流体の温度を調整するように、および、前記第１の流体による汚染を防止する閉回路内で熱交換器を通過させるように前記第１の流体を圧送するように、構成された加熱器又は冷却器ユニットと、
    ボディと前記ボディに対して密閉された頂部とを有する熱伝達流体タンクを有する熱伝達流体モジュールであって、前記熱伝達流体タンクは流体リザーバを画定し、前記熱伝達流体モジュールは、第２の流体および標的ユニットの温度を調整するために、前記流体リザーバから前記熱交換器および前記標的ユニットまでならびに前記流体リザーバに戻すように前記第２の流体を圧送するように構成された熱伝達流体ポンプを有し、前記熱伝達流体ポンプは前記熱伝達流体タンクの前記頂部に固定されている、熱伝達流体モジュールと、
    を備え、
    前記熱伝達流体ポンプが可逆ポンプである、
    システム。
13. 前記熱伝達流体モジュールが、前記流体リザーバ、前記熱伝達流体ポンプ、および前記第２の流体を前記熱交換器から前記標的ユニットまで通過させるように構成された通過管を有する、請求項１２に記載のシステム。
14. 可逆の前記熱伝達流体ポンプが、前記第２の流体を前記熱交換器から排水して前記第２の流体を前記流体リザーバに戻すように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
15. 可逆の前記熱伝達流体ポンプが、可撓性ブレードを有する可撓性インペラを有し、前記熱伝達流体ポンプの内部でインペラの方向に逆らって前記可撓性ブレードを曲げるように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
16. 前記熱伝達流体モジュールが、使い捨ての熱伝達流体モジュールである、請求項１２に記載のシステム。
17. 前記熱交換器を殺菌するために指定の時間にわたって高温で前記熱交換器を熱により消毒するように構成され、前記熱交換器の少なくとも一部を囲む一体型の熱消毒システムを備える、請求項１２に記載のシステム。
18. 前記加熱器又は冷却器ユニットが、前記熱伝達流体ポンプを駆動するように構成された駆動モーターを有する、請求項１２に記載のシステム。
19. 第１の流体の温度を調整するように、および閉回路内で熱交換器を通過させるように前記第１の流体を圧送するように、構成された加熱器又は冷却器ユニットと、
    流体リザーバを画定する熱伝達流体タンクと、
    第２の流体および標的ユニットの温度を調整するために、前記流体リザーバから前記熱交換器および前記標的ユニットまでならびに前記流体リザーバに戻すように前記第２の流体を圧送する流体ポンプと、
    を備え、
    前記流体ポンプが、前記流体ポンプ内でのインペラのスピン方向の反対の方向に曲がっている可撓性ブレードを有するインペラを有する可逆ポンプである、
    システム。
20. 前記可逆ポンプが、前記第２の流体を前記熱交換器から排水して前記第２の流体を前記流体リザーバに戻すように構成される、請求項１９に記載のシステム。
    

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