JPH03502000A - 温度監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非　温ｒｃＰ歌　置 １」坏肩り量 本発明は、一般的には、マイクロ波の周波数において透過性である容器、コネク タ、バッグ、あるいはこれに類するもののなかに保持されている、マイクロ波の 周波数において吸収性である材料あるいは物質の温度を監視する非侵入型技法に 関するものである。さらに具体的には、本発明の非侵入型温度監視装置は、マイ クロ波殺菌法の場合、通常、連続流動腹膜透析（Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ　Ａｔｍｂ ｕｌａｔｏｒｙ　Ｐｅｒｉｔｏｎｅａｌ　Ｄｉａｌｙｓｉｓ　、　ＣＡＰＤ）な どに使用されている液である材料、あるいは物質が加熱された温度の正確な読み を呈示するために、マイクロ波殺菌器に関連して使用される。さらに詳細だ言え ば、本発明の少なくとも１つの実施例によって、マイクロ波殺菌装置の温度測定 用に非侵入法が提供されており、その装置において、殺菌される液体が、殺菌の ために、マイクロ波エネルギにより加熱されるコネクタ内に保持されている。

ここで、マイクロ波殺菌器に関して１９８３年に出願され、本譲受人に譲渡され ている同時係属出願Ｎ０１４６６、８９４が引用される。

そのなかで、その殺菌器は、管を塩類溶液などの液体源から人体へ差し込まれた 管へ接続するカップリングまたはコネクタを殺菌するために使用されるものとし て説明されている。その殺菌器の装置は、カップリングまたはコネクタを密閉す るために使用されている導波部材と、バクテリアを死滅するに十分な時間に液体 の最初の投入量を、高めた温度へ加熱するために導波部材を励起する装置とより 構成されている。この装置では、殺菌が、特定の時間加えられたマイクロ波の電 力により適確に発生していると考えられていた。そこで起る基本的問題は、液体 あるいは溶液の実際の温度が測定されていないので、殺菌が十分に行われたか確 信することが出来ないという点である０例えば、マイクロ波発生器が適切に機能 していない、すなわち、所要の電力を出力していないならば、殺菌が行われ十分 な時間をかけていると見えても、実際には、十分な殺菌は行われていなかったこ とになる。

温度測定の一般的技法は、容器の表面を監視することである。

しかし、容器、コネクタ、バッグ、あるいはこれに類するものが、断熱材あるい は手助熱材である場合、正確な温度の測定値を得ることは不可能である。また、 熱的時間の遅れがありがちである。

以上の点から、非侵入性を基礎にして、マイクロ波周波数において透過性である 容器、バッグ、コネクタ、あるいはこれに類するものに保持されるがマイクロ波 周波数において吸収性である（また、マイクロ波エネルギにより加熱される）、 通常は液体である材料または物質の温度測定法を提供することが、本発明の目的 である。

本発明のもう１つの目的は、殺菌の目的で、液体のマイクロ波加熱に関して一般 に液体である殺菌物質の温度測定に非侵入法を提供することである０本発明によ り、殺菌と温度検出の組合せが、何らの干渉もなく成立し、それによって、加熱 は検出周波数以外の周波数で行われる。

本発明のそのほかの目的は、構造が比較的に簡単であり、それ自体が容易にマイ クロ波殺菌器に使用され、小型に製作出来、殺菌の所要温度に容易に達すること が出来る非侵入型温度監視装置を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、マイクロ波エネルギに対し吸収性であり、マ イクロ波エネルギに対し透過性であるプラスチック製バッグあるいはこれに類す るもののなかに一般的に収容される、溶液の特に暖熱化の改良された装置を提供 することである。

本発明のそのほかの目的は、後述の請求の範囲において説明されるように、比較 的大型のバッグあるいは容器の加熱に特に使用されるコンフォーマル（Ｃｏｎｆ ｏｒｍａｌ）配列された要素の形式である装置を提供することである。

！所見！立 本発明の前記及びほかの目的、特徴、利点を達成するために、マイクロ波殺菌器 の一部より成る導波装置と関連して使用される非侵入型温度監視装置が提供され ている。この導波装置は、マイクロ波周波数において吸収性であり、マイクロ波 周波数において透過性である容器、バッグ、コネクタ、あるいはこれに類するも のなどに収納され、一般に液体である材料または物質のマイクロ波加熱に使用さ れている０本発明の装置は、ある長より成っている。この導波管は、エネルギを 導波装置の内部から導波管の反対の端部へ接続するための接合開孔の回りに固定 されたそのｌ端により保持されている。マイクロ波輻射計の検出回路も備えられ ており、導波管からこの検出回路へ接続するための装置も設けられている。検出 回路の出力部には、正確で高解像度の温度表示器があり、これは、加熱されてい る材料もしくは物質（通常は液体）の検出中の温度を連続的に表示する。

マイクロ波加熱は１つの周波数で行われ、検出はより高い周波数で行われる０例 えば、加熱は９１５メガヘルツであり、検出は４．７ギガヘルツの周波数で設計 されている。接続開孔は導波管の断面積より小さい断面積を有することが好まし い、また、接続開孔は、導波装置の加熱特性が実質的に乱されないように、導波 装置との比較によって大きさが決められている。また、導波管は、高周波を通し 、低い加熱周波数を除波する高域フィルタとして働（ように寸法が設定されてい る。導波管は、単に、低い周波数の加熱エネルギを遮断により阻止するように設 計されているのに過ぎない。

本発明のもう１つの実施例によれば、バッグまたは容器を収納するように一般に 比較的大きい寸法である導波装置に関連して使用される非侵入型温度監視装置を 備えている０本発明のこの実施例では、マイクロ波エネルギは、マイクロ波エネ ルギに対し吸収性でありかつプラスチック製バッグもしくは容器に収められた溶 液を暖熱化するために使用される。バッグもしくは容器は、マイクロ波エネルギ に対し透過性である０本発明による他の実施例において、比較的に大容積のバッ グもしくは容器に関連して使用される要素の配列が提供されている。この要素の 配列は、バッグもしくは容器の外表面上に直接に配置されており、この配列によ り、バッグ内に収められている材料または溶液が加熱され、暖熱化される。要素 の配列は、熱の均一性が良く、この装置は、熱伝導が良くないか、あるいは均質 的でない材料または溶液に関して特に有利である。

図面の簡単な説明 本発明の多くの他の目的、特徴、利点は、付属図面と共に記載された次の詳細な 説明を読むことにより明らかになるであろう。

第１図は、マイクロ波殺菌器に関連して使用されているような、本発明の非侵入 型温度監視装置を示す説明図である。

第２図は、マイクロ波殺菌装置と温度監視装置との断面図である。

第３図は、加熱されている液体が充填しているコネクタ装置を更に示している縦 断面図である。

第４図は、感知している温度を表示するために使用されるマイクロ波輻射計の回 路図である。

第５図は、加熱されている液体用のバッグ形容器に関連して使用されるような本 発明の非侵入型温度監視装置を示す説明図である。

第６図は、バッグまたは容器に収納された加熱あるいは暖熱溶液のために、バッ グまたは容器に関連して使用されているコンフォーマル配列の要素を示す説明図 である。

第７図は、整合している配列の要素を示す第６図の７−７線に沿った横断図であ る。

註狙星比呪 第１図から第３図には、殺菌のためにマイクロ波のエネルギにより加熱されてい る液体の温度を非侵入的に測定する技法が示されている。これには、同時係属出 願Ｎｏ、　４６６、８９４．１９８３年２月１６日出願に引用されたＣＡＰＤマ イクロ波殺菌器の少なくとも一部が説明されている０本発明の概念は、ＣＡＰＤ マイクロ波殺菌器に関連して主に説明されているが、この原理は、マイクロ波周 波数において吸収性である材料あるいは物質が、マイクロ波周波数において透過 性である容器、バッグ、コネクタ、あるいはこれに類するもののなかに収容され ている間に加熱されるすべての装置に通用出来ることにも留意されるべきである 。

短い同軸ケーブル１２へ接続しているマイクロ波発生器から作動されるマイクロ 波殺菌器を示している第１図から第３図を参照する。

第２図に示されているように、不平衡形態から平衡形態へ変換させるための平衡 不平衡変成器（Ｂａｌｕｎ）１１も備えられている。

また、第２図には、導波装置を適切に同調するための端末同調可変コンデンサ１ ４と１５が示されている。導体１７と１８は、短絡路または開路で終っていβ平 衡状態の伝送路を形成している。この装置で、液体に始めに吸収されない送信器 の電力は、損失のある液体へ反射されるか、戻される０本構造による損失は、マ イクロ波送信器と適切に整合するに十分である。

マイクロ波発生器１０は、周波波９５０メガヘルツで作動するこメガヘルツの固 定素子発生器の出力は約１５ワツトである。この低電力作動により、装置はコン パクトで効率がよく、安全に作動する。

第２図と第３図は、枢動加熱ブロック２０と静止加熱ブロック２２とを示す、所 要の機械的運動により、枢動加熱ブロック２０は静止加熱ブロックとの間を閉じ て、雄部材２６と雌部材２８とより成るコネクタ２４を包囲する。第３図は、雌 部材２８と係合した雄部材２６のスパイク２７を示す、第３図は、また、コネク タ２４を殺菌するためにコネクタ２４内で加熱されている液体３０を示す。

第２図に示されているように、２ワイヤの伝送路は湾曲した導体１７と１８とよ り成っている。各導体は、液体からの熱の伝導をＪｉ小にするためにステンレス 鋼製である。回転ヒンジ継手３３部材３７と３８とよりそれぞれ構成されている ことが好ましい。この外部々材３４と３５はプラスチック材とすることが出来、 その断熱材は、コネクタ２４内に集中した熱を保持するために採用されている。

第２図と第３図はスプリング３９も示している。これは、加熱ブロックの底部に 配置されている。このスプリングは、回転可に際してその回りの液体と共に示さ れている。

ここでは、本発明により、非侵入をベースにして温度測定を行うために、殺菌の ために使用される導波装置を構成している湾曲した導体の１つに接合している長 い導波管４０が備えられている。一方の湾曲導体１７は、所定の位置に機械的に 溶接されており、この溶接された導体は、温度センサを有しているか、または組 み込んでいることが好ましい、第１図と第２図において、導波管４０は湾曲部材 １７と接続している。マイクロ波エネルギの温度感知用導波管４０への接続は、 導体１７の壁を貫通している接続開孔４２により行われる。導波管４０は、湾曲 導体１７へ適切に固定された一端４４を有している。この固定は、１小な溶接か 、または何かほかの適当な取付器具により行われている。接続開孔は、導波管４ ０に対して、一様に中心にあることが好ましい。

接続開孔は、湾曲導体１７と１８の加熱特性を乱さないように十分に小さい。導 波管４０の長さに関して、どれは、９１５キロヘルツの低い周波数で遮断が行え るように十分に長い、この装置では、導波管４０は、高域フィルタとして作用し 、輻射計が殺菌中の液体の温度に関係するエネルギだけを検出するように、加熱 エネルギが輻射計で検出されるのを防止する。

導波管４０は、誘電体で満された導波管である。従って、導波管は、酸化アルミ ニウムなどのセラミック材のコアを有してお切断部で第１図に示されている。こ の点について、第２図にも、被膜４６と酸化アルミニウム・コア４８が示されて いる。

第２図は、また、導波管４０の端部５０からの接続を示している。

この接続には、輻射計５４へのライン５３を経由した通常設計の接続器であるコ ネクタ５２を含んでいる。

で適切に減衰するようにして、加熱周波数が感度の良い受信器へ直接に接続され ることを防止するように構成されている。マイクロ波殺菌器に関して呈示された 実施例では、コネクタ２４に使用されているプラスチックは、損失が低く、従っ て輻射計は、そこに収容されている液体からの放射だけを主に読みとる。また、 第１図と第２図とに示されているような他方の湾曲導体１８は、望まれてもいる 接続開孔へエネルギを戻す反射体として作用する。この装置により、良好な信号 強度が与えられ、比較的簡単な輻射計を使用することが出来る。

第４図は、導波管接続装置を６０で表しているマイクロ波輻射計回路を示す、こ れは、第２図で示されている導波管４０を表示している。この接続装置はディケ イ・スイッチ（Ｄｉｃｋｅｙ　５ｗ１ｔｃｈ）６２へ接続している。輻射計は、 フェライト・スイッチよりむしろダイオード・スイッチを使用しているディケイ ・スイッチ形であることが好ましい、これによって、低コストのマイクロ波集積 回路技術を回路組立に使用することが出来る。好適な形式では、ディケイ・スイ ッチ６２に関連する検出ダイオードは導波管４０を横切って保持されている。先 に示されているように、導波管自体は、９１５メガヘルツの低い周波波で遮断を 行うに十分に長い。

ディケイ・スイッチ６２の出力端子は、高周波増幅器６４へ接続している。高周 波増幅器６４の出力端子は、局部発振器６８からも出力を受ける混合回路６６へ 接続している。混合回路６６の出力端子は、ビデオ増幅器７０を経由してロック イン増幅器７２へ接続している。低周波数１００サイクル／秒スイッチ・ドライ バ７４も配置されており、このドライバは、ロックイン増幅器７２とディケイ・ スイッチ６２との両方を制御するためのフィードバック構成に接続されている。

マイクロ波輻射計回路の出力は、ロックイン増幅器７２から出力路７５に引き出 されている。主な部品に関しては、第４図に示されているマイクロ波輻射針回路 は通常の設計によるものであり、従って、ここで詳細に考察しない、この回路の 動作は、実質的には、本譲受人所有にもなっている米国特許第４，３４６．７１ ６号に示されている回路の動作と同じである。

第５図は、第１図に示されている導体１７と１８より直径が大きい導波導体８０ と８１を示す説明図である。第５図の実施例の目的は、一般に物質である材料を 収容するバッグ８３またはこれに類した容器に関連して本発明の概念を示すこと であり、この物質は、マイクロ波周波数で吸収性であり、マイクロ波周波数で透 過性である容器またはバッグで容器またはバッグ内に収容されて導体８０と８１ 内で加熱され７冨５図の実施例において、第２図の導波管４０に類似した導波管 ８４と輻射計８６への接続も示されていることが留意される。導波管部８４と構 造と導体８１内の接続開孔の使用とは、第１図から第３図に関連して先に示され 且つ説明されたことと実質的に同じである。

配列された要素は、バッグまたは容器の外表面に直接に配置され、この配列によ ってバッグ内に収納された材料または溶液の加熱及び暖熱化が可能となる。配列 された要素により、熱の分布が良く一様化され、この配置は、特に、良い熱伝導 体でなく、あるいは、均質でない材料または溶体に関して有利である。

第６図と第７図は、バッグまたは容器に収容された溶液の加熱もしくは暖熱化に 関連して適用された場合の本発明の原理を示す。一般に、これは、第６図に示さ れたバッグ８８のような２リツターのバッグである。バッグ８８は透析溶液を収 容し得る。

コンフォーマル配列された要素９０は、バッグの各側に１つの配列が配置されて いることが好ましい、これに関連して、第７図は、片側に要素９ＯＡと反対側に 要素９０Ｂを示す。第７図は、また、対応する端子９１Ａと９１Ｂも示している 。要素９０の各要素は、第６図にも示されているように、１つの端子に共通結線 されている。要素９０は、バッグの外表面に配置することも出来る。

要素はバッグの表面上に屈折される。配列された要素９０は、容器表面の大部分 を覆うように配置されることが好ましい。要素９０は、適切な被覆を形成し、従 って適切に一様に加熱するように、ある形の規則的配列で配置されることが好ま しい。

加熱用マイクロ波オーブンと異なり、第６図と第７図に示された配列は、はるか に一様な加熱パターンを形成する９例えば、市販のマイクロ波オーブンに関して は、固定化された波のパターンがそこに設定されているので、加熱される材料を 物理的に回転するか、または動かす必要がある。市販のマイクロ波オーブンは、 オーブン内で多様な大きさと形状の広範囲な材料を加熱するように設計されてい るので、第６図と第７図に示された装置よりも一段と効率が低い、一方、本発明 により、この配列では、バッグ内に収められた溶液だけを加熱することが意図さ れている。

また、第６図と第７図に示された本発明のコンフォーマル配列の面によれば、さ らに大きい適応性が提供される。例えば、配列は、ほかの部分以上にバッグの１ つの部分を加熱する理由が何かある場合、不均一な加熱岬ターンを形成するよう に構成できる。これは、バッグが分割され、２種類の異なる形の液体を収容する 場合である。他方の部分以上に一方の部分を加熱することを望むことが出来、こ の点から、望むならば、コンフォーマル配列は非常によく適用して、各種加熱パ ターンあるいは不均一な加熱パターンを形成する。

バッグの各側の各グループの全ての要素９ｏは、すべて単一の端子へ接続されて いる。これは、バッグの片側の要素用端子９１Ａとして、及びバッグの反対側の 要素に接続している端子９１Ｂとして第７図に示されている。第６図は、また、 要素９ｏのすべてを第６図の端子９１Ａへ基本的に共通結線している電気的相互 接続も示している。適切なマイクロ波エネルギは、先に説明された実施例に関連 してマイクロ波エネルギが加えられたと同様に、端子９１Ａと９１Ｂへ接続され る。

ここでは、本発明の限られた数の実施例を説明したが、多くの他の実施例が、本 発明の範囲にあるものとして考えられることは、当該技術分野の専門家には明ら かであろう。

国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．マイクロ波周波数において吸収性であり、かつマイクロ波周波数において透 過性である手段の中に保持されている、物質のマイクロ波加熱に適合された導波 手段と共に使用される非侵入型温度監視装置において、長い導波管と、前記導波 手段内に接続開孔を形成する手段と、前記長い導波管をその一端で前記接続開孔 の回りに支持する手段と、マイクロ波輻射計検出回路と、前記長い導波管から前 記検出回路へ接続する手段と、より成る前記温度監視装置。
2. ２．前記導波管が誘電体で満されている請求の範囲第１項に記載の非侵入型温度 監視装置。
3. ３．前記マイクロ波加熱が１つの周波数において行われ、検出がより高い周波数 において行われる請求の範囲第１項に記載の非侵入型温度監視装置。
4. ４．前記接続開孔が前記導波管の断面積より小さい断面積を有している請求の範 囲第３項に記載の非侵入型温度監視装置。
5. ５．前記接続開孔が、前記導波手段の加熱特性を実質的に乱さずに維持するよう に、前記導波手段に比較して、寸法が設定されている請求の範囲第４項に記載の 非侵入型温度監視装置。
6. ６．前記導波管が、前記のより高い周波数を通しかつ前記の１つの周波数を除波 する高域フィルタとして動作するように寸法が設定されている請求の範囲第５項 に記載の非侵入型温度監視装置。
7. ７．殺菌に使用される導波手段と組合わされ、マイクロ波周波数において吸収性 である物質のマイクロ波加熱を行うために前記導波手段を作動するための手段を 含む非侵入型温度監視装置において、マイクロ波周波数において透過性である物 質用の容器またはこれに類するものと、長い導波管と、前記導波手段内の接続開 孔を形成する手段と、前記長い導波管をその一端で前記接続開孔の回りに支持し ている手段と、マイクロ波輻射計検出回路、前記長い導波管から前記検出回路へ 接続する手段と、を有する非侵入型温度監視装置。
8. ８．前記導波管が誘電体で満されている請求の範囲第７項に記載の非侵入型温度 監視装置。
9. ９．前記マイクロ波加熱が１つの周波数において行われ、かつ検出がより高い周 波数において行われ、前記接続開孔が前記導波管の断面積より小さい断面積を有 し、前記接続開孔が、前記導波手段の加熱特性を実質的に乱さずに維持するよう に前記導波手段との比較でその寸法が設定されており、前記導波管が、前記のよ り高い周波数を通しかつ前記加熱周波数を除波する高域フィルタとして動作する ようにその寸法が設定されている、請求の範囲第７項に記載の非侵入型温度監視 装置。
10. １０．物質がマイクロ波周波数において吸収性であり、かつ物質がマイクロ波周 波数において透過性である手段内に保持されている、マイクロ波エネルギにより 加熱されている物質の温度を非侵入的に監視する方法において、長い導波管を与 えるステップと、接続開孔を導波手段内に形成するステップと、前記長い導波管 をその一端で前記接続開孔の回りに支持するステップと、マイクロ波輻射計検出 回路を与えるステップと、前記長い導波管から前記検出回路へ接続するステップ と、より成っている前記の方法。
11. １１．マイクロ波周波数において吸収性である前記物質が、殺菌中のコネクタ手 段より成っている請求の範囲第１項に記載の非侵入型温度監視装置。
12. １２．マイクロ波周波数において吸収性である前記物質が液体より成り、マイク ロ波周波数において透過性である前記手段が容器手段より成る請求の範囲第１項 に記載の非侵入型温度監視装置。
13. １３．マイクロ波周波数において吸収性である前記物質が液体より成り、マイク ロ波周波数において透過性である前記手段が結合手段より成っている請求の範囲 第１項に記載の非侵入型温度監視装置。
14. １４．マイクロ波周波数において吸収性であり、かつマイクロ波周波数において 透過性であるバッグあるいはこれに類するものの中に収められている、物質のマ イクロ波加熱に適合された装置において、前記バッグの各側にグループに分離さ れたコンフォーマル配列の複数の要素より成る導波手段と、前記バッグの主加熱 表面に配置された複数の要素より成りかつ前記バッグ内に収められた物質の均一 な加熱を行う前記グループの各々と、より成る前記装置。
15. １５．前記コンフォーマル配列が、前記バッグの片側に配置された１つのグルー プと前記バッグの反対側に配置され同様に配列されたグループと共に、相互に離 れて所定のパターンに配置された要素より成っている請求の範囲第１４項に記載 の装置。
16. １６．グループの前記要素が、短形状である各要素で対称配列に配置されている 請求の範囲第１５項に記載の装置。
17. １７．前記バッグの片側上のグループの各要素を出力端子へ電気的に接続する手 段を有する請求の範囲第１６項に記載の装置。