JPH07301455A - インライン形マイクロ波加温装置用カートリッジ - Google Patents
インライン形マイクロ波加温装置用カートリッジInfo
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- JPH07301455A JPH07301455A JP6262881A JP26288194A JPH07301455A JP H07301455 A JPH07301455 A JP H07301455A JP 6262881 A JP6262881 A JP 6262881A JP 26288194 A JP26288194 A JP 26288194A JP H07301455 A JPH07301455 A JP H07301455A
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/80—Apparatus for specific applications
- H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use
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- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
- A61M5/44—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests having means for cooling or heating the devices or media
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
- A61M2205/36—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
- A61M2205/368—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling by electromagnetic radiation, e.g. IR waves
- A61M2205/3686—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling by electromagnetic radiation, e.g. IR waves microwaves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加温される流体に対するエネルギの結合を最
大にし、装置からのエネルギの損失を最小にする、イン
ライン形加温装置内で使用される使い捨て型カートリッ
ジを提供すること。 【構成】 マイクロ波加温キャビティ12内への開口部
14内に着座する流体フローカートリッジ16は、該開
口部14を略閉じる寸法とした導電性外面を有する管支
持体32と、該外面から突出する細長のボビン部分36
と、を備えている。また、該カートリッジは、コイル6
3を形成し得るようにボビン部分の周りに巻かれた所定
の長さの管62を備え、該管62の両端部分62a、6
2bは、導電性支持体の面を通ってコイルから伸長し、
前記支持体から離れる。該コイルは、該コイルの両側部
に、加温キャビティの作動周波数の波長の約1/4又は
その整数倍だけ離間された直線状の管部分を備えること
が望ましい。
大にし、装置からのエネルギの損失を最小にする、イン
ライン形加温装置内で使用される使い捨て型カートリッ
ジを提供すること。 【構成】 マイクロ波加温キャビティ12内への開口部
14内に着座する流体フローカートリッジ16は、該開
口部14を略閉じる寸法とした導電性外面を有する管支
持体32と、該外面から突出する細長のボビン部分36
と、を備えている。また、該カートリッジは、コイル6
3を形成し得るようにボビン部分の周りに巻かれた所定
の長さの管62を備え、該管62の両端部分62a、6
2bは、導電性支持体の面を通ってコイルから伸長し、
前記支持体から離れる。該コイルは、該コイルの両側部
に、加温キャビティの作動周波数の波長の約1/4又は
その整数倍だけ離間された直線状の管部分を備えること
が望ましい。
Description
【0001】本出願は、1992年11月16日付けで
出願された、米国特許出願第07/976,936号の
一部継続出願を基本とするものである。後者の出願は、
1991年12月16日付けで出願され、現在は放棄さ
れている米国特許出願第07/808,854号の一部
継続である。後者の出願は、1987年6月26日付け
で出願され、現在は、米国特許第5,073,167号
として成立している米国特許出願第07/067,62
6号の一部継続である。
出願された、米国特許出願第07/976,936号の
一部継続出願を基本とするものである。後者の出願は、
1991年12月16日付けで出願され、現在は放棄さ
れている米国特許出願第07/808,854号の一部
継続である。後者の出願は、1987年6月26日付け
で出願され、現在は、米国特許第5,073,167号
として成立している米国特許出願第07/067,62
6号の一部継続である。
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、血液及びその他の流体
のインライン形マイクロ波加温装置に関する。本発明
は、特に、かかる装置によって加温される流体を保持す
る使い捨て型カートリッジに関する。
のインライン形マイクロ波加温装置に関する。本発明
は、特に、かかる装置によって加温される流体を保持す
る使い捨て型カートリッジに関する。
【0003】
【従来の技術】多くの適用例、特に、医療分野におい
て、循環した流体を加温することが必要とされている。
例えば、心臓外科手術に伴って、体外循環(ECC)中
に、患者は、最初に、代謝を遅くするために冷却し、そ
の後に、その循環する血液を加温して、その血液を体温
に戻す。別の例として、加温した静脈内流体は、広範囲
のIV蘇生法を必要とする、高熱患者及び外傷患者に有
効である。
て、循環した流体を加温することが必要とされている。
例えば、心臓外科手術に伴って、体外循環(ECC)中
に、患者は、最初に、代謝を遅くするために冷却し、そ
の後に、その循環する血液を加温して、その血液を体温
に戻す。別の例として、加温した静脈内流体は、広範囲
のIV蘇生法を必要とする、高熱患者及び外傷患者に有
効である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】血液を加温する一つの
旧式の技術は、熱い水浴内に浸漬させた管コイル内を血
液を流動させることである。しかし、この加温方法は、
速度が比較的遅く、又、加温装置も極めて大型なものと
なる。また、血液及び血管内流体を加温するためにマイ
クロ波加温を採用するものもある。典型的に、大量の流
体、例えば、血液袋中の血液を加温するためにマイクロ
波加温器内でマイクロ波エネルギを均一に分配すること
は、困難であり、又絶縁定数の大きい血液のようなエネ
ルギ減衰性物質中の十分な深さまでマイクロ波を利用し
て加温することが出来ないため、血液を均一に加温する
ことは、極めて困難なことであることが判明している。
旧式の技術は、熱い水浴内に浸漬させた管コイル内を血
液を流動させることである。しかし、この加温方法は、
速度が比較的遅く、又、加温装置も極めて大型なものと
なる。また、血液及び血管内流体を加温するためにマイ
クロ波加温を採用するものもある。典型的に、大量の流
体、例えば、血液袋中の血液を加温するためにマイクロ
波加温器内でマイクロ波エネルギを均一に分配すること
は、困難であり、又絶縁定数の大きい血液のようなエネ
ルギ減衰性物質中の十分な深さまでマイクロ波を利用し
て加温することが出来ないため、血液を均一に加温する
ことは、極めて困難なことであることが判明している。
【0005】最近、加温キャビティ内に配置された導管
内を流動する血液又はその他の流体をそのキャビティに
供給したマイクロ波を使用して加温することの出来るイ
ンライン形加温装置が開発されている。本出願人の米国
特許第5,073,167号に記載されたこの装置は、
マイクロ波エネルギ源が結合された導波管加温キャビテ
ィを備えている。一定長さの管がその周りに巻かれた支
持要素は、加温キャビティの加温領域内に配置すること
の出来る使い捨て型カートリッジを形成する。該カート
リッジの特徴、及びそのカートリッジを加温キャビティ
内の位置は、流体を迅速に効率良く、しかも均一に加温
する効果が得られるように設定する。また、この加温装
置は、管内を流動する流体の温度を非侵入的に監視する
ため、加温キャビティに結合された非侵入型の温度モニ
ターを備えることが望ましい。また、キャビティの温度
のみならず、入口及び出口温度を表示する信号を組み合
わせて、加温キャビティ内の流体に供給されるマイクロ
エネルギのエネルギレベルを正確に制御するための所望
の作用温度セレクタを含む、制御装置が設けられてい
る。
内を流動する血液又はその他の流体をそのキャビティに
供給したマイクロ波を使用して加温することの出来るイ
ンライン形加温装置が開発されている。本出願人の米国
特許第5,073,167号に記載されたこの装置は、
マイクロ波エネルギ源が結合された導波管加温キャビテ
ィを備えている。一定長さの管がその周りに巻かれた支
持要素は、加温キャビティの加温領域内に配置すること
の出来る使い捨て型カートリッジを形成する。該カート
リッジの特徴、及びそのカートリッジを加温キャビティ
内の位置は、流体を迅速に効率良く、しかも均一に加温
する効果が得られるように設定する。また、この加温装
置は、管内を流動する流体の温度を非侵入的に監視する
ため、加温キャビティに結合された非侵入型の温度モニ
ターを備えることが望ましい。また、キャビティの温度
のみならず、入口及び出口温度を表示する信号を組み合
わせて、加温キャビティ内の流体に供給されるマイクロ
エネルギのエネルギレベルを正確に制御するための所望
の作用温度セレクタを含む、制御装置が設けられてい
る。
【0006】このインライン形加温装置において、カー
トリッジは、その周りに流体伝達管が巻かれてコイル形
成する、ボビンを備えている。このカートリッジは、導
波管構造体に開口部を形成することにより、及び装置が
作動するとき、コイル及び該コイル内を流動する流体が
その導波管構造体内で発生された電界の作用を受けるよ
うに、カートリッジをその構造体の加温領域内に配置す
ることにより、マイクロ波加温キャビティを備える導波
管構造体内に配置される。ボビン及び管は、キャビティ
内のマイクロ波放射に対して比較的透過性である絶縁材
料で形成されており、故に、放射線による影響を受けな
い。他方、管内を流動する流体は、比較的エネルギ減衰
性があり、故に、マイクロ波エネルギによって加温され
る。管内の流体の温度を監視し、その温度に応答してエ
ネルギを制御することにより、流体の正確な加温が可能
となる。
トリッジは、その周りに流体伝達管が巻かれてコイル形
成する、ボビンを備えている。このカートリッジは、導
波管構造体に開口部を形成することにより、及び装置が
作動するとき、コイル及び該コイル内を流動する流体が
その導波管構造体内で発生された電界の作用を受けるよ
うに、カートリッジをその構造体の加温領域内に配置す
ることにより、マイクロ波加温キャビティを備える導波
管構造体内に配置される。ボビン及び管は、キャビティ
内のマイクロ波放射に対して比較的透過性である絶縁材
料で形成されており、故に、放射線による影響を受けな
い。他方、管内を流動する流体は、比較的エネルギ減衰
性があり、故に、マイクロ波エネルギによって加温され
る。管内の流体の温度を監視し、その温度に応答してエ
ネルギを制御することにより、流体の正確な加温が可能
となる。
【0007】本発明は、加温される流体に対するエネル
ギの結合を最大にし、装置からのエネルギの損失を最小
にする、上記のインライン形加温装置内で使用されるカ
ートリッジに関するものである。
ギの結合を最大にし、装置からのエネルギの損失を最小
にする、上記のインライン形加温装置内で使用されるカ
ートリッジに関するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】故に、本発明は、インラ
イン形マイクロ波加温装置用の改良に係る使い捨て型カ
ートリッジを提供することを目的とする。
イン形マイクロ波加温装置用の改良に係る使い捨て型カ
ートリッジを提供することを目的とする。
【0009】本発明の別の目的は、加温装置のマイクロ
波加温装置の周波数に適合する状態の端末接続を形成す
るカートリッジを提供することである。
波加温装置の周波数に適合する状態の端末接続を形成す
るカートリッジを提供することである。
【0010】本発明の別の目的は、比較的、低廉に大量
生産することが出来るカートリレッジを提供することで
ある。
生産することが出来るカートリレッジを提供することで
ある。
【0011】本発明の更に別の目的は、比較的容易に使
用出来るマイクロ波加温装置用の使い捨て型カートリッ
ジを提供することである。
用出来るマイクロ波加温装置用の使い捨て型カートリッ
ジを提供することである。
【0012】別の目的は、流体のプライム量が少ない上
記型式のカートリッジを提供することである。
記型式のカートリッジを提供することである。
【0013】本発明の更に別の目的は、装置の加温キャ
ビティを形成する導波管構造体と協働し、装置全体の効
率を最大にする、上記カートリッジを提供することであ
る。
ビティを形成する導波管構造体と協働し、装置全体の効
率を最大にする、上記カートリッジを提供することであ
る。
【0014】本発明の更に別の目的は、装置の加温キャ
ビティからの信号の結合を最小にする、上記カートリッ
ジを提供することである。
ビティからの信号の結合を最小にする、上記カートリッ
ジを提供することである。
【0015】本発明の別の目的は、インライン形流体フ
ローカートリッジを備える型式の改良に係るマイクロ波
加温装置を提供することである。
ローカートリッジを備える型式の改良に係るマイクロ波
加温装置を提供することである。
【0016】本発明の更に別の目的は、最適な加温パタ
ーンを形成し、これにより、加温される流体にエネルギ
を均一に供給する、上記加温装置を提供することであ
る。
ーンを形成し、これにより、加温される流体にエネルギ
を均一に供給する、上記加温装置を提供することであ
る。
【0017】本発明の更に別の目的は、血液及びその他
のエネルギ減衰性流体の加温に特に効率的である、イン
ライン形マイクロ波加温装置を提供することである。
のエネルギ減衰性流体の加温に特に効率的である、イン
ライン形マイクロ波加温装置を提供することである。
【0018】本発明の別の目的は、加温される流体に最
大量のマイクロ波エネルギを結合する、上記型式の加温
装置を提供することである。
大量のマイクロ波エネルギを結合する、上記型式の加温
装置を提供することである。
【0019】別の目的は、流体の流量及び流体の入口温
度に関係なく、流体を迅速に且つ制御状態に加温する、
上記加温装置を提供することである。
度に関係なく、流体を迅速に且つ制御状態に加温する、
上記加温装置を提供することである。
【0020】その他の目的は、以下の説明から明らかに
なるであろう。
なるであろう。
【0021】従って、本発明は、以下に記載した構造に
例示された構造、要素の組み合わせ及び部品の配置の特
徴を備えるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範
囲により判断されるべきである。
例示された構造、要素の組み合わせ及び部品の配置の特
徴を備えるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範
囲により判断されるべきである。
【0022】大雑把に云って、本発明の使い捨てカート
リッジは、その内容を引用して本明細書に含めた本出願
人の米国特許第5,073,167号に記載されたもと
の略同一型式のインライン形マイクロ波加温装置に使用
されるものである。
リッジは、その内容を引用して本明細書に含めた本出願
人の米国特許第5,073,167号に記載されたもと
の略同一型式のインライン形マイクロ波加温装置に使用
されるものである。
【0023】該加温装置は、加温キャビティを形成する
三次元的導波管構造体を備えるものである。カートリッ
ジを受け入れるため、キャビティの加温領域にて導波管
構造体の幅の広い壁の一つに開口部を形成することが出
来る。
三次元的導波管構造体を備えるものである。カートリッ
ジを受け入れるため、キャビティの加温領域にて導波管
構造体の幅の広い壁の一つに開口部を形成することが出
来る。
【0024】また、上記の特許に詳細に記載したよう
に、加温領域から長手方向に離間した位置にてマイクロ
波トランスミッターからのマイクロ波エネルギが加温キ
ャビティ内に結合される。
に、加温領域から長手方向に離間した位置にてマイクロ
波トランスミッターからのマイクロ波エネルギが加温キ
ャビティ内に結合される。
【0025】該カートリッジ自体は、その加温領域にて
加温キャビティ内に配置されるボビン又はスプールを備
える管状の支持手段を備えている。導波管構造体が、カ
ートリッジを受け入れる開口部を有する型式である場
合、この管状の支持手段は、導波管構造体に着座し、加
温キャビティ内への開口部を閉じ得るように配置され
た、ボビンに対する基部を備え、ボビンがキャビティ内
に突出するようにする。該基部は、導電性面を備え、該
導電性面は、カートリッジが導波管構造体の上に着座し
たとき、導波管構造体の壁と略等しい高さとなり、その
導波管構造体の壁の伸長部を形成して開口部におけるエ
ネルギの損失を最小にするようにすることが望ましい。
加温キャビティ内に配置されるボビン又はスプールを備
える管状の支持手段を備えている。導波管構造体が、カ
ートリッジを受け入れる開口部を有する型式である場
合、この管状の支持手段は、導波管構造体に着座し、加
温キャビティ内への開口部を閉じ得るように配置され
た、ボビンに対する基部を備え、ボビンがキャビティ内
に突出するようにする。該基部は、導電性面を備え、該
導電性面は、カートリッジが導波管構造体の上に着座し
たとき、導波管構造体の壁と略等しい高さとなり、その
導波管構造体の壁の伸長部を形成して開口部におけるエ
ネルギの損失を最小にするようにすることが望ましい。
【0026】カートリッジのその他の主要構成要素は、
比較的緊密なコイルを形成し得るようにボビンの周りに
巻き付け得るように配置された所定の長さの管である。
支持手段の少なくともボビン部分及び管は、マイクロ波
トランスミッターからの放射線に対して略透過性である
材料にて形成し、エネルギ損失を最小にし、管内を流動
する流体の制御状態の加温を最適にするものであること
が望ましい。カートリッジのボビン部分は、細長とし、
管の巻き部分に対して、楕円形、又は長円形の軌道を描
くようにし、カートリッジが導波管構造体内に着座した
とき、管コイルが、導波管構造体の二つの幅の広い壁の
間で略全距離に亙って伸長する、即ち、加温装置が作動
しているとき、加温キャビティ内で発生される電界Eの
線に対して平行である直線部分を備えるようにすること
が可能である。
比較的緊密なコイルを形成し得るようにボビンの周りに
巻き付け得るように配置された所定の長さの管である。
支持手段の少なくともボビン部分及び管は、マイクロ波
トランスミッターからの放射線に対して略透過性である
材料にて形成し、エネルギ損失を最小にし、管内を流動
する流体の制御状態の加温を最適にするものであること
が望ましい。カートリッジのボビン部分は、細長とし、
管の巻き部分に対して、楕円形、又は長円形の軌道を描
くようにし、カートリッジが導波管構造体内に着座した
とき、管コイルが、導波管構造体の二つの幅の広い壁の
間で略全距離に亙って伸長する、即ち、加温装置が作動
しているとき、加温キャビティ内で発生される電界Eの
線に対して平行である直線部分を備えるようにすること
が可能である。
【0027】更に、本発明によれば、管コイルの全ての
直線部分が、導波管構造体の端部壁に対して平行に伸長
し、マイクロ波トランスミッターの周波数の波長の1/
4又はその正数倍に略等しい距離だけ端部壁から離間す
るように、カートリッジのボビンの寸法を設定し且つ該
ボビンを導波管構造体内に配置することが出来る。この
ためには、管コイルの両側部における管部分が波長の1
/4又はその倍数の距離だけ離間されるようなボビンの
幅寸法にすることが出来る。これにより、加温される流
体は、流体に対するエネルギの結合が最大となるように
加温領域内に配置される。
直線部分が、導波管構造体の端部壁に対して平行に伸長
し、マイクロ波トランスミッターの周波数の波長の1/
4又はその正数倍に略等しい距離だけ端部壁から離間す
るように、カートリッジのボビンの寸法を設定し且つ該
ボビンを導波管構造体内に配置することが出来る。この
ためには、管コイルの両側部における管部分が波長の1
/4又はその倍数の距離だけ離間されるようなボビンの
幅寸法にすることが出来る。これにより、加温される流
体は、流体に対するエネルギの結合が最大となるように
加温領域内に配置される。
【0028】キャビティから出る管の端部分に沿って加
温キャビティからのエネルギの伝達を最小にするため、
カートリッジは、コイルからの管端部分が導電性である
基部内を相当な距離に亙って伸長するような構造とする
ことが出来る。このため、装置を使用するとき、基部の
導電性壁により囲繞された、流体を満たした管は、遮断
周波数以下の周波数にて作用する何本かの円形の導波管
を形成し、このため、該これらの管は、高透過フィルタ
として機能する。これは、キャビティからの信号が流体
の温度を監視する外部の感知型ラジオメータに結合され
ることを防止する。
温キャビティからのエネルギの伝達を最小にするため、
カートリッジは、コイルからの管端部分が導電性である
基部内を相当な距離に亙って伸長するような構造とする
ことが出来る。このため、装置を使用するとき、基部の
導電性壁により囲繞された、流体を満たした管は、遮断
周波数以下の周波数にて作用する何本かの円形の導波管
を形成し、このため、該これらの管は、高透過フィルタ
として機能する。これは、キャビティからの信号が流体
の温度を監視する外部の感知型ラジオメータに結合され
ることを防止する。
【0029】更に、理解されるように、カートリッジの
基部及びボビンは、比較的低廉に大量に生産することの
出来る、簡単な製造部品である。また、管をボビンの周
りに巻いた後、ボビンを基部にスナップ嵌めし、管の端
部分が基部を通って上方に押し込まれ、それにより、管
コイルは、所定位置に保持される。故に、カートリッジ
の組み立ては、極めて容易である。これら全ての利点に
より、カートリッジ及び加温装置は、全体として、流体
のインライン形の加温を必要とする多くの適用例で広く
採用することが可能となる。
基部及びボビンは、比較的低廉に大量に生産することの
出来る、簡単な製造部品である。また、管をボビンの周
りに巻いた後、ボビンを基部にスナップ嵌めし、管の端
部分が基部を通って上方に押し込まれ、それにより、管
コイルは、所定位置に保持される。故に、カートリッジ
の組み立ては、極めて容易である。これら全ての利点に
より、カートリッジ及び加温装置は、全体として、流体
のインライン形の加温を必要とする多くの適用例で広く
採用することが可能となる。
【0030】
【実施例】本発明の上記及びその他の利点は、添付図面
に関する以下の詳細な説明を参照することにより、一層
明らかになるであろう。
に関する以下の詳細な説明を参照することにより、一層
明らかになるであろう。
【0031】まず、本発明のマイクロ波加温装置の一実
施例を示す添付図面の図1乃至図3を参照する。該装置
は、比較的幅の広い上方及び下方壁10a、10aと、
一対の幅の狭い側壁10b、10bと、一対の端部壁1
0c、10cとを有する導波管構造体10を備えてい
る。このように、導波管構造体は、幅(X方向)、高さ
(Y方向)及び構造体内の加温キャビティ12を形成す
る長さ(Z方向)を有する三次元的構造体である。図示
した装置において、必要ではないが、側壁10b、10
bの他の部分よりも互いに近接した両側壁部分10b
b、10bbとなるようにその端部壁の中間にて構造体
の壁を狭小にしてある。図示した装置において、加温キ
ャビティ12の実際の加温領域12′(図2)は、これ
らの側壁部分の間に配置されている。かかる狭小部分を
含める理由は、本出願人の上記特許に記載してある。
施例を示す添付図面の図1乃至図3を参照する。該装置
は、比較的幅の広い上方及び下方壁10a、10aと、
一対の幅の狭い側壁10b、10bと、一対の端部壁1
0c、10cとを有する導波管構造体10を備えてい
る。このように、導波管構造体は、幅(X方向)、高さ
(Y方向)及び構造体内の加温キャビティ12を形成す
る長さ(Z方向)を有する三次元的構造体である。図示
した装置において、必要ではないが、側壁10b、10
bの他の部分よりも互いに近接した両側壁部分10b
b、10bbとなるようにその端部壁の中間にて構造体
の壁を狭小にしてある。図示した装置において、加温キ
ャビティ12の実際の加温領域12′(図2)は、これ
らの側壁部分の間に配置されている。かかる狭小部分を
含める理由は、本出願人の上記特許に記載してある。
【0032】勿論、本出願人の米国特許第4,346,
716号に開示されたリッジ付き導波管のような装置に
その他の導波管構造体を使用することも可能である。
716号に開示されたリッジ付き導波管のような装置に
その他の導波管構造体を使用することも可能である。
【0033】図2に最も良く示すように、図示した導波
管構造体10において、側壁部分10bb、10bbの
間の頂部壁10aには、概ね符号16で示した流体フロ
ーカートリッジを受け入れる開口部14が形成されてい
る。以下に更に詳細に説明するように、カートリッジ1
6は、例えば、患者(図示せず)ような送り先まで流体
を伝達する前に、導波管構造体の加温領域12′を通じ
て流体を血液袋(図示せず)のような供給源から供給す
る。加温領域12′において、カートリッジ16内の流
体は、加温領域12′から導波管に沿った位置(即ち、
Z方向)にて、構造体の頂部壁10aに取り付けられた
同軸状の導波管コネクタ18により導波管構造体10内
にマイクロ波トランスミッター(図示せず)から結合さ
れたマイクロ波エネルギによって加温される。
管構造体10において、側壁部分10bb、10bbの
間の頂部壁10aには、概ね符号16で示した流体フロ
ーカートリッジを受け入れる開口部14が形成されてい
る。以下に更に詳細に説明するように、カートリッジ1
6は、例えば、患者(図示せず)ような送り先まで流体
を伝達する前に、導波管構造体の加温領域12′を通じ
て流体を血液袋(図示せず)のような供給源から供給す
る。加温領域12′において、カートリッジ16内の流
体は、加温領域12′から導波管に沿った位置(即ち、
Z方向)にて、構造体の頂部壁10aに取り付けられた
同軸状の導波管コネクタ18により導波管構造体10内
にマイクロ波トランスミッター(図示せず)から結合さ
れたマイクロ波エネルギによって加温される。
【0034】コネクタ18(標準型Nコネクタとするこ
とが出来る)は、加温キャビティ12内に突出するプロ
ーブ18′を備え、RFエネルギ(TEM)をコネクタ
から導波管構造体10内に伝達し、導波管構造体の特定
の寸法に対しTE10モードにて伝播するアンテナとして
機能する。これらの寸法は変更可能であるが、図示した
構造体10は、幅109.22mm(4.3インチ)、
高さ54.61mm(2.15インチ)の標準型のWR
−430導波管である。2.45GHzの周波数にて作
動するマイクロ波トランスミッターの場合、これらの寸
法により、周波数スペクトル内の最適な位置にある作用
周波数となる。即ち、この周波数は、遮断周波数(1.
37GHz)から十分に離れており、このため、TE10
モードの伝播に対する減衰が最小となり、しかもより高
順位のモードは遮断される。
とが出来る)は、加温キャビティ12内に突出するプロ
ーブ18′を備え、RFエネルギ(TEM)をコネクタ
から導波管構造体10内に伝達し、導波管構造体の特定
の寸法に対しTE10モードにて伝播するアンテナとして
機能する。これらの寸法は変更可能であるが、図示した
構造体10は、幅109.22mm(4.3インチ)、
高さ54.61mm(2.15インチ)の標準型のWR
−430導波管である。2.45GHzの周波数にて作
動するマイクロ波トランスミッターの場合、これらの寸
法により、周波数スペクトル内の最適な位置にある作用
周波数となる。即ち、この周波数は、遮断周波数(1.
37GHz)から十分に離れており、このため、TE10
モードの伝播に対する減衰が最小となり、しかもより高
順位のモードは遮断される。
【0035】勿論、トランスミッターと構造体10との
間で同軸状の導波管による伝達に代えて、適当な供給導
波管(図示せず)をトランスミッターから構造体10ま
で伸長させることも出来る。
間で同軸状の導波管による伝達に代えて、適当な供給導
波管(図示せず)をトランスミッターから構造体10ま
で伸長させることも出来る。
【0036】加温キャビティ12内に最大量のエネルギ
を結合するためには、上記特許に記載されたように、コ
ネクタ18(又は供給導波管)は、トランスミッターの
周波数の1/4の波長又はその倍数に等しい距離だけ、
構造体10の隣接する端部壁10cから離れた位置に配
置する必要がある。
を結合するためには、上記特許に記載されたように、コ
ネクタ18(又は供給導波管)は、トランスミッターの
周波数の1/4の波長又はその倍数に等しい距離だけ、
構造体10の隣接する端部壁10cから離れた位置に配
置する必要がある。
【0037】以下に説明するように、加温キャビティ1
2内に結合されたエネルギは、その加温領域12′にて
カートリッジ16内を流動する流体を極めて効率良く加
温する。
2内に結合されたエネルギは、その加温領域12′にて
カートリッジ16内を流動する流体を極めて効率良く加
温する。
【0038】また、図示した加温装置は、加温領域1
2′にてカートリッジ16内を流動する流体の温度を監
視し、その情報に基づいて、加温キャビティ12内に結
合されるマイクロ波エネルギを調節する。このようにし
て、カートリッジ16から出る流体の温度を流体の流量
及び流体の入口温度と関係なく、所定の値に維持するこ
とが可能となる。図示した装置において、温度の監視
は、加温領域12′にて構造体10の側壁10bの一つ
に形成された穴24を通じて加温領域に結合する検出導
波管22によって、直接的に且つ非侵入的に行われる。
また、かかる非侵入的な監視は、上記の本出願人の特許
第4,346,716号に記載した方法で行ってもよ
い。
2′にてカートリッジ16内を流動する流体の温度を監
視し、その情報に基づいて、加温キャビティ12内に結
合されるマイクロ波エネルギを調節する。このようにし
て、カートリッジ16から出る流体の温度を流体の流量
及び流体の入口温度と関係なく、所定の値に維持するこ
とが可能となる。図示した装置において、温度の監視
は、加温領域12′にて構造体10の側壁10bの一つ
に形成された穴24を通じて加温領域に結合する検出導
波管22によって、直接的に且つ非侵入的に行われる。
また、かかる非侵入的な監視は、上記の本出願人の特許
第4,346,716号に記載した方法で行ってもよ
い。
【0039】カートリッジ16内を流動する流体の温度
が上昇すると、全ての周波数にて放射線の密度が増し、
周波数スペクトルのマイクロ波部分に感知し得る程度の
量の放射線が存在する。このエネルギは、検出導波管2
2内に結合され、その端部壁22aに隣接して導波管2
2の頂部壁に取り付けられた導波管と同軸状のコネクタ
26のプローブ26′によって検出される。コネクタ2
6(その検出された周波数の波長の1/4、又はその倍
数だけ、壁22aから離間されていることが望ましい)
は、加温領域12′にてカートリッジ16内を流動する
流体の温度を表示するRF信号を標準的なラジオメータ
(図示せず)に結合し、該ラジオメータは、その温度を
示す出力信号を発生させる。上述の米国特許第5,07
3,167号に記載したように、この出力信号を使用し
て、マイクロ波トランスミッターの出力を制御して、カ
ートリッジ16内の流体の温度を所定の値に維持する。
が上昇すると、全ての周波数にて放射線の密度が増し、
周波数スペクトルのマイクロ波部分に感知し得る程度の
量の放射線が存在する。このエネルギは、検出導波管2
2内に結合され、その端部壁22aに隣接して導波管2
2の頂部壁に取り付けられた導波管と同軸状のコネクタ
26のプローブ26′によって検出される。コネクタ2
6(その検出された周波数の波長の1/4、又はその倍
数だけ、壁22aから離間されていることが望ましい)
は、加温領域12′にてカートリッジ16内を流動する
流体の温度を表示するRF信号を標準的なラジオメータ
(図示せず)に結合し、該ラジオメータは、その温度を
示す出力信号を発生させる。上述の米国特許第5,07
3,167号に記載したように、この出力信号を使用し
て、マイクロ波トランスミッターの出力を制御して、カ
ートリッジ16内の流体の温度を所定の値に維持する。
【0040】検出導波管22は、トランスミッターの周
波数よりもはるかに高い周波数で作動することが望まし
い。例えば、図示した加温装置において、検出導波管
は、伝送周波数の約2倍である4.7GHzの周波数に
て作動することができる。この周波数の選択方法によ
り、伝送周波数は、検出導波管22内で顕著に減衰さ
れ、これにより、感知型マイクロ波ラジオメータの保護
を可能にし、監視された信号が加温領域12′にてカー
トリッジ16内を流動する流体の温度しか表示しないこ
とを確実にする。
波数よりもはるかに高い周波数で作動することが望まし
い。例えば、図示した加温装置において、検出導波管
は、伝送周波数の約2倍である4.7GHzの周波数に
て作動することができる。この周波数の選択方法によ
り、伝送周波数は、検出導波管22内で顕著に減衰さ
れ、これにより、感知型マイクロ波ラジオメータの保護
を可能にし、監視された信号が加温領域12′にてカー
トリッジ16内を流動する流体の温度しか表示しないこ
とを確実にする。
【0041】次に、図4乃至図6を参照すると、カート
リッジ16は、基部34と、該基部34から伸長するボ
ビン、又はスプール36とから成る、全体として符号3
2で示した管支持手段を備えている。該基部34は、該
基部の下側にて平坦な突端34aを有する略矩形であ
る。突端34aの少なくとも下面35は、導電性であ
り、カートリッジが構造体10内に着座したとき、該導
電性面が、導波管構造体の頂部壁10aの伸長部として
機能し、開口部14を電気的に閉じるようにすることが
望ましい。実際には、図示したカートリッジ16におい
て、基部34の全体は、例えば、アルミニウムのような
導電性材料にて形成される。このため、装置が作動して
いるとき、開口部14からのエネルギの損失は、最小で
ある。
リッジ16は、基部34と、該基部34から伸長するボ
ビン、又はスプール36とから成る、全体として符号3
2で示した管支持手段を備えている。該基部34は、該
基部の下側にて平坦な突端34aを有する略矩形であ
る。突端34aの少なくとも下面35は、導電性であ
り、カートリッジが構造体10内に着座したとき、該導
電性面が、導波管構造体の頂部壁10aの伸長部として
機能し、開口部14を電気的に閉じるようにすることが
望ましい。実際には、図示したカートリッジ16におい
て、基部34の全体は、例えば、アルミニウムのような
導電性材料にて形成される。このため、装置が作動して
いるとき、開口部14からのエネルギの損失は、最小で
ある。
【0042】図5及び図6に最も良く示すように、以下
の説明から明らかになる理由のため、一対の略矩形の垂
直方向の貫通穴38が、基部34の長手方向中心線上に
形成されている。また、これらの貫通穴38の両側に
は、基部34の上面に内接する波形、又は正弦波状のト
ラフ、又は溝44の内端に連通する、円形の小さい貫通
穴42が成されている。これらの溝44の各々は、望ま
しくは基部の長手方向中心線にて穴42から基部の一縁
部まで伸長している。
の説明から明らかになる理由のため、一対の略矩形の垂
直方向の貫通穴38が、基部34の長手方向中心線上に
形成されている。また、これらの貫通穴38の両側に
は、基部34の上面に内接する波形、又は正弦波状のト
ラフ、又は溝44の内端に連通する、円形の小さい貫通
穴42が成されている。これらの溝44の各々は、望ま
しくは基部の長手方向中心線にて穴42から基部の一縁
部まで伸長している。
【0043】支持手段32の構成要素である、ボビン又
はスプール36は、板46の略全長に沿って伸長する一
体のウェブ48によって接続された一対の離間した細長
の側部板46を備えている。ウェブ48の両端にて、ウ
ェブ48の両面から横方向に伸長するフィン48a乃至
48cがウェブ48と一体に形成されている。最後部フ
ィン48cは、丸味を付けた端面48dを有し、フィン
の全体がボビンの側部板46の間で楕円形、又は長円形
の形状の包囲体を形成する。エネルギ損失を最小にし、
カートリッジ16内での流体の制御状態の加温を最適に
するため、ボビンは、導波管構造体10内を伝播する放
射線に対して略透過性である、ポリカーボネートのよう
な絶縁材料にて形成することが望ましい。
はスプール36は、板46の略全長に沿って伸長する一
体のウェブ48によって接続された一対の離間した細長
の側部板46を備えている。ウェブ48の両端にて、ウ
ェブ48の両面から横方向に伸長するフィン48a乃至
48cがウェブ48と一体に形成されている。最後部フ
ィン48cは、丸味を付けた端面48dを有し、フィン
の全体がボビンの側部板46の間で楕円形、又は長円形
の形状の包囲体を形成する。エネルギ損失を最小にし、
カートリッジ16内での流体の制御状態の加温を最適に
するため、ボビンは、導波管構造体10内を伝播する放
射線に対して略透過性である、ポリカーボネートのよう
な絶縁材料にて形成することが望ましい。
【0044】ボビンは、基部の貫通穴38を通ってボビ
ンの側部板34から上方に伸長する一対のタブ52によ
って基部に押し付けた状態で保持されている。タブ52
の自由端に形成された刺部分52aは、穴38内に形成
された突起38aに係合し、これにより、ボビンを基部
に係止する。ボビンの側部板46の両側部の上端には、
円形の小さいボス又は突起54を形成することが望まし
い。これらのボス又は突起は、基部34の導電性面35
に着座し得るように配置されている。又、小さい側部ス
リット56が突起54の真下にてボビンの側部板46に
形成されており、タブ52を基部の貫通穴38内の所定
位置にスナップ嵌めしたとき、片持ち状に支持されたボ
ス又は突起54が、ボビンが基部34に弾性的にクリッ
プ止めされるようばねとして機能し得る柔軟性を提供す
る。このように、ボビン36は、基部に極めて容易に組
み立てることが出来る。何らかの理由で必要であれば、
ボビンは、タブ52を共に圧搾することにより、非係合
状態にして、刺部分52aを通路の突起38aから解放
することが出来る。
ンの側部板34から上方に伸長する一対のタブ52によ
って基部に押し付けた状態で保持されている。タブ52
の自由端に形成された刺部分52aは、穴38内に形成
された突起38aに係合し、これにより、ボビンを基部
に係止する。ボビンの側部板46の両側部の上端には、
円形の小さいボス又は突起54を形成することが望まし
い。これらのボス又は突起は、基部34の導電性面35
に着座し得るように配置されている。又、小さい側部ス
リット56が突起54の真下にてボビンの側部板46に
形成されており、タブ52を基部の貫通穴38内の所定
位置にスナップ嵌めしたとき、片持ち状に支持されたボ
ス又は突起54が、ボビンが基部34に弾性的にクリッ
プ止めされるようばねとして機能し得る柔軟性を提供す
る。このように、ボビン36は、基部に極めて容易に組
み立てることが出来る。何らかの理由で必要であれば、
ボビンは、タブ52を共に圧搾することにより、非係合
状態にして、刺部分52aを通路の突起38aから解放
することが出来る。
【0045】カートリッジ16のその他の主な構成要素
は、一本のプラスチック製IVチューブ62である。該
チューブ62は、ボビンと同様に、加温キャビティ12
内に存在するマイクロ波放射線に対して略透過性であ
る、例えば、シラスティック(silastic)のよ
うな絶縁材料にて形成することが望ましい。該チューブ
は、細長のボビン36の周りに、又はより具体的には、
ボビンの側板46間におけるフィン48a乃至48cの
周りに巻き付け、これにより緊密な単一層の細長のコイ
ル63を形成する。細長のボビンは、コイルの両側部に
略直線状の管部分、又は伸長部63aを形成し、このた
め、図示したカートリッジ16には、かかる部分が合
計、8つ存在する。コイル13からの管の端部分は、カ
ートリッジ基部34の貫通穴42に押し込んで、基部の
上面の溝44内に配置し、図5及び図6に最も良く示す
ように、管の両端62a、62bが基部の長手方向中心
線にて基部の縁部から伸長するようにしてある。
は、一本のプラスチック製IVチューブ62である。該
チューブ62は、ボビンと同様に、加温キャビティ12
内に存在するマイクロ波放射線に対して略透過性であ
る、例えば、シラスティック(silastic)のよ
うな絶縁材料にて形成することが望ましい。該チューブ
は、細長のボビン36の周りに、又はより具体的には、
ボビンの側板46間におけるフィン48a乃至48cの
周りに巻き付け、これにより緊密な単一層の細長のコイ
ル63を形成する。細長のボビンは、コイルの両側部に
略直線状の管部分、又は伸長部63aを形成し、このた
め、図示したカートリッジ16には、かかる部分が合
計、8つ存在する。コイル13からの管の端部分は、カ
ートリッジ基部34の貫通穴42に押し込んで、基部の
上面の溝44内に配置し、図5及び図6に最も良く示す
ように、管の両端62a、62bが基部の長手方向中心
線にて基部の縁部から伸長するようにしてある。
【0046】基部の溝44内の管部分62は、基部34
の上面に接着、又はその他の方法で固着された金属製カ
バー板64により所定位置に保持することが出来る。該
基部には、カバー板64を閉じ込め、該カバー板を衝撃
から遮蔽するため、基部のコーナ部分に直立の壁又はリ
ブ34bが設けられる。
の上面に接着、又はその他の方法で固着された金属製カ
バー板64により所定位置に保持することが出来る。該
基部には、カバー板64を閉じ込め、該カバー板を衝撃
から遮蔽するため、基部のコーナ部分に直立の壁又はリ
ブ34bが設けられる。
【0047】通常、穴42のような、マイクロ波加温キ
ャビティからの小径の穴がマイクロ波エネルギの漏洩路
となる。実際に、穴を通って流動する減衰され易い流体
は、流体の絶縁定数の平方根に比例して穴の有効径を増
大させる。しかしながら、例えば、約35.052mm
(1.38インチ)という比較的長い溝44内の管部分
は、例えば血液のような減衰し易い流体で満たされ、溝
44の金属壁及び導電性カバー板64により囲繞された
とき、加温装置の加温及び放射線作用、又は感知周波数
よりも遥かに低い遮断周波数を有する高透過率フィルタ
として機能する。効果として、金属壁は、遮蔽周波数以
下の周波数で作動する長さの円形導波管を形成する。故
に、これらの流体を満たした管部分は、導波管構造体1
0の加温領域12′から出る管62に沿った、これらの
周波数におけるマイクロ波エネルギの伝達を最小にす
る。これは、加温キャビティ12からの信号が装置に接
続された感知型ラジオメータ(図示せず)に結合される
のを阻止する。
ャビティからの小径の穴がマイクロ波エネルギの漏洩路
となる。実際に、穴を通って流動する減衰され易い流体
は、流体の絶縁定数の平方根に比例して穴の有効径を増
大させる。しかしながら、例えば、約35.052mm
(1.38インチ)という比較的長い溝44内の管部分
は、例えば血液のような減衰し易い流体で満たされ、溝
44の金属壁及び導電性カバー板64により囲繞された
とき、加温装置の加温及び放射線作用、又は感知周波数
よりも遥かに低い遮断周波数を有する高透過率フィルタ
として機能する。効果として、金属壁は、遮蔽周波数以
下の周波数で作動する長さの円形導波管を形成する。故
に、これらの流体を満たした管部分は、導波管構造体1
0の加温領域12′から出る管62に沿った、これらの
周波数におけるマイクロ波エネルギの伝達を最小にす
る。これは、加温キャビティ12からの信号が装置に接
続された感知型ラジオメータ(図示せず)に結合される
のを阻止する。
【0048】図4に示すように、例えば、雄型及び雌型
ルアロックコネクタ66a、66bのような適当な接続
部がそれぞれ管62の自由端62a、62bに設けられ
ており、カートリッジ16を供給源及び送り先導管又は
管(図示せず)に結合する。図示したカートリッジ16
において、雌型ルアロックコネクタ66aは、管の端部
62aに設けられる一方、雄型ルアロックコネクタ66
bは、管の端部62bに取り付けられる。典型的に、コ
ネクタ66aは、例えば、血液袋のような流体源のかみ
合いコネクタに結合される一方、コネクタ66bは、例
えばカニューレのような流体の送り先に達する係合コネ
クタに接続される。
ルアロックコネクタ66a、66bのような適当な接続
部がそれぞれ管62の自由端62a、62bに設けられ
ており、カートリッジ16を供給源及び送り先導管又は
管(図示せず)に結合する。図示したカートリッジ16
において、雌型ルアロックコネクタ66aは、管の端部
62aに設けられる一方、雄型ルアロックコネクタ66
bは、管の端部62bに取り付けられる。典型的に、コ
ネクタ66aは、例えば、血液袋のような流体源のかみ
合いコネクタに結合される一方、コネクタ66bは、例
えばカニューレのような流体の送り先に達する係合コネ
クタに接続される。
【0049】図示したカートリッジ16において、管6
2は、内径2.4384mm(0.096インチ)で、
長さ約711.2mm(28インチ)であり、カートリ
ッジ16のプライム容積は、3.32cc程度となる。
管(内径3.302mm(0.13インチ)、長さ50
8mm(20インチ))を3回巻いた別形式のカートリ
ッジは、プライム容積が、4.35ccである。故に、
この管を流動する流体は、迅速に且つ均一に加温するこ
とが可能となる。更に、管の径は、トランスミッターの
周波数の波長に比して小さく、これにより、管62内を
流動する流体への侵入深さを充分にし、その流体中に高
温部分が形成されるのを回避する。
2は、内径2.4384mm(0.096インチ)で、
長さ約711.2mm(28インチ)であり、カートリ
ッジ16のプライム容積は、3.32cc程度となる。
管(内径3.302mm(0.13インチ)、長さ50
8mm(20インチ))を3回巻いた別形式のカートリ
ッジは、プライム容積が、4.35ccである。故に、
この管を流動する流体は、迅速に且つ均一に加温するこ
とが可能となる。更に、管の径は、トランスミッターの
周波数の波長に比して小さく、これにより、管62内を
流動する流体への侵入深さを充分にし、その流体中に高
温部分が形成されるのを回避する。
【0050】再度、図1乃至図3を参照すると、使用
時、カートリッジ16は、導波管構造体10に着座し、
このため、基部34、構造体10の頂部壁10aと金属
対金属シールを形成し、加温領域12′にて加温キャビ
ティ12内に突出するボビンの側部板46は、導波管構
造体の側壁10b、10bに対し平行に伸長する。この
カートリッジの方向を維持するため、開口部14の周り
には、直立壁68を設け、カートリッジの基部34が壁
内に着座し得るように配置されている。また、カートリ
ッジの基部34の一つの縁部には、キー72を設けるこ
とが望ましく、該キー72は、壁68のキー溝74に係
合し、後続のカートリッジ16を導波管構造体10に結
合したとき、これら全てがその構造体に関して同一の方
向を向くようにすることが望ましい。これは、カートリ
ッジ毎の加温程度を均一にする。また、この特定方向へ
の係合状態は、流体の入口コネクタ66a及び出口コネ
クタ66bを導波管構造体10に関して均一に配置する
ことを可能にする。
時、カートリッジ16は、導波管構造体10に着座し、
このため、基部34、構造体10の頂部壁10aと金属
対金属シールを形成し、加温領域12′にて加温キャビ
ティ12内に突出するボビンの側部板46は、導波管構
造体の側壁10b、10bに対し平行に伸長する。この
カートリッジの方向を維持するため、開口部14の周り
には、直立壁68を設け、カートリッジの基部34が壁
内に着座し得るように配置されている。また、カートリ
ッジの基部34の一つの縁部には、キー72を設けるこ
とが望ましく、該キー72は、壁68のキー溝74に係
合し、後続のカートリッジ16を導波管構造体10に結
合したとき、これら全てがその構造体に関して同一の方
向を向くようにすることが望ましい。これは、カートリ
ッジ毎の加温程度を均一にする。また、この特定方向へ
の係合状態は、流体の入口コネクタ66a及び出口コネ
クタ66bを導波管構造体10に関して均一に配置する
ことを可能にする。
【0051】上記のインライン形加温装置の作動中、導
波管構造体10内でTE10放射線モードが開始されたな
らば、E電界成分のパターンが構造体の頂部壁10aか
ら底部壁10aまで均一な振幅にて且つ図2に破線Eで
示すように、構造体の長手方向中心線の周りで対称に配
分される。最大の電界強度は、導波管構造体の長手方向
軸線に生じ、図2の波形E0で示すように、その電界強
度は、低下して、側壁10bにて零となる。関係する磁
界Hの線は、電界の線に対して垂直に、即ち、壁10a
に対して平行に伸長する。周知であるように、最大の電
界点及び最小の磁界点は、キャビティ12内の相にて生
じ、導波管に沿ったエネルギの分配が一定状態である。
例えば、1950年、ニューヨークのD・フォン・ノス
トランド・カンパニー・インコーポレーテッド(D.v
an Nostrand Co., Inc., Ne
w York)から出版された、ジョージ・C・サウス
ワース(George C.Southworth)の
著である、導波管伝達の原理及び応用(Princip
les and Applications ofWa
veguide Transmission)という題
名の論文の101頁乃至105頁を参照のこと。
波管構造体10内でTE10放射線モードが開始されたな
らば、E電界成分のパターンが構造体の頂部壁10aか
ら底部壁10aまで均一な振幅にて且つ図2に破線Eで
示すように、構造体の長手方向中心線の周りで対称に配
分される。最大の電界強度は、導波管構造体の長手方向
軸線に生じ、図2の波形E0で示すように、その電界強
度は、低下して、側壁10bにて零となる。関係する磁
界Hの線は、電界の線に対して垂直に、即ち、壁10a
に対して平行に伸長する。周知であるように、最大の電
界点及び最小の磁界点は、キャビティ12内の相にて生
じ、導波管に沿ったエネルギの分配が一定状態である。
例えば、1950年、ニューヨークのD・フォン・ノス
トランド・カンパニー・インコーポレーテッド(D.v
an Nostrand Co., Inc., Ne
w York)から出版された、ジョージ・C・サウス
ワース(George C.Southworth)の
著である、導波管伝達の原理及び応用(Princip
les and Applications ofWa
veguide Transmission)という題
名の論文の101頁乃至105頁を参照のこと。
【0052】カートリッジ16、より具体的には、流体
を満たした管コイル63を加温キャビティ12内に導入
する結果、コイルの位置にてキャビティ内での通常の電
界の配分(図2に波形E0で図示)が多少変化して、構
造体10の中心線付近に電界が集中するようになる(図
2に波形ECで図示)。換言すれば、エネルギは、加温
すべき流体が位置する箇所である加温領域12′内に集
中される。上述のように、コイル63の両側における直
線状のコイル部分63aは、加温領域12′内の電界の
線Eに対して平行に位置している。
を満たした管コイル63を加温キャビティ12内に導入
する結果、コイルの位置にてキャビティ内での通常の電
界の配分(図2に波形E0で図示)が多少変化して、構
造体10の中心線付近に電界が集中するようになる(図
2に波形ECで図示)。換言すれば、エネルギは、加温
すべき流体が位置する箇所である加温領域12′内に集
中される。上述のように、コイル63の両側における直
線状のコイル部分63aは、加温領域12′内の電界の
線Eに対して平行に位置している。
【0053】また、コイル63は、直線状コイル部分6
3aの全てが導波管構造体10の隣接する端部壁10c
から波長の1/4又はその整数倍の距離だけ離間される
ような形状にし且つ位置決めされている。このために
は、管コイル63は、(管の中心線にて)最小径、又は
寸法がN1ラムダ/4に等しく、コイルの長さは、導波
管構造体10の高さよりも僅かに短かくする。また、N
1、N2を整数とした場合、導波管構造体の端部壁10c
に最も近いコイル部分63aの中心線が、壁からN2ラ
ムダ/4だけ離間されているように、カートリッジ16
は、導波管構造体10に沿って(即ち、Z方向に)配置
される。実際には、図示したコイル63は、最小径が約
25.4mm(1インチ)、最大径が約 50.8mm
(2インチ)である。
3aの全てが導波管構造体10の隣接する端部壁10c
から波長の1/4又はその整数倍の距離だけ離間される
ような形状にし且つ位置決めされている。このために
は、管コイル63は、(管の中心線にて)最小径、又は
寸法がN1ラムダ/4に等しく、コイルの長さは、導波
管構造体10の高さよりも僅かに短かくする。また、N
1、N2を整数とした場合、導波管構造体の端部壁10c
に最も近いコイル部分63aの中心線が、壁からN2ラ
ムダ/4だけ離間されているように、カートリッジ16
は、導波管構造体10に沿って(即ち、Z方向に)配置
される。実際には、図示したコイル63は、最小径が約
25.4mm(1インチ)、最大径が約 50.8mm
(2インチ)である。
【0054】この構造において、加温装置が作動してい
るとき、液体がコイル63を通って流動すると、その液
体は、迅速に且つ均一に加温される。即ち、液体がコイ
ル63の連続的な巻き部分内を流動するとき、流体の温
度は、瞬間的に上昇する。更に、流体は、極めて短時間
しか加温領域12′にてコイル63内に止まらず、任意
の所定の時点において、その領域内には、極く少量の流
体しか存在しない。
るとき、液体がコイル63を通って流動すると、その液
体は、迅速に且つ均一に加温される。即ち、液体がコイ
ル63の連続的な巻き部分内を流動するとき、流体の温
度は、瞬間的に上昇する。更に、流体は、極めて短時間
しか加温領域12′にてコイル63内に止まらず、任意
の所定の時点において、その領域内には、極く少量の流
体しか存在しない。
【0055】例えば、流体が5°Cにて管コイル63に
入ると、第一の直線状管部分63a内の温度上昇は、4
°Cとなり、温度は。9°Cまで上昇することになる。
同様に、その第一の巻き部分の直線状の後側を通ると
き、流体は、更に、4°C上昇して、13°Cとなり、
コイル63の8つの管部分63aを通った後、流体は、
所定の温度にて、この場合、37°Cにて管コイル63
の出口端に達する。実際の温度は、供給温度、流体の流
量、及び加温キャビティ12に付与されるエネルギのよ
うな幾つかの因子によって決まる。
入ると、第一の直線状管部分63a内の温度上昇は、4
°Cとなり、温度は。9°Cまで上昇することになる。
同様に、その第一の巻き部分の直線状の後側を通ると
き、流体は、更に、4°C上昇して、13°Cとなり、
コイル63の8つの管部分63aを通った後、流体は、
所定の温度にて、この場合、37°Cにて管コイル63
の出口端に達する。実際の温度は、供給温度、流体の流
量、及び加温キャビティ12に付与されるエネルギのよ
うな幾つかの因子によって決まる。
【0056】図3を参照すると、入射エネルギレベルP
0、流体を満たしたコイル63に関係する単一パスの減
衰を6dBとした場合、コイルの出力側のエネルギレベ
ルP′0は、0.25P0となる。端部壁に於ける導波管
の短かい回路は、図示するように、このエネルギPRを
コイル63に向けて反射し、ここで、更に6dBだけ減
衰させる。長さの短い導波管の減衰は、約零であるか
ら、PRは、略P′に等しくなる。即ち、この例におい
て、加温領域12′内の流体によって吸収される全エネ
ルギは、94%となり、マイクロ波源(コネクタ18)
の約6%の反射率に対応する。コイル63内に保持され
た流体の総量は、マイクロ波加温源、即ちコネクタ18
からの適合した端末を形成するするのに十分なマイクロ
波エネルギを吸収するのに十分なものとすべきである。
0、流体を満たしたコイル63に関係する単一パスの減
衰を6dBとした場合、コイルの出力側のエネルギレベ
ルP′0は、0.25P0となる。端部壁に於ける導波管
の短かい回路は、図示するように、このエネルギPRを
コイル63に向けて反射し、ここで、更に6dBだけ減
衰させる。長さの短い導波管の減衰は、約零であるか
ら、PRは、略P′に等しくなる。即ち、この例におい
て、加温領域12′内の流体によって吸収される全エネ
ルギは、94%となり、マイクロ波源(コネクタ18)
の約6%の反射率に対応する。コイル63内に保持され
た流体の総量は、マイクロ波加温源、即ちコネクタ18
からの適合した端末を形成するするのに十分なマイクロ
波エネルギを吸収するのに十分なものとすべきである。
【0057】カートリッジ16内に保持された流体は、
マイクロ波加温キャビティ12を通る移動柱とみなすこ
とが出来る。コイル63を通るときに、そのエネルギを
徐々に吸収し得ることは、残りのエネルギPRが端部壁
10cにて反射され、再度、移動する流体柱を通って後
方に反射させる点で重要である。過剰な流体が存在する
場合、過剰なエネルギは、コイル63を最初に通過する
ときに吸収される。その結果、均一な加温が損われる可
能性がある。他方、マイクロ波エネルギを吸収するコイ
ル63内の流体が不十分であると、適合が十分でなく、
その結果、反射エネルギPRの比率が大きくなる。その
結果、効率は、劣る。これらの理由のため、コイル63
の巻き数と管62の直径との関係は、加温領域12′内
に保持される流体の量を決定し、故に、システム全体の
吸収特性を決定する。これらの因子は、加温キャビティ
12内のコイルの位置、及び加温コイル63の幅、即ち
最小と相俟って、流体加温装置全体の性能を決定する。
マイクロ波加温キャビティ12を通る移動柱とみなすこ
とが出来る。コイル63を通るときに、そのエネルギを
徐々に吸収し得ることは、残りのエネルギPRが端部壁
10cにて反射され、再度、移動する流体柱を通って後
方に反射させる点で重要である。過剰な流体が存在する
場合、過剰なエネルギは、コイル63を最初に通過する
ときに吸収される。その結果、均一な加温が損われる可
能性がある。他方、マイクロ波エネルギを吸収するコイ
ル63内の流体が不十分であると、適合が十分でなく、
その結果、反射エネルギPRの比率が大きくなる。その
結果、効率は、劣る。これらの理由のため、コイル63
の巻き数と管62の直径との関係は、加温領域12′内
に保持される流体の量を決定し、故に、システム全体の
吸収特性を決定する。これらの因子は、加温キャビティ
12内のコイルの位置、及び加温コイル63の幅、即ち
最小と相俟って、流体加温装置全体の性能を決定する。
【0058】所定の供給源から選択した送り先まで流量
する流体を加温するために特定のカートリッジ16を使
用した後、そのカートリッジは、コネクタ66a、66
bにて流体の流路との接続を外し、導波管構造体10か
ら取り外すことが出来る。その後、廃棄、再利用、又は
その他の処分が可能となる。再度、その加温装置を使用
したい場合には、新たなカートリッジ16を導波管構造
体10の開口部14内に挿入し、前と同様に、流体流路
に接続する。
する流体を加温するために特定のカートリッジ16を使
用した後、そのカートリッジは、コネクタ66a、66
bにて流体の流路との接続を外し、導波管構造体10か
ら取り外すことが出来る。その後、廃棄、再利用、又は
その他の処分が可能となる。再度、その加温装置を使用
したい場合には、新たなカートリッジ16を導波管構造
体10の開口部14内に挿入し、前と同様に、流体流路
に接続する。
【0059】このように、上述の説明から明らかになっ
たものを含む上記の目的は、効率良く達成されることが
理解されよう。本発明の範囲から逸脱せずに、上記の構
造に幾つかの変更を加えることが可能であるから、上記
の説明に含まれる全ての事項は、本発明の単に一例にし
か過ぎず、限定的な意味を有するものと解釈されるべき
ではない。
たものを含む上記の目的は、効率良く達成されることが
理解されよう。本発明の範囲から逸脱せずに、上記の構
造に幾つかの変更を加えることが可能であるから、上記
の説明に含まれる全ての事項は、本発明の単に一例にし
か過ぎず、限定的な意味を有するものと解釈されるべき
ではない。
【0060】また、特許請求の範囲は、本明細書に記載
した全体的な及び特定の特徴の全てを包含することを意
図するものであることを理解すべきである。
した全体的な及び特定の特徴の全てを包含することを意
図するものであることを理解すべきである。
【図1】本発明により形成された流体フローカートリッ
ジを内臓するインライン形加温装置の等角図である。
ジを内臓するインライン形加温装置の等角図である。
【図2】図1の線2−2に沿った拡大断面図である。
【図3】図1の線3−3に沿った同様の図である。
【図4】図1の装置のカートリッジ構成要素の拡大等角
図である。
図である。
【図5】図4のカートリッジの部品を切り欠いた平面図
である。
である。
【図6】図5の線6−6に沿った断面図である。
10 導波管構造体 10a 下方
壁 10b 側壁 10bb 側
壁部分 10c 端部壁 12 加温キ
ャビティ 12′ 加温領域 14 開口部 16 カートリッジ 18 コネク
タ 18′ プローブ 22 検出導
波管 22a 端部壁 26 コネク
タ 26′ プローブ 32 管支持
手段 34 基部 34a 突端 35 下面 36 ボビン 38 貫通穴 42 穴 44 溝 46 側板 48 ウェブ 48a フィ
ン 62 管 62a、b
管の両端 63 コイル 64 カバー
板 66a、b ルアロックコネクタ
壁 10b 側壁 10bb 側
壁部分 10c 端部壁 12 加温キ
ャビティ 12′ 加温領域 14 開口部 16 カートリッジ 18 コネク
タ 18′ プローブ 22 検出導
波管 22a 端部壁 26 コネク
タ 26′ プローブ 32 管支持
手段 34 基部 34a 突端 35 下面 36 ボビン 38 貫通穴 42 穴 44 溝 46 側板 48 ウェブ 48a フィ
ン 62 管 62a、b
管の両端 63 コイル 64 カバー
板 66a、b ルアロックコネクタ
Claims (15)
- 【請求項1】 所定の周波数にて作動するマイクロ波加
熱キャビティを通じて流体を伝達するカートリッジにし
て、 略平坦な外面を有する基部分と、 両端を有するボビン部分と、 該ボビン部分が前記外面に対して略垂直に該基部分から
外方に伸長するように、前記外面にて該ボビン部分の一
端を該基部分に接続する手段と、を有する管支持体と、 両端を有し、コイルを形成し得るように前記ボビン部分
の周りに係合させた一本の管とを備え、前記コイルが、
前記外面に対して略垂直に伸長する、コイルの両端に設
けられた管部分を含み、 該一本の管の両端に取り付けられた流体コネクタを備え
ることを特徴とするカートリッジ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のカートリッジにして、
前記コイルが、最小及び最大径を有する細長な形状であ
り、該最小径が前記所定の周波数における波長の約1/
4又はその整数倍に等しいことを特徴とするカートリッ
ジ。 - 【請求項3】 請求項2に記載のカートリッジにして、
前記最大径が、前記最小径の約2倍の長さであることを
特徴とするカートリッジ。 - 【請求項4】 請求項1に記載のカートリッジにして、
前記管が、前記所定の周波数のマイクロ波放射線に対し
て略透過性である材料から成ることを特徴とするカート
リッジ。 - 【請求項5】 請求項1に記載のカートリッジにして、
前記基部分が、導電性外面と、該外面から前記基部分を
通って伸長する通路と、を備え、 前記管が前記通路を通って伸長することを特徴とするカ
ートリッジ。 - 【請求項6】 請求項5に記載のカートリッジにして、
前記ボビン部分が、前記所定の周波数のマイクロ波放射
線に対して略透過性である材料から成ることを特徴とす
るカートリッジ。 - 【請求項7】 請求項6に記載のカートリッジにして、
前記管が、前記所定の周波数のマイクロ波放射線に対し
て略透過性である材料から成ることを特徴とするカート
リッジ。 - 【請求項8】 請求項5に記載のカートリッジにして、
前記基部分の全体が導電性材料から成ることを特徴とす
るカートリッジ。 - 【請求項9】 請求項8に記載のカートリッジにして、
前記基部分内に設けられ、前記通路と連通すると共に、
前記通路を通って伸長する前記管を受け入れる円形の導
波管を更に備えることを特徴とするカートリッジ。 - 【請求項10】 請求項1に記載のカートリッジにし
て、前記基部分と一体であり、前記コイルの一体性を維
持し得るように前記管に係合し且つ該管を保持するリテ
ーナを更に備えることを特徴とするカートリッジ。 - 【請求項11】 マイクロ波加熱キャビティ内への開口
部内に着座する流体フロー装置にして、 該開口部を略閉じ得る寸法とした導電性外面と、 該導電性外面に固定され且つ該外面から突出するボビン
であって、キャビティの作動周波数のマイクロ波放射線
に対して略透過性であるボビンと、を備える管支持体
と、 所定の長さの管であって、前記ボビンの周りに係合し、
前記導電性外面を通ってボビンから伸長するコイルを形
成する中間部分と、前記導電性外面を通って前記ボビン
から伸長する両端部分と、を備え、キャビティの作動周
波数のマイクロ波放射線に対して略透過性である絶縁材
料から成る所定の長さの管と、を備えることを特徴とす
る流体フロー装置。 - 【請求項12】 請求項11に記載の流体フロー装置に
して、前記導電性外面が完全な導電体にて形成されるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項13】 請求項12に記載の流体フロー装置に
して、前記導電体内に設けられた一対の導波管を更に備
え、前記管の端部分が、該一対の導波管内で伸長するこ
とを特徴とする流体フロー装置。 - 【請求項14】 請求項11に記載の流体フロー装置に
して、前記管コイルが、該コイルの両側部に直線状の管
部分を備える細長の形状となるように、前記ボビンが細
長の形状であることを特徴とする流体フロー装置。 - 【請求項15】 請求項14に記載の流体フロー装置に
して、前記コイルの両側部の直線状管部分が、前記キャ
ビティの作動周波数の波長の約1/4又はその整数倍だ
け離間されていることを特徴とする流体フロー装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14257793A | 1993-10-26 | 1993-10-26 | |
US142577 | 1993-10-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07301455A true JPH07301455A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=22500398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6262881A Pending JPH07301455A (ja) | 1993-10-26 | 1994-10-26 | インライン形マイクロ波加温装置用カートリッジ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0649665B1 (ja) |
JP (1) | JPH07301455A (ja) |
CA (1) | CA2134311C (ja) |
DE (1) | DE69418812T2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3655197B2 (ja) * | 1998-11-19 | 2005-06-02 | 富雄 太田 | 分離温度調節法のための体外循環装置 |
JP2010530250A (ja) * | 2007-03-13 | 2010-09-09 | シャルダッグ エルティデー | 金属製導管を電気で加熱することにより流体流を加熱する装置 |
WO2020184017A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | テルモ株式会社 | チューブ巻き付け用ボビン及び血液バッグシステム |
JPWO2019107402A1 (ja) * | 2017-11-28 | 2020-11-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | マイクロ波処理装置、マイクロ波処理方法及び化学反応方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6146359A (en) * | 1995-09-06 | 2000-11-14 | Microwave Medical Systems, Inc. | Apparatus for controlledly warming low flow rate infusates |
DE19537755A1 (de) * | 1995-10-10 | 1997-04-30 | Mikrowellen Systeme Mws Gmbh | Mikrowellenofen, insbesondere für ein Labor |
CN1204932C (zh) | 1999-02-10 | 2005-06-08 | 太田富雄 | 无血处置装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1050364A (ja) * | 1964-03-06 | |||
DE3430534A1 (de) * | 1983-12-15 | 1985-06-27 | Walter Dipl.-Ing. Dr.med. 2370 Rendsburg Weipkema | Durchflusserwaermer fuer zu infundierende fluessigkeiten |
US5073167A (en) * | 1987-06-26 | 1991-12-17 | M/A-Com, Inc. | In-line microwave warming apparatus |
-
1994
- 1994-10-25 CA CA 2134311 patent/CA2134311C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-10-26 JP JP6262881A patent/JPH07301455A/ja active Pending
- 1994-10-26 DE DE1994618812 patent/DE69418812T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-10-26 EP EP19940307877 patent/EP0649665B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3655197B2 (ja) * | 1998-11-19 | 2005-06-02 | 富雄 太田 | 分離温度調節法のための体外循環装置 |
JP2010530250A (ja) * | 2007-03-13 | 2010-09-09 | シャルダッグ エルティデー | 金属製導管を電気で加熱することにより流体流を加熱する装置 |
JP2014111163A (ja) * | 2007-03-13 | 2014-06-19 | Quality In Flow Ltd | 金属製管の電気加熱によって流体流を加熱するための装置 |
JPWO2019107402A1 (ja) * | 2017-11-28 | 2020-11-19 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | マイクロ波処理装置、マイクロ波処理方法及び化学反応方法 |
WO2020184017A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | テルモ株式会社 | チューブ巻き付け用ボビン及び血液バッグシステム |
JPWO2020184017A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2021-03-18 | テルモ株式会社 | チューブ巻き付け用ボビン及び血液バッグシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0649665A1 (en) | 1995-04-26 |
CA2134311A1 (en) | 1995-04-27 |
CA2134311C (en) | 2004-09-07 |
DE69418812D1 (de) | 1999-07-08 |
EP0649665B1 (en) | 1999-06-02 |
DE69418812T2 (de) | 2000-01-13 |
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