TW491719B - Intravenous fluid heating system - Google Patents

Description

491719 五、發明說明ο) 發明背景 發明領域 本發明一般是有關於醫療儀器，特別是有關於靜脈注 射用流體加熱系統，其包括在將流體導入至病患前，沿著 一段管線的加熱傳遞’以維持並控制增加的流體溫度。 相關技藝之說明 對人類而言，常溫是37°C(98.6°F)。當體溫降到低於 3 6 °C時，臨床醫師稱此症狀為體溫過低（hyP〇thermi c)。 除了那些少數低體溫症是計畫的及小心控制的手術策略， 是用以保護病患的方法外（例如’開心手術及某些神經手 術），低體溫症一般被視為是醫療過程之不利的、未控制 的及非有意的副產物。然而’在手術後的恢復室中’低體 溫症的發生率可高至60 %到7〇 %。低體溫症的外部特徵是 額抖及不舒服’並且這個症狀可^r致進步的併發症。 一 有許多已知會促成手術後之低體溫症的因素。冰冷的 手術室促成病患體熱的損失。大部分的丁術至保持較正常 房間更冷的溫度，典型地是維持最高2 〇 C的溫度。另一個 =素是在手術過程中，病患的衣物不足。有許多時間，病 成將穿著最輕薄的手術衣，暴露在冰冷的手術室中，並且 & 一些場合中，在冗長的過程中，病患將明顯地暴露。加 到身體的流體（例如，碘酒）之蒸發，可進一步使病患的體 熱損失。另一個明顯的體熱損失可能是在打開的身體、暴 ^重要器官以及周圍環境之間的熱交換。這些因素都是造

491719 五、發明說明（2) 成病患手術後 造成低體 後，將靜脈注 將金液產品儲 而已。其他的 室溫中（2 0 °C ) 導入至體内時 將新的流體帶 其初始的溫度 而定。大量的 降低好幾度， 症。在年輕的 大。因此，導 後病患的低體 了解到這 器，其將血液 血液加熱器已 存在的血液加 於人體所維持 點的管線中5 熱散至較冷的 在加熱為及灌 先前技藝 點分開，其中 之低體溫症的高發生率。 溫症問題的一項重要因素是在手術前、中及 ja:)用流體導入至病患、。例如，在使用前 的冰箱中，此溫度僅比冷滚溫稱高 k體（例如，鹽溶液或葡萄糖溶液）是儲存在 ，其大約是低於體溫的17。(：。當冰冷的=體 ，身體必須動作，消耗其他的身體功能，以 至身體的操作溫度。如此，身體會冷卻低於 5冷卻的量是根據導入的流體之數量及溫度 流體或非常冰冷的流體，可使得病患的溫度 藉此甚至不須其他的因素，即可引發低體溫 病患以及年長的病患中，這個效應會被放 入血液及其他靜脈注射用溶液，是造成手術 溫症問題之主要因素。 個問題後，醫療機構已嘗試提供血液加熱 導入至病患前，預先加熱血液。然而，迄今 無法解決此問題。首先’在傳遞之前，雖然 熱器會加一些熱給血液，但血液仍是在較低 的3 7-38 °C的溫度下傳遞。從加熱器到灌流 是預熱血液的熱損失之原因，其中溫管線將 周圍％境中。如果流體的流速緩慢的話，則 流點間的暴露期間’會有愈多的熱損失。 的流體加熱器主要是受限於加熱區域與灌流 熱源是藉由靜脈穿刺部位，以一段靜脈注射

1097-3394-PF.ptd 第5頁 491719 五、發明說明（3) 用=線而分開。流體在未加熱的管線中冷卻，迫使需要有 2 ^的加熱流體之初始溫度。然而，過度加熱流體可能破 ^机體中的產品，並且在某些例子中，可能使得流體變成 2^無效的或是不安全的。在低流速時，冷卻是特別嚴重 ^在加熱器後的連結管線中，長的停留時間將導致熱 二的損失，其可能會如所加的熱一樣多。在較高的流速’、 4，先前技藝的加熱器之反應時間，會妨礙對突然 改變的快速反應，以致無法過度加熱流體。 的-速 發明概述 士為了彌補在管線中，從加熱單元到病患之靜脈注 =體傳遞的熱損失之問題，本發明使兩一管線，其包= 二内:卩穿過管線的加熱網狀組織，其加熱在管線中的漭 土目並避免流體在低於常溫的溫度下進入至病患。在二 二二ί實施例中，本發明包括近端及末端的感測器，复‘ 管線起點的溫度及傳遞點的溫度。相較於加熱管線白^ 立5藉由將加熱網狀組織置於移動流體的流動範圍内 。，本發明將可更有效率及更均勻地加熱流體。 圖示之簡單說明 …、本發明之實際特性以及其目的及利益，將從以下的詳 細1明及附隨的圖示而變得更顯而易見，其中，相同的來 考標號代表圖示之相同部份，其中： 夕 第1圖係本發明較佳具體實施例之圖示說明，包括—

491719 五、發明說明（4) 加熱單元以及一段具有内部加熱 重力協助的流體流動 網狀組織之管線； 第2圖係本發明較佳具體實施例之第二圖示說明，如 第1圖所描繪的，具有一壓力協助的流體流動； 第3圖係本發明之一段具有加熱網狀組之 示說明，部份是以想像圖顯示； ^ 第4圖是如第3圖所描繪之管線的橫切面圖； 弟5圖係本發明之管後（部份七刀而彳 " 組織之直立透視圖； ）及内部加熱網狀 第6圖是用於本發明加熱單元之加熱控制器的排列 圖；以及 第7圖是具有雙重微處理器之第二加熱控制器的排列 圖。 參考標號之說明 100支架；102容器；104流體；106點滴注射器；1〇8 管線；11 0流體控制閥；11 2管線；11 4接合器；11 6加熱控 制早元，11 8電力線；1 2 0管線；1 2 2插管；1 2 4壓力灌流 126壓力計；128手動幫浦 為 一 丄-V , 一" ΓΤ7 ,印，丄 U V/ 不 ^ ^ ^ ，丄 u “ 狀組織；1 3 4電導線；1 3 6絕緣線路；1 3 8第二熱感測器； ;152回饋控制電路；154放大器；156 1 6穿€學分離器；1 6 6加熱變壓器；1 6 8類比 1 4 0容器；1 4 2第一電極；1 4 3第二電極；1 4 4電導線；1 4 6 加熱元件；15〇 152回饋控制電路；154放大器； 顯不單元；1 58 大器；1 60脈寬調變比較器；1 62 &、、士立_ 查女 角波產生器

491719 五、發明說明（5) 數位轉換器；170第一微處理器；172a、172b、n2c電熱 調節器訊號；i 7 4第二類比數位轉換器；1 7 6導電度測量、 器；178數位訊號；180第二微處理器；182顯示單元；184 輸入裝置；186a、186b光學分離器；188加熱器。 較佳具體實施例之說明

提供以下的說明以使得熟悉於此技藝者可據以實施及 使用本發明，並提出實施本發明所包括之最佳模式T然 而，對熟悉於此技藝者而言，各種的潤飾將仍是明顯的， 因為本發明已在此處定義其一般原理，特別是提供一種具 有使用内部網狀組織而加熱之内部流動的靜脈注射用流體 加熱系統，以將熱傳導至移動的流體。 ；IL 第1圖係圖示說明使用本發明之流體傳遞系統。一靜 脈注射用支架1 00支持一彈性的容器1 02，其儲存要傳遞至 病患的流體104 (例如，血液或鹽溶液）。流體1〇4進到一 點滴注射器1 06，其可在傳遞至病患前累積流體。連接點 滴注射器1 0 6的管線1 〇 8通到流體控制閥丨丨〇，其調控給藥 至病患的流體之流速。-彈性的f i 2連接流體控制$ Π0及接合器114，其較佳地包括一電熱調節器或其他的溫 度感測器，以偵測流體的初始溫度。接合器π 4以電路連 接至一加熱控制單元11 6，其較佳地是固定在所示的靜脈 注射用支架1〇〇上。加熱控制單元116是以交流(AC)電流， 猎由其電力線118而提供電力，或是如果需要的話，另外 可藉由直流（DC)電池而提供電力。

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如果流體存在於接合器114，它沿著管線12〇移動至一 插管122，或其他用於將靜脈注射用流體導入至病患的裝 置。，沿著這段管線1 20，熱持續地傳到流體，其將在以下 更詳細地說明。在插管〗22或接近插管122處，提供一第二 熱感測器，其可測量流入病患前的流替之溫度，並且此^ 度將回，至加熱控制單元116。藉由調整沿著管線12〇所導 入的熱量，流體溫度可在適當的溫度下被精確地控制及傳 遞。以這個方式，可減少或消除產生低體溫症的因素。 | 第2圖描繪第1圖所示的第二具體實施例，其中，靜脈 注射周流體1 04是使用除了重力以外的壓力而傳遞，以控 制流速。使用相同的數字以代表相同的成份，第2圖包括 在靜脈注射用容器1 〇 2上的一壓力灌流器丨2 4，其提供壓力 給彈性容器102。附在壓力灌流器124上的壓力計126/顯示 提供給容器1 02的壓力，其可使用手動傳遞的方式，例如 丁動幫浦1 2 8，或使用機械傳遞的方式，例如馬達（未顯 示），而施加壓力。 第3圖顯不管線1 2 〇的橫切面5包括測量流體溫度以及 將熱加到移動的流體之裝置％接合器114從流速控制器接 收冰冷的流體，以及在接合器丨丨4中的熱感測器丨3〇測量此 冰冷流體的溫度。這個第一熱感測器丨3 〇測出流體中的過 熱溫度，並且也可用於測量初始的電力設定，以加熱流 體。當電導線134琿接時，一彈性的網狀組織132從管線 1 20延伸至接合态114。電導線1 34從絕緣線路丨36延伸出， 並延伸至如第1圖所示之加熱控制單元11 6。

491719 五、發明說明（7) --— -- 管線120在近端更包括一第二熱感測器138 (也就9 ， 在最接近病患的一端），並且，將第一及第二熱感測哭 得到的溫度測量值，接由線路136而回傳至加熱控制^元 11 6。在一較佳具體實施例中，近端包括雙重電熱調節器 作為備周，其中，在雨個形成雙重電熱調節器的感測器之 間的差異，誘發一警報器’其中電熱調節器之一已偏&了 預定的容忍度。以此方式，電熱調節器的故障不會使得要 傳遞到病患的流體過度加熱。管線較佳是在,’剩9γ狀”的容 器1 4 0處或相似的附屬物終結5以促進流體導入至病患。 第3圖也詳細說明位於網狀組織1 3 2相反側之第一及第 二電極142、i 43，I以包埋在網狀組織132内的電導線144 | 而連接。電極142、143偵測可能發生在網狀組織132内的 中斷，例如，在網狀組織上的破損、小洞、絕緣失效以及 泡泡形成。泡泡的形成可升高在網狀組織上過量的電力消 散及熱斑，其可能導致管線1 2 0的受損。 第4圖及第5圖顯示配置在管線1 20内的網狀組織元件 1 32。管線本身可以是傳統用於靜脈注射的類型，例如， 1 / 8英吋的聚乙烯氯（P V C)管線。網狀組織1 3 2是彈性的， 並且較佳地是沿著包埋的加熱元件丨4 6，從一抗熱材料中 擠出’並且松越過苔線的直梭，如圖所示。管線1 2 〇及網 狀組織1 32可一起以單一的圖形而擠出，或是網狀組織可 與管線分離而形成’並且稍後插入其中。當網狀組織及管 丨線一起形成時，網狀組織直徑地橫越管線，整個地與管壁 I在管線的相反側形成交又。 I '

1097-3394-PF-ptd 第10頁 491719 五、發明說明（8) 、、儿#纟罔狀組織包括電線146，用以電熱網狀組織132，然後 二二艺線120持續加熱流體。此外，電線146可以z字形的 二二橫過管線的側面及縱切面，以提供每單位長度的管線 =予熱。藉由將電流傳遞通過電線146，電力的消散將使 、隧著流體持續地流過網狀組織1 3 2，網狀組織的熱藉 傳V及對流而轉移至流體。網狀組織丨3 2也帶有電線 1 50，其從電熱調節器1 30、1 38傳送訊號，較佳是沿著網 大組織的中央部位而傳送。網狀組織必須是薄的足以使管 ，彎曲、，但又要堅固的足以避免網狀組織沿著管線破裂或 ，開。通常，網狀組織的寬度是在i /丨〇英吋的等級，並且 較佳地是由塑膠所製成，例如，PVC或可擠壓的彈性體。 _第6圖說明本發明所使用的第一具體實施例回饋控制 电路1 52之排列圖。從近端電熱調節器所得的訊號，進入 =可增大訊號強度的放大器154，以及#的訊號在顯示 單元1 5 6上顯示。將溫度訊號引導至一 從加熱單元輸入處接收最適或所需的溫 號。然後，此差異沿著一已知的訊號， 大器1 5 8，其 並比較兩個訊 例如，從三角波產 生器162所產生的三角波，而提供至一脈寬調變（pwm)比較 器160，並將比較器16〇的輸出，送入至一光學分離器 164。加熱變壓器166是藉由光學分離器164的輸出而控 制’接著控制在網狀組織1 3 2中的加熱電線1 4 6所產生的電 流量。如果需要更多的熱，’調整變壓器的電力，以增強電 流，提高傳送至電線的電力，並產生更多的熱。所增加的

1097-3394-？F.ptd 第11頁 外Vi /丄夕 五、發明說明（9)

熱轉移至流體，JL與古7 +、乙h A Γ； , ^ ，、梃间3在近端電熱調節器的下游溫度。 #式\可維持在近端電熱調節器的最適溫度。 第7圖說明包括雙重微處理器的加熱控制器之第二回 J二=上Ϊ 個電路中，從兩個近端電熱調節器及一個末 二Γ Γ凋節态所柃的訊號，藉由類比數位轉換器1 6 8及第 二微處理器170而轉換成數位訊號。相似地，三個電熱調 二器訊號i72a、172b、U2c經由第二類比數位轉換器 4，/σ者導電度測量器丨7 6而輸入，將所產生的數位訊號 ▲ 引《。導_至連接第一微處理器1 70的第二微處理器1 80。將 ，不單兀182以及輸入裝置184連接到第一微處理器17〇， 其在顯示單元182處理數位訊號並顯示溫度。從第一及第 二微處理器170、180所處理的數位訊號，每一個都傳遞至 個別的光學分離器186a、186b，使用初級雙向石夕控整流器 C t r 1 a c)及二級雙向石夕枯敕、、六毋t、ηϊ ^ w y役正/爪為而測试訊號。測試結果用 以調整電線中的電流以及傳遞至流體的熱。 所揭露的加熱系統是具有低重量、快速反應瞎間的電 子加熱器，相較於使用加熱護套的流體加熱器，其可產生 π人滿思的溫度對流動的特性。熟悉於此技藝者將可了解 到，^不脫離本發明之精神之下，可對上述較佳具體實施 例進=各種更動與潤飾。例如，回饋控制電路可由熟悉於 此技蟄者，在不脫離本發明之精神之下，而修飾上述的具 體實施例。相似地，當實施本發明時，其他的改變也是可 能的。因此，應了解的是，㊉了此處所特定說明之具體實 施例外，在所附的申請專利範圍之範疇内均可實施本發

1097-3394-FF-ptd 第12頁 491719 五、發明說明（ίο) 明0 mill 1097-3394-?F.ptd 第13頁

Claims (1)

1. 491719 六、申請專利範圍 種周於加熱靜脈注射用流體的醫療管線，包 括 一段彈性的管線，以傳導該靜脈注射用的流體；以及 一置於該彈性管線内之内部網狀組織，該網狀組織包 括至少一遠離該彈性管線的加熱元件，以及一般地橫越過 此段管線，以將熱傳遞至靜脈注射用流體。 2.如申請專利範圍第4項所述之醫療管線，更包括一 配置於該彈性管線内的第一溫度感測器。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之醫療管線，其中該第 一溫度感測器是配置於管線端的近端位置，其中此端是靜 脈注射用流體要傳遞的該端。 4. 如申請專利範圍第3項所述之醫療管線，更包括一 配置於該近端位置的備用第二溫度感測器。 5. 如申請專利範圍第3項所述之醫療管線，更包括一 配置於管線末端位置的末端溫度感測器，其中此端是靜脈 注射用流體要傳遞的該端。 6. 如申請專利範圍第1項所述之醫療管線，其中該内 部網狀組織包括一沿著第一邊配置的一第一加熱導線，以 及一沿著第二邊配置的一第二加熱導線，以及傳送一溫度 訊號的一第二導線。 7. 如申請專利範圍第1項所述之醫療管線，更包括一 配置於一端及該段管線末端位置的接合器，其中此位置是 靜脈注射用流體要傳遞的位置，該接合器包括一溫度感測 器，以測量流體進入接合器的溫度，以及，更包括配合該

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   狀通織的電連接插頭，以提供該内部網狀組織一可 電流。 校洪 一種用於將一靜脈注射用流 度傳遞至-病患的系統，包括〒 儲存流體的彈性容器，其中該流體是低於一預定的 遞溫度； 机動在rplj裔，羯以控制從該彈性容器至一彈性管線 内部網 調整的 8· 制的溫 最適傳 以 提高的、控 之流動 一連接至該流動控制器之第一管線； 連接至該 結以及一連結該 一加熱控制 到該接合 第二彈性 組織，該 單元提供 流轉換成 調整流 性網狀 熱控制 其將電 體。 9· 溫度感 端’該 器所傳 所得到 10 第一管線的 接合器至一 單元，用以 器反應該訊 管線，包括 網狀組織以 至接合器的 熱，並將該 如申請專利範圍第8 測器，其配置於鄰接 第一溫度感測器提供 遞的訊號，以及提供 的訊號，以用於調整 •如申請專利範圍第 接合器，該接合器包括 加熱控制單元的電纜； 從該接合器接收溫度訊號， 號之電流；以及 一配置於該營續# g裱内部的内部51 電連接該接合器，苴中 该電流’被傳遞至網狀組織， 熱傳遞至在該第二管線内的济 項所述之系統，更包括—第一 傳遞位置的该第二管線之诉 沿著該内部網狀組織至該^ 從該接合器至兮+ # t α 巧加熱控制單为 電流。 9項所述之系統，更包括一位 電連 491719 六、申請專利範圍 於該第二管線末端的篥—、、w 、 提供-訊號給該加敎批’δ丨用二該第二溫度感測器 &乙币丨〗早兀，以用於調整電流。 的产動是ί由；ί利範圍第8項所述之系、统，其中該流體 的极動疋精由重力而單獨地控制。 的、Λ2、”請專利範圍第8項所述之系統，*中該流體 的机動疋耩由一幫浦裝置而部份地控制。 1 j ·、，一種周於傳遞一靜脈注射用流體的醫療管線，包 括疋義内表面及外表面的周圍 > 該管線更包括一直徑地 橫越内表面以及完整與該内表面及第一及第二交叉的網狀 組織’該網狀組織包括一可調整的加熱元件，其與該管線 的内壁分離並延伸至該段管線，該加熱元件可將熱從該網 狀組織傳遞至在該管線中的流體c 14·如申請專利範圍第1 3項所述之醫療管線，更包括 一配置於該網狀組織上的熱感測器，其位於鄰接傳遞位置 的該營線之近端，該熱感測器提供0饋，以用於控制從該 、罔狀組織至在該管線中的流體之熱傳遞。 ^ 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之醫療管線，其中從 該熱感測器所得到的訊號是沿著該網狀組織，遞。 16·如申請專利範圍第1 5項所述之醫療官線，更包括 配置於該網狀組織上的第二熱感測器，其位於該管線的 i端二從該第二熱感測器所得到的訊號提供回饋，以用於 I制從該網狀組織至該流體之熱傳遞。 ^ 1 7·如申請專利範圍第1 4項所述之商〜、@各，在該近 蠕更包括一備用熱感測器。