JP2014111163A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な環境状態の下で使用することでき、さらに、連続的に調整可能な所望温度で静脈へ流体を移送し加熱する、安全で小型な流体加熱装置を提供する。
【解決手段】静脈内の送達のために、初期温度から所望の温度まで流体流を加熱する装置１００は、前記初期温度で流体流を受け取るための入口１０２と、所望の温度で流体流を送達するための出口１０４を有する、金属材料から形成された細長く延びた管１２０を含む。温度検出装置１６０、１６２、２２４が前記管１２０に沿った複数の位置で流体の温度を示す出力を生成するように配置される。制御装置１４０は、前記管の壁の少なくとも１つの長さ方向内に流れる電流を生成し、それによって前記出口で所望の温度に達するように流体流を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体流を加熱するための装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、静脈内に流体を注入するために、流体が流れる金属製の管の壁に電流を生成することにより、流体流を加熱するための装置に関する。

一例として、患者の静脈内に投与される流体は、血液ベースの流体と非血液ベースの流体とからなる。これらは総称して「静脈（ＩＶ）内流体（ｉｎｔｒａｖｅｎｏｕｓ ｆｌｕｉｄｓ）」と称する。血液ベースの流体は、使用前は、約４℃で冷蔵貯蔵されており、血液を凍結保存している場合もある。非血液ベースの流体は、通常、室温で貯蔵される。

人体が低温に曝されるような極端な環境状態においては、人体の内部機構は、人体から失われた熱を補うことはできない。低体温症（ｈｙｐｏｔｈｅｒｍｉａ）が、外傷、環境への露出又は大手術の間に発生する。この低体温症は、患者に大きなリスクを負わせる。非加熱のあるいは十分に加熱していない静脈内流体を投与すると、熱のロスを引き起こし、重篤な患者の低体温症の問題を引き起こす。それ故に、患者の状態をよりいっそう悪化させることがある。さらに、意図しない低体温症は、このような各手術の間リスクを伴い、手術の間中、患者を正常の体温に維持するために、注意を払わなければならない。

米国特許第４７０７５８７号明細書 米国特許第５１０６３７３号明細書 米国特許第１９９５３０２号明細書 米国特許第４０３８５１９号明細書 米国特許第３３５５５７２号明細書 米国特許第１９９５３０２号明細書 米国特許第４０３８５１９号明細書 米国特許第３３５５５７２号明細書 米国特許第５１４２９７４号明細書 米国特許第５７１３８６４号明細書

従来からＩＶ流体を静脈内に投与する前に温める必要があることは知られている。しかし、注意をしなければならないことがある。ＩＶ流体の過熱、特に血液ベースの構成要素に対する過熱により、血液の成分を破壊し、患者の生命を危険に曝すことがある。ＩＶ流体を加熱する方法と熱伝達システムは、特許文献１、２に開示されている。熱交換機を用いて、ＩＶ流体の温度を一定に維持することも行われている。しかし、このプロセスは、大量の流体を必要としかつ装置が大型化する問題がある。ＩＶ流体を搬送する医療用管を加熱素子で包囲することも可能である。このような流体を加熱するシステムは、特許文献３−５に開示されている。特許文献３、４は、医療用に適したフレキシブルな管を開示する。管を加熱する為に、管の壁内に螺旋状に埋設した抵抗性の加熱用導体のワイヤあるいはストリップの手段を具備している。特許文献５は、加熱ワイヤが、螺旋状に管の内側層に巻回され、管の外側層に埋設される管を開示する。

上記の装置のあるものは、その特定の使用に対し適切なものであるが、それらは加熱すると急激に温度が上昇し、その結果、局部的な温点（ｈｏｔｓｐｏｔ：熱に反応する皮膚点）を生成し、管内の流体の過熱を引き起こす。この影響は、ある種のアプリケーションでは好ましくなく、ＩＶ流体例えば血液を加熱する時には問題となる。血液の組成は、約４９℃で劣化するために、局部的な温点は血液の大きな劣化に繋がる。血液は、最適な結果を得るために、所定の温度（約３７℃）に加熱しなければならないために、血液を均一に加熱し、その温度を狭い範囲（約３７℃前後）内に保持しなければならない。

さらに大型の加熱器を緊急使用のために常に準備しておく場合には、この加熱器を適正の設定温度に維持しなければならない。その結果、システムが大きくなり、重量も増え、動かすことができなくなる。このようなシステムは、緊急状態では実際的ではない。例えば、軍隊のような野戦病院、航空救難飛行、救急救命のような病院前処置、あるいは外来患者の状態においては、実際的ではない。病院内の手術室では、小型の加熱器が大型の加熱器よりも好ましい。小型の加熱器は、手術室内で移動したり、あるいは院内の手術室の間を容易に移動できるからである。このような小型の加熱器は、他の医療装置の手術台の隣の貴重な空間を空けることができる。

特許文献９は、ネットワーク状態で接続した管を開示する。この管は、同一面で平行な直線状部分を有し、抵抗性の加熱素子をサポートするフレキシブルな材料で、巻回（覆われている）されている。しかしこのシステムにおいては、流体のリークがしばしば発生する。これは管の不連続性が原因である。

別のアプローチが特許文献１０で提案されている。同文献によれば、生物学的に適合性のある流体が、ポリマー・管の構造体の中に埋設されている抵抗性のポリマー・ストリップで加熱される。このポリマー・管内を生物学的適合性のある流体が流れる。このアプローチは管の長さ方向に沿って均一な加熱効果が得られる点で有望である。しかし、加熱装置としての導電性ポリマーの使用は、エネルギー的に非効率的で、高い動作電圧を必要とし、医療用のＩＶのアプリケーションに対しては安全面でのリスクがある。さらに、ポリマー材料は熱伝導性が悪いために、管内を流れる流体の温度を測定することは不可能である。これは、流路に直接温度感知素子を挿入するために管に開けられた穴をシールする問題があるからである。

それ故に、様々な環境状態の下で使用するできる安全で小型の流体加熱装置の必要性があり、さらに、連続的に調整可能な所望温度で静脈へ流体を移送し加熱する装置の必要性がある。これにより低体温症の発症を防止する。

本発明は流体流を加熱する装置である。特に、本発明は、静脈内に流体を送達するために、流体が流れる金属製の管の壁に電流を生成することにより、流体流を加熱する装置である。

静脈内の流体流の送達のために、初期温度から所定の温度まで流体流を加熱する本発明の装置は、
（ａ）金属製の管と、
（ｂ）前記管に配置された温度検出装置と、
（ｃ）前記温度検出装置に接続して配置される制御装置と
を備え、
前記管は、入口と出口とを有し、前記入口は、初期温度で流体流を受け取り、前記出口は、前記流体流を所定の温度で放出し、
前記温度検出装置は、前記管に沿った場所で、前記流体流の温度を表す出力を生成し、
前記制御装置は、前記管の壁の長さ方向内に流れる電流を生成し、
これにより前記壁内で発熱して、前記流体流を出口で所定の温度にまで加熱することを特徴としている。

本発明の一実施例によれば、前記温度検出装置は、前記管の外部表面に接触して配置される感温素子を有する。
本発明の一実施例によれば、前記管の最小壁圧は、１．４ｍｍ以下である。
本発明の一実施例によれば、前記管の最小壁圧は、０．４ｍｍ以下である。
本発明の一実施例によれば、前記管は、５Ｗ／ｍ．ｋ以上の熱伝導率を有する材
料で形成される。
本発明の一実施例によれば、前記管の電気抵抗は、１５オーム以下である。
本発明の一実施例によれば、前記管の電気抵抗は、５オーム以下である。
本発明の一実施例によれば、前記管は、ステンレス・スティール製である。
本発明の一実施例によれば、前記制御装置は、第１電流と第２電流を生成し、前記第１電流は、前記管の壁の第１長さ内を流れ、前記第２電流は、前記管の壁の第２長さ内を流れる。

本発明の一実施例によれば、前記入口から出口に流れる流体流は、前記第１長さと前記第２長さ内を通過し、前記温度検出装置は、前記流体流の温度を表す出力を生成し、前記温度検出装置は、（ａ）前記第１長さから第２長さへの遷移部分近傍の流体の温度の出力表示と、（ｂ）前記第２長さを通過した後の流体の温度の出力表示とを生成する。

本発明の一実施例によれば、前記制御装置は、前記第１電流を生成し、前記初期温度と所望温度との温度差の大部分を無くすよう、前記第１長さに沿って通過する流体流を加熱し、前記制御装置は、第２電流を生成し、前記温度差の残りの部分を無くすよう、前記第２長さに沿って流れる流体流を加熱し、前記出口で、前記流体流の所望の温度を達成する。

本発明の一実施例によれば、前記管の第１長さと第２長さは、前記管の中間部分で接続され、前記温度検出装置は、感温素子を有し、前記感温素子は、前記中間部分の外側表面と熱的に接触して配置される。

本発明の一実施例によれば、前記温度検出装置は、感温素子を有し、前記感温素子は、前記出口近傍の流体流内に配置される。本発明の一実施例によれば、前記管は、電気的絶縁層の内部コーティングを有する。本発明の一実施例によれば、前記管は、その表面の大部分の上に断熱カバーを有する。本発明の一実施例によれば、前記管と前記温度検出装置と前記制御装置は、携帯用ハウジング内に収納される。

本発明の一実施例によれば、前記ハウジングは、バッテリを有し、前記バッテリは、前記制御装置に電力を与え、外部との電源の接続なしに、装置の全ての動作が可能となる。本発明の一実施例によれば、前記制御装置は、再使用可能な装置として実現され、前記管は、１回使用の交換可能な要素として実現される。本発明の一実施例によれば、（ｄ）前記制御装置に接続して配置された流量計をさらに有し、前記流量計は、前記管内を流れる流体流の流速を測定する。本発明の一実施例によれば、（ｅ）前記管に接続される流体流ポンプをさらに有し、前記流体流ポンプは、前記管内を流れる流体流の所望の流速を生成する。本発明の一実施例によれば、（ｆ）前記制御装置に接続されるフロー・遮断弁をさらに有し、前記フロー・遮断弁は、前記管内の流体流を選択的にシャットオフする。

輸液バッグから患者の身体内の注入点へ流れる流体を加熱する本発明の流体 加熱装置を表すブロック図。 図１の装置の部分断面図で、複数の電圧印加端末と複数の温度センサとを示し、これらを制御装置を使用して装置の温度を監視し、本発明の流体加熱装置の全ての端末あるいは一部の端末の電圧を調整する状態を表す図。 制御ブロックを表す図で、平行に配置された加熱管のレイアウトと、流体流の制御と、測定装置を表す図。 制御ブロックを表す図で、螺旋状に配置された加熱管のレイアウトと、流体流の制御と、測定装置を表す図。 内部絶縁層を具備しない加熱用管の部分断面図。 内部絶縁層１７９を具備する加熱用管の部分断面図。 本発明の加熱装置の流体入口部分の取り扱い部品の部分断面図で、外部流体に接続される管接続アダプタと、フローポンプと、印加電圧端末と、温度センサを表す図。 本発明の加熱装置の流体出口部分の取り扱い部品の部分断面図で、外部流体に接続される管接続アダプタと、フェイルセーフ弁と、流量センサと、流入温度センサと、印加電圧端末と、温度センサとを表す図。

本発明の装置１００は、静脈内に流体を注入するために、初期の温度から所望の温度まで流体流を加熱する装置である。本発明の装置１００は、細長い管１２０を有する。この管１２０は、金属製で、入口１０２と出口１０４とを有する。この入口１０２には、初期温度で流体が入る。出口１０４は、所望の温度で流体を送出する。少なくとも１つの温度検出装置が管１２０に配置される。温度検出装置は、管１２０に沿って１箇所あるいは複数箇所で流体の温度を示す出力を生成する。制御装置１４０は、前記温度検出装置に接続され、管１２０内の壁の長さ方向内に流れる電流を生成する。これにより管１２０内の壁内で発熱し、流体を加熱し、出口１０４で所望の温度まで加熱する。

これまでの説明で、本発明の装置は、従来の装置に対しいくつかの利点がある。第１に、管１２０の壁内を流れる電流により電気的に加熱することにより、流体流を徐々にかつ制御しながら加熱することができる。同時に金属製の管を用いることにより、低い動作電圧が可能となる。これは安全上重要なことであり、流体温度の管１２０の壁を通した正確な検出が容易となる。これは金属材料はポリマーより壁を薄くでき、かつ高い熱伝導率が得られるためである。この結果は、上記に議論した。特許文献１０の導電性ポリマーで、管を形成するのに対し大きな利点がある。これらの利点とその他の利点について以下説明する。

本明細書及び特許請求の範囲で使用される用語について規定する。「約」は、特に断りのない限り、±２０％未満の範囲を意味する。

用語「調整された正常な体温」とは、約３７℃を意味する。この場合「約」とは、０．２℃の温度差を意味する。用語「金属製」とは、金属あるいは金属合金を意味する。用語「ステンレス」とは、最低１０．５％のクロムを含有する鉄合金を意味する。

「温度検出装置」は、所定の場所での温度の測定を行う装置を意味する。温度検出装置の実施例において、所定の場所に熱的に接触して留置される要素は、「感温素子」と称する。感温素子の一例は、温度計（ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）、電熱対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｓ）、温度感知抵抗器（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔｏｒｓ：サーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｓ：電気抵抗の温度係数が大きい半導体を使った温度に敏感な抵抗体）と抵抗温度検出器（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ））、バイメタル温度計（ｂｉ−ｍｅｔａｌ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）、半導体温度計（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）、水晶温度計（ｑｕａｒｔｚ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）、光ファイバ温度計（ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃｓ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）、超音波温度計（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒｓ）を含む。

図１において、入口１０２は、管１６に接続されるコネクタを具備する。この管１６は、輸液バッグ１２からの温まっていない流体を輸送する。出口１０４は、管１８に接続されるコネクタを具備する。この管１８は、温まった流体を患者の注入点に輸送する。管１６、１８とコネクタは、用途に合わせた様々なコネクタ・管で実現でき、一般的に標準の医療用輸液セットの構成要素である。好ましくは、本発明の装置１００は、複数の市販されている輸液管・ポート（ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｔｕｂｅ ｐｏｒｔｓ）に接続される。

本発明の一実施例によれば、装置１００は、表示スクリーン１４２を有する。この表示スクリーン１４２は、システム・パラメータを表示しモニタし又システムの警報を見えるようにする。

本発明の一実施例によれば、装置１００は、遮断弁１４６を有する。この弁１４６は、管１２０の中を流れる流体を選択的にシャットオフする。弁１４６は、制御装置１４０へ接続することにより、電気的に動作し、装置の誤動作を示すエラー状態の発生に応じて（例、流れの閉塞、減少、過熱等）、又はフェイルセーフ・ボタン１４４を手動で押したことに応じて、動作する。いずれの場合にも、制御装置１４０は、流体の流れを止め、流体の加熱を遮断する。他の実施例として、直接手動で動作する弁１４６も具備することができる。

本発明の一実施例によれば、装置１００は、オーディオ・アラームを有する。このオーディオ・アラームは、制御装置１４０に接続されて、誤動作の発生に基づいて、可聴警報信号を提供する。

図２において、装置１００は、加熱された管１２０と制御装置１４０とを有する。この管１２０は、金属製で流体を温め輸送する。一方、この制御装置１４０は、電源を有する。電源は、１つあるいは複数個の輸液バッグからの流体流を初期温度（例、平均貯蔵温度である４℃）から所望の温度（例、正常な体温）まで加熱する。正常な体温の温度設定は３７℃であるが、ＩＶの使用な特殊なアプリケーションにおいては、４９℃の温度が望ましい場合もある。加熱された管１２０は、電位が制御装置１４０により管の一部あるいは全てに沿ってかけられると、抵抗性のヒータとして機能する。本発明の一実施例によれば、電圧が管１２０の端部近傍の電圧端子１２２にかけられる。他の実施例においては、複数の電圧端子１２２が、管１２０の長さＬに沿って分配して配置される。制御装置１４０が、電流を隣接する電圧端子１２２の間に独立してかける。これにより管１２０の長さ方向に沿った加熱プロファイルを制御できる。例えば、初期温度から所望温度近傍まで、管の第１長さに沿って急速に加熱し、その後、管の第２長さに沿って微細な温度調整を行うようにすることもできる。

独立して制御するよう管を２つの部分に分割することは、入口１０２に入る流体流の温度の時間的な変動を保証できる。感温素子１６０は、温度検出装置の一部を構成し、複数の電圧端末１２２の間に搭載されて、管１２０の各長さ部分Ｌ１、Ｌ２、．．．．、Ｌｉの温度を検出する。より好ましくは、各加熱された長さの間の遷移部分の近傍で、特に最後の長さの端部の近傍で測定するのが好ましい。選択的事項として、管の壁内で発生する熱に起因する潜在的な温度測定誤差を最小にするために、感温素子を、非加熱中間部分（即ち、加熱される管の隣接する部分を接続する部分）の外側表面に、熱的に接触して配置してもよい。

本発明の一実施例においては、装置１００は、緊急の場合、例えば、野戦病院（ｆｉｅｌｄ ｈｏｓｐｉｔａｌｓ）で使用されるのに適した携帯装置である。このために装置１００は、外部電源に接続することなく使用できる独立型の装置である。流体を加熱するパワーは、内部電源、例えば、バッテリや燃料電池である。これらは、制御装置１４０の一部で実現される。電力供給は、車両−航空機−船舶の電源に、又は電力源に接続することにより、あるいは手動充電器（ｍａｎｕａｌ ｒｅｃｈａｒｇｅｒ）で再充電できる。燃料電池の場合には、燃料カートリッジを交換することで燃料を供給できる。

本発明の一実施例において、管１２０の長さＬは、１ｍ−６ｍの範囲にあり、好ましくは約３ｍ−５ｍである。管１２０の直径Ｄは、０．８ｍｍ−８ｍｍの範囲であり、好ましくは約２．８ｍｍである。この管の壁厚は、０．０５ｍｍ−１．４ｍｍであり、好ましくは０．１ｍｍ−０．４ｍｍの範囲である。この壁の厚さの範囲は、ポリマー材料を用いた場合よりも遥かに薄く、これにより装置を小型にできる。さらに又、管の金属材料の熱伝導率は、５Ｗ／（ｍ．ｋ）以上であり、通常１０Ｗ／（ｍ．ｋ）以上である。この壁の薄さと高い熱伝導率の組み合わせにより、壁を通した温度測定が遥かに正確となる。

本発明の一実施例によれば、管１２０は、医療用のステンレス製管である。この種の管を用いる利点は、加熱に伴う熱的劣化を回避できる点である。用語「熱劣化（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）」は、管の過熱であり、過熱は、例えば、管中に流体が流れておらず空気を含んだ状態で電源を入れることで発生する。この場合管は、溶融し得るか、好ましくない物質が流体中に放出し得る。

さらに従来使用されていたポリマー製管の熱伝導率は、０．１２−０．４２Ｗ／（ｍ．ｋ）の範囲にあるが、本発明のステンレス製の管は、１０Ｗ／ｍ．ｋ以上の高い熱伝導率を有する。ステンレスは、遥かに良好な熱導体である。

このステンレス製の管の他の利点は、極端な環境状態、例えば、霜、湿度、熱、直射日光に曝される等の状態においても、材料の特性が永続的で安定している点である。管１２０は、その特性を変えずに長期間保存できる。

管１２０の長さと厚さは、この管１２０の内部表面を通して、連続的でゆっくりと均一に正確に加熱する際、高いエネルギー効率を達成できる。管１２０の高い熱伝導率により、熱効率は、管１２０の壁の厚さから流体に直接接触する内部表面に伝導することにより高まる。この高い熱効率によりエネルギー消費が最小となる。エネルギー効率は、管１２０の外側表面の大部分に断熱カバーを具備することにより、さらに向上する。この断熱カバーは、管を包囲するスリーブの形態で開口を有する。この開口は、電気的接続と感温素子の接続用に用いられる。

本発明の一実施例によれば、管１２０の内側表面は、電気的な絶縁材料でコーティングされる。このコーティングは、生物学的適合性の材料製である。コーティングの厚さは、最小（通常、１／１０ｍｍ）で、金属製管の伝熱特性の劣化を最小にする。

本発明の一実施例によれば、管１２０は、廃棄可能で、制御装置１４０から切り離され、置換可能である。これにより、高価な制御装置の再利用が可能であり、かつ流体流に接触する素子（例、管）が廃棄可能になり、各使用毎に無菌状態を維持できる。別の構成において、管１２０は、再使用可能でもよい。この場合、管１２０を取り外し可能に取り付けて、制御装置１４０への損傷なしに管の殺菌を可能とするようにする。

制御装置１４０は、温度検出装置を有する。この温度検出装置は、管１２０の内部を流れる流体の温度を測定する。温度検出装置は、高解像度のシステムで、測定された温度を小数点以下の温度（℃）まで測定できる。これらの測定値に基づいて、制御装置１４０は、流体流の出口温度を０．１℃のレベルで正確に設定し、広範囲の流速に渡って、前記の設定可能なレベル以上の精度に調整する。一実施例では、温度検出装置は、感温素子１６０を有する。この感温素子１６０は、管１２０の外側表面に配置されて、管１２０の温度を検出する。上記したように、管１２０の特性は、管１２０の外側表面の温度が管１２０の内側壁の温度と同一となるよう選択される。流体と管の外側との間に、僅かな温度差でも問題となる場合には、校正値が計算されるが、これは現在の流体速度の情報に基づいて行われる。選択的事項として、別の感温素子１６２を、出口１０４の近傍の流体流内に留置し、患者に流体が導入される前に、その流体の最終温度を確認することもできる。

図３、４を参照すると、本発明の装置１００のさらなる特徴を示す。図３、４の実施例は、管１２０が、コンパクトな形態で効率的なパッケージを形成するか否かの点異なる。図３においては、平行な管のセクションのグリッドがあり、その中を流体が前後（上下）に行き来する。一方、図４においては、管１２０は、二重のスパイラル形態で実現される。これら両方とも、細い管を整形して形成するために、標準の工具が使用される。これらは、一旦組み立てると自己支持形で安定している。

入口１０２と出口１０４のさらなる特徴を図６、７に詳細を示す。図６を参照すると、入口１０２に、ポンプ２００と、制御装置１４０からの加熱用の電圧を加える端子１２２と、感温素子１６０とを有する。ポンプ２００は管１２０内を流れる流体の所望の速度を生成する。図７を参照すると、出口１０４に、感温素子１６０と、制御装置１４０からの加熱用の電圧を加える端子１２２と、埋設した感温素子１６２と、管１２０内を流れる流体の速度を測定する流量センサ２１２と、遮断弁１４６とを有する。

図３、４は、制御装置１４０の実施例の詳細を示す。制御装置１４０は、汎用処理システムを用いて実現される。この汎用処理システムは、適宜のソフトウェアと専用のハードウェアあるいはファームウェアまたはそれらの組み合わせで動作するプロセッサを含む。これらのものは全て、装置１００の他の構成要素と相互に作用し合う他の周辺ハードウェアと組み合わせて使用される。これらは全て当業者には明らかである。さらに制御装置１４０に属する様々な機能は、複数の個々のユニットの間で分割することもできる。これらは設計的選択事項である。図３、４に示す制御装置１４０のさらなる機能要素は、流量メータ２１２からの出力を受け取りポンプ２００を駆動するフロー制御２２０と、所望の電圧を端子１２２に加える電圧電源制御装置２２２と、感温素子１６０、１６２と相互作用する温度監視２２４と、様々な種類の電源からパワー入力を受け取ったりバッテリのチャージを管理する多目的電源調節装置２２６と、手動のフェイルセーフ・ボタン１４４の様々な誤動作状態と機能を検出し、遮断弁１４６を駆動したり加熱装置を遮断したりするフェイルセーフ・モジュール２２８とを有する。

制御装置１４０は、管１２０全体で少なくとも３箇所で流体の温度を監視し、これにより装置１００の流体温度を安全に監視する。本発明の一実施例においては、装置は、３８−３９℃の範囲で選択された温度で流体を送達するよう設定される。これは例えば、低体温症の治療期間行われる。

図５ａ、５ｂは、管１２０の詳細を示す。管１２０の外側表面に配置された感温素子１６０が、管１２０の温度を測定する。感温素子１６０は、管１２０に当てて保持される。必要に応じて、絶縁性接着層１９２により管１２０に対し電気的な絶縁を施してもよい。前述したように、感温素子１６２は、流体管路の内側に直接配置することもできる。

本発明は、適宜の温度検出技術を用いて実現してもよい。一般的に電気接触温度計技術が用いられる。この場合、感温素子が温度を測定すべき対象物に接触して配置される。これの適宜の温度測定技術は、適宜の検出回路と組み合わせたサーミスタを用いる。他の実施例としては、段落００２４に記載したものがある。

図５ｂは、管１２０内に配置された電気的な絶縁ライニング１７９を示す。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、軽量で携帯型でありかつあらゆる天候条件で取り扱い易いものである。装置１００は、殺菌されており、流体と接触するあらゆる部品は廃棄可能である。

本発明の一実施例によれば、装置１００の操作電圧は、６Ｖ−２４Ｖの間で、最も好ましくは１２Ｖ以下である。装置１００は低く安全な電圧で動作できることは、管の金属材料の抵抗値は１５オーム以下で、より好ましくは５オーム以下であるからである。

本発明の一実施例によれば、本発明の装置は、電力源あるいは屋外での車両の外部電力源に接続される外部電力源により駆動することもできる。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、機械的かつ熱的な衝撃の下でも、高機能で動作の安定性が得られる。これは、管１２０に対し行動的な支持を与えることにより達成できる。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、極限環境条件下でも完全に機能し、動作可能であり、また低電力消費であり、救急医療、救急車、飛行援助、救命ボート、軍隊あるいは戦場でも使用することができる。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、安全弁を有する。この安全弁は、緊急事態が発生した際に、流体流を停止するよう駆動される。制御装置１４０は、さらに一時的あるいは一定の流体流の停止を行う安全機能を有する。この装置は、また手動によるフェイルセーフ・ボタンを有し、これをユーザが利用することができる。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、管１２０を包囲する絶縁体（図示せず）を有する。この絶縁体により、金属製の管１２０を電気的に絶縁しかつ断熱材としても機能する。かくして管１２０は、安価で製造も容易で屋外で使用できる。

本発明の他の実施例によれば、装置１００は、モニタを有する。このモニタが流体流の存在を決め、流体流が停止している時には、装置の動作を遮断する。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。用語「又は」に関して、例えば「Ａ又はＢ」は、「Ａのみ」、「Ｂのみ」ならず、「ＡとＢの両方」を選択することも含む。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

Claims (21)

1. 静脈内の流体流の分配のために、初期温度から所定の温度まで流体流を加熱するための装置であって、前記装置は、
   （ａ）金属製の導管と、
   （ｂ）前記導管に配置された温度検出装置と、
   （ｃ）前記温度検出装置に接続して配置される制御装置と
   を備え、
   前記導管は入口と出口とを有し、前記入口は、初期温度で流体流を受け取り、前記出口は、前記流体流を所定の温度で放出し、
   前記温度検出装置は、前記導管に沿った場所で、前記流体流の温度を表す出力を生成し、
   前記制御装置は、前記導管の壁の長さ方向内に流れる電流を生成し、
   これにより前記壁内で発熱して、前記流体流を出口で所定の温度にまで加熱してなる
   ことを特徴とする装置。
2. 前記温度検出装置は、前記導管の外部表面に接触して配置される感温素子を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記導管の最小壁圧は、１．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記導管の最小壁圧は、０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の装置。
5. 前記導管は、５Ｗ／ｍ．ｋ以上の熱伝導率を有する材料で形成されることを特徴とする請求項２記載の装置。
6. 前記導管の電気抵抗は、１５オーム以下であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記導管の電気抵抗は、５オーム以下であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記導管は、ステンレス・スティール製であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記制御装置は、第１電流と第２電流を生成し、前記第１電流は、前記導管の壁の第１長さ内を流れ、前記第２電流は、前記導管の壁の第２長さ内を流れることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記入口から出口に流れる流体流は、前記第１長さと前記第２長さ内を通過し、前記温度検出装置は、前記流体流の温度を表す出力を生成し、
    前記温度検出装置は、
    （ａ）前記第１長さから第２長さへの遷移部分近傍の流体の温度の出力表示と、
    （ｂ）前記第２長さを通過した後の流体の温度の出力表示と
    を生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記制御装置は、前記第１電流を生成し、前記初期温度と所望温度との温度差の大部分を無くすよう、前記第１長さに沿って通過する流体流を加熱し、
    前記制御装置は、第２電流を生成し、前記温度差の残りの部分を無くすよう、前記第２長さに沿って流れる流体流を加熱し、
    前記出口で、前記流体流の所望の温度を達成する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記導管の第１長さと第２長さは、前記導管の中間部分で接続され、
    前記温度検出装置は、感温素子を有し、
    前記感温素子は、前記中間部分の外側表面と熱的に接触して配置されてなる
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 前記温度検出装置は、感温素子を有し、
    前記感温素子は、前記出口近傍の流体流内に配置されてなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記導管は、電気的絶縁層の内部コーティングを有してなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
15. 前記導管は、その表面の大部分の上に断熱カバーを有してなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
16. 前記導管と前記温度検出装置と前記制御装置は、携帯用ハウジング内に収納されてなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
17. 前記ハウジングは、バッテリを有し、
    前記バッテリは、前記制御装置に電力を与え、外部との電源の接続なしに、装置の全ての動作が可能となることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記制御装置は、再使用可能な装置として実現され、
    前記導管は、１回使用の交換可能な要素として実現される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
19. （ｄ）前記制御装置に接続して配置された流量計をさらに有し、
    前記流量計は、前記導管内を流れる流体流の流速を測定する
    ことを特徴とする請求項１記載の装置。
20. （ｅ）前記導管に接続される流体流ポンプをさらに有し、
    前記流体流ポンプは、前記導管内を流れる流体流の所望の流速を生成してなる
    ことを特徴とする請求項１記載の装置。
21. （ｆ）前記制御装置に接続されるフロー遮断弁をさらに有し、
    前記フロー遮断弁は、前記導管内の流体流を選択的に遮断することを特徴とする請求項１記載の装置。

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