液體加溫或冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多層液體熱交換容器，該容器包括導(dǎo)熱片，導(dǎo)熱片包括至少一包括金屬箔的第一層以及至少一包括生物相容塑性材料的第二層，多層片用于液體容器及系統(tǒng)加熱或冷卻液體，所述系統(tǒng)包括容器及用于容納該容器的液體加熱或冷卻裝置。本發(fā)明還涉及加熱或冷卻液體的方法以及制造所述液體容器的方法，所述加熱或冷卻液體的方法包括將液體環(huán)流通過容器的步驟。
【專利說明】液體加溫或冷卻系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸送加溫或冷卻治療液的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，人們已知構(gòu)造用于加溫或冷卻并輸送治療液的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常結(jié)合電加熱裝置或者加熱或冷卻液體浴器以及一次性熱交換容器，其中電加熱裝置與包含加熱片或電子冷卻裝置。另外，還可將“盒式”容器用作熱交換器。這類“盒式”容器通常由至少兩層塑性材料制成，這兩層塑性材料相互接合，利用高熱或高頻熔接等方法在兩層之間形成液體通路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]通常優(yōu)選塑性材料的原因在于塑性材料較為便宜并易于成型和使用。然而，多數(shù)現(xiàn)有的塑性材料并不能有效導(dǎo)熱。一方面，鑒于塑性材料的傳導(dǎo)性不佳，因此形成容器的塑性片材最好盡可能薄。另一方面，塑性片材的厚度應(yīng)薄至足以能夠確保制造過程中的均勻性以及滿足最終使用的安全性(例如不存在泄漏)。此外，塑料層厚度上的限制還影響了所制造容器的硬度，而通常需要外部鋼架來加固這類容器，從而可置于適當(dāng)位置并插入加溫
>J-U ρ?α裝直。
[0004]除塑性容器之外還可采用金屬容器，金屬容器在熱導(dǎo)性方面的性能通常更優(yōu)于塑性材料，但金屬材料較昂貴、更不易于使用且其生物相容性較差。金屬容器更為堅固且一般無需加固架，但這種堅硬使其制造更為復(fù)雜，特別是容器接觸加溫裝置加熱片的一面必須是平面，從而才能確保良好的貼合并且其接觸面足以在兩元件間提供有效的傳熱。
[0005]本發(fā)明的目的在于緩解上述問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行進一步說明，其中:
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一液體加溫或冷卻容器的示意圖；
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻盒的第一多層結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻盒的第二多層結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻盒的第一液體連接器的示意圖；
[0011]圖5是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻盒的第二液體連接器的示意圖；
[0012]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二液體容器各層的示意圖；
[0013]圖7Α和圖7Β是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻盒的第三液體連接器的示意圖；
`[0014]圖8Α至圖SC是根據(jù)本發(fā)明的第三液體加溫或冷卻容器的示意圖；
[0015]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四液體容器的示意圖；
[0016]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五液體容器的示意圖；
[0017]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第六液體容器的示意圖；[0018]圖12是根據(jù)本發(fā)明的第七液體容器的示意圖；
[0019]圖13A是塑性液體加溫或冷卻容器的液體通道的截面示意圖；
[0020]圖13B是根據(jù)本發(fā)明的液體加溫或冷卻容器的液體通道的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0021]根據(jù)本發(fā)明所述的熱交換容器包括塑料層和金屬層的結(jié)合并結(jié)合使用電加溫裝置或電冷卻裝置或者加溫或冷卻液浴器。所述容器可結(jié)合使用包括加熱片的液體加溫裝置或者包括制冷片的冷卻裝置。舉例而言，冷卻系統(tǒng)尤其可用于在心搏驟停后或心臟手術(shù)過程中保護神經(jīng)，使患者血液的溫度下降一段時間，然后在精確的控制下再使其升至常溫。
[0022]如圖1所示,液體加溫或冷卻容器I包括液體進口 2及液體出口 3。在使用中，液體進口 2與儲液器流體連通，儲液器通常為治療液袋(圖中未示)。在使用中，液體出口 3與患者相連。具有生物相容性的塑料管裝置(如PVC、硅樹脂或聚氨酯管)可用于將進出口 2和3連接至儲液器或患者。
[0023]參照圖2和圖3，容器包括第一層4及第二內(nèi)層5，第一層4包含金屬箔，第二內(nèi)層5包含具有生物相容性的塑性材料。
[0024]優(yōu)選地，金屬箔包含高導(dǎo)性半硬質(zhì)材料，如鋁箔。更優(yōu)選地，金屬箔包含純度最少為98%的鋁箔，如軟質(zhì)鋁箔。最好采用鋁金屬的原因在于其礦藏富饒且價格低廉。此外，可塑性較佳的可延展式鋁箔制品極為常見。亦可考慮采用其他高導(dǎo)性材料，但相較于鋁，銅的生物相容性更差、具有毒性且更為昂貴，鋼的可塑性及傳導(dǎo)性不佳，金的價格過高。
[0025]優(yōu)選地，第一層4的厚度小于60微米。厚度大于60微米的第一層4不能夠具有所需的柔韌性及傳熱性能。第一層4的厚度還應(yīng)薄至足以使其可稍微膨脹，從而可與加熱片保持良好的接觸。如果層4過厚，該層則會變得過于堅硬，必須移動或控制加熱片或熱交換器造成足夠的壓力才能確保有效的傳熱。由于使用金屬箔，第一層4可為液體加溫裝置的加熱片至治療液(或治療液至液體冷卻裝置的制冷片)提供更有效的熱傳遞。另外，在制造容器I的熔接過程中傳遞到系統(tǒng)的能量可實現(xiàn)有效均勻地傳輸。
[0026]優(yōu)選地，第一層4的厚度大于30微米。其原因在于，倘若低于該范圍，金屬箔的硬度則不足以插入加溫或冷卻裝置的開孔中。包含金屬箔的第一層4的優(yōu)勢在于，可使容器I具有恰當(dāng)?shù)挠捕群头€(wěn)定性。一方面，根據(jù)本發(fā)明的容器I的半硬性可使容器I的制造及處理更為容易；另一方面，根據(jù)本發(fā)明的容器I的半硬性可令使用者能夠?qū)⑷萜鱅插入液體加溫或冷卻裝置。使用容器I時，無需任何支撐架或結(jié)構(gòu)即可輕松地將容器I插入液體加溫或冷卻裝置。
[0027]對于較佳的制造過程，值得注意的是，倘若第一層4過厚，則難以形成真空的多層結(jié)構(gòu)，倘若第一層4過薄，則該層的完整性會在結(jié)構(gòu)伸縮的情況下受到破壞。
[0028]更優(yōu)選地，第一層4的厚度為45微米±8%。實際上，金屬箔層4的厚度約為45微米，其密度約為121.50克/平方米，此時熱傳遞與硬度的平衡性最佳。
[0029]層5的材料應(yīng)選擇生物相容性較高、均勻、易于處理、價格便宜、可與層壓過程中所用的粘合劑相容并適于高熱或射頻焊接(容器制造過程)的材料。例如，該材料是PVC (優(yōu)選不含DHP )。
[0030]優(yōu)選地，第二層5的厚度范圍是45微米至75微米。其原因在于，內(nèi)層5薄于45微米的情況下會變得難以制造及處理，并且其表面的厚度不足以能夠有效粘合或熔合至其他層。此外，第二層過薄的情況下，接合點則會過于脆弱，不能承受使用過程中液體的壓力，可能會發(fā)生爆裂。內(nèi)層5厚于75微米時，熱傳遞以及系統(tǒng)性能均會有所降低。最佳地，內(nèi)層5的厚度約為60微米土 10%。
[0031]內(nèi)層5是具有生物相容性的塑料層，在使用中，該層與治療液(例如液體或血液)接觸，由此該層優(yōu)選包含醫(yī)療級塑料。此外，優(yōu)選地，該內(nèi)層5包含熱封材料，該熱封材料用作容器I的兩金屬箔層4之間的熔接材料。
[0032]第一層4及第二層5連在一起或?qū)訅涸谝黄?，從而這兩層可作為單一的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在一個表面上包含內(nèi)層5的生物相容性以及金屬箔層4的物理屬性(如熱導(dǎo)性和半硬性)。優(yōu)選地，利用粘合方式將層4和層5連接在一起。更優(yōu)選地，粘合方式包含高分子粘合劑，如聚酯/聚氨酯粘合劑?？蛇x地，容器I包括第一外層6，該層優(yōu)選包含塑性材料。在一較佳的實施方案中，包含金屬箔的第一層4置于包含生物相容性塑料的第二層5與外層6之間，由此形成三層結(jié)構(gòu)。該第三外層6的添加具有諸多優(yōu)點，例如:
[0033]1、在雙層結(jié)構(gòu)中，包含金屬箔的第一層4暴露在外。由此，制造過程中剃除或脫落并落入液體通道中的小金屬顆?？赡軙篃峤粨Q器受到污染。通過增加第三外層6，第一層4夾于兩個塑料層之間，可防止出現(xiàn)這類污染。
[0034]2、片材包括第三外層6時可獲得堅固的熱焊點，從而可在通道可能發(fā)生破裂的情況下仍可仍受流經(jīng)其中的液體。
[0035]優(yōu)選地，外層6包括包含一種材料的薄膜，優(yōu)選為高分子材料，如聚酰胺或拉伸尼龍(OPA)薄膜。最好采用OPA的原因在于可對其進行諸多改進，例如易于在其表面上印刷。此外，增加該外層6可避免在制造過程中釋放可能具有毒性的金屬顆粒。
[0036]優(yōu)選地，第三外 層6的厚度小于35微米。該層的厚度需足以提供一定的完整性并可在其上印刷，但同時由于其天然的絕緣性，應(yīng)盡可能薄才能確保良好的傳導(dǎo)性。更優(yōu)選地，厚度范圍是15微米至35微米。第三層6的最佳厚度約為25微米土 10%。
[0037]系統(tǒng)所并入的該第三層以及任何可能添加的層應(yīng)連接第一層4和第二層5并作為單一的結(jié)構(gòu)(如上述)。該外層6構(gòu)造成與電加溫的電熱片或冷卻裝置的制冷片相接觸。優(yōu)選地，它具有高生物相容性并且在制造過程中相對簡單干凈地進行處理。在制造熱交換器的熔接過程中，它能夠有效均勻地傳輸系統(tǒng)中所傳遞的熱和能量。
[0038]優(yōu)選地，三層結(jié)構(gòu)的厚度范圍是90微米至170微米。包括粘合劑的三層結(jié)構(gòu)的最佳厚度約為138微米±10%。
[0039]參照圖1，第一層4、第二層5以及可選地第三層6或其他可選層連接在一起形成片材7。優(yōu)選地，容器由兩個片材7制成，這兩個片材連在一起形成流體通道8，從而可使液體從進口 2流至出口 3。優(yōu)選地，液體通道8形成蛇形通路。
[0040]優(yōu)選地，通過在多層片材的特殊區(qū)域應(yīng)用真空或利用壓力的機械應(yīng)力獲得液體通道，從而確定其形狀，例如較佳的蛇形。由于材料的獨特性質(zhì)，其在真空或印壓時能夠保持形狀，能夠更好地形成液體通路并在使用中保持其形狀。因此，液體可基本無阻地在通道中流通，并能確保與熱交換器及加熱/制冷片間的均勻接觸表面。
[0041]液體容器I可以是大體扁平的矩形容器。優(yōu)選地，進口 2和出口 3置于鄰近容器I邊緣的位置?？诓?和3可包括第一部分2a,該第一部分2a基本垂直地從容器I的表面伸出。管10可直接連至第一部分2a的端部(參見圖4)。可選地，口部2和3可包括第二部分2b，該第二部分2b基本垂直地從第一部分2a的端部伸出(或基本平行于容器I的表面)，管10可連至第二部分2b的端部(參見圖5)?？诓?和3或如圖5所示的連接件較佳，其原因在于，相較于如圖4所示的結(jié)構(gòu)，該口 -管構(gòu)造更為緊湊且節(jié)約空間。如圖7A和7B所示，最佳的連接件2和3構(gòu)造設(shè)置成管沿著容器表面延伸，而不是垂直于容器表面。
[0042]參照如圖8A和SB所示的實施例，本發(fā)明所述的液體加溫或冷卻容器可包括形成蛇形通路的液體通道。由于其物理屬性，包括金屬箔的多層薄膜可以任意所需形式簡單成型?？刹捎冒ㄕ婵粘尚汀岢尚突蛘龎貉b置等技術(shù)。優(yōu)選蛇形形狀的原因在于可增加其表面區(qū)域并由此改善傳導(dǎo)性。 [0043]增加表面區(qū)域并由此改善傳導(dǎo)性的另一特征是液體加溫或冷卻容器接觸加溫裝置的加熱片(或冷卻裝置的制冷片)的基本平坦的表面。如圖13A所示，已知的液體加溫塑料容器具有大體圓形或曲形截面。由于制備這些容器所用的塑性材料具有柔韌性，液體通道在填充液體的情況下會趨向于形成環(huán)形或曲形形狀。因此，液體通道與加溫裝置的加熱片實際接觸的區(qū)域顯著減少。
[0044]與之相比，本發(fā)明的液體加溫容器可包括液體通道8，該液體通道8帶有至少一個接觸加溫裝置的加熱片或冷卻裝置的制冷片的基本平坦的表面(參見圖13B)。容器包括金屬層，該金屬層為制造這種表面提供所需的延展性以及剛性。可利用不同的材料組合獲得相似的形狀和硬度，而為了實現(xiàn)這一點，則容器可能需要增加厚度，在此情況下會影響到容器結(jié)構(gòu)及傳熱效果。
[0045]優(yōu)選地，液體通道8具有圓狀的蛇形形狀，即沒有任何角t，便于液體的流動(例如參見如圖8-12所示的容器)。
[0046]在使用中，治療液例如容納于掛在輸液袋支架上的液袋中。例如借助塑料管10，液袋與容器I的進口 2流體連通。例如借助第二塑料管10，容器I的出口 3與患者流體連通。將容器I插入液體加溫裝置，該液體加溫裝置包括加熱器，優(yōu)選兩個加熱片。液體利用泵裝置或重力從液袋流通至容器I的進口 2。液體流經(jīng)蛇形的液體通道8并通過穿過容器I的片材7的加熱片的熱傳遞加熱至適當(dāng)?shù)臏囟??？衫脺囟瓤刂蒲b置調(diào)節(jié)液體的溫度，例如本 申請人:的英國第GB1021898.0號專利申請所述的裝置。加熱的液體通過出口 3流出容器I并借由管10傳輸至患者。
[0047]可選地，將容器I插入包括制冷裝置的液體冷卻裝置，所述制冷裝置可以是兩片制冷片或冷卻或加溫液的液浴器。液體流經(jīng)蛇形的液體通道8并通過治療液向穿過容器I的片材7的制冷裝置的熱傳遞冷卻至適當(dāng)?shù)臏囟取＠鋮s的液體通過出口 3流出容器I并借由管10傳輸至患者。
[0048]本發(fā)明提供一種高性能液體加溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有熱傳遞屬性提高的容器，這種提供主要是由于塑性材料(傳導(dǎo)性較差的材料)厚度的減小、金屬箔層良好的熱傳遞屬性以及為流體加溫件的加熱片(或液體冷卻件的制冷片)與熱交換器中的流體容器之間提供均勻有效的接觸面的恰當(dāng)硬度。
[0049]本發(fā)明所述容器的優(yōu)勢在于，多層結(jié)構(gòu)可在使用時略微膨脹，從而可接觸加熱片并確保更佳的熱傳遞及良好的加溫性能。本發(fā)明所述容器由此控制膨脹的另一優(yōu)勢在于，毋須清空液體容器(即排空容器)即可將熱交換容器從兩片加熱片之間移出。容器膨脹至足以確保與加熱片的良好接觸，卻不會膨脹過大至難以移出加溫裝置。由此，在處理后，可將容器從加溫系統(tǒng)取出，而無需將手術(shù)室中的液袋拆下并再將液袋重新插入恢復(fù)室的另一恢復(fù)系統(tǒng)。反之，在熱交換器是由可膨脹的材料組合制成的情況下，容器在充滿液體時受到壓力，在不排空容器的情況下并不能從加溫裝置移開。
[0050]由于多層箔片的熔接非常容器且均勻，因此本發(fā)明所述容器的制造過程極為簡化，由此可節(jié)省制造成本。另外，不在需要附加結(jié)構(gòu)(如框架)來支撐容器，以使其便于插入熱加溫或冷卻件。此外，用于制造本發(fā)明所述容器的材料均為相對較便宜的材料。
[0051]實施例
[0052]根據(jù)本發(fā)明的容器的多層結(jié)構(gòu)的示例如下:
【權(quán)利要求】
1.一種多層液體熱交換容器，該容器包括一導(dǎo)熱片，該導(dǎo)熱片包括至少一包括金屬箔的第一層以及至少一包括生物相容塑性材料的第二層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中所述第一層包括鋁箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的容器，其中所述第一層的厚度小于60微米且/或大于30微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的容器，其中所述第一層的厚度是45微米±8%。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的容器，其中所述第二層包括PVC膜，例如醫(yī)療級PVC。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的容器，其中所述第二層的厚度小于75微米且/或大于45微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器，其中所述第二層的厚度是60微米±10%。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的容器，其中所述導(dǎo)熱片進一步包括一包括生物相容塑性材料的第三層，例如拉伸聚酰胺膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的容器，其中所述第三層的厚度小于35微米且/或大于15微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中所述第三層的厚度是25微米±10%。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的容器，其中所述容器包括兩個導(dǎo)熱片并進一步包括一成形于所述兩個導(dǎo)熱片之間的流通通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的容器，該容器按照一形狀預(yù)成型，其中所述流體通道包括至少一基本平坦的表面，該表面接觸一加溫裝置的一加熱片。
13.一種用于如權(quán)利要求1至12中任一項所述液體容器的多層片。
14.一種加熱液體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至12中任一項所述液體容器以及一容納該液體容器的液體加溫裝置。
15.一種冷卻液體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至12中任一項所述液體容器以及一容納該液體容器的液體冷卻裝置。
16.—種加熱液體的方法，該方法包括使液體環(huán)流通過如權(quán)利要求1至12中任一項所述容器的步驟。
17.—種冷卻液體的方法，該方法包括使液體環(huán)流通過如權(quán)利要求1至12中任一項所述容器的步驟。
18.—種制造如權(quán)利要求1至12中任一項所述容器的方法，該方法包括提供一片材的步驟，該片材包括至少一包括金屬箔的第一層以及至少一包括生物相容塑性材料的第二層。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中應(yīng)用真空或機械應(yīng)力的壓力形成一流體通道。
20.一種基本如本申請參照實施例及附圖所述的容器。
21.—種基本如本申請參照實施例及附圖所述的系統(tǒng)。
22.—種基本如本申請參照實施例及附圖所述的加熱治療液的方法。
23.—種基本如本申請參照實施例及附圖所述的冷卻治療液的方法。
【文檔編號】A61M5/44GK103608059SQ201280027659
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月9日
【發(fā)明者】阿爾佩托·馬丁內(nèi)斯·阿爾巴拉 申請人:攝爾修斯醫(yī)療有限公司