流體除氣中的熱交換的制作方法
【專利摘要】在一種變型中，溫度保持設(shè)備包括加熱器（1016），并且能放置到超聲換能器耦合團(tuán)劑（1076）的循環(huán)回路中，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并且操作所述加熱器執(zhí)行對所述液體的溫度控制?？梢暂斎脶槍λ鰣F(tuán)劑處的所述液體的溫度設(shè)置點(diǎn)，例如，正常體溫。在一些變型中，相對于流體流而言開環(huán)或閉環(huán)的設(shè)備可以包括除氣室、聚水器（1012）以及中間冷卻器，它們?nèi)坑烧婵毡茫?024）抽真空。所述室可以被配置并對準(zhǔn)，以使冷凝水自動(dòng)排出。所述聚水器可以通過電動(dòng)聚水器清空器在不需要用戶干預(yù)的情況下自動(dòng)清空，和/或可以由用戶清空。
【專利說明】流體除氣中的熱交換
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對流體除氣，更具體而言，涉及利用熱交換的除氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在臨床和臨床前應(yīng)用當(dāng)中，需要低粘度的流體將高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)換能器耦合至目標(biāo)組織/器官，例如腹部。另一非常薄的耦合介質(zhì)(例如凝膠)層介入，以與患者的皮膚直接接觸。
[0003]諸如水的液體應(yīng)當(dāng)相對純凈，其溶解氧含量應(yīng)當(dāng)小于或等于三百萬分率(3PPM)。否則，高強(qiáng)度聚焦場能夠易于在耦合流體中產(chǎn)生空化氣泡，這能夠阻擋和/或扭曲超聲場。HIFU換能器中的低效主要是其局部生成的熱量的形式。通過沿?fù)Q能器的面，即超聲分界面橫向流動(dòng)并經(jīng)過所述面的液體耦合介質(zhì)連續(xù)去除熱量。
[0004]在換能器質(zhì)量控制和校準(zhǔn)程序期間，在超聲換能器行業(yè)中也常規(guī)使用經(jīng)除氣的水。
[0005]在一種除氣方法中，流體通過由半滲透性材料制成的管而除氣，該材料只允許氣體穿過膜滲透，而不允許流體滲透。這是由于該管的內(nèi)部疏水(即排斥水的)涂層的原因。在該管的外表面周圍應(yīng)用真空。所產(chǎn)生的壓力梯度將溶解氣體從溶液中抽出。可以在Etchells等人的美國專利公開N0.2005/0154309 (下文稱為“Etchells公開”)中找到這種方案的例子，通過引用將其全文并入本文。由于除氣室呈管狀，因而其很適用于閉合回路(即，管線內(nèi))操作。
[0006]在另一種方法中，使密閉容器中的流體受到真空作用。真空降低沸點(diǎn)，從而將流體中的溶解氣體去除(即，沸騰去除)。由于流體必須在一定時(shí)間內(nèi)處于真空條件下的密閉容器中，因而這一方案不適用于閉合回路`/管線內(nèi)操作。相反，這些除氣器通常將按照“批量”模式工作，其中，在進(jìn)行了一定時(shí)間的除氣之后就將有一定量的水準(zhǔn)備好被使用。一般需要大量的用戶交互來生成經(jīng)除氣的水，對其進(jìn)行保持，并將其轉(zhuǎn)移至其最終應(yīng)用。
[0007]這兩種方案都能夠相當(dāng)容易地將水除氣以使溶解氧含量小于或等于1PPM，假設(shè)施加至半滲透管(就中空過濾筒而言)外部或施加至密閉容器(就批量除氣器而言)外部的真空很高。通常，需要處于-27至-29英寸汞柱(Hg)之間的壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一方面，耦合介質(zhì)越冷，其從HIFU換能器去除熱量的效率就越高；然而，當(dāng)其溫度升高到室溫以上時(shí)上面描述的兩種方案都不能對水適當(dāng)?shù)爻龤狻?br> [0009]對于臨床前研究而言，使(與動(dòng)物接觸的)除氣水的溫度保持在動(dòng)物的體溫是有利的。否則，動(dòng)物(其體型有時(shí)能夠與較大尺寸的耦合水團(tuán)劑(bolus)相當(dāng))將遭受不必要的應(yīng)激和不適感，因?yàn)槠鋰L試對其代謝進(jìn)行升高調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償其身體對(較冷的)耦合流體的熱量損失。這對通常在這些程序中處于麻醉狀態(tài)下的動(dòng)物而言尤為艱難，這將進(jìn)一步妨礙該動(dòng)物適當(dāng)調(diào)節(jié)體溫的能力，從而潛在導(dǎo)致不正確的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果，尤其是在依賴于正常的血液流動(dòng)條件的臨床前實(shí)驗(yàn)(即，藥物運(yùn)送實(shí)驗(yàn))當(dāng)中。小型動(dòng)物(即，老鼠、大鼠)尤其處于體溫過低風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中，因?yàn)楹芏嘤糜谂R床前研究的超聲施加器相對于該動(dòng)物而言很大，并且能夠相當(dāng)有效地充當(dāng)熱沉。
[0010]在臨床應(yīng)用(即，使用經(jīng)由含有除氣水的耦合團(tuán)劑耦合至患者皮膚的體外HIFU施加器)中，患者的熱量損失并不像小型動(dòng)物研究的情況下那樣成為一個(gè)大的問題，而是通過對耦合水浴溫度的溫度控制能夠增加舒適感。而且，由于HIFU換能器的效率通常不是100%,因而在處置期間對耦合水有著穩(wěn)定的增溫。盡管可能會(huì)使患者感到舒適，但是太過增溫能夠?qū)е缕つw灼傷，還能夠使HIFU超聲換能器的性能劣化。因而，為了實(shí)現(xiàn)下述目的還需要對耦合流體進(jìn)行有源溫度調(diào)節(jié):對換能器冷卻并使不必要的患者皮膚灼傷/皮膚過熱最小化，同時(shí)始終保持溶解氣體的可接受水平(即，≤3ppm或者≤3mg/L)以避免形成空化氣泡。
[0011]需要一種能夠?qū)︸詈狭黧w除氣、對其溫度加以控制并且按照閉合回路/管線內(nèi)方式工作的系統(tǒng)。
[0012]如上文指出的，在本專利申請的“【背景技術(shù)】”部分描述的兩種方案都不能當(dāng)水的溫度升高到室溫以上時(shí)對其適當(dāng)?shù)爻龤狻?br> [0013]更具體而言，溫水更易于生成水汽，真空也如此。
[0014]其本身不會(huì)造成問題。但是，在溫水(即，通過加熱元件或熱交換器)被生成并同時(shí)被除氣的情況中，特定實(shí)際問題將妨礙適當(dāng)?shù)某龤庀到y(tǒng)工作。
[0015]對于基于中空過濾筒的系統(tǒng)而言，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)本領(lǐng)域的當(dāng)前技術(shù)水平還不能在管的內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)出疏水涂層或膜材料，以允許氣體滲透出流經(jīng)該管的水，同時(shí)避免水和水汽都滲透過該管。具體而言，當(dāng)前的涂層或膜材料允許氣體滲透過它們，并避免水滲透過它們，但是其還允許水汽滲透過它們。因而，水汽在圍繞中空管建立的真空中累積、凝結(jié)、越積越多，最后抵達(dá)真空泵。當(dāng)泵送水汽(而不是空氣)時(shí)真空泵的性能顯著劣化，并且當(dāng)嘗試泵送液體時(shí)其性能將災(zāi)難性地惡化 ，在一定時(shí)間之后，當(dāng)足夠的水汽滲透過膜、在另一側(cè)凝結(jié)并抵達(dá)真空泵時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這種情況。
[0016]在基于批量除氣器真空室的系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)發(fā)生同樣的情況。對溫水除氣將生成顯著更大量的水汽。水汽在真空泵機(jī)構(gòu)上凝結(jié)。這降低了真空水平(因而降低了系統(tǒng)對溫水適當(dāng)除氣的能力)，最后使除氣系統(tǒng)不能工作。
[0017]簡而言之，在高于室溫的溫度下，現(xiàn)有的筒/過濾器將變得水汽飽和，從而導(dǎo)致冷凝和設(shè)備淹沒。這將對它們正確工作的能力產(chǎn)生損害。
[0018]在一些情況下，能夠?qū)⑺龤夂图訙氐狡谕?，之后將該水轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)某晸Q能器耦合團(tuán)劑當(dāng)中，以在特定有限的時(shí)間量內(nèi)(例如，在水再次冷卻之前或者在水因自然吸收了大氣中的氣體而再溶氣之前)提供與目標(biāo)區(qū)域的暖耦合。然而，這樣的布置不方便而且使用起來也不簡單。其還具有有關(guān)臨床前或臨床工作流程的重要意義，該重要意義需要將除氣水保持在特定的溫度。
[0019]在其他情況下，能夠加大真空泵的尺寸，以緩解水汽的影響；然而，盡管這樣做對于較大的穩(wěn)定系統(tǒng)是可能的，但是對較小的臨床系統(tǒng)或便攜式獨(dú)立系統(tǒng)卻不切實(shí)際，在這樣的系統(tǒng)當(dāng)中空間是很寶貴的，而且必須使噪聲水平最小化。
[0020]總之，需要解決下述問題。水汽傾向于凝結(jié)并累積在除氣器過濾筒內(nèi)。其還傾向于凝結(jié)并累積在用于創(chuàng)建水除氣所需的真空的真空泵內(nèi)。最后，還需要水除氣、溫度控制和閉合回路/管線內(nèi)操作功能一起集成到單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，所述系統(tǒng)需要最少的操作人員干預(yù)和控制。
[0021]本發(fā)明涉及解決上文討論的一個(gè)或多個(gè)問題。
[0022]具體而言，通過以某種方式對準(zhǔn)除氣器過濾筒以允許水在重力作用下流出除氣器過濾筒，由此避免凝結(jié)水在除氣器過濾筒中的累積。否則，除氣器過濾筒中的半滲透管道的外表面可能完全浸沒在水中，從而妨礙其對任何額外的水除氣。
[0023]另一種措施是主動(dòng)使水汽冷卻，從而使水一離開所述除氣器過濾筒就迫使其凝結(jié)成室溫或更低溫度下的水。
[0024]另一個(gè)步驟是迫使這種冷水從冷卻器進(jìn)入聚水器，用戶能夠?qū)λ鼍鬯鬟M(jìn)行操作從而將其清空，或者所述聚水器被自動(dòng)清空。因此，水汽以及通過其冷凝而形成的水不抵達(dá)下一階段的真空泵，所述真空泵對前面的聚水器、冷卻器和除氣器過濾筒抽真空。
[0025]根據(jù)文中提出的方案的溫度保持設(shè)備允許其容易地添加至現(xiàn)有的HIFU水管理系統(tǒng)，同時(shí)所述設(shè)備的溫度控制能力使耦合水溫在臨床前試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間上保持在期望設(shè)置點(diǎn)。將除氣和溫度控制結(jié)合到單個(gè)單元內(nèi)簡化了試驗(yàn)設(shè)置和工作流程。最后，除氣器還提供了對當(dāng)前使用的真空批量除氣和水沸騰除氣方法的有吸引力的、簡單并且經(jīng)濟(jì)有效的替代方案。
[0026]所述溫度保持設(shè)備具有加熱器，并且在一個(gè)方面中或者在一個(gè)版本中，被配置為放置到超聲換能器耦合團(tuán)劑的循環(huán)回路種，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并且操作所述加熱器以執(zhí)行對所述液體的溫度控制。
[0027]在一個(gè)子方面中，所述設(shè)備還被配置為設(shè)置固定的工作溫度，并在所述團(tuán)劑處使所述液體保持在所述工作溫度。
[0028]在另一個(gè)子方面中，所述工作溫`度為至少21攝氏度。
[0029]在另一個(gè)子方面中，所述工作溫度為至少36攝氏度。
[0030]在一個(gè)相關(guān)的子方面中，所述溫度控制被配置為在所述團(tuán)劑處使所述液體保持在至少與經(jīng)由所述團(tuán)劑經(jīng)歷超聲暴露的活體人類或活體溫血?jiǎng)游锸軝z者的穩(wěn)態(tài)體溫一樣高的工作溫度。
[0031]在另一子方面中，所述設(shè)備包括開始于所述團(tuán)劑，在所述回路中按照流向處于所述加熱器之前的除氣室。
[0032]在一個(gè)子方面中，所述設(shè)備包括聚水器，并且被配置為使用所述聚水器補(bǔ)償因應(yīng)用溫度控制加熱液體至在上文提到的點(diǎn)處而導(dǎo)致的增加的蒸發(fā)。
[0033]作為另一個(gè)子方面，所述設(shè)備包括在從所述回路引出的流體路徑中處于所述聚水器之前并跟隨在所述除氣室后的冷卻器。
[0034]在一個(gè)替代或補(bǔ)充子方面中，所述聚水器具有出口以及處于所述出口處的允許氣體通過但不允許液體通過的半滲透過濾器。
[0035]在一個(gè)一般子方面中，所述設(shè)備被配置為在臨床環(huán)境內(nèi)的房間到房間之間是可攜帶的。
[0036]作為一個(gè)具體的子方面，所述設(shè)備包括除氣室，所述除氣室被對準(zhǔn)并被配置，使得在除氣期間允許所述室內(nèi)的冷凝水自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下，作為地心引力的結(jié)果而流出所述室。
[0037]在一個(gè)其他子方面中，所述設(shè)備包括除氣室，所述除氣室具有用于所述液體的入口以及處于所述入口處的可更換過濾器。
[0038]在涉及管線內(nèi)操作要么涉及和批量操作的任一者的另一版本中，流體除氣設(shè)備包括除氣室、聚水器和中間冷卻器。所述室、聚水器和冷卻器均被抽真空。
[0039]作為一個(gè)子版本，所述設(shè)備還包括處于所述流體的路徑中的加熱器。所述設(shè)備還被配置為操作所述加熱器以執(zhí)行對所述流體的溫度控制。
[0040]在一個(gè)替代性的或者進(jìn)一步開發(fā)的版本當(dāng)中，所述流體提供超聲換能器耦合團(tuán)劑。
[0041]在另一子版本中，所述設(shè)備被配置為使得所述團(tuán)劑充當(dāng)經(jīng)由所述團(tuán)劑經(jīng)歷超聲暴露的受檢者的支撐平臺(tái)。
[0042]在另一子版本當(dāng)中，所述 設(shè)備還包括加熱器和循環(huán)泵，并且被設(shè)計(jì)為小巧，以在無需手柄的情況能由一只手握起。
[0043]在若干額外子版本之一中，所述設(shè)備包括用于流體的溫度控制的加熱元件以及處于所述加熱元件上的傳感器。所述設(shè)備被配置為基于來自所述傳感器的反饋控制所述加熱元件。
[0044]在額外子版本的另一個(gè)中，所述聚水器被實(shí)施為分離出液體。
[0045]在額外子版本的另一個(gè)中，所述設(shè)備被配置為自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下自動(dòng)清空所述聚水器。
[0046]在額外子版本的另一個(gè)中，經(jīng)歷除氣的流體在閉合回路中循環(huán)，從而在排出之后重新進(jìn)入所述室。
[0047]在另一額外子版本中，所述室被配置并被對準(zhǔn)為使冷凝水自動(dòng)排出。
[0048]在子版本的另一方面中，所述流體是液體，并且所述室被配置為對被用作超聲耦合介質(zhì)的液體除氣。所述室被對準(zhǔn)并被配置為在除氣期間允許冷凝水自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下，作為地心引力的結(jié)果而流出所述室。
[0049]一個(gè)計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)施例以一種用于包括加熱器的溫度保持設(shè)備的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)為特征，所述設(shè)備被配置為放置到超聲換能器耦合團(tuán)劑的循環(huán)回路中，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并且操作所述加熱器以執(zhí)行對所述液體的溫度控制。所述介質(zhì)含有可由處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)各種功能的指令，所述功能包括經(jīng)由用戶控制接收針對所述回路的液體的溫度控制的設(shè)置。
[0050]下文將借助未按比例繪制的下述附圖進(jìn)一步闡述新穎、小巧的溫度控制/流體除氣設(shè)備的細(xì)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]圖1是根據(jù)本發(fā)明的小巧溫度控制/流體除氣設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]圖1通過說明性的非限制性例子示出了溫度控制/流體除氣設(shè)備1000。圖1所示的實(shí)施例尤其適合管線內(nèi)設(shè)備，但是該圖也示出了可用于批量設(shè)備中的部件。首先將討論管線內(nèi)設(shè)備。
[0053]除氣設(shè)備1000包括除氣室(或者“除氣過濾筒”)1004。而且還包括冷卻器1008和聚水器1012。設(shè)備1000的其他部件還包括加熱器1016、自動(dòng)吸引循環(huán)泵1020、真空泵1024、真空計(jì)1028、水容量調(diào)整擴(kuò)充箱1032以及系統(tǒng)填充/排出閥1036。額外的部件是加熱器上溫度傳感器1040或者管線內(nèi)溫度傳感器1044。設(shè)備1000還包括諸如觸摸屏的用戶接口 1048 ;進(jìn)水口管道1052 ;出水口管道1056 ;內(nèi)部水通行管道1060 ;以及外殼1064。設(shè)備1000還包括圖1未示出的一些部件，其中有AC/DC電源、風(fēng)扇和具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的微控制器。
[0054]出口管道1056輸送循環(huán)水1068，這里輸送至諸如HIFU換能器的超聲換能器1072。盡管上文使用HIFU作為例子，但是任何種類的超聲暴露:聚焦、未聚焦、高強(qiáng)度、低強(qiáng)度等都處于文中提出的內(nèi)容的計(jì)劃范圍內(nèi)。
[0055]具體而言，提供作為通過設(shè)備1000循環(huán)的流的循環(huán)水1068。諸如蒸餾水的水1068在來到換能器1072的附近時(shí)起著換能器的耦合團(tuán)劑1076的作用。耦合團(tuán)劑1076充當(dāng)著換能器1072和(待施加在目標(biāo)上的)超聲1080的目標(biāo)之間的耦合介質(zhì)。耦合團(tuán)劑1076被柔性耦合膜1084包含，所述膜覆蓋著換能器1072的超聲分界表面并從所述超聲分界表面延伸出來。耦合膜1084可以由薄的乳膠或硅酮外皮制成。其具有用于連接至管道1052、1056的開口 1088、1092，以支持水1068在閉合回路1096中的實(shí)時(shí)循環(huán)。所述循環(huán)沿圖1中由循環(huán)方向箭頭1100指示的方向。具體而言，對于醫(yī)學(xué)應(yīng)用而言，將采用耦合凝膠1104或者其他用于與目標(biāo)直接接合的耦合介質(zhì)。能夠?qū)⒊?080聚焦到換能器聚焦區(qū)1108上。聚焦區(qū)1108處于諸如醫(yī)療患者的活體人類或者活體動(dòng)物受檢者的體內(nèi)。經(jīng)由凝膠1108實(shí)現(xiàn)與受檢者的皮膚1112的直接接觸。上文指出的設(shè)備1000的部件存在于外殼1064內(nèi)，只是入口管道1052和出口管道1056延伸以突出到所述外殼的外面，就像具有壁式插頭的電線一樣，將觸摸屏1048和風(fēng)扇格柵構(gòu)建到所述外殼的相應(yīng)外壁中或者作為所述外殼的相應(yīng)外壁的部分。
[0056]使在內(nèi)部水通行管道1060中的從循環(huán)泵1020到筒1004的部分內(nèi)的水1068分布到進(jìn)入所述筒的入口上，例如，就像在Etchells公開中那樣。所述分布在半滲透管或毛細(xì)管1116之間以流動(dòng)方式發(fā)生，所述`半滲透管或毛細(xì)管沿縱向貫穿筒1004的內(nèi)部延伸。由于毛細(xì)管1116具有非常小的截面，因而將預(yù)過濾器1118連接至筒1004的進(jìn)水口，以避免毛細(xì)管的阻塞，并延長所述筒的壽命。預(yù)過濾器1118是可更換的，如圖1中的箭頭1119所
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[0057]在筒1004內(nèi)建立的真空抽出作為我們的目標(biāo)的溶解氣體，而且還抽出水汽。
[0058]如上文所述，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對筒1004中的水汽凝結(jié)問題的解決方案在于對所述筒進(jìn)行配置并對準(zhǔn)，以在除氣期間允許冷凝水自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下，作為地心引力的結(jié)果而流出所述筒。能夠通過在筒1004的底部提供開口 1120而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。筒1004被對準(zhǔn)，使得冷凝水1124流出開口 1120。圖1中的箭頭示出了朝向開口 1120的流向1128。從箭頭對1126可以看出，筒1004是可更換的。
[0059]由此避免了管1116被浸沒，浸沒將使得所述管在對任何額外的循環(huán)水1068進(jìn)行除氣的過程中無效。
[0060]然而，必須借助持續(xù)開放的開口 1120，即，冷凝的水汽離開所經(jīng)過的開口從外部施加在筒1004內(nèi)保持的真空。
[0061]相應(yīng)地，仍然存在如何避免冷凝水1124以及排出的水汽抵達(dá)真空泵1024的問題，本方案將同樣地解決該問題。
[0062]作為中間步驟，通往冷卻器1008的入口 1132接收水和水汽，以使殘余水汽在室溫或者更低的溫度下凝結(jié)成水。通過冷卻器與真空泵1024的間接連接對冷卻器1008抽真空。能夠使用Peltier結(jié)、熱交換器或等效裝置構(gòu)造冷卻器1008。能夠使用管1136的網(wǎng)絡(luò)使與Peltier結(jié)的冷端接觸的表面積最大化。使管1136狹窄，以使與其流體內(nèi)容接觸的內(nèi)部表面最大化。使所述管的直徑足夠小，以將所述系統(tǒng)的水汽區(qū)域與真空泵1024隔開。
[0063]在通往聚水器1012的入口 1140處接收冷卻器1008的輸出(即，水和可能的一些殘余水汽)，通過具有排氣口 1142的真空泵1024直接將聚水器1012抽真空。水在處于聚水器1012的底部的池1144內(nèi)累積。使聚水器1012的尺寸足夠大，以允許設(shè)備1000在試驗(yàn)或臨床前研究程序的持續(xù)時(shí)間內(nèi)或者在臨床程序的持續(xù)時(shí)間內(nèi)不間斷地工作。因而，將用戶干預(yù)最小化，并且使工作流程流線化。
[0064]設(shè)備1000可以包括電動(dòng)聚水器清空器1148，電動(dòng)聚水器清空器1148能夠根據(jù)來自其在聚水器1012內(nèi)部的傳感器的反饋工作，所述反饋將指示“聚水器已滿”條件。例如，浮動(dòng)元件能夠破 壞紅外接收器的視線。清空器1148具有電動(dòng)組件，所述電動(dòng)組件自動(dòng)并且在不需要用戶干預(yù)的情況下打開、排空并重新封閉聚水器。這在自動(dòng)放置設(shè)備1000的同時(shí)發(fā)生，否則在這期間“擱置(on hold)”。水能夠排到下沉排放口，例如，這將緩解在相對較長的時(shí)間上的用戶干預(yù)的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)擰松聚水器1012底部的環(huán)形部分，將其拉開接合，并逆向執(zhí)行該過程以將聚水器封閉。在另一實(shí)施例中，聚水器1012具有在不需要用戶干預(yù)的情況下自動(dòng)打開的閥門，該閥門允許聚水器排空。之后，關(guān)閉所述閥門，從而重新封閉所述聚水器?；蛘?，用于清空聚水器1012的用戶可致動(dòng)裝置1148能夠包括聚水器的底部透明杯，所述底部透明杯能夠被旋開以被移除。由用戶每隔一定間隔清空聚水器1012，例如，在設(shè)備1000的工作期間，每隔兩到三個(gè)小時(shí)。在任一實(shí)施例中，聚水器1012都在其出口 1152處具有允許氣體通過而不允許液體通過的半滲透過濾器1156。電動(dòng)實(shí)施例也可以周期性地清空聚水器1012，因此可在沒有聚水器充滿傳感器的情況下實(shí)施。
[0065]這里是電的而非機(jī)械的真空計(jì)1028進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的可靠性。獲得期望溶解氣體水平必須要提供充分魯棒的真空度，例如，-27’ ’ Hg (英寸汞柱)。
[0066]將微控制器(未示出)連接至真空計(jì)1028、加熱器上溫度傳感器1040、電動(dòng)聚水器清空器1148以及觸摸屏1048。
[0067]真空劣化可用作故障檢測機(jī)制。具體而言，在真空計(jì)1028的傳感器內(nèi)累積的水將指示冷卻器1008的故障，或者將指示用戶應(yīng)當(dāng)清空聚水器1012的時(shí)間。在工作期間，真空應(yīng)該測量在-24’’與-29’’Hg之間。
[0068]加熱器上溫度傳感器1040存在于加熱器1016的加熱元件1160上，并且能夠被實(shí)施為(例如)熱電偶或熱敏電阻。微控制器基于來自傳感器1040的反饋控制加熱元件1160。如果測得的溫度低于期望溫度，那么微控制器開啟加熱元件；如果測得的溫度較高，那么微控制器關(guān)閉加熱元件。通過將溫度傳感器1040定位到加熱元件1160本身上，能夠獲得額外的可靠性，因而一旦例如循環(huán)泵1020發(fā)生故障則能夠避免所述系統(tǒng)或部件過熱。將溫度傳感器1040定位到管線內(nèi)就不會(huì)檢測到這種故障，因?yàn)樗?068將無法循環(huán)，也就不會(huì)使溫水經(jīng)過傳感器。備選地或額外地，可以將設(shè)備1000實(shí)施為具有測量水1068的溫度的管線內(nèi)溫度傳感器1044。作為另一種替代方案，能夠?qū)⒑銣仄髦苯舆B接至(一個(gè)或多個(gè))傳感器1040、1044。圖1描繪了筒1004，其開始于團(tuán)劑1076，在回路1096中按照流向處于加熱器1016之前。通過使筒1004處于加熱器1016之前，使水在經(jīng)過所述筒時(shí)的熱損耗最小化。因而，減輕了加熱器1016的占空比。此外，流經(jīng)筒1004的水1068的溫度也比不這樣做的情況要低。這降低了從筒1004中抽出的水汽的量。因此，避免抵達(dá)真空泵1024的冷凝水也更少。因此，降低了用戶聚水器清空頻率，并且能夠在不與所實(shí)施的設(shè)備1000的極限沖突的情況下接納更高的團(tuán)劑溫度?？傊瑢⒓訜崞?016放置到筒1004的后面得到了性能更高的系統(tǒng)。或者，能夠相反將加熱器放到所述回路中更靠前的位置，從而在所述筒之前。
[0069]可由用戶在連接至微控制器的觸摸屏1048上輸入固定工作溫度(或“設(shè)置點(diǎn)”)1164。
[0070]在正在將循環(huán)水1068加熱到輸入的設(shè)置點(diǎn)1164時(shí)指示器1184開啟，在達(dá)到了設(shè)置點(diǎn)時(shí)指示器1184關(guān)閉，如是往復(fù)。在這一點(diǎn)上，后繼的來自除氣室1004和周圍環(huán)境的冷卻令加熱器1016，繼而令指示器1184再次循環(huán)開啟。以這種方式，將在傳感器1040、1044處測得的循環(huán)水1068的溫度保持設(shè)置點(diǎn)1164上。由于水1068的循環(huán)，在團(tuán)劑1076處同樣地保持設(shè)置點(diǎn)1164。
[0071]提供針對設(shè)置點(diǎn)1164的遞減鍵1168和遞增鍵1176。在設(shè)置點(diǎn)顯示面板1180上，具有加熱器工作指示器1184，其在加熱器1016處于工作中時(shí)保持紅色。將測得的真空讀數(shù)1188以及溫度傳感器1040、1044的當(dāng)前讀數(shù)1192顯示到屏幕上。按鈕和讀數(shù)面板的周圍是觸摸屏1048的背景1196，其通常呈現(xiàn)藍(lán)色，但是其通過變紅而對用戶發(fā)出警報(bào)。紅色背景顏色指示清空聚水器的時(shí)間。例如，大約在設(shè)備1000連續(xù)工作2.5小時(shí)之后呈現(xiàn)紅色。
[0072]由于水作為水汽通過筒1004而逃逸，因而調(diào)節(jié)閉合回路1096中的水1068的變化容量。這一點(diǎn)可通過水容量調(diào)整擴(kuò)充箱1032和系統(tǒng)填充/排泄閥門1036實(shí)施。擴(kuò)充箱1032含有“額外的”7jC，以在水1068以水汽的形式離開時(shí)，將額外的水引入到閉合回路1096中。或者，可以利用某種其他補(bǔ)充措施。(即，處于用戶控制之下的以水部分填充的注射器)。注射器或擴(kuò)充箱提供了緩解壓力的措施，由此避免毛細(xì)管1116破裂。如果不這樣做，那么閉合回路設(shè)備1000中的變化的水容量將改變換能器1072的團(tuán)劑1076的水容量(所述團(tuán)劑被柔性耦合膜1084覆蓋，以獲得良好的換能器組件/患者界面)。這樣的變化會(huì)對換能器/團(tuán)劑/目標(biāo)耦合界面造成負(fù)面影響，從而導(dǎo)致所輸送的超聲能量的變化以及聚焦區(qū)1108的位置的改變(因而其不再處于設(shè)定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi))。能夠?qū)uer型鎖或耦合器應(yīng)用到進(jìn)水口管道1052和出水口管道1056上，以快速斷開換能器1072的連接，并且填充團(tuán)劑1076或水1068。
[0073]提供0.lL/min (升每分鐘)的流率。能夠在20分鐘內(nèi)將具有7-8PPM的初始溶解氧含量的一升水除氣到小于或等于IPPM的溶解氧含量。在圖1的右下角示出了沒有其連接和內(nèi)置接口的單元1000。該單元小巧、獨(dú)立、設(shè)備齊全，在臨床環(huán)境中的房間到房間之間是可攜帶的。實(shí)際上，其能夠在無需手柄的情況下由一只手握起。其具有2.7千克(kg)的重量，該重量包括接納安裝在下面的聚水器1012所需的中空支架。包括所述支架的所述單元的尺寸分別就寬度、深度和高度而言為16X25X15，單位為厘米(cm)。
[0074]或者，能夠?qū)⒃O(shè)備1000所附著的團(tuán)劑1200實(shí)施為支撐平臺(tái)1204。圖1所示的團(tuán)劑1200可以圍繞超聲換能器1208。能夠?qū)⒅T如老鼠或大鼠的小型動(dòng)物1212放置到平臺(tái)1204上，并通過耦合凝膠1216使其皮膚耦合至團(tuán)劑1200。出于這一目的，能夠?qū)⑵脚_(tái)1024的尺寸設(shè)置為能夠提供(例如)每邊15到20厘米的正方形的頂部支撐表面。將進(jìn)水口管道1052和出水口管道1056連接至團(tuán)劑1200，以閉合所述回路1096。
[0075]設(shè)備1000被配置為向人類或者動(dòng)物受檢者1112、1212提供具有生理學(xué)重要性或者生理學(xué)舒適度的水溫。其被配置為接納至少與經(jīng)由團(tuán)劑1076、1200經(jīng)歷超聲的活體人類或者活體溫血?jiǎng)游锸軝z者的穩(wěn)態(tài)體溫一樣高的設(shè)置點(diǎn)溫度1164。具體而言，通過設(shè)備1000操縱37°C (攝氏度)的設(shè)置點(diǎn)1164。如果期望較低的設(shè)置點(diǎn)1164，例如，36°C或者大約21或22°C的室溫設(shè)置點(diǎn)，那么設(shè)備1000將克制對水1068的加熱避免超過設(shè)置點(diǎn)，并且將使水保持在設(shè)置點(diǎn)溫度上。實(shí)際上，設(shè)備1000能夠根據(jù)輸入的設(shè)置點(diǎn)1164將所提供的水加熱到至多40°C，盡管也能夠潛在地根據(jù)實(shí)施方式使溫度極限更高。
[0076]設(shè)備1000任選包括處于回路1096內(nèi)的用于向下調(diào)循環(huán)水1068的溫度使之例如低于室溫的制冷器，這一點(diǎn)處于文中公開的內(nèi)容的計(jì)劃范圍內(nèi)。除了加熱器1016，也能夠?qū)嵤┻@樣的制冷器，從而快速緩解對于正常操作而言水溫過高或者對于受檢者舒適度或安全性而言水溫過高的狀況。
[0077]或者，設(shè)備1000能夠以批量方式對水除氣。將進(jìn)水口管道1052和出水口管道1056放置到例如待除氣的水的容器中。通過冷卻器1008、聚水器1012以及根據(jù)文中應(yīng)用于除氣室1004的原理被對準(zhǔn)并被配置的批量除氣器真空室或者室1004本身，為真空泵提供防止水和蒸汽的保護(hù)。
[0078]在一種變型中，溫度保持設(shè)備包括加熱器，并且能放置到超聲換能器耦合團(tuán)劑的循環(huán)回路中，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并操作所述加熱器以執(zhí)行對所述液體的溫度控制。可以輸入針對團(tuán)劑處的液體的溫度設(shè)置點(diǎn)，例如，正常體溫。在一些變型中，相對于流體流而言開環(huán)或者閉環(huán)的設(shè)備可以包括除氣室、聚水器以及中間冷卻器，它們均被真空泵抽真空。所述室可以被配置并被對準(zhǔn)，以使冷凝水自動(dòng)排出。所述聚水器可以自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下由電動(dòng)聚水器清空器清空，和/或可以由用戶清空。
`[0079]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認(rèn)為是說明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。
[0080]例如，可以向設(shè)備1000提供“T”連接器和閥門。
[0081]通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施請求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，量詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對范圍的限制。
[0082]計(jì)算機(jī)程序能夠在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上被瞬間、暫時(shí)存儲(chǔ)，或者被存儲(chǔ)較長的一段時(shí)間，所述介質(zhì)例如是光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)。這樣的介質(zhì)只是從并非暫態(tài)的傳播信號的意義上來講是非暫態(tài)的，但是也包括其他形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如，寄存器存儲(chǔ)器、處理器高速緩存、RAM以及其他易失性存儲(chǔ)器。
[0083]單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度保持設(shè)備(1000)，包括加熱器并且被配置為放置到超聲換能器耦合團(tuán)劑的循環(huán)回路內(nèi)，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并且操作所述加熱器以執(zhí)行對所述液體的溫度控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還被配置為設(shè)置固定的工作溫度(1164)，所述執(zhí)行用于在所述團(tuán)劑處使所述液體保持在所述工作溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，所述工作溫度至少為21攝氏度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，所述工作溫度至少為36攝氏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述溫度控制被配置為在所述團(tuán)劑(1076)處使所述液體保持在至少與經(jīng)由所述團(tuán)劑經(jīng)歷超聲暴露的活體人類或活體溫血?jiǎng)游锸軝z者的穩(wěn)態(tài)體溫一樣高的工作溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括除氣室(1004)，所述除氣室開始于所述團(tuán)劑，在所述回路中按照流向處于所述加熱器前。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括聚水器(1012)并且被配置為使用所述聚水器補(bǔ)償因應(yīng)用所述溫度控制加熱所述液體至所述點(diǎn)處而導(dǎo)致的增加的蒸發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，包括冷卻器(1008)，所述冷卻器在從所述回路引出的流體路徑中處于所述聚水器的前面，并跟隨在除氣室后。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，所述聚水器具有出口(1152)以及在所述出口處的半滲透過濾器，所述半滲透過濾器允許氣體通過，但不允許液體通過。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，被配置為在臨床環(huán)境中的房間到房間之間是可攜帶的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括除氣室，所述除氣室被對準(zhǔn)并被配置使得在所述除氣期間允許所述室內(nèi)的冷凝水(1124)自動(dòng)地且在不需要用戶干預(yù)的情況下，作為地心引力的結(jié)果而流出所述室。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括除氣室，所述除氣室具有用于所述液體的入口以及在所述入口處的可更換過濾器(1118)。
13.一種流體除氣設(shè)備，包括: 除氣室； 聚水器；以及 中間冷卻器， 所述室、所述聚水器和所述冷卻器均被抽真空(1028)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括在所述流體的路徑(1100)中的加熱器，并且被配置為操作所述加熱器，以執(zhí)行對所述流體的溫度控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述流體(1068)提供了超聲換能器耦合團(tuán)劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，被配置使得所述團(tuán)劑充當(dāng)經(jīng)由所述團(tuán)劑經(jīng)歷超聲暴露的受檢者的支撐平臺(tái)(1204)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括加熱器和循環(huán)泵(1020)，并且被設(shè)計(jì)得小巧，使得在無需手柄的情況下能由一只手握起。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括用于對所述流體進(jìn)行溫度控制的加熱元件(1160)，以及在所述加熱元件上的傳感器，所述設(shè)備被配置為基于來自所述傳感器的反饋控制所述加熱元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述聚水器被實(shí)施為分離出液體(1144)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，被配置為自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下清空所述聚水器。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，經(jīng)歷所述除氣的所述流體在閉合回路(1052、1056)中循環(huán)，由此在排出后重新進(jìn)入所述室。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述室被配置并被對準(zhǔn)(1128)，以使冷凝水自動(dòng)排出。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，所述流體是液體，所述室被配置為對用作超聲耦合介質(zhì)(1200)的所述液體除氣，所述室被對準(zhǔn)并被配置使得在所述除氣期間允許所述冷凝水自動(dòng)且在不需要用戶干預(yù)的情況下，作為地心引力的結(jié)果流出所述室。
24.一種用于包括加熱器(1016)的溫度保持設(shè)備的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述設(shè)備被配置為放置在超聲換能器耦合團(tuán)劑的循環(huán)回路中，以對所述回路的循環(huán)液體除氣并操作所述加熱器以執(zhí)行對所述液體的溫度控制，所述介質(zhì)包含可由處理器執(zhí)行以執(zhí)行多個(gè)動(dòng)作的指令，所述多個(gè)動(dòng)作包括下述動(dòng)作: 經(jīng)由用戶控制(11 68、1176)接收針對所述回路的所述液體的所述溫度控制的設(shè)置。
【文檔編號】A61B17/225GK103781428SQ201280043174
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】R·塞普, E·萊維, J·M·I·阿澤維多 申請人:皇家飛利浦有限公司