(57)【要約】対流式加温ブランケットなどの加熱機の熱出力有効度を測定するために、複数のコイル状の金属管を有するように導管構造が設けられている。これら金属管が、人に似た物体の頭部、胴部、および他の動かない部分を形成している。導管構造の入口と出口の間で一本の連続導管を形成するために、可撓管が前記金属管を互いに接続する。その結果、特定の熱容量を持つ流体が、絶え間なく導管構造を流れ得るようになっている。前記入口と出口に位置する温度センサーが、前記入口と出口における流体の温度を測定する。流体の流量と、前記特定の熱容量と、前記入口と出口において測定された流体温度とを用いて、対流式加温ブランケットの熱出力効率を計算してもよい。対流式加温ブランケットの熱出力効率を確認するために、ＦＬＩＲカメラを使用して赤外線画像を得るようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱機の熱出力効率を測定する方法であり、入口と出口を持つ構造に導管を構成する工程ａ）と、流体が前記構造の導管を循環するようにする工程ｂ）と、前記構造の入口と出口における流体の温度を測定する工程ｃ）と、前記導管を循環する流体の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて加熱率を計算する工程ｄ）とを含み、前記構造が前記加熱機に対して適切な位置に配されるように構成され、前記加熱機から前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している方法。
【請求項２】
前記出口から出る流体から熱を取り除いて、流体を所定温度に維持する工程と、前記所定温度の流体を前記入口に戻して流体が前記導管を循環するようにする工程と、前記構造の入口と出口における前記導管を循環する流体の温度を測定し続けて、前記構造の入口と出口との間での更新された流体の温度差を求める工程と、前記導管を循環する流体の流量と前記求めた更新された流体の温度差とを用いて加熱率を再計算する工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程ｄ）が式Ｑ＝（ｄｍ／ｄｔ）・Ｃ・ΔＴを使用しており、ここでＱは加熱率であり、ｄｍ／ｄｔは質量流量であり、Ｃは流れている流体の熱容量であり、ΔＴは前記入口と出口との間における流体温度の変化である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記構造が前記加熱機の上面に横たわる人の形をしているか、前記加熱機により覆われているか、あるいは前記加熱機の一部分の上面に横たわるとともに、前記加熱機の他の一部分により覆われている請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記加熱機が対流式ブランケットを含んでおり、前記対流式ブランケットは膨らまされることが可能であるとともに、空気を通さない２つの層から形成されていて、前記２つの層の内の前記構造に面した一方の層が開口を有していて、被加熱空気が前記開口を介して前記構造に向かって出るようになっている請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記導管が複数の金属管と複数の可撓プラスチック管とを含んでおり、前記金属管が良好な熱伝達特性を持ち、前記工程ａ）が体部を設ける工程を含み、前記体部が前記加熱機に対して適切な位置に配され、前記体部の外面が人型であり、前記体部が胴部と、複数の動かない部分と、内部とを有しており、前記動かない部分が複数の動く関節部により互いに接続されており、さらに前記工程ａ）が前記体部の動かない部分と胴部の外面を前記金属管でくるむ工程と、前記体部の内部においてかつ前記動く関節部において前記金属管を前記プラスチック管に接続する工程とを含んでいて、前記導管が前記体部の周りに嵌合するように形成されて前記構造を成すとともに、前記入口と出口の間で流体の閉じた流路を成す請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記熱を取り除く工程が、前記導管に入る流体の温度を上回る分について、冷却機を用いて前記導管から出る流体に集まる熱を取り除く工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記導管を流れる流体の流量を測定する流量計を設ける工程と、前記流体の流れを所望の流量に維持する工程と、前記導管内の流体の圧力を測定する圧力センサーを設ける工程と、前記導管内の流体の測定されている圧力が所定値よりも高い場合に警報を出す工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記流体が水であり、前記加熱率がワットの単位で表示されて、前記構造が受け取る熱の量を表す請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記構造に対して適切な位置に前方監視赤外線（ＦＬＩＲ）カメラを配して、反射見掛け温度を示す前記加熱機と前記構造の赤外線画像を得る工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
加熱機の熱出力効率を測定する装置であり、導管により形成される構造と、ポンプと、複数のセンサーと、プロセッサ手段とを含んでいて、前記構造が入口と出口を持ち、前記構造が前記加熱機に対して適切な位置に配され、流体が前記導管を循環するよう前記ポンプが働き、前記センサーが前記構造の入口と出口に配置されて、前記入口と出口における流体の温度を測定するように構成され、前記プロセッサ手段が前記導管を循環する流体の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて加熱率を計算し、前記加熱機から前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している装置。
【請求項１２】
前記出口から出る流体から熱を取り除いて、流体を所定温度に維持する温度調整機と、前記所定温度の流体を前記入口に戻して流体が前記導管を循環するようにするポンプとをさらに含み、前記センサーが前記構造の入口と出口における前記導管を循環する流体の温度を測定し続けて、前記構造の入口と出口における更新された流体の温度を求めており、前記導管を循環する流体の流量と前記入口と出口における求めた更新された流体の温度とを用いて前記プロセッサ手段が加熱率を再計算する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサ手段が式Ｑ＝（ｄｍ／ｄｔ）・Ｃ・ΔＴを用いて加熱率を計算し、ここでＱは加熱率であり、ｄｍ／ｄｔは質量流量であり、Ｃは流れている流体の熱容量であり、ΔＴは前記入口と出口との間における流体温度の変化である請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱機が対流式ブランケットを含んでおり、前記対流式ブランケットは膨らまされることが可能であるとともに、空気を通さない２つの層から形成されていて、前記２つの層の内の前記構造に面した一方の層が開口を有していて、被加熱空気が前記開口を介して前記構造に向かって出るようになっている請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記構造がマネキンの複数部分の周りに巻かれた導管を含んでおり、導管が巻かれたマネキンは前記加熱機の上面に横たわるか、前記加熱機により覆われるか、あるいは前記加熱機の一部分の上面に横たわるとともに、前記加熱機の他の一部分により覆われるように構成されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
温度調整機をさらに含んでいて、流体が前記入口から前記出口に流れるにつれて流体に集まる熱を、前記導管に入る流体の温度を上回る分について、前記温度調整機が取り除く請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記導管を流れる流体の流量を測定する流量計と、前記導管内の流体の圧力を測定する圧力センサーとをさらに含み、前記導管内の流体の測定されている圧力が所定値よりも高い場合に警報信号が出力される請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記導管が複数の金属管と複数の可撓プラスチック管とを含んでおり、前記金属管内の流体と外部環境との間で熱を容易に伝達するように前記金属管が構成され、前記構造が体部を含み、前記体部の外面が人型であり、前記体部が胴部と、複数の動かない部分と、内部とを有しており、前記動かない部分が複数の動く関節部により互いに接続されており、前記体部の動かない部分と胴部の外面が前記金属管によりくるまれており、前記体部の内部においてかつ前記動く関節部において前記金属管が前記プラスチック管に接続されていて、前記導管が前記体部の外面において前記構造を形成するとともに、前記入口と前記出口の間で流体の閉じた流路を形成する請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
対流式ブランケットの熱出力効率を測定する装置であり、前記対流式ブランケットが空気を通さない２つの層から形成されているとともに、被加熱空気により膨らまされ得るように構成され、前記２つの層の内の一方に選択的に配置された複数の開口が設けられており、当該装置が導管により形成される構造と、ポンプと、複数のセンサーと、プロセッサとを含み、前記構造が入口と出口を持ち、前記複数の開口のうちの少なくともいくつかが前記構造に面して前記構造に向けて被加熱空気を出すように、前記構造が前記ブランケットに対して適切な位置に配され、特定の流量で流体が前記導管を循環するよう前記ポンプが働き、前記センサーが前記構造の入口と出口に配置されて、前記入口と出口における流体の温度を測定するように構成され、前記プロセッサが前記特定の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて加熱率を計算し、前記ブランケットから前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している装置。
【請求項２０】
温度調整機をさらに含んでいて、前記入口に入る流体の熱を上回る分について、前記温度調整機が前記出口から出る流体から熱を取り除き、この熱を取り除かれた流体が前記入口に戻され、したがって流体が前記導管を循環し、前記センサーが前記構造の入口と出口における前記導管を循環する流体の温度を測定し続けて、前記構造の入口と出口における更新された流体の温度を求めており、前記入口と出口における求めた更新された流体の温度を用いて前記プロセッサが加熱率を再計算する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記プロセッサが式Ｑ＝（ｄｍ／ｄｔ）・Ｃ・ΔＴを用いて加熱率を計算し、ここでＱは加熱率であり、ｄｍ／ｄｔは質量流量であり、Ｃは流れている流体の熱容量であり、ΔＴは前記入口と出口との間における流体温度の変化である請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記構造がマネキンを含み、前記マネキンが胴部と複数の動かない部分とを有し、前記胴部と複数の動かない部分が外面を持ち、前記複数の動かない部分が可動関節部により互いに接続され、前記胴部と複数の動かない部分の外面がコイル状の金属管によりくるまれており、前記金属管内の流体と外部環境との間で熱を容易に伝達するように前記金属管が構成され、前記マネキンの内部においてかつ前記可動関節部において前記金属管が前記プラスチック管に接続されていて、前記入口と前記出口の間で流体が前記導管を絶え間なく流れる請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
向けられた熱を集めるように構成された人型物体であり、内部と外面とを有する体部を含み、前記体部が頭部と、胴部と、複数の動かない部分とを有し、前記複数の動かない部分が動く関節部により互いに接続され、前記頭部と、胴部と、複数の動かない部分の外面が熱伝導性の金属管によりくるまれており、前記体部の内部においてかつ前記動く関節部において前記金属管が可撓プラスチック管に接続され、接続された前記金属管と前記可撓プラスチック管が一本の連続導管を形成して、前記導管の入口と出口の間で流体用の閉じた流路を成し、人型物体に向けられた熱を集めるように構成された流体が前記流路を流れる人型物体。
【請求項２４】
前記入口と出口がポンプ機構の出口コネクタと入口コネクタにそれぞれ接続され、前記ポンプ機構が温度調整機に設けられていて、人型物体と前記温度調整機との間で流体が循環し、前記温度調整機が集められた熱を流体から取り除く請求項２３に記載の人型物体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱機から対象にどれくらいの量の熱エネルギーが伝達されているかについて定量的に評価する方法、およびそのためのシステムに関し、特に対流式加温ブランケットから人体へと出される熱の量の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
対流式加温ブランケットなどの医療用加熱機は、規格化のための組織である国際電気標準会議（ＩＥＣ）により規定されたプロトコルに従って、医療用電気機器規格ＩＥＣ８０６０１−２−３５の下で、現在は検査されている。この‘３５規格において規定されたプロトコルによれば、対流式加温ブランケットが置かれることになる検査ベッドの表面に、複数の校正された温度センサーを設置する。接触表面における各温度センサーは、銅製の四角片に密に接触する熱電対から構成されている。検査ベッドの接触表面の全体にわたって、多数の温度センサーが分散配置されている。検査対象のブランケットに設けられた空気穴または開口が検査ベッドの接触表面を向くように、検査対象のブランケットは検査ベッドの接触表面に置かれる。空気加温器からの被加熱空気によりブランケットは膨らまされ、そして被加熱空気はブランケットの空気穴から外に出る。ブランケットからの熱出力の全体効率を多数のセンサーにより測定された出力熱の温度から見積もることができるように、外に出た被加熱空気の温度は多数のセンサーにより測定される。
【０００３】
対流式加温ブランケットの熱出力効率を測定するこの方法は、特定の空気穴から出た被加熱空気の温度を選択されたセンサーが測定できるようにブランケットを検査ベッドの上に正しく置かなければならないという点で、面倒であり、また特に正確というわけでもない。しばしば使用状態においてエミュレートするために、検査中のブランケットに複数の相異なる場所で重みを掛けなければならない。これは、検査中のブランケットの上面に置かれたマネキンの上面に重りを載せることを含んでいる。さらに、‘３５規格に基づく現在の検査方法においては、空気穴を持つブランケットの表面が常に検査ベッドの接触表面に向いていなければならない。これから検査を受けるブランケットが例えば本発明の譲受人が販売する下敷ブランケットやポンチョ型ブランケットである場合、‘３５規格に基づく検査を適用すると、ブランケットの全体熱出力の測定における精度がより低いものになってしまう。
【０００４】
したがって、加熱機の人への熱出力の有効度をより正確に測定する方法、ならびにそのためのシステムが求められる。前述の対流式加温ブランケットの一つが、ここでの加熱機の例である。ここで求められる方法とは、検査ベッドの接触面に対してブランケットの位置を細かく調整し、そして多数のセンサーにより測定した多数の温度からブランケットの全体熱出力効率を見積もるという面倒な工程を要することなく、より正確な測定を行う方法のことである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明方法は、加熱機から人に与えられる熱の量について、直接的な測定を行う。ここで人は、マネキンの形をした人に似た物体により表される。マネキンは複数の金属管によりくるまれている。既知の熱容量を持つ流体が、これら金属管を通過する。マネキンの胴部と他の動かない部分の周りに、これら金属管が巻かれている。マネキンの内部においてかつマネキンの動く関節部において、ＰＶＣプラスチック管が前記複数の金属管を互いに接続している。したがって、金属管とプラスチック管により一本の連続導管が形成され、流体が絶え間なくこの連続導管を流れ得るようになっており、そしてこの連続導管がマネキンにより支えられている。連続導管の一方の端に入口が設けられ、連続導管の他方の端に出口が設けられている。流体はこの入口から連続導管に入り、出口を経て連続導管から出るようになっている。流体用貯部が出口コネクタと入口コネクタを有していて、この出口コネクタは人に似た導管構造の入口に接続され、一方この入口コネクタは人に似た導管構造の出口に接続されている。流体用貯部は、冷却機などの温度調整機の一部分であってもよい。したがって、温度調整機内のポンプの作用により、流体が連続導管を通過しながら連続導管を循環し得るようになっている。
【０００６】
コイル状の管によりくるまれたマネキン、すなわち導管構造は、対流式加温ブランケットなどの加熱機に対して適切な位置に配され、加熱機から出る被加熱空気がマネキンに向かうようになっている。金属管はアルミニウムで作られていてもよい。熱を容易に伝達する特性を金属管が持っているので、連続導管が受け取った加熱機からの熱は、連続導管を循環する流体に容易に伝達され、それは人に似た導管構造が受け取っている熱の量を表すことになる。
【０００７】
連続導管に入る流体の温度を測定するために、前記入口に温度センサーが設けられている。連続導管から出る流体の温度を測定するために、その出口に別の温度センサーが設けられている。連続導管を循環しながら、流体は導管構造に向けられた熱を受け取る。こうして受け取られた熱は、流体が導管から出るにしたがって、流体によって運ばれる。それゆえ、流体が連続導管に入る時と流体が連続導管から出る時との間で、流体に温度差が生じる。マネキンの周りに巻かれている連続導管、すなわち導管構造の入口と出口に設けられた温度センサーによって測定された温度を比較することにより、前記温度差が求められる。
【０００８】
導管構造の入口と出口の間での流体温度変化、すなわち測定された温度差、および他の容易に得られる情報を用いて、本発明方法は加熱率または人に似た物体が受け取る加熱機からの熱の量を測定することができる。ここで、加熱率はワットの単位で表してもよい。また、加熱機は対流式加温ブランケットであってもよい。さらに、他の容易に得られる情報は、連続導管における流体の質量流量または単なる流量を含んでいてもよい。導管構造に流体を出入りさせ流体を循環させるポンプにより、流体の流量が制御される。この流体の流量は、流量計により測定される。他の容易に得られる情報の別の要素として、使用する流体に固有の熱容量がある。これに関しては、流体の温度に応じて流体の熱容量が変化することに注意すべきである。
【０００９】
いかなる所定時刻においても加熱機の加熱率を求めることができることに加えて、導管構造の入口と出口において流れる流体の温度を連続的に監視かつ測定して、求めた加熱機による加熱率と、求めたその熱出力効率が連続的に更新され得るようにしてもよい。
【００１０】
加熱機から出される熱を直接測定するために導管構造を使用することに加え、あるいはこのこととは別の構成として、人に似た物体が上に置かれているかもしれない加熱機に対して前方監視赤外線（ＦＬＩＲ）熱カメラを適切な位置に配することにより、対流式加温ブランケットなどの加熱機の熱出力を求めるようにしてもよい。このＦＬＩＲカメラにより検出された熱の量は、赤外線画像として表される。この赤外線画像は、熱源から放射されるエネルギーに起因する加熱機の反射見掛け温度を示す。この場合、対象から反射されたエネルギーを熱源から放射されたエネルギーから差し引くことにより、加熱機の熱出力効率についての当て推量を行ってもよい。熱出力を直接測定する上述の方法を補足する手段として、ＦＬＩＲカメラにより得られる赤外線画像を使用してもよい。
【００１１】
それゆえ本発明は、加熱機の熱出力効率を測定する方法に関する。この方法は、入口と出口を持つ構造に導管を構成する工程ａ）と、流体が前記構造の導管を循環するようにする工程ｂ）と、前記構造の入口と出口における流体の温度を測定する工程ｃ）と、前記導管を循環する流体の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて加熱率を計算する工程ｄ）とを含む。ここで、前記構造が前記加熱機に対して適切な位置に配されるように構成されており、また前記加熱機から前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している。
【００１２】
また本発明は、加熱機の熱出力効率を測定する装置にも関する。この装置は、導管により形成される構造と、ポンプと、複数のセンサーと、プロセッサ手段とを含む。ここで前記構造が入口と出口を持ち、前記構造は前記加熱機に対して適切な位置に配されている。流体が前記導管を循環するよう前記ポンプが働く。前記センサーが前記構造の入口と出口に配置されて、前記入口と出口における流体の温度を測定する。前記プロセッサ手段が、前記導管を循環する流体の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて、加熱率を計算する。前記加熱機から前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している。
【００１３】
さらに本発明は、対流式ブランケットの熱出力効率を測定する装置にも関する。ここで、前記対流式ブランケットが空気を通さない２つの層から形成されているとともに、被加熱空気により膨らまされ得るように構成されている。前記２つの層の内の一方に選択的に配置された複数の開口が設けられている。本装置は、導管により形成される構造と、ポンプと、複数のセンサーと、プロセッサとを含む。前記構造が入口と出口を持ち、前記複数の開口のうちの少なくともいくつかが前記構造に面して前記構造に向けて被加熱空気を出すように、前記構造が前記ブランケットに対して適切な位置に配されている。特定の流量で流体が前記導管を循環するよう前記ポンプが働く。前記センサーが前記構造の入口と出口に配置され、前記入口と出口における流体の温度を測定する。前記プロセッサが、前記特定の流量と前記入口と出口における測定された流体の温度とを用いて、加熱率を計算する。前記ブランケットから前記構造が受け取る熱の量を前記加熱率が表している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付図面と連係した本発明の以下の説明により、本発明が明らかとなり、また本発明が最も良く理解される。添付図面は、次の通りである。
【００１５】
【図１】図１は加熱機の熱出力有効度を測定する模範例としてのシステムの図である。
【図２】図２は本発明における患者または人に似た物体の図であり、ここでこの物体はマネキンの形をしていて、その周りに管が巻かれて導管構造を形成している。
【図３】図３は図２における人に似た物体の別の図であり、導管構造の入口や出口に接続する追加的管や弁を示す。
【図４】図４は、本発明の人型導管構造の上に掛けられた対流式加温ブランケットを示す図である。
【図５】図５は、加熱機の熱出力効率、すなわち加熱率を計算する複数の工程を示す流れ図であり、ここで加熱機は例として対流式加温ブランケットである。
【図６】図６は本発明におけるシステムの別な図であり、ここではＦＬＩＲカメラがシステムに追加されている。
【図７】図７は図２の人型導管構造を示しており、ここでは人型導管構造が対流式加温ブランケットの主部分に横たわっており、その胴部前面が対流式加温ブランケットの別な部分により覆われており、また表示器が赤外線画像を表示している。
【図８】図８は、相異なる４つのブランケットのワットで表された出力加熱率、およびＦＬＩＲカメラを用いて得られたこれらブランケットの赤外線画像とそれら直接測定された出力加熱率との対比を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００１６】
図１を参照すると、そこには本発明実施例の模範的な図が示されている。この本発明実施例はベッドあるいは支持体２を含んでおり、加熱機４がその上に置かれている。この例としての図において、加熱機４は膨らませることが可能な対流式加温ブランケットである。従来から知られているように、膨らませることが可能な対流式加温ブランケットは、空気を通さない２枚のシートあるいは２つの層から形成されている。これら２つの層はそれらの外縁において封止されており、ブランケット内に入れられた空気を外に出すことを可能にする選択的に配置された空気穴あるいは開口が、それらのうちの一方の層に設けられている。本発明の譲受人により市場で売られている従来の加温ブランケットが、図４と図７に示されている。対流式加温ブランケットに関するものとして本発明実施例を説明するのであるが、伝導により熱を伝達する他の型の加熱機、例えば加熱パッドや加温ブランケット（電気的や化学的に反応する再循環ゲルを含む）、または出力熱の輻射を用いるものを含む他の非伝導性の加熱機について、それらの熱出力効率を本発明を使用して測定してもよい。
【００１７】
マネキン６の形をした患者あるいは人に似た物体（人型物体）が、加熱機４の上面に置かれている。マネキン６は、その頭部、胴部、および他の動かない部分にコイル状に巻かれた管あるいは導管８を有している。導管のコイル部分を有するマネキンは、図２により良く示されている。これについては後で詳述する。図１に示されている実施例において、マネキンによる支持を要することのない、人に似た構造または他の受熱類似形状に導管を形成したり、巻いたり、あるいは他の方法で導管をそのように形付けてもよいと考えられるので、導管にくるまれているマネキンを導管構造とみなしてもよい。
【００１８】
流体の導管構造に対する出入りを可能にするために、導管構造には入口１０と出口１２が設けられている。入口１０において、温度センサー１４が管内に接続されている。出口１２において、別の温度センサー１６が管内に接続されている。温度センサー１４と１６は、それぞれ導管構造の入口１０と出口１２における流体の温度を測定する。温度センサー１４と１６の各々は、Ｔ型熱電対のオメガ５ＴＣ−ＴＴ−Ｔ−３６−７２でもよく、この場合熱電対はその位置における流体の温度を測定し、得た測定値をアナログ信号としてデータ収集器１８に出力する。データ収集器１８は、例えばナショナルインスツルメンツ製のデータ収集モジュールＵＳＢ−６３４１Ｘシリーズである。入口１０に入る流体は、管２０から供給される。管２０は、入口１０を温度調整機２４の出口側に接続する。温度調整機２４はその入口側に管２２を有し、管２２は導管８の出口１２に接続されている。したがって、閉じた流体回路システムが、温度調整機２４と導管８の間に形成されている。図１に示される本発明実施例では、後で詳述するように、温度調整機２４は冷却機であり、流体が導管８を流れている状態の時に、流体から拾い上げた過剰な熱が温度調整機２４により取り除かれる。温度調整機２４は、米国ペンシルベニア州ピッツバーグにあるフィッシャーサイエンティフィック社の子会社であるサーモサイエンティフィック社から出されている冷却／循環機ＴｈｅｒｍｏＦｌｅｘ１４００でもよい。
【００１９】
管２０により画成される流体路に流量計２６が設けられている。流量計２６は、閉じた流体回路システム内を循環する流体の流量を測定する。流量計２６は、型番ＦＴＢ６０３のオメガフローメータでもよい。流量計２６により得られた測定値は、信号としてデータ収集器１８に送られる。
【００２０】
管２０の内部に圧力センサー２８が設けられている。圧力が高くなり過ぎないようにして、すなわち圧力が所定値を越えないようにして、温度調整機２４の損傷と、閉じた流体回路システムの破裂の回避を保証するために、圧力センサー２８は前記システム内の流体の圧力を測定する。測定圧力値を表示器３０と警報器３２に供給してもよい。この場合、測定圧力値が前記の所定値を越えた時に、警報器３２が警告または警報を発するように構成する。圧力センサー２８は、米国マサチューセッツ州ボックスボローにあるセトラシステム社から市場に出されているセトラプレッシャートランスデューサーであってもよい。温度センサー１４と１６の入口１０と出口１２への管内接続、および流量計２６と圧力センサー２８の管２０への管内接続は、導管８や管２０と２２に沿った流体の流れに影響を与えない良く知られた従来の態様で行われている。
【００２１】
前述のように、温度センサー１４と１６からの各温度信号と、流量計１６からの流量信号は、データ収集器１８に送られる。それから、これらの信号を順番にワークステーション３４に送ってもよい。ワークステーション３４は、良く知られた従来の構成要素のなかでも、特にプロセッサ３６、メモリ３８、および表示器４０を有する。良く知られているように、キーボード、ポインティングデバイス、あるいはライティングタブレットなどの入力器４２をワークステーション３４に接続して、指示や他の入力をそれに与えるようにしてもよい。データ収集器１８からワークステーション３４に送られた信号をメモリ３８に記録し、保存するようにしてもよい。受け取った温度信号と流量信号から加熱率を計算するように、プロセッサ３６はプログラムされている。この場合、マネキン６の周りに巻かれた導管８、すなわち導管構造を流れる流体が受け取る対流式加温ブランケット４から出る被加熱空気からの熱の量を表すように、計算される加熱率が設定されている。
【００２２】
前述のように、対流式加温ブランケット４は、外縁において封止された空気を通さない２枚のシートあるいは２つの層から形成されていて、入口ポート４８に接続された空気ホース４６を介して空気加温機４４から供給される被加熱空気により膨らまされ得るようになっていてもよい。対流式加温ブランケット４の一方の層における空気穴が被加熱空気を当該ブランケットから逃がし、これにより人あるいは患者を温める。この例では、マネキン６の形をした人に似た物体、すなわち人型物体が、対流式加温ブランケット４に対して適切な位置に置かれている。この実施例の場合、マネキン６が対流式加温ブランケット４の上に横たわっているので、空気穴を有する当該ブランケットにおける層が人型物体の導管８に接触している。流体が導管８を流れている時に、導管８のコイル状部に接触、あるいは近接している空気穴が被加熱空気をそれらコイル状部へと向かわせる。その結果、導管８を流れる流体が加熱される。人型物体が受け取る対流式加温ブランケット４から出る熱の量、すなわち当該ブランケットの熱出力効率を計算するために、次の式を用いてもよい。なお、この式については後で詳述する。
Ｑ  ＝  （ｄｍ／ｄｔ）・Ｃ・ΔＴ
ここで、Ｑは加熱率であり、ｄｍ／ｄｔは質量流量であり、Ｃは流れている流体の熱容量であり、ΔＴは入口１０と出口１２との間における流体温度の変化である。
【００２３】
上記の式を米国テキサス州オースチンにあるナショナルインスツルメンツ社によるソフトウエアＬａｂＶｉｅｗにプログラムして、測定した温度信号と流量信号を用いて加熱率を計算するようにしてもよい。
【００２４】
図２に示される導管８にくるまれたマネキン６の形の人型物体が、ベッド２の上の適切な位置に置かれている。人の形のマネキン６は、頭部６ａ、胴部６ｂ、および他の動かない部分を有する。他の動かない部分には、腕部６ｄと脚部６ｅが含まれる。これら動かない部分は、腕部６ｄのひじ部６ｃなどの可動関節部により、互いに接続されている。マネキン６における頭部、胴部、および動かない部分の各々は、金属管または管類によりコイル状にくるまれている。例えば、マネキン６の頭部と首部は、コイル状管８ａによりくるまれている。同様に、マネキン６の胴部６ｂや他の動かない部分は、コイル状の金属管によりくるまれている。良好な熱伝達特性を持つものがこれら金属管として選ばれており、金属管内の流体と周囲環境との間で熱が容易に伝達し得るようになっている。これら金属管を作るために、アルミニウムなどの良好な熱伝導性の金属を使用してもよい。
【００２５】
マネキン６の可動関節部、例えばひじ関節部４８ａ、ひざ関節部４８ｂ、肩関節部４８ｃ、および臀関節部４８ｄにおける可撓ＰＶＣプラスチック管または管類により、これら金属管は互いに接続されている。マネキン６の足部において、これら金属管の端部が対応するプラスチック管４８ｅ１と４８ｅ２にそれぞれ接続されている。プラスチック管４８ｅ１と４８ｅ２は、マネキン６の内部に通じており、他の管に従来から知られているように弁、継ぎ手、およびその他の手段により接続されている。したがって、互いに接続された管が一本の連続的な導管８を形成していて、これら互いに接続された管を流体が妨げられることなく流れ、そして出口１２から出るようになっている。
【００２６】
流体が温度調整機２４に送られるように、出口１２は管２２に接続されている。入口１０は管２０に接続されていて、そこを介して温度調整機２４からの流体が導管８に入る。管２０と２２が導管構造と温度調整機２４とを繋いでおり、これにより流体に関して閉じた流路が形成され、入口１０と出口１２の間を流体が循環し得るようになっている。温度調整機２４の内部にある図示しない貯留器に補充的な流体を貯蔵してもよい。
【００２７】
図３は、マネキン６の周りにおける導管構造の形状を示す別の図である。特に図３は、バイパス弁５０を示している。温度調整機２４を傷めてしまう可能性のある背圧の上昇により人型導管において封鎖が発生した場合に、流体の流れをバイパスするためにバイパス弁５０は使用されている。バイパス弁５０は圧力センサー２８と協働していて、人型導管の内圧が許容値または所定値を越えて上昇するとみなされる場合に、バイパス弁５０はオンして、導管構造に入ることなく流体が温度調整機２４のポンプを通り抜けて流れるようにそのコースを変更する。強調された長方形により示されているバイパス弁５０を、導管８に加えられる入口圧力を調整するためにも使用して、それにより導管８を通る流体に対する特定流量の確立を助けるようにしてもよい。
【００２８】
図４は、マネキン６により表される人型物体の形の導管構造を示している。そこでは、前述のように被加熱空気により膨らまされたブランケット４が導管構造を覆っている。ブランケット４における空気穴を持つ層が導管構造に接触していて、人型物体がブランケット４から出る熱を受ける。図７はポンチョ型の対流式ブランケットを示している。このブランケットは、人型物体の胴部の正面側を覆う部分４ａと、人型物体がその上に横たわる部分４ｂとを有する。それゆえ図７における人型物体は、その胴部正面側とその背面側の両方において、ブランケットからの熱を受ける。なぜならば、この対流式ブランケットにおける空気穴を有する層が人型物体の胴部正面と人型物体の背面の両方に接触しているからである。
【００２９】
図５を参照しながら、本発明方法の処理を行う複数の工程について説明する。工程Ｓ１において、使用する流体の熱容量Ｃを得る。目下の模範的な本発明実施例では、使用する流体が温度２１゜Ｃの水であるとする。このことから、温度２１゜Ｃ（温度６９．８゜Ｆ）の水の密度は９９８．３ｇ／Ｌであり、温度２１゜Ｃの水の比熱は４．１８３ｊ／ｇ゜Ｃであると決まる。工程Ｓ２において、流体の熱容量は分かっており、これがワークステーション３４のプロセッサに入力される一方、コイル状の導管構造の形をした人型物体を、加熱機、この例では対流式加温ブランケットに対して、適切な位置に置く。工程Ｓ３において、流体を人型物体の導管８に特定の流量で入れる。この特定の流量は、質量流量ｄｍ／ｄｔで表してもよい。工程Ｓ４において、導管８の内部を流れる流体の流量と圧力を、それぞれ流量計２６と圧力センサー２８により測定する。工程Ｓ５において、人型物体がブランケットに対して正しい位置に置かれた状態で、空気加温機から出てくる熱処理された空気、この例では被加熱空気によりブランケットを膨らませる。ブランケットが完全に膨らみ、かつ流体が導管を循環するとともに、システムがほぼ定常状態に達するまでの間、この処理を行う。ここでのほぼ定常状態とは、システムの内部と周囲の固定された材料（アルミニウム管、ＰＶＣ管、マネキン、ベッドまたはテーブルあるいは他の検査面、冷却機タンクの壁などを含む）が熱を流体に加えることもなく、熱を流体から奪うこともない状態のことである。例えば流体動作温度を３０゜Ｃ（室温より高い８６゜Ｆ）に設定した場合、システム起動後、固定された材料が定常状態温度に達する前に、しばらくの間はそれら材料は熱を吸収する。仮にシステム起動直後に測定を行った場合は、流体以外の材料が熱の一部を吸収することになるので、流体に加えられる見掛け上の熱は不正確に低くなってしまう。このことが、上記のように使用する流体を室温、すなわち温度２１゜Ｃにして、処理開始時にシステムを可能な限り定常状態温度の近くにする主な理由である。定常状態に達した後、工程Ｓ６で入口１０における流体の入口側温度Ｔｉｎを測定し、工程Ｓ７で出口１２における流体の出口側温度Ｔｏｕｔを測定する。センサー１４と１６により測定された入口側温度と出口側温度を示す信号は、流量計６により計測された流量を示す信号とともに、データ収集器１８に送られる。それからデータ収集器１８が、これら収集した信号をワークステーション３４に送る。ここでワークステーション３４を、前述のＬａｂＶｉｅｗプログラミング環境下で動作させるようにしてもよい。ワークステーション３４では、工程Ｓ８において、プロセッサ３６が流体の入口側温度Ｔｉｎと出口側温度Ｔｏｕｔとの差ΔＴを計算する。
【００３０】
温度差ΔＴが計算されると、工程Ｓ９において、導管８に流れる流体を加熱してその温度を入口側温度Ｔｉｎの値から出口側温度Ｔｏｕｔの値へ上げるのに要するワットで表した熱の量、すなわち加熱率Ｑを次式を用いて計算する。
Ｑ  ＝  （ｄｍ／ｄｔ）・Ｃ・ΔＴ
ここで、Ｑは加熱率であり、ｄｍ／ｄｔは質量流量であり、Ｃは流れている流体の熱容量であり、ΔＴは入口１０と出口１２との間における流体温度の変化である。
【００３１】
流体の密度に体積流量を掛けることにより質量流量が得られる。ここで、体積流量は流量計２６により測定されているものである。温度２１℃における水の密度が９９８．３ｇ／Ｌであり、温度２１℃における水の比熱が４．１８３ｊ／ｇ℃である場合、測定された体積流量に密度を掛けることにより質量流量が得られる。したがって上記の式を用いることにより、導管構造、すなわちマネキン６の周りに巻かれた導管８における管が受け取る対流式加温ブランケットから出される熱の量を表す加熱率を次のものとして計算する。
Q = Flow[L/min]・(998.3g/L・１min/60s)・4.183[j/g℃]・ΔT[℃]
ここで加熱率をワットで次のように表してもよい。
Q[Watts] = 65.598・Flow[L/min]・ΔT[℃]
【００３２】
工程Ｓ９における加熱率Ｑの計算の後、処理は工程Ｓ１０に進み、そこでは処理を終わらせるべきか否かについて判断する。処理を終わらせるべきでないと判断した場合、入口側温度と出口側温度（ＴｉｎとＴｏｕｔ）を再び測定し、得られた更新後の温度信号を上述のようにデータ収集器１８に送り、そこからプロセッサ３６に送る。したがって、導管の入口と出口の間における流体の更新後の温度差に基づいて加熱率が再計算され得る。これは工程Ｓ１１として示されている。それゆえ人型物体が受け取っている熱の量について、本発明は連続的かつ直接的な測定を行い得る。換言すると、加熱機、例えば患者に被加熱空気を当てる対流式加温ブランケットの熱出力有効度または熱出力効率について、本発明は直接的に測定することができる。処理を終わらせるべきであると工程Ｓ１０で判断した場合、工程Ｓ１２において処理が停止する。
【００３３】
図６は、前方監視赤外線（ＦＬＩＲ）カメラ５４の追加を示している。対流式加温ブランケットなどの加熱機の熱有効度を測定するために、このＦＬＩＲカメラを使用してもよい。あるいは、上述の本発明方法とともにこのＦＬＩＲカメラを使用して、対流式加温ブランケットの熱出力有効度について、重複検査を行うようにしてもよい。このＦＬＩＲカメラは、米国マサチューセッツ州ボストンにあるＦＬＩＲシステムズ社により製造されたものである。熱源からの赤外線放射の量を検出するために、ブランケット４の上面にあるマネキンの上方にＦＬＩＲカメラ５４は配置されている。この検出からＦＬＩＲカメラ５４は、表示器５６への映像出力のための画像を作る。
【００３４】
前述のように、図７はポンチョ型の対流式加温ブランケットにより覆われている人型物体を示している。ＦＬＩＲカメラ５４により得られた人型物体と対流式加温ブランケットの赤外線画像も図７に示されており、この赤外線画像は表示器５６に映し出されている。
【００３５】
図８は、相異なる加温機により加熱されている相異なる４つのブランケットＡないしＤを示すとともに、本発明方法に従って得られたこれらブランケットＡないしＤの熱出力によるワットで表した加熱率を示している。ここでは、ＦＬＩＲカメラにより得られたブランケットＡないしＤのそれぞれの赤外線画像とともに、ブランケットＡないしＤの直接測定されたそれぞれの加熱率が並べた状態で対比されている。特に縦欄５８は加温機１により膨らまされているブランケットＡ、Ｂ、およびＣを示しており、他方ブランケットＤは加温機２により膨らまされている。人型物体の各ブランケット上の配置状態は、縦欄６０に示されている。前記の加温機を使用した各ブランケットにおいて人型物体が受け取る熱の量が本発明方法により求められており、これらがワットで縦欄６４に示されている。図示のように、加温機１により膨らまされているブランケットＡ、Ｂ、およびＣの熱出力による加熱率は、それぞれ２４７ワット、３１６ワット、および２３３ワットである。加温機２により膨らまされているブランケットＤの加熱率は、２９９ワットである。縦欄６２は、これらブランケット上の人型物体のそれぞれの赤外線画像を示している。ここで、ブランケットＢの赤外線画像における全体的な輝度から明らかなように、このブランケットＢの赤外線画像が、ブランケットＢが最も高い出力加熱率になっていることを裏付けている点に注目すべきである。したがって、ＦＬＩＲカメラにより得られた赤外線画像は、加熱機の加熱率を直接測定する上述の本発明方法が正しくなされているか確認するための補足手段として機能し得る。
【００３６】
本発明には、多くの変形例、部分的変更例、および細部にわたっての変更例が存在する。例えば、マネキンの周囲をコイル状に巻くものとして金属管が示されているが、導管構造は人型物体と異なる形をしていてもよい。また例えば、獣医処置において犬などの被験動物に対して、その長軸方向に沿って導管構造を設けなければならないようにしてもよい。この場合、熱伝達管を非コイル状の長軸方向形状にしてもよい。さらに、流れることが可能であり、かつ熱容量が分かっているものであれば、水以外の流体を使用してもよい。また、金属管を互いにつなぐプラスチック管の代わりに、非プラスチック製の管を含む他の種類の可撓管を使用してもよい。さらに、加熱機の熱出力効率を測定する代わりに、冷却機を加温機で置き換えるとともに、冷却出力に晒された時に凍ることなく導管構造を流れるような流体を使用することにより、冷却機の冷却出力効率すなわち冷却率を監視ならびに測定するように本発明を構成してもよい。それゆえ本明細書で述べられた全ての事項および添付図に示された全ての事項は、説明のためだけのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。したがって本発明の範囲は、添付請求項の主旨と範囲によってのみ限定され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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