JP3556698B2 - 流動化患者支持システム - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は粒状材料を通る加圧空気で流動化された粒状材料によって形成された支持面の患者を支持するシステムに関するものであり、特徴的には、患者支持面の温度に渡って改良された制御を有するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
典型的には、米国特許第４，５６４，９６５号（本明細書にも包含される）で示されるような流動化患者支持システムの粒状材料を流動化するために使用される空気は、空気送風機によって加圧される。周囲空気が送風機を通った時、空気の温度は約２０°かそれ以上に上昇される。この空気が流動化支持面で支持された患者に当たると、この空気の温度は患者の保護及び快適さにとって問題になる。
【０００３】
本明細書にも包含される米国特許第４，６３７，０８３号においては、流動化患者支持装置は、流体圧力ジェネレータ手段５０とタンク１５に保持される粒状材料４０を流動化する空気を運ぶ共通圧力マニホルド２９との間に熱交換器５４を配置する。
【０００４】
本明細書にも包含される米国特許第５，０１６，３０４号においては、空気乾燥ユニット８が送風機と流動化ベッドのビードのすぐ下のプレナム室との間の空気の通り道に配置される。流動化用空気の冷却は、空気処理室８で起こり、これは、乾燥空気はダクト４及び分配空間３を通して流動化室２に到達し、横たわり面１ａを通して周囲大気へ戻ることができるように、空気処理室８の空気からの水分を凝縮する。空気処理室８に位置された気化手段７は、コンプレッサ１２とコンデンサ１３とからなる冷却回路の一部である。コンプレッサ１２は、前記の気化手段７に沿って矢印Ｐ_２ の方向へ接続線を通りフレオンのような冷却剤の輸送を調節する。しかしながら、病院のような環境でのフレオンガスの使用は、思いがけない漏れたフレオンが流動化用空気と混ざらないように、概して、特に流動化ベッドにおいては避けられるべきである。
【０００５】
本明細書にも包含される米国特許第４，６０９，８５４号においては、流動化ベッドには、流動化ベッドのビードを含むタンク２に供給される空気を冷却するための冷却器７が設けられる。センサＳ１はビードの温度を感知するためにタンク２に設けられる。ファンモータＦＭは、冷却加圧空気がビードをタンク２で動くように冷却器７の冷却フィンの周りで空気を循環する。
【０００６】
本明細書にも包含される米国特許第４，７２３，３２８号においては、流動化ベッドは管路１０にラジエータ１１を含み、該管路１０は送風機がプレナム室に加圧空気を供給できるようにプレナム室に空気送風機を連結する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要な目的は、支持面の温度を調節するための改良された装置を有する流動化患者支持システムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、効率的な方法で患者支持システムの支持面の望まれた温度を得て且つ維持するために、周囲温度状況と患者支持面のビードのオペレータによって望まれた温度とに対する流動化患者支持システムの加熱及び冷却装置の性能を調和させる改良された装置を提供することである。
【０００９】
又、本発明の他の主要な目的は、患者支持面の環境における監視された温度状況に従って改良された作動効率のために選択的に作動されることができる継続的な段階における流動化患者支持システムの支持面の望まれる温度を調節する改良された装置を提供することである。
【００１０】
又、本発明の他の主要な目的は、流動化患者支持システムを含む部屋で生じた熱を最小限にする冷却手段を使用する流動化患者支持システムの支持面の温度を調節することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、患者支持面にフレオンガスを導く危険性を排除する一方で、流動化患者支持システムの支持面の温度を調節する改良された装置を提供することである。
【００１２】
本発明の付加的な目的及び利点は、後に続く記述で部分的に記述され、その記述から部分的に明らかであり、又は本発明の実施によって理解されうる。本発明の目的及び利点は、添付の請求項で特徴的に指摘された手段及び組み合わせによって理解され且つ達成されうる。
【００１３】
目的を達成し、本発明の目的に従い、そして具体化され且つここで広く記述されるように、流動化ベッドは、ビードを流動化するための加圧空気を提供するための空気送風機と、補助的なファンを有する空気／空気熱交換器と、空気／冷水熱交換器とを含む。補助的なファンを有する空気／空気熱交換器は送風機を出た空気の流れに対抗するように形成され且つ配置され、送風機の出口と空気／冷水熱交換器との間に配置される。
【００１４】
更に、本発明の流動化ベッドは、ヒータと、空気／冷水熱交換器で循環する冷水を提供する離れて配置される携帯できる水冷却器とを含む。その水冷却器は水冷凍ユニットと水ポンプとを含む。水圧減圧器は、空気／冷水熱交換器へ導かれる水漏れを防ぐために、空気／冷水熱交換器に関して形成され且つ配置される。空気／冷水熱交換器のための冷水は又、冷水タップから供給されえる。ヒータは、空気／冷水熱交換器の後で且つ加圧空気が流動化ベッドのプレナムに入る前に配置される。可撓性チューブは、水冷却器から空気／冷水熱交換器まで冷却水を運び、空気／冷水熱交換器から水冷却器まで比較的温かい水を運ぶために提供される。チューブの自由端部、水冷却器及び空気／冷水熱交換器の各々には、チューブが水冷却器と空気／水熱交換器との間で選択的に接続され及び取り外されることができるようにするための適合する雄コネクタ及び雌コネクタが設けられる。
【００１５】
本発明に従って、コントローラが、ヒータ、空気／冷水熱交換器のファン、及び冷却器から空気／冷水熱交換器までの冷却水の流れの作動を制御するためにプログラムできるＥＰＲＯＭ（消去可能なプログラム可能読取り専用記憶装置）の形態で提供される。ソレノイドバルブは、冷却器からの水が空気／冷水熱交換器に入るのを許容されるかどうか調節し、このソレノイドバルブはコントローラによって作動される。
【００１６】
本発明に従って、一対の温度センサは、ビードの温度を監視し且つコントローラにこの温度情報を提供するためにビードの塊に配置される。１つの温度センサは、送風機の出口を出た加圧空気の温度を測定するために配置される。コントローラは、流動化ベッドの環境における現存する温度状況の下で、患者支持面の望まれる温度を維持するのに最大効率のために、ヒータ、ファン、及び水冷却器の作動を制御するように、温度センサからの温度情報、ヒータの作動特性、空気／空気熱交換器、ファン、空気／水熱交換器、及び水冷却器を使用するようにプログラムされる。コントローラは、出来るだけ早くオペレータによって選択されたビード温度を得る上での第１優先目的を据えるソフトウエアで望ましくはプログラムされる。コントローラは望ましくは、一度選択されたビード温度が達成されると、最小限の電気エネルギの消費で得られたビード温度を維持することに優先目的が据えられるように、プログラムされる。コントローラは更に望ましくは、一度選択されたビード温度が達成されると、流動化ベッドの環境に導かれる熱を最小限にしながら得られたビード温度を維持することに優先目的が据えられるようにプログラムされる。
【００１７】
本明細書に含まれ且つ一部を構成する一致する図面は本発明の１つの実施例を示し、記述とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１８】
【実施例】
本発明の好ましい実施例に対して詳細に言及し、その１つ以上の例を添付の図面に示す。各々の例は本発明の説明として提供され、本発明を限定するものではない。事実、当業者にとって、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、様々な変更や変化が本発明においてなされえることは明らかであろう。例えば、１つの実施例の一部として示され又は記述された特徴は、更なる実施例を生み出すために他の実施例で使用されえる。従って、本発明が添付の請求項及びその同等物の範囲ないで生じるこのような変更及び変化を含んでいることを意図する。首尾一貫した参照番号体系が図面全体に渡って維持される。
【００１９】
図１において参照番号１０、図２において参照番号１１で全体的に示された本発明に従うと、流動化患者支持システムが提供されており、ビード１４としても参照されるガラスの微球体１４のような流動化できる粒状材料を覆うために配置された濾過シート１２で形成された患者支持面を含む。図１及び図２で、ビードは参照番号１４で示された特大の円で略図的に示されている。典型的に、そのビード１４はソーダ石灰ガラスからなり、５０ミクロンと１５０ミクロンとの間の範囲の直径を有する。そのビード１４は大きい熱慣性（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｅｒｔｉａ ）を提供するのでビード１４の塊内の温度変化はむしろゆっくり起こる。例えば、ビード１４の典型的な深さ２５ｃｍにおいては１°Ｃだけビード１４の塊の温度を下げるのに３０分から４５分の間の時間がかかる。
【００２０】
流動化患者支持システムは患者用の流動化ベッドを提供し、流動化できる粒状材料の塊を含包するための手段を含むフレーム１６を含んでいる。図１及び図２で略図的に示されるように、含包手段は流動化できる粒状材料の塊を形成するビード１４を保持するためのタンク１８を含む。そのタンク１８は底壁２０及びその底壁２０を通って形成された開口部２２を有する。ビード１４は、タンク１８の底壁２０の近くに空気分配プレナムを形成するためにタンク１８内に形成され且つ配置された拡散ボード２４によって、タンク１８の底壁２０の上方に支持される。空気送風機２８は、開口部２２を通りプレナム２６に入り且つビード１４を流動化するために拡散ボード２４を通って拡散する加圧空気を提供するためにタンク１８のすぐ下に配置された囲い内に配置される。図１及び図２で示されるように、矢印２９で示された周囲の空気は空気フィルタ２７を通って送風機２８に入る。
【００２１】
本発明に従うと、ある手段が流動化できる粒状材料の温度を調節するのに提供される。温度調節手段は望ましくは、粒状材料の塊を流動化するのに使用される空気を加熱する手段と、少なくとも２つの温度センサと、プログラムが組めるコントローラ７４と、流動化できる粒状材料を流動化用空気を冷却する手段とを含む。その冷却手段及び加熱手段は望ましくは、送風機２８を出た後で且つ加圧空気がビード１４を流動化する前に、加圧空気の通り道に配置される。ここで具体化され且つ例えとして図１及び図２で略図的に示されるように、加熱手段は電気抵抗ヒータ３０を含む。ここで具体化され且つ例えとして図１及び図２で略図的に示されるように、冷却手段は空気／空気熱交換器３２と、空気／水熱交換器３４と、空気を空気／空気熱交換器３２に通すために配置された少なくとも１つのファン３６とを含む。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、空気／空気熱交換器３２は、空気／水熱交換器３４の途中に、送風機２８を出た加圧空気の通り道に介在するように形成され且つ配置される。図１で略図的に示されるように、空気／空気熱交換器３２は望ましくは、加圧空気（矢印３３で示される）が空気／空気熱交換器３２のチューブ３５を通って送られるように、フィン及びチューブ熱交換器として形成される。図１及び図２に示されるように、空気／空気熱交換器３２には少なくとも１つの電気的な動力で作動するミニ冷却ファン３６が設けられ、そして望ましくは複数のファン３６が形成される。使用できるタイプの電気的な動力に依存して、冷却ファン３６の適切な実施例は２２０ボルト５０／６０ヘルツのミニ冷却ファンによって提供される。６つの冷却ファン３６が図２で示されているが、８つのファンが望ましい。図１に略図的に示されるように、各々のファン３６は空気／空気熱交換器３２のフィン３７に空気を通すように形成され且つ配置される。
【００２３】
例として図１及び図２に略図的に示されるように、空気／空気熱交換器３２は望ましくは送風機２８のすぐ下流に配置される。空気／空気熱交換器３２をビード１４の流動化に使用される加圧空気の通り道に送風機２８のすぐ後に配置することが、冷却効率を最大限にするのに重要である。空気／空気熱交換器３２（ファン３６が作動していない）が熱伝達のために外部から与えられたエネルギを使用しないからである。空気／空気熱交換器３２の熱の伝達は、交換器の入力部及び出力部の間の温度差によって起こる。空気／空気熱交換器３２に入った空気と周囲空気との間の温度勾配が大きければ大きいほど、空気／空気熱交換器３２はより効率的である。この適用に適切な典型的な送風機が周囲空気の温度を約２１°Ｃほど増加するので、送風機の出力部は温度勾配が最も大きいところに加圧空気の通り道に沿って位置される。従って、最も効率的な熱伝達作動を提供するには、空気／空気熱交換器３２は送風機のすぐ後に位置される。
【００２４】
空気／水熱交換器３４は望ましくは、タンク１８の底壁２０を通る開口部２２の途中に、空気／空気熱交換器３２を出た加圧空気の通り道に介在するように形成され且つ配置される。図１及び図２に略図的に示されるように、送風機２８からビード１４までの加圧空気の流れの方向に従って、空気／水熱交換器３４は、空気／空気熱交換器３２の下流且つヒータ３０の上流に配置される。図２に略図的に示されるように、空気／水熱交換器３４は望ましくは、入口４２及び出口４４を有するプレナム室４０で形成される。流動化用空気は、矢印４６で示されるように、空気が入口４２を通りプレナム室４０に入り且つ出口４４を通りプレナム室４０を出る。図２に略図的に示されるように、プレナム室４０内に配置された複数のフィン３９を通って進むジグザグに長いチューブ３８で略図的に示された他のフィン及びチューブ熱交換器がプレナム室４０内に配置される。チューブ３８は望ましくは熱伝導材料で形成され、冷却水（望ましくは約１５°Ｃ）がチューブ３８内に含まれる。流動化用空気（矢印４６で略図的に示される）はプレナム室４０を通り、チューブ３８及びそこに取り付けられた熱伝導フィン３９と接触するので、熱が流動化用空気（矢印４６で示される）から取り除かれ、チューブ３８の内側の冷却水（図示されていない）へ伝達される。
【００２５】
例として図２から図５に示されるように、冷却手段は望ましくは参照番号４８で全体的に示される水冷却ユニットを含み、その冷却ユニット４８は望ましくは流動化患者支持システムのフレーム１６及びタンク１８から独立して携帯できるように形成される。水冷却器４８又は冷却器４８としても参照される水冷却ユニット４８は空気／水熱交換器３４から選択的に離されて位置できるように形成される。例として図２、図４及び図５に略図的に示されるように、水冷却ユニット４８には雄コネクタ４９及び雌コネクタ５０が設けられる。図２に略図的に示されるように、同様の雄コネクタ４９及び雌コネクタ５０は空気／水熱交換器３４のチューブの対向する端部に外部取付け部として設けられる。
【００２６】
例として図２及び図７に示されるように、可撓性ホースの形状をした第１管路５２は冷却ユニット４８から空気／水熱交換器３４のチューブ３８まで冷却水を運ぶために形成される。第１管路５２は、第１管路５２が空気／水熱交換器３４に選択的に接続及び取り外しできるようにするための雄コネクタ４９が設けられた１つの端部を有する。第１管路５２の反対の端部には、第１管路５２が冷却器４８の１つの端部に選択的に接続及び取り外しできるようにするための雌コネクタ５０が設けられる。
【００２７】
図２及び図７に示されるように、長い第２可撓性ホースの形状をした第２管路５３は空気／水熱交換器３４から冷却器４８まで比較的温かい水を運ぶために形成される。第２管路５３は、第２管路５３が冷却器４８に選択的に接続及び取り外しできるようにするための雄コネクタ４９が設けられた１つの端部を有する。第２管路５３の反対の端部には、第２管路５３が空気／水熱交換器３４のチューブ３８の１つの端部に選択的に接続及び取り外しできるようにするための雌コネクタ５０が設けられる。図２に略図的に示されるように、冷却器４８及び空気／水熱交換器３４の雄コネクタ及び雌コネクタは、オペレータが冷却器４８から空気／水熱交換器３４へ送り込まれた冷却水の流れの意図された方向を逆にしてしまうように第１及び第２管路５２、５３を接続できないように配設される。
【００２８】
図３に示されるように、冷却器４８は水レベリング蓋５４と、ファン５５と、ファンコンデンサ５６と、コンプレッサ５７と、コンデンサ５８とを含む。図４に示されるように、冷却器４８は第１変圧器５９と、第２変圧器６０と、非冷却サーモスタット６１と、水を保持するタンク６２と、冷却水を空気／水熱交換器３４に送りだす水ポンプ６３とを含む。図２に略図的に示されるように、水圧力減圧器５１が、空気／水熱交換器３４に入る冷却水の圧力を減圧するために、空気／水熱交換器３４に望ましくは設けられる。これにより望ましくない湿気を流動化用空気にもたらすような水漏れの危険性が少なくなり、オペレータが水冷却器の代わりとしてタップから冷却水を使用することを可能にする。
【００２９】
冷却器４８は、１つが冷却される水のため、もう１つがフレオン（商標名）のような冷凍ガスのための、２つの共軸チューブ（図示されていない）からなる水／冷凍剤熱交換器を有する。サーモスタット６１は水が凍るのを防ぎ、デジタルサーモメータ／サーモスタット６４（図６）は水冷却器４８の出口の水の温度を調節し且つ表示する。望ましくは、水温制御は、冷却器を出た水の温度が１５°Ｃであるように調節されるべきである。もっと低い温度では空気／水熱交換器３４の内側の凝縮問題が生じる可能性がより大きくなる。
【００３０】
図６に示されるように、スイッチ７０はコンプレッサ５７を作動させるために設けられ、スイッチ６５はポンプ６３を作動させ且つ明るくなったインジケータの色が緑から赤にかわることによってポンプの作動した時を表示する。スイッチ（図示されていない）は冷却器４８を出た実際の水温を表示する温度ディスプレイ７１を作動する。望ましい温度は、設定ボタン６６及び温度設定を上げる上昇キー６７又は温度設定を下げる下降ボタン６８のいずれかを同時に押すことによって制御される
【００３１】
冷却水が流動化用空気の通り道に配置されたチューブ３８を通り循環した後、比較的温かい水は流動化ベッドから離れて配置された水冷却器の水容器６２へ戻る。フレオン含有冷凍コイルが水容器６２の外部に配置され、そのコイルの壁を通して水から熱を吸収する液体フレオンを含む。それからこの水容器６２からの冷却水は送り戻されて流動化ベッドの補助的な空気／水熱交換器３４を形成する水チューブ３８を通って再循環する。
【００３２】
例として図２に略図的に示されるように、温度調節手段は、患者支持システムによって保持される温度針が設けられた第１温度センサ７２を更に含む。第１温度針７２は送風機２８を出た加圧空気の通り道に介在するように形成され且つ配置される。第１温度針７２は電気信号をケーブル７３を通してコントローラ７４に提供する。これらの電気信号は送風機２８を出た加圧空気の温度を示し、送風機２８の入口へ提供された周囲空気の温度の関数である。送風機２８を通る周囲空気の通過は典型的に加圧空気温度を送風機２８に入る周囲空気温度よりも高い約２１°Ｃにするからである。
【００３３】
例として図１及び図２に示されるように、温度調節手段は、粒状材料の塊の中央のタンク内に形成され且つ配置される第２温度針７５が設けられた少なくとも１つの第２温度センサを含む。第２温度針７５はタンク１８の内側の深い位置の拡散ボード２４の近くの粒状材料の塊の温度を示す電気信号を提供する。望ましくは、１つの温度針が特異な温度状態の領域に配置されるような可能性を下げるために、２つの温度センサが拡散ボード２４の近くに設けられる。従って、少なくとも第３温度センサが、流動化できる粒状材料の塊の温度を示す電気信号を提供するように形成され且つ配置される第３温度針７６の形状で、第２温度針７５の周辺に設けられる。第２及び第３温度針７５、７６はケーブル７７、７８をそれぞれ通りコントローラ７４に温度の情報を提供する。コントローラ７４は、温度針７５、７６から受けた温度の示度を比較するようにプログラムされる。第２温度針７５と第３温度針７６との間の温度情報の違いが４°Ｃより小さくなければ、コントローラ７４は温度針の問題をオペレータに警告するようにプログラムされる。図１に略図的に示されるように、温度針７５、７６は望ましくは、タンク１８の頭側の端部の近く且つタンク１８の長手中央線の周辺に位置される。
【００３４】
典型的に、タンク１８の底部のビード１４の温度は、濾過シート１２に接して形成された患者支持面のビード１４の温度より約２°Ｃ高い。更に、ビード１４の流動化のために、濾過シート１２に接する患者支持面の温度は典型的に約３°Ｃ内で変化する。
【００３５】
本発明に更に従うと、温度調節手段はプログラムできるコントローラ７４を更に含む。ここで具体化され且つ例として図２に略図的に示されるように、コントローラ７４には望ましくは温度センサ７２、７５、７６の各々からの温度表示信号を受けるためにプログラムできるＥＰＲＯＭ（消去可能なプログラム可能読取り専用記憶装置）が設けられる。コントローラ７４は、周囲空気とオペレータが選択し望む患者支持面を形成するビードの温度との間の温度勾配の効率的使用をするように、ケーブル７８を通してヒータ３０を制御し、ケーブル７９を通して各々のファンを制御し、ケーブル８０を通してソレノイドバルブ８４を制御するために温度情報を利用するようにプログラムされる。ソレノイドバルブ８４は水冷却器４８からの水が空気／水熱交換器３４のチューブ３８で循環できるかどうかを調節する。ソレノイドバルブ８４が開くと、冷却器４８からの水はチューブ３８を通る循環が可能になる。ソレノイドバルブ８４がコントローラ７４によって閉じられると、冷却器４８からの水はチューブ３８を通る循環ができなくなり、そのかわりに、内部バイパス循環路（図示されていない）を通り冷却器４８内で内部的に循環する。冷却器４８の水ポンプ６３はこの形態で連続的に作動する。しかしながら、代替的な形態では、第２管路５３の圧力増加は水ポンプ６３の非作動を引き起こす冷却器４８の逆向きの圧力を生じる。
【００３６】
コントローラ７４は、送風機２８と、ファン３６が作動している及び作動していない空気／空気熱交換器３２と、水冷却器４８が作動している空気／水熱交換器３４と、ヒータ３０との熱の影響を考慮するソフトウエアでプログラムされる。これら各々の構成要素はビード１４を流動化するために使用される空気からの熱を加えるか又は取り去るかのいずれかである。送風機２８及びヒータ３０は熱を加え、従ってビード１４の温度を結局上昇させる。ヒータ３０は、約２０°Ｃと同じ程度に流動化用空気の温度を上昇する可能性を有する。空気／空気熱交換器３２は熱を取り除き、それによってビード１４を流動化するために使用される空気の温度を下げる。使用できるファン３６を有する空気／空気熱交換器３２は、ビード１４を流動化するために使用される空気から付加的な熱を取り除くことによって、更に温度を下げる。チューブ３８で循環する冷却水を含む空気／水熱交換器３４は熱を取り除き、従って更にビード１４を流動化するために提供される空気の温度を下げる。冷却水がチューブ３８で循環しないと、空気／水熱交換器３４は、その空気／水熱交換器３４が流動化用空気の温度と等しくなるまで流動化用空気から熱を吸収するだけであろう。
【００３７】
コントローラ７４は、３つの目的を有するロジックでプログラムされるＥＰＲＯＭを有する。第１の及び最も優先順位の高い目的は、ビード１４の温度を流動化患者支持システムのオペレータによって選択されたような要求された温度に変えることである。コントローラ７４のソフトウエアプログラムの第２に優先されるものは、このビード１４の温度が一端達成されると、オペレータによって選択されたビードの温度を維持するのに使用される電気エネルギの量を最小限にすることである。コントローラ７４のソフトウエアの最後に優先されるものは、流動化患者支持システムの周囲の大気の温度を上昇する可能性の最も少ない望ましいビード１４の温度を維持することである。コントローラ７４は望ましくは、上記の３つの目的に従って、ヒータ３０の作動と、ファン３６の作動と、チューブ３８を通る冷却器４８からの水の循環を調節するためのバルブ８４の作動とを調節するために、オペレータが望む温度と、第１温度針７２によって提供された温度情報によって決定された周囲温度と、第２及び第３温度針７５、７６の１つ又は両方によって決定されたビード１４の温度と、上記の熱伝達構成要素３０、３２、３４、３６の熱伝達及びエネルギ消費特性とを使用するようにプログラムされる。勿論、他の目的がソフトウエアロジックを決定するのに選択されることもある。例えば、優先順位が変えられる。
【００３８】
コントローラ７４は、システムの各々の構成要素によるところが大きい流動化用空気の温度を監視し且つ影響を及ぼすようにプログラムされる。例えば、送風機２８の影響により周囲温度が約２０°Ｃから２１°Ｃに上昇すると、第１温度センサ７２は間接的に流動化できる患者支持システムを取り巻く周囲大気の温度を測定する。
【００３９】
空気／空気熱交換器３２はシステムによるいかなる動力の消費なしでも作動する。空気／空気熱交換器３２を典型的に通る流動化用空気の量と、その空気／空気熱交換器３２の熱伝達特性とを十分考慮すると、ファン３６が作動していない空気／空気熱交換器３２の効果により、流動化用空気の温度が約４°Ｃから５°Ｃ下がる。補助ファン３６がシステムに作動のための電気エネルギを使用することを要求すると、多くのエネルギを消費せずに、作動は空気／空気熱交換器３２だけの熱伝達作動のほぼ２倍になる。補助ファン３６を作動することによって、空気／空気熱交換器３２は付加的に約７°Ｃから９°Ｃと同じくらい流動化用空気の温度を下げる能力を有する。従って、ファン３６が作動すると、空気／空気熱交換器３２は全体で約１１°Ｃから１４°Ｃほど流動化用空気の温度を下げる能力を有する。
【００４０】
水冷却器４８は、流動化用空気の冷却を効率的にするためにこのシステムで使用される最もエネルギ効率の低い構成要素である。例えば、水冷却器４８は、空気／空気熱交換器３２のファンを作動するのに必要とされるよりももっと作動用電力を必要とする。従って、コントローラソフトウエアは、最後の手段としてだけ水冷却器４８を使用することに限定し、且つシステムの他の冷却構成要素の冷却作動の補助となるようにだけプログラムされる。空気／水熱交換器３４を典型的に通る流動化用空気の量と、空気／水熱交換器３４の熱伝達特性とを十分考慮すると、水冷却器４８は、付加的に約９°Ｃと同じくらい流動化用空気の温度を下げる能力を有する。同様に、ヒータ３０を典型的に通る流動化用空気の量と、ヒータ３０の熱伝達特性とを十分考慮すると、ヒータ３０の効果により、流動化用空気の温度を約２０°Ｃに上昇する。
【００４１】
コントローラ７４は温度針７２、７５、７６から現在の温度状況を測定し、測定されたビード温度とオペレータによって要求された望ましいビード温度とを比較するようにプログラムされる。コントローラ７４は、周囲温度が低く且つ高いビード温度が要求されるならば、冷却手段の作動を避けるようにプログラムされる。コントローラ７４は、送風機２８からきた熱が要求されたビード温度を得て且つ維持するのに十分であるならば、ヒータ３０の作動を避けるようにプログラムされる。コントローラ７４は、そのコントローラ７４が加熱又は冷却のどちらが必要であるかを決定し且つ達成されなければならない温度の相違の大きさを測定した後、そのコントローラ７４が、プログラムされた優先されるものに従って望ましい結果を達成するために作動されるべき適切な加熱又は冷却構成要素を選択するようにプログラムされる。コントローラ７４は、温度針からの温度示度をサンプリングする従来の方法を使用し、且つ温度変化と、システムが配置されているところの選択された熱伝達構成要素の開始、継続又は停止作動の望ましさとを監視し且つ調整するために反復計算アルゴリズムを使用するようにプログラムされる。
【００４２】
例として、表１から表１３は、コントローラ７４が、種々の構成要素の熱伝達効果についてある仮定でプログラムされた時、種々の熱伝達構成要素の状態をどのように選択するかを明示している。各々の選択及び状態制御表には、流動化ベッドの周囲の周囲温度（ＡＭＢ Ｔ，単位：°Ｃ）の異なる状況と、微球体の異なる温度（Ｔ Ｍｉｃｒｏｓｐ，単位：°Ｃ）とにおけるオペレータによって要求された特徴的な温度（Ｒｅｑｕｓｔｄ Ｔ，単位：°Ｃ）が表されている。微球体温度は、拡散ボード２４の近くで温度センサ７５、７６によって測定された温度である。周囲温度は、送風機２８による流動化用空気への加圧に大きく依存する周囲温度の上昇である一定値２１°Ｃに補正された温度センサ７２によって測定された温度（Ｔｂ）である。ファン３６が作動していない空気／空気熱交換器３２は流動化用空気の温度を一定値５°Ｃ（Ｔｒ）下げる影響があると仮定される。ファン３６を作動することによる流動化用空気の温度の付加的な下降は一定値７°Ｃ（Ｔｖ）であると仮定される。空気／空気熱交換器３２のファン（Ｆ）の作動状態は、『Ｆ』の文字の付いた段の下に表示される。ファン３６が作動している時は、記号『Ｖ１』が段見出し『Ｆ』の下に配置される。ファン３６が作動していない時は、段見出し『Ｆ』の下の記号は『Ｖ０』である。冷却ユニットを作動することにより、流動化用空気の温度を一定値９°Ｃ下げる（Ｔｗ）効果がある仮定する。冷却水が冷却ユニット４８から循環している空気／水熱交換器３４の作動状態は、『Ｗ』の文字の付いた段の下に表示される。水冷却器４８が作動されている時は、記号『Ｗ１』が段見出し『Ｗ』の下に配置される。水冷却器４８が作動されていない時は、段見出し『Ｗ』の下の記号は『Ｗ０』である。ヒータ３０が作動されている時は、記号『Ｈ１』が段見出し『Ｈ』の下に配置される。ヒータ３０が作動されていない時は、段見出し『Ｈ』の下の記号は『Ｈ０』である。
【００４３】
仮に消極的（ファンが作動していない）な状態にある空気／空気熱交換器３２がオペレータによって要求された温度を十分に達成するために温度を下げることができなければ、コントローラ７４は、多くのエネルギを消費せず且つ空気／空気熱交換器３２の熱減少作動をほぼ２倍にするファン３６を作動するようにプログラムされる。表８を参照すると、仮に微球体の温度が３６°Ｃで、流動化ベッドの周りの周囲温度が約２２°Ｃであり且つ構成要素の熱伝達作動特性が表に示された一定値であると同時に、オペレータが３５°Ｃのビード温度を要求するならば、コントローラ７４のソフトウエアの望ましい実施例は、ファン３６が（Ｆの段に記号Ｖ１で表に示されているように）作動している空気／空気熱交換器３２が正当な時間で要求されたビード温度を達成し、最小限のエネルギ消費で要求された温度を維持し、流動化ベッドのじかの環境に導かれる熱を最小限にするのに十分であろうということをコントローラ７４が決定するようにプログラムする。そのソフトウエアは水冷却器４８の作動が必要なく且つコントローラ７４が冷却器４８を作動しないようにコントローラ７４が決定するようにプログラムする。
【００４４】
しかしながら、ソフトウエアは、仮に空気／空気熱交換器３２及びファン３６が十分に温度を下げていないと、コントローラ７４が冷却作動を完全なものにするために補助能力だけで水冷却器４８を作動するように、コントローラ７４を作動させるようにプログラムする。従って、ソフトウエアは、上記された同じ状況下でオペレータが２８°Ｃのビード温度を要求するならば（表１）、望まれた温度を達成するために、空気／空気熱交換器３２のファン３６と水冷却器４８の両方を作動するであろう。その後、コントローラ７４はオペレータによって選択された２８°Ｃのビード温度を維持するために周期的に水冷却器４８を作動するであろう。
【００４５】
コントローラ７４は望ましくは、より温度を下げなければならないと、長く水冷却器４８を作動しなくてはならなく、その結果かなりのエネルギ消費をしてしまうので、最後の手段としてだけ非効率な冷却器４８を作動するようにプログラムされる。同じ温度作動が水冷却器４８のより少ない使用で達成されえるようなより効率的な冷却手段をコントローラ７４が採用できるならば、エネルギ消費量が少なくなり、患者の部屋へ熱量を導くことが最小限になる。
【００４６】
本発明に従うと、水冷却器４８は、流動化ベッドのじかに接している環境から取り外せる。水冷却器４８は輸送中及び修理中に流動化ベッドから取り外せうる。更に、水冷却器４８は、その水冷却器４８が（バスルーム、ホール等の）患者部屋から離れて且つ外側へ配置されえるように、流動化ベッドから取り外せうる。特に小さい部屋及び／又は通気の悪い部屋の場合、水冷却器４８の携帯性によって、その水冷却器４８が患者部屋の外側に配置され、そこでは水冷却器４８が患者部屋の周囲温度を上げない。
【００４７】
図４及び図５に示されるように、水冷却器４８の取り外しが、車輪８３を有する携帯分離ハウジング８２と、異なる長さで且つ簡単な接続及び取り外しのための雄コネクタ４９及び雌コネクタ５０を有する端部を含む第１及び第２管路５２、５３を使用する能力と、冷却剤を含む第１及び第２管路５２、５３が使用されない時、取り外されるような冷却剤としての通常の水の使用によって、可能となる。このような取り外しは、患者の環境で望ましくないフレオンガスが流動化ベッドの内側の冷却コイル３８で循環しているならば不可能である。
【００４８】
夏のような暑い温度環境における快適な作動のためにビード１４を冷却するために空気を十分冷却する能力を有する空気／空気熱交換器３２は、大きすぎて流動化ベッドに都合よく収納されない。従って、本発明の１つの実施例は、暑い天気環境でのベッドの作動中にビード１４を冷却するための補助的な空気／水熱交換ユニット３４を提供する。
【００４９】
本発明において、空気／冷水熱交換器が、幾つかの理由で、フレオンを使用する従来の冷凍ユニットに変わって選ばれた。最初に、患者はフレオンガスに晒されるべきではない。流動化用空気を空気／フレオン熱交換器の代わりに本発明の空気／水熱交換器３４に通すことで、フレオンと流動化用空気とを混合する思いがけないフレオンの漏れの危険性が排除される。本発明の水冷却器４８は、毒性のない通常の水が流動化ベッドに収容された空気／水熱交換器３４を通って流れると同時に、フレオンが流動化用空気から離れた状態に保つ。
【００５０】
更に、幾つかの環境の冬の間、ビード１４の温度は、空気／水冷却システムの冷却能力の使用を許すほど十分に高くなく、それ故に、空気／水熱交換器３４は強力すぎてこのような場合ビードを冷却するのには使用されない。従って冬には、空気／空気熱交換器３２が適切であり、且つビード１４を冷却するのにより効率的である。冬においては、空気／水システムの冷却器４８は取り外される。冷却器４８は暑い温度環境においてのみ必要であるので、空気／フレオンユニットよりも空気／水ユニットが好ましい他の理由は、使用しない時に冷却器４８を取り外すことができる望ましさに関係する。このような取り外しは、患者の環境で望ましくないフレオンガスが流動化ベッドの内側の冷却コイルに循環しているならば不可能である。
【００５１】
第３の理由は、冷却器４８と流動化ベッドの間の長い距離に渡る可撓性チューブのフレオンガスを輸送することができないことに関係する。仮にフレオン熱伝達がなされるてしまうと、水冷却器４８は、第１及び第２管路５２、５３の長さを延ばすことによって簡単に流動化ベッドから非常に離れて取り付けることができなくなる。
【００５２】
第４の理由は、流動化用空気供給システムから凝縮物を取り除かなければならない不都合さに関係する。冷却過程中の空気から出た凝縮された湿気が、システムに存在し、幾つかの他の手段によって取り除かれることが必要であるか、又は蓄積してしまうであろう。凝縮物からの蓄積水は恐らく健康的な問題を引き起こすであろう。フレオン冷凍装置の冷却コイルとは違って、空気／冷水交換器の冷却水は、凝縮物が空気／水熱交換器３４の冷却チューブ３８に形成するほど十分には冷たくない。これにより、システムから水凝縮物を除去するのに備える必要がなくなる。
【００５３】
【表１】

【００５４】
【表２】

【００５５】
【表３】

【００５６】
【表４】

【００５７】
【表５】

【００５８】
【表６】

【００５９】
【表７】

【００６０】
【表８】

【００６１】
【表９】

【００６２】
【表１０】

【００６３】
【表１１】

【００６４】
【表１２】

【００６５】
【表１３】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のベッド構成要素の好ましい実施例の略部分側部断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例の略図である。
【図３】本発明の好ましい実施例の構成要素の正面斜視図である。
【図４】本発明の好ましい実施例の構成要素の正面斜視図である。
【図５】本発明の好ましい実施例の構成要素の正面斜視図である。
【図６】図５の構成要素の拡大平面図である。
【図７】本発明の好ましい実施例の構成要素の正面斜視図である。
【符号の説明】
１４…粒状材料
１６…フレーム
１８…タンク
２４…拡散ボード
２８…送風機
３０…ヒータ
３２…空気／空気熱交換器
３４…空気／水熱交換器
３６…ファン
４８…水冷却ユニット
５１…減圧器
５２…第１管路
５３…第２管路
７２…第１温度センサ
７４…コントローラ
７５…第２温度センサ
８４…ソレノイドバルブ

Claims (17)

1. 流動化可能な粒状材料から形成される患者支持面を有する流動化患者支持システムにおいて、フレームと、該フレームにより支持され、流動化可能な粒状材料の塊を含包するための含包手段と、患者支持面を流動化するための加圧空気を提供するように形成されて配置される送風機と、流動化可能な粒状材料の温度を調節するための温度調節手段であって、患者支持面を流動化するために送風機により提供される加圧空気を冷却する加圧空気冷却手段を有し、該加圧空気冷却手段が流動可能な粒状材料を流動化するための加圧空気を冷却するために冷却水を使用するようになっている温度調節手段と、送風機を出た加圧空気の温度を感知し、該送風機から出た加圧空気の温度を示す信号を提供するように構成された第１の温度センサと、流動化可能な粒状材料の温度を測定し、該流動化可能な粒状材料の温度を示す信号を提供するように構成された第２の温度センサと、これら第１の温度センサおよび第２の温度センサからの温度表示信号を受信するように接続されるコントローラとを具備し、該コントローラにより第１の温度センサおよび第２の温度センサから受信された温度表示信号に応答して前記温度調節手段の作動を制御するように前記コントローラが構成されている流動化患者支持システム。
2. 前記加圧空気冷却手段が粒状材料の塊を流動化するために送風機を出た加圧空気の通り道の途中に介在するように形成されて配置される空気／空気熱交換器を有する請求項１に記載の流動化患者支持システム。
3. 前記空気／空気熱交換器が送風機のすぐ下流に配置される請求項２に記載の流動化患者支持システム。
4. 前記加圧空気冷却手段が空気／空気熱交換器を換気するように形成されて配置される少なくとも１つのファンを有する請求項２に記載の流動化患者支持システム。
5. 前記コントローラが少なくとも１つのファンの作動を制御する請求項４に記載の流動化患者支持システム。
6. 前記加圧空気冷却手段が患者支持面を流動化するために使用される加圧空気の通り道に介在するように形成されて配置される空気／水熱交換器を有する請求項１に記載の流動化患者支持システム。
7. 前記加圧空気冷却手段が冷却水を空気／水熱交換器に供給するように形成された水冷却ユニットを有し、該水冷却ユニットがさらに当該流動化患者支持システムから独立して携帯可能に形成される請求項６に記載の流動化患者支持システム。
8. 前記加圧空気冷却手段が水冷却ユニットから空気／水熱交換器に冷却水を運ぶように形成され、水冷却ユニットに選択的に接続可能な１つの端部と空気／水熱交換器に選択的に接続可能な第２の端部とを有する第１管路と、空気／水熱交換器から水冷却ユニットに比較的温かい水を運ぶように形成され、水冷却ユニットに選択的に接続可能な１つの端部と空気／水熱交換器に選択的に接続可能な第２の端部とを有する第２管路とを有する請求項７に記載の流動化患者支持システム。
9. 前記空気／水熱交換器を通って循環させる前に冷却水の圧力を減少するように形成されて配置される減圧器をさらに具備する請求項６に記載の流動化患者支持システム。
10. 前記水冷却ユニットから空気／水熱交換器を通って循環する冷却水の流れを調節するために配置されるソレノイドバルブをさらに具備する請求項６に記載の流動化患者支持システム。
11. 前記加圧空気冷却手段が空気／水熱交換器から選択的に離れて配置可能に形成された水冷却ユニットを有する請求項６に記載の流動化患者支持システム。
12. 前記コントローラが水冷却ユニットからの水の流れを調整する請求項１１に記載の流動化患者支持システム。
13. 前記加圧空気冷却手段が空気／水熱交換器によって介在される前において送風機を出た加圧空気の通り道に介在するように形成されて空気／水熱交換器の上流であって且つ送風機のすぐ下流に配置される空気／空気熱交換器を有する請求項６に記 載の流動化患者支持システム。
14. 前記温度調節手段が粒状材料の塊を流動化するために使用される空気を加熱するための加熱手段を有する請求項１３に記載の流動化患者支持システム。
15. 前記加熱手段が粒状材料の塊を流動化するために空気／水熱交換器を出た加圧空気の通り道の途中に介在するように形成されて配置される請求項１４に記載の流動化患者支持システム。
16. 前記加熱手段が電気抵抗ヒータを有する請求項１４に記載の流動化患者支持システム。
17. 流動化可能な粒状材料から形成される患者支持面を有する流動化患者支持システムにおいて、フレームと、該フレームによって支持され、底壁と該底壁を通って形成される開口部とを有するタンクと、該タンクの底壁近くに空気分配プレナムを形成するように形成されて該タンク内に配置される拡散ボードと、タンク内において拡散ボード上方に配置される流動化可能な粒状材料の塊と、該流動化可能な粒状材料の塊を流動化するために加圧空気を提供するように形成されて配置される送風機と、該送風機を出た加圧空気の温度を感知して送風機を出た加圧空気の温度を表示する信号を提供するように形成されて配置される少なくとも第１の温度センサと、タンク内の位置において流動化可能な粒状材料の温度を測定して流動化可能な粒状材料の温度を表示する信号を提供するように形成されて配置される少なくとも第２の温度センサと、タンクの底壁を通る開口部までの途中において送風機を出た加圧空気の通り道に介在するように形成されて送風機のすぐ下流に配置される空気／空気熱交換器と、該空気／空気熱交換器を換気するように形成されて配置される少なくとも１つのファンと、タンクの底壁を通る開口部までの途中において空気／空気熱交換器を出た加圧空気の通り道に介在するように形成されて配置される空気／水熱交換器と、流動化患者支持システムから独立した携帯性があるように形成された水冷却ユニットと、該水冷却ユニットから空気／水熱交換器に冷却水を運ぶように形成され、水冷却ユニットに選択的に接続可能な１つの端部と空気／水熱交換器に選択的に接続可能な第２の端部とを有する第１管路と、水冷却ユニットから空気／水熱交換器を通って循環する冷却水の流れを調節するために配置されるソレノイドバルブと、空気／水熱交換器を通って循環する前に冷却水の圧力を下げるために配置される減圧器と、空気／水熱交換器から水冷却ユニットに比較的温かい水を運ぶように形成され、水冷却ユニットに選択的に接続可能な１つの端部と空気／水熱交換器に選択的に接続可能な第２端部とを有する第２管路と、タンクの底壁を通る開口部までの途中において空気／水熱交換器を出た加圧空気の通り道に介在するようにタンクの底壁を通る開口部と空気／水熱交換器との間に配置されるヒータと、第１の温度センサおよび第２の温度センサ各々からの温度表示信号を受信するように接続されるプログラム可能なコントローラであって、該コントローラによって受信せしめられる第１の温度センサおよび第２の温度センサ各々からの温度表示信号に従ってヒータと、少なくとも１つのファンと、ソレノイドバルブ各々を制御するように形成されて接続されるプログラム可能なコントローラとを具備するシステム。

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