一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置及其制作原理方法与流程

本发明涉及医疗辅助设备领域，特别涉及一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置及其制作原理方法。本发明制作的输液加热装置可用于恒温加热输液药剂，减少输液者对低温液体药剂产生的寒冷感和相关症状。

背景技术：

在寒冷的冬天，患者输液时，低温液体药剂进入输液者体内，常给输液者造成怯冷的感觉。尤其在长时间的输液情况下，输液的体位如手臂等温度明显下降，输液者甚至产生刺骨的疼痛感。由于输入液体与人体血液温度差异较大，还可能引发血管收缩、痉挛等症状。特别是年老体弱、心脏病、高血压患者及婴幼儿，出现低温输液不适的症状更为普遍。实际上婴幼儿抗拒输液放声痛哭的部分原因也与输液药剂温度过低有关。因此，如果能将输液药剂温度提高到与人体温度相接近，则可显著降低患者对低温药剂输液的不适感。

在一些医疗条件较好的医院，配备有比较完善的暖气或空调系统，患者对输液药剂的低温不适问题并不明显。但在部分医院、医院门诊或小诊所，由于条件相对简陋，缺少保暖的环境，低温输液带来的相关问题显得尤为突出。

目前，我国采用的输液体加热器，主要有两类方法。一类是对输液瓶加热，另一类是对输液管加热。

对输液瓶加热，由于液体量大（一般在几十毫升到几百毫升），药液升温速率慢。而且，药液在输液管运输过程中会对外散热，逐渐冷却，因此进入人体时仍然是低温状态，达不到预期效果。

对输液管加热，流经输液管的药液每分钟只有几毫升，加热部分可尽量贴近输液针端，更靠近人体，因此加热效果较好。现有的输液管加热方式大多数采用电热棒加热或电热丝加热，如中国专利cn201420042586.6和201320191670.7。电热丝/电热棒加热存在很多不足和缺点，一是工作时产生电磁辐射，会对药剂产生影响，致使药物分子结构发生变化，降低药效；二是输液管与加热的电热丝/电热棒直接接触，存在过热的风险。很多药物的活性与温度密切相关，如一些活性蛋白药剂，温度过高会导致药物活性丧失。因此，很有必要发明一种无电磁辐射、加热温度可控的新型输液加热装置。

技术实现要素：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置的原理，以解决现有的技术加热造成的电磁辐射、过热、使用不便等问题。

本发明的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置的原理为：（1）以串行总线（universalserialbus，简称usb）接口作为电源接口，通过适配器、充电器、电脑、平板、手机、移动电源、充电宝等外部电源，利用焦耳效应对usb加热层内的电阻通电发热，对输液管中的药液实现加热；（2）利用相变材料的熔点温度接近人体体温，且在熔融-凝固时具有较大的相变热，吸收外界热量或对外传导热量时温度维持不变的性质，间接加热输液管中的药液，起到加热和保温作用。相变材料选择熔点范围在20℃~50℃的含结晶水盐、有机化合物以及混合体系。

其中，含结晶水盐包括但不限于卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、有机酸盐等其中的一种或几种，典型的例子包括febr3.6h2o（熔点21℃）、mn(no3)2.6h2o（熔点25.5℃）、cacl2.6h2o（熔点29℃）、lino3.3h2o（熔点30℃）、na2so4·10h2o（熔点32.5℃）、na2co3.10h2o（熔点32~36℃）、kfe(so4)2.12h2o（熔点33℃）、cabr2.6h2o（熔点34℃）、na2hpo4.12h2o（熔点35~36℃）、zn(no3)2.6h2o（熔点36~37℃）、kf.2h2o（熔点41.5℃）、k(ch3coo).3/2h2o（熔点42℃）、ca(no3)2.4h2o（熔点42~47℃）、k3po4.7h2o（熔点45℃）、zn(no3)2.4h2o（熔点45~46℃）、na(ch3coo).3h2o（熔点46℃）、na2hpo4.7h2o（熔点48℃）、na2s2o3.5h2o（熔点48~49℃）、mgso4.7h2o（熔点48℃）等。优选熔点温度在25~40℃的结晶盐，包括但不限于cacl2.6h2o、lino3.3h2o、na2so4·10h2o、na2co3.10h2o、cabr2.6h2o、na2hpo4.12h2o、zn(no3)2.6h2o中的一种。

其中，有机化合物包括但不限于熔点范围在20℃~50℃的石蜡、烷、烯、羧酸、酸酐、醇、胺、酮、苯酚、乙二醇类、酯、卤代烃、氰胺等中的一种或几种，典型的例子包括聚乙二醇600、佛尔酮（熔点23~26℃）、d-乳酸（熔点26℃）、十二醇（熔点26℃）、聚乙二醇800（熔点26~30℃）、1-二十烯（熔点28.5℃）、棕榈酸甲酯（熔点29℃）、乙酸冰片酯（熔点29℃）、平均碳原子数为18~19的石蜡（熔点28~32℃）、癸酸（熔点31~32℃）、二苯基甲胺（熔点34℃）、聚乙二醇1000（熔点35~40℃）、莰尼酮（熔点41℃）、苯酚（熔点41℃）、环癸醇（熔点40~41℃）、十七烷酮（熔点41℃）、苯甲酸酐（熔点42~43℃）、1-溴二十二烷（熔点44.5℃）、氰胺（熔点44℃）等。优选为熔点温度在25~40℃的有机物。

其中，混合体系相变材料是通过下述的一种或几种物质按照一定的比例配合来获得所需要的熔点温度范围：a.两种或多种熔点温度不同的含结晶水盐；b.两种或多种熔点温度不同的有机物；c.两种或多种熔点温度不同的含水结晶盐和有机物；d.含水结晶盐或有机物添加其它物质。例如：将ca(no3)2.4h2o（熔点42~47℃）和mg(no3)2.6h2o（熔点89~90℃）两种含水结晶盐按47：53质量比混合，可获得熔点温度为30℃的混合盐；将三羟乙基乙烷与尿素两种有机物按62.5：37.5质量比混合，可获得熔点温度为29.8℃的混合有机物；将熔点为46℃的na(ch3coo).3h2o与尿素按照6：4的质量比混合，可获得熔点为30~31℃的混合物；而当两者按质量比1：1混合，熔点可调整为40.5℃。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置的制作方法。

本发明的技术方案是：一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置，结构从外到内包括但不限于以下四层：封装保护层、隔热层、usb加热层、相变材料保温层。所述的封装保护层对整个装置起到密封、保护、结构支撑、隔热以及装饰等作用，选用的材料可以是高分子、金属、陶瓷或复合材料中的一种或几种；所述的隔热层作用是减少usb加热层的热量向外散失，同时对内部的usb加热层起减震和保护作用；所述的usb加热层是输液加热装置的发热部件，发热电阻材质为金属、半导体或碳纤维材料，通过印刷、镀膜、粘结等方法密封后，以导线与usb接口相连；所述的相变材料保温层是以相变材料作为保温介质，通过吸收usb加热层产生的热量，升温后对包裹在其中的输液管起加热保温作用。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的封装保护层外观设计为圆柱状、长方体、正方体、圆台体、棱锥状及各种规则多面体。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的隔热层选用材料为泡沫或纤维材料，包括但不限于闭孔泡沫塑料、开孔泡沫塑料、高分子纤维或无机纤维等。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的隔热层材料优选为聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、棉花纤维、聚酯纤维和玻璃纤维中的至少一种。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的usb加热层根据加热功率要求，加热电阻的电阻值可设计为0.1ω~200ω。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的相变材料保温层是将相变材料装入塑料、橡胶、金属箔及复合薄膜构成的柔性容器中，以保证输液管能与之紧密贴合。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的相变材料保温层的封装材料优选为金属铝箔、铜箔、钛箔、镍箔，以及由金属和塑料形成的复合薄膜中的至少一种。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，凡带有usb接口的电源均可作为保温输液装置的电源，包括但不限于将家用照明交流电转变为直流电源的适配器、充电器、电脑、平板、手机、移动电源、充电宝等外部电源。

本发明要解决的第三个技术问题提供一种可方便地对输液管加热的装置。本发明的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置在工作时，将输液管放入相变材料保温层中，然后将usb接口接入外部电源，包括但不限于适配器、充电器、电脑、平板、手机、移动电源、充电宝等，这样外部的电能通过usb加热层转变为热能，使保温层中的相变材料温度上升，传递热量给输液管中的低温药液，从而起到加热和保温作用。

本发明提供了一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置及其原理和制作方法，具有以下显著优点：

1.成本低廉，原料易得，工艺过程简单，适合批量生产，可反复使用。本发明所使用的相变材料、usb加热片等为普通的工业原料，价格低廉，容易获得。保温输液装置制作工艺简单，不需要复杂的电子设备，大幅度降低制作成本。同时，与现有的一次性输液保温装置相比，本装置可反复使用，为输液者减轻经济负担。

2.加热效果良好，可避免过热问题，利用相变材料熔化-凝固时的潜热实现了对输液药剂的恒温加热，避免了因电磁辐射或者加热温度过高导致的输液药剂的活性降低，最大程度的保留了药效。

3.结构小巧，电源多样化，方便使用。本发明的以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置，采用usb接口，除了可使用常用的220v家用照明电外，移动电源均能使用，输液者方便携带。

附图说明

附图1是以圆柱状结构为例的保温输液装置结构示意图，附图2是保温输液装置的剖面结构示意图

图中，1外壳保护层，2隔热层，3usb加热层，4相变材料保温层，5usb接口，6开口缝隙，7输液管，8导线，9外部电源。

具体实施方式

一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置，结构从外到内包括但不限于以下四层：封装保护层、隔热层、usb加热层、相变材料保温层。所述的封装保护层对整个装置起到密封、保护、结构支撑、隔热以及装饰等作用，选用的材料可以是高分子、金属、陶瓷或复合材料中的一种或几种；所述的隔热层作用是减少usb加热层的热量向外散失，同时对内部的usb加热层起减震和保护作用；所述的usb加热层是输液加热装置的发热部件，发热电阻材质为金属、半导体或碳纤维材料，通过印刷、镀膜、粘结等方法密封后，以导线与usb接口相连；所述的相变材料保温层是以相变材料作为保温介质，通过吸收usb加热层产生的热量，升温后对包裹在其中的输液管起加热保温作用。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的封装保护层外观设计为圆柱状、长方体、正方体、圆台体、棱锥状及各种规则多面体。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的隔热层选用材料为泡沫或纤维材料，包括但不限于闭孔泡沫塑料、开孔泡沫塑料、高分子纤维或无机纤维等。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的隔热层材料优选为聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、棉花纤维、聚酯纤维和玻璃纤维中的至少一种。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的usb加热层根据加热功率要求，加热电阻的电阻值可设计为0.1ω~200ω。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的相变材料保温层是将相变材料装入塑料、橡胶、金属箔及复合薄膜构成的柔性容器中，以保证输液管能与之紧密贴合。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，其中，所述的相变材料保温层的封装材料优选为金属铝箔、铜箔、钛箔、镍箔，以及由金属和塑料形成的复合薄膜中的至少一种。

上述所述的一种以相变材料为保温介质的便携式输液加热装置中，凡带有usb接口的电源均可作为保温输液装置的电源，包括但不限于将家用照明交流电转变为直流电源的适配器、充电器、电脑、平板、手机、移动电源、充电宝等外部电源。

本发明还提供一种可方便地对输液管加热的装置，该装置在工作时，将输液管放入相变材料保温层中，然后将usb接口接入外部电源，包括但不限于适配器、充电器、电脑、平板、手机、移动电源、充电宝等，这样外部的电能通过usb加热层转变为热能，使保温层中的相变材料温度上升，传递热量给输液管中的低温药液，从而起到加热和保温作用。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

5gcacl2·6h2o晶体粉封装在外层覆有金属铝膜的聚酯塑料中作为保温层。电阻5ω金属薄膜印刷在聚酯上形成迷宫回路，作为为加热介质与usb接口通过导线相连，构成加热层。用4mm厚度聚氨酯泡沫为保温层，各层间通过粘结剂连接后，装入圆筒状聚氯乙烯塑料保护层中。加热层usb接口通过充电器数据线与220v交流电相接，输液管流出液体温度26~27℃。

实施例2

10gna2so4·10h2o晶体粉封装在厚度0.1mm的金属铝膜中作为保温层。以碳纤维为加热介质，电阻4ω，与usb接口通过导线相连，作为加热层。以5mm厚度聚苯乙烯泡沫为保温层，各层间通过粘结剂连接后，装入长方体状聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（abs）塑料保护层中。加热层usb接口通过数据线与移动电源相接，输液管流出液体温度26~28℃。

实施例3

2.5gna(ch3coo).3h2o与2.5g尿素混合球磨过200目筛后，封装在橡胶袋中作为保温层。以碳纤维为加热介质，电阻为2ω，与usb接口通过导线相连，作为加热层。以3mm厚度聚苯乙烯泡沫为保温层，各层间通过粘结剂连接后，装入正方体状不锈钢保护层中。加热层usb接口通过数据线与移动电源相接，输液管流出液体温度32~33℃。

实施例4

4.7gca(no3)2.4h2o和5.3gmg(no3)2.6h2o混合球磨过200目筛后，封装在厚度0.05mm的金属铜膜作为保温层。电阻2ω金属薄膜印刷在聚酯上形成迷宫回路，作为为加热介质与usb接口通过导线相连，构成加热层。以5mm厚度棉纤维为保温层，各层间通过粘结剂连接后，做成长方体状封入聚丙烯塑料保护层中。usb接口通过手机充电器与家用交流电相接，可实现对输液管~30℃恒温加热。

实施例5

具体实施方式同实施例1，所不同的是将相变材料改用为聚乙二醇800，可实现对输液管28~30℃恒温加热。

实施例6

具体实施方式同实施例2，所不同的是将相变材料改用为平均碳原子数为18~19的石蜡，可实现对输液管28~29℃恒温加热。

实施例7

具体实施方式同实施例2，所不同的是将相变材料改用为质量比62.5%三羟乙基乙烷与37.5%尿素混合物，可实现对输液管28~29℃恒温加热。

以上列举的仅是针对本发明的可行性实施方式的若干个具体实施例说明，并非用来限制本发明的保护范围。显然，本发明不限于以上实施例。凡未脱离本发明专利申请范围所述的以相变材料作为介质来加热保温、以带通用串行总线（usb）接口的便携式电器作为电源所制作的保温输液装置的制作原理、结构、方法及应用都属于本发明的保护范围。本领域的相关技术人员，通过对本发明的技术方法进行修改或者等同替代，而不脱离本发明技术方案的原理、形状、构造、特征、精神等变化与修饰，均应包含在本发明的权利要求范围之中。