JP2001258923A

JP2001258923A - 冷却用ヘルメット

Info

Publication number: JP2001258923A
Application number: JP2000077873A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miki; 茂機三木
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】患者の頭部に良好にフィットし、ヘルメット
各部で冷却温度が均一で、かつ冷却効率が良く、安全性
の向上した冷却用ヘルメットを提供する。【解決手段】頭部の前頭部より後頭部にかけての形状
に対応する形状で、かつ冷却水が通過するための中空部
を有する冷却嚢４１などを複数組み合わせることによっ
てヘルメット状とし、頭部に被せるようにした冷却用レ
ルメットであって、少なくとも前記頭部に接触する部分
をシリコーンポリマー層７としたことを特徴とする。【効果】冷却嚢をヘルメット状としたため、患者の頭部
へ良好にフィットするという利点がある。さらに冷却嚢
が複数であるため、ヘルメット各部における温度が均一
になるという利点がある。また、少なくとも患者の頭部
に接触する部分に安全性が高く、熱伝導性の良好なシリ
コーンポリマー層を設けているため、効率良く安全に患
者の頭部を冷却できるという利点もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却用ヘルメット、さら
に詳細には頭部の手術を行うに際し、使用される冷却用
ヘルメットに関する。

【０００２】

【従来技術及び問題点】近年になって、頭部の手術を行
う場合に、頭部、特に患部を冷却してメスを入れること
が行われるようになっている。このように頭部を冷却す
る冷却装置としては、図８に示すような冷却用ヘルメッ
トが使用される。このような冷却用ヘルメットは、凸部
１１が形成された平板状のゴム板１を上下に貼り合わせ
て、密閉された中空部２を形成した中空部材３をヘルメ
ット形状に成形した構成を有している。このヘルメット
形状の後頭部３１より２℃前後の水を前記中空部２に供
給し、上端部３２より排出することによって、患者の頭
部を冷却するようになっている。

【０００３】このような冷却用ヘルメットによれば、平
板状の中空部材３をヘルメット形状に成形するため、歪
がかかり、患者の頭部に良好にフィットしにくいという
欠点がある。さらに、前記中空部２は基本的に１個の部
屋を構成しているため、冷却水が均一に供給されにく
く、ヘルメットの各部で冷却温度が不均一になるという
欠点がある。さらに上記ゴム板１は基本的に製造上の問
題より天然ゴムなどで製造されており、熱伝導性が良好
とは言えず、効率良く患者の頭部を冷却することができ
ず、また安全性を考慮しているとは言えないという欠点
がある。

【０００４】本発明は上述の問題点に鑑みなされたもの
であり、患者の頭部に良好にフィットし、ヘルメット各
部で冷却温度が均一で、かつ冷却効率が良く、安全性の
向上した冷却用ヘルメットを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため、本発明による冷却用ヘルメットは、頭部の前頭部
より後頭部にかけての形状に対応する形状で、かつ冷却
水が通過するための中空部を有する冷却嚢を複数組み合
わせることによってヘルメット状とし、頭部に被せるよ
うにした冷却用ヘルメットであって、少なくとも前記頭
部に接触する部分をシリコーンポリマーとしたことを特
徴とするものである。

【０００６】本発明によれば、頭部の前頭部より後頭部
にかけての形状に対応する形状の冷却嚢を複数組み合わ
せることによって、ヘルメット状としたため、患者の頭
部へ良好にフィットするという利点がある。さらに冷却
嚢が複数であるため、冷却水が冷却嚢の中空部を均一に
流れやすくなり、したがってヘルメット各部における温
度が均一になるという利点がある。また、少なくとも患
者の頭部に接触する部分に安全性が高く、熱伝導性の良
好なシリコーンポリマー層を設けているため、効率良く
安全に患者の頭部を冷却できるという利点もある。

【０００７】

【実施例】図１は本発明による冷却用ヘルメットの斜視
図であり、図２は、冷却嚢の組み合わせを示した図、図
３は断面図である。図２より明らかなように、本発明に
よる冷却用ヘルメットは、頭部の前頭部から頭頂部を経
て後頭部にかける形状と対応する形状の冷却嚢４１を有
している。そして、前記冷却嚢４１に隣接して前頭部か
ら頭頂部サイドを経て後頭部に至る形状に対応する形状
の冷却嚢４２が両側に並べられている。このように冷却
嚢４３、４４、４５を順次並べることによって、ヘルメ
ット形状が構成されるようになっている。

【０００８】これらの冷却嚢は、この実施例において
は、後頭部にフィットする側（後頭部側）の端部には、
上記複数の冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５と連通
する、冷却水の供給用の供給嚢４６が設けられており、
ホース４７よりこの供給嚢４６に冷却水を供給すること
によって各冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５に冷却
水が供給可能になっている。一方前頭部側の端部には、
同様に冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５と連通する
排水嚢４８が設けられており、前記冷却嚢４１，４２，
４３，４４，４５を通過した冷却水をホース４９を介し
て排水することができるようになっている。

【０００９】このような冷却嚢は、図４および図５に断
面図を示すように、上布５１と下布５２を有し、この上
布５１と下布５２を接続する接続糸５３を有する立体織
布５の上布５１と下布５２の端部辺を相互に縫製して、
前頭部より後頭部にかけての形状に対応する形状の湾曲
のあるホース状体Ｈとし、前記ホース状体Ｈ内面および
接続糸５３の表面にポリマー層６を、一方ホース状体Ｈ
外面にはシリコーンポリマー層７を設けてなっている。

【００１０】このような構成になっているため、表面に
ポリマー層６が形成された接続糸５３（以下支柱Ｓとい
う）はホース状体Ｈの上下面（上布５１と下布５２）を
相互に連結することになるため、前記冷却嚢の形状を保
持することが可能になり、また強度の保持を行う作用が
ある（図４及び図５参照）。

【００１１】ホース状体Ｈ外面に形成されたシリコーン
ポリマー層７は、この実施例においては、ホース状体Ｈ
の表面全体に設けられているが、本発明においては前頭
部より後頭部にかけて患者の頭部に接触する部分にのみ
形成すればよい。すなわちヘルメットの内側部分にのみ
設ければ、安全性および冷却効率の向上を図れることは
明らかである。

【００１２】シリコーンポリマーは、周知のようにオル
ガノポリシロキサンを主とする（たとえばメチルポリシ
ロキサン）ポリマーであるが、このシリコーンポリマー
は、ゴム状あるいは樹脂状であり、人間に対し安全性が
高く、かつ熱伝導性も良好であるという利点を有してい
る。

【００１３】本発明において、汎用のシリコーンポリマ
ーも使用可能であるが、特に放熱性シリコーンポリマー
を使用することが好ましい。このような放熱性シリコー
ンポリマーとしては、たとえばオルガノポリシロキサン
に窒化ほう素、窒化アルミ、マグネシア等の無機熱伝導
フィラーの一種以上を添加したものを挙げることができ
る。熱伝導フィラーの添加量は、好ましくはシリコーン
ポリマー１００重量部に対して、２００〜４００重量部
である。２００重量部未満であると、熱伝導性の改良が
小さく、一方、４００重量部を超えると、シリコーンポ
リマー膜の形成が困難となる。

【００１４】本発明において、上述の汎用シリコーンポ
リマー層あるいは放熱性シリコーンポリマー層にピッチ
系炭素繊維を埋設することができる。前記ピッチ系炭素
繊維は、平面内に炭素原子が正六角形状に等間隔に配置
されたグラファイトの単結晶が繊維の軸方向に結合して
伸長しており、一方太さ方向には前記単結晶層が積層さ
れた構造になっている。前記単結晶層間はファン・デル
・ワールス力のみが働き、一方各単結晶間には強力な共
有結合で結合された構造になっている。このため、炭素
繊維は繊維の軸方向に大きな伝熱性を有しており、一方
太さ方向は、数十分の一から数百分の一の伝熱性しか有
していない性質がある（強度についても同様である）
（図６参照）。

【００１５】図７は炭素繊維８の構造を模式的に示した
図であるが、正六角形状のグラファイト単結晶は炭素繊
維８の軸方向に広がっており、熱は前記軸方向に良好に
伝導する。すなわち、炭素繊維８の端面８１より、熱を
入力すると、他方の端面より熱が放出されて、放熱性が
良好になる。本発明においては、前記ピッチ系炭素繊維
の表面を研削することによって、炭素繊維の太さ方向の
面に、炭素繊維の軸方向の端面８１を露出せしめる。研
削はミクロにみれば、均一に行われることはないので、
この研削によって、前記研削面（吸熱部（放熱部）８
２）には無数の端面８１を生じることになるため、炭素
繊維８の太さ方向からの熱の入力が大幅に改善される。
すなわちシリコーンポリマー層７の厚さ方向より吸熱
（熱の入力）および放熱（熱の出力）が可能になり、効
率良く放熱が可能になる。このような研磨面をピッチ系
炭素繊維８の、少なくともホース状体Ｈの内側方向（冷
媒側）とヘルメット内側（頭部側）に設ける。

【００１６】本発明においては、上述のようなピッチ系
炭素繊維の特性に着目し、前記炭素繊維の撚糸を用い
て、好ましくはホース状体Ｈの長手方向に沿ってピッチ
系炭素繊維を埋設してある。前記ピッチ系炭素繊維のホ
ース状体Ｈ側及びヘルメット内部側の表面は研削されて
おり、両方の側に吸熱部（放熱部）８２を形成してあ
る。このため冷媒は効率良く頭部の熱を奪うことにな
る。またピッチ系炭素繊維８の先端部は、図４に示すよ
うに供給嚢４６及び排水嚢４８に接続するようになって
いる。このため、ピッチ系炭素繊維８の繊維軸方向に伝
熱された熱は、前記供給嚢４６及び排水嚢４８に放熱さ
れることになる。

【００１７】このような炭素繊維は、織布などのシート
状であるのが、取り扱い上便利である。上述のピッチ系
炭素繊維は、繊維軸方向の熱伝導率が６００〜１６００
Ｗ／ｍ・Ｋを有しているのが好ましい。６００Ｗ／ｍ・
Ｋ未満であると、十分な放熱性が発揮できない恐れがあ
り、一方１６００Ｗ／ｍ・Ｋを越えた炭素繊維を製造す
るのが困難であるからである。炭素繊維の熱伝導率は、
炭素繊維を構成するグラファイト結晶の大きさのみに支
配されていることが判明しており、炭素繊維は、その原
料や製法によらず、グラファイト結晶が大きい程、格子
欠陥による電気および熱のキャリアーの散乱が小さくな
り、熱伝導率が大きくなる。このような炭素繊維として
は、たとえば特開平０７−３３１５３６号公報に記載さ
れたピッチ系炭素繊維を用いることができる。

【００１８】上述のピッチ系炭素繊維は太さが１０μｍ
前後であり、このような炭素繊維を好ましくは１０００
〜３０００（１Ｋ〜３Ｋ）本、束ねて糸として使用す
る。１Ｋ未満であると強度が不足する恐れがあり、一方
３Ｋを越えると、柔軟性を損なう恐れがある。

【００１９】本発明において、前記ホース状体Ｈの内面
及び接続糸５３の表面（ポリマー層６）もシリコーンポ
リマー層であってもよいのは明らかである。

【００２０】このようなポリマー層６としては、上述の
ようなシリコーンポリマー層７と同一であることができ
るが、溶媒を飛散させることによって凝固するタイプの
熱可塑性樹脂を使用することができる。たとえばポリ塩
化ビニル（ＰＶＣ）のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶
液（ＰＶＣ／ＭＥＫ）などを使用して形成することがで
きる。この場合、ホース状体Ｈに前記熱可塑性樹脂溶液
を注入し、ホース状体Ｈ内面および接続糸５３表面に十
分に熱可塑性樹脂溶液を付着させた後、前記余剰の熱可
塑性樹脂溶液を排出し、溶媒を飛散させることによっ
て、ホース状体Ｈ内面及び接続糸５３表面にポリマー層
６を形成することができる。

【００２１】また、ラテックスを使用して製造すること
も可能である。この場合ラテックス溶液を凝固させるた
めの凝固剤溶液をホース状体Ｈ内部に注入し、ホース状
体Ｈ内面および接続糸表面に十分に凝固剤溶液を付着さ
せた後、前記余剰の凝固剤溶液を排出し、次いで、ラテ
ックス溶液をホース状体Ｈ内部に注入することによっ
て、ホース状体Ｈ内面及び接続糸表面にポリマー層（ラ
テックス層）６を形成することができる。このような前
記ラテックスは基本的にいかなるものでもよい。たとえ
ば天然ゴム、クロロプレンゴム、ＳＢＲなどであること
ができる。また前記凝固剤も基本的に上述のようなラテ
ックスを凝固可能なものであればいかなるものでもよ
く、典型的には多価金属塩、たとえば硝酸カルシウムな
どを使用することができる。

【００２２】この場合、凝固剤のゾル溶液を使用して冷
却嚢を製造することができる。上述のホース状体Ｈ内部
に、凝固剤溶液の変わりに凝固剤を含むゾル溶液を注入
し、冷却などしてゲル層を形成し、余剰のゾル溶液を排
出し、同様にポリマー層６を形成した後、前記ゲル層を
洗い流すことによって柔軟性のあるポリマー層６を形成
することができる。このような凝固剤のゾル溶液は、た
とえばポリビニルアルコールに凝固剤を添加してゾル化
したものを使用することができる。このようなゾル溶液
の溶媒となるものは上述のポリビニルアルコールのほ
か、たとえばカルボキシメチルセルロースなどを使用す
ることができる。このような溶媒は好ましくは水溶性で
あるものがよい。後の工程において水で洗い流すことが
可能であるからである。

【００２３】また、二液性ポリマーを使用して、冷却嚢
を製造することも可能である。この場合、一方のポリマ
ー形成溶液をホース状体Ｈ内部に注入し、ホース状体Ｈ
内面および接続糸表面に十分にポリマー形成液を付着さ
せた後、前記余剰のポリマー形成液を排出し、乾燥など
させた後、次いで、他方のポリマー形成液をホース状体
Ｈ内部に注入し、熱硬化等によって硬化させることによ
って、ホース状体Ｈ内面及び接続糸表面にポリマー層６
を形成することができる。このような二液性ポリマーは
基本的に限定されるものではない。二つのポリマー形成
液の反応によってポリマーを形成するものであれば基本
的にいかなるものでもよい。典型的にはポリマー形成液
であるジイソシアネートとグリコールより形成される二
液性ポリウレタンをあげることができ、他に水とシアノ
アクリレートを挙げることができる。

【００２４】このように形成された接続糸５３の表面に
ポリマー層６が形成された支柱Ｓは、特に前頭部より後
頭部を覆う湾曲部においては、図３に示すように前記湾
曲の曲率の中心Ｃ方向に立設された構造になっている。
このように湾曲の曲率の中心方向に直線的に立設するこ
とによって、ホース状体Ｈの湾曲した形状が良好に保持
できる。

【００２５】冷却嚢の平面形状は、図５の模式的に示す
ように、端部より中央部にかけて徐々に拡巾した形状に
なっている。これは前頭部より後頭部を覆う湾曲部を形
成し、各冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５を並べた
とき、冷却嚢間に隙間が形成されないようにするためで
ある。

【００２６】このような冷却用ヘルメットを使用するに
際しては、患者に前記冷却用ヘルメットを被せる。この
とき冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５は前頭部から
後頭部の形状に対応する形状となっているため、前記冷
却嚢４１，４２，４３，４４，４５は患者の頭部に良好
にフィットする。このような状態で前記ホース４７を介
して前記供給嚢４６に冷却水を供給すると、前記供給嚢
４６と各冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５は連通し
ているので、冷却水は各冷却嚢４１，４２，４３，４
４，４５を流れて、排水嚢４８に到達する。この排水嚢
８には排水嚢のホース４９が設けられているため、排水
嚢４８に流入した冷却水は前記ホース４９を介して排水
される。

【００２７】少なくとも前頭部から後頭部にかけて冷却
用ヘルメットの内側には放熱性シリコーンポリマー層７
が形成されているので、患者頭部の熱は、このシリコー
ンポリマー層を介して冷媒に伝達され、放熱される。ま
た炭素系ピッチ繊維８が埋設されている場合には、熱は
研削された両表面（吸熱部（放熱部）８２）よりピッチ
系炭素繊維８を介して冷却水に伝熱されるとともに、繊
維の軸方向に伝熱され供給嚢４６及び排水嚢４８に放熱
される。

【００２８】このように患者の頭部を冷却するものであ
るが、冷却嚢が複数であり、各冷却嚢は寸法的に、供給
より排水までほぼ同一の距離であるため、均一に患者の
頭部を冷却することができる。さらに冷却水の供給部
（ホース４７）と排水部（ホース４８）を供給嚢４６及
び排水嚢４９に対角線になるように（図１参照）設けれ
ば、各冷却嚢４１，４２，４３，４４，４５を流れる冷
却水の流路の距離はほぼ同一になるため、さらに患者の
頭部を均一に冷却することが可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
頭部の額側より後頭部にかけての形状に対応する形状の
冷却嚢を複数組み合わせることによって、ヘルメット状
としたため、患者の頭部へ良好にフィットするという利
点がある。さらに冷却嚢が複数であるため、冷却水が冷
却嚢の中空部を均一に流れやすくなり、したがってヘル
メット各部における温度が均一になるという利点があ
る。また、少なくとも患者の頭部に接触する部分に安全
性が高く、熱伝導性の良好なシリコーンポリマー層を設
けているため、効率良く安全に患者の頭部を冷却できる
という利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却用ヘルメットの一実施例の斜
視図。

【図２】本発明による冷却嚢の状態を示す図。

【図３】本発明による冷却用ヘルメットの図１のＡ−Ａ
断面図。

【図４】冷却嚢の断面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。

【図６】ピッチ系炭素繊維の結晶構造を示す図。

【図７】ピッチ系炭素繊維の表面を研削したときの模式
図。

【図８】従来の冷却用ヘルメットの断面図。

【符号の説明】

４１冷却嚢４６供給嚢４８排水嚢５立体織布５３接続糸Ｈホース状体Ｓ支柱６ポリマー層７シリコーンポリマー層８ピッチ系炭素繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】頭部の前頭部より後頭部にかけての形状
に対応する形状で、かつ冷却水が通過するための中空部
を有する冷却嚢を複数組み合わせることによってヘルメ
ット状とし、前記頭部に被せるようにした冷却用ヘルメ
ットであって、少なくとも前記頭部に接触する部分をシ
リコーンポリマー層としたことを特徴とする冷却用ヘル
メット。
【請求項２】前記冷却嚢の後頭部側の端部に前記複数
の冷却嚢に連通する供給嚢を設け、一方前頭部側の端部
に前記複数の冷却嚢に連通する排水嚢を設けたことを特
徴とする請求項１記載の冷却用ヘルメット。
【請求項３】前記冷却嚢は、上布と下布を有し、さら
にこの上布と下布を接続する接続糸を有する立体織布を
ホース状体に形成し、そのホース状体内面及び接続糸表
面にポリマー層を形成したことを特徴とする請求項１又
は２記載の冷却用ヘルメット。
【請求項４】前記接続糸表面に前記ポリマー層が形成
されてなる支柱は、前頭部より後頭部にかけての湾曲し
た形状を有する湾曲部の曲率の中心方向に立設されてい
ることを特徴とする請求項３記載の冷却用ヘルメット。
【請求項５】前記シリコーンポリマー層は放熱性シリ
コーンポリマーよりなることを特徴とする請求項１から
４記載のいずれかの冷却用ヘルメット。
【請求項６】前記シリコーンポリマー層は、表面を研
削して吸熱部を形成したピッチ系炭素繊維が埋設されて
いることを特徴とする請求項１から５記載の冷却用へル
メット。
【請求項７】前記ピッチ系炭素繊維は、軸方向の熱伝
導率が６００〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴と
する請求項６記載の冷却用へルメット。