JP2002191632A - 低体温療法用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 温度コントロールおよび復温制御においてオ
ン・オフ制御で行うと、冷加熱に対して体温が変動する
遅延が大きいために、温度管理精度が粗く、体温の変動
が大きくなってしまうといった問題点があった。 【解決手段】 冷・加熱流体が循環するブランケットＣ
と、該ブランケット上に載っている患者の体温を検出す
る温度センサ７と、前記循環する流体の温度を検出する
温度センサ６と、前記流体を冷加熱する熱交換器４と、
該熱交換器を冷却する冷凍機１と、前記熱交換器を加熱
するヒーター２ａと、前記冷凍機の冷凍能力を調整する
ための電磁弁１ａと、第１温度調節器８と、第２温度調
節器９と、温度設定、温度傾斜勾配、インターバルを各
ポイント毎に設定するためのタッチパネル等の入力手段
１１と、該入力手段によって設定された条件および前記
第２温度調節器よりの信号により前記ヒーターおよび電
磁弁の調節を行うＣＰＵ１０とを具備した低体温療法用
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者が寝ているマ
ット状のブランケット内に冷加熱水を流通することによ
り該患者の体温を低下させ、この低体温の状態を所定時
間継続することにより治療を行うようにした低体温療法
用装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】低体温療法を行う場合において、人間が
持つ熱量に対して体温等の温度をコントロールする場
合、安全に外部から熱を与えられる温度としては４℃〜
４０℃といわれている。また、低体温後に元の温度に戻
す復温処理を行うが、この復温時に時間周期的に低体温
装置の設定温度を変更しなければならい。

【０００３】そして、従来にあっては、前記温度コント
ロールおよび時間周期的に復温制御を行う方法として、
冷凍機およびヒーターの制御をオン・オフすることによ
って行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記温度コ
ントロールおよび復温制御においてオン・オフ制御で行
うと、冷加熱温度が小さいため冷加熱に対して体温が変
動する遅延が大きいために、温度管理精度が粗く、体温
の変動が大きくなってしまうといった問題点があった。

【０００５】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、人体に与える冷加熱
温度の変動を少なくして、人体に対する負担を軽減する
と共に、サーボ機能からマニュアル機能への切換え手段
がセンサを切換えるのではなく温度調節器をソフトウエ
アーで切換えるようにして温度誤差を少なくした低体温
療法用装置を提供せんとするにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の低体温療法用装
置は前記した目的を達成せんとするもので、その手段
は、冷・加熱流体が循環するブランケットと、該ブラン
ケット上に載っている患者の体温を検出する温度センサ
と、前記循環する流体の温度を検出する温度センサと、
前記流体を冷加熱する熱交換器と、該熱交換器を冷却す
る冷凍機と、前記熱交換器を加熱するヒーターと、前記
冷凍機の冷凍能力を調整するための電磁弁と、前記人体
温度を検出する温度センサが接続された第１温度調節器
と、該第１温度調節器とカスケード接続された前記循環
流体の温度を検出する温度センサが接続された第２温度
調節器と、温度設定、温度傾斜勾配、インターバルを各
ポイント毎に設定するためのタッチパネル等の入力手段
と、該入力手段によって設定された条件および前記第２
温度調節器よりの信号により前記ヒーターおよび電磁弁
の調節を行うＣＰＵとを具備したものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る低体温療法用
装置の一実施の形態を図面と共に説明する。図１におい
て、Ａは本発明の低体温療法用装置（以下、単に医療機
器という）、Ｂは該医療機器ＡとカップリングＡ₁ を介
して一端が接続された断熱材（例えば、ウレタン）によ
って外周が覆われたチューブ、Ｃは前記医療機器Ａより
前記チューブＢを介して供給される冷加熱水が循環する
ように形成されたブランケットにして、患者Ｄが寝た状
態で体温の制御を行えるように構成されている。

【０００８】次に、医療機器Ａの詳細について説明する
に、１は公知の圧縮式冷凍機（以下、単に冷凍機とい
う）にして、冷凍能力調整用の電磁弁１ａが取付けら
れ、後述する冷却キャピラリー１ｂへ流入する冷媒の流
量を調整して冷却能率を調整できるようになっている。

【０００９】２は該冷凍機１の冷却コイル１ｃとヒータ
ー２ａおよび該冷却コイル１ｃ、ヒーター２ａによって
冷却および加熱される流体（水）が流通する熱交換コイ
ル２ｂが内蔵された熱交換器、３は前記流体を貯蔵する
タンクにして、該タンク３内の流体の量を検出する液量
センサ３ａが取付けられている。

【００１０】４は前記熱交換器２によって冷加熱された
流体を前記ブランケットＣを介して前記タンク３内に循
環させるポンプにして、該ポンプ４と前記チューブＢを
接続する管には流量センサ５および流体温度センサ６が
接続されている。７は前記患者の体温を計測する体温セ
ンサ、８は該体温センサ７よりの信号が入力される第１
温度調節器、９は前記流体温度センサ６よりの信号が入
力される第２温度調節器である。

【００１１】そして、第１、第２温度調節器７，８はカ
スケード接続され人体熱量を考慮したＰＩＤパラメータ
を所持している。ＰＩＤとは比例動作、積分動作、微分
動作を組み合わせたもので、無駄時間のある制御対象に
も優れた制御結果をもたらすものである。すなわち、比
例制御でハンチングのない滑らかな制御を行い、積分動
作でオフセットを自動的に修正し、微分動作でが外乱に
対する応答を早くすることができる制御方法のである。

【００１２】１０は前記流量センサ５、第２温度調節器
９よりの信号を受けて後述するフローチャートの動作を
行うＣＰＵ、１１は医師等が温度調整プログラムを入力
するためのタッチパネルにして、該タッチパネル１１に
よって設定したプログラムは前記ＣＰＵ１０にメモリさ
れ、該ＣＰＵ１０は前記第２温度調節器９よりの信号と
流量センサ５よりの信号とを監視してプログラムに沿っ
て制御する。なお、タッチパネル１１に代えてキーボー
ドによる設定も可能である。

【００１３】図２は前記したタッチパネル１１の表示画
面にして、「Ｐ１〜Ｐ５」は有効の設定を行うポジショ
ンスイッチ、「設定温度」は前記各ポジションにおける
設定を行うスイッチで単位は℃、「傾斜勾配」は設定温
度を制御する際の傾斜角度を設定するためスイッチで単
位は℃／時間、「ＭＡＸ」は前記傾斜勾配の設定におい
て装置の最大能力での冷加熱で傾斜勾配の設定が無効で
あるときに表示される表示部、「ＳＥＴ」は設定した傾
斜勾配が有効であるときに表示される表示部である。

【００１４】「インターバル」は設定温度に達してから
次の制御に移行するまでの時間設定を行うためのスイッ
チで単位は分、「制御中」は「設定」との切換えが可能
なスイッチにして、「制御中」は温度制御中を示し、
「設定」に切換えられていると設定可能状態を示す。ま
た、「ＬＯＯＰ」は「ＫＥＥＰ」との切換えが可能なス
イッチにして、「ＬＯＯＰ」は最終ポイントに達したら
最初のポイントに戻り、「ＫＥＥＰ」は最終ポイントに
達したら、その状態を維持する。「戻る」は他の画面、
例えば、トレンドグラフ画面、医療センサー上下限警報
設定画面等に移行するためのスイッチである。

【００１５】次に、前記した構成に基づいてオートモー
ドにおける温度調整制御を行う動作を図３〜図８のフロ
ーチャートと共に説明する。なお、説明を容易にするた
めに図３〜図７のフローチャートはタッチパネル１１に
よる操作と、該操作された結果に基づいて冷凍機１およ
びヒーター２ａを制御するＣＰＵ１０と、第１、第２温
度調節器８，９の動作をそれぞれ分離して開示してお
り、また、図８はセンサ８，９によって検出された温度
によって動作する第１、第２温度調節器８，９をそれぞ
れ分離して開示している。

【００１６】先ず、医師等によりタッチパネル１１を操
作して、各ポイントにおける温度設定、傾斜勾配、イン
ターバルおよび運転モードをキープにするかループにす
るかの設定を行うことによってプログラムの設定を行う
（ステップＳ１０１）。次に、ブランケット上下限値、
医療用センサ７の危険値、上下限値の設定を行うことに
よって監視条件の設定を行う（ステップＳ１０２）こと
によって温度調節の開始信号が送出される（ステップＳ
１０３）。

【００１７】そして、前記したタッチパネル１１におい
て設定した条件および浮遊（麻酔）人体熱の制御ＰＩＤ
パラメータの読み込みが行われＣＰＵ１０は記憶する
（ステップＳ２０１）。前記ＣＰＵ１０が各種の条件を
記憶すると冷凍機１の制御を開始させると共に電磁弁１
ａが冷凍能力が最大限となるように制御する（ステップ
Ｓ２０２）。

【００１８】続いて、温度調節器へ設定（パラメータ設
定、カスケード制御命令）および監視条件を書込み指令
が送出され（ステップＳ２０３）、この温度調節器への
書込み指令によって温度調節器８，９に対して書込みが
行われ（ステップＳ３０１）、また、ＣＰＵ１０は監視
を開始する（ステップＳ２０４）。

【００１９】そして、温度調節器側において温度調節ル
ープに入り（ステップＳ３０２）、温度の監視が開始さ
れ（ステップＳ３０３）、この温度調節ループは図８に
示すサブルーチンのフローチャートの温度調節制御が行
われる（ステップＳ３０４）。すなわち、人体の温度を
検出する温度センサ７よりの人体温度を読み込み（ステ
ップＳ３０４ａ）、人体温度読み込み値と設定温度値と
の差分をＰＩＤ演算から第１温度調節器８の出力値を求
める（ステップＳ３０４ｂ）。

【００２０】次いで、温度調節器８の出力と循環水の温
度を検出する温度センサ６よりの温度を読み込み（ステ
ップＳ３０４ｃ）、温度調節器８の出力値を設定値とし
温度センサ６からの差分とＰＩＤ演算から第２温度調節
９の出力値を求め（ステップＳ３０４ｄ）、その結果に
よってヒーター２ａを制御する制御量を得る（ステップ
Ｓ３０４ｅ）。

【００２１】そして、前記ヒーター制御信号と現在の温
度データをＣＰＵ１０に対して出力し（ステップＳ２０
５）、かつ、前記データに冷凍機１の故障や、ヒーター
２ａの断線が発生しているとか、チューブＢが鋭角的に
曲げられて流体の流れが阻止されている等のエラーが発
生しているか否かを監視する（ステップＳ２０６）。ま
た、前記ステップＳ３０５において、傾斜勾配時の設定
温度と現在温度の偏差が基準以上げあるか否かの判定を
行い（ステップＳ３０６）、エラーが発生しているとの
判定の場合には前記ステップＳ２０６に出力を送出す
る。

【００２２】前記ステップＳ２０６においてエラーが発
生すると警報等を発するので、チューブＢの曲がりを直
す等のエラー処理を行い、さらに、傾斜勾配エラーや温
度調節エラーの場合にはプログラム設定内容の変更を行
う（ステップＳ２０７）。なお、前記したエラー発生原
因で致命的な場合、例えば、冷凍機１の異常、ヒーター
２ａの断線等の場合には自動的に電源が遮断され医療処
置の停止を行う。

【００２３】前記ステップＳ２０７のエラー処理を行っ
たことによりエラーが解除されると、ＣＰＵ１０は実測
の温度が理想値から外れているか否かの判定を行い（ス
テップＳ２０８）、外れているとの判定の場合には冷凍
機１における電磁弁１ａの開度を制御して冷凍能力の調
整を行う（ステップＳ２０９）。なお、理想値が高い値
であり、電磁弁１ａを最低限に絞っても前記高い理想値
に達しない場合には、冷凍機１をオフにして温度調節を
行うようにしてもよい。

【００２４】この調整の後において設定値に達したか否
かの判定を行い（ステップＳ２１０）、設定値に達して
いないと判定するとステップＳ２０５に戻って前記した
動作を設定値に達するまで繰り返し行う。そして、設定
値に達したと判定されると、次に、タッチパネル１１に
おいて最初に設定したプログラムモードがインターバル
モードであるか否かの判断を行い（ステップＳ２１
１）、現在の設定がインターバルをとらないモードであ
る場合には、次のポイントがあるか否かの判断を行い
（ステップＳ２１２）、次の設定ポイントがない場合に
は、前記ステップＳ２０５に戻る。

【００２５】一方、次の設定ポイントがある場合には、
タッチパネル１１において設定したプログラムモードが
キープモードかループモードであるか否かの判断を行い
（ステップＳ２１３）、キープモードであると判断する
とキープ状態を維持し（ステップＳ２１４）、ループモ
ードであると判断するとポイントをリセットして前記し
たステップＳ２０５に戻り、前記した動作を繰り返し行
うものである。

【００２６】また、温度調節器のフローチャートにおい
て、前記したステップＳ３０６のエラー発生が生じなか
った場合には、現在の設定において傾斜勾配制御が設定
されているか否かの判断を行い（ステップＳ３０７）、
傾斜勾配制御を行う設定である場合には、設定変更周期
のタイミングであるか否かの判断を行い（ステップＳ３
０８）、設定変更時期のタイミングとなる場合には自動
的に温度設定値の変更を行う（ステップＳ３０９）。な
お、ステップＳ３０７，３０８において設定が行われて
いない場合にはステップＳ３０４に戻って繰り返し動作
が行われる。

【００２７】また、前記したステップＳ２１１において
インターバルの設定が行われている場合にはインターバ
ル制御が行われる（ステップＳ２１６）。すなわち、ス
テップＳ２１６において、インターバルのタイムアップ
に達したか否かを判定し、タイムアップに達していない
と判定すると、ステップＳ２０５に戻りタイムアップに
達するまで繰り返し同じ動作が行われ、タイムアップに
達したと判定するとステップＳ２１２の次のポイントが
有るか否かの動作に移行するものである。

【００２８】なお、前記した図３〜図７のフローチャー
トにおいて、前記した動作を行っている状態においてタ
ッチパネル１１を操作した場合について説明する。前記
動作中においてプログラム変更が行えるのは、オートモ
ード、マニュアルモードでの設定温度の変更等、プログ
ラムパスでの変更が行えるのは、現在のプログラムでの
制御しているポイントの変更、運転モードでの変更が行
えるのは、オートモードでは温度センサを対象に温度制
御を行い、マニュアルモードではブランケット温度を対
象に温度制御を行う（ステップＳ１０４）。

【００２９】このようなプログラムの変更を行うと、プ
ログラム変更であるかマニュアルモードの変更であるか
によって（ステップＳ１０５）、プログラム変更の場合
にはステップＳ１０１に戻って前記した動作を行い、マ
ニュアルモードへの変更である場合には、マニュアルモ
ードであるとして（ステップＳ１０６）、プログラムの
変更と運転モードを切換える（ステップＳ１０７）。

【００３０】以上説明したような動作を行うことから、
例えば、仮死状態の新生児等の治療を行う脳の低体温療
法について具体的に説明する。脳温度を下げたいが、低
体温装置での冷却でブランケットＣ等での外部熱（冷
却）をできるだけ変動させないで、また、過冷却にしな
いことが予後の影響に害を与えないと言われている。

【００３１】脳温度（または脳温度同等の温度個所）を
規準としたサーボ制御では、ブランケット温度が自動操
作のため、既存の低体温装置の場合、冷却能力と新生児
等の患者によっては過冷却温度範囲で外部熱を与えてし
まうという問題があった。

【００３２】そこで、本発明の低体温療法用装置にあっ
ては、温度センサ７の基準でのサーボ制御において、ブ
ランケットＣの温度は自動的に温度制御するが、タッチ
パネル１１の操作でブランケットＣの温度上限、下限値
を設定することができるので、、医師の判断で上下限値
を設定することで、患者に与えるブランケットＣの温度
が過冷却（過加熱）を与えることがなくなるので安全に
温度制御することが可能となるものである。

【００３３】また、従来の低体温療法等の復温法ではゆ
っくりと日数をかけて温度を上げていく方法がとられて
いるが、この方法では定時間毎、または、人体温度の変
動により低体温装置の温度設定を変更しなければならな
く、厳重な監視管理が必要とされる。

【００３４】しかし、本発明の低体温療法用装置にあっ
ては、設定値までの温度傾斜勾配をＣＰＵ１０により医
師が希望する温度傾斜勾配を自動的に誘導することで監
視管理を簡便にすることができる。そして、前記誘導す
る理想温度のマージンを持ち、このマージンから人体の
温度等が外れた場合は警報を発生することができるもの
である。

【００３５】さらに、従来において、発熱時に氷枕、蓄
冷剤等で額の部分を冷却する処置が行われているが、前
記氷や蓄冷剤の何れにあっても時間の経過に伴い蓄熱効
果が減少し、室温または体温近くの温度に上昇してしま
うので、頻繁に交換しなければならないという問題があ
るが、しかし、この方法の場合には人体の皮膚に害を与
えないというメリットがある。このような問題を解決す
るものとして、氷や蓄冷剤の冷却能率が少し減少した時
点で頻繁に冷却蓄熱を持ったものと交換した場合、人体
の皮膚は凍傷、顔面神経痛を誘発するといった危険性が
ある。

【００３６】そこで、本発明の低体温療法用装置を採用
した場合には、温度設定、該温度に達するまでの傾斜勾
配時間の設定が可能であり、また、前記設定温度に達し
てからのインターバルの設定を多数のポイントで設定、
否設定が可能となるので、氷枕での治療にも好適なもの
である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は前記したように、冷凍機を常時
運転状態となし電磁弁によって冷凍能力の調整を行うよ
うにし、かつ、ヒーターとを並行動作するようにしたの
で、温度調節時におけるハンチング現象を抑制でき、ま
た、第１、第２温度調節器をカスケード接続して人体熱
量を考慮したＰＩＤパラメータを所持するようにしたの
で、操作量に伴う人体温度の変動を把握した制御と、人
体温度の変動に対して微細で俊敏な操作量で加熱温度の
大きさに変動なく人体に悪影響を与えることなく体温温
度の制御を行うことができる等の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低体温療法用装置のブロック図で
ある。

【図２】同上のタッチパネルの表示状態を示す説明図で
ある。

【図３】オートモード動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】同上のフローチャートの続きを示すフローチャ
ートである。

【図５】図３のフローチャートの続きを示すフローチャ
ートである。

【図６】図５のフローチャートの続きを示すフローチャ
ートである。

【図７】図３のフローチャートの続きを示すフローチャ
ートである。

【図８】図７の温度調節制御のサブルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

Ａ 低体温療法用装置 Ｂ チューブ Ｃ ブランケット １ 冷凍機 １ａ 電磁弁 １ｂ キャピラリー １ｃ 冷却コイル ２ 熱交換器 ２ａ ヒーター ２ｂ 熱交換器コイル ６ 循環流体温度検出用温度センサ ７ 人体温度検出用温度センサ ８ 第１温度調節器 ９ 第２温度調節器 １０ ＣＰＵ １１ タッチパネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷・加熱流体が循環するブランケット
   と、該ブランケット上に載っている患者の体温を検出す
   る温度センサと、前記循環する流体の温度を検出する温
   度センサと、前記流体を冷加熱する熱交換器と、該熱交
   換器を冷却する冷凍機と、前記熱交換器を加熱するヒー
   ターと、前記冷凍機の冷凍能力を調整するための電磁弁
   と、前記人体温度を検出する温度センサが接続された第
   １温度調節器と、該第１温度調節器とカスケード接続さ
   れた前記循環流体の温度を検出する温度センサが接続さ
   れた第２温度調節器と、温度設定、温度傾斜勾配、イン
   ターバルを各ポイント毎に設定するためのタッチパネル
   等の入力手段と、該入力手段によって設定された条件お
   よび前記第２温度調節器よりの信号により前記ヒーター
   および電磁弁の調節を行うＣＰＵとを具備したことを特
   徴とする低体温療法用装置。