JP2006034356A - 医療用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置を簡素化することができるとともに加温及び冷却の両方に容易に適用することができる医療用熱交換器を提供する。
【解決手段】
患者の体内に注入される液体を流し得る可撓性の第１袋体２と、該第１袋体２を液密に覆い、加温又は冷却された熱交換媒体を流し得る可撓性の第２袋体３とを具備し、第１袋体２は、第２袋体３内において屈曲した流路を成すとともに、当該流路内に熱交換媒体からの圧力に耐え得る高剛性の支柱部材２ｃが設けられたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、患者の体内に注入される液体を加熱又は冷却し得る医療用熱交換器に関するものである。

一般的な医療用熱交換器は、２枚の樹脂シート（ポリ塩化ビニル製など）を重ね、部分的に加熱溶着することにより袋状の流路が形成されたもので、例えば特許文献１にて開示されているように、外部熱源を有するヒータ等に装着しつつ、補液など患者の体内に注入される液体を流路に流すことにより、当該液体を加温するよう構成されていた。即ち、ヒータ等の熱が樹脂シートを介して内部を流れる液体に伝達するので、当該液体が加温されて患者の体温に近づけることができるのである。
特開２００１−１２０６５８号公報

しかしながら、上記従来の医療用熱交換器においては、外部熱源を有するヒータ等に装着して使用されるため、装置が大がかりなものとなってしまうという問題があった。また、患者の体内に注入する液体は、補液の如く加温すべきものの他、治療によっては反対に冷却すべきものがあり、かかる冷却が必要な場合に対応することが困難となってしまうという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、装置を簡素化することができるとともに加温及び冷却の両方に容易に適用することができる医療用熱交換器を提供することにある。

請求項１記載の発明は、患者の体内に注入される液体を流し得る可撓性の第１袋体と、該第１袋体を液密に覆い、加温又は冷却された熱交換媒体を流し得る可撓性の第２袋体とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の医療用熱交換器において、前記第１袋体は、前記第２袋体内において屈曲した流路を成すとともに、当該流路内に前記熱交換媒体からの圧力に耐え得る高剛性の支柱部材を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、熱交換器が第１袋体及び第２袋体から成るので、装置を簡素化することができるとともに、第２袋体に流す熱交換媒体の温度を変えることにより、加温及び冷却の両方に容易に適用することができる。

請求項２の発明によれば、第１袋体の流路内に設けられた支柱部材により、当該流路を流れる液体の流速を低下させ得るとともに、第２袋体を流れる熱交換媒体からの圧力により当該流路が閉塞してしまうのを回避できるので、熱交換を確実に行わせることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１の実施形態に係る医療用熱交換器は、癌温熱治療法に適用されたもので、図１に示すように、患者Ｂの体内における所定の臓器Ａから血液を採取し、体外循環させるとともに、その過程において血液を加温するためのものである。かかる臓器Ａは、例えば癌細胞に侵されて治療が必要な部位であり、かかる臓器Ａ内の血液を採取して加温し、再び戻すことにより、当該臓器Ａを所定温度まで上げ、癌細胞を選択的に死滅させるよう構成されている。

熱交換器１は、液密な第１袋体２と、該第１袋体２内に配設されて液密な第２袋体３とから主に構成されており、体外循環する患者の血液を加温するためのものである。第１袋体２及び第２袋体３は、例えばナイロンなどの安価な可撓性部材から成り、それぞれが所定の液体を流し得るよう構成されている。

第１袋体２は、患者Ｂの体内に注入される血液（液体）を流すためのもので、図２に示すように、屈曲形成された流路を成し、第１導入ポート２ａから導入された血液を流し、第１導出ポート２ａから吐出し得るよう構成されている。即ち、第１袋体２の両端が第２袋体３の外部に突出し、第１導入ポート２ａ及び第２導出ポート２ｂを構成しているのである。

また、第１袋体２の流路内には、図３及び図４に示すように、複数の支柱部材２ｃが形成されている。かかる支柱部材２ｃは、第１袋体２と同一材料（例えばナイロン等の樹脂材）から成る柱状の成形品であり、流路の上下面に例えば熱溶着等によって固定されている。即ち、支柱部材２ｃは、柱状に成形されており、第１袋体２よりは高剛性とされている。

このように、第１袋体２の流路が屈曲した流路を成しているので、熱交換器１内に導かれた患者Ｂの血液がより長い時間当該流路内を流れることとなり、熱交換効率を向上させることができるとともに、支柱部材２ｃにより、その流れが妨げられ、更に長い時間血液が流路内を流れることとなって、より熱交換効率を向上させることができる。

然るに、支柱部材２ｃが高剛性とされているため、第２袋体３内を流れる熱交換媒体（水や生理食塩水）からの圧力に耐え、流路を確実に確保することができる。即ち、第２袋体３内を流れる熱交換媒体により、第１袋体２においては常に外側から圧力が付与された状態とされ、その流路が閉塞してしまう虞があるのに対し、支柱部材２ｃを具備することにより、熱交換媒体からの圧力に耐え、閉塞状態が回避されるのである。

尚、支柱部材２ｃは、第１袋体２の流路内に形成されれば足り、図３の如く、千鳥状に配設するものの他、流路の径方向に列状に形成したり、或いはランダムな位置に形成したりしてもよい。また、支柱部材２ｃは、流路の上下に亘って配設された柱状のものであれば足り、本実施形態の如く断面が円状のものの他、矩形状或いは楕円状のものであってもよい。

第２袋体３は、第１袋体２の流路部分を包含しつつ第２導入ポート３ａ及び第２導出ポート３ｂがそれぞれ形成されたものであり、加温された水或いは生理食塩水等の熱交換媒体を第２導入ポート３ａから第２導出ポート３ｂまで流し得るものである。これにより、第２袋体３内を流れる熱交換媒体と第１袋体２内を流れる患者Ｂの血液との間で熱交換が行われ、血液が所定の温度まで加温されるようになっている。

上記熱交換器１は、図１に示すように、患者Ｂの血液の体外循環系及び熱交換媒体の循環系にそれぞれ接続されている。具体的には、患者Ｂの臓器ＡからラインＬ１を介して血液を採取し、一旦貯血槽Ｔ内に貯留させる。かかる貯血槽Ｔからは、熱交換器１までラインＬ２が延びており、その途中にはポンプＰ１が接続されている。ラインＬ２の先端は、熱交換器の第１導入ポート２ａに接続されており、ポンプＰ１の駆動により流れる血液を第１袋体２内に導き得るよう構成されている。

更に、第１袋体２の第１導出ポート３ａには臓器Ａまで延びるラインＬ３が延設されており、熱交換器１にて加温された血液がラインＬ３を介して当該臓器Ａに戻されるようになっている。一方、第２袋体３の第２導入ポート３ａ及び第２導出ポート３ｂには、ラインＬ５及びラインＬ４が接続されており、これらラインＬ５、Ｌ４の他端には外部熱源を有するヒータＨが接続されている。

ラインＬ５の途中には、ポンプＰ２が配設されており、ヒータＨで加温された熱交換媒体がラインＬ５を介して第２袋体３に至り、ラインＬ４を介して戻るようになっている。即ち、ヒータＨで加温された熱交換媒体は、第２袋体３内において熱交換を行い、当該ヒータＨに戻って再び加温されるようになっており、絶えず熱交換し得るよう循環することとなるのである。

本実施形態によれば、熱交換器１が可撓性部材から成る第１袋体２及び第２袋体３で構成されているので、装置を簡素化することができるとともに、安価で使い捨てとすることができる。また、ヒータにて直接加温するもの（乾式熱交換器）に比べ、熱交換効率が高く、癌温熱治療法の如き治療に適用するこことができる。

次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る熱交換器は、脳死した患者の臓器を他人に移植すべく冷却及び洗浄するための移植臓器冷却に適用されたもので、例えば図５に示すように接続されて使用される。尚、熱交換器１については第１の実施形態と同様の構成とされており、その詳細については説明を省略する。

移植対象である患者Ｂの臓器ＡにラインＬ６及びラインＬ８をそれぞれ接続するとともに、ラインＬ８の他端を熱交換器１の第１導出ポート２ｂに接続する。尚、ラインＬ６の他端は、図示しない廃液手段に向かって開放されている。第１導入ポート２ａには、ラインＬ７が接続されており、その途中にはポンプＰ１が配設されるとともに、他端には臓器冷却液（臓器保存液）を所定量収容した収容バッグＤが接続されている。

一方、第２導入ポート３ａ及び第２導出ポート３ｂには、ラインＬ９及びＬ１０がそれぞれ接続されており、これらラインＬ９及びＬ１０の他端は、水や生理食塩水等の熱交換媒体を所定温度まで冷却し得るクーラーＣに接続されている。また、ラインＬ９の途中には、ポンプＰ２が配設されており、クーラーＣにて冷却された熱交換媒体がＬ９、第２袋体３及びＬ１０を介して循環し、その過程において第２袋体３にて熱交換を行わせるよう構成されている。

即ち、収容バッグＤ内の臓器冷却液は、ポンプＰ１の駆動によりラインＬ７を介して熱交換器１内に至り、第１袋体２の流路を通って、熱交換媒体との間で熱交換がなされることにより冷却され、ラインＬ８を介して臓器Ａに至る。そして、臓器冷却液は、臓器Ａの血管を通過する過程で当該臓器Ａを冷却するとともに、当該血管内の血液と共にラインＬ６を介して排出されることとなる。

従って、移植のための臓器Ａを冷却しつつ血液と共に臓器冷却液を排出するので、臓器Ａを長時間に亘って維持することができるとともに、血管等を洗浄することができる。また、第２袋体３に流す熱交換媒体の温度を変えることにより、第１の実施形態の如き加温することができ、且つ、本実施形態の如き冷却することができるので、加温及び冷却の両方に容易に適用することができる。

次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る熱交換器は、外科手術等において脳を低温に保つ脳低温療法に適用されたもので、図６に示すように、クーラーＣと接続された熱交換器１と、ヒータＨと接続された熱交換器１との２つが配設されている。これら熱交換器１は、互いに同一の構成であり、第１の実施形態におけるものと同一構成である。

患者Ｂの臓器Ａ（具体的には患者Ｂの脳）にラインＬ１２及びＬ１１を接続するとともに、ラインＬ１２の他端を熱交換器１の第１導出ポート２ｂに接続する。ラインＬ１１の他端は、血液から水分を除去して濃縮するための血液濃縮器４に接続されており、該血液濃縮器４からは熱交換器１まで延びるラインＬ１６及び図示しない廃液手段まで延びるラインＬ１７がそれぞれ設けられている。また、ラインＬ１７の途中にはポンプＰ４が配設されており、血液から除去された水分がラインＬ１７を通って廃液されるようになっている。

血液濃縮器４による水分の除去により濃縮された血液は、熱交換器１の第１導入ポート２ａに導かれ、第１袋体２を通って第１導出ポート２ｂから導出された後、ラインＬ１８を介して患者Ｂの体内（脳以外の部位）に送られる。また、ヒータＨには、ポンプＰ３を有しつつ熱交換器１の第２導入ポート３ａに接続されたラインＬ１９と、当該熱交換器１の第２導出ポート３ｂに接続されたラインＬ２０とがそれぞれ接続されている。これにより、ポンプＰ３を駆動させると、ヒータＨにて加温された熱交換媒体が第１袋体２の流路を通過し、その過程において第２袋体３を通過する血液との間で熱交換が行われ、血液を加温することができるのである。

更に、他方の熱交換器１の第１導入ポート２ａには、ポンプＰ１を有するラインＬ１３が接続されており、該ラインＬ１３の他端には臓器冷却液を所定量収容した収容バッグＤが接続されている。また、クーラーＣには、ポンプＰ２を有しつつ熱交換器１の第２導入ポート３ａに接続されたラインＬ１４と、当該熱交換器１の第２導出ポート３ｂに接続されたラインＬ１５とがそれぞれ接続されている。これにより、ポンプＰ２を駆動させると、クーラーＣにて冷却された熱交換媒体が第１袋体２の流路を通過し、その過程において第２袋体３を通過する臓器冷却液との間で熱交換が行われ、脳に注入される臓器冷却液を冷却することができるのである。

従って、本実施形態によれば、同一構成の熱交換器１を２つ用いることにより、脳低温療法にて臓器Ａとしての脳を冷却しつつ体外循環させて濃縮した血液を加温することができるので、加温及び冷却の両方に容易に適用することができる。また、互いに構造が異なる加温用の熱交換器、冷却用の熱交換器を用いるものに比べ、より汎用的なものとすることができ、安価なものとすることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば第１袋体が患者の体内に注入される液体を流し得るものであれば、屈曲していなくてもよく或いは支柱部材が配設されていないものとしてもよい。また、第２袋体を流れる熱交換媒体は、第１袋体を流れる液体との間で熱交換をし得るものであれば、如何なる液体であってもよい。

第１袋体と該第１袋体を覆った第２袋体とを具備し、患者の体内に注入される液体と熱交換媒体との間で熱交換を行わせる医療用熱交換器であれば、外観形状や材質等が異なるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る医療用熱交換器を癌温熱治療法に適用した状態を示す模式図 同医療用熱交換器を示す平面図 図２におけるＩＩＩ部拡大図 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 本発明の第２の実施形態に係る医療用熱交換器を移植臓器冷却に適用した状態を示す模式図 本発明の第３の実施形態に係る医療用熱交換器を脳低温療法に適用した状態を示す模式図

符号の説明

１ 熱交換器
２ 第１袋体
２ａ 第１導入ポート
２ｂ 第１導出ポート
２ｃ 支柱部材
３ 第２袋体
３ａ 第２導入ポート
３ｂ 第２導出ポート
Ｈ ヒータ
Ｃ クーラー
Ａ 臓器
Ｂ 患者

Claims (2)

1. 患者の体内に注入される液体を流し得る可撓性の第１袋体と、
   該第１袋体を液密に覆い、加温又は冷却された熱交換媒体を流し得る可撓性の第２袋体と、
   を具備したことを特徴とする医療用熱交換器。
2. 前記第１袋体は、前記第２袋体内において屈曲した流路を成すとともに、当該流路内に前記熱交換媒体からの圧力に耐え得る高剛性の支柱部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の医療用熱交換器。

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