JP2009254795A - 液体温度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換効率が高く、液体が血液である場合に血液が損傷を生じる程の低温或いは高温に晒される危険性を低減させ、輸液回路に損傷が発生した場合にも、媒体が輸液回路内に流入する不具合を無くする。
【解決手段】冷媒１１が入った冷媒筐体１０と、前記冷媒筐体１０を冷却／加温する冷却／加温手段３１と、液体を輸液する輸液回路２１を挿抜する開口１２を有し、開口１２から挿入された輸液回路２１に当接して収納すると共に前記冷媒１１に囲繞され且つ前記冷媒１１から水密の収納室１３とを具備する。冷媒筐体１０内には冷媒を攪拌するための攪拌手段１４が備えられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、血液などの液体を冷却／加温して所望の温度とするための液体温度調整装置に関するものである。

従来、この種の液体温度調整装置としては、図７の平面的概略構成及び側面的概略構成に示されるように、体外循環血液回路４１を金属板４２と断熱材４３により挟み、金属板４２を介して冷却／加温装置４４により体外循環血液回路４１内の血液を冷却／加温するものが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、この種の液体温度調整装置では、温度変化の急激な低下あるいは上昇によって体外循環血液回路４１内の血液が破損しないように、金属板４２を大きく（厚く）することによって熱容量を大きくしたり、より強力な冷却／加温装置４４を用いてその性能を向上させたりする必要があるため、装置の形状、重量が大きくなり、更にコストも増加する。また、体外循環血液回路４１の片面からの冷却／加温であり、熱交換効率が悪いという問題点があった。

また、図８の平面的概略構成及び側面的概略構成に示されるように、体外循環血液回路４１を金属板４２−１と金属板４２−２により挟み、金属板４２−１、４２−２を介して二つの冷却／加温装置４４−１、４４−２により体外循環血液回路４１内の血液を冷却／加温するものが知られている（特許文献２参照）。

この第２の従来装置においては、第１の従来装置よりも熱交換効率が良くなるものの、二台の冷却／加温装置４４−１、４４−２を用いる必要があり、構成が大型化し高コスト化を招来する問題がある。

また、上記第１の従来例装置と第２の従来例装置とは共に、金属板４２と体外循環血液回路４１内の血液は冷却／加温装置４４に接している部位から離れるほど、冷却／加温装置４４による熱的影響を受け難くなり温度に偏りが生じて熱交換効率が低下する。

更に、図９に平面的概略構成が示されるように、体外循環血液回路４１を温調器４５によって調温した冷媒槽４７内の循環媒体４６に浸すことにより体外循環血液回路４１内の血液を冷却／加温するものが知られている（特許文献３、特許文献４参照）。

上記の第３、第４の従来装置によると、体外循環血液回路４１が循環媒体４６と直接接している部分において体外循環血液回路４１に損傷が発生すると、循環媒体４６が体外循環血液回路４１内に流入する危険性がある。また、特許文献３の構成では、温調器４５と冷媒槽４７を設置する必要があるため、装置が大型化する問題がある。更に特許文献４の構成では、冷媒が攪拌されておらず、冷媒槽４７内に温度勾配ができ、血液との熱交換効率が悪いという問題があった。

本発明は上記のような従来の液体温度調整装置の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、構成が大型化、高コスト化することもなく、熱交換効率が高く、更に、輸液回路に損傷が発生した場合にも、媒体が輸液回路内に流入することのない安全性の高い液体温度調整装置を提供することである。

本発明に係る液体温度調整装置は、冷媒が入った冷媒筐体と、前記冷媒筐体を冷却／加温する冷却／加温手段と、液体を輸液する輸液回路を挿抜する開口を有し、開口から挿入された輸液回路に当接して収納すると共に前記冷媒に囲繞され且つ前記冷媒から水密の収納室とを具備することを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置は、前記冷媒を攪拌するための攪拌手段が備えられていることを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記収納室の冷媒側の面に冷媒を導き得る誘導手段を設けたことを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記誘導手段は、前記冷媒を前記収納室の周りに螺旋状に流し得る流路で構成されていることを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記攪拌手段は、前記冷媒を前記誘導手段に導くように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置では、収納室は、良熱伝導素材により構成されていることを特徴とする。

本発明に係る液体温度調整装置は、液体を輸液する輸液回路を挿抜する開口を有し、開口から挿入された輸液回路に当接して収納すると共に冷媒に囲繞され且つ冷媒から水密の収納室とを具備するので、輸液回路に損傷が発生しても、冷媒から水密の収納室に輸液回路が存在することになり、媒体が輸液回路内に流入する危険性が全くない。また、収納室が冷媒に囲繞されており、また、冷媒が入った冷媒筐体の冷却／加温を行うので、熱が徐々に伝達され、液体が血液である場合に、血液に損傷を与える程の低温或いは高温に晒すことがなく高い安全性を確保することができ、収納室全体に冷媒から均一に熱が伝わることにより効率良く液体の温度調整が可能である。

本発明に係る液体温度調整装置では、冷媒を攪拌するための攪拌手段が備えられているので、冷媒筐体内の冷媒に温度勾配が生じることなく、血液との熱交換効率を向上させることができる。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記収納室の冷媒側の面に冷媒を導き得る誘導手段を設けたので、この誘導手段によって収納室の冷媒側の面に冷媒が導かれ、冷媒の流れが生じ、更に効率良く冷媒筐体内の冷媒を均一な温度に保つことが可能となり、血液との熱交換効率を向上させることができる。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記冷媒を前記収納室の周りに螺旋状に流し得る流路で構成されている前記誘導手段を備えるので、流路に冷媒が導かれて冷媒の流れが生じ、更に効率良く冷媒筐体内の冷媒を均一な温度に保つことが可能となり、血液との熱交換効率を向上させることができる。

本発明に係る液体温度調整装置では、前記攪拌手段は、前記冷媒を前記誘導手段に導くように構成されているので、攪拌手段及び誘導手段を介した冷媒の流れが生じ、更に効率良く冷媒筐体内の冷媒を均一な温度に保つことが可能となり、血液との熱交換効率を向上させることができる。

本発明に係る液体温度調整装置では、収納室が、良熱伝導素材により構成されているので、冷媒と輸液回路内の輸液が、良熱伝導素材により構成されている収納室を介して高効率で熱交換可能である。

本発明に係る液体温度調整装置の第１の実施例を示す斜視図。 図１における輸液回路を収納室に収納した状態のＡ−Ａ断面図。 図１における輸液回路を収納室に収納した状態のＢ−Ｂ断面図と共に温度調整の機能ブロック図を加えた図。 輸液回路２１内の液体と冷媒１１との温度差を矢印の大きさにより示した、図１における輸液回路を収納室に収納した状態のＢ−Ｂ断面図。 本発明に係る液体温度調整装置の第２の実施例の、図１におけるＡ−Ａ線と同じ線分による断面図。 本発明に係る液体温度調整装置の第２の実施例の、図１におけるＢ−Ｂ線と同じ線分による断面図。 第１の従来例に係る液体温度調整装置を示す構成図であり、（ａ）は平面的概略構成を示し、（ｂ）は側面的概略構成を示した図。 第２の従来例に係る液体温度調整装置を示す構成図であり、（ａ）は平面的概略構成を示し、（ｂ）は側面的概略構成を示した図。 第３の従来例に係る液体温度調整装置を示す構成図であり、平面的概略構成を示した図。

以下添付図面を参照して、本発明に係る液体温度調整装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１は、液体温度調整装置の第１の実施例を示す斜視図である。液体温度調整装置は、例えば、銅、ステンレスなどの良熱伝導素材である金属などにより構成される冷媒筐体１０内に、図２などに示される冷媒１１を封入したものである。冷媒１１としては、水や不凍液などを用いることができる。

冷媒筐体１０の一壁面には、血液などの液体を輸液する輸液回路２１が挿抜可能に、例えば横長の開口１２が形成されている。図１のように立設された冷媒筐体１０の例えば底壁には、ペルチェ素子により構成される冷却／加温手段３１が貼着されて取り付けられており、冷却／加温手段３１によって冷媒筐体１０内の冷媒１１を冷却／加温するように構成されている。

図１のＡ−Ａ断面図を図２に示し、Ｂ−Ｂ断面図を図３に示す。図２、図３共に輸液回路２１を開口１２から収納室１３に挿入した収納状態を示している。開口１２につながる収納室１３は、良熱伝導素材である金属或いは金属合金などにより構成され、冷媒１１から水密に構成されている。

収納室１３は、冷媒筐体１０の高さのほぼ中間位置に設けられ、輸液回路２１の所要部分を収納可能な大きさを有している。ここで、所要部分とは、輸液回路２１を構成するチューブ２２が葛折りされた部分や、前述の特許文献１に示される袋体とされた部分を指す。そして、好ましくは収納室１３の全ての壁に輸液回路２１が接触し、収納室１３を囲繞している冷媒１１と輸液回路２１内の液体の熱交換が行われるように構成されている。

冷媒筐体１０内には、冷媒１１を攪拌するための、例えばポンプにより構成される攪拌手段１４が備えられている。この実施例において攪拌手段１４の配置位置は、開口１２が形成された壁面と対向する壁面の下端底面とされ、収納室１３の上下の冷媒１１を含めて全てが良好な攪拌を受け得るように配置されている。

輸液回路２１内の液体は、図示しない輸液ポンプなどにより送り出され、図２の矢印Ｓ１、Ｓ２の方向へ流れる。冷却／加温手段３１による温度調整のために、開口１２付近のチューブ２２には温度センサ３２が設けられる。ここでは、収納室１３に液体が流れ込む側のチューブ２２と、収納室１３から液体が流れ出す側のチューブ２２に、それぞれ温度センサ３２が設けられる。

温度センサ３２によって検出された信号は、制御部４０に取り込まれて温度データとされる。制御部４０には設定温度情報が与えられ、制御部４０は、この設定温度情報と上記により得られる温度データとの差に応じた電力制御を冷却／加温手段３１に対して行うことにより温度調整を行う。

以上のように構成された液体温度調整装置では、輸液回路２１が開口１２から挿入されて収納室１３に収納された状態とされて冷却／加温手段３１による温度調整が実行される。また、攪拌手段１４により全ての部分の冷媒１１について攪拌が行われ、冷媒筐体１０内の冷媒１１の温度が均一化される。冷媒１１の熱は収納室１３における各壁を介して輸液回路２１内の液体に伝わることにより高効率な熱交換が生じ、冷媒１１全体の温度と輸液回路２１内の液体の温度の均等化が素早く行われる。

従って、二枚の金属板により輸液回路を挟んで二つの冷却／加温装置を用いて温度調整を行う図８の構成に近い高効率な熱交換が実現される上に、冷却／加温装置が一つで済み、コスト低減と共に省スペース化を図ることができる。

また、冷媒筐体１０内の冷媒１１の温度の均一化を実現できる上に、熱交換は収納室１３における各壁を介して行われるので、輸液回路２１内の液体と冷媒１１との温度差は、図４の矢印の大きさにより示すように、位置的な相違に拘らず均一であるから、局所的に冷却／加温がなされてその部分の液体（例えば、血液）に余計なストレスが加わる危険性を防止することができる。

次に、本発明に係る液体温度調整装置の第２の実施例を図５、図６を示す。この実施例に係る液体温度調整装置においては、冷媒筐体１０の内壁面１０ａと、収納室１３の外壁面１３ａとの間を仕切る連続する仕切り板５０を設ける構成を有する。仕切り板５０は、例えば収納室１３と同一の良熱伝導素材（銅、ステンレスなど）によって構成することで、熱交換効率を向上させることができる。冷媒筐体１０の内壁面１０ａ及び収納室１３の外壁面１３ａと、上記仕切り板５０との接合部を結んだ形状は、収納室を中心とした螺旋状となっている。

冷媒筐体１０の内壁面１０ａと、収納室１３の外壁面１３ａと、仕切り板５０により囲まれる領域は、開口１２側から開口１２に対向する面側へ連続する通路５１を形成し、流路を構成している。この通路５１の始端部５２と終端部５３との間は、配管５４により連通されている。配管５４は、仕切り板５０を貫通して設けられ、貫通部分はシールされている。通路５１の終端部５３には攪拌手段１４が設けられており、この攪拌手段１４は通路５１を介して到来する冷媒１１を配管５４へ送り込むように構成されている。即ち、攪拌手段１４は、通路５１の終端部５３から仕切り板５０により構成される通路５１の始端部５２へ冷媒１１を導くように構成されている。また、仕切り板５０は、収納室１３の冷媒１１側の面に冷媒１１を導き得る誘導手段を構成する。

この実施例においても、温度センサ３２によって検出された信号が、制御部４０に取り込まれて温度データとされ、制御部４０に与えられる構成を有している。本実施例においても、制御部４０が、この設定温度情報と上記により得られる温度データとの差に応じた電力制御を冷却／加温手段３１に対して行うことにより温度調整を行う。

以上の構成に係る液体温度調整装置によれば、攪拌手段１４の攪拌により配管５４へ送り込まれた冷媒１１は配管５４を介して通路５１の始端部５２へと到り、更に通路５１を流れて、その終端部５３へ到る。そして、更に攪拌手段１４の攪拌により配管５４へ送り込まれ、上記と同様の経路を介して冷媒１１が循環される。

この循環の過程において、冷媒１１は通路５１において収納室１３の外壁面１３ａと絶えず接触して熱交換する状態において流れる。また、冷媒１１は、冷却／加温手段３１による冷却／加熱を受けることになる。即ち、冷媒１１は、冷却／加温手段３１による冷却／加熱を受けながら、収納室１３の外壁面１３ａを介して輸液回路２１と絶えず熱交換することになり、流れによって温度が均一化された冷媒１１によって輸液回路２１の液体を効率よく冷却／加熱でき、極めて適切に温度調整することが可能となるものである。

なお、上記の構成においては、配管５４及び攪拌手段１４を冷媒筐体１０の内側に設ける構成を採用したが、配管５４及び／または攪拌手段１４を冷媒筐体１０の外側に設ける構成を採用してもよい。また、通路５１の形状は螺旋状に限ることなく、冷媒筐体１０の内壁面１０ａと収納室１３の外壁面１３ａとの間を、複数のリング状仕切り板により区分し、仕切り板に通口を形成するなどして、開口１２側から開口１２に対向する面側へ連続する通路を構成するようにしてもよい。

上記の変形例に係る構成によっても、通路内の流れによって温度が均一化された冷媒１１によって輸液回路２１の液体を極めて適切に温度調整することが可能となるという効果を得ることができる。

１０ 冷媒筐体
１１ 冷媒
１２ 開口
１３ 収納室
１４ 攪拌手段
２１ 輸液回路
２２ チューブ
３１ 冷却／加温手段
５０ 仕切り板
５１ 通路
５２ 始端部
５３ 終端部
５４ 配管

特開平９−６０２号公報 特開２００４−１４８０２７号公報 特開２００２−１１９５８６号公報 特開２００７−１５１６９６号公報

Claims (6)

1. 冷媒が入った冷媒筐体と、
   前記冷媒筐体を冷却／加温する冷却／加温手段と、
   液体を輸液する輸液回路を挿抜する開口を有し、開口から挿入された輸液回路に当接して収納すると共に前記冷媒に囲繞され且つ前記冷媒から水密の収納室と
   を具備することを特徴とする液体温度調整装置。
2. 前記冷媒を攪拌するための攪拌手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の液体温度調整装置。
3. 前記収納室の冷媒側の面に冷媒を導き得る誘導手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の液体温度調整装置。
4. 前記誘導手段は、前記冷媒を前記収納室の周りに螺旋状に流し得る流路で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体温度調整装置。
5. 前記攪拌手段は、前記冷媒を前記誘導手段に導くように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の液体温度調整装置。
6. 前記収納室は、良熱伝導素材により構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体温度調整装置。