JP2012235984A

JP2012235984A - 血液用冷却装置

Info

Publication number: JP2012235984A
Application number: JP2011108518A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Ogiri; 春一大桐
Original assignee: Daido Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daido Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: JP5718146B2

Abstract

【課題】採血の現場に簡単に配設することができ、採血した直後の血液の温度を手軽に、しかも簡単に所定の温度にまで下降させることにより、これを原材料とした血液製剤の輸血効率を大幅に高める。
【課題解決手段】内部に機器類を収納する立方体状の外側ケース１と，当該外側ケース１の上方に設けられ、アルミニウム薄板製の上部冷却板プレート２ａとアルミニウム厚板製の下部冷却プレート２ｂとを積層して成る冷却プレート２と，当該冷却プレート２の下方に配置したサーモジュール１０ａとヒートシンク１０ｂと排熱用ファン１０ｃとコントローラ部１３を備えた冷却式ペルチェユニット１０とから構成され、前記冷却プレート２上に載置した採血直後の血液の温度を短時間内に設置温度にまで低下させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、輸血用に採取した血液の温度を効率よく迅速に設定温度にまで低下させ、血液の製剤効率を高めるようにした輸血用血液の血液冷却装置の改良に関するものであり、主として採血現場や血液製剤の製造現場等で使用する新規な血液冷却装置に関するものである。

人体から採取された輸血用血液は、一般に合成樹脂製の血液バッグやガラス製の採血管内に採血、貯留され，その後当該血液バッグは検査工程や製剤工程へ、また、採血管は検査工程等へ夫々移送されて行く。

即ち、前記２００〜４００ｃｃの血液を貯留した血液バックは、一般に採血現場で一定時間留置され、所定数量の採血済み血液バックが揃った段階で、これ等はまとめて検査工程や製剤工程へ搬出される。
製剤工程においては、先ず、輸血用血液製剤中の残存白血球による副作用を軽減する為に、原料血液の白除処理（フィルトレーション）が行われる。尚、この白除処理に於いては、血液バックの温度を１℃〜３０℃の温度に冷却保持する必要があるため、白除処理の前に血液バッグの冷却が行われている。
そして、上記白除処理を終えた原料血液は、その後濃厚赤血球製剤や新鮮凍結血漿製剤、濃厚血小板等の血液製剤に加工されて行く。

ところで、採血により所定の血液を貯留した血液バッグは、前述の通り採血現場（例えば、採血用バス）内で一定時間留置されることになるが、この間バッグ内の血液は、通常採血時の体温に近い約３６℃〜室内温度の間の温度下に保持されることとなる。

もちろん、夏期等の高温時で血液バックの温度が３０℃を超えるような場合には、上記白除処理前に於ける原料血液の冷却の必要性等から、冷風による冷却保存や電気冷蔵庫と同等の血液保冷庫（特開平１０−１７０１３３号、特開平１０−１７０１３４号等）を用いた冷却保存が行われることもあるが、通常は室内温度下に置かれている。
しかし、上記冷風による冷却や血液保冷庫では、血液バックの冷却に時間が掛かりすぎることが多くあり、製剤工程の作業に滞りを生じたり、或いは、血液バッグの搬送便ごとに製造を行っている場合には、原料血液の混在に起因して様々な不都合を生じることになる。
また、風冷や電気冷蔵庫により迅速に冷却が行われたとしても、前者には冷却温度が不安定で、冷却温度を厳密に制御出来ないと云う難点があり、後者は、血液保冷庫自体の小型化が困難なために大きな設置スペースを必要とするうえ、密閉使用が原則であるため血液バッグの出し入れに手数が掛かり、保守点検費が高くつくという問題がある。

一方、採血後の血液バッグの保管及び搬送用に開発された血液保温箱の利用が、一部で試みられている。即ち、この血液保温箱は、断熱材製の箱内にポリオキシエチレングリユール等の保温剤を配設し、収納した血液バッグを所定温度に保持する構成のものである（特開平１０−１９２３６６号）。

しかし、この血液保温箱は、収納した血液バッグを所定の温度にまで冷却するのに時間が掛かり過ぎ、所謂血液製剤の製剤効率を大幅に高めることが出来ないうえ、血液バッグの出し入れにも手数が掛かると云う問題がある。

尚、人体から採血したバッグ内の輸血用血液、即ち各種血液製剤には有効期限（例えば血小板成分では３日間）がある為、原料血液は新鮮で且つ可能な限り早期に採血時の粗熱（約３７℃）を奪って約３０℃以下の温度にした原料血液を白除（フィルトレーション）することが、血液製剤の品質の保持や製剤効率の点から望ましいと言うことは、輸血医療の技術分野に於いて周知のことである。
同様に血液製剤の原料であるバッグ内の輸血用の血液は、これに適宜の振とう作用を加えたり、或いは、攪拌・冷却によりバッグ内を均等に冷却することにより、その血小板成分の機能保全が図られ、各種血液製剤の製剤効率が高められることは、輸血医療技術分野に於いて周知の事項である。

特開平１０−１７０１３３号公報特開平１０−１７０１３４号公報特開平１０−１９２３６６号公報

本発明は、従前の輸血用血液の採血現場等に於ける採血後の血液の保管や貯留に係る問題、即ち、イ血液保冷庫を使用する方法は、保冷庫の外形寸法、使用形態、設備費等の点から採血現場で手軽に使用できないうえ、血液を簡単に振とう又は揺動させることが出来ないこと、及び、ロ保温箱を用いる方法は、血液を所定温度にまで冷却するのに長時間を要するうえ、その出し入れに手数が掛かり、保冷剤の管理や補充にも手数が掛かること、等の問題を解決せんとするものであり、採血現場等でも手軽に且つ安全に使用することができ、しかも、採血後の血液を冷却装置上に載置するだけで迅速且つ確実にその温度を所定の温度にまで下降させることができると共に容易に血液の振とう又は揺動をも行え、所謂血液の製剤効率を大幅に高めることを可能にした輸血用血液の採血現場等で使用する血液用冷却装置を提供するものである。

本願請求項１の発明は、内部に機器類を収納する立方体状の外側ケース１と，当該外側ケース１の上方に設けられ、アルミニウム薄板製の上部冷却板プレート２ａとアルミニウム厚板製の下部冷却プレート２ｂとを積層して成る冷却プレート２と，当該冷却プレート２の下方に配置したサーモジュール１０ａとヒートシンク１０ｂと排熱用ファン１０ｃとコントローラ部１３を備えた空冷式ペルチェユニット１０とから構成され、前記冷却プレート２上に載置した採血直後の血液の温度を短時間内に設置温度にまで低下させることを発明の基本構成とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、上部プレート２ａを厚さ１．５〜２．５ｍｍに，また下部プレート２ｂを厚さ６〜１０ｍｍにすると共に、冷却する血液を血液バッグ９内に収納された２００〜４００ｃｃの血液とするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、上部冷却プレート２ａと下部冷却プレート２ｂとを摺動自在に積層し、上部冷却プレート２ａを一定距離だけ所望の速度で往復動させるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、上部冷却プレート２ａと下部冷却プレート２ｂとを積層固定して揺動自在に軸支し、上部冷却プレート２ａ及び下部冷却プレート２ｂを支持する軸を一定角度だけ正、逆方向へ所望の速度で切替回動させるようにしたものである。

本発明に係る血液用冷却装置は小型でしかも騒音の発生がないため、採血現場の近傍に容易に設置できる。そのため、採血した後の血液を手近に設けた冷却装置上に載せることにより、血液の温度を迅速且つ正確に適温まで下降させることが可能となる。
また、冷却プレート２を、比較的厚目のアルミニウム製の下部冷却プレート２ｂと比較的薄目のアルミニウム製上部冷却プレート２ａとの積層により形成しているため、バッグ内等の血液の熱が均等に移動をし、サーモモジュール１０ａ側へ吸熱されることとなる。
その結果、上部冷却プレート２ａ上に載置した血液は、その保有する熱を円滑に放熱することになり、小容量の空冷式ペルチェユニットの使用でもって容易に且つ迅速にその温度を約３０℃程度の最適温度にまで低下させることができる。

また、採血後の血液を迅速に約３０℃程度まで下降させることにより、当該血液を原材料とする血液製剤の所謂製剤効率を大幅に高めることが可能となる。
更に、積層した上部冷却プレート２ａを下部プレート２ｂに対して容易に往復移動させる構成とすることができ、上部冷却プレート２ａの往復動機構を設けるだけで簡単に、血液の振とう機能及び攪拌機能を高めることが可能となる。
同様に、上部冷却プレート２ａと下部プレート２ｂとを積層固定し、これを揺動自在に支持する構成とすることにより、血液バック内の血液をより均等に冷却することが可能となる。

本発明に係る血液用冷却装置の斜面図である。図１の外側ケースを除いた状態を示す斜面図である。血液用冷却装置の一部を省略した要部の縦断面の概要説明図である。血液用冷却装置の冷却特性曲線の一例を示すものである（設定温度２０℃）。血液用冷却装置の冷却特性曲線の他の例を示すものである（設定温度０℃、水４００ｃｃ・４０℃）。血液用冷却装置の冷却特性曲線の更に他の例を示すものである（設定温度０℃、水４００ｃｃ・２０℃）。血液用冷却装置で用いた空冷式ペルチェユニットの吸熱特性を示すものである

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る血液用冷却装置の斜面図であり、図２は、図１の外側ケースを除いた状態を示す斜面図、図３は血液用冷却装置の一部を省略した要部の縦断面の概要説明図である。

図１を参照して、Ｃは血液バッグに貯留した血液の冷却装置、１は外側ケース、２は冷却プレート、３は第１ガイド板、４は第２ガイド板、５は電源接続口、６、７は通気孔、８はゴムクッション、９は血液バッグであり、血液バッグ９を載置した冷却プレート２の上方には、必要に応じて蓋体（図示省略）を開閉自在に挿着する構成となっている。
また、外側ケース１は立方体状のフレームに板材を取り外し自在に固定したものであり、その内部に後述する各機器類が収納されている。

当該血液用冷却装置Ｃは、高さ寸法約１９０ｍｍ、横幅寸法約２３０ｍｍ、奥行寸法約４００ｍｍの可搬式に形成されており、採血現場の採血机上の適宜箇所へ載置できる構成となっている。

前記電源接続口５へはＡＣ１００Ｖ電源が接続され、冷却装置Ｃ内部のＤＣ２４Ｖ１５〜６Ａの直流電源に変換され、これにより血液用冷却装置Ｃが作動される。
また、図示されていないが、冷却プレート２上に載置した血液バッグ９の上方は、必要に応じて蓋体によりカバーできる構成となっている。

上記図１の血液用冷却装置Ｃは、血液バッグ内の血液の冷却を主として行うものであるが、冷却プレート２の上表面を波形の凹凸を有する形態とすることにより、ガラス管等の採血管内の血液の冷却にも適用できることは勿論である。

この図１に示した血液用冷却装置Ｃにあっては、冷却プレート２を外側ケース１の上端部に固定した型式としているが、図３に示されている冷却プレート２を形成する上部冷却プレート２ａと下部冷却プレート２ｂとを摺動自在に組み合せた構成とし、別途に設けた駆動用モータにより上部冷却プレート２ａをＸ軸又はＹ軸方向へ一定距離だけ往復動させることにより、上部冷却プレート２ａ上の血液バッグ９又は採血管を振とうさせる型式とすることも可能である。

同様に、図示されてはいないが、冷却プレート２を形成する上部冷却プレート２ａと下部冷却プレート２ｂとをの積層固定した冷却プレート２を一定角度だけ揺動自在に支軸によって回動可能に支持する構成とし、別途に設けた駆動用モータにより冷却プレート２の支軸を一定の角度だけ往復回動（正・逆方向へ切替回転）させることにより、上部冷却プレート２ａ上の血液バッグ９又は採血管を揺動させる型式とすることも可能である。

上記図１の血液用冷却装置Ｃは、その外側ケースを取り外した図２の斜面図に示されているように、冷却プレート２と空冷式ペルチェユニット１０と仕切板１１と電源装置１２とコントローラ部１３等とからその主要部が構成されている。

前記冷却プレート２は、図２に於いては１枚のプレートとして表現されているが、現実には図３に示すように厚さ１．５〜２．５ｍｍのアルミ板からなる上部冷却プレート２ａと厚さ６〜１０ｍｍのアルミ板から成る下部冷却プレート２ｂとを面接触状に積層することにより形成されており、その下部冷却プレート２ｂの下面側に空冷式ペルチェユニット１０を形成するサーモモジュール１０ａが取り付けされている。

尚、図３に於いては、上部冷却プレート２ａと下部冷却プレート２ｂを面接触状に積層固定するようにしているが、前述のように、上部冷却プレート２ａを下部冷却プレート２ｂに対して往復摺動可能に積層して、上部冷却プレート２ａを所定の速度で一定距離だけ往復移動させることにより、その上部に載置した血液を振とうさせるようにしてもよい。

前記空冷式ペルチェユニット１０は、図２及び図３に示すようにサーモモジュール１０ａとヒートシンク１０ｂと放熱用ファン１０ｃとコントローラ部１３等とからその主要部が構成されており、サーモモジュール１０ａを構成するペルチェ素子により冷却プレート２から熱を奪うと共に、奪った熱をヒートシンク１０ｂを介して放熱ファン１０ｃにより外部へ放熱する。また、空冷式ペルチェユニット１０そのものは公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

尚、本実施形態に於いては株式会社岡野エレクトロ二クス製のＯＫＴ−７０７０−ＵＨＳ−２型の空冷式ペルチェユニットを使用しており、定格電圧２６Ｖ、定格電流６Ａ、最大吸熱量７５Ｗ、最大温度４３℃、外径寸法１２２ｍｍ×９０ｍｍ×１００ｍｍのものを２基使用している。
また、図２に於いて１０ｄは、下部冷却プレート２ｂの外周縁部下面側の断熱シールドである。

前記コントローラ部１３は、基板支持台１３ａ、コントローラ基板１３ｂ、基板受台１３ｃ等から構成されており、空冷式ペルチェユニットの自動温度制御を行うものである。尚、コントローラ部１３そのものは公知技術であるため、ここではその説明を省略する。

次に、本発明に係る血液用冷却装置の冷却装置について説明する。
図４乃至図５は、当該冷却装置の冷却試験結果を示すものであり、図４は、冷却プレート２の設定温度を２０℃として、冷却プレート２が２０℃になった時点で、プレート２上に、血液の代りに４０℃に加熱した４００ｃｃの水を入れたバッグを載せ、その温度下降の状態を調査したものである。即ち、当該図４乃至図５の試験は、４００ｃｃ、４０℃の血液バッグを３０℃以下まで冷却する場合の基礎データを得るために行ったものである。

図４に於いて、曲線Ａ１は室内温度、Ａ２はバッグ内の水の温度、Ａ３は冷却プレート２の上表面の温度であり、設定温度２０℃の場合には、バッグ内の水は６０分経過後でも２４．６℃にしか下降しなかった。
その理由は、設定温度が２０℃であるとサーモモジュールの吸熱特性によれば入力電源が２Ａ程度となり、吸熱量の絶対値が不足しているからである。

図５は、温度設定を０℃とした場合の試験結果を示すものであり、バッグ内の水は２１分後に２０℃となる。

図６は、２００ｃｃの水を入れたバッグを冷却させた場合の冷却性能を示すものであり、温度設定が０℃の場合には約２１分後にバッグ内の水が約２０℃に冷却されることが判る。

尚、当該血液用冷却装置Ｃの空冷式ペルチェユニット１０の定格は、前述の通り定格電圧２６Ｖ（ＤＣ）、定格電流６（Ａ）、最大吸熱量７５Ｗ、最大温度差４３℃、外形寸法１２２ｍｍ（横幅）×９０ｍｍ（高）×１００ｍｍ（縦幅）であり、その温度吸熱量特性は図７に示す通りである。

次に、当該血液用冷却装置の使用方法及び血液の冷却特性について説明する。
この血液用冷却装置は、通常採血現場の近傍に設置されており、採血が完了して人体から外された２００ｃｃ〜４００ｃｃの血液を収容した血液バッグや、採決の途中で人体から外された適宜量の血液を収容した血液バッグは、直ちに冷却プレート２の上方に載せられる。

冷却プレート２上に載せられた血液バッグは約１０〜２０分間で体温に近い３７℃から白除（フイルトレーション）処理の最適温度とされる３０℃以下の温度に冷却されることになり、高い製剤効率でもってより優れた血液製剤を得ることが出来る。

本発明は血液バッグの冷却のみならず、各種血液製剤の低温保管庫や血液バッグの輸送用格納箱、血液しんとう器等にも適用できるものである。

Ｃは血液バッグの血液用冷却装置
Ａ_１は空温曲線
Ａ_２は水温曲線
Ａ_３は冷却プレートの温度曲線
１は外側ケース
２は冷却プレート
２ａは上部冷却プレート
２ｂは下部冷却プレート
３は第１ガイド板
４は第２ガイド板
５は電源接続口
６、７は通気孔
８はゴムクッション
９は血液バッグ
１０は空冷式ペルチェユニット
１０ａはサーモモジュール
１０ｂはヒートシンク
１０ｃは排熱用ファン
１０ｄは断熱シールド
１１は仕切板
１２は電源装置
１３はコントローラ部
１３ａは基板支持台
１３ｂはコントローラ基板
１３ｃは基板受板

Claims

内部に機器類を収納する立方体状の外側ケース（１）と，当該外側ケース（１）の上方に設けられ、アルミニウム薄板製の上部冷却板プレート（２ａ）とアルミニウム厚板製の下部冷却プレート（２ｂ）とを積層して成る冷却プレート（２）と，当該冷却プレート（２）の下方に配置したサーモジュール（１０ａ）とヒートシンク（１０ｂ）と排熱用ファン（１０ｃ）とコントローラ部（１３）を備えた冷却式ペルチェユニット（１０）とから構成され、前記冷却プレート（２）上に載置した採血直後の血液の温度を短時間内に設定温度にまで低下させることを特徴とする血液用冷却装置。
上部プレート（２ａ）を厚さ１．５〜２．５ｍｍに，また下部プレート（２ｂ）を厚さ６〜１０ｍｍにすると共に、冷却する血液を血液バッグ（９）内に収納された２００〜４００ｃｃの血液とし、当該血液を３０℃以下の温度に冷却するようにした請求項１に記載の血液用冷却装置。
上部冷却プレート（２ａ）と下部冷却プレート（２ｂ）とを摺動自在に積層し、上部冷却プレート（２ａ）を一定距離だけ所望の速度で往復動させるようにした請求項１に記載の血液用冷却装置。
上部冷却プレート（２ａ）と下部冷却プレート（２ｂ）とを積層固定して揺動自在に軸支し、上部冷却プレート（２ａ）及び下部冷却プレート（２ｂ）を支持する軸を一定角度だけ正、逆方向へ所望の速度で切替回動させるようにした請求項１に記載の血液用冷却装置。