JP2016174628A - 加温器及び熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
熱交換器の巻回チューブに加温を集中し、巻回チューブと加温器の接触部分の設定温度を制御して、加温効率を高めることができる加温器及び熱交換装置に関する。
【解決手段】
熱交換装置は、熱交換器１１と加温器２１を有する。熱交換器１１と加温器２１は、双方とも上部Ｕ側から見た形態が略円形ドーナツ状または略円形状を有する。
熱交換器１１の直径は、加温器２１の直径と実質的に同じに形成している。加温器２１は、熱交換器１１と接触する反対側の面に、略平面状の加温部２３を装着し、加温器２１と熱交換器１１との接触部ＣＰの間に温度センサーＴＳを配置している。 当該温度センサーＴＳに温度制御装置ＴＣを接続し、接触部ＣＰの位置で、熱交換器１１の中を流通する液体の設定温度を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、血液透析、血液浄化治療等において使用される血液浄化回路の途中に配置される熱交換器の加温器及び熱交換装置に関するものである。
熱交換器を構成する、いわゆる略スパイラル状に巻回したチューブ（以下、巻回チューブ）内に、血液（血漿）、透析液、補液等の液体を流しながら、巻回チューブを加温器で加温し、巻回チューブの熱伝導で熱交換を行い、内部の液体を加温するための加温器及び熱交換装置である。特に巻回チューブに加温を集中し、巻回チューブと加温器の接触部分の設定温度を制御することにより、加温効率を高めることができる加温器及び熱交換装置に関する。

血液浄化療法において、患者から取り出した血液を体外循環しながら血液浄化器（フィルターとして中空糸膜、粒状の吸着剤等が装填されている）に通し、膜分離や吸着による不要物質の除去を目的とする治療がなされている。その際、補液や透析液を前記血液浄化器に流入させたり、濾過された血漿をさらに別の血液浄化器に流入させる二重濾過療法などが行われている。
このとき、体外循環中に患者の血液を冷やさないため、血液を加温する必要がある。そこでチューブ、バッグ、シート等を用いて、液体流路を形成した熱交換器を、体外循環回路の途中に配置し、当該熱交換器を加温器に接触させて、熱交換を行い、血液や血漿あるいは補液、透析液等を加温するようにしている。

（従来技術１）
本願出願人は、特許文献１（登録実用第３０９６８１７号公報）に、略中心部Ｃにいわゆる「略Ｓ字状のループＳＬＴＥ」を有し、当該ループＳＬＴＥの外周にいわゆる「略スパイラル状」に可撓性管体を巻回した（巻回チューブＳＴＥを形成）熱交換器の発明を開示している。（特許文献に記載の発明の各部材をわかりやすく説明するために、図の番号、符号を記載した。特許文献の図の番号、符号は、本願発明の符号と区別するために、〈 〉をつけた。）

詳述すれば、図〈１〉に所定の長さの可撓性管体〈１〉の途中を一旦Ｓ字形に曲げてからＳ字書き出し方向の可撓性管体〈１〉をＳ字書き終わりの曲線に沿わせ接触させ、またＳ字書き終わり方向の可撓性管体〈１〉をＳ字書き出しの曲線に沿わせ接触させ、これを所定回数繰り返し、接触する可撓性管体〈１〉同士を接着している。
図〈２〉には、図〈１〉の可撓性管体〈１〉の液体流入口〈２〉および流体流出口〈３〉が略反対に向いている例を記載している。以下「可撓性管体」は記載を簡略化するために、単に「チューブ、チューブＴ」と記載する。

従来の熱交換装置６０１は、図１１に例示するように略矩形状の加温器５２１を使用し、温度センサーＴＳを、熱交換器６１１の巻回チューブＳＴＥが加温器５２１と接触していない箇所（以下、非接触部ＮＣＰ）に装着して、熱交換器６１１を加温し、熱交換器６１１内を通過する液体の温度を所定の温度にコントロール（制御）していた。なお加温器５２１の熱交換器６１１と接触する面との反対側の面に加温部５２３（内部に金属線ＭＬを埋設している。）を装着していた。（図中の符号の末尾の「Ｕ」、「Ｄ」はそれぞれ上部側、下部側の部材を意味する。）
さらに詳述すれば、熱交換器６１１の上部Ｕ方向と下部Ｄ方向の両側から加温器５２１で加温する場合は、一対の上部加温器５２１Ｕと下部加温器５２１Ｄを使用し、
図１２に示すように、上部加温部５２３Ｕ／上部加温器５２１Ｕ／熱交換器６１１／下部加温器５２１Ｄ／下部加温部５２３Ｄのように重ねて配置していた。
温度センサーＴＳは、電熱線ＨＬを介して温度制御装置ＴＣ（温度コントローラーともいう）に接続し、温度センサーＴＳ近傍の加温器５２１の表面（非接触部ＮＣＰ）が設定した温度となるようにコントロールしていた。

（従来技術２）
特許文献２は、流路部等がプラスチックによりシート状に一体的かつ平面的に形成され、且つ少なくとも下流側の蛇行状に形成した流路部（第二の流路部）の断面は略半円弧形状であり、該第二の流路部が加温／冷却プレートに密着するための平面を有している液体加温／冷却用の体外循環回路及び体外循環システムの発明を開示している。

登録実用新案３０９６８１７号公報（段落[００１６]、[００２１]、図１、図２参照） 特開２００８−１７３１３９号公報（要約の欄、図１参照。）

特許文献１に記載の発明は、次の課題が挙げられる。
加温する液体は、血液（血漿）、血液に添加される補液、膜などを通して間接的に血液と接触する透析液である。
血液は４２℃以上になると血中蛋白の変性が起こるので、設定温度は最高でもおよそ４２℃であり、最高温になる箇所に、温度センサーＴＳを装着し、この位置がおよそ４２℃以下になるように制御しなくてはならない。
最も高温になるのが前記非接触部ＮＣＰであり、この最高温になる部分を設定温度にする必要があった。
加温器５２１の温度を、正確に設定値にコントロールできるのは前記非接触部ＮＣＰで、かつ温度センサーＴＳの装着位置近傍の表面（ＮＣＰＴＳ）である。
このため前記接触部ＣＰにおける熱交換器６１１の内部の液体は、例え設定温度を４２℃に設定しても、実際にはこれらよりもかなり低い温度でしか加温されず、また温度が自然に低下する（冷却される）傾向があり、加温効率が悪かった。

特許文献２に記載の発明は、次の課題が挙げられる。
蛇行状に形成した（第二の）流路部の平面部のみに加温／冷却プレートを密着させて、加温／冷却するため両側（上部Ｕ側と下部Ｄ側）から加温する場合と比較して、
平面部（下部Ｄ側）と反対側（上部Ｕ側）の加温効率が劣ることは自明である。
また、硬質プラスチックで平面に成型したシートは、成型時の収縮により完全な平面にはならず、流路を形成している部分でわずかな凹凸が生じやすいのが現実であり、硬質材料ゆえに圧による変形には強いが、加温プレートとの密着性が悪くなってしまう。

そこで本発明者は、以上の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の・・の発明に到達した。
［１］本発明は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）を有し、
当該熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）は、双方とも上部（Ｕ）側から見た形態が略円形ドーナツ状または略円形状を有し、
熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の直径は、加温器（２１、１２１）の直径と実質的に同じに形成し、
加温器（２１、１２１）は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、略平面状の加温部（２３、１２３）を装着し、
加温器（２１、１２１）と熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の間に温度センサー（ＴＳ）を配置し、当該温度センサー（ＴＳ）に温度制御装置（ＴＣ）を接続し、
前記接触部（ＣＰ）の位置で、前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の中を流通する液体の設定温度を制御する熱交換装置（１、１０１）を提供する。

［２］本発明は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）は、略中心部（Ｃ）の外周に略スパイラル状の巻回チューブ（ＳＴＥ）を形成し、
液体流入口（１２）と液体流出口（１３）を、略同一または略反対の側部（Ｓ）の一方向に向けて配置し、
前記巻回チューブ（ＳＴＥ）、前記液体流入口（１２）及び前記液体流出口（１３）は、実質的に同一平面上に配置した［１］に記載の熱交換装置（１、１０１）を提供する。
［３］本発明は、加温器（２１、１２１）は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）を両側から挟持できるように、一対の上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）を有し、
当該上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）の前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、上部加温部（２３Ｕ、１２３Ｕ）と下部加温部（２３Ｄ、１２３Ｄ）を装着した［１］または[２]に記載の熱交換装置（１、１０１）を提供する。

[４]本発明は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）を固定するハウジング（３１）を有し、
当該ハウジング（３１）は、一対の上部ハウジング（３１Ｕ）と下部ハウジング（３１Ｄ）を有し、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）は、前記ハウジング（３１）に、
上部ハウジング（３１Ｕ）／上部加熱部（２３Ｕ、１２３Ｕ）／上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）／熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）／下部加熱部（２３Ｄ、１２３Ｄ）／下部加温器（２２Ｄ、１２２Ｄ）／下部ハウジング（３１Ｄ）の順に重ねて配置した[１]から[３]のいずれか１つに記載の熱交換装置（１、１０１）を提供する。
[５]本発明は、熱交換器（１１、１１１、２１１）は巻回チューブ（ＳＴＥ）の断面を、略楕円状に形成し、当該略楕円の偏平率は、最大７０％に形成した[１]から[４]のいずれか１つに記載の熱交換装置（１、１０１）を提供する。
[６]本発明は、断面を略円形状に形成した巻回チューブ（ＳＴＥ）よりなる熱交換器（５１１）を、上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）よりプレスして、巻回チューブ（ＳＴＥ）の断面を略楕円状に形成し、
当該略楕円の偏平率は、最大７０％に形成した[１]から[４]のいずれか１つに記載の熱交換装置（１、１０１）を提供する。

[７]本発明は、加温器（２１、１２１）は、上部（Ｕ）側から見た形態が略円形ドーナツ状または略円形状を有し、直径は、上部（Ｕ）側から見た形態が略円形状を有する熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の直径と実質的に同じに形成し、
前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、略平面状の加温部（２３、１２３）を装着し、
前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の位置に、温度センサー（ＴＳ）を配置した加温器（２１、１２１）を提供する。
[８]本発明は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）を両側から挟持できるように、一対の上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）を有し、
当該上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）の前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、上部加温部（２３Ｕ、１２３Ｕ）と下部加温部（２３Ｄ、１２３Ｄ）を装着し、
前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の位置に、温度センサー（ＴＳ）を配置した[７]に記載の加温器（２１、１２１）を提供する。

（１）熱交換器１１（以下、熱交換器１１１、２１１、５１１も同じ）と加温器２１（以下、加温器１２１も同じ）は、双方とも略円形状を有し、実質的に同じ大きさ（直径）（熱交換器１１の直径を１００とすると、加温器２１の直径は、９０〜１１０）に形成しているので、熱交換器１１と加温器２１とを重ねて配置するとき、または加温中に、回転方向にずれても、熱交換器１１の加温領域は一定であり、均一に加温することができる。
これにより、熱交換器１１のみに加温を集中することができ加温効率を高めることができる。
（２）加温器２１と熱交換器１１との接触部ＣＰの間に、温度センサーＴＳを配置し、接触部ＣＰの位置で設定温度を制御することにより、液体（血液等）を実際の設定温度に保つことができ、液体（血液等）が過剰に暖められることを防ぐことができる。さらにいえば熱交換器１１の加温温度を低下させることなく、加温効率を高めることができる。
（３）熱交換器１１を構成する巻回チューブＳＴＥの断面を略楕円形状にすることで、
さらに加温効率を高めることができる。

図１は本発明の熱交換装置１の一部拡大断面図である。（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´断面図である。 図２は本発明の加温器２１の一部拡大断面である。 図３は本発明の加温器２１の分解図である。 図４は本発明の加温器１２１の分解図である。 図５は本発明の熱交換装置１と当該熱交換装置１を加温試験に使用するところの概略図である。 図６は図５のその他の実施例を示す概略図である。 図７は本発明に使用する熱交換器１１、１１１の全体図（平面概略図）である。（Ａ）は熱交換器１１。（Ｂ）は熱交換器１１１ 図８は本発明に使用する熱交換器２１１の全体図（平面概略図）である。 図９は本発明に使用する熱交換器１、１１１、２１１の製造方法の一例を示す概略図である。 図１０は本発明に使用する熱交換器１、１１１、２１１、５１１を構成する巻回チューブの断面図である。（Ａ）は熱交換器１、１１１、２１１。（Ｂ）は熱交換器５１１。 図１１は本発明に使用する熱交換器１、１１１、２１１を構成する巻回チューブＳＴＥの拡大断面図である。 図１２は従来の熱交換装置６０１と当該熱交換装置６０１を加温試験に使用するところの概略図である。 図１３は従来の加温器５２１の一部拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
以下、本発明を明確に説明するため、次の定義をおく。
（定義１）「基端ＰＥ側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように液体流入口１２と液体流出口１３を装着した側の端部を意味する。なお本願の説明で、「・・・側」とは、「・・・方向」と記載する場合がある。（以下の「・・・側」の場合も同じ。）
（定義２）「末端ＤＥ側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように「基端ＰＥ側」と反対側の端部を意味する。
（定義３）「上部Ｕ側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように紙面の表側を意味する。
（定義４）「下部Ｄ側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように紙面の裏側を意味する。

（定義５）「長手Ｌ方向」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように熱交換器の基端ＰＥ側から末端ＤＥ側の方向を意味する。
（定義６）「第１側部Ｓ１側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように紙面の右側を意味する。
（定義７）「第２側部Ｓ２側」とは、図７（Ａ）、図８に例示するように紙面の左側を意味する。
（定義８）単に「側部Ｓ（側または方向）」とは、「基端ＰＥ側」、「末端ＤＥ側」、「第１側部Ｓ１側」、「第２側部Ｓ２側」、「上部Ｕ側」、「下部Ｄ側」、これらの間の全ての方向を意味する。

[熱交換装置１]
本発明の熱交換装置１は、図１に例示するように熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）（後述する）と加温器（２１、１２１）（後述する）を有する。
以下、符号の煩雑化を避けるため、例えば「熱交換器１１、１１１、２１１、５１１」等とあるのは、単に「熱交換器１１」等と記載する。「熱交換器１１」等と記載しても、「熱交換器１１」に共通する部分は、「熱交換器１１、１１１、２１１、５１１」も含む。加温器２１、１２１の場合も同様である。
以下、発明の説明、図面において、説明、符号の煩雑化を防ぐために、主として熱交換器１１について説明する。その他の熱交換器１１１、２１１、５１１は、熱交換器１１と異なる部分（形状・構造）、使用方法のみ説明する。
熱交換器１１１、２１１、５１１は、熱交換器１１と異なる部材のみに、異なる符号を記載した。共通する部材の符号はそのままとした。加温器２１、１２１の場合も同様である。

熱交換器１１は、加温器２１で一方の側（例えば下部Ｄ側）から加温することができるが、両側（例えば上部Ｕ側と下部Ｄ側）から加温するほうが好ましい。
この場合、加温器２１は上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄの一対から構成される。
加温器２１（上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ）の熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、加温部２３（上部加温部２３Ｕ、下部加温部２３Ｄ）（後述する）を装着している。
以下、符号の煩雑化を避けるため、加温器２１（上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ）、加温部２３（上部加温部２３Ｕ、下部加温部２３Ｄ）とあるのは、単に加温器２１、加温部２３と記載する。加温器２１、加温部２３と記載しても（上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ）、（上部加温部２３Ｕ、下部加温部２３Ｄ）を含む。
以下、発明の説明、図面において、説明、符号の煩雑化を防ぐために、特に説明の必要がある場合を除いて、加温器２１、加温部２３について説明する。

熱交換器１１、加温器２１及び加温部２３は、図１のように、ハウジング３１（「固定冶具」ともいう）に固定して使用する。
ハウジング３１は、上部ハウジング３１Ｕと下部ハウジング３１Ｄで構成される。
上部ハウジング３１Ｕ／上部加温部２３Ｕ／上部加温器２１Ｕ／熱交換器１１／下部加温器２１Ｄ／下部加温部２３Ｄ／下部ハウジング３１Ｄのように、重ねて配置する。
ハウジング３１は、加温部２３から受けた熱が外部に拡散しなければ良いので、材質は金属、プラスチック、木材等の何でもよい。
また有蓋、有底でもよいし、無蓋、底なしでもよい。形状も略円状（略楕円状）、矩形状でもよい。

加温器２１と熱交換器１１のチューブＴ（巻回チューブＳＴＥ）との接触部ＣＰに、温度センサーＴＳを配置して、接触部ＣＰの温度を温度制御装置ＴＣで設定温度になるようにコントロールする。
温度センサーＴＳは、例えば熱電対、測温抵抗体、サーミスタ、ＩＣ温度センサ等を使用することができる。
温度センサーＴＳは、上部加温器２１Ｕの下部Ｄ側または下部加温部２１Ｄの上部Ｕ側に装着する。すなわち上部加温器２１Ｕ（下部加温部２１Ｄ）の下部Ｄ側（上部Ｕ側）に、側部Ｓ方向から溝（孔）を形成し、当該溝（孔）に温度センサーＴＳを埋め込む。上部加温器２１Ｕ（下部加温部２１Ｄ）の下部Ｄ側（上部Ｕ側）と熱交換器１１のチューブＴ（巻回チューブＳＴＥ）との間に挟んで固定してもよい。

熱交換器１１（熱交換器１１１、２１１も同じ）を構成するチューブＴの断面は、チューブの成型・加工時からいわゆる「略楕円状」に形成しても良いし、熱交換器５１１のようにチューブの成型・加工時において、「略円形状」（実質的に真円）に形成し、上部ハウジング３１Ｕ／上部加温部２３Ｕ／上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ／下部加温部２３Ｄ／下ハウジング３１Ｄとの間で、プレス（加圧）して、略楕円状となるように変形させて良い。

前記のように温度センサーＴＳを配置した場合、チューブＴ（巻回チューブＳＴＥ）の断面は、「略円形状」（実質的に真円）でも加温効率は確実に上昇するが（後述する実施例参照）、「略楕円状」のほうが加温効率は顕著に上昇する。
「略楕円状」の場合、偏平率：ｆは３０〜７０％にするのがよい。理由は後述する。
またチューブＴ（巻回チューブＳＴＥ）の肉厚は、０．４〜１．５ｍｍ、好ましくは０．５〜０．８ｍｍに形成するのが良い。理由は後述する。

[加温器２１、１２１]
加温器２１、１２１は、図３から図６に例示するように、熱交換器１１の巻回チューブＳＴＥ部分のみを、集中して加温して熱電導を行うことのできる形態を有する。
加温器２１は上部Ｕ側から見た形態は、図３、図５に例示するようにいわゆる「略円形ドーナツ状」（中心部Ｃは、略円形状のスペースになっている）の形態を有する。
略円形部の幅Ｗ１は、巻回チューブＳＴＥの幅Ｗ２と実質的に同じに形成している。これにより巻回チューブＳＴＥ部分のみを、集中して加温することができる。
また図４、図６の加温部１２１は、「略円形状」（中心部Ｃには、略円形状のスペースがない）の形態を有する。加温部２１、１２１のこれらの形態は、熱交換器１１の上部Ｕ側から見た形態（略円形状）と実質的に同一となるように一致させたものである。

さらに「略円形ドーナツ状」、「略円形状」の大きさ（直径）も、加温器２１、１２１と熱交換器１１は、実質的に同じ大きさに形成している。
実質的に同じ大きさとは、すなわち熱交換器１１の直径を１００とすると、加温器２１、１２１の直径は、９０〜１１０に形成するのが好ましい。あまり大きすぎる（１１０を超える）と無駄なスペースができてしまい、この部分が設定温度以上となり、内部の液体が過剰に加温されてしまう。
逆に加温器２１、１２１の直径があまり小さい（９０未満）と、加温されないチューブ長が出来てしまい、放熱が大きくなり、十分な加温ができない。

以上のように加温器２１、１２１と熱交換器１１の形状を略円形ドーナツ状、略円形状で、実質的に同じ大きさ（直径）に形成することにより、熱交換器１１と加温器２１、１２１とを重ねて配置するとき、または加温中に、回転方向にずれても、熱交換器１１の加温領域は一定であり、均一に加温することができる。
これにより、熱交換器１１のみに加温を集中することができ加温効率を高めることができる。
また加温器２１、１２１は、側部Ｓ方向から見て、いわゆる「略板状」の形態を有する。
すなわち加温器２１、１２１は、いわゆる略円形ドーナツ板状、略円形板状の形態を有する。
加温器２１、１２１は、このような形態のため「加温プレート」ともいう。
以下符号を簡略化するために加温器２１、１２１とあるのは加温器２１と記載して説明する。

加温器２１は、導電性の良い金属性（鉄、アルミニウム、銅）が好ましい。
加温器２１は、熱交換器１１を上部Ｕ側と下部Ｄ側の両側から挟持して加温する場合は、一対の上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄを有し、当該上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄの前記熱交換器１１と接触する面と反対側の面に、それぞれ加温部２３（上部加温部２３Ｕ、下部加温部２３Ｄ）を装着している。

［加温部２３、１２３］
加温部２３、１２３は、いわゆる略平面状ヒーター［ラバーヒーター、セラミックヒーター等で、内部に加温用の金属線ＭＬ（ＭＬＵ、ＭＬＤ）が配置されている］が使用される。
加温部２３は、加温器２１の形態に合わせて略円形ドーナツ状、加温部１２３は、加温器１２１の形態に合わせて略円形状に形成するのが好ましい。
以下符号を簡略化するために加温部２３、１２３とあるのは、加温部２３と記載して説明する。

加温部２３も、上部Ｕ側から見て、熱交換器１１、加温器２１と実質的に同じ形状、直径（大きさ）に形成することで、少電力化することができる。余計な電力を必要としない。
しかし加温部２３の形状は、必ずしも熱交換器１１と同じ形状（略円形ドーナッツ状、略円形状）でなくても（例えば、略楕円、略矩形等）、熱交換器１１は同じ形状（略円形ドーナッツ状、略円形状）に形成した場合と同様に加温され、同じ形状（略円形ドーナッツ状、略円形状）に形成した場合と比較しても加温効率は実質的に同じである。
加温部２３（上部加温部２３Ｕ、下部加温部２３Ｄ）は、加温器２１（上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ）の熱交換器１１と接触する面と反対側の面に貼り合わせることで加温器２１を均一な温度にコントロールすることができる。

［熱交換器１１、１１１、２１１、５１１］
本発明に使用する熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）について説明する。
熱交換器１１は、図７、図８に例示するように略中心部Ｃにいわゆる「略Ｓ字状のループＳＬＴＥ」を形成し、当該ループＳＬＴＥの外周にいわゆる「巻回チューブＳＴＥ」を形成している。チューブの巻回数は自由に調整することができる。
巻回チューブＳＴＥとは、いわゆる「略スパイラル状」に可撓性管体（以下記載を簡略化するために、単に「チューブ、チューブＴ」と記載する）を巻回した部分である。

（単にチューブＴから成る）液体流入口１２と液体流出口１３は、基端部ＰＥ−末端部ＤＥ方向に沿うように、基端部ＰＥ−第２側部Ｓ２側に、略同一方向の側部Ｓの一方向に向いて配置している。
さらに詳述すれば、本願出願人の特許文献１に記載したように、所定の長さのチューブＴの途中を一旦Ｓ字形に曲げてからＳ字書き出し方向のチューブＴをＳ字書き終わりの曲線に沿わせ接触させ、またＳ字書き終わり方向のチューブＴをＳ字書き出しの曲線に沿わせ接触させ、これを所定回数繰り返し、接触するチューブＴの側部Ｓ同士は後述するように熱溶着して固定している。

なお図７（Ｂ）の熱交換器１１１は、基端部ＰＥ−末端部ＤＥ方向に沿うように、液体流入口１２を、基端部ＰＥ−第２側部Ｓ２側に、流体流出口１３を、末端部ＤＥ−第１側部Ｓ１側に、略反対の側部Ｓの一方向に向いている例を記載している。
図８の熱交換器２１１は、略Ｓ字状のループＳＬＴＥを無くして、巻回チューブＳＴＥのみにより形成したものである。
基端部ＰＥ−末端部ＤＥ方向に沿うように、液体流入口１２を、基端部ＰＥ−第２側部Ｓ２側に、流体流出口１３を、基端部ＰＥ側の略中央寄りに配置し、略反対の側部Ｓの一方向に向けて配置している。
熱交換器１、１１１では、ループＳＬＴＥ、巻回チューブＳＴＥ、液体流入口１２及び液体流出口１３は、実質的に同一平面上に配置される。
熱交換器２１１では、巻回チューブＳＴＥ、液体流入口１２及び液体流出口１３は、実質的に同一平面上に配置される。

図７、図８のように形成した熱交換器１１、１１１、２１１は、巻回チューブＳＴＥの断面をいわゆる「略楕円状」（偏平状）に成形し、隣り合うチューブＴの側部Ｓ同士を熱溶着して固定している。
図１１に示すように略楕円の長半径：ａ、短半径：ｂとすると、
偏平率：ｆは、ｆ＝［１−ｂ／ａ］×１００で定義される。
偏平率：ｆは、３０〜７０％が好ましい。
あまり小さい（３０％未満）では加温効率が小さく、あまり大きい（７０％を超える）と上部Ｕ−下部Ｄ方向の液体流路が小さく（狭く）なりすぎて、巻回チューブＳＴＥが途中で閉塞する可能性がある。
なお図５のように、熱交換装置１に装着して使用する場合は、偏平率：ｆは、最大７０％まで形成すればよい。

チューブＴは、例えば軟質ポリ塩化ビニルで代表されるような熱溶着可能な熱可塑性の材料が好ましいが、その他ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエチレンテレフタレートのような熱溶着可能な材料であれば何で良い。
チューブＴの肉厚は、０．４〜１．５ｍｍ、好ましくは０．５〜０．８ｍｍである。
あまり薄い（０．４ｍｍ未満）と熱溶着する時に破損して液体がリークするリスクが高くなる。逆にあまり厚い（１．５ｍｍを超える）と熱加工が困難となり、加温効率（熱電導性）も低下するので好ましくない。

（巻回チューブＳＴＥの作成方法）
例えば、図９のように金属板ＭＰ（上金属板ＭＰＵと下金属板ＭＰＤ）の間に、図７から図８の巻回チューブＳＴＥを挟み込み、当該巻回チューブＳＴＥを上金属板ＭＰＵと下金属板ＭＰＤとの間でプレス（加圧）して略楕円状（偏平状）に成形する。
巻回チューブＳＴＥを構成するチューブＴの隣同士は接着されていないので、事前に隙間をあけなくても、上金属板ＭＰＵと下金属板ＭＰＤとの間で、徐々にプレス（加圧）されることで、チューブＴの隣同士が密着した状態で均等に広がりながら略楕円状（偏平状）に変形させることができる。

続いて、例えば加温チャンバー内で、所定の熱処理温度（１００℃〜１３０℃）と処理時間（０．５〜２時間）で、上下の金属板ＭＰＵ、ＭＰＤに挟んだ状態で加温する。
チューブＴは、熱によって半溶融し、接触している隣のチューブＴの側部Ｓ同士は、溶着して固定される。
偏平率：ｆの制御は上下の金属板ＭＰＵ、ＭＰＤのクリアランスで規制することができる。図９の例示では、クリアランスは、ボルトＢ（頭ＢＨ含む）、ナットＮ、ワッシャーＷで規制することができる。
以上のように加工した断面が略楕円状の巻回チューブＳＴＥを、図１１のように、いわゆる「略板状」の加温器２１（上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄ）に挟んで密着させ、巻回チューブＳＴＥの内部に液体を流通して加温する。

断面を略楕円状（偏平）に形成した巻回チューブＳＴＥは、略板状の加温器２１との密着性が良く、接触部ＣＰの面積（接触面積）も大きくなる（図１０（Ａ）、図１１参照）、また巻回チューブＳＴＥの断面（液体流路）の中心部ＬＣまでの距離が短くなるので、加温効率は良くなる。
なお図８の熱交換器２１１のように、巻回チューブＳＴＥのみのものは、中心部Ｃから突出するチューブＴ（液体流出口１３）は、加温器２１（上部加温器２１Ｕ）に溝等を形成して挟みこめば、巻回チューブＳＴＥ、液体流入口１２と実質的に同一平面上に配置することができる。

[熱交換装置１、熱交換器１１の使用方法]
本発明の熱交換装置１、熱交換器１１の使用方法の一例について説明する。
（加温器２１への固定、ハウジング３１の記載は省略）
熱交換器１１を、略板状の加温器２１（上部加温器２１Ｕ、下部加温器２１Ｄ）の間に挟んで固定する。
上部加温器２１Ｕと下部加温器２１Ｄは、それぞれヒーター線ＨＬを介して、温度制御装置ＴＣと接続している。
（プライミング）
液体流入口１２から、液体を巻回チューブＳＴ、ループＳＬＴＥ内に流入する。
液体流出口１３からエアーを抜きながら、巻回チューブＳＴ、ループＳＬＴＥ内に流体を満たす。

（加温）
加温器２１で加温しながら、液体を液体流入口１２から巻回チューブＳＴＥ、ループＳＬＴ内へ流し、液体流出口１３から排出する。
（温度制御）
巻回チューブＳＴＥと上部加温器２１Ｕとの接触部ＣＰとの間に配置した温度センサーＴＰで、温度が設定温度となるように加温を行う。
加温器２１と熱交換器１１の形状が、いずれも略円形状で、両者を上部と下部にして重ねると、ほとんど重なりあうので、熱交換器１１（巻回チューブＳＴＥ）と加温器２１（上部加温器２１Ｕ）の接触部ＣＰの温度をモニターすることで、液体（血液等）を実際の設定温度に保つことができ、液体（血液等）が過剰に暖められることを防ぐことができる。

巻回チューブＳＴＥとしてチューブ長２．６ｍを使用し、実施例１は、φ３．４ｍｍ（内径）×４．９ｍｍ（外径）のチューブの断面を略楕円加工したものを使用し、実施例２、比較例は、φ３．４ｍｍ（内径）×４．９ｍｍ（外径）のチューブ（断面が円形、実質的に真円）を使用した。
実施例１の巻回チューブＳＴＥは、図９に示すように、四隅に穴（図示せず）をあけた金属板ＭＰ（２枚の上部金属板ＭＰＵと下部金属板ＭＰＤ）の間に挟み、金属板ＭＰをボルトＢとナットＮで締めながら、６０％の偏平率になるように巻回チューブＳＴＥを挟んでプレスし成形した。
巻回チューブＳＴＥを挟んだ金属板ＭＰを、そのまま加温チャンバー（図示せず）に入れ、１１０℃にて９０分加温し、巻回チューブＳＴＥを構成するチューブＴの側部Ｓ同士を、熱溶着して固定した。

実施例１は、熱交換器１１の巻回チューブ（断面：略楕円形）−温度測定[加温器（略円形ドーナツ状）と熱交換器との接触部]
実施例２は、熱交換器５１１の巻回チューブ（断面：略円形）−温度測定[加温器（略円形ドーナツ状）と熱交換器との接触部]
比較例は、熱交換器５１１の巻回チューブ（断面：略円形）−温度測定[加温器（略円形ドーナツ状）の表面（熱交換器との非接触部]
となるように設定した。

実施例１、実施例２、比較例の熱交換器１１、５１１を図１のように加温器２１（上部加温器２１Ｕの下部Ｄ側に、側部Ｓ方向から溝を形成し、当該溝に温度センサーＴＳとして熱電対を埋め込んだ。加温部２３は平面状のシリコンラバーヒーターを使用した。）に設置して、常温（入口側温度：２４℃の水）とぬるま湯（入口側温度：３４℃の水）で、各流速２０、５０、８０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら４２℃にコントロールした加温器２１で加温し、出入り口（液体流入口１２、液体流出口１３）の温度を測定する加温試験を行った。（表１、表２参照）

熱交換器１１の温度は、
常温（入口側温度：２４℃の水）の場合
実施例１は７．９〜１４．８℃上昇し、実施例２は４．８〜１１．０℃上昇し、比較例の上昇温度１．１〜３．５℃よりも、高くなることが確認できた。
ぬるま湯（入口側温度：３４℃の水）の場合
実施例１は４．５〜７．０℃上昇し、実施例２は２．８〜５．９℃上昇し、前記常温（入口側温度：２４℃の水）の場合の比較例の上昇温度１．１〜３．５℃よりも、高くなることが確認できた。
以上より、実施例１と実施例２は、比較例と比較して、熱交換器１１のみに加温を集中することができ加温効率を高めることができることが確認できた。
また実施例１［巻回チューブ（断面：略楕円形）］のほうが、実施例２［巻回チューブ（断面：略円形）］よりもさらに加温効率を高めることができることが確認できた。

以上より、加温後（出口側）の温度において、同じ目標値を求める場合、実施例１、実施例２のほうが比較例よりもチューブの液体流路が短くてすむことが確認できた。
言い換えれば、実施例１、実施例２のほうが比較例よりも加温効率が良く、加温後（出口側）の温度において、同じ目標値を求める場合、実施例１、実施例２のほうが比較例よりもチューブの液体流路が短くてすむことが確認できた。

１、１０１、６０１ 熱交換装置
１１、１１１、２１１、５１１、６１１ 熱交換器
ａ 長半径
ｂ 短半径
ＬＣ 流路の中心部迄の距離
Ｃ 中心部
ＣＰ 接触部
Ｔ チューブ
ＳＬＴＥ 略Ｓ字状のループ
ＳＴＥ 略スパイラル状の巻回チューブ
１２ 液体流入口
１３ 液体流出口
ＭＰ 金属板
ＭＰＵ上部金属板
ＭＰＤ下部金属板
Ｂ ボルト
ＢＨ 頭
Ｎ ナット
Ｗ ワッシャー
２１、１２１、５２１ 加温器
２１Ｕ、１２１Ｕ、５２１Ｕ 上部加温器
２１Ｄ、１２１Ｄ、５２１Ｄ 下部加温器
２３、１２３、５２３ 加温部
２３Ｕ、１２３Ｕ、５２３Ｕ 上部加温部
２３Ｄ、１２３Ｄ、５２３Ｄ 下部加温部
ＭＬ 金属線
ＭＬＵ 上部金属線
ＭＬＤ 下部金属線
３１ ハウジング
３１Ｕ 上ハウジング
３１Ｄ 下ハウジング
ＴＳ 温度センサー
ＴＣ 温度制御装置
ＨＬ 電熱線
Ｐ ポンプ

Claims (8)

1. 熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）を有し、
   当該熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）は、双方とも上部（Ｕ）側から見た形態が略円形ドーナツ状または略円形状を有し、
   熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の直径は、加温器（２１、１２１）の直径と実質的に同じに形成し、
   加温器（２１、１２１）は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、略平面状の加温部（２３、１２３）を装着し、
   加温器（２１、１２１）と熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の間に温度センサー（ＴＳ）を配置し、当該温度センサー（ＴＳ）に温度制御装置（ＴＣ）を接続し、
   前記接触部（ＣＰ）の位置で、前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の中を流通する液体の設定温度を制御する、ことを特徴とする熱交換装置（１、１０１）。
2. 熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）は、略中心部（Ｃ）の外周に略スパイラル状の巻回チューブ（ＳＴＥ）を形成し、
   液体流入口（１２）と液体流出口（１３）を、略同一または略反対の側部（Ｓ）の一方向に向けて配置し、
   前記巻回チューブ（ＳＴＥ）、前記液体流入口（１２）及び前記液体流出口（１３）は、実質的に同一平面上に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置（１、１０１）。
3. 加温器（２１、１２１）は、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）を両側から挟持できるように、一対の上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）を有し、
   当該上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）の前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、上部加温部（２３Ｕ、１２３Ｕ）と下部加温部（２３Ｄ、１２３Ｄ）を装着した、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換装置（１、１０１）。
4. 熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）を固定するハウジング（３１）を有し、
   当該ハウジング（３１）は、一対の上部ハウジング（３１Ｕ）と下部ハウジング（３１Ｄ）を有し、熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と加温器（２１、１２１）は、前記ハウジング（３１）に、
   上部ハウジング（３１Ｕ）／上部加熱部（２３Ｕ、１２３Ｕ）／上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）／熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）／下部加熱部（２３Ｄ、１２３Ｄ）／下部加温器（２２Ｄ、１２２Ｄ）／下部ハウジング（３１Ｄ）の順に重ねて配置した、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換装置（１、１０１）。
5. 熱交換器（１１、１１１、２１１）は巻回チューブ（ＳＴＥ）の断面を、略楕円状に形成し、
   当該略楕円の偏平率は、最大７０％に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換装置（１、１０１）。
6. 断面を略円形状に形成した巻回チューブ（ＳＴＥ）よりなる熱交換器（５１１）を、上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）よりプレスして、巻回チューブ（ＳＴＥ）の断面を略楕円状に形成し、
   当該略楕円の偏平率は、最大７０％に形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換装置（１、１０１）。
7. 加温器（２１、１２１）は、上部（Ｕ）側から見た形態が略円形ドーナツ状または略円形状を有し、直径は、上部（Ｕ）側から見た形態が略円形状を有する熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）の直径と実質的に同じに形成し、
   前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、略平面状の加温部（２３、１２３）を装着し、
   前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の位置に、温度センサー（ＴＳ）を配置したことを特徴とする加温器（２１、１２１）。
8. 熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）を両側から挟持できるように、一対の上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）を有し、
   当該上部加温器（２１Ｕ、１２１Ｕ）と下部加温器（２１Ｄ、１２１Ｄ）の前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）と接触する反対側の面に、上部加温部（２３Ｕ、１２３Ｕ）と下部加温部（２３Ｄ、１２３Ｄ）を装着し、
   前記熱交換器（１１、１１１、２１１、５１１）との接触部（ＣＰ）の位置に、温度センサー（ＴＳ）を配置したことを特徴とする請求項７に記載の加温器（２１、１２１）。