JP2019517326A - 冷却パッドを通る冷却流体を循環させるための冷却システム - Google Patents

Abstract

冷却パッド（３）に流れる冷却流体によって人（２）の身体の少なくとも一部を冷却する非侵襲的な医療冷却プロセスに使用する冷却する冷却システム（１）が、第１のポンプ７０と流体出口導管（２０）と流体入口導管（４０）と流体バイパス導管（６０）を通る冷却流体を流体入口導管（４０）から流体出口導管（２０）まで圧送するように配置された第２のポンプ（８０）とを備え、冷却システム（１）は、第１のポンプ（７０）が運転されるときに冷却流体がタンク（１０）から流体出口導管（２０）まで移送されるように、かつ第２のポンプ（８０）が運転されるときに冷却流体が流体入口導管（４０）から流体出口導管まで移送されるように配置される。

Description

本開示は、冷却パッドに流れる冷却流体によって人の身体の少なくとも一部を冷却する非侵襲的な医療冷却プロセスに使用する冷却システムに関する。

冷却パッドは、冷却されるべき身体部分の中または周囲に冷却パッドを配置することにより人または患者の身体の様々な領域を非侵襲的な方法で医療的に冷却するための医療冷却プロセスに使用することができる。非侵襲的な冷却システムにとっての最大の利用可能冷却領域は、患者の背部または胸部上にある。

冷却パッドは通常、冷却パッドを通る冷却流体を循環させる冷却システムに連結される。既知の冷却システムは、冷却流体を一定温度に保つリザーバと冷却パッドを通る冷却流体を循環させるためのポンプとを備える。既知の冷却システムの一例が米国特許出願第２００２／０２０３１７号明細書である。別の冷却システムが国際公開第２０１６／０１６６１０号パンフレットに示されている。

例えば心停止を患っている人は、非侵襲的な医療冷却を受けることができる。この種の治療の一般的影響は、患者の身体が冷却の結果として震え始めることである。通常の条件下では、体温がある点、例えば約３５℃を越えて低下すると、身体は熱損失を取り戻そうとして震え始める。人によっては不随意の震えが異なる温度で引き起こされることがある。震えは、震えが患者の力を消費するので望ましくない。さらに、患者は長期の冷却治療中に熱を出すこともあり、その場合、冷却治療により体温がさらに上昇することもある。

患者の震えを回避するために、冷却システムに、冷却流体の温度を制御する加熱回路を設けることができる。この種の加熱システムは、ヒータ、混合タンクおよび熱交換器を含み、熱交換器は、既知の冷却システムを複雑にするとともにかさばったものにし、さらに冷却システムの製造およびメンテナンスの費用を増大させる。

米国特許出願第２００２／０２０３１７号明細書 国際公開第２０１６／０１６６１０号パンフレット

したがって、本開示の目的は、従来技術における問題の少なくとも１つを解決する、非侵襲的な医療冷却プロセスに使用する改良型冷却システムを提供することである。特に、本開示の目的は、小型で信頼性がありかつ冷却流体の温度の精密制御を可能にする冷却システムを提供することである。さらに、本開示の目的は、単純な設計からなりかつ比較的低い費用で生産され得る冷却システムを提供することである。

本開示によれば、これらの目的のうちの少なくとも１つは、冷却パッドに流れる冷却流体によって人の身体の少なくとも一部を冷却する非侵襲的な医療冷却プロセスに使用する冷却システムであって、
冷却流体を保持するためのタンクと、
タンクに連結された、少なくとも第１の冷却パッドの冷却流体用入口に連結されるように構成された出口部分を有する流体出口導管と、
タンクに連結された、少なくとも第１の冷却パッドの冷却流体用出口に連結されるように構成された入口部分を有する流体入口導管と、
流体出口導管を通る冷却流体をタンクから出口部分まで圧送するように配置された第１のポンプと、
流体入口導管の入口部分および流体出口導管の出口部分に連結され、それによってタンクを迂回する流体バイパス導管であって、流体入口導管の入口部分に連結される第１の端部および流体出口導管の出口部分に連結される第２の端部を有する、流体バイパス導管と、
流体バイパス導管を通る冷却流体を流体入口導管から流体出口導管まで圧送するように流体バイパス導管の第１の端部と第２の端部との間に配置された第２のポンプと
を備える冷却システムにおいて、
冷却流体が第１のポンプに向かう方向に流れるのを防止するために流体バイパス導管の第２端部と第１のポンプとの間に第１の逆止め弁が配置され、
冷却流体が第２のポンプに向かう方向に流れるのを防止するために流体バイパス導管の第２端部と第２のポンプとの間に第２の逆止め弁が配置され、
冷却システムは、第１のポンプが運転されるときに冷却流体がタンクから流体出口導管の出口部分まで移送されるように、かつ第２のポンプが運転されるときに冷却流体が流体入口導管の入口部分から流体出口導管の出口部分まで移送されるように配置されること
を特徴とする冷却システムによって満たされる。

本開示の冷却システムでは、流体バイパス導管により、すべての冷却流体が流体入口導管の入口開口から流体出口開口の出口開口まで冷却材タンクを通過せずに直接循環させられることが可能になる。冷却流体がこのようにして循環させられると、驚いたことに冷却流体の十分な混合が冷却パッド内で実現されることが分かっている。すなわち、冷却パッド内の冷却流体が患者の皮膚から熱を除去するのと同時に、冷却流体は混合され、速やかに患者の皮膚温の温度に近い温度になる。

冷却パッドの温度は患者の皮膚温に近い温度に保持されるので、患者は、震えまたは発熱の点で何の副作用もなく十分に冷却され得る。特に、熱のある患者を過度に冷却すると発熱の増大を引き起こす。さらに、熱のある人において、体温、またはいわゆる発熱曲線が経時的に変化することがある。しかしながら、冷却パッドの温度は、患者の皮膚のどんな温度変化にも速やかに順応し、人の発熱曲線に近い温度のままである。

本開示による冷却システムの付加的利点は、冷却流体が３つの冷却パッドに選択的に供給され得ることである。タンクからも流体バイパス導管からも。これは、多かれ少なかれ冷受容器（ｃｏｌｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ）を有する身体の各領域に冷却流体を選択的に導く可能性を提供し、それによって患者を冷却する高度の自由度を提供する。

したがって、本開示による冷却システムは、単純でコンパクトな設計で、冷却パッドの冷却流体の温度の効果的な制御を維持するのを容易にする。

さらに、冷却システムの特徴および代替手段は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲に開示される。

本開示の好ましい一実施形態による冷却システムの概略図である。

次に、本開示による冷却システムについて以下でより詳細に説明する。しかしながら、本開示による冷却システムは多くの様々な形で具現化することができ、本明細書に記載されている実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全なものとなり、本開示の範囲を当業者に十分に伝達するように、例として提供される。同じ参照番号は、本明細書全体を通じて同じ要素を参照する。

図１は、本開示による冷却システム１の概略図を示す。冷却システム１は、冷却パッド３、４、５に流れる冷却流体によって人２の身体の少なくとも一部を冷却する非侵襲的な医療冷却プロセスに使用するためのものである。各冷却パッドは、冷却液（ｃｏｏｌｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）の流れを冷却パッドに導入するための入口開口（図示せず）と冷却パッドから冷却液の流れを出すための出口開口（図示せず）とを有する。冷却パッドは、対向するシリコンシートで製造され、適切な体積、例えば２〜５ｃｍ³の冷却液を含むように設計することができる。冷却パッドは、さらに、冷却パッドを通る冷却液の乱流を引き起こし、それによって冷却液と患者の皮膚との間の良好な混合および効果的な熱伝達を確実にするように構成され得る。本開示の冷却システムに適した冷却パッドが、出願人の非公開のスウェーデン特許出願第１５５１４９９−５号明細書に記述されている。

冷却システムは冷却流体を保持するためのタンク１０を備え、冷却流体は水または水とＭＰＧグリコールとの混合物とすることができる。タンクは、冷却流体の温度を所定の水準、例えば４℃に保つための熱交換器ユニット（図示せず）を備えることもできる。

冷却システム１は、冷却流体をタンク４から冷却パッド３、４、５まで移送するための流体出口導管２０を備える。流体出口導管２０はタンク１０に連結され、流体出口導管２０を通る冷却流体をポンプで送るための第１のポンプ７０を備える。ポンプは遠心ポンプとすることができる。流体出口導管２０は、第１のポンプ７０から延びて少なくとも１つの出口開口２７で終端する出口部分２３をさらに備え、出口開口２７は、少なくとも１つの冷却パッドの入口開口に液密連結されるように構成される。開示された実施形態では、出口部分２３は、出口開口２７、２８、２９でそれぞれ終端する３つの出口分岐２４、２５、２６を備える。

少なくとも１つの出口開口２７、２８、２９を閉鎖するために、出口部分２３に少なくとも１つの弁手段９０、９１、９２、例えばオン／オフ弁が設けられてもよい。図１では、分岐２４〜２６はそれぞれ、各分岐の流体出口２７、２８、２９を閉じるためのオン／オフ弁の形をとる弁手段９０、９１、９２を有する。弁手段９０、９１、９２は互いに独立して操作され、したがって出口開口２７、２８、２９の選択的閉鎖を可能にすることができる。

冷却システム１は、タンク１０から、少なくとも１つの入口開口４７で終端する入口部分４３まで延びる流体入口導管４０をさらに備え、入口部分４３は、少なくとも１つの冷却パッドの出口開口に液密連結されるように構成される。既述の実施形態では、入口部分４３は、入口開口４７、４８、４９でそれぞれ終端する３つの入口分岐４４、４５、４６を備える。

したがって、冷却液がタンク１０から供給され、第１のポンプ７０によって流体出口導管２０を通って冷却パッド１１０、１２０、１３０に圧送され、冷却パッド１１０、１２０、１３０から流体入口導管４０を通ってタンク１０に戻され得る。

本開示によれば、冷却システム１は流体バイパス導管６０を備え、流体バイパス導管６０は、流体入口導管４０の流体入口部分４３および流体出口導管２０の流体出口部分２３に連結される。冷却システム１は第２の流体ポンプ８０をさらに備え、第２の流体ポンプ８０は、冷却流体を流体入口導管４０の入口部分４３から流体出口導管２０の出口部分２３まで圧送するように配置される。冷却システム１は、第１のポンプ７０が運転されるときにすべての冷却流体がタンク１０から流体出口導管２０の出口部分２３まで移送されるように配置される。冷却システム１はさらに、第２のポンプ８０が運転されるときにすべての冷却流体が流体入口導管４０の入口部分４３から流体出口導管２０の流体出口部分２３まで移送されるように配置される。

流体バイパス導管６０はそれによって第１の端部６１および第２の端部６２を備える。第１の端部６１は流体入口導管４０の入口部分４３に連結され、第２の端部６２は流体出口導管２０の出口部分２３に連結される。

第２のポンプ８０は、流体バイパス導管６０において、流体バイパス導管６０の第１の端部６１と第２の端部６２との間に配置される。第２のポンプ８０は、第２のポンプ８０が流体を流体バイパス流路６０の第１の端部６１から流体バイパス流路６０の第２の端部６２への方向に圧送するように配置される。冷却システム１は、第１のポンプ７０および第２のポンプ８０が運転されるときに冷却流体の流れを制御するための３つの逆止め弁９５、９６、９７をさらに備える。逆止め弁は、弁を通る流体の一方向の流れを可能にするが、弁を通る流体の逆方向の流れを阻止する。

第１の逆止め弁９５は、流体出口導管２０の出口部分２３に配置される。第１の逆止め弁９５はそれによって第１の流体ポンプ７０と流体バイパス導管６０の第２の端部６２との間に配置される。第１の逆止め弁９５は、冷却流体が流体バイパス導管の第２の端部６２から第１の流体ポンプ７０に向かう方向に流れるのを阻止するように配置される。

したがって、流体バイパス導管６０の第２の端部６２は、第１の逆止め弁９５と出口部分２３の出口開口２７、２８、２９との間に配置される。特に、流体バイパス導管６０の第２の端部６２は、出口部分２３の弁手段９０、９１、９２と第１の逆止め弁９５との間に配置される。

第２の逆止め弁９６は、流体バイパス導管６０において、流体バイパス導管６０の第２の端部６２と第２のポンプ８０との間の位置に配置される。第２の逆止め弁９６は、冷却流体が流体バイパス導管６０の第２の端部６２から第２の流体ポンプ８０に向かう方向に流れるのを阻止するように配置される。

第３の逆止め弁９７は、流体入口流路４０において、タンク１０と流体バイパス導管６０の第１の端部６１との間の位置に配置される。第２の逆止め弁９６は、冷却流体がタンク１０から流体バイパス導管６０に向かう方向に流れるのを阻止するように配置される。

したがって、流体バイパス導管６０の第１の端部６１は、流体入口部分４０の入口開口４７、４８、４０と第３の逆止め弁９７との間に配置される。
以下では、本開示による冷却システム１の運転について説明する。

冷却システム１は、患者２に強い冷却が提供される第１の冷却モードで運転することができる。第１の冷却モードでは、第２のポンプ８０はオフ状態、すなわち非活動状態であり、したがって冷却液を圧送しない。３つの弁手段９０、９１、９２は開放位置にあり、したがって冷却流体の３つの冷却パッド３、４、５の中への流れを可能にすることができる。第１のポンプ７０は運転され、すなわちオン状態であり、冷却液をタンク１０から流体出口導管２０を通って流体出口２７、２８、２９までかつ冷却パッド３、４、５の中にまで圧送される。第１のポンプ７０の運転中、第２の逆止め弁９６は、冷却流体が流体バイパス導管６０に流れるのを阻止する。冷却液は、冷却パッド３、４、５から流体入口開口４７、４８、４９を経由して戻り、流体入口導管４０を通ってタンク１０に戻される。第１の冷却モードでは、冷却液は、タンク１０において継続的に再循環させられ、したがって一定低温、例えば４℃に保持される。患者２の中核体温は、冷却中に温度センサ６によって監視され得る。設定された目標中核温度値になると、患者２の冷却は、震えを回避するために弁手段９０、９１、９２のうちの１つまたは複数を閉じることによって低減することができる。例えば、弁９１が閉じられると、患者の胸部上および腋窩付近の冷却が低減されることになり得る。患者の冷却を低減するために弁手段９０、９１、９２のうちの１つまたは複数を繰返し開閉することも可能である。

第２の冷却モードでは、目的は、発熱を引き起こす冷却効果を回避するために冷却パッド３、４、５を患者の皮膚温に近い温度に保持することである。したがって、第２の冷却モードでは、第１の流体ポンプ７０はオフ状態、すなわち非活動状態であり、第２の流体ポンプ８０は運転される、すなわちオン状態である。第２の流体ポンプ８０はそれによって、冷却パッド３、４、５から流体入口導管４０に流れ込む冷却流体をすべて、流体バイパス導管６０を通って流体出口ライン２０の流体出口部分２３の中に、そして冷却パッド１１０、１２０、１３０の中に直接圧送する。したがって、冷却流体は冷却パッドを通って循環し、タンク１０内の冷却液と混合されることはない。したがって、冷却温度は速やかに患者２の皮膚温になる。

冷却システム１は、熱のある患者に軽度の冷却を提供する第３の冷却モードで運転することもできる。この場合、冷却システムは第２のモードと同様に運転されるが、弁手段９２のみ開放している。これにより、冷却流体は、患者の大腿部を冷却する冷却パッド５だけを通って循環されることになる。大腿部には冷受容器がほとんどなく、この領域内での冷却流体の選択的循環により、冷却パッド５の温度は患者の発熱曲線に近い温度に保持されることになる。

特定の実施形態が詳細に開示されているが、これは、例示のために行われているにすぎず、限定するものではない。特に、様々な置換、改変および修正が添付の特許請求の範囲内でなされ得ることが考えられる。

特に、「流体出口導管」および「流体入口導管」とは冷却流体を移送するための連続的流路を意味することが理解されるであろう。

特に、流体出口導管は、タンク１０から第１のポンプ７０まで延びる第１の導管部分とポンプ７０から第１の逆止め弁９５まで延びる第２の導管部分とを備え、第３の導管部分が第１の逆止め弁９５から出口開口２７、２８、２９まで延びることができ、第３の導管は、第１の逆止め弁９５から出口開口２７、２８、２９内で終端する２つまたは３つ以上の導管分岐２４、２５、２６まで延びることもできることが理解されるであろう。

流体入口導管４０は、タンク１０から第３の逆止め弁９７まで延びる第１の導管部分を備えることができ、第２の導管部分が第３の逆止め弁９７から出口開口４７、４８、４９まで延びることができ、第２の導管部分は、第３の逆止め弁９７から入口開口４７、４８、４９内でそれぞれ終端する２つまたは３つ以上の導管分岐４４、４５、４６まで延びることもできる。

流体バイパス導管６０は、流体入口導管４０の第２の導管から第２のポンプ８０まで延びる第１の導管部分と第２のポンプ８０から第２の逆止め弁９６まで延びる第２の導管部分と第２の逆止め弁９６から流体出口導管４０の第２の導管部分まで延びる第３の導管部分とを備えることができる。
上記に開示された導管部分は、パイプまたは管もしくは管類の形をとることができる。

さらに、特定の用語が本明細書に使用されることがあるが、これらの用語は、一般的で記述的な意味でのみ使用され、限定するために使用されるものではない。さらに、本明細書では、「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ／ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語は他の要素の存在を除外するものではない。最後に、特許請求の範囲における参照符号は、単に明解な例として提供され、特許請求の範囲を限定するものと何ら解釈されるべきではない。

Claims (4)

1. 冷却パッド（３、４、５）に流れる冷却流体によって人（２）の身体の少なくとも一部を冷却する非侵襲的な医療冷却プロセスに使用する冷却システム（１）であって、
   冷却流体を保持するためのタンク（１０）と、
   前記タンク（１０）に連結された、少なくとも第１の冷却パッド（３）の冷却流体用入口に連結されるように構成された出口部分（２３）を有する流体出口導管（２０）と、
   前記タンク（１０）に連結された、少なくとも第１の冷却パッド（３）の冷却流体用出口に連結されるように構成された入口部分（４３）を有する流体入口導管（４０）と、
   前記流体出口導管（２０）を通る冷却流体を前記タンク（１０）から前記出口部分（２３）まで圧送するように配置された第１のポンプ（７０）と、
   前記流体入口導管（４０）の前記入口部分（４３）および前記流体出口導管（２０）の前記出口部分（２３）に連結され、それによって前記タンク１０を迂回する流体バイパス導管（６０）であって、前記流体入口導管（４０）の前記入口部分（４３）に連結される第１の端部（６１）と、前記流体出口導管（２０）の前記出口部分（２３）に連結される第２の端部（６２）と、を有する、流体バイパス導管（６０）と、
   前記流体バイパス導管（６０）を通る冷却流体を前記流体入口導管（４０）から前記流体出口導管（２０）まで圧送するように前記流体バイパス導管（６０）の前記第１の端部（６１）と前記第２の端部（６２）との間に配置された第２のポンプ（８０）と、を備え、
   冷却流体が前記第１のポンプ（７０）に向かう方向に流れるのを防止するために前記流体バイパス導管（６０）の前記第２端部（６２）と前記第１のポンプ（７０）との間に第１の逆止め弁（９５）が配置され、
   冷却流体が前記第２のポンプ（８０）に向かう方向に流れるのを防止するために前記流体バイパス導管（６０）の前記第２端部（６２）と前記第２のポンプ（８０）との間に第２の逆止め弁（９６）が配置され、
   冷却システム（１）は、前記第１のポンプ（７０）が運転されるときに冷却流体が前記タンク（１０）から前記流体出口導管（２０）の前記出口部分（２３）まで移送されるように、かつ前記第２のポンプ（８０）が運転されるときに冷却流体が前記流体入口導管（４０）の前記入口部分（４３）から前記流体出口導管（２０）の前記流体出口部分（２３）まで移送されるように配置されることを特徴とする冷却システム（１）。
2. 前記流体出口導管（２０）の前記出口部分（２３）が、前記出口部分（２３）の少なくとも第１の流体出口（２７、２８、２９）を閉鎖および開放するための少なくとも第１の弁手段（９０、９１、９２）を備える、請求項１に記載の冷却システム（１）。
3. 冷却流体が前記タンク（１０）から前記第２のポンプ（８０）に向かう方向に流れるのを防止するために前記流体バイパス導管（６０）の前記第１の端部（６１）と前記タンク（１０）との間に第３の逆止め弁（９７）が配置される、請求項１または２に記載の冷却システム（１）。
4. 前記冷却システムは、前記第１のポンプ（７０）および前記第２のポンプ（８０）が個々に制御され得るように構成され、それによって前記第１のポンプ（７０）は、前記第２のポンプ（８０）が非活動状態であるときに運転されるように構成され、それによって前記第２のポンプ（８０）は、前記第１のポンプ（７０）が非活動状態であるときに運転される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却システム（１）。