JP4610162B2 - 冷却／加熱システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概略的には、人体を加熱及び／又は冷却するための熱交換装置に関し、詳細には、人体に当てるか又は着用されるようになった患者治療用熱交換構造体に関する。熱交換構造体は、協働する移動装置と組合せることができ、移動装置は、車輪付きカートの形態であってもよく、周期的な加圧を伴うか又は伴うことなく、所望の温度にて加熱流体又は冷却流体を患者治療装置に供給するように構成されている。
【０００２】
【従来技術】
米国特許第４，６９１，７６２号明細書には、人体に着用させる熱交換ベスト及び／又はヘルメットと、これに組み合わされる熱交換衣類を通過する循環流体の冷却を管理する移動ユニットとを含む温度制御装置が開示されている。この米国特許による熱交換衣類は、例えば、互いに熱密閉された可撓性の流体不透過性プラスチック材料の２枚のシートで作られている材料である、Ｆｌｅｘｉｔｈｅｒｍ（Ｌｉｆｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ社の商標）で形成されるのが好ましく、適切なマニホールド機能を有する流体導通路を形成するように構成されている。
【０００３】
本発明以前に構成されたＦｌｅｘｉｔｈｅｒｍ熱交換材料は、特定の条件下で流路狭搾の問題を生じる場合があった。例えば、熱交換材料が比較的急激な曲げを受ける区域において、流体によって加圧されると、材料を曲げる応力によってマニホールド内及び流体導通路自体内に折れしわ線が生じることがある。これらの応力線又は折れしわ線は、深い折れしわとなって、一部の流路への流れ及びマニホールドの一部を通る流れを塞ぐことがある。この問題は、流路とマニホールドとの間の加圧収縮による不均衡によって更に悪化する。流体によって加圧されると、平坦な流路は略円筒状に「膨張」して構造体を横方向内側に引き寄せるので、流路は横方向に収縮する。流路の方向に対して略垂直な隣接マニホールドは、垂直方向に収縮するが、実質的に流路の収縮方向へは収縮しない。加圧時、この不均衡は、マニホールド上に高い応力を加えて狭窄部を形成する可能性があり、このことは、Ｆｌｅｘｉｔｈｅｒｍ熱交換構造体が人体の湾曲部及び屈曲部の周りに形成される場合に一層顕著になる。
これらの問題点は、比較的急激な曲げ及び撓み状態を必要とする場合がある、付加的な治療状態を得るためのＦｌｅｘｉｔｈｅｒｍ材料の有用性を制限することになる。
【０００４】
米国特許第４，８８４，３０４号明細書には、流体加熱又は冷却機能を備えるベッド装置が開示されており、高い快適性を得るために、ユーザが選択した通りに暖かい流体と冷たい流体とを混合する混合装置によって流体の温度制御が行なわれる。これは、特定ユーザのための適切な温度を迅速に得るために、ベッド装置の流体流路内の温度の高応答性制御（及び２段階制御装置における個別制御）を可能にする。
【０００５】
流体を通す可撓性熱交換装置における迅速な温度変更を実現するための、前述のような加熱流体と冷却流体との閉ループ混合は、本発明以前には一般に利用できなかった。使用されている従来の装置は、１つの流体タンクだけを有しており、このタンクから流体が供給される熱交換装置において温度変更を実現するためには、タンク内の水の温度を変える必要があった。例えば、この一般的な形式の加熱／冷却装置は、ＺＥＲＯ Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ社、Ｂａｘｔｅｒ Ｍｅｄｉｃａｌ社、及びＪｏｂｓｔ社から入手できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、患者に温度治療を施すのに又は他の人体冷却目的のために使用できる、改良された可撓性熱交換構造体を提供することであり、この構造体は、患者の温度治療のための非常に迅速な温度調節を実現するために、流体配管によって熱交換構造体又は熱交換衣類に接続されている、移動式加熱及び／又は冷却流体源、及び随意的に空気圧源につなぐことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの実施形態によれば、特に医療目的であるが極端な環境における体温制御のために人体を加熱及び／又は冷却するのに使用できる可撓性熱交換構造体は、熱交換流体を通すための複数の流体導通路を有する。流体導通路は、実質的に熱交換流体を通さない材料からなる一対の可撓性シートの間に形成され、これらのシートは、略平行な線に沿って互いに密閉され、これらの平行線の間に流体導通路が形成される。一連の流体導通路の端部には、一連の導通路に熱伝達流体を流入及び流出させるためのマニホールドが存在する。
【０００８】
流体を流入及び流出させるためのマニホールドを形成できるように、一対の可撓性シートは、一連の流体導通路の周りで、マニホールド部において導通路の端部から離間した周縁密閉線に沿って互いに密閉される。本発明によれば、密閉線のマニホールド部は、渦巻又は波形パターンに形成されている部分を有する。このパターンは、可撓性熱交換構造体が人体に着用され、曲げ又は撓みを受けた際に流体マニホールドが狭くなるのを防止する。更に、渦巻状又は波形状のマニホールド密閉線は、密閉線のマニホールド部分における加圧収縮を流体導通路間の横方向の加圧収縮と均衡させることによって、熱交換構造体の加圧時にマニホールド内の座屈応力を低減する。
【０００９】
可撓性材料から成るシートは、熱密閉されて密閉線を形成し、好ましい実施形態における熱密閉部の幅は約０．１インチである。各熱密閉線の間の流体導通路の幅は、平坦状態で約０．１５インチである。マニホールド密閉線内の渦巻形は約０．５インチの幅を有し、以下において更に説明する関係をもつ。
【００１０】
密閉線の渦巻状又は波形状パターンは、ほぼ湾曲した波形パターンを含むことができ、各々の波形は、熱交換構造体が流体によって加圧された場合に、マニホールドの他方側の流体導通路の幅が縮むのと同じ程度に収縮するように選択された幅を有する。このことは、前述の加圧収縮の差を防止する。波形は、略半円形又はＵ字形、又はＶ字形であってよく、Ｕ字形又はＶ字形の開いた側がマニホールドの他方側の一連の流体導通路に向いている。好ましい実施形態において、ほぼ湾曲した波形（「ほぼ湾曲した」はＶ字形波形を含む）の頂点は、マニホールドの他方側の１つおきの流路の開放端部の略中央に向かい、それぞれの流路の２つの熱密閉端部からほぼ等距離に配置される。
【００１１】
更に別の好ましい実施形態において、全体的には略直線状の熱交換構造体の流路又は細管は、千鳥形パターンの密閉線によって形成され、密閉線は、ほぼ等間隔に隔てられた規則的に繰り返される千鳥形線であり、それらの間に流路導通路が形成される。導通路の千鳥形パターンは、例えば可撓性熱交換構造体が人体に着用される際に、特に、比較的急激な屈曲部又は湾曲部の周りで曲げたり撓めたりされる場合に導通路が狭くなるのを防止できる。
【００１２】
本発明の更に別の実施形態において、可撓性材料から成る第３のシートは、流体導通路構造の一方側に密閉結合でもって結合され、２層材料に固定される。これによって、一対の可撓性シートの一方側のシートと第３のシートとの間に空気容器が形成される。人体の四肢や胴部等の皮膚に対して熱交換治療装置を押し当てるために、空気容器内に加圧空気を収容することができ、温度治療装置と圧力治療装置との組合せを損傷区域に適用できる。また、圧力は、温熱又は冷熱を皮膚に伝えることを助け、治療区域内の血流又は腫れを抑えるのに効果がある。
【００１３】
更に別の実施形態において、空気容器とは反対側の熱交換／流体導通路構造体に可撓性材料から成る第４のシートが固定される。これによって、好ましくは恒久的に流体又はゲルを収容する流体又はゲル容器が形成される。流体又はゲル容器は、特に空気容器の加圧時に、患者の皮膚に対して温熱又は冷熱を均一に放散させる。このことは、比較的高い温度が必要で、流路の個々の線に熱が加えられることが望ましくない、危険な温熱療法又は温熱治療において重要である。
【００１４】
本発明の装置は、患者が着用する可撓性熱交換構造体によって患者に温熱療法を施すための移動装置を含み、移動装置はカートの形態であってよい。移動装置は、加熱流体容器及び冷却流体容器の２つの容器を含む。また、充填用の戻り容器を含むことが好ましい。患者治療のための所望の正確な温度の選択を可能にするために、混合バルブが設けられる。供給される加熱流体と冷却流体との混合を調節することによって正確な温度が可能になる。混合比を変えることによって、所定の患者治療法に望まれる通りに瞬間的に変えることができる。混合バルブの調節により、冷却流体１００％から加熱流体１００％まで自由に調節可能である。
【００１５】
患者治療用可撓性熱交換装置を通過した流体は、ポンプを経由して移動装置の戻り区域内に再流入する。この戻り流体は、それぞれの容器に再流入すると、混合バルブの現行設定値に応じて加熱又は冷却される。このことは移動装置の最大効率を可能にすると共に、容器内の又は容器に接する冷却部材／加熱部材を有する閉鎖され、（実質的に）満杯の容器を設けることによって好都合に達成できる。閉鎖され通気口をもたない容器は、流出流量と同じ戻り流量を自動的に収容する。大気中に通気する戻り容器は、最初に戻り流体を収容することが好ましく、この流体は、各々の容器からの流出量に応じて戻り容器から冷却流体容器及び加熱流体容器へ供給される。
【００１６】
また、移動装置は、加圧空気源、即ち小形圧縮機又は加圧空気供給源を含むことが好ましい。これは、患者に圧力治療及び高温／低温治療を施すために、前述の空気容器に使用するための加圧空気を供給する。
【００１７】
従って、本発明の目的は、人体に冷熱及び／又は温熱を与えるための装置及び方法を提供することにあり、この装置は、狭窄を受けない治療用可撓性熱交換装置、及び温熱／冷熱治療を高応答性調節するための移動装置を含む。本発明の前述及び他の目的、利点、及び特徴は、添付図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明から明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許第４，６９１，７６２号明細書の図４に示す形式の熱交換衣類１０を示す。図示の衣類１０は、例えば、この米国特許の図１Ａから図１Ｆに示すような患者の胴部を加熱又は冷却するためのベストである。本明細書で説明される改良された熱交換衣類１０の原理は、他の衣類又は身体に取付ける温度治療装置、及び同時係属中の米国特許出願４３１，７５３号明細書及び米国特許第４，８８４，３０４号明細書に開示されている温度制御式ベッド装置にも適用可能である。
【００１９】
図１に示すように、熱交換衣類又は温度治療装置１０は、密閉線１４、１６、１８、２０等に沿って互いに密閉された可撓性の流体不透過性材料から成る一対のシート（図１においては片方の面又は層１２が見える）で形成される。前述の参照特許と同様に、密閉線は、例えば、Ｆｌｅｘｉｔｈｅｒｍとして公知の２層材料のプラスチック材料層の熱密閉によって形成するのが好ましい。シートの材料としては、ナイロン、ノネックス（ｎｏｎｅｘ）、又は例えばウレタン、ビニール、又は他の不透過性の熱硬化性プラスチックで被覆された毛織物を挙げることができる。
【００２０】
従って、本実施形態の場合、直線状（非直線であってもよい）密閉線として図１に示されている密閉線１６は、可撓性熱交換装置１０の流体流細管として機能する平行な流体導通路２４を形成する。周縁密閉線１４は、最も外側の細管２４を形成するが、他の周縁密閉線１８、２０、２２は、細管又は流体導通路２４に流体を流入及び流出させるためのマニホールドを形成する。つまり図示のように、マニホールド又はマニホールド部２６、２８、３０、３２、３４、３６は、図示の構成の衣類又は温度治療用熱交換装置１０の周縁に形成される。
【００２１】
本発明の主たる特徴は、可撓性熱交換装置の主要マニホールドが、細管又は流路２４の示す加圧収縮と均衡するように加圧収縮するように構成される点にある。熱交換装置１０は平坦であり互いに密閉された２枚の平らなシートで形成される。典型的には、熱交換材料から成るパネルは、０．１０インチの熱密閉幅を有する０．１５インチの流路幅を有することができる。流体によって加圧されると細管又は流路は略円筒状に拡がるので、各々の流路は、約０．３０インチの円周を有する。円筒形状を想定すると、元の平坦な０．１５インチの幅に対して、流路は約０．０９５インチの加圧時直径を有することになる。各々の流路と、これに隣接する熱密閉幅とを考慮すると、収縮量は０．２５インチ（平坦時）以下の０．１９５インチ（加圧時）であるから、細管を横方向に横切る熱交換装置の縮小は、加圧パネルを平坦パネル寸法の約０．１９５／０．２５、即ち７８％に収縮させる。
【００２２】
米国特許第４，６９１，７６２号明細書に示すような従来形の可撓性熱交換装置において、この横方向収縮は、流体入口及び出口マニホールドでの対応する収縮によって均衡されない。しかしながら、本発明によれば、マニホールド密閉線１８、２０は、波形、渦巻形、又は千鳥形パターンに形成される。図１は、１つの好ましい実施形態を示しており、渦巻は略Ｃ字形であり、接続点に形成されている頂点３８を有する。図１及び更に詳細には図２に示すように、熱密閉部２０は、頂点３８において２倍の幅になることができる。
【００２３】
マニホールドを狭くする場合がある応力、折り畳み、及び折れ曲げ線を上手く防止するために、各々の渦巻又は波形の頂点は、流体マニホールド２６、３０、又は３６の他方側で１つおきの流路２４に向けるのが好ましい。これは、加圧状態で、例えば、温度治療のために患者の四肢に巻付けるのに使用する場合、比較的鋭い屈曲部の周りで熱交換装置を折り曲げる際に、極端な折れしわを防止するのに最も好都合であることが分かっている。渦巻又は波形４０は、加圧時にマニホールドを収縮させ、これらの渦巻は、各流体流路２４の間に横方向に生じる収縮をほぼ均衡させるような形状及び寸法に形成される。これは流体マニホールドの圧迫又は狭窄を引き起こす可能性がある応力の大部分を取り除くことができ、この効果は、熱交換衣類が半径の小さい屈曲部の周りに巻かれる場合に一層顕著になる。
【００２４】
図１及び図２に示す改良された温度治療用熱交換装置の開発を通じて、加圧時に最小限の応力線が生じることが見出されており、図２に示す線４２に沿って、対向する流路に隣接した熱密閉線の略端部と渦巻の頂点との間に延びる、概して小さな応力線が形成される。材料が曲げられていない場合、流れ抑制は殆ど又は全く生じない。例えば、患者の温度治療のために、材料を四肢の周りに横方向に巻く場合、つまり細管の線を四肢の周りに円周方向に巻く場合、マニホールド２６の背面、即ち皮膚に最も近い材料層に僅かな折れしわ又は折り目が生じる可能性がある。従って、外側層は実質的に全く折れしわがない緊張状態になり、マニホールドは、可撓性熱交換装置を通って十分な流れを供給し続ける許容範囲内で僅かに収縮する。
【００２５】
本発明による可撓性熱交換装置の好ましい寸法の実施例を以下に略述するが、マニホールド及び細管での加圧収縮の均衡を示す。本実施例において、渦巻はＣ字形又はＶ字形（千鳥形）であり、中央において０．５インチである。全ての熱密閉部の幅は０．１０インチである。隣接する熱密閉部の間の細管又は流体流路の幅は平坦時に０．１５インチである。
【００２６】
半円形又は千鳥形マニホールドの分析的解明
Ａ．公称熱密閉部幅＝０．１０インチ
Ｂ．公称流路幅＝０．１５インチ
Ｃ．流路円周＝２（０．１５）＝０．３０
Ｄ．流路直径＝０．３インチ／π＝０．０９５４９インチ
Ｅ．平坦時寸法に対する膨張時寸法の比率＝（０．１インチ＋０．０９５４９インチ）／０．２５インチ＝０．７８２
Ｆ．マニホールド「Ｖ」又は「Ｃ」＝０．５インチ（平坦時、中央部において）
Ｇ．公称熱密閉部幅＝０．１０インチ
Ｈ．最大マニホールド幅＝０．５インチ−２(０．１０インチ)＝０．３０インチ
Ｉ．マニホールド「Ｖ」又は「Ｃ」直径＝２（０．３０インチ）／π＝０．１９１インチ
Ｊ．平坦時寸法に対する膨張時寸法の比率＝０．１９１インチ＋０．２インチ／０．５インチ＝０．７８２インチ
従って、流路とマニホールドとの平坦時寸法に対する膨張時寸法の比率は等しい。
【００２７】
図１に示すように、図示の形式のベスト衣類の場合、略水平に延びる流路又は細管２４に対するマニホールドの角度は、位置に応じて様々である。従って、マニホールドの角度が流路の垂直方向から大きく離れる区域に存在する渦巻又は波形は、１つおきの流路端部に向かう方向関係を維持するために、頂点と頂点との間をより広く離す必要がある。このことは加圧収縮関係を僅かに変化させるが、可撓性熱交換装置が四肢又は胴部に巻付けられた場合でもマニホールドを通過する流れを認めうるほどに抑制しない。例えば、図１に示すマニホールド区域２８、３２、３４において、マニホールドは流路に対して約４５°未満の角度である。この状態では、収縮差の問題は、マニホールドが流路配列に近く、長手方向に加圧収縮しないので、典型的な波形がなくても最小限になるか又は回避される。
【００２８】
図３は、本発明の可撓性熱交換装置の変形例を概略的に示す。渦巻状又は波形状のマニホールド密閉線２０ａは、千鳥形密閉線、即ち図１及び図２におけるＵ字形渦巻ではなく、Ｖ字形渦巻に構成された密閉線として示されている。この形状は、図１に示すＵ字形渦巻パターンの代わりに使用することができ、実際には、図１は、千鳥形又はＶ字形状を有する戻りマニホールドバッフル４４の一部を示すことを理解されたい。
【００２９】
図３に示す実施形態の主たる相違点は、細管又は流路密閉線４６の千鳥形状にある。これらの密閉線４６は、図３に示すように、互いに同じパターンで実質的に等間隔である、規則的に繰り返される千鳥形の線として形成されている。図３における矢印は、千鳥形又は半円形のＵ字形マニホールド渦巻の頂点からマニホールドと交差する流路の密閉線の端部まで延びて形成される可能性のある応力線を表している。図３の改良された可撓性熱交換構造体が、患者に対する温度治療の際に曲げられる場合、応力線は曲がり目の内側（例えば、皮膚に最も近い材料の層）において顕著になるが、同じ曲がり目における材料の外側層上では殆ど見えなくなるか、又は全く見えなくなることが観察された。マニホールドの各々の頂点に関して、細管流路を形成する熱密閉線の向かい合う端部に対して２本の応力線が形成される。従って、各々の応力線の応力は、前述した公知のＦｌｅｘｉｔｈｅｒｍの応力の半分である。結果的に、流れを閉塞することなく曲げ半径が少なくとも半分になる。この曲げ特性は、新しい材料の適用性を高め、マニホールド又は流路を通過する流体の流れを閉塞することなく、材料を比較的急角度で折り曲げることが可能になる。
【００３０】
図３Ａは、千鳥形流路を形成する熱密閉線を有するように構成された温度ベスト４５の全体を示す。マニホールド密閉線は、千鳥形部分又はＶ字形部分とＵ字形部分とを含む。
【００３１】
図４は、本発明による３枚重ね又は３層の可撓性熱交換構造体５０を示す概略断面図である。可撓性熱交換装置５０は、図１、２、３に示すものと同様であり、それらの図面に示す構成を組み込むことができ、２つの層５２、５４は、それらの間の密閉線５８でもって流体流路又は細管５６を形成する。図４の熱交換構造体５０において、温度治療装置の外側、即ち装置が温度治療に使用される際に患者へ接触する側の反対側には追加的な層６０が設けられている。周縁密閉線６２において他の層に密閉される外側層６０は、圧力を封じ込めることができる空気容器６４を形成する。これにより、熱交換装置５０は、患者の四肢や胴部等に巻付けられる場合、加圧されて被治療区域に対して圧力を加えることが可能になる。例えば、ある種の圧力治療を行なうと同時に流体導通路５６を介して加熱及び／又は冷却治療を施すためには、１ｐｓｉｇ又はそれより僅かに高い圧力で十分である。
【００３２】
図４には、流体を流体流路５６に流入又は流出させるように密閉関係にある、空気閉込層６０を貫通して外側流体閉込層５２に通じる流体ループＬ型管継手６６、６８、７０が概略的に示される。これらの管継手は、流入／流出流体ループを完成させるために他の場所で繰り返して使用される。また、図４には、空気閉込容器６４を加圧する際に加圧空気を受け入れるための空気加圧Ｌ型管継手７２が示されている。
【００３３】
図５は、図４で説明したものと同様であるが、周縁密閉線６２ａにおいて流体導通路構造に固定されている別の層７６を有する熱交換構造体７５の縦断面を示す別の概略図である。この下側層又は第４の層は、空気閉込層６０及び空気容器６４の位置とは反対側において流体導通構造へ取付けられる。下側又は第４のシート７６は、好ましくは恒久的に容器７８内に密閉される熱伝導性流体又はゲル７９を閉じ込める熱放散容器７８を形成する。加熱又は冷却流体が流体導通路５６を流れる際に、この流体又はゲル容器７８は、加熱又は冷却が特定の流体導通路の線に限定されず、患者の皮膚に対して適切に放散されることを保証する。このことは、非常に高い温度（例えば１０６°Ｆから１０８°Ｆ）を必要とする癌に対する温熱治療に対して特に重要である。被治療部位の周りに巻付けられ、空気圧チャンバ６４を加圧すると、圧力によって皮膚に押付けられる４層構造体７５を備えない場合は、流体流路５６の位置での特定の線に沿って高熱を加える可能性がある。
４層熱／圧力治療装置７５の構造及び機能は、前述の点を除けば３層構造体５０に対して説明したものと同様である。
【００３４】
図６は、患者に使用中の４層熱／圧力治療装置７５を示し、この場合、膝とこれを取巻く脚部区域に適用した治療装置を示す。熱交換構造体７５は、空気圧容器と、治療装置を患者の所定位置に保持する拘束層７７の直下にある閉込層６０とを含む。拘束層７７は、脚部又は胴部の周りを取巻いて、脚部又は胴部に対して熱／圧力治療装置７５を保持する。拘束層７７は、Ｖｅｌｃｒｏ面ファスナによって所定位置に保持することができる。２層流体流路構造（層５２が見える）を示すために、図面の一部は切欠いてある。２層流路構造の下には、流体又はゲル材料７９（図５参照）と下側可撓層７６とが存在する。図６は、空気加圧容器をもつが流体又はゲル容器７８をもたない図４の装置５０を示すと考えることができる。
【００３５】
図６に示すように、織物又は他の断熱材で覆うことができる供給配管又は「導管コード」８２は、流体導通路を介して熱交換を行うために、装置７５に対して熱交換流体を送入及び送出し、更に、加圧空気を空気容器６０内に供給するための空気配管を含む。この供給配管８２の他端には、加熱／冷却／圧縮空気ユニット８４が設けられている。
【００３６】
図７は、図６に示すユニット８４等の移動ユニットの主要な作動構成部品を示す概略図である。図７に示すユニット８４ａは、以下に説明する図８に示すような車輪付きカートの形態であってもよい。
図７に示すように、温熱／冷熱／圧力供給ユニット８４ａは、冷却流体リザーバ８６、加熱流体リザーバ８８、及び温度制御ユニット９０を有する。好ましい実施形態において、冷凍又は冷却コイル９２は流体リザーバ８６内に直接配置され、加熱コイル９４は流体リザーバ８８内に直接配置される。これらのリザーバは、各々のリザーバに関して、流出する流体と戻ってくる流体との間で一定の均衡が保たれるように閉鎖され密閉されるのが好ましい。
【００３７】
流体は、温度制御ユニット９０によって選択された温度で供給され、温度制御ユニットは、送出配管９６内の適切な温度を達成するために、加熱流体と冷却流体とを混合する。この流体は、患者に接触する温度治療装置９８へ供給され、温度治療装置は、図１又は図３に示す熱交換衣類１０、図４に示す３層熱交換／圧力装置５０、又は図５に示す４層熱交換／圧力装置７５と同様のものであってよい。いずれの場合も、選択された温度の流体は、温度治療装置９８の細管を通過して、戻り配管１００を経由して戻り区域へ戻り、最終的に低温流体リザーバ８６及び高温流体リザーバ８８へ戻る。閉ループシステムの容積変化を許容するために、リザーバ８６、８８に所定の弾性膨張又は蓄積能力が与えられる場合には、戻り配管１００は、所望であれば冷却流体リザーバ及び加熱流体リザーバに通じる分岐配管１０２、１０４に直接つなぐことが可能であろう。このことは、例えば、乾燥温度治療装置９８がシステム８４ａに接続されてその中に流体の一部を吸い込む場合には必要となる。前述の構成において、符号１０６で示す流体ポンプは、温度治療衣類装置９８内が確実に正圧となるように配管９６内に配置できる。
【００３８】
しかしながら、図７には一層好ましい装置が示されており、流体戻り配管１００からの流体を収容し、好ましくは大気中に通気する戻りリザーバ１０８（もしくは密閉され膨張可能である）を備える。従って、システムの全容積に対する自由度は、リザーバ１０８により提供できる。流体ポンプ１０６は戻りリザーバ１０８の直下流に配置され、流体が温度制御装置／混合バルブ９０を経由して冷却リザーバ８６又は温熱リザーバ８８から送出されるのと同じ割合で、正圧の流体を冷却リザーバ８６又は温熱リザーバ８８へ供給する。従って、２つのリザーバ８６、８８は、剛体であり、閉塞され、常時実質的に完全に満たされていることが可能であり、流体ポンプ１０６の正圧は、混合バルブ９０によって設定された所望の割合で、流体をリザーバ８６及び８８から温度治療装置９８内へ押込むことになる。戻り配管１００には吸引力がなく、戻りリザーバ１０８から流体を吸引するポンプの吸引側の配管１１０内を除けば、この閉ループシステム内のどこにも負圧は存在しない。
【００３９】
図７に示すように、移動ユニット８４ａは、加圧空気を空気圧制御装置１１４及び給送配管１１６を経由して加圧空気リザーバをもつ図４及び５に示す形式の熱／圧力治療ユニット９８へ供給する空気ポンプ又は空気圧縮機１１２を含むことが好ましい。
選択された通りに混合された高温及び低温流体を温度治療装置９８へ供給する流体混合バルブ９０は、本発明の１つの重要な特徴である。前述のように、この構成は、管理されている治療装置の温度を瞬間的に変更するのを可能にする。ある種の治療、例えばスポーツによる負傷の治療において、４８時間の冷却治療の後に加熱と冷却とを交互に行なう療法が処方される場合がある。図７に示す制御システム８４ａは、この目的に非常に適している。
【００４０】
更に、温度制御装置／混合バルブ９０は、全体を符号１１８で示すマイクロプロセッサ又はプログラム式制御装置に接続できるか、又はそのようなマイクロコントローラを含むことができる。これにより、医者又は療法士は、前述のスポーツ負傷治療のために経時的な連続的温度変更を予め設定することが可能になる。更に、目標温度を超過することなく、目標温度に最も迅速に近づけることが可能になる。例えば、癌治療のための全身温熱療法においては、比較的高い温度が必要となる。１０８°Ｆの温度に近づけるには、例えば、制御装置は、温度治療ユニット９８の温度を約１０６°Ｆまで迅速に上昇させ（これは現地温度フィードバックライン１１９又は供給配管９６からのフィードバックライン１１９ａを介して検知できる）、次に、ライン１１９からのフィードバックを監視しながら、正確な所望温度に達するまで徐々に温度を上昇させることができる。施療中に、所望温度は、熱交換装置９８からのフィードバックとマイクロコントローラ１１８による制御とによって、前述と同様の方式で維持できる。ソレノイド作動式バルブを含む電気制御式バルブは、この目的のために使用できる。
【００４１】
前述の全身温熱療法のような非常に高い温度を必要とする温度療法において、本発明が可能にする温度制御は非常に重要である。温熱療法において、体温が心臓細動又は脳障害を引き起こす場合がある危険な温度まで上昇した場合は、患者を急速に冷やすことが重要である。本発明以前の従来装置を用いる場合、患者から温熱カバーを直ちに取外して、患者を冷水又は氷槽内に漬ける必要があった。
【００４２】
従来の幾つかの温熱療法システムは、患者を覆う多少断熱性のある重いゴム毛布を使用することに留意されたい。人体に対する所望の温度を得るために、供給温度よりも遥かに高く約１１３°の皮膚火傷温度よりも高い、１２５°という高い温度を使用する場合もある。本システムは、どこも皮膚火傷温度を超えることなく所望の温度を非常に効率的に与える。
【００４３】
図７に示す温度制御システム８４ａは、高温流体リザーバ８８及び低温流体リザーバ８６が閉塞されているので、これらのリザーバに引き出された流体と同量の流体を自動的に補充する。戻り流体リザーバ（大気中に通気されるか、又は閉塞されているが拡張可能／収縮可能である）を含む場合は、前述の同じ所望の効果を得ることができる。
【００４４】
図８は、図７に示す熱／圧力供給装置８４ａを実現するカート１２０を示す。移動装置１２０は、車輪１２２を備えるカートの形態であることが好ましい。その寸法は、非常に小さくすることが可能であるが、主として冷却リザーバ８６及び加熱リザーバ８８内に収容する必要のある流体（好ましくは水又は処理水）の容積によって制限される。これらの容積は、実質的にリザーバの温度とは異なる温度で２つのリザーバに戻ることができる場合でも、各々のリザーバにおいて所定の温度範囲を維持できる程度に十分な容積であることが必要である。冷却部材９２及び加熱部材９４がこれらのリザーバを所定の温度範囲に迅速に戻すのに十分な能力を有するか、又は各々のリザーバからの流出流体を所望の温度範囲に維持するのに十分な能力を有する場合は、小さな容積のリザーバ８６及び８８を使用できる。患者に必要な温度が低温リザーバの温度より低くないか、又は高温リザーバの温度よりも高くない限り、所望の療法を施すことができる。考慮すべき重要なことは、混合流体がリザーバへ繰返し戻されることによって、冷却及び／又は加熱能力がこの療法に必要な能力よりも低くならないように、システムを過負荷にしないことである。このことは温度治療装置９８の寸法、及び特定の療法おける治療温度と体温との差異に依存することは言うまでもない。
【００４５】
図８は、所望の治療パラメータを入力して前述の患者治療装置９８の温度を監視するための、カート又は移動装置１２０上の制御パネル１２４を示す。パネルの詳細は図示しない。取外し可能なカバー１２６は、主として補給流体を付加するための充填リザーバとしても機能する戻り流体リザーバ１０８にアクセスできるように、ユニットの頂部に設けることができる。移動装置１２０の側面には、収容されている構成部品にアクセスするための別の開放可能なパネル１２８が示されている。
流体給送配管９６、流体戻り配管１００、及び加圧空気配管１１６を含むコード８２は、数本の線で示されている。また、このコード又は管束には、温度治療装置９８の温度を制御装置にフィードバックする熱電対ライン１１９（又は１１９ａ、図７参照）が含まれる。
【００４６】
図９は、図７に示すシステムの変形例を示し、２つ又はそれ以上の患者治療装置９８を作動させるために同一のシステムを使用できることを示す。１つの共通低温流体リザーバ８６及び１つの共通の高温流体リザーバ８８は、図示のように、冷却及び加熱流体を２つの異なる温度制御流体混合バルブ９０及び９０ａにつながる配管１３０、１３２に供給できる。従って、それぞれの温度治療ユニット９８の温度を別個に制御できる。冷却部材９２及び加熱部材９４の能力と応答時間は、複数の温度治療ユニット９８に対して同時に機能できる程度に十分なものであることが必要がある。
【００４７】
マイクロプロセッサ１１８は、温度制御混合バルブ９０及び９０ａの両方に機能するように示されている。マイクロプロセッサ１１８は、熱電対ライン１１９又は１１９ａからの温度フィードバック（制御装置９０の場合）、及び熱電対ライン１１９ｂ又は１１９ｃからの温度フィードバック（制御装置９０ａの場合）を受信できる。
２つの治療ユニット９８は、空気圧制御ユニット１１４から圧縮空気を受取るように図示されている。所望であれば、圧力治療ユニットを別個に制御するための圧力調整器（図示せず）を含むことができる。マイクロプロセッサ１１８は、空気圧制御ユニット１１４を制御するものとして図示されている。
【００４８】
前述の好ましい実施形態は、本発明の原理を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。当業者であれば、これらの好ましい実施形態以外の実施形態及び変形例を考えることができ、請求項に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｆｌｅｘｉｔｈｅｒｍ流体熱交換材料の改良された構造の１つの実施例としての平担形状の熱交換器ベストを示す平面図である。
【図２】図１の可撓性熱交換構造体の一部分を示す詳細図である。
【図３】図１の可撓性熱交換構造体と同様であるが、千鳥形パターンに形成されている流体流路を含む可撓性熱交換構造体の一部分を概略的に示す詳細平面図である。
【図３Ａ】図３に示すように構成されている熱交換衣類の全体を示す平面図である。
【図４】図１から図３の可撓性熱交換構造体と同様であるが、施療中に装置を加圧するための空気容器を形成する可撓性材料から成る１つの追加の層を含む３層可撓性熱交換構造体を示す。
【図５】図４と同様であるが、熱交換器流路からの温熱又は冷熱をより均一に分布させるために、患者側に配置される流体又はゲル容器を形成するための第４の層を有する４層可撓性熱交換構造体を示す。
【図６】患者治療に使用中の図５の熱交換器構造体を示す斜視図である。
【図７】加熱流体、冷却流体、流体の選択された混合物、及び図６に示す用途のための空気圧を供給するための、カートの形態であってもよい移動装置を示す概略図である。
【図８】図４又は図５に示す可撓性熱交換治療装置と共に使用される、図７の移動装置を示す斜視図である。
【図９】図７と同様であるが、数人の患者を同時に異なる温度で治療できる移動装置の変形例を示す。
【符号の説明】
１０ 熱交換装置
１２ 層
１４ 密閉線
１６ 密閉線
１８ 密閉線
２０ 密閉線
２０ａ マニホールド密閉線
２２ 周縁密閉線
２４ 細管
２６ 流体マニホールド
２８ マニホールド部分
３０ 流体マニホールド
３２ マニホールド部分
３４ マニホールド部分
３６ 流体マニホールド
３８ 頂点
４０ 渦巻又は波形
４４ 戻りマニホールドバッフル

Claims (18)

1. 可撓性熱交換構造体であって、
   複数の離間した離散区域で一緒にシールされ、流体によって加圧されると膨張して幅が減少する流体導通路を形成するように構成された、重ね合わせられた一対の可撓性材料シートと、
   前記流体導通路に連通すると共に、加圧されると膨張して前記幅と同じ方向の寸法が減少するマニホールドを形成するように、波形線に沿って前記シートを互いにシールする手段と、を備え
   前記マニホールドが、波形壁を有し、該波形壁は、前記流体導通路に略直交して延び前記流体導通路に対向し或る距離だけ離間した頂点を有し、前記距離は、前記可撓性熱交換構造体が加圧されたとき前記流体導通路の幅が減少する程度と同じ程度、減少する、
   ことを特徴とする可撓性熱交換構造体。
2. 前記シートは、連続的な略平行な線に沿って互いにシールされ、前記流体導通路を形成するように構成されている、
   請求項１に記載の可撓性熱交換構造体。
3. 前記重ね合わせられたシートの一方側を覆う可撓性材料から成る第３のシートを更に含み、前記可撓性熱交換構造体の一方側に空気チャンバを形成するように構成されている、
   請求項１に記載の可撓性熱交換構造体。
4. 前記重ね合わせられたシートの一方側に隣接して熱放散材料から成る１つの層を更に含む、
   請求項１に記載の可撓性熱交換構造体。
5. 前記流体導通路を経由して流体を循環させるために、前記マニホールドに連通する手段を更に含む、
   請求項１に記載の可撓性熱交換構造体。
6. 互いにシールされ、加圧流体が通過したとき膨張し幅が減少する複数の流体導通路と、一方の端部が前記流体導通路と流体連通すると共に加圧流体によって膨張するマニホールドとを形成する重ね合わせられた一対の可撓性材料シートを有する可撓性熱交換構造体であって、
   前記マニホールドが、波形壁を有し、該波形壁は、前記流体導通路に略直交して延び前記流体導通路に対向し或る距離だけ離間した頂点を有し、前記距離は、前記可撓性熱交換構造体が加圧されたとき前記流体導通路の幅が減少する程度と同じ程度、減少する、
   ことを特徴とする可撓性熱交換構造体。
7. 前記シートは、連続的な線に沿って互いにシールされ、前記流体導通路を形成するように構成されている、
   請求項６に記載の可撓性熱交換構造体。
8. 前記流体導通路は、互いに接続されている複数のＶ字形部分を有する千鳥形パターンに形成される、
   請求項６に記載の可撓性熱交換構造体。
9. 隣り合う前記頂点は、１つおきの前記流体導通路に対して整列されている、
   請求項６に記載の可撓性熱交換構造体。
10. さらに、加熱流体リザーバと、冷却流体リザーバと、前記流体導通路と前記リザーバとの間に接続され前記流体導通路に供給するために前記２つのリザーバからの流体を任意の所望の割合で混合する調節可能な混合バルブとを備えた、導通路を経由して流体を循環させる手段を備えている、
    請求項６に記載の可撓性熱交換構造体。
11. 前記流体導通路を経由して循環する流体を収容するための戻りリザーバと、前記戻りリザーバと他の前記２つのリザーバとの間に接続され、流体を前記戻りリザーバから前記加熱流体リザーバと前記冷却流体リザーバとを経由して前記流体導通路へ供給するためのポンプとを、さらに備えている、
    請求項１０に記載の可撓性熱交換構造体。
12. 前記波形壁は、波形パターンで互いに接続されている一連の略半円形の密閉部によって形成される、
    請求項６に記載の可撓性熱交換構造体。
13. 身体を温度治療するための熱交換システムであって、
    互いにシールされ、加圧流体が通過すると膨張して幅が減少する複数の流体導通路と、一方の端部が前記流体導通路と流体連通すると共に加圧流体によって膨張するマニホールドとを形成する第１及び第２の重ね合わせられた可撓性材料シートを有する熱交換パネルを備え、
    前記マニホールドが、波形壁を有し、該波形壁は、前記流体導通路に略直交して延び前記流体導通路に対向し或る距離だけ離間した頂点を有し、前記距離は、前記熱交換パネルが加圧されたとき前記流体導通路の幅が減少する程度と同じ程度、減少する、
    身体の周りに巻付けられ、前記第１のシートを身体の方に向けて前記パネルを身体上に保持するように構成されている外側層と、
    前記外側層と前記第２のシートとの間の空気チャンバと、
    空気チャンバを加圧して前記熱交換パネルを身体に押付けるための手段と、
    前記パネルを介して所定温度の流体を循環させるための加熱／冷却ユニットと、を備えている、
    ことを特徴とする熱交換システム。
14. 空気チャンバを加圧するための手段を更に備え、該空気チャンバを加圧するための手段と前記加熱／冷却ユニットとは、別個のユニットで組み合わせられ可撓性配管によってパネルに接続される、
    請求項１３に記載の熱交換システム。
15. 前記熱交換パネルを身体に固定するために、前記外側層に取付けられている面ファスナを更に備えている、
    請求項１３に記載の熱交換システム。
16. 前記流体導通路内の流体と身体との間の熱伝達をより均一にする、前記第１のシートに隣接する熱放散材料の層を更に備えている、
    請求項１３に記載の熱交換システム。
17. 個人用加熱／冷却システムであって、
    密閉され、加圧流体が通る場合に膨張して幅が減少する複数の流体導通路を形成する重ね合わせられた一対の可撓性材料シートと、
    一方の端部において前記流体導通路と流体連通すると共に加圧流体によって膨張するマニホールドと、を有する熱交換パネルを備え、
    前記マニホールドが、波形壁を有し、該波形壁は、前記流体導通路に略直交して延び前記流体導通路に対向し或る距離だけ離間した頂点を有し、前記距離は、前記熱交換パネルが加圧されたとき前記流体導通路の幅が減少する程度と同じ程度、減少し、
    加熱流体リザーバと、
    冷却流体リザーバと、
    前記パネルと前記リザーバとの間に接続され、前記パネルに供給するために前記２つのリザーバからの流体を任意の所望の割合で混合するために調節可能な混合バルブと、
    前記パネルからの流体を収容するための戻りリザーバと、
    前記戻りリザーバから前記加熱流体リザーバと前記冷却流体リザーバとを経由して前記流体導通路へ流体を供給するためのポンプと、を含む、
    ことを特徴とする個人用加熱／冷却システム。
18. 前記ポンプは、前記戻りリザーバと他の前記２つのリザーバとの間に接続される、
    請求項１７に記載の個人用加熱／冷却システム。

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