JPH08229061A

JPH08229061A - 体温冷却加温装置

Info

Publication number: JPH08229061A
Application number: JP6188395A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Takayama; 直彦高山; Shoichi Okamura; 昇一岡村; Tatsuo Kimura; 辰男木村; Takayuki Sano; 孝之佐野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】安価、小型で、一般家庭などでも利用可能な
汎用性のある体温冷却加温装置を提供する。【構成】冷却・加温部１は、シリコンオイルなどの液
体が貯留された貯留槽２に電子冷却素子３が装着され、
それらが断熱材で構成された容器４に収納されて構成さ
れ、電子冷却素子３へ所定方向、所定量の電流を供給す
ることにより、液体が冷却または加温される。この冷却
または加温された液体は、ポンプ７により管８を介して
パッド部９を経て循環される。管８の一部は、パッド部
９に蛇腹状に内設されており、冷却または加温された液
体がパッド部９を冷却または加温する。このパッド部９
を人体の適用部位に当接することにより、その部位が冷
却または加温される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人体の適用部位に対
して人体体表から冷却または加温するための体温冷却加
温装置に係り、例えば、物理療法における寒冷療法や温
熱療法、疼痛（例えば、虫歯の痛みなど）の抑制、痙性
の抑制、急性外傷などの応急処置、あるいは、慢性の炎
症やスポーツの練習後、リハビリ後の処置、関節痛のリ
ハビリ、火傷後のかゆみ止めに適用可能で、さらに、家
庭用低温まくら、美顔器などとしても利用可能な体温冷
却加温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置としては、例えば、
病院において患者を低温にしながら手術する際に用いら
れる低体温自動冷却装置などが知られている。この装置
は、貯留した水を冷却部で設定された温度に冷し、その
水を患者が載置される手術台に循環させるように構成さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記低
体温自動冷却装置は、手術用であるため、設定温度に対
する高精度の温度管理やその恒温性などが要求されるの
で、一般に高価である。また、上記装置（特に冷却部な
ど）は一般に大型で手術室に設置されている。

【０００４】従って、例えば、スポーツの練習後に関節
などを冷却したり、あるいは、虫歯の痛みを抑えるため
に頬を冷却する場合などのように、一般家庭で人体の所
定部位を冷却したり加温するような場合には、上記低体
温自動冷却装置のような高価で大型の装置を利用するこ
とができず、一般的に、氷で冷やしたり、冷却、加温し
たタオルなどで所定部位を冷却、加温している。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、安価、小型で、一般家庭などでも利
用可能な汎用性のある体温冷却加温装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、人体の適用部位に対して人体体表から
冷却または加温するための体温冷却加温装置であって、
（ａ）貯留された液体を冷却または加温する電子冷却素
子を含む冷却・加温部と、（ｂ）前記適用部位に当接さ
れるパッド部と、（ｃ）前記冷却・加温部で冷却または
加温された液体を前記パッド部を経て循環させる液体循
環手段とを備えたものである。

【０００７】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。冷却・加
温部は、貯留された液体を冷却または加温する。一方、
パッド部は冷却または加温する人体の適用部位に当接さ
れる。液体循環手段は、冷却・加温部で冷却または加温
された液体を、適用部位に当接されたパッド部を経て循
環させる。これにより、パッド部が冷却または加温さ
れ、そのパッド部が当接された適用部位が人体体表から
冷却または加温される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の第１実施例に係る体温冷
却加温装置の全体構成を示す図であり、図２は、そのブ
ロック図、図３は、電子冷却素子の構成を説明するため
の図である。

【０００９】図１、図２中、符号１は冷却・加温部であ
る。この冷却・加温部１は、液体が貯留された貯留槽２
に電子冷却素子３が装着され、それらが断熱材で構成さ
れた容器４に収納されて構成されている。

【００１０】貯留槽２は、熱伝導性が良い金属で構成さ
れ、例えば、数百cc程度の液体を貯留可能に構成されて
いる。貯留される液体は、冷却・加温部１で形成される
温度状態を後述するパッド部に伝達するための媒体であ
るので、粘性が低く、熱容量が大きい液体が好ましい。
この液体として、この実施例では、例えば、シリコンオ
イルを用いている。

【００１１】貯留槽２に装着された電子冷却素子３は、
ペルチエ効果を利用したもので、基本的には、図３に示
すように、ｐ型半導体３ａとｎ型半導体３ｂとを金属３
ｃで接続し、ｎ型半導体３ｂの方から電流を流すことに
より、供給される電流量に比例して、接続金属３ｃで吸
熱が起こり、反対側から放熱する。この接続金属３側を
貯留槽２に向けて装着することにより、貯留槽２が冷却
され、そこに貯留される液体が冷却される。電子冷却素
子３への電流の供給は電源５から行なわれる。なお、上
記場合の放熱により貯留槽２が加温されるのを防止する
ために、この実施例では、容器４の開口４ａを介して空
冷用ファン６により、電子冷却素子３の放熱側（貯留槽
２に装着された面と反対側の面側）を空冷するように構
成している。

【００１２】また、電流の供給方向を逆にする（ｐ型半
導体３ａの方から電流を流す）ことにより、吸熱、放熱
が図３の場合と逆になり、接続金属３ｃから放熱し、反
対側で吸熱が起こる。これにより、貯留槽２が加温さ
れ、そこに貯留される液体が加温される。なお、上記場
合、電子冷却素子３の吸熱が貯留槽２の加温に与える影
響は少ないので、電子冷却素子３の吸熱側（この場合は
貯留槽２に装着された面と反対側の面側）の加熱は行な
っていないが、必要に応じて、電子冷却素子３の貯留槽
２に装着された面と反対側の面側をヒータなどで加熱す
るように構成してもよい。

【００１３】電子冷却素子３に供給される電流量は、液
体を冷却・加温する温度に応じて決められる。すなわ
ち、電子冷却素子３に供給される電流量によって、液体
を冷却・加温する温度を調節する。この体温冷却加温装
置では、その適用・利用の仕方にもよるが、人体が火傷
や凍傷にならない範囲、例えば、５℃〜４３℃程度の範
囲内で液体が冷却・加温されるように電流が供給され
る。ここでは、５℃〜体温（３６℃前後）が冷却、体温
〜４３℃が加温になる。なお、図３のような素子を複数
個カスケードに接続することにより、冷却・加温の温度
幅を広く採ることができる。これにより、温度調節範囲
に応じた冷却・加温を行なえるように電子冷却素子３を
構成することができる。

【００１４】なお、電子冷却素子３に供給する電流方向
の切り換えや、供給電流量の調節は、図示しないスイッ
チで行なわれる。これらスイッチを切り換え、調節する
ことにより、液体を所定温度に冷却・加温（人体の適用
部位を所定温度で冷却・加温）することができる。な
お、供給電流量と、液体の冷却・加温温度との関係は予
め実験的に求めておけばよい。

【００１５】また、空冷用ファン６や後述するポンプ７
の駆動電力も電源５から供給される。空冷用ファン６の
駆動の開始、停止は、貯留槽２の冷却の開始、停止に同
期して行なわれ、ポンプ７の駆動の開始、停止は、図示
しないスイッチで行なわれる。電源５は、例えば、家庭
用電源や車載用電源（自動車のバッテリー）などから電
力供給されるように構成するのが好ましい。

【００１６】貯留槽２で冷却・加温された液体は、ポン
プ７により管８を介して、パッド部９を経て循環される
（図１、図２の矢印方向に流れる）。管８の一部は、図
１の点線で示すようにパッド部９に蛇腹状に内設されて
いる。これにより、貯留槽２で冷却・加温された液体が
パッド部９を冷却・加温する。このパッド部９が人体の
適用部位にあてられる（当接される）ことにより、その
部位が冷却・加温される。なお、ポンプ７の駆動は、冷
却・加温部１で液体が所定温度に冷却・加温された頃合
を見計らってスイッチより行なわれる。また、ポンプ７
と管８とは、この発明における液体循環手段を構成す
る。

【００１７】この種の人体冷却加温装置の場合、冷却・
加温部１が装置のコストやサイズに最も影響を与える。
しかしながら、上記実施例の場合、冷却・加温部１の液
体の冷却・加温を電子冷却素子３を用いて行なうように
構成しているので、装置のコストを低減できるし、小型
化を図ることができる。

【００１８】また、病院に設置される低体温自動冷却装
置では、冷却・加温部１に対応する部分（冷却部など）
で形成された温度状態を患者に伝達する媒体として水を
用いている。このように熱伝達媒体に水を用いた場合、
それを循環させる管内にカビや苔が発生して不衛生であ
る。また、このカビや苔を洗浄するのも手間である。こ
れに対して、上記実施例のように、熱伝達媒体をシリコ
ンオイルで構成すると、管８内にカビや苔などの発生が
防止されるので、その点からも熱伝達媒体としてシリコ
ンオイルなどを用いることが好ましい。

【００１９】なお、パッド部９の形状は、図１のように
矩形に限らず、例えば、図４（ａ）に示すように円形で
あってもよい。また、例えば、図４（ｂ）〜（ｄ）に示
すように、肩や足首、膝用のサポータに上記管８を内設
して、パッド部９を構成すれば、パッド部９を人体の適
用部位に装着することができ、同様に、肘用や手首用な
どのサポータに上記管８を内設して、パッド部９を構成
してもよい。さらに、図１や図４（ａ）の構成のパッド
部９を人体の適用部位に当接した状態で、肩や足首、膝
用などの既存のサポータでそのパッド部９を適用部位に
固定させるようにしてもよい。また、図１や図４（ａ）
〜（ｄ）のパッド部９を適宜取替え可能に構成してもよ
い。図４中のパッド部９内の点線はパッド部９内の管８
の配管状態の一例を示しており、冷却・加温する部位に
集中的に管８が配設されるように構成するのが好まし
い。

【００２０】なお、上記実施例では、貯留槽２に貯留さ
れた液体の冷却・加温を電子冷却素子３で行なうように
構成したが、例えば、液体の冷却のみを電子冷却素子３
で行ない、液体の加温は、電熱線などで構成されるヒー
タを貯留槽２に装着し、そのヒータで行なうように構成
してもよい。

【００２１】また、上記実施例では、冷却・加温部１で
は、液体の冷却と加温とを行なうように構成したが、例
えば、液体の冷却のみ、または、液体の加温のみ行なう
ように構成してもよい。すなわち、液体の冷却のみを行
なう構成の装置では、人体の適用部位を冷却することの
みが行なえるが、後述するように、この装置の適用・利
用の仕方のうち、適用部位の冷却を行なう場合に用いる
ための冷却専用の装置として構成することができる。ま
た、同様に、液体の加温のみを行なう構成の装置では、
適用部位の加温を行なう場合に用いるための加温専用の
装置として構成することができる。

【００２２】次に、この発明の第２実施例装置の構成を
図５を参照して説明する。図５は、第２実施例装置の構
成を示すブロック図である。図中、図２と同一符号で示
す部分は、上記第１実施例またはその変形例と同一構成
であるのでその詳述は省略する。

【００２３】この第２実施例では、冷却・加温部１にお
ける液体の冷却・加温や液体の循環などを制御部１０が
自動で制御するように構成している。この制御部１０
は、例えば、マイクロコンピュータや所定の電気回路な
どで構成される。

【００２４】この構成の場合、例えば、液体の設定温度
が図示しないスイッチなどで設定されると、制御部１０
は、予め実験的に求めておいた設定温度に対する供給電
流量を電子冷却素子３に供給したり、供給電流の方向を
切り換えるなどの制御（あるいは、冷却・加温を電子冷
却素子３とヒータで行なう場合には、設定温度に液体が
冷却・加温されるように電子冷却素子３とヒータを適宜
動作させる制御）を行い、ポンプ７を駆動制御して冷却
・加温された液体を循環させる。

【００２５】また、例えば、この装置を用いて適用部位
を冷却し続けると逆効果になる場合には、冷却後一定時
間適用部位を加温することが好ましいし、さらに、リハ
ビリなどに用いる場合には、適用部位の冷却と加温とを
一定時間ごとに切り換えるように用いられる場合もあ
る。このような場合に対応して、冷却と加温とを所定の
手順で切り換えながら行なうような制御を制御部１０で
行なわせるようにすることも可能である。

【００２６】次に、この発明の第３実施例装置の構成を
図６を参照して説明する。図６は、第３実施例装置の構
成を示すブロック図である。図中、図２、図５と同一符
号で示す部分は、上記第１、第２実施例またはその変形
例と同一構成であるのでその詳述は省略する。

【００２７】この第３実施例では、パッド部９に流れる
液体の温度を温度計測部１１で計測し、この計測データ
に基づき、制御部１０が、冷却・加温部１における液体
の冷却・加温を調節制御（フィードバック制御）するよ
うに構成している。

【００２８】温度計測部１１は、例えば、熱電対などの
温度センサで構成される。また、液体の温度測定は、パ
ッド部９から冷却・加温部１に向かうパッド部９の出口
付近で行なうのが好ましい。

【００２９】制御部１０は、温度計測部１１から与えら
れる液体の温度と設定温度とを比較して、計測された液
体の温度が設定温度になるように、電子冷却素子３に供
給する電流量を微調整するなどして、冷却・加温部１の
制御を行なう。

【００３０】このように構成するとにより、設定温度に
対する高精度な温度管理を行なうことが可能となる。

【００３１】次に、上記各実施例装置の適用・利用例を
いくつか紹介する。まず、物理療法における寒冷療法や
温熱療法に利用することができる。この場合、液体を所
定温度に（冷却・加温）してパッド部９を循環させ、そ
のパッド部９を治療する部位に当接すればよい。また、
同様に、関節痛のリハビリなどにもこの装置を用いるこ
とができる。このように病院内の治療などにもこの装置
は用いることができる。

【００３２】また、虫歯の痛みなどの疼痛や、痙性など
を家庭で抑制する場合、これまでは、氷や冷やしたタオ
ルなどを、冷却する部位にあてて行なっていたが、この
場合、時間の経過とともに氷が溶けたり、タオルが温ま
るなどの不都合があったが、この装置を用いれば、一定
温度を保ったパッド部９を所定部位に当接することによ
り、疼痛の抑制や痙性の抑制などを家庭内で簡単に行な
うことができる。また、火傷後のかゆみ止め、慢性の炎
症の処置、リハビリ後の処置なども同様に家庭内で簡単
に行なうことができる。

【００３３】急性外傷などの応急処置としては、一般に
ＲＩＣＥ（R:Rest（休ませる）、I:Icing （患部を冷却
する）、C:Compression （患部が腫れないように圧迫を
加える）、E:Elevation （患部を心臓より高い位置に上
げる））が上げられるが、この装置を用いれば、上記Ｒ
ＩＣＥのうち、患部を冷却する（Ｉ）を行なうことがで
きる。また、パッド部９として図４（ｂ）〜（ｄ）のも
のを用いたり、図１、図４（ａ）のパッド部９を患部に
あてて既存のサポータなどをそのパッド部９を患部に固
定することなどにより、サポータで患部が圧迫されるの
で、上記ＲＩＣＥのうち、患部を冷却することと患部を
圧迫すること（ＩとＣ）とを同時に行なうことができ
る。

【００３４】また、スポーツの練習後に関節などを冷却
するなど、運動後のアイシングにもこの装置は利用でき
る。

【００３５】さらに、家庭用低温まくらにも利用でき
る。すなわち、パッド部９をまくらに装着し、このパッ
ド部９の上に頭をのせてパッド部９を冷却することによ
り継続的に頭を冷やすことができる。このようなまくら
として、従来は氷まくらなどを利用していたが、氷まく
らの場合、時間の経過とともに氷が溶け、継続的に頭を
冷やすことができないが、この装置によれば、そのよう
な不都合がない。また、同様に、パッド部９を額にあて
てそこを冷やすように利用すれば、氷のうの代わりにも
なる。

【００３６】さらに、この装置は美顔器としても利用で
きる。すなわち、加温されたパッド部９を顔にあてて温
めることにより、皮下の毛根に堆積している汚れがとり
やすくなる。また、冷却されたパッド部９を顔にあてて
冷却することにより、皮下の毛細血管を刺激し、それに
より肌を活性化することができる。

【００３７】なお、上記適用・利用例は一例を示すもの
で、その他に適用・利用することも可能である。

【００３８】このように、この発明によれば、医療や治
療に適用・利用できる他、健康管理や美容などにも適用
・利用できる。また、この発明に係る装置を家庭など屋
内で用いる場合には、電源への電力供給を家庭用電源か
ら行なうように構成すればよいし、また、例えば、スポ
ーツ選手が練習場でのトレーニングの後、自動車で移動
する際に運動後のアイシングを行なう場合などには、電
源への電力供給を車載用電源から行なうように構成すれ
ばよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、液体の冷却・加温を電子冷却素子を含む冷
却・加温部で行なうので、装置のコストやサイズに最も
影響する冷却・加温部を安価で小型に構成することがで
きる。従って、体温冷却加温装置を安価で小型にするこ
とができる。

【００４０】また、それに伴って、一般家庭などでも利
用することができ、利用形態も幅広くなり、汎用性のあ
る体温冷却加温装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る体温冷却加温装置
の全体構成を示す図である。

【図２】第１実施例装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】電子冷却素子の構成を説明するための図であ
る。

【図４】パッド部の変形例の構成を示す図である。

【図５】第２実施例装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】第３実施例装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ … 冷却・加温部２ … 貯留槽３ … 電子冷却素子７ … ポンプ８ … 管９ … パッド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野孝之京都市中京区西ノ京桑原町１番地株式会社島津製作所三条工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の適用部位に対して人体体表から冷
却または加温するための体温冷却加温装置であって、
（ａ）貯留された液体を冷却または加温する電子冷却素
子を含む冷却・加温部と、（ｂ）前記適用部位に当接さ
れるパッド部と、（ｃ）前記冷却・加温部で冷却または
加温された液体を前記パッド部を経て循環させる液体循
環手段とを備えたことを特徴とする体温冷却加温装置。