JPH09602A - 血液冷却用袋体および冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液を均一に冷却することができ、処理能力
を向上させる。 【構成】 袋体１８の内部に蛇行する血液通路３１を形
成し、ケース１７内に収納する。ケース１７は、アルミ
ニウム等によって形成された基板２２と、枠体２３とで
構成される。基板２２は、ペルチェ効果を利用した電子
冷却素子の冷却面に接合されており、血液４の冷却時に
所定温度に冷却される。押圧板２０は、ケース１７に開
閉自在に設けられており、閉じると袋体１８を押圧す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液の冷却に用いられ
る袋体および血液を冷却する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液の保存に適した最適温度は、５°Ｃ
程度で、これ以上であると赤血球、白血球等が分解し易
く、以下であると塩分が少ない場合、０°Ｃ以上でも凍
結するおそれがある。冷却に際しては、急速に冷却する
と血小板を破壊するため、一定の時間をかけて徐々にか
つ均一に冷却する必要がある。そのため、正確な温度制
御が要求される。そこで、従来の冷却装置は、ペルチェ
効果を利用した電子冷却素子を用いたり、冷却水を用い
て冷却していた。

【０００３】図８は電子冷却素子を用いて血液を冷却す
るようにした電子冷却装置の従来例を示すものである。
この電子冷却装置は、冷却体１を電子冷却素子２の冷却
面２ａに接合し、冷却体１に巻き付けたパイプ３に冷却
すべき血液４を循環させて所定温度に冷却するようにし
たものである。電子冷却素子２は、図９に示すように異
種導体、あるいはｎ型，ｐ型の半導体を接合して構成し
た熱電変換素子Ｃを電子冷却素子として用いたものであ
る。接合面Ａ，Ｂに直流を流すと、一方の接合面Ａで吸
熱し、他方の接合面Ｂで放熱する吸・放熱現象（ペルチ
ェ効果）を生じる。その熱量は、接合面Ａ，Ｂの温度
（Ｔ）と電流（Ｉ）に比例し、電子冷却素子Ｃの吸熱面
に伝熱的に接合した冷却体の温度を所定の温度に下げ、
もって冷却を行うものである。このようなペルチェ効果
を利用した電子冷却装置としては、例えば実開平４−７
０１２２号公報、実開平１−６５６３２号公報等に見ら
れるように従来から周知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示した従来の電子冷却装置にあっては、血液を細いパイ
プ３で循環させているため、冷却に長時間を要し、効率
が悪いという問題があった。そこで、処理能力を高める
ためにパイプ３の内径を大きくすると、パイプ自体が熱
伝導率の低いシリコーン樹脂等によって形成されている
ので、内部まで均一に冷却することができず、またパイ
プ３を長くすると装置自体が大型化するとともに、電子
冷却素子２からパイプ３の各部までの距離が異なるため
にパイプ全体を均一に冷却することが難しいという問題
があった。そのため、パイプ３の径を自由に選ぶことが
できず、またパイプの場合は、周囲の影響を受け易いの
で温度制御において±１．５°Ｃ程度の誤差が生じ、高
精度な温度制御が難しいという問題があった。

【０００５】これに対して、パイプもしくは袋体を冷却
水中に浸漬して血液を冷却するようにした冷却装置にお
いては、水の熱伝導率が低いため、上記した電子冷却装
置と同様に時間がかかる。特に、パイプの場合は処理能
力が低く、袋体の場合は、袋自体が膨らむため、断面積
が大きくなり、血液の一部が内部で滞留したり、表面側
と中心部との温度差が大きく、全体を均一に冷却するこ
とができないという問題があった。

【０００６】本発明は上記したような従来の問題点を解
決するためになされたもので、その目的とするところ
は、血液を滞留することなく流すことができ、また均一
に冷却することができるようにした血液冷却用袋体を提
供することにある。また、本発明は、血液を均一に冷却
することができ、処理能力を向上させるようにした冷却
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る血液冷却用袋体は、可撓性を有するシート
の外周部を全周にわたって密封することにより袋状に形
成するとともに、一側縁から対向する他側縁近傍にまで
延在する接合部と前記他側縁から前記一側縁近傍にまで
延在する接合部とを交互に形成して内部を仕切ることに
より蛇行する血液通路を形成し、この血液通路の両端部
にそれぞれポートを設けたことを特徴とする。また、本
発明に係る冷却装置は、上記の血液冷却用袋体と、熱伝
導性材料によって形成され前記袋体を支持する基板と、
前記袋体を押圧する押圧板とを備えたことを特徴とす
る。また、本発明に係る冷却装置は、可撓性を有するシ
ートの外周部を全周にわたって密封することにより形成
され２つのポートを有する血液冷却用袋体と、熱伝導性
材料によって形成され前記袋体を支持する基板と、前記
袋体を押圧する押圧板とを備え、前記基板または押圧板
の少なくとも一方に、その一側端縁から対向する他側端
縁近傍にまで延在する突状体と前記他側端縁から前記一
側端縁近傍にまで延在する突状体とを交互に突設したこ
とを特徴とする。また、本発明に係る冷却装置は、基板
に電子冷却素子を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明において、血液は、一つの袋体内に形成
された蛇行する血液通路を流れる。押圧板で袋体を基板
に押し付けると、突状体が袋体の内部を仕切り、蛇行す
る血液通路を形成する。また、電子冷却素子で基板を冷
却する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る冷却装置の一実施
例を示す斜視図、図２は同装置の断面図である。本実施
例は、ペルチェ効果を利用した電子冷却素子２を用いた
電子冷却装置１０に適用した例を示す。これらの図にお
いて、電子冷却装置１０は、内部が仕切壁１１によって
上下２つの室に仕切られることにより上側室が冷却室１
３を形成し、下側室が放熱室１４を形成する断熱構造の
筐体１２と、一部を放熱室１４側に突出させて冷却室１
３側に配置された電子冷却素子ユニット１５とを備えて
いる。

【００１０】前記電子冷却素子ユニット１５は、前記断
熱壁１１上にその開口部１６を覆うように設置されたケ
ース１７と、ケース１７内に収納される血液冷却用袋体
１８（以下、袋体と称す）と、ケース１７に蝶番１９を
介して開閉自在に設けられ前記袋体１８を押圧する押圧
板２０とを備えている。前記ケース１７は、アルミニウ
合金等の熱伝導率が高い材料によって形成された平板な
基板２２と、プラスチック等の断熱性に優れた材料から
なり基板２２の周囲を取り囲む枠体２３とによって浅底
矩形の箱体をなしている。基板２２の下面には、放熱体
２４を一体的に備えた複数個の電子冷却素子２が固着さ
れている。電子冷却素子２は、その冷却面２ａが基板２
２の下面に接合されることにより、これとは反対側の面
である放熱面を前記放熱室１４に臨ませている。放熱体
２４は、複数個のフィン２４ａを一体に有し、電子冷却
素子２の放熱面２ｂに固着されている。図１に示すよう
に押圧板２０の回動端側には、枠体２３に設けられた係
止金具２５に係入されることにより押圧板２０を閉位置
に係止するロック装置２６が取り付けられている。押圧
板２０の材質としては剛性を有するものであれば何でも
よい。

【００１１】前記袋体１８は、薄くて可撓性を有すると
ともに、血液４に対して反応しない材料、たとえばポリ
ビニールフルオライドフィルム、四塩化エチレン樹脂、
フッ素ゴム等からなる２枚のシート１８ａ，１８ｂの外
周部を溶着ないし接着によって接合することにより形成
されており、前記ケース１７内に収納され得る大きさを
有している。また、袋体１８の内部には蛇行する血液通
路３１が形成されている。この血液通路３１は、シート
１８ａ，１８ｂの４つの側縁の中、対向する２つの側
縁、たとえば短辺側の２つの側縁１１８ａ，１１８ｂ側
の接合部３３ａ，３３ｂより対向する他側縁近傍にまで
延在する接合部３４，３５を所要の間隔をおいて交互に
形成することにより形成されており、またその両端部に
はそれぞれポート３６，３７が設けられている。ポート
３６，３７は、血液４の供給口と排出口を形成し、押圧
板２０に設けられた挿通孔３９から上方に突出されるこ
とによりパイプ３８に接続されている。パイプ３８の途
中には血液４を循環させるポンプ４１が設けられてい
る。

【００１２】なお、側縁１１８ａ，１１８ｂ側の接合部
３３ａ，３３ｂと内部を仕切る接合部３４，３５を直角
に交差させると、血液通路３１の蛇行部分３１ａの外側
隅角部イにおいて血液が滞留し易くなるので、図３に示
すように一定の曲率半径Ｒ以上で湾曲させるとよい。こ
の湾曲部４２の曲率半径Ｒとしては３０〜６０ｍｍ程度
とされる。

【００１３】このような構造からなる冷却装置１０にお
いて、袋体１８をケース１７内に収納して押圧板２０を
閉じ、ロック装置２６によって押圧板２０を枠体２３に
係止すると、押圧板２０が袋体１８を基板２２に押し付
ける。この状態でポンプ４１を駆動して血液４を袋体１
８に循環させるとともに、電源の投入によって電子冷却
素子２に通電すると、電子冷却素子２の冷却面２ａが冷
却されて基板２２を冷却するため、袋体１８内に供給さ
れる血液４を冷却することができる。

【００１４】ここで、本発明においては、血液４を袋体
１８に導くようにしているので、図８に示したパイプ３
による冷却装置に比べて袋体１８の大きさを自由に決定
することができるとともに、血液通路３１の断面積が相
対的に大きいために血液の処理能力を大きくすることが
できる。また、袋体１８の内部に蛇行する血液通路３１
を形成しているので、蛇行するような通路を形成してな
い袋体に比べて血液４の一部が滞留したりすることが少
なく確実に通過させることができる。また、基板２２
は、熱伝導性に優れた材料によって形成され、押圧板２
０の押圧によって袋体１８の裏面の略全面にわたって密
接しているので、袋体１８との接触面積が大きく、した
がって血液通路３１の断面積が従来の冷却用パイプに比
べて大きいにも拘らず袋体１８の内部まで血液４を短時
間にかつ均一に冷却することができ、温度制御がパイプ
に比べて容易である。基板２２側の血液と内部側の血液
との温度を実際に測定したところ、±０．１°Ｃ程度の
誤差しか生じず、パイプに比べて高精度に温度制御する
ことができることを確認した。さらに、袋体１８は細い
パイプに比べて製作が簡単で安価である。

【００１５】図４は本発明に係る冷却装置の他の実施例
を示す断面図、図５は押圧板の底面図である。この実施
例においては、押圧板２０の袋体１８を押圧する面に所
要の間隔をおいて複数個の突状体４５，４６を一体に突
設し、これら突状体４５，４６によって袋体１８を押圧
することにより袋体１８の内部に蛇行する血液通路３１
を形成している。突状体４５，４６は、押圧板２０の対
向する２つの短辺より対向する他方の辺の近傍にまで延
在するように所要の間隔をおいて交互に形成されてい
る。袋体１８は、２つのポート３６，３７を有するだけ
で、内部には蛇行する血液通路が形成されていない。そ
の他の構成は前記の実施例と同様である。

【００１６】このような構造からなる冷却装置におい
て、袋体１８をケース１７内に収納して押圧板２０を閉
じると、図４に示すように突状体４５，４６が上側のシ
ート１８ａの一部を下側のシート１８ｂに押し付けて袋
体１８の内部を仕切り、これにより袋体１８の内部に蛇
行する血液通路３１を形成する。したがって、上記した
実施例と同様な効果が得られる。また、本実施例におい
ては、周縁のみを接合するだけで袋体１８の内部に蛇行
する血液通路を形成する必要がない。

【００１７】図６は本発明のさらに他の実施例を示す一
部分の断面図である。この実施例においては、押圧板２
０側に突状体を設ける代わりに基板２２の上面側に複数
個の突状体６０，６１を突設し、押圧板２０によって袋
体１８を突状体６０，６１に押し付けることにより、袋
体１８の内部を仕切り蛇行する流体通路３１を形成する
ようにしている。突状体６０，６１は、上記した突状体
４５，４６と同様に形成されるもので、基板２２の対向
する２つの短辺より対向する他方の辺の近傍にまで延在
するように所要の間隔をおいて交互に形成される。

【００１８】図７は本発明のさらに他の実施例を示す一
部分の断面図である。この実施例においては、基板２２
と押圧板２０の対向面に湾曲した複数個の凹部６５，６
６を互いに対向させて形成し、その側壁部を突状体６
７，６８とし、これら突状体６７，６８を袋体１８に押
し付けることにより袋体１８の内部を仕切り蛇行する流
体通路３１を形成している。凹部６５，６６は、基板２
２と押圧板２０の対向する２つの辺より対向する他方の
辺の近傍にまでそれぞれ延在するように所要の間隔をお
いて交互に形成されている。このように、凹部６５，６
６によって形成される空間を、袋体１８内に形成される
血液通路３１の血液４が満たされているときの断面積と
略等しくなるようにすると、袋体１８の被冷却面全体を
凹部６５の内面に密着させることができるため、突状体
４５，４６、６０，６１によって押圧するようにした上
記実施例に比べて袋体１８と基板２２との接触面積をよ
り大きくすることができ、冷却効率を向上させることが
できる。

【００１９】なお、上記実施例はいずれも電子冷却素子
２を冷却手段として用いた例を示したが、本発明はこれ
に特定されるものではなく、フロン等の熱交換媒体を使
用して基板２２を冷却するようにしてもよい。また、上
記実施例は２つのポート３６，３７を袋体１８の一方の
短辺側の両側部に設けた例を示したが、これに限らず一
方の長辺側の両側部に設けたり、あるいは対角線上に設
けてもよい。さらに、袋体１８を２枚のシート１８ａ，
１８ｂによって形成する例を示したが、１枚のシートを
二つ折りにして三辺を、あるいは筒状のシートのニ辺を
接合して袋体を形成してもよい。また、成形によっては
予め袋状に形成してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る血液冷
却用袋体によれば、袋体の内部に蛇行する血液通路を形
成したので、血液を滞留することなく確実に循環させる
ことができる。

【００２１】また、本発明に係る冷却装置は、押圧板に
よって袋体を熱伝導性に優れた基板に押し付けるように
しているので、接触面積が大きく、血液通路の断面積が
大きくても袋体の表面側から内部まで血液を短時間にか
つ均一に冷却することができ、血液の処理能力を増大さ
せることができる。また、基板もしくは押圧板の少なく
とも一方に設けられた突状体は、袋体を押圧することで
袋体の内部を仕切り、蛇行する血液通路を形成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷却装置の一実施例を示す斜視
図である。

【図２】 同装置の断面図である。

【図３】 血液通路の他の実施例を示す一部分の図であ
る。

【図４】 本発明に係る冷却装置の他の実施例を示す断
面図である。

【図５】 押圧板の底面図である。

【図６】 本発明に係る冷却装置のさらに他の実施例を
示す断面図である。

【図７】 本発明に係る冷却装置のさらに他の実施例を
示す断面図である。

【図８】 電子冷却装置の従来例を示す概略図である。

【図９】 ペルチャ効果を説明するための図である。

【符号の説明】

２…電子冷却素子、４…血液、１０…電子冷却装置、１
１…仕切壁、１２…筐体、１３…冷却室、１４…放熱
室、１７…ケース、１８…袋体、２０…押圧板、２２…
基板、２３…枠体、３１…蛇行する血液通路、３３ａ，
３３ｂ，３４，３５…接合部、３６，３７…ポート、４
２，４３，４５，４６，６０，６１，６７，６８…突状
体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有するシートの外周部を全周に
   わたって密閉することにより袋状に形成するとともに、
   一側縁から対向する他側縁近傍にまで延在する接合と前
   記他側縁から前記一側縁近傍にまで延在する接合部とを
   交互に形成して内部を仕切ることにより蛇行する血液通
   路を形成し、この血液通路の両端部にそれぞれポートを
   設けたことを特徴とする血液冷却用袋体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の血液冷却用袋体と、熱伝
   導性材料によって形成され前記袋体を支持する基板と、
   前記袋体を押圧する押圧板とを備えたことを特徴とする
   冷却装置。
3. 【請求項３】 可撓性を有するシートの外周部を全周に
   わたって密閉することにより形成され２つのポートを有
   する血液冷却用袋体と、熱伝導性材料によって形成され
   前記袋体を支持する基板と、前記袋体を押圧する押圧板
   とを備え、前記基板または押圧板の少なくとも一方に、
   その一側端縁から対向する他側端縁近傍にまで延在する
   突状体と前記他側端縁から前記一側端縁近傍にまで延在
   する突状体とを交互に突設したことを特徴とする冷却装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の冷却装置におい
   て、基板に電子冷却素子を設けたことを特徴とする冷却
   装置。