(57)【要約】【課題】流路の形成材料として、折曲状態に係わらず任意箇所で略等しい断面形状を有すると共に気泡が滞留し難い軟質チューブを採用し、その流路内が陰圧になるような場合でも、液流路の閉塞を防止して液流通量を安全に確保すると共に加温効率を改善し、さらに省スペース箇所に設置することができる液流温熱交換装置を提供する。【解決手段】体外循環路に接続する長尺の軟質チューブ２を平面状に曲げて一体的に固着して成る波面状平板型のチューブ型バック３を形成し、開閉自在に並設した２枚の熱良導体からなる加温板５、５の内側両面に熱良導性を有する軟質熱伝達層６、６を設けると共に加温板５、５の外側両面に電熱ヒータ２５又は電子冷却素子２７を設け、チューブ型バック３を両側の加温板５、５の間に挿入して該チューブ型バック３の両面を軟質熱伝達層６、６で密着状に挟み込んで加温又は冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外へ導き出した血液を浄化する体外循環路に接続して補液を所定温度に加温又は冷却する液流温熱交換装置において、前記体外循環路に接続する長尺の軟質チューブを平面状に曲げて一体的に固着して成る波面状平板型のチューブ型バックを形成し、開閉自在に並設した２枚の熱良導体からなる加温板の内側両面に熱良導性を有する軟質熱伝達層を設けると共に前記加温板の外側両面に電熱ヒータまたは電子冷却素子を設け、前記チューブ型バックを前記両側の加温板の間に挿入して該チューブ型バックの両面を前記軟質熱伝達層で密着状に挟み込んで加温又は冷却するようにしたことを特徴とする液流温熱交換装置。
【請求項２】
前記２枚の加温板の奥側に支点を構成すると共に、出口側開口部にて前記加温板の各辺に沿って広から狭へと幅を変えるフランジを設け、該フランジを外側から挟持した幅規制部材をスライドすることにより狭幅側のフランジを挟持した際に前記開口部を開けて前記チューブ型バックを前記２枚の加温板間に差し込み可能とし、前記幅規制部材をスライドすることにより広幅側のフランジを挟持した際に前記チューブ型バックを前記２枚の加温板間に前記軟質熱伝達層を介して狭圧するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液流温熱交換装置。
【請求項３】
前記２枚の加温板の内側両面に設けた熱良導性を有する軟質熱伝達層としてシリコンラバーを用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の液流温熱交換装置。
【請求項４】
前記加温又は冷却を可能とした電子冷却素子は、これに印加する直流電流の向きを変えることによって該素子の両表面が加熱又は冷却するようにしたペルチェモジュールであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液流温熱交換装置。
【請求項５】
前記チューブ型バックは、１本の軟質チューブを平板型状に巻回して一体的に固着することにより２本の軟質チューブ端末を導き出して成り、また２本の軟質チューブを並べて平板型状に巻回して一体的に固着することにより４本の軟質チューブ端末を導き出して成ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の液流温熱交換装置。
【請求項６】
前記加温板に温度センサが内蔵され、該温度センサによる温度検知によって前記加温板を所定温度に保持するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の液流温熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体外へ導き出した血液を浄化する体外循環路に接続して補液を所定温度に加温する液流温熱交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の血液浄化療法においては、体外へ導き出した血液を濾過装置へ供給すると、循環体液中の選別において低温で結集する組成（タンパク質）も存在することから１次的に冷却し、フィルターエレメントを通して血液組織の分別を行い、血液や補液を供給して人体へ返還する。このような血液体外循環においては、患者の体温低下を防止するために、治療遂行中に血液補液を所定温度に加温する必要がある。
【０００３】
従来の加温装置に設けられた流体バッグは、２枚の合成樹脂による薄膜材を重ねて貼り、或いはヒートシール等の手段によって２枚のシート間につづら折状の血液流路を形成してあり、この流体バッグの片面又は両面にヒータの加温面を当ててバッグ中の液流を加温するようにしている。
【０００４】
このような流体バッグにおいては、血液流路が液の流通量によって膨張或いは収縮するため、ヒータの加温面に対する血液流路の接触面積を広くとることが可能であるが、流体バッグ内が陰圧になったとき、血液流路がしぼみ、該流路が閉鎖されたり狭められたりするため、補液の流通が停止するという欠点があった。
【０００５】
さらに、従来の流体バッグはつづら折状の血液流路構造を有するため、気泡が滞留しやすいという問題点があった。
【０００６】
また、このような問題点を解消すべく、液流路を軟質チューブで構成してなるものが開発されている。これは、軟質チューブを平面状の渦巻き形状に曲げて、少なくともその片面にヒータの加温面を当てることによって軟質チューブ内の流通液を加温するものである。
【０００７】
このように液流路を軟質チューブで構成した場合、上記流体バックのつづら折状の部分に見られるような急角度の折曲げ箇所がなく、また流路の拡大域と狭い域がなく、従って流路内における液の流れがよく、気泡が滞留し難いという利点がある。その反面、軟質チューブの断面状況において、該軟質チューブはヒーターの加温面に点又は線状に接触するため、熱交換効率が悪く、熱伝達効率の点で上記流体バッグ方式に劣るという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたもので、流路の形成材料として、折曲状態に係わらず任意箇所で略等しい断面形状を有するため気泡が滞留し難い軟質チューブを採用し、その流路内が陰圧になるような場合でも、液流路の閉塞を防止して液流通量を安全に確保すると共に加温又は冷却効率を改善し、さらに省スペース箇所に設置することができる液流温熱交換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１の液流温熱交換装置は、体外へ導き出した血液を浄化する体外循環路に接続して補液を所定温度に加温又は冷却する液流温熱交換装置において、前記体外循環路に接続する長尺の軟質チューブを平面状に曲げて一体的に固着して成る波面状平板型のチューブ型バックを形成し、開閉自在に並設した２枚の熱良導体からなる加温板の内側両面に熱良導性を有する軟質熱伝達層を設けると共に前記加温板の外側両面に電熱ヒータ又は電子冷却素子を設け、前記チューブ型バックを前記両側の加温板の間に挿入して該チューブ型バックの両面を前記軟質熱伝達層で密着状に挟み込んで加温又は冷却するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２の液流温熱交換装置は、請求項１において、前記２枚の加温板の奥側に支点を構成すると共に、出口側開口部にて前記加温板の各辺に沿って広から狭へと幅を変えるフランジを設け、該フランジを外側から挟持した幅規制部材をスライドすることにより狭幅側のフランジを挟持した際に前記開口部を開けて前記チューブ型バックを前記２枚の加温板間に差し込み可能とし、前記幅規制部材をスライドすることにより広幅側のフランジを挟持した際に前記チューブ型バックを前記２枚の加温板間に前記軟質熱伝達層を介して狭圧するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３の液流温熱交換装置は、請求項１又は２において、前記２枚の加温板の内側両面に設けた熱良導性を有する軟質熱伝達層としてシリコンラバーを用いたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４の液流温熱交換装置は、請求項１、２又は３において、前記加温又は冷却を可能とした電子冷却素子は、これに印加する直流電流の向きを変えることによって素子の両表面が加熱又は冷却するようにしたペルチェモジュールであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５の液流温熱交換装置は、請求項１、２、３又は４において、前記チューブ型バックは、１本の軟質チューブを平板型状に巻回して一体的に固着することにより２本の軟質チューブ端末を導き出して成り、また２本の軟質チューブを並べて平板型状に巻回して一体的に固着することにより４本の軟質チューブ端末を導き出して成ることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の請求項６の液流温熱交換装置は、請求項１、２、３、４又は５において、前記加温板に温度センサが内蔵され、該温度センサによる温度検知によって前記加温板を所定温度に保持するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
本発明の液流温熱交換装置１は、図１に示すように、体外循環路に接続する長尺の軟質チューブ２を平板型状に曲げたものを一体的に固着して成るチューブ型バック３を使用し、これに液を流通して加温または冷却するようにしたものである。
【００１７】
このような液流温熱交換装置１に装着するチューブ型バック３は、１回路を加温又は冷却するのに使用する場合、図４に示すように、塩化ビニル樹脂等の軟質樹脂による１本の軟質チューブ２の中央部を湾曲状に曲げ返してその外周へ平面性を保って渦巻き状に巻回し、隣設する軟質チューブ同士を接着剤または熱溶着等で接着することによって一体的な波面状平板型に形成してなり、端部から２本の軟質チューブ端末２ａ、２ａを導き出して固定部材３ａで結合するようにしている。
【００１８】
また、２回路を加温するのに使用する場合、図５に示すように、２本の軟質チューブ２、２を用いて上記のように波面状平板型の渦巻き状に巻回して隣設する軟質チューブ同士を接着剤または熱溶着等で接合することにより一体的に固着してなり、端部から軟質チューブ端末２ａ、２ａ…を２本ずつ導き出して固定部材３ａで結合するようにしている。
【００１９】
なお、本実施例のチューブ型バック３は、上記のように軟質チューブ２を波面状平板型の渦巻き状に巻回しているためスペース的にも効率的であるが、本発明はこのような渦巻状の巻回形状に限定されるものではなく、軟質チューブ２を波面状平板型に形成したものであれば他の曲げ方による形状でもよい。
【００２０】
また、本発明の液流温熱交換装置１の概要は、図１に示すように、開閉自在に並設した２枚の熱良導体からなる加温板５、５の内側両面に熱良導性を有する軟質熱伝達層６、６を設けると共に加温板５、５の外側両面に電熱ヒータ２５又は電子冷却装置２７を設け、チューブ型バック３を両側の加温板５、５の隙間に挿入し、該チューブ型バック３を両側の軟質熱伝達層６、６で密着状に挟み込んで加温又は冷却するようにしたものである。
【００２１】
このような液流温熱交換装置１について詳細に述べると、図１に示すように、加温板５は、アルミニウム、銅等の熱良導性材料を用いて矩形平板状に形成され、略同形の加温板５、５の奥側辺部に沿って起立片７、７を形成し、これらの起立片７、７を互い違いに重ね合わせた状態にして並設する。そして、図２（ａ）又は（ｂ）に示すように、加温板５、５の双方の起立片７、７の両端付近に形成した穿孔部８、８の夫々にネジ９、９を挿通し、夫々のネジ９にＯリング１０を介して後述する保護ケース２３の後端の穿孔部に螺入し、ナット１１で締結することにより、両端のネジ９、９による係止部を支点として双方の加温板５、５を開閉自在にしている。
【００２２】
上記の保護ケース２３は加温板５、５全体を収納する立方形状を有し、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、前面パネル２１の後部にネジ２１ａで固定される。このような保護ケース２３は薄型の箱形状であるため、狭隘なスペースを利用して収納することが可能となる。
【００２３】
上記の２枚の加温板５、５は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、開口側付近の両端にスプリング１２を介して両側の加温板５、５の開度を規制するようにしたネジ１３が設けられており、このネジ１３の規制範囲を最大開度として、両側の加温板５、５はスプリング１２の弾性力によって常に開く方向に付勢されている。
【００２４】
また、この２枚の加温板５、５の開口側辺部には外側直角方向に折り曲げたフランジ１４、１４が形成されている。各フランジ１４、１４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、加温板５、５の開口側各辺に沿って広から狭へと幅を変えるように形成され、フランジ１４、１４の上下端部に幅広部１５、１５を形成することにより、後述する幅規制部材１６をスライドした際のストッパとして機能するようにしている。
【００２５】
これらの加温板５、５の両側フランジ１４、１４は外側から幅規制部材１６によってスライド自在に挟持されている。即ち、この幅規制部材１６は、図２（ｂ）に示すように、スライド抓み１７の背部両端に両側フランジ１４、１４を外側から係合する溝付きの案内部材１８、１８がネジ１９、１９で固定された構造とされている。
【００２６】
上記の構造により、図３（ａ）に示すように、この幅規制部材１６のスライド抓み１７に指を当てて下方へ移動すると、幅規制部材１６がフランジ１４、１４の幅狭部を両側から挟持するため、両側の加温板５、５は上記のスプリング１２の付勢力によって開口２０を開き、その間にチューブ型バック３を挿入することが可能となる。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示すように、この幅規制部材１６を上方へ移動すると、フランジ１４、１４の幅広部を両側から挟持するため、加温板５、５の開口２０は閉じる方向へ移動する。
【００２８】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、上記の加温板５、５の内側両面には熱良導性を有する軟質熱伝達層６としてシリコンラバーが一面に均等な厚さで固定され、夫々の加温板５、５の外側両面には電熱ヒータ２５が付設されている。また、他の例として、電熱ヒータ２５のほかに、図６に示す冷却フィン２６を有する電子冷却素子２７を設けることにより、直流電流の向きを変えることによって加温と冷却を可能にすることができる。
【００２９】
この電子冷却素子２６としては、周知のペルチェモジュールを用いる。即ち、２枚の絶縁電熱板の間にＰ型・Ｎ型の接合対が設けられ、この複数の素子を電気的に直列に接続し、これに直流電流を流すことによって素子の両表面が加熱又は冷却されるもので、電流の向きを変えることによって加熱と冷却を切り替えることが可能となる。
【００３０】
上記の電子冷却素子２７を設けることによって、流路軟質チューブ内の体液を体温に近づけるための加温と、回路内流通液の温度を下降させることによって血液内組織を集結させ塊流化して分離幕の選別を促進させるための冷却を行うことが可能となる。
【００３１】
また、上記の構成により、図６に示すように、平板型状の両面に波状表面を有するチューブ型バック３が加温板５、５の両側の軟質熱伝達層６、６に馴染みよく圧着され、これによって熱伝達面積を拡大し、電子冷却素子２７によって加温又は冷却された加温板５、５の熱をチューブ型バック３に効率良く伝達することが可能となる。
【００３２】
さらに、加温板５、５の夫々に温度センサ２４、２４を設けることにより、加温板５、５の到達温度を各温度センサ２４で検出することができ、電子冷却素子２７に印加する電流を調整し、過剰温度を発生させないことで安全性を確保することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように説明した本発明の液流温熱交換装置は、体外循環路に接続する長尺の軟質チューブを平板型状に曲げたものを一体的に固着して成るチューブ型バックを使用し、これに液を流通して液流温熱交換装置で加温するようにしたものであり、２枚の加温板の内側両面に設けられた熱良導性を有する軟質熱伝達層を介してチューブ型バックを密着状に挟み込んで加温することにより、平板型状のチューブ型バックの両面が軟質熱伝達層に馴染みよく圧着され、これによって熱伝達面積を拡大し、電熱ヒータ又は電子冷却素子によって加温又は冷却された加温板の熱をチューブ型バックに伝達して効率の良い熱交換でチューブ型バック内の流通液を加温又は冷却することが可能となる。
【００３４】
また、本発明のチューブ型バックは、長尺の軟質チューブを平板型状に曲げたものを一体的に固着して成るものであるため、折曲状態に係わらず任意箇所で略等しい断面形状を有し、液流路内が陰圧になるような場合であっても、この軟質チューブがつぶれることがなく、液流路の閉塞を防止して液流通量を安全に確保することができる。従って、流通液中に混在する気泡は、波面状平板型に曲げた軟質チューブの流通路によって、液流の表面張力で軟質チューブ内に滞留することなく先端の吐出口に運び出され、内部に滞留することがない。
【００３５】
さらに、本発明に使用されるチューブ型バックは、長尺の軟質チューブを波面状平板型に曲げたものを一体的に固着して成るため、これを両側から挟持して加温する加温板及び保護ケースを薄型の箱形状に形成することができ、体外循環路を成す装置における狭隘なスペースを利用して収納することが可能となる。
【００３６】
また、本発明の液流温熱交換装置によれば、夫々の加温板には出口側開口部にて広から狭へと幅を変えるフランジを有し、該フランジを外側から挟持した幅規制部材をスライドすることにより狭幅側のフランジを挟持した際に開口部を最大に開けてチューブ型バックを２枚の加温板間に差し込み、幅規制部材をスライドすることにより広幅側のフランジを挟持した際にチューブ型バックを２枚の加温板間に狭圧するようにしているため、チューブ型バックの一体型による取扱い易さに加え、加温板の開口をワンタッチで開いてチューブ型バックを装填することができ、次いでこのチューブ型バックをワンタッチで密着状に狭圧して加温又は冷却することができるという操作上の利便性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液流温熱交換装置にチューブ型バックを挿入している状況を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明による液流温熱交換装置の側面図であり、（ｂ）は上方断面図である。
【図３】（ａ）は本発明による液流温熱交換装置の前面図であり、両側の加温板を開いた状況を示し、（ｂ）は両側の加温板を閉じた状況を示す。
【図４】本発明による１回路用のチューブ型バックの平面図である。
【図５】本発明による２回路用のチューブ型バックの平面図である。
【図６】本発明による液流温熱交換装置において過温用軟質チューブを挟んだ状態を示す部分的断面図である。
【符号の説明】
１…液流温熱交換装置
２…軟質チューブ
２ａ…軟質チューブ端末
３…チューブ型バック
３ａ…接触部
５…加温板
６…軟質熱伝達層
７…起立片
８…穿孔部
９…ネジ
１０…Ｏリング
１１…ナット
１２…スプリング
１３…ネジ
１４…フランジ
１５…フランジの幅広部
１６…幅規制部材
１７…スライド抓み
１８…案内部材
１９…ネジ
２０…加温板の開口
２１…前面パネル
２２…前面パネルの開口部
２３…保護ケース
２４…温度センサ
２５…電熱ヒータ
２６…冷却フィン
２７…電子冷却素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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