JPWO1995002425A1 - 血漿冷却バッグ用冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 血漿冷却バッグ用冷却器 技術分野 本発明は血漿冷却バッグ、特にタライオフイルトレーションの実施に際し、血漿 ラインの途中に設置されて血漿冷却部を構成する血漿冷却バッグの冷却に適用し て有用な冷却器に関する。

背景技術 タライオフイルトレーションとは、患者の血液から分離した血漿を冷却し、生じ るゲル状物質（病原物質）を濾別する治療法であり、リウマチ患者などに効果が あるので注目されている。タライオフイルトレーションを図７にもとづき説明す ると、血液はその供給源から血液ポンプａの作動をして血液供給ラインｂを通じ １次フィルタＣに送られ、ここで血球と血漿とに分離され、分離血球は、下記の 浄化血漿と再混合するために、血球返送ラインｄ側に送られる。一方血漿は血漿 ポンプｅの作動をして血漿ラインｆから該ラインｆ上の冷却部ｇをへて２次フィ ルタｈ内に送られ、ここで濾過される。血漿は上記冷却部ｇで４℃程度まで冷却 され、この冷却で生成した高分子量物質のクライオゲルは、２次フィルタでの濾 過処理により血漿中から除去される。２次フィルタよりの濾液即ち浄化血漿は浄 化血漿返送ラインｉをへて返送されつつ先の１次フィルタＣよりの返送血球と再 混合され、その後加温バッグｊで当初の液温まで加温されつつ、供給源に再び戻 される。

近時、冷却部ｇに於て血漿を冷却する方法として、冷却部ｇを使い捨て可能な血 漿冷却バッグｋ（図１参照）から構成し、該バッグに内のジグザグ通路１中を血 漿が通過する間に、冷媒（不凍液など）循環方式の恒温槽を適用して血漿冷却を 行うという方法が提案されているが、これは次の通りの問題点があった。

（１）温度制御が困難である・・・温度を一定に保つのが容易でない。また、設 定温度に達するまでに時間がかかる。更に、冷媒を目的温度より通常５℃程度低 くするので、血漿の循環を一時停止した時に血漿が過冷却される。

（２）装置が大型化する・・・恒温槽は小型化が難しい。そのため、血漿冷却濾 過装置全体が大型化し、移動が困難になる。

（３）汚染、故障しやすい・・・冷媒の飛散により作業者や周囲が濡れたり、装 置に冷媒がかかって故障の原因になったりする。

また上記恒温槽に代わる冷却手段として、電子冷却ユニットを組込んだ冷却器を 用いることが試案されている（米国特許第４８７２９７８号）。この冷却手段に よれば恒温槽の問題点（１）〜（３）を解消できる。しかし、試案の装置は血漿 を２次フィルタの手前の容器で一時貯留し、該容器を冷却するものであるので、 該容器の分だけ小型化できずプライミングボリュームが増えてしまうという欠点 を有する。そのうえ、電子冷却ユニットの配置等については全く考慮されていな いので、貯留された血漿を冷却する場合はまだしも、流動する血漿を冷却するの には適さない。即ち、試案の装置をそのまま血漿冷却バッグに適用した場合、冷 却能力が低いため、設定温度に達するまでに時間がかかり、また設定温度の維持 が困難である。例えば体温付近の血漿を３０ｍ１／分程度の流速で流した場合、 ４℃までの冷却は実質不可能であった。そのために例えば、放熱フィンや放熱フ ァンを大型化する、電子冷却ユニットの使用数を増やす、放熱部を水冷方式にす る、血漿冷却バッグの通路を長くする等の対策が必要となる、しかしながら之等 の対策により、（ａ）装置を小型化できない、（ｂ）コストが高くなる、（Ｃ） 装置の移動が困難となる、（ｄ）プライミングボリュームが増える等の問題が新 たに生じ、実用化へは程遠いものとなる。

一方、米国特許第３３９９５３６号では、電子冷却ユニットを用いた外科手術時 用の血液温度を変化させる機器が提案されている。しかしながら、これは本発明 とは全く目的が異なるものであり、クライオフィルトレージョンのための高度な 冷却能力を発揮させる工夫は何もされていない。従って、これをそのまま血漿冷 却バッグに適用する場合、やはり上記と同様の問題が生じてしまい、実用できな い。

発明の開示 本発明の主たる目的は、電子冷却方式の冷却器にみられる上記問題点（ａ）〜（ ｄ）を−掃し、小型にして性能のよいこの種冷却器を提供するにある。

本発明のその他の特徴は、以下の記載により明らかにする。

本発明は、冷却板と放熱板との間に多数の電子冷却ユニットを分散状に配し、冷 却板で血漿冷却バッグの冷却を行い、放熱板からは、該放熱板に備えた放熱フィ ン並びに該フィンに送風する放熱ファンとにより放熱を行う冷却器に於て、 （ｉ）冷却板と放熱板との間に少なくとも５ｍｍの間隔が設けられ、 （ｉｉ）電子冷却ユニットの吸熱側は熱伝導性ブロックを介し冷却板に連接され 放熱側は直接放熱板に連接されるか、或いは電子冷却ユニットの吸熱側は直接冷 却板に連接され放熱側は熱伝導性ブロックを介し放熱板に連接され、 （１ｉｉ）冷却板と放熱板との間の空隙部内に、断熱材が充填されている、 ことを特徴とする血漿冷却バッグ用冷却器を提供するものである。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の１実施例を概略的に示す斜視図である。

図２は、同、中央縦断面図である。

図３は、本発明に於ける電子冷却ユニットの配置状況の説明図である。

図４は、比較装置の概略図である。

図５は、比較装置に於ける電子冷却ユニットの配置状況を示す説明図である。

図６は、冷却効率比較試験の結果を示すグラフである。

図７は、タライオフイルトレーションの説明図である。

発明を実施するための最良の形態 以下に本発明の１実施例を添付図面にもとづき説明すると、次の通りである。

本発明冷却器の構成を、図１に概略的に示す見取り図を参照しつつ、図２に示す 縦断面図にもとづき説明すると次の通りである。

本発明冷却器に於いて、冷却板１は熱伝導性のよい金属、例えばアルミニウム製 であり、通常５ｍｍ程度の肉厚のものが用いられる。材質、肉厚は限定的なもの でなく、適宜選択決定すればよい。

冷却板１の前面には、断熱性を有する蓋２の開閉により血漿冷却バッグｋを出し 入れできる収容部３が設けられ、収容部３内の冷却面１ａには、内部収容のバッ グにと冷却面１ａとを略々面接触状態に保持するバッグ固定用フック４（図１参 照）が、例えば上、下２個所に左右１対ずつ設けられている。この場合バッグｋ には、上端部と下端部とに、上記フック４への係止穴に１が、それぞれの対応位 置に設けられる。血漿冷却バッグには偏平且つ柔軟で流路ｌの長いものが好まし い。

収容部３の側壁を構成する枠部３ａには、バッグにの収容状態に於て、ジグザグ 通路ｌの出入口と血漿ラインｆとを接続しているコネクタ一部１．１　を受け入 れる凹欠部５，５が設けられ、これにより断熱蓋２の閉時に於てもコネクタ一部 １．１　内に支障なく血漿通路（図示せず）を確保できる。

断熱蓋２は断熱材から形成された本体部２ａと、該本体部２ａの周側部並びに外 面を覆う外被２ｂとから構成することができる。尚、断熱蓋２は、血漿冷却バッ グｋを押さえて冷却面１ａとの密着度を高める役割も有する。

冷却板１の前面並びに枠部３ａの外部露出部には断熱被覆を施すことができる。

冷却板１の後面側には、該板１から吸熱するための電子冷却ユニット６が設置さ れる。

電子冷却ユニット６はペルチェ効果を電子冷却の原理としており、日本国に所在 する株式会社サーモボニツク（Ｔｈｅｒｍｏｖｏｎｉｃｓ）により既に製造販売 されており、市販品として入手できる。

市販されている電子冷却ユニット６は一辺の長さが５〜４０ｍｍ程度の正方形又 は正方形に比較的近い矩形状であり、厚みは２．０〜４．５ｍｍ程度である。

このような電子冷却ユニット６は冷却板１の後面側に多数個、例えば５〜１５個 程度が分散して設置される。

上記ユニット６の設置数、設置間隔などは、該ユニット６の冷却性能や冷却板１ の大きさなどに応じ、適宜選択決定される。ここで、ユニットの設置数を増やせ ば当然冷却能力は上がるが、装置自体のコストや消費電力も上がるので、ユニッ トの設置数は少ない方がよい。従って、電子冷却ユニットの性能を最大限に生か すために、それらの少なくとも一部を、放熱板に対し放熱ファンより送風される 領域内に配置するのが好ましい。更に、該領域内における電子冷却ユニットが占 める面積の合計を、冷却板の面積の１０％以上、好ましくは１０〜２０％とする のが特に好適である。ちなみに、冷却板１は３０ｃｍ（縦）ｘ２０ｃｍ　（横） 程度の大きさのものが一般的である。

電子冷却ユニット６の吸熱面は、該吸熱面に整合状態のもとに重ね合わされた熱 伝導性ブロック７を介し冷却板１の後面に面接触される。

ブロック７は熱伝導性のよい金属、例えば銅、純銀、アルミニウムなどから形成 され、その肉厚は、電子冷却ユニット６の肉厚との和が、少なくとも５ｍｍとな るような範囲から設定される。例えば上記ユニット６が３ｍｍの場合は、２〜４ ｍｍ程度の肉厚が適当である。ブロック７の熱伝導率は、０．８Ｃａ１／ＣＣｍ −８ｅＣ−ｄｅ以上が好ましく、とりわけ０．９ｃａ　１／ｃｍ−ｓｅｃ−ｄｅ ｇのものがより好ましい。

電子冷却ユニット６の放熱面側に、該放熱面と直接面接触する放熱板８が設置さ れる。放熱板８は冷却板１と概ね同形同大であり、整合状態のちとに前後に向き あつている。

放熱板８は後面側に放熱フィン９を備え、該放熱フィン９のトータルの放熱面積 は、冷却板１の片面の面積の３倍以上に設定されている。放熱フィン９の素材に ついても、上記冷却板１やブロック７と同様に熱伝導性のよいものが採用される 。

電子冷却ユニット６及びその上に重ね合わされたブロック７は冷却板１と放熱板 ８との間で間隔保持部材として機能し、そのトータルの厚みに相当する少なくと も５ｍｍの間隔１０を画板１．８間に形成する。

間隔１０のうち、電子冷却ユニット６及びブロック７の周囲の空隙部１０ａには 、断熱材１１が充填される。

断熱材１１としては、断熱性のよい発泡ウレタンが適当である。断熱材１１の熱 伝導率は、０．０３ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ−６０ｇ以下が好ましく、とりわけ０． ０２ｋＣａｌ／ｍ−ｈｒ・６０ｇ以下のものがより好ましい。

間隔１０内に設置された電子冷却ユニット６、ブロック７及び断熱材１１は、冷 却板１及び放熱板８をその周辺部に於て締付は固定するボルト・ナツトなどの締 付は金具により、両板１，８間で挟持固定される。尚、締付は金具からの熱伝導 を防ぐために、断熱用のワッシャ等を開に挟むのがよい。

放熱板８の後面側に放熱ファン１２が設置される。図には放熱ファン１２を上下 ２個所に設置した場合が示されているが、設置位置、設置個数などは特に制限さ れない。

図３は、放熱ファン１２．１２から風を受ける領域１３．１３と、電子ユニット ６・・・の設置位置との関係を示している。

本発明に於ては、電子冷却ユニット６・・・は、該ユニット６の放熱面側からの 放熱を効率的に行なうために、上記領域１３．１３内に配置されていることが好 ましい。

図３には、１つの領域１３内に上記ユニット６の６個を、円周方向に略々等間隔 に配置した場合が示されている。

放熱ファン１２としては、通常開放形の軸流ファンが使用され、この場合領域１ ３は円形となるが、ファンの種類によっては角形の領域であってもよく、要する に風を受ける領域１３内に電子冷却ユニット６が配置されていればよい。

尚、上記放熱ファン１２は、冷却板１の温度に伴ってその回転数を制御すること ができる。例えば、冷却開始時には高回転で運転し、温度が定常状態になれば回 転を抑えることにより、消費電力や騒音を低くできる。制御方法としては、冷却 板１に温度センサを設置する等の公知の方法が採用される。

本発明冷却器に於ては、冷却板１と放熱板８間に少なくとも５ｍｍの間隔１０が 形成され、且つ間隔１０の空隙部１０ａには、断熱材１１が充填されているので 、空隙部１０ａ内に於ける両板１，８間での熱移動を防止でき、熱流損失を可及 的に少なくできる。尚間隔１０が５ｍｍに達しない場合は、断熱材１１による熱 遮断効果が不充分となり、また逆にあまり大きくなりすぎても冷却器の厚さ方向 の寸法が大きくなるだけで断熱効果の向上はあまり期待できないので、間隔１０ の大きさは、５〜７ｍｍ程度あれば充分である。

さらに本発明に於ては、電子冷却ユニット６・・・が放熱ファン１２より風を受 ける領域１３内に配置されているので、該ユニット６の放熱面側からの放熱を放 熱板８を介し効率的に行うことができる。

電子冷却ユニット６に搭載されている電子冷却素子は吸熱面と放熱面との温度差 が大きくなるにつれて効率を低下するが、本発明では上記ユニットの放熱面側か らの放熱を効率的に行ない得るので、電子冷却素子ひいては電子冷却ユニット６ の効率を高く長時間持続保持することができる。

本発明冷却器は冷却板１と放熱板８との間で生ずる熱流損失を可及的に少なくで き、さらに電子冷却ユニット６の効率を高（長時間持続保持できるので、冷却器 の性能を向上できる。

以下に本発明冷却器と図４，５に示す比較冷却器との冷却効率比較試験の結果を 示す。尚、図１〜５に於て、対応する部分は同一の番号で示されている。

試験条件 操　作 ■空気恒温槽の中に本発明装置及び比較装置を設置した。

■バッグを取り付け、恒温槽の水が一定流量で循環できる様に、回路、ポンプ等 をセットした。

■バッグ出口の循環水温を、冷却開始より３分おきに測定した。

本発明装置では、図６に示すグラフから明らかなように冷却開始より約９分後に 循環水を４℃まで冷却することができたが、比較装置では９℃以下に冷却するこ とができなかった。また、本発明装置では一定の冷却温度を保つことができたが 、比較装置では若干の温度変化がみられた。

本発明に於ては、冷却手段として電子冷却ユニットを備える血漿冷却バッグ用冷 却器に於て、放熱側と冷却側との間の熱伝導を極力押さえ且つ放熱ファンの効果 を充分生かした構造としたので、装置を小型化できるうえに、コストが嵩んだり 血漿通路を長くしてプライミングボリュームが増えたりすることなしに、設定温 度に達するまでの時間短縮と設定温度の保持安定性の向上を計ることができる。

本発明は、特にタライオフイルトレーションの実施に際する血漿冷却バッグの冷 却に適用して有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷却板と放熱板との間に多数の電子冷却ユニットを分散状に配し、冷却板で 血漿冷却バッグの冷却を行ない、放熱板からは、該放熱板に備えた放熱フィン並 びに該フィンに送風する放熱ファンとにより放熱を行なう冷却器に於て、 （ｉ）冷却板と放熱板との間に少なくとも５ｍｍの間隔が設けられ、 （ｉｉ）電子冷却ユニットの吸熱側は熱伝導性ブロックを介し冷却板に連接され 放熱側は直接放熱板に連接されるか、或いは電子冷却ユニットの吸熱側は直接冷 却板に連接され放熱側は熱伝導性ブロックを介し放熱板に連接され、 （ｉｉｉ）冷却板と放熱板との間の空隙部内に、断熱材が充填されている、 ことを特徴とする血漿冷却バッグ用冷却器。 ２　電子冷却ユニットの少なくとも一部が、放熱板に対し、放熱ファンより送風 される領域内に配置されている請求の範囲第１項記載の血漿冷却バッグ用冷却器 。 ３　電子冷却ユニットが占める総面積のうち、放熱板に対し放熱ファンより送風 される領域内に配置された部分の面積の合計が、冷却板の面積の１０％以上であ る請求の範囲第２項記載の血漿冷却バッグ用冷却器。 ４　熱伝導性ブロックの熱伝導率が０．８ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以上で ある請求の範囲第１項記載の血漿冷却バッグ用冷却器。 ５　断熱材の熱伝導率が０．０３ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ以下である請求の 範囲第１項記載の血漿冷却バッグ用冷却器。 ６　４℃まで冷却が可能である請求の範囲第１〜５項のいずれか１つに記載の血 漿冷却バッグ用冷却器。