JP6944242B2

JP6944242B2 - 加温装置及び輸液システム

Info

Publication number: JP6944242B2
Application number: JP2016206898A
Authority: JP
Inventors: 憲昭吉岡; 泰介船本
Original assignee: Med Tech Inc
Current assignee: Med Tech Inc
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: JP2018064873A

Description

本発明は、加温装置及び輸液システムに関する。

病院では患者に輸液する血液製剤の機能を維持するため、血液製剤を冷蔵保管している。血液製剤を患者に輸液する際には、患者の負担を軽減するため、血液製剤を適切な温度まで加温して輸液する場合がある。特に大量または危機的出血が発生した場合には、血液製剤を短時間で大量に輸液する必要があり、この際には低体温症を防止するため、血液製剤を患者体温まで急速に加温する必要がある。

従来から、上述の大量または危機的出血が発生した患者の治療には、血液製剤を加温しながら患者に輸液する輸液システムが知られている。輸液システムには、加温流路に血液製剤を流し、その加温流路をヒータを熱源とする熱板によって加熱するものがある（特許文献１参照）。

上述の輸液システムにおいて、低温の血液製剤を急速に加温するためには、血液製剤を効率的に加温する必要がある。このために例えばヒータ温度を上げて、熱板と血液製剤の温度差を大きくすることが考えられる。しかしながら、血液製剤は、高温になると形態学的・機能的に異常または溶血となるため、異常または溶血にならないよう（好適な状態に）維持できる上限温度がある。この上限温度は４２℃程度であり、ヒータ温度を上げるにも限界がある。

血液製剤のように上限温度が定められた液体を効率良く加温するために、熱板面内のヒーター部の電力を下流側加温部より上流側加温部の方を大きくする方法がある（特許文献２参照）。

特開２０１５−０７３８４８号公報特開２０１５−１５７０４１号公報

しかしながら、上記方法のように加温流路の位置に応じてヒータ電力を変えても、熱板面内で熱が伝達してしまうと、熱板面内の温度制御ができず、十分に加温効率を上げることができない。

本出願はかかる点に鑑みてなされたものであり、血液製剤などの輸液用の液体を効率的に加温できる加温装置及び輸液システムを提供することをその目的の一つとする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、熱板が、加温流路における互いに隣接する流路の各々が配置される熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制する構造を有すること等により、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）輸液用の液体を加温する加温装置であって、熱板と、前記熱板面内に配置され、前記流体が流れる加温流路と、を有し、前記熱板は、前記加温流路における互いに隣接する流路の各々が配置される熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制する構造を有する、加温装置。
（２）前記熱板には、前記熱の伝達を抑制するスリットが設けられている、（１）に記載の加温装置。
（３）前記加温流路は、往路と復路を有する往復路を複数横に並べて繋げた構造を有し、前記スリットは、前記複数の往復路の互いに隣接する少なくとも一つの往路と復路の間に対応する位置に設けられている、（２）に記載の加温装置。
（４）前記スリットは、前記加温流路の少なくとも最上流の往復路の往路と復路の間に対応する位置に設けられている、（３）に記載の加温装置。
（５）前記熱板面内には、ヒータが配置され、前記熱板は、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制する構造を有する、（１）〜（４）のいずれかに記載の加温装置。
（６）前記熱板には、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制するスリットが設けられている、（５）に記載の加温装置。
（７）輸液用の液体を加温する加温装置であって、前記液体が流れる加温流路と、ヒータと、第１の面に前記ヒータが配置され、第２の面に前記加温流路が配置され、前記ヒータの熱を前記加温流路に供給する熱板と、を有し、前記熱板は、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制する構造を有する、加温装置。
（８）前記熱板には、前記熱の伝達を抑制するスリットが形成されている、（７）に記載の加温装置。
（９）前記熱板のその他の領域には、前記加温流路の入口部の温度を測定する非接触式温度センサ、又は前記加温流路の出口部の温度を測定する非接触式温度センサの少なくともいずれかが設けられている、（７）又は（８）に記載の加温装置。
（１０）（１）〜（９）のいずれかに記載の加温装置を備えた、輸液システム。

本発明によれば、輸液用の液体を効率的に加温する加温装置及び輸液システムを提供することができる。

輸液システムの構成の概略を示す模式図である。加温装置の構成の概略を示す説明図である。加温装置の構成の概略を示す部分分解図である。加温部の構成の概略を示す模式図である。ヒータのパターンを示す説明図である。加温流路とヒータのパターンとの関係を示す説明図である。熱板のスリットを示す説明図である。スリット、加温流路及びヒータの位置関係を示す説明図である。スリットの繋ぎ部の他の配置例を示す説明図である。非接触式温度センサを設ける位置を示す模式図である。非接触式温度センサにより加温流路の血液製剤の温度を測定する様子を説明する模式図である。熱の伝達を抑制する他の構造の例を示す説明図である。ヒータが加温流路の片面だけに設けられた場合の加温装置の構成の概略を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

図１は、輸液システム１の構成の一例を示す。図１に示すように輸液システム１は、輸液用の液体としての血液製剤を収容する液体容器１０と、血液製剤を加温する加温装置１１と、血液製剤中の気泡を除去する気泡除去チャンバ１２と、液体容器１０と加温装置１１を接続する第１の流路１３と、加温装置１１と気泡除去チャンバ１２を接続する第２の流路１４と、気泡除去チャンバ１２と患者に輸液を行う輸液部１５を接続する第３の流路１６と、気泡除去チャンバ１２と液体容器１０を接続する第４の流路１７と、第１の流路１３に設けられた第１のポンプ１８と、第３の流路１６に設けられた第２のポンプ１９と、制御装置２０等を備えている。

液体容器１０は、例えば血液製剤の供給源となる液体バッグ３０に接続されている。液体容器１０には、第１の流路１３に流出する血液製剤の不要成分を除去するフィルター３１が設けられている。液体容器１０は、例えば樹脂製であり、例えば０．５Ｌ以上の容量を有している。

図１に示すように気泡除去チャンバ１２の上部に第２の流路１４と第４の流路１７が接続され、気泡除去チャンバ１２の下部に第３の流路１６が接続されている。

第１の流路１３、第２の流路１４、第３の流路１６及び第４の流路１７は、軟質の可撓性のあるチューブにより構成されている。

第１のポンプ１８及び第２のポンプ１９には、例えばチューブポンプが用いられる。第１のポンプ１８及び第２のポンプ１９は、例えば１００ｍＬ／ｍｉｎ以上、好ましくは
２５０ｍＬ／ｍｉｎ以上、さらに好ましくは５００ｍＬ／ｍｉｎ以上の送液能力を有する。第１のポンプ１８及び第２のポンプ１９の動作は、制御装置２０により制御される。

制御装置２０は、例えば汎用コンピュータであり、メモリに記録されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、加温装置１１、第１のポンプ１８、第２のポンプ１９等を制御して、輸液システム１の輸液動作を実行できる。

加温装置１１は、図２及び図３に示すように血液製剤が流れる加温流路４０を有する加温部４１と、加温流路４０に接触して給熱する給熱部４２と、断熱部４３を備えている。

加温部４１、給熱部４２及び断熱部４３は、すべて方形の板状に形成され、積層されている。積層構造の中央に加温部４１が配置され、加温部４１の両側に給熱部４２が配置され、その外側に断熱部４３が配置されている。加温部４１の周囲には、両側の給熱部４２の間に加温部４１を設置するスペースを確保するためのスペーサ４４が設けられている。

加温部４１は、可撓性のある樹脂製であり、図４に示すように方形の板状に形成されている。加温流路４０は、例えば可撓性のあるチューブ状に構成され、加温部４１内で蛇行するように形成されている。すなわち、加温流路４０は、複数の往復路を横に並べて繋げた形状を有している。本実施の形態では、加温流路４０は、例えば流路幅がほぼ等しい６つの往復路５０、５１、５２、５３、５４、５５を有している。加温流路４０の入口部５６と出口部５７は、例えば加温部４１の同一方向の端部に設けられている。

加温流路４０は、２００ｃｍ²以上の流路面積を有している。なお、「流路面積」とは、熱媒体（熱板６０）と接触する部分の面積である。また、加温流路４０のチューブの壁は、０．４ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下の厚さを有している。

給熱部４２は、図２及び図３に示すように熱板６０と、給電により発熱する所定パターンのヒータ６１を有している。熱板６０は、例えば加温部４１と同一形状の方形の板状に形成されている。ヒータ６１は、熱板６０の第１の面６０ａに設けられ、加温流路４０は、熱板６０の第２の面６０ｂに接触している。よって、ヒータ６１の熱は、熱板６０を介して加温流路４０に伝達する。

図５に示すようにヒータ６１は、熱板６０上に所定パターンに形成されている。ヒータ６１は、電源装置６２により給電されて発熱する。

ヒータ６１は、図６に示すように加熱流路４０に対応するパターンを有している。ヒータ６１は、例えば加温流路４０の複数の往復路５０〜５５に沿った複数の領域に区分され、発熱量（ヒータ電力）が上流側の領域から下流側の領域に向けて段階的に減少するように配置されている。ヒータ６１は、例えば７つの領域Ｒ１〜Ｒ７に区分されている。例えば入口部５６に近い最上流の往復路５０において、３つの領域Ｒ１〜Ｒ３に区画されている。このうち、往路５０ａが２つの領域Ｒ１、Ｒ２に区画され、復路５０ｂが一つの領域Ｒ３になっている。往復路５１（往路５１ａ、復路５１ｂ）が一つの領域Ｒ４になっており、往復路５２（往路５２ａ、復路５２ｂ）と往復路５３の往路５３ａが一つの領域Ｒ５になっている。また、往復路５３の復路５３ｂと往復路５４の往路５４ａが一つの領域Ｒ６になっており、往復路５４の復路５４ｂと往復路５５（往路５５ａ、復路５５ｂ）が一つの領域Ｒ７になっている。

ヒータ６１は、例えば一続きの電熱線であり、各領域Ｒ１〜Ｒ７の発熱量Ｑは、電熱線の密度又は抵抗（例えば太さ、厚み、材質等）の少なくとも一方を変えることによって規定されている。

例えば往復路５０、５１、５２、５３及び往復路５４の往路５４ａ（領域Ｒ１〜Ｒ６）のヒータ６１は、加温流路４０に沿って加温流路４０上に配置されている。この領域Ｒ１〜Ｒ６のヒータ６１は、上流側から下流側に向けて加温流路４０上を矩形状に蛇行して延設されている。この領域Ｒ１〜Ｒ６のヒータ６１は、平面から見て加温流路４０の幅からはみ出ていない。

往復路５４の復路５４ｂと往復路５５（領域Ｒ７）のヒータ６１は、３つの流路に亘り矩形状に蛇行している。

図７は、熱板６０に形成されたスリットの配置例を示す説明図であり、図８は、熱板６０のスリットと、加温流路４０及びヒータ６１の位置関係を示す説明図である。熱板６０には、図７及び図８に示すように加温流路４０における互いに隣接する流路の各々が配置された熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制する構造としてのスリット７０が設けられている。例えば図８に示すようにスリット７０は、すべての往復路５０〜５５の隣り合う往路と復路の間に対応する位置に設けられている。よって、スリット７０は、往復路５０〜５５の往路及び復路の方向（図８の左右方向）に直線状に延びており、その直角方向（図８の上下方向）に平行に並べて設けられている。各スリット７０は、例えば長手方向の中央に繋ぎ部７１を備えている。

また、熱板６０には、図７及び図８に示すようにヒータ６１が設置される領域Ｓ１とその他の領域Ｓ２との間で熱が伝達することを抑制する構造としてのスリット８０が設けられている。スリット８０は、例えば熱板６０におけるヒータ６１が配置される方形領域Ｓ１とその周囲の外周領域Ｓ２との間に配置される。スリット８０は、方形領域Ｓ１の外周の四辺に沿った直線状に形成されている。スリット８０は、断続的に形成され、複数の繋ぎ部８１を備えている。

スリット７０、８０は、例えばヒータ６１のある位置に重ならないように配置されている。スリット７０、８０は、有底の溝状に形成されていてもよいし、貫通していてもよい。また、繋ぎ部７１及び繋ぎ部８１は、繋ぎ部を通じた熱移動を抑制するため、図９に示すようにヒータ６１から可能な限り離れた位置に配置してもよい。

次に、以上のように構成された輸液システム１の動作について説明する。先ず、図１に示すように、低温の血液製剤が貯留された液体バッグ３０が液体容器１０に接続され、液体バッグ３０の血液製剤が液体容器１０内に貯留される。その後第１のポンプ１８と第２のポンプ１９が作動し、液体容器１０の血液製剤が第１の流路１３を通って加温装置１１に送られる。加温装置１１では、血液製剤が加温流路４０を通過し、その際にヒータ６１を熱源とする熱板６０により血液製剤が体温に近い所定の温度に加温される。

この際、ヒータ６１は、発熱量が加温流路４０の上流側から下流側に向けて減少するように熱板６０に熱を与える。この結果、熱板６０は、加温流路４０の上流部に対応する位置において高い温度が維持され、加温流路４０に入り込んだ低温の血液製剤は、熱板６０との温度差により効率的に急速に加温される。血液製剤は加温流路４０を流れながら所望の温度まで加温される。この際、熱板６０では、スリット７０、８０により熱板６０の面内の熱の移動が抑制される。

加温装置１１で加温された血液製剤は、第２の流路１４を通過し、気泡除去チャンバ１２に流入する。その後、血液製剤は、第２のポンプ１９により第３の流路１６を通過し、輸液部１５から患者に輸液される。患者への輸液量は、第２のポンプ１９の液送流量を調整することにより制御される。

加温装置１１において血液製剤中に生じた気泡は、気泡除去チャンバ１２で捕捉される。気泡除去チャンバ１２内の一部の血液製剤と気体は、第４の流路１７を通って液体容器１０に戻される。この第４の流路１７を通過する気体を含む流体の流量は、第１のポンプ１８の送液流量を調整することにより制御される。例えば第１のポンプ１８の送液流量を増やすことにより、気泡除去チャンバ１２から第４の流路１７に流出する流体の流量が増え、第１のポンプ１８の送液流量を減らすことにより、気泡除去チャンバ１２から第４の流路１７に流出する液体の流量が減る。

本実施の形態によれば、スリット７０により加温流路４０における互いに隣接する流路の各々が配置される熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制できるので、ヒータ６１の各領域Ｒ１〜Ｒ７の熱が、対応する加温流路４０の各部分に的確に供給され、血液製剤を効率的に加温することができる。

また、スリット８０により、熱が熱板６０のヒータ６１のある領域Ｓ１からヒータ６１のない領域Ｓ２に拡散することが抑制され、またヒータ６１のない領域Ｓ２からヒータ６１のある領域Ｓ１に入り込むことが抑制される。これにより、ヒータ６１の外部との間の熱のやり取りが少なくなり、ヒータ６１の各領域Ｒ１〜Ｒ７から加温流路４０の各部分に供給される熱量を厳格に制御することができる。また、例えば加温流路４０において血液製剤の送液を停止した時に、ヒータ６１のない領域Ｓ２からヒータ６１のある領域に熱が流入して加温流路４０の血液製剤が過剰に加温されることを抑制できる。なお、熱板６０には、スリット７０又はスリット８０の一方のみが形成されていてもよい。

スリット７０は、往復路５０〜５５の互いに隣接する往路と復路の間に対応する位置に設けられているので、隣接する往路と復路の間の熱の伝達を適切に抑制できる。

スリット７０は、加温流路４０の最上流の往復路５０の往路５０ａと復路５０ｂの間に対応する位置に設けられているので、加温流路４０の上流部に対する熱の供給量を厳格に制御できる。この結果、加温流路４０に流入した直後の低温の血液製剤の加温を効率的に行うことができる。

上記実施の形態において、図１０、図１１に示すように熱板６０のヒータ６１のない領域Ｓ２には、加温流路４０の入口部５６の血液製剤の温度を測定する非接触式温度センサ９０と加温流路４０の出口部５７の血液製剤の温度を測定する非接触式温度センサ９１が設けられていてもよい。かかる場合、非接触式温度センサ９０、９１の温度測定結果が、制御装置２０に出力され、制御装置２０が、その温度測定結果に基づいてヒータ６１の発熱量を制御する。これにより、加温流路４０で加温される血液製剤の温度を厳格に制御できる。また、熱板６０の温度測定が行われる領域Ｓ２が、スリット８０によりヒータ６１のある領域Ｒ１と分けられており、温度測定が行われる熱板６０の領域Ｒ２がヒータ６１の熱の影響を受けにくい。この結果、非接触式温度センサ９０、９１が、例えば熱板６０から放射される赤外線を拾うことが抑制され、非接触式温度センサ９０、９１が入口部５６、出口部５７の血液製剤の温度を正確に測定できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態において、加温流路４０における互いに隣接する流路の各々が配置される熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制する構造がスリット７０であり、ヒータ６１が配置される領域Ｓ１とその他の領域Ｓ２との間で熱が伝達することを抑制する構造がスリット８０であったが、これに限られない。例えば図１２に示すように熱板６０に、スリット７０、８０と同様に形成された孔１００に、熱板６０よりも断熱性の高い材料１０１を埋め込むようにしてもよい。断熱性の高い材料１０１には、例えばヒータ６１と熱板６０を接着する際に用いる接着剤を用いてもよいし、ヒータ６１を熱板９０に溶着する際にヒータ６１が溶けてできる材料を用いてもよい。

また、加温装置１１のヒータ６１の所定パターンは上記例に限られない。ヒータ６１が区分される領域の数は、７つに限られず、任意に選択できる。また、ヒータ６１が区分される境界の位置も任意に選択できる。加温流路４０の往復路の数や形状もこれに限られない。以上の実施の形態において、加温装置１１のヒータ６１は、加温流路４０の両側に設けられていたが、図１３に示すように加温流路４０の片側にのみ設けられていてもよい。すなわち、加温流路４０を有する加温部４１の一方側に、給熱部４２と断熱部４３が設けられ、他方側に断熱部４３が設けられていてもよい。輸液システム１で送液される輸液用の液体は血液製剤であったが、これに限られず、例えば新鮮凍結血漿(FFP)、アルブミン、細胞外液であってもよい。

本発明は、輸液用の液体を効率的に加温する加温装置及び輸液システムを提供する際に有用である。

１輸液システム
１１加温装置
４０加温流路
４１加温部
４２給熱部
５０〜５５往復路
６０熱板
６１ヒータ
７０スリット
８０スリット
Ｒ１〜Ｒ７領域

Claims

輸液用の液体を加温する加温装置であって、
熱板と、
前記熱板面内に配置され、前記液体が流れる加温流路と、を有し、
前記熱板は、前記加温流路における互いに隣接する流路の各々が配置される熱板領域同士の間で熱が伝達することを抑制する構造を有する、加温装置。
前記熱板には、前記熱の伝達を抑制するスリットが設けられている、請求項１に記載の加温装置。
前記加温流路は、往路と復路を有する往復路を複数横に並べて繋げた構造を有し、
前記スリットは、前記複数の往復路の互いに隣接する少なくとも一つの往路と復路の間に対応する位置に設けられている、請求項２に記載の加温装置。
前記スリットは、前記加温流路の少なくとも最上流の往復路の往路と復路の間に対応する位置に設けられている、請求項３に記載の加温装置。
前記熱板面内には、ヒータが配置され、
前記熱板は、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制する構造を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の加温装置。
前記熱板には、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制するスリットが設けられている、請求項５に記載の加温装置。
前記熱板の第１の面にヒータが配置され、第２の面に前記加温流路が配置され、
前記熱板は、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制する構造を有し、当該構造は、前記熱板を貫通する部分を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の加温装置。
前記熱板には、前記ヒータが配置される領域とその他の領域との間で熱が伝達することを抑制するスリットが形成されている、請求項７に記載の加温装置。
前記熱板のその他の領域には、前記加温流路の入口部の温度を測定する非接触式温度センサ、又は前記加温流路の出口部の温度を測定する非接触式温度センサの少なくともいずれかが設けられている、請求項７又は８に記載の加温装置。
前記熱板における前記その他の領域は、前記ヒータが配置される領域の外周に設けられ、
前記熱板を貫通する部分は、前記ヒータが配置される領域と前記その他の領域との間において、前記ヒータが配置される領域を囲むように設けられている、請求項７〜９のいずれかに記載の加温装置。
請求項１〜１０のいずれかに記載の加温装置を備えた、輸液システム。