CN113316461A - 人工肺装置 - Google Patents

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安村直朗
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Abstract

人工肺装置(1)具备:形成两端部封闭的筒状,具有血液流入端口(16)及血液流出端口(17),轴心朝向横向地配置的壳体(2);配置于壳体(2)内,血液从血液流入端口(16)流向血液流出端口(17)的途中,对该血液进行气体交换的中空纤维体(气体交换机)43);在壳体(2)内,使随着血液的流动逐渐通过气体交换机的气体再次朝向气体交换机的整流框架(气体诱导部)(56)。

Description

人工肺装置
技术领域
本发明涉及去除血液中含有的二氧化碳并附加氧气的人工肺装置。
背景技术
首先阐述有关第一、二公开。如心脏外科手术这般在患者的心脏运动停止后进行的手术中,为代替停止的心脏及肺的功能而采用人工心肺回路。该人工心肺回路中,发挥肺的作用的是人工肺装置,作为人工肺装置例如已知有专利文献1等。
专利文献1记载的人工肺装置具备壳体及气体交换机。壳体形成为圆筒状,其两端部被集管(header)封闭。又,壳体以各集管位于上下的形式竖立配置,其中容纳气体交换机。气体交换机由管束及筒状芯构成,通过将管束卷绕于筒状芯而构成。这样的人工肺装置中,壳体和筒状芯之间形成圆环状的血液通路。
又,筒状芯的上端部形成有扩散部,通过该扩散部导入筒状芯内的血液向血液通路扩散。血液通路内介设有卷绕于筒状芯的管束。管束由多个中空纤维排列为带状地构成,相邻的中空纤维之间形成间隙,扩散的血液通过该间隙逐渐进入排出口。又,中空纤维中流动有氧气,从与中空纤维接触的血液中去除二氧化碳并附加氧气。
接着阐述有关第三公开。如心脏外科手术这般在患者的心脏运动停止后进行的手术中,为代替停止的心脏及肺的功能而采用人工心肺回路。该人工心肺回路中,发挥肺的作用的是人工肺,作为人工肺例如已知有专利文献2等。
专利文献2记载的人工肺具备壳体及气体交换机。壳体的底部形成有血液入口端口,其外周面形成有血液出口端口。又,壳体内容纳有气体交换机,通过气体交换机向壳体内流动的血液中附加氧气。又,各端口上为流入及流出血液而分别安装有静脉管路(tube)及动脉管路(tube)。如此构成的人工肺中,从静脉管路经由血液入口端口向壳体内导入血液。导入的血液通过壳体内的气体交换机从血液出口端口向动脉管路排出,通过气体交换机时向血液中附加氧气。
此外,阐述有关第四公开。如心脏外科手术这般在患者的心脏运动停止后进行的手术中,为代替停止的心脏及肺的功能而采用人工心肺回路。该人工心肺回路中,发挥肺的作用的是人工肺装置,作为人工肺装置例如已知有专利文献3等。
专利文献3公开的人工肺装置中,血液入口在筒状的设备框体内沿该设备框体的轴向延伸地设置。又,具有加热流体入口且加热流体流向设备框体的轴向一方侧的加热流体流入管和具有加热流体出口且加热流体流向设备框体的轴向另一方侧的加热流体流出管在上述设备框体内延伸地设置。又,设备框体的,血液入口侧的端部设有血液出口。此外,设备框体内设有包含中空纤维的气体交换机。如此结构中,血液从血液入口进入设备框体内后,在上述的加热流体流入管及加热流体流出管周围流动从而被热交换并被加热。而且,加热的血液能通过在气体交换机的中空纤维周围流动而获得氧气并将二氧化碳排出至中空纤维中。
现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:日本特表平11-508476号公报;
专利文献2:日本特许第5418274号公报;
专利文献3:日本特许第5809438号公报。
发明内容
发明要解决的问题:
言及第一公开,则专利文献1记载的人工肺装置是所谓的纵置型,除这样的人工肺装置之外还开发有如下人工肺装置。即,壳体水平方向倾倒配置的横置型的人工肺装置。横置型的人工肺装置中,气体交换机在壳体内也朝向水平方向,圆环状的血液通路在水平方向延伸。血液流过该血液通路,有时气泡会与该血液一起被搬运过来。
这样的气泡基本在接触中空纤维时被吸收,其大部分被除去。然而,与血液一起搬运过来大量气泡的情况下,中空纤维可能无法充分吸收。此时,未被吸收的气泡在壳体内向顶棚上浮,并滞留在顶棚附近。而且,气泡滞留过多时可能会被血液流动搬运向排出口一方。
因此本发明的目的是提供一种能去除被血液搬运来的气泡且抑制气泡过多滞留的人工肺装置。
言及第二公开,包括专利文献1的以往的人工肺装置中,血液在构成气体交换机的管束内的间隙的血液通路内流动,有时气泡会与该血液一起被搬运过来。这样的气泡基本在接触管束的中空纤维时被吸收,其大部分被除去。然而,与血液一起搬运过来大量气泡的情况下,在血液通过气体交换机的期间内,中空纤维可能无法充分吸收。而且,未被中空纤维吸收的气泡滞留过多时可能会被血液流动搬运向排出口一方。
因此本发明的目的是提供一种能抑制被血液搬运来的气泡过多滞留的人工肺装置。
言及第三公开,专利文献2记载的人工肺中,壳体的上部形成有垂吊部,人工肺是通过将垂吊部挂于垂吊装置等上以此垂吊使用。如此构成的人工肺构成人工心肺回路的一部分,安装于各端口的静脉管路及动脉管路与对应的机器分别连接而使用。人工心肺回路中,其回路内流动血液,故而作为事前准备而以补充液填充回路的血液流路,但补充液的量会稀释患者的血液。血液量因患者的体重、体格等的原因而存在个体差异,但补充液相比血液量多时,血液被稀释而难以保证血液成分的必要浓度,从而有必要进行输血补充血液成分。因此,为减少输血的血液量,有必要尽可能缩短人工肺回路的血液流路的长度,例如能通过缩短管(tube)的长度来实现。
另一方面,由于根据人工肺和各装置的配置关系的处理的平衡,故而管(tube)变长。例如,血液入口端口不朝向与其连接的机器而朝向相反方向时,需要U字状折回等改变静脉管路的朝向而朝向机器,静脉管路变长折回的量。与之相关地,也可如专利文献2中使垂吊部相对于垂吊装置转动等改变血液入口端口的朝向而不折回静脉管路等从而尽可能缩短静脉管路。
同样地,优选也尽可能缩短动脉管路,但在专利文献2的人工肺的情况下会产生如下情况。即,专利文献2的人工肺中,血液入口端口及血液出口端口相互在相反方向上延伸,因此人工肺相对于垂吊装置无论如何旋转两个端口也不会朝向同一方向。因此,分别应与血液入口端口及血液出口端口连接的装置相对于人工肺配置于同侧时,那么需要使安装于血液入口端口及血液出口端口的管(tube)的至少一方折回等,该方的管(tube)变长。又,使管(tube)折回时,该折回的程度较大,则该部分的流路阻力较大。于是,可认为管(tube)内的血压上升,或血流停止。因此,两个管(tube)的处理要花费工夫。
因此本发明的目的是提供一种能容易地进行连接血液流入端口及血液流出端口和机器的管(tube)的处理的人工肺装置。
言及第四公开,专利文献3的人工肺装置中形成如下结构:设备框体的血液入口侧的端部设有血液出口,流入设备框体的血液在框体内以同心圆方向辐射地流动而从血液出口流出。因此,血液和热交换器的接触时间较短从血液入口进入设备框体内的血液中存在未充分热交换便从血液出口流出的血液。因此,血液恐怕无法被整体充分加热或冷却。
因此本发明的目的是提供一种能充分加热血液的人工肺装置。
解决问题的技术手段:
阐述第一公开。根据本发明的人工肺装置具备:具有血液流入端口及血液流出端口,轴心朝向横向地配置的壳体;配置于所述壳体内,血液从所述血液流入端口流向所述血液流出端口的途中,对该血液进行气体交换的气体交换机;配置于所述气体交换机的周围的过滤结构体;与所述气体交换机的表面相向配置的对向壁;和由所述对向壁和/或所述过滤结构体构成的空间;所述对向壁和/或所述过滤结构体具有朝向所述气体交换机倾斜的倾斜面。
根据如此结构,在人工肺装置内经气体交换机仍未吸收的气泡再次朝向气体交换机,因此能使更多的气泡在气体交换机内吸收。因此,能去除壳体内的气泡的同时抑制气泡过度滞留。
又,关于上述人工肺装置,也可以是,所述气体交换机成为在所述壳体内轴心朝向横向地配置的柱状,所述气泡诱导部具有横穿从所述气体交换机朝向所述血液流出端口的流路而设置的整流面,所述整流面设置为与所述气体交换机的外周面相向且环绕所述气体交换机,并且具有:设置于相对下方,与血液的流动方向上的上游侧部分相比下游侧部分以靠近所述气体交换机的外周面的形式倾斜的第一整流面;和设置于相对上方,比所述第一整流面的所述上游侧部分靠近所述气体交换机的外周面,具有与所述第一整流面不同的倾斜的第二整流面。
此时,在位于气泡诱导部的下方部分的第一整流面上,上游侧部分挡住的气泡沿着血液的流动朝向下游侧部分,随之逐渐靠近气体交换机的外周面。又,第一整流面挡住的气泡在血液中上浮朝向上方的第二整流面,随之逐渐靠近气体交换机的外周面。因此,根据上述结构,能离开气体交换机到达气泡诱导部并使气泡再次朝向气体交换机。
又,也可以是,所述整流面上设有过滤器。
根据如此结构,能从整流面挡住的血液去除异物。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述第一整流面上形成开口,所述开口上设有过滤器。
根据如此结构,能从人工肺装置经血液流出端口流出的血液中去除异物。又,过滤器未设于上方的气泡容易汇集的第二整流面而设于下方的第一整流面,因而能抑制气泡通过过滤器。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述第二整流面相对于所述气体交换机的外周面位于隔开规定尺寸的位置,所述第二整流面与所述气体交换机的外周面之间形成有气泡储存部。
根据如此结构,沿整流面上浮的气泡能在到达第二整流面之前与气体交换机的外周面接触,并且在大量气泡流动时,能暂时将其存储于作为第二整流面与气体交换机的外周面之间的空间的气泡储存部。此外,气泡储存部内存储一定量的气泡时,气泡被引入中空纤维膜而能脱气。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述整流面中至少所述第二整流面由所述壳体的内壁面构成。
根据如此结构,能谋求组装时第二整流面与气体交换机的外周面的对位的精度改善。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述血液流出端口上设有过滤器。
根据如此结构,能在血液流出端口处从血液去除异物。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述过滤器形成为所述血液流出端口中血液的流动方向的尺寸大于所述血液流出端口的内径尺寸的柱状。
根据如此结构,能使过滤器的容积增加,从而能更切实地从血液去除异物。
又,也可以是,上述人工肺装置中,在比所述气泡储存部靠近下游处具有气泡捕集(trap)部。
根据如此结构,例如即使有气泡通过过滤器,也能将其再次在气泡储存部内捕集。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述气泡捕集部具有排气端口。
根据如此结构,能将滞留于气泡储存部的气泡从排气端口向外部排放。
根据本发明的上述人工肺装置具备:形成两端部被封闭的筒状,具有血液流入端口及血液流出端口,轴心朝向横向地配置的壳体;配置于所述壳体内,血液从所述血液流入端口流向所述血液流出端口的途中,对该血液进行气体交换的气体交换机;具有过滤器且设于气体交换机的周围的整流框架;以及设于所述整流框架和所述气体交换机之间的气泡储存部;所述气泡储存部位于所述壳体的上侧且面向所述气体交换机。
根据如此结构,气泡储存部位于壳体的上侧,以相邻的形式面向气体交换机。因此,气泡储存部内的空间内滞留气泡时,能使气泡与气体交换机接触,且能使其收进到气体交换机内。由此,能抑制气泡储存部内气泡过多滞留。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述气泡储存部包含所述整流框架的内周面和所述气体交换机的外周面。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述整流框架具有靠近所述气体交换机的倾斜整流面。
根据如此结构,通过具有整流框架的倾斜整流面,能将气泡储存部内的气泡顺利地导向气体交换机并被吸入。
阐述第二公开。根据本发明的人工肺装置具备:具有血液流入端口及血液流出端口的壳体;配置于所述壳体内,血液从所述血液流入端口流向所述血液流出端口的途中,对该血液进行气体交换的气体交换机;以及与所述气体交换机的表面相向配置并与所述表面之间形成空间的对向壁;所述气体交换机的表面和所述对向壁形成使逐渐通过所述气体交换机的气泡再次朝向所述气体交换机的气泡诱导部,所述气体交换机的表面与所述对向壁之间的隔开尺寸随着朝向铅直上方或随着朝向所述空间中血液的流通方向的下游侧而逐渐向零减小。
根据如此结构,人工肺装置内中经气体交换机仍未被吸收的气泡也能再次朝向气体交换机,因此更多的气泡能被气体交换机吸收。而且,构成气泡诱导部的气体交换机的表面和对向壁与铅直上方或下游侧相接(隔开尺寸为零),或者未达到相接也逐渐靠近(隔开尺寸靠近零)。因此,能使到达气泡诱导部的气泡再次更切实地朝向气体交换机,能抑制壳体内气泡过多滞留。
又,也可以是,上述人工肺装置中,对通过所述气体交换机的血液朝向所述血液流出端口的流路进行横穿,去除所述血液中的异物的过滤器以其过滤面的一部分与所述气体交换机的表面接触的形式设置,所述过滤器形成所述对向壁。
根据如此结构,无需设置专用的对向壁,能使去除血液中的异物的过滤器兼具对向壁的功能。又,该过滤器在血液的流动中位于比气体交换机靠近下游侧,故而能切实地收集经气体交换机仍残存的气泡并使其再次朝向气体交换机。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述气体交换机以其表面的一部分与所述壳体的内壁面接触的形式设置,所述壳体的内壁面形成所述对向壁。
根据如此结构,无需设置专用的对向壁,通过原本具备的壳体兼具对向壁的功能。
又,也可以是,上述人工肺装置中,还具备设置于所述壳体内,对从所述血液流入端口流入的血液进行调温并将调温后的血液向所述气体交换机送出的热交换器,所述气体交换机形成包围所述热交换器的筒状,所述热交换器与所述气体交换机之间设有隔开两者的筒状壁,所述气体交换机的内周面与所述筒状壁中与所述气体交换机的内周面相向的部分形成有所述气泡诱导部。
根据如此结构,气体交换机形成包围热交换器的筒状的情况下,能在气体交换机的内周面侧设有气泡诱导部。
阐述第三公开。本发明的人工肺装置具备:对接触的血液进行气体交换的气体交换机;以及壳体,所述壳体具有:容纳所述气体交换机的中空的壳体主体;为与所述气体交换机进行气体交换且为使血液流入所述壳体主体中而形成于所述壳体主体的血液流入端口;排出所述壳体主体内的血液的圆筒状的血液流出端口;和安装有所述血液流出端口的安装部;所述血液流出端口的基端侧部分以其轴线为中心能转动地安装于所述安装部,所述血液流出端口以其梢端侧部分相对于所述基端侧部分的轴线成规定的角度的形式弯曲。
根据本发明,血液流出端口完全且设于可转动的壳体主体,故而与壳体主体及血液流入端口的朝向无关地转动血液流出端口,以此能改变血液流出端口的朝向。由此,可抑制对人工肺装置配置的位置和朝向等的限制,能够容易地进行血液流入端口及血液流出端口与机器连接的管(tube)的处理。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述安装部形成为大致圆筒状,且其内周面具有卡合部,所述血液流出端口的基端侧部分安装于所述安装部,具有以安装的状态与所述卡合部卡合的被卡合部。
血液流入端口因其内流动的血液和导入其内的血液等而会承受从安装部拆卸这样的负荷,但如上述构成般地使卡合部与被卡合部卡合,以此能抑制血液流入端口容易从安装部脱落。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述卡合部及所述被卡合部的一方由在周向上相互隔着间隔地配置的多个卡合片构成,所述卡合片以随着向上方前进而向半径方向内侧突出的形式形成为锥形状,所述卡合部及所述被卡合部的另一方与所述卡合片位置对应且向半径方向外方突出地形成,以相比所述多个卡合片位于上侧的状态与所述多个卡合片卡合。
根据如此结构,血液流出端口安装于安装部时,能通过形成为锥形状的多个卡合片引导被卡合部。由此,能容易地安装血液流入端口,容易地制造人工肺装置。
又,也可以是,上述人工肺装置中,还具备用于密封所述基端侧部分的外周面与所述安装部的内周面之间的第一密封构件及第二构件,所述第一密封构件在所述血液流出端口的基端侧部分的外周面上配置于比所述第二密封构件靠近基端侧,所述第二密封构件的压扁率大于所述第一密封构件。
此时,由于第二密封构件的压扁率大于第一密封构件,假设血液从第一密封构件漏出,也能通过第二密封构件防止漏至外侧。又,通过使第一密封构件的压扁率较小,能抑制血液流出端口转动时的滑动阻力增加。
又,也可以是,上述人工肺装置中,所述血液流入端口的基端侧部分从所述壳体主体向上下方向一方突出,所述血液流入端口的梢端侧部分通过弯曲部与所述基端侧部分连接,相对于所述基端侧部分以朝向上下方向一方的形式向径向外侧倾斜,所述血液流出端口具有以从所述弯曲部向上下方向一方突出的形式形成于所述弯曲部的把持部。
根据如此结构,能通过把持部容易地转动血液流入端口。又,使把持部突出地形成,从而把持部能起到肋的作用,能改善血液流入端口的刚性。此外,使血液流入端口在下侧则人工肺装置下落时,能使把持部与地板等抵接。由此,能使落下时的冲击作用于基端侧部分的轴线方向。基端侧部分沿其轴线方向形成,故而具有高刚性。因此,落下时使把持部着地,以此能抑制血液流入端口的破损。
本发明的人工肺装置具备:两端被封闭筒状的壳体;设于所述壳体内,对血液进行热交换的热交换器;在所述壳体内配置于所述热交换器的轴线方向周围,与所述热交换器流体连通而对血液进行气体交换的气体交换机;在所述热交换器和所述气体交换机之间绕所述热交换器的轴线方向配置,流通有进出所述热交换器的热介质的热介质分室;设于所述壳体一端侧,与所述热交换器流体连通的血液流入端口;设于所述壳体,与所述气体交换机流体连通的血液流出端口;设于所述壳体另一端侧,与所述热介质分室流体连通的介质流入端口及介质流出端口;和桥结构体,其形成有:从所述热交换器经所述热介质分室另一端侧向所述气体交换机沿径向流动血液的血液流路,以及,在所述介质流入端口及所述介质流出端口和所述热介质分室之间沿所述轴线方向流动热介质的介质流路。
根据本发明,血液从设于壳体一端侧的血液流入端口流入,从热交换器经过热介质分室另一端侧后,通过血液流路流入气体交换机。由此,能充分进行对血液的热交换。又,血液流入端口设于壳体一端侧,介质流出端口设于壳体另一端侧,故而构成卫生方面得以改善的结构。
又,本发明的人工肺装置是具有:具有血液流入端口、血液流出端口、介质流入端口及介质流出端口的两端被封闭的筒状的壳体;与所述血液流入端口流体连通的热交换器;和配置于所述热交换器的周围,与所述热交换器流体连通的气体交换机的人工肺装置,所述热交换器包含:与所述血液流入端口及所述血液流出端口流体连通且具有端部的血液室;和与所述介质流入端口及所述介质流出端口流体连通且流有热介质的热交换部;所述热交换部具有使所述血液室的所述端部超出所述壳体的轴向地延伸配置的延伸部。
根据本发明,无需径向扩大壳体。由此,能谋求预充容量(priming volume)的降低。
发明效果:
言及第一公开,根据本发明,能提供一种能抑制由血液搬运而来的气泡过多滞留的人工肺装置。言及第二公开,根据本发明,能提供一种能抑制由血液搬运而来的气泡过多滞留的人工肺装置。言及第三公开,根据本发明,能容易地进行连接血液流入端口及血液流出端口的管(tube)的处理。言及第四公开,根据本发明,能提供一种可充分加热血液的人工肺装置。
附图说明
图1涉及第一公开,是示出本实施形态的人工肺装置的外观的主视图;
图2涉及第一公开,是剖切图1的人工肺装置的主视剖视图;
图3涉及第一公开,是图1的人工肺装置具备的整流框架的立体图;
图4涉及第一公开,是示出根据实施形态2的人工肺装置的整流框架的局部剖视图;
图5涉及第一公开,是示出根据实施形态3的人工肺装置的血液流出端口的局部剖视图;
图6涉及第二公开,是根据实施形态1的人工肺装置的主视剖视图;
图7涉及第二公开,是沿II-II剖切图6的人工肺装置的侧视剖视图图;
图8涉及第二公开,是根据实施形态2的人工肺装置的侧视剖视图图;
图9涉及第二公开,是根据实施形态3的人工肺装置的主视剖视图;
图10涉及第二公开,是根据实施形态4的人工肺装置的主视剖视图;
图11涉及第二公开,是根据实施形态5的人工肺装置的主视剖视图;
图12涉及第二公开,是根据实施形态6的人工肺装置的主视剖视图;
图13涉及第二公开,是根据实施形态7的人工肺装置的主视剖视图;
图14涉及第二公开,是根据实施形态8的人工肺装置的主视剖视图;
图15涉及第二公开,是根据变形例1的人工肺装置的主视图;
图16涉及第二公开,是根据变形例2的人工肺装置的主视图;
图17涉及第二公开,是根据参考例1的人工肺装置的主视图;
图18涉及第三公开,是示出本实施形态的人工肺装置的外观的主视图;
图19涉及第三公开,是试着剖切图18的人工肺装置的剖视图;
图20涉及第三公开,是放大示出图19的区域X1的放大剖视图;
图21涉及第三公开,关于图19的人工肺装置,是示出血液流出端口的梢端朝向纸面右侧的状态的剖视图;
图22涉及第三公开,关于图18的人工肺装置,是示出血液流出端口朝向各种方向的状态的主视图,(a)是示出血液流出端口的梢端朝向近己侧状态的主视图,(b)是示出血液流出端口的梢端朝向深侧的状态的主视图;
图23涉及第三公开,放大地示出其他实施形态的人工肺装置的血液流出端口附近的放大剖视图;
图24涉及第四公开,是示出根据本发明一实施形态的人工肺装置的外观的主视图;
图25涉及第四公开,是图24的人工肺装置的主视剖视图;
图26涉及第四公开,是立体地示出图24的人工肺装置的一部分的剖视图;
图27涉及第四公开,是图25的中筒的立体图;
图28涉及第四公开,(a)是图27的中筒的主视图,(b)是(a)的中筒的一方侧的侧视图,(c)是(a)的中筒的另一方侧的侧视图;
图29涉及第四公开,是图25的内筒的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图说明根据本发明的人工肺装置的第一~第四公开的实施形态。另,以下说明的人工肺装置不过是本发明一实施形态,本发明并非限定于该实施形态,可在不脱离本发明的主旨的范围内追加、删除、变更。
关于第一公开,说明实施形态1~3。
(根据第一公开的实施形态1)
图1是示出本实施形态的人工肺装置1的外观的主视图,图2是切断图1的人工肺装置1的主视剖视图。图1、2所示的人工肺装置1在患者的心脏的运动停止而进行的的手术中,用于代替患者的肺的功能。因此,人工肺装置1具有去除患者的血液中所含二氧化碳并附加氧气的气体交换功能,又,具有调节血液的温度的热交换功能。具有如此功能的人工肺装置1是所谓的横置型结构,具备壳体2、内筒3及中筒4。
壳体2形成为两端部封闭的大致圆筒状,其中为容纳内筒3及中筒4而具有内部空间2a(参照图2)。详细而言,壳体(housing)2具有壳体主体11、垂吊部13和两个的帽部14、15。
壳体主体11形成为大致圆筒状,其上部外周面设有垂吊部13。垂吊部13配置于壳体主体11的轴线11a方向的中央部分,从壳体主体11的上部外周面向径向的外侧延伸。垂吊部13例如形成为大致柱状,其梢端侧部分安装并垂吊于外部的垂吊装置(未图示)。因此,壳体主体11能通过垂吊部13垂吊,垂吊的壳体主体11构成为其轴线11a在水平方向延伸。
壳体主体11在轴线11a方向的两侧具有开口端部。其中,一方侧(图2中左侧)的开口端部被帽部14封闭,另一方侧(图2中右侧)的开口端部被帽部15封闭。该些帽部14、15形成为大致圆板状。另,以下为方便说明,壳体主体11的轴线11a方向上帽部14所在侧为左侧,帽部15所在侧为右侧。
图1所示,帽部14上形成有气体供给端口18。气体供给端口18形成为大致圆筒状,从帽部14的外周缘附近向轴线11a方向的左侧突出。气体供给端口18与外部的气体供给装置(未图示)之间通过气体供给管(tube)连接,含有由气体供给装置供给的氧气的气体从气体供给端口18导入壳体2内。
另一方面,帽部15上形成有气体排出端口19。气体排出端口19形成为大致圆筒状,从帽部15的外周缘附近向轴线11a方向的右侧突出。该气体排出端口19与外部的气体供给装置之间通过气体排出管(tube)连接,将从气体供给端口18供给至壳体2内的气体排出后返回至气体供给装置。
帽部14的中心轴(与壳体主体11的轴线11a几乎一致的轴)附近形成有血液流入端口16。血液流入端口16形成为大致圆筒状,从帽部14的中心轴的下侧向左斜下方突出。血液流入端口16与未图示的静脉管路(tube)连接,静脉血通过静脉管路及血液流入端口16导入壳体主体11内。
另一方面,在壳体主体11的外周面的下部(垂吊部13的相反侧部分)且比人工肺装置1的轴线11a方向的中心靠近左侧的位置处,形成有血液流出端口17。更详细而言,血液流出端口17具备端口安装部17a和端口主体部17b。其中端口安装部17a形成为大致圆筒状,设于壳体主体11的外周面的下部,向下方突出。端口主体部17b从下方插入端口安装部17a。端口主体部17b形成为大致圆筒状,从端口安装部17a的下端向下方突出,在其梢端向斜下方弯曲。血液流出端口17(端口主体部17b)与未图示的动脉血管(tube)连接,人工肺装置1生成的动脉血通过动脉血管向外部送出。
帽部15上设有介质流入端口20及介质流出端口21。介质流入端口20及介质流出端口21隔着帽部15的中心轴上下分离地配置。两个端口20、21无需必须上下分离,左右分离地配置亦可。两个端口20、21形成为大致圆筒状,从帽部15向轴线11a方向的右侧突出。介质流入端口20与未图示的介质供给管(tube)连接,将来自介质供给管的温水或冷水等热介质导入壳体2内。介质流出端口21与未图示的介质排出管(tube)连接,壳体2内的热介质通过介质排出管排出至壳体2外。
上述的壳体2的内部空间2a内同轴心状地容纳有内筒3和中筒4,由此形成了热交换室3c及气体交换室45等。
中筒4的外径小于壳体主体11的内径,彼此轴心一致地相对于壳体主体11配置。由此,中筒4的外周面与壳体主体11的内周面之间形成环状空间,该环状空间成为气体交换室45。气体交换室45内设有中空纤维体(气体交换机)43。
中空纤维体43形成为大致圆筒状(或者,具有内部空间的柱状),由多个中空纤维构成。详细而言,中空纤维体43通过将多个中空纤维相互交差积层地构成的网片(mat)状的中空纤维膜(管束)卷绕于中筒4的外周面而构成。中空纤维膜卷绕至中空纤维体43的厚度与中筒4和壳体主体11之间的间隔大致一致为止。即,中空纤维体43以其外周面与壳体主体11的内周面的几乎全周抵接的形式,沿着壳体主体11的内周面形成。
气体交换室45的左侧的区域设有圆环状的密封构件50。密封构件50与帽部14的内周面共同形成气体流入空间52,该气体流入空间52与气体供给端口18连通。又,气体交换室45的右侧的区域设有圆环状的密封构件51。密封构件51与帽部15的内周面共同形成气体流出空间53,该气体流出空间53与气体排出端口19连通。
中空纤维体43以被上述的密封构件50和密封构件51左右夹持的状态设置。密封构件50在气体交换室45的左侧,沿全周方向密封中筒4和壳体2之间。又,密封构件51在气体交换室45的右侧,沿全周方向密封中筒4和壳体2之间。根据如此结构,与气体供给端口18连通的气体流入空间52和与气体排出端口19连通的气体流出空间53通过相互构成中空纤维体43的多个中空纤维的内孔连通。
中空纤维体43中,构成它的多个中空纤维各自间设有间隙,气体交换室45内,血液流过该间隙。详细而言,导入气体交换室45的血液通过中空纤维体43内的间隙,与中空纤维接触的同时从轴线11a方向的右侧朝向左侧流动。中空纤维的内孔内通过气体供给端口18及气体流入空间52从外部的气体供给装置通入氧气丰富的气体。因此,二氧化碳浓度较高的血液接触中空纤维时,血液与中空纤维内的气体之间进行气体交换。由此,从血液去除二氧化碳的同时对血液附加氧气。如此,血液进行气体交换的同时在气体交换室45内流向轴线11a方向的左侧。另一方面,通过中空纤维的内孔的气体在进行气体交换的同时流向右侧,经气体流出空间53及气体排出端口19返回外部的气体供给装置。
因此,气体交换室45的下游侧(左侧)部分相比其余部分向半径方向外侧扩径。详细而言,如图2所示,壳体主体11的左侧部分的内周面形成有向半径方向外侧凹入的环状的凹部54。凹部54的左侧部分具有大致恒定的直径尺寸,但右侧部分随着朝向右侧梢端变细,形成为锥形状。密封构件50配置于凹部54的中央部分,凹部54中比密封构件50靠近右侧的部分如上述为锥形状。形成于凹部54和中空纤维体43之间的外周空间55环绕中空纤维体43地形成,下部与血液流出端口17连通。根据如此结构,气体交换室45内被气体交换的血液导入外周空间55后,流入血液流出端口17。
上述的外周空间55上设有沿该外周空间55形成圆环状的过滤结构体。过滤结构体包含整流框架56,整流框架56将与边气体交换边在气体交换室45内流动的血液一起搬运而来的气泡,以再次朝向中空纤维体43的形式进行诱导并吸入中空纤维内,详情后述。
壳体主体11的上部设有连通外周空间55和外部的排气端口57。该排气端口57将滞留于外周空间55的上部(气泡捕集部)的气泡排出至外方。气泡捕集部在比后述的气泡储存部70靠近下游出设置,设为可储存气泡。这样的气泡捕集部在本实施形态中由凹部54(特别是凹部54中比中空纤维体43靠近上侧的部分)构成。另,排气端口57的外侧的开口端基本被未图示的帽构件覆盖,除了气泡排出时,防止气泡及血液从排气端口57排出。
而且,上述的中筒4具有中筒主体部40和桥部41。中筒主体部40是形成为圆筒状且其外侧形成上述气体交换室45的部分,且内侧的空间容纳有形成热交换室3c的内筒3。桥部41形成有立体交差的、用于出入热交换室3c的热介质的热介质流路和用于从热交换室3c朝向气体交换室45的血液的血液流路。
如图2所示,内筒3内的热交换室3c中,管群32以其轴线方向与内筒3的轴线方向一致的形式插入并配置。管群32是多个热交换管(pipe)的集合体。各热交换管例如是由不锈钢等热传导率较高的材料构成的长尺寸状且小径的管,来自血液流入端口16的血液从左侧的开口流入。
内筒3的外径小于中筒4的内径,彼此轴线一致地相对于中筒4定位。由此,内筒3的外周面和中筒4的内周面之间形成有热介质流动的圆环状的热介质室35。热介质室35被隔为上侧的第一热介质分室33和下侧的第二热介质分室34从而分室。上侧的第一热介质分室33通过桥部41的热介质流路与介质流出端口21连通。下侧的第二热介质分室34通过桥部41的另一热介质流路与介质流入端口20连通。
如图2所示,内筒3内设有圆板状的一对管支持体32a、32a。管支持体32a的外径与内筒3的内径大致一致。左侧的管支持体32a插通内筒3的左端,右侧的管支持体32a插通内筒3的右端。而且,构成管群32的各热交换管的左端分别插通放射状地配设于左侧的管支持体32a上的多个孔部,其右端分别插通放射状地配设于右侧的管支持体32a上的多个孔部。
由此,内筒3的两侧的开口端部被一对管支持体32a密封,且管群32的各热交换管的两端成为在内筒3的两端侧开口的状态。而且,管群32的热交换管的左侧的开口与血液流入端口16连通,右侧的开口通过桥部41的血液流路与气体交换室45连通。
又,内筒3的上部及下部分别形成有多个贯通孔。而且,内筒3通过上部的贯通孔使内筒3内与上侧的第一热介质分室33连通し,通过下部的贯通孔使内筒3内与下侧的第二热介质分室34连通。因此,从介质流入端口20流入的热介质从下侧的第二热介质分室34进入内筒3内(热交换室3c),通过管群32的热交换管的间隙,然后,经上侧的第一热介质分室33从介质流出端口21向外部流出。
这样的人工肺装置1中,从静脉取出的静脉血从血液流入端口16进入壳体2内,从管群32的热交换管的左侧的开口进入热交换室3c。热交换室3c内的血液从热交换管的右侧的开口经桥部41从气体交换室45的右侧进入其内,在气体交换室45内向左侧流动从血液流出端口17向外部送出。
其间,热交换室3c中,从介质流入端口20经第二热介质分室34流入的热介质与在管群32的热交换管内流动的血液之间进行热交换。又,气体交换室45中,流过中空纤维体43的间隙的血液和通过各中空纤维的内孔的氧气丰富的气体之间进行气体交换。如此一来,流入人工肺装置1的血液被调节成规定温度,且二氧化碳减少氧气增加,作为动脉血从血液流出端口17流出。
而且,该人工肺装置1为横置型,构成为流过气体交换室45的血液也向大致水平方向流动。而且,该流过气体交换室45血液内可能会混入从任意部位浸入的少量的气泡。这样的气泡基本在与中空纤维体43的中空纤维接触时被吸收,被去除大半。然而,血液一次通过中空纤维体43的期间,可能会无法被充分吸收入中空纤维内。因此,根据本实施形态的人工肺装置1为使中空纤维体43吸收更多的气泡而具备整流框架56。
图3是人工肺装置1具备的整流框架56的立体图。该整流框架56形成有使伴随血液流动而未被中空纤维体4吸收地通过的气泡再次朝向中空纤维体43的气泡诱导部。如图3所示,该整流框架56成为大致圆环状,且形成大致截锥状。
详细而言,整流框架56具有形成相对小径的左侧的第一开口60和形成相对大径的右侧的第二开口61。该些第一开口60及第二开口61均形成圆形。而且,在整流框架56组装于人工肺装置1的状态下,相对于第一开口60的上端60b与第二开口61的上端61b在上下方向的位置几乎相同,第一开口60的下端60c位于比第二开口61的下端61c靠近上方。又,第一开口60和第二开口61在左右方向上位于隔开规定距离的位置,该些第一开口60与第二开口61之间通过曲面状的整流面62连接。因此,整流框架56形成为第一开口60的中心线60a位于比第二开口61的中心线61a靠近上方的截锥状。
如图2所示,该整流框架56设置为在外周空间55内左侧的第一开口60固定于密封构件50,右侧的第二开口61与壳体主体11的内周面抵接。其结果是,整流面62设置为在外周空间55内横穿从气体交换室45向血液流出端口17的流路。而且,该整流面62与中空纤维体(气体交换机)43的外周面相对且环绕中空纤维体43地设置。而且,如图2所示,整流框架56的上部位于排气端口57的外周空间55侧的开口的几乎正下方,整流框架56的下部位于血液流出端口17的外周空间55侧的开口的几乎正上方。
又,整流面62具有第一整流面63和第二整流面64。其中第一整流面63设于相对下方,与血液的流动方向上的上游侧部分(图2的右侧部分)63a相比下游侧部分(图2的左侧部分)63b以靠近中空纤维体43的外周面的形式倾斜。又,第一整流面63上形成有一个或多个开口65,该开口65上设有过滤器66。设于第一整流面63的过滤器66与中空纤维体43的外周面隔开地面向血液的流动方向的上游,由此,通过中空纤维体43的血液通过过滤器66朝向血液流出端口17。该过滤器66去除在通过的血液中混入的规定的异物,可采用公知的血液过滤器。另,过滤结构体可以没有整流框架56,仅由过滤器66构成。
另一方面,第二整流面64设于相对上方。而且,第二整流面64在比第一整流面63的上游侧部分63a靠近中空纤维体43的外周面的位置,相对于该外周面具有不同于第一整流面63的倾斜。另,本实施形态中,第二整流面64的上端部形成有剖视时相对于中空纤维体43的外周面大致平行的面。不过,该第二整流面64也位于相对于中空纤维体43的外周面隔开的位置,如图2所示,第二整流面64与中空纤维体43的外周面之间形成有气泡储存部70。另,第二整流面64上未设有过滤器。此外,这样的第二整流面64与位于整流面62下方的一个或多个开口65(过滤器66)所设置的位置相比位于上方。根据该结构,与整流框架56在整流面62的上方具有过滤器的情况相比,能在气泡容易滞留的第二整流面64的上方更切实地储存气泡,更有效防止气泡通过过滤器的下游。
根据本实施形态的整流框架56示例了将整流面62差不多等分为上下的部分及其之间的部分共计4个区域的情况下,除去上部的三个区域设有过滤器66。然而,设置过滤器66的位置不限于此。过滤器66可设置在除了上部的第二整流面64之外的合适位置及范围。
具备这样的整流框架56的人工肺装置1中,经气体交换室45的中空纤维体43而来的血液通过整流框架56的过滤器66朝向血液流出端口17。此时,血液中混入的气泡被整流框架56的整流面62挡住。该气泡沿第一整流面63从其上游侧部分63a流向下游侧部分63b或因浮力上升。其结果是,气泡在从第一整流面63的上游侧部分63a朝向下游侧部分63b的过程中接近中空纤维体43,在因浮力从第一整流面63向第二整流面64上升的过程中也逐渐接近中空纤维体43。因此,人工肺装置1中,通过整流框架56能使经中空纤维体43暂时带来的血液中所含的气泡再次朝向中空纤维体43,因此能被中空纤维体43吸收。
又,人工肺装置1在第二整流面64和中空纤维体43的外周面之间具有气泡储存部70。因此,即使假设大量气泡流动而来时,也能在该气泡储存部70内暂时储存该气泡。另,相对于第一整流面63主要具有将气泡诱导向(朝向)中空纤维体43的功能し,第二整流面64具有暂时存储被诱导而来的气泡且与中空纤维体43接触的功能。因此,第二整流面64没必要相对于中空纤维体43的外周面精确地平行。
(根据第一公开的实施形态2)
图4是示出根据实施形态2的人工肺装置1A的整流框架56A的剖视图。更详细而言,图4的中(a)是人工肺装置1A中包含整流框架56A整体的局部剖视图,(b)是人工肺装置1A中包含整流框架56A上部的局部剖视图。该人工肺装置1A的整流框架56A具有至少一部分由壳体主体11的内壁面形成的第二整流面64A。
即,上述实施形态1中,说明了整流框架56整体独立于壳体主体11地构成单独结构。然而,整流框架56不限于这样的结构。若具体说明则图4(b)所示的人工肺装置1A中从壳体主体11的凹部54的上部右端沿中空纤维体43的外周面向外周空间55内延设有壁部71。该壁部71的内周面71A形成整流面62A(的一部分),尤其是内周面71A的上部形成第二整流面64A。
又,如图4(a)所示,正面观察下整流框架56A的左右方向的宽度尺寸从上部至下部为止大致相同。而且,壁部71随着从上部朝向下部而减小向左侧的突出尺寸,整流框架56A中由壁部71构成的部分以外的剩余部分72是由与壳体主体11独立的构件构成。而且,实施形态1的第一整流面63所对应的结构主要由剩余部分72形成,过滤器66也设于在剩余部分72上形成的开口(未图示)上。
另,整流框架56A中,壁部71构成的部分与该部分以外的剩余部分72的边界在图4(a)的例中设定为周向上延伸的边界线,但不限于此可任意设定。又,整流框架56A的一部分不仅由壁部71构成,也可使整流框架56A的全部(除过滤器66)由壁部71构成。另,根据第一公开的实施形态1及2中,通过形成为对向壁的壳体主体11(更详细而言是凹部54)的内侧面、过滤结构体的内侧面及中空纤维体43的外侧面构成空间,该空间构成气泡储存部70或气泡诱导部。此时,对向壁还可设于过滤结构体上。
根据如此结构,能更容易且高精度的进行人工肺装置1A组装时的第二整流面64A与中空纤维体43的外周面的对位。
(根据第一公开的实施形态3)
图5是示出根据实施形态3的人工肺装置1B的血液流出端口17的剖视图。此处,对取代实施形态1、2所示的整流框架56、56A所具有的过滤器66,或除其之外还在不同位置设置过滤器的结构进行说明。
图5(a)所示的血液流出端口17与实施形态1、2同样地具有端口安装部17a和端口主体部17b。另一方面,端口安装部17a中,壳体主体11的内部侧的开口上以覆盖该开口的形式设置平板状的过滤器66A。过滤器66A的周围可通过不同于过滤器66A的构件,即、将过滤器66A固定于壳体的固定构件而固定。
又,图5(b)所示的血液流出端口17也与实施形态1、2同样地具有端口安装部17a和端口主体部17b。另一方面,端口安装部17a的内部设有柱状的过滤器66B。该过滤器66B具有与端口安装部17a的内径几乎相同尺寸的外径,相对于端口安装部17a的内周面几乎无间隙相接地插入。又,过滤器66B构成为血液流出端口17的血液的流动方向的尺寸大于血液流出端口17的内径尺寸。
根据这样的过滤器66A、66B,能在血液流出端口17从血液去除异物。又,图5(b)所示的过滤器66B因容易保证较大体积从而能从血液去除更多异物。
关于第二公开,对实施形态1~8、变形例1~2、参考例1进行说明。
(根据第二公开的实施形态1)
图6是示出本实施形态1的人工肺装置1001A的结构的主视剖视图,图7是以II-II线切断图6的人工肺装置1001A的侧视剖视图。图6及图7所示的人工肺装置1001A在患者的心脏动作停止后进行的手术中用于代替患者的肺的功能。因此,人工肺装置1001A具有去除患者的血液中所含二氧化碳并附加氧气的气体交换功能,又具有调节血液的温度的热交换功能。本实施形态1所例示的人工肺装置1001A是所谓的横置型结构,具备壳体1002及内筒1003。
壳体1002形成为两端部封闭的大致圆筒状,其中为容纳内筒1003而具有内部空间1002a。又,壳体1002具有壳体主体1010、垂吊部1011和两个帽部1012、1013。
壳体主体1010形成为大致圆筒状,其上部外周面设有垂吊部1011。垂吊部1011配置于壳体主体1010的轴线1010a方向的大致中央部分,从壳体主体1010的上部外周面向径向的外侧延伸。垂吊部1011例如形成为大致柱状,其梢端侧部分安装于外部的垂吊装置(未图示)并垂吊。因此,壳体主体1010可通过垂吊部1011垂吊,垂吊的壳体主体1010形成为其轴线1010a在水平方向延伸的结构。
壳体主体1010在轴线1010a方向的两侧具有开口端部。其中,一方侧(图6中为左侧)的开口端部被帽部1012封闭,另一方侧(图6中右侧)的开口端部被帽部1013封闭。该些帽部1012、1013形成为大致圆板状。另,以下为方便说明,壳体主体1010的轴线1010a方向中将帽部1012所位于的一侧作为左侧,帽部1013所位于的一侧作为右侧。
如图6所示,帽部1012上形成有气体供给端口1014。气体供给端口1014形成为大致圆筒状,从帽部1012的外周缘附近向轴线1010a方向的左侧突出。气体供给端口1014在外部的气体供给装置(未图示)之间通过气体供给管(tube)连接,从气体供给装置供给的包含氧气的气体从气体供给端口1014导入壳体1002内。
另一方面,帽部1013形成有气体排出端口1015。气体排出端口1015形成为大致圆筒状,从帽部1013的外周缘附近向轴线1010a方向的右侧突出。该气体排出端口1015在外部的气体供给装置之间通过气体排出管(tube)连接,使从气体供给端口1014供给至壳体1002内的气体排出后返回气体供给装置。
帽部1012的中心轴(与壳体主体1010的轴线1010a大致一致的轴)附近形成有血液流入端口1016。血液流入端口1016形成为大致圆筒状,从帽部1012的中心轴的下侧向左斜下方突出。血液流入端口1016与未图示的静脉管路连接,静脉血通过静脉管路及血液流入端口1016导入壳体主体1010内。
另一方面,在壳体主体1010的外周面的下部(垂吊部1013的相反侧部分)且比人工肺装置1001A的轴线1010a方向的中心靠近左侧的位置处,形成有血液流出端口1017。更详细而言,血液流出端口1017具备端口安装部1017a和端口主体部1017b。其中端口安装部1017a形成大致圆筒状,设于壳体主体1011的外周面的下部,向下方突出。端口主体部1017b从下方插入端口安装部1017a。端口主体部1017b形成大致圆筒状,从端口安装部1017a的下端向下方突出,在其梢部先向斜下方弯曲。端口主体部1017b相对于端口安装部1017a能绕该端口安装部1017a的轴心旋转,端口主体部1017b的流出口能朝向各种方向。血液流出端口1017(端口主体部1017b)与未图示的动脉血管连接,人工肺装置1001A内生成的动脉血通过动脉血管向外部送出。
帽部1013上设有未图示的介质流入端口及介质流出端口。介质流入端口及介质流出端口隔着帽部1013的中心轴彼此分开地配置。其中介质流入端口与未图示的介质供给管连接,来自介质供给管的温水或冷水等热介质导入壳体1002内。介质流出端口与未图示的介质排出管连接,壳体1002内的热介质通过介质排出管排出至壳体1002外。
上述壳体1002的内部空间1002a内与壳体主体1010大致同轴心状地容纳有内筒1003,壳体1002的内部空间1002a通过该内筒1003划分热交换室1020及气体交换室1021等。具体而言,内筒1003的内部空间形成热交换室1020。又,内筒1003与壳体主体1011之间的环状空间通过后述的筒状的过滤结构体1030进一步划分为小径的环状空间和大径的环状空间,小径的环状空间形成气体交换室1021,大径的环状空间形成血液流出空间1022。该气体交换室1021内设有中空纤维体(气体交换机)1040。
中空纤维体1040形成为大致圆筒状(或者具有内部空间的柱状),由多个中空纤维构成。详细而言,中空纤维体1040通过将多个中空纤维相互交差积层地构成的网片状的中空纤维膜(管束)卷绕于内筒1003的外周面而构成。另,也可以不将管束直接卷绕于内筒1003的外周面,另行准备外嵌于内筒1003的圆筒状的芯构件,该芯构件上卷绕管束后,管束与芯构件一起外嵌于内筒1003并安装。
气体交换室1021及血液流出空间1022的左侧的区域内,圆环状的密封构件1050以外嵌地设于中空纤维体1040的左端部。密封构件1050与帽部1012的内周面及中空纤维体1040的左端面一起形成气体流入空间1052,该气体流入空间1052与气体供给端口1014连通。又,气体交换室1021及血液流出空间1022的右侧的区域内,圆环状的密封构件1051外嵌地设于中空纤维体1040的右端部。密封构件1051与帽部1013的内周面及中空纤维体1040的右端面一起形成气体流出空间1053,该气体流出空间1053与气体排出端口1015连通。
中空纤维体1040以在上述的气体流入空间1052和气体流出空间1053之间架设的形式设置。而且,密封构件1050在血液流出空间1022的左侧沿全周方向密封中空纤维体1040 和壳体1002之间,密封构件1051在血液流出空间1022的右侧沿全周方向密封中空纤维体1040和壳体1002之间。根据如此结构,与气体供给端口1014连通的气体流入空间1052和与气体排出端口1015连通的气体流出空间1053彼此通过构成中空纤维体1040的多个中空纤维的内孔连通。
中空纤维体1040中,构成其的多个中空纤维的彼此之间设有间隙,气体交换室1021中,该间隙内流有血液。详细而言,导入气体交换室1021的血液通过中空纤维体1040内的间隙,边与中空纤维接触边朝向以轴线1010a为中心的径向外侧流动。各中空纤维的内孔内,通过气体供给端口1014及气体流入空间1052,从外部的气体供给装置通入氧气丰富的气体。因此,二氧化碳浓度较高的血液与中空纤维接触,则血液与中空纤维内的气体之间进行气体交换。由此,从血液去除二氧化碳并向血液附加氧气。如此,血液进行气体交换的同时在气体交换室1021内流向径向外侧。另一方面,通过中空纤维的内孔的气体进行气体交换的同时向右侧流动,经气体流出空间1053及气体排出端口1015向外部的气体供给装置返回。
另一方面,内筒1003的内部空间如上述地形成热交换室1020。热交换室1020内配设有未图示的介质管路,该介质管路的一端与介质流入端口连接,另一端与介质流出端口连接。该介质管路是由不锈钢等热传导率较高的材料构成的长尺状且小径的管构件。又,内筒1003的壁部上沿全周设有内外贯通的多个贯通孔1003a,从血液流入端口1016流入的血液通过介质管路的间隙,进一步通过内筒1003的贯通孔1003a抵至气体交换室1021。如此,从热交换室1020向气体交换室1021中血液呈放射状流动地流动。又,血液流过热交换室1020时,介质管路内从介质流入端口流动有调温用的介质,从而与该管路接触的血液被调节至适宜温度。另,设于热交换室1020的热交换器不限于介质管路,也可设置为从血液流入端口1016进入的血液通过热交换器热交换,接着在中空纤维膜进行气体交换。
这样的人工肺装置1001A中,从静脉取出的静脉血从血液流入端口1016进入壳体1002内,按内筒1003内的热交换室1020、内筒1003的贯通孔1003a、内筒1003外的气体交换室1021、过滤结构体1030及血液流出空间1022的顺序流经后从血液流出端口1017向外部送出。
此时,血液在如上述的热交换室1020内与介质管路内流动的热介质热交换被调节至适宜温度。又,气体交换室1021中,在中空纤维体1040的间隙流动的血液与通过各中空纤维的内孔的氧气丰富的气体之间进行气体交换。这样,流入人工肺装置1001A的血液被调节至规定温度,且降低二氧化碳附加氧气,从而作为动脉血从血液流出端口1017流出。
此处,人工肺装置1001A内具备气泡诱导部1090作为使与血液一起流动而来的气泡等气体被中空纤维更多吸收的结构。也就是说,人工肺装置1001A具备与中空纤维体1040的表面1041相向地配置且在与表面1041之间形成空间(气泡储存部)1091的对向壁,中空纤维体1040的表面1041与对向壁之间的隔开尺寸D1随着朝向铅直上方而逐渐减小至零。而且,这样的隔开尺寸D1向零逐渐减小的空纤维体1040的表面1041和对向壁构成使通过中空纤维体1040的气泡再次朝向中空纤维体1040的泡诱导部1090。又,人工肺装置1001A中,过滤结构体1030构成上述的对向壁。以下详述。
人工肺装置1001A的过滤结构体1030具有去除血液中的异物的功能,如图6及图7所示,设计为通过中空纤维体1040的血液横穿朝向血液流出端口1017的流路。更具体而言,过滤结构体1030形成圆筒形状,其内径尺寸R1比圆筒状的中空纤维体1040的外径尺寸R2大。而且,过滤结构体1030相对于同样形成圆筒状的中空纤维体1040偏心地配置。因此,过滤结构体1030的内周面1031中与过滤结构体1030的上部对应的部分与中空纤维体1040的外周面1041中与中空纤维体1040的上部对应的部分相接。
其结果是,中空纤维体1040的外周面1041和构成与其相向的对向壁的过滤结构体1030的内周面1031之间形成空间1091。而且,中空纤维体1040的外周面1041和过滤结构体1030的内周面1031之间的隔开尺寸D1如图7所示,随着朝向铅直上方而逐渐减小,两者的接触部位1090a达到零。本实施形态1的人工肺装置1001A中,如上地在隔开尺寸D1向零逐渐减小的中空纤维体1040的外周面1041和过滤结构体1030的内周面1031之间构成气泡诱导部1090。换言之,根据第二公开的实施形态1中,过滤结构体的内侧面和中空纤维体43的外侧面构成空间,该空间构成气泡储存部70或气泡诱导部。
人工肺装置1001A根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1040仍未吸收的气泡的情况下,该气泡也能在气泡诱导部1090沿过滤结构体1030的内周面1031或者中空纤维体1040的外周面1041因浮力而上升。而且,气泡诱导部1090所具有的空间1091随着朝向上方而逐渐宽度变窄,因此上升的气泡相对于中空纤维体1040逐渐增加按压。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1040吸收,能抑制壳体1002内气泡过多滞留。
另,过滤结构体1030的截面形状不限于图7所示的圆形。例如,可为楕圆形、长圆形、水滴形状等。进一步细说,如上述若具备中空纤维体1040的外周面1041与过滤结构体1030的内周面1031的隔开距离D1随着朝向铅直上方而向零逐渐减小的结构(气泡诱导部1090),则过滤结构体1030的剩余的部分的结构不做特别限定。
(根据第二公开的实施形态2)
图8是根据实施形态2的人工肺装置1001B的侧视剖视图。以下,该人工肺装置1001B中,以与上述人工肺装置1001A不同的部分为中心进行说明。另,图8中,人工肺装置1001B的结构中与人工肺装置1001A的结构至少在功能方面对应的部分上标记如下符号:在人工肺装置1001A的说明所用符号上加100而得的符号。
如图8所示,人工肺装置1001B是所谓的横置型,具备壳体1102及内筒1103。壳体1102具有大致圆筒状的壳体主体1110;与壳体主体1110的上部连接的垂吊部1111;和封闭壳体主体1110的两端开口的两个帽部(未图示)。
壳体1102的内部空间1102a内,内筒1103以相对于壳体主体1110的轴心偏心地位于上方的形式被容纳。又,内筒1103内,圆筒状的中空纤维体(气体交换机)1140以成同轴状的形式外嵌地设置,中空纤维体1140的表面1141中与中空纤维体1140的上部对应的部分与壳体主体1110的内壁面1110b中与壳体主体1110的上部对应的部分接触。
其结果是,中空纤维体1140的外周面1141和构成与之对向的对向壁的壳体主体1110的内壁面1110b之间形成空间(气泡储存部)1191。而且,中空纤维体1140的外周面1141与壳体主体1110的内壁面1110b之间的隔开尺寸D2如图8所示,随着朝向铅直上方而逐渐减小,在两者的接触部位1190a处达到零。本实施形态2的人工肺装置1001B中,如此般通过隔开尺寸D2向零逐渐减小的中空纤维体1140的外周面1141和壳体主体1110的内壁面1110b构成气泡诱导部1190。换言之,根据第二公开的实施形态2中,壳体的内壁、过滤结构体1030的内侧面和中空纤维体1140的外侧面构成空间,构成气泡诱导部1190。
另一方面,壳体1102的内部空间1102a容纳有过滤结构体1130。过滤结构体1130俯视时成矩形板状,且侧视时形成前后方向的中央部分1132向下方突出地弯曲的形状。过滤结构体1130的中央部分1132的上表面与中空纤维体1140的下部的表面1141抵接,前端1133在壳体主体1110的前侧的内壁面1110b上与上下方向的中央附近抵接,后端1134在后侧的内壁面1110b上与上下方向的中央附近抵接。另,过滤结构体1130的结构不限上述,只要通过中空纤维体1140的血液设为横穿朝向血液流出端口的流路则采用其他结构亦可。
这样的人工肺装置1001B中,从静脉取出的静脉血从血液流入端口(未图示)进入壳体1102内,按照内筒1103内的热交换室1120、内筒1103的贯通孔1103a、内筒1103外的气体交换室1121、过滤结构体1130及血液流出空间1122的顺序流经,从血液流出端口(未图示)作为动脉血向外部送出。又,此期间,与人工肺装置1001A同样地,血液在热交换室1120内调温,在气体交换室1121实施二氧化碳的去除及氧气的附加。
又,人工肺装置1001B如上述具备气泡诱导部1190。因此,即使在存在经过中空纤维体1140仍未被吸收的气泡的情况下,该泡在气泡诱导部1190内沿壳体主体1110的内壁面1110b或者中空纤维体1140的外周面1141通过浮力上升。而且,气泡诱导部1190所具有的空间1191随着朝向上方而逐渐宽度变窄,因此上升气泡逐渐被强力按压于中空纤维体1140。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1140吸收,能抑制壳体1102内气泡过多滞留。
(根据第二公开的实施形态3)
图9是根据实施形态3的人工肺装置1001C的主视剖视图。以下,在人工肺装置1001C中以与上述人工肺装置1001A不同的部分为中心进行说明。另,图9中,人工肺装置1001C的结构中与人工肺装置1001A的结构至少功能方面对应的部分标以如下符号:在人工肺装置1001A的说明中使用的符号上加200的符号。
图9所示,人工肺装置1001C是所谓的横置型,具备壳体1202、内筒1203及中筒1204。其中,中筒1204比壳体1202小径,且比内筒1203大径。而且,内筒1203及中筒1204以彼此几乎同轴状地配置的状态容纳于壳体1202的内部空间1202a。
内筒1203内形成热交换室1220,该热交换室1220内,管群1260以其轴线方向与内筒1203的轴线方向一致的形式配置。管群1260为多个热交换管的集合体,各管(pipe)由不锈钢等热传导率较高的材料构成,来自血液流入端口1216的血液从左侧的开口流入。
内筒1203和中筒1204之间形成有圆环状的热介质室1261。热介质室1261被进一步且分为下侧的第一热介质室1262和上侧的第二热介质室1263从而分室,第一热介质室1262与介质流入端口1218连通,第二热介质室1263与介质流出端口1219连通。又,内筒1203的上部和下部分别形成有多个贯通孔1264。此外,内筒1203内的管群1260以使各热交换管彼此留有间隙的形式进行支持。
因此,从介质流入端口1218流入的介质经第一热介质室1262通过内筒1203的下部的贯通孔1264抵达内筒1203内。而且,通过构成管群1260的多个热交换管的间隙后,通过内筒1203的上部的贯通孔1264抵达第二热介质室1263,从此处通过介质流出端口1219向外部流出。另一方面,从血液流入端口1216流入的血液通过管群1260的各热交换管的内孔,因而此期间,血液与介质之间之间进行热交换血液被调节至适温。另,贯通孔1264不限于设于内筒1203的上部及下部的结构。例如,贯通孔1264设于内筒1203的侧部的对向位置,介质可设置为从纸面近己方向流向纸面进深方向或从纸面进深方向流向纸面近己方向。
热交换室1220中调温的血液从管群1260的右侧的开口流出,在内筒1203的右端附近朝向径向外侧,进而抵达形成于中筒1204的外周围的气体交换室1221。更具体而言,气体交换室1221形成于中筒1204和壳体主体1210之间,该气体交换室1221内外嵌地设有筒状的中空纤维体(气体交换机)1240。
中空纤维体1240具有多个中空纤维,各中空纤维的内孔的左侧的开口与气体供给端口1214连通,右侧的开口与气体排出端口1215连通。又,各中空纤维之间设有间隙,该间隙流通血液。也就是说,从热交换室1220出来的血液从气体交换室1221的右侧进入,通过各中空纤维的间隙向左侧流通。此期间,各中空纤维的内孔流通有氧气丰富的气体,血液与该气体之间进行气体交换。其结果是,从血液去除二氧化碳,附加氧气。
壳体主体1210的内周面的左侧的部分形成有比其他部分直径扩大的凹部1265。该凹部1265环绕地位于中空纤维体1240的左侧部分,在凹部1265和中空纤维体1240之间配置圆环状且截锥状的过滤结构体1230。该过滤结构体1230配置为通过中空纤维体1240的血液横穿朝向血液流出端口1217的流路。因此,通过凹部1265和中空纤维体1240划定的空间被过滤结构体1230一分为二,其中与血液流出端口1217连通的空间形成血液流出空间1222。
因此,如上述在气体交换室1221进行气体交换的血液在通过过滤结构体1230时,还被取出了血液中的异物。而且,如此一来变为动脉血的血液经血液流出空间1222从血液流出端口1217向外部流出。换言之,根据第二公开的实施形态3中,通过壳体主体1210的内壁(第一对向壁)、过滤结构体1230的内侧面和中空纤维体1221的外侧面构成空间,该空间构成第一气泡储存部或第一气泡诱导部。此时,第一对向壁也可设于过滤结构体。
而且,该人工肺装置1001C中,由中筒1204和中空纤维体1240构成空间(第二气泡诱导部1290)。详细而言,如图9所示,中筒1204的左右方向的中央部分上形成有以比其他部分小径的形式缩小直径的缩径部1266。缩径部1266以环绕中筒1204的中央部分的形式设置,该缩径部1266和中空纤维体1240之间血液与中空纤维体1240内的血液同样地向左侧流动。又,缩径部1266的左侧部分随着朝向左侧扩大直径地形成截面轮廓为锥形状的锥形部1267,右侧部分随着朝向右侧扩大直径地形成截面轮廓为锥形状的锥形部1268。
通过上述中筒1204中的缩径部1266的左侧的锥形部1267和中空纤维体1240构成气泡诱导部1290。也就是说,左侧的锥形部1267成为根据本发明的第二对向壁,位于与中空纤维体1240的内表面1241对向的位置,且与中空纤维体1240的内表面1241之间形成空间(第二气泡储存部)1291。此外,锥形部1267的外表面1267a与中空纤维体1240的内表面1241之间的隔开尺寸D3随着朝向空间1291中的血液的流通方向下游侧(也就是说,左侧),逐渐减小至零。人工肺装置1001C中,这样的气泡诱导部1290形成为环绕中筒1204的环状的槽。换言之,根据第二公开的实施形态3中通过壳体主体1210的内壁(第二对向壁)和中空纤维体1240的内表面构成空间,该空间构成第二气泡储存部1290或第二气泡诱导部1291。
根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1240仍未被吸收的气泡的情况下,该气泡在气泡诱导部1290内沿锥形部1267的外周面1267a或中空纤维体1240的内周面1241,并沿血液的流通方向向下游侧移动。气泡诱导部1290所具有的空间1291随着朝向下游侧逐渐宽度变窄,因此向下游侧移动的气泡逐渐强力地被按压于中空纤维体1240。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1240吸收,能抑制壳体1202内气泡过多滞留。
另,图9中示例了缩径部1266为截面梯形状的结构,但不限于如此结构。例如,可以是具有随着朝向血液的流通方向下游侧而扩大直径的斜边的三角形状的截面,也可以是圆弧状的截面。
(根据第二公开的实施形态4)
图10是根据实施形态4的人工肺装置1001D的主视剖视图。以下,在该人工肺装置1001D中,以与上述人工肺装置1001A不同的部分为中心进行说明。另,图10中,人工肺装置1001D的结构中与人工肺装置1001A的结构至少功能方面对应的部分标以如下符号:在人工肺装置1001A的说明中使用的符号上加300的符号。
如图10所示,人工肺装置1001D具备箱状的壳体1302。该壳体1302具有:左右具有开口的矩形筒状的壳体主体1310;与壳体主体1310的上部连接的垂吊部1311;和封闭壳体主体1310的左右的开口的两个帽部1312、1313。该人工肺装置1001D形成为如下结构:在壳体1302的内部空间1302a血液在左右方向流动,热介质在前后方向流动,气体在上下方向流动。以下,详述该些结构。
人工肺装置1001D具有使静脉血流入的血液流入端口1316和使在该人工肺装置1001D内进行调温及气体交换的血液作为动脉血流出的血液流出端口1317。其中血液流入端口1316设于右侧的帽部1313中比上下方向的中央靠近下方位置。又,血液流出端口1317设于左侧的帽部1314中比上下方向的中央靠近下方位置。另,图10中,示例了血液流入端口1316和血液流出端口1317的上下方向的位置一致的结构,但不限于此,两者的上下方向位置或前后方向位置不用亦可。
又,人工肺装置1001D具有:用于与血液气体交换的氧气丰富的气体流入的气体供给端口1314;和气体交换后的气体流出的气体排出端口1315。其中气体供给端口1314设于左侧的帽部1312的上部,气体排出端口1315设于壳体主体1310的底壁的中央附近。而且,壳体1302的内部空间1302a的上部形成与气体供给端口1314连通的气体流入空间1352,内部空间1302a的下部形成与气体排出端口1315连通的气体流出空间1353。该些气体流入空间1352及气体流出空间1353形成上下扁平的空间形状,两者之间形成有热交换室1320、气体交换室1321及血液流出空间1322。
气体流入空间1352与气体流出空间1353之间配设又长方体形状的中空纤维体(气体交换机)1340。中空纤维体1340构成为前后方向尺寸与壳体主体1310的前后方向的内寸相同,左右方向尺寸小于帽部1312、1313彼此内表面之间距离。因此,中空纤维体1340的前面及后面与壳体主体1310的前后的内表面接触。另一方面,关于左右方向,以与帽部1312、1313任一个均隔开的形式配设于左右方向的中央附近。
而且,设有连接中空纤维体1340的上端部和帽部1312、1313的内表面之间的密封构件1350,设有连接中空纤维体1340的下端部和帽部1312、1313的内表面之间的密封构件1351。因此,上述气体流入空间1352的下部被中空纤维体1340及密封构件1351的各自上端部分划定,气体流出空间1353的上部被中空纤维体1340及密封构件1352的各自下端部分划定。
又,构成中空纤维体1340的多个中空纤维均大概朝向上下方向,其上端部在气体流入空间1352开口,下端部在气体流出空间1353开口。因此,从气体供给端口1314流入的气体从气体流入空间1352向中空纤维体1340的各个中空纤维的内孔从上端开口进入,从下端开口抵达气体流出空间1353,而且从气体排出端口1315向外部排出。又,各中空纤维之间存在间隙,此间隙内流有血液。而且,此间隙内流动的血液与通过中空纤维的内孔的气体之间进行气体交换。因此,设有这样的中空纤维体1340的空间形成气体交换室1321。
另一方面,由中空纤维体1340的右侧的空间即中空纤维体1340的右侧面、右侧的帽部1313的内表面、密封构件1350的下表面、密封构件1351的上表面所划定的空间内形成热交换室1320。
该热交换室1320内,由多个热交换管的集合体构成的管群1360配置为各管(pipe)的轴线朝向前后方向。该管群1360设为遮蔽血液流入端口1316与中空纤维体1340之间。又,壳体主体1310的前壁及后壁的一方上设有介质流入端口(未图示)并与管群1360的一端侧的开口连通,另一方上设有介质流出端口(未图示)并与管群1360的另一端侧的开口连通。
因此,从介质流入端口流入的热介质从管群1360的一端侧的开口进入后在各管(pipe)内流动,从另一端侧的开口出来后从介质流出端口向外部流出。又,各热交换管之间设有间隙,此间隙内流有血液。而且,在此间隙内流动的血液与通过各管(pipe)内的介质之间进行热交换。因此,设有这样的管群1360的空间形成热交换室1320。
此外,由中空纤维体1340的左侧的空间即中空纤维体1340的左侧面、左侧的帽部1312的内表面、密封构件1350的下表面、密封构件1351的上表面所划定的空间内配设有过滤结构体1330,且设有血液流出空间1322。
即,沿着中空纤维体1340的左侧面地设有矩形薄片状的过滤结构体1330。不过,过滤结构体1330在其上部向左侧突出地弯曲。换言之,过滤结构体1330的上端1331与中空纤维体1340的上部的左侧面抵接,下端1332与中空纤维体1340的下部的左侧面抵接,且上下方向的比中央靠上方的规定位置设有弯曲部位1333,该弯曲部位1333位于从中空纤维体1340的左侧面向左侧隔开的位置。因此,如图10所示,由中空纤维体1340和过滤结构体1330划定的空间形成为过滤结构体1330的上端1331和下端1332和弯曲部位1333分别为顶点的三角形状。另,过滤结构体1330的形状不限于三角形状,向左侧圆弧状突出的屋顶形状亦可。又,过滤结构体1330的下部可如图10所示设为靠近中空纤维体1340的左侧面,但不限于此,也可以是不与中空纤维体1340的左侧面接触而向下方向的形状或与中空纤维体1340的左侧面分离地向左侧扩展的形状。
又,中空纤维体1340的左侧的空间中,比过滤结构体1330靠近左侧的空间形成血液流出空间1322,该血液流出空间1322与血液流出端口1317连通。因此,经过气体交换室1321的血液在过滤结构体1330内去除血液中的异物后,经过血液流出空间1322从血液流出端口1317向外部流出。
而且,该人工肺装置1001D中,通过过滤结构体1330和中空纤维体1340构成气泡诱导部1390。详细而言,如图10所示,过滤结构体1330在连结其上端1331和弯曲部1333的部分具有倾斜面1334。该倾斜面1334形成本发明的对向壁。也就是说,倾斜面1334位于与中空纤维体1340的左侧面1341对向的位置,且中空纤维体1340的左侧面1341之间形成空间(气泡储存部)1391。此外,倾斜面1334的右侧面1334a与中空纤维体1340的左侧面1341之间的隔开尺寸D4随着朝向铅直上方而逐渐减小至零。
根据如此结构,即使在存在经过中空纤维体1340仍未被吸收的气泡的情况下,该气泡也能在气泡诱导部1390内沿过滤结构体1330的倾斜面1334的右侧面1334a或中空纤维体1340的左侧面1341通过自身的浮力上升。气泡诱导部1390所具有的空间1391随着朝向上方逐渐宽度变窄,因此上升的气泡逐渐靠近中空纤维体1340。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1340吸收,能抑制壳体1302内气泡过多滞留;
换言之,根据第二公开的实施形态4中由过滤结构体1330的内侧面及中空纤维体1340的外表面构成空间,该空间构成气泡诱导部1390或气泡储存部1391。
(根据第二公开的实施形态5)
图11是根据实施形态5的人工肺装置1001E的主视剖视图。以下,在该人工肺装置1001E中,以与上述人工肺装置1001D不同的部分为中心进行说明。另,图11中,人工肺装置1001E的构成中与人工肺装置1001D的构成至少功能方面对应的部分标以如下符号:人工肺装置1001D的说明所用符号中,将第三位数字(最后的英文字母不算在内)从3换成4的符号。
如图11所示,人工肺装置1001E具备箱状的壳体1402。该壳体1402具有:左右具有开口的矩形筒状的壳体主体1410;与壳体主体1410的上部连接的垂吊部1411;和封闭壳体主体1410的左右的开口的两个帽部1412、1413。
该人工肺装置1001E与人工肺装置1001D同样地构成为在壳体1402的内部空间1402a内血液在左右方向上流动,热介质在前后方向上流动,气体在上下方向上流动。即,血液从与右侧的帽部1413连接的血液流入端口1416流入后朝向左方向,顺次通过热交换室1420、气体交换室1421、过滤结构体143、,血液流出空间1422,从与左侧的帽部1412连接的血液流出端口1417向外部流出。热介质从介质流入端口(未图示)进入管群1460的一端侧的开口,在各管(pipe)内沿前后方向流动,从另一端侧的开口流出后从介质流出端口(未图示)向外部流出。气体交换用的气体从上侧的气体供给端口1414向气体流入空间1452流入,从上端开口进入中空纤维体1440的各中空纤维的内孔,从下端开口抵达气体流出空间1453,而后从气体排出端口1415向外部排出。
另,血液在热交换室1420中通过管群1460的各管(pipe)的间隙,该期间内被调温,在气体交换室1421中通过中空纤维体1440的各中空纤维的间隙,该期间内被气体交换。又,通过中空纤维体1440的血液还通过配置于中空纤维体1440的左侧(血液的流通方向的下游侧)的过滤结构体1430,经血液流出空间1422抵达血液流出端口1417。
而且,左侧的帽部1412的内表面1470位于与中空纤维体1440的左侧面1441对向的位置。不过,该内表面1470中,从下端至比上下方向的中央靠近上方的规定位置P1为止形成大概沿铅直方向的垂直面1471。另一方面,内表面1470中从位置P1开始,上部形成随着朝向上方而朝向右侧的倾斜面1472。因此,帽部1412的内表面1470中下侧的垂直面1471与中空纤维体1440的隔开尺寸在上下方向的任何位置均大体一定。对此,从位置P1开始上侧的倾斜面1472随着朝向铅直上方,以使与中空纤维体1440的隔开尺寸D5达到零的形式逐渐减小。而且,倾斜面1472与中空纤维体1440之间形成有空间(气泡储存部)1491。因此,倾斜面1472形成本发明的对向壁,通过倾斜面1472与中空纤维体1440的左侧面1441构成气泡诱导部1490。
过滤结构体1430形成矩形的平坦的薄片状。而且,过滤结构体1430配设为:其上端在帽部1412的内表面1470位于与位置P1对应的部位(垂直面1471与倾斜面1472的连接部位),下端位于中空纤维体1440的下部与密封构件1451的连接部位。即,过滤结构体1430设置为通过中空纤维体1440的血液横穿朝向血液流出端口1417的流路,从通过过滤结构体1430的血液中去除血液中的异物。另,过滤结构体1430的形状不限于图11所示的形态,可为向左侧突出的弧状。又,过滤结构体1430的下部可如图10所示设置为靠近中空纤维体1440的左侧面,但不限于此,也可是不与中空纤维体1440的左侧面接触而向下方向延伸的形状。
根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1440未吸收的气泡的情况下,该气泡也能在气泡诱导部1490沿帽部1412的倾斜面1462或中空纤维体1440的左侧面1441通过自身的浮力上升。气泡诱导部1490所具有的空间1491随着朝向上方而逐渐宽度变窄,因此上升的气泡逐渐接近中空纤维体1440。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1440吸收,能抑制壳体1402内气泡过多滞留。换言之,根据第二公开的实施形态5中通过壳体1402的内壁面、过滤结构体1430的内侧面及中空纤维体1440的外表面构成空间,该空间构成气泡诱导部1490或气泡储存部1491。
(根据第二公开的实施形态6)
图12是根据实施形态6的人工肺装置1001F的主视剖视图。该人工肺装置1001F是所谓的纵置型的结构,具备壳体1502及内筒1503。另,图12中,人工肺装置1001F的构成中与人工肺装置1001A的结构至少功能方面对应的部分标以如下符号:在人工肺装置1001A的说明所用的符号上加500的符号。
如图12所示,人工肺装置1001F在壳体1502内形成热交换室1520及气体交换室1521,对流入壳体1502内的静脉血调温并去除二氧化碳且附加氧气,作为动脉血向外部流出。壳体1502具有圆筒状的壳体主体1510、设于其上侧的开口的第一集管1512及设于下侧的开口的第二集管1513。
圆筒状的壳体主体1510的轴线朝着铅直方向地配置,其上侧的开口被第一集管1512封闭。第一集管1512形成向下方开口的杯状,其上部与垂吊件1511连接。又,第一集管1512的周部与未图示的气体供给端口连接,壳体1502内导入氧气丰富的气体。
壳体主体1510的设于下侧的开口的第二集管1513形成向上方开口的杯状,其中央形成开口1513a。又,第二集管1513的周部与未图示的气体排出端口连接,从壳体1502内向外部排出气体。
壳体1502的内部空间1502a中,筒状的中空纤维体1540以外嵌于筒状芯1505的状态被容纳。也就是说,中空纤维体1540通过由多个中空纤维构成的薄片状的中空纤维膜构成,该中空纤维膜以卷绕于筒状芯1505的外周围的状态,与筒状芯1505一起容纳于壳体1502内。又,中空纤维膜直接卷绕于筒状芯1505之外,也可使预先设置为圆筒状的中空纤维膜束被筒状芯1505覆盖,容纳于壳体1502内。筒状芯1505位于与壳体主体1510同轴状的位置,筒状芯1505与壳体主体1510之间的环状空间形成气体交换室1521,布满中空纤维体1540。
中空纤维体1540的上侧配设有圆环状的第一密封构件1550,下侧配设有圆环状的第二密封构件1551。通过该第一密封构件1550,在其上侧形成与气体供给端口连通的气体流入空间1552,通过第二密封构件1551,在其下侧形成与气体排出端口连通的气体流出空间1553。因此,从上部的气体供给端口供给的气体从气体流入空间1552通过中空纤维体1540的各中空纤维的内孔朝向下方,经气体流出空间1553从下部的气体排出端口向外部排出。另,第二密封构件1551外嵌地设于筒状芯1505的下部。
圆筒状的热交换器壳体1503除其下部外内嵌地位于筒状芯1505中。热交换器壳体1503的下部从筒状芯1505的下部开口向下方突出,还从第二集管1513的开口1513a向下方突出地露出于外部。该热交换器壳体1503的下端开口被底帽1570闭塞,热交换器壳体1503的下部侧面与介质流入端口1518及介质流出端口1519连接。
底帽1570形成向上方开口的杯状,其周部与血液流入端口1516连接。又,介质流入端口1518从热交换器壳体1503的下部侧面的规定位置向斜下方延伸,介质流出端口1519在热交换器壳体1503的下部侧面从与介质流入端口1515的连接位置不同的规定位置向斜下方延伸。
热交换器壳体1503内形成热交换室1520,此处管群1560以其轴线方向与热交换器壳体1503的轴线方向一致的形式被容纳。管群1560是多个热交换管的集合体,各管(pipe)由不锈钢等热传导率较高的材料构成。管群1560的上端部的外周被密封构件(未图示)封止以防止热交换介质和管群1560流出的血液混合。
如此的热交换室1520中,从下方的血液流入端口1516流入血液后,该血液从下端开口进入管群1560的各管(pipe)并朝向上方,从上端开口流出管群1560。另一方面,从介质流入端口1518流入保持规定温度的热介质,该热介质在管群1560的各管(pipe)间通过,从介质流出端口1519流出。
热交换器壳体1503的上方以嵌于圆环状的第一密封构件1550的开口部分的形式设有扩散部1571。扩散部1571如图12所示,正面观察时下表面向下方圆弧状地突出。因此,从管群1560的上部流出的血液通过扩散部1571向径向外侧转换,从上部流入气体交换室1521。
壳体主体1510的下部与全周范围形成有比其他部分直径扩大的扩径部1572。扩径部1572具有:由筒状体构成的周面部1573、覆盖该周面部1573的上端开口的圆环状的上表面部1574和覆盖周面部1573的下端开口的圆环状的下表面部1575。其中圆环状的上表面部1574以内周部分1576位于比外周部分1577靠近上方的形式倾斜。换言之,上表面部1574大概形成为截断圆锥形状。因此,上表面部1574的内表面(下表面)形成随着朝向上方而靠近中心的倾斜面1574a。
扩径部1572的内表面和中空纤维体1540的外周面1541之间形成空间,该空间内配置过滤结构体1530。过滤结构体1530形成为顶部朝下的截断圆锥形状,其上端(大径端)位于扩径部1572中周面部1573与上表面部1574的连接部位,下端(小径端)位于扩径部1572的下表面部1575与中空纤维体1540的抵接部位。又,扩径部1572的周面部1573的规定位置与向径向外侧延伸的血液流出端口1517连接。
因此,扩径部1572的内部通过过滤结构体1530划分为与中空纤维体1540相邻的空间1591和与血液流出端口1517连通的血液流出空间1522。而且,通过中空纤维体1540的血液从空间1591通过过滤结构体1530,经血液流出空间1522从血液流出端口1517向外部流出。
如此结构的人工肺装置1001F中,从血液流入端口1516流入的血液在通过热交换室1520的管群1560朝向上方的过程中,被从介质流入端口1518流入的介质调温。调温的血液在热交换室1520的上方折返后流入气体交换室1521,此处,在通过中空纤维体1540的各中空纤维间的过程中进行气体交换。而且,从中空纤维体1540出来的血液在过滤结构体1530中去除血液中的异物,作为动脉血向外部流出。
而且,该人工肺装置1001F中,通过扩径部1572的上表面部1574和中空纤维体1530构成气泡诱导部1590。详细而言如图12所示,上表面部1574的内表面如上述形成倾斜面1574a,该倾斜面1574a形成本发明的对向壁。也就是说,倾斜面1574a位于与中空纤维体1540的外周面1541对向的位置,并与该外周面1541之间形成空间(气泡储存部)1591。此外,倾斜面1574a与中空纤维体1540的外周面1541之间的隔开尺寸D6随着朝向铅直上方而以变为零的形式逐渐减小。
根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1540仍未被吸收的气泡的情况下,该气泡也能在气泡诱导部1590内沿扩径部1572的倾斜面1574a或中空纤维体1540的外周面1541通过自身的浮力上升。气泡诱导部1590所具有的空间1591随着朝向上方而逐渐宽度变窄,因此上升的气泡逐渐靠近中空纤维体1540。因此,能使中空纤维体1540吸收更多的气泡,能抑制壳体1502内气泡过多滞留。换言之,根据第二公开的实施形态6中由壳体1502的内壁、过滤结构体1530的内侧面及中空纤维体1540的外表面构成空间,该空间构成气泡诱导部1590或气泡储存部1591。
(根据第二公开的实施形态7)
图13是根据实施形态7的人工肺装置1001G的主视剖视图。以下,在该人工肺装置1001G中,以与上述人工肺装置1001F不同的部分为中心进行说明。另,图13中,人工肺装置1001G的构成中与人工肺装置1001F的构成至少在功能方面对应的部分标以如下符号:在人工肺装置1001F的说明中所用的符号中将第三位数字(最后的英文字母不算在内)从5换成6的符号。
如图13所示,人工肺装置1001G中,壳体主体1610的下部未设有扩径部。即,壳体主体1610从上端至下端为大致相同直径的圆筒状,下端部与血液流出端口1617连接。又,卷绕于筒状芯1605的外周围的筒状的中空纤维体1640的内周面与筒状芯1605的外周面相接,但外周面位于从壳体主体1610的内周面隔开规定尺寸的位置。因此,在壳体主体1610与中空纤维体1640之间形成有全周的圆筒状的空间,该空间内配设有圆筒状的过滤结构体1630。
过滤器1630结构体具有比中空纤维体1640的外径大的直径,以包围中空纤维体1640的外周围的形式设置。过滤结构体1630的上端1631与第一密封构件1650的下表面抵接,下端1632与第二密封构件1651的上表面抵接。又,过滤结构体1630相对于中空纤维体1640偏心地配置。因此,过滤结构体1630的内周面中周向的一部分位于从中空纤维体1640的外周面1641隔开的位置,其他部分与外周面1641相接。而且,过滤结构体1630与壳体主体1610夹裹的空间形成与气泡流出端口1617连通的气泡流出空间1622。
过滤结构体1630中,在从中空纤维体1640的外周面1641隔开的部分的上部规定位置设有弯曲部1633,连接该弯曲部1633与上端1631的部分的内表面形成倾斜面1634。人工肺装置1001G中,通过该倾斜面1634与中空纤维体1640的外周面1641构成气泡诱导部1690。也就是说,倾斜面1634形成本发明的对向壁,位于与中空纤维体1640的外周面1641对向的位置,中空纤维体1640的外周面1641之间形成空间(气泡储存部)1691。此外,倾斜面1634与中空纤维体1640的外周面1641之间的隔开尺寸D7随着朝向铅直上方而逐渐减小至零。
根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1640仍未被吸收的气泡的情况下,该气泡也能在气泡诱导部1690沿过滤结构体1630的倾斜面1634或中空纤维体1640的外周面1641,因自身的浮力而上升。气泡诱导部1690所具有的空间1691随着朝向上方而逐渐宽度变窄,因此上升的气泡逐渐靠近中空纤维体1640。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1640吸收,能抑制壳体1602内气泡过多滞留。换言之,根据第二公开的实施形态7中由过滤结构体1630的内侧面及中空纤维体1640的外表面构成空间,该空间构成气泡诱导部1690或气泡储存部1691。
(根据第二公开的实施形态8)
图14是根据实施形态8的人工肺装置1001H的主视剖视图。以下,在人工肺装置1001H中,以与上述人工肺装置1001G不同的部分为中心进行说明。另,图14中,人工肺装置1001H的结构中与人工肺装置1001G的结构至少功能方面对应的部分上标以如下符号:在人工肺装置1001F说明所用的符号中将第三位数字(最后的英文字母不算在内)从6换成7的符号。
如图14所示,人工肺装置1001H中,筒状芯1705上卷绕中空纤维膜而形成筒状的中空纤维体1740,还以外嵌于该中空纤维体1740的形式具备筒状的过滤结构体1730。过滤结构体1730的内径与中空纤维体1740的外径大致相同尺寸。因此,中空纤维体1740的外周面在几乎全部区域与过滤结构体1730的内周面相接。
该人工肺装置1001H中,通过筒状芯1705与中空纤维体1740构成气体诱导部1790。详细而言,如图14所示,筒状芯1705的上下方向的中央外表面上,以比其他部分直径小的形式形成有缩径的缩径部1766。缩径部1766以环绕筒状芯1705的中央部分的形式设置,该缩径部1766与中空纤维体1740之间,血液与中空纤维体1740内的血液一样朝向下方流动。又,缩径部1766中的上侧部分以随着朝向下方而缩径的形式形成截面轮廓为锥形状的锥形面1768,下侧部分以随着朝向上方而缩径的形式形成截面轮廓为锥形状的锥形面1767。另,本实施形态中,缩径部1766以环绕筒状芯1705的中央部分的形式设置,但不限于这样的形态,例如多个缩径部隔着间隔地设置亦可。又,缩径部1766的截面形状不限于图14所示的形状,只要具有随着朝向上方而缩径的截面,或随着朝向下方而缩径的截面,是三角形等形状亦可。又,缩径部1766不必绕筒状芯1705的全周围环绕,在筒状芯1705的周向局部设置亦可。
通过上述缩径部1766的下侧的锥形面1767和中空纤维体1740构成气泡诱导部1790A。也就是说,下侧的锥形面1767形成本发明的对向壁,位于与中空纤维体1740的内表面1741相向的位置,且在与中空纤维体1740的内表面1741之间形成空间(气泡储存部)1791A。此外,锥形面1767与中空纤维体1740的内表面1741之间的隔开尺寸D8随着朝向空间1791A中血液的流通方向下游侧(也就是说,下方),逐渐减小至零。人工肺装置1001H中,这样的气泡诱导部1790A以环绕筒状芯1705的形式形成。
此外,通过缩径部1766的上侧的锥形面1768与中空纤维体1740还构成气泡诱导部1790B。也就是说,上侧的锥形面1768形成本发明的对向壁,位于与中空纤维体1740的内表面1741相向的位置,且在与中空纤维体1740的内表面1741之间形成空间(气泡储存部)1791B。此外,锥形面1768与中空纤维体1740的内表面1741之间的隔开尺寸D9随着朝向铅直上方而逐渐减小至零。人工肺装置1001H中,这样的气泡诱导部1790B也以环绕筒状芯1705的形式形成。
根据如此结构,即使在存在经中空纤维体1740仍未被吸收的气泡的情况下,该气泡在气泡诱导部1790A内沿血液的流通方向向下游侧移动。气泡诱导部1790A所具有的空间1791A随着朝向下游侧而逐渐宽度变窄,因此向下游侧移动的气泡逐渐靠近中空纤维体1740。因此,更多的气泡能被中空纤维体1740吸收,能抑制壳体1702内气泡过多滞留。
又,经中空纤维体1740仍未被吸收的气泡在气泡诱导部1790B中因浮力而向铅直上方移动。气泡诱导部1790B所具有的的空间1791B随着朝向上方而宽度逐渐变窄,因而上升的气泡逐渐被按压于中空纤维体1740。因此,能使更多的气泡被中空纤维体1740吸收,能抑制壳体1702内气泡过多滞留。换言之,根据第二公开的实施形态8中通过壳体1702的内壁及中空纤维体1740的内表面构成空间,该空间构成气泡诱导部1790A、1790B或气泡储存部1791。
以上说明的第二公开的各实施形态中示出了如下形态:气体交换机的表面与对向壁之间的隔开尺寸随着朝向铅直上方或随着朝向流通方向的下游侧而逐渐减小至零,但气体交换机的表面与对向壁之间的隔开尺寸不为零亦可。即,气体交换机的表面与对向壁之间有间隙亦可。
作为第一的实施形态的变形例,气体交换机的表面与对向壁之间设有间隙时,可以通过该间隙构成气泡储存部。即,即使血液通过气体交换机,血液中的气泡无法完全被吸收于中空纤维膜内,气泡可能残存。此时,若间隙(气泡储存部)设于壳体的上部分,则未吸收入中空纤维膜内的气泡贮存此间隙。贮存的气泡达到一定量时,由于间隙面向气体交换机,从而被吸收于中空纤维膜内。其结果是,能防止气泡进入患者的体内。换言之,以下示出的变形例1、2及参考例1中,分别通过过滤结构体1030A~C的内侧面及中空纤维体1021的外表面构成空间,该空间构成气泡诱导部或气泡储存部。
(根据第二公开的变形例1)
图15是根据实施形态1的变形例1的人工肺装置1001J的主视剖视图。该变形例1的人工肺装置1001J与实施形态1的人工肺装置1001A相比过滤器1030的结构不同,其他结构相同。因此,图15中,人工肺装置1001J的构成中与人工肺装置1001A的构成相同的部分,标以与人工肺装置1001A的说明中所用的相同的符号。
如图15所示,人工肺装置1001J具备去除血液中的异物的过滤器1030A,过滤器1030A设置为通过中空纤维体1040而来的血液横穿朝向血液流出端口1017的流路。更具体地,过滤器1030A形成具有小径开口端及大径开口端的切頭圆锥形状,其轴心沿着壳体主体1010的轴线1010a,且形成为小径开口端比大径开口端更靠近血液流出端口1017的朝向,并且包围中空纤维体1040的外周面1041地设置。
其结果是,中空纤维体1040的外周面1041和形成与之相向的对向壁的过滤器1030A的内周面1031A之间形成空间1091A。血液在该空间1091A内,从过滤器1030A的大径开口端侧朝小径开口端侧流动,同时通过过滤器1030A。而且,中空纤维体1040的外周面1041与过滤器1030A的内周面1031A之间的隔开尺寸随着朝向空间1091A中血液的流通方向的下游侧而向零逐渐减小。另,图15的例中,过滤器1030A的小径开口端的周缘部分与中空纤维体1040的外周面1041接触,但也可与外周面1041隔开。
(根据第二公开的变形例2)
图16是根据实施形态1的变形例2的人工肺装置1001K的主视剖视图。该变形例2的人工肺装置1001K与实施形态1的人工肺装置1001A相比过滤器1030的结构图不同,其他结构相同。因此,图16中,人工肺装置1001K的构成中与人工肺装置1001A的构成相同的部分标以与人工肺装置1001A的说明中所用的相同符号。
如图16所示,人工肺装置1001K具备去除血液中的异物的过滤器1030B,过滤器1030B设置为通过中空纤维体1040而来的血液横穿朝向血液流出端口1017的流路。此外,过滤器1030B设置为位于比实施形态1的人工肺装置1001A的过滤器1030稍微向上方偏移的位置。
更具体地,过滤器1030B形成圆筒形状,其内径尺寸比中空纤维体1040的外径尺寸大。过滤器1030B相对于同样形成圆筒状的中空纤维体1040向下方偏心,换言之,过滤器1030B的轴心相比中空纤维体1040的轴心位于下方。此外,过滤器1030B的内周面1031B与中空纤维体1040的外周面1041隔开地配置。
其结果是,中空纤维体1040的外周面1041与形成与之相向的对向壁的过滤器1030B的内周面1031B之间形成空间1091B。该空间1091B沿着轴线1010a观察,以沿中空纤维体1040的外周面1041随着从下部朝向上部而变窄的形式逐渐减小。
此处,空间1091B的上部的间隙的尺寸,即过滤器1030B的内周面1031B中过滤器1030B的上部对应的部分和与之相向的中空纤维体1040的外周面1041的隔开尺寸,为D10。又,空间1091B的下部的间隙的尺寸,即,过滤器1030B的内周面1031B中过滤器1030B的下部对应的部分和与之相向的中空纤维体1040的外周面1041的隔开尺寸,为D11。于是, D10<D11,作为尺寸D10例如可在大于0毫米且5毫米以下的范围内选择,优选在大于0毫米且3毫米以下的范围内选择,更优选在2毫米以上3毫米以下的范围内选择。
如此,空间1091B随着朝向铅直上方而向零逐渐减小,从而能使空间1091B内的气泡被中空纤维体1040再吸收。另,本变形例2的结构中,如上述般地,过滤器1030B和中空纤维体1040于全周范围隔开,空间1091B随着朝向铅直上方而最终不为零。即使是如此结构,只要空间1091B的上部的尺寸D10设定于上述的范围,无特别障碍则能使气泡与中空纤维体1040接触而再吸收。另,可根据产生的气泡的大小设定上述D10,不限于上述范围。
(根据第二公开的参考例1)
图17是根据参考例1的人工肺装置1001L的主视剖视图。该参考例1的人工肺装置1001L与实施形态1的人工肺装置1001A相比过滤器1030的结构不同,其他结构相同。因此,图17中,人工肺装置1001L的构成中与人工肺装置1001A的构成相同的部分上标以与人工肺装置1001A的说明所用的相同的符号。
如图17所示,人工肺装置1001L具备去除血液中的异物的过滤器1030C,过滤器1030C以通过中空纤维体1040而来的血液横穿朝向血液流出端口1017的流路的形式设置。更具体地,过滤器1030C形成圆筒形状,其内径尺寸比中空纤维体1040的外径尺寸大。过滤器1030C相对于同样形成圆筒状的中空纤维体1040,以同心状地围绕于外侧的形式设置。
其结果是,中空纤维体1040的外周面1041和形成与之相向的对向壁的过滤器1030C的内周面1031C之间形成空间1091C。该空间1091C沿轴线1010a观察时,在沿中空纤维体1040的外周面1041的全周上形成相同尺寸D12的间隙。该尺寸D12例如可在大于0毫米且5毫米以下的范围内选择,优选在大于0毫米且3毫米以下的范围内选择,更优选在2毫米以上3毫米以下的范围内选择。
如此,根据参考例1的人工肺装置1001L是空间1091C未逐渐减小的结构,但过滤器1030C的内周面1031C与中空纤维体1040的外周面1041的隔开尺寸D12设定于上述范围内,则能使空间1091C内的气泡与中空纤维体1040接触而被再吸收。另,空间1091C形成的间隙的尺寸D12在全周上无需完全相同,只要在上述数值范围内每个部位都不同亦可。另,可根据产生的气泡的大小设定上述D12,不限定于上述范围。
另,根据第二公开的全实施形态及变形例中,“向零逐渐减小”是只要发挥能使气泡靠近中空纤维体(气体交换机)的表面的作用的结构就符合。又,发挥“向零逐渐减小”功能的气泡诱导部可以是仅其局部不由过滤器材料构成,而由血液及气泡不可通过(液体密封且气体密封的)板构件构成。由此,假设对血液作用有较高的背压,也能抑制气泡通过过滤器。
有关第三公开,说明实施形态。
如心脏外科手术这般在患者的心脏运动停止后进行的手术中,为代替患者的肺的功能,会使用如图18所示的人工肺装置2001。人工肺装置2001具有去除患者的血液中含有的二氧化碳并附加氧气的,即气体交换功能。又,人工肺装置2001还具有与气体交换一起热交换功能以调节血液的温度。具有这样功能的人工肺装置2001是所谓的横置型的人工肺装置,如图19所示具备壳体2002、热交换器2003、气体交换机2004和过滤器构件2005。
壳体2002形成为大致中空圆筒状,其内具有内部空间2002a以容纳两个交换器2003、2004。更详细说明,壳体2002主要具有壳体主体2011、垂吊部2013和两个帽部2014、2015。壳体主体2011形成为大致圆筒状,其内容纳有前述的两个交换器2003、2004。又,壳体主体2011的外周面设有垂吊部2013。垂吊部2013配置于壳体主体2011的轴线方向中央部分,从壳体主体2011的外周面向半径方向外侧延伸。又,垂吊部2013例如形成为大致柱状,其梢端侧部分安装于未图示的垂吊装置并垂吊。即,壳体主体2011能通过垂吊部2013垂吊,垂吊的壳体主体2011构成为其轴线L1在水平方向上延伸。如此配置的壳体主体2011中,其外周面的上部配置垂吊部2013,且位于轴线方向两侧的开口端部被两个帽部2014、2015封闭。
两个帽部2014、2015形成为大致圆板状,第一帽部2014封闭壳体主体2011的一方的开口端部,第二帽部2015封闭壳体主体2011的另一方的开口端部。即,第一帽部2014构成壳体2002的一端部,第二帽部2015构成壳体2002的另一端部。又,第一帽部2014上,在其中心轴附近(即、轴线L1附近)形成血液流入端口2016。血液流入端口2016形成为大致圆筒状,从第一帽部2014的中心轴的下侧向斜下方突出。具有如此形状的血液流入端口2016与未图示的静脉管路连接,静脉血通过静脉管路及血液流入端口2016导入壳体主体2011中。又,壳体主体2011的外周面的下部(即、垂吊部2013的相反侧)形成有血液流出端口2017。血液流出端口2017形成为大致圆筒状,向下方突出,其梢端向斜下方弯曲。具有如此形状的血液流出端口2017与未图示的动脉血管连接,使人工肺装置2001生成的动脉血向动脉血管排出。
又,第一帽部2014上如图18所示形成有气体吸入端口2018。气体吸入端口2018形成为大致圆筒状,从第一帽部2014的外周缘附近向轴线方向突出。具有如此形状的气体吸入端口2018向大气开放,从大气将含有氧气的气体(即、空气)吸入壳体2002内。另一方面,第二帽部2015上如图18所示形成有气体排出端口2019。气体排出端口2019形成为大致圆筒状,从第二帽部2015的外周缘附近向轴线方向突出。具有如此形状的气体排出端口2019从气体吸入端口2018将壳体2内的气体向大气排出。另,气体排出端口2019可通过管等与气体浓度测定装置连接,构成为测定排出的气体的二氧化碳浓度。
此外,第二帽部2015上形成有两个端口2020、2021。两个端口2020、2021在第二帽部2015的中心轴(即、轴线L1)附近,夹着中心轴上下分离地设于第二帽部2015。另,两个端口2020、2021无需必须上下分离,左右(纸面的近己侧及进深侧)分离亦可,斜向分离亦可。两个端口2020、2021形成为大致圆筒状,从第二帽部2015向轴线方向突出,但向轴交差方向突出亦可。作为两个端口2020、2021中一方的介质流入端口2021与未图示的介质供给管连接,能将温水或冷水等介质导入壳体2002内。又,作为另一方的端口2021的介质流出端口2020与介质排出管连接,通过介质流出管将壳体2002内的介质想壳体2外排出。如此形成有多个端口2016~2021的壳体2002内如图19所示设有热交换器2003以调节导入其中的静脉血的温度。
热交换器2003形成为大致圆筒状,具有筒状芯2031、管群2032、壳套(casing)部2033和介质流入流出部2034。筒状芯2031形成为大致圆筒状,从第一帽部2014的内侧面朝向第二帽部2015沿着轴线L1突出。又,筒状芯2031中插通地配置有管群2032。管群2032形成为大致圆柱状,具有一对管支持体2032a、2032a和多个导热管2032b。一对管支持体2032a、2032a均形成为大致圆板状,其外径与筒状芯2031的内径大体一致。如此形成的一对管支持体2032a,2032a在筒状芯2031的两侧的开口端部达成密封的状态下分别插入。又,一对管支持体2032a、2032a上,在沿轴线L1的方向上贯通的多个贯通孔以轴线L1为中心呈放射状配设。各个贯通孔,一方的管支持体2032a上形成的孔与另一方的管支持体2032a上形成的孔相互对应,对应的贯通孔内分别插通有导热管2032b。
导热管2032b例如是由不锈钢等热传导率较高的材料构成的长尺寸且微细的圆筒管,其中能流动血液。又,导热管2032b的两端部分别插通一对管支持体2032a、2032a上对应的贯通孔,由此架设于一对管支持体2032a、2032a。又,对应的两个贯通孔在轴线方向上相向,插通它们的导热管2032b在轴线方向上延伸地配置。由此,管群2032中多个导热管2032b在轴线方向上延伸且例如配置为放射状,管群2032形成为大致圆柱状。具有如此形状的管群2032以通过一对管支持体2032a、2032a密封筒状芯2031的两侧的开口端部的状态容纳于筒状芯2031内。
又,筒状芯2031在第一帽部2014的内侧面且相互的轴线大致一致地围绕第一帽部2014的中心轴设置。又,第一帽部2014的中心周围的部分相对于剩余的部分构成向轴线方向外侧鼓出的膨出部分2014a。该膨出部分2014a与筒状芯2031的开口端部对应地形成,其内形成血液流入端口2016。如此形成的膨出部分2014a中形成血液流入空间2014b,血液流入空间2014b内流入有向血液流入端口2016导入的血液。又,筒状芯2031内容纳的管群2032的一端面向血液流入空间2014b,血液流入空间2014b的血液通过多个导热管2032b导向管群2032的另一端侧。另一方面,血液流入空间2014b通过一方的管支持体2032a与筒状芯2031内隔离,筒状芯2031内且管群2032周围的空间不导入血液流入空间2014b的血液。而且,筒状芯2031内代替血液而导入介质,能通过介质调整多个导热管2032b内流动的血液的温度。又,第一帽部2014上设置有壳套部2033以向筒状芯2031内导入介质。
壳套部2033形成为大致圆筒状,其内径形成为比筒状芯2031的外径大径。具有如此形状的壳套部2033以其轴线与壳体主体11的轴线L1一致的形式设于第一帽部2014的内表面,并从第一帽部2014的内侧面朝向第二帽部2015沿轴线L1延伸。具有如此形状的壳套部2033在轴线方向与筒状芯2031大致等长地形成。又,筒状芯2031的作为第二帽部2015侧的端部的开口端部分形成有向半径方向外侧突出的法兰2031d。法兰2031d在筒状芯2031上于周向全周范围形成,其外周缘延伸至壳套部2033的开口端部分。又,壳套部2033形成为比前述的筒状芯2031大径,它们彼此在半径方向上分离地配置。由此,它们之间形成有封闭的大致圆环状的内侧环状空间2037。如此形成的内侧环状空间2037上配置有一对隔壁(未图示)。
一对隔壁在内侧环状空间2037内彼此隔开等间隔,即周向上180度分离地配置。一对隔壁以从筒状芯2031的外周面架跨壳套部2033的内周面的形式设于内侧环状空间2037,将内侧环状空间2037分为两个通路2037a、2037b。即,筒状芯2031和壳套部2033之间形成有被一对隔壁相互隔离的两个通路2037a、2037b(即、介质流入通路2037a及介质流出通路2037b)。又,为连通该两个通路2037a、2037b和筒状芯2031的内空间2031a,筒状芯2031的外周面形成有一对连通部2031b、2031b。
一对连通部2031b、2031b分别与介质流入通路2037a及介质流出通路2037b对应地形成于筒状芯2031的外周面。另,本实施形态中,一对连通部2031b、2031b与一对隔壁同样地在周向上相互隔开等间隔,即180度分离地配置于筒状芯2031的外周面,分别面向介质流入通路2037a及介质流出通路2037b。如此配置的连通部2031b具有多个连通孔2031c。多个连通孔2031c形成为在半径方向上贯通筒状芯2031,介质流入通路2037a及介质流出通路2037b通过多个连通孔2031c与筒状芯2031的内空间2031a连通。即,介质流入通路2037a及介质流出通路2037b通过一对连通部2031b、2031b及内空间2031a相连。又,第二帽部2015设有用于向介质流入通路2037a供给介质并从介质流出通路2037b流出介质的介质流入流出部2034。
介质流入流出部2034以从第二帽部2015的内表面朝向筒状芯2031一方突出的形式设于第二帽部2015。更详细说明,介质流入流出部2034绕第二帽部2015的中心轴配置,形成为大致屋顶状。即,介质流入流出部2034内形成屋顶内空间2039,屋顶内空间2039与形成于第二帽部2015的介质流入端口2020及介质流出端口2021连通。又,介质流入流出部2034的屋顶内空间2039配置有隔壁板2034a。隔壁板2034a形成为大致板状,配置于屋顶内空间2039以将屋顶内空间2039隔为介质流入空间2039a及介质流出空间2039b两个空间。又,隔壁板2034a配置于屋顶内空间2039,以介质流入空间2039a与介质流入端口2020相连,介质流出空间2039b与介质流出端口2021相连的形式区划各空间2039a、2039b。又,介质流入流出部2034上以在法兰2031d之间架设有一对架设部2040形式设置。一对架设部2040例如配置于相互偏离180度的位置,各自形成有流入侧通路2040a和流出侧通路(未图示)。流入侧通路2040a与介质流入空间2039a和介质流入通路2037a相连,流出侧通路与介质流出通路2037b和介质流出空间2039b相连。
如此构成的热交换器2003中,通过介质供给管向介质流入端口2020供给介质。供给的介质通过介质流入空间2039a及流入侧通路2040a导入介质流入通路2037a,进一步通过一方的连通部2031b导入筒状芯2031的内空间2031a。内空间2031a内如前述配置有多个导热管2032b,介质通过它们之间朝向另一方的连通部2031b流动。此时,介质与导热管2032b内流动的血液进行热交换(具体地,温水时给予血液热,冷水时从血液夺取热)。由此,导热管2032b内流动的血液的温度调整为规定的温度。进行热交换的介质通过连通部2031b从内空间2031a向介质流出通路2037b流出,进一步通过流出侧通路及介质流出空间2039b导入介质流出端口2021。其后,介质通过介质排出管向壳体2002外排出,具体而言返回介质供给装置,再度温度调整后,通过介质供给管返回介质流入端口2020。如此的热交换器2003中,在内空间2031a和介质供给装置之间介质循环,导热管2032b内,即管群2032内流动的血液在该介质之间进行热交换。由此,血液的温度被调整。这样的血液在温度调整的同时通过管群2032导向另一方侧的端部。
管群2032的另一方侧的端部从介质流入流出部2034离开轴线方向地配置,一对架设部2040在周向相互离开地配置。由此,在管群2032与介质流入流出部2034之间形成有从中心向半径方向外侧(本实施形态中上下方向)分别延伸的一对径向通路2041。血液通过该一对径向通路2041从管群2032的另一方侧的端部向壳套部2033的径向外侧流出。壳套部2033的外径小于壳体主体2011的内径,壳套部2033与壳体主体2011之间形成有大致圆环状的外侧环状空间2042。该外侧环状空间2042形成有环状通路2043作为其一部分,从径向通路2041流出的血液导入该环状通路2043。又,外侧环状空间2042容纳有气体交换机2004。
气体交换机2004具有去除血液中含有的二氧化碳,而且附加氧气的功能。进一步详细说明,则气体交换机2004形成为大致圆筒状,由两个密封构件2045、2046、中空纤维体2047构成。两个密封构件2045、2046均形成为大致圆环状,在轴线方向相互离开地配置于外侧环状空间2042。即,第一密封构件2045在外侧环状空间2042的第一帽部2014侧,于周向全周密封壳套部2033和壳体主体2011之间。又,第一密封构件2045从第一帽部2014的内表面与第二帽部2015侧离开地配置,第一帽部2014之间形成气体流入空间2048。又,第二密封构件2046在外侧环状空间2042的第二帽部2015侧,于周向全周密封壳套部2033和壳体主体2011之间。此外,第二密封构件2046从第二帽部2015的内表面与第一帽部2014侧离开地配置,第二帽部2015之间形成气体流出空间2049。此外,两个密封构件2045、2046相互在轴线方向离开地配置,在外侧环状空间2042且两个密封构件2045、2046之间形成有从两个空间2048、2049隔离开的前述的环状通路2043。如此形成的环状通路2043上设有中空纤维体2047。
中空纤维体2047形成为大致圆筒状,由多个中空纤维构成。更详细说明,中空纤维体2047由多个中空纤维相互交差积层而构成的网片状的中空纤维膜(管束)卷绕于壳套部2033的外周面从而构成。中空纤维膜卷绕至中空纤维体2047的厚度与壳套部2033和壳体主体2011之间的间隔大致一致。即,中空纤维体2047的外周面与壳体主体2011的内周面在全周抵接,沿壳体主体2011的内周面形成。如此构成的中空纤维体2047中,其一端侧部分贯通第一密封构件2045,另一端侧部分贯通第二密封构件2046。即,两个空间2048、2049通过构成中空纤维体2047的多个中空纤维的内孔连通。
又,中空纤维体2047中,构成其的多个中空纤维的各自之间形成间隙,此间隙内流动血液。即,导入环状通路2043的血液通过中空纤维体2047内的间隙流向轴线方向一方(即、从第二帽部2015向第一帽部2014)。又,血液在间隙内流动,从而血液能接触中空纤维。中空纤维的内孔如前述与两个空间2048、2049相连。气体流入空间2048与和其对应地形成的气体吸入端口2018相连,通过气体吸入端口2018导入气体。导入的气体通过多个中空纤维内向气体流出空间2049流出。又,气体流出空间2049与和其对应地形成的气体排出端口2019相连,从中空纤维流出的气体通过气体排出端口2019向大气放出。
从气体吸入端口2018吸入的气体含有较多的氧气。由此,二氧化碳的浓度较大的血液与中空纤维接触时血液与中空纤维之间进行气体交换。即,从血液去除二氧化碳并附加氧气。由此,血中的二氧化碳的浓度减少且氧气的浓度增加。如此,血液通过气体交换机2004进行气体交换的同时在环状通路2043内流向轴线方向一方。又,环状通路2043的下游侧,更详细而言是外侧环状空间2042的轴线方向一方侧部分(即、第一帽部2014侧的部分)相比于剩余的部分向半径方向外侧扩径。
更详细说明,如图20所示,壳体主体2011的内周面形成向半径方向外侧凹入的凹部2050。该凹部2050在内周面靠近第一帽部2014地在周向全周形成。又,凹部2050的轴线方向另一方侧的部分随着朝向轴线方向另一方而梢端变细,形成锥形状。另一方,凹部2050的从轴线方向中间部分至一方侧的部分与轴线L1平行地形成,中央分部分配置有第一密封构件2045。如此构成的凹部2050在中空纤维体2047的外周面和壳体主体2011的内周面之间形成大致环状的外周空间2052,流过环状通路2043的血液导入外周空间2052。又,外周空间2052内未介设有中空纤维体2047,配置有过滤器构件2005以去除血液中含有的异物。
过滤器构件2005形成为大致圆锥台状,具有过滤器2054。过滤器2054构成为能透过血液,并能去除血中含有的异物(例如血液的凝集块)。即,过滤器构件2005从透过其的血液中去除异物。
如此构成的过滤器构件2005配置于如前述的外周空间2052,通过配置而使外周空间2052分为气泡贮存空间2055及排出通路2056两个区域。即,外周空间2052通过过滤器构件2005分为作为其上游侧区域且面向中空纤维体2047的气泡贮存空间2055和作为其下游侧区域(即、气泡贮存空间2055的半径方向外侧的区域)的排出通路2056。由此,从环状通路2043导入外周空间2052的血液首先进入气泡贮存空间2055,其后通过过滤器构件2005进入排出通路2056。
如此流动的血液从血液流入端口2016导入壳体2002时有时会搬运气泡,气泡搭乘血液的流动通过导热管2032b、径向通路2041搬运至环状通路2043。如后述,气泡基本被吸入中空纤维体2047,但未必能全部吸入。因此,未吸入的气泡被血液搬运至气泡贮存空间2055。又,血液从气泡贮存空间2055通过过滤器构件2005进入排出通路2056,但搬运而来的气泡因过滤器构件2005的筛目较细故而大多数无法通过过滤器构件2005而被阻挡。即,气泡在过滤器构件2005的前面停止并沿过滤器构件2005上浮。上浮的气泡集中并滞留于气泡贮存空间2055最高部分,即顶部2059a的周边。如此一来气泡在气泡贮存空间2055内被捕捉。又,过滤器构件2005也难以阻止全部气泡的透过,气泡会意外地通过。关于这样的气泡,集中于凹部2050的作为最高部分的顶部2059a的周边。为排出这样聚集的气泡,壳体主体2011的上部形成有第一排气端口2057及第二排气端口2058。
第一排气端口2057为大致圆筒状,第一排气端口2057的内孔在顶部2059a附近开口。又,第一排气端口2057与未图示的管(tube)连接,管(tube)的中途设有夹子或可开闭的旋塞。拆卸该夹子或打开旋塞,以此滞留于顶部2059a的周边的气泡能几乎全部从第一排气端口2057排出。第二排气端口2058与第一排气端口2057同样为大致圆筒状,第二排气端口2058的内孔在顶部2050b附近开口。又,第二排气端口2058与未图示的管(tube)连接,管(tube)的中途设有夹子或可开闭的旋塞。拆卸该夹子或打开旋塞能使顶部2050b的周边滞留的气泡几乎全部从第二排气端口2058排出。这样与气泡分离的血液沿排出通路2056向下方流动。为将这样分离的血液向壳体2002外排出,在壳体主体2011的外周面的下部且与排出通路2056对应的位置设有血液流出端口2017。由此,沿排出通路2056向下方流动的血液通过血液流出端口2017排出至血液排出管(tube)。以下,参照图20进一步详细说明血液流出端口2017的构成。
血液流出端口2017如前述,设于壳体主体2011的外周面的下部,壳体主体2011的外周面的下部一体地设有端口安装部2022以设置血液流出端口2017。端口安装部2022形成为大致圆筒状,从壳体主体2011向下方突出。另,端口安装部2022无需必须向铅直下方延伸,向下方延伸且向前后左右任意方向倾斜亦可。又,端口安装部2022的外周面及内周面均相对于基端侧部分2022b使梢端侧部分2022c扩径,基端侧部分2022b和梢端侧部分2022c之间形成锥形部分2022d。锥形部分2022d随着从基端侧部分2022b侧靠近梢端侧部分2022c侧而扩径,基端侧部分2022b及梢端侧部分2022c的外周面及内周面均通过锥形部分2022d而圆滑地连接。如此形成的端口安装部2022上插入有血液流出端口2017。
血液流出端口2017为大致圆筒状且弯曲地形成,在作为其中间部分的弯曲部2017b处弯曲。即,血液流出端口2017中,作为比弯曲部2017b靠近梢端侧的部分(即、梢端侧部分)的下侧部分2017c,相对于作为比弯曲部2017b靠近基端侧的部分(即、基端侧部分)的上侧部分2017d,形成角度α。此处角度α例如为30度以上120度以下,本实施形态中为60度。另,血液流出端口2017中,为防止人工肺装置2001放置于地板或靠近地板等设置时管(tube)弯折,使角度α为30度以上,而为防止位于血液流出端口2017梢端的流出口2017a过于靠近壳体主体2011而无法安装管(tube),使角度α为120度以下。
具有如此形状的血液流出端口2017中,上侧部分2017d插入端口安装部2022,以上侧部分2017d的轴线L2为中心可转动地构成。即,血液流出端口2017可转动地安装于端口安装部2022,通过转动能使血液流出端口2017的流出口2017a朝向各种方向。又,端口安装部2022的内孔2022a通过形成于壳体主体2011的连通路2011a与外周空间2052(更详细而言排出通路2056)连通。因此,沿排出通路2056向下方流动的血液通过连通路2011a进入血液流出端口2017,进一步从流出口2017a向动脉血管排出。
如此构成的血液流出端口2017如前述,为了能够转动而插入地安装于端口安装部2022,即与壳体主体2011独立地构成。因此,有必要采取针对从血液流出端口2017和端口安装部2022之间漏出血液,或血液流出端口2017从端口安装部2022脱落的对策。为采取该对策,血液流出端口2017以下构成。
血液流出端口2017为防止血液漏出,在上侧部分2017d的上端附近具有密封安装部2061。密封安装部2061形成于上端部分2017e的周向全周,比剩余的部分向半径方向外方突出。具有如此形状的密封安装部2061上形成有两个密封沟2061a、2061b。两个密封沟2061a、2061b相互在沿着轴线L2的方向,本实施形态中上下方向上分离,在密封安装部2061中在周向全周延伸。即,两个密封沟2061a、2061b形成为圆环状,各自容纳有密封构件2062、2063。密封构件2062、2063例如为O型号圈,以压缩状态容纳于密封沟2061a、2061b。由此,密封构件2062、2063介设于血液流出端口2017的外周面和端口安装部2022的内周面之间,通过密封构件2062、2063密封它们之间。
又,两个密封沟2061a、2061b彼此径向长度,即深度不同。具体说明则位于上侧(即、基端侧)的第一密封沟2061a相对于位于下侧(即、梢端侧)的第二密封沟2061b较深地形成。另一方,作为两个密封构件2062、2063,采用大致相同尺寸。因此,血液流出端口2017安装于端口安装部2022时,相对于嵌于第一密封沟2061a的第一密封构件2062,嵌于第二密封沟2061b的第二密封构件2063的压扁率更大。即,第二密封构件2063能实现比第一密封构件2062高的密闭性,这样的第二密封构件2063能配置于端口安装部2022的开口侧。由此,假如即便从第一密封构件2062和端口安装部2022之间向端口安装部2022的开口侧漏出血液,也能通过第二密封构件2063防止进一步于开口侧漏出。又,由于仅使两个密封构件2062、2063中一方的压扁率较大,因而能抑制血液流出端口转动时的密封构件带来的滑动阻力的增加。另,本实施形态中,形成为根据两个密封沟2061a、2061b的深度而使两个密封构件2062、2063的压扁率不同的结构,但无需必须是如此结构。例如,可以使两个密封构件2062、2063为不同尺寸且压扁率不同,还可以使两个密封构件2062、2063为不同形状且压扁率不同。又,构成为压扁率为同程度亦可。
又,血液流出端口2017为防止从端口安装部2022脱落,在上侧部分2017d且密封安装部2061以外的剩余的部分形成两个法兰2064、2065。两个法兰2064、2065均在上侧部分2017d的外周面于周向全周形成,从上侧部分2017d的外周面向半径方向外方突出。又,两个法兰2064、2065相互在上下方向分离地配置,两个法兰2064、2065中配置于上侧的第一法兰2064形成于从密封安装部2061稍微向下方离开的位置。此外,第一法兰2064在血液流出端口2017安装于端口安装部2022时以位于端口安装部2022的锥形部分2022d靠近下方的位置的形式配置。又,端口安装部2022的内周面上在与第一法兰2064对应的位置形成卡合部2023。
卡合部2023与第一法兰2064卡合,防止血液流出端口2017从端口安装部2022脱落,本实施形态中由一对卡合片2022e、2022e构成。一对卡合片2022e、2022e相互在周向上隔着等间隔,即离开约180度地配置,在端口安装部2022的内周面于周向延伸。又,一对卡合片2022e、2022e从端口安装部2022的内周面向半径方向内侧突出,且随着从下方朝向上方而突出量变大地形成为锥形状。即,端口安装部2022的内周面在一对卡合片2022e、2022e卡合的部分随着从下方朝向上方而缩径。因此,为使血液流出端口2017安装于端口安装部2022,血液流出端口2017从端口安装部2022的开口插入,最终第一法兰2064与一对卡合片2022e、2022e的内表面,即锥形面2022f、2022f抵接。此外,将血液流出端口2017向上方按入以安装于端口安装部2022,第一法兰2064向外侧推压一对卡合片2022e、2022e的同时在锥形面2022f上滑动。因此,能将血液流出端口2017进一步插入端口安装部2022的基端侧。另,第一法兰2064中,以使第一法兰2064容易在锥形面2022f上滑动的形式使第一法兰2064的上侧的外周缘较大地倒角。于是,使第一法兰2064向下方弯曲且在锥形面2022f上滑动,血液流出端口2017能按入端口安装部2022的基端侧。
又,按入时,第一法兰2064整体最终比一对卡合片2022e、2022e的上表面更抵达基端侧,即第一法兰2064整体越过一对卡合片2022e、2022e。于是,第一法兰2064弹性复原而增大,第一法兰2064载置于一对卡合片2022e、2022e的上表面并卡合。如此第一法兰2064与一对卡合片2022e、2022e卡合,以此第一法兰2064被一对卡合片2022e、2022e支持,即使下方的力作用于血液流出端口2017,也能抑制从端口安装部2022脱落。另,血液流出端口2017从通过排出通路2056导入的血液承受下方的负荷,在使用中始终向下方按压。如前述,第一法兰2064被一对卡合片2022e、2022e支持,以此在使用中能抑制血液流出端口2017从端口安装部2022脱落。如此构成的端口安装部2022的外周面,更详细而言梢端侧部分2022c的内周面形成一对窗2066、2066。
一对窗2066、2066在径向贯通梢端侧部分2022c地形成,与一对卡合片2022e、2022e各自对应地配置。即,一对窗2066、2066的下端缘与一对卡合片2022e、2022e的上表面大致同面,而高度与第一法兰2064的高度大致一致。此外,一对窗2066、2066在周向延伸,该周向的两端缘的位置与对应的卡合片2022e、2022e的两端缘的位置大致一致。如此形成的一对窗2066、2066能促进端口安装部2022中一对卡合片2022e、2022e周围的变形。由此,当血液流出端口2017按入端口安装部2022时,通过血液流出端口2017的第一法兰2064使一对卡合片2022e、2022e能多少有点扩张,血液流出端口2017容易按入端口安装部2022。又,支持于一对卡合片2022e、2022e的第一法兰2064能通过一对窗2066、2066从外侧观察,所以能从外侧视觉确认第一法兰2064的卡合状态。这样卡合的血液流出端口2017是一对卡合片2022e、2022e上载置第一法兰2064并卡合的结构,所以通过相对于端口安装部2022前后左右揺动,第一法兰2064有时会从一对卡合片2022e、2022e的一方脱落。为防止这样的事态,上侧部分2017d上除第一法兰2064还形成第二法兰2065。
第二法兰2065形成于上侧部分2017d的弯曲部2017b附近,以第一法兰2064与一对卡合片2022e、2022e卡合的状态进入端口安装部2022内。又,第二法兰2065的外径与端口安装部2022的梢端侧部分2022c的内周面大致相同或略小。因此,血液流出端口2017相对于端口安装部2022试图在前后左右揺动时第二法兰2065与端口安装部2022的内周面抵接,限制血液流出端口2017的揺动。由此,能防止血液流出端口2017相对于端口安装部2022前后左右揺动而第一法兰2064从一对卡合片2022e、2022e的一方脱落。
另,端口安装部2022的内孔2022a形成为比连通路2011a直径大,由此在连通路2011a的周围形成大致圆环状的环状面2011b。又,血液流出端口2017的内径与连通路2011a大致相同。因此,血液流出端口2017以其上端与环状面2011b相向的形式安装于端口安装部2022,通过环状面2011b限制向上方的移动。如此,血液流出端口2017限制向上下左右前后的移动且可转动地安装于端口安装部2022。又,血液流出端口2017上,为了使其绕轴线L2转动而在弯曲部2017b上一体地设置把持部2067。
把持部2067形成为使用者可用手指等把持。如此构成的把持部2067一体地设于弯曲部2017b的外周面的外侧部分(图20中曲率半径较大侧的部分),在弯曲部2017b的外周面的外侧部分以与其分离的形式向斜下方(图20中,右斜下方)突出。又,把持部2067的两端部不止延伸至弯曲部2017b还分别延伸至下侧部分2017c及上侧部分2017d,形成为大致扇状。又,把持部2067形成为板状,如前述,使用者能用手指等把持。又,把持把持部2067并使其绕轴线L2转动,以此能使血液流出端口2017绕轴线L2转动。
如此构成的把持部2067通过形成为从弯曲部2017b突出从而发挥肋的效果,改善血液流出端口2017的刚性。又,把持部2067向下方突出延伸至与血液流出端口2017的流出口2017a的下端相同高度水准,人工肺装置2001从垂吊装置等落下时能从把持部2067着地。把持部2067使向斜下方延伸的板状的构件,对着地时的负荷具有较大的刚性。因此,即使落下时从把持部2067着地也难以损坏把持部2067。又,落下时从把持部2067着地时,从把持部2067的最下方位置着地,该冲击相对于把持部2067作用于上方。即,落下时的冲击相对于血液流出端口2017作用于沿轴线L2的方向。血液流出端口2017中,上侧部分2017d沿轴线L2形成,从而对作用于沿轴线L2的方向的负荷具有较高刚性。因此,通过落下时从把持部2067着地,以此能抑制血液流出端口2017破损。
如此构成的人工肺装置2001中,从静脉取出的静脉血通过血液流入端口2016流入壳体2002内的血液流入空间2014b。血液流入空间2014b内的血液流入管群2032的导热管2032b内,通过导热管2032b进入一对径向通路2041。通过导热管2032b时,血液与内空间2031a内的介质进行热交换,调整血液的温度。被温度调整的血液通过一对径向通路2041进入环状通路2043,通过环状通路2043内配置的中空纤维体2047内的间隙进一步进入位于轴线方向一方的排出通路2056。中空纤维体2047的各中空纤维内流动有含有较多氧气的气体,血液通过间隙时与中空纤维体2047的中空纤维接触从而从血液去除二氧化碳且向血液附加氧气。由此,能使血液的氧气浓度增加。其后,血液从气泡贮存空间2055通过过滤器构件2005流入排出通路2056。这样流动的血液有时会搬运凝集块等异物,血液通过过滤器构件2005从而在该些异物进入排出通路2056前进行捕捉。而且,异物被捕捉的血液沿排出通路2056向下方行进,从血液流出端口2017向血液排出管排出,通过血液排出管返回动脉。
具有这样功能的人工肺装置2001中,如前述,血液流出端口2017可转动地安装于端口安装部2022。因此,通过使血液流出端口2017转动,能与壳体主体2011及血液流入端口2016的朝向无关地改变血液流出端口2017的朝向(即、流出口2017a的朝向)。例如,如图21所示流出口2017a能朝向血液流入端口2016的相反侧(即、右侧)。又,通过使血液流出端口2017转动,能如图22(a)所示使流出口17a相对于朝左配置的血液流入端口2016朝向纸面近己侧,或如图22(a)所示使流出口2017a朝向纸面进深侧。这样,能360度改变流出口2017a的朝向,人工肺装置2001的配置位置和朝向等、或安装有人工肺装置2001的机器的配置位置和向き等的自由度得以改善。即,容易进行血液流入端口2016及血液流出端口2017与机器连接的管的处理。
又,人工肺装置2001中,一般地相对于血液流入端口2016,血液流出端口2017各自内流动的血液的压力更低。因此,血液流出端口2017可转动地构成,从而与血液流入端口2016可转动的构成的情况相比能更切实地防止血液的泄漏。又,血液流出端口2017可转动地构成,从而能以耐压性能较低的密封结构防止血液泄漏,能减少人工肺装置2001的成本。
<关于其他实施形态>
本实施形态的人工肺装置2001中,血液流出端口2017处设有两个密封构件2062、2063,但无需必须设有两个。例如,像图23示出的人工肺装置2001A这样只设有第一密封构件2062亦可,还设置第三密封构件亦可。又,血液流出端口2017上的第二法兰2065也并非必须,还可除了两个法兰2064、2065之外新形成第三法兰。此外,卡合部2023无需必须由一对卡合片2022e、2022e构成,也可与一对卡合片2022e、2022e同样地在端口安装部2022的内周面的周向全周形成锥形状从而构成。
又,本实施形态的人工肺装置2001中,壳体主体2011形成为大致圆筒状,但无需必须是如此形状。例如壳体主体2011形成为大致四角筒状亦可,只要是筒形并在使用时其轴线与大致水平方向平行地配置即可。又,适用了血液流出端口2017的人工肺装置2001不限于本件实施形态的横置型,例如,壳体2002的两端部在上下方向配置的纵置型的人工肺装置也能适用。
又,本实施形态的人工肺装置2001中,血液流出端口2017插入端口安装部2022的内孔2022a,但无需必须为如此结构。即,血液流出端口2017的基端侧部分可具有端口安装部2022能插入的内孔,相对于该内孔插入端口安装部2022。又,本实施形态的人工肺装置2001中端口安装部2022以在上下方向延伸的形式设于壳体主体2011,但无需必须为如此结构。例如,端口安装部2022也可以与壳体主体2011的轴线L1平行地延伸的形式一体地设于第一帽构件2014。如此一来,血液流出端口2017以其基端侧部分与轴线L1平行延伸的形式配置,而其梢端侧部分相对于基端侧部分在上下左右任意方向上形成规定的角度地倾斜。从而,通过使血液流出端口2017以其基端侧部分的轴线为中心转动,以此能使流出口2017a朝向上下左右任意方向。
又,本实施形态的人工肺装置1中,端口安装部2022设于壳体主体2011的下部,但无需必须为如此构造。例如,端口安装部2022形成为大致筒状且外装于壳体主体2011的一方的开口端部。端口安装部2022上形成有插通孔或插通部,其内可转动地安装有血液流出端口2017。又,本实施形态的人工肺装置2001中,血液流出端口2017可转动地构成,但也可以是血液流入端口2016可转动地构成。
又,本实施形态的人工肺装置2001中,把持部2067向下方突出并延伸至与血液流出端口2017的流出口2017a的下端相同高度水准,但不限于如此形态,把持部2067向下方突出未抵达血液流出端口2017的流出口2017a的下端亦可。把持部2067构成为向下方突出,从而能以血液流出端口2017的刚性变高,落下时对冲击的抗耐性变高的形式构成。
关于第四公开,说明实施形态。
如心脏外科手术这般在患者的心脏运动停止后进行的手术中,为代替患者的肺的功能而采用如图24所示的人工肺装置1。人工肺装置3001具有去除患者的血液中含有的二氧化碳并附加氧气,即气体交换功能。又,人工肺装置3001还具有热交换功能以与气体交换一起调节血液的温度。具有如此功能的人工肺装置3001具备壳体3002、内筒3003(参照图25)、中筒3004(参照图25)。包含壳体3002和中筒3004和后述的中空纤维体3043的结构要素为气体交换机3060。
<壳体及外装构件>
如图24所示,壳体3002形成为两端部被封闭的大致圆筒状,其中具有内部空间3002a(参照图25)以容纳内筒3003及中筒3004。详细而言,壳体3002具有壳体主体3011、垂吊部3013和两个帽部3014、3015。
壳体主体3011形成大致圆筒状,其上部外周面设有垂吊部3013。垂吊部3013配置于壳体主体3011的轴线3011a方向的中央部分,从壳体主体3011的上部外周面向径向的外侧延伸。垂吊部3013例如形成为大致柱状,其梢端侧部分垂吊地安装于外部的省略图示的垂吊装置。因此,壳体主体3011能通过垂吊部3013垂吊,垂吊的壳体主体3011构成为其轴线3011a在水平方向延伸。
壳体主体3011在轴线3011a方向的两侧具有开口端部。其中,一方侧(图25中左侧)的开口端部被帽部3014封闭,另一方侧(图25中右侧)的开口端部被帽部3015封闭。该些帽部3014、3015形成为大致圆板状。另,以下为方便说明,将壳体主体3011的轴线3011a方向中帽部3014所位于一侧作为左侧,帽部3015所位于一侧作为右侧。
如图24所示,帽部3014上形成有气体供给端口3018。气体供给端口3018形成为大致圆筒状,从帽部3014的外周缘附近向轴线3011a方向的左侧突出。气体供给端口3018在外部的气体供给装置(未图示)之间通过气体供给管连接,从气体供给装置供给的包含氧气的气体从气体供给端口3018导入壳体3002内。
另一方面,帽部3015上形成有气体排出端口3019。气体排出端口3019形成为大致圆筒状,从帽部3015的外周缘附近向轴线3011a方向的右侧突出。该气体排出端口3019在外部的气体供给装置之间通过气体排出管连接。气体排出端口3019上设有在轴线3011a方向延伸的缝隙(slit),形成为即使气体排出管因扭结等堵塞时气体也能流出的结构。另,只要气体能排出,不限于上述缝隙,圆形或多角形状的空孔亦可。
又,帽部3015的下部设有气体排出孔(未图示),构成为通过气体供给端口供给的气体经由气体排出孔排出。
帽部3014的中心轴(与壳体主体3011的轴线3011a几乎一致的轴)附近形成有血液流入端口3016。血液流入端口3016形成为大致圆筒状,从帽部3014的中心轴的下侧向左斜下方突出。血液流入端口3016与未图示的静脉管路连接,静脉血通过静脉管路及血液流入端口3016导入壳体主体3011内。
另一方面,在壳体主体3011的外周面的下部(垂吊部3013的相反侧部分),且比人工肺装置3001的轴线3011a方向的中心靠近左侧的位置形成有血液流出端口3017。更详细而言,血液流出端口3017具备端口安装部3017a和端口主体部3017b(图25)。其中端口安装部3017a形成给大致圆筒状,设于壳体主体3011的外周面的下部,向下方突出。端口主体部3017b从下方插入端口安装部3017a。端口主体部3017b形成为大致圆筒状,从端口安装部3017a的下端向下方突出,在其稍端向斜下方弯曲。血液流出端口3017(端口主体部3017b)与未图示的动脉血管连接,人工肺装置3001内生成的动脉血通过动脉血管向外部送出。
帽部3015上设有介质流入端口3020及介质流出端口3021。介质流入端口3020及介质流出端口3021隔着帽部3015的中心轴在上下分隔地配置。两个端口3020、3021无需必须上下分离,左右分离地配置亦可。两个端口3020、3021形成为大致圆筒状,从帽部3015向轴线3011a方向的右侧突出。介质流入端口3020与未图示的介质供给管连接,将来自介质供给管的温水或冷水等热介质导入壳体3002内。介质流出端口3021与未图示的介质排出管连接,壳体3002内的热介质通过介质排出管向壳体3002外排出。
内筒3003与中筒3004以同轴心状容纳于上述壳体3002的内部空间3002a。该些壳体3002通过中筒3004及内筒3003形成有血液室3003c、热介质分室3035(3033、3034)及气体交换室3045。
中筒3004的外径小于壳体主体3011的内径,相互轴心一致地相对于壳体主体3011配置。由此,中筒3004的外周面与壳体主体3011的内周面之间形成环状空间,该环状空间成为气体交换室3045。气体交换室3045内设有中空纤维体3043。气体交换室3045中在血液之间进行气体交换。
中空纤维体3043形成为大致圆筒状(或者具有内部空间的柱状),由多个中空纤维构成。详细而言,中空纤维体3043通过将多个中空纤维相互交差地积层而构成的网片状的中空纤维膜卷绕于中筒3004的外周面从而构成。中空纤维膜卷绕至中空纤维体3043的厚度与中筒3004和壳体主体3011之间的间隔大致一致为止。即,中空纤维体3043以其外周面相对于壳体主体3011的内周面的几乎全周抵接的形式沿壳体主体3011的内周面形成。又,中空纤维体3043的厚度也可以形成为与中筒3004和壳体主体3011之间的间隔大致相同或比中筒3004和壳体主体3011之间的间隔大。中空纤维体3043具有弹性,因而中空纤维体3043安装于中筒3004和壳体主体3011之间时,与中筒3004和壳体主体3011的内周面嵌合的部分(中空纤维体3043的另一方向部分)形成为中空纤维体3043的厚度与中筒3004和壳体主体3011之间的间隔大致一致。
又,中空纤维体3043具有弹性,因而在中筒3004和壳体主体3011的内周面之间未嵌合的部分(中空纤维体3043的一方向部分)相比于与中筒3004和壳体主体3011的内周面嵌合的部分(中空纤维体3043的另一方向部分)直径大。
气体交换室3045的左侧的区域设有圆环状的密封构件3050。密封构件3050与帽部3014的内周面一起形成气体流入空间3052,该气体流入空间3052与气体供给端口3018连通。又,气体交换室3045的右侧的区域设有圆环状的密封构件3051。密封构件3051与帽部3015的内周面一起形成气体流出空间3053,该气体流出空间3053与气体排出端口3019连通。
中空纤维体3043以被上述的密封构件3050和密封构件3051从左右夹持的状态设置。密封构件3050由聚氨酯树脂等公知的材质构成。密封构件3050在气体交换室3045的左侧,在全周方向范围密封中筒3004和壳体3002之间。又,密封构件3051在气体交换室3045的右侧,在全周方向范围密封中筒3004和壳体3002之间。根据如此结构,与气体供给端口3018连通的气体流入空间3052和与气体排出端口3019连通的气体流出空间3053相互通过构成中空纤维体3043的多个中空纤维的内孔连通。
中空纤维体3043中,构成它的多个中空纤维的各个之间设有间隙,气体交换室3045中,血液在此间隙流动。详细而言,导入气体交换室3045的血液通过中空纤维体3043内的间隙,与中空纤维接触的同时从轴线3011a方向的右侧向左侧流动。中空纤维的内孔通过气体供给端口3018及气体流入空间3052,从外部的气体供给装置通入氧气丰富的气体。因此,二氧化碳浓度较高的血液接触中空纤维时,血液与中空纤维内的气体之间进行气体交换。由此,从血液去除二氧化碳并向血液附加氧气。如此,血液进行气体交换的同时,在气体交换室3045内向轴线3011a方向的左侧流动。另一方面,通过中空纤维的内孔的气体在进行气体交换的同时向右侧流动,经气体流出空间3053及气体排出端口3019返回外部的气体供给装置。
气体交换室3045的下游侧(左侧)部分与其余的部分相比向半径方向外侧扩大直径。详细而言,如图25所示,壳体主体3011的左侧部分的内周面形成有向半径方向外侧凹入的环状的凹部3054。凹部3054中左侧部分具有几乎一定的半径尺寸,而右侧部分随着朝向右侧而稍端变细,形成为锥形状。密封构件3050配置于凹部3054的中央部分,凹部3054中比密封构件3050靠近右侧的部分如上述般形成为锥形状。凹部3054与中空纤维体3043之间形成的外周空间3055围绕中空纤维体3043而形成,在下部与血液流出端口3017连通。根据如此结构,在气体交换室3045被气体交换的血液导入外周空间3055后,流入血液流出端口3017。
上述的外周空间3055内设有沿该外周空间3055形成圆环状的整流框架3056。整流框架3056将与气体交换且在气体交换室3045内流动的血液共同运来的气泡,以再次朝向中空纤维体3043的形式进行诱导而进入中空纤维内。
壳体主体3011的上部设有连通外周空间3055和外部的排气端口3057。该排气端口3057将滞留于外周空间3055的上部(气泡捕集部)的气泡向外方排出。另,排气端口3057的外侧的开口端基本被未图示的帽构件覆盖,除了气泡的排出时,不会从排气端口3057排出气泡及血液。
<中筒>
中筒3004与壳体3002的内周面一起形成气体交换室3045并配置于壳体3002内。中筒3004配置于壳体3002的内部空间3002a的规定位置。中筒3004的外径比壳体3002的内径小。本实施形态中,包含中筒3004、内筒3003、配置于内筒3003内的后述的管群3032的构成要素为热交换器3061,中筒3004与管群3032之间的区域为热交换部3061a。
中筒3004如图27及图28(a)所示具有:形成为圆筒状的中筒主体部3040;与该中筒主体部3040的端部(介质流出端口3021侧的端部)分离地配置的俯视下圆形状的隔壁部3041;和在隔壁部3041与中筒主体部3040的上述端部上架桥地设置的中空状的多个筒状支持部3042。筒状支持部3042设置为沿着中筒主体部3040的轴线方向直立设于该中筒主体部3040上,并支持隔壁部3041。
如图26所示,帽部3015的内表面上设有向壳体3002的轴线方向突出且在帽部3015的径向延伸的卡合部3015a。相对于此,如图27及图28(c)所示,中筒3004的隔壁部3041的外表面形成一对壁部3041a。该一对壁部3041a在隔壁部3041的径向延伸。通过一方的壁部3041a和另一方的壁部3041a,形成有在隔壁部3041的径向延伸的沟部3041b。
如此结构中,中筒3004插入壳体3002内,隔壁部3041的沟部3041b与帽部3015的卡合部3015a卡合,则中筒3004能相对于帽部3015的位置定位于规定位置,由此中筒3004相对于壳体3002的位置能定位于规定位置。此时,中筒3004以该中筒3004的轴线与壳体3002的轴线一致的形式相对于壳体3002定位。又,通过隔壁部3041的沟部3041b和帽部3015的卡合部3015a的卡合,第一室3041d及第二室3041e以液体密封状态分隔。本实施形态中,中筒3004与帽部3015分别形成,但也可以一体形成。
又,如图28(b)所示,中筒3004的中筒主体部3040的内周面上设有在该中筒3004的轴线方向上延伸且相互隔着间隔地配置且向径向突出的一对壁部3040b和与该一对壁部3040b相同形状且相对于该一对壁部3040b位于径向的相反侧的一对壁部3040c。一对壁部3040b之间形成沟状的第一被卡合部3040d,一对壁部3040c之间形成沟状的第二被卡合部3040e。另,第一被卡合部3040d及第二被卡合部3040e会后述。
中筒3004的中筒主体部3040形成为其两端部开口,但其隔壁部3041侧的端部形成有在该中筒主体部3040的径向的内侧延伸的环状的缘部3040a。另,筒状支持部3042的、隔壁部3041侧的开口部的面积小于相反侧的开口面积。
如图27所示,隔壁部3041形成为向与帽部3015设置的方向相反方向凹入的蒜臼状,与帽部3015的内表面一起形成作为热介质的压力调整空间的延伸部3041c的一部分。热交换部3061a具有这样的延伸部3041c。即,延伸部3041c被配置为血液室303c的端部(图25中为右端)延伸超过壳体3002的轴向的外侧。也就是说,延伸部3041c设于热介质分室3035和介质流入端口3020(介质流出端口3021)之间。
各筒状支持部3042在中筒主体部3040的缘部3040a上于圆周方向等间隔地配置。本实施形态中,筒状支持部3042例如设有四个。各筒状支持部3042的中筒主体部3040侧的端部与中筒主体部3040的内部连通。又,各筒状支持部3042的隔壁部3041侧的端部与上述的延伸部3041c连通。由此,延伸部3041c通过筒状支持部3042与中筒主体部3040内连通。
将中筒3004装配于壳体3002时,也就是说,隔壁部3041的沟部3041b与帽部3015的卡合部3015a卡合时,通过一对壁部3041a和卡合部3015a,延伸部3041c被分室为两个空间。由此,延伸部3041c被分为相互不连通而独立的作为介质流入室的第一室3041d及作为介质流出室的第二室3041e。该第一室3041d及第二室3041e设于隔壁部3041。
第一室3041d具有使热介质从介质流入端口3020流入并向后述的第一热介质分室3033流出的缓冲器的功能。第一室3041d具有与第一热介质分室3033流体连通的第一室出口3041d1。第一室3041d具有比介质流入端口3020的流路截面积大的流路截面积。又,第一室出口3041d1的流路截面积小于介质流入端口3020的流路截面积。
第二室3041e具有使热介质从后述的第二热介质分室流入并向介质流出端口3021流出的缓冲器的功能。第二室3041e具有与第二热介质分室3034流体连通的第二室入口3041e1。第二室3041e具有比介质流出端口3021的流路截面积大的流路截面积。又,第二室入口3041e1的流路截面积比介质流出端口3021的流路截面积小。
如此结构中,如图28(c)所示,四个筒状支持部3042中作为相邻的两个筒状支持部的第一支持部3042a内通过第一室3041d流入有来自介质流入端口3020的热介质。流入第一支持部3042a的热介质流入中筒3004内的第一热介质分室3033。如此,第一支持部3042a构成了使介质流入端口3020和第一热介质分室3033流体连通的第一介质流路3071。该第一介质流路3071的流路截面积小于介质流入端口3020的流路截面积。又,两个第一支持部3042a的总流路截面积等于介质流入端口3020的流路截面积。
又,四个筒状支持部3042中作为其余的相邻的两个筒状支持部的第二支持部3042b内,详情后述,流入有中筒3004内的来自第二热介质分室3034的热介质,该热介质随后通过第二室3041e导向介质流出端口3021。如此,第二支持部3042b构成了使第二热介质分室3034和介质流出端口3021流体连通的第二介质流路3072。该第二介质流路3072的流路截面积小于介质流出端口3021的流路截面积。又,两个第二支持部3042b的总流路截面积等于介质流出端口3021的流路截面积。
根据以上的构成,热介质从人工肺装置3001的右侧流入后流向左侧,对血液进行热交换后,从人工肺装置3001的左侧向右侧流出(热介质流动的结构)。该热介质流动是一个例子,不限于前述样态。
另一方面,在内筒3003和中筒3004之间,即中筒主体部3040的端部和隔壁部3041之间,详细而言是中筒主体部3040的右端部和隔壁部3041之间的区域且除去4个筒状支持部3042的区域内形成血液流路3044。该血液流路3044将后述的管群3032的下游端(图25中为右端)、中筒主体部3040中隔壁部3041侧的开口部、在壳体3002的轴线方向上延伸的气体交换室3045的一方侧(图25中为右侧)上配置的入口连通。也就是说,血液通过血液流入端口3016从人工肺装置1的左侧流入后流向右侧,通过血液流路3044折返,从配置于人工肺装置3001的左侧的血液流出端口3017流出(血液流动的结构)。
根据如此结构,人工肺装置3001中,血液从人工肺装置3001的左侧流向右侧并确保该流路长度从而实现充分的热交换,并且血液流入端口3016和介质流出端口3021相互配置于人工肺装置3001的相反侧从而降低卫生上的风险。
能发挥上述的两个效果的结构是上述的热介质流动的结构及血液流动的结构。为实现该些结构,如图25及图26所示,需要使血液流路3044与筒状支持部3042交差地形成。因此,构成上述的第一介质流路3071及第二介质流路3072的筒状支持部3042以跨过血液流路3044的形式,也就是说以与血液流路3044交差的形式配置。如此,人工肺装置3001具备:血液流路3044;形成有与血液流路3044交差地配置的第一介质流路3071及第二介质流路3072的桥结构体3070。
<内筒>
如图29所示,内筒3003用于调节导入壳体3002内的静脉血的温度,形成为在与壳体3002及中筒3004的轴线方向相同的方向上延伸。本实施形态中,内筒3003的长度(轴线方向的长度)长于中筒3004的长度(轴线方向的长度)。
形成热交换部3061a的一部分的内筒3003的内部如图25所示,设有具有一端及另一端的血液室3003c,血液在内部流动的管群3032以其轴线方向与内筒3003的轴线方向一致的形式插入地配置于该血液室3003c。管群3032是多个热交换管的集合体。各热交换管例如是由不锈钢等热传导率较高的材料构成的长尺状且小径的管,流入有来自血液流入端口3016的血液。内筒3的另一端与中筒主体部3040的、隔壁部3041侧(图25中右侧)的开口部连通。
内筒3003的外径小于中筒3004的内径。又,内筒3003以该内筒3003的轴线与中筒3004的轴线一致的形式相对于中筒3004定位。根据如此结构,内筒3003的外周面与中筒3004的内周面之间形成热介质流动的圆环状的热介质分室3035。另,热介质分室3035包含于热交换部3061a。
如图25所示,内筒3003内设有圆板状的一对管支持体3032a、3032a。管支持体3032a的外径与内筒3003的内径大致一致。一方的管支持体3032a插通内筒3003的一方端,另一方的管支持体3032a插通内筒3003的另一方端。而且,构成管群3032的各热交换管以其一方端插通放射状地设于一方的管支持体3032a上的孔部(图略)且其另一方端插通放射状地设于另一方的管支持体3032a上的孔部(图略)的状态,配置于内筒3003内。由此,成为内筒3003的两侧的开口端部被一对管支持体3032a密封的状态。另,管支持体3032a上使用聚氨酯树脂等公知材料。
如图29所示,内筒3003中与帽部3015侧的端部3003a相反侧的端部上设有比内筒3003的剩余部分大径的环状卡合部3003b。在内筒3003以其轴线与中筒3004的轴线一致的形式定位于中筒3004的状态下,上述的环状卡合部3003b及内筒3003的该环状卡合部3003b侧的端部从中筒3004突出。而且,在中筒3004配置于壳体3002内的状态下,上述的环状卡合部3003b卡合于帽部3014的内表面。由此,内筒3003固定于壳体3002的帽部3014。
又,如同图所示,内筒3003的外周面上设有:在该内筒3003的轴线方向上延伸从内筒3003的外周面向径向的外侧突出的第一卡合部3038;和与该第一卡合部3038同样在该内筒3003的轴线方向上延伸从内筒3003的外周面向径向的外侧突出位于第一卡合部3038的径向的相反侧的第二卡合部3036。
如此结构中,内筒3003定位于中筒3004内时,在内筒3003的第一卡合部3038与中筒3004的第一被卡合部3040d卡合且内筒3003的第二卡合部3036与中筒3004的第二被卡合部3040e卡合状态下,滑动内筒3003插入中筒3004内。如此,在内筒3003装配于中筒3004内的状态下,内筒3003的端部3003a与中筒主体部3040的缘部3040a的内表面抵接。由此,血液室3003c和热介质分室3035以液体密封状态隔开。又,内筒3003的环状卡合部3003b从中筒主体部3040向外方突出与帽部3014的内表面卡合。
如以上,内筒3003定位于中筒3004内,则圆环状的热介质分室3035借助于能够实现第一卡合部3038和第一被卡合部3040d的卡合及第二卡合部3036和第二被卡合部3040e的卡合的两个壁,如图25所示划分第一热介质分室3033和第二热介质分室3034。通过第一卡合部3038和第一被卡合部3040d、第二卡合部3036和第二被卡合部3040e,第一热介质分室3033和第二热介质分室3034以液体密封状态隔开。该第一热介质分室3033与介质流入端口3020连通,第二热介质分室3034与介质流出端口3021连通。
如图29所示,内筒3003具有在该内筒3003的轴向并列设置,将血液室3003c及第一热介质分室3033流体连通的多个第一热介质孔部3037a和将血液室3003c及第二热介质分室3034流体连通的多个第二热介质孔部3037b。该些第一及第二热介质孔部3037a、3037b贯通内筒3003的壁厚地形成。第一热介质孔部3037a隔着血液室3003c(图25参照)相对于第二热介质孔部3037b对称地配置。第一及第二热介质孔部3037a、3037b具有相同大小的直径,例如是直径3mm的孔。第一热介质孔部3037a及第二热介质孔部3037b的数量各自例如可总计为18个,以在内筒3003的轴向排列的形式例如配置6列且各列上沿与上述轴向正交的方向各设置3个。可以再内筒3003定位于中筒3004内划分第一热介质分室3033和第二热介质分室3034时,以第一热介质分室3033及第二热介质分室3034的体积变大的形式,一对凹槽在内筒3003的轴向延伸地设置于内筒3003的外表面。此时,可以在一方的凹槽内配置第一热介质孔部3037a,另一方的凹槽内配置第二热介质孔部3037b。
如以上般构成的人工肺装置3001中,从静脉取出的静脉血通过血液流入端口3016流入壳体3002内后,向管群3032的热交换管内流入,通过该热交换管后,通过血液流路3044流入气体交换室3045。也就是说,从血液室3003c的出口流出的血液在壳体3002的轴交差方向上流动。更详细而言,从血液室3003c的出口流出的血液通过血液流路3044横过延伸部3041c地流动。如此,血液通过血液流路3044在壳体3002的径向扩散地流动,因此难以引起血液滞留。
另一方面,从介质流入端口3020流入壳体3002内的热介质在通过延伸部3041c(第一室3041d)抑制压力损失的增大的状态下,流入与该第一室3041d连通的两个第一支持部3042a内。其后,热介质通过第一热介质分室3033从第一热介质孔部3037a流入血液室3003c。由此,热介质在设于血液室3003c的管群3032的热交换管的表面上流动。
而且,血液通过管群3032的热交换管内时,该血液与血液室3003c内的热介质之间进行热交换,调节血液的温度。调节温度后的血液如上述,通过血液流路3044流入气体交换室3045。而且,血液通过设于气体交换室3045的中空纤维体3043内的间隙,与该中空纤维体3043的中空纤维接触从而去除二氧化碳且附加氧气。由此,血液的氧气浓度增加并从血液流出端口3017作为动脉血排出。
另一方面,热交换后的热介质从血液室3003c内通过第二热介质孔部3037b流入第二热介质分室3034。其后,热介质通过与第二室3041e连通的两个第二支持部3042b内后,经第二室3041e(延伸部3041c)从介质流出端口3021排出。
如以上说明,根据本实施形态的人工肺装置3001,血液从设于壳体3002的一端侧的血液流入端口3016流入,从热交换器3061经热介质分室3035的另一端侧后,通过血液流路3044流向气体交换室3045。由此,能充分进行相对于血液的热交换。又,血液流入端口3016设于壳体3002的一端侧,介质流出端口3021设于壳体3002的另一端侧,从而形成卫生方面得以改善的结构。
详细而言,血液流路3044与四个筒状支持部3042交差地形成。即,作为热介质的流路的四个筒状支持部3042构成为如同跨过血液流路3044的桥流路。根据如此结构,通过使血液从人工肺装置3001的左侧流向右侧以此能确保血液的流路长度,因此能实现充分的热交换,且能使血液流入端口3016与介质流出端口3021相互配置于人工肺装置1的相反侧,由此能回避卫生上的风险。
又,本实施形态中,第一介质流路3071的流路截面积小于介质流入端口3020的流路截面积,第二介质流路3072的流路截面积小于介质流出端口3021的流路截面积。通过如此构成,能抑制人工肺装置1在径向变大。由此,预充容量降低。其结果是,患者的负担减少。
又,如上述为降低预充容量而减小第一介质流路3071及第二介质流路3072的各流路截面积,则流路狭窄引起热介质的压力损失增大,但本实施形态中,第一热介质分室3033及第二热介质分室3034与介质流入端口3020及介质流出端口3021之间设有具有热交换功能的延伸部3041c。因该延伸部3041c的存在,能抑制热介质的压力损失的增大。又,因延伸部3041c的存在,无需使壳体3002在径向变大,故而能谋求预充容量的降低。
又,本实施形态中,第一室3041d具有比介质流入端口3020的流路截面积大的流路截面积,第二室3041e具有比介质流出端口3021的流路截面积大的流路截面积。由此,能进一步抑制压力损失的增大。
又,本实施形态中,构成为第一室出口3041d1的流路截面积小于介质流入端口3020的流路截面积,第二室入口3041e1的流路截面积小于介质流出端口3021的流路截面积。由此,能抑制壳体3002的大径化,能进一步谋求预充容量的降低。
又,本实施形态中,内筒3003的外周面与中筒3004的内周面之间形成有与血液室3003c连通的热介质分室3035(第一热介质分室3033及第二热介质分室3034)。即,热介质分室3035形成于内筒3003内且形成为沿血液流经管群3032的血液室3003c的轴线方向延伸。由此,能相对于血液的流动方向均等地送入热介质。由此,能均等且充分地进行与血液的热交换。
又,本实施形态中,将内筒3003定位于中筒3004内时,在内筒3003的第一卡合部3038与中筒3004的第一被卡合部3040d卡合且内筒3003的第二卡合部3036与中筒3004的第二被卡合部3040e卡合的状态下,使内筒3003滑动地插入中筒3004内。根据如此结构,内筒3003相对中筒3004容易定位。又,内筒3003定位于中筒3004内地配置后,热介质分室3035分室为第一热介质分室3033和第二热介质分室3034。因此,不必额外设计用于将热介质分室3035划分为流动热交换前的热介质的室和流动热交换后的热介质的室的隔壁。
又,本实施形态中,设有使从血液室3003c的出口流出的血液流向壳体3002的轴交差方向的血液流路3044。从血液室3003c的出口出来的血液朝向壳体3002的轴线3011a的方向流动时,因血液流动沿壳体3002的轴线3011a的方向延伸故而壳体3002在轴线3011a的方向上进一步变大。因此,预充容量增加。相对于此,若采用血液沿轴交差方向流动的血液流路3044,则壳体3002不在轴线3011a的方向变大即可。由此,能谋求预充容量的降低。
又,本实施形态中,与壳体3002的内周面共同形成气体交换室3045且设有配置于该壳体3002内的中筒3004,由此能将气体交换室3045配置于壳体3002内侧。因此,与壳体外侧设有气体交换室的情况相比,能防止人工肺装置3001的大径化。其结果是,能谋求预充容量的降低。
又,本实施形态中,第一支持部3042a的总流路截面积与介质流入端口3020的流路截面积相等,第二支持部3042b的总流路截面积与介质流出端口3021的流路截面积相等。由此,能抑制热介质的压力损失的增大。
又,本实施形态中,隔壁部3041形成为向与帽部3015的方向相反方向凹入的蒜臼状,从而易于确保第一室3041d及第二室3041e的体积。其结果是,来自介质流入端口3020的热介质的压力损失不易增大。
又,本实施形态中,内筒3003具有与该内筒3003的轴向并列设置的多个第一及第二热介质孔部3037a、3037b。第一及第二热介质孔部3037a、3037b例如为直径3mm的孔部,以与内筒3003的轴向并列的形式例如配置6列,且各列上沿着与上述轴向正交的方向分别设置三个。由此,能改善血液与热介质的热交换效率并能抑制热介质流路引起的热介质的压力损失的增大。
此外,本实施形态中,第一热介质孔部3037a隔着血液室3003c与第二热介质孔部3037b对称地配置。由此,能使热介质的流动相对于血液室3003c内的血液的流动方向正交,从而改善对热介质的血液的搅拌效率。由此,改善热交换效率。
<其他实施形态>
本发明不限于上述的实施形态,在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变形。例如如下所示。
上述实施形态中,构成为血液流出端口3017设于壳体3002的外周面,但不限于此,可与血液流入端口3016同样设于帽部3014。
又,上述实施形态中,构成为管群3032的热交换管内流有血液,该管群3032的热交换管的周围流入热介质,但不限于此,也可构成为管群3032的热交换管内流有热介质,该热交换管的周围流有血液。
又,上述实施形态中,构成为中筒3004插入地配置于壳体3002内,但不限于此,中筒3004与壳体3002一体形成亦可。
又,上述实施形态中,构成为内筒3003插入地配置于中筒3004内,但不限于此,内筒3003与中筒3004一体形成亦可。
又,上述实施形态中,设有四根筒状支持部3042,但筒状支持部3042的数量例如可为两根,可为八根。即,热介质流入中筒3004内的流路与热介质从中筒3004内流出的流路可由筒状支持部3042构成。
又,中筒3004的外周面上可形成有在轴向上延伸且延伸至中筒3004的中央部附近的凸部。由此中空纤维膜和中筒3004之间出现血液流动的空间,能更有效地进行热交换。
又,延伸部3041c可够成为包含帽部3015。
此外,血液室3003c的出口可设置为设于中筒3004的表面的一个或多个孔。
工业上的应用可能性:
本发明能适用于去除血液中含有的二氧化碳并附加氧气的人工肺装置。
符号说明:
1 人工肺装置
2 壳体
20 血液流入端口
21 血液流出端口
43 中空纤维体(气体交换机)
54 凹部(气泡捕集部)
56 整流框架(气泡诱导部)
62 整流面
63 第一整流面
64 第二整流面
66 过滤器
66A 过滤器
66B 过滤器
70 气泡储存部。

Claims (40)

1.一种人工肺装置,其特征在于,具备:
具有血液流入端口及血液流出端口,轴心朝向横向地配置的壳体;
配置于所述壳体内,血液从所述血液流入端口流向所述血液流出端口的途中,对该血液进行气体交换的气体交换机;
配置于所述气体交换机的周围的过滤结构体;
与所述气体交换机的表面相向配置的对向壁;和
由所述对向壁和/或所述过滤结构体构成的空间;
所述对向壁和/或所述过滤结构体具有朝向所述气体交换机倾斜的倾斜面。
2.根据权利要求1所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气体交换机成为在所述壳体内轴心朝向横向地配置的柱状,
所述空间在所述壳体内,构成使伴随血液流动而通过所述气体交换机的气泡再次朝向所述气体交换机的气泡诱导部,
所述气泡诱导部具有横穿从所述气体交换机朝向所述血液流出端口的流路而设置的整流面,
所述整流面设置为与所述气体交换机的外周面相向且环绕所述气体交换机,并且具有:
设置于相对下方,与血液的流动方向上的上游侧部分相比下游侧部分以靠近所述气体交换机的外周面的形式倾斜的第一整流面;和
设置于相对上方,比所述第一整流面的所述上游侧部分靠近所述气体交换机的外周面,具有与所述第一整流面不同的倾斜的第二整流面。
3.根据权利要求2所述的人工肺装置,其特征在于,
所述整流面设于过滤器。
4.根据权利要求2或3所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第一整流面上形成开口,所述开口上设有过滤器。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第二整流面相对于所述气体交换机的外周面位于隔开规定尺寸的位置,所述第二整流面与所述气体交换机的外周面之间形成有气泡储存部。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述整流面中至少所述第二整流面由所述壳体的内壁面构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述血液流出端口上设有过滤器。
8.根据权利要求7所述的人工肺装置,其特征在于,
所述过滤器形成为所述血液流出端口中血液的流动方向的尺寸大于所述血液流出端口的内径尺寸的柱状。
9.根据权利要求5所述的人工肺装置,其特征在于,
在比所述气泡储存部靠近下游处具有气泡捕集部。
10.根据权利要求9所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气泡捕集部具有排气端口。
11.一种人工肺装置,其特征在于,具备:
形成两端部被封闭的筒状,具有血液流入端口及血液流出端口,轴心朝向横向地配置的壳体;
配置于所述壳体内,血液从所述血液流入端口流向所述血液流出端口的途中,对该血液进行气体交换的气体交换机;
设于气体交换机的周围的过滤结构体;以及
设于所述过滤结构体和所述气体交换机之间的气泡储存部;
所述气泡储存部位于所述壳体的上侧且面向所述气体交换机。
12.根据权利要求11所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气泡储存部包含所述整流框架的内周面和所述气体交换机的外周面。
13.根据权利要求11或12所述的人工肺装置,其特征在于,
所述整流框架具有靠近所述气体交换机的倾斜整流面。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
在比所述气泡储存部靠近下游处具有气泡捕集部。
15.根据权利要求14所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气泡捕集部具有排气端口。
16.根据权利要求1所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气体交换机的表面与所述对向壁之间的隔开尺寸随着朝向铅直上方或随着朝向所述空间中血液的流通方向的下游侧而逐渐向零减小。
17.根据权利要求16所述的人工肺装置,其特征在于,
对通过所述气体交换机的血液朝向所述血液流出端口的流路进行横穿,去除所述血液中的异物的过滤结构体以该过滤结构体的内侧面的至少一部分与所述气体交换机的表面接触的形式设置,所述过滤结构体形成所述对向壁。
18.根据权利要求17所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气体交换机以其表面的一部分与所述壳体的内壁面接触的形式设置,所述壳体的内壁面形成所述对向壁。
19.根据权利要求18所述的人工肺装置,其特征在于,
还具备设置于所述壳体内,对从所述血液流入端口流入的血液进行调温并将调温后的血液向所述气体交换机送出的热交换器,
所述气体交换机形成包围所述热交换器的筒状,所述热交换器与所述气体交换机之间设有隔开两者的筒状壁,
所述气体交换机的内周面与所述筒状壁中与所述气体交换机的内周面相向的部分形成有所述气泡诱导部。
20.根据权利要求1至19任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述壳体具有安装所述血液流出端口的安装部,
所述血液流出端口的基端侧部分以其轴线为中心能转动地安装于所述安装部。
21.根据权利要求20所述的人工肺装置,其特征在于,
所述血液流出端口以其梢端侧部分相对于所述基端侧部分的轴线成规定的角度的形式弯曲。
22.根据权利要求20或21所述的人工肺装置,其特征在于,
所述安装部形成为大致圆筒状,且其内周面具有卡合部,
所述血液流出端口的基端侧部分安装于所述安装部,具有以安装的状态与所述卡合部卡合的被卡合部。
23.根据权利要求22所述的人工肺装置,其特征在于,
所述卡合部及所述被卡合部的一方由在周向上相互隔着间隔地配置的多个卡合片构成,
所述卡合片以随着向上方前进而向半径方向内侧突出的形式形成为锥形状,
所述卡合部及所述被卡合部的另一方与所述卡合片位置对应且向半径方向外方突出地形成,以相比所述多个卡合片位于上侧的状态与所述多个卡合片卡合。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
还具备用于密封所述基端侧部分的外周面与所述安装部的内周面之间的第一密封构件及第二构件,
所述第一密封构件在所述血液流出端口的基端侧部分的外周面上配置于比所述第二密封构件靠近基端侧,
所述第二密封构件的压扁率大于所述第一密封构件。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述血液流入端口的基端侧部分从所述壳体主体向上下方向一方突出,
所述血液流入端口的梢端侧部分通过弯曲部与所述基端侧部分连接,相对于所述基端侧部分以朝向上下方向一方的形式向径向外侧倾斜,
所述血液流出端口具有以从所述弯曲部向上下方向一方突出的形式形成于所述弯曲部的把持部。
26.一种人工肺装置,其特征在于,具备:
两端被封闭筒状的壳体;
设于所述壳体内,对血液进行热交换的热交换器;
在所述壳体内配置于所述热交换器的轴线方向周围,与所述热交换器流体连通而对血液进行气体交换的气体交换机;
在所述热交换器和所述气体交换机之间绕所述热交换器的轴线方向配置,流通有进出所述热交换器的热介质的热介质分室;
设于所述壳体一端侧,与所述热交换器流体连通的血液流入端口;
设于所述壳体,与所述气体交换机流体连通的血液流出端口;
设于所述壳体另一端侧,与所述热介质分室流体连通的介质流入端口及介质流出端口;和
桥结构体,其形成有:从所述热交换器经所述热介质分室另一端侧向所述气体交换机沿径向流动血液的血液流路,以及,在所述介质流入端口及所述介质流出端口和所述热介质分室之间沿所述轴线方向流动热介质的介质流路。
27.根据权利要求26所述的人工肺装置,其特征在于,
所述热交换器包括:与所述血液流入端口及所述血液流出端口流体连通的血液室;和与所述介质流入端口及所述介质流出端口流体连通且流动热介质的热交换部;
所述热介质分室包括:设于所述血液室的轴线方向周围且与所述介质流入端口连通的第一热介质分室;和设于所述血液室的轴线方向周围且与所述介质流出端口连通的第二热介质分室;
所述介质流路包括将所述介质流入端口和所述第一热介质分室流体连通的第一介质流路以及将所述第二热介质分室和所述介质流出端口流体连通的第二介质流路,
所述第一介质流路的流路截面积小于所述介质流入端口的流路截面积,所述第二介质流路的流路截面积小于所述介质流出端口的流路截面积。
28.根据权利要求27所述的人工肺装置,其特征在于,
所述热交换部包括延伸部,所述延伸部设于所述第一热介质分室及所述第二热介质分室和所述介质流入端口及所述介质流出端口之间。
29.根据权利要求28所述的人工肺装置,其特征在于,
所述延伸部包括使所述热介质从所述介质流入端口流入向所述第一热介质分室流出的第一室,
所述第一室具有比所述介质流入端口的流路截面积大的流路截面积。
30.根据权利要求29所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第一室具有与所述第一热介质分室流体连通的第一室出口,
所述第一室出口的流路截面积小于所述介质流入端口的流路截面积。
31.根据权利要求26至30中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述延伸部包括使所述热介质从所述第二热介质分室流入向所述介质流出端口流出的第二室,
所述第二室具有比所述介质流出端口的流路截面积大的流路截面积。
32.根据权利要求31所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第二室具有与所述第二热介质分室流体连通的第二室入口,
所述第二室入口的流路截面积小于所述介质流出端口的流路截面积。
33.根据权利要求26至32中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述气体交换机具有在血液之间进行气体交换的气体交换室,
具备与所述壳体的内周面共同形成所述气体交换室且配置于所述壳体内的中筒。
34.根据权利要求26至33中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
具备形成所述热交换部的一部分且内部设有所述血液室的内筒。
35.根据权利要求33或34所述的人工肺装置,其特征在于,
所述中筒具有:中筒主体部;与所述中筒主体部的所述介质流入端口一侧的端部离开地配置的隔壁部;和在所述隔壁部与所述中筒主体部的所述端部上架桥且内部流动所述热介质的中空状的多个筒状支持部;
所述血液流路在所述中筒主体部的端部和所述隔壁部之间形成,
所述多个筒状支持部包括:与所述血液流路交差地配置且构成所述第一介质流路的一个或多个第一支持部;和与所述血液流路交差地配置且构成所述第二介质流路的一个或多个第二支持部。
36.根据权利要求35所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第一支持部的总流路截面积为所述介质流入端口的流路截面积以上,所述第二支持部的总流路截面积为所述介质流出端口的流路截面积以上。
37.根据权利要求35或36所述的人工肺装置,其特征在于,
所述隔壁部构成所述延伸部的一部分,所述第一室及所述第二室设于所述隔壁部。
38.根据权利要求35至37中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述隔壁部形成为向所述热交换部凹入的蒜臼状。
39.根据权利要求34至38中任一项所述的人工肺装置,其特征在于,
所述内筒具有:在所述内筒的轴线方向排列设置,将所述血液室及所述第一热介质分室流体连通的多个第一热介质孔部;和将所述血液室及所述第二热介质分室流体连通的多个第二热介质孔部。
40.根据权利要求39所述的人工肺装置,其特征在于,
所述第一热介质孔部具有与所述第二热介质孔部相同大小,隔着所述血液室与所述第二热介质孔部对称地配置。
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