JP2002369883A - External circulation type heat exchanger - Google Patents
External circulation type heat exchangerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸型熱交換器
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hollow fiber heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】熱交換器には、ベローズ管（蛇腹形状）
タイプ、パイプ形状タイプ、中空糸（細径チューブ）タ
イプのものがあり、このうち、中空糸タイプの熱交換器
は、血液充填量に対して伝熱面積を大きくできるので、
熱交換率を向上させるのに有利である。また、中空糸タ
イプの熱交換器を用いる場合、泡抜けが良いことから、
血液を内部に流し、伝熱媒体を外部に流す内部潅流型の
熱交換器が用いられている。2. Description of the Related Art A bellows tube (bellows shape) is used for a heat exchanger.
Type, pipe shape type, and hollow fiber (small diameter tube) type. Of these, the hollow fiber type heat exchanger can increase the heat transfer area with respect to the blood filling volume.
This is advantageous for improving the heat exchange rate. In addition, when a hollow fiber type heat exchanger is used, since bubble removal is good,
An internal perfusion type heat exchanger is used in which blood flows inside and a heat transfer medium flows outside.
【０００３】一方、血液充填量を小さくするため、熱交
換器を人工肺と一体化したものが製品化されている。人
工肺においては、泡抜け性能を考慮する必要がないの
で、ガス交換能に優れる外部潅流型人工肺を選択する方
が有利である。On the other hand, a heat exchanger integrated with an artificial lung has been commercialized in order to reduce the blood filling amount. In the case of an oxygenator, there is no need to consider the bubble removal performance, and it is more advantageous to select an external perfusion type oxygenator having excellent gas exchange ability.
【０００４】しかしながら、中空糸タイプの内部潅流型
熱交換器を外部潅流型人工肺と一体化しようとすると、
部品点数が多くなり大型化することから、熱交換器を人
工肺と一体化する際には、熱交換器には、ベローズ管
（蛇腹形状）タイプやパイプ形状タイプのものが用いら
れていた。However, when trying to integrate a hollow fiber type internal perfusion type heat exchanger with an external perfusion type oxygenator,
When the heat exchanger is integrated with the artificial lung, a bellows tube (bellows shape) type or a pipe shape type is used as the heat exchanger because the number of parts increases and the size increases.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、新規な外部潅流型熱交換器を提供することにあ
る。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new external perfusion heat exchanger.
【０００６】本発明の他の目的は、外部潅流型でありな
がら、泡抜け性が良く、同時に低血液充填量の熱交換器
を提供することにある。It is another object of the present invention to provide a heat exchanger that is of an external perfusion type, has good bubble removal properties, and has a low blood filling amount.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、下記
（１）〜（６）により達成される。The above objects are achieved by the following (1) to (6).
【０００８】（１） 筒状コアと、該筒状コアの外表面
に巻き付けられた熱交換用中空糸からなる外部潅流型熱
交換器であって、該熱交換器の外周に巻き付けられたガ
ス交換用中空糸膜からなる人工肺層を備えることを特徴
とする外部潅流型熱交換器。(1) An external perfusion type heat exchanger comprising a tubular core and a heat exchange hollow fiber wound around the outer surface of the tubular core, wherein a gas wound around an outer periphery of the heat exchanger. An external perfusion type heat exchanger comprising an artificial lung layer made of a replacement hollow fiber membrane.
【０００９】（２） 前記熱交換用中空糸よりなる熱交
換層の厚みが５ｍｍ以下である前記（１）に記載の外部
潅流型熱交換器。(2) The external perfusion heat exchanger according to the above (1), wherein the thickness of the heat exchange layer comprising the heat exchange hollow fiber is 5 mm or less.
【００１０】（３） 前記熱交換用中空糸の充填率が６
０〜８０％である前記（１）または（２）に記載の外部
潅流型熱交換器。(3) The filling rate of the heat exchange hollow fiber is 6
The external perfusion heat exchanger according to the above (1) or (2), wherein the heat exchange rate is 0 to 80%.
【００１１】（４） 前記熱交換用中空糸の外径が０．
２〜０．５ｍｍである前記（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の外部潅流型熱交換器。(4) The heat exchange hollow fiber has an outer diameter of 0.
The external perfusion heat exchanger according to any one of (1) to (3), which has a thickness of 2 to 0.5 mm.
【００１２】（５） 前記熱交換用中空糸が下記式によ
り巻き付けられてなる前記（１）ないし（４）のいずれ
かに記載の外部潅流型熱交換器。(5) The external perfusion heat exchanger according to any one of (1) to (4), wherein the heat exchange hollow fiber is wound by the following formula.
【００１３】[0013]
【数２】 (Equation 2)
【００１４】（６） 人工肺を備える外部潅流型熱交換
器であって、伝熱媒体流出（または流入）ポートおよび
血液流入（または流出）ポートを備えた筒状コアと、該
筒状コアの外表面に巻き付けられた熱交換用中空糸から
なる熱交換層と、伝熱媒体流入（または流出）ポートを
備え、該熱交換層を収納する内部ハウジングと、該熱交
換層の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜からな
る人工肺層と、血液流入（または流出）ポートを備え、
前記熱交換層および前記人工肺層を収納する外部ハウジ
ングと、ガス流入（または流出）ポートを備えた第１の
ヘッダーと、ガス流出（または流入）ポートを備えた第
２のヘッダーとからなることを特徴とする外部潅流型熱
交換器。(6) An external perfusion type heat exchanger provided with an artificial lung, comprising: a tubular core provided with a heat transfer medium outflow (or inflow) port and a blood inflow (or outflow) port; A heat exchange layer made of a hollow fiber for heat exchange wound around an outer surface, an inner housing having a heat transfer medium inflow (or outflow) port, and accommodating the heat exchange layer, and an outer periphery of the heat exchange layer An artificial lung layer consisting of a hollow fiber membrane for gas exchange, and a blood inflow (or outflow) port,
An outer housing containing the heat exchange layer and the oxygenator layer; a first header having a gas inflow (or outflow) port; and a second header having a gas outflow (or inflow) port. An external perfusion type heat exchanger.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明による外部潅流型熱交換器について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an external perfusion heat exchanger according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１６】図１は、本発明による外部潅流型熱交換器
の断面図であるが、該外部潅流型熱交換器１は、伝熱媒
体流出ポート２および血液流入ポート１１を備えた筒状
コア３と、その外周部に設けられた熱交換層４と、該熱
交換層４を収納する内部ハウジング５と、該熱交換層４
の外周部に設けられたガス交換用中空糸膜よりなる人工
肺層６と、該熱交換層４および人工肺層６を収納する筒
状の外部ハウジング９と、ガス流入ポート７を備えた第
１のヘッダー２０と、ガス流出ポート８を備えた第２の
ヘッダー２１とからなっている外部潅流型熱交換器であ
る。該外部ハウジングは、さらに血液流出ポート１０を
備えている。また、内部ハウジング５は、伝熱媒体流入
ポート１９を備えている。FIG. 1 is a sectional view of an external perfusion type heat exchanger according to the present invention. The external perfusion type heat exchanger 1 has a cylindrical core having a heat transfer medium outlet port 2 and a blood inlet port 11. 3, a heat exchange layer 4 provided on the outer periphery thereof, an internal housing 5 for accommodating the heat exchange layer 4,
A prosthetic lung layer 6 made of a hollow fiber membrane for gas exchange provided on the outer peripheral portion of the airbag, a cylindrical outer housing 9 for housing the heat exchange layer 4 and the prosthetic lung layer 6, and a gas inflow port 7. An external perfusion heat exchanger comprising one header 20 and a second header 21 with a gas outlet port 8. The outer housing further comprises a blood outlet port 10. The internal housing 5 has a heat transfer medium inflow port 19.
【００１７】前記熱交換層４は、ステンレス鋼、アルミ
ニウム等の金属製または樹脂製の中空糸が用いられ、そ
の両端はポッティング材等による隔壁１２，１２で固定
されるとともに、該隔壁１２，１２の両端部で内部ハウ
ジング５内の空間１３，１４に連通している。前記中空
糸は、内径が０．１〜０．４ｍｍ、好ましくは０．１５
〜０．３ｍｍで外径が０．２〜０．５ｍｍ、好ましくは
０．２５〜０．４ｍｍのものである。その材質として
は、後述のとおりである。The heat exchange layer 4 is made of a hollow fiber made of a metal such as stainless steel, aluminum or the like, or a resin, and both ends thereof are fixed by partitions 12, 12 made of a potting material or the like. Are communicated with the spaces 13 and 14 in the inner housing 5 at both ends. The hollow fiber has an inner diameter of 0.1 to 0.4 mm, preferably 0.15 mm.
It has an outer diameter of 0.2 to 0.5 mm, preferably 0.25 to 0.4 mm. The material is as described below.
【００１８】該熱交換層４ならびに内部ハウジング５の
外周部には、ガス交換用中空糸膜が巻回されて筒状のガ
ス交換用中空糸膜束よりなる人工肺層６が形成されてい
る。筒状のガス交換用中空糸膜束は、中空糸が多層に重
なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしく
は、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態と
なっている。A gas exchange hollow fiber membrane is wound around the heat exchange layer 4 and the inner housing 5 to form an artificial lung layer 6 composed of a tubular gas exchange hollow fiber membrane bundle. . In the tubular gas exchange hollow fiber membrane bundle, hollow fibers are stacked in multiple layers, in other words, spirally overlapped, or wound in a reel shape with a cylindrical core as a core.
【００１９】熱交換用中空糸層は、図２に示すように、
筒状コア３の長手方向中央付近に熱交換用中空糸１４ａ
が交差する交差部１４ｂを備えるとともに、交差部１４
ｂは、交差部１４ｂの上に他の交差部１４ｂが直接重な
り合わないようにもしくは交差部１４ｂの上に他の交差
部１４ｂが直接重なることが連続しないように、各熱交
換用中空糸層の部位により位置が異なっている。As shown in FIG. 2, the hollow fiber layer for heat exchange is
In the vicinity of the center in the longitudinal direction of the cylindrical core 3, a hollow fiber 14a for heat exchange is provided.
Are provided with an intersection 14b where
b indicates that each hollow fiber layer for heat exchange is used so that the other intersections 14b do not directly overlap the intersections 14b or that the other intersections 14b do not directly overlap the intersections 14b. The position differs depending on the site.
【００２０】この熱交換層４の両端は、ポッティング材
１２で固定されているとともに、該ポッティング材等に
よる隔壁１２，１２の両端部で内部ハウジング５内の空
間である第１の伝熱媒体室１３および第２の伝熱媒体室
２１に直通している。Both ends of the heat exchange layer 4 are fixed by a potting material 12, and a first heat transfer medium chamber which is a space in the inner housing 5 at both ends of the partition walls 12, 12 made of the potting material or the like. 13 and the second heat transfer medium chamber 21.
【００２１】熱交換層４を形成する熱交換用中空糸１４
ａは、図２に示すように、筒状コア３の外用部３に順次
巻回されることにより熱交換用中空糸束が多層に重なっ
た、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒
状コア３を芯としてリール状に巻き取られた状態となっ
ている。さらに、中空糸層は、筒状コア３の長手方向中
央付近に熱交換用中空糸１４ａが交差する交差部１４ｂ
を備えるとともに、交差部（クロスワインド部）１４ｂ
は、中空糸層の部位により位置が異なっている。このよ
うに、交差部の位置を変化させることにより、図２に示
すように、重なり合う層における交差部が重ならず、交
差部の重なりによる血液の短絡を防止できる。交差部
は、例えば、ほぼ平行に巻回された２〜６本の熱交換用
中空糸が、交互に交差することにより連続して形成され
ている。Heat exchange hollow fiber 14 forming heat exchange layer 4
a, as shown in FIG. 2, the heat exchange hollow fiber bundles are multilayered by being sequentially wound around the external portion 3 of the cylindrical core 3, in other words, spirally overlapped, or It is in a state of being wound in a reel shape with the core 3 as a core. Further, the hollow fiber layer has an intersection 14b where the heat exchange hollow fiber 14a intersects near the center in the longitudinal direction of the cylindrical core 3.
And the intersection (crosswind part) 14b
Varies in position depending on the site of the hollow fiber layer. In this way, by changing the position of the intersection, as shown in FIG. 2, the intersection in the overlapping layers does not overlap, and the blood short circuit due to the overlap of the intersection can be prevented. The intersecting portion is formed, for example, by successively intersecting 2 to 6 heat exchange hollow fibers wound substantially in parallel.
【００２２】本実施態様では、交差部１４ｂは、交差部
の上に他の交差部が直接重なり合わないように、中空糸
層の部位により位置が異なっている。言い換えれば、直
接交差部が重ならなければ、重ならない交差部（言い換
えれば、中空糸層）を介して、間接的に交差部の位置が
重なっていてもよい。具体的には、熱交換層４（中空糸
層）を展開した状態を説明する図３に示すように、熱交
換層４の長手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの
位置は連続して変化している。図３に示す各Ｎ＋１層と
いった順に積層される。そして、この例では、Ｎ層から
Ｎ＋７層の全８層により１セットとなるように交差部１
４ｂの位置は連続して変化し、その後は、その繰り返し
となる。セット数は、熱交換面積によって相違するが、
２〜１５セット程度が一般的であり、層数としては、３
〜２０程度が一般的である。In this embodiment, the position of the crossing portion 14b is different depending on the position of the hollow fiber layer so that another crossing portion does not directly overlap the crossing portion. In other words, if the direct intersections do not overlap, the positions of the intersections may indirectly overlap via the non-overlapping intersections (in other words, the hollow fiber layers). Specifically, as shown in FIG. 3 illustrating a state in which the heat exchange layer 4 (hollow fiber layer) is developed, the position of the intersection 14b is continuous with the center in the longitudinal direction of the heat exchange layer 4 as the center. Is changing. The N + 1 layers shown in FIG. 3 are stacked in this order. In this example, the intersection 1 is formed so that one set is formed by all eight layers from the N layer to the N + 7 layer.
The position of 4b changes continuously, and then repeats. The number of sets depends on the heat exchange area,
About 2 to 15 sets are common, and the number of layers is 3
About 20 is common.
【００２３】この例では、Ｎ層当初においてほぼ熱交換
用中空糸束の長手方向中央に位置していた交差部１４ｂ
は、徐々に熱交換用中空糸束の一端側（右側）に移行
し、Ｎ＋１層の終わり（言い換えれば、Ｎ＋２層の当
初）には、最も一端側（右側）に移行した状態となる。
そして再び、交差部は、熱交換用中空糸束の長手方向中
央に移行し、Ｎ＋３層の終わり（言い換えれば、Ｎ＋４
層の当初）には、Ｎ層当初と同じ位置である熱交換用中
空糸束の長手方向中央に位置する。Ｎ層当初の交差部と
Ｎ＋４層当初の交差部は、Ｎ＋１層、Ｎ＋２層およびＮ
＋３層を介して重なっているが、直接は重なっていな
い。続いて、交差部は、熱交換用中空糸層の長手方向他
端側（左側）に移行し、Ｎ＋５層の終わり（言い換えれ
ば、Ｎ＋６層の当初）には、最も他端側（左側）に移行
した状態となる。そして再び、交差部は、熱交換用中空
糸層の長手方向中央方向に移行し、Ｎ＋７層の終わりに
は、Ｎ層当初と同じ位置である熱交換用中空糸層の長手
方向中央に位置する。Ｎ＋４層当初の交差部とＮ＋７層
終わり（次にＮ層の当初）交差部は、Ｎ＋５層、Ｎ＋６
層およびＮ＋７層を介して重なっているが、直接は重な
っていない。In this example, at the beginning of the N-layer, the crossing portion 14b was located substantially at the center in the longitudinal direction of the hollow fiber bundle for heat exchange.
Gradually moves to one end side (right side) of the heat exchange hollow fiber bundle, and at the end of the N + 1 layer (in other words, the beginning of the N + 2 layer), the state shifts to the one end side (right side).
Then, again, the intersection moves to the longitudinal center of the heat exchange hollow fiber bundle, and the end of the N + 3 layer (in other words, N + 4
(At the beginning of the layer), it is located at the center in the longitudinal direction of the heat exchange hollow fiber bundle at the same position as the N layer at the beginning. The intersection at the beginning of the N layer and the intersection at the beginning of the N + 4 layer are the N + 1 layer, the N + 2 layer, and the N layer.
The layers overlap via the +3 layer, but do not directly overlap. Subsequently, the intersection moves to the other end (left side) in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange, and at the end of the N + 5 layer (in other words, the beginning of the N + 6 layer), the other end side (left). It will be in the state of transition. Then, again, the intersection portion moves to the longitudinal center direction of the heat exchange hollow fiber layer, and at the end of the N + 7 layer, it is located at the longitudinal center of the heat exchange hollow fiber layer, which is the same position as the N layer at the beginning. . The intersection at the beginning of the N + 4 layer and the end of the N + 7 layer (then at the beginning of the N layer) are the N + 5 layer, N + 6
The layers and the N + 7 layer overlap, but do not directly overlap.
【００２４】また、熱交換層４における交差部１４ｂの
位置は、図４に示すようにステップ的に変化しているも
のであってもよい。具体的には、熱交換層４を展開した
状態を説明する図４に示すように、熱交換用中空糸層の
長手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの位置はス
テップ的に変化している。図４に示す各層は、熱交換層
４における一周する熱交換用中空糸層（熱交換用中空糸
束）を示しており、Ｎ層の上にＮ＋１層といった順に積
層される。そして、この例では、Ｎ層からＮ＋３層の全
４層により１セットとなるように交差部３ｂの位置は変
化し、その後は、その繰り返しとなる。セット数は、人
工肺の膜面積によって相違するが、２〜１５セット程度
が一般的であり、層数としては、３〜２０程度が一般的
である。The position of the intersection 14b in the heat exchange layer 4 may be changed stepwise as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 4 illustrating a state in which the heat exchange layer 4 is developed, the position of the intersection 14b changes stepwise with the center in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange as the center. I have. Each layer shown in FIG. 4 represents a heat-exchange hollow fiber layer (heat-exchange hollow fiber bundle) that goes around the heat exchange layer 4, and is stacked on the N layers in the order of N + 1 layers. Then, in this example, the position of the intersection 3b is changed so as to form one set by all four layers from the N layer to the N + 3 layer, and thereafter, the above operation is repeated. The number of sets differs depending on the membrane area of the oxygenator, but is generally about 2 to 15 sets, and the number of layers is generally about 3 to 20.
【００２５】この例では、Ｎ層においてほぼ熱交換用中
空糸層の長手方向中央に位置していた交差部３ｂは、Ｎ
＋１層では、熱交換用中空糸層の一端側（右側）に移行
し、Ｎ＋２層では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向
中央に方向に移行し、Ｎ＋３層では、熱交換用中空糸層
の長手方向他端側（左側）に移行し、次のセットのＮ層
では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に
移行する。Ｎ層とＮ＋２層の交差部は、Ｎ＋１層を介し
て位置的には重なるが、直接は重なっていない。しかし
て、該熱交換層４の層厚は５ｍｍ以下、好ましくは１〜
４．５ｍｍ、より好ましくは３〜４ｍｍである。すなわ
ち、５ｍｍを超えると、気泡が抜けきらずにブロックを
生じる可能性があるからである。In this example, in the N layer, the intersection 3b, which is located substantially at the center in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange,
The +1 layer shifts to one end side (right side) of the heat exchange hollow fiber layer, the N + 2 layer shifts again toward the longitudinal center of the heat exchange hollow fiber layer, and the N + 3 layer shifts to the heat exchange hollow fiber layer. It shifts to the other end side (left side) in the longitudinal direction of the yarn layer, and in the next set of N layers, shifts again to the center in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange. The intersection of the N layer and the N + 2 layer overlaps in position via the N + 1 layer, but does not directly overlap. Thus, the thickness of the heat exchange layer 4 is 5 mm or less, preferably 1 to
It is 4.5 mm, more preferably 3 to 4 mm. That is, if it exceeds 5 mm, there is a possibility that bubbles may not be completely removed and blocks may occur.
【００２６】なお、上述の実施例では、全く交差部が重
ならないものとなっている。このような形態が好ましい
が、交差部は、交差部の上に他の交差部が重なることが
連続しないように、熱交換用中空糸層の部位により位置
が異なっているものであってもよい。In the above embodiment, the intersections do not overlap at all. Although such a form is preferable, the intersection may be different in position depending on the portion of the hollow fiber layer for heat exchange so that another intersection does not overlap with the intersection. .
【００２７】具体的には、図５に示す実施態様では、交
差部１４ｂは、交差部の上に他の交差部が１つ直接重な
り合っているが、交差部の重なりは２つのみであり、３
以上にはならないように、言い換えれば、交差部の重な
りが連続しないように、中空糸層の部位により位置が異
なっている。また、直接交差部の重なりが連続しなけれ
ば、重ならない交差部を介して、間接的に交差部が重な
っていてもよい。具体的には、熱交換層４を展開した状
態を説明する図５に示すように、熱交換用中空糸層の長
手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの位置はステ
ップ的に変化している。図５に示す各層は、熱交換層に
おける一周する中空糸層を示しており、Ｎ層の上にＮ＋
１層といった順に積層される。そして、この例では、Ｎ
層からＮ＋７層の全８層により１セットとなるように交
差部１４ｂの位置は変化し、その後は、その繰り返しと
なる。セット数は、熱交換面積によって相違するが、２
〜１５セット程度が一般的であり、層数としては、３〜
２０程度が一般的である。More specifically, in the embodiment shown in FIG. 5, the intersection 14b has one other intersection directly overlapping the intersection, but the intersection has only two overlaps. 3
In order to avoid the above, in other words, the position is different depending on the portion of the hollow fiber layer so that the intersections do not overlap. If the intersections of the direct intersections are not continuous, the intersections may indirectly overlap with each other via the non-overlapping intersections. Specifically, as shown in FIG. 5 illustrating a state in which the heat exchange layer 4 is developed, the position of the intersection 14b changes stepwise with the center in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange as the center. I have. Each layer shown in FIG. 5 shows a hollow fiber layer that goes around in the heat exchange layer, and N +
The layers are stacked in order of one layer. And in this example, N
The position of the intersection 14b is changed so as to form one set of all eight layers from the layer to the N + 7 layer, and thereafter, the operation is repeated. The number of sets differs depending on the heat exchange area.
Approximately 15 sets are common, and the number of layers is 3 to
About 20 is common.
【００２８】この例では、Ｎ層およびＮ＋１層におい
て、交差部１４ｂは、ほぼ熱交換用中空糸層の長手方向
中央に位置しているため、Ｎ層およびＮ＋１層において
は、交差部１４ｂは重なり合っている。しかし、Ｎ＋２
層およびＮ＋３層では、熱交換用中空糸層の一端側（右
側）に移行し、Ｎ＋４層およびＮ＋５層では、再び、熱
交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行し、Ｎ＋６
層およびＮ＋７層では、熱交換用中空糸層の長手方向他
端側（左側）に移行し、次のセットのＮ層では、再び、
熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行する。接
触する２つの層における交差部は重なるが３層にわたり
交差部は重なり合わない。また、Ｎ層およびＮ＋１層の
交差部は、Ｎ＋２層およびＮ＋３層を介して、Ｎ＋４層
およびＮ＋５層と位置的には重なるが、直接は重なって
いない。In this example, in the N layer and the N + 1 layer, the intersection 14b is located substantially at the center in the longitudinal direction of the hollow fiber layer for heat exchange. Therefore, in the N layer and the N + 1 layer, the intersection 14b overlaps. ing. However, N + 2
The layers and the N + 3 layer shift to one end side (right side) of the heat exchange hollow fiber layer, and the N + 4 and N + 5 layers shift again to the center in the longitudinal direction of the heat exchange hollow fiber layer, and N + 6
The layer and the N + 7 layer move to the other longitudinal side (left side) of the hollow fiber layer for heat exchange, and in the next set of N layers,
It moves in the direction to the longitudinal center of the hollow fiber layer for heat exchange. The intersections in the two contacting layers overlap but the intersections in the three layers do not overlap. The intersection of the N layer and the N + 1 layer partially overlaps the N + 4 layer and the N + 5 layer via the N + 2 layer and the N + 3 layer, but does not directly overlap.
【００２９】なお、上記のいずれの実施態様において
も、すべての交差部は、筒状コアの長手方向中央付近の
幅（図３のＸ、図４のＹ、図５のＺ）１００ｍｍ以内に
位置していることが好ましい。好ましくは、８０ｍｍ以
内である。幅（図３のＸ、図４のＹ、図５のＺ言い換え
れば）、交差部間の最大離間距離は、３ｍｍ〜８０ｍｍ
であることが好ましい。特に、４〜４０ｍｍであること
が好ましい。また、幅（図３のＸ、図４のＹ、図５の
Ｚ）つまり交差部間の最大離間距離は、熱交換層の長手
方向の長さの２〜７５％の範囲内、好ましくは、３〜４
０％であることが好ましい。In each of the above embodiments, all the intersections are located within 100 mm of the width (X in FIG. 3, Y in FIG. 4, and Z in FIG. 5) near the longitudinal center of the cylindrical core. Is preferred. Preferably, it is within 80 mm. The width (in other words, X in FIG. 3, Y in FIG. 4, and Z in FIG. 5) and the maximum separation distance between the intersections are 3 mm to 80 mm.
It is preferable that In particular, it is preferable that it is 4 to 40 mm. Further, the width (X in FIG. 3, Y in FIG. 4, and Z in FIG. 5), that is, the maximum separation distance between the intersections is in the range of 2 to 75% of the longitudinal length of the heat exchange layer, preferably, 3-4
It is preferably 0%.
【００３０】そして、熱交換層は、熱交換用中空糸が、
１本あるいは複数本同時に、かつすべての中空糸がほぼ
一定の間隔となるように前記筒状コアに巻き付けられる
ことにより形成されている。また、中空糸と実質的に平
行となっている隣り合う中空糸との距離は、中空糸の外
径の１／１０〜１／１となっていることが好ましい。The heat exchange layer comprises a heat exchange hollow fiber,
One or a plurality of the hollow fibers are wound around the cylindrical core at the same time and at substantially constant intervals. Further, the distance between the hollow fiber and an adjacent hollow fiber which is substantially parallel is preferably 1/10 to 1/1 of the outer diameter of the hollow fiber.
【００３１】そして、上記のように交差部の位置が移動
する熱交換層は、中空糸が１本あるいは複数本同時に、
かつ隣り合うすべての中空糸がほぼ一定の間隔となるよ
うに筒状コアに螺旋状に巻き付けられることにより形成
されたものであり、かつ、中空糸を筒状コアに巻き付け
る際に、図６に示すように、筒状コアを回転させるため
の筒状コア回転手段６１と熱交換用中空糸を編み込むた
めのワインダー装置６２とが、下記式The heat exchange layer in which the position of the intersection moves as described above has one or a plurality of hollow fibers simultaneously.
In addition, when all the adjacent hollow fibers are spirally wound around the cylindrical core so as to have a substantially constant interval, and when the hollow fibers are wound around the cylindrical core, FIG. As shown, the cylindrical core rotating means 61 for rotating the cylindrical core and the winder device 62 for knitting the hollow fiber for heat exchange have the following formula:
【００３２】[0032]
【数３】 (Equation 3)
【００３３】で動き、かつ、筒状コア回転手段６１とワ
インダー装置６２が筒状コアの軸方向に対して、コアの
長手方向の中心を０と考えたとき、−４０〜＋４０ｍｍ
以内、好ましくは、−３０〜＋３０ｍｍ以内、特に好ま
しくは、＋１５〜＋１５ｍｍ以内にて継続的相対移動す
ることによって筒状コアに巻き付けられることにより形
成することができる。なお、ここにｒｏｔとは、主軸
（筒状コア回転手段）の回転数であり、トラバースと
は、中空糸の筒状コア長手方向への横行速度である。When the center of the longitudinal direction of the core is considered to be 0 with respect to the axial direction of the cylindrical core, the cylindrical core rotating means 61 and the winder device 62 move from -40 to +40 mm.
Within, preferably within -30 to +30 mm, and particularly preferably within +15 to +15 mm, and can be formed by being wound around a cylindrical core. Here, rot is the number of revolutions of the main shaft (tubular core rotating means), and traverse is the transverse speed of the hollow fiber in the longitudinal direction of the cylindrical core.
【００３４】筒状コア回転手段とワインダー装置の筒状
コアの軸方向に対する相対移動は、筒状コア回転手段が
固定されワインダー装置のみが移動するもの、ワインダ
ー装置が固定され筒状コア回転手段のみが移動するも
の、両者が移動するもののいずれでもよい。The relative movement of the cylindrical core rotating means and the cylindrical core of the winder device with respect to the axial direction may be such that the cylindrical core rotating means is fixed and only the winder device moves, or that the winder device is fixed and the cylindrical core rotating means only. May move, or both may move.
【００３５】なお、巻取り用回転体の回転数とワインダ
ー往復数の関係であるｎは、１〜５であるべきで、好ま
しくは２〜３である。このように上記式１のｎとして整
数を選択することにより、中空糸交差部（クロスワイン
ド部）が熱交換層４の長手方向中央付近に１つ形成され
る。この実施例の人工肺１では、ｎ＝２により行うもの
であり、この場合には、筒状コア３の外面に巻き付けら
れた状態の熱交換層４（両端切断前）の中央付近に交差
部１４ｂが形成される。Incidentally, n, which is the relationship between the number of revolutions of the winding rotary body and the number of reciprocating winders, should be 1 to 5, and preferably 2 to 3. As described above, by selecting an integer as n in the above formula 1, one hollow fiber crossing portion (crosswind portion) is formed near the center of the heat exchange layer 4 in the longitudinal direction. In the oxygenator 1 of this embodiment, n = 2. In this case, the intersection is formed near the center of the heat exchange layer 4 (before both ends are cut) wound around the outer surface of the cylindrical core 3. 14b is formed.
【００３６】そこで、図６に示す熱交換層形成装置６０
について説明する。この熱交換層形成装置は６０は、筒
状コア回転手段６１が固定されワインダー装置６２のみ
が移動することにより、筒状コア回転手段とワインダー
装置の筒状コアの軸方向に対する相対移動を実現させて
いる。Therefore, a heat exchange layer forming apparatus 60 shown in FIG.
Will be described. The heat exchange layer forming apparatus 60 realizes relative movement of the cylindrical core rotating means and the cylindrical core of the winder apparatus in the axial direction by fixing the cylindrical core rotating means 61 and moving only the winder apparatus 62. ing.
【００３７】熱交換層形成装置６０は、筒状コア回転手
段６１とワインダー装置６２を備える。筒状コア回転手
段６１は、モータ６３と、モータシャフト６４と、モー
タシャフト６４に固定されたコア取付部材６５を備え
る。筒状コア５は、コア取付部材６５に取り付けられ、
モータにより回転される。The heat exchange layer forming device 60 includes a cylindrical core rotating means 61 and a winder device 62. The cylindrical core rotating means 61 includes a motor 63, a motor shaft 64, and a core mounting member 65 fixed to the motor shaft 64. The cylindrical core 5 is attached to a core attachment member 65,
It is rotated by a motor.
【００３８】ワインダー装置６２は、内部に中空糸収納
部を備える本体部６６と、中空糸を吐出するとともに本
体部の軸方向（筒状コアの軸と平行、矢印方向）に移動
する吐出部７５を備えている。さらに、本体部６６は、
リニアレール６７上を移動するリニアテーブル６８およ
びボールナット部材７４に固定されている。ボールナッ
ト部材７４は、モータ７３の駆動により、ボールネジシ
ャフト６９が回転することにより、矢印方向前後に移動
し、これにより、本体部６６を矢印方向に移動可能とな
っている。モータ７３は、正逆回転可能であり、図示し
ないコントローラにより、駆動が調整される。The winder device 62 has a main body 66 having a hollow fiber housing therein, and a discharge portion 75 which discharges the hollow fiber and moves in the axial direction of the main body (parallel to the axis of the cylindrical core, in the direction of the arrow). It has. Further, the main body 66 includes
It is fixed to a linear table 68 that moves on a linear rail 67 and a ball nut member 74. The ball nut member 74 moves back and forth in the direction of the arrow as the ball screw shaft 69 rotates by the driving of the motor 73, and thereby the main body 66 can be moved in the direction of the arrow. The motor 73 can rotate forward and backward, and its driving is adjusted by a controller (not shown).
【００３９】この熱交換層形成装置６０によれば、トラ
バース幅は、吐出部７５の移動幅によって固定される
が、吐出部７５を含む本体部６６自体を移動させること
により、トラバース位置自体を移動させることができ、
これにより、中空糸の交差部の位置を移動させることが
できる。According to the heat exchange layer forming apparatus 60, the traverse width is fixed by the movement width of the discharge part 75, but the traverse position itself is moved by moving the main body part 66 including the discharge part 75 itself. Can be
Thereby, the position of the intersection of the hollow fibers can be moved.
【００４０】次に、図７に示す熱交換層形成装置７０に
ついて説明する。この熱交換層形成装置７０は、ワイン
ダー装置７２が固定され筒状コア回転手段７１のみが移
動することにより、筒状コア回転手段とワインダー装置
の筒状コアの軸方向に対する相対移動を実現させてい
る。Next, the heat exchange layer forming apparatus 70 shown in FIG. 7 will be described. The heat exchange layer forming apparatus 70 realizes relative movement of the cylindrical core rotating means and the cylindrical core of the winder apparatus with respect to the axial direction by moving the cylindrical core rotating means 71 only while the winder apparatus 72 is fixed. I have.
【００４１】熱交換層形成装置７０は、筒状コア回転手
段７１とワインダー装置７２を備える。筒状コア回転手
段７１は、モータ６３と、モータシャフト６４と、モー
タシャフト６４に固定されたコア取付部材６５を備え
る。筒状コア５は、コア取付部材６５に取り付けられ、
モータにより回転される。さらに、モータ６３は、リニ
アレール７７上を移動するリニアテーブル７８およびボ
ールナット部材８１に固定されている。ボールナット部
材は、モータ８０の駆動により、ボールネジシャフト７
９が回転することにより、矢印方向前後に移動し、これ
により筒状コア回転手段７１を矢印方向に移動可能とな
っている。モータ８０は、正逆回転可能であり、図示し
ないコントローラにより、駆動が調整される。The heat exchange layer forming device 70 includes a cylindrical core rotating means 71 and a winder device 72. The cylindrical core rotating means 71 includes a motor 63, a motor shaft 64, and a core mounting member 65 fixed to the motor shaft 64. The cylindrical core 5 is attached to a core attachment member 65,
It is rotated by a motor. Further, the motor 63 is fixed to a linear table 78 that moves on a linear rail 77 and a ball nut member 81. The ball nut member is driven by the motor 80 to drive the ball screw shaft 7.
9 rotates to move back and forth in the direction of the arrow, whereby the cylindrical core rotating means 71 can be moved in the direction of the arrow. The motor 80 can rotate forward and backward, and its drive is adjusted by a controller (not shown).
【００４２】ワインダー装置７２は、内部に中空糸収納
部を備える本体部６６と、中空糸を吐出するとともに本
体部の軸方向（筒状コアの軸と平行、矢印方向）に移動
する吐出部７５を備えている。この熱交換層形成装置７
０によれば、トラバース幅は、吐出部７５の移動幅によ
って固定されるが、筒状コア回転手段７１自体を移動さ
せることにより、筒状コアに対するトラバース位置自体
を移動させることができ、これにより、中空糸の交差部
の位置を移動させることができる。The winder device 72 has a main body 66 having a hollow fiber housing therein, and a discharge portion 75 for discharging the hollow fiber and moving in the axial direction of the main body (parallel to the axis of the cylindrical core, in the direction of the arrow). It has. This heat exchange layer forming apparatus 7
According to 0, the traverse width is fixed by the movement width of the discharge part 75, but by moving the cylindrical core rotating means 71 itself, the traverse position itself with respect to the cylindrical core can be moved, thereby The position of the intersection of the hollow fibers can be moved.
【００４３】また、中空糸は、１本あるいは複数本同時
に、実質的に平行でかつ隣り合う中空糸が実質的に一定
の間隔となるように筒状コア３に巻き付けられることが
好ましい。これにより、血液の偏流がより抑制できる。
また、中空糸は、隣り合う中空糸との距離が、中空糸の
外径の１／１０〜１／１となっていることが好ましい。
さらに、中空糸は、隣り合う中空糸との距離が、３０μ
ｍ〜２００μｍが好ましく、特に、好ましくは５０μｍ
〜１８０μｍである。It is preferable that one or a plurality of hollow fibers are simultaneously wound around the cylindrical core 3 so that substantially parallel and adjacent hollow fibers have a substantially constant interval. Thereby, the drift of blood can be further suppressed.
Further, it is preferable that the distance between the adjacent hollow fibers is 1/10 to 1/1 of the outer diameter of the hollow fibers.
Further, the distance between the hollow fiber and the adjacent hollow fiber is 30 μm.
m to 200 μm, particularly preferably 50 μm
１８０180 μm.
【００４４】熱交換用中空糸に使用される材質として
は、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属類、ポリウレ
タン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等
の高分子材料が用いられる。熱交換層４の外径は、２０
〜１００ｍｍが好適であり、厚さは、１〜４．５ｍｍで
あることが好ましい。熱交換層４は、筒状コアの外側面
と筒状の熱交換層４の内側面間により形成される筒状空
間に対する熱交換用中空糸の充填率が６０％〜８０％で
あることが好ましい。より好ましくは、６５〜７０％で
ある。すなわち、８０％を超えると、気泡が抜けにくく
なり、一方、６０％未満では熱交換率が低下するからで
ある。As the material used for the heat exchange hollow fiber, metals such as stainless steel and aluminum, and polymer materials such as polyurethane, polypropylene, polyethylene and polyester are used. The outer diameter of the heat exchange layer 4 is 20
The thickness is preferably from 100 to 100 mm, and the thickness is preferably from 1 to 4.5 mm. In the heat exchange layer 4, the filling rate of the hollow fibers for heat exchange with respect to the cylindrical space formed between the outer surface of the cylindrical core and the inner surface of the cylindrical heat exchange layer 4 is 60% to 80%. preferable. More preferably, it is 65 to 70%. That is, if it exceeds 80%, it is difficult for bubbles to escape, while if it is less than 60%, the heat exchange rate decreases.
【００４５】そして、筒状コア３に熱交換層４の中空糸
を巻回した後、両端を隔壁１２，１５により筒状コア３
と筒状の外部ハウジング９に固定し、そして、熱交換層
４の両端が切断される。なお、上述したような熱交換層
形成装置により作製される熱交換層４は、トラバース位
置が層により異なるため、両端部が揃っていない。この
ため、形成された熱交換層４の両端部は、すべての層が
重なり合っている部分において切断することが必要であ
る。すべての層が重なり合っている部分において切断し
ないと端部が開口しない中空糸が存在するものとなる。After the hollow fiber of the heat exchange layer 4 is wound around the cylindrical core 3, both ends are separated by the partition walls 12, 15.
, And fixed to the cylindrical outer housing 9, and both ends of the heat exchange layer 4 are cut off. Note that the heat exchange layer 4 produced by the above-described heat exchange layer forming apparatus has traverse positions that differ depending on the layer, and thus the two end portions are not aligned. For this reason, it is necessary to cut both ends of the formed heat exchange layer 4 at a portion where all the layers overlap. There is a hollow fiber whose end does not open unless cut at a portion where all the layers overlap.
【００４６】人工肺層６が外面に巻き付けられた熱交換
層４の両端は、隔壁１５，１７により、筒状コア３と筒
状の外部ハウジング９の両端部に液密に固定され、筒状
中空糸外面と該外部ハウジング９内面間に環状空間（筒
状空間）である第２の血液室１８が形成される。筒状の
外部ハウジング９の側面に形成された血液流出ポート１
０は、第２の血液室１８と連通する。隔壁１２，１５
は、ポリウレタン、シリコーンゴムなどのポッティング
材で形成される。Both ends of the heat exchange layer 4 around which the artificial lung layer 6 is wound on the outer surface are fixed to both ends of the cylindrical core 3 and the cylindrical external housing 9 by partition walls 15 and 17 in a liquid-tight manner. A second blood chamber 18, which is an annular space (tubular space), is formed between the outer surface of the hollow fiber and the inner surface of the outer housing 9. Blood outflow port 1 formed on the side of cylindrical outer housing 9
0 communicates with the second blood chamber 18. Partition walls 12, 15
Is formed of a potting material such as polyurethane or silicone rubber.
【００４７】つぎに、本発明による外部潅流型熱交換器
についてその作用を説明する。Next, the operation of the external perfusion heat exchanger according to the present invention will be described.
【００４８】すなわち、図１に示すように、伝熱媒体流
入口１９より流入した冷媒媒体、例えば水は、熱交換層
４の熱交換用中空糸内部を流通して内部ハウジング５内
の空間に流入したのち、伝熱媒体流出ポート２より系外
に排出される。一方、血液流入ポート１１より流入した
血液は、熱交換層４を通過する間に、前記伝熱媒体によ
り熱交換される。続いて人工肺層６を通過する間にガス
交換が行なわれて血液中の二酸化炭素が除去されると同
時に酸素が導入される。ついで、ガス交換された血液
は、第２の血液室１８に達し、さらに、血液流出ポート
１０より系外に排出される。That is, as shown in FIG. 1, the refrigerant medium, for example, water flowing from the heat transfer medium inlet 19 flows through the inside of the heat exchange hollow fiber of the heat exchange layer 4 and enters the space inside the internal housing 5. After flowing in, it is discharged out of the system through the heat transfer medium outflow port 2. On the other hand, the blood flowing from the blood inflow port 11 is exchanged with the heat transfer medium while passing through the heat exchange layer 4. Subsequently, gas is exchanged while passing through the artificial lung layer 6 to remove carbon dioxide in the blood, and at the same time, oxygen is introduced. Next, the gas-exchanged blood reaches the second blood chamber 18 and is further discharged from the blood outflow port 10 to the outside of the system.
【００４９】ガス流入ポート７より流入したガス、例え
ば純酸素または酸素含有ガスは、第１のガス室１６より
人工肺層６の各ガス交換用中空糸内を流通して第２のガ
ス室１７へ到達する。その間に血液中のガス交換を行な
う。第２のガス室に達したガスは、ガス流出ポート８よ
り系外に排出される。The gas, such as pure oxygen or oxygen-containing gas, flowing from the gas inlet port 7 flows through the gas exchange hollow fibers of the artificial lung layer 6 from the first gas chamber 16 and flows into the second gas chamber 17. To reach. In the meantime, gas exchange in blood is performed. The gas that has reached the second gas chamber is discharged out of the system through the gas outflow port 8.
【００５０】なお、筒状の内部および外部ハウジング
５，９、筒状コア３、第１および第２のヘッダー２０，
２１などの形成材料としては、ポリオレフィン（例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、エステル系樹脂
（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、スチレン系
樹脂（例えば、ポリスチレン、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹
脂）、ポリカーボネートなどが使用できる。The cylindrical inner and outer housings 5, 9, the cylindrical core 3, the first and second headers 20,
Examples of the forming material such as 21 include polyolefins (for example, polyethylene and polypropylene), ester resins (for example, polyethylene terephthalate), styrene resins (for example, polystyrene, MS resin, MBS resin), and polycarbonate.
【００５１】さらに、血液接触面は、抗血栓性表面とな
っていることが好ましい。抗血栓性表面は、抗血栓性材
料を表面に被覆、さらには固定することにより形成でき
る。抗血栓性材料としては、ヘパリン、ウロキナーゼ、
ヒドロキシエチルメタクリレート−スチレン−ヒドロキ
シエチルメタクリレート共重合体、ポリ（ヒドロキシエ
チルメタクリレート）などが使用できる。Further, the blood contact surface is preferably an antithrombotic surface. The antithrombotic surface can be formed by coating and further fixing the antithrombotic material on the surface. Antithrombotic materials include heparin, urokinase,
Hydroxyethyl methacrylate-styrene-hydroxyethyl methacrylate copolymer, poly (hydroxyethyl methacrylate) and the like can be used.
【００５２】[0052]
【実施例】次に、本発明の外部潅流型熱交換器の具体的
実施例および比較例について説明する。Next, specific examples and comparative examples of the external perfusion heat exchanger of the present invention will be described.
【００５３】実施例１ 図１に示すようなプロピレン製の外部潅流型熱交換器に
おいて、外径８４ｍｍの筒状コア３の周囲に、内径０．
２６ｍｍ、外径０．３２ｍｍ、熱交換用中空糸を図６ま
たは図７に示すような熱交換層形成装置を用いて、４本
の中空糸間隔を１００μｍに保って巻回し、次に隣接す
る中空糸間隔も以前に巻回されている中空糸間隔と同じ
となるようにし、隣り合う中空糸間隔が一定となるよう
に中空糸を巻き回し、熱交換用中空糸束を作製した。中
空糸を筒状コア上に巻き付ける際に、筒状コアを回転さ
せるための回転体と中空糸を編み込むためのワインダー
とが、下記式で動かすとともに、ワインダーを軸方向に
継続的に微量動かし、図５に示すように、０．７５層に
より１セットとなるように交差部の位置幅±２．５ｍｍ
以内にて変化させ、全１３．３セット、層数１０、充填
率６８％、熱交換面積０．１３ｍ2の中空糸熱交換層を
作製した。Example 1 In an external perfusion type heat exchanger made of propylene as shown in FIG. 1, an inner diameter of 0.1 mm was provided around a cylindrical core 3 having an outer diameter of 84 mm.
A heat exchange hollow fiber having a diameter of 26 mm and an outer diameter of 0.32 mm is wound using a heat exchange layer forming apparatus as shown in FIG. The interval between the hollow fibers was set to be the same as the interval between the previously wound hollow fibers, and the hollow fibers were wound so that the interval between the adjacent hollow fibers was constant, thereby producing a hollow fiber bundle for heat exchange. When winding the hollow fiber on the cylindrical core, the rotating body for rotating the cylindrical core and the winder for knitting the hollow fiber move according to the following formula, and continuously move the winder minutely in the axial direction, As shown in FIG. 5, the position width of the intersection is ± 2.5 mm so that one set is formed by 0.75 layers.
The hollow fiber heat exchange layer having a total of 13.3 sets, 10 layers, a packing ratio of 68%, and a heat exchange area of 0.13 m 2 was prepared.
【００５４】このとき、熱交換層の層厚は３ｍｍ、血液
充填量は１０．５ｍｌであった。At this time, the thickness of the heat exchange layer was 3 mm, and the blood filling amount was 10.5 ml.
【００５５】[0055]
【数４】 (Equation 4)
【００５６】ついで、その外周部（外径８７ｍｍ）に、
内径２６０μｍ、外径３２０μｍ、空孔率約４０％のポ
リプロピレン製の多孔質中空糸を、同様の装置により巻
回し、全４６．５セット、層数３５、充填率６５、ガス
交換面積０．５ｍ2の人工肺層を作成した。Then, on the outer peripheral portion (outer diameter 87 mm),
A porous hollow fiber made of polypropylene having an inner diameter of 260 μm, an outer diameter of 320 μm, and a porosity of about 40% is wound by the same device, for a total of 46.5 sets, 35 layers, a filling rate of 65, and a gas exchange area of 0.5 m. Two artificial lung layers were created.
【００５７】そして、熱交換層および人工肺層の両端を
ポッティング材により筒状コアとともに筒状の外部ハウ
ジング本体の両端に固定し、熱交換器部を中心にして回
転させながら、固定された熱交換層および人工肺層の両
端を切断した。そして、筒状ハウジングの両端に、上述
した第１のヘッダーおよび第２のヘッダーを取り付け、
図１に示すような構造の外部潅流式の熱交換器を作製し
た。このときの有効長は１８ｍｍであった。Then, both ends of the heat exchange layer and the artificial lung layer are fixed to both ends of the cylindrical outer housing body together with the cylindrical core with a potting material, and the fixed heat is applied while rotating around the heat exchanger. Both ends of the exchange layer and the artificial lung layer were cut. Then, the first header and the second header described above are attached to both ends of the cylindrical housing,
An external perfusion type heat exchanger having a structure as shown in FIG. 1 was produced. The effective length at this time was 18 mm.
【００５８】比較例１ 実施例１の外部潅流型熱交換器において、熱交換層４の
代わりに、板厚０．４ｍｍ、山数８、内径５０ｍｍ、外
径７５ｍｍ、山高１２．５ｍｍ、伝熱面積０．０４ｍ2
のステンレス鋼製ベローズ型熱交換器とし、血液充填量
（ベローズ部充填量１３．３ｍｌ＋人工肺ファイバー層
との間 ６ｍｌ＝１９．３ｍｌ）にした以外は、実施例
１と同様にして外部潅流型熱交換器を得た。Comparative Example 1 In the external perfusion type heat exchanger of Example 1, the heat exchange layer 4 was replaced with a plate thickness of 0.4 mm, a number of peaks of 8, an inner diameter of 50 mm, an outer diameter of 75 mm, a peak height of 12.5 mm, and heat transfer. Area 0.04m 2
An external perfusion type heat exchanger was used in the same manner as in Example 1 except that a stainless steel bellows type heat exchanger was used, and the blood filling amount (bellows part filling amount: 13.3 ml + between the artificial lung fiber layer: 6 ml = 19.3 ml) was used. A heat exchanger was obtained.
【００５９】（実験）上記のようにして作製した実施例
１および比較例１の熱交換器について、牛血を用いて以
下の実験を行なった。なお、牛血は、ＡＡＭＩ（Ａｓｓ
ｏｃｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｄｖａｎｃｅ
ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏ
ｎ）で定めるところの標準静脈血を用い、これに抗凝固
剤を添加したものを各人工肺に流量７Ｌ／ｍｉｎで灌流
した。そして、それぞれの人工肺について、血液流入ポ
ート付近および血液流出ポート付近で採血を行ない、血
液流量Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）と、Ｑｗ＝１５リット
ル／ｍｉｎでの熱交換率係数ＰＦとの関係（図８）およ
び血液流量Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）と血液側圧損（ｍ
ｍＨｇ）との関係（図９）を得た。(Experiment) The heat exchangers of Example 1 and Comparative Example 1 produced as described above were subjected to the following experiments using bovine blood. In addition, bovine blood is AAMI (Ass
Occasion for the Advance
of Medical Instrumentation
Using standard venous blood determined in n), an anticoagulant was added thereto and perfused into each artificial lung at a flow rate of 7 L / min. Then, for each oxygenator, blood is collected near the blood inflow port and near the blood outflow port, and the relationship between the blood flow rate Qb (liter / min) and the heat exchange rate coefficient PF at Qw = 15 liter / min (FIG. 8) and blood flow Qb (liter / min) and blood side pressure drop (m
mHg) (FIG. 9).
【００６０】[0060]
【発明の効果】以上述べたように、本発明による外部潅
流型熱交換器は、筒状コアの上に熱交換用中空糸を巻回
した熱交換用中空糸層よりなる熱交換層の上にガス交換
用中空糸を巻回した人工肺層を設けてなるものであるか
ら、熱交換体層内の気泡を速やかに人工肺層に接触させ
ることにより除去することが可能となる。また、該熱交
換器の厚みが５ｍｍ以下であるので気泡が抜けきらずに
ブロックを生じることはない。さらに、該中空糸の外径
が０．２５〜０．５ｍｍであるので、充分な伝熱面積が
とれる。As described above, the external perfusion type heat exchanger according to the present invention comprises a heat exchange hollow fiber layer formed by winding a heat exchange hollow fiber on a cylindrical core. Is provided with an artificial lung layer in which a gas exchange hollow fiber is wound, so that air bubbles in the heat exchanger layer can be removed by quickly contacting the artificial lung layer. In addition, since the thickness of the heat exchanger is 5 mm or less, there is no blockage because the air bubbles are not completely removed. Further, since the outer diameter of the hollow fiber is 0.25 to 0.5 mm, a sufficient heat transfer area can be obtained.
【００６１】また、該熱交換器は、特定の方法で熱交換
用中空糸が巻回されているので、該熱交換層は、前記筒
状コアに順次巻回されることにより、筒状コアの外周面
に広がる熱交換用中空糸層が、多層に重なった状態とな
っており、さらに、該熱交換層は、筒状コアの長手方向
中央付近に中空糸が交差する交差部を備えるとともに、
該交差部は、交差部の上に他の交差部が直接重なり合わ
ないようにもしくは交差部の上に他の交差部が重なるこ
とが連続しないように、中空糸層の部位より位置が異な
っているので、熱交換層内に交差部に起因する血液の短
絡路が形成されることが少なく、高い熱交換能を有す
る。Further, since the heat exchanger is wound with the heat exchange hollow fibers by a specific method, the heat exchange layer is sequentially wound around the cylindrical core to form the cylindrical core. The heat exchange hollow fiber layer spreading on the outer peripheral surface of the cylindrical core is in a multilayered state, and the heat exchange layer further includes an intersection where the hollow fiber intersects near the center in the longitudinal direction of the tubular core. ,
The intersection is different in position than the hollow fiber layer so that the other intersection does not directly overlap the intersection or the other intersection does not continuously overlap the intersection. Therefore, a blood short circuit caused by the intersection is rarely formed in the heat exchange layer, and the heat exchange layer has high heat exchange ability.
【図１】 本発明による外部潅流型熱交換器の一例を示
す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図２】 図１に示した外部潅流型熱交換器の熱交換層
の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of a heat exchange layer of the external perfusion heat exchanger shown in FIG.
【図３】 本発明による外部潅流型熱交換器に使用され
る一例の熱交換層の交差部を説明するための説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an intersection of an example heat exchange layer used in the external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図４】 本発明による外部潅流型熱交換器に使用され
る他の例の熱交換層の交差部を説明するための説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory view for explaining an intersection of a heat exchange layer of another example used in the external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図５】 本発明による外部潅流型熱交換器に使用され
る他の例の熱交換層の交差部を説明するための説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory view for explaining an intersection of another example of the heat exchange layer used in the external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図６】 本発明による外部潅流型熱交換器に使用され
る熱交換層形成装置の一例を説明するための説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of a heat exchange layer forming device used in the external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図７】 本発明による外部潅流型熱交換器に使用され
る熱交換層形成装置の他の例を説明するための説明図で
ある。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining another example of the heat exchange layer forming device used in the external perfusion heat exchanger according to the present invention.
【図８】 本発明による外部潅流型熱交換器および従来
のベローズ型熱交換器を使用した場合の血液流量と熱交
換効率係数との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a blood flow rate and a heat exchange efficiency coefficient when an external perfusion heat exchanger according to the present invention and a conventional bellows heat exchanger are used.
【図９】 本発明による外部潅流型熱交換器および従来
のベローズ型熱交換器を使用した場合の血液流量と血液
側圧損との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a blood flow rate and a blood-side pressure loss when an external perfusion heat exchanger according to the present invention and a conventional bellows heat exchanger are used.
１…外部潅流型熱交換器、 ２…伝熱媒体流出ポート、 ３…筒状コア、 ４…熱交換層、 ５…内部ハウジング、 ６…人工肺層、 ９…外部ハウジング、 １０…血液流出ポート、 １１…血液流入ポート、 １２，１５…隔壁、 １６…ガス室、 １７…ガス室、 １８…第２血液室。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... External perfusion type heat exchanger, 2 ... Heat transfer medium outflow port, 3 ... Cylindrical core, 4 ... Heat exchange layer, 5 ... Inner housing, 6 ... Artificial lung layer, 9 ... Outer housing, 10 ... Blood outflow port Reference numeral 11: blood inflow port, 12, 15: partition wall, 16: gas chamber, 17: gas chamber, 18: second blood chamber.
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C077 AA03 EE01 JJ03 KK30 LL05 4D006 GA35 HA02 HA04 HA08 JA28A JA28C MA01 MA24 MA33 MC23 PA10 PB09 PC48 Continuation of the front page F term (reference) 4C077 AA03 EE01 JJ03 KK30 LL05 4D006 GA35 HA02 HA04 HA08 JA28A JA28C MA01 MA24 MA33 MC23 PA10 PB09 PC48
Claims (6)
付けられた熱交換用中空糸からなる外部潅流型熱交換器
であって、 該熱交換器の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜
からなる人工肺層を備えることを特徴とする外部潅流型
熱交換器。1. An external perfusion type heat exchanger comprising a cylindrical core and a heat exchange hollow fiber wound around an outer surface of the cylindrical core, wherein a gas exchange wound around an outer periphery of the heat exchanger. An external perfusion heat exchanger comprising an artificial lung layer comprising a hollow fiber membrane for use.
厚みが５ｍｍ以下である請求項１に記載の外部潅流型熱
交換器。2. The external perfusion heat exchanger according to claim 1, wherein the thickness of the heat exchange layer made of the heat exchange hollow fiber is 5 mm or less.
０％である請求項１または２に記載の外部潅流型熱交換
器。3. The filling rate of the heat exchange hollow fiber is 60-8.
The external perfusion heat exchanger according to claim 1 or 2, which has 0%.
０．５ｍｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の
外部潅流型熱交換器。4. The heat exchange hollow fiber has an outer diameter of 0.2 to 0.2.
The external perfusion heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, which is 0.5 mm.
付けられてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の外
部潅流型熱交換器。 【数１】 5. The external perfusion heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchange hollow fiber is wound by the following formula. (Equation 1)
って、 伝熱媒体流出（または流入）ポートおよび血液流入（ま
たは流出）ポートを備えた筒状コアと、 該筒状コアの外表面に巻き付けられた熱交換用中空糸か
らなる熱交換層と、 伝熱媒体流入（または流出）ポートを備え、該熱交換層
を収納する内部ハウジングと、 該熱交換層の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜
からなる人工肺層と、 血液流入（または流出）ポートを備え、前記熱交換層お
よび前記人工肺層を収納する外部ハウジングと、 ガス流入（または流出）ポートを備えた第１のヘッダー
と、 ガス流出（または流入）ポートを備えた第２のヘッダー
とからなることを特徴とする外部潅流型熱交換器。6. An external perfusion type heat exchanger including an artificial lung, comprising: a tubular core having a heat transfer medium outflow (or inflow) port and a blood inflow (or outflow) port; A heat exchange layer comprising a heat exchange hollow fiber wound around the surface; an inner housing having a heat transfer medium inflow (or outflow) port for accommodating the heat exchange layer; and an outer periphery of the heat exchange layer. An artificial lung layer comprising a gas exchange hollow fiber membrane, an outer housing having a blood inflow (or outflow) port, containing the heat exchange layer and the oxygenator layer, and a gas inflow (or outflow) port having a gas inflow (or outflow) port An external perfusion heat exchanger, comprising: a first header and a second header having a gas outflow (or inflow) port.
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- 2001-06-13 JP JP2001179076A patent/JP4472210B2/en not_active Expired - Fee Related
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| EP3100751A4 (en) * | 2014-01-31 | 2017-10-25 | Terumo Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing heat exchanger and heat exchanger |
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