JP2002528147A - 能動的混合を介して向上した物質移動、熱伝達及びポンプ能力を有する膜装置 - Google Patents

能動的混合を介して向上した物質移動、熱伝達及びポンプ能力を有する膜装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は第１物質と第２物質とを１過程で能動的に混合する組み合わせ物質移動、及びポンプ装置（１０）であり、それは同時に該第１物質、及び第２物質の１つを該装置を通るポンプ作用をする。該組み合わせ物質移動ポンプ装置は実質的にハウジング（１２）、そして複数の選択的に流体を透過する膜要素（４８）を有する少なくとも１つの配送器要素（１６）を具備しており、そこでは、該第１物質がが該選択的に流体を透過する膜要素を横切って拡散し、該第２物質と混合するよう、該少なくとも１つの配送器要素は該第２物質の中で撹拌され、そして同じ過程で該第２物質は該ハウジングを通るようポンプ作用を受ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は組み合わせ物質移動及びポンプ装置に関するが、該装置は単一過程で
能動的に第１物質と第２物質を混合し、同時に該装置を通して該第１物質と該第
２物質の１つにポンプ作用する。特に本発明は、ハウジングと、該第１物質を担
う複数の選択的に流体を透過する膜要素を有する少なくとも１つの配送器要素と
を実質的に具備する組み合わせ物質移動及びポンプ装置に関し、そこでは該少な
くとも１つの配送器要素は、該第１物質及び／又は該第２物質が該複数の選択的
に流体を透過する膜要素を横切って拡散するよう該第２物質内で撹拌され、同じ
過程で該第２物質は該ハウジングを通るようポンプ作用される。
【０００２】
【関連技術の説明】
物質移動装置は血液に酸素を供給する（oxygenate）ため使用される膜酸素供
給器（membrane oxygenator）の形を取ることが出来る。血液の酸素供給は、例
えば、心臓が停止され、患者の血液が人工的にポンプ作用され、酸素供給を要し
ている開腹心臓外科（open heart surgery）の様な外科過程を行う際に重要であ
る。１つの種類の従来型膜酸素供給器は円筒形のハウジング内に保持された静止
中空フアイバー束を使用するが、そこでは該血液が該酸素供給器ハウジングを通
してポンプ作用されると同じ方向に酸素は該中空フアイバーを通してポンプ作用
される。該中空フアイバーは微少多孔質膜（microporous membrane）から成り、
それは血液に対し不透過性で、ガスに対し透過性である。静脈血が該ハウジング
を通して流れ、該中空フアイバーと接触する時、ガス交換が起こる。拡散の法則
に基づき、酸素は該中空フアイバー壁間で拡散し、これらの中空フアイバーと接
触する静脈血を豊富にする。この種の膜酸素供給器の例はフクサワ他（Fukusawa
et al.）に発行された米国特許第４、６２０、９６５号及びブリングハム他（B
ringham et al.）に発行された米国特許第４、６９８、２０７号に説明されてい
る。この種の膜酸素供給器の欠点は該中空フアイバーの周りに比較的厚い血液境
界層が形成され、それが該中空フアイバーと直接接触しない血液への酸素供給を
遅らせることである。
【０００３】 該血液境界層を分裂させるために、もう１つの種類の従来型膜酸素供給器は該
酸素を担う中空の膜に実質的に直角又は或る角度で血流を向けることにより血液
に酸素供給する。この種の膜酸素供給器の例はタケムラ他（Takemura et al.）
に発行された米国特許第４、６３９、３５３号、ヨシダ他（Yoshida et al.）に
発行された米国特許第３、９９８、５９３号、そしてステグジュニア（Steg, Jr
.）に発行された米国特許第４、４９０、３３１号に説明されている。これらの
設計の欠点には大きなプライミング容積（priming volume）と大きな血液−生体
適合物質暴露面積（blood-biomaterial exposure area）との必要性と、時間が
経つと減少し、該酸素供給器を低効率化させる該中空膜の透過性の傾向とが含ま
れる。
【０００４】 なおもう１種類の膜酸素供給器は、血液と酸素の増加した混合を提供するため
に該酸素供給器の１部を動かすことを開示している。この種の膜酸素供給器の例
は、集合的に、キトリラキス及びキトリラキス他（Kitrilakis and Kitrilakis
et al.）に発行された米国特許第３,６７４,４４０号と３,８４１,８３７号｛”
キトリラキス特許（Kitrilakis Patents）”｝及びトーマス（Thomas）に発行さ
れた米国特許第３,０２６,８７１号｛”トーマス特許（Thomas Patents）”｝で
説明されている。該キトリラキス特許はローターの周りに位置付けられた血液流
れ通路を開示しており、そこでは該血液流れ通路と該酸素流れ通路とは該血液が
通って流れ得ない小孔のない（non-porous）膜により分離されている。該血液流
れは該酸素流れに実質的に平行に進み、該ローターの回転は剪断効果により混合
を引き起こす。この装置の特性は該血液を該ガス相から分離するウエーハの様な
膜を有する構造の使用である。対照的に、ここで説明される本装置の際だった特
性は、ポンプ作用の改善と物質移動用に利用出来る表面積量の著しい増加の両面
を行う中空フアイバー膜の使用である。キトリラキス酸素供給器は該血液の或る
程度の混合を提供するが、この種の混合は赤血球の破壊へ導く。中空フアイバー
膜は血液への酸素供給に使われ来て、今も使われているが、それらが使用される
装置は別の血液ポンプを要し、現在の成人用ユニットは約２−３ｍ2のフアイバ
ーの表面積を要する。対照的に、本発明は何等別のポンプを要せず、０．５ｍ2
程の少ない該中空フアイバー膜の表面積しか要しない。
【０００５】 トーマス特許はハウジング内で酸素を含む１つの、円筒形の、半透過性膜を回
転させることを開示しており、そこでは血液は該膜の上に接触し流れ、該血液の
酸素供給が該回転する膜間で起こる。この種の膜酸素供給器の欠点はそれが該膜
の表面に沿って血液境界層を余りに形成し勝ちなことである。この血液境界層を
通しての酸素及び２酸化炭素の拡散は該境界層の厚さのために不充分である。更
に、該膜円筒の表面に沿って血液フイルムが形成されるので、該静的境界層を分
裂させるクロスフロー成分（cross flow component）を創る機構はない。従って
、この装置の全体的酸素及び２酸化炭素移動は少なく、該装置は適切に運転され
るために大きなプライム容積を要する。
【０００６】 なおもう１種類の血液酸素供給器装置は入り口と出口ガス流れを担う中空シャ
フトの周りに折り畳まれ、ツイストされそして織られた短い微少多孔質フアイバ
ー層を含んでいる。この装置は患者の脈管系に移植され血液の混合を起こすよう
回転される。この種の装置は１９９４年発行のエイエスエイアイオージャーナル
（ASAIO Journal,1994）の、”動的脈管内肺（A Dynamic Intravascular Lung）
”に詳細に説明されている。この種の血液酸素供給器の欠点は僅かに限られた数
のフアイバー層しか該装置内に組み入れられないことである。この限定は解剖的
空間が制限されるから起こるのであり、血液の不充分な酸素供給／２酸化炭素除
去となる。更に、血管内での該装置の回転は該血管の細胞ライニンイグを破壊す
る。
【０００７】 キトリラキス装置の例外はあるが、上記の全ての血液酸素供給器は該酸素供給
器を通して血液を推進するために別のポンプ装置を要する。幾つかの血液酸素供
給器は２つの別々のポンプをも使用し、そこでは静脈血を該酸素供給器へポンプ
作用するために静脈ポンプが使用され、該酸素供給器から患者の動脈へ酸素供給
された血液をポンプ作用するために動脈ポンプが使用される。この種のポンプ−
酸素供給器システムの例はそれぞれハモンド他（Hammond et al.）とレオナード
（Leonard）との発行された米国特許第３,９０７,５０４号と第３,９２７,９８
０号に開示されている。血液をポンプ作用し酸素供給するため多数段の過程を使
うポンプ−酸素供給器の主要な欠点は血液が破壊されることである。又、この種
の取り組みは該ポンプをプライムするために可成りの流体容積を要するが、それ
は臨床的複雑さ、患者管理の困難さ、そして嵩張る構造となる。
【０００８】 延長された期間、患者を維持するため有効に１段で血液に酸素供給とポンプ作
用を行い、装置がコンパクトなユニットであるような組み合わせ物質移動及びポ
ンプ装置は引用された関連技術のどれにも開示されいない。したがって、本発明
で開示される様な血液の有効な酸素供給／２酸化炭素除去とポンプ作用を提供す
るこの組み合わせポンプ−酸素供給器の確定的なニーヅが存在する。
【０００９】
【発明の概要】
従って、本発明は同時に２つの流体間を物質を移動させ、同時に１過程でハウ
ジングを通って該２流体の１つにポンプ作用する装置を提供する。本発明の装置
は流体通路を規定するハウジングと第１流体を担う複数の選択的に流体を透過さ
せる膜要素を有する少なくとも１つの配送器要素とを実質的に具備しているが、
それは該少なくとも１つの配送器要素が該ハウジング内で撹拌された時、該ハウ
ジングを通しての該第２流体の同時のポンプ作用するのみならず、第１及び第２
流体の能動的混合が行われるようにするためである。
【００１０】 好ましくは、該配送器要素は相互に対し同心的に隔てられた内方リングと外方
リングとを有するがその有し方はそれらが流体供給プレナムと流体戻りプレナム
とを規定するようになっている。該配送器要素は更に、それぞれ該流体戻りプレ
ナムと該流体供給プレナムとに流体的に連通している流体戻りスポークと流体供
給スポークとを含んでいる。
【００１１】 本発明はオプションとして、かくして選択的に流体を透過する膜要素とそこで
血液の酸素供給／２酸化炭素除去が起こる増加した表面積とを提供する複数の配
送器要素を提供する。配送器要素の特定の数は該特定の患者に必要な表面積の量
に依る。例えば、大きな患者はより大きい酸素配送そしてかくして、該酸素供給
／２酸化炭素除去がそこで起こるより大きな表面積を要するが、しかしながら小
さい患者にはより小さい表面積が必要である。更に、本発明は、各配送器要素上
の選択的に流体を透過する膜要素の数を増加することにより増加されるべき該選
択的に流体を透過する膜要素の表面積を提供する。又、選択的に流体を透過する
膜要素は該配送器デイスクの各々の第１面及び／又は第２面の両者をカバー出来
る。該選択的に流体を透過する膜の複数の層は該配送器要素の該第１面及び／又
は第２面をカバー出来る。
【００１２】 本発明はクロスフロー（cross flow）が生ずるように該第１流体のにバルクの
流体流れに実質的に直角となるよう該選択的に流体を透過する膜要素を提供する
。
【００１３】 本発明はガスに対しては透過性であり、本発明が血液酸素供給器で使用される
時は全体が血液である様な液体に対しては非透過性である選択的に流体を透過す
る膜要素を提供する。本発明の血液ポンプ−酸素供給器は該フアイバーが望まれ
る流体に対し選択的に透過性となるように微少多孔質である該複数の選択的に流
体を透過する膜を提供する。本発明は更に、時間経過時の性能劣化の傾向を減少
させる材料でコートされる様な該選択的に流体を透過する膜要素の表面の機会を
提供する。数多くの他のポリマーコーテイングが使用出来るが、この目的に使用
される材料の種類の例はシリコーンゴム（silicone rubber）である。しかしな
がら、もし本発明がそのポンプ能力のためだけで使用されるならば、回転デイス
クは好ましくは多孔性がよいが、しかし該多孔性の設計を除けば、流体に対し別
の仕方で非透過性である材料で作られるのがよい。
【００１４】 連続回転に加えて、本発明は更に、該ローターが、繰り返し、約３６０度以下
に、回転しそして次いで、逆方向に回転するが、結果的に血液に対する該デイス
クの相対運動を介して血液が撹拌されることになりそして該血液境界層が分裂さ
れるように、正逆回転運動（back and forth motion）で回転される複数ロータ
ーを提供する。もし正逆回転角が異なれば、該ローターの絶対的歳差を通してポ
ンプ作用が影響される。
【００１５】 本発明は血液にポンプ作用するためだけに使用することが出来る代替えの実施
例を提供する。この代替えの実施例は実質的に、流体通路を規定するハウジング
、ローター、上に該ローターが設置され、流体通路を規定しそして好ましくは該
ローターに取付られた複数の多孔質フアイバーの形を取った選択的に流体を透過
する膜を有する少なくとも１つのローターハブを具備している。
【００１６】 代替えの実施例は熱交換器の機能を提供するために流体非透過膜要素の追加層
を使用する。追加的流体非透過膜要素のこの様な層は該物質交換層内に差し挟ま
れるか又は別の熱的制御部材を構成することが可能である。代わりに、物質交換
フアイバーを該配送器要素の１つの側のみの上にそして相手方の上には熱交換フ
アイバーを位置付けされることが出来るがそれはもう１つの種類の一体化された
熱交換器を形成する。
【００１７】 本発明は更に物質移動用に使用出来る実施例を提供する。例えば、バッフルが
該配送器要素に隣接して位置付けされるならば、本発明の真性のポンプ作用能力
は減少し、追加のポンプ作用要素が必要となる。
【００１８】 本発明は更に同時の物質移動とポンプ作用の方法を提供する。
【００１９】 本発明は慢性のみならず急性の肺の病気を有する患者の治療に使用出来る血液
ポンプ−酸素供給器を提供する。
【００２０】 本発明は心臓の外科患者をサポートするため使用出来る心肺バイパスサポート
の方法を更に提供する。
【００２１】 本発明は、該心肺バイパス回路の主要部分の自動的制御を提供するために”ス
マート制御（smart control）”システムの使用を伴ってオプション的に更に使
われてもよい。
【００２２】 本発明は幾つかの形式の腎臓機能障害のある患者の血液を処理する腎臓透析の
方法を更に提供する。
【００２３】 本発明は肝臓欠陥の患者の血液を処理するため使用出来る肝臓補助の方法を更
に提供する。
【００２４】 本発明の他の詳細、目的及び利点は本発明の下記説明と共により明らかになる
。
【００２５】
【発明の詳細な記述】
本発明は他の使用にも好適であるが、患者をサポートする組み合わせ式血液ポ
ンプ−酸素供給器として使用されることで説明する。この様な説明は説明の目的
のためであり、この発明の範囲を限定するようには意図されたものではない。例
えば、本発明は腎臓透析器、肝臓補助装置、血液ポンプ及び熱交換器として使用
されることも出来る。
【００２６】 図１ー５は血液流れ通路１３を規定するハウジング１２，ダブルルーメンシャ
フト（double lumen shaft）１４の形のローターハブ、そして各々が中空のフア
イバー配送器デイスク（distributor disks）１６を含む複数のローターを具備
する血液酸素供給器の現在の好ましい実施例を図解する。ハウジング１２はロー
ターハブ１４と中空のフアイバー配送器デイスク１６を納めている。該ハウジン
グ１２は静脈血入り口１８，動脈血出口２０，酸素供給入り口２２，そしてガス
出口２４を有し、ポリカーボネートの様な生体適合性のある材料で作られるのが
好ましい。ハウジング１２内にはガス入り口室２５とガス出口室２７がある。該
ダブルルーメンシャフトは図５Ａで示す様に酸素入り口通路２９とガス出口通路
３１を規定する。該酸素入り口通路２９は該酸素供給入り口２２と流体的に連通
し、ガス出口通路３１はガス出口２４と流体的に連通している。該血液流れ通路
１３、酸素入り口通路２２，そしてガス出口通路２４はシール１５を通して相互
から隔離されており、該シールは該シャフト１４と面するＯリング又はリップを
含んでもよい。
【００２７】 図５から１３を参照すると、複数の中空フアイバー配送器デイスク１６の各々
は該ダブルルーメンシャフト１４上に固定的に設置されている。図７，８、９及
び１１に示す様に、該中空フアイバー配送器デイスク１６の各々は内側面２８，
該内側面（interior surface）２８と同心の外側面（exterior surface）３０、
第１面３２、第２面３４、第１スポーク３６及び第２スポーク３８そして複数の
選択的に流体を透過する膜要素４８を含んでいる。図８−１１で図解されている
様に、第１面３２と第２面３４は各々円弧に形作られた供給チャンネル４０と円
弧に形作られた戻りチャンネル４２を有する。該供給チャンネル４０と該戻りチ
ャンネル４２は図８で図解される様に或る距離４４だけ離れ隔てられている。図
８と９で示される様に、第１スポーク３６は酸素供給通路を規定し、その出口端
部３９で配送器デイスク１６に接続され、入り口端部４１で該ダブルルーメンシ
ャフト１４の該酸素入り口通路２９に接続されている。第２スポーク３８はガス
戻り通路を規定し、その入り口端部４７で該配送器デイスク１６に接続され、出
口端部４６で該ダブルルーメンシャフト１４のガス出口通路３１に接続されてい
る。第１及び第２スポーク３６，３８の各々は該配送器デイスク１６用支持部と
して作用する。流体通路の数を増やすため又は追加の構造的支持部を提供するた
めの何れかで追加のスポークが付加されてもよい。又これらのスポークは、混合
を最大化するか追加的ポンプ作用効果を提供するか何れかのために下記で説明し
図２５で示す様に、翼型の様な、種々の断面のプロフアイルを使用してもよい。
【００２８】 複数の微少多孔質中空フアイバー４８が該配送器デイスク１６の直径を横切っ
て延びており該ダブルルーメンシャフト１４の周りを織っている。各フアイバー
４８は１端でガス供給チャンネル４０に、その他端でガス戻りチャンネル４２に
接続されている。該中空フアイバー４８は配送器デイスク１６の第１面３２と第
２面３４を横切って延びている。図１１で図解される様に、該複数の中空フアイ
バー４８は、エポシキ樹脂又はポリウレタンとすることが出来る注入材料（pott
ing material）４９により配送器デイスク１６のそれぞれ供給及び戻りチャンネ
ル４０と４２に接続される。１実施例では、図９，１０及び１１でより詳細に示
すＹ字型戻りチャンネル５０とＹ字型供給チャンネル５２が該戻り及び供給チャ
ンネル４２，４０をそれぞれ第１及び第２スポーク３８及び３６と接続する。該
中空フアイバー４８は微少多孔質材料製であるが、それはガスに対し透過性で液
体に対し非透過性である。この様な微少多孔質中空フアイバーは三菱（Mitsubis
hi）、アクゾーノーブル（Akzo Noble）及びヘキストセラニーズ（Hoescht Cell
anese）を含む多数の供給者から商業的に入手可能である。しかしながら、本発
明が腎臓透析器に使用されるとすれば、該中空フアイバー４８の材料は必ず液体
に選択的に透過性である必要がある。酸素供給用には、好ましい材料はポリプロ
ピレンであるが、しかしながら、応用に依って他の、ポリエチレンの様な、材料
が該中空フアイバー４８形成に使用出来る。
【００２９】 図５と１３により詳細に示されたバッフルのセット５４を、１つより多い配送
器デイスク１６が使用される時、配送器デイスク１６間に差し挟むのが好ましい
。該バッフル５４は装置ハウジング１２の内壁から血液流れ通路１３の中心の方
へ延びる一体部材であり、それにより配送器デイスク１６が中で回転するハウジ
ング１２内でパーテション（partition）６９を規定する。各バッフル５４は該
ハウジング１２の１つのセグメントから次ぎのそれへの流れを可能にするのに充
分な面積の中央開口部５５を規定する。加えて、各バッフル５４の表面は好まし
くは、血液流れに該回転する配送器デイスク１６の表面を離れるよう方向を提供
するよう役立つ上昇リブ又はフルート（elevated rib or flute）５９を含むの
がよい。該バッフル断面は多くの他の形状を取ることが出来る。
【００３０】 該配送器デイスク１６は該ダブルルーメンシャフト１４の軸に取付られその周
りに回転する。該配送器デイスク１６は１方向又は正逆回転運動（in back and
forth motion）か何れかで回転出来る。１方向に回転する時は該配送器デイスク
の全ては時計方向又は反時計方向か何れかに回転する。配送器デイスク１６が正
逆回転運動の仕方で回転する時は該配送器デイスク１６の各々は指定角度だけ１
方向に回転し次いで指定角度だけ反対方向に回転する。この正逆回転運動は中空
フアイバー４８を取り囲む血液を撹拌しかくして該中空フアイバーの周りの血液
境界層を分裂させる。配送器デイスク１６は好ましくは従来の電気モーター６０
を使用して駆動されるのがよい。しかしながら、他の駆動技術も使用出来る。
【００３１】 図５Ａ、５Ｂ及び９を参照すると、この好ましい実施例は下記の血液流れ通路
と酸素流れ通路を提供する。酸素を含むガスは酸素供給入り口２２に入り、入り
口室２５を通って進み、そして該ダブルルーメンシャフト１４の酸素入り口通路
２９を通って流れる。この”スイートガス（sweet gas）”は当業者の経験内の
他のガスのみならず、酸素、窒素そして２酸化炭素の様なガスの混合物を含んで
もよい。該酸素を含むガスは次いで、第１スポーク入り口端部４１で該ダブルル
ーメンシャフト入り口通路２９と流体的に連通する第１スポーク３６内へ流れる
。次いで該酸素は第１スポーク３６，を通り、Ｙ字型トンネル５２及び供給チャ
ンネルを通るよう流れそして該中空フアイバー４８のルーメン（lumens）に入り
、そして該配送器デイスク１６の直径を横切って延びる中空フアイバー４８を通
って流れ、そこで酸素交換が起こる。拡散の法則に従って、該微少多孔質中空フ
アイバー４８のルーメン内の高濃度を有する酸素は、該微少多孔質中空フアイバ
ー４８の壁を横切り、低酸素濃度を有する静脈血内へ移る。同時に、該静脈血内
に高濃度で含まれた２酸化炭素は該中空フアイバー４８の壁を横切って該中空フ
アイバー４８の低い２酸化炭素濃度のルーメン内へ移り、最後に戻りガス流れ通
路へ流れる。該中空フアイバー４８内の酸素／２酸化炭素混合物は該配送器デイ
スク１６の戻りチャンネル４２へ入り、Ｙ字型戻りトンネル５０を通り第２スポ
ーク３８へそして次いで該ダブルルーメンシャフト１４のガス出口通路３１へ送
られる。
【００３２】 図９は本発明が血液酸素供給器として使用された時のガス流れ通路を図解して
いる。矢印で図解される様に、酸素又は酸素を含むガスは該ダブルルーメンシャ
フト２９の酸素入り口通路２９から、第１スポーク３６を通り供給チャンネル４
０へ流れる。該酸素は選択的に流体を透過するフアイバー４８ａのルーメンを通
って流れ続ける。酸素はフアイバー４８ａから概略そのページ内へ又はそのペー
ジから外へ流れる静脈血の通路１３内へ拡散する。同時に、該静脈血からの２酸
化炭素はフアイバーのルーメン４８ａ内へ拡散し、該フアイバーから拡散しなか
った酸素又は他のガスと混合するが、このガス混合物は該フアイバー４８ａの他
端から戻りチャンネル４２内へ、次いで第２スポーク３８へ、そして該ダブルル
ーメンシャフト１４のガス出口通路３１へ流れる。このウエーストガス（waste
gas）は次いで真空に接続されてもよいガス出口２４を通してからにされる。
【００３３】 図９は又該選択的に透過性のフアイバー用に非常に好ましい配備を略図的に図
解している。この配備では複数のフアイバー４８ａが相互に実質的に平行に配置
され、フアイバーの第１層を形成する。この層は実質的に配送器デイスク１６の
全直径を横切るように延びている。該隔たりは便宜的に誇張されており、実際は
隣接フアイバー４８ａは相近接しており、相互に接触さえしている。又相互に実
質的に平行に配置された、もう１つのフアイバーグループ４８ｂはフアイバーの
第２層を形成し、図解されている様に、これらのフアイバー４８ｂは第１層のフ
アイバー４８ａに対して平行ではない。
【００３４】 図５Ｂを参照すると、静脈血は血液入り口１８に入り、ハウジング１２の円筒
形部分１３により規定された流れ通路を通り流れるが、そこでは該静脈血は該回
転する配送器デイスク１６の中空フアイバー４８と接触する。該静脈血流れ通路
は、図５Ｂの矢印で図解される様に、該中空フアイバー４８に実質的に直角で、
或る程度の混合と血液のクロスフロー（cross flow）を提供するが、それは該中
空フアイバー４８上の血液境界層の分裂となる。更に、配送器デイスク１６の各
々上の中空フアイバー４８の回転と回転配送器デイスク１６間のバッフル５４の
存在は血液の高度の混合を提供し、酸素供給の向上となる。静脈血は中空フアイ
バー４８の壁と直接接触しそれを取り囲み３次元の酸素供給を提供する。次いで
酸素豊富にされた血液は該動脈血出口２０を通って出る。静脈血を通るよう中空
フアイバー４８を担う配送器デイスク１６を回転させることにより３次元混合と
効率的酸素供給が実現される。又該配送器デイスク１６の回転は該ハウジング１
２を通る血液に高度なポンプ作用となる。
【００３５】 図１４を参照すると、配送器デイスク１６の交番する反対方向回転が、反対方
向に回転する、１連の駆動ローラー６２により達成出来るが、該ローラーは該配
送器デイスク１６の外側縁に確実に接触し、それにより回転運動を該配送器デイ
スク１６に分与している。交番する反対方向回転の仕方で回転する時、該配送器
デイスク１６の幾つかは時計方向に回転する一方他の配送器デイスク１６は同時
に反時計方向に回転する。この交番する反対方向回転は中空フアイバー４８に接
触する血液の境界層の分裂を提供し増加した酸素供給となる。代わりに、該デイ
スク１６は、交番する配送器デイスク１６の反対方向回転を分与するために相対
する方向に回転される同軸シャフト上に設置されることも出来る。
【００３６】 図１５から１７は本発明の血液ポンプ−酸素供給器のもう１つの非常に好まし
い実施例である。本発明の異なる実施例の、同様な要素は、同じ参照番号を使用
して参照される。該血液ポンプ−酸素供給器１０はハウジング１２，ダブルルー
メンシャフト１４の形のローターハブ、単一配送器デイスク１６及び該ダブルル
ーメンシャフト１４に結合されたモーター６０を実質的に具備している。該ハウ
ジング１２は血液流れ通路１３を規定し、静脈血入り口１８，動脈血出口２０，
ガス入り口を有するガス入り口室２５そしてガス出口２４を有するガス出口室２
７を有する。シール１５は前に説明した様に種々の血液及びガスの流れ室を隔離
する。望ましいガス流れを達成するのを更に助けるために真空が該ガス出口２４
で引かれる。該ハウジング１２は種々の形を取ることが出来るが、しかしながら
、ハウジング１２が実質的に円筒形であり該血液プライミング容積が最小化され
るように出来るだけ小さいことが好ましい。
【００３７】 該ダブルルーメンシャフト１４は該円筒形ハウジング１２に回転可能に連結さ
れており、該ハウジング１２の縦軸線に沿って延びている。該シャフト１４はそ
の１端でモーター６０に連結されている。該モーターは好ましくは従来型のブラ
シレス直流モーターがよいが、しかしながら、該シャフト１４を動かす（agitat
e）どんな種類の装置も使用出来る。該シャフト１４はガス入り口通路２９とガ
ス出口通路３１とを規定する。該シャフト１４は第１スポーク３６と第２スポー
ク３８とにより該配送器デイスク１６に連結されている。第１スポーク３６はガ
ス入り口通路２９と流体的に連通し、第２スポーク３８はガス出口通路３１と流
体的に連通している。
【００３８】 該配送器デイスク１６は内方リング７０，２ピースの外方リング７２そして複
数の微少多孔質の選択的に流体を透過する膜要素４８を有している。図１６を参
照すると、内方リング７０は第１面７４，第２面７６、外側面７８そして内側面
８０を有している。該外方リング７２は実質的にＬ字型断面を有する第１リング
部材８２と実質的にＬ字型断面を有する第２リング部材８４をも有している。該
Ｌ字型断面の短い脚部が合体されるよう該２つのリング部材８２と８４が好まし
くは接着剤で相互に固定して取り付けられるのがよい。図１５に図解される様に
、ガス供給プレナム（plenum）８５とガス戻りプレナム８６が該内方リング７０
と外方リング７２の間に形成され、該内方リング７０の円周の周りに延びるよう
、該２ピースの外方リング７２は該内方リング７０の周りに位置付けされる。該
内方リング７０と該外方リング７２との間に延びる２つのデバイダー８１と８３
（図１７に図解される）は該ガス供給プレナム８５を該ガス戻りプレナム８６か
ら分離する。複数の微少多孔質の選択的に流体を透過する膜要素４８は配送器デ
イスク１６の直径を横切って延び、該複数の微少多孔質の選択的に流体を透過す
る膜要素４８が該内方リング７０と外方リング７２の第１面７４と該内方リング
７０と該外方リング７２の第２面７６の間に挿入されそして該ガスプレナム８５
と８６と流体的に連通するように、該ダブルルーメンシャフト１４に隣接して通
過する。該複数の選択的に流体を透過する膜要素４８はエポキシ樹脂とすること
が出来る注入材料４９を使用して該配送器デイスクにシールされる。
【００３９】 該選択的に流体を透過する膜要素４８は微少多孔質材料製で、それは該装置の
使用により種々の流体に対し選択的に透過性である。好ましくは、該微少多孔質
材料は膜要素の層であるのがよい。もし該装置が酸素供給用に使用されるのであ
れば、好ましい材料はポリプロピレンであるが、しかしながら、ポリエチレンの
様な他の材料が該選択的に流体を透過する膜要素４８を形成するため使用される
ことも可能である。もし本発明が腎臓透析器で使用される場合は、該選択的に流
体を透過する膜要素４８の材料は塩、アンモニアそしてクレアチン（creatine）
の様な種々の物質に対し透過性である。
【００４０】 モーター６０はシャフト１４に回転を与え、該シャフトは該配送器デイスク１
６を該ダブルルーメンシャフト１４の縦軸線の周りに回転させる。該配送器デイ
スク１６は１方向か正逆回転運動方向にか何れかで回転出来る。１方向に回転す
る時は、該配送器デイスクは時計方向か反時計方向か何れかで回転する。該配送
器デイスク１６が正逆回転運動方向の仕方で回転しつつある時は、該配送器デイ
スク１６は指定された角度だけ１方向で回転し、次いで方向を替え、指定された
角度だけ反対方向で回転する。これらの角度は同じである必要はない。もし該角
度が異なるならば、ポンプ作用は絶対的なデイスクの歳差（precession）を介し
て達成される。この正逆回転運動（back and forth motion）は該選択的に流体
を透過する膜要素４８を取り囲む血液を撹拌し、かくして血液境界層を分裂させ
る。図１４を参照すると説明される様に、追加的配送器デイスク１６を付加出来
て、該配送器デイスクを反対方向に回転出来ることも理解されるべきである。
【００４１】 図１５を参照すると、この好ましい実施例は下記の血液流れ通路と酸素流れ通
路とを提供する。酸素（又は酸素含有ガス混合物、例えば空気）は該酸素供給入
り口２２を通って入り、入り口室２５を通って進み、そして該ダブルルーメンシ
ャフト１４の酸素入り口通路２９を通って流れる。次いで該酸素は該第１スポー
ク３６の入り口端部４１内へ流れるが、該スポークは該ダブルルーメンシャフト
入り口通路２９に流体的に連通している。次いで該酸素は第１スポーク３６を通
り、第１スポーク出口端部３９へそして該ガス供給プレナム８５内へ流れる。ガ
ス供給プレナム８５から、ガスは該配送器デイスク１６の直径を横切って延びる
該選択的に流体を透過する膜要素４８に入るが、そこで酸素交換が行われる。拡
散の法則に従って、酸素は微少多孔質の選択的に流体を透過する膜要素の壁を横
切り静脈血内へ進む一方、同時に、該静脈血内に含まれる２酸化炭素は該選択的
に流体を透過する膜要素４８の壁を横切って移る。酸素／２酸化炭素混合物は該
選択的に流体を透過する膜要素４８を出てガス戻りプレナム８５に入るが、該プ
レナムは第２スポーク３８と流体的に連通しており、該プレナムを通り該酸素／
２酸化炭素混合物はダブルルーメンシャフト１４のガス出口通路３１に進み、ガ
ス出口２４を通って出る。
【００４２】 酸素が本発明の血液ポンプ−酸素供給器を通る上記流れ通路に従う間に、静脈
血は該静脈システム内に外科的に置かれたカニューレ（cannule）を経由して患
者から集められる。この様な静脈血はこの様な目的に共通に使用される柔軟なプ
ラスチック配管を通して該ポンプ／酸素供給器静脈血入り口へ導かれる。当業者
には今や容易に明らかな様に、ヘパリンの様な凝結防止剤を本発明の酸素供給シ
ステム内の血液のかたまりの形成を最小化するために有利に使用出来る。幾つか
の場合は、該患者からの血液流入と該患者への血液戻りの間のバランスの生理学
的及び／又は機械的変更を補償するために静脈血収集カニューレと該ポンプ／酸
素供給器の静脈血入り口の間に血液リザーバーを差し挟ませることが必要になる
かも知れない。その様にして得られた静脈血は該血液入り口１８内への受動的流
入によりポンプ／酸素供給器内へ導入され該ハウジング１２の円筒形部分１３を
通してポンプ作用されるがそこで該静脈血は配送器デイスク１６の選択的に流体
を透過する膜要素４８と接触する。静脈血のバルク流れ通路（bulk flow path）
は該選択的に流体を透過する膜要素４８に実質的に直角であり、血液の或る程度
の混合とクロスフロー（cross flow）を提供するが、それは該膜要素４８上の血
液境界層の分裂となる。更に、該配送器デイスク１６の各々上の該選択的に流体
を透過する膜要素４８の純粋な回転は向上された酸素供給／２酸化炭素除去とポ
ンプ作用となる血液の高度な混合を提供する。該静脈血は３次元酸素供給を提供
する選択的に流体を透過する膜要素４８の壁と直接接触し取り囲む。該酸素豊富
化された血液は次いで該動脈血出口２０を通って該ポンプ／酸素供給器を出るが
該出口では柔軟なプラスチックの導管及び適当な容器内へ外科的に挿入された動
脈戻りカニューレを経由して患者の動脈サーキュレーション（arterial circula
tion）へ送られる。動脈血フイルター又は泡トラップの様な他の装置が幾つかの
臨床的状況ではこの動脈戻り回路内へ選んで挿入されてもよい。血液が動脈出口
２０で該ハウジング１２を出る時該血液が血液入り口１８で該ハウジング１２に
入る時より該血液がより多くのエネルギーを有するように、回転する配送器デイ
スク１６は該ハウジング１２を通る血液にポンプ作用する。
【００４３】 本発明のポンプ−酸素供給器のポンプ作用能力は図１８に図解されている。実
質的に図１５から１７に示されるそれの様な、１つの配送器デイスク１６を有す
る本発明の血液ポンプ−酸素供給器は連続的に単一方向に回転され、イオン除去
された水が入り口１８を通ってハウジング１２に入った。この試験の結果は図１
８に示され、それは流れ速度に対する本発明の物質移動及びポンプ装置内の圧力
上昇をチャート化するグラフである。各カーブは動作速度を示す。見られる様に
、装置回転のため発生される圧力は著しい。
【００４４】 図１９は、１つの層８９の選択的に流体を透過する膜要素４８が相手方層９１
の選択的に流体を透過する膜要素４８に直角となるように内方リング７０の直径
を横切って置かれた選択的に流体を透過する膜要素４８の２層８９と９１を有す
る本発明の血液ポンプ−酸素供給器の配送器デイスク１６の代替えの非常に好ま
しい実施例を図解している。選択的に流体を透過する膜要素４８の層を増加する
ことにより、酸素供給は増加する。図解される様に、該選択的に流体を透過する
膜要素はそれを通して血液又は他の液体が流れる開口部（openings）又は孔（po
res）２００を含むメッシを形成する。これらの孔２００は該デイスク１６が、
矢印Ａ，Ａ’で図解する様に、回転されそして／又は歳差で前後に動かされた時
、ポンプとして作用出来るようにする。これらの矢印Ａ，Ａ’は該デイスク１６
が広いスイープ（sweep）Ａ内で回転し、次いでより狭いスイープＡ’で反対に
回転するシナリオを示す。これは該ページに法線方向の液体流れとなる。
【００４５】 図２０と２１は熱交換器と組み合わされる本発明の代替えの実施例を図解する
。際立たれているところを除けば、図２０と２１で図解される血液ポンプ−酸素
供給器の構成は図１５から１７で開示されるそれと実質的に同じ構成である。一
体化された熱交換器は流体を運び内方リング７０の直径を横切って延びる流体非
透過性膜要素９０の形を取る。シャフト１４のガス入り口通路スポークとガス出
口通路３１に加えて、該シャフト１４は該ガス入り口及び出口通路２９と３１に
平行な熱交換器流体入り口通路９２と熱交換器出口通路９４を有する。内方リン
グ７０とシャフト１４の間に延びる流体供給スポーク９６と流体戻りスポーク９
８がそれぞれ流体入り口通路９２と流体出口通路９４と流体的に連通している。
該内方リング７０は更にデバイダー１００を有し、それは２ピース外方リング７
２と内方リング７０で規定される空間をガス供給及び戻りプレナム８５と８６及
び熱交換器流体供給及び戻りプレナム１０２と１０３に分ける。該流体透過性膜
要素９０は該内方リング７０の第２面７６を横切って延び、該選択的に流体を透
過する膜要素４８は内方リング７０の第１面７４を横切って延びている。選択的
に流体を透過する膜要素４８と流体非透過性膜要素９０の両者は樹脂かポリウレ
タンか何れかとすることが出来る注入材料４９で該内方リング７０と外方リング
７２に取付られる。
【００４６】 動作では、水が好ましい熱交換器流体が流体入り口通路９２内へ、流体供給ス
ポーク９６を通って、流体供給プレナム１０２内へそして次いで流体非透過性膜
要素９０を通るよう導入される。ハウジング１２をポンプ作用された血液は流体
非透過性膜要素９０に接触しそして課された熱勾配を介して対流により加熱又は
冷却される。該流体非透過性膜要素９０を出ると、該水又は他の熱交換器流体は
それを通して流体出口通路９４へ輸送される流体戻りスポーク９６に入る。この
種の熱交換器は応用に依って流体を加熱するのみならず冷却するためにも使用出
来る。
【００４７】 図２２から２４はインペラー１１０を組み入れた本発明の血液ポンプ−酸素供
給器の代替えの実施例を図解している。該インペラーはチューブ状のハブ１１２
と該ハブ１１２から放射する４つのブレード部材１１４を有する。図２４で分か
り得る様に、該ブレード部材１１４は翼型断面を有する。該ハブ１１２はシャフ
ト１４に固定的に取り付けられ、シャフト１４と共に回転し該ハウジング１２を
通しての静脈血の増加したポンプ作用をもたらす。該インペラーブレード部材１
１４は４つのブレード部材より多く又はより少なく存在してもよく、該ブレード
部材が流体力学的に流線型であるが、描かれているとは異なっている形状を取る
ことも出来る事は注意されるべきである。
【００４８】 図２５は、流体力学的に流線型化されて構成されそれにより本発明の一体化さ
れたポンプ−酸素供給器のポンプ作用効率を増加するスポーク１２０を有する本
発明の配送器デイスク１６の代替えの実施例を図解している。該スポーク１２０
は、血液を通って回転する該スポークが乱流を起こさず本発明のポンプ作用能力
を増加するような寸法と比率を有する断面を備えている。該スポーク１２０は流
体通路１２２を規定する。スポーク１２０にスポーク３６と３８を交換すること
によりこの種のスポークは図１５から１７に示す血液ポンプ−酸素供給器に組み
込まれ得る。該スポーク１２０は翼型の様に示されるが、それは必要ではなく、
例えば、好ましい実施例は、ポンプ作用をするためでなく、スポーク１２０によ
り起こされる乱れを最小化するために該スポーク１２０の形状を変えてもよい。
【００４９】
【例】
１）血液酸素供給 上記で説明した物質移動熱伝達及びポンプ装置は、例えば、心臓切開手術（op
en-heart sugery）中に血液の酸素供給での使用に適合出来る。上記で注意した
様に、この応用には中空フアイバー４８の好ましい材料は酸素と２酸化炭素に透
過性で血液には不透過性であるポリプロピレンの様なコンパウンドである。この
様な材料を用いると、該装置は患者の血液に酸素を体外で供給し、該血液が患者
に戻される前にウエーストガスを取り除く。血液酸素供給の分野の当業者は、本
発明の装置が種々の心臓外科過程で使用出来、その開示が全体で引用によりここ
に組み入れられるコスグローブ他（Cosgrove et al.）に発行された米国特許第
５,７５２,５２６号及びリガード他（Rygaard et al.）に発行された米国特許第
５,７２５,５４４号で説明された様な種々の他の生命サポートシステムと結合し
て使用されることは認識するところである。図２６は説明された装置の血液酸素
供給器としての運転用の制御システムに組み入れられるパラメーターのブロック
ダイアグラムを図解している。 ２）心肺バイパスサポート（Cardiopulmonary Bypass Support） 心臓外科患者の心肺バイパスサポート用に使用される心臓−肺機械（heart-lu
ng machine）は、真実は、患者の循環及び呼吸をサポートするため使用される相
互接続された使い捨て可能な装置／回路のシステムである。該システムは通常下
記回路を含むが、 １．主要な（そして生理学的に最も重要な）回路はそれを通して患者の静脈血
が機械的ポンプにより推進され、患者の生理学的ニーヅをサポートするために、
人工的酸素供給器により酸素供給と２酸化炭素を除去されそして該患者の動脈循
環に戻される様な静脈−動脈人工酸素供給器ループである。外科医が通常鼓動し
ない心臓に手術する時間患者を活きるよう保つのはこの回路（そして機能）であ
る。オプションとして、この回路では該静脈システム内に外科的に置かれたカニ
ューレを介して該患者から静脈血が集められる。この様な静脈血はこの様な目的
で通常使用される柔軟なプラスチック配管を通して酸素供給器静脈血入り口へ導
かれる。通常、患者からの血液流入と該人工的酸素供給器内へのポンプで助けら
れた血液流入との間のバランスでの生理学的及び／又は機械的変化を補償するた
めに、該静脈血収集カニューレと該機械的ポンプの静脈血入り口の間に血液リザ
ーバーを差し挟む必要がある。最も最近のシステムではそのように得られた静脈
血は個別機械的ポンプ（複数のポンプを含む）により発生される能動的推進によ
り該酸素供給器へ導入される。該人工的酸素供給器内で遭遇する流体流れ抵抗の
ために著しい血液圧力低下が通常該酸素供給器間に予想される。従って、充分な
出口圧力を保持するために流入ポンプは適当な入り口圧力（該酸素供給器入り口
で）を発生するよう調整されねばならない。これは、そこで外科的に取り付けら
れたカニューレを通して患者の動脈血管システム内へそれが導入される、該回路
の残りの柔軟な導管（conduit）を通るよう動脈血化された血液を適当に推進す
るため要求される。この様な”動脈血の再導入（arterial reintroduction）”
は患者の生理学的要求を充たすよう流量制御され（be flowrate controlled）ね
ばならない。不適当な及び／又は過剰な流量は患者の著しい臨床的危うさをもた
らすかも知れない。
【００５０】 ２．外科的傷（心膜及び時には肋膜空間）内に零れた血液の吸引と救助を提供
する冠状動脈又は心膜吸入回路が含まれる。この血液は吸入ワンド（suction wa
nd）、細い｛内径約６．３５ｍｍ（４分の１インチ）｝塩化ビニル配管（PVC）
とローラーポンプの逆回転を使用して外科サイトから必要な様に吸引される。こ
の血管外の、救助された血液は心臓リザーバー（cardiotomy reservoir）を通さ
れるがそこではそれは濾過され次いで上記１．の回路で論じたエイブイループ（
A-V loop）内の導管接続を経由して患者の一般的循環内に再導入される。
【００５１】 ３．”心室通気孔（ventricular vent）”回路（構造では心膜吸入用に上記で
説明された回路と同様である）は患者が全バイパス状態にある時間中該心臓が減
圧状態に保つため使用される。例え”全バイパス”中でも幾らかの血液は静脈血
を体外回路内へ逸らすよう意図された静脈戻りカニューレを迂回するかも知れず
、それにより心臓の室内へ入る。加えて、肺と冠状動脈流れから該冠状動脈洞内
への付随的循環は該心臓の室内の起こり得る流体収集物に加わる。もしこの様な
流体／血液収集物が時間ベースで吸引されないならば、心室の膨張が心臓機能の
著しい損傷をもたらす。その結果、防護手段として左心室からの流体の半連続的
吸引を保つために心室通気孔回路が使用される。この回路で吸引された何等かの
流体は心臓リザーバー（上記＃２回路で説明された）内に導入されるが、そこで
はそれは上記で説明した様に一般的循環内に再導入する前に心膜の救助された血
液と混合される。
【００５２】 ４．特に、心臓の冠状動脈脈管システム内への投薬（administration）の前も
し心臓麻痺薬溶液が血液と混合されるべきならば、”心臓麻痺回路”が心臓肺機
械システムに含まれるのが典型的である。この様な投薬は、大動脈交叉クランピ
ングの様な外科的介入のために冠状動脈が正常な血流を心臓筋肉に供給出来ない
時間中虚血性心筋層を保護するために使用される。この回路では患者の血液の１
部が体外回路｛エーブイループ（Ａ−Ｖ loop）｝の動脈側から引き抜かれ、防
護薬の望ましい濃度を含む既知量の心臓麻痺溶液と混合されそしてローラーポン
プにより柔軟なプラスチック導管を通して該大動脈根及び／又は冠状動脈内に導
入されたカニューレ内へポンプ作用される。該心臓の血管供給部内に導入される
血液−心臓麻痺溶液の温度を適切に制御するためにこの回路内に小さな熱交換器
が通常含まれる。心臓の冠状動脈床を通過後残余の血液−カージオプレジアは冠
状動脈洞に入りそこでそれは心臓の右心房に入る。この混合物は静脈血戻りカニ
ューレ内に吸引されるか又は心肺脈管システムを通過し、上記＃３の回路で説明
された心室通気孔により左心室から排出される。いずれの場合も、該残余の血液
−カージオプレジアはこれらのルートの１つを通して患者の一般的循環内に再導
入される。
【００５３】 本発明は物質移動での著しい改良、血液ポンプ作用の酸素供給器装置内への一
体化そして該システムの寸法及び動作容積の顕著な減少を達成した。この様な利
点はこの様な技術を外科患者の心肺バイパスサポートへの現在の取り組みに適用
する点で非常に望ましい。又本発明の小さな装置寸法と最小の動作容積は”最小
侵襲性心臓手術”と名付けられるより新しい取り組みへそれを理想的に適合した
ものとするが、該手術では該シーピービーシステム（CPB system）は小型化され
出来るだけ患者に近接して置かれるべきである。外科分野への該システムのこの
様なローカル化は伝統的パーヒュージョニスト（perfusionist）の管理／手術を
精々でも難しくする。 ３）適応制御システムを有する装置の使用 心肺のバイパス回路の主要部の実時間で、自動化された制御を提供するために
本発明はオプションとして患者の生理学的データ、装置動作特性そして予めプロ
グラムされた臨床的制限を論理的に一体化する適応又は”スマート制御”システ
ムの使用と共に使われてもよい。熟練した臨床医（パーヒュージョニスト）がモ
ニターし、患者の適切のサポートを保証するために必要な所で中に入るが、装置
のルーチンの実時間操作は”スマート制御器”により実施される様に、この様な
制御システムは近代的旅客機でのパイロット／オートパイロットの関係と相似に
考えることが出来る。この様なスマート制御器の略図的ブロック図が図２６で表
されている。 ４）腎臓透析 上記で説明した物質と熱の移動用とポンプ用装置は又腎臓透析での使用に適用
出来る。上記で注意した様に、この応用には、中空フアイバー４８の好ましい材
料は選択的に流体透過性であるポリスルホン又はセルローズトリアセテートの様
なコンパウンドである。この様な材料では、該装置はそれが次ぎに患者に戻され
る前に該装置を通過する時ユーレア（urea）及びクレアニチン（creatinine）の
様なウエースト材料を患者の血液から除去してもよい。背景として、血液透析の
分野の当業者は本発明の装置が現在の血液透析装置に非常に似た透析システムの
要素として使用出来ることを認識するであろう。例えば、その開示が全体で引用
によりここに組み入れられる、血液透析過程の一般的説明を提供する１９９８年
のフオルデン（Folden）への米国特許第５７２２９４４号を参照されたい。
【００５４】 血液透析回路は患者から血液を取り除き、それを人工的腎臓として機能する特
殊設計のフイルターを通過させる。該透析器はユーレア及びクレアニチンの様な
ウエーストプロダクト（waste product）を患者の血液から分離する。この洗浄
された血液は次いで次ぎに該患者に戻される。典型的透析回路は該血液を該透析
器ユニットを通るよう推進する血液ポンプを含んでいる。同時に、別のポンプが
該透析器ユニットを通して透析物（dialysate）を推進するが、該ユニットでは
血液と透析物は半透過性膜により分離される。この透析物は溶質濃度勾配を創り
該ウエースト成分の該膜を横切る拡散を強いる。洗浄された血液が該透析器を出
ると、それは空気検出器を通過し次いで該患者に戻される。
【００５５】 本発明は血液透析回路の少なくとも血液側を置換するため使用出来る。本発明
はは、酸素の様なガスより寧ろ液体透析物が、マルチルーメンシャフトを通り、
少なくとも１つのスポークを通り入り口プレナムへ、そして次ぎに物質交換が起
こる中空フアイバーを横切るよう下方へ進むことが出来るよう変型される。これ
らの変型は必要な流体流れ速度に適応するため該シャフト内通路の直径を寸法を
取り直すことに特に関係する。更に、該入り口室２５は別の透析物コンセントレ
ートポンプ（concentrate pump）の排除を可能にするため変型される。 ５）肝臓補助装置 上記説明の該物質と熱の移動用とポンプ用装置は又肝臓補助装置としての使用
にも適応出来る。上記で注意した様に、この応用には、中空フアイバー４８の好
ましい材料はセルローズアセテートの様な選択的に流体を透過するコンパウンド
である。これらのフアイバーは人間の肝細胞から得られる細胞で次ぎに接種され
る（seeded）がそれはその開示が引用によりここに組み入れられるサスマン他（
Sussman et al.）への米国特許第５３６８５５５号及びクナザク他（Knazek et
al.）への米国特許第３８８３３９３号で説明されている通りである。この様な
材料を用いて、該装置は、患者の血液が該患者に次ぎに戻される前に該装置を通
過する時患者の血液にグルコネオジェネシス（gluconeogenesis）、アンモニア
代謝、解毒作用の様な肝臓特定的機能を実行する。
【００５６】 本発明の装置がサスマン他への米国特許第５３６８５５５号で説明される様に
現在の血液透析装置と非常に似て肝臓補助システムの要素として使用出来ること
は認識されるべきであるが、該特許は肝臓特定の生理学的過程を提供出来るシス
テムの全体的説明を提供している；ジョウレグエイチオー、マロンシー、プレス
ピー、トレンクラーデー、ナルクエス、サンタンジニエイチ、マラーテー、そし
てソロモンビー（Jauregui, H.O., Mullon, C., Press,P., Trenkler, D., Nalk
, S., Santangangini, H. Muller, T. & Solomon, B.）、中空フアイバー肝臓補
助装置の生体内評価。ヘパトール（Hepatol）。２１：４６０−４６９．１９９
５及びロズガジェー他（Rozga, J. et al.）、”セバー急性肝臓欠陥治療用の生
物人工的肝臓（A Bioartificial Liver to Treat Sever Acute Liver Failure）
”外科年報（Annals of Surgery）、２１９巻、５号５３８−５４６頁（１９９
４）；ロズガジェー他（Rozga, J. , et al.）、”生物人工的肝臓の開発−肝臓
細胞で接種された中空フアイバーモジュールの特性と機能（Development of a B
ioartificial Liver-Properties and Function of a Hollow-Fiber Module Inoc
ulated with Liver Cells）”、ヘパトロジー（Hepatology）、１７巻２号、２
５８−２６５頁（１９９２）；タカシエム他（Takashi, M. et al.）、犬のバイ
オハイブリッド人工膵臓を用いた糖尿病の成功した治療（Successful Treatment
of Diabetes with the Biohybrid Artificial oacreas in Dog）、移植（Trans
plantation）、５１巻１号、４３−５１頁（１９９１）；サリバンエスジェー他
（Sullivan, S.J. et al.）、”バイオハイブリッド人工膵臓：糖尿病の膵臓切
除犬での長期間移植研究（Biohybrid Artificial oancreas: Long-term Implant
ation Studies in Diabetic Pancreatectomized Dogs）”、サイエンス（Scienc
e）、２５２巻、７１８−７２１頁（１９９１）。
【００５７】 本発明をここに説明して来たが、本発明はそれらに限定されず次の請求項とそ
の何等かの等価物の範囲内で他に種々に実施例化されることは明確に理解される
。
【００５８】 一部継続出願で論じられた全ての箇条、特許、及び文書は引用によりここに組
み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 静脈血入り口と動脈血出口を図解する本発明の血液膜酸素供給器の実施例の斜
視図である。
【図２】 静脈血入り口を図解する図１に示す血液膜酸素供給器の正面平面図である。
【図３】 酸素入り口と酸素出口とを更に図解する図１に示す血液膜酸素供給器の側面平
面図である。
【図４】 好ましい実施例のバッフルをより明確に図解するために該ハウジングの円筒形
断面の部分とローターを取り除いた図１に示す血液膜酸素供給器の切り欠き斜視
図である。
【図５ａ】 先Ｖ−Ｖに沿って取られ好ましい実施例のガス流れ通路とダブルルーメンシャ
フトを図解する図１に示す血液膜酸素供給器の断面図である。
【図５ｂ】 線Ｖ−Ｖに沿って取られ血液流れ通路を図解する図１に示す血液膜酸素供給器
の断面図である。
【図６】 図１に示す血液膜酸素供給器のダブルルーメンシャフト上に設置された複数の
配送器デイスクの斜視図である。
【図７】 図６に示す配送器デイスクの１つの斜視図である。
【図８】 ダブルルーメンシャフトの断面をより明確に図解するために選択的に流体を透
過する膜要素をそれから除去した図６に示す配送器デイスクの１つの斜視図であ
る。
【図９】 図８に示す配送器デイスクの側面平面図である。
【図１０】 線Ｘ−Ｘに沿って取られた、図９に示す配送器デイスクの１部の断面図である
。
【図１１】 線ＸＩ−ＸＩに沿って取った図９に示す配送器デイスクの１部の断面図であり
、それは選択的に流体を透過する膜要素の配送器デイスクとの流体的連結を図解
している。
【図１２】 図８に示す配送器デイスクの側面平面図である。
【図１３】 線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿って取った図５ａに示す血液膜酸素供給器の断面図
である。
【図１４】 本発明の代替えの実施例であり、図５ａに示す血液膜酸素供給器と同様な血液
膜酸素供給器の断面図であるが、それは配送器デイスクに回転運動を与えるため
１連のドライブローラーを使っている。
【図１５】 本発明の好ましい血液−ポンプ酸素供給器の断面図である。
【図１６】 選択的に流体を透過する膜要素の配送器デイスクのチャンネルとの流体的連結
を図解する図１５に示す配送器要素の拡大図である。
【図１７】 図１５に示す血液−ポンプ酸素供給器の配送器要素の保持用リングの拡大図で
ある。
【図１８】 図１５に示す血液ポンプ−酸素供給器のポンプ能力を図解し、水銀柱ミリメー
トルでの出力圧力に対する毎分当たりリットル数で流量をチャート化したグラフ
である。
【図１９】 選択的に流体を透過する膜要素の２層を有する本発明の血液ポンプ−酸素供給
器の配分器要素の代替えの実施例の側面平面図である。
【図２０】 熱交換器を組み入れており、明確化のため選択的に流体を透過する膜要素を取
り除いた、本発明の血液ポンプ−酸素供給器の配送器要素の代替えの実施例の部
分的側面断面図である。
【図２１】 線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿って取られた図２０に示す配送器要素の断面図である。
【図２２】 インペラー部材を有する本発明の血液ポンプ−酸素供給器の実施例の側面平面
図である。
【図２３】 図２２に示すインペラーの平面図である。
【図２４】 インペラーの１つのブレードの断面を図解する図２２に示すインペラーの側面
図である。
【図２５】 翼型スポークを有する本発明の配送器要素の実施例の側面図であり隠れ線で保
持リングを図解している。
【図２６】 本発明の好ましい実施例を実施するのに有用なスマート制御器用のブロック図
の略図的図解である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 61/28 Ｂ０１Ｄ 61/28 Ｂ０１Ｆ 3/04 Ｂ０１Ｆ 3/04 Ａ 5/00 5/00 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ボロベツツ，ハーベイ・エス アメリカ合衆国ペンシルベニア州15243ピ ツツバーグ・ドリフトウツドドライブ1194 (72)発明者 リトワク，フイリツプ アメリカ合衆国ペンシルベニア州15206ピ ツツバーグ・デイニストンアベニユーナン バー７ 100 Ｆターム(参考） 4C077 AA03 AA05 AA07 BB01 BB06 DD01 DD06 DD08 DD18 EE01 EE03 EE05 KK15 KK23 LL05 PP04 PP08 PP15 4D006 GA13 GA35 MA01 MB04 MC22 MC23 PB09 PB62 PB64 PC47 PC48 4G035 AA01 AE13 AE17

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物質移動システムに於いて、 （ａ）第１流体を担いそして第１流体流れ通路を規定するハウジングと、そし
    て （ｂ）第２流体通路を規定する少なくとも１つの選択的に流体を透過する要素
    とを具備しており、前記要素は前記第１流体の流れに対し移動するよう適合され
    ており、該選択的に流体を透過する要素は第２流体を担い、該第２流体は前記選
    択的に流体を透過する要素を通過しそれにより該第１流体通路内の前記第１流体
    に接触してもよく、該第１流体が該ハウジングを通り流れる時該第１及び第２流
    体間の流体交換をもたらすことを特徴とする物質移動システム。
  2. 【請求項２】 請求項１の物質移動及びポンプ装置が更に、該少なくとも１
    つの選択的に流体を透過する要素を該ハウジングに対し移動させる撹拌器を具備
    することを特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  3. 【請求項３】 請求項２の物質移動及びポンプ装置に於いて、該選択的に流
    体を透過する要素が該第１流体のバルクの流れに実質的に直角に向けられている
    ことを特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  4. 【請求項４】 請求項１の物質移動及びポンプ装置に於いて、前記選択的に
    流体を透過する要素は配送器要素と流体的に連結されており、前記配送器要素は
    、 （ａ）流体入り口通路と流体出口通路とを規定するシャフトと、 （ｂ）内方リングと、 （ｃ）該内方リングに対し同心的に隔てられた外方リングとを備えているが、
    該内方リングと該外方リングとはガス供給プレナムとガス戻りプレナムとを規定
    するようにしてあり、前記配送器要素は又、 （ｄ）該流体入り口通路と流体的に連通している入り口端部と該ガス供給プレ
    ナムと流体的に連通している出口端部とを有する流体供給スポークと、そして （ｅ）該流体出口通路と流体的に連通している出口端部と該ガス戻りプレナム
    と流体的に連通している入り口端部とを有する流体戻りスポークとを備えること
    を特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  5. 【請求項５】 請求項４の物質移動及びポンプ装置に於いて、該選択的に流
    体を透過する要素が該内方リングと該外方リングの間に位置付けされていること
    を特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  6. 【請求項６】 請求項４の物質移動及びポンプ装置に於いて、前記配送器要
    素が複数の選択的に流体を透過する膜要素を含むことを特徴とする物質移動及び
    ポンプ装置。
  7. 【請求項７】 請求項６の物質移動及びポンプ装置に於いて、該複数の選択
    的に流体を透過する膜要素が少なくとも２つの層内に位置付けされており、１つ
    の層の該要素は相手方の層の要素に対し非平行に位置付けされていることを特徴
    とする物質移動及びポンプ装置。
  8. 【請求項８】 請求項６の物質移動及びポンプ装置に於いて、該選択的に流
    体を透過する膜要素の各々はガスに対し透過性であり、液体に対し非透過性であ
    ることを特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  9. 【請求項９】 請求項１の物質移動及びポンプ装置が更に、該第１流体及び
    該第２流体の１つの温度を変えるために熱交換器を具備することを特徴とする物
    質移動及びポンプ装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９の物質移動及びポンプ装置に於いて、該熱交換器
    は第３の流体用の流体通路を規定する流体不透過性の部材であり、該流体不透過
    性部材は該１つの配送器要素と流体的に連通していることを特徴とする物質移動
    及びポンプ装置。
  11. 【請求項１１】 請求項４の物質移動及びポンプ装置に於いて、該配送器要
    素は、 （ａ）流体入り口通路と、流体出口通路と、ガス入り口通路とそしてガス出口
    通路とを規定するシャフトと、 （ｂ）第１面と第２面とを有する内方リングとを備えており、該内方リングは
    円形の開口部を規定しており、該配送器要素は又、 （ｃ）該内方リングに対し同心的に隔てられた外方リングと、 （ｄ）該外方リングと該内方リングの間に延びる複数のデバイダーとを備えて
    いるが、熱交換流体供給プレナム、流体熱交換戻りプレナム、ガス供給プレナム
    及びガス戻りプレナムは該内方リング、該外方リング及び該複数のデバイダーに
    より規定されるようになっており、該配送器要素は更に、 （ｅ）該流体入り口通路と流体的に連通する入り口端部と該流体供給プレナム
    と流体的に連通する出口端部とを有する流体供給スポークと、 （ｆ）該流体出口通路と流体的に連通する出口端部と該流体戻りプレナムと流
    体的に連通する入り口端部とを有する流体戻りスポークと、 （ｇ）該ガス入り口通路と流体的に連通する入り口端部と該ガス供給プレナム
    と流体的に連通する出口端部とを有するガス供給スポークと、 （ｈ）該ガス出口通路と流体的に連通する出口端部と該ガス戻りプレナムと流
    体的に連通する入り口端部とを有するガス戻りスポークと、 （ｉ）該内方リングの該円形開口部を横切り、該内方リングと該外方リングと
    の間に延びる複数の流体不透過性膜要素を備えており、該複数の流体不透過性膜
    要素は該流体供給プレナムと該流体戻りプレナムと流体的に連通しており、そし
    て 該複数の選択的に流体を透過する膜要素は該ガス供給プレナムと該ガス戻りプ
    レナムとに流体的に連通していることを特徴とする物質移動及びポンプ装置。
  12. 【請求項１２】 ポンプ用装置に於いて、 （ａ）流体流れ通路を規定するハジングと、 （ｂ）該ハウジング内に設置され該ハウジングに対し運動するよう適合された
    少なくとも１つのローターと、 （ｃ）該少なくとも１つのローターに取付られた複数の選択的に流体を透過す
    る膜要素と、 （ｄ）該少なくとも１つのローターと該複数の選択的に流体を透過する膜要素
    との運動により第１の流体が該ハウジングを通るようポンプ作用されるように該
    少なくとも１つのローターを撹拌する駆動部とを具備することを特徴とするポン
    プ用装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２のポンプ用装置に於いて、該少なくとも１つの
    ローターは （ａ）ローターシャフトと、 （ｂ）空間を規定するリング部材とを備えており、該ローターシャフトは該空
    間内に延びており、該複数の膜は該リング部材に取り付けられ、該シャフトから
    該リング部材へ放射状に拡がることを特徴とするポンプ用装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１２のポンプ用装置に於いて、該ローターシャフト
    は該流体のバルクの流れに平行に延びており、該複数の膜は該バルクの流体流れ
    に実質的に直角であることを特徴とするポンプ用装置。
  15. 【請求項１５】 熱交換器に於いて、 （ａ）少なくとも流体入り口通路と流体出口通路とを規定するシャフトと、 （ｂ）内方リングと、 （ｃ）該内方リングに対し同心的に隔てられた外方リングとを具備しているが
    、該内方リングと該外方リングは流体供給プレナムと流体戻りプレナムとを規定
    するようになっており、該熱交換器は又 （ｄ）該流体入り口通路と流体的に連通する入り口端部と該流体供給プレナム
    と流体的に連通する出口端部とを有する流体供給スポークと、そして （ｅ）該流体出口通路と流体的に連通する出口端部と該流体戻りプレナムと流
    体的に連通する入り口端部とを有する流体戻りスポークとを具備することを特徴
    とする熱交換器。
  16. 【請求項１６】 血液ポンプ−酸素供給器に於いて、 （ａ）血液流れ通路を規定し、静脈血入り口、動脈血出口、酸素入り口そして
    酸素出口を有するハウジングと、 （ｂ）ガス入り口通路及びガス出口通路を規定するダブルルーメンシャフトと
    を具備しており、該ダブルルーメンシャフトガス入り口通路は該ハウジングガス
    入り口と流体的に連通しており、該ダブルルーメンシャフトガス出口は該ハウジ
    ングガス出口と流体的に連通しており、そして該血液ポンプ−酸素供給器は又、 （ｃ）該ダブルルーメンシャフト上に設置され、それを過ぎるよう血液が流れ
    てもよい少なくとも１つの配送器要素を具備しており、該少なくとも１つの配送
    器要素は、 （ｉ）第１面と第２面を有する内方リングと、 （ｉｉ）該内方リングに対し同心的に隔てられた外方リングとを備えている
    が、該内方リングと該外方リングとは酸素供給プレナムと酸素戻りプレナムを規
    定するようになっており、該配送器要素は又 （ｉｉｉ）該酸素入り口通路と該酸素供給プレナムとに流体的に連通する第
    １の中空のスポークと、 （ｖｉ）該酸素出口通路と該酸素戻りプレナムとに流体的に連通する第２の
    中空のスポークと、そして （ｖ）該配送器デイスク血液流れ通路を横切って延びる複数の選択的に流体
    を透過する膜要素とを備えており、該選択的に流体を透過する膜要素の各々は該
    酸素供給プレナム及び該酸素戻りプレナムと流体的に連通しており、そして血液
    が該ハウジング流れ通路を通り流れそして酸素が該複数の選択的に流体を透過す
    る膜要素を通って流れ該膜要素を横切って拡散する時そして該少なくとも１つの
    配送器要素が該少なくとも１つのダブルルーメンシャフトの周りに回転する時血
    液の酸素供給／２酸化炭素除去及び同時の血液のポンプ作用が起こることを特徴
    とする血液ポンプ−酸素供給器。
  17. 【請求項１７】 物質移動と流体のポンプ作用の方法に於いて、 （ａ）第１流体を第１流体流れ通路を規定するハウジング内へ輸送する過程と
    、 （ｂ）該ハウジング内で少なくとも１つの配送器要素を撹拌する過程とを具備
    しており、該１つの配送器要素はそれに取付られた複数の選択的に流体を透過す
    る膜要素を有しておりそして該複数の選択的に流体を透過する膜要素の各々は第
    ２の流体通路を規定しており、該少なくとも１つの配送器要素が該ハウジングに
    対し撹拌された時、第２の流体を担う該複数の選択的に流体を透過する膜要素は
    該第１の流体通路内の第１流体と接触し、該第１及び第２流体間の流体交換をも
    たらし、そして該第１流体が同時に該ハウジングを通してポンプ作用されること
    を特徴とする物質移動と流体のポンプ作用の方法。
  18. 【請求項１８】 物質移動装置に於いて、 （ａ）第１流体通路を規定するハウジングと、 （ｂ）該ハウジング内にあり該ハウジングに対する運動用に適合された少なく
    とも１つの配送器要素と、そして （ｃ）各々が第２流体通路を規定し該少なくとも１つの配送器要素に取付られ
    た複数の選択的に流体を透過する膜要素とを具備しており、該少なくとも１つの
    配送器要素が該ハウジングに対し運動する時、第２流体を担う該複数の選択的に
    流体を透過する膜要素は該第１流体通路内の第１流体と接触し該第１と第２流体
    間の流体交換をもたらすことを特徴とする物質移動装置。
  19. 【請求項１９】 患者の血液に酸素供給する方法に於いて、 （ａ）第１流体通路を規定するハウジングと、該ハウジング内の少なくとも１
    つの配送器要素と、そして各々が第２流体通路を規定しそして該少なくとも１つ
    の配送器要素に取付られた複数の選択的に流体を透過する膜要素とを有する物質
    移動及びポンプ装置を提供する過程と、 （ｂ）第２流体通路内に酸素流れを提供する過程と、 （ｃ）該少なくとも１つの配送器要素が該ハウジングに対し運動する時、該酸
    素を担う該複数の選択的に流体を透過する膜要素が該第１流体通路内を流れる静
    脈血に接触し該静脈血と酸素の間の流体交換がもたらされるようそして該静脈血
    が同時に該ハウジングを通るようにポンプ作用されるよう、該少なくとも１つの
    配送器要素を撹拌する間該患者の静脈血を該選択的に流体を透過する膜要素の外
    面を過ぎるよう向ける過程と、そして （ｄ）該患者への戻り用に該ハウジングの動脈血出口から酸素供給され、２酸
    化炭素除去された血液をリカバーする過程とを具備することを特徴とする患者の
    血液に酸素供給する方法。
  20. 【請求項２０】 血液透析用装置に於いて、 （ａ）血液流れ通路を規定し、血液入り口、血液出口、透析流体入り口そして
    透析流体出口を有するハウジングと、 （ｂ）流体出口通路とを具備しており、ダブルルーメンシャフト透析流体入り
    口通路が該ハウジング透析流体入り口と流体的に連通しておりそしてダブルルー
    メンシャフト透析流体出口が該ハウジング透析流体出口と流体的に連通しており
    、該装置は又 （ｃ）該ダブルルーメンシャフト上に設置され血液流れ通路を規定する少なく
    とも１つの配送器要素を具備しており、該少なくとも１つの配送器要素は （ｉ）第１、第２面を有する外方リングと、 （ｉｉ）該外方リングに対し同心的に隔てられた外方リングキャップとを備
    えており、該外方リングと該外方リングキャップは透析流体入り口プレナムと透
    析流体戻りプレナムとを規定しており、該配送器要素は又 （ｉｉｉ）該透析流体入り口通路と該透析流体供給プレナムとに流体的に連
    通する第１中空スポークと、 （ｉｖ）該透析流体通路と該透析流体戻りプレナムとに流体的に連通する第
    ２中空スポークと、そして （ｖ）該配送器デイスク血液通路を横切って延びる複数の選択的に半透過性
    の膜要素とを備えており、該複数の選択的に流体を透過する膜要素の各々は該透
    析流体供給プレナム及び該透析流体戻りプレナムと流体的に連通しており、そし
    て血液が該ハウジング流れ通路を通して流れそして該透析物が該複数の選択的に
    流体を透過する膜要素を通して流れる時そして該少なくとも１つの配送器要素が
    該少なくとも１つのダブルルーメンシャフトの周りに回転する時、該血液からの
    代謝的ウエーストプロダクトが該透析物内へ拡散し血液の同時加熱とポンプ作用
    が起こることを特徴とする血液透析用装置。
  21. 【請求項２１】 患者の血液を透析する方法に於いて、 （ａ）請求項２０の血液透析装置を提供する過程と、 （ｂ）該透析流体入り口と該透析流体出口との間に透析流体の流れを提供する
    過程と、 （ｃ）該患者の血液を該血液透析装置の該血液入り口へ向け、代謝ウエースト
    プロダクトをそれから取り除かれた血液を該患者への戻しのために該血液出口で
    リカバーする過程とを具備することを特徴とする患者の血液を透析する方法。
  22. 【請求項２２】 肝臓補助装置に於いて、 （ａ）血液流れ通路を規定しそして血液入り口と、血液出口と、肝臓補助流体
    入り口とそして肝臓補助流体出口とを有するハウジングと、 （ｂ）肝臓補助流体入り口通路と肝臓補助流体出口通路とを規定するダブルル
    ーメンシャフトとを具備しており、該ダブルルーメンシャフト肝臓補助流体入り
    口通路は該ハウジング肝臓補助流体入り口と流体的に連通しておりそして該ダブ
    ルルーメンシャフト肝臓補助流体出口は該ハウジング肝臓補助流体出口と流体的
    に連通しており、該装置は又、 （ｃ）該ダブルルーメンシャフト上に設置されそして血液流れ通路を規定する
    少なくとも１つの配送器要素を具備しており、該少なくとも１つの配送器要素は
    、 （ｉ）第１と第２面を有する外方リングと、 （ｉｉ）該外方リングに対し同心的に隔てられた外方リングキャップとを備
    えており、該外方リングと該外方リングキャップとは肝臓補助流体供給プレナム
    と肝臓補助流体戻りプレナムとを規定しており、該配送器要素は又、 （ｉｉｉ）該肝臓補助流体入り口通路と該肝臓補助流体供給プレナムとに流
    体的に連通する第１中空スポークと、 （ｉｖ）該肝臓補助流体通路と該肝臓補助流体戻りプレナムとに流体的に連
    通する第２中空スポークと、そして （ｖ）該配送器デイスク血液通路を横切って延びる複数の選択的に半透過性
    の膜要素とを備えておりそして該複数の選択的に透過性の膜要素の各々は該肝臓
    補助流体供給プレナムと該肝臓補助流体戻りプレナムとに流体的に連通しており
    、そして血液が該ハウジング流れ通路を通り流れそして該透析物が該複数の選択
    的に流体を透過する膜要素を通り流れる時そして該少なくとも１つの配送器要素
    が該少なくとも１つのダブルルーメンシャフトの周りに回転する時に、該血液か
    らの代謝ウエーストプロダクトが該透析物内に拡散し該血液の同時の加熱とポン
    プ作用とが起こることを特徴とする肝臓補助装置。
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