JP2014500065A - 円周方向血液流れの血液処理ユニット - Google Patents

Abstract

血液処理装置が熱交換器およびガス交換器を含むことができる。熱交換器およびガス交換器のうちの少なくとも１つが、熱交換器および／またはガス交換器を通る円周方向血液流れを提供するように構成され得る。
【選択図】図８

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、米国特許法１１９条に基づき、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１０年１１月１５日に出願された欧州特許出願ＥＰ１０１９１１４０．２の優先権を主張する。本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１０年８月２０日に出願された、「Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈ」と題される米国特許出願１２／８６０，０６２に関連する。

[0002]本開示は、一般に、血液潅流システムで使用される血液処理ユニットに関する。

血液潅流は、血液が身体の血管を通ることを促進することを伴う。このような目的のため、血液潅流システムは、通常、患者の脈管系に相互接続される体外回路内で１つまたは複数のポンプを使用することを伴う。心肺バイパス手術では、通常、心臓および肺の機能に取って代わることにより静止した手術野（ｓｔｉｌｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を作ることを目的として心臓を一時的に停止する潅流システムを必要とする。このように隔離することにより、血管狭窄症、弁膜症および先天的な心臓欠陥を外科的に整復することが可能となる。心肺バイパス手術で使用される潅流システムでは、心臓および肺の機能に取って代わる少なくとも１つのポンプおよび酸素供給デバイスを含む体外血液回路が形成される。

[0003]より具体的には、心肺バイパス術では、酸素不足血液、すなわち、静脈血が、心臓に入り込む大静脈または身体内の別の静脈（例えば、大腿静脈）から重力により排流されるかまたは真空により吸い込まれ、体外回路内の静脈ラインを通して輸送される。静脈血は、血液に酸素を送るための酸素供給器まで圧送される。酸素は膜を横断して輸送されることにより血液内に導入され得るか、または、使用頻度は低いが、血液を介して酸素を攪拌することにより導入され得る。同時に、二酸化炭素が膜を通して除去される。酸素供給された血液は濾過され、動脈ラインを通して、大動脈、大腿動脈、または別の動脈に戻される。

本発明の一つの目的は、血液潅流システムで使用される血液処理ユニットを提供することである。

[0004]実施例１は、血液入口および血液出口を有するハウジングを含む血液処理装置であり、血液入口はハウジングの内部まで延在する。コアがハウジング内で同心状に配置され、このコアは、血液入口に流体連通されるコア内部を有し、また、このコアは、外側表面と、外側表面内に形成されてコアの長手方向軸に概して平行に延在する細長いコアアパーチャとを含み、この細長いコアアパーチャは、コア内部から血液が出るのを許容するように構成される。熱交換中空繊維がコアの周りに配置され、熱交換流体が熱交換中空繊維を通って流れることができ、細長いコアアパーチャを通った血液が熱交換中空繊維を横断して流れることができる。円筒形シェルが熱交換中空繊維の周りに同心状に配置され、この円筒形シェルは、円筒形シェルから血液が出るのを許容するように構成される細長いシェルアパーチャを含む。ガス交換中空繊維が内側の円筒形シェルの周りに配置され、ガスが、このガス交換中空繊維を通って流れることができ、細長いシェルアパーチャからの血液が、ガス熱交換中空繊維を横断して血液出口に向かって流れることができる。熱交換中空繊維を横断する血液流れが実質的に円周方向となるように、シェルアパーチャはコアアパーチャの位置に対して実質的に径方向反対側の位置に配置される。

[0005]実施例２は実施例１の血液処理装置であり、円筒形シェルが、血液に径方向の流れ成分を加えるように構成される複数のローブをさらに含む。
[0006]実施例３は、ガス交換中空繊維とハウジングとの間に配置される細長い回収空間をさらに含む実施例１〜２のいずれかの血液処理装置であり、この回収空間は、血液出口に流体連通されて細長いシェルアパーチャに対して径方向反対側にある。

[0007]実施例４は実施例１〜３のいずれかの血液処理装置であり、シェルアパーチャが、血液入口の位置の反対側の円筒形シェルの端部の近くに配置される、径方向に配置されるアパーチャを備え、径方向に配置されるアパーチャから出る血液はガス交換中空繊維上を長手方向に流れる。

[0008]実施例５は実施例１〜４のいずれかの血液処理装置であり、ハウジングが、ガス交換中空繊維上を通過する血液を回収してその血液を血液出口に向かわせるように構成される環状空間を画定する。

[0009]実施例６は実施例１〜５のいずれかの血液処理装置であり、コアが、外側表面内に、互いに概して平行に配置されて互いに極めて近接するように配置される一対の細長いコアアパーチャを含み、この一対の細長いコアアパーチャの第１のコアアパーチャから出る血液が第１の円周方向に流れ、この一対の細長いコアアパーチャの第２のコアアパーチャから出る血液が、第１の円周方向に対して概して反対の第２の円周方向に流れる。

[0010]実施例７は実施例１〜６のいずれかの血液処理装置であり、コアの外側表面が、熱交換器コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のコアリブを備える。

[0011]実施例８は実施例１〜７のいずれかの血液処理装置であり、円筒形シェルが内側表面を有し、さらに、コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のシェルリブを円筒形シェルの内側表面上に有する。

[0012]実施例９は実施例１〜８のいずれかの血液処理装置であり、熱交換器コアの外側表面が、熱交換器コアと熱交換中空繊維との間に空間を設けるように構成される複数の横断リブをさらに備える。

[0013]実施例１０は実施例１〜９のいずれかの血液処理装置であり、円筒形シェルが、一対の細長いコアアパーチャに対して径方向反対側に配置される細長いシェルアパーチャを備える。

[0014]実施例１１は、血液入口および血液出口を有する外側ハウジングを含む血液処理装置である。熱交換器コアがハウジング内に配置され、血液入口に流体連通されるコア内部を有し、また、この熱交換器コアは、外側表面と、外側表面を通るように形成される細長いチャンネルとを含み、血液は、概して円周方向流れの形態でコア内部から出ることができる。熱交換中空繊維が熱交換器コアの周りに配置され、熱交換流体が熱交換中空繊維を通って流れることができ、コアアパーチャから出る血液が熱交換中空繊維を横断して流れることができる。円筒形シェルが熱交換中空繊維の周りに同心状に配置され、この円筒形シェルはシェルの内側表面内に形成される細長いチャンネルを含み、さらに、細長いチャンネルの位置に対して概して反対側にある円周方向位置に、血液出口の反対側の端部の近くに配置される、径方向に配置されるシェルアパーチャを含み、細長いチャンネルおよびシャネルアパーチャが流体連通され、熱交換中空繊維上を通過する血液が、細長いチャンネル内に流れ込み、シェルアパーチャを通って円筒形シェルから流れ出ることができる。ガス交換中空繊維が円筒形シェルの周りに配置され、ガスが、このガス交換中空繊維を通って流れることができ、円筒形シェルからの血液が、長手方向流れ経路においてガス交換中空繊維を横断して血液出口に向かって流れることができる。

[0015]実施例１２は実施例１１の血液処理装置であり、円筒形シェルの内側表面が、血液に径方向流れ成分を加えるように構成される複数のローブをさらに含む。
[0016]実施例１３は実施例１１または１２の血液処理装置であり、熱交換器コアが、外側表面内に、互いに対して平行に配置されて互いに極めて近接するように配置される一対の細長いコアアパーチャを含み、この一対の細長いコアアパーチャの第１のコアアパーチャから出る血液が第１の円周方向に流れ、この一対の細長いコアアパーチャの第２のコアアパーチャから出る血液が、第１の円周方向に対して概して反対側の第２の円周方向に流れる。

[0017]実施例１４は実施例１１〜１３のいずれかの血液処理装置であり、コアの外側表面が、熱交換器コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のコアリブを備える。

[0018]実施例１５は実施例１１〜１４のいずれかの血液処理装置であり、円筒形シェルが内側表面を有し、さらに、コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のシェルリブを円筒形シェルの内側表面上に有する。

[0019]複数の実施形態が開示されるが、当業者には、本発明の例示の実施形態を示して説明する以下の詳細な記述から、本発明のさらに別の実施形態が明白となる。したがって、図面および詳細な記述は本質的に例示的であるとみなされ、限定的であるとみなされない。

[0020]本発明の一実施形態による血液処理装置を示す概略図である。 [0021]本発明の一実施形態による血液処理装置を示す断面図である。 [0022]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0023]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0024]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0025]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0026]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0027]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す部分断面斜視図である。 [0028]本発明の一実施形態による、血液処理装置の一実施形態を示す断面図である。 [0029]図８の血液処理装置の一部分を示す斜視図である。 図８の血液処理装置の一部分を示す斜視図である。

[0030]本開示は、種々の例示の実施形態に従い、熱交換器およびガス交換器（一般に、酸素供給器とも称される）のうちの１つまたは複数を含むような血液処理装置に関する。一部の実施形態では、酸素供給器という用語は、熱交換器およびガス交換器を単一のデバイスに組み込む一体構造を参照するのに使用され得る。種々の実施形態では、例えば、熱交換器およびガス交換器は、１つの構成要素を別の構成要素の内部に位置させるような同心状の形態で配置される。別の実施形態によると、熱交換器およびガス交換器は、構造的に互いに動作可能に連結される別個の構造である。一部の実施形態では、酸素供給器が体外血液回路内で使用され得る。バイパス術で使用され得るような体外血液回路は、人工心肺、血液リザーバさらには酸素供給器などの、複数の異なる要素を含むことができる。

[0031]図１は、血液処理装置または酸素供給器１０の概略図である。この図では内部構成要素を視認することはできないが、酸素供給器１０は熱交換器およびガス交換器のうちの１つまたは複数を含むことができる。一部の実施形態では、熱交換器およびガス交換器は、酸素供給器ハウジングを形成する単一構造内に組み込まれる。酸素供給器１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２に対して固定される第１のエンドキャップ１４と、ハウジング１２に対して固定される第２のエンドキャップ１６とを含む。一部の実施形態では、ハウジング１２は、ハウジング１２を別のデバイスに取り付けるのを可能にする別の構造を含むことができる。ハウジング１２は概して円筒形の形状で示されるが、実施形態によっては、ハウジング１２は、三角形、長方形、または、別の平行四辺形の断面形状を有することができる。熱交換器およびガス交換器は、各々が概して同様の断面形状を有してよく、または、各々が異なる断面形状を有してもよい。一部の実施形態では、熱交換器がガス交換器の内部にあってよく、別の実施形態では、ガス交換器が熱交換器内に位置してもよい。一部の実施形態では、熱交換器およびガス交換器は同心状であってよい。

[0032]一部の実施形態では、血液入口１８がハウジング１２内に延在しており、血液出口２０がハウジング１２から出ている。記述したように、一部の実施形態では、血液処理装置１０はガス交換器を含むことができ、その場合、ガス入口２２およびガス出口２４を含むことができる。一部の実施形態では、血液処理装置１０は熱交換器を含み、その場合、熱交換流体入口２６と、加熱流体入口２６の後ろにある（示される方向において）熱交換流体出口２８とを含むことができる。一部の実施形態では、熱交換流体入口２６はハウジング１２の一方の端部のところに配置され得、熱交換流体出口２８はハウジング１２の反対の端部のところに配置され得る。一部の実施形態では、血液処理装置１０は、血液処理装置１０の内部から空気気泡をパージするのに使用され得る１つまたは複数のパージポート３０を含むことができる。

[0033]入口、出口およびパージポートのこれらの位置は単に例示であり、別の配置および構成も企図される。パージポートはバルブまたはねじ式キャップを含むことができる。パージポートは、血液から出るガス（例えば、空気気泡）が抜かれるかまたは吸引されて血液処理装置１０から除去されるのを可能にするように動作する。

[0034]図２〜５は血液処理装置５０の図であり、熱交換器を通る血液流れが円周方向であり、ガス交換器を通る血液流れもやはり円周方向である。図２および３は、血液が如何にして血液処理装置５０を通って流れるかを示す断面図であり、図４および５は、熱交換流体および熱交換ガスがそれぞれ如何にして血液処理装置５０を通って流れるかを示す。

[0035]図２および３に見られるように、血液処理装置５０は血液入口５２および血液出口５４を含む。血液入口５２は熱交換器コア５６に流体的に連結され、血液入口５２に入る血液が熱交換器コア５６内に流れる。一部の実施形態では、図示されるように、熱交換器コア５６は、血液が熱交換器コア５６から出て熱交換器部分６２を通って流れるのを可能にする細長いコアアパーチャ５８（例えば、少なくとも部分的に熱交換器コア５６の長手方向軸に沿って延在するスロットまたはチャンネル）を含む。一部の実施形態では、細長いコアアパーチャ５８は、血液がコア５６から概して径方向に出るのを可能にし、したがって、血液は、図２に示されるように、熱交換器部分６２を通って円周方向に流れることができる。一部の実施形態によると、細長いコアアパーチャは、熱交換器コア５６の実質的に全実効長に沿って長手方向に延在する。別の実施形態によると、細長いコアアパーチャ５８は一連の短いアパーチャに置き換えられる。コアアパーチャ５８は、熱交換器コア５６の円周部の周りを（換言すれば、外周に沿って）約１度から約１５度の範囲で延在することができる。例示の一実施形態では、コアアパーチャ５８は円周部の周りを約５度延在する。

[0036]図示されるように、血液処理装置５０は、ガス交換器部分６６から熱交換器部分６２の輪郭を画定する（換言すれば、区別する）内側円筒形シェル６４を含む。一部の実施形態では、円筒形シェル６４は、血液がガス交換器部分６６内に流れるのを可能にする細長いシェルアパーチャ６８を含む。一部の実施形態では、細長いシェルアパーチャ６８は、血液が図３に示されるようにガス交換器部分６６を通って円周方向に流れるのを可能にする。細長いシェルアパーチャ６８は、円筒形シェル６４内の、コアアパーチャ５８の位置に対して実質的に径方向反対側の位置のところに配置されてよい。血液は、ガス交換器部分６６を通って流れると、血液出口５４を介して血液処理装置１０から出る前に、ハウジング１２内に形成される細長い回収空間７０内で回収され得る。別の実施形態によると、細長いシェルアパーチャ６８は一連の短いアパーチャに置き換えられる。

[0037]一部の実施形態では、熱交換器部分６２およびガス交換器部分６６を通る円周方向の血液流れは、血液処理装置５０内の内部構造の相対的位置の影響を受けることができる。一部の実施形態では、示されるように、細長いシェルアパーチャ６８は細長いコアアパーチャ５８の径方向反対側（例えば、約１８０度間隔を空けられて径方向に配置される）にある。血液は細長いコアアパーチャ５８から出て、熱交換器部分６２を通って細長いシェルアパーチャ６８に向かって円周方向に流れる。一部の実施形態では、細長い回収空間７０は細長いシェルアパーチャ６８に対して径方向反対側にある（したがって、径方向において細長いコアアパーチャ５８に位置合わせされる）。血液は細長いシェルアパーチャ６８から出て、ガス交換器部分６６を通って細長い回収空間７０に向かって円周方向に流れ、その後、血液出口５４を介して血液処理装置５０から出る。

[0038]一部の実施形態では、熱交換器部分６２は複数の中空繊維を含み、加熱流体（例えば、水）がこれらの中空繊維を通って流れることができる。血液は中空繊維の周りを中空繊維を通過して流れることができ、したがって適切に加熱（または、冷却）され得る。一部の実施形態では、中空繊維は重合体であってよい。一部の例では、金属繊維が使用されてもよい。別の実施形態によると、熱交換器部分６２は、代わりに、金属ベロー、または、血液との熱伝達を促進するための大きな表面積を有する別の構造（例えば、フィン）を含むことができる。一部の実施形態では、中空繊維は、ポリウレタン、ポリエステルまたは任意の適切な別の重合体、あるいはプラスチック材料で形成されてよい。種々の実施形態によると、中空繊維は、約０．２ミリメートルから約１．０ミリメートルまで、より具体的には約０．２５ミリメートルから約０．５ミリメートルまでの外径を有する。中空繊維は、幅が例えば約８０ミリメートルから約２００ミリメートルの範囲であってよいマットとなるように織り込まれてよい。一部の実施形態では、マットは十字構成となるように配置構成される。

[0039]一部の実施形態では、ガス交換器部分６６は多数の微多孔中空繊維を含むことができ、酸素などのガスがこれらの微多孔中空繊維を通って流れることができる。血液は中空繊維の周りを中空繊維を通過して流れることができる。濃度勾配により、酸素は微多孔中空繊維を通って血液内に拡散され得、一方、二酸化炭素は中空繊維内に拡散され得、血液から出ることができる。一部の実施形態では、中空繊維は、ポリプロピレン、ポリエステルまたは任意の適切な別の重合体、あるいはプラスチック材料で作られてよい。種々の実施形態によると、中空繊維は、約０．３８ミリメートルの外径を有する。別の実施形態によると、微多孔中空繊維は、約０．２ミリメートルから約１．０ミリメートルまでの直径、より具体的には約０．２５ミリメートルから約０．５ミリメートルまでの直径を有する。中空繊維は、幅が例えば約８０ミリメートルから約２００ミリメートルの範囲であってよいマットとなるように織り込まれてよい。一部の実施形態では、マットは十字構成である。

[0040]図４および５に示される実施形態では、血液処理装置５０は追加の構造的特徴を含む。血液処理装置５０は、ハウジング７２と、第１のエンドキャップ７４と、第２のエンドキャップ７６とを有する。一部の実施形態では、第１のエンドキャップ７４はガス入口７８を含むことができ、第２のエンドキャップ７６はガス出口８０を含むことができる。一部の実施形態では、第２のエンドキャップ７６は、熱交換流体入口８２と、熱交換流体出口８４とを含むことができる（図４を参照）。一部の実施形態では、ハウジング５０はパージポート８３を含むことができる。

[0041]図４に示されるように、熱交換流体（加熱または冷却された水、生理食塩水、または別の適切な流体など）が熱交換流体入口８２を通って入り、熱交換器部分６２内の熱交換器中空繊維内を通り、熱交換流体出口８４を介して血液処理装置５０から出る。一部の実施形態では、示されるように、熱交換流体は中空繊維を通って流れ、血液は中空繊維の上及び周りを通過する。一部の実施形態では、患者に戻されるかまたは別の形で患者に提供される前の血液の温度を維持するおよび／または上昇させるのに、加熱された流体が使用される。一部の実施形態では、例えば、患者の身体を冷却することが望まれる場合に冷却された流体が使用される。

[0042]図５に示されるように、ガス（例えば、酸素ガス）がガス入口７８を通って入り、ガス交換器部分６６内の微多孔中空繊維を通って、ガス出口８０を介して血液処理装置５０から出る。一部の実施形態では、血液処理装置５０を通る酸素の圧力または流速は、例えば血液から出て拡散する二酸化炭素または血液内に拡散する酸素の所望の拡散率を達成するために、変化され得る。一部の実施形態では、示されるように、酸素は中空繊維を通って流れ、一方血液は中空繊維の周り及び中空繊維上を流れる。

[0043]図６は血液処理装置１００の断面図であり、熱交換部分を通る血液流れが円周方向であり、ガス交換器部分を通る血液流れが長手方向である。図６に示されるように、血液処理装置１００は、ハウジング１０２と、第１のエンドキャップ１０４と、第２のエンドキャップ１０６とを含む。血液処理装置１００は血液入口１０８および血液出口１１０を含む。ガス入口１１２はガス熱交換器部分に酸素を提供することを可能にし、ガス出口１１４はガスが血液処理装置１００から出るのを可能にする。

[0044]血液処理装置１００は、熱交換器コア１１６と、熱交換器コア１１６の周りに配置される熱交換器要素１１８と、熱交換器要素１１８の周りに配置される円筒形シェル１２０と、ガス交換器要素１２２とを含み、これらはすべて外側シェルまたはハウジング１０２の内部に配置される。熱交換器要素１１８およびガス交換器要素１２２は各々が、血液処理装置５０に関連させて考察した多数の中空繊維を含むことができる。一部の実施形態では、ハウジング１０２は、血液出口１１０に流体連通される環状部分１２４を含む。

[0045]使用時、血液が血液入口１０８を介して血液処理装置１００に入り、熱交換器コア１１６内へと通過する。血液が熱交換器コア１１６を充填し、細長いコアアパーチャ１２６を通って外に出て、熱交換器要素１１８に入る。一部の実施形態では、熱交換器コア１１６は単一の細長いコアアパーチャ１２６を含むが、別の実施形態では、熱交換器コア１１６は２つ以上の細長いコアアパーチャ１２６を含むこともできる。一部の実施形態では、細長いアパーチャ１２６は、血液が熱交換器要素１１８を通って円周方向に流れるのを可能にするか、またはそのように血液を誘導する。

[0046]図６に示されるように、一部の実施形態によると、円筒形シェル１２０は細長いコレクタまたはチャンネル１２７を含む。チャンネル１２７は細長いコアアパーチャ１２６の位置に対して実質的に径方向反対の位置に配置され得る。コアアパーチャ１２６の位置の実質的に反対側にチャンネル１２７を位置させることにより、熱交換器要素１１８内で概して円周方向流れパターンで血液が流れるようになる。チャンネル１２７は、円筒形シェル１２０の円周部の周りを約１度から約１５度の範囲で延在することができる。例示の一実施形態では、チャンネル１２７は円周部の周りを約５度延在する。

[0047]血液は、熱交換器要素１１８を通過した後、チャンネル１２７内で回収されて環状シェルアパーチャ１２８内に流れる。シェルアパーチャ１２８は、種々の実施形態では、円筒形シェル１２０の円周部の全体または大部分の周りに延在し、したがって、血液は、シェル１２０の円周部の全体または大部分の周りにおいて内側円筒形シェル１２０から出る。一部の実施形態では、径方向に配置されるシェルアパーチャ１２８は血液出口１１０の反対側にある血液処理装置１００の端部の近くに位置することができ、それにより、血液がガス交換器要素１２２を通って長手方向に流れることができるようになる。次いで、血液は環状部分１２４内で回収され、その後、血液出口１１０を介して血液処理装置１００から出る。

[0048]図７は血液処理装置１５０の断面図であり、熱交換器部分を通る血液流れは長手方向であり、ガス交換器部分を通る血液流れは径方向または円周方向のいずれかである。血液処理装置１５０は、ハウジング１５２と、第１のエンドキャップ１５４と、第２のエンドキャップ１５６とを含む。血液処理装置１５０は血液入口１５８および血液出口１６０を含む。ガス入口１６２はガス交換器部分に酸素を提供することを可能にし、ガス出口１６４はガスが血液処理装置１５０から出るのを可能にする。

[0049]血液処理装置１５０は、熱交換器コア１７０と、熱交換器コア１７０の周りに配置される熱交換器要素１７２と、熱交換器要素１７２の周りに配置される円筒形シェル１７４と、円筒形シェル１７４の周りに配置されるガス交換器要素１７６とを含む。熱交換器要素１７２およびガス交換器要素１７６は各々が、血液処理装置５０に関連させて上で考察した多数の中空繊維を含むことができる。

[0050]使用時、血液が血液入口１５８を介して入り、熱交換器コア１７０内を部分的に通過し、その後、コアアパーチャ１７７を介して外に出る。血液はコアアパーチャ１７７を通って流れて熱交換器要素１７２に入る。一部の実施形態では、熱交換器コア１７０は単一のコアアパーチャ１７７を含むが、別の実施形態では、熱交換器１７０は２つ以上のコアアパーチャ１７７を含むことができる。コアアパーチャ１７７は熱交換器コア１７０の円周部の周りの一部分または全体に延在することができる。血液は、血液入口１５８の近くの第１の端部のところで熱交換器要素１７２に入る。次いで、血液は、熱交換器要素１７２を通って長手方向に流れ、円筒形シェル１７４内の径方向に配置されるシェルアパーチャ１７８を介して外に出る。一部の実施形態では、径方向に配置されるシェルアパーチャ１７８は第１の端部の反対側の第２の端部のところに位置し、それにより、血液が熱交換器要素１７２を通って長手方向に流れるようになる。

[0051]血液は、熱交換器要素１７２を通過した後、径方向に配置されるシェルアパーチャ１７８を介して内側円筒形シェル１７４から出て、円筒形シェル１７４とガス交換器要素１７６との間に配置される細長いコレクタ（換言すれば、回収部）１８０に入る。一部の実施形態では、コレクタ１８０は円筒形シェル１７４に形成される。一部の実施形態では、細長いコレクタ１８０は、細長いコレクタ１８０から出る血液およびガス交換器要素１７６に入る血液が円周方向に流れるのを可能にするように、構成される。例えば、細長いコレクタ１８０は１つの細長いチャンネルを含むことができるか、または、ガス交換器要素１７６に沿って長手方向に配置される１つまたは複数のアパーチャを含むことができる。これらの実施形態では、血液流れは１つの円周方向位置のところで外に出ることから、血液は概して円筒形の流れ経路に沿って熱交換器要素を通って流れる。別の実施形態によると、細長いコレクタ１８０は、細長いコレクタの円周部の周りの種々の位置のところに配置される複数のチャンネルまたはアパーチャを含み、その場合、血液はガス交換器要素１７６を通って概して径方向に流れる。ガス交換器要素１７６から出る血液はテーパ部分１８２内を通過し、このテーパ部分１８２は血液出口１６０を通るように血液を誘導する。

[0052]図８〜１０は血液処理装置２００の種々の図を示し、熱交換器部分を通る血液流れは円周方向および径方向の両方であり、ガス交換器部分を通る血液流れが円周方向である。示されるように、血液処理装置２００は、ハウジング２０２と、第１のエンドキャップ２０４と、第２のエンドキャップ２０６とを含む。血液処理装置２００は血液入口２０８および血液出口２１０を含む。血液処理装置２００は、コア２１６と、コア２１６の周りに配置される熱交換器要素２１８と、熱交換器要素２１８の周りに配置される円筒形シェル２２０と、円筒形シェル２２０の周りに配置されるガス交換器要素２２２とを含む。熱交換器要素２１８およびガス交換器要素２２２は、各々が、血液処理装置５０に関連させて上で考察した多数の中空繊維を含むことができる。

[0053]使用時、血液が血液入口２０８を介して入り、コア２１６内を通過する。血液がコア２１６を充填し、一連のコアアパーチャ２２６を通って外に出る。図８に示されるように、これらのアパーチャは、第１の細長い列および第２の細長い列を形成するように配置構成され、各列は互い概して平行であり、他方の列に極めて近接する。別の実施形態では、コア２１６は第１の細長いチャンネルおよび第２の細長いチャンネルを含み、各チャンネルは他方のチャンネルに概して平行でありかつ極めて接近する。一部の実施形態では、細長いコアアパーチャ２２６は、血液が熱交換器要素２１８を通って円周方向に流れるのを可能にする。例示の実施形態では、コアアパーチャ２２６は以下のように構成される：コア２１６を出る血液は第１の列またはチャンネルおよび第２の列またはチャンネルの各々を通って流れ、第１の列またはチャンネルから出る血液は第１の円周方向に進路変更または誘導され、第２の列またはチャンネルから出る血液が第２の円周方向に進路変更または誘導される。したがって、この構成では、血液流れはコアから出て熱交換器要素２１８を通って円周状に流れ、一部の血液が一方の方向に流れ、一部の血液が反対方向に流れる。

[0054]図１０は、種々の例示の実施形態による円筒形シェル２２０の斜視図である。示されるように、円筒形シェル２２０は内側表面２３０を含む。一部の実施形態では、示されるように、１つまたは複数の細長いシェルリブまたはローブ２３２が内側表面２３０上に配置され得、これらは、これらの１つまたは複数のシェルリブまたはローブ２３２を通過して流れる血液の少なくとも一部が径方向流れ成分を含む修正された円周方向流れとなるように、構成され得る。種々の実施形態によると、円筒形シェル２２０の内側表面２３０は２個から８個の別個のローブ２３２を有することができ、一実施形態では、内側表面２３０は４つのローブ２３２を有する。種々の実施形態では、ローブ２３２は内側表面に追加の材料を加えることにより形成され、１つのローブが別のローブに出合う位置のところの円筒形シェル２２０の内径は、約５パーセントから約２０パーセント縮小される。別の実施形態では、ローブ２３２は、内側表面２３０から材料を除去することにより、または、材料を追加することおよび材料を除去することを組み合わせることにより、形成される。

[0055]使用時、上述したように、血液が熱交換器要素２１８を通って円周状に流れるとき、血液がローブ２３２に接触し、それにより血液に径方向流れ成分が加えられる。言い換えると、全体の流れ構成が円周方向流れ成分および径方向流れ成分の両方を含むような形で、血液が熱交換器要素２１８を通って流れる。図９の熱交換器要素２１８内に示される矢印は、この例示の実施形態に従って、ローブ２３２によって発生する血液流れパターンを示す。

[0056]種々の実施形態によると、コア２１６は外部チャンネル２１７を含む。図９に示されるように、コア２１６は４つのチャンネル２１７を含む。種々の実施形態では、これらのチャンネルは、血液の径方向流れ成分をさらに促進させるように構成される。種々の実施形態では、チャンネル２１７は、円筒形シェル２２０の内側表面内に形成されるローブ２３２と協働するように構成されるコア２１６の周辺部上の位置に配置される。例えば、チャンネル２１７およびローブ２３２は円周方向において互いにオフセットされてよく、それにより、血液がローブ２３２により径方向内側に進路変更され、同時に継続して円周方向にも流れ、チャンネル２１７により径方向外側に進路変更される。この場合のこの構成はコア２１６の円周部全体の周りに継続されてよい。このようにして、熱交換器要素２１８内の血液の径方向と円周方向との組み合わせの流れパターンを促進することができる。

[0057]図１１は熱交換器コア２１６の斜視図である。熱交換器コア２１６は外側表面２３４を有する。一部の実施形態では、示されるように、１つまたは複数の細長いコアリブ２３６が内側表面２３４上に配置され得、これらは、これらの１つまたは複数の細長いコアリブ２３６を通過して流れる血液の少なくとも一部が修正された円周方向流れとなるように（例えば、円周方向流れ成分と径方向流れ成分との両方を有するように）、構成され得る。一部の実施形態では、外側表面２３４は複数の横断リブ２３８を含むことができる。一部の実施形態では、放射状に配置されるリブ２３８はコア２１６から径方向外側に延在し、熱交換器コア２１６とコア２１６の周りを包む中空繊維との間に空間が形成される。この空間により繊維の周りを流れる血液流れが促進され、それにより熱伝達が向上し、熱交換器内での圧力降下が低減される。一部の実施形態によると、リブは、熱交換器コア２１６の実質的に全実効長に沿って配置される。これらのリブは、コア２１６の長手方向軸に対して概して横方向に配置され得る。

[0058]血液は、熱交換器要素２１８を通過した後、細長いシェルアパーチャ２２８を介して円筒形シェル２２０から出る。一部の実施形態では、細長いシェルアパーチャ２２８は細長いコアアパーチャ２２６から径方向反対側にあってよく、それにより、血液が円周方向に流れるようになる。血液はガス交換器要素２２２に入り、血液出口２１０に向かって円周方向へと通過する。

[0059]本発明の範囲から逸脱することなく、考察した例示の実施形態に対して種々の修正および追加を行うことができる。例えば、上述した実施形態は特定の特徴を示すが、本発明の範囲は、上述した特徴のすべては含まない特徴および実施形態の種々の組み合わせを有する実施形態も含む。

Claims (15)

1. 血液処理装置であって、
   血液入口および血液出口を有するハウジングであって、前記血液入口が前記ハウジングの内部まで延在する、ハウジングと、
   前記ハウジング内に同心状に配置されるコアであって、前記コアが、前記血液入口に流体連通されるコア内部を有し、前記コアが、外側表面と、前記外側表面内に形成されてコアの長手方向軸に概ね平行に延在する細長いコアアパーチャとを含み、前記細長いコアアパーチャが、前記コア内部から血液が出るのを許容するように構成される、コアと、
   前記コアの周りに配置される熱交換中空繊維であって、熱交換流体が前記熱交換中空繊維を通って流れることができ、前記細長いコアアパーチャを通った血液が前記熱交換中空繊維を横断して流れることができる、熱交換中空繊維と、
   前記熱交換中空繊維の周りに同心状に配置される円筒形シェルであって、前記円筒形シェルが、前記円筒形シェルから血液が出るのを許容するように構成される細長いシェルアパーチャを含む、円筒形シェルと、
   内側の前記円筒形シェルの周りに配置されるガス交換中空繊維であって、ガスが、前記ガス交換中空繊維を通って流れることができ、前記細長いシェルアパーチャを通った血液が、前記ガス交換中空繊維を横断して前記血液出口に向かって流れることができる、ガス交換中空繊維と
   を備え、
   前記熱交換中空繊維を横断する血液流れが実質的に円周方向となるように、前記シェルアパーチャが前記コアアパーチャの位置に対して実質的に径方向反対側の位置に配置される、血液処理装置。
2. 前記円筒形シェルが、血液に径方向の流れ成分を加えるように構成される複数のローブをさらに含む、請求項１に記載の血液処理装置。
3. 前記ガス交換中空繊維と前記ハウジングとの間に配置される細長い回収空間をさらに含み、前記回収空間が、前記血液出口に流体連通されて前記細長いシェルアパーチャに対して径方向反対側にある、請求項２に記載の血液処理装置。
4. 前記シェルアパーチャが、前記血液入口の位置の反対側の前記円筒形シェルの端部の近くに配置される、径方向に配置されるアパーチャを備え、前記径方向に配置されるアパーチャから出る血液が前記ガス交換中空繊維上を長手方向に流れる、請求項１に記載の血液処理装置。
5. 前記ハウジングが、前記ガス交換中空繊維上を通過する血液を回収してその血液を前記血液出口に向かわせるように構成される環状空間を画定する、請求項１に記載の血液処理装置。
6. 前記コアが、前記外側表面内に、互いに概ね平行に配置されて互いに極めて近接するように配置される一対の細長いコアアパーチャを含み、前記一対の細長いコアアパーチャの第１のコアアパーチャから出る血液が第１の円周方向に流れ、前記一対の細長いコアアパーチャの第２のコアアパーチャから出る血液が、前記第１の円周方向に対して概ね反対の第２の円周方向に流れる、請求項１に記載の血液処理装置。
7. 前記コアの前記外側表面が、前記熱交換器コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のコアリブを備える、請求項６に記載の血液処理装置。
8. 前記円筒形シェルが内側表面を有し、さらに、長手方向に延在する複数のシェルリブを前記円筒形シェルの前記内側表面上に有し、前記シェルリブは、前記コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、請求項７に記載の血液処理装置。
9. 前記熱交換器コアの前記外側表面が、前記熱交換器コアと前記熱交換中空繊維との間に空間を設けるように構成される複数の横断リブをさらに備える、請求項７に記載の血液処理装置。
10. 前記円筒形シェルが、前記一対の細長いコアアパーチャに対して径方向反対側に配置される細長いシェルアパーチャを備える、請求項６に記載の血液処理装置。
11. 血液処理装置であって、
    血液入口および血液出口を有する外側ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置され、前記血液入口に流体連通されるコア内部を有する熱交換器コアであって、前記熱交換器コアが、外側表面と、前記外側表面を通るように形成される細長いチャンネルとを含み、血液が、概ね円周方向流れの形態で前記コア内部から出ることができる、熱交換器コアと、
    前記熱交換器コアの周りに配置される熱交換中空繊維であって、熱交換流体が前記熱交換中空繊維を通って流れることができ、前記コアアパーチャから出る血液が前記熱交換中空繊維を横断して流れることができる、熱交換中空繊維と、
    前記熱交換中空繊維の周りに同心状に配置される円筒形シェルであって、前記円筒形シェルが、前記シェルの内側表面内に形成される細長いチャンネルを含み、さらに、前記細長いチャンネルの位置に対して概ね反対側にある円周方向位置に、前記血液出口の反対側の端部の近くに配置される、径方向に配置されるシェルアパーチャを含み、前記細長いチャンネルおよび前記シェルアパーチャが流体連通され、前記熱交換中空繊維上を通過する血液が、前記細長いチャンネル内に流れ込み、前記シェルアパーチャを通って前記円筒形シェルから流れ出る、円筒形シェルと、
    前記円筒形シェルの周りに配置されるガス交換中空繊維であって、ガスが、前記ガス交換中空繊維を通って流れることができ、前記円筒形シェルからの血液が、長手方向流れ経路において前記ガス交換中空繊維を横断して前記血液出口に向かって流れることができる、ガス交換中空繊維と
    を備える血液処理装置。
12. 前記円筒形シェルの前記内側表面が、血液に径方向成分を加えるように構成される複数のローブをさらに含む、請求項１１に記載の血液処理装置。
13. 前記熱交換器コアが、前記外側表面内に、互いに対して概ね平行に配置されて互いに極めて近接するように配置される一対の細長いコアアパーチャを含み、前記一対の細長いコアアパーチャの第１のコアアパーチャから出る血液が第１の円周方向に流れ、前記一対の細長いコアアパーチャの第２のコアアパーチャから出る血液が、前記第１の円周方向に対して概ね反対の第２の円周方向に流れる、請求項１１に記載の血液処理装置。
14. 前記コアの前記外側表面が、前記熱交換器コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、長手方向に延在する複数のコアリブを備える、請求項１１に記載の血液処理装置。
15. 前記円筒形シェルが内側表面を有し、さらに、長手方向に延在する複数のシェルリブを前記円筒形シェルの前記内側表面上に有し、前記シェルリブは、前記コアの周りの血液流れに径方向成分を加えるように構成される、請求項１４に記載の血液処理装置。

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