JP5477034B2 - Heat exchanger integrated oxygenator - Google Patents
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Description
本発明は熱交換器一体型人工肺に関し、特に、血液を体外において循環させる際、血液中から二酸化炭素を除去し、血液中へ酸素を付加し、血液の温度を調整することができる熱交換器一体型人工肺に関する。 The present invention relates to a heat exchanger integrated artificial lung, and in particular, when blood is circulated outside the body, heat exchange that can remove carbon dioxide from the blood, add oxygen to the blood, and adjust the temperature of the blood. The present invention relates to an integrated oxygenator.
特表平１１−５０８４７６号公報（特許文献１）には、全体に円筒形の熱交換器（多管式）と、熱交換器の下端に連通された血液入口マニホールドと、熱交換器の上端に連通された移行マニホールドと、熱交換器を同心に取り囲み移行マニホールドに連通された全体に円筒形の膜型酸素付加器と、膜型酸素付加器に連通された血液出口マニホールドとを備える人工肺が開示されている。特許文献１によれば、人工肺を構成している上記の各種機器を改良することにより、人工肺としての性能を向上させることができるとされている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-508476 (Patent Document 1) discloses a cylindrical heat exchanger (multi-tube type) as a whole, a blood inlet manifold communicated with the lower end of the heat exchanger, and the upper end of the heat exchanger. An oxygenator comprising: a transition manifold communicated with the heat exchanger; concentrically surrounding the heat exchanger; and a generally cylindrical membrane oxygenator communicated with the transition manifold; and a blood outlet manifold communicated with the membrane oxygenator Is disclosed. According to
本発明の目的は、血液の圧力損失を低減することができる熱交換器一体型人工肺を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heat exchanger-integrated oxygenator that can reduce blood pressure loss.
本発明の第１の局面に基づく熱交換器一体型人工肺は、熱交換器と、筒状コアと、バンドルと、血液出口ポートとを備えている。上記熱交換器は、一端側に血液入口ポートが配置される。上記筒状コアは、一端側から上記熱交換器が嵌挿される。上記筒状コアは、拡散部を他端側に有している。上記拡散部は、上記熱交換器の他端側に対向するように配設される。上記拡散部は、上記熱交換器の上記他端側から流出した血液の流れを筒径方向の外側に方向転換させる。 The heat exchanger-integrated oxygenator according to the first aspect of the present invention includes a heat exchanger, a cylindrical core, a bundle, and a blood outlet port. The heat exchanger has a blood inlet port disposed on one end side. The said heat exchanger is inserted by the said cylindrical core from one end side. The cylindrical core has a diffusion part on the other end side. The diffusion unit is disposed to face the other end side of the heat exchanger. The diffusion section changes the flow of blood flowing out from the other end side of the heat exchanger to the outside in the cylinder radial direction.
上記バンドルは、中空糸膜から構成されている。上記バンドルは、上記筒状コアの外表面を取り囲んでいる。上記バンドルは、上記拡散部の出口部から流出した上記血液が流れる。上記血液出口ポートは、上記バンドルに連通している。上記血液出口ポートは、上記バンドルを流れた上記血液を排出する。 The bundle is composed of a hollow fiber membrane. The bundle surrounds the outer surface of the cylindrical core. In the bundle, the blood flowing out from the outlet portion of the diffusion portion flows. The blood outlet port communicates with the bundle. The blood outlet port discharges the blood flowing through the bundle.
上記筒状コアの上記他端側における上記外表面には、複数のリブが設けられている。上記リブは、筒径方向外側に向かって突出している。上記リブは、上記筒状コアの上記他端側から上記筒状コアの上記一端に達しない長さで延在している。複数の上記リブにより上記筒状コアの上記外表面と上記バンドルとの間に形成された各隙間に、上記拡散部の上記出口部から流出した上記血液の一部が流れる。 A plurality of ribs are provided on the outer surface on the other end side of the cylindrical core. The rib protrudes outward in the cylinder radial direction. The rib extends from the other end side of the cylindrical core so as not to reach the one end of the cylindrical core. Part of the blood flowing out from the outlet portion of the diffusing portion flows in each gap formed between the outer surface of the cylindrical core and the bundle by the plurality of ribs.
本発明の第２の局面に基づく熱交換器一体型人工肺は、上記第１の局面に基づく熱交換器一体型人工肺において、上記熱交換器が、熱交換器ケースと、底部材と、複数の伝熱管と、熱交換媒体供給手段とを有している。上記底部材は、上記血液入口ポートを有している。上記底部材は、上記熱交換器ケースの一端に取り付けられる。上記伝熱管は、上記熱交換器ケースの内部に装填される。上記伝熱管は、上記底部材を通して一端から上記血液が流入される。上記熱交換媒体供給手段は、上記伝熱管の外表面に対して所定の熱交換媒体を供給する。 A heat exchanger-integrated oxygenator according to the second aspect of the present invention is the heat exchanger-integrated oxygenator according to the first aspect, wherein the heat exchanger includes a heat exchanger case, a bottom member, It has a plurality of heat transfer tubes and heat exchange medium supply means. The bottom member has the blood inlet port. The bottom member is attached to one end of the heat exchanger case. The heat transfer tube is loaded inside the heat exchanger case. The blood is introduced into the heat transfer tube from one end through the bottom member. The heat exchange medium supply means supplies a predetermined heat exchange medium to the outer surface of the heat transfer tube.
本発明によれば、血液の圧力損失を低減することができる熱交換器一体型人工肺を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat exchanger integrated artificial lung which can reduce the pressure loss of blood can be obtained.
本発明に基づいた実施の形態における熱交換器一体型人工肺について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。以下に説明する実施の形態において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。 A heat exchanger-integrated oxygenator according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the embodiments described below, the same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
（熱交換器一体型人工肺１）
（全体構成）
図１を参照して、熱交換器一体型人工肺１の全体構成について説明する。熱交換器一体型人工肺１は、第１ヘッダ１０、ハウジング２０、バンドル３０、筒状コア４０、第２ヘッダ６０、熱交換器ケース７０、管群８０、および底部材９０を備えている。第２ヘッダ６０においては、図中一部を破断して示しているが、実際には当該一部は連続している。
(Heat exchanger integrated oxygenator 1)
(overall structure)
With reference to FIG. 1, the whole structure of the heat exchanger integrated
熱交換器一体型人工肺１を構成する各種機器の詳細については以下に説明されるが、本発明における『ガス交換手段』は、第１ヘッダ１０に設けられたガス入口ポート２２と、バンドル３０と、第２ヘッダ６０に設けられたガス出口ポート２４とを含んで構成されている。本発明における『熱交換媒体供給手段』は、熱交換器ケース７０に設けられた熱交換媒体入口ポート７４と、熱交換器ケース７０に設けられた熱交換媒体出口ポート７６とを含んで構成されている。
Details of various devices constituting the heat exchanger-integrated
第１ヘッダ１０は、キャップ状に形成されている。第１ヘッダ１０には、法線方向に延びるガス入口ポート２２が設けられている。ガス入口ポート２２は、第１ヘッダ１０の内部に連通している。ガス入口ポート２２は、ガス（たとえば酸素ガス）を供給されるための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。
The
ハウジング２０は、筒状に形成されている。ハウジング２０は、他端２０ｂ側から第１ヘッダ１０に嵌挿される。
The
ハウジング２０の一端２０ａ側の外表面２１には、血液出口ポート２８が設けられている。血液出口ポート２８は、ハウジング２０の内部に連通している。血液出口ポート２８は、血液を患者に返すための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。
A
バンドル３０は、次述する筒状コア４０の外表面４１に、マット状に形成された中空糸膜を巻き付けられることにより筒状に形成されている。バンドル３０の他端３０ｂ側には、環状のシール部材３２が設けられている。バンドル３０の一端３０ａ側には、環状の他のシール部材３４が設けられている。ハウジング２０に設けられたガス入口ポート２２は、バンドル３０における中空糸膜の各内部に連通している（詳細は後述する）。バンドル３０は、筒状コア４０に巻き付けられた状態で、他端３０ｂ側からハウジング２０に嵌挿される。
The
筒状コア４０は、筒状に形成されている。筒状コア４０の他端４０ｂ側には、拡散部４８が設けられている。拡散部４８は、管群８０から流出した血液の流れを筒径方向の外側に方向転換させ、血液を筒径方向の外側に向かって拡散させる（詳細は、図４を参照して後述する）。拡散部４８は、紙面上下方向に延びる複数の支持リブ４６を介して、筒状コア４０の本体部側と繋がっている。拡散部４８は、筒状コア４０と一体的に成形してもよいし、別部品として成形した後に筒状コア４０に取り付けるようにしてもよい。拡散部４８の下側の中央部には、筒状コア４０の内部に向かって（紙面下方向）に突出する略円錐状の突出部４８Ｔが設けられている（図２０参照）。
The
筒状コア４０は、バンドル３０とともに他端４８ｂ側からハウジング２０に嵌挿される。筒状コア４０の他端４０ｂ側と、支持リブ４６と、拡散部４８とにより囲まれる部分（図２０における出口部４７参照）は、筒状コア４０の内部に連通している。当該部分（出口部４７）は、筒状コア４０とバンドル３０とがハウジング２０に嵌挿された状態で、バンドル３０における中空糸膜の各外表面に連通している（図２１参照）。筒状コア４０および拡散部４８のその他の詳細な構成については、図２０および図２１を参照して後述する。
The
ハウジング２０に、バンドル３０と筒状コア４０とが嵌挿された後、ハウジング２０の一端２０ａは、キャップ状の第２ヘッダ６０により塞がれる。第２ヘッダ６０は中央に開口部６０Ｈを有している。開口部６０Ｈには、次述する熱交換器ケース７０が嵌挿される。第２ヘッダ６０の下面側には、ガス出口ポート２４が設けられている。ガス出口ポート２４は、第２ヘッダ６０の内部に連通している。ガス出口ポート２４は、ガスをハウジング２０の内部から外部に排出するための所定のチューブ（図示せず）に連結されていてもよい。
After the
熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の外表面７１には、熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とが取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、筒径方向反対側に位置している。熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、熱交換器ケース７０の内部に連通している。
A heat exchange
熱交換媒体入口ポート７４は、所定の温度に設定された熱交換媒体（たとえば水）を熱交換器ケース７０の内部に供給するための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。熱交換媒体出口ポート７６は、熱交換器ケース７０の内部から熱交換媒体を外部に排出するための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。熱交換器ケース７０のその他の詳細な構成については、図１４を参照して後述する。
The heat exchange
管群８０は複数の微細な伝熱管８から構成される。複数の伝熱管８は、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに沿って略円柱形状に束ねられる。複数の伝熱管８は、束ねられた状態で管群８０として熱交換器ケース７０の内部に装填される。管群８０のその他の詳細な構成については、図１４を参照して後述する。
The
底部材９０は、キャップ状に形成されている。熱交換器ケース７０に管群８０が装填された後、熱交換器ケース７０の一端７０ａに底部材９０が嵌め込まれる。
The
底部材９０の外周面（９３ｄ）には、法線方向に延びる血液入口ポート９８が設けられている。底部材９０は、熱交換器ケース７０に嵌め込まれた状態で、伝熱管８の各内部と連通している。血液入口ポート９８は、血液を患者から送られるための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。底部材９０のその他の詳細な構成については、図５〜図７を参照して後述する。
A
図２を参照して、第１ヘッダ１０、ハウジング２０、バンドル３０（図１参照）、筒状コア４０（図１参照）、第２ヘッダ６０、熱交換器ケース７０、管群８０（図１参照）、および底部材９０を組み合わせることにより、熱交換器一体型人工肺１が構成されている。
Referring to FIG. 2,
（熱交換器一体型人工肺１の機能）
図３および図４を参照して、熱交換器一体型人工肺１の機能について説明する。まず図３を参照して、熱交換器一体型人工肺１に供給される熱交換媒体の流れについて説明する。矢印ＡＲ１０および矢印ＡＲ１１に示すように、熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０の内部に所定の温度の熱交換媒体が供給される。矢印ＡＲ１２〜矢印ＡＲ１４に示すように、熱交換器ケース７０の内部に到達した熱交換媒体は、筒軸と平行な方向（紙面上下方向）に広がり（詳細は図１４を参照して後述する）、管群８０における伝熱管８の外表面に接触する。
(Function of heat exchanger integrated oxygenator 1)
The function of the heat exchanger-integrated
熱交換媒体は、複数の伝熱管８の各外表面間に形成された隙間を通って、矢印ＡＲ１５に示す方向に流れる。熱交換媒体は、伝熱管８の内部に流れる血液（詳細は次述する）と熱交換する。血液と熱交換した熱交換媒体は、矢印ＡＲ１６に示すように、熱交換媒体出口ポート７６に到達する。熱交換媒体は、矢印ＡＲ１７に示すように、熱交換媒体出口ポート７６から外部に排出される。
The heat exchange medium flows in a direction indicated by an arrow AR15 through a gap formed between the outer surfaces of the plurality of
次に図４を参照して、熱交換器一体型人工肺１に供給される血液の流れおよびガス（ここでは酸素ガスとする）の流れについて説明する。矢印ＡＲ３０に示すように、血液入口ポート９８から底部材９０の内部に血液が供給される。矢印ＡＲ３１に示すように、底部材９０の内部を流れた血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。矢印ＡＲ３２に示すように、血液は、紙面下方から紙面上方に向かって流れる。上述のとおり、伝熱管８の内部に流れる血液は、熱交換媒体と熱交換する。
Next, with reference to FIG. 4, the flow of blood and gas (here, oxygen gas) supplied to the heat exchanger-integrated
伝熱管８の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに接触し、矢印ＡＲ３３に示すように筒径方向外側に向かって方向転換する。方向転換した血液は、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。血液は、各中空糸膜間に形成された隙間を通って、矢印ＡＲ３４および矢印ＡＲ３５に示す方向に流れる。
The blood that has reached the
一方で、矢印ＡＲ２０および矢印ＡＲ２１に示すように、ガス入口ポート２２から、第１ヘッダ１０とバンドル３０の他端３０ｂとの間の空間に酸素ガスが供給される。その後、酸素ガスは、矢印ＡＲ２２および矢印ＡＲ２３に示すように、バンドル３０における中空糸膜の内部を通って紙面上方から紙面下方に向かって流れる。
On the other hand, oxygen gas is supplied from the
中空糸膜の外表面上を矢印ＡＲ３４および矢印ＡＲ３５に示す方向に流れる血液と、中空糸膜の内部を矢印ＡＲ２２および矢印ＡＲ２３に示す方向に流れる酸素ガスとの間には、酸素の分圧差と二酸化炭素の分圧差とが生じている。当該分圧差により、中空糸膜を挟んでガス交換が行なわれる。血液中においては、二酸化炭素の量は減少し、酸素の量が増加する。酸素ガス中においては、二酸化炭素の量が増加し、酸素の量が減少する。 There is a partial pressure difference of oxygen between the blood flowing on the outer surface of the hollow fiber membrane in the direction indicated by the arrows AR34 and AR35 and the oxygen gas flowing in the direction indicated by the arrows AR22 and AR23 within the hollow fiber membrane. There is a difference in the partial pressure of carbon dioxide. Due to the partial pressure difference, gas exchange is performed across the hollow fiber membrane. In blood, the amount of carbon dioxide decreases and the amount of oxygen increases. In oxygen gas, the amount of carbon dioxide increases and the amount of oxygen decreases.
矢印ＡＲ３６に示すように、血液は血液出口ポート２８から外部へ排出される。矢印ＡＲ２４に示すように、酸素ガスはガス出口ポート２４から外部へ排出される。
As indicated by an arrow AR36, the blood is discharged from the
以上説明したように、熱交換器一体型人工肺１によれば、血液を体外において循環させる際、血液中から二酸化炭素を除去し、血液中へ酸素を付加し、血液の温度を調整することが可能となる。二酸化炭素と酸素とのガス交換を例に説明したが、熱交換器一体型人工肺１によれば、血液中の他の成分と、他のガスとのガス交換を行なうことも可能である。
As described above, according to the heat exchanger integrated
（底部材９０）
図５〜図７を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる底部材９０について詳細に説明する。主として図５を参照して、底部材９０は、環状壁９３と、底面９６と、血液入口ポート９８と、突起９５とを有している。
(Bottom member 90)
With reference to FIGS. 5-7, the
環状壁９３は、外壁９２と内壁９４とから構成されている。外壁９２と内壁９４との間に、熱交換器ケース７０（図３参照）の一端７０ａが液密状に嵌め込まれる。底面９６は、伝熱管８の一端８ａに対向する（図３参照）。図７を参照して、底面９６は、外壁９２の（紙面下方側の）端部９２ａおよび内壁９４の（紙面下方側の）端部９４ａを液密状に塞ぐように配置されている。
The
図５を再び参照して、血液入口ポート９８は、管状に形成されている。血液入口ポート９８は、環状壁９３における外壁９２の外周面９３ｄから、法線方向９１に沿って延在している。血液入口ポート９８は、血液入口ポート９８の管軸と、底面９６とが平行になるように延在している。
Referring again to FIG. 5, the
底部材９０が熱交換器ケース７０（図３参照）に嵌め込まれることにより、底部材９０の内部に液密状の空間Ｓが形成される。血液入口ポート９８の内部９８ｃは、外壁９２に設けられた開口部９２Ｈと、内壁９４に設けられた開口部９４Ｈ（図６，図７参照）とを通じて、空間Ｓに連通している。
By fitting the
突起９５は、環状壁９３における内壁９４の内周面９３ｃに設けられている。突起９５は、法線方向９１上において、血液入口ポート９８と対向している。突起９５の先端部９５ａは、底面９６から起立している。突起９５の側面は、内周面９３ｃと連続している。突起９５の側面は、内周面９３ｃから突起９５の先端部９５ａに向かうにつれ、血液入口ポート９８に向かってなだらかな円弧を描くように形成されている。
The
（作用・効果）
図６を参照して、血液入口ポート９８の一端９８ａ側から血液が供給される。血液は、内部９８ｃの中を流れた後、空間Ｓに到達する。血液は、突起９５に接触した後、突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液は、矢印ＡＲ９９ａおよび矢印ＡＲ９９ｂに示すように、２つの流れに分けられる。血液は、空間Ｓの内部を、内周面９３ｃに沿って血液入口ポート９８側に向かって流れる。空間Ｓの内部が血液により満たされた後、血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。
(Action / Effect)
Referring to FIG. 6, blood is supplied from one
ここで仮に、底部材９０が突起９５を有していないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液は、空間Ｓに到達した後、対向する内周面９３ｃに接触する。当該接触の後、血液は内周面９３ｃに沿って急激に方向転換させられる。当該接触および急激な方向転換により、血液に圧力損失が生じる（縮拡流現象）。当該接触および急激な方向転換により、一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。
If the
底部材９０によれば、血液は突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、底部材９０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
（底部材９０Ａ）
図８および図９を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ａ（底部材９０の第１変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０との相違点についてのみ説明する。
(
With reference to FIG. 8 and FIG. 9, the
底部材９０Ａにおいては、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、好ましくは、略同一平面上に配設される。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、（法線方向９１と直交する方向に）溝部９６ｃに向かうにつれ、徐々に傾斜するように断面略Ｖ字形状に形成されていてもよい。
In the
底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、法線方向９１に直交する方向に所定の間隔を空けて配置されている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、外壁９２と内壁９４との間に熱交換器ケース７０（図３参照）の一端７０ａが嵌め込まれることにより、伝熱管８の一端８ａに対向する。
The bottom
溝部９６ｃは、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの法線方向９１寄りの各端部から、熱交換器ケース７０が嵌め込まれる側とは反対側に向かって（紙面下方に向かって）断面略Ｕ字形状に形成されている。溝部９６ｃは、法線方向９１に沿って、血液入口ポート９８側の外壁９２から、突起９５側の内壁９４まで延在している。血液入口ポート９８の内部９８ｃは、溝部９６ｃに連通している。
The
底部材９０Ａによれば、上述の底部材９０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ａに供給された血液は、空間Ｓに到達し、溝部９６ｃを流れる。血液は、突起９５に接触した後、２つの流れに分けられる。血液は、突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液は、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を、内周面９３ｃに沿って血液入口ポート９８側に向かって流れる。溝部９６ｃを流れる血液の向きと、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液の向きとは反対方向である。
According to the
ここで仮に、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液と、突起９５により方向転換させられる血液とは、空間Ｓの内部において相互に接触する（ぶつかり合う）。当該接触により、血液に乱流が生じる。当該接触により、圧力損失が生じる場合もある。
Here, if the
底部材９０Ａによれば、溝部９６ｃを流れる血液と、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液とは、高さ方向にずれた場所を流れるため、相互に接触する機会が少なくなっている。底部材９０Ａによれば、血液に乱流が生じることおよび血液に圧力損失が生じることを抑制できる。
According to the
加えて、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていることにより、底部材９０Ａにおける空間Ｓの容積は、上述の底部材９０における空間Ｓの容積よりも小さくすることが可能となる。底部材９０Ａの溝部９６ｃの最も突出した部分（紙面下方側の部分）における高さ方向（図９紙面上下方向）の位置が、底部材９０における底面９６の高さ方向の位置と同一とする。
In addition, since the
この場合、底部材９０Ａにおける空間Ｓの容積は、上述の底部材９０における空間Ｓの容積よりも小さくなる。空間Ｓを満たすために必要な血液の量は、底部材９０よりも底部材９０Ａの方が小さくなる。底部材９０Ａによれば、血液のプライミングボリュームが小さくなる。したがって、プライミング液が少なくなり、血液の希釈を少なくすることが可能となる。
In this case, the volume of the space S in the
血液のプライミングボリュームが小さくなることにより、患者への負担を軽減することも可能となる。結果として、底部材９０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
By reducing the blood priming volume, it is possible to reduce the burden on the patient. As a result, by using the
なお、底部材９０Ａは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ａは、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとを上述のように有していることにより、血液のプライミングボリュームを小さくできる等の効果を得ることが可能となる。
Note that the
（底部材９０Ｂ）
図１０は、図８におけるＸ−Ｘ線に関する矢視断面図に相当している。図１０を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｂ（底部材９０の第２変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０Ａとの相違点についてのみ説明する。
(
FIG. 10 corresponds to a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. With reference to FIG. 10, the
底部材９０Ｂにおいては、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜している。具体的には、血液入口ポート９８が設けられている側において、底上部９６ａおよび底上部９６ｂと、伝熱管８の一端８ａとの間には、距離Ｈ２が規定されている。一方、血液入口ポート９８が設けられている側の反対側において、底上部９６ａおよび底上部９６ｂと、伝熱管８の一端８ａとの間には、距離Ｈ１が規定されている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、距離Ｈ２が距離Ｈ１よりも小さくなるように傾斜している。
In the
底部材９０Ｂによれば、上述の底部材９０および上述の底部材９０Ａにより得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ｂに供給された血液は、空間Ｓに到達する。血液は、矢印ＡＲ９０に示すように、突起９５により紙面上方（および紙面鉛直方向）に向かって緩やかに方向転換させられる。血液は、矢印ＡＲ９１〜矢印ＡＲ９４に示すように、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる。ここで、伝熱管８の熱効率を向上させるという観点からは、血液は、矢印ＡＲ９１〜矢印ＡＲ９４に示す方向に均等な流量で流れることが望ましい。
According to the
ここで仮に、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜していないとすると、血液は矢印ＡＲ９１側に多く流れてしまう。血液が方向転換した後において、血液が矢印ＡＲ９１側に到達するまでの距離は、血液が矢印ＡＲ９４側に到達するまでの距離に比べて短い。矢印ＡＲ９１側における血液の圧力が、矢印ＡＲ９４側における血液の圧力よりも高くなるからである。
If the bottom
底部材９０Ｂによれば、空間Ｓは矢印ＡＲ９１側の方が広く、矢印ＡＲ９４側の方が狭くなるように、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜している。この傾斜により、矢印ＡＲ９４側に行くほど、血液の流れに上向き（紙面上方向）の成分が生じるようになる。このため、矢印ＡＲ９１側に血液が多く流れることを抑制することが可能となる。底部材９０Ｂによれば、複数の伝熱管８に対してより均等に近い配分で血液を流入させることが可能となる。結果として、底部材９０Ｂを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
なお、底部材９０Ｂは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ｂは、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとを上述のように有していることにより、血液のプライミングボリュームを小さくできる等の効果を得ることが可能となる。
Note that the
（底部材９０Ｃ）
図１１を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｃ（底部材９０の第３変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０との相違点についてのみ説明する。
(Bottom member 90C)
With reference to FIG. 11, the bottom member 90C (third modification of the bottom member 90) that can be used in the heat exchanger-integrated
底部材９０Ｃは、環状壁９３と、底面９６と、血液入口ポート９８と、リブ９６Ｌと、リブ９６Ｒとを有している。底部材９０Ｃは、上述の底部材９０における突起９５（図５参照）を有していない。
The bottom member 90C has an
リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、底面９６の表面上に設けられている。リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、環状壁９３に沿うように湾曲する円弧状に形成されている。リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、底面９６の表面上において、血液入口ポート９８の内部９８ｃを法線方向９１に投影することにより得られる投影領域９６Ｔを含まない位置に起立している。
The
底部材９０Ｃによれば、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ｃに供給された血液は、空間Ｓに到達した後、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒに接触することなく、対向する内周面９３ｃに接触する。血液は、方向転換させられた後、矢印ＡＲ９６Ｌ１，ＡＲ９６Ｒ１に示すように内周面９３ｃに沿って流れる血液と、矢印ＡＲ９６Ｌ２，ＡＲ９６Ｒ２に示すようにリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒの内側に沿って流れる血液とに分けられる。血液は、空間Ｓの内部を血液入口ポート９８側に向かって流れる。空間Ｓの内部が血液により満たされた後、血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。
According to the bottom member 90C, the following effects can be obtained. After the blood supplied to the bottom member 90C from the one
ここで仮に、底部材９０Ｃがリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを有していないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液のほとんどは、対向する内周面９３ｃに沿って、底面９６の外周側を流れる。空間Ｓを流れる血液の量は、底面９６の外周側が多く、底面９６の内周側が少なくなる。空間Ｓの内部においては、外周側の血液の圧力が、内周側の血液の圧力に比べて高くなる。血液は、外周側に配置される伝熱管８に多く流入し、内周側に配置される伝熱管８に少なく流入する。伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じ、伝熱管８による熱交換の効率が低下する。
Here, if the bottom member 90C does not have the
底部材９０Ｃによれば、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒが設けられていることにより、血液は、内周面９３ｃに沿って流れる血液と、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒの内側に沿って流れる血液とに分配される。伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じることを抑制でき、伝熱管８による熱交換の効率が低下することを抑制できる。結果として、底部材９０Ｃを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the bottom member 90C, the
なお、底部材９０Ｃは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ｃは、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを上述のように有していることにより、伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じることを抑制できる等の効果を得ることが可能となる。
Note that the
（底部材９０Ｄ）
図１２を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｄ（底部材９０の第４変形例）について説明する。ここでは、底部材９０Ｃとの相違点についてのみ説明する。底部材９０Ｄにおいては、底面９６に、上述の底部材９０Ａと同様に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａの表面に、リブ９６Ｌが配設されている。底上部９６ｂの表面に、リブ９６Ｒが配設されている。
(
With reference to FIG. 12, the
底部材９０Ｄによれば、上述の底部材９０Ｃにより得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。底部材９０Ｄによれば、溝部９６ｃを流れる血液と、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液とは、高さ方向にずれた場所を流れるため、相互に接触する機会が少なくなっている。血液に乱流および圧力損失が生じることを抑制できる。加えて、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていることにより、血液のプライミングボリュームを小さくすることが可能となる。結果として、底部材９０Ｄを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
（底部材９０Ｅ）
図１３を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｅ（底部材９０の第５変形例）について説明する。底部材９０Ｅは、上述の底部材９０Ｂの構成に加え、さらに底部材９０Ｃと同様なリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを有している。
(Bottom member 90E)
With reference to FIG. 13, the bottom member 90E (5th modification of the bottom member 90) which can be used for the heat exchanger integrated
具体的には、底部材９０Ｅにおいては、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、上述の底部材９０Ｂと同様に傾斜している。底上部９６ａの表面に、リブ９６Ｌが配設されている。底上部９６ｂの表面に、リブ９６Ｒが配設されている。
Specifically, in the bottom member 90E, the
底部材９０Ｅによれば、上述の底部材９０Ｂと同様な効果に加え、さらに底部材９０Ｃと同様な効果を得ることが可能となる。結果として、底部材９０Ｅを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the bottom member 90E, in addition to the same effects as the above-described
（熱交換器ケース７０・管群８０）
図１４および図１５を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる熱交換器ケース７０および管群８０について説明する。まず図１４を参照して、上述のとおり、熱交換器ケース７０の内部には管群８０として複数の伝熱管８が装填される。熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の外表面７１に、熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とが取り付けられている。
(
A
熱交換媒体入口ポート７４は、直管状の形状を有している。熱交換媒体入口ポート７４は、管軸７４ｃの延長線が、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに交差するように取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４は、管軸７４ｃの延長線が、伝熱管８の他端８ｂ側に向かうように取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４は、伝熱管８の外表面に向かって所定の熱交換媒体を供給する。
The heat exchange
熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、熱交換器ケース７０の筒径方向反対側に位置している。熱交換媒体出口ポート７６は、伝熱管８の外表面に向かって供給された熱交換媒体を、熱交換器ケース７０の外部に排出する。
The heat exchange
熱交換媒体出口ポート７６は、熱交換媒体入口ポート７４と同様に直管状の形状を有していてもよい。熱交換媒体出口ポート７６は、管軸７６ｃの延長線が、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに交差するように取り付けられていてもよい。熱交換媒体出口ポート７６は、管軸７６ｃの延長線が、伝熱管８の他端８ｂ側に向かうように取り付けられていてもよい。
The heat exchange
複数の伝熱管８は、熱交換器ケース７０の筒軸方向に沿って略円柱形状に束ねられた状態で、熱交換器ケース７０の内部に管群８０として装填される。底部材９０を通して、伝熱管８の一端８ａから伝熱管８の内部に血液が流入する。
The plurality of
複数の伝熱管８は、束ねられた状態において、円周部８１と第１弦状部８２とを有している。円周部８１は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、熱交換器ケース７０の内部に複数の伝熱管８（管群８０）が装填されたとき、熱交換器ケース７０の内表面７２に対してわずかな距離を隔てて配置される部分である。ここで言うわずかな距離とは、たとえば約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍを意味する。ここで言う約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍとは、伝熱管８の配列によって差が生じるが、最も大きな間隔でたとえば約２．０ｍｍという意味である。第１弦状部８２は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、円周部８１の描く円弧よりも筒径方向中心側に距離Ｈ７２Ｌだけ後退している部分である。距離Ｈ７２Ｌは、たとえば約４．０ｍｍ〜約５．０ｍｍである。
The plurality of
第１弦状部８２は、伝熱管８の一端８ａ側から伝熱管８の他端８ｂ側に向かって延在している。図１５を参照して、第１弦状部８２は、所定の幅Ｗ７２Ｌを有している。幅Ｗ７２Ｌは、熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４より大きく設定されているとよい。
The
束ねられた状態の複数の伝熱管８は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とが対向するように、熱交換器ケース７０の内部に装填される。図１４を参照して、第１弦状部８２の両端は、シール部材７ａおよびシール部材７ｂにより塞がれている。
The plurality of
（作用・効果）
図１４を参照して、上述のとおり、熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０に所定の温度の熱交換媒体（たとえば水）が供給される。矢印ＡＲ７１に示すように、熱交換媒体入口ポート７４の内部を流れた熱交換媒体は、熱交換器ケース７０の内部に到達する。矢印ＡＲ７１〜矢印ＡＲ７３に示すように、熱交換媒体は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触する。
(Action / Effect)
Referring to FIG. 14, as described above, a heat exchange medium (for example, water) having a predetermined temperature is supplied from heat exchange
仮に、束ねられた状態の複数の伝熱管８が、第１弦状部８２を有していないとすると、伝熱管８と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とは密着する。熱交換媒体入口ポート７４から供給された熱交換媒体のほとんどは、筒軸方向に広がることなく伝熱管８の一端８ａ側にのみ接触する。熱交換媒体のほとんどは、伝熱管８の一端８ａ側の外表面のみを流れた後、熱交換媒体出口ポート７６から熱交換器ケース７０の外部へと排出される。熱交換媒体と、管群８０における伝熱管８の外表面との接触面積が減少し、熱交換の効率が低下する。
If the plurality of
束ねられた状態の複数の伝熱管８が第１弦状部８２を有していることにより、第１弦状部８２において、熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触することができる。熱交換媒体と、管群８０における伝熱管８の外表面との接触面積が大きくなるため、熱交換の効率を向上させることができる。結果として、上記のような熱交換器ケース７０および管群８０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
Since the plurality of
熱交換媒体を、管群８０における伝熱管８の外表面のより全体にわたって接触可能にするために、第１弦状部８２における上記所定の距離Ｈ７２Ｌを最適化するとよい。距離Ｈ７２Ｌは、熱交換器ケース７０の大きさ、血液の流量、または熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４の大きさなどに応じて最適化される。
In order to allow the heat exchange medium to contact the entire outer surface of the
（熱交換器ケース７０Ａ・管群８０）
図１６を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ａ（熱交換器ケース７０の第１変形例）、および管群８０について説明する。ここでは、熱交換器ケース７０との相違点についてのみ説明する。管群８０については、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。
(
A
熱交換器ケース７０Ａにおいては、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０Ａの内表面７２Ｌが、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。略テーパー状に形成された内表面７２Ｌは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側から熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側に向かうにつれ、内表面７２Ｌと第１弦状部８２との間の距離Ｈ７２Ｌが、徐々に短くなっている。換言すると、内表面７２Ｌと第１弦状部８２との間の距離Ｈ７２Ｌは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の方が広く、熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側の方が狭い。
In the
熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、上述の熱交換器ケース７０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。熱交換媒体入口ポート７４から供給された熱交換媒体は、矢印ＡＲ７１ａ〜矢印ＡＲ７３ａに示すように、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。
According to the
熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）と第１弦状部８２との間の筒径方向の距離Ｈ７２Ｌは、矢印ＡＲ７１ａ側に比べ、矢印ＡＲ７３ａ側の方が小さくなるように、内表面７２Ｌはテーパ状に傾斜して形成される。この傾斜により、熱交換媒体の流れには、矢印ＡＲ７３側に行くほど伝熱管８に対して略直交する方向（紙面左右方向）の成分が生じるようになる。
The distance H72L in the cylinder radial direction between the inner surface 72 (72L) of the
したがって、矢印ＡＲ７３ａ側に流れる熱交換媒体は、矢印ＡＲ７３ｂに示すように、伝熱管８に対して略直交する方向（紙面左右方向）に伝熱管８の外表面を流れる。同様に、矢印ＡＲ７１ａおよび矢印ＡＲ７２ａ側に流れる熱交換媒体も、矢印ＡＲ７１ｂおよび矢印ＡＲ７２ｂに示すように、伝熱管８に対して略直交する方向に伝熱管８の外表面を流れる。伝熱管８の全体に対して、熱交換媒体が略直交するように流れるため、高い熱交換効率を得ることが可能となる。
Therefore, the heat exchange medium flowing on the arrow AR73a side flows on the outer surface of the
伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより直交に近い方向に流れ、伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより均一に流れるようにするために、熱交換器ケース７０Ａの大きさ、血液の流量、または熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４の大きさなどに応じて、熱交換器ケース７０Ａの内表面７２Ｌのテーパー形状、および管群８０における第１弦状部８２の幅Ｗ７２Ｌなどを最適化するとよい。
The size of the
一般的に、伝熱管を熱交換器として利用する場合、熱交換の効率の観点から、伝熱管の内部における被熱交換媒体（血液など）の流れる方向と、伝熱管の外表面における熱交換媒体の流れる方向とは、逆向き（向流）であるか、若しくは直交している（直交流）ことが望ましい。 In general, when using a heat transfer tube as a heat exchanger, from the viewpoint of heat exchange efficiency, the direction in which the heat exchange medium (blood, etc.) flows inside the heat transfer tube and the heat exchange medium on the outer surface of the heat transfer tube It is desirable that the flow direction is opposite (counterflow) or orthogonal (crossflow).
一般的な熱交換器ケースは、使用者の利便性から、熱交換器ケース７０Ａと同様に、熱交換器ケースの一端側に熱交換媒体入口ポート（７４）および熱交換媒体出口ポート（７６）が取り付けられる。このような一般的な熱交換器ケースにおいて上記の向流を得るためには、熱交換器ケースに供給された熱交換媒体を、熱交換器ケースの他端側（熱交換器ケース７０Ａにおける他端７０ｂ側）にまで案内するための所定の別部品が必要になる。当該別部品は、熱交換器ケースの内部または外表面に設けられる。別部品を設けることにより、熱交換器ケースの体積増大や、製造コストの上昇を招く。
A general heat exchanger case has a heat exchange medium inlet port (74) and a heat exchange medium outlet port (76) on one end side of the heat exchanger case, as with the
熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、内表面７２Ｌが略テーパー状に形成されていることにより、別部品を設けることなく容易に直交流を得ることができる。熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、上記の向流と同等若しくはそれ以上の高い熱交換効率を容易に得ることが可能となる。結果として、熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
（熱交換器ケース７０Ａ・管群８０Ａ）
図１７および図１８を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ａ、および管群８０Ａ（管群８０の変形例）について説明する。熱交換器ケース７０Ａについては、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。ここでは、管群８０との相違点についてのみ説明する。
(
With reference to FIGS. 17 and 18, a
主として図１７を参照して、管群８０Ａにおいては、複数の伝熱管８が第２弦状部８３をさらに有している。第２弦状部８３は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、円周部８１の描く円弧よりも筒径方向中心側に距離Ｈ７２Ｒだけ後退している部分である。第２弦状部８３は、第１弦状部８２の筒径方向反対側に位置している。
Referring mainly to FIG. 17, in
第２弦状部８３は、伝熱管８の一端８ａ側から伝熱管８の他端８ｂ側に向かって延在している。図１８を参照して、第２弦状部８３は、所定の幅Ｗ７２Ｒを有している。幅Ｗ７２Ｒは、熱交換媒体出口ポート７６の管径Ｗ７６より大きく設定されているとよい。
The
束ねられた状態の複数の伝熱管８は、上述のとおり、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とが対向するように、熱交換器ケース７０の内部に装填される。これにより、第２弦状部８３と、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｒ）とが対向している。図１７を参照して、第２弦状部８３の両端は、シール部材７ｃおよびシール部材７ｄにより塞がれている。
As described above, the plurality of
熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａによれば、上述の熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０Ａに供給された熱交換媒体は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触する。
According to the
熱交換媒体は、伝熱管８の外表面を流れた後、矢印ＡＲ７１ｃ〜矢印ＡＲ７３ｃに示すように、第２弦状部８３と、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｒ）との間に流れ込む。
After the heat exchange medium flows on the outer surface of the
束ねられた状態の複数の伝熱管８が第２弦状部８３を有していることにより、伝熱管８の外表面を矢印ＡＲ７１ｂ〜矢印ＡＲ７３ｂに示す方向に流れる熱交換媒体は、伝熱管８に対して（熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０に比べて）より直交に近い方向に伝熱管８の外表面を流れることができる。
Since the plurality of
熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａによれば、より高い熱交換効率を得ることが可能となる。結果として、熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。上記においては、熱交換器ケース７０Ａと管群８０Ａとを組み合わせる態様について説明したが、上述の熱交換器ケース７０と管群８０Ａとを組み合わせてもよい。具体的には、内表面７２Ｌが筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されていない熱交換器ケース７０と、第１弦状部８２および第２弦状部８３を有する管群８０Ａとを組み合わせてもよい。
According to the
（熱交換器ケース７０Ｂ・管群８０Ａ）
図１９を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ｂ（熱交換器ケース７０の第２変形例）、および管群８０Ａについて説明する。ここでは、熱交換器ケース７０Ａとの相違点についてのみ説明する。管群８０Ａについては、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。
(
A
熱交換器ケース７０Ｂにおいては、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０Ｂの内表面７２Ｒが、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。略テーパー状に形成された内表面７２Ｒは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側から熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側に向かうにつれ、内表面７２Ｒと第２弦状部８３との間の距離Ｈ７２Ｒが、徐々に短くなっている。換言すると、内表面７２Ｒと第２弦状部８３との間の距離Ｈ７２Ｒは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の方が広く、熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側の方が狭い。
In the
熱交換器ケース７０Ｂおよび管群８０Ａによれば、上述の熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。
According to the
伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより直交に近い方向に流れ、伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより均一に流れるようにするために、熱交換器ケース７０Ｂの大きさ、血液の流量、または熱交換媒体出口ポート７６の管径Ｗ７６の大きさなどに応じて、熱交換器ケース７０Ｂの内表面７２Ｒのテーパー形状、および管群８０Ａにおける第２弦状部８３の幅Ｗ７２Ｒなどを最適化するとよい。
The size of the
熱交換器ケース７０Ｂおよび管群８０Ａは、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃを挟んで左右対称に構成されていてもよい。当該構成により、チューブの接続時等に、入口および出口の区別をする必要が無いため、使用者の利便性を向上させることができる。
The
（筒状コア４０）
図２０および図２１を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる筒状コア４０について説明する。図２１においては、図示上の便宜のために、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０とがやや離間して示されているが、実際にはこれらは密着している。
(Tubular core 40)
With reference to FIG. 20 and FIG. 21, the
主として図２０を参照して、上述のとおり、筒状コア４０は、筒状に形成されている。筒状コア４０は、一端４０ａ側に円形の開口部４０Ｈａと、他端４０ｂ側に円形の開口部４０Ｈｂとを有している。開口部４０Ｈｂの口径は、開口部４０Ｈａの口径より小さく設定されている。
Referring mainly to FIG. 20, as described above, the
筒状コア４０の他端４０ｂ側の外表面４１には、開口部４０Ｈｂに向かって筒径方向内側に延在するエルボ部４２が設けられている。エルボ部４２の表面に、筒軸４０ｃと平行な方向（紙面上下方向）に延びる薄板状の複数の支持リブ４６が設けられている。支持リブ４６により、拡散部４８とエルボ部４２の表面とが繋がっている。
The
拡散部４８は、突出部４８Ｔと、基台部４８Ｂとを有している。基台部４８Ｂは略円柱状に形成されている。突出部４８Ｔは、基台部４８Ｂの（紙面下方側における）中央部の表面から、筒状コア４０の開口部４０Ｈｂに向かって突出する略円錐状に形成されている。突出部４８Ｔの中央部付近は、なだらかな凸面を形成しているとよい（図２０参照）。
The
筒状コア４０の他端４０ｂ側における外表面４１（筒状コア４０におけるエルボ部４２の表面）は、エルボ部４２において全周にわたってＲ面取り処理が施されている。換言すると、筒状コア４０の一端４０ａから筒状コア４０の他端４０ｂに向かうにつれ、エルボ部４２における外径が徐々に小さくなるように構成されている。
The
（作用・効果）
図２１を参照して、上述のとおり、伝熱管８（図４参照）の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに向かって流れ出る。血液は、突出部４８Ｔに接触した後、筒径方向の外側に向かうように流れる方向を変える。
(Action / Effect)
Referring to FIG. 21, as described above, blood that has reached the
血液は、エルボ部４２と、基台部４８Ｂと、支持リブ４６とに囲まれる出口部４７から排出され、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、矢印ＡＲ４１に示すように、エルボ部４２における外表面４１に沿って緩やかな円弧を描きながら中空糸膜の外表面に接触する。血液は、中空糸膜の間に形成されている隙間を流れる。
The blood is discharged from the
仮に、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていないとすると、出口部４７から排出された血液のすべては、中空糸膜の外表面に直交する方向に流れ、中空糸膜の外表面に対して正面から接触する。これにより、血液に圧力損失が生じる。一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。
If the R chamfering process is not performed in the
筒状コア４０によれば、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていることにより、血液は緩やかに方向転換することが可能となる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、筒状コア４０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
（筒状コア４０Ａ）
図２２を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる筒状コア４０Ａ（筒状コア４０の変形例）について説明する。ここでは、筒状コア４０との相違点についてのみ説明する。図２２においては、図示上の便宜のために、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０とがやや離間して示されているが、実際には、後述する隙間Ｓ４２を除いてこれらは密着している。
(
With reference to FIG. 22, a
筒状コア４０Ａにおいては、他端４０ｂ側の外表面４１に、複数のリブ４４が設けられている。リブ４４は、外表面４１から筒径方向の外側に向かって突出している。リブ４４の高さは、他端４０ｂ側から一端４０ａ側に向かうにつれ、頂部４４Ｔに向かって高くなり、頂部４４Ｔを起点として、以降緩やかに低くなるように構成されているとよい。
In the
リブ４４は、筒状コア４０の他端４０ｂ側から筒軸４０ｃと略平行な方向に延在している。リブ４４は、筒状コア４０Ａの他端４０ｂ側を起点に、筒状コア４０の一端４０ａに達しない長さ４４Ｈをもって延在している。リブ４４は、周方向に所定の間隙を空けて並んでいる。
The
リブ４４により、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０における中空糸膜との間には、筒軸４０ｃと略平行な方向に延在する隙間Ｓ４２が形成されている。隙間Ｓ４２は、出口部４７に連通している。筒状コア４０Ａにおいては、上述の筒状コア４０と同様に、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていてもよい。
The
（作用・効果）
上述のとおり、伝熱管８（図４参照）の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに向かって流れ出る。血液は、突出部４８Ｔに接触した後、筒径方向の外側に向かうように流れる方向を変える。
(Action / Effect)
As described above, the blood that has reached the
血液は、出口部４７から排出され、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、矢印ＡＲ４２に示すように、隙間Ｓ４２に流れ込んだ後、徐々に中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、その後、中空糸膜の間に形成されている隙間を流れる。
The blood is discharged from the
仮に、外表面４１にリブ４４が設けられていないとすると、出口部４７から排出された血液のすべては、中空糸膜の外表面に直交する方向に流れ、中空糸膜の外表面に対して正面から接触する。これにより、血液に圧力損失が生じる。一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。
If the
筒状コア４０Ａによれば、外表面４１にリブ４４が設けられていることにより、血液は徐々に中空糸膜の間に形成された隙間に流入することが可能となる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、筒状コア４０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。
According to the
以上、本発明の発明を実施するための形態について説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although the form for implementing invention of this invention was demonstrated, it should be thought that the form disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 熱交換器一体型人工肺、７ａ〜７ｄ，３２，３４ シール部材、８ 伝熱管、８ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，７０ａ，９８ａ 一端、８ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，４８ｂ，７０ｂ 他端、１０ 第１ヘッダ、２０ ハウジング、２１，４１，７１ 外表面、２２ ガス入口ポート、２４ ガス出口ポート、２８ 血液出口ポート、３０ バンドル、４０，４０Ａ 筒状コア、４０ｃ，７０ｃ 筒軸、４０Ｈａ，４０Ｈｂ，６０Ｈ，９２Ｈ，９４Ｈ 開口部、４２ エルボ部、４４，９６Ｌ，９６Ｒ リブ、４４Ｔ 頂部、４６ 支持リブ、４７ 出口部、４８ 拡散部、４８Ｂ 基台部、４８Ｔ 突出部、６０ 第２ヘッダ、７０，７０Ａ，７０Ｂ 熱交換器ケース、７２，７２Ｌ，７２Ｒ 内表面、７４ 熱交換媒体入口ポート、７４ｃ，７６ｃ 管軸、７６ 熱交換媒体出口ポート、８０，８０Ａ 管群、８１ 円周部、８２ 第１弦状部、８３ 第２弦状部、９０，９０Ａ〜９０Ｅ 底部材、９１ 法線方向、９２ 外壁、９２ａ，９４ａ 端部、９３ 環状壁、９３ｃ 内周面、９３ｄ 外周面、９４ 内壁、９５ 突起、９５ａ 先端部、９６ 底面、９６ａ，９６ｂ 底上部、９６ｃ 溝部、９６Ｔ 投影領域、９８ 血液入口ポート、９８ｃ 内部、ＡＲ１０〜ＡＲ１７，ＡＲ２０〜ＡＲ２４，ＡＲ３０〜ＡＲ３６，ＡＲ４１，ＡＲ４２，ＡＲ７１〜ＡＲ７３，ＡＲ７１ａ〜ＡＲ７１ｃ，ＡＲ７２ａ〜ＡＲ７２ｃ，ＡＲ７３ａ〜ＡＲ７３ｃ，ＡＲ９０〜ＡＲ９４，ＡＲ９６Ｌ１，ＡＲ９６Ｌ２，ＡＲ９６Ｒ１，ＡＲ９６Ｒ２，ＡＲ９９ａ，ＡＲ９９ｂ 矢印、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ７２Ｌ，Ｈ７２Ｒ 距離、Ｓ 空間、Ｓ４２ 隙間、Ｗ７２Ｌ，Ｗ７２Ｒ 幅、Ｗ７４，Ｗ７６ 管径。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger integrated oxygenator, 7a-7d, 32, 34 Seal member, 8 Heat exchanger tube, 8a, 20a, 30a, 40a, 70a, 98a One end, 8b, 20b, 30b, 40b, 48b, 70b The other end, 10 First header, 20 housing, 21, 41, 71 outer surface, 22 gas inlet port, 24 gas outlet port, 28 blood outlet port, 30 bundle, 40, 40A cylindrical core, 40c, 70c cylindrical shaft, 40Ha, 40Hb , 60H, 92H, 94H Opening, 42 Elbow, 44, 96L, 96R Rib, 44T Top, 46 Supporting rib, 47 Outlet, 48 Diffusion, 48B Base, 48T Protruding, 60 Second header, 70 , 70A, 70B Heat exchanger case, 72, 72L, 72R inner surface, 74 Heat exchange medium inlet port, 74c, 76c Shaft, 76 heat exchange medium outlet port, 80, 80A tube group, 81 circumference, 82 first chord, 83 second chord, 90, 90A to 90E bottom member, 91 normal direction, 92 outer wall, 92a, 94a end, 93 annular wall, 93c inner peripheral surface, 93d outer peripheral surface, 94 inner wall, 95 protrusion, 95a tip, 96 bottom, 96a, 96b bottom upper, 96c groove, 96T projection region, 98 blood inlet port, 98c Internal, AR10 to AR17, AR20 to AR24, AR30 to AR36, AR41, AR42, AR71 to AR73, AR71a to AR71c, AR72a to AR72c, AR73a to AR73c, AR90 to AR94, AR96L1, AR96L2, AR96R1, AR96R2, AR99a, AR99b Arrow, H1, H2, H72L, H72R Distance, S space, S42 gap, W72L, W72R width, W74, W76 pipe diameter.
Claims (3)
一端側から前記熱交換器が嵌挿され、前記熱交換器の他端側に対向するように配設され且つ前記熱交換器の前記他端側から流出した血液の流れを筒径方向の外側に方向転換させる拡散部を他端側に有する筒状コアと、
中空糸膜から構成され、前記筒状コアの外表面を取り囲み、前記拡散部の出口部から流出した前記血液が流れるバンドルと、
前記バンドルに連通し、前記バンドルを流れた前記血液を排出する血液出口ポートと、を備え、
前記筒状コアの前記他端側における前記外表面には、筒径方向外側に向かって突出し、前記筒状コアの前記他端側から前記筒状コアの前記一端に達しない長さで延在する複数のリブが設けられ、
複数の前記リブにより前記筒状コアの前記外表面と前記バンドルとの間に形成された各隙間に、前記拡散部の前記出口部から流出した前記血液の一部が流れる、
熱交換器一体型人工肺。 A heat exchanger in which a blood inlet port is arranged on one end side;
The heat exchanger is inserted from one end side, is disposed so as to face the other end side of the heat exchanger, and the blood flow that flows out from the other end side of the heat exchanger A cylindrical core having a diffusing portion for changing the direction to the other end,
A bundle composed of a hollow fiber membrane, surrounding the outer surface of the cylindrical core, and a bundle through which the blood flowing out from the outlet of the diffusion part flows;
A blood outlet port communicating with the bundle and discharging the blood flowing through the bundle;
The outer surface of the cylindrical core on the other end side protrudes outward in the cylindrical radial direction and extends from the other end side of the cylindrical core so as not to reach the one end of the cylindrical core. A plurality of ribs are provided,
A part of the blood flowing out from the outlet portion of the diffusing portion flows in each gap formed between the outer surface of the cylindrical core and the bundle by the plurality of ribs.
Heat exchanger integrated oxygenator.
熱交換器ケースと、
前記血液入口ポートを有し、前記熱交換器ケースの一端に取り付けられる底部材と、
前記熱交換器ケースの内部に装填され、前記底部材を通して一端から前記血液が流入される複数の伝熱管と、
前記伝熱管の外表面に対して所定の熱交換媒体を供給する熱交換媒体供給手段と、を有する、
請求項１に記載の熱交換器一体型人工肺。 The heat exchanger is
A heat exchanger case,
A bottom member having the blood inlet port and attached to one end of the heat exchanger case;
A plurality of heat transfer tubes that are loaded inside the heat exchanger case and through which the blood flows from one end through the bottom member;
Heat exchange medium supply means for supplying a predetermined heat exchange medium to the outer surface of the heat transfer tube,
The heat exchanger-integrated oxygenator according to claim 1 .
請求項１または２に記載の熱交換器一体型人工肺。The heat exchanger-integrated oxygenator according to claim 1 or 2.
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