JP6234369B2 - ナノチューブと人工肺とを備えるガス交換装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年9月23日に出願された米国仮特許出願第61/538,417号の利益を主張するものであり、参照により本明細書に組み込まれる。
M=0.25*Ρ*(8m/π*R*T)0.5*A*t。
Claims (19)
- 赤血球および血漿を含む血液を処理するためのガス交換ユニットであって、
前記ガス交換ユニットが、
血液を流入させるための流入口を備えた前面と、血液を流出させるための流出口を備えた後面とを有し、内部と外部とを有する流体密封の筐体と、
前記前面と前記後面との間に延在するナノチューブ束であって、前記ナノチューブの各々が前端と後端とを有し、前記束内に、前記前面の前記流入口から前記後面の前記流出口に延びる空所であって、赤血球が前記流入口から前記流出口に流れるのを可能にするのに十分な大きさの流路を形成するように構成される前記空所を備える前記ナノチューブの束と
を備え、
前記束状のナノチューブは、前記流路内に赤血球を保持する程度に近接した間隔であるが、血漿が前記束状の隣接したナノチューブ間の空間を通って流れるのを可能にする程度に離間した間隔で配置され、
前記ナノチューブは、O2分子が前記筐体の前記外部から前記ナノチューブ内に拡散でき、かつCO2分子が前記ナノチューブから前記筐体の前記外部に拡散できるように、前記前面および前記後面に対して配設され、
前記束状のナノチューブは、O2分子およびCO2分子が前記ナノチューブを通って拡散できるようにする欠陥を前記ナノチューブの壁に有し、
前記欠陥は、前記ガス交換ユニットが、効率的に血液にO2を送り、かつ、血液からCO2を取り除くことができるように十分な数でかつ全領域に存在する、
前記ガス交換ユニット。 - 前記ナノチューブがカーボンナノチューブである、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れている、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記ナノチューブの直径が5〜20nmである、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記空所の外側の前記束状のナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められる、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記流路の断面が250〜2500μm2である、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記ナノチューブが直径5〜20nmのカーボンナノチューブであり、
前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れており、
前記空所の外側の前記束状のナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められ、
前記流路の断面が250〜2500μm2である、
請求項1に記載のガス交換ユニット。 - 前記前面が血液を流入させるための複数の追加の流入口を有し、前記後面が血液を流出させるための複数の追加の流出口を有し、かつ、前記ナノチューブの束が、前記それぞれの追加の流入口から前記それぞれの追加の流出口に延びる複数の追加の空所であって、赤血球が通って流れるのを可能にするのに十分な大きさの追加の流路を形成するように構成される前記追加の空所を有する、請求項1に記載のガス交換ユニット。
- 前記ナノチューブが直径5〜20nmのカーボンナノチューブであり、
前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れており、
前記空所の外側の前記束状のナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められ、
前記流路の断面が250〜2500μm2である、請求項8に記載のガス交換ユニット。 - 赤血球および血漿を含む血液を処理するためのガス交換装置であって、
前記ガス交換装置が、
少なくとも8つのガス交換ユニットであって、前記ガス交換ユニットの各々が、
血液を流入させるための流入口を備えた前面と、血液を流出させるための流出口を備えた後面とを有し、内部と外部とを有する流体密封の筐体と、
前記前面と前記後面との間に延在するナノチューブ束であって、ナノチューブの各々が前端と後端とを有し、前記束内に、前記前面の前記流入口から前記後面の前記流出口に延びる空所であって、赤血球が前記流入口から前記流出口に流れるのを可能にするのに十分な大きさの流路を形成するように構成される前記空所を備える前記ナノチューブの束とを含み、
前記束状のナノチューブは、前記流路内に赤血球を保持する程度に近接した間隔であるが、血漿が前記束状の隣接したナノチューブ間の空間を通って流れるのを可能にする程度に離間した間隔で配置され、
前記ナノチューブは、O2分子が前記筐体の前記外部から前記ナノチューブ内に拡散でき、かつCO2分子が前記ナノチューブから前記筐体の前記外部に拡散できるように、前記前面および前記後面に対して配設され、
前記束状のナノチューブは、O2分子およびCO2分子が前記ナノチューブを通って拡散できるようにする欠陥を前記ナノチューブの壁に有し、
前記欠陥は、前記ガス交換ユニットが、効率的に血液にO2を送り、かつ、血液からCO2を取り除くことができるように十分な数でかつ全領域に存在する、前記ガス交換ユニットと、
複数のガス流路であって、O2分子がガス流路から前記ガス交換ユニット内の前記ナノチューブ内に拡散でき、かつCO2分子が前記ガス交換ユニット内の前記ナノチューブから前記ガス流路に拡散できるように、前記ガス交換ユニットに対して配設された、前記複数のガス流路と、
少なくとも4つの流れブリッジであって、前記流れブリッジの各々が前記複数のガス交換ユニットのうちの1つの流出口から前記複数のガス交換ユニットのうちの別の1つの流入口に血液を導くように構成され、前記流れブリッジが前記ガス流路を横断する、前記少なくとも4つの流れブリッジと、
を備える前記ガス交換装置。 - 前記ガス交換ユニットの各々において、
前記ナノチューブが直径5〜20nmのカーボンナノチューブであり、
前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れており、
前記空所の外側の前記束状のナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められ、
前記流路の断面が250〜2500μm2である、
請求項10に記載のガス交換装置。 - 前記ガス交換ユニットの各々において、前記前面が血液を流入させるための複数の追加の流入口を有し、前記後面が血液を流出させるための複数の追加の流出口を有し、かつ、前記ナノチューブの束が、前記それぞれの追加の流入口から前記それぞれの追加の流出口に延びる複数の追加の空所であって、赤血球が通って流れるのを可能にするのに十分な大きさの追加の流路を形成するように構成される前記追加の空所を有し、
それぞれの追加の流出口をそれぞれの追加の流入口に接続する複数の追加の流れブリッジを更に備える、請求項10に記載のガス交換装置。 - 前記ガス交換ユニットの各々において、
前記ナノチューブが直径5〜20nmのカーボンナノチューブであり、
前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れており、
前記空所の外側の前記束状のナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められ、
前記流路の断面が250〜2500μm2である、
請求項12に記載のガス交換装置。 - 前記ガス流路を通して空気、純酸素、および酸素化空気の少なくとも1種を送るように構成された第1のポンプを更に備える、請求項10に記載のガス交換装置。
- 前記ガス交換ユニットを通して血液を送るように構成された第2のポンプを更に備える、請求項14に記載のガス交換装置。
- 少なくとも8つのガス交換ユニットであって、前記ガス交換ユニットの各々が、
液体を流入させるための流入口を備えた前面と、液体を流出させるための流出口を備えた後面とを有し、内部と外部とを有する流体密封の筐体と、
前記前面と前記後面との間に延在する複数のナノチューブであって、前記ナノチューブの各々が前端と後端とを有し、前記前面の前記流入口から前記後面の前記流出口に延び、かつ、それらの間に流路を形成する空所を有する前記複数のナノチューブとを含み、
前記ナノチューブは、ガス分子が前記筐体の前記外部から前記ナノチューブ内に拡散でき、かつガス分子が前記ナノチューブから前記筐体の前記外部に拡散できるように、前記前面および前記後面に対して配設され、
前記ナノチューブは、ガス分子が前記ナノチューブを通って拡散できるようにする欠陥を前記ナノチューブの壁に有し、かつ前記欠陥は、前記ガス交換ユニットが効率的に液体にガスを送ることができるように十分な数でかつ全領域に存在する、前記ガス交換ユニットと、
複数のガス流路であって、ガス分子が前記ガス流路から前記ガス交換ユニット内の前記ナノチューブ内に拡散できるように、前記ガス交換ユニットに対して配設された前記複数のガス流路と、
少なくとも4つの流れブリッジであって、前記流れブリッジの各々が前記複数のガス交換ユニットのうちの1つの流出口から前記複数のガス交換ユニットのうちの別の1つの流入口に液体を導くように構成され、前記ガス流路を横断する前記少なくとも4つの流れブリッジと、
を備える前記ガス交換装置。 - 前記ガス交換ユニットの各々において、
前記ナノチューブが直径5〜20nmのカーボンナノチューブであり、
前記前面および前記後面が0.3〜3cm離れており、
前記ナノチューブが1μm2当たり少なくとも100本の密度で納められる、
請求項16に記載のガス交換装置。 - 前記ガス流路を通してガスを送るように構成された第1のポンプを更に備える、請求項16に記載のガス交換装置。
- 前記ガス交換ユニットを通して液体を送るように構成された第2のポンプを更に備える、請求項18に記載のガス交換装置。
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