JPH0824333A - 熱交換器および熱交換流体供給装置 - Google Patents

熱交換器および熱交換流体供給装置

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JPH0824333A
JPH0824333A JP6164346A JP16434694A JPH0824333A JP H0824333 A JPH0824333 A JP H0824333A JP 6164346 A JP6164346 A JP 6164346A JP 16434694 A JP16434694 A JP 16434694A JP H0824333 A JPH0824333 A JP H0824333A
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heat exchanger
heat exchange
exchange fluid
port
blood
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Katsuyuki Kuwana
克之 桑名
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SENKO IKA KOGYO KK
Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
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SENKO IKA KOGYO KK
Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液の対外循環に使用される熱交換器内の血
液側に流入または発生した気泡を速やかに除去し、気泡
抜きを簡便かつ完全に完了させる。 【構成】 熱交換器1のポート4,5はそれぞれ流路1
1,12を介してタンク10の吐出口13および流入口
14に連結され、熱交換器1のポート5と温冷水槽10
の流入口14とを連結する流路12中には、ポンプ15
が、その吸引口15Aおよび吐出口15Bをそれぞれ流
路12の熱交換器1側およびタンク10側に向けて設置
されている。また、管体3の壁面にはプロピレン製多孔
質膜の表面にシリコーンゴムをコーティングした複合膜
が使用され、その結果、管体3の壁面は、気体のみに対
する透過性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人工肺、送血ポンプお
よび血液回路等とともに体外循環装置を構成し、血液の
温度を調節する熱交換器および熱交換流体供給装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱交換器としては、例えば図3に
示すようなものが知られている。この熱交換器1は、筒
状をなすケーシング2内に複数本の管体3を所定間隔で
設置し、ケーシング2の両端に管体3内側と連通するポ
ート4,5を設ける一方、管体3を覆うケーシング2に
もポート6,7を設けたものである。
【0003】この熱交換器1では、ポート4側に設けら
れたポンプの作用によりポート4から管体3の内側をポ
ート5に向け熱交換流体を流通させるとともに、ポート
7から管体3の外側をポート6に向け血液を充満させつ
つ流通させるか、あるいは、ポート4から管体3の内側
をポート5に向け血液を充満させつつ流通させるととも
に、ポート7側に設けられたポンプの作用によりポート
7から管体3の外側をポート6に向け熱交換流体を流通
させることにより、熱交換を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
熱交換器1では、管体3の材質として、ステンレス、ア
ルミニウム、ポリウレタン、あるいはポリカーボネート
等、いずれも気体に対する透過性のない素材が使用され
ている。従って、熱交換器1内の血液側の充填時に気泡
が管体3の壁面に付着しやすく、気泡抜きに手間がかか
る他、完全に気泡抜きが完了したか確認が難しいという
問題があった。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、熱交換器1内の血液側の気泡を管体3の壁面に付着
させることなく速やかに除去し、気泡抜きを簡便かつ完
全に完了させることをその目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ケーシング
と、このケーシング内に配設された管体とを有し、前記
管体の内側か外側のいずれかにそれぞれ流通された熱交
換流体と血液との間で、前記管体の壁面を介して熱交換
を行う熱交換器および熱交換流体供給装置であって、特
に、前記管体の壁面が気体のみに対して透過性を有し、
かつ前記熱交換器内における前記熱交換流体の圧力が、
前記熱交換器内における血液の圧力より低圧とされてい
ることをその特徴とするものである。
【0007】ここで、前記熱交換器内における前記熱交
換流体の圧力を血液の圧力より低圧とする目的で、前記
熱交換器に連結され、前記熱交換器との間で前記熱交換
流体を循環させて前記熱交換流体の温度調節を行う温度
調節手段の前記熱交換流体循環用のポンプを、前記熱交
換流体を前記熱交換器から前記温度調節手段に向け還流
させる流路中に設置してもよい。
【0008】また、前記管体の壁面に気体のみに対する
透過性を付与するためには、前記壁面の材質に、シリコ
ーンゴムを使用することが望ましい。特に、気体の透過
性と前記管体の膜厚が薄い場合における保形性の双方を
維持するためには、前記壁面の材質を、例えばポリプロ
ピレン多孔質体のような、気体の透過性と保形性の双方
に優れた材質からなる支持膜の表面にシリコーンゴムが
コーティングされた複合膜とすることが望ましい。この
場合、更に望ましくは、前記複合膜のうちシリコーンゴ
ムがコーティングされた面を、血液の流通側に向けてお
く。
【0009】
【作用】本発明に係る熱交換器においては、熱交換器の
管体壁面が気体のみに対して透過性を有し、かつ熱交換
器内における熱交換流体の圧力が、熱交換器内における
血液の圧力より低圧とされている。従って、前記管体に
付着した気泡はもちろん、熱交換器内の血液中に流入お
よび発生した気泡も、熱交換器の管体壁面を透過して熱
交換流体側へと速やかに排除され、その結果、管体の壁
面への気泡の付着が防止され、かつ万一熱交換器に流入
および発生した気泡を患者側に送ることもない。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て更に詳しく説明する。なお、以下の実施例中、上記図
3に示したものと同様の構成を有するものについては、
図3と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0011】図1は、本発明の第一実施例を示す模式図
である。図中符号10は、温度調節手段を内蔵し、後述
するポンプ15とともに熱交換流体供給装置16を構成
するタンクで、熱交換器1のポート4,5はそれぞれ流
路11,12を介してタンク10の吐出口13および流
入口14に連結されている。また、熱交換器1のポート
5とタンク10の流入口14とを連結する流路12中に
は、ポンプ15が、その吸引口15Aおよび吐出口15
Bをそれぞれ流路12の熱交換器1側およびタンク10
側に向けて設置されている。
【0012】一方、本実施例に係る熱交換器1では、管
体3の壁面に、厚さ約30μmのポリプロピレン製多孔
質膜(支持膜)の外表面に、約0.01〜0.1μmの
厚さでシリコーンゴムをコーティングした複合膜が使用
されている。管体3として、上記組成の複合膜を使用し
た理由について以下に説明する。
【0013】まず、シリコーンゴムを管体3とした場合
には、シリコーンの保形性の低さから、管体3の膜厚は
少なくとも100μm程度となる。この膜厚ではガスフ
ラックス(空気に対する透過性を示す。大きい程ガス透
過性が大となる。)が約6.0×10-6/cm2・sec/cmH
gとなり、気泡除去機能が十分とはいえない。また、熱
交換効率を高めるためにも膜厚はより薄いことが望まし
い。
【0014】これに対し、多孔質膜の一種であるポリプ
ロピレン製多孔質膜は、膜厚が約30μmと薄いため熱
交換機能が高く、ガスフラックスも約7.0×10-2
cm2・sec/cmHgと高いため気泡除去機能は十分であり、
かつ保形性も高い。しかしながら、ポリプロピレン製多
孔質膜は、比較的長時間使用して親水化が進行すると液
体をも透過させてしまうことがあり、熱交換用の膜とし
ては不適当である。
【0015】そこで、ポリプロピレン製多孔質膜を支持
体とし、その表面にシリコーンゴムの薄膜を厚さ0.1
〜0.01μmでコーティングした複合膜を使用する
と、シリコーンゴムの存在により親水化の進行が防止さ
れて液体の透過がなくなり、かつシリコーンゴムが薄膜
のため気泡除去に十分なガスフラックスが維持される。
ちなみに、本実施例における管体3の壁面は、約3.0
×10-2/cm2・sec、cmHgのガスフラックスを示し、か
つ気体のみに対する透過性を有している。しかも、この
複合膜は十分な薄さで保形性を有するため、熱交換機能
にも優れている。
【0016】更に、シリコーンゴムの有する高血液適合
性およびガス透過性を有効に発揮させるためには、前記
複合膜のうちシリコーンゴムがコーティングされた面
を、血液の流通側に向けることが望ましい。本実施例で
は、血液が管体3の外側を流通するため、シリコーンゴ
ムがコーティングされた面を、管体3の外表面とする。
【0017】そして、ポンプ15の作用により、図1中
矢印Wで示すように、熱交換器1と熱交換流体供給装置
16との間で、流路11、ポート4、管体3、ポート
5、および流路12を介して水(熱交換流体)を循環さ
せるとともに、図1中矢印Bで示すように、ポート7か
ら管体3の外側をポート6に向け血液を充満させつつ流
通させることにより、血液と水との間で、管体3の壁面
を介して熱交換が行われる。また、管体3の壁面を介し
て血液との間で熱交換された水の温度は、熱交換流体供
給装置16にて適宜調節される。
【0018】特に、本発明に係る熱交換器1において
は、管体3の壁面が気体のみに対し透過性を有してい
る。しかも、熱交換流体供給装置16のポンプ15が、
水を熱交換器1からタンク10に向け還流させる流路1
2中に設置されているため、熱交換器1とタンク10と
の間における水の循環が管体3内の水をポート5から吸
引することにより行われ、その結果、熱交換器1内にお
ける水の圧力が、熱交換器1内における血液の圧力より
低圧となる。
【0019】従って、管体3に付着した気泡はもちろ
ん、熱交換器1内の血液中に流入および発生した気泡
も、管体3壁面の有する気体に対する透過性によって管
体3の壁面を透過し、管体3の内側へと速やかに排除さ
れる。その結果、管体3の壁面への気泡の付着が防止さ
れ、かつ万一熱交換器に流入および発生した気泡を患者
側に送ることもない。
【0020】一方、図2は、本発明の第二実施例を示す
模式図である。上記第一実施例においては、ポート4か
ら管体3の内側をポート5に向け水を流通させるととも
に、ポート7から管体3の外側をポート6に向け血液を
流通させることにより熱交換を行っていたが、この実施
例では、図2に示すように、熱交換器1のポート6,7
をそれぞれ流路11,12を介してタンク10の吐出口
13および流入口14に連結し、かつ熱交換器1のポー
ト7とタンク10の流入口14とを連結する流路12中
に、ポンプ15を、その吸引口15Aおよび吐出口15
Bをそれぞれ流路12の熱交換器1側およびタンク10
側に向けて設置している。
【0021】そして、図2中矢印Bで示すように、ポー
ト5から管体3の内側をポート4に向け血液を流通させ
るとともに、図2中矢印Wで示すように、ポンプ15の
作用により、ポート6から管体3の外側をポート7に向
け水を流通させることにより、血液と水との間で、管体
3の壁面を介して熱交換が行われる。
【0022】すなわち、本実施例においても、熱交換器
1と熱交換流体供給装置16との間における水の循環
が、ケーシング2内の水をポート7から吸引することに
より行われ、その結果、熱交換器1内における水の圧力
が、熱交換器1内における血液の圧力より低圧となる。
しかも、管体3の壁面が気体のみに対して透過性を有す
るため、管体3に付着した気泡はもちろん、熱交換器1
内の血液中に流入および発生した気泡も、管体3の壁面
を透過し、管体3の外側へと速やかに排除される。従っ
て、本実施例においても、上記第一実施例と同様の効果
が得られる。
【0023】なお、シリコーンゴムの有する高血液適合
性およびガス透過性を有効に発揮させるため、本実施例
では、血液が流通される管体3の内周面にシリコーンゴ
ムをコーティングすることが望ましい。
【0024】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る熱交換
器および熱交換流体供給装置によれば、管体に付着した
気泡はもちろん、熱交換器内の血液中に流入および発生
した気泡が管体の壁面に付着させることなく速やかに除
去されるため、気泡抜きが簡便かつ完全に完了するとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す、熱交換器および熱
交換流体供給装置の模式図である。
【図2】本発明の第二実施例を示す、熱交換器および熱
交換流体供給装置の模式図である。
【図3】血液の対外循環に使用される熱交換器の構造の
例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 ケーシング 3 管体 4,5,6,7 ポート 10 タンク(温度調節手段内蔵) 11,12 流路 13 吐出口 14 流入口 15 ポンプ 16 熱交換流体供給装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシングと、このケーシング内に配設
    された管体とを有し、前記管体の内側か外側のいずれか
    にそれぞれ流通された熱交換流体と血液との間で、前記
    管体の壁面を介して熱交換を行う熱交換器および熱交換
    流体供給装置であって、 前記管体の壁面が気体のみに対して透過性を有し、かつ
    前記熱交換器内における前記熱交換流体の圧力が、前記
    熱交換器内における血液の圧力より低圧とされているこ
    とを特徴とする熱交換器および熱交換流体供給装置。
  2. 【請求項2】 前記熱交換器に連結されて前記熱交換器
    との間で前記熱交換流体を循環させつつ前記熱交換流体
    の温度調節を行う温度調節手段を備え、かつ前記熱交換
    流体を循環させるポンプが、前記熱交換流体を前記熱交
    換器から前記温度調節手段に向け還流させる流路中に設
    置されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換流
    体供給装置。
  3. 【請求項3】 前記管体の壁面の材質に、シリコーンゴ
    ムが使用されていることを特徴とする請求項1記載の熱
    交換器。
  4. 【請求項4】 前記管体の壁面の材質が、多孔質体から
    なる支持膜の表面にシリコーンゴムがコーティングされ
    た複合膜とされていることを特徴とする請求項1記載の
    熱交換器。
  5. 【請求項5】 前記支持膜の材質に、多孔質ポリプロピ
    レンが使用されていることを特徴とする請求項4記載の
    熱交換器。
  6. 【請求項6】 前記複合膜のうちシリコーンゴムがコー
    ティングされた面が、血液の流通側に向けられているこ
    とを特徴とする請求項4または5記載の熱交換器。
JP16434694A 1994-07-15 1994-07-15 熱交換器および熱交換流体供給装置 Expired - Fee Related JP3497245B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8147753B2 (en) 2007-03-30 2012-04-03 Jms Co., Ltd. Heat exchanger for medical use and artificial heart-lung machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8147753B2 (en) 2007-03-30 2012-04-03 Jms Co., Ltd. Heat exchanger for medical use and artificial heart-lung machine

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