JPH09117502A - 液体、特に血液の処理装置 - Google Patents

液体、特に血液の処理装置

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JPH09117502A
JPH09117502A JP8251798A JP25179896A JPH09117502A JP H09117502 A JPH09117502 A JP H09117502A JP 8251798 A JP8251798 A JP 8251798A JP 25179896 A JP25179896 A JP 25179896A JP H09117502 A JPH09117502 A JP H09117502A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 できるだけ一様な貫流を可能にする、液体、
特に血液を処理する装置およびこの装置の使用を提案す
る。 【解決手段】 この装置は、互いの中へ配置された管
(2,3,4) により形成された複数の室(5,6) からなり、こ
れらの室には中空繊維膜(8,9) が存在している。本発明
により、室内に血液の流れを管の長手方向に実現するよ
うに前記の室または中空繊維膜を互いに連結しかつ流入
口(14)と流出口(18)を配置してある。それにより、室内
の中立域が避けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相互の中へ配置さ
れた複数の管により形成されたより多数の室を有し、こ
れらの室は流入口と流出口を有し、前記の室には中空繊
維膜が配置されている、液体、特に血液の処理装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】冒頭に述べた種類の装置は、米国特許 5
270 04 から知られている。そこに記載された装置で
は、血液が底の中心に配置された血液流入口を通って装
置の中へ流入し、そして多孔性の管壁の孔を通って半径
方向に、この管壁を囲むリング室へ流入し、このリング
室には熱い液体が通って流れている中空繊維膜が配置さ
れている。そのあとで、血液はさらに第二の管の開口を
通ってほかのリング状の中空室へ流れ、この中空室には
ガスが通って流れる中空繊維膜が配置されている。この
室は第三の液体透過性のリング壁により囲まれており、
このリング壁を通って血液が半径方向にリング状の集合
通路の中へそしてそこから血液流出口へ流れる。
【０００３】この装置は血液の温度調整と酸素添加に適
しておりかつコンパクトな構成により優れている。しか
しながら、すでに器具の構成から推定できることは、血
液の主流方向が下側の中央入口から装置の上側の周方向
領域の出口へ走っていて、そして上方へ中央の範囲へか
つ下方へ中立域を有する外側範囲へ流れるとみなすこと
ができる。それ故、実際には、前記の対角線の範囲の最
大流速から中立域に向かって減少する異なる流速が生ず
るだろう。さらに、製造公差により通路形成の結果切り
通しが容易に生ずる。このように流速が異なると、中空
繊維膜と血液の間の種々の物質や熱交換が局部的なもの
になり、したがって交換効率が減少することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の課題
は、できるだけ一様な貫流を可能にする、装置および装
置の使用を提案することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、室内に管の
長手方向の流れが実現されるように室を互いに連結しか
つ流入口と流出口を配置してある本発明の装置により解
決される。従来技術では、管を通る半径方向流れが優勢
であるのに対し、本発明による装置では、軸方向の流れ
方向が強制される。このことは、室がそれぞれそれらの
端部でのみ流入口と流出口を有することにより達成され
る。それにより、室内へ導かれる全体の流体流れが、装
置から退出する前に個々の室を長手方向に流れ通るよう
に強制することができる。そのとき、血液を室内へまた
は中空繊維膜内へ導くことができる。
【０００６】特にコンパクトな構造様式は、内側室の外
壁の管が外側室の内壁を形成する場合に達成することが
できる。それにより、個々の室は直接相接して存在し、
それによって材料が節約されかつ構造容積が減らされ
る。さらに、コンパクトな構造様式が個々の室の間の連
結通路の短縮を実現する。また、室が実質的に同じ長さ
であることにより、単純化された構造と連結通路の短縮
が達成される。特に、室内に配置された中空繊維膜が実
質的に同じ長さであるのが好都合である。これにより、
装置の構造が単純化されかつ価格上好都合な製造が可能
になる。なぜなら、室内に配置された中空繊維膜の鋳込
みや切断をそれぞれ一つの作業過程で行うことができる
からである。
【０００７】コンパクトな構造様式は製造技術的な利点
を有するだけではなく、プライミング容積、すなわち装
置の最初の充填のときに導入された流体により押し退け
られなければならない空気容積も減少することになる。
管をやや円錐形に形成すれば、有利である。これによっ
て、鋳物技術的な製造が価格上好都合にできる。さら
に、装置の個々の要素の組立の際に摩擦力が減らされか
つそれ故、組立中の繊維の機械的な負荷も減らされる。
【０００８】流入領域の剪断ひずみをできるだけ小さく
するために、装置の有利な実施の形態では、流入口がサ
イクロンを有する。流入口に設けられたサイクロンによ
り、さらに流入口領域で血液から気泡を除くことができ
る。サイクロンを装置の中へ場所を節約するように一体
化するには、サイクロンを少なくとも部分的に管に配置
することにより達成される。これにより、血液の流路が
短くなりつ装置の構造がコンパクトになる。
【０００９】流出口を、流れ方向に増大する横断面を有
するリング通路として形成すれば、有利である。これに
よって、最小のプリミング容積で、最後に貫流された室
から血液を流出口へ倹約して運び去ることができる。個
々の室には、異なる種類の中空繊維膜を配置することが
できる。原理的には、一つの室内に異なる種類の中空繊
維膜を入れることもできる。接続部を適当に形成するこ
とにより、これらの中空繊維膜を異なる媒体が流れ通る
こともできる。中空繊維膜は膜板で形成するかまたは特
に好ましくは中空繊維で形成することができる。
【００１０】しかしながら、装置の簡単な構造は、一つ
の室に液体が貫流可能な中空繊維膜を設けて、血液を温
度調整しかつほかの室にガスが貫流可能な中空繊維膜を
設けて、血液に酸素を添加することで得られる。その場
合、単一の温度状態で酸素添加を実施できるために、血
液をまず温度調整しそして引続き酸素を添加するのが有
利である。血液や他の液体におけるガス溶解度は温度に
依っているので、血液が身体に入る温度を有する血液に
酸素添加することが重要である。血液が酸素添加後温め
られると、飽和度を越えて身体内の自由な気泡により塞
栓症が生ずる恐れがある。
【００１１】通例、熱交換機におけるように酸素添加機
でも膜と血液の間のより大きい交換面が必要であるの
で、酸素添加機を熱交換機の半径方向外方に配置するの
が有利である。装置を貫流する血液の迅速な酸素添加を
達成するために、室内に多孔性の中空繊維膜を配置する
ことを提案する。しかしながら、装置の使用範囲に応じ
て、中空繊維膜として異なる膜材料を用いることがで
き、処理すべき液体を膜を通しておよび処理流体を室を
通して導くか、または処理すべき液体を室を通しておよ
び処理流体を、すなわち液体またはガスを中空繊維膜を
通して導くかは自由裁量に任せられている。さらに、室
を使用範囲に応じて並行にまたは前後して貫流すること
ができる。
【００１２】前述した装置の有利な使用は、室を通って
血液がおよび中空繊維膜の一方の部分を通って温度調整
液がおよび中空繊維膜の他方の部分を通ってガスが導か
れることで得られる。室を通って血液を案内することに
より、本発明による装置では、プリミング容積をできる
だけ小さくすることと、倹約的な血液の輸送を確保する
ことができる。異なる媒体による中空繊維膜の作用によ
り、その間に、装置を通って導かれる液体を限定された
条件に合わせることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による装置の実施の形態を
図面に示して次に詳細に説明する。この装置１は血液の
温度調整および酸素添加に役立ち且つ専門用語では酸素
添加−熱交換機と呼ばれる。この装置は、実質的に同軸
に配置された三本の管２、３、４からなり、これらの管
は互いの間に内側室５と外側室６とを区画している。内
側室５と外側室６の端部は密閉化合物７で閉鎖されてお
り、この密閉化合物７は、室５、６に配置された中空繊
維膜の開口が室の外側に存在するように中空繊維膜を保
持する。
【００１４】管２、３および４は、それらの横断面積が
装置１の上側１０の方が下側１１の方より大きいように
やや円錐形に形成されている。内側の管２は中空室１２
を囲んでおり、その上側にサイクロン１３が配置されて
いる。このサイクロン１３は、血液流入口１４を形成す
る入口と、最も内側の管２の上端で内側室５に導かれる
出口１５とを有する。
【００１５】室５と６の下方領域には、中間の管３に開
口１６が設けられており、この開口は内側室５を外側室
６と連結している。最も外側の管４は、上端が周方向領
域１７で半径方向に広がって、螺線状に血液流出口１８
に開口している。上側１０は上蓋１９で閉鎖されかつ装
置１の下側１１が下蓋２０で閉鎖されている。
【００１６】上蓋１９には、サイクロン１３に接線方向
に沿って流れるように血液流入口１４が配置されてい
る。さらに、サイクロン１３の最も上の箇所に排気装置
２１が設けられており、この排気装置でサイクロン１３
にたまる空気を除去することができる。さらに、上蓋１
９には、ガス流入口２２（図２参照）が配置されてお
り、このガス流入口２２は、蓋１９と密閉化合物７によ
り区画された上方のガス室２３に導かれる。蓋１９から
管２と３に向かって軸方向に延びるウエブ２４と２５が
上方の液体室２６を区画しており、この液体室２６は、
内側室５の中空繊維膜９へ導かれた水の方向転換に役立
つ。
【００１７】下蓋２０はガス流出口２７を有し、このガ
ス流出口は、下蓋２０と密閉化合物７との間にかつ外側
室６の下方に形成された下方ガス室２８の中へ、軸方向
に案内された管として開口する。さらに、下蓋は、二枚
の板２９（他方の板は図では破り取られている）により
中断されたリング通路３０を有し、このリング通路の一
方の側に水流入口３１が開口しかつその他方の側に水流
出口３２が開口している。
【００１８】さらに、装置１は外側室６の上端に血液流
出口１８に向かい合って温度測定開口３３を有し、この
開口には温度測定ゾンデを配置することができかつその
開口を排気装置としても使用可能である。同様に、外側
室６の上端に、しかも血液流出口１８の真上に再循環ラ
インのための他の血液流出口３４が設けられており、こ
の血液流出口を通って血液容積流れをバイパスで溜め
（図示省略）に導くことができる。血液流出口１８の下
側にプローブ開口３５が設けられており、この開口にお
いて血液プローブを取り出すことができまたは測定装置
を導入することができる。ガス側の圧力または温度を測
定するために、水平な接続片３６がガス流出口２７に設
けられている。ガス流出口２７に向かい合ってガス室２
８には圧力開口３７が設けられており、この圧力開口は
栓３８により閉じられている。この圧力開口３７は、ガ
ス側の圧力が一段と高くなったときに開口するように形
成されている。中空室１２の下端にある蓋２０のバラン
ス開口３９がこの中空室１２の圧力補償に役立つ。
【００１９】装置１の運転中、温水流が水流入口３１を
通ってリング通路３０の一方の側へそしてそこから、内
側室５に配置された中空繊維膜９の一方の半部に導かれ
る。中空繊維膜９内で、水が上蓋１９の液体室２６まで
上昇し、そこで分配されて内側室５内の残りの中空繊維
膜９を通って下方に向かって戻るように流れてリング通
路３０の他方の側に到り、そしてそこから水流出口３２
を経て装置を出る。
【００２０】ガス流入口２２を経て、ガスが上蓋１９の
上方ガス室２３へ流れ、そしてそこから外側室６の中空
繊維膜８を通って装置１の下蓋２０の下方ガス室２８へ
流れて、ガス流出口２７を通って装置を出る。血液は血
液流入口１４を経てサイクロン１３へ流れ、そして出口
１５を通って内側室５に達する。そこでは、血液は中空
繊維膜９に沿って流れ、そして中空繊維膜に導入された
水の温度に応じて温度調整される。室５の下端に開口１
６が設けられており、この開口を通って血液が外側室６
へ流れて、そこではガスが流れ通っている中空繊維膜８
に沿って上方に向かって流れる。そのとき、血液の酸素
が増大する。外側室６の上端に到達すると、血液が環状
のラインの上を血液流出口１８まで流れ、そしてその血
液流出口１８で血液が装置１を出る。
【００２１】内側室５と外側室６には、それぞれそれら
の最上端に開口が設けられているので、室内を上昇する
空気がこれらの開口を通って室から外へ押し進むことが
できる。内側室５からの空気は出口１５を通ってサイク
ロン１３の中へ流れ、そしてそこから排気装置２１を通
って装置から流出し、かつ外側室６内の空気は温度測定
開口３３または他の血液流出口３４に達してそこを通っ
て装置から出る。それによって、装置の最初の充填のと
きでも運転中でも最適な排気が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の軸方向断面図である。
【図２】図１による装置の平面図である。
【図３】図１の線III-III に沿って切断した装置の断面
図である。
【図４】装置を下方から見た図である。
【符号の説明】
２，３，４ 管 ５ 内側室 ６ 外側室 ８，９ 中空繊維膜 １３ サイクロン １４ 流入口 １５ 流出口 １８ 血液流出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・ミユックター ドイツ連邦共和国、52076 アーヒエン、 オイペナー・ストラーセ、291

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相互の中へ配置された複数の管(2,3,4)
    により形成されたより多数の室(5,6) を有し、これらの
    室は流入口(14)と流出口(15)を有し、前記の室には中空
    繊維膜(8,9) が配置されている、液体、特に血液の処理
    装置において、室(5,6) 内に管(2,3,4) の長手方向の流
    れが実現されるように室(5,6) が互いに連結されかつ流
    入口(14)と流出口(18)が配置されていることを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項２】 内側室(5) の外壁の管が外側室(6) の内
    壁を形成することを特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 室(5,6) が実質的に同じ長さであること
    を特徴とする請求項１また２による装置。
  4. 【請求項４】 中空繊維膜(8,9) は実質的に同じ長さで
    あることを特徴とする請求項１から３までのうちのいず
    れか一つによる装置。
  5. 【請求項５】 管(2,3,4) やや円錐形に形成されている
    ことを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか
    一つによる装置。
  6. 【請求項６】 血液流入口(14)がサイクロン(13)を有す
    ることを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれ
    か一つによる装置。
  7. 【請求項７】 サイクロン(13)は少なくとも部分的に管
    (2) に配置されていることを特徴とする請求項１から６
    までのうちのいずれか一つによる装置。
  8. 【請求項８】 血液流出口(18)が流れ方向に増大してい
    る横断面を有するリング通路として形成されていること
    を特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一つ
    による装置。
  9. 【請求項９】 一つの室(6) に多孔性の中空繊維膜(8)
    が配置されていることを特徴とする請求項１から８まで
    のうちのいずれか一つによる装置。
  10. 【請求項１０】 室(5,6) を通って血液がおよび中空繊
    維膜(9) の一方の部分を通って温度調整液がおよび中空
    繊維膜(8) の他方の部分を通ってガスが導かれることを
    特徴とする請求項１から９までのうちのいずれか一つに
    よる装置(1)の使用。
JP25179896A 1995-09-25 1996-09-24 血液の処理装置 Expired - Lifetime JP4050346B2 (ja)

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