JPS59209351A

JPS59209351A - 物質トランスフア−装置

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Publication number: JPS59209351A
Application number: JP59045334A
Authority: JP
Inventors: ラムバ−ト・ジヨン・デイ−トリツチ・ジユニア−; フランシス・マ−テイン・サ−ヴアス
Original assignee: Shiley Inc
Current assignee: Shiley Inc
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1984-11-27
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: MX163259B; ZA841730B; AU2546584A; IL71188A; ES530362A0; IE56115B1; DE3479964D1; AU567231B2; BR8401055A; DK152884A; IE840587L; US4556489A; EP0122022A2; AU552196B2; AU5483386A; EP0122022B1; IL71188A0; KR840008122A; ATE46820T1; CA1229277A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）技術分野本発明は、心肺のバイパスオペレーション等の外科手術
で用いられる隔膜式酸素供給装置に関するものである。

（ロ）従来技術の欠点（９）心肺のバイパスオペレーション等の外科手術中において
、肺の機能は腺外抑液酸素供給器によって置き換えるこ
とができる。静脈増は、酸素供給装置を通って腺外回路
内に人ね、動脈白化された（酸素が白液中に供給された
）後患者の体にもどる。従来の補液酸素供給器の例とし
て、バブル式（泡式）酸素供給器がある。このバブル式
酸素供給器においては、処理ガス（たとえは酸素）の泡
が作られ、それを静脈抑流と直接接触させる。

その結果、酸素の物質移動、す々わち物質トランスファ
ーが泡から補液におこり、かつ二酸化炭素の物質移動が
抽液から泡におこる。バブル式酸素供給装置は長年にわ
たって成功をおさめつつ使用されてきたが２本質的に次
のような欠点を有していた。即ちガス移動を達成するた
め補液フオーム（泡の集った形体のもの〕をつくらなけ
ればならない点である。フオーム形成中に抽液流内にガ
スバブルを注入することは、有害な溶廂現象（赤部球内
の抽球素が細胞外へ放出すること）をもたらすこととな
る。更に、抽液フオームは動脈化され（１０）た葡液が患者にもどされる前に、ガスバブル及びエンポ
リを除去するため、酸素供給の後、典型的には泡消表装
置及び動脈フィルター内で完全に処理されなければ々ら
ない。

補液への酸素供給器の他の例として、隔膜式酸素供給器
がある。この隔膜式酸素供給器は、ガス移動を達成する
ための補液フオームの形成を必要としていない。葡液及
び処理ガスの流れは、半浸透膜によって分離せしめられ
た酸素供給器内を流れる。この半浸透膜を通って、酸素
は補液中に入り、二酸化炭素１４ｍ液から排出される。

一方、水及び他の伸ガス状補液構成要素は、この半浸透
膜を通ることはできない。典型的な腺外回路に使用する
ため、隔膜式酸素供給装置をデザインするたあたっては
、ハンドリング（取り扱い）、プライニング（注入）、
及びオペレーション（操作）に便利なように小さなサイ
ズを維持すること、葡液及び処理ガスの圧力損失があま
りに大きくないこと、及び薄液構成要素の損傷があまり
に多くガいこと等の条件をみたしつつ、予想される葡液
の流（１１）量（約２−６１／、　）を処理することができるような
適当なガス移動能力を有するようにすることが望捷しい
。

プリーズ状の半浸透膜をハウジング内に保持し。

支持スクリーンを交互に存在する白液及び酸素流路内に
位置決めした隔膜式酸素供給装置は１周知である（たと
えは、米国特許第３，５６０．３４０号；第３，６１２
．２８１号；第３，７８０．８７０号及び第４，１９９
．４５７号）。しかしながら、これら米国特許に開示さ
れた隔膜式酸素供給装置は、前節で述べたすべての条件
を完全に満足するものではなかった。

米国特許第４．０２８．２５２号は、単一シートからな
る隔膜と所定長さを有する単一シートからなるアコーデ
ィオン状に折りたたまれた不織布支持材料とを含む補液
透析器を有している。交互に存在する薄液流路及び透析
媒体流路は、隔膜によって分離されており、支持材料は
、それが折りたたまれた時指状突起構造をとるようにな
されている。従って、支持材料は、この従来技術の透析
器においては、隔膜の一方の側面にのみ設けられている
。

（１２）米国特許第４，２１３．８５８号は、補液透析器及び酸
素供給装置内に三層の不織布支持ネットを用いた技術を
開示している。この従来装置においては。

各隣接するユニットは、指状突起構造をとるようになさ
れている。しかしながら、かかる指状突起構造が得られ
たとしても、支持ネットの一つによって分離せしめられ
た隔膜の二つの部分によ′って画成される流路は、支持
ネットの中間層と少くともほぼ同じ厚さを有することと
なり、従って課外補液酸素供給器に必要とされる体積よ
りも大きな体積を占めることと々る。

本発明は、薄液処理用の物質トランスファー装置、たと
えば補液への酸素供給装置又は葡液透析器に関するもの
であり、以下の如き構成を有するものである。すなわち
２本発明は。

ハウジングと；上記ハウジング内にほぼ長方形のホールドとして折りた
たまれ、それにより、葡液及び処理流体のだめの交互に
存在するポケットからなる第１及び第２のセットを画成
するプリーツ状の選択的に（１３）透過可能な隔膜と；上記ホールドとほぼ同じ幅を有する多数の分離した不織
布支持スクリーンであって、その１つずつが、上記第１
及び第２のセットのポケットの中に配置され、上記隔膜
及び上記スクリーンは、該スクリーンが隣接する葡液ポ
ケット及び処理流体ポケット内に配置され且つ概略的に
指状構造にされた該隔膜によって分離された状態で、上
記ホールドのほぼ長方形の表面に垂直な方向に圧縮する
ことによって、コンパクト化された積層体として上記ハ
ウジング内に保持されるようになされた不織布支持スク
リーンと；上記積層体の対向する両端に隣接する上記ハウジングに
上記第１セツトのポケットと連通して形成され、それに
より、上記ポケットの長さ方向に沿って上記第１セツト
のポケット内に全体的にわたる補液流路を確立する補液
入口及び出口手段と；そして。

上記積層体の対向する両端に隣接する上記ノ・ウジング
に、上記第２セツトのポケットと連通して（１４）形成され、それにより、上記ポケットの長さ方向に溶っ
て上記第２セツト内に全体的にわたる処理流体流路を確
立する処理流体入口及び出口手段と；を含んで構成され
てなる補液処理用の物質トランスファー装置であって。

上記支持スクリーンは、基本的に、第１の平面内におい
て相互にほぼ平行に且つ間隔をあけて設置された第１の
ストランドからなる第１の層と。

第２の平面内において相互にほぼ平行に且つ間隔をあけ
て設置された第２のストランドからなる第２の層とから
構成されておゆｌそして。

上記第１及び第２の層は、上記第１のストランドが上記
第２のストランドに対して約４５°〜９０゜の角度をな
すよう１Ｆ−シて、その接触位置で一緒に接着されてな
ることを特徴とする物質トランスファー装置を提供する
ものである。

処理ガスが、酸素を含有するガスである場合。

本発明の新規な物質トランスファー装置は、高効率の隔
膜式酸素供給器となる。隣接する支持スクリーンの指状
構造によって、プリーツ状の隔膜と（１５）スクリーンからなる圧縮された積層体は、物質移動に利
用される隔膜の表面積を減じること々く。

小さなプリズム形状の体積におさまることとなる。

この小さな体積のために９本発明の酸素供給器は取扱い
及び操作が簡単となり、且つ注入する薄液その他の液体
の量も最小とすることができる。血液と処理ガスとの間
で、極めて高効率の酸素及び二酸化炭素の移動が得られ
る。隔膜の各ホールドが隣接する一対のスクリーンの間
に配置されるようにして、各対のスクリーンが指状構造
をなすため、補液及びガスポケット内［は小さな極めて
激しい部分的な渦流路が形成され、それによって。

それらポケット内に極めて好ましい程度の補液と処理ガ
スとの混合及び横流（クロスフロー）がもたらされる。

通常、補液流における拡散は酸素供給器内のガス移動量
を決定するパラメータとなるため、薄液ポケット内にお
ける混合特性が向上することは極めて重要な意味をもっ
ている。酸素供給器における処理ガス及び補液の圧力損
失は充分許容し得るもので、補液の構成要素の損傷もほ
と（１６）んど存在し々い。薄液及び処理ガスポケット内における
好ましい流れ特性を最大限に発揮させるため、補液ポケ
ット及び処理ガスポケット支持スクリーン内の第１及び
第２のストランドは、全て隔膜の折りたたみ線に対して
約加°〜６０°の角度をなすようにすることが好ましい
。

本発明に係る物質トランスファー装置における物質移動
率は、￥１．た。適当な模状部材を酸素供給器ハウジン
グの対向する両側壁と、隔膜とスクリーンとからなるコ
ンパクト化された積層体との間に配置することによって
２本装置における薄液の圧力損失を著しく増加させるこ
となく、さらに向上させることができる。これら２つの
喫状部材の各は、積層体の両端の中央に配置され、少な
くとも積層体とほぼ同じ幅を有し、積層体の長さの約１
０〜５０チの長さを有いそしてコンパクト化きれた積層
体の厚さの約１〜１０％の厚さを有している。

さらに、ここで開示した型式の物質トランスファー装置
における補液及び処理流体の圧力損失及びポケットの全
幅にわたる流体の拡散は、それぞれ。

（１７）横方向に延びる切欠き領域を対応する支持スクリーンの
対向する両端に隣接して支持スクリーンに設けることに
よって、減少及び向上することができる。

以下９本発明を、一体的な熱交換器と組合わされた課外
補液隔膜式酸素供給器を例として詳細に説明する。

尚９本発明は、以下に説明する実施例に限定されるもの
ではなく９本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々
の変更、修正が可能であることは理解されるべきである
。

（ハ）好ましい実施例の説明第１図〜第１０図を参照すると１本発明にかかる隔膜式
酸素供給路１及び一体的な熱交換器３から彦る使いすて
可能な装置が図示されている。この装置は、第１図に図
示されているように垂直方向に向けられた課外補液回路
内に介在するようになされている。酸素供給器１はほぼ
直方体形状をなすハウジング５と、ハウジングの底端部
に隣接する抽液人口１９及び処理ガス出口２１と、及び
ノ・つ（１８）ジンクの上端部に隣接する処理ガス人口２３と補液出口
２５とを有している。ハウジング５は、頂壁７゜底壁９
．対抗する側壁１１．１３．正面壁１５及び後面壁１７
とを含んでいる。一体重な熱交換器３は酸素供給器１の
静脈葡を処理するもので、冷却水人口２７と、冷却水出
口２９と、及び熱交換器部液入口３１とを含んでいる。

この一体重々熱交換器は２本発明の一部分を構成するも
のではない。冷却水人口２７及び冷却水出口２９＆？［
、素早く取りはずせる構造をもっている取り付は器具が
設けられている。

第１図に図示されているように、サンプルポート３３（
資料を取り出すだめのポート）と温度検知針３５　　が
熱交換器の薄液入口３１内、又はその近くに設けられて
いる。熱交換器３は、ら旋形の流路を形成する連続的な
中空のら族リブを有する単一の冷却流体導入コイル６と
、プラスチックのコイル支持コア部片４とを含んでいる
。分流しかつコイル６の４巻きに沿って熱交換器３内を
下方に向かって流れる静脈抑（第１図の矢印を参照）は
、コイル６゜コア部片４．補液マニホールド板５５及び
リテイナ（１９）一板５７　Ｋ　Ｊ：って案内され、それにより、ら旋形
の流路によって画成される上記軌跡に従うよう流れさせ
られる。その結果、静脈抽とコイル６との間の接触時間
は増大することができる。

後面壁】７．及び・・ウジング５の頂壁７及び底壁９の
ほぼ半分は、マニホールド板３７（でよって形成されて
いる。ガスマニホールド板３７は、その一体構造として
、処理ガス人口２３と、処理ガス入口マニホールド３９
と、処理ガス出口２１と、及び処理ガス出口マニホール
ド４１とを含んでいる。各マニホールド３９及び４１は
、処理ガス入口又は出口に隣接する一定の断面直径を有
する部分４７　、５１と、これら入口又は出口から離れ
た位置の傾斜部分４９．５３とを有している。このマニ
ホールドの形状は、マニホールド内ＶＣＲ体のよどみ領
域を形成しないようにする役割を果たす。ハウジング５
の側壁１１．１３は、圧力板４３．４５によってそれぞ
れ形成されている。ハウジング５の頂壁７及び底壁９の
各々のほぼ半分及び正面壁１５の一部分は、補液マニホ
ールド板５５によって形成されて（２０）いる。正面壁］５の残りの部分は、リテイナー板５７に
よって形成されている（第６図及び第９図参照）。

板５５は、一体構造として、薄液出口２５と、補液出口
マニホールド５９と、熱交換器抑液入口３１と、及び熱
交換器ハウジング壁６１とを含んでいる。熱交換器３の
冷却水コイルは、板５７と壁６１との間に保持されてい
る。その内部に流体のよどみ領域を形成しないようにす
るため、マニホールド５９は、補液出口２５から離れる
に従って、断面直径を減少するようにティバー（傾斜）
がつけられている。第１図に図示されているように、サ
ンプルポート６７は、薄液出口２５に、そして温度検知
針６９はマニホールド５９内に設けることができる。酸
素供給器１の葡液入口（及び熱交換器３の葡液出口）は
、保持リテイナー板５７内に設けられたほぼ長方形のス
ロット１９である。

酸素供給器１は、又壁１１及び１３と平行な長方形のホ
ールド（折りたたまれた一つ一つの部分）として、ハウ
ジング５内に配置せしめられたプリーツ状の選択的に浸
透又は透過可能な隔膜７１を含ん（２１）でいる。これらホールドは、補液及び処理ガスをそれぞ
れ流すだめの交互に配置されたポケットから々る第１及
び第２のセント７３．７５を画成する。

プリーツ状の隔膜７１の折りたたみ線は、ハウジング５
の壁１５．１７に隣接して位置せしめられる。葡液入口
］９及び薄液出口３５は、ポケットの第１のセット７３
と流体的に連通されており、一方処理ガス人口２３及び
処理ガス出口２１ハ、ポケットの第２のセット７５と流
体的に連通されている。即ち、このようにして、全体的
に逆方向に流れる葡液処理及び処理ガス流路が、ポケッ
トの全長ＶＣｆｉって、ポケットの各七ッ）７３．７５
内に確立される。酸素供給器１の如き隔膜式酸素供給器
において、隔膜は酸素及び二酸化炭素に対しては透過性
であり、しかし水及び他の非ガス状の葡液構成要素に対
しては、非透過性であるべきである。本発明の葡液酸素
供給器において、従来の隔膜式酸素供給器において使用
されてきた従来周知の隔膜材料を使用することができる
。その−例として、酸素供給器■の隔膜７１は、ニュー
ヨーク州ニューヨークのセラ（２２）ネーゼコーポレ−シ：＋　ン（Ｃｅ１ａｎｅｓｅ　Ｃｏ
ｒｐｏ−ｒａｔｉｏｎ　）から商品名セルガード（Ｃｅ
ｌｇａｒｄ　）として販売されているマイクロポーラス
ポリプロピレン隔膜材料から製造することができる。

酸素供給器１のデザイン上の特徴は２分離した不織布支
持スクリーン、たとえは７７．７９及び８１のセット７
３及び７５のポケットの各々が隔膜７１の長方形のホー
ルドとほぼ同じ幅を有していることである。２つの七ソ
）７３．７５内の種々のポケット内への流体の拡散を改
善するため及び圧力損失を減少させるため、これら支持
スクリーンは、隔膜のボールドよりもわずかに幅広に（
約０，５１〜０．７６ｍｍ、　）　ｖｃ膜製造れる。そ
の結果、スクリーンは入口１９及びマニホールド３９．
４１及び５９ニ近接して露出されることとなる。又、支
持スクリーンは長方形のホールドとほぼ同じ長さを有す
ることが好ましい。酸素供給器１において、隔膜７１及
びそれに関連する支持スクリーンは、小さくされた積層
体８３が、側壁】１及び１３によって、支持スクリーン
及び隔膜ホールドの長方形の表面に対し、直角の方（２
３）向に圧縮されるように、ハウジング５内に保持されてい
る（第８図〜第１０図参照）。積層体８３の対向する端
部は、壁７，９ニ隣接して位置せしめられており、一方
積層体８３の頂部及び底部は、それぞれ壁１１及び１３
に隣接して位置せしめられる。酸素供給器１内に使用さ
れた３枚の支持スクリーンが、隔膜７１の隣接する２つ
のホールドが、それらの間に保持されるようにして第１
４図に詳細に図示されている。酸素供給器１内の隔膜ホ
ールド及び支持スクリーンの実際の積層体は、第１４図
に図示された部分的匠図示された装置の上方及び下方に
伸びていることは理解されるべきである。積層体８３内
の支持スクリーンの各々、たとえはスクリーン７７Ｉｄ
、第１の平面内において相互に離れてかつ平行に配置せ
しめられた１つすぐなストランド（紐状体）からなる第
１の層、たとえば８５と、第２の平面内において、相互
に離れてかつ平行に配置せしめられたまっすぐ々ストラ
ンドからガる第２の層、たとえば８７と、から構成され
ている。第１の層のストランドは、接着剤又は溶融接着
により。

（２４）相互に接触する位置において、第２の層のストランドに
接着せしめられる。第１の層のストランドは、第２の層
のストランドに対し約４５°〜９０°をなすように交差
せしめられる。角度Ａは、積層体８３内の各スクリーン
においてほぼ同じにされる。

積層体８３内の支持スクリーンのストランドは、はぼシ
リンダー状の横断面を有することが好捷しい。

葡液ポケットのセット７３内のスクリーンの層内のスト
ランドは、同一の横断面直径ｄＩを有し、かつ処理ガス
ポケットのセット７５内のスクリーンの層内のストラン
ドは、同じ横断面直径ｄ２を有している。そして＋　　
４及びｄ２は、各々約０．２０３〜約０゜４０６關の範
囲とされる。最も好ましくはｌ　　ｄＩはｄ２と等しく
される。葡液ポケット及び処理ガスポケットの支持スク
リーンの両方において、２つの層の各々の中においてそ
れぞれ平行に設けられたストランドは、約１．２７〜２
．５４ｍｔａ離れるようにすることが好ましい。１例と
して、支持積層体８３内の支持スクリーンは、バージニ
ア州ロアノークのＮＳＷアンドカンパニー社から商品名
ポリネッ（２５）ティング（Ｐｏｌｙｎｅｔｔｉｎｇ　）として販売され
ている医療用の射出された不織布オープンメツジ−プロ
ピレンスクリーン材料等のオープンメツシュポリメリッ
ク材料からなる同じ材料からなるシートから切り出すこ
とができる。薄液スクリーンの縦方向の端縁である上記
シートの裁断線は、すべてほぼ平行とする。処理ガスス
クリーンの縦方向の端縁である上記シート切断線はほぼ
平行とする。

そして、補液スクリーンの縦方向の端縁の切断方向は、
処理ガススクリーンの縦方向の端縁の切断方向に対し、
上記シート内においてほぼ直角となるようにする。ある
いは、支持スクリーンの２つのセントハ、異なる不織布
材料から切り出すようにすることもできる。この場合、
ｆｆｎ液ポケット支持スクリーンを切り出す材料のスト
ランドのパターンは、処理ガスポケット支持スクリーン
を切り出す材料のストランドのパターンとミラーイメー
ジ、すなわち同一となっている。

積層体８３内に組み入れられた時、隔膜のホールドは、
第１４図に図示されているようにして整列しく２６）た支持スクリーンに隣接せしめられる。各スクリーン、
たとえはスクリーン７９内の各層のストランドは、積層
体内の次のスクリーンと、たとえばスクリーン７７及び
８１内の隣接する層のストランドとほぼ平行となってい
る。このような配置にした結果、酸素供給器１内の増液
及び処理ガスポケット内に配置された支持スクリーンは
、隔膜及びスクリーンからなる装置が、隔膜のホールド
の長方形表面に対し直角力方向に圧縮せしめられた時（
たとえは、圧力板４３及び４５によって）、はぼ指状構
造をとるようＫｆｉる。以下、用語１はぼ指状構造とさ
れたＩ＋は、隣接する２つの支持スクリーンが。

それらの共通の向かい合う正味の表面面積の少なくとも
５０％以上にわたって指状構造とされていることを意味
するものとする。

酸素供給器１内の隣接する支持スクリーンの指状構造体
は、いくつかの重要々利点を有している。

第１に、物質移動のために利用される特定の隔膜の表面
面積に対し、積層体８３の体積、従って酸素供給器１の
体積を飛躍的に減少させる。その結果。

（２７）製造、船積み、処理、組立、注入操作が容易と々る。更
に、指状構造にされた支持スクリーンは。

増液及び処理ガスポケット内において小さな激しい渦流
流路からなるネットワークを製造する（たとえば支持ス
クリーン内に含捷れたポケット内の第１４図に図示され
た矢印によって示されたたくさんの相互に連結した補液
波路を参照）。増液及び処理ガスが、それらの小さな渦
流流路に涜って流れた時、きわめて激しいインターフェ
イス（２つの層の間の）流体混合が種々のポケット内で
おこり、同時に隣接するポケット内において葡液及び処
理ガスの激しいクロスフロウ（横方向の流れ）がおこる
。ネット効果により酸素及び二酸化炭素の物質移動は、
きわめて効率的に行なわれる。この装置の場合、増成の
構成要素の損傷は（たとえば溶葡現象）は最小となり、
酸素供給器における補液及び処理ガスの圧力世失は許容
しうる範囲となる。好ましくは、支持スクリーンは、葡
液ポケット及び処理ガスポケット支持スクリーンが、す
べて隔膜７１の折りたたみｍに対し約２０°〜約７０゜
（２８）までの鋭角で交差するように切り出すことが好ましい。

増液及び処理ガスの流路全体は、これら折りたたみ線に
平行であるため、このように配置されたストランドは、
きわめて効率的な一連の流れ分散手段としての役割を果
たす。これにより、更ＫＭ液及び処理ガスポケット内の
好ましい流れ特性を向上させることができ、かつ本質的
にチャネリング（流れのよどみ）の可能性を減少させる
。

更ニ、補液ポケット支持スクリーンの２つの層内のスト
ランドは、隔膜７１の折りたたみ線に対し。

はぼ同じ鋭角で交差するようになすことが好捷しい。処
理ガスポケット支持スクリーンの２つの層内のストラン
ドについても同様のことがいえる（第１１図において、
角度Ｂ、及びＢ２を参照）。広い範囲の流れの分散は、
補液の方が処理ガスのそれよりも重要となるため、角度
Ｂ＋　（ｍ液スクリーン）は、角度Ｂ２（処理ガススク
リーン）よりも大きくすることが好ましい。

酸素供給器１の更に他の特徴が第月図ＶＣ図示されてい
る。積層体８３内の支持スクリーンの各々に（２９）は、一対の横方向にのびるスロット、たとえはスクリー
ン７７内１／ｎ（ｄスロット９７．９９が、及びスクリ
ーン７９内にはスロツ）　１０１．、１．０３が各々ス
クリーンの各対向する端部に隣接するようにして設けら
れている。積層体８３内の薄液ポケット支持スクリーン
内のスロットは、補液入口１９及び補液出ロマニホール
ド５９のすぐ下に位置せしめられている。

一方、積層体８３内の処理ガスポケット支持スクリーン
のスロットは、処理ガス入口マニホールド３９及び処理
ガス出口マニホールド４１のすぐ土に位置せしめられて
いる。増液ポケットのセント７３内に配置せしめられた
支持スクリーンのスロットは。

補液入口１９及び補液出ロマニホールド５９から離れる
にしだがって幅がせまくなるようにテーパーがつけられ
ている。第１１図に図示されている如く。

はぼ台形形状とすることもできる。処理ガスポケントの
セントの７５内の支持スクリーンのスロットは、後面壁
１７から離れるに従って幅がせまくなるようにテーパー
がつけられているが、そのようにテーパーをつけること
は必ずしも必要ではない。

（３０）第１１図に図示されているように、はぼ長方形形状とす
ることもできる。あるいは、支持スクリーン内に横方向
にのひる切欠き領域たとえは一連の円形の孔１８１及び
一連の円形の孔１８３等の他の形式をとって設けること
もできる。円形の孔１．８］ｕ。

補液ポケットスクリーン用のもので、第１２図に図示さ
れているように直径が徐々に減少している。

一方２円形の孔１８３は処理ガスポケットスクリーン用
で、第１３図に図示されているように、一定の直径を有
している。支持スクリーン内の切欠き領域はオープンメ
ツシュ材料からなるシートからスクリーンを切り出す時
、同時に金属定規ダイによって製造することができる。

増成ポケット及び処理ガスポケット支持スクリーン内の
横方向の切欠き領域の目的は、ポケットの全幅にわたっ
て補液及び処理ガスの分散を向上せしめるためである。

このようＶＣＨ体の分散を向上せしめると、隔膜の表面
面積を全体的に効率的に利用することができるとともに
、酸素供給器における増成及び処理ガスの圧力損失を減
少させることができる。本発明（３１）のこの態様は、酸素供給器１の指状構造にされた不織布
支持スクリーンと一緒に実施することが好ましいが９本
発明の応用しうる範囲は、そのように制限されるべきで
ないことは理解されるべきである。即ち２本発明のこの
態様に従った横方向にのびる流体分散切欠き領域は２本
発明の技術分野におけるいかなる隔膜式酸素供給装置の
プリーツ状に選択的に透過可能々隔膜によって画成され
る交互に存在する補液及び処理ガスポケット内に配置せ
しめられた。たとえは織布及び／又は非指状構造体の支
持スクリーンに設けることもできる。

酸素供給器の更に他の特徴は、はぼ同一形状のくさび状
部材８９．９１が積層体８３の端部の間の中央部分に配
置せしめられている点である。このくさび状部材８９．
９１は、積層体８３の頂部及び底部の間そして側壁１１
及び１３（第７図参照）の間に圧縮されて保持されてい
る。くさひ状部材は２分離した要素とすることもできる
し、板９３．９５等のくさび状板の一体的部分とするこ
ともできる。くさび状部材８９．９１の各々は、少なく
とも積層体８３とほぼ（３２）同じ幅を有し、上記積層体の長さの約１０％〜約５０係
、好ましくは約２０％〜約４０％の長さを有し、そして
、隔膜ホールド及び支持スクリーンから々るコンパクト
化された積層体の両端における高さく即ち、積層体の頂
部と底部との間の距離）の約１係〜約１０％、好捷しく
け約２％〜約５％の高さを有している。くさび状部材８
９．９１は、補液と隔膜との間の接触範囲を増加するよ
う積層体８３を長方形の隔膜ホールドに直角な方向に更
に圧縮し、かつ流体の流路の厚さを減少する役割を果た
す。それにより、補液への及び補液からの物質の移動率
を増加せしめる。しかしながら、従来の酸素供給器のく
さび状部材と相違して、すべての補液流路の全長の大部
分にわたってのびている（米国特許第３，５２２．８８
５号；第３，８７９．２９３号；第４，２１９．４２２
号及び第４，３０４．６６９号等を参照）。短いくさび
状部材８９．９１は、酸素供給器１における補液の圧力
損失が過度に大きくならないようにしている。最も好ま
しくは、くさび状部材８９．９１の各々は、コンパクト
化された積層体８３の高さの約２（３３）チの高さを有し、かつ上記積層体の長さの３分の１の長
さを有している。図示された酸素供給器においては、く
さび状板９３．９５は、圧力板４３．４５の全長及び全
幅にわたって設けられた。縦方向及び横方向内側にのび
るスペーサーたとえば９］、９８からなるグリッドに当
接する。それにより、上記圧力板の座屈に対する安定性
を供給する。

酸素供給器１の製造方法はきわめて簡単である。

補液マニホールド板５５．ガスマニホールド板３７゜圧
力板４３．４５．　　ＩＪテイナー板５７及びくさび状
板９３９５ハ、ポリカーボネイト等の透明な熱可塑性材
料からなる射出成形された部品とすることが好ましい。

熱交換装置は、熱交換冷却コイル６、コイル支持コア部
片４．抽液マニホールド板５５．及びリテイナー板５７
を一体的に固定しくたとえは接着剤により）、一体の装
置とすることにより製造することができる。隔膜７１は
、第１の固定装置内に保持された長方形のホールド板か
らなる積層体の周囲にそれを折りたたむことによりプリ
ーツをつけることができる。隔膜及びホールド板からな
る組（３４）立体は、第１の固定装置から取りはずし第２の固定装置
内におかれる。第２の固定装置において。

ホールド板は、補液及び処理ガスポケットのセラ１−７
３．７５内の適当な支持スクリーンに１つずつ載置され
る。次ニ、りさび状板９３．９５及び圧力板４３゜４５
を所定の位置におき、できあがった隔膜及び支持スクリ
ーンからなる装置は、支持スクリーンがほぼ指状構造体
をなし、かつコンパクト化された積層体８３を形成する
ように流体プレスによって圧縮される。しかる後、シキ
ソトロピック（揺変性）ポツティング材料、たとえば揺
変性ポリウレタンをマニホールド３９と４１の間、及び
入口１９とガスマニホールド板３７の表面までのマニホ
ールド５９抑液マニホールド板５５及び隔膜７１の折り
たたみ端縁に近接するようπ々っているリテイナー板５
７との間に付与することにより、ガスマニホールド板３
７と増成マニホールド板５５ハ、圧力板４３及び４５の
上にフィツトとしのせられる。この目的のため。

舌状部材１１３．　１．１５．１１７．１１．９．１２
１．１２３．　］２５、及び１２７が板３７及び５５ニ
設けられている。こ（３５）れらは、圧力板４３．４５に設けられた対応する溝内に
受は入れられている（板５５（では、板３７の舌状部分
１．１３．１．１５．１１７．及び１１９と同様の４つ
の舌状部材が図面には図示されていないが設けられてい
る）。

次’＋　Ｒ体プレスによる圧縮を解放し、それにより積
層体８３の周囲に位置するハウジング５の成形を完了す
る。揺動性ポツティング材料が硬化した時。

ポツティング材料は偏向ブロック１０５及び１．０７を
構成する。この２つの偏向ブロックの目的は、補液及び
処理ガスが板３７及び５７に沿って隔膜の折りたたみ線
の外側に偏向するのを防止し、従って個々の補液及び処
理ガスポケットの一体性を維持する点にある。最後に、
頂部シール１０９は、酸素供給器及び熱交換器から々る
装置を遠心力装置内で回転することによって形成するこ
とができる。

この操作は、ハウジング５の頂壁７を遠心力装置の回転
中心から離れるように水平におき、かつ低粘性のポンテ
ィング材料、たとえばポリウレタンを処理ガス人口２３
ニ連結せしめられたチューブを介して回転する分配容器
から遠心力をかけている（３６）間、−ト記装置内に導入することによって行なわれる。

ボッティング材料が硬化した後、遠心力装置内の本発明
にかかる熱交換器及び酸素供給器からなる装置の位置を
逆転し、同様の操作を行々う。

即ち、低粘性のポツティング材料を処理ガス出口２１か
ら供給し、底部シール１１１を形成する。シール１０９
及び１１１の目的は、廂液及び処理ガスの流れの間の直
接の接触を阻止することにある。

次に操作について説明する。本発明の酸素供給器１は、
第１図に図示されているように垂直方向を向くように維
持せしめられる。この時、水入口チューブ２２は入口２
７に連結され、水出口チューブ２４は出口２９Ｖｃ連結
され、処理ガス（好ましくは酸素又は空気に混入せしめ
られた酸素）入ロチ一プ２６は、入口２３ニ連結され、
そして処理ガス出口２８は出口２１に連結される。典型
的には、患者からの静脈抽の基本的流れは、心臓切開リ
ザーバー／フィルター装置からの出口を有する静脈リザ
ーバー３０内に集められ、静脈リザーバー３０からの出
口を支持するチーーブ３２は廂液ポンプ３４に連結され
。

（３７）補液ポンプ出ロチューブ３６は入口３１ニ連結され。

そして、動脈フィルターに連結する静脈補液チ−ブ３８
は、出口２５ニ連結される。入口処理ガスは。

基本的に大気圧とされている。動脈フィルターを通過し
た後、動脈化された補液は患者にもどされる。酸素供給
器１及び一体重な熱交換器３から々る装置は入口３１を
介して殺菌された食塩溶液が注入される。好ましくは２
本装置は注入工程中、水平から約３０°だけ、入口３１
が傾くように暫定的に傾斜することが好ましい。心肺バ
イパス操作中。

患者の補液は熱交換器３内において生理学的温度よりも
十分下の温度まで冷却される。操作の最後において患者
の廂液は熱交換器において生理学的温度までもどされな
ければなら々い。酸素供給器１及び一体重な熱交換３か
ら々る装置は、比較的安価な材料でつくられており、か
つ簡単な構造を有しているため、それは１回の使用が終
わった後。

使い捨てすることができる。本発明の物質トランスファ
ー装置は、透析液を処理流体として使用する補液の透析
器として使用することもできる。

（３８）本発明の隔膜式酸素供給器１の代表的な例πおいて（例
１）、１２０枚のポリネッティング支持スクリーン（抑
液ポケット内に６０枚及び処理ガスポケット内に６０枚
）が、１２１枚のセルガード（Ｃｅｌ−ｇａｒｄ　：商
品名）隔膜ホールドと一緒に圧縮された積層体の中に配
置されている。各支持スクリーンは、全長が３０．４８
ｃｒｒＬで、全幅が７．７８９ＣＩｎである。

そしてその表面積は２３７．１ｃ１ｒＬである。隔膜は
、約０．０５１ｍｍの厚さを有し、かつ公称穴サイズが
０．２ミクロンの穴を有している。圧縮された積層体８
３は＋　　４８０ｃｃの体積を有し、その端部における
高さは６０９６儂である。総隔膜表面積は、２．４ｃｆ
ｎ２である。各支持スクリーンは直径０．３０４８　ｍ
ｍの平行なストランドからなる２つの溶融接着された層
から構成されている。第１の層のストランドは、第２の
層のストランドに対し約６０°で交差せしめられており
、かつ各層の個々のストランドは約１５２４龍だけ離れ
て配置されている。各スクリーンの全厚さは、約ｏ５５
ｓｓｍｍである。酸素供給器内の支持スクリーンのすべ
ては、同一の不織布オープンメ（３９）ノシー材料から切り出される。しかしながら、不織布オ
ープンメツシュ材料内の抑液ポケット支持スクリーンの
縦方向の端縁の裁断方向は、同じ材　　　　　料の処理
ガスポケット支持スクリーンの縦方向の端縁の裁断方向
に対し直角となっている。更にスクリーンは、抑液ポケ
ット支持スクリーンのすべてのストランドが隔膜の折り
たたみ線に対し約６０゜の角度をなすように交差し、か
つ処理ガスポケット支持スクリーン内のすべてのストラ
ンドが隔膜の折りたたみ線に対し、約３０度の角度をな
すように交差するよって上記材料から切り出すことかで
きる。第１１図に図示されているようニ、補液ポケット
内の支持スクリーンには、その対向する両端縁に隣接し
て台形形状の横方向のスロットが設けられている。処理
ガスポケット内の支持スクリーンには、それらの対向す
る両端に隣接して長方形の横方向のスロットが設けられ
ている。この装置において、２つのくさび状部材８９．
９１の各々は。

積層体８３の両端においてコンパクト化された積層体の
高さの約２％の厚さを有しており、かつこの（４０）コンパクト化され積層体の長さの約３分の１の長さを有
している。

上述した実施例１の酸素供給器に対してガス移動及び補
液動体テストを行ガった。酸素を、処理流体として使用
した。この装置内の補液の流れ率だ。尚、この時の溶損
測定の補液流れ率に対する溶損測定の酸素流れ率の割合
は、１：１に保持した。同様に二酸化炭素の移動率は１
２５１ｎ”Ｌ　５券がら２９０ｉｍＡ／、まで直線的に
増加した。更に酸素供給器１及び一体重な熱交換器３か
ら々る装置における補液の圧力損失は、　　６０ｍｍ即
から１８０ｍｍＨ＆まで直線的に増加した。溶崩現象は
ほとんどみられなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る隔膜式酸素供給装置と一体的な
熱交換器とからなる装置の斜視図であり。典型的な外線補液回路に設置された状態を概略的に図示
したものである。（４１）第２図及び第３図は、第１図の装置の分解斜視図である
。第４図及び第５図は、第１図の装置の側面図及び平面図
である。第６図は、第５図の６−６線に沼ってとった断面図であ
る。第７図〜第１０図は、それぞれ第４図の７−７゜８−８
．　９−９．及び１０−１０線に沿ってとった断面図で
ある。第１１図は、第１図の酸素供給器内のプリーツ状隔膜と
支持スクリーンとからなる積層体の部分分解斜視図であ
る。第１２図及び第１３図は、第１図の酸素供給器内の支持
スクリーンに形成された横方向に延びる切欠き領域の他
のデザインを図示した斜視図である。そして。第１４図は、第１１図に図示された圧縮された積層体の
３枚の隣接する支持スクリーンとそれらスクリーンの間
に保持された２つの隣接する隔膜ホールドの斜視図であ
る。（４２）１・・・隔膜式酸素供給器　３・・・熱交換器５・・・
ハウジング　　　　６・・・コイル７１・・・隔膜ホー
ルド７３、７５・・・ポケットセント７７、７９．８］　・・・支持スクリーン８３・・・積
層体 ’（４３）とシ５２′ ３２ゴ　　゛　　　　　＼、、　　　飄］７（〜季；＋　　　　　、５．９１弓　　　３７ ↓ ｔ３３　　　　　　　今　　　　　　ｑ〃　　　　　　
　φ 一砂２２／−９６８ｔり３１５ □ １［゛。手続補正書（方式）昭和ピ年　９ま許願第　　９丁３３チ　号６、補正をす
る者事件との関係　　　出　願　人住所糸危　　ンレイ・ｒンクー寸°レーテンド４、代理人５、補正命令の日付　　昭和ゴ年　を月　式日（発送日
）２７６−

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　ハウジングと；上記ハウジング内にほぼ長方形のホールドとして折りた
たまれ、それにより、血液及び処理流体のための交互に
存在するポケットからなる第１及び第２のセットを画成
するプリーツ状の選択的に透過可能な隔膜と；上記ホールドとほぼ同じ幅を有する多数の分離した不織
布支持スクリーンであって、その１つずつが、上記第１
於び第２のセットのポケットの中に配置され、上記隔膜
及び上記スクリーンは、該スクリーンが隣接する而液ポ
ケット及び処理流体ポケット内に配置され且つ概略的に
指状構造にされた該隔膜によって分離された状態で、上
記ホールドのほぼ長方形の表面に垂直な方向に圧縮する
ことによって、コンパクト化された積層体として上記ハ
ウジング内に保持されるようになされた不織布支持スク
リーンと；上記積層体の対向する両端に隣接する上記ハウジングに
、上記第１セントのポケットと連通して形成され、それ
により、上記ポケットの長さ方向に治って上記第１セン
トのポケット内に全体的にわたる而液流路を確立する而
液入口及び出口手段と；そして。上記積層体の対向する両端に隣接する上記ハウジングに
、上記第２セントのポケットと連通して形成され、それ
により、上記ポケットの長さ方向に沿って上記第２セツ
ト内に全体的にわたる処理流体流路を確立する処理流体
入口及び出口手段と；を含んで構成されてなる血液処理
用の物質トランスファー装置であって。上記支持スクリーンは、基本的に、第１の平面内におい
て相互にほぼ平行に且つ間隔をあけて設置された第１の
ストランドからなる第１の層と。第２の平面内において相互にほぼ平行に且つ間隔をあけ
て設置された第２のストランドからなる第２の層とから
構成されており；そして。上記第１及び第２の層は、上記第１のストランドが上記
第２のストランドに対して約４５°〜９０’の角度をな
すようにして、その接触位置で一緒に接着されて々るこ
とを特徴とする物質トランスファー装置。（２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において。上記而液ポケット支持スクリーン内の第１及び第２のス
トランドがほぼ同じ直径の円形断面を有しており、且つ
上記処理流体ポケット支持スクリーン内の第１及び第２
のストランドが、はぼ同じ直径の円形断面を有して々る
装置。（３）特許請求の範囲第１項に記載の装置において。上記而液ポケット及び処理流体ポケット内の第１及び第
２のストランドが、上記隔膜の折りたたみ線に対して約
加°〜約７０°の鋭角をなすようにされてなる装置。（４）特許請求の範囲第３項に記載の装置において。上記補液ポケット支持スクリーン内の第１及び第２のス
トランドが、ともに上記折たたみ線に対して同じ鋭角を
なし、且つ上記処理流体ポケット支持スクリーン内の第
１及び第２のストランドが。ともに上記折たたみ線に対して同じ鋭角を表すようにさ
れてなる装置。（５）特許請求の範囲第４項に記載の装置において。上記補液ポケット支持スクリーン内の第１及び第２のス
トランドが、上記処理流体ポケット支持スクリーン内の
第１及び第２のストランドに比較して上記折りたたみ線
に対して大きな鋭角を々すようにしてなる装置。（６）特許請求の範囲第２項に記載の装置において。上記而液ポケット支持スクリーン内のストランドの直径
が、上記処理流体ポケット支持スクリーン内のストラン
ドの直径とほぼ等しくされてなる装置。（７）特許請求の範囲第５項に記載の装置におい上記補
液ポケット支持スクリーン内の第１のストランドが上記
補液ポケット支持スクリーン内の第２のストランドに対
して約６０°の角度をなし。上記処理流体ポケット支持スクリーン内の第１のストラ
ンドが上記処理流体ポケット支持スクリーン内の第２の
ストランドに対して約６０’の角度をなし、上記補液ポ
ケット支持スクリーン内の第１及び第２のストランドが
上記隔膜の折りたたみ線に対して約６０°の角度をなし
、そして、上記処理流体ポケット支持スクリーン内の第
１及び第２のストランドが上記折りたたみ線に対して約
３０’の角度を力すようにされてなる装置。（８）特許請求の範囲第３項に記載の装置において。上記而液ポケット支持スクリーン及び上記処理流体ポケ
ット支持スクリーンが、同じ不織布材料から切り出され
てなり、上記而液ポケット支持スクリーンの縦方向端縁
の上記不織布材料からの切断方向は、上記処理流体ポケ
ット支持スクリーンの縦方向端縁の上記不織布材料から
の切断方向に対しほぼ直角をなすようにされて々る装置
。（９）特許請求の範囲第１項に記載の装置において。上記而液ポケット支持スクリーンは、少なくとも上記而
液人口及び出口手段付近において、上記隔膜ホールドよ
りもわずかに幅広にされてなる装置。００）特許請求の範囲第１項に記載の装置において。上記支持スクリーンは、上記ホールドとほぼ同じ長さを
有してなり；上記ハウジングは、上記ホールドとほぼ平行外２つの対
向する側壁を有してなり；上記物質トランスファー装置は、さらに、第１及び第２
のほぼ同一の楔状部材を含んでおり；上記第１の楔状部
材は、上記側壁の一方とコンパクト化された上記積層体
の頂部との間に圧縮力を受けて位置せしめられ且つ上記
第２の楔状部材は、上記側壁の他方と上記積層体の底部
との間に圧縮力を受けて位置せしめられており；上記喫
状部材の各は、上記積層体の両端縁の中央に配置されて
いるとともに上記積層体とほぼ同じ幅を有し、上記積層
体の長さの約１０〜５０％の長さを有し、且つ上記積層
体の両端縁位置において上記コンパクト化された積層体
の高さの約１〜１０つの厚さを有しており、それにより
、上記撲状部材は、物質トランスファー装置における面
圧の低下を著しく起こすこと々く装置の物質移動性能を
著しく改善する役割を果たすようにしてなる装置。 α１）特許請求の範囲第１０項に記載の装置において。上記喫状部材の各は、上記積層体の長さの約２０〜４０
％の長さを有してなる装置。（１２、特許請求の範囲第１１項に記載の装置において
。上記喫状部材は、上記コンパクト化された積層体の高さ
の約２％の高さを有し且つ上記積層体の幅の約１／３の
長さを有してなる装置。（１３）第１及び第２の対向する側壁を有するハウジン
グと；上記ハウジング内に、はぼ長方形のホールドからなる圧
縮された積層体として配置され、それにより、補液及び
処理流体のだめの交互に存在するポケットからなる第１
及び第２のセットを画成するとともに、上記隔膜のため
の折りたたみ線が上記第１及び第２の側壁に隣接するよ
うにしてなるプリーツ状の選択的に透過可能な隔膜と；
上記ホールドとほぼ同じ幅及び長さを有し、各々上記第
１及び第２セツトのポケット内に配置されるようにされ
た多数の分離した支持スクリーンと；上記積層体の対向する両端に隣接して上記ノ・ウジング
の第１の側壁に、上記第１セツトのポケットと連通して
形成され、それにより、上記ポケットの長さ方向ＶＣｆ
ｉって上記第１セツトのポケット内に全体的にわたる抽
液流路を確立する補液入口及び出口手段と；そして。上記積層体の対向する両端に隣接して上記ノ・ウジング
の第２の側壁に、上記第２セツトのポケットと連通して
形成され、それにより、上１乙ｆケット≧牡ポ≠デ＋の
長さ方向ＶＣ沿って上記第２セントのポケット内に全体
的にわたる処理流体流路を確立する処理流体入口及び出
口手段と；を含んで構成されてなる抽液処理用の物質ト
ランスファー装置であって。上記スクリーンは、上記ポケットを横断する流体の拡散
を改善するため、それらの両端ｖｃ＠接して横方向に延
びる一対の切欠き領域を有しており。第１セツトのポケット内に配置されたスクリーンの切欠
き領域は、上記抽液入口及び出口手段から離れるに従っ
て減少するようにテーパがつけられてなることを特徴と
する物質トランスファー装置。