KR910003359B1 - 의료용 열교환기 - Google Patents

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아쓰히꼬 노가와
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데루모 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

의료용 열교환기
제 1 도는 열교환기의 구조를 도시하기 위하여 열교환기의 축에 수직으로 종래의 열교환기를 통해 얻은 단면도.
제 2 도는 열교환기의 축의 방향에서 종래의 열교환기를 통해 얻은 단면도.
제 3 도는 본 발명의 한 구현예로서 전형적인 의료용 열교환기를 도시하는 부분적으로 잘라낸 투시도.
제 4 도는 제 3 도에서 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 얻은 단면도.
제 5 도는 제 3 도에서 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 얻은 단면도.
제 6 도는 본 발명의 열교환기 안에서 일체화된 산소 공급기의 부분적으로 잘라낸 전면도.
제 7 도는 제 6 도에서 묘사했던 산소 공급기의 투시도.
제 8 도는 본 발명의 다른 구현예로서 전형적인 열 교환기의 구조를 묘사하는 부분적으로 잘라낸 투시도.
제 9 도는 제 8 도에서 선 Ⅸ-Ⅸ를 따라 얻는 단면도.
제 10 도는 제 8 도에서 선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 얻은 단면도.
제 11a 도 및 제 11b 도는 또 다른 구현예의 단면도.
제 12 도는 또 다른 구현예의 단면도.
제 13 도는 또 다른 구현예의 단면도.
제 14 도는 본 발명의 열교환기의 다른 구현예를 묘사한 부분적으로 확대한 단면도.
제 16 도는 본 발명에 따른 열교환기의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
제 17 도는 제 16 도를 부분적으로 확대한 단면도.
제 18 도는 본 발명의 열교환기의 또 다른 구현예의 투시도.
본 발명은 의료용 열교환기에 관한 것이다. 특히 이것은 순환의 경로(course)동안 바라는 레벨에서 혈액의 온도를 유지하기 위한 목적에서 혈액의 체외순환에서 사용되어지는 의료용 열교환기에 관한 것이다.
체외 혈액 순환은 특히 심장절개 같은 심장수술을 위한 보조장치로서 일반적으로 사용되어진다. 심장절개를 위한 보조장치로서 체외 혈액순환에서,(혈액은)심장절개를 위한 환자의 목에서 뽑아낸 혈액은, 즉, 환자의 몸에서 뽑아낸 혈액은 산소가 공급되어지는 산소 공급기(owygenator)까지 나아가게 하였고, 환자의 몸까지 산소-포화된 상태로 돌아간다. 복잡한 유아 심장 연령 또는 성인 대동맥(aortic aneurysm)에 실행되는 외과 수술에서,예를들면, 극히 낮은 체온 체외 순환방법 또는 중간의 체온 체외 순환방법이 사용되었다. 이 혈액 순환은 환자의 몸에서 빼어낸 혈액 냉각에 효과적이다. 심위중에 있는 자연계의 체외 몸순환에서 환자의 몸에서 빼낸 혈액은 규정된 온도 또는 냉각된 또는 가열된 온도에서 지켜져야만 한다. 이 목적을 위하여, 체외 혈액 순환에 대한 회로에서 삽입하는 것처럼 열교환기를 사용하는 것이 습관적으로 되어 있다.
체외 혈액 순환의 용도를 위해 현재까지 개발된 열교환기들은 각 종 형태(type)가 있다. 예를 들면, 제 1 도 및 제 2 도에서 묘사하는 것처럼, 제 1 의 유체통과 공간(fluid passing space) 2 및 제 1의 유체통과 공간 2의 세로 방향으로 제 1의 유체통과 공간 2 안쪽에 배치되고, 제 1의 유체통과 공간 2로부터 수밀하게(watertightly) 분리된 제 2의 유체통과 공간을 형성하기 위하여 예정된(destined)내부 공간 3을 제공하는 다수의 열교환 튜브들 4로 구성된 쉘-및-튜브 교환기(shell-and-tube echanger) 1는 열의 매우 효과있는 교환의 수행 및 설계의 특별한 간결성을 갖는 매우 유망한 의료용 열교환기이다. 제 1의 유체통과 공간 2가 원통형으로 형성될 때,제 1 도 및 제 2 도에서 묘사하는 것처럼, 제 1의 유체통과 공간 2에로 제 1의 유체를 도입하기 위한 제 1의 유체 입구 튜브(inlet tube) 5 및 제 1의 유체통과 공간 2로 부터 제 1의 유체를 방출하기 위한 제 1의 유체 출구 튜브 6을 채택하여 제 1의 유체통과 공간 2의 축에 수직인 단면(cross section)의 중심 부분을 통과하는 직선(straight line)을 따라 실직적으로 외부로 부터 내향으로 연장시켜, 그리고 결과적으로 제 1의 유체 통과 공간 2와의 연결되게 한다.
상기한 바와 같이 구조된 셀-및-튜브 교환기 1를 사용하여 제 1의 유체통과 공간 2를 통하여 열교환매체를 통과시키고 제 2의 유체통과 공간, 즉, 열교환 튜브들 4의 내부 공간 3을 통하여는 혈액을 통과시켜 혈액과 열교환 매체 사이에 열교환을 수행하는 경우에, 혈액이 비교적으로 균일하게 분표되고, 열교환매체에 대하여 상대적으로 일정하게 접촉시킬 수 있기 때문에 전체 혈액에 실질적으로 균일하게 열교환을 달성할 수 있다. 혈액의 도입(introduction)동안 압력 손실이 크고, 체외 혈액 순환이 오랜 시간 동안 지속 될 때,혈액은 열교환 튜브를 4의 내부공간 3의 안쪽으로 응고할 것이고,결과적으로 열교환하는 튜브들 3를 메우거나 또는 압축할 가능성이 빈번하게 발생한다.
역으로, 제 1의 유체통과 공간 2를 통하여 혈액을 통과시키고 열교환 튜브 4의 내부, 공간 또는 제 2의 유체통과 공간을 통하여 열교환 매체를 통과시켜 열교환을 실행할 때,혈액 도관이 메어지거나 또는 압축 되어 지는 전술한 가능성은 실질적으로 제외되고, 혈액의 도입에 의한 압력손실은 비교적으로 커다란 정도까지 재압축된다. 위에서 묘사한 것처럼, 제 1의 유체 입구 튜브 5 및 제 1의 유체 출구 튜브 6를 채용하여 제 1의 유체통과 공간 2의 축에 수직하게 횡단면의 중심부를 통과하는 직선을 따라 실질적으로 외부로 부터 내향으로 연장시켜, 결과적으로 제 1의 유체 통과 공간 2과 연결시키기 때문에, 혈액은 제 1의 유체통과 공간 2의 중심부를 향하여 주로 진행하는, 결과적으로 제 1의 유체 통과 공간 2 내부의 혈액의 유동은 일정하지가 않고 국부적으로 변한다. 비교적 높은 혈액 유동의 영역에서, 혈액이 내부공간 3 내부의 열교환 매체를 이제는 통과하는 열교환 튜브들 4와 충분하게 접촉하지 않기 때문에 열교환은 부적당하게 소량으로 수행된다. 반대로, 비교적 낮은 혈액 유동의 구역에서, 혈액은 정상적으로 요구되는 것보다 더욱 열교환 튜브들 4와 접촉하기 때문에 열교환은 부적당하게 다량으로 수행된다. 제 1 도 와 제 2 도에 묘사한 것처럼, 열교환 튜브들 4는 전체 혈액 통과 공간 2를 걸쳐서 (throughout) 분포되어 있는 경우에, 혈액 통과 공간 2로 들어갈때 혈액 입구 튜브 5를 통하여 도입된 혈액은 열교환 튜브들 4과 직접 접촉하게 되어, 결과적으로 혈액 유동은 전체 혈액 통과 공간 2에 걸쳐서 골고루 일정하게 분포될 수 없기 때문에, 분명히 상기한 바람직하지 못한 상황으로 된다. 전체에 걸쳐서 통과되는 전체 혈액에 일정하게 열교환 효과를 수행 할수 가 없는 쉘- 및 -튜브 교환기는, 혈액 온도 분포의 균일성이 결여되고, 과잉으로 또는 불충분하게 혈액에 열교환을 시키고, 그리고 혈액 성분에 역효과를 초래한다는 가능성을 가지기 때문에 거의 높은 평가를 받을 가치가 없다.
더욱이, 종래의 열교환기는 열교환기에로 열교환 매체를 도입하기 위한 열교환 매체입구(inlet)부 및 열교환기 안으로 부터 열교환 매체를 방출하기 위한 열교환매체 출구부가 열교환기의 하우징과 일체적으로 형성이 되어 있고, 하우징에 고정되어 있는 구조로 되어 있다. 열교환 매체 입구부 및 열교환 매체 출구부와 열결이 되는 열교환 매체 온도 조절기에서 인출되는 연결 튜브(connection tube)는 일반적으로 지름이 크고 촉감이 꺼칠꺼칠하다. 열교환 매체 입구부 또는 열교환 매체 출구부에 배치된 커플러(coupler)와 열교환 매체 온도 조절기의 연결 튜브의 전단 끝에 배치된 커플러는 단지 간신히 연결 시킬 수 있다. 더구나, 이 연결은 수술동안 열교환기와 열교환 매체 온도 조절기 사이의 위치적 관계에서 발생하여 겪게 되는 일탈의 결과에 의해 해체될 가능성이 계속해서 발생한다.
그런고로, 본 발명의 목적은 개량된 의료용 열교환를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 체외 혈액 순환에서 환자의 몸체에서 빼어낸 혈액을 원하는 온도에서 유지시킬 수 있게 하기 위한 의료용 열교환기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 혈액과 열교환 매체 사이의 일정한 열교환을 수행하고, 치료(treatment)를 받고 있는 혈액에 거의 손상을 입히지 않는 의료용 열교환기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 설계가 매우 간단하고, 혈액의 유입동안 단지 작은 압력 손실만을 받게되는 의료용 열교환기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 산소 공급기(oxygenator)와 일체로 될 수 있는 의료용 열교환기를 제공하는데 있다.
본 발명의 그리고 또 다른 목적은 수술 적합성이 우수하고, 커다란 안전성이 계속 유지되는 의료용 열교환기를 제공하는데 있다.
상기 기재한 본 발명의 목적은 원통형 혈액 통과 공간 및 혈액 통과 공간 내부에 혈액 통과 공간의 세로 방향으로 배치된 혈액 통과 공간으로부터 수밀하게 분리된 내부 공간이 구비된 다수의 열교환 튜브들로 구성되고, 혈액 통과 공간을 통해 통과되는 혈액과 열교환 튜브들의 내부 공간을 통하여 통과되는 열교환 매체 간의 열교환을 열교환 튜브들의 벽(wall)들에 의하여 수행되는 의료용 열교환기에 있어서, 혈액 통과 공간내로의 혈액 도입용 혈액 입구 튜브 및 혈액 통과 공간내로부터의 방출용 혈액 출구 튜브가 혈액 통과 공간의 길이 방향에 수직이고 혈액 통과 공간의 주위 표면(peripheral plane)에 접히는 직선을 따라 실질적으로 외부(outside)를 부터 내향으로 다수개 연장되어 있어서,혈액 통과 공간과 유통되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기에 의해 이루어진다.
본 발명은 또한 하우징의 세로 방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖는 원통형 하우징(housing)내부에서 상호 격리되어 배치되는 다수의 열교환 튜브와 상기 열교환 튜브들의 대향 단부들에 배치되어 상기 열교환튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 상기 하우징의 측벽상에 상기 열교환 튜브들을 수밀하게 단단히 고정시킴과 동시에 상기 하우징 내부를 3개 공간으로 분리시키는 격벽들과, 상기 두 격벽들, 상기 하우징의 측벽 및 상기 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 상기 하우징의 중앙부 내에서 형성된 혈액 통과 공간과 유통하도록 상기 하우징의 세로 방향에 수직이며 또한 상기 하우징의 주위 표면에 접선인 직선들을 따라 외부로 부터 내향으로 다수개 연장되는 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브와 그리고 상기 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 격리된 상기 열교환 튜브들의 내부 공간 들과 유통하는 상기 하우징의 단부들에 형성되는 두 열교환매체 통과 공간들 중 하나와 유통하게 하기위한 열교환 매체 입구 튜브 및 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통하기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 구성된 열교환기를 개시한다. 본 발명은 또한 혈관 입구 튜브는 격벽(partiton wall)들 중 하나의 격벽 부근의 혈액 통과 공간과 유통하며, 그리고 혈액 출구 튜브는 다른 격벽의 부근의 혈액 통과 공간과 유통하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시하고 있다. 본 발명은 또한 혈관 입구 튜브는 다른 격벽의 부근의 혈액 통과 공간과 유통하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시하고 있다. 본 발명은 또한 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브는 혈액 통과 공간의 주위 표면 둘레의 약 180℃ 에서 서로 회전되는 위치 관계를 취하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시한다.
전술한 본 발명의 목적은 원통형 혈관 통과 공간과 상기 혈액 통과 공간의 세로 방향으로 상기 혈액 통과 공간 내부에 배치되며 상기 혈액 통과 공간으로부터 수밀하게 분리된 내부 공간이 구비된 다수의 열교환 튜브들로 구성되며 그리고 상기 혈액 통과 공간을 통과하는 혈액과 상기 열교환 튜브들의 상기 내부 공간을 통과하는 열교환 매체간의 열교환을 상기 열교환 튜브들의 벽들을 통하여 수행하는 의료용 열교환기에 있어서, 상기 혈액 통과 공간내로 혈액을 도입하기 위한 혈액 입구 튜브 및 상기 혈액 통과 공간으로 부터 혈액을 방출하기 위한 혈액 출구 튜브는 상기 혈액 통과 공간의 세로 방향에 수직이며 또한 상기 혈액 통과 공간의 주위 표면에 접선인 직선들을 따라 외부로 부터 내향으로 다수개 연장되어 있어 상기 혈액 통과 공간과 유통하도록 허용되 수많은 또한 상기 열교환 튜브들은 혈액 입구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 입구 튜브의 두 내부 주변 라인들간의 두 교점들을 연결하는 라인세그멘트와 평행하여 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 궁형상으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축상 방향으로 연장시킴으로서 형성되는 빈공간 부분과, 혈액 출구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 축구 튜브의 두 내부 주변 라인들간의 두 교점들을 연결하는 라인 세그멘트와 평행하고 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 궁형으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축 방향으로 연장시킴으로써 형성되는 빈공간 부분을 제외한 혈액 통과 공간에 전체에 걸쳐 상호 균일하게 격리되어 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환에 의해 성취된다.
본 발명은 또한 하우징의 세로방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖는 원통형 하우징 내부에서 상호 격리되어 배치되는 다수의 튜브들과, 상기 열교환 튜브들의 대향단부들에 배치되어 상기 열교환 튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 상기 하우징의 측벽상에 상기 열교환 튜브들을 수밀하게 단단히 고정시킴과 동시에 상기 하우징의 내부를 3개 공간들로 분리시켜 주는 격벽들과, 상기 두 격벽들, 상기 하우징의 측벽 및 상기 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 상기 하우징의 중심부내에 형성되는 혈액 통과 공간과 유통하기 위한 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브와 그리고 상기 혈액 통과 공간으로부터 수밀하게 격리된 상기 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 상기 하우징의 내부 공간들과 유통하는 상기 하우징의 단부들에 형성되는 두 열교환 매체 통과 공간들 중 하나와 유통하기 위한 열교환 매체 입구 튜브 및 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통하기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 구성되는 것을 특징으로 의료용 열교환기를 개시한다. 본 발명은 혈액 입구 튜브는 또한 격벽들의 한 격벽 부근의 혈액 통과 공간과 유통하며, 혈액 출구 튜브는 다른 격벽의 부근의 혈액 통과 공간과 유통하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시한다. 본 발명은 또한 혈액 입구 튜브와 혈액 출구 튜브가 혈액 통과 공간의 주변 표면 둘레에서 서로 약 180°로 회전하는 위치적 관계를 취하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시한다. 더욱이, 본 발명은 혈액 통과 공간내에 형성된 열교환 튜브들이 없는 2개의 빈 공간 부분들은 혈액 통과 공간의 총체적의 40%보다 적은 부피를 점유하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기를 개시한다.
위에서 기재한 본 발명의 목적은 원통형 혈액 통과 공간 및 상기 혈액 통과 공간내부에 상기 혈액 통과 공간의 세로 방향으로 배치되고 상기 혈액 통과 공간으로부터 수밀하게(Water tightly) 분리된 내부공간이 구비된 다수의 열교환 튜브들로 구성되고, 그리고 상기 혈액 통과 공간을 통해 통과되는 혈액과 상기 열교환 튜브들의 상기 내부 공간을 통해 통과되는 열교환 매체간의 열교환을 상기 열교환 튜브들의 벽들에 의하여 행하는 의료용 열교환기에 있어서, 상기 혈액 통과 공간내로 혈액을 도입하기 위한 혈액 입구 튜브와 상기 혈액 통과 공간내로 부터 혈액을 배출하기 위한 혈액 출구 튜브가 상기 혈액 통과 공간의 세로 방향에 수직하며 또한 상기 혈액 통과 공간의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 외부로 부터 내향으로 다수개로 연장되어 있어 상기 혈액 통과 공간과 유통되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기에 의해 달성된다. 이 열교환기는 혈액 입구가 설치되는 것이 바람직하다. 위치 부근에 가는 튜브들이 없는 빈공간을 갖는 것이 바람직하다. 선택적으로 혈액 입구는 하우징의 중심으로 부터 일정한 각도에서 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 하우징에 부착되어 질 수 있다. 열교환기는 혈액 출구가 위치하는 하우징 위치 부근에 가는 튜브들이 없는 빈 공간을 갖는 것이 바람직하다.
선택적으로, 혈액 출구는 하우징의 중심으로부터 일정한 각도에서 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 하우징에 부착되어질 수 있다. 또한, 혈액 입구는 하우징의 중심으로 부터 일정한 각도에서 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 부착되며 리브(Rib)는 혈액 입구가 인도되어 하우징의 내면벽상에 배치된다. 또한, 혈액 출구는 실질적으로 혈액 입구의 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 다수의 가는 튜브들은 실제로 동일한 거리씩 상호 격리되어 하우징 내에 수반되며 리브와 리브 근처의 가는 튜브간의 거리는 인접한 가는 튜브들 간의 거리 보다 작은 것이 바람직하다. 또한 리브는 혈액 입구 근처의 가는 튜브 부근에 배치되는 것이 바람직하다. 예를들면, 하우징은 실질적으로 원통형으로 형성되어 있다. 열교환기는 다수의 리브가 배치될 수 있다.
위에서 기재한 본 발명의 목적은 하우징의 일단부에 배치되는 열교환 매체 입구 포트, 타단에 배치 되는 열교환 매체 출구 포트 및 상기 매체 입구 포트와 상기 매체 출구 포트간의 여러 위치들에 배치되는 혈액입구 포트 및 혈액 출구 포를 갖는 일체로 성형된 원통형 하우징과, 상기 하우징내이 수반되는 다수의 가는 열교환 튜브들과, 상기 원통형 하우징에 상기 튜브들의 대향 단부들을 수밀하게 고정시킴과 동시에 상기 하우징의 내부를 상기 혈액 출구 포트 및 상기 혈액 입구 포트와 유통하는 혈액실과 상기 튜브들 내부에 혈성되는 열교환 매체실로 분할해 주고 또한 상기 매체 입구 포트 및 상기 매체 출구 포트와 유통하도록 해주는 격벽들과, 그리고 상기 하우징의 대향 단부들을 밀봉시키기 위한 밀봉 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환에 의해 성취된다.
바로 상기한 열교환기는 혈액 입구 포트가 설치되는 데에서 하우징의 위치 부근에 가는 튜브들이 없는 빈공간 부분을 갖는 것이 바람직하다. 또한 하우징은 하우징의 혈액 출구 포트가 설치되는 위치 부근에 가는 튜브들이 없는 빈 공간을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하우징은 원통형으로 형성되어 있다. 예를 들면, 격벽들은 포팅제(potting compound)로 형성되어 있다. 격벽들은 가는 튜브들의 단부들을 계속 유지 시켜 주도록 다공판(perfprated plates)과 다공판을 가는 튜브들에게 수밀하게 고정하기 위한 포팅제를 포함한다. 다공판 한쪽 끝에 구멍의 내부 지름은 가느다란 튜브들의 외부 지름 보다 크고 다른 쪽 끝에서 구멍의 내부지름은 가는 튜브들의 외부 지름 보다 작은 모양으로 형성된 다수의 구멍들을 갖는 것이 바람직하다. 또한 매체 입구 포트는 하우징의 중심으로 부터 일정한 각도에서 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 부착되어 지는 것이 바람직하다. 또한 매체 입구 포트는 하우징의 외부 표면과 실질적으로 접하는 방향에서 부착되어 지는 것이 바람직하다. 또한 매체 입구 포트는 하우징의 외부 표면에 실질적으로 접선방향으로 부착되어 지는 것이 바람직하다. 매체 출구 포트는 하우징의 중심으로 부터 고 각도로 하우징의 내벽 쪽을 향하듯이 부착 될 수 있다. 예를 들면, 매체 출구 포트는 하우징의 외부 표면에 실질적으로 접선 빙향으로 부착되어 진다.
위에서 묘사한 본 발명의 목적들은 체외 순환에 의한 치료하에 혈액용 열교환기의 제조방법에 의해 더욱 달성할 수가 있는데, 이는 양 끝에 각각 배치된 열교환용 매체 포트를 가지며, 이 매체 포트 사이의 위치에 혈액 입구 포트 및 혈액 출구 포트를 가진 원통형 하우징을 성형하여, 이 원통형 하우징의 1 끝에 있는 상기 매체 포트와 상기 혈액 포트와의 사이의 위치에 제 1의 밀봉 부재를 장착하여, 이 통모양 하우징의 다른 갖추에서 원통형 하우징 내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산구 및 다수의 열교환용 가는 튜브들을 삽입하여, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에 있는 상기 매체 포트와 상기 혈액 포트와의 사이의 위치에 제 2의 밀봉 부재를 장착하여, 상기 열교환용 가는 튜브들의 각 끝을 폐쇄한 상태에서, 상기 원통형 하우징의 1끝 측의 혈액 포트 및 다른 끝 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여, 열 교환용 가는 튜브의 양끝을 상기 원통형 하우징에 고착하는 격벽을 형성하여, 상기 제 1의 밀봉 부재 및 제 2의 밀봉 부재를 제거하는 상기 원통형 하우징의 양 끝에 봉지 부재를 장착하는 것을 특징으로 한다.
원통형 하우징의 다른끝에서 원통형 하우징 내로, 열교환용 가는 튜브들의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가지는 가는 튜브 분산 기구 및 다수의 열교환용 가는 튜브의 삽입은, 예를 들면, 제 1의 밀봉 부재를 장착한 원통형 하우징의 한쪽 끝을 수직으로 세운 상태에서 행하여 수행한다. 딴 방법으로, 원통형 하우징의 다른 끝에서 원통형 하우징 내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산 기구 및 다수의 열교환용 가는 튜브의 삽입은, 예를 들면, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에서 원통형 하우징 내로, 열교환을 가는 튜브의 삽일을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산기구를 삽입한 후, 다수의 열교환용 가는 튜브들을 삽입하여 실행할 수 있다. 열교환용 가는 튜브들의 각 끝을 폐쇄된 상태에서, 원통형 하우징의 한쪽 끝 측의 혈액 포트 및 다른쪽 끝 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여, 열교환용 가는 튜브들의 양 끝을 원통형 하우징에 고착하기 위한 격벽들의 형성은, 예를 들면, 원통형 하우징의 한쪽 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화 시키고, 다음에 원통형 하우징을 반전시켜서 하우징의 다른쪽 끝 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화 시켜서 달성 할 수 있다.
더구나, 열교환용 가는 튜브들의 각 끝을 폐쇄한 상태에서, 원통형 하우징의 한쪽 끝 측의 혈액 포트 및 다른쪽 끝 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여, 열교환용 가는 튜브의 양끝을 원통형 하우징에 고착하기 위한 격벽들의 형성은, 예를 들면, 원통형 하우징의 한쪽 끝측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화 시킨후, 제 2의 밀봉 부재 및 가는 튜브-분산 기구를 제거한 후, 다시 제 2의 밀봉 부재를 장착함과 동시에 열교환용 가는 튜브들의 끝을 봉지한 상태에서 원통형 하우징의 다른 끝 측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화시켜서 형성할 수 있다. 제 1의 밀봉 및 제 2의 밀봉 부재를 제거하는 공정과, 원통형의 하우징의 양 끝에 밀봉 부재들을 정착하는 공정은, 예를 들면, 제 1의 밀봉 부재나 제 2의 밀봉 부재중의 하나를 제거한 후, 밀봉 부재가 제거된 측의 끝에 봉지 부재를 장착하는 공정과 다른 쪽의 밀봉 부재를 제거하여, 이 제거된 측의 끝에 봉지 부재를 장착하는 공정으로 구성된 절차에 의하여 실행되어 진다. 더구나, 제 1의 밀봉 부재는 탄성 밀봉 부재와 그 자리에 탄성 밀봉 부재를 유지하기 위한 조립 유지 기구로 이루어지는 것이 바람직하다.
위에서 묘사한 본 발명의 목적은 또한 밀폐공간을 형성하는 하우징 내에, 그 밀폐 공간과는 수밀하게 구획된 내부 공간을 가지는 열교환용 튜브를 배치하고, 열교환용 튜브의 벽을 통해서 열교환용 튜브의 내부공간을 유통하는 제 1 유체와 하우징의 밀폐 공간을 유통하는 제 2 유체와의 열교환을 행하는 의료용 열교환기에 있어서, 열교환 매체가 되는 제 1 유체 또는 제 2 유체를 하우징 내에 배치된 열교환용 튜브의 내부 공간 또는 하우징의 밀폐공간으로 도입 및 방출하는 열교환 매체 입구 포트와 열교환 매체 출구 포트가, 하우징 외벽면으로 부터 가요성 튜브에 의해서 연장되어 설치됨을 특징으로 하는 의료용 열교환기에 의하여 달성된다.
본 발명의 의료용 열교환기(101)는 제 3 도 내지 5 도에 도시되어 있는 것처럼, 원통형 혈액 통과 공간(102)과 혈액 통과 공간(102)으로 부터 수밀하게 분리된 내부 공간이 각각 구비된 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향을 따라 원통형 혈액 통과 공간(102)의 내부에 배치된 복수의 열교환 튜브들로 구성되고, 혈액 통과 공간(102)을 통과하는 혈액과 열교환 튜브들(104)의 내부 공간(103)을 통과하는 열교환 매체 간에 열교환 튜브들(104)의 벽을 거쳐서 열교환을 수행한다. 이 열교환기(101)는 혈액을 혈액 통과 공간(102)속으로 도입시키기 위한 혈액 입구 튜브(105)와 혈액을 혈액 통과 공간(102)으로 부터 방출시키기 위한 혈액 출구 튜브(106)가 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(102)의 주위 표면에 접히는 직선을 따라 실질적으로 외부로부터 내향으로 다수개로 연장되어 있어 혈액 통과 공간(102)과 유통된다는 현저한 특징을 가진다.
혈액 입구 튜브(105) 및 혈액 출규 튜브(106)는 상기 언급된 것 처럼, 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직인 직선을 따라 실질적으로 외부로 부터 내향으로 다수개가 연장되어 혈액 통과 공간(102)와 유통되는 경우에, 혈액 입구 튜브(105)을 통해 도입된 혈액은 혈액 통과 공간(102)의 주변을 따라 혈액 통과 공간(102)의 내부를 회전하도록 하는 흐름을 일으키고, 혈액 통과 공간(102)의 내부를 통과한 혈액은 혈액 통과 공간(102)의 중앙부에 위치하는, 즉 대체로 직선상에 연통 입구부를 혈액 입구 튜브(105)에 접속하고, 연통 입구부를 혈액 출구 튜브(106)에 접속하는, 주로 특정군의 열교환관(104)을 제외하고는, 혈액 통과 공간(102)의 내부에 배치된 거의 모든 열교환 튜브(104)와 균일하게 접촉하게 된다. 따라서 열교환은 극부적으로 과도한 또는 불충분한 열교환을 일으킴이 없이 혈액 통과 공간(102)내에 균일하게 달성된다. 더욱이 본 발명의 열교환기에 있어서, 혈액이 혈액 통과 공간(102)속으로 도입 중에 단지 제한된 흐름 통로를 사용하지도 않으며, 큰 압력 손실을 입거나 또는 혈액 성분에 심한 손상을 일으키지 않는다.
본 실시예의 의료용 열교환기는 제 3 도 내지 5도에 도시된 것처럼, 적절한 하우징(107)과 하우징(107)의 개방 단부를 폐쇄하는 단부 플레이트(108a,108b)으로 형성된 폐쇄단부의 원통형 하우징(109)의 내부에, 다수개의 열교환 튜브(104)가 하우징(109)의 세로 방향을 따라 상호 분리하여 배치되고, 다수개의 열교환 튜브(104)의 대향 단부에 각각 배치된 격벽(110a,110b)은 열교환 튜브(104)의 개구부를 폐쇄시킴이 없이 하우징(109)측벽에 수밀하게 열교환 튜브을 유지하도록 구성되어 있다. 동시에 이 격벽(110a,110b) 은 하우징(109)의 내부를 3개의 빈 공간으로 격리시키는 목적을 수행한다. 2개의 격벽(110a,110b), 하우징(109)의 측벽과, 열교환 튜브(104)의 외벽으로 둘러싸인 하우징(109)의 중앙부는 그 자체가 혈액 통과 공간(102)을 형성하며, 혈액 통과 공간(102)으로 부터 수밀하게 분리되고 격벽(110a,110b), 단부벽 및 하우징(109)의 측벽으로 둘러싸인 2개의 하우징(109)의 단부는 그 자체가 열교환 매체 통과 공간(111a,111b)을 형성한다. 이들 2개의 열교환 매체 통과 공간(111a,111b)을 형성하다. 이들 2 개의 열교환 매체 통과 공간(111a,111b)은 혈액 통과 공간(102)으로 부터 수밀하게 분리된 열교환 튜브(104)의 내부 공간(103)과 모두 유통한다. 상기 설명된 바와 같이 형성된 구조에서 혈액 입구 튜브 (105)과 혈액 출구 튜브(106)은 혈액 통과 공간(102)과 유통시키고, 열교환 매체 출구 튜브(112)는 또 다른 열교환 매체 통과 공간(111b)가 있는 열교환 매체 입구 튜브(113)과 유통하도록 한다.
또한, 본 실시예의 의료용 열교환기(101)에서, 혈액 입구 튜브(105) 및 혈액 출구 튜브(106)는 하우징 (109)의 세로 방향에 수직이고 하우징(109)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라, 즉 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(102)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라, 실질적으로 외부로 부터 내향으로 다수개가 연장되어 있고, 따라서 혈액 통과 공간(102)과 유통하도록 한다.
외부로 부터 내향으로 연장되는 혈액 입구 튜브(105)와 혈액 출구 튜브(106)는 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(102)의 주위 포면에 접하는 직선과 정확하게 일치할 필요는 없으나, 혈액 통과 공간(102)을 통과한 혈액이 혈액 통화 공간(102)의 주위 포면을 따라 효과적으로 흐르도록 하는 것을 방해하지 않을 정도로 벗어날 수도 있다. 또한, 혈액 입구 튜브(105)와 혈액 출구 튜브(106)는, 최소한 혈액 통과 공간(102)과 연통하는 위치 앞의 바로 그 부분에서, 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(102)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 대략 흐르는 것에 요구된다. 그 이후의 부분의 경우에, 방향성은 임의 결정의 문제이다. 혈액 입구 튜브(105)와 혈액 출구 튜브(106)가 위치되어야 하는 지점은 특징적으로 한정되지는 않는다. 혈액 통과 공간(102)의 내부에 삽입된 열교환 튜브(104)의 내부 공간을 통과하는 열교환 매체와 혈액 통과 공간(102)을 통과한 혈액 간의 효율적인 열교환을 달성하기 위하여, 이들은 상호 분리된 위치에서 혈액 통과 통과 공간(102)과 유통하도록 허용되어야 한다. 바람직하게는, 제 3 도 내지 5 도에 도시된 것처럼, 혈액 입구 튜브(106)는 격벽(111a,111b) 중의 하나의 부근에서 혈액 통과 공간(102)과 유통하고 혈액 출구 튜브(106)는 격벽(111a,111b)중의 다른 하나의 근처에서 혈액 통과공간(102)과 유통하도록 한다. 또한 혈액 입구 튜브(105)와 혈액 출구 튜브(106)는 제 3 도 내지 4 도에 도시된 것처럼, 혈액 통과 공간(102)의 주위 표면의 둘레를 서로 약 180°만큼 회전하도록 하는 위치관계를 갖는 것이 바람직하다.
상기 설명된 바와 같은 구조의 본 실시예의 의료용 열교환기(101)는 변화하는 체외 순환회로에 포함시켜 적절하게 사용할 수 있다. 이것은 특별히 간단한 설계와 고성능을 특징으로 하기 때문에, 산소 공급기와 혈액 저장 탱크를 일체화함으로써 유리하게 이용되고, 예를 들면 제 6 도 및 7 도에 도시된 것처럼 산소 공급기 시스템으로서 조작될 수 있다.
제 6 도 및 7 도에 도시된 실시예에서, 산소공급기(121)는 원통형의 하우징 본체(122)와 하우징 본체(122)의 개방 대향단부를 폐쇄시키는 접속 커버(123a,123b)구성된 하우징이 구비된다. 하우징의 내부에 복수개의 중공 섬유 부재(124)가 하우징의 세로 방향을 따라 상호 분리되어, 하우징의 전체 내부의 단면에 걸쳐서 평행하게 배치된다. 이들 중공 섬유 부재(124)의 대향 단부는 개방된 상태로 유지되는 대향 단부의 개구부를 가지는 격벽(125a,125b)에 의하여 하우징 본체(122)상에 수밀하게 유지된다. 가스 입구부(127)는 접속커버(123a), 하우징 본체(122) 및 격벽(125a)에 의해 한정된 가스 입구 공간(126)과 유통하도록 배치되고, 중공 섬유 부재의 내부 공간과 유통하도록 하고, 가스 통과부(129)는 다른 접속 커버(123b), 하우징 본체(122) 및 격벽(125b)에 의해 한정된 가스통과 공간(128)과 유통하고, 중공 섬유 부재의 내부 공간과 유통하도록한다. 또한 혈액 입구 튜브(131)와 혈액 출구 튜브(132)은 하우징 본체(122)의 내벽, 2개의 격벽(125a,125b) 및 중공 섬유 부재(124)의 외벽으로 형성된 혈액실(130)과 유통하도록 배치된다.
본 실시예에 도시된 산소 공급기(121)는 공기와 같은 산소 함유 가스를 중공 섬유 부재의 내부 공간으로 불어 넣고, 혈액을 중공 섬유 부재(124)의 외부로 통과 시키는 것에 의해 가스 교환을 실행하는 형식이다. 그렇지 않으면, 산소 공급기 (121)는 혈액을 중공 섬유 부재(124)의 내부 공간으로 통과 시키고 산소 함유 가스를 중공 섬유 부재의 외부로 통과시키는 것에 의해 가스 교환을 실행하는 형식으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 평평한 가스 교환 부재를 사용하는 형식의 산소 공급기가 또한 이용 될 수 있다. 이러한 모든 형식의 산소 공급기에서, 본 실시예에 도시된 것처럼, 중공 섬유 부재의 외부로 혈액을 통과시키는 형식이 특히 바람직하다. 이런 형식의 산소 공급기 장치는 압력 손실이 거의 없기 때문에, 순환 회로의 통로에 삽입된 산소 공급기의 앞에 혈액 펌프를 설치할 필요가 없다. 이것은 요구되는 혈액의 흐름을 산소 공급기까지 더욱이 혈액 저장 탱크까지 흐르도록 하는 것은 혈액의 압력에 의하여 환자의 신체로 부터 혈액을 빼내는 것에만 의한다.
의료용 열교환(101)의 혈액 출구 튜브(106)는 제 7 도에 도시된 것과 같이, 접속관 튜브(133)는 통하여 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브와 수밀하게 유통하도록 한다. 이 접속 튜브(133)를 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브(131)과 의료용 열교환기(101)의 혈액 출구 튜브(106)의 수밀 접속은 나사, 테이퍼, 또는 0-링을 사용하여 단단히 조이거나 또는 접착제로써 초음파 또는 고주파에 의해 단단히 접착시킴으로서 이루어진다. 물론 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브(131)를 의료용 열교환기(101)의 혈액 출구 튜브(106)에 직접적으로 수밀하게 접속하는 것은 유사한 접속에 의해 허용될 수 있다. 제 3 도 내지 제 5 도에 도시된 것처럼, 본 실시예의 의료용 열교환기는 혈액 입구 튜브(105) 및 혈액 출구 튜브가 있는 위치에 대해서 다소 상이함에도 불구하고, 거의 동일하다. 본 실시예의 의료용 열교환기(101)의 혈액 입구 튜브(105)는 외과 수술중에 혈액 입구부(134)에 부가하여 체외 혈액 순환 통로에 접속하기 위하여 혈액의 도입용으로 심장 절개 수술용 입구부(135)가 구비되어 있다. 열교환기(121)의 혈액 입구 튜브(105)는 온도 측정 검침 삽입구멍(136)이 구비된다. 열교환 매체 입구 튜브(113) 및 열교환 매체 출구 튜브(112)에 그의 선단부에 물입구부(도시안됨) 또는 물 출구부(137)를 구비된 가요성 연장 튜브(138)가 접속된다.
때때로 혈액 저장 탱크(141a)의 혈액 입구(142)는 산소 공급기(121)의 혈액 출구 튜브(132)에 접속 튜브(139)로 수밀하게 접속된다. 이 접속 튜브(139)를 산소 공급기(121)의 혈액 출구 튜브와 혈액 저장 탱크(141)의 혈액 출규 튜브(142)에 수밀 접속하는 것은 접속 튜브(133)를 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브(131)와 의료용 열교환기(101)의 혈액 출구 튜브(106)에 수밀 접속하는 것과 동일한 방법으로 이루어진다.
강제로 이루어지고 혈액 입구(142)가 구비된 하우징(146)으로써, 혈액 입구(142)와 유통하고 혈액 입구(142)로부터 거의 혈액 압력헤드를 갖지 않는 저면을 가지는 혈액 입구부(143), 혈액 입구부(143)와 유통하고 혈액 입구부(143)로 부터 점차적으로 떨어지는 저면을 가지는 혈액 저장부(144), 혈액 저장부(144) 아래에 배치된 혈액출구(145) 산소 공급기(121)에 접속된 혈액 저장 탱크(141) 혈액 입구부(143)의 혈액 흐름 통로의 전폭에 걸쳐서 탈포 부재(147)를 배치하는 것에 의해 형성된다. 이 혈액 저장이 탱크(141)는 체외 혈액 순환 통로에 접속된 혈액 출구(145)뿐만 아니라 혈액을 심장 동맥에 전향시키는 통로에 접속하고, 혈액 저장부(144)의 저부와 유통하는 데 적합한 카다오프리기어부(148)가 구비되어 있다. 또한 혈액 저장 탱크(141)의 안에 혈액의 온도를 측정하기 위하여 오도 측정 검침 삽입구(149)가 제공된다.
상기 언급된 바와 같은, 산소 공급기(121)를 의료용 열교환기(101) 및 혈액 저장 탱크(141)와 일체화하는 산소 공급기 시스템에서, 환자의 몸으로 부터 빼어낸 혈액은 혈액 입구 튜브(105)를 거쳐서 열교환기(101)내로 흐른다. 혈액 입구 튜브(105) 및 혈액 출구 튜브(106)가 상기 언급된 것처럼, 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(102)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 실질적으로 외부로 부터 내향으로 다수개가 연장되어 혈액 통과 공간(102)과 유통하기 때문에, 혈액 입구 튜브(105)를 통해 혈액 통과 공간(102)내로 도입된 혈액은 혈액 통과 공간(102)의 내부 주변 표면을 따라 혈액 통과 공간(102)의 내부를 회전하도록 하는 흐름을 일으키고, 혈액 통과 공간(102)의 내부를 통과한 혈액은, 혈액 통과 공간(102)의 중앙부에 위치하는, 즉 대체로 혈액 입구 튜브(105)의 연결점과 혈액 출구 튜브(106)의 연결점을 접소하는 직선상에, 위치하는 주로 특정군의 열교환 튜브(104)를 제외하고는, 혈액 통과 공간(102)의 내부에 배치된 거의 모든 열교환 튜브들(104)과 균일하게 접촉하도록 한다.
결과적으로, 열교환 매체 입구 튜브(113)를 통하여 열교환 매체 통과 공간(111a)속 으로 도입되고, 열교환 튜브(104)의 내부 공간을 통하여 열교환 매체 통과 공간(111b)까지 지나가고, 열교환 매체 출구 튜브(112)를 통하여 방출되고 열교환 매체 즉, 물과 혈액간의 혈액 통과 공간(102)의 내에서 열교환 튜브의 벽을 통한 열교환은 효과적이고 균일하게 수행한다. 소망의 온도까지 가열되거나 또는 냉각되어 진 혈액은 열교환기(101)로 부터 핼액 출구 튜브(106)을 통하여 인출되어, 다음에 혈액 출구 튜브(106)와 수밀하게 유통 하는 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브(131)을 통하여 산소 공급기(121)까지 나아간다. 혈액실(103)을 통하여 흐르면서, 혈액 입구 튜브(131)를 통하여 산소 공급기 (121)내로 흘러 들어간 혈액은, 가스를 중공 섬유 부재(124)의 벽을 통하여 중공 섬유 부재(124)의 내부 공간을 통해 흘러 들어온 산소함유 가스와 가스교환한다. 따라서, 혈액은 과도의 이산화 탄소 가스를 내버리고, 그 대신에 신선한 산소로 교환된다. 산소로 치환된 혈액은 산소 공급기(121)의 혈액 출구(132)의 밖으로 흐르고, 다음에 혈액 저장 탱크(141)의 혈액 입구(142)를 통하여 혈액 저장 탱크(142)내로 계속 흐른다. 혈액 입구(142)로 부터 이와 유통하는 혈액 입구부(143)까지 취입되고, 혈액 입구부(143)의 경로에 배치된 탈포 부재(147)에 도달한 혈액은 탈포부재(147)를 통과하는 도중에 혈액에 스며있는 거품이 탈포 부재(147)의 거품 셀과 접촉하여 점차로 덩이로 되어, 혈액으로 부터 제거되고, 혈액 저장 탱크(141)의 내부의 상부의 빈 공간으로 이동하는 것에 의하여 탈포된다. 탈포된 혈액은 혈액 저장부(144)로 이동하고, 임시로 혈액 저장부(144)에 존재하고, 혈액 저장부(144)아래에 배치된 혈액 출구(145)를 통하여 배출되며, 환자의 신체로 가는 경로를 찾는다.
제 8 도 내지 10 도는 본 발명의 실시예를 도시한다. 제 3 도 내지 5 도에 도시한 것과 유사한 이 실시예는 의료용 열교환기(201)를 포함하며, 이 의료용 열교환기(201)는 원통형 혈액 통과 공간(202)과, 혈액 통과 공간(102)의 세로 방향을 따라 원통형 혈액 통과 공간(202)의 내부에 배치되고 혈액 통과 공간(202)으로 부터 수밀하게 분리된 내부 공간(203)이 구비된 복수의 열교환 튜브(204)를 포함하며, 혈액 통과 공간(202)를 통과하는 혈액과 열교환 튜브(204)의 내부 공간(203)을 통과하는 열교환 매체간에 열교환 튜브(204)의 벽을 거쳐서 열교환을 수행한다. 이 열교환기(201)는 혈액을 혈액 통과 공간(202)속으로 도입시키기 위한 혈액 입구 튜브(205)와 혈액을 혈액 통과 공간(202)으로 부터 방출시키기 위한 혈액 출구 튜브(206)는 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 실질적으로 외부로 부터 내향으로 다수개가 연장되어 있고, 혈액 입구 튜브(205)의 2개의 내부 주변선(ι1,ι2)과 혈액통과 공간의 원주 사이의 2개의 교차점(C1,C2)을 혈액 입구 튜브(205)의 축선을 포함하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 단면으로 접속하는 선분(d1)과 거의실질적으로 평행이고, 그 선분과 동일하거나 또는 다소 긴 현(d2)을 가지는 활모양으로 둘러싸인 부분을 혈액 통과 공간(202)의 축방향으로 신장하는 것에 의해 형성된 빈 공간부(202a), 혈액 출구 튜브(206)의 2개의 내부 주변선(ι3,ι4)혈액 통과 공간의 원주 사이의 2개의 교차점(C3,C4)을 혈액 출구 튜브(206)의 축선을 포함하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 단면으로 접속하는 선분(d3)과 거의 평행이고, 그 선분과 동일하거나 또는 다소 긴 현(d4)을 가지는 활모양으로 둘러싸인 부분을 혈액 통과 공간(202)의 축방향으로 신장하는 것에 의해 형성된 빈 공간부(202)를 제외하고는, 열 교환 튜브(204)는 전체 혈액 통과 공간(202)을 통하여 상호 균일하게 분리되어 배치된다.
상기에서 기재한 바와 같은 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)가 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 외부에서 내향으로 다수개 연장되어 혈액 통과 공간(202)과 유통하는 경우에, 혈액 입구 튜브(205)을 통하여 도입된 혈액은 혈액 통과 공간의 주위 표면을 따라 혈액 통과 공간(202)의 내부를 순환하는 유동을 형성하게 되며, 혈액 유입 튜브(205)와 혈액 통과 공간과 통하게 하는 개구부의 크기가 커진다. 또한 열교환 튜브가 없는 공동이 통로용 개구부의 정면에 존재한다. 그 결과, 혈액 입구 튜브(205)을 통하여 도입된 혈액은, 혈액 통과 공간(202)의 중심부에 위치한 즉 혈액 입구 튜브(205)와의 연결 점, 그리고 혈액 출구 튜브(206)와의 열결점을 대략 직선상에 배치되는 열교환 튜브(204)의 특정군을 주로 제외한 혈액 통과 공간(202)내에, 실질적으로 전체 혈액 통과 공간내에서 완전히 균일하게 유동하며, 모든 열교환 튜브(204)와 실질적으로 균일한 접촉을 하게 된다. 혈액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부의 크기가 커지고, 열교환 튜브(204)가 없는 공동이 통로용 개구부 정면에 존재하기 때문에, 혈액 통과 공간(202)내의 임의의 위치를 통하여 유동하는 혈액은 혈액 출구 튜브(206)로 부터 실질적으로 균일하게 배출된다. 따라서, 혈액 통과 공간(202)내의 열교환은 국부적으로 과도하거나 불충분함이 없이 균일하게 수행될 수 있다. 또한 본 실시예의 열교환기에서, 혈액이 열교환 튜브(204) 외측을 유동하고 혈액 입구 튜브(205)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부의 크기가 커지고, 열교환관(204)이 없는 공동이 통로용 개구부의 정면에 존재하기 때문에, 혈액은 혈액 통과 공간(202)에 도입되는 중에 어떠한 중압도 받지 않으며, 혈액 성분에 거의 손상을 입히지 않는다.
제 10도는 본 실시예의 축 방향의 단면도이다.
본 실시예의 의료용 열교환기는 적당한 하우징(207) 및 적당한 하우징(207)의 개구된 대향 단부를 폐쇄하는 말단판(208a,208b)으로 구성된 원통형 하우징(209)내부에, 다수개의 열교환 튜브(204)가 하우징(209)의 세로 방향을 따라 상호 분리되어 배치되고, 다수의 열교환 튜브(204)의 대향 단부에 배치된 격벽(210a,210b)은 열교환 튜브(204)의 개구부를 밀폐함이 없이 열교환 튜브(204)를 하우징의 측벽에 수밀하게 유지토록 한다. 격벽(210a,210b)은 또한 하우징(209)의 내부를 3개의 공동으로 구획하는데도 기여한다. 특히, 2개의 격벽(210a,201b)으로 밀폐된 하우징(209)의 중심부, 하우징(209)의 측벽, 및 열교환 튜브(204)의 외벽이 혈액 통과 공간(202)을 형성하고 있으며, 혈액 통과 공간(202)으로 부터 수밀하게 분리되고, 격벽(210a, 211b)과 하우징(209)의 말단의 벽들 및 측벽으로 밀폐된 하우징의 2개의 단부는 열교환 매체 통과 공간(211a,211b)을 형성한다. 상기 2개의 열교환 매체 통과 공간(211a, 211b)은 모두 혈액 통과 공간(202)로부터 수밀하게 분리된 열교환 튜브(204)의 내부 공간과 유통한다. 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)는 전술한 구성을 하는 혈액 통과 공간(202)와 유통한다. 또한 열교환 매체 출구 튜브(212)는 열교환 매체 통과 공간(211a)와 유통하며 열교환 매체 입구 튜브(213)는 다른 열교환 매체 통과 공간(211b)과 유통한다.
본 실시예의 의료용 열교환기에 있어서, 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)는 실질적으로 하우징의 세로 방향에 수직이고 하우징(209)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 외부에서 내향으로, 즉 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 외부에서 내향으로 다수개 연장되어, 혈액 통과 공간(202)과 유통한다. 외부에서 내향으로 연장된 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)를 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면에 접하는 직선 상에 정확하게 일치시킬 필요는 없으며, 혈액이 혈액 통과 공간(202)을 지나 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면을 따라 효과적으로 유동하는 것을 방해하지 않을 정도까지 직선으로부터 약간 이탈시킬 수 있다. 또한 적어도 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로점 직전에서, 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향에 수직이고 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면에 접하는 직선을 따라 대략 뻗어 있는 혈액 입구 튜브(205)와 혈액 출구 튜브가(206) 필요하다. 차후의 부분들에 대하여, 그 방향은 임의로 결정할 수 있다. 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 혈액 통과 공간(202)의 내부에 삽입되어 있는 열교환 튜브(204)의 내부 공간을 통과하는 열교환 매체와 혈액 통과 공간(202)의 내부를 통과하는 혈액간의 열교환을 효과적으로 수행하기 위하여, 서로 분리된 상태로 혈액 통과 공간(202)과 유통하는 것이 요구된다. 바람직하게 제 8 도 및 제 10 도에서와 같이, 혈액 입구 튜브(205)는 격벽 도면 부호가 (210a 또는 210b)에 근접한 위치에서 혈액 통과 공간(202)과 유통하고, 혈액 출구 튜브는 다른 격벽(210b또는 210a)에 근접한 위치에서 혈액 통과 공간(202)과 유통한다. 또한 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)는 제 8 도 및 제 9 도에서와 같이 혈액 통과 공간(202)의 주위 표면을 따라 서로 약 180℃의 각도로 회전하는 위치 배열을 하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예의 의료용 열교환기(201)에서, 혈액 통과 공간(202)의 세로 방향을 따라 배치된 열교환 튜브(204)는 혈액 입구 튜브(205)의 축선을 포함하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 단면에서 혈액 입구 튜브(205)의 2개의 내부 외주선 ι1,ι2와 혈액 통과 공간의 원주 s와의 두 교차점 C1,C2를 연결하는 선분 d1과 실질적으로 팽행하고 선분 d1의 길이보다 약간 더 길거나 동일한 길이의 현 d2을 갖는 활의 형상으로 밀폐되고 부분인, 혈액 통과 공간(202)의 축 방향으로 연장됨으로써 형성된 공동부(202a), 및 혈액 통과 공간내에 배치된 열교환 튜브(204)에 대해 혈액의 유동체적을 대체로 균일화 하기 위한 조정실을 갖는 활의 형상으로 밀폐되는 부분인, 혈액 통과 공간(202)의 축방향으로 연장됨으로써 형성된 공동부(202b)를 제외한 전체 혈액 통과 공간(202)의 전체에 걸쳐 서로 균일하게 격리된 상태로 분포된다.
혈액 유동 조정실의 기능을 갖는 공동부(202a)는 혈액 입구 튜브(205)의 축선을 포함하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 단면에서 혈액 입구 튜브(205)와 혈액 통과 공간의 원주 s 와 두 교차점 C1,C2를 연결하는 선분과 d1실질적으로 팽행하고 선분의 d1의 길이보다 약간 더 길거나 동일한 길이의 현d2를 갖는 활의 형상으로 밀폐되는, 혈액 통과 공간(202)의 축 방향으로 확장됨으로써 형성되는 형상을 하며, 다른 공동부(202c)는 유사하게 혈액 출구 튜브(206)의 2개의 내부 외주선ι3,ι4과 혈액 통과 공간(202)의 원주 s와의 두 교차점 C3,C4를 연결하는 선분 d3와 실질적으로 평행하고 선분 d3의 길이보다 약간 더 길거나, 동일한 길이의 현 d4를 갖는 활의 형상으로 밀폐되는 혈액 통과 공간(202)의 축방향으로 연장됨으로써 형성되는 형상을 한다. 후술하는 이유 때문에 상기 특정한 형상을 채택한다. 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부에 대하여 공동부(202a, 202b)가 과도하게 경사진 경우, 즉 선분 d1및 d2로부터 광범위하게 다른 경사의 현을 갖는 형상으로 밀폐되는, 혈액 통과 공간(202)의 축 방향으로 연장됨으로써 형성되는 형상을 할 경우, 열교환 튜브(204)를 수용하는 공동부(202c)가 과도하게 협소해지고 혈액 유동 분포의 균일성이 불량해지는 결점을 초래할 수 있다.
또한 현 d2및 d4가 선분 d1및 d2보다 훨씬 긴 경우(혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부의 내경과 동일한 경우), 열교환 튜브를 수용하는 공동부(202c)가 과도하게 협소해지는 바람직하지 못한 현상이 초래된다. 공동부(202a, 202b)의 단면 형상인 활의 현 d2, d4는 선분 d2, d4와 정확히 평행일 필요는 없으며, 혈액 통과 공간(202)의 원주방향으로의 실질적으로 균일한 혈액 유동 분포를 방해하지 않을 정도로, 혈액 입구 튜브(205) 및 혈 액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부의 정면에서, 선분으로 부터 약간 경사져 있도록 할 수 있다. 공동부(202a, 202b)을 효과적으로 형성케 할 목적으로 현 d2, d4의 길이는 적어도 선분d1,d3의 길이와 동일해야 한다. 경사에 따라 변하기 때문에 현 d2, d4의 가능한 최대의 길이를 한정는 것이 어려울지라도, 상기 현d2,d4를 갖는 활의 호의 길이가 혈액 통과 공간(202)의 원주 길이의 2/3 이하인 것이 바람직하다. 열교환 튜브(204)가 없는 공동부(202a, 202b)가 혈액 통과 공간(202)내에 형성될 경우, 혈액 통과 공간(202)의 내측에 배치된 열교환 튜브의 수는 당연히 그에 비례하여 감소한다. 공동부(202a, 202b)의 이 전술한 것과 동일할 경우, 교환관의 수가 감소하여도 실질적으로 열교환의 효율이 식별할 수 있을 정도로 저하되고 않는다. 또한 열교환 튜브(204)가 없는 두 개의 공동부(202a, 202b)의 체적이 혈액 통과 공간(202) 체적의 10%이하일 경우, 실질적으로 열교환 효율은 감소하지 않는다.
반경이 55.6mm이고 길이가 80mm인 원통형 혈액 통과 공간(202), 내경이 12mm이고 전술한 배치를 하며 혈액 통과 공간(202)과 유통하는 혈액 입구 튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206), a 및 내경이 2.14mm이고 외경이 2.38mm이며 혈액 입구튜브(205) 및 혈액 출구 튜브(206)와 혈액 통과 공간(202)과의 통로용 개구부의 정면에서 전술한 형상으로 형성되고 혈액 통과 공간(202) 체적의 10%를 점하는 공동부(202a, 202b)을 제외한 전체 혈액 통과 공간(202)에 걸쳐 서로 균일하게 격리된 상태로 분포되는, 총 223개인 열교환 튜브로 구성되는 열교환기, 그리고 공동부(202a, 202b)가 형성되어 있지 않고 열교환 튜브(204)(총253개)가 공동부(202a, 202b)에 의해 점하여지는 공간을 포함하는 전체 혈액 통과 공간(202)에 걸쳐 분포되는 것을 제외하고는 상기와 동일한 구성을 하는 다른 열교환기를 제조했고 실제로 혈액을 4리터/분의 속도로 공급하여 성능 테스트를 수행했다. 결과적으로 열교환의 효율 η은 두 열교환기 모두 0.4였고 압력 손실은 전자의 열교환기에서 1mm H2O이었고 후자의 열교환기에서 5mm H2O 였다. 이 결과는 열교환 튜브(204)이 없는 공동부(202a, 202b)를 구비함으로 인한 성능의 우수성을 명확히 증명한다.
전술한 구성을 하는 본 실시예의 의료용 열교환기는 다양한 외부 순환 경로에 적당하게 포함시켜 사용된다. 이는 특별히 간단이고 고성능이므로, 산소 공급기 및 혈액 저장 탱크와 일체로 할 수 있으며 제 6 도 및 제 7 도에서 와 같이 산소 공급기 시스템의 형태로 바람직하게 사용 할 수 있고 제 3 도에서 제 5 도 까지의 실시예의 열교환기에 대해 유사하게 사용 할 수 있다.
제 11a 도는 본 발명의 다른 일 실시예, 특히 하우징 본체(307)가 내벽면에 대향하는 가는 튜브에 평행하게 배치된 리브(350)와 함께 내벽면에 구비되어 가는 튜브(303)와 하우징 본체(307)간의 혈액 유동을 지연 시키는 것을 제외하고는 제 3 도에서 제 5 도까지의 실시예와 유사한 구성을 하는 열교환기를 나타낸다.
제 11b 도는 본 발명의 다른 일실시예, 특히 하우징 본체(307)가 내벽면에 대향하는 가는 튜브(303)에 평행하게 배치된 리브(350)과 함께 내벽면에 구비되어 가는 튜브(303)와 하우징 본체(307)간의 혈액 유동을 지연시키고 가는 튜브(303)가 없는 공동부(302a)가 하우징 본체(307) 내측의 혈액 입구 튜브(305)에 근접하여 배치된다는 것을 제외하고 는 제 8 도 및 제 9 도의 실시예와 유사한 구성을 하는 열교환기를 나타낸다. 상기 공동은 제 11A 도의 열교환기의 구성과 같이 형성되지 않을 수 있다. 상기 공동부가 형성될 경우, 상기 공동부는 유입 저항이 낮은 혈액실 부분을 형성하고 압력 손실을 감소 시킬 수 있고, 하우징 본체(307)로 유입되는 혈액이 공동부(302a)의 전체 체적에서 유동하게 되어, 가는 튜브(303)의 전체 너비로 확장되어, 혈액 유동을 형성하고, 다음에 한 다발의 가는 튜브내로 나아간다. 따라서 상기 실시예의 열교환기에서 혈액유동을 가는 튜브(303)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 열교환의 효율이 증대된다.
열교환기 하우징 본체(307)내에 위치한 혈액 출구(306)에 근접하여 형성된 가는 튜브(303)가 없는 공동부 (302)를 갖는 것이 바람직하다. 상기 공동부(302b)가 혈액실 부분을 형성하고, 하우징 본체(307)의 내부를 통과하여 유동하는 혈액을 일시적으로 수용하며, 그리고 점차로 혈액을 방출하며, 따라서 혈액의 일부가 하우징 본체(307)의 내부를 연속적으로 순환하는 유동을 형성하여 하우징 본체(307)를 이탈하지 못하는 가능성을 방지하는 목적에 기여한다.
제 11a 도 및 제 11b 도에 예시된 열 교환기에서, 전술한 것과 같이 형성된 리브(350)가 하우징 본체(307)의 내벽면을 따라 혈액을 유동을 지연시킬 수 있다. 리브(305)는, 적어도 유동 혈액에 노출된 인접한 가는 튜브(303)의 전체에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.
가는 튜브(303)가 하우징 본체(307)내에서 실질적으로 서로 균일하게 분리된 상태로 수용되는 경우에, 리브(350)와 인접한 가는 튜브(303)간 거리는 분리된 가는 튜브들 간의 거리보다 작은 것이 바람직하다. 상기 특정 거리는 하우징 본체(307)의 내부 벽면을 따른 혈액의 유동을 허용하는 문제점이 없이 지연시킬 수 있다. 리브(350)가 실질적으로 인접한 가는튜브(303)와 접촉하는 것이 더욱 바람직하다. "실질적인 접촉"이란, 분리된 가는 튜브들 간의 피치에 따라 변할지라도, 0.2mm이하의거리를 나타낸다. 따라서 인접한 가는 튜브(303)에 관련하여 배치된 리브(350)는 실질적으로 하우징(350)의 내벽면을 다른 혈액의 유동을 완전히 제거 할 수 있다.
리브(350)는 혈액 입구(305)에 근접하게 위치한 특변한 가는 튜브(303)에 급전하여 배치되는 것이 바람직하다. 전술한 목적을 성취하기 위하여 단지 하나의 리브(350)을 구비하는 것으로 충분하다. 열교환기는 기포의 잔류를 방지하는 형상과 배치를 하는 조건으로 복수의 리브를 구할 수 있다. 특히 제 11a 도 및 제 11 b 도에서와같이 하우징 본체(307)의 중심에서 정각으로 하우징 본체(307)의 내부 측면을 향하도록 부여된 혈액 입구(305)에 있어서, 실질적으로 하우징의 내부 벽면을 따른 혈액 유동이 혈액 입구의 방향(화살표 A의 방향)으로 전진하기 때문에, 혈액 유동의 방향을 정하는, 하우징의 내벽면에 배치된 최소한 하나의 리브(350)는 충분히 하우징의 내벽면을 따른 혈액 유동의 더 큰 부분을 지연 시킬 수 있다.
지금까지, 본 실시예의 열교환기는 열교환 매체 입구와 열교환 매체 유출구를 구비한 하우징 본체(307)를 갖는 것으로 설명되었다. 그렇지만 상기 실시예는 그러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 열교환기는 격벽 각각을 하우징 본체의 대향 단부위에 배치하고, 가는 열교환 튜브의 내부 공간과 유통하는 열교환 매체 입구들을 구비한 캠형 매체 입구 사이드 포트를 격벽 중의 하나의 외부 표면에 부착시키고 열교환 매체 출구를 구비한 캡형 매체 출구 사이드 포트를 타 격벽의 외부표면에 부착시킴으로써 변형 될 수 있다. 이러한 포트들의 부착은 클램핑 링을 사용하거나 초음파 또는 고주파에 의한 융착, 또는 접착제에 의한 접착에 의해 달성된다.
꼭 한개만의 리브의 사용도 충분한 반면, 보통은 제 12도에 도시된 2개의 리브(350a,350b) 또는 그 이상의 리브의 사용이 바람직하다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예로서의 혈액용 열교환기에 대해 제 13 도를 참조하여 설명하겠다.
제 13 도에 도시된 실시예와 제 11a 도 및 11b 도에 도시된 실시예 간의 차이점은 하우징 본체(307)의 형상에 있다. 따라서, 제 13 도에서 는 제 11a 도 및 11b 에서와 상응하는 구성 부품들에 대해서는 제 11a 도 및 11b 도의 도면 부호에 100을 더한 숫자로 도면 부호가 표시된다.
하우징(407)은 다각형 실린더의 형상으로 형성된다.
제 13 도에 도시된 실시예에서, 혈액 입구(405)는 다각형 하우징 본제(407)의 표면들 중의 하나에 평행한 방향으로 부착된다. 상세하게는, 혈액 입구(405)는 다각형 하우징 본제(407)의 평면들 중의 하나의 단부로 부터 수직 돌출하게끔 부착된다. 소망스럽게, 혈액 출구(406)는 혈액 입구(405)에 실질상 평행하고 대향한 방향에 배치된다. 혈액 출구에 혈액 회로 또는 산소 공급기를 부착함에도 불구하고 혈액의 효과 적인 도입을 확실케하기 위해, 열교환기에는 하우징 본체(407)내에 혈액 입구가 위치하는 지점 부근에 가는 튜브(403)를 갖지 않는 빈 공간부(402a)가 마련된다. 하우징 본체(407)내에 마련된 이 빈 공간부(402a)는 하우징으로 유입되는 혈액을 잠정적으로 수용하며, 혈액이 가는 튜브의 다발내로 직접 나가는 것을 방지한다. 이어, 빈 공간부(402a)에 충전된 혈액이 상승하게 되고 이어 하우징 본체(407)내부로 유입된다.
열교환기에는 혈액 출구(406)가 하우징 본체(407)내부에 위치하는 지점 부근에 가는 튜브(403)를 갖지 않은 빈 공간부(402b)가 또한 구비된다. 하우징 본체(407)내에 구비된 빈 공간부(402b)는 가는 튜브 다발의 내부 공간을 관통하는 다수의 혈액 유동을 잠정적으로 수용하며 이들을 혈액 입구(406)를 향해 전진하게 될 1 혈액류로 합체시킨다. 빈 공간부(402b)의 이러한 잠정 때문에, 가는 튜브 다발의 내부 공간을 통해 상승 하려는 다수의 혈액류가 유동을 가속시키고 감속시키려는 외부 힘에 영향받지 않고 가는 튜브 다발을 통해 전진을 계속하게 된다.
가는 튜브(403)는 제 13 도에 도시된 바와 같이 혈액 입구의 방향과 평행하게 열을 지어 하우징 본체(407)내에 배치된다. 가는 튜브들의 개개의 열은, 인접한 열에 있는 개개의 가는 튜브들이 서로 엇갈리도록 배치 된다. 따라서, 이 실시예에서, 하방으로부터 상승하는 혈액류들은 하부열 내에 있는 개개의 가는 튜브들간에 존재하는 어느 공간을 거치면서 진행하여 바로 상부열의 개개의 가는 튜브들에 충돌한 다음, 동일한 개개의 가는 튜브들 간에 존재하는 공간을 거치면서 진행하고, 가는 튜브의 나머지 열을 통해 이러한 운동을 반복하면서 상승을 계속한다. 가는 튜브(403)들의 이렇게 형성된 열은 혈액 입구에 완전히 평행하는 대신 혈액 입구의 방향으로 부터 일정한 각도로 경사된다.
하우징 본체(407)의 내벽 표면과 인접한 가는 튜브(403)와의 사이에서 혈액 유동을 지연시키기 위해, 하우징 본체(407)의 내벽 표면에는, 리브를 장착하게 되는 하우징 내벽 표면의 부위에 대향한 특정한 가는 튜브(403)에 평행하게 하우징 본체(407)의 축선 방향으로 연장되는 리브(450)가 구비된다. 하우징 본체(407)내에 전술한 바와 같이 배치된 리브(450)는 하우징 본체(407)의 내벽 표면을 따라 혈액의 유동을 분산시킬 수 있다. 리브(450)는 적어도 혈액과 접촉하도록 노출된 입접 가는 튜브(403)의 전체 부위에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.
가는 튜브(403)들이 하우징 본체(407)내에서 실질적으로 일정하게 상호 분리되어 수용된 곳에서, 리브와 (450) 인접 가는 튜브(403)간의 거리는 분리된 가는 튜브들 간의 거리 보다 더 작게 되는 것이 바람직하다. 이 특정 거리는 하우징 본체(407)의 내벽 표면을 따라 혈액 유동이 반드시 지연되게 한다. 더욱 바람직하게는, 리브(450)는 인접 가는 튜브(403)와 실질적인 접촉을 하고 있다. 여기서 사용된 "실질적인 접촉'이란 용어는, 분리된 가는 튜브들 간의 피치에 따라 변화 가능하지만, 0.2mm이하의 거리를 말한다. 인접가는 튜브(403)에 대해 이렇게 배치된 리브(450)는 하우징(402)의 내벽 표면을 따라 혈액 유동을 실질상 완전히 제거시킬 수 있다.
바람직하게는, 이 리브(450)는 혈액 입구(405)가까이에 위치한 특정 가는 튜브(403) 부근에 배치된다. 본실시예에서는 또한, 빈 공간부를 충전한 혈액이 하우징 내부에서 상승하여 그의 유동을 계속하게 된다. 제 6 도에 도시된 실시예와 유사하게, 본 실시예에서 혈액은 개개의 가는 튜브들간의 공간의 통해서 보다는 내벽 표면에 대향한 가는 튜브와 하우징 본체(407)의 내벽 표면 사이에서 더 용이하게 유동한다. 본 실시예에서는 또한, 다각형 하우징 본체의 대향 표면들 사이에서 혈액의 유량이 다소의 차이를 발생하지 않기 때문에 리브들은 하우징의 대향한 내부 표면상에 각각 형성될 수 있다.
가는 튜브(403)의 대향 단부들은 제 6 도의 실시예에서와 유사한 격벽을 가진 하우징 본체(407)에 수밀하게 고정된다. 열교환 매체 입구는 격벽들 중의 한 격벽 너머의 하우징의 단부 부근에 형성되고 열교환 매체 출구는 나머지 다른 격벽 너머의 하우징의 단부 부근에 형성된다. 열교환 매체 입구와 출구 양자는 가는 열교환 튜브들의 내부 공간과 유통한다. 밀봉 부재는 하우징의 1단부에 끼워진다. 다른 밀봉 부재는 하우징의 타단부에 유사하게 끼워진다.
하우징은, 열 교환 매체 입구와 출구를 구비하는 대신에, 하우징의 단부들에 각기 배치된 격벽들과, 가는 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 열교환 매체 입구를 보유하며 격벽들 중의 한 격벽의 외부 표면에 형성된 캡형 매체 입구 사이드 포트와 열교환 매체 출구를 보유하며 나머지 다른 격벽의 외부 표면에 형성된 캡형 미체 출구 사이드 포트를 구비할 수 있다. 이러한 포트들의 고정은 클램핑 링의 사용에 의해, 또는 초음파나 고주파에 의한 융착, 또는 접착제에 의한 접착으로써 행해진다.
가는 열교환 튜브로서, 본 발명의 열교환기는 내경이 0.5 내지 10mm 바람직하게는 2 내지 5mm인 고열 전도성 금속관(예컨대, 스테인레스스틸관, 알루미늄관, 또는 동관)을 열교환기의 하우징내에 약 10 내지 2,000 바람직하게는 50 내지 1,000개 구비한다. 이러한 가는 튜브들는 하우징의 축선 방향에 평행하게 하우징내에 수용된다. 따라서, 혈액 입구를 통해 도입된 혈액은 가는 튜브들을 횡단하기 위한 방향으로 하우징내부에 유동한다. 가는 튜브들은 소정 거리 만큼 분리된다. 이 거리는, 가는 튜브의 외경 또는 하우징의 내경에 따라 변화 가능하지만, 통상적으로 대략 0,2내지 4mm 바람직하게는 0.8 내지 2mm 의 범위에 있다.
하우징은 폴리카본네트, 아크릴-스티렌 공중합체, 아크릴-부틸렌-스티렌 공중합체 등과 같은 다양한 재료로 만들어진다. 하우징의 대향 단부를 밀봉시키는 밀봉 부재는, 하우징의 단부의 내부 윤곽에 실질상 일치하는 외부 윤곽을 가지며 폴리카본네이트, 아크릴-스틸렌 공중합체, 아크릴부틸렌-스틸렌 공중합체 등과 같은 다양한 재료로 만들어진 디스크들이다. 이러한 밀봉 부재는 접착제에 의한 접착, 또는 용제, 또는 고주파나 초음파에 의한 융착, 또는 유도 가열에 의해 하우징의 단부에 수밀하게 고정된다.
제 14 도 및 15 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서의 열교환기와 제 3 도 내지 5 도의 실시예에서 의 열교환기 간의 차이점은 주로 격벽(510a,510b)의 구조에 있다. 제 14 도 및 15 도에서 제 3 도 내지 5 도에 상응하는 구성 부품에 대해서는 제 3 도 내지 제 5 도의 도면 부호에 400을 더한 도면 부호를 부여한다. 제 15 도는 제 14 도의 격벽과 열교환기의 인접 부품을 도시하는 확대 단면도이다.
열교환기(501)의 원통형 하우징(509)은 그 내부에 다수의 가는 열교환 튜브(503)를 수용한다. 하우징(509)과 가는 튜브(503)는 이미 설명한 하우징과 세장 튜브와 동일하다. 본 실시예에서, 격벽(510a,510b)은 다공판(551,552)과 포팅제(potting compound : 553,554)로 각기 형성된다. 제 15 도를 참조하여 격벽을 더 상세히 설명하겠다. 다공판(551)은 다수의 구멍을 갖고 있는 바, 그 구멍 각각의 1단부는 가는 튜브(503)의 외경보다 더 큰 내경을 가지며, 그 타단부는 가는 튜브(503)의 외경보다 더 작은 내경을 갖는다. 제 15 도의 실시예에서, 다공판(551)은 가는 튜브(503)의 외경이 다공판의 벽 두께를 따라 반쯤 통과하는 것을 감소시키기 위해 1단부로부터 타단부로 수렴하는 내경을 갖는 구멍들을 보유한다. 가는 튜브(503)의 단부 부위가 다공판내의 상기 구멍에 삽입된다. 또한, 다공판(551)은 가는 튜브 분리용 판(555)을 다공판(551)으로 부터 격리시키는 역할을 수행하는 다수(적어도 2개)의 리브(556)를 구비한다. 가는 튜브 분리용판(555)은 가는 튜브(503)의 다발을 분리된 상태로 고정하기 위한 것이고, 따라서 분리용 판(555)에는 가는 튜브(503)의 삽입에 알맞은 구멍이 다수개 마련된다. 가는 튜브 분리용 판과 리브들은 필수요건으로 마련되는 것은 아니지만, 이로 인해 가는 튜브(503)들의 일정한 분리를 확실케 한다는 점에서 그 소망함이 입증된다. 포팅제(553)는 가는 튜브(503)들을 다공판(551)에 수밀하게 고정시키고, 다공판(551)을 하우징(509)에 수밀하게 고정시킨다. 가는 튜브 분리용 판 (555)은 포팅제내에 완전히 파묻힌다. 포팅제내에 완전히 묻힘으로써 처리 중의 혈액이 분리용 판(555)과 직접 접촉되는 것을 방지는 유익한 효과가 발생한다. 격벽(510b)과 인접 부품들은 유사하게 구조된다.
이하, 제 16 도를 참조하여 제 3 도 내지 제 5 도에 도시된 본 발명의 의료용 열교환기의 제조방법에 대해 설명하겠다. 제 16 도는 본 발명의 열교환기의 제조 방법에서 의 단계들의 흐름을 도시하는 공정도이다.
본 발명에 의해 고찰된 제조 방법은, 그대향 단부에 각기 배치된 열교환 매체 포트(112,113)들을 보유하는 원통형 하우징과 매체 포트(112,113)들간에 배치된 혈액 출구 포트(106)를 형성하는 단계와 매체 포트(예컨대, 매체 입구 포트(113)와 원통형 하우징(109)의 1 단부에 위치한 혈액 포트(예컨대, 혈액 출구 포트(106))간에 위치한 제 1 밀봉 부재를 부착시키는 단계와 가는 열교환 튜브의 삽입에 알맞는 다수의 구멍과 다수의 가는 열교환 튜브(103)를 보유하는 가는 튜브 분산장치(158)를 원통형 하우징(109)의 타단부를 통해 원통형 하우징 내로 삽입하는 단계와 원통형 하우징(109)의 타단부에 위치한 혈액 포트(예컨대, 혈액 입구 포트(105) 또는 혈액 출구 포트(106))와 매체 포트(예컨대, 매체 출구 포트(113))간에 위치한 제 2 밀봉 부재를 부착시키는 단계와 가는 열교환 튜브들의 단부들을 폐쇄 상태로 유지시킨채 원통형 하우징(109)의 일단 부 측상의 혈액 포트 (예컨대, 혈액 출구 포트(106))와 나머지 타단부측상의 혈액 포트(예컨대 혈액 입구포트(105) 또는 혈액 출구 포트(106))를 통해 포팅제를 주입시킴으로써, 가는 열교환 튜브(103)들의 대향 단부들을 원통형 하우징(109)에 고정시키는 격벽(110a,110b)들을 형성시키는 단계와 제 1 밀봉 부재와 제 2 밀봉 부재를 제거시키는 단계와 밀봉 부재(111a,111b) 각각을 원통형 하우징(109)의 대향 단부에 고정시키는 단계로 구성된다.
상세하게는, 하우징(109)이 형성된 후, 하우징(109)의 1단부는 매체 포트를 근접시키는 (예컨대, 매체 입구 포트(113)와 혈액 출구 포트(106) 사이에 부합되는 ) 위치에서 하우징(109)의 상기 1단부에 고정된 밀봉 부재를 가짐으로써 신속히 폐쇄된다. 제 2 밀봉 부재가 나중에 설명할 장소내로 압입될 때 제 1 밀봉 부재는 가는 열교환 튜브(103)의 단부를 폐쇄하기 위한 것이다. 밀봉 부재들은 탄성 밀봉 부재(158)(예컨대, 실리콘 고무 폴리우레탄 고무, 또는 라텍스 고무의 고무 시이트)로 형성됨이 소망스러운 바, 이 탄성 밀봉 부재는 상기한 장소내에 유지된 하우징(109)의 단면 윤곽에 부합되는 단면 윤곽을 가지며 상기 탄성 밀봉 부재를 제자리에 유지시키는 유지장치(159)를 갖는다. 탄성 밀봉 부재(158)는 하우징(109)내로 나중에 부어 넣어지는 포팅제에 점착될 수 없는 것이어야 한다. 이러한 요구사항은 점착성이 없는 재료(예컨대, 탄성 밀봉 부재로서 실리콘 고무 시이트 그리고 포팅제로서 폴리우레탄, 또는 포팅제로서 실리콘 고무 그리고 탄성 밀봉 부재로서 폴리우레탄)로 만들어진 포팅제와 탄성 밀봉 부재를 사용함으로써 충족되며, 또는 포팅제와 탄성 밀봉 부재용 재료 양자가 점착성을 갖는 경우, 하우징(109)의 내부 표면측상에 부합되는 탄성 밀봉 부재(158)의 표면을 상기 재료(예컨대, 실리콘 오일)들의 점착성을 소멸 시킬 수 있는 종류의 수지로 도포함으로써 상기한 요구 사항이 충족된다. 제 5 도와 제 16 도에 나타낸 바와 같은 하우징(109)의 종단부들은 매체 포트들(112,113)에 근접된 위치로부터 그들의 말단 방향으로 방사상 분기되어 있다. 하우징(109)의 종단부는 방사상 분기부(160)내에 끼워지는 탄성 밀봉 부재(158)에 의해 폐쇄되어 있다. 하우징으로부터 탄성 밀봉 부재(158)의 분리는 보유 장치(159)에 배제된다.
그 다음 하우징(109)를 전술한 보유 장치(159)가 설비되는 쪽으로 직립하여 세운 다음 가는 튜브 분산장치(157)을 하우징(169)내에 삽입한다. 가는 튜브 분산 장치는 가는 튜브들(103)의 다발 상태 패턴을 상호 분리된 상태로 유지하도록 해주기 위한 것이므로 가는 튜브들(103)을 삽입하기 위한 다수개의 구멍들을 갖고 있다. 제 15 도에 나타낸 실시예에서 가는 튜브 분산 장치(157)은 가는 튜브들(103)을 다발 상태로 끼울 수 있는 다수개의 구멍들을 갖는 있는 판 (161)과 그 판(161)의 구멍들내에 삽입되는 단부들을 갖는 다수개의 파이프들(103)을 포함하고 있다. 파이프들(162)는 판(106)내에 고정된다. 파이프들(162)는 그내에 가는 튜브들(103)이 삽입 될 수 있도록 세관(103)의 내경보다 훨씬 더 큰 내경을 갖고 있다. 판 (162)의 가장 큰 부분은 하우징(109)의 중앙부의 내경보다 더 크고 또한 방사상 분기부(163)보다 작은 외경을 갖고 있으므로 이 판이 하우징(109)내로 삽입될 때 그 판은 제 15 도에 나타낸 바와 같이 방사상 분기부(163)으로 부터 아래로 걸려 있게 될 것이다. 파이프(162)는 가는 튜브 분산 장치(157)을 하우징(109)내에 삽입할 때 (즉 방사상 분기부(163)에 판 (161)이 걸려있을 때 )파이프가 아래에 설치된 혈액 출구 포트(106)에 닿지 않을 정도로 조정된 길이를 갖고 있다. 이러한 길이 조정은 가는 튜브 분산 장치(157)의 파이프들(162)이 혈액 출구 포트(106)을 통해 쏟아붇게 될 포팅제에 의해 추후 고정되지 않게 하기 위해 반드시 필요하다. 상술한 방식으로 파이프들을 사용하는 가는 튜브 분산장치는 세관들의 다발이 목적한 패턴으로 확실하게 분산될 수 있도록 해준다.
더욱이 상술한 바와 같이 파이프들을 사용하는 덕택으로 가는 튜브들(103)과 가는 튜브 분산 장치(157)은 가는 튜브들을 분산된 상태로 안정되게 보유시킬 뿐만 아니라 포팅제가 주입되는 동안 포팅제가 충격을 받아 그 분산된 상태가 붕괴될 가능성을 배제하기에 충분할 정도로 많은 부분들에서 서로 접촉하고 있다. 가는 튜브 분산장치(157)을 삽입한 후, 가는 튜브들(103)을 분산 장치(157)의 판(164)의 구멍들을 통하여 이미 삽입된 파이프들(162)속으로 삽입된다. 결국, 삽입된 가는 튜브(103)은 파이프들(162)의 선단부들로부터 밀어 넣는 하단부들을 갖고 있다. 가는 튜브들(103)의 선단부들은 탄성 밀봉 부재(158)와 접촉 상태가 된다. 가는 튜브(103)은 그의 상단부들이 하우징(109)의 방사상 분기부의 근처에 떨어질 정도로 조정된 길이를 갖고 있다. 그 다음, 하우징(109)의 타단부를 밀봉시키도록 하우징(109)의 방사상 분기부(165)속으로 제 2 밀봉 부재를 아래로 끼워 넣는다. 제 1밀봉 부재와 마찬가지로 제 2밀봉 부재는 상술한 장소에 유지되는 하우징(109)의 횡단면상의 동 고면과 정합되는 횡단면상의 동고면을 갖고 있는 탄성 밀봉 부재(166)과 탄성 밀봉 부재(166)을 정위치에 유지시켜주는 보유 장치(161)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 밀봉 부재는 상술한 것과 동일한 재료로 만드는 것이 좋다. 보유 장치(161)을 위로부터 제자리에 밀어 넣을 때 가는 튜브들의(103)의 단부들은 탄성 밀봉 부재들(158,166)에 의해 폐쇄 된다. 열교환기는 지금까지 탄성 밀봉 부재(166)을 갖고 있는 것으로 설명했다. 가는 열교환 튜브들의 단부들을 폐쇄시켜 주기만 하면 되기 때문에 전체 제조 과정에서 지금까지 불가피하게 필요했던 그의 설비가 필요없게 된다. 그 다음, 혈액 출구 포트(106)을 통해 그내에 쏟아 넣게 되는 포팅제가 고정되도록 한다. 그 다음, 상부 보유 장치(161), 탄성 밀봉 부재(166) 및 가는 튜브 분산 장치(157)을 제거한다.
또한 탄성 밀봉 부재(160)을 하우징(109)의 방사상 분기부(165)내에 끼워서 하우징(109)의 타탄을 폐쇄시킨 다음 보유 장치(161)로서 정위치에 고정시킨다. 이제 하우징(109)를 뒤집은 다음 보유장치(159)를 위로 부터 눌러 제자리에 넣어서 가는 튜브들(109)의 단부들을 폐쇄 시킨다. 상술한 것과 동일한 방법으로 포팅제를 혈액 출구 포트(또는 핼액 입구 포트(105))를 통해 그내에 넣어 고정시킨다. 포팅제를 고정시킨 후 하우징(109)의 대향 단부들에 부착되는 보유 장치는 (159,161)과 탄성 밀봉 부재들(158,166)를 제거한다. 결과적으로 격벽들(110a, 110b)이 형성된다.
상술한 방법은 그의 주요 단계들 중 하나로서 가는 튜브 분산 장치의 제거를 필요로 하기 때문에, 포팅제의 주입은 가는 튜브 분산 장치(157)의 삽입을 위해 사용되는쪽에서 조차 확실하고도 쉽게 달성될 수 있다. 가는 튜브들(103)의 대향 단부들은 탄성 밀봉 부재들(158,166)에 의해 정위치에 유지되기 때문에 탄성밀봉 부재들은 가는 튜브들(103)의 길이의 가능한 최소 변동을 흡수할 수 있고, 또한 포팅제가 세관들(103)내로 흘러 들어가는 것을 방지 할 수 있다. 더욱이, 하우징(109)의 대향 단부들의 횡단면 상의 등고면과 정합될 수 있는 등고면을 갖는 밀봉 부재들(108a,108b)는 하우징의 대향 단부들에 수밀하게 고정된다. 밀봉 부재들의 고정은 접착제로 접착시켜 될 수도 있고 또한 고주파, 초음파 또한 유도가열로 용융시켜 될 수도 있다.
지금까지 열교환기는 탄성 밀봉 부재들(158,166)과 보유장치들(159,161)을 포함하는 밀봉 부재들을 갖고 있는 것으로 설명하였다. 선택적으로 열교환기에 사용되는 밀봉 부재들은 탄성 밀봉 부재들과 보유 장치들을 일체로 형성하여 제조된 형으로 할 수 도 있다.
다수의 열교환 가는 튜브와 열교환 가는 튜브들을 삽입하기 위한 다수의 삽입 구멍들을 갖는 가는 튜브 분산 장치를 원통형 하우징(109)의 타단부를 통해 원통형 하우징(109)내로 삽입하는 것은 수평 상태로 유지되는 하우징으로서 수행 될 수 있다. 직립된 상태로 유지된 하우징으로서 수행되는 삽입은 가는 튜브들이 좀더 쉽게 삽입 할 수 있으므로 좀더 바람직한 것으로 입증된다. 다수의 열교환 가는 튜브들과 열교환용 가는 튜브들을 삽입하기 위한 다수의 구멍들을 갖는 가는 튜브 분산 장치를 열교환용 가는 튜브들을 삽 입하기 위한 다수의 구멍들을 갖는 가는 튜브 분산장치를 원통형 하우징(109)내로 삽입하는 것은 예를 들어 가는 튜브 분산 장치(157)의 구멍들을 통해 가는 튜브들(103)을 우선 삽입한 다음, 삽입된 가는 튜브들(103)을 유지시키는 가는 튜브 분산 장치(157)를 하우징(109)내에 삽입시켜줌으로써 된다. 격벽들의 형성은 예를 들어 열교환 가는 튜브들(103)의 단부들을 정위치에 단단히 유지시키는 동안 그의 축주위에서 하우징(109)를 회전시킨, 다음, 원통형 하우징(109)의 일단부 축상의 혈액 포트를 통해 포팅제를 원심력으로 쏟아넣은 다음, 도입된 포팅제를 고정시키도록 해주고, 그 다음 타단측상에서 동일 절차를 반복함으로서 수행 될 수 있다. 그렇지 않으면 하우징의 중심부 주위에서 하우징을 회전시키고, 그와 동시에 대향 단부들상의 혈액 포토들을 통해 동시에 포팅제를 원심력으로 도입시킨 다음 도입된 포팅제를 고정시키도록 해줌으로서 성취될 수도 있다.
하우징(109)의 대향 단부들에 밀봉 부재들(508a,508b)를 끼우는 단계는 우선 제 1 밀봉 부재 또는 제 2 밀봉 부재를 제거하고, 바로 위에서 언급한 제거를 행한 쪽상의 단부에 밀봉 부재들 중 하나를 끼우고, 나머지 밀봉 부재를 제거한 다음, 제거를 행한 쪽상의 단부에 다른 밀봉 끼우는 단계들을 결합한다.
제조방법은 지금까지 구성 단계들 중 하나로서 가는 튜브 분산 장치의 제거를 필요로 하는 것으로 설명되었다. 가는 튜브 분산 장치(157)이 하우징 내에 계속 존재하더라도 그 장치가 열교환기의 사용에 대해 아무런 방해를 주지 않는 식으로 될 때 그 장치는 전혀 제거될 필요가 없다. 그 설명에 답하는 가는 튜브 분산장치(157)의 구체적인 예로서 제 16 도에 나타낸 바와 같이 합성수지 또는 스테인레스스틸과 같은 금속 물질로 형성된 판을 인용할 수 있다. 이 가는 튜브 분산 장치(157)는 가는 튜브들(103)의 삽입을 허용하는 다수의 구멍들과 판부로 부터 아래쪽으로 연장된 다수의(적어도 3개의) 각부들을 갖는 판부를 갖고 있다. 판부는 포팅제가 하향으로 흐르게 하도록 절취된 측면부를 갖고 있다. 이러한 구조의 가는 튜브 분산 장치가 혈액 포트를 통해 포팅제를 도입시키는데 사용될 때 그것은 결국 포팅제로 형성된 격벽내에 매립된다. 결국, 이 가는 튜브 분산 장치는 열교환기를 실제로 사용할시에 아무런 방해가 되지 않는다.
제 18 도는 본 발명의 또 다른 실시예로서 의료용의 전형적인 열교환기를 나타내는 일부 절취 사시도이다. 격벽으로 부터 명백하게 알수 있는 바와 같이 제 3-5도에 나타낸 실시예의 열교환기와 비슷한 이 실시예의 열교환(601)은 열교환 매체 출구 포트(612)를 하나의 열교환 매체 통과 공간(611a)내에 그리고 열교환 매체 입구 포트(613)을 다른 열교환 매체 통과 중간(611b)내에 갖고 있다.
본 실시예의 열교환기(601)에서 열교환 매체 출구 포트(612)와 열교환 매체 입구 포트(613)는 하우징(609)과 일체로 형성되지 않고 가요성 튜브들(614,615)를 갖는 하우징의 모든 외부 표면들로 부터 연장되어 형성된다. 가요성 튜브들(614,615)는 단지 실제로 풍부한 가요성을 나타내고 또한 가요성 관들(614,615)의 선단부들에 부착되는 열교환 매체 출구 포트(612)와 열교환 매체 입구 포트(613)의 위치들을 적당히 변동시켜 줄 수 만 있으면 되고, 그에 더하여 가요성 튜브들 자체를 클램프로 효과적으로 끼워줄 수 있으면 좋다. 그들은 재료, 길이 및 벽두께와 같은 인자들에 의해 특별히 구별되지 않는다.
또한 제 18 도에 나타낸 실시예에서 하우징의 폐쇄된 공간 내에 흐르는 제 2 유체는 열교환 매체이다. 구체적으로 이 열교환기는 열교환 매체가 열교환 튜브들(604)외부를 통과하도록 구성되어 있다. 본 실시예에서 의료용 열교환기는 다른 방법으로 열교환 매체가 열교환 튜브들(604)의 내부 공간들을 통해 흐르도록 구성 될 수도 있다. (즉, 열교환관들의 내부 공간들을 통해 흐르는 제 1유체는 열교환 매체일 것이다. )
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 의료용 열교환기(601)는 고도로 바람직한 동작 특성을 갖고 있으므로 여러 종류의 체외 순환로에 결합시켜 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 그것은 제 6 및 7 도에 나타낸 바와 같은 산소 공급기 및 혈액 저장 탱크와 함께 통합시킴으로서 산소 공급기 시스템으로서 기능을 하도록 유리하게 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 혈액 저장 탱크 및 산소 공급기를 의로용 열교환기를 통합하여 형성되는 산소 공급기 시스템에서 우선 환자의 몸으로 부터 나온 혈액은 혈액 입구 튜브(605)를 통해 열교환기(601)내로 흐른다. 한편, 열교환 매체 온도 제어기로 부터 유도된 연결 튜브(도시안됨)에 예를 들어 결합구에 의해 연결된 열교환 매체 입구 포트(613)을 통해 열교환 매체로서 도입된 물은 열교환 매체 통과 공간(611) 속으로 통과된 다음, 열교환 튜브들(604)의 내부 공간들(603)을 통해 진행하여, 열교환 매체 통과 공간(611b)로 유도된 다음, 열 교환 튜브들(604)의 내부 공간들(603)을 통해 진행하여, 열교환 매체 통과 공간(611b)로 유도된 다음, 열교환 매체 출구 포트(612)로 부터 열교환 매체 온도 제어기로 부터 유도된 또 다른 연결관(도시안됨)내로 방출되고, 그 다음 열교환 매체 온도 제어기로 복귀된다. 의료용 열교환기(601)의 혈액 통과 공간(602)내의 열교환 튜브들(604)의 벽돌을 가로질러 열교환이 효과적으로 균일하게 행해진다. 열교환의 결과를 소정 온도로 가열 또는 냉각된 혈액은 혈액 출구 튜브(606)를 통하여 열교환기(601)로부터 유도된 다음, 혈액 출구 튜브(606)와 수밀하게 유통하는 산소 공급기(121)의 혈액 입구관(131)을 통해 산소 공급기(121)로 진행한다. 혈액실(131)을 통해 통과하는 동안 산소 공급기(121)의 혈액 입구 튜브(131)를 통해 도입된 혈액은 중공 섬유 격막들(124)의 매체를 통해 중공 섬유 격막들(124)의 내부 공간들을 통해 흐르는 산소 함유 가스와 가스를 교환한다.
결과적으로, 혈액은 과잉 이산화탄소가스를 제거한 다음 신선한 산소로 보충된다. 산소 처리된 혈액은 산소 공급기(121)의 혈액 출규 튜브(132)로 부터 흘러나온 다음 혈액 저장 탱크(141)의 혈액 입구(142)를 통해 혈액 저장 탱크(141)로 진행한다. 혈액 입구(142)로 부터 유통하는 혈액 입구부(143)으로 흐른 다음 혈액 입구부(143)으로 루트 배치된 소포 부재(147)에 도달된 혈액은 혈액내에 함유된 기포들이 소포 부재(147)이 기포실들 내로 들어온다는 사실에 의해 소포 부재(147)을 통해 통과하는 동안 기포가 제거된 다음 응집에 의해 성장되고, 그 다음 혈액내로 부터 혈액 저장 탱크(141)내의 상부 빈 공간으로 통과된다. 소포된 혈액은 유통하는 혈액 저장부(144)로 이동하여, 혈액 저장부(144)에 일시적으로 머문 다음, 혈액 저장부(144)아래에 배치된 혈액 출구(145)로 부터 나와 환자의 몸으로 복귀한다. 본 실시예 내의 의료용 열교환기(601)에서, 열교환 매체 입구 포트(613)와 열교환 매체 출구 포트(612)는 상술한 바와 같이 하우징 (609)의 외벽면들로 부터 가요성곤들(614,615)로서 연장되어 배치된다. 만일 체외 순환의 과정중 의료용 열교환기(601)와 열교환 매체 온도 제어기간의 위치 관계에서 변동이 발생할 경우, 그것은 가요성관들(614,615)에 의해 향유할 수 있는 자유로운 트위스트에 의해 완전히 흡수될 수 있다. 따라서 상술한 동작의 과정중 연결이 풀어질 가능성은 없다.
체외 순환 치료가 완료된 후, 산소 공급기 시스템내에 남아 있는 혈액은 회수되야만 한다. 이러한 회수는 산소 공급기 시스템이 현재 열교환 매체의 다른 누설 가능성을 수반함이 없이 자유로이 부여될 준비가 되어 있기 때문에 의료용 열교환기(601)의 가요성관들(614,615)를 고정시켜줌으로서 쉽게 될 수 있다.
[실시예 1]
제 3 및 11b 도에 나타낸 형상(내경 72mm, 외경 79mm, 길이 150mm)의 폴리카보네이트로 형성돈 원통형 하우징을 사용했으며, 그 하우징의 하부에 혈액 입구(105)를 배치하고, 또한 하우징의 상부에 두 혈액 출구들을 배치하고, 그 혈액 입구와 출구들을 하우징의 외면에 대해 사실상 접선 방향으로 하우징에 부착했으며, 또한 열교환 매체 입구와 출구는 하우징의 단부들 근처에 배치했다.
열교환용 가는 튜브들로서 스테인레스 스틸관들(내경 2.14mm)(233)을 하우징 내부에 0.82mm 상호 격리된 체로 넣었다. 하우징 내부에서 가는 튜브가 없는 빈 공간 부분들이 혈액 입구와 혈액 출구들이 설치된 위치들 마다 형성되었다.
하우징의 내벽면상에 제 13 도에 나타낸 형상의 한 리브(rib) 350a는 그 리브가 자리하는 하우징의 내벽면에 대향된 특정 가는 튜브와 평행하게 하우징의 축 방향으로 연장되어 비치되었다. 이 리브의 폭은 3mm, 높이는 0.4mm이었다. 리브와 인접한 튜브 간의 거리는 0.4mm이었다. 하우징은 그의 단부들을 향해 방사상으로 분기되기 때문에, 이 거리는 단부에서와 중앙부에서 측정하여 평균 거리인 것으로 밝혀졌다. 가는 튜브들은 포팅제로서 푤리우레탄을 사용하여 하우징에 고정되었다. 본 발명에 의해 계획된 열교환기는 밀봉 부재들로서 대향 단부들을 폐쇄시켜 줌으로서 완성되었다.
[실시예 2]
하우징을 폴리카보네이트로 제 3 및 11a 도에 나타낸 형상으로 제조하고, 또한 하나의 리브(350)을 하우징의 내벽면상에 배치한 것 이외에 실시예 1의 절차에 따라 열교환기를 제조했다.
[실시예 3]
리브를 제 13 도에서 350b나타낸 위치에 배치한 것 이외에 실시예 1의 절차에 따라 열교환기를 제조했다.
[실시예 4]
리브를 하우징의 내벽면상에 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 1의 절차에 따라 열교환기를 제조했다.
[실시예 5]
리브를 하우징의 내벽면상에 형성하지 않은 것을 제외하고 실시예 2의 절차에 따라 열교환기를 제조했다.
[실시예 6]
실시예 1∼5에서 얻을 열교환기들을 각각 다음과 같은 테스트를 행했다. 테스트에서 혈액 대신 물을 사용했으며, 또한 물을 열교환 매체로서 사용했다.
주어진 열교환기로 40℃의 물을 15리터/분의 속도로 열교환 매체 입구를 통해 도입한 다음 30℃의 물을 분당 2리터, 4리터 또는 6리터의 변속으로 혈액 입구를 통해 도입했다. 혈액 입구(TBo)의 수온과 매체 입구(TWo)의 수온을 측정했다.
열교환 효율(η)을 측정 결과를 사용하는 다음식으로 부터 계산하였다.
η=( TBo-TBi)/(Twi-TBi)
여기서 TBi는 혈액 입구를 통해 흐르는 수온을 나타내며, Twi는 열교환 매체 입구를 통해 흐르는 수온을 나타낸다. 테스트의 결과들을 표1에 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
본 발명의 의료용 열교환기는 원통형 혈액 통과 공간과, 그 공간 내부에서 세로 방향으로 배치되어 있고, 또한 그 공간으로 부터 수밀하게 격리된 내부 공간을 갖고 있는 다수의 열교환 튜브들을 포함하여, 또한, 열교환 튜브들의 벽 매체를 통해 혈액 통과 공간을 통해 통과되는 혈액과 열교환 튜브들의 내부 공간들을 통해 통과되는 열교환 매체간에 열교환을 행해주며, 또한 이 열교환기는 혈액 통과 공간 내에서 부터 혈액을 배출하기 위한 혈액 출구 튜브가 혈액 통과 공간의 세로 방향에 수직이며, 또한 혈액 통과 공간의 주위 표면에 접선인 직선들을 따라 외부로 부터 내향으로 여러개로 연장되어 있어 상술한 바와 같은 혈액 통과 공간과 유통하도록 된 것을 특징으로 한다. 그러므로, 이 열교환기는 혈액 통과 공간을 통해 흐르는 혈액이 혈액 통과 공간내에 균일하게 분배되도록 하고, 그 열교환기를 통해 통과되는 모든 혈액의 열을 균일하게 교환시키고 또한 혈액의 온도 분배가 분산되어 그 결과로 열교환이 지나치게 또는 불충분하게 될 때 조차 혈액 성분에 아무런 나쁜 영향을 줌이 없이 안정된 성능을 나타내줄 수 있다.
본 발명의 의료용 열교환기는 하우징의 세로 방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖고 있는 원통형 하우징 내부에서 상호 격리되어 비치될 다수의 열교환 튜브들, 열교환 튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 하우징의 측벽상에 열교환 튜브들을 수밀하게 단단히 유지시킴과 그와 동시에 하우징의 내부를 3개 공간들로 나누도록 열교환 튜브들의 대향 두 격벽들 하우징의 측벽 및 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 하우징의 중심부에 형성된 혈액 통과 공간과 유통하도록 하우징의 세로 방향에 수직하며 또한 하우징의 주위 표면에 접선인 직선을 따라 외부로 부터 내향으로 여러개로 연장되고 있는 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브, 그리고 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 격리된 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 하우징이 단부들에 형성된 두 열교환 매체 통과 공간들 중 하나와 유통하기 위한 열교화 매체 입구 튜브 및 나머지 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통하기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 제조된다. 이 열교환기는 구성이 콤팩트하고 또한 고성능이므로 예를 들어 산소 공급기와 통합시키면 유리하게 사용될 수 있다. 또한 혈관 입구 튜브가 다른 격벽 부조의 혈액 통과 공간과 유통할 때 또한 그에 대해 혈액 입구 튜브와 혈액 출구 튜브를 그들이 혈액 통과 공간의 주위 표면 주위의 약 180℃ 각도에서 서로 회전되는 위치관계에 있을 때 개선된 효율로서 열교환이 행해질 수 있다.
본 발명의 의료용 열교환기는 원통형 혈액 통과 공간 및 그 공간의 세로 방향으로 그 공간 내부에 배치되어 있고 또한 그 공간으로 부터 수밀하게 분리된 내부 공간을 갖고 있는 다수의 열교환 튜브들을 포함하며 또한 열교환 튜브들의 벽 매체들을 통해 혈액 통과 공간을 통과하는 혈액과 열교환 튜브들의 내부 공간들을 통과하는 열교환 매체간에 열교환을 행하며 또한 이 열교환기는 혈액 통과 공간내로 혈액을 도입하기 위한 혈액 입구튜브 및 혈액 통과 공간으로 부터 핼액을 배출하기 위한 혈액 출구 튜브가 혈액 통과 공간의 세로 방향에 수직이며 또한 혈액 통과 공간의 주위 표면에 접선인 직선을 따라 외부로 부터 내향으로 여러개로 연장되어 있어 혈액 통과 공간적 유통되며 또한 상기 열교환 튜브들이 전체 혈액 통과 공간에 걸쳐 상호균일하게 격리되어 배치되나, 단지 혈액 입구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 측에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 입구 튜브의 두 내부 주변선들 간의 두 교점들을 연결하는 라인 세그멘트와 평행하며 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 활 모양으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축상 방향으로 연장시킴으로서 형성되는 빈공간 부분과, 혈액 출구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 출규 튜브의 두 내부 주변 라인들 간의 두 교점들을 연결하는 라인 세그멘트와 평행하고 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 종형으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축방향으로 연장시킴으로서 형성되는 빈 공간 부분은 제외하는 것을 특징으로 한다.
이 열교환기는 구성이 콤팩트하게 되고 또한 고성능을 실현할 수 있으므로 예를 들어 산소 공급기와 통합하여 유리하게 사용될 수 있다. 이 열교환기는 혈액 입구 튜브가 격벽들 중 한 격벽 부조의 혈액 통과 공간과 유통하며 또한 혈액 출구 튜브가 다른 격벽 부조의 혈액 통과 공간과 유통할 때와 그에 더해 혈액 입구 튜브와 혈액 출구 튜브가 혈액 통과 공간의 주위 표면 둘레의 약 180℃ 각도에서 서로 회전하는 위치 관계에 있을 때 혈액 통과 과정중 압력 손실을 억제하는 것이 가능하고 또한 효율로 열교환을 행하는 것이 가능하다.
본 발명의 의료용 열교환기는 하우징의 세로 방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖는 원통형 하우징 내부에서 상호 격리되어 배치되는 다수의 열교환 튜브들과, 열교환 튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 하우징의 측벽상에 열 교환브들을 수밀하게 단단히 유지시킴과 동시에 그 하우징의 내부를 3개 공간으로 분리시키도록 열교환 튜브들의 대향 단부들에 배치되는 격벽들과, 두 격벽들, 하우징의 측벽 및 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 하우징의 중심부 내에 형성되는 혈액 통과 공간의 유통시키기 위한 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브와 그리고 혈액 통과 공간으로부터 수밀하게 격리된 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 하우징의 단부들과 유통하는 하우징의 단부들에 형성되는 두 열교환 매체 통과 공간들 중 하나와 유통시키기 위한 열교환 매체 입구 튜브 및 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통시키기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 제조된다. 이 열교환기는 구성을 콤펙트하게 할 수 있고 또한 고성능으로 할 수 있으므로 예를 들어 산소 공급기와 통합하여 유리하게 사용될 수 있다. 이 열교환기는 혈액 입구 튜브를 격벽들 중 한 격벽부조의 혈액 통과 공간과 유통시키고 또한 혈액 출구 튜브를 다른 격벽 부조의 혈액 통과 튜브와 유동시키고, 그에 더하여 혈액 입구 튜브와 혈액 출규 튜브를 그들이 혈액 통과 공간의 주위 표면 둘레의 약 180℃의 각도에서 서로 회전되는 위치 관계에 두고 또한 혈액 통과 공간 내의 열교환 튜브들이 없는 두 빈공간 부분들이 혈액 통과 공간의 전체 체적의 40%이하를 차지하도록 할 때 개선된 효율을 갖는 열교환 효과가 얻어질 수 있다.
본 발명의 열교환기는 혈액 입구와 혈액 출구를 갖는 원통형 하우징과, 원통형 하우징 내에 수반되는 다수의 열교환 가는 튜브들과, 원통형 하우징에 열교환 가는 튜브들의 대향 단부들을 수밀하게 고정시킴과 동시에 하우징의 내부를 혈액 출구와 혈액 입구와 유통하는 혈액실과 튜브 내부에 의해 형성되는 열교환 매체 실로 분할 시키기 위한 격벽들과, 그리고 열교환 매체실과 유통하는 매체 입구 및 매체 출구를 포함하며 또한 이 열교환기는 내벽면에 대향하여 가는 튜브들에 평행하게 연장시켜서 하우징의 내벽면상에 형성되어 가는 튜브들과 하우징의 내벽면 간에서 혈액의 흐름을 지연시켜 주기 위한 리브를 더 포함한다. 특히, 리브는 하우징의 내벽면상에 형성되기 때문에 하우징의 내벽면을 따라 흐르는 혈액은 리브에 충돌한 다음 가는 튜브들의 다발들 사이에 개재되는 공간들의 방향으로 진행한다. 따라서 하우징의 내벽면을 따라 흐른 다음 충분한 열교환을 행함이 없이 혈액 출구에 도달하는 혈액을 줄일 수 있으므로 열교환 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 열교환기는 그의 일단부에 배치되는 열교환 매체 입구 포트 그의 타단부에 배치되는 열교환매체 출구부 및 매체 입구 포트와 매체 출구 포트간의 여러 위치들에 배치되는 혈액 입구 포트와 혈액 출구 포트를 갖는 일체로 성형되는 원통형 하우징과 하우징내에 수반되는 다수의 열교환 가는 튜브들과, 원통형 하우징에 가는 튜브들의 대향 단부들을 수밀하게 고정시킴과 동시에 하우징의 내부를 혈액 출구 포트와 혈액 입구 포트와 유통하는 혈액실과 가는 튜브들 내부에 형성되는 열교환 매체실로 분리시키고, 또한 매체 입구 포트 및 매체 출구 포트와 유통시키도록 하기 위한 격벽들과, 그리고 하우징의 대향 단부들을 밀봉 시키는 역할을 하는 밀봉 부재들을 포함한다. 열교환 매체 입구 포트와 출구 포트는 하우징과 일체로 형성되기 때문에 이 입구 포트와 출구 포트는 회로들을 각각 부착시키는 동안 예를 들어 하우징을 제조하는 동안 하우징 내의 선택된 소정 위치들에 존재할 수 있으며 또한 하우징내에 가는 튜브들을 수밀하게 고정시키기 위한 격벽들은 하우징에 확실하게 수밀하게 고정될 수 있으므로 격벽들과 하우징 간의 열교환 매체의 가능한 누설이 방지될 수 있다.
본 발명의 열교환기의 제조방법은 하우징의 대향 단부들에 각각 배치되는 열교환 매체 포트들과 매체 포트들 간의 여러 위치들에 배치되는 혈액 입구 포트와 혈액 출구 포트를 갖는 원통형 하우징을 형성하는 단계와 원통형 하우징의 일단부에 설치되는 혈액 포트들과 매체 포트들 간의 한 위치에 제 1 밀봉 부채를 부착시키는 단계와 열교환 가는 튜브들을 삽입하기 위한다수의 구멍들과 다수의 열교환 가는 튜브들을 갖는 가는 튜브 분산장치를 원통형 하우징의 타단부를 통해 원통형 하우징으로 삽입시키는 단계와 원통형 하우징의 타단부에 설치된 혈액 포트들과 매체 포트들 간의 한 위치에 제 2 밀봉 부재를 부착시키는 단계와 폐쇄된 상태에 유지되는 열교환 가는 튜브들의 단부들을 갖는 원통형 하우징의 타단부를 상의 혈액 포트와 일단 부축상의 혈액 포트를 통해 포팅제를 삽입하여 원통형 하우징의 열교환 가는 튜브들의 대향 단부들을 고정 시키기 위한 격벽들을 형성시키는 단계와 제 1 밀봉 부재와 제 2 밀봉 부재를 제거하는 단계와 그리고 원통형 하우징의 대향 단부들에 밀봉 부재들을 각각 끼워 주는 단계를 포함한다. 이 방법에 의해 상술한 본 발명의 열교환기는 쉽게 제조될 수 있다.
본 발명의 의료용 열교환기는 밀폐된 빈공간을 포함시키는 하우징과 하우징 내부에 배치되어 있고 또한 밀폐된 빈공간으로 부터 수밀하게 격리된 내부 공간을 각각 갖고 있는 열교환 튜브들을 포함하며, 또한 열교환 튜브들의 내부 공간들을 통화하는 제 1 유체와 열교환 튜브들의 벽 매체들을 통해 하우징의 밀폐된 빈 공간을 통과하는 제 2 유체간에 열교환을 수행하며 또한 이 열교환기는 열교환 매체로서 사용되는 제 1 유체또한 제 2 유체를 하우징 내부에 배치되는 열교환 튜브들의 내부 공간들 또는 하우징의 밀폐된 빈공간 내로 도입시키고 또한 그로 부터 방출시키기 위한 열교환 매체 입구 포트와 열교환 매체 출구 포트가 가용성 튜브들을 갖는 하우징의 외벽면으로 부터 연장되는 것을 특징으로 한다. 열교환 매체 입구 포트와 열교환 매체 출구 포트를 예를 들어 열교환 매체 온도 제어기의 연결관에 연결할때, 이 연결은 쉽게 달성될 수 있다. 왜나하면 열교환기와 열교환 매체 온도 제어기는 그들의 상관 배치에 있어 많은 허용성을 갖고 있기 때문이다. 만일 열교환기와 열교환 매체 온도 제어기 간의 위치 관계가 동작 과정중 변화될 경우, 그들의 연결이 분해될 염려가 없다. 혈액을 회수하는 동안 열교환 매체의 누설 가능성은 가요성 튜브를 몰램핑시켜 주면 방지될 수 있다. 열교환기는 아주 안전할 뿐만 아니라 취급이 용이하다.

Claims (40)

  1. 원통형 혈액 통과 공간 및 상기 혈액 통과 공간내부에 상기 혈액 통과 공간의 세로방향으로 배치되고 상기 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 (Water tighily)분리된 내부공간이 구비된 다수의 열교환 튜브들로 구성되고, 그리고 상기 혈액 통과 공간을 통해 통과되는 혈액과 상기 열교환 튜브들의 상기 내부 공을 통해 통과되는 열교환 매체간의 열교환을 상기 열교환을 상기 열교환 튜브들의 벽들에 의하여 행하는 의료용 열교환기에 있어서, 상기 혈액 통과 공간내로 혈액을 도입하기 위한 혈액 입구 튜브와 상기 혈액 통과 공간내로 부터 혈액을 배출하기 위한 혈액 출구 튜브가 상기 혈액 통과 공간의 세로방향에 수직하며 또한 상기 혈액 통과 공간의 주위 평면에 접하는 직선을 따라 외부로 부터 내향으로 다수개로 연장되어 있어 상기 혈액 통과 공간과 유통되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 세로방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖는 원통형 하우징 내부에서 상호 격리되어 배치되는 다수의 열교환 튜브들과, 상기 열교환 튜브들의 대향 단부들에 배치되어 상기 열교환 튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 상기 하우징의 측벽상에 상기 열교환 튜브들을 수밀하게 단단히 고정시킴과 동시에 상기 하우징의 내부를 3개 공간으로 분리시키는 격벽들, 상기 두 격벽들, 상기 하우징의 측벽 및 상기 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 상기 하우징의 중앙부 내에 형성된 혈액 통과 공간과 유통하도록 상기 하우징의 세로방향에 수직이며 또한 상기 하우징의 주위 표면에 접선인 직선들을 따라 외부로 부터 내향으로 다수 연장되는 혈액 입구 튜브 및 혈객 출구 튜브와 그리고 상기 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 격리된 상기 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 상기 하우징의 단부들에 형성되는 두 열교환 매체 통과 공간들 중 하나와 유통하기 위한 열교환 매체 입구 튜브 및 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통하기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 혈액 입구 튜브는 상기 격벽들 중 한 격벽 부근의 상기 혈액 통과 공간과 유통하며 그리고 상기 혈액 출구 튜브는 다른 격벽 부근의 상기 혈액 통과 공간과 유통하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 혈액 입구 튜브와 상기 혈액 출구 튜브는 그들이 상기 혈액 통과 공간의 주위 표면 둘레의 약 180℃의 각도에서 서로 회전되는 위치관계를 취하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  5. 원통형 혈관 통과 공간과 상기 혈액 통과 공간의 세로 방향으로 상기 혈액 통과 공간 내부에 배치되며 상기 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 분리된 내부공간이 구비된 다수의 열교환 튜브들로 구성되며 그리고 상기 혈액 통과 공간을 통과하는 혈액과 상기 열교환 튜브들의 상기 내부 공간을 통과하는 열교환 매체간에 열교환을 상기 열교환 튜브들의 벽들을 통하여 수행하는 의료용 열교환기에 있어서, 상기 혈액 통과 공간내로 혈액을 도입하기 위한 혈액 입구 튜브 및 상기 혈액 통과 공간으로 부터 혈액을 방출하기 위한 혈액 출구 튜브는 상기 혈액 통과 공간의 세로로 방향에 수직이며 또한 상기 혈액 통과 공간의 주위 표면에 접선인 직선들을 따라 외부로 부터 내향으로 다수개로 연장되어 있어 상기 혈액 통과 공간과 유통하도록 허용되며 또한 상기 열교환 튜브들은 혈액 입구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 입구 튜브의 두 내부 주변 라인들간의 두 교점들을 연결하는 라인세그멘트와 평행하고 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 궁형으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축상 방향으로 연장시킴으로서 형성되는 빈공간 부분과, 혈액 출구 튜브의 축선을 내포하는 혈액 통과 공간의 축에 수직인 횡단면상의 혈액 통과 공간의 원주와 혈액 출구 튜브의 두 내부 주변 라인들간의 두 교점들을 연결하는 라인 세그멘트와 평행하고 또한 그와 동일 또는 약간 긴 코드를 갖는 궁형상으로 둘러싼 부분을 혈액 통과 공간의 축방향으로 연장시킴으로서 형성되는 빈공간 부분을 제외한 혈액 통과 공간 전체에 걸쳐 상호 균일하게 격리되어 배치되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하우징의 세로 방향으로 폐쇄된 대향 단부들을 갖는 원통형 하우징 내부에서 상호 격리되어 배치되는 다수의 열교환 튜브들과, 상기 열교환 튜브들의 대향 단부들에 배치되어 상기 열교환 튜브들의 구멍들을 폐쇄시킴이 없이 상기 하우징의 측벽상에 상기 열교환 튜브들을 수밀하게 단단히 고정시킴과 동시에 상기 하우징의 내부를 3개 공간들로 분리시켜 주는 격벽들과, 상기 두 격벽들, 상기 하우징의 측벽 및 상기 열교환 튜브들의 외벽들에 의해 상기 하우징의 중심부내에 형성되는 혈액 통과 공간과 유통하기 위한 혈액 입구 튜브 및 혈액 출구 튜브와 그리고 상기 혈액 통과 공간으로 부터 수밀하게 격리된 상기 열교환 튜브들의 내부 공간들과 유통하는 상기 하우징의 내부 공간들과 유통하는 상기 하우징의 단부들에 형성되는 두 열교환 매체 통과 공간들 중 하나와 유통하기 위한 열교환 매체 입구 튜브 및 다른 열교환 매체 통과 공간과 유통하기 위한 열교환 매체 출구 튜브에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 입구 튜브는 상기 격벽들 중 한 격벽 부근의 상기 혈액 통과 공간과 유통하며, 또한 상기 혈액 출구 튜브는 다른 격벽 부근의 상기 혈액 통과 공간과 유통하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 혈액 입구 튜브와 상기 혈액 출구 튜브는 그들이 상기 혈액 통과 공간의 주위 표면 둘레의 약 180℃의 각도에서 서로 회전되는 위치관계를 취하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 혈액 통과 공간내에 형성된 열교환 튜브들이 없는 상기 빈공간 부분들은 상기 혈액 통과 공간의 총체적의 40% 이하의 체적을 점유하는 것을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
  10. 혈액 입구 및 혈액 출구를 갖는 원통형 하우징과, 상기 원통형 하우징내에 수반되는 다수의 가는 열교환 튜브들과, 상기 원통형 하우징에 상기 열교환 가는 튜브들을 수밀하게 고정시키는 한편 상기 하우징의 내부를 상기 혈액 출구 및 상기 혈액 입구와 유통하는 혈액실과 상기 튜브 내부들에 의해 형성되는 열교환 매체실로 분리해주는 격벽들과, 그리고 상기 하우징의 내벽면상에서 상기 내벽면에 대향되는 상기 가는 튜브들에 평행하게 연장되어 형성되며 또한 상기 가는 튜브와 상기 하우징의 내벽면 간에서 혈액의 흐름을 지연시켜 주는 적어도 하나의 리브(Rib)를 포함하는 상기 열교환 매체실과 유통하는 매체 입구 및 매체 출구로 구성된 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 혈액 입구가 상기 하우징 내에 설치되는 위치 부근에 상기 가는 튜브들이 없는 빈공간 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 혈액 입구는 상기 하우징의 중심으로 부터 일정 상태 각도로 상기 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 혈액 출구가 상기 하우징 내에 설치되는 위치 부근에 상기 가는 튜브들이 없는 빈공간 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 혈액 출구는 상기 하우징의 중심으로 부터 일정 상태각도로 상기 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 혈액 입구는 상기 하우징의 중심으로 부터 일정 상태 각도로 상기 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 상기 하우징에 부착되며, 또한 상기 리브는 상기 혈액 입구가 인도되는 상기 하우징의 내벽면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 혈액 출구는 상기 혈액 입구의 방향과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 가는 튜브들은 실제로 동일한 거리씩 상호 격리되어 상기 하우징 내게 수반되며 또한 상기 리브와 상기 리브 근처의 가는 튜브간의 거리는 인접한 가는 튜브들간의 상기 거리보다 작은 것이 특징인 혈액용 열교환기.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 리브는 상기 입구 근처의 가는 튜브 부근에 배치되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 하우징은 원통형 하우징인 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  20. 제 10 항에 있어서, 다수의 리브들이 배치되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  21. 하우징의 일단부에 배치되는 열교환 매체 입구 포트, 타단에 배치되는 열교환 매체 출구 포트, 및 상기 매체 입구 포트와 상기 매체 출구 포트간의 여러 위치들에 배치되는 혈액 입구 포트 및 혈액 출구 포트를 갖는 일체로 성형된 원통형 하우징과, 상기 하우징 내에 수반되는 다수의 가는 열교환 튜브들과, 상기 원통형 하우징에 상기 가는 튜브들의 대향 단부들을 수밀하게 고정시킴과 동시에 상기 하우징의 내부를 상기 혈액 출구 포트 및 상기 혈액 입구 포트와 유통하는 혈액실과 상기 튜브들 내부에 형성되는 열교환 매체실로 분할해 주고 또한 상기 매체 입구 포트 및 상기 매체 출구 포트와 유통하도록 해주는 격벽들과, 그리고 상기 하우징의 대향 단부들을 밀봉시키기 위한 밀봉 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 상기 혈액 입구 포트가 설치되는 위치 부근에 상기 가는 튜브들이 없는 빈공간 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 상기 혈액 출구 포트가 설치되는 위치 부근에 상기 가는 튜브들이 없는 빈공간 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 하우징은 원통형 하우징인 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 격벽들은 포팅제(potting conpound)로 형성되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 격벽들은 상기 가는 튜브들의 단부들을 고정시켜 주는 다공판과 상기 다공판을 상기 가는 튜브들에 수밀하게 고정하기 위한 포팅제를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 도공판들의 구멍은 일단부에 상기 튜브들의 외경보다 더 큰 내경을 갖고 있고, 타단부에 상기 가는 튜브들의 외경보다 작은 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 매체 입구 포트는 상기 하우징의 중심으로부터 일정 상태 각도로 상기 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 매체 입구 포트는 상기 하우징의 외면에서 실질적으로 접선 방향으로 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  30. 제 21 항에 있어서, 상기 매체 출구 포트는 상기 하우징의 중심으로부터 고정 각도로 있기 하우징의 내벽면 쪽을 향해 인도되어 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 매체 출구 포트는 상기 하우징의 외면에서 실질적으로 접선 방향으로 상기 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기.
  32. 양끝에 각각 배치된 열교환용 매체 포트를 가지며, 이 매체 포트 사이의 위치에 혈액 유입 포트 및 혈액 유출 포트를 가진 원통형 하우징을 성형하여, 이 원통형 하우징의 1끝에 있는 상기 매체 포트와 상기 혈액 포트와의 사이의 위치에 제 1의 밀봉 부재를 장착하여, 이 원통형 하우징의 다른 끝에서 통모양 하우징내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산기구 및 다수의 열교환용 가는 튜브들을 삽입하여, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에 있는 상기 매체 포트와 상기 혈액 포트와의 사이의 위치에 제 2의 밀봉 부재를 장착하여, 상기 열교환용 가는 튜브의 각 끝을 폐쇄한 상태에서, 상기 원통형 하우징의 1끝측의 혈액 포트 및 다른 끝측의 혈액포트에서 포팅제를 주입하여, 열교환용 가는 튜브의 양끝을 상기 원통형 하우징에 고착하는 격벽을 형성하여, 상기 제 1의 밀봉 부재 및 제 2의 밀봉 부재를 제거하고, 상기 원통형 하우징의 양 끝에 봉지 부재를 장착하는 것으로 구성된 혈액용 열교환기의 제조방법에 있어서, 상기 열교환용 가는 튜브의 각 끝을 폐쇄한 상태에서, 상기 원통형 하우징의 1끝측의 혈액 포트 및 다른 끝측의 혈액포트에서 포팅제를 주입하여, 열교환용 가는 튜브의 양끝을 상기 원통형 하우징에 고착하는 격벽의 형성은, 상기 원통형 하우징의 1끝측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화시킨 후, 상기 제 2의 밀봉 부재 및 상기 가는 튜브 분산기구를 제거한 후, 다시 제 2의 밀봉 부재를 정착함과 동시에, 상기 열교환용 가는 튜브의 끝을 봉지한 상태에서, 상기 원통형 하우징의 다른 끝측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화 시켜서 형성하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에서 원통형 하우징 내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산기구 및 다수의 열교환용 가는 튜브의 삽입은, 상기 제1의 밀봉 부재를 장착한 상기 원통형 하우징의 1끝을 아래쪽으로 해서 세운 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에서 원통형 하우징내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산 기구 및 다수의 열교환용 가는 튜브의 삽입은, 상기 원통형 하우징의 다른 끝에서 원통형 하우징내로, 열교환용 가는 튜브의 삽입을 위한 다수의 구멍들을 가진 가는 튜브 분산기구를 삽입한 후, 다수의 열교환용 가는 튜브들을 삽입하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  35. 제 32 항에 있어서, 상기 열교환용 가는 튜브의 각 끝을 폐쇄한 상태에서, 상기 원통형 하우징의 1끝측의 혈액 포트 및 다른 끝측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여, 열교환용 가는 튜브의 양끝을 상기 원통형 하우징에 고착하는 격벽의 형성은, 상기 원통형 하우징의 1끝측의 혈액 포트에서 포팅제를 주입하여 고체화 시킨후, 이 원통형 하우징을 반전시켜서 상기 원통형 하우징의 다른 끝측의 혈액 포트에서, 포팅제를 주입하여 고체화시켜서 격벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  36. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1의 밀봉 부재 및 제 2의 밀봉 부재를 제거하는 공정과, 상기 원통형 하우징의 양 끝에 봉지 부재를 장착하는 공정은, 상기 제 1의 밀봉 부재 및 제 제 2의 밀봉 부재를 제거한 후, 상기 원통형 하우징의 양 끝에 봉지 부재를 장착시키는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1의 밀봉 부재는 및 제 2의 밀봉 부재를 제거하는 공정과, 상기 원통형 하우징의 양끝에 봉지 부재를 장착하는 공정은, 상기 제 1의 밀봉 부재 또는 제 2의 밀봉 부재를 제거하여, 이 제거된 측의 끝에 봉지 부재를 제거하여, 이 제거된 측의 끝에 봉지 부재를 장착하는 공정과, 다른 쪽의 밀봉 부재를 제거하여, 이 제거된 측의 끝에 봉지 부재를 장착하는 공정으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈액용 교환기의 제조방법.
  38. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1의 밀봉 부재는, 밀봉 탄성 부재와 이것을 유지하는 조립 유지기구로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  39. 제 22 항에 있어서, 상기 제 2의 밀봉 부재는, 밀봉 탄성 부재와 이것을 유재하는 조립 유지 기구로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈액용 열교환기의 제조방법.
  40. 밀폐공간을 형성하는 하우징 내에, 그 밀폐 공간과는 수밀하게 구획된 내부 공간을 가지는 열교환용 튜브를 배치하고, 열교환용 튜브의 벽을 통해서 열교환용 튜브의 내부공간을 유통하는 제 1 유체와 하우징의 밀폐공간을 유통하는 제 2 유체와의 열교환을 행하는 의료용 열교환기에 있어서, 열교환 매체가 되는 제 1 유체 또는 제 2 유체를 하우징 내에 배치된 열교환용 튜브의 내부 공간 또는 하우징의 밀폐공간으로 도입 및 방출하는 열교환 매체 입구 포트와 열교환 매체 출구 포트가, 하우징 외벽면으로 부터 가요성 튜브에 의해서 연장되어 설치됨을 특징으로 하는 의료용 열교환기.
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