WO2011099610A1

WO2011099610A1 - 熱交換器および熱交換器一体型人工肺

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Publication number: WO2011099610A1
Application number: PCT/JP2011/053074
Authority: WO
Inventors: 慎一川村; 石原　和久; 直朗安村
Original assignee: ニプロ株式会社
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2011-08-18
Also published as: CN102753211A; EP2537543B1; JP2011161146A; EP2537543A1; US20120308434A1; US8864700B2; BR112012020384A2; EP2537543A4; BR112012020384B1; BR112012020384B8; CN102753211B; JP5418275B2

Abstract

　複数の伝熱管（８）は、管群（８０）を構成するために束ねられた状態で、熱交換器ケース（７０）の内表面（７２）と僅かな距離を隔てて配置される円周部（８１）と、円周部（８１）の描く円弧よりも筒径方向中心側に後退する第１弦状部（８２）とを有する。束ねられた複数の伝熱管（８）は、第１弦状部（８２）と、熱交換媒体入口ポート（７４）が取り付けられた側の筒状コア（７０）の内表面（７２Ｌ）とが対向するように、筒状コア（７０）に装填される。各伝熱管（８）への熱交換媒体の流れを均一にすることにより、高い熱交換性能を得ることができる熱交換器が得られる。

Description

熱交換器および熱交換器一体型人工肺

　本発明は熱交換器および熱交換器一体型人工肺に関し、特に、血液を体外において循環させる際、血液中から二酸化炭素を除去し、血液中へ酸素を付加し、血液の温度を調整することができる多管式の熱交換器および熱交換器一体型人工肺に関する。

　特表平１１－５０８４７６号公報（特許文献１）には、全体に円筒形の熱交換器（多管式）と、熱交換器の下端に連通された血液入口マニホールドと、熱交換器の上端に連通された移行マニホールドと、熱交換器を同心に取り囲み移行マニホールドに連通された全体に円筒形の膜型酸素付加器と、膜型酸素付加器に連通された血液出口マニホールドとを備える人工肺が開示されている。特許文献１によれば、人工肺を構成している上記の各種機器を改良することにより、人工肺としての性能を向上させることができるとされている。

特表平１１－５０８４７６号公報

　本発明の目的は、各伝熱管への熱交換媒体の流れを均一にすることにより、高い熱交換性能を得ることができる熱交換器および熱交換器一体型人工肺を提供することにある。

　本発明の第１の局面に基づく熱交換器は、血液の体外循環に用いられる多管式の熱交換器である。当該熱交換器は、熱交換器ケースと、複数の伝熱管と、熱交換媒体入口ポートと、熱交換媒体出口ポートとを備えている。

　上記伝熱管は、上記熱交換器ケースの内部に装填される。上記熱交換媒体入口ポートは、直管状の形状を有している。上記熱交換媒体入口ポートは、管軸の延長線が上記熱交換器ケースの筒軸と交差し且つ上記延長線が上記伝熱管の他端側に向かうように、上記熱交換器ケースの一端側の外表面に取り付けられている。上記熱交換媒体入口ポートは、上記伝熱管の外表面に向かって所定の熱交換媒体を供給する。

　上記熱交換媒体出口ポートは、上記熱交換器ケースの上記外表面において上記熱交換媒体入口ポートが取り付けられている位置の上記熱交換器ケースの筒径方向の反対側に取り付けられている。上記熱交換媒体出口ポートは、上記伝熱管の上記外表面に向かって供給された上記熱交換媒体を排出する。

　束ねられた状態の複数の上記伝熱管は、円周部と、第１弦状部とを有している。上記円周部は、上記熱交換器ケースの内表面と僅かな距離を隔てて配置される。上記第１弦状部は、上記円周部の描く円弧よりも筒径方向中心側に後退している。

　束ねられた状態の複数の上記伝熱管は、上記第１弦状部と、上記熱交換媒体入口ポートが取り付けられた側の上記熱交換器ケースの上記内表面とが対向するように、上記熱交換器ケースの上記内部に装填される。

　本発明の第２の局面に基づく熱交換器は、上記第１の局面に基づく熱交換器において、上記熱交換媒体入口ポートが取り付けられた側の上記熱交換器ケースの上記内表面が、上記熱交換器ケースの上記一端側から上記熱交換器ケースの上記他端側に向かうにつれ、上記第１弦状部との間の距離が短くなるように、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。

　本発明の第３の局面に基づく熱交換器は、上記第１の局面に基づく熱交換器において、束ねられた状態の複数の上記伝熱管が、上記第１弦状部の筒径方向反対側に、上記円周部の描く円弧よりも筒径方向中心側に後退する第２弦状部をさらに有している。

　本発明の第４の局面に基づく熱交換器は、上記第１の局面に基づく熱交換器において、上記熱交換媒体出口ポートが取り付けられた側の上記熱交換器ケースの上記内表面が、上記熱交換器ケースの上記一端側から上記熱交換器ケースの上記他端側に向かうにつれ、上記第２弦状部との間の距離が短くなるように、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。

　本発明の基づく熱交換器一体型人工肺は、上記第１の局面に基づく熱交換器と、底部材と、ガス交換手段と、血液出口ポートとを備えている。上記底部材は、血液入口ポートを有している。上記底部材は、上記熱交換器ケースの一端に取り付けられる。上記ガス交換手段は、上記熱交換器ケースの他端に連通している。上記ガス交換手段は、上記伝熱管の上記他端から流出した上記血液が通流される。上記血液出口ポートは、上記ガス交換手段に連通している。上記血液出口ポートは、上記ガス交換手段を通流した上記血液を排出する。

　本発明によれば、各伝熱管への熱交換媒体の流れを均一にすることにより、高い熱交換性能を得ることができる熱交換器および熱交換器一体型人工肺を得ることができる。

実施の形態における熱交換器一体型人工肺を構成する各種機器を示す斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺を示す斜視図である。図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。図２におけるＩＶ－ＩＶ線に関する矢視断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材を示す斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材を示す平面図である。図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線に関する矢視断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材の第１変形例を示す斜視図である。図８におけるＩＸ－ＩＸ線に関する矢視断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材の第２変形例を示す断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材の第３変形例を示す斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材の第４変形例を示す斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる底部材の第５変形例を示す斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる熱交換器ケースおよび管群を示す断面図である。図１４におけるＸＶ－ＸＶ線に関する矢視断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる熱交換器ケースの第１変形例と、実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる管群とを示す断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる熱交換器ケースの第１変形例と、実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる管群の変形例とを示す断面図である。図１７におけるＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる熱交換器ケースの第２変形例と、実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる管群の変形例とを示す断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる筒状コアを示す断面図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる筒状コアの一部（他端側）を示す拡大斜視図である。実施の形態における熱交換器一体型人工肺に用いられる筒状コアの変形例の一部（他端側）を示す拡大斜視図である。

　本発明に基づいた実施の形態における熱交換器および熱交換器一体型人工肺について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。以下に説明する実施の形態において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

　（熱交換器一体型人工肺１）
　（全体構成）
　図１を参照して、熱交換器一体型人工肺１の全体構成について説明する。熱交換器一体型人工肺１は、第１ヘッダ１０、ハウジング２０、バンドル３０、筒状コア４０、第２ヘッダ６０、熱交換器ケース７０、管群８０、および底部材９０を備えている。第２ヘッダ６０においては、図中一部を破断して示しているが、実際には当該一部は連続している。

　熱交換器一体型人工肺１を構成する各種機器の詳細については以下に説明されるが、本発明における『ガス交換手段』は、第１ヘッダ１０に設けられたガス入口ポート２２と、バンドル３０と、第２ヘッダ６０に設けられたガス出口ポート２４とを含んで構成されている。本発明における『熱交換媒体供給手段』は、熱交換器ケース７０に設けられた熱交換媒体入口ポート７４と、熱交換器ケース７０に設けられた熱交換媒体出口ポート７６とを含んで構成されている。

　第１ヘッダ１０は、キャップ状に形成されている。第１ヘッダ１０には、法線方向に延びるガス入口ポート２２が設けられている。ガス入口ポート２２は、第１ヘッダ１０の内部に連通している。ガス入口ポート２２は、ガス（たとえば酸素ガス）を供給されるための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。

　ハウジング２０は、筒状に形成されている。ハウジング２０は、他端２０ｂ側から第１ヘッダ１０に嵌挿される。

　ハウジング２０の一端２０ａ側の外表面２１には、血液出口ポート２８が設けられている。血液出口ポート２８は、ハウジング２０の内部に連通している。血液出口ポート２８は、血液を患者に返すための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。

　バンドル３０は、次述する筒状コア４０の外表面４１に、マット状に形成された中空糸膜を巻き付けられることにより筒状に形成されている。バンドル３０の他端３０ｂ側には、環状のシール部材３２が設けられている。バンドル３０の一端３０ａ側には、環状の他のシール部材３４が設けられている。第１ヘッダ１０に設けられたガス入口ポート２２は、バンドル３０における中空糸膜の各内部に連通している（詳細は後述する）。バンドル３０は、筒状コア４０に巻き付けられた状態で、他端３０ｂ側からハウジング２０に嵌挿される。

　筒状コア４０は、筒状に形成されている。筒状コア４０の他端４０ｂ側には、拡散部４８が設けられている。拡散部４８は、管群８０から流出した血液の流れを筒径方向の外側に方向転換させ、血液を筒径方向の外側に向かって拡散させる（詳細は、図４を参照して後述する）。拡散部４８は、紙面上下方向に延びる複数の支持リブ４６を介して、筒状コア４０の本体部側と繋がっている。拡散部４８は、筒状コア４０と一体的に成形してもよいし、別部品として成形した後に筒状コア４０に取り付けるようにしてもよい。拡散部４８の下側の中央部には、筒状コア４０の内部に向かって（紙面下方向）に突出する略円錐状の突出部４８Ｔが設けられている（図２０参照）。

　筒状コア４０は、バンドル３０とともに他端４８ｂ側からハウジング２０に嵌挿される。筒状コア４０の他端４０ｂ側と、支持リブ４６と、拡散部４８とにより囲まれる部分（図２０における出口部４７参照）は、筒状コア４０の内部に連通している。当該部分（出口部４７）は、筒状コア４０とバンドル３０とがハウジング２０に嵌挿された状態で、バンドル３０における中空糸膜の各外表面に連通している（図２１参照）。筒状コア４０および拡散部４８のその他の詳細な構成については、図２０および図２１を参照して後述する。

　ハウジング２０に、バンドル３０と筒状コア４０とが嵌挿された後、ハウジング２０の一端２０ａは、キャップ状の第２ヘッダ６０により塞がれる。第２ヘッダ６０は中央に開口部６０Ｈを有している。開口部６０Ｈには、次述する熱交換器ケース７０が嵌挿される。第２ヘッダ６０の下面側には、ガス出口ポート２４が設けられている。ガス出口ポート２４は、第２ヘッダ６０の内部に連通している。ガス出口ポート２４は、ガスをハウジング２０の内部から外部に排出するための所定のチューブ（図示せず）に連結されていてもよい。

　熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の外表面７１には、熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とが取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、筒径方向反対側に位置している。熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、熱交換器ケース７０の内部に連通している。

　熱交換媒体入口ポート７４は、所定の温度に設定された熱交換媒体（たとえば水）を熱交換器ケース７０の内部に供給するための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。熱交換媒体出口ポート７６は、熱交換器ケース７０の内部から熱交換媒体を外部に排出するための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。熱交換器ケース７０のその他の詳細な構成については、図１４を参照して後述する。

　管群８０は複数の微細な伝熱管８から構成される。複数の伝熱管８は、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに沿って略円柱形状に束ねられる。複数の伝熱管８は、束ねられた状態で管群８０として熱交換器ケース７０の内部に装填される。管群８０のその他の詳細な構成については、図１４を参照して後述する。

　底部材９０は、キャップ状に形成されている。熱交換器ケース７０に管群８０が装填された後、熱交換器ケース７０の一端７０ａに底部材９０が嵌め込まれる。

　底部材９０の外周面（９３ｄ）には、法線方向に延びる血液入口ポート９８が設けられている。底部材９０は、熱交換器ケース７０に嵌め込まれた状態で、伝熱管８の各内部と連通している。血液入口ポート９８は、血液を患者から送られるための所定のチューブ（図示せず）に連結されている。底部材９０のその他の詳細な構成については、図５～図７を参照して後述する。

　図２を参照して、第１ヘッダ１０、ハウジング２０、バンドル３０（図１参照）、筒状コア４０（図１参照）、第２ヘッダ６０、熱交換器ケース７０、管群８０（図１参照）、および底部材９０を組み合わせることにより、熱交換器一体型人工肺１が構成されている。

　（熱交換器一体型人工肺１の機能）
　図３および図４を参照して、熱交換器一体型人工肺１の機能について説明する。まず図３を参照して、熱交換器一体型人工肺１に供給される熱交換媒体の流れについて説明する。矢印ＡＲ１０および矢印ＡＲ１１に示すように、熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０の内部に所定の温度の熱交換媒体が供給される。矢印ＡＲ１２～矢印ＡＲ１４に示すように、熱交換器ケース７０の内部に到達した熱交換媒体は、筒軸と平行な方向（紙面上下方向）に広がり（詳細は図１４を参照して後述する）、管群８０における伝熱管８の外表面に接触する。

　熱交換媒体は、複数の伝熱管８の各外表面間に形成された隙間を通って、矢印ＡＲ１５に示す方向に流れる。熱交換媒体は、伝熱管８の内部に流れる血液（詳細は次述する）と熱交換する。血液と熱交換した熱交換媒体は、矢印ＡＲ１６に示すように、熱交換媒体出口ポート７６に到達する。熱交換媒体は、矢印ＡＲ１７に示すように、熱交換媒体出口ポート７６から外部に排出される。

　次に図４を参照して、熱交換器一体型人工肺１に供給される血液の流れおよびガス（ここでは酸素ガスとする）の流れについて説明する。矢印ＡＲ３０に示すように、血液入口ポート９８から底部材９０の内部に血液が供給される。矢印ＡＲ３１に示すように、底部材９０の内部を流れた血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。矢印ＡＲ３２に示すように、血液は、紙面下方から紙面上方に向かって流れる。上述のとおり、伝熱管８の内部に流れる血液は、熱交換媒体と熱交換する。

　伝熱管８の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに接触し、矢印ＡＲ３３に示すように筒径方向外側に向かって方向転換する。方向転換した血液は、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。血液は、各中空糸膜間に形成された隙間を通って、矢印ＡＲ３４および矢印ＡＲ３５に示す方向に流れる。

　一方で、矢印ＡＲ２０および矢印ＡＲ２１に示すように、ガス入口ポート２２から、第１ヘッダ１０とバンドル３０の他端３０ｂとの間の空間に酸素ガスが供給される。その後、酸素ガスは、矢印ＡＲ２２および矢印ＡＲ２３に示すように、バンドル３０における中空糸膜の内部を通って紙面上方から紙面下方に向かって流れる。

　中空糸膜の外表面上を矢印ＡＲ３４および矢印ＡＲ３５に示す方向に流れる血液と、中空糸膜の内部を矢印ＡＲ２２および矢印ＡＲ２３に示す方向に流れる酸素ガスとの間には、酸素の分圧差と二酸化炭素の分圧差とが生じている。当該分圧差により、中空糸膜を挟んでガス交換が行なわれる。血液中においては、二酸化炭素の量は減少し、酸素の量が増加する。酸素ガス中においては、二酸化炭素の量が増加し、酸素の量が減少する。

　矢印ＡＲ３６に示すように、血液は血液出口ポート２８から外部へ排出される。矢印ＡＲ２４に示すように、酸素ガスはガス出口ポート２４から外部へ排出される。

　以上説明したように、熱交換器一体型人工肺１によれば、血液を体外において循環させる際、血液中から二酸化炭素を除去し、血液中へ酸素を付加し、血液の温度を調整することが可能となる。二酸化炭素と酸素とのガス交換を例に説明したが、熱交換器一体型人工肺１によれば、血液中の他の成分と、他のガスとのガス交換を行なうことも可能である。

　（底部材９０）
　図５～図７を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる底部材９０について詳細に説明する。主として図５を参照して、底部材９０は、環状壁９３と、底面９６と、血液入口ポート９８と、突起９５とを有している。

　環状壁９３は、外壁９２と内壁９４とから構成されている。外壁９２と内壁９４との間に、熱交換器ケース７０（図３参照）の一端７０ａが液密状に嵌め込まれる。底面９６は、伝熱管８の一端８ａに対向する（図３参照）。図７を参照して、底面９６は、外壁９２の（紙面下方側の）端部９２ａおよび内壁９４の（紙面下方側の）端部９４ａを液密状に塞ぐように配置されている。

　図５を再び参照して、血液入口ポート９８は、管状に形成されている。血液入口ポート９８は、環状壁９３における外壁９２の外周面９３ｄから、法線方向９１に沿って延在している。血液入口ポート９８は、血液入口ポート９８の管軸と、底面９６とが平行になるように延在している。

　底部材９０が熱交換器ケース７０（図３参照）に嵌め込まれることにより、底部材９０の内部に液密状の空間Ｓが形成される。血液入口ポート９８の内部９８ｃは、外壁９２に設けられた開口部９２Ｈと、内壁９４に設けられた開口部９４Ｈ（図６，図７参照）とを通じて、空間Ｓに連通している。

　突起９５は、環状壁９３における内壁９４の内周面９３ｃに設けられている。突起９５は、法線方向９１上において、血液入口ポート９８と対向している。突起９５の先端部９５ａは、底面９６から起立している。突起９５の側面は、内周面９３ｃと連続している。突起９５の側面は、内周面９３ｃから突起９５の先端部９５ａに向かうにつれ、血液入口ポート９８に向かってなだらかな円弧を描くように形成されている。

　（作用・効果）
　図６を参照して、血液入口ポート９８の一端９８ａ側から血液が供給される。血液は、内部９８ｃの中を流れた後、空間Ｓに到達する。血液は、突起９５に接触した後、突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液は、矢印ＡＲ９９ａおよび矢印ＡＲ９９ｂに示すように、２つの流れに分けられる。血液は、空間Ｓの内部を、内周面９３ｃに沿って血液入口ポート９８側に向かって流れる。空間Ｓの内部が血液により満たされた後、血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。

　ここで仮に、底部材９０が突起９５を有していないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液は、空間Ｓに到達した後、対向する内周面９３ｃに接触する。当該接触の後、血液は内周面９３ｃに沿って急激に方向転換させられる。当該接触および急激な方向転換により、血液に圧力損失が生じる（縮拡流現象）。当該接触および急激な方向転換により、一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。

　底部材９０によれば、血液は突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、底部材９０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　（底部材９０Ａ）
　図８および図９を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ａ（底部材９０の第１変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０との相違点についてのみ説明する。

　底部材９０Ａにおいては、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、好ましくは、略同一平面上に配設される。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、（法線方向９１と直交する方向に）溝部９６ｃに向かうにつれ、徐々に傾斜するように断面略Ｖ字形状に形成されていてもよい。

　底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、法線方向９１に直交する方向に所定の間隔を空けて配置されている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、外壁９２と内壁９４との間に熱交換器ケース７０（図３参照）の一端７０ａが嵌め込まれることにより、伝熱管８の一端８ａに対向する。

　溝部９６ｃは、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの法線方向９１寄りの各端部から、熱交換器ケース７０が嵌め込まれる側とは反対側に向かって（紙面下方に向かって）断面略Ｕ字形状に形成されている。溝部９６ｃは、法線方向９１に沿って、血液入口ポート９８側の外壁９２から、突起９５側の内壁９４まで延在している。血液入口ポート９８の内部９８ｃは、溝部９６ｃに連通している。

　底部材９０Ａによれば、上述の底部材９０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ａに供給された血液は、空間Ｓに到達し、溝部９６ｃを流れる。血液は、突起９５に接触した後、２つの流れに分けられる。血液は、突起９５により緩やかに方向転換させられる。血液は、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を、内周面９３ｃに沿って血液入口ポート９８側に向かって流れる。溝部９６ｃを流れる血液の向きと、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液の向きとは反対方向である。

　ここで仮に、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液と、突起９５により方向転換させられる血液とは、空間Ｓの内部において相互に接触する（ぶつかり合う）。当該接触により、血液に乱流が生じる。当該接触により、圧力損失が生じる場合もある。

　底部材９０Ａによれば、溝部９６ｃを流れる血液と、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液とは、高さ方向にずれた場所を流れるため、相互に接触する機会が少なくなっている。底部材９０Ａによれば、血液に乱流が生じることおよび血液に圧力損失が生じることを抑制できる。

　加えて、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていることにより、底部材９０Ａにおける空間Ｓの容積は、上述の底部材９０における空間Ｓの容積よりも小さくすることが可能となる。底部材９０Ａの溝部９６ｃの最も突出した部分（紙面下方側の部分）における高さ方向（図９紙面上下方向）の位置が、底部材９０における底面９６の高さ方向の位置と同一とする。

　この場合、底部材９０Ａにおける空間Ｓの容積は、上述の底部材９０における空間Ｓの容積よりも小さくなる。空間Ｓを満たすために必要な血液の量は、底部材９０よりも底部材９０Ａの方が小さくなる。底部材９０Ａによれば、血液のプライミングボリュームが小さくなる。したがって、プライミング液が少なくなり、血液の希釈を少なくすることが可能となる。

　血液のプライミングボリュームが小さくなることにより、患者への負担を軽減することも可能となる。結果として、底部材９０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　なお、底部材９０Ａは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ａは、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとを上述のように有していることにより、血液のプライミングボリュームを小さくできる等の効果を得ることが可能となる。

　（底部材９０Ｂ）
　図１０は、図８におけるＸ－Ｘ線に関する矢視断面図に相当している。図１０を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｂ（底部材９０の第２変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０Ａとの相違点についてのみ説明する。

　底部材９０Ｂにおいては、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜している。具体的には、血液入口ポート９８が設けられている側において、底上部９６ａおよび底上部９６ｂと、伝熱管８の一端８ａとの間には、距離Ｈ２が規定されている。一方、血液入口ポート９８が設けられている側の反対側において、底上部９６ａおよび底上部９６ｂと、伝熱管８の一端８ａとの間には、距離Ｈ１が規定されている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、距離Ｈ２が距離Ｈ１よりも小さくなるように傾斜している。

　底部材９０Ｂによれば、上述の底部材９０および上述の底部材９０Ａにより得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ｂに供給された血液は、空間Ｓに到達する。血液は、矢印ＡＲ９０に示すように、突起９５により紙面上方（および紙面鉛直方向）に向かって緩やかに方向転換させられる。血液は、矢印ＡＲ９１～矢印ＡＲ９４に示すように、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる。ここで、伝熱管８の熱効率を向上させるという観点からは、血液は、矢印ＡＲ９１～矢印ＡＲ９４に示す方向に均等な流量で流れることが望ましい。

　ここで仮に、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜していないとすると、血液は矢印ＡＲ９１側に多く流れてしまう。血液が方向転換した後において、血液が矢印ＡＲ９１側に到達するまでの距離は、血液が矢印ＡＲ９４側に到達するまでの距離に比べて短い。矢印ＡＲ９１側における血液の圧力が、矢印ＡＲ９４側における血液の圧力よりも高くなるからである。

　底部材９０Ｂによれば、空間Ｓは矢印ＡＲ９１側の方が広く、矢印ＡＲ９４側の方が狭くなるように、底上部９６ａおよび底上部９６ｂが傾斜している。この傾斜により、矢印ＡＲ９４側に行くほど、血液の流れに上向き（紙面上方向）の成分が生じるようになる。このため、矢印ＡＲ９１側に血液が多く流れることを抑制することが可能となる。底部材９０Ｂによれば、複数の伝熱管８に対してより均等に近い配分で血液を流入させることが可能となる。結果として、底部材９０Ｂを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　なお、底部材９０Ｂは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ｂは、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとを上述のように有していることにより、血液のプライミングボリュームを小さくできる等の効果を得ることが可能となる。

　（底部材９０Ｃ）
　図１１を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｃ（底部材９０の第３変形例）について説明する。ここでは、上述の底部材９０との相違点についてのみ説明する。

　底部材９０Ｃは、環状壁９３と、底面９６と、血液入口ポート９８と、リブ９６Ｌと、リブ９６Ｒとを有している。底部材９０Ｃは、上述の底部材９０における突起９５（図５参照）を有していない。

　リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、底面９６の表面上に設けられている。リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、環状壁９３に沿うように湾曲する円弧状に形成されている。リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒは、底面９６の表面上において、血液入口ポート９８の内部９８ｃを法線方向９１に投影することにより得られる投影領域９６Ｔを含まない位置に起立している。

　底部材９０Ｃによれば、次の効果を得ることができる。血液入口ポート９８の一端９８ａ側から底部材９０Ｃに供給された血液は、空間Ｓに到達した後、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒに接触することなく、対向する内周面９３ｃに接触する。血液は、方向転換させられた後、矢印ＡＲ９６Ｌ１，ＡＲ９６Ｒ１に示すように内周面９３ｃに沿って流れる血液と、矢印ＡＲ９６Ｌ２，ＡＲ９６Ｒ２に示すようにリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒの内側に沿って流れる血液とに分けられる。血液は、空間Ｓの内部を血液入口ポート９８側に向かって流れる。空間Ｓの内部が血液により満たされた後、血液は、管群８０における伝熱管８の一端８ａから、伝熱管８の内部に流入する。

　ここで仮に、底部材９０Ｃがリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを有していないとすると、血液入口ポート９８から供給された血液のほとんどは、対向する内周面９３ｃに沿って、底面９６の外周側を流れる。空間Ｓを流れる血液の量は、底面９６の外周側が多く、底面９６の内周側が少なくなる。空間Ｓの内部においては、外周側の血液の圧力が、内周側の血液の圧力に比べて高くなる。血液は、外周側に配置される伝熱管８に多く流入し、内周側に配置される伝熱管８に少なく流入する。伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じ、伝熱管８による熱交換の効率が低下する。

　底部材９０Ｃによれば、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒが設けられていることにより、血液は、内周面９３ｃに沿って流れる血液と、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒの内側に沿って流れる血液とに分配される。伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じることを抑制でき、伝熱管８による熱交換の効率が低下することを抑制できる。結果として、底部材９０Ｃを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　なお、底部材９０Ｃは、上述の底部材９０における突起９５を有していなくてもよい。底部材９０Ｃは、リブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを上述のように有していることにより、伝熱管８に流入する血液の量に偏りが生じることを抑制できる等の効果を得ることが可能となる。

　（底部材９０Ｄ）
　図１２を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｄ（底部材９０の第４変形例）について説明する。ここでは、底部材９０Ｃとの相違点についてのみ説明する。底部材９０Ｄにおいては、底面９６に、上述の底部材９０Ａと同様に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａの表面に、リブ９６Ｌが配設されている。底上部９６ｂの表面に、リブ９６Ｒが配設されている。

　底部材９０Ｄによれば、上述の底部材９０Ｃにより得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。底部材９０Ｄによれば、溝部９６ｃを流れる血液と、底上部９６ａおよび底上部９６ｂの各表面上を流れる血液とは、高さ方向にずれた場所を流れるため、相互に接触する機会が少なくなっている。血液に乱流および圧力損失が生じることを抑制できる。加えて、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられていることにより、血液のプライミングボリュームを小さくすることが可能となる。結果として、底部材９０Ｄを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　（底部材９０Ｅ）
　図１３を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる底部材９０Ｅ（底部材９０の第５変形例）について説明する。底部材９０Ｅは、上述の底部材９０Ｂの構成に加え、さらに底部材９０Ｃと同様なリブ９６Ｌおよびリブ９６Ｒを有している。

　具体的には、底部材９０Ｅにおいては、底面９６に、底上部９６ａと、底上部９６ｂと、溝部９６ｃとが設けられている。底上部９６ａおよび底上部９６ｂは、上述の底部材９０Ｂと同様に傾斜している。底上部９６ａの表面に、リブ９６Ｌが配設されている。底上部９６ｂの表面に、リブ９６Ｒが配設されている。

　底部材９０Ｅによれば、上述の底部材９０Ｂと同様な効果に加え、さらに底部材９０Ｃと同様な効果を得ることが可能となる。結果として、底部材９０Ｅを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　（熱交換器ケース７０・管群８０）
　図１４および図１５を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる熱交換器ケース７０および管群８０について説明する。まず図１４を参照して、上述のとおり、熱交換器ケース７０の内部には管群８０として複数の伝熱管８が装填される。熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の外表面７１に、熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とが取り付けられている。

　熱交換媒体入口ポート７４は、直管状の形状を有している。熱交換媒体入口ポート７４は、管軸７４ｃの延長線が、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに交差するように取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４は、管軸７４ｃの延長線が、伝熱管８の他端８ｂ側に向かうように取り付けられている。熱交換媒体入口ポート７４は、伝熱管８の外表面に向かって所定の熱交換媒体を供給する。

　熱交換媒体入口ポート７４と熱交換媒体出口ポート７６とは、熱交換器ケース７０の筒径方向反対側に位置している。熱交換媒体出口ポート７６は、伝熱管８の外表面に向かって供給された熱交換媒体を、熱交換器ケース７０の外部に排出する。

　熱交換媒体出口ポート７６は、熱交換媒体入口ポート７４と同様に直管状の形状を有していてもよい。熱交換媒体出口ポート７６は、管軸７６ｃの延長線が、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃに交差するように取り付けられていてもよい。熱交換媒体出口ポート７６は、管軸７６ｃの延長線が、伝熱管８の他端８ｂ側に向かうように取り付けられていてもよい。

　複数の伝熱管８は、熱交換器ケース７０の筒軸方向に沿って略円柱形状に束ねられた状態で、熱交換器ケース７０の内部に管群８０として装填される。底部材９０を通して、伝熱管８の一端８ａから伝熱管８の内部に血液が流入する。

　複数の伝熱管８は、束ねられた状態において、円周部８１と第１弦状部８２とを有している。円周部８１は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、熱交換器ケース７０の内部に複数の伝熱管８（管群８０）が装填されたとき、熱交換器ケース７０の内表面７２に対してわずかな距離を隔てて配置される部分である。ここで言うわずかな距離とは、たとえば約０．１ｍｍ～約２．０ｍｍを意味する。ここで言う約０．１ｍｍ～約２．０ｍｍとは、伝熱管８の配列によって差が生じるが、最も大きな間隔でたとえば約２．０ｍｍという意味である。第１弦状部８２は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、円周部８１の描く円弧よりも筒径方向中心側に距離Ｈ７２Ｌだけ後退している部分である。距離Ｈ７２Ｌは、たとえば約４．０ｍｍ～約５．０ｍｍである。

　第１弦状部８２は、伝熱管８の一端８ａ側から伝熱管８の他端８ｂ側に向かって延在している。図１５を参照して、第１弦状部８２は、所定の幅Ｗ７２Ｌを有している。幅Ｗ７２Ｌは、熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４より大きく設定されているとよい。

　束ねられた状態の複数の伝熱管８は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とが対向するように、熱交換器ケース７０の内部に装填される。図１４を参照して、第１弦状部８２の両端は、シール部材７ａおよびシール部材７ｂにより塞がれている。

　（作用・効果）
　図１４を参照して、上述のとおり、熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０に所定の温度の熱交換媒体（たとえば水）が供給される。矢印ＡＲ７１に示すように、熱交換媒体入口ポート７４の内部を流れた熱交換媒体は、熱交換器ケース７０の内部に到達する。矢印ＡＲ７１～矢印ＡＲ７３に示すように、熱交換媒体は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触する。

　仮に、束ねられた状態の複数の伝熱管８が、第１弦状部８２を有していないとすると、伝熱管８と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とは密着する。熱交換媒体入口ポート７４から供給された熱交換媒体のほとんどは、筒軸方向に広がることなく伝熱管８の一端８ａ側にのみ接触する。熱交換媒体のほとんどは、伝熱管８の一端８ａ側の外表面のみを流れた後、熱交換媒体出口ポート７６から熱交換器ケース７０の外部へと排出される。熱交換媒体と、管群８０における伝熱管８の外表面との接触面積が減少し、熱交換の効率が低下する。

　束ねられた状態の複数の伝熱管８が第１弦状部８２を有していることにより、第１弦状部８２において、熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触することができる。熱交換媒体と、管群８０における伝熱管８の外表面との接触面積が大きくなるため、熱交換の効率を向上させることができる。結果として、上記のような熱交換器ケース７０および管群８０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　熱交換媒体を、管群８０における伝熱管８の外表面のより全体にわたって接触可能にするために、第１弦状部８２における上記所定の距離Ｈ７２Ｌを最適化するとよい。距離Ｈ７２Ｌは、熱交換器ケース７０の大きさ、血液の流量、または熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４の大きさなどに応じて最適化される。

　（熱交換器ケース７０Ａ・管群８０）
　図１６を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ａ（熱交換器ケース７０の第１変形例）、および管群８０について説明する。ここでは、熱交換器ケース７０との相違点についてのみ説明する。管群８０については、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。

　熱交換器ケース７０Ａにおいては、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０Ａの内表面７２Ｌが、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。略テーパー状に形成された内表面７２Ｌは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側から熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側に向かうにつれ、内表面７２Ｌと第１弦状部８２との間の距離Ｈ７２Ｌが、徐々に短くなっている。換言すると、内表面７２Ｌと第１弦状部８２との間の距離Ｈ７２Ｌは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の方が広く、熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側の方が狭い。

　熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、上述の熱交換器ケース７０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。熱交換媒体入口ポート７４から供給された熱交換媒体は、矢印ＡＲ７１ａ～矢印ＡＲ７３ａに示すように、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。

　熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）と第１弦状部８２との間の筒径方向の距離Ｈ７２Ｌは、矢印ＡＲ７１ａ側に比べ、矢印ＡＲ７３ａ側の方が小さくなるように、内表面７２Ｌはテーパ状に傾斜して形成される。この傾斜により、熱交換媒体の流れには、矢印ＡＲ７３側に行くほど伝熱管８に対して略直交する方向（紙面左右方向）の成分が生じるようになる。

　したがって、矢印ＡＲ７３ａ側に流れる熱交換媒体は、矢印ＡＲ７３ｂに示すように、伝熱管８に対して略直交する方向（紙面左右方向）に伝熱管８の外表面を流れる。同様に、矢印ＡＲ７１ａおよび矢印ＡＲ７２ａ側に流れる熱交換媒体も、矢印ＡＲ７１ｂおよび矢印ＡＲ７２ｂに示すように、伝熱管８に対して略直交する方向に伝熱管８の外表面を流れる。伝熱管８の全体に対して、熱交換媒体が略直交するように流れるため、高い熱交換効率を得ることが可能となる。

　伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより直交に近い方向に流れ、伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより均一に流れるようにするために、熱交換器ケース７０Ａの大きさ、血液の流量、または熱交換媒体入口ポート７４の管径Ｗ７４の大きさなどに応じて、熱交換器ケース７０Ａの内表面７２Ｌのテーパー形状、および管群８０における第１弦状部８２の幅Ｗ７２Ｌなどを最適化するとよい。

　一般的に、伝熱管を熱交換器として利用する場合、熱交換の効率の観点から、伝熱管の内部における被熱交換媒体（血液など）の流れる方向と、伝熱管の外表面における熱交換媒体の流れる方向とは、逆向き（向流）であるか、若しくは直交している（直交流）ことが望ましい。

　一般的な熱交換器ケースは、使用者の利便性から、熱交換器ケース７０Ａと同様に、熱交換器ケースの一端側に熱交換媒体入口ポート（７４）および熱交換媒体出口ポート（７６）が取り付けられる。このような一般的な熱交換器ケースにおいて上記の向流を得るためには、熱交換器ケースに供給された熱交換媒体を、熱交換器ケースの他端側（熱交換器ケース７０Ａにおける他端７０ｂ側）にまで案内するための所定の別部品が必要になる。当該別部品は、熱交換器ケースの内部または外表面に設けられる。別部品を設けることにより、熱交換器ケースの体積増大や、製造コストの上昇を招く。

　熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、内表面７２Ｌが略テーパー状に形成されていることにより、別部品を設けることなく容易に直交流を得ることができる。熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０によれば、上記の向流と同等若しくはそれ以上の高い熱交換効率を容易に得ることが可能となる。結果として、熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　（熱交換器ケース７０Ａ・管群８０Ａ）
　図１７および図１８を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ａ、および管群８０Ａ（管群８０の変形例）について説明する。熱交換器ケース７０Ａについては、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。ここでは、管群８０との相違点についてのみ説明する。

　主として図１７を参照して、管群８０Ａにおいては、複数の伝熱管８が第２弦状部８３をさらに有している。第２弦状部８３は、束ねられた状態における複数の伝熱管８のうち、円周部８１の描く円弧よりも筒径方向中心側に距離Ｈ７２Ｒだけ後退している部分である。第２弦状部８３は、第１弦状部８２の筒径方向反対側に位置している。

　第２弦状部８３は、伝熱管８の一端８ａ側から伝熱管８の他端８ｂ側に向かって延在している。図１８を参照して、第２弦状部８３は、所定の幅Ｗ７２Ｒを有している。幅Ｗ７２Ｒは、熱交換媒体出口ポート７６の管径Ｗ７６より大きく設定されているとよい。

　束ねられた状態の複数の伝熱管８は、上述のとおり、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）とが対向するように、熱交換器ケース７０の内部に装填される。これにより、第２弦状部８３と、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｒ）とが対向している。図１７を参照して、第２弦状部８３の両端は、シール部材７ｃおよびシール部材７ｄにより塞がれている。

　熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａによれば、上述の熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０により得られる効果に加え、次の効果を得ることができる。熱交換媒体入口ポート７４から熱交換器ケース７０Ａに供給された熱交換媒体は、第１弦状部８２と、熱交換媒体入口ポート７４が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｌ）との間を通って筒軸方向（紙面上下方向）に広がる（分配される）。熱交換媒体は、管群８０における伝熱管８の外表面の全体にわたって接触する。

　熱交換媒体は、伝熱管８の外表面を流れた後、矢印ＡＲ７１ｃ～矢印ＡＲ７３ｃに示すように、第２弦状部８３と、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０の内表面７２（７２Ｒ）との間に流れ込む。

　束ねられた状態の複数の伝熱管８が第２弦状部８３を有していることにより、伝熱管８の外表面を矢印ＡＲ７１ｂ～矢印ＡＲ７３ｂに示す方向に流れる熱交換媒体は、伝熱管８に対して（熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０に比べて）より直交に近い方向に伝熱管８の外表面を流れることができる。

　熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａによれば、より高い熱交換効率を得ることが可能となる。結果として、熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。上記においては、熱交換器ケース７０Ａと管群８０Ａとを組み合わせる態様について説明したが、上述の熱交換器ケース７０と管群８０Ａとを組み合わせてもよい。具体的には、内表面７２Ｌが筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されていない熱交換器ケース７０と、第１弦状部８２および第２弦状部８３を有する管群８０Ａとを組み合わせてもよい。

　（熱交換器ケース７０Ｂ・管群８０Ａ）
　図１９を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる熱交換器ケース７０Ｂ（熱交換器ケース７０の第２変形例）、および管群８０Ａについて説明する。ここでは、熱交換器ケース７０Ａとの相違点についてのみ説明する。管群８０Ａについては、上述と同様であるためその説明を繰り返さないものとする。

　熱交換器ケース７０Ｂにおいては、熱交換媒体出口ポート７６が取り付けられた側の熱交換器ケース７０Ｂの内表面７２Ｒが、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている。略テーパー状に形成された内表面７２Ｒは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側から熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側に向かうにつれ、内表面７２Ｒと第２弦状部８３との間の距離Ｈ７２Ｒが、徐々に短くなっている。換言すると、内表面７２Ｒと第２弦状部８３との間の距離Ｈ７２Ｒは、熱交換器ケース７０の一端７０ａ側の方が広く、熱交換器ケース７０の他端７０ｂ側の方が狭い。

　熱交換器ケース７０Ｂおよび管群８０Ａによれば、上述の熱交換器ケース７０Ａおよび管群８０Ａにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。

　伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより直交に近い方向に流れ、伝熱管８の全体に対して熱交換媒体がより均一に流れるようにするために、熱交換器ケース７０Ｂの大きさ、血液の流量、または熱交換媒体出口ポート７６の管径Ｗ７６の大きさなどに応じて、熱交換器ケース７０Ｂの内表面７２Ｒのテーパー形状、および管群８０Ａにおける第２弦状部８３の幅Ｗ７２Ｒなどを最適化するとよい。

　熱交換器ケース７０Ｂおよび管群８０Ａは、熱交換器ケース７０の筒軸７０ｃを挟んで左右対称に構成されていてもよい。当該構成により、チューブの接続時等に、入口および出口の区別をする必要が無いため、使用者の利便性を向上させることができる。

　（筒状コア４０）
　図２０および図２１を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いられる筒状コア４０について説明する。図２１においては、図示上の便宜のために、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０とがやや離間して示されているが、実際にはこれらは密着している。

　主として図２０を参照して、上述のとおり、筒状コア４０は、筒状に形成されている。筒状コア４０は、一端４０ａ側に円形の開口部４０Ｈａと、他端４０ｂ側に円形の開口部４０Ｈｂとを有している。開口部４０Ｈｂの口径は、開口部４０Ｈａの口径より小さく設定されている。

　筒状コア４０の他端４０ｂ側の外表面４１には、開口部４０Ｈｂに向かって筒径方向内側に延在するエルボ部４２が設けられている。エルボ部４２の表面に、筒軸４０ｃと平行な方向（紙面上下方向）に延びる薄板状の複数の支持リブ４６が設けられている。支持リブ４６により、拡散部４８とエルボ部４２の表面とが繋がっている。

　拡散部４８は、突出部４８Ｔと、基台部４８Ｂとを有している。基台部４８Ｂは略円柱状に形成されている。突出部４８Ｔは、基台部４８Ｂの（紙面下方側における）中央部の表面から、筒状コア４０の開口部４０Ｈｂに向かって突出する略円錐状に形成されている。突出部４８Ｔの中央部付近は、なだらかな凸面を形成しているとよい（図２０参照）。

　筒状コア４０の他端４０ｂ側における外表面４１（筒状コア４０におけるエルボ部４２の表面）は、エルボ部４２において全周にわたってＲ面取り処理が施されている。換言すると、筒状コア４０の一端４０ａから筒状コア４０の他端４０ｂに向かうにつれ、エルボ部４２における外径が徐々に小さくなるように構成されている。

　（作用・効果）
　図２１を参照して、上述のとおり、伝熱管８（図４参照）の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに向かって流れ出る。血液は、突出部４８Ｔに接触した後、筒径方向の外側に向かうように流れる方向を変える。

　血液は、エルボ部４２と、基台部４８Ｂと、支持リブ４６とに囲まれる出口部４７から排出され、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、矢印ＡＲ４１に示すように、エルボ部４２における外表面４１に沿って緩やかな円弧を描きながら中空糸膜の外表面に接触する。血液は、中空糸膜の間に形成されている隙間を流れる。

　仮に、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていないとすると、出口部４７から排出された血液のすべては、中空糸膜の外表面に直交する方向に流れ、中空糸膜の外表面に対して正面から接触する。これにより、血液に圧力損失が生じる。一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。

　筒状コア４０によれば、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていることにより、血液は緩やかに方向転換することが可能となる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、筒状コア４０を用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　（筒状コア４０Ａ）
　図２２を参照して、熱交換器一体型人工肺１に用いることができる筒状コア４０Ａ（筒状コア４０の変形例）について説明する。ここでは、筒状コア４０との相違点についてのみ説明する。図２２においては、図示上の便宜のために、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０とがやや離間して示されているが、実際には、後述する隙間Ｓ４２を除いてこれらは密着している。

　筒状コア４０Ａにおいては、他端４０ｂ側の外表面４１に、複数のリブ４４が設けられている。リブ４４は、外表面４１から筒径方向の外側に向かって突出している。リブ４４の高さは、他端４０ｂ側から一端４０ａ側に向かうにつれ、頂部４４Ｔに向かって高くなり、頂部４４Ｔを起点として、以降緩やかに低くなるように構成されているとよい。

　リブ４４は、筒状コア４０の他端４０ｂ側から筒軸４０ｃと略平行な方向に延在している。リブ４４は、筒状コア４０Ａの他端４０ｂ側を起点に、筒状コア４０の一端４０ａに達しない長さ４４Ｈをもって延在している。リブ４４は、周方向に所定の間隙を空けて並んでいる。

　リブ４４により、筒状コア４０の外表面４１とバンドル３０における中空糸膜との間には、筒軸４０ｃと略平行な方向に延在する隙間Ｓ４２が形成されている。隙間Ｓ４２は、出口部４７に連通している。筒状コア４０Ａにおいては、上述の筒状コア４０と同様に、エルボ部４２においてＲ面取り処理が施されていてもよい。

　（作用・効果）
　上述のとおり、伝熱管８（図４参照）の他端８ｂに到達した血液は、拡散部４８の突出部４８Ｔに向かって流れ出る。血液は、突出部４８Ｔに接触した後、筒径方向の外側に向かうように流れる方向を変える。

　血液は、出口部４７から排出され、バンドル３０における中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、矢印ＡＲ４２に示すように、隙間Ｓ４２に流れ込んだ後、徐々に中空糸膜の外表面に接触する。一部の血液は、その後、中空糸膜の間に形成されている隙間を流れる。

　仮に、外表面４１にリブ４４が設けられていないとすると、出口部４７から排出された血液のすべては、中空糸膜の外表面に直交する方向に流れ、中空糸膜の外表面に対して正面から接触する。これにより、血液に圧力損失が生じる。一部の血液中の細胞および血小板が破壊される場合もある。

　筒状コア４０Ａによれば、外表面４１にリブ４４が設けられていることにより、血液は徐々に中空糸膜の間に形成された隙間に流入することが可能となる。血液に圧力損失が生じることを抑制でき、血液中の細胞および血小板が破壊されることも抑制できる。結果として、筒状コア４０Ａを用いることにより、性能をさらに向上させた熱交換器一体型人工肺１を得ることができる。

　以上、本発明の発明を実施するための形態について説明したが、今回開示された形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　熱交換器一体型人工肺、７ａ～７ｄ，３２，３４　シール部材、８　伝熱管、８ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ，７０ａ，９８ａ　一端、８ｂ，２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，４８ｂ，７０ｂ　他端、１０　第１ヘッダ、２０　ハウジング、２１，４１，７１　外表面、２２　ガス入口ポート、２４　ガス出口ポート、２８　血液出口ポート、３０　バンドル、４０，４０Ａ　筒状コア、４０ｃ，７０ｃ　筒軸、４０Ｈａ，４０Ｈｂ，６０Ｈ，９２Ｈ，９４Ｈ　開口部、４２　エルボ部、４４，９６Ｌ，９６Ｒ　リブ、４４Ｔ　頂部、４６　支持リブ、４７　出口部、４８　拡散部、４８Ｂ　基台部、４８Ｔ　突出部、６０　第２ヘッダ、７０，７０Ａ，７０Ｂ　熱交換器ケース、７２，７２Ｌ，７２Ｒ　内表面、７４　熱交換媒体入口ポート、７４ｃ，７６ｃ　管軸、７６　熱交換媒体出口ポート、８０，８０Ａ　管群、８１　円周部、８２　第１弦状部、８３　第２弦状部、９０，９０Ａ～９０Ｅ　底部材、９１　法線方向、９２　外壁、９２ａ，９４ａ　端部、９３　環状壁、９３ｃ　内周面、９３ｄ　外周面、９４　内壁、９５　突起、９５ａ　先端部、９６　底面、９６ａ，９６ｂ　底上部、９６ｃ　溝部、９６Ｔ　投影領域、９８　血液入口ポート、９８ｃ　内部、ＡＲ１０～ＡＲ１７，ＡＲ２０～ＡＲ２４，ＡＲ３０～ＡＲ３６，ＡＲ４１，ＡＲ４２，ＡＲ７１～ＡＲ７３，ＡＲ７１ａ～ＡＲ７１ｃ，ＡＲ７２ａ～ＡＲ７２ｃ，ＡＲ７３ａ～ＡＲ７３ｃ，ＡＲ９０～ＡＲ９４，ＡＲ９６Ｌ１，ＡＲ９６Ｌ２，ＡＲ９６Ｒ１，ＡＲ９６Ｒ２，ＡＲ９９ａ，ＡＲ９９ｂ　矢印、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ７２Ｌ，Ｈ７２Ｒ　距離、Ｓ　空間、Ｓ４２　隙間、Ｗ７２Ｌ，Ｗ７２Ｒ　幅、Ｗ７４，Ｗ７６　管径。

Claims

　血液の体外循環に用いられる多管式の熱交換器であって、
　熱交換器ケース（７０）と、
　前記熱交換器ケース（７０）の内部に装填される複数の伝熱管（８）と、
　直管状の形状を有し、管軸（７４ｃ）の延長線が前記熱交換器ケース（７０）の筒軸（７０ｃ）と交差し且つ前記延長線が前記伝熱管（８）の他端（８ｂ）側に向かうように、前記熱交換器ケース（７０）の一端（７０ａ）側の外表面（７１）に取り付けられ、前記伝熱管（８）の外表面に向かって所定の熱交換媒体を供給する熱交換媒体入口ポート（７４）と、
　前記熱交換器ケース（７０）の前記外表面（７１）において前記熱交換媒体入口ポート（７４）が取り付けられている位置の前記熱交換器ケース（７０）の筒径方向の反対側に取り付けられ、前記伝熱管（８）の前記外表面に向かって供給された前記熱交換媒体を排出する熱交換媒体出口ポート（７６）と、
を備え、
　束ねられた状態の複数の前記伝熱管（８）は、前記熱交換器ケース（７０）の内表面（７２）と僅かな距離を隔てて配置される円周部（８１）と、前記円周部（８１）の描く円弧よりも筒径方向中心側に後退する第１弦状部（８２）とを有し、
　束ねられた状態の複数の前記伝熱管（８）は、前記第１弦状部（８２）と、前記熱交換媒体入口ポート（７４）が取り付けられた側の前記熱交換器ケース（７０）の前記内表面（７２Ｌ）とが対向するように、前記熱交換器ケース（７０）の前記内部に装填される、
熱交換器。
　前記熱交換媒体入口ポート（７４）が取り付けられた側の前記熱交換器ケース（７０）の前記内表面（７２Ｌ）は、前記熱交換器ケース（７０）の前記一端（７０ａ）側から前記熱交換器ケース（７０）の他端（７０ｂ）側に向かうにつれ、前記第１弦状部（８２）との間の距離（Ｈ７２Ｌ）が短くなるように、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている、
請求項１に記載の熱交換器。
　束ねられた状態の複数の前記伝熱管（８）は、前記第１弦状部（８２）の筒径方向反対側に、前記円周部（８１）の描く円弧よりも筒径方向中心側に後退する第２弦状部（８３）をさらに有する、
請求項１に記載の熱交換器。
　前記熱交換媒体出口ポート（７６）が取り付けられた側の前記熱交換器ケース（７０）の前記内表面（７２Ｒ）は、前記熱交換器ケース（７０）の前記一端（７０ａ）側から前記熱交換器ケース（７０）の他端（７０ｂ）側に向かうにつれ、前記第２弦状部（８３）との間の距離（Ｈ７２Ｒ）が短くなるように、筒径方向中心側に向かって徐々に突出する略テーパー状に形成されている、
請求項３に記載の熱交換器。
　請求項１に記載の熱交換器と、
　血液入口ポート（９８）を有し、前記熱交換器ケース（７０）の前記一端（７０ａ）に取り付けられる底部材（９０）と、
　前記熱交換器ケース（７０）の他端（７０ｂ）に連通し、前記伝熱管（８）の前記他端（８ｂ）から流出した前記血液が通流されるガス交換手段（２２，２４，３０）と、
　前記ガス交換手段（２２，２４，３０）に連通し、前記ガス交換手段（２２，２４，３０）を通流した前記血液を排出する血液出口ポート（２８）と、を備える、
熱交換器一体型人工肺（１）。