JPH02102661A - 医療用の熱交換器 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は１人工肺、全身温療法等において、血液の熱交
換に用いられる熱交換器、特に伝熱管の外部に血液を流
す外部潅流型の熱交換器に関するものである。

（従来の技術〉 従来よシ入工肺、全身温療法等において体外循環血液回
路に血液の加温、冷却のため種々の形式の熱交換器が広
く用いられている。例えば、ステンレスパイプからなる
多数の伝熱管を円筒状ハウジング内に収容し、その両端
部が開口するようにハウジングの両端を閉塞するプラス
チック製の隔壁で支持し、伝熱管の内部に血液を流し、
伝熱管の外部に伝熱媒体を流す内部潅流型の多管式熱父
換器が臨床的に広く用いられている。

（発明が解決しようとする課題） かかる内部潅流型の熱交換器では血液を多数の伝熱管に
均等に分配供給すれば血液のチャンネリング（偏流）は
ないものの、伝熱管の内部を流れる血液は完全な層流で
あυ、熱交換能（単位伝熱面積当シの熱移動速度）を上
げるためには伝熱管の内径を小さくすることが必要であ
る。しかしながら、ステンレス管の内径を小さくしても
血液が層流状態で流動する限りは熱交換能が飛躍的に向
上するものではない。またこの型の熱交換器はステンレ
ス管を精度高く所定の長さに切断することが困難で、切
断加工表面は粗面化されており、血液損傷を招く結果と
なっている。

これに対して、伝熱管の外部に血液を流す外部潅流方式
は血液を損傷する恐れが極めて少なく、かつ熱媒体の分
配は良好であり、しかも血液の流れに乱れが発生するこ
とが期待されるものの、血液のチャンネリングによる熱
交換能の低下１あるいは血液の滞留部において凝固が生
じすいという問題がある。したがって本発明の目的は優
れた熱交換能を有し１かっ血液の滞留やチャンネリング
がなく、シかも圧力損失が少なくて血液充填量の少ない
コンパクトな熱変換器を提供することである０ （課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記目的を達成するため、血液損傷がな
く、かつ圧力損失が小さく、シかも単位面積当たシのガ
ス交換能の向上が期待される外部潅流型の熱交換器に着
目し、外部潅流型の熱交換器の欠点である血液のチャン
ネリングと血液の滞留を防止するため鋭意検討した結果
本発明に到達したものである。すなわち本発明は上部側
壁に血液出口を有する円筒状のハウジングの中心に中空
芯管を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成される熱
交換室に、多数の伝熱管を収容して、そのつ 両端部が開口するように、ハ・ジンクの両端を閉塞する
隔壁で支持し、かつ該中空芯管の下部に熱交換室と連通
ずる開口を穿設するとともに、該ハウジングの上端に伝
熱管の内部空間と連通ずる熱媒体入口と、該中空芯管の
内部と連通ずる血液入口を有する上部へラドカバーを設
け、該ハウジングの下端に伝熱管の内部空間と連通ずる
熱媒体出口を有する下部へラドカバーを設けたことを特
徴とする医療用の熱交換器である。

（作用） 本発明の熱交換器は、中空芯管とハウジングで形成され
る熱交換室に多数の伝熱管を収納し、血液を中空芯管の
下部に穿設された開口から上部に向かって流すようにし
ている。そのため伝熱管の上部から下部に向かって流れ
る熱媒体と向流に近い状態で接触して、熱変換能が向上
する。

（実施例） 次に本発明の熱又換器の一実施例を図面にて説明する。

第１図は熱交換器の断面図であシ、円筒状のハウジング
１と該ハウジングの中心に立設された中空芯管２との間
に熱交換室が形成されている。そして該熱交換室に多数
のステンレスパイプ等からなる伝熱管３が中空芯管と平
行に収容されている。上記伝熱管３は、その両端が開口
するようにハウジングの両端を閉塞するポリフレタン。

シリコーン、エポキシ樹脂等の高分子ボッティング剤の
隔壁６．６′で支持されている。ハウジングの上端は伝
熱管３の内部空間と連通ずる熱媒体入口ｌＯと、中空芯
管２の内部と連通ずる血液人口１１を有する上部へラド
カバ−７で覆われている。

またハウジング１の下端は伝熱管３の内部空間と連通す
る熱媒体出口１３を有する下部ヘッドカバー８で覆われ
ている。

中空芯管２の下部には中空芯管２の内部と熱交換室と門
連通する開口９が穿設されている。また円筒状・・ウジ
ング１の上部側壁には熱交換室と連通ずる血液出口１９
が設けられている。ハウジング１の血液出口部に隔壁１
４を設け、該隔壁１４の上部に血液出口部と熱交換室と
を連通ずる開口を穿設してもよい。

血液人口１１は第２図に示すようＫ、上部へラドカバー
７の内部を円周状の分割片１４で２分割し、該分割され
たヘッドカバーの内側空間に血液人口１１を開口させ、
しかも中空芯管２の上部を閉塞する隔壁６にヘッドカバ
ーの内側空間と中空芯管２の内部とを連通ずる開口１５
を設けてもよい。さらに第３図に示すように中空芯管２
の下端を閉塞する隔壁６′から血液案内具１６を中空芯
管の内部に液密に挿入固定してもよい。上記血液と接触
する円筒状ハウジング１の内壁、中空芯管２の内外壁及
び伝熱管３の外壁の表面はできるだけ平滑に仕上げてお
くことが好ましい。金属表面はパフ仕上げ等の機械的な
表面処理よシ平滑に仕上げることかできる。また機械的
な表面仕上げの代わシ、ｔたは表面仕上げを行った後表
面にシリコーン等の高分子被膜を形成してもよい。その
場合被膜はその成分が血液に溶出したシ、剥離したシす
るものであってはならず、しかも丈夫なものでなければ
ならない。

次に本発明者らは、本発明の熱交換器の効果を確認する
ために、以下の実験を行った。

実験例 外径９３．厚さ２．５１１ｍのポリプロピレン製のノ１
ウジング内に外径１３、厚さ２．５簡のポリプロピレン
製の中空芯管を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成
される熱又換器に内径４．０１１．厚さ０．２５■、有
効長７Ｗｍのステンレス管を１６０本収容して、・・ウ
ジングの両端を閉塞するポリウレタン樹脂よりなる陥壁
に支持させて、第１図に示すような構造の伝熱面積０．
１４ｍ”の熱交換器を製作した。

一方中空芯管を設けない熱交換器を別に製作した。

上記２種類の熱又換器を３７℃に加温された牛血液を用
いて熱又換器性能評価基準（人工肺性能熱管外部に供給
し、温水をｌ　５　ｌ／ｍｉｎで伝熱管内部に供給した
。

（発明の効果） 以上のように本発明の熱交換器は血液を伝熱管の外部に
流し、しかも血液を中空芯管の下部に穿設された開口か
ら伝熱管の外部を上部に向って流すようＫしたため、伝
熱管内部を下部に向って流れる熱媒体と向流に近い状態
で接触させることができて、実験例に示すような高い熱
交換能を得ることができる。また本発明の熱交換器は血
液との全ての接触面を平滑にすることができるため血液
損傷のない、極めて安全性の高い熱交換器である６

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の医療用の熱交換器の断面図で
ある。 １・・・・・・・・・ハウジング ２・・・・・・・・・中空芯管 ３・・・・・・・・・伝熱管 ６．６′°°°°゛°隔　壁 ７・・・・・・・・・上部へラドカバー図面の浄書（内
容（＝変更なし） 第　　１　　図 １０・・・・・・・・・熱媒体入口 １１・・・・・・・・・血液入口 １３・・・・・・・・・熱媒体出口 １９　　　　勤爪ヱＯ 特許出願人　　株式会社　り　ラ　し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部側壁に血液出口を有する円筒状のハウジングの中心
   に中空芯管を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成さ
   れる熱交換室に、多数の伝熱管を収容して、その両端部
   が開口するように、ハウジングの両端を閉塞する隔壁で
   支持し、かつ該中空芯管の下部に熱交換室と連通する開
   口を穿設するとともに、該ハウジングの上端に伝熱管の
   内部空間と連通する熱媒体入口と、該中空芯管の内部と
   連通する血液入口を有する上部ヘッドカバーを設け、該
   ハウジングの下端に伝熱管の内部空間と連通する熱媒体
   出口を有する下部ヘッドカバーを設けたことを特徴とす
   る医療用の熱交換器。