JPH0224545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１つまたはそれ以上の物質を気体と流
体（液体、以下流体という）との間で移動するた
めの装置で、気体が気泡の形で流体に導入され、
この気泡から前記物質が流体へ移動され、しかる
後に、余分の気体が流体から気体へ移動された物
質とともに除去されるようにされた装置に関す
る。

先ず本発明にしたがつた装置は血液の酸素添加
に、すなわち、オキシジネータとして、用いられ
るように企図されている。だが当業者には、本発
明にしたがつた構造が多くその他の目的に、すな
わち、気体からの物質が流体またはその他の反応
せしめられあるいは上記物質が気体と流体との間
で交換されるべきであればこれに溶解せしめられ
る場合にも用いられることができることは明らか
である。

酸素添加に関する限り、３つの主な型式が有名
である。多分、最も古いものは血液のフイルムが
酸素を含んだ大気と直接接触して形成される型式
である。第２の型式においては、その代りに酸素
が半透膜を通してこの膜の一方の側の酸素含有大
気から他方の側の血液へ拡散せしめられる。本発
明にしたがつた装置が属している第３の型式はバ
ツブルオキシジネータの名で知られている。この
型式においては、酸素を含んだ気体の気泡が血液
に直接作用するように血液に直接導入される。所
望の作用後に、余分の気体は血液から回収される
２酸化炭素とともに除去される。

最後の型式の、すなわちバツブルオキシジネー
タの構造の例はたとえば下記の米国特許の明細書
に記載されている：第3175555号、第2934067号、
第3545937号、第4037622号、第3468831号、第
3488158号、第3615238号、第4058369号、第
3578411号、第3291568号、第4033724号、第
3827860号、第3853479号、第4067696号、第
4065254号、第4138464号、第4138288号。

特に、本発明は国際特許願第PCT／SE80／
00096号（公告wo81／02836号）の明細書に記載
されている装置を更に発展させたものである。

本発明にしたがつた装置はらせん形に巻かれた
パイプの形をなした熱交換器を有する環状の、熱
と気体の交換室を含み且つ熱交換器がらせん状に
巻かれた２つの部分から成り且つ一方の部分が他
方の部分の外側に巻かれていることに特徴を有し
ている。この配列によれば、気体交換のみでなく
熱の移動に関して高い効率を有しているきわめて
コンパクトな構造が得られる。この熱交換器は考
えられる限り加えられると思われる可能な最高圧
力に耐えるように寸法を与えられることができ
る。この配列により、加熱媒体と処理される媒体
との間における漏洩のおそれは軽減される。

らせん状に巻かれた前記の２つの部分は第１の
隙間だけ互いに分離され且つ自体と、前記環状の
熱および気体の交換室のそれぞれ内側の壁および
外側の壁との間にそれぞれ第２の隙間および第３
の隙間を形成することが必要である。このような
構体は気体の交換のみでなく熱の伝達をも改善す
る。

前記のらせん状に巻かれた２つの部分が１本の
同一のパイプの部分を構成し、それぞれ、一方が
左巻きに巻かれまた他方が右巻きに巻かれ、熱交
換器の入口と出口とがこの熱交換器の同一端部に
配列された場合、漏洩の観点からきわめて高い安
全性が得られる。この構造はまた、熱交換器の導
入によりてのみ閉じられる、初めには開放してい
る、熱および気体の交換室に頂部から下向きに簡
単に挿入されることができるので、取付けをも容
易ならしめる。

この熱および気体の交換室は熱交換器自身より
も長さを長く適当に設計され、また上記熱交換器
は混合室により気体入口から分離されている。こ
のようにして、気泡は熱交換器の設計にかゝわり
なく形成されることができる。

本発明にしたがつた装置は、気体入口を底部に
し、熱交換器の入口と出口を上向きに向け、熱お
よび気体の交換室を垂直に配列されて配置される
ようにされている。気体入口が前記熱交換器によ
り形成されている前記隙間内で一部つぶされ且つ
（あるいは）変形される比較的大型の気泡の形成
のため周囲全体にわたり均等に分布された、十分
に明確に定められた大きさを有する、かなりの個
数の孔から構成されている。この構造はまた気体
の交換のみでなく熱の移動をも容易にする。

前記隙間の大きさを保持するため、前記の環状
の熱および気体の交換室の内側の壁および（ある
いは）外側の壁は前記熱交換器をこれ等の壁から
ある距離に保持するようにされたスペーサ要素を
有することができる。

前記混合室の上限をきわめて精密に画定するた
め、前記環状の熱および気体の交換室の内側の壁
および（あるいは）外側の壁は熱交換器の支持の
ための肩部を有してもよい。

既に述べたとおり、本発明にしたがつた構造は
いわゆるオキシジネータとして主として用いられ
るが、その場合、前記の流体は血液から構成され
また前記気体は酸素または酸素の混合物から構成
され、上記の酸素または酸素の混合物からの酸素
が血液へ移動されまた２酸化炭素が血液から上記
混合物へ移動されるようにされている。したがつ
て、本発明は互いに内部に配列されて相互に関し
て容易に密封されることのできる多数の同心容器
から作られているこの種の構造に関して以下に述
べられる。

一例として図示されている本発明の主題の実施
例において、静脈血が患者から頂部に配列されて
いる入口ノズル１へ供給される。第２の入口ノズ
ル２およびサンプル抽出用ノズル３とともにこの
ノズルはオキシジネータの残部に関して自由に回
転することのできる分岐パイプ４に配列されてい
る。この分岐パイプ４は、内側の中心の流体入口
ダクト６と、ガスの供給のための外側の環状隙間
７とを含んで前記オキシジネータの中心に配列さ
れた２重壁入口パネル５上にねじ込められてい
る。入口パイプ５と分岐パイプ４との間にはパツ
キング８が配備されている。かくして、血液はダ
クト６を通り且つなめらかな通路９を介して狭い
環状隙間１０内へと垂直下方へ流動せしめられ
る。次でこの隙間は幅を拡大された環状の垂直の
円筒状空間１内に通じているがこの円筒状空間は
熱および気体の交換室を形成する。熱交換器１２
は流体の入口１３と流体の出口１４とを有してい
る。この構造は第２図および第３図にきわめて詳
細に図示されている。これ等の図から明らかであ
るが、この熱交換器は２つの別個な部分、すなわ
ちそれぞれ内側部分１２ａと外側部分１２ｂとか
ら成る単一のパイプから作られている。これ等の
両部分はそれぞれ左巻きと右巻きとでらせん形に
巻かれている。上記２つの部分の相互間には隙間
１２ｃが存在している。この熱交換器は上記熱交
換器と、垂直の円筒状空間１１，すなわち前記の
環状の熱および気体の交換室のそれぞれ外側の壁
および内側の壁との間にそれぞれさらに他の隙間
１２ｄおよび１２ｅを形成している。

隙間１０と、その上方に形成されている気体交
換室１１とは中心に配列されている気体および流
体の入口パイプ５と、頂部にて開口している中間
の容器１６との間に位置決めされるように設計さ
れている。

この装置がオキシジネータとして使用される場
合には酸素または酸素の混合物から成る気体は開
口１７および入口室１８へ且つ殺菌フイルタ（図
示されていない）とさらに他のダクトを介して入
口パイプ５内の環状空間７へ供給される。隙間１
０の上端部において隙間１０の周囲に沿い均等に
分布された１連の孔２０を通し、次で気体は、隙
間１０が幅を拡大された円筒状の空間１１内へ導
入されて、空間１１内の血液内へ押し込められ
る。この配列により、血液と気体のきわめて有効
な混合が達成される。気泡の形成は、空間１１の
下方部分が前記熱交換器に触れずに離れている混
合室として設計されているので、容易にされる。
この混合法は隙間１２ｃ，１２ｄおよび１２ｅを
有する以下の熱交換器１２でさらに改善される。

かくして気体と流体の混合物は前記隙間内を垂
直上方に流れる。この熱交換器の上端部におい
て、前記の気体と流体の混合物は環状の絞り隙間
２９を通つて流れる。かくしてこの隙間は容器１
６の頂端縁とその上方に備えられているふた３０
との間に余水路の形で配列されてもよい。このふ
たは、２重壁入口パイプ５と一体をなすように設
計され且つシール３１を介して外側のふた３２に
連結され、また上記外側ふた３２はなかんずく気
体入口室１８と、殺菌フイルタ（図示されていな
い）とを含んでいる。

だができれば、第４図から第７図までの図に関
連して後に詳細に述べられる、これ等の図に図示
されている絞り導口２９ａを隙間２９の代りに用
いることが適当であると判明している。

余水路２９または絞り導口２９ａから気体の混
合物は中間容器１６とフイルタ３４との間の隙間
３３を通つて下方に流れる。血液はフイルタ３４
を通つて血液収集空所３５内へ流出する。また余
分の気体はその代りに出口３６を通つて流出す
る。

サンプル抽出ノズル３は静脈血のサンプルを抽
出するように企図されている。その代りに、サン
プル抽出ノズル３７とパイプ（図示されていな
い）とを介して、上記パイプが血液収集空間３５
内に終つていることのため、動脈血のサンプルを
採取することが可能である。

内部に入口パイプ５を配列されまた外側にフイ
ルタ３４を配列された中間の容器１６は分離され
た流体相のための底部出口４０を含んでいる外側
ケーシング３９内に囲われている。この外側ケー
シング３９の底部の下方部分は底部出口４０に向
けて均等に傾斜したベース４２を有する環状の隙
間４１として設計されている。

この構造全体として、互いに挿入される多数の
同心容器から構成されていると云うことができ
る。これ等の中の最も外側の容器は外側ケーシン
グ３９である。この外側ケーシング内にフイルタ
３４から形成されてある「容器」が挿入され、こ
の「容器」はその底部においてはベースリング４
３により画定されまたその頂部においては固定用
リング４４により画定されている。リング４４の
助勢により上記フイルタは前に中間容器として述
べられた容器１６の外側に固定される。次で上記
中間容器内へ２重壁容器として設計された入口パ
イプ５が挿入される。

ベースリング４３と固定用リング４４とはフイ
ルタ３４が容器１６の外側の壁に対してある角度
をなすように設計されている。この配列により、
気体と流体の混合物がフイルタ３４を通される前
に気体と流体の混合物を収集するための円錐形の
空所４６が形成される。このように、血液は、先
ず、前記フイルタの下方部分を通過せしめられ且
つより大きい流量においてのみフイルタ３４の上
方部分を利用せしめられる。

血液がフイルタ３４を通り抜ける前に気体と血
液の混合物に薬剤、ヘパリンまたはその他の添加
物を供給するように企図された入口ノズルが符号
４５で示されている。

孔２０に関しては、好ましい一実施例におい
て、これ等の孔が精確な直径を有する約100個の
孔から構成されると云われてもよい。この孔はた
とえばレーザー技法のおかげで実際上正確に25μ
であるように作られることができる。上記孔の長
さが約３mmである場合、毎分0.75リツトル程の低
さの気体の流量においてさえ、空気がこれ等の孔
の全てを通つて流れることが判明している。

この好ましい実施例においては、隙間１０が約
３mmであるがこれは毎分２から６リツトルでの標
準血液流量において良好な混合物を提供する。だ
が本装置はまたこれより小さい流量のみでなく大
きい流量においても使用できる。

最後にオキシジネータの各種の開口を閉じるた
めの多数のキヤツプが符号４７で示されている。

第４図および第５図に図示されている容器は大
体において第１図の容器に対応している。だが上
記容器は多少変更されており、したがつてこの理
由で小文字のａ記号付きで同一参照符号が用いら
れている。かくして、この容器は符号１６ａで示
されまた隙間２９の代りに用いられている絞り導
口は符号２９ａで示されている。符号４８ａは熱
交換器１２と容器１６ａとの間に形成される隙間
１２ｄに対応した隙間の大きさを互いに協同して
画定する３個のリブを示している。熱交換器の下
方の限界または第１の室１９に対応している混合
室の上方の限界を３つの肩部４９ａが画定してい
る。符号５０ａは、血液が垂直下方に導かれてい
る流れから上向きに導かれている流れに滑らかに
転向されること確実ならしめるように設計されて
いる個所を示している。容器１６ａならびにこれ
に取付けられたふた５２ａが射出成形により製造
される場合のプラスチツクの流出を容易ならしめ
るように中間のステージ５１ａは肉厚部分を有し
ている。

第６図および第７図から明らかなとおり、導孔
２９ａは２重湾曲形状を有している。

これ等の導孔が絞りを加えられるにもかゝわら
ず血液がやさしく取扱われるのを確実ならしめる
ので、この形状はきわめて重要である。

とう然ながら、本発明は以上で述べられた実施
例に制限されず、特許請求の範囲内で各種の変更
を施され得ることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがつたオキシジネータを
通る縦断面図、第２図および第３図はオキシジネ
ータの一部を形成する熱交換器のそれぞれ側面図
および端面図、第４図は多少変更された設計のオ
キシジネータの一部を形成する中間容器を通る縦
断面図、第５図は開口上端部から見た対応した容
器の端面図、第６図および第７図はそれぞれ第４
図および第５図に示されている容器の頂部端縁に
設けられている絞り導孔を通る−線に沿つた
断面図および−線に垂直をなす断面図であ
る。 １……入口ノズル、２……第２の入口ノズル、
３……サンプル抽出ノズル、４……分岐パイプ、
５……２重壁入口パイプ、６……内側入口ダク
ト、７……外側環状隙間、８……パツキン、９…
…滑らかな通路、１０……狭い環状隙間、１１…
…広幅の環状垂直円筒状空間、１２……熱交換
器、１２ａ……単一パイプから成る内側部分、１
２ｂ……単一パイプから成る外側部分、１２ｃ…
…隙間、１２ｄ，１２ｅ……隙間、１３……流体
入口、１４……流体出口、１６……中間容器、１
７……開口、１８……入口室、２０……孔、２９
……絞り隙間、３０……ふた、３１……シール、
３２……外側のふた、３３……隙間、３４……フ
イルタ、３５……血液収集空間、３６……出口、
３７……サンプル抽出ノズル、３９……外側ケー
シング、４０……底部出口、４１……環状隙間、
４２……ベース、４３……ベースリング、４４…
…固定用リング、４５……入口ノズル、４６……
円錐形空間、４７……キヤップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気体と液体との間に１つまたは２つ以上の物
   質を移動させるための装置であつて、前記気体は
   気泡の形態で前記液体中に導入され、この気泡か
   ら前記物質が液体に移動され、その後に、余分の
   気体が液体から気体へ移動された物質とともに除
   去されるようになつており、前記装置は、らせん
   形に巻かれたパイプの形態でなる熱交換器１２を
   備え且つ垂直に配置される熱および気体の交換室
   １１を含み、この熱交換器１２は２つの部分１２
   ａ，１２ｂから成り、一方の部分１２ｂは他方の
   部分１２ａの外側に巻かれており、これら２つの
   部分１２ａ，１２ｂは第１の隙間１２ｃによつて
   分離されていて且つ外側に巻かれた前記一方の部
   分１２ｂと前記熱および気体の交換室１１の壁と
   の間に第２の隙間１２ｄを形成しており、前記熱
   交換器１２の下方に配置された気体入口２０を有
   しているものにおいて、前記熱および気体の交換
   室１１は環状であつて、前記他方の部分１２ａと
   前記熱および気体の交換室１１の内壁との間に第
   ３の隙間１２ｅが形成されており、前記気体入口
   ２０は前記交換室１１の周囲のまわりに均等に分
   布されている、気泡を形成するための複数の孔の
   形態をなしており、これら気泡は前記第１、第２
   及び第３の隙間１２ｃ，１２ｄ，１２ｅにおいて
   部分的に破壊されるか、又は変形されるか、或い
   は破壊されかつ変形されるか、するようになつて
   いることを特徴とする物質移動装置。 ２ 前記２つの部分１２ａ，１２ｂは一つの同じ
   パイプの別々の部分であり、このパイプの一つの
   部分は左巻きされ、他の部分は右巻きされてお
   り、前記熱交換器１２の入口及び出口１３，１４
   は前記パイプの同じ端部側に配置されている、特
   許請求の範囲第１項記載の物質移動装置。 ３ 前記熱および気体の交換室１１は前記熱交換
   器１２自体よりも長く、この熱交換器１２は混合
   室１９によつて前記気体入口２０から分離されて
   いる、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の物
   質移動装置。 ４ 前記熱および気体の交換室１１は狭い環状の
   隙間２９によつて、頂部において、終わつてお
   り、気泡を実質的に完全に破壊してしまうための
   フイルタ３４を備えた空間３３，４６に液体が導
   入される前に、この狭い環状の隙間２９が気泡を
   更に破壊するようになつている、特許請求の範囲
   第１項記載の物質移動装置。 ５ スペーサ要素４８ａが環状の熱および気体の
   交換室１１の内壁又は外壁或いはその双方に配置
   され、このスペーサ要素４８ａは、これら壁から
   所定距離だけ離して前記熱交換器１２を保持する
   ようにして、これら壁と前記熱交換器１２との間
   に間隙を形成するようになつている、特許請求の
   範囲第１項から第４項までのいずれか１つに記載
   の物質移動装置。 ６ 前記環状の熱および気体の交換室１１の内壁
   又は外壁或いはその双方に肩部４９ａが配置され
   て、前記熱交換器１２を支持するようになつてい
   る、特許請求の範囲第１項から第５項までのいず
   れか１つに記載の物質移動装置。