JPH06237993A

JPH06237993A - 流体供給装置

Info

Publication number: JPH06237993A
Application number: JP5053057A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiko Nogawa; 淳彦野川; Mitsuaki Ogiwara; 光明荻原
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【構成】流体供給装置１は、熱交換用の液体が貯留さ
れた容器２を有し、容器２内の液体は、温調手段３によ
り所望の温度に保たれている。容器２内の液体は、送液
手段５により合流部７へ供給され、またガス交換用の気
体は、気体供給手段６により合流部７へ供給される。合
流部７では、例えば液体中に気体が気泡として混入さ
れ、この気泡を含む液体は、管体７１を経て人工肺１０
の流入部１４１へ供給される。人工肺１０の内部では、
作動流体と血液流入口１３４より供給される血液との間
で熱交換及びガス交換がなされる。流出部１５１から排
出された作動流体は、管体８１を経て気液分離槽８２内
に導入されて気泡が除去され、さらに槽８２内の液体
は、管体８５を介して容器２に回収される。【効果】１つの交換器で熱交換及び／又はガス交換を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱およびガス交換器に
作動流体を供給する流体供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、心臓手術等の際に血液の体外循
環を行なう場合の血液体外循環回路には、血液を酸素
化、脱炭酸ガスする人工肺（ガス交換器）と、血液の温
度を調節する熱交換器とが設置されており、体外に導か
れた血液を熱交換器により冷却または加温した後、酸素
加、脱炭酸ガスすることが行われる。

【０００３】しかしながら、このような血液体外循環回
路では、熱交換器と人工肺とがそれぞれ別個に設置され
ているため、回路構成が複雑となり、また、回路中の血
液のプライミング量も増大するという問題がある。

【０００４】このような問題を解決するものとして、本
願出願人は、平成５年２月１５日付で、熱交換機能とガ
ス交換機能とを兼ね備える熱およびガス交換器の発明を
特許出願している。

【０００５】また、例えば、緊急患者に対しては、救急
車内に備えられた簡易な装置で可能であり、かつ優先度
の高い治療として、人工肺を有し、熱交換器を有さない
血液体外循環回路により、患者の血液にガス交換のみを
行うこともあるが、その後、病院内において開心術等の
ためにガス交換および熱交換を行う際には、前記血液体
外循環回路に熱交換器を付加して使用することができな
いので、新たに人工肺と熱交換器の双方を有する血液体
外循環回路と交換する必要がある。

【０００６】しかしながら、この場合には、血液体外循
環回路を交換する際に血液体外循環を中断しなければな
らず、また交換のために手間と時間がかかり、特に、迅
速な対応が優先される緊急患者にとっては不利であり、
しかも、新たな回路に対し再度患者の血液によりプライ
ミングを行わねばならず、プライミング量が増大すると
いう欠点がある。

【０００７】また、開心術中においても、血液の処理の
パターンを変更すること、例えば、初期はガス交換およ
び熱交換（冷却）を行うが、途中で熱交換を中断し、ガ
ス交換のみを行い、その後、再度熱交換（加温）を行う
ように切り替えることもある。

【０００８】このように、従来より、血液体外循環回路
において、簡易な装置で、ガス交換と熱交換とを選択的
に行うこと、すなわちガス交換および熱交換のいずれか
一方または双方を場合に応じて行うことが可能なシステ
ムの開発が望まれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１つ
の交換器で熱交換とガス交換とを行うことができる熱お
よびガス交換器に、作動流体を供給することができる流
体供給装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明（１）により達成される。また、（２）〜
（８）であるのが好ましい。

【００１１】（１）熱交換機能とガス交換機能とを兼
ね備える熱およびガス交換器に作動流体を供給する流体
供給装置であって、熱交換を行うための液体を貯留する
容器と、前記液体の温度を調節する温調手段と、前記液
体を送液する送液手段と、ガス交換を行うための気体を
供給する気体供給手段と、前記液体と前記気体とが合流
する合流部とを有し、前記液体および前記気体の少なく
とも一方を前記熱およびガス交換器に供給することを特
徴とする流体供給装置。

【００１２】（２）前記合流部は、前記液体と前記気
体とを混合する混合手段で構成されている上記（１）に
記載の流体供給装置。

【００１３】（３）前記混合手段は、前記気体を気泡
の状態で前記液体中に混入せしめるものである上記
（２）に記載の流体供給装置。

【００１４】（４）前記合流部は、前記液体と前記気
体とを選択的に供給し得る流路変更手段で構成されてい
る上記（１）に記載の流体供給装置。

【００１５】（５）前記流路変更手段は、前記液体と
前記気体とを熱およびガス交換器に交互に供給するよう
構成されている上記（４）に記載の流体供給装置。

【００１６】（６）熱およびガス交換器に供給する液
体と気体の比を１：０〜０：１の範囲で設定し得る上記
（１）〜（５）のいずれかに記載の流体供給装置。

【００１７】（７）熱およびガス交換器から作動流体
を回収する作動流体回収ラインを有する上記（１）〜
（６）のいずれかに記載の流体供給装置。

【００１８】（８）前記作動流体回収ラインは、回収
した作動流体のうちの少なくとも液体を前記容器へ戻す
よう構成されている上記（７）に記載の流体供給装置。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の流体供給装置を添付図面に示
す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の流体供給装置の構成例を
模式的に示す回路構成図である。同図に示す本発明の流
体供給装置１は、熱交換機能とガス交換機能とを兼ね備
える熱およびガス交換器として、後に詳述する熱交換器
付人工肺（以下単に「人工肺」という）１０に作動流体
を供給する装置である。この流体供給装置１は、人工肺
１０において熱交換を行うための液体を貯留する容器２
を有している。この容器２内には、例えば水、水溶液等
の液体が貯留されている。

【００２１】また、容器２には、液体の温度を調節する
温調手段３が設置されている。この温調手段３は、容器
２の底部に設置された加温装置（ヒーター）３１と、容
器２の側部に設置された冷却装置（クーラー）３２と、
容器２内の液中に浸漬された温度センサー３５と、マイ
クロコンピュータよりなる制御手段３６とで構成されて
いる。

【００２２】加温装置３１の伝熱管３３は、容器２の底
部を貫通して容器２内の液中に設置されており、この伝
熱管３３内を流れる加温媒体との熱交換により、容器２
内の液体が加温される。また、冷却装置３２の伝熱管３
４は、容器２の側壁を貫通して容器２内の液中に設置さ
れており、この伝熱管３４内を流れる冷却媒体との熱交
換により、容器２内の液体が冷却される。

【００２３】温度センサー３５は、容器２内の液体の温
度を検出し得るものであり、この温度センサー３５によ
り検出された液温は、適時制御手段３６に入力される。
制御手段３６においては、この入力された液温情報に基
づいて、容器２内の液体の温度が所望の温度（設定温
度）となるように、加温装置３１または冷却装置３２の
作動を制御する。なお、この液体の設定温度は、人工肺
１０に流入する血液の温度より高い温度かまたは低い温
度である。

【００２４】また、流体供給装置１は、作動流体を人工
肺１０へ供給する作動流体供給ライン４を有している。
この作動流体供給ライン４は、容器２内の液体を送液す
る送液手段５と、人工肺１０においてガス交換を行うた
めの気体を供給する気体供給手段６と、液体および気体
が合流する合流部７と、合流部７と人工肺１０の作動流
体流入口１４２とを接続する管体７１とで構成されてい
る。

【００２５】送液手段５は、一端が容器２内の底部付近
に連通し、他端が合流部７に位置する管体５１と、この
管体５１の途中に設置されたポンプ５２とで構成されて
いる。ポンプ５２を作動すると、所望の温度に温調され
た容器２内の液体が管体５１内を通って後述する合流部
７へ供給される。

【００２６】なお、ポンプ５２としては、例えば、遠心
ポンプ、ローラポンプ、ベローズポンプ等、いかなる種
類のポンプでもよい。

【００２７】また、気体供給手段６は、例えば、気体を
充填したボンベやコンプレッサーで構成される気体供給
源６１と、一端が気体供給源６１に接続され、他端が合
流部７に位置する送気管６２と、送気管６２の途中に設
置され、送気管６２の流路を開閉するバルブ６３とで構
成されている。バルブ６３を開いた状態で、気体供給源
６１から送り出された気体は、送気管６２を経て後述す
る合流部７へ供給される。

【００２８】本実施例において、気体供給源６１から供
給される気体は、人工肺１０に流入する血液より酸素分
圧が高く、二酸化炭素分圧が低い気体であり、例えば、
空気、純酸素、または酸素リッチな気体等が挙げられ
る。これにより、人工肺１０において血液に酸素加、脱
炭酸ガスが行われる。

【００２９】合流部７は、作動流体（液体および気体）
の供給パターンに応じて、種々の構成のものが挙げられ
る。図２〜図５は、それぞれ、合流部７の構成例を示す
断面図である。以下、これらについて順次説明する。

【００３０】図２は、合流部７を液体および気体を混合
する混合手段で構成した場合の構成例を示す。同図に示
す混合手段は、管体５１および７１間に形成されたチャ
ンバー（拡径部）７２と、このチャンバー７２の壁部を
貫通し、先端がチャンバー７２内に連通するノズル７３
とで構成されている。ノズル７３の基端は、送気管６２
に接続されている。

【００３１】このような混合手段においては、管体５１
内を通って送られてくる液体は、チャンバー７２内に流
入し、一方、送気管６２内を通って送られてくる気体
は、ノズル７３の先端からチャンバー７２内に噴出さ
れ、微細な気泡となる。この気泡はチャンバー７２内の
液体中に混入し、気泡を含む液体は、管体７１を経て人
工肺１０に供給される。

【００３２】図３は、合流部７を液体および気体を混合
する混合手段で構成した場合の他の構成例を示す。同図
に示す混合手段は、管体５１および７１間に形成された
チャンバー（拡径部）７４と、このチャンバー７４の壁
部を貫通する送気管６２と、チャンバー７４の底部付近
に位置し、送気管６２の先端に取り付けられた多孔質体
（気泡発生部材）７５とで構成されている。

【００３３】多孔質体７５としては、各種燒結体や発泡
体を用いることができ、例えば、発泡ポリウレタン、発
泡ポリエチレン、マイクロポーラスポリプロピレン、ガ
ラス、素焼き等のセラミックス等で構成されるものが挙
げられる。

【００３４】このような混合手段においては、管体５１
内を通って送られてくる液体は、チャンバー７２内に流
入し、一方、送気管６２内を通って送られてくる気体
は、多孔質体７５内に供給され、多孔質体７５に形成さ
れた無数の細孔を通過して微細な気泡となる。この気泡
はチャンバー７４内の液体中に混入し、気泡を含む液体
は、管体７１を経て人工肺１０に供給される。

【００３５】図４および５は、合流部７の他の構成例を
示す。これらの図に示す合流部７は、液体と気体とを択
一的にまたは交互に供給し得る流路変更手段で構成され
ている。この流路変更手段は、円筒状の本体７６と、こ
の本体７６の外周に９０°の角度を隔てて突出形成され
た３つの分岐管７７ａ、７７ｂおよび７７ｃと、本体７
６の内腔に気密的にかつ回転可能に嵌合されている円柱
状のコック７８とで構成されている。

【００３６】分岐管７７ａ、７７ｂおよび７７ｃには、
それぞれ、管体５１、送気管６２および管体７１の端部
が接続されている。また、コック７８の内部には、各分
岐管７７ａ〜７７ｃの内腔と連通し得るＴ字状の流路７
９が形成されている。

【００３７】このような流路変更手段において、本体７
６内のコック７８を図４に示す状態とすれば、分岐管７
７ａおよび７７ｃが流路７９を介して連通し、分岐管７
７ｂは遮断される。これにより、管体５１内を通って送
られてくる液体のみが、分岐管７７ａ、流路７９、分岐
管７７ｃおよび管体７１を順次経て人工肺１０に供給さ
れる。

【００３８】また、本体７６内のコック７８を図４に示
す状態から時計回りに９０°回転して、図５に示す状態
とすれば、分岐管７７ｂおよび７７ｃが流路７９を介し
て連通し、分岐管７７ａは遮断される。これにより、送
気管６２内を通って送られてくる気体のみが、分岐管７
７ｂ、流路７９、分岐管７７ｃおよび管体７１を順次経
て人工肺１０に供給される。

【００３９】コック７８の姿勢を図４に示す状態かまた
は図５に示す状態のいずれかに固定することにより、人
工肺１０に供給する作動流体として液体または気体のい
ずれか一方を選択すること、すなわち人工肺１０におい
て、熱交換とガス交換のいずれを行うかを選択すること
ができる。

【００４０】また、例えば、コック７８を同方向に連続
的に回転するか、コック７８の正転・反転を繰り返し行
う等して、図４に示す状態と図５に示す状態とが周期的
に交互に生じるようにすれば、人工肺１０に液体と気体
とを交互に供給することができ、熱交換およびガス交換
を行うことができる。この場合、コック７８の状態変化
の周期（図４に示す状態から図５に示す状態となり、再
び図４に示す状態となるまでの時間）は、特に限定され
ず、例えば、０．１〜５秒程度の比較的短い時間であっ
ても、６０〜１２０分程度の比較的長い時間であっても
よい。

【００４１】次に、人工肺の構成について説明する。図
６は、本発明の流体供給装置により作動流体を供給する
人工肺の構成例を示す縦断面図である。同図に示すよう
に、人工肺１０は、筒状本体１３と、この筒状本体１３
の両端にそれぞれ液密に接合されたカバー部材（筐体）
１４および１５とで構成されるハウジング１２を有して
いる。

【００４２】ハウジング１２の主要部材である筒状本体
１３は、軸方向の中央部１３０においてその内径が最小
となり、中央部１３０から両端部までそれぞれ内径が徐
々に拡径するテーパー状をなしている。この筒状本体１
３内には、ガス透過性の膜である多数の中空糸膜１６の
束が収納されており、この中空糸膜１６の束の両端は、
隔壁１７および１８に埋設されて筒状本体１３の両端部
付近にそれぞれ固定されている。

【００４３】隔壁１７および１８は、例えばポリウレタ
ン、シリコーン、エポキシのような高分子ポッティング
材を筒状本体１３の両端部付近に注入、硬化させて形成
したものであり、隔壁１７は、後述する流入部１３１と
流出部１５１とを液密に遮蔽し、隔壁１８は、後述する
流出部１３２と流入部１４１とを液密に遮蔽する。

【００４４】なお、前述したように、筒状本体１３が中
央部１３０から両端に向けて内径が拡径するテーパー状
をなしているため、収納される中空糸膜１６の束は、中
央部１３０付近に置いて絞り込まれた状態となり、よっ
て、中空糸膜１６とその外側を流れる血液との接触率が
高くなり、ガス交換および熱交換の効率が高められる。

【００４５】筒状本体１３の図６中上部および下部に
は、それぞれ、血液の流入部１３１および流出部１３２
が形成されている。この流入部１３１および流出部１３
２は、筒状本体１３の前記テーパー状をなす部分よりさ
らに内径が拡径している。また、流入部１３１および流
出部１３２には、それぞれ、それらの内部空間に連通す
る管状の血液流入口１３４および血液流出口１３５が突
出形成されている。

【００４６】また、このようなハウジング１２では、筒
状本体１３の図６中下端に接合されたカバー部材１４に
より作動流体の流入部１４１が形成され、図６中上端に
接合されたカバー部材１５により作動流体の流出部１５
１が形成される。

【００４７】カバー部材１４の側部には、カバー部材１
４の内部に連通する管状の作動流体流入口１４２が突出
形成されており、カバー部材１５の側部には、カバー部
材１５の内部に連通する管状の作動流体流出口１５２が
突出形成されている。

【００４８】各中空糸膜１６同士の間隙および中空糸膜
１６と筒状本体１３の内面との間の間隙で構成される空
間は、血液流入部１３１から血液流出部１３２へ至る血
液の流路１３３を形成している。

【００４９】また、各中空糸膜１６の両端は、それぞ
れ、カバー部材１４および１５の内部に連通するよう開
口し、各中空糸膜１６の内腔は、作動流体の流入部１４
１から流出部１５１へ至る流路を形成している。

【００５０】このような人工肺１０において、中空糸膜
１６は、血液および作動流体間でのガス交換を行う媒体
であるとともに、熱交換を行う媒体でもある。使用し得
る中空糸膜１６としては、多孔質膜および緻密膜のいず
れでもよい。多孔質膜としては、例えば、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンのような多孔質ポリオレフィン系や、
セルロース−ジ−アセテート等のセルロース系材料によ
るものが挙げられ、緻密膜としては、例えば、シリコー
ンゴムによるものが挙げられる。

【００５１】なお、人工肺１０において、血液流入部
（流入口）と血液流出部（流出口）とを図６中上下逆に
設け、血液が流路１３３内を図６中上方に向けて流れる
ような構成としてもよい。

【００５２】次に、人工肺１０の作用について説明す
る。作動流体供給ライン４により送られてきた作動流体
である気泡を含む液体は、作動流体流入口１４２からカ
バー部材１４内に流入し、その圧力が所定値以上となる
と、各中空糸膜１６の一端からその内腔に入り、この内
腔を流れ、中空糸膜１６の他端から流出部１５１内に流
入し、作動流体流出口１５２から作動流体回収ライン８
へと送り出される。

【００５３】なお、各中空糸膜１６の内腔における液体
および気体の流動形態は、いかなるものでもよく、例え
ば、各中空糸膜１６を垂直状態に保持した場合、気泡
流、スラグ流、環状流、環状噴霧流（１９８１年，養賢
堂発行の「気液二相流」，第７〜９頁参照）のいずれで
もよいが、特に、スラグ流を形成するのが好ましい。

【００５４】一方、血液流入口１３４からは流入部１３
１へ血液が流入し、さらにこの血液は、各中空糸膜１６
同士の間隙および中空糸膜１６と筒状本体１３の内面と
の間の間隙、すなわち流路１３３内を中空糸膜１６の長
手方向に沿って図６中下方に流れ、流出部１３２へ到達
し、さらに、血液流出口１３５からケーシング１２外へ
排出される。

【００５５】血液は、流路１３３内を流れる間に、中空
糸膜１６に形成された多数の細孔を介して、中空糸膜１
６の内腔を流れる気体と接触し、ガス交換が行われる。
これにより、血液は、酸素加、脱炭酸ガスがなされる。
また、これと同時に、血液は、流路１３３内を流れる間
に、中空糸膜１６を介して、中空糸膜１６の内腔を流れ
る液体との間で熱交換が行われる。これにより、血液
は、所望の温度に冷却または加温される。

【００５６】図１に示すように、人工肺１０の流出部１
５１より排出された作動流体は、作動流体回収ライン８
により回収される。この作動流体回収ライン８は、気液
分離槽８２と、一端が人工肺１０の作動流体流出口１５
２に接続され、他端が気液分離槽８２の側壁を貫通して
気液分離槽８２内に連通する管体８１と、一端が気液分
離槽８２の底部を貫通して気液分離槽８２内に連通し、
他端が容器２の側壁を貫通して容器２内に連通する管体
８５とで構成されている。

【００５７】気液分離槽８２の上部は、蓋体８３で覆わ
れている。この蓋体８３には、脱気口８４が形成されて
いる。

【００５８】人工肺１０の作動流体流出口１５２から流
出した気泡を含む液体は、管体８１を通って気液分離槽
８２内に流入し、そのうちの気泡は、浮上して気液分離
槽８２の上部空間に集積され、さらに破泡して脱気口８
４から排気される。気液分離槽８２内の底部付近には、
気泡が分離除去された液体が貯留されており、この液体
は、気液分離槽８２と容器２との落差により、管体８５
を介して容器２内に回収される。

【００５９】なお、管体８５の途中にポンプ（図示せ
ず）を設け、これを作動させて気泡が分離除去された液
体を容器２に送る構成としてもよい。

【００６０】また、作動流体回収ライン８は、気液分離
槽８２を有さず、気泡を含む液体を容器２内に直接回収
し、容器２内で気泡を浮上させて液体中から除去する構
成であってもよい。

【００６１】また、作動流体回収ラインは、作動流体を
容器２以外の容器等に回収したり、廃棄したりする構成
であってもよい。また、本発明では、このような作動流
体回収ラインを有さないものであってもよい。

【００６２】さて、流体供給装置１は、人工肺１０のご
とき熱およびガス交換器に供給する液体と気体の比を
１：０〜０：１の範囲で連続的または段階的に設定する
ことができるものであるのが好ましい。以下、その設定
方法を合流部７の構成との関係で説明する。

【００６３】合流部７が図２および図３に示すような液
体と気体との混合手段である場合、合流部７への液体の
供給量および気体の供給量の比率、すなわち混合比を適
宜調整する。具体的には、ポンプ５２の吐出量や、管体
５１の途中に設けられた流量調節バルブ（図示せず）の
開度を調節することにより、合流部７への液体の供給量
を調節し、バルブ６３の開度を調節することにより、合
流部７への気体の供給量を調節する。

【００６４】この場合、ポンプ５２を停止して液体の供
給を断てば、人工肺１０へは作動流体として気体のみが
供給されるので、ガス交換のみが行われる。逆に、バル
ブ６３を閉じて気体の供給を断てば、人工肺１０へは作
動流体として液体のみが供給されるので、熱交換のみが
行われる。

【００６５】合流部７が図４および図５に示すような流
路変更手段である場合、コック７８の姿勢を図４に示す
状態とすれば、人工肺１０へは作動流体として液体のみ
が供給されるので、熱交換のみが行われ、コック７８の
姿勢を図５に示す状態とすれば、人工肺１０へは作動流
体として気体のみが供給されるので、ガス交換のみが行
われる。

【００６６】また、コック７８を回転して図４に示す状
態と図５に示す状態とが周期的に交互に生じるようにす
れば、人工肺１０へは液体と気体とが交互に供給され、
熱交換およびガス交換が行われる。この場合、人工肺１
０へ供給される液体と気体の比は、前述したような合流
部７への液体の供給量および気体の供給量の比率の調
整、コック７８が図４に示す状態を保持する時間と図５
に示す状態を保持する時間の比率の調整、またはこれら
を組み合わせた調整により適宜設定することができる。

【００６７】また、流体供給装置１は、人工肺１０に供
給する液体と気体の比を上述した調整方法により適宜変
更し得るような構成とするのが好ましい。これにより、
人工肺１０において、ガス交換のみまたは熱交換のみを
行うほか、例えば、下記〜ようなパターンで切替を
行うことが可能となる。また、下記〜においてガス
交換および熱交換を行うに際しても、途中で人工肺１０
に供給する液体と気体の比を変えることができるような
構成とするのが好ましい。これにより、人工肺１０にお
ける熱交換とガス交換とのバランスを微妙に調整するこ
とが可能となる。

【００６８】ガス交換→熱交換熱交換→ガス交換ガス交換→ガス交換および熱交換熱交換→ガス交換および熱交換ガス交換および熱交換→ガス交換ガス交換および熱交換→熱交換上記〜の任意の２以上の組み合わせ

【００６９】これらのうち、のケースとしては、例え
ば、緊急患者に対し、救急車内で可能な必要最小限の治
療として患者の血液に酸素加、脱炭酸ガスを行い、その
後、病院内において行われる開心術等の際には、血液の
冷却と酸素加、脱炭酸ガスとを行うことができる。

【００７０】また、開心術中においても、症例や患者の
コンディション等に応じて、上記〜のように、途中
でパターンを１回または２回以上変更することもでき
る。

【００７１】なお、本発明の流体供給装置１に接続され
る人工肺は、通常、上述した熱交換機能とガス交換機能
とを兼ね備える人工肺であるが、これに限らず、熱交換
機能を有さない人工肺を接続してもよい。また、ガス交
換機能を有さない熱交換器を接続してもよい。熱交換機
能を有さない人工肺を接続した場合には、上述した調整
方法により、人工肺に供給する作動流体を気体のみと
し、ガス交換機能を有さない熱交換器を接続した場合に
は、上述した調整方法により、人工肺に供給する作動流
体を液体のみとする。

【００７２】次に、本発明の流体供給装置を、具体的実
施例を挙げてさらに詳細に説明する。

【００７３】（実施例１）図１に示す構成の流体供給装
置を製造した。この流体供給装置において、容器の容積
は、１００００mlとし、この容器内に約５０００mlの水
を入れ、温調手段により容器内の水温を２０℃に保持し
た。

【００７４】送液手段におけるポンプには、遠心ポンプ
を用いた。気体供給源としては、純酸素が封入されたボ
ンベを用いた。合流部の構成は、図２に示す構造の混合
手段とした。この混合手段において、チャンバーの容積
は、２mlとし、チャンバー内への気体噴出用ノズルの先
端の口径は、１．５mmとした。

【００７５】作動流体回収ラインにおける気液分離槽の
容積は、１０００mlとした。流体供給装置に接続した熱
交換器付人工肺は、ケーシング内に有効長さ１００mm、
内径約２２０μm のポリプロピレン製の多孔質中空糸膜
を多数本配設し、その有効膜面積を１．８m²としたもの
を用いた。

【００７６】（実施例２）合流部の構成を図３に示す構
造の混合手段とした以外は実施例１と同様の流体供給装
置を製造した。この混合手段において、チャンバーの容
積は、６０mlとし、チャンバー内に設置される気泡発生
用の多孔質体としては、平均孔径が５００μm の発泡ポ
リエチレンを先端が閉塞された管状に成形したものを用
いた。

【００７７】（実施例３）合流部の構成を図４および図
５に示す構造の流路変更手段とした以外は実施例１と同
様の流体供給装置を製造した。作動流体の供給時には、
コックを回転させ、水および酸素をそれぞれ０．５秒づ
つ交互に供給した。

【００７８】［実験１］実施例１、２および３の各流体
供給装置を用い、容器内の冷水（２０℃）を５０００ml
/minで供給するとともに、ボンベから酸素を３８００ml
/minで供給して、人工肺の各中空糸膜の内腔に酸素の気
泡を含む冷水を流した。また、これと同時に、人工肺の
血液流入口に３７℃の牛血を３８００ml/minで供給し
て、各中空糸膜同士の間隙等に牛血を流し、牛血の冷却
および酸素加、脱炭酸ガスを約１０分間継続して行っ
た。

【００７９】人工肺の血液流出口より回収された牛血の
温度および溶存酸素量を測定し、この測定データから人
工肺の熱交換能（熱交換係数）および酸素添加能を求め
た。その結果を下記表１に示す。

【００８０】［実験２］上記実験１の終了後、実施例
１、２および３の各流体供給装置に対し、容器内の冷水
（２０℃）を５０００ml/minで供給しつつ、ボンベから
の酸素の供給を停止して、人工肺の各中空糸膜の内腔に
冷水のみを流した。なお、実施例３の流体供給装置にお
いては、コックを図４に示す状態で固定した。また、こ
れと同時に、人工肺の血液流入口に実験１と同条件で牛
血を供給し、牛血の冷却を約１０分間継続して行った。

【００８１】人工肺の血液流出口より回収された牛血の
温度を測定し、この測定データから人工肺の熱交換能
（熱交換係数）を求めた。その結果を下記表１に示す。

【００８２】［実験３］上記実験２の終了後、実施例
１、２および３の各流体供給装置に対し、容器内の冷水
の供給を停止するとともに、ボンベから酸素を３８００
ml/minで供給して、人工肺の各中空糸膜の内腔に酸素の
みを流した。なお、実施例３の流体供給装置において
は、コックを図５に示す状態で固定した。また、これと
同時に、人工肺の血液流入口に実験１と同条件で牛血を
供給し、牛血の酸素加、脱炭酸ガスを約１０分間継続し
て行った。

【００８３】人工肺の血液流出口より回収された牛血の
溶存酸素量を測定し、この測定データから人工肺の酸素
添加能を求めた。その結果を下記表１に示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】なお、表１中の酸素添加能は、１分間当り
の、人工肺の通過前後における血液中の溶存酸素量の差
を示すものである。また、表１中の熱交換係数Ｋは、下
記数１の式で示されるものである。

【００８６】

【数１】

【００８７】上記表１の結果から明らかなように、実施
例１〜３の流体供給装置を用いた場合、いずれも、優れ
た熱交換能および酸素添加能が得られることが確認され
るとともに、冷水と酸素との供給パターンを変えた場合
でも、熱交換能および酸素添加能は、実用上問題を生じ
ない程度の範囲内の変化であることが確認された。

【００８８】［実験４］実施例１〜３の流体供給装置を
用い、容器内で４０℃に保持された温水を用いた以外は
上記実験１〜３と同様にして、牛血（２３℃）の加温お
よび酸素加、脱炭酸ガスを行った。

【００８９】これらの結果、実施例１〜３の流体供給装
置では、いずれも、上記表１と同様の熱交換能および酸
素添加能を示した。

【００９０】なお、上記各実施例では、本発明の流体供
給装置を中空糸膜型人工肺に作動流体を供給する場合に
ついて説明したが、これに限らず、ガス透過性の膜とし
て平膜を用いた人工肺に適用したものでもよい。

【００９１】また、本発明の流体供給装置は、人工肺に
作動流体を供給するものに限らず、熱交換機能およびガ
ス交換機能を備える熱およびガス交換器に作動流体を供
給するものであれば、いかなるものでもよく、その用途
も、医療用に限らず、例えば工業用であってもよい。

【００９２】さらに、本発明において、作動流体と熱交
換およびガス交換を行う流体は、血液に限らず、血漿の
ようなその他の体液や体液以外の液体、気体等いかなる
ものでもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の流体供給装
置によれば、１つの交換器で熱交換とガス交換とを行う
ことができ、熱交換能およびガス交換能も優れている。
従って、本発明の流体供給装置を熱交換器付人工肺への
作動流体の供給に用いた場合、人工肺を含む血液体外循
環回路の回路構成を簡素化することおよび回路中の血液
のプライミング量を減少させることができる。

【００９４】また、本発明の流体供給装置では、熱交換
とガス交換との比率を所望に設定すること、さらにはこ
の比率を変更することもできるので、状況に応じた最適
な条件を得ることができ、用途も拡大する。

【００９５】従って、本発明の流体供給装置を熱交換器
付人工肺への作動流体の供給に用いた場合、血液体外循
環回路全体または血液体外循環回路中から人工肺を交換
することなく、血液処理のパターンを変更すること、例
えばガス交換のみ、熱交換のみ、熱交換およびガス交換
の併用のうちの１つのパターンから他のパターンに変更
することが可能となる。その結果、血液体外循環回路や
回路中の人工肺等の交換のための手間と時間が省略さ
れ、より迅速な対応が可能となるとともに、回路中の血
液のプライミングの回数も必要最小限でよく、プライミ
ング量を減少させることができる。

【００９６】また、本発明の流体供給装置は、構成が簡
易であり、気体および液体を効率よく供給することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体供給装置の構成例を模式的に示す
回路構成図である。

【図２】本発明の流体供給装置における合流部の構成例
を示す断面図である。

【図３】本発明の流体供給装置における合流部の他の構
成例を示す断面図である。

【図４】本発明の流体供給装置における合流部の他の構
成例（液体供給時）を示す断面図である。

【図５】本発明の流体供給装置における合流部の他の構
成例（気体供給時）を示す断面図である。

【図６】人工肺の構成例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１流体供給装置２容器３温調手段３１加温装置３２冷却装置３３、３４伝熱管３５温度センサー３６制御手段４作動流体供給ライン５送液手段５１管体５２ポンプ６気体供給手段６１気体供給源６２管体６３バルブ７合流部７１管体７２チャンバー７３ノズル７４チャンバー７５多孔質体７６本体７７ａ、７７ｂ、７７ｃ分岐管７８コック７９流路８作動流体回収ライン８１管体８２気液分離槽８３蓋体８４脱気口８５管体１０熱交換器付人工肺１２ハウジング１３筒状本体１３０中央部１３１流入部１３２流出部１３３流路１３４血液流入口１３５血液流出口１４カバー部材１４１流入部１４２作動流体流入口１５カバー部材１５１流出部１５２作動流体流出口１６中空糸膜１７、１８隔壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換機能とガス交換機能とを兼ね備え
る熱およびガス交換器に作動流体を供給する流体供給装
置であって、熱交換を行うための液体を貯留する容器と、前記液体の
温度を調節する温調手段と、前記液体を送液する送液手
段と、ガス交換を行うための気体を供給する気体供給手
段と、前記液体と前記気体とが合流する合流部とを有
し、前記液体および前記気体の少なくとも一方を前記熱およ
びガス交換器に供給することを特徴とする流体供給装
置。