JPH07208896A - ポリオレフィン系熱交換用管状体 - Google Patents

ポリオレフィン系熱交換用管状体

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JPH07208896A
JPH07208896A JP6003297A JP329794A JPH07208896A JP H07208896 A JPH07208896 A JP H07208896A JP 6003297 A JP6003297 A JP 6003297A JP 329794 A JP329794 A JP 329794A JP H07208896 A JPH07208896 A JP H07208896A
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JP
Japan
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tubular body
organic polymer
thin film
film layer
heat exchange
Prior art date
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Pending
Application number
JP6003297A
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English (en)
Inventor
Mamiko Iwai
麻美子 岩井
Isamu Masuda
勇 増田
Kunio Misoo
久仁夫 三十尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、外表面に極性基を有する親水性有機重合体か
らなる薄膜層が複合化されてなるポリオレフィン系熱交
換用管状体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多管式熱交換器用の伝
熱チューブとして使用される熱交換器用管状体、殊に人
工肺などの人工臓器や、輸液・輸血時の液状体の温度調
節等の医療分野において補助装置として使用される新規
な熱交換用管状体に関する。
【0002】
【従来の技術】熱交換器は、高温流体から低温流体へ熱
を伝達する装置であり、種々のタイプのものが知られて
いるが、構造が簡略であること、伝熱効率に優れている
ことから多管式構造を有するものが多用されている。例
えば人工肺は、開心術における補助心肺装置、機能が低
下した肺の代替装置として使用されるものであるが、手
術時に体外に取り出された血液の温度を調節する必要が
あり、そのための手段として熱交換器を併用することが
必要不可欠である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来開発されてきた熱
交換器用管状体の素材としては、熱伝導率の良好な金属
が最も有効であり、かつ熱交換を行わしめる流体に対す
る耐蝕性に優れるステンレス製のものが用いられてき
た。ところが、ステンレスパイプを熱交換器中に設置す
る場合、ポッテイング樹脂を使用することが有効である
が、ステンレスパイプの硬度とポッテイング材の硬度の
差が大きすぎるため、ポッテイング部の端面加工が難し
く、パイプ端面に金属の鋭いエッジ面がでて、血球など
の粒子体を含む液体を処理する際には粒子体が破壊を受
けやすいことが問題となっている。
【0004】また細いパイプが使えないため単位容積当
りの伝熱面積が小さいという欠点もある。更にステンレ
スと複雑な組成の血液成分との反応性についても心配さ
れている。先に、本出願人は上記問題点を改良した有機
重合体を管状体に用いた熱交換器を提案した(特開昭6
1−83898号、特開昭62−26493号公報)。
【0005】有機重合体を管状体に使用した熱交換器
は、製作の容易さ、耐蝕性、軽量であるという点で従来
の金属性熱交換器に比べて優れており、広汎な分野での
利用が考えられている。然乍、熱交換器にポリエチレン
やポリプロピレンなどの管状体束を使用した場合、埋込
用樹脂(主にウレタン樹脂)との親和性が所望の程度よ
り低く、管状体と埋込用樹脂との界面に漏れを生じる可
能性があることがわかってきた。
【0006】この問題を解決するために、現状ではエッ
チング処理などの前処理工程が必要となっている。これ
に対して、特公表平2−504227号公報にみられる
ようにポリウレタン製管状体を使用した場合、埋込用ウ
レタン樹脂との親和性は良好となるが、前述のポリオレ
フィン系高分子材料に比べて高価であり、より実用性に
富んだ熱交換器の出現が望まれているところである。
【0007】特に、人口肺などに使用された場合は、加
熱流体が血液へ漏れるようなことは絶対にあってはなら
ないことであり、熱交換用管状体と埋込用樹脂との親和
性の程度は患者の生命にも関わる重大な問題であるとい
える。また、これらの人口臓器に使用する場合は全て使
い捨てとなるため、より安価な材料が望まれている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、外表面
に極性基を有する親水性有機重合体からなる薄膜層が複
合化されてなるポリオレフィン系熱交換用管状体にあ
る。
【0009】本発明の熱交換用管状体は、従来のポリオ
レフィン系熱交換用管状体の外表面に極性基を有する親
水性有機重合体からなる薄膜層を複合化することによ
り、管状体と埋込用樹脂との接着性を著しく向上させ
る。このことにより、従来実施していたエッチング処理
などの前処理工程が省略できるため加工が簡略化し、ま
た、管状体と埋込用樹脂との界面で生じていた漏れの危
険性がなくなるのである。
【0010】即ち、この熱交換器を血液処理等に使用し
た場合において、その機能性・信頼性は飛躍的に向上す
る。また、薄膜層の厚みは、管状体の肉厚に比べて極め
て小さいので、複合化することによる熱交換効率の低下
は、実質上起こり得ない。本発明の熱交換用管状体は、
必ずしもその断面形状が円形である必要はない。例え
ば、管状体の外側にフィンをつけることにより、管状体
束の均一分散性を向上させたり、断面方向の表面積を大
きくして熱交換効率をさらに向上させることもできる。
【0011】本発明の熱交換用管状体の熱交換効率を良
好ならしめるには、用いる管状体の外径を150〜10
00μmとするのが好ましい。単位容積当りの伝熱面積
を大きくするためには管状体の外径をできる限り細くす
ることが望ましいが、細くなればなるほど管状体の内径
も細くなり、管状体の内部を流れる加熱媒体又は被加熱
流体の流動抵抗が高くなる。前述のように管状体の外径
が150μm未満の場合には、管状体内部を流れる流体
の圧力損失が高くなりすぎるので適当ではなく、更に好
ましくは300〜800μmである。
【0012】一方、管状体の肉厚は、熱交換器が使用さ
れるときの外圧又は内圧によって座屈或は破裂しないよ
うな厚さであることが最低限必要とされる。然し、本発
明が意図するような利用分野についての熱交換器として
は、製品の検査時又は実際の使用時にかかる1.5〜3
kg/cm2 程度の最大外圧によって管状体が座屈或は
破裂しない肉厚であれば良く、かかる条件を満足させる
ためには、肉厚及び外径として、肉厚/外径比を0.0
5以上にすることが必要である。一方、0.2を越える
場合には、内径が過度に細くなり管状体内部を流れる流
体の流動抵抗が高くなったり、肉厚が過度に厚くなり管
状体の伝熱抵抗が高くなりすぎるような不都合が生じ
る。
【0013】また、極性基を有する親水性有機重合体か
らなる薄膜層は、埋込用樹脂との接着性が発現する必要
最小限の厚みで良い。厚すぎると熱交換効率の低下を引
き起こすばかりでなく、親水性有機重合体はポリオレフ
ィン系高分子化合物に比べて高価なため、製造コストも
高くなる。従って、薄膜層の厚みは0.01〜20μm
が好ましい。
【0014】本発明の管状体の材質は、管状体、即ち中
空管或は中空糸に賦形できる有機重合体であればいかな
るものでも良いが、血液の熱交換手段として用いる場合
安全性・信頼性を確保できる材料として、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ4−メチルペンテン−1など
のポリオレフィン系高分子化合物が好ましい。
【0015】薄膜層の材質も上記の管状体に複合化しう
る親水性有機重合体であればいかなるものでも良いが、
本発明が意図するような利用分野においては、血液適合
性に優れたポリウレタン、エチレン/ビニルアルコール
系共重合体、ポリアミド樹脂が好ましい。特に、ポリオ
レフィン層と親水性有機重合体からなる薄膜層の接着性
を強固なものにするためには、エチレン/ビニルアルコ
ール系共重合体を用いるのが最も好ましい。
【0016】この場合、ポリオレフィン層と埋込用樹脂
の両者に対する接着性を満足させる組成として、エチレ
ン含量20mol%以上が好ましく、さらに好ましくは
20〜60mol%である。また、ポリオレフィンと親
水性有機重合体との間に両者の親和性を向上させる官能
基を有する接着性ポリオレフィン樹脂を複合化した3層
構造にしてもかまわない。
【0017】本発明の熱交換用管状体の製造方法は特に
限定されるものではないが、工程が簡便で、製造コスト
が安価である溶融賦形による複合紡糸法が最も好まし
い。具体的には、溶融賦形可能なポリオレフィン系高分
子化合物と親水性有機重合体を溶融し、同心円状に配置
された二つの円管状の吐出口を有する中空糸製造用ノズ
ルの各々の吐出口に供給し溶融紡糸することにより、本
発明の複合化ポリオレフィン系管状体を得ることができ
る。然も溶融賦形法を採用することで、溶媒等を使用し
ないクリーンな管状体の供給が可能であり、また外径を
巻取速度により自由にコントロールすることも可能であ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明の目的は、従来のポリオレフィン
系熱交換用管状体の外表面に極性基を有する親水性有機
重合体からなる薄膜層を複合化することにより、管状体
と埋込用樹脂との接着性を著しく向上させることにあ
る。このことにより、従来実施していたエッチング処理
などの前処理工程が省略できるため加工が簡略化し、ま
た、管状体と埋込用樹脂との界面で生じていた漏れの危
険性もなくなるのである。
【0019】即ち、この熱交換器を血液処理等に使用し
た場合、加熱流体が血液へ漏れるようなことはなく、そ
の機能性・信頼性は飛躍的に向上する。また、薄膜層の
厚みは、管状体の肉厚に比べて極めて小さいので、複合
化することによる熱交換効率の低下もなく、ディスポー
ザブル品として使用する分野においても安価に供給する
ことが可能である。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。 実施例1 密度0.921g/cm3 、MI値1.5、融点134
℃の低密度ポリエチレン(昭和電工(株)製、ショウレ
ックスM113)と密度1.14g/cm3 、MI値
3.5、融点164℃、エチレン含量44mol%のエ
チレン/ビニルアルコール系共重合体(日本合成化学工
業(株)、ソアノールAT4403)を同心円状に配置
された二つの円管状の吐出口を有する中空糸製造用ノズ
ルを用いて、内側の吐出口から低密度ポリエチレンを吐
出量13.0g/min、外側の吐出口からエチレン/
ビニルアルコール共重合体を吐出量2.0g/minに
てそれぞれ吐出し、吐出温度200℃、巻取り速度20
0m/minで巻き取り、外径450μm、肉厚65μ
m、薄膜層厚10μmの管状体を得た。
【0021】該管状体200本をポリカーボネート製パ
イプに充填密度40%になるように充填し、これらの管
状体の両端を開口状態を保ちつつ各々15mmの厚さで
ポリウレタン樹脂により接着したモジュールを作製し
た。本モジュールを用いて接着耐久試験を50℃×3.
5kg/cm2 ×10秒(ON→OFF)のサイクルに
て実施したところ20000回まで繰り返しても管状体
のポッテイング部における漏れは認められなかった。
【0022】比較例1 実施例1で用いた密度0.921g/cm3 、MI値
1.5、融点134℃の低密度ポリエチレン(昭和電工
(株)製、ショウレックスM113)を、中空糸製造用
ノズルを用いて、吐出量15.0g/min、吐出温度
200℃で吐出し、200m/minの巻取り速度で巻
取り、外径460μm、肉厚75μm、のポリエチレン
単独の管状体を得た。該管状体200本をポリカーボネ
ート製パイプに充填密度40%になるように充填し、こ
れらの中空糸の両端を開口状態を保ちつつ各々15mm
の厚さで実施例1で用いたポリウレタン樹脂により接着
したモジュールを作製した。本モジュールを用いて接着
耐久試験を50℃×3.5kg/cm2 ×10秒(ON
→OFF)のサイクルにて実施したところ、5000回
で管状体のポッテイング界面より漏れが発生した。
【0023】実施例2 密度0.921g/cm3 、MI値1.5、融点134
℃の低密度ポリエチレン(昭和電工(株)製、ショウレ
ックスM113)と密度1.19g/cm3 、MI値
3.2、融点183℃、エチレン含量32mol%のエ
チレン/ビニルアルコール系共重合体(日本合成化学工
業(株)、ソアノールDC3203)を同心円状に配置
された二つの円管状の吐出口を有する中空糸製造用ノズ
ルを用いて、内側の吐出口から前記低密度ポリエチレン
を吐出量15.0g/min、外側の吐出口から前記エ
チレン/ビニルアルコール共重合体を吐出量1.0g/
minにてそれぞれ吐出し、吐出温度220℃、巻取り
速度200m/minで巻き取り、外径470μm、肉
厚73μm、薄膜層厚5μmの管状体を得た。該管状体
200本を用いて、実施例1と同様の方法で接着耐久試
験を行ったところ20000回以上の耐久性能を得た。
【0024】さらに、該管状体1500本を直径36m
m、長さ130mmの円筒状の容器の中に充填し、管状
体の両端を開口状態を保ちつつ各々15mmの厚さでポ
リウレタン接着剤により液密となるように接着し、円筒
状の熱交換器を製作した。この熱交換器について、管状
体の外側に血液を、内側に温水を流し熱交換試験を実施
した。血液流量6.0l/min、温水流量10.0l
/minの条件で、血液入側温度15℃、温水入側温度
40℃としたときの下記式で定義される熱交換効率Eを
測定したところ、0.80であった。
【0025】また、血液側の圧力損失は15mmHg、
温水側の圧力損失は0.22kg/cm2 であった。こ
こで、比較例1に記載したポリエチレン単独の管状体を
用いて同様の熱交換器を作製し、熱交換試験を実施した
ところ、熱交換効率E=0.81であり、複合化したこ
とによる熱交換効率の低下はみられなかった。
【0026】E=(TBO−TBI)/(TWI−TBI) E:熱交換効率 TBI:血液入側温度 TBO:血液出側温度 TWI:温水入側温度
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】即ち、この熱交換器を血液処理等に使用し
た場合において、その機能性・信頼性は飛躍的に向上す
る。また、薄膜層の厚みは、管状体の肉厚に比べて極め
て小さいので、複合化することによる熱交換効率の低下
は、実質上起こり得ない。本発明の熱交換用管状体は、
必ずしもその断面形状が円形である必要はない。例え
ば、管状体の外側にフィンをつけることにより、管状体
束の均一分散性を向上させたり、断面方向の表面積を大
きくして熱交換効率をさらに向上させることもできる。
また、本発明の管状体を横糸に用いて、縦糸で簾状に織
編した管状体シートを熱交換器に使用すれば、必要量の
管状体を束ねただけの従来タイプの熱交換器に比べ、更
なる熱交換効率の向上が期待できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外表面に極性基を有する親水性有機重合
    体からなる薄膜層が複合化されてなるポリオレフィン系
    熱交換用管状体。
  2. 【請求項2】 外径が150〜1000μm、肉厚/外
    径比が0.05〜0.2、極性基を有する親水性有機重
    合体からなる薄膜層の厚みが0.01〜20μmである
    請求項1記載の管状体。
  3. 【請求項3】 極性基を有する親水性有機重合体がエチ
    レン含量20mol%以上のエチレン/ビニルアルコー
    ル系共重合体である請求項1又は2記載の管状体。
JP6003297A 1994-01-17 1994-01-17 ポリオレフィン系熱交換用管状体 Pending JPH07208896A (ja)

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JP6003297A JPH07208896A (ja) 1994-01-17 1994-01-17 ポリオレフィン系熱交換用管状体

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JP6003297A JPH07208896A (ja) 1994-01-17 1994-01-17 ポリオレフィン系熱交換用管状体

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JP (1) JPH07208896A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502596A (ja) * 1999-06-10 2003-01-21 エウロコンドッテ エス.ピ.ア. 強化フレキシブルホースとその製造方法
JP2010223576A (ja) * 2009-02-26 2010-10-07 Toray Ind Inc 中空糸膜型熱交換器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502596A (ja) * 1999-06-10 2003-01-21 エウロコンドッテ エス.ピ.ア. 強化フレキシブルホースとその製造方法
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