JPS5843105B2 - 体外血液回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 体外循環は数年間手術室における常用の方法でありかつ
常用の方法であった。

体外血液回路における重要なコンポーネントは、外科的
過程に先立ちかつ外科的過程の間に血液の温度を低くし
、かつそのあと続いて血液を正常な体温に再び温めるよ
うに用いられる熱交換器である。

冷却された血液は患者の酸素消費を実質的に減少させる
冷却法を引き起こす。

刊行された文献は、患者の酸素要求が３０℃で約１／２
、２５℃で１７３．２０℃で１１５に減少されるとい
うことを示している。

軽い（３３°〜３５℃）、中程度（２６°〜３２℃）、
および深い（２０℃およびそれ以下）冷却法が治療実務
において普通に用いられている。

冷却法は、環流を阻止または減少する必要がある手術過
程の間に、腎臓、心臓、脳および肝臓を含む生命中枢器
官を保護するように用いられる。

熱交換器のための多数の異なる構造的形状が、熱転送流
体（典型的には水）が循環される中空の金属コイル、円
筒およびプレートを含む体外血液回路に用いられている
。

体外循環に用いられる多数の異なる形式の熱交換器の調
査が、ＰｉｅｒｒｅＭ、 Ｇａｌ １ｅｔｔｉ、 Ｍ、
Ｄ、などによる「心臓−肺バイパス」と題名が付けら
れた本の１６５頁ないし１７０頁に含まれている。

過去に用いられていた複数個の異なる形式の熱交換話形
状にもかかわらず、使用するのが簡単でかつしかも自由
に使用できるものとして製造されるのに充分安価である
安全な非常に効率的な熱交換器設計の必要比が残る。

このように、血液への熱転送流体の漏れが例もないこと
が重要である。

この流体は典型的には、手術室に配置される垂直固定物
から流れる循環水である。

臨床的バイパス手術のために今日一般に用いられている
熱交換器のあるものは上限圧力の制限を有し、それは病
院の手術室において得られる水圧よりもときどき低いも
のとなる。

熱交換器に関係する人は、それゆえに、そのような熱交
換器を介して水圧の全ての力を決して与えないように非
常に注意しなければならない。

この予防策を取らないと、または水圧の予期しない増加
によって、熱交換器内の破裂が生じその結果血液酸素供
給器を介して流れる血液の汚染を生じる。

冷却法を引き起こすように温度を低くしなければならな
い時間を最小に減じ、かつしたがって血液温度を常温に
上昇させる目的で、熱交換器は高パフォーマンスファク
タを有することもまた重要である。

現在使用されている任意のバブル型酸素供給器に患者を
ほんの数時間連結すると、血液の生理学的機能低下が生
じる。

それゆえに、血液を冷却しかつ再び温めるのに節約され
る時間は患者の直接的な利益であり、かつまたもし必要
であれば外科的方法を行なうのに付加的な時間を外科医
に与える。

発明の概要 この発明は金属管によって形成される体外血液回路のた
めの熱交換器に関するものであり、前記金属管は、実質
的に連続的ならせん状みぞを与える長さに泊って１個ま
たはそれ以上の一体的な、実質的に連続的な中空のらせ
ん状リブを有する。

この管は順次全体のらせん状形状に形成されかつらせん
状に形成された管内に延びる内部円柱と外部円筒外殻と
の間に設けられる。

柱および外殻の双方は、リブの周辺部が、柱の外壁およ
び円筒外殻の内壁に接触しまたは密に隣接するように大
きさがとられている。

この形式の熱交換エレメントを用いる血液の温度を調節
するために用いられる方法は、管および中空リブを介し
て熱転送流体を流過させ、かつらせん状にリブが設けら
れた管の外面を越えて逆流方向に血液を流通させること
を含む。

リブおよび円筒とチャンバとの接触面の結合は、らせん
状みぞによって設けられる制限された領域および延長さ
れた長さの経路内に血液の流れを実質的に規定する。

この発明の熱交換器はいくつかの重要な利点を享受する
。

このように、そのパフォーマンスファクタは、血液の長
い滞在時間、熱交換器の高伝導性、逆流動作、およびリ
ブが設けられた管を流れる熱転送流体の高流速によって
、非常に高い。

この発明にしたがって構成される熱交換器は開業心臓外
科医院および体外循環を用いる他の工程において常用す
るのに必要な信頼性を有する。

金属熱転送流体管は一体的な部材であり、それは、血液
チャンバに組み立てる前および後の両方において、手術
室環境において遭遇されるものよりも実質的に高い流体
圧のもとに完全に漏れのための検査が為される。

熱交換管の一体的な性質はまた、管の両端のみが血液を
運ぶチャンバの壁を通過するという点に重要な利点を与
え、したがって封止的に密封されなければならないチャ
ンバにおける開口の数を最小にする。

さらに、何の接続も血液チャンバ内の管へ為されなけれ
ばならないことはない、なぜならば熱転送流体入口およ
び熱転送流体出口がチャンバから外へ延びる管の両端に
よって設けられているからである。

熱交換器管および流体供給導管の接続における任意の漏
れは単に水または血液チャンバの外の他の熱転送流体を
漏洩させるだけである。

らせん状にリブが設けられた熱交換器管は血液酸素供給
器から離れて血液チャンバ内に設けられまたは血液酸素
供給器と一体的に併合され、たとえば、血液−酸素混合
チャンバ内の静脈側においてまたは泡消しチャンバ内の
出口側において設けられる。

以下に説明する実施例において、熱交換器は泡酸素供給
器の混合チャンバ内に併存され、限られた断面領域の長
い径路を介して流れる血液および血液泡沫の流れが血液
−気体転送工程に寄与する。

この発明の熱交換器は、使用後の処理がされるように材
料および製造価格によって充分に経済的であり、したが
って病院における殺菌の問題および価格の面を回避する
ことができる。

さらに、この発明にしたがって構成される熱交換器は、
生物学的にも不活性でありかつ人間の血液と相容性を有
する。

第１図および第２図の実施例の詳細な説明第１図および
第２図を参照して、血液酸素供給器１０がこの発明に従
がう熱交換器を併有して示される。

第３図、第４図、第７図、第８図、第９ａ図および第９
ｂ図で後述されかつ示される他の実権例と同様に、この
第１の実権例において、血液酸素供給器１０がこの発明
に従がって構成されて示され、それは血液酸素供給器と
名称付けられてかつこの発明の譲受人であるシリイ・ラ
ボラトリーズ・インコーホレーテッドに譲渡されたロバ
ート・マーク・カーチスによって１９７６年２月３日に
出願されたアメリカ合衆国特許出願番号第６５５，０３
９号に開示される。

泡酸素供給チャンバ１１は円筒外殻１２によって形成さ
れ、その外殻１２は多柱エンドキャップ１３によって閉
成されている下端を有する。

エンドキャップ１３の外壁には１またはそれ以上の血液
入口が形成され、そのような１つの入口１４は可撓性静
脈血液導管１５によって体外血液回路へ連結される。

酸素入口２０がキャップ１３の中央においてかつその壁
を介して延びており、その入口２０は町撓注酸素ライン
２２へ取り付けるために外方へ延びるうねが付いたコネ
クタ２１を官む。

入口２０へ入る酸素は散布器（ｓｐａｒｇｅｒ ） ２
３によって複数個の酸素泡を形成するようにされる。

これらの泡は、エンドキャップ１３によって形成される
環状のトラフ２４に入る静脈血を流れかつ血液および酸
素混合物は３次元の、すき間のある細胞状混合材料２５
を介して上方へ流れ、前記混合材料２５は１対の環状保
持リング２６および２７によって室１１内で、散布器２
３の上に支持される。

混合材料２５は、環状保持リング２６および２７間の円
筒外殻１２内に断面空間を完全に充満するように円筒と
して形成される。

柱３０は直立の円筒外殻１２内に同軸的に設けられかつ
環状保持リング２７の一体的交差留め金として形式され
る水平ロンド２９によって支持される。

柱３０の両端はキャップ３１によって封止的に密封され
る。

チャンバ１１の上端は開かれる。

液体血液および血液泡沫の態様で動脈血化された血液は
この開口を介して上昇しかつ偏平カバープレート３６に
固定される一般に半円筒外殻３５によって形成される通
路３３内に曾まれる。

前述の、同時係属中のロバート・エム・カーチスの出願
に説明されるように、通路３３は泡消しチャンバ３７へ
続き、そこでは泡沫が崩壊されかつ動脈血化された全血
液が集められかつ体外血液回路へ戻される。

熱交換器は１対のらせん状にリブが設けられた熱転送流
体管３９および４１を含む。

図示のように、これらの管の上の中空のリブ４３は３重
のらせん形態を有しかつ連続的に連なるらせん状みぞ４
５を提供する。

これらのらせん状にリブが設けられた管３９は金属の薄
い壁の管から有利に構成される。

そのようならせん状にリブが設けられた管を製造するた
めの方法および装置はアメリカ合衆国特許番号第Ｅ（Ｅ
２４，７８３号および３．０１５，３５５号に述べられ
る。

ポリウレタンの薄いコーティングで形式されかつしたが
って外部に被われたアルミニウム管が、比較的安く、信
頼性がありかつ非常に効率的な熱交換器エレメントを提
供する。

ポリウレタンフィルムコーティングは人間の血液と相客
することができ、このコーティングは粉末として電解的
に有利に与えられかつしたがって加熱されて、アルミニ
ウム管の外面上に非常に硬い、永久的なコーティングを
与える。

ステンレス鋼もまた用いられかつそれは血液相容性のた
めの何のコーティングをも必要としない利点を有し、し
かしまたある固有の不利益をも有する。

このように、この金属は熱の実質的に乏しい導体であり
かつアルミニウムよりも多少高価である。

第１図および第２図に示されるように、らせん状にリブ
が設けられた管３９および４１はらせん形態に形成され
かつ中央の柱３０および外殻１２の内壁間に設けられ、
そのためリブの周辺部分は柱３０の外向および泡酸素チ
ャンバ１１の内壁５１が密に隣接しかつ有利に接触する
。

それぞれの管３９および４１の各々の端部は封止的に密
封された開口５３および５５を通過し、それらの開口５
３および５５はチャンバ１１の底部に形成され、かつ管
の対向端は円筒外殻３５に形成される封止的に密封され
た開口５７および５９を介して延びる。

ウレタンにかわは、ポリウレタンコーティングした管の
外面と、ポリ炭酸塩プラスチックから形成されるチャン
バ１１および外殻３５との間の効果的な密封剤を提供す
る。

外殻１２はポリ炭酸塩プラスチックから有利に押し出し
成形されかつ長手スリット（図示せず）を含み、そのた
め外殻はらせん状にリブが設けられた管３９および４１
を受けるように製造されている間に広げられる。

これらの管および内部柱３０が適当な位置に設けられた
後、外殻のスリット端縁が二塩化エチレンによって結合
される。

可撓性導管６１および６３は、所望の温度で、圧力下に
熱転送流体、典型的には水、を供給するための管３９お
よび４１の上端ヘクランプされる。

リブが設けられた管３９および４１の下端は町撓注導管
６５および６７を介してドレンへ連結される。

この態様で、熱交換流体の流れが酸素供給器チャンバ１
１内の血液の流れのそれに抗して、逆流形式の熱交換器
を作る。

第１図および第２図の実施例は以下に述べる他の実施例
と協働して多くの特徴および利点を有するので、そのよ
うな特徴および利点が以下に詳細に説明される。

第１図および第２図の実施例の主な区別のできる特徴は
２重の熱交換器管３９および４１を使用していることで
ある。

熱交換器の熱転送パフォーマンスは熱転送流体の流速に
関連する。

後述の実施例に示される１個の管熱交換器が時日を定め
るように検査されるあらゆる手術室環境において最も満
足のできる作業を有するということが知られているけれ
ども、第１図および第２図の２重の管の実施例は、もし
も熱転送流体の非常に低い流速のみが体外方法の間に利
用することができるならば特に有益である。

第３図および第４図の好ましい実施例の詳細な説明 この発明による一体的な熱交換器を併有する血液酸素供
給器の好ましい実症例は第３図および第４図に示される
。

この実施例において、血液酸素供給チャンバ７０は１対
の適当に合わさっているプラスチック外殻７１および７
３によって形成され、その各々は偏平な周辺フランジ７
５および７７を含み、それらのフランジ７５および７７
は完全な円筒外殻８０を形成するように結合される。

外殻の半分７１および７３はポリ炭酸塩プラスチックを
真空形成または射出成形することによって有利に形成さ
れる。

円筒外殻８０は上部側部開口８１および下部側部開口８
３を含み、その各々は一体的に外方へ延びる円筒ボス８
５を有し、そのボス８５は１個のらせん状にリブが設け
られた熱転送流体管８７のそれぞれの端部に延びる。

これらの延長円筒ボス８５の内壁および熱交換管８７の
隣接外面は、封止的な密封を生じるように結合される。

二塩化エチレンはポリ炭酸塩プラスチックから成る外殻
半分の間で優れた結合を形成する。

第３図および第４図に示される構成の特別な利点は、加
熱コイル８７が室７０内に容易に組み立てられるという
ことである。

リブが設けられた管８７がらせん状の形態に形成される
とき、それは開くような傾向を有し、それによって第１
図および第２図の１２で示されるような単一の円筒外殻
に設けられるとき室７０の内壁および柱９０の外壁に、
ある量の摺動摩擦接触を生じる。

第３図および第４図の実施例では、内部柱９０が、らせ
ん状に形成されたリブが設けられた管８７内に挿入され
、かつ両部材が外殻の半分７３に配置され、そのため熱
交換器８７の両端は開口８１および８３を介して延びる
。

適当に合わさっている外殻の半分７１が、熱交換器管８
７および結合された合わさっているフランジ７５および
７７上に配置されて、完全に密封された円筒外殻ユニッ
ト８０を提供する。

前述の実症例のように、管８７のリブ９１の周辺部分が
室７０の内壁と柱９０の外壁との両方に有利に接触する
。

プラスチックロッド９３または他の便宜的な手段が外殻
の半分７１および７３の一方または双方の対向する部分
に固定されて予め定められる位置に内部柱９０を支持す
る。

合わさっている外殻７１および７３が、円筒フランジ９
９および１０１を有するそれぞれの開口９５および９７
を形成するようにそれらの底部および頂部において首の
ようにされている。

フランジ１０１が、底部の円筒部材１０３および頂部の
円筒部材１０５のそれぞれの外形とこじんまりとつがわ
せる。

図示のように、小さな環状みぞ１０７がフランジ９９お
よび１０１の各々に形成されて付加的な量の結合材料を
適合させて血液チャンバ８０および円筒１０３および１
０５の間に封止的な密封を与える。

立体的な、すき間のある細胞状混合材料１０９が１対の
環状リング１１１および１１３によって円筒１０３内に
支持され、前記リング１１１および１１３は円筒１０３
の内壁へ取り付けられる。

この混合材料は混合材料の長さに泊ってチャンバ１１５
の断面内部を完全に充満する。

エンドキャップ１１７が円筒１０３の底部に固定されか
つその底部を閉じる。

このキャップは１またはそれ以上の血液入口を含み、１
つのそのような入口１１９は可撓性の静脈血導管１２１
によって体外血液回路に連結される。

可撓性酸素ライン１２５へ取り付けられる酸素人口１２
３はキャップ１１７の中央においてかつその壁を介して
延びる。

入口１２３に入る酸素は散布器１２７によって複数個の
酸素泡を形成するようにされる。

これらの泡は、エンドキャップ１１７によって形成され
る環状トラフ１２９に入る静脈血を介して流れる。

上部円筒１０５が偏平カバープレート１３３に形成され
る開口１３１内に固定される。

動脈血化された全血液はこの開口を介して上昇しかつ円
筒外殻３５によって形成される通路内に含まれ、その外
殻３５を介して前述のロバート・エム・カーチスの同時
係属中の出願に述べられるように、泡消しチャンバ３７
へ通される。

第５図、第６図および第７図の実施例の詳細な説明 この発明が血液酸素供給器と一体するものとして上述さ
れたけれども、この発明の熱交換器は体外血液回路にお
ける他のところへ用いられるように分離ユニットに併合
される。

第５図、第６図および第７図を参照して、同じ形式のら
せん状にリブが設けられた熱転送流体管１３５が内部円
筒柱１３７の間にかつ円筒室１３９内にらせん状形態に
設けられる。

有利に、リブの周辺部分が中央に配置された柱１３７の
外側およびチャンバ１３９の内壁に接触する。

第１図および第２図の実権例を参照して上述したように
、円筒１４５はその長さに沿って有利にスリットが設け
られて熱転送流体管の挿入を容易にし、その後でスリッ
トの両端縁が結合される。

それぞれのエンドキャップ１４１および１４３が円筒１
４５の両端で固定され、側部開口を有する各々は、熱交
換器管１３５の一端を通過する一体的な外方へ延びる円
筒ボス１４７および１４９を有する。

適当な封止的密封が熱転送流体管１３５の外壁１５１の
その部分およびボス１４７および１４９の内壁の間に形
成されて、何らかの血液の漏れを防止する。

典型的には、ウレタンにかわのような適当な粘着剤が用
いられて、ポリ炭酸塩プラスチックから形成される管１
４５ならびにエンドキャップ１４１および１４３の間の
結合を形成する。

エンドキャップ部材１４１および１４３は各々らせん状
に形成される熱交換管１３５と同心の中央開口１５３お
よび１５５を有する。

そのような開口の各々において、入口部材１５７が設け
られ、その部材１５７は、熱交換器から外方へ延びるう
ねが設けられたコネクタ部分１５９と、熱交換器へ入る
ように内方へ延びる４個の支持ロッド１６１と、血液が
熱交換器へ入りかつ熱交換器から出ていくように通過す
る通過導管１６３とを有する。

第５図に示されるように、４個のロッド１６１は中央に
配置された柱１３７の周辺端表面１６７と接触して、エ
ンドキャップ１４１および１４３から等距離の端部を保
持する。

使用に際して、可撓注水導管１６９および１７１は、図
示のように、リブが設けられた熱転送導体管１３５の延
長端部１７３へ取り付けられ、導管１７１は圧力下の熱
転送流体の適当なソースへ連結される。

血液の逆流が、うねが設けられたコネクタ１５９へ取り
付けられる可撓性導管１７２を介して熱交換器へ導き入
れられる。

冷却されまたは加熱された血液が、熱交換器から入口部
材１５７を介して、うねが設けられたコネクタ１５９へ
取り付けられる可撓性導管１７４へ流れる。

第８図、第９ａ図および第９ｂ図の実症例の詳細な説明 この発明による一体的な熱交換器を併有する血液酸素供
給器のもう１つの実施例が第８図、第９ａ図および第９
ｂ図に示される。

この実施例において、泡酸素供給器室１７５が円筒外殻
１７７によって形成され、この外殻１７７はエンドキャ
ップ１７９によって閉鎖される下端を有し、エンドキャ
ップ１７９は側部開口１８１を有し、さらにこのキャッ
プ１７９は、その外側の壁に形成される、一体的に取り
付けられた、外方へ延びる円筒ボス１８３と、中央開口
１８９を囲む円筒フランジ１８７を含むその下端に首の
ように形成された部分１８５とを有する。

エンドキャップ１７９のこの円筒フランジ１８７の内径
は、円筒１９１の外径とうまく嵌合し得るような大きさ
にされており、かつ２塩化エチレンのような適当な材料
で固着される。

立体的な、すき間のある細胞状混合材料１９３が、その
下側の環状リング１９５とその上面のリング１９７によ
って円筒１９１内に支持される。

図示のように、材料１９３は混合材料の長さにそって円
筒１９１の断面内部を完全に充満する。

円筒１９１の底部は複数個のボートを有するエンドキャ
ップ１９９によって閉鎖される。

１またはそれ以上の血液入口がエンドキャップ１９９の
外壁に形成され、１つのそのような入口２０１が可撓性
静脈血導管２０２によって体外血液回路へ連結される。

酸素入口２０３がキャップ１９９の中央においてかつそ
の壁を介して延びる。

酸素ライン２０５を介して入口２０３へ入る酸素は散布
器２０７によって複数個の酸素泡を形成するようにされ
る。

これらの泡はエンドキャップ１９９によって形成される
環状トラフ２０９に入る静脈血を介して流れかつ血液お
よび酸素の混合物は３次元の、すき間のある細胞状混合
材料１９３を介して上方へ流れ、その材料１９３は円筒
１９１内で散布器２０７の上に支持される。

直立の柱２１１が、円筒１９１の頂部表面に形成される
適当な半円スロット２１５内に支持される水平ロッド２
１３によって直立円筒外殻１７７内に同軸的に設けられ
る。

柱２１１は中空の円筒部材２１７によって有利に形成さ
れ、その部材２１７の両端は円盤２１９によって密封さ
れており、その円盤の１つが下端に示される。

円筒外殻１７７の頂部は同様なエンドキャップ１８０に
よって閉じられており、そのエンドキャップ１８０は側
部開口１８２を有し、このキャップ１８０は、一体的に
取り付けられ、外方へ延びる円筒ボス１８４と、中央開
口を囲む首状にフランジがつけられた部分１８６とを有
する。

フランジ１８６の内壁は、偏平カバープレート２２３に
順次取り付けられる円筒部材２２１の外壁を係合させる
。

第１図、第２図、第３図および第４図の前の実施例にあ
るように、一般的に半分の円筒外殻３５がカバープレー
ト２２３の頂部表面に固定されて液体血液および血液泡
沫を泡消しチャンバ３７へ向ける。

らせん状にリブが設けられた熱転送流体管２２５は、ら
せん状形態に形成されかつ中央柱２１１および円筒チャ
ンバ１７７の内壁の間の空間に設けられて、そのため管
２２５のリブ２２７の周辺部分が柱２１１の外壁および
チャンバ１７７の内壁に接触しまたはこれらに非常に密
に隣接する。

第８図の形体は中央に配置された柱２１１とともにらせ
ん状にリブが設けられた管２２５を円筒外殻１７７へ挿
入することによって都合よく組み立てられる。

第１図、第２図、第５図、第６図および第７図の実施例
を参照して上述したように、外殻１７７はその長さに泊
って有利にスリットが設けられており、熱転送流体管２
２５の挿入を容易にし、そのあとでスリットの両端縁が
結合される。

図示のようにそれぞれの熱交換器の両端は外殻１７７の
上および下へ延びる。

これらの両端は上部および下部エンドキャップ１７９お
よび１８０に形成されるそれぞれの開口１８１および１
８２へ挿入される。

この構造の特定的な利点は第９ａ図および第９ｂ図に示
される。

らせん状に形成された管２２５がチャンバ１７７内に挿
入されたあと、管２２５は、特定セットの仕様に適合し
て製造されるときでさえ、同一のらせん状形体を常に最
終的に与えることはないということがみられる。

特に、上述されたように、第９ａ図に示される平行軸に
泊って管の両端を配向させるのが難しいように、はどく
傾向がらせん状に形成された管２２５の方にある。

図示の実施例において、上部および下部エンドキャップ
１７９および１８０は第９ｂ図に示される非平行軸に泊
って配向されて、特定の熱交換器コイル２２５がチャン
バ１７７内に挿入されるときに受けるいかなる配向にも
適合する。

発明の利点の詳細な説明 この発明に従って構成される熱交換器は体外血液回路に
用いるための重要な利点を提供する。

１つのそのような利点は、血液から熱転送流体への熱の
高効率的な転送である。

これは実質的に重要なものである、なぜならば患者の血
液が冷却されかつ再び温められるのが早ければ早いほど
、患者がバイパス体外血液回路へ連結されなければなら
ない時間が短いからである。

熱交換器の効率が以下の式に従ってパフォーマンスファ
クタＰ／Ｆとして一般に表わされる。

この発明に従って構成されかつ第３図、第４図、第８図
、第９ａ図および第９ｂ図の実施例にあるように血液酸
素供給器内に一体的に構成される熱交換器は、毎分２リ
ツトルの血液の流れに対して０．７またはそれよりも高
いパフォーマンスファクタを有しかつ毎分６リツトルの
血液の流れに対して０．４７またはそれよりも高いパフ
ォーマンスファクタを有する。

多数のファクタがこの発明のすぐれた熱転送効率に寄与
しかつ以下のものを含む。

（１）熱転送流体管および血液チャンバの隣接の内面お
よび外面壁のみぞの結合は、複数個の連続的な、制限さ
れた領域流路を与え、その流路は実質的に均一な流れイ
ンピーダンスを血液および血液泡沫へ提供する。

その結果、血液および血液泡沫は熱交換器内に長い滞在
時間を有する。

さらに、この構造は、血液に対する熱転送を妨げかつ生
理学的観点からも望まれるべきではない、澱み領域の発
生を回避する。

第３図、第４図、第５図および第９図を実施例のときに
日時を合わすようにして行われたテストにおいて、血液
および血液泡沫はこれらの限られた流路を介して一定の
循環であるように観察された。

よどみの領域が伺ら明らかでなかった。

さらに、血液および血液泡沫の実質部は熱交換器管のま
わりのらせん状経路に実際に従うように思われ、その熱
交換器管はみぞの３重のらせん状パターンによって規定
され、（血液チャンバおよび熱転送流体管の長さよりも
かなり長い径路）、このように熱交換器管と広範囲に亘
る接触および長い滞在時間を達成する。

（２）熱交換流体管の広範囲に亘るらせん状中空リブは
実質的な面領域を与え、熱を熱転送流体から血液および
血液泡沫へ転送する。

上述の実症例に用いられた管は典型的には３００平方イ
ンチ（１９３５，５ｉ）のオーダの外部表面領域を有す
る。

（３）熱交換器管を流過する流体の方向はいずれかの方
向にあるかもしれないけれども、熱転送パフォーマンス
は逆流交換器として作動することによって最適ｆヒされ
、すなわち、上述の態様において血液および熱転送流体
が概して反対方向に流れる。

（４）らせん状にリブが設けられた管の壁の厚さは、そ
の熱転送特性をさらに改良するように、比較的薄く、た
とえば０．０１６インチ（０，４０６４關）である。

コーティングされたアルミニウム管は高い熱伝導性を有
し、それにもかかわらずポリウレタンコーティングが、
約１５パーセントだけアルミニウム管の熱伝導性を減少
する。

（５）らせん状にリブが設けられた熱交換器管は充分に
大きな内径、たとえば０．５インチ（１，２７ｃｒｒＬ
）を有し、熱転送流体の流れの高い速さ、たとえば水を
毎分２１リツトルのような速さを与える。

高効率的熱交換器を提供するのに加えて、血液チャンバ
の内壁面および外壁面と結合してらせん状にリブが設け
られた熱交換器管は酸素供給工程に寄与することが知ら
れていた。

このように、血液および血液泡沫混合物が第１図、第２
図、第３図、第４図、第８図、第９ａ図および第９ｂ図
の実施例において３次元の混合材料の上端から抜は出し
、限られた断面領域の長い径路によって血液へ付加的な
酸素を転送しかつ血液から二酸化炭素を除去するように
され、前記限られた断面領域を介して血液および血液泡
沫が熱交換器を通過する。

日時を定めて行われたテストは、たとえば、第３図、第
４図、第８図および第９図の血液酸素供給器において、
熱交換器と結合して１インチ（２，５４ｃｒｒＬ）の厚
さの、３インチ（７，６２ＣｒｒＬ）の直径の円筒の混
合材料が、血液室内に合併される一体的な熱交換器を有
することなく、２インチ（５，０３（社）の厚さの、３
インチ（７，６２ｃｒｒＬ）の直径の円筒の泡沫と同じ
血液−気体交換を近似的に達成するということを示す。

上述の実施例の一体的な熱交換器は酸素供給チャンバ内
で熱交換器を併有したけれども、その高熱転送効率に寄
与する熱交換器管の重要な特徴が血液酸素供給器管内で
他の配置においても有益であるということが当業者にと
って明らかであろう。

このように、特定の例によって、らせん状にリブが設け
られた熱転送流体管が泡消し柱内に配置され、そのため
泡消し部材内にまたは泡消部材を介して流れる血液が熱
交換管のみぞを介して循環するようにされる。

熱交換管の欠くことのできない性質はまた、熱転送流体
によって血液のいかなる可能な汚染をも予防するための
高率的な密封を提供する際に重要な利点を提供する。

このように、この発明において、熱交換器管は連続的な
部材として有利に横取されており、血液チャンバ内で管
に対して何の連絡もなされていない。

熱交換器と、水または他の熱転送流体用町撓注導管との
連結部において、漏れが生じても、血液チャンバ外の水
または他の流体が漏洩するにすぎない。

さらに、リブが設けられた形体に形成されたあとの熱交
換器管の厚さは、臨床実務において遭遇されるものより
もかなり高い流体圧力を処理するのに充分である。

このことは重要である、なぜならば典型的には熱交換器
管は手術室の水受口へ直接連結され、その手術室の水受
口は、いっばいにねじを回されて、６０ｐｓｉと同じ高
い圧力で水を放出する。

ドレン解放をうつかり閉じると熱交換器の圧力を６０ｐ
ｓｉにする。

そのような高い圧力は、体外血液回路において広範囲の
使用に際しである先行技術の熱交換器形体を同時に破裂
させることができる。

それに対して、この発明では、リブが設けられた管が構
造的な損傷または破裂を何ら示すことなく、実質的によ
り高い圧力、すなわち１１０ｐｓｉでテストされた。

そのすぐれた熱交換器特注に加えて、この発明は効率的
かつ経済的につくられる。

したがって、らせん状にリブが設けられた管は一体的な
ユニットであり、そのユニットは血液搬送室へ組み立て
る前および／またはあとで漏れに対して完全にテストさ
れる。

また、アルミニウム熱交換器管におけるピンホールまた
は他の小さな漏力がポリウレタンコーティングによって
密封されるということがわかった。

有利に、コーティングは金管をおおい、この金管は漏れ
に対するこの付加的な保護を与えるように血液室の密封
された開口を介して延びるそれらの部分を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って構成された一体的熱交換器を
有する血液酸素供給器の垂直部分断面図である。 第２図は第１図の紛２−２に泊って切りとられた部分的
断面図である。 第３図はこの発明に従って構成された一体的熱交換器を
有する血液酸素供給器の好ましい実施例の垂直部分断面
図である。 第４図は第３図の紳４−４に泊って切りとられた部分的
断面図である。 第５図は体外血液回路における別々のコンポーネントと
して用いるためにこの発明に従って構成された熱交換器
の垂直部分的断面図である。 第６図は第５図の線６−６に泊って切りとられた部分的
断面図である。 第７図は、第５図に示される中央に配置された柱を位置
決めするための流体導管、うねが設けられたコネクタお
よびロッドを与えるための入口部材の斜視図である。 第８図はこの発明に従って構成される一体的熱交換器を
有する血液酸素供給器の他の実施例の垂直部分断面図で
ある。 第９ａ図は並列配列で熱交換器管の両端を示す第８図の
線９−９に泊って切りとられた部分的断面図である。 第９ｂ図は非平行配列で熱交換器管の両端を示す第８図
の線９−９に沿って切りとられた部分的断面図である。 図において、１１はチャンバ、４５は熱転送手段、４３
はらせん状リブ、５１は壁手段を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 血液が循環されるチャンバ１１を形成する手段、お
   よび前記チャンバに位置決めさりて前記血液の温度を調
   整するための熱転送手段４５から戊り、 前記熱転送手段は、その長さに沿って実質的に連続的な
   らせん状リブ４３を有することにより、前記熱転送手段
   の長さよりもかなり長い連続的ならせん状みぞ通路を与
   え、前記リブは前記チャンバの壁手段５１に接続してま
   たは密にに隣接して配置され、そのためすべての前記血
   液が、実質的に前記熱転送手段の外面に接触して、熱転
   送手段の外側の周囲で、複数個の限られた領域の、延長
   された長さの流路を介して流れ、前記熱転送手段は前記
   壁手段と結合して前記みぞ通路によって設けられ、結果
   的に前記熱転送手段に接触して血液の比較的長い滞在時
   間を生じる、体外血液回路装置。 ２ 前記チャンバは、実質的に円筒な部分１２を含み、
   前記装置は、前記円筒部において中央に配置される柱３
   ０を含み、前記熱転送手段は前記柱の外壁と前記円筒部
   分の内壁との間の空間に配置され、そのため前記リブの
   周辺部分は前記柱の外壁および前記チャンバの内壁に接
   触しまたは密に近接することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の体外血液回路装置。 ３ 前記熱転送手段は前記柱を囲むらせん状体に形成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の体外血液回路装置。 ４ 前記熱転送手段は熱交換流体入口および出口手段６
   １，６５を含む流体導管から成り、かつ前記リブは中空
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の体外血液回路装置。 ５ 酸素の泡を前記チャンバへ導入して血液泡沫を形成
   して酸素を吸収しかつ二酸化炭素を解放する手段２２を
   含み、かつ前記血液および血液泡沫のすべてが実質的に
   血液の任意の実質的な脱泡に先だち、前記熱転送手段の
   外部表面に接触して流れることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の体外血液回
   路装置。 ６ 前記限られた領域の延長Ｒ路はさらに前記血液の前
   記泡の混合をつくることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の体外血液回路装置。 ７ 前記チャンバは、前記熱転送手段の対向端へ延びる
   第１および第２の密封された開口５３゜５７を有し、そ
   れによって前記熱転送手段への連結が前記チャンバの外
   側で威されることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第６項のいずれかに記載の体外血液回路装置。 ８ 前記管を介しての熱転送流体の流れは、逆流操作を
   与えるように前記血液の流れの方向と実質的に反対であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の体外血
   液回路装置。 ９ 前記管は３重のらせん状形体における長さに泊って
   ３個の実質的に等間隔隔てられ、実質的に連続的な中空
   らせん状リブ４３を有し、前記３重のらせん状形体は前
   記流体導管の長さよりもかなり長い複数個の前記連続的
   ならせん状みぞ通路を与えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の体外血液
   回路装置。 １０前記チヤンバは、継目に泊って適合される２個の実
   質的に円周の半分７１，７３から成り、前記半分は前記
   熱転送流体手段上に配置されかつその流体手段を包囲し
   かつ前記継目に泊って封止的な密封を形成するように結
   合されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第９項のいずれかに記載の体外血液回路装置。 １１ 前記チャンバの半分の１つは、前記熱転送手段の
   対向端に延びる第１および第２の開口８１゜８３を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の体外血
   液回路装置。 １２前記血液チヤンバは実質的に単一な円筒外殻からな
   り、その外殻はその外殻の壁に長手のスリットを含む手
   段を有して、前記外殻を開き前記熱転送手段が入ってく
   るのを適合させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第１１項のいずれかに記載の体外血液回路装置
   。 １３前記チヤンバのおのおのの端部に設けられるキャッ
   プ１４１，１４３をさに含み、おのおののキャップは、
   前記熱転送手段の一端に延びる密封された開口１５３，
   １５５を含み、それによって前記熱転送手段への連結が
   前記チャンバの外側で成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第１２項のいずれかに記載の体外
   血液回路装置。 １４前記熱転送手段は２個の熱転送流体管から成り、お
   のおのの管は全体的にらせん状形体を有し、前記管のお
   のおののそれぞれのらせんの間の間隙は前記リブが設け
   られた管の全体の断面の直径にほぼ等しく、前記管は他
   の管のらせんの間に配置されるおのおののらせんととも
   に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第１３項のいずれかに記載の体外血液回路装置。