JPS60225575A - 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、血液用のバブル式酸素付加器の様な体外血液
回路内を流れる血液の温度を制御するために用いる熱交
換器に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

多くの形式の心臓外科手術に於ては、外科手術が行なわ
れている間に体外的な心肺バイパス回路を用いることを
必要とする。この様なバイパス回路の役割は外科手術が
行なわれている間に心臓および肺の機能を基本的に引き
受けることである。

この種の体外回路は、心臓ならびに肺が通常時に血液に
酸素付加しかつ血液を圧送するのと同様に、血液に酸素
付加しかつ血液を圧送するために使用される。

斯かるバイパス回路の基本的抱成要素は、周知の様に、
その回路に血液を強制循環させるとともに血液を患者の
人体に戻すためのポンプと、血液に酸素を付加するとと
もに二酸化炭素を除去するための酸素付加器とである。

血液に酸素伺加するために最も普通に使用されている方
法は酸素リッチガスの小さな気、泡を血液に混入させ、
血液に酸素を吸収させるというものである。多くの異な
る形式のバブル式酸素付加器が開発されているが、一般
的にはバブル式酸素付加器は酸素付加（オキシジェネー
ト）領域と脱泡（デフオーム）領域と、動脈リザーバー
とで栴成される。

酸素その他のガスは小さな省または多孔性部側を介して
酸素付加領域に導入される。夫々の管または多孔性部材
は複数の小さな気泡を造成し、これらの気泡は血液中に
分散される。ガスと血液とが互いに混合されるにつれ、
酸素は血液に吸収され、二酸化炭素は遊離される。殆ん
どの装置に於ては、酸素付加の大部分はこの酸素付加領
域で起こる。しかし、成る種の装置に於ては、血液は短
かい滞留時間にわたシ酸素付加領域内に滞留する。

即ち、血液がその後の脱泡領域を通過する時にも酸素伺
加は継続的に起こる。

バブル式酸素付加器に於て酸素が血液中に気泡吹込みさ
れるときには、成る程度の泡が必然的に生ずる。この泡
、ならびにそこに取シ込まれたあらゆる気泡は、血液を
患者に再注入する前に血液から除去しなければならない
。そうしないと、取シ込まれた気泡は塞栓を形成し、重
大な損害を患者に与えることがある。一般に、脱泡は脱
泡剤で処理された大きな表面積を持った材料に沿って血
液を通過させることによシ行なわれる。

次に血液は動脈リザーバー内に流入する。この動脈リザ
ーバーは脱泡された血液を患者に再注入される前に回収
する領域である。この動脈リザーバーは血管中に空気が
偶発的に圧送されるのを回避するための安全装置として
の作用を有する。事故によシ酸素付加器への血液供給が
停止する場合に備えて、この動脈リザーバーは動脈に空
気が入る前に潅流者が酸素付加器からの出力を停止する
ことができる様な十分な血液を収容しなければならない
。

酸素付加器を含む体外回路に血液を循環させながら心臓
外科手術を行なう際には、血液の温度を制御できること
が決定的となる。周知の様に、長時間にわた多体外で血
液を流す時には血液は室温まで冷却される傾向にある。

血液のこの様な冷却は外科手術のおる特定の時点に於て
望ましい場合もあるし望ましくない場合もあるが、手術
が完了しようとする時には血液を通常の体温まで暖めて
患者の体温を通常の体温に戻すことが望ましい。

更に、今日では心臓外科手術に際しては低体温法を用い
ることが慣用されている。体温を低下させれば種々の生
体容管に必要な酸素要求量を大幅に低減させることがで
きる。特に、文献によれば、患者の酸素要求量は３０℃
で釣機に減少し、２５℃で約１／３となシ、２０℃で約
１１５となる。低体温法は、酸素吸水量が高くかつ高度
の潅流を必要とする腎臓、心臓、脳、および肝臓の様な
容管を保護するために特に有用である。マイルド（３７
〜３２℃）、モデレート（３２〜２８℃）、ディープ（
２８〜１８℃）、およびプロファウンド（１８〜０℃）
低体温法が全て使用されている。

通常の心臓切開術に於てはモアレート低体温法が通常十
分であると認められている。しかし、成る場合にはディ
ープおよびグロファウンド低体温法が推奨されておシ、
特に幼児や小児の先天性欠陥を外科的修復する場合には
望ましい。

低体温法を使用するにあたシ最も重要なととは血液を冷
却しかつ再加熱するに要する時間である。

血液温度を変化させるに要する時間は外科手術の時間的
長さに付加される時間である。もしこの時間が最小限に
なるならば、心臓切開手術を行なうだめの時間がよ）長
くなり１手術を行なうに要する合計時間が最小限となる
。明らかに、これらの時間を減少させれば患者が蒙る一
般的損傷が低減される。従って、熱交換器ができるだけ
効率よく血液温度を変化させることができるということ
は重要である。

この様に特に低体温法を使用する場合には体外回路内の
血液の温度を制御するだめの手段が決定的となる。心臓
外科手術にあたシ血液温度を制御するため従来種々の形
式の熱交換器が使用されている。

初期の熱交換器の多くは、酸素付加器自体内に組み込ま
れているのではなくて、むしろ酸素付加器とともに体外
回路内に配置されている。別言すれば、熱交換器は体外
回路に於て第３の主要要素であった。従って、体外回路
はポンプ機構と、酸素付加器と、熱交換器とで機成され
ていた。熱交換器は様々な形に実施することができる。

典型的な熱交換器は熱媒体が循環される中空コイルまた
は中空プレートを使用している。一般的には熱媒体は手
術室内で容易に入手可能な水道水である。

その後、熱交換器と酸素付加器とは単一の構造体（一般
にはモールド成形されたプラスチックから成る）内に取
シ付けられた。酸素付加器ならびに熱交換器の構成は実
質的に変更されることはなかった。血液はまず酸素付加
器を通って流れ、完全に酸素付加された後に熱交換器に
流入する。しかし単一の構造体内に二つの要素を連結し
たので、従来生じていた成る種の問題点が解消された。

ｆｆ１ｊち、様々な種類のチー−ピングを廃止すること
ができ、また、体外回路の位附決めについて特に配慮を
しなくても血液が酸素伺加器と熱交換器との双方を容易
に流れる様に熱交換器と酸素付加器とを配置することが
できた。

更にその後の装置に於ては、熱交換器と酸素付加器とは
一つの一体的装於内に配置されている。

これらの装置に於ては、酸素付加領域内で血液と酸素と
を混合し、次に血液を熱交換領域に送るのが一般的であ
る。熱交換領域を通った彼そ、血液は脱泡領域を通って
流れ、動脈リザーバーに送られて患者に再注入される。

従って、熱交換機能と酸素伺加機能とが一つの単一の装
置内に組み込まれている。しかし熱交換器が酸素付加器
に組み込まれているとはいえ、この熱交換器は従来使用
されていたものとほぼ同様の形式のものにすぎない。

この様な酸素付加器と熱交換器とを一体型としたものの
例にはＨａｒマ・ｙ型酸素付加器および５ｈｉｌｅｙ型
酸素付加器がある。Ｈａｒｖｅｙ型酸素付加器は使い棄
て式で、硬質外殻を備え、同心的な、バブル式酸素付加
器である（米国特許３，７６８，９７７号参照）。酸素
付加器は取シ付はブラケットによって吊下けられておシ
、このブラケットは酸素付加器の頂部および底部を支持
している。静脈還流および心臓切開ドレナージ、ならび
にガスは酸素付加器の底部に向かって流れる。配素分散
製電は焼結プレートから成シ、このプレートは種々の寸
法の気泡を造成する。酸素付加された血液は互いに平行
な複数の垂直管を通って上向きに流れる。

一体型の熱交換器がこれらの龜を取り巻いており、この
熱交換器は酸素刊加領域および脱泡領域ならびに動脈リ
ザーバーを通じて血液と接触している。

５ｈｉｆｅｙ型酸素付加器は同じ基本要素を使用してい
るが、異なる熱交換器が用いである（米国特許４．ＯＱ
、２６４号）。５ｈｉｌｅｙ型装置に於ては、熱媒体は
コイルを通って流れる。Ｈａｒｖｅｙ型装置の様に、血
液は酸素付加された後に、ただし脱泡される前にコイル
に達する。５ｈｉｌｅｙ型熱交換コイルの外側には連続
的で中空のらせん状リプが設けである。このリブは血液
が熱交換器を通って移動する際の血液の滞留時間を増加
させることによシ熱交換をよシ効率的に行なわせるため
に使用されるものである。

他の装置はＨａｒｖ＠ｙまたは５ｈ１１ａｙの原理の変
形例を含んでいる。例えは、８ｈｉｌ＠ｙ型装置に使用
されたものとほぼ同様のコイルを２本用いたものがある
。更に、Ｈａｒｖｅｙの基本構造の輪郭を変えたものが
幾つか使用されておシ、互いに平行な一連のチューブは
酸素付加器の長さ方向に走行している。しかし、十分な
熱交換を行なうため、殆んどの従来装置は渦巻状および
蛇行状の血液流路を使用しており、血液の滞留時間を増
大させるとともに境界波効果を低減させることによシ熱
交換効率を向上させようとしている。しかしながら。

いずれの従来装置も十分な熱交換を行なうためには血液
に対して露出される表面積を不当に増加させることが必
要であシ、この為、溶血の様な血液に対する損傷が増大
することとなる。

Ｐｉｓｒｒ＠Ｍ　＊　Ｇａ１ｌｓｔｔｉは、ｒ　Ｈｅａ
ｒｔ　−ＬｕｎｇＢｙｐａｓｓ　Ｊと題するその著書に
於て、許容可能な熱交換器についての幾つかの基準を掃
けている。

その基準とは次の通シである。

（１）熱交換器に用いる材料は無毒性でなければならな
い。血液中に浸出する利料は使用することはできないこ
とは明白である。従って多くの従来装置はステンレス鋼
製の熱交換器を用いている。

ステンレス鋼は基本的に無毒性ではあるが、特に血液に
対する適合性を有するわけではない。

（２）熱交換器は容易に浄化し得るものであるかまたは
使い棄てできるものでなければならない。

複雑なコイル形状を備えた複雑な流路を用いた装置は浄
化するのは極めて困難である。

（３）内部液漏れがあってはならない。もし水その他の
熱媒体が血液中に漏れるならば、患者に与える衝撃は破
壊的となシ得る。

（４）熱交換器は血液の流れ抵抗を大幅に増加させては
ならない。従来装置に於て形成される渦巻き状の流路は
流れ抵抗を大幅に増加させる以外のなにものでもない。

（５）熱交換器は血液に対する損傷を最小限にするもの
でなければならない。流路ならびにチュービングが複雑
になれば、血液に対する損傷の可能性がそれだけ増大す
る。更に、種々のプラスチックの様なよシ生体適合性の
表面に血液を露出させる場合に比べ、血液をステンレス
鋼に接触させれによシ血液損傷が生じやすい。

（６）熱交換器は効率的でなければ表らない。この基準
には、熱交換を最大限にすること、露出表面積を最小限
にすること、ならびに酸素付加器と熱交換器との組立体
をプライミングするに必要な血液の容積を最小限にする
ことが含まれる。

（７）最後に、熱交換器は相当に安価でなければならガ
い。

従来装置のいずれもＧａ１ｌｓｔｔｉが述べたこれらの
目的を完全に達成するものではない。

従って、この技術分野に於て要請されているのは、バブ
ル式酸素付加器に接続して使用可能な熱交換器であって
、Ｇａ１ｌｅｔｔｉの基準をよシ確実に充足する熱交換
器である。特に、渦巻状または蛇行状の流路を使用せず
、生体適合性の表面にのみ血液が接触する様になった効
率的な熱交換器が必要とされる。また、構成および操作
が簡単で、容易かつ安価に製造することの可能な熱交換
器が必要とされている。特に、熱交換器は標準的なバブ
ル式酸素付加器内に簡単に組み込むことができなければ
ならない。

〔発明の目的〕

本発明の一般的目的はＧａ１ｌｓｔｔｉが指鈎した点に
於て従来技術に対し大幅な改良を提供することである。

従って、本発明の目的は、酸素付加器内に容易に組み込
みかつ収蔵することの可能な、バブル式酸素付加器に使
用可能な熱交換器を提供することである。

本発明の他の目的は、効率的に熱交換を行ないながらも
、血液に対して露出する表面積を最小限にすることがで
き、かつ僅かのプライミング容積しか必要としない熱交
換器を提供することである。

更に他の目的は、血液を迅速に冷却しまたは加熱するこ
とが可能で、外科手術に要する時間を最小限にすること
の可能な熱交換器を提供することである。

本発明の他の目的は血液に与える損傷を最小限にするこ
との可能な熱交換器を提供することである。

本発明の他の目的は構成および操作が簡単で、容易かつ
安価に製造することのできる熱交換器を提供することで
ある。

〔発明の概要〕

本発明の好ましい実施態様に於ては、本発明の熱交換器
はほぼ円柱形の形状を有する。熱交換コアは装置の頂部
に設けた２本の継手を除いては完全に閉−鎖されている
。これら２本の継手は熱交換コア内に熱媒体を導入しか
つその次に熱交換コアの外側に熱媒体を送り出すための
ものである。熱媒体はコア内に流入し、コア内部に設け
た管を通ってコアの底部に向かって搬送され、次に上向
きに流れて熱交換コアの外壁を必要に応じ加熱または冷
却する。最後に熱媒体は頂部に設けた出口継手を経てコ
アから流出する。

この熱交換器は酸素付加器とは別個に使用するととが可
能であるが、本発明では、この熱交換器を従来型のバブ
ル式酸素付加器内に記動することを想定している。この
熱交換器は酸素付加器内と脱泡領域との間に於て酸素付
加器内に配置することができる。

本発明の装置の熱交換表面の形状は従来装置、特にコイ
ル型熱交換器を用いた装置に比べ、血液に対する露出表
面が蓬かに小さくなる様にｎｊ成されている。本発明の
装置の伝熱効率は大幅に増大するので、構造および組立
てを簡素化することができるという利点が得られる。血
液は熱交換コアの滑らかな外壁に沿って真っ直ぐな流路
を形成しながら上向きに流れることができるので本発明
の熱交換コアは血液に対する損傷を最小限にすることが
できる。熱交換表面は不規則な凹凸面によって中断され
ることがない。この様な不規則な表面は製造に多額の費
用を要しかつ血液細胞に損傷を与える傾向がある。必要
に応じ、この熱交換コアは相補的なグラスチック製容器
内に挿入することができる。この容器は血液流内の境界
層効果を乱す様な形状になっているとともに、熱交換コ
アの滑らかな表面に血液が接触する様に血液を指向させ
る。

本発明の他の目的ならびに他の利点は添付図面を参照し
て以下にその実施例を説明するにしたがい明らかとなる
であろう。

〔実施例〕

次に、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。異
なる図面を通じて同様の構成部材は同じ参照番号で示す
ものとする。第１図は本発明の好ましい実施例の断面図
である。熱交換コア１０はほぼ円柱形に構成されている
（第３図も参照）。

好ましい実施例に於ては、熱交換コア１０の外壁１２な
らびに底壁１４は比較的薄いアルミニウムによりて構成
されている。このアルミニウム構造体は生体適合性の材
料から成る薄い層によりて被覆することができる。この
生体適合性材料とじてはポリウレタンや他の類似のポリ
マーを使用することができるが、このアルミニウム構造
体はポリテトラフルオロエチレンで被接することができ
る。

従って、この熱交換コア１０の外側表面はバブル式酸素
付加器内で容易に血液と接触させて使用することができ
る。

この熱交換コア１０にはまた頂部１６を設けることがで
きる。この頂部１６は熱交換コア１０の一部として構成
することもできるし、或は、再使用可能で光鋭自在な蓋
として構成することもできる。いずれの揚台に於ても、
この頂部１６の機能は同じものであって、熱交換コアを
シールする作用をするとともに、熱交換器を作動させる
に必要な任意の継手の支持構造として作用するものであ
る。

第１図に示した本発明の好ましい実施例に於ては、この
頂部１６には２つの熱交換用継手が設けである。これ等
の継手の目的はこの装置内に熱媒体を導入するとともに
、装置内を貫流した熱媒体を排出するためである。継手
１８は入口細手であシ、継手２０は出口継手である。い
ずれの継手も所望の直径のホースを取シ付けるために普
通に使用される標準的な継手で構成することができる。

熱交換器内には管２２が配置される。この管２２は拡径
された漏斗部２４を偏えておシ、この漏斗部２４は入口
継手１８および管２２の内部に連通している。管２２の
下端２６は外壁１４に向か゛っ熱媒体を搬送するためで
ある。

熱交換コア１０内には充填体（結栓）２８が配置しであ
る。この充填体２８は熱交換コア１０の中央部を占めて
おり、熱媒体をできるだけ効率良く充填体２８のまわり
にかつ外壁１２の方に流れさすためのスペースを残して
いる。従って、外壁１２および底壁１４の温度を維持す
るためにはよシ小さな容器の熱媒体で足シる。

典娶的には、入口継手１８には所望の温度の水その他の
熱媒体を送るホースが取シ付けられる。

熱媒体はそこから熱交換器内に流れそして管２２を通っ
て下方に流れる。熱媒体は次にノズル管２２の下端から
流出して充填体２８の下を流れる。熱媒体が熱交換器外
壁１２の下端に到達した時には、充填体２８と外壁１２
との間のスペース２７内を上向きに流れる。熱媒体が熱
交換コア１０の外壁１２および底壁１４に沿りて流れる
時には、熱媒体はコア１０を加熱しまたは冷却する。

熱媒体は充填体２８の頂部に達するとコアのアッパ・リ
ザーバ３０内に回収され、次いで出口継手２０から排出
される。この熱媒体は公知の方法に従って排棄すること
もできるし或は再循環させることもできる。

この熱交換コア１０は極めて簡単に製造することができ
るものである。この熱交換コアは複雑なネットワーク構
造のコイルやチューブを用いるものでもなく、また、従
来装置の様にその外側表面に大規模な構造物を取シ付け
ることを必要とするものでもない。従って、この熱交換
器は簡単かつ容易に製造することができる。また、この
熱交換コア１０は非常に安価に製造することができ、従
って容易に使い棄てすることができる。更に、この熱交
換コア１０は単純な円柱形構造のものであるので、必要
に応じ容易に殺菌することができる。

従って、この熱交換コア１０は容易に浄化できかつ殺菌
できまたは使い棄てできなければならないという要請を
完全に充足するものである。

この熱交換コア１０は単純な基本構造を有するので、安
全に作動するものである。従来装置に於て場合によって
は液漏れを生ずることのあった様な一連の複雑な接ぎ目
や接続部は全く存在しない。

熱交換コアの内部に対する唯一の接続部は外壁１２とｍ
５ｚ６との接き゛目３１である。この接き゛目３１は液
密に接合されておシ、その完全さは容易にテストするこ
とができる。従って、この熱交換器は構造的に完全で漏
れを起こさないという要請を充足するものである。

この熱交換コア１０は容器５２によって補完されるもの
で、コア１０はこの容器５２内に挿入される。このコア
容器５２は別個の容器として構成することもできるが、
図示した実施例では、この容器５２はバブル式酸素付加
装置５０の一部を成す。本発明の装置とともに使用しう
るバブル式酸素付加器の好適な一例は１９８３年１０月
１４日出願の米国特許出願第５４１，９８８号に開示さ
れている。

第２図はバブル式酸素付加器５０内に配置された熱交換
コア１０の断面図である。熱交換コア１０は容器５２と
酸素付加器５０の脱泡領域５４とによって隔室が形成さ
れる様に容器５２内に入れ子犬に配置されておシ、この
隔室の底部には血液中に酸素を導入するためのスバーガ
ープレート５６が設けである。

スフ９−ガープレート５６を通りて気泡となりた酸素と
血液とは熱交換コア１０の底部１４の下方領域で混合さ
れる。酸素付加された血液は次に熱交換コア１０の外壁
１２と酸素付カロ器５０の脱泡領域５４の壁５２とによ
って形成されたスペースを通って上向きに流れる。この
スペース１３の寸法は意図的に小さく制限してアシ、こ
の寸法は熱交換器を流れる血液の流量の関数である。図
示した実施例に於ては、このスペース１３の寸法は０．
１２０インチ（３，０５ｍｍ）から０．０４０インチ（
１，０２ｍ）である。血液が熱交換コア１ｏの外壁１２
に沿りてスペース１３内を流れる時には。

血液と熱交換コア１０との間で熱交換が行なわれる。

この熱交換コア１０の構造ならびにその用途に関する幾
つかの特徴は独特なものであって、それ等は館２図に示
されている。第１に本発明の熱交換器を用いる場合には
、酸素付加器５ｏをブライミングするに必要な血液の容
量が極めて大幅に低減されるということである。容器５
２の壁とスノ臂−〃−プレート５６とによって形成され
る隔室内の容積の大部分は熱交換コア１０によって占め
られる。これはコイルを用いた様な従来装置と著しい対
照を成す。従来装置に於てはコイルは遥かに小さな容積
を占めているので、容積の差は装置に余計ガ血液を追加
することによって補わなければならなかった。例えば、
コイル型の熱交換器またはチューブ屋の熱交換器を用い
た典型的な酸素付部器をプライミングするために必要な
血液容量は、夫々、３３５ＣＣおよび２８９ＣＣである
。これに対し、本発明の場合にはプライミングに必要な
容量は約２７ＣＣであるにすぎない。前述した様に、輸
血用血液を確保し患者に輸血するために生ずる問題を最
小限にするためには、プライミングに必要な血液の容量
を最小限にすることが重要である。

本発明の装置に於ける更に他の重要な改良点は、熱交換
コア１０のまっすぐな外壁１２によってまっすぐで障害
物のない血液流路が形成されるということである。従来
＠酸素付加器、特にコイル型熱交換器を用いたものに於
ては、血液流路は渦流となシ、シばしば蛇行状となって
いた。成る種のコイル型熱交換器に於ては、熱交換コイ
ルの外壁にリブや凹凸が設けであるので血液流路は一層
蛇行状となっていた。これは流路な乱すことによシ境界
層効果を最小限にするだめに特になされたものであるが
、熱交換器の製造が複雑となるとともに高価になる。

第４図は熱交換容器５８の他の好ましい実施例の一部切
勺久き斜視図であシ、第５図は第４図の５−５矢視断面
図である。この容器５８はバブル式醒素付加器５０と一
体の部分として構成することもできるし、或は、ポリカ
ー−ネートその他適当なモールド成形可能な材料で形成
された別体の構成部品とすることもできる。この実施例
に於ては、容器５８の内側は一体的にモールド成形され
た一連のバッフル６０を呈する様に網状になっている。

バッフル６０は様々の形状にすることができ、好ましく
は容器５８の内側表面の一部としてモールド成形されて
いる。図示した実施例では、これ等のバッフル６０は＃
Ｉはらせん形／４ターンに形成されていて、金型から容
器外殻を簡単に取シ外せる様になっている。本発明の装
置に於ては。

バッフル６０は安価なプラスチ、り製外殻上に設けるこ
とができ、この点でバッフルが高価な金属製熱交換コア
上に形成されている従来装置と異なる。云うまでもなく
他の型式のバッフルを用いることも可能である。即ち、
乱流を生ずる様な任意の構造のバッフルを設けることが
できる。

バッフル６００機能は容器外殻５８の内壁６４または熱
交換コア１０の外壁１２に沿って流体境界層が形成され
ようとする傾向を低減させるとともに、乱流を生起する
というものである。

容器５８の内壁６４にバッフル６０を設けた場合には熱
交換がよシ効率よく行なわれることが認められた。パワ
フルロ０は装置を通る流体の流れを中断して乱流を生じ
させ、流体の境界層を破壊するものである。これはこの
装置を流れる血液その他の流体と熱交換コア１０との間
の熱交換をよシ完全に行なうことを可能にするものであ
る。

よシ詳しくは後述する様に、バッフル６０が無くてもこ
の熱交換器は相当に効果的に熱交換を行なうことができ
、高い伝熱係数を有する。バッフル６０を使用すれは装
置の効率が向上し、伝熱係数が更に増加する。

本発明の装置は非常に効率的に熱交換を行なうもので、
血液との接触表面積を最小限にすることが可能である。

血液と接触する伝熱表面積は、例えば、典型的なチュー
ブ型熱交換器に於ては２３７８ｔｆｆｌであシ、コイル
型熱交換器に於ては１５７８−である。これに対し、本
発明の装置に於ては、血液と接触する表面積は凡そ２６
３ｃｄであるにすぎない。しかしながら、本発明の装置
によって伝達される熱はチューブ型およびコイル型熱交
換器によって伝達される熱にはｔＸ匹敵するものである
。即ち、本発明の装置の全体的伝熱係数（ｄ／ｄ、ｓｍ
、　℃）はコイル型およびチューブ型装置の全体的伝熱
係数の数倍である。第−表には本発明の装置の伝熱効率
を典型的なコイル型熱交換器およびチューブ型熱交換器
と比較して示す。

以下糸白 第−表 １布加勃部饋　２６３　２６３　２β７８　１，７５８
血液側（ｃｌｌ） ２磨１無凝癩　２７　２７　２８９　３３５またはプラ
イミ ング容積Ｃｃｄ） ３夛預凭し４′ライ　９．６　９．６　８．２　５．２
ミング容積比 （ｅｋｅｄ） ４わ験端殴　０．０２　０．０２　０．０４　０．０６
肉厚（ｃＩｎ） ５・′イノ“・〆数　９７８　９７８　３０７　４３４
６・リザー′蛸謁釦を　４２２　３．３３　３４３　２
３５３８℃から２６ （―） ７全櫂劇畔叡　４．６２　６．３７　０．６７　１．６
６（ａｄ／ｃｊ、ｍ℃） （注）各熱交換器について別々の３回のテストを行い、
その平均値に基いて計算した。テスト条件はすべてのテ
ストにつき共通であり、次のとおシである。

１、　スパーガープレートへ供給した空気：２捧ｐｓｉ
ｇ ２、冷却液流量：９℃で５．７６　ｔ／ｗｋ３、媒体流
量＝３８℃で２．６１　ｔｌに４、媒体リデーバ：７ｏ
ｏｏｍ 第−表かられかる様に、本発明の簡単で安価々熱交換器
は他の複雛で高価な熱交換器とｔｌぼ同様に効果的であ
る。即ち、本発明の装置の全体的伝熱係数は、バッフル
を備えているといないとを問わず、典型的なコイル型お
よびチューブ型熱交換器の数倍である。

第６図は本発明の装置の有効性を更に示すものである。

第６図は時間一温度熱交換カーブを示すグラフである。

縦軸は温度（℃）を示し、横軸は時助を示す。テストの
条件は第−表に示したもあと同じである。テストした装
置は典型的なコイル型熱交換器、典型的なチューブ型熱
交換器、およびバッフルの無い本発明の装置である。こ
のグラフかられかる様に、本発明の２つの実施例は従来
装置の効率にほぼ近い効率を有する。更に、この効率は
簡単で安価な装置によって達成されるのであって、本発
明の装動は従来装置に於て必要とされるノライミング容
積の１７１０よシ少ないゾライミング容積しか必要とせ
ず、有効伝熱表面私は従来装置の１５％よシ小さい。

また、本発明の熱交換器は広範な多様な状況に於て使用
するに適合している。第３図に示す様に、熱交換コア１
０は従来の血液酸素付加器内に容易に嵌合することがで
きる。特定の酸素付加器に使用するためには熱交換器の
寸法を変更することが必要な場合があるが、本発明の装
置によれば形状を大幅に変更する必要がない。更に、本
発明の熱交換器は血液用酸素付加器以外の環境に於て加
熱および冷却を行なうために容易に使用することができ
る。従って、本発明の装置は、熱交換器は融通性があシ
かつ種々の状況で使用できる様に適合できなけれはなら
ないという前記最後の要件を満たすものである。

要するに、本発明の装置は理想的な熱交換器に要求され
る種々の基準を充足するものであシ、従来技術に対して
大幅な改良を提供するものである。

血液に露出されるあらゆる表面は生体適合性の材料でコ
ーティングされているので、本発明の熱交換器は無毒性
である。本発明の熱交換器はその形状のゆえに容易に浄
化しかつ殺菌することができる。しかし、製造コストが
低いので、本発明の熱交換器は使い棄てすることを期待
できる。血液室内には接続部や接ぎ目が全くないので１
本発明の装置は液漏れを起こす惧れかない。流路は真っ
直ぐでかつ障害物が無いので、流れ抵抗が大幅に増加す
ることがない。また生体適合性のコーティングが用いて
あシかっ血液流路は真っ直ぐであるので、血液の損傷は
最小限となる。本発明の熱交換器は血液を小さな表面積
に接触させながらも効果的に熱伝達を行なうことができ
る。また１本発明の装置は従来の典型的な装置に必要と
されるノライミング容積の約１／ｌＯのブライミング容
器（シか必要としない。最後に、本発明の熱交換器は様
々な種類のバブル式酸素付加器と使用することができる
とともに、バブル式酸素付加器以外の用途にも使用可能
である。

本発明はその要旨または基本的特徴を逸脱することなく
他の種々の態様で実施することかできる。

即ち、前述した実施例は唯単に例示的外ものであって、
制限的なものではない。本発明の範囲内で種々の修正や
変更を行なうことが可能であることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換コアの実施例の長手方向断面図
、 第２図はパズル式酸素付加器内に配叙した熱交換器の長
手方向り面図、 第３図は第２図に示した熱交換コアおよびバブル式酸素
付加器の分解斜視図、 第４図は熱交換器外殻の実施例の一部切シ欠き斜視図、 第５図は第４図の５−５糺に沿った熱交換器外殻の水平
断面図、 第６図は本発明のおよび従来の熱交換器に於て所定量の
液体を３８℃から約２８℃まで冷却するに要する時間を
示した時間一温度グラフである。 １０・・・熱交換コア、１２・・・外壁、１３・・・ス
ペース、１４・・・底壁、１６・・・頂部、１８・・・
入口継手、２０・・・出口継手％２２・・・管、２４・
・・漏斗部、２６・・・下端、２７・・・スペース、２
８・・・充填体、３０・・・アッパ・リザーバ、３１−
・・接き目、５０・・・バブル式酸素付加器、５２・・
・容器、５４・・・脱泡領域、５６・・・スパーガープ
レート、５８・・・容器、６０・・・バッフル、６４・
・・内壁。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、血液の温度を制御するための熱交換器であって、 滑らかな熱交換表面を備え囲繞された熱交換コアと、 前記コアを通って熱媒体を循環させるための手段と、 前記コアの熱交換表面が容器の壁から所定の小さな距離
   をもって離隔される様に前記コアを収蔵する容器と、 前記コアの熱交換表面と前記容器の内壁との間のスペー
   ス内に血液を供給する手段、とを備えて成る熱交換器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の熱交換器であって、前
   記コアには入口継手と出口継手とが取シ付けてあシ、前
   記コアを熱媒体源に連通させる様になっている熱交換器
   。 ３、前記コア内には管が配置してあシ、前記管の一端は
   前記入口継手に連通し、他端はコアの底部に連通してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の熱交換
   器。 ４、前記コア内には充填体が配置してあル、前記充填体
   とコアの外壁との間にスペースが形成される様になって
   いる特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 ５、前記コアは滑らかな外側表面を有する特許請求の範
   囲第１項記載の熱交換器。 ６　前記コアはアルミニウムで形成されている特許請求
   の範囲第１項記載の熱交換器。 ７、血液に向かって露出される前記コアの外側表面は生
   体適合性材料で被覆されている特許請求の範囲第１項記
   載の熱交換器。 ８、血液に向かって露出される前記コアの外側表面はポ
   リテトラフルオロエチレンで被覆されている特許請求の
   範囲第１項記載の熱交換器。 ９、前記コアの頂部は取シ外し可能な蓋である特許請求
   の範囲第１項記載の熱交換器。 １０、前記容器はグラスチック材料で形成されている特
   許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 １１、前記容器の内壁は滑らかである特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換器。 １２、前記容器の内壁は網状になっている特許請求の範
   囲第１項記載の熱交換器。 １３、体外血液回路に接続して使用される熱交換器であ
   って、 囲繞された＃猛は円柱形の部材と、 前記円柱形部材に取シ付けられ前記円柱形部材を通って
   熱媒体を循環させるための入口継手および出口継手と、 前記円柱形部材を収蔵する容器、とを備えて成シ、前記
   容器は円柱形部材の外壁と容器外殻の内壁との間の狭い
   ス硬−ス内に血液が流れる様に構成されている熱交換器
   。 １４、前記円柱形部材は滑らかな外側表面を有する特許
   請求の範囲第１３項記載の熱交換器。 １５、前記円柱形部材はアルミニウムで形成されている
   特許請求の範囲第１４項記載の熱交換器。 １６　前記容器はグラスチック材料で構成されている特
   許請求の範囲第１５項記載の熱交換器。 １７、前記容器は滑らかな内側表面を有する特許請求の
   範囲第１６項記載の熱交換器。 １８、前記容器は網状の内側表面を有する特許請求の範
   囲第１６項記載の熱交換器。 １９、血液に対して露出される円柱形部材の外側表面は
   生体適合性材料で被覆されている特許請求の範囲第１５
   項記載の熱交換器。 ２０、前記生体適合性材料は、Ｎ　ＩＪテトラフルオロ
   エチレンである特許請求の範囲第１９項記載の熱交換器
   。 ２１、前記円柱形部材内には管が配置されておシ、前記
   管の一端は前記入口継手に連通し、その他端は円柱形部
   材の底部に連通している特許請求の範囲第２０項記載の
   熱交換器。 ２２、前記円柱形部材内には充填体が配置されておシ、
   前記充填体と円柱形部材の外壁との間にスペースが形成
   される様になっている特許請求の範囲第２１項記載の熱
   交換器。 ２３、前記円柱形部材の頂部は取シ外し可能な蓋である
   特許請求の範囲第２２項記載の熱交換器。 ２４、血液用バブル式酸素付加器に接続して使用される
   熱交換器であって、 囲繞されたほぼ円柱形のアルミニウム製コアと、前記円
   柱形コアの蓋に配置され、前記円柱形コアを熱媒体源に
   連通させるだめの入口継手および出口継手と、 血液に対し滑らかな表面を露出させるべく前記円柱形コ
   アの外側表面に適用された生体適合性材料の被覆と、 前記円柱形コア内に配色され、その一端が入口継手に連
   通しかつその他端が円柱形コアの底部に連通した管と、 前記円柱形コア内に配置された充填体てらって、前記充
   填体と円柱形コアの外壁との間にスペースを形成するも
   のと、 前記円柱形コアを収蔵するプラスチック製容器であって
   、円柱形コアの外壁とコアの容器の内壁との間に血液の
   落流が流れる様に構成されたもの、とを備えて成る熱交
   換器。