JP7440505B2 - マイクロ流体ガス交換装置及びその製造方法 - Google Patents
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-
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Description
)、毛管ネットワークは、圧力低下がそれより大きく又は小さくなるように設計されてもよい。
交換モジュール400は、流体を入口402に注入し、選択された交換ガスを1つ以上のガス入口406に注入することによって動作する。ガス交換の後、処理対象の液体が1つ以上のドレイン404に収集され、交換されたガスが1つ以上のドレイン410を通って出る。特に図4Bには、第1及び第2の毛管ネットワークが垂直なフローを形成する3層構造408の実施の形態が示される。これにより、流体輸送層内の流体とガス交換層内のガスとの間の交換が改善される。
Claims (15)
- 1つ以上の交換モジュール(100)を備えたマイクロ流体ガス交換装置であって、
前記交換モジュールの各々は、
第1層と、
第2層と、を備え、
前記第1層は、
1つ以上の第1入口(108)と、
1つ以上の前記第1入口に接続された第1毛管ネットワークと、
前記第1毛管ネットワークに接続された1つ以上の第1出口(110)と、を備え、
前記第2層は、半透膜を備え、
前記第1毛管ネットワークは、前記第1入口の少なくとも1つから径方向に外側に延び、
前記第1毛管ネットワークは、1つ以上の注入ブランチ(104)と、一連のマイクロチャネル(106)と、を備え、
前記1つ以上の注入ブランチは、流体の流れを前記一連のマイクロチャネルに分岐するように構成され、
前記半透膜は、前記第1毛管ネットワークに接触し、前記流体のガス交換を可能にするように構成され、
前記1つ以上の第1入口(108)は、前記流体を軸方向に分配するセンタリングして配置された1つ以上の入口であり、
前記第1入口(108)に軸方向に分配される流体の向きと、径方向に外側に延びる前記第1毛管ネットワークの向きは直交していることを特徴とするマイクロ流体ガス交換装置。 - 2つ以上の交換モジュールを備え、
前記2つ以上の交換モジュールの各々の1つ以上の第1入口(108)は、共通の供給ラインに接続され、
前記2つ以上の交換モジュールの各々の1つ以上の第1出口(110)は、共通のドレインラインに接続されることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体ガス交換装置。 - 前記第1毛管ネットワークの前記一連のマイクロチャネルは、並列に配置された曲がったマイクロチャネルを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 前記曲がったマイクロチャネルの曲率は、前記第1毛管ネットワーク内の血流の圧力低下が2Pa以下となるように選ばれることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 前記1つ以上の交換モジュールの各々は、
第3層をさらに備え、
前記第3層は、
1つ以上の第2入口(302)と、
1つ以上の第2出口(304)と、
前記1つ以上の第2入口(302)及び前記1つ以上の第2出口(304)に接続された第2毛管ネットワークと、を備え、
前記半透膜は、前記第2毛管ネットワークに接触することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。 - 前記第2毛管ネットワークは、前記1つ以上の第2入口(302)及び前記1つ以上の第2出口(304)に接続された2つ以上の同心マイクロチャネル(306)を備えることを特徴とする請求項5に記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 前記第2毛管ネットワークは、前記第1毛管ネットワークとは別であることを特徴とする請求項5又は6に記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 前記第3層の前記第2入口(302)及び前記第2出口(304)の少なくとも1つは、1つ以上のマイクロチャネル(308)を備えることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 2つ以上の交換モジュールを備え、
前記2つ以上の交換モジュールの各々の1つ以上の第2入口(302)は、共通の供給ラインに接続され、
前記2つ以上の交換モジュールの各々の1つ以上の第2出口(304)は、共通のドレインラインに接続されることを特徴とする請求項5から8のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。 - 前記交換モジュールの直径は、略10mmであることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 前記交換モジュールの全交換表面積は、略0.0040m2以上略0.0050m2以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 少なくとも一部分は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリブチレン、スチレンコポリマー、フッ化ポリビニリデン、ポリ乳酸-グリコール酸共重合体、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリオクタメチレンマレイン酸(無水物)クエン酸塩及びポリジメチルシロキサンの中から選ばれた1つ以上の材料から形成されることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のマイクロ流体ガス交換装置。
- 湿式接着を用いたマイクロ流体ガス交換装置の製造方法であって、
第1層と第2層との組み合わせを生成するために、第1層を第2層に接着することにより交換モジュールを作成するステップを備え、
前記第1層は、
1つ以上の第1入口(108)と、
前記1つ以上の第1入口に接続された第1毛管ネットワークと、
前記第1毛管ネットワークに接続された1つ以上の第1出口と、を備え、
前記第1毛管ネットワークは、前記第1入口の少なくとも1つから径方向に外側に延び、
前記第1毛管ネットワークは、1つ以上の注入ブランチ(104)と、一連のマイクロチャネル(106)と、を備え、
前記1つ以上の注入ブランチは、流体の流れを前記一連のマイクロチャネルに分岐するように構成され、
前記第2層は、半透膜を備え、
前記半透膜は、前記第1毛管ネットワークに接触し、
交換モジュールを作成するステップは、前記第1層又は前記第2層の少なくとも1つに溶媒混合液を供給するステップを備え、
前記1つ以上の第1入口(108)は、前記流体を軸方向に分配するセンタリングして配置された1つ以上の入口であり、
前記第1入口(108)に軸方向に分配される流体の向きと、径方向に外側に延びる前記第1毛管ネットワークの向きは直交していることを特徴とする方法。 - 前記第1層と第2層との組み合わせに第3層を接着するステップをさらに備え、
前記第1層と第2層との組み合わせに第3層を接着するステップは、前記第3層又は第1層と第2層との組み合わせの少なくとも1つに溶媒混合液を供給するステップを備えることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記交換モジュールと1つ以上の追加的な交換モジュールとを接着するステップをさらに備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の方法。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002528147A (ja) | 1998-09-21 | 2002-09-03 | ユニバーシテイ・オブ・ピツツバーグ | 能動的混合を介して向上した物質移動、熱伝達及びポンプ能力を有する膜装置 |
US20100125235A1 (en) | 2008-06-16 | 2010-05-20 | Triaxis Medical Devices, Inc. | Blood Treatment Apparatus Having Branched Flow Distribution |
JP2010523268A (ja) | 2007-04-12 | 2010-07-15 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | バイオミメティック血管網及びそれを使用するデバイス |
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JP2015529155A (ja) | 2012-09-05 | 2015-10-05 | ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク | 剪断感受性流体のための小型のハイドロリックマニホールド構造 |
WO2018187372A2 (en) | 2017-04-03 | 2018-10-11 | U.S. Department Of Veterans Affairs | Microfluidic diffusion devices and systems, and methods of manufacturing and using same |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002528147A (ja) | 1998-09-21 | 2002-09-03 | ユニバーシテイ・オブ・ピツツバーグ | 能動的混合を介して向上した物質移動、熱伝達及びポンプ能力を有する膜装置 |
JP2010523268A (ja) | 2007-04-12 | 2010-07-15 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | バイオミメティック血管網及びそれを使用するデバイス |
US20100125235A1 (en) | 2008-06-16 | 2010-05-20 | Triaxis Medical Devices, Inc. | Blood Treatment Apparatus Having Branched Flow Distribution |
WO2011150216A1 (en) | 2010-05-26 | 2011-12-01 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfabricated artificial lung assist device, and methods of use and manufacture thereof |
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WO2018187372A2 (en) | 2017-04-03 | 2018-10-11 | U.S. Department Of Veterans Affairs | Microfluidic diffusion devices and systems, and methods of manufacturing and using same |
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