JPH06237992A

JPH06237992A - 熱およびガス交換器

Info

Publication number: JPH06237992A
Application number: JP50A
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: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【構成】熱交換器付人工肺１Ａは、筒状本体３と、そ
の両端に液密に接合されたカバー部材４、５とで構成さ
れるハウジング２を有する。筒状本体３内には、両端が
隔壁７、８に埋設、固定された多数の中空糸膜６が収納
されている。筒状本体３の上部及び下部には、それぞれ
血液の流入口３４および流出口３５が形成されている。
カバー部材４の内部は、多孔質シート４２により２つの
空間４３、４４に仕切られ、その一方に連通する気体流
入口４５と、他方に連通する液体流入口４６とが設けら
れている。また、カバー部材５には、流出口５２が設け
られている。中空糸膜６同士の間隙を流れる血液と、中
空糸膜６の内腔を流れる気泡が混入した液体との間で、
熱交換およびガス交換が行われる。【効果】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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第一の流体と第二の流
体との間で熱交換およびガス交換を行う熱およびガス交
換器に関する。

【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
化、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】

【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
よびガス交換器を提供することにある。

【０００５】

【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）〜
（９）であるのが好ましい。

【０００６】（１）ハウジング内に、ガス透過性の膜
と、第一の流体の流入部と、第一の流体の流出部と、前
記第一の流体の流入部から流出部へ至る第一流路と、第
二の流体の流入部と、第二の流体の流出部と、前記第二
の流体の流入部から流出部へ至る第二流路とを有し、前
記第一流路と前記第二流路とが前記ガス透過性の膜で隔
てられている熱およびガス交換器であって、前記第一流
路に前記第一の流体を流すとともに、前記第二流路に前
記第一の流体と温度が異なる液体と前記第一の流体とガ
ス分圧の異なる気体とを流し、前記ガス透過性の膜を介
して、前記第一の流体と前記第二の流体との間で熱交換
およびガス交換を行うことを特徴とする熱およびガス交
換器。

【０００７】（２）前記第二の流体の流入部は、前記
第一の流体と温度が異なる液体と前記第一の流体とガス
分圧の異なる気体とを混合する混合手段を有する上記
（１）に記載の熱およびガス交換器。

【０００８】（３）前記混合手段は、前記気体を気泡
状態で前記液体に混合するものである上記（２）に記載
の熱およびガス交換器。

【０００９】（４）前記第二の流体の流入部は、前記
第一の流体と温度が異なる液体と前記第一の流体とガス
分圧の異なる気体とが、前記第二流路にそれぞれ別個に
流入するように構成されている上記（１）に記載の熱お
よびガス交換器。

【００１０】（５）前記第一の流体は血液である上記
（１）ないし（４）のいずれかに記載の熱およびガス交
換器。

【００１１】（６）前記第二の流体は、水と、血液よ
り酸素分圧が高い気体とで構成されるものである上記
（１）ないし（５）のいずれかに記載の熱およびガス交
換器。

【００１２】（７）前記ガス透過性の膜は、熱伝導率
が２×１０^-4J/cm・s・K以上のものである上記（１）ない
し（６）のいずれかに記載の熱およびガス交換器。

【００１３】（８）前記ガス透過性の膜は、中空糸膜
である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の熱お
よびガス交換器。

【００１４】（９）前記第二流路は、前記中空糸膜の
内腔で構成される上記（８）に記載の熱およびガス交換
器。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の熱およびガス交換器を添付図
面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の熱およびガス交換器を熱
交換器付人工肺に適用した場合の構成例を示す縦断面図
である。同図に示すように、熱交換器付人工肺１Ａは、
筒状本体３と、この筒状本体３の両端にそれぞれ液密に
接合されたカバー部材（筐体）４および５とで構成され
るハウジング２を有している。

【００１７】ハウジング２の主要部材である筒状本体３
は、軸方向の中央部３０においてその内径が最小とな
り、中央部３０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３内に
は、ガス透過性の膜である多数の中空糸膜６の束が収納
されており、この中空糸膜６の束の両端は、隔壁７およ
び８に埋設されて筒状本体３の両端部付近にそれぞれ固
定されている。

【００１８】隔壁７および８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３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７は、後述する流入部３１と流出部５１
とを液密に遮蔽し、隔壁８は、後述する流出部３２と流
入部４１とを液密に遮蔽する。

【００１９】なお、前述したように、筒状本体３が中央
部３０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６の束は、中央部３
０付近において絞り込まれた状態となり、よって、中空
糸膜６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。

【００２０】筒状本体３の図１中上部および下部には、
それぞれ、第一の流体である血液の流入部３１および流
出部３２が形成されている。この流入部３１および流出
部３２は、筒状本体３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３１および流
出部３２には、それぞれ、それらの内部空間に連通する
管状の流入口３４および流出口３５が突出形成されてい
る。

【００２１】また、このようなハウジング２では、筒状
本体３の図１中下端に接合されたカバー部材４により後
述する第二の流体の流入部４１が形成され、図１中上端
に接合されたカバー部材５により第二の流体の流出部５
１が形成される。

【００２２】カバー部材５の側部には、カバー部材５の
内部に連通する管状の流出口５２が突出形成されてい
る。また、流入部４１には、第二の流体として、ガス交
換用の気体（以下単に「気体」という）および熱交換用
の液体（以下単に「液体」という）が流入するが、この
流入部４１には、気体と液体とを混合する混合手段が設
けられている。

【００２３】すなわち、カバー部材４の内部は、混合手
段である気体透過性の多孔質シート（気泡発生部材）４
２により、第一流入空間４３および第二流入空間４４に
仕切られている。そして、カバー部材４の側部には、管
状の気体流入口４５および液体流入口４６が、それぞれ
第一流入空間４３および第二流入空間４４に連通するよ
う突出形成されている。

【００２４】多孔質シート４２による混合手段は、第一
流入空間４３内の気体が多孔質シート４２に形成された
細孔を通過する際に気泡となり、この気泡が第二流入空
間４４内の液体中に混入するよう構成されている。

【００２５】このような多孔質シート４２としては、例
えば、メッシュ、織布、不織布、メンブランフィルタ等
を用いることができる。なお、多孔質シート４２の気体
透過により得られる気泡の直径は、特に限定されず、気
泡の直径が、中空糸膜６の内径未満のものはもちろんの
こと、中空糸膜６の内径以上のもの、例えば中空糸膜６
の内径の１〜２０倍程度のものであっても、中空糸膜６
の内部と第二流入空間４４との圧力差を調整することに
よって、中空糸膜６内を通過することができる。

【００２６】熱交換器付人工肺において、気体流入口４
５から第一流入空間４３へ導入される気体は、第一の流
体であ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、中空糸膜６を介
して血液に酸素加、脱炭酸ガスが行われる。

【００２７】また、液体流入口４６から第二流入空間４
４へ導入される液体としては、第一の流体である血液と
温度が異なる液体であり、これにより、中空糸膜６を介
して血液を冷却または加温する。なお、この液体として
は、水または水溶液が好ましい。

【００２８】各中空糸膜６同士の間隙および中空糸膜６
と筒状本体３の内面との間の間隙で構成される空間は、
流入部３１から流出部３２へ至る血液の第一流路３３を
形成している。

【００２９】各中空糸膜６の両端は、それぞれ、第二流
入空間４４およびカバー部材５内に連通するよう開口
し、各中空糸膜６の内腔は、流入部４１から流出部５１
へ至る第二流路を形成している。

【００３０】本発明において、中空糸膜６は、第一の流
体、第二の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６
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。

【００３１】このような中空糸膜６を介して第一の流
体、第二の流体間でのガス交換および熱交換が行われる
が、通常の有効膜面積（十分なガス交換能が得られる程
度の有効膜面積）において、十分な熱交換を可能とする
ために、中空糸膜６は、その熱伝導率が２×１０^-4J/cm
・s・K以上、特に、２．５×１０^-4J/cm・s・K以上であるも
のが好ましい。本発明では、中空糸膜６がこのように比
較的低い熱伝導率であっても、有効膜面積が大きいた
め、十分な熱交換能を得ることができる。

【００３２】また、筒状本体３、カバー部材４および５
の構成材料としては、例えばポリカーボネート、アクリ
ル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アク
リル−スチレン共重合体、アクリル−ブタジエン−スチ
レン共重合体等を挙げることができる。

【００３３】なお、熱交換器付人工肺１Ａにおいて、血
液の流入部（流入口）と流出部（流出口）とを図１中上
下逆に設け、血液が第一流路３３内を図１中上方に向け
て流れるような構成としてもよい。

【００３４】次に、熱交換器付人工肺１Ａの作用につい
て説明する。気体流入口４５からは第一流入空間４３に
気体が供給され、液体流入口４６からは第二流入空間４
４に液体が供給される。第一流入空間４３内の気体の圧
力が第二流入空間４４内の圧力に比べて高くなると、第
一流入空間４３内の気体は、多孔質シート４２に形成さ
れた細孔を通過して気泡となり、この気泡が第二流入空
間４４内の液体中に混入する。そして、第二流入空間４
４内の圧力が所定値以上となると、この気泡を含む液体
は、各中空糸膜６の一端からその内腔すなわち第二流路
内に入り、該第二流路内を流れ、中空糸膜６の他端から
流出部５１内に流入し、流出口５２からケーシング２外
へ排出される。

【００３５】なお、第二流路内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６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。

【００３６】一方、流入口３４からは流入部３１へ血液
が流入し、さらにこの血液は、各中空糸膜６同士の間隙
および中空糸膜６と筒状本体３の内面との間の間隙、す
なわち第一流路３３内を中空糸膜６の長手方向に沿って
図１中下方に流れ、流出部３２へ到達し、さらに、流出
口３５からケーシング２外へ排出される。

【００３７】血液は、第一流路３３内を流れる間に、中
空糸膜６に形成された多数の細孔を介して、中空糸膜６
の内腔（第二流路）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、第一流路３３
内を流れる間に、中空糸膜６を介して、中空糸膜６の内
腔（第二流路）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。

【００３８】このような熱交換器付人工肺１Ａにおい
て、熱交換とガス交換とのバランスは、第二の流体にお
ける液体と気体との混合比、すなわち、液体中に混入す
る気泡の量を調整することにより任意に選択することが
できる。この場合、第二の流体として液体および気体の
一方のみを供給し、第一の流体との間で熱交換およびガ
ス交換の一方のみを行うこともできる。

【００３９】図２は、本発明の熱およびガス交換器を熱
交換器付人工肺に適用した場合の他の構成例を示す縦断
面図である。同図に示す熱交換器付人工肺１Ｂは、第二
の流体の流入部と、気体および液体の混合手段の構成が
異なる以外は、前記熱交換器付人工肺１Ａと同様であ
る。以下、相違点についてのみ説明し、同様の事項の説
明は省略する。

【００４０】熱交換器付人工肺１Ｂにおいては、筒状本
体３の図２中下端に接合されたカバー部材９により第二
の流体の流入部９１が形成される。カバー部材９の側部
には、前記と同様の液体流入口９２が、カバー部材９内
に連通するよう突出形成されている。

【００４１】流入部９１に設置される混合手段は、カバ
ー部材９を貫通する送気管９３と、カバー部材９内の底
部付近に位置し、前記送気管９３の先端に取り付けられ
た多孔質体（気泡発生部材）９４とで構成されている。
この場合、多孔質体９４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、多孔質ポリプロピレン、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。

【００４２】このような構成の熱交換器付人工肺１Ｂに
おいては、液体が液体流入口９２からカバー部材９内に
供給されるとともに、気体が送気管９３を介して多孔質
体９４内に供給され、多孔質体９４に形成された細孔を
通過して気泡となり、この気泡がカバー部材９内の液体
中に混入する。そして、カバー部材９内の圧力が所定値
以上となると、この気泡を含む液体は、各中空糸膜６の
一端からその内腔（第二流路内）に入り、該第二流路内
を流れ、前記と同様にして、第一流路３３内を流れる血
液との間でガス交換および熱交換を行う。

【００４３】図３は、本発明の熱およびガス交換器を熱
交換器付人工肺に適用した場合のさらに他の構成例を示
す縦断面図である。同図に示す熱交換器付人工肺１Ｃ
は、第二の流体の流入部と、気体および液体の混合手段
の構成が異なる以外は、前記熱交換器付人工肺１Ａと同
様である。以下、相違点についてのみ説明し、同様の事
項の説明は省略する。

【００４４】熱交換器付人工肺１Ｃにおいては、筒状本
体３の図３中下端に接合されたカバー部材１０により第
二の流体の流入部１０１が形成される。カバー部材１０
の側部には、管状の液体流入口１０２が、カバー部材１
０内に連通するよう突出形成されている。

【００４５】流入部１０１に設置される混合手段は、液
体流入口１０２と、該液体流入口１０２の壁部を貫通
し、その先端が液体流入口１０２内に連通するノズル１
０３で構成されている。

【００４６】このような構成の熱交換器付人工肺１Ｃに
おいては、液体流入口１０２から液体をカバー部材９内
に供給する際に、ノズル１０３の先端から液体流入口１
０２内に高圧で気体を供給して、気泡を混入させる。そ
して、カバー部材９内に供給された気泡を含む液体は、
その圧力が所定値以上となると、各中空糸膜６の一端か
らその内腔（第二流路内）に入り、該第二流路内を流
れ、前記と同様にして、第一流路３３内を流れる血液と
の間でガス交換および熱交換を行う。

【００４７】なお、図１、図２および図３に示す構成の
各熱交換器付人工肺において、前記とは逆に、各中空糸
膜６の内腔を第一の流体（血液）が流れる第一流路と
し、各中空糸膜６同士の間隙および中空糸膜６と筒状本
体３の内面との間の間隙で構成される空間を第二の流体
（気体および液体）が流れる第二流路としてもよい。

【００４８】図４は、本発明の熱およびガス交換器を熱
交換器付人工肺に適用した場合のさらに他の構成例を示
す断面図側面である。前述した熱交換器付人工肺１Ａ〜
１Ｃが、第二の流体として気体と液体とを混合したもの
を第二流路に流す構成であるのに対し、この熱交換器付
人工肺１Ｄは、第二の流体として気体と液体とを２相分
離した状態で第二流路に流す構成である。以下、その構
成について詳述する。

【００４９】図４に示すように、熱交換器付人工肺１Ｄ
は、ハウジング本体１２と、このハウジング本体１２の
両側端にそれぞれ液密に接合されたカバー部材（筐体）
１３および１４とで構成されるハウジング１１を有して
いる。

【００５０】このハウジング本体１２内には、前記と同
様の中空糸膜６の束が、図４中横方向になるように収納
されており、この中空糸膜６の束の両端は、前記と同様
の隔壁１５および１６に埋設されてハウジング本体１２
の両側端部付近にそれぞれ固定されている。

【００５１】ハウジング本体１２の図４中上部および下
部には、それぞれ、第一の流体である血液の流入部１２
１および流出部１２２が形成されている。流入部１２１
および流出部１２２におけるハウジング本体１２の内面
は、テーパ面を形成している。また、流入部１２１およ
び流出部１２２の頂部には、それぞれ、流入部１２１お
よび流出部１２２の内部空間に連通する管状の流入口１
２４および流出口１２５が突出形成されている。

【００５２】また、このようなハウジング１１では、ハ
ウジング本体１２の図４中左端に接合されたカバー部材
１３により第二の流体の流入部１３１が形成され、図１
中上端に接合されたカバー部材１４により第二の流体の
流出部１４１が形成される。

【００５３】カバー部材１３の図４中左側面には、カバ
ー部材１３の内部に連通する管状の気体流入口１３２お
よび液体流入口１３３が、それぞれ、カバー部材１３の
上方および下方位置に突出形成されている。

【００５４】また、カバー部材１４の図４中右側面に
は、カバー部材１４の内部に連通する管状の気体流出口
１４２および液体流出口１４３が、それぞれ、カバー部
材１４の上方および下方位置に突出形成されている。

【００５５】各中空糸膜６同士の間隙で構成される空間
は、流入部１２１から流出部１２２へ至る血液の第一流
路１２３を形成している。各中空糸膜６の両端は、それ
ぞれ、カバー部材１３および１４の内部に連通するよう
開口し、各中空糸膜６の内腔は、流入部１３１から流出
部１４１へ至る第二流路を形成している。

【００５６】次に、熱交換器付人工肺１Ｄの作用につい
て説明する。カバー部材１３内には、気体流入口１３２
から気体が供給され、液体流入口１３３から液体が供給
される。カバー部材１３の内部では、下方に液体、上方
に気体が分かれて存在している。カバー部材１３内の圧
力が所定値以上となると、カバー部材１３内の液体は、
中空糸膜６の束のうち、カバー部材１３内の液面１７よ
り下方にある中空糸膜６の一端から、その内腔すなわち
第二流路内に入り、該第二流路内を流れ、中空糸膜６の
他端からカバー部材１４内に流入し、貯留される。ま
た、カバー部材１３内の気体は、中空糸膜６の束のう
ち、カバー部材１３内の液面１７より上方にある中空糸
膜６の一端から、その内腔すなわち第二流路内に入り、
該第二流路内を流れ、中空糸膜６の他端からカバー部材
１４内に流入し、液面１８より上方の空間に貯留され
る。そして、カバー部材１４内の気体は気体流出口１４
２から、液体は液体流出口１４３からそれぞれケーシン
グ１１外へ排出される。

【００５７】一方、流入口１２４からは流入部１２１へ
血液が流入し、さらにこの血液は、各中空糸膜６同士の
間隙、すなわち第一流路１２３内を中空糸膜６と直交す
る方向に沿って流れる。血液が第一流路１２３の前半、
すなわち液面１７より下方にある中空糸膜６同士の間隙
を通過する際には、その中空糸膜６の内腔（第二流路）
を流れる液体との間で熱交換が行われ、第一流路１２３
の後半、すなわち液面１７より上方にある中空糸膜６同
士の間隙を通過する際には、その中空糸膜６の内腔（第
二流路）を流れる気体との間でガス交換が行われる。

【００５８】このようにして、所望の温度に冷却または
加温され、かつ酸素加、脱炭酸ガスがなされた血液は、
流出部１２２へ到達し、さらに、流出口１２５からケー
シング１１外へ排出される。

【００５９】なお、このような熱交換器付人工肺１Ｄに
おいては、例えばカバー部材１３内への気体および液体
の供給量（圧力）をそれぞれ調整することにより、液面
１７のレベルを調整し、ガス交換を行う中空糸膜６と熱
交換を行う中空糸膜６との体積比を適宜変えることで、
熱交換とガス交換とのバランスを所望に調整することが
できる。この場合、前記と同様、液体および気体の一方
のみを供給し、第一の流体との間で熱交換およびガス交
換の一方のみを行うこともできる。

【００６０】また、熱交換器付人工肺１Ｄにおいて、気
体流出口１４２および液体流出口１４３に代わり、カバ
ー部材１４の側面の液面１８付近に、カバー部材１４内
の気体および液体を排出する１つの流出口を設けた構成
であってもよい。

【００６１】また、血液の流入部（流入口）と流出部
（流出口）とを図４中上下逆に設け、ハウジング本体１
２内に流入した血液に対し、まずガス交換を行い、次い
で熱交換を行うような構成としてもよい。

【００６２】なお、上記各構成例では、本発明の熱およ
びガス交換器を中空糸膜型人工肺に適用した場合につい
て説明したが、これに限らず、ガス透過性の膜として平
膜を用いたものに適用したものでもよい。

【００６３】また、本発明の熱およびガス交換器は、人
工肺に適用する場合に限らず、熱交換およびガス交換を
行うものであれば、いかなるものでもよく、その用途
も、医療用の他、例えば工業用であってもよい。さら
に、本発明において、第一の流体としては、前記血液に
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。

【００６４】次に、本発明の熱およびガス交換器を、具
体的実施例を挙げてさらに詳細に説明する。

【００６５】（実施例１）図１に示す構成の熱交換器付
人工肺を製造した。この人工肺のハウジング内には、有
効長さ９２mm、内径約２００μm 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．
７m²とした。なお、この中空糸膜の熱伝導率は、４×１
０^-4J/cm・s・Kであった。また、第二の流体の流入部４１
は、平均孔径４０μm の多孔質シートにより、第一流入
空間４３および第二流入空間４４に仕切った。

【００６６】（実施例２）図２に示す構成の熱交換器付
人工肺を製造した。この人工肺のハウジング内には、実
施例１と同様の中空糸膜を多数本配設し、その有効膜面
積を１．７m²とした。また、第二の流体の流入部９１に
設置された気泡発生用の多孔質体としては、発泡ポリエ
チレン（平均孔径１００μm ）を中空のうず巻き形状に
成形したものを用いた。

【００６７】（実施例３）図３に示す構成の熱交換器付
人工肺を製造した。この人工肺のハウジング内には、実
施例１と同様の中空糸膜を多数本配設し、その有効膜面
積を１．７m²とした。また、液体の流入口に貫通して設
置されたノズル１０３の先端部の口径は、０．５mmであ
った。

【００６８】上記実施例１〜３の各熱交換器付人工肺を
用い、以下のような実験を行った。［実験１］第二の流体の流入部に、２０℃の冷水を６０
００ml/minで供給するとともに、酸素を４０００ml/min
で供給して、各中空糸膜の内腔に酸素の気泡を含む冷水
を流し、これと同時に、第一の流体の流入部に３７℃の
牛血を４０００ml/minで供給して、牛血の冷却および酸
素加、脱炭酸ガスを行った。

【００６９】得ら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各熱交換器付人工肺の熱交換
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。

【００７０】（実施例４）図４に示す構成の熱交換器付
人工肺を製造した。この人工肺のハウジング内には、有
効長さ９０mm、内径約２００μm 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。なお、この中空糸膜の熱伝導率は、４×１
０^-4J/cm・s・Kであった。

【００７１】上記実施例４の熱交換器付人工肺を用い、
以下のような実験を行った。［実験２］第二の流体の流入部に対し、液体流入口より
２０℃の冷水を２０００ml/minで供給するとともに、気
体流入口より純酸素を４００００ml/minで供給し、これ
と同時に、第一の流体の流入部に３７℃の牛血を４００
０ml/minで供給して、牛血の冷却および酸素加、脱炭酸
ガスを行った。

【００７２】なお、第二の流体の流入部を構成するカバ
ー部材１３内において、気体と液体との体積比が２：５
となるように液面１７のレベルが保持されていた。得ら
れた牛血の温度および溶存酸素量を測定し、この測定デ
ータから熱交換器付人工肺の熱交換能（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。

【００７３】

【表１】

【００７４】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
記の数１の式で示されるものである。

【００７５】

【数１】

【００７６】上記表１の結果から明らかなように、実施
例１〜３の熱交換器付人工肺は、いずれも優れた熱交換
能および酸素添加能を有しており、また、実施例４の熱
交換器付人工肺は、優れた熱交換能と有効な酸素添加能
を有していることが確認された。

【００７７】［実験３］実施例１〜３の熱交換器付人工
肺を用い、冷水の代わりに４０℃の温水を用いた以外は
実験１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。

【００７８】また、実施例４の熱交換器付人工肺を用
い、冷水の代わりに４０℃の温水を用いた以外は実験２
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。

【００７９】これらの結果、実施例１〜４の熱交換器付
人工肺は、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。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の熱およびガ
ス交換器によれば、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、本発明を熱交換器付人工肺に適用した場
合、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。

【００８１】また、本発明の熱およびガス交換器では、
必要に応じ、熱交換とガス交換との比率を所望に設定す
ることも可能であるため、最適な条件を得ることがで
き、また、用途も拡大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱およびガス交換器を熱交換器付人工
肺に適用した場合の構成例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の熱およびガス交換器を熱交換器付人工
肺に適用した場合の他の構成例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の熱およびガス交換器を熱交換器付人工
肺に適用した場合の他の構成例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の熱およびガス交換器を熱交換器付人工
肺に適用した場合の他の構成例を示す断面側面図であ
る。

【符号の説明】１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ熱交換器付人工肺２ハウジング３筒状本体３０中央部３１流入部３２流出部３３第一流路３４流入口３５流出口４カバー部材４１流入部４２多孔質シート４３第一流入空間４４第二流入空間４５気体流入口４６液体流入口５カバー部材５１流出部５２流出口６中空糸膜７、８隔壁９カバー部材９１流入部９２液体流入口９３送気管９４多孔質体１０カバー部材１０１流入部１０２液体流入口１０３ノズル１１ハウジング１２ハウジング本体１２１流入部１２２流出部１２３第一流路１２４流入口１２５流出口１３カバー部材１３１流入部１３２気体流入口１３３液体流入口１４カバー部材１４１流出部１４２気体流出口１４３液体流出口１５、１６隔壁１７、１８液面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内に、ガス透過性の膜と、第
一の流体の流入部と、第一の流体の流出部と、前記第一
の流体の流入部から流出部へ至る第一流路と、第二の流
体の流入部と、第二の流体の流出部と、前記第二の流体
の流入部から流出部へ至る第二流路とを有し、前記第一流路と前記第二流路とが前記ガス透過性の膜で
隔てられている熱およびガス交換器であって、前記第一流路に前記第一の流体を流すとともに、前記第
二流路に前記第一の流体と温度が異なる液体と前記第一
の流体とガス分圧の異なる気体とを流し、前記ガス透過
性の膜を介して、前記第一の流体と前記第二の流体との
間で熱交換およびガス交換を行うことを特徴とする熱お
よびガス交換器。