(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液処理装置であって、
血液入口と、血液出口とを有する筐体であって、前記血液入口が前記筐体の第１の端部の近くで前記筐体の内部に延在する、筐体と、
前記筐体内に配設された熱交換器コアであって、前記血液入口からコア開口部を通って前記熱交換器コアの外へ進む血液に径方向の流れを加えるように構成され、陥凹部を規定する１つまたは複数のリブを含む熱交換器コアと、
熱交換中空繊維であって、熱交換流体が前記熱交換中空繊維を通って流れることができ且つコア開口部からの血液が前記熱交換中空繊維を横断して流れることができるように、前記熱交換器コアの周りに配置され、前記熱交換器コアの前記１つまたは複数のリブにより支持された熱交換中空繊維と、
前記熱交換器コアの周りに同軸に延在する円筒形のシェルであって、前記筐体の第２の端部の近くに配置された環状のシェル開口部を含み、前記シェル開口部が、前記円筒形のシェルの外へ進む血液に長手方向の血流成分を加えるように構成される、円筒形のシェルと、
ガス交換中空繊維であって、ガスが前記ガス交換中空繊維を通って流れることができ且つ前記環状のシェル開口部から通じる血液が前記ガス交換中空繊維を横断して流れることができるように、前記円筒形のシェルの周りに配置されたガス交換中空繊維と
を備え、
前記熱交換器コアが血液乱流区分を含み、
前記血液乱流区分は、前記熱交換器コアの外面内に形成された凹部と、前記凹部に配置された格子とを備え、前記格子が、前記格子を通って延在する複数の開口部を備える血液処理装置。
【請求項２】
前記１つまたは複数のリブが、前記熱交換中空繊維を支持し、前記熱交換中空繊維を横断する血流に径方向の成分を提供するように構成された１つまたは複数の径方向に配置されたコアリブを含む、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項３】
前記熱交換器コアは、前記血液入口と前記コア開口部との間に配置された円錐偏向面を含み、前記円錐偏向面が、前記コア開口部を離れる血流の軌道に径方向の成分を加える、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項４】
前記筐体が内面を含み、その上に１つまたは複数の径方向に配置された筐体リブが配置され、前記１つまたは複数の径方向に配置された筐体リブは、前記ガス交換中空繊維を横断する血流の軌道に径方向の成分を加えるように構成される、請求項１に記載の血液処理
装置。
【請求項５】
前記筐体に固定された第１の端部キャップをさらに備え、前記血液入口が、前記第１の端部キャップと一体的に形成される、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項６】
前記第１の端部キャップと一体的に形成されたガス入口をさらに備え、前記ガス入口は、前記ガス交換中空繊維の内部と流体連通する、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項７】
前記筐体に固定された第２の端部キャップをさらに備え、前記第２の端部キャップが、前記第２の端部キャップと一体的に形成された熱交換流体入口と、前記第２の端部キャップと一体的に形成された熱交換流体出口とを含み、前記熱交換流体入口および前記熱交換流体出口はそれぞれ、前記熱交換中空繊維の内部と流体連通する、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項８】
前記第２の端部キャップと一体的に形成されたガス出口をさらに備え、前記ガス出口は、前記ガス交換中空繊維の内部と流体連通する、請求項７に記載の血液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体として、血液潅流システムで使用される血液処理ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液潅流は、血液が身体の血管を通ることを促進することを伴う。このような目的のため、血液潅流システムは、通常、患者の脈管系と相互接続される体外回路内で、１つまたは複数のポンプを使用することを伴う。心肺バイパス手術では、通常、心臓および肺の機能に取って代わることにより、心臓を一時的に停止させ、静止した手術野（ｓｔｉｌｌ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）を生成する潅流システムを必要とする。このように隔離することにより、血管狭窄症、弁膜症、および先天性心疾患の外科的整復が可能となる。心肺バイパス手術で使用される潅流システムでは、心臓および肺の機能に取って代わる、少なくとも１つのポンプおよび酸素化デバイスを含む体外血液回路が形成される。
【０００３】
より具体的には、心肺バイパス術では、酸素不足血液、すなわち、静脈血が、心臓に入る大静脈または身体内の他の静脈（例えば、大腿静脈）から重力により排流され、または、真空により吸い込まれ、体外回路内の静脈ラインを通って運ばれる。静脈血は、血液に酸素を運ぶための酸素付加器まで圧送される。酸素は、膜を横断して運ばれることにより血液内に導入されることができる、または、使用頻度は低いが、血液を通じて酸素をバブリングすることにより導入されることができる。同時に、二酸化炭素が膜を横断して除去される。酸素化された血液は濾過され、次いで、動脈ラインを通して、大動脈、大腿動脈、または他の動脈に戻される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、改変された流路を形成する熱交換器コアを有する血液処理ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一部の実施形態では、本発明は、血液入口と、血液出口とを有する筐体であって、血液入口が筐体の内部に延在する筐体を含む、血液処理装置に関する。熱交換器コアは、筐体内に配置され、血液入口と流体連通するコア開口部を含み、血液入口から熱交換器コアの外へ進む血液に乱流を加えるように構成される。熱交換中空繊維は、熱交換流体が熱交換中空繊維を通って流れることができ且つコア開口部から通じる血液が熱交換中空繊維を横断して流れることができるように、熱交換器コアの周りに配置される。円筒形のシェルは、熱交換器コアの周りに同軸に延在し、コア開口部が近くに位置する端部に対向する、円筒形のシェルの端部の近くに配置された環状のシェル開口部を含み、環状のシェル開口部は、血液が円筒形のシェルの外へ進むことを可能にするように構成される。ガス交換中空繊維は、ガスがガス交換中空繊維を通って流れることができ且つ環状のシェル開口部から通じる血液がガス交換中空繊維を横断して流れることができるように、円筒形のシェルの周りに配置される。
【０００６】
複数の実施形態が開示されるが、当業者には、本発明の例示的実施形態を示して説明する以下の詳細な記述から、本発明のさらに別の実施形態が明白となるであろう。したがって、図面および詳細な記載は本質的に例示的であるとみなされ、限定的であるとみなされない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態による血液処理装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態による第１の端部キャップの図である。
【図３】本発明の実施形態による第２の端部キャップの図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による熱交換器コアの斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による熱交換器コアの斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態による熱交換器コアの斜視図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による、熱交換器とガス交換器との間の障壁を形成する円筒形のシェルの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの円筒形のシェルの断面図である。
【図６】図５の円筒形のシェル内に配置された図４の熱交換器コアの斜視図である。
【図７】図１の血液処理装置の断面図である。
【図８】本発明の実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図９】本発明の実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図１１】図１０の血液処理装置の血流経路を例示するダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示は、血液処理装置に関し、様々な例示の実施形態によれば、血液処理装置は、熱交換器およびガス交換器（一般に、酸素付加器とも呼ばれる）のうちの１つまたは複数を含む。一部の実施形態では、酸素付加器という用語は、熱交換器およびガス交換器を単一デバイスに組み合わせる、一体的構造体を指すのに用いられることができる。様々な実施形態では、例えば、熱交換器およびガス交換器は、一方の構成要素が他方の構成要素の内側に位置する、同心状の形態で配置される。他の実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、互いに動作可能に連結された構造的に別個の構造体である。一部の実施形態では、酸素付加器は、体外血液回路内で使用されることができる。バイパス術で使用され得るような体外血液回路は、人工心肺装置、貯血槽、および酸素付加器などの複数の異なる要素を含むことができる。
【０００９】
図１は、血液処理装置または酸素付加器１０の概略図である。この図では内部構成要素を視認することはできないが、酸素付加器１０は、熱交換器およびガス交換器のうちの１つまたは複数を含むことができる。一部の実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、酸素付加器筐体を形成する単一の構造体に組み込まれる。酸素付加器１０は、筐体１２と、筐体１２に固定される第１の端部キャップ１４と、筐体１２に固定される第２の端部キャップ１６とを含む。一部の実施形態では、筐体１２は、筐体１２を他のデバイスへ取り付けることを可能にする他の構造体を含むことができる。筐体１２は、主として、円筒形の形状で図示されるが、一部の実施形態では、筐体１２は、矩形または他の平行四辺形の断面形状を有することができる。熱交換器およびガス交換器のそれぞれは、概して同じ断面形状を有することができる、または、それぞれが異なる断面形状を有することができる。一部の実施形態では、熱交換器は、ガス交換器の内側にあってもよく、他の実施形態では、ガス交換器が熱交換器内に位置してもよい。一部の実施形態では、熱交換器およびガス交換器は同心であってもよい。
【００１０】
一部の実施形態では、血液入口１８は筐体１２内に延在し、血液出口２０は筐体１２から出る。記述したように、一部の実施形態では、血液処理装置１０はガス交換器を含み、したがって、ガス入口２２と、ガス出口２４とを含むことができる。一部の実施形態では、血液処理装置１０は熱交換器を含み、したがって、熱交換流体入口２６と、加熱流体入口２６の後ろにある（図示される方向において）熱交換流体出口２８とを含むことができる。一部の実施形態では、熱交換流体入口２６は、筐体１２の一方の端部に配置されることができ、熱交換流体出口２８は、筐体１２の対向端部に配置されることができる。一部の実施形態では、血液処理装置１０は、血液処理装置１０の内部から空気気泡を除去するのに使用されることができるパージポート３０を含むことができる。
【００１１】
入口、出口、およびパージポートの位置は、例示にすぎず、他の配置および構成も想定される。パージポートは、弁またはねじ付きキャップを含むことができる。パージポートは、血液から出るガス（例えば、空気気泡）が抜かれ、または、吸引され、血液処理装置１０から除去されるのを可能にするように動作する。
【００１２】
図２および３は、第１の端部キャップ１４および第２の端部キャップ１６をそれぞれ図示する。第１の端部キャップ１４および第２の端部キャップ１６はそれぞれ、筐体１２に固定されるように構成される。一部の実施形態では、第１の端部キャップ１４および／または第２の端部キャップ１６は、定位置に接着固定されることができる。一部の実施形態では、第１の端部キャップ１４および／または第２の端部キャップ１６は、定位置にスナップフィット（ｓｎａｐ−ｆｉｔｔｅｄ）されることができる、または、筐体１２の、それらが対応する端部上に螺合されることができる。
【００１３】
一部の実施形態では、図２に示されるように、血液入口１８および／またはガス入口２２は、第１の端部キャップ１４と一体的に形成されることができる。例えば、一部の例では、第１の端部キャップ１４は射出成形され、血液入口１８および／またはガス入口２２が、射出成形部品の一部として形成されることができる。一部の実施形態では、第１の端部キャップ１４は、血液入口１８および／またはガス入口２２が取り付けられ得る、開口部を有して形成されることができる。第１の端部キャップ１４は、第１の端部キャップ１４の外周の周りに配置され、一部の実施形態では、第１の端部キャップ１４を筐体１２に固定する取付け点として機能する環状リング３２を含む。一部の実施形態では、第１の端部キャップ１４は、後に記載されるように熱交換器の一部分を位置決めする環状リング３４も含む。
【００１４】
一部の実施形態では、図３に示されるように、熱交換流体入口２６および／または熱交換流体出口２８は、第２の端部キャップ１６と一体的に形成されることができる。例えば、一部の例では、第２の端部キャップ１６は射出成形され、熱交換流体入口２６および／または熱交換流体出口２８が、射出成形部品の一部として形成されることができる。同様に、一部の実施形態では、第２の端部キャップ１６は射出成形され、ガス出口２４が、射出成形部品の一部として形成されることができる。しかしながら、一部の実施形態では、第２の端部キャップ１６は、熱交換流体入口２６、熱交換流体出口２８、および／またはガス出口２４のうちの１つまたは複数が取り付けられ得る、開口部を有して形成されることができる。第２の端部キャップ１６は、第２の端部キャップ１６の外周の周りに配置される環状リング３６を含み、一部の実施形態では、環状リング３６は、第２の端部キャップ１６を筐体１２に固定する取付け点として機能する。一部の実施形態では、第２の端部キャップ１６は、後に記載されるように熱交換器の一部分を位置決めする環状リング３８も含む。
【００１５】
一部の実施形態では、熱交換流体入口２６および熱交換流体出口２８のうちの一方は、第１の端部キャップ１４内に位置することができ、熱交換流体入口２６および熱交換流体出口２８の他方は、第２の端部キャップ１６内に位置することができる。一部の実施形態では、熱交換流体入口２６および出口２８は、第１の端部キャップ１４内に位置することができる。一部の実施形態では、熱交換流体入口２６および出口２８は、第２の端部キャップ１６内に位置することができる。
【００１６】
図４Ａは、第１の端部１４２と第２の端部１４４とを有する熱交換器コア１４０の斜視図である。一部の実施形態では、熱交換器コア１４０は、第１の端部１４２が第１の端部キャップ１４に近く、第２の端部１４４が第２の端部キャップ１６に近くなるように、血液処理装置１０内に配置されることができる。熱交換器コア１４０は、一部の実施形態では、第１の端部１４２を第１の端部キャップ１４に対して位置決めし、同様に、第２の端部１４４を第２の端部キャップ１６に対して位置決めするのに役立つキャビティ（図案からは視認できない）を含む。一部の実施形態では、環状部分１４６および１４７は、所望のポッティング樹脂の体積および／または深さを許容するために、繊維束（図示せず）と熱交換器１４０との間に所望の距離を提供する。
【００１７】
一部の実施形態では、熱交換器コア１４０は、血液入口１８から入ってくる血液が衝突する、円錐偏向面（この方向では視認できない）を含む。円錐偏向面は、血液を径方向に偏向させる。一部の実施形態では、円錐偏向面は、血液を特定方向に方向づけることを補助する仕切り（ｄｉｖｉｄｅｒ）（図示せず）を含むことができる。熱交換器コア１４０は、１つまたは複数の長手方向のリブ１５３を有する外面を含む。長手方向のリブ１５３は、熱交換繊維束（図４Ａには図示せず）に対する機械的な支持を提供し、径方向の血流を促進するために繊維束と熱交換器コア１４０との間に隙間を生成するのに役立つ。
【００１８】
円錐偏向面に衝突する血液が、コア開口部１５４を通って径方向外側に偏向されるように、コア開口部１５４が外面１５２内に形成される。一部の実施形態では、熱交換器コア１４０は、熱交換器コア１４０の周りに径方向に間隔が空けられ配置された１つ、２つ、３つ、４つ、または所望の任意数のコア開口部１５４を有することができる。
【００１９】
一部の実施形態では、図示されるように、熱交換器コア１４０は、径方向に配置されたコアリブ１５２、１５６を含む。一部の実施形態では、コアリブ（または突出部）１５２、１５６は、コアの外面から離れるように径方向外側方向に血液を偏向させる。コアリブ１５２、１５６は、血流の軌道に径方向の成分を加えるように設計される。
【００２０】
一部の実施形態では、熱交換器コア１４０は、また、コアリブ１５６の前方に配置された１つまたは複数の長手方向に延在する陥凹部１６０と、コアリブ１５６の下流に配置された１つまたは複数の長手方向に延在する陥凹部１６２とを有することができる。一部の実施形態では、複数の陥凹部１６０および１６２は、外面１５２の周囲、または実質的に周囲に円周方向に配置される。一部の実施形態では、熱交換器コア１４０は、熱交換中空繊維（図示せず）に対する十分な物理的支持を提供すると共に、血流の乱流をもたらすように構成される。
【００２１】
陥凹部１６０は、コアリブ１５６の近位に、血流の軌道に径方向外側の成分を提供する斜面１６４を含む。陥凹部１６２は、第１のテーパー面１６６と、第２のテーパー面１６８と、第３のテーパー面１７０と、第４のテーパー面１７２と、底面１７４とを含み、これらは、熱交換器コア１４０に向かって、そして、熱交換器コア１４０から離れるように血流を移動させるのを共同し補助する。
【００２２】
図４Ｂは、第１の端部２４２と、第２の端部２４４とを有する熱交換器コア２４０の斜視図である。一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、第１の端部２４２が第１の端部キャップ１４に近く、第２の端部２４４が第２の端部キャップ１６に近くなるように、血液処理装置１０内に配置されることができる。熱交換器コア２４０は、一部の実施形態では、第１の端部２４２を第１の端部キャップ１４に対して位置決めし、同様に、第２の端部２４４を第２の端部キャップ１６に対して位置決めするのに役立つキャビティ（図には図示せず）を含む。一部の実施形態では、環状部分２４６および２４７は、所望のポッティング樹脂の体積および／または深さを許容するために、繊維束（図示せず）と熱交換器２４０との間に所望の距離を提供する。
【００２３】
一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、血液入口１８から入ってくる血液が衝突する、円錐偏向面（この方向では視認できない）を含む。円錐偏向面は、血液を径方向に偏向させる。一部の実施形態では、円錐偏向面は、血液を特定方向に方向づけることを補助する仕切り（図示せず）を含むことができる。熱交換器コア２４０は、外面２５２を含む。円錐偏向面に衝突する血液が、コア開口部２５４を通って径方向外側に偏向されるように、コア開口部２５４が外面２５２内に形成される。一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、熱交換器コア２４０の周りに径方向に間隔が空けられ配置された１つ、２つ、３つ、４つ、または所望の任意数のコア開口部２５４を有することができる。
【００２４】
一部の実施形態では、図示されるように、熱交換器コア２４０は、径方向に配置されたコアリブ２５６を含む。一部の実施形態では、コアリブ（または突出部）２５６は、外面２５２から離れるように径方向外側方向に血液を偏向させる。コアリブ２５６は、血流の軌道に径方向の成分を加えるように設計される。一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、熱交換中空繊維（図示せず）に対する十分な物理的支持を提供すると共に、血流の乱流をもたらすように構成される。
【００２５】
一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、コアリブ２５６の前方に配置された１つまたは複数の長手方向に延在する陥凹部２６０も含むことができる。一部の実施形態では、複数の陥凹部２６０は、外面２５２の周囲、または実質的に周囲に円周方向に配置される。陥凹部２６０は、コアリブ２５６の近位に、血流の軌道に径方向外側の成分を提供する斜面２６４を含む。
【００２６】
一部の実施形態では、熱交換器コア２４０は、コアリブ２５６の下流に配置された血液乱流区分２７０を含む。血液乱流区分２７０は、径方向のリブ２７４が交差する、複数の長手方向に延在するリブ２７２を含む。一部の実施形態では、リブ２７２および径方向のリブ２７４は、外面２５２の一部分に相当する。リブ２７２と径方向のリブ２７４とに挟まれ、複数の間隙（ｖｏｉｄｓ）２７６が外面２５２内に形成される。血液乱流区分２７０に衝突する血液は、様々な方向に飛び散り、それにより、熱交換中空繊維（図示せず）を横断する血流を改善する。
【００２７】
図４Ｃは、第１の端部３４２と、第２の端部３４４とを有する熱交換器コア３４０の斜視図である。一部の実施形態では、熱交換器コア３４０は、第１の端部３４２が第１の端部キャップ１４に近く、第２の端部３４４が第２の端部キャップ１６に近くなるように、血液処理装置１０内に配置されることができる。熱交換器コア３４０は、一部の実施形態では、第１の端部３４２を第１の端部キャップ１４に対して位置決めし、同様に、第２の端部３４４を第２の端部キャップ１６に対して位置決めするのに役立つキャビティ（３４９、ただし第２のキャビティは図には示されていない）を含む。一部の実施形態では、環状部分３４６および３４７は、所望のポッティング樹脂の体積および／または深さを許容するために、繊維束（図示せず）と熱交換器３４０との間に所望の距離を提供する。
【００２８】
熱交換器コア３４０は、血液入口１８から入ってくる血液が衝突する、円錐偏向面３４８を含む。円錐偏向面３４８は、血液を径方向に偏向させる。一部の実施形態では、円錐偏向面３４８は、血液を特定方向に方向づけることを補助する仕切り（図示せず）を含むことができる。熱交換器コア３４０は、外面３５２を含む。円錐偏向面３４８に衝突する血液が、コア開口部３５４を通って径方向外側に偏向されるように、コア開口部３５４が外面３５２内に形成される。一部の実施形態では、熱交換器コア３４０は、熱交換器コア３４０の周りに径方向に間隔が空けられ配置された１つ、２つ、３つ、４つ、または所望の任意数のコア開口部３５４を有することができる。一部の実施形態では、熱交換器コア３４０は、熱交換中空繊維（図示せず）に対する十分な物理的支持を提供すると共に、血流の乱流をもたらすように構成される。
【００２９】
一部の実施形態では、熱交換器コア３４０は、コアリブ３５６の下流に配置された血液乱流区分３７０を含む。血液乱流区分３７０は、外面３５２内に延在する凹み部分３８０と、凹み部分３８０を横断して延在する格子３８２とを含む。一部の実施形態では、格子３８２は、外面３５２と少なくとも実質的に同一円筒状に延在する。格子３８２は、任意の適切な金属または重合体材料から形成されることができ、任意の適切な様式で熱交換器コア３４０に取り付けられることができる。格子３８２は、複数の開口部３８４を含む。格子３８２は、熱交換繊維束に対する機械的な支持を提供し、径方向の血流のための隙間を提供する。
【００３０】
図５Ａは、筐体１２内に配置され、熱交換器コア４０（図６参照）と同軸に配設されることができる円筒形のシェル６２の斜視図である。図５Ｂは、円筒形のシェル６２の断面図である。円筒形のシェル６２は、第１の端部６４と、第２の端部６６とを含む。一部の実施形態では、円筒形のシェル６２は、第１の端部６４が第１の端部キャップ１４に近く、第２の端部６６が第２の端部キャップ１６に近くなるように、筐体１２内に配置されることができる。
【００３１】
円筒形のシェル６２は、外面６８を含む。熱交換器コア４０の外面５２と円筒形のシェル６２の内面７２との間を流れる血液が、円筒形のシェル６２から出ることができるように、シェル開口部７０が、外面６８内に形成される。一部の実施形態では、円筒形のシェル６２の内面７２は、内面７２から突出し、熱交換器コア１４０、２４０、３４０に向かって延在する１つまたは複数のシェルリブ８０を含むことができる。１つまたは複数のシェルリブ８０は、内面７２から離れるように径方向内側方向に血液を偏向させる。一部の実施形態では、１つまたは複数のシェルリブ８０は、コアリブ５６および５８と共同し、長手方向の血流を妨害し、熱交換器を通る、すなわち、熱交換器コア４０の外面５２と円筒形のシェル７２の内面７２との間を通る血流に対し径方向の流れ成分を加えることができる。一部の実施形態では、熱交換器コア１４０、２４０、３４０は、熱交換器コア１４０、２４０、３４０と円筒形のシェル６２との間に径方向の流路を実現するために、熱交換繊維束と円筒形のシェル７２との間に距離を生成するように機能することができる１つまたは複数の長手方向に延在するリブ７５も含むことができる。
【００３２】
一部の実施形態では、円筒形のシェル６２は、円筒形のシェル６２の周りに径方向に間隔が空けられ配置された１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、または所望の任意数のシェル開口部７０を有することができる。図６に図示されるように、コア開口部５４およびシェル開口部７０は、概して、血液処理装置１０の対向端部に配置される。したがって、熱交換器コア４０の外面５２と円筒形のシェル６２の内面７２との間の空間に入る血液は、円筒形のシェル６２を出る前に、空間の少なくとも実質的に全長を強制的に流される。
【００３３】
図７は、筐体１２、熱交換器コア４０、円筒形のシェル６２間の同軸配置を図示する、血液処理装置１０の実施形態の断面図である。一部の実施形態では、血液処理装置１０は、概略的に図示された熱交換器要素７４と、概略的に図示されたガス交換器要素７６とを含む。
【００３４】
一部の実施形態では、熱交換器要素７４は、多数の中空繊維を含み、そこを通って、水などの加熱流体が流れることができる。血液は、中空繊維の周囲を、中空繊維を通過して流れることができ、したがって、適切に加熱されることができる。一部の実施形態では、中空繊維は重合体とすることができる。一部の例では、金属繊維が使用されてもよい。一部の実施形態では、中空繊維は、ポリウレタン、ポリエステル、または、任意の他の適切な重合体もしくはプラスチック材料から形成されることができる。様々な実施形態によれば、中空繊維は、約０．２ミリメートルから約１．０ミリメートルまで、または、より具体的には、約０．２５ミリメートルから約０．５ミリメートルまでの外径を有する。中空繊維は、幅が例えば約２０ミリメートルから約２００ミリメートルの範囲となり得るマットに織り込まれてもよい。一部の実施形態では、マットは十字構成に配置される。
【００３５】
一部の実施形態では、ガス交換器要素７６は、多数の微多孔中空繊維を含むことができ、そこを通って、酸素などのガスが流れることができる。血液は、中空繊維の周囲を、中空繊維を通過して流れることができる。濃度勾配により、酸素は微多孔中空繊維を通って血液内に拡散することができ、二酸化炭素は中空繊維内に拡散し、血液から出ることができる。一部の実施形態では、中空繊維は、ポリプロピレン、ポリエステル、または、任意の他の適切な重合体もしくはプラスチック材料から作製される。様々な実施形態によれば、中空繊維は、約０．３８ミリメートルの外径を有する。他の実施形態によれば、微多孔中空繊維は、約０．２ミリメートルから約１．０ミリメートルまで、または、より具体的には、約０．２５ミリメートルから約０．５ミリメートルまでの直径を有する。中空繊維は、幅が例えば約２０ミリメートルから約２００ミリメートルの範囲となり得るマットに織り込まれてもよい。一部の実施形態では、マットは十字構成である。
【００３６】
図８に示されるように、血液入口１８を通って血液処理装置１０に入る血液は、血液が、熱交換器要素７４内で、中空繊維上および中空繊維の周囲を流れるように、コア開口部５４を通って径方向に方向づけられる。少なくとも一部の血流は、円筒形のシェル６２の内面７２に衝突し、熱交換器コア１４０、２４０、３４０（コア１４０が図示される）の外面５２に向かって径方向に戻るように方向づけられる。次いで、少なくとも一部の血流は、コアリブ５６および５８により径方向外側に方向づけられる。血液は、シェル開口部７０に達するまで径方向に行き来して進み続け、円筒形のシェル６２と筐体１２との間の隙間に入る。一部の実施形態では、熱交換器要素７４を通る径方向および長手方向の流れを組み合わせることにより、熱伝達の改良が達成されることができる。シェル開口部７０を出る血液は、ガス交換器要素７６上およびガス交換器要素７６の周囲を流れ、最終的に、血液出口２０を通って血液処理装置１０から出る。
【００３７】
図８は、前述した要素の相対的な方向を図示する、血液処理装置１０の断面図である。示されるように、熱交換器コアが中心に位置し、熱交換器要素７４が、熱交換器コア１４０、２４０、３４０（コア１４０が図示される）の周りに同軸に配置される。円筒形のシェル６２は、熱交換器要素７４の周りに同軸に配置され、連続してガス交換器要素７６および筐体１２が続く。一部の実施形態では、熱交換器コア１４０、２４０、３４０（コア１４０が図示される）は、熱交換器要素７４を横断する血流の軌道に径方向の成分を加えるように構成されたコアリブ５６および５８を有することができる。一部の実施形態では、円筒形のシェル６２は、熱交換器要素７４を横断する血流の軌道に径方向の成分を加えるように構成された１つまたは複数の径方向に配置されたシェルリブ８０を有することができる。
【００３８】
図９は、本発明の実施形態による血液処理装置９０の断面図である。血液処理装置９０は、血液処理装置１０と同様であるが、改変されたガス交換器部分を含む。一部の実施形態では、筐体１２の内面は、ガス交換器要素７６を通り、横断する血流の軌道に径方向の成分を加えるように構成された１つまたは複数の筐体リブ９２を含む。一部の実施形態では、円筒形のシェル６２の外面は、ガス交換器要素７６を通り、横断する血流の軌道に径方向の成分を加えるように構成された１つまたは複数の外シェルリブ９４を含む。一部の実施形態では、ガス交換器要素７６を通る径方向および長手方向の流れを組み合わせることにより、ガス伝達の改良が達成されることができる。
【００３９】
一部の実施形態では、コアリブ５６および５８、シェルリブ８０、および／または筐体リブ９２などのリブは、それらのリブが発する面と対向する面までの間の距離の約１０パーセントから約７０パーセントにわたり延在することができる。一部の実施形態では、リブは、前述の距離の約２５パーセントから約５０パーセントにわたり延在することができる。例えば、コアリブ５６および５８は、熱交換器コア４０と円筒形のシェル６２との間の距離の約１０パーセントから約７０パーセント、または約２５パーセントから約５０パーセントにわたり延在することができる。一部の実施形態では、リブは、リブが発する面と、約３０度から約９０度の範囲の角度をなすことができる。一部の実施形態では、リブは、約４５度から約６０度の角度をなすことができる。一部の実施形態では、リブは、約０．２ミリメートルから約３ミリメートルの範囲の高さと、約０．５ミリメートルから約１０ミリメートルの範囲の幅とを有することができる。
【００４０】
図１０は、本発明の実施形態による血液処理装置１００の断面図である。血液処理装置１００は、上述の装置と同様であるが、熱交換器を通る血流は螺旋成分を有する。血液処理装置１００は、１つまたは複数のコア開口部１０４を含む熱交換器コア１０２を有する。血液は、１つまたは複数のコア開口部１０４を通過し、上述したように多数の中空繊維を含むことができる熱交換器要素１０６に入る。血液は、１つまたは複数のシェル開口部１０８を通って熱交換器要素１０６を出て、次いで、血液出口２０を通って出る前に、ガス交換器要素１１２を長手方向に通過する。
【００４１】
図１０に示されるように、コア開口部１０４およびシェル開口部１０８は、熱交換器要素１０６に入る血液が、ガス交換器要素１１２内に出る前に熱交換器要素１０６の長さを通るように、長手方向に離間される。コア開口部１０４およびシェル開口部１０８は、互いに径方向に離間される。図１１に概略的に示されるように、例えば、コア開口部１０４は、互いに約１８０度離間されることができる。シェル開口部１０８も互いに約１８０度離間されることができ、さらに、コア開口部１０４から径方向に約１８０度変位されることができる。その結果、熱交換器要素１０６を通過する血液は、熱交換器要素１０６内の中空繊維を通る、中空繊維の周囲の螺旋流路を経る。
【００４２】
本発明の範囲から逸脱することなく、論じられた例示の実施形態に対し、様々な改変および追加が行われることができる。例えば、上述した実施形態は特定の特徴を示すが、本発明の範囲は、上述した特徴のすべては含まない特徴および実施形態の種々の組み合わせを有する実施形態も含む。
【図１】
0006297706.tif 000002
【図２】
0006297706.tif 000003
【図３】
0006297706.tif 000004
【図４Ａ】
0006297706.tif 000005
【図４Ｂ】
0006297706.tif 000006
【図４Ｃ】
0006297706.tif 000007
【図５Ａ】
0006297706.tif 000008
【図５Ｂ】
0006297706.tif 000009
【図６】
0006297706.tif 000010
【図７】
0006297706.tif 000011
【図８】
0006297706.tif 000012
【図９】
0006297706.tif 000013
【図１０】
0006297706.tif 000014
【図１１】
0006297706.tif 000015