(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送装置において、
巻き付けコアのまわりに巻かれ、外表面及び管腔を備えた複数のチューブを有する巻かれたチューブ束であって、上記巻き付けコアが本体と、第１の巻き付けディスクと、第２の巻き付けディスクとを有し、上記第１の巻き付けディスクが上記本体の第１の端部に取り付けられ、上記第２の巻き付けディスクが当該本体の第２の端部に取り付けられ、当該第１及び第２の巻き付けディスクが周辺縁と、当該巻き付けコアの長手軸線に実質上一致する中央軸線とを有し、該第１及び第２の巻き付けディスクが更に上記周辺縁から上記中央軸線の方へ延びる複数のフィンを有し、上記フィンが上記複数のチューブを固定する複数の主要な切欠きを画定し、また前記主要な切欠き内に前記チューブの直径を受け入れるように空間が形状づけられた、巻かれたチューブ束；
第１の端部及び第２の端部を有し、上記巻かれたチューブ束を取り囲むハウジング；
上記ハウジングの上記第１及び第２の端部に位置し、上記巻き付けコアの第１及び第２の端部を上記チューブ及び当該ハウジングに対してシールするポッチング材料であって、上記ポッチング材料、当該チューブの上記外表面及び該ハウジングが第１の流体室を形成するようになったポッチング材料；
上記第１の流体室に連通する第１の流体入口；
上記第１の流体室に連通する第１の流体出口；
上記ハウジングの上記第１の端部で上記複数のチューブの上記管腔に連通する第２の流体入口；及び
上記ハウジングの上記第２の端部で上記複数のチューブの上記管腔に連通する第２の流体出口；
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
上記フィンがチューブシャトルからチューブを受け取るように形状づけられた複数の補助の切欠きを更に画定し、上記主要な及び補助の切欠きが各々上記周辺縁から上記中央軸線に向かって測定したような長さを有し、当該主要な切欠きの長さが当該補助の切欠きの長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記フィンが更に、チューブシャトルからチューブを受け取るように形状づけられた複数の第３の切欠きを画定し、上記第３の切欠きが上記周辺縁から上記中央軸線に向かって延び、当該第３の切欠きの長さが上記補助の切欠きの長さよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記チューブがポリウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
上記チューブが銅アンモニアレーヨン、ビスコースレーヨン又は酢酸セルロースのグループから選択されるポリマー材料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
上記チューブがポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリプロピレン又はポリメチル・メタクリレートのグループから選択されるポリマー材料であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
上記チューブが微孔性膜の中空ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記巻き付けコアが更に、上記第１の巻き付けディスクに取り付けられた第１の切断パッドと、上記第２の巻き付けディスクに固定された第２の切断パッドとを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
請求項１記載の移送装置において、
前記第１及び第２の巻き付けディスクは、当該巻き付けコア上に巻かれた上記チューブが該本体の直径と該第１及び第２の巻き付けディスクの直径との間に空間を形成するように、該本体の直径よりも大きな直径を有することを特徴とする装置。
【請求項１０】
上記チューブがポリウレタンであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
上記チューブが銅アンモニアレーヨン、ビスコースレーヨン又は酢酸セルロースのグループから選択されるポリマー材料であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
上記チューブがポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリプロピレン又はポリメチル・メタクリレートのグループから選択されるポリマー材料であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
上記チューブが微孔性膜の中空ファイバであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
上記第１の巻き付けディスクに固定された第１の切断パッドと、上記第２の巻き付けディスクに固定された第２の切断パッドとを更に有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
移送装置を製造する方法において、
本体と、上記本体の第１の端部に取り付けられた第１の巻き付けディスクと、当該本体の第２の端部に取り付けられた第２の巻き付けディスクとを有する巻き付けコアであって、上記第１及び第２の巻き付けディスクが周辺縁と、上記巻き付けコアの長手軸線に実質上一致する中央軸線とを有し、当該第１及び第２の巻き付けディスクが更に上記周辺縁から上記中央軸線の方へ延びる複数のフィンを有し、上記フィンがチューブを受け取るように形状づけられた複数の主要な切欠きを画定し、また前記主要な切欠き内に前記チューブの直径を受け入れるように空間が形状づけられた、巻き付けコアを提供する工程；
上記巻き付けコアのまわりに端から端までチューブを巻き付ける工程；
チューブ束を受け入れるように形状づけられ、第１の端部と、第２の端部と、第１の流体入口と、第１の流体出口とを有するハウジング内に巻かれた束を嵌める工程；
上記ハウジングの上記第１及び第２の端部に位置するポッチング材料を使用して、上記ポッチング材料、上記チューブの上記外表面及び当該ハウジングが第１の流体室を形成し、かつ、上記第１の流体入口及び上記第１の流体出口が上記第１の流体室に連通するように、該ハウジングの当該第１及び第２の端部をシールする工程；
上記チューブ内の上記管腔を露出させるように上記束の端部を切断する工程；及び
第２の流体入口が上記ハウジングの上記第１の端部で上記チューブの上記管腔に連通するように、上記第２の流体入口を有する第１の端キャップを上記ハウジングの上記第１の端部上に取り付け、第２の流体出口が当該ハウジングの上記第２の端部で当該チューブの当該管腔に連通するように、上記第２の流体出口を有する第２の端キャップを当該ハウジングの上記第２の端部上に取り付ける工程；を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の移送装置を製造する方法において、
前記第１及び第２の巻き付けディスクが、チューブを受け取るように形状づけられ、前記本体の直径よりも大きな直径を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の移送装置を製造する方法において、
上記巻き付けコアが実質上静止している間に、上記巻き付けコアの長手軸線に実質上平行に当該巻き付けコアのまわりにチューブの列を巻き付ける工程；
上記巻き付けコアを増分的に回転させる工程；
上記巻き付けコアが実質上静止している間に、当該巻き付けコアのまわりに前記チューブの第２の列を巻き付ける工程；
上記コアを増分的に回転させ、所望数の列が当該巻き付けコアのまわりに巻かれるまで順々にチューブの列を巻き付ける工程；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の移送装置を製造する方法において、
前記巻き付けコアの本体の第１の端部に取り付けられた第１の切断パッドと、前記巻き付けコアの本体の第２の端部に取り付けられた第２の切断パッドとを有し、上記第１の切断パッド及び上記第２の切断パッドがチューブを受け取るように形状づけられ、
移送装置を製造する方法が更に、
上記第１及び第２の切断パッドにより上記チューブ内の上記管腔を露出させるように上記束の端部を切断する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は心臓一時停止用送給装置及び暖かい又は冷たい心臓一時停止用流体を心臓へ送給するためのその使用の方法及び装置に関する。特に、本発明は巻かれたファイバ束を有する心臓一時停止用送給装置を使用する装置及び方法に関する。
発明の背景
医療技術の分野で物質移送装置及びエネルギ移送装置としての中空のファイバ束の使用は既知である。例えば、巻かれた中空のファイバ束は血液酸素処理器や血液透析器として使用されている。中空ファイバ束のための典型的な巻き付けパターンは、回転するシリンダのまわりにチューブを巻き付けるような螺旋巻きとして述べることができる。１つのこのような巻き付け技術は米国特許第４，９７５，２４７号明細書に記載されており、この明細書は特殊な巻き付け設備で中空のファイバ酸素処理器を巻き付ける手段を開示している。上記米国特許明細書はコアの軸線に平行なラインに沿って往復運動するファイバガイドを使用しての回転するコア上への単一のファイバ又はファイバリボンの巻き付けを開示している。ファイバガイドが往復運動し、コアが回転するときに、ファイバはコアのまわりに螺旋状に配置される。
【０００２】
上記米国特許明細書に記載されたような典型的な巻き付け技術は例えば２．０インチ（約５０．８ｍｍ）のような大径のコアに制限される。コアが一層小さい場合、チューブを巻いているときに、ファイバがコアから滑り出てしまう。コアが２．０インチ又はそれ以上の直径を有する場合、ファイバが巻かれるときに、接触表面摩擦がファイバを適所に維持する。不運にも、比較的大きな直径は大半の医療応用にとって望ましくない一層大きな呼び水体積を生じさせてしまう。呼び水体積が増大すると、患者にとって有害となることがある血液希釈のレベルが増大してしまう。ある場合には、呼び水体積が増大すると、小さな大人や子供に装置を使用できなくなることがある。
【０００３】
代わりに、中空のファイバ束は上述のファイバ又はファイバリボンの巻き付け問題を伴わないファイバマットとして巻くことができる。特に、コアの直径も、コアの中央軸線に関してファイバの位置を維持するためにコアのまわりにファイバを巻き付けねばならない特定の角度も、織ったファイバマットを使用する場合の因子とはならない。事実、ファイバマットを使用してファイバ束を作る場合は、比較的小さな直径でコアのまわりに束を形成することができ、ファイバをコアの軸線に実質上平行にすることができる。しかし、ファイバマットは織りプロセスの付加的な複雑さのため高価である。更に、織りは、典型的には、単一のファイバ又はファイバリボンから束を巻き付ける場合に存在する製造プロセスにわたっての直接のコスト管理を不可能にする。それ故、現在の巻き付け技術又は巻かれたファイバマット装置デザインに関連する欠点を伴わずに、低コスト、小呼び水体積及び生産にわたる直接の管理を組み合わせた巻き付け技術及び装置を提供することが望ましい。
発明の概要
１つの態様においては、本発明は移送装置である。移送装置は巻かれたチューブ束と、ハウジングと、ポッチング材料と、第１の流体入口と、第１の流体出口と、第２の流体入口と、第２の流体出口とを有する。
【０００４】
巻かれたチューブ束は複数のチューブを含む。各チューブは外表面及び管腔を有する。複数のチューブは、巻き付けコアのまわりに巻かれたチューブを、次いで、元のチューブを複数のチューブに切断することにより得られる。チューブは微孔性膜の中空ファイバである。チューブとして適する材料は銅アンモニアレーヨン、ビスコースレーヨン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリプロピレン又はポリメチル・メタクリレートを含むことができる。巻き付けコアは本体と、第１の巻き付けディスクと、第２の巻き付けディスクとを有する。第１の巻き付けディスクは本体の第１の端部に取り付けられ、第２の巻き付けディスクは本体の第２の端部に取り付けられる。巻き付けコアはまた、第１の巻き付けディスクに取り付けられた第１の切断パッドと、第２の巻き付けディスクに取り付けられた第２の切断パッドとを有することができる。第１及び第２の巻き付けディスクは周辺縁と、巻き付けコアの長手軸線に実質上一致する中央軸線とを有する。フィンは複数のチューブを固定する複数の主要な切欠きを画定する。ハウジングは巻かれたチューブ束を取り囲み、第１の端部と、第２の端部とを有する。ポッチング材料はハウジングの第１及び第２の端部に位置する。ポッチング材料は巻かれたチューブ束の第１及び第２の端部をハウジングに対してシールする。ポッチング材料、チューブの外表面及びハウジングは、共働して第１の流体室を形成する。第１の流体入口及び第１の流体出口は第１の流体室と連通する。第２の流体入口はハウジングの第１の端部で複数のチューブの管腔と連通する。第２の流体出口はハウジングの第２の端部で複数のチューブの管腔と連通する。
【０００５】
フィンはまた、チューブシャトルからチューブを受け取るように形状づけられた複数の補助の切欠きを画定することができる。主要な及び補助の切欠きは各々周辺縁から中央軸線に向かって測定した長さを有する。主要な切欠きの長さは補助の切欠きの長さよりも大きい。フィンはまた、チューブシャトルからチューブを受け取るように形状づけられた複数の第３の切欠きを画定することができる。第３の切欠きは周辺縁から中央軸線に向かって測定したような長さを有する。第３の切欠きの長さは補助の切欠きの長さよりも小さい。
【０００６】
第２の態様においては、本発明は移送装置である。移送装置は巻かれたチューブ束と、ハウジングと、ポッチング材料と、第１の流体入口と、第１の流体出口と、第２の流体入口と、第２の流体出口とを有する。
【０００７】
巻かれたチューブ束は上述のような複数のチューブを含む。巻き付けコアは本体と、第１の巻き付けディスクと、第２の巻き付けディスクとを有する。第１の巻き付けディスクは本体の第１の端部に取り付けられ、第２の巻き付けディスクは本体の第２の端部に取り付けられる。巻き付けコアはまた、第１の巻き付けディスクに取り付けられた第１の切断パッドと、第２の巻き付けディスクに取り付けられた第２の切断パッドとを有することができる。第１及び第２の巻き付けディスクは本体の直径よりも大きな直径を有する。巻き付けコア上へチューブを巻き付けると、本体の直径と第１及び第２の巻き付けディスクの直径との間に空間が形成される。ハウジング、ポッチング材料、第１の流体入口、第１の流体出口、第２の流体入口及び第２の流体出口は上述のようなものである。
【０００８】
第３の態様においては、本発明は移送装置を製造する方法である。この方法は巻き付けコアを提供する工程と、巻き付けコアのまわりで端から端までチューブを巻き付ける工程と、巻かれた束をハウジング内へ嵌める工程と、ポッチング材料を使用してハウジングの第１及び第２の端部をシールする工程と、チューブ内の管腔を露出させるように束の端部を切断する工程と、第１の端キャップ及び第２の端キャップを取り付ける工程とを含む。
【０００９】
巻き付けコアは本体と、本体の第１の端部に取り付けられた第１の巻き付けディスクと、本体の第２の端部に取り付けられた第２の巻き付けディスクとを有する。第１及び第２の巻き付けディスクは周辺縁と、巻き付けコアの長手軸線に実質上一致する中央軸線とを有する。第１及び第２の巻き付けディスクは更に、周辺縁から中央軸線の方へ延びる複数のフィンを有し、フィンはチューブを受け取るように形状づけられた複数の主要な切欠きを画定する。ハウジングはチューブ束を受け取るように形状づけられる。ハウジングは第１の端部と、第２の端部と、第１の流体入口と、第１の流体出口とを有する。ポッチング材料は、ポッチング材料、チューブの外表面及びハウジングが第１の流体室を形成するように、ハウジングの第１及び第２の端部に位置する。第１の流体入口及び第１の流体出口は第１の流体室に連通する。ハウジングの第１の端部に取り付けられた第２の流体入口を有する第１の端キャップはハウジングの第１の端部でチューブの管腔に連通する。ハウジングの第２の端部に取り付けられた第２の流体出口を有する第２の端キャップはハウジングの第２の端部でチューブの管腔に連通する。
【００１０】
第４の態様においては、本発明は移送装置を製造する方法である。この方法は後述する巻き付けコアを提供する工程と、巻き付けコアのまわりで端から端までチューブを巻き付ける工程と、巻かれた束をハウジング内へ嵌める工程と、ハウジングの第１及び第２の端部をシールする工程と、チューブ内の管腔を露出させるように束の端部を切断する工程と、上述のような第１の端キャップ及び第２の端キャップを取り付ける工程とを含む。
【００１１】
巻き付けコアは本体と、本体の第１の端部に取り付けられた第１の巻き付けディスクと、本体の第２の端部に取り付けられた第２の巻き付けディスクとを有する。第１の巻き付けディスク及び第２の巻き付けディスクはチューブを受け取るように形状づけられ、本体の直径よりも大きな直径を有する。
【００１２】
第５の態様においては、本発明は移送装置を製造する方法である。この方法は巻き付けコアを提供することによりチューブ束を巻き付ける工程と、巻き付けコアが実質上静止している間に巻き付けコアの長手軸線に実質上平行に巻き付けコアのまわりでチューブの列を巻き付ける工程と、巻き付けコアを増分的に回転させる工程と、巻き付けコアが実質上静止している間に巻き付けコアのまわりでチューブの第２の列を巻き付ける工程と、コアを増分的に回転させる工程と、所望数の列が巻き付けコアのまわりに巻かれるまで、チューブの列を順々に巻き付ける工程とを含む。次いで、巻かれた束をハウジング内に嵌め込み、ポッチング材料を使用してハウジングの第１及び第２の端部をシールし、チューブ内の管腔を露出させるように束の端部を切断し、上述のような第１の端キャップ及び第２の端キャップを取り付ける。
【００１３】
第６の態様においては、本発明は移送装置を製造する方法である。この方法は巻き付けコアを提供する工程と、巻き付けコアのまわりで端から端までチューブを巻き付ける工程と、第１及び第２の端部を有するハウジング内に巻かれた束を嵌める工程と、ポッチング材料を使用してハウジングの第１及び第２の端部をシールする工程と、第１及び第２の切断パッドによりチューブ内の管腔を露出させるように束の端部を切断する工程と、第１の端キャップ及び第２の端キャップを取り付ける工程とを含む。
【００１４】
巻き付けコアは本体と、本体の第１の端部に取り付けられた第１の切断パッドと、本体の第２の端部に取り付けられた第２の切断パッドとを有する。第１の切断パッド及び第２の切断パッドはチューブを受け取るように形状づけられる。ハウジング、ポッチング、切断、第１の流体入口、第１の流体出口、第１の端キャップ及び第２の端キャップは上述のようなものである。
好ましい実施の形態の詳細な説明
本発明の方法及び巻き付け装置は物質移送装置又はエネルギ移送装置を利用する種々の医療用途のための中空のチューブ又はチューブ束を作るために使用できる。ここで使用されるような「移送装置」という用語は物質移送及びエネルギ移送の応用を含むことを意味する。これらの応用は血液酸素処理器、透析器及び熱交換器を含むが、これらに限定されない。ここで使用されるような「チューブ」という用語はすべてのチューブ、中空ファイバ又は当業者にとって既知の他の可撓性の導管を含むことを意味する。説明する実施の形態において形成されるチューブ束は血液心臓一時停止用回路における熱交換器として使用するのに適し、本明細書で提供される寸法、配管、表面積及び他の特定事項はそれ故に適する。他の応用のためのチューブ束を構成するこの方法の使用は、異なる寸法、仕様及び材料を有するチューブの使用を含むことができるが、基本的な原理は同じである。
【００１５】
本発明のチューブ束を製造する装置及び方法は図１を参照することにより全体的に理解できる。図１は全体を符号１で示す巻き付け装置を示す。巻き付け装置１は巻き付けコア１０のまわりに可撓性のチューブ３０を軸方向に巻き付ける。巻き付け装置は、チューブ３０を受け取る巻き付けコア３０と、矢印２１の方向にコア１０を回転させるコア回転手段２０と、チューブ３０を引き出すチューブボビン２２と、コア１０のまわりでチューブ３０を案内するチューブシャトル２６と、コア１０のまわりでシャトル２６を矢印２９の方向へ回転させるシャトル回転手段２８とを有する。
【００１６】
仕上がったチューブ束において、チューブ３０はその管腔内でチューブ束の一端から他端へ流体を運ぶ。チューブ３０は巻き付けに十分な可撓性の任意の生物的適合性材料とすることができるが、典型的には、熱交換応用に対してはポリウレタンである。血液酸素処理器又は透析器に対しては、チューブ３０は当業界で既知のような中空のファイバ膜である。心臓一時停止用の熱交換器に対しては、チューブ３０は０．０１ないし０．１０インチ（約０．２５ないし２．５４ｍｍ）の外径及び０．００１ないし０．０５０インチ（約０．０３ないし１．２７ｍｍ）の壁厚を有することができるが、好ましくは、０．０３０ないし０．０４５インチ（約０．７６ないし１．１４ｍｍ）の外径及び０．００２ないし０．００５インチ（約０．０５ないし０．１３ｍｍ）の壁厚を有する。チューブボビン２２は、チューブ３０が巻き付けコア１０上に巻かれる前に、チューブ３０を保持する。チューブボビン２２は連続的で完全にコア１０に巻き付けるのに十分な長さのチューブを保持する。チューブボビン２２は、チューブ３０をボビン２２から引き出すことができるように、回転可能に装着される。チューブ３０は受動的にボビン２２から引き出すことができ又は図７に示すボビンモータのようなボビンを回転させる手段により補助することができる。チューブ３０はチューブシャトル２６を通してチューブボビン２２から繰り出される。チューブシャトル２６は、後に一層詳細に説明する方法でチューブがコア１０のまわりに巻かれるときに、チューブを案内するのに適した角度をなす中空のチューブとすることができる。次いで、このチューブは後に一層詳細に説明する方法で巻き付けコア１０に接続される。チューブシャトル２６は、チューブシャトル２６が回転するときに、コア１０上にチューブ３０を巻き付けるように形状づけられる。シャトル回転手段２８はコアの軸線に実質上垂直な軸線のまわりでチューブシャトル２６を回転させて、ボビン２２からチューブ３０を引き出し、コア１０上にチューブ３０を巻き付ける。シャトル回転手段２８は好ましくはマイクロステッパ駆動子により制御されるステッパモータである。チューブシャトル２６は、コアの軸線に実質上垂直でこれと交差する軸線のまわりで回転する。コア１０のまわりでのチューブシャトル２６の回転はコア１０上にチューブ３０を軸方向で巻き付ける。コア１０のまわりにチューブ３０を分配するため、コア１０はコアのまわりでのシャトルの各１回転後に増分的な角度即ち距離だけ回転する。この増分的な角度即ち距離だけのコアの回転が、チューブシャトル２６からチューブ３０の別の巻回体を受け取るようにコア１０の周辺部を整合させる。これにより、次の回転において、チューブシャトル２６は、典型的には先の巻回体に隣接し、先の巻回体及びコア１０の軸線の双方に実質上平行なチューブを巻き付ける。使用される増分的な角度は束に使用される特定のチューブ及びコアデザインに左右される。コア１０は、シャトルの回転軸線に実質上垂直な面内においてコアの長手軸線のまわりでコア回転手段２０により回転される。コア回転手段２０は好ましくはマイクロステッパ駆動子により制御されるステッパモータである。
【００１７】
図２は巻き付けコア１０の１つの実施の形態を示す。巻き付けコア１０はチューブシャトルからのチューブを受け取り、保持するように形状づけられるが、典型的には円筒状である。巻き付けコア１０は巻き付けプロセスの応力に耐えるのに十分な強度の任意の材料から作ることができるが、好ましくは硬質の熱可塑性材から作られる。巻き付けコア１０は第１の巻き付けディスク１４と第２の実質的に同形の巻き付けディスク１６との間に位置する本体１２を有する。巻き付けディスクは本体の長手軸線に垂直な面内に実質上存在する。巻き付けディスクは、チューブがコア１０のまわりに巻かれるときにチューブを保持する。典型的には、巻き付けディスクは円形で、本体１２よりも大きな直径を有する。心臓一時停止用熱交換器に使用されるチューブ束に対しては、巻き付けディスクは好ましくは１．０インチ（約２５．４ｍｍ）よりも大きな直径を有する。約３．０インチ（約７６．２ｍｍ）までの外径を有する巻き付けディスクを使用することが可能であるが、大半の現代の医療応用に対しては、これは、極端に大きな呼び水体積を生じさせる。
【００１８】
図２に示すように、巻き付けディスクは、オプションとして、巻き付けディスクの外周辺から半径方向に延びるフィン１７を有することができる。フィン１７は、巻き付け及びポッチング中にチューブの列を適所に保持することにより、巻き付け中チューブのパターンにわたって一層の制御を提供する。フィンにより提供される付加的な制御は、特定の応用のための束の寸法及びこれに続く呼び水体積の良好な規制を許容する。更に、付加的な制御は、改善された装置の性能一貫性及び製造反復性に寄与する。チューブは他の巻き付けプロセスのものよりも一層大なる一貫性で位置決めできる。各２つの連続するフィンはその間に切欠き１９を画定する。切欠き１９は巻き付け中及び述する他の製造工程中にチューブをコア１０へ案内し、適所に保持する。コア１０の軸線に最も近い切欠き内の地点は切欠きの内径である。コア１０の軸線から最も遠くかつ２つのフィン間に位置する切欠き内の地点は切欠きの外径である。フィン付きの巻き付けディスクは、心臓一時停止用熱交換器に使用される巻き付けコアに対しては、好ましくは０．２５インチ（約６．３５ｍｍ）よりも大きな内側切欠き直径及び２．５インチ（約６３．５ｍｍ）よりも小さな外側切欠き直径を有する。フィン１７は切欠き内に特定の直径のチューブを受け入れるように形状づけられる。切欠き１９がチューブ束のための最終的な用途に応じて適当な寸法のチューブを受け取るように、フィン１７間の空間を変更することができる。
【００１９】
巻き付け中、チューブが巻き付けディスクのまわりで屈曲するときに、しわを形成することがある。図２に示す切断パッド１５は、しわが仕上がったチューブ束の管腔を制限するのを阻止するように、コアの各端部に位置することができる。切断パッドは、チューブが巻かれるときにチューブを支持するコアの延長部である。この付加的な支持は、チューブが巻き付けディスクを越えて外方へしわ寄せする地点を移動させる。これにより、切断パッドは、巻き付けディスクの下方又は巻き付けディスク中での切断を伴わずに、しわにより生じた管腔内の制限部を越えてのチューブの切断を可能にする。切断パッド１５は図２に示す円形ディスク形状とすることができ、または、巻き付けディスク及びフィンと同じ形状（図示せず）とすることができる。切断パッドが巻き付けディスク及びフィンと同じ形状を有する場合、切断パッドは外側切欠きまでの距離だけフィンに沿って延びることができ、切欠き内へのチューブの嵌合を許容するように形状づけられる。切断パッド１５は典型的には巻き付けコアの端部から約０．１６インチ（約４．０６ｍｍ）だけ延びる。パッド１５は巻き付けコア内に共モールド成形でき、または、モールド成形後にコアの端部に接着できる。パッドは好ましくは、切断中にブレードを損傷させないように、典型的には５０Ａないし７０Ｄのショア硬さを有する低ジュロメーター材料で作られる。
【００２０】
図２に示す巻き付けピン１８は本体１２の長手軸線の端部を通って延び、第１の巻き付けディスク１４及び第２の巻き付けディスク１６を通って突出する。巻き付けピン１８は、コア回転手段に固定されかつ巻き付けを容易にするように、形状づけられる。巻き付けピン１８はコア１０を通る単一のダウエル即ちだぼとすることができる。代わりに、巻き付けピン１８はコア１０の材料から一体的にモールド成形できる。巻き付けピン１８は巻き付けプロセス中にコア１０を支持するのに十分な強度を有する材料から形成すべきであるが、典型的には適当な金属又はポリウレタンである。巻き付けピン１８は一端又は両端で巻き付け装置に接続することができる。
【００２１】
図３は巻き付けが完了した後の巻き付けディスクの外表面に沿った横断面図を示す。図３はフィン無しでのコアへの巻き付けから得ることのできるチューブ巻き付けパターンを例示する。層Ａがコアのまわりに巻かれると、層内のチューブの各列はチューブの隣接する列に接して横たわる。層内の列の巻き付けは、層が完成するまで続行する。列が巻き付けディスクの周辺のまわりで３６０゜巻かれたときに、層が完成する。先の層上へチューブの付加的な列を巻き付けることにより、引き続きの層を先の層上へ付加することができる。フィン無しの構成においては、引き続きの層Ｂ、Ｃ…Ｎは先の層のチューブ間に生じる溝内に横たわる。付加的な層を付加すると、引き続きの層のチューブ間の間隔が先の層の列間の間隔に関して増大し、引き続きの層内のチューブの列間の距離を増大させる。この形状を使用すると、例えば０．９０インチ（約２２．８６ｍｍ）の直径を有する巻き付けディスクを備えた巻き付けコアには、０．０４０インチ（約１．０２ｍｍ）の直径のポリウレタンチューブの４０個の列を最大８個の層まで巻き付けることができる。これらのパラメータを使用すると、合計３００個のカットチューブが完成したチューブ束内に存在する。上述の例においては、第１の層内の列は互いに関して偏倚されず、代わりに、巻き付けディスクのまわりで等間隔となる。
【００２２】
図４は一層フィン構成におけるフィンを備えた巻き付けディスクの端面図を示す。フィンは各２つの連続するフィン間の空間として主要な切欠き２７を画定する。チューブがコアのまわりに巻かれるときに、フィンはチューブを主要な切欠き２７内へ案内する。従って、フィンは図３の構成に対する改善を与える。巻き付けプロセス中にフィンがチューブの位置決めを補助するからである。更に、フィンは一層小さな内側直径を有する巻き付けコア上への巻き付けを許容する。フィンは、コアのモールド成形中の応力挫傷及び巻かれたチューブ束の製造中の破断を阻止するのに十分な厚さとすべきである。典型的には、心臓一時停止用熱交換器への応用に対しては、この厚さは０．０２インチ（約０．５１ｍｍ）以上とすべきである。この最小厚さはまた、モールド成形排出物が生じること、例えば、冷却中の歪みやへこみ穴の形成の可能性をも阻止する。
【００２３】
一層フィン構成の巻き付け中、チューブシャトル２６の各１回転毎に、チューブ３０の２つの列が巻き付けコア１０上に配置される。チューブシャトルは巻き付けディスクの実質上直径方向で対向する両側でチューブ３０の２つの列を配置する。コアのまわりでのチューブシャトルの各回転後、コアが１増分角度だけ回転される。この増分角度はコアの角度変位であり、チューブの次の２つの列を配置する位置を決定する。図４のような巻き付けディスクを有する巻き付けコアに対しては、次の巻き付けサイクルが次の切欠き又は次の所望の複数の切欠き内へチューブを配置できるようにするのに十分な距離だけコアが回転するように、増分角度が選定される。巻き付け装置が巻き付けディスクの３６０゜の周辺のまわりですべての切欠き内にチューブ３０を配置した後に、フィン付き巻き付けコアのまわりの層が完成する。次いで、先の列における列上で切り欠き内に付加的な列を配置することにより、付加的な層が付加される。従って、引き続きの層内の列は先の層内の対応する列に当接し、層はコアの軸線から半径方向外方へ延びる。
【００２４】
図４のフィン構成を使用すると、典型的には心臓一時停止用熱交換器のための１．６インチ（約４０．６４ｍｍ）の外径を有する巻き付けディスクを備えた巻き付けコアは０．０４０インチ（約１．０２ｍｍ）の直径のポリウレタンチューブの４２個の列を最大６個の層まで巻き付けることができる。これらのパラメータを使用すると、合計２５２個のカットチューブが完成したチューブ束内に存在する。
【００２５】
図５は二層フィン構成を有する巻き付けディスクの端面図を示す。この構成は付加的な補助の切欠き２８を形成するためにフィンの周辺縁における増大した厚さを利用する。補助の切欠き２８は主要な切欠き２７よりも大きな内径を有するが、外径は同じである。それ故、補助の切欠き２８は主要な切欠き２７よりも少ないチューブの層を保持する。好ましくは、心臓一時停止用熱交換器に対しては、フィンの厚さは０．０２インチ（約０．５１ｍｍ）よりも小さくない。
【００２６】
二層フィン構成の巻き付け中、最初に、主要な切欠きのみに巻き付けが行われる。主要な切欠き内のチューブの層が補助の切欠きの内径に達した後、チューブは主要な切欠き及び補助の切欠きの双方内に巻かれる。この時点で、遷移層に達する。遷移層は、チューブが主要な及び補助の切欠きの双方内に巻かれるような第１の層である。遷移層においては、コア回転手段は巻き付けコアの増分角度を半分にする。増分角度が半分になると、巻き付け装置はチューブの列を主要な及び補助の切欠きの双方内に配置できる。層が切欠きの外径に達するまで、巻つけが続行する。
【００２７】
二層フィン構成は、チューブが主要な及び補助の切欠きの双方内に巻かれているときに、一層フィン構成の数及び密度に比べて、チューブの数及び密度を２倍にする。これにより、二層フィン構成は空間を一層効率的に利用する。効率が増大するということは、一層多くのチューブが一層少ない容積内で巻かれることを意味し、これは、熱伝導接触表面積を増大させ、それ故、チューブを酸素処理器に使用した場合に熱交換装置の熱効率即ちガス交換効率を増大させる。これはまた、移送装置の外径が一層小さいため、チューブ束を使用する移送装置が一層小さな呼び水体積を有することを許容し、これは大半の医療装置の応用にとって重要である。
【００２８】
二層フィン構成を使用すると、１．１５インチ（約２９．２１ｍｍ）の外側切欠き直径及び０．４７インチ（約１１．９４ｍｍ）の内側主要切欠き直径を有する巻き付けディスクを備え、０．０４０インチ（約１．０２ｍｍ）の直径のポリウレタンチューブを使用する心臓一時停止用熱交換器のための巻き付けコアは８個の層を有することができる。主要な切欠きは最初の４つの層のための２２個の列を巻き付けることができる。次の４つの層は、主要な及び補助の切欠きの組み合わせのため、４４個の列を有する。これらのパラメータを使用すると、合計２６４個のカットチューブが最終チューブ束内に存在する。
【００２９】
図６は三層フィン構成を有する巻き付けディスクの端面図を示す。三層フィン構成は付加的な第３の切欠き２９を形成するために図５の二層フィン構成からのフィンの周辺縁での残りの厚さを利用する。これにより、三層フィン構成は二層フィン構成の主要な切欠き２７及び補助の切欠き２８を組み込むと共に、主要な切欠き２７と補助の切欠き２８との間に第３の切欠き２９を付加する。補助の切欠き２８は主要な切欠き２７よりも大きな内径を有し、第３の切欠き２９は補助の切欠き２８よりも大きな内径を有する。それ故、補助の切欠き２８は主要な切欠き２７よりも少ないチューブの層を保持し、第３の切欠き２９は補助の切欠き２８よりも少ないチューブの層を保持する。好ましくは、心臓一時停止用熱交換器の応用に対しては、フィンの厚さは０．０２インチ（約０．５１ｍｍ）よりも小さくない。
【００３０】
三層フィン構成における巻き付け中、チューブは最初に主要な切欠き内にのみ巻かれる。主要な切欠き内のチューブの層が補助の切欠きの内径に達した後、チューブは主要な及び補助の切欠きの双方内に巻かれる。この時点で、第１の遷移層に達する。第１の遷移層は、チューブが主要な及び補助の切欠きの双方内に巻かれるような第１の層として定義される。第１の遷移層においては、コア回転手段は巻き付けコアの増分角度を半分にする。これにより、巻き付け装置はチューブの列を主要な及び補助の切欠きの双方内に配置する。次いで、主要な及び補助の切欠きの双方内のチューブの層が第３の切欠きの内径に達するまで、巻つけが続行する。この時点で、第２の遷移層に達する。第２の遷移層は、チューブが主要な及び補助の及び第３の切欠き内に巻かれるような第１の層である。第２の遷移層においては、コア回転手段は巻き付けコアの増分角度を再度半分にする。これにより、巻き付け装置はチューブを主要な及び補助の及び第３の切欠き内に配置する。次いで、チューブの層が切欠きの外径に達するまで、巻つけが続行する。二層フィン構成と同様、三層フィン構成は、各遷移層において、列の数を２倍にし、増分角度を半分にする。これにより、三層フィン構成は、一層多くのチューブが一層緻密な体積で巻かれるのを許容し、これが、熱接触表面積を再度増大させ、それ故、束を熱交換器として使用した場合の装置の熱効率を増大させる。従って、三層フィン構成は一層フィン構成又は二層フィン構成よりも更に小さな呼び水体積を持つ装置を与える。
【００３１】
三層フィン構成を使用すると、１．４０インチ（約３５．５６ｍｍ）の外径及び０．５４インチ（約１３．７２ｍｍ）の内径を有する巻き付けディスクを備え、０．０４０インチ（約１．０２ｍｍ）の直径のポリウレタンチューブを使用する心臓一時停止用熱交換器のための巻き付けコアは１０個の層を有することができる。主要な切欠きは最初の４つの層のための１６個の列を巻き付けることができる。次の４つの層は、主要な及び補助の切欠きの組み合わせのため、３２個の列を有する。最後の２つの層は、主要な及び補助の及び第３の切欠きの組み合わせのため、６４個の列を有する。これらのパラメータを使用すると、合計３５２個のカットチューブが最終チューブ束内に存在する。
【００３２】
巻き付け装置は更に、図７に概略的に示すコンピュータ制御を含むことができる。コンピュータ制御はコア回転手段及びシャトル回転手段を規制する。図７の実施の形態においては、コンピュータ制御はコンピュータ３１と、シャトルステッパ駆動子３３と、シャトルステッパモータ３４と、コアステッパ駆動子３３と、コアステッパモータ３４とを有する。チューブボビン２２はまた、ボビンステッパ駆動子３７及びボビンステッパモータ３８を具備することができる。コンピュータ３１はステッパ駆動子に接続される。コンピュータは巻き付けソフトウエアを実行し、各モータを作動させるべき場合に関連するステッパ駆動子に指令を発する。ステッパ駆動子はステッパモータに接続される。次いで、ステッパ駆動子はステッパモータの適正な角度変位を開始させる。回転を正確に制御でき、高速での正確な巻き付けパターンを保証するので、ステッパモータが好ましい。例えば、コア上の次の切欠き内へチューブを敷設するために（図６にφで示すような）２２゜の増分角度が必要な場合は、コアのまわりでのチューブシャトルの一巻きの後に、コアを２２゜回転させる。この例では、２２゜が達成され、正確に保持されるように、ステッパモータが構成される。指示の適当なシーケンス即ち手順は次の通りである。
【００３３】
１．  ２２゜を回転させる指令がコンピュータ３１内のソフトウエアによりコアステッパ駆動子３５へ発される。
２．  コアステッパ駆動子３５が２２゜を回転させるようにコアステッパモータ７６を制御する。
【００３４】
３．  ３６０゜を回転させる指令がコンピュータ３１内のソフトウエアによりシャトルステッパ駆動子３３へ発される。
４．  シャトルステッパ駆動子３３が３６０゜を回転させるようにシャトルステッパモータ３４を制御する。
次いで、巻き付けが完了するまで、プロセスを繰り返す。ソフトウエアは、束の巻き付けパターンを制御するためにタイミング、増分角度及びコアのまわりでのパスの回数を制御する。外部の電位差計３９がその接続部からコンピュータ３１への巻き付けプロセスのレート即ち速度を制御できるように、ソフトウエアを実施できる。ソフトウエアはまた、コア１０のまわりでの巻回体の総数や１つの列から次の列への角度変位の如き変数の変更を可能にするように書き込みできる。ソフトウエアはまた、補助の及び第３の切欠きを有するフィン付きディスクを備えたコアのための遷移層を認識及び調整するように巻き付けを調整することができる。これは、巻き付け装置１が多くの異なる寸法及びパターンの束を形成するのを許容する。好ましい実施の形態においては、コンピュータ３１は変数の最小の変更で束のデザインを履行する。
【００３５】
巻き付け装置１の作動において、チューブ３０はボビン２２からチューブシャトル２６を通って延び、巻き付けコア１０に固定される。チューブ３０は好ましくは、チューブ３０の端部が２つの巻き付けディスク間に位置しないように、固定される。チューブ３０は接着剤、結縛又は当業者にとって周知の他の手段を使用して巻き付けコア１０に固定することができる。シャトル回転手段２８は巻き付けコア１０の巻き付けディスクのまわりでシャトルを回転させる。これにより、チューブシャトル２６が巻き付けコア１０の第１の巻き付けディスク１４及び第２の巻き付けディスク１６のまわりでチューブ１０を案内する。各サイクルは巻き付けコア１０のまわりでのシャトルの完全１回転である。各サイクルにより、巻き付けコア１０上に巻かれたチューブの２つの列が得られる。コア１０のまわりでの各完全サイクルの後、コア回転手段２０がコア１０を適当な増分角度だけ回転させて、隣接する列を層上に巻くことができるようにする。増分角度は、次の列が先の列に隣接するようにチューブシャトル２６をコア１０に整合させるのに必要なコア１０の回転の程度である。フィン付き巻き付けコアを使用した場合、切欠き１９間の整合及びチューブ３０がチューブシャトル２６を去る位置を維持するように、コア１０が整合され、増分角度が選定される。列が層を完成させるように巻き付けコア１０のまわりで延びるまで、サイクルが実質的に繰り返されるが、これは、巻き付けパターンに応じて変更することができる。次いで、第２の層が第１の層の外周辺部上に付加される。
【００３６】
巻き付けのためにポリウレタンチューブを使用する場合、チューブは粘性とすることができ、巻かれたチューブの遷移領域へ導くことのできるボビンからチューブが出現するときに自動的に接着するようにすることができる。一定でない張力はボビンと巻き付けコアとの間でチューブ内に緩みを生じさせ、巻き付け中のチューブの破断、形状の引き伸ばし又はスナップ動作の危険性を増大させる。従って、巻き付け装置は、チューブがボビンから引き出されるときにチューブに実質上一定の張力を付与する手段を付加的に含むことができる。張力手段は、チューブがボビンから取り外されるときに管腔の捩れを取り除くという更なる利点を提供する。張力手段はチューブ３０を巻き付ける少なくとも１つのプーリーを含む。張力手段の１つの実施の形態を図８Ａ及び図８Ｂに示す。図８Ａは張力手段の実施の形態の頂面図であり、図８Ｂはその側面図である。図８Ａ及び図８Ｂの張力手段８０はボビンモータ２７と、第１のプーリー４２と、第２のプーリー４４と、第３のプーリー４６とを含む。チューブはボビン２２から第１のプーリー４２、第２のプーリー４４及び第３のプーリー４６のまわりに巻かれ、次いで、チューブシャトル（図示せず）へ至る。引き続きの巻き付け中、ボビンモータからのチューブ出力速度はチューブをコア上に巻き付けるときの速度よりも僅かに遅い。速度差がチューブ上に張力を発生させる。プーリーは着脱自在に装着され、バネにより、それぞれ第１のプーリー４２、第２のプーリー４４及び第３のプーリー４６に対して第１の矢印４３、第２の矢印４５及び第３の矢印４７の方向へ偏倚される。張力プーリーの運動は、ボビン上に積載されたチューブの解放からの緩みを吸収することにより、粘着チューブを補償する。巻き付け中、プーリーはモータ２７及びチューブシャトルにより生じる張力により変位され、プーリーの変位に比例する距離にわたってほぼ一定の張力を授与する。変位の量は各バネの長さ及びバネ定数に左右される。これにより、チューブがボビンに粘着する場合でさえ、張力プーリーは実質上一定の張力を維持する。
【００３７】
巻き付けパターンは、ファイバ束が熱交換器、透析器又は酸素処理器に使用しようとするかに応じて変更することができる。心臓一時停止用熱交換器のために使用するような実施の形態においては、図９Ａに示すように、コアの一側の切欠きから直径方向反対側の切欠きへチューブが巻かれるように、束はコアの各巻き付けディスクを横切って真っすぐに巻かれる。置かれる第１の列は巻回体列ｎである。図９Ａのパターンにおける巻回体列は直径方向で対向する切欠き内に配置される。この結果、チューブは巻き付けピン１８のまわりで角度づけられ、ピンに対して偏倚される。これは、コアの一側から他側への最短距離を与え、それ故、巻き付けディスクがポッチングされ切断された後に廃棄されるチューブの量を最少にする。列ｎが配置された後、コアが増分角度だけ左回りに回転させられて、チューブシャトルは巻回体列ｎ＋１としてチューブを巻き付けるように整合される。サイクルが続行すると、層は、各端部において巻き付けピンのまわりで図１３に示すドームを形成するように成長する。約４ないし６番目の層においては、ドームは、表面接触摩擦がドーム上で外側のチューブ層がスリップしないように維持するのに十分ではなくなるような寸法及び角度に達する。
【００３８】
典型的には、４ないし６つ以上の層が必要な場合は、巻き付けパターンはチューブのスリップを回避するように変更すべきであるが、パターンを変更する層はコアの構成、チューブの寸法、チューブ材料及び付与張力を含む多数の変数、並びに、当業者により認識される他の変数に依存する。巻き付けパターンをどのように変更できるかの例を図９Ｂに示す。例示の目的で、図９Ｂの巻き付けパターンは第４番目の層の後に変更する。図９Ｂのパターンはドームからのチューブのスリップ抜けを阻止するために巻き付けピンを利用する。チューブは巻き付けピンのまわりで角度づけられ、もって、ピンに対してチューブを偏倚し、チューブがドームから滑り落ちるのを阻止する。図示の目的のみで、図９Ｂにおいては、巻き付けパターンの変更は遷移層において行われた。図９Ｂにおいては、遷移層は、チューブの計数が一層につき２２列から一層につき４４列まで増大した地点である。図９Ｂに示す巻き付けの変形例では、チューブを６個の切欠き（符号１ないし６）分だけ左回りに回転させて、チューブがドームからスリップ抜けするのを阻止する。この巻き付けパターンは、次の層が開始されるときにチューブの列を伴わない１２個の切欠き（符号１ないし６及び１′ないし６′）を生じさせ、巻つけの完了時にチューブを伴わない１２個の切欠きを生じさせる。チューブ束の応用に応じて、最後の列に対して最後のいくつかの切欠きを空いた状態に維持することができる。その理由は、巻回体から去ったいくつかのチューブが装置の熱交換性能に重大な影響を及ぼさないからである。代わりに、巻き付けパターンは、図９Ｂに示すパターンを完成させた後にチューブを伴わずに残った切欠きを満たすように図９Ｃに示す第３の形状に変更できる。図９Ｃの巻き付けパターンでは、コアを３６０゜より小さな１増分だけ回転させて、チューブが巻き付けピンのまわりで１８０゜の巻き部を形成するようにする。従って、隣接する列は、すべての切欠きがチューブの列を有するまで、チューブの列で満たされる。これを図９Ｃに例示し、巻回体列ｎ及び巻回体列ｎ＋１はコアのまわりに配置され、各巻回体列はチューブの２つの列を配置する。
【００３９】
図１０に示す巻き付け装置の別の実施の形態においては、巻き付け装置は２つのボビンを同時に利用する。巻き付け装置のこの実施の形態は、巻き付けコア１１０と；矢印１２１の方向にコア１１０を回転させるコア回転手段１２０と；第１のチューブ１３０を保持する第１のチューブボビン１２２と；第２のチューブ１３１を保持する第２のチューブボビン１２３と；コア１１０のまわりで矢印１２９の方向へ第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１を同時に案内するチューブシャトル１２６と；コア１１０のまわりでシャトルを回転させるシャトル回転手段１２８とを含む。第１のチューブボビン１２２及び第２のチューブボビン１２３は、ある長さのチューブをボビンから引き出すことができるように、回転可能に装着される。第１のボビン１２２及び第２のボビン１２３は、ボビンの回転がコンピュータ制御により調和されるように、ステッパモータ及びステッパ駆動子に取り付けることができる。第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１は巻き付けに耐えるのに十分な可撓性の任意の生物的適合性材料で作ることができるが、熱交換器の応用に対しては、チューブは典型的にはポリウレタンである。第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１は０．０１ないし０．１０インチ（約０．２５ないし２．５４ｍｍ）の外径及び０．００１ないし０．０５０インチ（約０．０３ないし１．２７ｍｍ）の壁厚を有することができるが、好ましくは、心臓一時停止用熱交換器の応用に対しては、０．０３ないし０．０４５インチ（約０．７６ないし１．１４ｍｍ）の外径及び０．００２ないし０．００５インチ（約０．０５ないし０．１３ｍｍ）の壁厚を有する．チューブシャトル１２６は第１のボビン１２２及び第２のボビン１２３から第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１をそれぞれ受け取る。チューブシャトル１２６が巻き付けコア１１０のまわりで回転すると、第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１はそのそれぞれのボビンから引き出され、図１０に示すように、巻き付けコア１１０上にくるくると巻き付けられる。この実施の形態においては、チューブシャトルは巻き付けコア１１０上で第１のチューブ１３０及び第２のチューブ１３１を隣接する層として分配するようにチューブを整合させなければならない。更に、巻き付けコア１１０は偶数個の切欠きを有しなければならない。巻き付け装置は２つの別個のボビンからチューブを引き出し、それをコア上に巻き付ける。コア回転手段１２０は、チューブ１３０及びチューブ１３１の列がコア１１０のまわりに巻かれた各層上で均一に分布するように、チューブシャトルの回転軸線と同じ面内で当該回転軸線に実質上平行な軸線のまわりでコア１１０を回転させる。この実施の形態においては、図１に示す実施例の場合よりも２倍ものチューブをコア上に巻き付けることができる。
【００４０】
別の実施の形態（図示せず）においては、２又はそれ以上のチューブで巻かれるボビンは複数のチューブを同時に巻き付けるために使用できる。巻き付け装置がボビンからチューブを同時に引き出すことができるように、チューブを連続的に押し出し、ボビン上に配置しなければならない。この実施の形態は２又はそれ以上のチューブをコア上に分配するように設計されたシャトルを必要とする。更に、この実施の形態では、コア上へ巻き付ける前にチューブを分離するための櫛部を付加する必要がある。
【００４１】
巻き付け後、チューブ束が巻き付け装置から取り外され、束組立体が、束を受け取るように形状づけられたハウジング内に置かれる。ハウジング５０は典型的には流体入口５２と、流体がハウジング５０を流通しチューブ３０の外表面と接触できるようにする流体出口５４とを含む。ポッチングされたファイバ束を含むハウジング５０の実施の形態の分解部品図を図１１に示す。ハウジング５０は巻かれた束を受け取り、移送装置として機能するように設計される。応用によって必要なら、巻かれた束はハウジング内に嵌合するように僅かに過剰寸法又は過小寸法とすることができる。好ましい実施の形態においては、特に物質移送装置において移送装置の性能に影響を及ぼすことのある流体のシャント即ち側路を阻止するために、束は少なくとも０．００３インチ（約０．０８ｍｍ）だけ過剰寸法とされる。しかし、熱交換器の応用に対しては、流体の側路が移送装置の性能にさほど影響を及ぼさないので、このような過剰寸法は不要である。
【００４２】
巻かれた束はハウジング５０内において両端でポッチングされる。ポッチング材料はハウジング５０内に置かれ、流体入口５２と、ハウジング５０及びチューブ外表面と、流体出口９４との間にシールされた流体流れ経路を画定する。ポッチング材料は好ましくは熱硬化性のポリウレタン化合物又は同様の材料である。シールされた流体流れ経路を画定する際、ポッチング材料は更に、チューブの管腔を通る貫通内腔(trans-lumenal) 空間とチューブの外側のシールされた流体流れ経路との間にバリヤを提供する。血液心臓一時停止用装置のための熱交換器においては、ポッチング材料はシールされた流体流れ経路に類似する水経路を貫通内腔空間に類似する血液経路から分離する。更に、ポッチング材料は束をハウジング内で固定するように機能する。
【００４３】
巻かれた束は好ましくは、図１２に示すような遠心分離器を使用して両端で同時にポッチングされる。同時のポッチングはファイバ束を製造するのに必要な時間を短縮する。その理由は、束の第１及び第２の端部に対して別個の期間の代わりに単一の硬化期間を使用できるからである。ファイバ束を収容するハウジングの各開いた端部上にポッチングキャップ６６を設置することにより、両端が同時にポッチングされる。ポッチングキャップ６６はハウジング５０の端部上にシールを形成し、硬化中にポッチング材料が漏洩するのを阻止する。ポッチングキャップ６６は好ましくはポリプロピレン、ポリエチレン又はＰＴＦＥのような疎水性材料で作られるか又はそのような材料で被覆される。疎水性材料はウレタンのポッチング材料がポッチングキャップに付着するのを阻止する。ハウジング５０は図１２に示すようなロータ６８に装着される。次いで、ハウジング５０が軸線Ｙのまわりで旋回してポッチング材料を端キャップ６６内へ押し込むように、ロータが遠心分離器に装着される。図１２の実施の形態においては、ポッチング材料はポッチングカップ６９から供給され、このポッチングカップはポッチング材料をカップ６９から引き出してハウジング５０上の端キャップ６６内へ押し込むために遠心分離器により発生した求心力を利用する。従って、ポッチング材料はハウジング５０の入口５２及び出口５４を通してカップ６９から端キャップ６６内へ導かれる。代わりに、ポッチング材料はポッチングカップ６９を端キャップ６６に接続するチューブ（図示せず）を介してカップ６９から端キャップ６６内へ導くことができる。ハウジング５０、巻かれた束、端キャップ６６及びポッチングカップ６９は、ポッチング材料をハウジングの端部へ押し込み、いかなる滞留気泡をも除去するのに十分な速度で遠心分離される。典型的には、加えられる力は重力の１００倍から２００倍の間である。好ましくは、遠心分離器は硬化を促進するために２５℃以上の温度に維持される。遠心分離器は、安全な取り扱いに十分なほどにウレタンを硬化させるのに必要な時間に応じて、１５ないし６０分間だけ運転される。この力は、ウレタンが束へ完全に侵入し、チューブ３０、ハウジング５０及び巻き付けコア１０の表面に接着し、ウレタン硬化中の脱ガスによる微細気泡の形成を阻止するのを保証する。遠心分離後、材料は更に４０℃で最低１３時間硬化される。硬化後、ポッチングキャップ６６を取り外し、装置のポッチングされた端部を露出させる。
【００４４】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、ポッチングされた端部７１は横断切断７２により取り除かれ、チューブの管腔を露出させる。切断の前に、全体の組立体を加熱することができる。束の加熱により、束が軟化し、端部の切断を良好に容易にする。切断７２は装置の各端部で行われ、ポッチング材料（図示せず）、チューブ３０、切断パッド１５及び典型的には巻き付けピン１８を通して切断を行う。巻き付けピン１８が切断できない材料で作られている場合は、切断前にピン１８を取り外さなければならない。切断７２は装置の上表面に平行に行われる。切断７２は巻き付けプロセス中に形成されたしわに近い方で行われる。しわは、チューブが切断パッド１５のまわりで屈曲する束の各端部に生じる。それ故、チューブの管腔が制限されないのを保証するように、しわの下方で切断を行うのが望ましい。典型的には、この結果、切断７２はポッチングされた束を保持するハウジングの頂部及び底部のリップ部の上方約０．０３３インチ（約０．８４ｍｍ）の位置で行う。切断７２は両面マイクロトームブレード又は同様の切断技術を用いて行う。普通、第１の粗切断を使用して材料の大部分を除去し、これに続いて、０．００１ないし０．１１５インチ（約０．０３ないし０．１３ｍｍ）の厚さの２回又は３回の切断を行い、最終の所望の表面仕上げを得る。この方法による切断は、不良流れ運動及び血液に対する血栓障害になることが分かっている沈滞領域の形成の可能性のため望ましくない凹状表面の形成を阻止する。
【００４５】
好ましい実施の形態においては、切断パッド１５、チューブ及びポッチング材料は同じ材料からなる。典型的には、材料はポリウレタンである。同じ材料を使用すると、切断プロセスにわたっての均一な変形及びせん断抵抗を容易にする。これは、異なる硬度の材料を通しての切断により生じるブレードのスリップ及びその結果生じることのある波打ち切断の危険性とは対照的に、比較的平坦な表面の発生を保証する。ショア６５Ｄ硬さの如き典型的な硬さは、切断プロセス中に平坦な表面が形成されるのを保証する。
【００４６】
切断後、ハウジング内の束は特定の応用のために形状づけられる。熱交換器としての使用に対しては、端キャップがハウジング内の束の切断された端部上に置かれる。図１４は心臓一時停止用熱交換器として使用するための巻かれたチューブ束を収容するハウジング５０の典型的な形状を示す。第１の端キャップ５６はハウジング５０の第１の端部上に固定される。第１の端キャップ５６はハウジング５０に固定されたときにポッチングされたチューブの管腔に流体入口を連通させるように形状づけられた流体入口５７を有する。第２の端キャップ５８はハウジング５０の第２の端部上に固定される。第２の端キャップ５８はハウジング５０に固定されたときにポッチングされたチューブの管腔からの流体を受け取るように形状づけられた流体出口５９を有する。端キャップは典型的には接着剤を使用してハウジングに固定される。代わりに、ハウジングとの密封相互係止により端キャップをハウジングに固定することができる。端キャップとハウジングとを相互係止するため、端キャップ及びハウジングは、ハウジングがネジ部を備え、かつ、端キャップがハウジングのネジ部を受け入れるように形状づけられるか又はその逆となるように、モールド成形することができる。流体入口５７及び流体出口５９は更に、心臓一時停止用回路のチューブに接続するように形状づけることができる。
【００４７】
図１５は図１４の心臓一時停止用熱交換器の組立てられた第１の端部の詳細な横断面図である。作動において、流体入口５７及び流体出口５９は血液心臓一時停止用セットを患者に連通させるように設計されたチューブに接続される。入口５２は熱交換流体源に接続され、出口５４は熱交換流体のための帰還リザーバに接続される。第１の端キャップ５６は心臓一時停止用流体を受け取り、心臓一時停止用流体をチューブ３０の管腔に連通させる。ハウジング５０の第１の端部におけるポッチング材料６０は入来する心臓一時停止用流体がチューブ３０間の貫通内腔空間と接触するのを阻止する。心臓一時停止用流体はチューブ３０の長さを通って進み、第２の端キャップ５８により受け取られる。ハウジング５０の第２の端部におけるポッチング材料６１は立ち去る心臓一時停止用流体が貫通内腔空間と接触するのを阻止する。端キャップ５８は出口５９を通る臓麻痺用流体と連通する。同時に、熱交換媒体が入口５２を通ってハウジングへ入り、ハウジング５０及びポッチング材料により貫通内腔空間内へ導かれる。熱交換媒体が貫通内腔空間を通って流れると、熱交換媒体はチューブ３０の外表面と接触するようになる。接触が熱の形をしたエネルギを熱交換媒体とチューブ３０との間で交換する。次いで、チューブは心臓一時停止用流体に対してエネルギを交換する。従って、チューブ３０の外表面との熱交換媒体の接触が熱交換媒体と心臓一時停止用流体との間に熱交換関係を生じさせる。ポッチング材料６０及びハウジングが出口５４を通して流体を案内するまで、熱交換媒体はハウジングを通って流れる。
【００４８】
上述の実施の形態において形成された束は血液心臓一時停止用回路における熱交換器として使用するのに適し、寸法、配管、表面積及び他の特定事項はそれ故に適する。先に述べたように、本発明の方法及び巻き付け装置は、物質移送装置を利用する血液酸素処理器や血液濃縮器のような応用のためのチューブ束を作るためにも使用できる。
【００４９】
血液酸素処理器を作るために本発明の方法及び装置を使用する場合は、熱交換器として使用する実施の形態よりも一層大なるチューブ表面積が必要である。典型的には、血液酸素処理器の物質移送装置は１．８ｍ２もの小さな表面積を有することができる。酸素処理器に使用されるチューブは典型的には０．０１８ないし０．０２２インチ（約０．４６ないし０．５６ｍｍ）の直径を有する。チューブは典型的には０．０３ないし０．０２μｍの公称壁厚及び約４０％の多孔性度を有する。これらの寸法を仮定すれば、１．８ｍ２の表面積を有する血液酸素処理器の束は、束の長さが約６インチ（約１５２．４ｍｍ）であった場合は、約１４，８００本のファイバを含む。その結果、選択される切欠きのデザインにもよるが、束の直径は約２ないし５インチ（約５０．８ないし１２７ｍｍ）となる。このデザインの一層小さな直径は小さな呼び水体積、従って、一層少ない血液希釈をもたらす。典型的には、このような応用においては、血液流れ経路は束を形成する中空ファイバ即ちチューブの外部にある。
【００５０】
同様の仕様はポリマーを基礎とする血液濃縮器及び透析器のために使用できる。これらの応用に使用されるチューブは典型的には、セルロースを基礎とするポリマー又は合成ポリマーとすることのできるポリマーである。使用されるセルロースチューブ材料は銅アンモニアレーヨン、ビスコースレーヨン及び酢酸セルロースを含むことができる。使用される合成チューブ材料はポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリサルフォン、ポリプロピレン又はポリメチル・メタクリレートを含むことができる。チューブは普通、５μｍないし２０μｍの壁厚を有する２００μｍないし３００μｍの直径である。血液濃縮器及び透析器のための全体形状は熱交換器について上述したものとほぼ同じである。特に、血液濃縮器及び透析器は同様の幾何学形状、同様のチューブ数及び同様の表面積を有することができる。典型的には、血液濃縮器又は透析器内での血液の流れはチューブの管腔を通り、透析溶液又は生理食塩水はチューブの外表面上を流れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る巻き付け装置の実施の形態を示す概略線図である。
【図２】  巻き付けコアの実施の形態を示す斜視図である。
【図３】  チューブを伴った巻き付けコアの実施の形態のフィン無し巻き付けディスクの横断面図である。
【図４】  巻き付けコアの実施の形態のフィン付き巻き付けディスクの端面図である。
【図５】  代わりのフィン構成を示す付き巻き付けディスクの端面図である。
【図６】  代わりのフィン構成を示す付き巻き付けディスクの端面図である。
【図７】  本発明に従ったコンピュータ制御される巻き付け装置の実施の形態を示す概略線図である。
【図８】  図８Ａ及び図８Ｂはボビン張力手段の実施の形態を示すそれぞれ側面図及び上面図である。
【図９】  図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、図５に示すような巻き付けディスクを有する巻き付けコアのまわりにチューブを巻き付けるときのチューブの連続する巻き付けパターンを示す上面図である。
【図１０】  ２つのボビンを有する巻き付け装置の別の実施の形態を示す概略線図である。
【図１１】  本発明に従って製造された巻かれた管状束を有する熱交換装置の分解部品図である。
【図１２】  チューブ束のポッチング中に使用される遠心ロータの実施の形態を示す断面図である。
【図１３】  図１３Ａ及び図１３Ｂはそれぞれチューブを伴った及び伴わない巻き付けコアの側面図である。
【図１４】  カットチューブの管腔上に固定された端キャップを有するハウジングの斜視図である。
【図１５】  図１４の装置の垂直横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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