(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状コアと、該筒状コアの外表面に複数回巻き付けられた熱交換用中空糸からなる熱交換層を有する外部潅流型熱交換器であって、該熱交換器の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜からなる人工肺層を備え、前記熱交換層は、前記熱交換用中空糸が交差する複数の交差部を有し、少なくとも１つの前記交差部は、前記熱交換層の厚さ方向に隣接する他の交差部と重なり合わないことを特徴とする外部潅流型熱交換器。
【請求項２】
前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線に対して連続して変化する請求項１に記載の外部潅流型熱交換器。
【請求項３】
前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線に対してステップ的に変化する請求項１に記載の外部潅流型熱交換器。
【請求項４】
前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線を中心に１００ｍｍ以内である請求項１ないし３のいずれかに記載の外部潅流型熱交換器。
【請求項５】
前記複数の交差部間の最大離間距離が、３〜８０ｍｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の外部潅流型熱交換器。
【請求項６】
人工肺を備える外部潅流型熱交換器であって、伝熱媒体流出（または流入）ポートおよび血液流入（または流出）ポートを備えた筒状コアと、該筒状コアの外表面に複数回巻き付けられた熱交換用中空糸からなる熱交換層と、伝熱媒体流入（または流出）ポートを備え、該熱交換層を収納する内部ハウジングと、該熱交換層の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜からなる人工肺層と、血液流入（または流出）ポートを備え、前記熱交換層および前記人工肺層を収納する外部ハウジングと、ガス流入（または流出）ポートを備えた第１のヘッダーと、ガス流出（または流入）ポートを備えた第２のヘッダーと、を有し、前記熱交換層は、前記熱交換用中空糸が交差する複数の交差部を有し、少なくとも１つの前記交差部は、前記熱交換層の厚さ方向に隣接する他の交差部と重なり合わないことを特徴とする外部潅流型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸型熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器には、ベローズ管（蛇腹形状）タイプ、パイプ形状タイプ、中空糸（細径チューブ）タイプのものがあり、このうち、中空糸タイプの熱交換器は、血液充填量に対して伝熱面積を大きくできるので、熱交換率を向上させるのに有利である。また、中空糸タイプの熱交換器を用いる場合、泡抜けが良いことから、血液を内部に流し、伝熱媒体を外部に流す内部潅流型の熱交換器が用いられている。
【０００３】
一方、血液充填量を小さくするため、熱交換器を人工肺と一体化したものが製品化されている。人工肺においては、泡抜け性能を考慮する必要がないので、ガス交換能に優れる外部潅流型人工肺を選択する方が有利である。
【０００４】
しかしながら、中空糸タイプの内部潅流型熱交換器を外部潅流型人工肺と一体化しようとすると、部品点数が多くなり大型化することから、熱交換器を人工肺と一体化する際には、熱交換器には、ベローズ管（蛇腹形状）タイプやパイプ形状タイプのものが用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、新規な外部潅流型熱交換器を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、外部潅流型でありながら、泡抜け性が良く、同時に低血液充填量の熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的は、下記（１）〜（６）により達成される。
【０００８】
（１）  筒状コアと、該筒状コアの外表面に複数回巻き付けられた熱交換用中空糸からなる熱交換層を有する外部潅流型熱交換器であって、該熱交換器の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜からなる人工肺層を備え、前記熱交換層は、前記熱交換用中空糸が交差する複数の交差部を有し、少なくとも１つの前記交差部は、前記熱交換層の厚さ方向に隣接する他の交差部と重なり合わないことを特徴とする外部潅流型熱交換器。
【０００９】
（２）  前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線に対して連続して変化する前記（１）に記載の外部潅流型熱交換器。
【００１０】
（３）  前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線に対してステップ的に変化する前記（１）に記載の外部潅流型熱交換器。
【００１１】
（４）  前記交差部の位置は、前記熱交換層の厚さ方向の中心線を中心に１００ｍｍ以内である前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の外部潅流型熱交換器。
【００１２】
（５）  前記複数の交差部間の最大離間距離が、３〜８０ｍｍである前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の外部潅流型熱交換器。
【００１３】
【数２】
0004472210.tif 000002
【００１４】
（６）  人工肺を備える外部潅流型熱交換器であって、伝熱媒体流出（または流入）ポートおよび血液流入（または流出）ポートを備えた筒状コアと、該筒状コアの外表面に巻き付けられた熱交換用中空糸からなる熱交換層と、伝熱媒体流入（または流出）ポートを備え、該熱交換層を収納する内部ハウジングと、該熱交換層の外周に巻き付けられたガス交換用中空糸膜からなる人工肺層と、血液流入（または流出）ポートを備え、前記熱交換層および前記人工肺層を収納する外部ハウジングと、ガス流入（または流出）ポートを備えた第１のヘッダーと、ガス流出（または流入）ポートを備えた第２のヘッダーと、を有し、前記熱交換層は、前記熱交換用中空糸が交差する複数の交差部を有し、少なくとも１つの前記交差部は、前記熱交換層の厚さ方向に隣接する他の交差部と重なり合わないことを特徴とする外部潅流型熱交換器。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明による外部潅流型熱交換器について説明する。
【００１６】
図１は、本発明による外部潅流型熱交換器の断面図であるが、該外部潅流型熱交換器１は、伝熱媒体流出ポート２および血液流入ポート１１を備えた筒状コア３と、その外周部に設けられた熱交換層４と、該熱交換層４を収納する内部ハウジング５と、該熱交換層４の外周部に設けられたガス交換用中空糸膜よりなる人工肺層６と、該熱交換層４および人工肺層６を収納する筒状の外部ハウジング９と、ガス流入ポート７を備えた第１のヘッダー２０と、ガス流出ポート８を備えた第２のヘッダー２１とからなっている外部潅流型熱交換器である。該外部ハウジングは、さらに血液流出ポート１０を備えている。また、内部ハウジング５は、伝熱媒体流入ポート１９を備えている。
【００１７】
前記熱交換層４は、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属製または樹脂製の中空糸が用いられ、その両端はポッティング材等による隔壁１２，１２で固定されるとともに、該隔壁１２，１２の両端部で内部ハウジング５内の空間１３，１４に連通している。前記中空糸は、内径が０．１〜０．４ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．３ｍｍで外径が０．２〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２５〜０．４ｍｍのものである。その材質としては、後述のとおりである。
【００１８】
該熱交換層４ならびに内部ハウジング５の外周部には、ガス交換用中空糸膜が巻回されて筒状のガス交換用中空糸膜束よりなる人工肺層６が形成されている。筒状のガス交換用中空糸膜束は、中空糸が多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態となっている。
【００１９】
熱交換用中空糸層は、図２に示すように、筒状コア３の長手方向中央付近に熱交換用中空糸１４ａが交差する交差部１４ｂを備えるとともに、交差部１４ｂは、交差部１４ｂの上に他の交差部１４ｂが直接重なり合わないようにもしくは交差部１４ｂの上に他の交差部１４ｂが直接重なることが連続しないように、各熱交換用中空糸層の部位により位置が異なっている。
【００２０】
この熱交換層４の両端は、ポッティング材１２で固定されているとともに、該ポッティング材等による隔壁１２，１２の両端部で内部ハウジング５内の空間である第１の伝熱媒体室１３および第２の伝熱媒体室２１に直通している。
【００２１】
熱交換層４を形成する熱交換用中空糸１４ａは、図２に示すように、筒状コア３の外用部３に順次巻回されることにより熱交換用中空糸束が多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コア３を芯としてリール状に巻き取られた状態となっている。さらに、中空糸層は、筒状コア３の長手方向中央付近に熱交換用中空糸１４ａが交差する交差部１４ｂを備えるとともに、交差部（クロスワインド部）１４ｂは、中空糸層の部位により位置が異なっている。このように、交差部の位置を変化させることにより、図２に示すように、重なり合う層における交差部が重ならず、交差部の重なりによる血液の短絡を防止できる。交差部は、例えば、ほぼ平行に巻回された２〜６本の熱交換用中空糸が、交互に交差することにより連続して形成されている。
【００２２】
本実施態様では、交差部１４ｂは、交差部の上に他の交差部が直接重なり合わないように、中空糸層の部位により位置が異なっている。言い換えれば、直接交差部が重ならなければ、重ならない交差部（言い換えれば、中空糸層）を介して、間接的に交差部の位置が重なっていてもよい。具体的には、熱交換層４（中空糸層）を展開した状態を説明する図３に示すように、熱交換層４の長手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの位置は連続して変化している。図３に示す各Ｎ＋１層といった順に積層される。そして、この例では、Ｎ層からＮ＋７層の全８層により１セットとなるように交差部１４ｂの位置は連続して変化し、その後は、その繰り返しとなる。セット数は、熱交換面積によって相違するが、２〜１５セット程度が一般的であり、層数としては、３〜２０程度が一般的である。
【００２３】
この例では、Ｎ層当初においてほぼ熱交換用中空糸束の長手方向中央に位置していた交差部１４ｂは、徐々に熱交換用中空糸束の一端側（右側）に移行し、Ｎ＋１層の終わり（言い換えれば、Ｎ＋２層の当初）には、最も一端側（右側）に移行した状態となる。そして再び、交差部は、熱交換用中空糸束の長手方向中央に移行し、Ｎ＋３層の終わり（言い換えれば、Ｎ＋４層の当初）には、Ｎ層当初と同じ位置である熱交換用中空糸束の長手方向中央に位置する。Ｎ層当初の交差部とＮ＋４層当初の交差部は、Ｎ＋１層、Ｎ＋２層およびＮ＋３層を介して重なっているが、直接は重なっていない。続いて、交差部は、熱交換用中空糸層の長手方向他端側（左側）に移行し、Ｎ＋５層の終わり（言い換えれば、Ｎ＋６層の当初）には、最も他端側（左側）に移行した状態となる。そして再び、交差部は、熱交換用中空糸層の長手方向中央方向に移行し、Ｎ＋７層の終わりには、Ｎ層当初と同じ位置である熱交換用中空糸層の長手方向中央に位置する。Ｎ＋４層当初の交差部とＮ＋７層終わり（次にＮ層の当初）交差部は、Ｎ＋５層、Ｎ＋６層およびＮ＋７層を介して重なっているが、直接は重なっていない。
【００２４】
また、熱交換層４における交差部１４ｂの位置は、図４に示すようにステップ的に変化しているものであってもよい。具体的には、熱交換層４を展開した状態を説明する図４に示すように、熱交換用中空糸層の長手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの位置はステップ的に変化している。図４に示す各層は、熱交換層４における一周する熱交換用中空糸層（熱交換用中空糸束）を示しており、Ｎ層の上にＮ＋１層といった順に積層される。そして、この例では、Ｎ層からＮ＋３層の全４層により１セットとなるように交差部３ｂの位置は変化し、その後は、その繰り返しとなる。セット数は、人工肺の膜面積によって相違するが、２〜１５セット程度が一般的であり、層数としては、３〜２０程度が一般的である。
【００２５】
この例では、Ｎ層においてほぼ熱交換用中空糸層の長手方向中央に位置していた交差部３ｂは、Ｎ＋１層では、熱交換用中空糸層の一端側（右側）に移行し、Ｎ＋２層では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行し、Ｎ＋３層では、熱交換用中空糸層の長手方向他端側（左側）に移行し、次のセットのＮ層では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行する。Ｎ層とＮ＋２層の交差部は、Ｎ＋１層を介して位置的には重なるが、直接は重なっていない。しかして、該熱交換層４の層厚は５ｍｍ以下、好ましくは１〜４．５ｍｍ、より好ましくは３〜４ｍｍである。すなわち、５ｍｍを超えると、気泡が抜けきらずにブロックを生じる可能性があるからである。
【００２６】
なお、上述の実施例では、全く交差部が重ならないものとなっている。このような形態が好ましいが、交差部は、交差部の上に他の交差部が重なることが連続しないように、熱交換用中空糸層の部位により位置が異なっているものであってもよい。
【００２７】
具体的には、図５に示す実施態様では、交差部１４ｂは、交差部の上に他の交差部が１つ直接重なり合っているが、交差部の重なりは２つのみであり、３以上にはならないように、言い換えれば、交差部の重なりが連続しないように、中空糸層の部位により位置が異なっている。また、直接交差部の重なりが連続しなければ、重ならない交差部を介して、間接的に交差部が重なっていてもよい。具体的には、熱交換層４を展開した状態を説明する図５に示すように、熱交換用中空糸層の長手方向の中心を中央として、交差部１４ｂの位置はステップ的に変化している。図５に示す各層は、熱交換層における一周する中空糸層を示しており、Ｎ層の上にＮ＋１層といった順に積層される。そして、この例では、Ｎ層からＮ＋７層の全８層により１セットとなるように交差部１４ｂの位置は変化し、その後は、その繰り返しとなる。セット数は、熱交換面積によって相違するが、２〜１５セット程度が一般的であり、層数としては、３〜２０程度が一般的である。
【００２８】
この例では、Ｎ層およびＮ＋１層において、交差部１４ｂは、ほぼ熱交換用中空糸層の長手方向中央に位置しているため、Ｎ層およびＮ＋１層においては、交差部１４ｂは重なり合っている。しかし、Ｎ＋２層およびＮ＋３層では、熱交換用中空糸層の一端側（右側）に移行し、Ｎ＋４層およびＮ＋５層では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行し、Ｎ＋６層およびＮ＋７層では、熱交換用中空糸層の長手方向他端側（左側）に移行し、次のセットのＮ層では、再び、熱交換用中空糸層の長手方向中央に方向に移行する。接触する２つの層における交差部は重なるが３層にわたり交差部は重なり合わない。また、Ｎ層およびＮ＋１層の交差部は、Ｎ＋２層およびＮ＋３層を介して、Ｎ＋４層およびＮ＋５層と位置的には重なるが、直接は重なっていない。
【００２９】
なお、上記のいずれの実施態様においても、すべての交差部は、筒状コアの長手方向中央付近の幅（図３のＸ、図４のＹ、図５のＺ）１００ｍｍ以内に位置していることが好ましい。好ましくは、８０ｍｍ以内である。幅（図３のＸ、図４のＹ、図５のＺ言い換えれば）、交差部間の最大離間距離は、３ｍｍ〜８０ｍｍであることが好ましい。特に、４〜４０ｍｍであることが好ましい。また、幅（図３のＸ、図４のＹ、図５のＺ）つまり交差部間の最大離間距離は、熱交換層の長手方向の長さの２〜７５％の範囲内、好ましくは、３〜４０％であることが好ましい。
【００３０】
そして、熱交換層は、熱交換用中空糸が、１本あるいは複数本同時に、かつすべての中空糸がほぼ一定の間隔となるように前記筒状コアに巻き付けられることにより形成されている。また、中空糸と実質的に平行となっている隣り合う中空糸との距離は、中空糸の外径の１／１０〜１／１となっていることが好ましい。
【００３１】
そして、上記のように交差部の位置が移動する熱交換層は、中空糸が１本あるいは複数本同時に、かつ隣り合うすべての中空糸がほぼ一定の間隔となるように筒状コアに螺旋状に巻き付けられることにより形成されたものであり、かつ、中空糸を筒状コアに巻き付ける際に、図６に示すように、筒状コアを回転させるための筒状コア回転手段６１と熱交換用中空糸を編み込むためのワインダー装置６２とが、下記式
【００３２】
【数３】
0004472210.tif 000003
【００３３】
で動き、かつ、筒状コア回転手段６１とワインダー装置６２が筒状コアの軸方向に対して、コアの長手方向の中心を０と考えたとき、−４０〜＋４０ｍｍ以内、好ましくは、−３０〜＋３０ｍｍ以内、特に好ましくは、＋１５〜＋１５ｍｍ以内にて継続的相対移動することによって筒状コアに巻き付けられることにより形成することができる。なお、ここにｒｏｔとは、主軸（筒状コア回転手段）の回転数であり、トラバースとは、中空糸の筒状コア長手方向への横行速度である。
【００３４】
筒状コア回転手段とワインダー装置の筒状コアの軸方向に対する相対移動は、筒状コア回転手段が固定されワインダー装置のみが移動するもの、ワインダー装置が固定され筒状コア回転手段のみが移動するもの、両者が移動するもののいずれでもよい。
【００３５】
なお、巻取り用回転体の回転数とワインダー往復数の関係であるｎは、１〜５であるべきで、好ましくは２〜３である。このように上記式１のｎとして整数を選択することにより、中空糸交差部（クロスワインド部）が熱交換層４の長手方向中央付近に１つ形成される。この実施例の人工肺１では、ｎ＝２により行うものであり、この場合には、筒状コア３の外面に巻き付けられた状態の熱交換層４（両端切断前）の中央付近に交差部１４ｂが形成される。
【００３６】
そこで、図６に示す熱交換層形成装置６０について説明する。この熱交換層形成装置は６０は、筒状コア回転手段６１が固定されワインダー装置６２のみが移動することにより、筒状コア回転手段とワインダー装置の筒状コアの軸方向に対する相対移動を実現させている。
【００３７】
熱交換層形成装置６０は、筒状コア回転手段６１とワインダー装置６２を備える。筒状コア回転手段６１は、モータ６３と、モータシャフト６４と、モータシャフト６４に固定されたコア取付部材６５を備える。筒状コア５は、コア取付部材６５に取り付けられ、モータにより回転される。
【００３８】
ワインダー装置６２は、内部に中空糸収納部を備える本体部６６と、中空糸を吐出するとともに本体部の軸方向（筒状コアの軸と平行、矢印方向）に移動する吐出部７５を備えている。さらに、本体部６６は、リニアレール６７上を移動するリニアテーブル６８およびボールナット部材７４に固定されている。ボールナット部材７４は、モータ７３の駆動により、ボールネジシャフト６９が回転することにより、矢印方向前後に移動し、これにより、本体部６６を矢印方向に移動可能となっている。モータ７３は、正逆回転可能であり、図示しないコントローラにより、駆動が調整される。
【００３９】
この熱交換層形成装置６０によれば、トラバース幅は、吐出部７５の移動幅によって固定されるが、吐出部７５を含む本体部６６自体を移動させることにより、トラバース位置自体を移動させることができ、これにより、中空糸の交差部の位置を移動させることができる。
【００４０】
次に、図７に示す熱交換層形成装置７０について説明する。この熱交換層形成装置７０は、ワインダー装置７２が固定され筒状コア回転手段７１のみが移動することにより、筒状コア回転手段とワインダー装置の筒状コアの軸方向に対する相対移動を実現させている。
【００４１】
熱交換層形成装置７０は、筒状コア回転手段７１とワインダー装置７２を備える。筒状コア回転手段７１は、モータ６３と、モータシャフト６４と、モータシャフト６４に固定されたコア取付部材６５を備える。筒状コア５は、コア取付部材６５に取り付けられ、モータにより回転される。さらに、モータ６３は、リニアレール７７上を移動するリニアテーブル７８およびボールナット部材８１に固定されている。ボールナット部材は、モータ８０の駆動により、ボールネジシャフト７９が回転することにより、矢印方向前後に移動し、これにより筒状コア回転手段７１を矢印方向に移動可能となっている。モータ８０は、正逆回転可能であり、図示しないコントローラにより、駆動が調整される。
【００４２】
ワインダー装置７２は、内部に中空糸収納部を備える本体部６６と、中空糸を吐出するとともに本体部の軸方向（筒状コアの軸と平行、矢印方向）に移動する吐出部７５を備えている。この熱交換層形成装置７０によれば、トラバース幅は、吐出部７５の移動幅によって固定されるが、筒状コア回転手段７１自体を移動させることにより、筒状コアに対するトラバース位置自体を移動させることができ、これにより、中空糸の交差部の位置を移動させることができる。
【００４３】
また、中空糸は、１本あるいは複数本同時に、実質的に平行でかつ隣り合う中空糸が実質的に一定の間隔となるように筒状コア３に巻き付けられることが好ましい。これにより、血液の偏流がより抑制できる。また、中空糸は、隣り合う中空糸との距離が、中空糸の外径の１／１０〜１／１となっていることが好ましい。さらに、中空糸は、隣り合う中空糸との距離が、３０μｍ〜２００μｍが好ましく、特に、好ましくは５０μｍ〜１８０μｍである。
【００４４】
熱交換用中空糸に使用される材質としては、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属類、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等の高分子材料が用いられる。熱交換層４の外径は、２０〜１００ｍｍが好適であり、厚さは、１〜４．５ｍｍであることが好ましい。熱交換層４は、筒状コアの外側面と筒状の熱交換層４の内側面間により形成される筒状空間に対する熱交換用中空糸の充填率が６０％〜８０％であることが好ましい。より好ましくは、６５〜７０％である。すなわち、８０％を超えると、気泡が抜けにくくなり、一方、６０％未満では熱交換率が低下するからである。
【００４５】
そして、筒状コア３に熱交換層４の中空糸を巻回した後、両端を隔壁１２，１５により筒状コア３と筒状の外部ハウジング９に固定し、そして、熱交換層４の両端が切断される。なお、上述したような熱交換層形成装置により作製される熱交換層４は、トラバース位置が層により異なるため、両端部が揃っていない。このため、形成された熱交換層４の両端部は、すべての層が重なり合っている部分において切断することが必要である。すべての層が重なり合っている部分において切断しないと端部が開口しない中空糸が存在するものとなる。
【００４６】
人工肺層６が外面に巻き付けられた熱交換層４の両端は、隔壁１５，１７により、筒状コア３と筒状の外部ハウジング９の両端部に液密に固定され、筒状中空糸外面と該外部ハウジング９内面間に環状空間（筒状空間）である第２の血液室１８が形成される。筒状の外部ハウジング９の側面に形成された血液流出ポート１０は、第２の血液室１８と連通する。隔壁１２，１５は、ポリウレタン、シリコーンゴムなどのポッティング材で形成される。
【００４７】
つぎに、本発明による外部潅流型熱交換器についてその作用を説明する。
【００４８】
すなわち、図１に示すように、伝熱媒体流入口１９より流入した冷媒媒体、例えば水は、熱交換層４の熱交換用中空糸内部を流通して内部ハウジング５内の空間に流入したのち、伝熱媒体流出ポート２より系外に排出される。一方、血液流入ポート１１より流入した血液は、熱交換層４を通過する間に、前記伝熱媒体により熱交換される。続いて人工肺層６を通過する間にガス交換が行なわれて血液中の二酸化炭素が除去されると同時に酸素が導入される。ついで、ガス交換された血液は、第２の血液室１８に達し、さらに、血液流出ポート１０より系外に排出される。
【００４９】
ガス流入ポート７より流入したガス、例えば純酸素または酸素含有ガスは、第１のガス室１６より人工肺層６の各ガス交換用中空糸内を流通して第２のガス室１７へ到達する。その間に血液中のガス交換を行なう。第２のガス室に達したガスは、ガス流出ポート８より系外に排出される。
【００５０】
なお、筒状の内部および外部ハウジング５，９、筒状コア３、第１および第２のヘッダー２０，２１などの形成材料としては、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、エステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、スチレン系樹脂（例えば、ポリスチレン、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂）、ポリカーボネートなどが使用できる。
【００５１】
さらに、血液接触面は、抗血栓性表面となっていることが好ましい。抗血栓性表面は、抗血栓性材料を表面に被覆、さらには固定することにより形成できる。抗血栓性材料としては、ヘパリン、ウロキナーゼ、ヒドロキシエチルメタクリレート−スチレン−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）などが使用できる。
【００５２】
【実施例】
次に、本発明の外部潅流型熱交換器の具体的実施例および比較例について説明する。
【００５３】
実施例１
図１に示すようなプロピレン製の外部潅流型熱交換器において、外径８４ｍｍの筒状コア３の周囲に、内径０．２６ｍｍ、外径０．３２ｍｍ、熱交換用中空糸を図６または図７に示すような熱交換層形成装置を用いて、４本の中空糸間隔を１００μｍに保って巻回し、次に隣接する中空糸間隔も以前に巻回されている中空糸間隔と同じとなるようにし、隣り合う中空糸間隔が一定となるように中空糸を巻き回し、熱交換用中空糸束を作製した。中空糸を筒状コア上に巻き付ける際に、筒状コアを回転させるための回転体と中空糸を編み込むためのワインダーとが、下記式で動かすとともに、ワインダーを軸方向に継続的に微量動かし、図５に示すように、０．７５層により１セットとなるように交差部の位置幅±２．５ｍｍ以内にて変化させ、全１３．３セット、層数１０、充填率６８％、熱交換面積０．１３ｍ2の中空糸熱交換層を作製した。
【００５４】
このとき、熱交換層の層厚は３ｍｍ、血液充填量は１０．５ｍｌであった。
【００５５】
【数４】
0004472210.tif 000004
【００５６】
ついで、その外周部（外径８７ｍｍ）に、内径２６０μｍ、外径３２０μｍ、空孔率約４０％のポリプロピレン製の多孔質中空糸を、同様の装置により巻回し、全４６．５セット、層数３５、充填率６５、ガス交換面積０．５ｍ2の人工肺層を作成した。
【００５７】
そして、熱交換層および人工肺層の両端をポッティング材により筒状コアとともに筒状の外部ハウジング本体の両端に固定し、熱交換器部を中心にして回転させながら、固定された熱交換層および人工肺層の両端を切断した。そして、筒状ハウジングの両端に、上述した第１のヘッダーおよび第２のヘッダーを取り付け、図１に示すような構造の外部潅流式の熱交換器を作製した。このときの有効長は１８ｍｍであった。
【００５８】
比較例１
実施例１の外部潅流型熱交換器において、熱交換層４の代わりに、板厚０．４ｍｍ、山数８、内径５０ｍｍ、外径７５ｍｍ、山高１２．５ｍｍ、伝熱面積０．０４ｍ2のステンレス鋼製ベローズ型熱交換器とし、血液充填量（ベローズ部充填量１３．３ｍｌ＋人工肺ファイバー層との間  ６ｍｌ＝１９．３ｍｌ）にした以外は、実施例１と同様にして外部潅流型熱交換器を得た。
【００５９】
（実験）
上記のようにして作製した実施例１および比較例１の熱交換器について、牛血を用いて以下の実験を行なった。なお、牛血は、ＡＡＭＩ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ａｄｖａｎｃｅ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）で定めるところの標準静脈血を用い、これに抗凝固剤を添加したものを各人工肺に流量７Ｌ／ｍｉｎで灌流した。そして、それぞれの人工肺について、血液流入ポート付近および血液流出ポート付近で採血を行ない、血液流量Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）と、Ｑｗ＝１５リットル／ｍｉｎでの熱交換率係数ＰＦとの関係（図８）および血液流量Ｑｂ（リットル／ｍｉｎ）と血液側圧損（ｍｍＨｇ）との関係（図９）を得た。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による外部潅流型熱交換器は、筒状コアの上に熱交換用中空糸を巻回した熱交換用中空糸層よりなる熱交換層の上にガス交換用中空糸を巻回した人工肺層を設けてなるものであるから、熱交換体層内の気泡を速やかに人工肺層に接触させることにより除去することが可能となる。また、該熱交換器の厚みが５ｍｍ以下であるので気泡が抜けきらずにブロックを生じることはない。さらに、該中空糸の外径が０．２５〜０．５ｍｍであるので、充分な伝熱面積がとれる。
【００６１】
また、該熱交換器は、特定の方法で熱交換用中空糸が巻回されているので、該熱交換層は、前記筒状コアに順次巻回されることにより、筒状コアの外周面に広がる熱交換用中空糸層が、多層に重なった状態となっており、さらに、該熱交換層は、筒状コアの長手方向中央付近に中空糸が交差する交差部を備えるとともに、該交差部は、交差部の上に他の交差部が直接重なり合わないようにもしくは交差部の上に他の交差部が重なることが連続しないように、中空糸層の部位より位置が異なっているので、熱交換層内に交差部に起因する血液の短絡路が形成されることが少なく、高い熱交換能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による外部潅流型熱交換器の一例を示す断面図である。
【図２】  図１に示した外部潅流型熱交換器の熱交換層の状態を示す説明図である。
【図３】  本発明による外部潅流型熱交換器に使用される一例の熱交換層の交差部を説明するための説明図である。
【図４】  本発明による外部潅流型熱交換器に使用される他の例の熱交換層の交差部を説明するための説明図である。
【図５】  本発明による外部潅流型熱交換器に使用される他の例の熱交換層の交差部を説明するための説明図である。
【図６】  本発明による外部潅流型熱交換器に使用される熱交換層形成装置の一例を説明するための説明図である。
【図７】  本発明による外部潅流型熱交換器に使用される熱交換層形成装置の他の例を説明するための説明図である。
【図８】  本発明による外部潅流型熱交換器および従来のベローズ型熱交換器を使用した場合の血液流量と熱交換効率係数との関係を示すグラフである。
【図９】  本発明による外部潅流型熱交換器および従来のベローズ型熱交換器を使用した場合の血液流量と血液側圧損との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…外部潅流型熱交換器、
２…伝熱媒体流出ポート、
３…筒状コア、
４…熱交換層、
５…内部ハウジング、
６…人工肺層、
９…外部ハウジング、
１０…血液流出ポート、
１１…血液流入ポート、
１２，１５…隔壁、
１６…ガス室、
１７…ガス室、
１８…第２血液室。
【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８】
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【図９】
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