(57)【要約】  熱交換器は、熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器である。この熱交換器では、各中空糸膜は、円筒体の中心軸に対して傾斜して円筒体の中心軸回りに巻回されており、各中空糸膜の円筒体の中心軸に対する傾斜角度θは、２２°以上、６７°未満であり、各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下、０．０７ＧＰａ以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器であって、
前記各中空糸膜は、前記円筒体の中心軸に対して傾斜して前記円筒体の中心軸回りに巻回されており、
前記各中空糸膜の前記円筒体の中心軸に対する傾斜角度θは、２２°以上、６７°未満であり、
前記各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下のものであることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ヤング率Ｅは、０．０７ＧＰａ以上である請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記各中空糸膜の構成材料は、ポリアミド系またはポリエステル系の樹脂材料である請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記中空糸膜は、その外径が１ｍｍ以下のものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱交換器を内蔵したことを特徴とする人工肺。
【請求項６】
熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器を製造する方法であって、
前記各中空糸膜を該中空糸膜の長手方向に引張った引張り状態で、前記円筒体の中心軸に対して傾斜させつつ、前記円筒体の中心軸回りに巻回する巻回工程を有し、
前記巻回工程では、前記各中空糸膜の前記引張り状態での伸長率が０．５％以上、３％以下、前記各中空糸膜の前記円筒体の中心軸に対する傾斜角度θが２２°以上、６７°未満となっており、
前記各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下のものであることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記ヤング率Ｅは、０．０７ＧＰａ以上である請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記各中空糸膜の構成材料は、ポリアミド系またはポリエステル系の樹脂材料である請求項６または７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記中空糸膜は、その外径が１ｍｍ以下のものである請求項６ないし８のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記熱交換器は、円筒状をなし、前記各中空糸膜が巻回される芯材を有するものであり、
前記巻回工程は、前記芯材の外周部上で前記各中空糸膜を前記円筒体の中心軸方向に往復動させて前記各中空糸膜の巻回を行ない、
前記巻回工程では、前記各中空糸膜が往復動する際、該中空糸膜を前記円筒体の一方側および他方側の双方で折り返して折り返し部を形成し、該折り返し部付近に固定用糸を前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ重ねて、前記折り返し部に対する固定を行なう請求項６ないし９のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記芯材の外周部の両端部には、該芯材の外径が減少した段差部が形成されており、
前記固定用糸を前記芯材の外周部側から見たとき、前記固定用糸は、前記両端部の段差部と重なって配置される請求項１０に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記芯材の外周部の両端部には、前記外周部の周方向に沿って形成された溝が凹没しており、
前記固定用糸を前記芯材の外周部側から見たとき、前記固定用糸は、前記両端部の溝と重なって配置される請求項１０に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工肺としては、多数本の中空糸膜で構成された中空糸膜層を用いて熱交換を行う構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の人工肺では、中空糸膜層は、多数本の中空糸膜を積層して、円筒体形状に形成したものとなっている。そして、各層では、１本１本の中空糸膜が円筒体の中心軸回りに巻回しつつ、当該円筒体の一端側から他端側に向かって配置されている。このように巻回されている各中空糸膜は、その中空糸１本当たりの長さが長くなればなるほど、それに比例して、当該中空糸膜内を通過する熱媒体の圧力損失が増大してしまうという問題があった。【０００３】
さらに、上記を解決するためには、中空糸膜として内径が比較的大きいものを用いることが考えられる。しかしながら、中空糸膜内径を大きくすれば外径も大きくなり、その結果、中空糸膜同士の間隙の総容量が増大する。従って、当該間隙を通過する血液の量、すなわち、血液充填量が増加してしまい、患者にとって負担が大きくなるという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１１５１３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、各中空糸膜を通過する熱媒体の圧力損失をできる限り防止することができ、また熱交換が行なわれる対象となる液体（例えば血液）の熱交換器内での充填量低減を図ることができる熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１２）の本発明により達成される。
（１）  熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器であって、
前記各中空糸膜は、前記円筒体の中心軸に対して傾斜して前記円筒体の中心軸回りに巻回されており、
前記各中空糸膜の前記円筒体の中心軸に対する傾斜角度θは、２２°以上、６７°未満であり、
前記各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下のものであることを特徴とする熱交換器。
（２）  前記ヤング率Ｅは、０．０７ＧＰａ以上である上記（１）に記載の熱交換器。【０００７】
（３）  前記各中空糸膜の構成材料は、ポリアミド系またはポリエステル系の樹脂材料である上記（１）または（２）に記載の熱交換器。【０００８】
（４）  前記中空糸膜は、その外径が１ｍｍ以下のものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の熱交換器。【０００９】
（５）  上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の熱交換器を内蔵したことを特徴とする人工肺。【００１０】
（６）  熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器を製造する方法であって、
前記各中空糸膜を該中空糸膜の長手方向に引張った引張り状態で、前記円筒体の中心軸に対して傾斜させつつ、前記円筒体の中心軸回りに巻回する巻回工程を有し、
前記巻回工程では、前記各中空糸膜の前記引張り状態での伸長率が０．５％以上、３％以下、前記各中空糸膜の前記円筒体の中心軸に対する傾斜角度θが２２°以上、６７°未満となっており、
前記各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下のものであることを特徴とする熱交換器の製造方法。【００１１】
（７）  前記ヤング率Ｅは、０．０７ＧＰａ以上である上記（６）に記載の熱交換器の製造方法。【００１２】
（８）  前記各中空糸膜の構成材料は、ポリアミド系またはポリエステル系の樹脂材料である上記（６）または（７）に記載の熱交換器の製造方法。【００１３】
（９）  前記中空糸膜は、その外径が１ｍｍ以下のものである上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。【００１４】
（１０）  前記熱交換器は、円筒状をなし、前記各中空糸膜が巻回される芯材を有するものであり、
前記巻回工程は、前記芯材の外周部上で前記各中空糸膜を前記円筒体の中心軸方向に往復動させて前記各中空糸膜の巻回を行ない、
前記巻回工程では、前記各中空糸膜が往復動する際、該中空糸膜を前記円筒体の一方側および他方側の双方で折り返して折り返し部を形成し、該折り返し部付近に固定用糸を前記円筒体の中心軸回りに巻回しつつ重ねて、前記折り返し部に対する固定を行なう上記（６）ないし（９）のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。【００１５】
（１１）  前記芯材の外周部の両端部には、該芯材の外径が減少した段差部が形成されており、
前記固定用糸を前記芯材の外周部側から見たとき、前記固定用糸は、前記両端部の段差部と重なって配置される上記（１０）に記載の熱交換器の製造方法。【００１６】
（１２）  前記芯材の外周部の両端部には、前記外周部の周方向に沿って形成された溝が凹没しており、
前記固定用糸を前記芯材の外周部側から見たとき、前記固定用糸は、前記両端部の溝と重なって配置される上記（１０）に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、中空糸膜、１本当たりの熱交換機能を損なわない程度に、当該中空糸膜の全長を短くすることができる。これにより、中空糸膜を通過する熱媒体の圧力損失をできる限り防止することができ、よって、熱交換が行なわれる対象となる液体を、円滑かつ迅速に熱交換することができる。【００１８】
また、上記で熱媒体の圧力損失が低減された分、中空糸膜の径をできる限り小さくすることができる。これにより、中空糸膜同士の間隙の総容量を削減することができ、熱交換が行われる対象となる流体の充填量を削減することができる。【００１９】
各中空糸膜をヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下の材料で構成し、熱交換器の製造過程で中空糸膜を伸長率が０．５％以上３％以下の引張り状態としたことにより、当該中空糸膜が伸長して縮径するが、その縮径の程度が過剰となる、すなわち、中空糸膜が潰れてしまうのを防止することができる。これにより、熱媒体が中空糸膜内を円滑に通過することができ、圧力損失防止につながる。また、中空糸膜の径をどの程度小さくするか、すなわち、中空糸膜の縮径の程度を制御することにより、中空糸同士の間隙が大きくなりすぎることを防ぐことができる。従って、血液充填量の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の熱交換器を内蔵した人工肺の平面図である。
【図２】図２は、図１に示す人工肺を矢印Ａ方向から見た図である。
【図３】図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、図２中の矢印Ｃ方向から見た図である。
【図５】図５は、図１中のＤ−Ｄ線断面図である。
【図６】図６は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】図７は、本発明の熱交換器の概略側面図である。
【図８】図８は、本発明の熱交換器の製造方法で用いられる装置を示す図である。
【図９】図９は、本発明の熱交換器の製造方法で用いられる装置を示す図である。
【図１０】図１０は、図８および図９に示す装置で製造される熱交換器の母材の展開図の一例である。
【図１１】図１１は、熱交換器の製造過程における中空糸膜の引張り状態を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す母材を切断する工程を順に示す図である。
【図１３】図１３は、図１２中のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１４】図１４は、熱交換器（第２実施形態）の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す断面図である。
【図１５】図１５は、熱交換器（第３実施形態）の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の熱交換器を内蔵した人工肺の平面図である。図２は、図１に示す人工肺を矢印Ａ方向から見た図である。図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図２中の矢印Ｃ方向から見た図である。図５は、図１中のＤ−Ｄ線断面図である。図６は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。図７は、本発明の熱交換器の概略側面図である。図８および図９は、それぞれ、本発明の熱交換器の製造方法で用いられる装置を示す図である。図１０は、図８および図９に示す装置で製造される熱交換器の母材の展開図の一例である。図１１は、熱交換器の製造過程における中空糸膜の引張り状態を説明するための図である。図１２は、図１０に示す母材を切断する工程を順に示す図である。図１３は、図１２中のＦ−Ｆ線断面図である。なお、図１、図３、図４、図７〜図９、図１２および図１３中（図１４、図１５についても同様）の左側を「左」または「左方（一方）」、右側を「右」または「右方（他方）」という。また、図１〜図６中、人工肺の内側を「血液流入側」または「上流側」、外側を「血液流出側」または「下流側」として説明する。また、図７、図１０および図１２では、１本の中空糸膜を代表して誇張して描いている。
【００２３】
図１〜図５に示す人工肺１０は、血液Ｂに対し熱交換を行う熱交換器が内蔵された熱交換器付き人工肺である。この人工肺１０は、全体形状がほぼ円柱状をなし、その内側に設けられ、前記熱交換器である熱交換部１０Ｂと、熱交換部１０Ｂの外周側に設けられ、血液Ｂに対しガス交換を行うガス交換器である人工肺部１０Ａとを備える。人工肺１０は、例えば血液体外循環回路中に設置して用いられる。これにより、血液Ｂは、血液体外循環回路を通過する過程で、人工肺１０によって熱交換とガス交換とが行われ、体内に戻される。
【００２４】
人工肺１０は、ハウジング２Ａを有しており、このハウジング２Ａ内に人工肺部１０Ａと熱交換部１０Ｂとが収納されている。
【００２５】
ハウジング２Ａは、円筒状ハウジング本体２１Ａと、円筒状ハウジング本体２１Ａの左端開口を封止する皿状の第１の蓋体２２Ａと、円筒状ハウジング本体２１Ａの右端開口を封止する皿状の第２の蓋体２３Ａとで構成されている。
【００２６】
円筒状ハウジング本体２１Ａ、第１の蓋体２２Ａおよび第２の蓋体２３Ａは、樹脂材料で構成されている。円筒状ハウジング本体２１Ａに対し、第１の蓋体２２Ａおよび第２の蓋体２３Ａは、融着や接着剤による接着等の方法により固着されている。
【００２７】
円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部には、管状の血液流出ポート２８が形成されている。この血液流出ポート２８は、円筒状ハウジング本体２１Ａの外周面のほぼ接線方向に向かって突出している（図５参照）。
【００２８】
円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部には、管状のパージポート２０５が突出形成されている。パージポート２０５は、その中心軸が円筒状ハウジング本体２１Ａの中心軸と交差するように、円筒状ハウジング本体２１Ａの外周部に形成されている。
【００２９】
第１の蓋体２２Ａには、管状のガス流出ポート２７が突出形成されている。ガス流出ポート２７は、その中心軸が第１の蓋体２２Ａの中心と交差するように、第１の蓋体２２Ａの外周部に形成されている（図２参照）。
【００３０】
また、血液流入ポート２０１は、その中心軸が第１の蓋体２２Ａの中心に対し偏心するように、第１の蓋体２２Ａの端面から突出している。
【００３１】
第２の蓋体２３Ａには、管状のガス流入ポート２６、熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３が突出形成されている。ガス流入ポート２６は、第２の蓋体２３Ａの端面の縁部に形成されている。熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３は、それぞれ、第２の蓋体２３Ａの端面のほぼ中央部に形成されている。また、熱媒体流入ポート２０２および熱媒体流出ポート２０３の中心線は、それぞれ、第２の蓋体２３Ａの中心線に対してやや傾斜している。
【００３２】
なお、本発明において、ハウジング２Ａの全体形状は、必ずしも完全な円柱状をなしている必要はなく、例えば一部が欠損している形状、異形部分が付加された形状などでもよい。
【００３３】
図３、図５に示すように、ハウジング２Ａの内部には、その内周面に沿った円筒状をなす人工肺部１０Ａが収納されている。人工肺部１０Ａは、円筒状の中空糸膜束３Ａと、中空糸膜束３Ａの外周側に設けられた気泡除去手段４Ａとしてのフィルタ部材４１Ａとで構成されている。中空糸膜束３Ａとフィルタ部材４１Ａとは、血液流入側から、中空糸膜束３Ａ、フィルタ部材４１Ａの順に配置されている。
【００３４】
また、人工肺部１０Ａの内側には、熱交換部１０Ｂが設置されている。熱交換部１０Ｂは、全体形状として、人工肺部１０Ａの内周面に沿った円筒状（円筒体の形状）をなし、中空糸膜束３Ｂを有している。
【００３５】
図６に示すように、中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂは、それぞれ、多数本の中空糸膜３１で構成され、これらの中空糸膜３１を層状に集積して積層させてなるものである。積層数は、特に限定されないが、例えば、３〜４０層が好ましい。なお、中空糸膜束３Ａを構成する各中空糸膜３１は、それぞれ、ガス交換機能を有するものである。一方、中空糸膜束３Ｂを構成する各中空糸膜３１は、それぞれ、熱交換を行なう機能を有するものである。
【００３６】
図３に示すように、中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂは、それぞれ、その両端部が隔壁８および隔壁９により円筒状ハウジング本体２１Ａの内面に対し一括して固定されている。隔壁８、隔壁９は、例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム等のポッティング材や接着剤等により構成されている。さらに、中空糸膜束３Ｂは、その内周部が、第１の円筒部材２４１の外周部に形成された凹凸部２４４に係合している。この係合と隔壁８および隔壁９による固定により、中空糸膜束３Ｂが円筒状ハウジング本体２１Ａに確実に固定され、よって、人工肺１０の使用中に中空糸膜束３Ｂの位置ズレが生じるのを確実に防止することができる。また、凹凸部２４４は、中空糸膜束３Ｂ全体に血液Ｂを巡らせるための流路としても機能する。
【００３７】
なお、図５に示すように、中空糸膜束３Ａの最大外径φＤ１ｍａｘは、例えば、２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であるのが好ましく、４０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。中空糸膜束３Ｂの最大外径φＤ２ｍａｘは、例えば、１０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。また、図３に示すように、中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂの中心軸方向に沿った長さＬ１は、同じであり、例えば３０ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であるのがより好ましい。このような条件を有することにより、中空糸膜束３Ａは、ガス交換機能に優れたものとなり、中空糸膜束３Ｂは、熱交換機能に優れたものとなる。
【００３８】
また、ハウジング２Ａ内の隔壁８と隔壁９との間において、各中空糸膜３１同士の間に形成されている隙間は、血液Ｂが図６中の上側から下側に向かって流れる血液流路３３として機能する。
【００３９】
血液流路３３の上流側には、血液流入ポート２０１から流入した血液Ｂの血液流入部として、血液流入ポート２０１に連通する血液流入側空間２４Ａが形成されている（図３、図５参照）。
【００４０】
血液流入側空間２４Ａは、円筒状をなす第１の円筒部材２４１と、第１の円筒部材２４１の内側に配置され、その内周部の一部に対向して配置された板片２４２とで画成された空間である。そして、血液流入側空間２４Ａに流入した血液Ｂは、第１の円筒部材２４１に形成された複数の側孔２４３を介して、血液流路３３全体に行き渡ることができる。
【００４１】
また、第１の円筒部材２４１は、前記熱交換器の一部を構成し、その製造過程で、後述するように各中空糸膜３１が巻回される芯材としても用いられる。
【００４２】
第１の円筒部材２４１の内側には、当該第１の円筒部材２４１と同心的に配置された第２の円筒部材２４５が配置されている。そして、図３に示すように、熱媒体流入ポート２０２から流入した例えば水またはお湯等の熱媒体Ｈは、第１の円筒部材２４１の外周側にある中空糸膜束３Ｂの各中空糸膜３１内と、第２の円筒部材２４５の内側とを順に通過して、熱媒体流出ポート２０３から排出される。また、熱媒体Ｈが各中空糸膜３１の中空部で構成された流路３２を通過することにより、血液流路３３内では、当該中空糸膜３１に接する血液Ｂとの間で熱交換（加温または冷却）が行われる（図６参照）。
【００４３】
血液流路３３の下流側においては、血液流路３３を流れる血液Ｂ中に存在する気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材４１Ａが配置されている。
【００４４】
フィルタ部材４１Ａは、ほぼ長方形をなすシート状の部材（以下単に「シート」とも言う）で構成され、そのシートを中空糸膜束３Ａの外周に沿って巻回して形成したものである。フィルタ部材４１Ａも、両端部がそれぞれ隔壁８、隔壁９で固着されており、これにより、ハウジング２Ａに対し固定されている（図３参照）。なお、このフィルタ部材４１Ａは、その内周面が中空糸膜束３Ａの外周面に接して設けられ、該外周面のほぼ全面を覆っているのが好ましい。そして、フィルタ部材４１Ａにより捕捉された気泡は、血流によって、フィルタ部材４１Ａ近傍の各中空糸膜３１内に押し込まれて入り込み、その結果、血液流路３３から除去される。
【００４５】
また、フィルタ部材４１Ａの外周面と円筒状ハウジング本体２１Ａの内周面との間には、円筒状の隙間が形成され、この隙間は、血液流出側空間２５Ａを形成している。この血液流出側空間２５Ａと、血液流出側空間２５Ａに連通する血液流出ポート２８とで、血液流出部が構成される。血液流出部は、血液流出側空間２５Ａを有することにより、フィルタ部材４１Ａを透過した血液Ｂが血液流出ポート２８に向かって流れる空間が確保され、血液Ｂを円滑に排出することができる。
【００４６】
図３に示すように、第１の蓋体２２Ａの内側には、円環状をなすリブ２９１が突出形成されている。そして、第１の蓋体２２Ａとリブ２９１と隔壁８とにより、第１の部屋２２１ａが画成されている。この第１の部屋２２１ａは、ガスＧが流出するガス流出室である。中空糸膜束３Ａの各中空糸膜３１の左端開口は、第１の部屋２２１ａに開放し、連通している。人工肺１０では、ガス流出ポート２７および第１の部屋２２１ａによりガス流出部が構成される。一方、第２の蓋体２３Ａの内側にも、円環状をなすリブ２９２が突出形成されている。そして、第２の蓋体２３Ａとリブ２９２と隔壁９とにより、第２の部屋２３１ａが画成されている。この第２の部屋２３１ａは、ガスＧが流入してくるガス流入室である。中空糸膜束３Ａの各中空糸膜３１の右端開口は、第２の部屋２３１ａに開放し、連通している。人工肺１０では、ガス流入ポート２６および第２の部屋２３１ａによりガス流入部が構成される。
【００４７】
ここで、本実施形態の人工肺１０における血液Ｂの流れについて説明する。
この人工肺１０では、血液流入ポート２０１から流入した血液Ｂは、血液流入側空間２４Ａ、側孔２４３を順に通過して、熱交換部１０Ｂに流れ込む。熱交換部１０Ｂでは、血液Ｂは、血液流路３３を下流方向に向かって流れつつ、熱交換部１０Ｂの各中空糸膜３１の表面と接触して熱交換（加温または冷却）がなされる。このようにして熱交換がなされた血液Ｂは、人工肺部１０Ａに流入する。
【００４８】
そして、人工肺部１０Ａでは、血液Ｂは、血液流路３３をさらに下流方向に向かって流れる。一方、ガス流入ポート２６から供給されたガスＧ（酸素を含む気体）は、第２の部屋２３１ａから人工肺部１０Ａの各中空糸膜３１の流路３２に分配され、該流路３２を流れた後、第１の部屋２２１ａに集積され、ガス流出ポート２７より排出される。血液流路３３を流れる血液Ｂは、人工肺部１０Ａの各中空糸膜３１の表面に接触し、流路３２を流れるガスＧとの間で酸素加、脱炭酸ガスがなされる。
【００４９】
ガス交換がなされた血液Ｂ中に気泡が混入している場合、この気泡は、フィルタ部材４１Ａにより捕捉され、フィルタ部材４１Ａの下流側に流出するのが防止される。
【００５０】
以上のようにして熱交換、ガス交換が順になされ、さらに気泡が除去された血液Ｂは、血液流出ポート２８より流出する。
【００５１】
前述したように、中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂは、いずれも、多数本の中空糸膜３１で構成されたものである。中空糸膜束３Ａと中空糸膜束３Ｂとは、用途が互いに異なるが、例えば同じ中空糸膜３１を用いることができる。以下では、熱交換に用いられる中空糸膜束３Ｂについて代表的に説明する。
【００５２】
図７に示すように、中空糸膜３１は、その芯材である第１の円筒部材２４１（円筒体）の中心軸Ｏに対して傾斜して、中心軸Ｏ回りに巻回されている。この中空糸膜３１の中心軸Ｏに対する傾斜角度（綾角）θは、２２°以上、６７°未満であり、好ましくは２２°以上、６１°以下であり、より好ましくは２６°以上、５７°以下である。さらに好ましい中空糸膜３１の中心軸Ｏに対する傾斜角度（綾角）θの数値範囲としては、後述する実施例のうち、実施例２に該当する４６°以上、５０°以下である。このような数値範囲により、中空糸膜３１、１本当たりの熱交換機能を損なわない程度に、当該中空糸膜３１の右端開口３１８から左端開口３１９までの長さＬ２を短くすることができる。なお、右端開口３１８は、熱媒体Ｈが中空糸膜３１内に流入する流入口であり、左端開口３１９は、熱媒体Ｈが中空糸膜３１内から流出する流出口である。そして、長さＬ２が短くなっていることにより、中空糸膜３１を通過する熱媒体Ｈの圧力損失をできる限り防止することができる。これにより、中空糸膜束３Ｂ（熱交換部１０Ｂ）は、血液Ｂに対する熱交換を円滑かつ迅速に行うことができ、熱交換率が優れたものとなる。熱交換された血液Ｂは、適正な温度となり、患者に戻される。
【００５３】
また、血液Ｂの充填量の増大は、患者にとって負担となる傾向にある。そこで、各中空糸膜３１の外径をできる限り小さくすることにより、血液Ｂの充填量の増大を防止することができ、よって、患者への負担を低減することができる。なお、各中空糸膜３１同士の間隔は、中空糸膜３１の外径φｄ２の１／１０〜１／１であるのが好ましい。
【００５４】
中空糸膜３１の内径φｄ１は、０．２ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下であるのが好ましく、０．３５ｍｍ以上、０．７５ｍｍ以下であるのがより好ましい（図６参照）。中空糸膜３１の外径φｄ２は、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下であるのが好ましく、０．４５ｍｍ以上、０．８５ｍｍ以下であるのがより好ましい（図６参照）。内径φｄ１および外径φｄ２がこのような数値範囲内に入っていることにより、中空糸膜３１は、自身の強度を保ちつつ、長さＬ２が短いこととの相乗効果で、熱媒体Ｈの圧力損失をより確実に防止することができる。
【００５５】
中空糸膜３１の構成材料は、所定のヤング率Ｅを有する樹脂材料である。ヤング率Ｅは、２．６ＧＰａ以下であり、好ましくは０．０７ＧＰａ以上、１．６ＧＰａ以下であり、より好ましくは０．２４ＧＰａ以上、１．３ＧＰａ以下である。このようなヤング率Ｅを有する樹脂材料としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられ、これらの中でも、特に、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）やポリアミド系熱可塑性エラストマー、その他、ポリエステル系等の各種熱可塑性エラストマーが好ましい。中空糸膜３１がこのような材料で構成されていることにより、後述する人工肺１０の製造過程で中空糸膜３１を引張り状態としたときに、当該中空糸膜３１が伸長して内径φｄ１が縮径するが、その縮径の程度が過剰となる、すなわち、中空糸膜３１が潰れて、流路３２が塞がってしまうのを防止することができる。これにより、熱媒体Ｈが中空糸膜３１内を円滑に通過することができ、圧力損失防止につながる。
【００５６】
また、中空糸膜３１の製造方法は、特に限定されないが、例えば、押出成形を用いた方法や、その他、延伸法または固液相分離法を用いた方法が挙げられる。
【００５７】
そして、中空糸膜束３Ｂは、このような多数本の中空糸膜３１を集積して、全体形状として円筒体の形状をなすように巻回した母材３’から得られる。この母材３’は、本発明の「熱交換器を製造する方法」で製造されるものである。また、この製造方法が有する工程は、人工肺１０を製造する方法に含まれている。従って、人工肺１０の製造方法は、中空糸膜束３Ｂの製造のみならず、その後に中空糸膜束３Ａの製造を行い、人工肺１０が完成するまでの工程を有する。そして、各工程として、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程と、第４の工程と、第５の工程と、第６の工程とがある。次に、第１の工程〜第６の工程について説明する。
【００５８】
［１］第１の工程
第１の工程は、各中空糸膜３１をその長手方向に引張った引張り状態で、中心軸Ｏに対して傾斜させつつ、中心軸Ｏ回りに巻回する巻回工程である。これにより、母材（一次母材）３’が得られる。
【００５９】
この第１の工程では、図８、図９に示す巻回装置６０を用いる。巻回装置６０は、筒状コア回転手段６０１と、ワインダ装置６０２と、固定装置６００とを備える。
【００６０】
筒状コア回転手段６０１は、モータ６０３と、モータシャフト６０４と、モータシャフト６０４に固定されたコア取付部材６０５を備える。人工肺１０のハウジング２Ａの一部である第１の円筒部材２４１は、コア取付部材６０５に取り付けられ、モータ６０３により回転される。
【００６１】
ワインダ装置６０２は、内部に中空糸膜３１を収納する収納部を備える本体部６０６と、中空糸膜３１を吐出するとともに本体部６０６の軸方向（図８中の矢印Ｍ１方向）に移動する吐出部７０５を備えている。さらに、本体部６０６は、リニアレール６０７上を移動するリニアテーブル６０８およびボールナット部材７０４に固定されている。ボールナット部材７０４は、モータ７０３が駆動して、ボールネジシャフト６０９が回転することにより、本体部６０６の軸方向と平行に移動可能となっている。モータ７０３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。
【００６２】
固定装置６００は、第１の円筒部材２４１に巻回された中空糸膜３１を固定用糸（線状体）１１で固定する装置である。固定装置６００は、右側に配置された第１の繰出機構７０１Ａと、左側に配置された第２の繰出機構７０１Ｂと、吐出機構７０２とを備えている。
【００６３】
第１の繰出機構７０１Ａは、吐出機構７０２に対し、図８中（図９についても同様）の右端側に向かって固定用糸１１を繰り出す機構である。また、第２の繰出機構７０１Ｂは、吐出機構７０２に対し、図８中の左端側に向かって固定用糸１１を繰り出す機構である。第１の繰出機構７０１Ａと第２の繰出機構７０１Ｂとは、配置箇所が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、第１の繰出機構７０１Ａについて代表的に説明する。
【００６４】
第１の繰出機構７０１Ａは、固定用糸１１が予め巻回されたボビン１１３を回転可能に支持する支持部７０８と、固定用糸１１に張力を付与するテンショナ７０９と、テンショナ７０９を付勢するコイルバネ８０１と、固定用糸１１の有無を検出する検出センサ８０２とを有している。
【００６５】
支持部７０８は、固定用糸１１の搬送方向最上流側に配置されている。なお、支持部７０８は、ボビン１１３とともに回転してもよいし、固定されていてもよい。
【００６６】
テンショナ７０９は、支持部７０８に対して固定用糸１１の搬送方向下流に配置されたローラである。このテンショナ７０９に固定用糸１１の途中を掛け回すことにより、当該固定用糸１１に張力を付与することができる。
【００６７】
コイルバネ８０１は、テンショナ７０９の中心部をその中心軸方向に沿って付勢することができる。固定用糸１１は、繰り出されながら揺動して弛緩しそうになるが、コイルバネ８０１がテンショナ７０９ごと固定用糸１１を付勢することにより、その揺動の程度によらず、確実に張力が付与される。
【００６８】
検出センサ８０２は、テンショナ７０９に対して固定用糸１１の搬送方向下流に配置された、すなわち、テンショナ７０９と吐出機構７０２との間に配置されたセンサである。検出センサ８０２としては、特に限定されず、例えば、力覚センサ等を用いることができる。この検出センサ８０２により、例えば中空糸膜３１の固定中に固定用糸１１が使い切られたり、不本意に切断してしまったりした場合、その状態を確実に検出することができる。
【００６９】
吐出機構７０２は、第１の繰出機構７０１Ａから繰り出された固定用糸１１と、第２の繰出機構７０１Ｂから繰り出された固定用糸１１とをそれぞれ独立して、コア取付部材６０５上の第１の円筒部材２４１に向かって吐出する機構である。吐出機構７０２は、各固定用糸１１をそれぞれ引張り出す（引き出す）本体部７０６と、第１の円筒部材２４１の両端部に向かってそれぞれ固定用糸１１を吐出する吐出部７０７とを有している。そして、中空糸膜３１に対して固定用糸１１による固定を行なうときには、吐出部７０７から吐出された固定用糸１１が、回転中の第１の円筒部材２４１上にある中空糸膜３１に巻き付けられ、その固定がなされる（図１３参照）。固定後は、その固定に供された固定用糸１１が、例えばはさみやカッター等（図示せず）によって固定装置６００から切断される。固定用糸１１の切断部は、例えば、粘着テープを用いたり、超音波融着により固定される。なお、巻回装置６０は、固定用糸１１を中空糸膜束３Ｂの製造が完了するまで切断せずに用いるよう構成されている。
【００７０】
また、図９に示すように、巻回装置６０では、コア取付部材６０５上の第１の円筒部材２４１を中心軸Ｏ方向（矢印Ｍ２）に沿って移動させることができ、この移動に連動して（同期して）吐出機構７０２を中心軸Ｏ方向（矢印Ｍ３）に沿って移動させることができる。このような構成により、製造されつつある母材３’（中空糸膜束３Ｂ）全体を中心軸Ｏ方向に沿って移動させ、その移動に固定用糸１１を追従させることができる。なお、巻回装置６０では、矢印Ｍ２、矢印Ｍ３方向への移動は、矢印Ｍ１方向への移動と独立している。
【００７１】
固定用糸１１の構成材料としては、例えば、中空糸膜３１と同じ樹脂材料を用いてもよいし、その他、ステンレス鋼等のような金属材料を用いてもよい。また、固定用糸１１は、図１３に示すように断面形状が偏平形状をなす帯体で構成されているのが好ましいが、これに限定されず、例えば断面形状が円形の線状体で構成されていてもよい。
【００７２】
以上のような構成の巻回装置６０を用いて第１の工程を行なう。以下では、１本の中空糸膜３１について代表的に説明する。
【００７３】
第１の工程では、第１の円筒部材２４１の外周部上で中空糸膜３１を第１の円筒部材２４１（円筒体）の中心軸Ｏ回りに巻回しつつ、中心軸Ｏ方向、すなわち、左右方向に往復動させる。その際、一例として、図１０に示すように、中空糸膜３１は、左側の始点３１１から巻回が開始され、右側に向かう。右側では、中空糸膜３１は、折り返し点（折り返し部）３１２で折り返される。その後、中空糸膜３１は、順次、左側の折り返し点（折り返し部）３１３、右側の折り返し点（折り返し部）３１４で折り返され、左側の終点３１５に至る。すなわち、図１０に示す巻回態様では、中空糸膜３１は、中心軸Ｏ回りに１周する間に、矢印ｉ→ii→iii→iv→ｖ→vi→viiの順に巻回されていく。第１の工程では、このような巻回を繰り返しつつ、中空糸膜３１を層状に重ねていく。なお、中空糸膜３１の巻回態様は、図１０に示す巻回態様に限定されないことは言うまでもない。そして、いずれの巻回態様であっても、前述したように、中空糸膜３１の中心軸Ｏに対する傾斜角度θは、２２°以上、６７°未満となっている。
【００７４】
また、第１の工程では、中空糸膜３１をその長手方向に引張った引張り状態で巻回していく。この引張り状態は、完成した人工肺１０でも維持されている。中空糸膜３１の引張り状態での伸長率は、０．５％以上、３％以下であり、好ましくは０．５％以上、１％以下である。このような巻回により、人工肺１０の製造中（中空糸膜３１の巻回中）、人工肺１０の使用中のいずれも場合でも、中空糸膜３１が弛緩してしまい、各中空糸膜３１同士の間隔が不均一となるのを確実に防止することができる。なお、「伸長率」とは、外力を付与しない自然状態（図１１（ａ）参照）の中空糸膜３１の長さをＱａ、自然状態から引張力Ｆ１を付与して中空糸膜３１を伸長させたとき（図１１（ｂ）参照）の中空糸膜３１の長さをＱｂとしたとき、（（Ｑｂ−Ｑａ）／Ｑａ）×１００から求められる値のことを言う。また、引張力Ｆ１は、０．１Ｎ以上、５Ｎ以下となっているのが好ましく、０．１Ｎ以上、１．５Ｎ以下となっているのがより好ましい。
【００７５】
また、中空糸膜３１は、中心軸Ｏに対して傾斜角度θで傾斜しており、引張り状態となっている。このため、傾斜角度θが小さければ小さいほど、中空糸膜３１の左右でそれぞれ形成された折り返し点３１２、折り返し点３１３、折り返し点３１４での固定が必要になる。以下では、折り返し点３１２での固定について代表的に説明する。
【００７６】
図１３に示すように、中空糸膜３１は、折り返し点３１２で折り返す際に、その都度、折り返し点３１２付近が固定される。この固定は、巻回装置６０の固定装置６００から供給された固定用糸１１を中心軸Ｏ回りに巻回しつつ、折り返し点３１２付近に重ねることにより行なわれる。これにより、中空糸膜３１は、傾斜角度θの大小によらず、折り返し点３１２を形成して確実に折り返すことができる。そして、中空糸膜３１は、引張り状態が維持されたまま、正確に巻回されることとなる。これにより、各中空糸膜３１同士の間隔を確実に均一に維持することができ、よって、熱交換部１０Ｂ（熱交換層）内での流れが均一となるため、熱交換率の優れた熱交換部１０Ｂ（熱交換器）となる。なお、後述するように、この固定用糸１１は、母材３’ではそのまま残るが、中空糸膜束３Ｂでは除去される。
【００７７】
前述したように、固定用糸１１には、テンショナ７０９によって張力が付与されている。これにより、固定用糸１１は、中空糸膜３１を中心軸Ｏ側に向かって締め付けるように固定することができる。そして、このときの中空糸膜３１と第１の円筒部材２４１との間の静止摩擦力Ｆ２は、引張力Ｆ１よりも大きい。これにより、固定用糸１１を介して中空糸膜３１を確実に固定することができる。なお、テンショナ７０９によって固定用糸１１に作用する張力は、例えば、０．１Ｎ以上、１０Ｎ以下であるのが好ましく、０．１Ｎ以上、３Ｎ以下であるのがより好ましい。
【００７８】
［２］第２の工程
第２の工程は、母材３’上に、中空糸膜束３Ａとなる中空糸膜３１をさらに巻回する巻回工程である。これにより、図１２（ａ）に示すような二次母材３’’が得られる。
【００７９】
この第２の工程では、巻回装置６０がそのまま用いられ、例えば第１の工程と同様の巻回態様で中空糸膜３１を巻回することができる。第２の工程が完了した後、二次母材３’’を第１の円筒部材２４１ごと巻回装置６０から取り外す。
【００８０】
［３］第３の工程
第３の工程は、二次母材３’’にフィルタ部材４１Ａを巻き付けて固定し、当該二次母材３’’を第１の円筒部材２４１とともに円筒状ハウジング本体２１Ａに収納する収納工程である。
【００８１】
［４］第４の工程
第４の工程は、二次母材３’’を円筒状ハウジング本体２１Ａに対し固定する固定工程である。二次母材３’’の固定には、ポッティング材５０が用いられ、当該ポッティング材５０は、隔壁８、隔壁９となる。
【００８２】
この固定を行なうには、まず、円筒状ハウジング本体２１Ａ内の二次母材３’’の両端部に向けて、ポッティング材５０の構成材料である液状のポリウレタンを供給する。次いで、円筒状ハウジング本体２１Ａごと遠心分離器にかけ、その後、液状のポリウレタンを乾燥させる。これにより、二次母材３’’の両端部がポッティング材５０で固定された状態となる（図１２（ａ）参照）。なお、二次母材３’’の両端部には、第１の工程で固定用糸１１により固定された折り返し点３１２、折り返し点３１３、折り返し点３１４や、始点３１１、終点３１５も含まれている。
【００８３】
［５］第５の工程
第５の工程は、図１２に示すように、ポッティング材５０で固定された二次母材３’’の両端部をそれぞれ切断する切断工程である。これにより、人工肺１０に用いられ得る中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂが一括して得られる。
【００８４】
この第５の工程では、図１２に示す切断装置９０を用いる。切断装置９０は、２つのカッター（刃物）９０１を有する。そして、各カッター９０１を二次母材３’’に接近させることにより、当該二次母材３’’の両端部が切断される。なお、切断装置９０としては、カッター９０１を有する構成のものに限定されず、例えば、ウォータージェットを噴射する構成のもの、レーザ光を照射する構成のものであってもよい。
【００８５】
図１２（ａ）に示すように、二次母材３’’のポッティング材５０で固定された部分のうち、左端部では、固定用糸１１よりも右側の部分に第１の切断線３５１を設定し、右端部でも、固定用糸１１よりも左側の部分に第２の切断線３５２を設定する。
【００８６】
そして、切断装置９０のカッター９０１を用いて、二次母材３’’を第１の切断線３５１、第２の切断線３５２に沿って切断する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、二次母材３’’は、３つの部材に分割され、中央に位置する部材が中空糸膜束３Ａおよび中空糸膜束３Ｂとなる。なお、両端の部材は、それぞれ、破棄される。
【００８７】
また、この切断により、中空糸膜束３Ｂ（中空糸膜束３Ａについても同様）は、折り返し点３１２、折り返し点３１３、折り返し点３１４が固定用糸１１ごと除去されたものとなる。これにより、中空糸膜束３Ｂを構成する各中空糸膜３１には、右端側に開口した右端開口３１８が開口して形成され、左端側に左端開口３１９が形成される。これにより、中空糸膜３１内を熱媒体Ｈが通過することができる。なお、中空糸膜束３Ａでは、各中空糸膜３１内をガスＧが通過することとなる。
【００８８】
［６］第６の工程
第６の工程は、円筒状ハウジング本体２１Ａに第１の蓋体２２Ａ、第２の蓋体２３Ａをそれぞれ装着する装着工程である。なお、この装着後、例えば接着剤等により、第１の蓋体２２Ａ、第２の蓋体２３Ａをそれぞれ円筒状ハウジング本体２１Ａに固定してもよい。
【００８９】
以上のような第１の工程〜第６の工程を順に経ることにより、熱交換器付きの人工肺１０を得ることができる。
【００９０】
＜第２実施形態＞
図１４は、熱交換器（第２実施形態）の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す断面図である。
【００９１】
以下、この図を参照して本発明の熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９２】
本実施形態は、中空糸膜が巻回される芯材である第１の円筒部材の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９３】
図１４に示すように、本実施形態では、第１の円筒部材２４１の外周部の右端部に段差部２４６が形成されている。段差部２４６は、第１の円筒部材２４１の外径が減少した部分であり、第１の円筒部材２４１の外周部の周方向に沿って形成されている。なお、段差部２４６と段差部２４６よりも左側の部分との高低差は、中空糸膜３１の外径φｄ２以下であるのが好ましい。また、図示では、右端部側の段差部２４６を描いているが、左端部側についても同様に段差部２４６が突出形成されている。
【００９４】
中空糸膜３１の折り返し点３１２は、段差部２４６上に配置され、固定用糸１１も、段差部２４６上に配置される。これにより、段差部２４６と段差部２４６よりも左側の部分との境界部で中空糸膜３１が急峻に変形して当該境界部に係合することができる。そして、この係合により、中空糸膜３１が強固に固定されて、中空糸膜３１に対する引張り状態を維持したまま当該中空糸膜３１を巻回することができ、よって、各中空糸膜３１同士の間隔をより確実に均一に維持することができる。
【００９５】
＜第３実施形態＞
図１５は、熱交換器（第３実施形態）の製造過程における中空糸膜の固定状態を示す断面図である。
【００９６】
以下、この図を参照して本発明の熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９７】
本実施形態は、中空糸膜が巻回される芯材である第１の円筒部材の形状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００９８】
図１５に示すように、本実施形態では、第１の円筒部材２４１の外周部の右端部に溝２４７が凹没して形成されている。溝２４７は、第１の円筒部材２４１の外周部の周方向に沿って形成されている。なお、溝２４７の深さは、中空糸膜３１の外径φｄ２以下であるのが好ましい。溝２４７の幅は、固定用糸１１の幅以上であるのが好ましい。また、図示では、右端部側の溝２４７を描いているが、左端部側についても同様に溝２４７が形成されている。
【００９９】
中空糸膜３１の折り返し点３１２は、溝２４７よりも右側に配置されている。また、固定用糸１１は、当該固定用糸１１を第１の円筒部材２４１の外周部側（図１５中では上側）から見たとき、溝２４７と重なって配置されている。このような位置関係により、中空糸膜３１が溝２４７に食い込んで、当該中空糸膜３１を強固に固定することができる。これにより、中空糸膜３１に対する引張り状態を維持したまま当該中空糸膜３１を巻回することができ、よって、各中空糸膜３１同士の間隔をより確実に均一に維持することができる。
【０１００】
以上、本発明の熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、熱交換器、人工肺を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１０１】
また、本発明の熱交換器、人工肺および熱交換器の製造方法は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１０２】
また、人工肺部の中空糸膜束を構成する各中空糸膜と、熱交換部の中空糸膜束を構成する各中空糸膜とは、前記各実施形態では同じものであったが、これに限定されず、例えば、一方（前者）の中空糸膜が他方（後者）の中空糸膜よりも細くてもよいし、双方の中空糸膜が互いに異なる材料で構成されていてもよい。
【０１０３】
また、人工肺部と熱交換部とは、前記各実施形態では熱交換部が内側に配置され、人工肺部が外側に配置されていたが、これに限定されず、人工肺部が内側に配置され、熱交換部が外側に配置されていてもよい。この場合、血液は、外側から内側に向かって流れる。
【０１０４】
また、前記各実施形態では、本発明の熱交換器を人工肺に適用した場合を一例として説明したが、これに限定されない。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。【０１０６】
１．人工肺用熱交換部の作製
（実施例１）
図１〜図５に示すような人工肺用熱交換部を作製した。この人工肺用熱交換部では、ハウジングは、ポリカーボネートで構成されている。ハウジングの内寸は、φ９０×８０ｍｍであった。【０１０７】
中空糸膜の傾斜角度θ、中空糸膜のヤング率Ｅ、中空糸膜の構成材料、中空糸膜の伸長率、自然状態での中空糸膜の内径φｄ１、自然状態での中空糸膜の外径φｄ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する中空糸膜１本当たりの長さＬ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する各中空糸膜同士の間隔、中空糸膜束の外表面の面積は、表１に示すとおりであった。【０１０８】
（実施例２）
中空糸膜の傾斜角度θ、中空糸膜のヤング率Ｅ、中空糸膜の構成材料、中空糸膜の伸長率、自然状態での中空糸膜の内径φｄ１、自然状態での中空糸膜の外径φｄ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する中空糸膜１本当たりの長さＬ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する各中空糸膜同士の間隔、中空糸膜束の外表面の面積を表１に示すとおりのものとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例２の人工肺用熱交換部を得た。【０１０９】
（実施例３）
中空糸膜の傾斜角度θ、中空糸膜のヤング率Ｅ、中空糸膜の構成材料、中空糸膜の伸長率、自然状態での中空糸膜の内径φｄ１、自然状態での中空糸膜の外径φｄ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する中空糸膜１本当たりの長さＬ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する各中空糸膜同士の間隔、中空糸膜束の外表面の面積を表１に示すとおりのものとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例３の人工肺用熱交換部を得た。【０１１０】
（実施例４）
中空糸膜の傾斜角度θ、中空糸膜のヤング率Ｅ、中空糸膜の構成材料、中空糸膜の伸長率、自然状態での中空糸膜の内径φｄ１、自然状態での中空糸膜の外径φｄ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する中空糸膜１本当たりの長さＬ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する各中空糸膜同士の間隔、中空糸膜束の外表面の面積を表１に示すとおりのものとした以外は、前記実施例１と同様にして、実施例４の人工肺用熱交換部を得た。【０１１１】
（比較例１）
中空糸膜の傾斜角度θ、中空糸膜のヤング率Ｅ、中空糸膜の構成材料、中空糸膜の伸長率、自然状態での中空糸膜の内径φｄ１、自然状態での中空糸膜の外径φｄ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する中空糸膜１本当たりの長さＬ２、中空糸膜束の中で最も内側の層に位置する各中空糸膜同士の間隔、中空糸膜束の外表面の面積を表１に示すとおりのものとした以外は、前記実施例１と同様にして、比較例１の人工肺用熱交換部を得た。【０１１２】
２．評価
模擬的使用状態で、実施例１〜実施例４および比較例１の人工肺用熱交換部について、中空糸膜束中での水の圧力損失（最大）と、人工肺用熱交換部中に充填された血液充填量（最大）と、熱交換率とを測定した。【０１１３】
「水の圧力損失」は、４０℃の水を用い、その水を１分間当たり１５Ｌ流したときのものである。上記１分間に流した水量は人工肺の実使用時における最大流量を想定している。また、「熱交換率」は、１分間に流した血液量が４Ｌであるときのものである。１分間に流した血液量は、人工肺として使用頻度の高い血液流量を想定している。【０１１４】
さらに、実施例１〜実施例４および比較例１の人工肺用熱交換部について、以下に示す評価基準１に従って、各人工肺用熱交換部が実際の使用に適しているか否かを総合的に評価した。【０１１５】
・評価基準１
◎  ：現存する人工肺用熱交換部よりも非常に優れている。
○  ：現存する人工肺用熱交換部よりも優れている。
△  ：現存する人工肺用熱交換部よりも若干優れている。
×  ：現存する人工肺用熱交換部と同等か、または、それよりも劣る。【０１１６】
これらの評価結果１を表１に示す。なお、表１中の項目「中空糸膜の傾斜角度θ」が、実施例１〜実施例４および比較例１でそれぞれ変化している理由としては、傾斜角度θは、中空糸膜の巻回回数が増加すればするほど、大きくなる傾向にあるからである。【０１１７】
【表１】
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【０１１８】
表１から明らかなように、実施例１〜実施例４の中で実施例２の人工肺用熱交換部が実際の使用に非常に適しており、次いで実施例１、３の人工肺用熱交換部が実際の使用に、より適しており、次いで実施例４の人工肺用熱交換部が実際の使用に適しているという結果となった。【０１１９】
また、上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の熱交換器は、熱媒体が通過する中空部を有する多数本の中空糸膜を有し、該多数本の中空糸膜が集積されて、全体形状として円筒体の形状をなす熱交換器であって、前記各中空糸膜は、前記円筒体の中心軸に対して傾斜して前記円筒体の中心軸回りに巻回されており、前記各中空糸膜の前記円筒体の中心軸に対する傾斜角度θは、２２°以上、６７°未満であり、前記各中空糸膜の構成材料は、ヤング率Ｅが２．６ＧＰａ以下のものである。そのため、各中空糸膜を通過する熱媒体の圧力損失をできる限り防止することができ、また熱交換が行なわれる対象となる液体（例えば血液）の熱交換器内での充填量低減を図ることができる。従って、本発明の熱交換器は、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１２１】
１０          人工肺
１０Ａ        人工肺部
１０Ｂ        熱交換部
２Ａ          ハウジング
２１Ａ        円筒状ハウジング本体
２２Ａ        第１の蓋体（左側蓋体）
２２１ａ      第１の部屋
２３Ａ        第２の蓋体（右側蓋体）
２３１ａ      第２の部屋
２４Ａ        血液流入側空間
２４１        第１の円筒部材
２４２        板片
２４３        側孔
２４４        凹凸部
２４５        第２の円筒部材
２４６        段差部
２４７        溝
２５Ａ        血液流出側空間
２６          ガス流入ポート
２７          ガス流出ポート
２８          血液流出ポート
２９１、２９２  リブ
２０１        血液流入ポート
２０２        熱媒体流入ポート
２０３        熱媒体流出ポート
２０５        パージポート
３Ａ、３Ｂ    中空糸膜束
３’          母材（一次母材）
３’’        二次母材
３１          中空糸膜
３１１        始点
３１２、３１３、３１４  折り返し点
３１５        終点
３１８        右端開口
３１９        左端開口
３２          流路
３３          血液流路
３５１        第１の切断線
３５２        第２の切断線
４Ａ          気泡除去手段
４１Ａ        フィルタ部材
８、９        隔壁
１１          固定用糸（線状体）
１１３        ボビン
５０          ポッティング材
６０          巻回装置
６００        固定装置
６０１        筒状コア回転手段
６０２        ワインダ装置
６０３        モータ
６０４        モータシャフト
６０５        コア取付部材
６０６        本体部
６０７        リニアレール
６０８        リニアテーブル
６０９        ボールネジシャフト
７０１Ａ      第１の繰出機構
７０１Ｂ      第２の繰出機構
７０２        吐出機構
７０３        モータ
７０４        ボールナット部材
７０５        吐出部
７０６        本体部
７０７        吐出部
７０８        支持部
７０９        テンショナ
８０１        コイルバネ
８０２        検出センサ
９０          切断装置
９０１        カッター（刃物）
Ｂ            血液
φＤ１ｍａｘ、φＤ２ｍａｘ  最大外径
φｄ１        内径
φｄ２        外径
Ｆ１          引張力
Ｆ２          静止摩擦力
Ｇ            ガス
Ｈ            熱媒体
ｉ、ii、iii、iv、ｖ、vi、vii  矢印
Ｌ１、Ｌ２    長さ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  矢印
Ｏ            中心軸
Ｑａ          長さ
Ｑｂ          長さ
θ            傾斜角度（綾角）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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