血液クロスフローを有する血液処理ユニット
【課題】熱交換器およびガス交換器を含むことができる血液処理装置を提供する。
【解決手段】血液処理装置５０は、熱交換器コア５２、熱交換器要素６４およびガス交換器要素６８を含む。血液は血液入口を通って熱交換器コア５２の内部体積に入る。熱交換器コア５２は、複数の細長いコア開口５４を含み、それによって血液が熱交換器コア５２から出られるようになる。熱交換器は、熱交換器を通るクロスフローすなわち径方向に向いた血液流れを可能にするように構成されており、熱交換器部分を通る血液の流れが径方向外方の方向であり、ガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である。
【解決手段】血液処理装置５０は、熱交換器コア５２、熱交換器要素６４およびガス交換器要素６８を含む。血液は血液入口を通って熱交換器コア５２の内部体積に入る。熱交換器コア５２は、複数の細長いコア開口５４を含み、それによって血液が熱交換器コア５２から出られるようになる。熱交換器は、熱交換器を通るクロスフローすなわち径方向に向いた血液流れを可能にするように構成されており、熱交換器部分を通る血液の流れが径方向外方の方向であり、ガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、米国特許法第１１９条のもと２０１１年５月１７日に出願された欧州特許出願ＥＰ１１１６６３９４．４の優先権を主張するものである。本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、２０１０年８月２０日出願の米国特許出願第１２／８６０，０６２号「Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈ」、および２０１０年１１月１６日出願の米国特許出願第１２／９４７，１７１号「Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ」に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
[0002]血液灌流は、血液が体の血管を通るように促進することを必要とする。このような目的で、血液灌流システムは、一般的に、患者の脈管系に相互接続される体外回路において１つまたは複数のポンプの使用を必要とする。心肺バイパス手術には、一般的に灌流システムが必要である。灌流システムは、心臓と肺の機能に取って代わることによって静止した手術野を作り出すために、心臓の一時的な停止を実現する。そうした隔離によって、血管狭窄症、弁膜症および先天性心臓欠損の外科的矯正が可能になる。心肺バイパス手術に使用される灌流システムでは、心臓と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付加デバイスを含む体外血液回路が確立される。
【０００３】
[0003]より具体的には、心肺バイパス手技では、酸素の少ない血液すなわち静脈血は、心臓に入る大静脈または（例えば大腿静脈である）体の他の静脈から重力排出または真空吸引され、体外回路の静脈ラインを通って移動される。静脈血は、酸素の血液への移行を実現する酸素付加器にポンプ圧送される。酸素は、膜を介した移動によって、またはそれほど多くないが、血液の中に酸素の泡を流すことによって血液に導入され得る。同時に、二酸化炭素が膜を介して除去される。酸素を豊富に含む血液はろ過され、次いで、動脈ラインを介して大動脈、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】
本発明の目的は、血液のクロスフローを可能にする血液処理ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0004]実施例１は、血液処理装置であって、血液入口および血液出口を有するハウジングであって血液入口がハウジングの内部へと延在するハウジングと、ハウジング内に同軸に延在し血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって外面および外面に形成される少なくとも１対の細長いコア開口を含み１対の細長いコア開口がコア内部からの血液の通過を可能にするように構成される熱交換器コアと、熱交換器コア周りに配置される熱交換器中空糸であってこれによって熱交換器流体が熱交換器中空糸中を流れることができるようになり複数の細長いコア開口から出る血液が熱交換器中空糸を横断して径方向外方に流れることができるようになる熱交換器中空糸と、熱交換器コア周りに同軸に延在する円筒形シェルであって血液の円筒形シェルの外部への通過を可能にするように構成されるシェル開口を含む円筒形シェルと、内側円筒形シェル周りに配置されるガス交換器中空糸であってこれによってガスがガス交換器中空糸中を流れることができるようになりシェル開口から出る血液がガス交換器中空糸を横断して血液出口の方に向かって流れることができるようになるガス交換器中空糸とを含む、血液処理装置である。
【０００６】
[0005]実施例２は、熱交換器コアが、コアの円周周りに概ね等間隔に径方向に配置される、３対の細長いコア開口を含む、実施例１の血液処理装置である。
[0006]実施例３は、複数の細長いコア開口が対になるように構成される、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００７】
[0007]実施例４は、複数の細長いコア開口が、全部で４つの等間隔に配置される対になった細長いコア開口を備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
[0008]実施例５は、細長いコア開口の各対が、第１の細長いコア開口と第２の細長いコア開口の間に延在する細長い仕切り板によって分離される第１の細長い溝と第２の細長い溝を備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００８】
[0009]実施例６は、第１の細長い溝および第２の細長い溝のそれぞれは、血液がコアに沿って長手方向に流れるにつれて溝の深さが減少するようにコアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア面を有する、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００９】
[0010]実施例７は、熱交換器コアの外面が、複数の径方向に配置されるリブを含む、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
[0011]実施例８は、シェル開口が、血液出口と径方向（diametrically）反対側に置かれる細長いシェル開口を備え、これによって細長いシェル開口から出る血液がガス交換器中空糸を横断して円周方向に流れるようになる、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１０】
[0012]実施例９は、シェル開口が、円筒形シェルの血液入口とは反対側の端部近くに配置される径方向に配置される開口を備え、これによって径方向に配置される開口から出る血液がガス交換器中空糸上を長手方向に流れるようになる、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１１】
[0013]実施例１０は、熱交換器中空糸と円筒形シェルの間の環状収集空間であって、シェル開口と流体連通する環状収集空間をさらに備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１２】
[0014]実施例１１は、血液処理装置であって、血液入口および血液出口を有するハウジングであって血液入口がハウジングの内部へと延在するハウジングと、ハウジング内に延在し血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって外面および外面に形成される複数の細長いコア開口を含み複数の細長いコア開口がコア内部からの血液の通過を可能にするように構成される熱交換器コアと、束状に構成される熱交換器中空糸であってこれによって複数の細長いコア開口から出る血液が熱交換器中空糸を直線的に横断して通過することができるようになる熱交換器中空糸と、熱交換器中空糸の上流に配置される収集空間であって熱交換器中空糸を横断して通過してきた血液を集めるように構成される収集空間と、収集空間周りに配置されるガス交換器中空糸であってこれによってガスがガス交換器中空糸中を流れることができるようになり収集空間から出る血液がガス交換器中空糸を横断して血液出口の方に向かって流れることができるようになるガス交換器中空糸とを含む、血液処理装置である。
【００１３】
[0015]実施例１２は、ガス交換器中空糸を横断する血液の流れが円周方向にある、実施例１１の血液処理装置である。
[0016]実施例１３は、ハウジングが、熱交換器中空糸の束を収容するように三角形の断面プロファイルを有する、実施例１１または１２のいずれかの血液処理装置である。
【００１４】
[0017]実施例１４は、熱交換器コアが格子を備え、格子が、その上において熱交換器中空糸の束を支持し、血液が熱交換器コアの内部から出るように複数の出口を提供する、実施例１１から１３のいずれかの血液処理装置である。
【００１５】
[0018]実施例１５は、熱交換器中空糸の束が、格子周りに巻き付けられる、実施例１１から１４のいずれかの血液処理装置である。
[0019]多数の実施形態が開示されているが、当業者には、本発明の例示的な実施形態を示し説明する以下の詳細な説明から、本発明のさらに他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、限定的であるとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0020]本発明の一実施形態による血液処理装置の概略図である。
【図２】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図３】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図４】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図５】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【図６】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【図７】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0023]本開示は、様々な例示的な実施形態により、熱交換器とガス交換器のうちの１つまたは複数を含む、（一般的に酸素付加器とも呼ばれる）血液処理装置に関する。いくつかの実施形態では、酸素付加器という用語は、熱交換器とガス交換器を組み合わせてユニットデバイスにした一体構造を示すのに使用され得る。様々な実施形態において、例えば、熱交換器およびガス交換器は、他の構成要素の内部に配置される１つの構成要素と同心の様式で配置される。他の実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、構造的に、互いに動作可能に結合される別個の構造である。いくつかの実施形態では、酸素付加器は、体外血液回路内で使用され得る。バイパス手技で使用され得るような体外血液回路は、人工心肺、血液リザーバならびに酸素付加器などのいくつかの異なる要素を含むことができる。
【００１８】
[0024]図１は、血液処理装置すなわち酸素付加器１０の概略図である。本図では内部構成要素は見えないが、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。いくつかの実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、酸素付加器ハウジングを形成する単一構造に組み込まれる。酸素付加器１０は、ハウジング１２、ハウジング１２に固定される第１のエンドキャップ１４、およびハウジング１２に固定される第２のエンドキャップ１６を含む。いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、ハウジング１２の他のデバイスへの取り付けを可能にする他の構造を含むことができる。図ではハウジング１２は概ね円筒形の形状で示されているが、いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、断面形状が三角形、矩形または他の平行四辺形であってもよい。熱交換器およびガス交換器のそれぞれは、全体的に、断面形状が同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、熱交換器は、ガス交換器内部にあるが、他の実施形態では、ガス交換器が熱交換器内部に配置されることもある。いくつかの実施形態では、熱交換器およびガス交換器は同心であってよい。
【００１９】
[0025]いくつかの実施形態では、血液入口１８はハウジング１２内へと延在し、血液出口２０はハウジング１２から出る。上述のように、いくつかの実施形態では、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およびガス出口２４を含むことができる。いくつかの実施形態では、血液処理装置１０は、熱交換器を含み、したがって熱交換器流体入口２６、および（図示の向きでは）その後ろにある熱交換器流体出口２８を含むことができる。いくつかの実施形態では、熱交換器流体入口２６がハウジング１２の一方端部に配置され、熱交換器流体出口２８がハウジング１２の反対端部に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、血液処理装置１０は、血液処理装置１０の内部からの気泡をパージするのに使用され得る１つまたは複数のパージ口３０を含むことができる。
【００２０】
[0026]入口、出口およびパージ口の位置は、単に例示に過ぎず、したがって他の構成および構造も企図される。パージ口は、弁またはねじ付きキャップを含むことができる。パージ口は、血液から出るガス（例えば気泡）が血液処理装置１０からベントまたは吸引されて除去され得るように動作する。
【００２１】
[0027]図２は、熱交換器部分を通る血液の流れが径方向外方の方向であり、ガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である、血液処理装置５０の断面図である。血液処理装置５０は、熱交換器コア５２、熱交換器要素６４およびガス交換器要素６８を含む。血液は、（図２には示されない）血液入口１８を通って熱交換器コア５２の内部体積に入る。熱交換器コア５２は、複数の細長いコア開口５４を含み、それによって血液が熱交換器コア５２から出られるようになる。
【００２２】
[0028]いくつかの実施形態では、図示のように、複数の細長いコア開口５４は、対５６に配置され、各対５６は第１の細長いコア開口５８と第２の細長いコア開口６０を含む。いくつかの実施形態では、各対５６は、仕切り板６２も含む。仕切り板６２は、第１の細長いコア開口５８と第２の細長いコア開口６０の間に配置され、血液の流れを案内すなわち導くように構成され得る。いくつかの実施形態では、図示のように、対５６は、熱交換器コア５２周りに等間隔に配置される。いくつかの実施形態では、全部で４つの等間隔に配置される対５６があってよい。いくつかの実施形態では、対５６は、等間隔に配置されなくてもよく、かつ／または複数の細長いコア開口５４が対で配置されなくてもよい。例えば図２に矢印８０で示されるように、複数の細長いコア開口５４から出る血液は、径方向外方の方向に熱交換器要素６４中を流れる。
【００２３】
[0029]血液処理装置５０は、熱交換器要素６４をガス交換器要素６８から区別する（delineate）円筒形シェル６６を含む。いくつかの実施形態では、円筒形シェル６６は、細長いシェル開口７０を含み、それによって血液がガス交換器要素６８に流入できるようになる。例えば図２に矢印８２で示されるように、円筒形シェル６６に達した血液は、開口７０の方に向かって概ね円周方向に流れるように曲げられる。いくつかの実施形態では、細長いシェル開口７０によって、血液が円周方向にガス交換器要素６８中を流れるようになる。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いシェル開口７０は、血液出口７２と径方向（diametrically）反対側に置かれてよく、それによって、例えば図２に矢印８４で示されるように、血液が円周方向にガス交換器要素６８中を流れるように案内されるようになる。血液処理装置５０は、外側ハウジング７４を含む。
【００２４】
[0030]いくつかの実施形態では、熱交換器要素６４は、水などの加熱流体がその中を流れることができる多数の中空糸を含む。血液は、中空糸の周りを流れ過ぎ、それによって適当に加熱され得る。いくつかの実施形態では、中空糸はポリマー製であってよい。いくつかの場合では、金属製の糸が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、中空糸は、ポリウレタン、ポリエステルもしくは任意の他の適当なポリマーまたはプラスチック材料からなってもよい。様々な実施形態によれば、中空糸の外径は、約０．２〜１．０ミリメートル、より具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルである。中空糸は、マットに織られてよく、例えば幅が約８０〜約２００ミリメートルであってよい。いくつかの実施形態では、マットは十字形構造に構成される。
【００２５】
[0031]いくつかの実施形態では、ガス交換器要素６８は、酸素などのガスが中を流れることができる多数の微小孔構造の中空糸を含むことができる。血液は、その中空糸周りを流れ過ぎることができる。濃度勾配により、酸素は微小孔構造の中空糸を通って血液中に拡散し、また二酸化炭素は中空糸中に拡散し血液から出ることができる。いくつかの実施形態では、中空糸は、ポリプロピレン、ポリエステルもしくは任意の他の適当なポリマーまたはプラスチックの材料から作られ得る。様々な実施形態によれば、中空糸の外径は、約０．３８ミリメートルである。他の実施形態によれば、微小孔構造の中空糸の直径は、約０．２〜１．０ミリメートル、より具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルである。中空糸は、マットに織られてよく、例えば幅が約８０〜約２００ミリメートルであってよい。いくつかの実施形態では、マットは、十字形構造である。
【００２６】
[0032]図３は、熱交換器部分を通る血液の流れが直線的でありまたガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である、血液処理装置１００の断面図である。血液処理装置１００は、熱交換器コア１０４に流体的に結合される血液入口１０２を含む。（例えば図３に矢印１０３で示される）入口１０２に流入する血液は、熱交換器コア１０４の内部体積に入る。熱交換器コア１０４は、血液が複数の流れとなってコア１０４の内部体積から出られるように（例えば格子構造に）構成される開口すなわち孔を含む。血液は、コア１０４から出て、（例えば図３に矢印１０５で示されるように）直線またはクロスフロー（cross-flow）の様式で熱交換器要素１０６中を流れる。熱交換器要素１０６は、熱交換器要素６４に関して上述したような構成にされ得る、束ねられた熱交換器中空糸を含む。
【００２７】
[0033]血液処理装置１００は、熱交換器要素１０６をガス交換器要素１１０から区別するシェル１０８を含む。いくつかの実施形態では、図示のように、シェル１０８は、熱交換器コア１０４および熱交換器要素１０６を収容するように、断面プロファイルが三角形である。他の実施形態では、他の形状も企図される。
【００２８】
[0034]いくつかの実施形態では、シェル１０８は、細長いシェル開口１１２を含み、それによって血液がガス交換器要素１１０に流入できるようになる。いくつかの実施形態では、細長いシェル開口１１２によって、血液は円周方向にガス交換器要素１１０中を流れることができるようになる。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いシェル開口１１２は、血液出口１１４と径方向反対側に置かれてよく、それによって、例えば図３に矢印１１５で示されるように、血液が円周方向にガス交換器要素１１０中を流れるように案内されるようになる。血液処理装置１００は、熱交換器コア１０４を補完する形状であってよい外側ハウジング１１６を含む。ガス交換器要素１１０は、ガス交換器要素６８に関して上述したような中空糸からなってよい。
【００２９】
[0035]図４は、熱交換器部分を通る血液の流れが部分的に径方向外方かつ部分的に長手方向でありまたガス交換器部分を通る血液の流れが長手方向である、血液処理装置１５０の断面図である。血液処理装置１５０は、ハウジング１５２、第１のエンドキャップ１５４および第２のエンドキャップ１５６を含む。血液処理装置１５０は、血液入口１５８および血液出口１６０を含む。（図４では見られない）ガス入口によって酸素がガス交換器部分に供給され得るようになり、またガス出口１６４によってガスが血液処理装置１５０から出られるようになる。いくつかの実施形態では、血液処理装置１５０は、気泡を逃がすことができるパージ口１３０を含む。
【００３０】
[0036]血液処理装置１５０は、熱交換器コア１６６、熱交換器コア１６６周りに配置される熱交換器要素１６８、熱交換器要素１６８周りに配置される円筒形シェル１７０、およびガス交換器要素１７２を含む。熱交換器要素１６８およびガス交換器要素１７２は、血液処理装置１５０に関して述べたような多数の中空糸をそれぞれ含むことができる。
【００３１】
[0037]使用のとき、血液は、血液入口１５８を入り熱交換器コア１６６内へと進む。血液は、熱交換器コア１６６を満たすと、複数の細長いコア開口１７６から出て、熱交換器要素１６８に入る。血液は、熱交換器要素１６８を通過した後、径方向に配置されるシェル開口１７８を通って円筒形シェル１７０から出る。いくつかの実施形態では、径方向に配置されるシェル開口１７８は、血液処理装置１５０の血液出口１６０とは反対の端部近くに配置可能であり、それによって、血液がガス交換器要素１７２周りに長手方向に流されるようになる。次いで、血液は、血液出口１６０を通って血液処理装置１５０から出る。
【００３２】
[0038]図５は、熱交換器コア１６６の斜視図である。血液は、入口２００から熱交換器コア１６６に入る。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いコア開口１７６はより複雑な構造２０２の一部であってよい。熱交換器コア１６６は、熱交換器コア１６６周りに配置される１つ、２つ、３つまたはそれより多い別個の構造２０２を含むことができる。構造２０２は、第１の細長い溝２０４および第２の細長い溝２０６を含む。仕切り板２０８は、第１の細長い溝２０４と第２の細長い溝２０６の間に配置される。いくつかの実施形態では、第１の細長い溝２０４は傾斜フロア２１０を有し、および／または第２の細長い溝２０６は傾斜フロア２１２を有する。いくつかの実施形態では、構造２０２は、複数の径方向に配置されるリブ２０３を含む。様々な実施形態によれば、第１の細長い溝２０４および第２の細長い溝２０６は、フロアが血液入口から長手方向に離れて延びるにつれて溝の深さが減少するように、コアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア（floor）を有するように形成される。いくつかの実施形態によれば、長手方向軸に対するフロア２１０の角度は、約５〜約３０度である。いくつかの実施形態では、長手方向軸に対するフロア２１０の角度は、約１０〜約２０度である。いくつかの実施形態では、第１の細長い溝２０４のフロア２１０の角度および第２の細長い溝２０６のフロア２１０の角度は、実質的に同一である。他の実施形態によれば、第１の細長い溝２０４のフロア２１０の角度および第２の細長い溝２０６のフロア２１０の角度は異なる。
【００３３】
[0039]いくつかの実施形態では、構造２０２は、血液が部分的に径方向外方であり部分的に長手方向に熱交換器要素１６８（図４）中を流れるように案内する助けとなることができる。長手方向流れに対する径方向（すなわち外方またはクロス）流れの比は、細長い溝２０４および細長い溝２０６のそれぞれの長さおよび角度で決まる。様々な実施形態によれば、リブ２０３は、コアの長手方向軸に実質的に垂直であってよい。他の実施形態では、リブ２０３は、垂線からずれるように角度をなして配置されてもよい。様々な実施形態によれば、リブ２０３は、約２〜約５ｍｍの距離に突出すなわち径方向外方に延在することができる。本発明の他の実施形態によれば、コア１６６はより多くの細長い溝を含むことができ、それによって血液がコア１６６の円周周りのより多くの位置から出ることができるようになる。
【００３４】
[0040]図６は、径方向に配置されるシェル開口１７８を示す、円筒形シェル１７０の斜視図である。いくつかの実施形態では、図示のように、径方向に配置されるシェル開口１７８は、実質的に円筒形シェル１７０をまわるように延在する。図示の実施形態では、径方向に配置されるシェル開口１７８は、それを横断して延在する３つの小さな支持部１７９を除いて、円筒形シェル１７０を一周するように延在する。
【００３５】
[0041]図７は、熱交換器部分を通る血液の流れがクロスフローでありまたガス交換器部分を通る血液の流れが長手方向である、血液処理装置２５０の断面図である。血液処理装置２５０は、ハウジング２５２、第１のエンドキャップ２５４および第２のエンドキャップ２５６を含む。血液処理装置２５０は、血液入口２５８および血液出口２６０を含む。（見えない）ガス入口によって酸素がガス交換器部分に供給され得るようになり、またガス出口２６４によってガスが血液処理装置２５０から出られるようになる。いくつかの実施形態では、血液処理装置２５０は、気泡を逃がすことができるパージ口２３０を含む。
【００３６】
[0042]血液処理装置２５０は、熱交換器コア２７０、熱交換器コア２７０周りに配置される熱交換器要素２７２、熱交換器要素２７２周りに配置される円筒形シェル２７４、および円筒形シェル２７４周りに配置されるガス交換器要素２７６を含む。熱交換器要素２７２およびガス交換器要素２７６は、血液処理装置５０に関して述べたような多数の中空糸をそれぞれ含むことができる。いくつかの実施形態では、熱交換器コア２７０は、図４に関して述べた熱交換器コア１６６と類似している。
【００３７】
[0043]使用のとき、血液は血液入口２５８を入り熱交換器コア２７０内へと進む。血液は、熱交換器コア２７０を満たすと、３つの細長いコア開口２７６から出る。いくつかの実施形態では、血液処理装置２５０は環状空間２８０を含む。環状空間２８０は、血液を径方向に配置されるシェル開口２８２の方に向ける前に、熱交換器要素２７２から出る血液を集める。図７に示されるように、環状空間２８０があることで血液が実質的に径方向すなわちクロスフローパターンになる。言い換えれば、血液は、熱交換器要素２７２の外面と円筒形シェル２７４の内面の間に配置される環状空間２８０に達するまで、コア２７０から径方向外方に熱交換器要素２７２の糸を通って流れることになる。血液は、環状空間２８０に達した後、集まり、シェル開口２８２の方に向かって実質的に長手方向に流れることになる。例示的な実施形態では、熱交換器要素２７２と円筒形シェル２７４の壁部との間の空間２８０は、約０．２〜約１．０ｍｍである。
【００３８】
[0044]径方向に配置されるシェル開口２８２を通過した血液は、ガス交換器要素２７６を通り過ぎる。いくつかの実施形態では、径方向に配置されるシェル開口２８２は、血液処理装置２５０の血液出口２６０とは反対の端部近くに配置されてよく、それによって、血液が長手方向にガス交換器要素２７２周りに流されるようになる。次いで、血液は、血液出口２６０を通って血液処理装置２５０から出る。
【００３９】
[0045]本発明の範囲を逸脱することなく上述の例示的な実施形態に様々な修正および追加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は特定の特徴を示しているが、本発明の範囲は、特徴の様々な組み合わせを有する実施形態および上述の特徴の全てを含むわけではない実施形態も含む。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 血液処理装置、酸素付加器
１２ ハウジング
１４ 第１のエンドキャップ
１６ 第２のエンドキャップ
１８ 血液入口
２０ 血液出口
２２ ガス入口
２４ ガス出口
２６ 熱交換器流体入口
２８ 熱交換器流体出口
３０ パージ口
５０ 血液処理装置
５２ 熱交換器コア
５４ コア開口
５６ コア開口の対
５８ 第１の細長いコア開口
６０ 第２の細長いコア開口
６２ 仕切り板
６４ 熱交換器要素
６６ 円筒形シェル
６８ ガス交換器要素
７０ シェル開口
７２ 血液出口
７４ 外側ハウジング
８０ 矢印
８２ 矢印
８４ 矢印
１００ 血液処理装置
１０２ 血液入口
１０４ 熱交換器コア
１０５ 矢印
１０６ 熱交換器要素
１０８ 円筒形シェル
１１０ ガス交換器要素
１１２ シェル開口
１１４ 血液出口
１１５ 矢印
１１６ 外側ハウジング
１３０ パージ口
１５０ 血液処理装置
１５２ ハウジング
１５４ 第１のエンドキャップ
１５６ 第２のエンドキャップ
１５８ 血液入口
１６０ 血液出口
１６４ ガス出口
１６６ 熱交換器コア
１６８ 熱交換器要素
１７０ 円筒形シェル
１７２ ガス交換器要素
１７６ コア開口
１７８ シェル開口
１７９ 支持部
２００ 入口
２０２ 構造
２０３ リブ
２０４ 第１の細長い溝
２０６ 第２の細長い溝
２０８ 仕切り板
２１０ 傾斜フロア
２１２ 傾斜フロア
２３０ パージ口
２５０ 血液処理装置
２５２ ハウジング
２５４ 第１のエンドキャップ
２５６ 第２のエンドキャップ
２５８ 血液入口
２６０ 血液出口
２６４ ガス出口
２７０ 熱交換器コア
２７２ 熱交換器要素
２７４ 円筒形シェル
２７６ ガス交換器要素、コア開口
２８０ 空間
２８２ シェル開口
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、米国特許法第１１９条のもと２０１１年５月１７日に出願された欧州特許出願ＥＰ１１１６６３９４．４の優先権を主張するものである。本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、２０１０年８月２０日出願の米国特許出願第１２／８６０，０６２号「Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈ」、および２０１０年１１月１６日出願の米国特許出願第１２／９４７，１７１号「Ｂｌｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ｗｉｔｈ Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｌｏｏｄ Ｆｌｏｗ」に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
[0002]血液灌流は、血液が体の血管を通るように促進することを必要とする。このような目的で、血液灌流システムは、一般的に、患者の脈管系に相互接続される体外回路において１つまたは複数のポンプの使用を必要とする。心肺バイパス手術には、一般的に灌流システムが必要である。灌流システムは、心臓と肺の機能に取って代わることによって静止した手術野を作り出すために、心臓の一時的な停止を実現する。そうした隔離によって、血管狭窄症、弁膜症および先天性心臓欠損の外科的矯正が可能になる。心肺バイパス手術に使用される灌流システムでは、心臓と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付加デバイスを含む体外血液回路が確立される。
【０００３】
[0003]より具体的には、心肺バイパス手技では、酸素の少ない血液すなわち静脈血は、心臓に入る大静脈または（例えば大腿静脈である）体の他の静脈から重力排出または真空吸引され、体外回路の静脈ラインを通って移動される。静脈血は、酸素の血液への移行を実現する酸素付加器にポンプ圧送される。酸素は、膜を介した移動によって、またはそれほど多くないが、血液の中に酸素の泡を流すことによって血液に導入され得る。同時に、二酸化炭素が膜を介して除去される。酸素を豊富に含む血液はろ過され、次いで、動脈ラインを介して大動脈、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】
本発明の目的は、血液のクロスフローを可能にする血液処理ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0004]実施例１は、血液処理装置であって、血液入口および血液出口を有するハウジングであって血液入口がハウジングの内部へと延在するハウジングと、ハウジング内に同軸に延在し血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって外面および外面に形成される少なくとも１対の細長いコア開口を含み１対の細長いコア開口がコア内部からの血液の通過を可能にするように構成される熱交換器コアと、熱交換器コア周りに配置される熱交換器中空糸であってこれによって熱交換器流体が熱交換器中空糸中を流れることができるようになり複数の細長いコア開口から出る血液が熱交換器中空糸を横断して径方向外方に流れることができるようになる熱交換器中空糸と、熱交換器コア周りに同軸に延在する円筒形シェルであって血液の円筒形シェルの外部への通過を可能にするように構成されるシェル開口を含む円筒形シェルと、内側円筒形シェル周りに配置されるガス交換器中空糸であってこれによってガスがガス交換器中空糸中を流れることができるようになりシェル開口から出る血液がガス交換器中空糸を横断して血液出口の方に向かって流れることができるようになるガス交換器中空糸とを含む、血液処理装置である。
【０００６】
[0005]実施例２は、熱交換器コアが、コアの円周周りに概ね等間隔に径方向に配置される、３対の細長いコア開口を含む、実施例１の血液処理装置である。
[0006]実施例３は、複数の細長いコア開口が対になるように構成される、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００７】
[0007]実施例４は、複数の細長いコア開口が、全部で４つの等間隔に配置される対になった細長いコア開口を備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
[0008]実施例５は、細長いコア開口の各対が、第１の細長いコア開口と第２の細長いコア開口の間に延在する細長い仕切り板によって分離される第１の細長い溝と第２の細長い溝を備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００８】
[0009]実施例６は、第１の細長い溝および第２の細長い溝のそれぞれは、血液がコアに沿って長手方向に流れるにつれて溝の深さが減少するようにコアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア面を有する、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【０００９】
[0010]実施例７は、熱交換器コアの外面が、複数の径方向に配置されるリブを含む、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
[0011]実施例８は、シェル開口が、血液出口と径方向（diametrically）反対側に置かれる細長いシェル開口を備え、これによって細長いシェル開口から出る血液がガス交換器中空糸を横断して円周方向に流れるようになる、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１０】
[0012]実施例９は、シェル開口が、円筒形シェルの血液入口とは反対側の端部近くに配置される径方向に配置される開口を備え、これによって径方向に配置される開口から出る血液がガス交換器中空糸上を長手方向に流れるようになる、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１１】
[0013]実施例１０は、熱交換器中空糸と円筒形シェルの間の環状収集空間であって、シェル開口と流体連通する環状収集空間をさらに備える、前記いずれかの実施例の血液処理装置である。
【００１２】
[0014]実施例１１は、血液処理装置であって、血液入口および血液出口を有するハウジングであって血液入口がハウジングの内部へと延在するハウジングと、ハウジング内に延在し血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって外面および外面に形成される複数の細長いコア開口を含み複数の細長いコア開口がコア内部からの血液の通過を可能にするように構成される熱交換器コアと、束状に構成される熱交換器中空糸であってこれによって複数の細長いコア開口から出る血液が熱交換器中空糸を直線的に横断して通過することができるようになる熱交換器中空糸と、熱交換器中空糸の上流に配置される収集空間であって熱交換器中空糸を横断して通過してきた血液を集めるように構成される収集空間と、収集空間周りに配置されるガス交換器中空糸であってこれによってガスがガス交換器中空糸中を流れることができるようになり収集空間から出る血液がガス交換器中空糸を横断して血液出口の方に向かって流れることができるようになるガス交換器中空糸とを含む、血液処理装置である。
【００１３】
[0015]実施例１２は、ガス交換器中空糸を横断する血液の流れが円周方向にある、実施例１１の血液処理装置である。
[0016]実施例１３は、ハウジングが、熱交換器中空糸の束を収容するように三角形の断面プロファイルを有する、実施例１１または１２のいずれかの血液処理装置である。
【００１４】
[0017]実施例１４は、熱交換器コアが格子を備え、格子が、その上において熱交換器中空糸の束を支持し、血液が熱交換器コアの内部から出るように複数の出口を提供する、実施例１１から１３のいずれかの血液処理装置である。
【００１５】
[0018]実施例１５は、熱交換器中空糸の束が、格子周りに巻き付けられる、実施例１１から１４のいずれかの血液処理装置である。
[0019]多数の実施形態が開示されているが、当業者には、本発明の例示的な実施形態を示し説明する以下の詳細な説明から、本発明のさらに他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、限定的であるとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0020]本発明の一実施形態による血液処理装置の概略図である。
【図２】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図３】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図４】[0021]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の断面図である。
【図５】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【図６】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【図７】[0022]本発明の様々な実施形態による血液処理装置の一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0023]本開示は、様々な例示的な実施形態により、熱交換器とガス交換器のうちの１つまたは複数を含む、（一般的に酸素付加器とも呼ばれる）血液処理装置に関する。いくつかの実施形態では、酸素付加器という用語は、熱交換器とガス交換器を組み合わせてユニットデバイスにした一体構造を示すのに使用され得る。様々な実施形態において、例えば、熱交換器およびガス交換器は、他の構成要素の内部に配置される１つの構成要素と同心の様式で配置される。他の実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、構造的に、互いに動作可能に結合される別個の構造である。いくつかの実施形態では、酸素付加器は、体外血液回路内で使用され得る。バイパス手技で使用され得るような体外血液回路は、人工心肺、血液リザーバならびに酸素付加器などのいくつかの異なる要素を含むことができる。
【００１８】
[0024]図１は、血液処理装置すなわち酸素付加器１０の概略図である。本図では内部構成要素は見えないが、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。いくつかの実施形態によれば、熱交換器およびガス交換器は、酸素付加器ハウジングを形成する単一構造に組み込まれる。酸素付加器１０は、ハウジング１２、ハウジング１２に固定される第１のエンドキャップ１４、およびハウジング１２に固定される第２のエンドキャップ１６を含む。いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、ハウジング１２の他のデバイスへの取り付けを可能にする他の構造を含むことができる。図ではハウジング１２は概ね円筒形の形状で示されているが、いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、断面形状が三角形、矩形または他の平行四辺形であってもよい。熱交換器およびガス交換器のそれぞれは、全体的に、断面形状が同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、熱交換器は、ガス交換器内部にあるが、他の実施形態では、ガス交換器が熱交換器内部に配置されることもある。いくつかの実施形態では、熱交換器およびガス交換器は同心であってよい。
【００１９】
[0025]いくつかの実施形態では、血液入口１８はハウジング１２内へと延在し、血液出口２０はハウジング１２から出る。上述のように、いくつかの実施形態では、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およびガス出口２４を含むことができる。いくつかの実施形態では、血液処理装置１０は、熱交換器を含み、したがって熱交換器流体入口２６、および（図示の向きでは）その後ろにある熱交換器流体出口２８を含むことができる。いくつかの実施形態では、熱交換器流体入口２６がハウジング１２の一方端部に配置され、熱交換器流体出口２８がハウジング１２の反対端部に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、血液処理装置１０は、血液処理装置１０の内部からの気泡をパージするのに使用され得る１つまたは複数のパージ口３０を含むことができる。
【００２０】
[0026]入口、出口およびパージ口の位置は、単に例示に過ぎず、したがって他の構成および構造も企図される。パージ口は、弁またはねじ付きキャップを含むことができる。パージ口は、血液から出るガス（例えば気泡）が血液処理装置１０からベントまたは吸引されて除去され得るように動作する。
【００２１】
[0027]図２は、熱交換器部分を通る血液の流れが径方向外方の方向であり、ガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である、血液処理装置５０の断面図である。血液処理装置５０は、熱交換器コア５２、熱交換器要素６４およびガス交換器要素６８を含む。血液は、（図２には示されない）血液入口１８を通って熱交換器コア５２の内部体積に入る。熱交換器コア５２は、複数の細長いコア開口５４を含み、それによって血液が熱交換器コア５２から出られるようになる。
【００２２】
[0028]いくつかの実施形態では、図示のように、複数の細長いコア開口５４は、対５６に配置され、各対５６は第１の細長いコア開口５８と第２の細長いコア開口６０を含む。いくつかの実施形態では、各対５６は、仕切り板６２も含む。仕切り板６２は、第１の細長いコア開口５８と第２の細長いコア開口６０の間に配置され、血液の流れを案内すなわち導くように構成され得る。いくつかの実施形態では、図示のように、対５６は、熱交換器コア５２周りに等間隔に配置される。いくつかの実施形態では、全部で４つの等間隔に配置される対５６があってよい。いくつかの実施形態では、対５６は、等間隔に配置されなくてもよく、かつ／または複数の細長いコア開口５４が対で配置されなくてもよい。例えば図２に矢印８０で示されるように、複数の細長いコア開口５４から出る血液は、径方向外方の方向に熱交換器要素６４中を流れる。
【００２３】
[0029]血液処理装置５０は、熱交換器要素６４をガス交換器要素６８から区別する（delineate）円筒形シェル６６を含む。いくつかの実施形態では、円筒形シェル６６は、細長いシェル開口７０を含み、それによって血液がガス交換器要素６８に流入できるようになる。例えば図２に矢印８２で示されるように、円筒形シェル６６に達した血液は、開口７０の方に向かって概ね円周方向に流れるように曲げられる。いくつかの実施形態では、細長いシェル開口７０によって、血液が円周方向にガス交換器要素６８中を流れるようになる。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いシェル開口７０は、血液出口７２と径方向（diametrically）反対側に置かれてよく、それによって、例えば図２に矢印８４で示されるように、血液が円周方向にガス交換器要素６８中を流れるように案内されるようになる。血液処理装置５０は、外側ハウジング７４を含む。
【００２４】
[0030]いくつかの実施形態では、熱交換器要素６４は、水などの加熱流体がその中を流れることができる多数の中空糸を含む。血液は、中空糸の周りを流れ過ぎ、それによって適当に加熱され得る。いくつかの実施形態では、中空糸はポリマー製であってよい。いくつかの場合では、金属製の糸が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、中空糸は、ポリウレタン、ポリエステルもしくは任意の他の適当なポリマーまたはプラスチック材料からなってもよい。様々な実施形態によれば、中空糸の外径は、約０．２〜１．０ミリメートル、より具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルである。中空糸は、マットに織られてよく、例えば幅が約８０〜約２００ミリメートルであってよい。いくつかの実施形態では、マットは十字形構造に構成される。
【００２５】
[0031]いくつかの実施形態では、ガス交換器要素６８は、酸素などのガスが中を流れることができる多数の微小孔構造の中空糸を含むことができる。血液は、その中空糸周りを流れ過ぎることができる。濃度勾配により、酸素は微小孔構造の中空糸を通って血液中に拡散し、また二酸化炭素は中空糸中に拡散し血液から出ることができる。いくつかの実施形態では、中空糸は、ポリプロピレン、ポリエステルもしくは任意の他の適当なポリマーまたはプラスチックの材料から作られ得る。様々な実施形態によれば、中空糸の外径は、約０．３８ミリメートルである。他の実施形態によれば、微小孔構造の中空糸の直径は、約０．２〜１．０ミリメートル、より具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルである。中空糸は、マットに織られてよく、例えば幅が約８０〜約２００ミリメートルであってよい。いくつかの実施形態では、マットは、十字形構造である。
【００２６】
[0032]図３は、熱交換器部分を通る血液の流れが直線的でありまたガス交換器部分を通る血液の流れが円周方向である、血液処理装置１００の断面図である。血液処理装置１００は、熱交換器コア１０４に流体的に結合される血液入口１０２を含む。（例えば図３に矢印１０３で示される）入口１０２に流入する血液は、熱交換器コア１０４の内部体積に入る。熱交換器コア１０４は、血液が複数の流れとなってコア１０４の内部体積から出られるように（例えば格子構造に）構成される開口すなわち孔を含む。血液は、コア１０４から出て、（例えば図３に矢印１０５で示されるように）直線またはクロスフロー（cross-flow）の様式で熱交換器要素１０６中を流れる。熱交換器要素１０６は、熱交換器要素６４に関して上述したような構成にされ得る、束ねられた熱交換器中空糸を含む。
【００２７】
[0033]血液処理装置１００は、熱交換器要素１０６をガス交換器要素１１０から区別するシェル１０８を含む。いくつかの実施形態では、図示のように、シェル１０８は、熱交換器コア１０４および熱交換器要素１０６を収容するように、断面プロファイルが三角形である。他の実施形態では、他の形状も企図される。
【００２８】
[0034]いくつかの実施形態では、シェル１０８は、細長いシェル開口１１２を含み、それによって血液がガス交換器要素１１０に流入できるようになる。いくつかの実施形態では、細長いシェル開口１１２によって、血液は円周方向にガス交換器要素１１０中を流れることができるようになる。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いシェル開口１１２は、血液出口１１４と径方向反対側に置かれてよく、それによって、例えば図３に矢印１１５で示されるように、血液が円周方向にガス交換器要素１１０中を流れるように案内されるようになる。血液処理装置１００は、熱交換器コア１０４を補完する形状であってよい外側ハウジング１１６を含む。ガス交換器要素１１０は、ガス交換器要素６８に関して上述したような中空糸からなってよい。
【００２９】
[0035]図４は、熱交換器部分を通る血液の流れが部分的に径方向外方かつ部分的に長手方向でありまたガス交換器部分を通る血液の流れが長手方向である、血液処理装置１５０の断面図である。血液処理装置１５０は、ハウジング１５２、第１のエンドキャップ１５４および第２のエンドキャップ１５６を含む。血液処理装置１５０は、血液入口１５８および血液出口１６０を含む。（図４では見られない）ガス入口によって酸素がガス交換器部分に供給され得るようになり、またガス出口１６４によってガスが血液処理装置１５０から出られるようになる。いくつかの実施形態では、血液処理装置１５０は、気泡を逃がすことができるパージ口１３０を含む。
【００３０】
[0036]血液処理装置１５０は、熱交換器コア１６６、熱交換器コア１６６周りに配置される熱交換器要素１６８、熱交換器要素１６８周りに配置される円筒形シェル１７０、およびガス交換器要素１７２を含む。熱交換器要素１６８およびガス交換器要素１７２は、血液処理装置１５０に関して述べたような多数の中空糸をそれぞれ含むことができる。
【００３１】
[0037]使用のとき、血液は、血液入口１５８を入り熱交換器コア１６６内へと進む。血液は、熱交換器コア１６６を満たすと、複数の細長いコア開口１７６から出て、熱交換器要素１６８に入る。血液は、熱交換器要素１６８を通過した後、径方向に配置されるシェル開口１７８を通って円筒形シェル１７０から出る。いくつかの実施形態では、径方向に配置されるシェル開口１７８は、血液処理装置１５０の血液出口１６０とは反対の端部近くに配置可能であり、それによって、血液がガス交換器要素１７２周りに長手方向に流されるようになる。次いで、血液は、血液出口１６０を通って血液処理装置１５０から出る。
【００３２】
[0038]図５は、熱交換器コア１６６の斜視図である。血液は、入口２００から熱交換器コア１６６に入る。いくつかの実施形態では、図示のように、細長いコア開口１７６はより複雑な構造２０２の一部であってよい。熱交換器コア１６６は、熱交換器コア１６６周りに配置される１つ、２つ、３つまたはそれより多い別個の構造２０２を含むことができる。構造２０２は、第１の細長い溝２０４および第２の細長い溝２０６を含む。仕切り板２０８は、第１の細長い溝２０４と第２の細長い溝２０６の間に配置される。いくつかの実施形態では、第１の細長い溝２０４は傾斜フロア２１０を有し、および／または第２の細長い溝２０６は傾斜フロア２１２を有する。いくつかの実施形態では、構造２０２は、複数の径方向に配置されるリブ２０３を含む。様々な実施形態によれば、第１の細長い溝２０４および第２の細長い溝２０６は、フロアが血液入口から長手方向に離れて延びるにつれて溝の深さが減少するように、コアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア（floor）を有するように形成される。いくつかの実施形態によれば、長手方向軸に対するフロア２１０の角度は、約５〜約３０度である。いくつかの実施形態では、長手方向軸に対するフロア２１０の角度は、約１０〜約２０度である。いくつかの実施形態では、第１の細長い溝２０４のフロア２１０の角度および第２の細長い溝２０６のフロア２１０の角度は、実質的に同一である。他の実施形態によれば、第１の細長い溝２０４のフロア２１０の角度および第２の細長い溝２０６のフロア２１０の角度は異なる。
【００３３】
[0039]いくつかの実施形態では、構造２０２は、血液が部分的に径方向外方であり部分的に長手方向に熱交換器要素１６８（図４）中を流れるように案内する助けとなることができる。長手方向流れに対する径方向（すなわち外方またはクロス）流れの比は、細長い溝２０４および細長い溝２０６のそれぞれの長さおよび角度で決まる。様々な実施形態によれば、リブ２０３は、コアの長手方向軸に実質的に垂直であってよい。他の実施形態では、リブ２０３は、垂線からずれるように角度をなして配置されてもよい。様々な実施形態によれば、リブ２０３は、約２〜約５ｍｍの距離に突出すなわち径方向外方に延在することができる。本発明の他の実施形態によれば、コア１６６はより多くの細長い溝を含むことができ、それによって血液がコア１６６の円周周りのより多くの位置から出ることができるようになる。
【００３４】
[0040]図６は、径方向に配置されるシェル開口１７８を示す、円筒形シェル１７０の斜視図である。いくつかの実施形態では、図示のように、径方向に配置されるシェル開口１７８は、実質的に円筒形シェル１７０をまわるように延在する。図示の実施形態では、径方向に配置されるシェル開口１７８は、それを横断して延在する３つの小さな支持部１７９を除いて、円筒形シェル１７０を一周するように延在する。
【００３５】
[0041]図７は、熱交換器部分を通る血液の流れがクロスフローでありまたガス交換器部分を通る血液の流れが長手方向である、血液処理装置２５０の断面図である。血液処理装置２５０は、ハウジング２５２、第１のエンドキャップ２５４および第２のエンドキャップ２５６を含む。血液処理装置２５０は、血液入口２５８および血液出口２６０を含む。（見えない）ガス入口によって酸素がガス交換器部分に供給され得るようになり、またガス出口２６４によってガスが血液処理装置２５０から出られるようになる。いくつかの実施形態では、血液処理装置２５０は、気泡を逃がすことができるパージ口２３０を含む。
【００３６】
[0042]血液処理装置２５０は、熱交換器コア２７０、熱交換器コア２７０周りに配置される熱交換器要素２７２、熱交換器要素２７２周りに配置される円筒形シェル２７４、および円筒形シェル２７４周りに配置されるガス交換器要素２７６を含む。熱交換器要素２７２およびガス交換器要素２７６は、血液処理装置５０に関して述べたような多数の中空糸をそれぞれ含むことができる。いくつかの実施形態では、熱交換器コア２７０は、図４に関して述べた熱交換器コア１６６と類似している。
【００３７】
[0043]使用のとき、血液は血液入口２５８を入り熱交換器コア２７０内へと進む。血液は、熱交換器コア２７０を満たすと、３つの細長いコア開口２７６から出る。いくつかの実施形態では、血液処理装置２５０は環状空間２８０を含む。環状空間２８０は、血液を径方向に配置されるシェル開口２８２の方に向ける前に、熱交換器要素２７２から出る血液を集める。図７に示されるように、環状空間２８０があることで血液が実質的に径方向すなわちクロスフローパターンになる。言い換えれば、血液は、熱交換器要素２７２の外面と円筒形シェル２７４の内面の間に配置される環状空間２８０に達するまで、コア２７０から径方向外方に熱交換器要素２７２の糸を通って流れることになる。血液は、環状空間２８０に達した後、集まり、シェル開口２８２の方に向かって実質的に長手方向に流れることになる。例示的な実施形態では、熱交換器要素２７２と円筒形シェル２７４の壁部との間の空間２８０は、約０．２〜約１．０ｍｍである。
【００３８】
[0044]径方向に配置されるシェル開口２８２を通過した血液は、ガス交換器要素２７６を通り過ぎる。いくつかの実施形態では、径方向に配置されるシェル開口２８２は、血液処理装置２５０の血液出口２６０とは反対の端部近くに配置されてよく、それによって、血液が長手方向にガス交換器要素２７２周りに流されるようになる。次いで、血液は、血液出口２６０を通って血液処理装置２５０から出る。
【００３９】
[0045]本発明の範囲を逸脱することなく上述の例示的な実施形態に様々な修正および追加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は特定の特徴を示しているが、本発明の範囲は、特徴の様々な組み合わせを有する実施形態および上述の特徴の全てを含むわけではない実施形態も含む。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 血液処理装置、酸素付加器
１２ ハウジング
１４ 第１のエンドキャップ
１６ 第２のエンドキャップ
１８ 血液入口
２０ 血液出口
２２ ガス入口
２４ ガス出口
２６ 熱交換器流体入口
２８ 熱交換器流体出口
３０ パージ口
５０ 血液処理装置
５２ 熱交換器コア
５４ コア開口
５６ コア開口の対
５８ 第１の細長いコア開口
６０ 第２の細長いコア開口
６２ 仕切り板
６４ 熱交換器要素
６６ 円筒形シェル
６８ ガス交換器要素
７０ シェル開口
７２ 血液出口
７４ 外側ハウジング
８０ 矢印
８２ 矢印
８４ 矢印
１００ 血液処理装置
１０２ 血液入口
１０４ 熱交換器コア
１０５ 矢印
１０６ 熱交換器要素
１０８ 円筒形シェル
１１０ ガス交換器要素
１１２ シェル開口
１１４ 血液出口
１１５ 矢印
１１６ 外側ハウジング
１３０ パージ口
１５０ 血液処理装置
１５２ ハウジング
１５４ 第１のエンドキャップ
１５６ 第２のエンドキャップ
１５８ 血液入口
１６０ 血液出口
１６４ ガス出口
１６６ 熱交換器コア
１６８ 熱交換器要素
１７０ 円筒形シェル
１７２ ガス交換器要素
１７６ コア開口
１７８ シェル開口
１７９ 支持部
２００ 入口
２０２ 構造
２０３ リブ
２０４ 第１の細長い溝
２０６ 第２の細長い溝
２０８ 仕切り板
２１０ 傾斜フロア
２１２ 傾斜フロア
２３０ パージ口
２５０ 血液処理装置
２５２ ハウジング
２５４ 第１のエンドキャップ
２５６ 第２のエンドキャップ
２５８ 血液入口
２６０ 血液出口
２６４ ガス出口
２７０ 熱交換器コア
２７２ 熱交換器要素
２７４ 円筒形シェル
２７６ ガス交換器要素、コア開口
２８０ 空間
２８２ シェル開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液処理装置であって、
血液入口および血液出口を有するハウジングであって、前記血液入口が前記ハウジングの内部へと延在する、ハウジングと、
前記ハウジング内に同軸に延在し前記血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって、外面および前記外面に形成される少なくとも１対の細長いコア開口を含み、前記１対の細長いコア開口が前記コア内部からの血液の通過を可能にするように構成される、熱交換器コアと、
前記熱交換器コア周りに配置される熱交換器中空糸であって、これによって、熱交換器流体が前記熱交換器中空糸中を流れることができるようになり、複数の細長いコア開口から出る血液が前記熱交換器中空糸を横断して径方向外方に流れることができるようになる、熱交換器中空糸と、
前記熱交換器コア周りに同軸に延在する円筒形シェルであって、血液の前記円筒形シェルの外部への通過を可能にするように構成されるシェル開口を含む、円筒形シェルと、
内側の前記円筒形シェル周りに配置されるガス交換器中空糸であって、これによって、ガスが前記ガス交換器中空糸中を流れることができるようになり、前記シェル開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して前記血液出口の方に向かって流れることができるようになる、ガス交換器中空糸と
を備える、血液処理装置。
【請求項２】
前記熱交換器コアが、前記コアの円周周りに概ね等間隔に径方向に配置される、３対の細長いコア開口を含む、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項３】
前記複数の細長いコア開口が対にな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４】
前記複数の細長いコア開口が、全部で４つの等間隔に配置される対になった細長いコア開口を備える、請求項３に記載の血液処理装置。
【請求項５】
前記細長いコア開口の各対が、第１の細長いコア開口と第２の細長いコア開口の間に延在する細長い仕切り板によって分離される第１の細長い溝と第２の細長い溝を備える、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項６】
前記第１の細長い溝および前記第２の細長い溝のそれぞれは、血液が前記コアに沿って長手方向に流れるにつれて前記溝の深さが減少するように前記コアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア面を有する、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項７】
前記熱交換器コアの前記外面が、複数の径方向に配置されるリブを含む、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項８】
前記シェル開口が、前記血液出口と径方向反対側に置かれる細長いシェル開口を備え、これによって前記細長いシェル開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して円周方向に流れるようになる、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項９】
前記シェル開口が、前記円筒形シェルの前記血液入口とは反対側の端部近くに配置される径方向に配置される開口を備え、これによって前記径方向に配置される開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸上を長手方向に流れるようになる、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項１０】
前記熱交換器中空糸と前記円筒形シェルの間の環状収集空間であって、前記シェル開口と流体連通する、環状収集空間をさらに備える、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項１１】
血液処理装置であって、
血液入口および血液出口を有するハウジングであって、前記血液入口が前記ハウジングの内部へと延在する、ハウジングと、
前記ハウジング内に延在し前記血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって、外面および前記外面に形成される複数の細長いコア開口を含み、前記複数の細長いコア開口が前記コア内部からの血液の通過を可能にするように構成される、熱交換器コアと、
束状に構成される熱交換器中空糸であって、これによって前記複数の細長いコア開口から出る血液が前記熱交換器中空糸を直線的に横断して通過することができるようになる、熱交換器中空糸と、
前記熱交換器中空糸の上流に配置される収集空間であって、前記熱交換器中空糸を横断して通過してきた血液を集めるように構成される、収集空間と、
前記収集空間周りに配置されるガス交換器中空糸であって、これによって、ガスが前記ガス交換器中空糸中を流れることができるようになり、前記収集空間から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して前記血液出口の方に向かって流れることができるようになる、ガス交換器中空糸と
を備える、血液処理装置。
【請求項１２】
前記ガス交換器中空糸を横断する血液の流れが円周方向にある、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１３】
前記ハウジングが、前記熱交換器中空糸の束を収容するように三角形の断面プロファイルを有する、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１４】
前記熱交換器コアが格子を備え、前記格子が、該格子の上において前記熱交換器中空糸の束を支持し、ならびに血液が前記熱交換器コアの内部から出るように複数の出口を形成する、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１５】
前記熱交換器中空糸の束が、前記格子周りに巻き付けられる、請求項１４に記載の血液処理装置。
【請求項１】
血液処理装置であって、
血液入口および血液出口を有するハウジングであって、前記血液入口が前記ハウジングの内部へと延在する、ハウジングと、
前記ハウジング内に同軸に延在し前記血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって、外面および前記外面に形成される少なくとも１対の細長いコア開口を含み、前記１対の細長いコア開口が前記コア内部からの血液の通過を可能にするように構成される、熱交換器コアと、
前記熱交換器コア周りに配置される熱交換器中空糸であって、これによって、熱交換器流体が前記熱交換器中空糸中を流れることができるようになり、複数の細長いコア開口から出る血液が前記熱交換器中空糸を横断して径方向外方に流れることができるようになる、熱交換器中空糸と、
前記熱交換器コア周りに同軸に延在する円筒形シェルであって、血液の前記円筒形シェルの外部への通過を可能にするように構成されるシェル開口を含む、円筒形シェルと、
内側の前記円筒形シェル周りに配置されるガス交換器中空糸であって、これによって、ガスが前記ガス交換器中空糸中を流れることができるようになり、前記シェル開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して前記血液出口の方に向かって流れることができるようになる、ガス交換器中空糸と
を備える、血液処理装置。
【請求項２】
前記熱交換器コアが、前記コアの円周周りに概ね等間隔に径方向に配置される、３対の細長いコア開口を含む、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項３】
前記複数の細長いコア開口が対にな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４】
前記複数の細長いコア開口が、全部で４つの等間隔に配置される対になった細長いコア開口を備える、請求項３に記載の血液処理装置。
【請求項５】
前記細長いコア開口の各対が、第１の細長いコア開口と第２の細長いコア開口の間に延在する細長い仕切り板によって分離される第１の細長い溝と第２の細長い溝を備える、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項６】
前記第１の細長い溝および前記第２の細長い溝のそれぞれは、血液が前記コアに沿って長手方向に流れるにつれて前記溝の深さが減少するように前記コアの長手方向軸に対して角度をなして配置されるフロア面を有する、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項７】
前記熱交換器コアの前記外面が、複数の径方向に配置されるリブを含む、請求項５に記載の血液処理装置。
【請求項８】
前記シェル開口が、前記血液出口と径方向反対側に置かれる細長いシェル開口を備え、これによって前記細長いシェル開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して円周方向に流れるようになる、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項９】
前記シェル開口が、前記円筒形シェルの前記血液入口とは反対側の端部近くに配置される径方向に配置される開口を備え、これによって前記径方向に配置される開口から出る血液が前記ガス交換器中空糸上を長手方向に流れるようになる、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項１０】
前記熱交換器中空糸と前記円筒形シェルの間の環状収集空間であって、前記シェル開口と流体連通する、環状収集空間をさらに備える、請求項１に記載の血液処理装置。
【請求項１１】
血液処理装置であって、
血液入口および血液出口を有するハウジングであって、前記血液入口が前記ハウジングの内部へと延在する、ハウジングと、
前記ハウジング内に延在し前記血液入口と流体連通するコア内部を有する熱交換器コアであって、外面および前記外面に形成される複数の細長いコア開口を含み、前記複数の細長いコア開口が前記コア内部からの血液の通過を可能にするように構成される、熱交換器コアと、
束状に構成される熱交換器中空糸であって、これによって前記複数の細長いコア開口から出る血液が前記熱交換器中空糸を直線的に横断して通過することができるようになる、熱交換器中空糸と、
前記熱交換器中空糸の上流に配置される収集空間であって、前記熱交換器中空糸を横断して通過してきた血液を集めるように構成される、収集空間と、
前記収集空間周りに配置されるガス交換器中空糸であって、これによって、ガスが前記ガス交換器中空糸中を流れることができるようになり、前記収集空間から出る血液が前記ガス交換器中空糸を横断して前記血液出口の方に向かって流れることができるようになる、ガス交換器中空糸と
を備える、血液処理装置。
【請求項１２】
前記ガス交換器中空糸を横断する血液の流れが円周方向にある、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１３】
前記ハウジングが、前記熱交換器中空糸の束を収容するように三角形の断面プロファイルを有する、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１４】
前記熱交換器コアが格子を備え、前記格子が、該格子の上において前記熱交換器中空糸の束を支持し、ならびに血液が前記熱交換器コアの内部から出るように複数の出口を形成する、請求項１１に記載の血液処理装置。
【請求項１５】
前記熱交換器中空糸の束が、前記格子周りに巻き付けられる、請求項１４に記載の血液処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３９８８５（Ｐ２０１２−２３９８８５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１０５８２０（Ｐ２０１２−１０５８２０）
【出願日】平成２４年５月７日（２０１２．５．７）
【出願人】（５０６１６１１８６）ソリン・グループ・イタリア・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０５８２０（Ｐ２０１２−１０５８２０）
【出願日】平成２４年５月７日（２０１２．５．７）
【出願人】（５０６１６１１８６）ソリン・グループ・イタリア・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]