JP2792049B2 - 医療用の熱交換器 - Google Patents
医療用の熱交換器Info
- Publication number
- JP2792049B2 JP2792049B2 JP63254653A JP25465388A JP2792049B2 JP 2792049 B2 JP2792049 B2 JP 2792049B2 JP 63254653 A JP63254653 A JP 63254653A JP 25465388 A JP25465388 A JP 25465388A JP 2792049 B2 JP2792049 B2 JP 2792049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood
- heat
- housing
- hollow core
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- External Artificial Organs (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工肺、全身温療法等において、血液の熱
交換に用いられる熱交換器、特に伝熱管の外部に血液を
流す外部潅流型の熱交換器に関するものである。
交換に用いられる熱交換器、特に伝熱管の外部に血液を
流す外部潅流型の熱交換器に関するものである。
（従来の技術） 従来より人工肺、全身温療法等において体外循環血液
回路に血液の加温、冷却のため種々の形式の熱交換器が
広く用いられている。例えば、ステンレスパイプからな
る多数の伝熱管を円筒状ハウジング内に収容し、その両
端部が開口するようにハウジングの両端を閉塞するプラ
スチツク製の隔壁で支持し、伝熱管の内部に血液を流
し、伝熱管の外部に伝熱媒体を流す内部潅流型の多管式
熱交換器が臨床的に広く用いられている。
回路に血液の加温、冷却のため種々の形式の熱交換器が
広く用いられている。例えば、ステンレスパイプからな
る多数の伝熱管を円筒状ハウジング内に収容し、その両
端部が開口するようにハウジングの両端を閉塞するプラ
スチツク製の隔壁で支持し、伝熱管の内部に血液を流
し、伝熱管の外部に伝熱媒体を流す内部潅流型の多管式
熱交換器が臨床的に広く用いられている。
（発明が解決しようとする課題） かかる内部潅流型の熱交換器では血液を多数の伝熱管
に均等に分配供給すれば血液のチヤンネリング（偏流）
はないものの、伝熱管の内部を流れる血液は完全な層流
であり、熱交換能（単位伝熱面積当りの熱移動速度）を
上げるためには伝熱管の内径を小さくすることが必要で
ある。しかしながら、ステンレス管の内径を小さくして
も血液が層流状態で流動する限りは熱交換能が飛躍的に
向上するものではない。またこの型の熱交換器はステン
レス管を精度高く所定の長さに切断することが困難で、
切断加工表面は粗面化されており、血液損傷を招く結果
となつている。
に均等に分配供給すれば血液のチヤンネリング（偏流）
はないものの、伝熱管の内部を流れる血液は完全な層流
であり、熱交換能（単位伝熱面積当りの熱移動速度）を
上げるためには伝熱管の内径を小さくすることが必要で
ある。しかしながら、ステンレス管の内径を小さくして
も血液が層流状態で流動する限りは熱交換能が飛躍的に
向上するものではない。またこの型の熱交換器はステン
レス管を精度高く所定の長さに切断することが困難で、
切断加工表面は粗面化されており、血液損傷を招く結果
となつている。
これに対して、伝熱管の外部に血液を流す外部潅流方
式は血液を損傷する恐れが極めて少なく、かつ熱媒体の
分配は良好であり、しかも血液の流れに乱れが発生する
ことが期待されるものの、血液のチヤンエリングによる
熱交換能の低下、あるいは血液の滞留部において凝固が
生じ易いという問題がある。したがつて本発明の目的は
優れた熱交換能を有し、かつ血液の滞留やチヤンネリン
グがなく、しかも圧力損失が少なくて血液充填量の少な
いコンパクトな熱交換器を提供することである。
式は血液を損傷する恐れが極めて少なく、かつ熱媒体の
分配は良好であり、しかも血液の流れに乱れが発生する
ことが期待されるものの、血液のチヤンエリングによる
熱交換能の低下、あるいは血液の滞留部において凝固が
生じ易いという問題がある。したがつて本発明の目的は
優れた熱交換能を有し、かつ血液の滞留やチヤンネリン
グがなく、しかも圧力損失が少なくて血液充填量の少な
いコンパクトな熱交換器を提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記目的を達成するため、血液損傷が
なく、かつ圧力損失が小さく、しかも単位面積当たりの
熱交換能の向上が期待される外部潅流型の熱交換器に着
目し、外部潅流型の熱交換器の欠点である血液のチヤン
ネリングと血液の滞留を防止するため鋭意検討した結果
本発明に到達したものである。すなわち本発明は上部側
壁に血液出口を有する円筒状のハウジングの中心に中空
芯管を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成される熱
交換室に、多数の伝熱管を収容して、その両端部が開口
するように、ハウジングの両端を閉塞する隔壁で支持
し、かつ該中空芯管の下部に熱交換室と連通する開口を
穿設するとともに、該ハウジングの上端に伝熱管の内部
空間と連通する熱媒体入口と、該中空芯管の内部と連通
する血液入口を有する上部ヘツドカバーを設け、該ハウ
ジングの下端に伝熱管の内部空間と連通する熱媒体出口
を有する下部ヘツドカバーを設けたことを特徴とする医
療用の熱交換器である。
なく、かつ圧力損失が小さく、しかも単位面積当たりの
熱交換能の向上が期待される外部潅流型の熱交換器に着
目し、外部潅流型の熱交換器の欠点である血液のチヤン
ネリングと血液の滞留を防止するため鋭意検討した結果
本発明に到達したものである。すなわち本発明は上部側
壁に血液出口を有する円筒状のハウジングの中心に中空
芯管を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成される熱
交換室に、多数の伝熱管を収容して、その両端部が開口
するように、ハウジングの両端を閉塞する隔壁で支持
し、かつ該中空芯管の下部に熱交換室と連通する開口を
穿設するとともに、該ハウジングの上端に伝熱管の内部
空間と連通する熱媒体入口と、該中空芯管の内部と連通
する血液入口を有する上部ヘツドカバーを設け、該ハウ
ジングの下端に伝熱管の内部空間と連通する熱媒体出口
を有する下部ヘツドカバーを設けたことを特徴とする医
療用の熱交換器である。
（作用） 本発明の熱交換器は、中空芯管とハウジングで形成さ
れる熱交換室に多数の伝熱管を収納し、血液を中空芯管
の下部に穿設された開口から上部に向かつて流すように
している。そのため伝熱管の上部から下部に向かつて流
れる熱媒体と向流に近い状態で接触して、熱交換能が向
上する。
れる熱交換室に多数の伝熱管を収納し、血液を中空芯管
の下部に穿設された開口から上部に向かつて流すように
している。そのため伝熱管の上部から下部に向かつて流
れる熱媒体と向流に近い状態で接触して、熱交換能が向
上する。
（実施例） 次に本発明の熱交換器の一実施例を図面にて説明す
る。第１図は熱交換器の断面図であり、円筒状のハウジ
ング１と該ハウジングの中心に立設された中空芯管２と
の間に熱交換室が形成されている。そして該熱交換室に
多数のステンレスパイプ等からなる伝熱管３が中空芯管
と平行に収容されている。上記伝熱管３は、その両端が
開口するようにハウジングの両端を閉塞するポリウレタ
ン、シリコーン、エポキシ樹脂等の高分子ポツテイング
剤の隔壁6,6′で支持されている。ハウジングの上端は
伝熱管３の内部空間と連通する熱媒体入口10と、中空芯
管２の内部と連通する血液入口11を有する上部ヘツドカ
バー７で覆われている。またハウジング１の下端は伝熱
管３の内部空間と連通する熱媒体出口13を有する下部ヘ
ツドカバー８で覆われている。
る。第１図は熱交換器の断面図であり、円筒状のハウジ
ング１と該ハウジングの中心に立設された中空芯管２と
の間に熱交換室が形成されている。そして該熱交換室に
多数のステンレスパイプ等からなる伝熱管３が中空芯管
と平行に収容されている。上記伝熱管３は、その両端が
開口するようにハウジングの両端を閉塞するポリウレタ
ン、シリコーン、エポキシ樹脂等の高分子ポツテイング
剤の隔壁6,6′で支持されている。ハウジングの上端は
伝熱管３の内部空間と連通する熱媒体入口10と、中空芯
管２の内部と連通する血液入口11を有する上部ヘツドカ
バー７で覆われている。またハウジング１の下端は伝熱
管３の内部空間と連通する熱媒体出口13を有する下部ヘ
ツドカバー８で覆われている。
中空芯管２の下部には中空芯管２の内部と熱交換室と
を連通する開口９が穿設されている。また円筒状ハウジ
ング１の上部側壁には熱交換室と連通する血液出口19が
設けられている。ハウジング１の血液出口部に隔壁14を
設け、該隔壁14の上部に血液出口19と熱交換室とを連通
する開口を穿設してもよい。
を連通する開口９が穿設されている。また円筒状ハウジ
ング１の上部側壁には熱交換室と連通する血液出口19が
設けられている。ハウジング１の血液出口部に隔壁14を
設け、該隔壁14の上部に血液出口19と熱交換室とを連通
する開口を穿設してもよい。
血液入口11は第２図に示すように、上部ヘツドカバー
７の内部を円周状の分割片14で２分割し、該分割された
ヘツドカバーの内側空間に血液入口11を開口させ、しか
も中空芯管２の上部を閉塞する隔壁６にヘツドカバーの
内側空間と中空芯管２の内部とを連通する開口15を設け
てもよい。さらに第３図に示すように中空芯管２の下端
を閉塞する隔壁６′から血液案内具16を中空芯管の内部
に液密に挿入固定してもよい。上記血液と接触する円筒
状ハウジング１の内壁、中空芯管２の内外壁及び伝熱管
３の外壁の表面はできるだけ平滑に仕上げておくことが
好ましい。金属表面はバフ仕上げ等の機械的な表面処理
より平滑に仕上げることができる。また機械的な表面仕
上げの代わり、または表面仕上げを行つた後表面にシリ
コーン等の高分子被膜を形成してもよい。その場合被膜
はその成分が血液に溶出したり、剥離したりするもので
あつてはならず、しかも丈夫なものでなければならな
い。
７の内部を円周状の分割片14で２分割し、該分割された
ヘツドカバーの内側空間に血液入口11を開口させ、しか
も中空芯管２の上部を閉塞する隔壁６にヘツドカバーの
内側空間と中空芯管２の内部とを連通する開口15を設け
てもよい。さらに第３図に示すように中空芯管２の下端
を閉塞する隔壁６′から血液案内具16を中空芯管の内部
に液密に挿入固定してもよい。上記血液と接触する円筒
状ハウジング１の内壁、中空芯管２の内外壁及び伝熱管
３の外壁の表面はできるだけ平滑に仕上げておくことが
好ましい。金属表面はバフ仕上げ等の機械的な表面処理
より平滑に仕上げることができる。また機械的な表面仕
上げの代わり、または表面仕上げを行つた後表面にシリ
コーン等の高分子被膜を形成してもよい。その場合被膜
はその成分が血液に溶出したり、剥離したりするもので
あつてはならず、しかも丈夫なものでなければならな
い。
次に本発明者らは、本発明の熱交換器の効果を確認す
るために、以下の実験を行つた。
るために、以下の実験を行つた。
実験例 外径9cm、厚さ2.5cmのポリプロピレン製のハウジング
内に外径1cm、厚さ2.5cmのポリプロピレン製の中空芯管
を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成される熱交換
室に内径4.0cm、厚さ0.25mm、有効長70mmのステンレス
管を160本収容して、ハウジングの両端を閉塞するポリ
ウレタン樹脂よりなる隔壁に支持させて、第１図に示す
ような構造の伝熱面積0.14m2の熱交換器を製作した。一
方中空芯管を設けない熱交換器を別に製作した。
内に外径1cm、厚さ2.5cmのポリプロピレン製の中空芯管
を立設し、該ハウジングと中空芯管で形成される熱交換
室に内径4.0cm、厚さ0.25mm、有効長70mmのステンレス
管を160本収容して、ハウジングの両端を閉塞するポリ
ウレタン樹脂よりなる隔壁に支持させて、第１図に示す
ような構造の伝熱面積0.14m2の熱交換器を製作した。一
方中空芯管を設けない熱交換器を別に製作した。
上記２種類の熱交換器を37℃に加温された牛血液を用
いて熱交換器性能評価基準（人工肺性能評価基準案中
日本人工臓器協会）に従つて試験した結果を表−１に示
した。実験では血液を３/minで伝熱管外部に供給し、
温水を15/minで伝熱管内部に供給した。
いて熱交換器性能評価基準（人工肺性能評価基準案中
日本人工臓器協会）に従つて試験した結果を表−１に示
した。実験では血液を３/minで伝熱管外部に供給し、
温水を15/minで伝熱管内部に供給した。
（発明の効果） 以上のように本発明の熱交換器は血液を伝熱管の外部
に流し、しかも血液を中空芯管の下部に穿設された開口
から伝熱管の外部を上部に向つて流すようにしたため、
伝熱管内部を下部に向つて流れる熱媒体と向流に近い状
態で接触させることができて、実験例に示すような高い
熱交換能を得ることができる。また本発明の熱交換器は
血液との全ての接触面を平滑にすることができるため血
液損傷のない、極めて安全性の高い熱交換器である。
に流し、しかも血液を中空芯管の下部に穿設された開口
から伝熱管の外部を上部に向つて流すようにしたため、
伝熱管内部を下部に向つて流れる熱媒体と向流に近い状
態で接触させることができて、実験例に示すような高い
熱交換能を得ることができる。また本発明の熱交換器は
血液との全ての接触面を平滑にすることができるため血
液損傷のない、極めて安全性の高い熱交換器である。
第１図〜第３図は本発明の医療用の熱交換器の断面図で
ある。 １……ハウジング ２……中空芯管 ３……伝熱管 ６、６′……隔壁 ７……上部ヘツドカバー ８……下部ヘツドカバー ９……開口 10……熱媒体入口 11……血液入口 13……熱媒体出口 19……血液出口
ある。 １……ハウジング ２……中空芯管 ３……伝熱管 ６、６′……隔壁 ７……上部ヘツドカバー ８……下部ヘツドカバー ９……開口 10……熱媒体入口 11……血液入口 13……熱媒体出口 19……血液出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−285396（ＪＰ，Ａ) 特公 昭39−28921（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61M 1/36 510 A61M 1/36 515
Claims (1)
- 【請求項１】上部側壁に血液出口を有する円筒状のハウ
ジングの中心に中空芯管を立設し、該ハウジングと中空
芯管で形成される熱交換室に、多数の伝熱管を収容し
て、その両端部が開口するように、ハウジングの両端を
閉塞する隔壁で支持し、かつ該中空芯管の下部に熱交換
室と連通する開口を穿設するとともに、該ハウジングの
上端に伝熱管の内部空間と連通する熱媒体入口と、該中
空芯管の内部と連通する血液入口を有する上部ヘツドカ
バーを設け、該ハウジングの下端に伝熱管の内部空間と
連通する熱媒体出口を有する下部ヘツドカバーを設けた
ことを特徴とする医療用の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254653A JP2792049B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 医療用の熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254653A JP2792049B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 医療用の熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102661A JPH02102661A (ja) | 1990-04-16 |
| JP2792049B2 true JP2792049B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=17268001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63254653A Expired - Lifetime JP2792049B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 医療用の熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792049B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3387724B2 (ja) | 1995-03-17 | 2003-03-17 | キヤノン株式会社 | 二次電池用電極、その製造方法及び該電極を有する二次電池 |
| JP5060461B2 (ja) * | 2008-12-15 | 2012-10-31 | 本田技研工業株式会社 | 加湿器 |
| CZ303190B6 (cs) | 2011-07-22 | 2012-05-16 | Univerzita Karlova v Praze, Lékarská fakulta v Plzni | Tepelný výmeník s laminarizérem |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61285396A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-16 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 多管式熱交換器の製造方法 |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP63254653A patent/JP2792049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02102661A (ja) | 1990-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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