JPH07509171A - 中空ファイバ血液酸素添加装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 中空ファイバ血液酸素添加装置 発明の分野 本発明は物質移し変え装置に関する。詳細には、本発明は、ファイバの束、束を 支持するための中心コア及び外側ハウジングを備え、コア、束及びハウジングが ほぼ円筒状でかつ同心に配置され、また血液供給入口マニホールドがコアと束と の間に配置されかつ血液収集出口マニホールドが束とハウジングとの間に配置さ れている半径方向流れ中空ファイバ血液酸素添加装置に関する。

発明の背景 血液酸素添加装置（ｂｌｏｏｄ　ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）を備えている透過性分 離装置又は物質移し変え装置は以前知られていた。米国特許第３．４２２．００ ８号（マクレイン（ＭｃＬａｉｎ）への）は透過性分離装置及びそのような装置 の製造及び使用方法を開示している。選択的に透過性の薄膜の中空ファイバは円 筒状のコアの回りに又はコアの長さのかなりの部分に沿って巻かれている。コア は孔あけされ又はその長さに若しくはそのかなりの部分に沿って多孔性であり、 流体はコアの内側からコアに巻かれたファイバの回りで又はそれを通して通過で きる。代わりに、コアは中空ファイバ内に高い圧力の流体が導入される応用例に 対しては不透過性であってもよい。

各実施例において、ケースはコア及びファイバを囲み、かつファイバの回りを又 はそこを通過する流体を収集するための区域を与える。マクレインの特許は、コ アにファイバを巻く（例えば、緩み巻き、コアにファイバを直接巻（又は他の取 り外し可能な部材に巻く、それからコアを挿入する）ための種々のケース及び装 置を開示しているが、同心の、半径方向に隔てられた流体又は血液入口及び出口 マニホールドをファイバの束に設けて、最適の微妙な流体取り扱い特性及び単位 面積当たりの最良の移動量を与えることは、開示していない。

米国特許第４．４２４．１９０号（マザー■世（ＭｏｔｈｅｒｌｌＩ）その他へ の）は、７フイバ管腔（ｌｕＩＩｌｅｎ）の内側で酸素を運ぶ中空ファイバの複 数層のマントの外側で流れる血液に酸素を供給するための中空ファイバ血液酸素 添加装置を開示している。血液は血液添加装置の底端から多孔性の壁を有する中 心コア内に上方に移動し、コアの長手方向に沿ってコアを通して外側に、かつマ ットを通して半径方向に、かつそれから酸素添加装置の外側壁の内側とマットの 外側表面との間の環状のスペース内に移動する。血液をスペースの外に導（ため の血液出口は酸素添加装置の下部にある。

マザー■世その他の特許は、血液が酸素添加装置を通して流れる間に血液が異常 な機械的に加えられる応力による力（例えば圧力降下）を受けることは好ましく ないことを認識しているが、コアの軸線から外側にそれに沿った流れが軸線に沿 って全てほぼ同じでり、また流路が血液入口マニホールド及びほぼ同じ長さ及び 容積を有する血液配送出口マニホールドによって少なくとも部分的に限定される 血液流路を与えることに付いては示唆していない。

米国特許第４．９７５．２４７号（バドラト（Ｂａｄｏｌａｔｏ）その他への） 及び対応するＥＰＯ書面０１８７７０８　Ｂｌ　（これもバドラト（Ｂａｄｏｌ ａｔｏ）その他への）は、回りに中空のファイバが巻かれて束を形成している中 空の支持コア及び外側ケーシングを備える軸方向流れ中空ファイバ血液酸素添加 装置を開示している。ガス入口ポートは束の第１の上端においてファイバに連結 され、ガス出口ポートは束の第２の下端においてファイバに連結されている。血 液入口は束の下端にありかっ血液出口は上端にあり、それによってコアの長手方 向軸線に平行な束を通して血液を軸線方向に流す。血液は入口を介して導入され かつ支持コアの角度のついた皿部分によって一連の穴を通してファイバの束の下 部に流される。同様に、血液は開口を介してファイバの束の上部に入り、環状の 血液通路内に流れかっ血液出口を出る。ファイバの束を通して半径方向の血液流 路を提供すること１巳ついては示唆がない。

前述の特許に開示された酸素添加装置は技術に進歩を示しているが、また少なく ともマザー■世その他の特許は血液が異常な機械的に加えられる応力による力を 受けるのは好ましくないことを認識しているが、このような応力は公知の酸素添 加装置では最適なレベルまで減少されておらず、またガスの移動が最適でながっ た。特にマザー■世その他の装置のような従来技術の半径方向流れ酸素添加装置 において不適切に扱われた池の問題は、血液出口に到着する血液は血液が装置の 全ての区域に均一に流れずまた存在しないので均一に酸素が添加されないという 本発明によれば、半径方向流れの中空ファイバ血液酸素添加装置（ｈｏｌｌｏｗ 　ｆｉｂｅｒ　ｂｌｏｏｄ　ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）が提供される。酸素添加装 置は、広く、支持コアの回りに巻かれた中空ファイバの束と、外側ハウジングと 、ファイバの端部をハウジングに埋め込みかつシールする埋め込み手段（ｐａｔ ｔｉｎｇ　ｍｅａｎｓ）と、ファイバに作動的に連結されたガス入口及び出口手 段と、血液入口及び血液出口とを備えている。コア、ファイバの束及びハウジン グは各々はぼ円筒形でありかつ同心に配置され、ファイバの束を囲む酸素添加チ ャンバを形成している。チャンバはコアの外側壁、ハウジングの内側壁及び埋め 込み手段によって限定され、かつ血液供給入口マニホールド及び血液収集出口マ ニホールドを組み込んでいる。

使用する場合、酸素添加装置は鉛直に向けられる。血液はコアの底の開き端内に 入り、コアを通して上方に流れかつコアの上部に隣接して円周方向に配置された 複数の窓から出る。血液は、血液がコアの上部にかつ酸素添加装置全体を通して 流れ得るのに十分な圧力で、コア内に導入される。窓を通過すると、血液はコア に隣接した円形の入口マニホールドに入り、マニホールドを上部から底まで満た し、かつファイバの外側に亙ってファイバの束を通して半径方向に流れ、ハウジ ングに隣接しかつファイバの束の外側のほぼ円形の出口マニホールド内に流れる 。血液は、その後、出口マニホールドの底の血液出口を通して酸素添加装置を退 出する。ガスは、酸素添加装置の上部におけるガス入口を通して酸素添加ユニッ ト内に入り、ファイバの束を形成しているファイバを通して下方に流れ、酸素添 加装置の底のカス出口キャップを通して出る。酸素添加装置の動作中、中空ファ イバの微細孔（ｍｉｃｒｏｐｏｒｅｓ）を通した拡散を介して酸素は血液に入り 二酸化炭素は血液から出る。

本発明の一つの目的は、装置の区域を通して均一な流れを与えかつ単位面積当た りの物質移し変え（ｍａｓｓ　ｔｒａｎｓｆｅｒ）を最適にする半径方向流れ物 質移し変え装置を提供することである。

本発明の池の目的は、物質移し変え装置を通して流れる流体に機械的に加えられ る応力を最大限可能な限り少なくすることである。

本発明の更に他の目的は、血液が酸素添加装置の底に入りかつ中空のコア内に上 方に流れ、入口マニホールド内に流れ、マニホールドから中空ファイバの束の巻 かれたコアの半径方向法がりを通してマニホールドから半径方向外側に流れ、か つ出口マニホールド内に流れ、血液がそこから酸素添加装置を退出する、半径方 向流れ中空ファイバ血液酸素添加装置を提供することである。

本発明の特徴は、中空ファイバ酸素添加装置を通る血液流路であり、その血液流 路は、中空のコアの底内への第１の血液入口と、コアの上部における第２の皿載 において入口マニホールドから半径方向に隔てられた出口マニホールドと、出口 マニホールドの下部における血液出口とによって与えられ、そこにおいて、血液 は取り出される位置より高い位置で入口マニホールドに入り、それによってほぼ Ｕ形の流路を流れ、血液からガスを排出しかつ酸素添加装置を通しての不均一な 流量を阻止する。

本発明の中空ファイバ物質移し変え装置の特別の特徴は、第１の端部、第２の端 部及び第１の端部から第２の端部に伸びる軸線を有するコアである。使用に際し て、軸線は鉛直に配置される。コアは管腔（ｌｕｍｅｎ）を有し、コアの外面に 開口する一つ又はそれ以上の窓を有する最上部のチャンバにおいて管腔の開口端 に隣接して血液の流れに方向転換部を与える。コアの外面は、ファイバの束をコ アの管腔の外面から離して支持するために、複数の円周方向に等しく隔てられた リブと、入口マニホールドを与えるようにリブの間で限定されかつリブの間に配 置された逃げ部とを有している。

本発明の利点は、血液が装置を流れる間に血液からガス抜きを行いかつ装置の種 々の区域を通して均一な流れを与えて単位面積当たりの最高のガス移し換えを行 うことである。

本発明の更に別の目的、特徴及び利点は、以下の明細書、図面及び請求の範囲を 参照して理解できる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の酸素添加装置の横断面図であって、使用されるとき鉛直に向 けられた酸素添加装置を示す図である。

第２図は、本発明の酸素添加装置に使用するためのコアマンドレルの長手方向断 面図である。

第３図は、第２図の線３−３に沿って切断したコアマンドレルの横断面図である 。

第３ａ図は、第３図の円形区域の、本発明のコアのリブの一つの部分詳細図であ る。

第４図は、支持コアの概略図であって、巻き取り工程の初期における支持コア第 ５図は、束の直径の関数としてファイバの巻き取り角を示すグラフである。

第６図は、実際のバッキング・フラクションに対する束の直径を示すグラフであ る。

第７図は、ファイバ又はファイバのリボンがコアに巻かれる本発明の巻き取り方 法のための巻き取り装置の概略図であって、巻き取り角を示す図である。

第８図は、ファイバマットの層を備えるファイバの束を形成するための代わりの 巻き取り方法を示す概略図である。

第９図は、ファイバ間に可変の間隔を与えるのに適したファイバガイドを示す概 略図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図面、特に第１図において、本発明による血液酸素添加装置（ｂｌｏｏｄ　ｏｘ ｙｇｅｎａｔｏｒ）１０は、円筒状の外側ハウジング１２及びほぼ円筒状の内側 支持コア１４を備えている。ガス人口２２を有するガスヘッダすなわちカップ１ ８は酸素添加装置１０の上部に嵌められている。同様に、ガス出口２４を有する 下部ヘッダすなわちカップ２０は酸素添加装置１０の下部に嵌められている。下 部ヘッダは酸素添加装置１０内へ血液を流す血液入口２６を備えている。

酸素添加装置１０は、下部ヘッダ２０において適当な熱交換器２８が設けられて もよい。流体形態交換器２８は入口３０及び出口３２が示されているが、他の適 当な熱交換器が酸素添加装置１０に組み込まれてもよく、例えば、電気加熱及び 冷却装置が使用されてもよい。

外側ケーシング１２はほぼ円筒状の最外側周辺壁３４を備え、その壁は酸素添加 装置１０の組み立て前に両端で開口されている。ベース区域３６において、外側 ハウジング１２の壁の内側は、壁３４に隣接して円形の出口マニホールド３９内 に環状の偏心逃げ部３８を備えている。血液出口４０はマニホールド３９の下部 にある。ザンブリングポート又は再循環ポート４１のような他の出口又はボート が酸素添加装置１０に適切に設けられてもよい。

第２図において、内側支持コア１９はほぼ円筒状で、第１の端部すなわち上端４ ２、第２の端部すなわち下端４４及び両端間で伸びる長手方向軸線Ａを有してい る。各端部４２．４４において、コア１４は、処理可能で取り外し可能な支持フ ランジ４６．４８をそれぞれ支持している。第３ａ図において、コア１４の外径 は複数のリブ５２の各々の最外側表面によって限定される。リブ５２はコアの軸 線Ａにほぼ平行でかつ互いにほぼ平行であり、かつ処理可能で取り外し可能な支 持フランジ４６．４８間でコア１４の長さの間伸びている。６対のリブ５２の間 において、コア１４は逃げ区域すなわち凹んだ入口マニホールド区域５４を有し ている。二つのこのような区域５４は、第２図で明らかであり、かつ区域及びリ ブ（第２図に示されていないが第３図に示されている他のものも含む）は、第３ 図に示されるように、コアの全外周の回りで交互に等しく隔てられ或いは配置さ れている。明らかに凹んだ入口マニホールド区域５４が示されかつ各々がコア１ ４を囲んでいるほぼ円形の入口マニホールド５５の一つの区分を形成しているが 、その区域５４は流体的に連通してもよ（、或いは連続する入口マニホールドが コア１４に間欠的な隆起部分を与えることによって形成され得る。

コアは、コアの軸線に沿って、コア１４の厚くされたほぼ中央の部分の内側壁に よって限定された管腔（ｌｕｍｅｎ）　５６を備えている。管腔５６の一端は血 液人口５８を備えかつ下部カップ２０の血液入口２６に取り付けられるように設 計されている。管腔の他端は開口端６０でありかつチャンバ６２と流体的に連通 しており、そのチャンバはチャンバを通過してコアの端部に伸びるリブによって 限定される。チャンバ６２はリブ５２の間に一つ又はそれ以上の窓開口６４を有 している。窓６４はコアの全周の回りでリブの間に配置され、かつコアの凹んだ 又は逃げた入口マニホールド区域と流体的に連通している。複数の明確な窓６４ が配置されているけれども、管腔の内側が入口マニホールド５５を流体的に接続 されるかぎり、単一の環状の窓、リングを成した複数の穴又は他の開口の配置が 使用され得る。

リブ５２の開のコア１４の外側面は、窓６４に隣接した上端４２から下端４４に 向かって血液人口５８に隣接する最も広い位置まで外側に傾斜している。逆に、 管腔５６は窓６４に隣接したコア１４の上端４８から血液人口５８に隣接した最 小直径まで内側に傾斜している。

次の計算は、コア部分を通る血液の流れに対して利用可能な断面積を含む相対断 面積を表す。基準点Ａ２、Ａ３、Ａ４が第１図及び第２図で示されかつ管腔５６ の上端、窓６４及び複数の逃げ区域５４によって形成された入口マニホールドの 上端に隣接した断面を、それぞれ示す。Ａ、は血液人口５８に隣接する面積であ る。Ａ、＝１２４９平方インチ、Ａ２＝０．３４６平方インチ、Ａ３＝０．３３ １平方インチ及びＡ４＝０．５０４平方インチＡ　３　／　Ａ　２は０．５と１ ５との間であるべきである、好ましくは０．９５７の値である。

Ａ　４　／　Ａ　３は０．７と１．７との間であるべきである、好ましくは１． ５２２の値である。

第１図において、螺旋的に巻かれた、微小多孔性の中空ファイバの環状の束７０ は、コア１４のリブ５２の最外側の広がりと外側ハウジング１２の壁３４とによ って限定されるスペース内に配置される。出口マニホールド３９は束７０の半径 方向最外側の区域すなわち表面とハウジング１２の壁３４の内側との間の隙間に よって形成される。ファイバの束７０は以下で記載する方法によって形成される 。形成された後、束７０の上端及び下端は、酸素添加装置の上端及び下端におい て固められた埋め込み樹脂（ｐａｔｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）内に埋 められ、／Ｘウジング１２及びコア１４に沿って包囲されたチャンバを限定して いる。ファイバの管腔は、上部の埋め込まれた部分及び下部の埋め込まれた部分 ７２．７２の外側面とそれぞれ通じている。ガス人口２２を介して導入された酸 素添加ガスは、中空ファイバの管腔を介して上部カップ１８内に流れ、下の埋め 込み区域７４において中空ファイバの両端に降下し、かつガス出口通路２４内に 流れる。

ファイバの束７０は、コア１４に連続する半透過性の中空ファイｌくを螺旋に巻 く方法に従うことによって、形成され、本発明による半径方向流れ物質移し変え 装置に使用する中空ファイバの束７０が形成される。方法のためのステップ及び 装置は第４図ないし第９図に示されている。一般に、長手方向軸線を有する回転 可能に取り付は部材及び前記取り付は部材に隣接したコアイノくガイドを有する 巻き取り装置が設けられる。ファイバガイドは、取り付は部材が回転するとき前 記取り付は部材の長手方向軸線に平行な線に沿って往復運動するようになって（ Ｘる。

支持コア１４は回転可能な取り付は部材に回転するように取り付けられて０る。

少な（とも一つの連続する長さの半透過性の中空コアイノくが設けられ、その中 空ファイバは前記ファイバガイドによって位置決めされかつ前記支持コア１４に 固定される。取り付は部材は回転されかつファイバガイドは取り付は部材の長手 方向軸線に関して往復移動される。ファイバは前記支持コア１４に巻かれて中空 のファイバの束を形成し、その束はコア軸線Ａに関して半径方向外側に伸びかつ 前記中空ファイバの束７０の大部分に亙って半径方向外側に増加するツク・ソキ ング・フラクションすなわち比質量偏差（ｐａｃｋｉｎｇ　ｆｒａｃｔｉｏｎ） を有し、それによってノくツキング・フラクション勾配（ｐａｃｋｉｎｇ　ｆｒ ａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｄｉｅｎｔ）を与える。第５図及び第６図はファイバの束 の直径に関するバッキング・フラクションを示している。

上述の方法は、ファイバガイドによって案内される二つ又はそれ以上のファイバ を含んでもよい。二つ又はそれ以上のファイバは、支持コア１４の軸線に平行で 、ファイバが前記支持コア１４に巻かれる点に接しカリ前記ファイ／くを含む平 面に関して巻き取り角を形成するように、支持コア１４に巻かれる。

第７図は単一のファイバに対する巻き取り角を示しているが、二つ又はそれ以上 のファイバの巻き取りにも同様に適用され得る。コアイノく９２は平面９３内に 含まれる。平面９３はコア１４の軸線Ａと平行である。平面９３はコアイノ＜９ ２がコア１４に巻き取られる点９４に接する。線９５は軸線Ａに垂直でありかつ 点９４及び軸線へを通過する。線９６は垂直線９５の平面９３への投影である。

巻き取り角９７は投影線９６とファイバ９２との間で平面９３内で測定される。

代わりに、接線平面９３内の線９２は平面９３の外側にあるファイ／＜（図示せ ず）から平面９３への投影である。

巻き取り角は、取り付は部材が１回転する間にファイバガイドが移動する距離を 増加しそれによって前記増加したバンキング・フラクション与えることによって 、増大される。巻き取り角は、束の主要部分の外側では増加され、減少され或い はその他の方法で変化され得る。巻き取り角は、もし減少を含むように変化され ても平均で増加するなら、束の主要部分では増加されると考えられる。

巻き取り方法は、更にファイバが巻き取られるときファイバの張力を調節するた めの緊張手段（ｔｅｎｓｏｒ　ｍｅａｎｓ）を備えてもよい。ファイバの張力は このような巻き取りの主要部分に亙っ又増加されそれによってバンキング・フラ クションを増加してもよい。ファイバガイドは同時に巻き取られる二つ又はそれ 以上のファイバの間の間隔を調整するようになっており、間隔はこのような巻き 取りの主要部分に亙って減少されそれによってバンキング・フラクションを増加 してもよい。

本発明による血液酸素添加装置に使用するために支持コア１４に半透過性の中空 ファイバを螺旋状に巻き取る上記の手順は、米国特許第４．９７５．２４７号の 第９欄第３６行ないし第１１ＷＡ第６３行、第１２図ないし第１６Ａ図に記載さ れ、その記載の全ては次の巻き取り手順を示すためのこの明細書に参考として組 み入れられている。

中空ファイバの巻き取り工程は第４図に概略的に示された形式の装置によって普 通に行われてもよい。ファイバ巻き取り装置は、回転取り付は部材と、長手方向 軸線Ｂに関してすなわち線Ａに沿って第４図で二重線矢印Ａで示されるように往 復移動するファイバガイド９１とを備え、その線Ａは取り付は部材の回転軸線Ｂ に平行である。ファイバガイドは第４図に示されていないが第９図に示されてい る幾つかのチューブを含み、そのチューブを通してファイバは供給コンテナから ガイドに入るとき通される。代わりに、リブ、溝又はピンが使用されてもよい。

市販されている巻き取り装置は支持コアに連続する中空ファイバ（又は複数の中 空ファイバ）を巻き取るのに適している。第８図はファイバの束を作るための別 の方法を示し、そこにおいて、二つ撚りのファイバマット１１５がコアに巻かれ る。

上記コア１４は次の方法で中空ファイバを用いて螺旋状に巻かれる。内側支持コ ア１４は巻き取り装置の取り付は部材９０に取り付けられている。ガイド９１は それから延長されたコアの左側（第４図で見て）に位置決めされる。六つの連続 する反透過性の中空ファイバリボンが単−撚りのファイバのスプールから公知の 方法で作られかつファイバガイド９１のガイドチューブを通される。六つのこの ようなガイドチューブが使用され、一つの連続する中空ファイバは、複数のファ イバが供給コンテナを去るときに複数のファイバを分離するために二つの隣接す るピンの間に置かれる。ファイバリボンの先端はコア１４の離れた左端において コア１４の外側面に取り付けられる。巻き取り装置の取り付は部材９０の回転は 第４図で矢印Ｃで示される方向で始められる。ガイド９１は取り付は部材９０に 歯車接続されかつ取り付は部材９０が回転するとコア１４の軸方向に自動的に移 動する。ガイド９１が取り付は部材９ｏの１回転毎に一定距離軸方向に移動する ことは当業者に容易に理解される。

ガイド９１はコアの第１の端部（第４図で左側）から第２の端部（第４図で右側 ）に移動し、そこでガイドは減速される。減速した後、ガイドは向きを逆転しか つ始動位置に戻る。ガイドは再び減速したかつ向きを逆転した後、新しい移動サ イクルを開始する。ガイド９１のこの往復移動及び長い支持コア１４が取り付け られている取り付は部材９０の同時の回転は、次に記載された交番を条件として 、所望の直径のファイバの束が長いコアに巻かれるまで、続けられる。

前記米国特許第４．９７５．２４７号の第１０欄及び第１１欄に十分に記載され ているように、ガイド９１の左から右への移動において、ファイバリボンは長い 支持コア１４の回りに螺旋状に巻かれ、リボンの個々のファイバは支持コアのリ ブ５２の外側表面５０と接触して置かれる。ガイド９１の引き続く第２の移動（ 第４図において右から左）において、ファイバリボンは長いコア１４に螺旋状に 巻かれ続ける。ファイバガイドの第２の移動中に置かれた六つのファイバの一部 は、ある交差点においてファイバと接触する。ガイド９１の第１の移動中に置が れたファイバでのファイバ間の接触があるこれらの交差点を除いて、ファイバガ イドの第２のトラバース移動中に置かれたファイバはコア１４の外側表面５ｏと 直接接触するようになる。ここで述べている公知の巻き取り手順において、ファ イバガイドが十分な回数のトラバース移動（ｔｒａｖｅｒｓｅｓ）　したとき、 コア１４は隣接するファイバ間の間隔及び一つのリボンの六つのファイバと次に 隣接するリボンの第１のファイバとの間の距離を除いて被われる。ファイバガイ ドの後のトラバース移動中に置かれたファイバリボンのファイバは、上記米国特 許第４．９７５．２４７号の第１１１！１１第１３行から第４５行に教示されて いるように、ファイバガイドの前のトラバース中に置かれたファイバと半径方向 に整合される。

動作において、酸素添加装置１０は第１図に示されるようなほぼ鉛直の位置にあ り、その第１図は酸素添加装置１０を通る血液流路を示している矢印Ｆを含んで いる。酸素が添加されるべき血液は下部カップ２０の入口２６を通してかつコア １４の血液入口端５８を通してコア１４内に導入される。血液はコア１４の最上 端における円周方向リブ及び窓の並びに向けてコア１４の管腔５６内に上方に流 れる。血液は、窓６４を通して、管腔５６の丸（なったリップ部５７を越えてか つ複数の凹部区域又は逃げ区域内に流れ、個々の入口マニホールド５４を満たし 、そのマニホールドのグループは入口マニホールド５５を形成する。各マニホー ルドはリブ５２及びファイバの束の半径方向最内側区域とコア１４の管腔５６の 外側表面との間のスペースによって限定される。入口マニホールドから、血液は 、全て上部の埋め込まれた区域７２と下部の埋め込まれた区域７４との間のコア の長さに沿ってコア１４を離れて半径方向に流れ、換言すれば、全てリブ５２の 長さに沿って又は全て窓６４の長さより短いリブの間の逃げ区域の長さに沿って 流れる。血液は束を通してファイバの外側を越えて半径方向に流れかつ上部から 下部に長さに沿って出口マニホールド３９に入る。血液は、出口マニホールド、 特に酸素添加装置１０のベースに隣接する偏心収集区域３８内に集まり、かつ血 液出口４０を通して酸素添加装置１０を出る。

カスはカス人口２２を通して酸素添加ユニット１０内に入り、カップ１８の内側 から束７０を含む中空ファイバ内にかつそこを通して、下部カップ２０によって 限定されたチャンバ内にかつガス出口２４の外に流れる。ガス交換は、半径方向 の血液の流れ及び血液の流れにほぼ垂直なガスの流れが発生すると、中空ファイ バ内の微細孔を通した拡散を介して、行われる。

随意の熱交換器が取り付けられておらず、約２．５０ｍ２の薄膜の面積及び２０ ０ｍ１の一次容積を有する酸素添加装置において、７１ｐｍの血液及び通気ガス （ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ　ｇａｓ）流量に対して次の結果が得られた。

Ｏ２移動量　４３０ｍ１／ｍ１ｎ ＣＯ□移動量　３５０ｍ１／ｍｉｎ 血液通路△Ｐ　６０ｍｍＨｇ ガス通路八Ｐ　７ｍｍＨｇ 上記で述べられた埋め込み工程は公知のファイバ埋め込み工程であり、そこにお いて、好ましい埋め込み材料は遠心によって導入されかつ本来の場所で反応され たポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）である。池の適当な埋め込み材料 が使用され得る。適当な密封材及びガスケットが、上部及び下部カップ１８．２ ０と外側ハウジング１２との間の接合部のような本発明の接合部に使用されても よい。外側ハウジング１２、種々の入口及び出口ノズル４０．４１、その他及び 上部及び下部カップ１８．２０は適当なポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏ ｎａｔｅ）　、一つの例はインディアナ州ニルカート（Ｅｌｋｈａｒｄｔ）のミ レス（Ｍｉｌｅｓ）インクから販売されているポリカーボネーｈ　ｒＭＡＫＲＯ ＬＯＮ”Ｊ　、から形成されてもよい。同様に、適当な微細多孔質（ｍｉｃｒｏ ｐｏｒｏｕｓ）ファイバが特定の用途により本発明の物質移し変え装置に使用さ れてもよい。好ましい実施例、血液酸素添加装置の場合において、適当なファイ バはＸ−１０で示され、Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅｌａｎｅｓｅによって作られた微 細多孔質ポリプロピレン（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ　ｐｏ］ｙｐｒｏｐｙｌｅｎ ｅ）である〇束の直径（インチ） 東の直径（インチ） フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＳＥ）、０ Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、０〜丁、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ ，ＮＥ、　ＳＮ、　ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＢＹ、　ＣＡ。

ＣＨ，ＣＮ、ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ， ＫＺ、ＬＫ、ＬＵ、ＬＶ、ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、ＮＯ，ＮＺ、　ＰＬ、　Ｐ Ｔ、　ＲＯ。

ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＺ、ＶＮ（７２）発明者　グツディン、マー ク・ニスアメリカ合衆国ミネソタ州５５３４０．メディナ、チェリー・ヒル・コ ート　３２６ （７２）発明者　フラー、ラリ−・イーアメリカ合衆国ミネソタ州５５４４７． プリマス、サーティシックスス・アベニュー・ノース　１４０４５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中空ファイバ物質移し変え装置において、支持コアの回りに巻かれた中空フ ァイバの束であって、前記コアが第１の端部、第２の端部及び第１の端部から第 ２の端部に伸びる軸線を有し、前記中空ファイバの束が中空のガス透過性のファ イバで各ファイバが第１の端部、第２の端部及び中空の内部を有し、前記ファイ バの第１の端部が前記コアの第１の端部に隣接しかつ前記ファイバの第２の端部 が前記コアの第２の端部に隣接し、前記コアが更に（１）ファイバの束を支持す るための複数のリブ及びファイバの束の半径方向内側区域に第１の流体を与える ためのリブ間に配置された逃げ区域を有する外側表面と（２）逃げ区域に第１の 流体を与えるための手段とを有する、中空ファイバの束と、 前記中空ファイバの束を囲む外側ハウジングであって、前記中空ファイバの束の 半径方向外側区域から血液を収集するための収集手段を有する外側ハウジングと 、 前記ファイバの第１の端部を埋め込みかつ前記ファイバを前記コア及びハウジン グにシールするための第１埋め込み手段と、前記ファイバの第２の端部を埋め込 みかつ前記ファイバを前記コア及びハウジングにシールするための第２の埋め込 み手段であって、前記第１の埋め込み手段、コア及びハウジングと共に包囲され たチャンバを限定する第２の埋め込み手段と、前記第１の端部及び第２の端部の 一方において前記ファイバの内部に作動的に接続された第２の流体入口及び前記 第１の端部及び第２の端部の他方において前記ファイバの内部に作動的に接続さ れた第２の流体出口と、第１の流体を第１の流体入口手段と第１の流体出口手段 との間に強制的に流して中空ファイバの束を通してほぼ半径方向外側に流すため の、コアに作動的に接続された第１の流体入口手段及び収集手段に作動的に接続 された第１の流体出口手段と、 を備えた中空ファイバ物質移し変え装置。 ２．請求項１に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、リブの長さが第 １の埋め込み手段と第２の埋め込み手段との間の距離にほぼ等しい中空ファイバ 物質移し変え装置。 ３．請求項２に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、逃げ区域の長さ が第１の埋め込み手段と第２の埋め込み手段との間の距離にほぼ等しく、逃げ区 域に第１の流体を与えるための手段の長さより小さい中空ファイバ物質移し変え 装置。 ４．請求項１に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、前記コアが、更 に、第１の流体を逃げ区域に与えるための手段と流体的に連通している開口端を 有する管腔を備え、前記第１の流体を与える手段が管腔の開口端におけるチャン バを備え、前記チャンバが、第１の流体が管腔からチャンバ及び一つ又はそれ以 上の窓を通してかつ逃げ区域内に流れるのを許容するために逃げ区域に開口する 一つ又はそれ以上の窓を有する中空ファイバ物質移し変え装置。 ５．請求項４に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、一つ又はそれ以 上の窓の各々に対して逃げ区域がありかつ明確に流体的に連通している中空ファ イバ物質移し変え装置。 ６．請求項４に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、管腔の開口端に 隣接した管腔の横断面積と一つ又はそれ以上の窓の横断面積の総計との比が０． ５ないし１．５の範囲である中空ファイバ物質移し変え装置。 ７．請求項６に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、前記比が約１で ある中空ファイバ物質移し変え装置。 ８．請求項４に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、一つ又はそれ以 上の窓の横断面積の総和に対する逃げ区域の総和の横断面積の比が０．７ないし １．７の範囲である中空ファイバ物質移し変え装置。 ９．請求項８に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、前記比が１．５ である中空ファイバ物質移し変え装置。 １０．中空ファイバ物質移し変え装置において、支持コアの回りに巻かれた中空 ファイバの束であって、前記コアが第１の端部、第２の端部及び第１の端部から 第２の端部に伸びる軸線を有し、前記中空ファイバの束が中空のガス透過性のフ ァイバで各ファイバが第１の端部、第２の端部及び中空の内部を有し、前記ファ イバの第１の端部が前記コアの第１の端部に隣接しかつ前記ファイバの第２の端 部が前記コアの第２の端部に隣接し、前記装置がコアの第１及び第２の端部にほ ぼ対応する第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１及び第２の端部の一方が 前記端部の他方からコアの軸線に沿ってへだてられている、中空ファイバの束と 、 コアと中空ファイバの束の半径方向内側の区域との間に配置された入口マニホー ルドであって、前記コアが第１の流体を入口マニホールドに与える供給手段を有 する入口マニホールドと、 外側ハウジングと中空ファイバの束の半径方向外側の区域との間に配置された出 口マニホールドと、 前記ファイバの第１の端部を埋め込みかつ前記ファイバを前記コア及びハウジン グにシールするための第１埋め込み手段と、前記ファイバの第２の端部を埋め込 みかつ前記ファイバを前記コア及びハウジングにシールするための第２の埋め込 み手段であって、前記第１の埋め込み手段、コア及びハウジングと共に包囲され たチャンバを限定する第２の埋め込み手段と、前記第１の端部及び第２の端部の 一方において前記ファイバの内部に作動的に接続された第２の流体入口及び前記 第１の端部及び第２の端部の他方において前記ファイバの内部に作動的に接続さ れた第２の流体出口と、供給手段に作動的に接続された第１の流体入口及び出口 マニホールドに作動的に接続された第１の流体出口であって、第１の流体を第１ の流体入口と第１の流体出口の間に強制的に流して中空ファイバの束を通してほ ぼ半径方向外側に流し、前記装置がコアの第１及び第２の端部にほぼ対応する第 １の端部及び第２の端部を有し、前記第１及び第２の端部の一方が前記第１及び 第２の端部の他方からコアの軸線に沿って隔てられ、そこにおいて供給手段が第 １及び第２の端部の一方に隣接し、第１の流体出口手段が前記端部の他方に隣接 している、第１の流体位置口及び第１の流体出口と、 を備えた中空ファイバ物質移し変え装置。 １１．請求項１０に記載の中空ファイバ物質移し変え装置において、前記入口マ ニホールド及び出口マニホールドが円形で、コアの軸線に関して同心に配置され かつコアの軸線に沿って同じ長さ伸びている中空ファイバ物質移し変え装置。 １２．中空のコアの回りに巻かれた中空ファイバの束と中空ファイバの束を囲ん でいる半径方向に隔てられた入口及び出口マニホールドとを備え、ほぼ鉛直に配 置された、半径方向流れの中空ファイバ血液酸素添加装置内であり、酸素添加装 置、束、コア及びマニホールドが対応する上端及び下端を備え、コアの上端及び 入口マニホールドが流体的に連通している酸素添加装置内で血液に酸素を添加す る方法において、 血液をコアの上部に流すのに十分な圧力で血液をコアの下部に導入することと、 血液をコアの上部から入口マニホールド内に配送し、血液を入口マニホールドか らその長さに沿って束内にかつ束を通して半径方向外側に、かつ長さに沿って出 口マニホールド内に流すことと、 血液を酸素添加装置から出すように血液を出口マニホールドの下部に流すことと 、 を備えた血液に酸素を添加する方向。