[發明專利]醫療用熱交換器及其制造方法、人工肺裝置

無效

• 申請號: 201080024627.0
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN102458502A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 泉田秀樹;新妻友和
• 申請（專利權）人: 株式會社JMS
• 主分類號: A61M1/36
• 分類號: A61M1/36;A61M1/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 楊謙;胡建新

技術領域

本發明涉及熱交換器，尤其涉及適于在人工肺裝置等醫療設備中使用的醫療用熱交換器及其制造方法、以及具備該熱交換器的人工肺裝置。

背景技術

在心臟手術中，使患者的心臟停止，為了代替這期間的呼吸及循環功能，使用人工心肺裝置。此外，在手術中，為了減少患者的氧氣消耗量，需要降低患者的體溫，并且需要維持患者的降低體溫。因此，在人工心肺裝置中設有用于調整從患者取出的血液的溫度的熱交換器。

作為這樣的醫療用的熱交換器，以往已知蛇形管式熱交換器、多管式熱交換器。其中，多管式熱交換器如果裝置容積與蛇形管式熱交換器的相同，那么能夠得到更大的熱交換面積，因此與蛇形管式熱交換器相比具有熱交換效率較高的優點。

參照圖10A～圖10C說明現有例的例如專利文獻1中記載的多管式熱交換器。圖10A是多管式熱交換器的俯視圖，圖10B是側視圖。圖10C是表示熱交換器的殼體內部的細管束模塊的立體圖，局部地以剖面表示。

該熱交換器具有：細管束102，由流動有作為熱介質液的冷水或熱水(以下稱為冷熱水)的多根傳熱細管101構成；密封部件103a～103c，對細管束102進行封固；以及殼體104，用于收容上述細管束102和密封部件103a～103c。

多根傳熱細管101平行地排列并層疊，從而形成細管束102。如圖10A及圖10C所示，中央部的密封部件103c在細管束102的長度方向中央部形成具有圓形剖面的血液流路105。血液流路105作為用于使被熱交換液即血液以與傳熱細管101的各個外表面接觸的方式橫穿流通的熱交換流路發揮功能。兩端部的密封部件103a、103b分別使細管束102的兩端露出。

如圖10B所示，在殼體104，位于血液流路105的上下兩端地設有：用于將血液導入殼體104內的血液導入口106和用于將血液從殼體104導出的血液導出口107。此外，在密封部件103a～103c彼此之間設有間隙108，在殼體102設有與間隙108對應的漏液排出孔109。

在以上的結構中，使血液以從血液導入口106流入、經過血液流路105、從血液導出口107流出的方式流動。同時，如圖10A、圖10B所示，使冷熱水以從細管束102的露出的一端流入、從露出的另一端流出的方式流動。由此，在血液流路105中，在血液和冷熱水之間進行熱交換。

間隙108是為了在因密封不嚴而使血液或者冷熱水泄漏的情況下檢測泄漏而設置的。即，在第三密封部件103c存在密封不嚴的情況下，泄漏的血液會出現在間隙108，由此能夠檢測泄漏。此外，在因第一密封部件103a或第二密封部件103b的密封不嚴而使冷熱水泄漏的情況下，泄漏的冷熱水會出現在間隙108，從而能夠檢測泄漏。泄漏到間隙108的血液或者冷熱水從漏液排出孔109向熱交換器的外部排出。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-224301號公報

發明內容

發明要解決的技術問題

對于上述那樣的多管式熱交換器，要求進一步提高熱交換效率。即，這是因為，為了盡量減少血液流路105中的血液填充量，并且得到充分的熱交換能，需要使熱交換效率提高。

在本發明人所研究的人工肺用熱交換器的情況下，可知在實際應用中熱交換效率為0.43以上是優選的。為達到該目標值而需要的熱交換面積在血液流量2L/min時為0.014m²。在將其應用于使熱交換器的能力提高到血液流量7L/min的構造中的情況下，可知熱交換面積模擬的結果為，為了得到0.43以上的熱交換效率，需要0.049m²的熱交換面積。在此，熱交換效率以下式定義。

熱交換效率＝(T_BOUT-T_BIN)/(T_WIN-T_BIN)

T_BIN：血液流入側溫度

T_BOUT：血液流出側溫度

T_WIN：熱介質(水)流入側溫度

例如在使用了外徑為1.25mm的傳熱細管101的情況下，可知如果設傳熱細管101的層疊數(細管層數)為6層，則能夠得到0.057m²的熱交換面積。但是，在使用由這樣的6層結構的細管束102構成的熱交換模塊，將血液流路105的開口徑設為70mm來測定熱交換效率時，僅得到了0.24這一遠低于目標值的值。