[发明专利]医疗用换热器及其制造方法以及人工肺装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其涉及适合使用于人工肺装置等医疗设备的医疗用换热器及其制造方法以及具备该换热器的人工肺装置。

背景技术

在心脏手术中，使患者的心脏停止，为了代行该期间的呼吸及循环功能，而使用人工心肺装置。而且，手术中为了减少患者的耗氧量，需要使患者的体温降低，并加以保持。因此，人工心肺装置具备换热器，用于控制从患者取出的血液的温度。

作为这种医疗用换热器，以往公知有波纹管式换热器或多管式换热器(例如参照专利文献1)。其中，如果多管式换热器与波纹管式换热器的装置容积相同，则由于可得到较大的换热面积，所以与波纹管式换热器相比具有换热效率高的优点。

参照图20A～图20C对现有例的多管式换热器进行说明。图20A是多管式换热器的俯视图，图20B是侧视图。图20C是表示换热器外壳内部的立体图，且局部以剖面来表示。

该换热器具备：细管束102，由流过热介质液体即冷热水的多根传热细管101构成；密封构件103a～103c，密封细管束102；及外壳104，收容上述构件。

多根传热细管101被平行排列并层叠从而形成了细管束102。如图20A及20C所示，中央部的密封构件103c在细管束102的长度方向中央部形成有具有圆形截面的血液流路105。血液流路105作为换热流路而发挥作用，其用于使被换热液体即血液以接触于各个传热细管101的外表面的方式流通。两端部的密封构件103a、103b分别使细管束102的两端露出。

如图20B所示，在外壳104上，位于血液流路105的上下两端，设置有：血液导入口106，用于将血液导入外壳104内；及血液导出口107，用于从外壳104导出血液。而且，在密封构件103a～103c的各自之间设置有间隙108，在外壳102上设置有对应于间隙108的漏液排出孔109。

在以上的结构中，使血液从血液导入口106流入，经由血液流路105从血液导出口107流出地流动。并且，如图20A、图20B所示，使冷热水从细管束102露出的一端流入，从露出的另一端流出地流动。由此，在血液流路105中，在血液和冷热水之间进行热交换。

间隙108设置为用于在因密封泄漏而引起血液或冷热水泄漏时检测出泄漏。即，第3密封构件103c发生密封泄漏时，通过泄漏的血液出现在间隙108而能够检测出泄漏。而且，因第1密封构件103a或第2密封构件103b的密封泄漏而引起冷热水泄漏时，泄漏的冷热水出现在间隙108，也能够检测出泄漏。泄漏到间隙108的血液或冷热水从漏液排出孔109向换热器的外部排出。

专利文献1：日本特开2005-224301号公报

对于如上所述的多管式换热器，要求使换热效率进一步提高。即，极力减少血液流路105中的血液填充量，而且为了得到足够的换热能量，需要使换热效率提高。

对于本发明人研讨的人工肺用换热器的情况，可知实用上优选换热效率为0.43以上。为了达成该目标值所需的换热面积在血液流量2L/min时为0.014m²。将其应用于使换热器性能提高到血液流量7L/min的结构时，作为换热面积模拟的结果，可知为了得到0.43以上的换热效率需要0.049m²的换热面积。于是，换热效率由下述公式来定义。

换热效率＝(T_BOUT-T_BIN)/(T_WIN-T_BIN)

T_BIN：血液流入侧温度

T_BOUT：血液流出侧温度

T_WIN：热介质(水)流入侧温度

例如使用外径为1.25mm的传热细管101时，可知如果使传热细管101的层叠数(细管层数)为6层，则可得到0.057m²的换热面积。但是，使用由这种6层结构的细管束102构成的换热组件，使血液流路105的开口直径为70mm来测定换热效率时，只能得到0.24这样的远低于目标值的值。

因此，制作了如下换热组件，使用外径为1.25mm的传热细管101，使血液流路105的开口直径为70mm，使细管层数以多种形式增大，从而测定了换热效率。结果可知为了达成换热效率0.43，需要使细管层数为18层以上。但是，如果在上述的条件下使细管层数为18层，则血液流路中的血液填充量为42.3ml，变为远远超过了血液填充量的期望值即30ml。为了使血液填充量为30ml以下，根据计算必须使细管层数为13层以下。