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JP7657536B2 - Extracorporeal oxygenator with integrated air removal system - Google Patents
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JP7657536B2 - Extracorporeal oxygenator with integrated air removal system - Google Patents

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Description

[関連出願への相互参照]
この出願は、2017年10月16日に出願された米国仮出願第62/572、754の利益を主張する。先行する出願の開示は、本出願の開示の一部と考えられる(および参照により本出願に組み込まれる)。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/572,754, filed October 16, 2017. The disclosure of the prior application is considered part of (and is incorporated by reference into) the disclosure of this application.

本願は、心臓病の治療のための外科手術の間に用いられる装置に関する。たとえば、本願は、冠動脈バイパス術等の外科手術を容易にするためのオンポンプ心臓切開手術のために用いることができる体外熱交換および酸素供給装置に関する。本願に記載されるいくつかの体外熱交換および酸素供給装置は、一体型空気除去構造を含む。 This application relates to devices used during surgical procedures for the treatment of cardiac disease. For example, this application relates to extracorporeal heat exchange and oxygen delivery devices that can be used for on-pump open heart surgery to facilitate surgical procedures such as coronary artery bypass surgery. Some of the extracorporeal heat exchange and oxygen delivery devices described herein include an integrated air removal structure.

中空ファイバ酸素供給器は、心肺バイパス手術の間に患者のガス交換要求を満たすための体外回路内に利用される。患者からの血液は、重力排出されるか、またはVAVD(vacuum assisted venous drainage:陰圧吸引補助脱血法)が容器に十分な体積を維持するために必要な流量を得るため用いられる。ポンプ(たとえば、磁気駆動装置に結合された蠕動ポンプまたは遠心力ポンプ)が、容器から血液をくみ出し、酸素供給器を経由して最終的に患者に戻すために、回路の主要ラインに用いられる。 Hollow fiber oxygenators are utilized in extracorporeal circuits to meet the gas exchange needs of patients during cardiopulmonary bypass surgery. Blood from the patient is either gravity drained or vacuum assisted venous drainage (VAVD) is used to obtain the flow rate necessary to maintain sufficient volume in the reservoir. A pump (e.g., a peristaltic or centrifugal pump coupled to a magnetic drive) is used in the main line of the circuit to pump blood from the reservoir, through the oxygenator, and finally back to the patient.

バイパスの開始の前に、晶質のプライミング液が、体外回路を経由してポンプでくみ上げられ、回路の構成要素から空気を取り除く。場合によっては、プライミング処理の間に、酸素供給器内の相当量の空気を除去することが難しいこともある。 Prior to initiation of bypass, a crystalloid priming solution is pumped through the extracorporeal circuit to remove air from the circuit components. In some cases, it may be difficult to remove significant amounts of air in the oxygenator during the priming process.

本願は、心臓病の治療のための外科手術の間に用いられる装置を記載する。たとえば、本願は、冠動脈バイパス術等の外科手術を容易にするためのオンポンプ心臓切開手術のために用いることができる体外熱交換および酸素供給装置を記載する。ここに記載される体外熱交換および酸素供給装置は、一体型空気除去構造を含むことができる。 This application describes devices for use during surgical procedures for the treatment of cardiac disease. For example, this application describes an extracorporeal heat exchange and oxygen delivery device that can be used for on-pump open heart surgery to facilitate surgical procedures such as coronary artery bypass surgery. The extracorporeal heat exchange and oxygen delivery devices described herein can include an integrated air removal structure.

一態様によれば、本開示は、血液注入口及び血液排出口を含む血液酸素供給装置に向けられる。血液流路は、血液注入口から血液排出口へと延在する。血液酸素供給装置は、また、血液流路に沿って配置されるガス交換部と、血液流路に沿ってガス交換部より前に配置される熱交換部と、血液流路に沿って熱交換部より前に配置される一以上の多孔質中空ファイバを含む。 In one aspect, the present disclosure is directed to a blood oxygenator including a blood inlet and a blood outlet. A blood flow path extends from the blood inlet to the blood outlet. The blood oxygenator also includes a gas exchange section disposed along the blood flow path, a heat exchange section disposed along the blood flow path prior to the gas exchange section, and one or more porous hollow fibers disposed along the blood flow path prior to the heat exchange section.

このような血液酸素供給装置は、以下の特徴を任意に一つ以上含んでもよい。一以上の多孔質中空ファイバの内部は、血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通していてもよい。一以上の多孔質中空ファイバの内部は、真空源と連通していてもよい。血液酸素供給装置は、また、血液流路に沿って一以上の多孔質中空ファイバより前に配置される流量分布要素を含んでもよい。いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバは、流量分布要素に巻き付けられている。一以上の多孔質中空ファイバは、交差するらせんパターンで流量分布要素に巻き付けられていてもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、非交差のらせんパターンで流量分布要素の周囲に配置されていてもよい。一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、空気がその一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にする一方で、液体がその一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止する。 Such a blood oxygenator may include any one or more of the following features: An interior of the one or more porous hollow fibers may be in communication with an environmental space within or around the blood oxygenator. An interior of the one or more porous hollow fibers may be in communication with a vacuum source. The blood oxygenator may also include a flow distribution element disposed along the blood flow path prior to the one or more porous hollow fibers. In some embodiments, the one or more porous hollow fibers are wrapped around the flow distribution element. The one or more porous hollow fibers may be wrapped around the flow distribution element in a crossing helical pattern. The one or more porous hollow fibers may be disposed around the flow distribution element in a non-crossing helical pattern. The pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the interior of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the interior of the one or more porous hollow fibers.

他の態様によれば、本開示は、(i)血液注入口及び血液排出口を規定する筐体と、(ii)筐体内に配置され、内部空間を規定する熱交換器と、(iii)筐体内に配置され、熱交換器の周囲に同心円上に配置される膜型酸素供給部と、(iv)内部空間に配置される一以上の多孔質中空ファイバとを含む血液酸素供給装置に向けられる。 In another aspect, the present disclosure is directed to a blood oxygenation device that includes: (i) a housing defining a blood inlet and a blood outlet; (ii) a heat exchanger disposed within the housing and defining an interior space; (iii) a membrane oxygenation section disposed within the housing and concentrically disposed around the heat exchanger; and (iv) one or more porous hollow fibers disposed in the interior space.

このような血液酸素供給装置は、以下の特徴を任意に一つ以上含んでもよい。血液酸素供給装置は、また、内部空間内に配置された流量分布要素を含んでもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、流量分布要素に巻き付けられていてもよい。流量分布要素は、熱交換器に入る血液の実質的に均一な半径方向の流量分布を促進するよう構成されていてもよい。一以上の多孔質中空ファイバの内部は、血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通していてもよい。一以上の多孔質中空ファイバの内部は、真空源と連通していてもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、交差パターンで配置されてもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、非交差パターンで配置されてもよい。 Such a blood oxygenator may include any one or more of the following features: The blood oxygenator may also include a flow distribution element disposed within the interior space. The one or more porous hollow fibers may be wrapped around the flow distribution element. The flow distribution element may be configured to promote a substantially uniform radial flow distribution of blood entering the heat exchanger. An interior of the one or more porous hollow fibers may be in communication with an environmental space within or around the blood oxygenator. An interior of the one or more porous hollow fibers may be in communication with a vacuum source. The one or more porous hollow fibers may be arranged in a crossing pattern. The one or more porous hollow fibers may be arranged in a non-crossing pattern.

他の態様によれば、本開示は、血液酸素供給装置を構成する方法に向けられる。本方法は、膜型酸素供給器を(i)血液注入口と、(ii)血液排出口と、(iii)血液注入口から血液排出口へと延在する血液流路とを規定する筐体に配置することと、血液流路に沿って膜型酸素供給器よりも前に熱交換器を配置することと、血液流路に沿って熱交換器より前に一以上の多孔質中空ファイバを配置することとを含む。 In another aspect, the present disclosure is directed to a method of constructing a blood oxygenator. The method includes disposing a membrane oxygenator in a housing defining (i) a blood inlet, (ii) a blood outlet, and (iii) a blood flow path extending from the blood inlet to the blood outlet, disposing a heat exchanger along the blood flow path prior to the membrane oxygenator, and disposing one or more porous hollow fibers along the blood flow path prior to the heat exchanger.

このような方法は、以下の特徴を任意に一つ以上含んでもよい。一以上の多孔質中空ファイバの内部が、血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通するように、一以上の多孔質中空ファイバが配置されてもよい。この方法は、また、一以上の多孔質中空ファイバを真空源に接続するための酸素供給装置を構成することを含んでもよい。この方法は、また、血液流路に沿って一以上の多孔質中空ファイバより前に流量分布要素を配置することを含んでもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、流量分布要素に巻き付けられていてもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、交差するらせんパターンで流量分布要素に巻き付けられていてもよい。少なくともいくつかの交差する多孔質中空ファイバは、それぞれの間の接触によって互いに流体連結していてもよい。一以上の多孔質中空ファイバは、非交差のらせんパターンで流量分布要素の周囲に配置されていてもよい。一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、空気がその一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にする一方で、液体がその一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止する。 Such a method may include any one or more of the following features: The one or more porous hollow fibers may be positioned such that an interior of the one or more porous hollow fibers communicates with an environmental space within or around the blood oxygenator. The method may also include configuring the oxygenator to connect the one or more porous hollow fibers to a vacuum source. The method may also include positioning a flow distribution element along the blood flow path prior to the one or more porous hollow fibers. The one or more porous hollow fibers may be wrapped around the flow distribution element. The one or more porous hollow fibers may be wrapped around the flow distribution element in an intersecting helical pattern. At least some of the intersecting porous hollow fibers may be fluidly coupled to one another by contact between each other. The one or more porous hollow fibers may be positioned around the flow distribution element in a non-intersecting helical pattern. The pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the interior of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the interior of the one or more porous hollow fibers.

本願に記載された主題の特定の実施形態は、以下の利点の一つ以上を実現するよう実施されることができる。いくつかの実施形態において、ここに提供される装置及び方法を用いて、患者は、悪影響の可能性がより低い心臓切開手術を受けることができる。たとえば、ここに記載のいくつかの実施形態を用いると、患者は、体外回路から空気塞栓を受ける可能性にさらされることが少なくなる。したがって、酸素欠乏(たとえば、脳卒中および他のタイプの組織虚血)のリスクが低下しうる。加えて、一部の例では、体外回路内の空気を十分に除去することを確実にするために臨床医が回路をプライミングするのに費やす時間を減少することができることがある。したがって、比較的低コストの外科手術が可能であり、また臨床医のエラーのリスクを減少させることができる。さらに、ここに記載のいくつかの実施形態を用いると、追加の空気除去装置を使用する従来の体外回路に比べて、簡素化された体外回路の使用が可能である。さらに、ここに記載の空気除去構造は、低原価の酸素供給装置の使用を促進する。そのような低原価の装置は、従来の体外回路に比べて、患者の血液の希釈を少なくすることができる。血液希釈が少ないため、患者のヘマクリット値が臨界値より下がる可能性が減少し、したがって患者は、輸血を必要とすることが少ない。 Certain embodiments of the subject matter described herein may be implemented to achieve one or more of the following advantages: In some embodiments, using the devices and methods provided herein, a patient may undergo open-heart surgery with less potential adverse effects. For example, using some embodiments described herein, a patient may be less exposed to the possibility of receiving an air embolism from the extracorporeal circuit. Thus, the risk of oxygen deprivation (e.g., stroke and other types of tissue ischemia) may be reduced. Additionally, in some instances, the clinician may be able to reduce the amount of time spent priming the circuit to ensure sufficient removal of air within the extracorporeal circuit. Thus, a relatively low-cost surgical procedure may be possible and the risk of clinician error may be reduced. Furthermore, using some embodiments described herein, a simplified extracorporeal circuit may be used compared to conventional extracorporeal circuits that use additional air removal devices. Furthermore, the air removal structures described herein facilitate the use of low-cost oxygen delivery devices. Such low-cost devices may result in less dilution of the patient's blood compared to conventional extracorporeal circuits. Less hemodilution reduces the chance of the patient's hematocrit dropping below a critical value, and therefore the patient may require less blood transfusions.

別段の定義がなければ、ここで使用される技術用語および科学用語は、当業者が一般に理解するものと同じ意味を有する。ここに記載のものに類似するまたは同等の方法および材料を発明の実施に使用することができるが、適切な方法及び材料をここに記載する。ここで言及するすべての文献、特許出願、特許及び他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。矛盾がある場合は、定義を含めて本明細書が支配する。加えて、材料、方法、および実施例は、単に例示であって限定することを意図しない。 Unless otherwise defined, technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice of the invention, suitable methods and materials are described herein. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. In addition, the materials, methods, and examples are illustrative only and are not intended to be limiting.

本発明の一つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及びここの説明に明記される。他の特徴、目的、および利点は、説明及び図面からおよび特許請求の範囲から明らかである。 The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description herein. Other features, objects, and advantages will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

図1は、ここに記載のいくつかの実施形態による、体外回路を用いて補助されながら、心臓切開手術を受ける患者の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a patient undergoing open heart surgery while being assisted with an extracorporeal circuit, according to certain embodiments described herein. 図2は、ここに記載のいくつかの実施形態による、体外酸素供給器(および一体型の熱交換器)の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an extracorporeal oxygenator (and integrated heat exchanger) according to some embodiments described herein. 図3は、図2の体外酸素供給器のプライミング処理を概略的に示す図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the priming process of the extracorporeal oxygenator of FIG. 図4は、ここに記載のいくつかの実施形態による、一体型の空気除去構造を含む体外酸素供給器(および一体型の熱交換器)の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an extracorporeal oxygenator (and integrated heat exchanger) including an integrated air removal structure according to some embodiments described herein. 図5は、図4の体外酸素供給器のプライミング処理を概略的に示す図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the priming process of the extracorporeal oxygenator of FIG. 図6は、体外酸素供給器(および一体型の熱交換器)の分解断面斜視図である。FIG. 6 is an exploded cutaway perspective view of the extracorporeal oxygenator (and integrated heat exchanger). 図7は、ここに記載のいくつかの実施形態による、一体型の空気除去構造を含む体外酸素供給器(および一体型の熱交換器)の分解断面斜視図である。FIG. 7 is an exploded, cross-sectional perspective view of an extracorporeal oxygenator (and integrated heat exchanger) including an integrated air removal structure according to some embodiments described herein. 図8は、ここに記載のいくつかの実施形態による、一体型の空気除去構造を含む体外酸素供給器(および一体型の熱交換器)の端部の写真である。FIG. 8 is a photograph of the end of an extracorporeal oxygenator (and integrated heat exchanger) including an integrated air removal structure according to some embodiments described herein.

全体を通じて、同様の参照番号は対応する部分を示す。 Like reference numbers refer to corresponding parts throughout.

本願は、心臓病の治療のための外科手術の間に用いられる装置を記載する。たとえば、本願は、冠動脈バイパス術等の外科手術を容易にするためのオンポンプ心臓切開手術のために用いることができる体外熱交換および酸素供給装置を記載する。ここに記載される体外熱交換および酸素供給装置のいくつかは、一体型空気除去構造を含みうる。 This application describes devices used during surgical procedures for the treatment of cardiac disease. For example, this application describes extracorporeal heat exchange and oxygen delivery devices that can be used for on-pump open heart surgery to facilitate surgical procedures such as coronary artery bypass surgery. Some of the extracorporeal heat exchange and oxygen delivery devices described herein may include an integrated air removal structure.

図1を参照すると、患者10は、例示する体外血流回路100を用いて治療を受けることができる。この説明例において、患者10は、体外血流回路100を用いた心臓バイパス手術を受けている。回路100は、患者の心臓12で患者10に接続されている。患者10からの血液は、患者の心臓12で患者10から抜き出され、血液は、回路100を循環し、その後、血液は、患者の心臓12に戻される。 With reference to FIG. 1, a patient 10 may receive treatment using an exemplary extracorporeal blood flow circuit 100. In this illustrative example, the patient 10 is undergoing cardiac bypass surgery using the extracorporeal blood flow circuit 100. The circuit 100 is connected to the patient 10 at the patient's heart 12. Blood from the patient 10 is drawn from the patient 10 at the patient's heart 12, the blood circulates through the circuit 100, and then the blood is returned to the patient's heart 12.

例示の体外血流回路100は、少なくとも、静脈チューブ110、血液貯留容器120、ポンプ130、酸素供給器140、動脈フィルタ150、および動脈チューブ160を含む。静脈チューブ110は、心臓12と物理的に接触しており、患者10の循環システムの静脈側と流体連結している。静脈チューブ110は、また、貯留容器120の注入口とも流体連結している。貯留容器120からの排出口は、ポンプ130の注入口にチューブにより接続されている。ポンプ130の排出口は、酸素供給器140の注入口へのチューブに接続されている。酸素供給器140の排出口は、動脈フィルタ150の注入口へチューブにより接続されている。動脈フィルタ150(オプション)の排出口は、動脈チューブ160に接続されている。動脈チューブ160は、心臓12と物理的に接触しており、患者10の循環システムの動脈側と流体連結している。 The exemplary extracorporeal blood flow circuit 100 includes at least a venous tube 110, a blood reservoir 120, a pump 130, an oxygenator 140, an arterial filter 150, and an arterial tube 160. The venous tube 110 is in physical contact with the heart 12 and is in fluid communication with the venous side of the circulatory system of the patient 10. The venous tube 110 is also in fluid communication with an inlet of the reservoir 120. An outlet from the reservoir 120 is connected by a tube to an inlet of the pump 130. An outlet of the pump 130 is connected by a tube to an inlet of the oxygenator 140. An outlet of the oxygenator 140 is connected by a tube to an inlet of the arterial filter 150. An outlet of the arterial filter 150 (optional) is connected to an arterial tube 160. The arterial tube 160 is in physical contact with the heart 12 and is in fluid communication with the arterial side of the circulatory system of the patient 10.

簡潔に言えば、体外血流回路100は、静脈チューブ110を介して患者10から静脈血を抜くことにより動作する。静脈チューブ110からの血液は、貯留容器120に貯められる。少なくともいくらかの量の血液は、医療処置の間、常に貯留容器120内に維持されるようになっている。貯留容器120の血液は、ポンプ130により貯留容器120から引き出される。ポンプ130により生じる圧力は、酸素供給器140からを経由した血液を推し進める。酸素供給器140において、静脈血は酸素で富化される。さらに、酸素供給器140に組み込まれた熱交換器を用いて、血液の温度が選択的に上昇または下降され得る場合がある。酸素に富んだ動脈血は、酸素供給器140を出て、動脈フィルタ150を経由して移動し、動脈チューブ160により患者の心臓12に注入される。 Briefly, the extracorporeal blood flow circuit 100 operates by drawing venous blood from the patient 10 via the venous tubing 110. The blood from the venous tubing 110 is stored in a reservoir 120. At least some amount of blood is maintained in the reservoir 120 at all times during the medical procedure. The blood in the reservoir 120 is drawn from the reservoir 120 by a pump 130. Pressure created by the pump 130 forces the blood through an oxygenator 140. In the oxygenator 140, the venous blood is enriched with oxygen. Additionally, the temperature of the blood may be selectively increased or decreased using a heat exchanger incorporated in the oxygenator 140. The oxygen-enriched arterial blood leaves the oxygenator 140, travels through an arterial filter 150, and is infused into the patient's heart 12 by an arterial tubing 160.

当業者は、使用の前に、体外血流回路100は、回路100が患者10に接続されうる前に除去されなければならない空気を当初は含んでいることを認識しているであろう。回路100内の空気を除去するために、プライミング液が回路100に導入される。この処理は、回路100のプライミングと称される。 Those skilled in the art will recognize that prior to use, the extracorporeal blood flow circuit 100 initially contains air that must be removed before the circuit 100 can be connected to the patient 10. To remove the air within the circuit 100, a priming fluid is introduced into the circuit 100. This process is referred to as priming the circuit 100.

図2に、一体型の熱交換器を備えた酸素供給器200(または単に「酸素供給器200」)の例が概略的に示される。酸素供給器200は、筐体202を含む。筐体202は、注入口203i及び排出口203oを規定する。血液流路は、注入口203iから排出口203oに延在する。 An example of an oxygenator 200 (or simply "oxygenator 200") with an integrated heat exchanger is shown generally in FIG. 2. Oxygenator 200 includes a housing 202. Housing 202 defines an inlet 203i and an outlet 203o. A blood flow path extends from inlet 203i to outlet 203o.

熱交換器206は、血液流路に沿って配置される。血液(またはプライミング液)が注入口203iを介して筐体202に入ると、血液は、通常、熱交換器206に向かって半径方向に流れ、連続的して半径方向に熱交換器206に流入する。温度制御された水も、注入口207iから排出口207oへと(または逆方向に)熱交換器206を通過する。熱交換器206が、温度制御された水と血液の間で熱交換を可能にしている間、熱交換器206の壁は、熱交換器に典型的なやり方で、温度制御された水を血液から物理的に分離する(混合を防ぐため)。熱交換器206は、金属またはポリマー材料から構成されることができる。いくつかの実施形態において、熱交換器206は、複数の細いチューブから構成される。内部空間204は、熱交換器206により規定される。流入する血液は、熱交換器206に達する前に内部空間204を流れる。 The heat exchanger 206 is disposed along the blood flow path. When blood (or priming fluid) enters the housing 202 through the inlet 203i, the blood typically flows radially toward the heat exchanger 206 and continuously flows radially into the heat exchanger 206. Temperature-controlled water also passes through the heat exchanger 206 from the inlet 207i to the outlet 207o (or in the reverse direction). While the heat exchanger 206 allows for heat exchange between the temperature-controlled water and the blood, the walls of the heat exchanger 206 physically separate the temperature-controlled water from the blood (to prevent mixing), in a manner typical of heat exchangers. The heat exchanger 206 can be constructed of metal or polymeric materials. In some embodiments, the heat exchanger 206 is constructed of a plurality of thin tubes. An interior space 204 is defined by the heat exchanger 206. The incoming blood flows through the interior space 204 before reaching the heat exchanger 206.

いくつかの実施形態において、流量分布要素205が内部空間204に配置されている。流量分布要素205は、内部空間204に入り、熱交換器206に入るよう移行するとき、血液の実質的に均一な半径方向の流量分布を促進するよう構成されている。 In some embodiments, a flow distribution element 205 is disposed in the interior space 204. The flow distribution element 205 is configured to promote a substantially uniform radial flow distribution of blood as it enters the interior space 204 and transitions to enter the heat exchanger 206.

酸素供給部208(「ガス交換部」とも称する)が、血液流路に沿って熱交換器206の後に筐体202の内部に配置される。いくつかの実施形態において、熱交換器206を介して半径方向に流れる血液が、連続して酸素供給部208を介して半径方向に流れることができるように、酸素供給部208は、熱交換器206の周囲に同心円状に配置される。ガスもまた酸素供給部208を介して、注入口209iから排出口209oへ通される。酸素供給部208は、ガスと血液の間のガス移動(例えば酸素と二酸化炭素の交換)を可能にする一方で、ガスと血液の混合を防止する中空ファイバ(膜)から構成されることができる。 An oxygen supply 208 (also referred to as a "gas exchanger") is disposed inside the housing 202 after the heat exchanger 206 along the blood flow path. In some embodiments, the oxygen supply 208 is disposed concentrically around the heat exchanger 206 such that blood flowing radially through the heat exchanger 206 can flow radially through the oxygen supply 208 in succession. Gas is also passed through the oxygen supply 208 from an inlet 209i to an outlet 209o. The oxygen supply 208 can be constructed of hollow fibers (membranes) that allow gas transfer between the gas and blood (e.g., oxygen and carbon dioxide exchange) while preventing mixing of the gas and blood.

いくつかの実施形態において、熱交換器206および/または酸素供給部208の個々のチューブ状要素の端部は、充填剤210を用いて物理的に結合されている。充填剤210は、一部の例では、ウレタンであってもよい。充填剤210が(流動性を有する状態で)熱交換器206および/または酸素供給部208の個々のチューブ状要素の端部に付けられた後、充填剤210は、固化することが可能となる。固体の状態で、充填剤210は(熱交換器206および/または酸素供給部208の個々のチューブ状要素の端部を包んで)切り揃えられる。その際に、熱交換器206および/または酸素供給部208の個々のチューブ状要素の内部への開口は露出される。それらの開口は、温度制御された水が熱交換器206のチューブ状要素の内側に流れることを可能にし、ガスが酸素供給部208のチューブ状要素の内側に流れることを可能にする。 In some embodiments, the ends of the individual tubular elements of the heat exchanger 206 and/or oxygen supply 208 are physically bonded together using a filler 210. The filler 210 may be urethane in some examples. After the filler 210 (in a flowable state) is applied to the ends of the individual tubular elements of the heat exchanger 206 and/or oxygen supply 208, the filler 210 is allowed to solidify. In a solid state, the filler 210 is trimmed (wrapping the ends of the individual tubular elements of the heat exchanger 206 and/or oxygen supply 208) so that openings to the interior of the individual tubular elements of the heat exchanger 206 and/or oxygen supply 208 are exposed. The openings allow temperature-controlled water to flow inside the tubular elements of the heat exchanger 206 and allow gas to flow inside the tubular elements of the oxygen supply 208.

血液は、酸素供給部208(およびいくつかの実施形態においてはオプションのろ過材)を介して流れた後、筐体202の壁に当たるまで半径方向外向きに連続して流れる。その後、血液は、排出口203oから流出する。また、除去口211も含まれてもよい。除去口211は、たとえば、液体(たとえばプライミング液または血液)が筐体202に流入している間に、空気が筐体202から抜け出ることを可能にするために用いることができる。その後、除去口211は、閉じることができる。 After the blood flows through the oxygen supply 208 (and optional filtration media in some embodiments), it continues to flow radially outward until it hits the wall of the housing 202. The blood then exits through the outlet 203o. A removal port 211 may also be included. The removal port 211 may be used, for example, to allow air to exit the housing 202 while liquid (e.g., priming fluid or blood) is entering the housing 202. The removal port 211 may then be closed.

図3は、酸素供給器200のプライミング処理を図示する。プライミング液は、注入口203iから筐体202内にポンプにより供給される。プライミング液は、内部空間204に入り、そこで流量分布要素205に当たり得る。その後、プライミング液は、通常、半径方向に熱交換器206に流入する。熱交換器206から、プライミング液は、通常、半径方向に酸素供給部208に流入する。酸素供給部208を通過した後、プライミング液は、筐体202内の空間の残りの部分を満たし、その後、排出口203oから酸素供給器200を出る。 FIG. 3 illustrates the priming process of the oxygenator 200. Priming fluid is pumped into the housing 202 through the inlet 203i. The priming fluid enters the interior space 204 where it may impinge on the flow distribution element 205. The priming fluid then flows, typically in a radial direction, into the heat exchanger 206. From the heat exchanger 206, the priming fluid flows, typically in a radial direction, into the oxygenator 208. After passing through the oxygenator 208, the priming fluid fills the remainder of the space within the housing 202 before exiting the oxygenator 200 through the outlet 203o.

プライミング液が上述のようにして流れるとき、筐体202内の空気はプライミング液と置き換えられる。置き換えられた空気の少なくともいくらかは、除去口211を介して筐体を出ることが可能となる。プライミング液が除去口211から現れ始めると、除去口211は、閉じることができる。その時点で、臨床医は、それまで筐体202内に入っていた空気の大部分が除去されたと正しく推測することができる。とはいっても、小さな気泡や空洞が筐体202内に依然として存在している可能性がある。 As the priming fluid flows in the manner described above, air within the housing 202 is displaced with the priming fluid. At least some of the displaced air is permitted to exit the housing via the removal port 211. Once priming fluid begins to emerge from the removal port 211, the removal port 211 can be closed. At that point, the clinician can correctly infer that most of the air previously within the housing 202 has been removed. However, small air bubbles or cavities may still be present within the housing 202.

一部の例では、小さな気泡212が、少なくとも初めのうちは、熱交換器206の入り口付近に残存する傾向があり得る。プライミング液が連続して流れることが可能である場合、しばらくすると、小さな気泡212のほとんどまたはすべてが、最終的に筐体202から流出し得る。しかしながら、一部の例では、小さな気泡212のいくらかは残る可能性があり、または臨床医が、小さな気泡212のすべてが筐体202から流出するのに十分に長い時間プライミングを行うことを望まない可能性もある。 In some cases, small air bubbles 212 may tend to remain near the inlet of the heat exchanger 206, at least initially. If the priming fluid is allowed to continue to flow, after a period of time, most or all of the small air bubbles 212 may eventually flow out of the housing 202. However, in some cases, some of the small air bubbles 212 may remain, or the clinician may not want to prime long enough for all of the small air bubbles 212 to flow out of the housing 202.

図4に、一体型の熱交換器を備えた酸素供給器220(または単に「酸素供給器220」)の例が概略的に示される。酸素供給器220は、筐体222を含む。筐体222は、注入口223i及び排出口223oを規定する。血液流路は、注入口223iから排出口223oに延在する。 An example of an oxygenator 220 (or simply "oxygenator 220") with an integrated heat exchanger is shown generally in FIG. 4. Oxygenator 220 includes a housing 222. Housing 222 defines an inlet 223i and an outlet 223o. A blood flow path extends from inlet 223i to outlet 223o.

熱交換器226は、血液流路に沿って配置される。血液(またはプライミング液)が注入口223iを介して筐体222に入ると、血液は、通常、熱交換器226に向かって半径方向に流れ、連続的して半径方向に熱交換器226に流入する。温度制御された水も、注入口227iから排出口227oへと熱交換器226を通る。熱交換器226が、温度制御された水と血液の間で熱交換を可能にしている間、熱交換器226の壁は、熱交換器に典型的なやり方で、温度制御された水を血液から物理的に分離する(混合を防ぐため)。熱交換器226は、金属および/またはポリマー材料から構成されることができる。いくつかの実施形態において、熱交換器226は、複数の細いチューブから構成される。内部空間224は、熱交換器226により規定される。流入する血液は、熱交換器226に達する前に内部空間224を流れる。 The heat exchanger 226 is disposed along the blood flow path. When blood (or priming fluid) enters the housing 222 through the inlet 223i, the blood typically flows radially toward the heat exchanger 226 and continuously flows radially into the heat exchanger 226. Temperature-controlled water also passes through the heat exchanger 226 from the inlet 227i to the outlet 227o. While the heat exchanger 226 allows for heat exchange between the temperature-controlled water and the blood, the walls of the heat exchanger 226 physically separate the temperature-controlled water from the blood (to prevent mixing), in a manner typical of heat exchangers. The heat exchanger 226 can be constructed of metal and/or polymeric materials. In some embodiments, the heat exchanger 226 is constructed of a plurality of thin tubes. An interior space 224 is defined by the heat exchanger 226. The incoming blood flows through the interior space 224 before reaching the heat exchanger 226.

図示の実施形態のような、いくつかの実施形態において、流量分布要素225が内部空間224に配置されている。流量分布要素225は、内部空間224に入り、熱交換器226に入るよう移行するとき、血液の実質的に均一な半径方向の流量分布を促進するよう構成されている。 In some embodiments, such as the illustrated embodiment, a flow distribution element 225 is disposed in the interior space 224. The flow distribution element 225 is configured to promote a substantially uniform radial flow distribution of blood as it enters the interior space 224 and transitions to enter the heat exchanger 226.

酸素供給部228(「ガス交換部」とも称する)が、熱交換器226の後の血液流路に沿って筐体222の内部に配置される。いくつかの実施形態において、熱交換器226を介して半径方向に流れる血液が、連続して酸素供給部228を介して半径方向に流れることができるように、酸素供給部228は、熱交換器226の周囲に同心円状に配置される。ガスもまた酸素供給部228を介して、注入口229iから排出口229oへ通される。酸素供給部228は、ガスと血液の間のガス移動(例えば酸素と二酸化炭素の交換)を可能にする一方で、ガスと血液の混合を防止する中空ファイバ(膜)から構成されることができる。 An oxygen supply 228 (also referred to as a "gas exchanger") is disposed within the housing 222 along the blood flow path after the heat exchanger 226. In some embodiments, the oxygen supply 228 is disposed concentrically around the heat exchanger 226 such that blood flowing radially through the heat exchanger 226 can flow radially through the oxygen supply 228 in succession. Gas is also passed through the oxygen supply 228 from an inlet 229i to an outlet 229o. The oxygen supply 228 can be constructed of hollow fibers (membranes) that allow gas transfer between the gas and blood (e.g., oxygen and carbon dioxide exchange) while preventing mixing of the gas and blood.

熱交換器226および/または酸素供給部228の個々のチューブ状要素の端部は、酸素供給器200を参照して上述したように、充填剤230を用いて物理的に結合され得る。また、除去口231も含まれてもよい。いくつかの実施形態において、オプションの動脈ろ過材も酸素供給器220内に含まれている。 The ends of the individual tubular elements of the heat exchanger 226 and/or oxygen supply 228 may be physically joined using filler 230, as described above with reference to oxygen supply 200. Removal ports 231 may also be included. In some embodiments, an optional arterial filtration material is also included within the oxygen supply 220.

さらに、酸素供給器220は、一以上の多孔質中空ファイバ232を含む。図示の実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、内部空間224内で血液流路に沿って熱交換器226より前に配置される。いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、熱交換器226の内部に配置される。すなわち、いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、熱交換器226の物理的材料(例えばチューブなど)に散在されている。特定の実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、内部空間224内で血液流路に沿って熱交換器226より前に配置されるとともに、熱交換器226の内部にも配置される。 The oxygenator 220 further includes one or more porous hollow fibers 232. In the illustrated embodiment, the one or more porous hollow fibers 232 are disposed within the interior space 224 along the blood flow path prior to the heat exchanger 226. In some embodiments, the one or more porous hollow fibers 232 are disposed within the heat exchanger 226. That is, in some embodiments, the one or more porous hollow fibers 232 are interspersed within the physical material (e.g., tubes, etc.) of the heat exchanger 226. In certain embodiments, the one or more porous hollow fibers 232 are disposed within the interior space 224 along the blood flow path prior to the heat exchanger 226 and are also disposed within the heat exchanger 226.

いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、ポリプロピレンファイバから形成される。特定の実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232の直径は、約170μm、または約300μm、またはそれ以外の適切なサイズであってもよい。一以上の多孔質中空ファイバ232は、空気がその一以上の多孔質中空ファイバ232の内側に入ることを可能にする一方で、液体がその一以上の多孔質中空ファイバ232の内側に入ることを防止するサイズの細孔を有する。したがって、一以上の多孔質中空ファイバ232は、内部空間224から空気を除去することを助長する。プライミング液(または血液)の静水圧および(流れの運動量からの)動圧は、それぞれ、空気が一以上の多孔質中空ファイバ232に入る推進力を提供することができる。 In some embodiments, the one or more porous hollow fibers 232 are formed from polypropylene fibers. In certain embodiments, the diameter of the one or more porous hollow fibers 232 may be about 170 μm, or about 300 μm, or other suitable size. The one or more porous hollow fibers 232 have pores sized to allow air to enter the inside of the one or more porous hollow fibers 232 while preventing liquid from entering the inside of the one or more porous hollow fibers 232. Thus, the one or more porous hollow fibers 232 facilitate removing air from the interior space 224. The hydrostatic pressure of the priming fluid (or blood) and the dynamic pressure (from the momentum of the flow) can each provide a driving force for the air to enter the one or more porous hollow fibers 232.

一以上の多孔質中空ファイバ232は、開放端である自由端232eを有する。図示の実施形態において、自由端232eは、血液酸素供給装置220内部または周囲の環境空間に位置している。したがって、一以上の多孔質中空ファイバの内部は、血液酸素供給装置220の内部または周囲で環境空間に流体的に連結している。すなわち、一以上の多孔質中空ファイバ232に入る空気は、自由端232eから血液酸素供給装置220の内部または周囲で環境空間に出ることができる。いくつかの実施形態において、自由端232eは、酸素供給部228と同じ空間に通気するよう位置している。すなわち、一以上の多孔質中空ファイバ232に入る空気は、自由端232eから酸素供給部228と同じ空間に出ることができ、またガス排出口229oから酸素供給器220を出ることができる。 The one or more porous hollow fibers 232 have a free end 232e that is an open end. In the illustrated embodiment, the free end 232e is located in the environmental space inside or around the blood oxygenator 220. Thus, the interior of the one or more porous hollow fibers is fluidly connected to the environmental space inside or around the blood oxygenator 220. That is, air entering the one or more porous hollow fibers 232 can exit the environmental space inside or around the blood oxygenator 220 from the free end 232e. In some embodiments, the free end 232e is positioned to ventilate the same space as the oxygenator 228. That is, air entering the one or more porous hollow fibers 232 can exit the same space as the oxygenator 228 from the free end 232e and can exit the oxygenator 220 from the gas outlet 229o.

いくつかの実施形態において、自由端232eは、真空源(図示しない)に接続される。したがって、真空源の使用の結果、圧力差(推進力)がより大きくなり、よりよい方法で空気の除去を促進することができる(単に一以上の多孔質中空ファイバ232を周囲の雰囲気に通気することに比べて)。 In some embodiments, the free end 232e is connected to a vacuum source (not shown). Thus, use of a vacuum source results in a greater pressure differential (driving force) that can facilitate the removal of air in a better manner (compared to simply venting one or more of the porous hollow fibers 232 to the surrounding atmosphere).

いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ232は、充填剤230を(少なくとも部分的に)用いた酸素供給器220のその他の部分に物理的に結合されてもよい。図示の実施形態において、熱交換器226および酸素供給部228とは異なり、一以上の多孔質中空ファイバ232の端部は、充填剤230のせん断により露出されない(なぜなら、自由端232eがすでに周囲の雰囲気に露出されているため)。あるいは、またはさらに加えて、いくつかの実施形態において、一以上の部分(または全体)の端部は、充填剤230のせん断、またはさもなければいくらかを除去する結果として露出される。 In some embodiments, one or more of the porous hollow fibers 232 may be physically bonded (at least partially) to other portions of the oxygenator 220 using the filler 230. In the illustrated embodiment, unlike the heat exchanger 226 and the oxygenator 228, the ends of the one or more of the porous hollow fibers 232 are not exposed by shearing off the filler 230 (because the free ends 232e are already exposed to the surrounding atmosphere). Alternatively, or in addition, in some embodiments, the ends of one or more portions (or all of them) are exposed as a result of shearing off or otherwise removing some of the filler 230.

図5は、酸素供給器220のプライミング処理を図示する。プライミング液は、注入口223iから筐体222内にポンプにより供給される。プライミング液は、内部空間224に入り、そこで流量分布要素225に当たり得る。その後、プライミング液は、通常、半径方向に熱交換器226に流入する。熱交換器226から、プライミング液は、通常、半径方向に酸素供給部228に流入する。酸素供給部228を通過した後、プライミング液は、筐体222内の空間の残りの部分を満たし、その後排出口223oから酸素供給器220を出る。 FIG. 5 illustrates the priming process of the oxygenator 220. Priming fluid is pumped into the housing 222 through the inlet 223i. The priming fluid enters the interior space 224 where it may impinge on the flow distribution element 225. The priming fluid then flows in a generally radial direction into the heat exchanger 226. From the heat exchanger 226, the priming fluid flows in a generally radial direction into the oxygenator 228. After passing through the oxygenator 228, the priming fluid fills the remainder of the space within the housing 222 before exiting the oxygenator 220 through the outlet 223o.

プライミング液が上述のようにして流れるとき、筐体222内の空気はプライミング液と置き換えられる。置き換えられた空気の少なくともいくらかは、除去口231を介して筐体を出ることが可能となる。プライミング液が除去口231から現れ始めると、除去口231は、閉じることができる。その時点で、臨床医は、それまで筐体222内に入っていた空気の大部分が除去されたと正しく推測することができる。とはいっても、小さな気泡や空洞が筐体222内に依然として存在している可能性がある。 As the priming fluid flows in the manner described above, air within the housing 222 is displaced with the priming fluid. At least some of the displaced air is permitted to exit the housing via the removal port 231. Once priming fluid begins to emerge from the removal port 231, the removal port 231 can be closed. At that point, the clinician can correctly infer that most of the air previously within the housing 222 has been removed. However, small air bubbles or cavities may still be present within the housing 222.

図示の実施形態において、酸素供給器220は、一以上の多孔質中空ファイバ232を含む。したがって、小さな気泡や空洞が筐体222内に依然として存在している場合、その空気は一以上の多孔質中空ファイバ232に入る傾向があろう。一以上の多孔質中空ファイバ232に入った後、空気は、自由端232eを経由して一以上の多孔質中空ファイバ232から、血液酸素供給装置220の内部または周囲で環境空間に出ることができる。このようにして、一以上の多孔質中空ファイバ232は、プライミング処理の間、酸素供給器220内の空気の除去を促進する。加えて、もし空気が、酸素供給器220を用いる医療処置の間、循環する血液の中に存在するかまたは血液と共に運ばれるようになっている場合、一以上の多孔質中空ファイバ232は、そのような空気を除去する働きをする。 In the illustrated embodiment, the oxygenator 220 includes one or more porous hollow fibers 232. Thus, if small air bubbles or cavities are still present within the housing 222, the air will tend to enter the one or more porous hollow fibers 232. After entering the one or more porous hollow fibers 232, the air can exit the one or more porous hollow fibers 232 via the free ends 232e into the environmental space within or around the blood oxygenator 220. In this manner, the one or more porous hollow fibers 232 facilitate the removal of air within the oxygenator 220 during the priming process. Additionally, if air is present in or entrained with the circulating blood during a medical procedure using the oxygenator 220, the one or more porous hollow fibers 232 serve to remove such air.

図6に、酸素供給器240の例(一体型の熱交換器を含む)が分解断面斜視図に示される。酸素供給器240は、端壁243から延出する血液注入口242と、周辺筐体245から延出する血液排出口244を含む。血液が血液注入口242と血液排出口244の間を流れるとき、血液は、熱交換器248と酸素供給器ファイババンドル250を通過する。いくつかの実施形態において、一以上のフィルタ部材が、酸素供給器モジュール240内の血液流路に含まれてもよい。熱交換器248は、内部空間241を規定する。 6 shows an example of an oxygenator 240 (including an integral heat exchanger) in an exploded cross-sectional perspective view. The oxygenator 240 includes a blood inlet 242 extending from an end wall 243 and a blood outlet 244 extending from a peripheral housing 245. As blood flows between the blood inlet 242 and the blood outlet 244, the blood passes through a heat exchanger 248 and an oxygenator fiber bundle 250. In some embodiments, one or more filter members may be included in the blood flow path within the oxygenator module 240. The heat exchanger 248 defines an interior space 241.

いくつかの実施形態において、オプションの流量分布要素249が酸素供給器モジュール240に含まれてもよい。流量分布要素249は、血液が内部空間241から熱交換器248に通過するときに、所望される血液の流量分布(たとえば、いくつかの実施形態において、実質的に均一な半径方向の流量分布)を促進することができる。 In some embodiments, an optional flow distribution element 249 may be included in the oxygenator module 240. The flow distribution element 249 can promote a desired blood flow distribution (e.g., in some embodiments, a substantially uniform radial flow distribution) as the blood passes from the interior space 241 to the heat exchanger 248.

酸素供給器240は、また第1の水流口246aおよび第2の水流口246bを含む。水流口246aおよび246bは、熱交換器248を経由して血液を冷却または加熱するための水の流入及および流出を可能にする。酸素供給器240は、また、ガス注入口(非表示)およびガス排出口252を含む。ガス注入口およびガス排出口252は、酸素供給器ファイババンドル250を経由して血液に酸素供給するための酸素富化ガスの流入および流出を可能にする。酸素供給器240は、酸素供給器モジュール240の各部を構造的に保持するのを助け、水および酸素富化ガスのための環状マニホルドを規定する二つの端部キャップ247aおよび247bを含む。酸素供給器240は、また、除去口254のようなその他の部分、および当業者に既知の他の様々な部分を含む。 The oxygenator 240 also includes a first water flow port 246a and a second water flow port 246b. The water flow ports 246a and 246b allow for the inflow and outflow of water for cooling or heating the blood via a heat exchanger 248. The oxygenator 240 also includes a gas inlet (not shown) and a gas outlet 252. The gas inlet and gas outlet 252 allow for the inflow and outflow of oxygen-enriched gas for oxygenating the blood via an oxygenator fiber bundle 250. The oxygenator 240 includes two end caps 247a and 247b that help structurally hold the parts of the oxygenator module 240 together and define annular manifolds for the water and oxygen-enriched gas. The oxygenator 240 also includes other parts such as a removal port 254, and various other parts known to those skilled in the art.

図示の実施形態において、酸素供給器240は、また、内部空間241内に配置されたオプションの流量分布要素260(「熱交換器本体」と称することもできる)を含む。したがって、流量分布要素260は、その後、実質的に均一な半径方向の流れパターンで血液が内部空間241へ流れることを促進することができる。流量分布要素260は、円錐台形をしている。いくつかの実施形態において、流量分布要素260は、一以上のリブ262を含む。リブ262は、血液が実質的に均一な半径方向の流れパターンで流れる前に、内部空間241を実質的に満たすよう内部空間241に流れることを可能にするように、流量分布要素260の他の部分の外面に形成され、方向づけられることができる。 In the illustrated embodiment, the oxygenator 240 also includes an optional flow distribution element 260 (which may also be referred to as a "heat exchanger body") disposed within the interior space 241. The flow distribution element 260 may then promote blood to flow into the interior space 241 in a substantially uniform radial flow pattern. The flow distribution element 260 has a frusto-conical shape. In some embodiments, the flow distribution element 260 includes one or more ribs 262. The ribs 262 may be formed and oriented on an outer surface of the flow distribution element 260 to allow blood to flow into the interior space 241 to substantially fill the interior space 241 before flowing in a substantially uniform radial flow pattern.

図7に示すように、いくつかの実施形態において、酸素供給器240は、また、一以上の多孔質中空ファイバ270を含む。一以上の多孔質中空ファイバ270は、酸素供給器220を参照して上述したように、酸素供給器240のその他の部分に関連して、酸素供給器240の内部に配置され得る。 7, in some embodiments, the oxygenator 240 also includes one or more porous hollow fibers 270. The one or more porous hollow fibers 270 may be disposed within the oxygenator 240 in relation to other portions of the oxygenator 240, as described above with reference to the oxygenator 220.

図示の実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270は、流量分布要素260に巻き付けられている。特に、図示の実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270は、交差パターンで流量分布要素260に巻き付けられている。そのような交差パターンは、らせんパターンであり得る。いくつかの実施形態において、流量分布要素260の端部において、一以上の多孔質中空ファイバ270の巻き付け密度は、端部よりも内側の一以上の多孔質中空ファイバ270の巻き付け密度に比べて高くなっている。任意の適切な巻き付けパターン(たとえば、ピッチ、角度、巻き数、巻きの間隔など)を用いることができる。任意の数の繊維(個々の中空ファイバ)を用いることができる。たとえば、限定するものではないが、一部の例では、1本の繊維、2本の繊維、4本の繊維、8本の繊維、16本の繊維、32本の繊維(または他の任意の数の繊維)を用いる(および所望のパターンで巻き付ける)ことができる。 In the illustrated embodiment, one or more porous hollow fibers 270 are wrapped around the flow distribution element 260. In particular, in the illustrated embodiment, one or more porous hollow fibers 270 are wrapped around the flow distribution element 260 in a crossing pattern. Such a crossing pattern may be a helical pattern. In some embodiments, the winding density of the one or more porous hollow fibers 270 is higher at the ends of the flow distribution element 260 compared to the winding density of the one or more porous hollow fibers 270 inward from the ends. Any suitable winding pattern (e.g., pitch, angle, number of turns, spacing between turns, etc.) may be used. Any number of fibers (individual hollow fibers) may be used. For example, but not limited to, in some examples, one fiber, two fibers, four fibers, eight fibers, sixteen fibers, thirty-two fibers (or any other number of fibers) may be used (and wrapped in a desired pattern).

交差パターンが用いられるとき(たとえば、限定するものではないが図7に例示するように)、ある場合には、一以上の多孔質中空ファイバ270の繊維の間の交差状の連通が好適に形成されてもよい。すなわち、微小孔性ファイバの交点は、ファイバの長手方向ばかりでなく半径方向に(隣接するファイバ間で)ガス(たとえば空気)を移動することを可能にするガス連通ブリッジを形成することができる。この連通は、一以上の多孔質中空ファイバ270を血液流路から大気へ通気するために非常に有用であり得る。酸素供給器240から通気する必要のあるすべてのファイバに代えて、より少ない数の一以上の多孔質中空ファイバ270を用いて、閉じ込められた空気を排出することができる。この特質は、ある場合には、製造しやすさを助けることができる。 When a crossing pattern is used (e.g., but not limited to, as illustrated in FIG. 7), in some cases cross-like communication between the fibers of the one or more porous hollow fibers 270 may be advantageously formed. That is, the intersections of the microporous fibers may form gas communication bridges that allow gas (e.g., air) to move radially (between adjacent fibers) as well as longitudinally. This communication may be very useful for venting the one or more porous hollow fibers 270 from the blood flow path to the atmosphere. Instead of all the fibers that need to be vented from the oxygenator 240, a smaller number of the one or more porous hollow fibers 270 may be used to vent trapped air. This attribute may aid in ease of manufacture in some cases.

いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270は、酸素供給器240の内部に非交差パターンで配置され得る。そのようないくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270の長手方向軸は、酸素供給器240の中心長手方向軸に平行であり得る。そのようないくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270の長手方向軸は、酸素供給器240の中心長手方向軸に対して、ゼロでない角度(たとえば、約0度から10度の間、約5度から15度の間、または約10度から20度の間、または約15度から25度の間、または約20度から30度の間など)で方向づけられ得る。いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270は、中空ファイバのマットであり得る。そのような中空ファイバのマットの一以上の層が用いられ得る。 In some embodiments, the one or more porous hollow fibers 270 may be arranged in a non-intersecting pattern within the oxygenator 240. In some such embodiments, the longitudinal axis of the one or more porous hollow fibers 270 may be parallel to the central longitudinal axis of the oxygenator 240. In some such embodiments, the longitudinal axis of the one or more porous hollow fibers 270 may be oriented at a non-zero angle (e.g., between about 0 degrees and 10 degrees, between about 5 degrees and 15 degrees, or between about 10 degrees and 20 degrees, or between about 15 degrees and 25 degrees, or between about 20 degrees and 30 degrees, etc.) relative to the central longitudinal axis of the oxygenator 240. In some embodiments, the one or more porous hollow fibers 270 may be a mat of hollow fibers. One or more layers of such a mat of hollow fibers may be used.

いくつかの実施形態において、一以上の多孔質中空ファイバ270は、血液の酸素との結合および/または血液からの二酸化炭素の除去のような、これには限定されないガス移動目的のために用いられ得る。 In some embodiments, one or more porous hollow fibers 270 may be used for gas transfer purposes, such as, but not limited to, combining oxygen with blood and/or removing carbon dioxide from the blood.

図8は、ここに記載のいくつかの実施形態による、一体型の空気除去構造を含む体外酸素供給器300(および一体型の熱交換器)の端部の写真である。酸素供給器300の以下の構成要素をよりよく視覚化できるようにするため、酸素供給器300の端部キャップは、写真に含まれていない。 Figure 8 is a photograph of the end of an extracorporeal oxygenator 300 (and integrated heat exchanger) including an integrated air removal structure according to some embodiments described herein. The end cap of the oxygenator 300 is not included in the photograph to allow better visualization of the following components of the oxygenator 300.

酸素供給器300は、酸素供給部310、熱交換器320、流量分布要素330、および一以上の多孔質中空ファイバ340を含む。図示の実施形態において、ノッチ332が流量分布要素330の端部に含まれる。いくつかの実施形態において、ノッチ332が充填処理の後に形成され(たとえば加工され)、それにより一以上の多孔質中空ファイバ340の開口端が、一以上の多孔質中空ファイバ340から大気に空気を排出することを可能にするために形成される。 The oxygenator 300 includes an oxygen supply 310, a heat exchanger 320, a flow distribution element 330, and one or more porous hollow fibers 340. In the illustrated embodiment, a notch 332 is included in the end of the flow distribution element 330. In some embodiments, the notch 332 is formed (e.g., machined) after the filling process, thereby forming an open end of the one or more porous hollow fibers 340 to allow air to vent from the one or more porous hollow fibers 340 to the atmosphere.

本明細書は、特定の実施の詳細を含むが、これらは、いかなる発明の範囲または請求される範囲の限定と解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に特有である可能性のある特徴の説明と解釈される。本明細書において別々の実施形態の文脈で記載されたある特徴を組み合わせて単一の実施形態において実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で記載された様々な特徴を別々にまたは適切なサブコンビネーションで複数の実施形態において実施することもできる。さらに、ここにおいて、特徴が、あるコンビネーションで働くと記載されおよび当初請求されているかもしれないが、いくつかの場合には、請求されたコンビネーションから一以上の特徴がそのコンビネーションから切り取られうる。また、請求されたコンビネーションが、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形に向けられてもよい。 Although the present specification contains details of certain implementations, these should not be construed as limitations on the scope of any invention or claimed scope, but rather as descriptions of features that may be specific to certain embodiments of a particular invention. Certain features described in the context of separate embodiments herein may also be combined and implemented in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment may also be implemented in multiple embodiments separately or in suitable subcombinations. Furthermore, although features may be described and initially claimed herein as working in a certain combination, in some cases one or more features may be excised from the claimed combination. Also, the claimed combinations may be directed to subcombinations or variations of the subcombinations.

同様に、図面において、動作が特定の順序で図示されているが、このことは、所望の結果を得るために、そのような動作が図示されたような特定の順序でまたは連続する順序で行われる必要があると理解されるべきでなく、または図示された動作をすべて行われる必要があると理解されるべきではない。ある特定の状況では、多重タスク処理および並行処理が好都合であり得る。さらに、ここに記載の実施形態における様々なシステムモジュールおよび構成要素の分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一の製品において統合されまたは複数の製品にパッケージ化され得ると理解されるべきである。 Similarly, although operations are illustrated in the figures in a particular order, this should not be understood as requiring that such operations be performed in the particular order or sequential order as illustrated, or that all of the illustrated operations be performed, to achieve desired results. In certain circumstances, multitasking and parallel processing may be advantageous. Furthermore, the separation of various system modules and components in the embodiments described herein should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and it should be understood that the program components and systems described may generally be integrated in a single product or packaged into multiple products.

主題のいくつかの実施形態を説明してきたが、その他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。たとえば、請求項に記載の動作は、異なる順序で行われてもよくその場合でも所望の結果を達成することができる。一例として、添付の図面に描かれたプロセスは、所望の結果を達成するために、図示された特定の順序または連続する順序を必ずしも必要としない。ある特定の実施において、多重タスク処理および並行処理が好都合であり得る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1] 血液酸素供給装置であって、
血液注入口と血液排出口と、前記血液注入口から前記血液排出口へと延在する血液流路と、
前記血液流路に沿って配置されるガス交換部と、
前記血液流路に沿って前記ガス交換部より前に配置される熱交換部と、
前記血液流路に沿って熱交換部より前に配置される一以上の多孔質中空ファイバと、を含む血液酸素供給装置。
[2] 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通する、[1]に記載の血液酸素供給装置。
[3] 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、真空源に連通する、[1]に記載の血液酸素供給装置。
[4] 前記血液流路に沿って、前記一以上の多孔質中空ファイバより前に配置される流量分布要素をさらに含む、[1]に記載の血液酸素供給装置。
[5] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、前記流量分布要素に巻き付けられている、[4]に記載の血液酸素供給装置。
[6] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、交差するらせんパターンで前記流量分布要素に巻き付けられている、[5]に記載の血液酸素供給装置。
[7] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、非交差のパターンで前記流量分布要素の周囲に配置されている、[4]に記載の血液酸素供給装置。
[8] 前記一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、空気が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にする一方で、液体が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止する、[1]に記載の血液酸素供給装置。
[9] 血液酸素供給装置であって、
血液注入口及び血液排出口を規定する筐体と、
前記筐体内に配置され、内部空間を規定する熱交換器と、
前記筐体内に配置され、前記熱交換器の周囲に同心円上に配置される膜型酸素供給器部と、
前記内部空間に配置される一以上の多孔質中空ファイバとを含む血液酸素供給装置。
[10] 前記内部空間内に配置された流量分布要素をさらに含む、[9]に記載の血液酸素供給装置。
[11] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、前記流量分布要素に巻き付けられている、[10]に記載の血液酸素供給装置。
[12] 前記流量分布要素が、前記熱交換器に入る血液の実質的に均一な半径方向の流量分布を促進するよう構成された、[11]に記載の血液酸素供給装置。
[13] 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通する、[9]に記載の血液酸素供給装置。
[14] 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、真空源に連通する、[9]に記載の血液酸素供給装置。
[15] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、交差パターンで配置されている、[9]に記載の血液酸素供給装置。
[16] 前記一以上の多孔質中空ファイバは、非交差のパターンで配置されている、[9]に記載の血液酸素供給装置。
[17] 血液酸素供給装置を構成する方法であって、
膜型酸素供給器を(i)血液注入口、(ii)血液排出口、および(iii)前記血液注入口から前記血液排出口へと延在する血液流路を規定する筐体内に配置することと、
前記血液流路に沿って前記膜型酸素供給器よりも前に熱交換器を配置することと、
前記血液流路に沿って前記熱交換器より前に一以上の多孔質中空ファイバを配置することと、を含む方法。
[18] 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で環境空間に連通するように、前記一以上の多孔質中空ファイバが配置されている、[17]に記載の方法。
[19] 前記血液流路に沿って、前記一以上の多孔質中空ファイバより前に流量分布要素を配置することをさらに含み、前記一以上の多孔質中空ファイバは、前記流量分布要素に巻き付けられている、[17]に記載の方法。
[20] 前記一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、空気が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にする一方で、液体が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止する、[17]に記載の方法。
Although several embodiments of the subject matter have been described, other embodiments are within the scope of the following claims. For example, the actions recited in the claims may be performed in a different order and still achieve desirable results. By way of example, the processes depicted in the accompanying figures do not necessarily require the particular order shown, or sequential order, to achieve desirable results. In certain implementations, multitasking and parallel processing may be advantageous.
The following is a summary of the claims as originally filed:
[1] A blood oxygen supply device comprising:
a blood inlet and a blood outlet, and a blood flow path extending from the blood inlet to the blood outlet;
A gas exchange section disposed along the blood flow path;
a heat exchange unit disposed along the blood flow path prior to the gas exchange unit;
one or more porous hollow fibers positioned along the blood flow path prior to the heat exchange portion.
2. The blood oxygenator of claim 1, wherein an interior of the one or more porous hollow fibers is in fluid communication with an environmental space within or around the blood oxygenator.
3. The blood oxygenator of claim 1, wherein the interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with a vacuum source.
4. The blood oxygenator of claim 1, further comprising a flow distribution element disposed along the blood flow path prior to the one or more porous hollow fibers.
5. The blood oxygenator of claim 4, wherein the one or more porous hollow fibers are wrapped around the flow distribution element.
6. The blood oxygenator of claim 5, wherein the one or more porous hollow fibers are wound around the flow distribution element in a crossing helical pattern.
7. The blood oxygenator of claim 4, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged around the flow distribution element in a non-intersecting pattern.
[8] The blood oxygenator of [1], wherein the pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the inside of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the inside of the one or more porous hollow fibers.
[9] A blood oxygen supply device comprising:
a housing defining a blood inlet and a blood outlet;
a heat exchanger disposed within the housing and defining an interior space;
A membrane oxygenator unit is disposed within the housing and concentrically disposed around the heat exchanger;
and one or more porous hollow fibers disposed within said interior space.
10. The blood oxygenator of claim 9, further comprising a flow distribution element disposed within the interior space.
11. The blood oxygenator of claim 10, wherein the one or more porous hollow fibers are wrapped around the flow distribution element.
12. The blood oxygenator of claim 11, wherein the flow distribution element is configured to promote a substantially uniform radial flow distribution of blood entering the heat exchanger.
13. The blood oxygenator of claim 9, wherein an interior of the one or more porous hollow fibers is in fluid communication with an environmental space within or around the blood oxygenator.
14. The blood oxygenator of claim 9, wherein an interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with a vacuum source.
15. The blood oxygenator of claim 9, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged in a cross pattern.
16. The blood oxygenator of claim 9, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged in a non-intersecting pattern.
[17] A method of configuring a blood oxygenator, comprising the steps of:
disposing a membrane oxygenator within a housing defining (i) a blood inlet, (ii) a blood outlet, and (iii) a blood flow path extending from said blood inlet to said blood outlet;
disposing a heat exchanger along the blood flow path prior to the membrane oxygenator;
and disposing one or more porous hollow fibers along the blood flow path prior to the heat exchanger.
18. The method of claim 17, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged such that an interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with an environmental space within or around the blood oxygenator.
19. The method of claim 17, further comprising disposing a flow distribution element along the blood flow path prior to the one or more porous hollow fibers, the one or more porous hollow fibers being wrapped around the flow distribution element.
[20] The method of [17], wherein the pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the inside of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the inside of the one or more porous hollow fibers.

Claims (14)

血液酸素供給装置であって、
血液注入口、血液排出口、及び前記血液注入口から前記血液排出口へと延在する血液流路と、
前記血液流路に沿って配置されるガス交換部と、
前記血液流路に沿って前記ガス交換部より前に配置される熱交換部であって、前記ガス交換部が前記熱交換部の周囲に同心円状に配置される熱交換部と、
前記血液流路に沿って前記熱交換部より前に配置される一以上の多孔質中空ファイバと、
前記血液流路に沿って、前記一以上の多孔質中空ファイバより前に配置される流量分布要素と、を備え、
前記一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、液体が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止しつつ、空気が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にし、
前記流量分布要素は、前記流量分布要素の第1端から第2端に延在する円錐台形を有する外面と、前記外面上の一以上のリブとを備え、
前記一以上の多孔質中空ファイバは、前記流量分布要素のまわりに、交差パターンで多孔質中空ファイバの間に空間を有して延在している、
血液酸素供給装置。
1. A blood oxygenation device comprising:
a blood inlet, a blood outlet, and a blood flow path extending from the blood inlet to the blood outlet;
A gas exchange section disposed along the blood flow path;
a heat exchange unit disposed along the blood flow path prior to the gas exchange unit, the gas exchange unit being disposed concentrically around the heat exchange unit;
one or more porous hollow fibers disposed along the blood flow path prior to the heat exchange portion;
a flow distribution element disposed along the blood flow path prior to the one or more porous hollow fibers;
the pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the interior of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the interior of the one or more porous hollow fibers;
the flow distribution element comprises an outer surface having a frustoconical shape extending from a first end to a second end of the flow distribution element, and one or more ribs on the outer surface;
the one or more porous hollow fibers extend around the flow distribution element in a crisscross pattern with spaces between the porous hollow fibers.
Blood oxygenator.
前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で外部の環境空間に連通する、請求項1に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 1, wherein the interior of the one or more porous hollow fibers communicates with an external environmental space within or around the blood oxygenator. 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、真空源に連通する、請求項1に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 1, wherein the interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with a vacuum source. 前記一以上の多孔質中空ファイバは、らせんパターンで前記流量分布要素に巻き付けられている、請求項1に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 1, wherein the one or more porous hollow fibers are wrapped around the flow distribution element in a helical pattern. 血液酸素供給装置であって、
血液注入口及び血液排出口を画定する筐体と、
前記血液注入口から前記血液排出口へと延在する血液流路と、
前記筐体内に配置され、内部空間を画定する熱交換器と、
前記内部空間内に配置された流量分布要素と、
前記筐体内に配置され、前記熱交換器の周囲に同心円上に配置される膜型酸素供給器部と、
前記内部空間に、前記血液流路に沿って前記熱交換器の前に配置される一以上の多孔質中空ファイバと、を備え、
前記一以上の多孔質中空ファイバは、前記流量分布要素のまわりに、交差パターンで多孔質中空ファイバの間に空間を有して延在しており、
前記流量分布要素は前記流量分布要素の端部にノッチを画定し、
前記一以上の多孔質中空ファイバの開口端は、前記一以上の多孔質中空ファイバから空気を排出することを可能にするために前記ノッチと整列している、
血液酸素供給装置。
1. A blood oxygenation device comprising:
a housing defining a blood inlet and a blood outlet;
a blood flow path extending from the blood inlet to the blood outlet;
a heat exchanger disposed within the housing and defining an interior space;
a flow distribution element disposed within the interior space;
A membrane oxygenator unit is disposed within the housing and concentrically disposed around the heat exchanger;
and one or more porous hollow fibers disposed in the interior space along the blood flow path prior to the heat exchanger;
the one or more porous hollow fibers extend around the flow distribution element in a crossing pattern with spaces between the porous hollow fibers;
the flow distribution element defines a notch at an end of the flow distribution element;
an open end of the one or more porous hollow fibers aligned with the notch to allow air to escape from the one or more porous hollow fibers;
Blood oxygenator.
前記流量分布要素が、前記熱交換器に入る血液の実質的に均一な半径方向の流量分布を促進するよう構成された、請求項5に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 5, wherein the flow distribution element is configured to promote a substantially uniform radial flow distribution of blood entering the heat exchanger. 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で外部の環境空間に連通する、請求項5に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 5, wherein the interior of the one or more porous hollow fibers communicates with an external environmental space within or around the blood oxygenator. 前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、真空源に連通する、請求項5に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 5, wherein the interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with a vacuum source. 前記一以上の多孔質中空ファイバは、らせんパターンで配置されている、請求項5に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 5, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged in a helical pattern. 血液酸素供給装置を構成する方法であって、前記方法は、
膜型酸素供給器を(i)血液注入口、(ii)血液排出口、および(iii)前記血液注入口から前記血液排出口へと延在する血液流路を画定する筐体内に配置することと、
前記血液流路に沿って前記膜型酸素供給器よりも前に熱交換器を配置することと、ここで、前記膜型酸素供給器は前記熱交換器の周囲に同心円状に配置されており
前記血液流路に沿って前記熱交換器よりも前に流量分布要素を配置することと、
一以上の多孔質中空ファイバを、前記流量分布要素のまわりに、交差パターンで多孔質中空ファイバの間に空間を有して巻き付けることと、を備え、
前記一以上の多孔質中空ファイバの細孔は、液体が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを防止しつつ、空気が前記一以上の多孔質中空ファイバの内側に入ることを可能にする、
方法。
1. A method of configuring a blood oxygenator, the method comprising:
disposing a membrane oxygenator within a housing defining (i) a blood inlet, (ii) a blood outlet, and (iii) a blood flow path extending from said blood inlet to said blood outlet;
disposing a heat exchanger along the blood flow path prior to the membrane oxygenator, the membrane oxygenator being concentrically disposed about the heat exchanger;
positioning a flow distribution element along the blood flow path prior to the heat exchanger;
wrapping one or more porous hollow fibers around the flow distribution element in a cross pattern with spaces between the porous hollow fibers;
the pores of the one or more porous hollow fibers allow air to enter the interior of the one or more porous hollow fibers while preventing liquid from entering the interior of the one or more porous hollow fibers.
method.
前記一以上の多孔質中空ファイバの内部が、前記血液酸素供給装置の内部または周囲で外部の環境空間に連通するように、前記一以上の多孔質中空ファイバが配置されている、請求項10に記載の方法。 The method of claim 10, wherein the one or more porous hollow fibers are arranged such that an interior of the one or more porous hollow fibers is in communication with an external environmental space within or around the blood oxygenator. 前記一以上の多孔質中空ファイバの巻き付け密度は、前記流量分布要素の端部において前記流量分布要素の内側よりも高くなっている、請求項1に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 1, wherein the winding density of the one or more porous hollow fibers is higher at the ends of the flow distribution element than inside the flow distribution element. 前記一以上の多孔質中空ファイバの巻き付け密度は、前記流量分布要素の端部において前記流量分布要素の内側よりも高くなっている、請求項5に記載の血液酸素供給装置。 The blood oxygenator of claim 5, wherein the winding density of the one or more porous hollow fibers is higher at the ends of the flow distribution element than inside the flow distribution element. 前記一以上の多孔質中空ファイバの巻き付け密度は、前記流量分布要素の端部において前記流量分布要素の内側よりも高くなっている、請求項10に記載の方法。 The method of claim 10, wherein the one or more porous hollow fibers have a higher winding density at the ends of the flow distribution element than at the inside of the flow distribution element.
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