JP2001286567A

JP2001286567A - 一酸化窒素供給装置

Info

Publication number: JP2001286567A
Application number: JP2000108592A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Ishihara; 義久石原
Original assignee: JMS Co Ltd
Current assignee: JMS Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、第１にガス透過
膜の破損が起きても、患者に安全を確保できる安全機構
を備えた一酸化窒素供給手段を提供することにある。第
２に、上記安全機構をより簡易な機構によって実現し、
それによって安価に一酸化窒素供給手段を提供すること
である。【解決手段】生体外部から血管内に一酸化窒素
または一酸化窒素含有ガスを供給するための連絡手段と
して、内腔に気体の流通できるガス通路を有する導管
と、該導管の先端部に設けたガス透過手段とを有する一
酸化窒素供給装置であって、該ガス透過手段が、導管内
腔と血管側との間に設けた閉鎖系のガス貯留部と、該ガ
ス貯留部と導管内腔とを隔てる第１ガス透過膜と、前記
ガス貯留部と血管側とを隔てる第２ガス透過膜とを有す
ることを特徴とする一酸化窒素供給装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導管を介して体内
に局所的に一酸化窒素または一酸化窒素含有ガスを導入
する一酸化窒素供給手段に関し、特に血管内に導管を挿
入して血管を弛緩させ、特定部の血管抵抗の改善を行う
一酸化窒素供給システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】何らかの原因のため、肺動脈内腔が狭ま
って肺に流入する血液の流れが悪くなると、血液の酸素
付加が十分に行えないため、低酸素血症を引き起こした
り、心臓右心に血液が滞留するために血圧が上昇し、肺
高血圧症を引き起こす恐れがある。また、肺高血圧症の
ために心臓肥大や循環不全が誘引される。

【０００３】そのため、特に開心術の術前・術後におけ
る多く出現する肺高血圧症の治療のため、最近では一酸
化窒素吸入療法が注目を集めている。一酸化窒素は血管
平滑筋を弛緩させる作用を有するため、患者の気道内か
ら一酸化窒素を吸入して肺動脈を弛緩させることによっ
て体血圧を下げることなく、肺血管抵抗を下げて肺高血
圧症を改善するものである。

【０００４】しかし、一酸化窒素は体内でヘモグロビン
と急速に結合し不活性化されるため、目的の血管の抵抗
を減少させようとすると、少なからぬ量の一酸化窒素を
吸入しなければならない。ところが、この一酸化窒素は
高い反応性を有しており、また酸素とともに人体に供給
するため、有害な窒素酸化物が生成される恐れがある。

【０００５】さらに、一酸化窒素吸入は目的とする血管
以外の血流抵抗も減少させることによって目的外の血管
の流量が増加し、相対的に目的の血管への流量が低下す
るという問題もあった。例えば、分岐した血管の一方の
流れが悪くなっている場合、その不良の血管の流量を増
加させたいため、血管抵抗を下げようと一酸化窒素を吸
入すると、分岐のもう一方の正常血管の抵抗を低下さ
せ、その血管の血流量を増加することになる。その結
果、分岐部に流入する血液量が一定であれば、流れの不
良の血管側に流れる血液量の比率が低下して、逆効果に
なる恐れもあった。

【０００６】上記課題を解決するため、本発明者らは均
質膜を導管先端に設けた一酸化窒素供給手段を発明し、
特願平１０−２００８１１として特許出願している。上
記一酸化窒素供給手段は特定部位に必要量のガスを供給
できるため、上記課題を解決することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の（ガス透過膜を導管先端に設けた）一酸化窒素供給手
段に、フェイル・セーフ機構を設けることにある。例え
ば、上記一酸化窒素供給手段の先端の均質膜が何らかの
原因で破損した場合、血管内にガス気泡が流入すること
になる。本来、こうした事故は処置前のテストで未然に
防ぐべきもので、処置中に起こってはならないが、医療
処置においては、些細なミスから生命に直結する場合が
あるため、万が一の場合に備える安全手段が必要であ
る。本発明者らの先の発明では、上記の事故を迅速に検
出できる気泡検出手段を開示しているが、ガス透過膜で
の破損事故が起きた場合でも、患者に安全に一酸化窒素
を供給できる手段が有れば、なお望ましい。

【０００８】従って、本発明の目的は、先ずガス透過膜
の破損が起きても、患者に安全を確保できる安全機構を
備えた一酸化窒素供給手段を提供することにある。第２
に、上記安全機構をより簡易な機構によって実現し、そ
れによって安価に一酸化窒素供給手段を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、生体外部か
ら血管内に一酸化窒素または一酸化窒素含有ガスを供給
するための連絡手段として、内腔に気体の流通できるガ
ス通路を有する導管と、該導管の先端部に設けたガス透
過手段とを有する一酸化窒素供給装置であって、該ガス
透過手段が、導管内腔と血管側との間に設けた閉鎖系の
ガス貯留部と、該ガス貯留部と導管内腔とを隔てる第１
ガス透過膜と、前記ガス貯留部と血管側とを隔てる第２
ガス透過膜とを有することを特徴とする一酸化窒素供給
装置によって、上記の課題を解決した。

【００１０】導管先端部に、単にガス透過性均質膜を設
けた一酸化窒素供給手段では、生体側（血管内の血液）
に接している前記均質膜が破損した場合、導管を通って
流入してくるガスが直接、血管内に流出することにな
る。そのため、導管を流通するガスが直接血管内に流入
しないような手段が必要となる。ところが、上記のよう
な手段を設けると、血管内に供給する一酸化窒素も制限
されてしまう。

【００１１】そのため、導管内腔と血管側との間に個別
のガス透過膜（第１ガス透過膜および第２ガス透過膜）
を隔て、導管内腔および血管側とも隔絶したガス貯留部
を設けることにより、血管側に面している第１ガス透過
膜が破損した場合でも、導管を通って流入するガスが直
接、血液中に流出することは防止できる。第１ガス透過
膜が破損しても、（第２ガス透過膜を透過した）ガス貯
留部の少量のガスが血液中に流出するだけで、塞栓症な
ど重篤な合併症を引き起こす恐れは少ない。つまり、第
１ガス透過膜と第２ガス透過膜が同時に破損しない限
り、患者の安全は確保できる。

【００１２】このとき、第１ガス透過膜のガス透過性
を、第２ガス透過膜のガス透過性より大きくすること
で、第１ガス透過膜のガス透過性が血液側へのガスの供
給において、律速にならないようにする。そして、血液
と接触する第２ガス透過膜が破損したとしても、第１ガ
ス透過膜が実質的なガス供給手段且つ安全機構となる。
さらに第１ガス透過膜のガス透過性を、第２ガス透過膜
のそれに近づけることによって、後者の使用不可の場合
の代替え手段となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図によって本発明の様々な
実施態様を説明する。図１は、閉鎖ループを形成された
中空のガス透過膜２が、導管３先端部に埋入された状態
の一酸化窒素供給装置１を示す。閉鎖ループ状の中空ガ
ス透過膜の中間部を導管内腔側４と血管側５とを隔てる
隔壁６に埋め込まれており、ループ状ガス透過膜の一部
分２ａ（第１ガス透過膜）が導管内腔側に面し、別の一
部分２ｂ（第２ガス透過膜）が血管側に面している。

【００１４】この実施態様では、ガス貯留部はループ状
ガス透過膜の内腔全域２ｃである。導管内腔を通って流
れてきた一酸化窒素または一酸化窒素含有ガス（以下、
簡略にガスともいう）は、隔壁６のために血管側と遮断
され、導管内腔に面した第１ガス透過膜２ａを通過し
て、ガス透過膜２の内腔全域、即ちガス貯留部に流入す
る。ガス貯留部に貯留されたガスは、（圧差によって）
血管側に面した第２ガス透過膜２ｂを透過して、血液中
にガスを供給する。

【００１５】第１ガス透過膜２ａのガス透過性が、第２
ガス透過膜のそれより小さ過ぎると、効率的に生体にガ
スを供給できないので、第１ガス透過膜の透過性は第２
ガス透過膜のそれの２倍程度が望ましい。そして、第１
ガス透過膜と第２ガス透過膜が同じループ状中空膜（肉
厚、内・外径が実質的に同じ）のそれぞれ一部分である
本実施態様では、全ガス透過性能はガス透過膜の導管内
腔側および生体側に面した有効表面積に依存する。その
ため、第１ガス透過膜の有効表面積を第２ガス透過膜の
それより大きくするのが望ましい。第１透過膜の有効長
Ｌ2aは第２透過膜の有効長Ｌ2bよりも大きい方が望まし
く、特に第１ガス透過膜の透過性が、第２ガス透過膜の
それと同じ透過性ならば（例えば、第１ガス透過膜と第
２ガス透過膜が同じ材料である場合）、Ｌ2a／２≦Ｌ2b
≦Ｌ2aがさらに好ましい。ここでいうガス透過膜の有効
表面積あるいは有効長とは、導管内腔側および生体側で
実質的にガスの透過できる領域の表面積あるいは軸方向
長さをいう。

【００１６】前記ガス透過膜の有効表面積をかせぐ、或
いはガス貯留部に貯留されるガス貯留量を減少するため
に、前記ガス透過膜を中空糸膜とすることもできる。ガ
ス貯留量が減少できると、血管側に面したガス透過膜が
破損した場合でも、少量の貯留ガスが血液中に流入する
だけで、塞栓症等の重篤な合併症を引き起こすのを防止
できる。ガス透過膜の有効表面積は、中空糸膜の有効長
と本数で決定されるので、ガス透過性を向上する場合
は、両者を増やせば良い。

【００１７】或いは、図２に示すような実施態様でも良
い。導管内腔側と血管側とを隔てる導管６の先端部に形
成された隔壁６に、その中間部を埋め込んだ中空筒状の
ガス透過膜２ｂと、隔壁６より導管の基端側に設けられ
たガス透過膜の隔膜２ａである。中空筒状のガス透過膜
は、図２に示すように中空膜の中間部を隔壁６に埋め込
まれており、血管側に面した部分は閉鎖ループを形成し
ているが、導管内腔側に面した中空筒状膜の端部は開口
している。即ち、中空のガス透過膜は非閉鎖的にループ
を形成していることになる。この実施態様では、血管側
に面している中空膜の一部分２ｂが第２ガス透過膜に該
当し、隔膜２ａが第１ガス透過膜に該当する。そして、
隔壁６と隔膜２ａとで囲まれた空間がガス貯留部７であ
る。この非閉鎖ループのガス透過膜は中空糸にしても良
く、その場合に内径が５０〜１０００ｕｍであるのが、
ガス透過面積とガス透過部（領域）の体積の関係から好
ましい。

【００１８】或いは、図３に示すようにガス透過膜が隔
壁に埋め込まれたものでなく、ガス透過手段が導管先端
部に形成されたマルチルーメンのガス透過膜からなり、
導管の内側に第１ガス透過膜２ａを配し、導管の外側に
第２ガス透過膜２ｂを配したものでも良い。図３を軸方
向に垂直な面で切断したのが、図４である。このとき、
導管内腔側と導管外表面側とを連通するために、導管３
の一部に連通箇所８を設けても良いし、他の方法で連通
させても良い。この例では、ガス貯留部７は第１ガス透
過膜２ａと第２ガス透過膜２ｂに囲まれた空間になる。

【００１９】第１ガス透過膜、或いは第２ガス透過膜
は、ガス透過性の優れたシリコーン樹脂からなる均質膜
で形成するのが好ましいが、ポリウレタンやポリオレフ
ィンからなるものでも良い。前記導管内に少なくとも２
つのガス通路が形成され、各ガス通路に異なる気体とし
て、例えば一酸化窒素含有ガス、酸素含有ガスの2種類
のガスをそれぞれのガス通路に流しても良いし、図６に
示すように、２つの通路を（第１ガス透過膜の）ガス透
過部分への一酸化窒素含有ガスの流入・流出に使用して
も良い。図に示すようにガスを流通していないと、血液
中の水分子が導管（カテーテル）内に入り込み、凝集し
て一酸化窒素含有ガスの拡散を阻害する。そのため、実
際に使用する場合には、上記のようなガスの流通手段を
設け、常に導管内をガスで流通させる必要がある。

【００２０】前記均質膜は、０．０１m²/s.Pa×10^-14以
上の気体透過性を有するのが望ましい。この値より小さ
いと、血管内に有効濃度の一酸化窒素含有ガスが供給で
きず、前記ガスの有する効果が得られない。但し、気体
透過性が大き過ぎても、安全機構として機能しないの
で、０．０１〜１０．０m²/s.Pa×10^-14の範囲の気体透
過性を有するのが好ましい。この範囲より、逆に大き。
導管の外表面に抗血栓性処理を施して、血栓付着を防止
しても良い。

【００２１】前記導管の基端部を生体外におき、導管先
端部を血管内に保持して、生体内に一酸化窒素または一
酸化窒素含有ガスを供給する前記一酸化窒素供給装置も
挙げられる。また、前記に記載の導管先端部、またはそ
の近傍に気泡検出用手段を設けて、２重に安全機構を備
えた一酸化窒素供給装置としても良い。

【００２２】

【実施例】肺高血圧症の換気療法における一般的な一酸
化窒素濃度は、１００ｐｐｍ程度で成人の平均的分時換
気量および特定部の血管抵抗改善の点より、患者に必要
な一酸化窒素の供給量を０．００６ｍｌ／ｍｉｎと設定
した。また、一酸化窒素のシリコーン膜透過係数を０．
４×１０^-5（ｃｍ²／ｍｉｎ・ｃｍＨｇ）とした。ガス
透過手段として、内径２２０ｕｍ、外径３００ｕｍ、肉
厚４０ｕｍのシリコーン中空糸膜を使用した。この中空
糸膜の平均ガス透過面積を内外径の中間値に設定する
と、上記の一酸化窒素量（０．００６ｍｌ／ｍｉｎ）を
供給するのに必要な膜面積は、一酸化窒素ガスの供給圧
が１Ｋｇ／ｃｍ²の場合に、７９ｃｍ²である。

【００２３】図５に示すように、ループ状の閉鎖した中
空糸膜２の中間部が、導管３先端の隔壁６に埋め込ま
れ、中空糸膜２を固定している。中空糸膜の内腔は閉鎖
的に連通しており、導管内腔側から流入するガスを、導
管内腔側および血管側の中空糸膜を介して血管側に流出
することができる。

【００２４】一酸化窒素供給圧が１Ｋｇ／ｃｍ²でガス
濃度１０００ｐｐｍとした場合に、第２ガス透過膜が
０．００６ｍｌ／ｍｉｎの図５に示すような一酸化窒素
供給装置１を作製した。本例で、内径２２０ｕｍ、外径
３００ｕｍのシリコーン製のガス透過性中空糸膜２が２
０本、隔壁６に固定されている。各ガス透過膜の有効長
として、第２ガス透過膜Ｌ２ｂが４０ｍｍ、第１ガス透
過膜Ｌ２ａが６０ｍｍであり、隔壁長さＬ６が１０ｍｍ
である。

【００２５】従って、２０本の中空糸膜の総長は約４４
００ｍｍ〔（４０＋１０＋６０）×２０×２〕となり、
さらに中空糸膜内腔の容積は０．１６７ｍｌ〔π（０．
０２２／２）²×４４０〕となる。血液に面した第２ガ
ス透過膜が破損した場合、最大量として、僅か０．１６
７ｍｌの一酸化窒素含有ガスが血液中に送り込まれるだ
けで、重篤な合併症などの発生を心配しなくて良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明の一酸化窒素供給装置によって、
血管内に面したガス透過膜が破損した場合でも、血液中
に多量の気泡が流入することを防止でき、しかも通常時
は血管内に、効率的に一酸化窒素含有ガスを供給するこ
とができる。また、本装置はシンプル且つ確実な安全機
構を有しているので、安価に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の一酸化窒素供給装置を示す概略
図である。

【図２】本発明の他の例の一酸化窒素供給装置を示す概
略図である。

【図３】本発明の他の例の一酸化窒素供給装置を示す概
略図である。

【図４】図３を軸に垂直な面で切断したものを示す概略
断面図である。

【図５】本発明の一酸化窒素供給装置のガス透過膜の有
効長寸法を示す概略図である。

【図６】本発明の他の例の一酸化窒素供給装置を示す概
略図である。

【符号の説明】

１．一酸化窒素供給装置２．ガス透過膜（中空ガス透過膜）２ａ．第１ガス透過膜２ｂ．第２ガス透過膜２ｃ．ガス透過膜内腔３．導管４．導管内腔側５．血管側６．隔壁７．ガス貯留部８．連通箇所９．通気部隔壁１０．流入路１１．流出路Ｌ2a．第１ガス透過膜の有効長Ｌ2b．第２ガス透過膜の有効長Ｌ6．隔壁長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 71/70 ５００Ｂ０１Ｄ 71/70 ５００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体外部から血管内に一酸化窒素または
一酸化窒素含有ガスを供給するための連絡手段として、
内腔に気体の流通できるガス通路を有する導管と、該導
管の先端部に設けたガス透過手段とを有する一酸化窒素
供給装置であって、該ガス透過手段が、導管内腔と血管
側との間に設けた閉鎖系のガス貯留部と、該ガス貯留部
と導管内腔とを隔てる第１ガス透過膜と、前記ガス貯留
部と血管側とを隔てる第２ガス透過膜とを有することを
特徴とする一酸化窒素供給装置。
【請求項２】前記ガス透過手段が、閉鎖ループを形成
した中空のガス透過膜であって、前記閉鎖ループのガス
透過膜の中間部が、導管先端部に導管内腔側と血管側と
を隔てる隔壁に埋め込まれており、閉鎖ループのガス透
過膜の一部分（第１ガス透過膜）が導管内腔に面し、閉
鎖ループのガス透過膜の一部分（第２ガス透過膜）が血
管側に面した、請求項１に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項３】第１ガス透過膜のガス透過性が、第２ガ
ス透過膜のガス透過性より大きいものである請求項１ま
たは２のいずれかの項に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項４】前記閉鎖ループのガス透過膜が内径５０
〜１０００ｕｍの中空糸膜である請求項２または３のい
ずれかの項に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項５】前記ガス透過手段が、導管先端部に導管
内腔側と生体側とを隔てる隔壁にその中間部を埋め込ん
だ非閉鎖ループで且つ中空のガス透過膜（第１ガス透過
膜）と、該隔壁より導管の基端側に設けられた隔膜状の
ガス透過膜（第２ガス透過膜）であって、前記隔壁と前
記隔膜状ガス透過膜との間の室（ガス貯留部）におい
て、非閉鎖ループのガス透過膜の開口端を有する請求項
１または３のいずれかの項に記載の一酸化窒素供給装
置。
【請求項６】前記非閉鎖ループのガス透過膜が内径５
０〜１０００ｕｍの中空糸膜である請求項５に記載の一
酸化窒素供給装置。
【請求項７】前記ガス透過手段が、導管先端部に形成
されたマルチルーメンのガス透過膜であり、導管の内側
に第１ガス透過膜を配し、導管の外側に第２ガス透過膜
を配した請求項１または３のいずれかの項に記載の一酸
化窒素供給装置。
【請求項８】第１ガス透過膜が均質膜からなる請求項
１〜７のいずれかの項に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項９】前記均質膜がシリコーン樹脂からなる請
求項８に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項１０】前記均質膜がポリウレタンおよび／ま
たはポリオレフィンからなる請求項８に記載の一酸化窒
素供給装置。
【請求項１１】前記導管内に少なくとも２つのガス通
路が形成され、各ガス通路に異なる気体が流通する請求
項１〜１０のいずれかの項に記載の一酸化窒素供給装
置。
【請求項１２】前記均質膜が０．０１〜１０．０m²/
s.Pa×10^-14の範囲の気体透過係数を有する請求項１〜
１１のいずれかの項に記載の一酸化窒素供給装置。
【請求項１３】導管の外表面に抗血栓性処理を施され
た請求項１〜１２のいずれかの項に記載の一酸化窒素供
給装置。
【請求項１４】前記導管の基端部を生体外におき、導
管先端部を血管内に保持して、生体内に一酸化窒素また
は一酸化窒素含有ガスを供給する請求項１〜１３のいず
れかの項に記載された一酸化窒素供給装置。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれかの項に記載
された導管先端部、またはその近傍に気泡検出用手段を
設けたことを特徴とする一酸化窒素供給装置。