JP4710069B2

JP4710069B2 - 身体補助用呼吸補助人工肺

Info

Publication number: JP4710069B2
Application number: JP2008507892A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム、ジェイ．フェダースピール; ブライアン、ジェイ．フランコースキー; ブレンダン、シー．マック; スコット、ダブリュ．モーリー; メイル、ローゼンバーグ; ロバート、ジー．スビテク
Original assignee: Alung Technologies Inc
Current assignee: Alung Technologies Inc
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: CA2605259C; WO2006118817A1; EP2295133B1; CA2605259A1; CN103381277B; EP2295133B8; ES2442965T3; US20140065016A1; EP1888211B1; EP1888211A1; CN104524654A; US8647569B1; CN103381277A; AU2006242663B2; US20070020142A1; JP2008536647A; ES2475979T3; AU2006242663A1; EP2295133A1; US7927544B2

Description

［連邦政府による資金提供を受けた研究］
米国政府は、本発明について払込済のライセンスを保有するとともに、陸軍省によって授与された認可第DAMD 17-02-1-0717号およびアメリカ国立衛生研究所によって授与された認可第ROl HL 70051号の条件によってもたらされる合理的な期間にわたり、特許権者が他人にライセンスすることを限られた状況下において求める権利を保有する。

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年４月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／６７３,８８５号および２００５年６月８日に出願された米国仮特許出願第６０／６８８,８０９号に基づく優先権を主張する。なお、この参照によってそれらの内容が本願明細書に組み込まれたものとする。

本発明は、この明細書において「身体を補助する呼吸支援人工肺」あるいは「ＰＲＡＬ装置」と称される、改良された静静脈体外人工肺に向けられている。より詳しくは、この身体を補助するための呼吸支援人工肺は、可変（振動する）速度で回転する増大された空隙率を有する繊維束を備えるとともに、繊維束が静止しているコアを回転させるように構成することもでき、さらには回転するコア上に繊維束を有するように構成することもできる。

報告されているところによると、毎年３５０，０００人の米国人が肺疾患で死亡しているが、そのほとんとは急性呼吸不全症候群（ＡＲＤＳ）および慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）によるものである。最も一般的な治療は機械的な人工呼吸であるが、呼吸機能不全をさらに悪化させ得るばかりでなく、圧負荷肺損傷および容量負荷肺損傷といった深刻な副作用を生じ得る。さらに報告されているところによると、人工心肺装置は、酸素供給器を用いるが、世界中において毎年何十万回も手術の間に使用されている。そのような酸素供給器は、ＣＯＰＤおよびＡＲＤＳの治療の際には有用である。しかしながら、人工心肺装置に用いられている酸素供給器における酸素および二酸化炭素の非効率な質量移動（気体交換）は共通の課題である。

血液に酸素を与える膜型人工肺の使用は、周知の技術である。従来の膜型人工肺が利用する１つのタイプは、円柱状のハウジング内に保持された中空糸の束であり、酸素は血液と同じ方向で中空糸を介してポンプ送りされる。中空糸は、血液に対しては不浸透性であるがガスには透過性な微細孔膜から構成されている。静脈血がハウジングを通って流れて中空糸に接触すると気体交換が生じる。拡散の法則によると、酸素は中空の繊維壁を横切って拡散し、これらの中空糸に接触する静脈血の酸素濃度を高める。この種の膜型人工肺について明言されている短所は、血液の境界層が中空糸の周囲に形成され、中空糸に直接接触しない血液に対する酸素の付加速度を減少させることである。

膜型人工肺の他の周知のタイプは、血流の混合の増大をもたらすために酸素供給器の一部を動かすものである。このタイプの膜型人工肺においては、血流の流路および酸素の流路が回転子と固定子との間に配設され、膜およびウェーハによって分離されている。回転子が固定子に対して回転すると、血流の混合が生じて血液の境界層が壊されることになる。そのような酸素供給器は、ある程度の血液の混合をもたらすけれども、この混合が血球の滅失を生じさせ得る。そのような酸素供給器の一実施例においては、酸素を含んでいる円柱状の半透膜がハウジング内で回転し、血液が膜に接触しつつ流れ、回転する膜を通って酸素が血液に移動するようになっている。このタイプの膜型人工肺について報告されている一つの問題は、酸素および二酸化炭素に対する半透膜の低い透過性である。

他の周知の膜型人工肺は、実質的に長手方向に延びる中空糸膜を有しているが、第１の不活性繊維がそれらの間に間隔を開けて配置されて実質的に長手方向に延びている。第２の不活性繊維が、中空糸に対して略横断方向に延びてそれらに接触し、酸素を含むガスが中空糸を通過し、膜を介した気体交換のために血液がそれらの外側を通過するようになっている。第２の不活性繊維が横糸を形成するとともに、第１の不活性繊維が２つの中空糸の間で離れていて、中空糸の交互の素線および波打つように横糸を通過する第１の不活性繊維によって縦糸が構成されている。不活性繊維は、中空糸に間隔をもたらして一様な血液の膜を生じさせる、生体適合性のモノフィラメントポリマーとして開示されている。しかしながら、そのような酸素供給器は、相対的に血流速度が低い体外用途のためには設計されていない。

したがって、可変回転の繊維束によって、あるいはまた繊維束の増大された空隙率によって生じる高いガス交換特性を有して、血液成分に対する損傷を最小としつつ高い気体交換効率を具備する、これまで利用できなかった体外酸素供給器に対するニーズがある。

本発明は、本明細書において「身体を補助する呼吸支援人工肺」と称される、改善された静静脈体外酸素供給器に関する。この静静脈人工肺は、その血液内の二酸化炭素分圧（ｐＣＯ_２）が高い慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）患者のために、機械的な人工呼吸に代わる療法として用いることができる。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、この装置を通って流れる血液の流量が一定なときにおける高いガス交換のために、ガス透過性の中空糸（環状の繊維束）を含むモジュールの回転によって積極的な混合を提供する。繊維束の回転が人工肺のガス交換効率を増大させることは公知であり、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）の輸送効率を２００パーセント増加させる。毎分０．５〜１．０リットル（ｌ／ｍｉｎ）の範囲の血流量によって、毎分１００〜１２０ミリリットル（ｍｌ／ｍｉｎ）の二酸化炭素の除去を達成できることが証明された。回転する繊維束は、装置を通る血液の３０ミリメートル水銀柱（ｍｍＨｇ）より低い圧力ヘッドでの自己ポンプ送りを提供する。環状の繊維束の直径あるいは回転速度を変更することにより用途に応じて調製することができる圧力によって、装置を通る血液を自己ポンプ送りできることが証明された。繊維束の直径が最高４インチに至る試作モデルは、１００〜３００ｍｍＨｇの圧力ヘッドを発生させた。したがって、身体を補助する呼吸支援人工肺は、一体化されたポンプ／中空糸膜質量輸送装置として作動する。

本発明による身体を補助する呼吸支援人工肺に対する改良の一つの態様は、急速に変化する速度で回転される環状の円柱状中空糸膜装置を含む。流体は、装置の中心に導入されるとともに繊維束を通って半径方向に通過する。束は、回転アクチュエータ（通常はモータ）によって急速に変化する速度で回転される。繊維束の回転速度が急速に変化するときに、本発明が質量移動を高めることが証明された。例えば、この装置の質量移動の効率を増大させつつそのポンプ送り能力を維持するべく、中空の繊維束の安定した回転に振動が導入される。

本発明による身体を補助する呼吸支援人工肺に対する改良の他の態様は、回転繊維束の空隙率を増大させることを含む。増大された空隙率は、より多くの流体が繊維束を通って流れるようにし、したがって装置全体のな質量移動の効率を増大させる繊維束の追加された空隙率は、繊維層の間に空隙部を生じさせるためにスペーサを用いること、マットの繊維を１つおきに取り除くこと、およびより小さい直径の繊維を用いることを含む、いくつかの可能な方法によって生じさせることができるが、これらには限定されない。加えて、支持糸を繊維織物から取り除くることができるとともに、繊維束を「腫れ上がらせる」べくマニホールドを相対的により接近させるように、この身体を補助する呼吸支援人工肺を構成することができる。

本発明の更なる態様は、以下の特徴を有した身体を補助する呼吸支援人工肺を含む。
・経皮的なカニューレを有した身体補助用静静脈システム
・血液の流れのための静脈循環への挿入、
・回転する繊維束によって駆動される血流の自己ポンプ送り
・血液が肺に到達する前にＣＯ_２を除去しＯ_２を供給する
・１リットル／分未満の低い血流速度でのガス交換
・気体交換を促進するため中空繊維束を回転させる
・回転する環状の繊維束が繊維表面を通過する高められた流速を促進する
・固定コアおよび外側ハウジングが繊維束上に液体の剪断を生じさせる
・血液流路によって回転束が流体をポンプ送りできるようにする
・外部に装着されるコンパクトで効率的な中空糸モジュール

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺のさらなる特徴には以下が含まれる。
・ガス交換を促進するための回転の変更
・繊維束の空隙率の変更
・呼吸を支援するための５００〜７５０ミリリットル／分の血流
・小さい二重管腔カニューレ（フレンチサイズは１４〜１６）
・０．５０平方メートル（ｍ^２）より少ない繊維束の活動表面積
・毎分０．５〜１．０リットルの血流量において１００〜１２０ミリリットル／分のＣＯ_２の除去
・生まれながらの肺の機能的な容積から独立したＣＯ_２の除去

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例は、液体入口、液体出口、ガス入口、およびガス出口を具備したハウジングを備える。このＰＲＡＬ装置は、繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性の繊維膜を有し、この繊維束はハウジングの内側に配設されるとともにガス入口、ガス出口に接続されて流体的に連通し、ハウジングと繊維束との間に第１の隙間が構成される。この装置は、繊維束の内側に配設された固定コアを更に備え、このコアと繊維束との間に第２の隙間が構成される。このＰＲＡＬ装置は、繊維束を回転させるように構成することができ、ハウジング、繊維束、およびコアは、液体が液体入口から入って繊維束を通り液体出口へと通過するように構成される。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例は、液体入口、液体出口、ガス入口、およびガス出口を有しているハウジングを備える。このＰＲＡＬ装置は、繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜を備え、繊維束はハウジングの内側に配設されるとともにガス入口およびガス出口に接続されて流体的に連通し、ハウジングと繊維束との間に第１の隙間が構成される。この装置は、繊維束の内側に配設されたコアを有するように構成され、このコアと繊維束との間に第２の隙間が構成される。この装置は、コアを回転させるための機構を有することができ、ハウジング、繊維束およびコアは、液体入口から入った液体が繊維束を通過して液体出口に至るように構成される。このＰＲＡＬ装置は、第２の隙間の内側に乱流を生じさせ、かつ第２の隙間の内側に複数のテイラー渦を生じさせるように構成することができる。加えて、繊維束は、この繊維束を通る液体の流れを一様にする空隙率を有するように構成することができる。さらに、このＰＲＡＬ装置は、第１の隙間および第２隙間が繊維束を通る液体の流れを最適化するように構成することができる。

本発明の他の特徴および効果は、本発明の特徴を一例として例示する添付の図面とともになされる以下の詳細な説明から明らかとなる。

本発明は、本明細書において「身体を補助する呼吸支援人工肺」あるいは「ＰＲＡＬ装置」と呼ばれる、改善された静静脈体外酸素供給器に向けられている。繊維上を流れる血液によって生じる境界層の現象を減少させることによって装置のガス交換効率を増大させる、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、回転する中空糸膜の束を備えている。米国特許第５，８３０，３７０号（Maloney他）、第５，９００，１４２号（Maloney他）、第６，１０６，７７６号（Borovetz他）、第６，２１７，８２６号（Reeder他）、第６，３４８，１７５（Borovetz他）、第６，７２３，２８４号（Reeder他）および米国特許公開第２００４／０２１９,０６１号（Reeder他）は、この参照によってそれらの内容の全てが本願明細書に組み込まれたものとする。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、急性の肺不全および慢性肺疾患の急性増悪で苦しんでいる患者のために開発されてきたものである。その設計コンセプトは、患者の大腿動脈から血液を取り出すとともに、商業的に入手可能な膜型人工肺を介して二酸化炭素（ＣＯ_２）を取り除き、かつ大腿静脈に血液を向けるために生まれながらの動静脈間の圧力勾配を用いる、過去の酸素供給器の臨床的な成功を基礎とするものである。本発明は、ガス交換を増大させるとともに、この装置が血液をポンプ送りできるようにするために、環状の回転する中空糸膜束を用いる。増大されたガス交換は、現在商業的に入手可能な膜型の肺よりもその表面積が小さくても済むようにし、かつ回転する束のポンプ送りの能力は、もっぱら静脈循環に挿入される経皮的な二重管腔カニューレを介した血流を可能とする。

血液酸素供給器におけるガス移動の主要な制約は、繊維膜の表面に沿った流体の流れによって生成される拡散境界層である。液体（血液）に対する繊維の効果的な動きが、この境界層の減少を助けることができる。ここに記載されている発明においては、酸素供給器の中空糸が、中心軸の回りに回転する環状の束に構成されている。この環状の中空糸の配置が、公知の回転ディスク型の回転酸素供給器に対して、この回転型の酸素供給器を特徴づけている。そのような環状構造においては、繊維束の回転が繊維により一様な線速度をもたらす。全ての繊維が回転軸からかなり離れた距離にあるからである。したがって、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、回転ディスク形の酸素供給器よりも低い回転速度においてガス交換の所与レベルを達成することができる。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、繊維の環状体を収容する外側ハウジング、繊維の環状体を回転させるためにシャフトに接続されたモータ、流体およびガスの流路を分離するシールおよび軸受を備えている。近位側のおよび遠位側のマニホールドは、回転している繊維束の内部への新鮮な血液の混入を助けるために、ベーンのような機構から構成することができる。流体（血液／水）は、繊維を支持しているこの装置の回転シャフトの内側にある中央流路を通って流れる。この流体の流路／繊維組立体の回転により、繊維束の回転速度を制御することによって、繊維を通過する流量およびガス交換の割合を調整することができる。この装置の繊維の環状体が回転中心から所定の距離にあることにより、その表面に沿って様々な速度を発生させるディスクタイプの酸素供給器とは異なり、繊維を通過する速度にむらを無くし、全ての繊維を一様に利用することができる。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、現在の回転技術に対して明白な利点を有している。
−静止している繊維束ではなく、回転する環状の繊維束、
−（回転軸の近傍において速度がゼロにならない）ディスクではなく、回転する環状の繊維束である、
−回転は安定／不安定とすることができる（時間の変動が平均の安定値における物質移動およびポンプ送りを増大させる）、
−環状体は、所定の空隙率にわたって製造することができる（より高い空隙率はポンプ送りに対する大きな影響なしに高いガス交換に導びつく）、
−環状体は、薄い束とすることができ、束を取り囲んでいる静止した壁からのより高い浸透方向の剪断をもたらす、
−溶血は回転する繊維自体には起因しない（この装置は、回転の間の支持のために多孔性のステンレス製のケージを使用するように構成されている）、
−繊維束の空隙率を変化させるために様々な技術が開発された、
−繊維束の回転は流路をより一様なものとするものと思われ、流入口／流出口の設計あるいは場所によってガス交換が影響を受けないようにする、
−ポンプ送りは、静静脈の経皮的な動作を可能にする、
−繊維束の回転に起因するＣＯ_２の除去レベルは、呼吸性の分離あるいは低い流量でのＣＯ_２の除去を可能にする。

図１に示したように、身体を補助する呼吸支援人工肺（ＰＲＡＬ装置）は、患者２５の身体の外側に配置されるモータ駆動機構２８を備えて構成されている。このＰＲＡＬ装置は、患者の大腿静脈２７に挿入することができる血流カテーテル２１を備えている。変形例では、このＰＲＡＬ装置の血液カテーテルは、患者の頸静脈２９に挿入することができる。ＰＲＡＬ装置の血液カテーテル２１の近位端４５は、大腿静脈内への配置のために、患者の脚部における切開箇所２３あるいは経皮的なアクセス箇所を介して挿入することができる。このカテーテルは、患者の血管系を通って、その遠位端４５が心臓の近傍、例えば大静脈の内側あるいは近傍にあるように患者の心臓の近傍位置に案内される。このＰＲＡＬ装置の血液カテーテルは、血液の流入のための第１の側４７および血液の流出のための第２の側４６を有する、二重の管腔によって構成することができる。血液の流出口４６が血液の流入口４７よりも遠位側に延びるように、カテーテル遠位端に段差を設けることが有利である。

ここで図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを参照すると、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例２０は、固定コア２４を取り囲む外側ハウジング２２を有している。回転繊維束２６は、固定コアの周囲において外側ハウジングの内側に収容されている。モータ駆動機構２８は、身体を補助する呼吸支援人工肺の主要なハウジングに作動的に接続される。固定コアは、血液が回転繊維束の繊維マット４０を介して固定コアから拡散できるようにする、血液吸込口３２を具備した本体部分３０を有している。外側ハウジングは、血液の流入口に加えて、患者の血管系内に挿入されるように構成された（図１）カニューレ（図示せず）に接続することができる血液の流出口３４をさらに具備して構成されている。外側ハウジングは、回転繊維束の繊維マットと流体的に連通しているガス入口ノズル３６およびガス出口ノズル３８をさらに具備して構成されている。繊維マットは、モータ駆動機構に作動的に接続されている駆動軸４４に接続された支持機構４２に固定的に接続されている。繊維マットの支持機構は、繊維束を通る血流を増加させるとともに血液成分に対するあらゆる損傷、例えば限定された溶血(limiting hemolysis)を最小化するために、ワイヤあるいはメッシュケージ（図１６Ａ、図１６Ｂ）として、または他の適切な実施例として構成することができる。

ここで図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄを参照すると、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺５０は、血液流出口６４を具備した中央外側ハウジング５２を有している。外側ハウジングの第１端部５４は、血液流入口６２およびガス入口ノズル６６を有している。外側ハウジングの第２端部５８は、ガス出口ノズル６８を有している。ハウジングの第１および第２の端部は、このハウジングの端部を中央部分に固定するためのねじあるいは他の機構を有するように構成することができる。回転繊維束機構５６は、ハウジングの内側に配設されるとともに、繊維束を保持しつつハウジング入口から繊維を通って血液が流れるようにするための支持機構（図示せず）を有して構成されている。繊維束は、ガス入口およびガス出口と流体的に連通している環状の繊維マット６０から形成することができる。回転繊維束機構は、モータ機構（図示せず）と機械的に接続することができる駆動軸７４を更に具備している。回転繊維束機構は、繊維マットの繊維の端部を保持するための充填用樹脂７２を有して構成することができる。

ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、概ねテストを目的として使用される身体を補助する呼吸支援人工肺８０は、繊維束およびハウジングと共に配設された固定コア８４を具備している回転繊維束８６を取り囲む外側ハウジング８２を有してに構成されている。血液１００は、固定コアの吸込口９２を通ってこの装置に入る。酸素を保持しているスイープガス９６は回転繊維のコアに入り、繊維束に沿って血液へとまた血液から酸素および二酸化炭素が交換される。回転繊維束は、固定コアおよび外側ハウジングに対して繊維束を回転させるための駆動軸１０４を有して構成されている。図２０、図２１および図２２を参照すると、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺を使用する(ａ)単位領域あたりの二酸化炭素除去の増加１３３％、(ｂ)単位領域あたりの酸素除去の増加１５７％および(ｃ)１５００回転／分において５０ｍｍＨｇに対し発生した流れ１リットル／分を達成することができた典型的な実験条件には、(ｉ)試験流体が水あるいは屠蓄場の牛の血液、（ｉｉ）流体流量が７５０ｍｌ／分、（iii）スイープガス流量が６.５リットル／分、（ｉｖ）ループ温度が３７℃、（ｖ）入口でのｐＣＯ_２が４５±５ｍｍＨｇ、（ｖｉ）入口での酸素飽和度が６５％、（vii）血液ヘマトクリットが３５％、および(viii)血液ヘモグロビン濃度が１デシリットルにつき１２.１ミリグラム(mg/dl)、が含まれる。

円筒形状を有した中空糸膜の束は、この束が回転するときにポンプとして機能することができる。しかしながら、束の内側の流体は繊維の回転運動に同伴されるようになり（繊維と流体との間の相対速度がゼロとなる）、したがって２〜３層の厚み以上の繊維束においては、この回転は物質移動の効率を増大させない。中空糸膜の束は、流体の同伴を減少させるために振動させることができる。流体速度が繊維速度に到達することをこの振動が妨げるからである。本発明の一態様においては、そのポンプ送り能力を維持しつつこの装置における物質移動の効率を増大させるために、中空の繊維束の安定した回転に振動を導入する。

図１８および図１９に示したように、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、一体化されたポンプ／中空糸膜質量輸送装置として作動するとともに、繊維束の回転速度が急速に変化するときに物質移動の改善を示す。この身体を補助する呼吸支援人工肺によって達成されるガス交換能力を高めるために、繊維束を回転させる様々な方法、例えば安定した回転、不安定な回転、純粋に振動性の回転、および時間に依存した回転の他の形態を用いることができる。この分野における当業者が理解するように、公知であるもの、および開発されるべきガス透過性の繊維、例えば、中空の微小孔構造のポリプロピレン繊維および現在血液酸素供給器に用いられている気体透過性の繊維を本発明に用いることができる。これらの気体透過性の繊維は、気体透過性ポリマのコーティングを有することができるとともに、非血栓形成性の要素によって接合することができる。

回転アクチュエータ装置は、繊維束に接続されるモータを有することができる。酸素は中空糸を通って通過し、流体（例えば水あるいは血液）は内部ディフューザを介して繊維束に導入することができる。シールおよび軸受は、ガスおよび流体の流路を分離するとともに、繊維束が外部モータによって回転するようにしている。ブラシレス直流サーボモータは、中空糸膜の束の運動を制御することができる。身体を補助する呼吸支援人工肺のユーザは、制御装置に接続されたコンピュータによって、振動の振動数および振幅を設定することができる。制御装置は、入力された動きを実行するために駆動信号を送るとともに、モータからのフィードバックを得て速度の調整を行う。

本発明の更なる実施例において、身体を補助する呼吸支援人工肺は、回転繊維束の空隙率を増大するように構成される。空隙率の増大は、より多くの流体が繊維束を通って流れるようにし、したがって装置の全体的な物質移動の効率を増大させる。繊維束の空隙率の追加は、繊維層の間に空隙部を生成するためにスペーサを用いるること、マットの繊維を１つおきに取り除くこと、およびより小さい直径繊維を使用することを含む、いくつかの可能な方法によって生じさせ得るが、これらには限定されない。加えて、繊維織物から支持糸を取り除くことができるとともに、身体を補助する呼吸支援人工肺は、繊維束を「腫れ上がらせる」べくマニホールドが相対的に近づくように構成することができる。

図１７Ａおよび図１７Ｂに示したように、ポリウレタンあるいは他の適切な材料に浸漬されたフェルトの薄い条片を配置することにより、繊維マットの全体にわたってスペーサを生成することができる。本発明によると、繊維マットが巻かれるにつれてフェルトもまたそれと共に丸められるので、接着剤が乾燥するにつれて硬化する。乾燥したフェルトは繊維の間に追加のスペースを生じさせる。しかしながら、フェルトが接触している繊維の表面積は、身体を補助する呼吸支援人工肺の使用可能な表面積には含まれない。あるいは、繊維マットの繊維を１つおきに取り除くことにより、繊維マットには横糸のみを有して繊維を有していない多くのオープンスペースが残る。繊維の全体的な表面積および繊維の数は同じとすることができるが、これらの繊維がより多くのスペースを取るので「膨れた束」を生成することになる。さらに、減少した外径を有する気体透過性の繊維は、より高い空隙率の装置を生じさせるために用いることができる。繊維束のより高い空隙率は、繊維密度の減少、すなわち、より小さい外径の繊維のマットにおける繊維の密度がより大きな外径の繊維の繊維マットよりも少ないことから生じる。そこには、繊維が１つおきに取り除かれた繊維束の構造と同様な、横糸だけが存在するより多くのオープンスペースがある。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺は、別個のポンプを必要とすることなく、相対的に低い静静脈血流量（５００〜１０００ｍｌ／分）で大幅なＣＯ_２除去（１００〜１２０ｍｌ／分）を達成する。図２３〜図２５は、身体を補助する呼吸支援人工肺のガス交換およびポンプ送りの性能に対する繊維束の空隙率の影響を示している。束の空隙率は０．４３および０．８３であるが、膜領域がそれぞれ０．４２平方メートル（ｍ^２）および０．５０平方メートル(ｍ^２)とその他の点では同様な、身体を補助する呼吸支援人工肺装置の２つの試作モデルを製造した。この装置について、３リットル／分の水を試験流体として用い、流れループにおけるガス交換についてテストした。身体を補助する呼吸支援人工肺の試作モデルは、束空隙率の高いものが１５００回転／分で１７３ミリリットル／分／平方メートルのＣＯ_２除去を達成したが、束空隙率の低い試作モデルは１９０ミリリットル／分／平方メートルであった。ウシの血液では、束空隙率の高い身体を補助する呼吸支援人工肺は、１５００回転／分のときに、７５０ミリリットル／分の血流量において１８２ミリリットル／分／平方メートルの二酸化炭素除去を達成した。水中にある別個のポンプを用いた試験では、水を試験流体としたときに１５００回転／分で０.７５リットル／分の流量のときに、より高い空隙率を有する繊維束が６７ｍｍＨｇを発生させたが、より低い空隙率を有する繊維束では５２ｍｍＨｇであった。増大させた空隙率を有する繊維束は、ガス交換目標の１０パーセント以内にあり、かつ外径フレンチサイズが２０より小さい経皮的なカニューレを介したポンプ送り能力は７５０ミリリットル／分の血流発生に一致している。

ここで図５Ａ〜図５Ｐを参照すると、ＰＲＡＬ装置の一実施例は、上側部分５２４および下側部分５２２を有した外側ハウジング５２０を備えている。ＰＲＡＬ装置５００の上側部分は、血液の入口５３０およびガスの出口５４５を有している。ハウジングの下側部分は、ガス入口５４０および血液の出口５３５を有している。ＰＲＡＬ装置のこの実施例は、外側駆動接続部５２５を有した回転繊維束を備えている。図５Ｄに示したように、駆動機構５２５は、繊維束５５０へと出ることができる内側接続部５２７に接続されている。ＰＲＡＬ装置は、外側端部５３２および内側端部５３４を具備した管腔あるいは血液流路を有して構成された固定コア５６０を備えている。血液流路の内側端部は、繊維束５５０を通る血流の方向付けを助ける複数の円弧状アーム５７２を有することができるインペラ装置５７０に取り付けられている。このＰＲＡＬ装置は、回転繊維束５５０と外側ハウジング５２０との間の環状空間５９０を有して構成されている。入口５３０から始まってインペラ５７０から繊維束５５０および隙間５９０を通って移動する血流は、出口５３５を通って出る。酸素を含む空気のようなスイープガスは入口５４０からＰＲＡＬ装置に入って繊維束５５０を通って移動し、二酸化炭素および酸素が血液と交換され、二酸化炭素を含んだガスがＰＲＡＬ装置の上側部分５２４にある出口５４５を通って出る。ＰＲＡＬ装置の上側部分は、コア５６０および血液流路５３０をハウジング５２０の内側に固定するための保持装置５６５をさらに有するように構成されている。

ここで図６を参照すると、ＰＲＡＬ装置の他の実施例６００は、血液および流体の入口６３０および出口６３５を有したアウタケーシング６２０を備えており、入口６３０を通過する管路６３２は第１の管路６３４および第２の管路６３６に分岐して血液を案内し繊維束６５０に通すようになっている。この繊維束は、モータ駆動部６２８に接続された駆動機構６２５に接続されている。複数のシール機構６９０は、回転する繊維束および血流をガス流路から分離している。ガスは、繊維束に接続されている入口６４０を通ってシステムに入り、繊維束６５０と流体的に連通しているガス出口ポート６４５を通って出る。

ここで図７を参照すると、ＰＲＡＬ装置の他の実施例７００は、血液および流体の入口７３０および流体の出口７３５を有したアウタケーシング７２０を備えており、入口を通過する管路は血液を案内して繊維束７５０に通すようになっている。繊維束は、モータ駆動部７２８に接続された駆動機構７２５に接続されている。複数のシール機構７９０は、回転する繊維束および血流をガス流路から分離している。ガスは、繊維束に接続された入口７４０を通ってシステムに入り、繊維束７５０と流体的に連通しているガス出口ポート７４５を通って出る。この特別な実施例は、回転する繊維束７５０の内側に配置された固定コア７６０を更に備えている。

ここで図８を参照すると、本発明によるＰＲＡＬ装置の他の実施例８００が示されている。このＰＲＡＬ装置は、本体部分８２０に固定された下側部分８２２および上側部分８２４を有した外部ケーシング８２０を備えている。この装置の上側部分は、中心コア８６０およびインペラ８７０に血流を提供するための遠位端８３４を具備している管路８３２に接続された、血液の入口８３０を有している。血流は、駆動機構８２５に接続されて回転する繊維束８５０を通過する。ガスは、繊維束８５０およびガス出口ポート８４５と流体的に連通しているガス入口ポート５４０を通ってハウジングの下側部分８２２から流入する。小さい環状の隙間８９０が、回転する繊維束８５０と装置８００の外側ハウジング８２０との間に存在している。ガスの流れを血液の流れから分離するために、様々なシールおよび他の機構が用いられている。同様に、ハウジングの各部分を固定するためにネジおよび他の機構が用いられており、かつ駆動機構および回転コアがハウジングの内側で自由に動くことができるように様々なシールおよび軸受が用いられている。

ここで図９を参照すると、本発明のＰＲＡＬ装置の他の実施例９００は、中心コアを回転させるための磁気継手を備えている。このＰＲＡＬ装置は、下側部分９２２および上側部分９２４を有したハウジング９２０を備えている。上側部分は、回転コア９６０の内側に具現化されている血液分配インペラ９７０に接続された、血液の流入管路９３０を有している。本体の下側部分９２２は、シールおよび軸受９８０と、回転するコアをハウジングの内側に支持するためのピンあるいは他の機構９８２を有している。ＰＲＡＬ装置のこの実施例は、ガス入口９４０およびガス出口９４５を有する、固定された繊維束９５０を備えている。入口９３０からの血液の流れは内部隙間９２２を通過し、再循環隙間９９０を通って束９５０を通過し、血液出口ポート９３５から出る。回転コアと外側ハウジングとの間の内側および再循環隙間は、矢印９９６によって示される再循環あるいは渦の影響が生じるようにする。回転コアは、回転コアに固定された磁石９８４および９８６を介して外部デバイスに磁気的に接続されている。

ここで図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、ＰＲＡＬ装置の他の実施例１０００は、回転コア機構をさらに備えて構成することができる。このＰＲＡＬ装置は、下側部分１０２２および上側部分１０２４を有した外側本体１０２０を備えている。モータ駆動機構１０２５が、下側部分の内側に構成されている。ガス入口ポート１０４０もまた、ハウジングの下側部分に構成されている。固定繊維束１０５０は、ハウジングの本体部分１０２０の内側に配置されて、回転コード１０６０を受け入れるように構成されている。図１０Ｂには、様々なシールおよび固定装置１０６２、１０６４、１０６６および１０６８が示されている。

ここで図１１を参照すると、ＰＲＡＬ装置１１００は、回転コア機構および固定繊維束を備えて構成されている。装置は、互いに固定されて単一のユニットを形成している下側部分１１２２および上側部分１１２４を有した外側ハウジング１１２０を備えて構成されている。ハウジングの下側部分は、回転コア１１６０に作動可能に固定された電動駆動機構１１２５を有している。血液は、血液流入口１１３０を通ってこのユニットの最上部から入り、インペラ１１７０へと移動する。血液は、インペラから内部隙間１１９２を通って固定繊維束１１５０を通過し、外側の再循環隙間１１９０を通って血液出口（図示せず）を出る。ガスは、入口１１４０を通って繊維束に入るとともに、繊維束を通過した後、このＰＲＡＬ装置の最上部に構成されている出口ポート１１４５を通って出る。ガス入口は、このＰＲＡＬ装置のハウジング１１２０の下側部分１１２２に配置されている。ハウジングの下側部分に固定された安定部分１１８０は、回転駆動機構１１２５を受け入れるように構成された軸受およびシールを有している。ガスおよび血流を分離するとともに流体の漏れを防止するために、他の様々なシールおよび軸受を用いることができる。

ここで図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、図１０および図１１のＰＲＡＬ装置の一部を破断した上面図および底面図が描かれている。図１２Ａに示したように、血流は、複数の円弧状の流れ案内アーム１１７２を有したインペラ１１７０の内側に案内される。血流は、インペラから、回転コア１１６０と固定繊維束１１５０との間に配設された内側隙間１１９２まで、連続している。血流は、固定繊維束を通って外側の再循環隙間１１９２へと移動し、血液出口１１３５を通って外側に出る。

図２６は、本発明のＰＲＡＬ装置の一実施例において生じる血流のＦＥＭＬＡＢＣＦＤ（計算流体力学）シミュレーションである。図示されているものは、固定内側ハウジング２６００と固定外側ハウジング２７００との間に配置された回転繊維束２６５０を備えるＰＲＡＬ装置におけるＦＥＭＬＡＢモデルの長手方向の断面図である。第１の外側隙間２６９０が外側ハウジング２７００と繊維束２６５０との間に形成されており、かつ第２の内側隙間２６９２が内側ハウジング２６００と繊維束２６５０との間に形成されている。環状の繊維束２６５０の回転は、回転繊維束２６５０と固定外側ハウジング２７００との間の外側隙間２６９０内にテイラー渦２６３５を生成させる。この渦２６３５は、外側隙間２６９０の内側に圧力変化２６３０を生じさせる。この圧力変化は、繊維束２６５０の内側における血流パターン２６２０をかき乱して、回転繊維と血液との間の相対速度を増加させ、それによってガス交換を改善する。ＰＲＡＬ装置のこの実施例および他の実施例において、環状の繊維束２６５０（回転あるいは固定）と外側ハウジング２７００との間の外側隙間２６９０の寸法には好ましい範囲がある。隙間の寸法は、装置の出口へと外側隙間２６９０を横断する血液に直面する圧力損失が、環状の繊維束２６５０を通過する半径方向の血液の流れに相対的に一様に分布して確立されることを妨げないように、まさしく十分に大きくなければならない。この間隙の大きさは、浸透率（空隙率）および繊維束の厚みによる。

ここで図１３を参照すると、本発明のＰＲＡＬ装置の他の実施例は、固定繊維束に加えて、回転コアを有して構成された繊維の束を備えている。このＰＲＡＬ装置は、下側部分１３２２および上側部分１３２４を有したハウジング１３２０を備えている。上側部分は、回転コア１３６０の内側に具現化されている血液分配インペラ１３７０に接続された、血液の流入管路１３３０を有している。本体１３２２の下側部分は、シールおよび軸受１３８０と、ハウジングの内側に回転コアを留めるための軸あるいは他の機構１３８２とを有している。ＰＲＡＬ装置のこの実施例は、ガス入口１３４０およびガス出口１３４５を具備した固定繊維束１３５０を有している。血液の流れは、入口１３３０から内部隙間１３２２を通って束１３５０を通過し、再循環隙間１３９０を通って血液出口ポート１３３５から出る。回転コアと外側ハウジングとの間の内側および再循環隙間は、再循環あるいは渦の効果を生じさせる。回転コアは、回転コアに固定されている磁石１３８４および１３８６を介して、外部デバイスに磁気的に接続されている。回転繊維束１３５５に対してガスが流入しかつ流出するようにするための、さらなる管路１３８５が設けられている。

ここで図１４を参照すると、バッテリパックおよび充電器１４３０とＡＣ−ＤＣ電源１４３５とを具備したユーザインターフェース１４２０を有する電子的なコンピュータシステム１４１０によって制御されるように構成された、ＰＲＡＬ装置１４００のブロック図が描かれている。このシステムは、イーサネットあるいは他の外部通信装置１４２５、１４２７と共に構成することができる。血液は、吸込み管路１４３０を通ってＰＲＡＬ装置に入るとともに、流れおよび気泡検出器のような安全機構を有した出口１４３５を通って患者へと流出する。給気口１４４０を設けるとともに、この装置にガスを補充するために壁酸素供給ユニット１４４２あるいは酸素ボンベ１４４４に接続することができる。加湿機あるいはまたヒータ１４７５を給気口とＰＲＡＬ装置１４００との間に配置することができる。スイープガス排気管路１４４５は、トラップ１４４６と、二酸化炭素および酸素の分析計１４４８とを有することができる。他の弁およびガス抜き機構を安全装置に含めることができる。例えば、このＰＲＡＬ装置１４００と出口ポート１４９５との間に真空ポンプ１４９０を配置して安全機構を作り出し、このシステムが負圧を有して患者の血管系の内部に泡が生じないようにすることができる。

図１５は、本発明のＰＲＡＬ装置の他の実施例を示している。このＰＲＡＬ装置１５００もまた、回転コア機構および固定繊維束を有して構成されている。この装置は、互いに固定されて単一のユニットを形成している下側部分１５２２および上側部分１５２４を有した外側ハウジング１５２０によって構成されている。ハウジングの下側部分は、回転コア１５６０に作動的に固定された駆動機構１５８０、１５８２を有している。血液は、血液入口１５３０を通ってこのユニットの最上部から入るとともに、複数のアーム１５７２を具備したインペラ１５７０へと移動する。インペラからの血液の流れは内側隙間１５９２を通って固定繊維束１５５０を通過し、外側再循環隙間１５９０を通って血液出口ポート（図示せず）から出る。ガスは、入口ポート（図示せず）を通って繊維束に入るとともに、繊維束を通過した後、このＰＲＡＬ装置の最上部に構成されている出口ポート（図示せず）を通って出る。ガス入口は、このＰＲＡＬ装置ハウジング１１２０の下側部分１１２２に配置されている。この装置は、外部駆動機構への接続のための磁石１５８４および１５８６を有している。ガスおよび血液の流れを分離するとともに流体の漏れを防止するために、他の様々なシールおよび軸受を用いることができる。磁石およびハウジングは、ハウジングの底部の上方で回転コアが浮揚できるようにし、それによって装置の摩擦を減少させるように構成することができる。ガスおよび血液の流れを分離するとともに流体の漏れを防止するために、他の様々なシールおよび軸受を用いることができる。

本発明の特定の形態を図示しかつ記載したが、創意に富んだ本発明の概念から逸脱することなく様々な変更をなし得ることは当業者にとって明らかである。本発明を膜／電極接合体および燃料電池と共に用いることについての言及は単に例示的なものであり、かつ記載された実施例は例示的なものであってそれに限定されるものではないことが、あらゆる点で考慮されるべきである。本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。したがって、本発明が添付の請求の範囲による以外に限定されることは意図されない。

本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の生体内への配置を示す図。図２Ａ乃至図２Ｃは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例を示す図。図３Ａ乃至図３Ｄは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図。図４Ａ乃至図４Ｂは、回転束を示す、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺を模式的に示す図。図５Ａ乃至図５Ｐは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図。図８Ａ乃至図８Ｄは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図。磁気的な駆動機構を有した、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を模式的に示す図。図１０Ａ乃至図１０Ｂは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を示す図。図１０に示した身体を補助する呼吸支援人工肺の断面図。図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１１の身体を補助する呼吸支援人工肺を模式的に示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例を模式的に示す図。本発明のシステムを示すブロック図。磁気的な駆動機構を有した、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の他の実施例の断面図。図１６Ａおよび図１６Ｂは、繊維束と共に用いる本発明のケージ機構を示す図。図１７Ａおよび図１７Ｂは、本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺において使用する、スペーサを有した繊維マットを模式的に示す図。本発明のシステムのブロック図。本発明のシステムのブロック図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例によって達成されたガス交換率を示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例によって達成された気体交換率を示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺の一実施例によって達成された、血流（ポンプ輸送）を示す図。繊維束の空隙率に基づいたモデル予測を示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺において繊維束の空隙率を変動させることによって達成された、二酸化炭素の除去および血流（ポンプ輸送）を示す図。本発明の身体を補助する呼吸支援人工肺において繊維束の空隙率を変動させることによって達成された、二酸化炭素の除去および血流（ポンプ輸送）を示す図。繊維束を通って流れる血流のモデル（ＦＥＭＬＡＢ）を示す図。

Claims

上側部分および下側部分を有するハウジングであって、前記上側部分に位置する液体入口と、液体出口と、ガス入口と、ガス出口と、を有しているハウジングと、
固定された繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜であって、前記繊維束が長さを有し、前記繊維束が前記ハウジングの内側に配設されるとともに前記ガス入口および前記ガス出口に接続されて流体的に連通し、かつ、前記ハウジングと前記繊維束との間に第１の隙間が構成されている、複数の管状のガス透過性繊維膜と、
前記繊維束の内側に配設された回転可能な円筒形のコアであって、その円筒形の外側表面が前記繊維束と略等しい長さを有しており、かつ、その円筒形の外側表面と前記繊維束との間に第２の隙間が構成されているコアと、
前記回転可能なコアの上側部分に位置するとともに前記液体入口と流体的に連通する液体分配インペラであって、当該液体分配インペラが、前記コアの円筒形の外側表面に設けられた出口ポートを有するとともに、当該出口ポートが前記コアの上側部分のみに位置している、液体分配インペラと、
前記コアを回転させるための手段と、を備え、
前記ハウジング、前記繊維束および前記コアは、前記液体入口に入った液体が、前記インペラに進み、前記インペラから、前記第２の隙間を通過し、前記繊維束を通過し、前記第１の隙間を通過し、前記液体出口へと進むように構成されている
ことを特徴とする身体を補助する呼吸支援人工肺。
前記コアを回転させるための手段が、前記第２の隙間の内側に乱流を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記コアを回転させるための手段が、前記第２の隙間の内側に複数のテイラー渦を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記繊維束が、前記繊維束を通る液体の流れを一様にする空隙率を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記第１の隙間および前記第２の隙間が、前記繊維束を通る液体の流れを最適化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記コアの回転速度を変化させるための手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記コアの回転方向を振動させるための手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
患者の静脈循環内に挿入されて前記ハウジングの液体入口に血液の流れを供給するとともに前記ハウジングの液体出口から血液の流れを受け入れるように構成された二重管腔のカニューレをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記コアを回転させるための手段が、磁気継手を有していることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記液体分配インペラは、各々が前記第２の隙間と流体的に連通する出口ポートを有する複数の流れ案内アームを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記繊維束は直径に対する厚さの割合が１０％未満の環状のリングを形成することを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記液体分配インペラは、前記コアの頂部内に形成された一連の流路であることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記出口ポートは、前記コアの円筒形の外側表面の長さより短い直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
重力および前記コアの回転により液体が前記繊維束の長さにそって前記繊維束を通過させられることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記繊維束は、前記コアが回転したときに前記繊維束を通る液体の流れを一様にすることができるような空隙率および厚さを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記液体出口は、前記ハウジングの前記下側部分に位置することを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
前記液体分配インペラの前記出口ポートは、前記繊維束の長さよりも短い長さを有することを特徴とする請求項１に記載の呼吸支援人工肺。
液体入口と、液体出口と、第１のガス入口と、第１のガス出口と、第２のガス入口と、第２のガス出口と、を有しているハウジングと、
第１の繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜であって、前記第１の繊維束は前記ハウジング内で固定された状態にとどまり、かつ、前記第１のガス入口および前記第１のガス出口に接続されて流体的に連通し、前記ハウジングと前記第１の繊維束との間に第１の隙間が形成されている、複数の管状のガス透過性繊維膜と、
前記繊維束の内側に配設されるとともに円筒形の外側表面を有した回転するコアであって、当該コアが、当該コアと一緒に回転する第２の繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜を有しており、前記第２の繊維束が前記第２のガス入口および前記第２のガス出口に接続されて流体的に連通し、第２の隙間が前記コアと前記第２の繊維束との間に形成され、かつ、前記第２の繊維束と前記第１の繊維束との間に第３の隙間が形成されるようになっている、コアと、
前記回転するコアの上側部分に位置するとともに前記液体入口と流体的に連通する液体分配インペラであって、当該液体分配インペラが、前記コアの円筒形の外側表面に設けられた出口ポートを有するとともに、当該出口ポートが前記コアの上側部分のみに位置している、液体分配インペラと、
前記コアを回転させるための手段と、を備え、
前記ハウジング、前記繊維束および前記コアは、前記液体入口に入った液体が、前記第２の繊維束を通過してそして前記第１の繊維束を通過して、前記液体出口に入るように構成されている
ことを特徴とする身体を補助する呼吸支援人工肺。
前記液体入口と流体的に連通しているインペラをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の呼吸支援人工肺。
前記第１および第２の繊維束が、前記繊維束を通る液体の流れを一様にする空隙率を有して構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の呼吸支援人工肺。
上側部分および下側部分を有するハウジングであって、前記上側部分に位置する血液入口と、血液出口と、ガス入口と、ガス出口と、前記血液入口と流体的に連通している液体分配インペラと、を有しているハウジングと、
固定された繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜であって、前記繊維束が長さを有し、前記繊維束が前記ハウジングの内側に配設されるとともに前記ガス入口および前記ガス出口に接続されて流体的に連通し、かつ、前記ハウジングと前記繊維束との間に第１の隙間が構成されている、複数の管状のガス透過性繊維膜と、
前記繊維束の内側に配設された回転可能な円筒形のコアであって、その円筒形の外側表面が前記繊維束と略等しい長さを有しており、かつその円筒形の外側表面と前記繊維束との間に第２の隙間が構成されており、前記液体分配インペラが当該コアの上側部分に位置するとともに当該コアの外側の円筒形の表面に出口ポートを有しており、前記出口ポートが当該コアの上側部分のみに位置しているコアと、
磁気継手を有する、前記コアを回転させるための手段と、を備え、
前記血液入口に入った液体が、前記液体分配インペラに入って通過し、前記繊維束を通過し前記血液出口に入るように前記ハウジング、前記繊維束および前記コアが構成されており、
患者の静脈循環内に挿入されて前記ハウジングの前記血液入口に血液の流れを供給するとともに前記ハウジングの前記血液出口から血液の流れを受け入れるように構成された二重管腔のカニューレと、
を備えていることを特徴とする身体を補助する呼吸支援人工肺。
上側部分および下側部分を有するハウジングであって、液体入口と、液体出口と、ガス入口と、ガス出口と、を有しているハウジングと、
固定された繊維束を形成するように構成された複数の管状のガス透過性繊維膜であって、前記繊維束が前記ガス入口および前記ガス出口に接続されて流体的に連通し、かつ、前記繊維束が、前記ハウジングと前記繊維束との間に第１の隙間が構成されるように前記ハウジングの内側に配設されている、複数の管状のガス透過性繊維膜と、
前記繊維束の内側に配設された回転可能な円筒形のコアであって、当該コアが上側部分と、下側部分と、円筒形の外側表面とを有しており、当該コアの前記外側表面が前記固定された繊維束の近傍に位置して両者の間に第２の隙間が形成されている、コアと、
前記液体入口と流体的に連通する液体分配流路を有する液体分配インペラであって、当該液体分配流路が出口ポートを有しており、当該出口ポートが前記円筒形の外側表面上に位置するとともに前記コアの前記上側部分のみにある、液体分配インペラと、
前記ハウジング、前記繊維束、前記コアおよび前記第２の隙間は、前記回転可能なコアがある特定の速度で回転したときに、前記液体入口に入ってくる液体が前記液体分配流路を通って流れて前記出口ポートを出て、前記第２の隙間を通り、前記繊維束を通り、前記第１の隙間を通り、これにより前記液体分配通路の前記出口ポートの下方の位置において前記第２の隙間内の液体に複数のテーラー渦を生じさせるように構成されている
ことを特徴とする身体を補助する呼吸支援人工肺。