JPH01160564A

JPH01160564A - 中空糸膜型人工肺

Info

Publication number: JPH01160564A
Application number: JP32028987A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimomura; 下村　泰志; Koichiro Fukuzaki; 福崎　好一郎; Akio Funakubo; 昭夫舟久保
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-06-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は中空糸外側に血液を流し、酸素は中空糸内に導
入する、いわゆる血液外部潅流方式の中空糸膜型人工肺
に係り、更に詳しくは、血液流入口から導入される血液
のチャネリング（局部的に偏って不均一に流れる現象）
を防止することかできる中空糸膜型人工肺に関する。

［従来の技術］人工肺には大別して気泡型と脱型とがあるが、ガス交換
膜を用いる成型人工肺は気泡型と比べ、ガス交換方式が
より生理的であり、血液への悪影響が少ないという一利
点がある。

ガス交換方式としては、中空糸膜を用いたものが広く使
用されており、中空糸の外側に血液を流す外部潅流型が
、ガス交換性能、血液への影響面で優れている。

［発明が解決をしようとする問題点］しかしながら、上記の外部潅流型の人工肺にあっては、
中空糸束全体に血液を行き亙らせることが困難て、いわ
ゆるチャネリング現象が発生することが多々あった。ま
た、このチャネリングを防止するため、中空糸束中央部
に絞りを入れる等の工夫がなされているが、未だ十分と
いえないのが現状である。

［問題点を解決するための手段］そこて、本発明者はこのチャネリングを防止することか
てきる中空糸膜型人工肺を提供するため鋭意研究した結
果、中空糸束内にメツシュを挿入することが効果的であ
ることを見出し１本発明に到達した。

即ち、本発明によれば、内筒と外筒な設け、該内筒と外
筒の間に内筒と外筒の長手軸方向に沿って多孔質中空糸
を平行に配置し、内筒、外筒ならびに中空糸の両端開口
部にて該内筒外面、外筒内面及び中空糸外面を支持部材
により気密に支持してなる中空糸膜型人工肺であって、
外筒端部に設けた血液導入口より中空糸外側に血液を流
し、酸素は中空糸の中空部に導入する血液外部潅流式の
中空糸膜型人工肺にして、中空糸束内に、該中空糸と平
行に筒状のメツシュを挿入してなることを特徴とする中
空糸膜型人工肺、が提供される。

［作用］血液導入口より導入され、中空糸外側を流れてきた血液
は、中空糸束内に設けられたメツシュによって流速を減
じられることになり、そのため血液は中空糸束の外周側
から中心側にも均一に流れ込み、チャネリングを防止す
る。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基き、本発明を説明するが、
本発明がこれらの実施例に限定されるものでないことは
明らかであろう。

第１図は、本発明の中空糸膜型人工肺の一実施例を示す
一部切欠断面図である。

１は血液Ａを導入するための血液導入口であり、外筒２
の上部に設けられている。外筒２と内筒３の間には、多
数の多孔質中空糸４か束となって配設されており、多孔
質中空糸４の東向には中空糸４と同心円上に筒状のメツ
シュ５が設けられている。そして、その挿入位置は外筒
２と内筒３のほぼ中間である。また、外筒２、内筒３な
らびに多孔質中空糸４の両端部においては、外筒２の内
面、内筒３の外面ならびに多孔質中空糸４の外面が接着
剤からなるボッティング部６により気密に支持されてい
る。また、多孔質中空糸４の上端部には酸素ガスＢの導
入ロアが設けられ、多孔質中空糸４の下端部には交換さ
れたガスの出口８か設けられている。一方、９は血液排
出口である。

ざらに内筒３の内側には血液を所定温度に保持させるた
めの熱交換用チューブ１０が設けられており、熱交換用
チューブｌＯ内には熱媒体Ｃがその人口１１を介して導
入されている。

ここて、外筒２はその中央部の径を両端部の径より小さ
く、即ち中央部を絞った形状をなしており、従って、外
筒２と内筒３の間に配設される多孔質中空糸４の充填密
度は端部にゆくにつれ低くなるものである。

第２図は本発明の中空糸膜型人工肺における血液の流れ
を概略的に示す縦断面図、第３図は第２図のＸ−Ｘ断面
図である。

第２図に従って血液の流れを説明する。

血液Ａは血液導入口ｌより人工肺内部に入り、次いでメ
ツシュ５の外側に配設された多孔質中空糸４からなる中
空糸束に入り、続いてメツシュ５に衝突する。ここで、
メツシュ５における下方向流れに対する抵抗が高いため
、血液流速は低下し、一方、メツシュ５内側の中空糸４
の束へも血液導入口ｌとほぼ同じ高さより血液が流入し
始めるため、血液は結果として人工肺全体に行き亙るこ
ととなる。従って、血液のチャネリングの防止が図られ
るのである。

なお、本実施例においては内筒３の下部の円周方向に血
液の通過口（図示せず）を所定数設けているので、血液
Ａは、酸素ガス導入ロアより多孔質中空糸４の中空部に
送入された酸素ガスと該多孔質中空糸４に形成された細
孔を介して接触してガス交換を行なった後、この通過口
より内筒３の内側に導かれ、ここで血液は一旦貯留され
る。このように血液を一旦貯留するようにすることは、
血液Ａが多孔質中空糸４の外側部と万遍なく接触し、該
中空糸４の中空部を通っている酸素ガスとのガス交換が
充分且つ良好に行なわれることとなるから、極めて好ま
しい。なお、内筒３の円周方向に設ける通過口の口径、
数は、内筒、外筒の径、長さ等によって異なるが、少な
くとも血液が多孔質中空糸と万遍なく接触し得るように
設けることが必要である。通常、その口径は１〜１５ｍ
ｍ（φ）、ピッチは２〜９０　ｍ　ｍで形成される。

また、内筒３の内側に流入した血液は、内筒３の内側に
設けられた熱交換用チューブｌＯの外側を上方に流れ、
熱交換用チューブ１０内を流れる媒体Ｃと熱交換されて
その温度を所定にされて血液排出口９より排出される。

第４図は本発明の中空糸膜型人工肺の他の実施例を示す
一部切欠斜視図、第５図はその血液の流れを概略的に示
す縦断面図である。

この実施例は、熱交換用チューブｌＯから成る熱交換器
部１３が、多孔質中空糸４から主としてなる人工肺部１
４の下方に配設された例を示している。

また、この例は、酸素ガス（又は空気）導入ロアが人工
肺部１４の下部に配置され、ガス出口８が人工肺部１４
の上部に配置され、血液と酸素とが向流にて接触するタ
イプである。

中空糸４の東向に設ける筒状のメツシュ５としては通常
の網目状のもののほか、多孔板等をも含むものである。

網目状のものの場合、そのメッシュ度としては通常ｌＯ
〜２００メツシュ、好ましくは５０〜９０メツシユが用
いられる。

メツシュ５の材質は特に限定されず、例えばポリプロピ
レン、ポリエチレン等の合成樹脂類のほか、金属網など
も使用することができる。

また、内筒３の内側あるいは人工肺部１４の下方に設け
る熱交換用チューブｌＯの配設形状も特に限定されるも
のではないが、螺旋状、渦巻状が接触面積が増加でき、
熱交換効率が向上することから好ましいものである。ま
た、このチューブ１０の外周面を凹凸状に形成すること
は同じく接触面積が増加できることから好ましい。

熱交換用チューブｌＯの材質も特に限定はされず、伝熱
係数の大きい材料であれば使用することができるが、例
えばステンレス鋼、アルミニウムなどにエポキシ樹脂、
シリコン樹脂、フッ素樹脂あるいはアルミナ（ＡＪＬｚ
　Ｏｉ　）などをコーティングした材料が好ましい。

なお、前記したように、外筒２はその中央部の径を両端
部の径より小さくしているため、外筒２と内筒３の間に
配設される多孔質中空糸４の充填密度は端部にゆくにつ
れ低くなり、通常、両端部においてはその充填密度は０
．３〜０．５で、中央部で０．４〜０．７となる。

また、外筒２と内筒３の間に配設される多孔質中空糸４
としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオ
レフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテト
ラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂、シリコ
ーン樹脂等の疎水性樹脂が好ましく用いられる。また、
疎水性樹脂以外の材料を用いる場合であっても、その血
液との接触面をシリコーン樹脂等で処理し、疎水性とし
たものも用いることができる。

多孔質中空糸４は、その周壁部に多数の微小細孔を有し
ており、そこでガス交換が行われる。微小細孔の平均細
孔径は一般に０．Ｏ１〜ｌｐｍか好ましい。さらに、中
空糸４の空隙率は一般に２０〜８０％程度であることが
好ましい。

また、多孔質中空糸４の膜面積は通常２ｍ２以下でよく
、従来の市販品に比し小さくすることができる。これは
上記したように本中空糸の空隙率が大きく、且つ血液と
酸素ガスとの接触が充分に行われる故であり、大きな利
点といえる。

尚、以上の実施例においては、縦型の中空糸膜型人工肺
の例を示したが、その他横置型でもよく、また血液導入
口、ガス導入口の配置を逆にする形態であっても使用す
ることができる。

以下、具体的に本発明に係る中空糸膜型人工肺の一例を
用いたガス交換の実施結果について説明する。

（実施例）第１図に示す構成の中空糸膜型人工肺であって、下記の
寸法、条件のものを用いた。

外筒・・・直径（両端部ニア８ｍｍ（φ）、中央部ニア
０ｍｍ（φ）〕内筒・・・直径５０ｍｍ全長−２２０ｍ　ｍ多孔質中空糸・・・膜面積　２ｍ” 中空糸数　８８４１本充填密度　平均０．５内径　３００ルｍ外径　４００ＩＬｍ支持部材（ボッティング材）・・・ポリウレタン樹脂メツシュ・・・材質　ポリプロピレンメッシュ度　７０メツシユ以上において、生血（ヘマトクリット（Ｈｔ）値４０％
）に対する血液の流れの観察ζ及びガス交換能の測定を
行なった。血液流量は５００（ｍ見／ｍ１ｎ）、１（立
／ｍ１ｎ）、２（文／　ｍ　ｉｎ）で行なった。血液は
人工肺中な全体的に流れ、チャネリングは見られなかっ
た。このため１本人工肺は、メツシュの無いタイプに比
し、血液と中空糸の接触面積が増大したものと考えられ
、ガス交換能は各々５〜１０％の改善が見られ、メツシ
ュを挿入することが極めて有効であることが分かった。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の中空糸膜型人工肺によれ
ば、血液が人工肺全体に行き亙り多孔質中空糸の外側部
と万遍なく接触するため、チャネリング現象が生じず、
血液と酸素ガスとが充分且つ良好に接触するから、良好
なガス交換を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の中空糸膜型人工肺の一実施例を示す断
面図、第２図は本発明の中空糸膜型人工肺における血液
の流れを概略的に示す縦断面図、第３図は第２図のｘ−
ｘ断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す一部切欠
斜視図、第５図は第４図の実施例における血液の流れを
概略的に示す縦断面図である。ｌ・・・血液導入口、２・・・外筒、３・・・内筒、４
・・・多孔質中空糸、５・・・メツシュ、６・・・ボッ
ティング部、７・・・酸素ガス導入口、８・・・ガス出
口、９・・・血液排出口、１０・・・熱交換用チューブ
、１１−・・媒体Ｃの入口、１２・・・媒体Ｃの出口、
１３−・・熱交換器部、１４・・・人工肺部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内筒と外筒を設け、該内筒と外筒の間に内筒と外
筒の長手軸方向に沿って多孔質中空糸を平行に配置し、
内筒、外筒ならびに中空糸の両端開口部にて該内筒外面
、外筒内面及び中空糸外面を支持部材により気密に支持
してなる中空糸膜型人工肺であって、外筒端部に設けた
血液導入口より中空糸外側に血液を流し、酸素は中空糸
の中空部に導入する血液外部潅流式の中空糸膜型人工肺
にして、中空糸束内に、該中空糸と平行に筒状のメッシ
ュを挿入してなることを特徴とする中空糸膜型人工肺。