JPH01170472A

JPH01170472A - 中空糸型人工肺

Info

Publication number: JPH01170472A
Application number: JP32915987A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Hagiwara; 和彦萩原
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-07-05
Also published as: JPH044906B2

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、人工肺の中空糸の少なくとも一部の外壁面を
、例えば酸溶液、アルブミン溶液、ポリヒドロキシエチ
ルメタアクリレート（以下、ＰＨＥＭＡという）などの
化学的処理、あるいはコロナ、プラズマなどの放電処理
、あるいはオゾン処理を施すことにより親水化して血液
に対する濡れ性を改良した中空糸型人工肺に関するもの
である。

〈従来技術およびその問題点〉従来より医療用器具材にはさまざまなポリマーが使われ
ているが、−数的には疎水性のものがほとんどである。

　しかしその用途によっては、表面の親水化処理が必要
なものも少なくない。

例えば、人工肺は、ハウジング内にガス交換用膜を介し
て一方に血液を、他方に気体（酸素）を流通させてガス
交換を行うのであるが、ガス交換膜としては通常ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、シリコーン等の疎水性膜が多
く使用されている。

ところで、人工肺は通常使用に先立って内部のエアーを
除去するプライミング操作を行うのであるが、膜が疎水
性であるために、水とのなじみが悪く、プライミング操
作においてエアーを完全に除去し難く、特にガス交換膜
として多孔質の中空糸を使用した中空糸型人工肺の場合
であって中空糸の外側に血液を流すタイプでは、中空糸
のファイバーとファイバーの間にエアーをためこむ現象
が強く見受けられる。

その結果、ファイバー同士がエアーによってブロック化
し、いわゆる“す、”を生じ、ガス交換性能の低下の現
象を示す欠点があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉したがって、本発明の目的は、中空糸の外壁面を親水化
処理することにより血液およびブライミング液に対する
濡れ性を改良し、気泡の付着を抑え、ガス交換性能が低
下しないようにした人工肺を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は、中空糸外部を血液流路とする中空糸型人工肺
において、前記中空糸の少なくとも一部は、外壁面が親
水化処理されてなり、中空糸りを壁面に気泡が付着しに
くくなるよう構成したことを特徴とする中空糸型人工肺
を提供するものである。

ここで、前記中空糸はポリオレフィン系樹脂製であり、
前記親水化処理された中空糸は、その１本を水面に対し
て垂直方向から水中に挿入したときに、液面が中空糸外
壁に沿って上方に盛り上がるものであるのが好ましい。

以下に本発明の中空糸型人工肺を人工肺組込型の貯血槽
を好適実施例として更に詳細に説明する。

人工肺と一体化されるハードシェル型の貯血ａｉ１は、
第１図に概略を示すように、血液導入口２、この血液導
入口に連通し、かつ血液導入口２よりほぼ落差のない底
面を有する血液流入部５、この血液流入部に連通し血液
流入部５より漸次下垂する底面を有する貯血部６および
この貯血部６の下部に設けられた血液導出口３を有する
硬質部材により形成されたハウジング７を有するもので
ある。　ここで、血液流入部５の底面および貯血部６の
底面あるいはさらにハウジング７の側面が血液流路面４
をなす。

このような構成を有する貯血槽は、人工肺の体外循環回
路中に設けられるが、例えば、第２図に示すように人工
肺および熱交換器と一体化された人工肺装置となされる
ことにより好適に用いられる。

第２図に示す好適実施例において、人工肺１１は円筒状
のハウジング本体１２およびその両開放端部を閉鎖する
取付はカバー１３ａ１１３ｂを有するハウジングを具え
、ハウジング内には多数の中空糸膜１４がハウジングの
長平方向に沿って並列的に相互に離間配置されている。

そしてこれらの中空糸膜１４の両端部はそれぞれの開口
が閉塞されない状態で隔壁１５ａ、１５ｂによりハウジ
ング本体１２に液密に保持されている。

また、一方の取付はカバー１３ａとハウジング本体１２
と隔壁１５ａとで形成される中空糸膜の内部空間に連通
ずるガス流入空間１６にはガス流入ボート１７が、他方
の取付はカバー１３ｂとハウジング本体１２と隔壁１５
ｂとで形成される中空糸膜の内部空間に連通ずるガス流
入空間１８にはガス流出ボート１９ｂがそれぞれ連通し
て設けられている。

さらに、ハウジング本体１２内壁と両隔壁１５ａ、１５
ｂと中空糸膜１４外壁とで構成される血、夜室２０には
血ン夜ン充入口２１および血ン夜流出口２２が連通して
設けられている。

この実施態様で示される人工肺１１は、中空糸膜１４の
内部空間に空気等の酸素含有ガスを吹送し、中空糸膜１
４の外側に血液を流してガス交換を行なうタイプのもの
である。

中空糸膜１４として用いられる材質としては、通常人工
肺に使用されている疎水性の膜ならいかなるものでもよ
く、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピ
レン、シリコーン等が好適である。

この人工肺１１の血液流出口２２には、第１図につき前
述したような構成の貯血槽１の血液導入口２が液密に接
続されている。

一方、人工肺の血液流入口２１には、熱交換器２３が取
り付けられている。　熱交換器２３にはケーシング２４
内に多数の熱交換用管体２５がケーシング２４の長手方
向に沿って並列的に相互に離間して配置され、そしてこ
の熱交換用管体２５の両端部はそれぞれの開口が閉塞さ
れない状態で隔壁（図示せず）によりケーシング２４の
側壁に液密に保持されている。

そしてこの隔壁とケーシング２４の側壁と熱交換用管体
２５の外壁とで構成される空間２６には、血液流入ポー
ト２７および前記人工肺１１の血液流入口２１が連通し
ており、一方該空間２６と液密に区間された熱交換用管
体２５の内部空間には、ケーシング２４の片方の隔壁の
外側に連通する水入口ポート２８および同様にケーシン
グ２４の他方の隔壁の外側に連通ずる水出口ポート（図
示せず）がそれぞれ連通するよう構成されている。

従って、この実施態様に示される熱交換器２３は、血液
流入ポート２７より熱交換器２３に血液が流入し熱交換
用管体２５の外側を流れ、そのとき水入口ポート２８よ
り熱交換用管体２５の内部には温水または冷水が流れて
、熱交換用管体１５に接触する血液を加温したり冷却し
たりする。　しかしながら、熱交換用管体の内部に血液
を流し熱交換用管体の外部に冷却もしくは加温媒体を流
す方式の熱交換器を同様に用いることも可能である。

本発明においては、上記に例示したような人工肺におけ
る血液流入口２１から血液流出口２２に至る間の血液が
人工肺部材と接触する可能性のある血液流路面の全部も
しくは一部特に中空糸膜を親水化処理することがその特
長である。　なお、複数の中空糸からなる中空糸束は、
必らずしも中空糸の全数を親水化処理しなくてもよい。

　例えば、その半数以上を親水化処理して、処理しない
ものと均等に配列したり、中空糸束の中央部を人工肺の
ハウジングにより軸方向に拘束して絞っている場合には
、少なくともこの拘束部を親水化処理すればよい。

血液流路面の親水化処理方法には種々あるが、本発明に
おいて適用が可能な方法の一部を以下に述べる。

（１）酸処理用いる酸としては、ＫＭ、０４　／Ｈ２Ｓ　０４溶液、
Ｋ２　Ｃｒ２Ｏ７／Ｈ２Ｓ０４溶液などがあるが、特に
ＫＭｎ　ｏ４　／Ｈ２Ｓ　０４溶ン夜か好適である。　
この溶液の各成分の濃度は、ＫＭｎＯ４０，０５〜１ｗ
ｔ％、Ｈ２ＳＯ４９０〜１００ｗｔ％が親水化に好まし
い。

また、上記の混酸に限られず、単独の酸、例えば）（２
３０４のみを用いてもよい。

（２）アルブミン水溶液処理アルブミン水溶液は０．５〜８　ｗ　／　ｖ％のものを
用いるのが親水化に好適である。

（３）ＰＨＨＭＡ処理ＰＨＨＭＡすなわちポリヒドロキシエチルメタアクリレ
ートを用いて処理を行うが、その濃度は親水化には０．
０５〜４ｗｔ％がよい。

（４）コロナ放電処理コロナ放電処理とは、いわゆる材質上でコロナ放電を起
し１４表面に親木基を導入する方法であり、その処理時
間は要求される親水化程度に応じて定められる。

（５）プラズマ処理プラズマ処理とは、グロー放電によって作られた活性種
を用いて高分子表面を処理する方法であり、その処理時
間は要求される親水化程度に応じて定められる。

（６）オゾン処理オゾン処理とは、オゾンを表面に当てることにより表面
に親水性の官能基を導入する方法である。その処理時間
は要求される親水化程度に応じて定められる。

以上述べたように人工肺の親水化処理方法には種々ある
が、親水化度の評価としては水に対する濡れ性で行うの
がわかりやすい。

中空糸に親水性が付与されているかどうかは、その１本
を水面に対して垂直方向から水中に挿入したときに、液
面が中空糸外壁に沿って上方に盛り上る場合に、親木性
が付与されているということができる。

一方、親水化処理されていない中空糸の場合は液面が中
空糸外壁に沿って下方に凹むことになる。

〈発明の作用〉第２図に示すような貯血槽１を人工肺１１および熱交換
器と一体化した人工肺装置において、血液流入ボート２
７より熱交換器２３に流入した血液は人工肺１１の血液
流入口２１に至る間に加温または冷却され、人工肺１１
の血液流入口２１から流入した血液は血液室２０を通る
間に中空糸膜１４を介して中空糸膜１４の内部空間を流
通する酸素含有ガスとガス交換を行い、血液中の二酸化
炭素が除去され、自体で消費された酸素が供給される。

ここで、人工肺の部材の血液流路面、特に中空糸膜１４
の血液流路面外壁１４ａの好ましくは全面が前述したよ
うな親水化方法によって親水化され、血液に対する濡れ
性が向上されていることにより、既述した従来技術にお
けるようにファイバー同士がエアーによってブロック化
して“す”を生じることなく、また血液室２０内に送り
込まれる血液の流れも滞流することなくスムーズに行わ
れるため、ガス交換が効率よくなされる。

このようにして酸素を供給された血液は、人工肺１１の
血液流出口２２から流出し、連通ずる貯血槽１の血液導
入口２から貯血槽１内に流入する。　血液導入口２より
導入された血液は、この血液導入口２に連通される血液
流入部５に至り、血液流路面４をスムーズに送流され、
静かに貯血部６内に流下し、貯留される。

〈実施例〉以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（比較例）外径３００ミクロンのマイクロポーラスポリプロピレン
中空糸３４０００本を用いて、膜面積３．１ｍ’の人工
肺を作製した。

（実施例１）比較例と同様に作製した人工肺に、０．４％ＫＭｎＯ４
／ｃｏｎｅ　　Ｈ２ｓｏ４溶液を充填し、人工肺の絞り
部を叩きながら５分放＝した後、内液を排出して水洗後
空気乾燥した。

（実施例２）比較例と同様に作製した人工肺に、４％アルブミン溶液
２ＩＬを人工肺の絞り部を叩きながら２　ｆＬ　／　ｍ
　ｉ　ｎで５分循環させた後空気乾燥した。

（実施例３）比較例と同様に作製した人工肺に、１　ｗ　／　Ｖ％の
ＰＨＨＭＡを含むメタノール溶液を充填し、人工肺の絞
り部を叩きながら１分放置した後、内液を排出して空気
乾燥した。

（実施例４）比較例で用いたと同じマイクロポーラスポリプロピレン
類の中空糸を、コロナ放電装置（ＨＦＳ２０２、春日電
気社製）を用い、厚さ８０戸のテフロンシートを一枚巻
いた幅１０ｍｍ、長さ２０　ｍｍの電極に１２０■、６
．５Ａの電流を流してコロナ放電処理しながら巻き取り
速度５０　ｍ／ｍｉｎで１、ビンに巻き取り、その後こ
の中空糸を用いて比較例と同様の人工肺を組み立てた。

（実施例５）比較例で用いたものと同じマイクロポーラスポリプロピ
レン製の中空糸を、長さ５０ｃｍに切断し、タンク内に
重ならないように並べ、１０　’　ｔｏｒｒ、　　３０
〜４０℃で、１００Ｗ、２ｍ１ｎのプラズマ処理を行っ
た。　得られたプラズマ処理中空糸を用いて比較例と同
様の人工肺を作製した。

（実施例６）比較例と同様に作製した人工肺のガスポートを密閉した
後、血液流入ポートより１０分間オゾンを流入通過させ
た。　次に同様に血液流出ポートから１０分間オゾンを
流入通過させて中空糸外壁面を親水化処理した。

（試験例１）比較例および実施例１〜６で作製された人工肺について
、酸素付加能をＡＡＭ　Ｉの基準により測定した。　そ
の結果を表１に示す。　表１の各人工肺の性能について
、表示は以下の意味を有する。

叩く前二人工肺の生血によるプライミング後、血液の酸
素付加能を直ちに測定した。

叩いた後二上記ブライミング後、血液を循環させながら
人工肺の中程の絞り部を強く１５０回かんしで叩いた後血液の酸素付加能を測定した。

表　　　　　１（試験例２）比較例および実施例１〜６で作製された人工肺に用いた
中空糸ついて、親水性を測定する試験を行った。ビーカ
ーに水を入れ、上記各中空糸を夫々−本ずつ水面に対し
て垂直方向上部から水中に挿入した。　この結果、中空
糸外壁と液面との境界部にはメニスカスが形成されたが
、比較例の場合は液面が中空糸外壁に沿って下方に凹み
、実施例１〜６の場合は液面が中空糸外壁に沿って上方
に盛り上り、親水性が付与されていることが確認された
。

〈発明の効果〉本発明の人工肺は、特に中空糸膜を例えば酸処理、アル
ブミン処理、ＰＨＨＭＡ処理、コロナ放電処理、プラズ
マ処理、オゾン処理などにより親水化処理しであるため
、プライミング液および血液に対する濡れ性が極めてす
ぐれる。

従って、中空糸膜外壁面に気泡が付着しにくくなるため
、ファイバー間が気泡でブロックされることなく、血液
がスムーズに流れ、ガス交換を効率よ（行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明および従来例に適用される貯血槽の一
実施例を示す縦断面図である。第２図は、本発明に適用される中空糸膜を有する人工肺
装置を示す一部切欠正面図である。符号の説明１・・・貯血槽、　　　　　２・・・血液導入口、３・
・・血液導出口、４・・・血液流路面（血液接触面）、５・・・血液流入部、　　　　６・・・貯血部、１１・
・・人工肺、　　　　１４・・・中空糸膜、１４ａ・・
・中空糸膜外壁（血液接触面）、１６・・・ガス流入空
間、１７・・・ガス流入ポート、１８・・・ガス流出空
間、１９・・・ガス流出ポート、２０・・・血液室、　
　　２１・・・血液流入口、２２・・・血液流出口、　
　２３・・・熱交換器、２５・・・熱交換用管体、２７
・・・血液流入ポート、２８・・・水入口ポートＦＩＧ、１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中空糸外部を血液流路とする中空糸型人工肺にお
いて、前記中空糸の少なくとも一部は、外壁面が親水化
処理されてなり、中空糸外壁面に気泡が付着しにくくな
るよう構成したことを特徴とする中空糸型人工肺。
（２）前記中空糸がポリオレフィン系樹脂製である特許
請求の範囲第１項記載の中空糸型人工肺。
（３）前記親水化処理された中空糸は、その１本を水面
に対して垂直方向から水中に挿入したときに、液面が中
空糸外壁に沿って上方に盛り上がるものである特許請求
の範囲第１項記載の中空糸型人工肺。