JPH04129566A

JPH04129566A - 人工肺

Info

Publication number: JPH04129566A
Application number: JP2249683A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Kitamura; 惣一郎北村; Masaaki Fukutomi; 福富　正明
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-04-30

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］本発明は中空糸膜を利用した人工肺ユニットに遠心ポン
プを組合せ、血液を体外循環させると同時に血液のガス
交換を行なう人工Ｊｊｌｉに関する。

［従来の技術］人工心肺は、開心術時における心臓及び肺の補助手段と
して一般に広く用いられている。人工心肺は、通常、血
液の循環を行なうためのポンプ、及び肺の役割りを補う
ための人工肺とを血液回路にて接続して用いる。このポ
ンプとしては、従来からローラーポンプが広く用いられ
ており、一部では心臓の血流波形に近い波形が得られる
拍動型のローラーポンプも用いられている。ローラーポ
ンプを血液循環用に用いた場合には、ローラーかチュー
ブをしごく時に発生する血液損傷が問題とされ、近年で
は遠心力にて血液を循環させる遠心ポンプ（バイオポン
プ）を用いる例か見られるようになってきた。

また、体外循環中に用いる人工肺としては、大きく分け
て気泡型と脱型か広く用いられている。

気泡型人工肺は、血液の中に気泡状のガスを流すため血
液とガスとが直接接触し、溶血な発生する等の問題か指
摘されている。一方、脱型人工肺は、膜を介して血液と
ガスとか接触するため、気泡型に比べより生理的で血液
の損傷も少ないと云ゎれている。脱型人工師には、中空
糸を用いたものが一般的に用いられており、膜の材質と
してはシリコン等の均質膜やポリプロピレン等の多孔質
膜、或いはこれらを合わせた複合膜等が用いられている
。これらの中空糸膜の内側に血液を潅流し、外側にガス
を流すものを血液内部潅流型、その逆に中空糸膜内側に
ガスを流し、外側に血液を流すものを外部潅流型という
。前者は、直径数百路■の細い中空糸膜の内側を血液か
流れるため、血液側の圧力損失か高くなり、血球の損傷
か外部潅流型に比べ多くなる。一方、外部潅流型の人工
肺では、血液はハウジング内を自由に流れることかでき
るためチャネリングが発生し易くなるという欠点を持つ
。

［発１］か解決しようとする課題］従来から以上のようなポンプと人工肺を接続して体外循
環を行っているか、現在用いられている人工心肺装置は
、大型て血液回路も複雑となり、血液回路のセツトアツ
プに時間を要するほか、１文〜数文の血液充填量を必要
とし、操作も熟練を要する。血液充填量か増大すると体
外循環の際、多くの輸血も必要となる。また、従来一般
にローラーポンプを使用するため、チューブをローラー
かしごく際に血球を破壊し、溶血も増大する。さらに、
取り付ける人工肺としては、チャネリングの発生を防ぐ
ために膜面積を大きく取る必要かあるため大型となり、
更なる血液充填量の増大を招くことになる。そして、人
工肺とポンプを接続するチューブの部分、あるいは装置
か大型てべ・ントサイトへ設置かてきないために患者と
装置の間の血液回路分への血液充填も必要となり、更に
血液光＠量か増大する。

上記した種々の問題の解決を図るためには、余分な血液
回路なてきる限り排除すると同時にポンプの改良や駆動
部分の改良によるシステムの小型化、そして人工肺の効
率良いガス交換能か要請されている。

［課題を解決するための手段］そこで本発明者らは上記の問題を解決するため鋭意検討
を重ねたところ、血液の充填量を最小限にするために、
人工肺と血液ポンプを血液回路の一部として構成しその
一体化な図り、さらにポンプには血液に損傷を与えるこ
との少ない遠心ポンプを採用することにより、上記従来
の問題を解消し得ることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明によれば、ガス交換能を有する中空糸膜を
綾巻状に集束し、該中空糸膜の両端を開口状態にて筒状
ハウジング内に配糸して成り、血液を前記中空糸膜外側
と前記筒状ハウジング内側によって形成される空間内を
流すとともに前記中空糸膜内側にガスを流すようにした
人工肺ユニットと、該人工肺ユニットの血液流入口近傍
に取付けられた遠心ポンプとを備え、前記人工肺ユニッ
トと遠心ポンプを血液回路の一部として構成したことを
特徴とする人工肺、か提供される。

また、本発明においては、血液を所定温度に昇温または
降温するための熱交換器を、人工肺ユニットと遠心ポン
プの間に配設することが好ましい。

本発明では遠心ポンプを採用することにより。

従来のローラーポンプのものに比べ駆動部を約ｌ／３〜
ｌ／４に縮小てき、べ・ントサイトでの体外循環を可能
にし、患者から装置までの距離もまた１／３程度となり
、大幅な血液回路の短縮を図ることかできる。

また、人工肺ユニットと遠心ポンプは血液回路の一部を
構成することで一体となるため、血液回路は短縮・簡略
化でき、さらに人工肺ユニット、遠心ポンプを含めた血
液回路全体を一緒に滅菌てきるため、セットアツプ時の
時間短縮、及び操作の煩雑さも取り除くことかできる。

さらに本発明て用いる外部潅流型人工肺ユニットとして
は、前述のようにチャネリング防止及び血液回路の短縮
を考慮して縦長のもの、特に筒状ハウジングを、その直
径に対して長さが１＝３以上となるように形成したもの
を使用することが好ましい。筒状ハウジングを上記構成
とすることて血液の横方向への広がりを少なくできると
ともに血液の流れ方向にガス交換部分が長く設けられる
こととなり、その結果ガス交換能か向上し、かつチャネ
リングか防止される。

また、この人工肺ユニット及び好ましくはそれに付属す
る熱交換器は、血液回路の一部として使用するため、従
来のように長い接続チューブを必要とせず、ベットサイ
ドでの治療か可能となる。

以上のように本発明の人工肺は、従来のシステムと異な
り、血液回路の一部として使用する人工肺ユニットと、
血液損傷の少ない遠心ポンプを一体化することで、ベツ
ドサイトて容易に体外循環操作を行うことがてきる。

［作用］本発明の人工肺は、中空糸膜を綾巻状に集束した人工肺
ユニットとその血液流入口近傍に設ける遠心ポンプを血
液回路の一部として構成することに特徴を有する。

このため、血液回路が簡単・簡略化でき、全体構造か小
型化し、血液充填量を少なくすることがてきる。また、
血液の損傷を少なくすることがてきるとともに操作を容
易に行え、効率よいガス交換が可能となる。

さらに血液回路のセットアツプに要する時間を短くする
ことかてきるため、緊急を要する心肺蘇生などにも適用
かＥ４丁能となる。

［実施例］以下、本発明を図示の実施例に基づきさらに詳細に説明
するか、本発明はこれらの実施例に限られるものてはな
い。

第１図は本発明に係る人工肺の肺部を示すｌ！要図て、
第１図（ａ）は人工肺ユニット、第１図は熱交換器を示
す。また第２図は本発明に係る人工肺の血液回路構成図
を示す。

人工肺ユニットｌＯは１円筒状のハウジングｌとともに
、ハウジングｌの内側に綾巻状にした中空糸膜２からな
る中空糸束４を収納する。中空糸束２の中心部には内ｆ
ｉ３を有しており、この内筒３は血液の流れを均一にす
るため有効であるか、ハウシングｌか小径の場合にはそ
の限りではない。

用いる中空糸膜の材質としては、例えばシリコンゴム、
ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることかてきる
か、中空糸膜としては多孔質膜、無孔膜等の如何を問わ
ず、ガス交換能を有するものであればよい。

中空糸１８！２を綾巻状にする際の稜角（稜角）として
は、血液の流れの方向に対して中空糸膜と中空糸膜とか
１００°以上の開きを持っていることが好ましく、さら
に好ましくは１３０”以上である。稜角を１００°以上
とすることにより、血液か乱流となりガス交換能が向上
する。

人工肺ユニットｌＯの両端は、中空糸膜２の断面か開口
する状態て接着剤５にて中空糸膜２外側と外筒ｌ内側に
て囲まれた部分を封止し、その端部のキャップ９のボー
ト６よりガス交換するためのガスを流入させる。一方、
血液は中空糸膜２外側とハウジング１の内側にて形成さ
れる部分の一端に設けられた入ロアより導入されてハウ
ジングｌ内を流れ、他端に設けられた出口８より流出す
る。

人工肺ユニットｉｏに付属する熱交換器１１は二重管式
のものか好ましく、フィン付、蛇腹式、スパイラル式等
が使用できる。また、管としては凹凸を有するものか好
ましく用いられる。二重管式の熱交換器１１においては
、外管１２と内管１３の間に血液か流れ、内管１３内に
水か流れるか、またはその逆のいずれの方式てもよい。

熱交換器１１の取付は位置としては、人工肺ｌＯユニッ
トの横に平行に配置してもよいか、好ましくは血液回路
の一部と考え、人工肺１０ユニツトと直列に配置する。

これにより熱交換器１１に相当する長さ（例えば約１ｍ
）の血液回路か省略され、より少ない血液充填量とする
ことが可能となる。

また、熱交換器１１及び人工肺ｌＯユニットのハウシン
グとしては、剛性（ハートタイプ）のものでも柔軟性（
ソフトタイプ）を有するものでも用いることができる。

本発明で用いる遠心ポンプ２０は、第２図のごとく、人
工肺ユニット１０の下部に取り付け、人工肺ｌＯユニッ
ト及び熱交換器１１と共に血液回路の一部として一体化
することにより、ボンブー人工肺ユニット間の血液回路
は省略される。

これらの各ユニットて構成される人工肺システムにおい
て必要な総血液充填量は少なくなって小型化されるため
、患者のベットサイドでの体外循環が可能となり、また
簡単な血液回路であるため、セットアツプが容易で緊急
時においても十分に対応６ｆ能である。

以下、さらに具体的な実施結果を説明する。

（実施例）本発明の人工肺システムを用い生血にて評価を行った。

牛血はＡ　Ａ　Ｍ　Ｉ　（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｆ
ｏｒ　ｔｈｅＡｄｖａｎｃｅ　ｏｆ　Ｍｅｄｉｃａｌ　
Ｉｎ５ｔｒｕ＋５ｅｎｔａｔｉｏｎ）で定めるところの
標準静脈血を用い、これを本システムに潅流した。潅流
後、人工肺ユニットの入口、出口で採血を行い、血液ガ
ス分析装置にて酸素ガス分圧、二酸化炭素分圧、ＰＨ等
を求め、酸素移動量、二酸化炭素移動量を求めた。使用
した人工肺システムの仕様を以下に示す。

人工＋ｉｔｒユニット筒状ハウシング長さ筒状ハウシング直径中空糸膜充填率・・・５０ｃ朧・・・５０■■ ・・・５５％遠心ボンプ：ハイオボンプ（ＢＩＯＭＥＤＩＣＵＳ製）人工肺ユニット血液充填量・・・２００ｃｃ血液回路全
体の血液充填量・・・４００ｃｃ酸素（０２）移動量：血流量　１ｆＬ／ｓｉｎの時、血流量３ｆＬ／ｓｉｎの時、血流量５１／■ｉｎの時。

炭酸ガス（ＣＯ２）移動量：血流量１１　／ｓｉｎの時、血流量３見／■ｉｎの時、血流量５文／ｓｉｎの詩、６５　膳立／■ｉｎ。

１９０ｃＪＬ／寵ｉ口。

：１００ｔｆＬ／ｗｉｎ。

５０　　ｍｆＬ／ｗｉｎ。

１２０１文／ｗｉｎ。

１８０＠Ｊ１　／ｗｉｎ。

上記の結果から明らかな通り、十分な酸素移動星、二酸化炭素移動量が得られ、高いガス交換能をを達
成できることが判明した。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明の人工肺によれば、血液回路
の一部として使用する人工肺ユニットと血液損傷の少な
い遠心ポンプを一体化することにより、ベツドサイドで
容易に体外循環か行うことかできるという利点を有する
。

本発明の人工肺は、また補助循環装置や心肺蘇生などに
好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人工肺の肺部な示す概要図で、第
１図（ａ）は人工肺ユニット、第１図（ｂ）は熱交換器
を示す。また第２図は本発明に係る人工肺の血液回路構
成図を示す。ｉ−・・外筒、２・・・中空糸膜、３・・・内筒、４−
・・中空糸束、５・・・接着剤、６・・・ボート、７・
・・血液入口、８−・・血液出口、９・・・キャップ、
ｌＯ・・・人工肺ユニット、１・・・熱交換器、２・・・外管、３・・・内管２０・・・遠心ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガス交換能を有する中空糸膜を綾巻状に集束し、
該中空糸膜の両端を開口状態にて筒状ハウジング内に配
糸して成り、血液を前記中空糸膜外側と前記筒状ハウジ
ング内側によって形成される空間内を流すとともに前記
中空糸膜内側にガスを流すようにした人工肺ユニットと
、該人工肺ユニットの血液流入口近傍に取付けられた遠心
ポンプとを備え、前記人工肺ユニットと遠心ポンプを血液回路の一部とし
て構成したことを特徴とする人工肺。