JPH04193178A - Hollow thread membrane type oxygenator module - Google Patents

Hollow thread membrane type oxygenator module

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JPH04193178A
JPH04193178A JP2320663A JP32066390A JPH04193178A JP H04193178 A JPH04193178 A JP H04193178A JP 2320663 A JP2320663 A JP 2320663A JP 32066390 A JP32066390 A JP 32066390A JP H04193178 A JPH04193178 A JP H04193178A
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JP
Japan
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hollow fiber
blood
fiber membrane
gas
screen
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Pending
Application number
JP2320663A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kondo
健司 近藤
Takayuki Hirai
平井 孝之
Jun Kamo
純 加茂
Hisateru Takano
高野 久輝
Yoshiyuki Myonaka
義之 妙中
Eisuke Tatsumi
英介 巽
Haruhiko Akagi
赤城 治彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an oxygenator module having a high gas exchange capability and generating no problem such as thrombus in use for a long period by using a straight tube-shaped blood passage provided in a fixed member and opened on both ends and a hollow thread membrane screen opened and fixed with an opening end on the outer wall face of the fixed member and provided in the blood passage. CONSTITUTION:A screen laminated with a screen made of hollow thread membranes 1a and a screen made of hollow thread membranes 1b in turn perpendicularly to each other is fixed nearly perpendicularly to a blood passage 6b. Both opening ends of the hollow thread membranes 1a are opened and fixed on the opposite outer wall faces 6a-1, 6a-2 of the fixed member 6 respectively, and both opening ends of the hollow thread membranes 1b are opened and fixed on the opposite outer wall faces 6a-3, 6a-4 respectively. The gas containing oxygen is introduced into the hollow sections of the hollow thread membranes 1a, 1b from adjoining outer wall faces 6a-1, 6a-3 side, and the gas gas-exchanged on hollow thread membrane walls is discharged from opposite outer wall faces 6a-2, 6a-4 side.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、中空糸膜を固定する固定部材(ボッティング
部材)が血液通路壁の構成を兼ねた構造を有し、ガス交
換能が高く、長期使用か可能であり、小型化に好適な構
造を有する外部潅流方式の中空糸膜型人工肺モジュール
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a method in which the fixing member (botting member) for fixing the hollow fiber membrane has a structure that also serves as a blood passage wall, and has a high gas exchange ability. The present invention relates to an external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module that can be used for a long period of time and has a structure suitable for miniaturization.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

中空糸膜を用いた人工肺とは、ポリオレフィン等の疎水
性高分子からなる微多孔質中空糸膜や、シリコン等の気
体透過性の均質中空糸膜を用いて、中空糸膜面を介して
酸素を含む気体と血液を接触させ、その間でガス交換を
行わせるものであり、中空糸膜の中空部に血液を流し、
中空糸膜の外部に気体を流す内部潅流方式と、その逆に
、中空糸膜の中空部に気体を流し、外部に血液を流す外
部潅流方式の二つの方式がある。
An oxygenator using a hollow fiber membrane is a microporous hollow fiber membrane made of a hydrophobic polymer such as polyolefin, or a gas permeable homogeneous hollow fiber membrane such as silicone. Blood is brought into contact with oxygen-containing gas, and gas exchange occurs between them. Blood flows through the hollow part of the hollow fiber membrane,
There are two methods: an internal perfusion method in which gas flows outside the hollow fiber membrane, and an external perfusion method in which gas flows through the hollow part of the hollow fiber membrane and blood flows outside.

内部潅流方式では、血液を多数の中空系膜に均等に分配
供給すれば、血液のチャンネリング(偏流)はないもの
の、中空糸膜の中空部を流れる血液は層流であり、酸素
加能(単位層面積当たりの酸素移動速度)を上げるため
には中空糸膜の内径を小さくする必要がある。このため
150〜300μm程度の内径を有する中空糸膜が人工
肺用として開発さゎている。しかしながら、径を小さく
しても血液が層流流動する限りは酸素加能が飛躍的に向
上するものではなく、更に径を小さくするにつれてクロ
ッチインク(凝血による中空部の閉塞現象)が多発し易
くなり、この点が実用の大きな障害となっている。
In the internal perfusion method, if blood is evenly distributed and supplied to a large number of hollow membranes, there is no channeling (unbalanced flow) of the blood, but the blood flowing through the hollow part of the hollow fiber membrane is a laminar flow, and the blood is oxygenated ( In order to increase the oxygen transfer rate per unit layer area, it is necessary to reduce the inner diameter of the hollow fiber membrane. For this reason, hollow fiber membranes having an inner diameter of about 150 to 300 μm are being developed for use in oxygenators. However, even if the diameter is made smaller, oxygenation will not be dramatically improved as long as the blood flows laminarly, and as the diameter is further made smaller, crotch ink (a phenomenon in which the hollow space is blocked by blood clots) is more likely to occur. This point is a major obstacle to practical use.

また、一般的に人工肺では、中空糸膜が数万本束ねられ
た束として用いられているが、これら多数の中空糸膜の
それぞれの外壁に十分かつ均等に気体を分散供給するに
は特別の配慮が必要である。なお、気体の分散供給が不
十分である場合には、炭酸ガス排出能(単位層面積当た
りの炭酸ガス移動速度)が低下する。
In general, artificial lungs use tens of thousands of hollow fiber membranes in bundles, but in order to sufficiently and evenly distribute and supply gas to the outer walls of each of these many hollow fiber membranes, special care must be taken. consideration is necessary. In addition, when the distributed supply of gas is insufficient, the carbon dioxide gas discharge ability (carbon dioxide transfer rate per unit layer area) decreases.

一方、外部潅流方式は、気体の分配は良好であり気体の
圧力損失も小さく、かっ血液の流れに乱れを発生させる
ための構造を取り易いという点において、内部潅流方式
よりも優れている。
On the other hand, the external perfusion system is superior to the internal perfusion system in that gas distribution is good, gas pressure loss is small, and a structure for creating turbulence in the flow of perfused blood can be easily designed.

外部潅流方式においては、血液のチャンネリングによる
酸素化不足や血液の滞留部ての凝血の発生が血液通路の
内部構造と密接に関連しており、血液通路内の構造を選
択することはこれらを防止する上で極めて重要となる。
In the external perfusion method, insufficient oxygenation due to blood channeling and the occurrence of blood clots in blood stagnation areas are closely related to the internal structure of the blood passageway, and the selection of the internal structure of the blood passageway is based on these factors. This is extremely important in preventing this.

血液のチャンネリングを防ぐための構造を有する外部潅
流方式の中空糸膜型人工肺モジュールとしては、血液通
路内に邪魔板を配置したモジュールが知られている。
As an external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module having a structure for preventing blood channeling, a module in which a baffle plate is disposed within a blood passage is known.

例えば、第8図(A)及び(B)に示ように、特開昭6
0−193469号公報には、断面が細長い長方形の接
触室12に、邪魔板14で幅がせばめられた血液流路1
5を介して分割された複数の小室13を設けた構造を有
する外部潅流式の中空糸膜型人工肺モジュールか開示さ
れている。
For example, as shown in FIGS. 8(A) and 8(B),
No. 0-193469 discloses a blood flow path 1 in which the width is narrowed by a baffle plate 14 in a contact chamber 12 having an elongated and rectangular cross section.
An external perfusion type hollow fiber membrane type oxygenator module is disclosed which has a structure in which a plurality of small chambers 13 are divided through 5.

[発明が解決しようとする課題] ところが、邪魔板を用いる中空糸膜型人工肺モジュール
では、血液の流わが必ずしも充分てなく、長期使用に際
して邪魔板に血栓ができて機能が低下する場合があると
いう問題点を有している。
[Problems to be solved by the invention] However, in hollow fiber membrane oxygenator modules that use baffles, blood flow is not always sufficient, and when used for a long period of time, blood clots may form in the baffles and the function may deteriorate. There is a problem with this.

本発明は、上述の従来の外部潅流方式の中空糸膜型人工
肺モジュールにおける問題を解決すべくなされたもので
あり、ガス交換能が高く、長期使用においても血栓等の
問題の発生がなく、かつ小型化に好適な構造を有する外
部潅流方式の中空糸膜型人工肺モジュールを提供するこ
とにある。
The present invention was made in order to solve the problems with the conventional external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module described above, and has a high gas exchange ability and does not cause problems such as blood clots even during long-term use. Another object of the present invention is to provide an external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module having a structure suitable for miniaturization.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成し得る本発明の中空糸膜型人工肺モジュ
ールは、固定部材内に設けた両端か開口する直管状の血
液通路と、多数の中空糸膜をそれぞれの開口端を前記固
定部材の外壁面に開口して固定することにより前記血液
通路内に設けられた中空糸膜スクリーンと、これら中空
糸膜内に酸素を流すための気体導入口及び気体導出口と
、前記血液通路に血液を流すための血液導入口及び血液
導出口とを有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention capable of achieving the above object includes a straight blood passageway opened at both ends provided in a fixing member, and a large number of hollow fiber membranes. A hollow fiber membrane screen is provided in the blood passage by opening and fixing each open end to the outer wall surface of the fixing member, and a gas inlet and gas conductor for flowing oxygen into these hollow fiber membranes. It is characterized by having an outlet, and a blood inlet and a blood outlet for flowing blood into the blood passage.

本発明においては、直管状の血液通路内に多数の中空糸
膜シートからなるスクリーンを設け、かつ中空糸膜シー
トの固定部材が血液通路壁を兼ねる構成を有することに
より、血液通路内における血液に適当な乱れが生じてチ
ャンネリングの発生が防止され、ガス交換が効率良く行
われ、かっ血液通路内に血栓発生の原因となる構造が存
在しないのて良好な長期使用性が得られ、更に、これら
の特性を損なうことなく小型か可能である。
In the present invention, a screen made of a large number of hollow fiber membrane sheets is provided in a straight blood passage, and the fixing member of the hollow fiber membrane sheet also serves as a wall of the blood passage. Appropriate turbulence is generated to prevent channeling, gas exchange is efficient, and there are no structures in the blood passageway that can cause thrombus formation, resulting in good long-term usability. It is possible to reduce the size without sacrificing these characteristics.

本発明の中空糸膜型人工肺モジュールにおける固定部材
の材質としては、中空糸膜の安定した固定と通液性の良
い血液通路の形成が可能であり、かつ安全性を有するも
のであれば、制限なく利用できる。例えば、不飽和ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙
げることかでき、これらの中では、メディカル用途とし
て実績のあるポリウレタン樹脂が好ましい。
The material for the fixing member in the hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention may be any material that can stably fix the hollow fiber membrane, form a blood passage with good fluid permeability, and is safe. Can be used without restrictions. Examples include unsaturated polyester resins, epoxy resins, polyurethane resins, etc. Among these, polyurethane resins that have a proven track record for medical use are preferred.

中空糸膜スクリーンを構成する中空糸膜としては、各種
中空糸膜が利用でき、例えば、メディカル用途として実
績のあるシソコンエラストマー系、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、セグメント化ポリウレタン、フッ素含有ア
ルキル系、セルロース系の中空糸膜等が挙げられる。
Various types of hollow fiber membranes can be used as the hollow fiber membranes constituting the hollow fiber membrane screen. Examples include hollow fiber membranes.

また、中空糸膜の種類は人工肺の用途に応して選択でき
、例えば、短時間の関心術には、微多孔質ポリプロピレ
ン中空糸膜および微多孔質ポリエチレン中空糸膜などを
好適なものとして挙げることができ、またECMO等の
長期使用には、血漿漏れを防止するために非多孔質膜を
用いることが好ましく、たとえば非多孔質層の両側に多
孔質層が配置された三層複合中空糸膜を挙げることがで
きる。
In addition, the type of hollow fiber membrane can be selected depending on the purpose of the oxygenator. For example, microporous polypropylene hollow fiber membranes and microporous polyethylene hollow fiber membranes are suitable for short-term surgical procedures. In addition, for long-term use such as ECMO, it is preferable to use a non-porous membrane to prevent plasma leakage, for example, a three-layer composite hollow membrane with a porous layer arranged on both sides of a non-porous layer. Thread membranes can be mentioned.

以下、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図および第2図は、本発明の中空糸膜型人工肺モジ
ュールにおける中空糸膜スクリーンの固定例を、固定部
材6内に形成された直管状の血液通路6bに垂直な断面
で表した図である。
1 and 2 show an example of fixing the hollow fiber membrane screen in the hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention in a cross section perpendicular to the straight blood passage 6b formed in the fixing member 6. It is a diagram.

第1図のスクリーンは、中空糸膜1の多数を互いにほぼ
平行に1列固定することにより形成された並列型スクリ
ーンであり、各中空糸膜は血液通路6bをほぼ垂直な方
向で横断している。
The screen shown in FIG. 1 is a parallel type screen formed by fixing a large number of hollow fiber membranes 1 in a row substantially parallel to each other, and each hollow fiber membrane crosses the blood passage 6b in a substantially perpendicular direction. There is.

各中空糸膜の両開口端は固定部材6対向する外壁面6a
−1,6a−2にそれぞれ開口して固定されている。
Both open ends of each hollow fiber membrane are connected to the outer wall surface 6a facing the fixing member 6.
-1 and 6a-2 and are fixed with openings, respectively.

この並列型スクリーンにおける酸素を含む気体の流通は
、一方の外壁面6a−1(または6a−2)側からの酸
素を含む気体の各中空糸膜の中空部への導入と、他方の
外壁面6a−2(または6a−1)側からの中空糸膜壁
でのガス交換後の気体の導出により行われる。
The flow of the oxygen-containing gas in this parallel screen involves introducing the oxygen-containing gas into the hollow portion of each hollow fiber membrane from one outer wall surface 6a-1 (or 6a-2) side, and the other outer wall surface. This is performed by deriving the gas from the 6a-2 (or 6a-1) side after gas exchange at the hollow fiber membrane wall.

第2図は、中空糸膜1aからなるスクリーンと中空糸膜
1bからなるスクリーンとを互いにほぼ直交するように
交互に積層したスクリーンを血液通路6bにほぼ垂直に
固定したものである。
FIG. 2 shows a screen in which a screen made of hollow fiber membranes 1a and a screen made of hollow fiber membranes 1b are alternately laminated so as to be substantially perpendicular to each other, and are fixed substantially perpendicularly to a blood passage 6b.

中空糸膜1aの両開口端は固定部材6の“対向する外壁
面6a−1,6a−2にそわぞれ開口して固定されてお
り、また、中空糸膜1bの両開口端は対向する外壁面6
a−3,6a−4にそれぞれ開口して固定されている。
Both open ends of the hollow fiber membrane 1a are opened and fixed to opposing outer wall surfaces 6a-1 and 6a-2 of the fixing member 6, and both open ends of the hollow fiber membrane 1b are fixed to opposing outer wall surfaces 6a-1 and 6a-2. External wall surface 6
They are opened and fixed to a-3 and 6a-4, respectively.

このタイプのスクリーンにおいては、隣合う外壁面6a
−1と6a−3(または6a−4)側から酸素を含む気
体の各中空糸膜の中空部への導入が行われ、これらと向
かい合う外壁面6a−2と6a−4(または6a−3)
側から中空糸膜壁でのカス交換の気体が導出される。
In this type of screen, the adjacent outer wall surface 6a
-1 and 6a-3 (or 6a-4) side, oxygen-containing gas is introduced into the hollow part of each hollow fiber membrane, and the outer wall surfaces 6a-2 and 6a-4 (or 6a-3) facing these are introduced into the hollow part of each hollow fiber membrane. )
Gas for sludge exchange on the hollow fiber membrane wall is led out from the side.

なお、第2図の交互積層タイプの代わりに、相Uに直交
するように織り込まれた中空糸膜スクリーンを用いるこ
ともできる。
Note that instead of the alternately laminated type shown in FIG. 2, a hollow fiber membrane screen woven perpendicularly to the phase U can also be used.

これらのタイプのスクリーンにおける中空糸膜の種類及
びその配列密度は、得ようとするモジュールの機能に応
じて選択されるが、中空糸膜の配列密度(充填率)は通
常およびlO〜55%程度とされる。
The type of hollow fiber membrane and its arrangement density in these types of screens are selected depending on the desired module function, but the arrangement density (filling rate) of the hollow fiber membrane is usually about 10 to 55%. It is said that

次に、中空糸膜スクリーンを血液通路内に設けたガス交
換部の例を′M3図〜第5図に示す。
Next, examples of a gas exchange section in which a hollow fiber membrane screen is provided in a blood passage are shown in Figs.

第3図に示すガス交換部は、第2図に示した交互直交積
層型中空糸膜型スクリーンを血液通路6bの血液の流れ
の方向に4段配置した構成を有する。
The gas exchange section shown in FIG. 3 has a configuration in which four stages of alternately orthogonally laminated hollow fiber membrane screens shown in FIG. 2 are arranged in the direction of blood flow in the blood passage 6b.

第4図に示すガス交換部は、第1図に示した並列型スク
リーンを血液の流れの方向に4段設けた構成を有し、各
スクリーンの中空糸M1の方向が、奇数段目のスクリー
ンと偶数段目のスクリーンでほぼ直交するように各スク
リーンが固定されている。
The gas exchange section shown in FIG. 4 has a configuration in which the parallel screens shown in FIG. 1 are arranged in four stages in the direction of blood flow, and the direction of the hollow fibers M1 of each screen Each screen is fixed so that it is almost orthogonal to the even-numbered screens.

第5図に示すガス交換部は、第4図と同様に、第1図に
示した並列型スクリーンを4段設けた構成を有するが、
各スクリーンの中空糸膜1の方向は同方向となるように
各スクリーンが固定されている。
The gas exchange section shown in FIG. 5 has a configuration in which four stages of parallel screens shown in FIG. 1 are provided, as in FIG.
Each screen is fixed so that the hollow fiber membranes 1 of each screen are oriented in the same direction.

なお、ガス交換部に配置するスクリーンの構造は所望と
するモジュールの機能に応して適宜選択され、同一構造
のスクリーンを、あるいは異なる構造のスクリーンを、
各スクリーンにおける中空糸膜の固定方向を必要に応じ
て変化させて用いることができる。
The structure of the screen placed in the gas exchange section is selected as appropriate depending on the desired function of the module, and screens with the same structure or screens with different structures may be used.
The direction in which the hollow fiber membranes are fixed in each screen can be changed as necessary.

また、血液通路6b内でのスクリーンの個数及びそれら
の間隔は、所望とするモジュールの機能に応じて適宜選
択され、例えばスクリーンとして用いた中空糸膜シート
における中空糸の密度、膜面積、血液通路の内径や長さ
等との関連で決定することができる。
In addition, the number of screens and the interval between them in the blood passage 6b are appropriately selected depending on the desired function of the module. For example, the density of the hollow fibers in the hollow fiber membrane sheet used as the screen, the membrane area, the blood passage It can be determined in relation to the inner diameter, length, etc.

図示した例では、固定部材6は直方体形状を有し、その
内部に両端が開口する直管状の、すなわち断面が円形で
内径変化を伴わずに直線状に伸びた中空部からなる血液
通路6bが設けられている。このように、血液通路6b
を直管状とし、それに交差させて中空糸膜スクリーンを
固定したことて、血液の滞留が起きにくく、かつ長期使
用時における血栓の発生を効果的に防止することができ
る。
In the illustrated example, the fixing member 6 has a rectangular parallelepiped shape, and there is a blood passage 6b in the shape of a straight tube with both ends open, that is, a hollow portion having a circular cross section and extending linearly without changing the inner diameter. It is provided. In this way, the blood passage 6b
By forming the tube into a straight tube and fixing the hollow fiber membrane screen by intersecting the tube, blood stagnation is less likely to occur, and the formation of blood clots can be effectively prevented during long-term use.

なお、固定部材6の形状(外形)は通常は立方体形もし
くは直方体形とされるが円柱形や多角柱形等の形状であ
りでもよい。
The shape (outer shape) of the fixing member 6 is usually a cube or a rectangular parallelepiped, but it may also be a cylinder, a polygonal column, or the like.

血液通路6bの内径は、圧力損失の点から、およそ2c
m程度以上であることが好ましく、実用的観点から30
cm程度以下であることか好ましい。
The inner diameter of the blood passage 6b is approximately 2c in terms of pressure loss.
From a practical point of view, it is preferably about 30 m or more.
It is preferable that it be about cm or less.

各スクリーンの血液通路6bに対する角度は、およそ6
0〜120度程度であることが好ましく、90度(垂直
)であることか特に好ましい。
The angle of each screen with respect to the blood passageway 6b is approximately 6
The angle is preferably about 0 to 120 degrees, and particularly preferably 90 degrees (vertical).

すなわち、図示したようにほぼ直交させることによって
、血液に適度な乱流を起させて、チャンネリングの発生
をより効果的に防止することができる。
That is, by making the blood flow substantially perpendicular to each other as shown in the figure, it is possible to cause appropriate turbulence in the blood and more effectively prevent the occurrence of channeling.

また、血液通路6b内でのスクリーンの個数及びそれら
の間隔は、所望とするモジュールの機能に応して適宜選
択され、例えばスクリーンとして用いた中空糸膜シート
における中空糸の密度、膜面積、血液通路の内径や長さ
等との関連で決定することができる。
Further, the number of screens and the interval between them in the blood passage 6b are appropriately selected depending on the desired function of the module. For example, the density of the hollow fibers in the hollow fiber membrane sheet used as the screen, the membrane area, the blood flow It can be determined in relation to the inner diameter, length, etc. of the passage.

以上の構成からなるガス交換部の外壁面に気体導入口、
気体導出口、血液導入口及び血液導出[]を設けて本発
明の外部潅流式中空糸膜型人工肺モジュールを作製する
ことかできる。
A gas inlet port is provided on the outer wall of the gas exchange section with the above configuration.
The external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention can be manufactured by providing a gas outlet, a blood inlet, and a blood outlet.

第6図にその一例を示す。第6図(A)は本発明の外部
潅流式中空糸膜型人工肺モジュールの一例の血液導入口
4側を正面とした正面図、第6図(B)はその平面図、
第6図(C)は第6図(A)におけるAA線での断面図
である。なお、第6図(C)においては、横方向の中空
糸膜1bは省略されている。
An example is shown in FIG. FIG. 6(A) is a front view of an example of the external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention, with the blood inlet 4 side facing the front, FIG. 6(B) is a plan view thereof,
FIG. 6(C) is a sectional view taken along line AA in FIG. 6(A). In addition, in FIG. 6(C), the horizontal hollow fiber membrane 1b is omitted.

このモジュールは、第2図で示した交互直交積層型中空
糸膜スクリーンを、同定部材6内の血液通路6b内に血
液の流れにほぼ直交させて上流がら下流方向に11段配
置したガス交換部と、キヤ”/ブ7a、7b、8a、8
b、9.10及びそれぞれのキャップに接続された気体
導入口2a、3b、気体導出口2b、3b、血液導入口
4、血液導出口5を有する。
This module has a gas exchange section in which 11 stages of alternately orthogonally laminated hollow fiber membrane screens shown in FIG. 7a, 7b, 8a, 8
b, 9.10, and gas inlet ports 2a, 3b, gas outlet ports 2b, 3b, blood inlet port 4, and blood outlet port 5 connected to the respective caps.

固定部材6の各外壁面に接合された各キャップは、固定
部材6を取り囲んで互いに接合されており、気体導入口
2a、2b、気体導出口3a、3b、血液導入口4及び
血液導出口5とそれぞれ連通する各領域を互いに液密及
び気密に仕切っている。各キャップは、例えばポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、
又はポリブローピレン等から形成することができ、こわ
らの導入口、導出口を設ける位置やその個数、これらの
口と連通ずる領域の構造等は図示した例に限定されず、
用いた中空糸膜スクリーンの構造等に応して選択される
The caps joined to each outer wall surface of the fixing member 6 surround the fixing member 6 and are joined to each other, and have gas inlets 2a, 2b, gas outlets 3a, 3b, blood inlet 4 and blood outlet 5 The areas that communicate with each other are partitioned off from each other in a liquid-tight and air-tight manner. Each cap can be made of e.g. polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene,
Alternatively, it can be formed from polypropylene, etc., and the locations and number of stiffness inlets and outlets, the structure of the area communicating with these ports, etc. are not limited to the illustrated example,
It is selected depending on the structure of the hollow fiber membrane screen used.

このモジュールにおけるガス交換は、酸素を含む気体(
酸素ガス自体、あるいは酸素ガスを窒素などの気体によ
って適当な濃度に希釈した混合気体)を気体導入口2a
、2bから所定の流量及び圧力で、また被処理面液を血
液導入口4から所定の流量及び圧力で導入することによ
って行われる。
Gas exchange in this module consists of gases containing oxygen (
Oxygen gas itself or a mixture of oxygen gas diluted with a gas such as nitrogen to an appropriate concentration) is introduced into the gas inlet 2a.
, 2b at a predetermined flow rate and pressure, and the surface liquid to be treated is introduced from the blood inlet 4 at a predetermined flow rate and pressure.

気体導入口2a、2bから導入された気体は、これら導
入口側の固定部材6の外壁にある中空糸膜1a、1bの
開口からこれら中空糸膜の中空部内に流入し、各中空糸
膜の膜壁を介して、血液導入口4から血液通路6b内に
導入された血液とのガス交換がおこなわわ、各中空糸膜
の他方の開口から気体導出口2a、3bを介してモジュ
ール外に排出される。また、血液通路6b内を流れ、各
中空糸膜の膜壁におけるガス交換によって酸素濃度が高
められた血液は血液導出口5からモジュール外に取り出
される。
The gas introduced from the gas inlet ports 2a and 2b flows into the hollow portions of the hollow fiber membranes 1a and 1b through the openings of the hollow fiber membranes 1a and 1b on the outer wall of the fixing member 6 on the side of the inlet ports, and flows into the hollow portions of the hollow fiber membranes. Gas exchange occurs with the blood introduced into the blood passage 6b from the blood inlet 4 through the membrane wall, and is discharged from the other opening of each hollow fiber membrane to the outside of the module via the gas outlet 2a, 3b. be done. Further, blood flowing through the blood passage 6b and having an increased oxygen concentration due to gas exchange on the membrane walls of each hollow fiber membrane is taken out of the module from the blood outlet 5.

以上のような構成を有する本発明のモジュールは、例え
ば、以下のようにして作製することができる。
The module of the present invention having the above configuration can be manufactured, for example, as follows.

中空糸膜スクリーンを積層させたものを金型にセットし
、それを血液通路6bの中心になる部分を軸に高速回転
させる。この状態で金型に固定部材を流し込み、それが
硬化するまで高速回転を維持し、硬化後、金型からモジ
ュールを取り出す。
A stack of hollow fiber membrane screens is set in a mold and rotated at high speed around the center of the blood passage 6b. In this state, the fixing member is poured into the mold and kept rotating at high speed until it hardens, and then the module is taken out from the mold.

[実施例] 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 中空糸膜として、厚み5μmの多孔質ポリエチレン層(
外層)、厚み1μmの非多孔質セグメント化ポリウレタ
ン層(中間層)及び厚み19μmの多孔質ポリエチレン
層(内層)の三層構造であって、内径200μmの複合
中空糸膜をポリウレタンからなる固定部材に固定すると
ともに血液通路を形成して、第4図に示す構成のガス交
換部を製作した。中空糸膜スクリーンは奇数段目と偶数
段目が互いに直交するように合計60段配置し、x=1
0.0cm、y=10.0cm、z=7.0cm、スク
リーン開路11ニア504m、スクリーン内中空糸膜間
隔:10μm、血液通路内径ニア、Ocm、血液通路内
組膜面積0.5m2とした。
Example 1 A porous polyethylene layer with a thickness of 5 μm (
It has a three-layer structure: a 1 μm thick non-porous segmented polyurethane layer (intermediate layer), and a 19 μm thick porous polyethylene layer (inner layer), and a composite hollow fiber membrane with an inner diameter of 200 μm is attached to a fixing member made of polyurethane. A gas exchange section having the structure shown in FIG. 4 was manufactured by fixing the tube and forming a blood passage. A total of 60 hollow fiber membrane screens are arranged so that the odd-numbered stages and even-numbered stages are perpendicular to each other, and x = 1.
0.0 cm, y = 10.0 cm, z = 7.0 cm, screen opening 11 near 504 m, hollow fiber membrane spacing within the screen: 10 μm, blood passage inner diameter near Ocm, and assembled membrane area within the blood passage 0.5 m2.

次にこのカス交換部に第6図(A)〜(cl、)に示す
構成のポリカーボネート製の各キャップをそれぞれ接着
して、本発明の中空糸膜型人工肺モジュールを得た。
Next, each cap made of polycarbonate having the structure shown in FIGS. 6(A) to 6(cl) was adhered to this waste exchange portion to obtain a hollow fiber membrane type oxygenator module of the present invention.

得られたモジュールの中空糸膜の単位膜面積当たりの血
液供給量(Q/ S : fl、/m i n・m2 
)に対する酸素加能(To2 :mIl/min・m2
)を以下の条件で測定したところ、第7図に示す結果を
得た。
Blood supply amount per unit membrane area of the hollow fiber membrane of the obtained module (Q/S: fl, /min・m2
) to oxygen addition capacity (To2: ml/min・m2
) was measured under the following conditions, and the results shown in FIG. 7 were obtained.

酸素加能測定条件: 使用血液 新鮮ヘパリン加生血液(37℃、ヘマトクリット35%
、pH7,32、酸素分圧65mmHg、ヘモクロビン
濃度t2.5g/dJ2)     − 中空糸膜への導入気体 純酸素(37℃、流速2J1/m’in)モジュール内
温度 37℃ 酸素加能算定式: %式% ] α:酸素ガス溶解度 (37℃、0.03m1l/It ・mmHg)PvO
2:気体導入口側酸素分圧 Pad2 :気体導出ロ側酸素分圧 Q:血液流量(J2/m1n) S:血液通路内組膜面積(m2) 比較例1 実施例1と同様の中空糸膜を、ポリカーボネート製ハウ
ジング内の所定の位置に固定部材としてのポリウレタン
により両端を開口状態として固定して第8図(A)及び
(B)に示す構造の外部潅流型式中空糸膜型人工肺モジ
ュール(x−〇。6cm、y=1.8cm、z=20.
0cm、小室数=5、各小室の中空糸膜の充填率=30
%、接触室内組膜面積=0.5m’ )を作製した。
Oxygenation measurement conditions: Blood used: Fresh heparinized blood (37°C, hematocrit 35%)
, pH 7,32, oxygen partial pressure 65 mmHg, hemocrobin concentration t2.5 g/dJ2) - Pure oxygen gas introduced into the hollow fiber membrane (37°C, flow rate 2J1/m'in) Temperature inside the module 37°C Oxygen addition calculation formula: % Formula %] α: Oxygen gas solubility (37°C, 0.03ml/It・mmHg) PvO
2: Oxygen partial pressure on the gas inlet side Pad2: Oxygen partial pressure on the gas outlet side Q: Blood flow rate (J2/m1n) S: Assembled membrane area in blood passage (m2) Comparative example 1 Hollow fiber membrane similar to Example 1 is fixed in a predetermined position in a polycarbonate housing with polyurethane as a fixing member with both ends open, thereby creating an external perfusion type hollow fiber membrane oxygenator module ( x-〇.6cm, y=1.8cm, z=20.
0cm, number of chambers = 5, filling rate of hollow fiber membrane in each chamber = 30
%, membrane area assembled in the contact chamber = 0.5 m').

このモジュールの酸素加能を、実施例1と同様の条件で
測定したところ、第7図に示す結果を得た。実施例1と
比較すると酸素加能は/J%さがった。
When the oxygen capacity of this module was measured under the same conditions as in Example 1, the results shown in FIG. 7 were obtained. Compared to Example 1, the oxygen addition capacity was reduced by /J%.

実施例2 血液通路内組膜面積を1.1m2とする以外は実施例1
と同様の構成を有する中空糸膜型人工肺モジュールを得
た。
Example 2 Example 1 except that the membrane area in the blood passage was 1.1 m2
A hollow fiber membrane type oxygenator module with a similar configuration was obtained.

次に、この人工肺モジュールを右心補助人工心臓に接続
し、それを山羊の右心房と肺動脈間に装着した。
Next, this oxygenator module was connected to a right ventricular assist device, which was placed between the goat's right atrium and pulmonary artery.

山羊に対してヘパリンによる抗凝血療法(10〜40 
U / k g / h r )を施しながら、右心補
助人工心臓によって血液の流量を1.54!/minと
し、38〜40℃の純酸素を2j2/minの流量で人
工肺モジュール内の中空糸膜の吊空部に流し、この状態
を保ち、長時間血液接触時のガス交換性能の変化を血液
ガス分析計(コーニング社158型)を使用することに
より追跡し、また人工肺モジュール内における血栓形成
の有無を調べた。
Anticoagulant therapy with heparin (10-40
U/kg/hr), the blood flow rate was increased to 1.54 with the right ventricular assist device! /min, and pure oxygen at a temperature of 38 to 40°C was flowed into the suspended part of the hollow fiber membrane in the oxygenator module at a flow rate of 2j2/min, and this state was maintained to monitor changes in gas exchange performance during long-term blood contact. Follow-up was performed using a blood gas analyzer (Corning Model 158), and the presence or absence of thrombus formation within the oxygenator module was examined.

その結果、測定開始72時間後においても血栓の発生は
認められず、またガス交換性能も安定していた。
As a result, no thrombus was observed even 72 hours after the start of the measurement, and the gas exchange performance was stable.

比較例2 血液通路内組膜面積を1.1m2とする以外は比較例1
と同様にして作製した人工肺モジュールを用い、実施例
2と同様にして長時間血液接触時のガス交換性能の変化
、及び人工肺モジュール内における血栓形成の有無を調
べた。
Comparative Example 2 Comparative Example 1 except that the membrane area in the blood passage was 1.1 m2
Using an oxygenator module prepared in the same manner as in Example 2, changes in gas exchange performance during long-term blood contact and the presence or absence of thrombus formation within the oxygenator module were investigated in the same manner as in Example 2.

その結果、測定開始40時間後にはモジュール内に血栓
の付着が確認され、ガス交換性能も低下した。
As a result, 40 hours after the start of the measurement, it was confirmed that blood clots were attached within the module, and the gas exchange performance also deteriorated.

[発明の効果] 本発明の中空糸膜型人工肺モジュールは、血液流路が直
管状であるために血液の滞留が起こりにくく、血栓の発
生が防止される。又、血液流路に交差させて中空糸膜ス
クリーンが固定された構造を有し、血液流に適度の乱流
を起こすことかできるので、チャンネリングのない血液
の効率良いながれを得ることができ、カス交換能を高め
ることができる。
[Effects of the Invention] Since the hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention has a straight blood flow path, blood stagnation is less likely to occur, and the occurrence of blood clots is prevented. In addition, it has a structure in which a hollow fiber membrane screen is fixed across the blood flow path, which can create appropriate turbulence in the blood flow, making it possible to obtain an efficient flow of blood without channeling. , the dregs exchange ability can be improved.

しかも、上記の構造を有することで本発明の中空糸膜型
人工肺モジュールはこれらの特性を損なうことなく小型
化が可能である。
Moreover, by having the above structure, the hollow fiber membrane type oxygenator module of the present invention can be downsized without impairing these characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は本発明の中空糸膜型人工肺モジュー
ルにおける中空糸膜スクリーンの構成例を示す断面図、
第3図〜第5図は中空糸膜スクリーンの固定例を示すガ
ス交換部の斜視図、第6図(A)本発明の中空糸膜型人
工肺モジュールの一例の正面図、第6図(B)はその平
面図、第6図(C)は第6図(A)のAA線での断面図
、第7図は実施例1及び比較例1において測定された血
液流速に応じた酸素加能の変化を示すグラフ、第8図(
B)は従来の中空糸原型人工肺モジュールを一部を縦断
面図として示した図、第8図(A゛)は第8図CB>の
BB線ての断面図である。 1.1a、1b:中空糸膜 2a、2b、16:気体導入口 3a、3b、17:気体導出口 4:血液導入口 5:血液導出口 6:固定部材 6a−1〜6a−4:外壁面 6b:血液通路 7a、7b、8a、8b、9.10: キャップ 11:ハウジング 12:接触室 13:小室 14:邪魔板 15:血液流路 特許出願人 三菱レイヨン株式会社
1 and 2 are cross-sectional views showing an example of the configuration of a hollow fiber membrane screen in a hollow fiber membrane oxygenator module of the present invention,
3 to 5 are perspective views of the gas exchange section showing an example of fixing the hollow fiber membrane screen, FIG. 6(A) is a front view of an example of the hollow fiber membrane type oxygenator module of the present invention, and FIG. B) is a plan view thereof, FIG. 6(C) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6(A), and FIG. Graph showing changes in performance, Figure 8 (
B) is a partial vertical cross-sectional view of a conventional hollow fiber prototype oxygenator module, and FIG. 8 (A') is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1.1a, 1b: Hollow fiber membranes 2a, 2b, 16: Gas inlets 3a, 3b, 17: Gas outlet 4: Blood inlet 5: Blood outlet 6: Fixing members 6a-1 to 6a-4: Outside Wall surface 6b: Blood passages 7a, 7b, 8a, 8b, 9.10: Cap 11: Housing 12: Contact chamber 13: Small chamber 14: Baffle plate 15: Blood flow path Patent applicant Mitsubishi Rayon Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)固定部材内に設けた両端が開口する直管状の血液通
路と、多数の中空糸膜をそれぞれの開口端を前記固定部
材の外壁面に開口して固定することにより前記血液通路
内に設けられた中空糸膜スクリーンと、これら中空糸膜
内に酸素を流すための気体導入口及び気体導出口と、前
記血液通路に血液を流すための血液導入口及び血液導出
口とを有することを特徴とする中空糸膜型人工肺モジュ
ール。 2)直管状の血液流路に対して中空糸膜スクリーンがほ
ぼ垂直状態に配置されてなる請求項1記載の中空糸膜型
人工肺モジュール。
[Scope of Claims] 1) By fixing a straight tube-shaped blood passage provided in a fixing member with both ends open and a large number of hollow fiber membranes with their respective open ends opening on the outer wall surface of the fixing member. A hollow fiber membrane screen provided in the blood passage, a gas inlet and a gas outlet for flowing oxygen into these hollow fiber membranes, and a blood inlet and a blood outlet for flowing blood into the blood passage. A hollow fiber membrane oxygenator module comprising: 2) The hollow fiber membrane oxygenator module according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane screen is arranged substantially perpendicular to the straight blood flow path.
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