JPH0611315B2 - 膨張可能な経皮オキシジェネーター - Google Patents
膨張可能な経皮オキシジェネーターInfo
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- A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
- A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
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Description
【０００１】本発明は、一般に、患者の血中酸素レベル
を高めるのに使用される酸素添加器、即ちオキシジェネ
ーター（ｏｘｙｇｅｎｅｔｏｒ）の分野に関する。更に
詳しくは、本発明は患者の体内（例えば、下大静脈、上
大静脈、心臓の右心房又はそれらの組み合わせ）に配置
し、次いでオキシジェネーターの周囲の血流のストリー
ミングを最少限に抑えるように反復膨張、収縮させて酸
素と二酸化炭素との交差拡散（ｃｒｏｓｓ−ｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ）を最大限に高めることが可能な経皮オキシジ
ェネーターを包含するものである。
を高めるのに使用される酸素添加器、即ちオキシジェネ
ーター（ｏｘｙｇｅｎｅｔｏｒ）の分野に関する。更に
詳しくは、本発明は患者の体内（例えば、下大静脈、上
大静脈、心臓の右心房又はそれらの組み合わせ）に配置
し、次いでオキシジェネーターの周囲の血流のストリー
ミングを最少限に抑えるように反復膨張、収縮させて酸
素と二酸化炭素との交差拡散（ｃｒｏｓｓ−ｄｉｆｆｕ
ｓｉｏｎ）を最大限に高めることが可能な経皮オキシジ
ェネーターを包含するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多くの
タイプの血液オキシジェネーターがこの技術分野で周知
となっている。例えば、開心術の際に患者は血液系に酸
素を導入する外部オキシジェネーターと相互接続され
る。この外部オキシジェネーターは一般に心肺器として
知られているものである。殆どのタイプのオキシジェネ
ーターでガス透過性の膜が用いられている。血液は膜の
一面に沿って流れ、酸素は膜の他方の面に供給される。
酸素供給と血液との間に十分な圧力勾配が与えられる
と、酸素は膜を通って血液に拡散して行く。加えて、二
酸化炭素が血液から膜を通って拡散する傾向がある。
タイプの血液オキシジェネーターがこの技術分野で周知
となっている。例えば、開心術の際に患者は血液系に酸
素を導入する外部オキシジェネーターと相互接続され
る。この外部オキシジェネーターは一般に心肺器として
知られているものである。殆どのタイプのオキシジェネ
ーターでガス透過性の膜が用いられている。血液は膜の
一面に沿って流れ、酸素は膜の他方の面に供給される。
酸素供給と血液との間に十分な圧力勾配が与えられる
と、酸素は膜を通って血液に拡散して行く。加えて、二
酸化炭素が血液から膜を通って拡散する傾向がある。
【０００３】他の状況において、患者の血液の酸素含量
をぎりぎりまで高めることによって患者の心肺機能を十
分に補うためにはもっと小さい、移植可能なオキシジェ
ネーターで足りるであろう。例えば、気腫、肺炎、うっ
血性心不全又は他の慢性肺疾患を患っている患者の場
合、その血中酸素の分圧はしばしばほぼ４０トルであ
る。このような患者を適切に維持するのに１０〜２０％
と言う比較的小さい増加で一般に十分である。この治療
法は、このような場合に患者に対して挿管治療を施す必
要が避けられる点で特に望ましい代替法である。更に、
患者の急性呼吸発作を切り抜けるのに、多くの場合、こ
のタイプのオキシジェネーターの一時的使用で十分であ
る。このような患者を従来の人工呼吸器に入れると、患
者の肺ツリー（ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ）が損傷
されるために人工呼吸器に対する依存性が更に高まり、
それによってしばしば病状悪化が螺旋状に進行し始め
る。
をぎりぎりまで高めることによって患者の心肺機能を十
分に補うためにはもっと小さい、移植可能なオキシジェ
ネーターで足りるであろう。例えば、気腫、肺炎、うっ
血性心不全又は他の慢性肺疾患を患っている患者の場
合、その血中酸素の分圧はしばしばほぼ４０トルであ
る。このような患者を適切に維持するのに１０〜２０％
と言う比較的小さい増加で一般に十分である。この治療
法は、このような場合に患者に対して挿管治療を施す必
要が避けられる点で特に望ましい代替法である。更に、
患者の急性呼吸発作を切り抜けるのに、多くの場合、こ
のタイプのオキシジェネーターの一時的使用で十分であ
る。このような患者を従来の人工呼吸器に入れると、患
者の肺ツリー（ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｔｒｅｅ）が損傷
されるために人工呼吸器に対する依存性が更に高まり、
それによってしばしば病状悪化が螺旋状に進行し始め
る。
【０００４】経皮オキシジェネーターにおける効果的な
拡散速度は、場合によっては、血流がオキシジェネータ
ーの周囲に及びそれを通って比較的安定な流れのパーン
を確立する“ストリーミング（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）”
又は“チャンネリング（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）”の問
題によって制限を受ける可能性がある。オキシジェネー
ターはその色々な部分が比較的高速度の乱流の血液にさ
らされる。これらの条件は酸素と二酸化炭素との交差拡
散を増加させる傾向がある。しかし、オキシジェネータ
ーの他の部分はガスの拡散を低下させる低速の層流の血
液にさらされる。高血流の領域に直かに隣接するオキシ
ジェネーターのそのような部分は高速度の拡散を受け続
けるだろうが、しかしオキシジェネーターの残りの部分
の拡散速度は比較的遅くなる傾向がある。従って、オキ
シジェネーターの総拡散速度はストリーミングによって
実質的に減ぜられる可能性がある。
拡散速度は、場合によっては、血流がオキシジェネータ
ーの周囲に及びそれを通って比較的安定な流れのパーン
を確立する“ストリーミング（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）”
又は“チャンネリング（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）”の問
題によって制限を受ける可能性がある。オキシジェネー
ターはその色々な部分が比較的高速度の乱流の血液にさ
らされる。これらの条件は酸素と二酸化炭素との交差拡
散を増加させる傾向がある。しかし、オキシジェネータ
ーの他の部分はガスの拡散を低下させる低速の層流の血
液にさらされる。高血流の領域に直かに隣接するオキシ
ジェネーターのそのような部分は高速度の拡散を受け続
けるだろうが、しかしオキシジェネーターの残りの部分
の拡散速度は比較的遅くなる傾向がある。従って、オキ
シジェネーターの総拡散速度はストリーミングによって
実質的に減ぜられる可能性がある。
【０００５】過去において、色々なタイプのオキシジェ
ネーターに関する多数の装置と方法が発明された。これ
には次のものがある。
ネーターに関する多数の装置と方法が発明された。これ
には次のものがある。
【表１】 発 明 者 米国特許番号
発 行 日 ボデル（Bodell） ３，５０５，６８６ １
９７０年 ４月１４日 バートン（Burton） ４，１５９，７２０ １
９７９年 ７月 ３日 コップ（Kopp）等 ４，３４６，００６ １
９８２年 ８月２４日 モーテンセン（Mortensen ）４，５８３，９６９ １
９８６年 ４月２２日 タヘリ（Taheri） ４，６３１，０５３ １
９８６年１２月２３日 キタガワ（Kitagawa）等 ４，７４３，２５０ １
９８８年 ５月１０日 ベリー（Berry ）等 ４，８５０，９５８ １
９８９年 ７月２５日 ハットラー（Hattler ） ４，９１１，６８９ １
９９０年 ３月２７日 ハットラー等 ４，９８６，８０９ １
９９１年 １月２２日
発 行 日 ボデル（Bodell） ３，５０５，６８６ １
９７０年 ４月１４日 バートン（Burton） ４，１５９，７２０ １
９７９年 ７月 ３日 コップ（Kopp）等 ４，３４６，００６ １
９８２年 ８月２４日 モーテンセン（Mortensen ）４，５８３，９６９ １
９８６年 ４月２２日 タヘリ（Taheri） ４，６３１，０５３ １
９８６年１２月２３日 キタガワ（Kitagawa）等 ４，７４３，２５０ １
９８８年 ５月１０日 ベリー（Berry ）等 ４，８５０，９５８ １
９８９年 ７月２５日 ハットラー（Hattler ） ４，９１１，６８９ １
９９０年 ３月２７日 ハットラー等 ４，９８６，８０９ １
９９１年 １月２２日
【０００６】タニシタ（Ｔａｎｉｓｈｉｔａ）等の“コ
イル管部材から成るオキシジェネーターデザインにおけ
る脈動流によるガス移動の増大”、２６Ｔｒａｎｓ．Ａ
ｍ．Ｓｏｃ．Ａｒｔｉｆ．Ｉｎｔｅｒｎ．Ｏｒｇａｎｓ
５６１（１９８０）。
イル管部材から成るオキシジェネーターデザインにおけ
る脈動流によるガス移動の増大”、２６Ｔｒａｎｓ．Ａ
ｍ．Ｓｏｃ．Ａｒｔｉｆ．Ｉｎｔｅｒｎ．Ｏｒｇａｎｓ
５６１（１９８０）。
【０００７】ボデル特許では、ガス透過性繊維を使用し
て血液の酸素レベルを上げる一般的着想が明らかにされ
ている。図６及び１０には患者の体内で使用するための
装置の２つの変形が示されている。ボデルの移植可能な
装置態様において、管状のケーシングは肺動脈から心臓
の左心房へのバイパスとしてか（図６）、又は、更に一
般的には、動脈と静脈との間でのバイパスとして（図１
０）役立つものである。ケーシングを通って循環する血
液に酸素を与え、及び／又は血液を精製するのに多数の
平行接続毛細管が用いられている。
て血液の酸素レベルを上げる一般的着想が明らかにされ
ている。図６及び１０には患者の体内で使用するための
装置の２つの変形が示されている。ボデルの移植可能な
装置態様において、管状のケーシングは肺動脈から心臓
の左心房へのバイパスとしてか（図６）、又は、更に一
般的には、動脈と静脈との間でのバイパスとして（図１
０）役立つものである。ケーシングを通って循環する血
液に酸素を与え、及び／又は血液を精製するのに多数の
平行接続毛細管が用いられている。
【０００８】モーテンセン特許の図３〜５には、各端部
においてヘッダー３４及び３６に接続された複数の小直
径のガス透過性管３２からできている静脈貫通（ｔｒａ
ｎｓｖｅｎｏｕｓ）オキシジェネーターが示されてい
る。しかし、モーテンセン特許に開示されるこの特定の
装置には、２つの切開部が必要とされる点で重大な欠点
がある。また、その挿入法もかなり複雑である。
においてヘッダー３４及び３６に接続された複数の小直
径のガス透過性管３２からできている静脈貫通（ｔｒａ
ｎｓｖｅｎｏｕｓ）オキシジェネーターが示されてい
る。しかし、モーテンセン特許に開示されるこの特定の
装置には、２つの切開部が必要とされる点で重大な欠点
がある。また、その挿入法もかなり複雑である。
【０００９】タヘリ特許には、酸素が拡散する単一の膜
１６を有する静脈貫通オキシジェネーターが開示されて
いる。膜は鞘１８内に配置され、それら両者は可撓性の
ワイヤー２０によって支持されている。
１６を有する静脈貫通オキシジェネーターが開示されて
いる。膜は鞘１８内に配置され、それら両者は可撓性の
ワイヤー２０によって支持されている。
【００１０】ベリー等の特許には、生体内で使用され
る、長いガス透過性管１２の束を有する肺外血液ガス交
換装置が開示されている。このガス透過性管はその各端
部において結合され、そしてそれぞれの近位及び遠位の
気密チャンバー２８及び３０内に閉じ込められている。
二重内腔管がガス透過性管に対して、外側内腔が近位チ
ャンバー２８内で終り、内側内腔が遠位チヤンバー３０
内で終わるように配置されている。
る、長いガス透過性管１２の束を有する肺外血液ガス交
換装置が開示されている。このガス透過性管はその各端
部において結合され、そしてそれぞれの近位及び遠位の
気密チャンバー２８及び３０内に閉じ込められている。
二重内腔管がガス透過性管に対して、外側内腔が近位チ
ャンバー２８内で終り、内側内腔が遠位チヤンバー３０
内で終わるように配置されている。
【００１１】ハットラー特許には、経皮オキシジェネー
ターの幾つかの態様が開示されている。最も単純な態様
（’６８９）においては、単一の切開部を通して血管に
挿入される、ループをなしている複数のガス透過性中空
繊維を通して酸素が循環される。他の態様（’８０９）
においては、繊維ループが２分され、装置の遠位末端の
末口内に混合チャンバーと液通関係で配置される。
ターの幾つかの態様が開示されている。最も単純な態様
（’６８９）においては、単一の切開部を通して血管に
挿入される、ループをなしている複数のガス透過性中空
繊維を通して酸素が循環される。他の態様（’８０９）
においては、繊維ループが２分され、装置の遠位末端の
末口内に混合チャンバーと液通関係で配置される。
【００１２】タニシタ等の文献には、体外オキシジェネ
ーターが開示されている（図１Ａ及び１Ｂ）。このオキ
シジェネーターにおいては、脈動流を定常平均流に付け
加えて適用することによってガスの拡散が高められた。
流れの脈動はオキシジェネーターチャンバーにその底板
を直接振動させることによって導入される。
ーターが開示されている（図１Ａ及び１Ｂ）。このオキ
シジェネーターにおいては、脈動流を定常平均流に付け
加えて適用することによってガスの拡散が高められた。
流れの脈動はオキシジェネーターチャンバーにその底板
を直接振動させることによって導入される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】従来法の経皮オキシジェ
ネーターにおいてストリーミングの問題が認識されてい
なかったことは明らかである。本出願人の知る限りで
は、従来の文献でストリーミングを最小限に抑えるよう
に膨張、収縮させることによって患者の血流とオキシジ
ェネーターとの間でガスの交差拡散を最大限に達成する
ことができる経皮オキシジェネーターを示しているもの
はない。
ネーターにおいてストリーミングの問題が認識されてい
なかったことは明らかである。本出願人の知る限りで
は、従来の文献でストリーミングを最小限に抑えるよう
に膨張、収縮させることによって患者の血流とオキシジ
ェネーターとの間でガスの交差拡散を最大限に達成する
ことができる経皮オキシジェネーターを示しているもの
はない。
【００１４】本発明は血管に挿入するのに適した膨張可
能なバルーンを有する経皮オキシジェネーターを提供す
るものである。酸素はバルーン表面に隣接する多数のガ
ス透過性通路（例えば、ガス透過性の中空繊維）を通し
て循環され、それによって血管と通路との間で酸素と二
酸化炭素の拡散が可能となる。バルーンを交互に膨張、
収縮させるのにポンプが用いられる。これによってオキ
シジェネーターの周囲で血液の流れがストリーミングを
起こすのを最小限に抑える通路の運動が引き起こされ、
血流中に最大の乱れが生じせしめられ、従ってオキシジ
ェネーターと患者の血流との間でガスの交差拡散が最大
限に達成される。外部コネクタは複数の内腔を有し、そ
れらが通路に酸素の流れを供給し、通路からガスを排出
させ、かつポンプによってバルーンを膨張、収縮させ
る。
能なバルーンを有する経皮オキシジェネーターを提供す
るものである。酸素はバルーン表面に隣接する多数のガ
ス透過性通路（例えば、ガス透過性の中空繊維）を通し
て循環され、それによって血管と通路との間で酸素と二
酸化炭素の拡散が可能となる。バルーンを交互に膨張、
収縮させるのにポンプが用いられる。これによってオキ
シジェネーターの周囲で血液の流れがストリーミングを
起こすのを最小限に抑える通路の運動が引き起こされ、
血流中に最大の乱れが生じせしめられ、従ってオキシジ
ェネーターと患者の血流との間でガスの交差拡散が最大
限に達成される。外部コネクタは複数の内腔を有し、そ
れらが通路に酸素の流れを供給し、通路からガスを排出
させ、かつポンプによってバルーンを膨張、収縮させ
る。
【００１５】本発明の主たる目的は従来オキシジェネー
ターにおけるガスの有効拡散速度を制限していたストリ
ーミング又はチャンネリングの問題を最小限に抑えるオ
キシジェネーターを提供することである。
ターにおけるガスの有効拡散速度を制限していたストリ
ーミング又はチャンネリングの問題を最小限に抑えるオ
キシジェネーターを提供することである。
【００１６】本発明のもう１つの目的は患者に単一の切
開部を通して容易に移植することができ、患者の血液中
の酸素レベルを効果的に上げ、そして血液から二酸化炭
素を除去することができるオキシジェネーターを提供す
ることである。
開部を通して容易に移植することができ、患者の血液中
の酸素レベルを効果的に上げ、そして血液から二酸化炭
素を除去することができるオキシジェネーターを提供す
ることである。
【００１７】本発明のこれらの及びその他の利点、特徴
及び目的は次の詳細な説明及び図面を参照すれば更に容
易に理解出来るであろう。
及び目的は次の詳細な説明及び図面を参照すれば更に容
易に理解出来るであろう。
【００１８】図１を参照して説明すると、図１にはオキ
シジェネーター１０の側断面図が示される。その主要部
品は膨張可能なバルーン２０とそのバルーンを実質的に
包囲している多数のガス通路１４である。好ましい態様
において、これらのガス通路は多数のガス透過性中空繊
維又は同細管である。繊維１４は、図１〜３に示される
通り、バルーン２０の外表面を実質的に包囲し、覆って
いるループに形成されている。繊維１４のガス透過性の
壁は酸素を血流中に拡散させ、かつ二酸化炭素を血流か
ら拡散させるための大きな全表面積を提供する。この目
的に、現在市販されている種々の可撓性、ガス透過性の
中空繊維のいずれもが、例えば三菱（Ｍｉｔｓｕｂｉｓ
ｈｉ）ＫＰＦ１９０Ｍポリプロピレン繊維が適してい
る。真に理想的な膜を得るために、このポリプロピレン
繊維はこれをシリコーンゴムで被覆し、それらを非トロ
ンボゲン形成性成分と結合させるのがよい。
シジェネーター１０の側断面図が示される。その主要部
品は膨張可能なバルーン２０とそのバルーンを実質的に
包囲している多数のガス通路１４である。好ましい態様
において、これらのガス通路は多数のガス透過性中空繊
維又は同細管である。繊維１４は、図１〜３に示される
通り、バルーン２０の外表面を実質的に包囲し、覆って
いるループに形成されている。繊維１４のガス透過性の
壁は酸素を血流中に拡散させ、かつ二酸化炭素を血流か
ら拡散させるための大きな全表面積を提供する。この目
的に、現在市販されている種々の可撓性、ガス透過性の
中空繊維のいずれもが、例えば三菱（Ｍｉｔｓｕｂｉｓ
ｈｉ）ＫＰＦ１９０Ｍポリプロピレン繊維が適してい
る。真に理想的な膜を得るために、このポリプロピレン
繊維はこれをシリコーンゴムで被覆し、それらを非トロ
ンボゲン形成性成分と結合させるのがよい。
【００１９】この装置のバルーン２０及び繊維１４を患
者の静脈系に単一の小さい切開部を通して移植する。例
えば、装置１０は患者の右内部けい静脈を通して上大静
脈に移植することができる。最大効果を達成するため
に、バルーン２０と繊維ループ１４とを切開部を通して
コネクタ１２のレベルまで完全に挿入する。バルーン２
０と繊維１４の挿入は心臓ペースメーカーを挿入するの
に現在用いられているタイプの導入器と同様の常用の導
入器を用いることによって補助することができる。
者の静脈系に単一の小さい切開部を通して移植する。例
えば、装置１０は患者の右内部けい静脈を通して上大静
脈に移植することができる。最大効果を達成するため
に、バルーン２０と繊維ループ１４とを切開部を通して
コネクタ１２のレベルまで完全に挿入する。バルーン２
０と繊維１４の挿入は心臓ペースメーカーを挿入するの
に現在用いられているタイプの導入器と同様の常用の導
入器を用いることによって補助することができる。
【００２０】コネクタ１２は繊維ループ１４を供給、排
出する、そしてバルーン２０を膨張させるための別々の
内腔を提供するものである。コネクタ１２のバルーン膨
張用内腔２２には外部ポンプ２１が接続され、バルーン
２０を所定の周期数で反復膨張、収縮させるのに用いる
ことができる。約１サイクル／秒の周期数がストリーミ
ングを最小限に抑え、オキシジェネーターに隣接する血
液の乱流を維持する際に満足できる結果を与えることが
実験的に証明されている。この目的には、いかなるガス
又は流体も、これをバルーンにポンプ給送し、そしてバ
ルーンから放出させることができる。しかし、ヘリウム
がポンプ給送の容易さにとって重要な粘土と密度が非常
に低いと言う利点を有し、そのヘリウムはその気泡が装
置から漏出した場合に速やかに血流中に溶解される。好
ましい態様においては、繊維ループ１４はその少なくと
も一部分が膨張バルーン２０の外表面に（例えば、接着
結合によって）固定されている。これはバルーン２０の
膨張、収縮が血管内での繊維１４の運動を確実に引き起
こすのを助ける。図１及び２は完全に膨張したバルーン
２０を有するオキシジェネーター１０の断面図を与える
ものである。これらに対して、図４及び５はバルーン２
０が収縮している同じオキシジェネーターを示すもので
ある。
出する、そしてバルーン２０を膨張させるための別々の
内腔を提供するものである。コネクタ１２のバルーン膨
張用内腔２２には外部ポンプ２１が接続され、バルーン
２０を所定の周期数で反復膨張、収縮させるのに用いる
ことができる。約１サイクル／秒の周期数がストリーミ
ングを最小限に抑え、オキシジェネーターに隣接する血
液の乱流を維持する際に満足できる結果を与えることが
実験的に証明されている。この目的には、いかなるガス
又は流体も、これをバルーンにポンプ給送し、そしてバ
ルーンから放出させることができる。しかし、ヘリウム
がポンプ給送の容易さにとって重要な粘土と密度が非常
に低いと言う利点を有し、そのヘリウムはその気泡が装
置から漏出した場合に速やかに血流中に溶解される。好
ましい態様においては、繊維ループ１４はその少なくと
も一部分が膨張バルーン２０の外表面に（例えば、接着
結合によって）固定されている。これはバルーン２０の
膨張、収縮が血管内での繊維１４の運動を確実に引き起
こすのを助ける。図１及び２は完全に膨張したバルーン
２０を有するオキシジェネーター１０の断面図を与える
ものである。これらに対して、図４及び５はバルーン２
０が収縮している同じオキシジェネーターを示すもので
ある。
【００２１】装置を移植した後、コネクタ１２の第二内
腔１５に酸素含有ガスの供給源を接続する。この酸素の
流れは第二内腔を通って繊維ループ１４に流入する。酸
素は繊維１４の内部通路に沿って流れ、繊維のガス透過
性壁を通って外側に拡散し、繊維を包囲している血流中
に入る。また、二酸化炭素は血流からこれらガス透過性
壁を通って内側に拡散して繊維内部に入る。繊維中の二
酸化炭素及び全残留酸素は繊維の遠位末端においてコネ
クタ１２の第三内腔１６を通って大気に排気される。繊
維ループを通るガスの流れを高めるために、第三内腔１
６に接続された吸引ポンプ１９で負圧を適用することが
できる。
腔１５に酸素含有ガスの供給源を接続する。この酸素の
流れは第二内腔を通って繊維ループ１４に流入する。酸
素は繊維１４の内部通路に沿って流れ、繊維のガス透過
性壁を通って外側に拡散し、繊維を包囲している血流中
に入る。また、二酸化炭素は血流からこれらガス透過性
壁を通って内側に拡散して繊維内部に入る。繊維中の二
酸化炭素及び全残留酸素は繊維の遠位末端においてコネ
クタ１２の第三内腔１６を通って大気に排気される。繊
維ループを通るガスの流れを高めるために、第三内腔１
６に接続された吸引ポンプ１９で負圧を適用することが
できる。
【００２２】本発明はまた麻酔性ガス又は他の薬剤を患
者の血液系に直接投与するのにも用いることができるこ
とに留意されたい。このために、酸素と麻酔性ガスの混
合物がこの装置の繊維ループを通って流れ、患者の血流
中に拡散する。
者の血液系に直接投与するのにも用いることができるこ
とに留意されたい。このために、酸素と麻酔性ガスの混
合物がこの装置の繊維ループを通って流れ、患者の血流
中に拡散する。
【００２３】図６、７及び８はバルーン２０の遠位末端
において中空の末口部材１００が付加されているオキシ
ジェネーターの別の態様を示すものである。中央酸素供
給管７０がコネクタ１２及びバルーン２０を通って末口
部材１００の内部まで延在している。繊維ループの各々
はその遠位点において２分されて２本の腕１４Ａ及び１
４Ｂを形成している。得られる繊維末端は末口１００の
内側キャビティーと液通関係で封止されている。末口部
材１００はプラスチック又はゴムから、繊維末端の周囲
に繊維末端と末口部材１００との間の接合部におけるガ
スの逃散を防ぐように、成型することができる。末口は
また装置の切開部を通しての挿入を容易にすべくテーパ
ー付き輪郭を以て賦形することができる。かくして、こ
の態様では、酸素含有ガスは外部供給源から酸素供給管
７０を通り、そして繊維の両腕１４Ａ及び１４Ｂを通っ
て末口部材１００の内部キャビティーに流入し、次いで
前記のようにコネクタ１２の排出内腔１６を通って排出
される。酸素供給管７０とバルーンの膨張用内腔２２は
図６及び８に示されるように同心円管として形成するこ
とができることに留意されたい。バルーン２０と酸素供
給管７０の上部の断面図を図７に与える。酸素供給管７
０はまた末口部材１００と繊維ループ１４との構造支持
体としても作用し、そして装置の血管への初期挿入を助
ける剛性度を与える。
において中空の末口部材１００が付加されているオキシ
ジェネーターの別の態様を示すものである。中央酸素供
給管７０がコネクタ１２及びバルーン２０を通って末口
部材１００の内部まで延在している。繊維ループの各々
はその遠位点において２分されて２本の腕１４Ａ及び１
４Ｂを形成している。得られる繊維末端は末口１００の
内側キャビティーと液通関係で封止されている。末口部
材１００はプラスチック又はゴムから、繊維末端の周囲
に繊維末端と末口部材１００との間の接合部におけるガ
スの逃散を防ぐように、成型することができる。末口は
また装置の切開部を通しての挿入を容易にすべくテーパ
ー付き輪郭を以て賦形することができる。かくして、こ
の態様では、酸素含有ガスは外部供給源から酸素供給管
７０を通り、そして繊維の両腕１４Ａ及び１４Ｂを通っ
て末口部材１００の内部キャビティーに流入し、次いで
前記のようにコネクタ１２の排出内腔１６を通って排出
される。酸素供給管７０とバルーンの膨張用内腔２２は
図６及び８に示されるように同心円管として形成するこ
とができることに留意されたい。バルーン２０と酸素供
給管７０の上部の断面図を図７に与える。酸素供給管７
０はまた末口部材１００と繊維ループ１４との構造支持
体としても作用し、そして装置の血管への初期挿入を助
ける剛性度を与える。
【００２４】図９は繊維１４が膨張バルーン２０を包囲
している単一のガス透過性膜で置き換えられているもう
１つ別の態様を開示するものである。得られる構造は本
質的に１つのバルーン内にもう１つのバルーンが配置さ
れている構造である。酸素含有ガスは、前記のように、
酸素供給管７０を通って末口部材１００に供給される。
酸素は次に末口部材１００から膨張バルーン２０と外側
のガス透過性膜９０との間の環状空間を通って流れ、コ
ネクタ１２の方に戻る。酸素と二酸化炭素との交差拡散
は、前記で検討したように、環状空間と患者の血流との
間のガス透過性膜を横断して起こる。膨張バルーン２０
の反復膨張、収縮はそれに対応する運動をガス透過性膜
９０に引き起こしてストリーミングを最小限に抑える。
更にもう１つ別の態様において、ガス透過性膜９０は末
口部材１００からコネクタ１２に延在する複数のガス通
路を画成するように膨張バルーン２０の外表面に多数の
縦線に沿って張り付けることができる。
している単一のガス透過性膜で置き換えられているもう
１つ別の態様を開示するものである。得られる構造は本
質的に１つのバルーン内にもう１つのバルーンが配置さ
れている構造である。酸素含有ガスは、前記のように、
酸素供給管７０を通って末口部材１００に供給される。
酸素は次に末口部材１００から膨張バルーン２０と外側
のガス透過性膜９０との間の環状空間を通って流れ、コ
ネクタ１２の方に戻る。酸素と二酸化炭素との交差拡散
は、前記で検討したように、環状空間と患者の血流との
間のガス透過性膜を横断して起こる。膨張バルーン２０
の反復膨張、収縮はそれに対応する運動をガス透過性膜
９０に引き起こしてストリーミングを最小限に抑える。
更にもう１つ別の態様において、ガス透過性膜９０は末
口部材１００からコネクタ１２に延在する複数のガス通
路を画成するように膨張バルーン２０の外表面に多数の
縦線に沿って張り付けることができる。
【００２５】図１０には第二の膨張性バルーン２５が第
一バルーン２０に隣接して付加されている本発明の更に
別の態様が示される。この第二バルーン２５にはそれを
第一バルーン２０とは無関係に別個に膨張、収縮させ
る、コネクタ１２を通って延在する別の内腔２７があ
る。この態様において、バルーン２０及び２５は、典型
的には、患者の血流中に最大の乱れが得られるように非
同期的に（即ち、位相が互いに範囲外となるように）膨
張せしめられる。
一バルーン２０に隣接して付加されている本発明の更に
別の態様が示される。この第二バルーン２５にはそれを
第一バルーン２０とは無関係に別個に膨張、収縮させ
る、コネクタ１２を通って延在する別の内腔２７があ
る。この態様において、バルーン２０及び２５は、典型
的には、患者の血流中に最大の乱れが得られるように非
同期的に（即ち、位相が互いに範囲外となるように）膨
張せしめられる。
【００２６】以上の開示は本発明の多数の態様を説明す
るものである。明確には述べないが、他の配置又は態様
も本発明の教示の下で、また前記特許請求の範囲に記載
される通り実施することができるだろう。
るものである。明確には述べないが、他の配置又は態様
も本発明の教示の下で、また前記特許請求の範囲に記載
される通り実施することができるだろう。
【図１】図１は膨張したバルーンを持つ本発明オキシジ
ェネーターの１つの態様の側断面図である。
ェネーターの１つの態様の側断面図である。
【図２】図２は図１の２−２面に沿って取ったもう１つ
の断面図である。
の断面図である。
【図３】図３は図１の３−３面に沿って取った更にもう
１つの断面図である。
１つの断面図である。
【図４】図４はバルーンが収縮している図１に対応する
側断面図である。
側断面図である。
【図５】図５は図４の５−５面に沿って取ったもう１つ
の断面図である。
の断面図である。
【図６】図６は中央酸素供給管と中空の末口部材を有す
る本発明オキシジェネーターの別の態様の側断面図であ
る。
る本発明オキシジェネーターの別の態様の側断面図であ
る。
【図７】図７は図６の７−７面に沿って取ったもう１つ
の断面図である。
の断面図である。
【図８】図８は図６の８−８面に沿って取ったもう１つ
の断面図である。
の断面図である。
【図９】図９は膨張バルーンを包囲する中空繊維を単一
のガス透過性膜で置き換えた本発明オキシジェネーター
の別の態様の断面図である。
のガス透過性膜で置き換えた本発明オキシジェネーター
の別の態様の断面図である。
【図１０】図１０は２個のバルーンが非同期的に膨張、
収縮せしめられる本発明オキシジェネーターの更にもう
１つ別の態様の断面図である。
収縮せしめられる本発明オキシジェネーターの更にもう
１つ別の態様の断面図である。
１０ オキシジェネーター １２ コネクタ １４ ガス通路 １５ ガス導入内腔 １６ ガス排出内腔 １９ 吸引ポンプ ２０ 第一バルーン ２１ 外部ポンプ ２２ バルーンの膨張用内腔 ２５ 第二バルーン ７０ 中央酸素供給管 ９０ ガス透過性膜 １００ 中空末口部材
Claims (16)
- 【請求項１】 血管に少なくとも一部分挿入出来るよう
になっている膨張可能なバルーンにして、外表面と、該
バルーンにガスを導入し、そして該バルーンからガスを
除去することによって該バルーンの選択的な膨張及び収
縮を可能にする開口とを有する前記バルーン； 該バルーンの外表面に隣接する少なくとも１本のガス通
路にして、該血管と該ガス通路との間でガスの拡散を可
能とするようになっているガス透過性の壁を有し、それ
によって該バルーンの膨張と収縮が該血管内の該ガス通
路の少なくとも一部分を運動させるようになっている前
記ガス通賂；及び 該バルーンを交互に膨張及び収縮させるようになってい
るポンプ手段；を含んで成る膨張可能な経皮オキシジェ
ネーター。 - 【請求項２】 該ガス通路が該膨張性バルーンの少なく
とも一部分を実質的に包囲しているガス透過性の表面に
よって画成されている、請求項１に記載のオキシジェネ
ーター。 - 【請求項３】 該ガス通路が複数のガス透過性中空繊維
から成る、請求項１に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項４】 該繊維の少なくとも一部分が該膨張性バ
ルーンの外表面に固定されている、請求項３に記載のオ
キシジェネーター。 - 【請求項５】 該ガス通路にガスの流れを供給し、該通
路からガスを排出し、そして該ポンプ手段によって該バ
ルーンの膨張と収縮を可能にするようになっている内腔
を有する接続手段を更に含む請求項１に記載のオキシジ
ェネーター。 - 【請求項６】 該接続手段がガスの流れを実質的に周囲
圧力において該ガス通路に供給する内腔、及びガスを負
圧において該ガス通路から排出する吸引手段を含んで成
る、請求項５に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項７】 該ガス通路が末口部材； 該接続手段から該末口部材まで延在している、該末口部
材にガスを供給出米るようになっているガス供給管；及
び 各繊維が該末口部材からガスの流れを受け入れるように
なっている第一端部と該ガス流を該接続手段に排出する
ようになっている第二端部とを有する、該膨張性バルー
ンを実質的に包囲している複数のガス透過性中空繊維； を含んで成る、請求項５に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項８】 該ガス供給管が該接続手段から該末口部
材まで該膨張性バルーンを通って延在している、請求項
７に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項９】 該ガス通路が各繊維が該接続手段からガ
スの流れを受け入れるようになっている第一端部、及び
第二端部を有する、多数のガス透過性中空繊維の第一の
群； 該第一繊維群の該第二端部から該ガス流を受け入れるよ
うになっている内部キャビティーを有する末口部材；及
び 各繊維が該末口部材から該ガス流を受け入れるようにな
っている第一端部と該ガス流を該接続手段に排出するよ
うになっている第二端部とを有する多数のガス透過性中
空繊維の第二の群； を含んで成り、該第一及び第二の繊維群が該膨張性バル
ーンを実質的に包囲している、請求項５に記載のオキシ
ジェネーター。 - 【請求項１０】 該末口部材を該接続手段に対して支持
するようになっている支持部材を更に含んでいる、請求
項９に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項１１】 該ポンプ手段が該バルーンを所定の周
期数で反復膨張、収縮させるものである、請求項１に記
載のオキシジェネーター。 - 【請求項１２】 該周期数が約１サイクル／秒である、
請求項１１に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項１３】 少なくとも１個の追加の膨張姓バルー
ンを更に含み、該追加バルーンは該第一膨張性バルーン
とは非同期的に反復膨張、収縮するものである、請求項
１１に記載のオキシジェネーター。 - 【請求項１４】 該バルーン内のガスがヘリウムを含ん
で成る、請求項１にのオキシジェネーター。 - 【請求項１５】 血管に少なくとも一部分挿入出来るよ
うになっている膨張可能なバルーンにして、外表面と、
該バルーンにガスを導入し、そして該バルーンからガス
を除去することによって該バルーンの選択的な膨張及び
収縮を可能にする開口とを有する前記バルーン； 該バルーンを交互に膨張及び収縮させるようになってい
るポンプ手段；酸素含有ガスの流れを受け入れ、酸素と
二酸化炭素とを該血管中の血液と共に拡散可能となし、
そして該ガス流を排出するようになっている、複数のガ
ス透過性中空繊維にして、該バルーンの膨張と収縮が該
血管内の該繊維の少なくとも一部分を運動させるように
該バルーンの表面の少なくとも一部分を実質的に包囲し
ている前記ガス透過性中空繊維；及び 該ポンプ手段により該バルーンの膨張及び収縮を可能に
する第一内腔、該繊維に酸素含有ガスの流れを供給する
第二内腔及び該繊維からガスを排出させる第三内腔を有
する、単一の切開部を通って患者の体内に延在する外部
コネクタ；を含んで成る、患者の単一の切開部を通って
血管内に延在するようになっている膨張可能な経皮オキ
シジェネーター。 - 【請求項１６】 該繊維の少なくとも一部分が該膨張註
バルーンの外表面に固定されている、請求項１５に記載
のオキシジェネーター。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US676262 | 1991-03-27 | ||
| US07/676,262 US5122113A (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Inflatable percutaneous oxygenator |
| PCT/US1994/004393 WO1995028986A1 (en) | 1991-03-27 | 1994-04-21 | Inflatable percutaneous oxygenator with internal support |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04327856A JPH04327856A (ja) | 1992-11-17 |
| JPH0611315B2 true JPH0611315B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=24713823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4002014A Expired - Fee Related JPH0611315B2 (ja) | 1991-03-27 | 1992-01-09 | 膨張可能な経皮オキシジェネーター |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122113A (ja) |
| EP (1) | EP0507724B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0611315B2 (ja) |
| DE (1) | DE69208708T2 (ja) |
| TW (1) | TW200405B (ja) |
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| WO1995028986A1 (en) * | 1991-03-27 | 1995-11-02 | Hattler Brack G | Inflatable percutaneous oxygenator with internal support |
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