JPH1033667A - Hollow fiber type fluid treatment device - Google Patents

Hollow fiber type fluid treatment device

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Publication number
JPH1033667A
JPH1033667A JP19434796A JP19434796A JPH1033667A JP H1033667 A JPH1033667 A JP H1033667A JP 19434796 A JP19434796 A JP 19434796A JP 19434796 A JP19434796 A JP 19434796A JP H1033667 A JPH1033667 A JP H1033667A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
blood
inner cylinder
fluid treatment
Prior art date
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Pending
Application number
JP19434796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kojiro Ohara
康次郎 大原
Yoshiki Kuroaki
良樹 黒明
Takumi Yoda
巧 依田
Takehiko Okamoto
健彦 岡本
Soichi Tanaka
操一 田中
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.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1033667A publication Critical patent/JPH1033667A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow fiber type fluid treatment device which is excellent in operability with a small size, remotely controllable, when set near a patient as, for example, a pump-oxygenator integrated with a centrifugal pump, and extremely highly practical by providing an inner cylinder having a communicating hole between a liquid flow generating part and the outer space of a hollow fiber membrane. SOLUTION: A pump-oxygenator which is one example of a hollow fiber type fluid treatment device has a housing 1, a blood inlet port 2, a blood outlet port 3, and an annular hollow fiber membrane 4, and the hollow fiber membrane end parts are adhered by a potting material to form an upper bulkhead 5 and a lower bulkhead 6, which are supported and fixed so as to open both the ends. The hollow fiber membrane 4 is cylindrically or annularly arranged to constitute a gas exchange part 7, and a hole 14 communicating with an inner cylinder 13 is provided between the hollow fiber membrane outer space part and a liquid flow generating part 12. Carbon dioxide in the blood supplied from the outside of the hollow fiber membrane 4 is exchanged with oxygen carried in the hollow fiber membrane 4 through the hollow fiber membrane 4 in the gas exchange part 7, and the blood to which oxygen is added is returned into the body of a patient.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は膜を利用した流体処
理装置に関する。この種の装置は、一般に、人工肺、血
液透析装置、血漿分離器、加湿器などに用いられるが、
ここでは便宜上、血液を処理するための血液処理装置の
一例である人工肺を代表例として説明する。
The present invention relates to a fluid processing apparatus using a membrane. This type of device is generally used for oxygenator, hemodialysis device, plasma separator, humidifier, etc.
Here, for convenience, an artificial lung, which is an example of a blood processing apparatus for processing blood, will be described as a representative example.

【0002】[0002]

【従来の技術】人工肺は、生体肺の持つ機能の中で、血
液に酸素を添加し、二酸化炭素を除去するガス交換機能
を代行するものであって、開心術の補助手段として研究
・開発されており、現在気泡型人工肺と膜型人工肺が実
用化されている。
2. Description of the Related Art An artificial lung substitutes a gas exchange function of adding oxygen to blood and removing carbon dioxide among the functions of a living lung, and is researched and developed as an auxiliary means for open heart surgery. At present, the bubble-type oxygenator and the membrane-type oxygenator are in practical use.

【0003】膜型人工肺は、膜を隔てて静脈血とガスと
を接触させて、静脈血の酸素濃度を高くすると同時に、
ガス中へ炭酸ガスを放出させるもので、気泡型人工肺に
比べて、より生体肺に近く、血液損傷が少ない、プライ
ミングボリウムが小さいなどの利点を有しており、臨床
的に頻繁に用いられるようになっている。
[0003] In a membrane oxygenator, venous blood and gas are brought into contact with each other across a membrane to increase the oxygen concentration of the venous blood,
It releases carbon dioxide into the gas, and has advantages such as being closer to a living lung, less blood damage, and a smaller priming volume than a bubble type oxygenator, and is used frequently in clinical practice. It has become.

【0004】現在使用されている膜型人工肺は、ポリオ
レフィンなどの疎水性高分子からなる多孔質中空糸膜
や、シリコンなどの気体透過性の高い均質中空糸膜を用
いて、中空糸膜を介して血液と気体を接触させ、その間
でガス交換を行わせるものであり、内部潅流型と外部潅
流型の2つの方式がある。内部潅流型は、中空糸の中空
部に血液を流し、中空糸の外部にガスを流す方式であ
り、例えば、特開昭59−57661号公報明細書、特
開昭62−106770号公報明細書などにその具体例
が開示されている。一方、外部潅流型は、その逆に、中
空糸の中空部にガスを流し、外部に血液を流す方式であ
り、例えば、特開昭59−57963号公報明細書、特
開昭60−28806号公報明細書などにその例を見る
ことができる。最近では、凝血による中空部の閉塞を避
ける点から、中空糸の外部に血液を流す外部潅流型が多
く使用されている。
[0004] The membrane-type oxygenator currently used uses a hollow hollow fiber membrane made of a hydrophobic polymer such as polyolefin or a homogeneous hollow fiber membrane having high gas permeability such as silicon to form a hollow fiber membrane. Blood and gas are brought into contact with each other, and gas is exchanged between them. There are two types of internal perfusion type and external perfusion type. The internal perfusion type is a system in which blood flows in the hollow portion of the hollow fiber and gas flows outside the hollow fiber. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-57661 and 62-106770 disclose the method. Specific examples are disclosed. On the other hand, the external perfusion type, on the other hand, is a system in which a gas flows in the hollow portion of a hollow fiber and blood flows to the outside. For example, JP-A-59-57963, JP-A-60-28806. Examples can be found in the official gazette and the like. Recently, an external perfusion type in which blood flows outside the hollow fiber is often used from the viewpoint of avoiding blockage of the hollow portion by blood coagulation.

【0005】さらに、現在では、人工肺に遠心ポンプな
どの血液ポンプを組み合わせた装置や一体型にした装置
など、効率のよいものが指向されており、装置やシステ
ムの小型化の検討がなされている(例えば、特開平5−
64662号、特開平5−177117号公報明細書な
ど)。
Further, at present, efficient devices such as a device in which an artificial lung is combined with a blood pump such as a centrifugal pump and an integrated device are being pursued, and miniaturization of the device and system has been studied. (See, for example,
64662, JP-A-5-177117, etc.).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】人工肺と遠心ポンプと
が一体になった一体型の装置は、小型で操作性に優れる
ので、患者の近くに設置して遠隔操作を行うことができ
る。しかしながら、外部潅流型人工肺において、遠心ポ
ンプのまわりに中空糸膜を配しただけでは、遠心ポンプ
で発生した遠心力による血液の流れが集約されず、偏流
(チャネリング)を生じやすくなる。偏流により血液の
流れが停留した部分では、血栓形成などの問題が生じ、
圧力損失の増大、血液に対する損傷の点はもちろん、性
能の低下や、血栓の飛散など2次的問題が生じるなど、
患者の近くに置いて遠隔操作するのに問題が生じてい
る。
The integrated device in which the artificial lung and the centrifugal pump are integrated is small in size and excellent in operability, so that it can be installed near a patient and remotely operated. However, in the external perfusion-type oxygenator, simply arranging the hollow fiber membrane around the centrifugal pump does not concentrate the blood flow due to the centrifugal force generated by the centrifugal pump, and tends to cause drift (channeling). In the part where the flow of blood has stopped due to the drift, problems such as thrombus formation occur,
Increased pressure loss, damage to blood, as well as reduced performance and secondary problems such as thrombus scattering,
Problems have arisen with remote control near the patient.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
について詳細に検討を重ね、偏流は、主として遠心ポン
プで発生した遠心力による血液の流れが中空糸膜間の隙
間から分散し集約できないこと、および中空糸膜自体が
血液の流れの抵抗になり、血液の流れを集約できないこ
とに起因することを突き止め、遠心ポンプで生じた血液
の流れを収束させ、かつ中空糸膜に均一に分配させるこ
とにより、上記問題が解決されることをつきとめ、本発
明に至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied the above problem in detail and found that the drift is mainly caused by the flow of blood mainly due to the centrifugal force generated by the centrifugal pump being dispersed from the gap between the hollow fiber membranes. The blood flow generated by the centrifugal pump is converged, and the hollow fiber membrane is evenly distributed on the hollow fiber membrane. The inventors of the present invention have found that the above problem is solved by the distribution, and have reached the present invention.

【0008】すなわち、本発明は、中空糸膜を筒状また
は環状に配置した流体処理装置内部に、流体を該中空糸
膜に連続的に供給する液流発生手段を配した中空糸型流
体処理装置において、該液流発生手段を配した液流発生
部と該中空糸膜外部空間との間に、連通孔を有する内筒
を設けたことを特徴とする中空糸型流体処理装置であ
る。
That is, the present invention provides a hollow fiber type fluid treatment apparatus in which a liquid flow generating means for continuously supplying a fluid to the hollow fiber membrane is disposed inside a fluid treatment apparatus in which the hollow fiber membrane is arranged in a cylindrical or annular shape. The hollow fiber type fluid treatment device is characterized in that an inner cylinder having a communication hole is provided between the liquid flow generation part provided with the liquid flow generation means and the hollow fiber membrane outer space.

【0009】本発明の中空糸型流体処理装置は、本質的
に、中空糸膜を筒状または環状に配置して形成されたガ
ス交換部と、該中空糸膜に流体を連続的に供給する液流
発生手段を配した液流発生部と、ガス交換部における中
空糸膜外部空間と液流発生部とを連通する連通孔を有す
る内筒から構成される。
The hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention is essentially a gas exchange section formed by arranging hollow fiber membranes in a cylindrical or annular shape, and continuously supplies fluid to the hollow fiber membranes. It is composed of a liquid flow generating section provided with a liquid flow generating means, and an inner cylinder having a communication hole for communicating the outer space of the hollow fiber membrane in the gas exchange section with the liquid flow generating section.

【0010】本発明において、中空糸膜は筒状または環
状に配置される。図1に示した中空糸型流体処理装置の
一例である人工肺では、中空糸膜を環状に配したものが
例示されており、環状のものを長手方向に長くしたもの
が筒状である。本発明における筒状または環状とは、完
全な円形だけでなく、例えば楕円状など多少変形された
形状のものも含まれる。中空糸膜の配列は、例えば、特
開平5−177117号公報明細書の図3に示されるよ
うに、筒状または環状の中心軸方向に各中空糸を1列に
配置した配列、同公報明細書の図5に示されるように、
互い違いに配置した配列、本発明の図1に示されるよう
に、簾状に構成したものなど種々のものがあるが、これ
らに限定されない。
In the present invention, the hollow fiber membrane is arranged in a cylindrical or annular shape. In the artificial lung, which is an example of the hollow fiber type fluid treatment apparatus shown in FIG. 1, an example in which hollow fiber membranes are arranged in a ring shape is exemplified, and an annular one in which the hollow fiber membrane is elongated in the longitudinal direction is cylindrical. The term “cylindrical or annular” in the present invention includes not only a perfect circular shape but also a slightly deformed shape such as an elliptical shape. The arrangement of the hollow fiber membranes is, for example, as shown in FIG. 3 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-177117, an arrangement in which the hollow fibers are arranged in a single row in the direction of a cylindrical or annular central axis. As shown in Figure 5 of the book,
There are a variety of arrangements, such as staggered arrangements, as shown in FIG. 1 of the present invention, but are not limited to these.

【0011】中空糸膜に流体を連続的に供給する液流発
生手段としては、流体を連続的に供給できるものであれ
ばよく、マグネチックカップリング型の遠心ポンプ、回
転軸がモ−タ−などの駆動部に固定された遠心ポンプ、
摩擦ポンプ、バイオポンプのようなコ−ンタイプの遠心
ポンプなどを例示することができる。
The liquid flow generating means for continuously supplying the fluid to the hollow fiber membrane may be any means capable of continuously supplying the fluid, and the magnetic coupling type centrifugal pump and the rotating shaft may be a motor. Centrifugal pump fixed to the drive unit, such as
Examples include a cone type centrifugal pump such as a friction pump and a biopump.

【0012】本発明の中空糸型流体処理装置は、ガス交
換部における中空糸膜外部空間と液流発生部とを連通す
る連通孔を有する内筒を設けたことに大きな特徴を有し
ており、かかる連通孔を内筒に適宜配置することによ
り、血液などの流体は、偏流を生じることなく、液流発
生手段から中空糸膜へ均一に分配される。
The hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention has a great feature in that an inner cylinder having a communication hole for communicating the hollow fiber membrane outer space in the gas exchange part with the liquid flow generation part is provided. By appropriately arranging such communication holes in the inner cylinder, a fluid such as blood is uniformly distributed from the liquid flow generating means to the hollow fiber membrane without causing drift.

【0013】連通孔の形状はとくに限定されるものでは
ないが、流体が血液の場合には、円形や楕円状の角張ら
ない形状のものが血液の損傷が少ないので好ましく、楕
円状のように細長い形状を有する連通孔の場合、連通孔
の長手方向と中空糸の軸方向とが交差する方向に配置し
た方が効果があり、好ましい。
The shape of the communicating hole is not particularly limited. However, when the fluid is blood, a circular or elliptical non-angular shape is preferable because the blood is hardly damaged. In the case of a communication hole having an elongated shape, it is more effective and preferable to arrange the communication hole in a direction in which the longitudinal direction of the communication hole and the axial direction of the hollow fiber intersect.

【0014】連通孔の総面積をSとし、内筒の流体接触
総面積をStとした場合、S/Stが0.005未満の
場合および0.3よりも大きい場合は、流体を均一に分
配する効果が減少する傾向にあるので、0.005≦S
/St≦0.3の関係にあるのが好ましい。
If the total area of the communication holes is S and the total fluid contact area of the inner cylinder is St, the fluid is evenly distributed if S / St is less than 0.005 and greater than 0.3. 0.005 ≦ S
/St≦0.3 is preferable.

【0015】連通孔の個数は、あまり少なかったり、ま
たあまり多くても流体を均一に分配する効果が減少する
ことがあるので、連通孔の個数をNとした場合、1≦N
≦12であるのが好ましい。以下、本発明の中空糸型流
体処理装置を図によりさらに具体的に説明する。
If the number of communication holes is too small or too large, the effect of uniformly distributing the fluid may be reduced.
It is preferred that ≦ 12. Hereinafter, the hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の中空糸型流体処
理装置の一例である人工肺の断面図であり、図2はA−
A断面図である。図において、1は円筒状のハウジング
であり、2は血液入口を有する血液入口ポ−ト、3は血
液出口を有する血液出口ポ−トである。4は環状に配置
された中空糸膜であり、中空糸端部はエポキシ樹脂等の
ポッテイング材で接着して上部隔壁5および下部隔壁6
を形成し、該中空糸はその両端が開口するように、支持
固定される。中空糸膜4は筒状または環状に配置され、
中空糸膜外部空間とガス交換部7を構成する。
FIG. 1 is a sectional view of an artificial lung, which is an example of a hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention, and FIG.
It is A sectional drawing. In the figure, 1 is a cylindrical housing, 2 is a blood inlet port having a blood inlet, and 3 is a blood outlet port having a blood outlet. Reference numeral 4 denotes a hollow fiber membrane arranged in an annular shape, and the ends of the hollow fiber are bonded with a potting material such as an epoxy resin to form an upper partition 5 and a lower partition 6.
And the hollow fiber is supported and fixed so that both ends are open. The hollow fiber membrane 4 is arranged in a cylindrical or annular shape,
The gas exchange unit 7 and the outer space of the hollow fiber membrane are formed.

【0017】8はガス入口を有するガス入口ポ−ト、9
はガス出口を有するガス出口ポ−トであり、ガスとして
は通常酸素が使用される。中空糸膜外部から供給された
血液中の二酸化炭素はガス交換部7において、中空糸膜
内部を流れる酸素と膜を介してガス交換し、血液は酸素
を添加されて患者の体内へ戻される。
8 is a gas inlet port having a gas inlet, 9
Is a gas outlet port having a gas outlet, and oxygen is usually used as a gas. The carbon dioxide in the blood supplied from the outside of the hollow fiber membrane exchanges gas with the oxygen flowing inside the hollow fiber membrane via the membrane in the gas exchange section 7, and the blood is added with oxygen and returned to the patient's body.

【0018】中空糸膜の素材としては、ガス透過性のあ
るものであればとくに限定されず、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチルペンテン−1な
どのポリオレフィン系樹脂や、ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリスルホン、シリコンゴムなどの樹脂で、酸素
ガス透過性の高いものが用いられる。なかでも、ポリオ
レフィン系樹脂からなる中空糸膜は膜厚を薄くしても、
簾状に形成した際に中空糸の圧潰や変形が少なく、好適
である。中空糸膜は、多孔質膜でも均質膜でもよい。
The material of the hollow fiber membrane is not particularly limited as long as it has gas permeability, and examples thereof include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene and poly-4-methylpentene-1, polytetrafluoroethylene, and the like. Resins such as polysulfone and silicone rubber having high oxygen gas permeability are used. Above all, the hollow fiber membrane made of polyolefin resin has a small thickness,
When formed in a cord shape, the hollow fibers are less likely to be crushed or deformed, which is preferable. The hollow fiber membrane may be a porous membrane or a homogeneous membrane.

【0019】中空糸膜の外径は通常50〜2000μ
m、膜厚は3〜500μmである。外径や膜厚があまり
小さいと、簾状に成形する際や芯に巻き付ける際に、糸
折れや糸割れが発生しやすく、反対にこれより大きい
と、装置のコンパクト性が実現しにくい。好ましくは、
中空糸膜の外径は100〜500μm、膜厚は6〜10
0μmである。
The outer diameter of the hollow fiber membrane is usually 50 to 2000 μm.
m, and the film thickness is 3 to 500 μm. If the outer diameter or the film thickness is too small, thread breakage or yarn cracking is likely to occur when forming into a cord or winding around a core, while if it is larger than this, it is difficult to realize compactness of the device. Preferably,
The outer diameter of the hollow fiber membrane is 100 to 500 µm, and the thickness is 6 to 10
0 μm.

【0020】外部潅流型人工肺において、中空糸膜は、
内筒に回巻して、外筒内に収容されるが、図1のよう
に、平行に配列された1本または複数本の中空糸の束を
縦糸で簾状に形成された1枚の中空糸シ−トを内筒上に
連続的に巻き付けても、あるいは、2枚の簾状中空糸を
上部と下部の中空糸が交互に角度を持つように重ねた状
態で内筒に巻き付けても、あるいは1本または複数本の
中空糸を内筒が芯となるようにして中空糸が交互に角度
を持つように直接巻き付けてもよい。この場合には、隣
接する中空糸を交差させることができ、血液の偏流がよ
り改善される。
In the external perfusion oxygenator, the hollow fiber membrane is
It is wound around the inner cylinder and accommodated in the outer cylinder. As shown in FIG. 1, one or a plurality of hollow fiber bundles arranged in parallel are formed into warp-shaped one-pieces. Even if the hollow fiber sheet is continuously wound around the inner cylinder, or two cord-shaped hollow fibers are wound around the inner cylinder in a state where the upper and lower hollow fibers are stacked alternately at an angle. Alternatively, one or a plurality of hollow fibers may be wound directly so that the hollow fibers alternately have an angle with the inner cylinder serving as the core. In this case, adjacent hollow fibers can cross each other, and the blood drift is further improved.

【0021】中空糸を簾状に形成するには、縦糸で中空
糸を編組しても、あるいは縦糸を中空糸に接着してもよ
いが、とくに中空糸を縦糸で編組する方法は簾状シ−ト
の作製が容易であり好ましい。人工肺のように、医療用
に用いる場合には、縦糸や接着剤が血液に損傷を与えな
いものを選択する必要がある。中空糸を縦糸で簾状に編
組するにはどのような編み方を用いても構わないが、鎖
編みのように、中空糸を1本ずつ縦糸で固定すると強固
に固定できるので好ましい。
In order to form the hollow fiber into a cord, the hollow fiber may be braided with the warp or the warp may be bonded to the hollow fiber. It is preferable because it is easy to prepare the gate. When used for medical purposes, such as an artificial lung, it is necessary to select one in which the warp or adhesive does not damage the blood. Although any knitting method may be used to braid the hollow fibers with the warp in the form of a warp, it is preferable to fix the hollow fibers one by one with the warp, as in the case of chain knitting, since they can be firmly fixed.

【0022】中空糸を簾状に形成するための縦糸はとく
に限定されないが、例えばポリエステル、ポリアミド、
ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアクリレ−ト、ポリビニルアルコ−
ルなどのように、細手でも強度の大きな糸が用いられ
る。なかでも、マルチフィラメントからなる10〜15
0デニ−ル、好ましくは25〜75デニ−ルのポリエス
テルやポリアミドのヤ−ンは適度な柔らかさと機械的強
度を兼ね備えているため、簾状に加工する際に中空糸を
傷つけることが少なく、好ましく用いられる。医療用途
に用いる場合には、縦糸への油剤の使用はできるだけ避
けるべきであるが、簾状に成形する際などにやむをえず
使用する場合には、安全性が確認されているもの、もし
くは洗浄除去が可能な油剤を用いる必要がある。
The warp for forming the hollow fiber in a cord shape is not particularly limited, but examples thereof include polyester, polyamide,
Polyimide, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, polyacrylate, polyvinyl alcohol
A thread with a high strength is used even if it is thin, such as a thread. Among them, 10 to 15 consisting of multifilaments
Since the yarn of polyester or polyamide of 0 denier, preferably 25 to 75 denier has both moderate softness and mechanical strength, it is less likely to damage the hollow fiber when it is processed into a blind shape. It is preferably used. When used in medical applications, the use of oils in warp yarns should be avoided as much as possible. It is necessary to use an oil agent that can

【0023】中空糸を交互に角度をもたせた状態で直接
内筒に巻き付ける場合は、内筒と中空糸のクリアランス
を維持するための外筒を内筒上に複数個取り付けるか、
あるいは内筒表面に突起物を設けることが好ましい。こ
のように、各中空糸を縦糸で固定すると、中空糸シ−ト
を内筒に回巻した際、あるいは使用時に血液による中空
糸のずれを防止することができ、常に隣接する中空糸間
の隙間を一定に保つことができるので、偏流をほぼ完全
に防止することができる。1本または複数本の中空糸の
束を縦糸で簾状に形成した中空糸シ−トが巻回してなる
積層体と中空糸膜外部空間でガス交換部を構成する。
When the hollow fibers are wound directly around the inner cylinder in an alternately angled state, a plurality of outer cylinders for maintaining a clearance between the inner cylinder and the hollow fibers may be mounted on the inner cylinder,
Alternatively, it is preferable to provide a projection on the surface of the inner cylinder. In this manner, when each hollow fiber is fixed by the warp, it is possible to prevent the hollow fiber from being displaced by blood when the hollow fiber sheet is wound around the inner cylinder or during use, so that the hollow fiber is always kept between adjacent hollow fibers. Since the gap can be kept constant, drift can be almost completely prevented. A gas exchange unit is constituted by a laminate formed by winding a hollow fiber sheet in which a bundle of one or a plurality of hollow fibers is formed into warp by a warp and a hollow fiber membrane outer space.

【0024】簾状に形成された中空糸シ−トは内筒に回
巻されて積層体を形成し、ハウジングと中空糸シ−トの
積層体との間に、血液流路を維持した状態でハウジング
内に収納される。中空糸シ−トの積層体を収納したハウ
ジングは、中空糸の開口端を粘度の高い樹脂で目詰めし
た後、または中空糸の開口端をヒ−トシ−ルや圧潰によ
り閉塞した後、遠心接着機に装着されて、その両端部に
エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコ−ン等を注入して
所定の硬化を行い、次いで硬化した樹脂の外端部を切断
して中空糸を開口させる。
The hollow fiber sheet formed in the shape of a cord is wound around the inner cylinder to form a laminate, and the blood flow path is maintained between the housing and the laminate of the hollow fiber sheet. Is stored in the housing. After housing the hollow fiber sheet laminate, the open end of the hollow fiber is filled with a high-viscosity resin, or the open end of the hollow fiber is closed by heat sealing or crushing, and then centrifuged. It is mounted on a bonding machine, and epoxy resin, polyurethane, silicone, or the like is injected into both ends thereof to perform predetermined curing, and then the outer end of the cured resin is cut to open the hollow fiber.

【0025】本発明において、液流発生手段は、血液を
遠心力により供給するためのインペラ−10と、該イン
ペラ−と連結し、外部駆動装置の磁力により回転を生じ
る駆動部分11とから構成される。液流発生手段として
は、上述したように、マグネチックカップリング型の遠
心ポンプ、回転軸がモ−タ−などの駆動部に固定された
遠心ポンプ、摩擦ポンプ、バイオポンプのようなコ−ン
タイプの遠心ポンプなどを使用することができる。イン
ペラ−が配された部分およびその外部空間で液流発生部
を構成する。
In the present invention, the liquid flow generating means comprises an impeller 10 for supplying blood by centrifugal force, and a driving portion 11 connected to the impeller and generating rotation by the magnetic force of an external driving device. You. As described above, the liquid flow generating means may be a magnetic coupling type centrifugal pump, a centrifugal pump having a rotating shaft fixed to a driving unit such as a motor, a cone pump such as a friction pump or a bio pump. Centrifugal pump or the like can be used. The portion where the impeller is arranged and the external space constitute a liquid flow generating portion.

【0026】具体的には、内筒内部に円形状の台座に複
数個の羽根を台座の中心から一定の間隔で放射状に立設
してなる羽根車と、内筒下部に隔離された外部駆動装置
により回転する駆動部とがシャフトにより連結されてお
り、内筒下部の隔壁を貫通しているシャフト周囲は、シ
−ル方式により隔離されている。シ−ル方式はとくに限
定されるものではなく、通常Vリング、Oリングの他
に、オイルシ−ル、メカニカルシ−ルあるいはこれらの
変形方式が用いられる。液流発生手段としては、遠心ポ
ンプなど以外に軸流ポンプを用いることもできる。
More specifically, an impeller in which a plurality of blades are erected on a circular pedestal inside the inner cylinder at regular intervals from the center of the pedestal, and an external drive isolated at a lower portion of the inner cylinder. The drive unit that is rotated by the device is connected by a shaft, and the periphery of the shaft penetrating the partition below the inner cylinder is isolated by a seal method. The sealing method is not particularly limited, and an oil seal, a mechanical seal, or a modified form thereof is usually used in addition to the V-ring and the O-ring. As the liquid flow generating means, an axial flow pump can be used other than the centrifugal pump and the like.

【0027】本発明の中空糸型流体処理装置には、ガス
交換部における中空糸膜外部空間と液流発生部とを連通
する連通孔を有する内筒が設けられる。図1及び図2に
おいて、13は内筒であり、該内筒に、中空糸膜外部空
間と液流発生部とを連通する孔14が設けられる。孔の
形状は、前述したように、円形や楕円状のような血液を
損傷しない形状のものが好ましい。孔は内筒の円周に沿
って設けられるが、一列に設けても、複数列に設けても
よい。
[0027] The hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention is provided with an inner cylinder having a communication hole for communicating the outer space of the hollow fiber membrane in the gas exchange section with the liquid flow generation section. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 13 denotes an inner cylinder, and a hole 14 for communicating the outer space of the hollow fiber membrane with the liquid flow generating portion is provided in the inner cylinder. As described above, the shape of the hole is preferably a shape that does not damage blood, such as a circle or an ellipse. The holes are provided along the circumference of the inner cylinder, but may be provided in a single row or in multiple rows.

【0028】ハウジングの上端は、血液の入口ポ−ト2
を有する上部ヘッドカバ−15で覆われており、ハウジ
ング下端は、中空糸の内部空間と連通するガスの出口を
有する下部ヘッドカバ−16で覆われている。人工肺で
は、上記下部ヘッドカバ−16は必ずしも設ける必要は
ない。この場合には、ガスは隔壁に埋め込まれた中空糸
の端部開口から直接大気に放出される。
The upper end of the housing is a blood inlet port 2
The lower end of the housing is covered with a lower head cover 16 having a gas outlet communicating with the internal space of the hollow fiber. In the artificial lung, the lower head cover 16 does not always need to be provided. In this case, the gas is released directly to the atmosphere from the end opening of the hollow fiber embedded in the partition.

【0029】上記の人工肺においては、熱交換器及び/
または貯血槽を一体化させることもできる。図3は、熱
交換器を内臓した人工肺の断面図であり、内筒の周辺に
沿って伝熱管を有する熱交換器18が収容された例であ
る。伝熱管は、中空糸膜と同心状に内筒に回巻されてお
り、その両端は円筒状のハウジングの両端を閉塞する隔
壁に埋積させて該隔壁で支持され、開口している。該開
口にはそれぞれパイプが接続されていてハウジングの端
部に温水の流入口20及び流出口21が設けられる。
In the above-mentioned artificial lung, the heat exchanger and / or
Alternatively, the blood reservoir can be integrated. FIG. 3 is a cross-sectional view of an artificial lung in which a heat exchanger is built, and is an example in which a heat exchanger 18 having a heat transfer tube is accommodated around the inner cylinder. The heat transfer tube is wound around the inner cylinder concentrically with the hollow fiber membrane, and both ends are embedded in a partition wall that closes both ends of the cylindrical housing, supported by the partition wall, and opened. A pipe is connected to each of the openings, and an inlet 20 and an outlet 21 for warm water are provided at an end of the housing.

【0030】図4は貯血槽を内蔵した人工肺の断面図で
あり、円筒状ハウジングの外周に、該ハウジングの外壁
との間でハウジングの上部に設けられた開口から流出し
た血液が貯留する貯血槽19が設けられている。該貯血
槽の上部には、血液の流出口が設けられる。また、熱交
換器を内蔵した人工肺と貯血槽を内蔵した人工肺を組合
わせて、血液の流れる方向に、熱交換器−ガス交換部−
貯血槽となるように構成することもできる。また、貯血
槽内にコイル状の伝熱管を収納し、貯血槽上部の血液流
出口と円筒状ハウジングの上端の血液入口部を連結さ
せ、貯血槽−熱交換器−ガス交換部の順に配列させても
よい。
FIG. 4 is a sectional view of an artificial lung having a built-in blood reservoir, in which blood flowing out from an opening provided at an upper portion of the housing between the outer periphery of the cylindrical housing and the outer wall of the housing is stored. A tank 19 is provided. An outlet for blood is provided at the upper part of the blood reservoir. Combining an artificial lung with a built-in heat exchanger and an artificial lung with a built-in blood reservoir, heat exchanger-gas exchange unit-in the direction of blood flow.
It can also be configured to be a blood reservoir. Further, a coiled heat transfer tube is housed in the blood reservoir, the blood outlet at the upper part of the blood reservoir is connected to the blood inlet at the upper end of the cylindrical housing, and the blood reservoir, the heat exchanger, and the gas exchange part are arranged in this order. You may.

【0031】本発明の装置は、人工肺に止まらず、他の
多くの流体処理装置として用いられる。例えば、中空糸
を介して、異なる2種類の液体間での物質移動を行わせ
る透析や中空糸膜を介して異なる2種類の気体間で物質
移動を行わせるガス分離にその用途例を示すことができ
る。透析の場合には、2種類の液体を中空糸の内部また
は外部のどちらに流しても構わないが、被透析物質を含
む液体を中空糸外部に流すことが好ましい。また、ガス
分離の場合には、2種類の気体を中空糸の内部または外
部のどちらに流しても構わない。中空糸により気体また
は液体に含まれる特定の物質を分離する液体または気体
の濾過、濃縮では、液体または気体は、中空糸の内部ま
たは外部のどちらに流しても構わない。
The device of the present invention is used not only for an artificial lung but also for many other fluid treatment devices. For example, examples of its use are shown in dialysis in which mass transfer between two different liquids is performed via a hollow fiber and gas separation in which mass transfer is performed between two different gases via a hollow fiber membrane. Can be. In the case of dialysis, two kinds of liquids may flow inside or outside the hollow fiber, but it is preferable to flow the liquid containing the substance to be dialyzed outside the hollow fiber. In the case of gas separation, two kinds of gases may be flowed either inside or outside the hollow fiber. In the filtration or concentration of a liquid or a gas in which a specific substance contained in the gas or the liquid is separated by the hollow fiber, the liquid or the gas may flow into the inside or the outside of the hollow fiber.

【0032】[0032]

【実施例】【Example】

実施例1〜15 ポリ−4−メチルペンテン−1を膜素材とし、外表面に
0.5μmの緻密層を有する、外径255μm、内径2
05μmの中空糸膜を1本ずつ、長さ方向の中空糸密度
が21本/cmとなるように配列し、縦糸として30デ
ニ−ル12フィラメントのポリエステル糸を用いて、縦
糸密度が1本/cmとなるように中空糸膜を簾状に鎖編
みし、簾状中空糸膜シ−トを作製した。
Examples 1 to 15 Using poly-4-methylpentene-1 as a film material, having a dense layer of 0.5 μm on the outer surface, an outer diameter of 255 μm, and an inner diameter of 2
The hollow fiber membranes having a length of 05 μm are arranged one by one so that the hollow fiber density in the longitudinal direction is 21 fibers / cm, and a polyester yarn of 30 denier 12 filaments is used as a warp yarn. cm, the hollow fiber membrane was chain-knitted in a cord-like fashion to produce a cord-like hollow fiber membrane sheet.

【0033】直径5mmの丸孔からなる連通孔を均等に
3ケ所設けたポリカ−ボネ−ト製の内筒(巻き付け部径
43mm)に該中空糸膜シ−トを回巻して積層体とし、
膜面積0.8m2 (中空糸シ−ト幅22mm)のガス交
換部を構成し、内径60mmのポリカ−ボネ−ト製のハ
ウジングに収容した。中空糸膜の両端は開口するように
積層体の両端部をエポキシ樹脂でハウジングと内筒の間
に固定した。内筒と積層体、及びハウジングと積層体と
のクリアランスはいずれも3mmとした。
The hollow fiber membrane sheet is wound around a polycarbonate inner cylinder (winding part diameter: 43 mm) in which three communicating holes each having a round hole having a diameter of 5 mm are uniformly provided to form a laminate. ,
A gas exchange section having a membrane area of 0.8 m 2 (hollow fiber sheet width: 22 mm) was constituted and housed in a polycarbonate housing having an inner diameter of 60 mm. Both ends of the laminate were fixed between the housing and the inner cylinder with epoxy resin so that both ends of the hollow fiber membrane were open. The clearance between the inner cylinder and the laminate, and between the housing and the laminate was 3 mm.

【0034】内筒内部に、ポリカ−ボネ−ト製の直径7
0mm、6枚羽根、セミクロ−スタイプの遠心ポンプを
挿入し、ハウジング下端には、血液流路と隔離された空
間にマグネットを配した回転体を設置し、該回転体と遠
心ポンプの羽根車をステンレススチ−ルのシャフトによ
り連結し、液流発生手段とした。
The inside of the inner cylinder is made of polycarbonate having a diameter of 7 mm.
0 mm, 6 blades, a semimicrose type centrifugal pump is inserted, and a rotating body provided with a magnet in a space separated from the blood flow path is installed at the lower end of the housing, and the rotating body and the impeller of the centrifugal pump are mounted. They were connected by a stainless steel shaft to form a liquid flow generating means.

【0035】図1に示すような中空糸型処理装置を作製
し、37℃に加温された牛血液を用いて、酸素流量と血
液流量の比が1.0になるように血液と純酸素を流し、
人工肺性能評価基準案(日本人工臓器協会)に従って性
能評価を行った。圧力損失が低く、かつ単位膜面積当た
りの最大血液流量が大きいものを、高い性能を有する人
工肺として評価した。なお、表1〜3において、孔径は
丸孔の直径である。結果を表1に示す。
A hollow fiber type processing apparatus as shown in FIG. 1 was prepared, and using bovine blood heated to 37 ° C., blood and pure oxygen were adjusted so that the ratio of oxygen flow rate to blood flow rate became 1.0. Shed
The performance was evaluated in accordance with the proposed artificial lung performance evaluation standard (Japan Society for Artificial Organs). Those with low pressure loss and high maximum blood flow per unit membrane area were evaluated as high-performance oxygenators. In Tables 1 to 3, the hole diameter is the diameter of the round hole. Table 1 shows the results.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】実施例16〜43 実施例1と同じ中空糸膜シ−トを用いて、内筒の孔の形
状を変え、実施例1〜15と同様の実験を行った。孔の
開口面積は全ての人工肺で2.4cm2 とした。なお、
表2の孔の個数において、例えば6(3*2)の表示
は、3個の丸孔を上下に2列配し、全部で6個の丸孔と
したことを意味する。結果を表2及び表3に示す。
Examples 16 to 43 The same experiment as in Examples 1 to 15 was performed using the same hollow fiber membrane sheet as in Example 1 and changing the shape of the hole of the inner cylinder. The opening area of the hole was 2.4 cm 2 for all the artificial lungs. In addition,
In the number of holes in Table 2, for example, a display of 6 (3 * 2) means that three round holes are arranged in two rows vertically and a total of six round holes are formed. The results are shown in Tables 2 and 3.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】[0039]

【表3】 [Table 3]

【0040】実施例44〜46 実施例1と同じ中空糸シ−トを用いて、内筒の孔の面積
を変え、実施例1〜15と同様の実験を行った。表4の
孔径において、例えば0.2*1*3軸の表示は、短軸
径が0.2cmで長軸径が1cmの4方の角を面取りし
た長方形状の孔を、長軸が内筒の軸方向になるように3
個配されていることを意味し、0.2*1*3円周は、
短軸径が0.2cmで長軸径が1cmの4方の角を面取
りした長方形状の孔を、長軸が内筒の円周方向になるよ
うに3個配されていることを意味する。結果を表4に示
す。なお、内筒を設けない例を比較例1として示した。
Examples 44 to 46 The same experiment as in Examples 1 to 15 was performed using the same hollow fiber sheet as in Example 1 and changing the area of the hole of the inner cylinder. In the hole diameters shown in Table 4, for example, 0.2 * 1 * 3 axis indicates a rectangular hole having a short axis diameter of 0.2 cm and a long axis diameter of 1 cm, and chamfering four corners. 3 so that it is in the axial direction of the cylinder
Means that they are arranged, 0.2 * 1 * 3 circumference is
It means that three rectangular holes with a short axis diameter of 0.2 cm and a long axis diameter of 1 cm are chamfered at four corners so that the long axis is in the circumferential direction of the inner cylinder. . Table 4 shows the results. An example in which the inner cylinder is not provided is shown as Comparative Example 1.

【0041】[0041]

【表4】 [Table 4]

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明により、偏流のない中空糸型流体
処理装置を提供することができる。本発明の中空糸型流
体処理装置は、小型で操作性に優れるので、例えば遠心
ポンプと一体化した人工肺として、患者の近くに設置し
て遠隔操作を行うことができ、極めて実用性が高い。
According to the present invention, it is possible to provide a hollow fiber type fluid treatment apparatus having no drift. Since the hollow fiber type fluid treatment device of the present invention is small and excellent in operability, it can be installed near a patient and remotely controlled, for example, as an artificial lung integrated with a centrifugal pump, and is extremely practical. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の中空糸型流体処理装置の一例の断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a hollow fiber type fluid treatment device of the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】本発明の中空糸型流体処理装置に熱交換器を設
けた例の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example in which a heat exchanger is provided in the hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention.

【図4】本発明の中空糸型流体処理装置に貯血槽を設け
た例の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example in which a blood reservoir is provided in the hollow fiber type fluid treatment apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2 血液入口ポ−ト 3 血液出口ポ−ト 4 中空糸膜 5 上部隔壁 6 下部隔壁 7 ガス交換部 8 ガス入口ポ−ト 9 ガス出口ポ−ト 10 インペラ− 11 駆動部 12 液流発生部 13 内筒 14 連通孔 15 上部ヘッドカバ− 16 下部ヘッドカバ− 17 Oリング 18 熱交換器 19 貯血槽 20 温水入口 21 温水出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Blood inlet port 3 Blood outlet port 4 Hollow fiber membrane 5 Upper partition 6 Lower partition 7 Gas exchange section 8 Gas inlet port 9 Gas outlet port 10 Impeller 11 Drive section 12 Liquid flow generation Part 13 Inner cylinder 14 Communication hole 15 Upper head cover 16 Lower head cover 17 O-ring 18 Heat exchanger 19 Blood reservoir 20 Hot water inlet 21 Hot water outlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 健彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (72)発明者 田中 操一 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takehiko Okamoto 1621 Sazu, Kurashiki-shi, Okayama Prefecture Inside Kuraray Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空糸膜を筒状または環状に配置した流
体処理装置内部に、流体を該中空糸膜に連続的に供給す
る液流発生手段を配した中空糸型流体処理装置におい
て、該液流発生手段を配した液流発生部と該中空糸膜外
部空間との間に、連通孔を有する内筒を設けたことを特
徴とする中空糸型流体処理装置。
1. A hollow fiber type fluid treatment apparatus comprising a fluid treatment apparatus in which hollow fiber membranes are arranged in a cylindrical or annular shape and a liquid flow generating means for continuously supplying a fluid to the hollow fiber membranes. A hollow fiber type fluid treatment apparatus, wherein an inner cylinder having a communication hole is provided between a liquid flow generating portion provided with a liquid flow generating means and the outer space of the hollow fiber membrane.
【請求項2】 該連通孔の総面積Sと、該内筒の流体接
触総面積Stの関係が0. 005≦S/St≦0. 3で
ある請求項1記載の中空糸型流体処理装置。
2. The hollow fiber type fluid treatment apparatus according to claim 1, wherein a relationship between a total area S of the communication hole and a total fluid contact area St of the inner cylinder is 0.005 ≦ S / St ≦ 0.3. .
【請求項3】 該連通孔の個数Nが1≦N≦12である
請求項1又は2記載の中空糸型流体処理装置。
3. The hollow fiber type fluid treatment apparatus according to claim 1, wherein the number N of the communication holes is 1 ≦ N ≦ 12.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008536647A (en) * 2005-04-21 2008-09-11 ユニバーシティー オブ ピッツバーグ オブ ザ コモンウェルス システム オブ ハイヤー エデュケーション Respiratory oxygenator for body support
CN109224164A (en) * 2018-11-26 2019-01-18 江苏美思康医疗科技有限公司 A kind of membrane oxygenator of integrated centrifugal pump
CN109224165A (en) * 2018-11-27 2019-01-18 江苏美思康医疗科技有限公司 A kind of membrane oxygenator of the integrated centrifugal pump with alternating temperature

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