JPS5886172A - 医用物質移動装置 - Google Patents

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】 ■２発明の背明 技術分野 本発明ｉ：Ｌ　、医用物質移動装置に関づるものである
。詳しく述べると、人−［肺、人工腎臓等の医用物質移
動装置の改良に関するものである。

先行技術および問題点 従来、しζ用物質移動装置として、例えば人工姉としで
は筒状ハウジングと、該ハウジング内に挿入さねた多数
のガス交換用中空糸膜からなる中空糸束と、該中空糸膜
の外表面と前記ハウジングの内面とにより形成される酸
素室と、この酸素室に連通づる酸素供給口および酸素排
出口と、前記中空糸膜の各端部をイれぞれ支持しかつ酸
素室から隔離する隔壁と、前記各中空糸膜の内部空間に
連通づる血液用入口および出口とよりなる中空糸型人工
肺が知られている（実開昭５５−１３８，９４７＠）。

また、人工腎臓としては、筒状ハウジングと、該ハウジ
ング内に挿入された多数の透析用中空糸膜からなる中空
糸束と、該中空糸膜の外表面と前記ハウジングの内面と
により形成される透析室と、この透析室に連通づる透析
液供給１−１および排出口と、前記中空糸膜の各端部を
それぞれ支持しかつ透析室から隔１１１［［！ｔ′る隔
壁と、前記各中空糸膜の内部空間に連通づる血液用入口
および出［１とよりなる中空糸型入１腎臓が知られてい
る（化学総説第２１巻「医用材料の化学」第１４４〜１
４６頁、昭和５３年１１月２５０株式会社学会出版セン
ター発行）。

しかして、これらの医用物質移動装置にお参ノる血液用
入口および出口は、前記筒状ハウジングの両端に同義さ
れるヘッダー（血液分配部材）により形成されている。

このヘッダーは、通常面液洩れを防ぐために、該ヘッダ
ーの内面周６部に形成された溝内に嵌挿された軟質ゴム
製０リングを介して隔壁に圧颯してシールする方法が行
なわれている。しかしながら、このような方法でシール
さ１１だ装置は、長期間経過後に該装置の喘面隔ＩＩ（
ボッティング材）がＯリングにより圧縮されて凹みを生
じ、その結果血液が洩れる危険がある。

また、０リングがぎちんと前記溝に嵌挿されていない場
合で心組Ｘ７ぬ後では血液洩れは発と１しないが、例え
ばエチレンオキサイドガス滅菌等により加湿されると洩
れを」しる。したがって、滅菌前に検査を４るＪ−とは
困難である。

■９発町の［ｊ的 本発明の［］的は、より信頼性の高い安全なシール構迄
を備えた医用物質移動装置を提供することにある。

かかる目的は、筒状ハウジングと、該ハウジング内に挿
入された多数の物質移動用中空糸膜からなる中空糸束と
、該中空糸膜の外表面と前記ハウジングの内面とにより
形成される第１の物質移動室と、該第１の物質移動室に
連通ずる第１の物質移動用流体供給口および排出口と、
前記中空糸膜の各端部をそれぞれ支持しかつ前記第１の
物質移動室から隔離する隔壁と、前記ハウジングの端部
に取付けられた環状凸部を打づる流路形成部材により形
成される前記中空糸膜の内部空間に連通プ゛る第２の物
質移動流体用入口および出口とよりなる医用物質移動装
置において、該流路形部材の凸部の外側周縁部において
充填材により充填シールすることにより前記流路形成部
材を前記隔壁に固ｌすることを特徴とする医用物質移動
装置により達成される。

本発明の好ましい態様において、流路形成部材の凸部は
０リングであり、該０リングは密接し、充填材は該Ｏリ
ングと該Ｏリング以外の流路形成部材と１ｌｌｉ壁とに
より形成される空隙に充填されてなる。まｌこ、充１ｆ
ｔ祠は、流路形成部４４と隔壁とにより形成される空隙
部に連通づるように前記流路形成部材に穿設された少な
くとも２個の孔により注入されたのら、硬化される。さ
らに、充填材は、前記隔壁の形成に使用されるボッティ
ング材と同一材質であり、かつ流路形成部材はポリカー
ボネートである。

１０発明の詳細な説明 以下、添付の図面にｔ（ｆつで゛本発明の一具体例を説
明づる１゜ 第１図は、本発明にＪる物質移動装置の例としての中空
糸型人工肺を示すものである。すなわち、人工肺は、ハ
ウジング１を具備してなり、このハウジング１は筒状本
体２の両端部にぞれぞれ環状の雄ネジ付き取付（Ｊカバ
ー３．４が設けられ、ハウジング１内には、全体が広が
って多数の、例えば１０，０００・〜６０，０００本の
物質移動用中空糸Ｒ１Ａ　（ガス交換用中空糸ｌ１ｌ）
　５がハウジング１の長手り向に沿って並列的に相互に
離間配置されている。そして、このガス交換用中空糸膜
５の両端部は、取付カバー３．４内においてそれぞれの
開口が閉塞されない状態で隔壁６，７により液密に支１
４さｔｌている。また、上記各隔壁６．７は、中空糸Ｉ
！！Ｉ５の外周面と一ト記ハウジング１の内面とどしに
第１の物質移動室である酸素室８を構成し、これを閉塞
し、かつ上記ガス交換用中空糸膜５の内部に形成される
第２の物質移動流体用空間である白液流通用空間（図示
しない）と酸素室８を隔ｌｌｌ１するものである。

一方の取付（）カバー３には、第１の物質移動用流体で
あるｉ！素を供給する導入口９が設けられている。他方
の取付はカバー４には酸素を排出する導出口１０が設け
られている。

１配ハウジング１の筒状本体２の内面には、軸方向の中
央に位置して突出覆る絞り用拘束部１４をｔ、Ｑ　Ｇ（
ることが好ましい。づなわら、拘朱部１／１は１−２筒
状本体２の内面に筒状本体と一体に形成されていて、筒
状本体２内に挿通される多数の中空糸膜５・・・からな
る中空糸束１５の外周を締め付ｌるようになっている。

こうして１．１−配中空糸東１５は、第１図で示すよう
に軸方向の中央において絞り込まれ、絞り部１６を形成
している。したが−）で、中空糸膜５・・・の充填率は
、軸方向に沿う各部において異なり、中央部分において
最も高くなっている。なお、後述する叩出により望まし
い各部の充填率は次の通りである。まず、中央の絞り部
１６における充填率は、約６０〜８０％、ぞの他部状本
体２内では約３０〜６０％であり、中空糸束１５の両端
、−）より隔壁６，７の外面における充填率では、約２
０〜４０％である。

中空糸Ｉ！５　ＬＪ人１゛肺用としては多孔性ポリオレ
フィン系樹脂、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン
からなり、特に、ポリプロピレンが好適である。以下、
人工肺を例に本発明の医用物質移動装置を説明する。こ
の人ｉ１ｔ＋用中空糸模５は壁の内部と外部を連通４る
細孔が多数存在づるものが得られる。ぞ１２で、ての内
径は約１００〜１，０００μＩｌｌ　、肉厚は約１０〜
５０μｍ、平均孔径は約２００・−，２，０００八、か
つ空孔率は約２０〜８０％とづるものである。このよう
なポリオレフィン系樹脂Ｊ、りなる中空糸膜を用いると
気体の移動が体積流としＣおこなわれるため、気体の移
動に際して枳抵抗が少なく、ガス交換性能が著しく高く
なる。ｂつとも、中空糸膜としてはシリコーンよりなる
ものも使用できる。

さらに、中空糸膜５の素材としての多孔性ポリプロピレ
ン、ポリエチレンは人工肺にぞのまま使用りるのではな
く、血液と接触する表面を抗血栓性祠１１にｌ二１−テ
ィング処理することが望ましい。

たとえば、ガス透過性に優れたポリアルキルスルホン、
エチルヒルロース、ポリジメチルシロ１リンのような材
料を肉厚１〜２０μｍ程度に」−ｊインク処理げる。こ
の場合、中空糸膜５のガス透過能に影響を及ぼさない稈
度にイの膜孔を覆うようにすれば、血液中の水蒸気蒸散
を防ＩＩりることがｅきる。また、この人工肺作動中に
おいて通常血液側の圧力の方がｗｉ側のでれより高いが
、何かの原因で逆転することがある。このような場合、
マイクロバブル（気泡）が血液中に流入するｉｌｊそれ
があるが、上述のように膜孔が抗血栓材料でコーン−イ
ンク処理されていれば、イの危険は生じない。さらに、
占うまでもないが、血液の凝固（マイクロクロットの発
生）を防ぐことに役立つものＣある。

次に、１紀隔！１６．７の形成について述べる。

前述したように隔壁６．７は、中空糸膜５の内部と外部
を隔間するという重要な機能を宋だ？ｌｂのである。通
常、この隔壁６，７は、極性の高い高分子ボッ７゛イン
グ材、たとえばポリウレタン、シリコーン、エボ１シ樹
脂等をハウジング１０両端内壁面に遠心注入法を利用し
て流し込み、硬化させることにより作られる。さらに詳
述すれば、まず、ハウジング１の長さ、より長い多数の
中空糸膜５・・・を用意し、この両開［１＃ｉを粘度の
高い樹脂にＪ：　−）　（）ｌ　１１めをした後、ハウ
ジング１の筒状本体２内に並べて位置口しめる。この後
、取付はカバー３，４の（￥以１の大きさの型カバーで
、中空糸膜５・・・の各両端を完全に覆って、ハウジン
グ１の中心軸を中心にぞのハウジング１を回転させなが
ら両端部側から高分子ボッティング剤を流入する。

流し終っ−（樹脂が硬化４れば、上記型カバーを外し−
（樹脂の外側面部を鋭利な刃物で切断して中空糸膜５・
・・の両開１１端を表面に露出させね。かくして隔’！
６．７は形成されることになる。

１記実施例では、中空糸束１５の中央部分が拘束部１４
によって絞り込まれ両端において拡げられているため、
絞り部１６では中空糸１１！５・・・の充填率が大きく
なるとともに、筒状本（４２内部Ｃは各中空糸膜５・・
・が均一に分散りる。したがって、較りｌｌ１１６を形
成しない場合に比べ、Ｍ素ガスが均一に分散する安定し
た流れを形成づる結果、酸素と炭酸ガスの交換効率が高
まる。また、ハウジング１の内断面積がぞの中火の絞り
部１６においで急激に変化するためこの部分での酸素ガ
ス流速が急激に変化し、その結果酸系ガ−）、流速が増
長され、ｍＭガスの移動速度を増長する作用も生じる。

なお、絞り部１６での中空糸膜５・・・の充＠率は約６
０〜８０％とすることが望ましいが、この理由は次の通
りである。すなわち、充填率を約６０％未満どづると、
拘束部１４によって絞り込めない部分が生じ、中空糸ｇ
！５・・・の分布が不均一になってチャンネリングを起
し、性能を悪くする。さらに、中空糸束１５を筒十一部
の中火に位置させるのが困難になり、加ｒ十の問題とな
る。一方、充填率が約８０％を□越えると拘束部１４に
接する中空糸膜５・・・が強く押されＣ潰れが起き、血
液が流れなくなり、効率の低Ｆを招くのみならずまた外
面の原因となる。さらに、加工上中空糸束１５を挿入す
る際、きつく０来がしにくくなるからである。

また、筒状本体２内での充填率を約３０−６０％とした
が、この理由は充填率を約３０％未満と４ると、中空糸
膜５〕・・・が筒状本体２内で片寄りでの結果、交換効
率の低下を招く。また、加工がやりにくくなる。　力、
充填率が約６０％を越えると、中空糸ＩＩＩ　５・・・
同志の密着が起り、やはり性能に悪い影響をｔノえるか
らである。

また、隔壁６，７の外面における充填率は約２０〜４０
％どし、だが、この理由は約２０％未満と４ると、中空
糸膜５・・・の開口端の分布が加■［不均一になりやＪ
く、その結果自流分布の不均一、血栓等の問題が起る。

一方、充填率が４０％を越λると、中空糸膜５・・・同
志の密包が起り、隔壁６゜７の材料であるボッティング
剤が充填されない部分が現われ、リークの原因となるか
らである。

なお、ト記実施例では拘束部１４部分のみをハウジング
１の内面から部分的に突き出すようにしたが、これに限
定されず、別部材としてリング状のものを設けてもよく
、あるいは筒状本体中火部に環状凹部を設けてもよく、
また中央部の内径を最も小さくし、両端側に大きくｈる
ｉ−パ状に形成してもよいものである。

［記隔壁６，７の外面は、環状凸部を右（る流路形成部
材１１．１２でそれぞれ覆われている。

この流路形成部Ｕ１１，１２はイれぞれ液分配部材１７
．１８およびネジリング１９．２０よりなり、この液分
配部Ｌ４１７．１８の周縁部付近に設けられた環状凸部
として突条２１．２２の端面を前記隔壁６，７にそれぞ
れ当接させ、ネジリング１９．２０を取付はカバー３．
４にそれぞれ螺合することにより固定することにより第
２の物質移動流体である血液の流入室２３および流出室
２４がぞれぞれ形成されている。この流路形成部ｖＪ１
１．１２にはぞれぞれ第２の物質移動流体である血液の
入ｎ２５，２６が形成されており、また空気抜き孔２７
．２８が設けられている。

この隔ｆｆ６．７と、流路形成部４４１１．１２とによ
り形成される隔壁６，７の周縁部の空隙部には、該空隙
部に連通づる少なくとも２個の孔２９゜３０の一方より
充填剤３１．３２を充填することに」、リシールされる
。

本発明で使用される充Ｉ＃を材としては、液状ないし前
記孔から空隙部に注入したどきに充分な流動性を有する
もので、少なくとも流路形成部材１１゜１２と隔１１６
．７とに対してそれぞれ良好な接着性を有する硬化性樹
脂である。このような充填材としては、通常前記隔壁６
，７の形成されたちのど同様な極性の高いｒｇツｊイン
グ剤、例えばポリウレタン、シリ−１−ン、エポキシ樹
脂等があり、特にポリウレタンが好ましい結果を〜える
。また、流路形成部材１１．１２の材料としてポリカー
ボネートが好ましい。

ポリウレタンとしてはプレポリデー接着剤、ポリイソシ
アネート接着剤およびイソシアネート変成ポリマーのい
ずれも使用できるが、通常プレポリマー接着剤が好まし
く使用される。プレポリマー接巻剤としては、例えば４
．４−−−シフ■ニルメタンジイソシアネートと二官能
ヒンジ油誘導体（例えばリシノール酸のポリプロピレン
グリニ１−ルＪステル、分子１１５４０）とのプレポリ
マー（ＮＣＯ／’０１ｌ−１：　１〜１．５）と、二官
能ヒマシ油誘導体と多官能ポリ１［コピレンゲリコール
（分子量２，０００〜３．Ｏ’００）と）ｌミノアルコ
ールとの混合物１１比５０〜７０：１５〜２５：１５〜
２５）よりなる硬化剤とを官能基数がほぼ一致するよう
に、例えば６５：３５〜５９：／１１のφ量比で混合す
るものがあり、常温硬化が可能であり、適度な弾性を有
しかつ接着性が優れている。

４Ｉ−お、第１図において、各［−１にはキトツブ３３
゜３４．３５．３６が取付けられている。

第２図は、本発明の他の実施例を示づものτ−１液分配
部材１７の周縁部付近に設けられた環状凸部は突条２１
とその外側に、ｉＱ＆′）られたＯリング３７とからな
り、該０リングと該０リング以外の流路形成部材と隔壁
どにより形成される空隙部に充填４４３１を充填してシ
ールしてなるものである。

なお、同図において第１図と同−符８は、同一部手Δを
表わす。

第３図は、本発明のさらに他の実施例を示１もので、第
１図に示す人工肺と同様な人工肺において、液分配部材
とリング部材とが〜体的に形成されてなる流路形成部材
１１のリング部内面にネジ部を設けることなく前記筒状
本体２の端部の隔壁６に、流路形成部材１１の内面周縁
部付近に設けられた環状凸部どしての突条２１が当接Ｊ
るように嵌挿し、この流路形成部材１１と隔壁６と筒状
本体２の端部ど６間に形成される空隙に充填材３８を充
填する。充填方法としては、粘度の高いものであれば、
予め流路形成部材１１の内面に４缶しておいて・から筒
状本体２へ嵌挿することもできるが、粘度が低いもので
あれば、嵌挿後に孔２９（まＩζは孔２９がない場合に
は隙間３つ）より）１人する。ついで、冶具を用いて固
定したのち、常温硬化、加熱硬化、超音波溶着、熱融着
等により固着する。なお、同図において第１図と同−符
丹は、同一部材を表わす。

以１−は人工肺の例であるが、このような人工肺にＪｊ
いて、特願昭５５−１１５．８６８号に示すように、ぞ
の一端に同軸的に熱交換器を接続した場合に、この熱交
換器の他端（人工肺と反対側端）に用いられる流路形成
部材についても同様にして固着シールできることはもち
ろんである。

また１、ト記人工帥と同様な構造の医用物質移動装置に
おいて中空糸膜としで、銅アンモニア法再生セルロース
膜、酢酸セルロース法再生セルロース膜、ポリメタクリ
ル酸メヂルのステレオコンプレックス膜、ポリアクリロ
ニトリル系膜、エチレン−ビニルアルコールｔｔｔ合体
膜等の中空糸膜を使用４れば人工腎臓が得られる。

■０発明の具体的ｎ用 以［の構成でなる本発明の医用物質移ｌｌｌ装置は、第
２の物質移動流体、例えば血液の体外循環回路中に組み
込まれて使用される。例えば、人工肺の場合には、血液
は血液ポンプ（図示せず）によって血液の入口２５から
導入され、血液の流入室２３を通って各中空糸膜５内を
通過し、（の間に導入口９から第１の物質移動室１６内
に導入された酸素がｉ”Ｊ　！′ｊされ、炭酸ｉｆスが
排出され、ついで血液は血液の流出室２４を経て血液の
出口２６からυ１出される。第１の物質移動室１６内の
酸素は、炭酸ガスとともに導出口１０より排出される。

なお、人工腎臓の場合にも原理的にはほぼ同じで、酸素
の代りに透析液が使用される。

■０発明の具体的効果 以−１述べたように、本発明は医用物質移動装置におい
ζ、端部の流路形成部材の周縁部において充填材を充填
シールすることにより前記流路形成部材を端部隔壁に固
着してなるものであるから、シール（、未完全とイにり
接合部材からの液洩れを完全に防１トすることができる
。また、従来必須であったＯリングの使用を廃止丈るこ
とができるので、コストダウンを図ることができる。さ
らに、空隙部に充填材が内部充填されるので、ネジリン
グに対する衝撃によっても割れにくくなるという利点が
ある。また、ネジを廃止して液分配部材とリングとを一
体化することもでき、これによりコストダウンとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図１．ｉ　＊　Ｒ，明による医用物質移動装置の一
実施例を示す部分断面図、第２図は本発明の他の実施例
を示１充填シール部の部分断面図で・あり、また第３図
は本発明のさらに他の実施例を示づ充填シール部の部分
断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・筒状本体、３，４・・・
取付ｌＪカバー、５・・・中空糸膜、６．７・・・隔壁
、８・・・第１の物質移動室、９・・・第１の物質移動
用流体入口、１０・・・第１の物質移動用流体出口、１
１．１２・・・液の流路形成部材、１５・・・中空糸束
、１７．１８・・・液分配部材、１９．２０・・・ネジ
リング、２１゜２２・・・突条、２３・・・流入室、２
４・・・流出室、２５・・・液の人［１，２６・・・液
の出［］、２９．３０．３９・・・孔、３１．３８・・
・充填材、３７・・・Ｏリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）筒状へウシンソと、猿へウジン勺内ＩＪ、　？Ｔ
   Ｉ人さねた多数の物質移動用中空糸膜からなる中空糸束
   と　該中空糸膜の外人面と前記ハウジングの内面とによ
   り形成４＼れる第１の物質移動室と、該第１の物ｔ゛１
   移動室ＩＪ３ＬＩ通りる第１の物質移動用流体供給１コ
   Ｊ’ｉ　、Ｌび梼出１′■と、前記中空糸膜のｆｉ端８
   Ｉｌを−ぞれぞ′Ｊ１．．６１、′Ｊ＋−，かつ前記物
   質移動室から１する隔壁と、前記ハパノジングの端部に
   取付けられた環状凸部をイｊりる流路形成部材により形
   成される前記中空糸膜の内部空間に連通ずる第２の物質
   移動流体用人ｌ：’Ｉ　ａｊ　Ｊ、び出口とよりなる医
   用物！１移動猛Ｕにおいて、該流路形成部材の凸部の外
   側周縁部にｉＪ３いＣ光＠月により充填シールづること
   によシ）前記流路形成部材を前記隔壁に固着することを
   特徴どりるｐ、用物質移動装置。 〈２）流路形成部材の凸部はＯリングであり、該０リン
   グは隔壁と密接し、充填材は該Ｏリングと該Ｏリング以
   外の流路形成部材と隔壁とにより形成される空隙部に連
   通するように前記流路形成部材と隔壁とにＪ、り形成さ
   れる空隙に充填されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の医用物質移動装置。 〈３〉充填材は流路形成部＋４と隔壁とにより形成され
   る空隙部に連通するように該流路形成部材にＷ　Ｂ々さ
   れた少なくとも２個の孔により３１人されたのち硬化さ
   れてなるものである特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の医用物質移動装置。 （４）充填材は、隔壁の形成に使用されたボッティング
   材と同一材質であり、かつ流路形成部材はポリカーボネ
   ートである特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   か一つに記載の医用物質移動装置。 （５）ポツティング材はシリ：」−ンおよび王ボキシ樹
   脂よりなる群から選ばれた１種のものである特許請求の
   範囲第４項に記載の医用物質移動装置。 （６）ポツティング材はポリウレタンである特許請求の
   範囲第４項に記載の医用物質移動装置。 （７）第１または第２の物質移動流体は血液で・ある特
   許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか一つに記載
   の医用物質移動装置。