JPS59108564A - 中空糸型人工肺 - 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】 本発明は、中空糸型人工肺に関するものである。

人工肺は大きく分けて、気泡型と脱型に分類されるが、
血液への影響が少々いということから脱型が推奨されて
きている。脱型人工肺としては、シリコーンゴムの平坦
膜を用い、−面に酸素を供給し、他面に血液を流すこと
によって、気体分子（酸素、二酸化炭素）がシリコーン
ゴム膜内を溶解拡散して一面より他面に移行することで
ガス交換を行なわしめるものが見られるが、装置自体の
大型化又ガス交換性能が良好でないこと、さらには平坦
膜は強度的に弱い等種々の欠点がある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、人体に安心して使用することがで
き、ガス交換が良好でかつ小型の中空糸型人工肺を提供
することにある。

すなわち本発明は筒体と、該筒体に位置する内径約１０
０乃至１０００μ、肉厚約１０乃至５０μ、平均孔径約
２００乃至１０００　Ａかっ空孔率約２０乃至８０％を
有する多孔性ポリオレフィン系炭化水素樹脂製の多数の
中空糸膜と、該中空糸膜の両端部と該筒体の両開口端と
の間に介在して該中空糸膜の端部を支持するとともに該
中空糸膜の内部空間と外部空間とを隔離する隔壁と、該
隔壁によって該筒体の内壁面と該中空糸膜の外壁面とで
構成される前記外部空間に連通ずる該筒体に設けられた
入口および出口通路と、該中空糸膜内部空間に連通ずる
入口および出口通路とを有し、さらに、前記中空糸膜の
血液が接触する面を抗血栓性材料にてコーティング処理
したことを特徴とする中空糸型人工肺である。そして、
中空糸膜がポリプロピレン製であることが好ましく、ま
た中空糸膜がポリエチレン製であることも好ましい。そ
して、中空糸膜の内径が約１００乃至３００μであるこ
とが好ましい。

以下、本発明を図面に沿って詳述する。図面中、同一部
分については同一符号を付す。第１図中、全体数字ｌで
示されたものが本発明の実施例の断面図である。ガス交
換のための多数（１０００乃至５００００本）の中空糸
膜２・・・・・・・・・は、多孔性ポリオレフィン系炭
化水素樹脂製であり、両開口端を有する筒体３内に位置
する。筒体３は円筒形、四角筒形等種々の形態がとられ
る。さらに、筒体３は入口通路４．出口通路５を有する
。中空糸膜２・・・・・・は、その両端部において隔壁
６，６によって支持されている。この隔壁によって筒体
３の内壁面と中空糸膜２・・・・・・の外壁面とで構成
された空間と、中空糸膜２・・・・・・の内部空間は完
全に隔離されることになる。前記入口、出口通路４，５
はこの場合において、筒体３の内壁面と中空糸膜２・・
・・・・の外壁面とで構成される空間に連通ずるもので
ある。

入口、出口通路７，８は中空糸内部空間に連通し、例え
ば、９，９のようなヘッダーを筒体３にネジ１０・・・
・・・で固定することにょシ集束的に外部に連通できる
。

２組の入口、出口通路４，５と７，８は血液あるいは酸
素のだめのものであシ、一方に血液を流せば他方は酸素
を流すという関係にある。

ここで中空糸膜２について説明をする。中空糸膜２は前
述のように、多孔性ポリオレフィン系炭化水素樹脂、例
えばポリプロピレン、ポリエチレンといつたもので、特
にポリプロピレンのものが好適である。この多孔性の膜
は内径約１００乃至１０００μ、肉厚約１０乃至５０μ
、平均孔径約２００乃至１０００大かつ空孔率約２０乃
至８０％を有するものである。このように膜２は多孔性
であるため従来のシリコーン膜の如き酸素がそれに溶解
して拡散するというのでなく、気体の移動が体積流で行
なわれるためガス交換の性能が高くなる。

中空糸の内部空間に血液を流す場合には、その内径が特
に問題となる。内径が約１００μ以下になると流体力学
的な抵抗が犬きくなシ、又目詰シを起こしたりして実際
の使用にあたって不都合を生じる。では上限については
どの程度が適切なのがという点について実願的に之を行
ない決定するにいたったので、ここに説明する。

肉厚約３０μ、空孔率約４５乃至５０％、平均孔径約５
００乃至６５０　Ａのポリプロピレンの中空糸の内径を
各々の約２００μ、約３００μ、約４００μの３種類に
ついて血流量と酸素添加能、血流量と酸素飽和度との関
係を測定し、その結果を各々第２図乃至第３図に示す。

本装置に入る血液の酸素飽和度は約６０％である。

第２図によれば明らかに膜面積１？Ｆ／に対する１分間
の所定の血流量について、２００μが最もよい酸素添加
能を示し、内径が大きくなるに従って悪くなる結果を示
している。さらに第３図によって示された結果よシ血液
約４ｔ／ｍｉｎを処理する（通常、この程度のものを処
理する必要がある。）のに必要な中空糸の膜面積および
プライミング量並びにコンタクトタイム〔中空糸の入口
と出口部との酸素飽和度の差が３５％（実際的に人工肺
に要求される数値）になるための血液の中空糸内の滞在
時間〕を求めると表１のようになる。

表　　１ この表１によれば、内径が約４００μを越えると著しく
コンタクトタイムが長くなり、又プライミング量、膜面
積も増大するＯ膜面積が増大すると血液中の水蒸気蒸散
、血液凝固等の問題が生じ、又プライミング量が多くな
れば患者に相当の負担がかかる。

以上のような結果よシ、中空糸内部に血液を流す場合に
おいて、実際的な内径の範囲は約１００乃至３００μ程
度であるとみることができる。

膜の孔についての他の要因、すなわち肉厚、平均孔径、
空孔率は、ガスの透過及び膜の強度的な面から考察して
上述のように決定されたものである。

さらに中空糸膜として多孔性ポリプロピレン。

ポリエチレンといったものを人工肺にそのまま使用する
のでなく、血液と接触する面を抗血栓性材料にてコーテ
ィング処理することが望ましい。例えば、ガス透過性に
優れたポリアルキルスルホンエチルセルロース、ポリジ
メチル７０キサンといった材料を肉厚１乃至２０μ程度
でコーティング処理する。この場合、膜のガス透過能に
影響を及）？ｉ’さない程度に膜の孔を包うとすれば血
液中の水蒸気蒸散を防止することができる。又、人工肺
作動中において通常血液側の圧力の方が酸素側のそれに
流入する恐れがあるが、上述のように膜（シカ；抗血栓
性材料でコーティング処理されていればこういった危険
は生じない。さらに言うまでもない力Ｉ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である
。

次に隔壁６，６の形成について述べる。前述したように
隔壁は中空糸の内部と外部を隔離するという機能を果た
すものとして重要である。通常このような隔壁は極性の
高い高分子ボッティング剤、例えばポリウレタン、シリ
コーン、エポキシ樹脂といったものを筒体３の両端内壁
面に遠心注入法を利用して入口，出口通路４，５より流
し込み、その硬化によシ作られる。

さらに詳しく述べるとすれば、先ず筒体３の長さよシ長
い中空糸膜２・・・・・・を用意し、その両開口端を粘
度の高い樹脂によって目止めをした後、筒体３内に位置
せしめる。その後、筒体の径と一致するキャップ（図示
せず）で中空糸両端を完全に包って、筒体の中心軸を中
心に筒体を回転させながら入口，出口通路４，５よシ高
分子ボッティング剤を流入する。流し終って樹脂が硬化
すればキャップをはずして樹脂外端面を鋭利な刃物で切
断して中空糸の開口を表面に露出させる。かくして隔壁
は作られるが、本発明に使用されるような極性の低いポ
リオレフィン系炭化水素樹脂の膜の場合、前記ボッティ
ング剤との接着が極めて悪いために十分な障壁を得るこ
とができない。特に刃物で中空糸がボッティング剤で固
められた部分を切断する際第４図によって示されるよう
に中空糸がはがれてしまうことにカリ全く障壁としての
機能を果たさない。そこでポツティング剤によって固め
られる中空糸膜の端部外壁面を薬品処理あるいは火炎処
理して酸化処理させ、カルボニル基を作ることによシ１
性基を導入してやることが望ましい。

又、放電処理によシ極性基を導入することも可能である
。

放電処理としては、プラズマ、コロナ放電等があシ薬品
処理はと言えばクロム酸と塩酸あるいは硫酸との混合液
を使用することができる。

このように中空糸膜の接着部分に極性基を導入したこと
から前記ポツティング剤との接着が完全に行なわれるこ
とになる。

本発明に係る人工肺は関心術等において使用されるもの
で、患者の大静脈よシ血液を体外に通常４ｔ／ｍｉｎの
流量にて取シ出し、入口、出口通路７゜８あるいは４，
５のうち一つの通路を通過せしめ、他方の通路には純酸
素ガスを通過せしめる。その場合に中空糸膜を介して血
液中の二酸化炭素がガス側に移行し、血液中にガス側よ
シ酸素が移行してガス交換が行なわれ、大動脈に返環さ
れる。

以上、詳述した通シ本発明に係る人工肺はガス交換性能
がよく、小型でしかも人体に安心して使用できるという
種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人工肺の実施例を示す断面図、第
２図は中空糸の内径と酸素添加能および血液量との関係
を示すグラフ、第３図は中空糸の内径と酸素飽和度およ
び血流量との関係を示すグラフ、第４図は中空糸膜の接
着部分を切断した時の拡大断面図である。 １・・・中空糸型人工肺、２・・・中空糸膜、３・・・
筒体、４・・・入口通路、５・・・出口通路、６，６・
・・隔壁、７・・・入口通路、８・・・出口通路。 出願人　チル七株式会社 代理人　　弁理士志木　　浩 第１図 第２図 血７Ｌ量（ｍＩ／ｍｉｒｒｍ２） 第３図 η フ 贅 俤 和 度 血５Ｌ量（ｍｊ／ｍｉｎｍ２） 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒体と、該筒体内に位置する内径約１００乃至１
   ０００μ、肉厚約１０乃至５０μ、平均孔径約２００乃
   至１ｏｏｏ　’ｈかつ空孔率約２０乃至８０％を有する
   多−匹性ポリオレフイン系炭化水素樹脂製の多数の中空
   糸膜と、該中空糸膜の両端部と該筒体の両開口端との間
   に介在して該中空糸膜の端部を支持するとともに該中空
   糸膜の内部空間と外部空間とを隔離する隔壁と、該隔壁
   によって該筒体の内壁面と該中空糸膜の外壁面とて構成
   される前記外部空間に連通ずる該筒体に設けられた入口
   および出口通路と、該中空糸膜内部空間に連通ずる入口
   および出口通路とを有し、さらに、前記中空糸膜の血液
   が接触する面を抗血栓性材料にてコーティング処理した
   ことを特徴とする中空糸型人工肺。
2. （２）中空糸膜がポリプロピレン製であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の中空糸型人工肺。
3. （３）中空糸膜がポリエチレン製であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の中空糸型人工肺。
4. （４）中空糸膜の内径が約１００乃至３００μであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（３
   ）項のいずれかに記載の中空糸型人工肺。