JPS60193469A - 中空糸膜型人工肺 - Google Patents

中空糸膜型人工肺

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JPS60193469A
JPS60193469A JP59048793A JP4879384A JPS60193469A JP S60193469 A JPS60193469 A JP S60193469A JP 59048793 A JP59048793 A JP 59048793A JP 4879384 A JP4879384 A JP 4879384A JP S60193469 A JPS60193469 A JP S60193469A
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hollow fiber
hollow
gas
chamber
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JP59048793A
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浜田 栄一
敦 中嶋
純 加茂
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1698Blood oxygenators with or without heat-exchangers
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S128/00Surgery
    • Y10S128/03Heart-lung

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】 [技術分野] 本発明は中空糸膜型人工肺に関する。
[従来技術] 中空糸膜を用いた人工肺としては既に種々の提案(例え
ばUSP3794468号、特開昭54−160098
吟、特開昭58−155862号等)がなされている。
これらはいずれも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気体と血液を接触
させ、その間でカス交換を行なわせるものであり、中空
糸の中空部に血液を流し、中空糸の外部に気体を流すも
のと、その逆に、中空糸の中空部に気体を施し、外部に
血液を流すものとかある。
前渚の方式では血液を多数の中空糸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
糸の中空部を流れる血液は完全な層流であり、酩素摂取
能(単位膜面積当りの酪素移動速度)を上げるためには
中空糸の径を小さくすることが必要であり、実際、この
目的から150乃至300−の径を有する中空糸が人工
肺用として開発されている。
しかしながら、径を細くしても血液が層流流動する限り
は酪素摂取能が飛1目的に向上するものでもなく、さら
に径を細くするにつれてクロッキング(凝血による中空
部の閉塞現象)が多発し、実用上大きな問題となってい
る。また、一般的に人工IJ+liでは中空糸が1乃至
4万木束ねた東として用いられており、その多数の中空
糸の夫々に充分に気体を分散供給するには特別の配慮が
必要であり、これか不充分である場合には炭酸カスte
l泄能(単位脱面積当りの炭酸カス移動速度)が低下す
る。一方、後席の方式ではガスの分配は良好であり、ま
た、血液の流れに乱れか発生することか期待できるもの
の、チャンネリングによる酸素化不足あるいは滞留部に
おける凝血が生し易く、まだ充分な性能を有する人工肺
は実現されていない。
これらは円筒ハウジング内に単に多数のカス交換用中空
糸束を円筒ハウジング軸に平行に充填したものであり、
この様な方式では前記の二種の方式のいずれでも中空糸
膜単位面積当りのカス交換能は低いものとなる。後者の
方式の改良された事例として、壁面に多数の空孔を有す
る中空の円筒軸に中空糸を巻き付けて、これをハウジン
グに収納し、血液を円筒軸の中空部より空孔を通して流
出させ、−力、気体は中空糸の中空部に流す人工肺か提
案されているか(USP379446g弓)、この様な
人工肺では血液の充填量か過大となり、さらに、この様
なモジ、ニールの製造に煩雑な手数を必要とするなど問
題があり、末だ実用化に至っていない。
「発明の1」的コ 本発明はこれらの状況に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは倹れた酪#摂取崩とt&mガスD1
泄能を有し、血液の滞留やチャンネリングが少なく、か
つ、製造に当って煩雑な手間を必要としない人工肺モジ
ュールを提供することにある。
[発明の構成] 木だ!発明の要旨は、血液導入に1、面前導出1コ、カ
ス導入1」とカス導出口とを有し、全体が略浅箱状をな
し、かつ、内部に接触室を有しているハウジングと、多
数のガス交換用中空糸からなる両端を固定された中空糸
束とからなり、該接触室は邪鋒 腹板で巾をせばめられた血液がL路と外面液流路を介し
てわけられた複数の小室とからなり、該tj]空糸東は
該接触室内に邪魔板と平行に設置されてなる人工肺にあ
る。
ここで、該小室に収納された中空糸の充填率はlO乃至
55%であることが好ましく、20乃至40%であるこ
とかより好ましい。ここでいう充ji率とは中空糸束の
中心軸に垂直な面における該小室の断面積に対する中空
糸の占める断面積の割合をいう。充が1率か10%より
小さい場合は血液のチャンネリングか生じ易く、また、
55%より大きくなると血液の流動抵抗が過大となり、
溶血を誘発することかある。各小室における中空糸の充
填率は各小室で異なっていてもよいが、等しくするほう
が加工製作上都合がよい。
また、収納された中空糸束は中空糸束の中心軸に平行に
中空糸が並へられたものでもよいが、中空糸が中空糸束
の中心軸に対して10乃至45゜の角度で巻かれている
ことが好ましい。 邪魔板は血液の流れる方向を横切る
方向に設置されており、中空糸束は邪魔板に平行に設置
されている。
血液の流れる方向と中空糸束のなす角度はチャンネリン
グ抑制の点から45乃至90°であること受 が必要であり、はぼ直イテしていることか最も好ましい
。これは血液が中空糸を横uJっで流れることにより中
空糸のまわりに小さな乱れが発生することによるものと
考えられる。
さらに、本発明を図面を用いてさらに1洋しく説明する
第1図は本発明の人工肺モジュールの1実施m様の縦断
面図であり、第2図は一部欠載平面図である。第3図は
小室とそれに隣接する小室間流路の例を示した断面図で
ある。第4図は実施例及び比較例の膜面積当りの血汐供
給量と酸素摂取能の関係を示した図である。第4図にお
いて縦611は酸、+:摂取能、横軸は膜面積当りの血
液供給1A(Q/S)を示す。
第1IΔにおいて、ハウシング(8)の一方の端には血
液の導入口(1)と整流室(2)か、他の端には血液の
集合室(3)と流出口(4)とか取り付けられている。
整流室(2)と集合室(3)の間には邪魔板(5)でせ
ばめられた面前流路にょって複数の小室に分割された接
触室(6)かあり、接触室にはガス交換用中空糸(7)
が充填されている。人体から取り出された血液(静脈血
)は導入口(1)から整流室(2)を通り、邪魔板部材
(5)でせばめられた血液流路によって複数の小室に分
割された接触室(6)に入り、ここで中空糸(7)内の
気体と中空糸膜壁を介してガス交換を行ない、血液か静
脈血から動脈血化され、集合室を経て、血液導出口から
出る。第1図は接触室が5つの小室に分割された例を示
すが、室の数は2つ以上であればいくつあってもよく、
数が多い方が好ましいが、加工性を考慮すると、3乃至
10個であることが実用上好ましい。
邪魔板(5)の断面形状としては第3図に示すものを初
めとして血液流路なせばめるものであればどのような形
状にすることもできるが、第1図に示すような曲面を有
する断面のものであることか血液の滞留を避ける点で好
ましい。邪魔板でせばめられた血液流路は厚み方向に血
流の乱れを生じさせて血液のチャンネリングを防止する
ためのものであり、邪魔板は上下の位置に交互に設けで
あることか好ましい。
次に、接触室の寸法について説明する。小室の血液流れ
方向の長さくb)は該小室の厚みの最大寸法(a)より
大きいことが好ましい。aかbより大きいと血液の厚み
方向の流れが支配的となり邪魔板の隅に血液の滞留が生
ずるおそれがある。
邪魔板(5)でせばめられた血液流路(9)の厚み(e
)は小室の厚み(a)の半分以下であることが好ましい
。中空糸束はその両端を中空糸開口部を開口させたまま
ポリウレタン等のポンティング材(14)で固定され中
空糸内部と外部が仕切られている。ポツティング材で仕
切られ、中空糸内部につながる側の一方はカス分配路(
l l)となり、ガス導入+」(10)に連通し、他の
一方はカス集合路(12)となりガス導出[コ(13)
に連通している。酸素又は酸素を含む気体はカス導入口
(10)より入り、中空糸内部を通り、そこでII5?
を介して血液とガス交換を行ない、酸素が減少し、炭酸
ガスの増加した気体となって、ガス導出目より出る。小
室の幅即ち両ボッチインク材間の距離(W)は血流量及
び小室の厚み(a)との関連で設定されるものであるが
、好ましい平板状の血流層を形成させる−ためには厚み
(a)の5乃至60倍とするのか好ましい。5倍より小
さい場合はポツティング材表面の血液に及ぼす影響が大
きくなり好ましくない場合がある。60倍より大きい場
合は中空糸11り面全体に均等に流すのが難しくなり、
チャンネリングを抑制するのが困難となる。
未発すJの人」二肺の前又は後に血液用の熱交換器を組
込んでもよく、本発明の人工肺を複数個並設してより大
量の血流量に適用させることもできる。
[実施例] 以下に実施例を用いてさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例 膜厚22pL、内(イ200川、/ヘブルポイント12
 、5 K g / c m’のポリプロピレン微多孔
質中空糸膜を用い、表1に示す人工肺を作成した。その
夫々にヘマトフリント35%、pH7,32、酩ふ分圧
65mmHg、j&酸カス分圧45 m m Hg、ヘ
モグロビン濃度12.5g/d文の牛n++を用い、気
体として37°Cの純酸素を2文/ m i nの流量
で流して中空糸単位M面積当りの血液供給量(Q/ S
 : n / m i n 、 rn’)に対する酸素
摂取能(m又/min、m’)を比較した。
実施例の人工肺は血液及び気体のチャンネリングのない
優れたものであり、また第4図の酸素摂取能の結果を見
ても本発明の実施例が優れていることがわかる。
第1表 [本発明の効果〕 以上述べた如く本発明の人工肺は膜面植当りの酸素及び
炭酸ガスの交換量が大きく、血液及び気体のチャンネリ
ングはほとんどなく、優れた性能を具備し、また、容易
に加工ができるため安価でかつ体外への血液搬出量が小
さくなり、患者の負4Hを軽減するという利点を有して
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の人工肺モジュールの1¥施態様の縦断
面図であり、第2図は一部欠載平面図である。第3図は
邪魔板のj八;様を示す図であり、第41Aは血液供給
i1)と酩素摂取能との関係を示すグラフである。 1−− jfn液導入[」、2−一血液整流室、3−−
 、+rtt液集合液集合−一血液流出口、5−一邪腹
板、 6−−接触室、 7−−中空糸 8−−ハウジング、 9−一血液流路、10−一カス導入[」、11−一カス
分配路、12−一カス集合路、13−−ガス導出口、1
4−−ポア、7テイング材15−一中空糸束 a−一小室の厚み、b−小室の長さの最大寸法、e−〜
血液流路の厚み W−一接触室の幅 肌1図 L3 図 A、6 c 高Δ 開 手 糸膜 ネ市 j」三 717) 昭和59年 7月181」 1、+lcヂ1の表示 特願昭51−48793号 2、発明の名称 中空糸膜型人工肺 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都中央区京橋二丁目3番19号 (603)三菱レイコン株式会社 取綿役社長 河 崎 晃 夫 4、代理人 〒104東京都中央区京橋二丁目3番18
号5、補正命令の日付 7、補正の内容 (1)明細、す第10頁6行目の[・・・を比較した。 Jの後に下記の文章を挿入する。 [その結果を第1表に示す。また該人工肺に膜面積1m
’当り1.0又/ m i nの流速で血液を流した時
の圧力損失は約30mmHgと従来の中空糸型人工肺に
比べてはるかにボさいものであった。」(2)明細書第
11頁[本発明の効果コの欄の4行目の「を具備し、」
と「また、容易に・・・」の間に下記の文章を挿入する
。 [さらに本発明の人工1捕は膜面積1rn’当り1.0
又/ m i nの流速で血液を流した時の圧力損失が
80 m m Hg以下、2. OfL / m i 
nの流速でも150mmHg以下と従来の中空糸膜型人
工肺に比べて圧力損失が非常に小さいという特徴をイー
する。 」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 血液導入口、血液導出口、ガス導入口とガス導出口とを
    有し、全体か略浅箱状をなし、かつ、内部に接触室を有
    している/\ウジングと、多数のガス交換用中空糸から
    なる両端を固定された中空糸数の小室とからなり、該中
    空糸束は該接触室内に邪魔板と平行に設置されてなる人
    工肺。
JP59048793A 1984-03-14 1984-03-14 中空糸膜型人工肺 Pending JPS60193469A (ja)

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DE8484116102T DE3472896D1 (en) 1984-03-14 1984-12-21 Blood oxygenator using a hollow fiber membrane
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