JPS60249968A - Hollow fiber membrane type artificial lung - Google Patents

Hollow fiber membrane type artificial lung

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JPS60249968A
JPS60249968A JP10627884A JP10627884A JPS60249968A JP S60249968 A JPS60249968 A JP S60249968A JP 10627884 A JP10627884 A JP 10627884A JP 10627884 A JP10627884 A JP 10627884A JP S60249968 A JPS60249968 A JP S60249968A
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hollow fiber
silicone
fiber membrane
silicone oil
silicone rubber
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桂 義郎
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Terumo Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 10発明の背景 技術分野 本発明は、中空繊維膜型人工肺に関する。[Detailed description of the invention] 10 Background of the invention Technical field The present invention relates to a hollow fiber membrane oxygenator.

先行技術 一般に心臓手術等において、患者の血液を体外に導き、
これに酸素を添加するために、体外循環回路内に中空繊
維M型人工肺が用いられている。
Prior Art Generally, in heart surgery, etc., a patient's blood is guided outside the body.
In order to add oxygen to this, a hollow fiber type M oxygenator is used in the extracorporeal circulation circuit.

このような人工肺において使用される中空繊維膜として
は、均質膜と多孔質膜の2種類がある。
There are two types of hollow fiber membranes used in such oxygenators: homogeneous membranes and porous membranes.

均質膜はシリコーン膜を用いるので、強度的に膜厚を1
OO−以下にすることができず、このためガス透過に限
界があり、特に炭酸ガスの透過が悪い。 また飲方本末
ねたときに装置が大型化しプライミング量の増大をきた
し、また、加工性が悪くコストが高いという欠点がある
Since the homogeneous membrane uses a silicone membrane, the thickness can be reduced to 1 for strength.
It cannot be made below OO-, and therefore there is a limit to gas permeation, and in particular, permeation of carbon dioxide gas is poor. Moreover, when the drinking method is changed, the device becomes larger and the amount of priming increases, and there are also disadvantages in that the processability is poor and the cost is high.

一方、多孔質膜は、膜の有する微細孔が透過すべき気体
分子に比×て著しく大きいため、体積流として細孔を通
過する。 そして、例えば、マイクロポーラスポリプロ
ピレン膜等の多孔質膜を使用した人工肺が種々提案され
ている。
On the other hand, in a porous membrane, the fine pores of the membrane are significantly larger than the gas molecules to be passed through, so that the gas passes through the pores as a volumetric flow. For example, various oxygenators using porous membranes such as microporous polypropylene membranes have been proposed.

しかしながら、多孔質膜は水蒸気の透過性が高いので結
露水によって性能が低下するだけなく、長期間血液を循
環させて使用すると、血漿が漏出する場合があった。
However, since the porous membrane has high water vapor permeability, not only the performance deteriorates due to condensation water, but also plasma may leak out when used with blood circulating for a long period of time.

このような多孔質膜の諸欠点を解消するために、直径1
0ミクロン以下の貫通した微細孔を有する側壁をもつ中
空繊維基体の側壁に、メチルハイドロジエンポリシロキ
サンの非通、気性の薄膜を形成させてなる中空繊維が提
案されている(特公昭54−17052号)。
In order to eliminate these drawbacks of porous membranes,
A hollow fiber has been proposed in which a non-permeable, air-permeable thin film of methylhydrodiene polysiloxane is formed on the side wall of a hollow fiber substrate having a side wall having penetrating micropores of 0 microns or less (Japanese Patent Publication No. 17052/1986). issue).

しかしながら、このような中空繊維は、中空繊維基体の
微細孔内だけでなく、該中空繊維基体の内外両表面にも
メチルハイドロジエンポリシロキサンの被膜が形成され
るために、その分だけ中空m維基体の中空内径が小さく
なるので交換能力が低下するだけでなく、またその分だ
け微細孔内に充填されるメチルハイドロジエンポリシロ
キサンの量(充填厚み)が増大するので、酸素、炭酸ガ
ス等のガス透過率が低いという欠点があった。
However, in such hollow fibers, a film of methylhydrodiene polysiloxane is formed not only in the micropores of the hollow fiber substrate but also on both the inner and outer surfaces of the hollow fiber substrate, so that the hollow fiber base is formed by that amount. As the hollow inner diameter of the body becomes smaller, not only the exchange capacity decreases, but also the amount of methylhydrodiene polysiloxane filled in the micropores (filling thickness) increases accordingly, so that oxygen, carbon dioxide, etc. It had the disadvantage of low gas permeability.

また、前記中空繊維はアクアラング等には使用し得ても
、人工肺として長時間使用すると、血漿が漏出し始める
という欠点があった。
Furthermore, although the hollow fibers can be used in Aqua Lungs and the like, they have the disadvantage that plasma begins to leak out when used as an artificial lung for a long time.

このような欠点をさらに改良するために、本出願人は中
空繊維膜の微細孔を有する側壁にはシリコーンオイル層
を形成させることなく、微細孔内のみをシリコーンオイ
ルで閉塞してなる中空繊維−シリコーン膜複合人工肺を
提案している(@願昭58−92325号)。
In order to further improve these drawbacks, the present applicant has developed a hollow fiber membrane in which only the inside of the micropores are closed with silicone oil, without forming a silicone oil layer on the side wall having micropores of the hollow fiber membrane. We have proposed a silicone membrane composite oxygenator (@Gan-Sho No. 58-92325).

この提案の場合は、人工肺のモジュールを組立てたのち
シリコーンオイルの溶液を中空繊維に含浸させ、ついで
このシリコーンオイルを除去し、シリコーンオイルの溶
媒と非溶媒との混合物を流して中空繊維基体壁面に付着
したシリコーンオイルを除去し、微細孔内のみをシリコ
ーンオイルで閉塞しようとするものである。
In this proposal, after the oxygenator module is assembled, the hollow fibers are impregnated with a silicone oil solution, the silicone oil is then removed, and a mixture of silicone oil solvent and non-solvent is poured onto the hollow fiber substrate wall. The aim is to remove the silicone oil adhering to the pores and block only the inside of the micropores with silicone oil.

これによれば、血漿漏出は改善されるが、シリコーンオ
イルが血液中に流出することがあった。
According to this, plasma leakage was improved, but silicone oil sometimes leaked into the blood.

これに対し、本発明者らは先に、微細孔をシリコーンゴ
ム、あるいはシリコーンゴムとシリコーンオイルとの混
合物で閉塞する旨の提案を行っている。
In response to this, the present inventors have previously proposed blocking the micropores with silicone rubber or a mixture of silicone rubber and silicone oil.

これによれ’4f前記の欠点は解消する。This eliminates the aforementioned drawbacks of the '4F.

II 、発明の目的 本発明の目的は、多孔質中空繊維膜基材の微細孔をシリ
コーンゴム、またはシリコーンオイルとシリコーンゴム
との混合物で閉塞する場合において、C02除去能、血
漿漏出量等の点で最適の特性を得る中空繊維膜型人工肺
を提供することにある。
II. OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to improve the CO2 removal ability, plasma leakage amount, etc. when the micropores of a porous hollow fiber membrane base material are plugged with silicone rubber or a mixture of silicone oil and silicone rubber. The purpose of this invention is to provide a hollow fiber membrane oxygenator that obtains optimal characteristics.

このような目的は、下記の本発明によって達成される。Such objects are achieved by the invention described below.

すなわち本発明は、ハウジングと、該ハウジング内に挿
入された多数のガス交換用中空繊維膜からなる中空繊維
束と、該中空繊維膜の外表面と前記ハウジング内面とに
より形成される第1の流体室と、該第1の流体室に連通
ずる第1の流体流入口および流出口と、前記中空繊維膜
の各端部をそれぞれ支持する隔壁と、前記中空繊維膜の
内部空間に連通ずる第2の流体流入口および流出口とよ
りなる人工肺において、前記中空繊維膜が、内径100
〜1000μs、肉厚5〜200−で、空孔率20〜8
0%にて1乎均孔径0.01〜5−の微細孔を有する多
孔質中空糸を基材とし、該微細孔がシリコーンゴム、ま
たはシリコーンオイルとシリコーンゴムとを含むシリコ
ーン混合物によって閉塞されており、 しかも、 02 Flux、 = Q / ΔP X A[ここに
、Qは酸素透過量(mll / min )、ΔPは圧
力差(mm Hg)、Aは膜面積(rn’) ]が、l
 、 O−50mu/min−m’・n+m Hgであ
ることを特徴とする中空繊維膜を人工肺である。
That is, the present invention provides a housing, a hollow fiber bundle consisting of a large number of hollow fiber membranes for gas exchange inserted into the housing, and a first fluid formed by the outer surface of the hollow fiber membranes and the inner surface of the housing. a first fluid inlet and an outlet communicating with the first fluid chamber; a partition supporting each end of the hollow fiber membrane, and a second fluid chamber communicating with the interior space of the hollow fiber membrane. In an oxygenator comprising a fluid inlet and an outlet, the hollow fiber membrane has an inner diameter of 100 mm.
~1000μs, wall thickness 5~200-, porosity 20~8
The base material is a porous hollow fiber having micropores with an average pore diameter of 0.01 to 5% at 0%, and the micropores are occluded with silicone rubber or a silicone mixture containing silicone oil and silicone rubber. Moreover, 02 Flux, = Q / ΔP
, O-50 mu/min-m'·n+m Hg, the hollow fiber membrane is an oxygenator.

そして、本発明の実施IE、様としては下記のものがあ
る。
Examples of implementation IEs of the present invention are as follows.

i)本発明において、 前記シリコーンゴムが常温硬化型シリコーンゴムである
こと。
i) In the present invention, the silicone rubber is a room temperature curable silicone rubber.

i)本発明または上記i)において、 前記シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイルま
たはメチルフェニルシリコーンオイルであること。
i) In the present invention or i) above, the silicone oil is dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil.

in1本発明または上記i)もしくはrl)において、
前記シリコーンオイルとシリコーンゴムとを含むシリコ
ーン混合物が、シリコーンオイルとシリコーンゴムとが
2:8〜8:2の割合で混合されたものであること。
in1 the present invention or the above i) or rl),
The silicone mixture containing silicone oil and silicone rubber is a mixture of silicone oil and silicone rubber in a ratio of 2:8 to 8:2.

10発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。10 Specific structure of the invention Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be explained in detail.

第1図は1本発明の中空繊維膜型人工肺の全体図を示す
FIG. 1 shows an overall view of a hollow fiber membrane oxygenator according to the present invention.

すなわち、第1図に示すように、本発明による人工肺は
、人工肺10を構成する筒状ハウジング11の内部空間
に、中空繊維膜12の繊維束13が収納されている。
That is, as shown in FIG. 1, in the oxygenator according to the present invention, a fiber bundle 13 of a hollow fiber membrane 12 is housed in an internal space of a cylindrical housing 11 constituting an oxygenator 10. As shown in FIG.

中空Hh維離脱2の両端部は、隔壁14.15を介して
ハウジング11に液密に保持されている。
Both ends of the hollow Hh fiber detachment 2 are held fluid-tightly in the housing 11 via partition walls 14.15.

ハウシング11の両端部には、ヘッダー16.17がハ
ウジング11に螺合されるカバー18によって固着され
ている。
Headers 16, 17 are fixed to both ends of the housing 11 by covers 18 which are screwed onto the housing 11.

ヘッダー16の内面と隔壁14とは、中空繊維膜12の
内部空間に連通ずる第2の流体流入室としての血液流入
室19を画成し、ヘッダー16には、第2の流体流入口
としての血液流入口20が形成されている。
The inner surface of the header 16 and the partition wall 14 define a blood inflow chamber 19 as a second fluid inflow chamber that communicates with the internal space of the hollow fiber membrane 12. A blood inlet 20 is formed.

へンダー17の内面と隔壁15とは、中空繊維膜12の
内部空間に連通ずる第2の流体流出室としての血液流出
室21を画成し、ヘッダー17には、第2の流体流出口
としての血液流出口22が形成されている。
The inner surface of the header 17 and the partition wall 15 define a blood outflow chamber 21 as a second fluid outflow chamber communicating with the internal space of the hollow fiber membrane 12, and the header 17 has a blood outflow chamber 21 as a second fluid outflow chamber. A blood outflow port 22 is formed.

また、隔壁14,15、ハウジング11の内壁および中
空tlJMIH12の外壁とは、第1の流体室としての
ガス室23が形成され、ハウジング11の両端側には、
それぞれガス室23に連通ずる第1の流体流入口として
のガス流入口24および第1の流体流出口としてのガス
流出口25が形成されている。
Further, a gas chamber 23 as a first fluid chamber is formed between the partition walls 14 and 15, the inner wall of the housing 11, and the outer wall of the hollow tlJMIH 12, and at both ends of the housing 11,
A gas inlet 24 as a first fluid inlet and a gas outlet 25 as a first fluid outlet are formed, each communicating with the gas chamber 23 .

なお、・ハウジング11の内壁中央部には、繊維束13
の外形を縮径する絞り用拘束部26を設けることが好ま
しい。 その結果、第2図に示すように軸方向の中央に
おいて絞り込まれ、絞り部が形成される。
Additionally, fiber bundles 13 are provided at the center of the inner wall of the housing 11.
It is preferable to provide an aperture restraining portion 26 that reduces the diameter of the outer shape. As a result, as shown in FIG. 2, it is narrowed down at the center in the axial direction, and a narrowed portion is formed.

拘束部を設けると、中空繊維膜12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
なる。
When the restraining portion is provided, the filling rate of the hollow fiber membrane 12 differs in each portion along the axial direction, and is highest in the central portion.

隔壁14.15は、中空繊維膜lりの内部と外部とを隔
離するという重要な機能をはたすものである。
The partition walls 14, 15 serve the important function of isolating the inside and outside of the hollow fiber membrane.

通常、この隔壁14.15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
樹脂等をハウジング11(7)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。
Normally, the partition walls 14 and 15 are made by pouring a highly polar polymer botting agent, such as polyurethane, silicone, epoxy resin, etc. onto the inner wall surface of both ends of the housing 11 (7) using a centrifugal injection method, and then curing it. It will be done.

さらに詳述すれば、まずハウジング11の長さより長い
多数の中空繊維膜12を用意し、この両開口端を粘度の
高い樹脂によって目止めした後、ハウジング11内に並
べて位置せしめる。
More specifically, first, a large number of hollow fiber membranes 12 longer than the length of the housing 11 are prepared, both open ends of which are sealed with a highly viscous resin, and then placed side by side within the housing 11.

この後、カバーで各両端を完全に覆って、ハウジング1
1の中心軸を中心にそのハウジング11を回転させなが
ら両端部から高分子ボ・ンティング剤を流入したのち硬
化し、さらに力/<−を外したのち硬化したポツティン
グ剤の外側面部を鋭利な刃物で切断して、中空繊維膜1
2の両開口端を表面に露出させることにより形成される
After this, completely cover each end with a cover and
While rotating the housing 11 around the central axis of the housing 11, polymer bonding agent was poured from both ends and cured. After the force was removed, the outer surface of the hardened potting agent was sharpened. Cut the hollow fiber membrane 1 with a knife.
It is formed by exposing both open ends of 2 to the surface.

しかして、前記人工肺に使用される中空am膜は、第2
図に示すように、貫通した微細孔31を有する側壁32
をもつ多孔性中空繊維基体33の壁面34に、実質的に
シリコーン層を形成させることなく、側壁32の微細孔
31内をシリコーンゴム、またはシリコーンゴムとシリ
コーンオイルとを含むシリコーン混合物35で閉塞して
なる中空繊維膜型ガス交換膜である。
Therefore, the hollow AM membrane used in the oxygenator has a second
As shown in the figure, a side wall 32 having micropores 31 passing through it.
The micropores 31 of the side wall 32 are closed with silicone rubber or a silicone mixture 35 containing silicone rubber and silicone oil without substantially forming a silicone layer on the wall surface 34 of the porous hollow fiber substrate 33. This is a hollow fiber membrane type gas exchange membrane.

この中空繊維膜に使用される多孔性中空繊維基体として
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフロロ
エチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
、ポリカーボネート、ポリウレタン、ナイロン−6,6
、ナイロン−6、セルロースアセテート等があり、好ま
しくはポリオレフィンであり、特に好ましくはポリプロ
ピレンである。
Porous hollow fiber substrates used in this hollow fiber membrane include polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyacrylonitrile, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, polyurethane, and nylon-6,6.
, nylon-6, cellulose acetate, etc., polyolefins are preferred, and polypropylene is particularly preferred.

この中空繊維基体を用いて製造されたガス交換膜を使用
する人工肺としての実用可能な性能を得るためには、膜
厚および空孔率に自ずと制限を生じる。 一般に膜を介
しての気体の透過量qは、次式で表わされる。
In order to obtain practical performance as an oxygenator using a gas exchange membrane manufactured using this hollow fiber substrate, limitations naturally arise in membrane thickness and porosity. Generally, the amount of gas permeation q through a membrane is expressed by the following equation.

q=P×ΔpXA/又 (ただし、式中、Pはガス透過係数、Δpは透過気体の
圧力差、Aは膜面積゛、又は肉厚である。) 本発明の中空繊維膜は、気体の透過する部分がシリコー
ン混合物で閉塞された微細孔であるため、実質膜面積は
多孔質膜と比較して非常に小さくなる。
q = P x Δp Since the permeable portions are micropores blocked with a silicone mixture, the actual membrane area is much smaller than that of a porous membrane.

これを補うためには前記式から明らかなように肉厚を薄
くする必要がある。
In order to compensate for this, it is necessary to reduce the wall thickness, as is clear from the above equation.

このため本発明において中空#j維離脱肉厚文の範囲は
5〜200−1好ましくはlO〜50−である。
Therefore, in the present invention, the range of the hollow #j fiber detachment thickness range is from 5 to 200-1, preferably from lO to 50-1.

中空繊維膜の内径はlOO〜1000tffl、好まし
くは100〜300p+aであり、空孔率の範囲は20
〜80%、好ましくは40〜80%である。 微細孔の
平均孔径は0.01〜5−1好ましくは0.01〜1−
である。
The inner diameter of the hollow fiber membrane is lOO~1000tffl, preferably 100~300p+a, and the porosity range is 20
~80%, preferably 40-80%. The average pore diameter of the micropores is 0.01 to 5-1, preferably 0.01 to 1-1.
It is.

内径がlO〇−未満となると、圧力損失が高くなって血
液損傷の原因となりまた中空糸閉塞の危険性が増す。
If the inner diameter is less than 1O-, the pressure drop will be high, causing blood damage and increasing the risk of hollow fiber occlusion.

また、1000−をこえると、性能、特に酸素添加能が
低下し、またプライミング量も増大する。
On the other hand, if it exceeds 1000-, the performance, especially the oxygen addition ability, decreases and the amount of priming also increases.

空孔率が20%未満となると、実質膜面積が低下してガ
ス交換性能が悪くなる。
When the porosity is less than 20%, the effective membrane area decreases and gas exchange performance deteriorates.

また、80%をこえると、中空繊維膜基材の強度が低下
する。
Moreover, when it exceeds 80%, the strength of the hollow fiber membrane base material decreases.

微細孔の平均孔径は、公知の水銀圧入法または電子顕微
鏡法に従い算出されるが、0.Ol−未満では、シリコ
ーン溶液な細孔に均一に導入できない。
The average pore diameter of the micropores is calculated according to the known mercury intrusion method or electron microscopy method, and is 0. If it is less than O1-, the silicone solution cannot be uniformly introduced into the pores.

また、5#I!lをこえると、細孔を閉塞したシリコー
ンゴムまたはシリコーンオイルとシリコーンゴムとの混
合物の強度が低く血液中に流出する危険性がある。
Also, 5#I! If it exceeds 1, the strength of the silicone rubber that has blocked the pores or the mixture of silicone oil and silicone rubber will be low and there is a risk that it will leak into the blood.

本発明による人工肺は、前記中空繊維膜を人工肺のモジ
ュールに組み込んでから、シリコーンゴムまたはシリコ
ーンゴムとシリコーンオイルの混合物の溶液を流通させ
て充分含浸させ、ついでガスを流通させ、溶媒と非溶媒
との混合物を中空繊維の少なくとも内面に流通させ、さ
らにまた必要に応じ加熱架橋させることによって製造さ
れる。
In the oxygenator according to the present invention, the hollow fiber membrane is assembled into an oxygenator module, and then a silicone rubber or a solution of a mixture of silicone rubber and silicone oil is passed through the membrane to sufficiently impregnate the membrane, and then a gas is passed through the membrane to remove the solvent and the non-solvent. It is produced by flowing a mixture with a solvent over at least the inner surface of the hollow fiber, and further crosslinking with heating if necessary.

使用されるシリコーンゴムは室温硬化型(RTV)もの
である。 そして、いわゆる1液型、2液型のいずれの
ものを用いてもよい。
The silicone rubber used is room temperature curable (RTV). Also, either a so-called one-liquid type or a two-liquid type may be used.

2液型のものは、原料モノマーないしオイルにビニル基
および/または水素を含み、混合後C−H間で架橋して
なる2次元ポリマーの固形状のゴムが一般的である。
Two-component rubbers are generally solid rubbers that are two-dimensional polymers that contain vinyl groups and/or hydrogen in the raw material monomers or oil, and are crosslinked between C and H after mixing.

そして、ビニルメチルシロキサンとメチル/\イドロジ
ェンシロキサンの重合体が好ましい。
A polymer of vinylmethylsiloxane and methyl/hydrogensiloxane is preferred.

なお、これらの硬化架橋に際しては、白金族金属の単体
、酸化物、化合物等、例えば塩化白金酸など′が用いら
れている。
Incidentally, in these curing and crosslinking processes, simple substances, oxides, compounds, etc. of platinum group metals, such as chloroplatinic acid, etc., are used.

また、その硬化温度20℃〜30℃以上である。Further, the curing temperature is 20°C to 30°C or higher.

本発明においては、シリコーンゴムのみを用いてもよい
。 しかし、シリコーンゴムのみでは、液状態時の粘度
が高く、中空内部への温合等が困難な場合がある。
In the present invention, only silicone rubber may be used. However, silicone rubber alone has a high viscosity when in a liquid state, and it may be difficult to heat the inside of the hollow space.

このため、シリコーンオイルとシリコーンゴムとを併用
することが好ましい。
For this reason, it is preferable to use silicone oil and silicone rubber together.

本発明において用いられるシリコーンオイルは、シロキ
サン結合をもっている液状物質であり、例えば、ジメチ
ルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル
、メチルクロロフェニルシリコーンオイル、分岐状ジメ
チルシリコーンオイル、メチル/\イドロジエンシ1ノ
コーンオイル等があり、好ましくはジメチルシリコーン
オイルおよびメチルフェニルシリコーンオイル、最も好
ましくはジメチルシリコーンオイルである。
The silicone oil used in the present invention is a liquid substance having a siloxane bond, and examples thereof include dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, methylchlorophenyl silicone oil, branched dimethyl silicone oil, methyl/hydrogen silicone oil, etc. dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil, most preferably dimethyl silicone oil.

シリコーンゴムとシリコーンオイルとの混合物中を用い
た場合の、シリコーンゴム(固形分)とシリコーンオイ
ル(液成分)の比は、重量比で 2二8〜8:2であり
、好ましくは4:6程度である。
When a mixture of silicone rubber and silicone oil is used, the ratio of silicone rubber (solid content) to silicone oil (liquid content) is 228 to 8:2, preferably 4:6 by weight. That's about it.

シリコーンゴムか8以上であると、溶液の粘度か上列し
て中空繊維膜基体壁面に付着したシリコーンの除去が困
難であり、シリコーンゴムが 2以下であると混合され
たシリコーンオイルが血液中に流出する可能性がある。
If the silicone rubber has a viscosity of 8 or more, it will be difficult to remove the silicone adhered to the wall surface of the hollow fiber membrane substrate due to the viscosity of the solution, and if the silicone rubber has a viscosity of 2 or less, the mixed silicone oil may enter the blood. There is a possibility of leakage.

このシリコーンゴムあるいはシリコーン混合物は、通常
20〜80重量%、好ましくは30〜60重量%の溶液
として使用される。
The silicone rubber or silicone mixture is usually used as a 20-80% by weight solution, preferably 30-60% by weight.

また、その溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ヘキサン、ジクロルメタン、メチルエチルケトン、
ジクロルエタン、酢酸エチル、トリフロルトリクロルエ
タン(フレオン)等がある。
In addition, the solvents include benzene, toluene, xylene, hexane, dichloromethane, methyl ethyl ketone,
Examples include dichloroethane, ethyl acetate, trifluorotrichloroethane (Freon), etc.

中空繊維基体壁面に付着したシリコーン混合物を実質的
に除去する液体(洗浄液)は、前記溶媒では含浸させた
シリコーンが溶出してしまうため、シリコーンが溶解し
ない溶媒(アルコール系)と前記溶媒の混合溶媒を用い
る。
The liquid (cleaning liquid) that substantially removes the silicone mixture adhering to the wall surface of the hollow fiber substrate is a mixed solvent of a solvent (alcohol-based) in which silicone does not dissolve and the above-mentioned solvent, since the impregnated silicone will be eluted with the above-mentioned solvent. Use.

たとえば、トルエンとプロピレングリコール、トルエン
とジプロピレングリコール、ジクロルメタンとジエチレ
ングリコール、ジクロルエタンとエチレングリコール、
メチルエチルケトンとエチレングリコール等の混合液が
用いられる。
For example, toluene and propylene glycol, toluene and dipropylene glycol, dichloromethane and diethylene glycol, dichloroethane and ethylene glycol,
A mixture of methyl ethyl ketone, ethylene glycol, etc. is used.

また、前記溶媒と非溶媒との混合物中の溶媒の濃度は0
.5〜1Ovo1%である。
Further, the concentration of the solvent in the mixture of the solvent and the non-solvent is 0.
.. It is 5 to 1 Ovo1%.

0.5%以下では、中空内壁に付着したシリコーンゴム
とシリコーンオイルを完全に除去できない場合があり、
また10%以上では、微細孔を閉塞しているシリコーン
ゴムとシリコーンオイルが流出し、閉塞を維持できない
場合がある。
If it is less than 0.5%, it may not be possible to completely remove the silicone rubber and silicone oil adhering to the hollow inner wall.
Moreover, if it is more than 10%, the silicone rubber and silicone oil that block the micropores may flow out, making it impossible to maintain the blockage.

特に好ましい範囲は、用いられる溶媒の組み合せによっ
ても相違するが、2〜6v01%が好適といえる。
The particularly preferable range varies depending on the combination of solvents used, but it can be said that 2 to 6v01% is suitable.

ここでシリコーンゴムとシリコーンオイルを実質的に除
去するとは、中空繊維膜内壁に付着したシリコーンゴム
とシリコーンオイルの7%1500λ以下の厚みとする
という意味であり、500Å以下にすれば気体透過には
実質的に影響を与えないし、後に述べるようにCO2の
充分な透過が確保されるからである。
Here, "substantially removing the silicone rubber and silicone oil" means that the thickness of the silicone rubber and silicone oil attached to the inner wall of the hollow fiber membrane is 7%1500λ or less, and if the thickness is 500Å or less, gas permeation is prevented. This is because there is no substantial influence and sufficient CO2 permeation is ensured as described later.

また、微細孔の全てが完全にシリコーンゴム化合物で閉
塞されていなくてもよい。
Furthermore, all of the micropores do not need to be completely blocked with the silicone rubber compound.

この場合、実質的に閉塞しているとは、90%以上の微
細孔が閉塞している状態である。
In this case, "substantially closed" means that 90% or more of the micropores are closed.

なお、95%以上の細孔が閉塞していることが好ましい
Note that it is preferable that 95% or more of the pores are blocked.

本発明の中空繊維膜型人工肺において、長時間循環して
も血漿の露出がほとんどなく、またC02除去能も実用
的に十分であるためには、微細孔を有する中空繊維膜に
含浸させるシリコーン混合物溶液の濃度を制御すること
によりシリコーン」ムからなる微細孔を透過する酸素流
量を厳密に制御することが必要である。
In the hollow fiber membrane oxygenator of the present invention, in order to ensure that plasma is hardly exposed even when circulating for a long time and to have a practically sufficient CO2 removal ability, it is necessary to use silicone impregnated into the hollow fiber membrane having micropores. It is necessary to strictly control the flow rate of oxygen passing through the micropores of the silicone film by controlling the concentration of the mixture solution.

本発明の中空繊維膜型人工肺において、長時間循環して
も血漿の漏出がほとんどなく、またC02除去能も実用
的に十分であるためには、微細孔を有する中空mm膜に
含浸させるシリコーンゴムまたはシリコーン混合物溶液
の濃度を制御することにより、シリコーンゴムまたはシ
リコーン混合物からなる微細孔を透過する酸素流星を厳
密に制御することが必要である。
In the hollow fiber membrane oxygenator of the present invention, in order to have almost no plasma leakage even after long-term circulation and to have a practically sufficient CO2 removal ability, silicone impregnated into a hollow mm membrane having micropores is required. By controlling the concentration of the rubber or silicone mixture solution, it is necessary to tightly control the oxygen meteorite passing through the micropores of the silicone rubber or silicone mixture.

すなわち、酸素流量を02Fluxとして下記式(2)
で示した場合に、02Fluxの値が下記式(1)の範
囲にあることが必要である。
In other words, the following formula (2) is used, assuming that the oxygen flow rate is 02Flux.
In the case shown by , it is necessary that the value of 02Flux falls within the range of formula (1) below.

1.0 (mal/win@rn’ * mm Hg)
< 02 Flux< 5.0 (m51/min@r
n’ m mm Hg)−−一−(1)ここで、Q:酸
素透過量(+nR/m1n) 、ΔP :圧力差(mm
 Hg) 、 A :膜面積(m′)である。
1.0 (mal/win@rn' * mm Hg)
< 02 Flux < 5.0 (m51/min@r
n' mm mm Hg)--1-(1) Here, Q: oxygen permeation amount (+nR/m1n), ΔP: pressure difference (mm
Hg), A: membrane area (m').

この場合、02 Fluxは、人工肺モジュールを組み
、単位膜面積当りのガス流が300〜3000 mlt
/winとなるような条件で、透過量と圧力差とを実測
すればよい。
In this case, 02 Flux is configured with an oxygenator module and the gas flow per unit membrane area is 300 to 3000 ml.
The amount of permeation and the pressure difference may be actually measured under conditions that result in /win.

なお、02 Fluxが1 、0 msl/m1ne 
rn’ * mm Hg未満となると、CO2除去能が
急激に微少してしまう。
In addition, 02 Flux is 1,0 msl/m1ne
When it is less than rn'*mm Hg, the CO2 removal ability decreases rapidly.

また、50 m9/min@m’ @ 101118g
をこえると、血漿流出量が急激に増加し、実用に耐えな
い。
Also, 50 m9/min@m' @ 101118g
If it exceeds , the amount of plasma outflow increases rapidly and is not practical.

■6発明の具体的効果 本発明は微細孔を有する多孔質中空繊維膜に、制御され
た量のシリコーンゴムまたは、シリコーン混合物を含浸
させ、微細孔における0 2 Fluxを厳密に制御す
ることによって長時間循環しても血漿の漏出がほとんど
なく、かつ十分なC02除去能を有している。
■6 Specific Effects of the Invention The present invention impregnates a porous hollow fiber membrane with fine pores with a controlled amount of silicone rubber or a silicone mixture, and strictly controls the O 2 flux in the fine pores. There is almost no leakage of plasma even when circulating for hours, and it has sufficient CO2 removal ability.

これにより本発明はシリコーン膜を使用した中空繊維膜
型人工肺より装置を小型化することができガス交換効率
が良くコストが低く加工性のよい人工肺が実現する。
As a result, the present invention can make the device smaller than a hollow fiber membrane oxygenator using a silicone membrane, and realize an oxygenator with good gas exchange efficiency, low cost, and good processability.

この場合、前記実施態様i)〜叩によれば、性能が向上
し、製造が容易となる。
In this case, according to the above-mentioned embodiments i) to kneading, the performance is improved and the production is facilitated.

本発明者らは、本発明の効果を確認するために種々の実
験を行った。
The present inventors conducted various experiments to confirm the effects of the present invention.

以下にその一例を示す。An example is shown below.

実験例1 延伸法により軸方向に延伸されて形成された内径200
−5肉厚25−で、平均孔径700人の貫通、微細孔を
有するポリプロピレン酸の中空繊維(空孔率45%)を
用いて第1図に示すような人工肺(膜面積1.6m’)
を製作した。
Experimental Example 1 Inner diameter 200 mm formed by stretching in the axial direction by the stretching method
An oxygenator (membrane area 1.6 m' )
was produced.

この血液の流通路に、ビニルメチルシロキサンとメチル
ハイドロジエンシロキサン2液型で塩化白金酸等の触媒
添加したシリコーンゴムと、ジメチルシリコーンオイル
との60%フレオン溶液に3分間浸漬した。
The blood flow path was immersed for 3 minutes in a 60% Freon solution of dimethylsilicone oil and silicone rubber containing a catalyst such as chloroplatinic acid in a two-component type of vinylmethylsiloxane and methylhydrodienesiloxane.

こののち、空気を流通させ、さらにトルエン/ジプロピ
レングリコール溶液を内外面に流通させることにより、
実質的に微細孔内にのみシリコーンゴムとシリコーンオ
イルとのシリコーン混合物を充填した中空繊維膜型人工
肺を得た。
After that, by circulating air and further circulating toluene/dipropylene glycol solution on the inner and outer surfaces,
A hollow fiber membrane oxygenator was obtained in which the silicone mixture of silicone rubber and silicone oil was filled substantially only in the micropores.

そしてトルエン/ジプロピレングリコール溶液の中のト
ルエン濃度をかえ、下記表1に示されるモジュールA−
Eを得、下記表1に示される 02ガス500 nil
/minテcr+ 02 Fluxを得た。
Then, by changing the toluene concentration in the toluene/dipropylene glycol solution, module A-
02 gas 500 nil as shown in Table 1 below
/minte cr+02 Flux was obtained.

表 1 E 15.0 、 98.0 この人工肺について新鮮ヘパリン加生血を用い、酸素飽
和度65%、炭酸ガス分圧45 am)Igとなる静脈
血を作製し、これを被検人工肺(モジュールA−E)に
流通させて性能評価を行なった。 ヘモグロビン含量は
12g/du、温度は37℃であった。
Table 1 E 15.0, 98.0 For this oxygenator, fresh heparinized blood was used to prepare venous blood to give Ig (oxygen saturation: 65%, carbon dioxide partial pressure: 45 am), and this was transferred to the test oxygenator ( Performance evaluation was performed by distributing it to modules A-E). The hemoglobin content was 12 g/du and the temperature was 37°C.

血液流量1000dl/win /rn’、酸素流量3
交/win/m″のときの炭酸ガス除去能を示すと、第
3図のとおりである。
Blood flow rate 1000dl/win/rn', oxygen flow rate 3
Fig. 3 shows the carbon dioxide removal ability when the temperature is 1/2/win/m''.

さらに、雑犬を用いて静脈−動脈の部分体外循環試験を
行った。
Furthermore, a venous-arterial partial extracorporeal circulation test was conducted using a mixed dog.

循環時間と血漿漏出量との関係は、それぞれ第4図のと
おりであった・ 第4図から明らかなように、モジュールEは血漿が激し
く漏出した。 モジュールCおよびDは血漿は漏出した
が生体管理上問題になる程の量には達せず、また増加傾
向はなかった。モジュールA@Bは漏出しなかった。
The relationship between the circulation time and the amount of plasma leakage was as shown in Figure 4. As is clear from Figure 4, plasma leaked violently from module E. Although plasma leaked from modules C and D, the amount did not reach a level that would pose a problem for biological management, and there was no tendency to increase. Module A@B did not leak.

また第3図に示すように、C02除去能において、モジ
ュールAは実用的な性能を示さなかった。
Furthermore, as shown in FIG. 3, module A did not exhibit practical performance in terms of C02 removal ability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるホローファイバー人]二肺の一例
を示す部分縦断面図、 第2図は本発明による人工肺に使用されるホローファイ
バーの拡大模式図、 第3図は人工肺のCO2除去能を示すグラフ、 第4図
は静脈−動脈の部分体外循環時間と血漿漏出量との関係
を示すグラフである。 10・・・人工肺、11・・・ハウジング、12・・・
中空繊維膜、13・・・中空繊維束、14.15・・・
隔壁、20・・・血液流入口、21−・・怖液流出口、
23・・・ガス室、31・・・微細孔、33・・・中空
#li維基体特許出願人 チル千株式会社 代理人 弁理士 石 井 陽 − 第1図 ↑ 第2図 33 第3図 モジュール
Fig. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an example of the hollow fiber double lung according to the present invention, Fig. 2 is an enlarged schematic diagram of the hollow fiber used in the oxygenator according to the present invention, and Fig. 3 is a CO2 of the oxygenator. FIG. 4 is a graph showing the relationship between venous-arterial partial extracorporeal circulation time and plasma leakage amount. 10... Artificial lung, 11... Housing, 12...
Hollow fiber membrane, 13... Hollow fiber bundle, 14.15...
Partition wall, 20... blood inlet, 21-... fear fluid outlet,
23...Gas chamber, 31...Minute hole, 33...Hollow #li fiber substrate Patent applicant Chirusen Co., Ltd. Representative Patent attorney Yo Ishii - Figure 1↑ Figure 2 33 Figure 3 Module

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ハウジングと、該ハウジング内に挿入された多数
のガス交換用中空繊維膜からなる中空繊維束と、該中空
繊維膜の外表面と前記ハウジング内面とにより形成され
る第1の流体室と、該第1の流体室に連通ずる第1の流
体流入口および流出口と、前記中空繊維膜の各端部をそ
れぞれ支持する隔壁と、前記中空繊維膜の内部空間に連
通ずる第2の流体流入口および流出口とよりなる人工肺
において、 前記中空繊維膜が、内径100〜10’OO賜、肉厚5
〜200μsで、空孔率20〜80%にて、平均孔径0
.01〜5−の微細孔を有する多孔質中空糸を基材とし
、該微細孔がシリコーンゴムまたはシリコーンオイルと
シリコーンゴムとを含むシリコーン混合物によって実質
的に閉塞されており、 しかも、 02 Flux =Q/△PXA[ここに、
Qは酸素透過量(mR/m1n)、△Pは圧力差(m+
aHg)、Aは膜面積(m’)]が、1 、0〜50m
1t/wins rrf * mm Hg テあること
を特徴とする中空繊維膜型人工肺。
(1) a housing, a hollow fiber bundle consisting of a large number of hollow fiber membranes for gas exchange inserted into the housing, and a first fluid chamber formed by the outer surface of the hollow fiber membranes and the inner surface of the housing; , a first fluid inlet and an outlet communicating with the first fluid chamber, partition walls supporting each end of the hollow fiber membrane, and a second fluid communicating with the internal space of the hollow fiber membrane. In an oxygenator comprising an inlet and an outlet, the hollow fiber membrane has an inner diameter of 100 to 10'OO and a wall thickness of 5.
~200μs, porosity 20~80%, average pore size 0
.. The base material is a porous hollow fiber having micropores of 01 to 5-, the micropores are substantially blocked by silicone rubber or a silicone mixture containing silicone oil and silicone rubber, and 02 Flux = Q /△PXA [here,
Q is the oxygen permeation rate (mR/m1n), △P is the pressure difference (m+
aHg), A is membrane area (m')] is 1, 0 to 50 m
1 t/wins rrf*mm Hg TE.
(2)前記シリコーンゴムが常温硬化型シリコーンゴム
である特許請求の範囲第1項記載の中空繊維膜型人工肺
(2) The hollow fiber membrane oxygenator according to claim 1, wherein the silicone rubber is a room temperature curable silicone rubber.
(3)前記シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオ
イルまたはメチルフェニルシリコーンオイルである特許
請求の範囲第1項または第2項記載の中空繊維膜型人工
(3) The hollow fiber membrane oxygenator according to claim 1 or 2, wherein the silicone oil is dimethyl silicone oil or methylphenyl silicone oil.
(4) 前記シリコーンオイルとシリコーンゴムとを含
むシリコーン混合物が、シリコーンオイルとシリコーン
ゴムとが2:8〜8:2の割合で混合されたものである
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
中空繊維膜型人工肺。
(4) Claims 1 to 3, wherein the silicone mixture containing silicone oil and silicone rubber is a mixture of silicone oil and silicone rubber in a ratio of 2:8 to 8:2. The hollow fiber membrane oxygenator according to any one of the above.
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JPH01104271A (en) * 1987-07-11 1989-04-21 Dainippon Ink & Chem Inc Membrane type oxygenator

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