JPS61115574A - 中空糸膜型人工肺 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は中空糸模型人工肺に関する。　　　　・［従来
の技術］ 中空糸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号
、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、その間でガ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流し、中空糸
の外部に血液を流すものとがある。

前者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、酸素摂取
能（単位面積当りの酸素移動速度）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３００ｐ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
は酸素摂取能が飛躍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、一般的に人工肺では中空糸が１乃至４万本束ね
た束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
、これが不充分である場合には炭酸ガス排泄能（単位膜
面積当りの炭酸ガス移動速度）が低下する。

一方、後者の方式ではガスの分配は良好であり、また、
血液の流れが層流とならないようにすることが期待でき
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じ易く、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ガス交換用中空
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
膜単位面積当りのガス交換詣は低いものとなる。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、一方、気体は中空糸の中空部に流す人工肺が提
案されているが（ＵＳＦ３７９４４６８号）、この様な
人工肺では血液の充填量が過大となり、さらに、この様
なモジュールの製造に煩雑な　　　合手数を必要とする
など問題があり、未だ実用化に至っていない。

本出願人は先に全体が略浅箱状をなし、ガス交換用中空
糸束とガスとがほぼ直交する流れ方をする様に設計した
外部潅流方式の人工肺を提案した。

（特願昭５９−４８７９３号）、この人工肺によれば血
液のチャンネリングによる酸素化不足も解消し、圧損失
の極めて小さい人工肺を得ることが出来るが、ハウジン
グ形状が浅箱状の矩形となっているためモジュールの成
形加工上及び強度上の問題を更に改良するのが望ましい
。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は優れた酸素摂取能と炭酸ガス排出能を有しかつ
血液の滞留やチャンネリングを生じることが殆どなく、
成形加工の容易なコンパクトな構成の外部潅流型人工肺
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記の問題点は円筒形状のハウジング内に円形又は楕円
形状のガス交換用中空糸束を配置した複数の接触室を互
いに連結された状態で収納し、最初の接触室とそれに続
く接触室とは狭められた連通口で連結されており、該ハ
ウジングには中空県東外側に血液を供給するための血液
導入口及びその導出口と、中空糸束の各中空糸内部にガ
スを供給するガス導入口及びその導出口を有する人工肺
によって解決することができる。

［発明を実施するための好適な態様］ 本発明の人工肺について図面を参照して以下に説明する
。

第１図は本発明の人工肺の一態様例を示す縦断面図であ
り、第２図は横断面図である。（１）は円筒状のハウジ
ング、（２）は血液導入口、（３）は血液導出口、（４
）はガス交換用又は熱交換用中空糸束を収納した接触室
であり、各々断面が示されている。（５）は各接触室間
の連結口である。血液は血液導入口（２）より中空糸束
の外側に供給され、順次血液導出口方向に流れ、この間
に中空糸束内部に供給されている酸素又は酸素含有ガス
との間で酸素と炭酸ガスの交換を行い、酸素の付加され
た血液は血液導出口より取り出される。

円筒状ハウジング内にはガス交換用中空糸束の収納され
た接触室が２以上設けられており、各室は血液流れのチ
ャンネリングを防止するため狭められた連結口で連結さ
れているのが好ましいが、最初の連結口のみが狭められ
ているだけでもよい。

第１図には接触室が６ｆｌｌ連結された形状の人工肺が
示されているが、接触室の数は２以上であればよく、又
、３以上の場合は血液導入口又は導出口に近接した１個
又は２個の接触室は血液の熱交換用として使用出来る。

この場合、熱交換用として使用する中空糸は熱伝導性に
優れた金属製のものも使用出来るが、膜厚が薄ければプ
ラスチック性の中空糸が好ましく用いられる０例えばポ
リエチレン、ポリプロピレン等の非多孔質膜又は一方の
面から他方の面に貫通した孔を持たない多孔質膜でもよ
い。

第２図の（６）及び（７）はガス交換用中空糸束の各中
空糸内部に酸素を供給するための導入口及び導出口であ
る。

本発明の人工肺を使用した場合に血液導入口（２）より
導入された血液は（４）、（，４°）、（４”）の順に
円筒状ハウジングの周方向に流れ、一方、ガスは各中空
糸内部を円筒状ハウジングの軸方向に流れるため、血液
とガスはほぼ直交する流れで接触し、ガス交換が行われ
る。

第３図に熱交換用中空糸束とガス交換用中空糸束とを用
いた場合の一態様例を示す、同図は第１図の例の（４）
、（４°）の位置に熱交換用中空糸束を配設した例であ
り、熱媒体の導入口及び導出口（８・）、（９）を設け
ている。第４図はこの態様例の横断面図である。

ガス交換用中空糸束を形成する中空糸膜としては種々の
ものが使用でき、例えばセルロース系、ポリオレフィン
系、ＰＭＭＡ系、又はシリコン系の多孔質膜又は均質膜
を使用することが出来る。

特に好ましいものはポリオレフィン系の多孔質膜で１例
えば三菱レイヨン■製のＫＰＦ　（ポリプロピレン中空
糸Ｍ）、ＥＨＦ（ポリエチレン中空糸膜）が使用出来る
。この場合の中空糸充填率はｌ　　　　（０〜５５％が
好ましく、特に２０〜４０％が好ましい。

本発明の人工肺は円筒状ハウジング内に熱交換用中空糸
束を含めてガス交換用中空糸束をバランス良く配置出来
るため中空糸東端部のポツティング、ハウジング両端の
キャップの取り付は等が極めて容易となり、更にハウジ
ング自体の強度も向上するため人工肺自体が軽量化、コ
ンパクト化される。

［発明の効果］ 本発明の人工肺は膜面積当りの酸素及び炭酸ガスの交換
１が大きく、血液及び気体のチャンネリングが殆どなく
、軽量、コンパクトであって、取り扱い性が容易であり
、体外への血液搬出量も小さく、患者の負担を軽減する
という利点を有している。

また、熱交換用中空糸束を内蔵したものは従来のものに
比べて著しくコンパクトになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の人工肺の一実施態様例を示す縦断面図
であり、第２図は横断面図である。第３図及び第４図は
他の実施態様例を示す縦断面図と横断面図である。 ｌ二円筒状ハウジング、２：血液導入口、３：血液導出
口、 ４．４゛、４″：ガス交換用又は熱交換用中空糸束を収
納した接触室、 ５：各接触室間の連結口、 ６．７：ガス導入口及び導出口。 ８．９：熱媒体の導入口及び導出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、血液の導入口及び導出口、ガスの導入口及び導出口
   を有する円筒形状ハウジング内に、中空糸束が該中空糸
   束の長さ方向がハウジングの軸方向と一致する様に配置
   した互いに連通している複数の接触室を設け、血液導入
   口側に近接して位置する接触室とそれ以降の接触室とは
   狭められた通路で連結されており、ガス導入口及び導出
   口は中空糸束の中空糸内部と連結してなる人工肺。 ２、ハウジング内の中空糸束がガス交換用中空糸束のみ
   からなっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の人工肺。 ３、ハウジング内の中空糸束が熱交換用の中空糸束とガ
   ス交換用中空糸束とからなっていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の人工肺。 ４、接触室内におけるガス交換用中空糸束の充填率が２
   ０〜４０％であることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項又は第３項記載の人工肺。 ５、ガス交換用中空糸束の配置された接触室が２以上で
   あり、各接触室は狭められた通路で連結されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項、第３項又は第４項
   記載の人工肺。