JPS61119273A - 中空糸膜型人工肺 - Google Patents
中空糸膜型人工肺Info
- Publication number
- JPS61119273A JPS61119273A JP24035084A JP24035084A JPS61119273A JP S61119273 A JPS61119273 A JP S61119273A JP 24035084 A JP24035084 A JP 24035084A JP 24035084 A JP24035084 A JP 24035084A JP S61119273 A JPS61119273 A JP S61119273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood
- gas
- hollow fiber
- hollow
- artificial lung
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
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。
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〕
本発明は中空糸膜型人工肺に関する。
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
号、％開昭５８−１５５８６２号等）がなされている。
ばＵＳＰ３７９４４６８号、特開昭５４−１６００９８
号、％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
空糸膜な用いて、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Ｋ、中空糸の中空部に気体を流し、外部に
血液を流すものとがある。
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
空糸膜な用いて、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Ｋ、中空糸の中空部に気体を流し、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（単位膜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３００μの径を有する中空糸が
人工肺用として開発されている。
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（単位膜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３００μ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罠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
面積当りの炭識ガス移動速度）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
に乱れが発生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（、まだ充分な性能を有する人工肺は実現されて
いない。
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罠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
面積当りの炭識ガス移動速度）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
に乱れが発生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（、まだ充分な性能を有する人工肺は実現されて
いない。
これらは円筒ハク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二１ 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能は低いものとな
る。後者の方式の改良された事例としで、壁面罠多数の
空孔な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
な通して流出させ、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（ＵＳＰ３７９４４６８号）
、この様な人工肺では血液の充填量が過大となる欠点が
あり、製造が煩雑となるため、充分な性能を有する人工
肺は実現されていないのが現状である。
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二１ 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能は低いものとな
る。後者の方式の改良された事例としで、壁面罠多数の
空孔な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
な通して流出させ、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（ＵＳＰ３７９４４６８号）
、この様な人工肺では血液の充填量が過大となる欠点が
あり、製造が煩雑となるため、充分な性能を有する人工
肺は実現されていないのが現状である。
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、血液導入口、血液導出口。
であり、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、全体が略同。
筒状をなし、かつ内部に接触室を有しているＩ・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、該接触室は邪魔板で巾なせほめら
れた血液流路と該血液流路を介してわけられた複数の小
室とからなり、該中空糸束は該接触室内に邪魔板と平行
に設置されてなる優れた酸素摂取能と炭酸ガス排泄能を
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せず取扱性の良い人工肺モ
ジュールを提供することである。
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、該接触室は邪魔板で巾なせほめら
れた血液流路と該血液流路を介してわけられた複数の小
室とからなり、該中空糸束は該接触室内に邪魔板と平行
に設置されてなる優れた酸素摂取能と炭酸ガス排泄能を
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せず取扱性の良い人工肺モ
ジュールを提供することである。
ここで、該小室に収納された中空糸の充填率は１０乃至
５５％であることが好ましく、２０乃至４０％であるこ
とがより好ましい。ここ℃い５充填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。充填率が１０％より小さ
い場合は血液のチャンネリングが生じ易く、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
誘発することがある。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。
５５％であることが好ましく、２０乃至４０％であるこ
とがより好ましい。ここ℃い５充填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。充填率が１０％より小さ
い場合は血液のチャンネリングが生じ易く、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
誘発することがある。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
中空糸が並べ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ＩＯ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
【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９．０’、であること
が必要であり、はぼ直交していることが最も好ましい。
中空糸が並べ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ＩＯ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
【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９．０’、であること
が必要であり、はぼ直交していることが最も好ましい。
これは血液が中空糸を横切って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。
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詳しく説明する。
第１図は本発明の人工肺モジュールの一実施態様のＹ−
Ｙ’断面図（図２中）であり、第２図は一部欠截ｘ−ｘ
’断面図（図１中）である。第３図は実施例及び比較例
の膜面積当りの血液供給量と酸素摂取能の関係を示した
図である。第３図において縦軸は酸素摂取能、横軸は膜
面積当りの血液供給量（Ｑ／ｓ ）を示す。
Ｙ’断面図（図２中）であり、第２図は一部欠截ｘ−ｘ
’断面図（図１中）である。第３図は実施例及び比較例
の膜面積当りの血液供給量と酸素摂取能の関係を示した
図である。第３図において縦軸は酸素摂取能、横軸は膜
面積当りの血液供給量（Ｑ／ｓ ）を示す。
第１図において、ハウジング（５）の一方の端には血液
の導入口（υが、他の端には血液の流出口（２）とが取
り付けられている。導入口（１）と流出口（２）の間に
は邪魔板（９）でせばめられた血液流路（８）罠よって
複数の小室に分割された接触室（７）があり、接触室に
はガス交換用中空糸（６）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）から邪魔板
部材（９１でせばめられた血液流路（８）によって複数
の小室に分割された接触室（７）に入り、ここで中空糸
（６１内の気体と中空糸膜壁な介してガス交換を行ない
、血液が静脈血から動脈血化され血液導出口から出る。
の導入口（υが、他の端には血液の流出口（２）とが取
り付けられている。導入口（１）と流出口（２）の間に
は邪魔板（９）でせばめられた血液流路（８）罠よって
複数の小室に分割された接触室（７）があり、接触室に
はガス交換用中空糸（６）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）から邪魔板
部材（９１でせばめられた血液流路（８）によって複数
の小室に分割された接触室（７）に入り、ここで中空糸
（６１内の気体と中空糸膜壁な介してガス交換を行ない
、血液が静脈血から動脈血化され血液導出口から出る。
第１図は接触室が３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。
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
のである。
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
のである。
邪魔板（９）でせばめられた血液流路（８）の厚み（ｅ
ｌは小室の最大厚み（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ボッティング材（１１）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はガス導入口（３
）に連通し、他の一方はガス導出口（４３に連通してい
る。酸素又は酸素を含む気体はガス導入口（３Ｊより入
り、中空糸内部を通り、そこで膜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
なってガス導出口より出る。ガス道を形成するキャップ
（１０）はハウジング（５）に直接接着あるいは溶着さ
せても良いが、図２の様に０リング（１２）等をシール
材とし、キャップとハウジングにねじを切り、ねじこみ
式とする方がシールの確実性、取扱性の点で好ましい。
ｌは小室の最大厚み（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ボッティング材（１１）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はガス導入口（３
）に連通し、他の一方はガス導出口（４３に連通してい
る。酸素又は酸素を含む気体はガス導入口（３Ｊより入
り、中空糸内部を通り、そこで膜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
なってガス導出口より出る。ガス道を形成するキャップ
（１０）はハウジング（５）に直接接着あるいは溶着さ
せても良いが、図２の様に０リング（１２）等をシール
材とし、キャップとハウジングにねじを切り、ねじこみ
式とする方がシールの確実性、取扱性の点で好ましい。
小室の巾即ち両ボッティング材間の距離（＠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３乃至２０倍とするのが好ましい。３倍より小さ
い場合はボッティング材表面の血液に及ばず影響が大き
くなり好ましくない場合がある。２０倍より大きい場合
は中空糸膜面全体に均等に流すのが離しくなり、チャン
ネリングを抑制するのが困難となる。
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３乃至２０倍とするのが好ましい。３倍より小さ
い場合はボッティング材表面の血液に及ばず影響が大き
くなり好ましくない場合がある。２０倍より大きい場合
は中空糸膜面全体に均等に流すのが離しくなり、チャン
ネリングを抑制するのが困難となる。
本発明の人工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。
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。
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２２μ、内径２００μ、バブルポイント１２゜５
’Ｑ／ａｎ”のポリプロピレン微多孔質中空糸膜を用い
、第１表に示す人工肺を作成した。その夫々にヘマトク
リット３５％、ｐＨ７，３２、酸素分圧６５１１１ＨＪ
Ｉ 、炭酸ガス分圧４５ ｍＨＰ。
’Ｑ／ａｎ”のポリプロピレン微多孔質中空糸膜を用い
、第１表に示す人工肺を作成した。その夫々にヘマトク
リット３５％、ｐＨ７，３２、酸素分圧６５１１１ＨＪ
Ｉ 、炭酸ガス分圧４５ ｍＨＰ。
ヘモグ賞ビン濃度１２．５Ｐ／ｄｔの牛血を用い、気体
として３７℃の純酸素を２１ ／ ｍｉｎ の流量で
流して中空糸単位膜面積当りの血液供給量（Ｑ／ Ｓ
： Ｊ／ ｍｉｎ −ｍ” ） Ｋ対する酸素摂取能
（ｄ ／ ｍｉｎ −ｍ” ）を比較した。
として３７℃の純酸素を２１ ／ ｍｉｎ の流量で
流して中空糸単位膜面積当りの血液供給量（Ｑ／ Ｓ
： Ｊ／ ｍｉｎ −ｍ” ） Ｋ対する酸素摂取能
（ｄ ／ 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１３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。
い優れたものであり、また第１３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
〔発明の効果〕
以上述べた如く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、しかも取扱性も良く、かつ体
外への血液搬出量が小さくなり、患者の負担を軽減する
“という利点を有している。
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、しかも取扱性も良く、かつ体
外への血液搬出量が小さくなり、患者の負担を軽減する
“という利点を有している。
第１図は本発明の人工肺モジュールの一実施態様のＹ−
Ｙ’断面図であり、第２図は一部欠截ｘ −ｘ’断面図
である。第３図は血液供給量と酸素摂取能との関係を示
すグラフである。 １：血液導入口 ２：血液導出口 ３：ガス導入口 ４：ガス導出口 ５：ハウジング ６：中空糸 ７：接触室（小室） ８：血液流路 ９：邪魔板 ｌＯ：キャップ １１：ボッティング材 １２：０リング亀：小室の最大
厚み ｅ：血液流路の厚みＷ：接触室の巾 特許出願人 三菱レイヨン株式会社７
車 ｌ 図
Ｙ’断面図であり、第２図は一部欠截ｘ −ｘ’断面図
である。第３図は血液供給量と酸素摂取能との関係を示
すグラフである。 １：血液導入口 ２：血液導出口 ３：ガス導入口 ４：ガス導出口 ５：ハウジング ６：中空糸 ７：接触室（小室） ８：血液流路 ９：邪魔板 ｌＯ：キャップ １１：ボッティング材 １２：０リング亀：小室の最大
厚み ｅ：血液流路の厚みＷ：接触室の巾 特許出願人 三菱レイヨン株式会社７
車 ｌ 図
Claims (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、全体が略円筒状をなし、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、該接触室は邪魔板
で巾をせばめられた血液流路と該血液流路を介してわけ
られた複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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24035084A JPS61119273A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 中空糸膜型人工肺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24035084A JPS61119273A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 中空糸膜型人工肺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119273A true JPS61119273A (ja) | 1986-06-06 |
Family
ID=17058177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24035084A Pending JPS61119273A (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-14 | 中空糸膜型人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119273A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4929259A (en) * | 1989-02-09 | 1990-05-29 | The Dow Chemical Company | Hollow fiber membrane fluid separation module for boreside feed |
| US4961760A (en) * | 1989-02-09 | 1990-10-09 | The Dow Chemical Company | Hollow fiber membrane fluid separation device adapted for boreside feed |
| JPH0478928U (ja) * | 1990-11-20 | 1992-07-09 |
-
1984
- 1984-11-14 JP JP24035084A patent/JPS61119273A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4929259A (en) * | 1989-02-09 | 1990-05-29 | The Dow Chemical Company | Hollow fiber membrane fluid separation module for boreside feed |
| US4961760A (en) * | 1989-02-09 | 1990-10-09 | The Dow Chemical Company | Hollow fiber membrane fluid separation device adapted for boreside feed |
| JPH0478928U (ja) * | 1990-11-20 | 1992-07-09 |
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