JPS61247465A - 中空糸膜型人工肺 - Google Patents
中空糸膜型人工肺Info
- Publication number
- JPS61247465A JPS61247465A JP8984385A JP8984385A JPS61247465A JP S61247465 A JPS61247465 A JP S61247465A JP 8984385 A JP8984385 A JP 8984385A JP 8984385 A JP8984385 A JP 8984385A JP S61247465 A JPS61247465 A JP S61247465A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood
- hollow fiber
- outlet
- inlet
- contact
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- Pending
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- External Artificial Organs (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (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］
本発明は中空糸膜を用いた円筒型人工肺に関する。
［従来の技術Ｊ
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。
ＵＳＰ３７９４４６８号、特開昭５４−１６００９８号
、特開昭５８−１５５８６２号等）がなされている。
これらはいずれもシリコン等気体透過性の均質中空糸膜
や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。
や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３００ｐｍの径を有する中空糸が人工
肺用として開発されている。
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３００ｐｍ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、１５０乃至３ＱＯｐｍと径を細くしても
中空糸内部を流れる血液は層流流動し、そのためその酸
素摂取能を飛躍的に向上させることはできず、さらに中
空糸の径を細くするにつれてクロッティング（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
のそれぞれに充分に気体を分散供給するのが難しく、中
空糸への気体の分散供給能力が不充分な人工肺では炭酸
ガス排泄能（単位膜面積当りの炭酸ガス移動速度）が低
下したものとなる。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。
中空糸内部を流れる血液は層流流動し、そのためその酸
素摂取能を飛躍的に向上させることはできず、さらに中
空糸の径を細くするにつれてクロッティング（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
のそれぞれに充分に気体を分散供給するのが難しく、中
空糸への気体の分散供給能力が不充分な人工肺では炭酸
ガス排泄能（単位膜面積当りの炭酸ガス移動速度）が低
下したものとなる。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。
例えば特開昭５９−５５２５６号公報には円筒ハウジン
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、血液を中空糸外側に流す方式の人工
肺が示されているが、この型の人工肺では前述した理由
により中空糸膜単位面植当りのガス交換能は低いものと
なる。また特開昭５８−１５５８６２号公報には、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、中空糸同士の接触
部が多く生ず−るため人工肺としての酸素摂取能を高め
るには限界があり、さらにこの様な人工肺では血液の充
填量が過大となるとともに構造が複雑なためモジュール
の製造に煩雑な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。
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、血液を中空糸外側に流す方式の人工
肺が示されているが、この型の人工肺では前述した理由
により中空糸膜単位面植当りのガス交換能は低いものと
なる。また特開昭５８−１５５８６２号公報には、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、中空糸同士の接触
部が多く生ず−るため人工肺としての酸素摂取能を高め
るには限界があり、さらにこの様な人工肺では血液の充
填量が過大となるとともに構造が複雑なためモジュール
の製造に煩雑な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。
本出願人は先に円筒状ハウジング内に、ガス交換用中空
糸束を収納した複数のガス交換室を設け、かつ各ガス交
換室間をスリット状の連結口連結口連結口通路で結合し
、ガス交換用中空糸束とガスとがほぼ直行する流れ方を
する様に設計した外部潅流方式の人工肺がハウジング内
での血液流が適切な乱流となり、そのため酸素富化効率
が高く、さらに圧力損失も極めて小さい人工肺であり、
かつモジュールの強度が高く、かつ、その成形加工性も
優れたものであることを見出し先に特許出願した。
糸束を収納した複数のガス交換室を設け、かつ各ガス交
換室間をスリット状の連結口連結口連結口通路で結合し
、ガス交換用中空糸束とガスとがほぼ直行する流れ方を
する様に設計した外部潅流方式の人工肺がハウジング内
での血液流が適切な乱流となり、そのため酸素富化効率
が高く、さらに圧力損失も極めて小さい人工肺であり、
かつモジュールの強度が高く、かつ、その成形加工性も
優れたものであることを見出し先に特許出願した。
［発明が解決しようとする問題点］
この人工肺は従来の人工肺に比べ上記特徴の外。
血液の滞留やチャンネリングも少ないという特徴ル看１
−でいスが 血信の盗１ｉｉＪめ手−ン未暑】ングｌ音
凝血につながることから血液の滞留やチャンネリングの
更に少ない円筒型の外部潅流型人工肺の出現が望まれて
いる。
−でいスが 血信の盗１ｉｉＪめ手−ン未暑】ングｌ音
凝血につながることから血液の滞留やチャンネリングの
更に少ない円筒型の外部潅流型人工肺の出現が望まれて
いる。
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、
圧力損失が低く、血液中に気泡が滞留することが殆どな
い、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。
血液の滞留やチャンネリングを生じることが殆どなく、
圧力損失が低く、血液中に気泡が滞留することが殆どな
い、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。
ｆ問題点を解決するための手段］
そこで本発明者等は種々検討を行なった結果、各ガス交
換室間を結ぶ連結口を改良することにより血液の滞留や
チャンネリングを更に高度に防止することができること
を見出し本発明を完成した。
換室間を結ぶ連結口を改良することにより血液の滞留や
チャンネリングを更に高度に防止することができること
を見出し本発明を完成した。
即ち１本発明の要旨は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
空糸束を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複数の接触室を設け、血液導入口
側に近接して位置する１つ又は２つの接触室が血液導入
口に連通しておリ、これらの接触室とそれ以降の接触室
との境界部及び血液導入口と血液導入口に接した接触室
との境界部は狭められた複数の連結口が設けられており
、血液導出口側に近接して位置する１つ又は２つの接触
室が血液導出口に連通しており、円筒の長手方向に垂直
な面内において血液導入口から血液導出口への血液の流
路が血液導入口と血液導出口とを結ぶ線の左右両側に各
々あり、ガス導入口及び導出口は中空糸束の中空糸内部
と連結してなる円筒型人工肺にある。
導入口及び導出口を有する円筒形状ハウジング内に、中
空糸束を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複数の接触室を設け、血液導入口
側に近接して位置する１つ又は２つの接触室が血液導入
口に連通しておリ、これらの接触室とそれ以降の接触室
との境界部及び血液導入口と血液導入口に接した接触室
との境界部は狭められた複数の連結口が設けられており
、血液導出口側に近接して位置する１つ又は２つの接触
室が血液導出口に連通しており、円筒の長手方向に垂直
な面内において血液導入口から血液導出口への血液の流
路が血液導入口と血液導出口とを結ぶ線の左右両側に各
々あり、ガス導入口及び導出口は中空糸束の中空糸内部
と連結してなる円筒型人工肺にある。
［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第２図の切断
線ＡＢＣＤＨに沿った横断面図である。
線ＡＢＣＤＨに沿った横断面図である。
即ち上半分はＡＢ面をＡＢ面と直角の方向から見た図で
あり、下半分のうち血液出入口以外の部分はＢＣ面をＢ
Ｃ面と直角の方向から見た図であり、最下部の血液出入
口部分はＤＥ面をＤＥ面と直角の方向から見た図である
。第２図は該人工肺例の縦断面図であり、いずれも中空
糸は省略して示しである。（１）は円筒状のハウジング
、（２）は血液導入口（又は血液導出口）、（３）は血
液導出口（又は血液導入口）、（４）はガス交換用中空
糸束を収納した接触室である。（６）は各接触室間の連
結口である。血液は血液導入口（２）より近接する接触
室（４）に入り、各々の接触室間に設けられた複数の連
結口（６）にむかって分流される状態で流れ、順次血液
導出口（３）の方向に流れ、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醜
ガスの交換を行い、酸素の付加された血液は血液導出口
（３）に近接する２つの接触室（４）を通過した後、血
液導出口（３）より取り出される。
あり、下半分のうち血液出入口以外の部分はＢＣ面をＢ
Ｃ面と直角の方向から見た図であり、最下部の血液出入
口部分はＤＥ面をＤＥ面と直角の方向から見た図である
。第２図は該人工肺例の縦断面図であり、いずれも中空
糸は省略して示しである。（１）は円筒状のハウジング
、（２）は血液導入口（又は血液導出口）、（３）は血
液導出口（又は血液導入口）、（４）はガス交換用中空
糸束を収納した接触室である。（６）は各接触室間の連
結口である。血液は血液導入口（２）より近接する接触
室（４）に入り、各々の接触室間に設けられた複数の連
結口（６）にむかって分流される状態で流れ、順次血液
導出口（３）の方向に流れ、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醜
ガスの交換を行い、酸素の付加された血液は血液導出口
（３）に近接する２つの接触室（４）を通過した後、血
液導出口（３）より取り出される。
なお１図示の例とは逆の方向に血液を流すこともできる
。
。
円筒状ハウジング内にはガス交換用中空糸束が収納され
た接触室が２つ以上設けられており、各室は複数の狭め
られた連結口で連結されているため接触室内を流れる血
液の流れ−のチャンネリングを有効に防止しうると共に
、血液流れを効果的な乱流とすることができるため、血
液とガス交換用流体間の酸素及び炭酸ガスとの交換能を
著しく向上させることができる。該連結口の幅は接触室
に流入した血液が乱流となる程度に狭められていればよ
いが、接触室の幅の１７２以下であることがより好まし
い、又、該連結口の幅はすべて同じ大きさであってもよ
いが、中空糸束内部での流れをより均一にするため流れ
の状態にあわせて幅を変える方が好ましい、第１図、第
２図には接触室間に４つの連結口を有し、ハウジングの
中心軸に近い方の連結口の幅を小さくした形状が示され
ている。接触室の数としては血液が血液導入口から入っ
て血液導出口から出るまでの間に２つ以上の接触室を通
過するような構造であればよい、又、接触室とそれ以降
の接触室との境界部１つあたり連結口は２つ以上あれば
よい。
た接触室が２つ以上設けられており、各室は複数の狭め
られた連結口で連結されているため接触室内を流れる血
液の流れ−のチャンネリングを有効に防止しうると共に
、血液流れを効果的な乱流とすることができるため、血
液とガス交換用流体間の酸素及び炭酸ガスとの交換能を
著しく向上させることができる。該連結口の幅は接触室
に流入した血液が乱流となる程度に狭められていればよ
いが、接触室の幅の１７２以下であることがより好まし
い、又、該連結口の幅はすべて同じ大きさであってもよ
いが、中空糸束内部での流れをより均一にするため流れ
の状態にあわせて幅を変える方が好ましい、第１図、第
２図には接触室間に４つの連結口を有し、ハウジングの
中心軸に近い方の連結口の幅を小さくした形状が示され
ている。接触室の数としては血液が血液導入口から入っ
て血液導出口から出るまでの間に２つ以上の接触室を通
過するような構造であればよい、又、接触室とそれ以降
の接触室との境界部１つあたり連結口は２つ以上あれば
よい。
血液導入口及び血液導出口の数は各々１つ以上あればよ
いが、中空糸束の長手方向での血液の流れをより均一に
するためには複数であることが好ましく、図示の例では
各々２つ設けている。
いが、中空糸束の長手方向での血液の流れをより均一に
するためには複数であることが好ましく、図示の例では
各々２つ設けている。
第２図の（５）はガス交換用中空糸束の各中空糸内部に
酸素又は酸素含有ガスを供給するための導入口及び導出
口であり、（７）はガス交換用中空糸束を集束固定し、
血液とガスを直接接触させないように仕切るためのボッ
ティング部、（８）はキャップである。
酸素又は酸素含有ガスを供給するための導入口及び導出
口であり、（７）はガス交換用中空糸束を集束固定し、
血液とガスを直接接触させないように仕切るためのボッ
ティング部、（８）はキャップである。
本発明の人工肺を使用した場合に血液導入口（２）より
導入された血液は血液導入口に近接する１つ又は２つの
接触室に入り、連結口を経て次の接触室に入り、このよ
うにして血液導出口まで到達し、ハウジング外に出る。
導入された血液は血液導入口に近接する１つ又は２つの
接触室に入り、連結口を経て次の接触室に入り、このよ
うにして血液導出口まで到達し、ハウジング外に出る。
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、各接触室内で中空糸膜を介して血液とガ
スはほぼ直交する流れで接触し、ガス交換が行われる。
に流れるため、各接触室内で中空糸膜を介して血液とガ
スはほぼ直交する流れで接触し、ガス交換が行われる。
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。
ものが使用でき、例えばセルロース系。
ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリＭＭ
Ａ系、又はシリコン系の多孔質膜又は均質膜が使用され
る。特に好ましいものはポリオレフイン系の多孔質膜で
、例えば三菱レイヨン■製のＫＰＦ （ポリプロピレン
中空糸１ｌｌ）、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１０〜５５％が
好ましく、特に２０〜４０％が好ましい。
Ａ系、又はシリコン系の多孔質膜又は均質膜が使用され
る。特に好ましいものはポリオレフイン系の多孔質膜で
、例えば三菱レイヨン■製のＫＰＦ （ポリプロピレン
中空糸１ｌｌ）、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１０〜５５％が
好ましく、特に２０〜４０％が好ましい。
本発明の人工肺は従来開発されてきた外部潅流方式の人
工肺に比較して、円筒状ハウジング内にガス交換用中空
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部のシ
ール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、
構造的な信頼性の高い人工肺となる。
工肺に比較して、円筒状ハウジング内にガス交換用中空
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部のシ
ール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、
構造的な信頼性の高い人工肺となる。
さらに、１つの血液導入口から流入した血液を２つの流
路に分流させるため、血液の平均的な流動速度がほぼ半
分になり、それだけ流動抵抗が小さくなり、圧力損失が
減少する。また、接触室同士の境界部及び血液導入口と
血液導入口に接した接触室との境界部は狭められた複数
の連結口が設けられているため血液の流れのチャンネリ
ングが無く、また、血液の導入口から導出口に通ずる血
液の波路に気泡が滞留する部分が殆どなく、気泡が滞留
することによる凝血等も殆ど生じない。
路に分流させるため、血液の平均的な流動速度がほぼ半
分になり、それだけ流動抵抗が小さくなり、圧力損失が
減少する。また、接触室同士の境界部及び血液導入口と
血液導入口に接した接触室との境界部は狭められた複数
の連結口が設けられているため血液の流れのチャンネリ
ングが無く、また、血液の導入口から導出口に通ずる血
液の波路に気泡が滞留する部分が殆どなく、気泡が滞留
することによる凝血等も殆ど生じない。
［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
量が大きく、血液及び気体のチャンネリングが殆どなく
、圧力損失が低く、血液中に気泡が滞留することなく、
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。
量が大きく、血液及び気体のチャンネリングが殆どなく
、圧力損失が低く、血液中に気泡が滞留することなく、
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。
第１図は本発明の人工肺の一実施態様例を示す横断面図
であり、第２図は縦断面図である。 ｌ二円筒状ハウジング。 ２：血液導入口（又は血液導出口）、 ３：血液導出口（又は血液導入口）、 ４：接触室、 ５：ガス導入口及び導出口。 ６：連結口、 ７：ポツティング部、８：キャップ・
であり、第２図は縦断面図である。 ｌ二円筒状ハウジング。 ２：血液導入口（又は血液導出口）、 ３：血液導出口（又は血液導入口）、 ４：接触室、 ５：ガス導入口及び導出口。 ６：連結口、 ７：ポツティング部、８：キャップ・
Claims (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、中空糸束を該中空糸
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
した複数の接触室を設け、血液導入口側に近接して位置
する１つ又は２つの接触室が血液導入口に連通しており
、これらの接触室とそれ以降の接触室との境界部及び血
液導入口と血液導入口に接した接触室との境界部は狭め
られた複数の連結口が設けられており、血液導出口側に
近接して位置する１つ又は２つの接触室が血液導出口に
連通しており、円筒の長手方向に垂直な面内において血
液導入口から血液導出口への血液の流路が血液導入口と
血液導出口とを結ぶ線の左右両側に各々あり、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中
空糸膜型人工肺。 ２、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１
項記載の中空糸膜型人工肺。 ３、血液導入口及び血液導出口が各々複数であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の中空
糸膜型人工肺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984385A JPS61247465A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 中空糸膜型人工肺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984385A JPS61247465A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 中空糸膜型人工肺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247465A true JPS61247465A (ja) | 1986-11-04 |
Family
ID=13982041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8984385A Pending JPS61247465A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 中空糸膜型人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247465A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01221167A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-04 | Terumo Corp | 中空糸膜型流体処理装置 |
| JPH0298363A (ja) * | 1987-10-30 | 1990-04-10 | Terumo Corp | 中空糸型人工肺 |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP8984385A patent/JPS61247465A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0298363A (ja) * | 1987-10-30 | 1990-04-10 | Terumo Corp | 中空糸型人工肺 |
| JPH01221167A (ja) * | 1988-03-01 | 1989-09-04 | Terumo Corp | 中空糸膜型流体処理装置 |
| JPH049544B2 (ja) * | 1988-03-01 | 1992-02-20 |
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