JPS61249476A - 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］ 本発明は中空糸膜を用いた円筒型人工肺に関する。

［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。

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３００＃Ｌｍ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３００　ｐｍ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。

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積当りのガス交換能は低いものと
なる。また特開昭５８−１５５８＆２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。

［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に述べたような優
れた特徴を有しているが、手術室や病室のベッドサイド
で用いられるため上記特徴を生か！７たすす事にコンパ
クトか又下貼ｈ（更畑七台でいた。

即ち本発明の目的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。

［問題点を解決するための手段］ 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その１つが円筒形状ハウ
ジングの中心部に、その他の接触室が中心部に位置する
接触室の周囲に配設されるように設け、血液導入口側に
近接して位置する接触室が血液導入口に連通しており、
血液導出口側に近接して位置する接触室が血液導出口に
連通しており、血液導入口より入った血液が該ハウジン
グ内に設けられた全ての接触室を順次経て血液導出口よ
り出てくるように接触室同士の間に狭められた血液通路
が設けられており、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ＡＢＣに沿った縦断面図である。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、下半分はＢＣ
面をＢＣ面と直角の方向から見た図である。第２図はキ
ャップを除いた人工肺の側面図である。（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。第１図、第２図の例では血液
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血液通路（６）を通って次
の接触室に流れ、順次血液導出口（３）の方向に流れ、
この間に各接触室内で中空県東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（３）に近接す
る接触室（４）を通過した後、血液導出口（３）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が収納され
た接触室が３つ以上設けられており、各室は狭められた
血液通路で連結されている。この狭められた血液通路を
設け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、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。血液通路の幅は接触室内に流れこむ車線が接触室内
で乱流となる程度に狭められていればよいが、接触室同
士の間の境界部の１７２以下であることがより好ましい
、第２図には接触室が５個連結された例が示されている
が、接触室の数は３つ以上であればよい、各接触室間の
血液通路の数は１つでもよいが、２つ以上あることが好
ましい。

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１図示の例では
各々２つ設けている。

第１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ポツ
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接触室に入り、
血液通路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。

第３図は、他の実施態様を示す縦断面図であり。

第４図は横断面図である。

これ等の図では接触室が５つ設けられており、第４図に
おいて血液導入口（２）より入った血液は右下の接触室
（４）に入り、次いで血液通路（６）を通ってその上の
接触室に流れ、次いで中心部の接触室、左下の接触室、
左上の接触室を通り、血液導出口から出る。この例では
血液通路がお互いに接触室の相対する境界部に設けられ
ているため、接触室内に充填された中空糸の利用効率が
高くなるという特徴を有する。

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、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレー
ト系、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ィン系の多孔質膜で
１例えば三菱レイヨン輛製のＫＰＦ　（ポリプロピレン
製中空糸膜）、ＥＨＦ　（ポリエチレン製中空糸膜）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。

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
の血液通路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
血液の流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。

【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横断面図
であり、第２図は縦断面図である。 第３図及び第４図は他の実施態様を示す図である。 ｌ：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：血液通
路、７：ボッティング部。 ８：キャップ。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社 為ｌに 孔２凹 基３凹 机４（！７

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、その１つが円筒形状ハウジングの
   中心部に、その他の接触室が中心部に位置する接触室の
   周囲に配設されるように設け、血液導入口側に近接して
   位置する接触室が血液導入口に連通しており、血液導出
   口側に近接して位置する接触室が血液導出口に連通して
   おり、血液導入口より入った血液が該ハウジング内に設
   けられた全ての接触室を順次経て血液導出口より出てく
   るように接触室同士の間に狭められた血液通路が設けら
   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。