JPS6229061B2

JPS6229061B2 -

Info

Publication number: JPS6229061B2
Application number: JP56183714A
Authority: JP
Inventors: Michio Sugano; Mitsumasa Koremura
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1981-11-18
Publication date: 1987-06-24
Also published as: EP0080661B1; EP0080661A1; BE895063A; DE3279698D1; IT8224322A0; DE8232382U1; IT1191088B; AU9049682A; AU555412B2; CA1194376A; IT8224322A1; JPS5886172A; US4689149A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は、医用物質移動装置に関するものであ
る。詳しく述べると、人工肺、人工腎臓等の医用
物質移動装置の改良に関するものである。

先行技術および問題点従来、医用物質移動装置として、例えば人工肺
としては筒状ハウジングと、該ハウジング内に挿
入された多数のガス交換用中空糸膜からなる中空
糸束と、該中空糸膜の外表面と前記ハウジングの
内面とにより形成される酸素室と、この酸素室に
連通する酸素供給口および酸素排出口と、前記中
空糸膜の各端部をそれぞれ支持しかつ酸素室から
隔離する隔壁と、前記各中空糸膜の内部空間に連
通する血液用入口および出口とよりなる中空糸型
人工肺が知られている（実開昭55―138947号）。
また、人工腎臓としては、筒状ハウジングと、該
ハウジング内に挿入された多数の透析用中空糸膜
からなる中空糸束と、該中空糸膜の外表面と前記
ハウジングの内面とにより形成される透析室と、
この透析室に連通する透析液供給口および排出口
と、前記中空糸膜の各端部をそれぞれ支持しかつ
透析室から隔離する隔壁と、前記各中空糸膜の内
部空間に連通する血液用入口および出口とよりな
る中空糸型人工腎臓が知られている（化学総説第
21巻「医用材料の化学」第144〜146頁、昭和53年
11月25日株式会社学会出版センター発行）。

しかして、これらの医用物質移動装置における
血液用入口および出口は、前記筒状ハウジングの
両端に固着されるヘツダー（血液分配部材）によ
り形成されている。このヘツダーは、通常血液洩
れを防ぐために、該ヘルダーの内面周縁部に形成
された溝内に嵌挿された軟質ゴム製Ｏリングを介
して隔壁に圧着してシールする方法が行なわれて
いる。（特開昭54―81695号、特開昭54―15397号
および特公昭53―31828号公報）。しかしながら、
このような方法でシールされた装置は、長期間経
過後に該装置の端面隔壁材（ポツテイング材）が
Ｏリングにより圧縮されて凹みを生じ、その結果
血液が洩れる危険がある。また、Ｏリングがきち
んと前記溝に嵌挿されていない場合でも組立直後
では血液洩れは発生しないが、例えばエチレンオ
キサイドガス滅菌等により加温されると洩れを生
じる。したがつて、滅菌前に検査をすることは困
難である。

発明の目的本発明の目的は、より信頼性の高い安全なシー
ル構造を備えた医用物質移動装置を提供すること
にある。

かかる目的は、筒状ハウジングと、該ハウジン
グ内に挿入された多数の物質移動用中空糸膜から
なる中空糸束と、該中空糸束の各端部を前記筒状
ハウジングの両端部に液密に支持する隔壁と、該
中空糸膜の外表面と前記ハウジングの内面と前記
隔壁の内面とにより形成される第１の物質移動室
に連通する前記筒状ハウジングに設けられた第１
の物質移動用流体供給口および排出口と、前記隔
壁のそれぞれの外面に取付けられ該外面に当接す
る環状凸部と、第２の物質移動流体用入口および
出口を有する流路形成部材と、該流路形成部材と
前記筒状ハウジング両端部に固定する締付リング
とよりなる医用物質移動装置において、前記締付
リングは前記流路規制部材の凸部の外側周縁部と
前記隔壁とにより形成される空隙部に連通する少
なくとも二つの孔を有し、さらに該空隙部には前
記孔の少なくとも一つより注入された硬化性樹脂
が充填されていることを特徴とする医用物質移動
装置により達成される。

発明の具体的説明以下、添付の図面に沿つて本発明の一具体例を
説明する。

第１図は、本発明による物質移動装置の例とし
ての中空糸型人工肺を示すものである。すなわ
ち、人工肺は、ハウジング１を具備してなり、こ
のハウジング１は筒状本体２の両端部にそれぞれ
環状の雄ネジ付き取付けカバー３，４が設けら
れ、ハウジング１内には、全体が広がつて多数
の、例えば10000〜60000本の物質移動用中空糸膜
（ガス交換用中空糸膜）５がハウジング１の長手
方向に沿つて並列的に相互に離間配置されてい
る。そして、このガス交換用中空糸膜５の両端部
は、取付カバー３，４内においてそれぞれの開口
が閉塞されない状態で隔壁６，７により液密に支
持されている。また、上記各隔壁６，７は、中空
糸膜５の外周面と上記ハウジング１の内面ととも
に第１の物質移動室である酸素室８を構成し、こ
れを閉塞し、かつ上記ガス交換用中空糸膜５の内
部に形成される第２の物質移動流体用空間である
血液流通用空間（図示しない）と酸素室８を隔離
するものである。

一方の取付けカバー３には、第１の物質移動用
流体である酸素を供給する導入口９が設けられて
いる。他方の取付けカバー４には酸素を排出する
導出口１０が設けられている。

上記ハウジング１の筒状本体２の内面には、軸
方向の中央に位置して突出する絞り用拘束部１４
を設けることが好ましい。すなわち、拘束部１４
は上記筒状本体２の内面に筒状本体と一体に形成
されていて、筒状本体２内に挿通されている多数
の中空糸膜５…からなる中空糸束１５の外周を締
め付けるようになつている。こうして、上記中空
糸束１５は、第１図で示すように軸方向の中央に
おいて絞り込まれ、絞り部１６を形成している。
したがつて、中空糸膜５…の充填率は、軸方向に
沿う各部において異なり、中央部分においても最
も高くなつている。なお、後述する理由により望
ましい各部の充填率は次の通りである。まず、中
央の絞り部１６における充填率は、約60〜80％、
その他筒状本体２内では約30〜60％であり、中空
糸束１５の両端、つまり隔壁６，７の外面におけ
る充填率では、約20〜40％である。

中空糸膜５は人工肺用として多孔性ポリオレフ
イン系樹脂、たとえばポリプロピレン、ポリエチ
レンからなり、特に、ポリプロピレンが好適であ
る。以下、人工肺を例に本発明の医用物質移動装
置を説明する。この人工肺用中空糸膜５は壁の内
部と外部を連通する細孔が多数存在するものが得
られる。そして、その内径は約100〜1000μｍ、
肉厚は約10〜50μｍ、平均孔径は約200〜2000
Å、かつ空孔率は約20〜80％とするものである。
このようなポリオレフイン系樹脂よりなる中空糸
膜を用いると気体の移動が体積流としておこなわ
れるため、気体の移動に際して膜抵抗が少なく、
ガス交換性能が著しく高くなる。もつとも、中空
糸膜としてはシリコーンよりなるものも使用でき
る。

さらに、中空糸膜５の素材としての多孔性ポリ
プロピレン、ポリエチレは人工肺にそのまま使用
するのではなく、血液と接触する表面を抗血栓性
材料にてコーテイング処理することが望ましい。
たとえば、ガス透過性に優れたポリアルキルスル
ホン、エチルセルロース、ポリジメチルシロキサ
ンのような材料を肉厚１〜20μｍ程度にコーテイ
ング処理する。この場合、中空糸膜５のガス透過
能に影響を及ぼさない程度にその膜孔を覆うよう
にすれば、血液中の水蒸気蒸散を防止することが
できる。また、この人工肺作動中において通常血
液側の圧力が酸素側のそれより高いが、何かの原
因で逆転することがある。このような場合、マイ
クロバブル（気泡）が血液中に流入するおそれが
あるが、上述のように膜孔が抗血栓材料でコーテ
イング処理されていれば、その危険は生じない。
さらに、言うまでもないが、血液の凝固（マイク
ロクロツトの発生）を防ぐことに役立つものであ
る。

次に、上記隔壁６，７の形成について述べる。
前述したように隔壁６，７は、中空糸膜５の内部
と外部を隔離するという重要な機能を果たすもの
である。通常、この隔壁６，７は、極性の高い高
分子ポツテイング材、たとえばポリウレタン、シ
リコーン、エポキシ樹脂等をハウジング１の両端
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。さらに詳述すれば、ま
ず、ハウジング１の長さより長い多数の中空糸膜
５…を用意し、この両開口端を粘度の高い樹脂に
よつて目止めをした後、ハウジング１の筒状本体
２内に並べて位置せしめる。この後、取付けカバ
ー３，４の径以上の大きさの型カバーで、中空糸
膜５…の各両端を完全に覆つて、ハウジング１の
中心軸を中心にそのハウジング１を回転させなが
ら両端部側から高分子ポツテイング剤を流入す
る。流し終つて樹脂が硬化すれば、上記型カバー
を外して樹脂の外側面部を鋭利な刃物で切断して
中空糸膜５…の両開口端を表面に露出させる。か
くして隔壁６，７は形成されることになる。

上記実施例では、中空糸束１５の中央部分が拘
束部１４によつて絞り込まれ両端において拡げら
れているため、絞り部１６では中空糸膜５…の充
填率が大きくなるとともに、筒状本体２内部では
各中空糸膜５…が均一に分散する。したがつて、
絞り部１６を形成しない場合に比べ、酸素ガスが
均一に分散する安定した流れを形成する結果、酸
素と炭酸ガスの交換効率が高まる。また、ハウジ
ング１の内断面積がその中央の絞り部１６におい
て急激に変化するためこの部分での酸素ガス流速
が急激に変化し、その結果酸素ガス流速が増長さ
れ、炭酸ガスの移動速度を増長する作用も生じ
る。

なお、絞り部１６での中空糸膜５…の充填率は
約60〜80％とすることが望ましいが、この理由は
次の通りである。すなわち、充填率を約60％末満
とすると、拘束部１４によつて絞り込めない部分
が生じ、中空糸膜５…の分布が不均一になつてチ
ヤンネリングを起し、性能を悪くする。さらに、
中空糸束１５を筒上部の中央に位置させるのが困
難になり、加工上の問題となる。一方、充填率が
約80％を越えると拘束部１４に接する中空糸膜５
…が強く押されて潰れが起き、血液が流れなくな
り、効率の低下を招くのみならずまた残血の原因
となる。さらに、加工上中空糸束１５を挿入する
際、きつく作業がしにくくなるからである。

また、筒状本体２内での充填率を約30〜60％と
したが、この理由は充填率を約30％未満とする
と、中空糸膜５…が筒状本体２内で片寄りその結
果、交換効率の低下を招く。また、加工がやりに
くくなる。一方、充填率が約60％を越えると、中
空糸膜５…同志の密着が起り、やはり性能に悪い
影響を与えるからである。

また、隔壁６，７の外面における充填率は約20
〜40％としたが、この理由は約20％未満とする
と、中空糸膜５…の開口端の分布が加工上不均一
になりやすく、その結果血流分布の不均一、血栓
等の問題が起る。一方、充填率が40％を越える
と、中空糸膜５…同志の密着が起り、隔壁６，７
の材料であるポツテイング剤が充填されない部分
が現われ、リークの原因となるからである。

なお、上記実施例では拘束部１４部分のみをハ
ウジング１の内面から部分的に突き出すようにし
たが、これに限定されず、別部材としてリング状
のものを設けてもよく、あるいは筒状本体中央部
に環状凹部を設けてもよく、また中央部の内径を
最も小さくし、両端側に大きくなるテーパ状に形
成してもよいものである。

上記隔壁６，７の外面は、環状凸部を有する流
路形成部材１１，１２でそれぞれ覆われている。
この流路形成部材１１，１２はそれぞれ液分配部
材１７，１８および締付リング１９，２０よりな
り、この液分配部材１７，１８の周縁部付近に設
けられた環状凸部として突条２１，２２の端面を
前記隔壁６，７にそれぞれ当接させ、締付リング
１９，２０を取付けカバー３，４にそれぞれ螺合
することにより固定することにより第２の物質移
動流体である血液の流入室２３および流出室２４
がそれぞれ形成されている。この流路形成部材１
１，１２にはそれぞれ第２の物質移動流体である
血液の入口２５，２６が形成されており、また空
気抜き孔２７，２８が設けられている。

この隔壁６，７と、流路形成部材１１，１２と
により形成される隔壁６，７の周縁部の空隙部に
は、該空隙部に連通する少なくとも２個の孔２
９，３０の一方より充填剤３１，３２を充填する
ことによりシールされる。

本発明で使用される充填材としては、液状ない
し前記孔から空隙部に注入したときに充分な流動
性を有するもので、少なくとも流路形成部材１
１，１２と隔壁６，７とに対してそれぞれ良好な
接着性を有する硬化性樹脂である。このような充
填材としては、通常前記隔壁６，７の形成された
ものと同様な極性の高いポツテイング剤、例えば
ポリウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂等があ
り、特にポリウレタンが好ましい結果を与える。
また、流路形成部材１１，１２の材料としてポリ
カーボネートが好ましい。

ポリウレタンとしてはプレポリマー接着剤、ポ
リイソシアネート接着剤およびイソシアネート変
成ポリマーのいずれも使用できるが、通常プレポ
リマー接着剤が好ましく使用される。プレポリマ
ー接着剤としては、例えば４，4′―ジフエニルメ
タンジイソシアネートと二官能ヒマシ油誘導体
（例えばリシノール酸のポリプロピレングリコー
ルステル、分子量540）とのプレポリマー
（NCO／OH＝１：１〜1.5）と、二官能ヒマシ油
誘導体と多官能ポリプロピレングリコール（分子
量2000〜3000）とアミノアルコールとの混合物
（重量比50〜70：15〜25：15〜25）よりなる硬化
剤とを官能基数がほぼ一致するように、例えば
65：35〜59：41の重量比で混合するものがあり、
常温硬化が可能であり、適度な弾性を有しかつ接
着性が優れている。

なお、第１図において、各口にはキヤツプ３
３，３４，３５，３６が取付けられている。

第２図は、本発明の他の実施例を示すもので、
液分配部材１７の周縁部付近に設けられた環状凸
部は突条２１とその外側に設けられたＯリング３
７とからなり、該Ｏリングと該Ｏリング以外の流
路形成部材と隔壁とにより形成される空隙部に充
填材３１を充填してシールしてなるものである。
なお、同図において第１図と同一符号は、同一部
材を表わす。

第３図は、本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、第１図に示す人工肺と同様な人工肺におい
て、液分配部材とリング部材とが一体的に形成さ
れてなる流路形成部材１１のリング部内面にネジ
部を設けることなく前記筒状本体２の端部の隔壁
６に、流路形成部材１１の内面周縁部付近に設け
られた環状凸部としての突条２１が当接するよう
に嵌挿し、この流路形成部材１１と隔壁６と筒状
本体２の端部との間に形成される空隙に充填材３
８を充填する。充填方法としては、粘度の高いも
のであれば、予め流路形成部材１１の内面に塗布
しておいてから筒状本体２へ嵌挿することもでき
るが、粘度が低いものであれば、嵌挿後に孔２９
（または孔２９がない場合には隙間３９）より注
入する。ついで、治具を用いて固定したのち、常
温硬化、加熱硬化、超音波溶着、熱融着等により
固着する。なお、同図において第１図と同一符号
は、同一部材を表わす。

以上は人工肺の例であるが、このような人工肺
において、特願昭55―115868号に示すように、そ
の一端に同軸的に熱交換器を接続した場合に、こ
の熱交換器の他端（人工肺と反対側端）に用いら
れる流路形成部材についても同様にして固着シー
ルできることはもちろんである。

また、上記人工肺と同様な構造の医用物質移動
装置において中空糸膜として、銅アンモニア法再
生セルロース膜、酢酸セルロース法再生セルロー
ス膜、ポリメタクリル酸メチルのステレオコンプ
レツクス膜、ポリアクリロニトリル系膜、エチレ
ン―ビニルアルコール共重合体膜等の中空糸膜を
使用すれば人工腎臓が得られる。

発明の具体的作用以上の構成でなる本発明の医用物質移動装置
は、第２の物質移動流体、例えば血液の体外循環
回路中に組み込まれて使用される。例えば、人工
肺の場合には、血液は血液ポンプ（図示せず）に
よつて血液の入口２５から導入され、血液の流入
室２３を通つて各中空糸膜５内を通過し、その間
に導入口９から第１の物質移動室１６内に導入さ
れた酸素が付与され、炭酸ガスが排出され、つい
で血液は血液の流出室２４を経て血液の出口２６
から排出される。第１の物質移動室１６内の酸素
は、炭酸ガスとともに導出口１０より排出され
る。なお、人工腎臓の場合にも原理的にほぼ同じ
で、酸素の代りに透析液が使用される。

発明の具体的効果以上述べたように、本発明は筒状ハウジング
と、該ハウジング内に挿入された多数の物質移動
用中空糸膜からなる中空糸束と、該中空糸束の各
端部を前記筒状ハウジングの両端部に液密に支持
する隔壁と、該中空糸膜の外表面と前記ハウジン
グの内面と前記隔壁の内面とにより形成される第
１の物質移動室に連通する前記筒状ハウジングに
設けられた第１の物質移動用流体供給口および排
出口と、前記隔壁のそれぞれの外面に取付けられ
た該外面に当接する環状凸部と、第２の物質移動
流体用入口および出口を有する流路形成部材と、
該流路形成部材と前記筒状ハウジング両端部に固
定する締付リングとよりなる医用物質移動装置に
おいて、前記締付リングは前記流路規制部材の環
状凸部の外側周縁部と前記隔壁とにより形成され
る空隙部に連通する少なくとも二つの孔を有し、
さらに該空隙部には前記孔の少なくとも一つより
注入された硬化性樹脂が充填されていることを特
徴とする医用物質移動装置であるから、血液が漏
れる空隙はなくなり、シールは完全となり、接合
部材からの液洩れを完全に防止することができ
る。また、従来必須であつたＯリングの使用を必
要により廃止することもできるので、コストダウ
ンを図ることができる。さらに、空隙部に充填材
が内部充填されるので、ネジリングに対する衝撃
によつても割れにくくなるという利点がある。ま
た、ネジを廃止して液分配部材とリングとを一体
化することもでき、これによりコストダウンとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による医用物質移動装置の一実
施例を示す部分断面図、第２図は本発明の他の実
施例を示す充填シール部の部分断面図であり、ま
た第３図は本発明のさらに他の実施例を示す充填
シール部の部分断面図である。１……ハウジング、２……筒状本体、３，４…
…取付けカバー、５……中空糸膜、６，７……隔
壁、８……第１の物質移動室、９……第１の物質
移動用流体入口、１０……第１の物質移動用流体
出口、１１，１２……液の流路形成部材、１５…
…中空糸束、１７，１８……液分配部材、１９，
２０……締付リング、２１，２２……突条、２３
……流入室、２４……流出室、２５……液の入
口、２６……液の出口、２９，３０，３９……
孔、３１，３８……充填材、３７……Ｏリング。

Claims

【特許請求の範囲】１筒状ハウジングと、該ハウジング内に挿入さ
れた多数の物質移動用中空糸膜からなる中空糸束
と、該中空糸束の各端部を前記筒状ハウジングの
両端部に液密に支持する隔壁と、該中空糸膜の外
表面と前記ハウジングの内面と前記隔壁の内面と
により形成される第１の物質移動室に連通する前
記筒状ハウジングに設けられた第１の物質移動用
流体供給口および排出口と、前記隔壁のそれぞれ
の外面に取付けられ該外面に当接する環状凸部
と、第２の物質移動流体用入口および出口を有す
る流路形成部材と、該流路形成部材と前記筒状ハ
ウジング両端部に固定する締付リングとよりなる
医用物質移動装置において、前記締付リングは前
記流路規制部材の凸部の外側周縁部と前記隔壁と
により形成される空隙部に連通する少なくとも二
つの孔を有し、さらに該空隙部には前記孔の少な
くとも一つより注入された硬化性樹脂が充填され
ていることを特徴とする医用物質移動装置。２前記流路規制部材と前記締付リングとが一体
的に形成されている特許請求の範囲第１項に記載
の医用物質移動装置。３前記締付リングの孔にも前記硬化性樹脂が充
填されている特許請求の範囲第１項または第２項
に記載の医用物質移動装置。４硬化性樹脂は、隔壁の形成に使用されたポツ
テイング材と同一材質であり、かつ流路形成部材
はポリカーボネートである特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれか一つに記載の医用物質移
動装置。５ポツテイング材はシリコーンおよびエポキシ
樹脂よりなる群から選ばれた１種のものである特
許請求の範囲第４項に記載の医用物質移動装置。６ポツテイング材はポリウレタンである特許請
求の範囲第４項に記載の医用物質移動装置。７第１または第２の物質移動流体は血液である
特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか一
つに記載の医用物質移動装置。８前記流路形成部材の環状凸部は、流路形成部
材に設けられたＯリングにより形成されている特
許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか一つ
に記載の医用物質移動装置。