JPS6264371A - Membrane type artificial lung - Google Patents

Membrane type artificial lung

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JPS6264371A
JPS6264371A JP20178985A JP20178985A JPS6264371A JP S6264371 A JPS6264371 A JP S6264371A JP 20178985 A JP20178985 A JP 20178985A JP 20178985 A JP20178985 A JP 20178985A JP S6264371 A JPS6264371 A JP S6264371A
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membrane
gas exchange
oxygenator
fine particles
blood
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深沢 弘道
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 10発明の背景 (技術分野) 本発明は、人工肺に関するものである。詳しく述べると
本発明は、体外血液循環にJ3いて、血液中の炭酸ガス
を除去し、かつ血液中に酸素を添加する人工肺において
、炭酸ガス除去能が高くかつ長期間使用しても血漿漏出
の虞れのない膜型人工肺に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 10 Background of the Invention (Technical Field) The present invention relates to an artificial lung. To be more specific, the present invention provides an artificial lung that removes carbon dioxide from the blood and adds oxygen to the blood during extracorporeal blood circulation. This relates to a membrane oxygenator that is free from the risk of

(先行技術) 従来、開心術の補助手段等として、良好なガス透過性を
有するガス交換膜を介して、血液と酸素含有ガスとを接
触させてガス交換を行なう膜型人工肺が用いられている
。またこのような膜型人工肺に用いられるガス交換膜と
しては、均質膜と多孔質膜の2種類がある。
(Prior Art) Membrane oxygenators, which perform gas exchange by bringing blood into contact with oxygen-containing gas through a gas exchange membrane with good gas permeability, have been used as an auxiliary means for open heart surgery. There is. There are two types of gas exchange membranes used in such membrane oxygenators: homogeneous membranes and porous membranes.

均質膜としては、現在主としてシリコーン膜が用いられ
ている。しかしながら、均質膜は、シリコーン膜を用い
るために、強度的に充分ではなくIJ!厚を100μm
以下にすることはできず、このためガス透過に限界が必
り、特に炭酸ガスの透過が悪い。また、所望のガス交換
能を達するために、例λば中空糸膜として数万本束ねた
ときに装置が大型化しプライミング量の増大をぎたし、
ざらに二]スト的にも高いものでおる。
Currently, silicone membranes are mainly used as homogeneous membranes. However, since the homogeneous film uses a silicone film, it is not strong enough and IJ! Thickness: 100μm
Therefore, there is a limit to gas permeation, and the permeation of carbon dioxide gas is particularly poor. In addition, in order to achieve the desired gas exchange capacity, for example, when tens of thousands of hollow fiber membranes are bundled, the equipment becomes larger and the amount of priming increases.
[Zarani 2] It is also expensive in terms of strikes.

一方、多孔質膜としては、ボリエヂレン、ポリプロピレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリ
アクリロニトリル、ポリウレタン、ポリアミド等の種々
の材質のものが知られている。
On the other hand, porous membranes made of various materials such as polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyacrylonitrile, polyurethane, and polyamide are known.

この多孔質膜は膜厚方向に連通ずる多数の微細孔を有す
るものであるが、館記膜が疎水性であることから、血某
が細孔を通過することなく、すなわち該膜の血液流路側
から他方のガス流路側への血漿洩れを生ずることなく、
ガス中の酸素を血液中に添加し、かつ血液中の二酸化炭
素をガス中に除去することを可能と()ている。しかし
ながら多孔質膜G31、水蒸気の透過性が高いので結露
水によって性能が低下するだけでなく、長時間血液を循
環使用すると、実際には、血漿の漏出が生じることがあ
った。このような現象は、人工肺の製造段階においで水
洩れ試験を行ない、以上のないことを確認したものにつ
いても認められるものであり、使用時に生じる現象であ
る。
This porous membrane has many fine pores that communicate in the membrane thickness direction, but since the membrane is hydrophobic, blood does not pass through the pores, and blood flow through the membrane is limited. without causing plasma leakage from the road side to the other gas flow path side.
It is possible to add oxygen in the gas to the blood and remove carbon dioxide from the blood into the gas. However, since the porous membrane G31 has high water vapor permeability, not only the performance deteriorates due to condensation water, but also plasma leakage may actually occur when blood is circulated for a long time. Such a phenomenon is also observed in artificial lungs that have been tested for water leakage during the manufacturing stage and confirmed to be free of water leakage, and is a phenomenon that occurs during use.

このような多孔質膜の諸欠点を解消するために、先に本
発明者らは、多孔質膜の微細孔をシリコーンオイルで閉
塞してなる人工肺(特@昭58−92.325号)を、
ざらに改良を加え多孔質膜の微細孔をシリコーンゴムで
閉塞してなる人工肺(特願昭59−105.384号)
を提唱した。
In order to eliminate these various drawbacks of porous membranes, the present inventors first developed an artificial lung (special @ No. 1972-92.325) in which the micropores of a porous membrane were plugged with silicone oil. of,
An artificial lung made by slightly improving the micropores of a porous membrane and closing them with silicone rubber (Patent Application No. 105.384/1984)
proposed.

このように多孔質の微細孔をシリコーンゴムで閉塞して
なる人工肺は、従来の多孔質膜を用いた人工肺において
見られるような血漿漏出の問題は解消されたが、その炭
酸ガス除去能は充分なものとは言えず、例えばE CC
O2R(EXtl’a corporeaI CO2R
em0Val ;体外炭酸ガス除去)のように、少ない
体外循環血流量:で生体の炭酸ガス産生量を除去するこ
とは困難であった。
Although this artificial lung, which is made by blocking the microscopic pores of a porous membrane with silicone rubber, has solved the problem of plasma leakage seen in conventional oxygenators using porous membranes, its ability to remove carbon dioxide has cannot be said to be sufficient, for example, E CC
O2R(EXtl'a corporeaI CO2R
It is difficult to remove the amount of carbon dioxide produced by a living body with a small extracorporeal circulation blood flow rate, such as em0Val (extracorporeal carbon dioxide removal).

II 、発明の目的 従って本発明は、新規な膜型人工肺を提供することを目
的とする。本発明はまた、体外血液循環において血液中
の炭酸ガスを除去し、かっ血液中に酸素を添加する人工
肺において、炭酸ガス除去能が高くかつ長期間使用して
も血漿漏出の虞れのない膜型人工肺を提供することを目
的とする。本発明はざらにECCO2Rに最適な膜型人
工肺を提供することを目的とする。
II. OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel membrane oxygenator. The present invention also provides an oxygenator that removes carbon dioxide from blood and adds oxygen to the blood during extracorporeal blood circulation, which has a high carbon dioxide removal ability and is free from the risk of plasma leakage even when used for a long period of time. The purpose is to provide a membrane oxygenator. The main purpose of the present invention is to provide a membrane oxygenator most suitable for ECCO2R.

上記開目的は、ガス交換膜として、肉厚5〜8Oμm、
空孔率20〜80%および細孔径0.01〜5μmの多
孔質疎水性膜を用いた人工肺において、その細孔を該細
孔径よりも小さい微粒子で閉塞しかつガス交換膜の少な
くとも血液と接触する面が疎水性であることを特徴とす
る膜型人工肺により達成される。
The purpose of the above development is to use a gas exchange membrane with a wall thickness of 5 to 8 Oμm.
In an oxygenator using a porous hydrophobic membrane with a porosity of 20 to 80% and a pore diameter of 0.01 to 5 μm, the pores are occluded with fine particles smaller than the pore diameter, and the gas exchange membrane is at least connected to blood. This is achieved by a membrane oxygenator whose contact surfaces are hydrophobic.

本発明は、ガス交換膜が中空糸膜である膜型人工肺を示
すものである。本発明はまた中空糸膜は、内径100〜
1000μmのもので必る膜型人工肺を示ずものである
。本発明はざらに細孔は、該微粒子を充填されて閉塞し
たものである膜型人工肺を示ずものである。本発明は、
微粒子が、疎水性物質製のものである膜型人工肺を示す
ものである。本発明はまた、微粒子が親水性物質製の微
粒子であり、ざらに少なくとも血液接触面を疎水性物質
で被覆したものである膜型人工肺を示すものである。本
発明はさらに、ガス交換膜が、オレフィン系樹脂製のも
のである膜型人工肺を示すものである。本発明はざらに
またガス交換膜が、ポリプロピレン製のものである膜型
人工肺を示すものである。本発明はまた、微粒子は粒径
約0.003〜1.0μmのものである脱型人工肺を示
すものである。
The present invention provides a membrane oxygenator in which the gas exchange membrane is a hollow fiber membrane. In the present invention, the hollow fiber membrane has an inner diameter of 100 to
A 1000 μm membrane does not exhibit a membrane-type oxygenator. The present invention does not refer to a membrane oxygenator in which the pores are filled and occluded with the fine particles. The present invention
This figure shows a membrane oxygenator in which the fine particles are made of a hydrophobic substance. The present invention also provides a membrane oxygenator in which the fine particles are made of a hydrophilic substance, and at least the blood contact surface is coated with a hydrophobic substance. The present invention further provides a membrane oxygenator in which the gas exchange membrane is made of olefin resin. The present invention also provides a membrane oxygenator in which the gas exchange membrane is made of polypropylene. The present invention also provides a demolding oxygenator in which the microparticles have a particle size of about 0.003 to 1.0 μm.

IIl、発明の具体的構成 以下、本発明を図面に基づきより詳細に説明する。IIl. Specific configuration of the invention Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on the drawings.

第1図は、本発明の膜型人工肺の一実施態様におけるガ
ス交換膜の細部4fS造を示す拡大断面図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a detailed 4fS structure of a gas exchange membrane in an embodiment of the membrane oxygenator of the present invention.

第1図に示すように脱型人工肺1のガス交換膜2は、疎
水性の多孔質膜であって、その肉厚は5〜80μm、好
ましくは10〜60μ雇、空孔率は20〜80%、好ま
しくは30〜60%、また細孔径は0.01〜5μm1
好ましくは0.01〜1μm程度のものである。なお本
実施態様においては、ガス交換膜は、内径100〜10
00μm、好ましくは100〜300μmの中空糸状の
ものとされている。しかして該ガス交換膜2の各細孔3
は、該細孔径よりも小ざくかつ少なくとも血液と接触す
る面が疎水性である微粒子4で閉塞されでいる。従って
、細孔3を微粒子4により閉塞されたガス交換膜2の少
なくとも血液と接触する面は、−疎水性に保たれている
。各細孔3は、本実施態様においては、細孔3内部に微
粒子4が充填された形態で閉塞されているが、この他、
第2図に示すように、該ガス交換膜2の内表面側、ある
いは第3図に示すように該ガス交換膜2の外表面側にお
いて該細孔3の表面部に接着剤等を介して該微粒子4が
付着した形態で閉塞されているものであってもよい。こ
のように各細孔3が微粒子4で閉塞された結果、該ガス
交換膜2は、電子顕微鏡レベルでは確認できない程度の
超微細孔を有するものとなる。
As shown in FIG. 1, the gas exchange membrane 2 of the demolding oxygenator 1 is a hydrophobic porous membrane with a wall thickness of 5 to 80 μm, preferably 10 to 60 μm, and a porosity of 20 to 60 μm. 80%, preferably 30-60%, and the pore size is 0.01-5 μm1
Preferably it is about 0.01 to 1 μm. In this embodiment, the gas exchange membrane has an inner diameter of 100 to 10
00 μm, preferably 100 to 300 μm, in the form of hollow fibers. Therefore, each pore 3 of the gas exchange membrane 2
are clogged with microparticles 4 that are smaller in diameter than the pores and are hydrophobic at least on the surface that comes into contact with blood. Therefore, at least the surface of the gas exchange membrane 2 whose pores 3 are blocked by the fine particles 4 that come into contact with blood is kept -hydrophobic. In this embodiment, each pore 3 is closed by filling the inside of the pore 3 with fine particles 4.
As shown in FIG. 2, on the inner surface side of the gas exchange membrane 2, or on the outer surface side of the gas exchange membrane 2 as shown in FIG. It may be occluded with the fine particles 4 attached thereto. As a result of each of the pores 3 being blocked by the fine particles 4 in this manner, the gas exchange membrane 2 has ultra-fine pores that cannot be confirmed under an electron microscope.

該ガス交11ffi膜2の材質としては、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
スルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテー
ト等の疎水性高分子が用いられ得るが、好ましくは、ポ
リオレフィン系樹脂であり、特に好ましくは、ポリプロ
ピレンであり、延伸法または固液層分離法により微細孔
を形成されたポリプロピレンが最も望ましい。
As the material of the gas exchange 11ffi membrane 2, hydrophobic polymers such as polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyacrylonitrile, and cellulose acetate can be used, but polyolefin resins are preferred, and particularly preferred. is polypropylene, and most preferably polypropylene in which micropores are formed by a stretching method or a solid-liquid phase separation method.

一方、該ガス交換膜2の細孔3を閉塞する微粒子4の材
質としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、酸化チ
タン、シリコンカーバイト、カーボンブラック、ホワイ
トカーボン等の無機物質、おるいは、ポリスチレンラテ
ックス、スチレンゴム(SBR)ラテックス、ニトリル
ゴム(NBR>ラテックス等の高分子ラテックスが用い
られ得る。しかしてこれらの微粒子4の材質が疎水性で
ある場合には、細孔3を閉塞する際そのまま用いること
ができるが、微粒子の材質が親水性である場合には、細
孔3を閉塞前おるいは閉塞後に、該微粒子4の少なくと
も血液と接触する面を、疎水性材質、例えばシリコーン
等で被覆処理する必要がある。また、該微粒子4の直径
は0.003〜1.0μm、好ましくは0.003〜0
.5μmである。
On the other hand, the materials of the fine particles 4 that block the pores 3 of the gas exchange membrane 2 include silica, alumina, zirconia, magnesia, barium sulfate, calcium carbonate, silicate, titanium oxide, silicon carbide, carbon black, and white. An inorganic substance such as carbon, or a polymer latex such as polystyrene latex, styrene rubber (SBR) latex, or nitrile rubber (NBR>latex) may be used.However, if the material of these fine particles 4 is hydrophobic. In this case, it can be used as it is to close the pores 3, but if the material of the particles is hydrophilic, at least one of the particles 4 comes into contact with blood before or after the pores 3 are blocked. It is necessary to coat the surface with a hydrophobic material such as silicone.The diameter of the fine particles 4 is 0.003 to 1.0 μm, preferably 0.003 to 0.0 μm.
.. It is 5 μm.

ガス交換膜2の細孔3を微粒子4で閉塞するには、例え
ば、次のようにして行なうことができる。
The pores 3 of the gas exchange membrane 2 can be blocked with fine particles 4, for example, as follows.

すなわち、中空糸状のガス交換膜2の細孔3に微粒子4
を充填して閉塞するには、ガス交換膜2をまずアルコー
ル等で親水化する。次にこのガス交換膜2の中空系内部
に、上記のごとき微粒子の水性分散液を流し濾過させる
。すると水性分散液中に含まれていた微粒子4が、ガス
交換膜2の細孔3内に引っかかり、ちょうど目づまりを
起すようにして細孔3内に微粒子4が充填され、細孔3
が閉塞される。次に、中空糸内部を空気、水等の適当な
流体で洗浄し中空糸内部に残菌する分散液を除去する。
That is, fine particles 4 are placed in the pores 3 of the hollow fiber gas exchange membrane 2.
To fill and close the gas exchange membrane 2, the gas exchange membrane 2 is first made hydrophilic with alcohol or the like. Next, an aqueous dispersion of the fine particles as described above is poured into the hollow system of the gas exchange membrane 2 and filtered. Then, the fine particles 4 contained in the aqueous dispersion are caught in the pores 3 of the gas exchange membrane 2, and the pores 3 are filled with the fine particles 4, causing clogging, and the pores 3 are completely clogged.
is occluded. Next, the inside of the hollow fiber is washed with a suitable fluid such as air or water to remove the dispersion liquid remaining inside the hollow fiber.

ざらに、微粒子4が親水性である場合には、例えばジメ
チルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、
メチルビニルポリシロキサンーメチルフェニルビニルボ
リシロキサン、アミノアルキルシロキサン、ジメチルシ
ロキサン共重合体等のシリコーンの例えば1,1.2−
 トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、トリ
クロロフルオロメタン、1,1,2.2−テトラクロロ
−1,2−ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素の
溶液を中空糸内部に流して、中空糸内部に充填された微
粒子4の表面にシリコーン溶液を付着させ、その後、中
空糸内部に残留するシリコーン溶液を除去した後乾燥し
微粒子4の表面をシリコーンの疎水性薄膜で被覆する。
In general, when the fine particles 4 are hydrophilic, for example, dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane,
For example, 1,1,2- of silicone such as methylvinylpolysiloxane-methylphenylvinylbolysiloxane, aminoalkylsiloxane, dimethylsiloxane copolymer, etc.
A solution of a halogenated hydrocarbon such as trichloro-1,2,2-trifluoroethane, trichlorofluoromethane, 1,1,2.2-tetrachloro-1,2-difluoroethane, etc. is flowed inside the hollow fiber. A silicone solution is applied to the surface of the fine particles 4 filled inside, and then the silicone solution remaining inside the hollow fiber is removed and dried to coat the surface of the fine particles 4 with a hydrophobic thin film of silicone.

ざらに乾燥前に該中空糸内部を該シリコーンを溶解しな
い流体で洗浄することが好ましい。
Before rough drying, it is preferable to wash the inside of the hollow fiber with a fluid that does not dissolve the silicone.

なお、このようにガス交換膜2の細孔3の微粒子による
閉塞操作は、人工肺の組立前にも実施可能であるが、モ
ジュール組立後に行なうことがより好ましい。
Note that although the pores 3 of the gas exchange membrane 2 can be clogged with fine particles in this manner before the oxygenator is assembled, it is more preferable to perform the operation after the module is assembled.

第4図は、本発明の膜型人工肺の一実施態様である中空
糸膜型人工肺の組立状態を示ずものである。すなわち、
該中空糸膜型人工肺1は、ハウジング5を具備してなり
、このハウジング5は筒状本体6の両端部にそれぞれ環
状の雄ネジ付き取付カバー7.8が設けられ、ハウジン
グ5内には、全体が広がって多数の、例えば10,00
0〜6o、ooo本の上記したような細孔3が微粒子4
により閉塞された中空糸状のガス交換膜2がハウジング
5の長手方向に沿って並列的に相互に離間配首されてい
る。そして、このガス交換膜2の両端部は、取付カバー
7.8内においてそれぞれの開口が閉塞されない状態で
隔壁9,10により液密に支持されている。また、上記
各隅u9.10は、ガス交換膜2外周而と上記ハウジン
グ5の内面とともに第1の物質移動室である酸素室11
を構成し、これを閉塞し、かつ上記ガス交換膜2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11を隔離するものであ
る。
FIG. 4 shows the assembled state of a hollow fiber membrane oxygenator, which is an embodiment of the membrane oxygenator of the present invention. That is,
The hollow fiber membrane oxygenator 1 is equipped with a housing 5, which is provided with annular male-threaded mounting covers 7, 8 at both ends of a cylindrical body 6, and inside the housing 5. , the whole is spread over a large number, for example 10,00
Fine particles 4 have 0 to 6 o, ooo pores 3 as described above.
Gas exchange membranes 2 in the form of hollow fibers are arranged in parallel and spaced from each other along the longitudinal direction of the housing 5. Both ends of the gas exchange membrane 2 are supported in a liquid-tight manner by partition walls 9 and 10 within the mounting cover 7.8 with their respective openings not being closed. Further, each corner u9.10, together with the outer periphery of the gas exchange membrane 2 and the inner surface of the housing 5, forms an oxygen chamber 11 which is a first mass transfer chamber.
, which is closed and isolates the oxygen chamber 11 from a blood circulation space (not shown), which is a second mass transfer fluid space formed inside the gas exchange membrane 2 .

一方の取付カバー7には、第1の物質移動流体である酸
素を供給する導入口12が設けられている。他方の取付
カバー8には酸素を排出する導出口13が設けられてい
る。
One mounting cover 7 is provided with an inlet 12 for supplying oxygen, which is the first mass transfer fluid. The other mounting cover 8 is provided with an outlet 13 for discharging oxygen.

上記ハウジング5の筒状本体6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6の内
面に筒状本体と一体に形成されていて、筒状本体6内に
挿通される多数のガス交換膜2からなる中空糸束15の
外周を締め付けるようになっている。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。したがっ
て、ガス交換膜2の充填率は、軸方向に沿う各部におい
て異なり、中央部分において最も高くなっている。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%、その細筒状本体6内では約30〜60%
であり、中空糸束15の両端、つまり隔壁9.10の外
面における充填率では、約20〜40%である。
It is preferable that the inner surface of the cylindrical main body 6 of the housing 5 is provided with a restricting portion 14 for aperture that protrudes and is located at the center in the axial direction. That is, the restraint part 14 is formed integrally with the inner surface of the cylindrical body 6, and tightens the outer periphery of the hollow fiber bundle 15 made up of a large number of gas exchange membranes 2 inserted into the cylindrical body 6. It looks like this. In this way, the hollow fiber bundle 15 is constricted at the center in the axial direction to form a constricted portion 16, as shown in FIG. Therefore, the filling rate of the gas exchange membrane 2 differs in each part along the axial direction, and is highest in the central part. Note that, for reasons to be described later, the desirable filling rate of each part is as follows. First, the filling rate in the central constricted portion 16 is about 60 to 80%, and in the narrow cylindrical body 6, it is about 30 to 60%.
The filling rate at both ends of the hollow fiber bundle 15, that is, on the outer surface of the partition walls 9.10, is about 20 to 40%.

次に、上記隔壁9,10の形成について述べる。Next, the formation of the partition walls 9 and 10 will be described.

前述したように隔壁9.10は、ガス交換膜2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。
As mentioned above, the partition wall 9.10 fulfills the important function of isolating the inside and outside of the gas exchange membrane 2.

通常、この隔壁9,10は、極性の高い高分子ポツティ
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5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5の長さより長い多数の
中空糸膜2を用意し、この両開口端を粘度の高い樹脂に
よって目止めをした後、ハウジング5の筒状本体6内に
並べて位置せしめる。この後、取付はカバー7.8の径
以上の大きざの型カバーで、ガス交換膜2の各両端を完
全に覆って、ハウジング5の中心軸を中心にそのハウジ
ング5を回転させながら両端部側から高分子ポツティン
グ材を流入する。流し終っ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
ガス交換膜2の両開口端を表面に露出させる。
Usually, the partition walls 9 and 10 are made by pouring a highly polar polymeric potting material such as polyurethane, silicone, epoxy resin, etc. onto the inner wall surfaces at both ends of the housing 5 using a centrifugal injection method, and then hardening the material. More specifically, first, a large number of hollow fiber membranes 2 longer than the length of the housing 5 are prepared, both open ends of which are sealed with a highly viscous resin, and then lined up inside the cylindrical body 6 of the housing 5. position. After this, the installation is carried out by completely covering both ends of the gas exchange membrane 2 with a type cover having a diameter larger than that of the cover 7.8, and by rotating the housing 5 around the central axis of the housing 5. Inject the polymer potting material from the side. When the resin has hardened after pouring, the mold cover is removed and the outer surface of the resin is cut with a sharp knife to expose both open ends of the gas exchange membrane 2 to the surface.

かくして隔壁9.10は形成されることになる。The partition walls 9.10 are thus formed.

上記隔壁9,10の外面は、環状凸部を有する流路形成
部材17.18でそれぞれ覆われている。
The outer surfaces of the partition walls 9 and 10 are respectively covered with channel forming members 17 and 18 having annular convex portions.

この流路形成部材17.18はそれぞれ液分配部材19
.20およびネジリング21.22よりなり、この液分
配部材19.20の周縁部付近に設けられた環状凸部と
して突条23.、.24の端面を前記隔壁9,10にそ
れぞれ当接させ、ネジリング21.22を取付はカバー
7.8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25および流
出至26がそれぞれ形成されている。この流路形成部材
17.18にはそれぞれ第2の物質移動流体である血液
人口27および出口28が形成されている。
These channel forming members 17 and 18 are respectively liquid distribution members 19 and 19.
.. 20 and threaded rings 21.22, and a projection 23.20 as an annular convex portion provided near the peripheral edge of this liquid distribution member 19.20. ,. 24 are brought into contact with the partition walls 9 and 10, respectively, and the threaded rings 21.22 are fixed by being screwed onto the covers 7.8, respectively, thereby forming the inflow chamber 25 for blood, which is the second mass transfer fluid. and an outflow port 26 are formed, respectively. A second mass transfer fluid, a blood mass 27, and an outlet 28 are formed in the channel-forming members 17, 18, respectively.

この隔壁9,10と、流路形成部材17.18とにより
形成される隔壁9,10の周縁部の空隙部には、該空隙
部に連通ずる少なくとも2個の孔31.32の一方より
充填剤33.34を充填することにより前記隔壁9,1
0と接触するようにシールされる。あるいはまた、Oリ
ング(図示せず)を介してシールされる。
The gaps at the peripheral edges of the partitions 9, 10 formed by the partitions 9, 10 and the channel forming members 17, 18 are filled with one of at least two holes 31, 32 communicating with the gaps. The partition walls 9, 1 are filled with the agent 33, 34.
sealed in contact with 0. Alternatively, it is sealed via an O-ring (not shown).

なあ、油記中空糸膜型人工肺において、第1の物質移動
流体としては空気等の酸素含有ガスまたは血液であり、
第2の物質移動流体としては血液または酸素含有ガスで
ある。したがって、第1の物質移動流体がガスの場合に
は第2の物質移動流体は血液であり、一方、第1の物質
移動流体が血液の場合には第2の物質移動流体はガスで
ある。
In the Yuji hollow fiber membrane oxygenator, the first mass transfer fluid is an oxygen-containing gas such as air or blood;
The second mass transfer fluid is blood or an oxygen-containing gas. Thus, if the first mass transfer fluid is a gas, the second mass transfer fluid is blood, while if the first mass transfer fluid is blood, the second mass transfer fluid is a gas.

以上は、中空糸膜型人工肺の場合について説明したが、
積層式、1枚の膜をコイル状に巻いたもの、ジグザグ状
に折込んだもの等の下膜型人工肺についても、用いられ
るガス交換膜の細孔が該細孔径よりも小さくかつ少なく
とも血液と接触する面が疎水性である微粒子により同様
に閉塞されるものであれば、ガス交換能、特にC○2除
去能が高くかつ長時間使用しても血某の漏出が実質的に
起こらない膜型人工肺が得られる。
The above explained the case of a hollow fiber membrane oxygenator.
In the case of lower membrane oxygenators, such as stacked membranes, membranes wound into a coil, or folded in a zigzag pattern, the pores of the gas exchange membrane used are smaller than the pore diameter, and at least blood If the surface that comes into contact with the liquid is similarly blocked by hydrophobic fine particles, the gas exchange ability, especially the C○2 removal ability, will be high and there will be virtually no leakage of certain blood even when used for a long time. A membrane oxygenator is obtained.

以下、実施例を挙げて本発明をざらに詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to examples.

実施例1および比較例1 内径200μm、肉厚25μm1空孔率45%、平均孔
径700へのポリプロピレン製中空糸膜を用いて、膜面
積1.6扉の第4図に示すような中空糸膜型人工肺1を
組立てた。この中空糸膜型人工肺1の血液人口25より
エタノールを流入させ、中空糸状ガス交換膜2を親水化
処理した後、血液人口25よりシリカ(コロイダルシリ
カ、平均直径100八)/水分散液を流入させ、ガス交
換膜3に濾過させ、シリカをガス交換膜の細孔に充填し
た。次に蒸溜水を流入して中空糸状ガス交換膜内部に残
留するシリカ/水分散液を充分排除した後、乾燥を行な
った。乾燥の後、さらに2重量%のメチルハイドロジエ
ンポリシロキサン/フレオン溶液を中空糸ガス交換膜内
部に流す。乾燥を行なってガス交換膜の細孔に充填され
たシリカ微粒子にシリコーンをコーティングした。
Example 1 and Comparative Example 1 Using a polypropylene hollow fiber membrane with an inner diameter of 200 μm, a wall thickness of 25 μm, a porosity of 45%, and an average pore diameter of 700, a hollow fiber membrane as shown in FIG. 4 with a membrane area of 1.6 doors was prepared. A type oxygenator lung 1 was assembled. Ethanol is introduced from the blood mass 25 of the hollow fiber membrane oxygenator 1 to make the hollow fiber gas exchange membrane 2 hydrophilic, and then a silica (colloidal silica, average diameter 1008)/aqueous dispersion is added from the blood mass 25. The gas was filtered through the gas exchange membrane 3, and the pores of the gas exchange membrane were filled with silica. Next, distilled water was introduced to thoroughly remove the silica/water dispersion remaining inside the hollow fiber gas exchange membrane, and then drying was performed. After drying, an additional 2% by weight methylhydrodiene polysiloxane/Freon solution is flowed inside the hollow fiber gas exchange membrane. After drying, the silica particles filled in the pores of the gas exchange membrane were coated with silicone.

得られた膜型人工肺のガス交換膜を、電子顕微鏡(倍率
1oooo倍)で観察したところ空孔は殆ど消失してい
た。しかし、後述する通り、この人工肺は、空気を通過
するためこのことからガス交換膜の細孔は完全に閉塞し
ているのではなく超微細孔膜になっているであろうこと
が推測された。
When the gas exchange membrane of the obtained membrane oxygenator was observed with an electron microscope (magnification: 100x), the pores had almost disappeared. However, as will be explained later, this artificial lung allows air to pass through it, so it can be inferred that the pores of the gas exchange membrane are not completely blocked, but rather have an ultra-microporous membrane. Ta.

得られた膜型人工肺(実施例1)の空気透過流量を測定
したところ1000ml1/min −rd −mmH
gであり、シリカ微粒子の充填処理前の膜型人工肺(比
較例1)の空気透過流量が1900m/min・、−g
i −mmHgであるのと比較して低下していた。
The air permeation flow rate of the obtained membrane oxygenator (Example 1) was measured to be 1000 ml/min -rd -mmH
g, and the air permeation flow rate of the membrane oxygenator (comparative example 1) before filling with silica particles is 1900 m/min・, -g.
It was lower than that of i-mmHg.

ざらにこれらの人工肺のガス交換能を評価するために、
生体外(in vitro)試験および動物試験を行な
った。
To roughly evaluate the gas exchange capacity of these artificial lungs,
In vitro and animal studies were performed.

1)生体外(in VitrO)評価 新鮮ヘパリン加生血を用い、酸素ガス分圧35mmHg
、炭酸ガス分圧451111118gとなる静脈血を作
製し、これを人工肺の血液流路に流通させて性能評価を
行なった。なお用いられた生血のヘモグロビン含最は1
2g/旧で、温度は37°Cであった。
1) In vitro evaluation using fresh heparinized blood, oxygen gas partial pressure 35 mmHg
Venous blood having a partial pressure of carbon dioxide gas of 451111118 g was prepared, and the performance was evaluated by circulating it through the blood flow path of an artificial lung. The hemoglobin content of the fresh blood used was 1
2 g/old and the temperature was 37°C.

酸素流mlと血液流量の比が1のときの血液流量と酸素
ガス添加能および炭酸ガス除去能との関係は、第1表お
よび第5図に示すとおりである。
The relationship between blood flow rate, oxygen gas addition ability, and carbon dioxide removal ability when the ratio of oxygen flow ml to blood flow rate is 1 is as shown in Table 1 and FIG. 5.

また血液流量が1500rnIl/minのときの酸素
流量と炭酸ガス除去能との関係は、第2表および第6図
に示すとおりであった。
Furthermore, the relationship between the oxygen flow rate and the carbon dioxide removal ability when the blood flow rate was 1500 rnIl/min was as shown in Table 2 and FIG. 6.

2)動物試験 雑犬を用いて30時間の静脈−動脈の部分体外循環試験
を行なった。循環試験と血漿漏出伍との関係は第3表お
よび第7図に示すとおりであった。
2) Animal test A 30-hour venous-arterial partial extracorporeal circulation test was conducted using a mongrel dog. The relationship between the circulation test and plasma leakage was as shown in Table 3 and Figure 7.

比較例2 内径200μ、肉厚25μ、空孔率45%、平均孔径7
00へのポリプロピレン製中空糸にシリコーンゴムを塗
イGしたポリブロビレンーシリコーン複合膜を用いて、
有効膜面積1.6尻の人工肺モジュールを作製した。こ
の人工肺モジュールについて実施例1および比較例1と
同様に、生体外試験および動物試験を行なった。結果を
それぞれ第1〜3表おにび第5〜7図に示す。
Comparative Example 2 Inner diameter 200μ, wall thickness 25μ, porosity 45%, average pore diameter 7
Using a polypropylene-silicone composite membrane made of polypropylene hollow fibers coated with silicone rubber,
An artificial lung module with an effective membrane area of 1.6 mm was fabricated. Similar to Example 1 and Comparative Example 1, in vitro tests and animal tests were conducted on this oxygenator module. The results are shown in Tables 1 to 3 and Figures 5 to 7, respectively.

(以下余白) 憾    =    = tベー一 JV、発明の具体的効宋 以−ト述べたように、本発明【はガス交換膜として肉J
v5〜80μ771%2孔率20〜80%みよび細孔径
0.01〜5μmの多孔質疎水性膜を用いた人工肺にお
いて、その細孔を該細孔径よりも小さくかつ少なくとも
血液と接触する面が疎水性である微粒子で閉塞したこと
を特徴とする膜型人工肺であり、そのガス交換膜は、超
微細孔溝道を有するものであると推測され、ガス交換能
、特に炭酸カス除去能は、非常に高いにもかかわらず、
長期間使用しても血漿漏出の1貞れはない。このため、
ECC02Rのように少ない体外循環量で生体の炭酸ガ
ス産生量を除去することが可能となる。
(Left below) Regret ==tBay JV, Specific Effects of the Invention As stated since the Song Dynasty, the present invention [is
v5~80μ771%2 In an oxygenator using a porous hydrophobic membrane with a porosity of 20~80% and a pore size of 0.01~5 μm, the pores are smaller than the pore size and at least the surface that comes into contact with blood. It is a membrane-type oxygenator characterized by being blocked by hydrophobic fine particles, and its gas exchange membrane is presumed to have ultra-fine pore channels, and has a high gas exchange ability, especially carbon dioxide removal ability. Although it is very high,
There is no risk of plasma leakage even after long-term use. For this reason,
Like ECC02R, it is possible to remove the amount of carbon dioxide produced by the living body with a small amount of extracorporeal circulation.

また、ガス交換膜が中空糸膜、好ましくは内径100〜
1000μmの中空糸膜であり、さらにポリオレフィン
製、好ましくはポリプロピレン製のものであるとガス交
換能はより優れたものとなり、また一方、細孔はその内
部に微粒子、好ましくは粒径約0.003〜0.5μm
の微粒子を充填されたものである場合には、血や漏出の
虞れはより小さなものとなる。
In addition, the gas exchange membrane is a hollow fiber membrane, preferably an inner diameter of 100~
If the hollow fiber membrane is 1000 μm and is made of polyolefin, preferably polypropylene, the gas exchange performance will be better. ~0.5μm
The risk of blood or leakage is smaller if the device is filled with fine particles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の膜型人工肺の一実施態様におけるガ
ス交換膜の拡大断面図、第2図および第3図は、別の実
施態様におけるガス交換膜の拡大断面図、第4図は、本
発明の膜型人工肺の一実施態様である中空糸膜型人工肺
の部分断面図、第5図は、人工肺の血液流量に対する酸
素ガス添加能および炭酸ガス除去能の関係を示すグラフ
、第6図は、人工肺の酸素流星に対する炭酸ガス除去能
の関係を示すグラフであり、また第7図は、体外循環時
間と血漿漏出量との関係を示すグラフで必る。 1・・・膜型人工肺、2・・・ガス交換膜、3・・・細
孔、4・・・微粒子、5・・・ハウジング、6・・・筒
状本体、9.10・・・隔壁、 11・・・第1の物質
移動室、12.13・・・第1の物質移動流体導入出口
、15・・・中空糸束、 27.28・・・第2の物質移動流体導入出口。 第 1図 第2図    第3図 第5図 ? 第6図 oaA量(ffl/m+n) 第7図
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a gas exchange membrane in one embodiment of the membrane oxygenator of the present invention, FIGS. 2 and 3 are enlarged sectional views of a gas exchange membrane in another embodiment, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a hollow fiber membrane oxygenator, which is an embodiment of the membrane oxygenator of the present invention, and FIG. 5 shows the relationship between oxygen gas addition ability and carbon dioxide removal ability with respect to blood flow rate of the oxygenator. The graph, FIG. 6, is a graph showing the relationship between the oxygen meteor and the carbon dioxide removal ability of the oxygenator, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the extracorporeal circulation time and the amount of plasma leakage. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Membrane oxygenator, 2... Gas exchange membrane, 3... Pore, 4... Fine particles, 5... Housing, 6... Cylindrical main body, 9.10... Partition wall, 11... First mass transfer chamber, 12.13... First mass transfer fluid introduction outlet, 15... Hollow fiber bundle, 27.28... Second mass transfer fluid introduction outlet. . Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5? Figure 6 oaA amount (ffl/m+n) Figure 7

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ガス交換膜として、肉厚5〜80μm、空孔率2
0〜80%および細孔径0.01〜5μmの多孔質疎水
性膜を用いた人工肺において、その細孔を該細孔径より
も小さくかつ少なくとも血液と接触する面が疎水性であ
る微粒子で閉塞したことを特徴とする膜型人工肺。
(1) As a gas exchange membrane, the wall thickness is 5 to 80 μm, the porosity is 2
In an oxygenator using a porous hydrophobic membrane with a pore size of 0 to 80% and a pore size of 0.01 to 5 μm, the pores are clogged with microparticles that are smaller than the pore size and at least the surface that contacts blood is hydrophobic. A membrane oxygenator characterized by:
(2)ガス交換膜が中空糸膜である特許請求の範囲第1
項に記載の膜型人工肺。
(2) Claim 1 in which the gas exchange membrane is a hollow fiber membrane
Membrane oxygenator described in section.
(3)中空糸膜は、内径100〜1000μmのもので
ある特許請求の範囲第2項に記載の膜型人工肺。
(3) The membrane oxygenator according to claim 2, wherein the hollow fiber membrane has an inner diameter of 100 to 1000 μm.
(4)細孔は、該微粒子を充填されて閉塞したものであ
る特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の膜
型人工肺。
(4) The membrane oxygenator according to any one of claims 1 to 3, wherein the pores are filled with the fine particles and are occluded.
(5)微粒子は、疎水性物質製のものである特許請求の
範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の膜型人工肺。
(5) The membrane oxygenator according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine particles are made of a hydrophobic substance.
(6)微粒子は親水性物質製の微粒子であり、さらに、
少なくとも血液接触面を疎水性物質で被覆したものであ
る特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の膜
型人工肺。
(6) The fine particles are fine particles made of a hydrophilic substance, and further,
The membrane oxygenator according to any one of claims 1 to 4, wherein at least the blood contacting surface is coated with a hydrophobic substance.
(7)ガス交換膜が、オレフィン系樹脂のものである特
許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の膜型人
工肺。
(7) The membrane oxygenator according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas exchange membrane is made of olefin resin.
(8)ガス交換膜が、ポリプロピレン製のものである特
許請求の範囲第7項に記載の膜型人工肺。
(8) The membrane oxygenator according to claim 7, wherein the gas exchange membrane is made of polypropylene.
(9)微粒子は粒径約0.003〜1.0μmのもので
ある特許請求の範囲第1項〜第8項のいずれかに記載の
膜型人工肺。
(9) The membrane oxygenator according to any one of claims 1 to 8, wherein the fine particles have a particle size of about 0.003 to 1.0 μm.
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