JPS63189160A - Hollow yarn type artificial lung excellent in gas exchange efficiency - Google Patents
Hollow yarn type artificial lung excellent in gas exchange efficiencyInfo
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、体外血液循環によって血液中の二酸化炭素を
除去し、血液中に酸素を添加する人工肺に関する。さら
、に詳しくは、中空糸膜を使用した膜型人工肺に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an artificial lung that removes carbon dioxide from the blood and adds oxygen to the blood through extracorporeal blood circulation. More specifically, the present invention relates to a membrane oxygenator using a hollow fiber membrane.
従来より使用されている人工肺は、大別すると気泡型の
ものと模型のものに分類できるが、血液損傷が少なくて
安全性が高いなどの理由から、模型人工肺の開発が盛ん
である。なかでも、多数の中空糸を束ねてハウジング内
に収納してなる中空糸型人工肺は、膜面積にくらべて装
置を小型化できることから、特に注目されている。Conventionally used oxygenators can be broadly classified into bubble-type and model oxygenators, and the development of model oxygenators is active because they cause less blood damage and are safer. Among these, hollow fiber oxygenators, which are formed by bundling a large number of hollow fibers and storing them in a housing, are attracting particular attention because the device can be made smaller compared to the membrane area.
従来の中空糸型人工肺の多くは、中空糸の内部に血液を
流し外部に酸素含有ガスを流してガス交換を行うもので
あるが、血液が中空糸内を層流となって流れるためにガ
ス移動の境膜抵抗が大きくなって膜本来の性能が十分に
発揮されず、膜面積あたりのガス交換能(ガス交換効率
)が低くなる問題があった。そこでこのような問題を解
決せんがために、特開昭58−155862号公報、特
開昭60−225572号公報及び特開昭60−253
458号公報等においては、血液を中空糸の外部に流し
酸素含有ガスを中空糸の内部に流すいわゆる外部潅流方
式が提案されている。この方式によればある程度の効果
は得られるが不十分なものであり、さらに改良が望まれ
ていた。In most conventional hollow fiber oxygenators, blood flows inside the hollow fibers and oxygen-containing gas flows outside to perform gas exchange. There was a problem in that the membrane resistance for gas movement became large, and the original performance of the membrane was not fully exhibited, resulting in a low gas exchange capacity (gas exchange efficiency) per membrane area. Therefore, in order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-155862, 60-225572, and 60-253 have been published.
No. 458, etc., proposes a so-called external perfusion method in which blood flows outside the hollow fibers and oxygen-containing gas flows inside the hollow fibers. Although this method produces some effects, it is insufficient, and further improvements have been desired.
本発明の目的は、ガス交換効率がさらに優れた中空糸型
人工肺を提供することにある。An object of the present invention is to provide a hollow fiber oxygenator with even better gas exchange efficiency.
本発明においては、外部潅流方式を採用し、且つ酸素含
有ガスの圧力を周期的に変化させる手段を設けることに
より上述した目的を達成したものである。The present invention achieves the above-mentioned object by employing an external perfusion system and providing means for periodically changing the pressure of the oxygen-containing gas.
すなわち本発明は、血液流入口及び流出口とガス流入口
及び流出口とを設けたハウジング内に多数の中空糸を収
納してなる中空糸型人工肺において、前記中空糸の内部
とガス流入口及び流出口とを連通してガス流路を形成す
るとともにハウジング内面と中空糸外表面とで形成され
る空間と血液流入口及び流出口とを連通して血液流路を
形成し、且つ前記ガス流路のガス圧力を周期的に変化さ
せ〔作用〕
本発明の人工肺が優れたガス交換効率を有する理由は明
確ではないが、ガス圧力を周期的に変化させることによ
って中空糸が振動し、これが血液側に伝達されて乱流が
発生しガス移動の境膜抵抗を減少させるためではないか
と考えられる。That is, the present invention provides a hollow fiber oxygenator in which a large number of hollow fibers are housed in a housing provided with a blood inlet and an outlet and a gas inlet and an outlet. and the outflow port to form a gas flow path, and the space formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the hollow fiber to communicate with the blood inflow port and the blood outflow port to form a blood flow path; Periodically changing the gas pressure in the flow path [effect] The reason why the oxygenator of the present invention has excellent gas exchange efficiency is not clear, but by periodically changing the gas pressure, the hollow fibers vibrate, This is thought to be because this is transmitted to the blood side, generating turbulence and reducing membrane resistance for gas movement.
以下、図面を用いて本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using the drawings.
第1図は、本発明の人工肺の実施例における振動発生手
段を除いた本体部分1の断面図であり、基本的には従来
の中空糸型人工肺と同じ構造である。すなわち、ハウジ
ングZ内には中空糸7が束ねられて収納されており、中
空糸の両端は開口した状態でポリウレタンなどの硬化性
樹脂で接着固定されている。ハウジングLこは、ガス流
入口4&びガス流出口3と血液流入口5及び血液流出口
6が設けられる。M素含有ガスは、ガス流入口4より本
体内へ導入し、図の右側端部より中空糸内りこ入り、中
空糸内を通って左側端部に達し、ガス流出口3より排出
される。−万血液は、血液流入口5よりハウジング内に
導入し、中空糸の外側を流れる間に中空糸内部を流れる
酸素含有ガスとの間でガス交換が行われて酸累加される
と同時に二酸化炭素が除去され、動脈血化されて血液流
出口6より排出されるのである。中空糸7は内径100
〜1000pm、 膜厚20〜200pm程度のガス透
過性の膜であり、シリコーンゴムや多孔質ポリプロピレ
ンなどからなるものが好ましく使用される。図の実施例
においては、中空系が平行に束ねられているが、1本あ
るいは数本ずつが互いに交差するように束ねてもよい、
また、中空糸が振動しやすい様に中空糸の張力を調整し
たり、ハウジング内部に中空糸の途中を外側より押す突
起等を設けて、中空糸が振動したときに振動の節部が形
成されるようにしてもよい。さらに、血液の流入口及び
流出口をハウジングの同じ方向に設けたが、互いに反対
方向に設けてもよい。FIG. 1 is a sectional view of a main body portion 1 of an embodiment of the oxygenator of the present invention, excluding the vibration generating means, and basically has the same structure as a conventional hollow fiber oxygenator. That is, the hollow fibers 7 are housed in a bundle inside the housing Z, and both ends of the hollow fibers are adhesively fixed with a curable resin such as polyurethane in an open state. The housing L is provided with a gas inlet 4, a gas outlet 3, a blood inlet 5, and a blood outlet 6. The M element-containing gas is introduced into the main body through the gas inlet 4, enters the hollow fiber from the right end in the figure, passes through the hollow fiber, reaches the left end, and is discharged through the gas outlet 3. - 10,000 blood is introduced into the housing from the blood inlet 5, and while flowing outside the hollow fiber, gas exchange is performed with the oxygen-containing gas flowing inside the hollow fiber, and at the same time, acid is accumulated and carbon dioxide is added. is removed, converted into arterial blood, and discharged from the blood outlet 6. Hollow fiber 7 has an inner diameter of 100
It is a gas permeable membrane with a thickness of about 20 to 200 pm, and preferably made of silicone rubber or porous polypropylene. In the illustrated embodiment, the hollow systems are bundled in parallel, but one or several hollow systems may be bundled so as to cross each other.
In addition, by adjusting the tension of the hollow fiber so that the hollow fiber can easily vibrate, or by providing a protrusion inside the housing that pushes the middle of the hollow fiber from the outside, vibration nodes are formed when the hollow fiber vibrates. You may also do so. Further, although the blood inlet and blood outlet are provided in the same direction of the housing, they may be provided in opposite directions.
次に、第2図C二本発明の人工肺の原理をブロック図で
示す、前述したように、人工肺本体1には血液流入口5
より血液を供給し、血液流出口6より排出する。血液の
供給はポンプ9を用いて行う。Next, FIG. 2 shows a block diagram of the principle of the artificial lung of the present invention.As mentioned above, the oxygenator main body 1 has a blood inlet 5.
Blood is supplied from the blood outlet 6 and discharged from the blood outlet 6. Blood is supplied using a pump 9.
また、ポンプを用いずに落差圧のみで血液を供給するこ
ともできる。そしてガス流入口4より@素含有ガスを供
給しガス流出口3より排出するのであるが、ガス流入口
4の直前に振動発生手段8を設けて供給するガスに圧力
振動を与え、圧力を周期的に変化させる。付与する1辰
勤の周波数は10〜5011zの範囲が適当であるが、
使用する人工肺本体の大きさ、形状などによって最適周
波数が異なるので、予め実験的にガス交換効率の高くな
る周波数を求めておくのが好ましい、また、振動の振幅
については、あまり小さいと本発明の効果が得られない
ので、3mHg以上であることが好ましい。上屋は特に
ないが、あまり大き(なると中空糸等を破損するおそれ
がある。Furthermore, blood can be supplied only by differential pressure without using a pump. Then, the @ element-containing gas is supplied from the gas inlet 4 and discharged from the gas outlet 3. A vibration generating means 8 is provided just before the gas inlet 4 to give pressure vibrations to the supplied gas and to periodically adjust the pressure. to change. The appropriate frequency for the 1st shift to be given is in the range of 10 to 5011z,
Since the optimal frequency varies depending on the size and shape of the oxygenator body used, it is preferable to experimentally determine the frequency that will increase the gas exchange efficiency in advance. Therefore, it is preferable that it is 3 mHg or more. There is no particular shed, but if it is too large, there is a risk of damaging the hollow fibers, etc.
第3図に、振動発生手段8の実施例を断面図として示す
。装置は、酸素含有ガス供給回路に連結された容器10
.容器10内に設けられたゴム製のダイアフラム11、
ダイアフラムを振動させるためのモーフ12.可動壁1
4及び可動壁を移動させるためのモータ15などより構
成されている。FIG. 3 shows an embodiment of the vibration generating means 8 as a sectional view. The apparatus includes a container 10 connected to an oxygen-containing gas supply circuit.
.. a rubber diaphragm 11 provided within the container 10;
Morph for vibrating the diaphragm 12. Movable wall 1
4 and a motor 15 for moving the movable wall.
ダイアフラム11とモータ12とはクランクシャフト1
3で連結されており、モータの回転によってダイアフラ
ムが上下に振動するようになっている。また、可動壁1
4はモータ15により上下に気密的に移動させることが
でき、これによって容器の内容積を変えることができる
ようになっている。容器10.ダイアフラム11及び可
動壁14によって囲まれた室16の容積は、ダイアフラ
ムを振動させると周期的に変化するので、室16の内部
を流れる酸素含有ガスの圧力が周期的に変化する。振動
の周波数はモータ12の回転数を変えることにより調整
することができ、1辰幅は、可動、壁14を移動させて
室16の容積を変えることにより、あるいはダイアフラ
ムの振動幅を変えることにより調整することができる。The diaphragm 11 and the motor 12 are connected to the crankshaft 1
3, and the diaphragm vibrates up and down as the motor rotates. Also, movable wall 1
4 can be moved up and down airtightly by a motor 15, thereby making it possible to change the internal volume of the container. Container 10. Since the volume of the chamber 16 surrounded by the diaphragm 11 and the movable wall 14 changes periodically when the diaphragm is vibrated, the pressure of the oxygen-containing gas flowing inside the chamber 16 changes periodically. The frequency of vibration can be adjusted by changing the rotation speed of the motor 12, and the width can be adjusted by changing the volume of the chamber 16 by moving the movable wall 14, or by changing the vibration width of the diaphragm. Can be adjusted.
また、圧力の変化をより鋭敏に伝達する為に室16の入
口あるいは出入口に逆止弁等の弁を設けてもよい。Furthermore, a valve such as a check valve may be provided at the inlet or outlet of the chamber 16 in order to more sensitively transmit pressure changes.
実施具体例1
シリコーン中空糸を使用した第1図に示す構造の人工肺
本体(膜面積0.5m、内径200μm。Practical Example 1 An oxygenator main body having the structure shown in FIG. 1 using silicone hollow fibers (membrane area: 0.5 m, inner diameter: 200 μm).
膜厚100μm、中空糸本数6000本)と、第3図に
示す構造の振動発生器を第2図に示すように連結した。A vibration generator having a structure shown in FIG. 3 was connected as shown in FIG. 2.
次に酸素ガスを11/分の流量で流し、人工、血液(ミ
ドリ十字製FC−43)の20%溶液を100m1t1
分の流量で流し、酸素ガスには周波数3011z、振幅
5mHgの振動を与えてガス側より人工血液中への酸素
移動量を測定した。Next, oxygen gas was flowed at a flow rate of 11/min, and a 20% solution of artificial blood (FC-43 manufactured by Green Cross) was added at 100ml/t1.
The amount of oxygen transferred from the gas side into the artificial blood was measured by applying vibrations at a frequency of 3011z and an amplitude of 5 mHg to the oxygen gas.
その結果、酸素移動量は5.63mN/分であった。As a result, the amount of oxygen transfer was 5.63 mN/min.
比較例1
振動を与えないこ゛と以外は実施具体例1と同様にして
酸素移動量を測定したところ、4.08m/!/分であ
った。この結果を実施具体例1で得られた結果と比較す
ると、振動を与えることによって酸素移動量が1.38
倍になることがわかる。Comparative Example 1 The amount of oxygen transfer was measured in the same manner as in Practical Example 1, except that no vibration was applied, and it was found to be 4.08 m/! /minute. Comparing this result with the result obtained in Practical Example 1, the amount of oxygen transferred by applying vibration was 1.38.
It turns out that it doubles.
実施具体例2
人工血液のかわりに・新鮮ヘパリン加生血を300m!
!/分の流量で流し、周波数20 Hz、振幅7ta
Hgの振動を与える以外は実施具体例1と同様にして、
ガス側より血液中への酸素移動量を測定した。その結果
、面l夜1dlあたりの酸素移動量は3.98m1!で
あった。Implementation example 2: Instead of artificial blood - 300m of fresh heparinized blood!
! /min flow rate, frequency 20 Hz, amplitude 7ta
The same procedure as in Example 1 was carried out except that Hg vibration was applied.
The amount of oxygen transferred into the blood from the gas side was measured. As a result, the amount of oxygen transferred per 1 dl per night is 3.98 m1! Met.
比較例2
振動を与えないこと以外は実施具体例2と同様にして酸
素移動量を」り定したところ、2.48 m E/df
fiであった。この結果を実施具体例2と比較すると、
振動を与えること乙こよって酸素移動量は1.60倍に
なることがわかる。Comparative Example 2 The oxygen transfer amount was determined in the same manner as Example 2 except that no vibration was applied, and it was 2.48 mE/df.
It was fi. Comparing this result with Example 2,
It can be seen that by applying vibration, the amount of oxygen transferred increases by 1.60 times.
以上の結果から明らかなように、本発明の人工肺は従来
の人工肺にくらべて優れたガス交換効率を有することが
わかる。なお本発明においては、血液を中空糸の外側に
流す外部潅流方式とすることが必要であり、このことも
発明の重要なポイントである。すなわち、血液を中空糸
の内側に流し酸素含有ガスを中空糸の外側に流す内部潅
流方式においてガスに圧力振動を与えても、ガス交換効
率の向上はほとんど認められないのである。As is clear from the above results, the oxygenator of the present invention has superior gas exchange efficiency compared to conventional oxygenators. In the present invention, it is necessary to adopt an external perfusion system in which blood flows outside the hollow fibers, and this is also an important point of the invention. That is, even if pressure vibrations are applied to the gas in an internal perfusion system in which blood flows inside the hollow fiber and oxygen-containing gas flows outside the hollow fiber, little improvement in gas exchange efficiency is observed.
本発明の人工肺はガス交換効率が高いので、従来の人工
肺より膜面積を小さくしても必要なガス交換能を得るこ
とができる。したがって、従来の人工肺よりも小型化す
ることができるので使用時の血液充填量を減少させるこ
とができ、患者への負担を減少させることができる。ま
た、従来の中空糸型人工肺に単に振動発生手段を設ける
だけの簡単な構造であるので、製造が容易で経済性の点
でも優れている。Since the oxygenator of the present invention has high gas exchange efficiency, it is possible to obtain the necessary gas exchange ability even if the membrane area is smaller than that of conventional oxygenators. Therefore, since it can be made smaller than a conventional oxygenator, the amount of blood filled during use can be reduced, and the burden on the patient can be reduced. Furthermore, since it has a simple structure in which a vibration generating means is simply provided in a conventional hollow fiber oxygenator, it is easy to manufacture and is excellent in terms of economy.
第1図は、本発明の人工肺の実施例における振動発生手
段を除いた本体部分の断面図である。また第2図は、本
発明の人工肺のブロック図であり、第3図は本発明にお
いて使用する振動発生手段の一実施例についての断面図
である。
l・・・人工肺本体 2・・・ハウジング3・・・
ガス流出口 4・・・ガス流入口5・・・血液流入
口 6・・・血液流出ロア・・・中空糸
8・・・振動発生手段手続主1社正書(自発)
昭和62年 2月23日FIG. 1 is a sectional view of the main body portion of the oxygenator according to the embodiment of the present invention, excluding the vibration generating means. Further, FIG. 2 is a block diagram of the artificial lung of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of one embodiment of the vibration generating means used in the present invention. l...Artificial lung body 2...Housing 3...
Gas outflow port 4...Gas inflow port 5...Blood inflow port 6...Blood outflow lower...Hollow fiber
8... Vibration generating means procedure principal 1 company official document (voluntary) February 23, 1988
Claims (1)
たハウジング内に多数の中空糸を収納してなる中空糸型
人工肺において、前記中空糸の内部とガス流入口及び流
出口とが連通してガス流路を形成するとともにハウジン
グ内面と中空糸外表面とで形成される空間と血液流入口
及び流出口とが連通して血液流路を形成し、且つ前記ガ
ス流路のガス圧力を周期的に変化させる振動発生手段を
設けてなることを特徴とする人工肺。In a hollow fiber oxygenator in which a large number of hollow fibers are housed in a housing provided with a blood inlet and an outlet and a gas inlet and an outlet, the inside of the hollow fiber and the gas inlet and outlet are connected to each other. The space formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the hollow fiber communicates with the blood inlet and outlet to form a blood flow path, and the gas pressure in the gas flow path is increased. An artificial lung characterized by being provided with vibration generating means for periodically changing the amount of vibration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2202787A JPS63189160A (en) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | Hollow yarn type artificial lung excellent in gas exchange efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2202787A JPS63189160A (en) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | Hollow yarn type artificial lung excellent in gas exchange efficiency |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63189160A true JPS63189160A (en) | 1988-08-04 |
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ID=12071501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2202787A Pending JPS63189160A (en) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | Hollow yarn type artificial lung excellent in gas exchange efficiency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63189160A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63257573A (en) * | 1987-03-25 | 1988-10-25 | フランコ・マリア・モンテベッチ | Method and apparatus for externally circulating blood and supporting heart blood vessel and/or breathing |
WO1993007957A1 (en) * | 1991-10-23 | 1993-04-29 | Hisateru Takano | Apparatus for exchanging substances |
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JPS4971795A (en) * | 1972-11-14 | 1974-07-11 |
-
1987
- 1987-02-02 JP JP2202787A patent/JPS63189160A/en active Pending
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JPS4971795A (en) * | 1972-11-14 | 1974-07-11 |
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