JPS6389169A - 血中酸素供給器 - 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、医療器械の分野、詳述すれば、２相媒体分離
用、特に血液の流れとガスの流れを分離するためのガス
透過性膜を使用した血中酸素供給器に関する。

〔従来の技術と問題点〕

高能率のガス交換装置を提供するため、２つの要件を満
すことが必要である。第一に、高い特異性を有するガス
透過性膜が必要である。次に、この膜をベースとして、
すべての媒体を均一に分配させ、その有効な相互混合を
行ない、膜の全作用表面績にわたって適切なガス交換を
行なう設計を工夫すべきである。

血中酸素供給器に使用するガス膜は、０２に関しての高
い透過性、Ｃ０２に関しての一層高い透過性、血液との
生物学的適合性及び操作中に生ずる圧力に充分耐える機
械的強度を有すべきである。

ポリマー物質：ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチ
レン（米国デュポン社から商品名テフロンとして入手可
能）、ポリ塩化ビニル、天然ゴム、ジメチルシリコーン
ゴムから作られたガス透過性膜が文献に知られている。

ポリマー物質から作られた膜のガス透過性は膜中へのガ
ス溶解及びガスの拡散のプロセスと関連する。従って、
ガス透過性Ｐは溶解度Ｓと拡散係数りとの積である： Ｐ＝Ｓ　−Ｄ ポリマー物質の膜はすべて血液との生物学的適合性を有
するが、互いに透過性を著しく異にする。

即ち、下記の物質に関する酸素の透過係数Ｐ０２×１０
−９は次のとおりである： ポリエチレン　　　　　　　　　０．０００２ポリテト
ラフルオロエチレン　　０．０００４ポリ塩化ビニル　
　　　　　　　０．０１４天然ゴム　　　　　　　　　
　　　２．４ジメチルシリコーンゴム　　　　５０．０
ジメチルシリコーンゴムに関して、そのＣＯ□透過性は
０．透過性より５倍高いけれども、他の物質から作られ
た膜に関してはこの比が一層大である。

ガス透過性膜により血液流動室とガス流動室とに区分さ
れたハウジングから成る血中酸素供給器の第一の形態で
は、ガス透過性膜としてポリエチレンフィルムが使用さ
れた〔メジズ・パブリッシング・ハウス（Ｍｅｄｇｉｚ
　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｈｏｕｓｅ）１９６０年発行
アレン（Ｊ、＾１ｌｅｎ）ＩＩ集、論文集「アーティフ
ィシャル・ブラッド・サーキュレイション（＾ｒｔｉｆ
ｉｃｉａｌ　Ｂｌｏｏｄ　Ｃ１ｒｃｕｌａｔｉｏｎ）　
Ｊ　、クローズ（Ｊ、Ｃ１ｏｓｅ）　、ネビル（Ｎｅｖ
ｉｌｌ）著「メンプラン・オキシゲネイター（Ｍｅｍｂ
ｒａｎｅ　Ｏｘｙｇｅｎａｔｏｒ）　、１７８〜９６頁
参照〕、この血中酸素供給器は、充分な能力の人工血液
循環を確実にするために、３２ｍ”のガス交換面を有し
、供血者の血液５，７５１を満すことを必要とする。こ
の装置のガス透過性膜は、その使用中に沈着物で被覆さ
れ、非湿潤性を失ない、従ってガス室への液体の浸入が
起り、酸素供給器の有効使用時間は２〜３時間に制限さ
れることが判った。

上記の事実から、血中酸素供給器にガス透過性の低いガ
ス透過性膜を使用する場合にはガス交換面を数十−２に
すること、従って供血者の血液の充填量を多量（６１ま
で）にする必要があることが判る。更に、このような膜
は血液に有害な作用を及ぼし、このことはその使用時間
を制限する。

この理由で、ガス透過性膜の材料として、良好なガス透
過性及び高い生体適合性を有するジメチルシリコーンゴ
ムを使用する試みがなされた。しかしながら、純粋なジ
メチルシリコーンゴムは低い機械的強度を有し、この理
由から１１００Ａｔ以上の厚さのフィルムしか得られず
、このようなフィルムには屡々マクロの欠陥（孔）が形
成する。

ポリマーの機械的強度を増加するため、有機珪素ゴムポ
リマー、特にシリコーンゴムをナイロン布（強化基材）
上に施して厚さ１２５μｍの強化フィルムを得ることが
示唆された（　Ｔｒａｎｓ　、＾ｍｅｒ、ｓｏｃ。

＾ｒｔｉｆ、Ｉｎｔ、Ｑｒｇａｎｓ、１９６８年ｘ■巻
３２８〜３３４員、コロボー（Ｔ、Ｋｏｌｏｂｏｗ）、
ザボール（ＬＺａｐｏｌ）、ビーアス（Ｊ、Ｅ、Ｐｉｅ
ｒｃｅ）、キーリイ（＾、Ｆ、Ｋｅｅｌｅｙ）、リプロ
グル（Ｒ、Ｌ　、Ｒｅｐ　ｌｏｇ　ｌｅ）及びハラ−（
＾、Ｈａｌｌｅｒ）著「パーシャル・エキストラコーボ
レアル・ガス・エクスチェンジ・イン・アラート・ニュ
ウ・ボーン・ラムダ・ヴイズ・ア・メンプラン・アーテ
ィフィシャル・ラング・パーフユーズド・ヴアイア・ア
ン・エイーヴイ・シャント・フォー・ピーリオズ・アブ
・トウ９６アワーズ（Ｐａｒｔｉａｌ　ｅｘｔｒａｃｏ
ｒｐｏｒｅａ！ｇａｓ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　ａｌ
ｅｒｔ　ｎｅｗ　ｂｏｒｎ　ｌａｍｂｓ　ｗｉｔｈ　ａ
ｍｅｍｂｒａｎｅ　　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　　ｌｕｎ
ｇ　　ｐｅｒｆｕｓｅｄ　　ｖｉａ　　ａｎ　　＾−Ｖ
ｓｈｕｎｔ　ｆｏｒ　ｐｅｒｉｏｄｓ　ｕｐ　ｔｏ　９
６　ｈｏｕｒｓ）　」。

このようなガス透過性膜の公知製造方法は、強化基村上
にシリコーンゴムを流延法によって施し、引き続いて、
施したゴムを基材と一緒にロールの間で圧延して均一な
厚さの膜を作ることにある（１９６７年６月１３日発行
の米国特許第３，３２５．３３０号明細書参照）、この
ような膜におけるゴム層は補強網状組織を充分に充填す
る。

シリコーンゴムを主体とするガス透過性膜を使用するこ
とにより、約６１１１２の作用面及び約１１の供血者の
血液充填容量を有する、全人工血液循環用の血中酸素供
給器を製造することが可能になった。しかし、これらの
血中酸素供給器の膜はかなりの厚さく１２５μｍ）を有
し、また、この厚さは強化スクリーンの厚さによって決
定される。

一定の透過係数では膜を通過するガスの量がその厚さに
反比例することは知られている。従って、膜を通過する
ガスの量に制限がある。更に、ゴムと強化スクリーン繊
維との結合部位で不充分な粘着が起り、これにより貫通
マクロ孔が形成し、血中酸素供給器の運転停止を起す。

ガス流動室と血液流動室を交互に分離する中心オリフィ
スを有するガス透過性膜の複数層を含んでなる血中酸素
供給器の形態が現在量も便利である。すべての室への血
液の流動を確実にするために、酸素供給器に中央入口マ
ユホールド及び周縁出口マニホールドを設ける。また、
ガスのため、入口及び出口ガスマニホールドを設ける。

膜はすべて全人工血液循環を提供するのに充分な総作用
面積を有する。血中酸素供給器に使用される現在知られ
ているガス透過性膜はすべて可視性であるから、このよ
うな配列を実現するには、膜の間に配置され、原則とし
て硬質格子構造を有するスペーサ部材を使用することが
必要である。これらの部材も血流の横断面の恒常性を確
実にする作用をする。しかしながら、血液と接触してい
る付加的部材の使用は血液に有害な影響を及ぼすことが
明らかである。

したがって、上記したような問題点をもたない　゛血中
酸素供給器を提供することが金型まれている。

換言すると、本発明は、単位表面積に関してみた場合に
、同様なタイプの公知なガス透過性膜のどれよりも実質
的に多量のガスを通過させることができかつ加えられた
荷重に耐え、しかも製造の間に付与された形状を変える
ことのない剛性をもった２相媒体分離用ガス透過性膜を
使用した血中酸素供給器を提供することを目的としてい
る。この血中酸素供給器では、膜のガス交換表面積が比
較的に小さく、したがって、供血者の血液で満たされる
べき容量が比較的に小さく、また、膜の血液に対する作
用は生体の再生能力のレベルの如く最小であり、従って
、患者の術後期間の回復を促進し、血中酸素供給器を人
工血液循環ばかりでなく、肺動脈弁閉鎖不全の場合の呼
吸の維持等、広範囲の用途に使用するのを可能にするで
あろう。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的は、本発明によれば、ガス透過性膜によっ
て血液流動室とガス流動室とに区分されたハウジングか
ら成る血中酸素供給器において、ガス透過性膜として次
のようなガス透過性膜を使用することによって達成され
る。

本発明において用いられるガス透過性膜は、強化基材及
び有機珪素ゴムを主体とするポリマー層から成るガス透
過性膜であって、強化基材が開放孔を有する固体材料か
らできており、基材上に沈着せしめられたポリマー層は
２〜５μｍの厚さであり、前記孔を部分的に、基材の表
面ヘボリマーの固体層を確かに粘着するのに充分な深さ
まで充填している。

本発明による血中酸素供給器において、ガス透過性膜の
強化基材は、焼結金属粉末から形成するのが好ましい。

ガス透過性膜は、好ましくは、強化基材上に有機珪素ゴ
ムを主体とするポリマー層を施すことから成る方法であ
って、基材として固体開放孔材料を使用し、基材に不活
性で、これを湿潤しうる溶媒中に１〜２０％の濃度でポ
リマーを溶解し、基材を溶媒の沸騰温度より０．５〜２
０℃だけ高い温度に加熱し、有機珪素ゴムを主体とする
ポリマー溶液を基材表面上に０．５〜５Ｉｌ１ｇ／ｃＩ
Ｉ２の量で噴霧することによってポリマー層を施すこと
によって調製することができる。

本発明の血中酸素供給器は、その好ましいＩＢ様によれ
ば、血液流動室とガス流動室とを交互に分離形成する複
数の中央開口付きガス透過性膜、中央の入口マニホール
ド及び周縁出口血流マニホールドならびに入口及び出口
ガス流動マニホールドを有していて、前記ガス透過性膜
が互いにそれらの同じ表面で対面しかつそれらの膜の周
縁及び中央開口の周囲にそって対をなして接続されてい
て、外表面にポリマー層を有するガス流動室を形成し、
その外表面は、互いに対面する表面ごとに一方の表面の
突出部が他方の表面の突出部の間にはさまれるように配
置された突出部を有し、その際、突出部の側面の間に隙
間を形成し、突出部の間の隙間に血液流動室が形成され
、そして膜の中央開口の内側に入口中央血流マニホール
ドが形成されていることを特徴とする。

中央マニホールドには、その約半分の長さのところに密
な隔壁を置いて、隔壁の両側に位置する中央マニホール
ドの部分が環状の周縁マニホールドによって連通してい
るようにするのが望ましい。

中央マニホールドには、隔壁の両側に変位部材を設けて
、酸素供給器における血液量を減少させ、血液流動室中
に血液を均一に分配させるのも好ましい。

本発明の血中酸素供給器において配列されるガス透過性
膜は、このタイプの膜のガス交換効率を規定する主な拡
散抵抗係数の１つであるポリマー層の厚さの減少により
同様のすべての公知な膜より高いガス透過性を有する。

同時に、この薄い連続ポリマー層は、生ずる力を支える
丈夫な高多孔性強化基材に強固に固定されているので、
作動中に生ずる任意の機械的負荷を受けない、そのため
、基材及び従って膜の機械的形状が全体として保持され
る。

本発明の血中酸素供給器において用いられるガス透過性
膜の製造方法は、簡単であって、新規で精巧な処理装置
を必要としない、所定の一定温度を有する加熱装置及び
ポリマー溶液用の噴霧装置を使用すれば充分である。こ
のような加熱装置及び噴震装置は世界のすべての先進国
の種々の製造業者から容易に入手可能である。

ガス透過性膜は、種々のガス交換装置に、例えばダイパ
ー用の呼吸装置に使用することができる。

しかし、かかるガス透過性膜の最も好ましい用途は、人
工血液循環装置の主機能部を構成するところの血中酸素
供給器にある。

本発明による血中酸素供給器の配列は、与えられた血流
に酸素を供給するのに必要なガス交換面積が比較的小さ
く、従って、使用する供血者の血液量が比較的少ないこ
とを特徴とする。更に、硬質強化基材を使用しているの
で、血液流動室及びガス流動室を交互に形成するために
必要な形を膜に与えることが可能になる。ガス透過性膜
のポリマー層は、血液流動室に対面している。従って、
血液は最も良好な生物学的適合性を有するポリマーと接
触している。これにより、患者の血液に対する酸素供給
器の作用は最小になり、その作用は生体の再生能力の水
準にあり、従って術後の回復期間が促進され、酸素供給
器は人工血液循環ばかりでなく、肺動脈弁閉鎖不全等の
場合に呼吸の維持にも広範囲に適用可能になる。

本発明において用いられるガス透過性膜は、良好な加工
性を有し、よって、膜に任意の所望の硬質構造を与え、
特に膜を対にして接続し、その上に突出部を設けること
が可能になる。膜上の突出部は血液流動室の寸法の恒常
性、個々の室の間の血流の分布の均一性を保証する。更
に、血液は突出部の間を移動しながら、層流の間に連続
的に混合される。また、これがなめ、かかるガス交換装
置の作動効率が改良される。

膜上の突出部は、血液流動室にスペーサ部材（スクリー
ン）の使用を回避するのを可能にし、従って血液流動室
の液圧抵抗を低下する。これにより、血中酸素供給器を
例えばポンプなしに呼吸の保持に使用することが可能に
なる。従って、血液循環路から可動部材が排除され、血
液の構成成分の損傷を最低にすることができる。

〔実施例〕

次いで、本発明による血中酸素供給器を添付の図面を参
照しながらさらに詳しく説明する。

先ず最初に、本発明の血中酸素器において用いられるガ
ス透過性膜について説明する。本発明において用いられ
るガス透過性膜の主たる構成要素は、第１図に示される
ように、有機珪素ゴムを主体とするポリマーの連続層１
である。厚さ２〜５μｍのこの層１を開放孔３を有する
強化基材２上に施し、開放孔３を、連続層１の側面につ
いて、有機珪素ゴムを主体とするポリマーで部分的に充
填する。孔３の内面は複雑な構造の粗面を有し、。

従ってポリマーによる孔３の部分的充填物４が連続ポリ
マー層１と多孔質基材２との間の強固な結合を保証する
。基材２の孔３上にあるポリマー（充填物４）及び連続
Ｎ１を形成するポリマーは同じ性質及び大きな接触面積
を有する。これにより、基材２の表面への連続的ポリマ
ー層１の確実な粘着が保証される。

強化基材２は、充分な機械的強度を有し、基材上に施さ
れるポリマー層１の１００倍以上高いガス透過性を有す
る、開放孔含有率２０％以上の任意の固体材料から作る
ことができる。

例えば焼結ニッケル粉末から、下記の特性を有する強化
基材を調製することができる：開放孔含有率　　　　　
　　　６０％ 厚さ　　　　　　　　　　　　　　１５０μｍ最大孔径
　　　　　　　　　　３μｍ 平均孔径　　　　　　　　　　１μｍ 酸素に対する透過性 同様に、エチルセルロースから、下記の特性を有する多
孔質強化基材を調製することもできる二開放孔含有率　
　　　　　　　１０％ 厚さ　　　　　　　　　　　　　　ｉｅｏμｍ最大孔径
　　　　　　　　　　３．５μｍ平均孔径　　　　　　
　　　　１．５μｍ酸素に対する透過性 ガス透過性膜は、強化基材２上に有機珪素ゴムを主体と
するポリマーの層１を施すことによって製造される。ポ
リマー層１は、基材の材料に対して不活性で、それを湿
潤させうる溶媒中に１〜２０％の濃度でポリマーを溶か
すことによって施す毒０次に、基材２を溶媒の沸点より
０．５〜２０℃高い温度に加熱し、基材２の表面上に有
機珪素ゴムポリマー溶液を０．５〜５１１１１？／（！
１２の量でスプレーする。

溶液エーロゾルが親水性強化基材２上に落下すると、溶
液は毛管力によって加熱された基材２の孔３中に引張ら
れる。溶媒は沸騰し、完全に蒸発し、ポリマーは８〜１
２μｍの深さで強化基材２の孔３の側壁に残る。溶液の
その後のスプレー工程で、これらの孔３を前記の深さか
ら基材２の表面までポリマーで充填し、その後更にスプ
レーして強化基材２の表面上に孔３内にあるポリマーと
結合した２〜５μｍの厚さのポリマーの連続層１を作る
。

孔３の断面は多様であり、内面は粗いので、ポリマー（
充填物４）は基材２との強力な機械的結合を有し、基材
２の表面への連続Ｍ１の確実な付着を保証する。

上記したガス透過性膜の製造方法をさらに詳しく説明す
るため、次に若干の製造例を記載する。

災〃１１−Ｌ ガソリン中のジメチルシリコーンゴムの２０％溶液を調
製しな、使用したガソリンは、無色透明で、四エチル鉛
、機械的不純物及び水を含まないものであった。調製し
た溶液を焼結ニッケル粉末から成る加熱した強化基材上
に１５０μｍの厚さにスプレーした。基材の温度を一定
に１４０℃に保持した。溶液エーロゾルは、親水性多孔
質基材に接触すると、毛管力の作用下に基材の孔の内部
に吸引された。ガソリンが沸騰し、充分に蒸発し、ゴム
が８〜１０μｍの深さに残留した。その後のスプレーに
より、孔は上記の深さまでゴムで充分に充填され、次に
溶液を更にスプレーすると、強化基材上に４〜５μｍの
厚さのゴムの連続層が形成された。

設逢鰻−＾ ガソリン中のジメチルシリコーンゴムの１％溶液を調製
した。使用したガソリンは、無色透明で、四エチル鉛、
機械的不純物及び水を含まないものであった。得られた
溶液を焼結ニッケル粉末がら成る厚さ１５０μｍの加熱
した強化基材上にスプレーした。基材の温度を一定に１
２０．５℃に保持しな。

溶液エーロゾルは、親水性強化基材に接触すると、毛管
力によって基材の孔内に吸引された。ガソリ。

ンが沸騰し、充分に蒸発し、ゴムが１０〜１２μｍの深
さに残留した。更にスプレーすると、孔は上記の深さま
でゴムで充分に充填され、その後溶液を更にスプレーす
ると、強化基材上に２〜３μｍの厚さのゴムの連続層が
形成された。

設庭匠−１ ガソリン中のジメチルシリコーンゴムの５％溶液を調製
しな。使用したガソリンは、無色透明で、四エチル鉛、
機械的不純物及び水を含まないものであった。こうして
調製した溶液を焼結ニッケル粉末から成る厚さ１５０μ
ｍの加熱した強化基材上にスプレーした。基材の温度を
一定に１２５℃に保持した。溶液エーロゾルは、親水性
多孔質基材に接触すると、毛管力によって孔の内部に吸
引された。ガソリンが沸騰し、充分に蒸発し、ゴムが９
〜１０μｍの深さに残留した。その後のスプレーで、孔
は上記の深さまで充填され、次に溶液を更にスプレーす
ると、強化基材上に厚さ３〜４μｍのゴムの連続層が形
成された。

設遭鮭−先 ジエチルエーテル中のジメチルシリコーンゴムの１０％
溶液を調製した。得られた溶液を厚さ１５０μｍの焼結
ニッケル粉末の加熱した強化基材上にスプレーした。基
材の温度を一定に５０’Ｃに保持した。溶液エーロゾル
は、親水性多孔質基材と接触すると、毛管力によって孔
の内部に吸引された。エーテルが沸騰し、充分に蒸発し
、ゴムが８〜１０μｍの深さで残留した。その後のスプ
レーで、孔は充分にゴムで充填され、次に溶液を更にス
プレーすると、強化基材上に厚さ４〜５μｍのゴムの連
続層が形成された。

設遭匠−ｉ クロロホルム中のシランの８％溶液を調製した。

得られた溶液を厚さ１６０μ浦のエチルセルロースの加
熱した多孔質強化基材上にスプレーした。基材の温度を
一定に８０℃に保持した。エーロゾル溶液は、親水性多
孔質基材と接触すると、毛管力によって基材の孔の内部
に吸引された。クロロホルムが沸騰し、充分に蒸発し、
シランが８〜１０μｍの深さで残留した。その後のスプ
レーで、孔はシランで上記の深さまで充分に充填され、
次に溶液を更にスプレーすると、強化基材上に厚さ４〜
５μｍのシランの連続層が形成された。

第２図には、第１図に示したようなガス透過性膜６によ
って血液流動室７及びガス流動室８に区分されたハウジ
ング５から成る単純構造の血中酸素供給器を示す。ハウ
ジング５には、静脈血用の流入バイブ９及び動脈血用の
流出パイプ１０、並びにガスの入口及び出口用にそれぞ
れパイプ１１及び１２がある。ガス透過性膜６は、強化
基材２上のポリマーの連続Ｍ１が血液流動室７に対面す
るように配置する。

第３区には、第１図に示した構造を有するガス透過性膜
１３の複数個を相互に平行に配置してなる血中酸素供給
器の配列を示す。

膜１３は中央開口を有する円板として作られ、血液流動
室１４とガス流動室１５を交互に形成しかつ分離する０
Ｍ１３は対になって膜の周縁及び中央流人血液マニホー
ルド１６を形成する中央開口の周に沿って接続されてい
る。膜１３の外縁とマニホールドのハウジング１７との
間には環状周縁出口血流マニホールド１８がある。膜１
３の外側面上には、相互に対面する表面ごとに一方の表
面の突出部１９が他方の表面の突出部１つの間に挿入さ
れるように突出部１つが設けられ、突出部１９の側面の
間に隙間が形成される。接続された膜の内部にはガス流
動室１５が形成され、突出部１９の間の隙間には血液流
動室１４が形成される。

それぞれの膜１３上のポリマー層は常に血液流動室１４
と対面している。室１４及び１５の封隙は封隙部材２０
によって行なわれる。静脈血用の流入パイプ及び入ロガ
スバイプ１１及び出ロガスバイプ１２は血中酸素供給器
の底２１に設けられている。

第４図には、第３図に示した血中酸素供給器の１’Ｖ−
ＩＶ切断線に沿う図を示す。膜１３の突出部１９の一部
の横断面が示されている。血液の流動方向を実線の矢印
２２（膜の一部の上）で示し、ガスの流動方向を点線２
３で示す（通常行われているように、ガス流動室の半分
について）。

第５図には、第３図に示した血中酸素供給器の側面図を
示す。図面から、中央マニホールド１６にはその長さの
約半分のところに膜（突出部なしに示しな）の外径に等
しい外径を有する密な隔壁２４が設けられている。隔壁
２４の両側に配置された中央マニホールドの部分は環状
周縁マニホールド１８によって連通しており、出口血流
マニホールドの機能は血流の方向で隔壁２４の後方に配
置された中央マニホールドの部分２５によって行なわれ
る。＠壁２４の両側に、酸素供給器中の血液量を減少し
、血液流動室中に血液を均一に分布させるため変位部材
２６が設けられている。

第２図に示した酸素供給器は次のような方法で使用する
。

酸素供給器を運転する際には、膜の一方の側（連続ポリ
マー層の側）に血液を流し、他方の側にガスを供給する
。流入パイプ９より酸素供給器の室７中に通る静脈血「
Ｖ」は、５０−６５ｍｍＨｇの二酸化炭素の分圧を有し
、６５〜７５％の酸素で飽和されている。流入パイプ１
１より純粋な酸素を酸素供給器中の室８中に導入する。

この方法で、ガス透過性膜６上に５０〜６５ｍｍＨＨに
等しい二酸化炭素の分圧の勾配が得られ、これは血液流
動室７からガス流動室８へ向う。反対側に向って約７０
０ｍｍＨＨに等しい酸素分圧の勾配が支配する０分圧の
これらの勾配により、膜６を通過するところの二酸化炭
素（血液からガスへ）及び酸素（ガスから血液へ）の自
流の流れが移動する。第１図及び第２図において、これ
らの流れは一点鎖線で示す。酸素供給器中に導入された
静脈血「Ｖ」は膜６の連続層１と接触している。血液流
動室７中の静脈血とガス流動室８中の純酸素との間の二
酸化炭素分圧の支配している勾配により、二酸化炭素は
薄い連続ポリマー層（第１図及び第２図）、次に基材２
の孔３を部分的に充填するポリマー（充填物４）を通っ
て基材２の開放孔３中に浸透する。二酸化炭素は開放孔
３からガス流動室８中に通り、酸素の流れによって流出
パイプにより環境媒体中に引き抜かれる。

反対側に向う酸素分圧の勾配は同じ通路に関して反対方
向の酸素の流動を保証し、この酸素は連続ポリマーＮ１
と直接接触する血液の薄いフィルムを動脈血に変える。

膜６の薄いポリマー層１は、単位ガス交換表面績を通っ
てかなりの流速のガスの通過を可能にし、従ってガス交
換面債及び充填量を減少させる。ガス透過性膜に沿って
の血液が移動すると、二酸化炭素の一部がそこから３５
〜４０ｍｎ＋Ｈｇの分圧ｔで除去され、酸素での血液の
飽和は９２〜９８％に増加する。

この動脈血となった血液「ＡＪは血中酸素供給器から流
出パイプ１０を通って取り出され、患者に供給すること
ができる。

精製基本血液流（ｓｔｒａｉｎ　ｅｌｅｍｅｎｔａｌ　
Ｂｌｏｏｄ　ｊｅｔｓ）と血液を層流で流すと、その後
のガス交換過程は遅くなる。なぜなら、血液のガス輸送
機能を行なう赤血球がガス交換を妨害する高い拡散抵抗
を有する血漿中に懸垂状態にあるからである。従って、
動脈血化する間の二酸化炭素及び酸素の流れはガス透過
性膜ばかりでなく、常に濃度の増す、動脈血になった血
液をも通過しなければならない。

血液は血液流動室７内を移動するときに、血液との良好
な生物学的適合性を有する有機珪素ゴムを主体とする連
続ポリマー層とだけ接触することに注意すべきである。

このことにより、このような酸素供給器の血中蛋白買及
び血液の構成成分に対する有害な作用は最小になる。

膜６の強化基材２は固体物質から成るので、ガス透過性
膜は充分に高い剛性を有し、従って７００１１ＩＩＩＩ
Ｈｇまでの圧力下で血液流動室７の寸法が変化しないで
保持される。

第１図に示した膜の機能を一層充分に証明するため、単
純なタイプの血中酸素供給器の操作を記載した。第３図
、第４図及び第５図は、−層操作の便利な血中酸素供給
器の配列を示す。これらの血中酸素供給器でも前述のガ
ス透過性膜をベースとして使用する。

第３図、第４図及び第５図に示した血中酸素供給器は次
のような方法で操作する。静脈血「Ｖ」を流入パイプ９
より血中酸素供給器に供給し、血流の中央入口マニホー
ルド１６中を通す。このマニホールド１６には変位部材
２６が設けられている。入口マニホールドからは、血液
が血液流動室１４の間に均一に分配される。静脈血はガ
ス透過性ｐ！４１３の連続ポリマー層と接触している。

膜１３のすぐ近くの血液層から二酸化炭素はガス流動室
１５中に浸透し、血液フィルムを動脈血にする酸素は反
対方向に移動する。血液流動室１４中の血液が更に移動
する間に、血液は突出部１９のまわりに流れ、従って動
脈血化された血液フィルムは血流の内部に通り、静脈血
がそれに取って代わり、この方法でその静脈血も動脈血
になる。従って、血液が層流で流れる間に、血液は図面
に矢印２２で示したように連続的に混合され、これによ
りガス交換過程が増強される。血液流動室１４における
血液分布の均一性は、突出部１つの高さを等しくするこ
と、従って血液流動室１４の寸法を同一にすることによ
って保証される。

血液は、血液流動室１４の一部を通過した後、周縁マニ
ホールド１８中に浸入し、そこから残りの血液流動室１
４の間に均一に分配され、そこで更に血液の動脈血化が
行なわれ、次に出口血流マニホールド２５から取り出さ
れる。出口血流マニホールドとしては、血液の流路に沿
って隔壁２４の後にある中央マニホールドの一部が作用
する。

動脈血となった血液は酸素供給器から流出パイプ１０を
介して取り出される。

酸素は流入パイプ１１を介して血中酸素供給器中に入り
、すべてのガス流動室１５中に均一に分配される。これ
らの室を通って移動する間に、二酸化炭素は静脈血から
ガス透過性膜１３を通って酸素流中に浸透し、酸素の一
部は逆方向に血液中に入る。残りの酸素は二酸化炭素と
一緒に流出パイプ１２を介して環境媒体中に排出される
。

第３図、第４図及び第５図において具体的に表現された
血中酸素供給器は、約４ｍ２のガス交換表面績及び約０
．５２の供血者の血液の充填量で血液に６１７分の酸素
供給を保証する。用いたガス透過性膜が固体物質からな
る強化基材を有し、従って膜の剛性が保証されているの
で、血液流動室内の圧力を安全に７００ｍｍ１ｇまで増
加することができる。

ちなみに、現在使用されている公知の最良タイプの酸素
供給器は、６ｆｆ１２以上のガス交換表面積及び１．２
１の血液充填量を有するが、圧力を３００ｍｍＨＨにし
か増加できない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の血中酸素供給器において用いられる
ガス透過性膜の断面図、 第２図は、第１図に示したガス透過性膜を有する血中酸
素供給器の最も簡単な態様を示した略示図、 第３図は、第１図に示した膜の複数個を有する血中酸素
供給器を示した略示図、 第４図は、第３図の線分ＩＶ−ＩＶにそった断面図、そ
して 第５図は、第３図に示した血中酸素供給器の側面図であ
る。 図中、１はポリマー層、２は強化基材、３は開放孔、６
はガス透過性膜、７は血液流動室、そして８はガス流動
室である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス透過性膜によって血液流動室及びガス流動室に
   区分されたハウジングから成る血中酸素供給器において
   、ガス透過性膜（６）が固体開放孔材料から作られた強
   化基材（２）及びその上に施された有機珪素ゴムを主体
   とする連続ポリマー層（１）から成り、該ポリマー層が
   ２〜５μｍの厚さを有し、基材（２）の表面に連続ポリ
   マー層（１）を確実に粘着させるのに充分な深さまで孔
   （３）を部分的に充填していることを特徴とする血中酸
   素供給器。 ２、血液流動室とガス流動室とを交互に分離形成する複
   数の中央開口付きガス透過性膜、中央の入口マニホール
   ド及び周縁出口血流マニホールドならびに入口及び出口
   ガス流動マニホールドを有していて、前記ガス透過性膜
   が互いにそれらの同じ表面で対面しかつそれらの膜の周
   縁及び中央開口の周囲にそって対をなして接続されてい
   て、外表面にポリマー層（１）を有するガス流動室（１
   ５）を形成し、その外表面は、互いに対面する表面ごと
   に一方の表面の突出部（１９）が他方の表面の突出部（
   １９）の間にはさまれるように配置された突出部（１９
   ）を有し、その際、突出部（１９）の側面の間に隙間を
   形成し、突出部（１９）の間の隙間に血液流動室が形成
   され、そして膜（１３）の中央開口の内側に入口中央血
   流マニホールド（１６）が形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の血中酸素供給器。 ３、中央マニホールド（１６）において、その長さの約
   半分のところに密な隔壁（２４）が配置され、そして隔
   壁（２４）の異なる側にある中央マニホールド（１６）
   の部分が環状周縁マニホールド（１８）によって連通し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の血
   中酸素供給器。 ４、中央マニホールド（１６）において、隔壁（２４）
   の両側に変位部材（２６）を設けて、酸素供給器中の血
   液の量を減少させかつ血液流動室中に血液を均一に分配
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の血中
   酸素供給器。