JPH01113065A - 中空糸型人工肺装置 - 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、体外血液循環において、血液中の二酸化炭素
を除去し、血液中に酸素を添加する中空糸型人工肺装置
に関する。

［従来の技術］ 従来、人工肺を用いて例えば低体温法により手術する時
、血液温度を低下させたり逆に加温もしくは保温するた
めの熱交換器を人工肺に付帯して用いることがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、人工肺を用いて体外血液循環回路を構成する
場合には、血液中に溶解している気体が溶は出る等によ
り、血液中に気泡を生ずることを防止しなければならな
い、この気泡発生を防止することは、■気泡が生体の例
えば脳血管等を閉鎖して生体細胞を死に至らしめること
を回避し、また■気泡がガス交換膜に付着してその有効
膜面積を減じてガス交換効率を低下させることを回避す
るために、極めて重要である。

本発明は、中空糸型人工肺に熱交換機能を付帯的に備え
るに際し、血液中での気泡発生を防止し、この人工肺を
用いた血液循環の安全性とガス交換性能を向上すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る中空糸型人工肺装置は、少なくとも熱交換
機構部と中空糸型人工肺とを備え、該中空糸型人工肺は
、筒状のハウジング内に多数の中空糸膜の集合体が軸方
向に沿って収納され、該中空糸膜の内側をガス流路とし
、外側を血液流路とし、該ハウジングの軸が鉛直方向に
なるようにして使用されるものであり、前記熱交換機構
部は、血液の流れ方向に見て前記中空糸型人工肺よりも
上流側に位置し、連通路を介して前記中空糸型人工肺下
方の血液波路に連通してなるようにしたものである。

また、本発明は、その好適な実施態様において、前記人
工肺の上方において１人工肺の血液流路と連通ずる貯血
槽がさらに付設されてなるようにしたものである。

［作用］ ■本発明と異なり中空糸型人工肺の下流側に熱交換機構
部を位置させる場合には、血液は低温状態でガス交換（
酸素加）された後に熱交換機構部で加温されることにな
り、この加温により気体（酸素）の溶解度が下がって血
液中の気体は過飽和となり、血液中に気泡を生じて危険
である。これに対し、本発明によれば、中空糸型人工肺
の上流側に熱交換機構部を位置させるので、血液はガス
交換された後に加温されるということがなく、上記の如
くの気泡の発生を防止できる。

なお、人工肺の上流側に設けられた熱交換機構部による
血液の加温によっても気体（二酸化炭素）の溶解度低下
を招くものの、■体内で二酸化炭素が添加される度合は
人工肺で酸素加される度合はど多くなく、また■二酸化
炭素の溶解度は酸素のそれよりも大きいから、本発明の
熱交換機構部による血液の加温によって気泡の発生を見
ることはない。

■また、本発明によれば、中空糸型人工肺を鉛直方向に
位置させて使用するので、仮に血液中に気泡が発生して
も気泡は上方に移行して抜は易い、鉛直方向に位置させ
ない場合は気泡が容易に抜けず、中空糸膜表面に付着し
て有効膜面積を減じてしまい、ガス交換効率を低下させ
てしまう。

すなわち、本発明によれば、中空糸型人工肺に熱交換機
能を付帯的に備えるに際し、血液中での気泡発生を防止
し、この人工肺を用いた血液循環の安全性とガス交換性
能を向上することができる。

なお、本発明の好適な実施態様として、人工肺の上方に
貯血槽を付設する場合には、上記■の気泡の捕集、脱気
を確実かつ容易に行なうことができ、生体側への気泡の
流下を効果的に防止し、人工肺を用いた血液循環の安全
性をより向上できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る中空糸型人工肺装置を
示す斜視図、第２図は中空糸型人工肺の要部横断面図、
第３図は中空糸型人工肺装置が適用されてなる血液回路
を示す回路図である。

第３図に示すように１本発明が適用される血液回路には
、静脈側から動脈側に向けて、中空糸型人工肺装置１１
０およびポンプ１００が介装される。中空糸型人工肺装
置１１０は、人工肺１２０と貯血槽１３４と熱交換機構
部１３７とを備えて構成される。

人工肺１２０のハウジング１２１は、内筒部１２２と外
筒部１２３とからなっている。内筒部１２２には中空糸
膜１２４の集合体１２５が収容されている。中空糸膜１
２４の両端部は内筒部１２２の上下両端部に保持されて
いる隔壁１２Ｂ、１２７を介して内筒部１２２に液密に
支持されている。内筒部１２２と外筒部１２３の両者は
ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリル−スチレン
共重合樹脂等の剛性材質から形成されている。

内筒部１２２の両端部にはヘッダー１２８゜１２９が接
合されている。ヘッダー１２８の内面と隔壁１２７とは
、中空糸膜１２４の内部空間に連通ずるガス流入室を画
威し、ヘッダー１２８には酸素を含むガスのガス流入ポ
ート１３０が形成されている。また、ヘッダー１２９の
内面と隔壁１２６とは、ガス流出室を画成し、ヘッダー
１２９にはガス流出ポート１３１が形成されている。す
なわち、人工肺１２０にあっては、ガス流入ポート１３
０から供給される酸素、空気等のガスを中空糸膜１２４
内に流通可能としている。なお、上記ヘッダー１２９は
特に設けず、ガス流出室およびガス流出ポート１３１を
形成することなく、中空糸膜１２４から流出するガスを
大気中に直接的に放出せしめても良い。

また、ハウジング１２１の内壁、中空糸膜１２４の外壁
、隔壁１２６，１２７は血液室１３２を画成し、内筒部
１２２の下端側には血液流入ポート１３３Ａが接続され
ている。すなわち、人工肺１２０にあっては、ガス流入
ボート１３０から供給される酸素、空気等のガスを中空
糸膜１２４内に流通するとともに、血液流入ポート１３
３Ａから供給される血液を血液室１３２において中空糸
膜１２４の周囲を乱流状態で流通させ、ガス交換を行な
うことを可能としている。

ここで、上記ハウジング１２１を形成する内筒部１２２
の血液流入ポート１３３Ａが連通する部分の内面は、内
筒部１２２の中間部分の内面より外方に拡張した内面で
あって、中空糸膜１２４の集合体１２５との間に、第２
図に示すような環状の血液流路１３３Ｂを形成し、血液
流路１３３Ｂを臨む集合体１２５の全周囲から各中空糸
膜１２４に血液を円滑に分配可能としている。また、上
記内筒部１２２の拡張された内面は、集合体１２５に対
して、血液流入ポー）１３３Ａを含む方向に偏心配置さ
れ、血液流入ポート１３３Ａを臨む血液流路１３３Ｂの
流路面積がより大とされている。すなわち、上記血液流
路１３３Ｂの流路面積を血液流入ポート１３３Ａから遠
ざかるに従って漸減し、血液流路１３３Ｂからの血液の
分配量を集合体１２５の周方向において均一化し。

血液室１３２において上向する血液の流量を、集合体１
２５の周方向に関して均一化可能としている。

さらに、上記人工肺１２０において鵜、ハウジング１２
１を形成する内筒部１２２と外筒部１２３の間に、該人
工肺ｌ・２０の上方においてそめ血液室１３２と連通す
る貯血槽１３４を付設して形成している。外筒部１２３
に内包される内情部１２２の側壁には、周方向に間隔を
置いて窓状の連絡路１３５が開口され、内筒部１２２内
の血液室１３２と貯血槽１３４とを連通可能としている
。

また、外筒部１２３の上部には、通気性かつ菌不透過性
のフィルターを備えるガスベン）１３６が形成され、使
用時の細菌による人工肺１２０の汚染を防止し、かつ貯
血槽１３４内を常に大気圧に保つことを可能としている
。なお、貯血槽１３４の側面には血液の貯血量を表示す
る目盛が刻設されている。また、貯血槽１３４の容積は
、万一のチューブ折れ等によって静脈脱血が不十分とな
ったり、血液漏出を生ずる場合にも、ある程度の血流を
保てるような容積、すなわち安全性確保の意味から予定
している体外循環血液量（ｍｉ／■ｉｎ）の半分程度の
血液を貯留しても、その貯留血液の上面が連絡路１３５
の下辺部より下方に位置するような大きさに設定されて
いる。すなわち、貯血槽１３４の容積が上記のように設
定されることにより、血液流入ポート１３３から血液室
１３２を上向するように血液を流す時、ガス交換された
血液は連絡路１３５の下辺部をオーバーフローして貯血
槽１３４に流下して貯留し、したがって、貯血槽１３４
内の貯留血液が血液室１３２内を上向する血液に圧力を
加えることのないようになっている。

さらに、上記人工肺１２０よりも血液の流れ方向に見て
上流側には、血液流入ポー）１３３Ａ（連通路）を介し
て人工肺１２０の下方の血液流路１３３Ｂに連通し、熱
交換機構部１３７を内蔵する熱交換槽１３８とされてい
る。熱交換機構部１３７は、熱交換槽１３８内の一対の
隔壁１３９．１４０により両端を支持され、血液流入ポ
ート１３３Ａ側および血液導入口１３３例の両方に開口
する細管１４１の束からなり、細管１４１の内部空間を
血液流路とし、隔壁１３９．１４０および細管１４１の
外壁とによって熱媒体の流路を形成している。この熱媒
体の流路には。

温冷水流入ポート１４２Ａと温冷水流出ポート１４２Ｂ
が接続されている。なお、細管１４１は、熱伝導率の高
いステンレス管、アルミニウム管等によって形成される
。すなわち、中空糸型人工肺装置１１０にあっては、熱
交換槽１３８において、血液温度を低下させたり、逆に
加温もしくは保温することを可能としている。

ここで、中空糸膜１２４としては、マイクロポーラス膜
が用いられている。すなわち、中空糸膜１２４は、多孔
性ポリオレフィン系樹脂、例えばポリプロピレン、ポリ
エチレンといったものからなり、特にポリプロピレンが
好適である。この中空糸［９１２４は、壁の内部と外部
を連通する多数の細孔を有している。細孔の内径は　！
ＯＯ〜１０００ル、かつ肉厚は１０〜５０ル、平均孔径
は２００〜２０００人、かつ空孔率は２０〜８０％であ
る。このマイクロポーラス膜からなる中空糸膜１２４を
用いる場合には、気体の移動が堆積流として行なわれる
ため、気体の移動における膜抵抗が少なくなり、高いガ
ス交換性能を得ることが可能となる。なお、中空糸ｎ！
２１２４は、必ずしもマイクロポーラス膜によらず、気
体の移動を溶解、拡散によって行なうシリコーン製膜を
用いるものであっても良い。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記中空糸型人工肺装置ｉｉｏにあっては、血液流人口
１３３から流入する血液が、熱交換槽ｌ゛３８の熱交換
機構部１３７により熱交換され、その血液温度を低下さ
れたり逆に加温もしくは保温された後、血液流入ポー）
１３３Ａから人工肺１２０に流入する３人工肺１２０に
流入した血液は、血液室１３２に上向しながら中空糸膜
１２４の周囲を乱流状態で流通しガス交換を行なわれる
。そしてこのガス交換された血液は、連絡路１３５から
オーバーフローして貯血槽１３４に流下して貯留せしめ
られ、その後生体に供給される。

しかして、■上記人工肺装置ｉｔｏによれば、中空糸型
人工肺１２０の上流側に熱交換機構部１３７を位置させ
るので、血液はガス交換（酸素加）された後に加温され
るということがなく、このガス交換後に加温による気体
（酸素）の溶解度低下を招くことがなく、結果として血
液中に気泡の発生を見ることがない。

なお、人工肺１２０の上流側に設けられた熱交換機構部
１３７による血液の加温によっても気体（二酸化炭素）
の溶解度低下を招くものの、０体内で二酸化炭素が添加
される度合は人工１１ｉ１２０で酸素加される度合はど
多くなく、また■二酸化炭素の溶解度は酸素のそれより
も大きいから、本発明の熱交換機構部１３７による血液
の加温によって気泡の発生を見ることはない。

また、■上記中空糸型人工肺装置１１０によれば１人工
肺１２０を鉛直方向に位置させて使用するので、仮に血
液中に気泡が発生しても気泡は上方に移行して抜は易い
、鉛直方向に位置させない場合は気泡が容易に抜けず、
中空糸１１１１２４の表面に付着して有効膜面積を減じ
てしまい、ガス交換効率を低下させてしまう。

すなわち、上記実施例によれば、中空糸型人工肺１２０
に熱交換機構部１３７を付帯的に備えるに際し、血液中
での気泡発生を防１ｈＬ、この人工肺１２０を用いた血
液循環の安全性とガス交換性能を向上することができる
。

なお、上記人工肺装置１１０においては、人工肺１２０
の上方に貯血槽１３４を付設したので、上記■の気泡の
捕集、脱気を確実かつ容易に行なうことができ、生体側
への気泡の流下を効果的に防止し１人工肺１２０を用い
た血液循環の安全性をより向上できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、中空糸を人工肺に熱交換
機能を付帯的に備えるに際し、血液中での気泡発生を防
止し、この人工肺を用いた血液循環の安全性とガス交換
性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る中空糸型人工肺装置を
示す斜視図、第２図は中空糸型人工肺の要部横断面図、
第３図は中空糸型人工肺装置が適用されてなる血液回路
を示す回路図である。 １１０・・・中空糸型人工肺装置。 １２０・・・人工肺、 １２１・・・ハウジング、 １２４・・・中空糸膜、 １２５・・・集合体、 １３３Ａ・・・血液流人ポート（連通路）、１３４・・
・貯血槽、 １３７・・・熱交換機構部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも熱交換機構部と中空糸型人工肺とを備
   え、該中空糸型人工肺は、筒状のハウジング内に多数の
   中空糸膜の集合体が軸方向に沿って収納され、該中空糸
   膜の内側をガス流路とし、外側を血液流路とし、該ハウ
   ジングの軸が鉛直方向になるようにして使用されるもの
   であり、前記熱交換機構部は、血液の流れ方向に見て前
   記中空糸型人工肺よりも上流側に位置し、連通路を介し
   て前記中空糸型人工肺下方の血液流路に連通してなるこ
   とを特徴とする中空糸型人工肺装置。
2. （２）前記人工肺の上方において、人工肺の血液流路と
   連通する貯血槽がさらに付設されてなる特許請求の範囲
   第１項記載の中空糸型人工肺装置。