JPH01198558A - 中空糸型人工肺およびその製造法 - 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、中空糸型人工肺とその製造法に関する。さら
に詳しくは、シリコーンまたはシリコーンを含有する樹
脂組成物からなる中空糸を使用した人工肺であって、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
流すタイプの人工肺とその製造法に関する。

〔従来の技術〕

開心術等において使用される人工肺には、気泡型、膜壁
など種々のタイプのものがあるが、血液に与える損傷が
少ないことから、成型人工肺の使用が近年増加しつつあ
る。そして、成型人工肺の中でも、装置を比較的小型化
できる中空糸型人工肺が特に注目されている。この中空
糸型人工肺に使用されるガス透過性膜としては、多孔性
ポリエチレンやポリプロピレンに代表される多孔性膜と
、シリコーンに代表される非多孔性膜の２種類がある。

また、従来の中空糸型人工肺は、中空糸の内部に血液を
流す内部潅流−のものが大半であったが、血液を中空糸
の外部に流す外部潅流型が、より高いガス交換効率を達
成できるとともに圧力損失も低くできる可能性があるこ
とから、最近になって特に注目を集めている。そして外
部潅流型の人工肺に関しては、特公昭６２−３７９９２
号公報、特開昭５８−１５５８６２号公報、特開昭５９
−５７６６１号公報、特開昭６０−１９３４６９号公報
および特開昭６０−２５３４５８号公報などに種々の構
造のものが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

多孔性の中空糸は、長時間使用すると膜が親水化し血液
中の水分がガス側に徐々に浸出するという問題があり、
その解決のために種々の提案がなされているが、未だに
決定的な解決方法はなく長期間の使用・には問題がある
。非多孔性のシリコーン中空糸を使用した人工肺も内部
潅流型のものは既に実用化されており、この場合には上
記のような問題は発生しない、ところがシリコーン中空
糸の外表面には、製造工程上の必要からタルク等の微粒
子が多量に付着しており、外部潅流型のものではこの微
粒子の血液中への流出が問題となるため、未だ製品化さ
れたものはない、この微粒子は、シリコーンがそのまま
では粘着しやすく取り扱いが難しいので、中空糸同士の
粘着を防止し取扱性を良好にするために、紡糸の際に付
着させるものであり、したがってシリコーン中空糸にお
いては製造工程上必須のものである。この微粒子は、中
空糸集合体を作製する際あるいは人工肺組立後に水等で
洗浄することによっである程度は除去されるが、完全に
除去することは困難であり、そのまま使用すると微粒子
が血液中に流出するため、安全上問題となる。したがっ
て、上述した外部潅流型人工肺に関して記載されている
特許公報においても、多孔性の中空糸が好ましく使用さ
れており、シリコーン中空糸は単に例示されているだけ
であったり、全く記載されていない。

本発明の目的は、シリコーンまたはシリコーンを含有す
る樹脂組成物からなる中空糸を使用した外部潅流型の人
工肺であって、中空糸の外表面には実質的に微粒子が付
着していない、安全性の優れた人工肺を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、このような人工肺の製造方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、中空糸の粘着防止のために炭酸カル
シウム粉末を使用し、人工肺のハウジング内に収納する
中空糸集合体を作製する際に、中空糸を酸水溶液と接触
させて炭酸カルシウムを溶解除去することによって、上
述した課題を解決した。すなわち、本発明における第１
の発明は、ハウジングと、該ハウジング内に収納された
中空糸と、該中空糸の両端部を開口させた状態でハウジ
ングに保持するとともに中空糸の内部と外部とを区画す
る２つの隔壁と、中空糸の外部と連通ずる血液出入口と
、中空糸の内部と連通ずるガス出入口とを有するいわゆ
る外部潅流型の中空糸型人工肺において、前記中空糸が
シリコーンまたはシリコーンを含有する樹脂組成物から
形成されており、且つ中空糸の外表面には実質的に微粒
子が付着していないことを特徴とするものである。また
第２の発明はその製造法に係り、シリコーンまたはシリ
コーンを含有する樹脂組成物からなる中空糸を製造し、
該中空糸の外表面に炭酸カルシウム粉末を付着せしめて
巻き取り、次いで巻き取った中空糸を解いて中空糸を酸
水溶液と接触せしめて中空糸の表面に付着した炭酸カル
シウムを溶解除去して中空糸集合体を作製し、これを／
％ウジング内に収納して人工肺を製造することを特徴と
する上記構造の中空糸型人工肺の製造法である。

〔作　　用〕

炭酸カルシウム粉末は、従来より使用されているタルク
と同程度に中空糸の粘着を防止することができるので、
紡糸後巻き取った中空糸の取り扱いは従来と同様に良好
である。そして、炭酸カルシウムは酸水溶液と接触する
とただちに炭酸ガスを発生して溶解するので、粘着防止
の必要がなくなった時点で中空糸の外表面から容易に除
去することができ、微粒子の付着していない清浄な表面
を持った中空糸を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の外部潅流型の人工肺の一例を第１図に示す０図
に示すように、人工肺はハウジング１内に中空糸集合体
６が収納されており、中空糸の端部は２つの隔壁１１お
よび１１”によってハウジングに固定されている。また
、中空糸端部は開口しており、その内部がハウジングに
設けられたガス人口２およびガス出口１０と連通してい
る。血液は、ハウジングの下部に設けた血液人口９より
導入され、図に矢印で示すように中央部から周辺部に向
かって流れて中空糸集合体に達し、中空糸の間隙を通過
した後ハウジングの側面に設けた２つの面液出口５，５
°より排出される。図の実施例では、中央部に熱交換部
が設けられており、熱交換媒体を３より導入し流通部７
を通した後に４より排出することにより、血液の加熱ま
たは冷却を行う。

中空糸集合体は、中空糸を平行に束ねたものでもよいが
、Ｉｒ１液の流れを良好に保つためには、特開昭５８　
１５５８６２号公報に記載されているような綾巻き構造
が好ましい。

本発明において使用される中空糸はシリコーンまたはシ
リコーンを含有する樹脂組成物からなるものであり、充
填剤や他の合成樹脂を配合したものが含まれる。中空糸
は、内径がｔｏｏ−１ｏ。

Ｏμで厚さが５０〜２００μ程度のものが好ましい。中
空糸は、原料を紡糸口金から中空状に押し出して、加熱
処理または加熱・冷却処理を行うことにより得られる。

中空糸は、固化した後にその外表面に炭酸カルシウム粉
末を付着させてから、ボビンに巻き取る。炭酸カルシル
ムを付着させた中空糸は、巻き取ったものを解いて次の
工程に使用することができるが、もし炭酸カルシウムを
付着させないと、中空糸同士が粘着して解くことが困難
になる。使用する炭酸カルシウムは、粉末状のものであ
れば特に制限なく使用することができるが、粒径の大き
いものは溶解に時間がかかるので、比較的粒径の小さい
ものが好ましい。

紡糸して得られた中空糸から人工肺に使用する中空糸集
合体を製造するには、巻き取った中空糸を解いてそのま
まあるいは何本かを束ねて最終的な所望の形態に集合さ
せるが、この途中の段階で炭酸カルシウムの溶解除去を
行う。第２図は、綾巻き構造の中空糸集合体を製造する
ための装置の１例を示すものであり、３つの水槽と中空
糸を走行させるローラなどから構成されている。紡糸後
ボビンに巻き取られた中空糸１２は、連続的に解きなが
らまず第１水槽１３に導入して、予備的に水で洗浄する
。次に、中空糸は第２水槽１４に導入するが、第２水槽
には酸水溶液が入っており、中空糸表面に付着した炭酸
カルシウム粉末を溶解除去する。酸水溶液との接触時間
は、付着させる炭酸カルシウムの粒径と付着量とによっ
て異なるが、酸と炭酸カルシウムとの反応は迅速に行わ
れるので、通常は数秒以下でよい。接触時間は、水槽中
に浸漬される中空糸の長さと中空糸の走行速度によって
決まるので、これらを調整して最適な条件を決めればよ
い。使用する酸としては塩酸。

硫酸、硝酸などが好適であるが、特に好ましいのは塩酸
である。また酸水溶液の濃度は、０．０１〜ＩＮ程度が
適当であり、洗浄とともに酸が消費されるので、定期的
に液を交換するか連続的に新しい液を水槽に供給する。

最後に、中空糸は第３水槽１５に導入して、付着してい
る酸水溶液を洗浄除去した後に、綾巻して中空糸集合体
１６を得る。このようにして得られた中空糸集合体は、
中空糸の表面に微粒子が付着していないので安全に使用
できるという利点があるが、さらに中空糸が粘着してい
るので中空糸同士がずれにくくなっており、後の人工肺
組立工程（特に遠心接着工程）において形が崩れたりす
ることがないという利点も得られる。

上記のようにして得られた中空糸集合体は、ハウジング
内に収納して両端を接着剤で固定して隔壁を形成させる
。接着は、遠心下で液状接着剤を供給して硬化させる遠
心接着法が好ましく、接着剤としてはポリウレタン、エ
ポキシ樹脂およびシリコーン樹脂が好適である。接着終
了後、その両端を切断して中空糸を開口させる。そして
さらに、ハウジングの両端にキャップ等を取りつけて、
人工肺を作製する。

以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明する。

　　　　′ 実験例１ 紡糸後表面に炭酸カルシウム粉末を付着させた内径２５
０μ、外径４００μのシリコーン中空糸を、第２図に示
す装置で洗浄した。このとき、第２水槽には０．ＩＮの
塩酸水溶液を使用した。また、中空糸の巻き取り速度は
４７．８ｍ／分とし、第２水槽において中空糸が酸水溶
液に浸漬される長さは１．８ｍとした。ボビンに巻いた
中空糸は容易に解（ことができ、処理は順調に行われた
。

得られた中空糸の表面を電子顕微鏡を用いて観察したと
ころ、第３図に示すように非常にきれいであり、微粒子
の付着はほとんど認められなかった。

次に、比較のためにタルクを表面に付着させた中空糸を
同様に処理して中空糸集合体を作製したが、多量の微粒
子が中空糸表面に付着していた。

また、中空糸集合体を水槽に浸漬した状態でその中央部
に６．７５ｆｆｉ／分の流量の水を濾過循環しながら供
給し、微粒子の洗浄除去を１８０分間行ったが、第４図
に示すように中空糸の表面には依然として多量の微粒子
が付着していた。そして、洗浄後の中空糸′集合体を用
いて第１図に示す人工肺を組み立て、血液入口より水を
６１７分の流速で供給して出口から流出する水の中の微
粒子を測定したところ、１〜２μの粒子が１２０個／ｄ
。

２〜５μの粒子が２５０個／ｄ、　　５〜１０μの粒子
が１００個／ｄ、ｔｏ〜２５μの粒子が６個／−の割合
で含まれていた。このように、中空糸の表面から完全に
微粒子が除去されていないと、人工肺の使用中に微粒子
が流出するので、安全上問題がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シリコーンまたはシリコーンを含有す
る樹脂組成物からなる中空糸の外表面に微粒子が付着し
ていない外部潅流方式の人工肺を容易に製造することが
できる。そして、得られた人工肺は血液中への微粒子の
流出の恐れがな（、安全性の点で優れている。また、外
部潅流方式であるので、中空糸表面における境膜抵抗を
少なくすることができ、ガス交換効率の高い人工肺を得
ることができる。

さらに、本発明の人工肺の中空糸は多孔性ではないので
、長時間使用しても血液中の水分がガス側に浸出するこ
とがなく、優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の人工肺の実施例についての断面図で
あり、第２図は、本発明の人工肺の製造法における炭酸
カルシウムの溶解除去装置の実施例を示すフロー・シー
トである。 また、第３図は本発明の人工肺のシリコーン中空糸外表
面の走査型電子顕微鏡写真（倍率：２００倍）であり、
第４図は従来の方法で作製した人工肺の中空糸外表面の
走査型電子顕微鏡写真（倍率：２００倍）である。 １、ハウジング　　　２．ガス入口 ５．５°、＊液出口　６，１６．中空糸集合体９、血液
人口　　　　１０．ガス出口 １１．１１’、隔壁　　　　１２．中空糸１３、第１水
槽　　　　１４．第２水槽１５、第３水槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングと、該ハウジング内に収納された中空
   糸と、該中空糸の両端部を開口させた状態でハウジング
   に保持するとともに中空糸の内部と外部とを区画する２
   つの隔壁と、中空糸の外部と連通する血液出入口と、中
   空糸の内部と連通するガス出入口とを有する人工肺にお
   いて、前記中空糸がシリコーンまたはシリコーンを含有
   する樹脂組成物から形成されており、且つ中空糸の外表
   面には実質的に微粒子が付着していないことを特徴とす
   る中空糸型人工肺。
2. （２）シリコーンまたはシリコーンを含有する樹脂組成
   物からなる中空糸を製造し、該中空糸の外表面に炭酸カ
   ルシウム粉末を付着せしめて巻き取り、次いで巻き取っ
   た中空糸を解いて中空糸を酸水溶液と接触せしめて中空
   糸の表面に付着した炭酸カルシウムを溶解除去して中空
   糸集合体を作製し、これをハウジング内に収納して人工
   肺を製造することを特徴とする請求項１記載の中空糸型
   人工肺の製造法。