JPH0119902B2 - - Google Patents
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- JPH0119902B2 JPH0119902B2 JP60201789A JP20178985A JPH0119902B2 JP H0119902 B2 JPH0119902 B2 JP H0119902B2 JP 60201789 A JP60201789 A JP 60201789A JP 20178985 A JP20178985 A JP 20178985A JP H0119902 B2 JPH0119902 B2 JP H0119902B2
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- exchange membrane
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Description
【発明の詳細な説明】
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、体外血液循環において、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。 （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。 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
膜厚を100μm以下にすることはできず、このため
ガス透過に限界があり、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
え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きたし、さらにコ
スト的にも高いものである。 一方、多孔質膜としては、ポリエチレン、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。この多孔質膜は膜厚方向に連通する多数の
微細孔を有するものであるが、前記膜が疎水性で
あることから、血漿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している。しかしなが
ら多孔質膜は、水蒸気の透過性が高いので結露水
によつ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
ることがあつた。このような現象は、人工肺の製
造段階において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。 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（特願昭58―
92325号）を、さ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―105384号）を提唱した。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
ECCO2R（Extra Corporea ｌ CO2 Removal；
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
難であつた。 発明の目的 従つて本発明は、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
ない膜型人工肺を提供することを目的とする。本
発明はさらにECCO2Rに最適な膜型人工肺を提供
することを目的とする。 上記諸目的は、ガス交換膜として、肉厚５〜
80μm、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膜型人工肺において、
前記ガス交換膜の表面に付着することなく、前記
細孔内に充填された該細孔よりも小さな微粒子に
より、該細孔内が超微細孔構造となつており、さ
らに前記微粒子の少なくとも血液と接触する表面
が疎水性表面となつていることを特徴とする膜型
人工肺により達成される。 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のものである膜型人工肺を
示すものである。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。
本発明はさらに、ガス交換膜が、オレフイン系樹
脂製のものである膜型人工肺を示すものである。
本発明はさ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
のである膜型人工肺を示すものである。 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。 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構造を示す拡大断面図で
ある。 第１図に示すように膜型人工肺１のガス交換膜
２は、疎水性の多孔質膜であつて、その肉厚は５
〜80μm、好ましくは10〜60μm、空孔率は20〜80
％、好ましくは30〜60％、また細孔径は0.01〜
5μm、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
100〜1000μm、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４で
閉塞されている。従つて、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。そして、
第１図に示すように、ガス交換膜２の表面には微
粒子は存在しておらず、ガス交換膜２の表面は平
滑な表面となつている。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。 該ガス交換膜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、ポリオレフイン系樹脂であ
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。 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、カーボンブラツク、ホワイトカーボン等の無
機物質、あるいは、ポリスチレンラテツクス、ス
チレンゴム（SBR）ラテツクス、ニトリルゴム
（NBR）ラテツクス等の高分子ラテツクスが用い
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を閉塞前あるいは閉塞後
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。 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。すなわち、中空糸状のガス交換膜２の細孔３
に微粒子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の中空糸内部に、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内に引つかかり、ちよ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留する分散液
を除去し、ガス交換膜２の表面の微粒子を除去す
る。さらに、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、メチルフエニル
ポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン―
メチルフエニルビニルポリシロキサン、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。さらに乾燥前
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。 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、モジユール組立後に行なうことがよ
り好ましい。 第２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すものであ
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、
全体が広がつて多数の、例えば10000〜60000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
方向に沿つて並列的に相互に離間配置されてい
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、上記各隔室９，１０は、ガス交換
膜２外周面と上記ハウジング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。 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。 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
けるようになつている。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
がつて、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
なつている。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％、その他
筒状本体６内では約30〜60％であり、中空糸束１
５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。 次に、上記隔壁９，１０の形成について述べ
る。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。通常、この隔壁９，１０は、極
性の高い高分子ポツテイング材、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
い樹脂によつて目止めをした後、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
付けカバー７，８の径以上の大きさの型カバー
で、ガス交換膜２の各両端を完全に覆つて、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イング材
を流入する。流し終つ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。かくして隔壁９，１０は形成されることに
なる。 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。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を取付けカバー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
室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
である血液入口２７および出口２８が形成されて
いる。 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、該空隙部に連通する少なくとも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９，１０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。 なお、前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。したがつて、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。 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平膜型人工肺
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CO2除去能が高
くかつ長時間使用しても血漿の漏出が実質的に起
こらない膜型人工肺が得られる。 以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１および比較例１ 内径200μm、肉厚25μm、空孔率45％、平均孔
径700Åのポリプロピレン製中空糸膜を用いて、
膜面積1.6m2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
液入口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、血液入口２５
よりシリカ（コロイダルシリカ、平均直径100
Å）／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
を行なつた。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。乾燥を行なつてガ
ス交換膜の細孔に充填されたシリカ微粒子にシリ
コーンをコーテイングした。 得られた膜型人工肺のガス交換膜を、電子顕微
鏡（倍率10000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
孔膜になつているであろうことが推測された。 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1000ml／min・m2・mmHg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1900ml／min・
m2・mmHgであるのと比較して低下していた。 さらにこれら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
行なつた。 １ 生体外（in vitro）評価 新鮮ヘパリン加牛血を用い、酸素ガス分圧35mm
Hg、炭酸ガス分圧45mmHg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
価を行なつた。なお用いられた牛血のヘモグロビ
ン含量は12g／dlで、温度は37℃であつた。 酸素流量と血液流量の比が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３図に示すとおりである。 また血液流量が1500ml／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４
図に示すとおりであつた。 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
環試験を行なつた。循環試験と血漿漏出量との関
係は第３表および第５図に示すとおりであつた。 比較例 ２ 内径200μ、肉厚25μ、空孔率45％、平均孔径
700Åのポリプロピレン製中空糸にシリコーンゴ
ムを塗布したポリプロピレン―シリコーン複合膜
を用いて、有効膜面積1.6m2の人工肺モジユール
を作製した。この人工肺モジユールについて実施
例１および比較例１と同様に、生体外試験および
動物試験を行なつた。結果をそれぞれ第１〜３表
および第３〜５図に示す。
述べると本発明は、体外血液循環において、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。 （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。 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
膜厚を100μm以下にすることはできず、このため
ガス透過に限界があり、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
え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きたし、さらにコ
スト的にも高いものである。 一方、多孔質膜としては、ポリエチレン、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。この多孔質膜は膜厚方向に連通する多数の
微細孔を有するものであるが、前記膜が疎水性で
あることから、血漿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している。しかしなが
ら多孔質膜は、水蒸気の透過性が高いので結露水
によつ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
ることがあつた。このような現象は、人工肺の製
造段階において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。 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（特願昭58―
92325号）を、さ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―105384号）を提唱した。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
ECCO2R（Extra Corporea ｌ CO2 Removal；
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
難であつた。 発明の目的 従つて本発明は、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
ない膜型人工肺を提供することを目的とする。本
発明はさらにECCO2Rに最適な膜型人工肺を提供
することを目的とする。 上記諸目的は、ガス交換膜として、肉厚５〜
80μm、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膜型人工肺において、
前記ガス交換膜の表面に付着することなく、前記
細孔内に充填された該細孔よりも小さな微粒子に
より、該細孔内が超微細孔構造となつており、さ
らに前記微粒子の少なくとも血液と接触する表面
が疎水性表面となつていることを特徴とする膜型
人工肺により達成される。 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のものである膜型人工肺を
示すものである。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。
本発明はさらに、ガス交換膜が、オレフイン系樹
脂製のものである膜型人工肺を示すものである。
本発明はさ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
のである膜型人工肺を示すものである。 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。 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構造を示す拡大断面図で
ある。 第１図に示すように膜型人工肺１のガス交換膜
２は、疎水性の多孔質膜であつて、その肉厚は５
〜80μm、好ましくは10〜60μm、空孔率は20〜80
％、好ましくは30〜60％、また細孔径は0.01〜
5μm、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
100〜1000μm、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４で
閉塞されている。従つて、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。そして、
第１図に示すように、ガス交換膜２の表面には微
粒子は存在しておらず、ガス交換膜２の表面は平
滑な表面となつている。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。 該ガス交換膜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、ポリオレフイン系樹脂であ
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。 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、カーボンブラツク、ホワイトカーボン等の無
機物質、あるいは、ポリスチレンラテツクス、ス
チレンゴム（SBR）ラテツクス、ニトリルゴム
（NBR）ラテツクス等の高分子ラテツクスが用い
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を閉塞前あるいは閉塞後
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。 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。すなわち、中空糸状のガス交換膜２の細孔３
に微粒子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の中空糸内部に、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内に引つかかり、ちよ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留する分散液
を除去し、ガス交換膜２の表面の微粒子を除去す
る。さらに、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、メチルフエニル
ポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン―
メチルフエニルビニルポリシロキサン、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。さらに乾燥前
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。 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、モジユール組立後に行なうことがよ
り好ましい。 第２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すものであ
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、
全体が広がつて多数の、例えば10000〜60000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
方向に沿つて並列的に相互に離間配置されてい
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、上記各隔室９，１０は、ガス交換
膜２外周面と上記ハウジング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。 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。 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
けるようになつている。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
がつて、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
なつている。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％、その他
筒状本体６内では約30〜60％であり、中空糸束１
５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。 次に、上記隔壁９，１０の形成について述べ
る。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。通常、この隔壁９，１０は、極
性の高い高分子ポツテイング材、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
い樹脂によつて目止めをした後、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
付けカバー７，８の径以上の大きさの型カバー
で、ガス交換膜２の各両端を完全に覆つて、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イング材
を流入する。流し終つ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。かくして隔壁９，１０は形成されることに
なる。 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。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を取付けカバー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
室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
である血液入口２７および出口２８が形成されて
いる。 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、該空隙部に連通する少なくとも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９，１０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。 なお、前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。したがつて、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。 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平膜型人工肺
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CO2除去能が高
くかつ長時間使用しても血漿の漏出が実質的に起
こらない膜型人工肺が得られる。 以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１および比較例１ 内径200μm、肉厚25μm、空孔率45％、平均孔
径700Åのポリプロピレン製中空糸膜を用いて、
膜面積1.6m2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
液入口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、血液入口２５
よりシリカ（コロイダルシリカ、平均直径100
Å）／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
を行なつた。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。乾燥を行なつてガ
ス交換膜の細孔に充填されたシリカ微粒子にシリ
コーンをコーテイングした。 得られた膜型人工肺のガス交換膜を、電子顕微
鏡（倍率10000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
孔膜になつているであろうことが推測された。 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1000ml／min・m2・mmHg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1900ml／min・
m2・mmHgであるのと比較して低下していた。 さらにこれら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
行なつた。 １ 生体外（in vitro）評価 新鮮ヘパリン加牛血を用い、酸素ガス分圧35mm
Hg、炭酸ガス分圧45mmHg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
価を行なつた。なお用いられた牛血のヘモグロビ
ン含量は12g／dlで、温度は37℃であつた。 酸素流量と血液流量の比が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３図に示すとおりである。 また血液流量が1500ml／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４
図に示すとおりであつた。 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
環試験を行なつた。循環試験と血漿漏出量との関
係は第３表および第５図に示すとおりであつた。 比較例 ２ 内径200μ、肉厚25μ、空孔率45％、平均孔径
700Åのポリプロピレン製中空糸にシリコーンゴ
ムを塗布したポリプロピレン―シリコーン複合膜
を用いて、有効膜面積1.6m2の人工肺モジユール
を作製した。この人工肺モジユールについて実施
例１および比較例１と同様に、生体外試験および
動物試験を行なつた。結果をそれぞれ第１〜３表
および第３〜５図に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
発明の具体的効果
以上述べたように、本発明はガス交換膜として
肉厚５〜80μm、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膜型人工肺
において、前記細孔内に充填された該細孔よりも
小さな微粒子により、該細孔内が超微細孔構造と
なつており、さらに前記微粒子の少なくとも血液
と接触する表面が疎水性表面となつていることを
特徴とする膜型人工肺であり、そのガス交換膜
は、超微細孔構造を有するものであると推測さ
れ、ガス交換能、特に炭酸ガス除去能は、非常に
高いにもかかわらず、長期間使用しても血漿漏出
の虞れはない。このため、ECCO2R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。 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
フイン製、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、血漿漏出の虞れはより小さなものとな
る。
肉厚５〜80μm、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膜型人工肺
において、前記細孔内に充填された該細孔よりも
小さな微粒子により、該細孔内が超微細孔構造と
なつており、さらに前記微粒子の少なくとも血液
と接触する表面が疎水性表面となつていることを
特徴とする膜型人工肺であり、そのガス交換膜
は、超微細孔構造を有するものであると推測さ
れ、ガス交換能、特に炭酸ガス除去能は、非常に
高いにもかかわらず、長期間使用しても血漿漏出
の虞れはない。このため、ECCO2R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。 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
フイン製、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、血漿漏出の虞れはより小さなものとな
る。
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３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４図は、人工肺の酸素流量
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５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ある。 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。
おけるガス交換膜の拡大断面図、第２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３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４図は、人工肺の酸素流量
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５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ある。 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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス交換膜として、肉厚５〜80μm、空孔率
20〜80％および細孔径0.01〜5μmの多孔質疎水性
膜を用いた膜型人工肺において、前記ガス交換膜
の表面に付着することなく、前記細孔内に充填さ
れた該細孔よりも小さな微粒子により、該細孔内
が超微細孔構造となつており、さらに前記微粒子
の少なくとも血液と接触する表面が疎水性表面と
なつていることを特徴とする膜型人工肺。 ２ 前記ガス交換膜が、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。 ３ 前記中空糸膜は、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。 ４ 前記微粒子は、疎水性物質製のものである特
許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
膜型人工肺。 ５ 前記ガス交換膜が、オレフイン系樹脂のもの
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。 ６ 前記ガス交換膜が、ポリプロピレン製のもの
である特許請求の範囲第５項に記載の膜型人工
肺。 ７ 前記微粒子は粒径約0.003〜1.0μmのものであ
る特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記
載の膜型人工肺。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20178985A JPS6264371A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 膜型人工肺 |
| CA000517980A CA1280042C (en) | 1985-09-13 | 1986-09-11 | Membrane type artificial lung and method for manufacture thereof |
| EP86401993A EP0223626B1 (en) | 1985-09-13 | 1986-09-12 | Membrane type artificial lung and method for manufacture thereof |
| CN86107524A CN1008793B (zh) | 1985-09-13 | 1986-09-12 | 膜式人工肺及其制造方法 |
| DE8686401993T DE3668782D1 (de) | 1985-09-13 | 1986-09-12 | Kuenstliche lunge des membrantyps und verfahren zu ihrer herstellung. |
| US07/328,763 US4909989A (en) | 1985-09-13 | 1989-03-27 | Gas-exchange membrane for an artificial lung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20178985A JPS6264371A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 膜型人工肺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264371A JPS6264371A (ja) | 1987-03-23 |
| JPH0119902B2 true JPH0119902B2 (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=16446956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20178985A Granted JPS6264371A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 膜型人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6264371A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2700170B2 (ja) * | 1987-07-11 | 1998-01-19 | 大日本インキ化学工業株式会社 | 膜型人工肺 |
| US5891740A (en) * | 1997-04-02 | 1999-04-06 | The Perkin-Elmer Corporation | Detection of low level hydrophobic analytes in environmental samples using agglutination reaction capillary slide test and apparatus therefor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5814906A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-28 | Kuraray Co Ltd | 透過性膜 |
| JPS59218161A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-08 | テルモ株式会社 | 中空繊維型人工肺およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP20178985A patent/JPS6264371A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6264371A (ja) | 1987-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |