JPH0410827B2

JPH0410827B2 -

Info

Publication number: JPH0410827B2
Application number: JP62208968A
Authority: JP
Priority date: 1987-08-22
Filing date: 1987-08-22
Publication date: 1992-02-26
Also published as: JPH01139073A

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ため
の中空糸膜型人工肺に関する。

［従来の技術］従来、人工肺は、大別して、気泡型と膜型に分
類される。

積層型、コイル型、中空糸型等の膜型人工肺
は、気泡型人工肺に比較して、溶血、蛋白質変
性、血液凝固等の血液損傷が少ない点で優れてお
り、近年かなり普及してきた。

しかし、この膜型人工肺において、十分な酸素
添加能を得るためには、血液層を薄くする必要が
あることから、血液の流路の幅が狭く、流路抵抗
が大きいことから、患者と人工肺との落差により
血液を人工肺に灌流する、いわゆる落差灌流を行
うことができなかつた。人工肺の取り扱いにおい
て、人工肺より後方（送血側）にポンプを置く落
差灌流方式の方が、人工肺の前方（脱血側）にポ
ンプを置く方式のものより取り扱いが容易であ
る。

そして、この点を改良し、中空糸膜型人工肺に
おいても落差灌流を可能とした人工肺を本件出願
人が提供している（特開昭59−55256号公報、特
開昭59−57661号公報、特開昭59−67963号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］上記人工肺により、落差灌流は可能となつた
が、体外循環中に、脱血に大量の気泡が、混入し
た場合その大量の気泡が直接人工肺に流入し、人
工肺内部にこの気泡が残り、エアーブロツクし、
酸素添加能および二酸化炭素除去能を低下させる
ことおよびエアーブロツクにより人工肺の圧力損
失が高くなり人工肺に落差にて血液を流入するこ
とができなくなることがあつた。

よつて、本件発明は、上記問題点を解決し、体
外循環中に、脱血に大量の気泡が、混入してもエ
アーブロツクを起こすことのない中空糸膜型人工
肺を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するものは、多数のガス交換用
中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空糸膜束を
収納するとともに該中空糸膜束の外周と軸方向に
所定長接触する内壁を有する筒状ハウジングと、
該中空糸膜の両端を開口した状態で中空糸膜の両
端部を前記ハウジングに固定する隔壁と、該隔壁
と中空糸膜外面とハウジング内壁とにより形成さ
れた血液室に連通する前記ハウジングの一端側に
設けられた血液流入口と、前記血液室に連通する
前記ハウジングの他端側に設けられた血液流出口
と、前記中空糸膜内部と連通するガス流入口およ
びガス流出口とを有し、さらに一端が前記ハウジ
ングの血液流入口側部分と連通し、他端が前記ハ
ウジングの血液流出口側部分と連通し、前記血液
流入口より前記ハウジング内に流入した血液中の
気泡を多く含む血液を血液流出口側に流出させる
短絡通路とを有することを特徴とする中空糸膜型
人工肺である。

そして、前記血液流入口は、前記血液室の下方
に連通し、前記血液流出口は、前記血液室の上方
に連通し、前記短絡通路は、小流量の血液が流通
するものであることが好ましい。さらに、前記短
絡通路は、例えば、前記ハウジングの内面に形成
された前記血液流入口側部分と前記血液流出口側
部分とを連通する溝により形成されているもので
あることが好ましい。さらに、前記短絡通路は、
例えば、前記ハウジングの前記血液流入口側部分
と前記血液流出口側部分とを連通する細管により
形成されているものであることが好ましい。さら
に、前記ハウジングは、血液流入口付近に前記中
空糸膜束の外周と接触しない部分を有し、前記血
液室の下方にエアーチヤンバー部を形成してお
り、前記短絡通路の一端は、該エアーチヤンバー
部に連通しているものであることが好ましい。さ
らに、前記ハウジングは、その中間部より上方
は、ハウジング内面と中空糸膜束が接触してお
り、中間部より下方はハウジング内面と中空糸膜
束の少なくとも一部が接触しておらず、該非接触
部にて前記エアーチヤンバー部が形成されている
ことが好ましい。さらに、前記短絡通路は、前記
エアーチヤンバー部と前記血液流出口側部分とを
連通する溝により形成されているものであること
が好ましい。さらに、前記溝は、湾曲しているも
のであつてもよい。さらに、前記ハウジングの血
液流出口付近は、拡径しており前記中空糸膜と接
触しない空間を形成しており、前記短絡通路の他
端が、この空間と連通しているものであることが
好ましい。さらに、前記中空糸膜型人工肺は、前
記血液流出口に接続された貯血槽を有し、前記短
絡通路は、前記ハウジングの前記血液流入口側部
分と、該貯血槽とを連通しているものであつても
よい。さらに、前記ハウジングは、血液流入口付
近に前記中空糸膜束の外周と接触しない部分を有
し、前記血液室の下方にエアーチヤンバー部を形
成しており、前記短絡通路は、該エアーチヤンバ
ー部の上部と前記貯血槽の上部とを連通している
ものであつてもよい。

また、上記目的を達成するものは、多数のガス
交換用中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空糸
膜束を収納するとともに該中空糸膜束の外周と軸
方向に所定長接触する内壁を有する筒状ハウジン
グと、該中空糸膜の両端を開口した状態で中空糸
膜の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁と、
該隔壁と中空糸膜外面とハウジング内壁とにより
形成された血液室に連通する前記ハウジングの一
端側に設けられた血液流入口と、前記血液室に連
通する前記ハウジングの他端側に設けられた血液
流出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス流入
口およびガス流出口と、前記血液流出口に接続さ
れた血液流路と、一端が前記ハウジングの血液流
入口側部分と連通し、他端が前記血液通路と連通
し、前記血液流入口より前記ハウジング内に流入
した血液中の気泡を多く含む血液を前記血液通路
に流出させる短絡通路とを有することを特徴とす
る中空糸膜型人工肺である。

さらに、上記目的を達成するものは、多数のガ
ス交換用中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空
糸膜束を収納するとともに該中空糸膜束の外周と
軸方向に所定長接触する内壁を有する筒状ハウジ
ングと、該中空糸膜の両端を開口した状態で中空
糸膜の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁
と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジング内壁とに
より形成された血液室に連通する前記ハウジング
の一端側に設けられた血液流入口と、前記血液室
に連通する前記ハウジングの他端側に設けられた
血液流出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス
流入口およびガス流出口と、前記ハウジングの下
方に設けられ前記血液流入口と連通するエアーチ
ヤンバー部と、前記エアーチヤンバー部と外部と
を連通する気泡除去手段とを有することを特徴と
する中空糸膜型人工肺である。

そして、前記気泡除去手段は、ハウジングと、
該ハウジングの上端開口に固着されたフイルター
とを有していることが好ましい。さらに、前記気
泡除去手段は、前記エアーチヤンバー部と連通す
るポートにフイルターを固着したものであつても
よい。

本発明の中空糸膜型人工肺を図面に示した実施
例を用いて説明する。

本発明の中空糸膜型人工肺を、第１図に示した
実施例を用いて説明する。

本発明の中空糸膜型人工肺１は、多数のガス交
換用中空糸膜からなる中空糸膜束４と、中空糸膜
束４を収納するとともに中空糸膜束４の外周と軸
方向に所定長接触する内壁を有する筒状ハウジン
グ１１と、中空糸膜の両端を開口した状態で中空
糸膜の両端部をハウジング１１にそれぞれ固定す
る隔壁５，６と、隔壁５，６と中空糸膜の外面と
ハウジング１１の内壁とにより形成された血液室
に連通する前記ハウジング１１の一端側に設けら
れた血液流入口２と、血液室に連通するハウジン
グ１１の他端側に設けられた血液流出口３と、中
空糸膜内部と連通するガス流入口７およびガス流
出口８とを有し、さらに一端が血液流入口２側部
分の血液室と連通し、他端が血液流出口３の付近
の血液室と連通し、血液流入口２よりハウジング
１１内に流入した血液中の気泡を多く含む血液を
血液流出口３の付近の血液室に流出させる短絡通
路１４とを有している。

より具体的に説明すると、この実施例のもので
は、ハウジング１１の中間部が拘束部１６となつ
ており、その拘束部１６より下部では、中空糸膜
束４の外周とハウジング１１の内壁とが接触して
おらず、エアーチヤンバー部１２が形成されてい
る。そして、短絡通路４溝は、エアーチヤンバー
部１２と血液流出口３またはその付近とを連通す
る溝により形成されている。エアーチヤンバー部
とは、人工肺中のハウジング内に混入した大量の
気泡を含む血液流と、気泡をあまり含まない血液
流とに簡易的に分離するものであり、このような
構成にすることにより、人工肺中のハウジング内
に混入した大量の気泡を含む血液流と気泡をあま
り含まない血液流とに簡易的に分離し、気泡を多
く含む血液流を短絡通路を介して排出させること
ができる。

そして、本発明の人工肺は、いわゆる落差灌流
を行うことができる中空糸膜型人工肺であり、落
差灌流が可能な人工肺とは、圧力損失が最大流量
時100mmHg以下、好ましくは60mmHg以下のもの
をいう。

具体的に述べると、第１図に示すようなもので
あり、人工肺１は、血液流入口２と血液流出口３
とを有するハウジング１１と、ハウジング１１内
に軸方向に収納されたガス交換膜である中空糸膜
の集合体と、中空糸膜の両端部をハウジング１１
に液密に保持する隔壁５，６とを有し、ハウジン
グ１１内はガス室と血液室に区画され、ハウジン
グ１１の端部である上側の隔壁５の上方には中空
糸膜の内部空間であるガス室に連通するガス流入
口７を有するキヤツプ状のガス導入側ポート９
と、下側の隔壁６の下方に設けられ中空糸膜の内
部空間に連通するガス流出口８を有するキヤツプ
状のガス排出側ポート１０が取り付けられてい
る。なお、ガス排出ポート１０は取り付けず、中
空糸膜の下側開口端をガス流出口としてもよい。
さらに、ハウジング１１の血液流入口２付近およ
び血液流出口３付近は拡径しており中空糸膜と接
触しない空間を形成している。

そして、エアーチヤンバー部１２は、ハウジン
グ１１の長手方向の中間部付近に設けられた中空
糸膜束を拘束する拘束部１６より下方に設けられ
ており、ハウジング１１の内面と中空糸膜の表面
とが接触していない環状の空間部である。このエ
アーチヤンバー部１２を形成する空間部におい
て、人工肺中に混入した大量の気泡を含む血液流
と気泡をあまり含まない血液流とを簡易的に分離
する。ハウジング１１の拘束部１６より上側にお
いては、中空糸膜とハウジング１１の内面は接触
している。さらに上方の血液流出口３付近のハウ
ジング１１の内面は拡径し、中空糸膜と接触しな
い拡径部１８となつている。

そして、ハウジング１１の内面には拘束部１６
より血液流出口３方向にのびる短絡通路１４を形
成する溝が設けられている。この短絡通路１４に
よりエアーチヤンバー部１２の上部と血液流出口
３付近とが直接連通されている。血液流出口３付
近とは、血液流出口３およびその近く、さらに
は、血液流出口付近のハウジング１１の拡径部１
８を含み、短絡通路１４は、それらのどこに連通
していてもよい。より好ましくは、血液流出口３
の下方に直接連通させることである。

短絡通路１４は、エアーチヤンバー部１２に
て、簡易的に分離された気泡を多く含む血液流
を、短絡して人工肺より排出させるためのもので
ある。短絡通路１４は、人工肺に流入する血液量
の0.01％〜10％、好ましくは0.1％〜2.0％の通過
を許すものである。この範囲であれば、人工肺に
おける酸素添加能、二酸化炭素除去能をあまり低
下させることなく、人工肺に大量の気泡が混入し
た場合に、その気泡を多く含む血液流を短絡し
て、血液流出口付近に流すことができる。

具体的に述べると、溝の直径が、人工肺の血液
流入口の１／1000〜１／２、好ましくは１／500
〜１／４である。

溝の形状は、Ｕ型、Ｖ型などいずれの形状でも
よい。また、溝内に、中空糸膜が入り込まないた
めに、中空糸膜のハウジングへの収納方向に対
し、角度をもつて斜めに設けることが好ましい。
例えば、中空糸膜がハウジングの軸方向に平行に
収納されているならば、溝をゆるやかな湾曲状、
スパイラル状にすることが好ましい。また逆に、
中空糸膜が、ハウジングの軸方向に対し斜傾して
収納されている場合は、溝をハウジングの軸方向
に平行に設けることなどが考えられる。

ガス交換膜としては、多孔質膜、拡散膜（例え
ばシリコン膜）のいずれでもよいが、好ましく
は、多孔質膜である。

多孔質中空糸膜としては、内径100〜1000μm、
肉厚は５〜200μm、好ましくは10〜100μm、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のものが好
ましく使用できる。また、多孔質膜に使用される
材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテト
ラフルオロエチレン、セルロースアセテート等の
疎水性高分子材料が用いられる。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、延伸法または固液相分離法
により壁に微細孔が形成されたものがより好まし
い。

ハウジング１１は、例えば円筒状をした透明体
で形成される。透明体で形成するのは内部の確認
が容易だからである。

そして、このハウジング１１内にその軸方向に
向けて並列に約5000〜100000本の多数の中空糸膜
が収納されており、さらに、中空糸膜はハウジン
グ１１にそれぞれの端部が開放された状態で隔壁
５，６により液密状態に固定されている。隔壁は
５，６、ポリウレタン、シリコーンゴムなどのポ
ツテイング剤で形成される。血液流入口２および
血液流出口３は、ハウジング１１の両端部付近に
設けられている。ハウジング１１内の上記隔壁
５，６ではさまれた部分は、中空糸膜の内部側の
ガス室と中空糸膜の外側の血液室とに仕切られて
いる。

そして、上側の隔壁５の外側にはガス流入口７
を有するガス導入側ポート９、下側の隔壁６の外
側にはガス流出口８を有するガス排出側ポート１
０が取り付けられており、これらは、締め付けリ
ングまたは、締め付けリングを用いず、各ポート
９，１０をハウジング１１に超音波、高周波など
を用いての融着、接着剤を用いて接着または機械
的に嵌合させることにより取り付けられる。

次に、第２図に示す本発明の実施例の中空糸膜
型人工肺について説明する。第３図は、第２図に
示した人工肺のＡ−Ａ線断面図である。

この中空糸膜型人工肺１は、血液流入口２と血
液流出口３とを有するハウジング１１ａと、ハウ
ジング１１ｂにスパイラル状に巻き着けられ、ハ
ウジング１１ａ内に収納されたガス交換膜である
中空糸膜の集合体からなる中空糸膜束４と、中空
糸膜の両端部をハウジングに液密に保持する隔壁
５，６とを有し、ハウジング１１ａ内はガス室と
血液室に区画され、ハウジングの端部である上側
の隔壁５の上方には中空糸膜の内部空間であるガ
ス室に連通するガス流入口７を有するドーナツ型
をしたキヤツプ状のガス導入側ポート９と、下側
の隔壁６の下方に設けられ中空糸膜の内部空間に
連通するガス流出口８を有するドーナツ型をした
キヤツプ状のガス排出側ポート１０が取り付けら
れている。なお、ガス排出ポート１０は取り付け
ず、中空糸膜の下側開口端をガス流出口としても
よい。さらに、ハウジング１１ａの血液流入口２
付近および血液流出口３付近は拡径しており中空
糸膜束４と接触しない空間を形成している。他の
部分においては、ハウジング１１ａの内壁は中空
糸膜束４の外周に接触している。

そして、ハウジング１１ａの血液流入口２付近
の拡径部によりエアーチヤンバー部１２が形成さ
れている。このエアーチヤンバー部１２が形成す
る空間部において、人工肺中に混入した大量の気
泡を含む血液流と気泡をあまり含まない血液流と
を簡易的に分離する。さらに上方の血液流出口３
付近のハウジング１の内面は拡径し、中空糸膜と
接触しない拡径部１８となつている。

そして、第２図および第３図に示すように、ハ
ウジング１１ａの内面にはエアーチヤンバー部１
２より血液流出口３方向にのび、拡径部１８に至
る短絡通路１４を形成する溝が設けられている。

この短絡通路１４によりエアーチヤンバー部１
２の上部と血液流出口３付近とが直接連通されて
いる。この短絡通路１４は、血液流出口３の下方
に直接連通されていることが好ましい。短絡通路
１４は、エアーチヤンバー部１２にて、簡易的に
分離された気泡を多く含む血液流を、短絡して人
工肺より排出させるためのものである。短絡通路
１４は、人工肺に流入する血液量の0.01％〜10
％、好ましくは0.1％〜2.0％の通過を許すもので
ある。この範囲であれば、人工肺における酸素添
加能、二酸化炭素除去能をあまり低下させること
なく、人工肺に大量の気泡が混入した場合に、そ
の気泡を多く含む血液流を短絡して、血液流出口
付近に流すことができる。具体的に述べると、溝
の直径が、人工肺の血液流入口の１／1000〜１／
２、好ましくは１／500〜１／４である。溝の形
状は、Ｕ型、Ｖ型などいずれの形状でもよい。ま
た、溝内に、中空糸膜が入り込まないために、中
空糸膜のハウジング１１への収納方向に対し、角
度をもつて斜めに設けることが好ましい。この実
施例の人工肺では、中空糸膜がハウジング１１ａ
の軸方向に対してスパイラル状に収納されている
ので、第２図に示すように、溝をハウジングの軸
方向に平行、または、中空糸の収納角度と異なる
角度を有するように設けることが好ましい。

次に、本発明の中空糸膜型人工肺の他の実施例
を第４図を用いて説明する。

中空糸膜型人工肺１の基本構成は、第１図に示
した実施例のものと同じであり、相違するのは、
第１図に示した実施例において短絡通路が、ハウ
ジング１１の内面に設けられた溝であつたのに対
し、短絡通路が中空糸膜型人工肺１のエアーチヤ
ンバー部１２と人工肺の血液流出口３またはその
付近とを直接連通する短絡通路２０とした点であ
る。この短絡通路２０は、人工肺に流入する血液
量の0.01％〜10％、好ましくは0.1％〜2.0％の通
過を許すものである。この範囲であれば、人工肺
における酸素添加能、二酸化炭素除去能をあまり
低下させることなく、人工肺に大量の気泡が混入
した場合に、その気泡を多く含む血液流を短絡し
て、血液流出口付近に流すことができる。

具体的に述べると、短絡通路の直径が、人工肺
の血液流入口の１／1000〜１／２、好ましくは
１／500〜１／４である。短絡通路２０は、軟質
チユーブまたは硬質チユーブからなり、透明性材
料にて形成されることが好ましい。短絡通路２０
を取り付ける形態としては、いかなるものでもよ
いが、例えば、第４図に示すように、ハウジング
１１のエアーチヤンバー部１２の上部に外方に突
出するポート２２を設け、さらに血液流出口３に
外方に突出するポート２４を有するコネクター２
５を設けて血液流出口とし、このポート２２とポ
ート２４とを短絡通路２０にて連通することによ
り容易に行うことができる。また、血液流出口付
近の拡径部１８に、外方に突出するポート（図示
せず）を設け、そのポートとエアーチヤンバー部
１２の上部の外方に突出するポート２２とを短絡
通路２０により連通するものであつてもよい。

以上の説明では、ハウジング１１の外部にてエ
アーチヤンバー部１２と血液流出口付近とを短絡
通路により連通するものを用いて説明したが、こ
れに限らず、ハウジング１１の内部にエアーチヤ
ンバー部１２と血液流出口３とを連通する短絡通
路を設けたものでものよい。例えば、ハウジング
の内面に短絡通路を形成するチユーブを固着する
ことが考えられる。

さらに、第５図に示すように、短絡通路２０
は、人工肺１の血液流出口３に接続される血液通
路７０と連通するものであつてもよい。短絡通路
２０の接続は、ハウジング１１のエアーチヤンバ
ー部１２の上部に設けられた外方に突出するポー
ト２２と、血液通路７０中に外方に突出するポー
ト２４を有するコネクター２５を設けて、ハウジ
ング１１のポート２２とコネクター２５のポート
２４とを短絡通路２０にて連通することにより容
易に行うことができる。

次に、第６図に示す本発明の中空糸膜型人工肺
の実施例について説明する。

この中空糸膜型人工肺１は、血液流入口２と血
液流出口３を有するハウジング１１と、ハウジン
グ１１内に収納された多数のガス交換用中空糸膜
からなる中空糸膜束４と、中空糸膜の両端を開口
した状態で中空糸膜束両端部をハウジング１１に
固着する隔壁５，６と、中空糸膜内部と連通する
ガス流入口７とガス流出口８と、ハウジング１１
の中間部より下方に設けられ血液流入口２と連通
するエアーチヤンバー部１２とを有する膜型人工
肺と、この人工肺の血液流出口３と連通する血液
入口３０と血液入口３０と連通する血液貯溜部３
２と該血液貯溜部３２の下方と連通する血液出口
３４とを有する貯血槽３６とからなり、人工肺
は、ハウジング１１の中間部より下方に設けられ
血液流入口２と連通するエアーチヤンバー部１２
と、エアーチヤンバー部１２と前記貯血槽３６内
部と連通し少流量の血液の流通を許す短絡通路３
８を有している。

この実施例の中空糸膜型人工肺１の特徴は、貯
血槽３６を有する点およびエアーチヤンバー部１
２と貯血槽３６とを連通する通路を構成する短絡
通路３８を設けた点にあり、この短絡通路は、人
工肺中に混入した大量の気泡を含む血液流と気泡
をあまり含まない血液流とに簡易的に分離し、気
泡を多く含む血液流を短絡して貯血槽側に排出さ
せるためのものである。エアーチヤンバー部１２
の形状は、第１図に示した実施例の説明のところ
で詳述した通りである。この短絡通路は、人工肺
に流入する血液量の0.01％〜10％、好ましくは
0.1％〜２％の通過を許すものである。この範囲
であれば、人工肺における酸素添加能、二酸化炭
素除去能をあまり低下させることなく、気泡を多
く含む血液を貯血槽に流出させることができる。
具体的に述べると、短絡通路３８の直径が、人工
肺の血液流入口の１／1000〜１／２、好ましくは
１／500〜１／４である。短絡通路３８は、軟質
チユーブまたは硬質チユーブからなり、透明性材
料にて形成されることが好ましい。貯血槽３６
は、硬質部材からなる開放型貯血槽、あるいは軟
質部材からなる密閉型貯血槽のいずれでもよい
が、好ましくは開放型貯血槽である。ここでは開
放型貯血槽を用いて説明する。

貯血槽３６は、人工肺の血液流出口３と連通す
る血液入口３０と、血液入口３０と連通する貯血
部３２と、貯血部３２の下部に設けられた血液出
口３４と、上方に設けられた貯血槽３６内部と外
部とを連通する連通口４０とを有している。

さらに、血液入口３０と貯血部３２間にある血
液流入部には血液流入部の血液流路を横切るよう
に消泡部材４４を設けることが好ましい。

短絡通路３８は、一端が人工肺のエアーチヤン
バー部１２の上方と連通しており、他端が貯血槽
３６の上方と連通している。また、短絡通路３８
の他端は、貯血槽３６の上方でなくいずれに連通
していてもよく、例えば貯血部３２に連通してい
てもよい。この短絡通路３８は、エアーチヤンバ
ー部１２の上方に分離された気泡を多く含んだ血
液流を、短絡して貯血槽３６に流入させるための
ものであり、この短絡通路３８を設けることによ
り、人工肺内に大量の気泡が混入した場合であつ
ても、気泡によりガス交換膜である中空糸膜がエ
アーブロツクされることを防止する。そして、短
絡通路３８の他端は、貯血槽３６内に上記のよう
な消泡部材４４を設ける場合には、短絡通路３８
より貯血槽３６に流入する血液が消泡部材４４を
通過た後、貯血部３２に流入するように取り付け
ることが好ましい。このようにすることにより、
血液中に含まれる気泡を除去できるからである。
貯血槽３６について、より具体的に述べると、貯
血槽３６は、貯血部３２、血液入口３０、短絡通
路３８との連通口、血液出口３４などを有するハ
ウジングとその上方に設けられた蓋体とからな
り、それらは硬質部材で形成され、ハウジング部
分は透明であることが好ましい。貯溜している血
液を容易に確認できるからである。蓋体には貯血
槽３６の内部と外部とを連通する連通口４０が設
けられている。貯血槽３６に用いられる材料とし
ては、硬質塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、カー
ボネイト樹脂などがある。

そして、人工肺の血液流出口３と血液入口３０
とが液密状に連通している。この血液流出口３と
血液入口３０は液密状に嵌合しているかまた液密
状となるように超音波、高周波または接着剤を用
いて接着される。同様に、通路３８の一端はその
連通口と液密状に連通している。また、通路３８
の他端は、人工肺のハウジング１１のエアーチヤ
ンバー部１２の上部と連通し外方に突出するポー
ト２２と液密に連通している。なお、通路３８
は、貯血槽のハウジングと連通するものを用いて
説明したが、これに限らず貯血槽の上部の蓋体に
連通口を設け、その連通口と連通させてもよい。

貯血槽３６の血液流入部は人工肺の血液流出口
３から流入した血液が貯血部３２に入るまでの血
液流路を形成するものであり、貯血部３２より高
い位置にありかつ血液入口３０とほとんど落差の
ない底面を有している。底面の形状は、平坦状、
半筒状などでもよいが、平坦状であれば、消泡部
材４４の設置が容易であり好ましい。消泡部材４
４は、気泡を含む血液が流れてきたとき消泡を行
い気泡のない血液を貯血部３２に送るためのもの
である。この消泡部材４４には、一般的に、発泡
体が用いられ、その疎水性を利用して気泡を成長
させ、除去するものである。発泡体とは、網目状
をした三次元立法体をいう。

消泡部材４４は流れてくる血液のすべてが接触
するように（消泡部材に接触しない血液流路が形
成されないように）貯血槽３６の血液流入部４２
の底面、側面に密着するように配置されている。
さらに消泡部材４４の移動を防止するためにハウ
ジングの内側面に係止部を設けることが好まし
い。消泡部材４４としては、発泡体でありかつメ
ツシユ数の大きい発泡体とメツシユ数の小さい発
泡体の２つの発泡体を密着させたもので構成され
ていることが好ましく、かつ２つの発泡体をメツ
シユ数の大きい発泡体が血液入口３０側となりメ
ツシユ数の小さい発泡体が貯血部３２側となるよ
うにすることが好ましい。このようにメツシユ数
の違う２つの発泡体を用い、さらにそれらを血液
の流れ方向に対しメツシユ数が小さくなるように
並設したので、圧力損失を大きくすることなく、
十分な消泡能を有するのである。

次に、第７図に示す本発明の中空糸膜型人工肺
の実施例について説明する。

この実施例の中空糸膜型人工肺１は、血液流入
口２と血液流出口３を有するハウジングと１１、
ハウジング１１内に収納された多数のガス交換用
中空糸膜からなる中空糸膜束４と、中空糸膜の両
端を開口した状態で中空糸膜束の両端部をハウジ
ング１１に固着する隔壁５，６と、中空糸膜内部
と連通するガス流入口７とガス流出口８と、ハウ
ジング中間部より下方に設けられ血液流入口２と
連通するエアーチヤンバー部１２と、エアーチヤ
ンバー部１２と外部とを連通するポート２２とポ
ート２２に取り付けられた気泡除去手段５２とを
有している。

この実施例の人工肺の特徴は、エアーチヤンバ
ー部１２に設けられた気泡除去手段５２を有する
点にあり、これにより人工肺中に混入した大量の
気泡を含む血液流と気泡をあまり含まない血液流
とに簡易的に分離し、気泡を人工肺の外部に排出
させることができる。

より具体的に述べると、人工肺１は、血液流入
口２と血液流出口３とを有するハウジング１１
と、ハウジング１１内に軸方向に収納された多数
のガス交換膜である中空糸膜束４と、中空糸膜の
両端部をハウジングに液密に保持する隔壁５，６
とを有し、ハウジング１１内はガス室と血液室に
区画され、ハウジングの端部である上側の隔壁５
の上方には中空糸膜の内部空間であるガス室に連
通するガス流入口７を有するキヤツプ状のガス導
入側ポート９と、下側の隔壁６の下方に設けられ
中空糸膜の内部空間に連通するガス流出口８を有
するキヤツプ状のガス排出側ポート１０が取り付
けられている。なお、ガス排出ポート１０は取り
付けず、中空糸膜の下側開口端をガス流出口とし
てもよい。さらに、ハウジング１１の血液流入口
付近および血液流出口付近は拡径しており中空糸
膜と接触しない拡径部１８となつている。

そして、エアーチヤンバー部１２は、人工肺１
に流入した血液を気泡を含む血液流と気泡をあま
り含まない血液流とに簡易的に分離するものであ
り、分離された気泡は、気泡除去手段５２より、
外部に流出する。気泡除去手段５２の一例を、第
８図に示す。この気泡除去手段５２は、筒状ハウ
ジング６０の上端開口に、通気性かつ血液非透過
性のフイルター６２を有し、ハウジング６２の上
部の中央部には、ボール弁６４が設けられてい
る。ボール弁６４は、その比重が血液より軽いも
のとされており、ボール弁６４は、枠体６６内に
収納されている。この枠体６６内には、血液が流
入可能である。また、ボール弁６４の上部のハウ
ジング６０内は、閉塞面となつており、連通口７
０によりその上部と下部とが連通している。ま
た、ハウジング６０の下部には、ハウジング１１
に設けられたポート２２と接続するためのポート
６８を有しており、このポート６８は血液入口を
形成する。この気泡除去手段５２内に血液が流入
すると、ボール弁６４は、血液より比重が小さい
ため浮上し、連通口７０を閉塞する。また、気泡
除去手段５２内に気泡を多く含む血液が流入する
と、気泡は、ハウジング６０の閉塞面付近に溜ま
り、ボール弁６４は、気泡の貯留分だけ重力によ
り下降し、連通口７０が開口し、気泡がハウジン
グの上部に流出する。さらにその気泡は、フイル
ター６２を通り外部に排出される。

通気性かつ血液非透過性のフイルターとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロ
エチレン、セルロースアセテート等の疎水性高分
子材料の多孔質膜、または親水性多孔質膜を疎水
性処理したものが使用できる。

また、気泡除去手段としては、上記のものに限
らず、フイルターを、ハウジング１１のポート２
２に直接融着したもの、さらに、内部に疎水性多
孔質膜を収納したフイルターをポート２２の開口
に液密に固着してもよい。さらに、血液の露出を
確実に防止するために、多孔質膜を複数枚積層し
たものを用いてもよい。

［実施例］次に、本件発明の実施例、比較例およびそれら
を用いた実験について説明する。

（実施例）中空糸膜型人工肺としては、第２図に示すよう
な形状のものを用いた。ハウジングの下部の拡径
部よりハウジングの上部の拡径部まで延びた幅１
mm、深さ１mmの溝を設けたポリカーボネート製の
ハウジングを用い、このハウジング内に、ポリプ
ロピレンにて固液相分離法にて作成した外径約
300μm、内径約200μm、空孔率約35％の多孔質中
空糸膜の集合体を円筒芯にスパイラル状に巻き付
けたものを収納し、ポリウレタンを用いて中空糸
膜の両端部を閉塞することなくハウジングに液密
に固着する隔壁を形成し、ハウジングの端部であ
る上側の隔壁の上方には中空糸膜の内部空間であ
るガス室に連通するガス流入口を有するドーナツ
型のキヤツプ状のガス導入側ポートと、下側の隔
壁の下方に設けられ中空糸膜の内部空間に連通す
るガス流出口を有するドーナツ型のキヤツプ状の
ガス排出側ポートを取り付けた中空糸膜型人工肺
を作成した。膜面積は、約3.0m²であつた。

（比較例）ハウジングとして、その下部および上部に拡径
部を、さらに溝を有していないものとした以外
は、上記実施例と同様とする中空糸膜型人工肺を
作成した。

（実験）実施例の中空糸膜型人工肺のおよび比較例の中
空糸膜型人工肺のそれぞれに脱血ラインおよび送
血ラインを取り付け、さらに送血ライン上に送血
ポンプを設けた。

上記実施例および比較例の膜型人工肺装置を用
いて、以下の実験を行つた。

実験では、新鮮ヘパリン化牛血としてヘマトク
リツト値を生理食塩水により35％に調整したもの
を用い、この牛血をシングルパスで４／minの
流量で流し、ガス流入口より、酸素含有ガスを４
／ｍの流量で流し、さらに、脱血ライン中に、
シリジンを用いてエアーを50ml／minで10分間注
入した。膜型人工肺の血液流入口および血液流出
口での血液のPH、炭酸ガス分圧（pCO₂）、酸素ガ
ス分圧（pO₂）、膜型人工肺での圧力損失を測定
した。その結果、酸素添加能および二酸化炭素除
去能において実施例のものと比較例のものはあま
り差がなかつた。しかし、膜型人工肺の圧力損失
は、実施例の膜型人工肺では、エアー流入を10分
間行つた後においても血液循環当初における20mm
Hgのまま圧力損失の上昇は見られなかつた。比
較例のものでは、血液循環当初では圧力損失が20
mmHgであつたが、徐々に上昇し、10分後では、
圧力損失は、40mmHgに上昇した。

［発明の作用］本発明の中空糸膜型人工肺の作用を、第６図に
示した実施例の人工肺を用いて説明する。

本発明の人工肺１は、中空糸膜型人工肺と中空
糸膜型人工肺の血液流出口３と連通する貯血槽３
６とからなり、人工肺のエアーチヤンバー部１２
の上部と貯血槽３６とを連通する短絡通路３８を
有している。そして、この中空糸膜型人工肺の血
液流入口２に脱血ラインが取り付けられ、貯血槽
３６の血液出口３４には送血ラインと送血ポンプ
が設けられ体外循環回路が構成される。

人体より脱血ラインを経て人工肺に流入した血
液は、血液流出口３に至るまでに中空糸膜に接触
し、二酸化炭素が除去され、酸素が添加される。
さらに、流入する血液中に大量の気泡が含まれて
いると人工肺のエアーチヤンバー部１２内にて、
気泡を大量に含む血液がエアーチヤンバー部１２
の上方に簡易的に分離される。そして、分離され
た気泡を多く含む血液は、短絡通路３８を通り貯
血槽３６に流入する。また、短絡通路３８を通ら
ない血液は、人工肺の拘束部１６より上方に流れ
中空糸膜に接触し、貯血槽３６に流入する。人工
肺を通過した血液および短絡通路３８より貯血槽
３６に流入した血液は、貯血槽３６内部に設けら
れた消泡部材４４に接触し、消泡された後、貯血
部３２に貯留される。貯血槽３６に貯留された血
液は、送血ラインに設けられたポンプにより送血
ラインを通り人体に返却される。

［発明の効果］本発明の中空糸膜型人工肺は、多数のガス交換
用中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空糸膜束
を収納するとともに該中空糸膜束の外周と軸方向
に所定長接触する内壁を有する筒状ハウジング
と、該中空糸膜の両端を開口した状態で中空糸膜
の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁と、該
隔壁と中空糸膜外面とハウジング内壁とにより形
成された血液室に連通する前記ハウジングの一端
側に設けられた血液流入口と、前記血液室に連通
する前記ハウジングの他端側に設けられた血液流
出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス流入口
およびガス流出口とを有し、さらに一端が前記ハ
ウジングの血液流入口側部分と連通し、他端が前
記ハウジングの血液流出口側部分と連通し、前記
血液流入口より前記ハウジング内に流入した血液
中の気泡を多く含む血液を血液流出口側に流出さ
せる短絡通路とを有するものであるので、膜型人
工肺に流入する血液中に大量の気泡が含まれてい
ても、人工肺の内部において気泡を大量に含む血
液が簡易的に分離され、分離された気泡を多く含
む血液は、短絡通路を通り血液流出口またはその
付近に流れるので、人工肺内部にこの気泡が残
り、エアーブロツクし、酸素添加能および二酸化
炭素除去能を低下させることおよびエアーブロツ
クにより人工肺の圧力損失が高くなり人工肺に落
差にて血液を流入することができなくなることを
防止できる。

また、本発明の中空糸膜型人工肺は、多数のガ
ス交換用中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空
糸膜束を収納するとともに該中空糸膜束の外周と
軸方向に所定長接触する内壁を有する筒状ハウジ
ングと、該中空糸膜の両端を開口した状態で中空
糸膜の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁
と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジング内壁とに
より形成された血液室に連通する前記ハウジング
の一端側に設けられた血液流入口と、前記血液室
に連通する前記ハウジングの他端側に設けられた
血液流出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス
流入口およびガス流出口と、前記血液流出口に接
続された血液流路と、一端が前記ハウジングの血
液流入口側部分と連通し、他端が前記血液通路と
連通し、前記血液流入口より前記ハウジング内に
流入した血液中の気泡を多く含む血液を前記血液
通路に流出させる短絡通路とを有するものである
ので、膜型人工肺に流入する血液中に大量の気泡
が含まれていても、人工肺の内部において気泡を
大量に含む血液が簡易的に分離され、分離された
気泡を多く含む血液は、短絡通路を通り血液流出
口またはその付近に流れるので、人工肺内部にこ
の気泡が残り、エアーブロツクし、酸素添加能お
よび二酸化炭素除去能を低下させることおよびエ
アーブロツクにより人工肺の圧力損失が高くなり
人工肺に落差にて血液を流入することができなく
なることを防止できる。

さらに、本発明の中空糸膜型人工肺は、多数の
ガス交換用中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中
空糸膜束を収納するとともに該中空糸膜束の外周
と軸方向に所定長接触する内壁を有する筒状ハウ
ジングと、該中空糸膜の両端を開口した状態で中
空糸膜の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁
と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジング内壁とに
より形成された血液室に連通する前記ハウジング
の一端側に設けられた血液流入口と、前記血液室
に連通する前記ハウジングの他端側に設けられた
血液流出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス
流入口およびガス流出口と、前記ハウジングの下
方に設けられ前記血液流入口と連通するエアーチ
ヤンバー部と、前記エアーチヤンバー部と外部と
を連通する気泡除去手段とを有するものであるの
で、膜型人工肺に流入する血液中に大量の気泡が
含まれていても、その気泡は前記エアーチヤンバ
ー部において簡易的に分離され、気泡除去手段よ
り外部に放出される。よつて、人工肺内部に気泡
が残り、エアーブロツクし、酸素添加能および二
酸化炭素除去能を低下させることおよびエアーブ
ロツクにより人工肺の圧力損失が高くなり人工肺
に落差にて血液を流入することができなくなるこ
とを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の中空糸膜型人工肺の一実施
例を示す図面、第２図は、本発明の中空糸膜型人
工肺の他の実施例を示す図面、第３図は、第２図
に示した中空糸膜型人工肺のＡ−Ａ線断面図、第
４図は、本発明の中空糸膜型人工肺の他の実施例
を示す図面、第５図は、本発明の中空糸膜型人工
肺の他の実施例を示す図面、第６図は、本発明の
中空糸膜型人工肺の他の実施例を示す図面、第７
図は、本発明の中空糸膜型人工肺の他の実施例を
示す図面、第８図は、本の発明の中空糸膜型人工
肺に用いられる気泡除去手段の一例を示す図面で
ある。１……ハウジング、４……中空糸膜束、１２…
…エアーチヤンバー部、１４……短絡通路、３６
……貯血槽、２２，３８……短絡通路、５２……
気泡除去手段。

Claims

【特許請求の範囲】１多数のガス交換用中空糸膜からなる中空糸膜
束と、該中空糸膜束を収納するとともに該中空糸
膜束の外周と軸方向に所定長接触する内壁を有す
る筒状ハウジングと、該中空糸膜の両端を開口し
た状態で中空糸膜の両端部を前記ハウジングに固
定する隔壁と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジン
グ内壁とにより形成された血液室に連通する前記
ハウジングの一端側に設けられた血液流入口と、
前記血液室に連通する前記ハウジングの他端側に
設けられた血液流出口と、前記中空糸膜内部と連
通するガス流入口およびガス流出口とを有し、さ
らに一端が前記ハウジングの血液流入口側部分と
連通し、他端が前記ハウジングの血液流出口側部
分と連通し、前記血液流入口より前記ハウジング
内に流入した血液中の気泡を多く含む血液を血液
流出口側に流出させる短絡通路とを有することを
特徴とする中空糸膜型人工肺。２前記血液流入口は、前記血液室の下方に連通
し、前記血液流出口は、前記血液室の上方に連通
し、前記短絡通路は、小流量の血液が流通するも
のである特許請求の範囲第１項に記載の中空糸膜
型人工肺。３前記短絡通路は、前記ハウジングの内面に形
成された前記血液流入口側部分と前記血液流出口
側部分とを連通する溝により形成されているもの
である特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の中空糸膜型人工肺。４前記短絡通路は、前記ハウジングの前記血液
流入口側部分と前記血液流出口側部分とを連通す
る細管により形成されているものである特許請求
の範囲第１項または第２項に記載の中空糸膜型人
工肺。５前記ハウジングは、血液流入口付近に前記中
空糸膜束の外周と接触しない部分を有し、前記血
液室の下方にエアーチヤンバー部を形成してお
り、前記短絡通路の一端は、該エアーチヤンバー
部に連通しているものである特許請求の範囲第１
項ないし第４項のいずれかに記載の中空糸膜型人
工肺。６前記ハウジングは、その中間部より上方は、
ハウジング内面と中空糸膜束が接触しており、中
間部より下方はハウジング内面と中空糸膜束の少
なくとも一部が接触しておらず、該非接触部にて
前記エアーチヤンバー部が形成されている特許請
求の範囲第５項に記載の中空糸膜型人工肺。７前記短絡通路は、前記エアーチヤンバー部と
前記血液流出口側部分とを連通する溝により形成
されているものである特許請求の範囲第５項また
は第６項に記載の中空糸膜型人工肺。８前記溝は、湾曲しているものである特許請求
の範囲第３項または第７項に記載の中空糸膜型人
工肺。９前記ハウジングの血液流出口付近は、拡径し
ており前記中空糸膜と接触しない空間を形成して
おり、前記短絡通路の他端が、この空間と連通し
ているものである特許請求の範囲第１項ないし第
８項のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。１０前記中空糸膜型人工肺は、前記血液流出口
に接続された貯血槽を有し、前記短絡通路は、前
記ハウジングの前記血液流入口側部分と、該貯血
槽とを連通しているものである特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の中空糸膜型人工肺。１１前記ハウジングは、血液流入口付近に前記
中空糸膜束の外周と接触しない部分を有し、前記
血液室の下方にエアーチヤンバー部を形成してお
り、前記短絡通路は、該エアーチヤンバー部の上
部と前記貯血槽の上部とを連通しているものであ
る特許請求の範囲第１０項に記載の中空糸膜型人
工肺。１２多数のガス交換用中空糸膜からなる中空糸
膜束と、該中空糸膜束を収納するとともに該中空
糸膜束の外周と軸方向に所定長接触する内壁を有
する筒状ハウジングと、該中空糸膜の両端を開口
した状態で中空糸膜の両端部を前記ハウジングに
固定する隔壁と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジ
ング内壁とにより形成された血液室に連通する前
記ハウジングの一端側に設けられた血液流入口
と、前記血液室に連通する前記ハウジングの他端
側に設けられた血液流出口と、前記中空糸膜内部
と連通するガス流入口およびガス流出口と、前記
血液流出口に接続された血液流路と、一端が前記
ハウジングの血液流入口側部分と連通し、他端が
前記血液通路と連通し、前記血液流入口より前記
ハウジング内に流入した血液中の気泡を多く含む
血液を前記血液通路に流出させる短絡通路とを有
することを特徴とする中空糸膜型人工肺。１３前記血液流入口は、前記血液室の下方に連
通し、前記血液流出口は、前記血液室の上方に連
通し、前記短絡通路は、小流量の血液が流通する
ものである特許請求の範囲第１２項に記載の中空
糸膜型人工肺。１４前記ハウジングは、血液流入口付近に前記
中空糸膜束の外周と接触しない部分を有し、前記
血液室の下方にエアーチヤンバー部を形成してお
り、前記短絡通路の一端は、該エアーチヤンバー
部に連通しているものである特許請求の範囲第１
２項または第１３項に記載の中空糸膜型人工肺。１５前記ハウジングは、その中間部より上方
は、ハウジング内面と中空糸膜束が接触してお
り、中間部より下方はハウジング内面と中空糸膜
束の少なくとも一部が接触しておらず、該非接触
部にて前記エアーチヤンバー部が形成されている
特許請求の範囲第１２項ないし第１４項のいずれ
かに記載の中空糸膜型人工肺。１６前記ハウジングの血液流出口付近は、拡径
しており前記中空糸膜と接触しない空間を形成し
ており、前記短絡通路の他端が、この空間と連通
しているものである特許請求の範囲第１２項ない
し第１５項のいずれかに記載の中空糸膜型人工
肺。１７多数のガス交換用中空糸膜からなる中空糸
膜束と、該中空糸膜束を収納するとともに該中空
糸膜束の外周と軸方向に所定長接触する内壁を有
する筒状ハウジングと、該中空糸膜の両端を開口
した状態で中空糸膜の両端部を前記ハウジングに
固定する隔壁と、該隔壁と中空糸膜外面とハウジ
ング内壁とにより形成された血液室に連通する前
記ハウジングの一端側に設けられた血液流入口
と、前記血液室に連通する前記ハウジングの他端
側に設けられた血液流出口と、前記中空糸膜内部
と連通するガス流入口およびガス流出口と、前記
ハウジングの下方に設けられ前記血液流入口と連
通するエアーチヤンバー部と、前記エアーチヤン
バー部と外部とを連通する気泡除去手段とを有す
ることを特徴とする中空糸膜型人工肺。１８前記血液流入口は、前記血液室の下方に連
通し、前記血液流出口は、前記血液室の上方に連
通しているものである特許請求の範囲第１７項に
記載の中空糸膜型人工肺。１９前記ハウジングは、その中間部より上方
は、ハウジング内面と中空糸膜束が接触してお
り、中間部より下方はハウジング内面と中空糸膜
束の少なくとも一部が接触しておらず、該非接触
部にて前記エアーチヤンバー部が形成されている
特許請求の範囲第１７項または第１８項に記載の
中空糸膜型人工肺。２０前記気泡除去手段は、ハウジングと、該ハ
ウジングの上端開口に固着されたフイルターとを
有している特許請求の範囲第１７項ないし第１９
項のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。２１前記気泡除去手段は、前記エアーチヤンバ
ー部と連通するポートにフイルターを固着したも
のである特許請求の範囲第１７項ないし第１９項
のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。