JPH0475664A - 模型人工肺 - Google Patents
模型人工肺Info
- Publication number
- JPH0475664A JPH0475664A JP18710190A JP18710190A JPH0475664A JP H0475664 A JPH0475664 A JP H0475664A JP 18710190 A JP18710190 A JP 18710190A JP 18710190 A JP18710190 A JP 18710190A JP H0475664 A JPH0475664 A JP H0475664A
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- JP
- Japan
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- blood
- hollow yarn
- cylinder
- bundle
- hollow
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- Pending
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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。
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、血液の体外循環中にガス透過性中空糸によっ
て血液のガス交換を行う膜型人工肺に係り、特に、その
配糸方法に関するものである。
て血液のガス交換を行う膜型人工肺に係り、特に、その
配糸方法に関するものである。
関心術時に於ける血液のガス交換を行う手段として人工
肺が使用される。人工肺には大別して気泡型と脱型とが
ある。気泡型人工肺は血液中にガスを吹き込むものであ
り、血液とガスとが直接接触するため、血球の損傷、即
ち、溶血を引き起こす等の問題点が指摘されている。一
方、膜型人工肺はガス透過性膜を介して血液のガス交換
を行うため、°気泡型に比較してより生理的な方法であ
り、臨床的にも広く用いられている。この膜型人工肺に
は主にガス透過性中空糸が使用されており、血液が中空
糸の内側を流れる内部潅流方式と、血液が中空糸の外側
を流れる外部潅流方式とがある。
肺が使用される。人工肺には大別して気泡型と脱型とが
ある。気泡型人工肺は血液中にガスを吹き込むものであ
り、血液とガスとが直接接触するため、血球の損傷、即
ち、溶血を引き起こす等の問題点が指摘されている。一
方、膜型人工肺はガス透過性膜を介して血液のガス交換
を行うため、°気泡型に比較してより生理的な方法であ
り、臨床的にも広く用いられている。この膜型人工肺に
は主にガス透過性中空糸が使用されており、血液が中空
糸の内側を流れる内部潅流方式と、血液が中空糸の外側
を流れる外部潅流方式とがある。
内部潅流方式では、血液が内径数百ミクロン程度の中空
糸の内部を流れるため、それによる圧力損失が増大し、
血球の損傷、即ち、溶血を引き起こす可能性が高い。又
、血液が層流となっているため、膜表面近傍を流れる血
液以外の血液の酸素化が行われ難く、ガス交換能を向上
させるためには大きな膜面積を必要とし、それに伴い血
液充填量、即ち、体外循環血液量が増大する等の欠点も
ある。
糸の内部を流れるため、それによる圧力損失が増大し、
血球の損傷、即ち、溶血を引き起こす可能性が高い。又
、血液が層流となっているため、膜表面近傍を流れる血
液以外の血液の酸素化が行われ難く、ガス交換能を向上
させるためには大きな膜面積を必要とし、それに伴い血
液充填量、即ち、体外循環血液量が増大する等の欠点も
ある。
〔解決されるべき課Ｈ］
外部潅流方式では、血液は中空糸の外側を流れる。その
ため上記の内部潅流方式が有する欠点は解消する。しか
し、外部潅流方式を採用した場合、血液は各中空糸間の
空間を自由に流れることができるため、少しでも抵抗の
少ない流路があれば、その部分に偏って流れてしまう（
所謂チャネリング）ため、人工肺のガス交換能が著しく
低下してしまう。そのため、血液の偏流を防止すること
を目的として、中空糸を綾巻に巻回したもの、中空糸を
編んだもの等が開発されている。又、直線状に配糸した
ものもあるが、均一に配糸するためには細心の注意が必
要である。中空糸を綾巻にしたもの或いは中空糸を績ん
だもの等では血液の流れは複雑となる。そのため血液の
流れに対する抵抗が増大し、圧力損失も相当大きなもの
となる。−方、直線状に配糸したものでは、配糸の均一
性には限界があるため、ガス交換能を向上させるために
は、膜面積を大きくする必要があり、必然的に体外循環
血液量も増大し好ましくない。
ため上記の内部潅流方式が有する欠点は解消する。しか
し、外部潅流方式を採用した場合、血液は各中空糸間の
空間を自由に流れることができるため、少しでも抵抗の
少ない流路があれば、その部分に偏って流れてしまう（
所謂チャネリング）ため、人工肺のガス交換能が著しく
低下してしまう。そのため、血液の偏流を防止すること
を目的として、中空糸を綾巻に巻回したもの、中空糸を
編んだもの等が開発されている。又、直線状に配糸した
ものもあるが、均一に配糸するためには細心の注意が必
要である。中空糸を綾巻にしたもの或いは中空糸を績ん
だもの等では血液の流れは複雑となる。そのため血液の
流れに対する抵抗が増大し、圧力損失も相当大きなもの
となる。−方、直線状に配糸したものでは、配糸の均一
性には限界があるため、ガス交換能を向上させるために
は、膜面積を大きくする必要があり、必然的に体外循環
血液量も増大し好ましくない。
本発明の膜型人工肺では、血液が各中空糸間の空間に流
入する際に、流路の不均一性により偏流が生ずることに
着目し、血液の流入部近傍は綾巻或いは編織した中空糸
束とすることにより偏流を防止し７、更に、その外周部
は直線状に配糸した中空糸束とすることにより圧力損失
の増大を防止する、・少なくとも二層の中空糸束からな
る構成とすることにより課題を解決したものである。
入する際に、流路の不均一性により偏流が生ずることに
着目し、血液の流入部近傍は綾巻或いは編織した中空糸
束とすることにより偏流を防止し７、更に、その外周部
は直線状に配糸した中空糸束とすることにより圧力損失
の増大を防止する、・少なくとも二層の中空糸束からな
る構成とすることにより課題を解決したものである。
本発明の膜型人工肺では、血液流入部より円周方向に均
等に各中空糸間の流路に導入された血液は、綾巻部に先
ず流入し、各中空糸間の流路に偏流することなく、均一
に分散して流れることとなる。ここで、綾巻とは内筒或
いは外筒の長手方向に対して成る角度を以て配糸するこ
とを意味する。
等に各中空糸間の流路に導入された血液は、綾巻部に先
ず流入し、各中空糸間の流路に偏流することなく、均一
に分散して流れることとなる。ここで、綾巻とは内筒或
いは外筒の長手方向に対して成る角度を以て配糸するこ
とを意味する。
その角度は特に限定されるものではないが、実用上は６
０〜１５０°程度の範囲であればよい。本願発明の膜型
人工肺では９０〜１４０°、特に１００°以上１３０°
未満の範囲であるものが好ましい。綾巻部で均一に分散
された血流は、そのまま直線状配糸部に流入し、低い圧
力損失で人工肺出口まで流通する。ここで直線状配糸部
とは、内筒或いは外筒の長手方向に平行に配糸されたも
のばかりではなく、その方向に対して鋭角で以て綾巻状
に巻かれたものをも含むものである。又、綾巻部と直線
状配糸部との中空糸束厚さの比は特に限定されるもので
はないが、直線状配糸部の中空糸束厚さが相対的に厚い
ものが好ましい。
０〜１５０°程度の範囲であればよい。本願発明の膜型
人工肺では９０〜１４０°、特に１００°以上１３０°
未満の範囲であるものが好ましい。綾巻部で均一に分散
された血流は、そのまま直線状配糸部に流入し、低い圧
力損失で人工肺出口まで流通する。ここで直線状配糸部
とは、内筒或いは外筒の長手方向に平行に配糸されたも
のばかりではなく、その方向に対して鋭角で以て綾巻状
に巻かれたものをも含むものである。又、綾巻部と直線
状配糸部との中空糸束厚さの比は特に限定されるもので
はないが、直線状配糸部の中空糸束厚さが相対的に厚い
ものが好ましい。
更に、本発明の膜型人工肺では、中空糸を内筒表面に直
接巻回してもよいし、内筒外径より大きい外径を有する
円筒表面に巻回した後、中空糸束を円筒から引き抜き、
得られた中空糸束を内、外筒間に配設してもよい、内筒
表面に直接巻回した場合、巻き密度が過大であると、血
液流入部での急激な血流路断面積の減少により、圧力損
失が増大するため好ましくない。内筒表面と中空県東内
表面との間に空隙を設ければ、そのような事態を防止す
ることができる。
接巻回してもよいし、内筒外径より大きい外径を有する
円筒表面に巻回した後、中空糸束を円筒から引き抜き、
得られた中空糸束を内、外筒間に配設してもよい、内筒
表面に直接巻回した場合、巻き密度が過大であると、血
液流入部での急激な血流路断面積の減少により、圧力損
失が増大するため好ましくない。内筒表面と中空県東内
表面との間に空隙を設ければ、そのような事態を防止す
ることができる。
本発明の膜型人工肺には、ガス透過性中空糸が綾巻され
た中空糸束と直線状に配糸された中空糸束とが存在する
ため、血液の偏流を生ずることなく、又、過度な圧力損
失の増大をも生じないものである。又、内筒外表面と中
空糸束の最内表面との間に空隙を存在させることにより
、血液が中空糸束に導入される入口部分での、急激な血
流路断面積の減少を無くし、過度な圧力損失の増大を防
止す゛ることができ、更に、中空糸束の円周方向への均
一な血液の流通をも可能とするものである。
た中空糸束と直線状に配糸された中空糸束とが存在する
ため、血液の偏流を生ずることなく、又、過度な圧力損
失の増大をも生じないものである。又、内筒外表面と中
空糸束の最内表面との間に空隙を存在させることにより
、血液が中空糸束に導入される入口部分での、急激な血
流路断面積の減少を無くし、過度な圧力損失の増大を防
止す゛ることができ、更に、中空糸束の円周方向への均
一な血液の流通をも可能とするものである。
以下に実施例によって本発明を更に詳しく説明する。
（実施例）
第１図に本発明の膜型人工肺の断面の一例を示す。
本発明の膜型人工肺は、円筒状の外筒１と下端部が閉鎖
された内筒２、その間隙に配設された綾巻部からなる中
空糸束３、直線状配糸部からなる中空糸束４及びその両
端を中空糸が開口した状態で固定されたポツティング部
１０．１０°により構成される。
された内筒２、その間隙に配設された綾巻部からなる中
空糸束３、直線状配糸部からなる中空糸束４及びその両
端を中空糸が開口した状態で固定されたポツティング部
１０．１０°により構成される。
血液は血液入口部５より導入され、中空糸束への血液導
入部６を通り、綾巻部からなる中空糸束３、次いで、直
線状配糸部からなる中空糸束４を流れ、外筒１の血液が
導入される側と反対の側の端部に設けられた血液出口部
７がら排出される。
入部６を通り、綾巻部からなる中空糸束３、次いで、直
線状配糸部からなる中空糸束４を流れ、外筒１の血液が
導入される側と反対の側の端部に設けられた血液出口部
７がら排出される。
一方、ガスはガス入口部８より導入され、中空糸内部を
流れ、他端に設けられたガス出口部９より排出される。
流れ、他端に設けられたガス出口部９より排出される。
ガス透過性中空糸は、予め内筒より径が数閣大きい円筒
に配糸する。先ず、円筒表面に綾角（円筒の軸方向に対
する角度）１２５°で、全中空糸束の約半分の厚さにな
るまで配糸し、次いで、その周囲に円筒の軸方向と同じ
方向に配糸する。その後、この集束した中空糸束を内筒
と外筒との間の空隙に配設し、両端部をポツティング材
により固定する。チャネリングは内筒近傍の綾巻部によ
って防止される。綾巻部の中空糸の充填率（全断面積に
対する中空糸の存在する面積の割合）は０゜４〜０．７
程度、特に、０．５５〜０．６程度が好ましいが、本実
施例では約０．６となっている。又、直線状配糸部の充
填率も特に限定されるものではないが、本実施例の場合
綾巻部と同様０．６である。
に配糸する。先ず、円筒表面に綾角（円筒の軸方向に対
する角度）１２５°で、全中空糸束の約半分の厚さにな
るまで配糸し、次いで、その周囲に円筒の軸方向と同じ
方向に配糸する。その後、この集束した中空糸束を内筒
と外筒との間の空隙に配設し、両端部をポツティング材
により固定する。チャネリングは内筒近傍の綾巻部によ
って防止される。綾巻部の中空糸の充填率（全断面積に
対する中空糸の存在する面積の割合）は０゜４〜０．７
程度、特に、０．５５〜０．６程度が好ましいが、本実
施例では約０．６となっている。又、直線状配糸部の充
填率も特に限定されるものではないが、本実施例の場合
綾巻部と同様０．６である。
ガス透過性中空糸は、ガス透過性であって生体適合性の
優れたものであれば特に限定されるものではなく、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
、ポリ−テトラフルオロエチレン、ポリサルホン、シリ
コンラバー等からなる多孔質或いは均質の中空糸を使用
することができる。本実施例の場合は多孔質ポリプロピ
レン中空糸を使用している。
優れたものであれば特に限定されるものではなく、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
、ポリ−テトラフルオロエチレン、ポリサルホン、シリ
コンラバー等からなる多孔質或いは均質の中空糸を使用
することができる。本実施例の場合は多孔質ポリプロピ
レン中空糸を使用している。
本実施例の主な仕様を下記に示す。
中空糸の内径 ３２０μ中空糸の外径
４００μ綾巻部の外径
４２ｍｍ直線状配糸部の外径 ５
８ｍｎ中空糸充填率 ０．６綾巻の
角度 １２５゜中空糸束内径と内筒
外径との間隙 約２閣有効長
１８０薗有効膜面積 １．７ボ以
下に本発明の膜型人工肺を用いてガス交換能を評価した
実験及びその結果を示す。
４００μ綾巻部の外径
４２ｍｍ直線状配糸部の外径 ５
８ｍｎ中空糸充填率 ０．６綾巻の
角度 １２５゜中空糸束内径と内筒
外径との間隙 約２閣有効長
１８０薗有効膜面積 １．７ボ以
下に本発明の膜型人工肺を用いてガス交換能を評価した
実験及びその結果を示す。
（実験例）
実験は生血を用いて行った。生血は調整用の人工肺にて
以下に示す性状を有する標準静脈血を作製し、この標準
静脈血を試験用人工肺に潅流し、人工肺入口及び出口よ
り血液を採取し、血液ガス分析器にてｐＨ１酸素ガス分
圧、炭酸ガス分圧等の項目を測定し、酸素及び炭酸ガス
の移動量を導出した。
以下に示す性状を有する標準静脈血を作製し、この標準
静脈血を試験用人工肺に潅流し、人工肺入口及び出口よ
り血液を採取し、血液ガス分析器にてｐＨ１酸素ガス分
圧、炭酸ガス分圧等の項目を測定し、酸素及び炭酸ガス
の移動量を導出した。
標準静脈血の性状
酸素飽和度 ６５±５％
ヘモグロビン量 １２±Ｉｇ／ｄｉ炭酸ガス分圧
４５±５ｍｍＨｇ血液温度 ３
７±２℃ ＢＥ（ペースエフセス） ０±５ ｍｅｑ／ ｉ。
４５±５ｍｍＨｇ血液温度 ３
７±２℃ ＢＥ（ペースエフセス） ０±５ ｍｅｑ／ ｉ。
人工肺へは酸素ガスを血液とガスとの流量比が１＝１と
なるように流した。以下に実験による結果を示す。
なるように流した。以下に実験による結果を示す。
（結果）
血液ガス分析の結果より算出した本発明の人工肺に於け
る酸素移動量及び炭酸ガス移動量は、血液流ＩＩ １２
／分時各々６５ｍ１／分及び５０ｍ１／分、血液流量３
ｆ／分時各々１９５ｍ１／分及び１４０ｍ１／分、血液
流量５ｆ／分時各々３２０１Ｉ＋１／分及び２４０ｍ１
／分であった。又、圧力損失は血液流量１．３．５１／
分時各々２ｏ、７ｏ、１３０ｏ＋ｍＨｇであった。
る酸素移動量及び炭酸ガス移動量は、血液流ＩＩ １２
／分時各々６５ｍ１／分及び５０ｍ１／分、血液流量３
ｆ／分時各々１９５ｍ１／分及び１４０ｍ１／分、血液
流量５ｆ／分時各々３２０１Ｉ＋１／分及び２４０ｍ１
／分であった。又、圧力損失は血液流量１．３．５１／
分時各々２ｏ、７ｏ、１３０ｏ＋ｍＨｇであった。
本発明の膜型人工肺は、外部潅流型の問題点とされてい
た血液の偏流を防止し、又、圧力損失をも低く押さえる
ことができるものである。小型ながら優れたガス交換能
を有するものであり、体外血液循環量も小さいため小児
等にも適用可能である。拍動流のポンプの採用も可能と
なり、又、輸血量も微量でよく患者の負担を著しく軽減
できるものである。
た血液の偏流を防止し、又、圧力損失をも低く押さえる
ことができるものである。小型ながら優れたガス交換能
を有するものであり、体外血液循環量も小さいため小児
等にも適用可能である。拍動流のポンプの採用も可能と
なり、又、輸血量も微量でよく患者の負担を著しく軽減
できるものである。
第１図は本発明の中空糸膜型人工肺の断面の−例を示し
たものである。 １：円筒状の外筒 ２：下端部が閉塞された内筒 ３：綾巻部からなる中空糸束 ４：直線状配糸部からなる中空糸束 ５：血液入口部 ６：中空糸束への血液導入部 ７：血液出口部 ８：ガス入口部 ９：ガス出口部 １０．１０゛ ：ボッティング部
たものである。 １：円筒状の外筒 ２：下端部が閉塞された内筒 ３：綾巻部からなる中空糸束 ４：直線状配糸部からなる中空糸束 ５：血液入口部 ６：中空糸束への血液導入部 ７：血液出口部 ８：ガス入口部 ９：ガス出口部 １０．１０゛ ：ボッティング部
Claims (2)
- （１）内筒と外筒により構成される空間に、ガス透過性
中空糸を充填して中空糸束を形成し、中空糸の中空部内
に酸素含有ガスを流通させ、中空糸の外側に血液を流通
させる膜型人工肺に於いて、前記中空糸束が、中空糸を
綾巻きに配糸して形成される束と、中空糸を内筒及び外
筒の長手方向と実質的に同じ方向へ配糸して形成される
束とからなることを特徴とする膜型人工肺。 - （２）内筒外表面と中空糸束の最内表面との間に空隙が
存在することを特徴とする請求項（１）記載の膜型人工
肺。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18710190A JPH0475664A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 模型人工肺 |
| US07/668,562 US5263982A (en) | 1990-03-14 | 1991-03-13 | Hollow fiber membrane type artificial lung |
| EP19910103946 EP0446922A3 (en) | 1990-03-14 | 1991-03-14 | Hollow fiber membrane type artificial lung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18710190A JPH0475664A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 模型人工肺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0475664A true JPH0475664A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16200126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18710190A Pending JPH0475664A (ja) | 1990-03-14 | 1990-07-17 | 模型人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0475664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022515149A (ja) * | 2018-12-21 | 2022-02-17 | ガンブロ・ルンディア・エービー | 拡散装置 |
-
1990
- 1990-07-17 JP JP18710190A patent/JPH0475664A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022515149A (ja) * | 2018-12-21 | 2022-02-17 | ガンブロ・ルンディア・エービー | 拡散装置 |
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