JPH05160A - 血液用物質交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 物質交換装置の使用時に隔壁とハウジングと
の間において剥離が生じても、この部分より物質交換用
流体が血液中に流入することがない物質交換装置を提供
する。 【構成】 この物質交換装置２０は、流体流入口２６お
よび流体流出口２７を有する筒状ハウジング２２と、ハ
ウジング内に収納された物質交換体と、該交換体の両端
部をハウジングに液密に固定し、ハウジング内を流体室
３２と交換体内により形成された流体室３３とに区画す
る隔壁２４，２５と、流体室３３に連通する流体導入口
２８および流体排出口２７とを有している。さらに、ハ
ウジング２２は、隔壁２４，２５が設けられている部分
に、ハウジング内部よりハウジングの端部方向に突出す
る環状突出部３７，３８を有し、隔壁２４，２５は、突
出部３７，３８を含むようにハウジング２２に固着され
ており、ハウジングの全周にわたり存在し、かつ流体室
３２および流体室３３と連通しない独立した空間と、こ
の独立空間と外部とを連通する連通孔３６を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、血液用の物質交換装置
に関するものである。さらに詳しくは、特に管体の外部
に血液を流通させて、管体内部に物質交換用媒体を流通
させて、物質交換を行う人工肺、人工腎臓などに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、人工肺などの人工臓器におい
て、物質交換用細管（人工肺では、ガス交換用中空糸、
人工腎臓では、透析用中空糸）を収納したものが使用さ
れている。そして、従来においては、管体内に血液を流
通させ、管体とハウジングの間に物質交換用の媒体を流
通させるものが一般的であった。最近では、管体の内部
に物質交換用媒体を流通させ、管体とハウジングとの間
に血液を流通させるものも考えられるようになった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、上記のような
装置において、物質交換用の管体は、ハウジングに樹脂
（例えば、ポリウレタン）を用いて形成された隔壁によ
り、液密に固着されている。このような装置内に、血液
を流入させ物質交換を行っているときに、何等かの原因
により装置に衝撃が与えられた場合、また部分的にハウ
ジングと隔壁との接着部に接着の弱い部分があった場合
など種々の原因により、隔壁とハウジングとの間におい
て剥離が生ずるおそれがあり、この剥離が生ずると物質
交換用流体（人工肺においては酸素含有ガス、人工腎臓
においては透析液）がこの剥離部を通り血液に流入する
おそれがあり、極めて危険であるとともに、血液中に物
質交換用流体が流入していることを外部より発見するこ
とができないという問題点を有していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の目的
は、装置使用時に、何等かの原因により装置に衝撃が与
えられた場合、また部分的にハウジングと隔壁との接着
部に接着の弱い部分があった場合など種々の原因によ
り、隔壁とハウジングとの間において剥離が生じること
があっても、この剥離部分より物質交換用流体が血液中
に流入することがなく、さらに、使用時において隔壁と
ハウジングとの間において剥離が生じた場合その確認が
容易である血液用物質交換装置を提供することにある。

【０００５】上記目的を達成するものは、第１の流体流
入口および第１の流体流出口を有する筒状ハウジング
と、該筒状ハウジング内に収納された物質交換体と、該
交換体の両端部を前記筒状ハウジングに液密に固定し、
該ハウジング内を第１の流体流出口および第１の流体流
入口と連通する第１の流体室と前記交換体内により形成
される第２の流体室とに区画する隔壁と、該第２の流体
室に連通する第２の流体導入口および第２の流体排出口
とを有する血液用物質交換装置において、前記ハウジン
グは、隔壁が設けられている部分に、該ハウジング内部
よりハウジングの端部方向に突出する環状突出部を有
し、前記隔壁は、該突出部の端部が該隔壁内に位置する
ようにハウジングに固着されており、前記突出部の外面
と前記ハウジングの突出部付近の内面と、前記突出部の
外面と前記ハウジングの突出部付近の内面との間に位置
する前記隔壁の内面とにより、前記ハウジングの全周に
わたり存在し、かつ前記第１の流体室および前記第２の
流体室と連通しない独立した空間を有し、さらに該空間
と外部空間とを連通する連通孔を有する血液用物質交換
装置である。

【０００６】そして、前記第１の流体流入口および第１
の流体流出口は、血液流入口および血液流出口であり、
前記第１の流体室は、血液室であり、前記第２の流体室
は、物質交換用流体室であり、前記第２の流体導入口お
よび第２の流体排出口は、物質交換用流体導入口および
流体排出口であることが好ましい。さらに、前記ハウジ
ングの隔壁が設けられている部分は拡径部となってお
り、該ハウジングの拡径部内部には、ハウジングの端部
方向に突出する環状突出部が設けられており、前記隔壁
は、該突出部を含むように該拡径部に固着されており、
前記空間は、該突出部の外面と該拡径部の内面と、該突
出部の外面と該拡径部との間に位置する前記隔壁の内面
とにより形成されていることが好ましい。また、前記ハ
ウジングの突出部の端部は、前記隔壁内に位置している
ことが好ましい。そして、前記物質交換用細管が、ガス
交換用中空糸であり、前記血液用物質交換装置が人工肺
であることが好ましい。

【０００７】本発明の血液用物質交換装置を図１に示す
実施例を用いて詳細に説明する。本発明の血液用物質交
換装置２０は、第１の流体流入口２６および第１の流体
流出口２７を有する筒状ハウジングと２２、筒状ハウジ
ング２２内に収納された物質交換体２３と、交換体２３
の両端部を筒状ハウジング２２に液密に固定し、ハウジ
ング２２内を第１の流体流出口２６および第１の流体流
入口２７と連通する第１の流体室３２と交換体２３内に
より形成される第２の流体室３３とに区画する隔壁２
４，２５と、第２の流体室３３に連通する第２の流体導
入口２８および第２の流体排出口２９とを有する血液用
物質交換装置であり、ハウジング２２は、隔壁２４，２
５が設けられている部分に、ハウジング２２内部よりハ
ウジングの端部方向に突出する環状突出部３７，３８を
有し、隔壁２４，２５は、突出部３７，３８の端部が位
置するようにハウジング２２に固着されており、突出部
３７，３８の外面とハウジング２２の突出部付近の内面
と、突出部３７，３８の外面とハウジング２２の突出部
付近の内面との間に位置する隔壁２４，２５の内面とに
より、ハウジング２２の全周にわたり存在し、かつ第１
の流体室３２および第２の流体室３３と連通しない独立
した空間３５を有し、さらに空間３５と外部空間とを連
通する連通孔３６を有している。

【０００８】そこで、図１に示す本発明の血液用物質交
換装置を人工肺に応用した実施例について説明する。人
工肺２０は、筒状ハウジング２２と、筒状ハウジング２
２内に収納された物質交換用管体を形成するガス交換膜
である中空糸膜２３の集合体と、中空糸膜２３の両端部
をハウジング２２に液密に保持する隔壁２４，２５とを
有し、筒状ハウジング２２内は、第１の流体室である血
液室３２と第２の流体室であるガス室３３とに区画さ
れ、筒状ハウジング２２には血液室３２と連通する第１
の流体流入口である血液流入口２６および第１の流体流
出口である血液流出口２７が設けられている。そして、
筒状ハウジング２２の端部である隔壁２４の上方には中
空糸膜２３の内部空間に連通する第２の流体導入口であ
るガス導入口２８を有するキャップ状のガス導入側ポー
ト３０と、隔壁２５の下方に設けられ中空糸膜２３の内
部空間に連通する第２の流体排出口であるガス排出口２
９を有するキャップ状のガス排出側ポート３１が取り付
けられている。このような、中空糸膜の外側に血液を流
すタイプの人工肺は、圧力損失が少ないため循環回路中
の人工肺の前に送血ポンプを設ける必要がなく、人体か
らの落差のみによる脱血にて血液を人工肺に送ることが
できる。

【０００９】中空糸膜２３は、多孔質膜であって、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０．０１〜５μ 、好
ましくは０．０１〜１μｍのものである。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、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材料が用いられる。好
ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、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。

【００１０】筒状ハウジング２２は、ポリカーボネー
ト、アクリル・スチレン共重合体、アクリル・ブチレン
・スチレン共重合体などにより形成されており、例えば
円筒状であり、透明体であることが好ましい。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２２内にその軸方向に向けて並列に約
５，０００〜１００，０００本の多数の中空糸膜２３が
収納されており、さらに、中空糸膜２３はハウジング２
２の両端に中空糸膜２３の両端がそれぞれ開口した状態
で隔壁２４，２５により液密状態に固定されている。隔
壁２４，２５は、ポリウレタン、シリコーンゴムなどの
ポッティング剤で形成される。よって、ハウジング２２
内の上記隔壁２４，２５ではさまれた部分は、中空糸膜
２３の内部側のガス室３３と中空糸膜２３の外側の血液
室３２とに仕切られている。

【００１１】そして、ガス導入口２８を有するガス導入
側ポート３０およびガス排出口２９を有するガス排出側
ポート３１が、ハウジング２２に液密に取り付けられて
おり、これらの取り付けは、ハウジング２０に超音波、
高周波、誘導加熱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行われる。ま
た、締め付けリング（図示しない）を用いて行ってもよ
い。

【００１２】そして、この人工肺２０は、隔壁２４，２
５の内面の外周部２４ａ，２５ａとハウジング２２の内
壁とにより形成され、血液室３２およびガス室３３と連
通しない環状空間３５を有しており、さらにこの環状空
間３５と外部とを連通する連通孔３６を有している。よ
り具体的に述べると、ハウジング２２の隔壁２４，２５
が設けられている部分には、ハウジング２２の内部より
ハウジング２２のそれぞれの端部方向に突出する環状突
出部３７，３８を有しており、隔壁２４，２５は、突出
部３７，３８を含むようにハウジングに固着されてお
り、環状空間３５は、突出部３７，３８の外面とハウジ
ング２２の突出部付近の内面と、突出部１７，１８の外
面とハウジングの突出部付近の内面との間に位置する隔
壁２４，２５の内面とにより形成されている。そして、
ハウジング２２には環状空間３５と外部とを連通する連
通孔３６が設けられている。

【００１３】このような環状空間３５および連通孔３６
を設けることにより、ハウジング２２と隔壁２４，２５
との接触部に剥離が生じても、ガス導入口２８より導入
された酸素含有ガスは、剥離部分を通り、環状空間３５
に流入し、連通孔３６より外部に流出するので、血液室
３２内部に流入することがない。そして、連通孔３６
は、少なくとも１つ設けられていればよいが、複数設け
ることが好ましい。連通孔３６の大きさおよび形状とし
ては、ハウジング２の強度を極端に低下させるものでな
ければ、どのようなものでもよく、例えば、直径１〜１
０ｍｍの断面が円状をした連通孔などが好適である。さ
らに、このような連通孔を複数（例えば、２〜１６個）
設けることがより好ましい。連通孔３６の位置は、空間
３５と連通しておればどこでもよいが、好ましくは装置
の使用時に装置の下部側となる位置に設けることであ
り、このような位置に設ければ、空間３５内に流入した
物質交換用流体を容易に流出させることができ好まし
い。

【００１４】より好ましくは、図１に示すように、ハウ
ジング２２の隔壁が設けられている部分を拡径部とし、
ハウジング２２の拡径部内部は、ハウジングのそれぞれ
の端部方向に突出する環状突出部３７，３８を設け、隔
壁２４，２５を、突出部３７，３８を含むように拡径部
に固着し、環状空間３５を、突出部３７，３８の外面と
ハウジング２２の拡径部の内面と、突出部３７，３８の
外面と拡径部との間に位置する隔壁２４，２５の内面２
４ａ，２５ａとにより形成させることである。そして、
突出部３７，３８の端部は、隔壁２４，２５内に位置し
ているものであることが好ましい。そして、連通孔３６
は、ハウジング２２の拡径部に設けられている。

【００１５】このような形状とすることにより、環状空
間３５を容易に形成することができるとともに、突出部
３７，３８を隔壁２４，２５内部に設ければ、人工肺使
用時に衝撃が与えられても、突出部３７，３８は、その
端部全体が、隔壁２４，２５により被包されているの
で、その部分に加わる衝撃が吸収され、突出部３７，３
８の先端部分において剥離を生ずることを防止できる。
このため、血液室３２内の血液が、環状空間３５を経て
連通孔３６より流出することを防止できる。尚、上記説
明において、人工肺ガス導入口側隔壁部分、およびガス
排出口側隔壁部分の両方に環状空間を設けた場合につい
て説明したが、図１のように人工肺を立てて使用するも
のにおいては、上部に位置する側の隔壁部分に環状空間
を形成すれば良く、下部側には必ずしも設けなくてもよ
い。好ましくは、両方に設けることである。

【００１６】また、上記説明において、人工肺として、
中空糸膜の内部にガスを流入し、中空糸膜とハウジング
との間に形成される第１の流体室に血液を流入させるタ
イプのものを用いて説明したが、これに限らず、中空糸
膜の内部に血液を流入し、中空糸膜とハウジングとの間
に形成される第１の流体室にガスを流入させるタイプの
ものであってもよい。このタイプのものでは、隔壁とハ
ウジングとの間に剥離が生ずると、空間を経て連通口よ
り、血液が流出するため、隔壁とハウジングとに間に剥
離が生じたことを容易に発見することができ、装置に連
通しているチューブを封止するとともに、人工肺を交換
する。

【００１７】以上の説明では、本発明の血液用物質交換
装置を、人工肺の応用した実施例を用いて説明したが、
これに限らず人工腎臓などの人工臓器にも応用できる。
人工腎臓に応用する場合は、物質交換用管体は、透析用
中空糸となり、透析用中空糸としては、再生セルロース
（例えば、銅アンモニアセルロース、酢酸セルロース）
製中空糸、ポリビニルアルコール製中空糸などが用いら
れる。その他の部分の装置の形状、構造は、上記した人
工肺についての実施例において説明したものと同様であ
る。

【００１８】

【作用】本発明の血液用物質交換装置が、人工肺であれ
ば、人工肺の血液流入口２６から流入した血液はハウジ
ング２２とガス交換膜である中空糸膜２３との間により
形成された血液室３２内に流入し、また、ガス導入口２
８より酸素含有ガスが中空糸膜２３内を流通する。この
とき血液は、中空糸膜２３に接触し、二酸化炭素が除去
され、酸素が添加される。そして、この人工肺２０は、
隔壁２４，２５の内面の外周部２４ａ，２５ａとハウジ
ング２２の内壁とにより形成される血液室３２と連通し
ない環状空間３５を有しており、さらにこの環状空間３
５と外部とを連通する連通孔３６が設けられている。こ
のため、ハウジング２２と隔壁２４，２５との接触部に
剥離が生じても、ガス導入口２８より導入された酸素含
有ガスは、剥離部分を通り、環状空間３５に流入し、連
通孔３６より外部に流出するので、血液室３２内部に流
入することがないとともに、ガスの流出音により、隔壁
とハウジングとの間に剥離が生じたことを容易に発見す
ることができ、タイミングよく人工肺を交換することが
できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の血液用物質交換装置は、第１の
流体流入口および第１の流体流出口を有する筒状ハウジ
ングと、該筒状ハウジング内に収納された物質交換体
と、該交換体の両端部を前記筒状ハウジングに液密に固
定し、該ハウジング内を第１の流体流出口および第１の
流体流入口と連通する第１の流体室と前記交換体内によ
り形成される第２の流体室とに区画する隔壁と、該第２
の流体室に連通する第２の流体導入口および第２の流体
排出口とを有する血液用物質交換装置において、前記ハ
ウジングは、隔壁が設けられている部分に、該ハウジン
グ内部よりハウジングの端部方向に突出する環状突出部
を有し、前記隔壁は、該突出部の端部が該隔壁内に位置
するようにハウジングに固着されており、前記突出部の
外面と前記ハウジングの突出部付近の内面と、前記突出
部の外面と前記ハウジングの突出部付近の内面との間に
位置する前記隔壁の内面とにより、前記ハウジングの全
周にわたり存在し、かつ前記第１の流体室および前記第
２の流体室と連通しない独立した空間を有し、さらに該
空間と外部空間とを連通する連通孔を有するものである
ので、ハウジングと隔壁との接触部に剥離が生じても、
物質交換用流体は、剥離部分を通り、環状空間に流入
し、連通孔より外部に流出するので、血液室内部に流入
するおそれがなく、安全に使用できるとともに、隔壁と
ハウジングとの間に剥離が生じたことを容易に発見する
ことができる。さらに、ハウジングの突出部の端部は、
隔壁内に位置しているので、環状空間を容易に形成する
ことができるとともに、突出部の端部が隔壁内部に位置
するため、装置の使用時に衝撃が与えられても、突出部
は、その端部全体が、隔壁により被包されているので、
その部分に加わる衝撃が吸収され、突出部の先端部分に
おいて剥離を生ずることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例の血液用物質交換装
置を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 人工肺 ２２ ハウジング ２３ 中空糸膜 ２４，２５ 隔壁 ２６ 第１の流体流入口 ２７ 第１の流体流出口 ２８ 第２の流体導入口 ２９ 第２の流体排出口 ３２ 第１の流体室 ３３ 第２の流体室 ３５ 環状空間 ３６ 連通孔 ３７，３８ 環状突出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の流体流入口および第１の流体流出
   口を有する筒状ハウジングと、該筒状ハウジング内に収
   納された物質交換体と、該交換体の両端部を前記筒状ハ
   ウジングに液密に固定し、該ハウジング内を第１の流体
   流出口および第１の流体流入口と連通する第１の流体室
   と前記交換体内により形成される第２の流体室とに区画
   する隔壁と、該第２の流体室に連通する第２の流体導入
   口および第２の流体排出口とを有する血液用物質交換装
   置において、前記ハウジングは、隔壁が設けられている
   部分に、該ハウジング内部よりハウジングの端部方向に
   突出する環状突出部を有し、前記隔壁は、該突出部の端
   部が該隔壁内に位置するようにハウジングに固着されて
   おり、前記突出部の外面と前記ハウジングの突出部付近
   の内面と、前記突出部の外面と前記ハウジングの突出部
   付近の内面との間に位置する前記隔壁の内面とにより、
   前記ハウジングの全周にわたり存在し、かつ前記第１の
   流体室および前記第２の流体室と連通しない独立した空
   間を有し、さらに該空間と外部空間とを連通する連通孔
   を有することを特徴とする血液用物質交換装置。
2. 【請求項２】 前記第１の流体流入口および第１の流体
   流出口は、血液流入口および血液流出口であり、前記第
   １の流体室は、血液室であり、前記第２の流体室は、物
   質交換用流体室であり、前記第２の流体導入口および第
   ２の流体排出口は、物質交換用流体導入口および流体排
   出口である請求項１に記載の血液用物質交換装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジングの隔壁が設けられている
   部分は拡径部となっており、該ハウジングの拡径部内部
   には、ハウジングの端部方向に突出する環状突出部が設
   けられており、前記隔壁は、該突出部を含むように該拡
   径部に固着されており、前記空間は、該突出部の外面と
   該拡径部の内面と、該突出部の外面と該拡径部との間に
   位置する前記隔壁の内面とにより形成されているもので
   ある請求項１または２に記載の血液用物質交換装置。
4. 【請求項４】 前記ハウジングの突出部の端部は、前記
   隔壁内に位置しているものである請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の血液用物質交換装置。
5. 【請求項５】 前記物質交換用管体が、ガス交換用中空
   糸であり、前記血液用物質交換装置が人工肺である請求
   項１ないし４のいずれかに記載の血液用物質交換装置。