JPH0783765B2 - 人工肺 - Google Patents
人工肺Info
- Publication number
- JPH0783765B2 JPH0783765B2 JP63084564A JP8456488A JPH0783765B2 JP H0783765 B2 JPH0783765 B2 JP H0783765B2 JP 63084564 A JP63084564 A JP 63084564A JP 8456488 A JP8456488 A JP 8456488A JP H0783765 B2 JPH0783765 B2 JP H0783765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood
- gas
- artificial lung
- hollow fiber
- heat exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- External Artificial Organs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、血液と酸素が中空糸を介して良好に接触する
ことによりガス交換性能を高めることができる人工肺に
関する。
ことによりガス交換性能を高めることができる人工肺に
関する。
［従来の技術］ 人工肺には大別して気泡型と膜型とがあるが、ガス交換
膜を用いる膜型人工肺は気泡型と比べ、ガス交換方式が
より生理的であり、血液への悪影響が少ないという利点
がある。
膜を用いる膜型人工肺は気泡型と比べ、ガス交換方式が
より生理的であり、血液への悪影響が少ないという利点
がある。
ガス交換方式には、中空糸の中空部に血液を流し、中空
糸外部に気体を流す方式（血液内部灌流型）と、その逆
に、中空糸の中空部に気体を流し、中空糸外部には血液
を流す方式（血液外部灌流型）がある。
糸外部に気体を流す方式（血液内部灌流型）と、その逆
に、中空糸の中空部に気体を流し、中空糸外部には血液
を流す方式（血液外部灌流型）がある。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、中空部に血液を流す方式（血液内部灌流
型）においては、血液入口、出口間の圧力損失が大きく
なり、人工肺に流入する側の血液回路内圧が上昇し、過
度の場合、ローラーポンプのラテックスゴムチューブが
大きく膨らみ破裂の危険がある。更に、回路内圧が高い
場合、赤血球破壊が多いことも知られている。
型）においては、血液入口、出口間の圧力損失が大きく
なり、人工肺に流入する側の血液回路内圧が上昇し、過
度の場合、ローラーポンプのラテックスゴムチューブが
大きく膨らみ破裂の危険がある。更に、回路内圧が高い
場合、赤血球破壊が多いことも知られている。
また、中空糸外側に血液を流す方式（血液外部灌流型）
にあっては、一般に血液を均一に分散することが困難
で、その結果、血液と酸素を充分に接触させることが困
難であるという問題がある。
にあっては、一般に血液を均一に分散することが困難
で、その結果、血液と酸素を充分に接触させることが困
難であるという問題がある。
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は血液内部灌流型、血液外部灌流型の
どちらの方式においても、良好なガス交換を行なうこと
ができる人工肺を提供するため鋭意研究した結果、本発
明に到達したものである。
どちらの方式においても、良好なガス交換を行なうこと
ができる人工肺を提供するため鋭意研究した結果、本発
明に到達したものである。
即ち、本発明によれば、多孔質中空糸を複数本集束し、
該中空糸の両端部を開口状態で高分子重合体隔壁に埋込
み、該隔壁により該中空糸の両端部をハウジングに流密
（ここで流密とは液体および気体をシールすることを意
味する）に封止して該中空糸をハウジング内全体にほぼ
均一に配設してなる人工肺であって、一方の隔壁中央部
及び他方の隔壁周辺部に、血液あるいは気体の出入口を
設けたことを特徴とする人工肺、が提供される。
該中空糸の両端部を開口状態で高分子重合体隔壁に埋込
み、該隔壁により該中空糸の両端部をハウジングに流密
（ここで流密とは液体および気体をシールすることを意
味する）に封止して該中空糸をハウジング内全体にほぼ
均一に配設してなる人工肺であって、一方の隔壁中央部
及び他方の隔壁周辺部に、血液あるいは気体の出入口を
設けたことを特徴とする人工肺、が提供される。
［作用］ 本発明の人工肺において、一方の隔壁中央部及び他方の
隔壁周辺部に設けた出入口を血液の出入口とした場合に
は多孔質中空糸の内側に気体を流す、いわゆる血液外部
灌流型の人工肺となり、その逆に一方の隔壁中央部及び
他方の隔壁周辺部に設けた出入口を気体の出入口とした
場合には多孔質中空糸の内側に血液を流す血液内部灌流
型となる。従って本発明の人工肺にあっては、例えばキ
ャップの交換のみで二タイプの人工肺として使用可能で
ある。尚、ここで云う気体としては、空気、空気に酸素
を富化した気体、酸素ガス、窒素と酸素を混合した気体
などが挙げられる。
隔壁周辺部に設けた出入口を血液の出入口とした場合に
は多孔質中空糸の内側に気体を流す、いわゆる血液外部
灌流型の人工肺となり、その逆に一方の隔壁中央部及び
他方の隔壁周辺部に設けた出入口を気体の出入口とした
場合には多孔質中空糸の内側に血液を流す血液内部灌流
型となる。従って本発明の人工肺にあっては、例えばキ
ャップの交換のみで二タイプの人工肺として使用可能で
ある。尚、ここで云う気体としては、空気、空気に酸素
を富化した気体、酸素ガス、窒素と酸素を混合した気体
などが挙げられる。
本人工肺においては、血液又は気体が中空糸外側を流れ
るに際し、中心方向よりその周囲に広がるか、あるいは
周囲より中心に向って流れることになるため、血液又は
気体の偏流を極力抑えることができ、従ってガス交換性
能を高めることができるのである。
るに際し、中心方向よりその周囲に広がるか、あるいは
周囲より中心に向って流れることになるため、血液又は
気体の偏流を極力抑えることができ、従ってガス交換性
能を高めることができるのである。
即ち、本人工肺を血液外部灌流型として用いた場合、血
液は様々な角度から中空糸を横切るため、偏流が防止で
きるとともにガス交換に重要な血液の流れ（乱流）を作
り出せ、ガス交換性能を向上させることができる。
液は様々な角度から中空糸を横切るため、偏流が防止で
きるとともにガス交換に重要な血液の流れ（乱流）を作
り出せ、ガス交換性能を向上させることができる。
一方、本人工肺を血液内部灌流型として用いた場合、従
来のように気体を隔壁より内側部の外筒に設けた出入口
から流さないため、中空糸全体に万遍なく気体を流すこ
とができ、人工肺の性能が向上する。
来のように気体を隔壁より内側部の外筒に設けた出入口
から流さないため、中空糸全体に万遍なく気体を流すこ
とができ、人工肺の性能が向上する。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基き本発明を説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
第１図は、本発明の人工肺の一実施例である熱交換器一
体型人工肺を示す断面図である。
体型人工肺を示す断面図である。
本実施例の人工肺は、ガス交換部Ｉと、それに一体的に
配設された熱交換部IIとから構成されており、熱交換部
IIの内側には炭酸ガスカートリッジが設けられている。
配設された熱交換部IIとから構成されており、熱交換部
IIの内側には炭酸ガスカートリッジが設けられている。
１は血液を導入するための血液入口であり、後述の隔壁
４の周辺部に設けられ、これは熱交換部IIの外側部に
連なって設けられている。ガス交換部Ｉの円筒２内に
は、多数の多孔質中空糸３が円筒２内にほぼ均一に万遍
なく配設されており、円筒２ならびに多孔質中空糸３の
両端部においては、円筒２の内面ならびに多孔質中空糸
３の外面が接着剤（支持部材）により流密に支持された
隔壁（ポッティング部）４,4を形成している。そし
て、該隔壁４の中央部には血液の出口５が設けられて
いる。また隔壁４の外側には気体の入口６、隔壁４
の外側には交換ガスの出口７が設けられている。
４の周辺部に設けられ、これは熱交換部IIの外側部に
連なって設けられている。ガス交換部Ｉの円筒２内に
は、多数の多孔質中空糸３が円筒２内にほぼ均一に万遍
なく配設されており、円筒２ならびに多孔質中空糸３の
両端部においては、円筒２の内面ならびに多孔質中空糸
３の外面が接着剤（支持部材）により流密に支持された
隔壁（ポッティング部）４,4を形成している。そし
て、該隔壁４の中央部には血液の出口５が設けられて
いる。また隔壁４の外側には気体の入口６、隔壁４
の外側には交換ガスの出口７が設けられている。
一方、熱交換部IIの内筒８と外筒９の間には、血液を所
定の温度に保持させるための熱交換用チューブ10が設け
られている。そして、更に熱交換部IIの内筒８内の空間
部には、炭酸ガスカートリッジ11が装填されており、人
工肺のプライミングの際に用いられるようになってい
る。なお、12は熱交換用媒体の入口、13は熱交換用媒体
の出口を示す。
定の温度に保持させるための熱交換用チューブ10が設け
られている。そして、更に熱交換部IIの内筒８内の空間
部には、炭酸ガスカートリッジ11が装填されており、人
工肺のプライミングの際に用いられるようになってい
る。なお、12は熱交換用媒体の入口、13は熱交換用媒体
の出口を示す。
以上の構成において、血液は血液入口１より熱交換部II
で所定温度に熱交換された後、隔壁４の周辺部からガ
ス交換部Ｉの内部に入り、次いで円筒２内に配設された
多孔質中空糸３の外側部を流れ、隔壁４の中央部に設
けられた血液出口５より排出される。この際、血液は、
気体入口６より多孔質中空糸３の中空部に送入された気
体と該多孔質中空糸３に形成された細孔を介して接触し
てガス交換を行なうが、第１図に示すように、血液は様
々な角度から中空糸を横切るため偏流が防止でき、血液
を中空糸全体に万遍なく流すことができるほか、ガス交
換に重要な血液の流れ（乱流）が生じ、ガス交換性能を
向上させることができる。また、本実施例の場合、血液
の出入口１および５にはテーパがつけられているため、
血液をスムーズに流せ、かつ圧力損失、血球破壊を少な
くすることができる。
で所定温度に熱交換された後、隔壁４の周辺部からガ
ス交換部Ｉの内部に入り、次いで円筒２内に配設された
多孔質中空糸３の外側部を流れ、隔壁４の中央部に設
けられた血液出口５より排出される。この際、血液は、
気体入口６より多孔質中空糸３の中空部に送入された気
体と該多孔質中空糸３に形成された細孔を介して接触し
てガス交換を行なうが、第１図に示すように、血液は様
々な角度から中空糸を横切るため偏流が防止でき、血液
を中空糸全体に万遍なく流すことができるほか、ガス交
換に重要な血液の流れ（乱流）が生じ、ガス交換性能を
向上させることができる。また、本実施例の場合、血液
の出入口１および５にはテーパがつけられているため、
血液をスムーズに流せ、かつ圧力損失、血球破壊を少な
くすることができる。
熱交換部IIの内筒８と外筒９の間に設ける熱交換用チュ
ーブ10の配設形状は特に限定されるものではないが、螺
旋状、渦巻状が接触面積が増加でき、熱交換効率が向上
することから好ましいものである。また、このチューブ
10の外周面に、例えば、螺旋状に凸部を設けることは同
じく接触面積が増加できることから好ましい。
ーブ10の配設形状は特に限定されるものではないが、螺
旋状、渦巻状が接触面積が増加でき、熱交換効率が向上
することから好ましいものである。また、このチューブ
10の外周面に、例えば、螺旋状に凸部を設けることは同
じく接触面積が増加できることから好ましい。
熱交換用チューブ10の材質も特に限定はされず、伝熱係
数の大きい材料であれば使用することができるが、例え
ばステンレス鋼、アルミニウムなどにエポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、フッ素樹脂あるいはアルミナ（Al2O3）な
どをコーティングした材料が好ましい。
数の大きい材料であれば使用することができるが、例え
ばステンレス鋼、アルミニウムなどにエポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、フッ素樹脂あるいはアルミナ（Al2O3）な
どをコーティングした材料が好ましい。
また、円筒２内に配設される多孔質中空糸３としては、
ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系
樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロ
エチレン共重合体などのフッ素樹脂、又はシリコーン樹
脂等の疎水生樹脂が好ましく用いられる。また、疎水生
樹脂以外の材料を用いる場合であっても、その血液との
接触面をシリコーン樹脂等で処理し、疎水生としたもの
も用いることができる。多孔質中空糸３は、その周壁部
に多数の微小細孔を有しており、そこでガス交換が行わ
れる。微小細孔の平均細孔径は一般に0.01〜１μｍが好
ましい。さらに、中空糸３の空隙率は一般に20〜80％程
度であることが好ましい。
ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系
樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロ
エチレン共重合体などのフッ素樹脂、又はシリコーン樹
脂等の疎水生樹脂が好ましく用いられる。また、疎水生
樹脂以外の材料を用いる場合であっても、その血液との
接触面をシリコーン樹脂等で処理し、疎水生としたもの
も用いることができる。多孔質中空糸３は、その周壁部
に多数の微小細孔を有しており、そこでガス交換が行わ
れる。微小細孔の平均細孔径は一般に0.01〜１μｍが好
ましい。さらに、中空糸３の空隙率は一般に20〜80％程
度であることが好ましい。
また、多孔質中空糸３の膜面積は通常３m2以下でよく、
従来の市販品に比し小さくすることができる。これは上
記したように本中空糸により、血液と気体との接触が充
分に行われる故であり、本発明の大きな利点といえる。
従来の市販品に比し小さくすることができる。これは上
記したように本中空糸により、血液と気体との接触が充
分に行われる故であり、本発明の大きな利点といえる。
また、本実施例に示す人工肺においては、血液の出入口
および気体の出入口の配置を逆にする形態であっても、
キャップの交換のみで容易に使用することができ、従っ
て血液外部灌流型と血液内部灌流型の２タイプの人工肺
として使用することができる。
および気体の出入口の配置を逆にする形態であっても、
キャップの交換のみで容易に使用することができ、従っ
て血液外部灌流型と血液内部灌流型の２タイプの人工肺
として使用することができる。
以下、具体的に本発明に係る人工肺の一例を用いたガス
交換の実施結果について説明する。
交換の実施結果について説明する。
（実施例） 第１図に示す構成の人工肺であって、下記の寸法、条件
のものを用いた。
のものを用いた。
円筒２…直径65mm 熱交換部外筒９…直径84mm 熱交換部内筒８…直径50mm 全長…200mm 多孔質中空糸…膜面積 ２m2 中空糸数 8841本 充填密度（両端部:0.4、中央部:0.6） 内径 300μｍ 外形 400μｍ 周壁部厚さ 50μｍ 平均細孔径 0.22μｍ 空隙率 68％ 支持部材（ポッティング材）…ポリウレタン樹脂 熱交換用チューブ…厚さ1mm、直径10mm（φ）のアルミ
ニウム製パイプにエポキシコーティングを施してなるも
ので、内筒内側に螺旋状に配されている。チューブの外
周面には凸部が形成されている。
ニウム製パイプにエポキシコーティングを施してなるも
ので、内筒内側に螺旋状に配されている。チューブの外
周面には凸部が形成されている。
以上の人工肺を用い、体重10kgの成犬につき、血液を頸
静脈より導出し股動脈に返血した。静脈血はAAMIの定め
る標準静脈血とした後に上記人工肺に導いた。血液のサ
ンプリングは人工肺の入口及び出口にて行い、その値を
用いてO2移動量、CO2移動量を計算し、それを第２図、
第３図に示した。また、人工肺の圧力損失を求めるた
め、人工肺の入口及び出口側に圧力センサを取り付けて
圧の測定を行い、その結果を第４図に示した。また人工
肺には、膜面積当り１/min.にてO2を送風した。
静脈より導出し股動脈に返血した。静脈血はAAMIの定め
る標準静脈血とした後に上記人工肺に導いた。血液のサ
ンプリングは人工肺の入口及び出口にて行い、その値を
用いてO2移動量、CO2移動量を計算し、それを第２図、
第３図に示した。また、人工肺の圧力損失を求めるた
め、人工肺の入口及び出口側に圧力センサを取り付けて
圧の測定を行い、その結果を第４図に示した。また人工
肺には、膜面積当り１/min.にてO2を送風した。
以上の結果から明らかな通り、本人工肺によれば、充分
はO2移動量、CO2移動量が得られ、ガス交換性能が高い
ことがわかる。
はO2移動量、CO2移動量が得られ、ガス交換性能が高い
ことがわかる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の人工肺によれば、血液内
部灌流型、血液外部灌流型のどちらの方式においても、
血液と気体とが充分且つ良好に接触するから、良好なガ
ス交換を行なうことができる。
部灌流型、血液外部灌流型のどちらの方式においても、
血液と気体とが充分且つ良好に接触するから、良好なガ
ス交換を行なうことができる。
第１図は本発明の人工肺の一実施例を示す断面図、第２
図はO2移動量を示すグラフ、第３図はCO2移動量を示す
グラフ、第４図は人工肺の圧力損失を示すグラフであ
る。 １……血液入口、２……円筒、３……多孔質中空糸、４
,4……隔壁、５……血液出口、６……気体入口、７
……交換ガス出口、８……熱交換部の内筒、９……熱交
換部の外筒、10……熱交換用チューブ、11……炭酸ガス
カートリッジ、12……熱交換用媒体の入口、13……熱交
換用媒体の出口。
図はO2移動量を示すグラフ、第３図はCO2移動量を示す
グラフ、第４図は人工肺の圧力損失を示すグラフであ
る。 １……血液入口、２……円筒、３……多孔質中空糸、４
,4……隔壁、５……血液出口、６……気体入口、７
……交換ガス出口、８……熱交換部の内筒、９……熱交
換部の外筒、10……熱交換用チューブ、11……炭酸ガス
カートリッジ、12……熱交換用媒体の入口、13……熱交
換用媒体の出口。
Claims (1)
- 【請求項１】多孔質中空糸を複数本集束し、該中空糸の
両端部を開口状態で高分子重合体隔壁に埋込み、該隔壁
により該中空糸の両端部をハウジングに流密に封止して
該中空糸をハウジング内全体にほぼ均一に配設してなる
人工肺であって、一方の隔壁中央部及び他方の隔壁周辺
部に、血液あるいは気体の出入口を設けたことを特徴と
する人工肺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084564A JPH0783765B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 人工肺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084564A JPH0783765B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 人工肺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256970A JPH01256970A (ja) | 1989-10-13 |
| JPH0783765B2 true JPH0783765B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=13834149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084564A Expired - Lifetime JPH0783765B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783765B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6443264A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-15 | Nippon Medical Supply | Blood gas exchange apparatus |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63084564A patent/JPH0783765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01256970A (ja) | 1989-10-13 |
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