JPH0819601A

JPH0819601A - 人工肺

Info

Publication number: JPH0819601A
Application number: JP15771394A
Authority: JP
Inventors: Hikari Nakanishi; 光中西
Original assignee: SENKO IKA KOGYO KK; Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: SENKO IKA KOGYO KK; Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】血液流量に関係なく常時高いガス交換能率が
得られる人工肺を提供する。【構成】筒体２１の中央部に、外面視略円柱状のコア
部２９が配置されている。このコア部２９の外周面に
は、該コア部２９の軸方向に沿って延在するリブ３０が
コア部２９の断面周方向に等間隔に複数本配置されてい
る。コア部２９外周面において各リブ３０の間に形成さ
れる流路には、軸線方向に異なる場所の半径方向の寸法
が相対的に拡大縮小する形態の起伏部３２が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜型人工肺に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、血液のガス交換を人工的
に行なう医療装置として、処理膜に中空糸膜を使用した
構造の中空糸膜型人工肺が知られている。すなわち、多
数の中空糸膜により容器内に多数の血液流路と、ガスの
流通路とを形成し、上記中空糸膜を介して血液（静脈
血）と、ガス（酸素あるいは酸素と空気と二酸化炭素と
から構成される）とを接触させ、血液中に酸素を加える
と同時に血液中の二酸化炭素をガス中に排出させるもの
である。

【０００３】このような膜型人工肺の一例として、従
来、図５に示す構造の中空糸膜型人工肺が提供されてい
る。図中符号１は円筒状の筒体を示すもので、この筒体
１の両端部は拡径されて筒体頭部２ａ、２ｂとなってい
る。前記構成の筒体１内には多数の中空糸が集束されて
なる中空糸集束体４が収められている。この中空糸集束
体４は円筒状に形成されており、その中央部空間４ａに
は、後述する蓋体８に連結されたコア部９が挿入配置さ
れている。中空糸集束体４は、筒体１内に収納後にその
両端部をポリウレタン樹脂などのポッティング材５、５
により上記筒体１内において固定されており、このポッ
ティング材５、５の外側端面では前記中空糸集束体４を
構成する各中空糸が開口されている。

【０００４】前記筒体１には、その両開口部６ａ、６ｂ
を覆うようにして蓋体７、８が取り付けられている。こ
の蓋体７、８はそれぞれ筒体１に対して密閉状態に装着
されるキャップ状に形成され、下方（図中下方）の蓋体
８には血液が導入される血液導入口突管１０および該血
液導入口突管１０から導入された血液を筒体１の上部ま
で導入する前記コア部９が連結されている。コア部９の
上端には、導入された血液を筒体１内に流出させる複数
の窓１１が筒体１の周方向に沿って等間隔で開口されて
いる。コア部９の外周面には、コア部９の軸方向に沿っ
て延在するリブ１２がコア部９の断面周方向に等間隔に
複数配置されている。また、筒体１の下部には筒体１に
導入された血液の排出突管１３が設けられている。前記
筒体頭部２ａ、２ｂの側部にはガスを中空糸集束体４を
構成する各中空糸内側に導入し、筒体１外に排出する流
通管１４ａ、１４ｂが設けられている（ただし、流通管
１４ｂは複数の場合もある）。

【０００５】上記構成において、血液は導入口突管１０
からコア部９内に導入され、上部のポッティング材５に
ぶつかった後、上記窓１１を経てコア部９と筒体１との
間の領域に出て、中空糸集束体４を構成する中空糸間を
流れて下方のポッティング材５に至り、排出突管１３か
ら筒体１の外方に排出される。ガスは各中空糸集束体４
を構成する中空糸内を通り、これら中空糸膜を介して血
液とガスとがガス交換される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
中空糸膜型人工肺（血液処理装置）には、次のような欠
点があった。すなわち、例えば、開心術の術中のよう
に、血液流量が大幅に変化（開心術の場合１〜７リット
ル毎分程度の範囲）する場合、流量がある範囲の時には
血液が中空糸集束体４全体に行きわたるが、流量が前記
ある範囲以外の時には血液がコア部９の上端と排出突管
１３との間で流路長の短縮する経路に偏在して特定のリ
ブ１２、１２間にのみ、または筒体１と中空糸集束体４
の外周との間にのみ流路が形成され（所謂チャネリン
グ）、血液が中空糸集束体４全体に行きわたらずガス交
換効率に低下が生じるといった問題がある。また、中央
部空間４ａを流れた血液は上部ポッティング材４に当た
り血液の向きが９０°から１８０°変更する、この当た
って向きを変更する量は、血液量により異なるので、前
記のある範囲以外で血液が中空糸集束体４全体にいきわ
たらずガス交換効率低下の原因となっている。さらに、
高流量時には上部ポッティング材５に血液が当たり９０
°以上向きが変更することは血液損傷の問題がある。中
央部空間４ａ内に充填されている血液量も大概循環全回
路の充填量を最小にある目標から見て内方が好ましい。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、血液流量に関係なく常時高いガス交換能率が得ら
れ、血液損傷の問題が少なく、血液充填量の少ない人工
肺を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の人工肺では、片端部に血液流出口が突設されて
いる筒体内に中空糸を筒状に集束してなる中空糸集束体
が収納されるとともに、この中空糸集束体の中央部に端
部の血液導入口より導入された血液の複数の流路を外周
側に有する柱状のコア部が収納され、これら中空糸集束
体およびコア部がポッティング材により固定され、血液
導入口とガス導入口を各々有するキャップ状の蓋体が前
記筒体の両端部に一体に連結された中空糸膜型人工肺に
おいて、前記コア部の複数の血液流路に前記コア部に外
接する中空糸集束体に向けて端部の血液導入口より導入
された血液の流れの向きを積極的にコア部の外周側から
遠ざけるように変更する手段が設けられていることを前
記課題の解決手段とした。

【０００９】請求項２記載の人工肺では、前記コア部の
複数の流路が端部の血液導入口から下流に向かって螺旋
状に配置されていることを前記課題の解決手段とした。

【００１０】請求項３記載の人工肺では、前記コア部の
複数の各流路の断面積が、血液導入口から下流に向かっ
て縮小と拡大を繰り返す形態を前記課題の解決手段とし
た。

【００１１】請求項４記載の人工肺では、コア部の内部
を血液が流通しないことを前記課題の解決手段とした。

【００１２】

【作用】本発明では、コア部に平行に流入した血液の流
れの向きを中空糸集束体中央に栓状に存在するコア部の
側面全体で血液流れ方向を積極的に変更し、血液流量広
範囲で中空糸集束体へ血液の流れを向ける。これによ
り、血液は流量広範囲で中空糸集束体に向けて流れ、高
ガス交換率が得られる。コア部に設けられた流路を血液
導入口から下流に向かって螺旋状に配置することによ
り、流路に導入された血液はコア部の輪切りにした断面
から接線方向に流れの向きが変更されることになり、血
液は中空糸集束体に向かって流れ、前記の効果が得られ
る。また、コア部に設けられた流路の断面積を血液導入
口から下流に向かって縮小と拡大を繰り返すことにより
流路に導入された血液は、流路断面積が縮小している間
は、コア部側面から離れる方向へ流れの向きが変更され
る。次に、流路断面積が拡大している間は、前記断面積
が縮小している部分を流れの向きが変更されなかった血
液が満たすことになり、また、次の断面積縮小部分へ進
行していく。これにより、血液の流れ方向は、主に断面
積縮小部分で変更されることになり、断面積縮小と拡大
とを複数繰り返すごとに血液は中空糸集束体へ向かって
流れ、前記の効果が得られる。また、前記コア部の内部
を血液が流通しないことにより、血液は導入口よりコア
部片端へ流通し、わずかに向きを変更しながら前記流路
へ流通して行く。この結果、血液は流路に流通する前に
ほとんど流れの向きが変更されていないので、中空糸集
束体への流れ方に悪影響を与えず、しかも、血液損傷の
問題も少ない。加えて、筒体内への中央空間充填量も無
くせる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の人工肺の一実施例を、図１から
図４を参照して説明する。図１中符号２１は円筒状の筒
体を示すもので、この筒体２１の両端部は蓋体２２ａ、
２２ｂにより閉塞されている。この蓋体２２ａ、２２ｂ
にはガスを中空糸内側に導入する流通管２３ａ（ガス導
入口）、外側に排出する流通管２３ｂが設けられてい
る。前記構成の筒体２１内には多数の中空糸を集束して
なる中空糸集束体２４が収められている。この中空糸集
束体２４は円筒状に形成されており、この中空糸集束体
２４の中央部空間２４ａには、後述するコア部２９が挿
入配置されている。中空糸集束体２４は、筒体２１内に
収納後にその両端部をポリウレタン樹脂などのポッティ
ング材２５、２５により上記筒体１内において固定され
ており、このポッティング材２５、２５の外側端面に前
記中空糸集束体２４を構成する各中空糸が開口されてい
る。

【００１４】前記筒体２１は、１．５度程度の角度で上
部（図中上方）にいくほど拡径するテーパ状に形成され
ている。筒体２１の下部に装着される蓋体２２ｂには、
筒体２１内部に血液を導入する導入口突管２６（血液導
入口）が設けられている。この導入口突管２６は、蓋体
２２ｂの内方に突出され、蓋体２２ｂを筒体２１に装着
することによりその先端が筒体２１内に内装された中空
糸集束体２４の下部のポッティング材２５に中央部空間
２４ａと連通して設けられた嵌合穴２４ｂと嵌合される
ようになっている。この導入口突管２６の先端部には、
その内径が先端方向に行くほどテーパ状に拡径された放
射部２７が形成されている。筒体２１の上には、導入口
突管２６から筒体２１内に供給された血液を排出する排
出突管２８が設けられている。

【００１５】前記筒体２１の中央部には、外面視略円柱
状のコア部２９が配置されている。コア部２９は、ポリ
プロピレン等の樹脂製であって中実に形成され、上端部
が上部に位置されたポッティング材２５内に没してあ
り、上端部の位置が保持されている。このコア部２９の
外周面は平滑面に形成され、また、この外周面には、図
２および図３に示すように、該コア部２９の軸方向に沿
って延在するリブ３０がコア部２９の放射状に等間隔に
計８本配置されている。コア部２９外周面において各リ
ブ３０の間に形成される溝部３１には、軸線方向に異な
る場所の半径方向の寸法が相対的に拡大縮小する形態の
起伏部３２が設けられている。この起伏部３２は、コア
部２９の長さ方向に沿って拡径部の頂点を結ぶ直線が上
方に行くほどコア部２９の中心軸線に対して１．５度傾
斜して離間するテーパ状に形成されている。コア部２９
の下端部には、図１に示すように、前記導入口突管２６
から導入する血液をコア部２９半径方向に拡散させる円
錐部３３が設けられている。

【００１６】前記人工肺は、蓋体２２ａを上方に位置さ
せ、この状態で導入口突管２６から筒体２１内に血液を
導入させ、かつ流通管２３ａから酸素や酸素と空気と二
酸化炭素の混合ガスを導入させることにより、血液のガ
ス交換を行なう。導入口突管２６より導入された血液
は、円錐部３３を流通する際に、均一に流路に分配され
る。また、コア部２９内部に血液が流通や浸透すること
はないので、血液は円錐部３３から各流路に向かってス
ムーズに流れる。コア部２９外周面に沿って上昇する血
液が起伏部３２に当たることにより中空糸集束体２４の
半径方向に流路を変更して流れ、血液の流れが中空糸集
束体２４全体に分散される。筒体２１内を上昇する血液
は、上部のポッティング材２５に当たるまで上昇を続
け、上昇の間に中空糸膜を介して血液とガスとがガス交
換する。上部のポッティング材２５に至った血液は、排
出突管２８を介して筒体２１外に排出される。

【００１７】したがって、前記人工肺によれば、導入口
突管２６より導入された血液が中空糸集束体２４内全体
に分散されて流れる上、コア部２９近傍を流れる血液が
起伏部３２に当たって筒体２１の外周方向に分散される
ので、血液と中空糸集束体２４との接触面積が確保さ
れ、高ガス交換効率が保持されるとともに、筒体２１内
全体に常時血液が流通されて筒体２１における血液の滞
留部分がなくなり、ガス交換効率が向上する。加えて、
導入口付近の血液の流れの向きの変更を少なくしたの
で、血液損傷の問題が少なくない。コア部２９内部を血
液が流通しないので、コア部２９中央空間内の血液充填
量を無くせる上、コア部２９外周面を円錐部３３から流
路に向かって血液がスムーズに流れるので、ガス交換効
率が一層向上する。

【００１８】以下、本発明の第２実施例を図４を参照し
て説明する。本実施例の人工肺は、コア部２９の外周部
に複数の螺旋状のリブ３４を有するものである。このリ
ブ３４は、コア部２９の外周面の軸方向において前記第
１実施例のリブ３０と同様の範囲に取り付けられ、かつ
コア部２９の外周面に断面周方向４分の１程度卷回され
た形状に形成されている。本実施例の人工肺によれば、
導入口突管２６より流れる血液は、リブ３４に沿って流
れることによって流れの向きが中空糸集束体２４の外周
方向に変えられて中空糸集束体２４内全体に分散されつ
つ旋回流を形成し、中空糸集束体２４を構成する各中空
糸との接触面積の確保や、筒体２１内における血液の滞
留防止等がより確実かつ効率良くなされ、ガス交換の効
率が一層向上する。また、血液損傷および血液充填量に
関しても、前記第１実施例に記載の人工肺と同様の効果
を有する。

【００１９】なお、排出突管２８は、筒体２１の上部以
外の場所に設けても構わない。起伏部３２は、コア部２
９の周方向の各所が相対的に半径方向に拡大縮小する形
状であっても構わない。前記第２実施例において、リブ
３４の卷回は、血液を十分に中空糸集束体２４全体に拡
散可能であれば、コア部２９の４分の１周以外であって
も構わない。この場合、起伏部３２は設置しなくてもよ
い。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の人
工肺によれば、前記コア部の複数の血液流路に前記コア
部に外接する中空糸集束体に向けて端部の血液導入口よ
り導入された血液の流れの向きを積極的にコア部の外周
側から遠ざけるように変更する手段が設けられているの
で、血液が流量広範囲で中空糸集束体へ向けて流れ、高
ガス交換率が得られる。

【００２１】請求項２記載の人工肺では、前記コア部の
複数の流路が端部の血液導入口から下流に向かって螺旋
状に配置されているので、流路に導入された血液がコア
部の輪切りにした断面から接線方向に流れの向きが変更
されることになり血液は中空糸集束体に向かって流れ、
高ガス交換率が得られる。

【００２２】請求項３記載の人工肺では、前記コア部の
複数の各流路の断面積が、血液導入口から下流に向かっ
て縮小と拡大を繰り返す形態とされているので、血液の
流れ方向が主に断面積縮小部分で変更されることにな
り、断面積縮小と拡大とを複数繰り返すごとに血液は中
空糸集束体へ向かって流れ、高ガス交換率が得られる。

【００２３】請求項４記載の人工肺では、コア部の内部
を血液が流通しないので、流路に流通する前にほとんど
血液の流れの向きが変更されていないので、中空糸集束
体への流れ方に悪影響を与えず、しかも血液損傷の問題
も少なく、中央空間内への充填量を無くせ、コア部外周
面を流路に向かって血液がスムーズに流れてガス交換効
率が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人工肺の第１実施例を示す正断面図で
ある。

【図２】同実施例に使用されるコア部を示す平面図であ
る。

【図３】同実施例に使用されるコア部をの詳細を示す部
分破断図である。

【図４】本発明の人工肺の第２実施例を示す正断面図で
ある。

【図５】従来の人工肺を示す正断面図である。

【符号の説明】

２１筒体２４中空糸集束２３ａガス導入口（流通管）２５ポッティング材２６血液導入口（導入口突管）２８排出突管２９コア部３０リブ３２起伏部３４リブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片端部に血液流出口が突設されている筒
体内に中空糸を筒状に集束してなる中空糸集束体が収納
されるとともに、この中空糸集束体の中央部に端部の血
液導入口より導入された血液の複数の流路を外周側に有
する柱状のコア部が収納され、これら中空糸集束体およ
びコア部がポッティング材により固定され、血液導入口
とガス導入口を各々有するキャップ状の蓋体が前記筒体
の両端部に一体に連結された中空糸膜型人工肺におい
て、前記コア部の複数の血液流路に前記コア部に外接する中
空糸集束体に向けて端部の血液導入口より導入された血
液の流れの向きを積極的にコア部の外周側から遠ざける
ように変更する手段が設けられていることを特徴とする
人工肺。
【請求項２】前記コア部の複数の流路が端部の血液導
入口から下流に向かって螺旋状に配置されていることを
特徴とする請求項１記載の人工肺。
【請求項３】前記コア部の複数の各流路の断面積が、
血液導入口から下流に向かって縮小と拡大を繰り返す形
態を特徴とする請求項１記載の人工肺。
【請求項４】前記コア部の内部を血液が流通しないこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の人工
肺。