JPH1024103A - 膜型人工肺 - Google Patents
膜型人工肺Info
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- JPH1024103A JPH1024103A JP18500596A JP18500596A JPH1024103A JP H1024103 A JPH1024103 A JP H1024103A JP 18500596 A JP18500596 A JP 18500596A JP 18500596 A JP18500596 A JP 18500596A JP H1024103 A JPH1024103 A JP H1024103A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空糸を用いた外部潅流型の膜型人工肺にお
いて、長時間使用してもガス交換性能の低下をきたさな
い膜型人工肺を提供する。 【解決手段】 中空糸のガス接触面および血液接触面の
いずれも親水化処理する。
いて、長時間使用してもガス交換性能の低下をきたさな
い膜型人工肺を提供する。 【解決手段】 中空糸のガス接触面および血液接触面の
いずれも親水化処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は膜型人工肺に関す
る。詳しくは、中空糸を用いる外部潅流型の膜型人工肺
であって、該中空糸のガス接触面および血液接触面のい
ずれも親水化処理されている膜型人工肺に関する。
る。詳しくは、中空糸を用いる外部潅流型の膜型人工肺
であって、該中空糸のガス接触面および血液接触面のい
ずれも親水化処理されている膜型人工肺に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工肺は、生体肺の持つ機能の中で、血
液に酸素を富化し、二酸化炭素を除去するガス交換機能
を代行するものであって、開心術の補助手段として研究
・開発されており、現在気泡型人工肺と膜型人工肺が実
用化されている。
液に酸素を富化し、二酸化炭素を除去するガス交換機能
を代行するものであって、開心術の補助手段として研究
・開発されており、現在気泡型人工肺と膜型人工肺が実
用化されている。
【０００３】膜型人工肺は、膜を介して静脈血とガスと
を接触させ、静脈血の酸素濃度を高くすると同時に、ガ
ス中へ炭酸ガスを放出させるもので、気泡型人工肺に比
べてより生体肺に近く、血液損傷が少ない、プライミン
グボリウムが小さいなどの利点を有しており、臨床的に
頻繁に用いられるようになっている。
を接触させ、静脈血の酸素濃度を高くすると同時に、ガ
ス中へ炭酸ガスを放出させるもので、気泡型人工肺に比
べてより生体肺に近く、血液損傷が少ない、プライミン
グボリウムが小さいなどの利点を有しており、臨床的に
頻繁に用いられるようになっている。
【０００４】膜型人工肺の素材として使用されているポ
リマ−は、一般的には、ポリオレフィンなどの疎水性高
分子が殆どである。人工肺は、通常使用に先立って内部
の空気を除去するプライミング操作を行うが、プライミ
ング操作において、水とのなじみをよくする目的で、血
液との接触面である中空糸外部を親水化することが特公
平４−４９０６号公報に提案されている。
リマ−は、一般的には、ポリオレフィンなどの疎水性高
分子が殆どである。人工肺は、通常使用に先立って内部
の空気を除去するプライミング操作を行うが、プライミ
ング操作において、水とのなじみをよくする目的で、血
液との接触面である中空糸外部を親水化することが特公
平４−４９０６号公報に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血液と
の接触面のみを親水化した場合、短時間の操作ではとく
に問題はないが、長時間にわたって使用し続けると、血
液中の水分が水蒸気として膜を通過し、中空糸内部で凝
縮して滞留する現象が見られる。中空糸内部に水分が滞
留すると、中空糸内部を流れるガスの通流に支障をきた
し、ガス交換性能が低下してくる。さらに２次的影響と
して、膜の親水化による血液中の有効成分の漏洩を生じ
る原因にもなる。したがって、本発明の目的は、ガスが
通流する中空糸内面に水が滞留することによるガス交換
性能低下のない膜型人工肺を提供することにある。
の接触面のみを親水化した場合、短時間の操作ではとく
に問題はないが、長時間にわたって使用し続けると、血
液中の水分が水蒸気として膜を通過し、中空糸内部で凝
縮して滞留する現象が見られる。中空糸内部に水分が滞
留すると、中空糸内部を流れるガスの通流に支障をきた
し、ガス交換性能が低下してくる。さらに２次的影響と
して、膜の親水化による血液中の有効成分の漏洩を生じ
る原因にもなる。したがって、本発明の目的は、ガスが
通流する中空糸内面に水が滞留することによるガス交換
性能低下のない膜型人工肺を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ね、膜を透過した水蒸気が
血液とガスの温度差により凝縮し、凝縮した水滴が疎水
性の膜表面で接触角の小さい水滴を形成し、その水滴が
凝集、成長して中空糸内部のガスの流れを遮断すること
をつきとめ、中空糸のガス接触面および血液接触面のい
ずれも親水化処理をすれば、上記問題のない膜型人工肺
を得ることができることを見出だし、本発明に至った。
すなわち、本発明は、中空糸の中空部にガスを流し、中
空糸の外部に血液を流す外部潅流型の膜型人工肺におい
て、該中空糸のガス接触面および血液接触面のいずれも
親水化処理されていることを特徴とする膜型人工肺であ
る。
を達成するため鋭意検討を重ね、膜を透過した水蒸気が
血液とガスの温度差により凝縮し、凝縮した水滴が疎水
性の膜表面で接触角の小さい水滴を形成し、その水滴が
凝集、成長して中空糸内部のガスの流れを遮断すること
をつきとめ、中空糸のガス接触面および血液接触面のい
ずれも親水化処理をすれば、上記問題のない膜型人工肺
を得ることができることを見出だし、本発明に至った。
すなわち、本発明は、中空糸の中空部にガスを流し、中
空糸の外部に血液を流す外部潅流型の膜型人工肺におい
て、該中空糸のガス接触面および血液接触面のいずれも
親水化処理されていることを特徴とする膜型人工肺であ
る。
【０００７】本発明に使用される中空糸膜の素材は、疎
水性のポリオレフィン系ポリマ−であればとくに限定は
なく、例えば、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンなどをあげることができる。中
空糸の外径は通常５０〜２０００μｍ、膜厚は３〜５０
０μｍである。外径や膜厚があまり小さいと、流体を流
す際の圧力損失が大きくなり、また、あまり大きいと、
装置のコンパクト性が実現しにくいので、中空糸の外径
は１００〜５００μｍ、膜厚は６〜１００μｍであるの
が好ましい。
水性のポリオレフィン系ポリマ−であればとくに限定は
なく、例えば、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンなどをあげることができる。中
空糸の外径は通常５０〜２０００μｍ、膜厚は３〜５０
０μｍである。外径や膜厚があまり小さいと、流体を流
す際の圧力損失が大きくなり、また、あまり大きいと、
装置のコンパクト性が実現しにくいので、中空糸の外径
は１００〜５００μｍ、膜厚は６〜１００μｍであるの
が好ましい。
【０００８】本発明においては、中空糸のガス接触面お
よび血液接触面のいずれも親水化処理することが重要で
ある。親水化処理方法としては、公知の方法を使用する
ことができ、例えば、硫酸系、塩酸系、燐酸系、塩素酸
系、ｐ−トルエンスルフォン酸系、過マンガン酸カリウ
ム／硫酸、硫酸／クロム酸などの混合系などの酸化性酸
化合物処理やアルカリ処理、コロナ放電処理、プラズマ
処理、オゾン処理などを例示することができる。また、
ヘパリン化、アルブミンコ−ト、ＰＨＥＭＡコ−ト、Ｍ
ＰＣコ−トなどの抗凝固性処理、グラフト重合、多層重
合なども有効である。
よび血液接触面のいずれも親水化処理することが重要で
ある。親水化処理方法としては、公知の方法を使用する
ことができ、例えば、硫酸系、塩酸系、燐酸系、塩素酸
系、ｐ−トルエンスルフォン酸系、過マンガン酸カリウ
ム／硫酸、硫酸／クロム酸などの混合系などの酸化性酸
化合物処理やアルカリ処理、コロナ放電処理、プラズマ
処理、オゾン処理などを例示することができる。また、
ヘパリン化、アルブミンコ−ト、ＰＨＥＭＡコ−ト、Ｍ
ＰＣコ−トなどの抗凝固性処理、グラフト重合、多層重
合なども有効である。
【０００９】親水化されているか否かは、ハミルトンの
変法により、水中で膜と気泡の接触角度を測定すること
によって判定することができる。ハミルトンの変法と
は、ジャ−ナルオブコロイドアンドインタ−フェイスサ
イエンス第４０巻第２号（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏ
ｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．２，Ａｕｇｕｓｔ １９７
２，Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｈｉ
ｌｉｃ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｗ．Ｃ．ＨＡ
ＭＩＬＴＯＮ）に記載された、水中における膜と気泡の
接触角度を測定する方法である。すなわち、親水化処理
前後のサンプルをハミルトンの変法に従って上記接触角
度を測定し、水との接触角がより小さくなっていれば、
親水化処理されていると判断することができる。
変法により、水中で膜と気泡の接触角度を測定すること
によって判定することができる。ハミルトンの変法と
は、ジャ−ナルオブコロイドアンドインタ−フェイスサ
イエンス第４０巻第２号（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏ
ｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．２，Ａｕｇｕｓｔ １９７
２，Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｈｉ
ｌｉｃ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｗ．Ｃ．ＨＡ
ＭＩＬＴＯＮ）に記載された、水中における膜と気泡の
接触角度を測定する方法である。すなわち、親水化処理
前後のサンプルをハミルトンの変法に従って上記接触角
度を測定し、水との接触角がより小さくなっていれば、
親水化処理されていると判断することができる。
【００１０】本発明の人工肺は、中空糸の内外面ともに
親水化処理されているが、血液接触面である外面をさら
に抗血栓性材料で処理すると、血液接触面に抗血栓性が
付与されるので、好ましい。抗血栓性を付与するには、
親水化処理した外面を、必要に応じてイミン処理、シラ
ン処理した後、抗血栓性材料をコ−テイングすればよ
い。抗血栓性材料としては、入手の容易さ、価格の点な
どからヘパリンを使用するのが好ましい。
親水化処理されているが、血液接触面である外面をさら
に抗血栓性材料で処理すると、血液接触面に抗血栓性が
付与されるので、好ましい。抗血栓性を付与するには、
親水化処理した外面を、必要に応じてイミン処理、シラ
ン処理した後、抗血栓性材料をコ−テイングすればよ
い。抗血栓性材料としては、入手の容易さ、価格の点な
どからヘパリンを使用するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の人工肺を得るには、ま
ず、公知の方法によって、例えばポリ−４−メチルペン
テン−１などのポリオレフィン系ポリマ−を膜素材とす
る中空糸を製造し、親水化処理する。親水化処理は上記
の公知の方法によればよい。
ず、公知の方法によって、例えばポリ−４−メチルペン
テン−１などのポリオレフィン系ポリマ−を膜素材とす
る中空糸を製造し、親水化処理する。親水化処理は上記
の公知の方法によればよい。
【００１２】親水化の程度は、中空糸を適当な形状に加
工し、上述のハミルトンの変法により、水中における膜
と気泡の接触角度を測定する。本発明の効果の確認は、
人工肺性能評価基準（日本人工臓器協会）に従って、ヘ
モグロビン、ガス組成などを調整した牛血液を人工肺に
流し、人工肺の出入口の血液を採取して酸素及び炭酸ガ
スの移行量を測定することによって行う。
工し、上述のハミルトンの変法により、水中における膜
と気泡の接触角度を測定する。本発明の効果の確認は、
人工肺性能評価基準（日本人工臓器協会）に従って、ヘ
モグロビン、ガス組成などを調整した牛血液を人工肺に
流し、人工肺の出入口の血液を採取して酸素及び炭酸ガ
スの移行量を測定することによって行う。
【００１３】
実施例１及び比較例１ 内径２５０μｍ、外径３００μｍのポリプロピレン製の
中空糸を用いて膜面積１．８ｍ2 の人工肺を作製した。
この人工肺の血液接触面（中空糸外面）及びガス流通部
分（中空糸内面）に０．８％過マンガン酸カリウム／２
０％硫酸水溶液を１５分間灌流し、親水化処理した。親
水化処理は、中空糸外面及び中空糸内面を別々に行って
もよいが、０．８％過マンガン酸カリウム／２０％硫酸
水溶液を中空糸外面に通過させ、連続して中空糸内面に
通過させれば一度に親水化処理することができる。
中空糸を用いて膜面積１．８ｍ2 の人工肺を作製した。
この人工肺の血液接触面（中空糸外面）及びガス流通部
分（中空糸内面）に０．８％過マンガン酸カリウム／２
０％硫酸水溶液を１５分間灌流し、親水化処理した。親
水化処理は、中空糸外面及び中空糸内面を別々に行って
もよいが、０．８％過マンガン酸カリウム／２０％硫酸
水溶液を中空糸外面に通過させ、連続して中空糸内面に
通過させれば一度に親水化処理することができる。
【００１４】親水化されていることは、エルマ光学株式
会社製のゴニオメ−タ−式接触角測定器（型式Ｇ−１）
を使用し、ハミルトンの変法により膜と気泡の接触角を
測定し、処理前に比べて接触角が小さくなっていること
で確認した。比較のために血液接触面のみ親水化処理し
た人工肺を作製した。
会社製のゴニオメ−タ−式接触角測定器（型式Ｇ−１）
を使用し、ハミルトンの変法により膜と気泡の接触角を
測定し、処理前に比べて接触角が小さくなっていること
で確認した。比較のために血液接触面のみ親水化処理し
た人工肺を作製した。
【００１５】牛血液を、ヘモグロビンを１２ｇ／ｄｌ、
人工肺入口のガス組成を酸素飽和度（ＳｖＯ2 ）＝５５
％、炭酸ガス分圧（ＰＣＯ2 ）＝４５ｍｍＨｇ、ベ−ス
エクセス（ＢＥ）＝０ｍｅｑ／ｌに調整した。内外面が
親水化された中空糸から構成された人工肺の中空糸外部
に該牛血液を６ｌ／ｍｉｎで流し、中空糸の内側に１０
０％の酸素ガスを６ｌ／ｍｉｎで供給した［ガス流量
（Ｖ）／血液流量（Ｑ）＝１．０］。
人工肺入口のガス組成を酸素飽和度（ＳｖＯ2 ）＝５５
％、炭酸ガス分圧（ＰＣＯ2 ）＝４５ｍｍＨｇ、ベ−ス
エクセス（ＢＥ）＝０ｍｅｑ／ｌに調整した。内外面が
親水化された中空糸から構成された人工肺の中空糸外部
に該牛血液を６ｌ／ｍｉｎで流し、中空糸の内側に１０
０％の酸素ガスを６ｌ／ｍｉｎで供給した［ガス流量
（Ｖ）／血液流量（Ｑ）＝１．０］。
【００１６】人工肺の入口及び出口の血液を採取し、酸
素及び炭酸ガスの移行量を測定した。 血液接触面のみ
親水化処理した人工肺について同様にテストを行った。
酸素移行量及び炭酸ガス移行量を次の式（１）及び式
（２）により計算し、効果を確認した。３６０分におけ
るガス移行量の経時変化を図１に示す。
素及び炭酸ガスの移行量を測定した。 血液接触面のみ
親水化処理した人工肺について同様にテストを行った。
酸素移行量及び炭酸ガス移行量を次の式（１）及び式
（２）により計算し、効果を確認した。３６０分におけ
るガス移行量の経時変化を図１に示す。
【００１７】
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】実施例２及び比較例２ 内径２０５μｍ、外径２５５μｍのポリ−４−メチルペ
ンテン−１製の中空糸を用いて膜面積２．２ｍ2 の人工
肺を作製した。この人工肺のガス流通部分（中空糸内
面）に、０．８％過マンガン酸カリウム／２０％硫酸水
溶液を１５分間灌流し、親水化処理した。親水化の確認
は実施例１と同様に行った。
ンテン−１製の中空糸を用いて膜面積２．２ｍ2 の人工
肺を作製した。この人工肺のガス流通部分（中空糸内
面）に、０．８％過マンガン酸カリウム／２０％硫酸水
溶液を１５分間灌流し、親水化処理した。親水化の確認
は実施例１と同様に行った。
【００２２】血液接触面（中空糸外面）は、同様に親水
化処理した後、１％グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン水溶液を１５分間灌流し、５０℃で乾燥した。さ
らに、０．０９％ポリエチレンイミン水溶液を２時間灌
流し、アルデヒド基を導入したヘパリン溶液を１．５時
間、３回灌流した後、水洗、乾燥した。比較のために、
血液接触面のみをヘパリン処理し、中空糸内面は親水化
処理しない人工肺を作製した。
化処理した後、１％グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン水溶液を１５分間灌流し、５０℃で乾燥した。さ
らに、０．０９％ポリエチレンイミン水溶液を２時間灌
流し、アルデヒド基を導入したヘパリン溶液を１．５時
間、３回灌流した後、水洗、乾燥した。比較のために、
血液接触面のみをヘパリン処理し、中空糸内面は親水化
処理しない人工肺を作製した。
【００２３】実施例１と同様に、調整した牛血液を用い
て効果の確認を行った。３６０分におけるガス移行量の
経時変化を図２に示す。
て効果の確認を行った。３６０分におけるガス移行量の
経時変化を図２に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、中空糸の内外面を親水
化した膜型人工肺を提供することができる。本発明の膜
型人工肺は、血液中の水分が水蒸気として膜を通過して
も、中空糸内部で凝集して滞留することがない。したが
って、本発明の膜型人工肺は長時間使用してもガス交換
性能の低下をきたさず、極めて有用性が高い。
化した膜型人工肺を提供することができる。本発明の膜
型人工肺は、血液中の水分が水蒸気として膜を通過して
も、中空糸内部で凝集して滞留することがない。したが
って、本発明の膜型人工肺は長時間使用してもガス交換
性能の低下をきたさず、極めて有用性が高い。
【図１】実施例１及び比較例１におけるガス移行量の経
時変化を示すグラフである。
時変化を示すグラフである。
【図２】実施例２及び比較例２におけるガス移行量の経
時変化を示すグラフである。
時変化を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 中空糸の中空部にガスを流し、中空糸の
外部に血液を流す外部潅流型の膜型人工肺において、該
中空糸のガス接触面および血液接触面のいずれも親水化
処理されていることを特徴とする膜型人工肺。 - 【請求項２】 血液接触面が、さらに抗血栓性材料で処
理されている請求項１記載の膜型人工肺。 - 【請求項３】 該抗血栓性材料がヘパリンである請求項
２記載の膜型人工肺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18500596A JPH1024103A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 膜型人工肺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18500596A JPH1024103A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 膜型人工肺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1024103A true JPH1024103A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16163117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18500596A Pending JPH1024103A (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 膜型人工肺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1024103A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521981A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | リクショスピタレット−ラディウムホスピタレット エイチエフ | 体外循環対象患者の動脈血酸素分圧（ＰａＯ２）値評価の方法と器具 |
-
1996
- 1996-07-15 JP JP18500596A patent/JPH1024103A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521981A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-06-11 | リクショスピタレット−ラディウムホスピタレット エイチエフ | 体外循環対象患者の動脈血酸素分圧（ＰａＯ２）値評価の方法と器具 |
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