JPH11114056A

JPH11114056A - 中空糸膜外部血液灌流型人工肺

Info

Publication number: JPH11114056A
Application number: JP9293248A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yokoyama; 研司横山; Takakimi Anzai; 崇王安斎; Atsuo Okumura; 厚生奥村; Yutaka Kasori; 裕賀曽利
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-27
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: EP0908191B1; EP0908191A1; US6495101B1; JP3908839B2; ES2229431T3; DE69828130D1; DE69828130T2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、血小板の粘着および活性化
が少なく、かつ、血漿成分の漏出が少ない中空糸膜外部
血液灌流型人工肺を提供することである。【解決手段】中空糸膜外部血液灌流型人工肺１は、多
数のガス交換用多孔質中空糸膜３をハウジング２内に収
納し、中空糸膜３の外面側に血液が流れ、中空糸膜３の
内部に酸素含有ガスが流れるタイプの人工肺である。中
空糸膜３の外面もしくは外面層３ａに炭素数１〜４のア
ルコキシ基及び炭素数１〜４のアルキル基よりなるアル
コキシアルキル（メタ）アクリレートを主成分としてな
る合成高分子１８が被覆されており、かつ中空糸膜３の
内部層３ｂまたは中空糸膜の内面層３ｃには、合成高分
子が実質的に存在していないものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体外血液循環にお
いて、血液中の二酸化炭素を除去し、血液中に酸素を添
加するための中空糸膜型人工肺に関する。特に、中空糸
膜外部血液灌流型人工肺に関する。

【０００２】

【従来の技術】多孔質膜を使用した中空糸膜型人工肺
は、心臓疾患の開心術時における体外循環装置や循環補
助用人工心肺装置として、一般に広く使用されている。
膜型人工肺は主に中空糸膜を用い、その中空糸膜を介し
て血液のガス交換を行うものである。人工肺への血液の
灌流方式として、中空糸膜の内側に血液を流し、中空糸
膜の外側にガスを流す内部灌流方式と、逆に血液を中空
糸膜外側へ流し、ガスを中空糸膜の内側へ流す外部灌流
方式とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】外部灌流型人工肺は、
内部灌流型人工肺より、膜面積あたりのガス交換性能が
高く、かつ圧力損失も小さいことから、主流になってき
ている。しかし、外部灌流型人工肺は、血液の流れに乱
れを発生させているため血小板系の粘着、活性化に影響
を与えやすいので、この点については、内部灌流型人工
肺の方が優れているといわれている。

【０００４】そして、特開昭６２−１７２９６１号公報
には、ベンジルアルキルアンモニウム−ヘパリン複合体
をコーティングした人工肺が開示されているが、使用
中、血液中に脱離していくという欠点がある。

【０００５】また、親水性高分子を被覆することも考え
られるが、ガス交換膜として多孔質膜を使用する場合、
血漿成分が細孔にしみ込み、血漿リークを起こし、ガス
交換能が低下する場合があった。

【０００６】さらに、特開平４−１５２９５２号には、
アルコキシアルキル（メタ）アクリレートからなる生体
適合性材料が開示されている。さらに、人工肺用膜とし
て応用できることが記載されているが、アルコキシアル
キル（メタ）アクリレートにより人工肺用中空糸膜を直
接製造することは容易ではない。また、アルコキシアル
キル（メタ）アクリレートのメタノール溶液を用いて、
人工肺用中空糸膜にコーティングすると、中空糸膜の細
孔内へのアルコキシアルキル（メタ）アクリレートの流
入に起因し、人工肺の使用時に血漿成分が細孔にしみ込
み、血漿リークを起こし、ガス交換能が低下するおそれ
があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、血小板の粘着お
よび活性化が少なく、かつ、血漿成分の漏出が少ない中
空糸膜外部血液灌流型人工肺を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するもの
は、多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウジング内に
収納し、前記中空糸膜の外面側に血液が流れ、該中空糸
膜の内部に酸素含有ガスが流れる中空糸膜外部血液灌流
型人工肺であって、血液接触部となる前記中空糸膜の外
面もしくは外面層に炭素数１〜４のアルコキシ基及び炭
素数１〜４のアルキル基よりなるアルコキシアルキル
（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子が
被覆されており、かつ前記中空糸膜の内部層または前記
中空糸膜の内面層には、前記合成高分子が実質的に存在
していない中空糸膜外部血液灌流型人工肺である。

【０００９】また、上記目的を達成するものは、多数の
ガス交換用多孔質中空糸膜をハウジング内に収納し、前
記中空糸膜の外面側に血液が流れ、該中空糸膜の内部に
酸素含有ガスが流れる中空糸膜外部血液灌流型人工肺で
あって、血液接触部となる前記中空糸膜の外面もしくは
外面層に下記化学式１で表される繰り返し単位を構成成
分とするアルコキシアルキル（メタ）アクリレートを主
成分としてなる合成高分子が被覆されており、かつ前記
中空糸膜の内部層または前記中空糸膜の内面層には、前
記合成高分子が実質的に存在していない中空糸膜外部血
液灌流型人工肺である。

【００１０】

【化１】（Ｒ¹は炭素数１〜４のアルキレン、Ｒ²は炭素
数１〜４のアルキル、Ｒ³はＨまたはＣＨ₃をそれぞれ表
す）

【００１１】さらに、前記合成高分子がポリメトキシエ
チルアクリレートであることが好ましい。そして、前記
中空糸膜外部血液灌流型人工肺は、例えば、血液流入口
と血液流出口とを有するハウジングと、該ハウジング内
に収納された多数のガス交換用多孔質中空糸膜からなる
中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端部を上記ハウジング
に液密に支持する一対の隔壁とを有し、該隔壁と上記ハ
ウジング内面および上記中空糸膜外面間に形成された血
液室と、前記中空糸膜内部に形成されたガス室と、該ガ
ス室と連通するガス流入口およびガス流出口とを有する
ものである。

【００１２】また、前記中空糸膜外部血液灌流型人工肺
は、例えば、側面に血液流通用開口を有する内側筒状部
材と、該内側筒状部材の外面に巻き付けられた多数のガ
ス交換用多孔質中空糸膜からなる筒状中空糸膜束と、該
筒状中空糸膜束を前記内側筒状部材とともに収納するハ
ウジングと、前記中空糸膜の両端を開口した状態で、前
記筒状中空糸膜束の両端部を前記ハウジングに固定する
隔壁と、前記ハウジング内に形成された血液室と連通す
る血液流入口および血液流出口と、前記中空糸膜内部と
連通するガス流入口およびガス流出口とを有するもので
ある。そして、前記合成高分子は、前記中空糸膜外部血
液灌流型人工肺の血液接触部全体に被覆されていてもよ
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】そこで、本発明の中空糸膜外部血
液灌流型人工肺を実施例を用いて説明する。図１は、本
発明の中空糸膜外部血液灌流型人工肺の一実施例の断面
図である。図２は、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人
工肺に使用されているガス交換用多孔質中空糸膜の拡大
断面図である。図３は、本発明の中空糸膜外部血液灌流
型人工肺の他の実施例の断面図である。

【００１４】本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工肺１
は、多数のガス交換用多孔質中空糸膜３をハウジング２
内に収納し、中空糸膜３の外面側に血液が流れ、中空糸
膜３の内部に酸素含有ガスが流れるタイプの人工肺であ
り、さらに、血液接触部となる中空糸膜３の外面もしく
は外面層３ａに炭素数１〜４のアルコキシ基及び炭素数
１〜４のアルキル基よりなるアルコキシアルキル（メ
タ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子１８が
被覆されており、かつ中空糸膜３の内部層３ｂまたは中
空糸膜の内面層３ｃには、合成高分子が実質的に存在し
ていないものである。

【００１５】また、中空糸膜外部血液灌流型人工肺１
は、表現を変えれば、多数のガス交換用多孔質中空糸膜
３をハウジング２内に収納し、中空糸膜３の外面側に血
液が流れ、血液接触部となる中空糸膜３の内部に酸素含
有ガスが流れるタイプの人工肺であり、さらに、中空糸
膜３の外面もしくは外面層３ａに下記化学式１で表され
る繰り返し単位を構成成分とするアルコキシアルキル
（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子１
８が被覆されており、かつ中空糸膜３の内部層３ｂまた
は中空糸膜の内面層３ｃには、合成高分子が実質的に存
在していないものである。

【００１６】

【００１７】この実施例の中空糸膜型人工肺１は、血液
流入口６と血液流出口７とを有するハウジング２と、ハ
ウジング２内に収納された多数のガス交換用多孔質中空
糸膜３からなる中空糸膜束と、中空糸膜束の両端部をハ
ウジング２に液密に支持する一対の隔壁４，５とを有
し、隔壁４，５とハウジング２の内面および中空糸膜３
の外面間に形成された血液室１２と、中空糸膜３の内部
に形成されたガス室と、ガス室と連通するガス流入口８
およびガス流出口９とを有するものである。

【００１８】具体的には、この実施例の中空糸膜型人工
肺１は、筒状ハウジング２と、筒状ハウジング２内に収
納されたガス交換用中空糸膜３の集合体と、中空糸膜３
の両端部をハウジング２に液密に保持する隔壁４，５と
を有し、筒状ハウジング２内は、第１の流体室である血
液室１２と第２の流体室であるガス室とに区画され、筒
状ハウジング２には血液室１２と連通する血液流入口６
および血液流出口７が設けられている。

【００１９】そして、筒状ハウジング２の端部である隔
壁４の上方には中空糸膜３の内部空間であるガス室に連
通する第２の流体流入口であるガス流入口８を有するキ
ャップ状のガス流入側ヘッダー１０が取り付けられてい
る。よって、隔壁４の外面とガス流入側ヘッダー１０の
内面により、ガス流入室１３が形成されている。このガ
ス流入室１３は、中空糸膜３の内部空間により形成され
るガス室と連通している。

【００２０】同様に、隔壁５の下方に設けられ中空糸膜
３の内部空間に連通する第２の流体流出口であるガス流
出口９を有するキャップ状のガス流出側ヘッダー１１が
取り付けられている。よって、隔壁５の外面とガス流出
側ヘッダー１１の内面により、ガス流出室１４が形成さ
れている。

【００２１】中空糸膜３は、多孔質膜であって、内径１
００〜１０００μｍ、肉厚は５〜２００μｍ、好ましく
は１０〜１００μｍ、より好ましくは、１０〜２０μ
ｍ、空孔率は、５〜９０％、好ましくは１０〜８０％、
より好ましくは３０〜６０％、また細孔径は０．０１〜
５μｍ、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、ポリテロラフルオロエチレン、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。

【００２２】筒状ハウジング２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の疎水性合成樹脂により形成されて
いる。ハウジング２は、例えば円筒状であり、透明体で
あることが好ましい。透明体で形成することにより、内
部の確認を容易に行うことができる。

【００２３】そして、この実施例では、ハウジング２内
には、その軸方向に向けて並列に約５，０００〜１０
０，０００本の多数の多孔質中空糸膜３が収納されてい
る。さらに、中空糸膜３はハウジング２の両端に中空糸
膜３の両端がそれぞれ開口した状態で隔壁４，５により
液密状態に固定されている。隔壁４，５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。ハウジング２内の上記隔壁４，５ではさまれた部分
は、中空糸膜３の内部側のガス室と中空糸膜３の外側の
血液室１２とに仕切られている。

【００２４】ガス流入口８を有するガス流入側ヘッダー
１０およびガス流出口９を有するガス流出側ヘッダー１
１が、ハウジング２に液密に取り付けられている。これ
らヘッダーも、上述のハウジングに用いられる疎水性合
成樹脂により形成されている。これらの取り付けは、ハ
ウジング２に超音波、高周波、誘導加熱などを用いた融
着、接着剤を用いた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。よって、この中空糸膜型人工肺
１の血液接触部（ハウジング２の内面、中空糸膜３の外
面）は、全て疎水性材料により形成されている。

【００２５】そして、図２に示すように、この中空糸膜
型人工肺１の少なくとも血液接触部となる中空糸膜３の
外面もしくは外面層３ａに炭素数１〜４のアルコキシ基
及び炭素数１〜４のアルキル基よりなるアルコキシアル
キル（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分
子もしくは上述の式１で表される繰り返し単位を構成成
分とするアルコキシアルキル（メタ）アクリレートを主
成分としてなる合成高分子１８が被覆されており、かつ
中空糸膜の内部層３ｂまたは中空糸膜の内面層３ｃに
は、この合成高分子が実質的存在していない。合成高分
子が実質的存在していないとは、中空糸膜の内部層また
は内面層が膜の基材自身が持つ疎水性の特性がそのまま
保持されている状態のことでありこれによって血漿成分
のリークを防止することを示すものである。特に、中空
糸膜の内部層３ｂおよび中空糸膜の内面層３ｃに合成高
分子が実質的存在していないことが好ましい。また、中
空糸膜３は、中央にガス室を形成する通路３ｄを備えて
いる。

【００２６】このため、中空糸膜３の血液接触部での血
小板の粘着および活性化が少なく、かつ、中空糸膜３よ
り血漿成分の漏出が少ない。つまり、血液接触部である
中空糸膜３の外面もしくは外面層３ａ（この実施例で
は、外面層）が合成高分子１８により被覆されているこ
とにより、血小板の粘着および活性化が少なく、この実
施例では、中空糸膜の内部層３ｂおよび中空糸膜の内面
層３ｃには、この合成高分子が存在していないため、中
空糸膜の内部層３ｂおよび中空糸膜の内面層３ｃは、形
成素材の疎水性状態を維持しており、高い血漿のリーク
防止作用を備えている。

【００２７】また、上記合成樹脂は、人工肺の中空糸膜
だけでなく血液接触部全体に被覆されていてもよい。こ
のようにすれば、人工肺の血液接触部全体において、血
小板の粘着および活性化を少なくできるとともに、血液
接触面の接触角が低くなるので、プライミング作業が容
易となる。

【００２８】また、血液接触部とならない中空糸膜もし
くは中空糸膜の部分（例えば、隔壁中に埋没する部分）
には、合成高分子が被覆されていなくてもよい。このよ
うな部分は、血液と接触しないので、合成高分子を被覆
しなくても特に問題とならない。

【００２９】アルコキシアルキル（メタ）アクリレート
を主成分としてなる合成高分子は、下記のごときアルコ
キシアルキル（メタ）アクリレートの１種または２種以
上の単独重合体または共重合体あるいは該アルコキシア
ルキル（メタ）アクリレートとこれと共重合し得る単量
体との共重合体である。

【００３０】アルコキシアルキル（メタ）アクリレート
とは、アルコキシアルキルアクリレート、アルコキシア
ルキルメタアクリレートの両者を含むものであり、具体
的には、メトキシメチルアクリレート、メトキシエチル
アクリレート、メトキシプロピルアクリレート、エトキ
シメチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、
エトキシプロピルアクリレート、エトキシブチルアクリ
レート、プロポキシメチルアクリレート、ブトキシエチ
ルアクリレート、メトキシブチルアクリレート、メトキ
シメチルメタアクリレート、メトキシエチルメタアクリ
レート、エトキシメチルメタアクリレート、エトキシエ
チルメタアクリレート、プロポキシメチルメタアクリレ
ート、ブトキシエチルメタアクリレート等があり、この
うち、特にメトキシエチルアクリレートが好ましい。

【００３１】アルコキシアルキル（メタ）アクリレート
と共重合し得る単量体としては、例えば、メチルアクリ
レート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、
ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレー
ト、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレー
ト、ブチルメタアクリレート、ヘキシルアクリレート、
ヘキシルメタアクリレート、エチレン、プロピレン等が
ある。

【００３２】また、共重合性単量体としては、分子内に
ヒドロキシル基やカチオン性基を有しないものが好まし
い。共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合
体、グラフト共重合体のいずれでもよく、ラジカル重合
やイオン重合、マクロマーを利用した重合等の公知の方
法により合成することができる。

【００３３】いずれの共重合体の場合も、共重合する単
量体の比率は５０％以下であることが好ましい。５０％
を越えるとアルコキシアルキル（メタ）アクリレートに
よる効果が低下してしまうからである。

【００３４】このようにして得られるアルコキシアルキ
ル（メタ）アクリレート重合体の重量平均分子量は１
０，０００から１，０００，０００、好ましくは２０，
０００から１００，０００が好ましい。

【００３５】また、中空糸膜外部血液灌流型人工肺とし
ては、図３に示すようなタイプのものであってもよい。
この実施例の中空糸膜外部血液灌流型人工肺２０は、側
面に血液流通用開口３２を有する内側筒状部材３１と、
内側筒状部材３１の外面に巻き付けられた多数のガス交
換用多孔質中空糸膜３からなる筒状中空糸膜束２２と、
筒状中空糸膜束２２を内側筒状部材３１とともに収納す
るハウジング２３と、中空糸膜３の両端を開口した状態
で、筒状中空糸膜束２２の両端部をハウジングに固定す
る隔壁２５，２６と、ハウジング２３内に形成された血
液室１７と連通する血液流入口２８および血液流出口２
９と、中空糸膜３の内部と連通するガス流入口２４およ
びガス流出口２７とを有するものである。

【００３６】図３は、本発明の中空糸膜型人工肺の他の
実施例を示す断面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断
面図である。この実施例の中空糸膜外部血液灌流型人工
肺２０は、図３および図４に示すように、ハウジング２
３は、内側筒状部材３１を収納する外側筒状部材３３を
備え、筒状中空糸膜束２２は内側筒状部材３１と外側筒
状部材３３間に収納されており、さらに、ハウジング２
３は、内側筒状部材内と連通する血液流入口または血液
流出口の一方と、外側筒状部材内部と連通する血液流入
口または血液流出口の他方とを備えている。

【００３７】具体的には、この実施例の人工肺２０で
は、ハウジング２３は、外側筒状部材３３、内側筒状部
材内に収納され、先端が内側筒状部材３１内で開口する
内筒体３５を備える。内筒体３５の一端（下端）には、
血液流入口２８が形成されており、外側筒状部材の側面
には、外方に延びる２つの血液流出口２９ａ，２９ｂが
形成されている。なお、血液流出口は、一つであっても
よい。

【００３８】そして、筒状中空糸膜束２２は、内側筒状
部材３１の外面に巻き付けられている。つまり、内側筒
状部材３１が筒状中空糸膜束２２のコアとなっている。
内側筒状部材３１の内部に収納された内筒体３５は、先
端部が第１の隔壁２５付近にて開口している。また、内
側筒状部材３１より、突出する下端部に血液流入口２８
が形成されている。

【００３９】そして、内筒体３５、中空糸膜束２２が外
面に巻き付けられた内側筒状部材３１、さらに、外側筒
状部材３３は、それぞれがほぼ同心的に配置されてい
る。そして、中空糸膜束２２が外面に巻き付けられた内
側筒状部材３１の一端（上端）および外側筒状部材３３
の一端（上端）は、第１の隔壁２５により、両者の同心
的位置関係が維持されるとともに、内側筒状部材内部お
よび外側筒状部材３３と中空糸膜の外面との間により形
成される空間が外部と連通しない液密状態となってい
る。

【００４０】また、内筒体３５の血液流入口２８より若
干上方となる部分、中空糸膜束２２が外面に巻き付けら
れた内側筒状部材３１の他端（下端）および外側筒状部
材３３の他端（下端）は、第２の隔壁２６により、両者
の同心的位置関係が維持されるとともに、内筒体３５と
内側筒状部材内部間に形成される空間および外側筒状部
材３３と中空糸膜の外面との間により形成される空間が
外部と連通しない液密状態となっている。また、隔壁２
５，２６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。

【００４１】よって、この実施例の人工肺２０では、内
筒体３５の内部により形成される血液流入部１７ａ、内
筒体３５と内側筒状部材間に形成される実質的に筒状空
間となっている第１の血液室１７ｂ、中空糸膜束２２と
外側筒状部材３３との間に形成される実質的に筒状空間
となっている第２の血液室１７ｃを備え、これらにより
血液室１７が形成されている。

【００４２】そして、血液流入口２８から流入した血液
は、血液流入部１７ａ内に流入し、内筒体３５（血液流
入部１７ａ）内を上昇し、内筒体３５の上端３５ａ（開
口端）より流出し、第１の血液室１７ｂ内に流入し、内
側筒状部材３１に形成された開口３２を通過して、中空
糸膜に接触し、ガス交換がなされた後、第２の血液室１
７ｃに流入し、血液流出口２９ａ，２９ｂより流出す
る。

【００４３】また、外側筒状部材３３の一端には、ガス
流入口２４を備えるガス流入用部材４１が固定されてお
り、同様に、外側筒状部材３３の他端には、ガス流出口
２７を有するガス流出部材４２が固定されている。な
お、内筒体３５の血液流入口２８は、このガス流出部材
４２を貫通して外部に突出している。

【００４４】外側筒状部材３３としては、円筒体、多角
筒、断面が楕円状のものなどが使用できる。好ましくは
円筒体である。また、外側筒状部材の内径は、３２〜１
６４ｍｍ程度が好適であり、有効長（全長のうち隔壁に
埋もれていない部分の長さ）は、１０〜７３０ｍｍ程度
が好適である。

【００４５】また、内側筒状部材３１としては、円筒
体、多角筒、断面が楕円状のものなどが使用できる。好
ましくは円筒体である。また、内側筒状部材の外径は、
２０〜１００ｍｍ程度が好適であり、有効長（全長のう
ち隔壁に埋もれていない部分の長さ）は、１０〜７３０
ｍｍ程度が好適である。そして、内側筒状部材３１は、
側面に多数の血液流通用開口３２を備えている。開口３
２は、筒状部材の必要強度を保持する限り、総面積が大
きいことが好ましい。このような条件を満足するものと
しては、例えば、正面図である図５、図５の中央縦断面
図である図６、さらに図５のＢ−Ｂ線断面図である図７
に示すように、開口３２を筒状部材の外周面に等角度間
隔で複数（例えば、４〜２４個、この実施例では、８
個）設けた環状配置開口を、筒状部材の軸方向に等間隔
で複数（この実施例では、８組）組設けたものが好適で
ある。さらに、開口形状は、丸、多角形、楕円形などで
もよいが、図５に示すような、長円形状のものが好適で
ある。

【００４６】また、内筒体３５としては、円筒体、多角
筒、断面が楕円状のものなどが使用できる。好ましくは
円筒体である。また、内筒体３５の先端開口と第１の隔
壁２５との距離は、２０〜５０ｍｍ程度が好適である。
また、内筒体３５の内径は、１０〜３０ｍｍ程度が好適
である。

【００４７】筒状中空糸膜束２２の厚さは、５〜３５ｍ
ｍが好ましく、特に、１０ｍｍ〜２８ｍｍであることが
好ましい。また、筒状中空糸膜束２２の外側面と内側面
間により形成される筒状空間に対する中空糸膜の充填率
は、４０〜８５％が好ましく、特に４５〜８０％が好
ましい。また、中空糸膜束２２の外径は、３０〜１７０
ｍｍが好ましく、特に、７０〜１３０ｍｍが好まし
い。ガス交換膜としては、上述したものが使用される。

【００４８】そして、中空糸膜束２２は、内側筒状部材
３１に中空糸膜を巻き付けること、具体的には、内側筒
状部材３１をコアとして、中空糸膜ボビンを形成させ、
形成された中空糸膜ボビンの両端を、隔壁による固定の
後、コアである内側筒状部材３１とともに中空糸膜ボビ
ンの両端を切断することにより、形成することができ
る。なお、この切断により、中空糸膜は、隔壁の外面に
おいて開口する。

【００４９】特に、中空糸膜は、１本あるいは複数本同
時に、実質的に平行で且つ隣り合う中空糸膜が実質的に
一定の間隔となるように内側筒状部材３１に巻きつけら
れることが好ましい。これにより、血液の偏流がより抑
制できる。また、中空糸膜は、隣り合う中空糸膜との距
離が、中空糸膜の外径の１／１０〜１／１となっている
ことが好ましい。さらに、中空糸膜は、隣り合う中空糸
膜との距離が、３０μｍ〜２００μｍが好ましく、特
に、好ましくは５０μｍ〜１８０μｍである。

【００５０】さらに、中空糸膜束２２は、中空糸膜が、
１本あるいは複数本（好ましくは、２〜１６本）同時
に、且つ隣り合うすべての中空糸膜が実質的に一定の間
隔となるように内側筒状部材３１に巻きつけられること
により形成されたものであるとともに、中空糸膜を内側
筒状部材上に巻き付ける際に、内側筒状部材３１を回転
させるための回転体と中空糸膜を編み込むためのワイン
ダーとが、下記演算式１で動くことによって内側筒状部
材３１に巻きつけられることにより形成されたものであ
ることが好ましい。

【００５１】トラバース［ｍｍ／ｌｏｔ］・ｎ（整数）＝トラバース振り幅・２±（ファイバー外径＋間隔）・巻き着け本数（演算式１）

【００５２】このようにすることにより、より血液偏流
の形成をより少ないものとすることができる。この時の
巻取り用回転体の回転数とワインダー往復数の関係であ
るｎは、１〜５であるべきで、好ましくは２〜４であ
る。

【００５３】なお、上記実施例の人工肺では、血液が筒
状中空糸膜束２２の内側より流入し、中空糸膜束２２を
通過した血液が中空糸膜束２２の外側に流れた後、人工
肺２０より流出するタイプのものとなっているが、これ
に限られるものではない。これと逆に、血液が筒状中空
糸膜束２２の外側より流入し、中空糸膜束２２を通過し
た血液が中空糸膜束２２の内側に流れた後、人工肺２０
より流出するタイプのものであってもよい。

【００５４】そして、この中空糸膜型人工肺２０におい
ても、図２に示すように、この中空糸膜型人工肺１の少
なくとも中空糸膜３の外面もしくは外面層３ａに炭素数
１〜４のアルコキシ基及び炭素数１〜４のアルキル基よ
りなるアルコキシアルキル（メタ）アクリレートを主成
分としてなる合成高分子もしくは上述の式１で表される
繰り返し単位を構成成分とするアルコキシアルキル（メ
タ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子１８が
被覆されており、かつ中空糸膜の内部層３ｂおよび中空
糸膜の内面層３ｃには、この合成高分子が実質的に存在
していない。また、中空糸膜３は、中央にガス室を形成
する通路３ｄを備えている。

【００５５】この人工肺２０では、中空糸膜は互いに接
触するとともに何重にも積み重ねられたいわゆるボビン
状となっている。このため、血液流路が複雑でかつ狭い
部分を多く備え、ガス交換能には優れるが、血小板の粘
着および活性化の点においては、ボビンタイプでない外
部血液灌流型の人工肺より劣る場合がある。

【００５６】しかし、この中空糸膜型人工肺２０におい
ては、中空糸膜の血液接触部となる中空糸膜３の外面も
しくは外面層３ａ（この実施例においては外面層）に
は、上述した合成高分子１８が被覆されているので、中
空糸膜３の血液接触面での血小板の粘着および活性化が
少なく、また、中空糸膜の内部層３ｂよび中空糸膜の内
面層３ｃには、この合成高分子１８が存在していないこ
とより、中空糸膜の内部層３ｂおよび中空糸膜の内面層
３ｃは、形成素材の疎水性状態を維持しているため、血
漿のリークが極めて少ない。

【００５７】さらに、上記合成樹脂は、人工肺の中空糸
膜だけでなく血液接触部全体に被覆されていてもよい。
また、血液接触部とならない中空糸膜もしくは中空糸膜
の部分（例えば、隔壁中に埋没する部分、中空糸相互の
接触部）には、合成高分子が被覆されていなくてもよ
い。

【００５８】次に、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人
工肺の製造方法について説明する。まず、人工肺（例え
ば、図１または図３のような構造のもの）を組み立てた
後、人工肺の血液流通側に上述のアルコキシアルキル
（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子含
有液体もしくは溶解液を流通させ、血液接触部に上記合
成高分子を被覆する。

【００５９】なお、この場合、溶媒として、合成高分子
に対する溶解度パラメータ値が３８〜４０（ＭＰａ）
^1/2のものを用いることが好ましい。なお、溶媒が、多
成分系である場合、例えば、２成分系である場合には、
溶解度パラメーターは、下記演算式２より算出される。

【００６０】Ａの溶解度パラメータ×Ａの容量／全体容量＋Ｂの溶解度パラメータ×Ｂの容量／全体容量（演算式２）

【００６１】また、３成分系である場合には、溶解度パ
ラメーターは、下記演算式３より算出される。

【００６２】Ａの溶解度パラメータ×Ａの容量／全体容量＋Ｂの溶解度パラメータ×Ｂの容量／全体容量＋Ｃの溶解度パラメータ×Ｃの容量／全体容量（演算式３）

【００６３】そして、溶媒としては、中空糸膜の細孔の
中央部まで浸透できないようなものを用いることが好ま
しく、このため、溶媒中にある程度の水を含有するもの
が好適である。このような点および上記合成高分子を溶
解可能であることの両者を達成するものとしては、水：
アルコールの２成分系溶媒が好適であり、特に、水とメ
タノールとエタノールの混合物が好適である。

【００６４】そして、液体中のアルコキシアルキル（メ
タ）アクリレートの濃度は、０．０１ｗｔ％〜５．０ｗ
ｔ％、好ましくは０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％である
なお、合成高分子液体の中空糸膜への被覆は、人工肺組
立前に行ってもよく、被覆法としては、重合体の溶液を
浸漬法、スプレー法等、公知の方法により行うことがで
きる。

【００６５】

【実施例】

［実施例１］内径１９５μｍ、外径２９５μｍ、空孔率
約３５％の多孔質ポリプロピレン中空糸膜約２００００
本をハウジングに収納し、膜面積１．８ｍ²であり図１
に示すような血液外部灌流型中空糸膜人工肺を作成し
た。ポリメトキシエチルアクリレート（平均分子量７０
０００）を水・メタノール・エタノール混合溶媒６：
１：３（ポリメトキシエチルアクリレートに対する溶解
度パラメーター３８．８（ＭＰａ）^1/2）に溶解し濃度
０．５ｗｔ％の合成高分子溶液を作製した。そして、上
記の人工肺の血液流通側にこの合成高分子溶液を流し、
人工肺の血液接触部全体に合成高分子を被覆し、本発明
の中空糸膜外部血液灌流型人工肺を作製した。

【００６６】［比較例１］上記合成高分子の被覆を行わ
ない人工肺を比較例１とした。

【００６７】［比較例２］内径１９５μｍ、外径２９５
μｍ、空孔率約３５％の多孔質ポリプロピレン中空糸膜
約２４０００本をハウジングに収納し、膜面積２．０ｍ
²である血液内部灌流型中空糸膜人工肺を作成した。

【００６８】［比較例３］実施例１と同じポリメトキシ
エチルアクリレート（平均分子量７００００）をメタノ
ール単独溶媒（ポリメトキシエチルアクリレートに対す
る溶解度パラメーター２９．７（ＭＰａ）^1/2に溶解し
濃度０．５ｗｔ％の合成高分子溶液を作製した。そし
て、上記の人工肺の血液流通側にこの合成高分子溶液を
流し、人工肺の血液接触部全体に合成高分子を被覆し、
比較例４の人工肺を作製した。

【００６９】［実験１］実施例１および比較例１ないし
４の人工肺を体外循環回路中に組み込み、ヘパリン加入
新鮮血２００ｍｌと乳酸リンゲル液３５０ｍｌで充填
し、３７℃の血液温で１Ｌ／ｍｉｎで４時間灌流した。
そして、血液中の血小板数、β−ＴＧについて測定し
た。結果は、表１、表２に示す通りであった。なお、β
−ＴＧは、血小板の活性化を示すものである。また、循
環後に、血漿リークの有無を確認した。結果は、表３に
示す通りであった。

【００７０】

【表１】

【００７１】

【表２】

【００７２】

【表３】

【００７３】［実施例２］内側筒状部材としては、図５
ないし図７に示すような形状で、外径が５０ｍｍ、長さ
が１８８ｍｍのものを用いた。この内側筒状部材に、内
径１９５μｍ、外径２９５μｍ、空孔率約３５％の多孔
質ポリプロピレン中空糸膜を４本中空糸膜間隔を一定に
保って巻き回し、さらに次に隣接する中空糸膜との中空
糸膜間隔も以前に巻かれている中空糸膜間隔と同じとな
るようにし、隣り合う中空糸膜間隔が一定となるように
中空糸膜を巻き回し、中空糸膜ボビンを作成した。そし
て、外側筒状部材内にこの中空糸膜ボビンを収納し、一
端をポッテイング剤により固定した後切断し、さらに、
中空糸膜ボビンの内部に内筒体を挿入した後、他端をポ
ッテイング剤により固定し、内筒体を中心にして回転さ
せながら、内筒体を切断することなく、固定された中空
糸膜ボビンの他端を切断した。そして、ガス流入部材お
よびガス流出部材を取付け、図３に示すような形態の筒
状中空糸膜束を備える人工肺を作成した。なお、膜面積
は、２．５ｍ²となるようにした。なお、中空糸膜間隔
は、５０μｍ、中空糸膜束の肉厚１０ｍｍ、中空糸膜束
の有効長１５３ｍｍ、中空膜束が形成する空間における
中空糸膜の充填率は、６５％であった。ポリメトキシエ
チルアクリレート（平均分子量７００００）を水・メタ
ノール・エタノール混合溶媒６：１：３（ポリメトキシ
エチルアクリレートに対する溶解度パラメーター３８．
８（ＭＰａ）^1/2 ）に溶解し濃度０．５ｗｔ％の合成
高分子溶液を作製した。そして、上記の人工肺の血液流
通側にこの合成高分子溶液を流し、人工肺の血液接触部
全体に合成高分子を被覆した。

【００７４】［比較例５］上記合成高分子の被覆を行わ
ない人工肺を比較例１とした。

【００７５】［比較例６］実施例１と同じポリメトキシ
エチルアクリレート（平均分子量７００００）をメタノ
ール単独溶媒（ポリメトキシエチルアクリレートに対す
る溶解度パラメーター２９．７（ＭＰａ）^1/2 ）に溶
解し濃度０．５ｗｔ％の合成高分子溶液を作製した。そ
して、上記の人工肺の血液流通側にこの合成高分子溶液
を流し、人工肺の血液接触部全体に合成高分子を被覆
し、比較例２の人工肺を作製した。

【００７６】［実験３］実施例２および比較例５，６の
人工肺を体外循環回路中に組み込み、ヘパリン加入新鮮
血２００ｍｌと乳酸リンゲル液３５０ｍｌで充填し、３
７℃の血液温で１Ｌ／ｍｉｎで４時間灌流した。そし
て、血液中の血小板数、β−ＴＧについて測定した。結
果は、表４、表５に示す通りであった。なお、β−ＴＧ
は、血小板の活性化を示すものである。また、循環後
に、血漿リークの有無を確認した。結果は、表６に示す
通りであった。

【００７７】

【表４】

【００７８】

【表５】

【００７９】

【表６】

【００８０】

【発明の効果】本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工肺
は、多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウジング内に
収納し、前記中空糸膜の外面側に血液が流れ、該中空糸
膜の内部に酸素含有ガスが流れる中空糸膜外部血液灌流
型人工肺であって、血液接触部となる前記中空糸膜の外
面もしくは外面層に炭素数１〜４のアルコキシ基及び炭
素数１〜４のアルキル基よりなるアルコキシアルキル
（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子が
被覆されており、かつ前記中空糸膜の内部層または前記
中空糸膜の内面層には、前記合成高分子が実質的に存在
していないものとなっている。

【００８１】また、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人
工肺は、多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウジング
内に収納し、前記中空糸膜の外面側に血液が流れ、該中
空糸膜の内部に酸素含有ガスが流れる中空糸膜外部血液
灌流型人工肺であって、血液接触部となる前記中空糸膜
の外面もしくは外面層に下記化学式１で表される繰り返
し単位を構成成分とするアルコキシアルキル（メタ）ア
クリレートを主成分としてなる合成高分子が被覆されて
おり、かつ前記中空糸膜の内部層または前記中空糸膜の
内面層には、前記合成高分子が実質的に存在していない
ものとなっている。

【００８２】

【００８３】本発明の人工肺では、中空糸膜の血液接触
部である中空糸膜の外面もしくは外面層に上述の合成高
分子が被覆されているので、血小板の粘着および活性化
が少ない。また、中空糸膜の内部層および中空糸膜の内
面層には、この合成高分子が実質的に存在していないこ
とより、中空糸膜の内部層および中空糸膜の内面層は、
形成素材の疎水性状態を維持しているため、血漿のリー
クが極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工
肺の一実施例を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工
肺に使用されている中空糸膜の拡大断面図である。

【図３】図３は、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工
肺の他の実施例を示す断面図である。

【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図５は、本発明の中空糸膜外部血液灌流型人工
肺に使用される内側筒状部材の一例を示す正面図であ
る。

【図６】図６は、図５に示した内側筒状部材の中央縦断
面図である。

【図７】図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１中空糸膜外部血液灌流型人工肺２ハウジング３中空糸膜３ａ外面層３ｂ内部層３ｃ内面層４，５隔壁１２血液室６血液流入口７血液流出口１８合成高分子１７血液室２０中空糸膜外部血液灌流型人工肺３２血液流通用開口３１内側筒状部材２２筒状中空糸膜束２３ハウジング２５，２６隔壁２８血液流入口２９血液流出口２４ガス流入口２７ガス流出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者賀曽利裕神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地テルモ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウ
ジング内に収納し、前記中空糸膜の外面側に血液が流
れ、該中空糸膜の内部に酸素含有ガスが流れる中空糸膜
外部血液灌流型人工肺であって、血液接触部となる前記
中空糸膜の外面もしくは外面層に炭素数１〜４のアルコ
キシ基及び炭素数１〜４のアルキル基よりなるアルコキ
シアルキル（メタ）アクリレートを主成分としてなる合
成高分子が被覆されており、かつ前記中空糸膜の内部層
または前記中空糸膜の内面層には、前記合成高分子が実
質的に存在していないことを特徴とする中空糸膜外部血
液灌流型人工肺。
【請求項２】多数のガス交換用多孔質中空糸膜をハウ
ジング内に収納し、前記中空糸膜の外面側に血液が流
れ、該中空糸膜の内部に酸素含有ガスが流れる中空糸膜
外部血液灌流型人工肺であって、血液接触部となる前記
中空糸膜の外面もしくは外面層に下記化学式１で表され
る繰り返し単位を構成成分とするアルコキシアルキル
（メタ）アクリレートを主成分としてなる合成高分子が
被覆されており、かつ前記中空糸膜の内部層または前記
中空糸膜の内面層には、前記合成高分子が実質的に存在
していないことを特徴とする中空糸膜外部血液灌流型人
工肺。【化１】（Ｒ¹は炭素数１〜４のアルキレン、Ｒ²は炭素数１〜４
のアルキル、Ｒ³はＨまたはＣＨ₃をそれぞれ表す）
【請求項３】前合成高分子がポリメトキシエチルアク
リレートである請求項１または２に記載の中空糸膜外部
血液灌流型人工肺。
【請求項４】前記中空糸膜外部血液灌流型人工肺は、
血液流入口と血液流出口とを有するハウジングと、該ハ
ウジング内に収納された多数のガス交換用多孔質中空糸
膜からなる中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端部を上記
ハウジングに液密に支持する一対の隔壁と、該隔壁と上
記ハウジング内面および上記中空糸膜外面間に形成され
た血液室と、前記中空糸膜内部に形成されたガス室と、
該ガス室と連通するガス流入口およびガス流出口とを有
するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の中
空糸膜外部血液灌流型人工肺。
【請求項５】前記中空糸膜外部血液灌流型人工肺は、
側面に血液流通用開口を有する内側筒状部材と、該内側
筒状部材の外面に巻き付けられた多数のガス交換用多孔
質中空糸膜からなる筒状中空糸膜束と、該筒状中空糸膜
束を前記内側筒状部材とともに収納するハウジングと、
前記中空糸膜の両端を開口した状態で、前記筒状中空糸
膜束の両端部を前記ハウジングに固定する隔壁と、前記
ハウジング内に形成された血液室と連通する血液流入口
および血液流出口と、前記中空糸膜内部と連通するガス
流入口およびガス流出口とを有するものである請求項１
ないし３のいずれかに記載の中空糸膜外部血液灌流型人
工肺。
【請求項６】前記合成高分子は、前記中空糸膜外部血
液灌流型人工肺の血液接触部全体に被覆されている請求
項１ないし５のいずれかに記載の中空糸膜外部血液灌流
型人工肺。