JPS59108562A - 中空糸型人工肺 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中空糸型人工肺に関するものである。

人工肺は大きく分けて、気泡型と抜型に分類されるが、
血液への影響が少ないというととから脱型が推奨されて
き壬、いる。

脱型人工肺としては、シリコーンゴムの平坦膜を用い、
−面に酸素を供給し、他面に血液を流すことによって、
気体分子（酸素、二酊化炭素）がシリコーンゴム膜内を
溶解拡散して一面より他面に移行することでガス交換を
行なわしめるものが見られるが、装置自体の大型化又ガ
ス交換性能が良好でないこと、さらには平坦膜は強度的
に弱い等種々の欠点がある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、人体に安−心して使用することが
でき、ガス交換が良好でかつ小型の中空糸型人工肺を提
供することにある。

すなわち本発明は筒体と、該筒体内に位置する内径約１
００乃至１０００μ、肉厚約１０乃至５０μ、平均孔径
約２００乃至１０００大かつ空孔率約２０乃至８０％を
有し、かつ端部外壁面に極性基を導入した多孔性ポリオ
レフィン系炭化水素樹脂製の多数の中空糸膜と、該中空
糸膜の両端部と該筒体の両開口端との間に介在して該中
空糸膜の端部を支持するとともに該中空糸膜の内部空間
と外部空間とを隔離する隔壁と、該隔壁によって該筒体
の内壁面と該中空糸膜の外壁面とで構成される前記外部
空間に連通ずる該筒体に設けられた入口および出口通路
と、該中空糸膜内部空間に連通ずる入口および出口通路
とから成る中空糸型人工肺である。

如−１しくけ中空糸膜がポリプロピレン製である。

好ましくは中空糸膜がポリエチレン類である。さらに好
ましくは、中空糸膜の内径が約１００乃至３（１０μで
ある。

以下、本発明を図面に清って詳述する。図面中、同一部
分については同−右上を伺す。第１図中、全体数字１で
示されたものが本発明の実施例の断面図である。カス交
換のだめの多数（１０００乃至５００００本）の中空糸
膜２・・・・・・は、多孔性ポリオレフィン系炭化水素
樹月り製であり、両開口端を有する筒体３内に位置する
。筒体３は円筒形、四角筒形等種々の形態がとられる。

さらに、筒体３ｉＩｉ入ロ通路４．出口通路５を有する
。中空糸膜２・・・・・・は、その両端部において隔壁
６，６によって支持されている。

この隔壁によって筒体３の内壁面と中空糸膜２・・・・
・・の外壁面とで構成された空間と、中空糸膜２・・・
・・・の内部空間は光合に隔離されることになる。

前記入口、出口通路４，５はこの場合において、筒体３
の内壁面と中空糸ｊｌＱ２・・・・・・の外壁面とで構
成される空間に連通ずるものである。

入口、出口通路７，８は中空糸内部空間に連通し、例え
ば、９，９のようなヘッダーを筒体３にネジ１０・・・
・・で固定することにより集束的に外部に連通できる。

２組の入し１．出口通路４．１５と７，８は血液あるい
は酸素のためのものであり、一方に血液を流せは他方は
酸素をＩＡ、すという関係にある。

ここで中空糸膜２について説明をする。中空糸膜２は前
述のように、多孔性ポリオレフィン系炭化水素樹脂、例
えばポリプロピレン、ポリエチレンといったもので、弓
モにポリプロピレンのものが好適である。

この多孔性の膜は内径約１００乃至１０００μ、肉厚約
１０乃至５０μ、平均孔径約２００乃至１０００　Ｘが
っ空孔率約２０乃至８０％を有するものである。このよ
うに膜２は多孔性であるため従来のシリコーン膜の如き
酸素がそれに溶解して拡散するというので々く、気体の
移動が体＆流で行なわれるためガス交換の性能が高くな
る。

中空糸の内部空間に血液を流す場合には、その内径が特
に問題となる。内径が約１００μ以下になると流体力学
的な抵抗が太きくｉｂ、又目詰υを起こしたりして実際
の使用にあたって不都合を生じる。では上限については
どの程度が適切ガのかという点について実験的に之を行
ガい決定するにいたったので、ここに説明する。

肉厚約３０μ、空孔率約４５乃至５０％、平均孔径約５
００乃至６５０人のポリプロピレンの中空糸の内径を各
々の約２００μ、約３００μ、約４００μの３種類につ
いて血流量と酸素添加能、血流量と酸素飽和度との関係
を測定し、その結果を各々第２図乃至第３図に示す。本
装置に入る血液の酸素飽和度は約６０％である。

第２図によれは明らかに膜面５１ｒｒ？に対する１分間
の所定の血流量について、２００μが最もよい酸素添加
能を示し、内径が大きくなるに従って悪くなる結果を示
している。さらに第３図によって示された結果よシ血液
約４１７ｍ１ｎを処理する（通常、この程度のものを処
理する必要がある。）のに必要な中空糸の膜面積および
プライミング量並びにコンタクトタイム〔中空糸の入口
と出口部この酸素飽和度の差が３５チ（実際的に人工肺
に要求される数値）になるだめの血液の中空糸内の滞在
時間〕を求めると表１のようになる。

この表ＩＫよれば、内径が約４００μを越えると著しく
コンタクトタイムが長くなり、又プライミング量、膜面
積も増大する。膜面積が増大すると血液中の水蒸気蒸散
、血液凝固等の問題が生じ、又プライミング量が多くな
れば患者に相当の負担がかかる。

以上のような結果よシ、中空糸内部に漉液を流す場合に
おいて、実際的な内径の範囲は約１ｏｏ乃至３００μ程
度であるとみることができる。

膜の孔についての他の要因、すなわち肉厚、平均孔径、
空孔率は１．ガスの透過及び膜の強度的な面から考察し
て上述のように決足されたものである。

さらに中空糸膜として多孔性ポリプロピレン。

ポリエチレンといったものを人工肺にそのまま使用する
のでなく、血液と接触する面を抗血栓性材料にてコーテ
ィング処理することが望ましい。例えば、ガス透過性に
優れたポリアルキルスルホン。

エチルセルロース、ポリジメチルシロキサンといった材
料を肉厚１乃至２０μ程度でコーティング処理する。こ
の場合、膜のガス透過能に影響を及はさない程度に膜の
孔を包うとすれば血液中の水蒸気蒸散を防止することが
できる。又、人工肺作動中において通常血液側の圧力の
方が酸素側のそれよシ高いが、伺かの原因で逆転する場
合がある。

に流入する恐れがあるが、上述のように膜孔が抗血栓性
材料でコーティング処理されていればこういった危険は
生じない。さらに１うまでもないが血液の凝固（マイク
ロクロットの発生）を防ぐことに役立つものである。

次に隔壁６，６の形成について述べる。前述したように
隔壁は中空糸の内部と外部を隔離するという機能を果た
すものとして重要である。通常このよう力隔壁は極性の
高い高分子ポツティング剤、例えばポリウレタン、シリ
コーン、エポキシ’ｊｌｔＪ　脂といったものを筒体３
の両端内壁面に遠心注入法を利用して入口、出口通路４
，５よシ流し込み、その硬化により作られる。

さらに詳しく述べるとすれば、先ず筒体３の長さよシ長
い中空糸膜２・・・・・・を用意し、その両開口端を粘
度の高い樹脂によって目止めをした後、筒体３内に位置
せしめる。その後、筒体の径と一致するキャップ（図示
せず）で中空糸両端を完全に包って、筒体の中心軸を中
心に筒体を回転させながら入口、出口通路４，５よシ高
分子ボッティング剤を流入する。流し終って樹脂が硬化
すればキャップをはずして樹脂外端面を鋭ＮＩＪな刃物
で切断して中空糸の開口を表面に露出させる。かくして
隔壁は作られるが、本発明に使用されるような極性の低
いポリオレフィン系炭化水素樹脂の膜の場合、前記ポツ
ティング剤との接着が極めて悪いために十分な障壁を得
ることができない。特に刃物で中空糸がポツティング剤
で固められた部分を切断する際第４図によって示される
ように中空糸がはがれてしまうことになり全く障壁とし
ての機能を果たさない。そこでポツティング剤によって
固められる中空糸膜の端部外壁面を薬品処理あるいは火
炎処理して酸化処理させ、カルボニル基を作ることによ
り極性基を導入してやることが望ましい。又、放電処理
により極性基を導入することも可能である。放電処理と
しては、プラズマ、コロナ放を等があシ薬品処理はと言
えばクロム酸と塩酸あるいは監酸との混合液を使用する
ことができる。

このように中空糸膜の接着部分に極性基を導入したこと
から前記ボッティング剤との接着が完全に行なわれるこ
とになる。

本発明に係る人工肺は開心術等において使用されるもの
で、患者の大静脈よシ血液を体外に通常４ｔ／ｍｉｎの
流量にて取シ出し、入口、出口通路７゜８あるいは４，
５のうち一つの通路を通過せしめ、他方の通路には純酸
素ガスを通過せしめる。その場合に中空糸膜を介して血
液中の二酸化炭素がガス側に移行し、血液中にガス側よ
シ酸素が移行してガス交換が行なわれ、大動脈に返環さ
れる。

以上、詳述した通り本発明に係る人工肺はガス交換性能
がよく、小型でしかも人体に安心して年周できるという
種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る人工肺の実施例を示す断面図、第
２図は中空糸の内径と酸素添加症および血液ムとの関係
を示すグラフ、第３図は中空糸の内径と酸素飽和度およ
び血流量との関係を示すグラフ、第４図は中空糸膜の接
着部分を切断した時の拡大断面図である。 １・・・中空糸型人工肺、２・・・中空糸膜、３・・・
筒体、４・・・入口通路、５・・・出口通路、６，６・
・・隔壁、７・・・入口通路、８・・・出口通路。 出願人　チル七株式会社 代理人　　弁理士志木　　浩 第１図 第２図 ＡＬ　５Ｌ　ｉ　（ｒ＋Ｊ／ｍｉｎｍ２）第３図 血底髪（ｍＪ／ｍｉｎ、ｍ２） 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒体と、該筒体内に位置する内径約１００乃至１
   ０００μ、肉厚約１０乃至５０μ、平均孔径約２００乃
   至ｘｏｏｏＡかつ空孔率約２０乃至８０％を有し、か−
   ？端部外壁面に極性基を導入した多孔性ポリオレフィン
   系炭化水素樹脂製の多数の中空糸膜と、該中空糸膜の両
   端部と該筒体の両開口端との閾に介在して該中空糸膜の
   端部を支持するとともに該中空糸膜の内部空間と外部空
   間とを隔離する隔壁と、該隔壁によって該筒体の内壁面
   と該中空糸膜の外壁面とで構成される前記外部空間に連
   通ずる該筒体に設けられた入口および出口通路と、該中
   空糸膜内部空間に連通ずる入口および出口通路とから成
   る中空糸型人工肺。
2. （２）中空糸膜がポリプロピレン製であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の中空糸型人工肺。
3. （３）中空糸膜がポリエチレン製であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の中空糸型人工肺。
4. （４）中空糸膜の内径が約１００乃至３００μであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（３
   ）項のいずれかに記載の中空糸型人工肺。