JPS644357Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案はガス交換用の中空糸膜を利用して血
液のガス交換を行なう中空糸膜型人工肺に関する
ものである。

「従来の技術」 周知のように、多数の中空糸膜により容器内に
多数の血液流通路とガス流通路とを形成し、上記
中空糸膜を介して血液とガス（酸素あるいは酸素
と空気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、血液中の二酸化炭素を
ガス中に排出させるとともに血液中にガス中の酸
素を吸収させる中空糸膜型人工肺がある。このよ
うな中空糸膜型人工肺として第４図および第５図
に示す構造のものがある。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２，２となつている。この筒体頭部
２，２の側面には血液を上記筒体１中に上部から
導入する血液流入口３ａと、筒体１の下部から血
液を流出するための血液流出口３ｂとが設けられ
ている。

上記構成の筒体１内には多数の中空糸（ガス交
換膜）４が集束状態で収められている。以下、こ
の集束状態にある多数の中空糸４……をガス交換
部５と称す。この中空糸４は、シリコーン膜、ポ
リカーボネート膜、ポリオレフイン多孔質膜、再
生セルロース膜、ポリサルフオン膜、ナイロン多
孔質膜、ポリエステル多孔質膜、アクリル多孔質
膜、フツ素樹脂多孔質膜等の生体適合性がよく、
ガス透過性のある材料から構成され、内径30〜
1000μmであり、内部にガスを流通させるもので
ある。そして、この中空糸４は、多数束ねられて
ガス交換部５を構成し、その両端をポリウレタン
樹脂、シリコーン樹脂などのポツテイング材６に
より上記筒体１内に固定されている。

そして、この筒体１には、その両開口部７ａ，
７ｂを覆うようにして蓋体８ａ，８ｂが取りつけ
られている。この蓋体８ａ，８ｂはキヤツプ状に
形成されており、この蓋体８ａ，８ｂと上記ポツ
テイング材６との間にはｏ−リング９が介装さ
れ、蓋体８ａ，８ｂ−筒体１間が気密構造となつ
ている。そして、上方の蓋体８ａにはガス流入口
１０ａが設けられ、下方の蓋体８ｂにはガス流出
口１０ｂが設けられており、上方のガス流入口１
０ａからガス交換部５の各中空糸４内にガスを流
入させ、下方のガス流出口１０ｂからガスを流出
させるようになつている。また、上記筒体頭部
２，２の上記血液流入口３ａと血液流出口３ｂと
のそれぞれの近傍の内壁面には全周に沿つて連続
する係止フランジ１１ａ，１１ｂが形成されてい
る。これら係止フランジ１１ａ，１１ｂ間には可
撓性膜（膨縮部材）１２が配設されている。この
可撓性膜１２は、シリコーンゴム、ラテツクスゴ
ム等の生体適合性のよい材料から構成されてお
り、膜厚0.03〜1.9mmで円筒状に形成されてなる
ものである。この円筒状をなす可撓性膜１２は、
その両端部が上記係止フランジ１１ａ，１１ｂに
翻転、係止され、接着剤により気密に固定されて
いる。

そして、筒体１の側部中央には空気等の流体導
入口１３が設けられており、この導入口１３を介
してコンプレツサー等の供給源から所定圧の流体
を筒体１と可撓性膜１２との間に圧入することに
よつて、図に示すように、血液により凝集状態に
ある中空糸４……（ガス交換部５）と筒体１との
間に流体室１４が形成されるようになつている。

しかして、上記構成の中空糸膜型人工肺におい
て、ガス流入口１０ａからガスを導入し、血液流
入口３ａから筒体１内に血液を導入すると、中空
糸４……は筒体１の中央に密に凝集する挙動を示
し、そのままだと血液は主にガス交換部５の外周
部分を流れてしまい、酸素加が極端に低下してし
まうので、流体導入口１３から筒体１−可撓性膜
１２間に空気を圧入して、可撓性膜１２をガス交
換部５側に膨出させる。すると、筒体１内の血液
は、円筒状の流体室１４の内側、すなわち各中空
糸４……間を流れることになり、血液とガスとの
接触が充分に行なわれ、血液流出口３ｂから充分
酸素加された血液が得られることになる。

「考案が解決しようとする問題点」 上記従来の中空糸膜型人工肺は、上記したよう
にその使用前に内部に流体室１４を形成し、これ
によつて血液を各中空糸４……の間を流し、酸素
加効率を大幅に高めることができている。しか
し、その反面、この大幅な酸素加効率を得るため
に流体室１４を設けなければならず、しかも、こ
の流体室１４の形成には工数が多くかかるため、
コスト高を招いてしまうという問題点がある。

この考案は上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的は流体室を設けなくても高い酸素加効率
を得ることができ、しかもコスト高を招くことの
ない中空糸膜型人工肺を提供することを目的とす
るものである。

「問題点を解決するための手段」 この考案に係る中空糸膜型人工肺は、中空糸を
所定本数（２本〜300本）を一束とし、これを棒
状芯材上にその最終外径寸法が筒体の内径寸法と
ほぼ同寸法となるように螺旋状に各層交差するよ
うにして複数層巻着して集束状態とすることによ
つてガス交換部を構成したものであり、筒体内に
収納後は上記棒状芯材を取り去る。

「作用」 上記構成によれば、ガス交換部は所定本数の中
空糸からなる中空糸束が芯材（組立完了時には取
り去られ、中空となつている）上に螺旋状に複数
層交互に巻着されることにより構成されているの
で、上下各層の中空糸束は互いに交差して所定の
間隙を維持している。そのため、周囲に血液が充
たされ、これによつてガス交換部の中心に向かつ
て凝集する力が働いても大きく凝集して中心に収
縮してしまうことがなくなる。また、ガス交換部
の最外周面は所定本数の中空糸束の巻着により周
方向に連続した比較的大きな凹凸が形成されてお
り、その凸部分の径寸法が筒体の内径寸法とほぼ
同寸法法になつている。従つて、この周方向に連
続した凸部分が筒体内壁面に密着してシールリン
グのような作用を発揮することになる。そのた
め、筒体内壁面とガス交換部との間に間隙がほと
んどなくなり、かつ筒体と接する最外周の糸束に
沿つて血液が流れる流路長が最大となるために血
液は筒体内壁面とガス交換部外周面との間を通る
ことができず、ガス交換部内の各中雅糸間を通ら
ざるを得なくなる。このような各種作用により、
上記構成の中空糸膜型人工肺においては、酸素加
効率の大幅な向上が得られる。なお、上記のよう
に、ガス交換部形成時に使用する芯材に中空糸束
をこの芯材の軸方向に対して斜めに交差させて巻
着することにより、中空糸束間に充分な空間が形
成され、それによつて血液が外周方向より各中空
糸束間に流入することが容易となることが血液の
流入実験により確認されている。

以下、この考案を実施例によりさらに詳しく説
明する。

「実施例 １」 第１図はこの考案の一実施例を示すもので、図
中第８図および第９図と共通する部分には同一符
号を付して説明を簡略化する。図中符号２０はガ
ス交換部を示すものである。このガス交換部２０
は、第２図に示すように、所定本数、例えば24本
の中空糸４……を一束とした中空糸束２１を棒状
芯材２２上にこの芯材２２に対し例えば60゜の角
度を持つて螺旋状に複数層（図では２層）巻着
し、筒体１内に収納後に芯材２２を抜き去ること
によつて構成されたものであり、その両端部は従
来同様ポツテイング材６（第１図）により固定さ
れ、各蓋体８ａ，８ｂ内に開口している。上記中
空糸束２１の巻着にあつては、螺旋状をなす各層
が互いに交差するように行なわれており、しか
も、最終外径寸法が上記筒体１の内径寸法とほぼ
同寸法になるように行なわれている。これはより
正確には次のように設定している。すなわち、ガ
ス交換部２０の外径寸法をｄとし、筒体内径寸法
をＤとした場合、筒体１の血液流入口３ａから血
液流出口３ｂの間の少なくとも10mm以下の範囲に
おいて−10mm＜（Ｄ−ｄ）≦０mmとなるように設定
している。

また、図に示すように、筒体１の血液流入口３
ａの反対側（ほぼ180゜ずれた位置）の側面上端に
は気泡抜き用の接続突口２３が設けられており、
この接続突口２３は３方コツク２３ａにより開閉
自在となつている。

上記構成においては、下層の中空糸束２１と、
上層の中空糸束２１とが交差しているので、互い
に支持し合い、相互間に所定の間隙を維持してい
る。そのため、周囲に血液が充たされ、これによ
つてガス交換部２０の中心に向かつて凝集する力
が働いても大きく凝集して中心に収縮してしまう
ことがなくなる。しかも、各中空糸束２１の構成
本数は24本と比較的少なく、かつ螺旋状に巻着さ
れる時に各構成中空糸４……同志幾分位置ずれを
起こし交差状態に近い状態で巻き締められている
ので、各中空糸束２１内における中心への収縮も
問題とならない。また、ガス交換部２０の最外周
面は所定太さの中空糸束２１の巻着により周方向
に連続した比較的大きな凹凸が形成されており、
その凸部分Ａの径寸法が上記したように筒体１の
内径寸法とほぼ同寸法となつているので、上記各
凸部分Ａが筒体内壁面に密着してシールリングの
ような作用を発揮している。そのため、筒体１内
壁面とガス交換部２０との間に間隙がほとんどな
くなり、血液は筒体１内壁面とガス交換部２０外
周面との間を通ることができず、ガス交換部２０
内の各中空糸４……間を通らざるを得なくなる。
従つて、特に流体室を形成しなくても、中空糸膜
を介して行なわれる空気と血液との接触効率を格
段に上昇し得て、大幅な酸素加効率の向上を図る
ことができる。しかも、ガス交換部２０の形成
は、単に周知の簡易な巻着装置により中空糸束２
１を組付完了後に抜き去られる棒状芯材２２上に
螺旋状に巻きつけるだけの簡単な方法により行な
われるので、製造コストはたいへん安価なものと
なる。

また、上記構成において、血液流入口３ａは血
液流出口３ｂより上方にあり、血液は上から下へ
と流れるようになつており、血液流入口３ａの反
対側に気泡抜き用の接続突口２３が設けられてい
るので、使用中に血液の中に気泡が混入されてし
まつても気泡は血液流出口３ｂに流されてしまう
ことなく、筒体１の上方に浮上し、上記接続突口
２３から除去することができ、安全である。

なお、上記構成において、中空糸束の構成本数
を24本としたが、２本〜300本の範囲内で任意に
選択可能である。これは、上記下限本数２本以下
であると、ガス交換部の外周面にシールリング状
の凸部を効果ある大きさに形成することができ
ず、上記上限本数300本以上であると、芯材上へ
の巻着が困難になるばかりでなく、中空糸束の径
が大きくなり過ぎてガス交換部外周面に適切な大
きさの凸部が形成できなくなつてしまうとの知見
により決定したものである。

また、上記構成において、中空糸束の芯材への
巻着角度を60゜としたが、この巻着角度は15゜〜85゜
の範囲内であれば任意に選択可能である。これは
上記下限角度15゜以下であると巻着が不可能にな
り、垂直配列と変わりなくなつてしまい、逆に上
記上限角度85゜以上であると、巻着密度が高くな
り過ぎ、中空糸内のガス流路長が長くなり過ぎる
とともに、各中空糸束間に充分な空間が形成され
ず、中空糸束の外周方向より血液が各中空糸間に
流入することがむずかしくなるとの知見により決
定したものである。

「実施例 ２」 第３図はこの考案の第２の実施例を示すもの
で、この実施例の中空糸膜型人工肺の特徴は、図
に示すように筒体２４および中空糸束巻着用の棒
状芯材２５がほぼ同傾斜のテーパ状に形成されて
いることにあり、その他の構成は前記第１の実施
例と同様である。上記テーパ状の芯材２５に中空
糸束２１を所要回数巻着すると、ガス交換部２６
はテーパ状の筒体２４の内部とほぼ同形（テーパ
状）、同径寸法の外形に形成されるとともに、中
心部にはテーパ状の中空部が形成されることにな
る。なお、ガス交換部２６の上下端のポツテイン
グ材６内にはこのポツテイング材６形成前に芯材
２５は抜き去られているので、孔が形成される心
配はない。

上記構成の中空糸膜型人工肺によれば、前記第
１の実施例と同様の作用効果が得られるばかりで
なく、その組立時に筒体２４の大径側開口部から
ガス交換部２６をその小径側から挿入するように
すれば、挿入抵抗がほとんどなく、ガス交換部２
６の外周形状を損なうことなく容易に組付けるこ
とができるという利点が得られる。

「実施例 ３」 第４図および第５図は、この考案の第３の実施
例を示すものである。この実施例の中空糸膜型人
工肺は、前記第１および第２の実施例を小児用と
するならば、大人用のものであり、その特徴は、
図に示すように、筒体３０の中に２つのガス交換
部３１ａ，３１ｂが収納されていることにある。

上記筒体３０は、前記実施例１の筒体１を２つ
それぞれの側面部分を取り去つて一体化した形状
に成形されたものである。そして、この筒体３０
には前記筒体１同様、その上下各頭部３０ａおよ
び３０ｂにそれぞれ血液流入口３２ａおよび血液
流出口３２ｂが形成され、血液流入口３２ａの対
向側には３方コツク３３ａを有する接続突口３３
が設けられている。

上記ガス交換部３１ａ，３１ｂは、前記実施例
１のガス交換部２０と同形同寸法のもので、各々
巻着成形し、上記筒体３０内に互いに当接状態で
収納された後、第５図に示した巻着用芯材３４
ａ，３４ｂを抜き去つた後、ポツテイング材３５
により上下端をシールされ、固定されている。

また、蓋体３６および３７は、前記実施例１同
様にそれぞれガス流入口３６ａおよびガス流出口
３７ａを有し、上記各筒体頭部３０ａ，３０ｂに
嵌着、一体化される形状に成形されている。

この考案を上記のように構成すれば、前記第１
の実施例と同様の作用効果がより大容量の人工肺
において得ることが可能となる。

「実施例 ４」 第６図および第７図は、この考案の第４の実施
例を示すものである。この実施例の人工肺は、そ
の筒体４０の構造が異なるだけで、その他のガス
交換部４１ａ，４１ｂは同径同寸法であり、蓋体
４２，４３は同形状である。

この実施例の特徴である筒体４０は、第７図に
示すように、２つの別体の筒体を連結壁４４で一
体化するとともに、その筒体頭部４０ａおよび４
０ｂを前記第３の実施例と同様に連通状態となる
ように成形したものである。この考案の人工肺を
上記のように構成すれば、前記第３の実施例と同
様の作用効果に加え、各ガス交換部４１ａ，４１
ｂの全側面が筒体４０の壁面で囲まれ、密着状態
となり、より一層血液の短絡現象を減少させるこ
とが可能となる利点がある。

なお、上記各実施例で明らかなように、本考案
においては、筒体の中に設けるガス交換部の数
は、なんら限定されるものではないが、１〜３個
の実用上適当である。

「効果」 以上説明したように、この考案に係る中空糸膜
型人工肺によれば、下記の２つの作用効果が得ら
れ、それらによりコスト高を招くことなく酸素加
効率の大幅な向上を得ることができる。

(イ) ガス交換部は所定本数の中空糸からなる中空
糸束が芯材上に螺旋状に複数層交互に巻着され
ることにより構成されているので、上下各層の
中空糸束は互いに交差して所定の間隙を維持し
ている。そのため、周囲に血液が充たされ、こ
れによつてガス交換部の中心に向かつて凝集す
る力が働いても大きく凝集して中心に収縮して
しまうことがなくなる。

(ロ) ガス交換部の最外周面は所定本数の中空糸束
の巻着により周方向に連続した比較的大きな凹
凸が形成されており、その凸部分の径寸法が筒
体の内径寸法と同寸法または幾分大きくなつて
いる。従つて、この周方向に連続した凸部分が
筒体内壁面に密着してシールリングのような作
用を発揮することになる。そのため、筒体内壁
面とガス交換部との間に間隙がほとんどなくな
り、血液は筒体内壁面とガス交換部外周面との
間を通ることができず、ガス交換部内の各中空
糸間を通らざるを得なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１および第２図はこの考案に係る中空糸膜型
人工肺の第１の実施例を示すもので、第１図は側
断面図、第２図は要部の側断面図、第３図はこの
考案の第２の実施例を示す側断面図、第４図およ
び第５図はこの考案の第３の実施例を示すもの
で、第４図は側断面図、第５図は第４図−線
に沿う横断面図、第６図および第７図はこの考案
の第４の実施例を実施例を示すもので、第６図は
側断面図、第７図は第６図−線に沿う横断面
図、第８図および第９図は従来の中空糸膜型人工
肺を示すもので、第８図は側断面図、第９図は中
央部分で断面視した平面図である。 １，２４，３０，４０……筒体、３ａ，３７ａ
……血液流入口、３ｂ，３７ｂ……血液流出口、
４……中空糸、１０ａ，３２ａ……ガス流入口、
１０ｂ，３２ｂ……ガス流出口、２０，２６，３
１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ……ガス交換部、
２１……中空糸束、２２，２５，３４ａ，３４ｂ
……棒状芯材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 側部に血液の流通管が突設されている筒体内に
   外観柱状に収束された多数の中空糸が収納される
   とともに、その両端部がポツテイング材により固
   定され、中央部にガスの流通突管を有するキヤツ
   プ状の蓋体が前記筒体の両端部あるいは片端部に
   嵌着されてなる中空糸膜型人工肺において、 前記多数中空糸を所定本数一束とし、これをそ
   の最終外径寸法が前記筒体の内径寸法とほぼ同寸
   法になるように円筒面外周に沿つて螺旋状に各層
   交差するようにして複数層巻着して集束状態とし
   たことを特徴とする中空糸膜型人工肺。