JPH0424064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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中空
糸型人工肺装置に関する。

［従来の技術］ 従来、人工肺を用いて例えば低体温法により手
術する時、血液温度を低下させたり逆に加温もし
くは保温するための熱交換器を人工肺に付帯して
用いることがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、人工肺を用いて体外血液循環回路を
構成する場合には、血液中に溶解している気体が
溶け出る等により、血液中に気泡を生ずることを
防止しなければならない。この気泡発生を防止す
ることは、気泡が生体の例えば脳血管等を閉鎖
して生体細胞を死に至らしめることを回避し、ま
た気泡がガス交換膜に付着してその有効膜面積
を減じてガス交換効率を低下させることを回避す
るために、極めて重要である。

本発明は、中空糸型人工肺に熱交換機能と貯血
機能を付帯的に備えるに際し、熱交換機能を損な
うことなく血液中での気泡発生を防止し、仮に血
液中に気泡が発生しても該気泡を確実かつ容易に
脱気し、この人工肺を用いた血液循環の安全性と
ガス交換性能を向上することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１に係る中空糸型人工肺装置は、少
なくとも熱交換機構部と中空糸型人工肺と貯血槽
とを一体的に備え、該中空糸型人工肺は、筒状の
ハウジング内に多数の中空糸膜の集合体が軸方向
に沿つて収納され、該中空糸膜の内側をガス流路
とし、外側を血液流路とし、該ハウジングの軸が
鉛直方向になるようにして使用されるものであ
り、前記熱交換機構部は、血液の流れ方向に見て
前記中空糸型人工肺よりも上流側に位置し、前記
人工肺の血液流路下方部分と連通路を介して直結
されており、前記貯血槽は、前記人工肺の上方部
に位置し、該人工肺の血液流路上方部分と連通路
にて直結されてなるようにしたものである。

本発明の第２に係る中空糸型人工肺装置は、少
なくとも熱交換機構部と中空糸型人工肺と貯血槽
とを一体的に備え、該中空糸型人工肺は、筒状の
ハウジング内に多数の中空糸膜の集合体が軸方向
に沿つて収納され、該中空糸膜の内側をガス流路
とし、外側を血液流路とし、該ハウジングの軸が
鉛直方向になるようにして使用されるものであ
り、前記熱交換機構部は、血液の流れ方向に見て
前記中空糸型人工肺よりも上流側に位置し、前記
人工肺の血液流路下方部分と連通路を介して直結
されており、前記貯血槽は、前記人工肺の上方部
に位置し、該人工肺の血液流路上方部分と窓状連
通路にて直結されてなるようにしたものである。

［作用］ 本発明の第１によれば、下記〜の作用があ
る。

本発明と異なり中空糸型人工肺の下流側に熱
交換機能部を位置させる場合には、血液は低温
状態でガス交換（酸素加）された後に熱交換機
構部で加温されることになり、この加温により
気体（酸素）の溶解度が下がつて血液中の気体
は過飽和となり、血液中に気泡を生じて危険で
ある。これに対し、本発明によれば、中空糸型
人工肺の上流側に熱交換機構部を位置させるの
で、血液はガス交換された後に加温されるとい
うことがなく、上記の如くの気泡の発生を防止
できる。

なお、人工肺の上流側に設けられた熱交換機
構部による血液の加温によつても気体（二酸化
炭素）の溶解度低下を招くものの、体内で二
酸化炭素が添加される度合は人工肺で酸素加さ
れる度合ほど多くなく、また二酸化炭素の溶
解度は酸素のそれよりも大きいから、本発明の
熱交換機構部による血液の加温によつて気泡の
発生を見ることはない。

また、本発明によれば、人工肺の上流側に設
けられる熱交換機構部は、長い連結チユーブ等
を介して人工肺の血液流路と連結されるもので
なく、人工肺に一体化されてその血液流路と直
結される。したがつて、熱交換機構部は、人工
肺の上流側に設けられるものではあつても、人
工肺の下流側に設けられる場合に比して、人体
への返血経路を格段に長くするものではない。
このため、熱交換機構部にて温度調整された血
液は、その温度調整状態を長い中間連結チユー
ブでの放熱等にて喪失する機会を経ることな
く、温度調整状態を可及的に保持した状態で人
体へと返血され得ることになり、熱交換機能を
損なうことがない。

また、本発明によれば、中空糸型人工肺を鉛
直方向に位置させて使用するので、仮に血液中
に気泡が発生しても気泡は上方に浮上して抜け
易い。鉛直方向に位置させない場合は気泡が容
易に抜けず、中空糸膜表面に付着して有効膜面
積を減じてしまい、ガス交換効率を低下させて
しまう。

上記の気泡の捕集、脱気を確実かつ容易に
行なうことができる。

すなわち、本発明によれば、貯血槽を人工肺
の血液流路上方部分に位置させるものであり、
人工肺の血液流路中を上方に浮上する気泡を貯
血槽にて捕集することができる。

また、本発明にあつては、人工肺の上方部に
設けられる貯血槽は、長い連結チユーブ等を介
して人工肺の血液流路と連結されるものでな
く、人工肺と一体化されてその血液流路と直結
される。したがつて、血液流路の上方に浮上し
た気泡は、長い中間連結チユーブの内壁に付着
して血液中に滞溜することなく、スムースに貯
血槽にて補修され、ひいては脱気可能となる。

本発明の第２によれば、上記〜の作用に
加え、下記の作用がある。

貯血槽を人工肺の血液流路上方部分に対し単
なる連通路を介して連通するものでなく、窓状
連通路にて直結したものである。

したがつて、人工肺から貯血槽に移行する血
液は該人工肺の血液流路上方部分に設けられて
いる窓状連通路の下辺部をオーバーフローして
貯血槽に流下し貯血される。したがつて、貯血
槽内の貯留血液が人工肺の血液流路内を上向す
る血液に圧力を加えることがなく、結果とし
て、人工肺の内圧上昇による血液リーク部位の
発生、あるいは血球破壊をみることなく、血液
循環の安全性を確保できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る中空糸型人工
肺装置を示す斜視図、第２図は中空糸型人工肺の
要部横断面図、第３図は中空糸型人工肺装置が適
用されてなる血液回路を示す回路図である。

第３図に示すように、本発明が適用される血液
回路には、静脈側から動脈側に向けて、中空糸型
人工肺装置１１０およびポンプ１００が介装され
る。中空糸型人工肺装置１１０は、人工肺１２０
と貯血槽１３４と熱交換機構部１３７とを一体的
に備えて構成される。

人工肺１２０のハウジング１２１は、内筒部１
２２と外筒部１２３とからなつている。内筒部１
２２には中空糸膜１２４の集合体１２５が収容さ
れている。中空糸膜１２４の両端部は内筒部１２
２の上下両端部に保持されている隔壁１２６，１
２７を介して内筒部１２２に液密に支持されてい
る。内筒部１２２と外筒部１２３の両者はポリカ
ーボネート、アクリル樹脂、アクリル−スチレン
共重合樹脂等の剛性材質から形成されている。

内筒部１２２の両端部にはヘツダー１２８，１
２９が接合されている。ヘツダー１２８の内面と
隔壁１２７とは、中空糸膜１２４の内部空間に連
通するガス流入室を画成し、ヘツダー１２８には
酸素を含むガスのガス流入ポート１３０が形成さ
れている。また、ヘツダー１２９の内面と隔壁１
２６とは、ガス流出室を画成し、ヘツダー１２９
にはガス流出ポート１３１が形成されている。す
なわち、人工肺１２０にあつては、ガス流入ポー
ト１３０から供給される酸素、空気等のガスを中
空糸膜１２４内に流通可能としている。なお、上
記ヘツダー１２９は特に設けず、ガス流出室およ
びガス流出ポート１３１を形成することなく、中
空糸膜１２４から流出するガスを大気中に直接的
に放出せしめても良い。

また、ハウジング１２１の内壁、中空糸膜１２
４の外壁、隔壁１２６，１２７は血液室１３２を
画成し、内筒部１２２の下端側には血液流入ポー
ト１３３Ａが接続されている。すなわち、人工肺
１２０にあつては、ガス流入ポート１３０から供
給される酸素、空気等のガスを中空糸膜１２４内
に流通するとともに、血液流入ポート１３３Ａか
ら供給される血液を血液室１３２において中空糸
膜１２４の周囲を乱流状態で流通させ、ガス交換
を行なうことを可能としている。

ここで、上記ハウジング１２１を形成する内筒
部１２２の血液流入ポート１３３Ａが連通する部
分の内面は、内筒部１２２の中間部分の内面より
外方に拡張した内面であつて、中空糸膜１２４の
集合体１２５との間に、第２図に示すような環状
の血液流路１３３Ｂを形成し、血液流路１３３Ｂ
を臨む集合体１２５の全周囲から各中空糸膜１２
４に血液を円滑に分配可能としている。また、上
記内筒部１２２の拡張された内面は、集合体１２
５に対して、血液流入ポート１３３Ａを含む方向
に遍心配置され、血液流入ポート１３３Ａを臨む
血液流路１３３Ｂの流路面積がより大とされてい
る。すなわち、上記血液流路１３３Ｂの流路面積
を血液流入ポート１３３Ａから遠ざかるに従つて
漸減し、血液流路１３３Ｂからの血液の分配量を
集合体１２５の周方向において均一化し、血液室
１３２において上向する血液の流量を、集合体１
２５の周方向に関して均一化可能としている。

さらに、上記人工肺１２０においては、ハウジ
ング１２１を形成する内筒部１２２と外筒部１２
３の間に、該人工肺１２０の上方においてその血
液室１３２と連通する貯血槽１３４を付設して形
成している。外筒部１２３に内包される内筒部１
２２の側壁には、周方向に間隔を置いて窓状の連
絡路１３５が開口され、内筒部１２２内の血液室
１３２と貯血槽１３４とを直結可能としている。

また、外筒部１２３の上部には、通気性かつ菌
不透過性のフイルターを備えるガスベント１３６
が形成され、使用時の細菌による人工肺１２０の
汚染を防止し、かつ貯血槽１３４内を常に大気圧
に保つことを可能としている。なお、貯血槽１３
４の側面には血液の貯血量を表示する目盛が刻設
されている。また、貯血槽１３４の容積は、万一
のチユーブ折れ等によつて静脈脱血が不十分とな
つたり、血液漏出を生ずる場合にも、ある程度の
血流を保てるような容積、すなわち安全性確保の
意味から予定している体外循環血液量（ml／
min）の半分程度の血液を貯留しても、その貯留
血液の上面が連絡路１３５の下辺部より下方に位
置するような大きさに設定されている。すなわ
ち、貯血槽１３４の容積が上記のように設定され
ることにより、血液流入ポート１３３から血液室
１３２を上向するように血液を流す時、ガス交換
された血液は連絡路１３５の下辺部をオーバーフ
ローして貯血槽１３４に流下して貯留し、したが
つて、貯血槽１３４内の貯留血液が血液室１３２
内を上向する血液に圧力を加えることのないよう
になつている。

さらに、上記人工肺１２０よりも血液の流れ方
向に見て上流側には、血液流入ポート１３３Ａ
（連通路）を介して人工肺１２０の下方の血液流
路１３３Ｂに直結し、熱交換機構部１３７を内蔵
する熱交換槽１３８とされている。熱交換機構部
１３７は、熱交換槽１３８内の一対の隔壁１３
９，１４０により両端を支持され、血液流入ポー
ト１３３Ａ側および血液導入口１３３側の両方に
開口する細管１４１の束からなり、細管１４１の
内部空間を血液流路とし、隔壁１３９，１４０お
よび細管１４１の外壁とによつて熱媒体の流路を
形成している。この熱媒体の流路には、温冷水流
入ポート１４２Ａと温冷水流出ポート１４２Ｂが
接続されている。なお、細管１４１は、熱伝導率
の高いステンレス管、アルミニウム管等によつて
形成される。すなわち、中空糸型人工肺装置１１
０にあつては、熱交換槽１３８において、血液温
度を低下させたり、逆に加温もしくは保温するこ
とを可能としている。

ここで、中空糸膜１２４としては、マイクロポ
ーラス膜が用いられている。すなわち、中空糸膜
１２４は、多孔性ポリオレフイン系樹脂、例えば
ポリプロピレン、ポリエチレンといつたものから
なり、特にポリプロピレンが好適である。この中
空糸膜１２４は、壁の内部と外部を連通する多数
の細孔を有している。細孔の内径は100〜1000μ、
かつ肉厚は10〜50μ、平均孔径は200〜2000A、か
つ空孔率は20〜80％である。マイクロポーラス膜
からなる中空糸膜１２４を用いる場合には、気体
の移動が堆積流として行なわれるため、気体の移
動における膜抵抗が少なくなり、高いガス交換性
能を得ることが可能となる。なお、中空糸膜１２
４は、必ずしもマイクロポーラス膜によらず、気
体の移動を溶解、拡散によつて行なうシリコーン
製膜を用いるものであつても良い。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記中空糸型人工肺装置１１０にあつては、血
液流入口１３３から流入する血液が、熱交換槽１
３８の熱交換機構部１３７により熱交換され、そ
の血液温度を低下されたり逆に加温もしくは保温
された後、血液流入ポート１３３Ａから人工肺１
２０に流入する。人工肺１２０に流入した血液
は、血液室１３２に上向しながら中空糸膜１２４
の周囲を乱流状態で流通しガス交換を行なわれ
る。そしてこのガス交換された血液は、連絡路１
３５からオーバーフローして貯血槽１３４に流下
して貯留せしめられ、その後生体に供給される。

しかして、上記人工肺装置１１０によれば、
中空糸型人工肺１２０の上流側に熱交換機構部１
３７を位置させるので、血液はガス交換（酸素
加）された後に加温されるということがなく、こ
のガス交換後に加温による気体（酸素）の溶解度
低下を招くことがなく、結果として血液中に気泡
の発生を見ることがない。

なお、人工肺１２０の上流側に設けられた熱交
換機構部１３７による血液の加温によつても気体
（二酸化炭素）の溶解度低下を招くものの、体
内で二酸化炭素が添加される度合は人工肺１２０
で酸素加される度合ほど多くなく、また二酸化
炭素の溶解度は酸素のそれよりも大きいから、本
発明の熱交換機構部１３７による血液の加温によ
つて気泡の発生を見ることはない。

また、人工肺１２０の上流側に設けられる熱
交換機構部１３７は、長い連結チユーブ等を介し
て人工肺１２０の血液流路と連結されるものでな
く、人工肺１２０の一体化されてその血液流路と
直結される。したがつて、熱交換機構部１３７
は、人工肺１２０の上流側に設けられるものでは
あつても、人工肺１２０の下流側に設けられる場
合に比して、人体への返血経路を格段に長くする
ものではない。このため、熱交換機構部１３７に
て温度調整された血液は、その温度調整状態を中
間連結チユーブでの放熱等にて喪失する機会を経
ることなく、温度調整状態を可及的に保持した状
態で人体へと返血され得ることになり、熱交換機
能を損なうことがない。

また、上記中空糸型人工肺装置１１０によれ
ば、人工肺１２０を鉛直方向に位置させて使用す
るので、仮に血液中に気泡が発生しても気泡は上
方向に移行して抜け易い。鉛直方向に位置させな
い場合は気泡が容易に抜けず、中空糸膜１２４の
表面に付着して有効面積を減じてしまい、ガス交
換効率を低下させてしまう。人工肺装置１１０
の前述した作用の気泡の捕集、脱気を確実かつ
容易に行なうことができる。

すなわち、貯血槽１３４を人工肺１２０の血液
流路上方部分に位置させるものであり、人工肺１
２０の血液流路中を上方に浮上する気泡を貯血槽
１３４にて捕集することができる。

また、人工肺１２０の上方部に設けられる貯血
槽１３４は、長い連結チユーブ等を介して人工肺
１２０の血液流路と連結されるものでなく、人工
肺１２０と一体化されてその血液流路と直結され
る。したがつて、血液流路の上方に浮上した気泡
は、長い中間連結チユーブの内壁に付着して血液
中に滞留することなく、スムースに貯血槽１３４
にて捕集され、ひいては脱気可能となる。

また、人工肺１２０から貯血槽１３４に移行
する血液は、該人工肺１２０の血液流路上方部分
に設けられている窓状連通路１３５の下辺部をオ
ーバーフローして貯血槽１３４に流下し貯血され
る。したがつて、貯血槽１３４内の貯留血液が人
工肺１２０の血液流路内を上向する血液に圧力を
加えることがなく、結果として、人工肺１２０の
内圧上昇による血液リーク部位の発生あるいは血
球破壊をみることなく、血液循環の安全性を確保
できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、中空糸型人工肺
に熱交換機能と貯血機能を付帯的に備えるに際
し、熱交換機能を損なうことなく血液中での気泡
発生を防止し、仮に血液中に気泡が発生しても該
気泡を確実かつ容易に脱気し、この人工肺を用い
た血液循環の安全性とガス交換性能を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る中空糸型人工
肺装置を示す斜視図、第２図は中空糸型人工肺の
要部横断面図、第３図は中空糸型人工肺装置が適
用されてなる血液回路を示す回路図である。 １１０……中空糸型人工肺装置、１２０……人
工肺、１２１……ハウジング、１２４……中空糸
膜、１２５……集合体、１３３Ａ……血液流入ポ
ート（連通路）、１３４……貯血槽、１３７……
熱交換機構部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも熱交換機構部と中空糸型人工肺と
   貯血槽とを一体的に備え、該中空糸型人工肺は、
   筒状のハウジング内に多数の中空糸膜の集合体が
   軸方向に沿つて収納され、該中空糸膜の内側をガ
   ス流路とし、外側を血液流路とし、該ハウジング
   の軸が鉛直方向になるようにして使用されるもの
   であり、前記熱交換機構部は、血液の流れ方向に
   見て前記中空糸型人工肺よりも上流側に位置し、
   前記人工肺の血液流路下方部分と連通路を介して
   直結されており、前記貯血槽は、前記人工肺の上
   方部に位置し、該人工肺の血液流路上方部分と連
   通路にて直結されてなることを特徴とする中空糸
   型人工肺装置。 ２ 少なくとも熱交換機構部と中空糸型人工肺と
   貯血槽とを一体的に備え、該中空糸型人工肺は、
   筒状のハウジング内に多数の中空糸膜の集合体が
   軸方向に沿つて収納され、該中空糸膜の内側をガ
   ス流路とし、外側を血液流路とし、該ハウジング
   の軸が鉛直方向になるようにして使用されるもの
   であり、前記熱交換機構部は、血液の流れ方向に
   見て前記中空糸型人工肺よりも上流側に位置し、
   前記人工肺の血液流路下方部分と連通路を介して
   直結されており、前記貯血槽は、前記人工肺の上
   方部に位置し、該人工肺の血液流路上方部分と窓
   状連通路にて直結されてなることを特徴とする中
   空糸型人工肺装置。