JPS63189160A - ガス交換効率の優れた中空糸型人工肺 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、体外血液循環によっ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人工肺に関する。さら
、に詳しくは、中空糸膜を使用した膜型人工肺に関する
。

〔従来の技術〕

従来より使用されている人工肺は、大別すると気泡型の
ものと模型のものに分類できるが、血液損傷が少なくて
安全性が高いなどの理由から、模型人工肺の開発が盛ん
である。なかでも、多数の中空糸を束ねてハウジング内
に収納してなる中空糸型人工肺は、膜面積にくらべて装
置を小型化できることから、特に注目されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の中空糸型人工肺の多くは、中空糸の内部に血液を
流し外部に酸素含有ガスを流してガス交換を行うもので
あるが、血液が中空糸内を層流となって流れるためにガ
ス移動の境膜抵抗が大きくなって膜本来の性能が十分に
発揮されず、膜面積あたりのガス交換能（ガス交換効率
）が低くなる問題があった。そこでこのような問題を解
決せんがために、特開昭５８−１５５８６２号公報、特
開昭６０−２２５５７２号公報及び特開昭６０−２５３
４５８号公報等においては、血液を中空糸の外部に流し
酸素含有ガスを中空糸の内部に流すいわゆる外部潅流方
式が提案されている。この方式によればある程度の効果
は得られるが不十分なものであり、さらに改良が望まれ
ていた。

本発明の目的は、ガス交換効率がさらに優れた中空糸型
人工肺を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、外部潅流方式を採用し、且つ酸素含
有ガスの圧力を周期的に変化させる手段を設けることに
より上述した目的を達成したものである。

すなわち本発明は、血液流入口及び流出口とガス流入口
及び流出口とを設けたハウジング内に多数の中空糸を収
納してなる中空糸型人工肺において、前記中空糸の内部
とガス流入口及び流出口とを連通してガス流路を形成す
るとともにハウジング内面と中空糸外表面とで形成され
る空間と血液流入口及び流出口とを連通して血液流路を
形成し、且つ前記ガス流路のガス圧力を周期的に変化さ
せ〔作用〕 本発明の人工肺が優れたガス交換効率を有する理由は明
確ではないが、ガス圧力を周期的に変化させることによ
って中空糸が振動し、これが血液側に伝達されて乱流が
発生しガス移動の境膜抵抗を減少させるためではないか
と考えられる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

第１図は、本発明の人工肺の実施例における振動発生手
段を除いた本体部分１の断面図であり、基本的には従来
の中空糸型人工肺と同じ構造である。すなわち、ハウジ
ングＺ内には中空糸７が束ねられて収納されており、中
空糸の両端は開口した状態でポリウレタンなどの硬化性
樹脂で接着固定されている。ハウジングＬこは、ガス流
入口４＆びガス流出口３と血液流入口５及び血液流出口
６が設けられる。Ｍ素含有ガスは、ガス流入口４より本
体内へ導入し、図の右側端部より中空糸内りこ入り、中
空糸内を通って左側端部に達し、ガス流出口３より排出
される。−万血液は、血液流入口５よりハウジング内に
導入し、中空糸の外側を流れる間に中空糸内部を流れる
酸素含有ガスとの間でガス交換が行われて酸累加される
と同時に二酸化炭素が除去され、動脈血化されて血液流
出口６より排出されるのである。中空糸７は内径１００
〜１０００ｐｍ、　膜厚２０〜２００ｐｍ程度のガス透
過性の膜であり、シリコーンゴムや多孔質ポリプロピレ
ンなどからなるものが好ましく使用される。図の実施例
においては、中空系が平行に束ねられているが、１本あ
るいは数本ずつが互いに交差するように束ねてもよい、
また、中空糸が振動しやすい様に中空糸の張力を調整し
たり、ハウジング内部に中空糸の途中を外側より押す突
起等を設けて、中空糸が振動したときに振動の節部が形
成されるようにしてもよい。さらに、血液の流入口及び
流出口をハウジングの同じ方向に設けたが、互いに反対
方向に設けてもよい。

次に、第２図Ｃ二本発明の人工肺の原理をブロック図で
示す、前述したように、人工肺本体１には血液流入口５
より血液を供給し、血液流出口６より排出する。血液の
供給はポンプ９を用いて行う。

また、ポンプを用いずに落差圧のみで血液を供給するこ
ともできる。そしてガス流入口４より＠素含有ガスを供
給しガス流出口３より排出するのであるが、ガス流入口
４の直前に振動発生手段８を設けて供給するガスに圧力
振動を与え、圧力を周期的に変化させる。付与する１辰
勤の周波数は１０〜５０１１ｚの範囲が適当であるが、
使用する人工肺本体の大きさ、形状などによって最適周
波数が異なるので、予め実験的にガス交換効率の高くな
る周波数を求めておくのが好ましい、また、振動の振幅
については、あまり小さいと本発明の効果が得られない
ので、３ｍＨｇ以上であることが好ましい。上屋は特に
ないが、あまり大き（なると中空糸等を破損するおそれ
がある。

第３図に、振動発生手段８の実施例を断面図として示す
。装置は、酸素含有ガス供給回路に連結された容器１０
．容器１０内に設けられたゴム製のダイアフラム１１、
ダイアフラムを振動させるためのモーフ１２．可動壁１
４及び可動壁を移動させるためのモータ１５などより構
成されている。

ダイアフラム１１とモータ１２とはクランクシャフト１
３で連結されており、モータの回転によってダイアフラ
ムが上下に振動するようになっている。また、可動壁１
４はモータ１５により上下に気密的に移動させることが
でき、これによって容器の内容積を変えることができる
ようになっている。容器１０．ダイアフラム１１及び可
動壁１４によって囲まれた室１６の容積は、ダイアフラ
ムを振動させると周期的に変化するので、室１６の内部
を流れる酸素含有ガスの圧力が周期的に変化する。振動
の周波数はモータ１２の回転数を変えることにより調整
することができ、１辰幅は、可動、壁１４を移動させて
室１６の容積を変えることにより、あるいはダイアフラ
ムの振動幅を変えることにより調整することができる。

また、圧力の変化をより鋭敏に伝達する為に室１６の入
口あるいは出入口に逆止弁等の弁を設けてもよい。

実施具体例１ シリコーン中空糸を使用した第１図に示す構造の人工肺
本体（膜面積０．５ｍ、内径２００μｍ。

膜厚１００μｍ、中空糸本数６０００本）と、第３図に
示す構造の振動発生器を第２図に示すように連結した。

次に酸素ガスを１１／分の流量で流し、人工、血液（ミ
ドリ十字製ＦＣ−４３）の２０％溶液を１００ｍ１ｔ１
分の流量で流し、酸素ガスには周波数３０１１ｚ、振幅
５ｍＨｇの振動を与えてガス側より人工血液中への酸素
移動量を測定した。

その結果、酸素移動量は５．６３ｍＮ／分であった。

比較例１ 振動を与えないこ゛と以外は実施具体例１と同様にして
酸素移動量を測定したところ、４．０８ｍ／！／分であ
った。この結果を実施具体例１で得られた結果と比較す
ると、振動を与えることによって酸素移動量が１．３８
倍になることがわかる。

実施具体例２ 人工血液のかわりに・新鮮ヘパリン加生血を３００ｍ！
！／分の流量で流し、周波数２０　Ｈｚ、振幅７ｔａ　
Ｈｇの振動を与える以外は実施具体例１と同様にして、
ガス側より血液中への酸素移動量を測定した。その結果
、面ｌ夜１ｄｌあたりの酸素移動量は３．９８ｍ１！で
あった。

比較例２ 振動を与えないこと以外は実施具体例２と同様にして酸
素移動量を」り定したところ、２．４８　ｍ　Ｅ／ｄｆ
ｆｉであった。この結果を実施具体例２と比較すると、
振動を与えること乙こよって酸素移動量は１．６０倍に
なることがわかる。

以上の結果から明らかなように、本発明の人工肺は従来
の人工肺にくらべて優れたガス交換効率を有することが
わかる。なお本発明においては、血液を中空糸の外側に
流す外部潅流方式とすることが必要であり、このことも
発明の重要なポイントである。すなわち、血液を中空糸
の内側に流し酸素含有ガスを中空糸の外側に流す内部潅
流方式においてガスに圧力振動を与えても、ガス交換効
率の向上はほとんど認められないのである。

〔発明の効果〕

本発明の人工肺はガス交換効率が高いので、従来の人工
肺より膜面積を小さくしても必要なガス交換能を得るこ
とができる。したがって、従来の人工肺よりも小型化す
ることができるので使用時の血液充填量を減少させるこ
とができ、患者への負担を減少させることができる。ま
た、従来の中空糸型人工肺に単に振動発生手段を設ける
だけの簡単な構造であるので、製造が容易で経済性の点
でも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の人工肺の実施例における振動発生手
段を除いた本体部分の断面図である。また第２図は、本
発明の人工肺のブロック図であり、第３図は本発明にお
いて使用する振動発生手段の一実施例についての断面図
である。 ｌ・・・人工肺本体　　　２・・・ハウジング３・・・
ガス流出口　　　４・・・ガス流入口５・・・血液流入
口　　　６・・・血液流出ロア・・・中空糸　　　　　
８・・・振動発生手段手続主１社正書（自発） 昭和６２年　２月２３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 血液流入口及び流出口とガス流入口及び流出口とを設け
   たハウジング内に多数の中空糸を収納してなる中空糸型
   人工肺において、前記中空糸の内部とガス流入口及び流
   出口とが連通してガス流路を形成するとともにハウジン
   グ内面と中空糸外表面とで形成される空間と血液流入口
   及び流出口とが連通して血液流路を形成し、且つ前記ガ
   ス流路のガス圧力を周期的に変化させる振動発生手段を
   設けてなることを特徴とする人工肺。