JP4186113B2 - 中空糸膜型人工肺 - Google Patents
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Description
この液体流路4を通して、中空糸膜に垂直に血液を流すことが可能である。
好ましくは、前記液体流路における血液平均流速Vmが、175〜250cm/minの範囲内に設定され、前記中空糸束体の有効膜面積Seが0.35〜0.40m 2 の範囲内に設定される。ただし、血液平均流速Vm=(血液流量B/平均流路断面積Sm)であって、血液流量Bは前記液体流路中を流れる血液の流量(L/min)であり、平均流路断面積Sm(cm 2 )は、前記液体流路の開口面積をSo(cm 2 )とし、前記液体流路の容積中で前記中空糸膜が占める体積割合である中空糸充填率をPfとして、Sm=So(1−Pf)で表される。有効膜面積Seは、中空糸膜の外表面のうち、血液と接触可能なように前記液体流路内に配置された部分の面積である。
また、好ましくは、有効膜面積Seを横軸とし、血液平均流速Vmを縦軸とする座標における4つの座標点P1〜P4、
P1:(Se=0.35、Vm=240)
P2:(Se=0.40、Vm=175)
P3:(Se=0.40、Vm=240)
P4:(Se=0.35、Vm=250)
を直線で結んだ領域内に収まるように、有効膜面積Seおよび血液平均流速Vmが設定される。それにより、高いガス交換能と小さな血液充填量の条件を、ともに充足することが可能である。
血液平均流速Vm=血液流量B/平均流路断面積Sm (1)
で表される。この式において、血液流量Bは、液体流路中を流れる血液の流量(L/min)である。平均流路断面積Sm(cm2)は、液体流路の断面における中空糸膜が占める面積を除外した、実際に血流に寄与する部分の面積を表す。液体流路の開口面積(断面積)をSo(cm2)とし、中空糸充填率をPfとすれば、
平均流路断面積Sm=開口面積So(1−中空糸充填率Pf) (2)
で表される。中空糸充填率Pfは、液体流路の容積中で中空糸膜が占める体積割合である。
P2:(Se=0.40、Vm=175)
P3:(Se=0.40、Vm=240)
P4:(Se=0.35、Vm=250)
より好ましくは、有効膜面積Seを0.38m2以下にすれば、血液充填量はより十分に小さい範囲に抑制される。この範囲であれば、酸素化能および圧力損失について基準値を満足し、かつ血液充填量が従来の方形モジュールでは実現不能な範囲まで小さくなり、より小型化を図ることができる。この条件においては、上記のP2、P3は、下記のP2’、P3’で置き換えられる。
P3’:(Se=0.38、Vm=243)
次に、上記構成の中空糸型ガス交換部を形成する方法について説明する。まず、一方向に揃えられた中空糸膜を密に束ねて中空糸束体を形成する。次に、ハウジング3内に中空糸束を収容した後、ポッティング材を遠心充填する。すなわち、中空糸束体における中空糸膜に平行で且つ液体流路方向に直交する面内で、図2に示す中心Cの周りに中空糸束体を回転させながら、ポッティング材の充填を行う。それにより、ポッティング材は、円形断面の内腔を形成するように充填される。
2、2a、2b、2c、2d ポッティング材
3、4 液体流路
5 ハウジング
6 ガス導入口
7 ガス導出口
8 血液導入口
9 血液導出口
Claims (5)
- 複数の多孔質中空糸膜を一方向、または直交あるいは斜交する二方向に配列して形成された中空糸束体と、前記中空糸膜に実質的に直交するように形成された液体流路とを備え、前記液体流路を通して血液を流動させ、かつ、前記中空糸膜の内腔にガスを流動させることによりガス交換を行わせるように構成された中空糸膜型人工肺において、
前記液体流路は、液体の流動方向における断面が、前記中空糸膜の両端部を含む領域に充填されたポッティング材により、実質的に円形に形成されてなることを特徴とする中空糸膜型人工肺。 - 前記ポッティング材が、前記中空糸膜に平行で且つ血流方向に直交する面内で前記中空糸束体を回転させながら、遠心充填することによって、前記液体流路が形成された請求項1記載の中空糸膜型人工肺。
- 前記液体流路における血液平均流速Vmが、175〜250cm/minの範囲内に設定され、
前記中空糸束体の有効膜面積Seが0.35〜0.40m 2 の範囲内に設定された請求項1記載の中空糸膜型人工肺。
ただし、血液平均流速Vm=(血液流量B/平均流路断面積Sm)であって、血液流量Bは前記液体流路中を流れる血液の流量(L/min)であり、平均流路断面積Sm(cm 2 )は、前記液体流路の開口面積をSo(cm 2 )とし、前記液体流路の容積中で前記中空糸膜が占める体積割合である中空糸充填率をPfとして、Sm=So(1−Pf)で表される。有効膜面積Seは、中空糸膜の外表面のうち、血液と接触可能なように前記液体流路内に配置された部分の面積である。 - 前記有効膜面積Seを横軸とし、前記血液平均流速Vmを縦軸とする座標における4つの座標点P1〜P4、
P1:(Se=0.35、Vm=240)
P2:(Se=0.40、Vm=175)
P3:(Se=0.40、Vm=240)
P4:(Se=0.35、Vm=250)
を直線で結んだ領域内に収まるように、前記有効膜面積Seおよび前記血液平均流速Vmが設定された請求項3に記載の中空糸膜型人工肺。 - 請求項1に記載の中空糸膜型人工肺を製造する方法であって、
前記中空糸膜を一方向、または直交あるいは斜交する二方向に配列して中空糸束体を形成し、前記中空糸束体における前記中空糸膜に平行で且つ血流方向に直交する面内で前記中空糸束体を回転させながら、前記ポッティング材を遠心充填する工程を含むことを特徴とする中空糸膜型人工肺の製造方法。
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