WO2016052206A1

WO2016052206A1 - 人工肺および人工心肺回路装置

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Publication number: WO2016052206A1
Application number: PCT/JP2015/076326
Authority: WO
Inventors: 喬齋藤; 瑛祐佐々木
Original assignee: テルモ株式会社
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2016-04-07
Also published as: EP3202436A1; US20170173244A1; CN106714866A; EP3202436A4; JPWO2016052206A1; EP3202436B1

Abstract

　本発明は、人工肺の各要素の性能を統一的に検討でき総合的に優れた性能を発揮できる人工肺を設計し評価する技術を提供することを目的とする発明であり、ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部および熱交換用エレメントを有する熱交換器部を備える人工肺であって、ガス交換性能、熱交換性能係数、血液充填量および血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ＝（ガス交換性能×熱交換性能係数）／（血液充填量×血液側圧力損失）を計算し、Ｆｐの値が１．５～２．５である人工肺を提供する。

Description

人工肺および人工心肺回路装置

　本発明は人工肺の設計または性能評価技術に関する。

　人工肺は生体肺機能の一つである血液への酸素の供給と血液からの炭酸ガスの除去を行う人工臓器である。現在は中空糸膜を使用した外部潅流型が主流である。主として心臓を停止して行う心臓の手術、いわゆる開心術を行う間の体外循環回路を形成して生体肺の代行をするための数時間の使用に用いられている。また、急性肺不全や心不全患者に対する呼吸補助装置および経皮的心肺補助装置としても利用されている。

　血液の体外循環に使用される人工肺においては、血液は患者体外へ導かれることで熱を失うため、患者へ返血するときには体温近くまで復温する必要がある。また、体外循環法の中には血液温度を下げることで、細胞の代謝を抑え、脳、および中枢神経保護の状態で手技を行うものもある。そのため人工肺は血液温度調節を行う熱交換用エレメントを通常備えている。

　人工心肺回路装置などの体外循環回路は通常プライミング液などによって充填されて使用される。プライミング液は乳酸リンゲル液が使用され、回路の充填量（血液充填量）だけ血液が希釈される。血液希釈は患者への侵襲、負担となる。血液希釈を防止するため輸血が行われるが、輸血もまた患者負担や感染のリスクとなる。このため体外循環回路の血液充填量の削減が求められている。その結果体外循環回路の一つである人工肺にも血液充填量の削減が求められている。

　人工肺の設計または性能評価においては、人工肺のガス交換性能および人工肺の熱交換性能は高ければ高いほどよく、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失は低ければ低いほどよい。
　たとえば血液充填量を削減して、患者への負担を少なくしようとする場合、ガス交換用中空糸膜や熱交換用エレメントの表面積を減らす、ガス交換用中空糸膜や熱交換用エレメントを密に設置して少ない表面積で高性能を得るといった改良が行なわれる。
　しかし、ガス交換用中空糸膜や熱交換用エレメントの表面積を減らせばそれぞれガス交換性能、熱交換性能が劣る。ガス交換用中空糸膜や熱交換用エレメントを密に設置すれば血液側圧力損失の増大および血球損傷量の増大の恐れがある。

　従来、これらの人工肺の各要素は他の要素とは独立して改良が進められてきた（特許文献１）が、これらのさまざまな要素を統一して人工肺の型や大きさによらず評価し検討できる技術が求められている。

特表２０１４－５１４９６３号公報

　人工肺の各要素の性能を統一的に検討でき総合的に優れた性能を発揮できる人工肺を設計し評価する技術を提供し、この方法を用いて得られる総合的に優れた性能を発揮できる人工肺を提供する。

　本発明者らは、人工肺の形式や細部の構造の違いにかかわらず、ガス交換性能、熱交換性能係数、血液充填量および血液側圧力損失を測定すれば、これらを組合せて人工肺の性能ファクターが得られ、得られた性能ファクターで人工肺をその形式や構造によらずに総合的に評価し、比較できることを知見し本発明を達成した。

　すなわち本発明は以下を提供する。
（１）ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部および熱交換用エレメントを少なくとも有する熱交換器部を備える人工肺であって、人工肺のガス交換性能、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ１＝人工肺のガス交換性能／（人工肺の血液充填量×人工肺の血液側圧力損失）を計算し、Ｆｐ１の値が２．５以上である人工肺：
　ここで、
　人工肺のガス交換性能：「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１）,６５４－６５７（１９８７）に準ずる方法、単位［Ｌ／ｍｉｎ］、
　人工肺の血液充填量：ISO7199 5.3.3に準ずる方法、単位［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）、
　人工肺の血液側圧力損失：単位［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］である。
（２）ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部および熱交換用エレメントを少なくとも有する熱交換器部を備える人工肺であって、人工肺のガス交換性能、人工肺の熱交換性能係数、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ＝（人工肺のガス交換性能×人工肺の熱交換性能係数）／（人工肺の血液充填量×人工肺の血液側圧力損失）を計算し、Ｆｐの値が１．５～２．５である人工肺：
　ここで、
　人工肺のガス交換性能、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失は上記（１）に記載のとおりであり、かつ、
　人工肺の熱交換性能係数：ISO7199 5.4.2の方法、単位、無名数である。

（３）ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部を有する人工肺であって、ガス交換器部のガス交換性能、ガス交換器部の血液充填量およびガス交換器部の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ２＝ガス交換器部のガス交換性能／（ガス交換器部の血液充填量×ガス交換器部の血液側圧力損失）を計算し、Ｆｐ２の値が１０以上である人工肺：
　ここで測定方法と単位は、
　ガス交換器部のガス交換性能：「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１）,６５４－６５７（１９８７）に準ずる方法、単位［Ｌ／ｍｉｎ］、
　ガス交換器部の血液充填量：中空糸膜束と血液とが接触する領域の容積を測定する方法、単位［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）、
　ガス交換器部の血液側圧力損失：単位［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］である。
（４）前記ガス交換性能は、ヘモグロビン濃度１２．０ｇ／ｄＬ、静脈血の酸素飽和度５０％で前記人工肺を運転した場合に、酸素飽和度９７．５％の血液が得られる血液流量である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の人工肺。
（５）上記（３）に記載のガス交換器部および熱交換器部を有する人工肺。
　ここで、ガス交換器部は任意の熱交換器部と組み合わせて人工肺とすることができ、公知の熱交換器部であってもよいし、新規の構造を有する熱交換器部であってもよい。
（６）上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の人工肺を備える人工心肺回路装置。

　本発明の人工肺は、人工肺の形式や細部の構造の違いにかかわらず、Ｆｐ、Ｆｐ１，およびＦｐ２の性能ファクターを用いることにより総合的に評価でき、総合的に優れた人工肺が得られる。

図１Ａおよび図１Ｂは人工肺の構造の一例を示す断面図である。人工心肺回路装置を説明する模式図である。

　始めに、図２に示す本発明の人工心肺回路装置２０について説明する。図２は、本発明の人工心肺回路装置の一実施例の概念図（回路図）であり、熱交換用エレメント内蔵の人工肺を示す。図示しないが熱交換用エレメントを有する熱交換器部および中空糸膜束を有するガス交換器部は、人工肺５中に備えられている。人工心肺回路装置２０は、血液を貯留し、かつ、内部の血液を送血ポンプ３により流出可能な血液貯留部を備える静脈リザーバー２と、送血ポンプ３の血液流出口に接続された人工肺５と、人工肺５より下流側に設けられる動脈フィルター６を備えている。人工肺５の熱交換器部に熱媒体を送る熱媒体供給器７が備えられ、熱媒体供給器７から熱媒体８が人工肺５中を循環し熱交換する。また、人工肺５の中空糸膜束中には酸素含有ガス供給器９から酸素含有ガス１０が送られる。

　具体的には、人工心肺回路装置２０は、静脈リザーバー２と、この静脈リザーバー２の血液流入ポート１２に接続された心臓１５からの脱血を受ける脱血（静脈血）ライン１４と、人工肺５の血液流出口１１から動脈フィルター６を経て心臓１５へ血液を送る送血（動脈血）ライン１３が接続されている。

＜人工肺全体の性能ファクター＞
　本発明は、人工肺の評価においては、人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］、人工肺の熱交換性能係数［無名数］の各因子は高ければ高いほど良い。人工肺の血液充填量［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）、人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］は、低ければ低いほど良い、という知見からそれぞれの積を分子と分母に有する下記式を設定した。下記式Ｆｐは人工肺のガス交換器部・熱交換器部の性能ファクターＦｐとして、
　　　Ｆｐ＝（人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］×人工肺の熱交換性能係数［無名数］）／（人工肺の血液充填量［Ｌ］×人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）を定義する。

　図１に、中空糸膜を使用した外部潅流型人工肺の２つの例の断面図を記載する。図１の上部［図１Ａ］に示される人工肺は、人工肺ハウジング２１が筒状体に形成されており内部に中空糸膜束２３を収納してガス交換器部１６を構成する。ガス交換器部１６の上部に熱交換用エレメントである熱交換用管体２６が多数配置され血液が熱交換用管体２６中を流れて熱交換される熱交換器部１７を備えている。
　図１の下部［図１Ｂ］に示される人工肺は、全体のハウジングが円筒状でありその内部にハウジングの側壁に近い側から動脈フィルターの機能を有する気泡除去手段２４を構成するフィルター部材４１が同心円状に備えられその内側に中空糸膜束２３が同心円状に配置され、ガス交換器部１６を構成する。さらに内側に熱交換用であるエレメント熱交換体２５が配置され、熱交換器部１７を構成する。

　図１の例で説明したように本発明の人工肺は、少なくともガス交換器部１６および熱交換器部１７を備える。ガス交換器部は人工肺５中に配置されたガス交換用中空糸膜束２３およびその周囲を流れる外部潅流血液部で構成され、中空糸膜束２３と血液とが接触する領域が例示できる。熱交換器部１７は、熱交換用エレメントおよびその周囲を取り囲む熱媒体流通室とで構成される。

　人工肺全体としての性能ファクターを算出するための各因子の測定方法を説明する。
１）人工肺のガス交換性能：「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１）,６５４－６５７（１９８７）に準ずる方法、単位［Ｌ／ｍｉｎ］である。
　「人工肺性能評価法の検討」では、以下のことが記載されている。
１－ａ）人工肺をブラックボックスとして考え、人工肺への入力は、Sv：静脈血酸化ヘモグロビンの比率、Hb：試験血中のヘモグロビン濃度、QB：血液流量であり、人工肺からの出力は、SAO2：送血ラインの酸化ヘモグロビンの比率が検討でき、すべての入力に対する出力を測定すれば人工肺のガス交換性能が評価できる。しかし、経験的にこれらの条件は全くの独立変数ではなく相関関係があることが分かっているので、簡略化し独立変数を減らして検討する。
１－ｂ）Hb×QB×（1－SvO2）なる量を考えて、この量は拡散に対して酸素空量（酸素を受け取ることのできる量）ともいえる量でありこの量が型の異なる人工肺の間で等しいとき人工肺中の拡散状態は相似であると仮定する（拡散層相似理論という）。
１－ｃ）上記理論を乱流型人工肺に拡張するために、流量の増加およびレイノルズ数の増加によって性能が向上するのでこの現象を拡散係数Ｄが変化することで説明し、HbとReは、正の相関であることにより、Re補正係数をHbとQB双方に取り込んで乱流型人工肺に拡張された基礎理論式を得る。
１－ｄ）ISO7199 5.4.1から、（1－SAO2）＝９７．５％、Hb=１２ｇ／ｄｌとして、
X軸：（1－SvO2）×Hb×QB、Y軸：（1－Sv O2）とする。ここでY軸で（1－Sv O2）が決定されるので、X軸から（1－SvO2）を取り、さらにQBの指数をはずすと、その結果、X軸：（1－SvO2）、Y軸：QBの曲線が得られる。
１－ｅ）上記１－ｄ）のグラフをかくための実験は非常に難しい。しかし変数変換法によって（1－SAO2）＝９７．５％以外の実験から（1－SAO2）＝９７．５％の実験データが計算できるのでこのグラフ（不図示）をかくことができる。ここで用いた変数変換法は複雑な関数ｆ（ｘ）で表される値が未知である場合に、その関数ｆ（ｘ）のx（未知の変数）を変えないようにして（1－SAO2）＝９７．５％以外の実験で得られた変数を（1－SAO2）＝９７．５％の実験データの変数に変換する方法である。

　すなわち、人工肺のガス交換性能を、ヘモグロビン濃度１２．０ｇ/ｄＬ，酸素飽和度５０％の血液を人工肺に流入させたときに流出される血液の酸素飽和度が９７．５％となる血液流量と定義する。人工肺が有しているガス交換性能が高ければ高いほど、この血液流量の値は大きくなる。しかし、実験でこの血液流量を得ることは難しい。ガス交換性能の算出では流出側（動脈側）酸素飽和度はインプットであり血液流量はアウトプットである一方、実験では流出側（動脈側）酸素飽和度はアウトプットとなり血液流量はインプットとなってしまうためである。そこで「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１），６５４－６５７（１９８７）記載の変数変換法を用いることで、数点の実験データから上記血液流量、すなわちガス交換性能の値を得ることができる。変数変換法のより詳細については「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１），６５４－６５７（１９８７）」を参照されたい。

　本発明のガス交換性能の測定方法を具体的に説明する。人工肺を適切な試験回路に組み込み、人工肺へ酸素ガス供給器から酸素ガスを供給する。任意の流入側（静脈側）酸素飽和度および血液流量にて血液を人工肺に流入させ、人工肺の入口および出口の血液を採血し酸素飽和度を得る。ヘモグロビン濃度は１２．０±１ｇ／ｄＬが望ましい。流入側（静脈側）酸素飽和度および血液流量は流出側（動脈側）酸素飽和度が９９％を超えない条件が望ましい。
　得られた値と、「人工肺性能評価法の検討」野川著　人工臓器１６（１）、６５４－６５７（１９８７）に記載の変数変換法を用いて、ヘモグロビン濃度Hb１２．０ｇ／ｄＬ、静脈血の酸素飽和度SvO2が５０％、動脈血の酸素飽和度SAO2が９７．５％という結果が得られる血液流量QBを算出する。その血液流量QBがガス交換性能に相当する。

　具体的には、この実験で数個の条件の測定を行い、その測定結果から

　cRe、cQB含め（１）式がどのような関数かを求めれば
SAO2 =0.975（すなわち９７．５％）
SvO2=0.500（すなわち５０％）
Hb=１２．０
を代入してQBを求めることができる。このQBが本発明のガス交換性能である。

２）人工肺の熱交換性能係数：ISO7199 5.4.2の方法、単位、無名数
　熱交換性能係数Rは、
R=［（人工肺の血液流出口における血液の温度Bout)－（人工肺の血液流入口における血液の温度Bin）］／［（人工肺の熱交換器部の熱媒体流入口における熱媒体の温度Win）－（人工肺の血液流入口における血液の温度Bin）］
　血液流路の試験液にはウシから採取してヘパリン処理した血液を使う。人工肺の血液流入口における血液の温度Binは、３０±１℃、人工肺の熱交換器部の熱媒体流入口における熱媒体の温度Winは、４０±１℃、の条件で試験を行う。
　血液流量は人工肺の最大血液流量とする。熱媒体は水を用い、熱媒体流量１０Ｌ/ｍｉｎにて測定を行う。
　人工肺の熱交換性能係数の計算ではガス交換器部での熱交換と熱交換器部との熱交換性能の総和が上記で説明した熱交換性能係数として測定されるので、人工肺の型や構成にかかわらず測定値が得られる。

３）人工肺の血液充填量：ISO7199 5.3.3に準ずる方法、単位［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）
　充填する前の人工肺の乾燥重量を秤で測定し、その後人工肺に生理食塩水を充填する。充填後の人工肺の重量を再び秤で測定し、以下の式で充填量を算出する。
　　　充填量＝（充填後重量－乾燥重量）/（生理食塩水比重1.006）

４）人工肺の血液側圧力損失：単位［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］
　測定する人工肺を適当な回路に組み込み、血液流入口および血液流出口の圧力を測定し、次式にて圧力損失を算出する。血液流量は測定する人工肺の最大血液流量で測定する。
　　　圧力損失＝（流入口圧力－流出口圧力）／（最大血液流量）
　血液温度　３７±１℃、ヘマトクリット値　３５±１％とし、試験液はウシ血液を用いて測定する。
　人工肺製品の型や構成にかかわらず測定値が得られる。

　上記で定義した性能ファクターを用いて現在市販されている人工肺の性能ファクターＦｐを算出したところ、以下の表１の結果が得られた。

　後に実施例で説明する実施例１～３に記載の人工肺を製造し、以上に記載の測定法で人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］、人工肺の熱交換性能係数［無名数］、人工肺の血液充填量［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）、人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］を測定してＦｐを計算したところ、下記表２の結果であった。実施例１～３の人工肺は動脈フィルター内蔵型であるが、本発明の性能ファクターの算出方法は動脈フィルターの内蔵または外部付加形態にかかわらず算出、評価でき、比較できるので多様な型の人工肺に適用することができる。すなわち、上記測定方法で説明するように、人工肺のガス交換性能、人工肺の熱交換性能係数、および人工肺の血液側圧力損失は、動脈フィルターが内蔵されている場合はそれを反映した結果である。人工肺の血液充填量は動脈フィルター部分が全体の血液充填量に比べて無視できるので動脈フィルターの内蔵か否かにかかわらず測定される。

　表２の結果から本発明のＦｐの性能ファクターが１．５～２．５、好ましくは１．７～２．１である人工肺は、市販されている人工肺の性能ファクターに比べて十分高い性能ファクターを有し、Ｆｐの性能ファクターを人工肺の設計や評価に用いることにより、総合的に優れた人工肺が設計でき、また人工肺の性能を適切に評価できることが証明された。

２．Ｆｐ１の算出
＜人工肺全体の簡易な性能ファクター＞
　より簡易な測定と計算で人工肺の設計や評価に用いることができる別の性能ファクターとして、人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］を分子に、人工肺の血液充填量［Ｌ］×人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］を分母として性能ファクターＦｐ１を検討することができる。Ｆｐ１を用いることができるのは、表２に示されるように実施例１～３に記載の人工肺の熱交換性能係数の差があまりない場合である。
　Ｆｐ１＝（人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］）／（人工肺の血液充填量［Ｌ］×人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）を定義した。
　表３の結果からＦｐ１が２．５以上、好ましくは３．０以上である人工肺は、市販されている人工肺の性能ファクターに比べて十分高い性能ファクターを有し、Ｆｐ１の性能ファクターを人工肺の設計や評価に用いることにより、簡易な測定と計算とで総合的に優れた人工肺が設計でき、また人工肺の性能を適切に評価できることが理解できる。

３．Ｆｐ２の算出
＜ガス交換器部のみの検討＞
　本発明の実施例１～３の人工肺について、ガス交換器部のみを対象として検討すると、実施例１～３の中空糸膜束の設計は同じであるので、ガス交換器部のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］を分子に、ガス交換器部の血液充填量［Ｌ］×ガス交換器部の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］を分母として性能ファクターＦｐ２を検討した。
　Ｆｐ２＝ガス交換器部のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］／（ガス交換器部の血液充填量［Ｌ］×ガス交換器部の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）
　ここで示すガス交換器部の血液充填量は人工肺５中に配置されたガス交換用中空糸膜束の外部潅流血液部のみの容積で計算され、ガス交換器部の血液側圧力損失はガス交換器部に流入する血液と流出する血液との圧力差を最大血液流量で除したもので計算される。Ｆｐ２によればガス交換器部のみを対象とし、ガス交換性能に優れたガス交換器部が設計でき、またガス交換器部の性能を適切に評価できるので、結果として優れた人工肺を設計したり評価したりすることができる。

　人工肺のガス交換器部のみに着目し性能ファクターを算出するための各因子の測定方法を説明する。
　ガス交換器部のガス交換性能：先に説明した人工肺全体のガス交換性能と同じ測定方法で同じ測定値が使用される。
　人工肺のガス交換器部のみ血液充填量：単位［ｍＬ］（１ｍＬ＝１Ｌ／１０００）、ガス交換器部中空糸膜束の直径を測定し、中空糸膜半径の二乗×円周率×中空糸の長さ=中空糸の占める容積が計算でき、中空糸膜束内の中空糸の占める割合（ρ）から（１－ρ）の部分が血液が充填される容積として計算する。中空糸の長さは、中空糸膜直径×円周率×中空糸の長さ=中空糸全表面積から求められる。

　ガス交換器部の血液側圧力損失：単位［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］
　ガス交換器部の血液流入口および血液流出口の圧力を測定し、次式にて圧力損失を算出する。血液流量は測定する人工肺の最大血液流量で測定する。
　　　圧力損失＝（流入口圧力－流出口圧力）／（最大血液流量）
　血液温度　３７±１℃、ヘマトクリット値　３５±１％とし、試験液はウシ血液を用いて測定する。

　一方同様の性能ファクターＦｐ２を用いて現在市販されている人工肺のガス交換器部のみの性能ファクターＦｐ２を算出したところ、以下の表５の結果が得られた。

　表４、５の結果からＦｐ２が８以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１２以上である人工肺は、従来製品に比べて十分高い性能ファクタアーを有する。本発明の性能ファクターＦｐ２を使用すれば、人工肺のガス交換器部のみを対象としての性能を適切に設計、評価できるので、結果として優れた性能を有するガス交換器部を有する人工肺を設計したり評価したりすることができる。したがって性能ファクターＦｐ２を使用して、ガス交換器部を設計し製造すれば、ガス交換器部以外の部分は公知の器具を組み合わせて人工肺を構成することができる。

　以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが本発明は実施例の人工肺、製造方法に限定されるものではない。

　（実施例１～３）
　実施例１～３では、表１に示す現在市販されている人工肺の性能ファクターＦｐよりも優れた性能ファクターＦｐを有する人工肺を設計するために、以下のガス交換器部および熱交換器部の改良を設計し具体化した。
　ガス交換用中空糸を細径化し、中空糸膜束の配置を検討した。また、熱交換用エレメントに熱交換用樹脂チューブを採用し、その材料およびその伝熱面積を調整し、熱交換用樹脂チューブの配置を検討した。表６に詳細を記載する。
　人工肺全体の血液充填量は２００ｍＬ以下とするのが好ましく、１９０ｍＬ以下に設計するのがより好ましい。ガス交換器部のみの血液充填量は６５ｍＬ以下とするのが好ましく、６０ｍＬ以下に設計するのがより好ましい。
　実施例１～３は、いずれも動脈フィルター内蔵型の人工肺である。この場合動脈フィルター部分の血液充填量は全体の血液充填量に対して無視できるので、実施例１～３で算出される性能ファクターは動脈フィルターに影響されない。
　これらの検討の結果、血液に対する各要素を高密度化し低血液充填量でかつ高性能な人工肺を設計し評価できた。

　本発明の人工肺は、形式や細部の構造の違いにかかわらず、ガス交換性能、熱交換性能係数、血液充填量および血液側圧力損失を測定して、これらを組合せて人工肺の性能ファクターが得られ、得られた性能ファクターで総合的に評価し、比較できる。したがって小児用、開心術を行う間の体外循環回路、急性肺不全や心不全患者に対する呼吸補助装置および経皮的心肺補助装置等の多様な方式、構造に適した人工肺を総合的に評価して比較することができ、優れた性能を発揮できる人工肺の設計、製造に有効に用いることが期待できる。

２　　静脈リザーバー
３　　送血ポンプ
５　　人工肺
６　　動脈フィルター
７　　熱媒体供給器
８　　熱媒体
９　　酸素含有ガス供給器
１０　酸素含有ガス
１１　血液流出口
１２　血液流入ポート
１４　脱血（静脈血）ライン
１５　心臓
１６　ガス交換器部
１７　熱交換器部
２０　人工心肺回路装置
２１　人工肺ハウジング
２３　中空糸膜束
２４　気泡除去手段
２５　熱交換体
２６　熱交換用管体
４１　フィルター部材
４２　排気用中空糸膜層

Claims

　ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部および熱交換用エレメントを少なくとも有する熱交換器部を備える人工肺であって、人工肺のガス交換性能、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ１＝人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］／（人工肺の血液充填量［Ｌ］×人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）を計算し、Ｆｐ１の値が２．５以上である人工肺。
　ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部および熱交換用エレメントを少なくとも有する熱交換器部を備える人工肺であって、人工肺のガス交換性能、人工肺の熱交換性能係数、人工肺の血液充填量および人工肺の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ＝（人工肺のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］×人工肺の熱交換性能係数）／（人工肺の血液充填量［Ｌ］×人工肺の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）を計算し、Ｆｐの値が１．５～２．５である人工肺。
　ガス交換用の外部潅流型中空糸膜束を有するガス交換器部を有する人工肺であって、ガス交換器部のガス交換性能、ガス交換器部の血液充填量およびガス交換器部の血液側圧力損失を測定し、Ｆｐ２＝ガス交換器部のガス交換性能［Ｌ／ｍｉｎ］／（ガス交換器部の血液充填量［Ｌ］×ガス交換器部の血液側圧力損失［ｍｍＨｇ／（Ｌ／ｍｉｎ）］）を計算し、Ｆｐ２の値が１０以上である人工肺。
　前記ガス交換性能は、ヘモグロビン濃度１２．０ｇ／ｄＬ、静脈血の酸素飽和度５０％で前記人工肺を運転した場合に、酸素飽和度９７．５％の血液が得られる血液流量である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の人工肺。
　請求項３に記載のガス交換器部および熱交換器部を有する人工肺。
　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の人工肺を備える人工心肺回路装置。