人工肺
【課題】血液中の気泡が血液流出部から流出するのを確実に防止することができる人工肺を提供すること。
【解決手段】人工肺１は、筒状熱交換体３１を有する熱交換器部と、ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された筒状中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３の外周部１７に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材６と、熱交換器部、筒状中空糸膜束３およびフィルタ部材６を収納するハウジング２と、各中空糸膜の中空部を介して互いに連通するガス流入ポート２６およびガス流出ポートと、血液が流通する血液流入ポート２４および血液流出ポート２５とを備えている。この人工肺１は、血液流入ポート２４から流入した血液が、熱交換器部、筒状中空糸膜束３およびフィルタ部材６をこの順に通過して、血液流出ポート２５から排出されるよう構成されている。
【解決手段】人工肺１は、筒状熱交換体３１を有する熱交換器部と、ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された筒状中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３の外周部１７に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材６と、熱交換器部、筒状中空糸膜束３およびフィルタ部材６を収納するハウジング２と、各中空糸膜の中空部を介して互いに連通するガス流入ポート２６およびガス流出ポートと、血液が流通する血液流入ポート２４および血液流出ポート２５とを備えている。この人工肺１は、血液流入ポート２４から流入した血液が、熱交換器部、筒状中空糸膜束３およびフィルタ部材６をこの順に通過して、血液流出ポート２５から排出されるよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工肺に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の人工肺には、中空糸膜層を有するものがある。この人工肺としては、例えば特許文献１に記載された人工肺が知られている。
【０００３】
この人工肺は、ハウジングと、ハウジング内に収納された中空糸膜層（中空糸膜シート積層体）と、血液流入口および血液流出口と、ガス流入口およびガス流出口とを有している。このような構成の人工肺の血液流入口から流入した血液中に気泡が混在している場合、この気泡は、中空糸膜層で除去されるのが好ましい。
【０００４】
しかしながら、前記中空糸膜層では、気泡が十分に除去されずに、血液とともに血液流出口へ流出するおそれがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、血液中の気泡が血液流出部から流出するのを確実に防止することができる人工肺を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 熱交換器部と、
ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の外周部に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材と、
前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材を収納するハウジングと、
前記中空糸膜の内腔を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、
血液が流通する血液流入部および血液流出部とを備え、
前記血液流入部から流入した血液が、前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材をこの順に通過して、前記血液流出部から排出されるよう構成されていることを特徴とする人工肺。
【０００８】
（２） 前記熱交換器部は、その全体形状が円筒状をなすものであり、
前記中空糸膜束は、前記熱交換器部の周囲を囲むように設けられている上記（１）に記載の人工肺。
【０００９】
（３） 前記フィルタ部材は、前記中空糸膜束の外周部のほぼ全部を覆っている上記（１）または（２）に記載の人工肺。
【００１０】
（４） 前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間には、間隙が形成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の人工肺。
【００１１】
（５） 前記血液流入部は、前記中空糸膜束の内周部側に開口する流入開口部を有し、
前記血液流出部は、前記中空糸膜束の外周部側に開口する流出開口部を有し、
血液が前記中空糸膜束の内周部側から外周部側へ通過するよう構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の人工肺。
【００１２】
（６） 前記フィルタ部材は、親水性を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の人工肺。
【００１３】
（７） 前記フィルタ部材は、メッシュ状をなすものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の人工肺。
【００１４】
（８） 前記フィルタ部材の目開きは、５０μｍ以下である上記（７）に記載の人工肺。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中空糸膜層に設けられたフィルタ部材により、血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、その気泡が血液流出部から流出するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態の人工肺を示す正面図である。
【図２】図１に示した人工肺の左側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】第２実施形態（参考例）の人工肺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の人工肺を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の人工肺を示す正面図、図２は、図１に示した人工肺の左側面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１８】
人工肺１は、筒状コア５と、筒状コア５の外表面に巻き付けられた多数のガス交換用（ガス交換機能を有する）の中空糸膜３ａが多数集積された筒状（円筒状）中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３を収納するハウジングと、中空糸膜３ａの内部（内腔）を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、中空糸膜３ａの外部とハウジング内と連通する血液流入部および血液流出部と、筒状中空糸膜束３に設けられたフィルタ部材６とを備える。そして、筒状中空糸膜束３は、筒状コア５の外周面に広がる中空糸膜層（中空糸膜３ａ）が、多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態となっており、さらに、中空糸膜層は、筒状コア５の長手方向中央付近に中空糸膜３ａが交差する交差部３ｂを備えるとともに、交差部３ｂは、交差部３ｂの上に他の交差部３ｂが直接重なり合わないようにもしくは交差部３ｂの上に他の交差部３ｂが直接重なることが連続しないように、中空糸膜層の部位により位置が異なっている。人工肺１は、図に示すように、ハウジング２と、このハウジング２内に収納された人工肺部と、この人工肺部内に収納された筒状熱交換器部を備えており、この人工肺は、熱交換機能内蔵人工肺である。
【００１９】
人工肺１は、筒状コア５と、筒状コア５の外表面に巻き付けられた多数のガス交換用中空糸膜からなる筒状中空糸膜束３と、フィルタ部材６とからなる人工肺部と、筒状コア５内に収納された筒状熱交換器部と、人工肺部および筒状熱交換器部を収納するハウジング２とを備える。筒状コア５は、筒状コア５の外表面と筒状中空糸膜束３の内面間に血液流路を形成する溝５１と、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１と溝５１とを連通する血液流通用開口５２を有する。
【００２０】
人工肺１は、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１（筒状中空糸膜束３の内周部側）と連通する血液流入ポート（血液流入部）２４と、筒状中空糸膜外面とハウジング２内面間に形成された第２の血液室１２（筒状中空糸膜束３の外周部側）と連通する血液流出ポート（血液流出部）２５を備えている。
【００２１】
また、この血液流入ポート２４には、第１の血液室１１に開口する流入開口部４０が設けられている。これにより、血液流入ポート２４からの血液が第１の血液室１１へ確実に流入する。この第１の血液室１１内の血液は、血液流通用開口５２を経て、筒状中空糸膜束３の内周部１５から筒状中空糸膜束３の内部１６へ入り込むこととなる。また、筒状中空糸膜束３の内部１６へ入り込んだ血液は、筒状中空糸膜束３の外周部１７を介して第２の血液室１２に流入する。
【００２２】
また、血液流出ポート２５には、第２の血液室１２に開口する流出開口部４３が設けられている。これにより、第２の血液室１２内の血液が血液流出ポート２５へ確実に流出する。
【００２３】
人工肺１では、図３ないし図５に示すように、外側から、筒状ハウジング本体２１、第２の血液室１２、中空糸膜束３、溝５１を備える筒状コア５、第１の血液室１１、筒状熱交換体３１、筒状熱交換体変形規制部３４、３５、筒状熱媒体室形成部材３２の順でほぼ同心的に配置もしくは形成されている。ハウジング２は、図１および図３ないし図５に示すように、血液流出ポート２５を備える筒状ハウジング本体２１、ガス流入ポート（ガス流入部）２６、熱媒体流入ポート２８および熱媒体流出ポート２９を備える第１のヘッダー２２、ガス流出ポート（ガス流出部）２７および筒状コア５に設けられる血液流入ポート２４の挿通口を備える第２のヘッダー２３を備えている。第１のヘッダー２２の内面には、筒状に突出する熱媒体室形成部材接続部２２ａと、この熱媒体室形成部材接続部２２ａの内部を２分する仕切部２２ｂとが設けられている。また、第２のヘッダー２３の内面には、筒状に突出する熱媒体室形成部材接続部２３ａが設けられている。このため、図４に示すように、後述する筒状熱媒体室形成部材３２は、開口端側が第１のヘッダー２２に保持され、閉塞端側が第２のヘッダー２３に保持されている。
【００２４】
人工肺部について説明する。
人工肺部は、筒状コア５と、この筒状コア５の外面に巻き付けられた多数の中空糸膜からなる筒状中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３の外周部１７に設けられたフィルタ部材６とを備える。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、筒状コア５は、筒状体であり一端には、所定幅にて内側に延びるドーナツ板状突出部５５が形成されており、このドーナツ板状突出部５５の平面部の外面に血液流入ポート２４が筒状コア５の中心軸と平行にかつ外方に突出するように形成されている。筒状コア５の外面には、筒状コア５の外表面と筒状中空糸膜束３の内面間に血液流路を形成する多数の溝５１が形成されている。
【００２６】
また、筒状コア５は、この溝５１と筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１とを連通する血液流通用開口５２を有している。筒状コア５としては、外径が２０〜１００ｍｍ程度が好適であり、有効長（全長のうち隔壁に埋もれていない部分の長さ）は、１０〜７３０ｍｍ程度が好適である。具体的には、筒状コア５は、その両端部分を除き、平行にかつ連続しない複数の溝５１を有しており、溝５１間は、環状リブ５３となっている。
【００２７】
筒状コア５の溝は、中空糸膜束のガス交換に寄与する部分（有効長、隔壁に埋もれない部分）のほぼ全域に渡るように形成されている。ここで使用する筒状コア５は、血液流入ポート２４のほぼ延長線上であり、かつ筒状コア５の溝５１形成部分のほぼ全体に延びる平坦面状の溝非形成部５４を備えている。このため、筒状コア５の溝５１およびリブ５３は、始端および終端を有する環状溝５１（円弧状溝５１）ならびに環状リブ５３（円弧状リブ）となっている。筒状コア５として、上記の筒状コア５の溝５１形成部分のほぼ全体に延び平坦面状の溝非形成部５４を備えることにより、筒状コア５の外面に形成される筒状中空糸膜束３の形状安定性が向上する。
【００２８】
しかし、この溝非形成部５４は必ずしも設ける必要はなく、筒状コア５の溝５１およびリブ５３は、無端の完全環状溝５１および無端の完全環状リブ５３となっていてもよい。
【００２９】
筒状コア５は、中空糸膜束３の有効長（隔壁に埋もれていない部分）のほぼ全域に渡る多数の溝５１を備えるため、血液を中空糸膜束３の全体に分散させることができ、中空糸膜全体を有効に利用でき、ガス交換能も高いものとなる。
【００３０】
さらに、筒状コア５の溝５１間に形成される山部（リブ５３）の頂点は平坦面となっていることが好ましい。このように、リブ５３の頂点を平坦面とすることにより、筒状コア５の外面に形成される筒状中空糸膜束３の形状安定性が向上する。
【００３１】
さらに、溝５１は、断面形状がリブ５３の頂点に向かって広がる形状（例えば、断面台形状）となっている。このため、溝５１（血液流路）は、中空糸膜束内面に向かって広がるため中空糸膜束内への血液流入を良好なものとしている。
【００３２】
また、血液流入ポート２４は、筒状コア５の一方の端部側に設けられており、血液流通用開口５２は、血液流入ポート２４の中心線を延長した領域と向かい合う領域に形成されている。このようにすることにより、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１内における血液流通形態が均等なものとなりやすく、熱交換効率も高いものとなる。具体的には、図５に示すように、筒状コア５は上述した血液流入ポート２４のほぼ延長線上であり、かつ筒状コア５の溝形成部分のほぼ全体に延びる溝非形成部５４を備える。この溝非形成部５４は、溝を形成しないことにより可能となった肉薄部となっており、これにより、筒状コア５内部に血液流入ポート２４のほぼ延長線上に位置する血液誘導部５６が形成されている。血液誘導部５６部分は、他の溝形成部より内径が大きくなっている。このような血液誘導部５６を設けることにより、筒状コアと筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１の軸方向の全体に血液を確実に流入させることができる。
【００３３】
そして、この溝非形成部５４（血液誘導部５６）と向かい合う領域（位置）に血液流通用開口５２が形成されている。この筒状コア５では、血液流通用開口５２は、複数の環状溝５１の個々と連通する複数の血液流通用開口５２を備えている。つまり、溝非形成部５４（血液誘導部）と向かい合う位置の筒状コア５の溝５１部分を欠損させることにより、開口５２が形成されている。このため、隣り合う開口５２間には、リブ５３が存在している。
【００３４】
図４に示すように、筒状コア５の外面に中空糸膜束３が巻き付けられている。中空糸膜束３を形成する中空糸膜３ａは、図１に示すように、筒状コア５に順次巻き付けられることにより、筒状コア５の外周面に広がる中空糸膜層が、多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態となっている。
【００３５】
中空糸膜束３は、筒状コア５に中空糸膜を巻き付けた後、両端を隔壁８、９により筒状ハウジング本体２１に固定し、そして、中空糸膜束３の両端が切断される。空糸膜束３が外面に巻き付けられた筒状コア５の両端は、隔壁８、９により、筒状ハウジング本体２１の両端部に液密に固定され、筒状中空糸膜外面と筒状ハウジング本体２１内面間に環状空間（筒状空間）である第２の血液室１２が形成される。
【００３６】
筒状ハウジング本体２１の側面に形成された血液流出ポート２５は、第２の血液室１２と連通する。隔壁８、９は、ポリウレタン、シリコーンゴムなどのポッティング剤で形成される。
【００３７】
また、中空糸膜層は、筒状コア５の長手方向中央付近に中空糸膜３ａが交差する交差部３ｂを備えるとともに、交差部（クロスワインド部）３ｂは、中空糸膜層の部位により位置が異なっている。このように、交差部の位置を変化させることにより、図１に示すように、重なり合う層における交差部が重ならず、交差部の重なりによる血液の短絡を防止できる。交差部は、例えば、ほぼ平行に巻き付けられた２〜６本の中空糸膜が、交互に交差することにより連続して形成されている。
【００３８】
中空糸膜としては、多孔質ガス交換膜が使用される。多孔質中空糸膜としては、内径１００〜１０００μｍ、肉厚は５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、空孔率は２０〜８０％、好ましくは３０〜６０％、また細孔径は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜１μｍのものが好ましく使用できる。
【００３９】
また、多孔質膜に使用される材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート等の疎水性高分子材料が用いられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、特に好ましくは、ポリプロピレンであり、延伸法または固液相分離法により壁に微細孔が形成されたものがより好ましい。
【００４０】
中空糸膜束３の外径（全体形状）は、３０〜１６２ｍｍが好適であり、中空糸膜束３の厚さは、３ｍｍ〜２８ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
図３（図４）に示すように、筒状中空糸膜束３の外周部１７には、フィルタ部材６が設けられている。
【００４２】
このフィルタ部材６は、人工肺１（筒状中空糸膜束３）に流入した血液中の気泡を捕捉する機能を有している。
【００４３】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３と同様に、全体形状が円筒状をなしている。このような形状のフィルタ部材６は、その内周部（内周面）６１が筒状中空糸膜束３の外周部（外周面）１７に接して設けられている。
【００４４】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外周部１７のほぼ全部を覆うように設けられている。
【００４５】
このようにフィルタ部材６が設けられていることにより、フィルタ部材６（内周部６１）の面積を大きくすることができ、よって、より確実に気泡を捕捉することができる。また、フィルタ部材６の面積が大きいことにより、たとえフィルタ部材６の一部に目詰まり（例えば血液の凝集塊など）が生じたとしても、血液の流れを妨げるのを防止（抑制）することができる。
【００４６】
図３に示すように、フィルタ部材６とハウジング２との間には、第２の血液室１２（間隙）が形成されている。これにより、フィルタ部材６がハウジング２の内周面に接するのが防止され、フィルタ部材６の外周部６２から流出した血液が第２の血液室１２内を通過することができ、よって、血液流出ポート２５へ確実に到達（流入）することができる。
【００４７】
また、フィルタ部材６は、親水性を有するのが好ましい。すなわち、フィルタ部材６は、それ自体が親水性を有する材料で構成されているか、または、その表面に親水化処理（例えば、プラズマ処理等）が施されていることが好ましい。これにより、プライミング時の気泡除去が容易になるだけでなく、気泡が混入した血液が通過する際には、気泡の通過がより困難となるため、フィルタ部材６からの気泡の流出を効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、フィルタ部材６の構成材料としては、特に限定されず、例えば、メッシュ状をなすもの（スクリーンフィルタ）が好ましい。これにより、気泡をより確実に捕捉することができるとともに、血液が容易に通過することができる。
【００４９】
また、フィルタ部材６の目開きは、特に限定されず、例えば、５０μｍ以下であるのが好ましく、２０〜４５μｍであるのがより好ましい。これにより、気泡をより確実に捕捉することができる。
【００５０】
以上のような構成のフィルタ部材６により、第１の血液室１１から筒状中空糸膜束３へ流入する血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、この気泡が血液流出ポート２５から流出するのを確実に防止することができる。
【００５１】
また、フィルタ部材６により捕捉された気泡は、中空糸膜３ａ（筒状中空糸膜束３）の外表面に形成されている多数の孔に入り込む（流入する）こととなり、よって、中空糸膜３ａの内腔を経て、ガス流出ポート２７から排出（流出）される。これにより、気泡をプライミングする時間を短縮することができるとともに、筒状中空糸膜束３（人工肺１）内に気泡が滞留するのを防止することができる。
【００５２】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外周部１７のほぼ全部を覆うように設けられているのに限定されず、例えば、筒状中空糸膜束３の外周部１７の一部を覆うように設けられていてもよい。
【００５３】
図３ないし図５に示すように、上述のように形成された人工肺部の筒状コア５内部に、後述する熱交換器部が収納される。
【００５４】
次に、熱交換器部について説明する。
筒状コア５と筒状熱交換器部間に環状の第１の血液室１１が形成され、血液流入ポート２４はこの血液室１１と連通する。図３ないし図５に示すように、筒状熱交換器部は、筒状熱交換体３１と、この熱交換体３１内に収納される筒状熱媒体室形成部材３２と、筒状熱交換体３１と筒状熱媒体室形成部材３２間に挿入される２つの筒状熱交換体変形規制部３４、３５を備えている。
【００５５】
筒状熱交換体３１としては、いわゆるベローズ型熱交換体が使用される。図４に示すように、ベローズ型熱交換体３１（蛇腹管）は、中央側面にほぼ平行に形成された多数の中空環状突起を備える蛇腹形成部と、その両端に形成され、蛇腹形成部の内径とほぼ等しい円筒部とを備えている。熱交換体３１の円筒部の一方は、中空筒状コア５の血液流入ポート２４側端部内面と第２のヘッダー２３間により挟持され、熱交換体３１の円筒部の他方は、中空筒状コア５の一端内に挿入されたリング状熱交換体固定用部材４８とこのリング状熱交換体固定用部材４８と第１のヘッダー２２間に挿入された筒状熱交換体固定用部材４９と第１のヘッダー２２間により挟持されている。
【００５６】
ベローズ型熱交換体３１は、ステンレス、アルミ等の金属もしくはポリエチレン、ポリカーボネート等の樹脂材料によりいわゆる細かな蛇腹状に形成されている。強度、熱交換効率の面からステンレス、アルミ等の金属が好ましい。特に、筒状熱交換体３１の軸方向（中心軸）に対してほぼ直交する凹凸が多数繰り返された波状となっているベローズ管からなっている。
【００５７】
図３ないし図５に示すように、筒状熱媒体室形成部材３２は、一端（第１のヘッダー２２側）が開口した筒状体であり、内部を流入側熱媒体室４１と流出側熱媒体室４２に区分する区画壁３２ａと、流入側熱媒体室４１と連通し軸方向に延びる第１の開口３３ａと、流入側熱媒体室４２と連通し軸方向に延びる第２の開口３３ｂと、向かい合いかつ、第１の開口３３ａおよび第２の開口３３ｂと約９０度ずれた位置の側面に形成され外方に突出する軸方向に延びる突起３６ａ、３６ｂを備えている。突起３６ａは、熱交換体変形規制部３４の内面中央に形成された軸方向に延びる溝内に侵入することにより熱交換体変形規制部３４の移動を規制する。同様に、突起３６ｂは、熱交換体変形規制部３５の内面中央に形成された軸方向に延びる溝内に侵入することにより熱交換体変形規制部３５の移動を規制する。
【００５８】
筒状熱媒体室形成部材３２は、開口端側を第１のヘッダー２２の熱媒体室形成部材接続部２２ａに嵌合させたとき、図４に示すように、筒状熱媒体室形成部材３２の区画壁３２ａの先端部の一方の面（本実施形態では下面）に、筒状接続部２２ａの内部を２分する仕切部２２ｂが密接する。これにより、筒状熱媒体室形成部材３２内の流入側熱媒体室４１は、熱媒体流入ポート２８と連通し、流出側熱媒体室４２は熱媒体流出ポート２９と連通する。
【００５９】
また、２つの熱交換体変形規制部３４、３５は、付き合わされるそれぞれの端部部分に軸方向に延びる切り欠き部を備えており、２つの規制部３４、３５が付き合わされることにより、図５に示すように、媒体流入側通路３７および媒体流出側通路３８が形成されている。また、２つの熱交換体変形規制部３４、３５は、一体に形成してもよい。
【００６０】
この実施形態の人工肺１の熱交換器部における熱媒体の流れを図３ないし図５を用いて説明する。熱媒体流入ポート２８より人工肺内部に流入した熱媒体は、第１のヘッダー２２内部を通り流入側熱媒体室４１内に流入する。そして、筒状熱媒体室形成部材３２の流入室側開口３３ａおよびの熱交換体変形規制部３４、３５の当接部により形成された媒体流入側通路３７を通過して、熱交換体３１と熱交換体変形規制部３４、３５間を流れる。この際に、熱媒体により熱交換体３１は加温もしくは冷却される。
【００６１】
そして、熱媒体は、熱交換体変形規制部３４、３５の当接部により形成された媒体流出側通路３８および筒状熱媒体室形成部材３２の流出室側開口３３ｂを通過することにより、筒状熱媒体室形成部材３２内の流出側熱媒体室４２内に流出する。そして、第１のヘッダー２２内部を通過して熱媒体流出ポート２９より流出する。
【００６２】
次に、人工肺１における血液の流れについて説明する。
この人工肺１では、血液流入ポート２４から流入（流通）した血液は、筒状コア５と筒状熱交換器部間である第１の血液室１１の一部を構成する血液誘導部５６内に流入し、筒状コア５と筒状熱交換体間を流れた後、第１の血液誘導部５６と向かい合う位置に形成された開口５２を通り筒状コア５より流出する。
【００６３】
筒状コア５より流出した血液は、中空糸膜束３内面（内周部１５）と筒状コア５間に位置する筒状コア５の外面に形成された複数の溝５１内に流入した後、中空糸膜束３間に流入する。人工肺１では、中空糸膜束３のガス交換に寄与する部分（有効長、隔壁に埋もれない部分）のほぼ全域に渡るように多数の溝５１が形成されているため、血液を中空糸膜束３の全体に分散させることができ、中空糸膜全体を有効に利用でき、ガス交換能も高いものとなる。
【００６４】
そして、血液は、中空糸膜に接触し、ガス交換がなされた後、筒状ハウジング本体２１と中空糸膜外面（中空糸膜束３外面）間により形成された第２の血液室１２に流入する。このとき、血液中の気泡は、前述したように、フィルタ部材６により捕捉され、遂には、中空糸膜３ａの内腔に入り込む。
【００６５】
第２の血液室１２に流入した血液は、血液流出ポート２５より流出（流通）する。また、ガス流入ポート２６より流入した酸素含有ガスは、第１のヘッダー２２内を通り隔壁端面より中空糸膜内に流入し、第２のヘッダー２３内を通過してガス流出ポート２７より流出する。
【００６６】
また、筒状ハウジング本体２１、筒状コア５、第１および第２のヘッダー２２、２３などの熱交換体３１を除く部材の形成材料としては、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、エステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、スチレン系樹脂（例えば、ポリスチレン、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂）、ポリカーボネートなどが使用することができる。
【００６７】
また、人工肺１の血液接触面は、抗血栓性表面となっていることが好ましい。抗血栓性表面は、抗血栓性材料を表面に被覆、さらには固定することにより形成できる。抗血栓性材料としては、ヘパリン、ウロキナーゼ、ＨＥＭＡ−Ｓｔ−ＨＥＭＡコポリマー、ポリＨＥＭＡなどが使用することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態（参考例）の人工肺を示す断面図である。
【００６９】
以下、この図を参照して人工肺の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７０】
本実施形態は、フィルタ部材の設置箇所が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７１】
図６に示すように、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の厚さ（肉厚）方向（径方向）の途中に設けられている。すなわち、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外側の層（外層１８）と内側の層（内層１９）との間に設けられている。
【００７２】
また、フィルタ部材６の外周部６２および内周部６１は、それぞれ、外層１８および内層１９に接している。すなわち、フィルタ部材６は、外層１８と内層１９とに挟持されている。
【００７３】
このように設置されたフィルタ部材６により、第１の血液室１１から筒状中空糸膜束３へ流入する血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、この気泡が血液流出ポート２５から流出するのを確実に防止することができる。
【００７４】
なお、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の途中に１つ設けられているのに限定されず、例えば、複数設けられていてもよい。
【００７５】
以上、本発明の人工肺を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、人工肺を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１ 人工肺
２ ハウジング
３ 筒状中空糸膜束
３ａ 中空糸膜
３ｂ 交差部
５ 筒状コア
６ フィルタ部材
８、９ 隔壁
１１ 第１の血液室
１２ 第２の血液室
１５ 内周部
１６ 内部
１７ 外周部
１８ 外層
１９ 内層
２１ 筒状ハウジング本体
２２ 第１のヘッダー
２２ａ 熱媒体室形成部材接続部
２２ｂ 仕切部
２３ 第２のヘッダー
２３ａ 熱媒体室形成部材接続部
２４ 血液流入ポート
２５ 血液流出ポート
２６ ガス流入ポート
２７ ガス流出ポート
２８ 熱媒体流入ポート
２９ 熱媒体流出ポート
３１ 筒状熱交換体
３２ 筒状熱媒体室形成部材
３２ａ 区画壁
３３ａ 第１の開口
３３ｂ 第２の開口
３４、３５ 筒状熱交換体変形規制部
３６ａ、３６ｂ 突起
３７ 媒体流入側通路
３８ 媒体流出側通路
４０ 流入開口部
４１ 流入側熱媒体室
４２ 流出側熱媒体室
４３ 流出開口部
４８ リング状熱交換体固定用部材
４９ 筒状熱交換体固定用部材
５１ 溝
５２ 血液流通用開口
５３ 環状リブ
５４ 溝非形成部
５５ ドーナツ板状突出部
５６ 血液誘導部
６１ 内周部
６２ 外周部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工肺に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の人工肺には、中空糸膜層を有するものがある。この人工肺としては、例えば特許文献１に記載された人工肺が知られている。
【０００３】
この人工肺は、ハウジングと、ハウジング内に収納された中空糸膜層（中空糸膜シート積層体）と、血液流入口および血液流出口と、ガス流入口およびガス流出口とを有している。このような構成の人工肺の血液流入口から流入した血液中に気泡が混在している場合、この気泡は、中空糸膜層で除去されるのが好ましい。
【０００４】
しかしながら、前記中空糸膜層では、気泡が十分に除去されずに、血液とともに血液流出口へ流出するおそれがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、血液中の気泡が血液流出部から流出するのを確実に防止することができる人工肺を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 熱交換器部と、
ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の外周部に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材と、
前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材を収納するハウジングと、
前記中空糸膜の内腔を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、
血液が流通する血液流入部および血液流出部とを備え、
前記血液流入部から流入した血液が、前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材をこの順に通過して、前記血液流出部から排出されるよう構成されていることを特徴とする人工肺。
【０００８】
（２） 前記熱交換器部は、その全体形状が円筒状をなすものであり、
前記中空糸膜束は、前記熱交換器部の周囲を囲むように設けられている上記（１）に記載の人工肺。
【０００９】
（３） 前記フィルタ部材は、前記中空糸膜束の外周部のほぼ全部を覆っている上記（１）または（２）に記載の人工肺。
【００１０】
（４） 前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間には、間隙が形成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の人工肺。
【００１１】
（５） 前記血液流入部は、前記中空糸膜束の内周部側に開口する流入開口部を有し、
前記血液流出部は、前記中空糸膜束の外周部側に開口する流出開口部を有し、
血液が前記中空糸膜束の内周部側から外周部側へ通過するよう構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の人工肺。
【００１２】
（６） 前記フィルタ部材は、親水性を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の人工肺。
【００１３】
（７） 前記フィルタ部材は、メッシュ状をなすものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の人工肺。
【００１４】
（８） 前記フィルタ部材の目開きは、５０μｍ以下である上記（７）に記載の人工肺。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中空糸膜層に設けられたフィルタ部材により、血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、その気泡が血液流出部から流出するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態の人工肺を示す正面図である。
【図２】図１に示した人工肺の左側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】第２実施形態（参考例）の人工肺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の人工肺を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の人工肺を示す正面図、図２は、図１に示した人工肺の左側面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１８】
人工肺１は、筒状コア５と、筒状コア５の外表面に巻き付けられた多数のガス交換用（ガス交換機能を有する）の中空糸膜３ａが多数集積された筒状（円筒状）中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３を収納するハウジングと、中空糸膜３ａの内部（内腔）を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、中空糸膜３ａの外部とハウジング内と連通する血液流入部および血液流出部と、筒状中空糸膜束３に設けられたフィルタ部材６とを備える。そして、筒状中空糸膜束３は、筒状コア５の外周面に広がる中空糸膜層（中空糸膜３ａ）が、多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態となっており、さらに、中空糸膜層は、筒状コア５の長手方向中央付近に中空糸膜３ａが交差する交差部３ｂを備えるとともに、交差部３ｂは、交差部３ｂの上に他の交差部３ｂが直接重なり合わないようにもしくは交差部３ｂの上に他の交差部３ｂが直接重なることが連続しないように、中空糸膜層の部位により位置が異なっている。人工肺１は、図に示すように、ハウジング２と、このハウジング２内に収納された人工肺部と、この人工肺部内に収納された筒状熱交換器部を備えており、この人工肺は、熱交換機能内蔵人工肺である。
【００１９】
人工肺１は、筒状コア５と、筒状コア５の外表面に巻き付けられた多数のガス交換用中空糸膜からなる筒状中空糸膜束３と、フィルタ部材６とからなる人工肺部と、筒状コア５内に収納された筒状熱交換器部と、人工肺部および筒状熱交換器部を収納するハウジング２とを備える。筒状コア５は、筒状コア５の外表面と筒状中空糸膜束３の内面間に血液流路を形成する溝５１と、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１と溝５１とを連通する血液流通用開口５２を有する。
【００２０】
人工肺１は、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１（筒状中空糸膜束３の内周部側）と連通する血液流入ポート（血液流入部）２４と、筒状中空糸膜外面とハウジング２内面間に形成された第２の血液室１２（筒状中空糸膜束３の外周部側）と連通する血液流出ポート（血液流出部）２５を備えている。
【００２１】
また、この血液流入ポート２４には、第１の血液室１１に開口する流入開口部４０が設けられている。これにより、血液流入ポート２４からの血液が第１の血液室１１へ確実に流入する。この第１の血液室１１内の血液は、血液流通用開口５２を経て、筒状中空糸膜束３の内周部１５から筒状中空糸膜束３の内部１６へ入り込むこととなる。また、筒状中空糸膜束３の内部１６へ入り込んだ血液は、筒状中空糸膜束３の外周部１７を介して第２の血液室１２に流入する。
【００２２】
また、血液流出ポート２５には、第２の血液室１２に開口する流出開口部４３が設けられている。これにより、第２の血液室１２内の血液が血液流出ポート２５へ確実に流出する。
【００２３】
人工肺１では、図３ないし図５に示すように、外側から、筒状ハウジング本体２１、第２の血液室１２、中空糸膜束３、溝５１を備える筒状コア５、第１の血液室１１、筒状熱交換体３１、筒状熱交換体変形規制部３４、３５、筒状熱媒体室形成部材３２の順でほぼ同心的に配置もしくは形成されている。ハウジング２は、図１および図３ないし図５に示すように、血液流出ポート２５を備える筒状ハウジング本体２１、ガス流入ポート（ガス流入部）２６、熱媒体流入ポート２８および熱媒体流出ポート２９を備える第１のヘッダー２２、ガス流出ポート（ガス流出部）２７および筒状コア５に設けられる血液流入ポート２４の挿通口を備える第２のヘッダー２３を備えている。第１のヘッダー２２の内面には、筒状に突出する熱媒体室形成部材接続部２２ａと、この熱媒体室形成部材接続部２２ａの内部を２分する仕切部２２ｂとが設けられている。また、第２のヘッダー２３の内面には、筒状に突出する熱媒体室形成部材接続部２３ａが設けられている。このため、図４に示すように、後述する筒状熱媒体室形成部材３２は、開口端側が第１のヘッダー２２に保持され、閉塞端側が第２のヘッダー２３に保持されている。
【００２４】
人工肺部について説明する。
人工肺部は、筒状コア５と、この筒状コア５の外面に巻き付けられた多数の中空糸膜からなる筒状中空糸膜束３と、筒状中空糸膜束３の外周部１７に設けられたフィルタ部材６とを備える。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、筒状コア５は、筒状体であり一端には、所定幅にて内側に延びるドーナツ板状突出部５５が形成されており、このドーナツ板状突出部５５の平面部の外面に血液流入ポート２４が筒状コア５の中心軸と平行にかつ外方に突出するように形成されている。筒状コア５の外面には、筒状コア５の外表面と筒状中空糸膜束３の内面間に血液流路を形成する多数の溝５１が形成されている。
【００２６】
また、筒状コア５は、この溝５１と筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１とを連通する血液流通用開口５２を有している。筒状コア５としては、外径が２０〜１００ｍｍ程度が好適であり、有効長（全長のうち隔壁に埋もれていない部分の長さ）は、１０〜７３０ｍｍ程度が好適である。具体的には、筒状コア５は、その両端部分を除き、平行にかつ連続しない複数の溝５１を有しており、溝５１間は、環状リブ５３となっている。
【００２７】
筒状コア５の溝は、中空糸膜束のガス交換に寄与する部分（有効長、隔壁に埋もれない部分）のほぼ全域に渡るように形成されている。ここで使用する筒状コア５は、血液流入ポート２４のほぼ延長線上であり、かつ筒状コア５の溝５１形成部分のほぼ全体に延びる平坦面状の溝非形成部５４を備えている。このため、筒状コア５の溝５１およびリブ５３は、始端および終端を有する環状溝５１（円弧状溝５１）ならびに環状リブ５３（円弧状リブ）となっている。筒状コア５として、上記の筒状コア５の溝５１形成部分のほぼ全体に延び平坦面状の溝非形成部５４を備えることにより、筒状コア５の外面に形成される筒状中空糸膜束３の形状安定性が向上する。
【００２８】
しかし、この溝非形成部５４は必ずしも設ける必要はなく、筒状コア５の溝５１およびリブ５３は、無端の完全環状溝５１および無端の完全環状リブ５３となっていてもよい。
【００２９】
筒状コア５は、中空糸膜束３の有効長（隔壁に埋もれていない部分）のほぼ全域に渡る多数の溝５１を備えるため、血液を中空糸膜束３の全体に分散させることができ、中空糸膜全体を有効に利用でき、ガス交換能も高いものとなる。
【００３０】
さらに、筒状コア５の溝５１間に形成される山部（リブ５３）の頂点は平坦面となっていることが好ましい。このように、リブ５３の頂点を平坦面とすることにより、筒状コア５の外面に形成される筒状中空糸膜束３の形状安定性が向上する。
【００３１】
さらに、溝５１は、断面形状がリブ５３の頂点に向かって広がる形状（例えば、断面台形状）となっている。このため、溝５１（血液流路）は、中空糸膜束内面に向かって広がるため中空糸膜束内への血液流入を良好なものとしている。
【００３２】
また、血液流入ポート２４は、筒状コア５の一方の端部側に設けられており、血液流通用開口５２は、血液流入ポート２４の中心線を延長した領域と向かい合う領域に形成されている。このようにすることにより、筒状コア５と筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１内における血液流通形態が均等なものとなりやすく、熱交換効率も高いものとなる。具体的には、図５に示すように、筒状コア５は上述した血液流入ポート２４のほぼ延長線上であり、かつ筒状コア５の溝形成部分のほぼ全体に延びる溝非形成部５４を備える。この溝非形成部５４は、溝を形成しないことにより可能となった肉薄部となっており、これにより、筒状コア５内部に血液流入ポート２４のほぼ延長線上に位置する血液誘導部５６が形成されている。血液誘導部５６部分は、他の溝形成部より内径が大きくなっている。このような血液誘導部５６を設けることにより、筒状コアと筒状熱交換器部間に形成された第１の血液室１１の軸方向の全体に血液を確実に流入させることができる。
【００３３】
そして、この溝非形成部５４（血液誘導部５６）と向かい合う領域（位置）に血液流通用開口５２が形成されている。この筒状コア５では、血液流通用開口５２は、複数の環状溝５１の個々と連通する複数の血液流通用開口５２を備えている。つまり、溝非形成部５４（血液誘導部）と向かい合う位置の筒状コア５の溝５１部分を欠損させることにより、開口５２が形成されている。このため、隣り合う開口５２間には、リブ５３が存在している。
【００３４】
図４に示すように、筒状コア５の外面に中空糸膜束３が巻き付けられている。中空糸膜束３を形成する中空糸膜３ａは、図１に示すように、筒状コア５に順次巻き付けられることにより、筒状コア５の外周面に広がる中空糸膜層が、多層に重なった、言い換えれば、渦巻き状に重なった、もしくは、筒状コアを芯としてリール状に巻き取られた状態となっている。
【００３５】
中空糸膜束３は、筒状コア５に中空糸膜を巻き付けた後、両端を隔壁８、９により筒状ハウジング本体２１に固定し、そして、中空糸膜束３の両端が切断される。空糸膜束３が外面に巻き付けられた筒状コア５の両端は、隔壁８、９により、筒状ハウジング本体２１の両端部に液密に固定され、筒状中空糸膜外面と筒状ハウジング本体２１内面間に環状空間（筒状空間）である第２の血液室１２が形成される。
【００３６】
筒状ハウジング本体２１の側面に形成された血液流出ポート２５は、第２の血液室１２と連通する。隔壁８、９は、ポリウレタン、シリコーンゴムなどのポッティング剤で形成される。
【００３７】
また、中空糸膜層は、筒状コア５の長手方向中央付近に中空糸膜３ａが交差する交差部３ｂを備えるとともに、交差部（クロスワインド部）３ｂは、中空糸膜層の部位により位置が異なっている。このように、交差部の位置を変化させることにより、図１に示すように、重なり合う層における交差部が重ならず、交差部の重なりによる血液の短絡を防止できる。交差部は、例えば、ほぼ平行に巻き付けられた２〜６本の中空糸膜が、交互に交差することにより連続して形成されている。
【００３８】
中空糸膜としては、多孔質ガス交換膜が使用される。多孔質中空糸膜としては、内径１００〜１０００μｍ、肉厚は５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、空孔率は２０〜８０％、好ましくは３０〜６０％、また細孔径は０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜１μｍのものが好ましく使用できる。
【００３９】
また、多孔質膜に使用される材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート等の疎水性高分子材料が用いられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、特に好ましくは、ポリプロピレンであり、延伸法または固液相分離法により壁に微細孔が形成されたものがより好ましい。
【００４０】
中空糸膜束３の外径（全体形状）は、３０〜１６２ｍｍが好適であり、中空糸膜束３の厚さは、３ｍｍ〜２８ｍｍであることが好ましい。
【００４１】
図３（図４）に示すように、筒状中空糸膜束３の外周部１７には、フィルタ部材６が設けられている。
【００４２】
このフィルタ部材６は、人工肺１（筒状中空糸膜束３）に流入した血液中の気泡を捕捉する機能を有している。
【００４３】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３と同様に、全体形状が円筒状をなしている。このような形状のフィルタ部材６は、その内周部（内周面）６１が筒状中空糸膜束３の外周部（外周面）１７に接して設けられている。
【００４４】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外周部１７のほぼ全部を覆うように設けられている。
【００４５】
このようにフィルタ部材６が設けられていることにより、フィルタ部材６（内周部６１）の面積を大きくすることができ、よって、より確実に気泡を捕捉することができる。また、フィルタ部材６の面積が大きいことにより、たとえフィルタ部材６の一部に目詰まり（例えば血液の凝集塊など）が生じたとしても、血液の流れを妨げるのを防止（抑制）することができる。
【００４６】
図３に示すように、フィルタ部材６とハウジング２との間には、第２の血液室１２（間隙）が形成されている。これにより、フィルタ部材６がハウジング２の内周面に接するのが防止され、フィルタ部材６の外周部６２から流出した血液が第２の血液室１２内を通過することができ、よって、血液流出ポート２５へ確実に到達（流入）することができる。
【００４７】
また、フィルタ部材６は、親水性を有するのが好ましい。すなわち、フィルタ部材６は、それ自体が親水性を有する材料で構成されているか、または、その表面に親水化処理（例えば、プラズマ処理等）が施されていることが好ましい。これにより、プライミング時の気泡除去が容易になるだけでなく、気泡が混入した血液が通過する際には、気泡の通過がより困難となるため、フィルタ部材６からの気泡の流出を効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、フィルタ部材６の構成材料としては、特に限定されず、例えば、メッシュ状をなすもの（スクリーンフィルタ）が好ましい。これにより、気泡をより確実に捕捉することができるとともに、血液が容易に通過することができる。
【００４９】
また、フィルタ部材６の目開きは、特に限定されず、例えば、５０μｍ以下であるのが好ましく、２０〜４５μｍであるのがより好ましい。これにより、気泡をより確実に捕捉することができる。
【００５０】
以上のような構成のフィルタ部材６により、第１の血液室１１から筒状中空糸膜束３へ流入する血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、この気泡が血液流出ポート２５から流出するのを確実に防止することができる。
【００５１】
また、フィルタ部材６により捕捉された気泡は、中空糸膜３ａ（筒状中空糸膜束３）の外表面に形成されている多数の孔に入り込む（流入する）こととなり、よって、中空糸膜３ａの内腔を経て、ガス流出ポート２７から排出（流出）される。これにより、気泡をプライミングする時間を短縮することができるとともに、筒状中空糸膜束３（人工肺１）内に気泡が滞留するのを防止することができる。
【００５２】
また、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外周部１７のほぼ全部を覆うように設けられているのに限定されず、例えば、筒状中空糸膜束３の外周部１７の一部を覆うように設けられていてもよい。
【００５３】
図３ないし図５に示すように、上述のように形成された人工肺部の筒状コア５内部に、後述する熱交換器部が収納される。
【００５４】
次に、熱交換器部について説明する。
筒状コア５と筒状熱交換器部間に環状の第１の血液室１１が形成され、血液流入ポート２４はこの血液室１１と連通する。図３ないし図５に示すように、筒状熱交換器部は、筒状熱交換体３１と、この熱交換体３１内に収納される筒状熱媒体室形成部材３２と、筒状熱交換体３１と筒状熱媒体室形成部材３２間に挿入される２つの筒状熱交換体変形規制部３４、３５を備えている。
【００５５】
筒状熱交換体３１としては、いわゆるベローズ型熱交換体が使用される。図４に示すように、ベローズ型熱交換体３１（蛇腹管）は、中央側面にほぼ平行に形成された多数の中空環状突起を備える蛇腹形成部と、その両端に形成され、蛇腹形成部の内径とほぼ等しい円筒部とを備えている。熱交換体３１の円筒部の一方は、中空筒状コア５の血液流入ポート２４側端部内面と第２のヘッダー２３間により挟持され、熱交換体３１の円筒部の他方は、中空筒状コア５の一端内に挿入されたリング状熱交換体固定用部材４８とこのリング状熱交換体固定用部材４８と第１のヘッダー２２間に挿入された筒状熱交換体固定用部材４９と第１のヘッダー２２間により挟持されている。
【００５６】
ベローズ型熱交換体３１は、ステンレス、アルミ等の金属もしくはポリエチレン、ポリカーボネート等の樹脂材料によりいわゆる細かな蛇腹状に形成されている。強度、熱交換効率の面からステンレス、アルミ等の金属が好ましい。特に、筒状熱交換体３１の軸方向（中心軸）に対してほぼ直交する凹凸が多数繰り返された波状となっているベローズ管からなっている。
【００５７】
図３ないし図５に示すように、筒状熱媒体室形成部材３２は、一端（第１のヘッダー２２側）が開口した筒状体であり、内部を流入側熱媒体室４１と流出側熱媒体室４２に区分する区画壁３２ａと、流入側熱媒体室４１と連通し軸方向に延びる第１の開口３３ａと、流入側熱媒体室４２と連通し軸方向に延びる第２の開口３３ｂと、向かい合いかつ、第１の開口３３ａおよび第２の開口３３ｂと約９０度ずれた位置の側面に形成され外方に突出する軸方向に延びる突起３６ａ、３６ｂを備えている。突起３６ａは、熱交換体変形規制部３４の内面中央に形成された軸方向に延びる溝内に侵入することにより熱交換体変形規制部３４の移動を規制する。同様に、突起３６ｂは、熱交換体変形規制部３５の内面中央に形成された軸方向に延びる溝内に侵入することにより熱交換体変形規制部３５の移動を規制する。
【００５８】
筒状熱媒体室形成部材３２は、開口端側を第１のヘッダー２２の熱媒体室形成部材接続部２２ａに嵌合させたとき、図４に示すように、筒状熱媒体室形成部材３２の区画壁３２ａの先端部の一方の面（本実施形態では下面）に、筒状接続部２２ａの内部を２分する仕切部２２ｂが密接する。これにより、筒状熱媒体室形成部材３２内の流入側熱媒体室４１は、熱媒体流入ポート２８と連通し、流出側熱媒体室４２は熱媒体流出ポート２９と連通する。
【００５９】
また、２つの熱交換体変形規制部３４、３５は、付き合わされるそれぞれの端部部分に軸方向に延びる切り欠き部を備えており、２つの規制部３４、３５が付き合わされることにより、図５に示すように、媒体流入側通路３７および媒体流出側通路３８が形成されている。また、２つの熱交換体変形規制部３４、３５は、一体に形成してもよい。
【００６０】
この実施形態の人工肺１の熱交換器部における熱媒体の流れを図３ないし図５を用いて説明する。熱媒体流入ポート２８より人工肺内部に流入した熱媒体は、第１のヘッダー２２内部を通り流入側熱媒体室４１内に流入する。そして、筒状熱媒体室形成部材３２の流入室側開口３３ａおよびの熱交換体変形規制部３４、３５の当接部により形成された媒体流入側通路３７を通過して、熱交換体３１と熱交換体変形規制部３４、３５間を流れる。この際に、熱媒体により熱交換体３１は加温もしくは冷却される。
【００６１】
そして、熱媒体は、熱交換体変形規制部３４、３５の当接部により形成された媒体流出側通路３８および筒状熱媒体室形成部材３２の流出室側開口３３ｂを通過することにより、筒状熱媒体室形成部材３２内の流出側熱媒体室４２内に流出する。そして、第１のヘッダー２２内部を通過して熱媒体流出ポート２９より流出する。
【００６２】
次に、人工肺１における血液の流れについて説明する。
この人工肺１では、血液流入ポート２４から流入（流通）した血液は、筒状コア５と筒状熱交換器部間である第１の血液室１１の一部を構成する血液誘導部５６内に流入し、筒状コア５と筒状熱交換体間を流れた後、第１の血液誘導部５６と向かい合う位置に形成された開口５２を通り筒状コア５より流出する。
【００６３】
筒状コア５より流出した血液は、中空糸膜束３内面（内周部１５）と筒状コア５間に位置する筒状コア５の外面に形成された複数の溝５１内に流入した後、中空糸膜束３間に流入する。人工肺１では、中空糸膜束３のガス交換に寄与する部分（有効長、隔壁に埋もれない部分）のほぼ全域に渡るように多数の溝５１が形成されているため、血液を中空糸膜束３の全体に分散させることができ、中空糸膜全体を有効に利用でき、ガス交換能も高いものとなる。
【００６４】
そして、血液は、中空糸膜に接触し、ガス交換がなされた後、筒状ハウジング本体２１と中空糸膜外面（中空糸膜束３外面）間により形成された第２の血液室１２に流入する。このとき、血液中の気泡は、前述したように、フィルタ部材６により捕捉され、遂には、中空糸膜３ａの内腔に入り込む。
【００６５】
第２の血液室１２に流入した血液は、血液流出ポート２５より流出（流通）する。また、ガス流入ポート２６より流入した酸素含有ガスは、第１のヘッダー２２内を通り隔壁端面より中空糸膜内に流入し、第２のヘッダー２３内を通過してガス流出ポート２７より流出する。
【００６６】
また、筒状ハウジング本体２１、筒状コア５、第１および第２のヘッダー２２、２３などの熱交換体３１を除く部材の形成材料としては、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、エステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、スチレン系樹脂（例えば、ポリスチレン、ＭＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂）、ポリカーボネートなどが使用することができる。
【００６７】
また、人工肺１の血液接触面は、抗血栓性表面となっていることが好ましい。抗血栓性表面は、抗血栓性材料を表面に被覆、さらには固定することにより形成できる。抗血栓性材料としては、ヘパリン、ウロキナーゼ、ＨＥＭＡ−Ｓｔ−ＨＥＭＡコポリマー、ポリＨＥＭＡなどが使用することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態（参考例）の人工肺を示す断面図である。
【００６９】
以下、この図を参照して人工肺の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７０】
本実施形態は、フィルタ部材の設置箇所が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７１】
図６に示すように、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の厚さ（肉厚）方向（径方向）の途中に設けられている。すなわち、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の外側の層（外層１８）と内側の層（内層１９）との間に設けられている。
【００７２】
また、フィルタ部材６の外周部６２および内周部６１は、それぞれ、外層１８および内層１９に接している。すなわち、フィルタ部材６は、外層１８と内層１９とに挟持されている。
【００７３】
このように設置されたフィルタ部材６により、第１の血液室１１から筒状中空糸膜束３へ流入する血液中の気泡を確実に捕捉することができ、よって、この気泡が血液流出ポート２５から流出するのを確実に防止することができる。
【００７４】
なお、フィルタ部材６は、筒状中空糸膜束３の途中に１つ設けられているのに限定されず、例えば、複数設けられていてもよい。
【００７５】
以上、本発明の人工肺を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、人工肺を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１ 人工肺
２ ハウジング
３ 筒状中空糸膜束
３ａ 中空糸膜
３ｂ 交差部
５ 筒状コア
６ フィルタ部材
８、９ 隔壁
１１ 第１の血液室
１２ 第２の血液室
１５ 内周部
１６ 内部
１７ 外周部
１８ 外層
１９ 内層
２１ 筒状ハウジング本体
２２ 第１のヘッダー
２２ａ 熱媒体室形成部材接続部
２２ｂ 仕切部
２３ 第２のヘッダー
２３ａ 熱媒体室形成部材接続部
２４ 血液流入ポート
２５ 血液流出ポート
２６ ガス流入ポート
２７ ガス流出ポート
２８ 熱媒体流入ポート
２９ 熱媒体流出ポート
３１ 筒状熱交換体
３２ 筒状熱媒体室形成部材
３２ａ 区画壁
３３ａ 第１の開口
３３ｂ 第２の開口
３４、３５ 筒状熱交換体変形規制部
３６ａ、３６ｂ 突起
３７ 媒体流入側通路
３８ 媒体流出側通路
４０ 流入開口部
４１ 流入側熱媒体室
４２ 流出側熱媒体室
４３ 流出開口部
４８ リング状熱交換体固定用部材
４９ 筒状熱交換体固定用部材
５１ 溝
５２ 血液流通用開口
５３ 環状リブ
５４ 溝非形成部
５５ ドーナツ板状突出部
５６ 血液誘導部
６１ 内周部
６２ 外周部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器部と、
ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の外周部に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材と、
前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材を収納するハウジングと、
前記中空糸膜の内腔を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、
血液が流通する血液流入部および血液流出部とを備え、
前記血液流入部から流入した血液が、前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材をこの順に通過して、前記血液流出部から排出されるよう構成されていることを特徴とする人工肺。
【請求項２】
前記熱交換器部は、その全体形状が円筒状をなすものであり、
前記中空糸膜束は、前記熱交換器部の周囲を囲むように設けられている請求項１に記載の人工肺。
【請求項３】
前記フィルタ部材は、前記中空糸膜束の外周部のほぼ全部を覆っている請求項１または２に記載の人工肺。
【請求項４】
前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間には、間隙が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の人工肺。
【請求項５】
前記血液流入部は、前記中空糸膜束の内周部側に開口する流入開口部を有し、
前記血液流出部は、前記中空糸膜束の外周部側に開口する流出開口部を有し、
血液が前記中空糸膜束の内周部側から外周部側へ通過するよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の人工肺。
【請求項６】
前記フィルタ部材は、親水性を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の人工肺。
【請求項７】
前記フィルタ部材は、メッシュ状をなすものである請求項１ないし６のいずれかに記載の人工肺。
【請求項８】
前記フィルタ部材の目開きは、５０μｍ以下である請求項７に記載の人工肺。
【請求項１】
熱交換器部と、
ガス交換機能を有する中空糸膜が多数集積された中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の外周部に接して設けられ、気泡を捕捉する機能を有するフィルタ部材と、
前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材を収納するハウジングと、
前記中空糸膜の内腔を介して互いに連通するガス流入部およびガス流出部と、
血液が流通する血液流入部および血液流出部とを備え、
前記血液流入部から流入した血液が、前記熱交換器部、前記中空糸膜束および前記フィルタ部材をこの順に通過して、前記血液流出部から排出されるよう構成されていることを特徴とする人工肺。
【請求項２】
前記熱交換器部は、その全体形状が円筒状をなすものであり、
前記中空糸膜束は、前記熱交換器部の周囲を囲むように設けられている請求項１に記載の人工肺。
【請求項３】
前記フィルタ部材は、前記中空糸膜束の外周部のほぼ全部を覆っている請求項１または２に記載の人工肺。
【請求項４】
前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間には、間隙が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の人工肺。
【請求項５】
前記血液流入部は、前記中空糸膜束の内周部側に開口する流入開口部を有し、
前記血液流出部は、前記中空糸膜束の外周部側に開口する流出開口部を有し、
血液が前記中空糸膜束の内周部側から外周部側へ通過するよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の人工肺。
【請求項６】
前記フィルタ部材は、親水性を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の人工肺。
【請求項７】
前記フィルタ部材は、メッシュ状をなすものである請求項１ないし６のいずれかに記載の人工肺。
【請求項８】
前記フィルタ部材の目開きは、５０μｍ以下である請求項７に記載の人工肺。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２１９９３６（Ｐ２００９−２１９９３６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６３２７４（Ｐ２００９−１６３２７４）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【分割の表示】特願２００４−２１６４４８（Ｐ２００４−２１６４４８）の分割
【原出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【分割の表示】特願２００４−２１６４４８（Ｐ２００４−２１６４４８）の分割
【原出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]