[发明专利]中空纤维膜型人工肺

说明书

技术领域

本发明涉及使用中空纤维膜来进行气体交换的中空纤维膜型人工肺，特别涉及具有将热交换管束层叠在中空纤维束上、从而在气体交换的同时也一并进行热交换的结构的中空纤维膜型人工肺。 

背景技术

已知能够使血液垂直于中空纤维膜流动的人工肺可以通过有效破坏血液侧层膜的阻力来实现高效的气体交换和较低的压力损失，在基本性能方面是高效率的。进而，通过将热交换管束层叠在中空纤维束上，在气体交换的同时也一并进行热交换，从而能够有效地进行用于将血液温度维持在适当范围内的操作。以下参照图5，对专利文献1或2中记载的这样的中空纤维膜型人工肺进行说明。 

图5所示的中空纤维膜型人工肺具有由层叠而成的气体交换部21和热交换部22构成的壳体。气体交换部21的内腔中收纳了用于气体交换的要素即中空纤维膜28成束形成的中空纤维束，热交换部22的内腔中收纳了用于热交换的要素即不锈钢管29成束形成的不锈钢管束。 

中空纤维束具有多个多孔质中空纤维膜28以其轴方向为水平方向排列并层叠的形态。不锈钢管束具有构成热交换管的多个不锈钢管29以其轴方向为水平方向排列并层叠的形态。不锈钢管29和中空纤维膜28按照各自轴的排列方向相互平行的方式配置。 

在包括中空纤维膜28的两端部在内的外周区域中填充灌封材料，从而形成灌封部30a。灌封部30a的内腔形成了在垂直方向上横切中空纤维膜28而延伸的圆筒状的血液流路。在包括不锈钢管29的两端部在内的外周区域中也填充灌封材料，从而形成灌封部30b。灌封部30b的内腔也形成了在垂直方向上横切不锈钢管29而延伸的圆筒状的血液流路。 

在气体交换部21和热交换部22的边界部分，两者的外壳壁开口而形成开口空隙部33。中空纤维束的灌封部30a所形成的圆筒状血液流路和不锈钢管束29的灌封部30b所形成的圆筒状血液流路通过开口空隙部33而连通，从而在垂直方向上形成连续的血液流路。在与该血液流路的上下端对应的热交换部22和气体交换部21的外壳壁上设置了血液入口通道23a和血液出口通道23b。

在气体交换部21的左右端部上分别设置了密封内腔的集气管(gasheader)24a、24b。集气管24a、24b上分别设置了气体入口通道25a和气体出口通道25b。另外，热交换部22的左右端部上分别设置了密封内腔的冷热水集管26a、26b。构成热交换集管的冷热水集管26a、26b上分别设置了用于使作为热交换液的冷水或热水流入流出的冷热水入口通道27a和冷热水出口通道27b。 

从血液入口通道23a流入的血液经过由灌封部30b的内腔、开口空隙部33和灌封部30a的内腔所形成的血液流路，从血液出口通道23b流出。 

设置在气体交换部21的左右的集气管24a和24b在中空纤维束两端附近形成空隙31a和31b，形成中空纤维束的中空纤维膜28在灌封部30a的端面上向空隙31a和31b开口。因此，从气体入口通道25a流入的含氧气体在空隙31a内蔓延，并从各中空纤维膜28的一端进入内腔，从各中空纤维膜28的另一端经由空隙31b后从气体出口通道25b流出。在这期间进行与血液之间的气体交换。 

另外，通过在热交换部22的左右设置的冷热水集管26a和26b，在不锈钢管束29的两端附近形成空隙32a和32b，形成不锈钢管束29的不锈钢管在灌封部30b的端面上向空隙32a和32b开口。因此，从冷热水入口通道27a流入的冷水或热水在空隙32a内蔓延，从各不锈钢管的一端进入内腔，从各不锈钢管的另一端经由空隙32b后从冷热水出口通道27b流出。在这期间进行与血液之间的热交换。 

专利文献1：日本特开平11-206880号公报 

专利文献2：日本特表平9-509351号公报 

在上述现有结构的中空纤维膜型人工肺中，由于气体交换部21和热交换部22是平行层叠的，因此在其边界部分需要设置集气管24a、24b和冷热水集管26a、26b。这是为了使中空纤维膜28和不锈钢管29两端的气流和冷热水的流入流出都相互分离。为了嵌入集气管24a、24b和冷热水集管26a、26b，在中空纤维束和不锈钢管束之间，需要在垂直方向上有规定的间隔。即，由于中空纤维束和不锈钢管束平行配置、它们的端部相互邻接，因此，即使集气管24a、24b和冷热水集管26a、26b最紧密地配置，在它们的边界部，还是对应于外壳壁厚度的间隙，在中空纤维束和不锈钢管束之间需要间隙。