特許 7310153 人工肺装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】人工肺装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 1/18 20060101AFI20230711BHJP

   A61M 1/36 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

A61M1/18 525

A61M1/18 510

A61M1/36 111

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019013111

(22)【出願日】2019-01-29

(65)【公開番号】P2020120736

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000135036

【氏名又は名称】ニプロ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊本 俊介

(72)【発明者】

【氏名】安村 直朗

(72)【発明者】

【氏名】簑原 瑠威

【審査官】中尾 麗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２２９９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２００８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４４８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｍ １／００－１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端部が塞がれた筒状を成し、血液流入ポート及び血液流出ポートを有し、軸心を横方向に向けて配置されるハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、血液が前記血液流入ポートから前記血液流出ポートへ流れる途中で、当該血液に対してガス交換を行うガス交換器と、
前記ハウジング内において、血液の流れに伴って前記ガス交換器を通過してきた気体を再び前記ガス交換器に向かわせる気体誘導部と、
を備え、
前記気体誘導部は、前記ガス交換器から前記血液流出ポートへ向かう流路を横断して設けられた整流面を有し、前記整流面は、前記ガス交換器の外周面に対向しつつ前記ガス交換器を周回して設けられている、人工肺装置。

【請求項2】

前記ガス交換器は、前記ハウジング内で軸心を横方向に向けて配置された柱状を成し、
前記整流面は、第１整流面、および、前記第１整流面に対して上方に設けられた第２整流面を有し、
前記第１整流面は、血液の流れ方向における上流側部分に比べて下流側部分が前記ガス交換器の外周面に近接するよう前記外周面に対して傾斜し、
前記第２整流面は、前記第１整流面における前記上流側部分よりも前記ガス交換器の外周面に近接し、前記ガス交換器の外周面に対して平行、あるいは、前記外周面に対する傾斜角度が前記第１整流面とは異なる、
請求項１に記載の人工肺装置。

【請求項3】

前記整流面にフィルタが設けられる、請求項２に記載の人工肺装置。

【請求項4】

前記第１整流面には開口が形成され、前記開口にはフィルタが設けられている、請求項２又は３の何れかに記載の人工肺装置。

【請求項5】

前記第２整流面は前記ガス交換器の外周面に対して所定寸法だけ離隔して位置し、前記第２整流面と前記ガス交換器の外周面との間に、気体貯留部が形成されている、請求項２～４の何れかに記載の人工肺装置。

【請求項6】

前記整流面のうち少なくとも前記第２整流面は、前記ハウジングの内壁面により構成されている、請求項２～５の何れかに記載の人工肺装置。

【請求項7】

前記血液流出ポートに、フィルタが設けられている、請求項１～６の何れかに記載の人工肺装置。

【請求項8】

前記フィルタは、前記血液流出ポートにおける血液の流れ方向の寸法が、前記血液流出ポートの内径寸法より大きい柱状を成している、請求項７に記載の人工肺装置。

【請求項9】

前記気体貯留部よりも下流に気泡トラップ部を有する、請求項５に記載の人工肺装置。

【請求項10】

前記気泡トラップ部はエア抜きポートを有する、請求項９に記載の人工肺装置。

【請求項11】

両端部が塞がれた筒状を成し、血液流入ポート及び血液流出ポートを有し、軸心を横方向に向けて配置されるハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、血液が前記血液流入ポートから前記血液流出ポートへ流れる途中で、当該血液に対してガス交換を行うガス交換器と、
フィルタを有しガス交換器を周回して設けられる整流フレームと、
前記整流フレームと前記ガス交換器との間に設けられた気体貯留部と、を備え、
前記気体貯留部は前記ハウジングの上側に位置し前記ガス交換器に臨んでおり、
前記整流フレームは、前記ガス交換器に近接する傾斜整流面を有し、前記傾斜整流面は、血液の流れ方向の上流側部分に比べて下流側部分が前記ガス交換器の外周面に近接する、
人工肺装置。

【請求項12】

前記気体貯留部は、前記整流フレームの内周面と前記ガス交換器の外周面とを含む、請求項１１に記載の人工肺装置。

【請求項13】

前記気体貯留部よりも下流に気泡トラップ部を有する、請求項１１又は１２に記載の人工肺装置。

【請求項14】

前記気泡トラップ部はエア抜きポートを有する、請求項１３に記載の人工肺装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、血液に含まれる二酸化炭素を除去して酸素を付加する人工肺装置に関する。

【背景技術】

【0002】

心臓外科手術のように、患者の心臓の動きを止めてから行われる手術では、止められた心臓及び肺の機能を代替させるべく人工心肺回路が用いられる。この人工心肺回路において、肺の役割を果たしているのが人工肺装置であり、人工肺装置としては例えば特許文献１のようなものが知られている。

【0003】

特許文献１に記載の人工肺装置は、ハウジング及びガス交換器を備えている。ハウジングは円筒状を成し、その両端部がヘッダによって塞がれている。また、ハウジングは、各ヘッダが上下に位置するように立てて配置され、その中にガス交換器が収容されている。ガス交換器は、バンドル及び筒状コアから成り、バンドルを筒状コアに巻き付けることによって構成されている。このような人工肺装置では、ハウジングと筒状コアとの間に円環状の血液通路が形成されている。

【0004】

また、筒状コアの上端部には拡散部が形成されており、その拡散部によって筒状コア内に導かれる血液が血液通路へと拡散される。血液通路には筒状コアに巻かれたバンドルが介在している。バンドルは、複数の中空糸を帯状に並べて構成されており、隣接する中空糸の間には隙間が形成され、拡散された血液はその隙間を通って排出口へと進んでいく。また、中空糸は、その中に酸素が流れており、中空糸に触れた血液から二酸化炭素を除去し酸素を付加する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表平１１－５０８４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の人工肺装置はいわゆる縦置きタイプであるが、このような人工肺装置の他に以下のような人工肺装置も開発されている。すなわち、ハウジングを水平方向に倒して配置される横置きタイプの人工肺装置である。横置きタイプの人工肺装置では、ガス交換器もまたハウジング内において水平方向に向けられており、円環状の血液通路が水平方向に延びている。この血液通路を血液が流れるが、この血液と一緒に気泡が運ばれてくることがある。

【0007】

このような気泡は、基本的には中空糸に触れた際に吸収され、その大半が除去される。しかし、血液と共に大量の気泡が運ばれてくる場合は、中空糸では十分に吸収できないことがある。その場合、吸収されない気泡は、ハウジング内を天井へ向かって浮上し、天井付近にて溜まることになる。そして、気泡が過剰に溜まると、血液の流れによって排出口の方へと運ばれることがある。

【0008】

そこで本発明は、血液によって運ばれてくる気泡を除去しつつ、気泡が過剰に溜まることを抑制することができる人工肺装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る人工肺装置は、両端部が塞がれた筒状を成し、血液流入ポート及び血液流出ポートを有し、軸心を横方向に向けて配置されるハウジングと、前記ハウジング内に配置され、血液が前記血液流入ポートから前記血液流出ポートへ流れる途中で、当該血液に対してガス交換を行うガス交換器と、前記ハウジング内において、血液の流れに伴って前記ガス交換器を通過してきた気体を再び前記ガス交換器に向かわせる気体誘導部と、を備えている。

【0010】

このような構成により、人工肺装置内においてガス交換器を経ても吸収されなかった気体は、再びガス交換器へ向かうことになるため、より多くの気泡をガス交換器にて吸収させることができる。従って、ハウジング内の気泡を除去しつつ、気泡が過剰に溜まることを抑制することができる。

【0011】

また、上記人工肺装置について、前記ガス交換器は、前記ハウジング内で軸心を横方向に向けて配置された柱状を成し、前記気体誘導部は、前記ガス交換器から前記血液流出ポートへ向かう流路を横断して設けられた整流面を有し、前記整流面は、前記ガス交換器の外周面に対向しつつ前記ガス交換器を周回して設けられ、かつ、相対的に下方に設けられて、血液の流れ方向における上流側部分に比べて下流側部分が前記ガス交換器の外周面に近接するよう傾斜した第１整流面と、相対的に上方に設けられて、前記第１整流面における前記上流側部分よりも前記ガス交換器の外周面に近接し、前記第１整流面とは異なる傾斜を有する第２整流面と、を有していてもよい。

【0012】

この場合、気体誘導部の下方部分にある第１整流面では、上流側部分で受け止められた気泡が、血液の流れに沿って下流側部分へ向かうにつれて、ガス交換器の外周面に近づいていく。また、第１整流面で受け止められた気泡は、血液中を浮上して上方の第２整流面へ向かうにつれて、ガス交換器の外周面に近づいていく。従って、上記構成によれば、ガス交換器を出て気体誘導部に到達して気泡を再びガス交換器へ向かわせることができる。

【0013】

また、前記整流面にフィルタが設けられていてもよい。

【0014】

このような構成により、整流面に受け止められた血液から異物を除去することができる。

【0015】

また、上記人工肺装置において、前記第１整流面には開口が形成され、前記開口にはフィルタが設けられていてもよい。

【0016】

このような構成により、人工肺装置から血液流出ポートを経て出て行く血液から異物を除去することができる。また、フィルタは上方の気泡が集まりやすい第２整流面ではなく下方の第１整流面に設けられているため、気泡がフィルタを通過するのを抑制することができる。

【0017】

また、上記人工肺装置において、前記第２整流面は前記ガス交換器の外周面に対して所定寸法だけ離隔して位置し、前記第２整流面と前記ガス交換器の外周面との間に、気体貯留部が形成されていてもよい。

【0018】

このような構成により、整流面に沿って浮上する気泡を、第２整流面に到達するまでにガス交換器の外周面に接触させることができると共に、大量の気泡が流れてきた場合に、これを第２整流面とガス交換器の外周面との間のスペースである気体貯留部に一時的に貯留することができる。さらに、気体貯留部に一定量の気泡が貯まると、気泡は中空糸膜に引き込まれ、脱気することができる。

【0019】

また、上記人工肺装置において、前記整流面のうち少なくとも前記第２整流面は、前記ハウジングの内壁面により構成されていてもよい。

【0020】

このような構成により、組み立て時における第２整流面とガス交換器の外周面との位置合わせの精度向上を図ることができる。

【0021】

また、上記人工肺装置において、前記血液流出ポートに、フィルタが設けられていてもよい。

【0022】

このような構成により、血液流出ポートにおいて、血液から異物を除去することができる。

【0023】

また、上記人工肺装置において、前記フィルタは、前記血液流出ポートにおける血液の流れ方向の寸法が、前記血液流出ポートの内径寸法より大きい柱状を成していてもよい。

【0024】

このような構成により、フィルタの容積を増加させることができるため、より確実に血液から異物を除去することができる。

【0025】

また、上記人工肺装置において、前記気体貯留部よりも下流に気泡トラップ部を有していてもよい。

【0026】

このような構成により、例えばフィルタを追加してしまった気泡があったとしても、これを再び気体貯留部においてトラップすることができる。

【0027】

また、上記人工肺装置において、前記気泡トラップ部はエア抜きポートを有していてもよい。

【0028】

このような構成により、気体貯留部に溜まった気体を、エア抜きポートから外部へ抜くことができる。

【0029】

本発明に係る上記人工肺装置は、両端部が塞がれた筒状を成し、血液流入ポート及び血液流出ポートを有し、軸心を横方向に向けて配置されるハウジングと、前記ハウジング内に配置され、血液が前記血液流入ポートから前記血液流出ポートへ流れる途中で、当該血液に対してガス交換を行うガス交換器と、フィルタを有しガス交換器の周りに設けられる整流フレームと、前記整流フレームと前記ガス交換器との間に設けられた気体貯留部と、を備え、前記気体貯留部は前記ハウジングの上側に位置し前記ガス交換器に臨んでいる。

【0030】

このような構成により、気泡貯留部がハウジングの上側に位置し、ガス交換器に隣接するように臨んでいる。それゆえ、気泡貯留部内の空間に気泡が溜まっていくと、やがて気泡をガス交換器に触れさせることができ、ガス交換器内に取り込ませることができる。これにより、気泡貯留部内に気泡が過剰に溜まることを抑制することができる。

【0031】

また、上記人工肺装置において、前記気体貯留部は、前記整流フレームの内周面と前記ガス交換器の外周面とを含んでいてもよい。

【0032】

また、上記人工肺装置において、前記整流フレームは、前記ガス交換器に近接する傾斜整流面を有していてもよい。

【0033】

このような構成により、整流フレームが有する傾斜整流面によって、気体貯留部内の気体をガス交換器へ円滑に導いて取り込ませることができる。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、血液によって運ばれてくる気泡が過剰に溜まるのを抑制することができる人工肺装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、本実施の形態の人工肺装置の外観を示す正面図である。

【図2】図２は、図１の人工肺装置を切断した正面断面図である。

【図3】図３は、図１の人工肺装置が備える整流フレームの斜視図である。

【図4】図４は、実施の形態２に係る人工肺装置の整流フレームを示す部分的な断面図である。

【図5】図５は、実施の形態３に係る人工肺装置の血液流出ポートを示す部分的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明に係る人工肺装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する人工肺装置は、本発明の一実施形態にすぎず、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

【0037】

（実施の形態）
図１は、本実施の形態の人工肺装置１の外観を示す正面図であり、図２は、図１の人工肺装置１を切断した正面断面図である。図１，２に示す人工肺装置１は、患者の心臓の動きを止めて行われる手術にて、患者の肺の機能を代替するために用いられるものである。そのために人工肺装置１は、患者の血液に含まれる二酸化炭素を除去して酸素を付加するガス交換機能を有し、また、血液の温度を調整する熱交換機能を有している。このような機能を有する人工肺装置１は、いわゆる横置きタイプの構成となっており、ハウジング２、内筒３、及び中筒４を備えている。

【0038】

ハウジング２は、両端部が塞がれた大略円筒状に形成されており、その中に内筒３および中筒４を収容すべく内部空間２ａ（図２参照）を有している。詳細には、ハウジング２は、ハウジング本体１１と、吊下げ部１３と、２つのキャップ部１４，１５とを有している。

【0039】

ハウジング本体１１は大略円筒状に形成されており、その上部外周面に吊下げ部１３が設けられている。吊下げ部１３は、ハウジング本体１１の軸線１１ａ方向の中央部分に配置されており、ハウジング本体１１の上部外周面から径方向の外側に延在している。吊下げ部１３は、例えば大略柱状に形成されており、その先端側部分が外部の吊下げ装置（不図示）に取り付けて吊下げられるようになっている。従って、ハウジング本体１１は吊下げ部１３を介して吊下げることができ、吊下げられたハウジング本体１１はその軸線１１ａが水平方向に延在するように構成されている。

【0040】

ハウジング本体１１は、軸線１１ａ方向の両側に開口端部を有する。このうち、一方側（図２では左側）の開口端部はキャップ部１４により塞がれ、他方側（図２では右側）の開口端部はキャップ部１５によって塞がれている。これらのキャップ部１４，１５は、大略円板状に形成されている。なお、以下では説明の便宜上、ハウジング本体１１の軸線１１ａ方向においてキャップ部１４が位置する側を左側とし、キャップ部１５が位置する側を右側とする。

【0041】

図１に示すように、キャップ部１４にはガス供給ポート１８が形成されている。ガス供給ポート１８は大略円筒状に形成されており、キャップ部１４の外周縁付近から軸線１１ａ方向の左側へ突出している。ガス供給ポート１８は、外部のガス供給装置（不図示）との間でガス供給チューブを介して接続されており、ガス供給装置から供給される酸素を含むガスがガス供給ポート１８からハウジング２内に導かれる。

【0042】

一方、キャップ部１５にはガス排出ポート１９が形成されている。ガス排出ポート１９は大略円筒状に形成されており、キャップ部１５の外周縁付近から軸線１１ａ方向の右側へ突出している。このガス排出ポート１９は、外部のガス供給装置との間でガス排出チューブを介して接続されており、ガス供給ポート１８からハウジング２内に供給されたガスを排出してガス供給装置に戻すようになっている。

【0043】

キャップ部１４の中心軸（ハウジング本体１１の軸線１１ａとほぼ一致する軸）付近には、血液流入ポート１６が形成されている。血液流入ポート１６は、大略円筒状に形成されており、キャップ部１４の中心軸の下側から左斜め下方に突出している。血液流入ポート１６には、不図示の静脈血チューブが接続され、静脈血が静脈血チューブおよび血液流入ポート１６を介してハウジング本体１１内に導かれる。

【0044】

一方、ハウジング本体１１の外周面の下部（吊下げ部１３の反対側部分）であって、且つ、人工肺装置１の軸線１１ａ方向の中心よりも左側の位置には、血液流出ポート１７が形成されている。より詳細には、血液流出ポート１７は、ポート取付部１７ａとポート本体部１７ｂとを備えている。このうちポート取付部１７ａは大略円筒状に形成され、ハウジング本体１１の外周面の下部に設けられ、下方に突出している。ポート本体部１７ｂはポート取付部１７ａに下方から挿入されている。ポート本体部１７ｂは大略円筒状に形成されており、ポート取付部１７ａの下端から下方に突出し、その先で斜め下方に屈曲している。血液流出ポート１７（ポート本体部１７ｂ）には不図示の動脈血チューブが接続され、人工肺装置１にて生成される動脈血は動脈血チューブを介して外部へ送り出される。

【0045】

キャップ部１５には、媒体流入ポート２０及び媒体流出ポート２１が設けられている。媒体流入ポート２０及び媒体流出ポート２１は、キャップ部１５の中心軸を挟んで上下に離間させて配置されている。２つのポート２０，２１は、必ずしも上下に離す必要はなく、左右に離して配置してもよい。２つのポート２０，２１は、大略円筒状に形成されており、キャップ部１５から軸線１１ａ方向の右側に突出している。媒体流入ポート２０は、不図示の媒体供給チューブに接続され、媒体供給チューブからの温水又は冷水等の熱媒体をハウジング２内に導く。媒体流出ポート２１は、不図示の媒体排出チューブに接続され、ハウジング２内の熱媒体を媒体排出チューブを介してハウジング２外に排出する。

【0046】

上述したハウジング２の内部空間２ａには、内筒３と中筒４とが同軸心状に収容されており、これらによって熱交換室３ｃ及びガス交換室４５などが形成されている。

【0047】

中筒４は、その外径がハウジング本体１１の内径よりも小さく、互いの軸心が一致するようにハウジング本体１１に対して配置されている。これにより、中筒４の外周面とハウジング本体１１の内周面との間に環状空間が形成され、この環状空間がガス交換室４５を成している。ガス交換室４５には、中空糸体（ガス交換器）４３が設けられている。

【0048】

中空糸体４３は大略円筒状（あるいは、内部空間を有する柱状）に形成されており、複数の中空糸によって構成されている。詳細には、中空糸体４３は、複数の中空糸を互いに交差させて積層して構成されるマット状の中空糸膜（バンドル）を、中筒４の外周面に巻き付けることによって構成されている。中空糸膜は、中空糸体４３の厚みが中筒４とハウジング本体１１との間の間隔と略一致するまで巻き付けられている。即ち、中空糸体４３は、その外周面がハウジング本体１１の内周面のほぼ全周に対して当接するよう、ハウジング本体１１の内周面に沿って形成されている。

【0049】

ガス交換室４５の左側の領域には、円環状のシール部材５０が設けられている。シール部材５０は、キャップ部１４の内周面と共にガス流入空間５２を形成し、このガス流入空間５２にはガス供給ポート１８が連通している。また、ガス交換室４５の右側の領域には、円環状のシール部材５１が設けられている。シール部材５１は、キャップ部１５の内周面と共にガス流出空間５３を形成し、このガス流出空間５３にはガス排出ポート１９が連通している。

【0050】

中空糸体４３は、上記のシール部材５０とシール部材５１とに左右から挟持された状態で設けられている。シール部材５０は、ガス交換室４５の左側において、中筒４とハウジング２との間を全周方向に亘りシールしている。また、シール部材５１は、ガス交換室４５の右側において、中筒４とハウジング２との間を全周方向に亘りシールしている。このような構成により、ガス供給ポート１８に連通するガス流入空間５２と、ガス排出ポート１９に連通するガス流出空間５３とは、互いに中空糸体４３を構成する複数の中空糸の内孔を介して連通している。

【0051】

中空糸体４３において、これを構成する複数の中空糸の各々の間には隙間が設けられており、ガス交換室４５では、この隙間を血液が流れるようになっている。詳細には、ガス交換室４５に導かれた血液は、中空糸体４３内の隙間を通り、中空糸に触れながら軸線１１ａ方向の右側から左側へ向かって流れていく。中空糸の内孔には、ガス供給ポート１８及びガス流入空間５２を介し、外部のガス供給装置から酸素リッチなガスが通される。従って、二酸化炭素濃度の高い血液が中空糸に触れると、血液と中空糸内のガスとの間でガス交換が行われる。これにより、血液から二酸化炭素が除去されると共に血液に酸素が付加される。このように、血液はガス交換が行われながら、ガス交換室４５内を軸線１１ａ方向の左側に流れていく。一方、中空糸の内孔を通るガスは、ガス交換が行われながら右側へ流れ、ガス流出空間５３及びガス排出ポート１９を経て外部のガス供給装置へ戻っていく。

【0052】

ここで、ガス交換室４５の下流側（左側）部分は、残余の部分に比べて半径方向外側に拡径している。詳細には、図２に示すように、ハウジング本体１１の左側部分の内周面には、半径方向外側に凹む環状の凹部５４が形成されている。凹部５４のうち左側部分はほぼ一定の径寸法である一方、右側部分は右側へ向かうにつれて先細りになっており、テーパ状に形成されている。シール部材５０は凹部５４の中央部分に配置されており、凹部５４においてシール部材５０より右側の部分は上記の通りテーパ状となっている。凹部５４と中空糸体４３との間に形成された外周空間５５は、中空糸体４３を周回して形成されており、下部にて血液流出ポート１７に連通している。このような構成により、ガス交換室４５でガス交換された血液は、外周空間５５に導かれた後、血液流出ポート１７に流れ込む。

【0053】

上記の外周空間５５には、当該外周空間５５に沿って円環状を成す整流フレーム５６が設けられている。整流フレーム５６は、ガス交換しながらガス交換室４５を流れる血液と共に運ばれてくる気泡を、再び中空糸体４３に向かうよう誘導して中空糸内に取り込ませるものであり、詳しくは後述する。

【0054】

ハウジング本体１１の上部には、外周空間５５と外部とを連通するエア抜きポート５７が設けられている。このエア抜きポート５７は、外周空間５５の上部（気泡トラップ部）に溜まる気泡を外方に排出する。気泡トラップ部は、後述する気体貯留部７０よりも下流に設けられており、気泡を貯留可能に設けられる。このような気泡トラップ部は、本実施の形態においては凹部５４（特に、凹部５４のうち中空糸体４３より上側の部分）により構成されている。なお、エア抜きポート５７の外側の開口端には、基本的には不図示のキャップ部材が被せられており、気泡の排出時を除いて、エア抜きポート５７から気泡および血液が排出されないようにしている。

【0055】

ところで、上述の中筒４は、中筒本体部４０とブリッジ部４１とを有している。中筒本体部４０は、円筒状を成してその外側に上述したガス交換室４５を形成する部分であり、且つ、内側の空間には熱交換室３ｃを形成する内筒３を収容する。ブリッジ部４１は、立体的に交差する、熱交換室３ｃへ出入りする熱媒体のための熱媒体流路と、熱交換室３ｃからガス交換室４５へ向かう血液のための血液流路とを形成する。

【0056】

図２に示すように、内筒３内の熱交換室３ｃには、管群３２がその軸線方向と内筒３の軸線方向とが一致するように挿入されて配置されている。管群３２は複数の熱交換パイプの集合体である。各熱交換パイプは、例えばステンレス鋼等の熱伝導率が高い材料により構成される長尺状且つ小径の管であり、血液流入ポート１６からの血液が左側の開口から流れ込むようになっている。

【0057】

内筒３は、その外径が中筒４の内径よりも小さく、互いの軸線が一致するように中筒４に対して位置決めされている。これにより、内筒３の外周面と中筒４の内周面との間には、熱媒体が流れる円環状の熱媒体室３５が形成されている。熱媒体室３５は、上側の第１熱媒体分室３３と下側の第２熱媒体分室３４とに仕切られて分室されている。上側の第１熱媒体分室３３は、ブリッジ部４１の熱媒体流路を介して媒体流出ポート２１に連通している。下側の第２熱媒体分室３４は、ブリッジ部４１の別の熱媒体流路を介して媒体流入ポート２０に連通している。

【0058】

図２に示すように、内筒３内には、円板状の一対の管支持体３２ａ，３２ａが設けられている。管支持体３２ａの外径は内筒３の内径と略一致している。左側の管支持体３２ａは内筒３の左端に挿通され、右側の管支持体３２ａは内筒３の右端に挿通されている。そして、管群３２を構成している各熱交換パイプは、その左端が左側の管支持体３２ａに放射状に配設された複数の孔部のそれぞれに挿通され、その右端が右側の管支持体３２ａに放射状に配設された複数の孔部のそれぞれに挿通されている。

【0059】

これにより、内筒３の両側の開口端部が一対の管支持体３２ａによりシールされ、且つ、管群３２の各熱交換パイプの両端は内筒３の両端側に開口した状態となっている。そして、管群３２の熱交換パイプにおける左側の開口は血液流入ポート１６に連通し、右側の開口はブリッジ部４１の血液流路を介してガス交換室４５に連通している。

【0060】

また、内筒３の上部と下部とにはそれぞれ複数の貫通孔が形成されている。そして、内筒３は、上部の貫通孔を介して、内筒３内と上側の第１熱媒体分室３３とが連通し、下部の貫通孔を介して、内筒３内と下側の第２熱媒体分室３４とが連通している。従って、媒体流入ポート２０から流入した熱媒体は、下側の第２熱媒体分室３４から内筒３内（熱交換室３ｃ）に入り、管群３２の熱交換パイプの隙間を通り、その後、上側の第１熱媒体分室３３を経て媒体流出ポート２１から外部へ流出する。

【0061】

このような人工肺装置１では、静脈から取り出された静脈血が、血液流入ポート１６からハウジング２内に入り、管群３２の熱交換パイプの左側の開口から熱交換室３ｃへ入る。熱交換室３ｃ内の血液は、熱交換パイプの右側の開口からブリッジ部４１を経てガス交換室４５にその右側から入り、ガス交換室４５を左側へ流れて血液流出ポート１７から外部へ送り出される。

【0062】

この間、熱交換室３ｃでは、媒体流入ポート２０から第２熱媒体分室３４を経て流入した熱媒体と、管群３２の熱交換パイプ内を流れる血液との間で、熱交換が行われる。また、ガス交換室４５では、中空糸体４３の隙間を流れる血液と、各中空糸の内孔を通る酸素リッチなガスとの間で、ガス交換が行われる。このようにして、人工肺装置１に流入した血液は、所定温度に調温され、且つ、二酸化炭素が低減され酸素が付加されることで、動脈血として血液流出ポート１７から流出する。

【0063】

ところで、この人工肺装置１は横置きタイプであり、ガス交換室４５を流れる血液も概ね水平方向へ流れる構成となっている。そして、このガス交換室４５を流れる血液に、いずれの箇所からか浸入した少量の気泡が混入する場合がある。このような気泡は、基本的には中空糸体４３の中空糸に触れた際に吸収され、その大半が除去される。しかし、血液が中空糸体４３を一度通過する間に、中空糸内に十分吸収できないことがある。そこで、本実施の形態に係る人工肺装置１は、中空糸体４３にてより多くの気泡を吸収させるべく、整流フレーム５６を備えている。

【0064】

図３は、人工肺装置１が備える整流フレーム５６の斜視図である。この整流フレーム５６は、血液の流れに伴って中空糸体４３に吸収されず通過してきた気体を再び中空糸体４３に向かわせる気体誘導部を成している。図３に示すように、この整流フレーム５６は概ね円環状を成し、且つ、概ね切頭円錐状を成している。

【0065】

詳細には、整流フレーム５６は、相対的に小径を成す左側の第１開口６０と、相対的に大径を成す右側の第２開口６１とを有する。これら第１開口６０及び第２開口６１はいずれも円形を成している。そして、整流フレーム５６を人工肺装置１に組み付けた状態では、第１開口６０の上端６０ｂと第２開口６１の上端６１ｂとは上下方向の位置がほぼ同じであるのに対し、第１開口６０の下端６０ｃは第２開口６１の下端６１ｃよりも上方に位置している。また、第１開口６０と第２開口６１とは、左右方向に所定距離だけ離隔した位置しており、これら第１開口６０と第２開口６１との間が曲面状の整流面６２によって接続されている。従って、整流フレーム５６は、第１開口６０の中心線６０ａが第２開口６１の中心線６１ａよりも上方に位置する切頭円錐状を成している。

【0066】

図２に示すように、この整流フレーム５６は、外周空間５５にて左側の第１開口６０がシール部材５０に固定され、右側の第２開口６１がハウジング本体１１の内周面に当接するようにして設けられている。その結果、整流面６２は、外周空間５５にてガス交換室４５から血液流出ポート１７へ向かう流路を横断して設けられている。そして、その整流面６２は、中空糸体（ガス交換器）４３の外周面に対向しつつ中空糸体４３を周回して設けられている。そして、図２に示すように、整流フレーム５６の上部は、エア抜きポート５７の外周空間５５側の開口のほぼ直下に位置し、整流フレーム５６の下部は、血液流出ポート１７の外周空間５５側の開口のほぼ直上に位置している。

【0067】

また、整流面６２は、第１整流面６３と第２整流面６４とを有している。このうち第１整流面６３は、相対的に下方に設けられて、血液の流れ方向における上流側部分（図２の右側部分）６３ａに比べて下流側部分（図２の左側部分）６３ｂが中空糸体４３の外周面に近接するよう傾斜している。また、第１整流面６３には一又は複数の開口６５が形成され、この開口６５にはフィルタ６６が設けられている。第１整流面６３に設けられたフィルタ６６は、中空糸体４３の外周面から離隔して血液の流れる方向の上流を臨んでおり、これにより、中空糸体４３を通ってきた血液は、フィルタ６６を通って血液流出ポート１７へ向かう。このフィルタ６６は、通過する血液中に混入している所定の異物を除去するものであり、公知の血液フィルタを用いることができる。

【0068】

一方、第２整流面６４は、相対的に上方に設けられている。そして、第２整流面６４は、第１整流面６３の上流側部分６３ａよりも中空糸体４３の外周面に近接した位置で、当該外周面に対して第１整流面６３とは異なる傾斜を有している。なお、本実施の形態では、第２整流面６４は中空糸体４３の外周面に対してほぼ平行な面を形成している。但し、この第２整流面６４も中空糸体４３の外周面に対して離隔して位置しており、図２に示すように、第２整流面６４と中空糸体４３の外周面との間には気体貯留部７０が形成されている。なお、第２整流面６４にはフィルタは設けられていない。

【0069】

本実施の形態に係る整流フレーム５６は、整流面６２を上下の部分とこれらの間の部分との計４つの領域にほぼ等分した場合に、上部を除く３つの領域にフィルタ６６を設けた例を示している。しかし、フィルタ６６を設ける位置はこれに限られない。フィルタ６６は、上部の第２整流面６４を除く適宜の位置及び範囲に設けることができる。

【0070】

このような整流フレーム５６を備える人工肺装置１では、ガス交換室４５の中空糸体４３を経てきた血液が、整流フレーム５６のフィルタ６６を通じて血液流出ポート１７へ向かう。この際、血液中に混入している気泡は、整流フレーム５６の整流面６２にて受け止められる。この気泡は、第１整流面６３に沿ってその上流側部分６３ａから下流側部分６３ｂへ向かって流れたり、浮力によって上昇したりする。その結果、気泡は、第１整流面６３の上流側部分６３ａから下流側部分６３ｂへ向かう過程で中空糸体４３に近づき、浮力により第１整流第１整流面６３から第２整流面６４へ上昇する過程でも中空糸体４３に近づいていく。従って、人工肺装置１では、整流フレーム５６により、一旦中空糸体４３を経てきた血液に含まれる気泡を再び中空糸体４３へ向かわせることができ、そこで中空糸体４３によって吸収させることができる。

【0071】

また、人工肺装置１は、第２整流面６４と中空糸体４３の外周面との間に気体貯留部７０を有している。従って、仮に大量の気泡が流れてきた場合であっても、この気体貯留部７０においてその気泡を一時的に貯留することが可能である。なお、第１整流面６３が主に気泡を中空糸体４３へ誘導する（向かわせる）機能を有するのに対し、第２整流面６４は誘導されてきた気泡を一時的に貯留し、且つ、中空糸体４３に接触させる機能を有する。従って、第２整流面６４は、中空糸体４３の外周面に対して正確に平行である必要はない。

【0072】

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る人工肺装置１Ａの整流フレーム５６Ａを示す断面図である。より詳しくは、図４のうち（ａ）は、人工肺装置１Ａにおいて整流フレーム５６Ａ全体を含む部分の断面図であり、（ｂ）は、人工肺装置１Ａにおいて整流フレーム５６Ａの上部を含む部分の断面図である。この人工肺装置１Ａの整流フレーム５６Ａは、少なくとも一部がハウジング本体１１の内壁面により形成された第２整流面６４Ａを有している。

【0073】

即ち、上記実施の形態１では、整流フレーム５６の全体がハウジング本体１１から独立して別体として構成されたものを説明した。しかし、整流フレーム５６はそのような構成に限られない。具体的に説明すると、図４（ｂ）に示す人工肺装置１Ａは、ハウジング本体１１の凹部５４の上部右端から、中空糸体４３の外周面に沿って外周空間５５内へ壁部７１が延設されている。この壁部７１の内周面７１Ａが整流面６２Ａ（の一部）を成し、特に、内周面７１Ａのうち上部は第２整流面６４Ａを成している。

【0074】

また、図４（ａ）に示すように、正面視で整流フレーム５６Ａは、左右方向の幅寸法が上部から下部に至るまでほぼ同一である。そして、壁部７１は、上部から下部へ向かうに従って左側への突出寸法が小さくなっており、整流フレーム５６Ａのうち壁部７１で構成される部分以外の残余部分７２は、ハウジング本体１１とは別体の部材で構成されている。そして、実施の形態１の第１整流面６３に対応する構成は主に残余部分７２にて形成されており、フィルタ６６も残余部分７２に形成される開口（不図示）に設けられる。

【0075】

なお、整流フレーム５６Ａのうち、壁部７１で構成される部分と当該部分以外の残余部分７２との境界は、図４（ａ）の例では周方向に延びる境界線として設定しているが、これに限られず任意に設定することができる。また、整流フレーム５６Ａの一部を壁部７１で構成するだけでなく、整流フレーム５６Ａの全部（フィルタ６６を除く）を壁部７１で構成してもよい。

【0076】

このような構成により、人工肺装置１Ａの組み立て時における、第２整流面６４Ａと中空糸体４３の外周面との位置合わせを、より容易に且つ高精度に行うことができる。

【0077】

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る人工肺装置１Ｂの血液流出ポート１７を示す断面図である。ここでは、実施の形態１，２に示す整流フレーム５６，５６Ａが有するフィルタ６６に替えて、あるいは、これに加えて異なる箇所にフィルタを設ける構成について説明する。

【0078】

図５（ａ）に示す血液流出ポート１７は、実施の形態１，２と同様にポート取付部１７ａとポート本体部１７ｂとを有している。一方、ポート取付部１７ａにおいて、ハウジング本体１１の内部側の開口には、当該開口を覆うようにして平板状のフィルタ６６Ａが設けられている。フィルタ６６Ａの周囲は、フィルタ６６Ａとは異なる部材であって、フィルタ６６Ａをハウジングに対し固定する固定部材により固定されていてもよい。

【0079】

また、図５（ｂ）に示す血液流出ポート１７も、実施の形態１，２と同様にポート取付部１７ａとポート本体部１７ｂとを有している。一方、ポート取付部１７ａの内部には、柱状のフィルタ６６Ｂが設けられている。このフィルタ６６Ｂは、ポート取付部１７ａの内径とほぼ同一寸法の外径を有し、ポート取付部１７ａの内周面に対してほぼ隙間なく接するようにして挿入されている。また、フィルタ６６Ｂは、血液流出ポート１７における血液の流れ方向の寸法が、血液流出ポート１７の内径寸法より大きく構成されている。

【0080】

このようなフィルタ６６Ａ，６６Ｂによれば、血液流出ポート１７において、血液から異物を除去することができる。また、図５（ｂ）に示すフィルタ６６Ｂは、大きな体積を確保しやすいことから、血液からより異物を除去することができる。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明は、血液に含まれる二酸化炭素を除去して酸素を付加する人工肺装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0082】

１ 人工肺装置
２ ハウジング
２０ 血液流入ポート
２１ 血液流出ポート
４３ 中空糸体（ガス交換器）
５４ 凹部（気泡トラップ部）
５６ 整流フレーム（気体誘導部）
６２ 整流面
６３ 第１整流面
６４ 第２整流面
６６ フィルタ
６６Ａ フィルタ
６６Ｂ フィルタ
７０ 気体貯留部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】