特許 7687208 人工肺

(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】2025-05-26

(45)【発行日】2025-06-03

(54)【発明の名称】人工肺

(51)【国際特許分類】

   A61M 1/18 20060101AFI20250527BHJP

【ＦＩ】

A61M1/18 525

A61M1/18 510

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021552415

(86)(22)【出願日】2020-10-14

(86)【国際出願番号】 JP2020038802

(87)【国際公開番号】W WO2021075466

(87)【国際公開日】2021-04-22

【審査請求日】2023-07-21

(31)【優先権主張番号】P 2019188935

(32)【優先日】2019-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】110001966

【氏名又は名称】弁理士法人笠井中根国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100103252

【弁理士】

【氏名又は名称】笠井 美孝

(74)【代理人】

【識別番号】100147717

【弁理士】

【氏名又は名称】中根 美枝

(72)【発明者】

【氏名】川村 慎一

(72)【発明者】

【氏名】石原 和久

(72)【発明者】

【氏名】平間 圭祐

【審査官】細川 翔多

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０４６２２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／００５１９３（ＷＯ，Ａ２）

【文献】実開平０４－１１４３４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－１６１１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／２６８６０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｍ １／１６ー１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にガス交換領域を有するハウジングと、
該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、
該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、
該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートと
を、備えており、使用状態において、
該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、
該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、
該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、
該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、
該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、
該第２側壁部の内面には、該血液出口ポートの開口に向かって延びて血液を該血液出口ポートの開口へ向けて案内する出口側ガイドフィンが突出している人工肺。

【請求項2】

内部にガス交換領域を有するハウジングと、
該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、
該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、
該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートと
を、備えており、使用状態において、
該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、
該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、
該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部の下部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、
該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、
該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、
該血液入口ポートが該ガス交換膜の前面と平行に延びており、該血液入口ポートが該第１側壁部に設けられたテーパ状の入口側案内部を介して該ガス交換領域に連通されている人工肺。

【請求項3】

内部にガス交換領域を有するハウジングと、
該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、
該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、
該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートと
を、備えており、使用状態において、
該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、
該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、
該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部の下部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、
該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、
該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、
該血液出口ポートが該ガス交換膜の後面と平行に延びており、該血液出口ポートが該第２側壁部に設けられた該出口側案内部を介して該ガス交換領域に連通されている人工肺。

【請求項4】

前記血液入口ポートが前記ガス交換膜の前面と平行に延びており、該血液入口ポートが前記第１側壁部に設けられたテーパ状の入口側案内部を介して前記ガス交換領域に連通されている請求項３に記載の人工肺。

【請求項5】

内部にガス交換領域を有するハウジングと、
該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、
該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、
該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートと
を、備えており、使用状態において、
該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、
該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、
該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部の下部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、
該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、
該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、
該ガス交換膜の前面と平行な方向において、該血液入口ポートが該第１側壁部における水平方向の一方の端部側に設けられていると共に、該血液出口ポートが該第２側壁部における水平方向の他方の端部側に設けられている人工肺。

【請求項6】

内部にガス交換領域を有するハウジングと、
該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、
該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、
該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、
該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートと
を、備えており、使用状態において、
該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、
該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、
該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、
該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、
該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、
該血液入口ポートが該第１側壁部の下部に位置しており、
該血液入口ポートが設けられた該第１側壁部の内面には、該血液入口ポートの開口から上傾して延びる入口側ガイドフィンが突出している人工肺。

【請求項7】

前記ガス交換膜は、前記第１側壁部と前記第２側壁部の間で圧縮されて前記ハウジングに固定されている請求項１～６の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項8】

前記ハウジングの内部に温度調節領域が設けられて、血液の温度を調節する温度調節器が該温度調節領域に配されており、該温度調節器が前記第１側壁部と前記第２側壁部の間で圧縮されて該ハウジングに固定されている請求項１～７の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項9】

前記ハウジングの内部には、血液の温度を調節するための温度調節領域が設けられて、
該温度調節領域に温度調節用流体を導入する温調流体入口ポートが該ハウジングに設けられていると共に、
該温度調節領域から該温度調節用流体を導出させる温調流体出口ポートが該ハウジングに設けられており、
使用状態において、前記血液入口ポートと前記血液出口ポートが、該温調流体入口ポートと該温調流体出口ポートの何れよりも上側に位置している請求項１～８の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項10】

前記ハウジングが短軸方向を有する扁平な形状とされており、
該ハウジングの内部に設けられた血液の温度を調節するための温度調節領域が、前記ガス交換領域に対して該ハウジングの該短軸方向に並んで配されている請求項１～９の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項11】

前記ハウジングの内部に設けられた血液の温度を調節するための温度調節領域に複数の伝熱管が設けられており、それら伝熱管の内腔に長さ方向で波打つ波板状の撹拌板が挿入されている請求項１～１０の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項12】

前記ハウジングが前記ガス流路の長さ方向に広がる第３側壁部を備えており、
該ガス交換膜の外周面の両端部を該ハウジングに対して固定する第１樹脂層と、該第３側壁部と該ガス交換膜との間に介在された第２樹脂層とを備えている請求項１～１１の何れか１項に記載の人工肺。

【請求項13】

前記第２樹脂層は、前記ガス交換領域において前記ガス流路の長さ方向に延びて設けられている請求項１２に記載の人工肺。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、心停止下での心臓手術などにおいて体外循環に用いられる人工肺に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、体外循環において血液との間でガス交換を行って血液を酸素化するために用いられる人工肺が知られている。人工肺は、ハウジング内に設けられたガス交換領域に中空糸などからなるガス交換膜が配されており、中空糸の外側を流れる血液に対して、中空糸の内側に導入された供給ガスから酸素が供給される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところで、人工肺において、ガス交換領域に外部から供給ガスを導入するガス入口ポートは、結露時に水滴がガス入口ポートや中空糸の内腔に溜まるのを防ぐために、ハウジングの上壁部に形成されており、供給ガスがハウジングの上端から下向きに導入されるようになっている場合がある。このような人工肺では、ガス入口ポートに近い上側において血液が酸素化され易く、ガス入口ポートから遠い下側において血液が酸素化され難い。

【0004】

しかしながら、酸素化され易い上側の血液を取り出すために、血液出口ポートが単純にハウジングの上端部に設けられると、万が一血液中に気泡が混入した場合に、浮力で上昇した気泡が血流によって血液出口ポートから送り出されるおそれがあった。また、上側の血液だけが血液出口ポートから取り出されることによって、酸素化され難い下側の血液がガス交換領域に滞留することも考えられた。

【0005】

本発明の解決課題は、血液を安定して酸素化することができると共に、血液への気泡の混入に対して安全性を確保することができる、新規な構造の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】

【0006】

以下、本発明を把握するための好ましい態様について記載するが、以下に記載の各態様は、例示的に記載したものであって、適宜に互いに組み合わせて採用され得るだけでなく、各態様に記載の複数の構成要素についても、可能な限り独立して認識及び採用することができ、適宜に別の態様に記載の何れかの構成要素と組み合わせて採用することもできる。それによって、本発明では、以下に記載の態様に限定されることなく、種々の別態様が実現され得る。

【0007】

第１の態様は、人工肺であって、内部にガス交換領域を有するハウジングと、該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートとを、備えており、使用状態において、該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部に設けられて、該血液出口ポートが該ハウジングの該第２側壁部の上下中間部分に位置しており、該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられているものである。

【0008】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、血液出口ポートがハウジングの上下中間部分に設けられることにより、万が一、血液中に空気が混入しても、空気が浮力によって血液出口ポートよりも上側まで浮上してハウジング内に留まり易く、血液出口ポートから外部に排出され難い。

【0009】

血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられていることにより、より広い範囲の血液が血液出口ポートに流れ込んで外部へ導出される。それ故、血液出口ポートから外部へ導出される血液において、酸素分圧の均一化などが図られる。

【0010】

例えば、血液出口ポートが血液入口ポートより上側に位置していれば、血液入口ポートから入った血液が血液出口ポートに向かって流れることによって、下方から上方へ向かう血液の流れが形成され易い。それ故、ガス交換領域の血液が撹拌され易くなると共に、上方のガスポートから酸素が供給されるガス交換領域において、血液がより効率的に酸素化される。更に、血液入口ポートが下側に位置していれば、プライミング液が血液入口ポートからハウジング内へ導入される際に、落差による空気の巻き込みが生じ難い。

【0011】

また、例えば、血液入口ポートが血液出口ポートと同様に上下方向の中間に設けられていれば、上下方向の端部に設けられている場合に比して、ハウジング内において血液入口ポートから極端に遠い領域ができ難い。それ故、ハウジング内の血液に強い流れを設定しなくても、ハウジング内の全体において血液を循環させることができる。

【0012】

第２の態様は、第１の態様に記載された人工肺において、前記ガス交換膜は、前記第１側壁部と前記第２側壁部の間で圧縮されて前記ハウジングに固定されているものである。

【0013】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、例えば、ガス交換膜の辺縁部がハウジングに対して圧縮状態で収容されることによって、血液がガス交換領域の辺縁部に流動し難くなり、ガス交換領域においてガス交換膜が存在しない部分を通じた血液の短絡を防止することができる。その結果、血液がガス交換領域におけるガス交換膜の存在する部分を効率的に流動することとなって、ガス交換効率の向上などが図られる。

【0014】

第３の態様は、第１又は第２の態様に記載された人工肺において、前記ハウジングの内部に温度調節領域が設けられて、血液の温度を調節する温度調節器が該温度調節領域に配されており、該温度調節器が前記第１側壁部と前記第２側壁部の間で圧縮されて該ハウジングに固定されているものである。

【0015】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、例えば、温度調節器の辺縁部がハウジングに対して圧縮状態で収容されることによって、血液が温度調節領域の辺縁部に流動し難くなり、温度調節領域において温度調節器が存在しない部分を通じた血液の短絡を防止することができる。その結果、血液が温度調節領域における温度調節器の存在する部分を効率的に流動することとなって、熱交換効率の向上などが図られる。

【0016】

第４の態様は、第１～第３の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記血液入口ポートが前記第１側壁部の下部に位置しているものである。

【0017】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、血液出口ポートが血液入口ポートより上側に位置しており、血液入口ポートから入った血液が血液出口ポートに向かって流れることによって、下方から上方へ向かう血液の流れが形成され易い。それ故、ガス交換領域の血液が撹拌され易くなると共に、上方のガス入口ポートから酸素が供給されるガス交換領域において、血液がより効率的に酸素化される。

【0018】

さらに、血液入口ポートが第１側壁部の下部に位置していることによって、プライミング液が血液入口ポートからハウジング内へ導入される際に、落差が小さくなって、空気を巻き込み難い。

【0019】

第５の態様は、第４の態様に記載された人工肺において、前記血液入口ポートが設けられた前記第１側壁部の内面には、該血液入口ポートの開口から上傾して延びる入口側ガイドフィンが突出しているものである。

【0020】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、下部に位置する血液入口ポートから入った血液が、ガイドフィンに案内されて上方へ導かれて撹拌され易くなる。これにより、血液出口ポートから導出される血液の酸素分圧の安定化などが図られる。

【0021】

第６の態様は、第１～第５の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記血液入口ポートが前記ガス交換膜と平行に延びており、該血液入口ポートが前記第１側壁部に設けられたテーパ状の入口側案内部を介して前記ガス交換領域に連通されていると共に、前記血液出口ポートが該ガス交換膜と平行に延びており、該血液出口ポートが前記第２側壁部に設けられた前記出口側案内部を介して該ガス交換領域に連通されているものである。

【0022】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、ガス交換膜と平行な方向で血液入口ポートから血液出口ポートへ向かう血液の流れが、形成され易くなる。それ故、血液がガス交換領域の全域にわたって均一に流動しやすくなり、ハウジングの内部から導出される血液において、酸素分圧のばらつきなどが低減されて、所定の酸素分圧の血液を安定して患者に供給することができる。

【0023】

第７の態様は、第１～第６の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記ガス交換膜と平行な方向において、前記血液入口ポートが前記第１側壁部における一方の端部に設けられていると共に、前記血液出口ポートが前記第２側壁部における他方の端部に設けられているものである。

【0024】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、血液入口ポートから導入される血液が、ガス交換膜に沿う方向で広い範囲に分散してハウジング内へ導入される。また、ガス交換膜に沿う方向で広い範囲の血液が、血液出口ポートから外部へ導出される。これにより、ハウジングの内部から導出される血液において、酸素分圧などのばらつきが低減されて、所定の酸素分圧の血液を安定して患者に供給することができる。

【0025】

第８の態様は、第１～第７の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記ハウジングの内部には、血液の温度を調節するための温度調節領域が設けられて、該温度調節領域に温度調節用流体を導入する温調流体入口ポートが該ハウジングに設けられていると共に、該温度調節領域から該温度調節用流体を導出させる温調流体出口ポートが該ハウジングに設けられており、使用状態において、前記血液入口ポートと前記血液出口ポートが、該温調流体入口ポートと該温調流体出口ポートの何れよりも上側に位置しているものである。

【0026】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、万が一、温度調節用流体が温調流体入口ポート又は温調流体出口ポートから漏れたとしても、漏れた温度調節用流体が血液入口ポートと血液出口ポートに接触するのを防ぐことができる。これにより、血液の流路の汚染が防止されて、血液の流路が清潔に保たれる。

【0027】

第９の態様は、第１～第８の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記ハウジングが短軸方向を有する扁平な形状とされており、該ハウジングの内部に設けられた血液の温度を調節するための温度調節領域が、前記ガス交換領域に対して該ハウジングの該短軸方向に並んで配されているものである。

【0028】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、温度調節領域とガス交換領域が、ハウジングの短軸方向と直交する方向の断面積を大きく確保される。それ故、ハウジング内を短軸方向に流れる血液に対して、温度調節領域における温度調節と、ガス交換領域におけるガス交換とが、それぞれ効率的に実行される。

【0029】

第１０の態様は、第１～第９の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記ハウジングの内部に設けられた血液の温度を調節するための温度調節領域に複数の伝熱管が設けられており、それら伝熱管の内腔に長さ方向で波打つ波板状の撹拌板が挿入されているものである。

【0030】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、伝熱管内を流動する温度調節用流体が撹拌板によって乱流を生じることにより、血液と温度調節用流体の間における熱交換の効率の向上が図られる。

【0031】

第１１の態様は、第１～第１０の何れか１つの態様に記載された人工肺において、前記ハウジングが前記ガス流路の長さ方向に広がる第３側壁部を備えており、該ガス交換膜の外周面の両端部を該ハウジングに対して固定する第１樹脂層と、該第３側壁部と該ガス交換膜との間に介在された第２樹脂層とを備えているものである。

【0032】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、血液の流動方向において、ガス交換膜の外周面の両端部が第１樹脂層によってハウジングに固定されると共に、血液の流動方向と直交する方向では、ガス交換膜とハウジングの間に第２樹脂層が介在している。これらによって、血液がガス交換膜とハウジングの間を通じて短絡するようにハウジングの内面に沿って流れることを防いで、血液がガス交換膜の内部領域を効率的に流動する。

【0033】

第１２の態様は、第１１の態様に記載された人工肺において、前記第２樹脂層は、前記ガス交換領域において前記ガス流路の長さ方向に延びて設けられているものである。

【0034】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、第２樹脂層がガス流路の長さ方向に延びて所定の長さで設けられることにより、ガス交換膜とハウジングの間を通じた血液の流動が第２樹脂層によって広い範囲で防止されて、ガス交換膜とハウジングの間を通じた血液の短絡を第２樹脂層によって効果的に防ぐことができる。

【0035】

また、第１３の態様は、人工肺であって、内部にガス交換領域を有するハウジングと、該ハウジングの該ガス交換領域に収容されてガス流路を形成するガス交換膜と、該ガス流路へ酸素を含む供給ガスを導入するガス入口ポートと、該ガス流路から二酸化炭素を含む排出ガスを導出するガス出口ポートと、該ハウジングの該ガス交換領域に血液を導入する血液入口ポートと、該ハウジングの該ガス交換領域から血液を導出する血液出口ポートとを、備えており、使用状態において、該ガス入口ポートが該ハウジングの上壁部に設けられて、該ガス出口ポートが該ハウジングの下壁部に設けられ、該血液入口ポートが該ハウジングの第１側壁部の上下中央部分に設けられていると共に、該血液出口ポートが該ハウジングの該第１側壁部と対向する第２側壁部の上下中央部分に設けられて、該血液入口ポートが設けられた該ハウジングの該第１側壁部には、該血液入口ポートに向けて収束するテーパ状の入口側案内部が設けられていると共に、該血液出口ポートが設けられた該ハウジングの該第２側壁部には、該血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられており、該血液入口ポートに接続される入口側チューブが該血液入口ポートに向けて上傾していると共に、該血液出口ポートに接続される出口側チューブが該血液出口ポートに向けて上傾しているものである。

【0036】

本態様に従う構造とされた人工肺によれば、血液入口ポートに向けて収束するテーパ状の入口側案内部が設けられていることにより、血液入口ポートからハウジング内へ導入される血液が入口側案内部に沿ってハウジング内の広い範囲へ拡散し易くなる。これにより、血液がより広い範囲でガス交換膜に接して、ガス交換の効率の向上が図られる。また、血液出口ポートに向けて収束するテーパ状の出口側案内部が設けられていることにより、より広い範囲の血液が血液出口ポートに流れ込んで外部へ導出される。それ故、血液出口ポートから外部へ導出される血液において、酸素分圧の均一化などが図られる。

【0037】

血液入口ポートと血液出口ポートが何れも上下方向の中央に設けられていることにより、上下方向の端部に設けられている場合に比して、ハウジング内において血液入口ポートと血液出口ポートから極端に遠い領域ができ難い。それ故、ハウジング内の血液に強い流れを設定しなくても、ハウジング内の全体において血液を循環させることができる。

【0038】

血液入口ポートに接続される入口側チューブが血液入口ポートに向けて上傾していると共に、血液出口ポートに接続される出口側チューブが血液出口ポートに向けて上傾していることにより、血液がハウジング内の上部を流れ易くなる。これにより、重力の作用によって血液が導かれ難くなり易いハウジング内の上部にも血液が十分に流れて、血液のガス交換膜への実質的な接触面積を大きく得ることでガス交換効率の向上が図られる。特に、ガス入口ポートがハウジングの上壁部に設けられており、ハウジング内の上部は血液のガス交換効率が高いことから、血液をハウジング内の上部に導き易くすることで、ガス交換効率の向上が有利に実現される。

【発明の効果】

【0039】

本発明によれば、人工肺において、血液を安定して酸素化することができると共に、血液への気泡の混入に対して安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の第１の実施形態としての人工肺を示す斜視図

【図2】図１に示す人工肺を別の角度で示す斜視図

【図3】図１に示す人工肺の正面図

【図4】図３に示す人工肺の背面図

【図5】図３に示す人工肺の平面図

【図6】図３に示す人工肺の底面図

【図7】図１に示す人工肺の左側面図

【図8】図１に示す人工肺の右側面図

【図9】図３のＩＸ－ＩＸ断面図

【図10】図３に示す人工肺を構成する第１壁部材の斜視図

【図11】図１０に示す第１壁部材の背面図

【図12】図３に示す人工肺を構成する第２壁部材の斜視図

【図13】図１２に示す第２壁部材の正面図

【図14】本発明の第２の実施形態としての人工肺を示す断面図

【図15】本発明の別の１実施形態としての人工肺を構成する伝熱管の部分断面図

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0042】

図１～９には、本発明の第１の実施形態としての人工肺１０が示されている。人工肺１０は、ハウジング１２を備えている。以下の説明において、原則として、上下方向とはハウジング１２の高さ方向である図３中の上下方向を、前後方向とはハウジング１２の厚さ方向である図７中の左右方向を、左右方向とはハウジング１２の幅方向である図３中の左右方向を、それぞれ言う。

【0043】

ハウジング１２は、全体として中空の矩形ボックス状とされている。ハウジング１２は、図１に示すように、厚さ方向の外法寸法Ｔが、高さ方向の外法寸法Ｈ及び幅方向の外法寸法Ｗよりも小さくされており、厚さ方向（前後方向）を短軸方向とする扁平な形状とされている。ハウジング１２は、全体が或いは部分的に金属で形成され得るが、本実施形態では、例えば硬質の合成樹脂で形成される。

【0044】

ハウジング１２は、周壁部を構成する第１壁部材１４及び第２壁部材１６と、下壁部を構成する底部材１８と、上壁部を構成する蓋部材２０とを、備えている。

【0045】

第１壁部材１４は、図１０，１１に示すように、第１側壁部２２の左右両端部から後述する第２側壁部３４に向けて第１連結壁部２４，２４が突出した構造を有している。

【0046】

第１側壁部２２には、左右方向の一方（図３中の左方）の端部に入口側案内部２６が設けられている。入口側案内部２６は、第１側壁部２２の外側へ向けて突出しており、内面及び外面が突出先端に向けて収縮するテーパ形状とされている。入口側案内部２６の突出先端は、第１側壁部２２の下部に位置している。入口側案内部２６は、第１側壁部２２の上部まで広がっており、突出先端から上方に向かって左右方向の幅が次第に大きくなっている。

【0047】

第１側壁部２２における左右方向の一方の端部には、血液入口ポート２８が設けられている。血液入口ポート２８は、図２，７，１０に示すように、入口側案内部２６の突出先端部分を貫通しており、入口側案内部２６が血液入口ポート２８に向かって収束している。血液入口ポート２８は、入口側案内部２６の突出先端部分から左右方向の一方側へ突出する筒状の入口管路接続部３０を備えている。入口管路接続部３０は、左右方向に直線的に延びているが、例えば、左右方向に対して上下方向や前後方向に傾斜して延びていても良い。

【0048】

第１側壁部２２の内面には、図１０，１１に示すように、入口側ガイドフィン３２が設けられている。入口側ガイドフィン３２は、第１側壁部２２の内面に突出しており、血液入口ポート２８の開口付近から第１側壁部２２の略対角方向へ向けて上傾するように延びている。第１側壁部２２には、３つの入口側ガイドフィン３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられている。中間の入口側ガイドフィン３２ｂが第１側壁部２２の対角方向に延びていると共に、入口側ガイドフィン３２ａ，３２ｃは、入口側ガイドフィン３２ｂに対して傾斜して延びている。これにより、入口側ガイドフィン３２ａ，３２ｃと入口側ガイドフィン３２ｂの距離が、血液入口ポート２８から離れるに従って大きくなっている。入口側ガイドフィン３２は、血液入口ポート２８から離れるに従って第１側壁部２２の内面からの突出高さが次第に小さくなっている。入口側ガイドフィン３２は、血液入口ポート２８付近から直線的に延びていても良いし、連続的に傾斜角度が変化する湾曲形状で延びていても良いし、段階的に傾斜角度が変化する屈折形状で延びていても良い。

【0049】

第１連結壁部２４は、突出先端部分の外面に突出する係止部３３を有している。本実施形態では、第１連結壁部２４の突出先端部分の上下全体において外面に突出する凸部が設けられて、該凸部の突出先端面と第１連結壁部２４の外面とが、上下方向の中央部分においてテーパ面で段差なく連続している。そして、係止部３３が、テーパ面を外れた該凸部の上下方向の両端部分によって構成されている。

【0050】

第２壁部材１６は、図１２，１３に示すように、第１側壁部２２と対向して配置される第２側壁部３４の左右両端部から第１側壁部２２に向けて第２連結壁部３６，３６が突出した構造を有している。

【0051】

第２側壁部３４は、左右方向の他方（図４中の左方）の端部に出口側案内部３８を備えている。出口側案内部３８は、第２側壁部３４の外側へ向けて突出しており、内面及び外面が突出先端に向けて収縮するテーパ形状とされている。出口側案内部３８の突出先端は、上下方向において第２側壁部３４の中間部分に位置している。出口側案内部３８は、第２側壁部３４の上部及び下部までは達しておらず、上下方向の中間部分にのみ設けられている。

【0052】

第２側壁部３４における左右方向の他方の端部には、血液出口ポート４０が設けられている。血液出口ポート４０は、図８，１２に示すように、出口側案内部３８の突出先端部分を貫通しており、出口側案内部３８が血液出口ポート４０に向かって収束している。血液出口ポート４０は、出口側案内部３８の突出先端部分から左右方向の他方側へ突出する筒状の出口管路接続部４２を備えている。出口管路接続部４２は、左右方向に直線的に延びているが、例えば、左右方向に対して上下方向や前後方向に傾斜して延びていても良い。

【0053】

血液入口ポート２８が第１側壁部２２の下部に設けられていると共に、血液出口ポート４０が第２側壁部３４の上下方向の中央部分に設けられている。これにより、血液出口ポート４０が血液入口ポート２８よりも上側に位置している。血液入口ポート２８は、例えば、上下方向で血液出口ポート４０と同じ高さに設けられていても良いし、血液出口ポート４０よりも上側に設けられていても良い。血液出口ポート４０は、上端部及び下端部を外れた上下方向の中間部分に設けられていれば良く、上下方向において中央を外れた中間部分に設けられ得る。

【0054】

第２側壁部３４の内面には、図１２，１３に示すように、出口側ガイドフィン４４が設けられている。出口側ガイドフィン４４は、第２側壁部３４の内面に突出しており、第２側壁部３４における血液出口ポート４０の開口付近から左右方向に延びている。第２側壁部３４には、５つの出口側ガイドフィン４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅが設けられている。左右方向に延びる上下中央の出口側ガイドフィン４４ｃに対して、出口側ガイドフィン４４ａ，４４ｂが血液出口ポート４０の開口付近から上傾して延びていると共に、出口側ガイドフィン４４ｄ，４４ｅが血液出口ポート４０の開口付近から下傾して延びている。出口側ガイドフィン４４は、第２側壁部３４の内面からの突出高さが略一定とされている。出口側ガイドフィン４４は、血液出口ポート４０付近から直線的に延びていても良いし、連続的に傾斜角度が変化する湾曲形状で延びていても良いし、段階的に傾斜角度が変化する屈折形状で延びていても良い。

【0055】

第２連結壁部３６は、突出先端部分の内面に突出する係止爪部４５を有している。係止爪部４５は、第２連結壁部３６の上下方向の両端部分にそれぞれ設けられている。係止爪部４５は、第２連結壁部３６から内側への突出寸法が、第２連結壁部３６の突出先端側へ向かって小さくなっており、突出先端面がテーパ面とされている。

【0056】

そして、第１壁部材１４と第２壁部材１６は、図９に示すように、第１連結壁部２４，２４の突出先端部分と第２連結壁部３６，３６の突出先端部分とが機械的な係合、接着又は溶着などの手段で相互に連結されることにより四角筒状とされて、ハウジング１２の周壁部を構成する。本実施形態では、第２連結壁部３６，３６の突出先端部分に設けられた係止爪部４５，４５，４５，４５が、第１連結壁部２４，２４の突出先端部分に設けられた係止部３３，３３，３３，３３に係止されることにより、第１壁部材１４と第２壁部材１６が固定される。ハウジング１２には、前後方向の側壁部２２，３４に対して、血液入口ポート２８と血液出口ポート４０が設けられている。

【0057】

底部材１８は、図２に示すように、全体として四角皿形状とされており、第１壁部材１４と第２壁部材１６によって構成されたハウジング１２の周壁部の下端部を嵌め入れることが可能とされている。底部材１８には、図３，４に示すように、温調流体入口ポート４６と温調流体出口ポート４８が設けられている。

【0058】

温調流体入口ポート４６は、底部材１８における前後方向の第１側壁部２２側の端部に設けられて、底部材１８の一方の縦壁を左右方向に貫通している。温調流体入口ポート４６は、筒状とされており、左右方向の外側へ向けて延び出している。

【0059】

温調流体出口ポート４８は、底部材１８における前後方向の第１側壁部２２側の端部に設けられて、底部材１８の他方の縦壁を左右方向に貫通している。温調流体出口ポート４８は、筒状とされており、左右方向の外側へ向けて、温調流体入口ポート４６と逆向きに延び出している。

【0060】

底部材１８の底部には、図６に示すように、ガス出口ポート５０が設けられている。ガス出口ポート５０は、底部材１８の底部を貫通する４つの孔によって構成されている。ガス出口ポート５０は、温調流体入口ポート４６及び温調流体出口ポート４８よりも前後方向で第２側壁部３４側に設けられている。

【0061】

蓋部材２０は、図１～図５に示すように、全体として上下逆向きの四角皿形状とされており、第１壁部材１４と第２壁部材１６によって構成されたハウジング１２の周壁部の上端部を嵌め入れることが可能とされている。蓋部材２０には、ガス入口ポート５２が設けられている。ガス入口ポート５２は、蓋部材２０を上下方向に貫通して上方へ延び出して設けられており、左右方向の一方側へ向けて延び出している。

【0062】

そして、第１壁部材１４と第２壁部材１６によって構成された周壁部に対して、下端部に底部材１８が嵌め付けられると共に、上端部に蓋部材２０が嵌め付けられることにより、中空ボックス状のハウジング１２が構成される。第１壁部材１４と第２壁部材１６と底部材１８と蓋部材２０は、相互に流体密に組み付けられて、血液の漏出が防止される。第１壁部材１４と第２壁部材１６と底部材１８と蓋部材２０は、シリコーンやゴムなどでシールされて非接着で嵌め合わされていても良いし、接着や熱溶着などの手段によって固着されていても良い。

【0063】

ハウジング１２は、後述するガス交換膜６２のガス流路６６の流路長方向（上下方向）に延在する第３側壁部５３を備えている。第３側壁部５３は、第１壁部材１４の第１連結壁部２４と第２壁部材１６の第２連結壁部３６によって構成されている。第３側壁部５３は、第１，第２側壁部２２，３４と略直交して広がっていると共に、後述するガス流路６６の流路長方向である上下方向に延びている。なお、第３側壁部５３は、相互に対向する一対が設けられている。

【0064】

ハウジング１２の内部には、図９に示すように、温度調節領域５４とガス交換領域５６が設けられている。温度調節領域５４とガス交換領域５６は、扁平なハウジング１２の短軸方向である前後方向に並んで設けられている。

【0065】

温度調節領域５４には、複数の伝熱管５８によって構成された温度調節器６０が収容されている。温度調節器６０は、ポリウレタンなどの合成樹脂によって形成された伝熱管５８の複数が、互いに平行に延びるように配された構造を有している。温度調節器６０を構成する伝熱管５８の内腔が延びる管軸方向は、ハウジング１２の厚さ方向と直交する左右方向とされている。温度調節器６０は、例えば、外周部分がハウジング１２に接着されることにより、ハウジング１２に対して位置決めされている。

【0066】

温度調節器６０を構成する伝熱管５８の内腔は、両端の開口部が温調流体入口ポート４６と温調流体出口ポート４８に接続されている。冷水又は温水といった温度調節用流体が、温調流体入口ポート４６から導入されて伝熱管５８の内腔を流れた後、温調流体出口ポート４８から外部へ導出される。温調流体出口ポート４８から導出された温度調節用流体は、加熱器（ヒーター）又は放熱器などによって適温まで加温又は冷却された後、温調流体入口ポート４６から温度調節器６０へ再び導入される。

【0067】

温度調節器６０は、図９に示すように、第１壁部材１４と第２壁部材１６によって、より詳しくは第１壁部材１４とスペーサ６４とによって、端部が血液の流動方向に圧縮された状態で、ハウジング１２に固定されている。即ち、第１，第２側壁部２２，３４の対向方向における温度調節器６０は、少なくとも第１側壁部２２とスペーサ６４との対向面間に位置する周縁端部（辺縁部）において、ハウジング１２に固定された後の方が、ハウジング１２に固定される前よりも、厚さ寸法が小さくなって圧縮状態とされている。このように構成されることで、温度調節器６０の外面とハウジング１２の内面とが密着し、温度調節器６０とハウジング１２との間の隙間を少なくして、ハウジング１２の内面に沿った血液の流れを抑えることができる。その結果、血液が複数の伝熱管５８で構成された温度調節器６０内部の全体を流れやすくなり、温度調節器６０と血液の接触面積が増すことによる熱交換効率の向上などが図られる。特に、本実施形態では、温度調節器６０のハウジング１２への装着による圧縮変形率が、上下方向の両端部だけでなく、第３側壁部５３，５３が対向する方向の両端部においても、各方向の中央部分よりも大きくされており、より強い固定力などが実現されている。本実施形態では、第１側壁部２２とスペーサ６４との対向面間を外れた内周部分において、温度調節器６０が圧縮されていない。

【0068】

ガス交換領域５６には、ガス交換膜６２が収容されている。ガス交換膜６２は、ガス透過性の中空糸膜を複数積層した構造体であって、例えばポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどの合成樹脂によって形成されている。中空糸膜を構成する中空糸の内腔（後述するガス流路６６）が延びる管軸方向は、ハウジング１２の厚さ方向と直交する上下方向とされている。ガス交換膜６２は、例えば、外周部分がハウジング１２に接着されることにより、ハウジング１２に対して位置決めされている。なお、温度調節器６０とガス交換膜６２の間には、枠状のスペーサ６４が配されており、温度調節器６０とガス交換膜６２がスペーサ６４によって前後方向で相互に離隔している。

【0069】

ガス交換膜６２を構成する中空糸の内腔は、ガス流路６６とされており、両端の開口部がガス入口ポート５２とガス出口ポート５０に接続されている。ガス入口ポート５２からガス交換領域５６へ導入された酸素を含む供給ガスが、ガス交換膜６２のガス流路６６を流れ、ガス交換膜６２に接する血液との間で酸素と二酸化炭素のガス交換が行われた後、二酸化炭素を含む排出ガスがガス出口ポート５０から外部へ導出される。このように、酸素と二酸化炭素が流れるガス流路６６が、中空糸膜で構成されたガス交換膜６２によって形成されている。なお、ガス出口ポート５０がハウジング１２の底部材１８を上下方向に貫通して形成されていることから、例えばガス流路６６に結露が生じたとしても、水滴がガス出口ポート５０から外部へ速やかに排出されて、ガス流路６６の水滴による目詰まりが防止される。

【0070】

ガス交換膜６２は、図９に示すように、第１壁部材１４と第２壁部材１６によって、より詳しくは第２壁部材１６とスペーサ６４とによって、端部が血液の流動方向に圧縮された状態で、ハウジング１２に固定されている。即ち、第１，第２側壁部２２，３４の対向方向におけるガス交換膜６２は、少なくとも第２側壁部３４とスペーサ６４との対向面間に位置する周縁端部（辺縁部）において、ハウジング１２に固定された後の方が、ハウジング１２に固定される前よりも、厚さ寸法が小さくなって圧縮状態とされている。このように構成されることで、ガス交換膜６２の外面とハウジング１２の内面とが密着し、ガス交換膜６２とハウジング１２との間の隙間を少なくして、ハウジング１２の内面に沿った血液の流れを抑えることができる。その結果、血液がガス交換膜６２における積層型構造体内部の全体を流れやすくなり、ガス交換膜６２と血液の接触面積が増すことによるガス交換効率の向上などが図られる。特に、本実施形態では、ガス交換膜６２のハウジング１２への装着による圧縮変形率が、上下方向の両端部だけでなく、第３側壁部５３，５３が対向する方向の両端部においても、各方向の中央部分よりも大きくされており、より強い固定力などが実現されている。本実施形態では、第２側壁部３４とスペーサ６４との対向面間を外れた内周部分において、ガス交換膜６２が圧縮されていない。

【0071】

ガス交換膜６２の上下方向の両端部とハウジング１２の間には、ウレタン等の合成樹脂材料からなる第１樹脂層が設けられている。なお，かかる第１樹脂層は、図９ではガス交換膜６２や後述する第２樹脂層６８で隠れているが、ガス交換膜６２の上下両端部の外周面を周方向の全周に亘って覆うようにして第１樹脂層が形成されている。好適には、第１樹脂層は、ハウジング１２とガス交換膜６２の間に充填状態で形成されている。これにより、ガス交換膜６２を構成する中空糸の管軸方向（上下方向）におけるガス交換膜６２の両端部は、周方向の全周に亘って充填された第１樹脂層によって、ハウジング１２（第２側壁部３４，スペーサ６４，第３側壁部５３）に固定されている。

【0072】

ハウジング１２の各第３側壁部５３の内面と当該内面に沿って配されたガス交換膜６２の外面との間には、第２樹脂層６８がそれぞれ介在されている。好適には、第２樹脂層６８は、各第３側壁部５３とガス交換膜６２との間に充填状態で設けられている。ガス交換膜６２は、充填された第２樹脂層６８によって、ハウジング１２に固定されることが望ましい。なお、第２樹脂層６８の上下両端部分が、第１樹脂層によって構成されていても良いし、第１樹脂層における第３側壁部５３の内面に位置する部分が、第２樹脂層６８によって構成されていても良い。

【0073】

温度調節器６０とガス交換膜６２は、互いに異なる構造や材質であっても良く、例えば金属製の伝熱管５８からなる温度調節器６０と、合成樹脂製の中空糸からなるガス交換膜６２とを組み合わせて採用することもできる。本実施形態では、温度調節器６０とガス交換膜６２が何れも合成樹脂で形成されており、互いに略同じ構造とされている。なお、図９では、見易さのために、伝熱管５８及び中空糸の径寸法が誇張されている。

【0074】

温度調節領域５４とガス交換領域５６は、何れも血液が導入される。即ち、温度調節領域５４とガス交換領域５６には、血液入口ポート２８が入口側案内部２６を介して連通されていると共に、血液出口ポート４０が出口側案内部３８を介して連通されている。そして、血液は、血液入口ポート２８からハウジング１２内へ導入されて、温度調節領域５４とガス交換領域５６を順に通過した後、血液出口ポート４０から外部へ導出される。血液は、温度調節領域５４において温度調節器６０における伝熱管５８の外側を流れて、伝熱管５８を介して温度調節用流体との間で間接的な熱交換が行われる。これにより、血液が適温まで加温又は冷却される。温度調節された血液は、ガス交換領域５６においてガス交換膜６２における中空糸の外側を流れることによって、中空糸の内腔であるガス流路６６に導入された供給ガスから酸素を受け取って酸素化される。なお、血液は、ガス流路６６から酸素を受け取ると共に、二酸化炭素をガス流路６６へ排出する。

【0075】

血液入口ポート２８は、ガス交換膜６２の前面に対して略平行に左右方向で延びており、血液入口ポート２８から導入される血液が、ガス交換膜６２に対して左右方向の広い範囲に分散し易くなっている。それ故、血液がガス交換膜６２に広範囲で接して、ガス交換効率の向上が図られる。また、血液入口ポート２８は、温度調節器６０に対しても略平行に延びており、血液入口ポート２８から導入される血液が、温度調節器６０に対して左右方向の広い範囲に分散し易くなっている。それ故、血液が温度調節器６０に広範囲で接して、血液の温度調節が効率良く実行される。

【0076】

血液入口ポート２８から導入される血液は、入口側案内部２６によって、温度調節領域５４の左右方向一端側の下部から左右方向他端側の上部に向かって対角方向に広がるように案内される。それ故、血液が温度調節領域５４及びガス交換領域５６において広範囲で流動して、血液の熱交換とガス交換が効率的に実現される。

【0077】

血液入口ポート２８が開口する第１側壁部２２には、入口側ガイドフィン３２が設けられていることから、血液入口ポート２８から温度調節領域５４に導入された血液は、入口側ガイドフィン３２によっても左右方向他端側の上部に向かって案内される。それ故、血液と温度調節用流体との間での熱交換と、血液と供給ガスとの間でのガス交換において、それぞれ効率の向上が図られる。

【0078】

しかも、３つの入口側ガイドフィン３２ａ，３２ｂ，３２ｃが、血液入口ポート２８から離れるに従って相互に離れるように傾斜して延びていることから、血液が温度調節領域５４のより広い範囲へ導かれて熱交換効率の向上が図られる。

【0079】

さらに、入口側ガイドフィン３２は、血液入口ポート２８から離れるに従って突出高さが次第に小さくなっている。これにより、入口側ガイドフィン３２によって導かれた血液が血液入口ポート２８から離れるに従って徐々に入口側ガイドフィン３２による案内から外れて拡散する。その結果、血液入口ポート２８から導入された血液が温度調節領域５４の広い範囲に効率的に拡散して流入する。

【0080】

このように、血液入口ポート２８が温度調節領域５４の下部に設けられており、血液入口ポート２８から導入された血液が、入口側案内部２６や入口側ガイドフィン３２によって温度調節領域５４の上部へ導かれる。それ故、血液入口ポート２８から温度調節領域５４へ血液を導入することによって、温度調節領域５４内で血液が広範囲に広がるように、血液の流れが形成され易い。

【0081】

また、血液入口ポート２８が温度調節領域５４の下部に位置していることによって、温度調節領域５４とガス交換領域５６を生理食塩水などのプライミング液で満たす際に、プライミング液が血液入口ポート２８から温度調節領域５４に入る際の落下高さが小さくなる。それ故、落下による空気の巻き込みが生じ難くなって、温度調節領域５４及びガス交換領域５６における血液の流動部分に空気が残留し難く、血液への気泡の混入が防止される。

【0082】

温度調節領域５４の広い範囲に拡散して導入された血液は、ガス交換領域５６においても、広い範囲で流動する。それ故、ガス交換膜６２の供給ガスから血液に対して酸素が効率的に供給されると共に、血液が保持する二酸化炭素がガス交換膜６２内へ効率的に受け渡される。

【0083】

ガス交換領域５６において酸素化された血液は、出口側案内部３８によって血液出口ポート４０へ導かれることから、血液出口ポート４０から離れた位置の血液も血液出口ポート４０から導出され易くなる。これにより、ガス交換領域５６内の血液が混ぜ合わされた状態で血液出口ポート４０から導出されて、血液出口ポート４０から導出される血液の酸素化の度合い、換言すれば酸素分圧が安定する。ガス交換領域５６内の血液は、ガス入口ポート５２に近い上部とガス入口ポート５２から遠い下部とにおいて酸素分圧にムラが生じ易いが、出口側案内部３８において上部の血液と下部の血液が混ぜ合わされることから、血液出口ポート４０から導出される血液の酸素分圧が安定する。

【0084】

血液出口ポート４０は、血液入口ポート２８と略平行に設けられて、血液入口ポート２８とは左右方向で反対側に設けられている。それ故、血液入口ポート２８から導入されて血液出口ポート４０から導出される血液の流れがスムーズに形成される。また、入口管路接続部３０と出口管路接続部４２が左右方向に延びていることから、入口管路接続部３０と出口管路接続部４２の前後方向の突出が抑えられて、人工肺１０の前後方向のサイズが小さくされる。しかも、入口管路接続部３０と出口管路接続部４２に接続されるチューブも左右方向に延び出すことから、使用状態において前後方向で必要となるスペースが低減される。

【0085】

血液出口ポート４０が開口する第２側壁部３４には、出口側ガイドフィン４４が設けられていることから、ガス交換領域５６内の血液は、出口側ガイドフィン４４によってガス交換領域５６内の広い範囲から出口側案内部３８へ案内される。それ故、血液出口ポート４０から導出される血液の酸素化の度合いが安定する。

【0086】

しかも、５つの出口側ガイドフィン４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅが、血液出口ポート４０から離れるに従って相互に離れるように放射状に傾斜して延びていることから、血液がガス交換領域５６のより広い範囲から出口側案内部３８へ導かれる。それ故、血液出口ポート４０から導出される血液の酸素化の度合いが安定する。

【0087】

さらに、出口側ガイドフィン４４は、第２側壁部３４からの突出高さが略一定とされている。これにより、出口側ガイドフィン４４によって導かれた血液が拡散することなく出口側案内部３８まで案内されて、出口側案内部３８で撹拌される。それ故、血液出口ポート４０から導出される血液中の酸素分圧を安定させることができる。

【0088】

このように、血液出口ポート４０がガス交換領域５６の上下中間部分に設けられており、ガス交換領域５６の上下両側部分の血液が、出口側案内部３８や出口側ガイドフィン４４によって血液出口ポート４０へ導かれる。しかも、ガス交換領域５６内の広い範囲から導かれた血液は、血液出口ポート４０から導出される前に出口側案内部３８において撹拌されることから、血液出口ポート４０から導出される血液の酸素化にばらつきが生じ難い。なお、入口側案内部２６と出口側案内部３８を含むハウジング１２内において、血液の撹拌は、出口側案内部３８の形状や血液の流速などを調節することによって、血球の損傷が問題にならない程度にコントロールされる。

【0089】

血液出口ポート４０がガス交換領域５６の上端ではなく上下方向の中間に開口していることにより、万が一、血液に気泡が混入したとしても、気泡が血液出口ポート４０の開口よりも上側まで浮上して、血液出口ポート４０に入り難い。

【0090】

また、人工肺１０の使用状態において、血液入口ポート２８と血液出口ポート４０は、何れも温調流体入口ポート４６及び温調流体出口ポート４８よりも上側に位置している。それ故、万が一、温度調節用流体が温調流体入口ポート４６や温調流体出口ポート４８から漏れたとしても、温度調節用流体が血液入口ポート２８と血液出口ポート４０に触れ難い。従って、血液入口ポート２８と血液出口ポート４０が、温度調節用流体によって汚染されることなく清潔に保たれる。

【0091】

ハウジング１２の各第３側壁部５３とガス交換膜６２との間には、第２樹脂層６８がそれぞれ充填されている。ガス交換膜６２の外面とハウジング１２（第３側壁部５３）の内面との間に隙間が存在すると、血液がその隙間を通じてハウジング１２の内面に沿って流れ易くなり、その結果として血液がガス交換膜６２における積層型構造体内部の全体を流れにくくなる現象（ショートパス）が起こりやすい。そこで、第３側壁部５３とガス交換膜６２との間に第２樹脂層６８が充填されることで、ショートパスを防ぐことができる。さらに、第２樹脂層６８が、ガス交換領域５６において、ガス流路６６の流路長方向に延在していることで、ショートパスを防ぐ効果がより発揮される。より好適には、第２樹脂層６８は、ガス流路６６の流路長方向においてガス交換膜６２の全長に亘って連続的に設けられる。

【0092】

図１４には、本発明の第２の実施形態としての人工肺７０が示されている。人工肺７０は、ハウジング７２を備えている。以下の説明において、第１の実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に同一の符号を付して説明を省略する。

【0093】

ハウジング７２は、中空の略矩形箱状とされている。ハウジング７２の内部には、温度調節領域５４とガス交換領域５６が前後方向（図１４中の左右方向）に並んで設けられている。温度調節領域５４は、上下方向（図１４中の上下方向）に延びる多数の伝熱管５８からなる温度調節器６０が収容されている。ガス交換領域５６は、上下方向に延びる多数の中空糸からなるガス交換膜６２が収容されている。

【0094】

ハウジング７２の上壁部には、上下方向に貫通して上方へ突出するガス入口ポート５２と温調流体入口ポート４６が設けられている。ハウジング７２の下壁部には、上下方向に貫通するガス出口ポート５０と上下方向に貫通して下方へ突出する温調流体出口ポート４８とが設けられている。

【0095】

ガス交換膜６２は、上下方向の両端部が第１樹脂層７３によってハウジング７２に固定されている。即ち、ガス交換膜６２とハウジング７２の上壁部（蓋部材２０）との間、及びガス交換膜６２とハウジング７２の下壁部（底部材１８）との間に、それぞれ第１樹脂層７３が充填されて設けられている。これにより、第１の実施形態と同様に、ガス交換膜６２の上下方向の両端部の外周面がハウジング７２に対して固定されていると共に、血液のショートパスによるガス交換効率の低下が回避されている。なお、第１樹脂層７３は、図１４に示すように、ガス交換膜６２の上下方向の両端部に設けられていることから、第１樹脂層７３を外れたガス交換膜６２の上下方向の中央部分では、血液のスムーズな流動が実現される。

【0096】

図１４中ではガス交換膜６２や第１樹脂層７３で隠れているが、ハウジング７２の第３側壁部５３の内面とガス交換膜６２の外面との間には、第１の実施形態と同様に、第２樹脂層が、好適には全面に亘る充填状態で介在している。これにより、ガス交換膜６２の外面と第３側壁部５３の内面との間が隙間なく固定状態とされており、第３側壁部５３の内面に沿った血液のショートパスによるガス交換効率の低下が回避されている。

【0097】

ハウジング７２の周壁部における前後方向の一方の壁部を構成する第１側壁部２２に対して、テーパ状の入口側案内部２６が設けられており、入口側案内部２６の頂点部分に血液入口ポート２８が設けられている。血液入口ポート２８は、第１側壁部２２を貫通して設けられており、第１側壁部２２から突出する筒状の入口管路接続部３０を備えている。血液入口ポート２８は、第１側壁部２２における上下方向の中央部分に設けられている。

【0098】

ハウジング７２の周壁における前後方向の他方の壁部を構成する第２側壁部３４に対して、テーパ状の出口側案内部３８が設けられており、出口側案内部３８の頂点部分に血液出口ポート４０が設けられている。血液出口ポート４０は、第２側壁部３４を貫通して設けられており、第２側壁部３４から突出する筒状の出口管路接続部４２を備えている。血液出口ポート４０は、第２側壁部３４における上下方向の中央部分に設けられている。

【0099】

血液入口ポート２８には、入口側チューブ７４が接続されている。入口側チューブ７４は、血液入口ポート２８に向かって上傾している。入口側チューブ７４は、血液入口ポート２８に向かって次第に水平に近付くように湾曲している。血液出口ポート４０には、出口側チューブ７６が接続されている。出口側チューブ７６は、血液出口ポート４０に向かって上傾している。出口側チューブ７６は、血液出口ポート４０に向かって次第に水平に近付くように湾曲している。

【0100】

そして、血液が、入口側チューブ７４から血液入口ポート２８を介してハウジング７２内へ導入されると共に、ハウジング７２内から血液出口ポート４０を介して出口側チューブ７６へ導出される。血液は、ハウジング７２内の図示しない温度調節領域及びガス交換領域において、温度調節されると共に、酸素化される。

【0101】

入口側チューブ７４が血液入口ポート２８に向かって上傾していることにより、血液が血液入口ポート２８からハウジング７２内へ向かって斜め上方へ流れ込み易くなっている。これにより、重力の作用によって血液が流れ込み難いハウジング７２内の上部において血液が十分に流れて、温度調節やガス交換による酸素化がハウジング７２内の広い範囲で実現される。

【0102】

また、本実施形態では、入口側チューブ７４が上方に凸となる湾曲形状（曲率半径ｒｉ）で上傾していることから、入口側チューブ７４から血液入口ポート２８に至る管路内において、湾曲内周側よりも流路長が長くなる湾曲外周側の方が、流速が大きくなる。その結果、血液入口ポート２８からハウジング７２内へ流れ込む血流の流速が、下方よりも上方で速くなる。これによっても、ハウジング７２内の上部において血液が十分に流れて、ハウジング７２内で略均一なガス交換による酸素化が実現可能とされ得る。

【0103】

しかも、血液入口ポート２８の先端開口部の内周面は、テーパ状の案内面とされていることで、入口側チューブ７４内で発現された流速分布が、管内での略層流の状態を維持して、より効率的に血液入口ポート２８ひいてはハウジング７２内に及ぼされ得る。

【0104】

さらに、血液出口ポート４０や出口側チューブ７６も、上述の血液入口ポート２８や入口側チューブ７４と同様な構造とされている。即ち、出口側チューブ７６が上方に凸となる湾曲形状（曲率半径ｒｏ）で下傾していると共に、血液出口ポート４０の先端開口部の内周面がテーパ状の案内面とされている。それ故、ハウジング７２内における下方よりも相対的に上方で大きな血液の流速が、血液排出側流路によっても積極的に実現され得ることとなる。

【0105】

また、ガス入口ポート５２に近いハウジング７２内の上部において流速が速くなり易いことで、ガス交換効率が比較的に高い上部において速やかに酸素化が図られると共に、ガス交換効率が比較的に低い下部では、緩やかな流れによって十分な酸素化が図られる。

【0106】

入口側チューブ７４と出口側チューブ７６が湾曲形状であることにより、前後方向へ突出する血液入口ポート２８の入口管路接続部３０と血液出口ポート４０の出口管路接続部４２に対して接続し易く、且つ血液をハウジング７２内へ斜め上向きに流すことができる。

【0107】

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、ハウジング１２の構造は、必ずしも互いに独立した周壁と下壁と上壁を組み合わせる構造に限定されない。具体的には、周壁と下壁が一体形成されていると共に、下壁が周壁と同様に二分割構造とされていても良い。また、例えば、周壁において入口側案内部２６と出口側案内部３８をそれぞれ別部品とすることもできる。

【0108】

ハウジングは、必ずしも扁平な形状に限定されず、例えば、中空の立方体のような短軸方向を持たない形状であっても良い。また、ハウジングは、中空の矩形箱状に限定されず、例えば中空円板状などであっても良い。なお、ハウジングにおいて、互いに対向する第１側壁部と第２側壁部は、ハウジングにおける血液流通方向の両側に位置する側壁であって、ハウジング内に伝熱管などが収容配置されることから、直接に対向している必要はない。また、第１側壁部と第２側壁部は、互いに平行である必要はないし、互いに対称な形状である必要もない。

【0109】

温度調節器６０において、図１５に示すような構造の伝熱管８０を採用することもできる。伝熱管８０は、内腔に撹拌板８２が挿入された構造とされている。撹拌板８２は、細長い板材であって、長手方向で複数の波形が連続して設けられた波板状とされている。撹拌板８２は、伝熱管８０の内腔に差し入れられている。そして、伝熱管８０の内腔を流れる温度調節用流体が撹拌板８２によって乱流を生じて、温度調節用流体が撹拌されることで伝熱管８０内の温度が平均化される。これにより、より効率的な熱交換を実現することができる。なお、図１５に示す構造の伝熱管８０及び撹拌板８２は、ポリウレタンやナイロン、ＰＥＴなどの合成樹脂製やステンレスなどの金属製であることが望ましい。

【0110】

撹拌板の波板状とは、湾曲した波形が連続する形状だけに限定されず、例えば、複数箇所で角をなしてジグザグに折れ曲がった形状であっても良いし、複数の溝状断面が連続する形状であっても良い。要するに、撹拌板は、例えば、伝熱管を流れる温度調節用流体の流動方向と交差する凹凸を表面に有することによって、温度調節用流体に乱流を生ぜしめるものとされる。

【0111】

例えば、血液の温度を検出する温度センサを挿し入れるための温度検出ポートや、血液を取り出すためのサンプリングポートなどを、ハウジング１２、血液入口ポート２８、血液出口ポート４０などに追加で設けることもできる。

【0112】

前記実施形態で説明した人工肺１０の向きは、使用状態における向きであって、例えば、使用前のプライミングを別の向きで行うことなども可能である。従って、患者の体外循環を実行する使用状態以外では、各ポート２８，４０，４６，４８，５０，５２の位置などは、特に限定されない。

【符号の説明】

【0113】

１０ 人工肺
１２ ハウジング
１４ 第１壁部材
１６ 第２壁部材
１８ 底部材
２０ 蓋部材
２２ 第１側壁部
２４ 第１連結壁部
２６ 入口側案内部
２８ 血液入口ポート
３０ 入口管路接続部
３２ 入口側ガイドフィン
３３ 係止部
３４ 第２側壁部
３６ 第２連結壁部
３８ 出口側案内部
４０ 血液出口ポート
４２ 出口管路接続部
４４ 出口側ガイドフィン
４５ 係止爪部
４６ 温調流体入口ポート
４８ 温調流体出口ポート
５０ ガス出口ポート
５２ ガス入口ポート
５３ 第３側壁部
５４ 温度調節領域
５６ ガス交換領域
５８ 伝熱管
６０ 温度調節器
６２ ガス交換膜
６４ スペーサ
６６ ガス流路
６８ 第２樹脂層
７０ 人工肺
７２ ハウジング
７３ 第１樹脂層
７４ 入口側チューブ
７６ 出口側チューブ
８０ 伝熱管
８２ 撹拌板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】