(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の軸線を有する細長い静脈内経皮酸素添加装置において、
酸素添加装置の長手方向に沿って延びるバルーンおよび前記バルーンにガスを送出し、そして前記バルーンからガスを排出する第１管腔と、
前記バルーンを包囲する複数個の中空の気体透過性でありかつ液体不浸透性の繊維であって、送入端部および排出端部を有する繊維と、前記繊維の送入端部と流体により連絡するように接続された送入管腔と、前記繊維の排出端部と流体により連絡するように接続された排出管腔と、前記送入管腔に酸素を送出し、そして前記排出管腔からガスを除去するガス移動装置と、前記バルーンを膨脹させ、そして収縮させるために前記第１管腔と連絡するガス膨脹装置とを組合わせて備え、前記繊維のうちの少なくとも一部の繊維が前記の長手方向の軸線に対して横方向に延び、
送入管腔と排出管腔とは、酸素添加装置の長手方向軸線に平行な関係に延びる細長い半硬質のマニホルドを含み、繊維がマニホルドに対して実質的に直角に延び、繊維がマニホルドの一方及びバルーンの回りに巻かれている、酸素添加装置。
【請求項２】
長手方向の軸線を有する細長い経皮酸素添加装置において、
複数個の中空の気体透過性でありかつ液体不浸透性の繊維であって、送入端部および排出端部を有する繊維と、前記繊維の送入端部と流体により連絡するように接続された第一管腔と、前記繊維の排出端部と流体により連絡するように接続された第二管腔と、前記第一管腔に酸素を送出し、そして前記第二管腔からガスを除去するガス移動装置とを組合わせて備え、前記繊維のうちの少なくとも一部の繊維が前記の長手方向の軸線に対して横方向に延び、
第一管腔と第二管腔とは、酸素添加装置の長手方向軸線に平行な関係に延びる細長い半硬質の管状マニホルドを含み、繊維がマニホルドに対して実質的に直角に延び、繊維がマニホルドの一方の回りに巻かれている、酸素添加装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般にガス移送装置に関し、そしてさらに特定すると、中空の気体透過性繊維を使用した経皮静脈内酸素添加装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
多数の型式の血液酸素添加装置がこの技術においてよく知られている。例えば、開胸手術の間に、患者は血液系に酸素を導入する人工心肺として一般に知られている外部酸素添加装置と相互に連結される。大部分の型式の酸素添加装置は気体透過性でありかつ液体不浸透性の膜を使用している。血液は膜の一方の側に沿って流れ、そして酸素が膜の反対側に供給される。供給される酸素と血液との間に十分な圧力勾配が与えられれば、酸素が膜を通して血液の中に拡散する。それに加えて、二酸化炭素が血液から膜を通して拡散する傾向が生じる。その他の状況においては、患者の血液の酸素含有量をわずかに増大させることにより患者の心肺機能を適切に補足するために、小型の移植可能な酸素添加装置を使用すれば十分であるかもしれない。例えば、肺気腫、肺炎、うっ血性心不全またはその他の慢性肺疾患にかかっている患者はしばしば約４０トルの血液酸素分圧を有している。患者を適切な状態に維持するためには、この分圧を１０％ないし２０％の比較的に僅かな程度増大させれば一般的に十分である。これはこのような場合に患者に挿管する必要を回避することができる点から、特に望ましい選択肢である。それに加えて、多くの場合には、急性呼吸器傷害の患者を処置のために拘束するために、この型式の酸素添加装置を一時的に使用することで十分である。このような患者に人工呼吸装置を使用すると、しばしば、患者の肺の樹枝状分岐（ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｔｒｅｅ）を損傷して、それにより人工呼吸装置への依存度を高めることにより、進行性衰退の悪循環（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  ｄｏｗｎｈｉｌｌ  ｓｐｉｒａｌ）の発端になる。
【０００３】
経皮酸素添加装置における効果的な拡散速度は、ある場合には、血液の流れが酸素添加装置のまわりに、かつ該装置を通して比較的に安定した流れのパターンを確立する「ストリーミング」（ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）または「チャンネリング」（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）の問題により制限されることがある。酸素添加装置の部分は血液の比較的に高速の乱流にさらされる。これらの状態は酸素および二酸化炭素の交差または相互拡散（ｃｒｏｓｓ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を増大させる傾向を生じる。しかしながら、酸素添加装置のその他の部分はガスの拡散を減少させる血液の低速の層流にさらされる。血液の流速が高い領域と隣接した酸素添加装置の部分は高い拡散速度を持続することができるが、酸素添加装置の残りの部分は比較的に低い拡散速度を維持する傾向がある。従って、酸素添加装置の総合的な拡散速度はストリーミングにより実質的に低下せしめられる。従来、異なる型式の酸素添加装置に関するいくつかの装置および方法が発明されてきた。
【０００４】
ボデル氏に発行された米国第３，５０５，６８６号明細書には、血液の酸素レベルを高めるために気体透過性繊維を使用する一般的な概念が論証されている。この特許には患者の体内に使用されるように意図された装置のいくつかの変型が開示されている。ボデルの装置の移植可能な実施例においては、管状のケーシングが肺動脈から心臓の左心房までのシャント、またはさらに一般的には、動脈と静脈との間のシャントの役目をする。このケーシングまで循環する血液に酸素を供給しかつ／または血液を浄化するために多数の並列に接続された毛管が使用される。
【０００５】
モルテンソン氏に発行された米国特許第４，５８３，９６９号明細書には、各各の端部において管寄せと連結された複数個の小さい直径を有する気体透過性の管から構成された経静脈法の酸素添加装置が示されている。しかしながら、モルテンソン氏により開示されたこの特定の装置には、二つの切開が必要であるという重大な不利点がある。
【０００６】
タヘリ氏に発行された米国特許第４，６３１，０５３号明細書には、単一の膜を有し、該膜を通して酸素を拡散させる経静脈法の酸素添加装置が開示されている。この膜はシース内に配置され、そして膜およびシースの両方が可撓性のワイヤにより支持されている。
【０００７】
ベリー氏その他に発行された米国特許第４，８５０，９５８号明細書には、各各の端部において結束されかつそれぞれの気密の近位室および遠位室内に密閉された一束の細長い気体透過性管を有する生体内の肺外血液ガス交換装置が開示されている。二部分からなる管腔が気体透過性管に対して配置され、外側管腔が近位室内に終端し、かつ内側管腔が遠位室内に終端している。
【０００８】
ハトラー氏に発行された米国特許第４，９１１，６８９号およびハトラー氏その他に発行された第４，９８６，８０９号の各明細書には、経皮酸素添加装置のいくつかの実施例が開示されている。最も簡単な実施例においては、酸素がループを形成する複数個の中空の気体透過性繊維を通して循環され、そしてこの装置が血管中に単一の切開部を通して挿入される。その他の実施例においては、繊維ループが二分され、そして装置の遠位端部における先端部内の混合室内に流体により連絡するように配置される。
【０００９】
上記の型式の装置が本来望ましくかつ必要であるために、この装置により移送され、提供されるガスの効率を改良するための努力が継続してなされつつあり、本発明が開発されたのはこれらの要求を満たすためである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は静脈内の血液に酸素を添加するために大静脈内に挿入することができる中空の気体透過性でありかつ液体不浸透性の膜繊維を含む型式の従来技術の酸素添加装置を改良するために開発されたものである。繊維の長さを最小にしかつ／または従来技術のシステムの場合のように繊維が装置の長手方向に延びないように繊維を展開することによりこのような酸素添加装置の効率を改良することができることが判明した。血液中のガスの移送もまた、周囲に繊維が延びる膨脹可能なバルーンを使用して、ガス繊維を常に移動する状態に維持することにより、改良される。
【００１１】
上記の教旨による酸素添加装置のいくつかの実施例を開示してあり、第１実施例は各々が入口マニホルドおよび出口マニホルドと連絡する送入端部および排出端部を有するらせん状に巻かれた数組の繊維を含む。繊維の各々の組は対向した方向にらせん状に巻かれ、かつ膨脹可能なバルーンを包囲している。このバルーンは繊維を常に運動するように維持するためにバルーンを逐次膨脹させ、そして収縮させるための膨脹ガス源と接続されている。繊維にガスを送出するために、ガス送出管系が送入マニホルドと接続され、かつ負圧において繊維を通してガスを吸引することができるように、排出マニホルドに真空源が取り付けられている。
【００１２】
本発明の第２実施例においては、細長い管状のガス送出マニホルドが複数個のガス繊維の一端部と接続され、該マニホルドは酸素添加装置の長手方向に延びている。同様な細長い管状ガス排出マニホルドが繊維の反対側の端部と接続され、かつ繊維のいくつかの層をバルーンのまわりに横方向に巻くことができるように繊維がマニホルドのうちの一方のマニホルドならびに膨脹収縮可能なバルーンのまわりに巻かれている。マニホルドを一つの方向または別の方向に円周方向に移動すると、酸素添加装置の直径が増大し、または減少して、それにより酸素添加装置の直径を患者の大静脈の中に容易に挿入するために減少させることができ、そして大静脈内に配置されている間には最適のガス移送を行うためにその直径を増大させることができる。
【００１３】
第３実施例においては、２組の気体透過性繊維が織り合わされており、各々の組の繊維が相互に平行な関係にかつ他方の組の繊維に対して実質的に垂直に延びている。繊維の一方の組は装置の長手方向に延び、そして他方の組は横方向に延びている。細長い半硬質のマニホルドが繊維の一方の組の送入端部ならびに実質的に垂直な可撓性の細長い管状マニホルドと流体により連絡するように接続されている。この可撓性のマニホルドは第２組の繊維の送入端部と連絡するように接続されている。前記の第２実施例と同様な構成とするために繊維および可撓性マニホルドを半硬質のマニホルドのうちの一方およびバルーンのまわりに巻くことができるように、２組のマニホルドが繊維の排出端部と接続されている。しかしながら、理解されるように、この構成により、同じマットに二倍の数の繊維を使用することができ、それにより装置のガス移送効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の第４実施例は各々の組の繊維がバルーンのまわりにらせん状に巻かれるように織り合わされかつ膨脹可能なバルーンのまわりに配置された２組の繊維を含む。入口マニホルドおよび出口マニホルドが繊維の送入端部および排出端部のそれぞれと連絡するように装置の両端部に配置され、それによりガスを繊維の送入端部に送出し、そして排出端部から真空により除去することができる。このバルーンは最適のガス移送を行うために繊維を常に運動するように維持するために同様に膨脹可能であり、かつ収縮可能である。マニホルドもまた、繊維を所望の態様で膨脹させ、そして収縮させることが可能であるように、長手方向に相対移動可能である。
【００１５】
本発明の第５実施例においては、細長い管状の入口マニホルドおよび出口マニホルドが装置の長手方向に延び、そして気体透過性の繊維の送入端部および排出端部と接続されている。これらの繊維はマニホルドに対して横方向に延びて、内部の膨脹可能なバルーンのまわりに繊維の管状構造を形成している。ガスが入口マニホルドに送り出され、そしてガスの流れを負圧に維持することができるように真空源と接続された出口マニホルドにおいて収集するために繊維を通してかつ管状本体のまわりに対向した方向に流れることが可能である。この実施例の別の構成においては、管状本体を含む繊維の数個の層を設けることができる。
【００１６】
本発明の最終の実施例においては、少なくとも３個の長手方向に隔置されたマニホルドが設けられ、該マニホルドのうちの１個のマニホルドが例えば２組の繊維の送入端部と連絡し、そしてその他の２個のマニホルドが両方の組の繊維の排出端部と連絡しており、それによりガスが装置の中間の位置から両方の組の繊維を通して対向した方向に移送される。繊維は酸素添加装置の各々の端部に設けられたマニホルドと中間のマニホルドとの間に配置された膨脹可能なバルーンを包囲している。この実施例の望ましい特徴は繊維が繊維膜酸素添加装置のガス送出効率を改良することが判明した比較的に短い長さを有していることである。
【００１７】
【実施例】
本発明のその他の局面、特徴および詳細は図面について記載した好ましい実施例の以下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによりさらに完全に理解することができよう。
【００１８】
先ず、図１ないし図９を参照すると、本発明の静脈内経皮酸素添加装置の第１実施例４０が両端部がリング状のマニホルド４４および４６と連絡した複数個のらせん状に配置された中空膜繊維４２と、該繊維により形成されたスペース５０内に配置された内部の膨脹可能なバルーン４８とを含むことが理解できよう。繊維４２は気体透過性であり、しかも液体不浸透性の商業的に入手できる中空膜繊維である。好適な繊維は三菱により製造され、そしてモデル番号ＫＰＦ１９０Ｍとして市販されている。バルーンを繊維で包囲することにより得られる利点は、参考のためにこの明細書に包含した米国特許第５，１２２，１１３号明細書にさらに明瞭に記載されているように、バルーンを逐次膨脹させ、そして収縮させることにより繊維を常に運動する状態に維持して、それにより繊維の内外へのガスの移送またはガスの相互拡散が改善されることにある。
【００１９】
膜型酸素添加装置は、一般に酸素が濃厚なガスが膜の反対側の酸素が欠乏した血液中に膜を通して拡散し、その間に血液中の過剰の二酸化炭素が同じ膜を通して酸素の流れの中に相互拡散することを特徴としている。従って、膜型酸素添加装置が血管内に挿入され、そして酸素が該酸素添加装置を通して送られるときに、酸素が繊維膜の壁部を通して拡散して、それにより血液に酸素を添加すると同時に血液から過剰の二酸化炭素を除去する。
【００２０】
本発明の酸素添加装置がその他のガスの移送環境に、例えば、麻酔薬を送出するために使用できることを理解すべきである。この特定の別の用途に関するさらに良好な説明は参考のためにこの明細書に包含した米国特許第５，２０７，６４０号明細書に記載されている。
【００２１】
酸素添加装置４０の繊維４２は、実際には、繊維を所望の隔置された関係に保持する糸５４または同様な材料のストランドにより図９に最良に示すように横方向に一緒に結束された複数個の実質的に平行な繊維４２からなる部分的に重なり合った繊維マット５２の形態に展開されかつらせん状に巻かれている。各々の繊維マット５２は送入端部５６および送出端部５８を有する１組の繊維を含み、各々のマットの繊維の送入端部は酸素添加装置４０の近位端部におけるマニホルド４４内のリング状の室６２と流体により連絡するように送入マニホルド４４内の好適な注封材料６０内に埋封されている。各々のマット５２の反対の端部、すなわち、排出端部５８は酸素添加装置４０の遠位端部における排出マニホルド内のリング状の室６４と流体により連絡するように送出マニホルド、すなわち、排出マニホルド４６内の好適な注封材料６０内に同様に注封されている。らせん状に巻かれた繊維マット５２と、送入マニホルド４４および排出マニホルド４６のそれぞれとにより形成された内側のスペース５０は管状の重合体スリーブから製造されたバルーン４８を位置決めしかつ保持する作用をする。管状のスリーブの両端部はゴム製グロメット６６および６８または同様な部材内に気密シールされている。バルーン４８の近位端部に設けられたグロメット６６はガス膨脹管、すなわち、管腔７０を包囲し、そして密閉している。管腔７０はバルーン４８の内部と連絡し、そしてバルーン４８を膨脹させかつ収縮させるためにヘリウムまたは同様なガス源と接続されている。近位端部のグロメット６６もまた、真空管系、すなわち、管腔７２を包囲し、そして密閉している。管腔７２は逆のループ７３を通過し、そしてリング状の室６４および繊維４２の排出端部と連絡した出口マニホルド４６内に注封される前にバルーン４８ならびに酸素添加装置の遠位端部に設けられたグロメット６８を通して延びている。真空管系７２は、その近位端部において、真空源（図示せず）と接続されている。
【００２２】
送入マニホルド４４には、ガス送入管系、すなわち、管腔７４が接続されている。管腔７４は酸素ガス源にさらされている。真空管系７２と接続された真空源は酸素ガスを入口マニホルド４４を通して酸素添加装置４０の中に吸い込む作用をする。入口マニホルド４４において、酸素ガスが気体透過性繊維４２を通過し、その間に血液中に拡散させることが可能である。拡散しなかった酸素のみならず、また交差または相互拡散し、そして血液から除去された二酸化炭素をも含む出口マニホルド４６に蓄積したガス混合物が酸素添加装置４０から真空管系７２を通して吸い出される。
【００２３】
バルーン４８がマニホルド４４および４６に対して滑動可能であるように繊維４２により形成されたスペース５０内にゆるく配置されていることに留意することが肝要である。従って、バルーン４８が膨脹するときに、マニホルド４４および４６を長手方向に相互に接近する方向に引き寄せることができ、そしてバルーン４８が収縮せしめられるときに、マニホルド４４および４６を長手方向に相互に離れる方向に移動させることができる。この構成により、ガスを最適に移送するために繊維４２を望ましく移動させることが可能である。
【００２４】
図６ないし図８に最良に例示したように、酸素添加装置４０の各々の層の繊維マット５２はらせん状に巻かれており、各々の層は反対の方向に巻かれている。酸素添加装置４０の好ましい一実施例においては、繊維マット５２の各々の層はその送入端部と排出端部との間でほぼ１８０度にわたって延びている。換言すると、各々の繊維４２の送入端部５６は排出端部５８から円周方向にほぼ１８０度偏位している。
【００２５】
本発明の第２実施例８０を図１０ないし図１５に示してあり、この実施例が複数個の平行な結束された繊維８４から形成された繊維マット８２と、ガスを繊維８４に送り出し、そして繊維８４からガスを除去するために繊維マット５２の両端部にそれぞれ接続された細長い長手方向に延びる管状の入口マニホルド８６および出口マニホルド８８とを含むことが理解できよう。繊維マット８２全体は、第１実施例の場合のように、マニホルド８６、８８の一方と膨脹可能でありかつ収縮可能である内部の風船９０とのまわりにらせん状に巻くことができる。
【００２６】
繊維マット８２の繊維８４は酸素添加装置の長手方向の軸線に対して実質的に垂直に延び、そして該繊維が最適のガスの移送を行うために実質的に平行に、しかも隔置された関係に保持されるように糸９２または同様な材料により第１実施例の場合と同様に一緒に結束されている。図１４から最良に理解されるように、入口マニホルド８６が各々の繊維８４の送入端部９４と接続され、そして排出マニホルド８８が各々の繊維の排出端部９６と接続されている。マニホルド８６および８８はマット８２を実質的に延びた状態に保持すると共に、血管内に挿入されかつ静脈の輪郭に従うために十分な可撓性を有する半硬質の管である。マニホルド８６および８８は中空の管状本体であり、そして繊維８４がマニホルド８６、８８の側部の開口部１００内の好適な注封材料９８内に注封されている。（図１４参照）
【００２７】
繊維マット８２がバルーン９０のまわりに巻かれるように入口マニホルド８６がバルーン９０と隣接して配置されているかどうか、または出口マニホルド８８がそのように配置されているかどうかは問題ではない。しかしながら、本発明を開示する目的のために、入口マニホルド８６は酸素添加装置８０の外側に配置され、そして可撓性の導管１０２を介して酸素源（図示せず）と接続されている。出口マニホルド８８は同様に可撓性の導管１０４により真空源（図示せず）と接続され、それにより真空源は負圧に保たれたマニホルドおよび接続された繊維８４を通して酸素およびいかなる蓄積した二酸化炭素をも吸い出すことができる。
【００２８】
巻かれた繊維マット８２の内部に配置されたバルーン９０は、この目的のために好適であることが判明したヘリウムまたは同様なガス源と接続された可撓性の管１０６を介して慣用の態様で膨脹せしめられ、そして収縮せしめられる。この実施例の別の構成においては、バルーン９０を図１０、図１１および図１５に仮想線で示した開示した別の実施例においては出口マニホルド８８であるコネクタ１０８によりマニホルド８６または８８の一方と接続することができよう。バルーン９０をマニホルド８６、８８の一方と接続することにより、マニホルド８６、８８、マット８２およびバルーン９０の同時の挿入が容易になる。しかしながら、繊維マット８２が挿入された後にバルーン９０を大静脈中に挿入して、らせん状に巻かれた繊維マット８２の中央部に形成されたスペース１１０の中に単に滑り入れることができるので、バルーン９０とマニホルド８６または８８との接続は必ずしも行う必要はない。
【００２９】
本発明の第３実施例を図１６ないし図２０に例示してある。この実施例は図１０ないし図１５に開示した実施例と若干類似している。しかしながら、この第３実施例においては、繊維１１２は２組の平行な繊維１１２Ａおよび１１２Ｂが配置され、各々の組の繊維が他方の組の繊維に対して実質的に垂直に配置されるようにマット１１３に織られている。繊維の各々の組は送入端部１１４Ａまたは１１４Ｂと、反対側の排出端部１１６Ａまたは１１６Ｂとを有している。マニホルド１１８は半硬質の管状マニホルド脚部１２０および垂直な可撓性の管状マニホルド脚部１２２を有する全般的にＬ字形の部材である。硬質脚部１２０は１組の繊維１１２Ａと組み合わされ、一方の硬質脚部１２０は繊維１１２の入口端部１１４Ａと連絡し、そして他方の硬質脚部１２０は繊維１１２の出口端部１１６Ａと連絡している。同様に、可撓性脚部１２２は第２組の繊維１１２Ｂと組み合わされ、一方の可撓性脚部は第２組の繊維１１２Ｂの入口端部１１４Ｂと連絡し、そして他方の可撓性脚部は第２組の繊維１１２Ｂの出口端部１１６Ｂと連絡している。繊維１１２は図２０に示すように注封材料１２４によりマニホルド１１８に好適に接続されている。一方のＬ字形のマニホルド１１８は，勿論、送入管系１２６を介して酸素源（図示せず）と接続され、一方他方のＬ字形マニホルド１１８は出口管系１２８を介して真空源（図示せず）と接続されている。
【００３０】
織物繊維マット１１３は図１６に示すように構成されたバルーン１３０のまわりに各々のマニホルド１１８の半硬質のマニホルド脚部１２０が酸素添加装置の長手方向に、かつバルーン１３０に平行な関係に延びるように巻かれる。マニホルド１１８の可撓性脚部１２２は酸素添加装置の近位端部および遠位端部のそれぞれにおいてらせん状に巻くことが可能である。それゆえに、織物繊維マット１１３はバルーン１３０のまわりにらせん状に巻かれ、そして酸素添加装置の直径は該酸素添加装置の挿入および所望の操作を容易にするために半硬質のマニホルド１２０を円周方向に相互に相対して一方向にまたは別の方向に移動させることにより変更することができる。勿論、半硬質のマニホルド１２０を円周方向に相互に相対して移動可能であることにより、バルーン１３０を膨脹させ、そして収縮させるときに繊維マット１１３を伸張させ、そして収縮させることが可能になる。本発明のこの実施例の一つの望ましい局面は繊維１１２と酸素が添加される血液との間の接触表面積を増大させるために同じマットにほぼ二倍の数の繊維を組み込むことができることである。
【００３１】
本発明の第４実施例１３２を図２１ないし図２５に例示してある。この実施例が２組１３６Ａおよび１３６Ｂの繊維から織られたマット１３４を含み、各々の組の繊維１３６が他方の組の繊維に対して実質的に垂直に延び、そして繊維の組１３６Ａおよび１３６Ｂが酸素添加装置のまわりに反対の方向にらせん状に巻かれていることが理解できよう。各々の組１３６Ａおよび１３６Ｂの繊維は、酸素添加装置の長手方向の両端部に配置された入口マニホルド１４０および出口マニホルド１４２のそれぞれにおいて注封された入口端部１３７および出口端部１３８をそれぞれ有している。出口マニホルド１４２は、図２１、図２２および図２５に最良に示したように、単に内部の室１４４を形成する中空のキャップにすぎない。室１４４はその内部に好適な注封材料１４６により固定された両方の組１３６Ａおよび１３６Ｂの繊維の出口端部１３８と連絡している。中空の排気管１４８もまた遠位端部において室１４４と連絡して、それにより繊維１３６を通して出口マニホルド１４２の中に流入するガスを出口マニホルド１４２から排気管１４８を通して除去することができるように同様に注封材料１４６内に埋封されている。酸素添加装置の近位端部に設けられた入口マニホルド１４０は、該マニホルド内に注封された両方の組１３６Ａおよび１３６Ｂの繊維の入口端部１３７と連絡する円形の内部の室１５０を有するリング状に構成されている。また、酸素供給管系１５２が酸素源（図示せず）から酸素を入口マニホルド１４０に送入するために該入口マニホルド内に注封されている。
【００３２】
バルーン１５４が管状の重合体材料の両端部を排気管１４８の長手方向に沿った隔置された位置において排気管１４８に気密シールすることにより管状の重合体材料から形成されている。このバルーン１５４は、また、入口マニホルド１４０を通して滑動可能に延びるガス膨脹管系１５６のまわりに気密シールされている。バルーン１５４を膨脹させ、そして収縮させるために、ヘリウムガスまたは同様なガス源（図示せず）がガス膨脹管系１５６と接続されている。バルーン１５４、排気管１４８またはガス膨脹管系１５６のいずれも入口マニホルド１４０と接続されておらず、それによりバルーン１５４が膨脹し、そして収縮するときにマニホルド１４０が排気マニホルド１４２に接近し、そして該排気マニホルドから離れる方向にこれらの構成部分の長手方向に沿って滑動することが可能であることを理解すべきである。これにより、最適のガスの移送を行うために繊維１３６を内方および外方に移動させることが可能になる。
【００３３】
繊維１３６は、前述したように、各々の繊維が実際に酸素添加装置の長手方向の軸線に対してらせん状に巻かれるように酸素添加装置の長手方向の軸線に対してある角度をなして配置された２組の織り合わされた繊維１３６Ａおよび１３６Ｂを含む。理解されるように、マニホルド１４０および１４２が長手方向に引き離されるときに、繊維が酸素添加装置の中央の長手方向の軸線により近く引き寄せられる傾向が生じるのに対して、マニホルド１４０および１４２が長手方向に相互により接近するように移動せしめられるときに、繊維が中央の長手方向の軸線からさらに引き離される。これにより、酸素添加装置内およびそのまわりを流れる血液の乱流を増大させて、ガスの移送を最適化する。
【００３４】
本発明の第５実施例を図２７ないし図３０に例示してあり、その第１装置１６０を図２７および図２８に示してある。この装置においては、長手方向に延びる入口マニホルド１６２および出口マニホルド１６４は、細長い半硬質の管状構造にそれぞれ構成され、そして酸素添加装置の直径方向に両側に配置されている。勿論、入口マニホルド１６２は入口管１６６を介して酸素ガス源（図示せず）と接続され、一方出口マニホルド１６４は出口管１６８を介して真空源（図示せず）と接続されている。繊維１７０は二つの組１７０Ａおよび１７０Ｂをなして配置され、各々の組は全般的に半円筒形の形態に構成され、そして繊維を隔置された関係に保持するように糸１７２または同様な材料により一緒に結束された複数個の平行な繊維を有し、そして各々の組の繊維はマニホルド１６２および１６４の各々に対して実質的に垂直に延びている。各々の組の繊維は膨脹可能なバルーン１７６を包囲する管状本体１７４を形成するように各々のマニホルドから離れて反対の方向に延びている。このバルーン１７６は、その他の実施例の場合と同様に、ヘリウムである好適なガスにより膨脹させ、そして収縮させるために、ガス供給管１７８を介してガス源（図示せず）と接続されている。この型式の実施例により得られる一つの利点は各々の繊維１７０が酸素添加装置の酸素移送効率を全体として高めることが判明した比較的に短い長さを有することである。
【００３５】
図２９および図３０に示した第２装置１８０においては、細長い管状の半硬質の送入マニホルド１８２および排出マニホルド１８４のそれぞれが同様に送入管系１８６を介して酸素ガス源と接続され、そして出口管系１８８を介して真空源と接続されている。しかしながら、この装置においては、実際には、４個のマット１９０Ａ、１９０Ｂ、１９０Ｃおよび１９０Ｄに一緒に結束された４組の繊維１９０が配置されており、各々のマットにおける繊維の入口端部１９２および出口端部１９４が入口マニホルド１８２および出口マニホルド１８４のそれぞれと流体により連絡するように接続されている。４組の繊維は、組み合わされて、ガス供給管２０２を介してヘリウムのようなガス膨脹収縮源と同様に接続された内部のバルーン２００を包囲する２個の同心の管状本体１９６および１９８を形成している。この装置と図２７および図２８に示した装置との唯一の差異は、この装置では繊維と血液の流れとの間の接触表面積を増大させるために繊維の厚さの二倍の層が設けられていることである。
【００３６】
本発明の第６実施例２０４を図３１ないし図３６に示してあり、この実施例が繊維２１６の二つの別個の組２１２および２１４を相互に連結する３個の長手方向に隔置されたマニホルド２０６、２０８および２１０を含むことが理解できよう。酸素添加装置の両端に設けられたマニホルド２０６および２１０は入口マニホルドまたは出口マニホルドとしての役目をする共通の目的をはたし、一方中間のマニホルド２０８は対等の目的をはたす。本発明を開示する目的のために、中間のマニホルド２０８を入口マニホルドと呼び、そしてその他のマニホルド２０６および２１０を近位端部出口マニホルドおよび遠位端部マニホルドとそれぞれ呼ぶことにする。酸素添加装置の近位端部出口マニホルド２０６はリングの形状に形成され、そして該マニホルド内に注封された繊維の第１組２１２の出口端部２２０と連絡する内部の２１８を形成している。第１組２１２の繊維の入口端部２２２は同様に円形の中空の室２２４を有する入口マニホルド２０８内に注封されている。酸素ガス入口管系２２６が近位端部出口マニホルド２０６に（流体で連絡しないように）接続されかつ通過し、そして入口マニホルド２０８にガスを送るために入口マニホルド２０８の内部の室２２４と接続されかつ連絡している。それにより、ガスは近位端部出口マニホルド２０６内に収集するために繊維の第１組を通して逆方向に流れることが可能になり、マニホルド２０６において、近位端部出口マニホルド２０６内の中空の室２１８と真空管系２２８を介して接続された真空源によりガスを除去することができる。
【００３７】
繊維の第２組２１４は内部の室２２４から酸素ガスを受け入れるために内部の室２２４と同様に連絡する入口マニホルド２０８内に注封された入口端部２３０と、中空の室２３４を有する遠位端部出口マニホルド２１０内に注封された出口端部２３２とを有し、中空の室２３４は繊維の出口端部２３２と連絡している。真空管系２２８は近位端部出口マニホルド２０６を通してかつ（流体で連絡しないように）入口マニホルド２０８を通して延び、その後遠位端部出口マニホルド２１０の内部の室２３４の中に開口している。このようにして、遠位端部出口マニホルド２１０内に収集されたガスを近位端部出口マニホルド２０６に戻し、その後、酸素添加装置から真空源の作用により除去することができる。
【００３８】
それゆえに、酸素ガス源と連絡した入口マニホルド２０８が第１組２１２の繊維および第２組２１４の繊維の両方に酸素ガスを送出するように配置され、それによりガスが入口マニホルド２０８から反対の方向に流れ、そして真空管系２２８を介して除去するために遠位端部出口マニホルド２１０および近位端部出口マニホルド２０６の両方の内部に収集することができる。それゆえに、この真空源は血液による最適のガスの移送を行うために負圧に保たれた両方の組の繊維を通して酸素ガスを吸引するために使用される。
【００３９】
１対の膨脹可能なバルーン２３６および２３８が２組の繊維２１２および２１４のそれぞれの内部に配置され、バルーン２３６および２３８は管状の重合体素材から製造され、管状部材の開口端部は一方の端部において入口マニホルド２０８に気密シールされ、そして他方の端部において遠位端部出口マニホルド２１０および近位端部出口マニホルド２０６のそれぞれに気密シールされている。膨脹用のガスをバルーン２３６および２３８に送入するための半硬質の管２４０が近位端部出口マニホルド２０６を貫通して延び、そして該マニホルドに対してゴム製のＯリング２４２により気密に、しかも滑動可能にシールされている。このガス送出管２４０はバルーン２３６および２３８をヘリウムガスまたは同様なガスを注入し、そして除去することにより膨脹させ、そして収縮させることができるように、両方のバルーンの内部と連絡するその長手方向に沿って形成された開口部２４４を有している。ガス膨脹管２４０の遠位端部２４６は遠位端部出口マニホルド２１０内に埋封されかつシールされている。
【００４０】
本発明のこの特定の実施例には、いくつかの利点がある。その一つの利点は酸素添加装置が大静脈中に挿入するために好適な長さに構成されているが、ガス送出用繊維自体が酸素添加装置の全長のほぼ半分の長さを有していることである。前述したように、同一量のガスを搬送するより短い繊維を通してより良好なガスの移送を行うことができることが判明した。この実施例の酸素添加装置により得られる別の一つの利点は酸素添加装置が反対の方向に延び、そして上大静脈２４８Ｓおよび下大静脈２４８Ｉの両方から心臓２５０の中に流れる血液に酸素ガスを実際に送出するように酸素添加装置を心臓２５０に直接に整列するように大静脈２４８内に配置することができることである。図３２ないし図３６は酸素添加装置の構成部分の相対位置をより良好に例示するために図３１に例示した装置に沿った異なる位置において裁った横断面図である。
【００４１】
本発明の上記の説明から、静脈内繊維膜酸素添加装置のガス移送能力を改良する本発明の酸素添加装置の種々の実施例を例示したことは理解されよう。その改良の一部分は繊維が酸素添加装置の長手方向軸線に対して横方向にある角度をなして延びている事実に起因し、そしてまた、いくつかの実施例において、繊維が短縮されているにもかかわらず、血液との望ましい接触表面積が得られる事実に起因していると感じられる。さらに、図３１ないし図３６の実施例から、二つの向き合う方向から流れる血液に酸素を添加するためにこの装置が心臓に直接に整列するように配置するために理想的に好適であるように酸素ガスを二つの向き合う方向に送出するという利点が得られる。
【００４２】
以上、本発明をある程度の特殊性を含めて説明したが、本発明の開示が例示にすぎず、構造の細部の変更を特許請求の範囲に記載した本発明の精神から逸脱することなく行うことができることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の等角図。
【図２】図１を２−２線に沿って裁った拡大部分縦断面図。
【図３】バルーンが収縮した状態にある図２と類似の部分縦断面図。
【図４】図２を４−４線に沿って裁った拡大横断面図。
【図５】酸素添加装置の種々の層を示すために部分的に除去して示した図３を５−５線に沿って裁った拡大部分断面図。
【図６】繊維の種々の層を示すために部分的に除去した拡大部分等角図。
【図７】繊維の種々の層の関係を示したさらに一つの拡大部分立面図。
【図８】図２を８−８線に沿って裁った拡大断面図。
【図９】図１の酸素添加装置の隣接した繊維の相互連結状態を示した拡大部分立面図。
【図１０】仮想線で示した別の構成を有する本発明の第２実施例の等角図。
【図１１】直径が減少した状態にある図１０に示した酸素添加装置の等角図。
【図１２】図１０を１２−１２線に沿って裁った断面図。
【図１３】図１１を１３−１３線に沿って裁った断面図。
【図１４】繊維との入口マニホルドの連結状態を示した図１０の酸素添加装置の入口マニホルドを通して裁った拡大部分断面図。
【図１５】広げた状態にありかつ別の構成におけるバルーンを仮想線で示した図１０の酸素添加装置の等角図。
【図１６】本発明の第３実施例に使用されるバルーンの等角図。
【図１７】図１６を１７−１７線に沿って裁った拡大断面図。
【図１８】図１６を１８−１８線に沿って裁った拡大断面図。
【図１９】広げた状態にありかつ内部のバルーンを備えていない本発明の第３実施例の等角図。
【図２０】図１９の酸素添加装置の入口マニホルドおよび出口マニホルドの部分を通して裁った拡大断面図であり、該マニホルドと２組の織り合わされた繊維との関係を示した図。
【図２１】本発明の第４実施例の等角図。
【図２２】膨脹した状態の図２１に示した実施例の等角図。
【図２３】図２１を２３−２３線に沿って裁った拡大断面図。
【図２４】図２２を２４−２４線に沿って裁った拡大断面図。
【図２５】図２１に示した本発明の実施例を部分的に除去して示したさらに一つの拡大縦断面図。
【図２６】図２１に例示した実施例に使用された２組の繊維の織り合わされた関係を示すさらに一つの拡大部分立面図。
【図２７】本発明の第５実施例の等角図。
【図２８】図２７を２８−２８線に沿って裁った拡大断面図。
【図２９】図２７に示した実施例の変型を部分的に除去して示した等角図。
【図３０】図２９を３０−３０線に沿って裁った断面図。
【図３１】大静脈内に配置された本発明の第６実施例を通して裁った縦断面図であり、該実施例と隣接した心臓を例示した図。
【図３２】図３１を３２−３２線に沿って裁った拡大断面図。
【図３３】図３１を３３−３３線に沿って裁った拡大断面図。
【図３４】図３１を３４−３４線に沿って裁った拡大断面図。
【図３５】図３１を３５−３５線に沿って裁った拡大断面図。
【図３６】図３１を３６−３６線に沿って裁った拡大断面図。
【符号の説明】
４０  酸素添加装置
４２  繊維
４４  送入マニホルド
４６  排出マニホルド
４８  バルーン
５２  繊維マット
５６  送入端部
５８  排出端部
７０  膨脹ガス管
７２  真空管系
７４  ガス送入管
８０  酸素添加装置
８２  繊維マット
８４  繊維
８６  送入マニホルド
８８  排出マニホルド
９０  バルーン
１０２  導管
１０４  導管
１１２  繊維
１１２Ａ  繊維の組
１１２Ｂ  繊維の組
１２０  半硬質マニホルド
１２２  可撓性マニホルド
１２６  送入管
１２８  出口管
１３０  バルーン
１３２  酸素添加装置
１３４  マット
１３６  繊維
１３６Ａ  繊維の組
１３６Ｂ  繊維の組
１３７  入口端部
１３８  出口端部
１４０  入口マニホルド
１４２  出口マニホルド
１４８  排気管
１５２  酸素供給管
１５４  バルーン
１６０  酸素添加装置
１６２  入口マニホルド
１６４  出口マニホルド
１６６  入口管
１６８  出口管
１７０  繊維
１７４  中空本体
１７６  バルーン
１８０  酸素添加装置
１８２  入口マニホルド
１８４  出口マニホルド
１９０Ａ  マット
１９０Ｂ  マット
１９０Ｃ  マット
１９０Ｄ  マット
２００  バルーン
２０４  酸素添加装置
２０６  マニホルド
２０８  マニホルド
２１０  マニホルド
２１２  繊維の組
２１４  繊維の組
２１６  繊維
２２０  出口端部
２２２  入口端部
２３０  入口端部
２３２  出口端部
２３６  バルーン
２３８  バルーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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