外部灌流膜型人工肺の設計は、実験的な試行錯誤の結果に基づき、コストと時間を要する。そこで本研究では、外部灌流膜型人工肺内の血液流動状態やガス交換能の解析法として、コンピュータによるシミュレーション解析法を検討した。血液流れのモデル化には、多孔質媒体中の低レイノルズ数流れにおけるDarcyの法則を応用した。酸素移動のモデル化には、血中酸素分圧による物質移動係数の変化を考慮するために反応係数を用いた。得られた支配方程式の数値解を有限要素法により得た。血液流れをシミュレーション解析した結果、異なる膜充填法の場合に生じる偏流について知見が得られ、これらはX線CTによる流れの可視化実験の結果と一致した。また、円管外流れにおける物質移動の無次元相関式より血液側境膜物質移動係数を推算して、酸素移動をシミュレーション解析した。その結果より、外部灌流膜型人工肺における酸素移動速度が計算された。