JPS648562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

Ｉ 発明の背景 技術分野 本発明は、人工心肺装置、人工腎臓装置、血球
成分と血漿成分の分離装置等の体外循環用血液回
路を流れる血液また、人工腎臓装置における透析
液回路中を流れる透析液等の液体より気泡を除去
する液体中気泡除去装置に関する。 先行技術 液体中気泡除去装置としては、過方式、滞留
方式、過方式と滞留方式の併用方式がある。 過方式には、20〜45μの孔径を持つフイルタ
ー、180〜200μのメツシユ等が用いられる。フイ
ルターは圧力損失、血液損傷が大きく、メツシユ
は微小気泡が容易に通過して妥当でない。 滞留方式、および過方式と滞留方式の併用方
式は、大容積の液だまりを設け、血液中の気泡に
作用する浮力により、気液分離を行なうものであ
り、液だまりを大型化して容積を非常に大きくと
れば、ある程度まで微小気泡を分離除去可能とな
る。しかしながら、このことは必然的にプライミ
ング量の増加を招く。すなわち、輸血、輸液量の
増加、循環終了時の残血量の増加による様々な障
害の可能性が増大する。 そこで、本出願人は、特願昭57−45674号にお
いて、血液回路に用いられ、プライミング容量を
小とするとともに、過体による圧力損失を小と
し、かつ微小気泡を十分に除去可能とする血液中
気泡除去装置を既に提案している。この既に提案
している血液中気泡除去装置１は、第１図に示す
ように、容器本体２と、容器本体２内を上部空間
と下部空間に画するように設けられた多孔質体か
らなる平面状過体３と、容器本体２に上部空間
と連通するように設けられ、被処理液を容器本体
２の中心軸まわりに旋回する旋回流として上部空
間に導入する液入口４と、容器本体２に下部空間
と連通するように設けられ、過体３を通過する
処理血液を送出する液出口５と、容器本体２に上
部空間の上部と連通するように設けられ、上部空
間で分離される気泡を抜くための気泡出口６とか
らなつている。したがつて、この気泡除去装置１
によれば、旋回流の流速が大なる外周部で、血液
中の気泡を積極的に遠心分離した後、流速が遅く
なる中央部側で既に遠心分離されている気泡に大
きな浮力上昇作用を与えることにより、小さいプ
ライミング容量で、効率の良い気泡除去を行なう
ことが可能となる。 しかしながら、上記既に提案している気泡除去
装置１は、その過体３が平面状であることか
ら、血液が過体３に通過する際に受ける抵抗、
すなわち圧力損失、血液損傷を抑制するに足る
過体３の過面積を確保すべく、過体３の直径
寸法をある程度大きくする必要があり、よつてあ
る程度のプライミング容量が必要となる。そこ
で、さらにプライミング容量を低減することが好
ましいと本発明者等は考えていた。 なお、液体中気泡除去装置は、血液回路だけで
なく、人工腎臓の透析液回路にも用いられる。す
なわち、透析液中の気泡は、透析面（中空糸外
壁）に付着してデツドスペースを形成し、透析効
率を低下するとともに、中空糸に欠損を生じた場
合に流入のおそれがあり、透析液からの除去を必
要とされる。 発明の目的 本発明は、過体による圧力損失を小とし、か
つ微小気泡を十分に除去可能とするとともに、プ
ライミング容量を小とすることができる液体中気
泡除去装置を提供することを目的とする。 発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、容器本
体と、容器本体内を液体流入空間と液体流出空間
に画するように容器本体に設けられた多孔質体か
らなる過体と、容器本体に液体流入空間と連通
するように設けられ、被処理液体を容器本体の中
心軸まわりに旋回する旋回流として液体流入空間
に導入する液入口と、容器本体に液体流出空間と
連通するように設けられ、過体を通過した処理
液体を送出する液出口と、液体流入空間で分離さ
れた気泡を除去するために液体流入空間の上部と
連通するように容器本体に設けられた気泡出口と
からなる液体中気泡除去装置において、上記過
体は容器本体の中心軸まわりに円錐体状に立設さ
れているものである。 また、本発明は、前記過体が孔径50〜260μ
の多孔質体からなるようにしたものが好ましい。 また、本発明は、前記過体が親水性処理がさ
れた多孔質体からなるようにしたものが好まし
い。 また、本発明は、前記過体がその上部に生成
する渦流の液体流出空間への浸入を阻止する渦流
浸入阻止部を備えてなるようにしたものが好まし
い。 また、本発明は、前記過体が液体流入空間と
液体流出空間とを連通する連通孔を、その上端部
に形成されてなるようにしたものが好ましい。 また、本発明は、前記流入口が、過体の上端
部と略同一レベルに位置することが好ましい。 発明の具体的説明 第２図および第３図は本発明の第１実施例に係
る血液中気泡除去装置１０を示す説明図である。 この血液中気泡除去装置１０は、容器本体１１
と、容器本体１１内を液体流入空間としての上部
空間１２と液体流出空間としての下部空間１３に
画するように設けられた多孔質体からなる過体
１４と、容器本体１１に上部空間１２と連通する
ように設けられ、被処理血液を容器本体１１の中
心軸まわりに旋回する旋回流として上部空間１２
に導入する液入口１５と、容器本体１１に下部空
間１３と連通するように設けられ、過体１４を
通過する処理血液を送出する液出口１６と、容器
本体１１に上部空間１２の上部と連通するように
設けられ、上部空間１２で分離される気泡を抜く
ための気泡出口１７とを有している。なお、気泡
出口１７には弁１８が備えられている。 ここで、過体１４は容器本体１１の中心軸ま
わりに立設される円錐体状とされ、その全面をメ
ツシユ状とされている。すなわち、この円錐体状
過体１４は、第３図に示すように、ポリプロピ
レン製の円錐形を構成する支持部１９の外面に、
例えば孔径160μのポリエステル繊維からなるメ
ツシユ２０をインサート成形によつて一体化され
ている。メツシユは、ポリエステル繊維の他、ポ
リアミド繊維、また、ポリテトラフルオロエチレ
ン繊維、ポリエチレン繊維等を用いることができ
る。尚、メツシユ表面の気泡付着が少ない点より
ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が好ましい。
さらに、メツシユは、親水性化処理されているこ
とが好ましい。親水性であれば、全面が容易に水
にぬれるため、表面に気泡が付着することが防止
できるからである。親水化処理の方法としては、
プラズマ処理、また親水性物質（例えばポリビニ
ールピロリドン、ポリビニールアルコール、アル
ブミン等の蛋白、またヒドロキシエチルメタクリ
レート（HEMA）共重合体等の親水性ポリマー、
親水性シリコーン）をコーテイングする方法が考
えられる。また、液入口１５は過体１４の上端
部と略同一レベルに位置されている。さらに、こ
の過体１４の上端部には、上部空間１２と下部
空間１３とを連通する連通孔２１が形成されてい
る。 次に、上記第１実施例に係る気泡除去装置１０
の作用について説明する。 気泡除去装置１０は、例えば第４図に示す人工
心肺装置における人工肺１０１と人体１０２の大
動脈とを結ぶ送血回路の途中でより人体１０２寄
りに取付けられる。なお、第４図において１０３
は貯血槽、１０４はポンプ、１０５は熱交換器で
ある。この気泡除去装置１０には、被処理血液の
導入に先立ち、生理食塩水、乳酸リンゲル等がプ
ライミングされる。被処理血液が液入口１５から
上部空間１２に導入されると、被処理血液は上部
空間１２の全容積を占めて旋回流となる。 旋回流となつた被処理血液は、容器本体１１の
上部空間１２において旋回しながら外周部側から
中央部側に移行する。ここで、旋回流の流速が大
なる外周部では、比重の異なる血液と気泡に大な
る遠心力が作用することから、血液中の気泡が積
極的に遠心分離される。このように遠心分離され
た血液および気泡が次第に流速を低下して中央部
側に移行するに従い、大きな浮力上昇作用が作用
し、気泡は上方に移行し、血液のみが過体１４
を通過して下部空間１３に流入し、液出口１６か
ら流出する。他方、上部空間１２において上方に
移行した気泡は、上部空間１２の気泡だまりに一
定量集まる毎に開かれる弁１８を経て気泡出口１
７から除去される。弁１８は、二方活栓または三
方活栓等が用いられる。また弁１８の代りに、常
時小流量の血液および気泡を流出させ、カーデイ
オトミイリザーバーなどへ導く方法も可能であ
る。すなわち、容器本体１１に導入された血液お
よび気泡は、それぞれ液出口１６に向かう流れ
と、気泡出口１７に向かう流れとなつて分離され
る。 すなわち、上記気泡除去装置１０によれば、被
処理血液を旋回流として、血液中の気泡を遠心分
離作用および浮力上昇作用によつて能動的に分離
可能とするものである。したがつて、上部空間１
２における過体１４に近い部分は十分に気泡を
除去促進された血液で占められることとなり、従
来例におけるような過体により気泡を補捉する
方式と異なり、50〜260μ内外の孔径の多孔質体
からなる過体１４を用いても、直径0.1mm以下
の微小気泡を十分有効に除去することが可能とな
る。また、装置の安全性、信頼性が損なわれず、
孔径260μ内外の過体を使用し、血小板や赤血
球の破壊等の血液損傷のおそれがなく、また、
過体１４による圧力損失を低減することが可能と
なる。 また、気泡除去装置１０は円錐体状の過体１
４を備えていることから、同一メツシユ面積を得
るために必要な過体半径を小さくすることが可
能となり、プライミング容量を著しく低減するこ
とが可能となる。この時、気泡除去装置１０は、
過体１１が円錐体状とされていることから、容
器本体１１の内面と過体１４との間隙、すなわ
ち、遠心力によつて気液分離する上部空間１２を
広くとるとともに、浮力による気泡の上昇経路を
過体１４によつて阻害することがなくなり、容
器本体１１の外径をより小とし、そのプライミン
グ容量をより小とすることが可能となる。さら
に、液入口１５が過体１４の上端部と略同一の
レベルに位置されていることから、液入口１５か
ら液出口１６に達する血液の移動経路が長く、血
液および気泡は長い間にわたつて気液分離作用を
与えられ、かつ、過体１４の上端部から下端部
に至る全過面積を有効に利用することが可能と
なる。 また、気泡除去装置１０は、過体１４の上端
部に連通孔２１を備えていることから、プライミ
ング後、さらには循環開始後、過体１４の流出
側空間に残留気泡を発見する場合に、低流量で被
処理血液を流通させつつ、容器本体１１に振動を
与えれば、気泡は流通孔２１から上部空間１２に
浮上し、排出可能となる。したがつて、プライミ
ング操作性が良好となる。なお、気泡除去装置１
０において、第２図に２点鎖線で示すように、
過体１４の上方に渦流浸入阻止板２２を備えるよ
うにしたも良い。これによれば、容器本体１１へ
の多量の気泡流入による渦流生成時に、渦流の下
部空間１３への流入が確実に阻止され、渦流の流
入に伴う液出口１６への気泡流出を確実に防止可
能となる。また、渦流浸入阻止板は、該阻止板の
下に気泡が貯留することを防止するために少し斜
傾していることが好ましい。 また、上記気泡除去装置１０の過体１４内
に、第５図に示すような柱体２３を設けても良
い。これによれば、過体１４によつて画成され
る下部空間１３内の容積を減少し、プライミング
容量をより小とすることが可能となる。 第６図は、本発明に係る血液中気泡除去装置４
０の具体例を示す説明図であり、容器本体４１に
液入口４２、液出口４３および気泡出口４４を備
えている。この気泡除去装置４０は、上部空間に
おける気泡分離領域を拡張するとともに、浮力に
よる気泡の上昇を過体を阻害することのない空
間を拡張すべく、容器本体４１の流入部半径を大
きく設定している。なお、この容器本体４１の下
部は、気泡除去能に影響しないため、その直径を
極限まで小とされている。 表１は、従来例に係る気泡除去装置１、本発明
の実施例に係る気泡除去装置１０の、それぞれ第
１図、第２図、第５図に示した各部寸法と、その
プライミング量、圧力損失値を示すものである。
この表１によれば、気泡除去装置１０は従来の気

【表】 Ｖ 発明の具体的効果 以上のように、本発明は、容器本体と、容器本
体内を液体流入空間と液体流出空間に画するよう
に容器本体に設けられた多孔質体からなる過体
と、容器本体に液体流入空間と連通するように設
けられ、被処理液体を容器本体の中心軸まわりに
旋回する旋回流として液体流入空間に導入する液
入口と、容器本体に液体流出空間を連通するよう
に設けられ、過体を通過した処理液体を送出す
る液出口と、液体流入空間で分離された気泡を除
去するために液体流入空間の上部と連通するよう
に容器本体に設けられた気泡出口とからなる液体
中気泡除去装置において、上記過体は容器本体
の中心軸まわりに円錐体状に立設されているよう
にしたものである。したがつて、以下の〜の
作用効果がある。 被処理血液を旋回流とすることから、血液中
の気泡を遠心分離作用および浮力上昇作用によ
つて能動的に分離できる。したがつて、過体
の圧力損失を小としながら、微小気泡をも有効
に除去できる。 過体が円錐体状であるから、過体が平面
状である場合に比して、同一メツシユ面積を得
るために必要な過体半径を小さくすることが
可能となり、プライミング容量を著しく低減す
ることが可能となる。 過体が円錐体状であるから、過体が単な
る立体状である場合に比して、容器本体の内面
と過体との間隙、すなわち、遠心力によつて
気液分離する上部空間を広くとるとともに、浮
力による気泡の上昇経路を過体によつて阻害
することなく、容器本体の外径をより小とし、
プライミング量をより小とすることが可能とな
る。 以上の〜により、過体により圧力損失を
小とし、かつ微小気泡を十分に除去可能とする状
態下で、プライミング容量をより小とすることが
可能となる。 また、本発明は、その好適な実施態様において
前記過体が親水性処理された多孔質体からなる
ものとすることにより、過体への気泡の付着を
防止可能となる。 また、本発明は、その好適な実施態様において
前記過体に、その上部に生成する渦流の液体流
出空間への浸入を阻止する渦流浸入阻止部を備え
ることにより、容器本体への多量の気泡流入によ
る渦流生成時に、渦流の液体流出空間への流入を
確実に阻止し、渦流の浸入に伴う液出口への気泡
流出を確実に防止可能となる。 また、本発明は、その好適な実施態様において
前記過体の上端部に、液体流入空間と液体流出
空間とを連通する連通孔を形成することにより、
プライミング時等に液体流出空間に残留すること
となつた気泡、過体の液体流出空間側に付着し
た気泡を連通孔を介して、液体流入空間側に容易
に移送可能となり、プライミング時の操作性を向
上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係る気泡除去装置を示す正面
図、第２図は本発明の第１実施例に係る気泡除去
装置を一部破断して示す正面図、第３図は同気泡
除去装置の全断面図、第４図は人工心肺装置を示
す回路図、第５図は過体の変形例を示す断面
図、第６図は本発明に係る気泡除去装置の具体例
を示す正面図である。 １０，４０……気泡除去装置、１１，４１……
容器本体、１２……上部空間、１３……下部空
間、１４……過体、１５，４２……液入口、１
６，４３……液出口、１７，４４……気泡出口、
１９……閉塞板、２１……連通孔、２２……浸入
阻止板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器本体と、容器本体内を液体流入空間と液
   体流出空間に画するように容器本体に設けられた
   多孔質体からなる過体と、容器本体に液体流入
   空間と連通するように設けられ、被処理液体を容
   器本体の中心軸まわりに旋回する旋回流として液
   体流入空間に導入する液入口と、容器本体に液体
   流出空間と連通するように設けられ、過体を通
   過した処理液体を送出する液出口と、液体流入空
   間で分離された気泡を除去するために液体流入空
   間の上部と連通するように容器本体に設けられた
   気泡出口とからなる液体中気泡除去装置におい
   て、上記過体は容器本体の中心軸まわりに円錐
   体状に立設されていることを特徴とする液体中気
   泡除去装置。 ２ 前記過体は、孔径50〜260μの多孔質体か
   らなる特許請求の範囲第１項に記載の液体中気泡
   除去装置。 ３ 前記過体は、親水性処理がされた多孔質体
   からなる特許請求の範囲第１項または第２項いず
   れかに記載の液体中気泡除去装置。 ４ 前記過体は、その上部に生成する渦流の液
   体流出空間への浸入を阻止する渦流浸入阻止部を
   備えてなる特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の液体中気泡除去装置。 ５ 前記過体は、液体流入空間と液体流出空間
   とを連通する連通孔を、その上端部に形成されて
   なる特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の液体中気泡除去装置。 ６ 前記液入口は、過体の上端部と略同一レベ
   ルに設けられている特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のいずれかに記載の液体中気泡除去装置。