JP5529710B2

JP5529710B2 - エアートラップチャンバ

Info

Publication number: JP5529710B2
Application number: JP2010246231A
Authority: JP
Inventors: 寛二村; 勝美五十右
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: JP2012095841A

Description

本発明は、血液浄化装置に用いられるエアートラップチャンバの構造に関する。

透析治療に使用する血液浄化装置は、半透膜である中空糸膜の内部に患者の血液、外面に透析液を流し、中空糸膜を通して血液中の老廃物を透析液に透析させるもので、老廃物を含んだ透析液は透析器から排出され、浄化された血液は患者に戻すように構成されている。また、血液浄化装置には血液に混じって空気が患者に戻されないように血液中の空気を除去して外部に排出するエアートラップチャンバが設けられている。エアートラップチャンバは円筒形の本体の上部に血液の流入ポートが設けられ、下部に血液が流出する血液流出ポートが設けられ、内部の下部にはフィルタが設けられている。そして、血液中から分離した空気は上端の液面調節ラインから排出されるものが用いられている（例えば、特許文１，２参照）

実用新案登録第３１０５７７７号明細書特開２００４−３２９７９３号公報

特許文献１に記載された従来技術のエアートラップチャンバは、血液をエアートラップチャンバ内に導入するメインチューブ接続口が上部の蓋に垂直なノズルとして設けられ、エアートラップチャンバ内に導入した血液を貯留血液の上面に落とすようになっている。このため、血液流量が多くなってくると泡が発生したり、血球成分が破壊されたりする場合があった。また、特許文献２に記載された従来技術のエアートラップチャンバは、側面から血液をエアートラップチャンバに導入するものである。この従来技術では、血液導入ノズルの導入流路を絞ってエアートラップチャンバ内に流入する流速を上げて、エアートラップチャンバの内壁に沿って血液が導入されるようにし、血液流量が少ない場合であっても、エアートラップチャンバ内に導入された血液が血液入口ノズルから血液面に直接落下しないようにして血液に泡の発生することを防止したり血球が壊れることを防止したりするものである。

しかし、特許文献１、特許文献２のいずれの従来技術のエアートラップチャンバも、血液入口はエアートラップチャンバ内の血液面の上側に設けられており、血液流量の大小によっては、血液が血液面に直接落下する場合があり、血液に泡が発生してしまう場合があった。これを防止するためには、エアートラップチャンバの血液面の下側に血液入口を設けることが有効であるが、この場合、血液入口と血液面との間にある血液に滞留が発生し、場合によっては血栓が発生する可能性があった。

そこで、本発明は、血液浄化装置に用いられるエアートラップチャンバにおいて、血液中の泡の発生を抑制すると共に、血液の滞留を抑制することを目的とする。

本発明のエアートラップチャンバは、血液浄化装置に用いられ、血液中の空気を除去するエアートラップチャンバであって、円筒形のストレート部と、前記ストレート部よりも直径が大きい円筒状の上端部と、前記ストレート部と前記上端部とを接続するテーパ部とを含む本体と、前記本体の前記テーパ部の側面に前記テーパ部の円周の接線方向に延びるように設けられる血液流入用ポートとを備えることを特徴とする。

本発明のエアートラップチャンバにおいて、前記テーパ部内面の前記血液流入用ポートの開口の近傍で、前記開口よりも血液の流れの下流側または、前記血液流入用ポートの前記開口の内部のテーパ部外周側の内壁に取り付けられる突起を備えることとしても好適である。

本発明は、血液浄化装置に用いられるエアートラップチャンバにおいて、血液中の泡の発生を抑制すると共に、血液の滞留を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるエアートラップチャンバを備える血液浄化装置の系統図である。本発明の実施形態におけるエアートラップチャンバの構成を示す縦断面図である。本発明の実施形態におけるエアートラップチャンバの構成を示す斜視図である。本発明の他の実施形態におけるエアートラップチャンバの構成を示す縦断面図である。本発明の他の実施形態におけるエアートラップチャンバの構成を示す斜視図である。本発明の他の実施形態におけるエアートラップチャンバの構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する前に、図１を参照しながら本発明の実施形態であるエアートラップチャンバを備える血液浄化装置１００について説明する。血液浄化装置１００は、半透膜を介して血液と透析液とを接触させて血液を浄化する透析器１０と、患者の血液を透析器１０に流入させる動脈側血液流路２０と、動脈側血液流路２０に設けられ、血液中の空気を除去する動脈側エアートラップチャンバ２３と、動脈側血液流路２０に設けられる正逆回転可能な血液ポンプ２１と、透析器１０で浄化した血液を透析器１０から患者に戻す静脈側血液流路３０と、静脈側血液流路３０に設けられ、血液中の空気を除去する静脈側エアートラップチャンバ３３と、静脈側エアートラップチャンバ３３に接続され、静脈側エアートラップチャンバ３３で除去した空気を外部に排出する排液流路３８と、静脈側エアートラップチャンバ３３に接続され、透析液を静脈側血液流路３０に供給する補液流路４０と、補液流路４０に設けられる補液ポンプ４１と、動脈側血液流路２０の患者側端に設けられた接続プラグ２７と静脈側血液流路３０の患者側端に設けられた接続プラグ３７と、血液ポンプ２１と補液ポンプ４１の流量を変更する制御部６０と、を備えている。また、透析器１０には透析液を供給する透析液供給流路５１と透析器１０から透析液を排出する透析液排出流路５２とが接続されている。透析液供給流路５１には透析液ポンプ５３が設けられている。

透析器１０は、内部に半透膜である中空糸膜を多数配置したもので、上方の血液入口１１から透析器１０に流入した血液は中空糸膜の内部を流れ、下方の血液出口１２から流出していく。一方、透析器１０の側面下部には透析液を中空糸膜の外面に流入させる透析液入口１０ａが設けられ、透析器１０の側面上部には中空糸膜を介して血液中の老廃物を透析した透析後の透析液を外部に流出させる透析液出口１０ｂが設けられている。透析液ポンプ５３によって透析液供給流路５１から透析液入口１０ａに供給された透析液は血液との透析後、透析液出口１０ｂから透析液排出流路５２に排出される。

透析器１０の血液入口１１には動脈側血液流路２０が接続されている。動脈側血液流路２０は、患者の動脈に挿入された穿刺針に接続される接続プラグ２７と、接続プラグ２７と血液ポンプ２１との間を接続する血液ポンプ入口流路２４と、血液ポンプ２１と動脈側エアートラップチャンバ２３との間を接続する動脈側エアートラップチャンバ入口流路２５と、動脈側エアートラップチャンバ２３と透析器１０の血液入口１１を接続する透析器入口流路２６とを含んでいる。血液ポンプ２１はモータ２２によって駆動されるしごき型のポンプで、血液ポンプ２１内部に設けられた可撓性のチューブの外側を所定の方向にしごいて血液を流動させるものである。可撓性のチューブは血液ポンプ２１の内部に設けられていてもよいし、血液ポンプ入口流路２４または動脈側エアートラップチャンバ入口流路２５を可撓性のチューブで構成し、その一部をしごくように構成してもよい。動脈側エアートラップチャンバ２３は、円筒型の容器で上部側面に血液流入用ポートである血液入口２３ｂが設けられ、下部に血液流出用ポートである血液出口２３ｃが設けられ、内部の下方にはメッシュ２３ａが設けられている。

透析器１０の血液出口１２には静脈側血液流路３０が接続されている。静脈側血液流路３０は、透析器１０の血液出口１２と静脈側エアートラップチャンバ３３とを接続する静脈側エアートラップチャンバ入口流路３５と、静脈側エアートラップチャンバ３３から流出した血液を患者の静脈に戻す血液戻し流路３６と、血液戻し流路３６の先端に設けられ、患者の動脈に挿入された穿刺針に接続される接続プラグ３７とを含んでいる。

補液入口３３ｅには補液流路４０が接続されている。補液流路４０は、補液ポンプ４１と、透析液供給流路５１の分岐点５４と補液ポンプ４１の入口とを接続する補液ポンプ入口流路４３と、補液ポンプ４１と静脈側エアートラップチャンバ３３の補液入口３３ｅを接続する補液供給流路４４とを含んでいる。補液ポンプ４１はモータ４２によって駆動されるしごき型のポンプで、補液ポンプ４１の内部に設けられた可撓性のチューブの外側を所定の方向にしごいて透析液を流動させるものである。可撓性のチューブは補液ポンプ４１の内部に設けられていてもよいし、補液ポンプ入口流路４３または補液供給流路４４を可撓性のチューブで構成し、その一部をしごくように構成してもよい。静脈側エアートラップチャンバ３３の上部の排液口３３ｄには、排液流路３８が接続されている。排液流路３８の排出側端部は、図示しないトラップまで延びている。

制御部６０は内部にＣＰＵとメモリとを含む信号処理を行うコンピュータである。血液ポンプ２１のモータ２２と、補液ポンプ４１のモータ４２と、透析液ポンプ５３とは制御部６０に接続され、制御部６０の指令によって動作するよう構成されている。

以上のように構成された、血液浄化装置１００の透析の際の血液、透析液の流れについて説明する。患者の動脈の血液は、接続プラグ２７から血液ポンプ入口流路２４に入り、正方向に回転している血液ポンプ２１によって動脈側エアートラップチャンバ２３に送られる。動脈側エアートラップチャンバ２３に流入した血液は、動脈側エアートラップチャンバ２３で血液に混入している空気が除去され、動脈側エアートラップチャンバ２３の下方の血液出口２３ｃから透析器入口流路２６に流出し、透析器入口流路２６から透析器１０の血液入口１１を介して透析器１０に配置された中空糸膜の一端からその内部に流入する。一方、透析液ポンプ５３によって透析液供給流路５１から透析液入口１０ａに透析液が供給される。透析液入口１０ａから透析器１０に流入した透析液は中空糸膜の外面を満たして流れる。血液と透析液とは半透膜の中空糸膜を介して接触し、血液中の老廃物は透析液に透析される。

透析によって老廃物が除去された血液は中空糸膜の他端から透析器１０の血液出口１２に流れ、透析器１０から流出する。また、老廃物を含んだ透析液は透析器１０の透析液出口１０ｂから透析液排出流路５２に排出される。透析器１０を流出した血液は、静脈側エアートラップチャンバ入口流路３５から静脈側エアートラップチャンバ３３に流入する。図２に示すように、透析動作中には静脈側エアートラップチャンバ３３の内部には血液面９０が形成される。また、血液面９０の上部には空間ができ、この空間の圧力を圧力センサ８９で検出する。静脈側エアートラップチャンバ３３に流入した血液は、静脈側エアートラップチャンバ３３で血液に混入している空気分が除去され、静脈側エアートラップチャンバ３３の下方の血液出口３３ｃから流出し、血液戻し流路３６、接続プラグ３７から患者の静脈に戻される。また、静脈側エアートラップチャンバ３３で除去した空気は排液流路３８から外部に排出される。このようにして、血液浄化装置１００は血液の透析を行う。

次に図２、図３を参照しながら本実施形態のエアートラップチャンバについて説明する。以下の説明では、静脈側エアートラップチャンバ３３を実施形態として説明する。図２に示すように、本発明の実施形態である静脈側エアートラップチャンバ３３は、円筒型の容器で血液流入用ポートである血液入口３３ｂと、血液流出用ポートである血液出口３３ｃと補液流入ポートである補液入口３３ｅと排液用ポートである排液口３３ｄとを備え、その内部の下方にはメッシュ３３ａが設けられている。より詳細には、図２に示すように、静脈側エアートラップチャンバ３３は、本体７０とキャップ８０とによって構成されている。本体７０は、円筒形のストレート部７１と、ストレート部７１よりも直径が大きい円筒状の上端部７２と、ストレート部７１と上端部７２とを接続するテーパ部７３とを含んでいる。本体７０のテーパ部７３の側面には血液流入用ポートである血液入口３３ｂが設けられている。血液入口３３ｂは円筒状のノズルで、図３に示すように、テーパ部７３の外面の円周の接線方向に沿って水平に設けられている。血液入口３３ｂはテーパ部７３に設けられた穴７５を介して本体７０の内部と連通するよう構成されている。血液入口３３ｂはテーパ部７３の外面の円周の接線方向に沿って水平に設けられているので、テーパ部７３の内面から見ると、穴７５は図２、図３に示すように砲弾型の形状の開口３３ｆとなっている。そして、図２、図３に示すように、開口３３ｆの砲弾型の先端より血液入口３３ｂから矢印で示す血液の流れの下流方向に向かって少し離れた位置に円錐形状の突起３３ｇが設けられている。突起３３ｇの高さは、血液入口３３ｂの内径寸法よりも小さくなっている。血液の透析中には、図２に示すように、静脈側エアートラップチャンバ３３の内部には血液面９０が形成される。血液入口３３ｂと開口３３ｆとはこの血液面９０の下側にあって、血液中に水没する位置に取り付けられている。

図２に示すように、キャップ８０は、本体７０の上端部７２の外面にその下端側が嵌まり込む円筒形の胴体８１と、胴体８１の上端に接続される円板状の底板８４とによって構成されており、キャップ８０の胴体８１は本体７０の上端部７２の外側に嵌まり込む下部胴体８３と、下部胴体８３よりも少し直径が小さい上部胴体８２とによって構成されている。底板８４は上部胴体８２の上端に取り付けられている。キャップ８０の上部胴体８２の側面には補液流入用ポートである補液入口３３ｅが設けられている。キャップ８０の底板８４の中心の外面には排液用ポートである排液口３３ｄが設けられており、底板８４の中心の内面には排液口３３ｄと連通し、底板８４の内面から本体７０の長手方向に沿ってその先端８７が補液入口３３ｅと血液入口３３ｂとの間まで延びる排液用内管８６を備えている。また、底板８４の上面には圧力センサ８９に圧力を導く圧力検出管８８が設けられている。

図３に示すように、血液の透析中には血液は静脈側エアートラップチャンバ３３の血液入口３３ｂから開口３３ｆを通って静脈側エアートラップチャンバ３３の内部に流れ込んでくる。血液入口３３ｂ、開口３３ｆは図２に示した血液面９０よりも下の位置となっていることから、静脈側エアートラップチャンバ３３の内部に流入した血液は、内部に貯留されている血液に混ざりこんでいく。この際、図３の矢印に示すように、血液入口３３ｂ、開口３３ｆから入り込んだ血液は、突起３３ｇによって上方向に向かう流れと、下方向に向かう流れとに分かれる。また、血液入口３３ｂはテーパ部７３の外面の円周の接線方向に沿って水平に設けられているので、静脈側エアートラップチャンバ３３の内部に流入した一部の血液は旋回流となって本体７０の下部のストレート部７１に向かって流れ、他の一部は、突起３３ｇからテーパ部７３の内面７３ａに沿って上方に向う旋回流となって静脈側エアートラップチャンバ３３の内部に流入する。この様に、突起３３ｇによって血液入口３３ｂから流入した血液が血液入口３３ｂ、開口３３ｆと血液面９０との間で旋回流となって流れることから、血液入口３３ｂ、開口３３ｆと血液面９０との間で血液が滞留せず、血栓の発生を効果的に抑制することができる。また、同時にストレート部７１内部の流れも旋回流となることからストレート部７１での血液の滞留、血栓の発生を抑制することができる。更に、血液入口３３ｂと開口３３ｆとが血液中に水没する位置に配置されているので、血液が血液面９０に落下して泡を発生させることもない。このように、本実施形態の静脈側エアートラップチャンバ３３は、血液中の泡の発生を抑制すると共に、血液の滞留を抑制することができるという効果を奏する。

以上、本発明のエアートラップチャンバについて静脈側エアートラップチャンバ３３を例にして説明したが、図１に示す動脈側エアートラップチャンバ２３についても同様な構成としてもよい。

以下、図４、図５を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図１から図３を参照して説明した実施形態と同様の部分については同様の符号を用いてその説明は省略する。図４、図５に示す実施形態の静脈側エアートラップチャンバ３３は、図２、図３を参照して説明した実施形態では開口３３ｆより血液の流れの下流側のテーパ部７３の内面に設けられていた突起３３ｇが開口３３ｆの中に設けられている点が異なっている。本実施形態では、このように開口３３ｆの中に突起３３ｇが設けられていることから、開口３３ｆの流路面積が狭くなり、開口３３ｆの中での血液の流速が早くなることにより、より大きな旋回流として静脈側エアートラップチャンバ３３の中に血液を流入させることができ、血液入口３３ｂ、開口３３ｆと血液面９０との間で血液が滞留をより効果的に抑制することができるという効果を奏する。また、同時にストレート部７１内部の流れも旋回流となることからストレート部７１での血液の滞留、血栓の発生を抑制することができる。本実施形態も先に説明した実施形態と同様、図１に示す動脈側エアートラップチャンバ２３にも適用することができる。

図６を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図２、図３を参照して説明した実施形態と同様の部分については同様の符号を用いてその説明は省略する。図６に示す実施形態の静脈側エアートラップチャンバ３３は、図２、図３を参照して説明した実施形態において開口３３ｆより血液の流れの下流側のテーパ部７３の内面に設けられていた突起３３ｇが設けられていないものである。

本実施形態では静脈側エアートラップチャンバ３３の血液入口３３ｂから開口３３ｆを通って静脈側エアートラップチャンバ３３の内部に流れ込んだ血液は、テーパ部７３の内面７３ａに沿って上方に向う旋回流となって一旦上昇した後、旋回しながら血液出口３３ｃに向って下方のストレート部７１に流れていく。このように、血液の流入する血液入口３３ｂ、開口３３ｆから上方向に向かって直径が大きくなるテーパ部７３を設けることによって、血液入口３３ｂから流入した血液が血液入口３３ｂ、開口３３ｆとそれよりも上方にある血液面９０との間で旋回流となって流れることから、血液入口３３ｂ、開口３３ｆと血液面９０との間で血液が滞留せず、血栓の発生を効果的に抑制することができる。また、同時にストレート部７１内部の流れも旋回流となることからストレート部７１での血液の滞留、血栓の発生を抑制することができる。更に、血液入口３３ｂと開口３３ｆとが血液中に水没する位置に配置されているので、血液が血液面９０に落下して泡を発生させることもない。本実施形態の静脈側エアートラップチャンバ３３は、図２、図３を参照して説明した実施形態のような突起３３ｇが設けられていないが、先に説明した実施形態と略同様の効果を奏する。

１０透析器、１０ａ透析液入口、１０ｂ透析液出口、１１血液入口、１２血液出口、２０動脈側血液流路、２１血液ポンプ、２２，４２モータ、２３動脈側エアートラップチャンバ、２３ａ，３３ａメッシュ、２３ｂ，３３ｂ血液入口、２３ｃ，３３ｃ血液出口、２４血液ポンプ入口流路、２５動脈側エアートラップチャンバ入口流路、２６透析器入口流路、２７，３７接続プラグ、３０静脈側血液流路、３３静脈側エアートラップチャンバ、３３ｄ排液口、３３ｅ補液入口、３３ｆ開口、３３ｇ突起、３５静脈側エアートラップチャンバ入口流路、３６血液戻し流路、３８排液流路、４０補液流路、４１補液ポンプ、４３補液ポンプ入口流路、４４補液供給流路、５１透析液供給流路、５２透析液排出流路、５３透析液ポンプ、５４分岐点、６０制御部、７０本体、７１ストレート部、７２上端部、７３テーパ部、７３ａ内面、７５穴、８０キャップ、８１胴体、８２上部胴体、８３下部胴体、８４底板、８６排液用内管、８７先端、８８圧力検出管、８９圧力センサ、９０血液面、１００血液浄化装置。

Claims

血液浄化装置に用いられ、血液中の空気を除去するエアートラップチャンバであって、
円筒形のストレート部と、前記ストレート部よりも直径が大きい円筒状の上端部と、前記ストレート部と前記上端部とを接続するテーパ部とを含む本体と、
前記本体の前記テーパ部の側面に前記テーパ部の円周の接線方向に延びるように設けられる血液流入用ポートと、
を備えることを特徴とするエアートラップチャンバ。
請求項１に記載のエアートラップチャンバであって、
前記テーパ部内面の前記血液流入用ポートの開口の近傍で、前記開口よりも血液の流れの下流側または、前記血液流入用ポートの前記開口の内部のテーパ部外周側の内壁に取り付けられる突起を備えること、
を特徴とするエアートラップチャンバ。