JP2008200174A - 体外循環回路用チャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の混入が少なく、血液等の液面が上昇しにくく、血液の凝固も減少し、長時間に亘って安定した体外循環ができるようにした体外循環回路用チャンバを提供する。
【解決手段】この体外循環回路用チャンバ１０は、血液等の液の体外循環回路に用いられるものであり、下方に血液等の液の貯留部Ｃが形成され、上方に空気層Ｄが形成されるチャンバ本体５０と、このチャンバ本体の底部に上方に向けて設けられた血液等の液の流入口５４と、前記チャンバ本体の底部に設けられた血液等の液の流出口５５と、前記空気層に連通するように前記チャンバ本体の上部に連結された空気圧力測定ライン５６とを備えている。流出口５５には、フィルタ５８が設けられていることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、血液等の液を体外循環させて処理する回路の途中に設置される体外循環回路用チャンバに関する。

例えば血液透析回路、心肺用血液回路等のような体外循環回路においては、血液等の液の圧力を検出して流量を制御したり、患者に返血する際に気泡を分離するために、ドリップチャンバと呼ばれるチャンバが配置されている。

従来、上記チャンバとしては、下方に血液が貯留され、上方が空気層となるチャンバ本体の上部に血液の流入口を設け、底部に血液の流出口を設けて、流入口から血液を流入落下させて、底部の流出口から血液を取出す構造のものが一般的であった。そして、空気層に連通して空気圧力測定ラインを連結し、チャンバ内の圧力を検出して、血液の流量を制御するようにしている。

しかしながら、上記従来のチャンバでは、血液が落下するときに空気を抱き込むために、気泡が血液中に混入しやすく、血液貯留部の上層に泡が溜まって、血液の液面が徐々に上昇して血液が空気圧力ラインに入ってしまったりすることがあった。このため、チャンバ内に時々空気を注入して液面を下げたり、運転を一時的にストップして液面を安定させたりする必要があり、治療に支障を来たすことがあった。
また、血液が空気に触れて凝固し、血栓等が生じやすいという問題があった。

これに対して、下記特許文献１には、チャンバの側面に血液流入口を設け、この血液流入口に血液流路管を挿入し、血液流路管の先端を血液流入口の反対側の壁面に向け、血液流路管から流出した血液が上記反対側壁面に沿って流下するようにしたドリップチャンバが開示されている。

また、下記特許文献２には、ドリップチャンバの管本体内に、空気チャンバと血液チャンバとに区分する伸縮自在な隔膜を設け、空気チャンバに、その中の空気に対して隔膜を介して接する血液チャンバ内の血液の圧力を測定する圧力計を連通するよう接続し、血液チャンバに、血液流入口と血液流出口とを設けると共に、血液回路内に混じった空気を除去する空気除去ラインを連通するよう接続したものが開示されている。そして、管本体の上部を空気チャンバとし、その下の血液チャンバの最上部に空気除去ラインを連通するよう接続し、血液チャンバの最下部に血液流出口を設け、空気除去ラインの接続口と血液流出口との間に血液流入口を設けるようにしている。
特開２００２−２８２３５５号公報 特開平９−５６８１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような、血液がチャンバ内壁に沿って流下するようにしたチャンバでは、空気の混入が少なくなるものの、多少は混入することを避けられず、血液の液面が徐々に上昇してしまうことがあった。

また、上記特許文献２に記載されたチャンバでは、血液流入口と血液流出口とが、共に血液貯留部に開口しているが、血液流入口がチャンバの側壁に開口し、血液流出口がチャンバの底部に開口した構造であるため、血液の流れが所定のラインに落ち着いてしまい、血液の流れに乗らない滞留部分ができて、血液が凝固したり、血漿分離したりする可能性があった。更に、血液の状態や保護フィルタにより圧力測定精度が落ちる可能性があった。

したがって、本発明の目的は、気泡の混入が少なく、血液等の液面が上昇しにくく、血液の凝固も減少し、長時間に亘って安定した体外循環ができるようにした体外循環回路用チャンバを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の体外循環回路用チャンバは、血液等の液の体外循環回路におけるチャンバにおいて、下方に血液等の液の貯留部が形成され、上方に空気層が形成されるチャンバ本体と、このチャンバ本体の底部に上方に向けて設けられた血液等の液の流入口と、前記チャンバ本体の底部に設けられた血液等の液の流出口と、前記空気層に連通するように前記チャンバ本体の上部に連結された空気圧力測定ラインとを備えていることを特徴とする。

なお、本発明において、「血液等の液」とは、血液に限らず、血液に透析液や補充液が混入したものなど、体外循環する液を総称する意味である。ただし、便宜上、以下の説明では、単に「血液」と記載することにする。

本発明によれば、チャンバ本体の底部に設けられた流入口から、血液が上方に向けて流入し、チャンバ本体の上方に流れた後に反転して下降し、同じくチャンバ本体の底部に設けられた流出口より流出する。その結果、チャンバ本体に貯留された血液が隅々まで流動すると共に、液面は大きく乱れることがないので、上方の空気層と広い接触面積で混ざり合うことがない。このため、血液中に気泡が混入しにくく、血液の液面が上昇しにくく、血液の凝固や血漿分離も抑制されて、体外循環を長時間に亘って安定して行うことが可能となる。

本発明の好ましい態様によれば、前記流入口と前記流出口とが、前記チャンバ本体の上下方向に沿って平行に配置されて、共に上方に向けて開口している。これによれば、血液が真っ直ぐに上方に向けて流入し、チャンバ本体の上方で反転して、１８０度向きを変えて流下した後、流出口から流出するので、チャンバ本体内の血液を隅々まで効果的に流動させることができ、血液の対流を防止して血液の凝固や血漿分離をより効果的に抑制できる。

本発明の更に好ましい態様によれば、前記流出口を囲むようにフィルタが配置されている。これによれば、チャンバ本体内で血液凝固が生じたとしても、それによって形成された血栓等はフィルタを通過できないので、血栓等が流出して患者の体内に流入するのを防止できる。また、フィルタを通過するときに、血液中の気泡も除去されるので、気泡の混入も防ぐことができる。

本発明によれば、チャンバ本体の底部に設けられた流入口から血液が、上方に向けて流入し、チャンバ本体の上方に流れた後に反転して下降し、同じくチャンバ本体の底部に設けられた流出口より流出するので、チャンバ本体に貯留された血液が隅々まで流動すると共に、液面は大きく乱れることがない。このため、血液中に気泡が混入しにくく、血液の液面が上昇しにくく、血液の凝固や血漿分離も抑制されて、体外循環を長時間に亘って安定して行うことが可能となる。

本発明において、体外循環回路とは、例えば血液透析回路、心肺用血液回路等のように、体内から血液を取出して所定の処理をし、再び体内に戻す回路を意味する。本発明は、特に血液透析回路に好適であり、更には長時間かけてゆっくりとした流速で透析を行う持続的血液ろ過装置に好適である。

図１、２には、本発明による体外循環回路用チャンバ（以下単に「チャンバ」とする）を、血液透析回路に適用した一実施形態が示されている。

図１は、上記血液透析回路を示す概略説明図である。図において、Ａは患者からの血液を流入させる部分（脱血部）、Ｂは浄化された血液を患者に戻す部分（返血部）である。上記血液流入部Ａは、ろ過器（ダイアライザ）１の血液流入部１ａに接続されるチューブ２に連結されている。チューブ２の途中には、上流側から、シリンジポンプ３、ピロー４、血液ポンプ５、第１チャンバ６が配置されている。シリンジポンプ３は、血液中に抗凝固剤などを添加するために設けられている。第１チャンバ６には、保護フィルタ７を介して圧力計８が接続されており、第１チャンバ６上部の空気層の圧力を測定し、血液ポンプ５を制御することにより、ろ過器１への送液圧力を調整するようにしている。

上記チューブ２を通ってろ過器１に流入した血液は、ろ過器１内の図示しない中空糸内を通過し、血液流出部１ｂからチューブ９を通して患者への血液返血部Ｂに連結されている。チューブ９の途中には、第２チャンバ１０が配置されている。第２チャンバ１０には、上記第１チャンバ６と同様に、保護フィルタ１１を介して圧力計１２が連結されており、患者への送液圧力を検出できるようにしている。

一方、透析液を供給するラインとして、透析液を充填したパック２１がチューブ２２を介して、ろ過器１の透析液流入部１ｃに接続され、この透析液は、ろ過器１内の中空糸の外側空間を通過して、透析液流出部１ｄからチューブ２３を通して取出される。チューブ２２の途中には、透析液の計量チャンバ２４と、透析液ポンプ２５とが配置されている。また、チューブ２３には、第３チャンバ２９と、ろ液ポンプ２６と、ろ液計量チャンバ２７とが配置されている。第３チャンバ２９には、保護フィルタ３０を介して圧力計３１が接続されており、ろ液の送液圧力を検出できるようにしている。ろ液は、廃液容器２８等に回収される。

更に、補充液を供給するラインとして、補充液を充填したパック４１が、チューブ４２を介して、第２チャンバ１０の上部に連結されている。そして、チューブ４２の途中には、補充液の計量チャンバ４３と、補充液ポンプ４４とが配置されている。

上記血液透析回路の基本的な動作については、既に周知であるため、ここではその詳細な説明を省略するが、その概略を説明すると、患者の血液取出し部Ａから取出された血液が、血液ポンプ５により、チューブ２を通して、第１チャンバ６に供給され、この第１チャンバ６からろ過器１の中空糸内に流入する。

一方、透析液は、パック２１からチューブ２２を通り、透析液ポンプ２５によって、ろ過器１の下部から中空糸の外側空間に流入する。そして、ろ過器１内にて、中空糸膜を通して、血液中の老廃物が透析液側に移行し、血液が浄化される。

ろ過器１を通過して浄化された血液は、チューブ９を通り、第２チャンバ１０に流入する。また、パック４１からチューブ４２を通して、補充液ポンプ４４によって供給される補充液が、第２チャンバ１０に流入し、浄化された血液に補充液が添加される。こうして浄化された血液は、チューブ９を通して患者の血液返送部Ｂに戻される。

上記において、第１チャンバ６、第２チャンバ１０は、血液の圧力を検出するための圧力計８、１２を設けるために設けられている。すなわち、血液を直接測定する構造では、圧力計が血液に接触するため、患者が変わるたびに圧力計を交換しなければならなくなるが、チャンバ６，１０の上部の空気層の圧力を測定することにより、血液に接触しないで圧力の測定が可能となるのである。また、これらのチャンバ６，１０は、血液中の気泡を除去する効果ももたらしている。

この実施形態では、本発明によるチャンバが、上記第１チャンバ６、第２チャンバ１０に適用されている。これらのチャンバ６，１０は、血液が通過する部分となるので、気泡の混入、血液凝固などをできるだけ防ぐ必要がある。

第１チャンバ６、第２チャンバ１０は、ほぼ同様な構造をなしているので、ここでは第２チャンバ１０について、図２を参照して詳しく説明する。

このチャンバ１０は、ほぼ円筒状の周壁５１と、その上下に取付けられたキャップ５２，５３とで構成されるチャンバ本体５０を有している。ただし、チャンバ本体５０の形状は、上記のような円筒形状に限らず、角筒形状、三角フラスコ形状など、各種の形状を採用することができる。

下キャップ５３は、チャンバ本体５０の底壁をなし、そこに血液の流入口５４と、血液の流出口５５とが、それぞれ平行にかつ上方に向けて開口するように設けられている。流入口５４、流出口５５には、それぞれ前述したチューブ９が接続されている。

上キャップ５２は、チャンバ本体５０の天壁をなし、そこに、前記圧力計１２（図１参照）に接続されるチューブ５６と、補充液の供給チューブ４２とが接続されている。チューブ５６には、３方弁５７が設けられており、その一つの開口５７ａは、前記圧力計１２に連結され、もう一つの開口５７ｂは、図示しない注射器等を連結して、チャンバ本体５０内に空気等を注入できるようになっている。

下キャップ５３の内面には、前記血液の流出口５５を囲むように、フィルタ５８が設置されている。なお、フィルタ５８は、流入口５４と流出口５５とを仕切るように配置されていればよく、その配置形状は特に問われない。

なお、図２は、第２チャンバ１０を示しているが、第１チャンバ６の場合は、補充液の供給チューブ４２がなく、チューブ９がチューブ２になるだけで、その他の構成はほぼ同じである。

次に、このチャンバ１０の作用について説明すると、チューブ９を通して、流入口５４からチャンバ本体５０内に流入した血液は、上方に流れた後、血液の液面に達すると、下方に向きを変え、フィルタ５８を通過した後、流出口５５から再びチューブ９内に入って流出し、図１における患者への返血部Ｂに戻される。その結果、チャンバ本体５０内の下方に血液の貯留部Ｃが形成され、上方に空気層Ｄが形成される。

このように、血液が上方に向けて流出し、下方から流出することにより、チャンバ本体５０内に貯留された血液全体が流動しやすくなり、血液が滞留してしまう部分を少なくすることができる。その結果、血液が滞留して血漿が分離したり、血液が凝固したりすることを防止できる。また、血液の液面が大きく乱れることはないので、血液と空気とが混合しにくくなり、気泡等が血液に混入することを防止できる。更に、理由はよくわからないが、従来のチャンバと比べて、透析施行中でのチャンバ１０内における血液の液面の上昇が起こりにくく、長時間に亘って安定して透析を続けることができる。

なお、血液は、フィルタ５８を通して流出するので、万が一血液の凝固が生じたとしても、凝固してできた血栓等はフィルタ５８を通過できずに除去されるので、患者に血栓等が流れてしまうことはない。

一方、チャンバ１０内の上方には、空気層Ｄが設けられており、チューブ５６に血液が侵入することはないので、圧力計１２等が血液で汚染されることを防止できる。

市販の持続的血液ろ過装置である「ＪＵＮ−５０５（ＳＡ１０２）」（商品名、株式会社ウベ循研製）と、その回路「ＪＣＨ−１０Ｓ」（商品名、株式会社ウベ循研製）を用い、回路中の、図１における第１チャンバ６、第２チャンバ１０を、図２に示した構造のものに変えて、以下の試験を行った。

すなわち、ビーカーに溜めた水を血液ポンプで汲み上げ、脱血チャンバ（第１チャンバ６）、返血チャンバ（第２チャンバ１０）、エージングバッグを介してビーカーへと循環させるラインに持続的に通過させた。図２におけるＳ１の高さ１５ｍｍまで水を溜め、所定の設定流量で血液ポンプを運転し、下方より水を導入し、下方より水を抜き出して、返血チャンバへ送った。２４時間血液ポンプを連続運転した後の脱血チャンバの液位を確認した。また、図２におけるＳ２の高さ４５ｍｍまで水を溜めてから同様に試験した。

次に、上方より脱血チャンバに液を入れる従来の方法で同様にＳ１，Ｓ２の液位からスタートさせて試験した。結果を表１、表２に示す。表１は、本発明によるチャンバを用いて下から血液を流入させた結果を示し、表２は、従来のチャンバを用いて上から血液を流入させた結果を示している。

上記表１，２に示されるように、本発明のチャンバを用いた場合には、長時間に亘って液位の変化がなく、長時間に亘り安定した運転ができることがわかる。

本発明の一実施形態による体外循環回路用チャンバを適用した血液透析回路を示す概略説明図である。 同体外循環回路用チャンバを示す概略構成図である。

符号の説明

６ 第１チャンバ
１０ 第２チャンバ
５０ チャンバ本体
５１ 周壁
５２，５３ キャップ
５４ 血液の流入口
５５ 血液の流出口
５６ 圧力計に接続されるチューブ
４２ 補充液が供給されるチューブ
５８ フィルタ
Ｃ 血液の貯留部
Ｄ 空気層

Claims (3)

1. 血液等の液の体外循環回路におけるチャンバにおいて、下方に血液等の液の貯留部が形成され、上方に空気層が形成されるチャンバ本体と、このチャンバ本体の底部に上方に向けて設けられた血液等の液の流入口と、前記チャンバ本体の底部に設けられた血液等の液の流出口と、前記空気層に連通するように前記チャンバ本体の上部に連結された空気圧力測定ラインとを備えていることを特徴とする体外循環回路用チャンバ。
2. 前記流入口と前記流出口とが、前記チャンバ本体の上下方向に沿って平行に配置されて、共に上方に向けて開口している請求項１記載の体外循環回路用チャンバ。
3. 前記流出口を囲むように、フィルタが配置されている請求項１又は２記載の体外循環回路用チャンバ。

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