JP2019193736A - エアトラップチャンバ及び体外循環回路 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口より上方に液面が設定される場合に、チャンバ内周面に沿った液体の流れを、従来よりもスムーズにすることが可能なエアトラップを提供する。【解決手段】エアトラップチャンバは、チャンバ本体及び導入管２１を備える。導入管２１は、導入口からチャンバ本体内まで延設され、端部開口である吐出口２３がチャンバ本体の内周面２５Ａに、周方向に向けて設けられる。チャンバ本体の内周面２５Ａは、吐出口２３が配置された位置である吐出点Ｐ１から、吐出口２３を取り囲む導入管２１の外周面２１Ｂがチャンバ本体の内周面２５Ａに接続される接続点Ｐ２に至るまで周方向に沿って螺旋状に延設され、吐出点Ｐ１とチャンバ本体の中心軸Ｃ１とを結ぶ第一半径Ｒ１よりも、接続点Ｐ２とチャンバ本体１２の中心軸Ｃ１とを結ぶ第二半径Ｒ２が短くなるように形成される。【選択図】図９

Description

本発明は、エアトラップチャンバ及びこれを備える体外循環回路に関する。

例えば血液透析では、患者から脱血された血液が体外循環回路に送られる。体外循環回路は、脱血された血液が供給される動脈側回路と、動脈側回路から送られた血液を浄化する浄化器（ダイアライザ）と、浄化後の血液を患者に返血する静脈側回路とを備える。動脈側回路及び静脈側回路の少なくとも一方には、回路を流れる血液内の気泡を捕捉する（除泡する）ためのエアトラップチャンバが設けられる。

エアトラップチャンバには、動脈側回路に接続される上流側に導入口が設けられ、静脈側回路に接続される下流側に導出口が設けられる。さらに上流側にはエア抜き口も設けられる。例えば、エアトラップチャンバの上端に設けられた上壁に、導入口及びエア抜き口が設けられる。

例えば特許文献１では、導入口から上壁を貫通し、さらにチャンバ内に延設される導入管が設けられる。導入管の下端には吐出口が設けられる。吐出口が上壁より下方に設けられることで、上壁に滞留する気泡の、吐出口への流入が防止される。

さらに吐出口は、チャンバ内周面に設けられ、さらにその周方向に向けられる。このような配置や向きとすることで、吐出口から吐出される液体（血液、生理食塩水等）の流れは、チャンバ内周面に沿って流れる旋回流となる。チャンバ内の流れを旋回流とすることで、単純にチャンバ内に液体を滴下させる場合と比較して、チャンバ内の滞留が生じ難くなるというメリットが得られる。

米国特許出願公開第２００６／０１７３３９５号明細書

ところで、エアトラップチャンバ内のいわゆるデッドスペース（デッドボリューム）を削減するために、チャンバ内の液面（液位）を、できるだけ上壁内面に近づけることが考えられる。このとき、上壁より下方に設けられた吐出口は液面下に液没される。この状態で吐出口から液体が吐出されると、図１４に例示されるように、旋回流が導入管１００の吐出口１０２の裏側（周方向に沿った後方）まで回り込み、その管壁１０４に衝突することで液体の流れの勢いが減殺され、滞留するおそれがある。

そこで本発明は、吐出口より上方に液面が設定される場合に、チャンバ内周面に沿った液体の流れを、従来よりもスムーズにすることの可能な、エアトラップチャンバを提供することを目的とする。

本発明はエアトラップチャンバに関する。当該エアトラップチャンバは、チャンバ本体及び導入管を備える。チャンバ本体は、略円筒形状であってその中心軸に沿った上流側端部は導入口が形成された上壁で覆われるとともに、中心軸に沿った下流側端部には導出口が設けられる。導入管は、導入口からチャンバ本体内まで延設され、端部開口である吐出口がチャンバ本体の内周面に、周方向に向けて設けられる。チャンバ本体の内周面は、吐出口が配置された位置である吐出点から、吐出口を取り囲む導入管の外周面がチャンバ本体の内周面に接続される接続点に至るまで周方向に沿って螺旋状に延設される。さらに、チャンバ本体の中心軸に垂直な平面における、吐出点とチャンバ本体の中心軸とを結ぶ第一距離よりも、上記平面における接続点とチャンバ本体の中心軸とを結ぶ第二距離が短い。

上記発明によれば、吐出口の裏側である接続点とチャンバ本体の中心軸との距離を、吐出点とチャンバ本体の中心軸との距離と比較して短くさせているので、当該接続点に向かう液体の流量を低減可能となる。したがって、接続点周辺における液体の滞留を従来よりも抑制可能となる。

また上記発明において、接続点における、導入管の外周面の接線とチャンバ本体の内周面の接線との、導入管の外周面を跨ぐ角度である接続点角度が９０°以下であってよい。

接続点角度が９０°を超過する鈍角である場合に、接続点を区画する導入管の外周面及びチャンバ本体の内周面とによって、接続点周辺は袋小路構造となって、そこに入り込んだ液体が滞留し易くなる。上記発明によれば、袋小路構造を避けることで、接続点周辺の液体の滞留を防止可能となる。

また上記発明において、接続点周辺にＲ部が形成されてよい。

Ｒ部が形成されることで、チャンバ本体の内周面から導入管の外周面への液体移動がスムーズに行われる。

また上記発明において、エアトラップチャンバは、上流側に設けられるキャップと、下流側に設けられるハウジングとを備えてよい。この場合、キャップは、略円筒形状のキャップ本体と、キャップ本体の内周面に吐出口が周方向に向けられる導入管と、キャップ本体の下流側端部に接続されキャップ本体よりも拡径された第一接続フランジと、を備える。ハウジングは、第一接続フランジに挿入される第二接続フランジと、第二接続フランジの下流側に接続されるハウジング本体と、を備える。ハウジングの第二接続フランジの内径は、キャップ本体の内周面の第二距離より拡径される。キャップ本体の下流側端部の、少なくとも第二距離である部分に、Ｒ部または面取り部が形成される。

キャップ本体の下流側端部と第二接続フランジとの内径差に基づいて、中心軸方向に段差が形成されるが、この段差にＲ部が形成されることで、キャップ本体の下流側端部から第二接続フランジへの液体の移行がスムーズに行われる。

また本発明は体外循環回路に関する。当該回路では、脱血された血液が循環される。この体外循環回路の流路上に、上記発明に係るエアトラップチャンバが接続される。

本発明によれば、吐出口より上方に液面が設定される場合に、チャンバ内周面に沿った液体の流れを、従来よりもスムーズにすることが可能となる。

本実施形態に係るエアトラップチャンバが用いられる体外循環回路を例示する図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバを例示する斜視図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバを例示する斜視断面図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバの、キャップの構造を説明する図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバの使用時の様子を例示する斜視断面図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバ内の流れについて説明する図である。 本実施形態に係るエアトラップチャンバの、キャップの構造を説明する拡大図である。 比較例に係るキャップ（θ＝１５０°）の構造及び当該構造に対する流体解析結果を例示する図である。 第一実施形態に係るキャップ（θ＝１２０°）の構造及び当該構造に対する流体解析結果を例示する図である。 第二実施形態に係るキャップ（θ＝９０°）の構造及び当該構造に対する流体解析結果を例示する図である。 第三実施形態に係るキャップ（θ＝６０°）の構造及び当該構造に対する流体解析結果を例示する図である。 キャップの接続点周辺に形成されたＲ部を説明する図である。 キャップの下流側端部に形成されたＲ部を説明する図である。 従来技術に係るエアトラップチャンバの、キャップの構造を説明する図である。

図１に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が接続される体外循環回路が例示される。体外循環回路は、例えば血液透析に用いられる回路であって、動脈側回路５０、血液浄化器５４、透析装置５５、静脈側回路５１、及び補液ライン６０を備える。

なお、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０は、透析治療に用いられる体外循環回路に接続されているが、この形態に限らない。例えば患者から脱血した血液を循環し、浄化治療し得る体外循環回路に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が接続されてもよい。例えばアセテートフリーバイオフィルトレーション（ＡＦＢＦ）、持続緩徐式血液濾過療法、血液吸着療法、選択式血球成分除去療法、単純血漿交換療法、二重膜濾過血漿交換療法、血漿吸着療法等で使用される体外循環回路に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０を接続させてよい。

また、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０は、体外循環回路の、後述する動脈側回路５０、静脈側回路５１、及び補液ライン６０に設けることができる。またその他にも、血栓が生じるおそれのある経路上、要するに体外循環回路における、血液または血液成分が流れる経路上に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が接続可能である。また加えて、体外循環回路の、血液または血液成分が流れる経路上、生理食塩水が流れる経路上、及びこれらを含めた体外循環回路の流路上に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が接続可能となっている。

図１を参照して、動脈側回路５０には、患者の体内から脱血された血液が供給される。動脈側回路５０は、上流側から、動脈側穿刺針５２、及びローラポンプ５３を備える。動脈側穿刺針５２が患者の血管に穿刺されて動脈側回路５０のチューブに血液が送られる（脱血）。

ローラポンプ５３はチューブの外側から当該チューブをしごくことでチューブ内の血液が血液浄化器５４に輸送される。なお、例えばプライミングの際に静脈側回路からプライミング液を回路内に満たす場合もあることから、ローラポンプ５３は正逆回転可能であってよい。

動脈側穿刺針５２からローラポンプ５３の間、及び、ローラポンプ５３から血液浄化器５４の間に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が接続されてもよい。エアトラップチャンバ１０の構造や機能については後述する。なお、返血時に血液の除泡を確実に行うため、静脈側回路５１におけるエアトラップチャンバ１０は必須の構成であるのに対して、動脈側回路５０に設けられるこれらのエアトラップチャンバ１０は任意に設けることができる。

動脈側回路５０の、ローラポンプ５３と血液浄化器５４の間に、補液ライン６０が設けられる。補液ライン６０には、補液バッグ５７及びクランプ５９が設けられる。また補液バッグ５７とクランプ５９の間に、エアトラップチャンバ１０が設けられる。

補液バッグ５７には補液である生理食塩水が収容される。例えば体外循環回路のプライミング時に、クランプ５９が開放状態にされ補液バッグ５７から生理食塩水が体外循環回路に流される。回路内に生理食塩水が満たされることで回路内の気泡が除去される。プライミングが完了するとクランプ５９が閉止状態に切り替えられる。

また、透析治療の完了後、回路内の血液を患者体内に返血するために、再びクランプ５９が開放状態にされ、回路内が補液バッグ５７の生理食塩水で満たされる。言い換えると回路内の血液が生理食塩水に置換される。

血液浄化器５４は動脈側回路５０から送られた血液を浄化する。血液浄化器５４はいわゆるダイアライザであって、例えば中空糸膜５４Ａを介して透析液と血液とが物質交換される。血液浄化器５４は、複数本の中空糸膜５４Ａの束（中空糸膜束）がカラム５４Ｂ内に収容される。

カラム５４Ｂは円筒状の収容部材であって、中心軸方向の一端に導入側キャップ５４Ｃが取り付けられ、他端に導出側キャップ５４Ｄが取り付けられる。導入側キャップ５４Ｃには、動脈側回路５０の下流末端のコネクタ（図示せず）に接続される血液導入ポート５４Ｅが設けられる。導出側キャップ５４Ｄには、静脈側回路５１の上流端のコネクタ（図示せず）に接続される血液導出ポート５４Ｆが設けられる。動脈側回路５０から送られる血液は、血液導入ポート５４Ｅから中空糸膜５４Ａの内部に流れ込む。

カラム５４Ｂの、導出側キャップ５４Ｄ寄りの部分には、透析液導入ポート５４Ｇが設けられる。またカラム５４Ｂの、導入側キャップ５４Ｃ寄りの部分には、透析液導出ポート５４Ｈが設けられる。透析液導入ポート５４Ｇを介して、透析装置５５からカラム５４Ｂ内に透析液が送られる。中空糸膜５４Ａを介して透析液と血液とが物質交換され、その結果血液が浄化される。物質交換後の透析液は透析液導出ポート５４Ｈを介して透析装置５５に戻される。また浄化後の血液は血液導出ポート５４Ｆを介して静脈側回路５１に送られる。

静脈側回路５１では、静脈側穿刺針５６を介して浄化後の血液が患者の体内に返血される。返血の際に血液中の気泡を除去する（除泡）ため、静脈側回路５１にエアトラップチャンバ１０が設けられる。例えばエアトラップチャンバ１０には、流量が２００ｍＬ／ｍｉｎの液体（血液、生理食塩水等）が流入される。

図２に、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０が例示される。また図３に、エアトラップチャンバ１０の斜視断面図が例示される。エアトラップチャンバ１０は、チャンバ本体１２及びフィルタ４０を備える。

なお、透析治療中、エアトラップチャンバ１０は紙面上側が上方、紙面下側が下方となる様に立設された状態で使用される。以下では特に説明のない限り、この使用時の立設配置を基準に、各構成の位置や構造を説明する。

加えて、図２〜図１３において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が示される。Ｚ軸はエアトラップチャンバ１０の中心軸Ｃ１に沿って延設される鉛直方向軸である。Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸に垂直な平面において直交する２軸である。例えばＸ軸は吐出口２３の切断面２３Ａ（図４参照）に垂直な軸であり、Ｙ軸は切断面２３Ａに平行な軸である。

チャンバ本体１２は略円筒形状であって、その中心軸Ｃ１に沿った上流側端部（上端）は上壁２８で覆われる。上壁２８には導入口２４及びエア抜き口２２が設けられる。またチャンバ本体１２の中心軸Ｃ１に沿った下流側端部（下端）に導出口３１が設けられる。すなわち、チャンバ本体１２内では、導入口２４から導出口３１まで液体（血液、生理食塩水等）が流下される。

なお、エアトラップチャンバ１０の中心軸Ｃ１は、エアトラップチャンバ１０のチャンバ容積の大部分を占める、ハウジング３０の形状に基づいて定められてよい。例えばハウジング３０は円筒形状、または、下流側に行くに従って僅かに縮径される円錐台形形状（後述するように、これらの形状は以下ではまとめて略円筒形状とも記載される）であって、その中心軸がエアトラップチャンバ１０全体の中心軸Ｃ１となる。

上述したように、チャンバ本体１２は、上流側に設けられる上部部材であるキャップ２０と、下流側に設けられる下部部材であるハウジング３０から構成されてよい。キャップ２０及びハウジング３０は例えば樹脂を射出成形することにより得られる。

ハウジング３０は略円筒形状であって、中心軸Ｃ１に沿った上流側端部（上端）に、キャップ２０の第一接続フランジ２７に挿入される第二接続フランジ３２が形成される。なお略円筒とは、中心軸Ｃ１方向に沿って内径が一定である形状を含み、さらに、中心軸Ｃ１方向に沿って内径がわずかに（例えば５％以内）変化するような、厳密には円錐台形形状であるが、内径の拡がりがわずかであるために、実質的にほぼ円筒形状とみなされるような形状も含まれる。

ハウジング３０の、中心軸Ｃ１に沿った下流側端部（下端）に導出管３３が形成される。導出管３３の下端が導出口３１となる。導出口３１は静脈側回路５１の下流側のチューブ（図示せず）に接続され、エアトラップチャンバ１０内の液体（血液、生理食塩水等）を静脈側回路５１に導出する。

導出管３３の上端にはフィルタ４０が設けられる。エアトラップチャンバ１０から液体（血液、生理食塩水等）が導出される際に、液中の血栓等の固形物がフィルタ４０に捕捉される。

また、第二接続フランジ３２と導出管３３との間にハウジング本体３４が設けられる。ハウジング本体３４は例えば略円筒形状、すなわち、導出口３１に向かって僅かに縮径されるような円錐台形形状であってよい。また第二接続フランジ３２は円筒形状であってよい。つまり、第一接続フランジ２７と当接する第二接続フランジ３２の外径は中心軸Ｃ１方向に沿って一定であってよい。

図３を参照し、第二接続フランジ３２の内径（内周面半径）Ｒ３は、キャップ本体２５の第一半径Ｒ１と等しくてよい。なお、キャップ本体２５が下流側ほど拡径される断面テーパ形状、言い換えると円錐台形形状であるときには、その最大径である最下端部の第一半径Ｒ１と、第二接続フランジ３２の内径Ｒ３とが等しくされる。

図４にはキャップ２０単体の斜視断面図が例示される。図４では、キャップ２０を下斜めから見上げるような構図となっている。また導入管２１を図示するために、キャップ本体２５及び第一接続フランジ２７が周方向に一部切り取られている。

キャップ２０は、その上流側端部（上端）に導入口２４（図３参照）及びエア抜き口２２が設けられた断面コ字状の部材である。キャップ２０は上壁２８、キャップ本体２５、第一接続フランジ２７、及び導入管２１を備える。

キャップ本体２５は、その内面が液体に触れる接液部であって、チャンバ本体１２の中心軸Ｃ１に沿った上流側端部（上端）が上壁２８により閉じられた略円筒形状に形成される。上壁２８には、導入口２４（図３参照）及びエア抜き口２２が形成される。また、キャップ本体２５の下端が第一接続フランジ２７に接続される。第一接続フランジ２７はキャップ２０の、中心軸Ｃ１方向の下端部となる。

第一接続フランジ２７は例えば中心軸Ｃ１に沿って延設された円筒形状の部材であって、その内径はキャップ本体２５の内径よりも大きく形成される（拡径される）。したがって図７に例示されるように、キャップ本体２５と第一接続フランジ２７との切り替え部分が段差形状となり、キャップ本体２５の下端面２５Ｂ（図７参照）がチャンバ内に露出される。

図４に戻り、また上壁２８に形成された導入口２４から、キャップ本体２５の内部、つまりチャンバ本体１２の内部まで、導入管２１が延設される。エアトラップチャンバ１０が静脈側回路５１に設けられている場合に、導入管２１の上端の導入口２４は、静脈側回路５１の上流側のチューブに接続される。また導入管２１の下端には、チャンバ本体１２内に液体を吐出する端部開口である吐出口２３が形成される。このように、吐出口２３が上壁２８の内面２８Ａよりも下方に設けられることで、上壁２８の内面２８Ａに滞留する気体の、吐出口２３への進入が防止される。

また、導入管２１の吐出口２３は、キャップ本体２５の内周面２５Ａに沿って設けられ、その上、内周面２５Ａの周方向にその開口が向けられている。例えば導入管２１の下端には下壁２１Ａが形成され、その側方が切り欠かれて吐出口２３となっている。例えば吐出口２３は、内周面２５Ａの接線方向に平行に向けられる。また吐出口２３の切断面２３Ａは、内周面２５Ａの径方向に平行となる様に形成される。

吐出口２３が、キャップ本体２５の内周面２５Ａに、周方向に向けて設けられることで、吐出口２３から流れ出る液体（血液、生理食塩水等）の流れは、内周面２５Ａに沿って流れる旋回流となる。エアトラップチャンバ１０内の液体流れが旋回流となることで、特定の流れが形成されない場合と比較して、エアトラップチャンバ１０内の液体の滞留が抑制される。

また、吐出口２３が中心軸Ｃ１の軸外に設けられ、その一方で導出口３１が中心軸Ｃ１の軸上に設けられるので、吐出口２３と導出口３１とは互いに軸外配置される。言い換えると吐出口２３と導出口３１とは、中心軸Ｃ１に直交する軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に沿って離間するように設けられる。

このように吐出口２３と導出口３１との軸をずらして配置することで、導出口３１から逆流した気泡の、吐出口２３への進入が抑制される。すなわち、静脈側回路５１の下流側からエアトラップチャンバ１０の導出口３１に気泡が進入する逆流が生じると、浮力によって気泡が上昇する。このとき、吐出口２３が導出口３１の開口軸からずれた位置に配置されるので、上昇する気泡の吐出口２３への進入が抑制される。

図５には、本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０の、使用時の例が示される。使用時とはプライミング時及び血液透析時（治療時）が含まれる。本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０はいわゆるエアレス型のチャンバであって、キャップ２０の上壁２８の内面２８Ａ近傍に液面が設定される。

上壁２８の内面２８Ａ近傍に液面が設定されることで、内面２８Ａより下方の吐出口２３は、液面下に液没される。この状態で、吐出口２３から液体が吐出されると、上述したようにキャップ本体２５の内周面２５Ａに沿って図６に例示されるような旋回流が生じる。

吐出口２３から生じた旋回流は旋回しながら下方に流れ、導出口３１に向かう。この間に液体中の気泡が浮力により上昇する。さらに上昇した気泡はエア抜き口２２から除去される。

吐出口２３から生じる旋回流に伴って（引き摺られて）、吐出口２３より上方の液体にも旋回流が生じる。このとき、図７に例示されるように、キャップ本体２５の（つまりチャンバ本体１２の）内周面２５Ａに沿って流れる液体が、導入管２１の外周面２１Ｂに衝突し、その流れが停滞するおそれがある。

そこで本実施形態に係るエアトラップチャンバ１０では、キャップ本体２５の内周面２５Ａについて、吐出口２３が配置された位置である吐出点Ｐ１から、吐出口２３を取り囲む導入管２１の外周面２１Ｂが内周面２５Ａに接続される接続点Ｐ２に至るまで、周方向に沿って螺旋状（螺旋一巻き状）に延設するように当該内周面２５Ａが形成される。このとき、キャップ本体２５の（つまりチャンバ本体１２の）中心軸Ｃ１に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）における、吐出点Ｐ１とエアトラップチャンバ１０の中心軸Ｃ１とを結ぶ第一距離（第一直線距離）よりも、同平面における接続点Ｐ２と中心軸Ｃ１とを結ぶ第二距離（第二直線距離）が短くなる。

例えば、内周面２５Ａが螺旋状に形成されている場合、中心軸Ｃ１を回転軸として、角度に応じて半径が変化される。この螺旋形状について、幾何的には、極座標表示でｒ＝ａθで表されるアルキメデスの螺旋や、同じく極座標表示でｒ＝ａｅ^ｂθで表される対数螺旋等が含まれる。この場合、吐出点Ｐ１とエアトラップチャンバ１０の中心軸Ｃ１とを結ぶ第一半径Ｒ１よりも、接続点Ｐ２と中心軸Ｃ１とを結ぶ第二半径Ｒ２が短くなる。

接続点Ｐ２における第二半径Ｒ２を相対的に小径とする（第二距離を相対的に短くする）ことで、導入管２１の外周面２１Ｂに衝突する液体の流量が低減される。その結果、当該領域における滞留が抑制される。

なお、「内周面２５Ａが螺旋状に形成される」とは、内周面２５Ａが全周に亘って、上述した幾何的な螺旋状曲面となるように形成される形態に限られない。例えば、内周面２５Ａの曲面が、２種類の円弧を繋げることで形成されてもよい。すなわち、吐出点Ｐ１を含む内周面２５Ａの一部を、中心軸Ｃ１を原点とする半径Ｒ１の円弧に基づいて形成する。さらに、中心軸Ｃ１よりも吐出点Ｐ１から離間される位置に原点を持つ半径Ｒ１の円弧に基づいて内周面２５Ａの残りの一部を形成して、導入管２１との交点を接続点Ｐ２とする。このとき、中心軸Ｃ１に垂直な平面における、吐出点Ｐ１と中心軸Ｃ１とを結ぶ第一距離（第一直線距離）よりも、同平面における、接続点Ｐ２と中心軸Ｃ１とを結ぶ第二距離（第二直線距離）が短くなる。なお、中心軸Ｃ１を原点に取る半径Ｒ１の円弧と、中心軸Ｃ１よりも吐出点Ｐ１から離間される位置に原点を持つ半径Ｒ１の円弧との接続箇所について、いわゆるＲ加工（曲面加工）を施して、内周面２５Ａが全周に亘って実質的に曲面となるように形成されることが好適である。

本実施形態に係るキャップ本体２５の内周面２５Ａが、螺旋形状を備えたことによる、滞留の抑制作用について、図８〜図１１を参照して説明する。図８〜図１１の上段には、キャップ２０を下方から鉛直上方を見たときの例が示されている。言い換えると、キャップ２０の下方から、中心軸Ｃ１に沿って上方に当該キャップ２０を見たときの例が図８〜図１１に示されている。

また、図８〜図１１下段には、図８〜図１１の上段に示された各形状における、キャップ本体２５の内周面２５Ａ内の流体解析の結果が例示されている。当該解析結果において、相対的に流量［ｍ^３／ｓ］の多い領域を短ピッチ（短間隔）のハッチングで示し、相対的に流量の少ない領域を長ピッチのハッチングで示す。また特に、図中、最低流量の領域については破線のハッチングが施されている。

図８上段と図７とを参照して、図８のアングルによれば、径方向外側から、第一接続フランジ２７の下端面２７Ａ、キャップ本体２５の下端面２５Ｂ、及び上壁２８の内面２８Ａが露出される。さらに導入管２１の段差面２１Ｃ、導入管２１の下壁２１Ａが露出される。

図８には、比較例としてのキャップ２０が例示される。このキャップ２０の内周面２５Ａは真円形であって、吐出点Ｐ１における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ１と、接続点Ｐ２における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ２とが等しく（Ｒ１＝Ｒ２）なるように形成される。

この場合、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂの接線Ｌ１と、キャップ本体２５の内周面２５Ａの接線Ｌ２の、導入管２１の外周面２１Ｂを跨ぐ角度である接続点角度θは、例えば導入管２１の直径がキャップ本体２５の内径（内周半径）未満である場合に、鈍角となる。このとき、接続点Ｐ２では、導入管２１の外周面２１Ｂと、キャップ本体２５の内周面２５Ａとによって袋小路の構造（図８上段にハッチングで示す）が形成され、当該構造に流入した液体が滞留する。

図９には、本実施形態（第一実施形態）に係るキャップ２０が例示される。このキャップ２０の内周面２５Ａは螺旋形状であって、接続点Ｐ２における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ２が、吐出点Ｐ１における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ１よりも短くなるように形成される。

この場合においても、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂの接線Ｌ１と、キャップ本体２５の内周面２５Ａの接線Ｌ２の、導入管２１の外周面２１Ｂを跨ぐ角度である接続点角度θは鈍角となる。しかしながら、Ｒ２＜Ｒ１により、そもそも接続点Ｐ２に流れこむ流量が低減されるので、特に接続点Ｐ２における最低流量領域（破線ハッチングで示す領域）を比較例である図８と比較すると、滞留が抑制されていることが理解される。

図１０には、本実施形態（第二実施形態）に係るキャップ２０が例示される。このキャップ２０の内周面２５Ａも螺旋形状であって、接続点Ｐ２における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ２が、吐出点Ｐ１における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ１よりも短くなるように形成される。

この場合、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂの接線Ｌ１と、キャップ本体２５の内周面２５Ａの接線Ｌ２の、導入管２１の外周面２１Ｂを跨ぐ角度である接続点角度θは直角（９０°）となる。したがって、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂと、キャップ本体２５の内周面２５Ａとの袋小路構造が解消される。その結果、図９の例よりもさらに滞留が抑制される。この、袋小路構造の解消との観点から、接続点角度θを９０°以下にすることが好適である。

図１１には、本実施形態（第二実施形態）に係るキャップ２０が例示される。このキャップ２０の内周面２５Ａも螺旋形状であって、接続点Ｐ２における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ２が、吐出点Ｐ１における中心軸Ｃ１からの半径Ｒ１よりも短くなるように形成される。

この場合、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂの接線Ｌ１と、キャップ本体２５の内周面２５Ａの接線Ｌ２の、導入管２１の外周面２１Ｂを跨ぐ角度である接続点角度θは鋭角（６０°）となる。したがって、接続点Ｐ２における、導入管２１の外周面２１Ｂと、キャップ本体２５の内周面２５Ａとが図１０の例よりもさらに開き、中心軸Ｃ１側への流入が容易な構造となっている。

以上、図８〜図１１の流体解析結果に示されているように、本実施形態に係るキャップ本体２５の内周面２５Ａを螺旋構造とすることで、従来例（図８）と比較して、接続点Ｐ２における滞留が抑制される。

なお、接続点Ｐ２における滞留を更に効果的に抑制させるために、図１２に例示されるように、接続点Ｐ２の周辺にＲ部２９（曲面加工部）を形成してもよい。このＲ部２９は、中心軸と平行な軸周りに曲面が形成される。

キャップ本体２５の内周面２５Ａから導入管２１の外周面２１Ｂに移行する接続点Ｐ２の周辺をＲ部２９とすることで、内周面２５Ａから外周面２１Ｂへの流れの移行がスムーズに行われる。

なお、図１３に例示されるように、キャップ本体２５の内周面２５Ａの内径がＲ１からＲ２に移行するのに対して、第二接続フランジ３２の内周面３２Ａは一定の内径Ｒ１（＝Ｒ３）とされる。つまり第二接続フランジの内径Ｒ３は、キャップ本体の内周面２５Ａの第二半径Ｒ２より拡径される。したがって、キャップ本体２５の内周面２５Ａの、内径がＲ２の部分は、第二接続フランジ３２の内周面３２Ａよりも中心軸Ｃ１方向にせり出す構造となる。

そこで、図１３に例示されるように、キャップ本体２５の下端面２５Ｂ（下流側端部）の、少なくとも第二半径Ｒ２である部分に、Ｒ部２５Ｂ１が形成されてよい。このようにすることで、キャップ本体２５から第二接続フランジ３２への液体の移動がスムーズに行われる。

例えばＲ部２５Ｂ１は、キャップ本体２５の内周面２５Ａ下端と、下端面２５Ｂの径方向内側端部とで形成される角構造に対して、内周面２５Ａの周方向に沿った線を中心として曲面加工が施されることで形成される。

なお、キャップ本体２５から第二接続フランジ３２への液体の移動がスムーズに行われればよいことから、Ｒ部２５Ｂ１に代えて、面取り部を設けてもよい。

１０ エアトラップチャンバ、１２ チャンバ本体、２０ キャップ、２１ 導入管、２１Ｂ 導入管の外周面、２２ エア抜き口、２３ 吐出口、２４ 導入口、２５ キャップ本体、２５Ａ キャップ本体の内周面、２５Ｂ キャップ本体の下端面、２５Ｂ１ 下端面のＲ部、２７ 第一接続フランジ、２８ 上壁、２８Ａ 上壁の内面、２９ 接続点周辺のＲ部、３０ ハウジング、３１ 導出口、３２ 第二接続フランジ、３２Ａ 第二接続フランジの内周面、３３ 導出管、３４ ハウジング本体、５０ 動脈側回路、５１ 静脈側回路、５４ 血液浄化器、５５ 透析装置。

吐出口２３から生じる旋回流に伴って（引き摺られて）、吐出口２３より上方の液体にも旋回流が生じる。このとき、図８に例示されるように、キャップ本体２５の（つまりチャンバ本体１２の）内周面２５Ａに沿って流れる液体が、導入管２１の外周面２１Ｂに衝突し、その流れが停滞するおそれがある。

Claims (5)

1. 略円筒形状であってその中心軸に沿った上流側端部は導入口が形成された上壁で覆われるとともに、前記中心軸に沿った下流側端部には導出口が設けられるチャンバ本体と、
   前記導入口から前記チャンバ本体内まで延設され、端部開口である吐出口が前記チャンバ本体の内周面に、周方向に向けて設けられる導入管と、
   を備えるエアトラップチャンバであって、
   前記チャンバ本体の内周面は、前記吐出口が配置された位置である吐出点から、前記吐出口を取り囲む前記導入管の外周面が前記チャンバ本体の内周面に接続される接続点に至るまで周方向に沿って螺旋状に延設され、前記チャンバ本体の中心軸に垂直な平面における、前記吐出点と前記チャンバ本体の前記中心軸とを結ぶ第一距離よりも、前記平面における前記接続点と前記チャンバ本体の前記中心軸とを結ぶ第二距離が短い、
   エアトラップチャンバ。
2. 請求項１に記載のエアトラップチャンバであって、
   前記接続点における、前記導入管の外周面の接線と前記チャンバ本体の内周面の接線との、前記導入管の外周面を跨ぐ角度である接続点角度が９０°以下である、エアトラップチャンバ。
3. 請求項１または２に記載のエアトラップチャンバであって、
   前記接続点周辺にＲ部が形成される、エアトラップチャンバ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のエアトラップチャンバであって、
   前記エアトラップチャンバは、上流側に設けられるキャップと、下流側に設けられるハウジングとを備え、
   前記キャップは、
   略円筒形状のキャップ本体と、
   前記キャップ本体の内周面に前記吐出口が周方向に向けられる前記導入管と、
   前記キャップ本体の下流側端部に接続され前記キャップ本体よりも拡径された第一接続フランジと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記第一接続フランジに挿入される第二接続フランジと、
   前記第二接続フランジの下流側に接続されるハウジング本体と、
   を備え、
   前記ハウジングの前記第二接続フランジの内径は、前記キャップ本体の内周面の前記第二距離より拡径され、
   前記キャップ本体の下流側端部の、少なくとも前記第二距離である部分に、Ｒ部または面取り部が形成される、
   エアトラップチャンバ。
5. 脱血された血液が循環される体外循環回路の流路上に、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアトラップチャンバが接続される、
   体外循環回路。