JP2603155B2

JP2603155B2 - 血液処理装置

Info

Publication number: JP2603155B2
Application number: JP2320045A
Authority: JP
Inventors: 和彦萩原
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH03264075A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、血液処理装置に関するものである。詳しく
は、血液処理用部材に血液を流通させて、酸素の付加お
よび二酸化炭素の除去などのガス交換を行う人工肺、血
液透析を行う人工透析器、血液成分の分離を行う血漿分
離器、血液の吸着浄化を行う血液浄化器などの血液処理
器を備えた血液処理装置に関するものである。

［従来の技術］従来より、血液処理器として、例えば、中空糸膜型人
工肺があり、その一般的構造は、酸素含有ガスの流入口
および流出口を有する筒状ハウジング内に多数のガス交
換用中空糸膜からなる中空糸膜束が挿入されており、こ
の中空糸膜束の両端部は、筒状ハウジングの両端部にポ
ッティング剤により形成された隔壁により液密に固定さ
れており、この隔壁の外側に血液流入口および血液流出
口を形成するロート状の血液ポートが取り付けられてい
る。そして、ガス交換用中空糸膜は、多孔質ポリプロピ
レン製中空糸膜、多孔質ポリエチレン製中空糸膜、シリ
コーンゴム製中空糸膜などが使用されている。

そして、近年では、従来の血液処理と異なり、長期的
に体外循環を行う血液処理方法が行われるようになって
来ており、具体的には、模型人工肺を用いた体外補助循
環（ECMO）、人工透析器を用いた連続的血液透析法（CA
VD）、血液濾過器を用いた連続的血液濾過法（CAVH）な
どがある。

そして、血液処理装置内部において血液凝固を防止す
るために、循環する血液中に抗凝固剤であるヘパリンが
添加される。しかし、血液処理が長期にわたるほどこの
ヘパリンの投与量も増加し、ヘパリン投与は血液処理を
行っている患者の血液凝固力を低下させるため、他の外
傷性部位、術部などの治癒の遅延を招くことになる。こ
のため、より少ないヘパリン量での血液循環、さらには
ヘパリンを投与しない血液処理が好ましいことになる。
しかし、上述の血液処理器（人工肺）の血液流入ポート
内部において、血液の滞留が生じやすく、血球の沈着、
さらには血栓の発生を招くおそれがあり、減ヘパリン循
環、無ヘパリン循環が困難である。また、血液流入ポー
トは、血液を血液処理器の中空糸内部に流入させるため
のチャンバーとして機能し、また、血液流入口は、送血
管との接続部として機能しているため、単に省略するこ
とができない。そこで、血液流入ポートの形状を改良し
たもの（例えば、特公昭62−54510号公報、特公昭60−5
308号公報）がある。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記のような血液流入ポートの形状の改良だ
けでは、血液ポート内部の部分的な滞留を抑制すること
ができず、特に、ECMO、CAVHなどのように低流量におい
て行われる血液処理では、血液ポート内部の部分的な滞
留を避けることが困難であり、抗凝固剤を使用しないと
この血液ポート内にて血栓が形成されるおそれが極めて
高いものであった。

そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、低
流量において血液処理を行っても、血液流入ポート内に
おける血液の滞留が極めて少なく、抗凝固剤を使用する
こともなく血液処理を行うことができる血液処理装置を
提供するものである。

［問題点を解決するための手段］上記本発明の目的を達成するものは、定圧ポンプと、
該定圧ポンプにより送血される血液を処理するための血
液処理器と、該定圧ポンプより送血される血液の流量制
御手段とを有する血液処理装置であって、該血液処理装
置は、前記定圧ポンプ前記血液処理器とを連通する第１
送血管と、前記血液処理器に接続された第２送血管とを
備え、前記流量制御手段は、前記第１送血管または第２
送血管に取り付けられ、該送血管を完全に閉塞すること
なく、該送血管を外部より間欠的に押圧することを特徴
とする血液処理装置である。

そして、前記流量制御手段は、前記送血管の断面積を
開放状態（未狭窄状態）の1/50〜1/5程度にするもので
あることが好ましい。前記流量制御手段は、前記血液処
理器内を流れる血液の流速分布を間欠的に変化させるも
のであることが好ましい。前記流量制御手段は、前記血
液処理器内を流れる血液の流速分布を間欠的に、かつゆ
るやかに変化させるものであることが好ましい。前記流
量制御手段は、前記第１送血管または第２送血管を、ゆ
るやかな速度（5cm/秒〜15cm/秒程度）で押圧するもの
であることが好ましい。前記第１送血管または第２送血
管には、血液の流量を測定するための超音波流量計が設
けられていることが好ましい。前記血液処理器は、ハウ
ジングと、該ハウジング内に収納された血液処理用部材
と、前記ハウジングの両端部にそれぞれ取り付けられた
血液流入口を有する血液流入ポートおよび血液流出口を
有する血液流出ポートとを少なくとも有するものである
ことが好ましい。前記血液処理器、第１送血管および第
２送血管の血液接触面には、抗血栓性材料が被覆されて
いることが好ましい。前記定圧ポンプには、第３送血管
が接続されていることが好ましい。前記流量制御手段
は、前記定圧ポンプに取り付けられているものであって
もよい。前記血液処理器は、ハウジングと、該ハウジン
グ内に挿入された血液処理用部材と、該血液処理用部材
の両端部を前記ハウジングの両端部に液密に固定する隔
壁と、前記ハウジングの両端部付近にそれぞれ設けら
れ、前記血液処理用部材の一方の面と前記ハウジングの
内面と隔壁とにより形成される空間に連通する血液処理
用流体流入口および流出口と、前記ハウジングの両端部
にそれぞれ取り付けられた血液流入口を有する血液流入
ポートおよび血液流出口を有する血液流出ポートとを有
するものであることが好ましい。

本発明の血液処理装置を図面に示す実施例を用いて詳
細に説明する。

本発明の血液処理装置１は、定圧ポンプ２と、定圧ポ
ンプ２により送血される血液を処理するための血液処理
器３と、定圧ポンプ３より送血される血液の流量制御手
段４とを有する血液処理装置であって、定圧ポンプ２と
血液処理器３とを連通する第１送血管５と、血液処理器
３に接続された第２送血管６とを備え、流量制御手段４
は、第１送血管５または第２送血管６に取り付けられ、
送血管5,6を完全に閉塞することなく、第１または第２
送血管5,6を外部より間欠的に押圧するものである。

このため、本発明の血液処理装置１は、流量制御手段
４を用いることにより、定圧ポンプの駆動により発生す
る血液流の流量を間欠的に変化させることができ、血液
処理装置１内、特に血液処理器３の内部を流れる血液の
流速分布を間欠的に変化させることができる。この血液
流の流量の変化は、血液処理器３内部、特に血液流入ポ
ート内部における血液の流れ、つまり流速分布に変化を
与え、血液ポート内部に滞留部分または将来滞留部分を
形成する血液の流速の極端に低い部分が継続して形成さ
れることを防止する。よって血液処理器３の内部におけ
る血栓の発生を防止することができる。

そこで、第１図に示した実施例を用いて本発明の血液
処理装置を説明する。

この実施例の血液処理装置１は、定圧ポンプ２、定圧
ポンプ２により送血される血液を処理するための血液処
理器３、定圧ポンプ２と血液処理器３とを接続する第１
送血管５、この第１送血管５に取り付けられた流量計
８、血液処理器３に接続された第２送血管６、この第２
送血管６に取り付けられた流量制御手段４、定圧ポンプ
２に接続された第３送血管７とからなっている。

そして、この血液処理装置１における血液の流れは、
患者より脱血された血液が、第３送血管７を通り定圧ポ
ンプ２により一定圧力の血液流を与えられた後、第１送
血管５内を流れ、ほぼ垂直に載置された血液処理器３の
下方より血液処理器３内に流入し、必要な血液処理が行
われた後、第２送血管６を会して患者に返血されるもの
である。また、必要に応じ第２送血管６に取り付けられ
ている流量制御手段４を作動させることにより、定圧ポ
ンプ２以降を流れる血液流の流量を間欠的に変化（拍動
を与え）させ、血液処理器３の内部、特に血液流入ポー
ト内に形成されるおそれのある血液滞留または滞留部分
となる可能性のある部分の形成を防止する。

本発明の血液処理装置１に使用する定圧ポンプ２は、
一定の圧力で流体を送液するものである。

定圧ポンプとしては、遠心ポンプ、タービンポンプ、
スクリューポンプなどが使用できる。

血液処理器３としては、人工肺、人工腎臓、血漿分離
器、吸着型血液浄化装置などが使用される。具体的に
は、ハウジングと、ハウジング内に収納された血液処理
用部材と、ハウジングの両端部にそれぞれ取り付けられ
た血液流入口を有する血液流入ポートおよび血液流出口
を有する血液流出ポートとを有する血液処理器などが使
用される。そして、血液処理用部材としては、人工肺で
あればガス交換膜が、人工腎臓であれ、血液透析膜が、
血漿分離器であれば、血漿分離膜が、血液浄化器であれ
ば、吸着剤が使用される。

血液処理器３として使用される人工肺の具体例を第４
図に示す。

この人工肺は、中空糸膜型人工肺40であり、ハウジン
グ46と、ハウジング46内に挿入された血液処理用部材で
あるガス交換用中空計糸膜42と、中空糸膜束の両端部を
ハウジング46の両端部に液密に固定する隔壁10,11と、
ハウジング46の両端部付近にそれぞれ設けられ、血液処
理用部材である中空糸膜42の外面とハウジング46の内面
と隔壁とにより形成される空間（酸素室12）に連通する
血液処理用流体であるガスの流入口13およびガス流出口
14と、ハウジング46の両端部にそれぞれ取り付けられた
血液流入口29を有する血液流入ポート19および血液流出
口28を有する血液流出ポート18とを有している。

筒状体のハウジング36内に収納されている中空糸束と
しては、ガス交換用中空糸膜を10,000〜60,000本程度束
ねたものが使用されており、ガス交換用中空糸膜42とし
ては、多孔質膜であり、貫通する多数の微細孔を有して
いる。ガス交換用中空糸膜としては、内径100〜1000μ
ｍ、好ましくは100〜300μｍ、肉厚５〜80μｍ、好まし
くは10〜60μｍ、空孔率20〜80％、好ましくは30〜60
％、また微細孔の孔径は0.01〜５μｍ、好ましくは0.01
〜１μｍ程度のものが好適に使用される。また、中空糸
膜に限らず平膜状のものであってもよい。

ガス交換用中空糸膜の材質としては、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
スルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテー
ト等の高分子材料が使用でき、好ましくは、疎水性高分
子であり、特に好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であ
り、より好ましくは、ポリプロピレンであり、延伸法ま
たは相分離法などにより微細孔を形成させたポリプロピ
レンが望ましい。

この実施例の中空糸膜型人工肺40の構造について具体
的に述べると、中空糸膜42の両端部は、それぞれの開口
が閉塞されない状態で隔壁10,11によりハウジング46に
液密に固着されている。そして、この隔壁10,11によ
り、ハウジング46内部は、中空糸膜外壁とハウジング46
の内壁と隔壁により形成される酸素室12と、中空糸膜内
部に形成される血液流通用空間とに区画される。隔壁11
の外側には、血液流入口29と環状凸部25を有する血液流
入ポート19がネジリング23により固定されており、また
隔壁10の外側には、血液流出口28と環状凸部24を有する
内液流出ポート18がネジリング22により固定されてい
る。そして、血液ポート18,19の凸部24,25は、隔壁10,1
1に当接しており、この凸部24,25の外側周縁には、ネジ
リング22,23のそれぞれに設けられた少なくとも２つと
孔30,31,32,33,の一方よりシール剤が充填され、各血液
ポート18,19を隔壁10,11に液密に固着している。

そして、流量制御手段４は、血液処理装置１の血液回
路中の変速を変化させることにより、定圧ポンプ２より
送血される血液流速を経時的に変化させ、血液流に拍動
を与えるものである。流量制御手段４としては、この流
量制御手段が取り付けられている第２の送血管６の断面
積を間欠的に変化させるものであり、具体的には、第２
送血管を外部より間欠的に押圧可能で、第２送血管６の
断面積を変化させることができるクランプが使用され
る。スランプとしては、手動によるもの、電気的に作動
するもの、空気圧で作動するもの、機械的に作動するも
のいずれも使用でき、例えば、ロータリーソレノイド、
電磁弁、エアーシリンダー、偏心カムなどが好適に使用
される。

そして、流量制御手段４を作動させることにより、人
工肺内、特に血液流入ポート19内の血液の滞留部分を消
失させることができる。具体的に説明すると、一定流量
にて血液流入ポート19に流入した血液は、ある流速分布
をもって、血液流入ポート19内に分散する。しかし、継
続的に一定流量の流入が維持されると、一度血液流入ポ
ート19内に形成された流速分布もほぼ一定のものとな
る。このため、血液流入ポート19内に部分的な滞留、ま
たは流速が他の部分と比べて極端に低い部分が形成さ
れ、血栓発生の原因となる。血液流入ポート19の形状、
さらに流入させる血液の流量により、血栓が形成されや
すい箇所は異なるが、本実施例における形状の血液流入
ポート19においては、第７図に示すように、血液流入ポ
ート19の中央部に環状に滞留部分が形成され易い。しか
し、流量制御手段４を作動させることにより、血液の流
量が間欠的に変化するため、血液浮流入ポート19内に流
入する血液流の流量も間欠的に変化し、この変化に伴
い、ポート19内部の血液流の流速分布にも変化する。こ
のため、血液流入ポート19内に、一定の血液流の流速分
布が形成されない。血液流入ポート19内に形成される滞
留部分の形成状態は、血液流入ポート内の血液流量と流
速分布により異なるが、上記の流量制御手段４を作動さ
せることにより、血液流入ポート19内の流量変化によ
り、流速分布が変化し、これによって、滞留部分となる
可能性がある流速が遅い部分が逐次移動する。このた
め、同一箇所にて継続して血液が滞留する部分および他
の部分に比べて極端に流速が低い部分が形成されない。

そして、この流量制御手段４は、第１図に示すよう
に、人工肺をほぼ垂直に載置し、血液を下方により流入
させる場合に、特に有効である。また、逆に、血液を上
方より流入させる場合に用いてもよい。

さらに、流量制御手段４は、第２送血管６を完全に閉
塞することなく行うものであることが好ましく、最大狭
窄状態において、第２送血管４の断面積を開放状態（未
狭窄状態）の1/50〜1/5程度にすることが好ましい。こ
のようにすることにより、血液処理装置内部の血液回路
中の極端な圧力変動の発生を抑制することができる。つ
まり、完全閉塞を行った場合、チューブの閉塞時に、瞬
間的に圧力変動が極端に高くなるオーバーシュートと呼
ばれるピーク圧が発生する。この現象は、電気的の過渡
現象に似たものであり、その後安定した圧力値になる。
しかし、チューブを完全に閉塞しないことにより、この
圧力変動における極端なピーク圧の発生を抑制すること
ができ、内部を流れる血液に溶血を生じさせる危険性が
減少し好ましい。

また、流量制御手段４は、血液処理器内を流れる血液
の流速分布を間欠的に、かつゆるやかに変化させるもの
であってもよい。このような手段としては、流量制御手
段４により第２送血管を瞬間的ではなく、ゆるやかな速
度で押圧することにより行うことができる。具体的な狭
窄速度としては、使用される血液処理器、送血管により
相違するが、5cm/秒〜15cm/秒程度が好ましいものと考
えられる。このようにすることにより、完全にチューブ
を押圧するタイプの流量制御手段であっても、上記のよ
うにチューブの完全閉塞時の圧力変動における極端なピ
ーク圧の発生を抑制することができ、内部を流れる血液
に溶血を生じさせる危険性が減少し好ましい。また、第
２送血管６の狭窄の時間的間隔は、サイクル（１サイク
ル＝狭窄時間＋開放時間の１回分）0.4〜3.0秒程度、狭
窄時間は、１サイクルの10％〜60％程度とすることが好
ましい。

また、流量制御手段４は、第２送血管でなく、第２図
に示すように、定圧ポンプ２と血液処理器３とを接続す
る第１送血管５に取り付けてもよく、さらに、第３図に
示すように定圧ポンプ２に直接取り付けてもよい。

第１送血管５、第２送血管６および第３送血管７とし
ては、例えば塩化ビニル樹脂、シリコーンゴムなどの透
明性を有する可撓性合成樹脂製管が好適に使用できる。
また、必要に応じ、第２図に示すように、第３送血管７
に貯血槽９を設けてもよい。

さらに、いずれかの送血管に、流量計８を取り付ける
ことが好ましい。これは、定圧ポンプ、特に遠心ポンプ
を用いた場合、ポンプの回転数から流量を確認すること
が困難であり、流量確認のために設けることが好まし
い。流量計８としては、血液に直接接触することなく、
送血管の内部を流れる血液の流量を測定出来るものが好
ましく、例えば、超音波流量計が好適に使用される。

さらに、本発明の血液処理装置１の血液接触面、特
に、血液処理器３および送血管の血液接触面には、抗血
栓材料が固定されていることが好ましい。抗血栓性材料
としては、ヘパリン、ポリアルキルスルホン、エチルセ
ルロース、アクリル酸エステル系重合体、メタアクリル
酸エステル系重合体（例えば、ポリHEMA［ポリヒドロキ
シエチルメタクリレート］）、疎水性セグメントと親水
性セグメントの両者を有するブロックまたはグラフト共
重合体（例えば、HEMA−スチレン−HEMAのブロック共重
合体、HEMA−MMA［メチルメタアクリレート］のブロッ
ク共重合体、HEMA−LMA［ラウリルメタアクリレート］
のブロック共重合体、PVP［ポリビニルピロリドン］−M
MAのブロック共重合体、さらに、このブロック共重合体
にアミノ基を有するポリマーを混合したブレンドポリマ
ー）、および含フッ素樹脂などが使用できる。好ましく
は、HEMA−スチレン−HEMAのブロック共重合体、HEMA−
MMA［メチルメタアクリレート］のブロック共重合体な
どが好ましい。そして、上記のヘパリンを除く親水性樹
脂を血液接触面に被覆した後、さらにその上にヘパリン
を固定することが好ましい。この場合、ヘパリンをこの
親水性樹脂の表面に固定するためには、親水性樹脂は、
水酸基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソ
シアネート基、エポキシ基、チオシアネート基、酸クロ
リド基、アルデヒド基および炭素−炭素二重結合のうち
のいずれかを有するか、もしくは容易にこれら基に変換
可能な基を有していることが好ましい。特に好ましく
は、上記親水性樹脂にアミノ基を有するポリマーを混合
したブレンドポリマーを用いることであり、アミノ基を
有するポリマーとしては、ポリアミン、特にPEI［ポリ
エチンイミン］が好ましい。

ヘパリン固定は、血液処理装置の血液接触面に上記の
親水性樹脂を被覆したのち、その表面にヘパリン水溶液
を接触させた後、グルタールアルデヒド、テレフタルア
ルデヒド、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソ
シアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、エピクロルヒドリン、1,4−ブタンジオ
ールグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグ
リシジルエーテルなどの固定化剤と接触させることによ
り、上記の親水性樹脂に共有結合させることにより固定
することができる。

［実施例］次に、本発明の血液処理装置の実施例を説明する。

（実施例１）血液処理器として中空糸膜型人工肺を用いた。中空糸
膜型人工肺としては、第４図に示すような形状を有する
人工肺であり、具体的には、ポリカーボネイト製で、端
部付近にはガス流入ポートおよび流出ポートを有する筒
状のハウジング（内径58mm、長さ120mm）を用い、その
内部に内径約200μｍ、肉厚約25μｍ、空孔率約45％、
平均孔径約700Åのポリプロピレン製中空糸膜約12000本
が挿入され、ハウジングのガス流入口およびガス流出口
よりポッティング剤（ポリウレタン）を遠心注入した
後、ポッティング剤部分をスライスして形成された隔離
を有するものを用い、そして、ハウジングの外側（隔壁
の端面）に、それぞれの血液ポートをネージリングを用
いて固定した膜面0.8m²のものを用いた。

定圧ポンプとしては、バイオポンプ（バイオメディッ
クス株式会社製）を用い、流量制御手段としては、スピ
ードコントロール付きのエアーシリンダーで、シリンダ
ーの開閉時間を任意に設定できる機構を有するものを用
いた。そして、定圧ポンプの血液流入口に、内径6mmの
塩化ビニル製チューブを接続し、定圧ポンプの血液流出
口と人工肺の血液流入口とを内径6mmの塩化ビニルチュ
ーブにより接続し、人工肺の血液流量出口に内径6mmの
塩化ビニル製チューブを接続し、このチューブに上記の
流量制御手段を取り付けた。さらに、この流量制御手段
より下流に流量径［トランジットタイム血流計（トラン
ソニック、アドバンス株式会社製）］を取り付け、本
発明の血液処理装置を作成した。

（実施例２）中空糸膜型人工肺として、実施例１のものを用い、さ
らに、この人工肺の血液接触面にヘパリンを固定したも
のを用いた。

なお、人工肺の血液接触面のヘパリン固定は、人工肺
の血液接触面（血液ポート内面、中空系の端部および内
面、隔壁の端面）にアクリル樹脂［Ｐ（HEMA）とPEIの
それぞれ1.25％,0.75％／メタノール：メチルセロソ
ル：水＝89.2:8.3:2.5］をコーティングさせた後、10％
ヘパリン水溶液（0.25N H₂SO₄含有）を97℃で、10分間
処理した後、部分的にアミノ基を持たせた変性ヘパリン
の0.2％水溶液（pH4.0,0.1Mクエン酸緩衝液）に接触さ
せた後、45℃、４時間処理し、さらに、0.5％グルター
ルアルデヒド水溶液（pH4.0,0.01Mクエン酸緩衝液）に
接続させた後、37℃に、20時間処理を行い人工肺の血液
接触面にヘパリンを共有結合させた。

また、チューブとしては、血液接触面にヘパリンを固
定したものを用いた。チューブへのヘパリンの固定は、
チューブをオゾン発生装置（日本のオゾン株式会社製）
にて、0.8/minO₂,50℃の条件で、20分間処理した後、
0.5％PEI（pH10.0）に接触させ、さらに、45℃、20時間
処理した。続いて、10％ヘパリン水溶液（0.25N H₂SO₄
含有）を97℃で、10分間処理し、部分的にアミノ基を持
たせた変性ヘパリンの0.2％水溶液（pH4.0,0.1Mクエン
酸緩衝液）に接触させた後、45℃、４時間処理し、さら
に、0.5％グルタールアルデヒド水溶液（pH4.0,0.01Mク
エン酸緩衝液）に接触させた後、37℃、20時間処理を行
いチューブの血液接触面にヘパリンを共有結合させた。

また、ポンプ、回路中に使用されているコネクターに
ついても、その血液接触面に上述の人工肺と同様にヘパ
リンを固定し、さらに、チューブの開放端に取り付けら
れているカニューレについては、その血液接触面に上述
のチューブと同様にヘパリンを固定した。上述以外の点
は、実施例１と同様のものを用いて、本発明の血液処理
装置を作成した。

［実験］（実験１）実施例１の血液処理装置を用いて以下の実験を行っ
た。実験回路としては、第５図に示すものを用いた。な
お、60は、実験用液体タンクであり、64,66,68は圧力計
であり、62は、液体混注口である。また、実験用液体と
しては、0.9％NaClの35％グリセリン水溶液（血液とほ
ぼ同粘度）に、フェノールフタレインを少量添加したほ
ぼ中性のものを用い、遠心ポンプ２を作動させて実験用
液体を循環させた。そして、一時的に遠心ポンプ２を停
止し、混注口より上記の実験用液体に0.02Nとなるよう
にNaOHを添加したアルカリ性液体を1cc注入し、人工肺
の血液流入ポート内に、上記アルカリ性液体をほぼ均一
に拡散させた後（赤色に変化）、タンク60内に1N HClを
50μ添加し、さらに、以下の条件でクランプ４を作動
させながら、流量100ml/minで実験用液体を循環させ
て、血液ポート内のフェノールフタレインの着色が消失
するまでの時間を測定し、さらに消失パターンを観察し
た。実験条件は下記に示すとおりである。

［実験条件Ａ（実施例）］クランプ開放時間0.8秒、クランプ狭窄時間（押圧開
始信号出力から押圧解除信号出力までの時間）0.6秒で
チューブの狭窄、開放を繰り返して行った。クランプ狭
窄速度は、ストロボライトによる写真撮影を行って確認
したところ、チューブが押圧されはじめる瞬間において
30cm/秒であった。なお、チューブの狭窄は、完全閉塞
を行うものとした。そして、完全に閉塞している時間
（最大狭窄状態時間）は、ポリグラフの圧力変化をチャ
ートより読み取ったところ、0.45秒であった。

［実験条件Ｂ（実施例）］チューブの狭窄を完全閉塞とせず、最大狭窄状態にお
いて、チューブの断面における最小距離が約1mmとなる
ようにして行った以外は、実験条件Ａと同じとした。

［実験条件Ｃ（実施例）］クランプ狭窄速度を実験条件Ａより遅くした以外は実
験条件Ａと同じとした。なお、ストロボライトによる写
真撮影を行って確認したところ、チューブが押圧されは
じめる瞬間において、クランプ狭窄速度は、5cm/秒であ
った。そして、完全に閉塞している時間（最大狭窄状態
時間）は、0.1〜0.2秒であった。

［実験条件Ｄ（比較例）］クランプを作動させない以外は、実験条件Ａと同じと
した。

着色消失時間についての実験結果は、第１表に示す通
りであった。

また、着色消失パターンは、実験条件Ａでは、血液ポ
ートの外周部が無色になった後、中心部分のピンク部分
が年輪状になって外側に移動し消失した。また、実験条
件Ｂおよび実験条件Ｃは、実験条件Ａとほぼ同じであっ
たが、実験条件Ａに比べ、年輪がはっきりしていた。

そして、実験条件Ｄでは、外周部の着色は比較的早く
消失するが、第６図に示すように、血液ポート40の中心
部分の着色部分41の消失に時間がかかっており、第７図
に示すように、血液ポート40の中心部分において着色部
分41の滞留が確認された。

（実験２）実験１にて用いた実験回路を使用し、実験用液体を平
均流量400ml/minにて循環させ、実験条件Ａ〜Ｄの条件
でのそれぞれ圧力変動を圧力計64（P1）,66（P2）,68
（P3）を用いて測定した。

その結果、実験条件Ａでは、クランプのON,OFF時にP
1,P2,P3のすべてにおいて、瞬時の極端な圧力変動が発
生し、P2,P3では陰圧も発生した。また、流量計より、
クランプの開閉にともなう瞬間的な流れの変化が観察さ
れ、逆流の発生が見られた。これは、流体の慣性力およ
びチューブをクランプする時の血液回路内体積の急激な
変化によるものと考えられる。実験条件Ｂにおいては、
P1,P2,P3とも圧力変動はおだやかであり、陰圧および逆
流の発生も確認されなかった。また、実験条件Ｃでは、
クランプの開閉速度が遅いため、圧力変動の立ち上がり
はおだやかであり、P1,P2では、陰圧の発生はなかっ
た。しかし、P3では、クランプの完全閉塞の瞬間に瞬時
の陰圧が発生した。また、かすかな逆流も確認された。
瞬時の極端な圧力変動、流れの変化は、溶血を生じさせ
るおそれがあり、またはP1,P2における陰圧の発生は、
人工肺として多孔質膜型のものを使用する場合にあって
は、気泡が血液側に流入するおそれがあり、好ましいも
のではない。実験条件B,Cであれば、そのようなおそれ
がないものと思われる。よって、チューブを急激にかつ
完全に閉塞する場合における極端な圧力変動（極端に高
いピーク圧）の発生を防止し、問題のない圧力変動とす
るための、クランプの開閉速度としては、５〜15cm/秒
程度と考えられる。

（実験３）実施例２の血液処理装置を用いて、雑犬に対して頚動
静脈Ｖ−A Bypassを24時間行った。実験では、血流量35
0ml/milとし、20kgの雑犬を用い、ノンヘパリンにて行
った。そして、血液処理装置における流量制御手段は、
実験１における実験条件Ａ〜Ｄについてそれぞれ行い、
血液循環終了後、生理食塩水にて人工肺を洗浄し、血液
ポート内面の血球の付着状態、血栓の発生状態を確認し
た。その結果、実験条件Ａ〜Ｃでは、人工肺の血液ポー
トの内面における血球の付着および血栓の発生はみられ
なかった。これに対し、実験条件Ｄでは、第６図および
第６図の中央断面図である第７図に示すように、血液流
入ポート19の中央部分内面に血球の付着および血栓41の
発生が見られた。

［発明の効果］本発明の血液処理装置は、定圧ポンプと、該定圧ポン
プにより送血される血液を処理するための血液処理器
と、該定圧ポンプより送血される血液の流量制御手段と
を有する血液処理装置であって、該血液処理装置は、前
記定圧ポンプと前記血液処理器とを連通する第１送血管
と、前記血液処理器に接続された第２送血管とを備え、
前記流量制御手段は、前記第１送血管または第２送血管
に取り付けられ、該送血管を完全に閉塞することなく、
該送血管を外部より間欠的に押圧するものであるため、
流量制御手段を用いることにより、定圧ポンプの駆動に
より発生する血液流の流量を変化させることができ、血
液処理装置内、特に血液処理器の内部を流れる血液の流
速分布を変化させることができる。この血液流の流量の
変化は、血液処理器内部、特に血液流入部における血液
の流れ、つまり流速分布に変化を与え、血液流入部内部
に滞留部分または将来滞留部分を形成する血液の流速の
極端に低い部分が継続して形成されることを防止する。
よって、血液処理器の内部における血栓の発生を防止す
ることができる。また、流量制御手段が、送血管を完全
に閉塞しないことにより、極端なピーク圧の発生を抑制
することができ、押圧に起因した血液の溶血の発生を防
止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の血液処理装置の一実施例の概略図、
第２図および第３図は、本発明の血液処理装置の他の実
施例の概略図、第４図は、本発明の血液処理装置に使用
される血液処理器の一例を示す断面図、第５図は、本発
明の血液処理装置の実験に用いた回路の概略図、第６図
および第７図は、実験結果の説明図である。１……血液処理装置、２……定圧ポンプ、２……血液処理器、４……流量制御手段、５……第１送血管、６……第２送血管、７……第３送血管、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定圧ポンプと、該定圧ポンプにより送血さ
れる血液を処理するための血液処理器と、該定圧ポンプ
より送血される血液の流量制御手段とを有する血液処理
装置であって、該血液処理装置は、前記定圧ポンプと前記血液処理器と
を連通する第１送血管と、前記血液処理器に接続された
第２送血管とを備え、前記流量制御手段は、前記第１送血管または第２送血管
に取り付けられ、該送血管を完全に閉塞することなく、
該送血管を外部より間欠的に押圧するものであることを
特徴とする血液処理装置。
【請求項２】前記流量制御手段は、前記送血管の断面積
を未狭窄状態の1/50〜1/5程度にするものである請求項
１に記載の血液処理装置。
【請求項３】前記血液処理器、第１送血管および第２送
血管の血液接触面には、抗血栓性材料が被覆されている
ものである請求項１または２に記載の血液処理装置。