JP4839028B2 - 気泡除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置に関する。

例えば心臓外科手術においては、送血ポンプを作動して患者の静脈（大静脈）より脱血し、人工肺によりガス交換を行なった後、この血液を再び患者の動脈に戻すという人工肺体外血液循環が行なわれる。

このような人工肺体外血液循環を行う回路（体外循環回路）には、脱血した血液に流入した気泡を除去（分離）する気泡除去装置が設けられている。この気泡除去装置としては、ハウジングと、ハウジングの上部に設けられ、脱気手段に接続された気泡出口とを有し、血流に遠心力を与えて、気泡をハウジング中央に集め、さらに浮力によりハウジング上部に気泡を集めた後、脱気手段によって気泡出口から除去するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この気泡除去装置では、血液からの水蒸気が液体となり、当該液体が気泡出口を介して気泡除去装置の外部へ流れ出る場合があるという問題があった。このため、前記液体が、例えば医療ガス配管設備の一つである、脱気手段としての手術室の壁吸引に入り込み、前記医療ガス配管設備が故障するなどの不具合が生じるおそれがあった。

特公昭６４−８５６２号公報

本発明の目的は、液体が気泡除去装置の外部へ流出するのを確実に防止することができる気泡除去装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置であって、
血液が流入する内部空間を有する装置本体と、
前記装置本体の上側に設けられ、該装置本体から浮上した気泡を一時的に貯留する気泡貯留室と、
前記気泡貯留室の上側に設けられ、脱気手段に接続されて陰圧に保たれる陰圧室と、
前記気泡貯留室と前記陰圧室とを隔てるように設けられ、気体の通過を許容し、かつ、血液の通過を阻止するフィルタ部材と、
前記陰圧室に連通し、該陰圧室から流出する液体を貯留し得る液体貯留室と、
前記装置本体の頂部付近を前記気泡貯留室に連通させ、前記装置本体から浮上した気泡が通過する第１連通部と、
前記装置本体の周壁部付近を前記気泡貯留室に連通させる第２連通部とを備え、
前記装置本体から浮上した気泡が前記第１連通部を通って前記気泡貯留室へ流入するとともに前記気泡貯留室内の血液が前記第２連通部を通って前記装置本体へ戻るよう構成されていることを特徴とする気泡除去装置。

（２） 前記陰圧室は、扁平形状をなしており、水平方向に対して傾斜している上記（１）に記載の気泡除去装置。

（３） 前記傾斜した陰圧室の下部側に、前記液体貯留室が設けられている上記（２）に記載の気泡除去装置。

（４） 前記陰圧室と前記液体貯留室とは、連結管により連結されており、
前記連結管の底面と前記フィルタ部材の上面とは、ほぼ同一平面上に位置している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の気泡除去装置。

（５） 前記陰圧室内の気体が排出される脱気口を備え、
前記脱気口は、前記液体貯留室に設けられている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の気泡除去装置。

（６） 前記脱気口には、逆止弁が設けられている上記（５）に記載の気泡除去装置。

（７） 前記液体貯留室には、貯留した液体を排出可能な排出口が設けられている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の気泡除去装置。

（８） 前記装置本体の内部空間は、その横断面形状が略円形をなしており、
前記内部空間の内周面のほぼ接線方向に設けられ、血液が前記内部空間内で旋回流を形成するように血液を該内部空間内に導入する流入口を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の気泡除去装置。

本発明によれば、陰圧室内の液体（例えば、フィルタ部材を通過した水蒸気が結露したもの）を液体貯留室で確実に捕獲することができ、よって、前記液体が気泡除去装置の外部へ流出するのを確実に防止することができる。

また、フィルタ部材が水平方向に対して傾斜している場合には、液体（水滴）が前記フィルタ表面に沿って流下することとなり、前記液体を液体貯留室内に確実に貯留することとができる。よって、前記液体が気泡除去装置の外部へ流出するのをより確実に防止することができる。

また、陰圧室と液体貯留室とが連結管により連結されており、当該連結管の底面とフィルタ部材の上面とがほぼ同一平面上に位置している場合には、液体がフィルタ部材の上面から連結管の底面にかけて円滑に流れることができ、よって、前記液体を液体貯留室に向けて確実に排出することができる。

以下、本発明の気泡除去装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の気泡除去装置の第１実施形態を示す断面側面図、図２は、図１中のＡ矢視図（下面図）、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示す気泡除去装置を用いた体外循環装置の一例を示す図である。なお、説明の都合上、図１中の上側を「上」または「上方」といい、下側を「下」または「下方」という。

これらの図に示す気泡除去装置１Ａは、体外循環する血液中の気泡を除去するためのものである。本発明の気泡除去装置１Ａは、患者の心臓に血液が循環せず患者体内でガス交換が行われず、そして体外循環装置により血液の循環と血液に対するガス交換（酸素付加および／または二酸化炭素除去）が行われる体外循環と、患者の心臓に血液が循環し患者体内でもガス交換が行われるが、体外循環装置によっても血液の循環と血液に対するガス交換が行われる体外循環（補助循環）とのいずれの場合にも使用することができる。

以下、主として図１を参照しつつ、気泡除去装置１Ａの構成について説明する。
図１に示すように、気泡除去装置１Ａは、装置本体４０と、装置本体４０（旋回流形成室２）の上側に設けられた気泡貯留室５と、気泡貯留室５の上側に設けられた陰圧室８と、連結管１８を介して陰圧室８に連通する液体貯留室１５と、気泡貯留室５と陰圧室８とを隔てるように設けられた第１のフィルタ（フィルタ部材（脱気膜））９と、液体貯留室１５に設けられた第２のフィルタ１６と、気泡貯留室５内の血液の液面レベルを検出する検出手段１７とを有している。

なお、装置本体４０、気泡貯留室５、陰圧室８、連結管１８および液体貯留室１５の構成材料は、特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル−スチレン共重合体、アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の比較的硬質な樹脂材料が好ましい。また、内部の血液等の状態を目視で確認することができるように、実質的に透明な材料が好ましい。

装置本体４０は、旋回流形成室２と、旋回流形成室２（内部空間）内に血液を導入する流入口３と、旋回流形成室２内の血液を気泡除去装置１Ａの外部へ排出する流出口４と、旋回流形成室２と気泡貯留室５とを連通させる第１連通部６および第２連通部７とを有している。

旋回流形成室２は、回転体形状の内部空間、すなわち横断面形状が略円形の内部空間を有しており、流入した血液に旋回流を形成させる部屋である。気泡除去装置１Ａは、旋回流形成室２の中心軸２０を鉛直方向（上下方向）にした姿勢で使用される。よって、以下では、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な平面を水平面という。

この旋回流形成室２は、流入口３とほぼ同じ高さに位置する円盤状の拡径部２１と、拡径部２１の上側（上部）に設けられた円錐台形部２２と、拡径部２１の下側（下部）に設けられた胴部２３とで構成されている。

円錐台形部２２の内部空間は、内径が上方に向かって漸減する略円錐台状をなしている。図示の構成では、円錐台形部２２の内部空間は、ほぼ完全な円錐台状をなしているが、本発明では円錐台形部２２の内部空間は完全には円錐台状をなしていなくてもよく、その周面が側面視で丸みを帯びたようなものであってもよい。

拡径部２１の内部空間は、その内径が円錐台形部２２の下端の内径よりも大きい略円盤状をなしている。

胴部２３の内部空間は、拡径部２１より内径が小さい略円筒状（略円柱状）をなしている。胴部２３の下部は、漏斗状をなしており、その下端に流出口４が突出形成されている。

流入口３は、旋回流形成室２の拡径部２１の内周面のほぼ接線方向に突出するように設けられている（図２参照）。

このような構成の装置本体４０により、流入口３から旋回流形成室２内に流入した血液は、旋回流を確実に形成することができる。

気泡貯留室５は、旋回流形成室２から浮上した気泡を一時的に貯留するための部屋である。この気泡貯留室５は、旋回流形成室２に流入する血液中に気泡が含まれていないときには、血液で満たされている。

気泡貯留室５は、略円盤状の内部空間を有している。気泡貯留室５の上面は、第１のフィルタ９により隔てられている（覆われている）。気泡貯留室５を略円盤状としたことにより、充填量（プライミングボリューム）を低くしつつ、第１のフィルタ９の面積を大きく確保することができ、また、プライミング液充填時の気泡残りをより確実に防止することができる。なお、気泡貯留室５の形状は、略円盤状に限らず、多角形板状などでもよい。

この気泡貯留室５の中心軸５０は、旋回流形成室２の中心軸２０に対し図１中の左側に偏心している。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡が気泡貯留室５の片側（偏心した側、図１中では左側）に集まり易くなるので、気泡を効率良く第１のフィルタ９を透過させることができる。

また、気泡貯留室５の中心軸５０は、旋回流形成室２の中心軸２０に対し傾斜している。その傾斜の向きは、気泡貯留室５の高さが、旋回流形成室２の中心軸２０からの距離が遠いところほど高くなるような向きである。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡を気泡貯留室５の片側により円滑かつ迅速に集めることができる。

気泡貯留室５の中心軸５０の、旋回流形成室２の中心軸２０に対する傾斜角度αは、特に限定されないが、０〜５０°程度であるのが好ましく、５〜２０°程度であるのがより好ましい。

気泡貯留室５の底面５１は、中心に向かって深さが漸増するようなすり鉢状をなしている。

旋回流形成室２の円錐台形部２２の頂部付近は、第１連通部６を介して気泡貯留室５に連通している。第１連通部６は、気泡貯留室５の底面５１に形成された円形開口で構成されている（図３参照）。

旋回流形成室２内で血液が旋回流を形成すると、遠心力の作用により、血液中の気泡は、気液の密度差によって中心部に集まる。中心部に集まった気泡は、さらに浮力によって浮上して、第１連通部６を通って気泡貯留室５内に流入する（図１中の点線参照）。

気泡貯留室５内に流入した気泡は、浮力により、気泡貯留室５の高い方の部分（図１中の左側）へ集まる。

旋回流形成室２と気泡貯留室５とは、さらに第２連通部７を介して連通している。第２連通部７は、円錐台形部２２の図１中の左側の周壁部（山腹部）付近に開口している。この第２連通部７は、中心軸５０を介して第１連通部６と反対側の部分の気泡貯留室５と、円錐台形部２２の周壁部とを連通している。

気泡貯留室５の容積は当然ながら一定であるので、旋回流形成室２から浮上した気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入すると、その流入した気泡と入れ替わりに同じの分だけの血液が気泡貯留室５から旋回流形成室２へ戻る必要がある。

本発明では、第２連通部７を設けたことにより、旋回流形成室２から浮上した気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入するのに伴い、気泡貯留室５内の血液が第２連通部７を通って旋回流形成室２へ戻ることができる（図１中の点線参照）。

よって、旋回流形成室２から浮上した気泡が気泡貯留室５へ流入するとき、円錐台形部２２→第１連通部６→気泡貯留室５→第２連通部７→円錐台形部２２の順の経路で一方向の流れを形成することができるので、旋回流形成室２内の気泡を効率良く、円滑かつ迅速に気泡貯留室５へ導入することができる。また、上記一方向の流れが形成されることにより、気泡貯留室５内での血液の滞留を防止することができるので、血液凝固が起こりにくい、という副次的効果も得られる。

また、第２連通部７が円錐台形部２２の周壁部に連通しているので、第２連通部７の出口付近は、中心軸２０に比較的近い。よって、第２連通部７の出口付近では旋回流の流速が比較的遅いので、第２連通部７から出た血液は、逆流したり旋回流を乱したりすることなく、円錐台形部２２内に円滑に入ることができる。

第２連通部７の出口は、円錐台形部２２の周壁に対し平面視で垂直な方向を向いていてもよく、また、円錐台形部２２の周壁の接線方向、すなわち旋回流の向きに合わせた方向を向いていてもよい。

このような本発明と異なり、仮に第２連通部７がないとすると、旋回流形成室２内の気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入しようとしたとき、入れ替わりに気泡貯留室５から旋回流形成室２へ戻る血液が第１連通部６を気泡と逆向に通過することとなるので、第１連通部６付近の流れが乱され、気泡の円滑な通過が阻害されてしまうこととなる。

本実施形態では、中心軸５０を介して第１連通部６と反対側の部分に、底面５１よりも深さが一段深くなった溝５３が形成されている。この溝５３の底面である傾斜面５２は、第２連通部７へ続いており、第２連通部７へ向かって下るように水平面に対し傾斜している。この傾斜面５２を設けたことにより、気泡貯留室５内の血液を第２連通部７へより円滑かつ迅速に流下させることができる。

傾斜面５２の傾斜角度βは、特に限定されないが、０〜９０°であるのが好ましく、５〜４０°であるのがより好ましい。

第１のフィルタ９は、空気（気体）を通過させ、血液を通過させないように構成された膜部材である。この第１のフィルタ９（第２のフィルタ１６も同様）は、その表面が疎水化処理されているか、または、疎水性膜（疎水膜）であるのが好ましい。

前記疎水性膜の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンの共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。第１のフィルタ９は、これらの材料を、延伸法、ミクロ相分離法、電子線エッチング法、焼結法、アルゴンプラズマ粒子等の方法で多孔質としたものが好適に用いられる。

また、前記疎水化処理の方法は、特に限定されず、例えば、第１のフィルタ９の表面に、疎水性を有する構成材料をコーティングする方法等が挙げられる。

第１のフィルタ９は、気泡貯留室５の中心軸５０に対し垂直に設けられている。すなわち、第１のフィルタ９は、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な平面（水平面）に対し傾斜している。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡が第１のフィルタ９の傾斜に沿って気泡貯留室５の片側（図１中左側）に移動するので、気泡をより円滑かつ迅速に集めることができる。

また、第１のフィルタ９は、前述したように気泡貯留室５内の気体の通過を許容するため、気泡貯留室５からの水蒸気が第１のフィルタ９を通過することができる。この第１のフィルタ９を通過した水蒸気は、結露して液体Ｌとなり、第１のフィルタ９の傾斜に沿って、前記気泡と反対側（図１中右側）、すなわち、液体貯留室１５側に移動する（流下する）ことができ、よって、当該液体Ｌが液体貯留室１５に流入し易くなる。

陰圧室８は、第１のフィルタ９により気泡貯留室５と隔てられて形成された平板状（扁平形状）の内部空間を有する部屋である。この陰圧室８は、気泡貯留室５と同心的に設けられている。よって、陰圧室８の中心軸も、旋回流形成室２の中心軸２０に対し傾斜していることとなる。これにより、前述と同様に、陰圧室８の内部空間の液体Ｌが液体貯留室１５側に移動することができ、よって、当該液体Ｌが液体貯留室１５に流入し易くなる。

この陰圧室８内には、血液は流入しない。すなわち、第１のフィルタ９の上面９１は、血液に接触せず、下面９２は、血液に接触する。

気泡貯留室５内に溜まった気泡（空気）は、第１のフィルタ９を透過して陰圧室８内に吸い込まれ、液体貯留室１５に設けられた脱気口１０Ａを通って気泡除去装置１Ａの外部へ排出される。

図１に示すように、傾斜した陰圧室８の下方（下部８１側）には、陰圧室８から突出した連結管１８が設けられている。

この連結管１８の底面１８１と第１のフィルタ９の上面９１とには、段差が生じていない、すなわち、連結管１８の底面１８１と第１のフィルタ９の上面９１とが同一平面上に設けられているのが好ましい。これにより、液体Ｌが陰圧室８内に滞留するのを防止することができ、すなわち、液体Ｌが第１のフィルタ９の上面９１から連結管１８の底面１８１に円滑に流れることができ、よって、当該液体Ｌを液体貯留室１５に向けて確実に排出することができる。

また、陰圧室８には、連結管１８を介して、液体貯留室１５が接続されて（設けられて）いる。

この液体貯留室１５は、貯留室本体１５１と、排出口１５６と、逆止弁１５８とを有している。

貯留室本体１５１は、その形状が箱状をなす部位である。この貯留室本体１５１には、陰圧室８内の液体Ｌ（水滴）が第１のフィルタ９の上面９１（表面）に沿って流下することとなり、液体Ｌを貯留室本体１５１（液体貯留室１５）内に貯留することとができる。これにより、前記液体Ｌが貯留室本体１５１で確実に捕獲されることとなり、よって、当該液体Ｌが気泡除去装置１Ａの外部へ流出するのを確実に防止することができる。

また、貯留室本体１５１の下部には、当該貯留室本体１５１に開口する排出口１５６が設けられている。この排出口１５６は、貯留室本体１５１内に貯留された液体Ｌを排出することができる。これにより、貯留した液体Ｌが第２のフィルタ１６に接触する（到達する）以前に、すなわち、液体Ｌが溜まり過ぎる以前に、当該液体Ｌを液体貯留室１５から排出することができる。

この排出口１５６は、通常、すなわち、ランニング状態（体外循環状態）では、コック１５７により密閉されているが、例えば術後などにその密閉を解除して、すなわち、コック１５７を操作して、貯留した液体Ｌを取り除くよう構成されていている。

逆止弁１５８は、排出口１５６内に設けられている。この逆止弁１５８は、流体のコック１５７側への流れのみを許容するよう構成された弁体である。これにより、例えば、コック１５７を開状態とした（開放した）とき、外気が貯留室本体１５１内に流入するのを防止することができる。

なお、本実施形態では、逆止弁１５８は、ダックビル弁で構成されているが（図１参照）、これに限定されず、流体のコック１５７側への流れのみを許容するよう構成されたものであれば、いかなる弁体でもよい。

図１に示すように、貯留室本体１５１の上部１５５には、円筒状をなす脱気口１０Ａが突出して形成されている。

このような脱気口１０Ａが設けられていることにより、例えば、脱気手段（図示せず）のチューブを当該脱気口１０Ａに容易かつ確実に接続することができ、よって、陰圧室８および液体貯留室１５内は、陰圧に保たれ、当該陰圧室８および液体貯留室１５内の気体（空気）が脱気口１０Ａから排出される。なお、前記脱気手段としては、例えば、手術室の壁吸引を用いることができる。壁吸引とは、酸素、治療用空気、窒素、吸引などの医療ガス配管設備の一つであり、手術室の壁などに設置されている吸引（脱気）のための配管のことである。その他、脱気手段としては、個別の真空ポンプ等を用いてもよい。

また、脱気口１０Ａの突出方向は、連結管１８の突出方向とほぼ同じである。
また、脱気口１０Ａには、貯留室本体１５１との境界部付近に、逆止弁３０が設置されている。この逆止弁３０は、気体の脱気手段側への流れのみを許容するよう構成された弁体である。これにより、脱気手段により排出された気体が陰圧室８に逆流するのを確実に防止することができ、よって、気泡除去装置１Ａから気体を確実に除去することができる。また、陰圧室８や液体貯留室１５内の陰圧状態を安定して保つことができる。

また、本実施形態では、逆止弁３０は、ダックビル弁で構成されているが（図１参照）、これに限定されず、気体の脱気手段側への流れのみを許容するよう構成されたものであれば、いかなる弁体でもよい。

また、液体貯留室１５内には、第２のフィルタ１６が設置されている。この第２のフィルタ１６は、第１のフィルタ９とほぼ同様の、空気（気体）を通過させ液体Ｌを通過させないように構成された膜部材である。

第２のフィルタ１６は、貯留室本体１５１の連結管１８が開口する開口部１８２より上部１５５側に設けられている。これにより、連結管１８からの液体Ｌが第２のフィルタ１６に接触せずに、貯留室本体１５１内に流入することができる。よって、液体Ｌが貯留室本体１５１内に確実に貯留され、当該液体Ｌが気泡除去装置１Ａの外部へ流出するのをより確実に防止することができる。

第２のフィルタ１６は、第１のフィルタ９とほぼ平行、すなわち、水平方向に対して傾斜している。このような姿勢で第２のフィルタ１６が設置されていることにより、万が一、第２のフィルタ１６に液体Ｌが触れても、傾斜した（傾斜角度βの）第２のフィルタ１６に沿って、液体Ｌは、第２のフィルタ１６から速やかに離れるので、第２のフィルタ１６の通気能力（気泡除去能力）が損なわれることが防止される。

また、第２のフィルタ１６は、その厚さ方向、すなわち、中心軸５０方向において、第１のフィルタ９より上側に位置している。換言すれば、第２のフィルタ１６は、その最上端部１６１が第１のフィルタ９の最上端部９３より下側に位置し、最下端部１６２が第１のフィルタ９の最下端部９４とほぼ同じ高さに位置している。

また、第１のフィルタ９と第２のフィルタ１６とは、それらの面方向、すなわち、中心軸５０に対して垂直な方向（傾斜方向）において、互いに異なる位置に設けられている。これにより、第１のフィルタ９上の液体Ｌが第２のフィルタ１６に接触するのを防止することができる。

また、本実施形態では、第２のフィルタ１６を設けているが、これに限定されず、第２のフィルタ１６を省略してもよい。

このような気泡除去装置１Ａでは、旋回流形成室２の上部に円錐台形部２２を設けたことにより、遠心力と浮力とを効率良く用いて気泡を集めることができ、集めた気泡を第１連通部６を通して効率良く気泡貯留室５へ送ることができる。

本発明者の知見によれば、旋回流形成室２内の旋回流の作用によって中心部に集まった気泡は、略円柱状の塊となり、その気泡塊は、直径が第１連通部６の内径ｄ_２と概ね同じとなるように形成される。そのため、第１連通部６の内径ｄ_２と旋回流形成室２の最大内径とが近似な値であったり、第１連通部６の内径ｄ_２が旋回流形成室２の最大内径より大きかったりすると、気泡塊が旋回流形成室２内に全体的に広がってしまい、気液の分離効率が低下する。

このような観点から、旋回流形成室２の胴部２３の内径（最大内径）ｄ_１と、第１連通部６の内径との比ｄ_２は、ｄ_１：ｄ_２＝１：１〜１０：１程度であるのが好ましく、２：１〜４：１程度であるのがより好ましい。

また、円錐台形部２２の頂角θは、１０〜１７０°であるのが好ましく、３０〜１５０°であるのがより好ましく、４０〜１２０°であるのがさらに好ましい。

円錐台形部２２の頂角θが大きすぎると、円錐台形部２２が高さの低い扁平な形状となるので、浮力を効果的に利用して気泡を気泡貯留室５に導きにくくなり、逆に、円錐台形部２２の頂角θが小さすぎると、円錐台形部２２の高さが高くなって充填量が増大してしまう。

旋回流形成室２の胴部２３内には、中心部に集まった気泡塊の下端を規定する作用をする円板１１と、この円板１１を旋回流形成室２の底部に連結する連結部材１２とが設置されている。円板１１は、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な姿勢で設置されている。円板１１は、旋回流形成室２と同心的に設置するのが好ましいが、偏心していてもよい。

この円板１１を設けたことにより、気泡塊は円板１１より下側には形成されないので、集まった気泡が流出口４から流出するのをより確実に防止することができる。

円板１１の上面の高さは、流入口３の下端３１とほぼ同じかまたはそれより低い高さとされる。これにより、円板１１が旋回流形成を阻害することはない。

円板１１の直径は、第１連通部６の内径とほぼ同じかまたはそれより大きくされる。前述したように、気泡塊の直径は第１連通部６の内径とほぼ同じになるので、円板１１の直径を第１連通部６の内径以上にすることにより、円板１１の直径が気泡塊の直径以上になるので、気泡塊が円板１１より下方に形成されるのをより確実に防止することができる。

円板１１は、連結部材１２の上端部に固定されている。連結部材１２は、円板１１とほぼ同じ直径の円筒状の部材であり、その下端は旋回流形成室２の底面に固定されている。連結部材１２の周壁には、複数のスリットまたは開口が形成されており、血液はこのスリットまたは開口を通って連結部材１２の外周側から内周側へ流れ、さらに流出口４へ流れる。

なお、連結部材１２のスリットまたは開口には、気泡を通さないフィルタを設置してもよい。また、連結部材１２は、円板１１を単に支持する脚のような部材であっても良い。

円板１１および連結部材１２の外周面と、胴部２３の内周面との間に形成されるドーナツ状（円筒状）の流路の断面積は、流入口３の流路断面積よりも大きくされる。これにより、このドーナツ状流路での流路抵抗を軽減することができる。

気泡除去装置１Ａには、気泡貯留室５内の血液の液面レベルを検出する検出手段１７が設けられている。この検出手段１７は、傾斜面５２（溝５３）の上部５２１付近の外側に設けられた液面センサ（気泡センサ）１３で構成されている（図１および図２参照）。

図２に示すように、液面センサ１３は、超音波送信部（送信部）１３１と、溝５３を介して超音波送信部（送信部）１３１の反対側に設置された超音波受信部（受信部）１３２とを有している。液面センサ１３は、超音波送信部１３１から送信した超音波を超音波受信部１３２で受信し、液体（血液）と気体（気泡）とで超音波の透過率が異なるのを利用することにより、超音波送信部１３１および超音波受信部１３２の間にあるのが血液（液相）であるか気泡（気相）であるかを検出することができる。すなわち、気泡貯留室５内に気泡が溜まってきて、液面が液面センサ１３の位置まで下がってきたとき、その液面レベル（液面）を液面センサ１３で検出することができる。

なお、超音波送信部１３１と超音波受信部１３２とは、兼用することもでき、この場合は、下面視において、溝５３の片側に設置することができる。

また、液面センサ１３は、上記のような超音波式のものに限らず、光学式などの他の方式のものを用いてもよい。

次に、図４に基づいて、気泡除去装置１Ａを用いた体外循環装置１００の一例について説明する。

体外循環装置１００は、血液を送液（移送）する遠心ポンプ（血液ポンプ）１０１と、遠心ポンプ１０１の吸入口と患者とを結ぶ脱血ライン１０２と、遠心ポンプ１０１の吐出口と患者とを結ぶ送血ライン１０３と、脱血ライン１０２の途中に設置された気泡除去装置１Ａと、送血ライン１０３の途中に設置され、血液に対しガス交換を行う人工肺１０４と、送血ライン１０３の途中に設置された流量計１０５と、遠心ポンプ１０１の吸入口付近の脱血ライン１０２と人工肺１０４の出口付近の送血ライン１０３とを短絡して接続する再循環ライン１０６と、ラインを構成するチューブを挟持・開放することにより流路を開閉するクランプ１０７、１０８および１０９と、気泡除去装置１Ａに設置された液面センサ１３の検出信号に基づいてクランプ１０７、１０８および１０９の開閉状態を制御する制御装置（制御手段）１１０とを備えている。

クランプ１０７は、気泡除去装置１Ａの流出口４付近の脱血ライン１０２に設置されており、クランプ１０８は、人工肺１０４の出口付近の送血ライン１０３に設置されており、クランプ１０９は、再循環ライン１０６に設置されている。

また、気泡除去装置１Ａの脱気口１０Ａは、脱気ライン１１１を介して壁吸引（脱気手段）に接続されている。脱気ライン１１１の途中には、陰圧室８内の圧力を調整する陰圧レギュレータ１１２が設けられている。

制御装置１１０は、通常時は、クランプ１０７および１０８が開状態、クランプ１０９が閉状態となるよう制御する。

遠心ポンプ１０１が作動すると、患者から脱血カテーテル（図示せず）を介して脱血された血液は、脱血ライン１０２を通り、まず、気泡除去装置１Ａの流入口３に流入する。気泡除去装置１Ａでは、前述したようにして、血液中の気泡が除去される。気泡が除去された血液は、気泡除去装置１Ａの流出口４から流出して、遠心ポンプ１０１内を通り、人工肺１０４に送られる。人工肺１０４では、血液に対してガス交換（酸素加脱炭酸ガス）がなされる。ガス交換がなされた血液は、送血ライン１０３を経て、送血カテーテル（図示せず）を介して患者に戻される。

これに対し、気泡除去装置１Ａにおいて、気泡貯留室５内に気泡が所定量溜まったこと、すなわち、血液の液面が液面センサ１３により検出された場合には、制御装置１１０は、クランプ１０７および１０８が閉状態、クランプ１０９が開状態となるよう制御する。これにより、人工肺１０４を出た血液は、再循環ライン１０６を通って再度遠心ポンプ１０１の吸入口に戻ることとなる。よって、血液は、遠心ポンプ１０１および人工肺１０４を含む環状の流路を繰り返し循環（再循環）する。

この再循環を行うことにより、気泡除去装置１Ａ内の気泡を患者へ送るのを確実に防止することができるとともに、遠心ポンプ１０１が駆動し続けても、遠心ポンプ１０１内での血液の損傷を抑えることができる。

再循環をしているとき、気泡貯留室５内の気泡が陰圧室８へ吸収され、気泡貯留室５内の気泡の量が減少または消滅したことが液面センサ１３によって検出された、すなわち、血液の液面が上昇して当該液面が液面センサ１３によって検出されない場合には、制御装置１１０は、クランプ１０７および１０８を開状態、クランプ１０９を閉状態に戻し、通常の体外循環状態に復帰させる。

以上のような制御により、体外循環装置１００では、気泡貯留室５内に気泡が過剰に溜まるのを確実に防止しつつ、円滑で適正な血液体外循環を行うことができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の気泡除去装置の第２実施形態を示す断面側面図である。なお、説明の都合上、図５中の上側を「上」または「上方」といい、下側を「下」または「下方」という。

以下、この図を参照して本発明の気泡除去装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、脱気口の設置箇所が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図５に示すように、気泡除去装置１Ｂでは、脱気口１０Ｂは、陰圧室８の上部８２に突出して形成されている。これにより、前記第１実施形態とほぼ同様に、例えば、脱気手段のチューブを当該脱気口１０Ｂに容易かつ確実に接続することができ、よって、陰圧室８および液体貯留室１５内は、陰圧に保たれ、特に陰圧室８内の気体（空気）が脱気口１０Ａから排出される。

また、脱気口１０Ｂは、連結管１８の突出方向と反対方向に突出している。
また、脱気口１０Ｂには、貯留室本体１５１側付近に、逆止弁３０が設置されている。これにより、脱気手段により排出された気体が陰圧室８に逆流するのを確実に防止することができ、よって、気泡除去装置１Ｂから気体を確実に除去することができる。また、特に陰圧室８内の陰圧状態を安定して保つことができる。

以上、本発明の気泡除去装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、気泡除去装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、液体貯留室には、当該液体貯留室内を冷却する冷却手段を設けてもよい。これにより、液体貯留室内で水蒸気を確実に結露させることができ、よって、水蒸気が第２のフィルタを通過するのを確実に防止することができる。なお、冷却手段としては、例えば、液体貯留室本体の周囲にヒートシンクを設けることやペルチェ素子を装着すること等が挙げられる。

また、液体貯留室には、貯留した液体の量を把握するための目盛りが設けられていてもよい。

本発明の気泡除去装置の第１実施形態を示す断面側面図である。 図１中のＡ矢視図（下面図）である。 図１中のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す気泡除去装置を用いた体外循環装置の一例を示す図である。 本発明の気泡除去装置の第２実施形態を示す断面側面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 気泡除去装置
２ 旋回流形成室
２０ 中心軸
２１ 拡径部
２２ 円錐台形部
２３ 胴部
２３１ 底部
３ 流入口
３１ 下端
４ 流出口
５ 気泡貯留室
５０ 中心軸
５１ 底面
５２ 傾斜面
５２１ 上部
５３ 溝
６ 第１連通部
７ 第２連通部
８ 陰圧室
８１ 下部
８２ 上部
９ 第１のフィルタ（フィルタ部材）
９１ 上面
９２ 下面
９３ 最上端部
９４ 最下端部
１０Ａ、１０Ｂ 脱気口
１１ 円板
１２ 連結部材
１３ 液面センサ（気泡センサ）
１３１ 超音波送信部
１３２ 超音波受信部
１５ 液体貯留室
１５１ 貯留室本体
１５５ 上部
１５６ 排出口
１５７ コック
１５８ 逆止弁
１６ 第２のフィルタ
１６１ 最上端部
１６２ 最下端部
１７ 検出手段
１８ 連結管
１８１ 底面
１８２ 開口部
３０ 逆止弁
４０ 装置本体
１００ 体外循環装置
１０１ 遠心ポンプ
１０２ 脱血ライン
１０３ 送血ライン
１０４ 人工肺
１０５ 流量計
１０６ 再循環ライン
１０７、１０８、１０９ クランプ
１１０ 制御装置（制御手段）
１１１ 脱気ライン
１１２ 陰圧レギュレータ
Ｌ 液体

Claims (8)

1. 体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置であって、
   血液が流入する内部空間を有する装置本体と、
   前記装置本体の上側に設けられ、該装置本体から浮上した気泡を一時的に貯留する気泡貯留室と、
   前記気泡貯留室の上側に設けられ、脱気手段に接続されて陰圧に保たれる陰圧室と、
   前記気泡貯留室と前記陰圧室とを隔てるように設けられ、気体の通過を許容し、かつ、血液の通過を阻止するフィルタ部材と、
   前記陰圧室に連通し、該陰圧室から流出する液体を貯留し得る液体貯留室と、
   前記装置本体の頂部付近を前記気泡貯留室に連通させ、前記装置本体から浮上した気泡が通過する第１連通部と、
   前記装置本体の周壁部付近を前記気泡貯留室に連通させる第２連通部とを備え、
   前記装置本体から浮上した気泡が前記第１連通部を通って前記気泡貯留室へ流入するとともに前記気泡貯留室内の血液が前記第２連通部を通って前記装置本体へ戻るよう構成されていることを特徴とする気泡除去装置。
2. 前記陰圧室は、扁平形状をなしており、水平方向に対して傾斜している請求項１に記載の気泡除去装置。
3. 前記傾斜した陰圧室の下部側に、前記液体貯留室が設けられている請求項２に記載の気泡除去装置。
4. 前記陰圧室と前記液体貯留室とは、連結管により連結されており、
   前記連結管の底面と前記フィルタ部材の上面とは、ほぼ同一平面上に位置している請求項１ないし３のいずれかに記載の気泡除去装置。
5. 前記陰圧室内の気体が排出される脱気口を備え、
   前記脱気口は、前記液体貯留室に設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の気泡除去装置。
6. 前記脱気口には、逆止弁が設けられている請求項５に記載の気泡除去装置。
7. 前記液体貯留室には、貯留した液体を排出可能な排出口が設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の気泡除去装置。
8. 前記装置本体の内部空間は、その横断面形状が略円形をなしており、
   前記内部空間の内周面のほぼ接線方向に設けられ、血液が前記内部空間内で旋回流を形成するように血液を該内部空間内に導入する流入口を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の気泡除去装置。

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