JP5809438B2 - 一体化された動脈フィルタを有する酸素付加器 - Google Patents

Description

[0001]本開示は、一般に、血液潅流システムで使用される動脈フィルタに関する。

[0002]血液潅流は、血液が体の血管を通るように促進することを必然的に伴う。このような目的で、血液潅流システムは、典型的には、患者の血管系と相互接続される体外循環回路において１つまたは複数のポンプを使用することを必然的に伴う。心肺バイバス術は、典型的には、心臓および肺の機能の代わりに使用することによって静止した手術野（ｓｔｉｌｌ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）を作るために心臓の一時的な停止を実現する灌流システムを必要とする。このような隔離は、血管狭窄症、弁膜症、および先天性心臓欠損の外科的修正を可能とする。心肺バイバス術に使用される灌流システムでは、心臓および肺の機能の代わりに使用するために少なくとも１つのポンプと酸素付加デバイスとを含む体外血液回路が確立される。

[0003]より詳細には、心肺バイパス手技では、酸素の少ない血液すなわち静脈血は、心臓に入る大静脈または体内の他の静脈（たとえば、大腿静脈）から重力排水（ｇｒａｖｉｔｙ−ｄｒａｉｎ）または真空吸引され、体外循環回路の脱血回路を介して移動される。静脈血は、血液への酸素移動を実現する酸素付加器にポンプ圧送される。酸素は、膜を介した移動によって、またはそれほど頻繁ではないが、血液の中に酸素の泡を流すことによって、血液に導入されることができる。同時に、二酸化炭素が膜を介して除去される。酸素を豊富に含んだ血液は濾過され、次いで送血回路を介して大動脈、大腿動脈、または他の動脈に戻される。

[0004]多くの場合、動脈フィルタは、固体またはガスの塞栓物を遮り、このような塞栓物が患者の大動脈に入るのを防ぐように、酸素付加器の後に、患者の前の最後の障壁として体外循環回路に追加される。最近、酸素付加器に一体化された動脈フィルタが開発され、循環回路のプライミングボリュームの減少および患者の全体的な血液希釈の減少を可能にする。

[0005]本発明の一実施形態によれば、血液処理装置は、血液入口と血液出口とを有する装置筐体を含む。この装置筐体の内部には、血液入口が延びることができる。熱交換器は、血液入口と流体連通し、血液入口のまわりに配される。熱交換器のまわりには、ガス交換器が配され、したがってガス交換器の内側表面は、熱交換器の外側表面を出る血液を受けるように位置決めされる。ガス交換器の外側表面と装置筐体の内部表面の間に環状空隙が画定され、したがって、この環状空隙に、ガス交換器の外側表面を出る血液が集まることができる。装置筐体のまわりには、環状のフィルタ筐体が同心状に配置される。この環状のフィルタ筐体内には、フィルタが配置され、円筒状フィルタと装置筐体の間に第１の環状チャンバ、および円筒状フィルタと環状のフィルタ筐体の間に第２の環状チャンバを形成する。環状のフィルタ筐体内には、細長い開口が形成されることによって、環状空隙に集まる血液が第１の環状チャンバ内へ入ることができる。第１のパージポートは第１の環状チャンバと連通し、第２のパージポートは第２の環状チャンバと連通する。

[0006]本発明の別の実施形態によれば、一体化された血液処理装置は、血液入口と血液出口とを有する筐体を含み、この筐体の内部に血液入口が延びる。この血液入口のまわりには、熱交換器が配され、血液入口と流体連通する。熱交換器のまわりには、酸素付加器が配され、熱交換器と流体連通する。内部体積を画定するフィルタ筐体は、筐体に固定される。フィルタ筐体内には、フィルタが配され、内部体積を、酸素付加器と流体連通する第１のチャンバと、血液出口と流体連通する第２のチャンバに分割する。第１のパージポートは第１のチャンバと流体連通し、第２のパージポートは第２のチャンバと流体連通する。

[0007]本発明の別の実施形態によれば、酸素付加器は、血液入口と血液出口とを有する酸素付加器筐体を含む。この酸素付加器筐体は、酸素付加器体積を画定する。酸素付加器筐体のまわりには、内部フィルタ体積を画定する環状のフィルタ筐体が配される。この環状のフィルタ筐体内には、フィルタが配され、内部フィルタ体積を、酸素付加器体積と流体連通する第１のチャンバと、血液出口と流体連通する第２のチャンバに分割する。第１のパージポートは、環状のフィルタ筐体を形成する壁内に配され、第１のチャンバと流体連通する。第２のパージポートは、環状のフィルタ筐体を形成する壁内に配され、第２のチャンバと流体連通する。

[0008]本発明の別の実施形態によれば、血液処理装置は、血液入口と血液出口とを有する装置筐体を含み、この装置筐体の内部に血液入口が延びる。熱交換器が血液入口のまわりに配され、これと流体連通する。ガス交換器が熱交換器のまわりに配され、これと流体連通する。装置筐体のまわりにフィルタ筐体が結合され、フィルタ体積を装置筐体とフィルタ筐体の間に画定し、このフィルタ体積は、ガス交換器を出る血液がフィルタ体積内へ入ることができるように装置筐体内に形成された１つまたは複数の開口を介してガス交換器と流体連通する。このフィルタ筐体内に、フィルタ組立体が配される。このフィルタ組立体は、１つまたは複数のリブを有するフィルタフレームと、このフィルタフレーム上に配されたフィルタネットとを含む。１つまたは複数のリブは、フィルタネットの少なくとも一部分を通過する血液速度を低下させるように、１つまたは複数の開口の少なくとも一部分と整列する。

[0009]本発明の別の実施形態によれば、血液処理装置は、血液入口と血液出口とを有する装置筐体を含み、この装置筐体の内部に血液入口が延びる。装置筐体内では、熱交換器のコアが同軸方向に延び、軸方向に血液入口と整列される。熱交換器のコアのまわりに熱交換器の中空糸が配され、したがって、熱交換器の流体は、熱交換器の中空糸を通過して流れることができ、血液入口から入る血液は、熱交換器の中空糸を横断して流れることができる。円筒状の外殻は、熱交換器のコアのまわりを同軸方向に延びる。この円筒状の外殻は、血液入口近くの端部に対向する円筒状の外殻の端部の近くに配された環状の外殻アパーチャを含む。この環状の外殻アパーチャは、血液が円筒状の外殻の外部へ通過することができるように構成される。ガス交換器の中空糸は、円筒状の外殻のまわりに配され、したがって、ガスはガス交換器の中空糸を通過して流れることができ、環状の外殻アパーチャから入る血液はガス交換器の中空糸を横断して流れることができる。フィルタ筐体は装置筐体のまわりに結合され、装置筐体とフィルタ筐体の間にフィルタ体積を画定する。このフィルタ体積は、円弧状経路に沿って装置筐体内に形成された１つまたは複数の開口を介してガス交換器と流体連通し、したがって、ガス交換器を出る血液はフィルタ体積内へ入ることができる。フィルタ筐体内にフィルタ組立体が配され、フィルタ体積を、フィルタ組立体と装置筐体の間の第１のチャンバと、フィルタ組立体とフィルタ筐体の間の第２のチャンバに分割する。このフィルタ組立体は、１つまたは複数の円弧状リブを有するフィルタフレームと、このフィルタフレーム上に配されたフィルタネットとを含む。１つまたは複数の円弧状リブは、フィルタネットを通過する血液速度を減速させるために、円弧状経路に沿って１つまたは複数の開口と整列される。血液処理装置は、第１のチャンバと流体連通する第１のパージポートと、第２のチャンバと流体連通する第２のパージポートとを含む。

[0010]本発明の別の実施形態によれば、血液処理装置は、血液入口と血液出口とを有する装置筐体を含み、この装置筐体の内部に血液入口が延びる。熱交換器が血液入口のまわりに配され、これと流体連通する。ガス交換器が熱交換器のまわりに配され、これと流体連通する。装置筐体のまわりにフィルタ筐体が結合され、フィルタ体積を装置筐体とフィルタ筐体の間に画定し、このフィルタ体積は、ガス交換器を出る血液がフィルタ体積内へ入ることができるように装置筐体内に形成された１つまたは複数の開口を介してガス交換器と流体連通する。このフィルタ筐体内に、フィルタ組立体が配される。このフィルタ組立体は、フィルタ体積を、フィルタ組立体と装置筐体の間の第１のチャンバと、フィルタ組立体とフィルタ筐体の間の第２のチャンバに分割する。第１のパージポートは第１のチャンバと流体連通し、第２のパージポートは第２のチャンバと流体連通する。

[0011]複数の実施形態が開示されるが、本発明の例示的実施形態を図示し説明する、以下の詳細な説明から、本発明のさらに他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示的に過ぎず、限定的であると見なすべきではない。

[0012]本発明の一実施形態による一体化された動脈フィルタを含む血液処理装置の概略図である。 [0013]図１の血液処理装置の断面図である。 [0014]図１の血液処理装置内に展開されたフィルタの説明図である。 [0015]図１の血液処理装置内に展開された別のフィルタの説明図である。 [0016]本発明の一実施形態による一体化された動脈フィルタを含む血液処理装置の概略図である。 [0017]図５の血液処理装置の概略断面図である。 [0018]図５の血液処理装置内に展開されたフィルタの説明図である。 [0019]本発明の一実施形態による一体化された動脈フィルタを含む血液処理装置の概略図である。 [0020]本発明の一実施形態による一体化された動脈フィルタを含む血液処理装置の斜視図である。 [0021]図９の血液処理装置の断面図である。 [0022]図９の血液処理装置の一部分の斜視図である。 [0023]図９の血液処理装置の一部分の斜視図である。 [0024]図９の血液処理装置において血流速度がどのように低下するかを示す血流の概略図である。 [0024]図９の血液処理装置において血流速度がどのように低下するかを示す血流の概略図である。 [0025]図９の血液処理装置において逆流がどのように減少するかを示すグラフである。 [0025]図９の血液処理装置において逆流がどのように減少するかを示すグラフである。

[0026]本開示は、熱交換器と、ガス交換器または酸素付加器と、動脈フィルタとを単一構造に組み合わせる血液処理装置に関する。いくつかの実施形態では、酸素付加器という用語は、デバイスにおいて、熱交換器と、ガス交換器と、動脈フィルタとを単体のデバイスに組み合わせる構造を指すために使用されることができる。いくつかの実施形態では、酸素付加器は体外血液回路で使用されることができる。バイパス手技でなど使用可能な体外血液回路は、人工心肺装置、貯血槽、酸素付加器などのいくつかの異なる要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、動脈フィルタを酸素付加器に組み込むことによって、体外血液回路を作るために使用される配管セット（ｔｕｂｉｎｇ ｓｅｔ）は、複雑さまたは部品の数に関して減少されることができ、したがって、体外血液回路を単純化することができる。いくつかの実施形態では、このことが、体外血液回路のプライミングボリュームを減少させる。

[0027]図１は、血液処理装置または酸素付加器１０の概略図である。この図では内部構成要素は示されていないが、酸素付加器１０は熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタのそれぞれは、酸素付加器筐体を形成する単一構造に一体化される。酸素付加器１０は、デバイス区画またはデバイス筐体１２と、動脈フィルタ区画または動脈フィルタ筐体１４とを含む。いくつかの実施形態では、動脈フィルタ筐体１４は、デバイス筐体１２と一体的に成形されてもよいし、あるいはこれと構造的に一体化されてもよい。場合によっては、動脈フィルタ筐体１４は、独立して形成され、次いでデバイス筐体１２に固定されてもよいし、あるいはこれに結合されてもよい。種々の実施形態によれば、熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタ筐体１４は、全体的に円形または平行四辺形（たとえば、正方形または矩形）として作られた形状の断面を有することができる。熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタ筐体１４のそれぞれは、全体的に同じ断面形状を有してもよいし、またはそれぞれが異なる断面形状を有してもよい。

[0028]いくつかの実施形態では、血液入口１６は、動脈フィルタ筐体１４を通過してデバイス筐体１２内に延びる。血液出口１８は、動脈フィルタ筐体１４を出る。記載のとおり、いくつかの実施形態では、酸素付加器１０はガス交換器を含み、したがってガス入口２０とガス出口２２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、酸素付加器１０は熱交換器を含み、したがって加熱流体入口２４と加熱流体出口２６とを含むことができる。後で図２を参照してより詳細に説明するように、酸素付加器１０は、第１のパージポート２８と第２のパージポート３０とを含む。他の配置および構成が企図されているように、入口、出口、およびパージポートの位置は例示的なものに過ぎない。パージポートは、弁またはねじ付き蓋を含んでもよい。パージポートは、血液を出るガス（たとえば、気泡）が酸素付加器から排出または吸い込まれて除去されることができるように動作する。

[0029]図２は、酸素付加器１０の断面図であり、内部構成要素および酸素付加器１０を通過する例示的な血流を示す。酸素付加器１０は、熱交換器３２とガス交換器３４とを含む。いくつかの実施形態では、熱交換器３２はいくつかの中空糸を含み、この中空糸を通過して水などの加熱流体が流れることができる。血液は、中空糸のまわりを流れて通り過ぎ、したがって適切に加熱されることができる。いくつかの実施形態では、中空糸はポリマーであってよい。場合によっては、熱交換器３２で金属製の糸が使用されてもよい。他の実施形態によれば、熱交換器３２は、血液との熱伝達を促進するため金属製ベローズまたはかなりの表面積を備える他の構造（たとえば、フィン）を含む。

[0030]いくつかの実施形態では、ガス交換器３４はいくつかの微小孔性中空糸を含むことができ、この中空糸を通過して酸素などのガスが流れることができる。血液は、中空糸のまわりを流れて通り過ぎることができる。濃度勾配により、酸素は中空糸を通過して血液中に拡散することができ、二酸化炭素は中空糸中に拡散して血液から出ることができる。

[0031]いくつかの実施形態によれば、酸素付加器１０は環状空隙３６を含み、血液は、ガス交換器３４を出るときに、環状空隙３６に流れ込むことができる。図示のように、環状空隙３６は動脈フィルタ筐体１４内に延びることができる。例示的な実施形態によれば、環状空隙３６は、全体的に円形であってもよいし、全体的に矩形であってもよい。動脈フィルタ筐体１４はフィルタ３８を含む。いくつかの実施形態では、フィルタ３８は、環状フレーム４０と、この環状フレーム４０上に広がるネットまたはメッシュ４２とを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ３８は、動脈フィルタ筐体１４内の体積を、第１のチャンバ４４と第２のチャンバ４６に分割すると見なされることができる。種々の実施形態では、環状フレーム４０とネットまたはメッシュ４２はフィルタ筐体１４に対して同心状に配される。他の実施形態では、環状フレーム４０とメッシュ４２は筐体１４のまわりに同心でないように配される。例示的な実施形態によれば、動脈フィルタ筐体１４の内部体積（すなわち、プライミングボリューム）は、約３０〜約１５０ｍＬまたは約８０〜約１１０ｍＬである。他の実施形態によれば、プライミングボリュームは、約３０〜１５０ｍＬまたは約９０〜約１００ｍＬである。

[0032]いくつかの実施形態では、環状空隙３６は、第１のチャンバ４４に開口していてもよいし、あるいは第１のチャンバ４４と流体連通してもよい。血液が第１のチャンバ４４内にあるとき、血液内に存在する気泡は、第２のパージポート３０を介して排出されることができる。血液は、フィルタ３８を通過して第２のチャンバ４６内に入ることができる。血液中に残っている泡、またはフィルタ３８の通過により生じた泡は、第１のパージポート２８を介して排出されることができる。次いで、血液は、血液出口１８を介して酸素付加器１０を出ることができる。種々の実施形態によれば、第２のチャンバ４６に第１のパージポート２８があり、かつ第１のチャンバ４４に第２のパージポート３０があることによって、血液中に存在する泡がパージポートを介して出る第１の機会および第２の機会の両方を有するので、プライミング速度が改善する。さらに、これらの実施形態では、この場合も血液中に残っている泡がパージポートを介して出る第１の機会および第２の機会の両方を有するので、泡またはガスの除去の有効性が改善される。

[0033]図３は、フィルタ３８の図であり、フレーム４０およびネットまたはメッシュ４２を示す。図４は、遮蔽板１００を含むフィルタ３８の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、遮蔽板１００は、酸素付加器１０の低い部分上での優先的な血流を制限するようなサイズおよび形状であってよく、および血液出口１８近くに位置決めされてよい。種々の実施形態によれば、フィルタ３８は、円形、矩形、または他の任意の形状である断面形状を有することができる。

[0034]いくつかの実施形態では、ネットまたはメッシュ４２は、約２０〜約２００ミクロンの範囲であるメッシュサイズを有することができる。場合によっては、ネットまたはメッシュ４２は、約１２０ミクロンのメッシュサイズを有することができる。いくつかの例では、ネットまたはメッシュ４２は、約３８〜４０ミクロンのメッシュサイズを有することができ、ポリエステルまたはポリプロピレンなどのポリマー材料から形成されることができる。場合によっては、ネット４２は、生体適合性材料で被覆されてよい。遮蔽板１００は、任意の適切な材料から形成されてよい。いくつかの実施形態では、遮蔽板１００は、フレーム４０と一体的に形成されてよい。種々の例示的な実施形態によれば、ネットまたはメッシュ４２は、約７０〜約９０平方センチメートルの表面積を有する。他の例示的な実施形態によれば、ネットまたはメッシュ４２は、約７５〜約８０平方センチメートルの表面積を有する。

[0035]図５は、血液処理装置または酸素付加器１１０の概略図である。この図では内部構成要素は示されていないが、酸素付加器１１０は熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタのうち１つまたは複数を含むことができる。酸素付加器１１０は、デバイス筐体１１２と、動脈フィルタ筐体１１４とを含む。いくつかの実施形態では、動脈フィルタ筐体１１４は、デバイス筐体１１２と一体的に成形されてもよいし、あるいはこれと共に形成されてもよい。場合によっては、動脈フィルタ筐体１１４は、独立して形成され、次いでデバイス筐体１１２に固定されてもよい。

[0036]いくつかの実施形態では、血液入口１１６は、動脈フィルタ筐体１１４を通過してデバイス筐体１１２内に延びる。血液出口１１８は、動脈フィルタ筐体１１４を出る。記載のとおり、いくつかの実施形態では、酸素付加器１１０はガス交換器を含み、したがってガス入口１２０とガス出口１２２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、酸素付加器１１０は熱交換器を含み、したがって加熱流体入口１２４と加熱流体出口１２６とを含むことができる。後で図６を参照してより詳細に説明するように、酸素付加器１１０は、第１のパージポート１２８と第２のパージポート１３０とを含む。他の配置および構成が企図されているように、入口、出口、およびパージポートの位置は例示的なものに過ぎない。

[0037]図６は、酸素付加器１１０の断面図であり、酸素付加器１１０の内部構成要素を示す。酸素付加器１１０は、熱交換器１３２とガス交換器１３４とを含む。いくつかの実施形態では、熱交換器１３２はポリマーまたは金属製のいくつかの中空糸を含み、この中空糸を通過して水などの加熱流体が流れることができる。血液は、中空糸のまわりを流れて通り過ぎ、したがって適切に加熱されることができる。いくつかの実施形態では、ガス交換器１３４はいくつかの中空糸を含むことができ、この中空糸を通過して酸素などのガスが流れることができる。血液は、中空糸のまわりを流れて通り過ぎることができる。濃度勾配により、酸素は中空糸を通過して血液中に拡散することができ、二酸化炭素は中空糸中に拡散して血液から出ることができる。

[0038]図６に示されるように、ガス交換器は、血液がガス交換器１３４を横断して径方向に流れるように構成される。これらの実施形態では、酸素付加器１１０は環状空隙１３６を含み、血液は、ガス交換器１３４を出るときに、環状空隙１３６に流れ込むことができる。種々の実施形態によれば、環状空隙１３６は開口していてもよいし、または環状空隙１３６は部分的もしくは完全に中空糸で満たされていてもよい。図示のように、動脈フィルタ筐体１１４は、環状空隙１３６の一部分の上に延びることができる。他の実施形態によれば、ガス交換器１３４、熱交換器１３２、またはこれらの両方は、血液が長手方向の流路に向けられるように構成されることができる。ガス交換器１３４が、血液が長手方向の経路を流れるように構成される種々の例示的な実施形態では、環状空隙１３６は省略される。これらの実施形態では、血液は、端部の近くでガス交換器１３４から流れ出て、動脈フィルタ筐体１１４に直接流れ込む。いくつかの実施形態では、ガス交換器１３４と動脈フィルタ筐体１１４の間の開口は、動脈フィルタ筐体１１４の血液出口１１８に対応する半径方向の場所で遮断されるかまたは塞がれ、ガス交換器１３４から血液出口１１８内への直接的な流れを最小限にするかまたはこれを防ぐ。

[0039]フィルタ１３８は、動脈フィルタ筐体１１４内に配されることができる。いくつかの例では、図示のように、フィルタ１３８は、環状のフィルタ筐体１１４内の空隙を、第１のチャンバ１４４と第２のチャンバ１４６に分割する。約３６０度まで周方向に延びることができる開口１４８は、環状空隙１３６と第１のチャンバ１４４の間の流体連通を可能にする。血液が第１のチャンバ１４４内にあるとき、血液内に存在する気泡は、第１のパージポート１２８を介して排出されることができる。血液は、フィルタ１３８を通過して第２のチャンバ１４６内に入ることができる。血液中に残っている泡、またはフィルタ１３８の通過により生じた泡は、第２のパージポート１３０を介して排出されることができる。次いで、血液は、血液出口１１８を介して酸素付加器１１０を出ることができる。

[0040]図７は、フィルタ１３８の図である。いくつかの実施形態では、フィルタ１３８は、１つまたは複数の補強材１４０と円筒状のネットまたはメッシュ１４２とを含む円筒状フィルタである。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の補強材１４０は、円筒状のネットまたはメッシュ１４２に成形されることができる。場合によっては、１つまたは複数の補強材１４０は、円筒状のネットまたはメッシュ１４２に接着して固定されることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の補強材１４０は、フィルタ１３８のまわりを円筒状に延びることができる。いくつかの例では、１つまたは複数の補強材１４０は、フィルタ１３８を横断する（ｒｕｎ ａｃｒｏｓｓ）ことができる。

[0041]いくつかの実施形態では、ネットまたはメッシュ１４２は、約２０〜約２００ミクロンの範囲であるメッシュサイズを有することができる。場合によっては、ネットまたはメッシュ１４２は、約１２０ミクロンのメッシュサイズを有することができる。いくつかの例では、ネットまたはメッシュ１４２は、約４０ミクロンのメッシュサイズを有することができ、ポリエステルまたはポリプロピレンなどのポリマー材料から形成されることができる。場合によっては、ネット１４２は、生体適合性材料で被覆されてよい。

[0042]いくつかの実施形態では、ネットまたはメッシュ１４２は遮蔽領域または遮蔽板２００を含むことができ、遮蔽領域または遮蔽板２００は、酸素付加器１１０の低い部分上での優先的な血流を制限するようなサイズおよび形状であり、血液出口１１８の近くに位置決めされる。遮蔽板２００は、任意の適切な材料から形成されてよい。いくつかの実施形態では、遮蔽板２００は、ネットまたはメッシュ１４２に成形されてもよいし、あるいはネットまたはメッシュ１４２内に形成されてもよい。

[0043]図８は、血液処理装置または酸素付加器３１０の概略図である。この図では内部構成要素は示されていないが、酸素付加器３１０は熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタのうち１つまたは複数を含むことができる。酸素付加器は、デバイス筐体３１２と、動脈フィルタ筐体３１４とを含む。図示の実施形態では、動脈フィルタ筐体３１４は、デバイス筐体３１２の端部または側面に一体化され、デバイス筐体３１２を出る血液が動脈フィルタ筐体３１４に入るように構成される。デバイス筐体３１２は血液入口３１６を含み、動脈フィルタ筐体３１４は血液出口３１８を含む。

[0044]いくつかの実施形態では、図示のように、動脈フィルタ筐体３１４は、ネットフィルタ３２０と、第１のパージポート３２２と、第２のパージポート３２４とを含む。第１のパージポート３２２は、ネットフィルタ３２０の上流の位置で動脈フィルタ筐体３１４の内部と流体連通することができ、第２のパージポート３２４は、ネットフィルタ３２０の下流の位置で動脈フィルタ筐体３１４の内部と流体連通することができる。より詳細に前述したように、この構成は、改善およびプライミング速度および有効性を可能にするが、全体的なプライミングボリュームも減少させる。

[0045]図９は、血液処理装置４１０の概略図である。この図では内部構成要素は示されていないが、血液処理装置４１０は熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタのうち１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、熱交換器、ガス交換器、および動脈フィルタのそれぞれは、単一構造に一体化される。血液処理装置４１０は、装置筐体４１２と、フィルタ筐体４１４とを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ筐体４１４は、装置筐体４１２と一体的に成形されてもよいし、あるいはこれと構造的に一体化されてもよい。場合によっては、フィルタ筐体４１４は、独立して形成され、次いで装置筐体４１２に固定されてもよいし、あるいはこれに結合されてもよい。いくつかの実施形態では、図示のように、フィルタ筐体４１４は、テーパ状または円錐台形の形状を有すると見なされることができる。

[0046]いくつかの実施形態では、血液入口４１６は、フィルタ筐体４１４を通過して装置筐体４１２内に延びる。血液出口４１８は、フィルタ筐体４１４を出る。記載のとおり、いくつかの実施形態では、血液処理装置４１０はガス交換器を含み、したがってガス入口４２０とガス出口４２２とを含むことができる。いくつかの実施形態では、血液処理装置４１０は熱交換器を含み、したがって加熱流体入口４２４と加熱流体出口４２６とを含むことができる。いくつかの実施形態では、血液処理装置４１０は、第１のパージポート４２８と、第２のパージポート４３０とを含むことができる。他の配置および構成が企図されているように、入口、出口、およびパージポートの位置は例示的なものに過ぎない。パージポートは、弁またはねじ付き蓋を含んでもよい。パージポートは、血液を出るガス（たとえば、気泡）が血液処理装置４１０から排出または吸い込まれて除去されることができるように動作する。

[0047]図１０、図１１、および図１２は、血液処理装置４１０の一部分をさらに示す。図１０は血液処理装置４１０の断面図であり、図１１および図１２は、下にある構造を示すためにいくつかの要素または機構が取り外された斜視図である。

[0048]血液処理装置４１０は、熱交換器４３２とガス交換器４３４とを含む。いくつかの実施形態では、熱交換器４３２は熱交換器のコア４４０を含み、熱交換器のコア４４０は、加熱流体（たとえば、水）が流れることができる中空糸４４４を通り過ぎるように、血液入口４１６を出る血液の流れを向けるように構成された血液分流器の端部４４２を含む。血液は、中空糸４４４のまわりを流れて通り過ぎ、したがって適切に加熱（または冷却）されることができる。いくつかの実施形態では、中空糸４４４はポリマーであってよい。場合によっては、熱交換器４３２内で金属製の糸が使用されてもよい。他の実施形態によれば、熱交換器４３２は、血液との熱伝達を促進するため金属製ベローズまたはかなりの表面積を備える他の構造（たとえば、フィン）を含む。いくつかの実施形態では、中空糸４４４は、約０．２〜１．０ミリメートル、またはより具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルの外径を有する、ポリウレタン製中空糸である。中空糸は、幅が約８０〜約２００ミリメートルの範囲とすることができるマットに織られてもよい。いくつかの実施形態では、このマットは十文字形の形態である。

[0049]いくつかの実施形態では、円筒状の外殻４４６は、熱交換器４３２とガス交換器４３４の間に配されることができる。いくつかの実施形態では、円筒状の外殻４４６は、熱交換器４３２とガス交換器４３４の境界を示すかまたはこれを画定すると見なされることができる。いくつかの実施形態では、円筒状の外殻４４６は、血液が所望の場所以外で熱交換器４３２とガス交換器４３４の間を移るのを防ぐ。熱交換器４３２を出る血液がガス交換器４３４に入ることができるようにするために、いくつかの実施形態では、円筒状の外殻４４６は、１つまたは複数の外殻アパーチャ４４８を含む。

[0050]図示の実施形態では、１つまたは複数の外殻アパーチャ４４８は、血液入口４１６の端部に対向する端部の近くに配される。その結果、血液入口４１６から熱交換器４３２に入る血液は、血液が熱交換器４３２を出て、１つまたは複数の外殻アパーチャ４４８を通過し、ガス交換器４３４内に入ることができる前に、熱交換器４３２の少なくともかなりの部分を通過する。

[0051]いくつかの実施形態では、ガス交換器４３４はいくつかの微小孔性中空糸４５０を含むことができ、この中空糸を通過して酸素などのガスが流れることができる。血液は、中空糸４５０のまわりを流れて通り過ぎることができる。濃度勾配により、酸素は微小孔性中空糸４５０を通過して血液中に拡散することができ、二酸化炭素は中空糸中に拡散して血液から出ることができる。いくつかの実施形態では、中空糸４５０はポリプロピレンから作製され、約０．３８ミリメートルの外径を有する。他の実施形態によれば、微小孔性中空糸は、約０．２〜１．０ミリメートル、またはより具体的には、約０．２５〜０．５ミリメートルの直径を有する。中空糸４５０は、幅が約８０〜約２００ミリメートルの範囲とすることができるマットに織られてもよい。いくつかの実施形態では、このマットは十文字形の形態である。

[0052]いくつかの実施形態では、図示のように、フィルタ筐体４１４は、フィルタ筐体４１４と装置筐体４１２の間のフィルタ体積４５２を画定する。フィルタ組立体４５４は、フィルタフレーム４５６とフィルタネット４５８とを含み、フィルタ体積４５２を、少なくとも一部はフィルタ組立体４５４と装置筐体４１２の間に画定された第１のチャンバ４６０と、少なくとも一部はフィルタ組立体４５４とフィルタ筐体４１４の間に画定された第２のチャンバ４６２に分割する。フィルタフレーム４５６は、ポリマーなどの任意の所望の材料から形成されてよい。いくつかの実施形態では、フィルタネット４５８は、ポリエステル製ネットまたはポリプロピレン製ネットである。いくつかの実施形態では、フィルタ組立体４５４の少なくとも一部分は、生体適合性材料で被覆されることができる。いくつかの実施形態では、第１のパージポート４２８は第１のチャンバ４６０と流体連通し、第２のパージポート４３０は第２のチャンバ４６２と流体連通する。

[0053]いくつかの実施形態では、ガス交換器４３４を通過する血液は、１つまたは複数の開口４６４を通過してフィルタ体積４５２の第１のチャンバ４６０内に入る。血液中に気泡がある場合、少なくともそのいくつかは第１のパージポート４２８を介してパージされることができる。血液は次に、フィルタネット４５８を通過してフィルタ体積４５２の第２のチャンバ４６２内に入ることができる。血液中に気泡がまだある場合、血液が血液出口４１８を介して血液処理ユニット４１０を出る前に、気泡が第２のパージポート４３０を介してパージされることができる。

[0054]１つまたは複数の開口４６４は、図１１で最もよくわかる。いくつかの実施形態では、図示のように、１つまたは複数の開口４６４は円弧状経路に沿って配される。図１１では、この円弧状経路は、血液入口４１６がある血液処理装置４１０の端部に対して凹状に示されているが、いくつかの実施形態では、その代わりに、開口４６４は、血液処理装置４１０の端部と凸状の関係となるように湾曲することができる。いくつかの実施形態では、その代わりに、円弧状経路は正弦波形状をとることができる。１つまたは複数の開口４６４は、所望の体積の血液が血液処理装置４１０を通過して流れるようなサイズであり、そのように位置決めされる。

[0055]フィルタ組立体４５４は、図１２で最もよくわかる。いくつかの実施形態では、フィルタフレーム４５６は、第１の直径を有する第１の環状フレームリング５００と、第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の環状フレームリング５０２とを含む。いくつかの実施形態では、たとえば図１０でわかるように、フィルタ筐体４１４およびフィルタ組立体４５４は両方ともテーパを付けられることができるが、反対方向にテーパを付けることができる。いくつかの実施形態では、フィルタ組立体４５４にテーパを付けることによって、フィルタネット４５８を通過する血流を減速させることができ、血液からの気泡の除去に関して利点をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、フィルタ筐体４１４において反対方向のテーパを付けると、泡の除去にさらに役立つことができる。

[0056]図１２に示すように、フィルタフレーム４５６は、第１の環状フレームリング５００と第２の環状フレームリング５０２の間に延びる１つまたは複数のブリッジ要素５０４を含む。フィルタフレーム４５６は、１つまたは複数の円弧状リブ５０６も含む。図１１と図１２を比較することによって、１つまたは複数の円弧状リブ５０６が、円弧状経路４６４に沿って装置筐体４１２内に配された１つまたは複数の開口と整列するように構成されることがわかる。その結果、後で図１３および図１４を参照して説明するように、この整列はフィルタ体積４５２を通過する血流速度を偏向させ、あるいはこれに影響を及ぼす（たとえば、低下させる）ことができる。いくつかの実施形態では、経路４６４が図示された形状と異なる形状に形成される場合、１つまたは複数のリブ５０６は同様の形状にされてもよい。いくつかの実施形態では、フィルタフレーム４５６は板部分５０８も含み、板部分５０８は、血液出口４１８近くの区域における優先的な流れを制限するように血液出口４１８の近くに配置される。

[0057]いくつかの実施形態では、フィルタフレーム４５６は、フィルタ組立体４５４を通過する血流速度を調整するように構成される。図１３はフィルタフレーム４５６のないフィルタを通過する血流速度のグラフであり、図１４は、フィルタ組立体４５４を通過する血流速度のグラフを示す。いずれの場合も、血液の体積流量（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｂｌｏｏｄ ｆｌｏｗ）はほとんど同様であり、１分あたり約１．６１〜約１．６３リットルの範囲である。これらのコンピュータ処理されたモデリング結果から、フィルタフレーム４５６が、血液の体積流量に悪影響を及ぼすことなく、フィルタを通過する最大血流速度を６５パーセントも低下させることが明らかになる。

[0058]いくつかの実施形態では、逆流、すなわちフィルタ組立体を通過して逆に流れる血液が問題となる可能性がある。図１５および図１６は相対度数密度（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｎｓｉｔｙ）のグラフであり、フィルタフレーム組立体４５４を使用すると逆流が減少することを示す。これらのグラフでは、逆流の相対量は、負の速度の相対度数を正の速度の相対度数と比較することによってわかる。負の速度は、フィルタネット４５８を通過して逆に流れる血液を表し、正の速度は、フィルタネット４５８を通過して前方すなわち望ましい方向に流れる血液を表す。

[0059]図１５では、本発明のフィルタフレーム組立体４５４がない場合の血流を表し、図１３に示される速度プロファイルに対応し、逆流の総量は全血流の約５１パーセントである。図１６では、本発明のフィルタフレーム組立体４５４がある場合の血流を表し、図１４に示される速度プロファイルに対応し、逆流の総量は約１６パーセントに過ぎない。

[0060]本発明の範囲から逸脱することなく、説明された例示的な実施形態に種々の変更および追加を行うことができる。たとえば、上述した実施形態は特定の特徴を指すが、本発明の範囲は、特徴のさまざまな組合せを有する実施形態および上述の特徴のすべてを含むわけではない実施形態も含む。

１０ 血液処理装置、酸素付加器
１２ デバイス区画、デバイス筐体
１４ 動脈フィルタ区画、動脈フィルタ筐体
１６ 血液入口
１８ 血液出口
２０ ガス入口
２２ ガス出口
２４ 加熱流体入口
２６ 加熱流体出口
２８ 第１のパージポート
３０ 第２のパージポート
３２ 熱交換器
３４ ガス交換器
３６ 環状空隙
３８ フィルタ
４０ 環状フレーム
４２ メッシュ、ネット
４４ 第１のチャンバ
４６ 第２のチャンバ
１００ 遮蔽板
１１０ 血液処理装置、酸素付加器
１１２ デバイス筐体
１１４ 動脈フィルタ筐体
１１６ 血液入口
１１８ 血液出口
１２０ ガス入口
１２２ ガス出口
１２４ 加熱流体入口
１２６ 加熱流体出口
１２８ 第１のパージポート
１３０ 第２のパージポート
１３２ 熱交換器
１３４ ガス交換器
１３６ 環状空隙
１３８ フィルタ
１４０ 補強材
１４２ メッシュ、ネット
１４４ 第１のチャンバ
１４６ 第２のチャンバ
１４８ 開口
２００ 遮蔽領域、遮蔽板
３１０ 血液処理装置、酸素付加器
３１２ デバイス筐体
３１４ 動脈フィルタ筐体
３１６ 血液入口
３１８ 血液出口
３２０ ネットフィルタ
３２２ 第１のパージポート
３２４ 第２のパージポート
４１０ 血液処理装置、血液処理ユニット
４１２ 装置筐体
４１４ フィルタ筐体
４１６ 血液入口
４１８ 血液出口
４２０ ガス入口
４２２ ガス出口
４２４ 加熱流体入口
４２６ 加熱流体出口
４２８ 第１のパージポート
４３０ 第２のパージポート
４３２ 熱交換器
４３４ ガス交換器
４４０ 熱交換器のコア
４４２ 血液分流器の端部
４４４ 中空糸
４４６ 外殻
４４８ 外殻アパーチャ
４５０ 微小孔性中空糸
４５２ フィルタ体積
４５４ フィルタ組立体、フィルタフレーム組立体
４５６ フィルタフレーム
４５８ フィルタネット
４６０ 第１のチャンバ
４６２ 第２のチャンバ
４６４ 開口、円弧状経路
５００ 第１の環状フレームリング
５０２ 第２の環状フレームリング
５０４ ブリッジ要素
５０６ 円弧状リブ
５０８ 板部分

Claims (9)

1. 血液入口と血液出口とを有する装置筐体であって、その内部に前記血液入口が延びる装置筐体と、
   前記血液入口のまわりに配置され、前記血液入口と流体連通する熱交換器と、
   前記熱交換器のまわりに配置され、前記熱交換器と流体連通するガス交換器と、
   前記装置筐体のまわりに結合されるフィルタ筐体であって、フィルタ体積を前記装置筐体と前記フィルタ筐体の間に画定し、前記フィルタ体積が、前記ガス交換器を出る血液が前記フィルタ体積内へ入ることができるように前記装置筐体内に形成された１つまたは複数の開口を介して前記ガス交換器と流体連通する、フィルタ筐体と、
   前記フィルタ筐体内に配置されるフィルタ組立体であって、前記フィルタ体積を、前記フィルタ組立体の上流側に配置される、前記フィルタ組立体と前記装置筐体の間の第１のチャンバと、前記フィルタ組立体の下流側に配置される、前記フィルタ組立体と前記フィルタ筐体の間の第２のチャンバに分割する、フィルタ組立体と、
   前記第１のチャンバと流体連通する第１のパージポートと、前記第２のチャンバと流体連通する第２のパージポートとを備える血液処理装置。
2. 前記フィルタ組立体が、１つまたは複数のリブを有するフィルタフレームと前記フィルタフレーム上に配置されたフィルタネットとを含み、前記フィルタネットの少なくとも一部分を通過する血液速度を低下させるように、前記１つまたは複数のリブが前記１つまたは複数の開口の少なくとも一部分と整列される、請求項１に記載の血液処理装置。
3. 前記１つまたは複数の開口が、円弧状の経路に沿って配置された複数の開口を含み、前記１つまたは複数のリブが、前記円弧状の経路に整列された円弧状のリブを含む、請求項１に記載の血液処理装置。
4. 前記フィルタフレームが、第１の直径を有する第１の環状フレームリングと、前記第１の直径より大きな第２の直径を有する第２の環状フレームリングと、前記第１の環状フレームリングと前記第２の環状フレームリングの間に延びる１つまたは複数のブリッジ要素とを有する、請求項１に記載の血液処理装置。
5. 前記１つまたは複数のリブが、前記第１の環状フレームリングと前記第２の環状フレームリングの間に配置される、請求項３に記載の血液処理装置。
6. 前記フィルタフレームが、前記血液出口の近くで前記フィルタ組立体を通過する優先的な血流を制限するように前記血液出口の近くに配置された板部分を含む、請求項１に記載の血液処理装置。
7. 前記フィルタ筐体が、一端部における小直径と前記一端部に対向する端部における大直径とを有する円錐台形形態を有し、前記第１のパージポートが前記フィルタ筐体の前記小直径端部の近くにあり、前記第２のパージポートが前記フィルタ筐体の前記大直径端部の近くにある、請求項１に記載の血液処理装置。
8. 前記フィルタ組立体が、前記フィルタネット上に生体適合性コーティングを含む、請求項１に記載の血液処理装置。
9. 前記フィルタネットが、ポリエステル製フィルタネットまたはポリプロピレン製フィルタネットを含む、請求項１に記載の血液処理装置。