JP6117584B2 - 圧力チャンバー - Google Patents

Description

本発明は、血液、血液製剤、または補充液等の空気との接触回避が望まれる液体が流動する血液回路などの液体回路に組み込まれ、該液体回路の内圧を検出する圧力センサーに接続される圧力チャンバーに関する。

持続緩徐式血液濾過療法（ＣＲＲＴ）などの体外血液浄化療法を行う場合、患者である被検体から血液を取り出し、この血液を血液浄化装置によって浄化処理した後に被検体に戻すための血液回路を形成する必要がある。血液回路については、密閉性の確保や取扱い性の容易から基本的な構成をユニット化したタイプが用いられるようになってきている。例えば、血液ろ過器などの浄化器の上流側（動脈側）、及び下流側（静脈側）に配置される各チューブを纏め、更に血液回路の内圧を検出するための圧力チャンバーを組み込んでユニット化したものが知られている。

移送する液体が血液などの特殊な液体の場合、滅菌性は勿論のこと、血栓の発生を抑制する必要もあり、空気との接触を極力避ける必要がある。そこで、例えば、血液回路などの特殊な液体回路に組み込む圧力チャンバーとして、隔膜によって血液と空気との接触を遮断できるタイプの圧力チャンバーを用いる場合がある（特許文献１参照）。この種の圧力チャンバーでは、隔膜によって区画された血液室（液体室）と空気室（気体室）とが容器内に形成され、隔膜の弾性変形によって液体回路の内圧が気体室側に伝えられ、その内圧が圧力センサーによって検出される。

通常、圧力センサーは血液浄化装置に組み込まれており、血液浄化装置には、圧力センサーに連通する管状の受圧口が設けられている。血液回路に組み込まれた圧力チャンバーを血液浄化装置に装着する際には、空気室に連通する接続管を受圧口内に挿入し、更に、受圧口の端部で、接続管の外周に配置されたＯリングなどのシール部材を押圧して気密性を確保している。そして、シール部材の位置決めをするために、接続管の周囲にシール部材を環状に取り囲む環状リブが設けられている。

特開２００８−２５９５５３号公報

上述した従来の圧力チャンバーでは、環状リブと受圧口の端部とが干渉することを防止するために、環状リブの突き出し寸法を短くしている。このため、圧力チャンバーを血液浄化装置に装着した際に、受圧口と環状リブとの間には隙間が生じることとなる。そして、陽圧時にはシール部材が中心から外周方向に移動するため、受圧口と環状リブとの間の隙間から、押圧により変形したシール部材がはみ出し、気密性に影響を与える可能性があった。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、シール部材のはみ出しを防止して気密性を安定して維持できる圧力チャンバーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、液体が流動するチューブに接続されると共に、チューブの内圧を検出する圧力センサーに連通する管状の受圧口に装着される圧力チャンバーであって、チューブに接続される容器本体と、容器本体内で、液体が流動する液室と空気室とを区画し、弾性変形によって液室の内圧を空気室に伝える隔膜と、容器本体から突出して受圧口に挿入されると共に、空気室に連通する接続管と、接続管の外周に配置されると共に、受圧口の端部に押圧される環状のシール部材と、容器本体から突出してシール部材を環状に取り囲むと共に、圧力チャンバーが受圧口に装着された際に受圧口の端部を超えて受圧口を覆う環状リブと、を備える。

本発明に係る圧力チャンバーでは、環状リブがシール部材を環状に取り囲んでいるため、シール部材は接続管と環状リブとの間の空間に位置決めされる。そして、圧力チャンバーが受圧口に装着されると、受圧口の先端がシール部材を押圧することにより受圧口と圧力チャンバーとの間の気密が図られるが、環状リブは、圧力チャンバーが受圧口に装着された際に受圧口の端部を超えて受圧口を覆うため、押圧により変形したシール部材が受圧口と環状リブとの間の隙間からはみ出すことを効果的に防止して気密性を安定して維持することができる。

さらに、環状リブは、先端側に形成されて圧力チャンバーが受圧口に装着された際に受圧口を覆う第一の内周面と、該第一の内周面よりも容器本体側に形成されてシール部材を取り囲み該第一の内周面よりも内径の小さい第二の内周面と、を有すると好適である。シール部材を取り囲む第二の内周面が受圧口を覆う第一の内周面よりも内径が小さいため、シール部材をより内側に配置して、シール部材を第一の内周面から離間させることができる。これにより、押圧により変形したシール部材が、受圧口と第一の内周面との間に入り込むことが抑制され、シール部材のはみ出しを更に防止することができる。

さらに、第一の内周面と第二の内周面とはテーパ面を介して接続されていると好適である。これにより、押圧により変形したシール部材の一部が、第二の内周面を超えて第一の内周面側にまで移動したとしても、テーパ面の勾配により、シール部材が第二の内周面側に戻される。これにより、押圧により変形したシール部材が、受圧口と第一の内周面との間に入り込むことをより抑制することができる。

また、接続管の先端の高さは、環状リブの先端で形成される面よりも容器本体側であると好適である。このことで、滅菌状態で袋に収容して搬送する際に、接続管が袋を突き破ってしまう不具合を防止できる。

本発明によれば、シール部材のはみ出しを防止して気密性を安定して維持することができる。

血液回路を装着する血液浄化装置の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る圧力チャンバーが組み込まれた血液回路の一例を示す図である。 本実施形態に係る圧力チャンバーの分解斜視図である。 チャンバホルダーに装着された圧力チャンバーの平面図である。 図４のＶーＶ線に沿った断面図である。 図５の一部拡大図である。 従来の圧力チャンバーの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、最初に、図１を参照して血液浄化装置の一例を説明し、また、図２を参照して血液浄化装置に装着される血液パネル回路について説明する。

血液浄化装置１では、各種の治療モードに対応可能な二面式を採用しており、正面側の回路装着部１１には血液系パネル回路が装着され、右扉１２を開放すると現れる右面側の回路装着部（図示省略）には液系パネル回路が装着される。例えば、病因物質を体外循環によって被検体から取り除く技術であるアフェレシスモードでは、血液系のパネル回路が正面側の回路装着部１１に装着され、右面側の回路装着部には血漿系のパネル回路が装着される。また、腹水モードでは、濾過系のパネル回路が正面側に装着され、濃縮系のパネル回路が右面側に装着される。これらの各パネル回路内を流動する液体は、基本的に空気との接触回避が望まれる液体であり、従って、各パネル回路は液体回路を例示するものである。

以下、図２を参照し、液体回路（例えば、透析用回路）の一例として持続緩徐式血液濾過療法（ＣＲＲＴ）に用いられる血液回路２を説明する。ＣＲＲＴは、急性期の腎不全治療等のための長時間かつ緩やかな体液調整療法である。ＣＲＲＴでは、被検体から取り出した血液を血液ろ過器にて浄化処理し、処理後の血液に対して適宜に補液を加えた後に、被検体に戻す循環回路を構成する必要がある。

血液パネル回路（以下、「血液回路」という）２は、被検体から取り出した血液を血液ろ過器に送り込む上流側のライン（以下、「動脈ライン」という）２１と、血液ろ過器で浄化処理された血液を被検体に戻す下流側のライン（以下、「静脈ライン」という）２２とを備えている。

動脈ライン２１、及び静脈ライン２２は、基本的に塩化ビニル製のチューブ２ａからなり、動脈ライン２１、及び静脈ライン２２は、逆Ｌ字状のパネル２ｂによって一体化されている。また、動脈ライン２１には、血液ポンプ１３（図１参照）に設置される部位を挟んだ二か所にエアフリー圧力チャンバー（以下、「圧力チャンバー」という）３が配置されている。一方の圧力チャンバー３は、被検体側となる脱血側でチューブ２ａに接続され、他方の圧力チャンバー３は、血液ろ過器側となる入口側でチューブ２ａに接続されている。

図１に示されるように、血液浄化装置１の正面側の回路装着部１１には、血液ろ過器のホルダー１４や血液ポンプ１３などが取り付けられている。また、回路装着部１１には、血液回路２の圧力チャンバー３が装着されるチャンバー装着部１５が設けられている。チャンバー装着部１５は、圧力チャンバー３の接続管６２が挿入される管状の受圧口１６と、圧力チャンバー３を位置決めして保持する一対のフック１８とを備えている。受圧口１６は、血液回路２の内圧を検出する圧力センサーに連通している。

次に、図３〜図５を参照して、圧力チャンバー３について説明する。図３〜図５に示されるように、圧力チャンバー３は、容器本体４と、容器本体４内で、血液室Ｂと空気室Ａとを区画し、弾性変形によって血液室Ｂの内圧を空気室Ａに伝える隔膜７と、を有する。

容器本体４は、本体ケース５と、本体ケース５の開口を塞ぐ蓋ケース６とを備えている。本実施形態では、空気との接触回避が望まれる液体として血液を例示しており、本体ケース５は、血液室（液体室）Ｂを形成する液体室容器の一例である。また、蓋ケース６は、本体ケース５に結合されて圧力センサーに連通する空気室（気体室）Ａを形成する気体室容器の一例である。

本体ケース５は、蓋ケース６に対向する一端側が開放された有底短筒状（カップ状）の容器であり、開放側の上端には蓋ケース６との間で隔膜７を挟持するフランジ部５１が設けられている。本体ケース５の周壁５３には、フランジ部５１を支持する略三角形状の補強リブ５２が均等間隔で複数設けられている。また、周壁５３には、チューブ２ａに接続される血液Ｂａの入口ポート５４と出口ポート５５とが並設されている。入口ポート５４、及び出口ポート５５は、フランジ部５１から張り出した延出部５６で一体化され、延出部５６によって補強されている。

隔膜７は、血液回路２の内圧変化に連動して弾性変形可能なフィルムからなる。隔膜７はシャーレ状であり、本体ケース５のフランジ部５１の外形に倣った略円形の膜本体７１と、膜本体７１の外縁に沿って屈曲する掛止片（掛止部）７２とを備えている。膜本体７１は、フランジ部５１に重なる領域である略環状の被挟持部７１ａと、被挟持部７１ａの内側であり、本体ケース５の開放を塞ぐ膜主要部７１ｂとを有している。被挟持部７１ａは、本体ケース５と蓋ケース６との間で挟持される部位であり、膜主要部７１ｂは、ケースの内部で血液室Ｂと空気室Ａとを区画する部位である。

掛止片７２は、フランジ部５１の外周、つまり本体ケース５の外周に当接して掛止される。隔膜７を本体ケース５にセットする際、掛止片７２をフランジ部５１の外周に引っ掛けることでセンターの位置合わせが楽になり、また、蓋ケース６で挟持して固定する際にもズレ難くなり、高品質の圧力チャンバー３を簡単に、且つ安定して製造できるようになる。なお、掛止片７２は、被挟持部７１ａの外縁全周に亘って設けられているわけではなく、一部が切除されている。この切除部分は、本体ケース５の入口ポート５４、及び出口ポート５５を連結する延出部５６を逃がす回避部７１ｃであり、回避部７１ｃを延出部５６に嵌め込むように装着することで、隔膜７の周方向への回転ズレも抑止される。

蓋ケース６は、隔膜７を挟持すると共に、空気室Ａを形成する蓋部６１と、蓋部６１の外縁に沿って設けられ、本体ケース５側に突き出してフランジ部５１の外周との間で隔膜７の掛止片７２を挟み込むカバー部６１ｘとを備えている。

蓋部６１の裏面側（内面側）には本体ケース５のフランジ部５１との間で隔膜７の被挟持部７１ａを挟持する環状のフランジ受け部６１ａが設けられている。フランジ受け部６１ａで囲まれた中央寄りの領域には凹みがあり、この凹みによって空気室Ａが形成される。

蓋部６１の表面側（外面側）には、容器本体４から突出して血液浄化装置１の受圧口１６に挿入される接続管６２が設けられている。接続管６２は、空気室Ａとなる裏側の凹みに連通している。接続管６２には、シール部材であるＯリング６３が嵌め込まれ、接続管６２の周囲にはＯリング６３を収容する環状リブ６４が立設されている。接続管６２を受圧口１６に挿入した際、Ｏリング６３は受圧口１６の先端に押圧されて隙間を塞ぎ、気密を確保する。環状リブ６４の詳細については、図６を参照して後述する。

また、蓋部６１には、環状リブ６４から放射状に延びる複数の縦補強リブ６ａが設けられ、更に、縦補強リブ６ａに交差するように、環状リブ６４に対して同心円状の複数の円形補強リブ６ｂが設けられている。

本体ケース５と蓋ケース６とは、隔膜７を挟み込んだ状態で重ねられ、本体ケース５のフランジ部５１、隔膜７の被挟持部７１ａ、及び蓋ケース６のフランジ受け部６１ａとが重なる部位は高周波溶着、その他の接合方法によって結合され、一体化される。この状態で、隔膜７は、本体ケース５と蓋ケース６とからなる容器本体４の内部を本体ケース５側の血液室Ｂと蓋ケース６側の空気室Ａとに区画し、圧力チャンバー３が完成する。

圧力チャンバー３は、チャンバーホルダー８に組み付けられ、チャンバーホルダー８を介して血液浄化装置１のチャンバー装着部１５に装着される。チャンバーホルダー８は、圧力チャンバー３を取り囲む筒状のホールドケース８１と、ホールドケース８１内で圧力チャンバー３を所定位置に保持する爪部８２と、ホールドケース８１の外周に設けられ、チャンバー装着部１５のフック１８に係合する一対の係合片８３とを備えている。

血液回路２に組み付けられた圧力チャンバー３は、チャンバーホルダー８に嵌め込まれた後、接続管６２がチャンバー装着部１５の受圧口１６に挿入されるようにセットされる。更に、チャンバーホルダー８の一対の係合片８３をチャンバー装着部１５の一対のフック１８に引っ掛けるように回転させて所定位置に装着する。

次に、図６も参照して圧力チャンバー３と受圧口１６との接続構成について詳しく説明する。図３〜図６に示されるように、接続管６２は、容器本体４から突出して受圧口１６に挿入されると共に空気室Ａが形成される内側の凹みに連通している。そして、接続管６２の外周には接続管６２に対して同心円状の環状リブ６４が備えられている。接続管６２が受圧口１６に挿入されることにより圧力チャンバー３が受圧口１６に装着された状態において、環状リブ６４は、受圧口１６の端部１６ａを超えて受圧口１６を覆っている。ここで、環状リブ６４が受圧口１６を覆う、とは、環状リブ６４が受圧口１６の少なくとも一部（一部又は全部）を環状に取り囲むように覆っていることをいう。

環状リブ６４は、二つの内周面を有する環状構造であり、先端６４ａ側に形成されて圧力チャンバー３が受圧口１６に装着された状態で受圧口１６を覆う第一の内周面６４ｘと、該第一の内周面６４ｘよりも容器本体４側に形成されてＯリング６３を取り囲む第二の内周面６４ｙとを有する。なお、第二の内周面６４ｙは、第一の内周面６４ｘよりも内径が小さい。

また、第二の内周面６４ｙの内径は、受圧口１６の外周面１６ｘの外径とほぼ同一又は外周面１６ｘの外径よりも大きい。Ｏリング６３の設計指標としてＯリング６３の充填率（Ｏリングが封入される空間容積に対するＯリングの容積率）があるが、本実施形態では、Ｏリングの容積率を８０％程度とすることが望ましい。該容積率を実現するためには、第二の内周面６４ｙの内径と受圧口１６の外周面１６ｘの外径の差は、ほぼない（第二の内周面６４ｙの内径と受圧口１６の外周面１６ｘの外径とがほぼ同一である）ことが好ましい。

第一の内周面６４ｘの内径は、圧力チャンバー３の血液浄化装置１への装着しやすさを配慮すると受圧口１６の外周面１６ｘの外径＋１ｍｍ以上が好ましく、第二の内周面６４ｙの内径は、Ｏリング６３の適切なつぶし率（２０％〜３０％）における充填率となるように定めることが好ましい。さらに、第一の内周面６４ｘの内径と第二の内周面６４ｙの内径との差は、できるだけ小さくすることが好ましい。

上述した第一の内周面６４ｘ及び第二の内周面６４ｙの内径、及び、外周面１６ｘの外径とは、例えば、内周面（第一の内周面６４ｘ、第二の内周面６４ｙ）又は外周面１６ｘから接続管６２の中心点をつなぐように延びる軸（以下、「中心軸」という）までの距離をいう。ここで、第一の内周面６４ｘ及び第二の内周面６４ｙは必ずしも中心軸と平行ではなく、第一の内周面６４ｘ及び第二の内周面６４ｙの内径が、環状リブ６４の突出方向に沿って拡径している場合もある。このように第一の内周面６４ｘ及び第二の内周面６４ｙが中心軸と平行でない場合、第一の内周面６４ｘ及び第二の内周面６４ｙの内径とは、内周面（第一の内周面６４ｘ、第二の内周面６４ｙ）と中心軸までの距離のうち最小の距離をいう。

第一の内周面６４ｘと第二の内周面６４ｙとは傾斜した面であるテーパ面６５を介して接続されている。テーパ面６５の傾斜角度は、Ｏリング６３が適切なつぶし率となるようなつぶし量でつぶされた時に受圧口１６の外周面１６ｘがテーパ面６５に干渉しない範囲で大きく設定することが好ましい。

また、接続管６２の先端６２ａは、環状リブ６４の先端６４ａにより形成される面と同一、又は、環状リブ６４の先端６４ａにより形成される面よりも容器本体４側に位置することが好ましい。つまり、蓋ケース６に対する接続管６２の突出高さが、蓋ケース６に対する環状リブ６４の高さと同一又は環状リブ６４の高さよりも低くなっていることが好ましい。

ここで、図７を参照して従来の圧力チャンバーについて説明する。従来の圧力チャンバー１００では、図７に示されるように、環状リブ１０１と受圧口１０２とが干渉することを防止するために、環状リブ１０１の突き出し寸法を短くしている。このことで、圧力チャンバー１００を血液浄化装置（受圧口１０２）に装着した際に、受圧口１０２の端部１０２ａと環状リブ１０１の先端１０１ａとの間には隙間が生じることとなる。そして、陽圧時には、Ｏリング１０３が中心から外周方向に移動するため、受圧口１０２の端部１０２ａと環状リブ１０１の先端１０１ａとの間の隙間から、受圧口１０２に押圧され変形したＯリング１０３がはみ出し、気密性に影響を与える可能性がある。

この点、本実施形態に係る圧力チャンバー３では、図５に示されるように、環状リブ６４がＯリング６３を環状に取り囲んでいるため、Ｏリング６３は接続管６２と環状リブ６４との間の空間に位置決めされる。そして、圧力チャンバー３が受圧口１６に装着されると、受圧口１６の端部１６ａがＯリング６３を押圧することにより受圧口１６と圧力チャンバー３との間の気密が図られるが、環状リブ６４は、圧力チャンバー３が受圧口１６に装着された際に受圧口１６の端部１６ａを超えて受圧口１６を覆うため、押圧により変形したＯリング６３が受圧口１６と環状リブ６４との間の隙間からはみ出すことを効果的に防止して気密性を安定して維持することができる。なお、本実施形態に係る環状リブ６４は受圧口１６を環状に取り囲むように覆うため、環状リブ６４を受圧口１６の端部１６ａを超える高さとしても、環状リブ６４と受圧口１６とは干渉しない。

また、環状リブ６４が、先端６４ａ側に形成されて圧力チャンバー３が受圧口１６に装着された際に受圧口１６を覆う第一の内周面６４ｘと、該第一の内周面６４ｘよりも容器本体４側に形成されてＯリング６３を取り囲み該第一の内周面６４ｘよりも内径の小さい第二の内周面６４ｙと、を有することにより、第一の内周面６４ｘよりも内径が小さい第二の内周面６４ｙによりＯリング６３を取り囲むこととなり、Ｏリング６３がより内側に配置される。このことで、Ｏリング６３を第一の内周面６４ｘから離間させることができ、受圧口１６の押圧により変形したＯリング６３が受圧口１６と第一の内周面６４ｘとの間に入り込むことが抑制される。その結果、Ｏリング６３のはみ出しを更に防止できる。

また、第一の内周面６４ｘと第二の内周面６４ｙとはテーパ面６５を介して接続されていることにより、押圧により変形したＯリング６３の一部が第二の内周面６４ｙを超えて第一の内周面６４ｘ側にまで移動したとしても、テーパ面６５の勾配でＯリング６３を第二の内周面側に戻すことができる。このことで、押圧により変形したＯリング６３が受圧口１６と第一の内周面６４ｘとの間に入り込むことをより抑制できる。その結果、Ｏリング６３のはみ出しを更に防止できる。

また、接続管６２の先端６２ａの高さは環状リブ６４の先端６４ａで形成される面よりも接続管６２の容器本体４側とされている。従来、受圧口への圧力チャンバーの装着を簡易に行うために、接続管は、環状リブ等の他の構成と比較して突出した高さとされ、圧力チャンバー装着時のガイドとしての役割を担っている。しかしながら、突出した高さとされた接続管は、例えば減菌状態で持ち運ばれる際、持ち運び用の減菌袋とこすれることにより、減菌袋破れの原因となることがある。この点、本実施形態に係る接続管６２は、先端６２ａの高さを環状リブ６４の先端６４ａで形成される面よりも容器本体４側として低くすることで、接続管６２により減菌袋が破れることを抑制できる。なお、従来接続管が担っていた装着時のガイドとしての役割は、従来よりも高くされた環状リブ６４も担うことができ、装着の簡易性は従来どおりの水準を維持できる。

なお、本発明に係る圧力チャンバーは上記実施形態に限定されない、例えば、第一の内周面６４ｘと第二の内周面６４ｙとがテーパ面６５を介して接続されているとして説明したが、必ずしもテーパ面６５が設けられていなくてもよく、例えば、第一の内周面及び第二の内周面と交差する面により、第一の内周面と第二の内周面とが接続されていてもよい。

また、環状リブの内周面は必ずしも２つ（上記実施形態では第一の内周面６４ｘと第二の内周面６４ｙ）である必要はなく、１つもしくは３つ以上であってもよい。

２ａ…チューブ、３…圧力チャンバー、４…容器本体、７…隔膜、１６…受圧口、１６ａ…端部、６２…接続管、６２ａ…先端、６３…Ｏリング（シール部材）、６４…環状リブ、６４ａ…先端、６４ｘ…第一の内周面、６４ｙ…第二の内周面、６５…テーパ面、Ａ…空気室、Ｂ…血液室。

Claims (3)

1. 液体が流動するチューブに接続されると共に、前記チューブの内圧を検出する圧力センサーに連通する管状の受圧口に装着される圧力チャンバーであって、
   前記チューブに接続される容器本体と、
   前記容器本体内で、前記液体が流動する液室と空気室とを区画し、弾性変形によって前記液室の内圧を前記空気室に伝える隔膜と、
   前記容器本体から突出して前記受圧口に挿入されると共に、前記空気室に連通する接続管と、
   前記接続管の外周に配置されると共に、前記受圧口の端部に押圧される環状のシール部材と、
   前記容器本体から突出して前記シール部材を環状に取り囲むと共に、前記圧力チャンバーが前記受圧口に装着された際に前記受圧口の端部を超えて前記受圧口を覆う環状リブと、を備え、
   前記環状リブは、先端側に形成されて前記圧力チャンバーが前記受圧口に装着された際に前記受圧口を覆う第一の内周面と、該第一の内周面よりも前記容器本体側に形成されて前記シール部材を取り囲み該第一の内周面よりも内径の小さい第二の内周面と、を有する圧力チャンバー。
2. 前記第一の内周面と前記第二の内周面とはテーパ面を介して接続されている請求項１記載の圧力チャンバー。
3. 前記接続管の先端は、前記環状リブの先端で形成される面よりも前記容器本体側である請求項１又は２に記載の圧力チャンバー。

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