JP6737373B2 - 圧力測定部を有する血液回路 - Google Patents

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この発明は、圧力測定部を有する血液回路に関して、より特定的には、可撓性膜を利用した圧力測定部を有する血液回路に関するものである。
従来、血液回路は、たとえば米国特許第8092414号明細書において開示されている。
米国特許第8092414号明細書
特許文献1に記載の血液回路には、圧力検知チャンバが設けられる。圧力検知チャンバは、可撓性のダイヤフラムを有しており、ダイヤフラムはチャンバ内を2つの空間に分割する。流体管路は、一方の空間に連通し、一方の空間は他方の空間から隔離されている。他方の空間が圧力測定装置と接続される。
このように構成されたチャンバでは、血液が滞留し血栓が生じやすいという問題があった。
そこで、この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、血液がスムーズに流れることが可能な血液回路を提供することを目的とする。
この発明に従った圧力測定部を有する血液回路は、圧力測定装置と接続される圧力測定部を有する血液回路であって、血液回路は、チャンバを規定するハウジングと、チャンバに設けられる可撓性膜とを備え、ハウジングは、チャンバに連通する入口および出口ポートを有し、入口ポート、チャンバおよび出口ポートの順に血液が流れ、チャンバの血液の圧力に応じて可撓性膜が変位し、入口または出口ポート付近でハウジングは湾曲しており、可撓性膜が取り付けられるハウジングの取付面において、入口または出口ポート付近での曲率半径が最小となる。
このように構成された血液経路では、入口ポート付近での曲率半径が最小であれば、入口ポートからハウジング内に血液が流入した際の血流の拡散幅が小さくなるため、血液の滞留が生じにくい。また、出口ポート付近での曲率半径が最小である場合は、出口ポート付近での横幅が小さいため、血液の滞留が生じにくい。
好ましくは、ハウジングは、入口ポートおよび出口ポートを有する下部ハウジングと、下部ハウジングに嵌め合わせられる上部ハウジングとを有する。
好ましくは、下部ハウジングには血液が流れる血液室が設けられ、上部ハウジングには、圧力を測定するための空気室が設けられ、血液室と空気室とは可撓性膜で仕切られている。
好ましくは、入口または出口ポートを含むように取付面と平行な面で下部ハウジングを切断したときに入口または出口ポート付近で切断面の曲率半径が最小である。
好ましくは、入口および出口ポートならびに取付面から離れるにつれて下部ハウジングの切断面の断面積は小さくなる。
好ましくは、入口および出口ポートから離れるにつれて下部ハウジングの切断面の曲率半径が大きくなる。
好ましくは、取付面と平行な面で上部ハウジングを切断したときに切断面は楕円形状を有する。
好ましくは、楕円の長軸は入口および出口ポートを結ぶ線と平行である。
好ましくは、取付面から離れるにつれて上部ハウジングの切断面の断面積は小さくなる。
好ましくは、長軸から離れるにつれて上部ハウジングの切断面の曲率半径が大きくなる。
好ましくは、取付面と平行な面で可撓性膜を切断したときに切断面は楕円形状を有する。
好ましくは、楕円の長軸は入口および出口ポートを結ぶ線と平行である。
好ましくは、取付面から離れるにつれて可撓性膜の切断面の断面積は小さくなる。
好ましくは、長軸から離れるにつれて可撓性膜の切断面の曲率半径が大きくなる。
好ましくは、ハウジングにおいて入口ポートおよび出口ポートを結ぶ線に直交し、かつ、取付面に直交するハウジングの切断面では、取付面に平行な幅方向寸法が取付面に直交する厚み方向寸法よりも大きい。
この発明の実施の形態に従った圧力測定部が設けられる血液回路の模式図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部のハウジングの正面図である。 (A)は図3中のIVA−IVA線に沿った断面図であり、(B)は図4(A)中のIVB−IVB線に沿った断面図であり、(C)は図4(A)中のIVC−IVC線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部のハウジングの側面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部のハウジングの平面図である。 図6中のVII−VII線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の上部ハウジングの平面図である。 図8中のIX−IX線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の上部ハウジングの正面図である。 図10中のXI−XI線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の上部ハウジングの底面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の上部ハウジングの側面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の可撓性膜の平面図である。 図14中のXV−XV線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の可撓性膜の正面図である。 図16中のXVII−XVII線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の可撓性膜の底面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の可撓性膜の側面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の下部ハウジングの平面図である。 図20中のXXI−XXI線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の下部ハウジングの正面図である。 図22中のXXIII−XXIII線に沿った断面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の下部ハウジングの底面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の下部ハウジングの側面図である。 実施の形態1に従った圧力測定部の分解斜視図である。 実施の形態2に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態3に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態4に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態4に従った圧力測定部の平面図である。 実施の形態4に従った圧力測定部の側面図である。 実施の形態4に従った圧力測定部の収納状態を示す正面図である。 実施の形態5に従った圧力測定部の正面図である。 図33中のXXXIV−XXXIV線に沿った断面図である。 実施の形態5に従った圧力測定部の側面図である。 実施の形態5に従った圧力測定部の平面図である。 実施の形態6に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態6に従った圧力測定部の側面図である。 実施の形態6に従った圧力測定部の平面図である。 図39中のXL−XL線に沿った断面図である。 複数のラインが取り付けられた実施の形態6に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態7に従った圧力測定部の正面図である。 実施の形態7に従った圧力測定部の平面図である。 図43中のXLIV−XLIV線に沿った断面図である。 図44中のXLVで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 実施例に従った圧力測定部における血液の流れを示す図である。 比較例に従った圧力測定部における血液の流れを示す図である。
(実施の形態1)
図1を参照して、血液回路は、血液を患者から取り出すための血液導入口1、血液導入口1に接続される脱血圧測定部位2、脱血圧測定部位2の血圧を測定する圧力トランスデューサー3、脱血圧測定部位2から排出された血液を加圧する血液ポンプ4、血液ポンプ4の下流側に位置するPD圧測定部位5、PD(Pre-dialyzer)圧測定部位5の血圧を測定する圧力トランスデューサー6、PD圧測定部位5から排出された血液を、ダイアライザー血液導入口7aを経て受け入れるダイアライザー8、ダイアライザー8のダイアライザー血液導出口7bの下流側に位置する静脈圧測定部位11、静脈圧測定部位11の血圧を測定する圧力トランスデューサー12、血液を患者に戻すための血液導出口13を有する。
ダイアライザー8は、透析液導出口9aおよび透析液導入口9bを経由して透析装置本体10と接続されており、透析液を用いて血液中の老廃物の除去、血液中の水分調整を行う。
図2を参照して、圧力測定部100は、図1における脱血圧測定部位2、PD(Pre-dialyzer)圧測定部位5、および静脈圧測定部位11のいずれかに設けられる。圧力測定部100は、ハウジング101と、ハウジング101に接続される血液ライン210,220とを備える。
ハウジング101は、下部ハウジング110と、下部ハウジング110に嵌合する上部ハウジング130とを備える。下部ハウジング110には、血液が導入される入口ポート111と、血液が排出される出口ポート112とが設けられている。入口ポート111には血液ライン210が、出口ポート112には血液ライン220が各々挿入されている。
上部ハウジング130には圧力測定ポート140が設けられており、圧力測定ポート140には圧力モニターライン240が接続されている。圧力モニターライン240の先端のコネクタ241は圧力トランスデューサーに接続される。圧力モニターライン240にはクリップ242が取り付けられており、圧力モニターライン240を閉塞させることが可能である。
図3を参照して、下部ハウジング110に設けられる入口ポート111および出口ポート112は同一直線上に設けられており、入口ポート111から出口ポート112へ向かってスムーズに血液が流れることができる。
ドーム形状の上部ハウジング130は、入口ポート111から出口ポート112に向かう方向にそって長く、非球面形状である。上部ハウジング130には、入口ポート111から出口ポート112へ向かう方向と直交するように延在する圧力測定ポート140が設けられている。圧力測定ポート140が入口ポート111および出口ポート112と非平行、かつ、取付面119と非平行である。
図4(A)を参照して、下部ハウジング110下面には溝118が設けられており、溝118は入口ポート111から出口ポート112まで延びている。下部ハウジング110は、下に凸の形状である。
下部ハウジング110の取付面119には、可撓性膜120が当接している。可撓性膜120は、ハウジングにより構成されるチャンバ102を2つの空間に分割する。チャンバ102は血液が通過する血液室150と、圧力測定用の空気が存在する空気室160とに分割される。
血液室150には、入口ポート111から血液が導入され、血液室150の血液は出口ポート112から排出される。可撓性膜120は弾性を有しており下部ハウジング110に近づく方向に変形可能であるため、血液室150の体積は可変である。
空気室160は、図4(A)では可撓性膜120と上部ハウジング130との間にわずかな隙間に形成されている。可撓性膜120は、下部ハウジング110へ近づく方向に変形可能であるため、空気室160の体積も可変である。
図4(B)を参照して、取付面119に平行な面で上部ハウジング130および可撓性膜120を切断すれば、切断面は楕円130aおよび120aとなる。この楕円130a,120aの長軸は、入口ポート111から出口ポート112へ向かう線111aと平行である。
図4(C)を参照して、取付面119に平行な面で下部ハウジング110を切断すれば、切断面は楕円110aとなる。この楕円110aの長軸は、入口ポート111から出口ポート112へ向かう線111aと平行である。
図5から7を参照して、ハウジング101は、ほぼ回転楕円体であるが、厚み方向と比較して横幅方向が大きい。具体的には、図5においてハウジング101の圧力測定ポート140の延びる方向に沿った寸法よりも、鍔部138の延びる方向の寸法が大きい。
圧力測定ポート140は、空気室160に連通しているが、血液室150には連通していない。血液室150内の血液の流れに応じて可撓性膜120が変位して空気室160の体積が変化すると、この体積変化はトランスデューサーに伝達されるため、トランスデューサーにより血圧を測定することが可能である。
図6においてハウジング101の平面は楕円を構成している。圧力測定ポート140は楕円の長軸上で、かつ、楕円の端部近傍に設けられる。楕円の端部は楕円の中央と比較してハウジング101の強度が高いため、ハウジング101にヒビが発生することを防止できる。また、可撓性膜の動きは端部から生じるので、圧力測定ポート140は入り口ポート側に配置されることで、より良い精度で圧力を測定することができる。
図8から13を参照して、上部ハウジング130は、その上部がほぼ回転楕円体であり、下部が鍔部138である。上部ハウジング130は、上に凸の曲面形状であり、これにより、平面形状である場合と比較して高強度とすることができる。この実施の形態では上部ハウジング130に空気室が設けられるが、上部ハウジング130に空気室が設けられなくてもよい。空気室が設けられない場合には、可撓性膜120に直接センサーが接触して血圧を測定することができる。鍔部138は下部ハウジング110よりも大径であり、下部ハウジング110を覆うように構成されている。
図14から19を参照して、可撓性膜120は取り付け面と平行な断面が楕円形のドーム形状であり、下部が係合部129である。係合部129は、取付面119に係合する。可撓性膜120をドーム形状とすることで、可撓性膜120で囲まれた血液室を血液がスムーズに流れることができる。可撓性膜120は、血液室の血液の流れに応じて変形する。これにより、空気室の体積が変化する。この例では可撓性膜120は上に凸の形状であるが、可撓性膜120が下に凸の形状であってもよい。さらに、可撓性膜120が平面形状であってもよい。
可撓性膜120が上に凸の場合には陰圧を測定するのに適した仕様となり、可撓性膜120が下に凸の場合には陽圧を測定するのに適した仕様となる。本実施例では、血液回路上において、ポンプ装置により加圧されるポンピングチューブ部分の上流側に、可撓性膜120が上に凸の圧力測定部が設けられ、ポンピングチューブ部分の下流側に、可撓性膜120が下に凸の圧力測定部を設けられる。なお、本発明における可撓性膜は取付面と平行な面の入り口ポートまたは出口ポート付近の曲率半径が最小となるように形成されているため、血流の拡散幅が少なく、それ故、圧力損失が従来より低減されている。また、血流の拡散幅が大きいと、横方向端部に滞留が起きやすいが、本発明における可撓性膜は拡散幅が小さいため、滞留も生じにくい構成となっている。なお、これは可撓性膜120が上に凸の場合も下に凸の場合も同様の効果が言える。
図20から26を参照して、下部ハウジング110には、入口ポート111から出口ポート112まで延在する溝118が設けられている。下部ハウジング110からは入口ポート111および出口ポート112が突出している。溝118は、可撓性膜120が血液の流れを遮ることを防止するためのものである。可撓性膜120が下部ハウジング110の内周面に密着したとしても、可撓性膜120と溝118との間に隙間が生じる。この隙間を血液が流れるため、血液の滞留を防止することができる。血液が滞留すると血小板が破壊されるため血液の滞留を抑制する必要がある。
図21で示されるように、入口ポート111には隔壁111wが設けられており、隔壁111wには貫通穴111hが設けられている。入口ポート111と血液室とは貫通穴111hにより連通している。出口ポート112には隔壁112wが設けられており、隔壁112wには貫通穴112hが設けられている。出口ポート112と血液室とは貫通穴112hにより連通している。
下部ハウジング110の下面(底面)には、複数のリブが設けられていてもよい。このリブは、下部ハウジング110の強度を高めて下部ハウジング110の姿勢を安定させる働きを有する。
圧力測定部100を有する血液回路は、圧力測定装置と接続される圧力測定部100を有する血液回路であって、血液回路は、チャンバ102を規定するハウジング101と、チャンバ102に設けられる可撓性膜120とを備え、ハウジング101は、チャンバ102に連通する入口ポート111および出口ポート112を有し、入口ポート111、チャンバ102および出口ポート112の順に血液が流れ、チャンバ102の血液の圧力に応じて可撓性膜120が変位し、入口ポート111または出口ポート112付近でハウジング101内表面は湾曲しており、可撓性膜120が取り付けられるハウジングの取付面119において、入口ポート111または出口ポート112付近での曲率半径R1が最小となる(図20参照)。なお、曲率半径は、溝118以外で評価する。
このように構成された血液経路では、入口ポート111または出口ポート112付近での曲率半径R1が最小であり、血液の流れを妨げることがなく、圧力損失を低減とすることができる。具体的には、入口ポート111付近での曲率半径R1が最小であると、入り口ポートからハウジング内に血液が流入した際に、拡散幅が小さいため乱流が生じにくく、そのため圧力損失を低減とすることができる。また、出口ポート112付近での曲率半径R1が最小であると、血液が壁面に当たった際の圧力損失が曲率半径R1が大きい場合と比べて少ないため、圧力損失を低減とすることができる。
ハウジング101は、入口ポート111および出口ポート112を有する下部ハウジング110と、下部ハウジング110に嵌め合わせられる上部ハウジング130とを有する。ハウジング101が上部ハウジング130と下部ハウジング110の分割構造であるため、ハウジング101内に可撓性膜120を組み付けやすくなる。
下部ハウジング110には血液が流れる血液室150が設けられ、上部ハウジング130には、圧力を測定するための空気室160が設けられ、血液室150と空気室160とは可撓性膜120で仕切られている。空気室160とトランスデューサーとを接続することで、血圧を容易に測定することが可能となる。
入口ポート111または出口ポート112を含むように取付面119と平行な面で下部ハウジング110を切断したときに入口ポート111または出口ポート112付近で切断面の曲率半径R3が最小である(図4(C))。取付面119以外であっても入口ポート111または出口ポート112付近において曲率半径が最小であるため、この部分での血液の流れを妨げることがない。
入口ポート111および出口ポート112ならびに取付面119から離れるにつれて下部ハウジング110の切断面の断面積は小さくなる。これにより、下部に近づくほど下部ハウジング110の体積が小さくなり、下部ハウジング110の底部に血液がたまることを抑制できる。
入口ポート111および出口ポート112から離れるにつれて下部ハウジング110の切断面の曲率半径が大きくなる。下部ハウジング110中央での曲率半径が大きくなるため、下部ハウジング110の中央部において血液の流れを阻害しない。
取付面119と平行な面で上部ハウジング130を切断したときに切断面は楕円形状を有する(図4B)。楕円の長軸は入口ポート111および出口ポート112を結ぶ線111aと平行である。楕円の長軸が入口ポート111および出口ポート112を結ぶ線111aと平行であるため、血液は楕円の長軸に沿って流れる。その結果、血液の流れを阻害しない。
取付面119から離れるにつれて上部ハウジングの切断面の断面積は小さくなる。これにより、上部に近づくほど上部ハウジング130の体積が小さくなり、上部ハウジング130の頂部に血液がたまることを抑制できる。
長軸から離れるにつれて上部ハウジング130の切断面の曲率半径が大きくなる。上部ハウジング130中央での曲率半径が大きくなるため、上部ハウジング130の中央部において血液の流れを阻害しない。
取付面119と平行な面で可撓性膜120を切断したときに切断面は楕円形状を有する。楕円の長軸は入口および出口ポートを結ぶ線111aと平行である。楕円の長軸が入口ポート111および出口ポート112を結ぶ線111aと平行であるため、血液は楕円の長軸に沿って流れる。その結果、血液の流れを阻害しない。
取付面119から離れるにつれて可撓性膜120の切断面の断面積は小さくなる。これにより、上部または下部に近づくほど可撓性膜120の体積が小さくなり、可撓性膜120に血液がたまることを抑制できる。
長軸から離れるにつれて可撓性膜120の切断面の曲率半径が大きくなる。可撓性膜120中央での曲率半径が大きくなるため、可撓性膜120の中央部において血液の流れを阻害しない。
好ましくは、ハウジング101において入口ポート111および出口ポート112を結ぶ線に直交し、かつ、取付面119に直交するハウジング101の切断面は、取付面119に平行な幅方向が取付面に直交する厚み方向によりも大きい(図4(A))。ハウジング101は横方向に偏平形状となるため、ハウジング101の上部および下部に血液が滞留することを抑制できる。
(実施の形態2)
図27を参照して、実施の形態2に従った圧力測定部100では液面調整ライン250が圧力モニターライン240に接続されており、圧力モニターライン240内の液面を調整することができる。液面調整ライン250にはクリップ252およびコネクタ251が設けられている。
(実施の形態3)
図28を参照して、実施の形態3に従った圧力測定部100では上部ハウジング130に液面調整ポート141が設けられている。液面調整ライン250が液面調整ポート141に接続されており、圧力モニターライン240内の液面を調整することができる。液面調整ライン250にはクリップ252およびコネクタ251が設けられている。
(実施の形態4)
図29から32を参照して、実施の形態4に従った圧力測定部100では、圧力測定ポート140が入口ポート111および出口ポート112と非平行、かつ、取付面と平行である。圧力測定ポート140と入口ポート111および出口ポート112とのなす角度は90°であるが、この角度は限定されるものではなく、0°を超えていればよい。
図32で示すように、血液ライン210に圧力モニターライン240を巻きつけることができる。これにより、圧力モニターライン240が邪魔にならない。
(実施の形態5)
図33から36を参照して、実施の形態5に従った圧力測定部100では、入口ポート111に隣接するように注入ポート115が設けられている。注入ポート115には、たとえば抗凝固薬注入ラインまたは補液ラインが接続されて薬液が供給される。この場合、ハウジング101内で血液に薬液が混入される。
なお、この例では入口ポート111側に注入ポート115が設けられているが、出口ポート112側に注入ポート115が設けられていてもよい。
(実施の形態6)
図37から41を参照して、実施の形態6に従った圧力測定部100では、圧力測定ポート140が入口ポート111および出口ポート112と平行、かつ、取付面と平行である。なお、この実施の形態では入口ポート111側に圧力測定ポート140が設けられているが、出口ポート112側に圧力測定ポート140が設けられていてもよい。
このように構成されると圧力モニターライン240がメインチューブである血液ライン210と平行となるため、包装時圧力モニターライン240が折れ曲がることがなく、圧力モニターライン240と血液ライン210とを一緒に巻くことができる。
(実施の形態7)
図42から45を参照して、実施の形態7に従った圧力測定部100では、上部ハウジング130にリブ145が設けられることで、空間146が確保される。リブ145は圧力測定ポート140近傍に設けられる。これにより可撓性膜120が上部ハウジング130に張り付くことを防止できる。
(実施例)
図46を参照して、実施例に従った圧力測定部100は、実施の形態1に従った圧力測定部100と同じ形状である。図47を参照して、比較例に従った圧力測定部100は円形の平面形状を有している。図46および47では、入口ポート111から血液をハウジング101内で導入して出口ポート112から排出する場合の血液の流れのシミュレーション結果を示している。流線350が血液の流れの経路を示す。
図46と図47とを対比すると、図46ではハウジング101から出口ポート112へ血液がスムーズに流れており、渦が少ないのに対して、図47ではハウジング101から出口ポート112へ血液がスムーズに流れておらず、渦が多い。その結果、本発明品では圧力損失が低減されていることがわかる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 血液導入口、2 脱血圧測定部位、3,6,12 圧力トランスデューサー、4 血液ポンプ、5 圧測定部位、7a ダイアライザー血液導入口、7b ダイアライザー血液導出口、8 ダイアライザー、9a 透析液導出口、9b 透析液導入口、10 透析装置本体、11 静脈圧測定部位、12 圧力トランスデューサー、13 血液導出口、100 圧力測定部、101 ハウジング、102 チャンバ、110 下部ハウジング、110a,120a,130a 楕円、111 入口ポート、111h,112h 貫通穴、111w,112w 隔壁、112 出口ポート、115 注入ポート、118 溝、119 取付面、120 可撓性膜、129 係合部、130 上部ハウジング、138 鍔部、140 圧力測定ポート、141 液面調整ポート、145 リブ、146 空間、150 血液室、160 空気室、210,220 血液ライン、240 圧力モニターライン、241,251 コネクタ、242,252 クリップ、250 液面調整ライン。

Claims (1)

  1. 圧力測定装置と接続される圧力測定部を有する血液回路であって、
    前記血液回路は、
    チャンバを規定する上部および下部ハウジングと、
    前記チャンバに設けられる可撓性膜とを備え、
    前記下部ハウジングには血液が流れる血液室が設けられ、前記上部ハウジングには、圧力を測定するための空気室が設けられ、前記血液室と前記空気室とは前記可撓性膜で仕切られており、前記血液室および前記空気室が前記チャンバを構成し、
    前記下部ハウジングは、前記血液室に連通する入口および出口ポートを有し、
    前記入口ポート、前記血液室および前記出口ポートの順に血液が流れ、
    前記血液室の血液の圧力に応じて前記可撓性膜が変位し、
    前記上部ハウジングは湾曲しており、
    前記上部ハウジングには圧力測定ポートが設けられており、前記圧力測定ポートは前記上部ハウジングを貫通しており、前記圧力測定ポートが設けられる前記上部ハウジングの内面にリブが設けられて前記可撓性膜が前記上部ハウジングの内面に張り付くことを防止する、圧力測定部を有する血液回路。
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