JPH042068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、人工心肺装置、人工腎臓装置、血球
成分と血漿成分との分離装置等の体外循環用血液
回路を流れる血液中の気泡、異物等を除去する血
液フイルターに関し、特に除泡性能を高めた血液
フイルターに関する。 〔従来の技術〕 従来、血液フイルター１は、第９図ａに示すよ
うにポリカーボネイト樹脂等で作られた円筒形状
のハウジングＡと、該ハウジングＡ内に収納させ
ると共に、該ハウジングＡに設けられた血液流入
口５と血液流出口９との間に介在し、且つ、目開
き20〜50μｍのスクリーンメツシユをプラスチツ
ク製のネツトで挟みプリーツ状に折り畳んで円筒
状に構成した濾材１０とから成つている。そし
て、濾材１０に気泡が直接流れ込まないように、
前記血液流入口５は円筒状のハウジングＡの接線
方向に血液Ｂが流入して、ハウジングＡ内で旋回
流を起させるように形成されている。更に、濾材
１０に気泡が直接流れ込まないように、血液流入
口５と濾材１０との間に連続発泡体を嵌め込む例
も知られている。このため、従来の血液フイルタ
ー１では、血液流入口５から入つた血液Ｂがハウ
ジングＡ内で旋回流となり、血液Ｂ中の旋回流に
乗つた質量の小さい気泡が、遠心力の作用により
回転中心に集まることを利用して気泡分離を行
う。従つて、気泡は、血液Ｂ中で常に浮力の作用
を受けているから、ハウジングＡの軸心部上部に
分離された気泡が貯溜され、ハウジングＡの軸心
部上部に設けられた空気排出口６からこれら気泡
を分離除去していた。更に、旋回流による遠心力
等により血液Ｂから除泡されなかつた気泡は、す
なわち、血液Ｂの旋回流に乗らなかつた気泡は、
濾材１０で濾過されていた。前述の血液流入口５
と濾材１０との間に連続発泡体を設けた例では、
連続発泡体によつて除去していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述の血液フイルター１では、
血液流入口５からハウジングＡ内に流入した血液
Ｂが、第９図ｂに示すように、その血液流入口５
で、すでにハウジングＡ内に流入して旋回流を付
与された血液Ｂの流れと直接衝突し、旋回流を付
与される前にその流れに乱れが生じ、血液Ｂの旋
回流に気泡が乗りづらくなつている。従つて、こ
の血液フイルター１では、理論通り、血液Ｂの旋
回流にほとんどの気泡を乗せ、遠心力の作用によ
り質量の小さい気泡が回転中心に集まることを利
用して、血液Ｂ中の気泡を分離することが困難と
なり、濾材１０近傍に多くの気泡が流れ込んでし
まう。そして、血液Ｂ中の気泡は、濾材１０と衝
突し、かつポンプによる脈動によつて発生する圧
力変動等により徐々に濾材１０を通過してしま
う。又、前述の連続発泡体を使用する気泡の除去
例では、血小板の付着等による血液損傷、圧力損
失の増大、プライミング時の泡抜き性などの面で
不都合があつた。 そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたも
ので、簡単な構造のものでありながら、血小板の
付着等による血液損傷、圧力損失の増大、プライ
ミング時の泡抜き性の悪さ等を防止して、気泡除
去性能を飛躍的に高めることが出来る血液フイル
ターを提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため、本発明の血液フイ
ルターは、血液濾過部本体より大径でこれの上端
に同心的に設けて段差面を形成すると共に略円錐
状をなす気泡分離部本体と、該気泡分離部本体の
最上端に配設された空気排出口と、該空気排出口
よりも下方の前記気泡分離部本体に配設された血
液流入口と、該血液流入口の下流に配設し前記気
泡分離部本体より小さな外径を有して前記段差面
に密着しかつ前記気泡分離部本体の円錐状壁に間
〓を有して前記気泡分離部本体内壁面と前記段差
面との間に湾曲した血液流路を形成する気泡分離
体と、該気泡分離体よりも下流に位置し前記血液
濾過部本体内に設けた血液濾過部と、前記血液濾
過部本体の最下端に配設された血液流出口とで構
成したものである。 〔作用〕 上記構成によれば、空気排出口よりも下方に配
設された血液流入口から流入した血液は、血液流
入口に対して下流の位置に配設された気泡分離体
を通過する際、血液中に含まれる気泡が気泡分離
体に接触して通過せず、気泡は軽いため浮力によ
り上方に集まり、空気排出口から除去される。一
方、気泡分離体を通過した血液は、血液濾過部に
より他の異物を濾過された後、血液流出口より排
出される。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図乃至第８図に基
づいて詳述する。 第１図は本発明の血液フイルターを示す斜視
図、第２図は血液フイルターの断面図、第３図は
第２図の濾材の−線に沿う断面図である。図
において、１は血液フイルターを示し、該血液フ
イルター１は、気泡分離部２と血液濾過部３とか
ら成り、該気泡分離部２は、中空かつ外形が略円
錐状をなした気泡分離部本体４と、該気泡分離部
本体４の下部の水平方向側面に接線方向若しくは
接線に近似する方向に突出して設けられた血液流
入口５と、気泡分離部本体４の上端開口を覆う円
錐状壁４ａの最上端、すなわち、頂部に設けられ
た空気排出口６と、気泡分離部本体４よりも小さ
な外径を有し、気泡分離部本体４の内壁面との間
に湾曲した血液流路を形成するリング状の気泡分
離体７とから成る。そして、血液濾過部３は、前
記気泡分離部本体４の下端に同心的に結合してい
る円筒状の血液濾過部本体８と、該血液濾過部本
体８の下面に同心的に設けられた血液流出口９
と、該血液流出口９と前記血液流入口５との間に
位置すると共に血液濾過部本体８内に収納された
濾材１０とから成る。 前記気泡分離部本体４及び前記血液濾過部本体
８は、ポリカーボネイト等の合成樹脂により構成
され、これらは一体に成形され、ハウジングＡを
構成する。そして、これらの気泡分離部本体４と
血液濾過部本体８との間には段差面４ｂが形成さ
れている。 前記血液流入口５は、前記気泡分離部本体４及
び血液濾過部本体８と同様にポリカーボネイト等
の樹脂により構成され、気泡分離部本体４下部の
外側面に、接線方向に突出して設けられている。
そして、その血液流入口５の断面形状は方形であ
つても円形であつても良い。 前記空気排出口６は、前記気泡分離部本体４及
び血液濾過部本体８と同じ材質によつて構成され
ている。空気排出口６は、気泡分離部本体４の上
端開口を覆う円錐状壁４ａの頂部に、すなわち、
空気排出口６は、気泡分離部本体４のおおむね軸
線の延長線上に設けられているが、その理由は次
のとおりである。すなわち、ある一定の流速を以
つて血液流入口５から気泡分離部本体４の接線方
向から流入した血液Ｂが、旋回流を得て、遠心力
により血液Ｂ中の気泡が気泡分離部本体４の軸心
部に集まり、且つ浮力により気泡分離部本体４の
上方に貯まり、この気泡が上方の空気排出口６か
ら排出され易いようにするためである。 前記濾材１０は、第３図に示すように、ポリプ
ロピレン製の目開き20〜50μｍのスクリーンメツ
シユ１１の両面を、ポリプロピレン製のネツト１
２，１２にて挟み、これをプリーツ状に折り畳ん
で円筒状に形成して成る。この円筒状に形成され
た濾材１０の上部は、ポリプロピレン樹脂、エチ
レンビニルアセテート（EVA）、ポリウレタン樹
脂、合成ゴム、ポリオレフイン樹脂等を流し込ん
で固め、不透過部１０ａとしている。そして、濾
材１０は、該濾材１０の不透過部１０ａを上方に
して、前記血液濾過部本体８内に収納されてい
る。又、濾材１０の下端面と血液濾過部本体８の
底面とは前記各種樹脂等で密着させている。この
理由は、血液Ｂが前記血液流出口９に濾材１０を
通過することなく、すなわち、血液Ｂがシヨート
パスしないようにしているためである。 前記気泡分離体７は、円筒状の枠１３にスクリ
ーンメツシユ１１よりも大きな目開き、例えば、
40〜200μｍ、好ましくは100〜180μｍをもつた除
泡用メツシユ１４が張られてなる。この理由は、
目開きが細かいと血液損傷、圧力損失の原因とな
り、逆に目開きが荒すぎると血液Ｂ中の気泡が気
泡分離体７の除泡メツシユ１４を容易に通過して
しまい、血液Ｂからの気泡除去がうまく行かない
恐れがあるからである。この除泡メツシユ１４
は、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルな
どの樹脂にて構成されている。又、円筒状の枠１
３には除泡メツシユ１４の材質よりも低融点の樹
脂が使用されている。 この気泡分離体７は、前記気泡分離部本体４内
に収納され、気泡分離体７の下端面と気泡分離部
本体４の段差面４ｂとは密着して、前記血液流入
口５から入つた血液Ｂが直接的に濾材１０に流れ
込まないようになつている。そして、気泡分離体
７の上端面と前記空気排出口６が設けられた円錐
状壁４ａとの間には、間〓Ｇが設けられている。
すなわち、この間〓Ｇは、気泡分離体７により血
液Ｂから分離された気泡を流通可能にするために
設けられたものである。 又、気泡分離体７は、血液流入口５から流入し
た血液Ｂに対して、流入直後の乱流により血液Ｂ
中の気泡が旋回流に乗らないで、濾材１０側に流
れ込むのを除泡メツシユ１４によりはね返して旋
回流に乗せる役目をも担つている。 上述の血液フイルター１は、例えば、第５図に
示すような人工心肺装置Ｍに使用される。すなわ
ち、血液フイルター１は、チユーブ２０を介して
人体２１の大動脈に接続され、更にチユーブ２２
を介して貯血槽２３に接続されている。該貯血槽
２３は、チユーブ２４、ポンプ２５、チユーブ２
６、熱交換器２７を介して人工肺２８に接続され
ている。該人工肺２８はチユーブ２９を介して前
記血液フイルター１に接続されている。 次に、上記構成になる血液フイルター１の作用
について説明する。 例えば、人工心肺装置Ｍの貯血槽２３内の血液
Ｂは、ポンプ２５によつて圧力を付与されて、チ
ユーブ２６、熱交換器２７、人工肺２８及びチユ
ーブ２９を介して血液フイルター１の血液流入口
５に流入する。血液Ｂは、ポンプ２５により圧力
を付与されているから、一定の流速を以つて気泡
分離部２に設けられた血液流入口５から接線方向
に気泡分離部本体４内に流入する。この血液Ｂ
は、旋回流を付与され、気泡分離部本体４の壁面
と気泡分離体７との間を通過するが、血液流入口
５の流入直後の旋回流の流速の速い血液Ｂは乱流
を起し、血液Ｂ中の気泡は旋回流に乗らず、濾材
１０側に流れ込もうとする。しかし、気泡は、気
泡分離体７の除泡メツシユ１４に当り、濾材１０
側に流れ込まず、旋回流に乗るようになる。この
ため、血液Ｂ中の気泡は、気泡分離部本体４のに
より質量の小さい気泡が回転中心に集まることを
利用して分離される。分離された気泡は、血液Ｂ
中で常に浮力の作用を受けているから、間〓Ｇを
通過して、気泡分離部本体４の軸心部上部にこれ
ら気泡が貯溜され、気泡分離部本体４の円錐状壁
４ａの頂部に設けられた空気排出口６から除去さ
れる。このあと、気泡分離体７を通過した血液Ｂ
及び間〓Ｇを通過した血液Ｂは、いずれも濾材１
０によつて他の異物を濾過され、濾過された血液
Ｂは、血液流出口９からチユーブ２０を介して人
体２１の大動脈に送られる。 次に本発明の血液フイルターFAと従来の血液
フイルターFBとの除泡効果を以下の条件にて実
測したものを示す。 この試験は、第７図に示すような実験フローに
て行つた。すなわち、貯血槽２３は、チユーブ２
４を介してポンプ２５の吸込口に接続され、該ポ
ンプ２５の吐出口はチユーブ２６を介してサンプ
ルの血液フイルターFA，FBの血液流入口に接続
されている。血液フイルターFA，FBの血液流出
口は、チユーブ２０を介して超音波気泡検出器３
１に接続され、該超音波気泡検出器３１は、チユ
ーブ２０、クランプ３２を介して貯血槽２３に接
続されている。血液フイルターFA，FBの空気排
出口はパージライン３３を介して貯血槽２３に接
続されている。尚、チユーブ２４にはエアーを血
液中に吹き込むためのエアーインジエクター３４
が接続され、更に、サンプルの血液フイルター
FA，FBを切換えるためのクランプ３５及び３６
がチユーブ２６及び２０に設けられている。 血液フイルターFAは、本発明のもので第８図
ａに示すような気泡分離体７が有るものである。
血液フイルターFBは、従来例の旋回流式のもの
で、第８図ｂ，ｃに示すような気泡分離体が無い
ものである。 尚、血液フイルターFA，FBの濾材１０は、と
もにＴ−350ポリエステルメツシユ40μｍ、濾過
面積650cm²、ピツチ12ｍ／ｍ、有効高68ｍ／ｍ、
山数40を使用する。 試験は以下の条件で行う。 使用血液は牛血（Ht35％）を使用する。
サンプルの血液フイルターFA（本発明）、FB（従
来例）はフイルター流入側平均圧200±10mmHgに
て牛血を濾過する。送血量はポンプにて４／
min送る。エアーはエアーインジエクター３４
から血液中20c.c.／min流入させる。牛血中の気
泡は超音波気泡検出器（Hps−1000 Micro−
emboli deteation system Extracorporeal
technologies.INC Indiana polis.USA）を使用
して測定する。プライミング量は両血液フイル
ターFA，FBとも一定にする。 試験結果を表−１に示す。

〔発明の効果〕

血液濾過部本体より大径でこれの上端に同心的
に設けて段差面を形成すると共に略円錐状をなす
気泡分離部本体と、該気泡分離部本体の最上端に
配設された空気排出口と、該空気排出口よりも下
方の前記気泡分離部本体に配設された血液流入口
と、該血液流入口の下流に配設し前記気泡分離部
本体より小さな外径を有して前記段差面に密着し
かつ前記気泡分離部本体の円錐状壁に間〓を有し
て前記気泡分離部本体内壁面と前記段差面との間
に湾曲した血液流路を形成する気泡分離体と、該
気泡分離体よりも下流に位置し前記血液濾過部本
体内に設けた血液濾過部と、前記血液濾過部本体
の最下端に配設された血液流出口とを有し、空気
排出口よりも下方に配設された血液流入口から流
入した血液は、血液流入口に対して下流の位置に
配設された気泡分離体を通過する際、血液中に含
まれる気泡が気泡分離体に接触して通過せず、気
泡は軽いため浮力により上方に集まり、空気排出
口から除去される。一方、気泡分離体を通過した
血液は、血液濾過部により他の異物を濾過された
後、血液流出口より排出される。 従つて、単に気泡分離体を具備した単純な構造
のものでありながら、血小板の付着等による血液
損傷、圧力損失の増大、プライミング時の泡抜き
性の悪化等を防止しつつ、気泡除去性能を飛躍的
に上昇させる。又、気泡除去性能を同一にすると
プライミング量を減らすことが可能になる等の効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は本発明の血液フイルターを示す斜視
図、第２図は血液フイルターの断面図、第３図は
第２図の濾材の−線に沿う断面図、第４図は
気泡分離体の斜視図、第５図は本発明の血液フイ
ルターを適用した人工心肺装置の全体構成図、第
６図は血液フイルターの作用説明図、第７図は血
液フイルターの実験フロー図、第８図ａはサンプ
ルの血液フイルターFAの断面図、第８図ｂ及び
第８図Ｃはサンプルの血液フイルターFBの平面
図及び断面図、第９図は従来例の血液フイルター
の断面図である。 １……血液フイルター、３……血液濾過部、４
ａ……円錐状壁（壁面）、５……血液流入口、６
……空気排出口、７……気泡分離体、９……血液
流出口、１４……除泡メツシユ（メツシユ）、Ｂ
……血液、Ｇ……間〓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 血液濾過部本体より大径でこれの上端に同心
   的に設けて段差面を形成すると共に略円錐状をな
   す気泡分離部本体と、該気泡分離部本体の最上端
   に配設された空気排出口と、該空気排出口よりも
   下方の前記気泡分離部本体に配設された血液流入
   口と、該血液流入口の下流に配設し前記気泡分離
   部本体より小さな外径を有して前記段差面に密着
   しかつ前記気泡分離部本体の円錐状壁に間〓を有
   して前記気泡分離部本体内壁面と前記段差面との
   間に湾曲した血液流路を形成する気泡分離体と、
   該気泡分離体よりも下流に位置し前記血液濾過部
   本体内に設けた血液濾過部と、前記血液濾過部本
   体の最下端に配設された血液流出口とで構成した
   ことを特徴とする血液フイルター。 ２ 前記気泡分離体の少なくとも一部はメツシユ
   からなり、その目開きが前記濾材の目開きより大
   きい特許請求の範囲第１項記載の血液フイルタ
   ー。 ３ 壁面と前記気泡分離体との間に間〓を設けて
   なる特許請求の範囲第１項記載の血液フイルタ
   ー。 ４ 前記気泡分離体のメツシユの目開きは40〜
   200μｍである特許請求の範囲第２項記載の血液
   フイルター。