JPS628184B2

JPS628184B2 -

Info

Publication number: JPS628184B2
Application number: JP57176755A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Fukazawa
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1987-02-21
Also published as: JPS5967962A

Description

【発明の詳細な説明】

Ｉ発明の背景（技術分野）本発明は貯血槽に関する。さらに詳しくは、血
液の体外循環人工心肺回路中に用いる貯血槽に関
する。（先行技術）近年、膜型人工肺を用いた体外循環回路システ
ムが盛んに用いられている。従来用いられている人工心肺体外循環回路シス
テムとしては、第１図に示されるような１−ポン
プシステムと、第２図に示されるような２−ポン
プシステムとがある。１−ポンプシステムにおいては、患者の静脈か
ら、落差によつて脱血された血液と、術野からの
吸引血を一旦カーデイオトミー貯血槽に貯留し、
そこで消泡された血液とが、貯血槽１に導かれ、
その後、血液ポンプＰによつて、人工肺Ｌおよび
熱交換器を通り、患者の動脈に送血される。２−ポンプシステムにおいては、図示のよう
に、送血ラインと人工肺Ｌとの間に、第２の貯血
槽１′と血液ポンプP′とが別途付加設置され、第
１の貯血槽１と第２の貯血槽１′とは連通され
る。このような体外循環回路システムにおいて、貯
血槽１，１′を設ける理由は、体外循環中の血流
量の変動、例えば脱血量が減少したり、送血量を
増加させたいときの対応のために、常時ある程度
の血液量を回路中に貯えておくことにある。また、他の理由は、回路中にて発生した気泡を
効果的に除去せんがためである。開心術中等において、脱血カテーテルの血管内
留置が不十分であつたときや、あるいは抜去時な
どに脱血チユーブ内に気泡が混入することがあ
る。このようにして混入する気泡が、回路中で十
分除去できないときには、脳を中心とした各臓器
の微小血管に栓塞をおこし、術後の脳障害、ひい
ては生命の危機にさらされることになる。このような気泡の除去効果は、貯血槽の容量を
大きくすればそれだけ増大する。しかし、貯血槽
の容量を大きくすることは、回路のプライミング
量を増大させてしまい、その結果、輸血量が増大
し、術後肝炎の発生の可能性が高くなる。また、
血液の節減という点からも好ましくない。これに対し、実開昭55−180536号公報には、容
器体内部にスクリーンフイルターの筒体を配置
し、このスクリーンフイルター筒体の下端開口部
内に血液流入口を開口し、しかも筒体の上端開口
端を容器体の上部に設けた脱気口に指向させた貯
血槽が開示されている。この貯血槽では、気泡が混入したとき、気泡を
スクリーンフイルターに付着させ、しかもスクリ
ーンフイルターでは、次第に付着される気泡が膨
大化し、ついには分離浮上し、脱気口から除去さ
れることになる。このため気泡除去能にすぐれ、
しかも小型化することができるものである。しかし、特に、脱血流量が多いときには、貯血
槽内で強い回転流あるいは渦流が発生する結果、
気泡がこの流れの中にとりこまれ、流出口から流
れでてしまうという欠点がある。発明の目的本発明は、このような実状に鑑みなされたもの
であつて、血液流入口より混入した気泡をより一
層効果的に除去できる貯血槽を提供することを主
たる目的とする。本発明者はこのような目的につき鋭意研究を重
ねた結果、本発明をなすに至つた。すなわち、本発明は、容器体と、該容器体の上
部に設けられた脱気口と、前記容器体の下部に前
記容器体の内部に連通するよう設けられた血液流
入口および血液流出口とを有する貯血槽におい
て、前記血液流入口を先端が封止された封止部を
有するチユーブ体で構成し、該チユーブ体の前記
容器体内部分には前記封止部から下方にかけて複
数個の側口を形成し、該側口の開口面積の和ｙ
（cm²）が、前記血液流入口の血流量をｘ（／
min）とした時、次式 0.17x＋0.2≦ｙ≦0.17x＋1.5 を満足するよう構成された貯血槽を提供するもの
である。先端が封止されたチユーブ体に形成する
側口の構成配置は種々考えられているが、槽内の
血流の流勢を緩和する上で複数個の側口をチユー
ブ体の軸線に対して対称的に、軸線方向に少なく
とも２列設けるのが好ましい。また、貯血槽は剛
体としても、あるいは可撓性あるものとしても良
い。発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成を第３図および第４
図に示される実施例に従い詳細に説明する。本発明の貯血槽１の容器体２は、それ自体可撓
性の材質から構成してもよく、また剛性の材質か
ら構成してもよい。この場合、その材質として
は、血液を変質させることがなく、溶出物を含有
しないものであることが好ましく、例えばシリコ
ーンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、
エチレン−酢酸ビニル共重合体等の血液適合性材
料を用いることが好ましい。このような場合、容器体２は、可とう性材質か
ら、図示のように袋状に形成することが好まし
い。このとき、貯血量が変化しても容器体内部に
空気相が存在することなく、容器体２の膨みによ
り貯血量が増減し、血液と空気との接触による血
中蛋白等の変質が減少するからである。このような容器体２の上部には、脱気口３，３
が形成される。この脱気口３，３は、容器体２内部にて分離除
去された気泡を系外に除去するためのものであ
り、その他混注およびサンプリング用の口部とし
ても機能し、図示の例においては、２つの口部と
して形成されている。一方、容器体２には、その内部に連通するよう
に、血液流入口４と血液流出口５とが配設され
る。また、必要に応じ連通口６が配設される。これらは、通常、容器体２下部に配設され、チ
ユーブ状をなす。この場合、本発明においては、血液流入口４は
容器体２内部側において２つ以上の開口を有す
る。２つ以上の複数の開口をもつことにより、流
入する血液の回転流ないし渦流は小さくなり、ま
た、複数の回転流は互いに打ち消しあうことにな
る。なお、このように構成せずに、血液流入口を先
端を開口した直管状チユーブとするかぎり、本発
明の効果は実現せず、気泡除去能は十分ではな
い。血液流入口４の開口として２つ以上の開口を設
けるには種々態様があり、チユーブ状の流入口を
分岐したり、チユーブ先端を如雨露状としたりす
ることが可能である。ただ、製造の容易性と十分な脱血量を確保する
という観点からすると、図示のように血液流入口
４をチユーブ体とし、チユーブ体先端を封止し、
この封止端から下方にかけて複数個の側口４１，
４１を設けて開口することが好ましい。先端部が封止されたチユーブ体４の側面に開口
して形成される側口４１の構成配置は、種々考え
られる。例えば、側口４１の形状は円形、楕円形
など血液が流出し易いようにし、側口４１の設け
る個数は複数個とし、その配列は血流の流勢を緩
和できるようにするのが好ましい。側口４１の配
列はチユーブ体の軸線に対して対称的に、軸線方
向に少なくとも２列設けるのが最も好ましい。そ
の代表的構成配置を第３図のチユーブ４上に示
す。ところで、チユーブ４上に形成する側口４１の
総面積は研究の結果、血流との関係上、側口の開
口面積の和をｙ（cm²）、血液流入口４の血流量を
ｘ（／min）とした時、次の式を満足するよう
構成する必要があることが判明した。 0.17x＋0.2≦ｙ≦0.17x＋1.5 ……(1) 第５図にはこの関係をグラフで示す。すなわ
ち、側口の開口面積は第５図において直線Ｉと直
線で囲まれる領域内に収めれば良い。なお、同
図において血流量は０であつてはならず、上限は
一般に５／minあれば十分と考えられているか
ら５／minまでを示すが、これに限られること
はない。上記の(1)式において、側口の総開口面積
が直線Ｉを上回る領域では、槽内血液に滞留が生
じて血液の撹拌が不完全になり、血液流入口４か
ら血液とともに気泡が流出する危険性があり、ま
た直線を下回る領域では、滞留を生ずるととも
に所定量の脱血量を確保できなくなるからであ
る。側口断面積が小さくなれば脱血可能な血液流量
も小さくなり、また断面積が大きくなれば貯血槽
内での流勢が弱まりすぎて血液が滞留する原因と
なる。そこで、上述したような至適側口断面積と
血流量との関係を求めたのであるが、以下にこの
条件を求めた経過を詳細に説明する。なお、用い
た貯血槽は約160×170mmの塩化ビニル樹脂製のも
ので、チユーブ上の開口数を変えることにより断
面積を変えて実験を行つた。 (1) 脱血量確保のための最小面積の決定第６図に示すような回路を用いた。同図にお
いて、１０は血液貯留部、１１は貯血槽、Ｐは
ポンプであり、これらを所定径のチユーブ１２
で接続した。血液としてヘパリン添加牛血
（Ht40％、温度25℃）を使用し、血液面から貯
血槽までの落差は50cmとした。各種貯血槽を用
いて循環を行い、貯血槽のエアー抜きチユーブ
１３を開放した。貯血槽１１の液面レベルが一
定した時のポンプの回転数を読み取り、脱血量
（／min）とした。この結果を第７図に示
す。第７図から明らかなように、１／min以上
の流量を得るためには脱血チユーブ１２の内径
８mm以上で、側口面積は図中Ａ点より少ないと
脱血量が不足することが確認され、従つて、Ａ
点以上の側口面積が必要であることが判明し
た。同様に、３／min以上の流量を得るため
には、脱血チユーブ内径10mm以上でＢ点以上の
側口面積が、さらに５／min以上の流量を得
るためには、脱血チユーブ内径12mm以上でＣ点
以上の側口面積が必要であることが判明した。
これらのＡ，Ｂ，Ｃ点を結んだ式を求めて、第
５図に示す直線が得られた。 (2) 滞留防止のための最大面積の決定第８図に示すような回路を組み、色素希釈法
で行つた。同図中、１４は20℃の水の入つた水
槽で、ここよりチユーブ１５を経て所定流量Ｑ
_Bで水を流し、チユーブ１５のＤ点において色
素（BSP、プロモサルフアフタレインのアルカ
リ水溶液）を10c.c.、ワンシヨツトで注入した。
注入後30秒、60秒、90秒、120秒、150秒の時点
で貯血槽１１のエアー抜きチユーブ１３より溶
液を採取し、比色計にて吸光度を測定した。な
お、貯血槽容量は板状ホルダーにて容量を規制
し、流量１／minの時は150ml、流量３／
minの時は350ml、流量５／minの時は500ml
とした。その結果を第９図（Ｑ_B＝１／minの時）、
第１０図（Ｑ_B＝３／minの時）および第１
１図（Ｑ_B＝５／minの時）に示す。第９図
から流量Ｑ_Bが１／minの時は、側口面積1.5
cm²までは120秒以内に色素は消失したが、1.9cm²
になると150秒においてなお色素は検出され、
滞留が生ずることが確認された。120秒に好適
基準をおくと、至適側口面積は約1.5〜1.6cm²に
するのが良いことがわかつた。同様に、流量が
３／minの時は至適側口面積は約1.9〜2.0cm²
が、流量が５／minの時には至適側口面積が
2.3〜2.5cm²程度が良いことがわかつた。これら
の好適範囲を示したのが第１２図であり、これ
らの範囲から回帰式を求めて示してある。この
式は第５図における上限直線Ｉに対応するもの
である。なお、容器体２内部に連通するように設けら
れる血液流出口５、そして連通口６等は、通
常、先端を開口したチユーブ状をなす。また、連通口６を設ける場合、貯血槽１をど
のように用いるかに応じ、術野からの出血を吸
引し、貯留するためのカーデイオトミー貯血槽
との連通口、２−ポンプシステムにおける第２
または第１の貯血槽との連通口等として、連通
口を１個ないし２個以上設けることが可能であ
る。第１３図には、第１図に示されるような１−ポ
ンプシステムに本発明の貯血槽１を適用した例が
示される。第１３図において、貯血槽１はケーシング１０
０内に収納され、脱血された血液は架台９に懸架
されたチユーブT₁から貯血槽１に送血され、ま
た、貯血槽１はカーデイオトミー貯血槽８とチユ
ーブT₆を介し連通される。なお、術野の血液は
チユーブT₅，T₅を介し、ポンプP₅，P₅により、
カーデイオトミー貯血槽８の消泡部８１に導かれ
る。一方、貯血槽１からの血液は、ポンプＰにより
人工肺Ｌに導かれ、チユーブT₂により送血され
る。また、チユーブT₁とチユーブT₂とには、こ
れらを連通する側路チユーブT₄が設けられてい
る。発明の具体的作用本発明の貯血槽１は、第１図に示されるような
１−ポンプシステムの貯血槽１、または第２図に
示されるような２−ポンプシステムの第１および
または第２の貯血槽１，１′として用いて有用で
ある。さて、血液流入口４から流入する血液は、複数
個の側口４１から貯血槽２内の血液溜７中に多く
の分流となつて流入する。分流は側口の数と配置
によつて多くの方向流となるが、特にチユーブ体
の封止部から下方にかけてチユーブ体の軸線に対
して対称的に、軸線方向に少なくとも２列配列し
て側口４１を設ける時には（第３図参照）、チユ
ーブ体より放射状の少ない流量の分流が生じるた
めに滞留は生じにくく、かつ流勢が弱まるために
気泡の血液からの分離脱気は促進される。特に、側口の側開口面積は第５図に斜線を付し
て示される領域内にあるよう構成されているか
ら、所要の脱血量は確実に確保されるとともに、
血液溜７内での滞留を生ぜしめることもない。このように、血液溜７に血液流入口４より上述
の側口４１を経て流入した血液中の気泡は、滞留
のない緩やかな流れの中で上方に浮上し、脱気口
３から脱気され、血液流出口５を経て流出する量
は極めて微小となる。本発明者は、上述した本発明の貯血槽の作用効
果を確認するため第１４図に線図的に示す装置を
用いて実験を行つた。その結果は第１表に示す。第１４図において、１０は血液貯留部、１１は
貯血槽、１６はエアートラツプ部、１７は目盛付
空気溜、１８は空気注入部である。第３図および第４図に示されるような160×170
mmのポリ塩化ビニル製の可撓性袋状の容器体を有
する貯血槽を作成した。比較例の貯血槽（No.１）
は血液流入口４として先端が開口した10mm径の直
管状チユーブを有するものとし、本発明の貯血槽
（No.２）は血液流入口として先端が封止され、16
個の側口（総開口面積1.54cm²）を対称的に４列配
設したチユーブを有するものとした。実験には37℃のヘパリン添加牛血を使用し、血
液貯留部１０から落差で上述の本発明のおよび比
較例の貯血槽に血液を導き、血液ポンプＰで血液
を循環させた。空気注入部１８において、シリン
ジで30ml／minの割合で５分間空気（計150ml）
を第１４図の回路に注入した。その後、エアート
ラツプ部１６の空気溜１７に貯留した空気量を測
定した。血液流量は３、４、５／minで行つ
た。その結果を示す下表から明らかなように、本発
明による貯血槽では、エアートラツプ部１６でト
ラツプされた空気、すなわち貯血槽の血液流出口
より通過してきた空気量は、チユーブ先端が開口
した従来のものに比して大幅に低下していること
がわかる。

【表】発明の具体的効果本発明の貯血槽は、前述した処から明らかなよ
うに、従前のものに比して以下に述べるような多
くの利点を有する。 (1) 本発明においては、貯血槽への血液流入口を
先端が封止されたチユーブ体で構成し、このチ
ユーブ体の封止端から下方にかけて、第５図に
斜線で示すような総面積を有する複数の側口よ
り血液を分流するので、所要の脱血量は確保さ
れつつ貯血槽内での滞留は生ぜしめず、従つて
血液内の気泡をほぼ完全に排除し、血液流出口
を経て体内に至るとはない。 (2) 側口をチユーブ体の軸線に対して対称的に、
チユーブ封止端から下方にかけて軸線方向に少
なくとも２列以上配設する場合には、分散血液
流は対称的に放射状に流出され、(1)の効果は促
進される。 (3) 従来は安全のため送血ラインにエアートラツ
プを配置する必要があつたが、本発明では気泡
除去能が高いためにその必要がなくなり、この
ためプライミング量が減少するという付加的効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の貯血槽
を適用する人工心肺回路システムを示す模式図、
第３図は本発明の貯血槽の斜視図、第４図は第３
図の−線での断面図、第５図は血液流入口を
構成するチユーブに形成さるべき側口の総面積と
血液流量との間の適正領域を示すグラフ、第６図
は脱血量を確保する条件を求める実験を行うため
の回路図、第７図は第６図の回路による実験結果
を示すグラフ、第８図は貯血槽内滞留を防止する
条件を求める実験を行うための回路図、第９図、
第１０図および第１１図は第８図の回路による実
験結果を示すグラフ、第１２図は第９〜１１図に
示す得られた結果をまとめたグラフ、第１３図は
本発明の貯血槽を１−ポンプシステムに適用した
時の例を示す斜視図、第１４図は貯血槽の空気除
去能を試験する系の回路図である。符号の説明１……貯血槽、２……容器体、３
……脱気口、４……血液流入口、４１……側口、
５……血液流出口、６……連通口、７……血液
溜、８……カーデイオトミー貯血槽、９……架
台、１０……血液貯留部、１１……貯血槽、１
２，１５……チユーブ、１３……エア抜きチユー
ブ、１４……水槽、１６……エアートラツプ部、
１７……目盛付空気溜、１８……空気注入部。

Claims

【特許請求の範囲】１容器体と、該容器体の上部に設けられた脱気
口と、前記容器体の下部に前記容器体の内部に連
通するよう設けられた血液流入口および血液流出
口とを有する貯血槽において、前記血液流入口を
先端が封止された封止部を有するチユーブ体で構
成し、該チユーブ体の前記容器体内部分には前記
封止部から下方にかけて複数個の側口を形成し、
該側口の開口面積の和ｙ（cm²）が、前記血液流入
口の血流量をｘ（／min）とした時、次式 0.17x＋0.2≦ｙ≦0.17x＋1.5 を満足するよう構成されたことを特徴とする貯血
槽。２前記側口は前記チユーブ体の軸線に対して対
象的に軸線方向に少なくとも２列配設したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の貯血
槽。３前記容器体が可撓性である特許請求の範囲第
１項または第２項に記載の貯血槽。