WO2004010126A1

WO2004010126A1 - 液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法

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Publication number: WO2004010126A1
Application number: PCT/JP2003/009253
Authority: WO
Inventors: Yoshitada Sakai; Izumi Anno; Shigehisa Wada; Hiroshi Matsumoto; Tomoko Suyama; Masahiro Kubota; Hirotsugu Takahashi
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2005-01-24
Also published as: JP2004053552A

Abstract

　本発明は、液体流通装置内の液体流動状態を非破壊的に検査する方法を提供するものであり、コンピュータ断層撮影装置により液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、粒子状造影剤または分子量１０万以上の高分子量化造影剤を用いることを特徴とする液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法である。

Description

明細書液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法技術分野

本発明は、液体流通装置内の液体流動状態を非破壊的に検査する方法に関するものである。

背景技術

これまで液体流通装置、例えば、液体処理装置の部分要素としての配管や、あるいは液体処理装置としての逆浸透装置、濾過器、透析器、吸着筒もしくは熱交換器などの機能を評価したり設計するに当たっては、過去の経験、理論的扱いあるいは装置全体としての機能評価で対処することが多かった。

しかしながら、従来の液体流通装置の評価■設計方法では、被処理液の粘度、密度あるいは固形物と液体の混合状態などにより、流動特性、物質交換特性およぴ熱交換特性などの各種特性が非線形というべき性質を伴うことが多く、実際の装置の機能を充分に評価 '解析することがむずかしく、そのため、改善すべき部分を特定できないことも多くあった。

ところで、近年、医療機関においてはコンピュータ断層診断装置の進歩が著し <、人体内の異常部位や病変部位を断層像として得ることが可能になっている。本発明は、そのようなコンピュータ断層診断技術を液体流通装置の評価や設計などに応用しょうとするものであるが、その場合、対象とする液体流通装置の用途ゃ特性に応じて、いくつかの技術を併用し、特定の条件で観察する必要も生じるものである。

一方、医療機関における画像診断技術としては、生体への侵襲が少ないことが必要条件であるが、一般に、液体流通装置を対象にする場合には、そのような条件は必要ではなく課されない。

よって、たとえ、既存の診断装置を用いる場合であっても、特殊な条件や対象で観察することが必要となり、医療現場で用いられる条件とは全く異なる固有の条件を採用することが重要になるものである。ところで、既に、液体流通装置を対象に、コンピュータ断層撮影装置による観察は試みられてきており、いくつかの報告もされてし'、る。

例えば、竹沢らは、血液透析器の透析液側の流動状況をアジピオドン（分子量 1， 1 40) や硝酸鉛（分子量 33 1 ) を造影剤として用いて、 X線コンビュ一タ断層撮影装置で観察し（「トランスアクションォブザアメリカンソサェティ一フォアアーティフィシャルインタ一ナルオーガンズ（Trans. Am. S oc. Artif. Intern. Organs) 」，24:794, 1988·、あるいは、「血液透析スタッフのためのハイパフォーマンスメンブレン」， pp.66 - 78, 1990、東京医学社）、あるいは、 C. Roncoらは、中空糸型血液透析器内での中空糸内側から外側への濾過外側から内側への濾過を放射化ラベルアルブミン（分子量約 7 0, 000) を指標としてシンチグラフィ一で観察をし（「キドニ一インタ一ナショナル（Kidney Inter national) J ,41, 1383, 1992、同， 54， 979, 1998、同， 58, 809, 2000) 、あるいは、また、血液灌流吸着筒内での流れを造影剤 conray 60 (分子量 809) を用いてヘリカルスキャン X線コンピュータ断層撮影装置で観察をしている（「ザインターナショナルジャーナルォブアーティフイツシャルオーガンズ（Intern.丄 Artif. Organs) J , 24， 167, 2001) 。

発明の開示

しかし、これらの報告例では、濾過器や透析器などの半透膜を組み込んだ装置を対象とした場合には造影剤の分子量が小さく、半透膜を通り抜けてしまう可能性があり、また、予め放射化ラベルした指標物質を作らねばならない、等の問題があり、このようなことが、検査目的や観察目的に、より適合した簡便な検査や観察を行なうことに対しての問題となっていた。

本発明者らは、これらの問題を克服するために鋭意検討し、簡便に行ないうる方法であって、かつまた、特に半透膜を対象とする場合には、より検査目的 '観察目的に適合させることができる方法を見い出したものである。

すなわち、本発明の第一の目的は、上述したような点に鑑み、簡便に行ないうる、液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法を提供することにある。また、本発明の第二の目的は、半透膜を被検査対象とする場合には、検査目的に、より適合した非破壊検査方法を提供することにある。本発明は、上記課題を達成するため、以下の（ 1 ) 〜（1 4) の構成を有する。

( 1 ) コンピュータ断層撮影装置により液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、造影剤として、粒子状造影剤または分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤を用いることを特徴とする液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(2) 前記粒子状造影剤または前記分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤が、液体流通装置内を流動する液体に含まれることを特徴とする上記（1 )に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(3) 該コンピュータ断層撮影装置が、 X線コンピュータ断層撮影装置であるこ .とを特徴とする上記（ 1 ) または（2) に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(4) 該コンピュータ断層撮影装置が、磁気共鳴断層撮影装置であることを特徴とする上記（ 1 ) または（2) に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(5) 前記粒子状造影剤が、気泡であることを特徴とする上記（ 1 ) ~ (4) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(6) 前記粒子状造影剤が、硫酸バリウム粒子であることを特徴とする上記 (1 ) 〜（4) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(7) 前記粒子状造影剤の平均粒子径が、 300ナノメータ一以上、 1万ナノメ —ター以下であることを特徴とする上記（5) または（6) に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(8) 前記粒子状造影剤の液体中の沈降速度または浮上速度が、該液体の被観察部位における平均線速度以下であることを特徴とする上記（5) 〜（7) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(9) 前記粒子状造影剤の該液体中の沈降速度または浮上速度が、コンピュータ断層撮影装置の観察条件である空間分解能撮像時間の比以下であることを特徴とする上記（5) 〜（8) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。 (10) 前記粒子状造影剤の液体中の沈降速度または浮上速度が、該液体の被観察部位における平均線速度以下であり、かつコンピュータ断層撮影装置の観察条件である空間分解能撮像時間の比以下であることを特徴とする上記（5) 〜 (9) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(11) 該液体流通装置が血液体外循環用装置であることを特徴とする上記（1 ) 〜（10) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(12) 該液体流通装置が血液透析器であることを特徴とする上記（ 1 ) 〜（10) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(13) 該液体流通装置が膜を有するものであり、該膜中に造影剤を卜ラップさせることを特徴とする上記（1 ) ~ (10) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

(14) 該液体流通装置が中空糸膜を有する血液透析器であり、該中空糸膜中に造影剤をトラップさせることを特徴とする上記（ 1 ) 〜（10) のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

上述した本発明の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法によれば、該装置を何ら破壊することなしに、該液体流通装置内の液体流動状態を検査することができ、該装置の流通路に関する問題点の把握やそれに関する改善設計ゃ設計変更などの検討を行うに際して極めて好適に使用できるものである。

図面の簡単な説明

図 1は、液体流通装置の一例としての、血液透析器の長さ方向における、該透析液の非灌流条件下での血液透析器内の血液側 X線吸収値の分布を示す図面である。

同図において、血液は A面から V面方向に流れ、血液流量 Q bを 20 Om L/ 分とした場合を示したものであり、データ点は各部位の横断面（流れに垂直な断面）像の中空糸束の約 80%を包含する視野内のポクセル単位 X線吸収値の平均と標準偏差を示す。

図 2は、同じく液体流通装置の一例としての、血液透析器の長さ方向における, 透析液の灌流条件下での血液透析器内の血液側 X線吸収値の分布を示す図面である。同図において、血液は A面から V面方向に流れ、血液流量 Q bを 2 0 0 m L Z 分とし、透析液は反対方向に流れ、透析液流量 5 0 O m L Z分とし、濾過流量 Q f は O m L Z分とした場合を示したものであり、データ点は各部位の横断面（流れに垂直な断面）像の中空糸束の約 8 0 %を包含する視野内のポクセル単位 X線吸収値の平均と標準偏差を示す。

図 3は、同じく液体流通装置の一例としての血液透析器に、約 2 0 %の硫酸バリウムを添加した牛血液を血液透析器にパルス的に注入し、縦断面（流れに平行な断面）を、 X線コンピューター断層撮影装置で 2秒間隔で連続的に撮影した像から 3枚目ごとに計 6回ピックアップした連続撮影写真であり、時間の経過につれて硫酸バリウムの濃い部分（写真中の白い部分）が流れて行き、特に血液透析器の中心部で先行していることがわかる。

同図 3において、 Aは、硫酸バリウムを注入した直後の血液透析器の状態を例示したものである。 Bは、硫酸バリウムを注入した 6秒後の血液透析器である。

Cは、硫酸バリウムを注入した 1 2秒後の血液透析器である。 Dは、硫酸バリゥムを注入した 1 8秒後の血液透析器である。 Eは、硫酸バリウムを注入した 2 4 秒後の血液透析器である。「は、硫酸バリウムを注入した 3 0秒後の血液透析器である。

図 4は、後述する実施例 3で得られた X線コンピュータ断層撮影像の一例を示したものであり、中央にある縦長の像が透析器である。

図 5は、図 4をわかりやすく説明するために、同図 4の X線コンピュータ断層像をトレースして、解説図をモデル的に示したものである。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明にかかる液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法について説明をする。

本発明において、コンピュータ断層撮影装置とは、観察対象に X線や電磁波のビームを照射し、観察対象との相互作用により得られる情報を検出し、コンビュ —タにより観察したい部位を含むスライス断面の画像（断層像）を再構成■描出し、検査、診断、観察に供する装置である。断層像の撮影や観察だけでなく、' その情報を基に立体像として描出することもある。コンピュータ断層撮影装置により液体流通装置内の液体流動状態を検査するには、何らかの造影効果（観察像にコントラストを付ける効果）を示す成分が、液体に含まれていることが必要である。

そのような造影効果を示す成分として、造影剤が粒子状になっていたり、高分子の一部に取り込まれたものがある。

本発明において液体流通装置とは、液体を導くための管状体や液体を処理するための装置、例えば、逆浸透装置、濾過器、透析器、吸着筒、熱交換器などが代表的な例であるが、これらに限るものではない。流通液体としては液体状のものであれば良く、溶媒、溶液、懸濁液、スラリーなどのいずれもが対象となる。本発明における液体流動状態とは、液体流通装置内で該液が偏りを持って流れていたり、液体が濃縮，希釈されたりしている状態を指しており、液体流動状態は液体の密度、粘度、温度、流通速度など、および液体流通装置の液接触面の凹凸などの性状や液体流通部の構造設計などにより異なってくる。

検査■観察装置としては、液体が流れている状態を各部位で見る目的から、コンピュ一タ断層診断で用いられている X線コンピュータ断層撮影装置ゃ磁気共鳴断層撮影装置が好ましく用いられる。

本発明において、 X線コンピュータ断層撮影装置とは、対象物に X線扇形ビ一ムを回転させて当て、透過 X線強度から対象物内部の X線吸収成分の存在状態を断層像として算出■描画する機構を有する装置をいうものである。

また、磁気共鳴断層撮影装置とは、対象物を超伝導静磁場内に置き、さらに傾斜磁場を付加し、ラジオ波をパルスとして照射し、対象物内のプロトンの磁気共鳴緩和現象により生じる電磁波を検出することにより、対象物内の水の緩和時間の分布を算出 '描画する装置をいうものである。このときに、各種のパルスシ一ケンスモードを適用することによリ、液体の流通速度を測定することもできる。本発明では、流動状態をそのまま観察するので、いわばオンライン観察というべき観察方法であるが、得られた画像情報は電子媒体あるいはコンピュータ断層撮影装置内に記録することができるので、解析自体は後からでも行ない得るものである。

流通液体の特性と検査■観察装置の検出原理との組合せによっては、流通液体そのものを用いることで本発明にかかる検査方法を実施することもできるが、もし、流通液体そのものでは検出原理から流動状態を観察できないか、もしくは観察がしにくいという場合などにおいては、検出のための助剤、造影剤（増感剤ということもある）を流通液体に混入した液を用いることもできる。

造影剤としては、 X線コンピュータ断層撮影装置を使用する場合には、ョード系造影剤、あるいは硫酸バリウムや気泡などが好ましく用いられ、磁気共鳴断層撮影装置を使用する場合には、ガドリニウム系錯体、酸化鉄系造影剤、あるいは気泡などが好ましく用いられ、特に、粒子状造影剤または分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤を用いることが本発明において重要な点である。

本発明において、粒子状造影剤とは、流通液体中で実質的に溶解しないものをいい、従来のョ一ド系造影剤ゃキレート剤などは、このような溶解性の点では、たとえ、その分子量が従来（分子量 2, 000以下）よりも大きいものが作られたとしても粒子状の造影剤とは言えないものである。

硫酸バリウムや酸化鉄剤あるいは気泡は、粒子状造影剤に該当する。ここで、粒子状造影剤は、必ずしも球状である必要はないが、粒子化によりほぼ球状になることが多い。このような粒子状造影剤は、その直径の平均値（平均粒径）によつて特徴付けられる。観察対象部位の表面粗度や液体流通条件に応じた粒子状造影剤の粒子径の選択が必要となる。

例えば、中空糸型血液透析器や中空糸型濾過器を対象とした場合には、膜を透過しないために、粒子径 2 0ナノメータ以上が必要であるが、中空糸の内径（内腔直径）は、通常は 2 0 0ミクロン前後であるので、 5 0ミクロン以下の粒子サィズとすべきである。粒子状造影剤として気泡を用いる場合には、気泡が安定している必要があり、ガス封入マイクロカプセリレ (マイクロバルーン、マイクロスフィァなどともいう）などが好ましく用いられる。

また、分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤とは、合成高分子、蛋白などに造影効果をます低分子量物質を共有結合、イオン結合、疎水結合などで結合したものが好ましく用いられ、その分子量が 1 0万を越えるものをいう。

ここで、従来使用されている造影剤の分子量は 2， 000以下のものが多く、わずかにアルブミンに造影剤が結合されたものが見られるが（「ラジオロジー（Rad i o l ogy) 」， 198, 813, 1996) 、分子量 1 0万を越えるものはみられない。

分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤は、膜を通過できないので、血液透析器や血液濾過器の観察において望ましく、同様に、血漿分離膜の観察では分子量 2 0 0万を越える造影剤が望ましい。硫酸バリウムや酸化鉄剤あるいは気泡は粒子状であり、分子量という概念にはそぐわない状態（原子団あるいはガスの集合状態）にある。

観察に当たっては、流通液体の特性、観察目的、観察部位などにより、適切な造影剤を選択する必要がある。

まず、造影剤が流通液体に溶解または懸濁できるものが好ましい。気泡、硫酸バリウム粒子、あるいは酸化鉄粒子などを造影剤として併用する場合には、その粒径を選択することが肝要である。

すなわち、極力、均一に気泡や粒子が分散していて、更に造影剤自身の該液体中での重力による移動が観察結果に大きな影響を及ぼさないことが望ましいので、観察中に沈降や浮上が無視できる範囲内にある条件を選ぶ必要がある。

すなわち、該液体中の定常的な沈降速度あるいは浮上速度を、特に特定の範囲に定める必要がある。定常的な沈降速度あるいは浮上速度は、ストークス域での式 _V = D ( p - ) g / 1 8 i ( 「微粒子工学大系第一巻基本技術」、 p . 2 0 6、柳田博明監修、 2 0 0 1年）により算出される。ここに、 Vは粒子の液体中の移動速度、 D pは粒子の直径、 jO p は粒子の密度、 yOは液体の密度、 gは重力加速度、ま液体の粘度である。 .

Vが正の場合には沈降速度を意味し、負の場合には浮上速度を意味する。このように定義される該液体中の定常的な沈降速度あるいは浮上速度は、液体流動状態を造影剤により極力乱さずに観察する目的から、観察対象部位における流通液の平均線速度以下であることが好ましく、さらには、観察対象部位における流通液の平均線速度の 1 1 0以下であることがより好ましい。平均線速度は、観察しょうとする部位での液流量を、その部位での流れに対して垂直方向での断面積で除することで算出されるものである。

また、該液体中の定常的な沈降速度あるいは浮上速度は、分解能をある程度犠性にしても観察目的にかなう場合は、コンピュータ断層撮影装置の観察条件である、空間分解能撮像時間の比以下であることが好ましく、分解能を維持する必要がある場合には、空間分解能ノ撮像時間の比の 1 1 0以下の速度であることが好ましい。

この他に、造影剤が凝集したり、液体流通装置の液体接触面に吸着■粘着したリ、造影剤添加により流通液の特性が大幅に変わる、なども目的に反するので、造影剤の選択においては、これらについても吟味することが重要である。粒子状造影剤の平均粒子径は、半透膜の透過性、造影剤の沈降 ·浮上速度や凝集性、粘着性などの観点から、粒子径は 3 0 0ナノメータ以上、 1万ナノメータ以下のものが好ましく用いられ得る。

観察対象となる血液体外循環用装置には、血漿分離器、血液灌流吸着筒、血漿灌流吸着筒、人工肺、血液透析器、血液濾過器、血液用熱交換器などの直接的に機能を発揮する装置、及び血液体外循環駆動制御装置などが含まれる。

中空糸型透析器を対象とする場合には、造影剤が膜を透過したのでは観察目的が達成されない場合がある。

中空糸型血液透析器では、透析器内での上流側では中空糸内から中空糸外への流れで濾過する、いわゆる正濾過現象が生じ、一方、透析器内での下流側では中空糸外から中空糸内への流れで濾過する、いわゆる逆濾過現象が生じ、その差し引き量が、正味の濾過量であるとされている（「血液透析スタッフのための新しいハイパフォーマンスダイライザ一」、 p p . 2 3 0— 2 4 6、東京医学社、 1 9 9 8 ) o

この場合に、透析器内の血液濃縮ノ希釈状態を観察し、透析効率や圧力損失等について、最適な設計とする必要があるが、造影剤が膜を透過したのでは目的は達成されない。よって、この場合には粒子状造影剤、高分子量化造影剤、あるいは気泡を選ぶ必要がある。また、透析液側の流れを観察し、透析効率を極大化する設計を目的とする場合にも同様である。

本発明において、液体流通装置が緻密層ノ粗大孔層を有する膜を組み込まれたものである場合には、該膜中に造影剤をトラップさせることに著しく意義がある場合がある。

すなわち、膜を液体が流通するとき同時に造影剤も流通しょうとするが、膜表面に造影剤の粒子または分子の大きさより大きい粗大孔があり、かつ、膜の一部に造影剤の粒子または分子の大きさより小さい孔を持つ緻密層がある場合に、膜の表面あるいは膜中に造影剤が沈積し、その沈積量によって、 X線吸収値が変化するからである。

該膜中に造影剤をトラップさせることは、膜を有する液体流通装置内に緻密層の孔径ょリ大きく粗大孔層の孔ょリ小さい造影剤を含む液体を流通させ、その流通状態を保持したまま造影剤を含まない液体を流通させることにより達成できる。また、液体流通装置が中空糸膜を有する血液透析器である場合には該中空糸膜中に造影剤を卜ラップさせる手段が好適に用いられる。

その理由は、中空糸膜を血液、あるいは、透析液が流通するとき同時に造影剤も流通しょうとするが、緻密層粗大孔層を有する中空糸膜が多く、中空糸膜の表面あるいは中空糸膜中に造影剤が沈積し、その沈積量によって X線吸収値が変化するからである。

該中空糸膜中に造影剤をトラップさせることは、中空糸膜を有する血液透析器内に膜の緻密層の孔径ょリ大きく粗大孔層の孔ょり小さい造影剤を含む血液、あるいは、透析液を流通させ、その流通状態を保持したまま造影剤を含まない血液、あるいは、透析液を流通させることによリ達成できる。

本発明において、非破壊検査とは、液体流通装置が使用される状態のままで検査■観察するということであり、観察のために液体流通装置の構造を変えることはしない、ということである。

なお、流体流通装置が、本発明方法に基づく観察手段になじまない場合、例えば、流路が金属製で X線コンピュ一タ断層撮影装置で観察しょうとする場合などには、観察手段に適合する材質で作成した液体流通装置モデルを用いて観察を行なえばよい。

実施例

次に、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は、これらの例によって限定されるものではない。

なお、ここで用いた検査方法と条件は、以下の通りである。

( 1 ) 血液透析器内牛血液の濾過ノ逆濾過現象の観察■解析（実施例 1 ) ：臨床用の X線コンピュータ断層撮影装置（G E横河メディカル（株）、 HiSpee d DX/i) を用い、 5重量容量％の硫酸バリウム粒子（粒径：平均粒径 8 0 0 ナノメータ、範囲 1 0 0〜 2 0 0 0ナノメータ）を添加した牛血液（へマトクリット値： 3 0%、総蛋白濃度： 6. 5 g/ d L) を流し、定常状態にある血液透析器（東レ（株）製" トレスルホン" （登録商標） B S— 1 . 6 U L) を観察し、血液透析器内の牛血液の濾過逆濾過現象の観察■解析を行なった。

血液透析器の灌流条件は、以下のとおりである。

( a ) 透析液の非灌流条件：

血液流量（Q b ) = 20 Om I /m i n、透析液流量（Q d ) = 0

( b ) 透析液灌流条件：血液流量（Q b) = 2 0 Om I /m i n、透析液流量 (Q d ) = 5 0 0 m l Zm i n、濾過流量 (Q f ) = 0 m I Zm i n

このときの硫酸バリウムの沈降速度はスト一クス域での式 v = D _P ² (p P ) gZ I 8 に、硫酸バリウム粒子密度 4. 5 g/ c m³ (理化学辞典第 5 版： 1 9 9 8年、 p. 1 46 3) 、血液密度 1 . 0 5 gZ c m³ 、 J¾液粘度 0. 0 0 3 7 P a ' s、硫酸バリウム粒子平均直径 8 0 0ナノメータを代入し、 3. 2 X 1 0一⁴ mmZ秒と算出される。

—方、中空糸内の平均血液線速度は 9 mmZ秒である。また観察条件は、空間分解能 0. 3 5 mm、撮像時間 2秒であり、空間分解能撮像時間の比は 0. 1 7 5 mmZ秒であった。

( 2 ) 造影剤のパルス注入による、血液透析器内血液流れの解析（実施例 2) ： 5重量ノ容量％の硫酸バリウム粒子（粒径：平均粒径 8 0 0ナノメータ、範囲 1 0 0〜 2 00 0ナノメータ）を添加した牛血液（へマトクリツト値： 3 0%、総蛋白濃度： 6. 5 g/d L) を流し、定常状態にある血液透析器（東レ（株）製" トレスルホン" （登録商標） B S— 1 . 6 U L) の血液入口側の血液回路に高濃度（約 2 0重量ノ容量％) の硫酸バリウムを添加した牛血約 3 m I を約 1秒でパルス注入し、同じタイミングでスキャニングを開始し、 X線コンピュータ断層像（G E横河メディカル（株）、 HiSpeed DX/i) を約 2秒のサイクルタイム

(スキャン時間 1秒、待ち時間 1秒）で連続撮影し、血液透析器内における血液流れの解析を行なった。以上の 2つの条件における縦断面画像と横断面画像を得て、 X線吸収値（ハンスフィ一ルド値）を測定した。なお、得られた画像はビューヮソフトによりパソコン上で解析した。

(1 ) の観察で得られた画像は、（a) (図 1 ) 、（b) (図 2) 両方の条件において血液が透析器に入った直後に急激に濃縮され、その後出口側に近づくにつれ徐々に希釈されるという結果を示した。また、（a)と（b)で血液が最も濃縮される位置にほとんど差はないが、濃縮の度合いは（b)の方が大きいことが観察できた。次に、（b)の透析液灌流条件で定常状態にある血液透析器を用いて、（b) の条件で（2) の観察を行なった。

パルス注入後の硫酸バリウム濃度の過渡的変化が経時的に観察した像において見られ、血液は血液透析器の外周部に比べて中心部で早く流れることが図 3に見られるように観察できた。

(3) 血液透析器内牛血液の逆濾過領域の観察■解析（実施例 3) ：

血液透析器（東レ（株）製" トレスルホン" （登録商標） BS— 1. 6 U L) の血液流路に流量（Q b) = 20 Om I /m i nで牛血液（へマトクリツト値： 30%、総蛋白濃度： 6. 5 g/d L) を、透析液流路に流量（Qd) = 500 m I Zm i nで生理食塩水液を 20分間流した後、血液流路に牛血液を流した状態で、透析液流路に流量（Q d ) = 500 m I /m i nで、 2重量ノ容量％の硫酸バリウム粒子（粒径：平均粒径 800ナノメータ、範囲 1 00〜2ひ 00ナノメータ）を添加した生理食塩液を 5分間流し、中空糸膜の膜中に硫酸バリウム粒子（粒径：平均粒径 800ナノメータ、範囲 1 00〜2000ナノメータ）をトラップさせた。流動状態を維持したまま、透析液流路を生理食塩液で洗浄後、血液透析器の X線コンピュータ断層像を撮影した。

図 4は、その X線コンピュータ断層撮影像であり、中央にある縦長の像が透析器である。図 5は、図 4をわかりやすく説明するために、同図 4の X線コンビュ —タ断層像を卜レースして、解説図をモデル的に示したものである。

すなわち、図 5は、図 4の X線コンピュータ断層像を卜レースして、概略をモデル的に説明するものであり、図 4において、 X線 CT視野は、黒い円形状になつているものである。図 4、図 5において中央にある血液透析器は、図 5にて解説を示しているように、上方に血液入口を有し、下方に血液出口を有するものである。

血液入口の横付近には透析液の出口力ブラーが配置されてあリ、血液出口の横付近には透析液の入口カプラーが配置されてある。血液は、矢印で示したように血液透析器内を方向的には上方から下方に向かって流れ、透析液はこれも矢印で示したように血液の流れ方向とは反対の方向に流れるものである。

図 4に示したように、得られた画像を解析したところ、血液透析器の中心部を境に透析液上流側で X線の吸収が見られ、逆濾過領域を可視化して確認することができた。これは、図 4では、正濾過領域が黒っぽく見え、逆濾過領域では白つぽく見えているので、確認できたものである。

すなわち、正濾過領域と逆濾過領域の、両者間の境界は、図 4に写真、図 5にて概略モデル図を示しているように、相互に入り組んでいることが良くわかり、実際の両濾過領域の状況を正確に知ることができたものである。

産業上の利用可能性

本発明の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法によれば、該装置を何ら破壊することなしに、該液体流通装置内の液体流動状態を検査することや観察することができ、ひいては、該装置の流通路に関する問題点の把握やそれに関する改善設計や設計変更などの検討を行なうに際して、極めて好適かつ効率的に使用できるものである。

Claims

請求の範囲

1 . コンピュータ断層撮影装置によリ液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、造影剤として、粒子状造影剤または分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤を用いることを特徴とする液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

2 . 前記粒子状造影剤または前記分子量 1 0万以上の高分子量化造影剤が、液体流通装置内を流動する液体に含まれることを特徴とする請求項 1に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

3 . 該コンピュータ断層撮影装置が、 X線コンピュータ断層撮影装置であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

4 . 該コンピュータ断層撮影装置が、磁気共鳴断層撮影装置であることを特徴とする請求項 1または 2に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

5 . 前記粒子状造影剤が、気泡であることを特徴とする請求項 1 〜 4のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

6 . 前記粒子状造影剤が、硫酸バリウム粒子であることを特徴とする請求項 1 〜 4のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

7 . 前記粒子状造影剤の平均粒径が、 3 0 0ナノメータ一以上、 1万ナノメータ以下であることを特徴とする請求項 5または 6に記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

8 . 前記粒子状造影剤の液体中の沈降速度または浮上速度が、該液体の被観察部位における平均線速度以下であることを特徴とする請求項 5〜 7のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

9 . 前記粒子状造影剤の該液体中の沈降速度、または浮上速度が、コンピュータ断層撮影装置の観察条件である空間分解能ノ撮像時間の比以下であることを特徴とする請求項 5〜 8のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

1 0 . 前記粒子状造影剤の液体中の沈降速度または浮上速度が、該液体の被観察部位における平均線速度以下であり、かつコンピュータ断層撮影装置の観察条件である空間分解能撮像時間の比以下の速度であることを特徴とする請求項 5〜 9のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

1 1 . 該液体流通装置が、血液体外循環用装置であることを特徴とする請求項 1 〜 1 0のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

1 2 . 該液体流通装置が、血液透析器であることを特徴とする請求項 1 〜 1 0のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

1 3 . 該液体流通装置が、膜を有するものであり、該膜中に造影剤を卜ラップさせることを特徴とする請求項 1 〜 1 0のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。

1 4 . 該液体流通装置が、中空糸膜を有する血液透析器であり、該中空糸膜中に造影剤をトラップさせることを特徴とする請求項 1 〜 1 0のいずれかに記載の液体流通装置内の液体流動状態の非破壊検査方法。