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1. (WO1989000055) BLOOD STORAGE TANK
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明 細 書

発明の名称

貯 血 槽

技 術分野

本発明は貯血槽に関し、 一層詳細には、血液導入口に通液性 の血液噴出防止部材を設けることにより貯血槽内における血液 の流れを均一化し、 気泡が混入する危険性を回避するこ とを可 能と した人工肺用の貯血槽に関する。

- · 背 景技術

近年、開心術等を行う際に、生体肺に代えて血液中の二酸化 炭素を除去し酸素を添加する人工肺を組み込む血液回路が用い られている。 このような人工肺を組み込む体外循環血液回路に おいては、 血液中に気泡が混入した場合にこれを除去したり、 循環血液量が減少した時に備えて血液を貯溜する貯血槽が設け られている。 この貯血槽には、一般に、軟部材からなるソフ トバッグ型のものと、硬質部材からなるハー ドシェル型のもの とがある。 ソフトバッグ型の貯血槽は血液一空気界面を有しな い点において優れているが、 その反面、大量の貯血を実現する ことが困難であること、 貯血量の正確な把握が難しいこと等の 欠点を有している。 一方、ハードシェル型の貯血槽は貯血量の 確認、貯血量の十分な確保および人工肺との一体化が容易であ ると共に、 このように一体化することにより回路構成が簡単に なり回路のセッ トアツ (プおよびプライミング時の脱泡操作が容 易となる。 従って、このような機能並びに利点に着目してハー ドシ二ル型の貯血槽と人工肺とを一体とした装置が提案されて いる (特開昭第 59— 57661号参照)。

ところで、 このようなハードシェル型の貯血槽では脱血ラィ ンより血液中に混入した気泡を確実に除去することが非常に重 要である。 すなわち、血液中に気泡が残ったまま患者に血液を 返還すると塞栓症を惹起する可能性が大き く非常に危険である。 従って、 このハードシュル型貯血槽内には消泡部材が設けられ ている。 · - ここで、本出願人は第 1図に示す底面に血液導入口 2が開口 したハードシェル型の貯血槽を創作したが、 この場合、血液導 乂ロ 2から貯血槽 4内に流入した血液 Bの流量が多いと同図の 点線 6で示すように噴出し、 これによつて、貯血槽 4内の血液

Bは流れが不均一となつたり、 あるいは気泡の発生を惹起する 虞がある。 一方、貯血槽 4内には血液中の気泡を除去するため 消泡部材 8が設けられているが、血液 Bの流れが不均一となる と前記消泡部材 8による消泡能力が低下するだけでなく、 本均 一な流れの発生に伴う新たな気泡の発生の危険性が存在するこ とが指摘される。

このような貯血槽 4の血液導入口 2 における血液 Bの噴出に よる問題を解決するための手段としては、 例えば、 血液導入口 2近傍に血液 Bの滞留部を設けることが考えられる。 然しなが ら、血液 Bの噴出による流れの不均一化を抑止するほどに前記 滞留部を大き く設定すると、貯血槽 4内の貯血量が増加してし まい、体外循環血液回路のブラィミングボリュ一が増大し患 者に対する負担が大き くなる問題が発生する。

発明の開示

本発明は前記の不都合を克服するためになされたものであつ て、 血液導入口における流入血液の喷出を抑制し、 貯血量を増 加させることなく貯血槽内における血液の流れを均一化し、 気 泡の混入の危険性を低減することが可能な貯血槽を提供するこ とを目的とする。

前記の目的を達成するために、 本発明は血液導入口、 該血液 導入口に連通する貯血部および該貯血部の下部に設けられた血 液導出口を有する貯血槽において、 血液導入口に通液性の血液 噴出防止部材を設けることを特徴とする。

また、本発明は血液導入口が鉛直上方向に開口して構成され ることを特徴とする。

さらにまた、本発明は通液性の血液噴出防止部材が実質的に 血液導入口を覆うよう構成することを特徵とする。

またさらに、本発明は通液性の血液噴出防止部材が網状物で あることを特徴とする。

なお、本発明は網状物の目の大きさがメ ッシュ数 10乃至 40で あることを特徴とする。

また、本発明は網状物が実質的に血液導入口を覆う位置にそ

の一端部のみが固定されて配置されることを特徵とする。

さらに、本発明の貯血槽は血液導入口より貯血部へと連通す る血液流入部を有し、 該血液流入部の血液流路を橫切って消泡 部材が設けられることを特徵とする。

図面の簡単な説明

第 1図は比較例である貯血槽の概略縦断説明図、

第 2図は本発明の貯血槽を組み込む人工肺装置の一部切断正 面図、

第 3図は本発明に係る貯血槽の縦断面図、

第 4図は第 3図に示す貯血槽の IV— IV線断面図、

第 5図は本発明の聍血槽の血液還流実験に用いられた実験回 路図、 - 第 6図は本発明の貯血槽に適用される血液噴出防止部材の目 の大きさと血液の噴出高さとの関係を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

次に、本発明に係る貯血槽について好適な実施態様を挙げ、 添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第 2図において、 参照符号 20は本実施態様に係る貯血槽を示 し、 この貯血槽 20には血液 B中の酸素と二酸化炭素との交換を 行う人工肺 2 1と、血液 Bを所定温度とする熱交換器 23がー体的 に設けられる。 そこで、先ず、第 3図および第 4図に基づいて 貯血槽 20の構成を説明する。

貯血槽 20は人工肺回路に用いられるハードシェル型の貯血槽 であって、第 3図に示'すように、血液導入口 22a、 22bと、該 血液導入口 22a、 22bに連通し且つ血液導入口 22a、 22bより 略落差のない底面を有する血液流入部 24と、該血液流入部 24に 連通し血液流入部 24より漸次下垂する底面を有する貯血部 26と、 該貯血部 26の下部に設けられた粗液導出口 28とを含み、硬質な ハウジング 30で構成される。なお、ハウジング 30には上方の開 口部を閉塞する蓋体 32が装着される。ハウジング 30を構成する 硬質部材と しては、例えば、硬質塩化ビニル榭脂、スチレン樹 脂、 カーボネィト樹脂等が挙げられる。また、貯溜している血 液 Bを外部から容易に確認出来るようにハウジング 30は透明で あることが望ま しい。

血液導入口 22 a、 22bには通液性の血液噴出防止部材 33が装 着される。 この血液導入口 22a、 22bには後述する人工肺 23の 血液流出管 34a、 34b (第 2図参照)が接続される。血液喷出 防止部材 33は血液導入口 22 a、 22 bを介して貯血槽 20内に流入 する血液 Bの流れを緩和するためのもので、 線状体を網目状に 編んでなり、 血液導入口 22a、 22bを覆う位置に貯血部 26側の 側部 33aのみが固着して配置される。 なお、血液噴出防止部材 33の側部 33aは、例えば、血液導入口 22a、 22b近傍の血液流 入部 24底面に接着剤を介してあるいは熱融着等により固着され る o

一方、血液導入口 22a、 22b と連通する血液流入部 24は血液 導入口 22 a、 22 bより血液噴出防止部材 33を介して貯血槽 20内 に流入した血液 Bが貯血部 26に入るまでの血液流路を形成する c また、血液流入部 24は貯血部 26より高い位置にあり、且つ血液 導入口 22 a、 22 bと殆ど落差のない底面を有する。その底面の 形状は平坦状、 半筒状等に選択出来るが、平坦状であれば後述 する消泡部材の設置が容易であり好適である。 さらに、 血液流 入部 24と連通する貯血部 26は貯血槽 20内に流入した血液 Bを貯 溜する部分であり、 血液流入部 24より漸次下垂する底面を有し、 この貯血部 26の下方に設けられた血液導出口 28からは貯血槽 20 内に一時的に貯溜された血液 Bが外部へと導出される。

聍血槽 20には、さらに、上記の構成からなるハウジング 30内 に血液流入部 24の血液流路を全幅域にわたつて横切る消泡部材 36が設けられる。 消泡部材 36は血液流入部 24に流入した血液 B 中の気泡を除去し、 気泡のない血液 Bを貯血部 26に送るための ものである。 消泡部材 36としては、一般に、疎水性を利用して 気泡を成長させ除去する発泡体が用いられる。 なお、 ここでい う発泡体とは網目状をした三次元立方体を指す。 本実施態様に おいては、 消泡部材 36はメッシュ数の大きい発泡体 38 aとメッ シュ数の小さい発泡体 38 bとで構成され、メッシュ数の大きい 発泡体 38 aが血液導入口 22 a、 22 b側となり、メッシュ数の小 さい発泡体 38 bが貯血部 26側となるように並設される。なお、 ここでいぅメ ッシュ数とは 25. 4mm ( 1 インチ)間にある目の数 をいい、 本来はふるいの目の大きさを示す尺度である。

消泡部材 36は流れてくる血液 Bの全てが接触するように血液 流入部 24の底面に密着し血液流路の全幅域にわたつて橫切るよ

うに設けられると共に、 ハウジング 30の側面にも密着するよう に配置される。また、消泡部材 36の上端部は消泡部材 36の血液 流による移動を防止するため、 あるいは消泡部材 36の上端部か らの血液 Bの流出を防ぐためハウジング 30の上面に装着された 蓋体 32に密着していることが好ましい。さらに、ハウジング 30 の内側面および底面には当該消泡部材 36の両側部に対して係止 部 40 a乃至 40 f が突出して設けられる。

—方、貯血槽 20と一体となる人工肺 21は円筒状のハウジング 50とその上下両端部を閉塞する取付カバ一 52 a、 52 bとを具備 し、前記ハウジング 50内には多数の中空糸膜 54がハウジング 50 の上下方向に延在し相互に離間して配置されている。 そして、 この中空糸膜 54の両端部は夫々の開口が閉塞されない状態で隔 壁 56 a、 56 bによりハウジング 50に液密に保持されている。—一 方の取付カバー 52 a とハウジング 50と隔壁 56 a とで画成され中 空糸膜 54の内部空間に連通するガス流入空間 58にはガス流入ポ

― ト 60が接続される。また、他方の取付カバ一 52 bとハウジン グ 50と隔壁 56 bとで画成され中空糸膜 54の内部空間に連通する ガス流出空間 62にはガス流出ポート 64が接続される。さらに、 ハウジング 50の内壁と両隔壁 56 a、 56 bと中空糸膜 54外壁とで 画成される血液室 66には熱交換器 23に連通する血液流入管 68と 貯血槽 20に連通する血液流出管 34 a、 34 bとが接続される。

この場合、人工肺 21の血液流出管 34 a、 34 bは前記した構成 からなる貯血槽 20の血液導入口 22 a、 22 bに液密に接続される。 人工肺 21の血液流出管 34 a、 34 b と貯血槽 20の血液導入口 22 a、 22 bとの液密な接続は、例えば、ねじ嵌合、テーパ嵌合、◦リ ングを介しての嵌合、 超音波乃至は高周波接着、接着剤を介し ての接着等により行われる。

この実施態様において示される人工肺 21は中空糸膜 54の内部 空間に空気等の酸素含有ガス Gを吹送し中空糸膜 54の外側に血 液 Bを流してガス交換を行うタイ プのものであるが、この他に 中空糸膜 54の内部空間に血液 Bを流し、中空糸膜 54の外側に酸 素含有ガス Gを流してガス交換を行うタイプのもの、 あるいは ガス交換膜が平膜型のタィプのもの等を用いることも可能であ る。 このような人工肺 21の中、好ましくは、本実施態様におい て示されるような中空糸膜 54の外側に血液 Bを流すタイブのも のであり、 このタイプの人工肺 21を用いれば、圧力損失が少な いため循環回路中の人工肺 21の前に送血ポンプを設ける必要が なく、人体からの落差のみによる脱血によって血液 Bを人工肺 21に、さらには貯血槽 20に送ることが可能となる。

人工肺 21の血液流入管 68には熱交換器 23が取り付けられてい る。熱交換器 23にはケーシング 70内に多数の熱交換用管体 72が ケーシ ング 70の長手方向に沿つて相互に離間配置される。熱交 換用管体 72の両端部は夫々の開口部が閉塞されない状態で隔壁 (図示せず) によりケーシング 70の側壁に液密に保持されてい る。そして、前記隔壁とケ一シング 70の側壁と熱交換用管体 72 外壁とで形成される空間 74には血液入口ボート 76および前記人 ェ肺 21の血液流入管 68が連通する。

一方、空間 74に対して液密となる熱交換用管体 72の内部空間 には、ケーシング 70の一方の隔壁の外側に連通する水入口ポ― ト 76とケーシング 70の他方の隔壁の外側に連通する水出口ポ一 ト (図示せず)が夫々連通する。熱交換用管体 72の内部には水 入口ポート 76より温水 Wまたは冷水 Wが連通し、この水 Wによ り熱交換用管体 72に接触する血液 Bが加温あるいは冷却される。 この場合、熱交換用管体 72の内部に血液 Bを流し熱交換用管体 72の外部に冷却若しく は加温媒体を流す方式の熱交換器を用い ることも可能である。 なお、この人工肺装置においては、熱交 換器 23および貯血槽 20に夫々温度測定用プローブ揷入口 78、 80 が設けられている。

本実施態様に係る貯血槽は基本的には以上のように構成され るものであり、. 次にその作用並びに効果について説明する。'

'聍血槽 20を人工肺 21および熱交換器 23と一体化した人工肺装 置において、 血液流入ポート 76より熱交換器 23のハウジング 70 内に流入した血液 Bは人工肺 21の血液流入管 68に至る間に熱交 換用管体 72内を流通する水 Wによつて加温または冷却される。 次いで、 人工肺 21の血液流入管 68からハウジング 50内に流入し た血液 Bは血液室 66を通る間に中空糸膜 54の内部空間を流通す る酸素含有ガス Gとガス交換を行い、 血液 B中の過剰な二酸化 炭素の除去および酸素の添加が行われる。 酸素の添加された血 液 Bは人工肺 21の血液流出管 34 a、 34 bから流出し、貯血槽 20 の血液導入口 22 a、 22 bより血液噴出防止部材 33を介して貯血 槽 20内に流入する。

この場合、貯血槽 20内に流入する血液 Bは通液性の血液噴出 防止部材 33を通過する際に流速が緩和されるため、第 3図の点 線 82に示すように、血液導入口 22 a、 22 bから流入した血液 β が大き く噴出することがなく、流れの局在化に伴う気泡発生の 虞は著しぐ低下する。

なお、血液噴出防止部材 33は血液導入口 22 a、 22 bからの血 液 Bに有劾に干渉するものであれば特にその大きさ、 形状等を 限定されるものではないが、 血液噴出防止部材 33が実質的に血 液導入口 22 a、 22 bを覆うものであることが好ましい。また、 血液噴出防止部材 33は通液性のあるものであればその構造も特 に限定されないが、 血液 Bに有効に作用し且つ血液 Bとの接触 による圧力損失の小さい網状物であることが望ましい。 さらに-血液噴出防止部材 33が網状物である場合には、その目の大きさ はメ ッシュ数 10乃至 40、特に、メッシュ数 15乃至 35であること が好ましい。 すなわち、網状物の目の大きさがメッシュ数 10未 満のものであると血液流量が増加した際において気泡発生を抑 制する効果が十分なものとならない虞があり、 また、 メッシュ 数 40を超えるものであると血液導入口 22 a、 22 bより気泡が流 入した際において網状物に付着した気泡が所定時間の経過後に 貯血槽 20内に流出する虞があるためである。さらにまた、この ような血液噴出防止部材 33を構成する材質としては、血液との 接触によつて血液成分を活性化する虞の少ないものが望ま しく -具体的には、 例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプ ロ ピレン、ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。

さらに、 このような血液噴出防止部材 33の最も望ましい態様

としては、第 3図または第 4図に示すように、網抆構造からな る血液噴出防止部材 33が実質的に血液導入口 22 a、 22 bを覆う 位置にその側部 33 aのみが固定されて配置することである。 す なわち、血液噴出防止部材 33の両端部を固定したものであると 血液導入口 22 a、 22 bより気泡が流入した際に気泡が細分化さ れる傾向があり、 また、網状物がメッシュ数の小さいものであ ると圧力損失を招く虞がある。 そこで、血液噴出防止部材 33の 側部 33 aのみを固定すれば、血液導入口 22 a、 22 bより気泡が 流入した際においても網状物が撓むことによつて気泡を細分化 する傾向を抑制し、 また、圧力損失の増大にも殆ど影響がなく なる。 '

一方、血液導入口 22 a、 22 bより導入された血液 Bは血液流 入部 24の途中に設けられた消泡部材 36へと至る。この場合、血 液 B中に含まれている気泡は、 さらに、消泡部材 36の発泡体 38 a . 38 bのセルに接触し複数の気泡が合体して成長し、血液

B中より貯血槽 20内部の上方空間へと移動し確実に除去される。 また、消泡部材 36としてメッシュ数の大きさの異なる 2つの発 泡体 38 a、 38 bを用いると共に、これらを血液 Bの流れ方向に 対してメ ッシュ数が小さくなるよう並設することで、圧力損失 を大き くすることなく且つ血液 B中に含まれる気泡と発泡体

38 a、 38 bのセルとを十分に接触させ十分な消泡効果を達成す ることが出来る。

一方、消泡部材 36により気泡の除去された血液 Bは血液流入 部 24から貯血部 26へと移動し、一時的に貯血部 26に貯溜された 後、貯血部 26の下部に設けられた血液導出口 38より人体側へと 送血される。

次に、本発明を実験例に基づきさ らに具体的に説明する。

この場合、貯血槽 20として、ハゥジング 30の容量が 4 ^、血 液導入口 22 a 、 22 bが、第 4図に示すように、長さ、 42画-幅( d ) 12. 2薩で端部の半径(r ) 6. 1關の略楕円状に形成され、 また、 血液流入部 24の消泡部材 36の手前までが長さ 30画、 幅 150删で平坦な面を有するものを用いた。 また、血液流入部 24にはその血液流路を橫切るようにメ ッシュ数が 13のポリウレ タンフォ一ムの発泡体 38 a (長さ 15mm )を血液導入口 22 a 、 22 b 側に、 メッシュ数が 8のボリウレタンフォームの発泡体(厚さ 15麵)を貯血部 26側として密着した消泡部材 36を設置した。そ して、 さらに、血液導入口 22 a 、 22 bに対し、第 1表に示す種 々の目の大きさを有するポ リプロピレン製のネットを血液噴出 防止部材 33として第 4図に示すように側部 33 aを固定して設置 o

このような構成からなる貯血槽 20を口一ラボンプ 86を介して 容量 5 ^の貯血槽 88と接続して実験回路を組み立てた。この実 験回路を用いて血液噴出防止部材 33の目の大きさを変更し血流 量 4 H X m i n および 6 & X m i n で血液還流実験を行い、聍血槽 20の血液導入口 22 a 、 22 bにおける血液 Bの喷出の程度を調べ た。 この結果を第' 1表および第 6図に示す。

また、比較例として血液導入口 22 a 、 22 bに対して血液噴出 防止部材 33を設けない以外は第 1 表の実施例 1 乃至 5 と同様の

構成を有する貯血槽 20を用いて血液還流試験を行い、 聍血槽 20 の血液導入口 22 a、 22 bにおける血液 Bの噴出の程度を調べた c

第 1表


この結果、血液噴出防止部材 33を設けたもの (実施例 1乃至 5 ) では、血液噴出防 ih部材 33を設けなかったもの(比較例) より血液導入口 22 a 、 22 bにおける血液 Bの噴出高さは明らか に低下しており、 また、血液噴出防止部材 33の目の大きさが小 さくなる(メッシュ数が大きくなる)に従い漸次減少する傾向 を示した。 また、血液 Bの噴出高さが約 20關を超えると気泡の 発生が認められた。

産業上の利用可能性

以上のように、本発明によれば、貯血部に血液導入口および

血液導出口を設けた-貯血槽において、 前記血液導入口に通液性 の血液噴出防止部材を配設している。 この場合、血液導入口か ら流入する血液は前記血液噴出防止部材によって流速が緩和さ れるため、 当該血液が貯血槽内に噴出することがなく、 流れの 局在化に伴う気泡発生の危険性は著しく低下する。 従って、 該 聍血槽を体外循環血液回路に組み入れて使用した際、 安全な血 液の体外循環が可能となる。

また、本発明の貯血槽において、通液性の血液噴出防止部材 が実質的に血液導入口を覆う ものであれば血液噴出抑制作用は より優れたものとなる。 さらに、通液性の血液噴出防止部材が 網状物、特に好ましくは目の大きさがメッシュ数 10乃至 40の網 状物であり、 さらにこの網状物が実質的に血液導入口を覆う位 置にその一端部のみが固定されて配置されたものであると圧力 損失が殆どなく より良好に血液の噴出を抑制することが可能と なるために一層優れた効果が斯待出来るものとなる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明したが、 本発明はこの実施態様に限定-されるものではなく、 本発明の要 旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可 能なことは勿論である。