JP6827802B2

JP6827802B2 - 圧力検出チャンバ

Info

Publication number: JP6827802B2
Application number: JP2016252174A
Authority: JP
Inventors: 田中　明; 明田中
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: JP2018102597A

Description

本発明は、血液循環回路における圧力測定に用いられる圧力検出チャンバに関する。

従来、体外循環装置（人工心肺装置等）の血液循環回路内の圧力測定には圧力検出チャンバが用いられている。圧力検出チャンバの従来例としては、中空状の容器と、容器内を血液循環回路内と連通する血液室と圧力センサと連通する空気室とに仕切るダイヤフラムとを備えた構成が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

実開昭６１−１０６２５３号公報

ところで、血液循環回路は、使用前に、回路内を生理食塩水等の液体（プライミング液）で満たす作業（プライミング）を行うことが一般的である。プライミングでは、シリンジによりプライミング液を回路内に充填する必要がある。しかしながら、この充填作業に際し、圧力検出チャンバの血液室内から空気（気泡）を抜くことが容易ではなく、プライミングを効率的に実施することが難しかった。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、プライミング時に血液室から空気を効率的に抜くことが可能な圧力検出チャンバを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、中空状の検出容器と、前記検出容器の内部を血液室と空気室とに仕切るダイヤフラムとを備え、前記検出容器には、前記血液室に連通するとともに血液循環回路に接続される回路接続用ポートと、前記血液循環回路に接続されないポートであって、前記血液室に連通するとともに前記血液循環回路のプライミング時に前記血液室から空気を抜くための空気抜き用ポートとが設けられ、前記検出容器は、内部に前記血液室が形成された血液容器部を有し、前記血液容器部は、前記血液容器部の他の部位に対して相対的に高い位置となるように前記血液容器部の姿勢が保持された際に前記空気を集中させる角部を有し、前記角部又はその近傍に、前記空気抜き用ポートが設けられ、前記血液容器部は、筒状の周壁部と、前記ダイヤフラムと反対側で前記周壁部から先細り状に突出する錐部とを有し、前記角部は、前記周壁部と前記錐部との接続箇所であることを特徴とする。

上記の構成を備えた本発明の圧力検出チャンバによれば、血液循環回路のプライミング時に、血液循環回路にプライミング液を注入すると、プライミング液が、回路接続用ポートから血液室へと流入し、空気抜き用ポートから排出される。この際、血液室内の空気（気泡）は空気抜き用ポートから排出される。このため、プライミング時に血液室内の空気を簡単に除去することができる。よって、この圧力検出チャンバによれば、プライミングを効率的に行うことができる。

また、プライミング時に角部を上方に向けると、空気抜き用ポートの流入開口に空気が集まるため、血液室からの空気抜きを一層効率的に行うことができる。

さらに、特別な形状部を設けることなく、プライミング時に、空気抜き用ポートの流入開口が設けられる位置に空気を良好に集めることができる。

前記回路接続用ポートと前記空気抜き用ポートとは互いに平行に設けられていてもよい。

この構成により、例えば、射出成形により血液容器部を成形する場合に、複雑な構造の成形用金型を用いることなく、回路接続用ポートと前記空気抜き用ポートとを備えた血液容器部を成形することができる。

前記回路接続用ポートと前記空気抜き用ポートとは互いに非平行に設けられていてもよい。

このような構成によっても、プライミング時に、空気抜き用ポートを介して、血液室内の空気を効率的に抜くことができる。

本発明の圧力検出チャンバによれば、プライミングを効率的に行うことができる。

体外循環装置の全体概略図である。第１実施形態に係る圧力検出チャンバの断面図である。上記圧力検出チャンバの斜視図である。血液循環回路のプライミング時の概略説明図である。プライミング時の上記圧力検出チャンバ内の状態を説明する断面図である。第２実施形態に係る圧力検出チャンバの断面図である。第３実施形態に係る圧力検出チャンバの斜視図である。第４実施形態に係る圧力検出チャンバの断面図である。

以下、本発明に係る圧力検出チャンバについて好適な複数の実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示す体外循環装置１０は、患者Ｐの血液の体外循環を行う装置である。体外循環装置１０は、人工心肺装置として構成されており、患者Ｐの心臓に血液が循環しないため患者Ｐの体内でガス交換（血液への酸素付加及び／又は血液からの二酸化炭素の除去）ができない場合に、体外循環装置１０により、血液の循環と、血液に対するガス交換を行うことができる。体外循環装置１０は、患者Ｐの心臓に血液が循環し、患者Ｐの肺でガス交換を行うことができる場合に、血液の循環の補助を行うこともできる。

図１に示すように、体外循環装置１０は、患者Ｐの静脈（大静脈）から脱血して、血液中のガス交換を行って血液の酸素化を行った後、この血液を再び患者Ｐの動脈（大動脈）に戻す血液循環回路１２を備える。血液循環回路１２は、脱血チューブ１４と、遠心ポンプ１６（血液ポンプ）と、人工肺１８と、送血チューブ２０とを有する。

脱血チューブ１４は、静脈側カテーテル２２（脱血側カテーテル）に接続される。静脈側カテーテル２２は、患者Ｐの静脈（大腿静脈）に挿入される。遠心ポンプ１６は、脱血チューブ１４を介して静脈側カテーテル２２に接続される。遠心ポンプ１６は、脱血チューブ１４を介して脱血した血液を人工肺１８に送る。

遠心ポンプ１６は、駆動モータ２４によって回転駆動される。駆動モータ２４は、制御装置２６によって動作（回転速度）が制御される。なお、血液ポンプとしては、遠心式以外のポンプが用いられてもよい。

人工肺１８は、遠心ポンプ１６と送血チューブ２０との間に配置されており、脱血チューブ１４を介して脱血された血液に対するガス交換動作（血液の酸素化）を行う。人工肺１８としては、例えば、中空糸膜型人工肺が用いられる。

送血チューブ２０は、人工肺１８によりガス交換がなされた血液を、動脈側カテーテル２８（送血側カテーテル）を介して患者Ｐに戻す。動脈側カテーテル２８は、患者Ｐの動脈（大腿動脈）に挿入される。なお、送血チューブ２０には、後述するプライミング時に血液循環回路１２にプライミング液Ｌを注入するためのプライミング用分岐チューブ３０が設けられている。

血液循環回路１２内を流れる血液の圧力に異常がないかどうかを検知するために、血液循環回路１２には、本発明の第１実施形態に係る圧力検出チャンバ３２Ａが接続されている。図１に示す例では、送血チューブ２０に圧力検出用分岐チューブ３８が設けられており、当該圧力検出用分岐チューブ３８に圧力検出チャンバ３２Ａが接続されている。圧力検出チャンバ３２Ａは、血液室３４と空気室３６とを有するダイヤフラム式の検出チャンバである。

圧力検出チャンバ３２Ａの血液室３４は、圧力検出用分岐チューブ３８を介して血液循環回路１２と連通している。圧力検出チャンバ３２Ａには、連結チューブ４０を介して圧力センサ４２が接続されている。体外循環装置１０は、圧力センサ４２により空気室３６の圧力を検出することで、血液循環回路１２内（図１に示す例では、送血チューブ２０内）の圧力を測定することができる。

なお、圧力検出用分岐チューブ３８は、血液循環回路１２の他の部位、例えば、脱血チューブ１４に設けられてもよい。圧力検出用分岐チューブ３８は、遠心ポンプ１６の上流側（脱血チューブ１４）及び下流側（遠心ポンプ１６と人工肺１８との間）にそれぞれ設けられてもよい。圧力検出用分岐チューブ３８は、人工肺１８の上流側（遠心ポンプ１６と人工肺１８との間）及び下流側（送血チューブ２０）にそれぞれ設けられてもよい。

図２に示すように、圧力検出チャンバ３２Ａは、中空状の検出容器４４と、検出容器４４の内部を血液室３４と空気室３６とに仕切るダイヤフラム４６とを備える。

検出容器４４は、内部に血液室３４が形成された血液容器部４８と、内部に空気室３６が形成された空気容器部５０とを有する。血液容器部４８と空気容器部５０とは、環状結合部材５２により相互に結合されている。血液容器部４８及び空気容器部５０は、例えば、ポリカーボネート等の硬質樹脂により構成される。血液容器部４８及び空気容器部５０は、内部を観察できるように透明性を有する材料により構成されることが好ましい。

血液容器部４８は、筒状（円筒状）の周壁部４８ａと、ダイヤフラム４６と反対側で周壁部４８ａから連なる端壁部４８ｂとを有する。空気容器部５０は、筒状（円筒状）の周壁部５０ａと、ダイヤフラム４６と反対側で周壁部５０ａから連なる端壁部５０ｂとを有する。

血液容器部４８及び空気容器部５０の端壁部４８ｂ、５０ｂは、それぞれダイヤフラム４６と対向する。図２において、血液容器部４８の端壁部４８ｂは、空気容器部５０が設けられた側とは反対方向に先細り状に突出した錐部４９の形態を有する。

図２及び図３に示すように、血液容器部４８には、回路接続用ポート５６及び空気抜き用ポート５８が設けられている。回路接続用ポート５６は、血液室３４に連通するとともに血液循環回路１２（圧力検出用分岐チューブ３８）に接続されるポートである。

第１実施形態において、回路接続用ポート５６は、錐部４９の頂部（中央部）に設けられている。具体的に、回路接続用ポート５６は、検出容器４４の軸ａに沿って、錐部４９の頂部から空気室３６が設けられた側とは反対方向に突出している。なお、回路接続用ポート５６は、検出容器４４の軸ａに対して交差する方向に突出していてもよい。

空気抜き用ポート５８は、血液循環回路１２に接続されないポートであって、血液室３４に連通するとともに血液循環回路１２のプライミング時に血液室３４から空気を抜くためのポートである。第１実施形態において、空気抜き用ポート５８は、周壁部４８ａと錐部４９との接続箇所である角部６０（隅部）に設けられている。

具体的に、空気抜き用ポート５８は、端壁部４８ｂの外周部から回路接続用ポート５６と平行に突出している。なお、空気抜き用ポート５８は、図２において仮想線で示すように、回路接続用ポート５６に対して傾斜した方向（検出容器４４の軸ａに対して交差する方向）に突出していてもよい。

図２において、空気容器部５０の端壁部５０ｂは、血液容器部４８の端壁部４８ｂと同様に、周壁部５０ａから先細り状に突出した錐部の形態を有する。空気容器部５０の端壁部５０ｂには、圧力検出用ポート５１が設けられている。圧力検出用ポート５１は、端壁部５０ｂからダイヤフラム４６とは反対側に突出するとともに、連結チューブ４０に接続されている。

ダイヤフラム４６は、適度な弾力性を有するように構成された円形の膜状部材である。ダイヤフラム４６の外周部は、血液容器部４８に設けられたフランジ部４８ｃと、空気容器部５０に設けられたフランジ部５０ｃとの間に挟持されている。

体外循環装置１０（図１）の動作時（血液循環回路１２内を血液が流通する際）、ダイヤフラム４６は、血液の圧力によって空気室３６側に変形する。その分だけ、空気室３６の容積が減少して空気圧が上昇し平衡状態となる。従って、そのときの空気圧を圧力センサ４２（図１）で検出することにより、血液循環回路１２内の圧力を測定することができる。

上記のように構成された体外循環装置１０を使用する前の準備作業として、血液循環回路１２内に生理食塩水等の液体（プライミング液Ｌ）を充填し、回路内から空気を除去するプライミングが行われる。プライミング時には、図４のように、脱血チューブ１４と送血チューブ２０とがコネクタ６２、６４を介して互いに接続された状態となっている。この状態において、プライミング用分岐チューブ３０に、プライミング液Ｌが充填されたシリンジ等の注入デバイス６６を接続するともに、圧力検出チャンバ３２Ａの空気抜き用ポート５８に、中継チューブ６８を介してシリンジ等の吸引デバイス７０を接続する。

そして、注入デバイス６６を操作して、プライミング液Ｌを血液循環回路１２内に注入する。その際、血液循環回路１２内に十分にプライミング液Ｌを流通させるとともに、各機器を揺らす等して、空気抜きを行う。適切な圧力測定を行うために、圧力検出チャンバ３２Ａの血液室３４からも空気を十分に除去することが重要である。

この場合、第１実施形態に係る圧力検出チャンバ３２Ａによれば、図２に示したように、検出容器４４には、血液室３４に連通するとともに血液循環回路１２に接続される回路接続用ポート５６と、血液循環回路１２に接続されないポートであって、血液室３４に連通するとともに血液循環回路１２のプライミング時に血液室３４から空気を抜くための空気抜き用ポート５８とが設けられている。

このため、図４のように、血液循環回路１２のプライミング時に、血液循環回路１２にプライミング液Ｌを注入すると、プライミング液Ｌが、回路接続用ポート５６から血液室３４へと流入する。そして、吸引デバイス７０を操作すると、プライミング液Ｌは、空気抜き用ポート５８から排出されて、中継チューブ６８を介して吸引デバイス７０へと吸引される。この際、血液室３４内の空気（気泡）は空気抜き用ポート５８から排出される。このため、プライミング時に血液室内の空気を簡単に除去することができる。よって、この圧力検出チャンバ３２Ａによれば、プライミングを効率的に行うことができる。

第１実施形態では、図５に示すように、血液容器部４８は、血液容器部４８の他の部位に対して相対的に高い位置となるように血液容器部４８の姿勢が保持された際に空気Ａｒを集中させる角部６０を有し、角部６０又はその近傍に、空気抜き用ポート５８が設けられている。この構成により、プライミング時に角部６０を上方に向けると、空気抜き用ポート５８の流入開口５８ａに空気Ａｒ（気泡）が集まるため、血液室３４からの空気抜きを一層効率的に行うことができる。

第１実施形態では、血液容器部４８は、筒状の周壁部４８ａと、ダイヤフラム４６と反対側で周壁部４８ａから先細り状に突出する錐部４９とを有する。そして、角部６０は、周壁部４８ａと錐部４９との接続箇所である。このため、特別な形状部を設けることなく、プライミング時に、空気抜き用ポート５８の流入開口５８ａが設けられる位置に空気Ａｒを良好に集めることができる。

第１実施形態では、回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８とは互いに平行に設けられている。このため、例えば、射出成形により血液容器部４８を成形する場合に、複雑な構造の成形用金型を用いることなく、回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８とを備えた血液容器部４８を成形することができる。

なお、圧力検出チャンバ３２Ａにおいて、回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８の配置を逆にしてもよい。この場合、空気抜き用ポート５８は、血液容器部４８の錐部４９の頂部に設けられ、プライミング時には錐部４９の頂部を上方に向けることで、空気抜き用ポート５８の流入開口５８ａに空気を集めることができる。よって、この場合でも、血液室３４からの空気抜きを効率的に行うことができる。

なお、プライミング時に接続されていた脱血チューブ１４及び送血チューブ２０は、プライミング後に分離されて、図１のように、血液の体外循環を行うために、それぞれ静脈側カテーテル２２及び動脈側カテーテル２８に接続される。脱血チューブ１４及び送血チューブ２０は、初期状態で連続した１本のチューブであってもよい。この場合、プライミング時にはその１本のチューブのまま使用し、プライミング後に適宜の切断具により切断されて脱血チューブ１４及び送血チューブ２０として使用される。

プライミング終了後、空気抜き用ポート５８から液体が排出されないように、中継チューブ６８の流路はクランプ等により閉塞される。あるいは、中継チューブ６８に流路を開閉する活栓が設けられていてもよい。あるいは、空気抜き用ポート５８に栓体（キャップ）を装着してもよい。

上述した第１実施形態では、空気抜き用ポート５８は、端壁部４８ｂから突出しているが、本発明はこのような構成に限らず、以下に例示するように、検出容器４４の他の部位から突出していてもよい。

図６に示す第２実施形態に係る圧力検出チャンバ３２Ｂでは、空気抜き用ポート５８は、周壁部４８ａから径方向外側（検出容器４４の軸ａに対して直交する方向）に向かって突出している。このような構成によっても、プライミング時に、空気抜き用ポート５８を介して、血液室３４内の空気を効率的に抜くことができる。この場合、空気抜き用ポート５８への空気の移動を阻害しないように、空気抜き用ポート５８は、流入開口がダイヤフラム４６よりも回路接続用ポート５６側に位置するように配置されるのがよい。

なお、図６において仮想線で示すように、空気抜き用ポート５８は、周壁部４８ａから、検出容器４４の軸ａに対して傾斜した方向に突出していてもよい。

図７に示す第３実施形態に係る圧力検出チャンバ３２Ｃでは、回路接続用ポート５６は、周壁部４８ａの接線方向に設けられている。具体的に、回路接続用ポート５６は、血液容器部４８の、空気容器部５０側の端部近傍から、周壁部４８ａの接線方向に突出している。一方、空気抜き用ポート５８は、端壁部４８ｂに設けられている。具体的に、空気抜き用ポート５８は、錐部４９の頂部に設けられている。

このように構成された圧力検出チャンバ３２Ｃによれば、プライミング時に、プライミング液Ｌは、回路接続用ポート５６を介して、周壁部４８ａの接線方向から血液室３４内に流入する。このため、図７のように、プライミング液Ｌは、血液室３４内で旋回流Ｌｓを形成しつつ、端壁部４８ｂ側へと移動し、空気抜き用ポート５８を介して排出される。従って、血液室３４内の空気（気泡）を旋回流Ｌｓとともに流動させて効率的に空気抜き用ポート５８から排出することができる。

なお、圧力検出チャンバ３２Ｃにおいて、回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８の配置を逆にしてもよい。

図８に示す第４実施形態に係る圧力検出チャンバ３２Ｄでは、回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８とは、互いに反対方向に突出している。具体的に、血液容器部４８の端壁部４８ｂには、検出容器４４の軸ａと垂直に延在する連結管部７４が設けられている。連結管部７４の両側から回路接続用ポート５６と空気抜き用ポート５８とがそれぞれ延出している。

このように構成された圧力検出チャンバ３２Ｄによっても、プライミング時に、プライミング液Ｌが、回路接続用ポート５６から血液室３４へと流入し、空気抜き用ポート５８から排出される。この際、血液室３４内の空気は空気抜き用ポート５８から排出される。このため、血液室３４内の空気を簡単に除去し、プライミングを効率的に行うことができる。

本発明は上述した実施形態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、種々の改変が可能である。

１０…体外循環装置１２…血液循環回路
３２Ａ〜３２Ｄ…圧力検出チャンバ３４…血液室
３６…空気室４４…検出容器
４６…ダイヤフラム４８…血液容器部
４８ａ、５０ａ…周壁部４８ｂ、５０ｂ…端壁部
５０…空気容器部５６…回路接続用ポート
５８…空気抜き用ポート６０…角部

Claims

中空状の検出容器と、
前記検出容器の内部を血液室と空気室とに仕切るダイヤフラムとを備え、
前記検出容器には、前記血液室に連通するとともに血液循環回路に接続される回路接続用ポートと、前記血液循環回路に接続されないポートであって、前記血液室に連通するとともに前記血液循環回路のプライミング時に前記血液室から空気を抜くための空気抜き用ポートとが設けられ、
前記検出容器は、内部に前記血液室が形成された血液容器部を有し、
前記血液容器部は、前記血液容器部の他の部位に対して相対的に高い位置となるように前記血液容器部の姿勢が保持された際に前記空気を集中させる角部を有し、
前記角部又はその近傍に、前記空気抜き用ポートが設けられ、
前記血液容器部は、筒状の周壁部と、前記ダイヤフラムと反対側で前記周壁部から先細り状に突出する錐部とを有し、
前記角部は、前記周壁部と前記錐部との接続箇所である、
ことを特徴とする圧力検出チャンバ。
請求項１記載の圧力検出チャンバにおいて、
前記回路接続用ポートと前記空気抜き用ポートとは互いに平行に設けられている、
ことを特徴とする圧力検出チャンバ。
請求項１記載の圧力検出チャンバにおいて、
前記回路接続用ポートと前記空気抜き用ポートとは互いに非平行に設けられている、
ことを特徴とする圧力検出チャンバ。