JPH10314301A - 気体を含んだ血液から気体を分離する方法及び装置 - Google Patents

気体を含んだ血液から気体を分離する方法及び装置

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JPH10314301A JP10108384A JP10838498A JPH10314301A JP H10314301 A JPH10314301 A JP H10314301A JP 10108384 A JP10108384 A JP 10108384A JP 10838498 A JP10838498 A JP 10838498A JP H10314301 A JPH10314301 A JP H10314301A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】血液中に含まれる微小の気泡を血液から確実に
分離する。 【解決手段】 気体を含んだ血液を遠心力により半径方
向外側のサイクロン−渦流範囲の血液相と半径方向内側
のサイクロン−渦流範囲の気体相とに分離すべく、血液
をサイクロン−渦流として通過させる非回転式サイクロ
ン−渦流室２６が設けられている。サイクロン入口４０
がねじ山状に円形に延びている血液流入通路３６により
形成され、血液流入通路３６が血液の流れを加速するた
めに、全長の少なくとも一部に亙って、流動方向におい
て次第に狭くなるように形成されている。気体相を排出
するために、サイクロン−渦流の流路の半径方向内側の
中心に設けた気体出口６０が、軸方向のサイクロン−運
動方向とは反対向きに配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体を含んだ血液
を非回転式のサイクロン−渦流室内に通してサイクロン
−渦流として案内し、この際に遠心力にて気体を含んだ
血液の血液相を半径方向外側の範囲へ押しやり、かつ気
体を含んだ血液の気体相を血液相から半径方向内側の範
囲へ押しやり、次いで血液相と気体相とをサイクロン−
渦流室内で互いに分離した後、血液相と気体相とをサイ
クロン−渦流室から別々に排出する形式の気体を含んだ
血液から気体を分離する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この形式の装置はドイツ特許出願公開第
２０６３１０８号公報から公知である。血液中の気体を
分離するためのさらに別の装置が米国特許第３７８５３
８０号、米国特許第４３６８１１８号、米国特許第４３
８８９２２号及び米国特許第５４５１３２１号並びにド
イツ特許第３６２４３６３号及びドイツ特許第３６４１
６４４号並びにドイツ特許出願公開第４３２９３８５号
から公知である。
【０００３】患者に輸血する場合、血液中に空気及びそ
の他の気体が、極めて微小な気泡の形においても、本来
含まれないようにすべきである。患者への血液の供給は
圧力ポンプで行われる。この分野は本発明の有利な利用
分野である。このことはしかし、本発明が、患者の傷口
で吸引される空気を血液から分離するためにも使用され
ることを排除するものではない。それというのは、この
ような場合傷口で空気が血流中へ吸引されることが避け
られないことが多いからである。このような空気は、血
液の障害を生じることがあるため、出来るだけ早くかつ
傷口の近くで血液から分離すべきである。本発明のさら
に別の利用分野は、１つの機器から他の機器へ又は容器
へ搬送される、気体を含んだ血液からこの気体を分離す
ることにある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、気体
の分離効率を改善すると共に、特に、気体を含んだ血液
が単位時間当たり多量に送られる場合であっても、血液
中に含まれる極く微小の気泡の形の気体をも分離できる
方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本願第１発明においては、気体を含んだ血液
を、ほぼ接線方向へ案内してねじ山状に円形に延びてい
る血液流入通路を介してサイクロン−渦流室内へ導入
し、この導入時に血液流入通路中の血液を、該血液流入
通路の全長の少なくとも一部に亙って、ホッパー状に次
第に小さい流動横断面になるように狭めることにより、
血液の流動速度を加速し、かつ気体相をサイクロン−渦
流の半径方向内側の中心から、血液流入通路の下流側に
ある箇所で、サイクロン−渦流の中心軸の軸線における
前進方向と接線に沿った運動方向との間の範囲にある方
向において導出することをその要旨とする。
【０００６】また、本願第２発明においては、サイクロ
ン入口が少なくとも１条のねじ山状に円形に延びている
血液流入通路にて形成されるとともに、血液流入通路は
気体を含んだ血液の流れを加速すべく、全長の少なくと
も一部に亙って、流動方向においてホッパー状に次第に
狭くなり、かつ血液流入通路が、サイクロン−渦流室に
対してほぼ接線方向に向けられた端部区分を有し、気体
出口が、血液流入通路の下流側のサイクロン−渦流流路
の半径方向内側の中心に配置されていて、サイクロン−
渦流の中心軸線における前進方向と接線に沿った運動方
向との間の範囲にある方向に延びていることをその要旨
とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は血液源２を示す。血液源２
は、医学技術分野において公知の装置、例えば、血液−
酸素発生器、心肺機器、血液濾過器、血液貯蔵器、心臓
麻痺−機器系、プラズマフェレーゼ（血漿搬出）−系、
透析−系又はその他の血液搬送系が採用されている。血
液源は圧力ポンプ４を介して、サイクロン−渦流装置８
の入口６に接続されており、このサイクロン渦流装置８
を介して血液を患者１０又は機器へ送る。この機器又は
患者１０はホース導管１２を介してサイクロン−渦流装
置８のサイクロン−出口通路１４に接続されている。
【０００８】サイクロン−渦流装置８は、軸方向にかつ
直線の中心軸線１６に対して同軸的に配置された、円形
横断面のケーシング１８を有しており、該ケーシング１
８は軸方向の一端に入口６を有し、軸方向の他端に出口
通路１４を有している。ケーシング１８は軸方向で順次
に、まず入口６に流動方向でホッパー（漏斗）状に広く
なっている入口区分２０を有し、次いで円筒形の通路区
分２２を有し、続いて、流動方向でホッパー状に狭くな
っているサイクロン−渦流室区分２４を有し、該区分は
同様にホッパー状に狭くなっているサイクロン−渦流室
２６の周壁を形成している。このサイクロン−渦流室２
６内では気体を含んだ血液が軸方向室始端部から軸方向
室終端部まで同じ回転方向で回転する。このさい気体を
含んだ血液は遠心力によって半径方向外側の血液相（血
液分）と半径方向内側の気体相（気体分）とに分離され
る。サイクロン−渦流室２６の下流側の端部２８は出口
通路１４の上流側の始端部に接続していて血液相のサイ
クロン出口を形成している。
【０００９】ケーシング１８の通路区分２２内には中心
軸線１６に対して同軸的に挿入体３０が挿入されてお
り、該挿入体は少なくとも１条のねじ山状に延びている
リブ３２と該リブの巻条の間に形成された少なくとも１
条のねじ溝状の溝３４を有しており、これらのリブ３２
及び溝３４は、ケーシング１８とともに、ねじ溝状の血
液流入通路３６を制限し形成している。
【００１０】血液流入通路３６は、サイクロン−渦流室
２６の入口６の下流側の１箇所からサイクロン−渦流室
２６の上流側の始端部３８まで延びていて、この始端部
に、ほぼ接線方向のサイクロン入口４０を形成してお
り、この接線方向のサイクロン入口４０から気体を含ん
だ血液がほぼ接線方向でサイクロン−渦流室２６内へ流
入してサイクロン−渦流として室終端部２８へ流れ、該
室終端部を通って回転しながらさらに出口通路１４へ達
する。サイクロン−渦流室２６はその全長に亙り図１に
示すようにホッパー状に次第に狭くなるように形成され
ているか、又はその上流側の始端部の区分が円筒形の形
状を有するように形成することができる。サイクロン−
渦流室２６のホッパー状に狭くなっている形状は、サイ
クロン−遠心力をサイクロン−渦流室２６の軸方向全長
に亙って維持するという目的をもっている。
【００１１】溝３４の底面を形成する挿入体３０の直径
４４は上流側の溝始端部４６で最小であり、流動方向で
サイクロン入口４０に向かって下流側へ次第に大きくな
っている。ケーシング１８の、溝３４を外周側から制限
している通路区分２２は、円筒形の形状でなくさらに別
の形状を有することもでき、これによって、リブ３２、
溝３４及び該通路区分２２によって制限され形成されて
いるねじ山状の血液流入通路３６が、少なくともその全
長の一部で、しかし有利にはその全長に亙り、流動方向
でホッパー状に連続的に減少する流過横断面を有し、そ
の結果、気体を含んだ血液が該通路内において下流側へ
加速され、できるだけ高い速度でサイクロン−渦流室２
６内へ流入するようにすることも可能である。
【００１２】リブ３２は通路区分２２に接していてもま
た通路区分２２から僅かに離れていてもよい。挿入体３
０は有利にはその上流側の始端部に、血液流に対向する
方向に向いている円錐先端部４８を有し、かつ下流側の
端部に流動方向に向いた円錐先端部５０を有している。
このような円錐先端部４８及び５０の代わりに挿入体３
０は丸みのある又は平らな端面を有していてもよい。
【００１３】図面に記載された角度は有利には以下のよ
うな大きさになっている。中心軸線１６と挿入体３０の
溝３４の底面の母線とのなす角αは０°〜３０°であ
る。ケーシング１８の通路区分２２とケーシング１８の
サイクロン−渦流室区分２４との間の角βは０°〜４５
°である。中心軸線１６と該中心軸線１６と交わるリブ
３２の一方の側面との間の角γは４５°〜８０°であ
る。下流側の円錐先端部５０の、中心軸線１６と該先端
部５０の母線との間の角δは９０°〜１５°である。中
心軸線１６と溝３４の底面上の縦方向線との角αが０°
又は極めて小さい場合には、血液流入通路３６の溝３４
が血液流動方向で楔状に狭くなっていく流過横断面を有
するようにするためには、通路区分２２の縦方向線は血
液の流動方向で中心軸線１６側に向かって傾斜して延び
ているようにしなければならない。溝３４、ひいては血
液流入通路３６を流動方向でホッパー状に狭くなるよう
に構成するためのさらに別の可能な手段は、これらのリ
ブ３２の間隔が流動方向で連続的に小さくなっていくよ
うに構成することである。これにより、溝３４の高さ及
び／又は幅を変えることができる。
【００１４】サイクロン入口４０において接線方向でサ
イクロン−渦流室２６内へ流入する気体を含んだ血液
は、サイクロン−渦流としてサイクロン−渦流室２６を
通ってその室終端部２８へ流れる。このさい遠心力が発
生し、該遠心力は、気体を含んだ血液の血液相又は血液
分を半径方向外側のサイクロン−渦流範囲へ押しやる。
このさい、血液中に含まれている気体よりも重い血液相
はこの気体又はこの気体相を半径方向内側のサイクロン
−渦流範囲へ押しやる。サイクロン−渦流は出口通路１
４内へ移動する。このサイクロン−渦流の半径方向内側
の中心には気体出口開口６０が中心軸線１６に対して同
軸的に、血液相及び気体相の軸方向の流れに対して逆向
きに、配置されており、その結果、気体相は、中心軸線
１６上及び該中心軸線１６を中心にした回りの小さい横
断面範囲から、気体出口開口６０内へ流入する。気体出
口開口６０は例えば、出口通路１４中に同軸的に配置さ
れた気体導管６２によって示されているように、サイク
ロン−渦流室２６の下流側の室終端部２８の下流側１０
cmまでの部位に配置することができ、又はサイクロン−
渦流室の下流側室終端部２８に、符号６４の破線で示さ
れているように、配置することもでき、又は符号６６で
略示されているように、室終端部２８の上流側に配置す
ることもできる。いずれの場合にも、気体出口開口６０
は中心軸線１６上に同軸的にかつ気体相及び血液相の軸
方向の流動方向に対して逆向きに向けられている。
【００１５】図１の実施例では、入口６、渦流室２６、
出口通路１４、気体出口開口６０及び、気体導管６２
の、気体出口開口６０が形成されている少なくとも始端
部区分は、直線の中心軸線１６に対して同軸的に配置さ
れている。
【００１６】本発明の変形した実施例によれば、入口６
の方向が、軸方向と中心軸線１６に対して接線方向との
間の範囲にあり、この場合接線方向は、溝３４と同じ周
方向になり、その結果血液の流れは順方向で溝３４内へ
入り、反転されない。さらに、血液−出口通路１４の方
向及び／又は気体出口開口６０及びその気体導管６２の
方向、少なくともこの気体導管６２の始端部区分は、図
１の軸方向の前進方向とサイクロン−渦流の接線方向で
の運動方向との間の範囲にあることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上、詳述したように、この発明によれ
ば、気体の分離効率が向上されると共に、特に、気体を
含んだ血液が単位時間当たり多量に送られる場合であっ
ても、血液中に含まれる極く微小の気泡の形の気体をも
分離できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における装置を略体的に示す断面図。
【符号の説明】 ２…血液源、４…圧力ポンプ、６…入口、８…サイクロ
ン−渦流装置、１０…患者、１２…ホース導管、１４…
サイクロン−出口通路、１６…中心軸線、１８…ケーシ
ング、２０…入口区分、２２…通路区分、２４…サイク
ロン−渦流室区分、２６…サイクロン−渦流室、２８…
端部、３０…挿入体、３２…リブ、３４…溝、３６…血
液流入通路、３８…始端部、４０…サイクロン入口、４
４…直径、４８…円錐先端部、５０…円錐先端部、６０
…気体出口通路、６２…気体導管。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 血液から気体を分離する方法であって、
    気体を含んだ血液を非回転式のサイクロン−渦流室（２
    ６）内に通してサイクロン−渦流として案内し、この際
    に遠心力にて気体を含んだ血液の血液相を半径方向外側
    の範囲へ押しやり、かつ気体を含んだ血液の気体相を血
    液相から半径方向内側の範囲へ押しやり、次いで血液相
    と気体相とをサイクロン−渦流室内で互いに分離した
    後、血液相と気体相とをサイクロン−渦流室から別々に
    排出する方法において、 気体を含んだ血液を、ほぼ接線方向へ案内してねじ山状
    に円形に延びている血液流入通路（３６）を介してサイ
    クロン−渦流室（２６）内へ導入し、この導入時に血液
    流入通路（３６）中の血液を、該血液流入通路（３６）
    の全長の少なくとも一部に亙って、ホッパー状に次第に
    小さい流動横断面になるように狭めることにより、血液
    の流動速度を加速し、かつ気体相をサイクロン−渦流の
    半径方向内側の中心から、血液流入通路（３６）の下流
    側にある箇所で、サイクロン−渦流の中心軸の軸線にお
    ける前進方向と接線に沿った運動方向との間の範囲にあ
    る方向において導出することを特徴とする血液から気体
    を分離する方法。
  2. 【請求項２】 気体を含んだ血液を正圧で、血液流入通
    路及びサイクロン−渦流室（２６）中に通して圧送する
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 気体を含んだ血液から気体を分離する装
    置であって、 気体を含んだ血液を遠心力により半径方向外側のサイク
    ロン−渦流範囲の血液相と半径方向内側のサイクロン−
    渦流範囲の気体相とに分離するために、気体を含んだ血
    液をサイクロン−渦流として通過させることが可能な非
    回転式のサイクロン−渦流室（２６）を有し、サイクロ
    ン−渦流室（２６）が気体を含んだ血液のためのサイク
    ロン入口（４０）と、サイクロン入口（４０）から軸方
    向において離間した位置にある血液相のためのサイクロ
    ン出口（２８）とを備え、更には血液相から分離した気
    体相を導出するための気体出口（６０）を有し、前記サ
    イクロン入口（４０）及び前記サイクロン出口（２８）
    が、サイクロン−渦流における流動方向の反転を行わせ
    ることなくサイクロン入口（４０）からサイクロン出口
    （２８）へ環状に移動させるように配置されている装置
    において、 前記サイクロン入口（４０）が少なくとも１条のねじ山
    状に円形に延びている血液流入通路（２６）にて形成さ
    れるとともに、該血液流入通路（２６）は気体を含んだ
    血液の流れを加速すべく、全長の少なくとも一部に亙っ
    て、流動方向においてホッパー状に次第に狭くなり、か
    つ血液流入通路（２６）が、サイクロン−渦流室（２
    ６）に対してほぼ接線方向に向けられた端部区分を有
    し、前記気体出口（６０）が、前記血液流入通路（２
    ６）の下流側のサイクロン−渦流流路の半径方向内側の
    中心に配置されていて、サイクロン−渦流の中心軸線に
    おける前進方向と接線に沿った運動方向との間の範囲に
    ある方向に延びていることを特徴とする気体を含んだ血
    液から気体を分離する装置。
  4. 【請求項４】 気体相を外部に通過させるための気体出
    口（６０）と、血液相を外部に通過させるためのサイク
    ロン出口（２８）とが内側と外側とにおいて同軸的に配
    置されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 気体出口（６０）が血液相を外部に通過
    させるためのサイクロン出口（２８）の下流側において
    該サイクロン出口に続く出口通路（１４）内に配置され
    ていることを特徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 血液流入通路（３６）がケーシング（１
    ８）内において、ケーシング壁（２２）と、ケーシング
    （１８）内に挿入されている挿入体（３０）との間に形
    成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか
    １項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 挿入体（３０）が少なくとも１条のねじ
    山状に延びているリブ（３２）と、該リブ（３２）の間
    においてねじ溝状に延びている溝（３４）とを有し、該
    リブ（３２）及び溝（３４）がケーシング壁（２２）と
    共に血液流入通路（３６）を形成していることを特徴と
    する請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 溝（３４）の底面を形成する挿入体（３
    ０）の直径（４４）が、上流側始端部の最小直径から下
    流側終端部の最大直径まで、円錐状をなすように徐々に
    増大していることを特徴とする請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 挿入体（３０）がリブ（３２）によりケ
    ーシング壁（２２）に支持されていることを特徴とする
    請求項７又は８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 挿入体（３０）はその上流側始端部に
    おいて、血液流動方向に対して逆向きに向けられた中心
    円錐先端部（４８）を有していることを特徴とする、請
    求項７から９までのいずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 挿入体（３０）がその下流側の端部
    に、サイクロン−渦流室（２６）内へ侵入している円錐
    先端部（５０）を有していることを特徴とする請求項７
    から１０までのいずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 サイクロン−渦流室（２６）の中心軸
    線（１６）とねじ山状に延びている血液流入通路（３
    ６）の中心軸線とが互いに整列していることを特徴とす
    る請求項３から１１までのいずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 サイクロン−渦流室（２６）の中心軸
    線（１６）と血液相のためのサイクロン出口（２８）の
    中心軸線とが互いに整列していることを特徴とする、請
    求項３から１２までのいずれか１項記載の装置。
  14. 【請求項１４】 サイクロン−渦流室（２６）が、少な
    くともその下流側端部範囲において、流動方向において
    ホッパー状をなすように次第に狭くなるように形成され
    ていることを特徴とする請求項３乃至１３のいずれか１
    項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 血液を正圧で送出する圧力ポンプ
    （４）が設けられていることを特徴とする請求項３から
    １４までのいずれか１項記載の装置。
JP10108384A 1997-05-09 1998-04-20 気体を含んだ血液から気体を分離する装置 Expired - Fee Related JP2948805B2 (ja)

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