空气阱室和体外循环回路的制作方法

本发明涉及空气阱室以及包括该空气阱室的体外循环回路。

背景技术：

例如在血液透析中，将从患者引出的血液送至体外循环回路。体外循环回路包括供给引出的血液的动脉侧回路、净化从动脉侧回路送来的血液的净化器(透析器)、以及将净化后的血液回输到患者的静脉侧回路。

在动脉侧回路和静脉侧回路中的至少一方设置有用于捕获(除泡)在回路中流动的血液内的气泡的空气阱室。例如，空气阱室在上端形成有导入口和排气口，并且在下端形成有导出口。

另外，在空气阱室中，设置有覆盖其导出口以捕获血栓等固体物的过滤器。例如，在专利文献1中，公开了设置有圆筒状主体以及设置在该主体的上端的圆顶状顶头的过滤器。

在过滤器的主体上，沿着圆筒的中心轴c1形成有多层开口。关于该开口，在专利文献1中，过滤器形成为使得顶头侧的上层开口的沿着中心轴方向的开口纵向宽度大于导出口侧的下层开口的开口纵向宽度。由此，减小通过上层侧的(纵长的)开口时的阻力(流通阻力)，并且抑制空气阱室内的流动停滞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8500672号说明书。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供能够与以往相比减小透过过滤器时的阻力的空气阱室。

用于解决技术问题的方案

本发明涉及一种空气阱室。该空气阱室包括腔室主体和过滤器。腔室主体为大致圆筒形状，在其中心轴方向的一端设有导入管，在另一端设有导出口，液体从导入管向下流到导出口。导入管延伸设置到腔室主体内，并且作为该导入管的端部开口的导入口朝向周向而设置于腔室主体的内周面。过滤器设置在腔室主体内，并覆盖腔室主体的导出口。过滤器形成有圆筒部和顶部，该圆筒部围绕导出口并在腔室主体的中心轴方向上延伸设置，该顶部覆盖圆筒部的与腔室主体的导出口侧的下端相对的上端。在过滤器的圆筒部上，沿着中心轴方向以多层方式形成开口。过滤器的顶部侧的上层开口的周向宽度形成为大于导出口侧的下层开口的周向宽度。

根据上述结构，由于腔室主体的导入口在腔室主体的内周面上朝向周向，因此从导入口流入的液体的流动成为沿着腔室主体的内周面的回旋流。通常，回旋流越靠近其旋转中心流速越慢，因此在过滤器(导出口)周边，远离腔室主体的内周面的过滤器上方的流速相对变慢。因此，如上述结构那样，通过使过滤器上层开口的作为回旋流的流动方向的周向上的宽度相对于下层开口的周向宽度扩大，能够抑制在过滤器上层透过时的阻力。

另外，在上述发明中，在过滤器上可以沿着周向设置在中心轴方向上延伸设置的多个肋。在这种情况下，多个肋可以包括从过滤器的下端延伸设置到过滤器的顶部的第一肋、以及在从过滤器的下端到达过滤器的顶部之前终止的第二肋。

通过具备第二肋，能够使第二肋的终止点上方的开口的周向宽度相较于该终止点下方的开口的周向宽度扩大。

另外，在上述发明中，在过滤器上可以沿着周向设置在中心轴方向上延伸设置的多个肋。在这种情况下，肋可以形成为周向宽度随着从过滤器的下端朝向过滤器的顶部而变窄。

通过形成为随着朝向上方而前端变窄的肋状，能够使相对上方的开口的周向宽度相较于相对下方的开口的周向宽度扩大。

另外，本发明涉及一种体外循环回路。在该回路中使引出的血液进行循环。在该体外循环回路的流路上连接有上述发明涉及的空气阱室。

发明效果

根据本发明，能够与以往相比减小透过过滤器时的阻力。

附图说明

图1是例示使用本实施方式涉及的空气阱室的体外循环回路的图。

图2是例示本实施方式涉及的空气阱室的立体图。

图3是例示本实施方式涉及的空气阱室的立体剖视图。

图4是说明本实施方式涉及的空气阱室的盖的结构的图。

图5是例示本实施方式涉及的空气阱室使用时的状态的立体剖视图。

图6是对本实施方式涉及的空气阱室内的整体流动进行说明的图。

图7是例示在本实施方式涉及的空气阱室中设有的过滤器的立体图。

图8是例示在本实施方式涉及的空气阱室中设有的过滤器的立体剖视图。

图9是例示在本实施方式涉及的空气阱室中设有的过滤器的立体放大图。

图10是示出在本实施方式涉及的空气阱室中设有的过滤器的另一示例的立体图。

图11是示出在本实施方式涉及的空气阱室中设有的过滤器的又另一示例的立体图。

图12是示出过滤器的比较例的立体图。

图13是例示使用比较例涉及的过滤器时的过滤器附近的流量分布的图。

图14是例示使用本实施方式涉及的过滤器时的过滤器附近的流量分布的图。

图15是例示使用本实施方式的另一示例涉及的过滤器时的过滤器附近的流量分布的图。

图16是例示使用本实施方式的又另一示例涉及的过滤器时的过滤器附近的流量分布的图。

图17是例示本实施方式的进而又另一示例涉及的过滤器的立体图。

具体实施方式

图1例示了连接有本实施方式涉及的空气阱室10的体外循环回路。体外循环回路例如是用于血液透析的回路，包括动脉侧回路50、血液净化器54、透析装置55、静脉侧回路51以及补液管线60。此外，本实施方式涉及的空气阱室10与用于透析治疗的体外循环回路连接，但并不限于该方式。例如，本实施方式涉及的空气阱室10可以与能够将从患者引出的血液循环并净化治疗的体外循环回路连接。例如，可以将本实施方式涉及的空气阱室与在acetate-freebiofiltration(afbf)、持续徐缓式血液滤过疗法、血液吸附疗法、选择性血细胞成分除去疗法、单纯血浆交换疗法、二重滤过血浆交换疗法、血浆吸附疗法等中使用的体外循环回路连接。另外，本实施方式涉及的空气阱室10可以设置在体外循环回路的后述的动脉侧回路50、静脉侧回路51以及补液管线60上。另外，除此之外，在有可能产生血栓的路径上，总之在体外循环回路中的血液或血液成分流动的路径上，可以连接本实施方式涉及的空气阱室10。另外，在体外循环回路的血液或血液成分流动的路径上、生理盐水流动的路径上以及包括这些的体外循环回路的流路上，可以连接本实施方式涉及的空气阱室10。

从患者体内引出的血液被供给到动脉侧回路50。动脉侧回路50从上游侧起配备有动脉侧穿刺针52和滚压泵53。动脉侧穿刺针52刺入患者的血管，将血液输送到动脉侧回路50的管中(血液引出)。

滚压泵53通过从管的外侧捋该管，从而将管内的血液输送到血液净化器54。此外，例如在进行预充时，有时将预充液从静脉侧回路填充到回路内，因此滚压泵53可以正反向旋转。

本实施方式涉及的空气阱室10也可以连接在动脉侧穿刺针52与滚压泵53之间以及滚压泵53与血液净化器54之间。后面描述空气阱室10的结构和功能。此外，为了在血液回输时可靠地去除血液中的气泡，静脉侧回路51中的空气阱室10是必需的结构，与此相对，设置于动脉侧回路50的这些空气阱室10可以任意地设置。

在动脉侧回路50的滚压泵53与血液净化器54之间设有补液管线60。在补液管线60上设有补液袋57和夹具59。另外，在补液袋57与夹具59之间设有空气阱室10。

补液袋57中容纳有作为补液的生理盐水。例如在预充体外循环回路时，夹具59处于开放状态，生理盐水从补液袋57流入体外循环回路。通过使回路内充满生理盐水，从而除去回路内的气泡。当预充结束时，夹具59切换到关闭状态。

另外，在透析治疗结束之后，为了将回路内的血液回输到患者体内，使夹具59再次处于开放状态，并使回路内充满补液袋57的生理盐水。换言之，将回路内的血液置换成生理盐水。

血液净化器54净化从动脉侧回路50送来的血液。血液净化器54是所谓的透析器，例如透析液和血液经由中空纤维膜54a进行物质交换。血液净化器54将多个中空纤维膜54a的束(中空纤维膜束)容纳在柱54b内。

柱54b是圆筒状的容纳部件，并且在中心轴方向的一端安装有导入侧盖54c，在另一端安装有导出侧盖54d。在导入侧盖54c上设有与动脉侧回路50的下游末端的连接器(未示出)连接的血液导入端口54e。在导出侧盖54d上设有与静脉侧回路51的上游端的连接器(未示出)连接的血液导出端口54f。从动脉侧回路50送来的血液从血液导入端口54e流入中空纤维膜54a的内部。

在柱54b的靠近导出侧盖54d的部分设有透析液导入端口54g。另外，在柱54b的靠近导入侧盖54c的部分设有透析液导出端口54h。经由透析液导入端口54g将透析液从透析装置55输送到柱54b内。透析液和血液经由中空纤维膜54a进行物质交换，其结果血液被净化。物质交换后的透析液经由透析液导出端口54h返回到透析装置55。另外，净化后的血液经由血液导出端口54f输送到静脉侧回路51。

在静脉侧回路51中，经由静脉侧穿刺针56将净化后的血液回输到患者体内。为了在回输血液时除去(除泡)血液中的气泡，在静脉侧回路51中设置空气阱室10。

图2例示了本实施方式涉及的空气阱室10。另外，图3例示了空气阱室10的立体剖视图。空气阱室10包括腔室主体12和过滤器40。

需要注意的是，在透析治疗中，空气阱室10以纸面上侧为上方、纸面下侧为下方的方式竖立设置的状态进行使用。以下，除非另有说明，否则以该使用时的竖立配置为基准，说明各构成的位置和结构。

腔室主体12为大致圆筒形状，并且在其中心轴c1方向的一端(上端)设有导入管21和排气口22。另外，在中心轴c1方向的另一端(下端)设有导出口31。即，在腔室主体12内，液体(血液、生理盐水等)从导入管21向下流到导出口31。此外，关于中心轴c1，在作为空气阱室10的构成部件的盖20和壳体30的中心轴偏离的情况下，中心轴c1可以是占据腔室主体12的大部分容积的壳体30的中心轴c1。

腔室主体12例如可以由盖20和壳体30构成。盖20和壳体30例如通过注塑成型树脂而获得。盖20是腔室主体12的上部部件，并且是设有导入管21、排气口22的剖面u字形的部件。

图4例示了盖20的立体剖视图。盖20包括盖主体25、凸缘27以及导入管21。盖主体25的上端是被上壁25a封闭的圆筒形状，下端与凸缘27连接。排气口22在厚度方向上贯通上壁25a。

另外，导入管21从上壁25a延伸设置到盖主体25的内部，即腔室主体12的内部。进而在导入管21的下端形成导入口23。这样，在上壁25a的下方设置导入口23，由此在空气阱室10设置于静脉侧回路51的情况下，防止腔室主体12内的气泡从导入管21逃逸到静脉侧回路51的上游侧的气泡逃逸。

即，例如当导入口23设置在上壁25a的下表面、即与排气口22处于相同高度时，腔室内的气泡有可能不进入排气口22而移动到导入口23，直接逃逸到静脉侧回路51的上游侧。因此，在本实施方式涉及的空气阱室10中，将导入口23下降至腔室的内部，从而防止气泡混入静脉侧回路51的上游侧。

另外，导入口23沿着盖主体25的内周面26设置，而且其开口朝向内周面26的周向。例如在导入管21的下端形成下壁21a，并将其侧面切除而成为导入口23。例如导入口23定向成与内周面26的切线方向平行。另外，导入口23的切割面21b形成为与内周面26的径向平行。

导入口23朝向周向而设置于盖主体25的内周面，由此从导入口23流出的液体(血液、生理盐水等)的流动成为沿着内周面26流动的回旋流。空气阱室10内的液体流动成为回旋流，由此与未形成特定的流动的情况相比，抑制了空气阱室10内的液体的滞留。

在盖主体25的下端连接有凸缘27。凸缘27的内径形成为大于盖主体25的内径(扩径)。参照图3，壳体30的凸缘32插入该凸缘27。例如在盖20的凸缘27的内周面与壳体30的凸缘32的外周面之间封入粘接剂，将盖20和壳体30粘接。

壳体30是大致圆筒的部件，上端形成有凸缘32，下端形成有导出管33。例如凸缘32的内径可以与盖主体25(参照图4)的内径相等。

壳体30的内径在下方缩小而与导出管33连接。在导出管33的下端形成有导出口31，并通过粘接等与静脉侧回路51的管连接。另外，以覆盖导出管33的方式设置过滤器40。后面描述其详细结构。

图5例示了透析治疗时的空气阱室10的状态。空气阱室10可以是如图中的虚线阴影所示，腔室主体12的内部空间的大致整个区域充满液体(血液、生理盐水等)的所谓无气体室。

这样，在使腔室主体12内充满液体的状态下，液体进而从导入口23流入。如上所述，由于导入口23朝向周向而设置于盖20的内周面26，因此从导入口23流入的液体的流动如图6所示，成为沿着内周面26的回旋流。腔室主体12内的液体原样保持回旋流的状态，同时经由过滤器40从导出口31输送到静脉侧回路51。

需要注意的是，回旋流越靠近其回旋中心流速越低，因此与腔室主体12的内周面附近的流动相比，远离该内周面，换言之设置在回旋轴上的过滤器40上方的液体为相对低速(低流量)。如后所述，在本实施方式涉及的空气阱室10中，关于过滤器40的开口，使其上方的周向开口宽度相较于下方的周向开口宽度扩大。其结果，减小了通过该上方开口时的透过阻力(流通阻力)，并且抑制了低流量(低流速)的液体的滞留。

图7例示了本实施方式涉及的过滤器40。另外，图8例示了过滤器40的立体剖视图。过滤器40以覆盖导出口31的方式设置在腔室主体12内，捕获血液中的血栓等固体物。另外，过滤器40例如通过注塑成型树脂而获得。过滤器40形成为使得其长度方向(轴向)长度小于导入口23与导出口31之间的距离。过滤器40例如设有圆筒状的主体和设置在该主体的上端的圆顶状顶头，并且如图8所示，内部为中空。另外下端打开。过滤器40包括圆筒部41、顶部42以及固定部43。

固定部43是过滤器40的下端部，并且嵌入腔室主体12的导出管33。例如如图3所示，导出管33的上端是内径随着向上方行进而变窄的锥形形状，固定部43的外周面形成为与此对应的锥形形状(倒锥形形状)。

在腔室主体12上安装过滤器40时，以顶部42为前端，使过滤器40从导出口31插入腔室内。进而，在导出管33的锥形形状的内周面与固定部43的锥形形状的外周面之间推入涂布有溶剂(粘接剂)的管(未示出)，对过滤器40进行定位。在该定位时，管通过溶剂粘接到导出管33的内周面。这样，通过管将壳体30与过滤器40之间密封。

顶部42是过滤器40的上端部，并且形成为大致圆顶状(半球状)。即，圆筒部41的上端，换言之腔室主体12的与导出口31侧的下端相对的端部开口被顶部42覆盖。在图7～图9所示的示例中，虽未在顶部42设置开口，但本发明并不限于该方式，可以在任意位置设置开口。

圆筒部41围绕腔室主体12的导出口31并在腔室主体12的中心轴c1方向上延伸设置。圆筒部41包括在中心轴c1方向上延伸设置的第一肋44、第二肋45以及在周向上延伸设置的叶片46。

叶片46是在周向上延伸设置的圆环状部件，并且沿着圆筒部41的中心轴设有多层。例如在图7、图8中设有32层叶片。此外，在图7、图8所示的示例中，为了确保附图的分辨率而设为32层，但也可以设为更多层结构。例如叶片46可以是10层以上，例如也可以设置40层叶片46。

第一肋44是从过滤器40的下端即固定部43延伸设置到过滤器40的上端即顶部42的骨架部件。例如第一肋44围绕圆筒部41的中心轴并沿着周向以90°间隔设置有四个。

第二肋45是加强第一肋44的骨架部件，并且在从过滤器40的下端即固定部43到达过滤器40的上端即顶部42之前终止。例如，在图7所示的示例中，从下方数相当于叶片46的全部层数(32层)的87.5％(7/8)的第28层与第二肋45的上端连接。换言之，从上方数到相当于叶片46的全部层数的12.5％(1/8)的第四层的开口47被扩宽。

第二肋45例如围绕圆筒部41的中心轴，在与第一肋44错开45°的状态下沿着周向以90°间隔设置有四个。另外，例如四个第二肋45的上端均与从下端数第28层叶片46连接。

沿着圆筒部41的中心轴方向延伸设置的第一肋44、第二肋45与沿着周向延伸设置的多层叶片46交叉，由此沿着腔室主体12的中心轴c1在过滤器40的圆筒部41上形成多层开口47(参照图9)。

开口47形成为使得圆筒部41的中心轴向长度、即开口高度h1小于周向长度、即开口宽度w1。即，构成为使得在高度方向上相邻的叶片46、46之间的距离小于在周向上相邻的第一肋44、第二肋45之间的距离。

在设为这种所谓横长的开口47时，过滤器40能够捕获血液中的固体物的最小直径依赖于开口47的开口高度h1。例如开口47的开口高度h1为0.2mm以上且0.4mm以下，优选为0.35mm。

参照图9，在本实施方式涉及的过滤器40中，第二肋45在到达顶部42之前终止。其结果，关于过滤器40的开口47中顶部42侧的上层开口47、具体而言比第二肋45的终止部靠上层的开口47，其周向宽度w2形成为比其靠下层的开口47的周向宽度w1大(w2>w1)。

具体而言，在第二肋45延伸设置的下方区域中，开口47的周向宽度w1由第一肋44和与其在周向上相邻的第二肋45之间的间隔规定。例如成为以圆筒部41的中心轴为基准打开角度为45°的开口47。

与此相对，关于比第二肋45终止的叶片46靠上层的开口47，其周向宽度w2由在周向上相邻的第一肋44、44之间的间隔规定。例如成为以圆筒部41的中心轴为基准打开角度为90°的开口47。

这样，通过采用使过滤器40的上层开口47的周向宽度w2相较于下层开口47的周向宽度w1扩大的结构，能够减小流入该上层开口47的相对低流速的液体(血液和生理盐水)的流通阻力，并防止滞留。特别地，通过将开口47的扩张方向作为沿着回旋流流动的周向，能够有效地减小流通阻力。

需要注意的是，也可以以开口宽度为w2的多个开口47的总开口面积a1相对于过滤器40的所有开口47的总面积a，设为a1≥0.15a的方式形成开口47。

图10、图11示出本实施方式涉及的过滤器40的其它示例(第一其它示例和第二其它示例)。图10所示的第一其它示例涉及的过滤器40使第二肋45的终止位置比图7的示例更靠下方。具体而言，在第二肋45的终止位置，使第二肋45的上端与从下方数第24层叶片46、即相当于全部层数(32层)的75％(3/4)的叶片46连接。换言之，从上方数到相当于叶片46的全部层数的25％(1/4)的第8层的开口47被扩宽。

另外，图11所示的第二其它示例涉及的过滤器40使第二肋45的终止位置比图10的第一其它示例更靠下方。具体而言，在第二肋45的终止位置，使第二肋45的上端与从下方数第16层叶片46、即相当于全部层数(32层)的50％(1/2)的叶片46连接。换言之，从上方数到相当于叶片46的全部层数的50％的第16层的开口47被扩宽。

在这些第一其它示例、第二其它示例涉及的过滤器40中，也与图7的示例同样，使相对上方的开口47的周向宽度相较于下方的开口47的周向宽度扩大。因此，能够减小在过滤器40的上方流动的以相对低流速回旋的液体通过该扩宽后的开口47时的流通阻力。

使用图12～图16说明本实施方式涉及的过滤器40的减小流通阻力的效果。首先，图12例示了作为比较例的过滤器80。在该示例中，第二肋45也与第一肋44同样，从圆筒部41的下端延伸设置到上端，即从固定部43延伸设置到顶部42。在该比较例涉及的过滤器80中，所有开口47的包括周向宽度在内的尺寸均匀地形成。

在图13～图16中，例示了针对本实施方式涉及的过滤器40和比较例涉及的过滤器80的流体分析结果。此外，在流体分析时，使所有过滤器的开口47的总面积相等。例如，对于所有过滤器，将开口47的总面积设为115mm2。

此外，图13示出针对比较例涉及的过滤器80的流体分析结果。图14示出针对图7所示的过滤器40(上层12.5％扩宽)的流体分析结果。图15示出针对图10(第一其它示例)所示的过滤器40(上层25％扩宽)的流体分析结果。图16示出针对图11(第二其它示例)所示的过滤器40(上层50％扩宽)的流体分析结果。

在图13～图16的任意分析结果中，均示出将过滤器40及其周边区域分别按流量[m3/s]划分的示例。在此，流量越多，则标注的阴影线的间距越小。为了进一步明确地进行图示，对最低流量的区域标注虚线的阴影线。

参照图13～图16，可以理解最低流量的区域分布在过滤器40、80的上方。进而从图13到图16，可以理解随着开口47的周向宽度被扩宽的层数增加，最低流量的区域变小。这样，在本实施方式中，在相对低流量的过滤器40的上方区域中，通过使开口47的周向宽度相较于其下层的开口47的周向宽度扩大，从而减小流通阻力，其结果，能够抑制空气阱室10内的液体滞留。

<过滤器的又一其它示例>

图17例示了本实施方式涉及的过滤器40的又一其它示例(第三其它示例)。在该示例中，与图7同样，第一肋44和第二肋45都沿着圆筒部41的中心轴方向延伸设置，另外，第一肋44和第二肋45沿着周向设置有多个。然而，与图7的不同之处在于，第一肋44和第二肋45都从圆筒部41的下端延伸设置到上端。即第一肋44和第二肋45从固定部43延伸设置到顶部42。而且，第一肋44和第二肋45形成为随着从过滤器40的下端(固定部43)朝向上端(顶部42)周向宽度变窄的渐窄形状。

通过成为这样渐窄的形状，随着向上方行进，相邻的第一肋44和第二肋45之间的间隔变宽。即，随着向上层行进，开口47的周向宽度扩大。根据这种结构，在相对低流量的过滤器40的上方区域中，开口47的周向宽度相较于其下层的开口47的周向宽度扩大。因此，能够减小通过该上方区域的液体的流通阻力，并且抑制空气阱室10内的液体滞留。

附图标记说明

10空气阱室、12腔室主体、20盖、21导入管、22排气口、23导入口、25盖主体、26盖主体的内周面、30壳体、31导出口、33导出管、40过滤器、41圆筒部、42顶部、43固定部、44第一肋、45第二肋、46叶片、47开口、50动脉侧回路、51静脉侧回路、54血液净化器、55透析装置。