JPH06312015A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の濾過装置１は、血液の流入口５１、
流出口５２および脱気口５３が突出形成されたハウジン
グ２を有し、該ハウジング２内には、第一の空間２１と
第二の空間２２とに仕切るように濾過部材６が設置され
ている。濾過部材６は、複数のプリーツ状に折り畳まれ
た多孔質材の各プリーツ７が放射状に配置されるように
中空の円錐台形状に成形され、かつその頂部側開口が充
填材８により封止されたものである。充填材８の下面８
１は、その中心部８２が第二の空間２２側へ突出し、そ
の外周に位置するプリーツ横断部８３は、水平に対し所
定角度傾斜している。 【効果】 プライミング量を増大することなく、気泡除
去能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濾過装置、特に血液中
から気泡や異物を分離除去する濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、患者から脱血した血液を処理
し、再び患者へ返血する血液体外循環回路においては、
その返血ラインに、血液中の気泡や異物を分離除去する
濾過装置（血液フィルター）が設置される。

【０００３】この濾過装置は、一般に血液フィルターま
たはバブルトラップと呼ばれ、広い濾過面積を得るため
にプリーツ状の濾材を用いたものとして、例えば、特開
平１−１４８２６５号公報、特開平１−１４８２６６号
公報等に記載されたものが知られている。

【０００４】これらのうち、例えば特開平１−１４８２
６５号公報に記載されている従来の血液フィルター
（１）は、ハウジングを有し、該ハウジング下部の血液
濾過部（３）内に、複数のプリーツ状に折り畳まれた多
孔質材の各プリーツが放射状に配置されるように円筒状
に成形された濾材（10）が収納された構成となってい
る。そして、濾材（10）の上端開口は、ポッティング材
を注入、固化して得られた不透過部（10a ）により封止
され、ハウジング下端に形成された血液流出口（９）
は、濾材（10）の内側の空間に連通している。

【０００５】しかしながら、この血液フィルター（１）
は、濾材（10）の上端開口を封止する不透過部（10a ）
の濾材内側の面が平坦かつ水平であるため、次のような
問題が生じる。

【０００６】すなわち、血液フィルター（１）のプライ
ミング時には、血液流出口（９）からプライミング液を
濾材（10）の内側の空間に充填するが、このとき、プラ
イミング液中に含まれる気泡が、特に該空間内における
プリーツの谷部の奥（プリーツの外周側）に滞留し易
く、気泡抜け性が悪い。

【０００７】また、血液の処理に際しては、気泡分離部
（２）において除去しきれず、濾材（10）の外周側に到
達した気泡が、特にプリーツの谷部の奥（プリーツの内
周側）に滞留し易く、除去され難い。

【０００８】なお、血液フィルターの気泡除去能は、ハ
ウジング上部の構成に工夫を施したり、濾材の軸方向の
長さを長くする等の方法により向上することはできる
が、この場合には、血液フィルター内における血液のプ
ライミング量が増大し、好ましくない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
イミング時や液体処理時において、気泡除去能を向上す
ることができる濾過装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の本発明（１）により達成される。また、下記（２）〜
（５）であるのが好ましい。

【００１１】（１） 処理される液体の流入口および流
出口ならびに脱気口が形成されたハウジングと、該ハウ
ジング内を前記流入口と連通する第一の空間と前記流出
口と連通する第二の空間とに仕切るように前記ハウジン
グ内に設置された濾過部材とを有する濾過装置であっ
て、前記濾過部材は、複数のプリーツ状に折り畳まれた
多孔質材の各プリーツが放射状に配置されるように筒状
に成形され、かつその頂部側開口が充填材により封止さ
れたものであり、前記充填材の前記第二の空間側の面
は、その中心部が前記第二の空間側へ突出するよう傾斜
していることを特徴とする濾過装置。

【００１２】（２） 前記濾過部材は、頂部から底部へ
向けてその最外径が漸増するものである上記（１）に記
載の濾過装置。

【００１３】（３） 前記濾過部材は、その頂部側開口
を充填材により封止した後、底部を拡開させて得られる
ものである上記（２）に記載の濾過装置。

【００１４】（４） 前記ハウジングは、横断面形状が
ほぼ円形をなし、前記濾過部材は、前記ハウジングと同
心的に設置されている上記（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の濾過装置。

【００１５】（５） 前記流入口は、前記ハウジングの
内周面のほぼ接線方向に突出形成され、該流入口より流
入した液体が前記第一の空間内で旋回流を形成するよう
構成された上記（４）に記載の濾過装置。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の濾過装置を添付図面に示す好
適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の濾過装置を血液体外循環
回路に設置される濾過装置に適用した場合の構成例を示
す縦断面図、図２は、図１中のII−II線での断面図であ
る。

【００１８】これらの図に示すように、本発明の濾過装
置１は、底体３と蓋体４とで構成されるハウジング２を
有している。底体３と蓋体４とは、後述する濾過部材６
を収納した後、例えば特開昭６２−８４７７２号公報に
記載されているようなネジ嵌合により接合され、さらに
その嵌合部は、後述する充填材９にて液密に封止され
る。

【００１９】ハウジング２は、軸２３を中心とする回転
体形状をなしており、すなわち、図２に示すように、そ
の横断面形状がほぼ円形をなしている。ハウジング２の
蓋体４の外周面には、処理される液体である血液の流入
口５１が形成されている。この流入口５１は、蓋体４の
内周面のほぼ接線方向に突出形成されている。これによ
り、流入口５１よりハウジング２内に流入した血液は、
蓋体４１の内周面に沿って１方向に流れる旋回流を形成
する。

【００２０】ハウジング２の蓋体４の図１中上部は、上
方へ向かってその外径および内径が漸減する円錐形状ま
たは漏斗形状をなしており、その先端には、血液中より
分離除去された気泡を排出する脱気口５３が突出形成さ
れいる。なお、図示されていないが、この脱気口５３に
は、例えば３方活栓のような弁体が接続されて使用され
る。

【００２１】ハウジング２の底体３の中央部は、図１中
下方へ向かってその外径および内径が漸減する漏斗形状
をなす血液流出部３１が形成されており、この血液流出
部３１の先端には、血液の流出口５２が突出形成されて
いる。

【００２２】なお、流出口５２および前記脱気口５３
は、ハウジング２の中心軸２３上に形成されているのが
好ましい。

【００２３】底体３の血液流出部３１より外周側には、
後述する濾過部材６を固定する濾過部材固定部３２が形
成されており、この濾過部材固定部３２と血液流出部３
１との境界部には、ハウジング２の内側に突出するリン
グ状のリブ３３が形成されている。このリブ３３は、濾
過部材６の内側に突出したプリーツ７の先端を係止する
とともに、濾過部材固定部３２に注入された充填材９が
血液流出部３１側へ流れ出すのを防ぐダムの役割を果た
すものである。

【００２４】ハウジング２の底体３および蓋体４の構成
材料としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル
−スチレン共重合体、アクリル−ブタジエン−スチレン
共重合体等を挙げることができ、内部の視認性を確保す
るために、透明または半透明であるのが好ましい。

【００２５】ハウジング２内には、血液中に混入する気
泡や異物を濾別するための濾過部材６が収納設置されて
いる。この濾過部材６により、ハウジング２内は、濾過
部材６の外側に形成される第一の空間２１と濾過部材６
の内側に形成される第二の空間２２とに仕切られる。前
記流入口５１および脱気口５３は、第一の空間２１に連
通し、前記流出口５２は、第二の空間２２に連通する。

【００２６】以下、この濾過部材６の構成について詳述
する。濾過部材６は、複数のプリーツ状に折り畳まれた
多孔質材の各プリーツ（ひだ）７が放射状に配置される
ように筒状に成形され、かつその頂部側開口が充填材８
により封止されたものである。

【００２７】本実施例の場合、濾過部材６は、頂部から
底部へ向けてその最外径が漸増する構成、すなわち、中
空の円錐台形状をなしている。濾過部材６をこのような
形状としたことにより、ハウジング２の容積、すなわち
プライミング量を増大することなく、第一の空間２１へ
の血液の流入および第一の空間２１における旋回流の形
成が円滑、良好に行われる。その結果、気泡の分離除去
効率が高まり、また、圧力損失の減少や、溶血の抑制も
図れる。

【００２８】濾過部材６の各プリーツ７を構成する多孔
質材としては、例えば、メッシュ、ネット、発泡体、織
布、不織布またはこれらの適宜組み合わせたもの等、い
かなるものでもよく、例えば、ポリプロピレンまたはポ
リエステル製のスクリーンメッシュの両面をポリプロピ
レンまたはポリエステル製のネットで挟んだものが挙げ
られる。また、このようなメッシュやネットに代表され
る多孔質材の最小の孔径（目開き）は、２０〜２００μ
m 程度、特に２０〜６０μm 程度のものが好適に使用さ
れる。

【００２９】本発明では、濾過部材６の頂部側開口を封
止する充填材８の形状に特徴を有する。すなわち、図１
に示すように、充填材８の第二の空間２２側の面（以
下、「下面８１」という）は、その中心部８２が第二の
空間２２側へ突出し、該中心部８２から充填材８の外周
に至る部分、特に各プリーツ７を横断するプリーツ横断
部８３が、水平（図１中横方向）に対し所定角度傾斜し
ている。

【００３０】充填材８の下面８１をこのような形状とし
たことにより、プライミング時における第二の空間２２
内の気泡の抜け性および血液処理時における各プリーツ
７の谷部７２等に侵入した気泡の除去性が向上する。

【００３１】プリーツ横断部８３における下面８１の水
平に対する傾斜角度は、特に限定されないが、上記効果
をより有効に発揮するためには、平均５°以上、特に１
０〜６０°程度とするのが好ましい。

【００３２】充填材８の構成材料としては、例えば、ポ
リウレタン、シリコーン、エポキシ樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等
のポリオレフィン、各種ゴム材料のような高分子材料が
挙げられ、その中でも特に、ポリウレタン、シリコー
ン、エポキシ樹脂が好ましい。

【００３３】濾過部材６の寸法等の条件は特に限定され
ないが、好適な範囲の一例として、下記表１に示すよう
なものが挙げられる。

【００３４】

【表１】

【００３５】このような濾過部材６は、例えば、次のよ
うな方法により製造することができる。

【００３６】まず、プリーツ状に折り畳まれた多孔質材
を、その各プリーツが放射状に配置されるように円筒状
に成形し、次いでその頂部側に充填材８を注入する。こ
のとき、充填材の下面８１は、水平であってもよい。

【００３７】充填材８が完全に硬化する前に、例えば型
材を挿入して濾過部材６の底部側を拡開させる。これに
より、濾過部材６は円錐台形状となるとともに、充填材
８の下面８１が前述した形状となる。この状態で充填材
８を硬化させ、型材を取り外して図示のごとき濾過部材
６が完成する。

【００３８】このような製造方法によれば、濾過部材６
の円錐台形状および充填材８の下面８１の形状を容易に
得ることができ、量産した場合の再現性にも優れる。

【００３９】濾過部材６のハウジング２への固定は、底
体３の濾過部材固定部３２に充填材９を注入し、次いで
濾過部材６の底部を濾過部材固定部３２へ位置させて充
填材９中に浸漬し、濾過部材６の内側に突出したプリー
ツの先端をリブ３３に係止した状態で、前記充填材９を
硬化させることにより行う。この場合、濾過部材６の中
心軸をハウジング２の軸２３と一致または接近させて固
定するのが好ましい。なお、充填材９としては、前記充
填材８と同様のものを用いることができる。

【００４０】本発明の濾過装置１は、図３に示すような
血液体外循環回路１０中に設置される。この血液体外循
環回路１０は、貯血槽１１と、ローラポンプ１２と、熱
交換器１３と、人工肺１４と、濾過装置１と、患者２０
の静脈と貯血槽１１とを接続するチューブ１５と、貯血
槽１１とローラポンプ１２とを接続するチューブ１６
と、ローラポンプ１２と熱交換器１３とを接続するチュ
ーブ１７と、人工肺１４の血液流出口と濾過装置１の流
入口５１とを接続するチューブ１８と、濾過装置１の流
出口５２と患者２０の動脈とを接続するチューブ１９と
で構成されている。

【００４１】プライミング操作および血液体外循環によ
る血液処理を行う際には、濾過装置１は、その軸２３が
鉛直方向となるような姿勢に固定される。

【００４２】次に、濾過装置１の作用について説明す
る。

【００４３】［プライミング操作時］例えば生理食塩水
のようなプライミング液を、チューブ１９を介して流出
口５２からケーシング２内へ注入する。このプライミン
グ液中には、微小な気泡が混入していることがあるが、
この気泡は、第二の空間２２内において浮上し、まず充
填材８の下面８１に到達する。このとき、下面８１は、
前述したように、その中心部８２が下方へ突出し、外周
に向けて上方へ傾斜しているため、気泡はこの傾斜面に
沿って浮上してプリーツ７の山部内側７１に到達し、さ
らに、第二の空間２２と第一の空間２１との圧力差によ
り、濾過部材６の細孔を透過して第一の空間２１へ流入
する。第一の空間２１へ流入した気泡は、さらに蓋体４
の上方へ浮上し、脱気口５３よりケーシング２外へ排出
される。

【００４４】このように、充填材８の下面８１付近に気
泡が残存しないため、プライミング時の気泡抜け性が大
幅に向上する。しかも、このような優れた気泡抜け性を
得るのに、ハウジング２を従来のものより大容量とした
り形状変更をしたりする必要がなく、プライミング量の
増大を伴わない。

【００４５】［血液処理時］患者２０の静脈から脱血さ
れた血液は、チューブ１５を介して一旦貯血槽１１に貯
留され、さらに、貯血槽１１の血液は、ローラポンプ１
２の作動により、チューブ１６および１７を介して熱交
換器１３へ送られて冷却または加温され、次いで人工肺
１４にて酸素加、脱炭酸ガスがなされた後、チューブ１
８を介して濾過装置１の流入口５１へ供給される。

【００４６】流入口５１からケーシング２内の第一の空
間２１へ導入された血液は、第一の空間２１において旋
回流を形成する。血液中に気泡が混入している場合、そ
の気泡は、旋回しつつ浮力により蓋体４の上方へ浮上す
るとともに、遠心力によって、質量の小さい気泡は旋回
流の中心部へ集まり、さらに、蓋体４の上部内面に沿っ
て浮上し、脱気口５３よりケーシング２外へ排出され
る。

【００４７】このとき、プリーツ７の谷部（隣接するプ
リーツ７の間隙）７２に、分離しきれなかった気泡が侵
入することがある。谷部７２の奥部では、気泡が浮上し
て充填材８のプリーツ横断部８３における下面８１に付
着するが、前述したように下面８１は傾斜しているた
め、この傾斜面に沿って気泡が浮上し、谷部７２内から
脱出するので、谷部７２内に気泡が残存することが防止
される。

【００４８】このようにして気泡が分離除去された血液
は、濾過部材６の無数の細孔を透過して第二の空間２２
へ流入する。この際、血液中に混入する異物は、濾過部
材６の細孔を通過できず、濾別される。

【００４９】なお、このとき、微小な気泡が濾過部材６
の細孔を透過して第二の空間２２へ流入することがある
が、この気泡は、第二の空間２２内において浮上し、前
記プライミング時と同様、充填材８の下面８１に到達
し、傾斜する下面８１に沿って浮上してプリーツ７の山
部内側７１に移動し、さらにその一部は、濾過部材６の
細孔を透過して第一の空間２１へ戻され、浮上して排出
される。

【００５０】第二の空間２２へ流入した濾過済の血液
は、血液流出部３１を経て、流出口５２よりケーシング
２外へ流出し、チューブ１９を介して患者２０の動脈へ
返血される。

【００５１】以上のように、プリーツ７の谷部７２や山
部内側７１内に侵入した気泡が有効に排出されるので、
血液中からの気泡除去効率が大幅に向上する。しかも、
このような優れた気泡除去能を得るのに、ハウジング２
を従来のものより大容量としたり形状変更をしたりする
必要がなく、プライミング量の増大を伴わない。

【００５２】なお、本発明の濾過装置は、図１および２
に示すような血液を濾過し除泡する濾過装置に適用する
場合に限らず、その用途も、医療用の他、例えば工業用
であってもよい。

【００５３】また、本発明において、処理する液体は、
前記血液に限らず、血漿のようなその他の体液や、体液
以外の液体等いかなるものでもよい。

【００５４】次に、本発明の濾過装置を、具体的実施例
を挙げてさらに詳細に説明する。

【００５５】（実施例１）図１および図２に示す構成の
濾過装置を製造した。濾過部材は、前述した製造方法に
より製造した。この濾過装置の各部の条件は、次のとお
りである。

【００５６】ハウジング材料：ポリカーボネート 流入口の内径：６．０mm 流出口の内径：６．０mm 脱気口の内径：４．３mm 多孔質材の構成：ポリエステル製スクリーンメッシュ
（孔径３２μm ）の両面をポリプロピレン製ネット（孔
径５００μm ）で挟んだもの 多孔質材の厚さ：１．０mm 濾過部材の底部外径：６０mm 濾過部材の頂部外径：３４mm 濾過部材の底部内径：４４mm 濾過部材の頂部内径：１８mm 濾過部材の高さ：２２mm プリーツの数：３０個 濾過部材有効面積：２００ cm² 充填材の組成：ポリウレタン 充填材下面（プリーツ横断部）の平均傾斜角度：水平に
対し１５° プライミング量：４０ml

【００５７】（比較例１）濾過部材の構成を次のように
した以外は、実施例１と同様の濾過装置を製造した。

【００５８】多孔質材の構成：実施例１と同じ 多孔質材の厚さ：実施例１と同じ 濾過部材の底部外径：４７mm 濾過部材の頂部外径：４７mm 濾過部材の底部内径：３１mm 濾過部材の頂部内径：３１mm 濾過部材の高さ：実施例１と同じ プリーツの数：実施例１と同じ 濾過部材有効面積：実施例１と同じ 充填材の組成：実施例１と同じ 充填材下面：水平 プライミング量：４１ml（実施例１とほぼ同じ）

【００５９】（比較例２）濾過部材の構成を次のように
し、濾過部材の大型化に伴ってケーシング容量を増大し
た以外は、実施例１と同様の濾過装置を製造した。

【００６０】多孔質材の構成：実施例１と同じ 多孔質材の厚さ：実施例１と同じ 濾過部材の底部外径：６０mm 濾過部材の頂部外径：６０mm 濾過部材の底部内径：４４mm 濾過部材の頂部内径：４４mm 濾過部材の高さ：４２mm プリーツの数：実施例１と同じ 濾過部材有効面積：４００ cm²（実施例１の２．０倍） 充填材の組成：実施例１と同じ 充填材下面：水平 プライミング量：１１０ml（実施例１の２．７５倍）

【００６１】上記実施例１、比較例１および２の各濾過
装置を用い、以下のようなプライミングに関する実験を
行った。

【００６２】［実験１］実施例１、比較例１および２の
各濾過装置の流出口より、微小な気泡を含むプライミン
グ液を注入し、ハウジング内をプライミング液（生理食
塩水）で満たした。この状態で、濾過部材への気泡の付
着状況を目視により観察し、気泡抜け性を評価した。

【００６３】実施例１の濾過装置では、濾過部材の頂部
付近に極少量の気泡が付着していたが、軽い振動を与え
ることで容易に除去できた。

【００６４】比較例１および２の濾過装置では、いずれ
も、濾過部材の頂部付近、特に各プリーツの山部内側
（濾過部材の内側）に気泡の付着が多く見られた。

【００６５】以上より、実施例１の濾過装置は、比較例
１および２の濾過装置に比べ、プライミング時における
気泡抜け性が優れていることが確認された。

【００６６】次に、上記実施例１、比較例１および２の
各濾過装置を用い、以下のような血液の処理に関する実
験を行った。

【００６７】［実験２］実施例１、比較例１および２の
各濾過装置（プライミング済）へ、流入口より、３７℃
の牛血（Ht＝34.2% ）を流量２５００ml/minで供給しつ
つ、この血液の供給ラインにシリンジを用いて１０mlの
空気を注入（エアーショット）し、その直後から１分
間、気泡検出装置にて、各濾過装置の流出口より流出す
る血液中に存在する気泡の最大直径を測定した。その結
果を下記表２に示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２に示すように、実施例１の濾過装置
は、流出口より流出する気泡の最大径が小さく、従っ
て、気泡除去能が優れていることが確認された。

【００７０】これに対し、比較例２の濾過装置は、実施
例１の濾過装置に比べ、気泡除去能がやや劣る程度であ
るが、プライミング量の増大が著しい。また、比較例１
の濾過装置は、実施例１の濾過装置に比べ、プライミン
グ量は同程度であるが、気泡除去能が劣っている。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の濾過装置に
よれば、プライミング量を増大することなく、例えばプ
ライミング時や液体処理時において、気泡除去能の向上
が図れる。

【００７２】また、濾過部材を頂部から底部へ向けてそ
の最外径が漸増する構成とした場合には、特にプライミ
ング量の低減に有利であり、第一の空間での流れの状態
を良好に保つことができるので、気泡の分離除去能がさ
らに高まり、また、圧力損失の減少や、溶血の抑制も図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過装置の構成例を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１に示す濾過装置のII−II線での断面図であ
る。

【図３】本発明の濾過装置を含む血液体外循環回路を模
式的に示す回路構成図である。

【符号の説明】

１ 濾過装置 ２ ハウジング ２１ 第一の空間 ２２ 第二の空間 ２３ 軸 ３ 底体 ４ 蓋体 ５１ 流入口 ５２ 流出口 ５３ 脱気口 ６ 濾過部材 ７ プリーツ ７１ 山部内側 ７２ 谷部 ８ 充填材 ８１ 下面 ８２ 中心部 ８３ プリーツ横断部 ９ 充填材 １０ 血液体外循環回路 １１ 貯血槽 １２ ローラポンプ １３ 熱交換器 １４ 人工肺 １５、１６、１７、１８、１９ チューブ ２０ 患者

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理される液体の流入口および流出口な
   らびに脱気口が形成されたハウジングと、該ハウジング
   内を前記流入口と連通する第一の空間と前記流出口と連
   通する第二の空間とに仕切るように前記ハウジング内に
   設置された濾過部材とを有する濾過装置であって、 前記濾過部材は、複数のプリーツ状に折り畳まれた多孔
   質材の各プリーツが放射状に配置されるように筒状に成
   形され、かつその頂部側開口が充填材により封止された
   ものであり、 前記充填材の前記第二の空間側の面は、その中心部が前
   記第二の空間側へ突出するよう傾斜していることを特徴
   とする濾過装置。