(57)【要約】【課題】旋回流での遠心力と浮力による気泡分離作用を有効に利用することができ、高い気泡除去性能が得られる気泡除去装置を提供すること。【解決手段】本発明の気泡除去装置１は、円錐台形部２２を上部に有する旋回流形成室２と、旋回流を形成するように血液を旋回流形成室２内に導入する流入口３と、旋回流形成室２の下部に設けられた流出口３と、気泡貯留室５と、円錐台形部２２の頂部付近を気泡貯留室５に連通させる第１連通部６と、円錐台形部２２の周壁部付近を気泡貯留室５に連通させる第２連通部７と、陰圧に保たれる陰圧室８と、気泡貯留室５と陰圧室８とを隔てるように設けられ、気泡貯留室５内の気体は通過させるが血液は通過させないフィルター部材９とを備える。旋回流形成室２から浮上した気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入するとともに気泡貯留室５内の血液が第２連通部７を通って旋回流形成室２へ戻る。【選択図】図１
2006034378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置であって、
横断面形状が略円形の内部空間を有する旋回流形成室と、
前記旋回流形成室の内周面のほぼ接線方向に設けられ、血液が前記旋回流形成室内で旋回流を形成するように血液を前記旋回流形成室内に導入する流入口と、
前記旋回流形成室の下部に設けられた流出口と、
前記旋回流形成室の上側に設けられ、前記旋回流形成室から浮上した気泡を一時貯留する気泡貯留室と、
前記旋回流形成室の頂部付近を前記気泡貯留室に連通させ、前記旋回流形成室から浮上した気泡が通過する第１連通部と、
前記旋回流形成室の周壁部付近を前記気泡貯留室に連通させる第２連通部とを備え、
前記旋回流形成室から浮上した気泡が前記第１連通部を通って前記気泡貯留室へ流入するとともに前記気泡貯留室内の血液が前記第２連通部を通って前記旋回流形成室へ戻るように構成されていることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項２】
前記旋回流形成室は、内径が上方に向かって漸減する円錐台形部を上部に有する請求項１に記載の気泡除去装置。
【請求項３】
前記旋回流形成室は、前記流入口とほぼ同じ高さに位置する円盤状の拡径部と、前記拡径部の上側に設けられた前記円錐台形部と、前記拡径部の下側に設けられ、前記拡径部より内径が縮小した略円筒状の胴部とを有し、
前記胴部の最大内径と前記第１連通部の内径との比が１：１〜１０：１である請求項２に記載の気泡除去装置。
【請求項４】
前記円錐台形部の頂角が１０〜１７０°である請求項２または３に記載の気泡除去装置。
【請求項５】
前記気泡貯留室の上側に設けられ、脱気手段に接続されて陰圧に保たれる陰圧室と、
前記気泡貯留室と前記陰圧室とを隔てるように設けられ、前記気泡貯留室内の気体は通過させるが血液は通過させないフィルター部材とをさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項６】
前記フィルター部材は、前記旋回流形成室の中心軸に垂直な平面に対し傾斜して設けられている請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項７】
前記陰圧室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し傾斜している請求項５または６に記載の気泡除去装置。
【請求項８】
傾斜した前記陰圧室の上部付近に脱気口が設けられている請求項７に記載の気泡除去装置。
【請求項９】
前記気泡貯留室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し偏心している請求項１ないし８のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項１０】
前記気泡貯留室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し傾斜している請求項１ないし９のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項１１】
前記気泡貯留室内の血液を前記第２連通部へ流下させる傾斜面を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項１２】
前記旋回流形成室の中心軸に垂直な姿勢で前記旋回流形成室内に設置された円板と、該円板を前記旋回流形成室の底部に連結する連結部材とを有する請求項１ないし１１のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項１３】
前記円板の上面の高さは、前記流入口の下端とほぼ同じかまたはそれより低い請求項１２に記載の気泡除去装置。
【請求項１４】
前記円板の直径は、前記第１連通部の内径とほぼ同じかまたはそれより大きい請求項１２または１３に記載の気泡除去装置。
【請求項１５】
前記気泡貯留室内に溜まった気泡を検出する気泡センサーを設置するセンサー設置部を有する請求項１ないし１４のいずれかに記載の気泡除去装置。
【請求項１６】
前記気泡貯留室内の血液を前記第２連通部へ流下させる傾斜面を有し、前記センサー設置部は、該傾斜面の上部付近に位置する請求項１５に記載の気泡除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば心臓外科手術においては、送血ポンプを作動して患者の静脈（大静脈）より脱血し、人工肺によりガス交換を行なった後、この血液を再び患者の動脈に戻すという人工肺体外血液循環が行なわれる。
【０００３】
従来より体外循環回路に組み込まれている動脈フィルターやバブルトラップ、静脈フィルター等は、流入した気泡を分離するために、血流に遠心力を与えて、気泡をハウジング中央に集め、さらに浮力によりハウジング上部に気泡を集めた後、脱気手段により除去する方法が取られているが、気泡貯留部が小さく、遠心力・浮力を有効に発揮できないためにマイクロバブルを液体と分離できず、ハウジング内にスクリーンフィルターを設置して捕捉する手段をとっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
スクリーンフィルターは、開口サイズが小さいほど気泡を確実に除去できるが、血液に対しては異物であるので、血液凝固による目詰まりの危険があるので、広いフィルター面積が必要となる。
【０００５】
さらに、フィルターを折り畳んだり、袋小路部を設けると、体外循環準備時にプライミング液を充填したときに気泡が残り、その除去が難しいという問題がある。
【０００６】
このようなことから、スクリーンフィルターを設置するには、広いフィルター面積を空気残りがないように設計すると、動脈フィルターやバブルトラップ、静脈フィルター等は、充填量が大きくなってしまう。そのため、従来の動脈フィルターやバブルトラップ、静脈フィルター等は、充填量を小さく抑えるために、気泡分離部や気泡除去部の形状・容量を犠牲にしてきた。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６４−８５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、旋回流での遠心力と浮力による気泡分離作用を有効に利用することができ、高い気泡除去性能が得られる気泡除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記（１）〜（１６）の本発明により達成される。
（１）  体外循環する血液中の気泡を除去する気泡除去装置であって、
横断面形状が略円形の内部空間を有する旋回流形成室と、
前記旋回流形成室の内周面のほぼ接線方向に設けられ、血液が前記旋回流形成室内で旋回流を形成するように血液を前記旋回流形成室内に導入する流入口と、
前記旋回流形成室の下部に設けられた流出口と、
前記旋回流形成室の上側に設けられ、前記旋回流形成室から浮上した気泡を一時貯留する気泡貯留室と、
前記旋回流形成室の頂部付近を前記気泡貯留室に連通させ、前記旋回流形成室から浮上した気泡が通過する第１連通部と、
前記旋回流形成室の周壁部付近を前記気泡貯留室に連通させる第２連通部とを備え、
前記旋回流形成室から浮上した気泡が前記第１連通部を通って前記気泡貯留室へ流入するとともに前記気泡貯留室内の血液が前記第２連通部を通って前記旋回流形成室へ戻るように構成されていることを特徴とする気泡除去装置。
【００１０】
（２）  前記旋回流形成室は、内径が上方に向かって漸減する円錐台形部を上部に有する上記（１）に記載の気泡除去装置。
【００１１】
（３）  前記旋回流形成室は、前記流入口とほぼ同じ高さに位置する円盤状の拡径部と、前記拡径部の上側に設けられた前記円錐台形部と、前記拡径部の下側に設けられ、前記拡径部より内径が縮小した略円筒状の胴部とを有し、
前記胴部の最大内径と前記第１連通部の内径との比が１：１〜１０：１である上記（２）に記載の気泡除去装置。
【００１２】
（４）  前記円錐台形部の頂角が１０〜１７０°である上記（２）または（３）に記載の気泡除去装置。
【００１３】
（５）  前記気泡貯留室の上側に設けられ、脱気手段に接続されて陰圧に保たれる陰圧室と、
前記気泡貯留室と前記陰圧室とを隔てるように設けられ、前記気泡貯留室内の気体は通過させるが血液は通過させないフィルター部材とをさらに備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００１４】
（６）  前記フィルター部材は、前記旋回流形成室の中心軸に垂直な平面に対し傾斜して設けられている上記（５）に記載の気泡除去装置。
【００１５】
（７）  前記陰圧室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し傾斜している上記（５）または（６）に記載の気泡除去装置。
【００１６】
（８）  傾斜した前記陰圧室の上部付近に脱気口が設けられている上記（７）に記載の気泡除去装置。
【００１７】
（９）  前記気泡貯留室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し偏心している上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００１８】
（１０）  前記気泡貯留室の中心軸は、前記旋回流形成室の中心軸に対し傾斜している上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００１９】
（１１）  前記気泡貯留室内の血液を前記第２連通部へ流下させる傾斜面を有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００２０】
（１２）  前記旋回流形成室の中心軸に垂直な姿勢で前記旋回流形成室内に設置された円板と、該円板を前記旋回流形成室の底部に連結する連結部材とを有する上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００２１】
（１３）  前記円板の上面の高さは、前記流入口の下端とほぼ同じかまたはそれより低い上記（１２）に記載の気泡除去装置。
【００２２】
（１４）  前記円板の直径は、前記第１連通部の内径とほぼ同じかまたはそれより大きい上記（１２）または（１３）に記載の気泡除去装置。
【００２３】
（１５）  前記気泡貯留室内に溜まった気泡を検出する気泡センサーを設置するセンサー設置部を有する上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の気泡除去装置。
【００２４】
（１６）  前記気泡貯留室内の血液を前記第２連通部へ流下させる傾斜面を有し、前記センサー設置部は、該傾斜面の上部付近に位置する上記（１５）に記載の気泡除去装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第２連通部を設けたことにより、旋回流形成室から浮上した気泡が第１連通部を通って気泡貯留室へ流入するのに伴い、気泡貯留室内の血液が第２連通部を通って旋回流形成室へ戻ることができる。よって、旋回流形成室から浮上した気泡が気泡貯留室へ流入するとき、旋回流形成室→第１連通部→気泡貯留室→第２連通部→旋回流形成室の順の経路で一方向の流れを形成することができるので、旋回流形成室内の気泡を効率良く、円滑かつ迅速に気泡貯留室へ導入することができる。
【００２６】
また、第２連通部が旋回流形成室の周壁部に連通しているので、第２連通部の出口付近では旋回流の流速が比較的遅いので、第２連通部から出た血液は、逆流したり旋回流を乱したりすることなく、円滑に旋回流形成室内に戻ることができる。
【００２７】
このようなことから、本発明の気泡除去装置は、高い気泡除去性能を発揮することができ、大量の気泡が流入した場合や、気泡が小さい場合であっても、気泡を確実に除去することができる。
【００２８】
また、上記のように、旋回流での遠心力と浮力による気泡分離作用を極めて有効に利用して効率良く気泡を除去することができるので、気泡を除去するためのスクリーンフィルターを省略することも可能である。スクリーンフィルターを省略した場合には、プライミング時に気泡残りしにくいので、容易にプライミングすることができ、また、スクリーンフィルターに起因する血液凝固の危険もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の気泡除去装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の気泡除去装置の実施形態を示す断面側面図、図２は、図１中のＡ矢視図（下面図）、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３１】
これらの図に示す気泡除去装置１は、体外循環する血液中の気泡を除去するためのものである。本発明の気泡除去装置１は、患者の心臓に血液が循環せず患者体内でガス交換が行われず、そして体外循環装置により血液の循環と血液に対するガス交換（酸素付加および／または二酸化炭素除去）が行われる体外循環と、患者の心臓に血液が循環し患者体内でもガス交換が行われるが、体外循環装置によっても血液の循環と血液に対するガス交換が行われる体外循環（補助循環）とのいずれの場合にも使用することができる。
【００３２】
以下、主として図１を参照しつつ、気泡除去装置１の構成について説明する。
図１に示すように、気泡除去装置１は、旋回流形成室２と、旋回流形成室２内に血液を導入する流入口３と、旋回流形成室２内の血液を気泡除去装置１の外部へ排出する流出口４と、旋回流形成室２の上側に設けられた気泡貯留室５と、旋回流形成室２と気泡貯留室５とを連通させる第１連通部６および第２連通部７と、気泡貯留室５の上側に設けられた陰圧室８と、気泡貯留室５と陰圧室８とを隔てるように設けられたフィルター部材（脱気膜）９とを有している。
【００３３】
この気泡除去装置１のフィルター部材９以外の部分の構成材料は、特に限定されないが、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の比較的硬質な樹脂材料が好ましい。また、内部の血液の状態を目視で確認することができるように、実質的に透明な材料が好ましい。
【００３４】
旋回流形成室２は、回転体形状の内部空間、すなわち横断面形状が略円形の内部空間を有しており、流入した血液に旋回流を形成させる部屋である。気泡除去装置１は、旋回流形成室２の中心軸２０を鉛直方向にした姿勢で使用される。よって、以下では、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な平面を水平面という。
【００３５】
この旋回流形成室２は、流入口３とほぼ同じ高さに位置する円盤状の拡径部２１と、拡径部２１の上側に設けられた円錐台形部２２と、拡径部２１の下側に設けられた胴部２３とで構成されている。
【００３６】
円錐台形部２２の内部空間は、内径が上方に向かって漸減する略円錐台状をなしている。図示の構成では、円錐台形部２２の内部空間は、ほぼ完全な円錐台状をなしているが、本発明では円錐台形部２２の内部空間は完全には円錐台状をなしていなくてもよく、その周面が側面視で丸みを帯びたようなものであってもよい。
【００３７】
拡径部２１の内部空間は、その内径が円錐台形部２２の下端の内径よりも大きい略円盤状をなしている。
【００３８】
胴部２３の内部空間は、拡径部２１より内径が小さい略円筒状（略円柱状）をなしている。胴部２３の下部は、漏斗状をなしており、その下端に流出口４が突出形成されている。
【００３９】
流入口３は、旋回流形成室２の拡径部２１の内周面のほぼ接線方向に突出するように設けられている（図２参照）。これにより、流入口３から旋回流形成室２内に流入した血液は、旋回流を形成する。
【００４０】
気泡貯留室５は、旋回流形成室２から浮上した気泡を一時的に貯留するための部屋である。この気泡貯留室５は、旋回流形成室２に流入する血液中に気泡が含まれていないときには、血液で満たされている。
【００４１】
気泡貯留室５は、略円盤状の内部空間を有している。気泡貯留室５の上面は、フィルター部材９により隔てられている（覆われている）。気泡貯留室５を略円盤状としたことにより、充填量（プライミングボリューム）を低くしつつ、フィルター部材９の面積を大きく確保することができ、また、プライミング液充填時の気泡残りをより確実に防止することができる。なお、気泡貯留室５の形状は、略円盤状に限らず、多角形板状などでもよい。
【００４２】
この気泡貯留室５の中心軸５０は、旋回流形成室２の中心軸２０に対し図１中の左側に偏心している。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡が気泡貯留室５の片側（偏心した側、図１中では左側）に集まり易くなるので、気泡を効率良くフィルター部材９を透過させることができる。
【００４３】
また、気泡貯留室５の中心軸５０は、旋回流形成室２の中心軸２０に対し傾斜している。その傾斜の向きは、気泡貯留室５の高さが、旋回流形成室２の中心軸２０からの距離が遠いところほど高くなるような向きである。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡を気泡貯留室５の片側により円滑かつ迅速に集めることができる。
【００４４】
気泡貯留室５の中心軸５０の、旋回流形成室２の中心軸２０に対する傾斜角度αは、特に限定されないが、０〜５０°程度であるのが好ましく、５〜２０°程度であるのがより好ましい。
【００４５】
気泡貯留室５の底面５１は、中心に向かって深さが漸増するようなすり鉢状をなしている。
【００４６】
旋回流形成室２の円錐台形部２２の頂部付近は、第１連通部６を介して気泡貯留室５に連通している。第１連通部６は、気泡貯留室５の底面５１に形成された円形開口で構成されている（図３参照）。
【００４７】
旋回流形成室２内で血液が旋回流を形成すると、遠心力の作用により、血液中の気泡は、気液の密度差によって中心部に集まる。中心部に集まった気泡は、さらに浮力によって浮上して、第１連通部６を通って気泡貯留室５内に流入する（図１中の点線参照）。
【００４８】
気泡貯留室５内に流入した気泡は、浮力により、気泡貯留室５の高い方の部分（図１中の左側）へ集まる。
【００４９】
旋回流形成室２と気泡貯留室５とは、さらに第２連通部７を介して連通している。第２連通部７は、円錐台形部２２の図１中の左側の周壁部（山腹部）に開口している。この第２連通部７は、中心軸５０を介して第１連通部６と反対側の部分の気泡貯留室５と、円錐台形部２２の周壁部とを連通している。
【００５０】
気泡貯留室５の容積は当然ながら一定であるので、旋回流形成室２から浮上した気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入すると、その流入した気泡と入れ替わりに同じの分だけの血液が気泡貯留室５から旋回流形成室２へ戻る必要がある。
【００５１】
本発明では、第２連通部７を設けたことにより、旋回流形成室２から浮上した気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入するのに伴い、気泡貯留室５内の血液が第２連通部７を通って旋回流形成室２へ戻ることができる（図１中の点線参照）。
【００５２】
よって、旋回流形成室２から浮上した気泡が気泡貯留室５へ流入するとき、円錐台形部２２→第１連通部６→気泡貯留室５→第２連通部７→円錐台形部２２の順の経路で一方向の流れを形成することができるので、旋回流形成室２内の気泡を効率良く、円滑かつ迅速に気泡貯留室５へ導入することができる。また、上記一方向の流れが形成されることにより、気泡貯留室５内での血液の滞留を防止することができるので、血液凝固が起こりにくい、という副次的効果も得られる。
【００５３】
また、第２連通部７が円錐台形部２２の周壁部に連通しているので、第２連通部７の出口付近は、中心軸２０に比較的近い。よって、第２連通部７の出口付近では旋回流の流速が比較的遅いので、第２連通部７から出た血液は、逆流したり旋回流を乱したりすることなく、円錐台形部２２内に円滑に入ることができる。
【００５４】
第２連通部７の出口は、円錐台形部２２の周壁に対し平面視で垂直な方向を向いていてもよく、また、円錐台形部２２の周壁の接線方向、すなわち旋回流の向きに合わせた方向を向いていてもよい。
【００５５】
このような本発明と異なり、仮に第２連通部７がないとすると、旋回流形成室２内の気泡が第１連通部６を通って気泡貯留室５へ流入しようとしたとき、入れ替わりに気泡貯留室５から旋回流形成室２へ戻る血液が第１連通部６を気泡と逆向きに通過することとなるので、第１連通部６付近の流れが乱され、気泡の円滑な通過が阻害されてしまうこととなる。
【００５６】
本実施形態では、中心軸５０を介して第１連通部６と反対側の部分に、底面５１よりも深さが一段深くなった溝５３が形成されている。この溝５３の底面である傾斜面５２は、第２連通部７へ続いており、第２連通部７へ向かって下るように水平面に対し傾斜している。この傾斜面５２を設けたことにより、気泡貯留室５内の血液を第２連通部７へより円滑かつ迅速に流下させることができる。
【００５７】
傾斜面５２の傾斜角度βは、特に限定されないが、０〜９０°であるのが好ましく、５〜４０°であるのがより好ましい。
【００５８】
フィルター部材９は、空気（気体）を通過させ、血液を通過させないように構成された膜部材である。このフィルター部材９は、その表面が疎水化処理されているか、または、疎水性膜（疎水膜）であるのが好ましい。
【００５９】
前記疎水性膜の構成材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンの共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。フィルター部材９は、これらの材料を、延伸法、ミクロ相分離法、電子線エッチング法、焼結法、アルゴンプラズマ粒子等の方法で多孔質としたものが好適に用いられる。
【００６０】
また、前記疎水化処理の方法は、特に限定されず、例えば、フィルター部材９の表面に、疎水性を有する構成材料をコーティングする方法等が挙げられる。
【００６１】
フィルター部材９は、気泡貯留室５の中心軸５０に対し垂直に設けられている。すなわち、フィルター部材９は、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な平面（水平面）に対し傾斜している。これにより、気泡貯留室５内に流入した気泡がフィルター部材９の傾斜に沿って気泡貯留室５の片側に移動するので、気泡をより円滑かつ迅速に集めることができる。
【００６２】
陰圧室８は、フィルター部材９により気泡貯留室５と隔てられて形成された平板状の内部空間を有する部屋である。気泡除去装置１には、陰圧室８に連通する脱気口１０が設けられている。陰圧室８は、脱気口１０を介して、空気（気体）を脱気（吸引）する脱気手段に接続される。これにより、陰圧室８内は、陰圧に保たれる。
【００６３】
前記脱気手段としては、通常は、手術室の壁吸引が使用される。壁吸引とは、酸素、治療用空気、窒素、吸引などの医療ガス配管設備の一つであり、手術室の壁などに設置されている吸引（脱気）のための配管のことである。その他、脱気手段としては、個別の真空ポンプ等を用いてもよい。
【００６４】
この陰圧室８内には、血液は流入しない。すなわち、フィルター部材９の上面は、血液に接触せず、下面は、血液に接触する。
【００６５】
気泡貯留室５内に溜まった気泡（空気）は、フィルター部材９を透過して陰圧室８内に吸い込まれ、脱気口１０を通って気泡除去装置１外へ排出される。
【００６６】
陰圧室８は、気泡貯留室５と同心的に設けられている。よって、陰圧室８の中心軸も、旋回流形成室２の中心軸２０に対し傾斜していることとなる。そして、このように傾斜した陰圧室８の上部付近に脱気口１０が設けられている。
【００６７】
このような気泡除去装置１では、旋回流形成室２の上部に円錐台形部２２を設けたことにより、遠心力と浮力とを効率良く用いて気泡を集めることができ、集めた気泡を第１連通部６を通して効率良く気泡貯留室５へ送ることができる。
【００６８】
本発明者の知見によれば、旋回流形成室２内の旋回流の作用によって中心部に集まった気泡は、略円柱状の塊となり、その気泡塊は、直径が第１連通部６の内径ｄ２と概ね同じとなるように形成される。そのため、第１連通部６の内径ｄ２と旋回流形成室２の最大内径とが近似な値であったり、第１連通部６の内径ｄ２が旋回流形成室２の最大内径より大きかったりすると、気泡塊が旋回流形成室２内に全体的に広がってしまい、気液の分離効率が低下する。
【００６９】
このような観点から、旋回流形成室２の胴部２３の内径（最大内径）ｄ１と、第１連通部６の内径との比ｄ２は、ｄ１：ｄ２＝１：１〜１０：１程度であるのが好ましく、２：１〜４：１程度であるのがより好ましい。
【００７０】
また、円錐台形部２２の頂角θは、１０〜１７０°であるのが好ましく、３０〜１５０°であるのがより好ましく、４０〜１２０°であるのがさらに好ましい。
【００７１】
円錐台形部２２の頂角θが大きすぎると、円錐台形部２２が高さの低い扁平な形状となるので、浮力を効果的に利用して気泡を気泡貯留室５に導きにくくなり、逆に、円錐台形部２２の頂角θが小さすぎると、円錐台形部２２の高さが高くなって充填量が増大してしまう。
【００７２】
旋回流形成室２の胴部２３内には、中心部に集まった気泡塊の下端を規定する作用をする円板１１と、この円板１１を旋回流形成室２の底部に連結する連結部材１２とが設置されている。円板１１は、旋回流形成室２の中心軸２０に垂直な姿勢で設置されている。円板１１は、旋回流形成室２と同心的に設置するのが好ましいが、偏心していてもよい。
【００７３】
この円板１１を設けたことにより、気泡塊は円板１１より下側には形成されないので、集まった気泡が流出口４から流出するのをより確実に防止することができる。
【００７４】
円板１１の上面の高さは、流入口３の下端３１とほぼ同じかまたはそれより低い高さとされる。これにより、円板１１が旋回流形成を阻害することはない。
【００７５】
円板１１の直径は、第１連通部６の内径とほぼ同じかまたはそれより大きくされる。前述したように、気泡塊の直径は第１連通部６の内径とほぼ同じになるので、円板１１の直径を第１連通部６の内径以上にすることにより、円板１１の直径が気泡塊の直径以上になるので、気泡塊が円板１１より下方に形成されるのをより確実に防止することができる。
【００７６】
円板１１は、連結部材１２の上端部に固定されている。連結部材１２は、円板１１とほぼ同じ直径の円筒状の部材であり、その下端は旋回流形成室２の底面に固定されている。連結部材１２の周壁には、複数のスリットまたは開口が形成されており、血液はこのスリットまたは開口を通って連結部材１２の外周側から内周側へ流れ、さらに流出口４へ流れる。
【００７７】
なお、連結部材１２のスリットまたは開口には、気泡を通さないフィルターを設置してもよい。また、連結部材１２は、円板１１を単に支持する脚のような部材であっても良い。
【００７８】
円板１１および連結部材１２の外周面と、胴部２３の内周面との間に形成されるドーナツ状（円筒状）の流路の断面積は、流入口３の流路断面積よりも大きくされる。これにより、このドーナツ状流路での流路抵抗を軽減することができる。
【００７９】
本実施形態の気泡除去装置１は、気泡貯留室５内に溜まった気泡（空気）を検出する気泡センサー１３を設置するセンサー設置部１４を有している。このセンサー設置部１４は、傾斜面５２（溝５３）の上部付近の外側に位置している。
【００８０】
図２に示すように、気泡センサー１３は、超音波送信部１３１と、溝５３を介して超音波送信部１３１の反対側に設置された超音波受信部１３２とを有している。気泡センサー１３は、超音波送信部１３１から送信した超音波を超音波受信部１３２で受信し、液体（血液）と気体（気泡）とで超音波の透過率が異なるのを利用することにより、超音波送信部１３１および超音波受信部１３２の間にあるのが血液であるか気泡であるかを検出することができる。すなわち、気泡貯留室５内に気泡が溜まってきて、液面が気泡センサー１３の位置まで下がってきたとき、そのことを気泡センサー１３で検出することができる。
【００８１】
なお、超音波送信部１３１と超音波受信部１３２とは、兼用することもでき、この場合はセンサー設置部１４の片側に設置することができる。
【００８２】
また、気泡センサー１３は、上記のような超音波式のものに限らず、光学式などの他の方式のものを用いても良い。
【００８３】
図４は、本発明の気泡除去装置１を用いた体外循環装置１００の一例を示す図である。以下、同図に基づいて、本発明の気泡除去装置１を用いた体外循環装置１００の一例について説明する。
【００８４】
体外循環装置１００は、血液を送液する遠心ポンプ（血液ポンプ）１０１と、遠心ポンプ１０１の吸入口と患者とを結ぶ脱血ライン１０２と、遠心ポンプ１０１の吐出口と患者とを結ぶ送血ライン１０３と、脱血ライン１０２の途中に設置された本発明の気泡除去装置１と、送血ライン１０３の途中に設置され、血液に対しガス交換を行う人工肺１０４と、送血ライン１０３の途中に設置された流量計１０５と、遠心ポンプ１０１の吸入口付近の脱血ライン１０２と人工肺１０４の出口付近の送血ライン１０３とを短絡して接続する再循環ライン１０６と、ラインを構成するチューブを挟持・開放することにより流路を開閉するクランプ１０７、１０８および１０９と、気泡除去装置１に設置された気泡センサー１３の検出信号に基づいてクランプ１０７、１０８および１０９の開閉状態を制御する制御装置１１０とを備えている。
【００８５】
クランプ１０７は、気泡除去装置１の流出口４付近の脱血ライン１０２に設置されており、クランプ１０８は、人工肺１０４の出口付近の送血ライン１０３に設置されており、クランプ１０９は、再循環ライン１０６に設置されている。
【００８６】
また、気泡除去装置１の脱気口１０は、脱気ライン１１１を介して壁吸引（脱気手段）に接続されている。脱気ライン１１１の途中には、陰圧室８内の圧力を調整する陰圧レギュレータ１１２が設けられている。
【００８７】
制御装置１１０は、通常時は、クランプ１０７および１０８が開状態、クランプ１０９が閉状態となるよう制御する。これにより、患者から脱血カテーテル（図示せず）を介して脱血された血液は、脱血ライン１０２を通り、気泡除去装置１、遠心ポンプ１０１、人工肺１０４、流量計１０５を順次通過して、送血ライン１０３を通り、送血カテーテル（図示せず）を介して患者に戻る。
【００８８】
これに対し、気泡除去装置１の気泡貯留室５内に気泡が所定量溜まったことが気泡センサー１３により検出された場合には、制御装置１１０は、クランプ１０７および１０８が閉状態、クランプ１０９が開状態となるよう制御する。これにより、人工肺１０４を出た血液は、再循環ライン１０９を通って再度遠心ポンプ１０１の吸入口に戻ることとなる。よって、血液は、遠心ポンプ１０１および人工肺１０４を含む環状の流路を繰り返し循環（再循環）する。
【００８９】
この再循環を行うことにより、気泡除去装置１内の気泡を患者へ送るのを確実に防止することができるとともに、遠心ポンプ１０１が駆動し続けても、遠心ポンプ１０１内での血液の損傷を抑えることができる。
【００９０】
再循環をしているとき、気泡貯留室５内の気泡が陰圧室８へ吸収され、気泡貯留室５内の気泡の量が減少または消滅したことが気泡センサー１３によって検出された場合には、制御装置１１０は、クランプ１０７および１０８を開状態、クランプ１０９を閉状態に戻し、通常の体外循環状態に復帰させる。
【００９１】
以上、本発明の気泡除去装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、気泡除去装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の気泡除去装置の実施形態を示す断面側面図である。
【図２】図１中のＡ矢視図（下面図）である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の気泡除去装置を用いた体外循環装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１            気泡除去装置
２            旋回流形成室
２０          中心軸
２１          拡径部
２２          円錐台形部
２３          胴部
３            流入口
３１          下端
４            流出口
５            気泡貯留室
５０          中心軸
５１          底面
５２          傾斜面
５３          溝
６            第１連通部
７            第２連通部
８            陰圧室
９            フィルター部材
１０          脱気口
１１          円板
１２          連結部材
１３          気泡センサー
１３１        超音波送信部
１３２        超音波受信部
１４          センサー設置部
１００        体外循環装置
１０１        遠心ポンプ
１０２        脱血ライン
１０３        送血ライン
１０４        人工肺
１０５        流量計
１０６        再循環ライン
１０７、１０８、１０９  クランプ
１１０        制御装置
１１１        脱気ライン
１１２        陰圧レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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