(57)【要約】【課題】液体の流動状態を検査し難い液体流通装置においても、液体、或いは気泡の流動状況を検査できる方法、手段を提供する。【解決手段】４００ｋＶ以上の高出力Ｘ線ＣＴにより、液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、液体流通装置に液体を循環させながら、液体流通装置内に気泡を混入させ、混入した気泡の液体流通装置内における流動、停滞状態を前記高出力Ｘ線ＣＴで計測することにより、液体流通装置内における液体循環時の液体流動状態、或いは気泡の流動、停滞状態を検査する非破壊検査方法、及びその検査に使用する装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４００ｋＶ以上の高出力Ｘ線ＣＴにより、液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、液体流通装置に液体を循環させながら、液体流通装置内に気泡を混入させ、混入した気泡の液体流通装置内における流動、停滞状態を前記高出力Ｘ線ＣＴで計測することにより、液体流通装置内における液体循環時の液体流動状態、或いは気泡の流動、停滞状態を検査できる非破壊検査方法。
【請求項２】
液体流通装置と送液ポンプとを血液回路で、液体が流通可能となるように接続し、液体流通装置と送液ポンプと血液回路を含む液体流通系全体が閉鎖系に形成されてなり、液体流通装置のいずれか、或いは血液回路の特定の箇所に、気体若しくは気泡を上記液体流通系に注入できる気体注入手段を設け、液体流通装置内をＸ線が透過でき、且つ透過したＸ線を検出できるように配置したＸ線出力装置、及びＸ線検出器からなる４００ｋＶ以上の高出力Ｘ線ＣＴ装置によって、液体流通時における液体流通装置内の気泡の流通、停滞状態を検査できる非破壊検査用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流通する装置内の液体流動状態を非破壊的に検査する方法、及びそのために使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体外血液循環やそのために必要な事前のプライミング処理を行う際、流通する液体の（体外循環）回路や体外血液循環における各構成要件（人工肺、貯血槽、血液フィルター、熱交換器、送液ポンプ）内の流動状態を調べ、解析することが、体外血液循環系の流動状態を改善し、前記各構成要件における偏流や停滞を抑止する上で効果をもたらしてきた。
【０００３】
しかし、特に体外血液循環系においては、流通する液や流路の物性、形状及び環境との相互作用や影響によって、流動状態が様々に変化し、測定や解析が容易では無かった。そのため、従来では体外血液循環における流動状態を評価したり、設計するに当たり、過去の経験、理論的扱いあるいは装置全体としての機能評価で対処することが多かった。即ち、従来の液体流通装置の評価・設計方法では、流通する液の粘度、密度、固形物と液体の混合状態などにより、流動特性、物質交換特性、熱交換特性などの各種特性が非線形性を伴うことが多く、実際の装置の機能を充分には評価・解析できず、改善すべき部分を特定できないことが多かった。
【０００４】
そのため、特許文献１に示されるものでは、Ｘ線コンピュータ断層診断装置や磁気共鳴断層装置を使用し、粒子状造影剤の流路内の分布や状況を計測することにより、流体の流動状況を解析している。ただ、流動状態の調査対象が、透析器や人工肺等、中空糸膜では、造影剤の透過性が高く、膜を通過するため、通常の方法や手段では、流動状態を可視化することが困難であった。そのため、特許文献１では、造影剤を粒子状のもの、或いは高分子量のものを使用すること等により、中空糸膜における流動状態の可視化を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された例では、液体を流通する装置が、観察手段に馴染まない場合、例えば流路が金属製であったり、或いは熱交換器等のように、流路内に金属管が縦横に配置された構成要素を含んでいる場合、精度の良い流動状況の測定／解析が困難であった。例えば、通常の医療用のＸ線コンピュータ断層診断装置であれば、管電圧の出力は１２０ｋＶであり、金属製多管式の熱交換器やその熱交換器を内蔵する人工肺の流動状況を調べようとした場合、その撮像に偽画像／障害陰影（アーチファクト）を生じ、精度の高い測定や解析は困難であった。
また、造影剤として、気泡を利用し、液体の流動状態を把握しようとしたが、半透膜から気泡が透過するため、観察の補助手段としての気泡は、好ましいものではなかった。
【０００７】
本発明では、液体の流動状態を把握する上で、気泡の流動／停滞状態に着目した。例えば、人工心肺等の体外血液循環においては、気泡の除去は必要不可欠な処理であるが、流路の形状や素材の親水性等、様々な要因により、気泡の停滞や付着が生じてしまう。通常、体外血液循環の前に行う生理食塩水等によるプライミング処理により、中空糸膜や金属製管に付着する気泡を除去するのであるが、人工肺や熱交換器の流路形状や性状により、気泡除去が困難なものもある。従って、体外血液循環系を構成する各構成要件においては、気泡が停滞せず、流動し易い流路形状や性状が望ましい。特に、人工肺や熱交換器等のように、気泡が付着、停滞し易い構成要件では、設計する段階で、模擬的に気泡の流動／停滞状態を把握する測定手段や方法が有れば、有効なものとなる。
また、気泡が流動し易い流路形状、性状であれば、液体の流通に関しても、関連性があり、気泡の流動／停滞状態を調べることで、液体の流通状態も推定し、把握できる利点もある。
【０００８】
そのため、本発明では、液体の流動状態を計測／解析し難い液体流通装置（例えば金属製の装置であったり、金属製の構成要素を含む装置）においても、液体、或いは気泡の流動状況を把握できる方法、手段を提供することが、１つの目的であり、さらに液体の流動している際の、各構成要素に偏在する気泡の状態を計測／解析することによって、各構成要件における気泡の流動性（除去性）、或いは液体の流動状況を把握し、それを基に、気泡除去性の良い構成要件、或いは望ましい液体の流動性を有する構成要件を設計することが、さらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、４００ｋＶ以上の高出力Ｘ線ＣＴにより、液体流通装置内の液体流動状態を検査する方法であって、液体流通装置に液体を循環させながら、液体流通装置内に気泡を混入させ、混入した気泡の液体流通装置内における流動、停滞状態を前記高出力Ｘ線ＣＴで計測することにより、液体流通装置内における液体循環時の液体流動状態、或いは気泡の流動、停滞状態を検査できる非破壊検査方法に関する。
【００１０】
また、本発明は、液体流通装置と送液ポンプとを血液回路で、（液体が）流通可能となるように接続し、液体流通装置と送液ポンプと血液回路を含む液体流通系全体が（外部とは流通できないように）閉鎖系に形成されてなり、液体流通装置のいずれか、或いは血液回路の特定の箇所に、気体若しくは気泡を上記液体流通系に注入できる気体注入手段を設け、液体流通装置内をＸ線が透過でき、且つ透過したＸ線を検出できるように配置したＸ線出力装置、及び（Ｘ線）検出器からなる４００ｋＶ以上の高出力Ｘ線ＣＴ装置によって、液体流通時における液体流通装置内の気泡の流通、停滞状態を検査できる非破壊検査用装置に関する。
【００１１】
本発明において、流通する液体に造影剤を混入する方法を採用すると、流動状況がより判別し易くなるため、好ましい。
【００１２】
また、本発明において、気泡を液体流通系で循環させることにより、偏在する気泡の位置や状態だけでなく、人工肺や熱交換器等で補捉される気泡の量や位置が把握できる。即ち、人工肺や熱交換器に近接させたフィルター、或いは中空糸膜でトラップされた気泡量や場所を検査できる。或いは中空糸膜を気泡が透過することで、流通装置内の気泡を除去でき、その除去量や何処で気泡が効果的に除去されているのかを把握することによって、より有用な設計や改良が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｘ線を透過し難い金属製材料を含む液体流通装置における液体の流動状況、或いは液体流通装置内に流通、停滞する気泡の状態を精度良く検査することができる。即ち、液体停止時ではなく、液体循環時における液体流通装置内の液流状況や気泡の分布状態を検査できるため、体外血液循環の際の液、または気泡の流通、停滞の挙動が再現し易く、臨床で使用する装置の設計を行う際に有利なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非破壊検査に使用される装置の概要を示す図である。
【図２】非破壊検査用装置における高出力Ｘ線ＣＴ装置の構成概略を示す図である。
【図３】非破壊検査用装置における解析画像を示す図である。〔１０Ａ：人工肺の血液流路外周部に気泡（黒色点）が停滞しているもの。１０Ｂ：人工肺内部に気泡が認められないもの。〕
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の方法、装置を使用して、液体流通装置〔熱交換器及び血液フィルターを近接させた人工肺〕内に存在する気泡の流動、停滞状況を検査するために使用した非破壊検査用装置の概略図である。熱交換器１Ｂ及び血液フィルター１Ｃを近接させた人工肺１Ａは、血液回路２によって、送液ポンプ４、貯血槽３等の体外血液循環系の各構成要件と液流通可能に接続されている。この実施形態（検査装置９）において、各構成要件や液体流通装置１、血液回路２は、外部から液や気体の混入や流出が起こらないように、閉鎖系に形成されている。
【００１６】
血液回路、或いは各構成要件の適当な箇所に、気体注入手段を設け、その注入手段のポート（非表示）から、シリンジ等を使用して、一定量の気体を閉鎖系の検査装置に注入する。注入された気体は、気泡となって、注入手段のポート図番から、流れていき、人工肺１Ａの中空糸隙間や熱交換器１Ｂの金属管付近、血液フィルター１Ｃ付近で停滞する。
【００１７】
本発明の非破壊検査用装置は、上述したような血液回路２と液体流通装置１を閉鎖的に液流通可能に接合した液流通系と、液を流通するための送液ポンプ４及びそのポンプを駆動するための送液ポンプ駆動装置６と、液体流通装置に存在する気泡の流動、停滞状況を計測するための高出力Ｘ線ＣＴ装置５を含む。図２に示したように、高出力Ｘ線ＣＴ装置は、例えば、人工肺や熱交換器内の気泡が流通、停滞する箇所をＸ線が透過できるように配置したＸ線管球５Ａ、そして透過したＸ線を検出できる検出器５Ｂ等から構成される。さらに、送液ポンプ駆動装置と液体流通装置の間にＸ線の影響を遮る遮蔽板７を設けることが望ましい。ここで、Ｘ線ＣＴの出力としては、通常医療で使用される１２０ｋＶでは、精度の良い検査ができないため、４００ｋＶ以上のものが望ましい。本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置として、東芝製のＴＯＳＣＡＮＥＲ−２４５０ｔｗｉｎを使用した。
【００１８】
図２に示すように、Ｘ線ＣＴ内に液体流通装置と、それ以外の体外血液循環系の各構成要件と送液ポンプ駆動装置とを分け、フレーム（非表示）を構築し、各構成要件と送液ポンプ駆動装置をフレームで固定する。液体流通装置（被写体）をフレーム等で固定することで、液体流通装置を回転させ、全方向からＸ線ＣＴで測定する際でも、被写体が可動することなく、その結果、正確な情報を得ることが可能となる。また、図２に示すように遮蔽板７を設けることにより、液体流通装置以外へのＸ線の影響を低減することができる。
【００１９】
本実施例では、閉鎖系の検査装置内をＲＯ水でプライミングし、検査を実施したが、これに限らず、検査する液体流通装置の特性に応じ、造影剤を粒子状のもの、或いは高分子量のもの等を選択しても良い。
【００２０】
流通する装置内の灌流量は、特に指定はなく、本実施例では一般的な成人の体外血液循環量の５Ｌ／ｍｉｎであったが、本発明の装置を使用する事で、必要に応じて、製品の使用流量で流通することができる。
【００２１】
図２に示すように、ターンテーブル８を回転することで、Ｘ線ＣＴで全方向からの液体流通装置のＸ線透過率を多チャンネル検出器で測定し、被写体内の線減弱係数と空間的分析を算出し、画像として表示することができる。本実施例では、検出器で得られた撮影エリアを画像サイズ２０４８×２０４８で分解し、ボクセルを作成した。ボクセルは単位体積中の物質の割合によってＣＴ画像の色が変化する。例えば、サンプルが多い場合は白色に、空気が多い場合は黒色に解析される。また、積層方向のＸ線幅１ｍｍが１枚の画像に相当する。
【００２２】
図３の画像解析１０Ａにより、熱交換器の血液流路外周部１１に気泡（黒色点）の停滞が見られ、円筒形状の血液流路内において、外周部ほど偏流を生じていることが定性的に明らかとなった。
【００２３】
さらに解析画像１０Ｂにおいて、人工肺内部に気泡が認められず、中空糸膜が１００％の面積で機能していることが観察できた。
【符号の説明】
【００２４】
１Ａ  液体流通装置（人工肺）
１Ｂ  液体流通装置（熱交換器）
１Ｃ  液体流通装置（血液フィルター）
２    血液回路
３    貯血槽
４    送液ポンプ
５    高出力Ｘ線ＣＴ装置
５Ａ  Ｘ線管球
５Ｂ  検出器
６    送液ポンプ駆動装置
７    遮蔽板
８    ターンテーブル
９    検査装置
１０Ａ  解析画像（熱交換器）
１０Ｂ  解析画像（人工肺）
１１  血液流路外周部
【図１】
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【図２】
2019045272.tif 000004
【図３】
2019045272.tif 000005