(57)【要約】医療用フィルターの複数の実施形態が記載されている。例えば、本明細書は、フィルター要素の異なった部分でフィルター細孔寸法の勾配を有している体外血液フィルターを記載している。フィルター細孔寸法の勾配は、フィルターを通して流れている血液又は他の流体中に存在し得る気泡を捕捉し除去するためのフィルターの潜在能力を高め得る。
2018527036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外回路中での使用のための静脈血貯蔵器であって、前記貯蔵器は、
内部空間を規定していて、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している外方ハウジング、そして
前記内部空間内に配置された多孔性フィルター素材を備え、上方フィルター端部分及び下方フィルター端部分を有しており、前記上方フィルター端部分が前記上方ハウジング部分に隣接して配置され、前記下方フィルター端部分が前記下方ハウジング部分に隣接して配置される、静脈フィルター、
ここにおいて、前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が前記上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい、
を備える、貯蔵器。
【請求項２】
前記静脈フィルターが多孔性フィルター素材の３つ又はそれ以上の個別の部分を備えている、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項３】
前記静脈フィルターがまた、前記上方フィルター端部分と前記下方フィルター端部分との間に配置されている中間フィルター部分を有し、ここにおいて、前記中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも大きく、そして、ここにおいて、前記中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が前記上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項４】
心臓切開手術フィルターをさらに備えている、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項５】
前記静脈フィルターが、フィルターの長さに沿い徐々に変化している細孔寸法を有する多孔性フィルター素材の連続片を備えている、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項６】
前記静脈フィルターが、多孔性フィルター素材の４つ又はそれ以上の個別の部分を備えている、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項７】
前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以下であり、そして、前記上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以上である、請求項１に記載の貯蔵器。
【請求項８】
患者への手術の間、体外回路を使用する方法であって、前記方法は、
患者からの血液を静脈血貯蔵器へと移送する工程と、ここで、前記静脈血貯蔵器は、
内部空間を規定し、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している外方ハウジングと、そして
内部空間内に配置された多孔性フィルター素材を備え、上方フィルター端部分及び下方フィルター端部分を有しており、前記上方フィルター端部分が前記上方ハウジング部分に隣接して配置され、前記下方フィルター端部分が前記下方ハウジング部分に隣接して配置されている、静脈フィルターと、を備え、
ここにおいて、前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が前記上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい、
前記静脈フィルターを通して血液を通過させる工程と、ここにおいて、前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、もしも前記下方フィルター端部分の細孔寸法が前記上方フィルター端部分の細孔寸法と同じであった場合に血液が留まるよりも長い期間、血液を静脈フィルター内に留めるように静脈フィルターに適用され、それによって血液から気体塞栓の除去を向上させることができ、そして、
前記静脈血貯蔵器の外に血液を排出する工程と、
を備える、方法。
【請求項９】
前記下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以下であり、そして、前記上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以上である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくともある気泡が、血液がフィルターを通って通過することにより静脈フィルターにより血液から取り除かれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
少なくともある気泡が、血液がフィルターを通って通過することにより静脈フィルターによりより小さな気泡へと砕かれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
内部空間及び長手方向中心線を規定していて、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している外方ハウジング、そして
内部空間内で略長手方向に整列して配置された多孔性フィルター素材を備え、上方部分及び下方部分を有しているフィルター要素、
を備え、
ここにおいて、前記下方部分に配置されている多孔性フィルター素材が前記上方部分に配置されている多孔性フィルター素材よりも目が細かい、
医療用フィルター。
【請求項１３】
前記フィルター要素が前記多孔性フィルター素材の３つ又はそれ以上の個別の部分を備えている、請求項１２に記載の医療用フィルター。
【請求項１４】
前記フィルター要素がまた、前記上方部分と前記下方部分との間に配置されている中間部分を有し、ここにおいて、前記中間部分に配置されている多孔性フィルター素材が前記下方部分に配置されている多孔性フィルター素材よりも目が粗く、そして、ここにおいて、前記中間部分に配置されている多孔性フィルター素材が前記上方部分に配置されている多孔性フィルター素材よりも目が細かい、請求項１２に記載の医療用フィルター。
【請求項１５】
前記フィルター要素が、前記多孔性フィルター素材の２つ又はそれ以上の個別の部分を備えている、請求項１２に記載の医療用フィルター。
【請求項１６】
前記フィルター要素が、フィルター要素の長さに沿い徐々に変化している細孔寸法を有する多孔性フィルター素材の連続片を備えている、請求項１２に記載の医療用フィルター。
【請求項１７】
前記フィルター要素が、多孔性フィルター素材の４つ又はそれ以上の個別の部分を備えている、請求項１２に記載の医療用フィルター。
【請求項１８】
フィルターシステムを通して血液を濾過する方法であって、前記方法は、
フィルター及び上方空気空間により規定されている室の底領域でフィルターシステムへと血液を送り込む工程と、ここで、前記フィルターは、多孔性フィルター素材を備え、上方端部分及び下方端部分を有し、ここにおいて、前記下方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が前記上方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい、
前記フィルターの細孔を通って流れることを阻止されている気泡が前記室で上方空気空間に向かい上るよう血液を濾過する工程と、
を備える、方法。
【請求項１９】
前記下方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以下であり、そして、前記上方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以上である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互引用】
【０００１】
この出願は、２０１５年６月２日に出願され、「勾配多孔度を有するフィルター（FILTERS WITH GRADIENT POROSITIES）と題された、米国特許出願番号１４／７２８，２４１に対する優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、フィルターに関係している。例えば、本明細書は、フィルターの異なった部分でフィルター細孔寸法の勾配を有しているフィルターに関係している。ここにおいて提供されているフィルターは、医療用用途及び非医療用用途において使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
流体システムはしばしば医学的状況において使用されている。医学的状況において使用されている流体システムのある例には、呼吸器システム，麻酔システム，輸液ポンプシステム，輸血回路，腎臓透析システム，体外膜酸素添加（ＥＣＭＯ：extracorporeal membrane oxygenation）システム，心臓／肺バイパスのための体外回路，そして同様のものが含まれる。
【０００４】
いくつかのこのような医療用流体システムは、複数のフィルターの使用が含まれる。例えば、ある場合においては、体外回路を通って流れている血液中に存在している望ましくない要素を取り除くために、複数のフィルターが使用されている。血液内のこのような望ましくない要素は凝固した血液成分及び気泡のような汚染物質を含み得る。
【０００５】
体外回路の血液内の気泡は、患者の安全性に関連して懸念を呈する。もしも体外回路内を流れている血液内の気泡が患者の循環系内を進入すると、気泡は塞栓となり、患者に例えば脳卒中を起こさせる。
【０００６】
例えば、心臓切開手術の間に使用されている体外血液回路の状況では、カニューレ挿入の時点で気体塞栓が時々回路中に導入される。すなわち、もしも体外回路の静脈カニューレと患者の人体との間の密封が本質的に気密でないのであれば、空気が回路中に通過することになり、又は回路中に引き込まれることにさえなりえる。それが生じた時、体外回路内の複数のフィルターは、気泡が患者の脈管構造へと送られて塞栓となるのを阻止することにおいて重要な役割を果たす。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書はフィルターに対する改良を提供する。例えば、本明細書は、フィルターの異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を有するフィルターを提供する。ここに提供されたフィルターは医療用用途及び非医療用用途において使用することができる。例えば、本明細書は、フィルター要素の異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を有する体外血液フィルターの例を提供する。以下にさらに記載されているように、フィルター細孔寸法の勾配は、フィルターを通して流れている血液又は他の流体中に存在し得る気泡（潜在的な塞栓）を捕えるためのフィルターの潜在能力を高める。
【０００８】
この記載の文脈においては、「細孔寸法（pore size）」はフィルター媒体又はフィルター媒体の特定部分の平均細孔寸法を指している。さらには、用語「隣接（adjacent）」は、互いに隣接しているように記載されている２つ又はそれ以上の物体（又は物体の部分）間の直接接触を必要としない。
【０００９】
１つの実施形態においては、体外回路中での使用のための静脈血貯蔵器（a venous blood reservoir）が、内部空間を規定している外方ハウジング，心臓切開用フィルター，そして上記内部空間内に配置されている多孔性フィルター素材を備えている静脈フィルターを含んでいる。外方ハウジングは、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している。フィルターは、上方フィルター端部分及び下方フィルター端部分を有している。上方フィルター端部分は上方ハウジング部分に隣接して配置されており、下方フィルター端部分は下方ハウジング部分に隣接して配置されている。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい。
【００１０】
このような静脈血貯蔵器は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を任意に含むことができる。静脈フィルターは、多孔性フィルター素材の３つ又はそれ以上の個別の部分を備えることができる。静脈フィルターはまた、中間フィルター部分を含むことができる。中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも大きくてよい。中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さくてよい。静脈フィルターは、バッグフィルター（bag filter）を備えることができる。静脈フィルターは、フィルターの長さに沿って徐々に変化している細孔寸法を有する多孔性フィルター素材の連続片を含むことができる。静脈フィルターは、多孔性フィルター素材の４つ又はそれ以上の個別の部分を含むことができる。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は４０ミクロン以下であってもよい。上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は４０ミクロン以上であってもよい。
【００１１】
もう１つの実施形態においては、患者への手術の間に体外回路を使用する方法が、患者からの血液を静脈血貯蔵器へと移送する工程、及び静脈血貯蔵器の外に血液を排出する工程を含んでいる。静脈血貯蔵器は、内部空間を規定している外方ハウジング、及び静脈フィルターを含んでいる。静脈フィルターは、内部空間内に配置された多孔性フィルター素材を含んでいる。外方ハウジングは、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している。そのフィルターは、上方フィルター端部分及び下方フィルター端部分を有している。上方フィルター端部分は上方ハウジング部分に隣接して配置されており、そして下方フィルター端部分は下方ハウジング部分に隣接して配置されている。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法と異なる。
【００１２】
患者への手術の間に体外回路を使用するこのような方法は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を任意に含むことができる。この方法はさらに、静脈フィルターを通して血液を通過させる工程を含んでいる。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さくてよい。少なくともいくつかの気泡が、血液がフィルターを通って通過することにより静脈フィルターにより血液から取り除かれてよい。少なくともいくつかの気泡が、血液がフィルターを通って通過することにより静脈フィルターによりより小さな気泡へと分解され得る。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は４０ミクロン以下であってよく、そして、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は４０ミクロン以上であってよい。
【００１３】
もう１つの実施形態においては、医療用フィルターが、内部空間を規定しているハウジング、そして、内部空間内に配置されている多孔性フィルター素材を備えているフィルター要素を含んでいる。ハウジングは、上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有している。フィルター要素は、上方フィルター端部分及び下方フィルター端部分を有している。上方フィルター端部分は上方ハウジング部分に隣接して配置されており、そして下方フィルター端部分は下方ハウジング部分に隣接して配置されている。下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい（目が細かい）。
【００１４】
このような医療用フィルターは、以下の特徴の１つ又はそれ以上を任意に含むことができる。フィルター要素は、多孔性フィルター素材の３つ又はそれ以上の個別の部分を備えることができる。フィルター要素はまた、中間フィルター部分を有していてもよい。中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、下方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも大きくて（目が粗くて）よい。中間フィルター部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方フィルター端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さく（目が細かく）てよい。フィルター要素は、多孔性フィルター素材の２つ又はそれ以上の個別の部分を備えることができる。フィルター要素は、フィルター要素の長さに沿い徐々に変化している細孔寸法を有する多孔性フィルター素材の連続片を備えることができる。フィルター要素は、多孔性フィルター素材の４つ又はそれ以上の個別の部分を備えることができる。
【００１５】
もう１つの実施形態においては、フィルターシステムを通して血液を濾過する方法が、フィルター及び上方空気空間により規定されている室の底領域でフィルターシステムへと血液を送り込む工程、そして、フィルター中の細孔を通って流れることを阻止されている気泡が室中で上方空気空間に向かい上昇する間に血液がフィルター中の細孔を通って外方に流れるよう血液を濾過する工程、を含んでいる。フィルターは、多孔性フィルター素材を含んでいる。このフィルターは、上方端部分及び下方端部分を有している。下方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法は、上方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法よりも小さい。
【００１６】
フィルターシステムを通して血液を濾過するこのような方法は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を任意に含むことができる。ある実施形態においては、下方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以下である。ある実施形態においては、上方端部分に配置されている多孔性フィルター素材の平均細孔寸法が４０ミクロン以上である。
【００１７】
本明細書中に記載されている主題の特定の実施形態は、以下の複数の利点の１つ又はそれ以上を実現するよう実施されることができる。ある実施形態においては、ここにおいて提供された医療用フィルターが濾過された液体からの気泡除去の効力を向上させる。このような向上は、例えば、フィルターがフィルター要素の異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を含んでいるために、結果として生じる可能性がある。したがって、濾過された液体は、気泡が液体から自然に生じそして液体から出るさらなる機会を有するよう、フィルターハウジング中におけるより長い滞留時間を招き得る。このように改良された装置及び方法は、全医療処置効力を高め、患者の安全性を向上させ、患者の回復時間を向上させ、処置合併症を減少させ、そして健康管理コストを減少させる。
【００１８】
他に規定されない限り、ここにおいて使用された全ての技術的及び科学的用語は、この発明が所属する技術分野における当業者により普通に理解されるのと同じ意味を有する。ここに記載されたものと同様な又は等しい方法及び素材がこの発明を実施するために使用することができるが、適切な方法及び素材がここに記載されている。全ての刊行物，特許出願，特許，そしてここにおいて言及された他の参考文献は、それらの全体が参照により組み込まれる。矛盾する場合には、定義を含んでいるこの明細書に基づく。さらに、素材，方法，そして例は図示のためのみであり、限定されることは意図されていない。
【００１９】
この発明の１つ又はそれ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及びここにおける記載中で明らかにされている。この発明の他の特徴，目的，そして利点はこの記載及び図面から、そして特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、明細書において提供されたある実施形態に従った、フィルターを格納している医療用流体貯蔵器を含んでいる流体システムを使用している医療処置を受けている患者の概略的な図である。
【図２】図２は、明細書において提供されたある実施形態に従った、医療用流体貯蔵器中に設置されている一例のフィルターの斜視図である。
【図３】図３は、明細書において提供されたある実施形態に従った、フィルター要素の異なった別々の部分に勾配細孔寸法を有している一例の医療用流体フィルターである。
【図４】図４は、明細書において提供されたある実施形態に従った、フィルター要素の異なった部分に勾配細孔寸法を有しているもう１つの例の医療用流体フィルターである。
【００２１】
同様の参照数字が、全体を通して対応している部位を表している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書は、フィルターへの改良を提供する。例えば、本明細書は、フィルターの複数の異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を有しているフィルターを提供する。ここに提供されたフィルターは、医療用用途及び非医療用用途において使用することができる。例えば、本明細書は、フィルター要素の複数の異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を有している例の体外血液フィルターを提供する。さらに以下に記載されているように、フィルター細孔寸法の勾配は、フィルターを通して流れている血液又は他の流体中に存在しているかもしれない気体塞栓を捕えるためのフィルターの可能性を高めることができる。
【００２３】
ここに提供されている装置及び方法は、心臓／肺バイパス手術のために使用される血液貯蔵器の例示的な状況において説明されている。しかしながら、ここに提供されている装置及び方法は、フィルターの使用を含む医療用流体システムの他の型として非医療用用途においても同様に、適用され得ることを理解すべきである。
【００２４】
心臓／肺バイパス手術の間、血液は患者の外を流れそして静脈貯蔵器（venous reservoir）に入る。フィルターは、静脈貯蔵器内に配置されている。フィルターの目的は、もしも患者に戻ったら塞栓になり得る気泡を含んでいる、血液内の望まれない物を取り除くことである。ここで使用された時、用語「気体塞栓：gaseous emboli」は、人体中にあるか又は体外にあるかにかかわらず気泡を指す。
【００２５】
静脈貯蔵器におけるフィルター装置は典型的には、特定の平均開口寸法（典型的には約４０ミクロン）を有している網状物体（a mesh material）により構成されている。この寸法は、血液成分がフィルター媒体を通して略自由に流れることを許容する一方で、気体塞栓の少なくともいくつかの通過を制限する。塞栓は、フィルター材料を通して流れることが困難であり、そして、フィルター材料中に捕えられたままになり、フィルター材料を通して通過する非常に小さな塞栓へと砕かれるか、あるいは血液表面上の空隙内への除去のための表面の上に上昇するか、の何れかである。
【００２６】
ある実施形態においては、フィルターハウジング（例えば、静脈貯蔵器）内の血液の流れは典型的な様式に従う。例えば、いくつかの実施形態においては、血液は貯蔵器内の長いチューブ（時には、ドロップチューブ（drop tube）として呼ばれる）に連結されている孔を通して貯蔵器の上部に入る。ある実施形態においては、ドロップチューブはフィルター周囲（例えば、フィルターソックス（filter sock），ケージ（cage），ハウジング又はカートリッジ）内に配置される。このドロップチューブは、（依然として貯蔵器内である間に）血液がフィルターの底へと徐々に流れ落ち、そして渦が無く飛び散りが無い流れの様式でドロップチューブから出ることを許容する。このようにして、血液はフィルター部材の底、典型的には静脈貯蔵器の出口孔近傍、へと送られる。
【００２７】
血液が貯蔵器の出口孔近傍へと送られるので、血液のいくらか、特により高い流量で流れる時、フィルター媒体を通り、そして貯蔵器の外へ、速やかに流れる傾向にある。貯蔵器のフィルター内の滞在時間は血液内の気泡が貯蔵器内における血液―空気界面へと上昇し、そしてそれにより循環している血液から取り除かれることを可能にするので、これは一般的には望ましくない。
【００２８】
したがって、患者へと戻る気体塞栓を減少させるために、静脈フィルターの気体塞栓除去効率はフィルター周囲内の血液の滞留時間を増加させることで向上される。ある実施形態においては、これは、異なった網目寸法の２つ又はそれ以上の部分から成るフィルターを作り上げることにより達成することができる。より隙間の小さい網目は、少なくともいくらかの気泡がフィルター部分の外へ流れることを制限し、そしてより隙間の小さい網目部分を通る血液流れは減少され、フィルター内の血液の滞留時間を長くさせる。勾配網目静脈フィルターによる、これらの効果の両方が、気体塞栓除去の効率を向上させる。
【００２９】
フィルターの下方部分のより小さな網目開口は、気体塞栓の捕捉を向上させるとともに、フィルターを通る血液流れを僅かに制限する傾向にあり、それにより、静脈貯蔵器内の血液のより長い滞留時間を可能にする。フィルター周囲のより高い高さでのより大きな細孔寸法は、より容易な血液通過流れを許容し、そしてこれらの高さでの静脈フィルター内での血液停滞を防止する。
【００３０】
図１を参照すると、患者１０は医療用流体システム１００を使用している間に医学的治療を受けることができる。この図示された例においては、患者１０は、体外血液流れ回路１００を使用した心臓バイパス処置を受けている。回路１００は患者の心臓１２（例えば、右心房）で患者１０に対し連結されている。患者１０からの血液は、その血液は回路１００を通って循環し、そしてその血液は患者の心臓１２に（例えば、上行大動脈に）戻される。
【００３１】
体外血液流れ回路１００の図示された実施形態は、少なくとも、静脈チューブ１１０（カニューレを含んでいる），血液貯蔵器１２０（例えば、内部フィルター１２４を含むハウジング），ポンプ１３０，人工肺／熱交換機（oxygenator/heat exchanger）１４０，動脈フィルター１５０（任意選択），動脈チューブ１６０，そしてユーザーインターフェース１８０を含んでいる。静脈カニューレ／チューブ１１０は心臓１２と物理的に接触し、そして患者１０の循環システムの静脈側と流体連通している。静脈チューブ１１０はまた、貯蔵器１２０に対し入口で流体連通している。貯蔵器入口からの血液は、貯蔵器１２０内の内部フィルター１２４を通して流れるよう導かれる。貯蔵器１２０からの出口は、配管によりポンプ１３０の入口へと連結されている。ポンプ１３０の出口は、配管により人工肺／熱交換機１４０の入口へと連結されている。人工肺／熱交換機１４０の出口は、（動脈フィルター１５０が回路１００中に含まれている時）配管により動脈フィルター１５０の入口へと連結されている。動脈フィルター１５０の出口は、動脈チューブ１６０へと連結されている。動脈チューブ１６０は心臓１２と物理的に接触し、そして患者１０の循環システムの動脈側と流体連通している。ユーザーインターフェース１８０は、体外血液流れ回路１００を適切に操作するために臨床医オペレーターにより使用されているユーザー入力及び出力装置を含むことができる。
【００３２】
簡潔にいうと、体外血液流れ回路１００は、静脈チューブ１１０を介し患者１０から静脈血を取り除くことにより動作する。静脈チューブ１１０からの血液は、貯蔵器１２０内の内部フィルター１２４内に置かれている。血液の少なくともいくらかの量が、医療処置の間常に貯蔵器１２０中に維持されているよう意図されている。その血液は、貯蔵器１２０内に配置されているフィルター１２４を通過する。以下にさらに記載されるように、フィルター１２４は、血液から、気泡を含んでいる潜在的な塞栓を取り除くよう機能することができる。すなわち、内部フィルター１２４の媒体は、細孔寸法よりも大きな、気泡を含んでいる、潜在的な塞栓の通過流れを阻止する細孔寸法を有している。
【００３３】
（血液がフィルター１２４を通過した後に）貯蔵器１２０からの血液は、ポンプ１３０により貯蔵器１２０から引き出される。ポンプ１３０は、貯蔵器１２０から出る血液の種々の流量に対応して種々の速度で操作される。ポンプ１３０により発生された圧力は、人工肺／熱交換機１４０を通して血液を進ませる。人工肺／熱交換機１４０においては、静脈血が酸素で富化させられるとともに所望の温度へと調整される。酸素に富んだ動脈血は、人工肺／熱交換機１４０を出て、（動脈フィルター１５０が回路中に含まれている時）動脈フィルター１５０を通過し、そして動脈チューブ１６０により患者の心臓１２中へと注入される。
【００３４】
本明細書は、フィルター要素の複数の異なった部分にフィルター細孔寸法の勾配を有している改良された医療用フィルターを提供する。さらに以下に説明されるように、フィルター細孔寸法の勾配は、回路１００から気体塞栓が取り除かれることができるようフィルターを通して流れている血液又は他の流体中に存在していてよい気体塞栓を捕捉するためのフィルターの潜在能力を高めることができる。気体塞栓は典型的には、（静脈チューブ１１０が心臓１２と連結する場所である）カニューレ挿入の地点でこのシステム中に導入される。もしも心臓（又は患者の脈管構造の他の部分）に対する開口がカニューレ１１０に対し完全に縫合されていないのであれば、その時には空気が導入され、そして静脈貯蔵器１２０へと真っ直ぐに流すことができる。もしこの空気が体外回路１００全体を通過したならば、それは患者１０へと戻り、そしてそれらの血流中に送られる。したがって、フィルター１２４は、血液中に存在するかもしれない気泡の少なくともいくつかを取り除くことにより安全の役割を果たす。
【００３５】
体外血液流れ回路１００を通る血液の流れは、医療処置が行われている間に本質的に連続していることを意図されている。その全体の状況内で、その処置の間に貯蔵器１２０内に血液の貯留が存在している。貯蔵器１２０内の血液のある量の貯留は、状況によっては有利である。
【００３６】
貯蔵器１２０内の血液の貯留は、複数の目的に役立つ。例えば、一つの態様では、貯蔵器１２０内の血液の貯留は、貯蔵器１２０に対する血液流れが中断された事態においてでさえも、患者１０に対する酸素が添加された血液の連続した流れを確実にする手助けをするための緩衝量を提供する。もう１つの例の態様においては、貯蔵器１２０は静脈血が脱気するのを許容する。静脈血の脱気は、血液中の気泡が血液から抜け出し、そして貯蔵器１２０内の空気空間１２２中へと上に向かい流れることを許容することにより行われる。少なくともその理由のために、空気空間１２２が貯蔵器１２０内に略維持されている。血液が貯蔵器１２０内でより長い滞留時間を招く時、血液を脱気するためのより多くの機会が有利に得られることは、前の説明から想像できる。
【００３７】
体外回路中で使用されている一例の血液貯蔵器の状況において勾配細孔寸法を有するフィルターの説明が図示されているが、ここに提供されている発明の概念はこのような実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、勾配細孔寸法を有するフィルターは一般的なフィルターキャニスター又はハウジングそしてそれらと同様な物の内のフィルター中に組み込まれる。したがって、ある実施形態においては、勾配細孔寸法を有するフィルターは、動脈フィルター１５０、しかしこれに限定されない、のような装置中に組み込まれる。
【００３８】
また図２を参照すると、貯蔵器１２０は、貯蔵器１２０により規定されている内部空間内にフィルター１２４を含むことができる。さらに以下に説明されているように、ある実施形態においては、フィルター１２４は、ここに提供されているような勾配細孔寸法を有する網目素材からなる。ある実施形態においては、フィルター１２４は静脈血フィルターと称され、そして貯蔵器１２０はまた、心臓切開フィルターのような１つ又はそれ以上の他の型のフィルターを含む。
【００３９】
記載されている実施形態においては、フィルター１２４は、フィルターソックス又はバッグ構成として構成されている。すなわち、フィルター１２４の下方端（又ここにおいて第２端と称する）は（ソックスのつま先部分又は袋の底のように）閉じられている。ある実施形態においては、フィルター１２４の上方端（又ここにおいて第１端と称する）は開かれている。あるいは、ある実施形態においては、フィルター１２４の上方端もまた（下方端と同様に）閉じられている。ある実施形態においては、フィルター１２４の構造的剛性を高めるために、構造枠組みがフィルター１２４と結合されている。そのようなある実施形態においては、構造枠組みはフィルター１２４の内側に結合されている。そのようなある実施形態においては、構造枠組みはフィルター１２４の外側に結合されている。そのようなある実施形態においては、構造枠組みはフィルター１２４の内側及び外側に結合されている。
【００４０】
図示されている実施形態において、フィルター１２４はフィルターソックス構成に構成されている一方で、ある実施形態においてはフィルター１２４は、シート，カートリッジ，プリーツの付けられている構成，平坦な構成，そして他の型のフィルター構成、そしてこれらの組み合わせとして構成されている。ある実施形態において、フィルター１２４は、１つ又はそれ以上の他の型のフィルター素材及び／又は濾過される物質の流れに向けられている又は濾過される物質の流れをそらす他の要素と組み合わされる。
【００４１】
貯蔵器１２０はまた、血液入口１２１，点滴チューブ１２３，そして血液出口１２５を含んでいる。（貯蔵器１２０のハウジングの上方部分に配置されている）血液入口１２１は、静脈チューブ１１０からの流入する血液を受ける。ドロップチューブ１２３の第１端が、血液入口１２１と結合されている。ドロップチューブ１２３の第２端が、フィルター１２４の下方端（第２端）近傍に配置されている。
【００４２】
貯蔵器１２０中へと流れている血液は、以下のように通路に沿い移動する。血液は血液入口１２１中へ、そして次にドロップチューブ１２３の第１端へと流れる。血液はドロップチューブ１２３を通して流れ、そして、矢印１２６により描かれているようにドロップチューブ１２３の第２端でドロップチューブ１２３を出る。ドロップチューブ１２３から出た血液は、フィルター１２４及び上方空気空間１２２（図１及び図２を参照）により規定されている内部空間（又は室）中へと流れる。血液は、（貯蔵器１２０のハウジングの下方部分に配置されている）血液出口１２５を介して貯蔵器１２０を出るために、フィルター１２４の壁を通過することが必要である。
【００４３】
血液がフィルター１２４及びフィルター１２４の形状に入るので、フィルター１２４中に流れ込む血液は最初はその第２端（下方端）で又は第２端（下方端）近傍でフィルター１２４に接触する。フィルター１２４は、フィルター１２４を通した血液の流れを制限することを意図している。第２端でのフィルター１２４の細孔寸法がより小さくなると、フィルター１２４はフィルター１２４を通した血液の流れをより大きく制限する。結果として、血液は第２端（下方端）又はその近傍におけるフィルター１２４の内部内で時間を費やす（滞留する）傾向にある。血液が第２端（下方端）又はその近傍におけるフィルター１２４の内部内に滞留するので、血液中の気泡の少なくとも幾分かが血液の上面へと上昇し、そして空気空間１２２中に入ることにより血液を脱することができる。フィルター１２４中における血液の滞留時間が長くなればなるほど、血液の上面へと上昇しそして空気空間１２２中へと放出されることにより気体（例えば空気）が血液を放出するための機会が増える。さらに、フィルター１２４中における血液の滞留時間が長くなればなるほど、フィルター１２４中における血液の高さがより上昇する。また、フィルター１２４がより制限すればするほど（すなわち、細孔寸法がより小さくなればなるほど）、血液がフィルター１２４の内部中により長く滞留する傾向になる。したがって、フィルター１２４の細孔寸法をより制限する（細かくする）ことにより、気泡を取り除くための潜在能力が強化される、ということができる。
【００４４】
さらに、フィルター１２４の細孔寸法をより制限することにより、より潜在的な塞栓材料がフィルター１２４により捕捉される。したがって、フィルター１２４の細孔寸法をより制限することにより、泡の特定の寸法がフィルター１２４を通ることを許容するよりもむしろ、フィルター１２４は、フィルター１２４を通過する小さな泡を阻止する傾向がある。
【００４５】
フィルター１２４の細孔寸法をより制限することが前述した利点を提供することができる一方で、当業者は、フィルター１２４をより制限することの望まれない結果が、フィルター１２４を通して、そして貯蔵器１２０を通して流れる血液の量が全体として減少されてしまうかもしれないことを認識する。ある場合においては、減少された血液の流量が体外血液流れ回路１００及び患者の必要を維持するために十分でさえなくなるかもしれない。したがって、フィルター１２４のためのフィルター媒体の制限と自由流れの間のバランスの必要性が認識されている。
【００４６】
図３を参照すると、一例のフィルター３００は、フィルター３００の複数の異なった部分で細孔寸法の勾配を含むことができる。一例のフィルター３００は、第１フィルター部分３１０，第２フィルター部分３２０，第３フィルター部分３３０，そして第４フィルター部分３４０を含んでいる。第１フィルター部分３１０は、フィルター３００の第２端部分３０４（垂直に対し下方端部分）に配置されている。第２フィルター部分３２０は、第１フィルター部分３１０に対し隣接して配置されている。第３フィルター部分３３０は、第２フィルター部分３２０に対し隣接して配置されている。第４フィルター部分３４０は、第３フィルター部分３３０に対し隣接して配置されていて、そして、フィルター３００の第１端部分３０２（垂直に対し上方端部分）に配置されている。
【００４７】
フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、本質的に一片のフィルター３００になるよう種々の方法によりともに組み合わせられることができる。例えば、ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、それらを互いに溶着又は接着することにより、ともに取付けられている。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、縫われ，織られ，編まれ，クリップ留めされ，溶解され，又はその他でともに取付けられている。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、個々に支持枠に取り付けられている。
【００４８】
フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、任意の型の適切なフィルター素材により形成されることができる。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、ポリエチレン，ポリウレタン，ナイロン，ｅＰＴＦＥ，又は他の型の人工素材で形成されている。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、綿，炭素，又は他の型の天然素材により形成されている。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０は、複数の素材の組み合わせにより形成されている。ある実施形態においては、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０の１つ又はそれ以上は、他のフィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０の１つ又はそれ以上の素材とは異なっている素材で形成されている。
【００４９】
一例のフィルター３００は、異なった相対細孔寸法を有している４つの部分で構成されている。ある実施形態においては、異なった相対細孔寸法を有している２つ，３つ，５つ，６つ，７つ，８つ、９つ，１０，又は１０以上の部分が、単一のフィルター実施形態中に含まれることができることが、理解されるべきである。
【００５０】
図示されている実施形態においては、第１フィルター部分３１０は、フィルター３００の複数の他のフィルター部分の個々よりもより小さな細孔寸法を有している。第２フィルター部分３２０は、次に小さな細孔寸法を有している（即ち、その細孔寸法は、第１フィルター部分３１０のそれよりもより大きい又はより粗い）。第３フィルター部分３３０は、第１フィルター部分３１０及び第２フィルター部分３２０の両者よりもより大きい（より粗い）細孔寸法を有している。第４フィルター部分３４０は、全ての中で最も大きな（最も粗い）細孔寸法を有している。即ち、第４フィルター部分３４０は、第１フィルター部分３１０，第２フィルター部分３２０，そして第３フィルター部分３３０の夫々よりも大きな細孔寸法を有している。
【００５１】
相対的なフィルター細孔寸法の前述した配置は単なる例示であることが理解されるべきである。すなわち、この開示中に提供されている発明の概念は、それらの相対的な細孔寸法を伴っている複数のフィルター部分の前述した配置に限定されない。例えば、ある実施形態においては、中間部分が最も小さな相対細孔寸法を有してよく、又は上方部分が最も小さな相対細孔寸法を有してよい。
【００５２】
ある実施形態においては、第１フィルター部分３１０が約２０ミクロンの平均細孔寸法を有している。ある実施形態においては、第２フィルター部分３２０が約３０ミクロンの平均細孔寸法を有している。ある実施形態においては、第３フィルター部分３３０が約４０ミクロンの平均細孔寸法を有している。ある実施形態においては、第４フィルター部分３４０が約５０ミクロンの平均細孔寸法を有している。前述の細孔寸法は単なる例示であることが理解されるべきである。すなわち、フィルター部分３１０，３２０，３３０，そして３４０の細孔寸法は、任意の平均寸法であることもできる。ある実施形態においては、最も上方のフィルター部分が、フィルター３００を通る流れの過剰圧力及び／又は不足を阻止するようフィルター３００の内部内からの血液の緊急解放を提供するために、（他のフィルター部分との比較において相対的に言えば）非常に大きな細孔寸法を有してよい。
【００５３】
フィルター３００の下方端部分がある寸法以上の気泡がそこを通って流れることを制限する小さな細孔寸法を有している一方で、フィルター３００の上方端部分がこのような気泡の少なくとも幾分かがそこを通って流れることを許容できるより大きな細孔寸法を有している。しかしながら、少なくともいくつかの科学的モデルにおいては、気泡の浮力がフィルター３００の上方端部を通って流れている血液の流れからの力に打ち負かされない。そのため、気泡がフィルター３００の上方端部を通って流れることができる（寸法の観点から）が、気泡はそのようにならず、そして、代わりに、上方空気空間１２２（図１参照）中へと流れる。
【００５４】
図４を参照すると、もう１つの一例のフィルター４００が、フィルター４００の複数の異なった部分に細孔寸法の勾配を含むことができる。上術の一例のフィルター３００は異なった平均細孔寸法を有した明瞭な又は不連続なフィルター部分を含んでいるが、一例のフィルター４００はフィルター４００の長さに沿って徐々に変化している細孔寸法を有しているフィルター素材４１０の単一片（連続片）で形成されている。フィルター４００は、フィルター３００に関して上に記載されていた複数の素材のいずれかで形成されることができる。
【００５５】
フィルター４００は、第１端部分４０２及び第２端部分４０４を含む。ある実施形態においては、第１端部分４０２が上方端部分（垂直に関して）として配置され、そして第２端部分４０４が下方端部分として配置されている（例えば、図１及び２を参照すると、そこでは空気空間１２２が上端に配置されている）。
【００５６】
図示されている実施形態においては、フィルター素材４１０はその最も小さな（最も細かい）細孔寸法を第２端部分４０４に、そして、その最も大きな（最も粗い）細孔寸法を第１端部分４０２に有している。フィルター素材４１０の平均細孔寸法は、第１端部分４０２から第２端部分４０４へと寸法を減少させている。ある実施形態においては、フィルター素材４１０の平均細孔寸法が、本質的な一次関数に従い第１端部分４０２から第２端部分４０４へと寸法を減少させている。ある実施形態においては、フィルター素材４１０の平均細孔寸法が、段階関数、又は一次関数及び段階関数の組み合わせ、に従い第１端部分４０２から第２端部分４０４へと寸法を減少させている。ある実施形態においては、フィルター素材４１０の平均細孔寸法が、他の数学的関数に従い第１端部分４０２から第２端部分４０４へと寸法を減少させている。
【００５７】
図示されている実施形態においては、フィルター素材４１０がその最も小さな細孔寸法を第２端部分４０４に、そして、その最も大きな細孔寸法を第１端部分４０２に有しているが、このような配置が全ての実施形態において要求されているのではない。例えば、ある実施形態においては、フィルター素材４１０の中間部分がフィルター素材４１０の最も大きな相対細孔寸法を有してよい。フィルター素材４１０の細孔寸法のいかなる及び全ての可能性のある分布もこの開示の範囲内である。
【００５８】
フィルター４００の下方端部分がある寸法以上の気泡がそこを通って流れることを制限している小さな細孔寸法を有している一方で、フィルター４００の上方端部分がそのような気泡の少なくとも幾分かがそこを通って流れることを許容できるより大きな細孔寸法を有している。しかしながら、少なくともある科学的モデルにおいては、気泡の浮力が、フィルター４００の上方端部分を通って流れている血液の流れからの力に打ち負かされない。したがって、気泡が（寸法の観点から）フィルター４００の上方端部分を通って流れることができるのではあるが、気泡はそのようにはならない傾向にあり、そして代わりに上方空気空間１２２（図１参照）中へと流れる。
【００５９】
ある実施形態においては、フィルター３００及び４００の構造のフィルター素材及び／又は型は、この説明の範囲内でもあるハイブリッドなフィルター設計を創出するよう組み合わせられることができる。
【００６０】
この明細書はたくさんの特定の実施の詳細を含んでいるが、これらはどのような発明の又は何が請求されてよいのかの範囲を限定するとして解釈されてはならず、むしろ特定の発明の特定の実施形態に特有であってよい特徴の記載として解釈されなければならない。別の実施形態の状況において、この明細書中に記載されているある特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実施されてもよい。逆に、単一の実施形態の説明として記載されている種々の特徴はまた、別々の複数の実施形態において又は任意の適切な副次的な組み合わせとして実施することができる。さらには、複数の特徴がある複数の組み合わせにおいて作用するとして、記載されているとはいうものの、そしてそのようであるとして特許請求されていたとしても、特許請求の範囲で請求された組み合わせからの１つ又はそれ以上の特徴がある場合には、組み合わせから抽出することができ、そして特許請求の範囲で請求された組み合わせは副次的な組み合わせ又は副次的な組み合わせの変形に対し向けられ得る。
【００６１】
同様に、複数の動作が特定の順番で図面中に記載されているが、これは、所望の結果を達成するために、これらの動作が示されている特定の順番で又は連続した順番で行われることを、又は全ての図示されている動作が行われることを、要求しているとして理解されてはならない。ある状況においては、複数同時処理（multitasking）及び平行処置が有利であり得る。さらには、ここに記載されている実施形態中の種々のシステムモジュール（system module）及び構成要素の分離は全ての実施形態におけるこのような分離を要求しているとして理解されてはならず、そして、記載されているプログラム構成要素及びシステムは単一の製品において、ともに一般的に統合されることができるし、又は多数の製品へと一般的にパッケージにすることができる。
【００６２】
主題の特定の実施形態が記載されている。他の実施形態は以下の特許請求の範囲の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲中に記載されている動作は、異なった順番で行われることができ、そして依然として所望の結果を達成することができる。一例として、添付の図面中に描かれているプロセスは、所望の結果を達成するために、示されている特定の順番又は連続した順番を必ずしも要求していない。ある実施においては、複数同時処理（multitasking）及び平行処置が有利であり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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