JP4183914B2 - 貯蔵器・フィルタシステム及び使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、概してさらなる濾過液処理に備えて流体を受取り、貯蔵し、濾過するシステムに関する。特に、本発明は血液又は他の応用生物学的流体の処理に関する。
【０００２】
【背景技術】
貯蔵器・フィルタシステムの注目すべき用途は、血液及び他の応用生物学的流体処理で用いることである。例えば、外科場所から血液を吸い出すことは、もし多量の血液が急速に発生されるならば高スループット作動、即ち、一定時間内に多量処理がなされる作動になり得る。
【０００３】
多くの最先端貯蔵器・フィルタシステムは、貯蔵器を区画された部分に分割するために本質的に平坦なフィルタが配置されるように設計される。第1部分は源液から得られる濾過されていない流体、即ち、未濾過流体を含むことが意図され、これに対して他の部分では濾過液が保持される。共通の慣習では、フィルタ表面が重力に対して垂直にされて各部分が互いに横方向に隣接するようにフィルタが方向づけられる。部分的真空を加えることによって流体は貯蔵器内へ強制され、フィルタを通して流体を強制するのに十分な先頭圧力を生じさせるために十分な流体が集められた後に平坦なフィルタを通して送られる。作動中フィルタから不純物を除去する安全機構は限られたものであるか若しくはないので、高スループット用途ではそのようなフィルタは必然的に詰まるであろう。詰まりは通常重力によりフィルタの最下部で発生し、時間と共に有効作動濾過領域が減少し、ある容量の未濾過流体が詰まる。徐々に、フィルタは益々より高いレベルで詰まり易くなり、より大量の未濾過流体が停滞するであろう。流体を効率的に濾過する能力は時間と共に弱体化されるであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１実施形態では、流体を受取って該流体から不純物を除去する貯蔵器・フィルタシステムが与えられる。同実施形態には、少なくとも２つの空洞を含むハウジングが含まれる。さらに同ハウジングは、第１空洞と流体連通する少なくとも１つの未濾過流体入口及び第２空洞と流体連通する少なくとも１つの濾過液出口を有する。フィルタ部材は、不純物の一部を保持すると同時に該第１及び第２空洞間の阻害された流体連通を可能にする。この実施形態によると、濾過トラップも含まれる。同トラップは、開口、底及び室を限定する側面を有するカップ形状にされ得る。このようなフィルタカップは、その開口が入口に近位の該第１空洞内に配置されかつ該室内への流体を受取って底部の不純物を収集するように方向づけられ、同時に該側面を通して該室及び該第１空洞間の流体連通を可能にする。さらに、フィルタカップの深さが第１空洞の高さ未満であることで、該室からの流体が該第１空洞内へ流出するのが可能にされる。他の実施形態では、トラップ開口において漏斗形状を与えるように配置される粗フィルタ囲い板がさらに含まれる。望ましい実施形態の該第２空洞には、真空源と接続される少なくとも１つのガス出口がさらに含まれる。
【０００５】
貯蔵器・フィルタシステムはある範囲の潜在的用途で用いられ得る。特殊の実施形態では、体外血液処理装置の一部としてそれが用いられるのに備える。ある外科処置中に発生される血液及び副産物は外科場所から迅速に除去するのが望ましい。同システムは未濾過血液の回収を容易にする。不要な血液不純物、残渣及び凝血はその後濾過され、結果的に生じる濾過液がさらに処理され得る。本システムの実施形態では、ハウジングは血液と適合性のある透明物質で作られる。
【０００６】
本発明の他の実施形態によると、体外回路内の血液から不純物を除去する方法は、未濾過血液源及び低下された圧力に維持される位置間の回路に貯蔵器・フィルタシステムを配置し、該回路に血液を導入し、濾過液を収集することから成る。該貯蔵器・フィルタシステムはハウジング、フィルタ部材及び上記特徴を有する濾過トラップを含む。
【０００７】
【特殊実施形態の詳細な説明】
本明細書に記載された貯蔵器・フィルタシステムの各種実施形態では、以前の設計に内在する多くの欠点が扱われる。例えば、単一フィルタシステムの早期詰まりは、低減された濾過液スループット（一定時間内処理量）に帰着する。この詰まりは、流体源からの未濾過流体を駆り立てかつ濾過液をその目的地へ駆り立てる上で、部分的真空又は他の差動加圧機構の有効性を減少させる。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態によるシステム、即ち、貯蔵器・フィルタシステム１００と流体連通され得る他の構成要素との結合を例示する。体外血液回路でシステム１００がどのように用いられ得るかの例として、同図では血液処理装置１０００と接続されてシステム１００が示される。流体源１０から得られる未濾過流体は、未濾過流体入口１２を通して貯蔵器１内へ向けられる。特定の用途での流体源１０は、血液、破片（残渣）又は他の流体が発生される外科場所と連通され得る。外科処理中、他の流体及び残渣に加えて血液が発生するやいなや外科場所から迅速に除去されることが決定的であり得る。発生される血液の速度及び量は、特定の外科処理に依存する。システム１００は、ある範囲のスループット処理から流体を効率的に収集かつ濾過するように設計される。真空源１５は真空ライン１４により貯蔵器１に接続される。例図では、システム１００を通して流体を駆り立てるのに加えて真空が血液処理装置１０００に有用であり得る状況を示す。流体源１０からの流体の流れを貯蔵器１に流入させるために差動圧力が設定される。血液処理装置１０００では、システムの濾過液出口１３から遠心分離機回転子の入口１６内へ濾過液を引出すために部分的真空が用いられ得る。本実施形態では、貯蔵器１は入口空洞２及び隣接する出口空洞３に分割される。出口空洞３から入口空洞２を物理的に分離するように配置されるフィルタ部材１７が示される。フィルタ部材１７は１つ又は複数の濾過層を有し得る。望ましい実施形態によるとフィルタ部材１７は少なくとも１つのフォームラバー（気泡ゴム）及び網目ふるいを有する。網目ふるいは、出口空洞３に隣接配置される。フォームラバー層は、網目ふるい程急速に詰まることはない。即ち、フォームラバー層は、網目ふるいとは対照的に流体が物理的障害物（破片又は不純物等）の周りを通ることを可能にする。詰まった場合網目ふるいはその後非能率的な濾過及び流体スループットに通じる。
【０００９】
流体は、第１に差動加圧技術（部分真空の発生等）を用いて流体源１０から、入口ライン１１及び未濾過流体入口１２を通して入口空洞２内へ引出される。入口空洞２内の流体容量（及びその結果として流体高さ）が増加するにつれて、突破圧力に達するまで先頭圧力が確立され、その点において流体が残渣を後に残してフィルタ部材１７を通して駆り立てられ、濾過液が出口空洞３内に入る。その後濾過液は濾過液出口１３を通して出口空洞３から流出し、この実施形態では、装置１０００によってさらに処理される。出口空洞３から濾過液を引出すために部分真空又は他の差動加圧（望ましい実施形態では装置１０００によるか又はそれと関連して発生される）が用いられる。出口ライン１８は、将来用いるために各種の流体成分を分離する装置１０００の遠心分離機入口１６内に流体を方向づける。
【００１０】
図２は、本発明の望ましい実施形態による貯蔵器・フィルタシステム１００の入口空洞２の側面図である。未濾過流体は、入口１２を通して入口空洞２内に配置される濾過トラップ２０内へ直接駆り立てられる。この実施形態では濾過トラップはカップ形状を有する。矢印２１は流体の流れの方向を示す。フィルタカップ２０は、室があふれない限り及びあふれるまで入って来る未濾過流体をその室内へ受容するように方向づけられる。室流体レベル２２は、部分的に満たされるフィルタカップ２０の状態につき示される。カップ支持体２３によって図式的に表わされるように、フィルタカップ２０は支持され、貯蔵器１に加えられる真空にかかわらずそれが所定の位置に保たれ、同時に流体を受容かつ濾過するようにされる。図示されていないが、作動中加えられる真空のために全貯蔵器１が崩壊するのを補強するために、カップ支持体２３と接続されるのみならず、入口空洞２及び出口空洞３内に戦略的に配置され得る構成的支持体は有効である。破片２４はフィルタカップ２０内に残留し、カップ底２５近辺に積もる。従って、フィルタカップ２０の室はカップ底２５付近の破片２４で詰まるが、同時に流体を濾過するのが可能でかつ濾過液がカップ２０の側面を通して入口空洞２の残りの部分内に流入するのを可能にする。濾過矢印２８は、フィルタカップ２０内から外へ向かう濾過液流れの方向を例示する。入口空洞の流体レベル２６が示される。通常の流れ状態（カップのあふれがない）では、フィルタ部材１７（図式的に示される）を望ましくなく詰まらせる破片２４は得られない。しかし、あふれた状態では、フィルタカップ２０を通過することなく、若干の流体が入口１２から入口空洞２内へ直接流入するであろう。この状態では、若干の破片２４がフィルタ部材１７に達してフィルタ部材１７を望ましくなく詰まらせるのに役立つであろう。あふれた状態は、入来する未濾過流体の割合（速度）がフィルタカップ２０によってなされる濾過の割合を超えるか若しくはフィルタカップ２０が破片で満たされる場合にのみ起こるように設計される。この状態ではシステム１００は、先行技術の単一フィルタシステムの動作と同様に働くであろう。濾過トラップ２０は、所定の処理に対して必要とされる濾過の割合に基づいて選ばれるフォームラバー材料で製造され得る。フォームラバー材料は、フィルタ部材１７の濾過層で用いられるものと特性で類似し得るであろう。先行技術のシステムにおけるように、入口空洞２の残部以内のあらゆる未濾過流体がフィルタ部材１７によって濾過され、濾過液のみが出口空洞３内へ流入し得るであろう。しかし、本発明の実施形態によると、システム１００では、フィルタ部材１７に達する流体の大部分が既に濾過液であろう。濾過液は出口空洞３内へ急速に流入し、次いでその目的地へ向かうであろう。
【００１１】
図３は、本発明の実施形態による貯蔵器・フィルタシステム１００の出口空洞３の側面図である。出口空洞流体レベル３０が示される。一部切取った同図ではキャップ３１と結合される真空ライン１４が示される。望ましい実施形態のキャップ３１内には、貯蔵器１の内容物を真空ライン１４及び外部環境から隔離するように設計される微生物又は他の障害（バリヤー）材料が配置され得る。示された実施形態では、フィルタ部材１７（図式的に示される）の網目ふるい３２部分は濾過層として作動しかつ必要な横方向の支持を与える。
【００１２】
この実施形態では、くり抜かれた領域７０が出口空洞３に設けられる。作動中貯蔵器１が垂直に保たれる限り、フィルタ部材１７を通して流れる濾過液は第１に領域７0に集まるであろう。異なった圧力を発生させる部分真空が濾過液出口１３に加えられると、濾過液は以下の管３４に示される領域７０から、管３４及び濾過液出口１３を通して出口空洞３から外へ上方に矢印１３の方向に流出する。例示された実施形態によると、フロート（浮球）管３５が本質的に垂直に方向づけられてくり抜き領域７０上方に配置される。フロート管３５は、キャップ３１に設けられる孔３０１と噛合うように配置される上方フロート管端３００を有する。フロート３６は、その浮力のために出口空洞流体レベル３０において又はその近くでフロート管３５内に垂直に設けられる。全出口空洞３が流体に満たされるような出口空洞流体レベル３０になる場合には、フロート３６は孔３０１内に収容（着座）される大きさにされる。フロート３６が孔３０１内に収容されると、キャップ３１及び、従って、真空ライン１４を介した真空源１５と出口空洞３との連通が除去される。そのような状態では真空ライン１４を介して発生される部分真空が阻止され、レベル３０が低下してフロート３６が孔３０１から外れるまでシステム１００内へ追加の流体が駆り立てられることはない。望ましい実施形態では、流体を出口空洞３から装置１０００へ引出すために用いられる部分真空は、もしレベル３０が定められた閾値高さ未満ならば作動されることがないようにさらに制御され得る。
【００１３】
図４は、本発明の一実施形態により取付けられる濾過トラップ２０の側面図である。この望ましい実施形態によると、入口１２から入ってくる未濾過流体を受取る濾過トラップ２０（カップ形状を有するように示される）の開口において漏斗形状を与えるように粗フィルタ囲い板４０が配置される。囲い板４０は、フィルタカップ２０又はフィルタ部材１７のものより遥かに粗い濾過材料から作られる。粗い濾過材料は、囲い板４０に切り込まれた開口４１及び、それ以下の程度で、囲い板４０を構成する粗濾過材料の双方を通して未濾過流体及び関連する不純物、破片がカップ２０内へ下方に流入することを可能にすべきである。囲い板４０の形状は、未濾過流体の大部分が第１にフィルタカップ２０の底に向けられるようにさせるものである。部分真空は未濾過流体を吹きつけ（スプレー）させる傾向があるので、囲い板４０は未濾過流体がカップ２０の側壁に直接吹きつけられるのを押さえる。さらに、未濾過液がフィルタカップ２０内へ向けられるにつれて若干の不純物及び破片が囲い板４０によって阻止される。
【００１４】
図５は、未濾過流体入口１２からの継続的流体流が、入口空洞２から、方向矢印５１を経てフィルタカップ２０内へ、矢印５２、５３、５４、５５、５６、５７及び５８の方向に継続的に、濾過液出口１３を通して出て行くのが例示される。大部分の流体がフィルタカップ２０によって濾過されるのでフィルタ部材１７を詰まらせる傾向はない。
【００１５】
図６は、本発明の別の実施形態による貯蔵器・フィルタシステム１００の入口空洞２の側面図である。この実施形態では、入口空洞２は分離器６０によって第１副空洞６１及び第２副空洞６２に分割される。分離器６０は固体材料又はフォームラバー材料で作られ得る。フォームラバー材料は濾過トラップ２０に用いたものと類似の品質のもので作られ得る。第１副空洞６１は、入口副空洞流体レベル６６が固体材料分離器６０の頂部６３に達しかつそれを超えるまで流体を受取らない。もし分離器６０がフォームバッフルならば、より低い副空洞流体レベルにおいて幾らかの濾過された流体が第１副空洞に逃げ込み得る。副空洞を設けることによって、フィルタ部材１７を突破するのに十分な先頭圧力を発生させるのに要する流体は少なくなる。本実施形態では、濾過トラップ２０に隣接する領域においてフィルタ部材１７を網目ふるい部分３２のみで（複数の層よりはむしろ）構成することによって出口空洞３内への増大された濾過液のスループットが促進される。単一網目ふるい３２を含むこの領域は、頂部６３と等しいかそれ未満の高さで配置される領域までさらに低減され得る。システム１００を安定化させるために組入れられる構成部材（図示せず）は、その代わりに、単一網目ふるいのみを有するフィルタ部材１７の境界として経済的に用いられ得る。上記実施形態は、システム１００の迅速なプライミング（始動準備）が望ましい状況では出口空洞３への流体の初期流れを早めると考えられる。特に、関連する装置１０００による処理のより早い着手を要する場合にこれは重要である。図７は、第１に濾過液が、フィルタ部材１７として単一網面ふるい３２を含む矩形状領域７１を通してどのようにして出口空洞３へ入るかを例示する。流体流れ矢印は、レベル３０がどのように増加するかをさらに示す。
【００１６】
本発明の他の実施形態によると、流体の流れ及び流体のレベルを見易くするために貯蔵器・システム１００は透明材料で作られる。メチル メタアクリル塩酸 アクリロニトレル ブタジエンス チレン（ＭＡＢＳ）重合体は、首尾よく実物宣伝されているそのような材料である。貯蔵器１は概して矩形形状であるが、そのような例によって限定されることはない。各構成部材は各種の目的に対して入口空洞２及び出口空洞３内に含まれるべきである。そのような一目的は、作動圧力下での構成的安定性のために要する剛性を与えることである。他の目的はそのような構成部材、濾過トラップ２０、管３４及びフィルタ部材１７に対して支持体２３として付加的に役立つことである。フィルタ部材１７構成の調整のための便利な境界としてそのような部材の効率的使用については既に述べられた。構成部材はまた入口空洞２内の副空洞を作るためにも用いられ得る。システム１００は、１回の使用後使い捨てられるように経済的に設計される。
【００１７】
図８は、概して矩形の貯蔵器１を用いる本発明の他の実施形態を例示する。この実施形態では、入口１２及びトラップ２０は貯蔵器１に関してある角度に置かれる。トラップ２０は入口空洞８２のより大きな部分を占め、破片は「底」８１よりはむしろトラップ面８０に集まる。底８１はまた、入口空洞８２を出口空洞８３と分離するフィルタ部材８４としても働く。トラップ面８０は、その配置（方位）のために「棚」として働き、入口空洞８２（外部トラップ２０）の残りは、トラップ２０の横よりはむしろトラップ２０の下方に配置される。トラップ面８０は、上記実施形態で用いられるものと類似のフォーム材料で作られる。
【００１８】
図９は、本発明のさらに別の実施形態を例示する。ここでは入口空洞９２は、濾過の初期段階の間、上記矩形構成配置に対するよりも流体容量単位当たり流体高さがより増加するように輪郭づけられる。流体高さの増加は、出口空洞９３へのフィルタ部材１７を通して流体を駆り立てる圧力の増加に比例する。これは、関連装置１０００による処理のより迅速な着手が必要な場合には重要であり得る。
【００１９】
システム１００は体外血液回路で用いるのに適している。この用途では、外科場所から生じる不純物が血液から除去される。システム構成に用いられるすべての材料は、業界標準及び規則に従って血液両立性である。術後の傷ドレーン（廃液管）から排出される血液もまた、入口（入口１２とは別の）を通して受取られて濾過される。そんな実施形態では、貯蔵器１は、そのような未濾過傷ドレーン血液及び外科場所から得られるその血液から結果的に生じる濾過液を分離するためにさらに区分され得る。
【００２０】
さらに他の実施形態では、フロート３６を見るのに適切なコントラストを与えるために、フロート管３５を囲むのに適切な光偏向材料が用いられ得る。その場合には、貯蔵器１の流体レベルに関して知らせるためにフロート管３５内のフロート３６位置を検出するために当業界既知のある形式のセンサが用いられ得る。さらに、システム１００は、既に述べた通り術後の傷ドレーンから血液を収集し続けるためにシステム１００が用いられ得る。上記センサもまた、処理中のドレーン血液量を監視するためにも用いられ得る。もしそんな量が所定の閾値を超えるならば、職員に警告するためにシステム１００には警報が含まれ得る。
【００２１】
本明細書には体外回路内の血液から不純物を除去する方法も開示され、そこでは回路内にシステム１００を配置し、回路に血液を導入し、濾過液を収集することが含まれる。
【００２２】
本発明は望ましい実施形態につき記載されているが、添付の請求の範囲に詳説される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、各種の改変がなされ得ることは当業者にとって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による貯蔵器・フィルタシステムの等角投影図であり、同システムと流体連通する血液処理装置のような他の構成要素との結合を例示する。
【図２】 本発明の一実施形態による貯蔵器・フィルタシステムの第１空洞の側面図である。
【図３】 本発明の一実施形態による貯蔵器・フィルタシステムの第２空洞の側面図である。
【図４】 本発明の一実施形態により例示される濾過トラップの側面図である。
【図５】 本発明の一実施形態により、入口から濾過トラップ及び部材を通して貯蔵器内へ入りそこから出る流体流れを例示する構成図である。
【図６】 本発明の他の実施形態による貯蔵器・フィルタシステムの第１空洞の側面図である。
【図７】 図６の実施形態による第２空洞の側面図である。
【図８】 本発明のさらなる実施形態による貯蔵器・フィルタシステムの断面図である。
【図９】 貯蔵器・フィルタシステムの他の実施形態の断面図である。

Claims (13)

1. 流体を受取って該流体から不純物を除去する貯蔵器・フィルタシステムであって、
   複数の空洞を限定するハウジングであって、第１空洞と流体連通する少なくとも１つの未濾過流体入口及び第２空洞と流体連通する少なくとも１つの濾過液出口を有するハウジングと、
   該第２空洞から該第１空洞を分離するように該ハウジング内に配置されるフィルタ部材であって、該不純物の一部を保持すると同時に該第１及び第２空洞間の阻害された流体連通を可能にするフィルタ部材と、
   トラップ容積を限定するとともに少なくとも１つの側面を含む濾過トラップとから成り、当該濾過トラップが、該少なくとも１つの未濾過流体入口に近位の該第１空洞内に配置されて流体を受取るように方向づけられ、当該濾過トラップが、該第１空洞の残りの部分内への前記少なくとも１つの側面を介する濾過された流体の流入を可能とし、
   該濾過トラップが、該少なくとも１つの側面を通過することなく、該第１空洞の残りの部分内への前記トラップ容積からの流体流出を可能にする開口を限定する貯蔵器・フィルタシステム。
2. 該ハウジングがある高さを有し、該濾過トラップが底を有するフィルタカップであり、該底及び該開口、該少なくとも１つの側面がある深さを有する室を限定し、該開口が、該少なくとも１つの未濾過流体入口に近位の該第１空洞内に配置されて該室内への濾過されていない流体を受取るように方向づけられ、該深さが、該室から該第１空洞内への流体の流出を可能にするように該高さ未満である、請求項１のシステム。
3. 該開口において漏斗形状を与えるように配置される粗フィルタ囲い板をさらに含む、請求項１のシステム。
4. 該流体が体外の血液である、請求項１のシステム。
5. ハウジングが血液と適合性のある透明な材料で作られる、請求項４のシステム。
6. 該第２空洞が、真空源と接続されるようにされる少なくとも１つのガス出口をさらに含む、請求項１のシステム。
7. 該フィルタカップが、該底において不純物収集が可能であると同時に該少なくとも１つの側面を通して該室及び該第１空洞間の流体連通を可能にする、請求項２のシステム。
8. 該フィルタ部材が複数の濾過層を含み、未濾過流体が該第２空洞に達する前に該層のすべてを通過しなければならないように該濾過層が設けられる、請求項７のシステム。
9. 該複数の濾過層の１つが網目ふるいである、請求項８のシステム。
10. 該第１空洞を２つの副空洞に分割するように配置される分離器をさらに含み、該フィルタカップが第１副空洞内に設けられ、該分離器で該室及び第２副空洞間の流体連通が制限される、請求項７のシステム。
11. 該第１空洞を２つの副空洞に分割するように配置される分離器をさらに含み、該フィルタカップが第１副空洞内に設けられ、該分離器で該室及び第２副空洞間の流体連通が制限される、請求項９のシステム。
12. 該第１副空洞に隣接する該フィルタ部材の一部分が単一濾過層である、請求項１０のシステム。
13. 該単一濾過層が網目ふるいである、請求項１２のシステム。

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