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`
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`
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`
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`
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`
`(57)【要約】
`【目的】 血液の圧力を正確に検出でき、構造の簡単な
`血液回路の圧力測定装置を提供する。
`【構成】 圧力測定装置は、ケーシング内を、可撓性シ
`ートのダイヤフラム１で、閉鎖された血液チャンバー８
`と空気チャンバー９とに区画している。血液チャンバー
`８に通過される血液の圧力をダイヤフラム１を介して空
`気チャンバー９に伝達し、空気チャンバー９の圧力を圧
`力センサーで検出して血液チャンバー８の圧力を検出す
`る。ダイヤフラム１の断面形状は波形に成形され、両面
`を凹凸面としている。
`【効果】 波形のダイヤフラム１は、平面状のダイヤフ
`ラムに比較して変形しやすく、また血液チャンバー８の
`表面を凹凸面とするので、血液が表面で乱流状態で流
`れ、ダイヤフラム１表面の流速が遅くなり、圧力の誤差
`を極減できる。
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000001
`
`

`
`1
`
`【特許請求の範囲】
`【請求項１】 ケーシング(5)内が、可撓性シートのダ
`イヤフラム(1)でもって、閉鎖された血液チャンバー(8)
`と空気チャンバー(9)とに区画されており、血液チャン
`バー(8)に通過される血液の圧力をダイヤフラム(1)を介
`して空気チャンバー(9)に伝達し、空気チャンバー(9)の
`圧力を圧力センサーで検出して血液チャンバー(8)の血
`液の圧力を検出する血液回路の圧力測定装置において、
`ダイヤフラム(1)が断面形状を波形とし、ダイヤフラム
`(1)は両面を凹凸面としていることを特徴とする血液回
`路の圧力測定装置。
`【発明の詳細な説明】
`【０００１】
`【発明の属する技術分野】本発明は、血液回路の圧力を
`検出する装置に関する。
`【０００２】
`【従来の技術】血液を体外に循環させて、血液に必要な
`処理をするとき、血液の圧力を正確に検出することが大
`切である。血液の圧力を正確に制御して処理が行われる
`からである。たとえば、血液を濾過膜に透過させるとき
`には、血液の圧力を設定圧に調整する必要がある。圧力
`が設定値からずれると、濾過条件が最適条件から外れた
`り、あるいは、濾過膜に損傷を与える等の弊害が発生す
`る。
`【０００３】体外に循環させる血液の圧力を測定するた
`めに、図１に示すドリップチャンバー１２が使用されて
`いる。ドリップチャンバー１２は気密に閉塞されたもの
`で、上部に空気１３を溜めて使用する。気密に閉塞され
`るドリップチャンバー１２は、空気圧を検出して、血液
`１４の圧力を測定できる。空気圧を検出するために、ド
`リップチャンバー１２の上部には圧力センサー１５を連
`結する。ドリップチャンバーは、供給される血液を底部
`から排出する。
`【０００４】ドリップチャンバーは、血液の圧力を正確
`に測定できる特長がある。しかしながら、血液が空気に
`接触するのを避けられない。空気に接触する血液は、凝
`固が促進される。ドリップチャンバーの内部に濾材を配
`設するものは、血液が凝固して濾材に詰まり、血液が流
`れなくなって、治療を中断しなければならないことがあ
`る。また、空気に接触して細菌感染の恐れがある。さら
`に、ドリップチャンバーは、内容積を著しく小さくする
`ことが難しいので、プライミングボリューム（ＰＶ値）
`が大きくなって、患者に負担をかける。ドリップチャン
`バーは、１個のＰＶ値が２０〜３０ｍｌとなる。普通
`は、ドリップチャンバーを３〜４個使用するので、全体
`では相当な容積となる。
`【０００５】このような弊害を防止するために、ダイヤ
`フラムで血液と空気とを分離するダイヤフラム式の圧力
`測定装置が開発されている。この構造の測定装置が、特
`開昭６１−１４３０６９号公報に記載される。この圧力
`
`(2)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開平９−２４０２６
`2
`測定装置は、図２の断面図に示すように、ケーシング５
`内に水平にダイヤフラム１を固定している。ダイヤフラ
`ム１の下を血液チャンバー２、上を空気チャンバー３と
`している。ダイヤフラム１には変形しやすい可撓性シー
`ト、たとえば、シリコンゴム等が使用される。
`【０００６】
`【発明が解決しようとする課題】図２に示す圧力測定装
`置は、血液が空気に接触しないので、ドリップチャンバ
`ーの欠点を解消できる。しかしながら、この構造の圧力
`測定装置は、測定誤差を小さくするのが難しい欠点があ
`る。それは、血液チャンバー２と空気チャンバー３の圧
`力を完全に同じにできないからである。ダイヤフラム１
`を変形させるためには、血液チャンバー２の圧力が空気
`チャンバー３よりも高くなる必要がある。ダイヤフラム
`を薄くして変形しやすくすると、この弊害は少なくな
`る。ただ、薄いダイヤフラムは破れやすくなる。このた
`め、ダイヤフラムの膜圧を薄くするのには限界があり、
`必要以上に薄くすることはできない。
`【０００７】ダイヤフラムを内蔵する圧力測定装置の測
`定誤差は、血液チャンバーの圧力に対する空気チャンバ
`ーの圧力の直線性が悪いことと、血液の圧力を上昇させ
`るときと、降下させるときに異なる値を示すヒステリシ
`スに起因して発生する。図３は、ダイヤフラム式圧力測
`定装置の圧力変化を示すグラフである。この図は、横軸
`を血液チャンバーの圧力とし、縦軸を空気チャンバーの
`圧力としている。血液の圧力を上昇させるときの空気チ
`ャンバーの変化を□でプロットし、圧力を降下させると
`きの空気チャンバーの変化を◇でプロットしている。こ
`の図に示すように、血液チャンバーの圧力に対して空気
`チャンバーの圧力が直線的に変化しない。また、血液の
`圧力を上昇させるときは、降下させるときよりも空気チ
`ャンバーの圧力が低くなるヒステリシスが発生する。
`【０００８】本発明の第１の目的は、この弊害を防止す
`ることにある。すなわち、本発明の大切な目的は、血液
`の圧力を正確に検出できる血液回路の圧力測定装置を提
`供することにある。
`【０００９】ダイヤフラム式の圧力測定装置は、ドリッ
`プチャンバーに比較するとＰＶ値を小さくできる。た
`だ、ダイヤフラム式の圧力測定装置は、ＰＶ値を小さく
`するために血液チャンバーを小さくすると、測定誤差が
`大きくなる欠点がある。それは、血液チャンバーを小さ
`くすると、血液チャンバーを通過する血液の流速が速く
`なるからである。図２の圧力測定装置は、ダイヤフラム
`１の下面に血液を流し、上面の空気は停滞している。流
`体は、流速が速くなると圧力が低下する欠点がある。し
`たがって、ダイヤフラム１の表面を流れる血液の流速が
`速くなると、ダイヤフラム表面の圧力が低下する弊害が
`発生する。この現象は、圧力測定装置の検出圧力を低く
`表示する。
`【００１０】本発明の第２の目的は、極めて簡単な構造
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000002
`
`

`
`3
`でこの弊害を防止することにある。したがって、本発明
`の目的は、血液がダイヤフラム表面を流れて発生する誤
`差を有効に防止できる血液回路の圧力測定装置を提供す
`ることにある。
`【００１１】
`【課題を解決するための手段】本発明の血液回路の圧力
`測定装置は、前述の目的を達成するために下記の構成を
`備える。圧力測定装置は、ケーシング内を、可撓性シー
`トのダイヤフラム１で、閉鎖された血液チャンバー８と
`空気チャンバー９とに区画している。血液チャンバー８
`に通過される血液の圧力をダイヤフラム１を介して空気
`チャンバー９に伝達し、空気チャンバー９の圧力を圧力
`センサーで検出して血液チャンバー８の圧力を検出す
`る。さらに、本発明の圧力測定装置は、ダイヤフラム１
`の断面形状を波形に成形して、両面を凹凸面としてい
`る。波形のダイヤフラム１は、平面状のダイヤフラムに
`比較して極めて変形しやすい。また、血液チャンバー８
`の表面を凹凸面とするので、血液が表面で乱流状態で流
`れ、ダイヤフラム１表面の流速が遅くなる。
`【００１２】
`【作用】本発明の圧力測定装置は、ダイヤフラム１の断
`面形状を波形とする。図４は本発明の好ましい実施例の
`圧力測定装置を示し、図５にダイヤフラムの斜視図を示
`す。これ等の図に示す波形のダイヤフラム１は、図２に
`示す平面状のダイヤフラム１に比較して、きわめて変形
`しやすい。平面状のダイヤフラムが、伸長されて変位す
`るのに対し、波形のダイヤフラム１は、折曲部を変形さ
`せることにより、伸長させることなく変位できるからで
`ある。図に示す波形ダイヤフラム１は、蛇腹のように折
`り畳まれる形状となっているので、極めて変形しやす
`い。理想的なダイヤフラムは、変形させるための力を０
`とするものである。波形のダイヤフラム１は、変形力を
`極限できる。このため、血液チャンバー８と空気チャン
`バー９の圧力差を極限して、血液の圧力を正確に測定で
`きる。
`【００１３】図６は、図４に示す圧力測定装置の測定結
`果を示している。この図に示す圧力測定装置は、横軸の
`血液チャンバーの圧力に対して、縦軸の空気チャンバー
`の圧力がリニアに変化する。さらに、血液の圧力を上昇
`させる時と、降下させるときの圧力差はほとんどなく、
`ヒステリシス現象も極限できる。
`【００１４】図６のグラフは、図７に示すシステムを使
`用して下記の条件で測定した結果である。図３のグラフ
`も測定条件は同じで、圧力測定装置のダイヤフラムには
`図７と異なり平面状のものを使用した。圧力測定装置１
`７に作用する圧力は、プラズマセパレーター１８を介し
`て直列に接続されている流量調整弁１９で調整した。
` 血液ポンプ１６の流量は１００ｍｌ／分
` 圧力測定装置に接続するホースの内径は３．１ｍｍ
` 圧力センサー４には半導体圧力センサーを使用
`
`(3)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開平９−２４０２６
`4
`
` 血液に代わって水を使用
` 水の温度は３７℃
` ダイヤフラムの膜圧は３８０μｍ
` ダイヤフラムの外径は２４ｍｍ
` ダイヤフラムの材質は軟質の塩化ビニルシート
`【００１５】さらに、図４と図５に示すように、表面を
`凹凸面とするダイヤフラム１は、平面状のダイヤフラム
`のように、ダイヤフラムの表面に沿って血液が流れるこ
`とがない。凹凸面を流れる血液は、ダイヤフラム１の表
`面で乱流状態となる。このため、血液がダイヤフラム表
`面に沿って流れることに起因する測定誤差を少なくでき
`る。
`【００１６】
`【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
`に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態
`は、本発明の技術思想を具体化するための血液回路の圧
`力測定装置を例示するものであって、本発明の圧力測定
`装置は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の
`ものに特定するものではない。
`【００１７】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
`理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応す
`る番号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、お
`よび「課題を解決するための手段の欄」に示される部材
`に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材
`を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
`【００１８】図４と図５に示す血液回路の圧力測定装置
`は、密閉構造のケーシング内を、ダイヤフラム１で、密
`閉構造の血液チャンバー８と空気チャンバー９とに区画
`している。ケーシングは、上ケースと下ケースとを周縁
`で気密に密着している。上ケースは上を閉塞し、下ケー
`スは底を閉塞した円筒状で、上ケースと下ケースはプラ
`スチックの成形品である。ケーシングは内部のダイヤフ
`ラム位置を確認するために、透明のプラスチックで成形
`されている。ただし、ケーシングを成形するプラスチッ
`クは、内部のダイヤフラム位置を確認できればよいの
`で、必ずしも、上ケースと下ケースの両方を透明のプラ
`スチックで成形する必要はない。さらに、半透明のプラ
`スチックであっても、内部のダイヤフラム位置が確認で
`きるものは使用できる。図において、上ケースは、内面
`をアーチ状に成形している。ケーシングを淀みなく流す
`ためである。
`【００１９】上ケースと下ケースの間にダイヤフラム１
`を挟着しているので、血液チャンバー８は上ケースの内
`部に設けられ、空気チャンバー９は下ケースの内部に設
`けられる。下ケースは空気チャンバー９の容積を決定す
`る。空気チャンバー９の容積は、血液チャンバー８に流
`入する血液の圧力でダイヤフラム１が変形したときに、
`ダイヤフラム１が下ケースの内面に衝突しない深さに設
`計される。上ケースは側壁の対向位置に、貫通孔１０を
`開口している。貫通孔１０は一方が血液の流入口で、他
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000003
`
`

`
`5
`方が血液の排出口である。貫通孔１０には、血液を流す
`ホースを連結している。
`【００２０】下ケースにも対向位置に貫通孔１１を開口
`している。下ケースの貫通孔１１は、一方にホースを介
`して圧力センサーを連結し、他方には、例えば従来例を
`示す図２のように、空気を注入する注射器等をホースで
`連結する。このように、下ケースに二つの貫通孔を開口
`した圧力測定装置は、圧力センサーと注射器とを別々に
`連結して便利に使用できる。ただ、下ケースにはひとつ
`の貫通孔を開口することもできる。貫通孔に連結したホ
`ースを分岐して、圧力センサーと注射器とを連結するこ
`ともできるからである。空気チャンバー９に連結する圧
`力センサーには、空気圧を検出できる全てのセンサーが
`使用できる。たとえば、圧力センサーには半導体圧力セ
`ンサーを使用する。
`【００２１】ダイヤフラム１は、可撓性シートを円盤状
`に裁断したものである。ダイヤフラム１に使用する可撓
`性シートには、たとえば、軟質の塩化ビニルシート、軟
`質のウレタンシート、シリコンゴム等の合成ゴムシー
`ト、天然ゴムシート等、血液と空気とを遮断して自由に
`変形できる全ての可撓性シートが使用できる。ダイヤフ
`ラム１に軟質の塩化ビニル等の熱可塑性のプラスチック
`を使用し、ケーシングにも熱可塑性のプラスチックを使
`用すると、ダイヤフラム１とケーシングとを加熱溶着し
`てケーシングを気密に閉塞できる。ただし、接着剤を使
`用してダイヤフラムとケーシングとを接着することもで
`きる。
`【００２２】ダイヤフラム１は、断面形状を波形に成形
`している。図４と図５に示すダイヤフラム１は、断面形
`状が三角波となるように成形している。本発明の圧力測
`定装置は、ダイヤフラムの波形を三角波状に特定しな
`い。たとえば、図８に示すように矩形波状とし、図９に
`示すようにサイン波状とし、あるいは図１０に示すよう
`に階段波状とすることもできる。波形に折曲されている
`ダイヤフラム１は、折曲部の数を多くして変形しやすく
`できる。図４に示すダイヤフラム１は、４つの山が同心
`円にできるように折曲している。この図に示すように、
`同心円状の山部を成形して波形に成形するダイヤフラム
`１は、好ましくは２山以上の山部を成形して、ダイヤフ
`ラムを折曲しやすくする。ただ、山部の数が多すぎる
`と、成形精度を高くする必要があるので、多くても山部
`の数は１０山以下に設計される。
`【００２３】図５に示すように、ケーシングを円筒状と
`する圧力測定装置は、血液チャンバー８に血液が淀まな
`い特長がある。ただし、本発明の圧力測定装置はケーシ
`ングの形状を円筒に特定するものでない。
`【００２４】
`【発明の効果】本発明の血液回路の圧力測定装置は、簡
`単な構造で、血液の圧力を極めて正確に検出できる特長
`がある。そせは、本発明の圧力測定装置が、ダイヤフラ
`
`(4)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
` 特開平９−２４０２６
`6
`ムの断面形状を波形に成形しているからである。この形
`状のダイヤフラムは、波形に折曲されている部分を変形
`して全体的に変位できるので、極めて変形しやすくでき
`る。このため、血液チャンバーと空気チャンバーの圧力
`差を極限して、空気チャンバーの圧力をセンサーで検出
`して、血液チャンバーの圧力を正確に検出できる。さら
`に、変形しやすいダイヤフラムは、ヒステリシスに起因
`する誤差も極限できる。図６の測定結果は、本発明の圧
`力測定装置が、ヒステリシス現象に起因する誤差と、直
`線性に起因する誤差とを極限することを明示する。この
`図に示すように、本発明の圧力測定装置は、血液チャン
`バーの広い圧力変化範囲において、空気チャンバーとの
`圧力差を極限し、血液の圧力を正確に検出する。
`【００２５】さらに、本発明の圧力測定装置は、検出が
`流動することに起因する誤差も極限できる特長がある。
`それは、本発明の圧力測定装置が、ダイヤフラムの両面
`を凹凸面としているからである。血液チャンバーに表出
`するダイヤフラムの凹凸面は、血液の流れを乱して乱流
`状態とする。ダイヤフラムの表面で乱流となる血液は、
`従来の平面状のダイヤフラムのように、表面に沿って速
`い流速で流れることはない。ダイヤフラム表面の実質的
`な流速は相当に遅くなる。ダイヤフラムの凹部で、血液
`が一時的に淀んだ状態となって、表面に沿って流動しな
`くなるからである。このため、本発明の圧力測定装置
`は、ダイヤフラム表面を血液が流動し、この流速でダイ
`ヤフラム表面の圧力が低下することに起因する誤差を極
`限できる特長がある。
`【００２６】以上のように、本発明の圧力測定装置は、
`ダイヤフラムが極めて変形しやすくて、血液チャンバー
`と空気チャンバーとの圧力差を極限でき、ヒステリシス
`現象による誤差をほとんど皆無にでき、さらに、血液が
`流動することに起因する誤差も極限できることから、簡
`単な構造で血液の圧力を極めて正確に測定できる特長を
`実現する。
`【００２７】さらにまた、本発明の圧力測定装置は、ダ
`イヤフラム自体を変形しやすい形状とするので、ダイヤ
`フラムに安価な材質のもの、たとえば、軟質の塩化ビニ
`ルシート等が使用できるので、安価に多量生産できる特
`長がある。この特長も、この種の装置にとって大切であ
`る。それは、この用途に使用される圧力測定装置は、ほ
`とんど例外なく、使い捨てされるからである。
`【図面の簡単な説明】
`【図１】従来の血液回路の圧力測定装置のドリップチャ
`ンバーを示す断面図
`【図２】従来のダイヤフラム式の圧力測定装置を示す断
`面図
`【図３】従来の圧力測定装置の圧力変化を示すグラフ
`【図４】本発明の実施例にかかる血液回路の圧力測定装
`置を示す断面図
`【図５】図４に示すダイヤフラムの斜視図
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000004
`
`

`
`7
`【図６】本発明の圧力装置の圧力変化を示すグラフ
`【図７】圧力装置の測定方法を示す概略図
`【図８】本発明の他の実施例にかかる圧力測定装置のダ
`イヤグラムを示す断面図
`【図９】本発明の他の実施例にかかる圧力測定装置のダ
`イヤグラムを示す断面図
`【図１０】本発明の他の実施例にかかる圧力測定装置の
`ダイヤグラムを示す断面図
`【符号の説明】
`１…ダイヤフラム
`２…血液チャンバー
`３…空気チャンバー
`４…圧力センサー
`５…ケーシング
`
`(5)
`
`＊
`
`1010
`
`＊
`
` 特開平９−２４０２６
`8
`
`６…上ケース
`７…下ケース
`８…血液チャンバー
`９…空気チャンバー
`１０…貫通孔
`１１…貫通孔
`１２…ドリップチャンバー
`１３…空気
`１４…血液
`１５…圧力センサー
`１６…血液ポンプ
`１７…圧力測定装置
`１８…プラズマセパレーター
`１９…流量調整弁
`
`【図１】
`
`【図２】
`
`【図３】
`
`【図４】
`
`【図６】
`
`【図９】
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000005
`
`

`
`(6)
`
` 特開平９−２４０２６
`
`【図５】
`
`【図７】
`
`【図８】
`
`【図１０】
`
`Nipro Ex. 1016
`
`000006