JPH0745407B2 - 血漿分離方法 - Google Patents

血漿分離方法

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JPH0745407B2
JPH0745407B2 JP2417055A JP41705590A JPH0745407B2 JP H0745407 B2 JPH0745407 B2 JP H0745407B2 JP 2417055 A JP2417055 A JP 2417055A JP 41705590 A JP41705590 A JP 41705590A JP H0745407 B2 JPH0745407 B2 JP H0745407B2
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plasma
blood
mmhg
separation
pressure
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之彦 能勢
ポール・エス・マルチェスキィ
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Asahi Kasei Medical Co Ltd
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Asahi Medical Co Ltd
Takeda Chemical Industries Ltd
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    • B01D61/18Apparatus therefor
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、零に近い低圧でも稼動
し得る、人間又は動物の血液から血漿を大量分離する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、献血者からの血液を他人に輸血す
るとか、又は、血液を何らかの目的で取扱うために、血
液から血漿を分離することがあるが、斯る血漿分離は、
先ず、血液を抽出し、然る後、遠心分離機にかけて血漿
を遠心分離することにより行なわれている。このような
方法は、時間がかかるばかりではなくて、多大な人手と
複雑な設備を要し、しかも取扱いが面倒なものである。
【0003】同様な目的を達する方法として、最近、い
わゆる「オンライン式透膜血漿分離法」の研究がなされ
ており、斯る方法によれば、血液をオンライン式分離装
置に供給し、その血液から血漿を分離した後、血漿を一
時貯蔵する一方、取り除くべき溶質を処理した後、直ち
に血液供給源へ戻すようになっている。斯る最新方法
は、血液を多大な人手を介して取扱ったり、また、複雑
な設備を用いて取扱うという点については、前述の遠心
式血漿分離方法に比べるとはるかに簡便で経済的なもの
ではある。しかも、血漿処理に用いた場合、取り除くべ
き溶質が大ていの場合は血漿に凝集していることから、
血液の清浄を迅速かつ簡単に行えるなど、溶質を取り除
くのに処理剤を用いて血液と接触させる必要のある従来
の方法に比べて優れた点がある。
【0004】特に、処理材としては、所定の処理に合せ
て適当に選んで使えば良く、斯る処理材の血液細胞に対
する影響を考える必要はない。しかも、血液細胞と処理
剤との相互作用はないので、処理剤としては目的にかな
うものであればどのようなものであっても良い。一旦使
った処理剤は、血漿を血液需要先へ送る前に斯る血漿か
ら簡単に分離することが出来るので、前述のオンライン
式透膜血漿分離法は極めて安全な方法であって、多方面
で使われている。
【0005】このような血漿分離法の一例として、米国
特許第3,705,100号に開示されたものが知られ
ている。この米国特許に開示された血漿分離方法にて使
われている透過膜は、0.1〜0.8ミクロンの孔径を
有する多孔質透過膜であって、使用にあたっては、この
透過膜の一表面に対して血液を毎分2〜50フイート
(約61〜1525cm/分)の速度で流す一方、膜間
圧力差を1〜15psiに維持する必要がある。この方
法は、血液から血漿を分離するのに有効なものと考えら
れている。
【0006】別の方法としては、1978年米国人工内
臓器管学会々誌第24巻(Vol.XXIV Tran
sactions American Society
Artificial Internal Orga
ns246,1978)にて「効率的な肝臓機能補強用
血液認容性溶媒系」(Effcient Specif
ic and Blood Compatible S
orbent System for Hepatic
Assist)なる題にてケー・オウイチ氏等により
発表されたものがある。この方法によれば、血液から血
漿を分離するのにセルラートアセテート製フィルターが
使われ、使用にあたっては、血液を10ml/分の割合
で中空ファイバー製透過膜に対して流す一方、膜間圧力
差を60、100及び137mmHgに維持することに
より、夫々、37±2,34±2及び32±2ml/分
の割合で血漿を分離し得るものである。
【0007】また、最近に至っては、米国特許第41,
911,182号が、所謂限外ろ過法による血漿の連続
分離方法を開示している。斯る米国特許によれば、透過
膜を50〜700mmHgの圧力のもので稼働するよう
になっている。一般に、透膜圧が高ければ、血液の細胞
組成分を破壊しやすいこと、また、フィルターの目づま
りを防ぐのに透膜圧を調整する必要があることからし
て、前記米国特許における方法では50〜700mmH
gの圧力のうち、100〜400mmHgの透膜圧の利
用が望ましいと開示されている。
【0008】
【発明の目的】本発明は、前述の従来方法よりも効率的
であり、かつ、血液の細胞を破壊したり、フィルターの
目づまりを起こすようなことがなく、しかも、極めて低
い膜間透過圧においても充分実施し得る人間又は動物の
血液から血漿を分離する方法を供するのを目的とするも
のである。
【0009】
【発明の構成】本発明に係る血液より血漿を分離する方
法は、血液供給ポンプで予め強制的に加圧した血液を、
孔径が0.1〜0.6ミクロンの多数の孔を有する中空
ファイバーよりなる分離膜の一表面に沿って、流速が5
〜1500cm/分、深さが血流から血漿を分離するに
の充分な条件で連続的に供給し、同時に、少なくとも該
血液の供給圧を調節することにより前記分離膜の膜間正
圧力差を丁度50mmHg未満に維持しつつ、血液に含
まれる血漿を前記分離膜を介して強制的に透過させ、然
る後、前記分離膜で血液から分離した血漿を順次取り出
すようにしたことを特徴とする血漿分離方法を新規に創
作したものである。
【0010】本発明の方法に用いられる血液から血漿を
分離する血漿分離装置は、孔径が0.1〜0.6ミクロ
ンの多孔材よりなる分離膜を有する血漿分離器13と、
流速が5〜1500cm/分で、深さが血液から血漿を
分離するのに充分な状態で、前記血漿分離器13の一表
面に対して血液を供給する血液供給ポンプ10と、前記
血漿分離器13のろ液室側に接続した血漿貯蔵器18を
介在して前記血漿分離器13の分離膜の膜間正圧力差を
丁度50mmHg未満の範囲内として、血液内の血漿を
前記血漿分離器13を介して透過させる血漿給送ポンプ
19と、前記血漿分離器13により分離された血漿を回
収するための回収器23とよりなる。
【0011】本発明は、膜間圧力差を50mmHg未
満、特に8.5mmHgから50mmHg未満の膜間正
圧力差で稼働させると、大概の期待に反して、血漿の分
離率を50mmHgを越える膜間圧力差で稼働させるの
と比べて増大させることが出来ることが見出されたとこ
ろに基いてなされたものであって、本発明の前述の目的
は、血液から血漿を分離するのに適し、しかも、0.1
〜0.6ミクロンの孔径の多数の孔を有する中空ファイ
バーで構成された分離膜の一表面に対し血液を、血漿分
離を達成するのに充分な深さで、流速5〜1500cm
/分にて供給する一方、血漿を膜を介して透過させるた
めに膜間圧力差を丁度50mmHg未満、特に8.5m
mHg〜50mmHg未満迄、好ましくは約40〜20
mmHgの範囲内に維持させ、斯る分離膜により分離さ
れた血漿を回収することにより達成される。
【0012】本発明による方法は、一般に膜間透過圧が
増大すると分離率も増大するものと考えられている限外
ろ過法とは異っている。従って、本発明に対しては、血
液は種々の粒子が複雑に集った混合体であることから、
血液から血漿を分離するに当っては、通常の常識はあて
はまらない。
【0013】本発明によれば、血漿分離を前述の如く比
較的低い膜間透過圧にて行えば、更に利点があることが
わかった。即ち、血液とは、種々の溶質よりなる非常に
複雑な流体であって、しかも、溶質ごと分子の粒径が異
っているものである。従って、現在のところ、血漿分離
の良否は、分離された血漿の量のみならず、ろ液の量又
は組成によって判断されており、後者については、一つ
の目安として、篩係数、即ち、原血液に含まれる所望の
成分の量に対するろ液に含まれる前記所望の成分の量が
用いられている。しかし、低い膜間透過圧のもとで実施
することにより分離される血漿の量を増大させることが
出来るばかりではなくて、血漿の種々の成分の篩係数を
も増大させることが出来ことが分かった。
【0014】本発明による方法を実施する血漿分離装置
は、血液から血漿を分離するのに適したものであって、
孔径が0.1〜0.6ミクロンの多数の孔を有する中空
ファイバーよりなる分離膜手段と、流速が5〜1500
cm/分で、深さが血液から血漿を分離するのに充分な
状態で前記分離膜手段の一表面に対して血液を供給する
手段と、前記分離膜手段および膜間正圧力差を丁度50
mmHg未満、特に約8.5mmHg〜50mmHg未
満の範囲内として、血液内の血漿を前記分離膜手段を介
して透過させる手段と、前記分離膜手段により分離され
た血漿を回収するための手段とで構成されている。
【0015】
【実施例】以後、添付図面を参照しながら本発明の一実
施例を詳述する。先ず、第1図において、10は血液供
給ポンプであって、その吸入口は管11を介して血液源
に接続されている。他方、ポンプ10の吐出口は、気泡
捕捉器12aを有する管12を介して、血漿分離器13
の入口に接続されている。この分離器13の下流端は、
管14を介して気泡捕捉器15へ、そしてこの気泡捕捉
器15から管16を介して血液需要先へと接続されるよ
うになっている。分離器13のろ液室側は管17を介し
て血漿貯蔵器18へ、そして、血漿給送ポンプ19の吸
入口に接続されている。給送ポンプ19の吐出口は三方
弁20を介して、例えば溶媒カートリッジの如くの処理
器21と管23に接続されている。処理器21の出口端
は、粒子フィルター22を介して気泡捕捉器15に接続
されているが、管23は、必要時の用途にそなえて血漿
を回収するための回収器、又は、更に血漿を処理するた
めの装置の他の部分に接続されるようになっている。
【0016】前述の構成においては、種々の変形が考え
られる。例えば、血漿貯蔵器18を分離器13に組み込
ますことが出来るし、また、貯蔵器18にベント孔を設
ける必要はない。特に、貯蔵器18にベント孔を設けな
い場合は、ポンプ19の吐出し速度を制御して、貯蔵器
18内の圧力、従って、分離器13における膜間透過圧
を調節する必要がある。
【0017】血液供給ポンプ、血漿貯蔵器、血漿給送ポ
ンプ、溶媒カートリッジ、粒子フィルター及び気泡捕捉
器など、分離装置の大部分の構成部品は公知のものであ
る。ことに、血漿分離器も、種々の公知のフィルターの
一つであっても良く、一般に、血液ないし血液の成分に
よって影響を受けることのないものであって、血液から
血漿を分離するのに適した材料よりなる分離膜を有して
いる。分離膜の材料としては、米国特許第4,031,
010号に開示されたセルローズアセテート、キュプロ
ファン、セロファンの如きの親水性材料や、ポリカーボ
ネートや、ポリプロピレンのいづれでも良く、特に、セ
ルローズアセテートと、ヌクレポーア社より商品名「ヌ
クレポーア040(Nuclepore040)」とし
て販売されているポリカーボネートが好ましい。
【0018】孔径としては0.1〜0.6ミクロンであ
って、分離器における分離膜は、この分離膜の一表面に
沿って流れる血液から血漿を分離、即ち、ろ過させるの
に充分な膜間圧力差が得られるのであれば、どのように
配置されていても良い。
【0019】中空ファイバーよりなる分離膜は、複数の
ファイバーが、ファイバーの内部が血液供給口と分離器
の出口端と連通し、また、ファイバーの周囲の空間が分
離器のろ液出口と連通した状態、又は、その逆の状態で
分離器内に収納されている。ことに、血液が各ファイバ
ーの内部を流れるように構成されているものが望まし
い。本発明に適した中空ファイバーとしては、旭メディ
カル社より販売されているセルローズアセテート製中空
ファイバーが好ましい。平行板状分離膜と中空ファイバ
ーとでは、特に後者の方が中空ファイバーの幾何学的配
列が、所望の血漿の流れを得るのに必要な膜間透過圧を
かけても寸法がくずれない程、丈夫であって、それが故
に、中空ファイバーの支持体が不要である。
【0020】従って、分離器全体としての構造が簡単で
比較的低廉であるなどの利点がある。中空ファイバーを
用いることによるこの利点は、流体の力学的条件が分離
率と篩係数にもたらす大きな影響を考えれば、特に必要
なものである。すなわち、分離膜に多孔材の中空ファイ
バーを用いると、該中空ファイバーの寸法及び孔の数を
必要に応じて自在に選択できると共に、該孔の血漿の通
過特性を良好にして長時間の使用にも目づまりが発生し
ないように出来、さらに中空ファイバーに対する血液の
流速を広い範囲で自在に設定して分離膜の膜圧の調整が
容易に出来るものである。特に、分離膜の膜間正圧力差
が極めて低い場合には、特に有効な分離効果を発揮出来
るものである。
【0021】本発明の血漿分離方法に用いる分離装置
を、血漿を回収する目的で使うのであれば、貯蔵器18
から供給される血漿が従来公知の血漿回収器へと管23
を介して排出されるように三方弁20をセットすれば良
い。反対に、分離した血漿を処理して、直ちに患者に戻
すのであれば、貯蔵器18から供給される血漿が処理液
21、例えば、吸着用カートリッジ、粒子フィルター2
2、気泡捕捉器15、そして、管16を介して患者に戻
されるように三方弁20をセットすれば良い。この時、
三方弁20から気泡捕捉器15へと流れている途中、血
漿に含まれる処理剤粒子はろ過されて取り除けられ、然
る後、気泡捕捉器15にて、管14を介して供給された
血液と合流する。
【0022】本発明の血漿分離方法に用いる分離装置を
分離された血漿を処理するのに使うのであれば、カート
リッジ21内の溶媒として、血漿から好ましくない成分
を除くのに有効な溶媒ならどのようなものでも良い。米
国特許第4,013,564には、斯る溶媒の目的に応
じた種類が開示されている。
【0023】以上の構成よりなる本発明の血漿分離方法
に用いる分離装置を血液を或る条件で流し、しかも、或
る膜間透過圧のもとで稼動させると、正常の血液から高
率にて血漿を分離することが出来るとともに、篩係数を
高めることが出来るのが見出された。分離器を介しての
血液の流量は、分離器内の分離膜の一表面に沿う血液の
流速が5〜1500cm/分となるように選ぶ必要があ
る。しかも、血液供給ポンプ10と分離器の大きさは、
血液を需要先へ送っている場合での下流側の圧力条件の
下、また、ろ過膜ないしろ過手段の血漿側の圧力が、即
ち所謂オープン方式では、大気圧、又はポンプ19を備
えたものにあっては、ポンプ19により制御される圧力
であって、フィルターの血液側の圧力よりも低い条件の
下では、膜間透過圧が丁度50mmHg未満、特に8.
5mmHg〜50mmHgの範囲内になるように選ぶ必
要がある。
【0024】好ましくは、本発明の装置を圧力範囲が4
0〜20mmHgのもとで稼動させるのが良い。このよ
うにすると、血漿分離率、即ち、分離膜を介して血液か
ら血漿を分離し得る割合を最大にすることが出来る。
尚、膜間正透過圧とは、フィルター全血側の高圧と同じ
フィルターの血漿側の低圧との差である膜間透過圧を意
味する。
【0025】これを証明するために、犬を用いて実験を
行った。犬を用いたのは、犬の血液は正常の蛋白質含有
量を有する人間の全血と似ていることから、犬の血液を
利用して行った実験結果は、人間の血液を処理するに当
っての本発明の方法の有効性の指標となり得るからであ
る。ともかく、各実験毎、犬から血液を抽出し、抽出し
た血液を第1図に示した装置にて前述の条件で処理し
た。ろ過膜の血漿側の圧力は、大気圧として本発明によ
る装置をいわゆるオープン方式と考えられるようにして
使用した。本発明による方法を3匹の正常犬に対し、合
計7回施した。このうち、3回はNタイプ血漿フィルタ
ーを、残り4回はSタイプフィルターを第1図に示した
分離器13として用いた。
【0026】NタイプフィルターとSタイプフィルター
はいづれも、旭メデイカル社より販売されているセルロ
ーズアセテート製中空ファイバー式フィルターであっ
て、ファイバーの内径が370μm、壁厚が190μ
m、多孔度が84%、公称孔径が0.2μmのものであ
る。但し、NタイプとSタイプとでは、Nタイプのもの
ではファイバーの本数が2500本でその有効長が24
0mm、表面積が約0.7mであるのに対し、Sタイ
プのものではファイバーの本数が3300本でその有効
長が200mm、表面積が0.75mである点で両者
は異っている。
【0027】犬から分離器へと接続したり、分離装置の
各構成部品を相互接続するのに用いた管は、米国のベル
ニトロン社のライフメドデビション社より商標「ライフ
メド」にて販売されているものを用いた。分離装置を稼
動させるに当っては、予め40mlの血液を充填してお
いた。犬からの血液の抽出は、大腿動脈ないし内頸動脈
から行い、大頸静脈ないし頸静脈へと戻すことにより行
った。その際、米国のエキストラコーポリオール社より
販売されているFC−100カニユールを用いた。各犬
の血液を処理するに当り、実験開始前に2mg/kgヘ
パリン剤(A.H.ロビンズ社製)を、また、実験の残
りに0.5mg/kg/時ヘパリン剤を注射するなりに
系統的にヘパリンを血液に加えた。
【0028】更に、ポンプ10を操作することにより分
離器への血液の供給量を100ml/分に保持した。こ
のポンプ10は、ドレーク−ウォルコック社製のローラ
ポンプであって、前述の100ml/分の血液供給量
は、膜間流速を約25〜40cm/分にするのに充分な
ものであった。分離率、分離器の供給口と出口端での圧
力、及び、溶媒カートリッジの供給口と出口での圧力を
周期的に測定した。膜間透過圧と流量は第2図のグラフ
にプロットしてある。各測定値をプロットしたものか
ら、真溶液とは異なる血液において実験的に見い出され
た傾向を示すために画いたものが図中の曲線で、膜間透
過圧が50mmHgを越える場合も同様にプロットして
一つの曲線を得たものである。
【0029】以上のことから、流体を分離器で分離する
にあたり、フィルターを透過するろ液の流れが膜間透過
圧の低下と共に低下するような通常の状態とは異なり、
図2のグラフから明らかな如く、本発明によれば、分離
膜を介して分離された血漿の量は、従来、血漿分離を行
うにしては最低膜間透過圧と考えられていた圧力値より
低いところから増大し、膜間透過圧が30mmHgにな
るに至って最大量になっているのは明らかである。この
グラフを鑑み、正常な全血から最大量の血漿分離を達成
するのに適した膜間透過圧は丁度50mmHg未満から
約8.5mmHgの範囲であって、特に、約40〜20
mmHgの範囲内にあっては、最大効率が得られるのは
明らかである。
【0030】最低膜間透過圧におけるデータ上のプロッ
トを見れば、血漿の流量が最大に近ずいているが、デー
タ上の最低膜間透過圧である8.5mmHgは、この最
大血漿流量を達成する正確な圧力値ではない。換言すれ
ば、低圧脈流式ローラポンプを用いたこと、また、種々
の測定に用いた計測器類の特性及び測定誤差も関係して
いることから10mmHg以下の圧力を正確に知ること
は出来ない。ポンプとは、そもそも、その型式名称が示
すように、定常圧で稼働するものではなく、最大吐出圧
と最小吐出圧とが、血液から血漿に分離するのに慣例的
である10mmHg相当の差を伴うことがある。従っ
て、データ上の各プロットは、ポンプ圧の平均値をとっ
て得たものである。それ故、ポンプ圧が低い時(従っ
て、その時の膜間透過圧)は、前記平均値よりいくらか
低いことがあり、約3.5mmHgとなることがある。
【0031】しかも、使用した圧力計は、良くても±2
mmHgの誤差を有していた。加うるに、圧力測定箇所
における流体の圧力も変動し、事実、水銀柱の高さが測
定時に定時変動していた。高膜間透過圧にあっては、こ
れらの誤差などの変数は重要ではないが、10mmHg
以下においては無視出来ない。以上のことを鑑み、膜間
透過圧は、零に近い正圧力値でさえあり得ることであ
り、このように零に近い膜間透過圧においても、一般に
期待されているものよりも高い血漿の流量を得ることが
出来る。以上のことから、本発明による方法は、50m
mHg未満の正圧のもとでなら、実施し得るものであ
る。更に、以上のことから、データ上での最低膜間透過
圧となっている8.5mmHgはあくまでも概算値であ
って、実際はそれよりはるかに低い正圧であることさえ
ある。斯る理由により、本明細書及び特許請求の範囲に
おいては、「『約』8.5mmHg」の記載があるが、
これは8.5mmHgよりも低い正圧を含むものと解す
べきである。
【0032】以上のことから、流体を分離器で分離する
にあたり、フィルターを透過するろ液の流れが膜間透過
圧の低下と共に低下するような通常の状態とは異り、第
2図のグラフから明らかな如く、本発明によれば、分離
膜を介して分離された血漿の量は、従来血漿分離を行う
にしては最低膜間透過圧と考えられていた圧力値より低
いところから増大し、膜間透過圧が30mmHgになる
に至って最大量になっているのは明らかである。このグ
ラフを鑑み、正常な全血から血漿分離を行うのに適した
膜間透過圧は丁度50mmHg未満であって、特に、約
40〜約20mmHgの範囲内にあっては、最大効率が
得られるのは明らかである。
【0033】
【発明の効果】上記実施例に詳記した如く、本発明は、
通常の全血より血漿の分離を行う方法として、全血を、
該全血から血漿を分離するに適した孔径が0.1〜0.
6ミクロンの多数の孔を有する中空ファイバーよりなる
分離手段に、該分離手段の膜間圧力差が丁度50mmH
g未満で、その血漿のみを透過させるようにしたもの
で、全血を比較的、高圧で供給することにより血漿を透
過させる場合に比較して、血漿の分離率を増大すること
ができて所期の目的を簡単な構成で効果的に達成し得る
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の血漿分離方法に用いる血漿分離装置
の一例の概略図。
【図2】 膜間透過圧に対する血漿分離率を表わしたグ
ラフである。
【符号の説明】
10…血液供給ポンプ 13…分離器 18…血漿貯蔵器 20…三方弁 21…処理器 22…粒子フィルター。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 血液より血漿を分離する方法にして、血
    液供給手段により予め強制的に加圧した血液を、孔径が
    0.1〜0.6ミクロンの多数の孔を有する中空ファイ
    バーよりなる分離膜の一表面に沿って、流速が5〜15
    00cm/分、深さが血流から血漿を分離するにの充分
    な条件で連続的に供給し、同時に、少なくとも該血液の
    供給圧を調節することにより前記分離膜の膜間正圧力差
    を丁度50mmHg未満に維持しつつ、血液に含まれる
    血漿を前記分離膜を介して強制的に透過させ、然る後、
    前記分離膜で血液から分離した血漿を順次取り出すよう
    にしたことを特徴とする血漿分離方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のものであって、前記膜
    間圧力差は約8.5mmHgから50mmHg未満まで
    の範囲であることを特徴とする血漿分離方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のもので
    あって、前記膜間正圧力差が約20mmHgから約40
    mmHgの範囲内であることを特徴とする血漿分離方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のものであって、前記中
    空ファイバーは親水性材で構成されていることを特徴と
    する血漿分離方法。
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