JPH0785084B2 - 血清分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、採取血液に刺激を供与してその凝固を促進
させ、良質の血清を分離処理しうる血清分離装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

体外に採取された血液は、環境の変化に対応するために
血小板が破壊され、酵素の一種であるトロンボキナーゼ
がカルシウムと協働して血漿中のプロトロンビンをトロ
ンビンに変化させ、更にこのトロンビンがタンパク質の
一種のフィブリノーゲンに作用して、フィブリン（線維
素）を形成し、これが網目状となって血球と共に凝固
し、淡黄色で透明な血清と分離されることは広く知られ
ている。

したがって、採取した血液を、たとえば30時間位放置す
れば、自然に血清が分離されるものである。しかしなが
ら、検査もしくは治療に必要とされる血清を得るには、
自然分離法では所要時間が長すぎるので現在では、遠沈
分離法が採用されている。この方法は、遠心分離機を利
用するものである。

即ち、溶血反応や沈降反応が的確に判定できるために、
食後少なくとも３時間以上経過した提供者から減菌注射
器により採取するが、このような空腹状態では採取した
血液は、「乳び状」を呈していないため、検査に支障を
生じないが故である。この採取した血液を試験管に移し
換え、約2,500〜3,000rpmの速さで遠心分離機により約1
0分間遠沈処理を施すことにより、試験管内には線維素
が析出したゼリー状の凝固層が上部に、又下部には血球
層が略２層状に分離されるので、次で、ガラス棒などを
利用して、前記の凝固層を試験管壁から剥離させ、再度
前記と同速で約５分間程度遠沈する。この結果試験管内
には、上部に透明で淡黄色の上澄液状の血清層、中間部
に線維素層、下部に血球層が略３層状に分離されること
となる。

この血清層には、フィブリノーゲン（線維素原）を含ん
でおり、アルブミンやグロブミン（６〜７％）や無機質
（0.9％）などを含んだもので診断もしくはその抗体を
利用した治療などに利用されるものであることも周知の
事項である。即ち、血液は血管から取り出されるという
環境の変化によってストレスを与えられそのままでも凝
固を開始するが、これに物理的もしくは化学的その他の
刺激を与えることによりこの凝固現象が促進され、血清
が分離されるものである。

一方、誘電体に電磁波を供与して分子運動を誘起させ、
この分子運動による発熱現象を利用した加熱・乾燥など
の技術が知られている。

この技術は、電磁波を利用して、木材などの乾燥（５〜
30MHz）、プラスチックの加熱（30〜80MHz）、食品類の
熱処理、殺菌（マイクロ波帯）を行なうものであって、
たとえば食品の調理、加温などに利用される電子レンジ
についてみれば、2450MHz程度の電磁波を食品に供与す
ると含有水分（H₂O）が分子レベルで毎秒24億5000万回
も電界の方向が変更される結果、分子が超高速で方向変
更され、その際に互に衝突し、摩擦し合って発熱される
ため、この熱を利用して調理・加工をするものである。

即ち、マグネトロンで発生された2450MHz程度の電磁波
を食品に投射し、その内部発熱現象を利用するものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の如くに検査等に必要とされる血清を得るために、
単に採取したまま血液を放置すれば、１日半近い長時間
を要し、また遠沈法による血清分離処理法の難点も約10
分〜15分間のように長い処理時間を要するため、たとえ
ば患者に対する施術中などにおいて緊急に血清検査の必
要が生じた際には間にあわないという問題があり、医療
の検査機関等のユーザよりは、迅速に血清分離しうるも
のの提供を待望されているところである。

また、採取した血液に刺激を与えれば、その凝固が促進
され、血清を抽出しうるものであるとは言え血液は平熱
（36.5℃程度）を越えた微熱（37.0℃）以上になると変
質し、結果的に良質の血清が採取できなくなるものであ
るから、たとえ強烈な刺激を供与しうるとしても単にマ
イクロ波の投射によっては温度上昇により血液が変質
し、良質の血清採取は不可能になってしまうものであっ
た。

〔問題点を解決する手段，作用〕

この発明の特徴はマイクロ波による刺激を所定の条件下
において行なえば、血液は37.0℃以上に温度上昇するこ
となく急速に凝固させることができ、結果的に血清分離
処理を達成しうるものであることに着目したものであっ
て、その構成上の特徴点は、その特許請求の範囲に記載
のとおりであって、この血清分離装置によれば、短期間
の内に血清が分離処理しうるものであり、しかも、その
温度も37.0℃の所謂変質限界温度を超えるものではない
から、良質の血清が確保しうるものである。

その作用の特徴点についても、極短期間血液に十分制御
されたマイクロ波を印加するだけで血液には強烈なスト
レスが与えられることとなり、即時に凝固が発生し、容
器の内壁などに血餅となって付着し、血清が分離しうる
ものである。

〔実施例〕

次に、この発明の内容について実施例に基づいて詳細に
説明する。

前記の如く、採取した血液から血清成分を抽出するため
に、強制的に凝固させる手段として、マイクロ波を血液
に供与することが有効であるとの知見に基づき、以下に
説明する予備実験の後、実施例を２例試み、好ましい結
果が得られた。

（１） 予備実験 この加熱現象について予め下記のテストを試みた。

（Ａ） 予備テスト（１） （テスト条件） 1.試料−水道水約10ml 2.加熱装置−東芝製電子レンジ（ER325RF） 3.容器−ガラス容器とスチロール容器 4.電圧−100V 電圧100Vを印加した際のテスト結果は、表１のとおりで
あった。

（Ｂ） 予備テスト（２） 次に、印加電圧を段階的に変更させて水道水の温度上昇
をテストしたところ、表２の結果を得た。

（テスト条件） 1.試料−水道水（14.0℃）10ml 2.加熱装置−予備テスト（１）と同じ 3.モード−弱 4.容器−予備テスト（１）と同じ 5.電圧−50V〜80V 6.時間−60sec 以上の予備テスト（１）の結果からみて、電子レンジを
弱モードとし、その通電時間を30秒以内とすれば、水道
水の温度上昇は37.0℃以下であることが判明した。

また、予備テスト（２）の結果からみて、電子レンジを
弱モードとし、印加電圧を75V程度とすれば、水道水の
温度上昇は比較的にゆるやかであり、80Vを超えると一
挙に沸点に達することが判明した。

また、予備テスト（１）および（２）からみて、容器は
マイクロ波の供与率を制御しうるものが好ましいことを
確認し、また、これらの予備テストの結果を踏まえて、
次のような推論の成立を確信した。

即ち、低電圧の印加状況で極短期間だけ強さを制御した
マイクロ波を採取血液に投射すると血液には強烈なスト
レスが与えられ、血液の分子が高速で方向変更を繰り返
すが、その投射期間が極めて短いものであるため、分子
間の衝突、摩擦による発熱によって、血液の温度が上昇
現象を呈する以前にマイクロ波の供与が中止されること
となり、結局は血液に対する刺激が与えられ急速に凝固
するに止まり、しかもその温度は危険な37.0℃以下に押
さえられ、血液の組織破壊による変質がみられないとい
うことである。

この推論に基づいて次のような実施を試み後記の如き良
好な成果が得られた。

（２） 実施手段 採取血液 食後４時間経過し、空腹時の提供者から減菌注射器によ
り、約20cc採取した血液 実施装置 血清分離装置１の電源部２からの電力によりモータ３を
始動させ、ターンテーブル４を微速で旋回させうるよう
にすると共に、同様に電源部２よりの電力の電圧を安定
化回路2Aを介装してマグネトロン５に供与してこれを発
振させ、アンテナ５′から出射されたマイクロ波６を破
線矢印で示すように導波管７内で案内して、前記ターン
テーブル４上の血液Ｂに供与するものであるが、当該血
液Ｂは、第２図に示すようにガラス製の処理容器（10）
内に蓄えられており、係止クリップ11によって処理容器
10の頂部に掛止めされた保持具12により垂設されたガラ
ス製の邪魔杆13の下部を前記血液Ｂ中に浸漬させたもの
である。

なお、14は処理容器10の外周を部分的に被覆するアルミ
箔であり、15は、血液の温度を検出する温度センサであ
り、表示部16により検知できるようにしたものである。

また、この処理容器10は、第３図に示すような支持具20
に懸架されるものであり、当該支持具20は、底板21と頂
板22とを連杆23で平行状に連結しており、頂板22の透孔
22′から挿入された処理容器10の底部を、前記底板21の
凹入部21′に受容させて、これを安定的に支持しうるよ
うに構成したものである。

（３） 実施例（Ｉ） 設定条件 （１） 供給電圧‥‥‥75V （２） 処理容器にアルミ箔を巻装しないもの。

（３） ターンテーブルの回転速度‥‥７〜10rpm （４） 血液温度‥‥‥14.0℃ この場合を肉眼観察に関して図示したものが第４図
（イ）〜（ハ）である。

即ち、第４図（イ）に示すようにガラス製の処理容器10
に収容した血液Ｂにマイクロ波６を印加し、１秒という
短秒間経過状態では、血液分子は超高速の回転を繰り返
して衝突し、互いに摩擦し合って発熱が誘起されるが、
肉眼によっては変化は十分確認できなかった。

しかしながら、顕微鏡観察によれば血液Ｂ中にパールチ
ェン現象が確認できた。この現象は、マイクロ波６を与
えられた血液Ｂ中の血球が互いに連鎖状となるものであ
り、所謂血液Ｂの凝固とは相違するが、その要因となる
ものである。

次に、更に１秒間経過したものについては、第４図
（ロ）に示すとおりであって、肉眼によってもガラス製
の邪魔杆13上に血餅Ｂ′が付着し始めることが視認され
た。

この状態を鏡検すると、前記したパールチェンが破壊さ
れ溶血していることが認められた。

即ち、マイクロ波６の付与により連鎖状となった血球
が、その連着部分から破断され、この際、溶血現象が発
現されるものであり、しかもこの溶血によって血小板と
共に血漿中のフィブリノーゲンに関与して血液Ｂの凝固
が開始され血餅Ｂ′が形成されるが、この血餅Ｂ′は主
として処理容器10内の邪魔杆13にへばり付くように付着
される（第２図仮想線で示している）。

まだ、この段階においても表示器16で観察される温度セ
ンサ15による血液Ｂの温度は、格別上昇されず低温のま
まである。

更に、テスト開始後３秒経過した状態を見ると、第４図
（ハ）に示すように処理容器10の内面と邪魔杆13の表面
に血餅層Ｂ′が形成され、血液Ｂの表面には白濁状態
Ｂ″が形成されるものであり、その内部には血餅層Ｂ′
と分離された淡黄色の血清Ｃが得られるものである。

なお、血液Ｂの温度上昇を回避するため、この実施例に
おいては３秒間以上の長期間に亘るマイクロ波６の供与
は好ましくないものであった。

（４） 実施例（II） 設定条件 （１） 供給電圧‥‥‥75V （２） 処理容器の外周にアルミ箔を部分的に巻装 （３） ターンテーブル‥‥実施例Ｉと同じ （４） 血液温度‥‥‥実施例Ｉと同じ この設定条件についてみれば、血液Ｂの凝固、血清Ｃの
分離に至るプロセスについては実施例Ｉと共通している
が、処理容器10の外周を部分的にアルミ箔14によって被
覆させることにより、血液Ｂに与えられるマイクロ波６
の供給量を低減するように制御しており、これによって
血液Ｂの凝固速度は、実施例Ｉの場合よりも遅くなる反
面で、その温度上昇も遅れて発生するという差異が存す
るものである。

以上のテストの結果を総括すると、マイクロ波６を印加
して血液Ｂを刺激し、ストレスを与えることによって、
血液Ｂは瞬時にして凝固を開始し、血清Ｃと血餅Ｂ′と
に分離されるものであることは明白であるが、印加電圧
が高すぎあるいは印加時間が長すぎると、血液Ｂが沸騰
し良質の血清Ｃの採取ができないことも判明した。

したがって、微少量のマイクロ波６を微少時間だけ印加
量を十分制御して与えることにより、血液Ｂの温度上昇
を回避しつつ血清Ｃ分離に成功した各実施例のものによ
り、その効果は確認できたものである。

マイクロ波６の印加量を制御する方法としては、前記の
方法の他に、たとえば低電圧によるマイクロ波６を短期
間断続的に供与することによっても十分その成果を挙げ
ることができることは言うまでもないことであり、更に
は、ファジィ集合に基づく過程条件を含んだ制御指令、
たとえば『血液Ｂの温度が37℃に近づいたならばマイク
ロ波６の印加を中止せよ』などと指示し、制御しうるフ
ァジィ制御手段を採用しても血清分離処理に有効である
ことは明らかである。

また、第５図に変形例を示すように、ガラス、もしくは
プラスチックその他の材料で２層状に構成され、その間
に水槽100を形成した処理容器110内に血液Ｂを注入し、
ゴム栓111によってこの容器110にガラス棒112を垂設
し、その外周を粗面状として表面積を増加させた当該ガ
ラス棒112の刺激部112Aを血液Ｂ中に浸漬させた関係配
置となし、これを前記実施装置１内のターンテーブル４
上に載置して同様にマイクロ波６を印加させた場合につ
いてみれば、所要短秒時間経過後において、同図（ロ）
でみるように、処理容器110内の底部には赤血球と白血
球とが混在した部分DXが、また、上部表層部領域には、
暗赤色状の凝縮部DYが形成され、その間の中間層領域に
良質の血清DZが分離形成され、ガラス棒112の刺激部11A
の外表面上には血餅Ｅが凝固され、効果的に血清分離処
理をなしえた。

即ち、この変形例については、水槽100がマイクロ波６
の血液Ｂへの供与量を制御する一種の緩衝的役割を果し
たものであって、血液Ｂの高温化を防ぎ、効果的に血清
DZが分離処理されたものである。

なお、血液Ｂの凝固により血清Ｃが分離されるに当っ
て、血液Ｂに物理的もしくは化学的ショックを強く与え
る程に、血液Ｂ中にストレスが強力に付与されることと
なって凝固が促進されうるものであることは、前記の如
くに明らかであって、具体的には、血液Ｂ中に邪魔杆13
のような部材を浸漬させて配置することが有効であり、
その表面積が広い程効果的に血清分離が促進されるもの
であることは、前記の変形例を見ても明白であって、こ
のような邪魔材については、種々の具体例が発案される
ものであって、図示は割愛するが、表面形状的にみれ
ば、板状，コイル状，管状，粒状その他が容易に設計変
更可能であり、また、その形成素材についても、ガラ
ス，セラミックス，プラスチックス，あるいはステンレ
ス合金もしくはこれらの表面にフェライトどを鍍金処理
したものも有効であり、その設置数については、単数の
みならず複数個併設するなどによって、一層血液Ｂの凝
固速度が向上されうることは明白なことと言える。

更にまた、処理容器10,110の形状については、所謂試験
管状のものについて実施を試み、良好な結果を得られた
ものであるが、これ以外にたとえば、中空筐型状をな
し、血液Ｂの注入，抽出の容易な血液回路バッグなどを
活用することも有用であり、格別にその寸法，形状，な
どについて限定されるものではないものであって、十分
供給量が制御されたマイクロ波６を均一に遺漏の不具合
がない状態で血液Ｂに印加できるものであれば足りるも
のであるが、好ましくはその安全性向上のためフェライ
トもしくはステンレス材を採用する他、処理される血液
Ｂの変化を検知しうるように、これに温度，重量その他
の検出手段が付設され、外部観察が可能なものとするこ
とが効率的な血清分離処理にとって望ましいものと言え
る。

以上のような処理工程を経て処理容器10,110など内にお
いて分離形成された血清C,DZについての後処理について
は、たとえばこれに数分間程度加温処理を施こし、約50
℃以上、好ましくは56℃程度に昇温させることによっ
て、内包する酵素の作用を不活性化させた後、自動採取
手段によって処理容器10,110から抽出し、分析，および
その出力データの記録，診断，等に活用するものであ
り、必要に応じては、不活性化処理後の血清Ｃを凍結処
理して、長期保存に備えうるようにしても差仕えないも
のであることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は、以上の実施例においても明らかな如くに、
環境の変化に起因して凝固現象を発現する血液に能力
を、これに十分制御したマイクロ波を短期間だけ供与す
ることにより、温度上昇による血清の劣化要因を回避し
つつ、低温下で血液を凝固させて短期間の内に血餅成分
と血清成分とに分離し、血清成分を抽出しうるものを得
ることが出来たものである。

また、処理容器を部分的に金属層あるいは水槽などで被
覆させてマイクロ波の供与量を制御して、温度上昇率を
低下させることにより、採取した血清の劣化を防止しう
るものであり、処理容器を移動自在に配設したので、ム
ラなく均質に血液の凝固処理を図ることができたもので
ある。

更に、処理容器内の邪魔部材により、マイクロ波振動を
与えられた血液に対して、より一層の刺激を付与するこ
ととなって血餅の形成が促進され、結果的に効率的に血
清が分離処理されうるものが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施する装置の一例を示す側断面
図、第２図は、処理容器の側断面図、第３図は、処理容
器の支持具、第４図（イ）〜（ハ）は、血液変化の説明
図、第５（イ），（ロ）は、水槽付きの処理容器の縦断
正面図を示すものである。１ ……血清分離装置 ４……ターンテーブル ５……マグネトロン ６……マイクロ波 10,110……処理容器 13……邪魔杆 14……アルミ箔 15……温度センサ 20……支持具 100……水槽 112……ガラス棒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】採取した血液に短期間マイクロ波を供与さ
   せることによって血液を凝固させ、血清を分離処理する
   血清分離装置であって、血液を収容するガラス、セラミ
   ックスなどのマイクロ波を透過させうる素材からなる処
   理容器と、血液中に浸漬させた状態で当該処理容器内に
   配設された邪魔杆と、血液にマイクロ波を印加させるマ
   イクロ波供与手段とを具備してなる血清分離装置。
2. 【請求項２】前記処理容器を金属箔その他のマイクロ波
   を透過させない性能のある素材で部分的に被覆した請求
   項１記載の血清分離装置。
3. 【請求項３】前記処理容器が収容された血液を包囲する
   水槽を具備してなる請求項１記載の血清分離装置。