JPH10185910A - 血漿あるいは血清分離フィルターおよび血漿あるいは血清分離方法 - Google Patents
血漿あるいは血清分離フィルターおよび血漿あるいは血清分離方法Info
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- JPH10185910A JPH10185910A JP34874696A JP34874696A JPH10185910A JP H10185910 A JPH10185910 A JP H10185910A JP 34874696 A JP34874696 A JP 34874696A JP 34874696 A JP34874696 A JP 34874696A JP H10185910 A JPH10185910 A JP H10185910A
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Abstract
体が、血液の流路径(D)に対する血液の流路長(L)
の比(L/D)が0.15〜6となるように、入口と出
口を有する容器に装填されてなる血漿あるいは血清分離
フィルター。 【効果】 本発明の血漿・血清分離フィルターによれ
ば、少量の血液でも、迅速に純度の高い血漿・血清を得
ることが可能で、かつ組立性・操作性も簡便で、安全性
の高い血漿・血清分離を行うことが可能となる。
Description
るいは血清成分を分離回収するフィルター、および血漿
あるいは血清を分離する方法に関する。さらに詳しく
は、臨床検査等に用いられる際、少量の血液でも、迅速
に純度の高い血漿あるいは血清を得ることが可能で、か
つ操作性も簡便で、安全性が高く、さらに製造が容易な
血漿あるいは血清分離フィルター、および血漿あるいは
血清を分離する方法に関する。
検査は、各種疾患の診断・経過観察に広く利用され、臨
床検査として重要な地位を占めている。その分析技術
は、近年著しく進歩し、各種自動分析機器の開発によ
り、多数の検体が精度よく迅速に分析できるようになっ
た。
球等の血球の存在が検査を妨害するため、予め血液から
血清または血漿を分離して使用されている。そのため、
検査に先立ち、患者や被験者から採取した血液を一旦凝
固させた後、遠心分離し、血清を得るという過程を経る
必要がある。凝固、遠心分離の操作は時間がかかり、臨
床検査の短時間化を妨げるネックとなっているばかりで
なく、大型の遠心分離器が必要であるため、比較的大き
な病院を除いては、臨床検査を外部の検査業者に依頼し
ているところが多く、検査結果を入手するまでに数日要
している。また、血液から血清を分離する作業は未だほ
とんど人手に頼っているために、作業者は血液に触れ、
感染等の恐れにもさらされている。
にドライケミストリーと呼ばれる技術が知られている。
これは、ガラス繊維等の極細繊維フィルターからなる血
清分離層とその下層に位置する反応層とから成り立つ小
型プレートに、微量の血液を滴下すると、血清分離層に
て血清が分離され、その下層の反応層にて反応、発色
し、これを分光光度計にて測定する。このドライケミス
トリーは、液状の発色試薬を使わず、遠心分離による面
倒な血清採取も必要としない簡便な方法であるが、測定
できる項目が、液状試薬を用いる一般の生化学分析や免
疫分析に比べて数が限られていること、一つの検査項目
に一つのプレートを用いるので、複数の項目を検査する
ために多数のプレートを用いなければならず、簡便であ
る割に時間的メリットが少ないこと、高価であること等
から、広く普及するには至っていない。
る方法としては、特開昭53−72691号公報に一端
が閉塞された細かいチューブ状フィルター素子を濾材と
して、血液から血漿を分離する方法が、特開昭60−1
1166号公報に中空繊維束を用いた濾過カートリッジ
を使用し、血液から血漿を分離する方法が提案されてい
る。しかしながら、前者の方法では、タンパク質の透過
率が悪い上に、血球がフィルター表面に付着するため、
血漿の濾過に極めて長時間を要し、逆に、濾過速度を速
くするため濾過圧を高くすると赤血球の溶血を生じる等
の問題がある。また、後者の中空繊維束を用いた濾過カ
ートリッジを使用した方法では、血漿分離作業の準備と
してプライミングによる前処理、つまり生理食塩水等で
中空糸膜を濡らす等の作業を行うことが必要で、得られ
る血漿が希釈されてしまったり、血漿分離の作業そのも
のより準備の作業に手間がかかるという問題点を有す
る。
と血漿・血清の分子サイズの違いによる分離法であるた
めに、血液中の蛋白質等、比較的分子量の大きい物質
は、膜を十分に通過できず、得られた血漿中の各蛋白質
の組成は、正確には元の血液中の蛋白質の組成を反映し
ない問題がある。さらに、膜の孔径を大きくしすぎると
赤血球が目詰まりを起こし、溶血する問題があり、実用
化には至っていない。
臨床検査用血清あるいは血漿分離技術が種々提案されて
いる。特開平4−208856号公報には、ポリアクリ
ルエステル誘導体とポリエチレングリコールを含有する
ガラス繊維と、レクチン含浸層からなる血清または血漿
成分の分離回収方法が開示されている。また、特開平5
−196620号公報には、上記特開平4−20885
6号公報で示された分離フィルターを用いた血清・血漿
分離器具が開示されている。これらの方法および器具
は、遠心分離を用いずに臨床検査用の血清あるいは血漿
を採取できるものの、得られる血清・血漿の量が100
μl前後と少ない上、分離に必要な時間も2分前後で遠
心分離に比べ短縮はされているが充分とはいえない。さ
らにこれらの技術は、分離材にガラス繊維を用いてお
り、電解質等がガラス繊維から溶出したり、ガラス繊維
に吸着するため、得られた血漿・血清中の電解質・リン
・脂質の濃度が分離前の血液と大きく異なってしまうと
いう欠点を有する。このため、これらの技術も広く普及
するには至っていない。
特開昭60−193468号公報には、白血球除去フィ
ルターとして極細繊維不織布を複数枚重ねたものが開示
されており、このような白血球除去フィルターが現在広
く普及している。また、国際特許出願WO89/230
4号公報、WO89/2305号公報あるいは特開平5
−168711号公報には、連通した細孔を有する3次
元網目構造の多孔質体を用いた白血球除去フィルターが
開示されている。しかしながら、これらの技術は全て、
白血球除去フィルターに関するものであり、臨床検査用
の血漿・血清分離に関しては何等情報を与えていない。
床検査用途として、少量の血液から迅速、効率的、安全
に、血漿・血清成分を分離するフィルターとして、組立
性に優れ、充分な性能を有するものは存在しないのが現
状である。
の成分組成を有する血漿・血清成分を、血液中の血球を
損傷することなく、迅速・簡便・安全に血液から分離す
ることが可能で、かつ組立性に優れた(製造の容易な)
血漿・血清分離フィルター、および血漿・血清分離方法
を提供することである。
を解決すべく種々検討した結果、連通した細孔を有する
3次元多孔質体を用い、細孔径をコントロールすること
で、血液中の赤血球と血漿・血清の多孔質体中での移動
速度に差を生じさせることができ、かつ、血液の流路長
(L)と流路径(D)の比(L/D)を調整することに
よって、血液の移動速度の横方向のムラを少なくし、該
移動速度の差により生じた赤血球と血漿・血清の移動距
離の差を広げることにより、血液中の血漿・血清成分を
血球と分離して回収することが可能となることを見出し
た。さらに3次元多孔質体を用いることで、シート状体
を複数重ねたり、あるいは解す必要もなく、また、所望
のフィルター形状への成形・加工が容易であり、さらに
血液のチャンネリングや、目詰まりによる性能低下、溶
血の発生を防ぐことができることを見出した。
板は、多孔質体に吸着する性質を有している(この性質
は公知)ので、本発明のフィルターを通過する際に吸着
除去される。次に、赤血球は多孔質体に吸着する性質を
有していないが、多孔質体の細孔径、つまり流路の大き
さを小さく設定することにより、いわゆる立体障害が起
こり、細孔内を変形しながら移動する。これに対して血
漿・血清成分は液体であり、立体障害がなく、赤血球よ
り早く細孔内を移動する。このようにして、赤血球と血
漿・血清の移動速度に差が生じる。さらに、L/Dを大
きくすることで、血液の移動速度の横方向のムラを少な
く、かつ赤血球と血漿・血清の移動距離差を大きくでき
るため、多孔質体入口に同時に進入した赤血球と血漿・
血清は、多孔質体出口部では血漿・血清が先に到達し、
血漿・血清のみが回収できる。
血漿・血清を採取することを目的としているのに対し、
白血球除去フィルターとして用いられる多孔質体は、多
量の血液や赤血球濃厚液(通常100〜500ml程
度)を処理することを目的としているので、目詰まりや
通過抵抗を下げるためL/Dが小さく(即ち、厚みを薄
く、径を大きく)設計されており、また吸着による白血
球除去の原理を用いている点で、本発明のものとは基本
的に大きく異なるものである。
の3次元多孔質体が、血液の流路径(D)に対する血液
の流路長(L)の比(L/D)が0.15〜6となるよ
うに、入口と出口を有する容器に装填されてなることを
特徴とする血漿あるいは血清分離フィルターに関する。
が20〜95%であることを特徴とする上記血漿あるい
は血清分離フィルター;3次元多孔質体が円盤状であ
り、容器入口が3次元多孔質体の円周部全面にわたって
血液を供給しうるように構成されており、且つ容器出口
が円盤状の3次元多孔質体の中心部から血漿あるいは血
清が流出するように構成されていることを特徴とする上
記血漿あるいは血清分離フィルター;3次元多孔質体に
親水化剤が固定されていることを特徴とする上記血漿あ
るいは血清分離フィルター;親水化剤が3次元多孔質体
の表面に固定されていることを特徴とする上記血漿ある
いは血清分離フィルター;親水化剤がポリビニルピロリ
ドンであることを特徴とする上記血漿あるいは血清分離
フィルターに関する。
〜50%の新鮮ウシ血液をフィルターの入口から流入さ
せて0.4〜0.6kg/cm2 の圧力差をフィルター
出入口間に与えて血漿あるいは血清を回収するとき、回
収される血漿あるいは血清の液量が3次元多孔質体の空
孔体積の10〜50%であることを特徴とする上記血漿
あるいは血清分離フィルター;ヘマトクリットが40〜
50%の新鮮ウシ血液をフィルターの入口から流入させ
て0.4〜0.6kg/cm2 の圧力差をフィルター出
入口間に与えて血漿あるいは血清を分離し、分離開始か
ら3次元多孔質体の空孔体積の10%に相当する量の血
漿あるいは血清を回収するとき、該分離された血漿ある
いは血清中の電解質濃度が、遠心分離で得られた血漿あ
るいは血清中の電解質濃度と比較して90〜110%で
あることを特徴とする上記血漿あるいは血清分離フィル
ター;ヘマトクリットが40〜50%の新鮮ウシ血液を
フィルターの入口から流入させて0.4〜0.6kg/
cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与えて血漿ある
いは血清を分離し、分離開始から3次元多孔質体の空孔
体積の10%に相当する量の血漿あるいは血清を回収す
るとき、該分離された血漿あるいは血清中の蛋白質濃度
が、遠心分離で得られた血漿あるいは血清中の蛋白質濃
度と比較して90〜110%であることを特徴とする上
記血漿あるいは血清分離フィルターに関する。
の3次元多孔質体が、血液の流路径(D)に対する血液
の流路長(L)の比(L/D)が0.15〜6となるよ
うに、入口と出口を有する容器に装填されてなる血漿あ
るいは血清分離フィルターを用い、かつ血液の平均処理
線速度が1〜300cm/分であることを特徴とする血
漿あるいは血清分離方法;フィルター出入口間の圧力差
が0.01〜5kg/cm2 であることを特徴とする上
記血漿あるいは血清分離方法に関する。
m以上の厚みを有する多孔質体をいう。多孔質体とは、
マトリックスおよび孔が共に連続したスポンジ状のもの
をいう。以下、3次元多孔質体を、単に多孔質体ともい
う。
は、多孔質体の全域にわたって、マトリックスが陸続き
となり一体化したものをいう。単にマトリックス同志が
接触し絡み合ったものや、マトリックスを部分的に融着
したり、接着剤等によりマトリックス同志を数カ所程度
接着しているものは、本願発明には含まれない。但し、
マトリックス同志の点接着であっても、実質的にマトリ
ックスが多孔質体全域にわたって一体化されたものや、
マトリックス同志を線接着し一体化されたものは、本願
発明に含まれる。つまり、繊維を単に絡めた綿状のもの
や部分的に繊維素材の融着または接着剤等により点接着
した不織布は本願発明に含まれないが、不織布等をさら
に加工し、一体化させ、マトリックス同志が連続したも
のや多孔質体ビーズを互いに熱融着したものは本願発明
に含まれる。
孔質体の全域にわたって、互いに連通していることをい
う。つまり、中空糸のようなストロー状のものを複数束
ねたものや、束ねた後に接着剤や熱融着により一体化さ
せたものは、それぞれの孔が連通しているのみで、互い
に連通していないので、本願発明には含まれない。
極細繊維不織布は、通常厚みが1mm未満のシート状で
あり、3次元とはいえない。また、繊維同士の絡み合い
で形成された繊維塊(ウエッブ)も、マトリックスが連
続していないので本発明の多孔質体とは異なる。また、
細孔が連通していないと血液が流れることができず、本
発明に適していないことは明らかである。
ものではないが、その材料としては、例えばセルロー
ス、セルロースアセテート、ポリウレタン、ポリアクリ
ロニトリル、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマ
ール、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ
スルホン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、
ポリトリフルオロクロロビニル、フッ化ビニリデン−テ
トラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン−プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−
エチレン共重合体等が挙げられ、好ましくはセルロー
ス、ポリビニルホルマールである。これらは、1種でも
2種以上を組み合わせても用いることができる。
方法(例えば、発泡、相分離等)によって成型、加工等
を行うことにより得ることができる。例えば、水溶性の
ポリビニルアルコールに、酸を触媒として、ホルムアル
デヒドを結合させるホルマール化反応において、予め気
孔形成剤を加え、気孔形成を行い、不溶性の多孔質基質
を形成した後に、気孔形成剤を抽出することにより、多
孔質体を得ることができる。さらに、打ち抜き、削りだ
し等を行い、所望の形状のものを得ることができる。
て、次のようなメリットがある。 1)所望の形状への成型加工性(フィルターの組立性)が
よい。これは、多孔質体は、不織布の場合のように重ね
たり解したりする必要がないためである。つまり、繊維
の場合、綿状と不織布状があるが、綿状繊維は不定形で
あり、フィルター容器に綿を詰める作業が必要であり、
不織布状繊維はシート形状であり、複数枚のシートを重
ねる作業が必要となる。 2)孔径が均一で、連通した細孔を有することができ、目
詰まりや溶血の発生を防止できる。これは、多孔質体の
場合には、孔が化学反応により形成され、孔径が化学的
な反応により決定されるためである。これに対し、繊維
素材の場合は、フィルターの孔径は物理的な要因(圧
縮)により決定され、圧縮時の力のかけ具合によっては
疎密ができやすいため、疎の部分から血球が漏れたり、
密の部分では通過抵抗により溶血が起きたりする。
も可能だが、血液と多孔質体との親和性をより高めた
り、蛋白質の吸着をより防いだり等するために、表面改
質を行うこともできる。当該表面改質は、例えば、上記
多孔質体に親水化剤を固定する、特に上記多孔質体表面
に親水化剤を固定することにより行うことができる。
リコール、アクリル系ポリマー、ポリビニルアルコー
ル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニル
ピロリドン等が挙げられる。多孔質体素材との親和性が
優れている点から、好ましくはポリビニルピロリドンで
ある。
法としては、特に限定されず、公知の方法を用いること
ができ、物理的あるいは化学的に親水化剤を固定するこ
とができる。親水化剤を多孔質体表面に固定することに
より、多孔質体と血液との親和性が高まるため、血液を
血球と血漿とに分離する際、通過抵抗が低下し、分離速
度が速められうる。
げて、より具体的に説明する。例えば、多孔質体を、親
水化剤であるポリビニルピロリドンの水溶液に浸漬後、
取り出して乾燥することにより、多孔質体表面に親水化
剤を容易に物理的に固定化できる。また、このようなポ
リビニルピロリドンを物理的に表面に固定化した多孔質
体を、加熱処理、放射線処理すること等により、容易に
ポリビニルピロリドンどうしを架橋させることができ
る。架橋することにより、血液中へのポリビニルピロリ
ドンの溶出をより低く抑えうる。
れない。例えば、オートクレーブ処理のように加圧下に
おいて加熱する方法、あるいは恒温槽内に放置する方法
等が挙げられる。加熱処理の温度も特に限定されない
が、70℃以上が好ましく、100℃以上がより好まし
い。加熱温度が高いほど架橋の効率が向上する。上限温
度は、用いる多孔質体の性質や、ポリビニルピロリドン
自体の耐熱性等にもよるが、200℃以下が好ましく、
150℃以下がより好ましい。加熱時間は、架橋を十分
に行うためには長い方が好ましいが、用いる多孔質体の
性質や、ポリビニルピロリドン自体の変性の点から、2
0分間〜2時間が好ましい。また、加熱による架橋は、
多孔質体が親水化剤溶液に浸漬している状態(WET状
態)、あるいは浸漬後乾燥した状態(DRY状態)のい
ずれにおいても行うことができ、ポリビニルピロリドン
が多孔質体に固定される。未反応のポリビニルピロリド
ンは、水で洗浄すること等により取り除くことができ
る。
特に限定されない。例えば、γ線照射、電子線照射、コ
ロナ放電等が挙げられる。処理できる厚みや、操作性の
点から、γ線照射が好ましい。照射量は、ポリビニルピ
ロリドンが十分に架橋される照射量であれば特に限定さ
れず、放射線照射による多孔質体やポリビニルピロリド
ン自体の変性を起こさない範囲として、10〜50KG
yが好ましい。また、放射線照射は、WET状態あるい
はDRY状態で行うことができる。未反応のポリビニル
ピロリドンは、水洗浄等で取り除くことができる。
の平均孔径は、5〜50μmであることが必要であり、
好ましくは8〜30μm、より好ましくは10〜20μ
mである。平均孔径が50μmを超える場合には、赤血
球の細孔内の通過抵抗(即ち、赤血球の変形および細孔
壁との摩擦)が減少し、赤血球と血漿・血清成分との移
動速度差が充分生じず、分離が不十分となるので好まし
くない。平均孔径が5μm未満の場合には、血液の流路
が狭くなりすぎて、血球成分が目詰まりを生じ易く、ま
たフィルターの通過抵抗が大きくなり、溶血が生じるこ
とがあるので好ましくない。
体の表面あるいは任意の断面の細孔径の平均である。平
均孔径は、多孔質体を、血液の流れ方向に対して垂直方
向に切断し、その断面の電子顕微鏡写真を撮影し、少な
くとも100個の細孔が存在する一定面積内の細孔の直
径を測定して、相加平均により求める。細孔断面の形が
円形でない場合は、画像処理等により細孔断面積を求
め、それに相当する円の相当径を細孔径とする。この場
合、径とは全て直径を意味する。当該平均孔径は、多孔
質体の製造条件を変えること等により、調節することが
できる。
液入口から透過液出口に至る軸方向で一定としてもよい
が、血液入口から透過液出口に向かって徐々に細孔径を
小さくし、透過液出口付近で血球成分と血漿・血清成分
との分離効率を上げるようにすることも可能である。た
だし、その場合でも平均孔径は5〜50μmの範囲にあ
ることが必要である。
用多孔質体と容器内壁との空間に、血液中の異物を取り
除くプレフィルター(例えば、多孔質体、綿、不織布、
メッシュ等)を設置することも可能である。これらのプ
レフィルターの平均孔径は、当然、上記血漿・血清分離
用多孔質体の平均孔径より大きくなるが、フィルター全
体としての平均孔径には、プレフィルターにおける平均
孔径は考慮せず、血漿・血清分離用多孔質体部分のみに
おける平均孔径を用いることとする。
の空孔率は20〜95%であることが好ましく、より好
ましくは30〜90%である。空孔率が20%未満であ
ると、フィルター自体の嵩が大きくなり、また血液の通
過抵抗が大きくなり易い傾向がある。空孔率が95%よ
り大きい場合は、フィルターの強度が低下して、組立性
が低下し易い傾向がある。
孔質体内の空孔体積の比率(%)を意味する。空孔率
は、(1−rm /ρ)×100(%)として算出する。
なお、rm は多孔質体の嵩密度、ρは多孔質体材料の密
度である。
質体体積×空孔率)×1/100として算出することが
できる。当該空孔率および空孔体積は、多孔質体の製造
条件を変えること等により調節することができる。
ーに装填される多孔質体の血液流路径(D)に対する血
液流路長(L)の比(L/D)は、0.15〜6である
ことが必要であり、好ましくは0.25〜4、より好ま
しくは0.5〜2である。L/Dが0.15より小さい
場合には、血液流路長が短すぎて血液中の各成分の移動
距離が短く、血球と血漿・血清の移動距離に差があまり
生じず、また流路径が大きいため血液中の各成分の移動
速度の横方向にムラを生じるために、血球成分と血漿・
血清成分の分離が不十分となる。L/Dが6より大きい
場合には、分離効率は高まるが、移動距離が長くなるた
めに、血液が流れる際の通過抵抗が高まり、赤血球の溶
血が生じ易くなる。
が多孔質体に供給される多孔質体表面から、容器出口に
向かう透過液が多孔質体から流出する多孔質体表面まで
の最短距離を意味する。例えば、円錐状の多孔質体を用
いる場合には、その円錐の高さを流路長(L)とする。
孔質体に供給される多孔質体表面が円形である場合はそ
の直径を用いるが、円以外の場合はその表面積の円相当
直径を用いる。なお、多孔質体の形状によっては、例え
ば円盤状の多孔質体の外周部から中心に向かって送液す
る場合や、円錐状の多孔質体の底面部から頂点部に向か
って送液する場合等には、場所によって(血液の流路進
行に従って)血液流路の断面積の円相当直径は変化する
が、この場合にも、本発明における流路径(D)は、血
液入口部の血液と接触する多孔質体表面の面積の円相当
直径と定義する。また、流入血液は、一度多孔質体と容
器内壁との空間にたまり、その後加圧することにより、
一瞬のうちに一様に多孔質体表面に供給されるものと考
える。
m、より好ましくは10〜100mmである。流路長が
5mmより短いと血球と血漿・血清の分離が不十分とな
り易い傾向がある。流路長が長くなると分離効率が高ま
り好ましいが、逆に通過抵抗が大きくなり溶血の恐れが
ある他、フィルターが大きくなるので必要な血液量も多
くなる。よって100mm以下が好ましい。流路径
(D)は、流路長の変化により最適値が変わるため一義
的には決まらないが、好ましくは2〜100mm、より
好ましくは5〜100mmである。
血漿・血清の移動速度の差により生じる同時点での移動
距離の差を利用して赤血球と血漿・血清を分離している
ので、流路長が多孔質体の場所によって変わると、血漿
・血清が出口に達する場所が多孔質体内で変わってしま
い分離効率が低下し易くなる傾向がある。このため血液
流路長は多孔質体の全ての部分で同一であることが望ま
しい。
料としては、特に限定されない。例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポ
リスチレン、ポリエステル、ABS(アクリロニトリル
・ブタジエン・スチレン)樹脂、アクリル等のプラスチ
ック類等が、加工性、割れにくさ、軽量の点から好まし
く挙げられる。内部の状態を観察する場合には、透明、
半透明の材質を選択すればよい。
や角柱型で一方の端面(底面)から反対の端面(底面)
に血液を流す場合のように、血液の流路進行と血液流路
面積が一定であるような形状、円盤状の外周部から中
心に向かって血液を流す場合、および円錐型で底面から
頂点方向に向かって血液を流す場合のように、血液の流
路進行に従って血液流路面積が減少するような形状等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。
の血漿・血清分離等に用いる場合には、使用血液量を少
なくすることが望ましいので、多孔質体の形状は後者
()の方が好ましい。
器入口が3次元多孔質体の円周部全面にわたって血液を
供給しうるように構成されており、且つ容器出口が円盤
状の3次元多孔質体の中心部から血漿あるいは血清が流
出するように構成されているフィルターは、最も分離効
率が高く、特に好ましい。
においては、ヘマトクリットが40〜50%の新鮮ウシ
血液をフィルターの入口から流入させて0.4〜0.6
kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与えて血
漿あるいは血清を回収するとき、得られる血漿あるいは
血清量は、多孔質体の空孔体積の10〜50%であるこ
とが好ましい。より好ましくは、得られる血漿あるいは
血清量は、多孔質体の空孔体積の15〜50%である。
積の10%未満では、簡便で安全性が高く血漿・血清が
得られても、臨床検査用として必要な血漿・血清量を得
るためには多量の血液を要することとなる。
れだけ処理血液量を少なくすることができて好ましい
が、通常血液のヘマトクリットは40〜50%であるの
で、理論上、最大血漿・血清採取量は処理血液量の50
〜60%である。もちろん、ヘマトクリットの低い血液
を用いれば血漿・血清採取量は多く、ヘマトクリットの
高い血液を用いれば血漿・血清採取量は少なくなるが、
本発明では通常のヘマトクリット値の血液を想定してい
る。
管を用いて遠心分離して測定する、通常のヘマトクリッ
ト測定法により測定する。
るように、好ましくは0.01〜5kg/cm2 の範囲
を取りうるが、上記では、条件としてフィルターの出入
口間の圧力差を0.4〜0.6kg/cm2 とした場合
のことを述べている。なお、フィルターの出入口間に圧
力差を付与する方法、当該圧力差の測定方法は後述す
る。
ルターにおいては、ヘマトクリットが40〜50%の新
鮮ウシ血液をフィルターの入口から流入させて0.4〜
0.6kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与
えて血漿あるいは血清を分離し、分離開始から該多孔質
体の空孔体積の10%に相当する量の血漿あるいは血清
を回収するとき、該分離された血漿あるいは血清中の電
解質濃度が、遠心分離で得られた血漿あるいは血清中の
電解質濃度と比較して90〜110%であることが好ま
しい。
離した場合の電解質濃度の90〜110%の範囲内であ
ると、生化学検査の測定精度、生化学診断の信頼性等の
点から好ましい。なお、遠心分離する場合の条件は、1
000G、10分間である。
ン電極で測定する。
ィルターにおいては、ヘマトクリットが40〜50%の
新鮮ウシ血液をフィルターの入口から流入させて0.4
〜0.6kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に
与えて血漿あるいは血清を分離し、分離開始から該多孔
質体の空孔体積の10%に相当する量の血漿あるいは血
清を回収するとき、該分離された血漿あるいは血清中の
蛋白質濃度が、遠心分離で得られた血漿あるいは血清中
の蛋白質濃度と比較して90〜110%であることが好
ましい。
離した場合の蛋白質濃度の90〜110%の範囲内であ
ると、生化学検査の測定精度、生化学診断の信頼性等の
点から好ましい。なお、遠心分離する場合の条件は、1
000G、10分間である。
ーレット法、アルブミン濃度はBCG(ブロムクレゾー
ルグリーン)法によって測定する。
用いてもよく、例えば、血漿成分と血球の分離性を向上
させる場合には直列に連結し、処理液量を増加する場合
には並列に連結すればよい。さらに、本フィルターをサ
ンプリング容器に結合して一体型として用いることもで
きる。この場合には、自動的に一定量の血液試料を本発
明の血漿あるいは血清分離フィルターユニットに流入
し、自動的にフィルターを交換する機構を有する自動分
析装置等に容易に適用することが可能である。
記フィルター(平均孔径が5〜50μmの3次元多孔質
体を、血液の流路径(D)に対する血液の流路長(L)
の比(L/D)が0.15〜6となるように、入口と出
口を有する容器に装填してなるフィルター)を用い、か
つ血液の平均処理線速度が1〜300cm/分であるこ
とを特徴とする。
血清分離方法では、血液の平均処理線速度(線速度)が
1〜300cm/分であることが必要であり、好ましく
は2〜150cm/分、より好ましくは3〜75cm/
分である。血液の平均処理線速度が1cm/分より小さ
い場合には、多孔質体中を血液が移動する時間が長く、
血漿・血清が得られるまでに時間がかかりすぎ、また各
成分の移動中の拡散により血漿・血清成分と血球成分の
分離が不十分となる。血液の平均処理線速度が300c
m/分より大きい場合には、血漿・血清が得られる時間
が短縮できるが、通過抵抗が大きくなり、溶血が発生す
ることがある。
多孔質体内を通過する平均速度をいう。血液の平均処理
線速度は、血液流路長(L)を、血液が多孔質体に侵入
してから透過液が流出するまでの時間で割ることにより
算出する。例えば、円盤状の外周部から中心に向かって
送液する場合(図1)には、場所によって線速度が異な
るが、このような場合も上記のようにして平均処理線速
度を求める。当該血液の平均処理線速度は、多孔質体の
空孔率、空孔体積を変えたり、加える圧力を変えること
等により調節することができる。
離方法は、圧力を負荷して、血液を多孔質体内を通過さ
せ、血球と血漿・血清の移動速度の差を利用して、血漿
・血清を分離する方法である。
ターの形状、多孔質体の空孔率、血液の平均処理線速度
に依存するため一義的には決まらないが、0.01〜5
kg/cm2 が好ましく、0.05〜3kg/cm2 が
より好ましく、0.1〜1kg/cm2 が特に好まし
い。
場合は、血液が多孔質体を通過するための負荷が小さい
ため、例えば多孔質体に疎水性が高い材料を使用したと
きには、血液を多孔質体内に送ることができなかった
り、平均処理線速度が低下して血漿・血清が得られるま
でに時間がかかりすぎる上、多孔質体内で血漿・血清と
血球との移動速度差が生じず、血漿・血清の分離が不十
分となり易い傾向がある。圧力差が5kg/cm2 より
大きい場合は、血漿・血清が得られる時間を短縮するこ
とができるが、血液の平均処理線速度が速すぎて、血漿
・血清と血球との透過時間の差が短いため、血漿・血清
の分離が不十分となったり、血球成分にダメージを与え
て溶血して、血漿・血清が採取できなくなったり、装置
やフィルターに損傷が生じ易くなる傾向がある。
与する方法としては、例えば、フィルター入口側からポ
ンプや加圧空気で血液を押し出す方法、フィルター出口
側を減圧にして吸引する方法、あるいは入口加圧と出口
減圧を組み合わせる方法等が挙げられるが、特に限定さ
れるものではない。フィルターの出入口間の圧力差は、
ポンプまたは吸引装置のレベルゲージの指示値を用い
る。
るものではなく、血液成分を含むものであれば全て用い
ることができる。血液の由来は、ヒト、ウシ、ヤギ、イ
ヌ、ウサギ等、何でもよい。また、血液をそのまま用い
ても、抗凝固剤〔例えばACD液(血液保存溶液)、ヘ
パリン、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)等〕や赤
血球凝集剤(例えばレクチン、抗体等)等の添加剤を加
えて用いてもよい。通常、血液に添加剤を加えずに放置
したり、凝固剤を添加した場合には、血液中のフィブリ
ノーゲンがフィブリンに変化して血液の凝固が進行する
が、これらの凝固性血液をそのまま用いても、これに遠
心分離等の処理を加えたものを用いても、化学的な処理
を加えたものを用いてもよい。
のであるが、本発明においては、実質的に血球成分を含
まないものとする。これは、血液を遠心分離して得られ
た血漿でも、少量の赤血球、白血球、血小板や血球の破
片の混入を完全に防ぐことはできないからである。ここ
で、実質的に血球成分を含まないものとは、分離前の血
液中の血球の99.9%以上を除去したものを意味す
る。この程度の血球を除去すれば、得られた血漿の臨床
検査データに血球の影響は現れない。
液凝固因子を除いたものに相当するが、本発明において
は実質的にフィブリノーゲンを含まないものとする。こ
こで、実質的にフィブリノーゲンを含まないものとは、
セルロースアセテート電気泳動法により検出されないこ
とを意味する。
離機構は、両成分の多孔質体細孔中の移動速度の差を利
用している。多孔質体細孔内の移動速度は血漿・血清成
分の方が血球成分より速いため、多孔質体に血液を供給
し、圧力差を生じさせると、透過液出口側に初めに血漿
・血清成分が到達し、その後血球成分が到達する。この
時間差を利用することにより血液から血漿・血清を得る
ことができる。
血漿・血清と血球との移動速度の差が大きければ大きい
ほど、得られる血漿・血清の量は多くなるが、透過液出
口側には最終的には血球が透過してくるので、従来の比
重差を利用した遠心分離、ふるい分けの原理を利用した
膜分離、吸着の原理を利用した白血球分離等とは概念が
根本的に異なる。
等が原理的に比較的類似しているが、前者はゲル内の移
動可能空間の差を利用しており、分子量の大きいものほ
ど移動可能空間が少ないため早く流出する点で異なり、
後者はゲル構造による立体障害の差を利用する点で一致
するが、本発明が圧力により分離成分を移動させるのに
対して、電気泳動ではクーロン力により分離成分を移動
させる点で異なる。
と違って長時間処理や大量処理にはあまり向かないが、
臨床検査等、少量の血液を短時間で血漿または血清に分
離することが要求される分野においては、最適な血漿ま
たは血清の分離手段といえる。さらに、極細繊維不織布
を用いる場合と比較して、シートを重ねたり解したりす
る必要がないため組立性に優れ、所望の形状への成形・
加工性に優れ、さらに均一な細孔を有するため血液のチ
ャンネリングや目詰まりによる性能低下、溶血の発生を
防ぐことができる。
するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。
〔なお、図1(b)は図1(a)のフィルターをAの方
向から見た時の図であり、この図1(b)では部分的に
破断して内部を見せており、多孔質体3にはハッチング
を施している〕。つまり、入口1として容器の上面端部
に直径1.0mmの穴、出口2として底面中央部に直径
1.0mmの穴を有し、容器内部の直径52.0mm、
厚さ2.0mmのアクリル製の円盤状容器4に、多孔質
体3として平均孔径12μm、空孔率86%のポリビニ
ルホルマールスポンジを直径50.0mm、厚さ2.0
mmとなるように、容器の内周部表面との間に1.0m
mの隙間を設けて充填した。充填時の多孔質体の空孔体
積は3.4mlであった。容器の血液入口部断面積(円
盤状多孔質体の側面積にあたるもの)は2mm×50m
m×π=100πmm2 で、円相当直径は20mmとな
り、血液流路長さは25mm(多孔質体直径50mmの
半分)であるので、L/Dは25/20(=1.25)
である。
え、ヘマトクリット45%のウシ血液を容器の外周部か
ら内側へ、0.5kg/cm2 の圧力で送液した。血液
は、容器内で多孔質体の外周部から中心に向かって、多
孔質体底面に対して水平方向(多孔質体側面に対して垂
直方向)に多孔質体内を通過し、約5秒後に出口から透
過液が得られた。透過液は約6秒後から血球が混入し始
めた。血球の混入のない透過液は加圧後5秒から1秒間
採取でき、その総量は0.7mlであった。この時の採
取透過液から求めた多孔質体中の平均処理線速度は30
cm/分であった。
g/dl以下で、溶血は認められなかった。また、血球
分析器で測定した赤血球、白血球、血小板も全て検出限
界以下であった。得られた透過液の生化学分析値〔生化
学自動分析装置(日立製)により測定;当該装置内で
は、総蛋白質濃度はビューレット法、アルブミン濃度は
BCG法、電解質濃度は各電解質(イオン)のイオン電
極で測定〕を表2に示すが、同一の血液を遠心分離して
得られた血漿の分析値と有意差を認めなかった。また、
得られた透過液中のフィブリノーゲン濃度をセルロース
アセテート電気泳動法により求めたところ、遠心分離で
得られた血漿中の濃度の約50%に減少していたが、完
全に除かれてはいなかった。さらに一昼夜放置したとこ
ろ、フィブリンの析出は認められなかった。
の血液に抗凝固剤を加えずに、採血直後のヘマトクリッ
ト47%のヒト血液を、0.5kg/cm2 の圧力で送
液した。血液は、容器内で外周部から中心に向かって、
多孔質体底面に対して水平方向(多孔質体側面に対して
垂直方向)に多孔質体内を通過し、約5秒後に出口から
透過液が得られた。透過液は約7秒後から血球が混入し
始めた。血球の混入のない透過液は加圧後5秒から2秒
間採取でき、その総量は1.0mlであった。この時の
採取透過液から求めた多孔質体中の平均処理線速度は3
0cm/分であった。
g/dl以下で、溶血は認められなかった。また、血球
分析器で測定した赤血球、白血球、血小板も全て検出限
界以下であった。得られた透過液の生化学分析値を表2
に示すが、同一の血液を凝固後遠心分離して得られた血
清の分析値と有意差を認めなかった。また、得られた透
過液中にフィブリノーゲンは検出されず、得られた透過
液は血漿ではなく血清であった。なお、同一人からヘパ
リンを抗凝固剤として加えた血液を遠心分離して得られ
た血漿中のフィブリノーゲン濃度は220mg/dlで
あった。
験を行ったにも係わらず、採取できた透過液量に違いが
認められたのは、赤血球の大きさがヒトとウシで違うた
めと考えられる。また、フィブリノーゲンが完全に除去
されているのは、抗凝固剤を添加していないため、フィ
ブリノーゲンがフィルターに吸着したためと考えられ
る。
体として用いた以外は、実施例1と同様にして実験を行
った。その結果、血球の混入のない透過液は約15秒後
から4秒間得られ、その量は0.8mlであった。この
ときの血液の多孔質体中の平均処理線速度は10cm/
分であった。得られた透過液のヘモグロビン濃度は3m
g/dl以下で、溶血は認められなかった。また、血球
分析器で測定した赤血球、白血球、血小板も全て検出限
界以下であった。得られた透過液の生化学分析値を表2
に示すが、同一の血液を遠心分離して得られた血漿の分
析値と有意差を認めなかった。また、得られた透過液中
のフィブリノーゲン濃度は、遠心分離により得られた血
漿の15%に減少していた。
として用いた以外は、実施例1と同様にして実験を行っ
た。その結果、フィルターは目詰まりを生じ、透過液を
得ることができなかった。これは、平均孔径が2μmで
あり、細孔径が小さすぎたため、血球成分が細孔に目詰
まりを起こしたためと考えられる。
ルスポンジを多孔質体として用いた以外は、実施例1と
同様にして実験を行った。その結果、フィルターからの
透過液には初期から赤血球が含まれ、血漿・血清の分離
はできなかった。これは、平均孔径が60μmであり、
赤血球と血漿・血清の移動速度に充分な差が生じず分離
ができなかったためと考えられる。
〔なお、図2(b)は図2(a)のフィルターをAの方
向から見た時の図であり、この図2(b)では部分的に
破断して内部を見せており、多孔質体3にはハッチング
を施している〕。つまり、容器4に、多孔質体3として
有効断面形状φ50.0mm、厚さ5mm、平均孔径1
2μm、空孔率86%のポリビニルホルマールスポンジ
を充填した。このときのL/Dは5/50(=0.1)
である。このフィルターを用い、ACD液を加えたヘマ
トクリット45%のウシ血液を圧力0.5kg/cm2
でフィルターを通過させた。その結果、10秒後に透過
液が得られたが、この透過液には初期から赤血球が含ま
れ、血漿・血清の分離はできなかった。この原因は、L
/Dが0.1であり血液の移動距離が短く、赤血球と血
漿・血清の分離が充分に行われなかったためと考えられ
る。
〔なお、図3(b)は図3(a)のフィルターをAの方
向から見た時の図であり、この図3(b)では部分的に
破断して内部を見せており、多孔質体3にはハッチング
を施している〕。つまり、容器4に、多孔質体3として
有効断面形状φ10.0mm、厚さ100.0mm、平
均孔径12μm、空孔率86%のポリビニルホルマール
スポンジを充填した。このときのL/Dは100/10
(=10)である。このフィルターを用い、ACD液を
加えたヘマトクリット45%のウシ血液を圧力0.5k
g/cm2 でフィルターを通過させた。その結果、5分
後に透過液が得られたが、得られた透過液は溶血してお
り、ヘモグロビン濃度は50mg/dlであった。この
原因は、L/Dが10と大きく、血液の多孔質体内での
通過抵抗が増大し、赤血球が破壊されたためと考えられ
る。
定方法を以下に示す。 平均孔径 多孔質体を、血液の流れ方向に対して垂直方向に切断
し、その断面の電子顕微鏡写真を撮影し、少なくとも1
00個の細孔が存在する一定面積内の細孔の直径を測定
して、相加平均により求めた。なお、細孔断面の形が円
形でない場合は、画像処理等により細孔断面積を求め、
それに相当する円の相当径を細孔径(直径)とした。
お、rm は多孔質体の嵩密度、ρは多孔質体材料の密度
である。 空孔体積 (多孔質体体積×空孔率)×1/100として算出し
た。
過液が流出するまでの時間で割って、算出した。 圧力差 ポンプまたは吸引装置のレベルゲージの指示値を用い
た。
に示す。また、上記実施例1〜3で得られた透過液の生
化学分析値を表2に示す。
れば、少量の血液でも、迅速に純度の高い血漿・血清を
得ることが可能で、かつ組立性・操作性も簡便で、安全
性の高い血漿・血清分離を行うことが可能となる。即
ち、本発明の血漿・血清分離フィルターを用いれば、臨
床検査等をはじめとするその他の研究等において、血液
成分を含む検液から、迅速、容易、安全に、血球成分を
除くことが可能であり、さらに、細胞培養液中の細胞を
分離除去することが可能である。
を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 平均孔径が5〜50μmの3次元多孔質
体が、血液の流路径(D)に対する血液の流路長(L)
の比(L/D)が0.15〜6となるように、入口と出
口を有する容器に装填されてなることを特徴とする血漿
あるいは血清分離フィルター。 - 【請求項2】 3次元多孔質体の空孔率が20〜95%
であることを特徴とする請求項1記載の血漿あるいは血
清分離フィルター。 - 【請求項3】 3次元多孔質体が円盤状であり、容器入
口が3次元多孔質体の円周部全面にわたって血液を供給
しうるように構成されており、且つ容器出口が円盤状の
3次元多孔質体の中心部から血漿あるいは血清が流出す
るように構成されていることを特徴とする請求項1また
は2記載の血漿あるいは血清分離フィルター。 - 【請求項4】 3次元多孔質体に親水化剤が固定されて
いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
血漿あるいは血清分離フィルター。 - 【請求項5】 親水化剤が3次元多孔質体の表面に固定
されていることを特徴とする請求項4記載の血漿あるい
は血清分離フィルター。 - 【請求項6】 親水化剤がポリビニルピロリドンである
ことを特徴とする請求項4または5記載の血漿あるいは
血清分離フィルター。 - 【請求項7】 ヘマトクリットが40〜50%の新鮮ウ
シ血液をフィルターの入口から流入させて0.4〜0.
6kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与えて
血漿あるいは血清を回収するとき、回収される血漿ある
いは血清の液量が3次元多孔質体の空孔体積の10〜5
0%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに
記載の血漿あるいは血清分離フィルター。 - 【請求項8】 ヘマトクリットが40〜50%の新鮮ウ
シ血液をフィルターの入口から流入させて0.4〜0.
6kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与えて
血漿あるいは血清を分離し、分離開始から3次元多孔質
体の空孔体積の10%に相当する量の血漿あるいは血清
を回収するとき、該分離された血漿あるいは血清中の電
解質濃度が、遠心分離で得られた血漿あるいは血清中の
電解質濃度と比較して90〜110%であることを特徴
とする請求項1〜7のいずれかに記載の血漿あるいは血
清分離フィルター。 - 【請求項9】 ヘマトクリットが40〜50%の新鮮ウ
シ血液をフィルターの入口から流入させて0.4〜0.
6kg/cm2 の圧力差をフィルター出入口間に与えて
血漿あるいは血清を分離し、分離開始から3次元多孔質
体の空孔体積の10%に相当する量の血漿あるいは血清
を回収するとき、該分離された血漿あるいは血清中の蛋
白質濃度が、遠心分離で得られた血漿あるいは血清中の
蛋白質濃度と比較して90〜110%であることを特徴
とする請求項1〜8のいずれかに記載の血漿あるいは血
清分離フィルター。 - 【請求項10】 平均孔径が5〜50μmの3次元多孔
質体が、血液の流路径(D)に対する血液の流路長
(L)の比(L/D)が0.15〜6となるように、入
口と出口を有する容器に装填されてなる血漿あるいは血
清分離フィルターを用い、かつ血液の平均処理線速度が
1〜300cm/分であることを特徴とする血漿あるい
は血清分離方法。 - 【請求項11】 フィルター出入口間の圧力差が0.0
1〜5kg/cm2であることを特徴とする請求項10
記載の血漿あるいは血清分離方法。
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|---|---|---|---|
| JP34874696A JP3644169B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 血漿あるいは血清分離フィルターおよび血漿あるいは血清分離方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34874696A JP3644169B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 血漿あるいは血清分離フィルターおよび血漿あるいは血清分離方法 |
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| JP34874696A Expired - Fee Related JP3644169B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 血漿あるいは血清分離フィルターおよび血漿あるいは血清分離方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003073095A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-04 | Sanko Junyaku Co., Ltd. | Instrument for separating plasma or serum, method of collecting plasma or serum, method of separating plasma or serum, test carrier and glass fiber |
| JP2007518978A (ja) * | 2003-12-24 | 2007-07-12 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 血漿用オンデマンドチューブ |
| JP2007202634A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Toray Ind Inc | 吸着器 |
| JP2009039350A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-02-26 | Hitachi Chem Co Ltd | 血球分離材及び血球分離材の製造方法 |
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-
1996
- 1996-12-26 JP JP34874696A patent/JP3644169B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7407742B2 (en) | 2002-02-27 | 2008-08-05 | Sanko Junyaku Co., Ltd. | Plasma or serum separator, plasma or serum sampling method, plasma or serum separating method, test carrier and glass fiber |
| JP2008275627A (ja) * | 2002-02-27 | 2008-11-13 | Sanko Junyaku Kk | 血漿又は血清分離具、血漿又は血清の採取方法、血漿又は血清分離方法、試験担体及びガラス繊維 |
| JP2007518978A (ja) * | 2003-12-24 | 2007-07-12 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー | 血漿用オンデマンドチューブ |
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| KR101233636B1 (ko) | 2010-10-20 | 2013-02-15 | 아주대학교산학협력단 | 혈색소 측정용 혈액 성분 분리 장치 및 분리 방법 |
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