JPH10211277A - 血漿又は血清分離フィルター - Google Patents
血漿又は血清分離フィルターInfo
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Abstract
ィルターであり、臨床検査時に、少量の血液から簡便・
迅速・安全にかつ、全血中と同じ濃度で血漿・血清を分
離でき、血液中の血球成分を損傷することなく、優れた
性能を有するフィルターを提供する。 【解決手段】 入口と出口を有する容器に極細繊維集合
体を装着し、出入口間の圧力差により該極細繊維集合体
中で血液を移動させて、血漿又は血清と血球の極細繊維
中の移動速度差を利用して、血漿又は血清を血球と分離
採取する血漿又は血清分離フィルターにおいて、該極細
繊維集合体が平均繊維直径0.5〜3.5μm、平均動
水半径0.5〜3.0μmの極細繊維からなる不織布単
独又は該不織布を複数枚重ねたものからなり、血球分離
層の長さが5mm以上であって、血液の流動方向が、不
織布の面に対して水平方向であることを特徴とする血漿
又は血清分離フィルター。
Description
は血清成分を分離回収するフィルターに関する。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又は血清を得ることが可能
で、且つ、操作性も簡便で、安全性が高く、さらに製造
が容易な血漿分離フィルターに関する。
学検査は、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、ガラス繊維など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
疫分析に比べ数が限られていること、一つのプレートに
一つの検査項目を用いるため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、高価であることなどか
ら、広く普及するには至っていない。
法としては、特開昭53−72691号に一端が閉塞さ
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や特開昭60−11166号
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。
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、又逆に濾過
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、血液中の蛋白質など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。
検査用血清又は血漿分離技術が種々提案されている。特
開昭61−38608には体積ろ過効果を用いた繊維質
からなる固液分離器具が開示されている。この固液分離
器具は繊維質に血液を加圧して流すことにより、血漿を
得ることが出来るが、圧力損失が大きく濾剤の抵抗が大
きいため血漿を得るまでに数分要し、また、初期の得ら
れた血漿のタンパク質濃度が、繊維質による吸着により
低下するという問題があり実用化には至っていない。特
開平4−208856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5−19662
0には特開平4−208856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。
ずに臨床検査用の血清又は血漿を採取できるものの、得
られる血清・血漿の量が100μL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
れているは充分とはいえず、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、繊維からの溶出や繊維
への吸着のため、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。
小量の血液から短時間、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充分な性能を有するもの
は存在しないのが現状である。
と同一の成分組成を有する血漿又は血清成分を、血液中
の血球を損傷することなく、簡便・迅速・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血漿又は
血清分離フィルターを得るべく、極細繊維集合体による
血液成分の分離機構に付いて種々検討した結果、極細繊
維の素材、平均繊維直径および繊維間隙部の大きさ、血
球分離層長さ、極細繊維の形態、血液の流動方向、繊維
の表面状態を最適化することによって、極細繊維集合体
中を移動する赤血球と血漿又は血清の移動速度に差を生
じさせ、血液中の血漿又は血清と赤血球を分離して回収
するとともに、低い圧力損失で迅速に処理でき、また得
られた血漿又は血清の電解質やタンパク質の濃度の経時
的変化がなく、通常の遠心分離によって得られる血漿又
は血清と同等の血漿又は血清を得ることが可能であるこ
とを見いだした。以下に本発明を詳細に説明する。
の乃至の血漿又は血清分離フィルターを提供するも
のである。 入口と出口を有する容器に極細繊維集合体を装着
し、出入口間の圧力差により該極細繊維集合体中で血液
を移動させて、血漿又は血清と血球の極細繊維中の移動
速度差を利用して、血漿又は血清を血球と分離採取する
血漿又は血清分離フィルターにおいて、該極細繊維集合
体が平均繊維直径0.5〜3.5μm、平均動水半径
0.5〜3.0μmの極細繊維からなる不織布単独又は
該不織布を複数枚重ねたものからなり、血球分離層の長
さが5mm以上であって、血液の流動方向が、不織布の
面に対して水平方向であることを特徴とする血漿又は血
清分離フィルター。 極細繊維がポリエステル、ポリプロピレン、ポリア
ミド又はポリエチレンからなる上記の血漿又は血清分
離フィルター。 極細繊維集合体の形状が円盤状であり、円盤の外周
部から中心部に向かって血液が流れ、円盤の中心部より
血漿又は血清を採取する上記又はの血漿又は血清分
離フィルター。 極細繊維の表面に親水化剤が固定化されている上記
乃至のいずれかの血漿又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上記の血
漿又は血清分離フィルター。 採取された血漿又は血清中の電解質濃度と、通常の
遠心分離で得られた血漿又は血清中の電解質濃度の差が
10%以内である上記乃至のいずれかの血漿又は血
清分離フィルター。 採取初期、採取終了時、通常の遠心分離で得られた
血漿又は血清中の総タンパク質およびアルブミン濃度の
差が10%以内である上記乃至のいずれかの血漿又
は血清分離フィルター。 極細繊維不織布がメルトブロー法により得られたも
のである上記乃至のいずれかの血漿又は血清分離フ
ィルター。
の原理は以下に述べる通りである。すなわち、極細繊維
中を血液が移動するとき、繊維間隙で血球成分は変形や
摩擦抵抗により移動速度が低下するのに対し、液性成分
である血漿や血清は抵抗を受けずに移動するので血球成
分と血漿又は血清成分の移動速度に差が生じる。ここ
で、血球が目詰まりする事なく、また血球が極細繊維に
接触したときの変形や摩擦抵抗を大きくするよう、繊維
間隙と繊維直径を制御し、また、分離長を充分に大きく
することで、血球と血漿又は血清の移動距離差を大きく
し、分離効率を高めることができ、血液から血漿又は血
清を採取することができる。
るものではなく、血液成分を含むものは全て、本発明に
用いることが出来る。すなわち、血液の由来は、ヒト、
牛、ヤギ、犬、兎等何でもよく、血液をそのまま用いて
も、抗凝固剤や赤血球凝集剤等の添加剤を加えて用いて
もよい。また通常、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、血液中にフィブリノー
ゲンがフィブリンに変化し、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、遠心分離等の
処理を加えた後に用いても、化学的な処理を加えて用い
てもよい。
径は、0.5〜3.5μmが好ましく、0.5〜2.5
μmであればより好ましく、0.5〜2.0μmであれ
ば特に好ましい。
は、極細繊維集合体を2000倍の電子顕微鏡で撮影し
た写真中よりランダムに選択した50本の極細繊維の径
をノギスまたはスケールルーペで計測し求めた値の平均
値である。
は、極細繊維集合体の単位体積当たりの繊維長が短くな
るため、単位体積当たりの繊維と繊維の交絡箇所が少な
くなり、繊維間隙も大きくなる。その結果、赤血球が繊
維に接触した際の変形の度合いが小さくなり、また、繊
維間隙の通過抵抗が小さくなるので、血漿又は、血清と
血球の分離効率が低下する。
は入手することが困難であり、さらに極細繊維集合体の
繊維間隙が小さくなりすぎて、血球が目詰まりを起こし
易く、また極細繊維集合体の圧力損失が大きくなるため
赤血球の溶血が起こり易くなる。
いほど繊維集合体の単位体積当たりの繊維の本数が多く
なり、繊維間隙が狭くなり、繊維表面積が大きくなるの
で、血球の透過抵抗が大きくなり、血球と血漿又は血清
の分離効率が向上するので、極細繊維の平均繊維直径は
0.5〜2.5μmであればより好ましく、0.5〜
2.0μmであれば特に好ましい。
動水半径は、0.5〜3.0μmであることが必要であ
り、好ましくは0.5〜2.5μm、さらに好ましくは
0.5〜2.0μmである。ここで、平均動水半径と
は、極細繊維の集合体の間隙が非円形の場合、直径に代
わる概念として表され、以下のように定義される。 平均動水半径=管路の断面積/管の周の長さ =管中の流体の容積/液体に接する管の内表面積 =極細繊維集合体の間隙体積/極細繊維の表面積
により計算される。 DH=R×(ρ−rm)/4rm (1) DH:装着された極細繊維集合体の平均動水半径 R:極細繊維の平均繊維直径(μm) ρ:極細繊維の密度(g/cm3) rm:装着された極細繊維の集合体の平均嵩密度(g/cm
3) 式(1)に示されるように、装着された極細繊維の集合体
の平均動水半径DHは、同じ素材の極細繊維を用いた場
合(つまり、ρが一定の場合)Rおよびrmにより決定
される。上記平均動水半径が3.0μmを超える場合に
は、血球が繊維間隙を通過しやすくなり、その結果、血
球と血漿あるは血清の移動速度差が小さくなり、血漿又
は血清が分離できなかったり、分離採取量が少なくなる
ので好ましくない。平均動水半径が0.5μm未満の場
合、フィルター内の繊維間隙が狭くなりすぎて血球成分
が目詰まりをおこし易く、さらに目詰まりを起こすと赤
血球膜が破れ溶血を起こすことがあり好ましくない。
範囲においては、平均動水半径が小さいほど、血漿又は
血清の透過性に影響を与えることがなく、血球成分の通
過抵抗が大きくなり分離効率が高くなる。従って、0.
5〜2.8μmが好ましく、特に好ましくは0.5〜
2.0μmである。
径は、血液の入口側から血漿又は血清の出口側に至る軸
方向にわたって、一定であり得、また、極細繊維の集合
体の部分により変化させ得る。また、動水半径は、血液
の入口から透過液の出口に向かって徐々に小さくされ得
る。このことにより、血漿又は血清の出口付近での血球
成分と血漿又は血清成分との分離効率が高くされ得る。
うときは、入口と出口とを有する容器に装着された状態
の極細繊維集合体であって、実質的に血漿又は血清分離
に関与し得る極細繊維集合体における平均動水半径をい
う。従って、例えばプレフィルターや血液流路を埋める
ために基材として極細繊維集合体を用いた場合は、プレ
フィルターや基材の極細繊維集合体は血漿又は血清分離
に寄与しないので、この部分を除いた部分の平均動水半
径をいう。
ーに装着された極細繊維の集合体を全体としてみたとき
に、上記好ましい範囲外の平均動水半径となる場合があ
ることを示している。しかし、この場合であっても血漿
又は血清を分離し得るということは、少なくとも装着さ
れた極細繊維の集合体の一部が、上記好適な範囲の平均
動水半径を有することを示すことに他ならない。
との適合性がよく有害な物質が溶出しないポリエステル
やポリプロピレン、ポリアミド、またはポリエチレンが
好ましい。これらの素材は血液と接触するとき、血漿又
は血清の成分を吸着したり、逆に血漿又は血清中に素材
の一部が溶出することがなく好ましい。従来技術の項で
述べたようにガラス繊維を用いる血漿又は血清分離フィ
ルターを用いると、ガラス繊維から金属イオンが溶出し
たり、リンや脂質がガラス繊維に吸着するため、これら
の物質を測定することが出来なかった。
ポリアミドまたはポリエチレンを用いて、前記糸径の極
細繊維集合体を得る方法は特に限定するものでなく、任
意の既知の方法が用いられ得る。メルトブロー法が特に
好ましい。
上である。血球分離層の長さとは極細繊維集合体と血液
とが接触するところから、血液(血漿又は血清)が極細
繊維集合体と離れるところまでの長さをいう。前述した
ように、本発明は、極細繊維集合体中における血液成分
の移動速度差を利用して、血球と血漿又は血清とを分離
している。血球分離層の入口側からの加圧、又は出口側
からの減圧、又は両方を同時に行うことにより、血液を
極細繊維集合体中で移動させる。このとき、血球成分
は、極細繊維の間隙を極細繊維と衝突を繰り返す。粘着
性を持つ白血球や血小板は極細繊維に吸着し、赤血球は
粘着性を持たないので、変形を繰り返しながら移動す
る。他方、血漿又は血清は、液性成分であるので、赤血
球より早く極細繊維中を移動し、出口に早く到達する。
このとき、血球分離層の長さが5mm未満であると、血球
と血漿又は血清の移動距離に充分な差が生じず、両者の
分離が不十分となるので好ましくない。血球分離層の長
さは長いほど、血球と血漿又は血清の分離効率は高くな
るが、他方で、圧力損失は大きくなる。又は必要なフィ
ルター量や血液量が増加するという問題が生じる。従っ
て、必要とする血漿又は、血清量、用いる血液量、フィ
ルターの大きさの限界等により、血液分離層の長さは決
定されるが、理論上の上限値は存在しない。好ましい血
液分離層の長さは15〜50mm程度である。
細繊維が不規則に集合した状態をいう。この状態は、例
えば、綿状、不織布状、織布状、編布状の極細繊維を、
単独で、又は組み合わせて、例えば圧縮することにより
得られ得る。フィルターに装着する極細繊維は、成型
性、加工性、取扱いの容易さ、および成型後のチャンネ
リングや偏流の起こり難さの点から、好ましくは、不織
布状である。これは、極細繊維集合体をフィルターケー
スに充填したとき、均一性が保たれ易く、また部分的な
粗密ができ難く、血液の流れが均一になるからである。
て用いることが好ましいが、用いる不織布が一枚では厚
みが足りない場合、複数枚を重ねて使用する事が出来る
が、血液が不織布の面(積層面)に対して水平方向に流
動することが好ましい。一般に不織布をフィルターとし
て用いる場合、処理流体の流動方向は不織布の面(積層
面)に対して垂直方向とされている。しかし、本発明に
おいては、不織布の面に対して水平方向に血液を流動さ
せることにより、血球と血漿又は血清成分の分離効率が
向上する。不織布の面方向に対して水平方向に血液を流
すと、血液が入口から出口まで流れるときに、全流路長
にわたって、極細繊維の切れ目がなく、そのために、血
液の流れの均一性が向上するためと考えられるが、この
理由に限定されない。
体状、円盤状、円筒状、円錐台状、扇型状などが上げら
れる。例えば、直方体の一方の端面から他方の端面に血
液を流す、又は、円盤状に形成し、その周囲面から中心
に向かって血液を流し、中心部から血漿又は血清を採取
する方法がある。円盤状の容器を用いることにより、不
織布を押圧するのみならず、フィルターをシールするこ
とが出来る。従って、接着剤を用いる必要がなくなるの
で特に好ましい。
も、本発明に用いられる。親水化剤の固定は、物理的又
は化学的に行われ得る。親水化剤を繊維表面に固定化す
ることにより、極細繊維と血液との親和性が高まる。従
って、血液を血球と血漿又は血清に分離する際、圧力損
失が低下し、分離速度が早められ得る。親水化剤として
は、血漿又は血清に混入しても分析を妨害しないもので
あれば、特に限定されないがポリビニルピロリドンが好
ましい。ポリビニルピロリドンは、分子量が比較的大き
いため溶出速度が比較的遅いものの、血液中に溶出す
る。しかし、血液成分の分析に影響しない。ポリビニル
ピロリドンの固定化方法は特に限定されず、公知の方法
が用いられ得る。例えば、ポリビニルピロリドンの水溶
液に極細繊維集合体を浸した後に乾燥することで容易に
繊維表面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加熱処理、放射線処理することに
より容易にポリビニルピロリドン同士を架橋させ得る。
架橋することにより、血液中へのポリビニルピロリドン
の溶出を低く抑え得るのでさらに好ましい。
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、又は恒温槽内に放置する方法等が
挙げられる。また、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℃以上がさらに好ま
しい。加熱温度は高いほど架橋の効率が向上する。上限
温度は、用いる極細繊維の性質、ポリビニルピロリドン
自体の耐熱性などにより、一義的に決まらないが、20
0℃以下が好ましく、150℃以下がさらに好ましい。
加熱時間は、架橋を充分に行うため、長い方が好ましい
が、用いる極細繊維の性質、ポリビニルピロリドンの変
性の面から制限を受ける。一般的には、20分以上2時
間以下が好ましい。また、加熱による架橋は、極細繊維
が親水化剤溶液に浸漬している場合(WET状態) 、又は浸
漬後乾燥した場合(DRY状態) のいずれにおいても行われ
得る。いずれの場合においても、ポリビニルピロリドン
が極細繊維に固定され得る。未反応のポリビニルピロリ
ドンは水で洗浄することにより取り除かれ得る。
も特に限定されない。例えば、γ線照射や電子線照射、
コロナ放電等が挙げられる。処理できる厚みや、操作性
の面からγ線照射が好ましい。照射量についても、ポリ
ビニルピロリドンが充分に架橋される照射量であれば特
に限定されない。放射線照射による極細繊維素材やポリ
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
KGy 以上、50KGy 以下が好ましい。また、放射線照射
はWET 状態又はDRY 状態で行われ得る。未反応のポリビ
ニルピロリドンは、水洗浄等で取り除かれ得る。
のが入手されうる。血液中への溶出を避けるために、大
きい分子量のものを用いることが特に好ましい。
集合体の平均嵩密度は、好ましくは0.15〜0.60
g/cm3 であり、さらに好ましくは0.18〜0.50g/
cm3であり、特に好ましくは0.25〜0.40g/cm3
である。ここで、極細繊維の集合体の平均嵩密度とは、
極細繊維の集合体の重量を極細繊維の集合体の容積で除
した値をいう。平均嵩密度が0.15g/cm3 より小さい
場合、極細繊維集合体の紡糸上がり直後の平均嵩密度
(例えばメルトブロー紡糸法の場合、0.08〜0.1
0g/cm3)との差が小さいため、極細繊維集合体の圧縮
率が小さくなる。従って、装着された極細繊維の集合体
において部分的に疎密が発生し易く、血液の通過速度に
ムラが生じ得る。また、平均的に繊維間隙が大きいた
め、血液と血漿又は血清との分離が不十分になる。
が0.60g/cm3 より大きい場合、極細繊維の集合体の
製造に特殊な加熱圧縮などの工程を必要とし、圧縮加工
工程が複雑になる。さらに、装着された極細繊維の集合
体の繊維間隙が小さくなるために血球成分がフィルター
に目詰まりを起こし易く、そして、血液が極細繊維の集
合体を通過する際の圧力損失が大きくなるために、赤血
球の溶血が起こり易くなる。なお、平均嵩密度0.15
〜0.60g/cm3 の範囲において、平均嵩密度を大きく
することにより、極細繊維集合体の均一度は、より向上
する。他方、加工性は低下するので、好ましくは0.1
8〜0.50g/cm3 であり、特に好ましくは0.25〜
0.40g/cm3 である。
の集合体の嵩密度は部分的に変化させ得る。例えば、フ
ィルターの容器の入口から出口に向かって、装着された
極細繊維の集合体の嵩密度を徐々に大きくし得る。この
ようにすると、血液成分が出口に向かって移動するに従
って、血球と血漿又は血清との分離性が向上される。
の集合体の血液成分の流路径(D) に対する血球分離層長
(L) の比(L/D) は、0.15〜6である。好ましくは
0.25〜4であり、特に好ましくは0.5〜2であ
る。ここでL/Dは上記の範囲内にあっても、血球分離層
長は5mm以上必要である。
長の方向と垂直方向をなす血液入口部の極細繊維の集合
体の断面積の円相当直径をいう。L/D が0.15より小さい
場合には、血球分離層長に対して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、血球成分と血漿成分の分離が不十分となり好ましく
ない。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、血液が流れる際の圧力
損失が高まり、赤血球の溶血を生じ易く、またフィルタ
ーの入口部断面積が小さいので、フィルターに供給され
た血液の内分離され血漿又は血清採取に寄与する血液の
比率が低下し、分離効率が低下してしまうので好ましく
ない。
り求める。 D=2(A/π)1/2 なお、極細繊維集合体表面は、厳密には極細繊維の折れ
曲がりに起因する小さな凸凹を有するが、上記断面積は
この凸凹を無視して、平面として算出する。また、極細
繊維の折れ曲がりに起因する凸凹以外に、極細繊維の集
合体の表面加工などにより形成された大きな凸凹を有す
る場合は、上記断面積は、凸凹部を平均的とした平面と
して算出する。なお、容器の形状によっては、例えばデ
ィスク状の容器の外周部から中心に向かって送液する場
合や、円錐の底面部から頂点部に向かって送液する場合
等、場所によって血液流路の断面積の円相当直径は変化
するが、本発明におけるL/DのDは血液入口部の血液
流路断面積の円相当直径と定義する。さらに、本発明は
前述のように赤血球と血漿・血清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、入口から
出口までの距離がフィルター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フィルター内で変わっ
てしまい分離効率が低下する。このため血液流路長はフ
ィルターの全ての部分で同一であることが望ましい。す
なわち、フィルターの形状としては、円柱や角柱型で、
端面から反対の端面に血液を流す、円盤状の外周部から
中心に向かって血液を流す、円錐型で底面から頂点部に
向かって血液を流す、等の形状が望ましいが、特にこれ
に限るものではない。
最初に入った血液から分離されるものであり、後からフ
ィルターに入った血液は、前の血液を押し出す媒体とし
て働くだけで、得られる血漿・血清とは直接関係ない。
すなわち、フィルター入口の流路面積が大きいほど、得
られる血漿・血清の量は増加する。このため、フィルタ
ーの形状は、円柱や角柱型で、端面から反対の端面に流
すように、血液の流路進行と血液流路型が一定の場合の
他、円盤状の外周部から中心に向かって流したり、円錐
型で底面から頂点方向に流すように、血液の流路進行に
従って、血液流路型が減少するような形状が考えられ
る。本発明の一つの重要な応用先である臨床検査用の血
漿・血清分離の場合、使用する血液量を下げることが望
ましく、この場合、フィルター形状は後者の方が望まし
い。
のであるが、本発明においては、実質的に血球成分を含
まないものとしている。すなわち、例えば、血液を遠心
分離して、得られた血漿でも、小量の赤血球、白血球、
血小板や血球の破片の混入を完全に防ぐことは出来な
い。実質的にとは、分離前の血液中の血球の99.9%
以上を除去したものとする。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。また、血清とは血漿からフィブリノーゲンを含む
凝固因子の一部または全部を取り除いたものとされる
が、本発明においては、得られた透過液中のフィブリノ
ーゲンを定量し、これが検出されれば血漿、検出限界以
下であれば血清と定義する。
て用いてもよく、血漿成分と血球の分離性が向上する場
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
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
ることが可能となる。
中の電解質濃度と、通常の遠心分離して得られた血漿又
は血清中の電解質濃度の差が、10%以内であることが
好ましく、5%以内であれば、より好ましい。通常の遠
心分離で得られた血漿又は血清と分離された血漿又は血
清中の電解質濃度の差が10%を越えると、生化学診断
に用いた際の信頼性が低くなり好ましくない。生化学検
査の測定精度からみて、両者の差が10%以内であれ
ば、事実上問題を生じるレベルではなく、5%以内であ
ればほとんど問題はない。ここで、通常の遠心分離で得
られた血漿又は血清とは、採血で得られた血液に抗凝固
剤を添加した後遠心分離(通常1000G、10分間程
度)して得られた上清が血漿であり、血液に抗凝固剤を
加えることなく、又は凝固促進剤を加え、血液が凝固し
た後に遠心分離して得られた上清が血清である。今日の
生化学診断では、自動分析装置を使用することが多く、
フィブリンの析出による機械の故障を防ぐため、試料と
しては血清を用いることが多い。また、従来技術の項で
説明したように、血球分離材としてガラス繊維を用いる
と、試料中へのガラス成分の溶出や、試料成分のガラス
繊維への吸着のため電解質濃度が、遠心分離によって得
られた試料と大きく異なり、実質上測定が出来ないこと
が問題となっている。
た初期、分離終了時の血漿又は血清と通常の遠心分離に
より得られた血漿又は血清中の総タンパク質濃度の差が
10%以内であること好ましく、5%以内であれば、よ
り好ましい。血漿又は血清中の総タンパク質濃度と、通
常の遠心分離で得られた血漿又は血清中の総タンパク質
濃度の差が、10%を越えると、血漿又は血清タンパク
質の組成が大きく変動することがあり、病状の診断に用
いることが出来なくなり、好ましくない。また、分離初
期と分離終了時の総タンパク質濃度の差が10%を越え
ると、試料を採取する時期によって、診断値が大きく異
なり、上記理由により好ましくない。通常、10%以内
の差であれば、臨床診断上、大きな問題はなく、5%以
内の差であれば測定の誤差範囲内におさまるので好まし
い。
離方法では、血液の処理速度(線速)は、0.05〜5
0cm/分程度である。線速度が、0.05cm/分より小
さいと、極細繊維中を血液成分が通過する時間が長くな
り、血漿又は血清分離に要する時間が長くなるほか、分
離した血漿又は血清が血球中に拡散して、分離が不十分
になり好ましくない。線速度が、50cm/分より大きい
と、圧力損失が大きくなり、赤血球が溶血したり、透過
する血漿又は血清と血球がリークする時間差が小さくな
り正確に血漿又は血清を分取する事が困難になり好まし
くない。この範囲においては、処理速度(線速)を大き
くすると血球と血漿の移動速度の差も大きくなり、血漿
の分離効率が高くなり、血漿が得られる時間も短縮でき
るが圧損が高く溶血の危険性も大きくなるので、0.1
〜25cm/分の範囲がより好ましく、0.5〜10cm
/分が特に好ましい。
て送液する場合、又は円錐状の容器を用いて、円錐の底
面から頂点方向に向かって送液する場合には、場所によ
り線速度が異なる。このような場合の線速度は、血液が
極細繊維と接触してから離れるまでの平均処理線速度を
いう。
た血漿・血清分離での血液の通過圧力損失(すなわち、
フィルターので入口間に付与する圧力差)は、フィルタ
ーの形状や血液の処理速度に依存するため一義的には決
まらないが、0.01〜5kg/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。 圧力損失が0.01kg/cm2より小さい場合に
は、血液が極細繊維集合体を通過するための負荷が小さ
いため、例えば疎水性が高い材料を使用したときに、血
液を極細繊維集合体内に送ることができなかったり、処
理速度が低下し血漿・血清が得られるまでに時間がかか
りすぎる上、極細繊維集合体内の血漿・血清と血球の移
動速度が生じず、血漿・血清の分離が出来ないことがあ
り好ましくない。
液の送液速度が早すぎて、血漿・血清と血球の透過時間
の差が短いため、血漿・血清を正確に分取する事が出来
なかったり、血球成分にダメージを与えて溶血して、臨
床検査用の血漿・血清が採取出来なくなったり、装置や
フィルターに損傷が生じることがあり好ましくない。こ
の範囲内では圧力を大きくすると得られる血漿量が多く
なり、また血漿・血清が得られる時間を短縮することが
できるが、逆に溶血が発生する危険性も高まるので範囲
としては0.05〜3kg/cm2がより好ましく、0.1〜
1kg/cm2が特に好ましい。
の分離機構は、両成分の極細繊維中の移動速度の差を利
用しており、従来の比重差を利用した遠心分離や、サイ
ズの差を利用した膜分離や吸着現象とは根本的に異な
る。極細繊維中の移動速度は血漿・血清成分の方が血球
成分より早いため、極細繊維に血液を供給し、圧力差を
生じさせると、透過液側に初めに血漿・血清成分が到達
し、その後血球成分が到達するので、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
られる血漿の量は多くなるが、透過液側には最終的には
血球が透過してくるので、ふるい分けの原理を利用した
膜分離や、吸着の原理を利用した白血球分離とは概念は
根本的に異なる。また、ゲルクロマトグラフィーや電気
泳動等が原理的に比較的よく類似しているが、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
点で一致し、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
動させる点が異なる。
と違って、長時間処理や大量処理には向かないが、臨床
検査など、小量の血液を短時間で血漿および/または血
清に分離することが要求される分野において最適な血漿
および/または血清の分離方法といえる。なお、本発明
において血漿を得たい場合には、極細繊維をポリビニル
ピロリドンでコーティングするか又は抗凝固剤入りの血
液を用いることが推奨される。また、血清を得たい場合
には、極細繊維をポリビニルピロリドンでコーティング
しないか又は抗凝固剤を入れない血液を用いることが推
奨される。
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。
分離フィルターを作成した。すなわち、入口として容器
の上面端部に直径1.0mmの穴、出口として底面中央部
に直径1.0mmの穴を有し、容器内部の直径52.0m
m、厚さ2.0mmのアクリル製の円盤上容器に、メルト
ブロー法により得られた平均繊維直径1.5μmのポリ
エチレンテレフタレート極細繊維不織布(目付50g/
m3)を直径50.0mmの円形に切断したものを16枚積
層し(1.6g)、容器の内周部表面との間に1.0mm
の隙間を設けて充填した。充填率は0.41g/m3、 平均
動水半径は0.90μm、容器の血液入口部断面積は2
mm×50mm×π=314mm2 であり、円相当直径は20
mm、血液流路長さ(入口から出口までの距離、血球分離
層の長さに相当)は25mm(直径50mmの半分)である
のでL/Dは25/20である。
てACD 液と加えヘマトクリット45%の牛血液を容器の
外周部から内側へ、0.5Kg/cm2の圧力で送液した。血
液は容器内を極細繊維不織布面に対して水平方向に極細
繊維中を通過し、25秒後に出口から血漿が透過してき
た。血漿の透過は15秒間続き、その後は透過液中に血
球が混入し始めた。血球の混入のない血漿は加圧後25
秒から15秒間採取でき、その総量は0.6mLであっ
た。この時の採取血漿から求めた極細繊維集合体中の平
均処理線速度は6cm/分である。得られた血漿のヘモグ
ロビン濃度は3mg/dL 以下で溶血は認められなかった。
また、血血漿・血清分離フィルター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。
得られた血漿を透過初期から100μL 毎に分取し、透
過初期、透過終了時および全透過液平均の生化学分析値
を表1に示すが、全て同一の血液を遠心分離して得られ
た血漿と有意差を認めなかった。また、得られた血漿中
のフィブリノーゲンの定量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
いなかったが、一昼夜放置したときに、フィブリンの析
出は認められなかった。
フィルターを使用した。これに抗凝固剤を加えず採血直
後のヘマトクリット47%のヒト血液を、実施例1と同
様の装置を用いて0.5Kg/cm2の圧力で送液した。血液
は容器内を極細繊維集合体積層面に対して水平方向に極
細繊維集合体内を通過し、30秒後に出口から透過液が
得られた。透過液は50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30秒から20秒間採
取でき、その総量は1.1mLであった。この時の採取透
過液から求めた極細繊維集合体中の平均処理線速度は5
cm/分である。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。実施例1と同様に得られた透過液の生化学分
析値を表1に示すが、全て同一の血液を凝固後遠心分離
して得られた血清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
た液体は血漿でなく、血清であった。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。実施例1と用いた血液以外は同一の実験を行ったに
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、フィルターに吸着
したためと考えられる。
レンテレフタレート極細繊維不織布を0.1%ポリビニ
ルピロリドンK-90(BSAF 社KOLLIDON90F)溶液に浸漬し、
これをWET 状態のまま50KGy のγ線照射を行った。γ
線照射後の不織布を純水にて洗浄し未反応のポリビニル
ピロリドンを除去し、乾燥した。このようにして得られ
た表面にポリビニルピロリドンが固定化されたポリエチ
レンテレフタレート極細繊維不織布を実施例1と同様に
モジュールケースに充填し、実施例2と同様の実験を行
った。血液は容器内を不織布の積層面に対して水平方向
に極細繊維中を通過し、約15秒後に出口から透過液が
得られた。透過液は約25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15秒から10秒
間採取でき、その総量は1.2mLであった。得られた透
過液のヘモグロビン濃度は3mg/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1に示すが、採取初期、採取終了
時、同一の血液を凝固後遠心分離して得られた血清と有
意差を認めなかった。また、得られた血漿中のフィブリ
ノーゲンの定量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
20%に減少していたが、完全に除かれてはいなかった
が、一昼夜放置したときに、フィブリンの析出は認めら
れなかった。ポリビニルピロリドンを固定化することに
より、血液との親和性が向上し、極細繊維集合体内の血
液通過時の抵抗が減少し透過液が得られるまでの時間が
短縮された。
1.65μm)を直径50mmに切断し、実施例1で用い
たフィルターケースに充填量1.6g 、充填率0.41
g/cm3 となるよう積層して充填した。平均動水半径は
1.81μmである(ガラス繊維の比重2.2) 。これ
に、実施例1と同様に、抗凝固剤としてACD 液を加えヘ
マトクリット45%の牛血液を、0.5Kg/cm3の圧力で
送液した。血液はガラス繊維の外側から中央部に向かっ
てガラス繊維内を通過し、約30秒後に出口から血漿が
透過してきた。血漿の透過は約40秒後まで続き、その
後は透過液中に血球が混入し始めた。血球の混入のない
血漿は加圧後30秒から10秒間採取でき、その総量は
0.5mLであった。得られた血漿のヘモグロビン濃度は
3mg/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。得られた血漿の生化学分析値を表1に示
すが、採取初期および採取終了時、同一の血液を遠心分
離して得られた血漿のうち、総タンパク質濃度は採取初
期のものが他に比べて有意に低かったほか、電解質や脂
質の測定値が遠心分離血漿と測定値が異なった。これ
は、タンパク質、電解質、脂質がガラス繊維に吸着する
ほか、電解質の一部がガラス繊維から血漿中に溶出する
ためと考えられる。また、得られた血漿中のフィブリノ
ーゲンの定量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3
0%に減少していたが、完全に除かれてはいなかった
が、一昼夜放置したときに、フィブリンの析出は認めら
れなかった。
有効径20mm(締め代2mm) 、厚さ4mmの容器に実施例
1で用いたポリエチレンテレフタレート不織布0.72
g(有効充填量0.50g)を充填した。充填率は0.4g/
cm3 であり、このときの平均動水半径は0.92μmで
ある。これに抗凝固剤としてACD 液を加えヘマトクリッ
ト45%の牛血液を、0.5Kg/cm3の圧力で送液した。
その結果、約10秒に出口から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、血漿又は血清の
分離は出来なかった。この原因は、血球分離層の長さで
あるフィルターの厚みが4mmと短く、血球と血漿又は血
清の分離が充分に行われなかったためと考えられる。
ケースに糸径4.0μmのポリエチレンテレフタレート
不織布を2.4g 充填した。充填率は0.6g/cm3 であ
り、このときの平均動水半径は1.30μmである。こ
れに実施例1と同様の方法で血液を送液したところ、約
45秒後に出口から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、血漿又は血清の分離は出来な
かった。この原因は、繊維径が4.0μmと大きく、そ
のため、繊維間隙を赤血球が通り抜けるときの変形度が
小さく、赤血球と血漿又は血清の移動速度差が生じなか
ったためと考えられる。
ケースに糸径0.9μmのポリエチレンテレフタレート
不織布を2.0g 充填した。このときの平均動水半径は
0.40μmであった。これに実施例1と同様の方法で
血液を送液したところ、約120秒後に出口から透過液
が得られた。透過液は約300秒まで得られその間、血
球の混入は観察されなかったが、その後透過液は得られ
なかった。また、透過液は初期の段階から激しい溶血を
起こしており、透過液中のヘモグロビン濃度は透過初期
で30mg/dL 、終了時では120mg/dL に達し、生化学
分析に供することは出来なかった。この原因は、平均動
水半径が0.40μmと小さく、繊維間隙を通り抜ける
際、赤血球が破壊されヘモグロビンが放出され、さらに
血球が目詰まりを起こしたため、透過液が得られるまで
の時間が長くなり、さらには透過しなくなったものと考
えられる。
ケースに糸径1.5μmのポリエチレンテレフタレート
不織布を0.48g 充填した。充填率は0.12g/cm3
であり、このときの平均動水半径は3.94μmであ
る。これに実施例1と同様の方法で血液を送液したとこ
ろ、約15秒後に出口から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、血漿又は血清の分離
は出来なかった。この原因は、平均動水半径が3.93
μmと大きく、そのため、繊維間隙を赤血球が通り抜け
るときの変形度が小さく、赤血球と血漿又は血清の移動
速度差が生じなかったためと考えられる。
有効径20mm(締め代2mm) 、厚さ25mmの容器に実施
例1で用いたポリエチレンテレフタレート不織布4.5
g(有効充填量3.1g)を充填した。充填率は0.4g/cm
3 であり、このときの平均動水半径は0.92μmであ
る。また、血球分離層の長さは、25mmであり、このと
きのL/D は実施例1と同様25/20である。これに抗
凝固剤としてACD 液を加えヘマトクリット45%の牛血
液を、0.5Kg/cm2の圧力で送液したが、フィルターの
周囲と容器の間のシール性が悪く、血液が端部をチャン
ネリングしてしまい血漿又は血清の分離が出来なかっ
た。このため、不織布と容器周囲の間に接着剤を充填
し、チャンネリングを防ぎ、再び、血液を送液した。そ
の結果、チャンネリングは発生せず、血液は極細繊維の
積層面に対して垂直方向に通過し約120秒に出口から
透過液が得られ、その後30秒間血漿を採取することが
できた。採取血漿量は0.3mlであった。この時の採取
血漿から求めた極細繊維集合体中の平均処理線速度は1
cm/分である。得られた血漿中のヘモグロビン濃度は1
2mg/dL であり、若干の溶血を認めたが、検査値に影響
を与えるレベルではなかった。得られた血漿の生化学分
析値を表1に示すが、全て同一の血液を遠心分離して得
られた血漿と有意差を認めなかった。フィブリノーゲン
は遠心分離で得られた血漿の約50%に減少していた。
比較例6では、血漿分離は出来たものの、実施例1と同
じL/Dでありながら、使用した不織布量は2倍以上であ
り、容器の体積も約2倍である。これは、実施例1の容
器が円盤状であり、入口部の円相当直径が同一でも、容
器体積を小さくできることに起因している。また、円盤
状の容器を用いることで、不織布と容器のシールが可能
で、比較例6のようにチャンネリングを防ぐために周囲
に接着剤を充填する必要もない。さらに、比較例6で
は、得られた血漿量が実施例1に比べ少なかった。これ
は比較例6では、血液が多数枚の不織布を通過し、極細
繊維が連続していないので、血液の移動距離に部分的な
不均一が生じ、分離が効率的でなかったためと考えられ
る。
らかなように、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、且つ、組立性・操作性も簡
便ながら、安全性の高い血漿・血清分離を行うことが可
能となる。すなわち、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してその他の研究
等において、血液成分を含む検液から、容易、迅速、安
全に、血球成分を除くことが可能であり、引いては、細
菌や細胞培養液中の細菌や細胞を除去することが可能で
ある。このように、本発明の効果は大である。
一例を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 入口と出口を有する容器に極細繊維集合
体を装着し、出入口間の圧力差により該極細繊維集合体
中で血液を移動させて、血漿又は血清と血球の極細繊維
中の移動速度差を利用して、血漿又は血清を血球と分離
採取する血漿又は血清分離フィルターにおいて、該極細
繊維集合体が平均繊維直径0.5〜3.5μm、平均動
水半径0.5〜3.0μmの極細繊維からなる不織布単
独又は該不織布を複数枚重ねたものからなり、血球分離
層の長さが5mm以上であって、血液の流動方向が、不
織布の面に対して水平方向であることを特徴とする血漿
又は血清分離フィルター。 - 【請求項2】 極細繊維がポリエステル、ポリプロピレ
ン、ポリアミド又はポリエチレンからなる請求項1に記
載の血漿又は血清分離フィルター。 - 【請求項3】 極細繊維集合体の形状が円盤状であり、
円盤の外周部から中心部に向かって血液が流れ、円盤の
中心部より血漿又は血清を採取する請求項1又は2に記
載の血漿又は血清分離フィルター。 - 【請求項4】 極細繊維の表面に親水化剤が固定化され
ている請求項1乃至3のいずれかの項に記載の血漿又は
血清分離フィルター。 - 【請求項5】 親水化剤がポリビニルピロリドンである
請求項4記載の血漿又は血清分離フィルター。 - 【請求項6】 採取された血漿又は血清中の電解質濃度
と、通常の遠心分離で得られた血漿又は血清中の電解質
濃度の差が10%以内である請求項1乃至5のいずれか
の項に記載の血漿又は血清分離フィルター。 - 【請求項7】 採取初期、採取終了時、通常の遠心分離
で得られた血漿又は血清中の総タンパク質およびアルブ
ミン濃度の差が10%以内である請求項1乃至6のいず
れかの項に記載の血漿又は血清分離フィルター。 - 【請求項8】 極細繊維不織布がメルトブロー法により
得られたものである請求項1乃至7のいずれかの項に記
載の血漿又は血清分離フィルター。
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|---|---|---|---|
| JP01659597A JP3870468B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 血漿又は血清分離フィルター |
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|---|---|---|---|
| JP01659597A JP3870468B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 血漿又は血清分離フィルター |
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ID=11920649
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-
1997
- 1997-01-30 JP JP01659597A patent/JP3870468B2/ja not_active Expired - Fee Related
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