JPH1138002A - 血液濾過ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス繊維濾紙のみでも血液を濾過して
血漿や血清を取得しうる血液濾過ユニットを提供する。 【解決手段】 上記課題は、血液入口と濾過液出口を有
するホルダーに、血液濾過材料としてガラス繊維濾紙の
みが収容されていることを特徴とする血液濾過ユニッ
ト、特に、血液入口と濾過液出口を有するホルダーに、
密度が０．０５〜０．１３のガラス繊維濾紙と密度が
０．１４以上のガラス繊維濾紙が、密度が０．１４以上
のガラス繊維濾紙を濾過液出口側にして積層収容されて
いることを特徴とする血液濾過ユニットによって解決さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は全血から血漿または
血清試料を調製する際に使用される血液濾過ユニットに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】血液中の構成成分例えば代謝産物、蛋白
質、脂質、電解質、酵素、抗原、抗体などの種類や濃度
の測定は通常全血を遠心分離して得られる血漿または血
清を検体として行われている。ところが、遠心分離は手
間と時間がかかる。特に少数の検体を急いで処理したい
ときや、現場検査などには、電気を動力とし、遠心分離
機を必要とする遠心法は不向きである。そこで、濾過に
より全血から血漿を分離する方法が検討されてきた。

【０００３】この濾過方法には、ガラス繊維濾紙と酢酸
セルロース等の各種の微多孔性膜を組合せてカラムに充
填し、カラムの一方から全血を注入し、加圧や減圧を行
なって他方から血漿や血清を得るいくつかの方法が公知
化されている（特公昭４４−１４６７３号公報、特開平
２−２０８５６５号公報、特開平４−２０８８５６号公
報、特公平５−５２４６３号公報等）。

【０００４】しかし、全血から濾過により自動分析等に
よる測定に必要な量の血漿または血清を得る方法に関し
ては血糖など一部の項目を除いては、いまだ試行の段階
にあり、広く実用化されるに至っていない。

【０００５】そこで、本発明者らは先に、微量な血液で
あっても血漿や血清を効率よく分離しうる血液濾過ユニ
ットとして、濾材にガラス繊維濾紙と微多孔性膜を組み
合わせるとともに濾材の血漿出口側にシール部材を設け
て濾過材料の開口面積を狭めた血液濾過ユニットを完成
した（特願平８−７６９２号）。

【０００６】また、その吸引側に血漿受槽を設けたもの
も既に開発した（特願平８−９１６２１号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】血液濾過材料としてガ
ラス繊維濾紙に微多孔性膜を組合せて用いるのは、ガラ
ス繊維濾紙のみでは血球の漏れを生じるからである。し
かしながら、血液濾過材料をガラス繊維濾紙のみにでき
れば製造、取扱い等あらゆる面で便宜である。

【０００８】本発明の目的はガラス繊維濾紙のみでも血
液を濾過して血漿や血清を取得しうる血液濾過ユニット
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討の結果、ヘマトクリット値の比
較的大きな血液はガラス繊維濾紙のみでも濾過の進行に
伴う血球の目詰まりが起こって血球を１００％トラップ
するため血球漏出のない血漿や血清が得られること、ヘ
マトクリット値の小さな血液は血球漏出を生ずるが、こ
れは出口側に高密度のガラス繊維濾紙を配置することに
よって漏出血球を捕捉し、やはり血球のない血漿や血清
が得られることを見出し、この知見により本発明を完成
するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、血液入口と濾過液出
口を有するホルダーに、血液濾過材料としてガラス繊維
濾紙のみが収容されていることを特徴とする血液濾過ユ
ニットと、血液入口と濾過液出口を有するホルダーに、
密度が０．０５〜０．１３のガラス繊維濾紙と密度が
０．１４以上のガラス繊維濾紙が、密度が０．１４以上
のガラス繊維濾紙を濾過液出口側にして積層収容されて
いることを特徴とする血液濾過ユニットに関するもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で使用されるガラス繊維濾
紙は２種類に分けられる。

【００１２】第１のグループは、血液がガラス繊維濾紙
の厚さ方向に浸透していくに従って血球を順次トラップ
していく、いわゆる体積濾過作用を主目的とするもので
あり、これには密度が０．０５〜０．１３程度で、素繊
維の直径が約１０μｍ以下と細く、保留粒子径が約０．
６μｍ以上と大きく、かつ透水速度が約０．７ｍｌ／ｓ
ｅｃ以上と大きいものである。市販品ではワットマン社
製 ＧＦ／Ｄ、アドバンテック社製 ＧＡ−１００,ＧＡ
−２００等がこのグループに含まれる。以下、このグル
ープのガラス繊維濾紙を低密度ガラス繊維濾紙と称す
る。

【００１３】第２のグループは、低密度ガラス繊維濾紙
から漏出してきた血球の捕捉を主目的とするもので密度
が約０.１４以上と高く、保留粒子径が約０.５μｍ以下
と小さく、透水速度も約０．５ｍｌ／ｓｅｃ以下と小さ
いものである。市販品ではワットマン社製 ＧＦ／Ｂ,Ｇ
Ｆ／Ｃ,ＧＦ／Ｆ、アドバンテック社製 ＧＣ−５０，Ｇ
Ｆ−７５，ＧＢ−１４０，ＱＲ−１００等がこのグルー
プに含まれる。以下、このグループのガラス繊維濾紙を
高密度ガラス繊維濾紙と称する。

【００１４】血液濾過材料の主体となるガラス繊維濾紙
は低密度ガラス繊維濾紙のほうである。

【００１５】ガラス繊維の表面を、特開平２−２０８５
６５号公報、同４−２０８８５６号公報に記載された様
な方法で、親水性高分子で処理することによって濾過を
より速やかに円滑に行なうことができる。また、ガラス
繊維濾紙の中にレクチン、その他の反応性試薬や改質剤
を添加しておいたり、直接処理することもできる。ガラ
ス繊維濾紙は複数枚と積層して用いることができる。

【００１６】本発明で用いられる濾過材料は特開昭６２
−１３８７５６〜８号公報、特開平２−１０５０４３号
公報、特開平３−１６６５１号公報等に開示された方法
に従って各層を部分的に配置された接着剤で接着して一
体化することができる。

【００１７】本発明の濾過材料では、その表面のみで血
球をトラップする訳ではなく、ガラス繊維濾紙の厚さ方
向に浸透するに従って、厚さ方向に全長にわたって血球
を留め除去していく、いわゆる体積濾過作用によるもの
と理解される。

【００１８】本方式により濾過し得る全血の量は、ガラ
ス繊維濾紙中に存在する空間体積と全血中の血球の体積
に大きく影響される。ガラス繊維濾紙の密度が高い（粒
子保持孔径が小さい）と赤血球がガラス繊維濾紙の表面
近傍にトラップされるので、表面からごく浅い領域でガ
ラス繊維濾紙中の空間が閉塞状態になってしまうことが
多い。従って、それ以上の濾過が進まず、結果として濾
過、回収し得る血漿量も少なくなる。この際、回収血漿
量を増やそうとして更に強い条件で吸引すると、血球の
破壊、すなわち溶血が起きてしまう。つまり表面濾過に
近いプロセスとなり、濾紙の空間体積利用効率は低い。

【００１９】空間体積あるいは血漿濾過量に対応する指
標として、透水速度が有効である。透水速度は、入口と
出口をチューブに接続できるように絞った濾過ユニット
中に一定面積のガラス繊維濾紙を密閉保持し、一定量の
水を加えて一定圧力で加圧または減圧したときの、単位
面積あたりの濾過量を速度で表したものであり、ｍｌ／
ｓｅｃ等の単位を持つ。

【００２０】具体例としては、濾過ユニット中に直径２
０ｍｍのガラス繊維濾紙をセットし、その上に１００ｍ
ｌの注射筒をたてて６０ｍｌの水を入れて自然流下さ
せ、開始後１０秒と４０秒の間の３０秒間にガラス濾紙
中を通り抜けた水の量をもって透水量とし、これから単
位面積あたりの透水速度を算出する。

【００２１】低密度ガラス繊維濾紙の厚さは、回収すべ
き血漿量とガラス繊維濾紙の密度（空隙率）及び面積か
ら定められる。分析を乾式分析素子を用いて複数項目行
なう場合の血漿の必要量は１００〜５００μｌであり、
ガラス繊維濾紙の面積が１〜５ｃｍ² 程度が実用的であ
る。この場合低密度ガラス繊維濾紙の厚さは１〜１０ｍ
ｍ程度、好ましくは２〜８ｍｍ程度、より好ましくは３
〜６ｍｍ程度である。この低密度ガラス繊維濾紙は１枚
のほか複数枚、例えば１〜１０枚程度、好ましくは２〜
６枚程度を積層して上記厚さとすることができる。

【００２２】本発明の血液濾過ユニットは上記低密度ガ
ラス繊維濾紙層の一部または全部に細断小片を使用する
ことができる。１枚のガラス繊維濾紙の厚さは０．２〜
３ｍｍ程度、通常０．５〜２ｍｍ程度である。これを径
が１０〜３０ｍｍ程度、好ましくは１５〜２５ｍｍに細
断して使用するのである。細断小片の形状は問うところ
ではなく、正方形、長方形のほか三角形、円形等如何な
る形状であってもよい。ガラス繊維濾紙の基本的に全部
を使用する観点から円形にする場合には各辺が凹弧状に
なった小片を併用することになる。通常は４角形であ
り、長辺と短辺の比が１．０〜５．０程度、特に１．０
〜２．５程度の範囲内にすることが好ましい。

【００２３】細断は上記のサイズにできる市販の裁断機
を使用して行えばよい。

【００２４】細断小片の充填に際して繊維方向に特に注
意する必要はない。

【００２５】高密度ガラス繊維濾紙層の厚さは０．２〜
１ｍｍ程度、特に０.３〜０.７ｍｍ程度でよく、通常は
１枚の高密度ガラス繊維濾紙を用いればよい。しかしな
がら、必要により複数枚を用いることもできる。

【００２６】本発明の血液濾過ユニットに使用される血
液濾過材料の層構成を例示すれば次のものがある。

【００２７】

【表１】

【００２８】ホルダーは血液濾過材料を収容するもので
あって、血液入口と濾過液出口が設けられているもので
ある。このホルダーは、一般に血液濾過材料を収容する
本体と、蓋体に分けた態様で作製される。通常は、いず
れにも少なくとも１個の開口が設けられていて、一方は
血液供給口として、場合により更に加圧口として、他方
は吸引口として、場合により更に濾過された血漿または
血清の排出口として使用される。濾過された血漿または
血清の排出口を別に設けることもできる。ホルダーが四
角形で蓋体を側面に設けた場合には血液供給口と吸引口
の両方を本体に設けることができる。

【００２９】血液濾過材料収納部の容積は、収納すべき
ろ過材料の乾燥状態および検体（全血）を吸収し膨潤し
た時の総体積より大きい必要がある。ろ過材料の総体積
に対して収納部の容積が小さいと、ろ過が効率良く進行
しなかったり、溶血を起こしたりする。収納部の容積の
ろ過材料の乾燥時の総体積に対する比率はろ過材料の膨
潤の程度にもよるが、通常１０１％〜３００％、好まし
くは１１０％〜２００％、更に好ましくは１２０％〜１
５０％である。

【００３０】また、ろ過材料と収納部の側壁面との間は
密着していることが必要であり、全血を吸引した時にろ
過材料を経由しない流路が出来ないように構成されてい
る必要があることは勿論である。

【００３１】細断小片を使用して血液濾過ユニットを組
立てる場合には濾過ユニット本体に細断小片、ガラス繊
維濾紙等を入れて細断小片間の隙間がなくなる程度に押
圧し、蓋体を装着すればよい。

【００３２】一方、血液濾過ユニットの出口側および入
口側に空間部を設けることによって血液の濾過材料内の
流れを均一化して目詰まりや血球漏出の問題を解決する
ことができる。このような構造の血液濾過ユニットにお
いて細断小片層が血液入口側の表面層となる場合には細
断小片が入口側空間部を埋めてしまわないようナイロン
メッシュ等のスクリーン部材等を設けて空間部への進入
を阻止するようにする。

【００３３】本発明になる濾過ユニットは、上記本体に
蓋体が取付けられると、これらの血液入口と濾過液出口
を除いて全体が密閉構造になる。

【００３４】ホルダーの材料は熱可塑性あるいは熱硬化
性のプラスチックが好ましい。例えば、ハイインパクト
ポリスチレン、メタアクリル酸エステル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカ
ーボネート、各種共重合体ポリマー等の透明あるいは不
透明の樹脂が用いられる。

【００３５】上記本体と蓋体の取付方法は、接着剤を用
いた接合、融着等如何なる手段によってもよい。この
際、上記本体と蓋体のいずれの周縁が内側に位置しても
よく、あるいは突き合わせ状態であってもよい。また、
上記本体と蓋体を螺合あるいはネジ等の手段で固着して
組立分解ができる構造とすることもできる。

【００３６】血液濾過材料の形状に特に制限はないが、
製造が容易なように、円形あるいは多角形とすることが
望ましい。この際、濾過材料をホルダー本体の内部断面
よりやや大きめとし、濾過材料の側面から血漿が漏れる
ことを防ぐことができる。また、四角形にすれば作製し
た血液濾過材料の切断ロスがなくなるので好ましい。

【００３７】本発明の血液濾過ユニットの使用方法とし
ては、該ユニットのガラス繊維濾紙側の開口に血液を供
給し、反対側の開口から濾液である血漿または血清を採
取する。血液の供給量は血液濾過材料の体積の１．２〜
５倍程度、好ましくは２〜４倍程度が適当である。濾過
に際しては血液供給口側からの加圧あるいは反対側から
の減圧を行なって濾過を促進するのがよい。加、減圧は
あまり大きくすると血球が破れて溶血が起こるので、一
気圧（大気圧）に対する圧力差が最大でも±３００ｍｍ
Ｈｇ程度の範囲、好ましくは±２００ｍｍＨｇ程度の範
囲、さらに好ましくは±１００ｍｍＨｇ程度の範囲にな
るようにするとよい。加圧または吸引開始後特に最初の
５〜１０秒の間は圧力差をできるだけ小さくすることが
望ましく、±５０ｍｍＨｇ程度の範囲で行うとよい。こ
の加、減圧手段はペリスタルあるいはシリンジを利用す
る方法が簡便である。シリンジのピストンを移動させる
距離はピストンの移動体積が濾過材料の体積の２〜５倍
程度になるようにするのがよい。移動速度は１ｃｍ² 当
り１〜５００ｍｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは２０〜１０
０ｍｌ／ｍｉｎ程度が適当である。使用後の濾過ユニッ
トは通常は使い捨てとする。

【００３８】濾過で得た血漿や血清は常法に従って分析
が行なわれるが、本発明の濾過ユニットは特に乾式分析
素子を用いて複数項目を分析する場合に有効である。

【００３９】濾過すべき血漿あるいは血清の量を多くす
るために血液中に無機塩あるいはアミノ酸などの有機化
合物の塩を添加しておくこともできる。これらの塩の添
加量は全血の総量に対して１０ｍＭ〜３００ｍＭ、好ま
しくは５０ｍＭ〜２００ｍＭ程度となるように調整する
のが良い。

【００４０】

【実施例】

実施例１ (１) ホルダーの作製 図１〜３に示す血液濾過ユニットを作製した。この濾過
ユニットは組み立てた状態の縦断面図である図１に示す
ようにホルダー本体１０と蓋体２０からなっている。

【００４１】ホルダー本体１０には血液濾過材料３０の
収容室１１（直径２０．１ｍｍ）とその上縁から外方に
形成されたフランジ１３が形成されている。一方、ホル
ダー本体１０の底部には周縁よりやや内側に段部を設け
てそこから浅いロート状円板部１２が連設され、その中
心から下方にノズル状血液供給口１４が延設されてい
る。上記の段部は血液濾過材料３０の下面をホルダー本
体１０のロート状円板部１２から隔離させて空間１５を
形成するスペーサー１６として機能させている。図１及
び図３に示されているように血液供給口１４の基部には
４方にフラップ１７が形成されている。このフラップは
血液を入れたサンプル管（図示されていない。）を嵌め
込むことによって保持するものである。

【００４２】蓋体２０の底面は中心に向かって同心円状
の段２１が４段形成されて中央が凹みここが上部空間を
形成している。この底面中央にはサイコロの５の目状に
５つの突起２５が血液濾過材料の密着を阻止する手段と
して下方に突出形成されている。また、血漿受槽２２の
中心と周壁の中間に両側を削ぎ落とした煙突状の血漿通
路２４が上方に起立し、その頂部には血漿の噴出を阻止
する庇２６が水平方向にせり出している。この庇２６は
図２に示されているように大小２つの半円を組み合わさ
れた形状をしており、周壁側の半円は血漿通路外壁と一
致させ、中心側の半円は血漿通路内壁の延長線と一致さ
せている。血漿通路２４の両側部には、血漿の液深を確
保するため、血漿受槽２２の周壁面に達する仕切壁２７
が形成されている。血漿受槽２２の上端は開放されてお
り、これが吸引口２８となっている。蓋体２０の底部に
は外方に突出するフランジ２３が形成され、このフラン
ジがホルダー本体のフランジ１３と超音波で接着され
る。フランジ２３のホルダー本体のフランジ１３と合わ
さる面にはリブ（図示されていない。）が形成されてい
る。これは接着の際には超音波エネルギーをそこに集め
て液密性を充分に確保した状態で接着されるようにした
ものである。

【００４３】(２) 濾過ユニットの作製 (１)のプラスチック製のホルダー(内径２０．１ｍｍ)の
ホルダー本体１０に、直径２０．３ｍｍの円板状に打ち
抜いたガラス繊維濾紙（ワットマン社製，ＧＦ／Ｄ）６
枚を重ねて入れた。蓋体２０をセットし、両者のフラン
ジ１３と２３を超音波で溶着してシールした。ノズル状
血液供給口１４に血液吸引用ノズルとしてフジクリーン
チップ（富士写真フイルム社製）を装着して、濾過ユニ
ットを完成させた。

【００４４】(３) 血液の採取 男子健常者より、ヘパリン入り真空採血管（テルモ社
製）を用いて静脈血１０ｍｌを採血した。この血液のヘ
マトクリットを測定したところ、４４％であった。この
血液３ｍｌを容量４ｍｌのプラスチック製試験管に分取
した。

【００４５】(４) 吸引機 排気速度が可変のペリスタポンプと接続されている小型
吸引機を作製した。小型吸引機のチューブの先端には、
上記濾過ユニットの吸引面と気密状態で接続可能なシリ
コーンゴム製の吸引ピペットを取り付けた。チューブの
途中に圧力モニター用のゲージを接続した。

【００４６】(５) 血液の濾過 (３)で分取した血液に(２)の濾過ユニットの検体吸引ノ
ズルを挿入し、濾過ユニットの他端を吸引機の吸引パッ
ドに接続した。吸引ポンプの排気速度を調節し、３０秒
間減圧度が１００ｍｍＨｇに到達するようにしつつ吸引
を続けた。

【００４７】(６) 血漿の回収 吸引に伴って濾過ユニットの貯留槽中に血漿が流出し
た。量は、３３０μｌであった。血漿の色は淡黄色であ
り、溶血液や赤血球の混入は観察されなかった。

【００４８】(７) 濾過液中の溶血液の評価 濾過された血漿中の溶血液の程度を定量的に評価するた
めに、富士ドライケム５５００臨床化学アナライザー
（富士写真フイルム社製）を用いて、ＬＤＨを測定し
た。比較のため、ヘパリン採血液を定法に従い遠心分離
して得た血漿についてもＬＤＨを測定した。

【００４９】測定値は、本発明の方法によって得た濾過
血漿が１０６ＩＵ／Ｌ、遠心分離して得た血漿が１０５
ＩＵ／Ｌであった。本発明の方法によって、溶血液を含
まない良質の血漿が得られたことが確認できた。

【００５０】一方、上記と同様の操作を、ヘマトクリッ
ト２９％の女子の血液を用いて行ったところ、濾過液中
に微量の全血液が混入し、濾過液が赤く着色した。この
濾過液をサンプルチューブに移し、３００ｒｐｍで１０
分間遠心分離したところ、少量の血球が沈降し、沈殿物
として観察された。分離された血漿は、やや橙色を帯び
た黄色であった。

【００５１】低ヘマトクリットの検体の場合には、この
構成の濾過ユニットを用いても血球が完全には分離され
ないことが判った。

【００５２】実施例２ 実施例１で用いたガラス繊維濾紙(ＧＦ／Ｄ)６枚の上
（濾過液の吐出側）に、更に孔径の小さいガラス繊維濾
紙（ＧＦ／Ｃ）１枚を積層して濾過ユニットを作製し、
ヘマトクリットが３０％の女子の血液を用いて、実施例
１と同様の操作を行った。得られた濾過液は淡黄色で、
血球の漏れは観察されなかった。実施例１と同様にして
ＬＤＨを測定したところ、濾過血漿が１２４ＩＵ／Ｌ、
遠心血漿が１２２ＩＵ／Ｌであり、溶血もないことが確
認された。

【００５３】一方、上記２と同様の濾過ユニットを用
い、ヘマトクリット５２％の全血の濾過を行った。濾過
液の量は１７０μｌであり、赤色をしていた。この濾過
液を遠心分離したが血球の沈殿は観察されず、遠心前と
の差はほとんど無かった。ＬＤＨを測定したところ、濾
過液では１６４ＩＵ／Ｌ、遠心血漿では１１３ＩＵ／Ｌ
であった。孔径の小さいガラス繊維濾紙により、少量の
赤血球が破壊されて内部のＬＤＨが放出されたことが判
った。

【００５４】

【発明の効果】本発明により血液濾過材料をガラス繊維
濾紙のみとすることができ、血液濾過ユニットを安価
に、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを
組み立てた状態の縦断面図である。

【図２】 同上平面図である。

【図３】 上記血液濾過ユニットのホルダー本体の底面
図である。

【符号の説明】

１０…ホルダー本体 １１…血液濾過材料収容室 １２…円板部 １３…フランジ １４…血液供給口 １５…空間 １６…スペーサー １７…フラップ ２０…蓋体 ２１…段 ２２…血漿受槽 ２３…フランジ ２４…血漿通路 ２５…突起（密着阻止手段） ２６…庇 ２７…仕切壁 ２８…吸引口 ３０…血液濾過材料（ガラス繊維濾紙）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血液入口と濾過液出口を有するホルダー
   に、血液濾過材料としてガラス繊維濾紙のみが収容され
   ていることを特徴とする血液濾過ユニット
2. 【請求項２】 血液入口と濾過液出口を有するホルダー
   に、密度が０．０５〜０．１３のガラス繊維濾紙と密度
   が０．１４以上のガラス繊維濾紙が、密度が０．１４以
   上のガラス繊維濾紙を濾過液出口側にして積層収容され
   ていることを特徴とする血液濾過ユニット
3. 【請求項３】 ガラス繊維濾紙が密度が０．０５〜０．
   １３のガラス繊維濾紙と密度が０．１４以上のガラス繊
   維濾紙よりなり、密度が０．１４以上のガラス繊維濾紙
   を濾過液出口側にして積層収容されていることを特徴と
   する請求項１記載の血液濾過ユニット