JP2000338103A - 分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作が容易で、液分から固形分を確実に分離
することのできる分離装置を提供する。 【解決手段】 シート状濾過材料１ａをほぼ同心円状に
積層した、ほぼ円筒形状の第１の濾過材ユニット１と、
第１の濾過材ユニット１の円筒形状の外径ｄ２とほぼ等
しい内径ｄ１を有し、第１の濾過材ユニット１を収容す
る外筒３とを備える分離装置。シート状濾過材料１ａは
矩形に切断形成し、ロール状に巻き付けて構成するのが
好ましい。外筒３の内径ｄ１は濾過材ユニットの外径ｄ
２とほぼ等しいが、僅かに大きくするのが好ましい。第
１の濾過材ユニット１を外筒３に収容すると、シート状
濾過材料（例えば濾紙）は被濾過液（例えば全血）の流
れ方向にほぼ直交する方向に積層されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の分離装置に
関し、特に血液のような固形分を含有する液体から固形
分を分離するのに適した分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全血から確実に血漿または血清を分離す
る方法として、従来から遠心分離器を用いる遠心法が知
られている。しかしながら遠心法は、装置が大型であり
また操作が煩雑である。そこで比較的手軽に全血から血
漿あるいは血清を分離する器具として、図６に示すよう
なものが知られている（特公平５−５２４６３）。この
装置は、体積濾過層１１と多孔性血球通過阻止層１２と
が筒状容器１３に収納されている。全血から血漿を分離
する際には、筒状容器１３の注入口に全血Ａを供給し、
注入口側と排出口側とに圧力差を与えて血液が体積濾過
層１１と多孔性血球通過阻止層１２とを透過するように
して、血球が分離濾過された血漿Ｂを排出口側から採取
するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような分離器具
によれば、筒状容器１３の注入口側と排出口側とに圧力
差を与えるために、空気の加圧装置が必要であり、装置
全体が複雑で操作にも困難性が伴い、また体積濾過層１
１と筒状容器１３との境界部に隙間があると、圧力差に
よりその隙間を通して血液が直接通過阻止層１２に流入
することがあった。

【０００４】そこで本発明は、操作が容易で、液分から
固形分を確実に分離することのできる分離装置を提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による分離装置は、例えば図１に示すよう
に、シート状濾過材料１ａをほぼ同心円状に積層した、
ほぼ円筒形状の第１の濾過材ユニット１と；第１の濾過
材ユニット１の円筒形状の外径ｄ２とほぼ等しい内径ｄ
１を有し、第１の濾過材ユニット１を収容する外筒３と
を備える。シート状濾過材料１ａは矩形に切断形成し、
ロール状に巻き付けて構成するのが好ましい。外筒３は
中空であり、その内径ｄ１は濾過材ユニットの外径ｄ２
とほぼ等しいが、僅かに大きくするのが好ましい。第１
の濾過材ユニット１を外筒３に収容すると、シート状濾
過材料（例えば濾紙）は被濾過液（例えば全血）の流れ
方向にほぼ直交する方向に積層されることになる。第１
の濾過材ユニット１の中心には、（同一材料で中実の円
筒状の）芯を設け、この芯にシート状濾過材料を巻き付
けるようにしてもよい。第１の濾過材ユニット１は、ほ
ぼ円筒の形状を有するが、典型的には中実の円筒形状で
ある。即ち円柱形状とするのが好ましい。

【０００６】このように構成すると、シート状濾過材料
をほぼ同心円状に積層した、ほぼ円筒形状の第１の濾過
材ユニット１を備えるので、簡便な装置でありながら濾
過速度が速い分離装置を提供することができる。

【０００７】また外筒３中に、第１の濾過材ユニット１
と、円筒形状軸線ＡＸ方向に重ねて収容された第２の濾
過材ユニット２を備えるようにしてもよい。このとき
は、典型的には第１の濾過材ユニットは第２の濾過材ユ
ニットのプレフィルターとして機能する。被処理液中の
液部分から分離したい固形物は、殆ど第１の濾過材ユニ
ット１で濾過分離される。典型的には、第２の濾過材ユ
ニット２は第１の濾過材ユニット１より目の細かい濾過
材であり、第１の濾過材ユニット１を通過してしまった
固形物、例えば全血中の血球があればこれを捕捉する。

【０００８】さらに以上の分離装置では、外筒３中に押
し込まれ、第１の濾過材ユニット１を、円筒形状軸線Ａ
Ｘ方向に圧迫するピストン４を備えるようにしてもよ
い。

【０００９】このように構成すると、ピストンにより圧
迫されるので第１の濾過材ユニットは円筒形状軸線に直
角な方向に拡張し同心円状に積層されたシート状濾過材
料の層間、あるいは外筒の内周面と第１の濾過材ユニッ
トの外周面との間の隙間が（あったとしても）詰まり第
１の濾過材ユニットを固形物が通過してしまうのを防止
できる。

【００１０】外筒、ピストンは注射器のような形状とす
るのが好ましく、材料はガラスであってもよいし、プラ
スチックやゴム等であってもよい。特にピストン４は、
ゴムで形成すれば、外筒３との間の気密を保持しやす
い。

【００１１】典型的には被濾過液は全血であり、濾過さ
れる固形物は主に赤血球、白血球であり、濾過して得ら
れる液部分は血漿または血清である。第１、第２の濾過
材ユニットの目の粗さは、血球等の固形物は濾過分離す
るが、検査したいウイルス等は通過させるものとする。
ピストンで圧迫する強さ、速さは、血球が破壊されない
程度とする。適切な強さ、速さは、例えば試験的濾過を
行いデータを採取して定めることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１３】図１は、本発明の実施の形態である血液分
離装置の側面断面図である。本発明の第１の濾過材ユニ
ット１が外筒３に収容されている。外筒３は、内部に濾
過材ユニットを収容する空間を有する中空の円筒状ある
いはシリンダー状の容器であり、そのシリンダーの内周
面の直径をｄ１とする。シリンダーの一方の端部（図中
上端）３ａは直径ｄ１の大きさで開放されている。シリ
ンダーの他の端部（図中下端）３ｂは直径ｄ１よりも小
さく絞られて開放されている。そのように直径ｄ１より
も小さく絞られている結果として、シリンダーの下端部
の内部に肩部３ｃが形成されている。肩部３ｃと第１の
濾過材ユニット１との間には、第２の濾過材ユニット２
が収納されている。具体的な実施例としては、１［ｍ
ｌ」の注射筒と同サイズの筒を用いた。また第１の濾過
材ユニット１の厚さは１２［ｍｍ］とし、第２の濾過材
ユニット２の厚さは３．０［ｍｍ］とした。

【００１４】図２を参照して、第１の濾過材ユニット１
を説明する。第１の濾過材ユニット１は、矩形のシート
状濾過材料１ａを軸線ＡＸ回りにロール状に巻き付けて
形成される。その結果第１の濾過材ユニット１は、シー
ト状の濾過材料１ａがほぼ同心円状に積層された、中実
の円筒形状の濾過材ユニットになる。その外径ｄ２は、
外筒３の内径ｄ１とほぼ同一とする。ただし好ましくは
直径ｄ２は直径ｄ１よりも極く僅かに小さくする。この
ようにすると、第１の濾過材ユニット１を外筒３に収納
する際の作業が容易になる。

【００１５】但し、直径ｄ２は直径ｄ１より多少は大き
くてもよい。この場合も、第１の濾過材ユニット１は繊
維質の材料でできているので、外筒３に強制的に押し込
むことができ、外筒３と第１の濾過材ユニット１、第２
の濾過材ユニット２を組み立てて１体で扱う場合は、取
扱中にばらばらになりにくいという効果がある。

【００１６】実施例では、矩形のシート状濾過材料１ａ
の長辺の長さを２０［ｍｍ］、短辺の長さを１２［ｍ
ｍ］とし、短辺が軸線ＡＸに平行になるように巻き付け
た。なお、第１の濾過材ユニット１の中心には、独立し
た円柱状の芯（不図示）を用意し、その芯にシート状濾
過材料１ａを巻き付けるようにしてもよい。このように
すると、中心に上端から下端に貫通する穴が形成される
のを容易に防止することができる。

【００１７】シート状濾過材料１ａを巻き付けた最終端
部は接着剤でロール側に貼り付けて固定し、円筒形状が
維持されるようにしてもよいし、巻き付けた後で外周側
を糸で巻いて縛って固定してもよい。

【００１８】図３を参照して、第２の濾過材ユニット２
を説明する。第２の濾過材ユニット２は、薄いシート状
濾過材料を円板状に打ち抜き、１単位の濾過材ユニット
２ａとして形成する。濾過材ユニット２ａの外径は、外
筒３の内径ｄ１とほぼ等しくする。ただし収納作業の容
易性のために、内径ｄ１よりも極く僅かに小さくしても
よい。この１単位の濾過材ユニット２ａを複数枚重ね
て、第２の濾過材ユニット２を構成する。

【００１９】別の実施の形態として、第２の濾過材ユニ
ット２は、厚いシート状濾過材料を円形に切断あるいは
打ち抜き、図１に示す実施例では厚さ３．０［ｍｍ］の
一体の濾過材ユニットとしてもよい。

【００２０】本実施の形態の分離装置は、図４に示すよ
うに、さらにピストン４を備える。ピストン４は、外筒
３の内面にしっくりと摺動可能に押し込むことができる
ような外径を有している。即ち、その外径は外筒３の内
径ｄ１とほぼ等しく、好ましくはごく僅かに小さく形成
されている。ピストン４は、本体部は厚い、前述のよう
な外径を有する円板状に形成されており、その一端がピ
ストン本体部に固着され、ピストン本体部の厚さ方向に
伸延するロッド４ａを有する。ロッド４ａの長さは、ピ
ストン本体部が第１の濾過材ユニット１及び第２の濾過
材ユニット２を押しつぶし、外筒３の下端近傍まで押し
込まれたときに、ロッド４ａの他端４ｂが外筒３の外に
存在するように設定される。ロッド４ａの他端には、ロ
ッドを手で操作し易いように小さい円板４ｂが形成され
ている。

【００２１】本実施の形態の分離装置を用いて、血液の
分離を行う方法を説明する。先ず、図１に示すように、
第１の濾過材ユニット１と第２の濾過材ユニット２とが
収納された外筒３に、ピストン４を挿入していない状態
で、図中上端３ａ側から全血Ａを供給する。

【００２２】次に図４に示すように、ピストン４を外筒
３に挿入し、端部４ｂを押すことによってロッド４ａを
介してピストン本体部を外筒３に押し込む。その結果、
第１の濾過材ユニット１と第２の濾過材ユニット２と
が、外筒３の中で押しつぶされる。

【００２３】第１の濾過材ユニット１は、シート状濾過
材料１ａを同心円状に積層した中実円筒形状をしてお
り、軸線ＡＸ方向に圧迫され押しつぶされるので、積層
されたシート状濾過材料１ａ同士の間に間隙があったと
しても、そのような間隙は押しつぶされることになり、
シート状濾過材料１ａ同士は密着する。また第１の濾過
材ユニット１の外周面と外筒３の内周面との間に隙間が
あったとしても、その隙間も押しつぶされ、第１の濾過
材ユニット１と外筒３とは密着する。その結果として、
血液が第１の濾過材ユニット１を介さずに直接第２の濾
過材ユニット２に到るのを最小限に抑えることができ
る。

【００２４】またピストン４で第１の濾過材ユニット１
と第２の濾過材ユニット２とを圧迫する結果として、血
清あるいは血漿が濾過材を透過する時間を大幅に短縮す
ることができる。また独立した空気の加圧装置無しに操
作ができるので、分離作業が著しく容易になる。ピスト
ン４を押し込む強さ、速さは、被処理液、例えば全血中
の血球が破壊されない範囲の値に設定する。そのような
値は、テスト濾過を行い、分離装置のサイズ、構造、被
処理液の種類にしたがって定めることができる。あるい
は、外筒３を透明あるいは半透明の材料で製作し、血球
の第１の濾過材ユニット１への浸透状態を外部から目視
しながら調節するようにしてもよい。

【００２５】典型的には、第１の濾過材ユニット１は空
隙率が比較的大きい体積濾過層であり、第２の濾過材ユ
ニット２は、それよりも空隙率が小さい阻止層である。
阻止層は、体積濾過層よりも密に形成されており、第１
の濾過材ユニット１を通過してしまうかもしれない、血
球の通過を阻止する。阻止層の濾過は典型的には表面濾
過によって行われる。

【００２６】シート状濾過材料１ａあるいは２ａとして
は、ガラス繊維の濾紙を用いるのが好ましい。被処理液
（被濾過液）に対して不活性だからである。また、特に
シート状濾過材料２ａとしては、ガラス繊維をシート状
に成形するのにバインダーを用いてもよく、バインダー
としては例えばアクリル樹脂が用いられる。

【００２７】被処理液は、外筒の入口に直接供給しても
よいが、例えばピペット、ディスペンサ、注射器等を用
いて間接的に供給してもよい。

【００２８】第１の濾過材ユニット１は中実円筒形状の
軸線ＡＸ方向に圧迫するのが好ましい。以上の実施の形
態では、ピストンで圧迫する場合で説明したが、第１の
濾過材ユニット１に対して第２の濾過材ユニット２の反
対側（外筒３の入口３ａ側）に重ねて、第１の濾過材ユ
ニット１よりも目の詰まった濾過材を置いて（ごく薄く
てもよく、特に第１の濾過材ユニット１よりもはるかに
薄くするのが好ましい）、その濾過材の側から気体で圧
力をかけるか、第２の濾過材ユニット２側（外筒３の排
出口３ｂ側）から負圧で吸引するようにしてもよい。こ
のようにすると、目の詰まった濾過材では、流れの圧力
損失が大きいので、この濾過材によって第１の濾過材ユ
ニット１が圧迫される。

【００２９】実施例１ 第１の濾過材ユニット１を、シート状濾過材料１ａとし
てのガラス繊維濾紙（ＧＦ／Ｄ、ワットマン社製）をロ
ール状に巻いて積層することによって形成した。このガ
ラス繊維濾紙は、厚手の濾紙であり荷重容量が大きく、
メンブレンフィルタのプレフィルタとして最適なもので
ある。用いたガラス繊維濾紙（ＧＦ／Ｄ、ワットマン社
製）の性状は、粒子保持能は２．７［μｍ］、初期濾過
速度はヘルツベルグで４１［秒／１００ｍｌ］、ＡＳＴ
Ｍで１６．５［秒／１００ｍｌ］、厚さは０．６８［ｍ
ｍ］、重さは１２０［ｇ／平米］、荷重容量はＶＨ（非
常に大きい荷重容量）、湿潤強度は３．２［ｋＰａ］、
０．４７［ｐｓｉ］であった。

【００３０】第２の濾過材ユニット２を、シート状濾過
材料２ａとしてのガラス繊維濾紙（ＤＰ７０、ＡＤＶＡ
ＮＴＥＣ社製）を円板状に打ち抜いた単位濾過材ユニッ
ト２ａ、４枚で形成した。このガラス繊維は、有機バイ
ンダー（アクリル樹脂）処理を施してあり、厚さも十分
で沈殿保持特性に優れている。また蛋白質や高濃度の物
質の濾過に適している。用いたガラス繊維濾紙（ＤＰ７
０、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）の性状は、重量は１７０
［ｇ／平米］、厚さは０．５２［ｍｍ］、濾水時間
（９．６［ｃｍ² ］の濾液面積において１，０００［ｍ
ｌ］、２０［℃］の無粒子水を３９［ｋＰａ］（０．４
［ｋｇ／ｃｍ² ］）の圧力により濾過する時間）は２０
［ｓ］、保留粒子径は０．６［μｍ］、圧力損失（通気
速度５［ｃｍ／ｓ］のときの値）は０．５２［ｋＰａ］
（５３［ｍｍＨ₂ Ｏ］）、耐熱温度は１２０［℃］であ
った。

【００３１】これらガラス繊維は、１００％ホウケイ酸
ガラス繊維で作られている。ガラス繊維濾紙は、不活性
なため、吸着性も極めて低く、特に生化学関係の分析に
適している。

【００３２】以上のように形成された第１の濾過材ユニ
ット１と第２の濾過材ユニット２とを、図１に示すよう
に外筒３に収納し、ヘマトクリット値４４％のヒト全血
１５０［μｌ］を分離装置上部の開口３ａから滴下し、
その後図４に示すように圧縮ピストン４で第１の濾過材
ユニットである円筒状ロール化濾紙層１を、軸線ＡＸ方
向に圧縮した。このとき得られた血漿は３３［μｌ］で
あった。また所要時間は約３０秒であった。一般に濾紙
の紙面に垂直な面に対しては、血液の浸透が遅く、その
ような方向に被処理液を透過させる場合は、このような
短時間では分離することができず、また短時間処理を目
的として無理な圧力をかければ溶血を引き起こしてしま
う。

【００３３】本実施例では濾紙の切断面に対して血液の
浸透を垂直（濾紙の紙面に平行）にし、またロール状に
巻いたので、表面濾過ではなく体積濾過の効果を発揮す
ることができるところから血液の浸透を早めることがで
き、処理時間の短縮が可能となった。さらに圧縮により
体積濾過層から血液を抽出せしめる際には、体積濾過層
は密となり、血球の流出を防止できるため、血球の阻止
層の体積を少なくすることもできた。

【００３４】実施例２ ヒト全血からの血漿回収 抗ＨＢｓ抗体陽性のヒト全血を実施例１と同じ血液分離
装置を用いて血漿を得た。比較例として、血液の一部を
遠心分離（１０００Ｇ×１０［ｍｉｎ］）により分離し
血漿を得た。

【００３５】ＥＬＩＳＡ法による抗ＨＢｓ抗体の測定 このようにして得られた２種の血漿（実施例、比較例）
をＥＬＩＳＡ法により測定した。測定の結果を図５中の
表１に示す。表にあるように、得られた吸光度は、両者
ほぼ同等の値を示した。

【００３６】凝集法による抗ＨＢｓ抗体の測定 前記２種の血漿（実施例、比較例）を凝集法（ニューセ
ロクリット）により力価を測定した。測定の結果を図５
中の表２に示す。表にあるように、本発明の実施の形態
である血液分離装置により得られた血漿、遠心操作によ
り得られた血漿のいずれについても、力価は１：６４で
あった。

【００３７】イムノクロマト法による抗ＨＢｓ抗体の測
定 前記２種の血漿（実施例、比較例）について、イムノク
ロマト法（エスプラインＨＢｓＡｂ−Ｎ）により判定所
要時間を測定した。測定の結果を図５中の表３に示す。
表にあるように、本発明の実施の形態である血液分離装
置により得られた血漿、遠心操作により得られた血漿の
いずれについても、判定時間（１５分）には、陽性の判
定がなされた。

【００３８】またヒト全血から本血液濾過装置と遠心操
作によって得られた血漿中の赤血球数、ヘマトクリット
値、ヘモグロビン濃度を計測したところ、いずれも検出
感度以下で、値を得ることはできなかった。

【００３９】以上のように、本発明の実施の形態の血液
分離装置によれば、極めて短時間の分離で、遠心分離操
作によって得られた血漿と同等の血漿を得ることができ
た。この血液分離装置（濾過装置）により得られた血漿
は、遠心分離の結果得られた血漿と同等の抗ＨＢｓ抗体
を含み、溶血や血球の影響を測定系に及ぼすことなく、
測定することができた。本発明によれば、この原理に基
づき、被濾過液の感染症の抗体、及び抗原、癌マーカ
ー、生化学マーカー等を煩雑な前処理をすることなく測
定することができる。

【００４０】以上のように、本発明の実施例によれば、
例えば遠心分離法よりも簡便でありながら、濾過速度が
十分に速く、目詰まりも起こさない分離を行うことがで
きた。また、全血試料が血球を含んだまま排出口にバイ
パスすることもなかった。

【００４１】以上の実施例は、全血から血球を分離し血
漿を得る場合であったが、全血から血球の他に血小板も
分離除去して、あるいは血漿から血小板をも分離除去し
て、血清を得るのに本発明を応用することもできる。そ
の場合は、第１の濾過材ユニット１と第２の濾過材ユニ
ットとして、血小板をも分離するのに適したさらに密な
濾過材料を用いればよい。

【００４２】本発明の分離装置は、使用前は、典型的に
は、外筒３の中に第２の濾過材ユニット２と第１の濾過
材ユニット１とを収納し、それにピストン４を添えて出
荷等の取扱をするが、ピストン４も外筒３に収納して扱
ってもよい。また、第１の濾過材ユニット１、第２の濾
過材ユニット２、外筒３を、それぞればらばらの部品と
して取り扱ってもよく、使用に際して組み立てればよ
い。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シート状
濾過材料をほぼ同心円状に積層した、ほぼ円筒形状の第
１の濾過材ユニット１を備えるので、簡便な装置であり
ながら濾過速度が速い分離装置を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の血液分離装置の主要部を
示す側面断面図である。

【図２】第１の濾過材ユニット組立詳細図である。

【図３】第２の濾過材ユニットの単位濾過材ユニットの
側面断面図と斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態の血液分離装置で血液を分
離している状態を示す側面断面図である。

【図５】表１、表２、表３を示す図である。

【図６】従来の血液分離装置を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１ 第１の濾過材ユニット ２ 第２の濾過材ユニット ３ 外筒 ４ ピストン Ａ 全血 Ｂ 血漿

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状濾過材料をほぼ同心円状に積層
   した、ほぼ円筒形状の第１の濾過材ユニットと；前記第
   １の濾過材ユニットの円筒形状の外径とほぼ等しい内径
   を有し、前記第１の濾過材ユニットを収容する外筒とを
   備える；分離装置。
2. 【請求項２】 前記外筒中に、前記第１の濾過材ユニッ
   トと、前記円筒形状軸線方向に重ねて収容された第２の
   濾過材ユニットを備える、請求項１に記載の分離装置。
3. 【請求項３】 前記外筒中に押し込まれ、前記第１の濾
   過材ユニットを、前記円筒形状軸線方向に圧迫するピス
   トンを備える、請求項１または請求項２に記載の分離装
   置。