JP2008509296A - 血液分離装置、及び全血からの液体成分画分の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明は、親水性ポリエステル材料を用いて片側を含浸させた、部分的に整列したガラス繊維紙を含む複合材料である、新規組成物に関するものである。好ましくは、親水性材料は不織布である。本発明はまた、血液サンプルなどのサンプル中の血液細胞から、血清又は血漿いずれかの、血液の液体成分を分離する血液分離装置に関するものである。より詳細には、本発明は、ごく少量の血液サンプルでさえ、細胞性成分からの液体成分画分の迅速な分離を可能にする、改良型血液分離装置に関するものである。
血清であれ血漿であれ、血液からの液体成分画分の分離は、臨床においてきわめて重要である。血液は2種類の画分から構成されている:血液細胞、及び血液細胞が浮遊している液体成分である血液血漿(「血漿」)、すなわちタンパク質性液体成分である。他の細胞型も見出すことができるが、血中で遭遇する重要な細胞型は、赤血球、白血球、及び血小板である。血液血清(「血清」)は、フィブリン塊及び細胞の除去後に残る液体成分である。
層状構造を有する新規複合材料を、全血から液体成分画分を分離するための新規複合材料に基づく装置と共に開示する。新規複合材料は、強化材を有する片側へ含浸させた繊維状分離媒体を含む。繊維状分離媒体は異方性である。理論に固執する意図なく、繊維状分離媒体には、第一の方向で第一細孔サイズが存在し、かつ第二の異なる方向でより小さな細孔サイズが存在する。また、含浸強化材は、強化材の型押しによる繊維状分離媒体の含浸部位の圧縮の結果として、繊維状分離媒体部分内の細孔サイズを狭める。強化材は、熱溶融型結合材を有する繊維状分離媒体に結合した親水性ポリエステル材料が好ましい。好ましい実施態様において、親水性ポリエステル材料は不織布であり、かつ好ましい熱溶融型結合材はエチレン酢酸ビニルを主成分とする網である。
本発明の好ましい実施態様において、繊維状分離媒体は、ガラス繊維、及び約8%を超えないレベルで存在する、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルを含む。
好ましい実施態様において、全血から液体成分画分を調製する方法は、全血を本明細書の先に記載した本発明の複合材料上の隣接する散布ポートへと適用するステップ、その後、末端の回収ポートで全血から生成された液体成分画分を回収するステップ、を含む。液体成分画分を、例えば、毛管又はピペット若しくは回収パッドを介して、複合材料から直接的に回収してよい。
本発明の別の実施態様は、強化材を分離媒体の底側に含浸させて複合材料を形成させた繊維状分離媒体を選択すること、及び複合材料の末端部を点へと成形することによる、細胞懸濁液からの液体成分画分分離用装置の高速製造方法を含む。
1.あらゆる血球容量において、5分以下での、全血からの液体成分画分の分離;
2.目で識別可能な不規則な流れ又は溶血を示さない、赤血球と液体成分画分との間の再現可能かつ安定的境界;
3.通常の血球容量血液中で利用可能な総液量の、少なくとも約50%、より好ましくは少なくとも約60%、さらにより好ましくは少なくとも約70%、及び最も好ましくは約80%の液体成分画分を与えること;
4.自己支持できるほど十分に固く;
5.様々な圧縮レベルで液体成分画分を調製することができ;
6.1滴の血液から液体成分画分を産生することができ;かつ、
7.高速自動化製造に適した、物理的及び機械的耐久性。
(5.1 複合材料)
1つの態様において、本発明は、強化材を含浸させた繊維状分離媒体を含む、新規複合材料を提供する。強化材は、親水性ポリエステル材料である。好ましい実施態様において、親水性ポリエステル材料は不織布である。
a)熱硬化性樹脂−エポキシスチレン化ポリエステル及びアクリルを、被覆材及び含浸材として試験した。結果として得られた産物は強固であったが、硬くかつ脆かった。血液は、これらの複合材料では分離されなかった;及び、
好ましい強化材は、例えばREMAY(商標)のような不織布親水性ポリエステルであり、これはBBA濾過によって製造され、血液で容易に湿る。しかし、ガラス繊維紙への含浸に適合性を有する他の親水性繊維状材料も使用してよい。
別の態様において、本発明は、血液サンプルから、液体成分画分(血漿又は血清のいすれか、若しくはそれらの組み合わせ)を分離するのに都合よく有用な血液分離装置を提供する。血液分離装置を使用して、複合材料に使用するサイズ次第で、任意のサイズの血液サンプルを分離するのに使用してよい。特に好ましい実施態様において、例えば、50μl位の体積を有する少量の血液サンプルを分離するために、分離装置を使用する。
1)本明細書に記載する、全血から液体成分画分を分離して方向づけるために成形した複合材料;及び、
2)成形した複合材料を保持して全血を適用するための隣接散布ポート、及び液体成分画分回収用の末端回収ポートを有する囲壁。
図3〜6の典型的な血液分離装置は完全ではなく、該分離装置の構造は、新規複合材料が平らな層以外の形で使用され得る、異なる形状を含む多形性を許容する。例えば複合材料が、全血サンプルの適用のために水平であり、かつ垂直な別の部分に切れ目なく連続する部分であるように、該装置を成形してよい。そのような構造は、液体成分画分の回収において、重力を巧みに利用してよい。そのような変形は、一般的な技能を有する当業者にとっては明らかに容易であろう。
1滴の血液から液体成分画分を調製するために設計した血液分離装置の典型は、赤血球を浸潤させた約25mmの第一長を有する、約70〜80mmの長さであってよい。1滴の血液は約40μl〜60μlの体積を有していてよく、かつ平均約50μlを有するものとして処理してよい。しばしば、締め付けた範囲で液体成分は通ることができるが、細胞はほとんど、あるいは全く通ることができないような血液サンプルの適用部位から25mm、又は25mmより後ろに締め具を取り付ける。締め具の位置はさらに、はさみ込み点と名づけられており、適用される厚さの約30〜40%の圧縮を有する。締め具の細胞遮断効果は、フィブリンネットワークの進行的形成によって補助され、さらに赤血球を捕捉する。しかしながら、血液サンプルの適用部位のあまりに近くに締め具を取り付けると、溶血、及び赤血球が液体成分画分に浸潤する可能性を増大させる。
ガラス繊維材料に接触していない強化材表面に、強化材中にはあまり浸透しない半透膜(又は液体不透過性膜)を積層することによって好ましく強化する。このさらに強化した材料は、片持ち梁構造で、複合材料を使用するのに望ましい。とりわけ、この付加的な強化材は、例えば空洞域を捕捉することに起因する、複合材料の性能をほとんど損なわない。
改良した血清分離におけるレクチンの効果は、全血をF472-14(Whatman製の好ましいガラス繊維紙)に適用することによって評価した。F472-14は、約10秒で全血の50μlを吸収したが、液体成分画分の分離は、赤血球流の境界線が確立された後、約30秒間では起こらず、さらに50〜60秒経ってから液体成分画分の流れが完成した。
(1)血液流入ポート、すなわち、隣接する散布ポート18;及び(2)例えば、毛管の位置づけ及び支えを挿入するのに適したポート、すなわち、末端の回収ポート20、を提供する。血液流入ポートは、複合材料12の隣接末端の真上にある。
特定の実施態様において、先に記載した第二開口部を介して回収装置を導入して、毛管から液体成分画分を回収してもよい。あるいは、回収装置は、複合材料の先端にぶつかって液体成分画分を回収するような第二開口部を介して導入してもよい。
手順:第5節に記載したように調製した、約7mmの幅と約70mmの長さの血液分離装置の細長い一片をそれぞれ、約20mlの血清を有する容器内に、約2mmの深さで漬けた。該細長い一片の一端を血清に漬け、約2cmの毛管上昇が起きた時間を測定した。該細長い一片を取り出し、取り込んだ血液の液体成分の移動時間及び移動距離を測定した。比較試験を実施し、複合材料及び好ましい実施態様による液体成分画分産生を評価する。
手順:各試験済分離材料を、3インチ×3インチ(7.62センチメートル×7.62センチメートル)に切り出した。一滴の全血を各分離装置の中央にのせ、下記の変数:(a)該滴の初期直径;(b)吸収後の直径;(c)血液による湿潤速度の関数である吸収時間;及び(d)血清が移動した距離(最初の血液滴の周りの環から測定した);を測定した。
前後の直径は、時間をかけた赤血球の固定化の程度を示す。
リチウムは、例えば躁鬱病のようないくつかの障害において、薬剤として効果がある。リチウムの有効レベルは、毒性レベルのほんのわずかだけ低いという点で特異である。服薬遵守は、薬剤として定められた多くの対象に関する問題であるので、適切な薬物送達を保証する迅速かつ正確なアッセイが必要である。
(a)全血から、正確に微量の血清を準備するための血液細胞分離装置;
(b)リチウムの存在に対して高度な特異性と高感受性を有する、置換されたポルフィリン化合物である、リチウム試薬;及び、
(c)505nmで正確な光度読取機、例えば、InstaRead(商標)。
Claims (51)
- 実質的に整列した短い大径繊維を有する複数のクラスターと、実質的に整列した長い小径繊維を有する複数のクラスターとを含み、該長い小径繊維よりも該短い大径繊維が少ない、繊維の多様な分布を有する繊維状材料;及び、
該繊維状材料の底側を含浸する強化材であって、熱溶融型結合材が、該強化材を該繊維状材料に結合させているもの;を含む、複合材料。 - 前記強化材が、不織布ポリエステル繊維を含む、請求項1記載の複合材料。
- 前記強化材が、親水性である、請求項1記載の複合材料。
- 実質的により大きな有形要素が、第二セットの細孔を通るよりも、第一セットの細孔を通って抜けることができるように、該第一セットの細孔が第一の方向で、かつ該第二セットの細孔が第二の方向で存在するという点で異方性である、請求項1記載の複合材料。
- 前記短い大径繊維、及び前記長い小径繊維が、ガラス繊維である、請求項1記載の複合材料。
- 前記長い小径繊維が、約6mm、約8mm、約10mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、及び少なくとも約20mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約5μ、約6μ、約7μ及び約8μからなるセットから選択される直径を有する、請求項5記載の複合材料。
- 前記短い大径繊維が、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm及び約9mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約13μ、約14μ、約15μ、約16μ、約17μ、約18μ、約19μ及び少なくとも約20μからなるセットから選択される直径を有する、請求項5記載の複合材料。
- 前記短い大径繊維に対する前記長い小径繊維の割合が、少なくとも約1対4、約1対3、及び約1対2からなるセットから選択される、請求項5記載の複合材料。
- 結合材が、前記ガラス繊維群を結合させる、請求項5記載の複合材料。
- 前記結合材が、前記ガラス繊維重量の約8%未満の量で加水分解ポリ酢酸ビニルを含む、請求項9記載の複合材料。
- 請求項1の複合材料、及び液体不透過性裏地を含む、血液からの液体成分分離装置。
- 前記複合材料の末端部が、約45°、約40°、約35°、約30°、約25°、約50°、約55°及び約60°からなるセットから選択される切断角によって規定される点として実質的に成形される、請求項11記載の装置。
- 前記末端部に隣接し、液体成分を吸収するが保持しないコレクタパッドをさらに含む、請求項11記載の装置。
- 前記複合材料に装着された毛管をさらに含む、請求項11記載の装置。
- 前記複合材料の隣接部の上方の隣接流入ポートの上方に、くぼんだ弾性キャップをさらに含み、それによって、液体成分が空気圧によって送り出される、請求項11記載の装置。
- 血液、血漿及び血清に非混和性である高密度有機液体をさらに含む、請求項11記載の装置。
- 血液からの液体成分分離装置であって:
互いに隣接する繊維の、類似した配向によって部分整列を示す、複数の短い大径繊維、及び複数の長い小径繊維を含む分離媒体であって、層中において、該複数の短い大径繊維、及び実質的に整列した該複数の長い小径繊維が、実質的に同一平面上にあり、かつ平面への移行に適する第一サイズの細孔、及び実質的に該平面に沿った方向での移行に適する第二サイズの細孔を形成するような層の形態であって、該長い小径繊維よりも該短い大径繊維が少ない分離媒体;
該分離媒体の底側を含浸させて複合材料を形成する強化材であって、そこで熱溶融型結合材と該強化材が前記繊維状材料に結合している;
血液を受けるための該分離媒体の隣接部;及び、
血液から液体成分を供給するための該分離媒体の末端部;を含む、前記装置。 - 前記強化材が、含浸に適したポリエステル繊維を含む、請求項17記載の装置。
- 前記強化材が、液体不透過性材料及び半透性織布からなるセットから選択される裏地をさらに含む、請求項17記載の装置。
- 前記複合材料が、該複合材料への赤血球の結合を促進させるレクチンをさらに含む、請求項17記載の装置。
- 前記複合材料が、実質的により多くの赤血球が、第二セットの細孔を通るよりも、第一セットの細孔を通って抜けることができるように、該第一セットの細孔が第一の方向で、かつ該第二セットの細孔が第二の方向で存在するという点で異方性である、請求項17記載の装置。
- 前記短い大径繊維、及び前記長い小径繊維が、ガラス繊維である、請求項17記載の装置。
- 前記長い小径繊維が、約6mm、約8mm、約10mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、及び少なくとも約20mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約3μ、約4μ、約5μ、約6μ、約7μ及び約8μからなるセットから選択される直径を有する、請求項22記載の装置。
- 前記短い大径繊維が、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm及び約9mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約13μ、約14μ、約15μ、約16μ、約17μ、約18μ、約19μ及び少なくとも約20μからなるセットから選択される直径を有する、請求項22記載の装置。
- 前記短い大径繊維に対する前記長い小径繊維の割合が、少なくとも約1対4、約1対3、及び約1対2からなるセットから選択される、請求項22記載の装置。
- 結合材が、前記ガラス繊維を結合している、請求項22記載の装置。
- 前記結合材が、前記ガラス繊維重量の約8%未満の量で、加水分解ポリ酢酸ビニルを含む、請求項26記載の装置。
- 前記末端部が、約45°、約40°、約35°、約30°、約25°、約50°、約55°及び約60°からなるセットから選択される切断角によって規定される点として実質的に成形される、請求項17記載の装置。
- 前記末端部に隣接するコレクタパッドからなるセットの少なくとも1つのメンバーをさらに含み、該コレクタパッドが、液体成分を吸収するが保持しない、請求項17記載の装置。
- 前記複合材料に装着された毛管をさらに含む、請求項17記載の装置。
- 隣接する散布ポートの上方に、くぼんだ弾性キャップをさらに含み、それによって、液体成分が空気圧によって送り出される、請求項17記載の装置。
- 血液、血漿及び血清に非混和性である高密度有機液体をさらに含む、請求項17記載の装置。
- 血液からの液体成分画分を調製する方法であって:
互いに隣接する繊維の、類似した配向によって部分整列を示す、複数の短い大径繊維、及び複数の長い小径繊維を含む分離媒体の上側の隣接部に血液サンプルを適用するステップであって、該分離媒体は、層中において、該複数の短い大径繊維、及び該複数の長い小径繊維が、実質的に同一平面上にあり、かつ第一セットの細孔が第一の方向で、かつ第二セットの細孔が第二の方向で存在し、実質的により多くの細胞が、該第二セットの細孔を通ってよりも、該第一セットの細孔を通って抜けることが可能であるような層に形成されており、ここで該分離媒体の底側を、強化材、及び分離材料に強化材を結合させている熱溶融型結合材に含浸させて複合材料を形成させ、かつ該分離媒体が、該長い小径繊維よりも少ない該短い大径繊維を有し;かつ、
該複合材料の末端部で該血液サンプルの液体成分画分を受けるステップ;を含む、前記方法。 - 前記複合材料が、実質的により大きな有形成分が、第二セットの細孔を通るよりも、第一セットの細孔を通って抜けることができるように、該第一セットの細孔が第一の方向で、かつ該第二セットの細孔が第二の方向で存在するという点で異方性である、請求項33記載の方法。
- 前記短い大径繊維、及び前記長い小径繊維が、ガラス繊維であり、該長い小径繊維が、約6mm、約8mm、約10mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、及び少なくとも約20mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約3μ、約4μ、約5μ、約6μ、約7μ及び約8μからなるセットから選択される直径を有し、かつ、該短い大径繊維が、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm及び約9mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約13μ、約14μ、約15μ、約16μ、約17μ、約18μ、約19μ及び少なくとも約20μからなるセットから選択される直径を有する、請求項33記載の方法。
- 前記短い大径繊維に対する前記長い小径繊維の割合が、少なくとも約1対4、約1対3、及び約1対2からなるセットから選択される、請求項35記載の方法。
- 前記末端部が、約45°、約40°、約35°、約30°、約25°、約50°、約55°及び約60°からなるセットから選択される切断角によって規定される点として実質的に成形される、請求項35記載の方法。
- 前記末端部に隣接するコレクタパッドを介して、前記血液サンプルの前記液体成分画分を受けることをさらに含み、該コレクタパッドが、液体成分を吸収するが保持しない、請求項35記載の方法。
- 空気圧を利用して前記血液サンプルの前記液体成分画分を押し出すステップ、及び前記血液サンプルに非混和性である高密度有機液体を適用するステップからなるセットから、少なくとも1ステップをさらに含む、請求項35記載の方法。
- 高速加工を使用して、血液から液体成分画分の分離装置を製造する方法であって:
互いに隣接する繊維の、類似した配向によって部分整列を示す、複数の短い大径繊維、及び複数の長い小径繊維を含む分離媒体を選択することであって、該分離媒体は、層中において、該複数の短い大径繊維、及び該複数の長い小径繊維が、実質的に同一平面上にあり、かつ平面への移行に適する第一サイズの細孔、及び該平面に沿った移行に適する第二サイズの細孔を形成するような層の形態であり;
該分離媒体の底側に強化材を含浸させて複合材料を形成すること、ここで熱溶融型結合材は、該強化材を前記繊維状材料に結合させており;及び、
該複合材料の末端部を、約45°、約40°、約35°、約30°、約25°、約50°、約55°及び約60°からなるセットから選択される切断角によって規定される点として成形すること;を含む、前記方法。 - 前記複合材料の隣接部で前記血液サンプルを適用するための隣接する散布ポート、及び前記液体成分画分回収用の末端の回収ポートを有するような囲壁中に、該複合材料を封入することをさらに含む、請求項40記載の方法。
- はさみ込み点で、前記複合材料を圧迫するステップをさらに含む、請求項41記載の方法。
- 前記複合材料の末端部にコレクタパッドを隣接させるステップをさらに含み、該コレクタパッドが、液体成分を吸収するが保持しない、請求項41記載の方法。
- 毛管を、前記複合材料の末端部に取り付けるステップをさらに含む、請求項41記載の方法。
- 血液サンプルから液体成分画分を分離するためのキットであって:
互いに隣接する繊維の、類似した配向によって部分整列を示す、複数の短い大径繊維、及び複数の長い小径繊維を含む分離媒体であって、層中において、該複数の短い大径繊維、及び該複数の長い小径繊維が、実質的に同一平面上にあり、かつ平面への移行に適する第一サイズの細孔、及び該平面に沿った移行に適する第二サイズの細孔を形成するような層の形態である分離媒体;及び、
該分離媒体の底側を含浸させて複合材料を形成するのに適した親水性の強化材であって、熱溶融型結合材は、該強化材を該分離媒体に結合させている;を含む、前記キット。 - 前記短い大径繊維、及び前記長い小径繊維が、ガラス繊維であり、該長い小径繊維が、約6mm、約8mm、約10mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、及び少なくとも約20mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約3μ、約4μ、約5μ、約6μ、約7μ及び約8μからなるセットから選択される直径を有し、かつ、該短い大径繊維が、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm及び約9mmからなるセットから選択される長さを有すると同時に、少なくとも約13μ、約14μ、約15μ、約16μ、約17μ、約18μ、約19μ及び少なくとも約20μからなるセットから選択される直径を有する、請求項45記載のキット。
- 前記親水性強化材が、不織布ポリエステルを含む、請求項45記載のキット。
- 前記親水性強化材が、半透性の層に結合している、請求項45記載のキット。
- 前記複合材料の末端部にコレクタパッドを隣接させるステップをさらに含み、該コレクタパッドが、液体成分を吸収するが保持しない、請求項45記載のキット。
- 前記複合材料、及び該複合材料を含浸する親水性強化材を保持するための囲壁をさらに含む、請求項45記載のキット。
- 前記液体成分画分の定量可能量を得るための、ピペット、駒込ピペット、毛管及びバルブからなるセットの1以上のメンバーをさらに含む、請求項45記載のキット。
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