JP2018029745A - 血液成分の分離方法及び分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来とは異なるアプローチで赤血球を加齢度に応じて分離することが可能な血液成分の分離方法を提供する。【解決手段】分岐部６を備えた流路２に血液を導くとともに、分岐部６に対して血液が流入する領域Ａに、血液の流れを横切る方向に沿った磁場ＭＦを生じさせることにより、血液中の赤血球が帯びる電荷と磁場とに応じたローレンツ力を赤血球に作用させ、流路２を、分岐部６にてローレンツ力Ｆの方向に沿った第１分岐路と、その第１分岐路１１とは異なる第２方向の第２分岐路１２とに分岐させ、ローレンツ力Ｆが作用する赤血球を第１分岐路１１に導くことにより、第１分岐路１１の血液成分と第２分岐路１２の血液成分とを差別化する。【選択図】図２

Description

本発明は、血液中の赤血球を加齢度に応じて分離することに基づく血液成分の分離方法及び分離装置に関する。

血液から赤血球、白血球、血小板といった特定の成分を分離する装置として、遠心分離法を利用した分離装置が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。膜分離法を利用した分離装置も知られている（例えば特許文献３参照）。赤血球の膜表面が負の電荷を帯びることに着目して、正電荷を帯びた粒子の表面に赤血球を捕捉させて血液中の赤血球を分離する血球除去フィルタも知られている（例えば特許文献４参照）。

特開２００１−２５９０２１号公報 特開２００２−１２６０７２号公報 特開２００４−４９３０１号公報 特開２００６−２２６７９８号公報

血液成分の分離に関しては、赤血球をその加齢度、すなわち生成後の経過時間に応じて分離する処理が必要となる場合がある。その理由の一つとして、古い赤血球が溶血（赤血球の破壊）を起こしやすいことが挙げられる。赤血球は時間経過に伴って徐々に劣化してその機能も徐々に低下する。機能が失われた赤血球は、本来であれば脾臓で排除される。しかしながら、血液中に古い赤血球が多く存在する場合には脾臓で排除される前に体内で溶血が生じるおそれがある。赤血球内のヘモグロビンには細胞毒性があり、溶血が生じた場合にはそのヘモグロビンが血液中に流出し、肝臓、腎臓等の臓器に好ましくない影響が及ぶ。そのようなリスクを回避するためには、赤血球を加齢度に応じて分離して古い赤血球を排除するといった処理を行うことが望ましい。また、赤血球は遠心力やせん断力といった機械的ストレスで破壊されることがあり、その傾向は赤血球が古いほど高まる。体外循環装置には送血ポンプのように血液に機械的ストレスを加える機器が存在するため、その利用に際しては、古い赤血球を分離して溶血を防ぎつつ若い赤血球を体内に戻すといった処理を行うことが望ましい。

しかしながら、従来の分離装置は、上述したような分離に必ずしも適しているとはいい難い。例えば、遠心分離法を用いる分離装置では、その遠心力によって古い赤血球が溶血を起こすおそれがある。膜を利用する分離法は機械的ストレスの回避の点で有利であるが、目詰まり等の進行に伴う分離性能の低下が避けられず、分離性能の継続性、安定性の面で課題がある。赤血球の負の電荷を利用して赤血球を分離する装置では、赤血球が帯びる電荷が時間経過とともに徐々に失われるため、若い赤血球が主として捕捉される一方で古い赤血球は流出し、古い赤血球を排除して若い赤血球を体内に戻すといった用途に適さない。

そこで、本発明は、従来とは異なるアプローチで赤血球を加齢度に応じて分離して、分離後の血液成分の差別化を実現することが可能な血液成分の分離方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る血液成分の分離方法は、少なくとも一つの分岐部（６；６Ａ，６Ｂ）を備えた流路（２）に血液を導く手順と、前記分岐部に対して前記血液が流入する領域（Ａ；Ａ１，Ａ２）に、当該血液の流れを横切る方向に沿った磁場（ＭＦ）を生じさせる手順と、を含み、前記流路を、前記分岐部にて、前記血液中の赤血球が帯びる電荷と前記磁場とに応じて発生するローレンツ力（Ｆ）の方向に沿った第１方向の分岐路（１１；１１，１３）と、当該第１方向とは異なる第２方向の分岐路（１２；１２，１４）とに分岐させ、前記ローレンツ力が作用する赤血球を前記第１方向の分岐路に導くことにより、前記第１方向の分岐路の血液成分と前記第２方向の分岐路の血液成分とを差別化するものである。

上記態様の分離方法によれば、若くて負の電荷を十分に帯びている赤血球が、分岐部に流入する際にローレンツ力を受けて第１方向の分岐路へと向かうようになる。そのため、若い赤血球を第１方向の分岐路により多く導くことができる。赤血球の電荷は古いほど小さくなるため、十分なローレンツ力が作用しない古い赤血球や血小板といった他の血液成分は、第１方向の分岐路に向かう若い赤血球に押し除けられるようにして第２方向の分岐部へと導かれる。したがって、第１方向の分岐路と、第２方向の分岐路との間で血液成分を差別化することが可能である。それにより、例えば若い赤血球を多く含みかつ血小板が少ない血液を取り出して溶血や血栓が生じるリスクが低い血液を患者に提供し、あるいは血小板が多く含まれた血液を取り出すといったように、種々の用途に適した成分の血液を取得することができる。

本発明の一態様に係る分離装置（１）は、少なくとも一つの分岐部（６；６Ａ，６Ｂ）を備え、かつ血液が導かれる流路（２）を形成する流路形成手段（３）と、前記分岐部に対して前記血液が流入する領域（Ａ；Ａ１，Ａ２）に、当該血液の流れを横切る方向に沿った磁場（ＭＦ）を生じさせる磁場生成手段（４）と、を含み、前記流路が、前記分岐部にて、前記血液中の赤血球が帯びる電荷と前記磁場とに応じて発生するローレンツ力（Ｆ）の方向に沿った第１方向の分岐路（１１；１１，１３）と、当該第１方向とは異なる第２方向の分岐路（１２；１２，１４）とに分岐されたものである。

上記態様の分離装置によれば、磁場が生じている領域を血液が通過する際に、十分な電荷を帯びた若い赤血球にローレンツ力を作用させて第１方向の分岐路へと導くことができる。それにより、上記の分離方法を実現して、上述した作用効果を得ることが可能である。

上記態様の分離装置においては、前記分岐部が体外循環装置（２０）のポンプ手段（２３）よりも上流側（２６，２２，２１，２９）に設けられ（一例として図３及び図６）、前記第１方向の分岐路を通過する血液が前記ポンプ手段に導かれ、かつ前記第２方向の分岐路を通過する血液が前記ポンプ手段を避けるように前記流路と前記ポンプ手段との接続関係が設定されてもよい。これによれば、ポンプ手段の機械的ストレスに耐え得る若い赤血球をポンプ手段に導いて血流を確保しつつ、ポンプ手段を避けるように古い赤血球を導いて溶血が生じるリスクを低減することができる。

上記態様の分離装置においては、前記分岐部が、患者から前記ポンプ手段に血液を導く回路（２６，２２，２１）上に設けられてもよい。これによれば、患者から取り出された血液中に含まれる古い赤血球がポンプ手段に導かれて破壊されるリスクを回避することができる。

上記態様の分離装置において、前記ポンプ手段の上流側には輸血回路（２９）が設けられ（一例として図６）、前記分岐部が、前記輸血回路中に設けられてもよい。輸血血液は、その採血から輸血に使用されるまでの間にある程度の時間保存されることがあり、その間にも赤血球の劣化が進行する。したがって、輸血血液には古い赤血球が比較的多く含まれているおそれがある。このような場合、分離装置を輸血回路に設けて、第１方向の分岐路を通過する血液をポンプ手段に導く一方、第２方向の分岐路を通過する血液はポンプ手段を避けるようにすれば、輸血血液中の古い赤血球がポンプ手段で破壊されて溶血が生じるリスクを低減することができる。

上記態様の分離装置においては、前記分岐部が体外循環装置（２０）のポンプ手段よりも下流側（２７，２４，２５）に設けられ（一例として図７）、前記第１方向の分岐路が前記ポンプ手段から吐出される血液を患者に導く回路の一部として機能し、前記第２方向の分岐路が血液を破棄する回路の一部として機能するものとしてもよい。これによれば、患者へと送られる血液から古い赤血球や血小板を効率よく排除し、患者の体内で溶血や血栓が生じるリスクを低減することができる。

上記態様の分離装置においては、前記分岐部が患者に対する輸血回路（２９）上に設けられ、前記第１方向の分岐路が前記輸血回路の一部として機能し、前記第２方向の分岐路が血液を廃棄する回路の一部として機能するものとしてもよい。この場合も、患者の体内で溶血や血栓が生じるリスクを低減することができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の一形態に係る血液成分の分離装置の要部を示す図。 図１の分離装置の分離作用を説明するための図。 図１の分離装置を体外循環装置に適用した一例を示す図。 図３の変形例を示す図。 複数の分岐部を設けた形態を示す図。 図３の他の変形例を示す図。 図３のさらに他の変形例を示す図。 実験例における分離装置の各流出口とＭＣＶの増減率との関係を示す図。 実験例における分離装置の各流出口とＰＬＴの増減率との関係を示す図。

本発明の一形態に係る分離方法を実現するための分離装置の一例を図１に示す。図１の分離装置１は、血液が導かれる流路２を備えている。また、分離装置１は、流路２を形成する流路形成手段の一例としての一対の平板状のブロック３と、それらのブロック３に装着される磁場生成手段の一例としての一対の永久磁石４とを備えている。ブロック３は、透磁率が小さく永久磁石４の磁力線をほぼ完全に貫通させる常磁性材料にて形成される。例えば、医療用プラスチック材料にてブロック３が形成される。ブロック３は互いに突き合わせされるようにして結合される。ブロック３の接合面に形成された溝部がブロック３の結合に伴って組み合わされることにより流路２が形成される。ただし、体外循環装置の脱血回路や送血回路に用いられる医療用チューブ等の配管部品を流路形成手段として利用し、その配管部品の内部を分離装置１の流路２として利用してもよい。

流路２には分岐部６が設けられている。分岐部６により流路２は２本に分岐される。以下では、流路２の分岐部６よりも上流側の区間を主幹路１０と、分岐部６よりも下流側の区間を第１分岐路１１及び第２分岐路１２と呼ぶ。第１分岐路１１及び第２分岐路１２は主幹路１０の軸線に沿って延ばされた基準線ＬＣを挟んで対称的に設けられている。主幹路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２は、ブロック３の接合面に沿って延ばされる。つまり、主幹路１０、第１分岐路１１及び第２分岐路１２は同一平面上に置かれている。主幹路１０はブロック３の一端面（図では上端面）に開口し、その開口部分が分離装置１の流入ポート１０ｐとして機能する。第１分岐路１１及び第２分岐路１２のそれぞれはブロック３の他端面（図では下端面）に開口し、それらの開口部分が分離装置１の第１流出ポート１１ｐ、及び第２流出ポート１２ｐとして機能する。流入ポート１０ｐから流路２に血液が流入し、第１流出ポート１１ｐ及び第２流出ポート１２ｐから血液が流出する。なお、第１分岐路１１及び第２分岐路１２の断面積は互いに等しく、かつそれらの断面積は主幹路１０の断面積よりも小さく設定されている。これは、主幹路１０を流れる血液が第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分配されるため、分岐路１１、１２のそれぞれの流量は主幹路１０のそれよりも小さくて足りるためである。

永久磁石４は、主幹路１０に導かれた血液が分岐部６に流入する領域、一例として、分岐部６よりも幾らか上流側に偏った領域Ａにて主幹路１０を挟み込むように配置されている。永久磁石４は、ブロック３同士の接合面に対して直交する方向の磁場ＭＦが生じるようにしてブロック３に装着されている。言い換えれば、分岐部６からの第１分岐路１１及び第２分岐路１２の分岐が視認できる方向から流路２を観察したとき、その観察の方向に沿った磁場ＭＦが生じるように永久磁石４が配置されている。図示例では、領域Ａの裏面側がＮ極、表面側がＳ極となるように永久磁石４が配置されている。したがって、図１に矢印で示したように、領域Ａには主幹路１０を挟んで裏面側から表面側に向かう磁場ＭＦが生じる。なお、永久磁石４は円盤状に限らず、適宜の形状に形成されてよい。

次に、図２を参照して、分離装置１による分離作用を説明する。血液中に含まれる赤血球はその膜表面が負に帯電し、古くなるにつれてその電荷が小さくなることが知られている。図２において、主幹路１０に導かれた血液中の若い赤血球ＲＢＣが負の電荷−ｑを帯び、その速度がＶであると仮定する。また、分岐部６の直前の領域Ａには紙面の裏面側から表面側に向かう磁場が生じており、その磁束密度をＢと仮定する。磁場ＭＦを通過する赤血球ＲＢＣにはローレンツ力Ｆ（＝ｑｖＢ）が作用し、その力Ｆの向きはフレミングの左手の法則に従って分岐部６から右方向である。第１分岐路１１の分岐部６からの分岐方向は右方向であり、その分岐方向はローレンツ力Ｆの方向に沿っている。つまり、第１分岐路１１はローレンツ力の方向に沿った第１方向の分岐路に相当する。

一方、第２分岐路１２は第１分岐路１１とは逆に分岐部６から左方向に分岐されている。つまり、第２分岐路１２は第１方向とは異なる第２方向の分岐路に相当する。したがって、分岐部６に流入した赤血球ＲＢＣはローレンツ力Ｆの影響で第１分岐路１１へと向かうようになる。その傾向は赤血球ＲＢＣの電荷が大きいほど増大する。そのため、赤血球ＲＢＣが若いほど第１分岐路１１へと流入する可能性が高まる。多くの若い赤血球ＲＢＣが第１分岐路１１へと流入する結果、それ以外の血液成分、例えば古い赤血球や血小板は、若い赤血球ＲＢＣに押し除けられるようにして、第２分岐路１２へと流入する。血小板は赤血球よりも比重が小さいため、若い赤血球ＲＢＣによって押し除けられやすく、第２分岐路１２へと向かう傾向がより大きくなる。以上の作用により、第１分岐路１１には若い赤血球ＲＢＣが多くかつ血小板が少ない血液が導かれ、第２分岐路１２には古い赤血球や血小板がより多く含まれた血液が導かれる。つまり、ローレンツ力Ｆを利用して若い赤血球ＲＢＣを第１分岐路１１へと導くことに起因して、第１分岐路１１と第２分岐路１２との間で血液成分が差別化される。

次に、図３を参照して。分離装置１を体外循環装置２０に適用した一例を説明する。図３において、体外循環装置２０は、患者ＰＴから脱血回路２１を介して導かれた血液（静脈血）を一時的に蓄える貯血槽２２と、貯血槽２２から血液を取り出して送り出すポンプ手段の一例としての送血ポンプ２３と、送血ポンプ２３から吐出される血液から二酸化炭素を排除しつつ酸素を添加して患者ＰＴへの送血回路２５に送り出す人工肺２４とを備えている。貯血槽２２と送血ポンプ２３の吸込口との間は吸込回路２６で結ばれ、送血ポンプ２３の吐出口と人工肺２５との間は吐出回路２７で結ばれる。人工肺２４を通過した血液は送血回路２５を介して患者ＰＴの動脈側に送られる。なお、体外循環装置２０には、熱交換器といった各種のデバイスが適宜に設けられるが、ここでは図示を省略した。

分離装置１は、送血ポンプ２３の上流側（吸込側に相当する。）、具体的には貯血槽２２よりもさらに上流側（患者ＰＴ側）に配置される。分離装置１の流入ポート１０ｐは脱血回路２１の上流側と接続される。第１流出ポート１１ｐは貯血槽２２と接続され、第２流出ポート１２ｐは貯血槽２２から送血ポンプ２３を介して人工肺２４に至る区間を迂回して人工肺２４よりも下流側で送血回路２５と接続される。分離装置１と送血ポンプ２３との接続関係に着目すれば、第１分岐路１１を通過する血液が送血ポンプ２３に導かれ、かつ第２分岐路１２を通過する血液が送血ポンプ２３を避けるように接続関係が設定される。これにより、分離装置１の第１分岐路１１は血液を送血ポンプ２３に導く回路の一部として機能し、第２分岐路１２は送血ポンプ２３を避けるように血液を導く回路の一部として機能する。

図３の例では、第１流出ポート１１ｐから流出する血液を送血ポンプ２３に導いて血流を確保しつつ、第２流出ポート１２ｐから流出する古い赤血球を多く含んだ血液は貯血槽２２、送血ポンプ２３及び人工肺２４を避けるようにして患者ＰＴへと戻すことができる。したがって、古い赤血球が送血ポンプ２３に導かれてその機械的ストレスで溶血を起こし、それに伴って患者ＰＴの体内にヘモグロビンが流入するおそれを低減することができる。若い赤血球は送血ポンプ２３の機械的ストレスに耐えられるため、第１流出ポート１１ｐから流出する血液を送血ポンプ２３に導いても格別の問題は生じない。分離装置１にて分離された古い赤血球を患者ＰＴに戻しても、それらの赤血球は患者ＰＴの体内から体外循環装置２０に取り込まれたものであるため、患者ＰＴの脾臓にて排除することが可能である。第２流出ポート１２ｐからの血液は古い赤血球を多く含むので、人工肺２４によるガス交換の対象から除外しても格別の問題は生じない。また、血小板を多く含む血液が貯血槽２２、送血ポンプ２３及び人工肺２４を迂回して送血回路２５に導かれるため、貯血槽２２、送血ポンプ２３及び人工肺２４にて血栓が生じるリスクを低減することができる。特に、貯血槽２２は比較的長時間血液が留まるために血栓が生じるリスクが相対的に高いが、図３の形態ではそのリスクの低減に顕著な効果がある。

図３の例においては分離装置１を送血ポンプ２３の吸込回路２６上に配置したが、送血ポンプ２３の機械的ストレスによる古い赤血球の溶血を抑制するためには、送血ポンプ２３の上流側、すなわち患者ＰＴから送血ポンプ２３の吸込口に至る脱血回路２１、貯血槽２２又は吸込回路２６上の適宜の位置に分離装置１が設けられてよい。例えば、図４に示したように、貯血槽２２と送血ポンプ２３との間の吸込回路２６に分離装置１が配置されてもよい。この場合、流入ポート１０ｐを貯血槽２２と接続し、第１流出ポート１１ｐを送血ポンプ２３の吸込口と接続して第１分岐路１１を通過する血液を送血ポンプ２３に導くとともに、第２流出ポート１２ｐは送血ポンプ２３を避けて送血ポンプ２３人工肺２４との間の吐出回路２７に接続することにより、古い赤血球が多い血液が送血ポンプ２３にて溶血を起こすリスクを低減することができる。なお、図４の例では、第２流出ポート１２ｐを人工肺２４よりも下流の送血回路２５と接続してもよい。また、図３の例において、第２流出ポート１２ｐを吐出回路２７と接続してもよい。さらに、図３の形態と図４の形態とが組み合わされてよい。すなわち、脱血回路２１及び吸込回路２６の両者に分離装置１が配置されてもよい。

体外循環装置２０では、貯血槽２２の上流側の脱血回路２１上に補助循環装置が付加されることがある。補助循環装置にはローラーポンプや遠心ポンプといったポンプ手段が設けられている。したがって、補助循環装置が付加される場合には、分離装置１をその補助循環装置のポンプ手段よりも上流側の脱血回路２１上に配置し、第１流出ポート１１ｐからの血液を貯血槽２２に導く一方、第２流出ポート１２ｐからの血液を送血回路２５又は吐出回路２７に接続すればよい。なお、第１流出ポート１１ｐから流出する血液のみで十分な流量の血流が確保できる場合には、第２流出ポート１２ｐからの血液を患者ＰＴに戻すことなく、適宜に廃棄してもよい。第２流出ポート１２ｐからの血液は、古い赤血球や血小板を多く含んでいるので、それらを廃棄することにより、患者ＰＴの体内で溶血や血栓が生じるリスクを低減することができる。分離装置１は、膜やフィルタを利用して血液成分の一部を拘束する分離装置とは異なり、流入ポート１０ｐから流路２に導入された血液の全てを流出ポート１１ｐ、１２ｐから流出させている。したがって、分離装置１の内部における目詰まり等に起因する分離性能の低下が生じるおそれがなく、血液成分の継続的、安定的な分離が可能である。

本発明は上記の形態に限定されることなく、適宜の形態にて実施することができる。例えば、流路２の分岐部６は一箇所に限定されず、複数箇所に設けられてもよい。図５は複数の分岐部６が設けられた分離装置１の腰部を示す。この例では、主幹路１０が図１の例と同様に第１分岐部６Ａによって第１分岐路１１及び第２分岐路１２に分岐され、第１分岐路１１が第２分岐部６Ｂによって第３分岐路１３及び第４分岐路１４にさらに分岐されるように流路２が構成されている。分岐部６Ａ、６Ｂのそれぞれに血液が流入する領域Ａ１、Ａ２には、図１の例と同様に一対の永久磁石４が配置されている。永久磁石４による磁場の向きは図１と同様で紙面の裏面側から表面側に向かう方向に設定される。第１分岐路１１及び第２分岐路１２のそれぞれの断面積と主幹路１０の断面積との関係は図１と同様である。第３分岐路１３及び第４分岐路１４のそれぞれの断面積は互いに等しく、かつ第１分岐路１１及び第２分岐路１２の断面積よりも小さく設定される。

図５の例によれば、第１分岐部６Ａにて上記と同様に血液を分離した後、第１分岐路１１に分岐された血液中の赤血球をその加齢度に応じてさらに分離することができる。したがって、第１分岐路１１に流入する血液中の赤血球のうち、より若い赤血球を第３分岐路１３へと導く一方で、相対的に古い赤血球や血小板を第４分岐路１４へと導くことができる。それにより、加齢度に応じた赤血球の分離作用をより確実かつ効果的に発揮させることが可能である。なお、図５の分離装置を図３又は図４の体外循環装置２０に適用する場合には、第３分岐路１３を貯血槽２２又は送血ポンプ２３の吸込口と接続し、第２分岐路１２及び第４分岐路１４を送血回路２５又は吐出回路２７に接続すればよい。つまり、第３分岐路１３を第１方向の分岐路とし、第４分岐路１２及び第４分岐路１４を、第１方向とは異なる第２方向の分岐路として扱って、送血ポンプ２３との接続関係を設定すればよい。

図５の例では、第１分岐部６Ａ、第２分岐部６Ｂのそれぞれに対応する領域Ａ１、Ａ２の磁場を図１と同様に紙面の裏面側から表面側へ向かうものとしたが、磁場の向きは適宜に変更されてよい。例えば、第２分岐部６Ｂに対応する領域Ａ２では磁場の向きを第１分岐部６Ａに対応する領域Ａ１の磁場の向きに対して反転させてもよい。その場合には、第４分岐路１４に若い赤血球が、第３分岐路１３に比較的古い赤血球や血小板が導かれる。

図５の例において、領域Ａ１、Ａ２のそれぞれにおける磁場の向きが図１とは逆に紙面の表面側から裏面側に向かうように設定されてもよい。その場合には、領域Ａ１、Ａ２で作用するローレンツ力が図２とは逆に左向きとなるため、第２分岐路１２に若い赤血球が導かれ、第１分岐路１１に古い赤血球や血小板が導かれる。第２分岐部６Ｂでは、電荷を保持している赤血球が第４分岐路１４に導かれる一方で、第３分岐路１３には電荷を失った古い赤血球や血小板が導かれる。血液中に多くの古い赤血球が含まれると溶血が生じるリスクがあり、多くの血小板が含まれると血栓が生じるリスクがある。上記のように磁場の向きを図１とは反転させた場合には、第３分岐路１３から流出する血液を廃棄するといった処理を施すことにより、古い赤血球や血小板を除去して患者ＰＴの体内で溶血や血栓が生じるリスクを低減することができる。このように、分離装置１は、血小板の除去、あるいは抽出を主目的として利用することも可能である。なお、血小板については、細い流路に入りやすいマイクロ流路効果を発揮することが知られている。したがって、血小板の除去や抽出を主目的とする場合には、第２方向の分岐路の断面積を第１方向の分岐路のそれと比して小さく設定し、ローレンツ力に基づく分離効果とマイクロ流路効果との相乗により分離性能を向上させるようにしてもよい。なお、複数の分岐部６を設ける場合、その個数は２に限らず３以上であってもよい。

図６は、体外循環装置２０に分離装置１を適用する他の形態を示している。この形態の体外循環装置２０では、図３の体外循環装置２０に対して、輸血容器（一例として血液バッグ）２８から輸血回路２９を介して貯血槽２２に血液を供給する構成が付加されている。輸血血液は、その採血から輸血に使用されるまでの間にある程度の時間保存されることがあり、その間にも赤血球の劣化が進行する。したがって、輸血血液には古い赤血球が比較的多く含まれているおそれがある。そのような古い赤血球を送血ポンプ２３に導くと、溶血が生じるリスクが高まる。そこで、図６の形態では、吸込回路２６に加えて、輸血回路２９にも分離装置１が設けられている。

輸血回路２９の分離装置１の流入ポート１０ｐは輸血容器２８と接続され、第１流出ポート１１ｐは貯血槽２２に接続される。第２流出ポート１２ｐは廃棄容器３０と接続される。この場合、分離装置１の第１分岐路１１は輸血回路２９の一部として機能し、第２分岐路１２は血液を破棄する回路の一部として機能する。分離装置１を上記のように輸血回路２９上に設けることにより、輸血血液中に含まれる古い赤血球や血小板は送血ポンプ２３や患者ＰＴの体内に送られることなく適宜に廃棄される。したがって、送血ポンプ２３にて溶血が生じるリスク、あるいは古い赤血球が患者ＰＴに導入されることによる体内での溶血のリスクが低減される。輸血血液中の血小板の多くも廃棄されるので、血栓が生じるリスクも低減される。なお、輸血容器２８中の血液が比較的新鮮で古い赤血球や血小板の数が問題とならないような場合には、輸血回路２９上の分離装置１の第２流出ポート１２ｐを送血回路２５又は吐出回路２７と接続してもよい。第２流出ポート１２ｐは、廃棄容器３０に代えて、血液の廃棄処理装置等の適宜の処理装置に接続されてもよい。

図６の形態においては、吸込回路２６上の分離装置１が省略されてもよい。輸血容器２８及び輸血回路２９は体外循環装置２０の構成要素として付加される例に限らない。輸血回路２９を患者ＰＴの血管に繋いで輸血を実施する場合でも、患者ＰＴへの古い赤血球や血小板の導入を避ける必要があるときには、その輸血回路２９上に分離装置１を配置して図６と同様に第２流出ポート１２ｐからの血液を廃棄してもよい。なお、図６の形態においても、脱血回路２１に代えて、又は加えて吸込回路２６に分離装置１が配置されてもよい。

図７は、体外循環装置２０に分離装置１を適用するさらに他の形態を示している。この形態の体外循環装置２０では、図３に示した吸込回路２６上の分離装置１に代えて、吐出回路２７上に分離装置１が配置されている。分離装置１の流入ポート１０ｐは送血ポンプ２３の吐出口と接続され、第１流出ポート１１ｐは人工肺２４に接続される。第２流出ポート１２ｐは廃棄容器３０に接続される。これにより、分離装置１の第１分岐路１１は送血ポンプ２３から吐出される血液を患者に導く回路の一部として機能し、第２分岐路１２は血液を破棄する回路の一部として機能する。

図７の形態は、送血ポンプ２３にて溶血が生じるリスクが比較的低くても、患者ＰＴへの古い赤血球や血小板の導入をなるべく抑えたい場合に適用可能である。ただし、図７の形態は、図３、図４又は図６の形態と適宜に組み合わされてもよい。図４の形態、すなわち吸込回路２６上に分離装置１が設けられる場合には、その第２流出ポート１２ｐと吐出回路２７との接続位置よりも下流側に分離装置１が配置されてもよい。なお、図７の形態において、分離装置１は送血ポンプ２３の下流側に配置されていればよく、吐出回路２７に代えて送血回路２５上に分離装置１が配置されてもよい。

以上の他にも種々の変更が可能である。例えば、磁場生成手段は永久磁石に限らず、電磁石が用いられてもよい。電磁石を磁場生成手段として利用した場合には、磁場の有無やその強さを適宜に制御することが可能である。分岐部における流路の分岐方向は、必ずしも分岐前の流路と分岐後の流路の全てが同一平面上に位置するように設定されることを要しない。すなわち、赤血球に作用するローレンツ力の方向に沿った第１方向の分岐路が存在する限り、ローレンツ力が作用する若い赤血球をその流路に導くことが可能であり、他の流路の分岐方向は第１方向とは異なる第２方向に分岐されていればよい。例えば、図５の例において、第２分岐路１２又は第４分岐路１４は紙面と交差する方向に分岐されてもよい。また、磁場ＭＦの向きは主幹路１０及び第１分岐路１１、あるいは第３分岐路１３が置かれた平面と直交する方向に設定されることを必ずしも要しない。分岐部６、６Ａ、６Ｂに流入する血液の流れを横切る方向に沿って磁場が発生し、かつローレンツ力Ｆの作用方向に沿って第１分岐路１１や第３分岐路１３が分岐されていれば、若い赤血球を導く作用が得られる。ポンプ手段は図３、図４、図６又は図７に示したような送血ポンプに限定されない。血液を機械的動作によって送り出すことが可能であって、かつ赤血球に機械的ストレスを与え得る各種の機器がポンプ手段の概念に含まれる。

次に、分離装置１における分離作用を確認した実験例を説明する。実験に用いた分離装置１は、図５に示した二つの分岐部６Ａ、６Ｂを有するものである。以下では、図５に示したように、第２分岐路１２からの血液の流出口をＯＴ１、第４分岐路１４からの血液の流出口をＯＴ２、第３分岐路１２からの血液の流出口をＯＴ３と表記してそれらを区別する。実験では、分離装置１の主幹路１０を回転速度が調整可能なチューブポンプに接続して、流路２にサンプルの血液を導入し、流出口ＯＴ１〜ＯＴ３のそれぞれから血液を回収して、得られた血液中の赤血球及び血小板を評価した。サンプル血液は、クエン酸で抗凝固処理されたブタの血液であり、採取から２４時間後のものである。

赤血球及び血小板の評価には全自動血球計数器を利用した。全自動血球計数器は、電解質溶液に浮遊した血球が細孔を通過するときの電気抵抗の変化を利用して血球体積を電気パルスとして検出し、そのパルス数に基づいて血球数を算出する公知の装置である。同装置による測定では、赤血球に関して平均赤血球容積（ＭＣＶと呼ばれる。）、すなわち赤血球１個あたりの平均の大きさをそれぞれ求めた。ＭＣＶの値は若い赤血球ほど大きくなり、古い赤血球ほど治作なる。血小板に関してはその数（ＰＬＴと呼ばれる。）を求めた。また、比較例として、分離装置１にて分離する前のサンプル血液を対象としてＭＣＶ及びＰＬＴを測定した。ローレンツ力は赤血球の速度によっても変化することから、その影響を評価するためにチューブポンプの回転速度を毎分１０回転（１０rpm）及び毎分３０回転（３０rpm）に設定したときの測定値をそれぞれ求めた。なお、念のため、永久磁石を取り外して磁場を加えない状態でサンプル血液を流したときに流出口ＯＴ１〜ＯＴ３のそれぞれから回収される血液中のＭＣＶ及びＰＬＴを測定したが、流出口間で有意な差は生じなかった。これにより、流路２それ自体には分離作用がないことが確認されている。

図８は実験によって得られたＭＣＶの測定結果を、図９はＰＬＴの測定結果をそれぞれ示している。なお、各図とも、縦軸は、比較例におけるＭＣＶ又はＰＬＴの測定値を１としたときのＭＣＶ又はＰＬＴの測定値の比を増減率として示している。図８から明らかなように、ＭＣＶの増減率は流出口ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ３の順で徐々に増加しており、流出口ＯＴ１では増減率が１を下回り、流出口ＯＴ２、ＯＴ３では増減率が１を超えている。この結果は、流出口ＯＴ１から回収された血液中の赤血球の平均容積が分離前よりも減少し、流出口ＯＴ２、ＯＴ３では分離前よりも平均容積が増加していることを示す。赤血球は古いほど小さくなることから、図８の結果によれば、赤血球を加齢度に応じて分離する作用が得られていることが判る。また、図９から明らかなように、ＰＬＴの増減率は流出口ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ３の順で徐々に減少しており、流出口ＯＴ１では増減率が１を超え、流出口ＯＴ２、ＯＴ３では増減率が１を下回っている。この結果は、流出口ＯＴ１から回収された血液中の血小板数が分離前よりも増加し、流出口ＯＴ２、ＯＴ３では分離前よりも血小板数が減少していることを示す。したがって、赤血球を加齢度に応じて分離することにより、血小板数にも有意な差が生じるように血液成分を分離できることが判る。

１ 分離装置
２ 血液の流路
３ ブロック（流路形成手段）
４ 永久磁石（磁場生成手段）
６、６Ａ、６Ｂ 分岐部
１０ 主幹路
１１ 第１分岐路（第１方向の分岐路）
１２ 第２分岐路（第２方向の分岐路）
１３ 第３分岐路（第１方向の分岐路）
１４ 第４分岐路（第２方向の分岐路）
２０ 体外循環装置
２１ 脱血回路
２２ 貯血槽
２３ 送血ポンプ（ポンプ手段）
２４ 人工肺
２５ 送血回路
２６ 吸込回路
２７ 吐出回路
２８ 輸血容器
２９ 輸血回路
３０ 廃棄容器

Claims (7)

1. 少なくとも一つの分岐部を備えた流路に血液を導く手順と、
   前記分岐部に対して前記血液が流入する領域に、当該血液の流れを横切る方向に沿った磁場を生じさせる手順と、を含み、
   前記流路を、前記分岐部にて、前記血液中の赤血球が帯びる電荷と前記磁場とに応じて発生するローレンツ力の方向に沿った第１方向の分岐路と、当該第１方向とは異なる第２方向の分岐路とに分岐させ、前記ローレンツ力が作用する赤血球を前記第１方向の分岐路に導くことにより、前記第１方向の分岐路の血液成分と前記第２方向の分岐路の血液成分とを差別化する血液成分の分離方法。
2. 少なくとも一つの分岐部を備え、かつ血液が導かれる流路を形成する流路形成手段と、
   前記分岐部に対して前記血液が流入する領域に、当該血液の流れを横切る方向に沿った磁場を生じさせる磁場生成手段と、を含み、
   前記流路が、前記分岐部にて、前記血液中の赤血球が帯びる電荷と前記磁場とに応じて発生するローレンツ力の方向に沿った第１方向の分岐路と、当該第１方向とは異なる第２方向の分岐路とに分岐されている血液成分の分離装置。
3. 前記分岐部が体外循環装置のポンプ手段よりも上流側に設けられ、
   前記第１方向の分岐路を通過する血液が前記ポンプ手段に導かれ、かつ前記第２方向の分岐路を通過する血液が前記ポンプ手段を避けるように前記流路と前記ポンプ手段との接続関係が設定されている請求項２に記載の血液成分の分離装置。
4. 前記分岐部が、患者から前記ポンプ手段に血液を導く回路上に設けられている請求項３に記載の血液成分の分離装置。
5. 前記ポンプ手段の上流側には輸血回路が設けられ、
   前記分岐部が、前記輸血回路中に設けられている請求項３又は４に記載の血液成分の分離装置。
6. 前記分岐部が体外循環装置のポンプ手段よりも下流側に設けられ、
   前記第１方向の分岐路が前記ポンプ手段から吐出される血液を患者に導く回路の一部として機能し、前記第２方向の分岐路が血液を破棄する回路の一部として機能する請求項２に記載の血液成分の分離装置。
7. 前記分岐部が患者に対する輸血回路上に設けられ、
   前記第１方向の分岐路が前記輸血回路の一部として機能し、前記第２方向の分岐路が血液を廃棄する回路の一部として機能する請求項２に記載の血液成分の分離装置。

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