JP3551080B2

JP3551080B2 - 分離装置

Info

Publication number: JP3551080B2
Application number: JP14584099A
Authority: JP
Inventors: 弘之小垣; 衛宮崎
Original assignee: Fujirebio Inc
Current assignee: Fujirebio Inc
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: JP2000338103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清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１１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、血漿もしくは血清を全血から確実に分離し、または血清を血漿から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、本発明による全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清を分離する分離装置は、例えば図１、図２、図４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ｄ１を有し、第１の濾過材ユニット１を収容する外筒３と；外筒３中に押し込まれ、第１の濾過材ユニット１を、前記円筒形状の軸線ＡＸ方向に圧迫するピストン４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】
ピストンを備え、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の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。
【０００８】
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。
【０００９】
またシート状濾過材料から形成した一単位の濾過材ユニットを複数枚重ねて構成される第２の濾過材ユニット２であって、外筒３中に、第１の濾過材ユニット１と、円筒形状の軸線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。
【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。ピストンで第１、第２の濾過材ユニットを圧迫し押しつぶす強さ、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全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清を分離する分離装置としての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［ｍｌ]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［ｍｍ］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を圧迫して押しつぶし、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とを圧迫し押しつぶす結果として、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］、ＡＳＴＭで１６．５［秒／１００ｍｌ］、厚さは０．６８［ｍｍ］、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、ＡＤＶＡＮＴＥＣ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（ＤＰ７０、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［ｃｍ^２］の濾液面積において１，０００［ｍｌ］、２０［℃］の無粒子水を３９［ｋＰａ］（０．４［ｋｇ／ｃｍ^２］）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［ｍｍＨ_２Ｏ］）、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フィブリノゲンも分離除去して、あるいは血漿からフィブリノゲンをも分離除去して、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の濾過材ユニットと第２の濾過材ユニットとして、フィブリノゲンをも分離するのに適した更に密なる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の濾過材ユニットと、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、第１の濾過材ユニットを収容する外筒と、外筒中に押し込まれ、第１の濾過材ユニットを、円筒形状の軸線方向に圧迫するピストンとを備えるので、簡便な装置でありながら濾過速度が速い、全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清を分離する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

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 ;
前記外筒中に押し込まれ、前記第１の濾過材ユニットを、前記円筒形状の軸線方向に圧迫するピストンとを備える；
全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清を分離する分離装置。
シート状濾過材料から形成した一単位の濾過材ユニットを複数枚重ねて構成される第２の濾過材ユニットであって、前記外筒中に、前記第１の濾過材ユニットと、前記円筒形状の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に記載の全血から血漿もしくは血清を分離し、または血漿から血清を分離する分離装置。