JP3568953B2 - 血漿脱脂肪システム - Google Patents

Description

技術分野
この発明は血漿脱脂肪酸システムに関し、詳しくは、人間を含む動物の血液血漿からコレストロール等の脂質を連続的に抽出する方法及び装置に関する。
発明の背景
重い過脂血症を減少させるための安全で効果的な方法は人間やその他の動物の冠動脈性心臓病の治療において重要である。過脂血症アテローム性動脈硬化斑の形成に結び付き、結果として冠動脈性心臓病に至ることが避けられない。
ダイエットが過脂血症（血漿中の脂肪過多）の治療にとって基本的な要素である。しかしながら、治療の主要な方法としてダイエットを用いることは、医者、栄養士、栄養学者、健康専門家等の側に多大な努力を要求する。
ダイエットによる改善がうまく行かないときは、代わりに薬剤療法が用いられる。このために、単独もしくは組み合わせて用いられる数種の薬剤が手に入る。しかしながら、コレステロール低下薬が長期間にわたって安全に与えられるかどうかは直接の証拠がない。
薬剤とダイエットの両者の組み合わせが血漿脂質の凝縮を減少させるためには必要である。従って、脂質低下薬がダイエット療法の補足として用いられる。
多くの薬剤は血液脂質を低下させるのに有効であるが、いずれも全ての過脂肪蛋白症に効力がないし望ましくない副作用もある。脂質低下薬がアテローム性動脈硬化症を退化させることができるかは決定的証拠がない。
上記事情を鑑みて、経口薬が効かない同形接合体及び異形接合体の人の血漿における脂質の量を減少させる方法が求められてきた。
血漿搬出（血漿交換）療法が開発され、患者の血漿をドナーの血漿、すなわち、より通常には血漿タンパク分画に交換することが可能になった。この治療は異質蛋白が導入されたり伝染病が伝染される可能性をもたらす。実に、血漿交換によれば、全ての血漿蛋白のみならず、極低濃度脂肪蛋白質（VLDL）、低濃度脂肪蛋白質（LDL）及び高濃度脂肪蛋白質（HDL）を除去してしまう。
HDLは冠動脈病変の苦痛のみならず、この病変の進行の可能性に逆に関連していることが知られている。従って、HDLを除去することは有利ではない。
また、LDLを血漿から完全に除去する方法もある。この方法には、LDLをヘパリンアガロースビーズに吸着させる方法（アフニティークロマトグラフィ）や固定化LDL抗体を使用する方法もある。LDLを除去するのに現在有効な他の方法はカスケード濾過によって固定化されたデキストラン硫酸塩に吸着させる方法やヘパリンの存在の下にpHでLDLを沈殿させる方法がある。いずれの方法もLDLを除去するものでありHDLは除去しない。
しかしながら、LDL搬出液（LDL aphaeresis）には欠点がある。搬出の際にかなりの量の他の血漿蛋白質が除去されてしまい、LDLコレステロールを持続して減少させるためには、LDL搬出法を頻繁に（週に一回）行う必要がある。さらに、LDLを除去すると逆に他の事態が発生する。すなわち低血液LDLレベルは結果として細胞コレステロール合成を増加させる。
ダイエットや薬剤治療による以外の同形接合体血統的過コレステロール血症や異形接合体血統的コレステロール血症の患者における血漿コレステロール、特にLDLコレステロールを減少させる方法の必要性を満足させるために、「コレステロール搬出法」と呼ばれる特別の有体脂質除去方法が開発された。このコレステロール搬出法では、血液は患者から引き出され、血漿が血液から分離され、その血漿から脂質を抽出する混合溶媒と混合される。その後、脂肪を除かれた血漿は血液細胞と再結合して患者に戻る。
この方法の利点は、LDLとHDLは血漿から除去されないが、コレステロールのみと、若干のリン脂質とトリグリセライドが除去される。我々の以前の米国特許第4,895,558号にこの装置の記載がある。
コレステロール交換はダイエットや薬剤による治療及びその他の除去方法の欠点を克服しているが、コレステロール交換用に現在ある装置は充分に迅速な処理を提供しない。臨床現場で使用するためには、数分で脂肪を除去できる装置が必要である。更に、70ml/min程度の流量が人間の患者のコレステロール交換には必要である。
発明の概要
この発明の目的は、動物の血漿からコレステロールを抽出するシステムであって、上記の欠点を克服したシステムを開発することである。
この発明の一つの態様は動物の血漿からコレステロールを除去する方法であり、血漿を溶媒抽出工程にかけて血漿からコレステロールを抽出する段階と、血漿から残存溶媒を除去する段階とを有し、溶媒抽出段階においては、血漿が分散媒によって溶媒中に小滴として分散され、それによって、溶媒中へのコレステロールの抽出速度が向上される。
血漿はヒトの血漿でもその他の動物のものでもよい。血漿はヒト又は動物の血液から遠心分離法、濾過法等の周知の血漿分離技術によって得ることができる。
溶媒抽出段階は連続又は半連続法として適宜に行われ、血漿からコレステロールを連続的に抽出するのに適した方法とされる。この溶媒抽出段階においては、血漿からコレステロールを迅速に抽出することが可能である一方、LDL、HDL及びVLDL等の有用な成分を抽出しにくい一種又は複数種の溶媒が使用される。
好ましい溶媒は炭化水素、エーテル及びアルコールの混合物である。血漿から残存溶媒を引き続き除去することを可能にするためには、溶媒は加熱と減圧の組み合わせによって除去できるように、比較的低沸点のものが好ましい。好ましい溶媒は低級アルコールと低級アルコールの混合物である。好適な低級アルコールは血漿に対して高い混和性をもたないブタノール（ブタン−１−オール及びブタン−２−オール）である。C1−C4のエーテルも好ましく、このエーテルにはプロピルエーテル（ジ−イソプロピルエーテル、プロピルエーテル）が含まれる。使用可能な他の溶媒としては、１）血漿からコレステロールを迅速かつ容易に除去可能で、２）血漿に対する混和性を事実上もたず、３）血漿から迅速に除去可能（必要に応じて）で、４）有用な成分に対する変性作用を持たないという条件を満たすことを条件に、アミン、エステル、炭化水素、及び混合物を使用することができる。好ましい溶媒は、ブタノールとイソプロピルエーテルとの混合物であり、その混合比率はアルコール20−40％、エーテル80−60％である。
溶媒抽出段階は溶媒をいれた容器の中で行われる。なお、容器にはインレットとアウトレットとが設けられている。インレットは血漿が通過できるように構成され、容器の上部又は下部のいずれかに隣接して配置されている。なお、上部に隣接して配置されるか下部に隣接して配置されるかは、血漿に対する溶媒の密度に応じて決められる。したがって、血漿が溶媒よりも重ければ、インレットは容器の上部に隣接して設けられることが望ましい。この場合、血漿が重力の作用で溶媒中を沈降して容器の下部に達する。逆に、血漿が溶媒よりも軽ければ、インレットは容器の下部に隣接して設けられることが望ましい。ブタノール及びジ−イソプロピルエーテルより成る好ましい溶媒システムに対しては、血漿は溶媒混合物よりも重いため、インレットは容器の上部に隣接して設けられることが望ましい。
アウトレットは血漿が溶媒によって抽出作用を受けた後に血漿を捕集できるようにも位置決めされる。したがって、血漿が溶媒よりも重ければ、アウトレットは容器の下部に隣接して配置され得る。逆に、血漿が溶媒よりも軽ければ、アウトレットは容器の上部に隣接して配置され得る。
血漿に対する抽出を迅速に行う（それによって、血漿からの脱脂肪に要する時間を短縮する）ために、分散手段が用いられる。分散手段は、流入する液体（たとえば、血漿）を微細な小滴に分散させるために、インレットに設けられる。分散手段はまた小滴を溶媒に向けて横方向に移動させる。このため、溶媒の抽出能力が最大限に引き出され、他の抽出法に比べて明らかな利点がある。したがって、この分散手段は容器に対して回転可能に取付られたスピナを有する。血漿はスピナ内に導入された後、遠心作用によって横方向へ放出されて溶媒中へ導入される。スピナは、さらに、その回転によって、血漿を微細な小滴に変化させる作用も有する。
溶媒抽出段階は連続的によって行われるため、血漿は連続的にインレットを通過し、溶媒による抽出作用を受け、アウトレットから排出される。上記の溶媒抽出段階を使用すると、抽出時間は従来法での最高30分から１−５分にまで短縮される。
脱脂肪化された血漿は通常エマルジョンの形態の同伴溶媒として存在する。したがって、脱脂肪化された血漿は脱乳化剤で処理される。脱乳化剤はエーテルであり、好ましいエーテルはジエチルエーテルである。脱脂肪化された血漿は脱乳化容器内へと導入され、そこで、エーテルによって処理される。もう一度繰り返すと、脱脂肪化された血漿は迅速に脱乳化するために脱乳化剤で分散されることが望ましい。
脱乳化作用を受けた脱脂肪化された血漿は、さらに溶媒（脱乳化剤を含む）を所定のレベルまで除去するために溶媒除去段階において処理される。こうして処理された血漿はヒト又は動物の体内へと戻される。当然のことながら、脱脂肪化された血漿内に残存溶媒が存在しなければ、あるいは、残存溶媒の量が許容範囲内にあれば、この溶媒除去段階は不要である。
溶媒抽出は周知の方法であり、この方法によれば、溶媒中に抽出される成分は固体でも液体でもよい。液−液溶媒抽出システムにおいては、溶媒と抽出されるべき液体は事実上非混和性でなくてはならない。もちろん、溶媒としては液体から所望の化合物を抽出し得るものが選択されなくてはならない。現在まで、液−液溶媒抽出システムは溶媒抽出用のフラスコ内で二つの液体を混合することによって手動で行われている。また、同一の目的のために自動攪拌機を使用することも知られている。
これら周知のシステムにおける欠点は連続法に向かないことである。これは、二つの液体が勢いよく攪拌されること、及び、二つの液体が分離するまでの所定期間にわたって容器を立てたままにしておく必要があることに起因する。勢いよく攪拌することは溶媒抽出段階の効率化のため、及び、溶媒抽出時間の短縮化のためには避けられないことである。
当然のことながら、溶媒抽出段階を連続的に行うことは有意義である。これが達成されれば、溶媒抽出段階は操作の手間が少なくて人手を余り必要としない十分自動化された他の連続法と組み合わせて使用することが可能になる。十分自動化されたシステムは臨床用途においても、産業用途においても数々の利点を有する。
この発明において、連続的な溶媒抽出を可能にする溶媒抽出装置が開発された。この装置はそれ自体単独でも、また、他の自動化された装置と組み合わせても使用可能である。この装置は溶媒を勢いよく攪拌しなくても迅速かつ効率的な溶媒抽出が可能にする。
したがって、この発明の別の態様における溶媒抽出装置は、第１の液体を収容することが可能な容器と、第２の液体を容器内へと導入させるインレットと、第２の液体を容器から排出するためのアウトレットと、インレットに取り付けられて第２の液体が容器内を通過するときにこの第２の液体を小滴状に分散させるための分散手段とを有する。
このようにして、溶媒抽出速度が最大になり、装置は連続又は半連続状態での使用が可能になり、導入される第２の液体が容器内の第１の液体によって連続的に抽出作用を受ける。
容器内におけるインレットの位置は第１及び第２の液体間の密度差に依存する。第２の液体が第１の液体よりも重ければ、インレットは容器の上部に隣接して配置されることが望ましい。逆に、第２の液体が第１の液体よりも軽ければ、アウトレットは容器の下部に隣接して配置され得る。
同様に、アウトレットの位置も液体間の相対密度に依存する。第２の液体が第１の液体よりも重ければ、インレットは容器の下部に配置されることが望ましい。逆に、第２の液体が第１の液体よりも軽ければ、アウトレットは容器の上部に配置され得る。二つの液体の分離を容易にするために、容器の形状は、アウトレットの近傍において、容器の本体に対して狭小化すなわちテーパ状に形成されている。
分散手段は、第２の液体を小滴状に分散させる機能とともに、小滴を容器内へ向けて横方向に移動させる機能をも有する。これは、分散手段としてスピナを使用することによって達成される。スピナは容器に対して回転可能に取り付けられる。スピナはコンテナを有し、このコンテナ内には第２の液体が導入される。コンテナは液体を小滴状に分散させる手段を含む。この手段はコンテナ内に設けられたビーズ（代表的なものは、ガラスビーズ）であり、コンテナがその軸回りに回転したときに、ビーズによって液体が小滴状に分散される。分散された液体がコンテナの外壁を通過して容器内へ向けて横方向に移動できるように、コンテナの外壁には細孔が形成されている。また、液体を分散させるための手段はメッシュ又は容器の壁に形成された細孔であり得る。コンテナは所定の寸法を有し、かつ第２の液体が容器内の第１の液体を通じてほぼ横方向に分散されるように回転されることが望ましい。もろろん、当業者であれば、コンテナの回転速度や寸法を設定することは可能であること、また、第１及び第２の液体の粘度を考慮に入れる必要があることは理解できよう。
この溶媒抽出装置は幅広い液体について使用可能である。これらの液体は血漿、有機溶媒、オイル、洗浄液等を含むものでもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は血漿からコレステロールを除去するための方法の概略を示す図である。
図２は溶液抽出装置を示す。
最良の形態
図１を参照すると、血液は検体（図示しない）から採取されてポンプ22の補助によって21で示したシステムに入る。検体から血液を採取するには抜取針（図示しない）が利用される。容器23内の血漿溶液は血液と混合され、容器24からの抗凝固剤がポンプ25により血液と混ぜ合わされる。ポンプ22及び25は静脈血圧モニタによって調整されている。
このように準備され、抗凝固処理された血液は次いで周知構造の使い捨ての遠心分離器27に送られ、血漿（未充填の経路）を赤血球（充填された経路）から分離する。血漿中の不要物はすべて不要物バッグ28に分配される。
血漿は溶液抽出ステップ30に通され、図２を参照してより明瞭に説明する装置により抽出される。この装置40は入口42と出口43を有する槽41を含み、60対40の混合比の過酸化物を含まないジ−イソプロピルエーテル及びブタノールからなる溶液で満たされている。入口42は槽41により回転可能に上下方向で取り付けられたスチール管からなっている。血漿はこの管を上端44から下端45へと通過することができる。下端45は分散手段46内に延びており、この分散手段46は水平な天壁及び底壁と円形の周側壁とを有するかご状のメッシュ容器の形態のものである。これらの天壁及び底壁は連続材料から形成されており、一方円形の側壁は有孔材料（本実施例ではメッシュ）から形成されている。この容器には約２ミリメートル直径のガラスボールが詰められており、容器のメッシュはボールが容器の側壁を通過するのを妨げるように寸法設定されている。容器はモータ（図示しない）により回転でき、一般に250〜350rpmで回転される。従って、血漿が入口42を通って容器内に入ると、血漿はガラスボールに強制的に当たり、メッシュの外壁を通って槽41を満たす溶液中に飛び出す前に小さな滴に分散されることが理解されよう。この容器は溶液中に完全に浸漬されており、溶液は容器内に自由に通ることができるようになっている。
血漿が回転中の容器内に入るとビーズにより分散され、側壁を通って溶液混合物の上部に飛び出す。血漿の細滴はついで重力の影響で出口43に向けて落下する。このプロセスでは迅速かつ効率的な溶液抽出が行われる。それは細滴は溶液混合物を下方に通過するにつれて新たな溶液に連続的に接触するからである。
槽41の下端は回転する分散手段46により発生した渦が槽41の下部において好ましくない乱流を生じさせることを防止するために狭められている。
このようにして脱脂肪された血漿が次いで出口43を通過することができる。
或る溶液は通常ちょっとしたエマルジョンの形態で脱脂肪された血漿により保持されるので、脱脂肪された血漿は例えばジ−エチルエーテルのような脱乳化剤を含む第２の槽47（図１では30A）に通されることで脱乳化される。この槽にはホモジナイザ48が備えられており、脱脂肪された血漿はまずホモジナイザのターレット49付近で槽内を通される。ホモジナイザの作用により脱脂肪されかつ乳化された血漿がエーテル内に分散される。このような均質化は槽の上部で生じるので、脱乳化されたところの脱脂肪された血漿は槽50の下部に落下し、そこでエーテルから分離されて集められることができる。
従って、図１に示すように、脱脂肪されかつ脱乳化された血漿は連続溶液エバポレータ31に通され、そこで残留するいかなる溶液も除去され、もしくは検体にもはや無害のレベルまで減少させられることができる。容器32からの置換流体溶液が次いでポンプ34を介して血漿に加えられることができ、血漿は続いてポンプ35により赤血球と再び組み合わされ、このような再構成された血液がレベルモニタ36の制御下で静脈内注射入針により検体に戻されることができる。
図２に示した装置は血漿からのコレステロールの抽出に利用されると同様、いかなる適当な液−液システムにおける抽出にも利用でき、従って広範囲の用途における利用がある。
図１を参照すると、同図には血漿からコレステロールを除去するための方法、特に血液を検体から連続的に取り出してコレステロールを血漿から抽出し、そしてこのように再構成された脱コレステロール血液を検体に戻す、連続的な方法が示されている。
図１に示したシステムは約200ミリリットルの体積の血漿を数分で脱脂肪できる迅速かつ連続的なプロセスを提供するために利用できる。
請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記で説明した実施例に様々なその他の変更及び変形をなすことができることが理解されよう。

Claims (14)

1. 採取した血液の血漿を脱脂肪化する方法であて、
   血漿を溶媒抽出工程及び脱乳化工程にかける段階を有し、
   溶媒抽出工程は、抽出溶媒が入っている第１の容器内で行われ、第１の容器はそれに組み込まれた回転容器を有し、溶媒抽出工程は血漿を回転容器内へ通す工程と、回転容器を回転させることによって血漿を細適へと分散させる工程と、その細滴を抽出溶媒に通して脱脂肪化された血漿を生成させる工程とを有し、
   脱乳化工程は第２の内容で行われ、第２の容器はインレット及びホモジナイザを有するとともに脱乳化媒体が入れられており、脱乳化工程は脱脂肪化された血漿をインレットを通じて第２の容器内へ通す工程と、脱脂肪された血漿及び脱乳化媒体を均質化して脱脂肪化及び脱乳化された血漿を生成させる工程とを有している方法。
2. 動物から採取した血液中のコレステロールを臨床的に低下させる方法であって、
   動物から採取した血液中の細胞から血漿を分離する段階と、血液の血漿を溶媒抽出にかけて脱脂肪化された血漿を生成させる段階と、脱脂肪された血漿を脱乳化工程にかけて脱乳化血漿た血相を生成させる段階と、脱乳化された血漿を細胞と再結合させることによって、コレステロールが低減された血液を生成させる段階とを有し、
   溶媒抽出工程は抽出溶媒が入っている第１の容器内で行われ、第１の容器はそれの組み込まれた回転容器を有し、溶媒抽出工程は血漿を回転容器内へ通す工程と、回転容器を回転させることによって、血漿を細滴へと分散させる工程と、その細滴を抽出溶媒に通して脱脂肪化された血漿を生成させる工程を有し、
   脱乳化工程は第２の容器内で行われ、第２の容器はインレット及びホモジナイザを有するととも脱乳化媒体が入れられており、脱乳化工程は脱脂肪された血漿をインレットを通じて第２の容器内へ通す工程と、脱脂肪化された血漿を均質化する工程を有し、さらに、脱乳化工程は脱脂肪された血漿をインレットを通じて第２の容器内へ通す工程と、脱脂肪化された血漿及び脱乳化媒体を均質して脱脂肪化及び脱乳化された血漿を生成させる工程を有する方法。
3. 動物から採取した血液中の脂肪を臨床的に低下させる方法であって、
   動物から採取した血液中の細胞から血漿を分離する段階と、その血漿を溶媒抽出にかけて脱脂肪化された血漿を生成させる段階と、脱脂肪化された血漿を脱乳化工程にかけて脱乳化された血漿を生成させる段階とを有し、
   その場合において、溶媒抽出工程は抽出溶媒が入っている第１の槽内で行われ、第１の槽はそれに組み込まれた回転容器を有し、溶媒抽出工程は血漿を回転容器内へ通す工程と、回転容器を回転させることによって、血漿を細滴へと分散させる工程と、その細滴を抽出溶媒に通して脱脂肪化された血漿を生成させる工程とを有し、脱乳化工程は第２の槽内で行われ、第２の槽はインレット及びホモジナイザを有するとともに脱乳化媒体が入れられており、脱乳化工程は脱脂肪化された血漿をインレットを通じて第２の槽内へ通す工程と、脱脂肪化された血漿及ぶ脱乳化媒体を均質化して脱脂肪化及び脱乳化された血漿を生成させる工程を有する方法。
4. 抽出溶媒が20〜40％の低級アルコールと80〜60％の低級エーテルを含んでいる上記請求項のいずれか一つに記載の方法。
5. 低級アルコールがブタノールを含み、エーテルがジーイソプロピルエーテルを含んでいる請求項４に記載の方法。
6. 脱乳化媒体がジエチルエーテル又はエーテルを含んでいる請求項１、請求項２又は請求項３に記載の方法。
7. 抽出溶媒がエーテルと血漿に対する実質的な混和性をもたないアルコールとを含んでいる請求項１、請求項２又は請求項３に記載の方法。
8. 脱脂肪化及び脱乳化された血漿がさらに溶媒除去工程にかけられる請求項１、請求項２または請求項３に記載の方法。
9. ジーイソプロピルエーテル及びブタノールが60:40の混合率で存在している請求項５に記載の方法。
10. 抽出溶媒がアミン、エステル、炭化水素又はそれらの混合物である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の方法。
11. 動物がヒトである請求項２又は請求項３に記載の方法。
12. その方法が連続的又は半連続的に実施される請求項２または請求項３に記載の方法。
13. 脱乳化された血漿と細胞とを再結合させる前に、置換流体が脱乳化された血漿に添加される請求項２又は請求項３に記載の方法。
14. 最後の段階として、脱乳化された血漿と細胞とを再結合させる段階をさらに有する請求項２又は請求項３に記載の方法。

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