JP3715123B2

JP3715123B2 - 血液濾過ユニット

Info

Publication number: JP3715123B2
Application number: JP37270498A
Authority: JP
Inventors: 修瀬志本; 貴喜新井; 建一郎矢沢
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: US6328167B1; JP2000189405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全血から血漿または血清試料を調製する際に使用される血液濾過ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
血液中の構成成分例えば代謝産物、蛋白質、脂質、電解質、酵素、抗原、抗体などの種類や濃度の測定は通常全血を遠心分離して得られる血漿または血清を検体として行われている。ところが、遠心分離は手間と時間がかかる。特に少数の検体を急いで処理したいときや、現場検査などには、電気を動力とし、遠心分離機を必要とする遠心法は不向きである。そこで、濾過により全血から血漿や血清を分離する方法が検討されてきた。
【０００３】
この濾過方法には、ガラス繊維濾紙をカラムに充填し、カラムの一方から全血を注入し、加圧や減圧を行なって他方から血漿や血清を得るいくつかの方法が公知化されている（特公昭４４−１４６７３号公報、特開平２−２０８５６５号公報、特開平４−２０８８５６号公報、特公平５−５２４６３号公報等）。
【０００４】
しかし、全血から濾過により自動分析等による測定に必要な量の血漿または血清を得る方法に関しては血糖など一部の項目を除いては、いまだ試行の段階にあり、広く実用化されるに至っていない。
【０００５】
そこで、本発明者らは先に、微量な血液であっても血漿や血清を効率よく分離しうる血液濾過ユニットとして、濾材にガラス繊維濾紙と微多孔性膜を組み合わせるとともに濾材の血漿出口側にシール部材を設けて濾過材料の開口面積を狭めた血液濾過ユニットを完成した（特開平９−１９６９１１号公報）。
【０００６】
また、その吸引側に血漿受槽を設けたものも既に開発した（特開平９−２７６６３１号公報）。
【０００７】
本発明者らは血液濾過ユニットの開発をさらに進め、その形状等の改良を種々行ってきた（特願平８−３３３３６１号、特願平８−３４４０１８号、特願平８−３４４０１９号等）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの血液濾過ユニットは血液入口に吸引ノズルを取着して採血管から血液を吸引するタイプのものであるので、採血管や吸引ノズルに濾過されない血液が必然的に残存し、これが採血量を増加させて受診者に苦痛を与えていた。特に、乾式分析素子を用いて分析を行う場合には、複数項目の分析を１００〜５００μｌ程度の血漿量で行うことができるが、一般に採血量は１０ｍｌを越えていた。
【０００９】
本発明の目的は、微量の血液で効率よく血漿や血清試料を調製できる血液濾過ユニットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、従来の方式では、採血管から吸引しているためどうしても血液が採血管に残りやすく、また、採血管が細長いため、採血管の血液面から血液濾過ユニットへの揚程が大きくなって吸引ノズル内に血液が残りやすくなっていることに気付いた。
【００１１】
そこで、血液濾過器のホルダーの横に血液貯槽を付設して、採血シリンジで採血した血液をそこへ注入するようにするとともに底面を載置しうる形状とすることによって採血した血液のほぼ全量を濾過することができ、それによって採血量を大巾に減少させることができた。
【００１２】
すなわち、本発明は、血液濾過材料と、これを収容するホルダーよりなり、該ホルダーの底面は平面上に載置しうる形状をしており、該ホルダーには、血液濾過材料へ供給される容積が０．２〜５ｍｌの血液の貯槽が横に付設され、さらに、濾過液を受ける槽が付設されていることを特徴とする血液濾過ユニットに関するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
血液濾過材料の種類は問わないが、本発明の濾過材料では、その表面のみで血球をトラップするいわゆる表面濾過材料ではなく、厚さ方向に浸透するに従って、初めは大きな血球成分、後には小さな血球成分と徐々に空隙構造にからめ、厚さ方向に全長にわたって血球を留め除去していく、いわゆる体積濾過材料によるものが使用される。好ましいものはガラス繊維濾紙、極細繊維の集合体、３次元多孔質体等であり、これらの体積濾過材料に微多孔性膜を組み合わせたものが特に好ましい。
【００１４】
ガラス繊維濾紙は密度が０．０２〜０．５程度、好ましくは０．０３〜０．２程度、特に好ましくは０.０５〜０.１３程度で、保留粒子径が０．６〜９μｍ程度、特に１〜５μｍ程度のものが好ましい。ガラス繊維の表面を、特開平２−２０８５６５号公報、同４−２０８８５６号公報に記載された様な方法で、親水性高分子で処理することによって濾過をより速やかに円滑に行なうことができる。また、ガラス繊維の表面をレクチンで処理することもできる。
【００１５】
極細繊維の集合体を形成するものには有機質極細繊維と金属繊維がある。有機質極細繊維としてはポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレン、セルロース等が好ましく、更に、カーボン繊維も含む。金属繊維としてはアルミニウム、銅、金等を用いることができる。繊維の太さ（平均）は０.２〜２.５μｍ、好ましくは０.３〜２.３μｍ、更に好ましくは０.４〜２.２μｍである。
【００１６】
これらの繊維は、必要あるいは目的に応じてその表面を変性することができる。例えば、白金や炭素の蒸着、ゼラチンやポリビニルピロリドン等の親水性ポリマー薄膜の形成等による変性がある。
【００１７】
極細繊維の集合体の形態としては、これらの繊維を用いて織物、編み物あるいは不織布としたもの、不定形の綿状体、あるいは繊維をほぼ平行に束ねた形状をとることができる。集合体の嵩密度は０．０５〜０.６ｇ／ｃｍ³程度、好ましくは０．０８〜０．５ｇ／ｃｍ³程度である。
【００１８】
全血中の血球成分は、主にこれら極細繊維の絡み合った部分で遮断されるため、濾過を効率良く進めるためには、この部分の空間体積がなるべく大きいことが好ましい。空間体積、あるいは血漿濾過量に対応する指標として、透水速度が有効である。透水速度は、入口と出口をチューブに接続できるように絞った濾過ユニット中に一定面積の膜等を密閉保持し、一定量の水を加えて一定圧力で加圧または減圧したときの、単位面積あたりの濾過量を速度で表したものであり、ｍｌ／ｓｅｃ等の単位を持つ。
【００１９】
具体例としては、濾過ユニット中に直径２０ｍｍの膜等をセットし、その上に１００ｍｌの注射筒をたてて６０ｍｌの水を入れて自然流下させ、開始後１０秒と４０秒の間の３０秒間に膜等の中を通り抜けた水の量をもって透水量とし、これから単位面積あたりの透水速度を算出する。
【００２０】
血漿の濾過に特に適しているのは透水速度が１．０〜１．３ｍｌ／ｓｅｃ程度のものである。
【００２１】
極細繊維の集合体の体積は、生化学検査の場において供給する検体の量あるいは必要とする濾過血漿の量に応じて、あらかじめ定めた大きさとすることができる。例えば、直径２０ｍｍ程度の円形のものを２〜１０ｍｍ程度の厚さにして用いることができる。
【００２２】
３次元多孔質体としては、特開平１０−１８５９１０号公報に記載された多孔質体等を用いることができる。
【００２３】
表面を親水化されており血球分離能を有する微多孔性膜は、実質的に分析値に影響を与える程には溶血することなく、全血から血球と血漿を特異的に分離するものである。この微多孔性膜は孔径がガラス繊維濾紙の保留粒子径より小さくかつ０．２μｍ以上、好ましくは０．３〜５μｍ程度、より好ましくは０．５〜３μｍ程度のものが適当である。また、空隙率は高いものが好ましく、具体的には、空隙率が約４０％から約９５％、好ましくは約５０％から約９５％、さらに好ましくは約７０％から約９５％の範囲のものが適当である。微多孔性膜の例としてはポリスルホン膜、弗素含有ポリマー膜等がある。
【００２４】
好ましい微多孔性膜はポリスルホン膜、酢酸セルローズ膜等であり、特に好ましいのはポリスルホン膜である。本発明の血液濾過材料においてはガラス繊維濾紙が血液供給側に配置され、微多孔性膜が採集側に配置される。最も好ましい材料は血液供給側からガラス繊維濾紙、ポリスルホン膜をこの順に積層した積層体である。
【００２５】
本発明で用いられる濾過材料は特開昭６２−１３８７５６〜８号公報、特開平２−１０５０４３号公報、特開平３−１６６５１号公報等に開示された方法に従って各層を部分的に配置された接着剤で接着して一体化することができる。
【００２６】
ガラス繊維濾紙層の厚さは、回収すべき血漿や血清の量とガラス繊維濾紙の密度(空隙率)及び面積から定められる。分析を乾式分析素子を用いて複数項目行なう場合の血漿や血清の必要量は１００〜５００μｌであり、ガラス繊維濾紙の密度が０．０２〜０.２程度、面積が１〜５ｃｍ²程度が実用的である。この場合ガラス繊維濾紙層の厚さは１〜１０ｍｍ程度、好ましくは２〜８ｍｍ程度である。このガラス繊維濾紙は複数枚、例えば２〜１０枚程度、好ましくは３〜８枚程度を積層して上記厚さとすることができる。
【００２７】
微多孔性膜の厚さは０．０５〜０．５ｍｍ程度、特に０．１〜０．３ｍｍ程度でよく、通常は１枚の微多孔性膜を用いればよい。しかしながら、必要により複数枚を用いることもできる。
【００２８】
血液濾過材料はホルダーに入れられる。このホルダーは一般に血液濾過材料を収容する本体と、蓋体に分けた態様で作製される。通常は、いずれにも少なくとも１個の開口が設けられていて、一方は血液入口として、他方は濾過液出口として、場合により更に吸引口あるいは加圧口として使用される。吸引口あるいは加圧口を別に設けることもできる。ホルダーが四角形で蓋体を側面に設けた場合には血液入口と濾過液出口の両方を本体に設けることができる。
【００２９】
血液濾過材料収納部すなわち血液濾過室の容積は、収納すべき濾過材料の乾燥状態および検体（全血）を吸収し膨潤した時の総体積より大きい必要がある。濾過材料の総体積に対して収納部の容積が小さいと、濾過が効率良く進行しなかったり、溶血を起こしたりする。収納部の容積の濾過材料の乾燥時の総体積に対する比率は濾過材料の膨潤の程度にもよるが、通常１０１％〜４００％、好ましくは１１０％〜１５０％、更に好ましくは１２０％〜１４０％である。具体的には血漿や血清の必要量との関係で定まるが０．５〜２．５ｍｌ程度、通常０．６〜２．２ｍｌ程度である。
【００３０】
また、体積濾過材料と収納部の壁面との間は、全血を吸引した時に体積濾過材料を経由しない流路が出来ないように構成されていることが好ましい。但し、微多孔性膜で止めうる程度の血球が漏れてきても支障はない。
【００３１】
濾過ユニットは、上記本体に蓋体が取付けられると、これらの血液入口あるいは出口と吸引口あるいは出口としても使用される濾過液出口あるいは入口を除いて全体が密閉構造になる。
【００３２】
ホルダーの材料はプラスチックが好ましい。例えば、ポリスチレン、ポリメタアクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート等の透明あるいは不透明の樹脂が用いられる。
【００３３】
上記本体と蓋体の取付方法は、接着剤を用いた接合、融着等如何なる手段によってもよい。この際、上記本体と蓋体のいずれの周縁が内側に位置してもよく、あるいは突き合わせ状態であってもよい。また、上記本体と蓋体をネジ等の手段で組立分解ができる構造とすることもできる。
【００３４】
血液濾過材料の形状に特に制限はないが、製造が容易なように、円形とすることが望ましい。この際、円の直径をホルダー本体の内径よりやや大きめとし、濾過材料の側面から血漿が漏れることを防ぐことができる。一方、四角形にすれば作製した血液濾過材料の切断ロスがなくなるので好ましい。
【００３５】
ホルダーには血液濾過材料へ供給される血液の貯槽と濾過液を受ける槽が付設される。
【００３６】
この血液貯槽はホルダーの横に設けられ、血液入口と直結あるいは通路を介して連結される。血液貯槽の形状は特に限定されない。血液貯槽の容積は０．２〜５ｍｌ程度とし、通常０．５〜２ｍｌ程度でよい。この容積には、血液貯槽と血液入口とを連結する場合にはこの通路の容積も含まれ、また、血液濾過材料の入口側に空間がある場合にはこの空間も含まれる。血液濾過材料の下部に空間があって血液入口がその周縁部にある場合には血液濾過終了時の気泡が血液濾過材料全体を通過するよう、中央に孔を有し、あるいは全面に細孔を有する仕切板を設けて空気がその孔を通って血液濾過材料へ入るようにすることが好ましい。
【００３７】
濾過液受槽は濾過液出口から吐出される濾過液である血漿や血清を受けるものであり、しかも濾過液出口が濾過液受槽の液面より上に配置されているものである。濾過液出口はこの受槽の側壁の上部に設けられていてもよく、あるいは受槽内に起立する管等であってもよい。濾過液受槽の形状は他の要因、例えばそこからの分析試料の吸引位置との関係、血液濾過室との関係、任意に設けられる他部品との関係、等を考慮して種々の形状とされるが、特段の事情がなければ円筒形、方形等でよい。底面は平底、擂鉢状、丸底等でよい。受槽の容積は、乾式分析用試料の調製の場合には、１００〜９００μｌ程度、通常２００〜６００μｌ程度、深さは３〜１２ｍｍ程度、横幅は(直径または辺)５〜１１ｍｍ程度のものである。受槽における濾過液出口の位置は該出口の下縁が受槽の設計液面より０．５〜５ｍｍ程度、通常１〜２ｍｍ程度上方に位置している。濾過液量は血液のヘマトクリット値によって変わるがこの設計液面はヘマトクリット値が２０〜６０％の血液を濾過したときの液面である。この濾過液受槽はホルダーと一体であってもよく、あるいは別体であってもよい。
【００３８】
以上、血液を血液濾過材料の下部から導入して濾過液を上部から吐出させる血液濾過ユニットについて述べたが、本発明の血液濾過ユニットはこの逆、すなわち血液を血液濾過材料の上部から供給して濾過液を下部から出させる方式であってもよい。
【００３９】
【実施例】
実施例１
本発明の一実施例である血液濾過ユニットを図１〜３に示す。図１は血液濾過ユニットを組み立てた状態の縦断面図、図２はその平面図、図３は血液濾過ユニットを構成する蓋体の底面図である。
【００４０】
この血液濾過ユニットは、図１に示すように、ホルダー１を有し、このホルダー１は、ホルダー本体１０と、その上部に密着固定された蓋体２０とからなっている。
【００４１】
このホルダー本体１０はハイインパクトポリスチレン樹脂で形成されたもので、血液濾過材料を構成するガラス繊維濾紙３１を収容するガラス繊維濾紙収納室１１が形成されるとともに、このガラス繊維濾紙収納室１１の上部において、血液濾過材料を構成する微多孔性膜としてのポリスルホン多孔性膜３２を収容する微多孔性膜収納室１２が形成されている。この微多孔性膜収納室１２は、下端においてガラス繊維濾紙収納室１１より大きい径の段部１９が形成されており、この段部１９にポリスルホン多孔性膜３２が載置された状態で収容される。また、この段部１９の外周縁から、上方に斜めに立ち上がった傾斜部１３が形成されており、傾斜部１３の上縁から外方にフランジ１４が形成されている。
【００４２】
一方、ホルダー本体１０の底部には、周縁よりやや内側にガラス繊維濾紙載置部１５を設けてそこから浅いロート状円板部１６が連接され、このロート状円板部１６の中心には血液入口１７としての円穴が設けられている。上記ガラス繊維濾紙載置部１５は、ガラス繊維濾紙３１の下面をホルダー本体１０のロート状円板部１６から隔離させて空間１２を形成するスぺーサとしても機能している。
【００４３】
ホルダー本体１０の図１左側には飯ごう状の血液貯槽４０が設けられ、その底部中央からは血液入口１７に向かって下降する通路４１が設けられている。また、ホルダー本体１０の底面には３本の脚４２が等間隔に放射状に設けられている。
【００４４】
蓋体２０は、外側から、同心円の円筒状をした外壁２１、内壁２２及び濾過液を貯溜するための濾過液受槽５０が形成されている。前記外壁２１は、上方へ行くに従って外側へ広がるテーパー状に形成されており、この外壁２１の傾斜角は前記傾斜部１３の傾斜角と同一であり、また、外径が傾斜部１３の内径と同一となっている。すなわち、外壁２１が傾斜部１３に密着状態で嵌合するようになっている。また、外壁２１の周縁部には外方に突出するフランジ２４が形成され、このフランジ２４がホルダー本体１０のフランジ１４と超音波で接着されている。このフランジ２４の底面（フランジ１４と接着する面）には、図３に示すように、接着以前の段階において、接着の際超音波エネルギーをそこに集めて液密性を充分に確保した状態で接着できるように、リブ２５が形成されている（なお、接着後は溶融消滅している）。
【００４５】
また、蓋体２０の底面には、図３に示すように、１２個の突起２６が略均等な間隔で形成されており、この突起２６により、ポリスルホン多孔性膜３２が密着するのを防止している。
【００４６】
蓋体２０の内壁２２と濾過液受槽５０との間には、煙突状の濾過液通路２７が蓋体２０を貫通して上方に突設されており、この濾過液通路２７の上方には、血漿の噴出を阻止する庇２８が水平方向に形成されている。この庇２８は大小２つの半円を組み合わせた形状をしており、内側の半円は濾過液通路２７の外壁と一致している。また、濾過液通路２７の上端内側部分は、濾過液受槽５０方向へ斜めになった濾過液出口２９が形成され、濾過液が濾過液受槽５０内に容易に流れ込むようにようになっている。この濾過液出口２９は側面形状は略細長楕円を半割にした形状をしている。
【００４７】
なお、以上のような血液濾過ユニットにおいて、ガラス繊維濾紙収納室１１の直径は２０．１ｍｍ、同深さ５．９ｍｍ、微多孔性膜収納室１２の下端における直径２３．０ｍｍ、同上端における直径２２.５ｍｍ、同深さ２.１０ｍｍ、外壁２１の外周面下端の直径２０．９８ｍｍ、同下面からフランジ２４までの高さ２ｍｍ、内壁２２の内径１５．０ｍｍ、濾過液受槽４０の内径７．５ｍｍ、ガラス繊維濾紙３１の直径２０．０ｍｍ、同厚さ０．９１ｍｍのものを６枚、ポリスルホン多孔性膜３２の直径２０．９ｍｍ、同厚さ１５０μｍである。また、濾過液出口２９は縦１．３ｍｍ、横１．２ｍｍ、庇の厚さ１ｍｍ、両衝立２３、２３間の間隔（対向面の距離）は２ｍｍである。
【００４８】
参考例１
本発明の参考例である血液濾過ユニットを図４に示す。
この血液濾過ユニットは加圧型であり、円筒形のホルダー本体６０とその図４左側に設けられた濾過液受槽７０よりなっている。
【００４９】
ホルダー本体６０の上部は血液溜６１、下部は血液濾過室６２になっている。血液濾過室６２の主要部はガラス繊維濾紙収納室６３であり、その下部はやや拡径されてポリスチレン膜収納室６４が設けられている。これらの血液濾過材料は離脱しないよう上下を目皿６５、６６で保持されている。
【００５０】
ホルダー本体６０の上部開口には加圧キャップ６７が装着され、ホルダー本体６０内に空気を送って加圧しうるようになっている。
【００５１】
ホルダー本体６０の底面は傾斜面となっていて濾過液は濾過液受槽７０へ流入するようになっている。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によって、微量の血液から効果よく必要量の血漿や血清試料を調製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の血液濾過ユニットの一例の縦断面図である。
【図２】上記血液濾過ユニットの平面図である。
【図３】上記血液濾過ユニットの蓋体の底面図である。
【図４】血液濾過ユニットの参考例の縦断面図である。

Claims

血液濾過材料と、これを収容するホルダーよりなり、該ホルダーの底面は平面上に載置しうる形状をしており、該ホルダーには、血液濾過材料へ供給される容積が０．２〜５ｍｌの血液の貯槽が横に付設され、さらに、濾過液を受ける槽が付設されていることを特徴とする血液濾過ユニット