JP3765661B2 - 血液濾過ユニット - Google Patents
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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、ガラス繊維濾紙と酢酸セルロース等の各種の微多孔性膜を組み合わせてカラムに充填し、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１００μｌ以上の量と、通常、臨床検査で要求される多数の項目が測定可能な品質の血漿または血清を得る方法に関し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】
問題の本質は、ごく僅かに混入する血球の漏出および濾過材料と血球の接触によって生ずる血球の破壊に伴う血球内成分の血漿または血清への混入の阻止にある。そこで、本発明者らは先に、全血から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、これを特許出願した（特願平８−７６９２号）。
【０００６】
また、その吸引側に血漿受槽を設けたもの等、各種改良したものも既に開発した（特願平８−９１６２１号、特願平８−３３３３６１号、特願平８−３４４０１８号、特願平８−３４４０１９号、特願平９−２８６５３号、特願平９−１９３７８４号、特願平−１９３７８５号、特願平９−１９３７８６号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ガラス繊維濾紙とその収容室の間を血液が通過して血球を含んだ血漿を濾過回収しないように、ガラス繊維濾紙の径をガラス繊維濾紙の収容室の内径より若干大きくし、血液がガラス繊維濾紙と収容室との間を通過するのを防止していた。
【０００８】
しかしながら、このような径の大きいガラス繊維濾紙を使用した場合は、ガラス繊維濾紙を収容室に充填した際、ガラス繊維濾紙の周縁部は圧縮されて密度が大きくなり、この密度が大きい周縁部を通過した血液は血球が壊れその成分（カリウム等）が濾過回収されてしまい、安定した品質の血漿を得ることができないものであった。
【０００９】
また、血液濾過ユニットを作製する際に、径の大きいガラス繊維濾紙をガラス繊維濾紙の収容室に充填する作業が面倒で、血液濾過ユニットの作製の効率が悪いものであった。
【００１０】
本発明の目的は、血液の回り込みがなく血球を含まない血漿や血清を濾過回収できるとともに、血液濾過ユニットの作製が簡単で、かつ、血球の構成成分が濾過回収した血漿に混入しない安定した品質の血漿を得ることができる血液濾過ユニットを提供することにある。
【００１１】
【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、微多孔性膜をガラス繊維濾紙より大きくした場合、ガラス繊維濾紙の大きさを収容室より小さい状態で充填しても（すなわち、血液が収容室の間から回り込んでも）、微多孔性膜により血球を含んだ血漿を濾過回収することがないことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、少なくともガラス繊維濾紙と微多孔性膜が積層されている血液濾過材料と、この血液濾過材料を収容し血液入口と血漿出口を有するホルダーとからなる血液濾過ユニットにおいて、ホルダーは、ガラス繊維濾紙を収容するガラス繊維濾紙収容室と、ガラス繊維濾紙収容室より大きく微多孔性膜を収容する微多孔性膜収容室とが形成され、ガラス繊維濾紙はガラス繊維濾紙収容室より小さく形成され、前記微多孔性膜はガラス繊維濾紙収容室より大きく形成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】
本発明はまた、少量の血漿であっても効率よく取り出せるようにしたもので、前記血液濾過ユニットに、ホルダーの血漿出口に連続して血漿を貯留するカップが形成されている血液濾過ユニットに関するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ガラス繊維濾紙は２種類に分けられる。
【００１５】
第１のグループは、血液がガラス繊維濾紙の厚さ方向に浸透していくに従って血球を順次トラップしていく、いわゆる体積濾過作用を主目的とするものであり、これには密度が０．０５〜０．１３程度で、素繊維の直径が約１０μｍ以下と細く、保留粒子径が約０．６μｍ以上と大きく、かつ透水速度が約０．７ｍｌ／ｓｅｃ以上と大きいものである。市販品ではワットマン社製 ＧＦ／Ｄ、アドバンテック社製 ＧＡ−１００，ＧＡ−２００等がこのグループに含まれる。以下、このグループのガラス繊維濾紙を低密度ガラス繊維濾紙と称する。
【００１６】
第２のグループは、低密度ガラス繊維濾紙から漏出してきた血球の捕捉を主目的とするもので密度が約０.１４以上と高く、保留粒子径が約０.５μｍ以下と小さく、透水速度も約０．５ｍｌ／ｓｅｃ以下と小さいものである。市販品ではワットマン社製 ＧＦ／Ｂ,ＧＦ／Ｃ,ＧＦ／Ｆ、アドバンテック社製 ＧＣ−５０，ＧＦ−７５，ＧＢ−１４０，ＱＲ−１００等がこのグループに含まれる。以下、このグループのガラス繊維濾紙を高密度ガラス繊維濾紙と称する。
【００１７】
血液濾過材料の主体となるガラス繊維濾紙は低密度ガラス繊維濾紙の方である。
【００１８】
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、ガラス繊維濾紙の中にレクチン、その他の反応性試薬や改質剤を添加しておいたり、直接処理することもできる。ガラス繊維濾紙は複数枚を積層して用いることができる。
【００１９】
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たり、超音波、その他の手段により溶着して一体化することができる。
【００２０】
濾過し得る全血の量は、ガラス繊維濾紙中に存在する空間体積と全血中の血球の体積に大きく影響される。ガラス繊維濾紙の密度が高い（粒子保持孔径が小さい）と赤血球がガラス繊維濾紙の表面近傍にトラップされるので、表面からごく浅い領域でガラス繊維濾紙中の空間が閉塞状態になってしまうことが多い。従って、それ以上の濾過が進まず、結果として濾過、回収し得る血漿量も少なくなる。この際、回収血漿量を増やそうとして更に強い条件で吸引すると、血球の破壊、すなわち溶血が起きてしまう。つまり表面濾過に近いプロセスとなり、濾紙の空間体積利用効率は低い。
【００２１】
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ガラス繊維濾紙を密閉保持し、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。
【００２２】
具体例としては、濾過ユニット中に直径２０ｍｍのガラス繊維濾紙をセットし、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秒間にガラス濾紙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。
【００２３】
低密度ガラス繊維濾紙の厚さは、回収すべき血漿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。乾式分析素子を用いて複数項目の分析を行なう場合の血漿の必要量は、１００〜５００μｌであり、ガラス繊維濾紙の面積が１〜５ｃｍ2程度が実用的である。この場合低密度ガラス繊維濾紙の厚さは１〜１０ｍｍ程度、好ましくは２〜８ｍｍ程度、より好ましくは３〜６ｍｍ程度である。この低密度ガラス繊維濾紙は１枚のほか複数枚、例えば１〜１０枚程度、好ましくは２〜６枚程度を積層して上記厚さとすることができる。
【００２４】
本発明の血液濾過材料では上記低密度ガラス繊維濾紙層の一部または全部に細断小片を使用することができる。１枚のガラス繊維濾紙の厚さは０．２〜３ｍｍ程度、通常０．５〜２ｍｍ程度である。これを径が１０〜３０ｍｍ程度、好ましくは１５〜２５ｍｍに細断して使用するのである。細断小片の形状は問うところではなく、正方形、長方形のほか三角形、円形等如何なる形状であってもよい。ガラス繊維濾紙の基本的に全部を使用する観点から円形にする場合には各辺が凹弧状になった小片を併用することになる。通常は４角形であり、長辺と短辺の比が１.０〜５.０程度、特に１．０〜２．５程度の範囲内にすることが好ましい。
【００２５】
細断は上記のサイズにできる市販の裁断機を使用して行えばよい。
【００２６】
細断小片の充填に際して繊維方向に特に注意する必要はない。
【００２７】
ガラス繊維濾紙の濾過液出口側には、さらに血球と血漿の分離を促進し、また、漏出血球を阻止するため微多孔性膜を配置する。
【００２８】
この微多孔性膜は、表面を親水化されており血球分離能を有するものであり、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１〜３μｍ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、セルロースアセテート膜、ニトロセルロース膜等がある。また表面を加水分解、親水性高分子、活性剤などで親水化処理したものもある。
【００２９】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜としては、特表昭６３−５０１５９４号公報（ＷＯ ８７／０２２６７)に記載のポリテトラフルオロエチレンのフィブリル（微細繊維）からなる微多孔性のマトリックス膜（微多孔性層）、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ(Ｗ.Ｌ.Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製)、Ｚｉｔｅｘ（Ｎｏｒｔｏｎ社製）、ポアフロン(住友電工社製）などがある。その他に、ＵＳ ３２６８８７２(実施例３及び４）、ＵＳ ３２６０４１３（実施例３及び４）、特開昭５３−９２１９５（ＵＳ ４２０１５４８）等に記載のポリテトラフルオロエチレンの微多孔性膜、ＵＳ ３６４９５０５に記載のポリビニリデンフルオリドの微多孔性膜などがある。
【００３０】
これらの弗素含有ポリマーの微多孔性膜の作成に当たっては、１種もしくは２種以上の弗素含有ポリマーを混合しても良いし、弗素を含まない１種もしくは２種以上のポリマーや繊維と混合し、製膜したものであっても良い。
【００３１】
構造としては、延伸しないもの、１軸延伸したもの、２軸延伸したもの、１層構成の非ラミネートタイプ、２層構成のラミネートタイプ、例えば繊維等の他の膜構造物にラミネートした膜等がある。
【００３２】
フイブリル構造又は一軸延伸もしくは二軸延伸した非ラミネートタイプの微多孔性膜は、延伸により、空隙率が大きくかつ濾過長の短い微多孔膜が作られる。濾過長が短い微多孔膜では、血液中の有形成分（主として赤血球）による目詰りが生じがたく、かつ血球と血漿の分離に要する時間が短いので、定量分析精度が高くなるという特徴がある。
【００３３】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は特開昭５７−６６３５９号公報(ＵＳ ４７８３３１５）に記載の物理的活性化処理（好ましくはグロー放電処理又はコロナ放電処理）を微多孔膜層の少なくとも片面に施すことにより微多孔性膜の表面を親水化して、隣接する微多孔性膜との部分接着に用いられる接着剤の接着力を強化することができる。
【００３４】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は、そのままでは、表面張力が低く乾式分析要素の血球濾過層として用いようとしても、水性液体試料ははじかれてしまって、膜の表面や内部に拡散、浸透しないことは、周知の事実である。本発明では、第１の手段として弗素含有ポリマーの微多孔性膜に親水性を付与し親水性を高める手段として、弗素含有ポリマーの微多孔性膜の外部表面及び内部の空隙の表面を実質的に親水化するに充分な量の界面活性剤を弗素含有ポリマーの微多孔性膜に含浸させることにより、前記の水性液体試料がはじかれる問題点を解決した。
【００３５】
水性液体試料がはじかれることなく膜の表面や内部に拡散、浸透、移送されるに充分な親水性を弗素含有ポリマーの微多孔性膜に付与するには、一般に、弗素含有ポリマーの微多孔性膜の空隙体積の約０．０１％から約１０％、好ましくは約０．１％から約５．０％、更に好ましくは０．１％から１％の界面活性剤で微多孔性膜の空隙の表面が被覆されることが必要である。例えば、厚さが５０μｍの弗素含有ポリマーの微多孔性膜の場合に、含浸される界面活性剤の量は、一般に０．０５ｇ／ｍ2から２．５ｇ／ｍ2の範囲であることが好ましい。弗素含有ポリマーの微多孔性膜に界面活性剤を含浸させる方法としては、界面活性剤の低沸点（沸点約５０℃から約１２０℃の範囲が好ましい）の有機溶媒（例、アルコール、エステル、ケトン）溶液に弗素含有ポリマーの微多孔性膜を浸漬し、溶液を微多孔性膜の内部空隙に実質的に充分に行きわたらせた後、微多孔性膜を溶液から静かに引き上げ、風(温風が好ましい)を送り乾燥させる方法が一般的である。
【００３６】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜を親水性化処理に用いられる界面活性剤としては、非イオン性（ノニオン性）、陰イオン性（アニオン性）、陽イオン性（カチオン性）、両性いずれの界面活性剤をも用いることができる。
【００３７】
これらの界面活性剤のうちでは、ノニオン性界面活性剤が、赤血球を溶血させる作用が比較的低いので、全血を検体とするための多層分析要素においては有利である。ノニオン性界面活性剤としては、アルキルフェノキシポリエトキシエタノール、アルキルポリエーテルアルコール、ポリエチレングリコールモノエステル、ポリエチレングリコールジエステル、高級アルコールエチレンオキシド付加物（縮合物）、多価アルコールエステルエチレンオキシド付加物（縮合物）、高級脂肪酸アルカノールアミドなどがある。
【００３８】
ノニオン性界面活性剤の具体例として、次のものがある。
アルキルフェノキシポリエトキシエタノールとしては、
イソオクチルフェノキシポリエトキシエタノール：
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００：オキシエチレン単位平均９〜１０含有）
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−４５：オキシエチレン単位平均５含有）
ノニルフェノキシポリエトキシエタノール：
(ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−６３０：オキシエチレン単位平均９含有）
(ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−７１０：オキシエチレン単位平均１０〜１１含有）
(ＬＥＮＥＸ６９８：オキシエチレン単位平均９含有）
アルキルポリエーテルアルコールとしては、
高級アルコール ポリオキシエチレンエーテル：
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−６７：ＣＡ Ｒｅｇｉｓｔｒｙ Ｎｏ．５９０３０−１５−８）
【００３９】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は、その多孔性空間に水不溶化した１種又は２種以上の水溶性高分子を設けることによって親水化したものであってもよい。水溶性高分子の例として、酸素を含む炭化水素にはポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、窒素を含むものにはポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、負電荷を有するものとしてポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸などをあげることが出来る。不溶化は熱処理、アセタール化処理、エステル化処理、重クロム酸カリによる化学反応、電離性放射線による架橋反応等によって行えばよい。詳細は、特公昭５６−２０９４号公報及び特公昭５６−１６１８７号公報に開示されている。
【００４０】
ポリスルホンの微多孔性膜は、ポリスルホンをジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンあるいはこれらの混合溶媒等に溶解して製膜原液を作製し、これを支持体上に、又は直接凝固液中に流延し洗浄、乾燥して行うことにより製造することができる。詳細は特開昭６２−２７００６号公報に開示されている。ポリスルホンの微多孔性膜は、そのほか特開昭５６−１２６４０号公報、特開昭５６−８６９４１号公報、特開昭５６−１５４０５１号公報等にも開示されており、それらも使用することができる。ポリスルホンの微多孔性膜も弗素含有ポリマーと同様界面活性剤を含有させ、あるいは水不溶化した水溶性高分子を設けることによって親水化することができる。
【００４１】
その他の非繊維微多孔性膜としては、特公昭５３−２１６７７号、米国特許１,４２１,３４１号等に記載されたセルロースエステル類、例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテート／ブチレート、硝酸セルロースからなるブラッシュポリマー膜が好ましい。６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微多孔性膜でもよい。その他、特公昭５３−２１６７７号、特開昭５５−９０８５９号等に記載された、ポリマー小粒子、ガラス粒子、けい藻土等が親水性または非吸水性ポリマーで結合された連続空隙をもつ多孔性膜も利用できる。
【００４２】
特に、ポリスルホンから成る異方性多孔質膜およびその表面を親水性高分子で覆うように処理したり、その他の方法で表面を親水化したポリスルホン多孔質膜が有効である。このような例としては、富士写真フイルム社製 ＳＥ−２００がある。
【００４３】
非繊維微多孔性膜の有効孔径は０．２〜１０μｍ、好ましくは０．３〜５μｍ、特に有効なのは０．５〜３μｍである。本発明で非繊維微多孔性膜の有効孔径は、ＡＳＴＭ Ｆ３１６−７０に準拠した限界泡圧法(バブルポイント法）により測定した孔径で示す。非繊維微多孔性膜が相分離法により作られたいわゆるブラッシュ・ポリマーから成るメンブランフィルターである場合、厚さ方向の液体通過経路は、膜の製造の際の自由表面側（即ち光沢面）で最も狭くなっているのが普通で、液体通過経路の断面を円に近似したときの孔径は、自由表面の近くで最も小さくなっている。容積の通過経路における厚さ方向に関する最小孔径は、さらにフィルターの面方向について分布を持っており、その最大値が粒子に対する濾過性能を決定する。通常、それは限界泡圧法で測定される。
【００４４】
上に述べたように、相分離法により作られたいわゆるブラッシュ・ポリマーから成るメンブランフィルターでは、厚さ方向の液体通過経路は膜の製造の際の自由表面側（即ち光沢面）で最も狭くなっている。本発明の分析素子の非繊維微多孔性膜としてこの種の膜を用いる場合には、出口側を、メンブランフィルターの光沢面とすることが好ましい。
【００４５】
本発明で使用される血液濾過材料には、低密度ガラス繊維濾紙と微多孔性膜に加えて第３の濾過材料を追加することができる。この第３の濾過材料の例としては、濾紙、高密度ガラス繊維濾紙、不織布、織物生地（例えば平織生地）、編物生地（例えば、トリコット編）等、繊維質多孔性層を挙げることができる。これらのうち織物、編物等が好ましい。織物等は特開昭５７−６６３５９号に記載されたようなグロー放電処理をしてもよい。この第３の濾過材料はガラス繊維濾紙と微多孔性膜の中間に配置することが好ましい。
【００４６】
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、微多孔性膜が出口側に配置される。
【００４７】
微多孔性膜の厚さは０．０５〜０．３ｍｍ程度、特に０．１〜０．２ｍｍ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。
【００４８】
ホルダーは血液濾過材料を収容するものであって、血液入口と血漿出口が設けられているものである。このホルダーは、一般に、血液濾過材料を収容するホルダー本体と、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、一方は血液供給口として、場合により更に加圧口として、他方は吸引口として、場合により更に濾過された血漿または血清の排出口として使用される。濾過された血漿または血清の排出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供給口と吸引口の両方を本体に設けることができる。
【００４９】
ホルダー本体には、ガラス繊維濾紙を収容するガラス繊維濾紙収容室と、微多孔性膜を収容する微多孔性膜収容室とが形成されており、微多孔性膜収容室はガラス繊維濾紙収容室より大きく形成されている。微多孔性膜収容室の大きさは、ガラス繊維濾紙収容室において収容室の側壁面を通って流れ込んだ全血があっても、血漿のみを濾過回収できるだけの大きさの微多孔性膜を配置できるだけの大きさが必要である。
【００５０】
ガラス繊維濾紙収容室に収容されるガラス繊維濾紙は、ガラス繊維濾紙の収容室への充填作業が簡易で、かつ、ガラス繊維濾紙の周縁部が圧縮されないので、その径が収納室の径より小さいことが好ましいが、小さくなりすぎると血液の回り込みが多くなるので好ましくない。すなわち、ガラス繊維濾紙収容室の径より０．００５ｍｍ程度から０．０５ｍｍ程度小さいことが好ましく、０．０１ｍｍ程度から０．０２ｍｍ程度小さいことがより好ましい。
【００５１】
微多孔性膜は微多孔性膜収容室に収容するが、微多孔性膜収容室より小さく形成され、かつ、ガラス繊維濾紙収容室より大きいことが必要である。この微多孔性膜の大きさは、ガラス繊維濾紙収容室より０．０１ｍｍ程度以上大きいことが好ましく、０．２ｍｍ程度以上大きいことがより好ましい。また、微多孔性膜は、その周縁部が微多孔性膜収容室に載置された状態になっており、この微多孔性膜収容室と接触している周縁部の長さ（半径方向）は、０．０５ｍｍ程度以上が好ましく、０．１程度ｍｍ以上がより好ましい。
【００５２】
ガラス繊維濾紙収容室の容積は、収納するガラス繊維濾紙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。ガラス繊維濾紙の総体積に対して収容室の容積が小さいと、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。収容室の容積のガラス繊維濾紙の乾燥時の総体積に対する比率は、ガラス繊維濾紙の膨潤の程度にもよるが、通常１０１％〜２００％、好ましくは１１０％〜１５０％、更に好ましくは１２０％〜１４０％である。
【００５３】
一方、血液濾過ユニットの出口側および入口側に空間部を設けることによって血液の濾過材料内の流れを均一化して目詰まりや血球漏出の問題を解決することができる。このような構造の血液濾過ユニットにおいて細断小片層が血液入口側の表面層となる場合には細断小片が入口側空間部を埋めてしまわないようナイロンメッシュ等のスクリーン部材等を設けて空間部への進入を阻止するようにする。
【００５４】
ホルダーの血漿出口には、濾過された血漿を受けるカップを設けることができる。このカップは、少なくともホルダーの中心方向からアナライザーが血漿を吸引できるようにすることがアナライザーの設計上好ましく、その結果、ガラス繊維濾紙収容室及び微多孔性膜収容室の濾過液出口およびカップへの通路はホルダーの中心を外して設けることになる。この通路をカップの縁部近傍に設けることによって成形がしやすくなり、また血漿の粘度が低いときでも血漿が吸引ダクトに入るトラブルを防ぐことができる。ヘマトクリット値の小さい血液の場合は吸引により血漿が通路から噴出することがあるので通路の出口には噴出を阻止する邪魔部材、例えば庇を形成することが好ましい。
【００５５】
カップはアナライザーの吸引ノズルが吸引しやすいよう底面を傾斜面、例えば逆円錐状にするのがよい。また、回収血漿量はヘマトクリット値によってかなりバラツクのでオーバーフロー構造を持つようにすることもできる。さらに、カップの血漿出口に対応する側の上端部は、血漿が流れ込み易いように内側に向かって斜め下に傾斜して形成することが好ましい。
【００５６】
カップの容積は１００μｌ〜１ｍｌ程度が好ましく、この程度の容積にすることにより、少量の血漿でも効率よくアナライザーで吸引することができる。
【００５７】
本発明のホルダーは、上記ホルダー本体に蓋体が取付けられると、これらの血液供給口と吸引口を除いて全体が密閉構造になる。
【００５８】
ホルダーの材料はプラスチックが好ましい。例えば、汎用ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、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。フィンの可撓性を考慮するとハイインパクトポリスチレン、汎用ポリスチレン、ポリプロピレン、高密度ポリエチレンが好ましい。
【００５９】
上記ホルダー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、上記ホルダー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。
【００６０】
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。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。細断片も用いることができる。
【００６１】
本発明の血液濾過ユニットの使用方法としては、該ユニットのガラス繊維濾紙側の開口に血液を供給し、反対側の開口から濾液である血漿または血清を採取する。血液の供給量は血液濾過材料の体積の１．２〜５倍程度、好ましくは２〜４倍程度が適当である。濾過に際しては血液供給口側からの加圧あるいは反対側からの減圧を行なって濾過を促進するのがよい。加、減圧はあまり大きくすると血球が破れて溶血が起こるので、一気圧（大気圧）に対する圧力差が最大でも±３００ｍｍＨｇ程度の範囲、好ましくは±２００ｍｍＨｇ程度の範囲、さらに好ましくは±１５０ｍｍＨｇ程度の範囲になるようにするとよい。加圧または吸引開始後特に最初の５〜１０秒の間は圧力差をできるだけ小さくすることが望ましく、±５０ｍｍＨｇ程度の範囲で行うとよい。この加、減圧手段はペリスタルあるいはシリンジを利用する方法が簡便である。シリンジのピストンを移動させる距離はピストンの移動体積が濾過材料の体積の２〜５倍程度になるようにするのがよい。移動速度は１ｃｍ2当り１〜５００ｍｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは２０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ程度が適当である。使用後の濾過ユニットは通常は使い捨てとする。
【００６２】
濾過で得た血漿や血清は常法に従って分析が行なわれるが、本発明の濾過ユニットは特に乾式分析素子を用いて複数項目を分析する場合に有効である。
【００６３】
濾過すべき血漿あるいは血清の量を多くするために血液中に無機塩あるいはアミノ酸などの有機化合物の塩を添加しておくこともできる。これらの塩の添加量は全血の総量に対して１０ｍＭ〜３００ｍＭ、好ましくは５０ｍＭ〜２００ｍＭ程度となるように調整するのが良い。
【００６４】
【実施例】
図１〜３に示す血液濾過ユニットを作製した。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は血液濾過ユニットを構成する蓋体の平面図、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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３０を収容するガラス繊維濾紙収容室１１が形成されるとともに、このガラス繊維濾紙収容室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４０を収容する微多孔性膜収容室１２が形成されている。この微多孔性膜収容室１２は、下端においてガラス繊維濾紙収容室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４０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。
【００６７】
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の中心から下方にノズル状血液入口１７が延設されている。このノズル状血液入口１７には、血液濾過の際、吸引チップ（図示せず）が装着される。上記ガラス繊維濾紙載置部１５は、ガラス繊維濾紙３０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１８を形成するスぺーサとしても機能している。
【００６８】
前記蓋体２０は、外側から、同心円の円筒状をした外壁２１、内壁２２及び濾過した血漿を貯溜するためのカップ２３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）。
【００６９】
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４０が密着するのを防止している。
【００７０】
蓋体２０の内壁２２とカップ２３との間には、煙突状の血漿通路２７が蓋体２０を貫通して上方に突設されており、この血漿通路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、図２に示されるように、大小２つの半円を組み合わせた形状をしており、内側の半円は血漿通路２７の外壁と一致している。また、血漿通路２７の上端内側部分は、カップ２３方向へ斜めになった流入部２９が形成され、濾過されて来た血漿２７がカップ２３内に容易に流れ込むようにようになっていた。
【００７１】
なお、以上のような血液濾過ユニットにおいて、ガラス繊維濾紙収容室１１の直径は２０．１ｍｍ、同深さ５．９ｍｍ、微多孔性膜収容室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、カップ２３の内径７．５ｍｍ、ガラス繊維濾紙３０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４０の直径２０．９ｍｍ、同厚さ１５０μｍである。
【００７２】
以上の血液濾過ユニットを用いて、試験を行った。なお、従来例としては、ポリスルホン多孔性膜の直径がガラス繊維濾紙と同一のものを使用した。
【００７３】
〈血液の回り込み試験及び泡発生試験〉
結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
なお、吸引時間は６０秒で行った。
表１から分かるように、従来例では、１３回濾過して１回だけ血液の回り込みがなかったが、１２回はポリスルホン多孔性膜上に血液の回り込みが起きた。これに対し、実施例では、血液の回り込みの発生は皆無であった。また、泡の発生は、従来例が１回、実施例は皆無であった。
【００７５】
〈血漿の品質試験〉
結果を図４に示す。
【００７６】
溶血を伴わない血漿分離方法として確立している遠心分離方式（３０００ｒｐｍ×１０分）によって得た血漿についてのＫ（カリウム）濃度の測定値と本方式によって得たＫの測定値の差（ΔＫ）は血漿の品質を最も敏感に反映する指標である。
【００７７】
図４から分かるように、従来例は、溶血指標であるΔＫ値が大きく溶血が発生していることが分かるが、実施例は、ΔＫ値が小さく品質が良いことが確認された。なお、従来例は血漿量が実施例より多かったが、これは血液の回り込みによるものと考えられる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の血液濾過ユニットを用いることにより、血液が回り込んで血球が回収されることがないとともに、血液濾過ユニットの作製が簡単で、かつ、血球の成分が混入することのない安定した品質の血漿を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを組み立てた状態の縦断面図である。
【図２】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを構成する蓋体の組み立てる前の状態の平面図である。
【図３】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを構成する蓋体の組み立てる前の状態の底面図である。
【図４】 本発明の実施例と従来例とのΔＫ値を比較した図である。
【符号の説明】
１０…ホルダー本体
１１…ガラス繊維濾紙収容室
１２…微多孔性膜収容室
１３…傾斜部
１４…フランジ
１５…ガラス繊維濾紙載置部
１６…ロート状円板部
１７…ノズル状血液入口
１９…段部
２０…蓋体
２１…外壁
２２…内壁
２３…カップ
２４…フランジ
２５…リブ
２６…突起
２７…血漿通路
２８…庇
２９…流入部
３０…ガラス繊維濾紙
４０…ポリスルホン多孔性膜（微多孔性膜）
【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、ガラス繊維濾紙と酢酸セルロース等の各種の微多孔性膜を組み合わせてカラムに充填し、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１００μｌ以上の量と、通常、臨床検査で要求される多数の項目が測定可能な品質の血漿または血清を得る方法に関し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】
問題の本質は、ごく僅かに混入する血球の漏出および濾過材料と血球の接触によって生ずる血球の破壊に伴う血球内成分の血漿または血清への混入の阻止にある。そこで、本発明者らは先に、全血から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、これを特許出願した（特願平８−７６９２号）。
【０００６】
また、その吸引側に血漿受槽を設けたもの等、各種改良したものも既に開発した（特願平８−９１６２１号、特願平８−３３３３６１号、特願平８−３４４０１８号、特願平８−３４４０１９号、特願平９−２８６５３号、特願平９−１９３７８４号、特願平−１９３７８５号、特願平９−１９３７８６号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ガラス繊維濾紙とその収容室の間を血液が通過して血球を含んだ血漿を濾過回収しないように、ガラス繊維濾紙の径をガラス繊維濾紙の収容室の内径より若干大きくし、血液がガラス繊維濾紙と収容室との間を通過するのを防止していた。
【０００８】
しかしながら、このような径の大きいガラス繊維濾紙を使用した場合は、ガラス繊維濾紙を収容室に充填した際、ガラス繊維濾紙の周縁部は圧縮されて密度が大きくなり、この密度が大きい周縁部を通過した血液は血球が壊れその成分（カリウム等）が濾過回収されてしまい、安定した品質の血漿を得ることができないものであった。
【０００９】
また、血液濾過ユニットを作製する際に、径の大きいガラス繊維濾紙をガラス繊維濾紙の収容室に充填する作業が面倒で、血液濾過ユニットの作製の効率が悪いものであった。
【００１０】
本発明の目的は、血液の回り込みがなく血球を含まない血漿や血清を濾過回収できるとともに、血液濾過ユニットの作製が簡単で、かつ、血球の構成成分が濾過回収した血漿に混入しない安定した品質の血漿を得ることができる血液濾過ユニットを提供することにある。
【００１１】
【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、微多孔性膜をガラス繊維濾紙より大きくした場合、ガラス繊維濾紙の大きさを収容室より小さい状態で充填しても（すなわち、血液が収容室の間から回り込んでも）、微多孔性膜により血球を含んだ血漿を濾過回収することがないことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、少なくともガラス繊維濾紙と微多孔性膜が積層されている血液濾過材料と、この血液濾過材料を収容し血液入口と血漿出口を有するホルダーとからなる血液濾過ユニットにおいて、ホルダーは、ガラス繊維濾紙を収容するガラス繊維濾紙収容室と、ガラス繊維濾紙収容室より大きく微多孔性膜を収容する微多孔性膜収容室とが形成され、ガラス繊維濾紙はガラス繊維濾紙収容室より小さく形成され、前記微多孔性膜はガラス繊維濾紙収容室より大きく形成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】
本発明はまた、少量の血漿であっても効率よく取り出せるようにしたもので、前記血液濾過ユニットに、ホルダーの血漿出口に連続して血漿を貯留するカップが形成されている血液濾過ユニットに関するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ガラス繊維濾紙は２種類に分けられる。
【００１５】
第１のグループは、血液がガラス繊維濾紙の厚さ方向に浸透していくに従って血球を順次トラップしていく、いわゆる体積濾過作用を主目的とするものであり、これには密度が０．０５〜０．１３程度で、素繊維の直径が約１０μｍ以下と細く、保留粒子径が約０．６μｍ以上と大きく、かつ透水速度が約０．７ｍｌ／ｓｅｃ以上と大きいものである。市販品ではワットマン社製 ＧＦ／Ｄ、アドバンテック社製 ＧＡ−１００，ＧＡ−２００等がこのグループに含まれる。以下、このグループのガラス繊維濾紙を低密度ガラス繊維濾紙と称する。
【００１６】
第２のグループは、低密度ガラス繊維濾紙から漏出してきた血球の捕捉を主目的とするもので密度が約０.１４以上と高く、保留粒子径が約０.５μｍ以下と小さく、透水速度も約０．５ｍｌ／ｓｅｃ以下と小さいものである。市販品ではワットマン社製 ＧＦ／Ｂ,ＧＦ／Ｃ,ＧＦ／Ｆ、アドバンテック社製 ＧＣ−５０，ＧＦ−７５，ＧＢ−１４０，ＱＲ−１００等がこのグループに含まれる。以下、このグループのガラス繊維濾紙を高密度ガラス繊維濾紙と称する。
【００１７】
血液濾過材料の主体となるガラス繊維濾紙は低密度ガラス繊維濾紙の方である。
【００１８】
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、ガラス繊維濾紙の中にレクチン、その他の反応性試薬や改質剤を添加しておいたり、直接処理することもできる。ガラス繊維濾紙は複数枚を積層して用いることができる。
【００１９】
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たり、超音波、その他の手段により溶着して一体化することができる。
【００２０】
濾過し得る全血の量は、ガラス繊維濾紙中に存在する空間体積と全血中の血球の体積に大きく影響される。ガラス繊維濾紙の密度が高い（粒子保持孔径が小さい）と赤血球がガラス繊維濾紙の表面近傍にトラップされるので、表面からごく浅い領域でガラス繊維濾紙中の空間が閉塞状態になってしまうことが多い。従って、それ以上の濾過が進まず、結果として濾過、回収し得る血漿量も少なくなる。この際、回収血漿量を増やそうとして更に強い条件で吸引すると、血球の破壊、すなわち溶血が起きてしまう。つまり表面濾過に近いプロセスとなり、濾紙の空間体積利用効率は低い。
【００２１】
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ガラス繊維濾紙を密閉保持し、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。
【００２２】
具体例としては、濾過ユニット中に直径２０ｍｍのガラス繊維濾紙をセットし、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秒間にガラス濾紙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。
【００２３】
低密度ガラス繊維濾紙の厚さは、回収すべき血漿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。乾式分析素子を用いて複数項目の分析を行なう場合の血漿の必要量は、１００〜５００μｌであり、ガラス繊維濾紙の面積が１〜５ｃｍ2程度が実用的である。この場合低密度ガラス繊維濾紙の厚さは１〜１０ｍｍ程度、好ましくは２〜８ｍｍ程度、より好ましくは３〜６ｍｍ程度である。この低密度ガラス繊維濾紙は１枚のほか複数枚、例えば１〜１０枚程度、好ましくは２〜６枚程度を積層して上記厚さとすることができる。
【００２４】
本発明の血液濾過材料では上記低密度ガラス繊維濾紙層の一部または全部に細断小片を使用することができる。１枚のガラス繊維濾紙の厚さは０．２〜３ｍｍ程度、通常０．５〜２ｍｍ程度である。これを径が１０〜３０ｍｍ程度、好ましくは１５〜２５ｍｍに細断して使用するのである。細断小片の形状は問うところではなく、正方形、長方形のほか三角形、円形等如何なる形状であってもよい。ガラス繊維濾紙の基本的に全部を使用する観点から円形にする場合には各辺が凹弧状になった小片を併用することになる。通常は４角形であり、長辺と短辺の比が１.０〜５.０程度、特に１．０〜２．５程度の範囲内にすることが好ましい。
【００２５】
細断は上記のサイズにできる市販の裁断機を使用して行えばよい。
【００２６】
細断小片の充填に際して繊維方向に特に注意する必要はない。
【００２７】
ガラス繊維濾紙の濾過液出口側には、さらに血球と血漿の分離を促進し、また、漏出血球を阻止するため微多孔性膜を配置する。
【００２８】
この微多孔性膜は、表面を親水化されており血球分離能を有するものであり、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１〜３μｍ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、セルロースアセテート膜、ニトロセルロース膜等がある。また表面を加水分解、親水性高分子、活性剤などで親水化処理したものもある。
【００２９】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜としては、特表昭６３−５０１５９４号公報（ＷＯ ８７／０２２６７)に記載のポリテトラフルオロエチレンのフィブリル（微細繊維）からなる微多孔性のマトリックス膜（微多孔性層）、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ(Ｗ.Ｌ.Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社製)、Ｚｉｔｅｘ（Ｎｏｒｔｏｎ社製）、ポアフロン(住友電工社製）などがある。その他に、ＵＳ ３２６８８７２(実施例３及び４）、ＵＳ ３２６０４１３（実施例３及び４）、特開昭５３−９２１９５（ＵＳ ４２０１５４８）等に記載のポリテトラフルオロエチレンの微多孔性膜、ＵＳ ３６４９５０５に記載のポリビニリデンフルオリドの微多孔性膜などがある。
【００３０】
これらの弗素含有ポリマーの微多孔性膜の作成に当たっては、１種もしくは２種以上の弗素含有ポリマーを混合しても良いし、弗素を含まない１種もしくは２種以上のポリマーや繊維と混合し、製膜したものであっても良い。
【００３１】
構造としては、延伸しないもの、１軸延伸したもの、２軸延伸したもの、１層構成の非ラミネートタイプ、２層構成のラミネートタイプ、例えば繊維等の他の膜構造物にラミネートした膜等がある。
【００３２】
フイブリル構造又は一軸延伸もしくは二軸延伸した非ラミネートタイプの微多孔性膜は、延伸により、空隙率が大きくかつ濾過長の短い微多孔膜が作られる。濾過長が短い微多孔膜では、血液中の有形成分（主として赤血球）による目詰りが生じがたく、かつ血球と血漿の分離に要する時間が短いので、定量分析精度が高くなるという特徴がある。
【００３３】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は特開昭５７−６６３５９号公報(ＵＳ ４７８３３１５）に記載の物理的活性化処理（好ましくはグロー放電処理又はコロナ放電処理）を微多孔膜層の少なくとも片面に施すことにより微多孔性膜の表面を親水化して、隣接する微多孔性膜との部分接着に用いられる接着剤の接着力を強化することができる。
【００３４】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は、そのままでは、表面張力が低く乾式分析要素の血球濾過層として用いようとしても、水性液体試料ははじかれてしまって、膜の表面や内部に拡散、浸透しないことは、周知の事実である。本発明では、第１の手段として弗素含有ポリマーの微多孔性膜に親水性を付与し親水性を高める手段として、弗素含有ポリマーの微多孔性膜の外部表面及び内部の空隙の表面を実質的に親水化するに充分な量の界面活性剤を弗素含有ポリマーの微多孔性膜に含浸させることにより、前記の水性液体試料がはじかれる問題点を解決した。
【００３５】
水性液体試料がはじかれることなく膜の表面や内部に拡散、浸透、移送されるに充分な親水性を弗素含有ポリマーの微多孔性膜に付与するには、一般に、弗素含有ポリマーの微多孔性膜の空隙体積の約０．０１％から約１０％、好ましくは約０．１％から約５．０％、更に好ましくは０．１％から１％の界面活性剤で微多孔性膜の空隙の表面が被覆されることが必要である。例えば、厚さが５０μｍの弗素含有ポリマーの微多孔性膜の場合に、含浸される界面活性剤の量は、一般に０．０５ｇ／ｍ2から２．５ｇ／ｍ2の範囲であることが好ましい。弗素含有ポリマーの微多孔性膜に界面活性剤を含浸させる方法としては、界面活性剤の低沸点（沸点約５０℃から約１２０℃の範囲が好ましい）の有機溶媒（例、アルコール、エステル、ケトン）溶液に弗素含有ポリマーの微多孔性膜を浸漬し、溶液を微多孔性膜の内部空隙に実質的に充分に行きわたらせた後、微多孔性膜を溶液から静かに引き上げ、風(温風が好ましい)を送り乾燥させる方法が一般的である。
【００３６】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜を親水性化処理に用いられる界面活性剤としては、非イオン性（ノニオン性）、陰イオン性（アニオン性）、陽イオン性（カチオン性）、両性いずれの界面活性剤をも用いることができる。
【００３７】
これらの界面活性剤のうちでは、ノニオン性界面活性剤が、赤血球を溶血させる作用が比較的低いので、全血を検体とするための多層分析要素においては有利である。ノニオン性界面活性剤としては、アルキルフェノキシポリエトキシエタノール、アルキルポリエーテルアルコール、ポリエチレングリコールモノエステル、ポリエチレングリコールジエステル、高級アルコールエチレンオキシド付加物（縮合物）、多価アルコールエステルエチレンオキシド付加物（縮合物）、高級脂肪酸アルカノールアミドなどがある。
【００３８】
ノニオン性界面活性剤の具体例として、次のものがある。
アルキルフェノキシポリエトキシエタノールとしては、
イソオクチルフェノキシポリエトキシエタノール：
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００：オキシエチレン単位平均９〜１０含有）
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−４５：オキシエチレン単位平均５含有）
ノニルフェノキシポリエトキシエタノール：
(ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−６３０：オキシエチレン単位平均９含有）
(ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−７１０：オキシエチレン単位平均１０〜１１含有）
(ＬＥＮＥＸ６９８：オキシエチレン単位平均９含有）
アルキルポリエーテルアルコールとしては、
高級アルコール ポリオキシエチレンエーテル：
（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−６７：ＣＡ Ｒｅｇｉｓｔｒｙ Ｎｏ．５９０３０−１５−８）
【００３９】
弗素含有ポリマーの微多孔性膜は、その多孔性空間に水不溶化した１種又は２種以上の水溶性高分子を設けることによって親水化したものであってもよい。水溶性高分子の例として、酸素を含む炭化水素にはポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、窒素を含むものにはポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、負電荷を有するものとしてポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸などをあげることが出来る。不溶化は熱処理、アセタール化処理、エステル化処理、重クロム酸カリによる化学反応、電離性放射線による架橋反応等によって行えばよい。詳細は、特公昭５６−２０９４号公報及び特公昭５６−１６１８７号公報に開示されている。
【００４０】
ポリスルホンの微多孔性膜は、ポリスルホンをジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンあるいはこれらの混合溶媒等に溶解して製膜原液を作製し、これを支持体上に、又は直接凝固液中に流延し洗浄、乾燥して行うことにより製造することができる。詳細は特開昭６２−２７００６号公報に開示されている。ポリスルホンの微多孔性膜は、そのほか特開昭５６−１２６４０号公報、特開昭５６−８６９４１号公報、特開昭５６−１５４０５１号公報等にも開示されており、それらも使用することができる。ポリスルホンの微多孔性膜も弗素含有ポリマーと同様界面活性剤を含有させ、あるいは水不溶化した水溶性高分子を設けることによって親水化することができる。
【００４１】
その他の非繊維微多孔性膜としては、特公昭５３−２１６７７号、米国特許１,４２１,３４１号等に記載されたセルロースエステル類、例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテート／ブチレート、硝酸セルロースからなるブラッシュポリマー膜が好ましい。６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の微多孔性膜でもよい。その他、特公昭５３−２１６７７号、特開昭５５−９０８５９号等に記載された、ポリマー小粒子、ガラス粒子、けい藻土等が親水性または非吸水性ポリマーで結合された連続空隙をもつ多孔性膜も利用できる。
【００４２】
特に、ポリスルホンから成る異方性多孔質膜およびその表面を親水性高分子で覆うように処理したり、その他の方法で表面を親水化したポリスルホン多孔質膜が有効である。このような例としては、富士写真フイルム社製 ＳＥ−２００がある。
【００４３】
非繊維微多孔性膜の有効孔径は０．２〜１０μｍ、好ましくは０．３〜５μｍ、特に有効なのは０．５〜３μｍである。本発明で非繊維微多孔性膜の有効孔径は、ＡＳＴＭ Ｆ３１６−７０に準拠した限界泡圧法(バブルポイント法）により測定した孔径で示す。非繊維微多孔性膜が相分離法により作られたいわゆるブラッシュ・ポリマーから成るメンブランフィルターである場合、厚さ方向の液体通過経路は、膜の製造の際の自由表面側（即ち光沢面）で最も狭くなっているのが普通で、液体通過経路の断面を円に近似したときの孔径は、自由表面の近くで最も小さくなっている。容積の通過経路における厚さ方向に関する最小孔径は、さらにフィルターの面方向について分布を持っており、その最大値が粒子に対する濾過性能を決定する。通常、それは限界泡圧法で測定される。
【００４４】
上に述べたように、相分離法により作られたいわゆるブラッシュ・ポリマーから成るメンブランフィルターでは、厚さ方向の液体通過経路は膜の製造の際の自由表面側（即ち光沢面）で最も狭くなっている。本発明の分析素子の非繊維微多孔性膜としてこの種の膜を用いる場合には、出口側を、メンブランフィルターの光沢面とすることが好ましい。
【００４５】
本発明で使用される血液濾過材料には、低密度ガラス繊維濾紙と微多孔性膜に加えて第３の濾過材料を追加することができる。この第３の濾過材料の例としては、濾紙、高密度ガラス繊維濾紙、不織布、織物生地（例えば平織生地）、編物生地（例えば、トリコット編）等、繊維質多孔性層を挙げることができる。これらのうち織物、編物等が好ましい。織物等は特開昭５７−６６３５９号に記載されたようなグロー放電処理をしてもよい。この第３の濾過材料はガラス繊維濾紙と微多孔性膜の中間に配置することが好ましい。
【００４６】
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、微多孔性膜が出口側に配置される。
【００４７】
微多孔性膜の厚さは０．０５〜０．３ｍｍ程度、特に０．１〜０．２ｍｍ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。
【００４８】
ホルダーは血液濾過材料を収容するものであって、血液入口と血漿出口が設けられているものである。このホルダーは、一般に、血液濾過材料を収容するホルダー本体と、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、一方は血液供給口として、場合により更に加圧口として、他方は吸引口として、場合により更に濾過された血漿または血清の排出口として使用される。濾過された血漿または血清の排出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供給口と吸引口の両方を本体に設けることができる。
【００４９】
ホルダー本体には、ガラス繊維濾紙を収容するガラス繊維濾紙収容室と、微多孔性膜を収容する微多孔性膜収容室とが形成されており、微多孔性膜収容室はガラス繊維濾紙収容室より大きく形成されている。微多孔性膜収容室の大きさは、ガラス繊維濾紙収容室において収容室の側壁面を通って流れ込んだ全血があっても、血漿のみを濾過回収できるだけの大きさの微多孔性膜を配置できるだけの大きさが必要である。
【００５０】
ガラス繊維濾紙収容室に収容されるガラス繊維濾紙は、ガラス繊維濾紙の収容室への充填作業が簡易で、かつ、ガラス繊維濾紙の周縁部が圧縮されないので、その径が収納室の径より小さいことが好ましいが、小さくなりすぎると血液の回り込みが多くなるので好ましくない。すなわち、ガラス繊維濾紙収容室の径より０．００５ｍｍ程度から０．０５ｍｍ程度小さいことが好ましく、０．０１ｍｍ程度から０．０２ｍｍ程度小さいことがより好ましい。
【００５１】
微多孔性膜は微多孔性膜収容室に収容するが、微多孔性膜収容室より小さく形成され、かつ、ガラス繊維濾紙収容室より大きいことが必要である。この微多孔性膜の大きさは、ガラス繊維濾紙収容室より０．０１ｍｍ程度以上大きいことが好ましく、０．２ｍｍ程度以上大きいことがより好ましい。また、微多孔性膜は、その周縁部が微多孔性膜収容室に載置された状態になっており、この微多孔性膜収容室と接触している周縁部の長さ（半径方向）は、０．０５ｍｍ程度以上が好ましく、０．１程度ｍｍ以上がより好ましい。
【００５２】
ガラス繊維濾紙収容室の容積は、収納するガラス繊維濾紙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。ガラス繊維濾紙の総体積に対して収容室の容積が小さいと、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。収容室の容積のガラス繊維濾紙の乾燥時の総体積に対する比率は、ガラス繊維濾紙の膨潤の程度にもよるが、通常１０１％〜２００％、好ましくは１１０％〜１５０％、更に好ましくは１２０％〜１４０％である。
【００５３】
一方、血液濾過ユニットの出口側および入口側に空間部を設けることによって血液の濾過材料内の流れを均一化して目詰まりや血球漏出の問題を解決することができる。このような構造の血液濾過ユニットにおいて細断小片層が血液入口側の表面層となる場合には細断小片が入口側空間部を埋めてしまわないようナイロンメッシュ等のスクリーン部材等を設けて空間部への進入を阻止するようにする。
【００５４】
ホルダーの血漿出口には、濾過された血漿を受けるカップを設けることができる。このカップは、少なくともホルダーの中心方向からアナライザーが血漿を吸引できるようにすることがアナライザーの設計上好ましく、その結果、ガラス繊維濾紙収容室及び微多孔性膜収容室の濾過液出口およびカップへの通路はホルダーの中心を外して設けることになる。この通路をカップの縁部近傍に設けることによって成形がしやすくなり、また血漿の粘度が低いときでも血漿が吸引ダクトに入るトラブルを防ぐことができる。ヘマトクリット値の小さい血液の場合は吸引により血漿が通路から噴出することがあるので通路の出口には噴出を阻止する邪魔部材、例えば庇を形成することが好ましい。
【００５５】
カップはアナライザーの吸引ノズルが吸引しやすいよう底面を傾斜面、例えば逆円錐状にするのがよい。また、回収血漿量はヘマトクリット値によってかなりバラツクのでオーバーフロー構造を持つようにすることもできる。さらに、カップの血漿出口に対応する側の上端部は、血漿が流れ込み易いように内側に向かって斜め下に傾斜して形成することが好ましい。
【００５６】
カップの容積は１００μｌ〜１ｍｌ程度が好ましく、この程度の容積にすることにより、少量の血漿でも効率よくアナライザーで吸引することができる。
【００５７】
本発明のホルダーは、上記ホルダー本体に蓋体が取付けられると、これらの血液供給口と吸引口を除いて全体が密閉構造になる。
【００５８】
ホルダーの材料はプラスチックが好ましい。例えば、汎用ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、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。フィンの可撓性を考慮するとハイインパクトポリスチレン、汎用ポリスチレン、ポリプロピレン、高密度ポリエチレンが好ましい。
【００５９】
上記ホルダー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、上記ホルダー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。
【００６０】
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。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。細断片も用いることができる。
【００６１】
本発明の血液濾過ユニットの使用方法としては、該ユニットのガラス繊維濾紙側の開口に血液を供給し、反対側の開口から濾液である血漿または血清を採取する。血液の供給量は血液濾過材料の体積の１．２〜５倍程度、好ましくは２〜４倍程度が適当である。濾過に際しては血液供給口側からの加圧あるいは反対側からの減圧を行なって濾過を促進するのがよい。加、減圧はあまり大きくすると血球が破れて溶血が起こるので、一気圧（大気圧）に対する圧力差が最大でも±３００ｍｍＨｇ程度の範囲、好ましくは±２００ｍｍＨｇ程度の範囲、さらに好ましくは±１５０ｍｍＨｇ程度の範囲になるようにするとよい。加圧または吸引開始後特に最初の５〜１０秒の間は圧力差をできるだけ小さくすることが望ましく、±５０ｍｍＨｇ程度の範囲で行うとよい。この加、減圧手段はペリスタルあるいはシリンジを利用する方法が簡便である。シリンジのピストンを移動させる距離はピストンの移動体積が濾過材料の体積の２〜５倍程度になるようにするのがよい。移動速度は１ｃｍ2当り１〜５００ｍｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは２０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ程度が適当である。使用後の濾過ユニットは通常は使い捨てとする。
【００６２】
濾過で得た血漿や血清は常法に従って分析が行なわれるが、本発明の濾過ユニットは特に乾式分析素子を用いて複数項目を分析する場合に有効である。
【００６３】
濾過すべき血漿あるいは血清の量を多くするために血液中に無機塩あるいはアミノ酸などの有機化合物の塩を添加しておくこともできる。これらの塩の添加量は全血の総量に対して１０ｍＭ〜３００ｍＭ、好ましくは５０ｍＭ〜２００ｍＭ程度となるように調整するのが良い。
【００６４】
【実施例】
図１〜３に示す血液濾過ユニットを作製した。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は血液濾過ユニットを構成する蓋体の平面図、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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３０を収容するガラス繊維濾紙収容室１１が形成されるとともに、このガラス繊維濾紙収容室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４０を収容する微多孔性膜収容室１２が形成されている。この微多孔性膜収容室１２は、下端においてガラス繊維濾紙収容室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４０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。
【００６７】
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の中心から下方にノズル状血液入口１７が延設されている。このノズル状血液入口１７には、血液濾過の際、吸引チップ（図示せず）が装着される。上記ガラス繊維濾紙載置部１５は、ガラス繊維濾紙３０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１８を形成するスぺーサとしても機能している。
【００６８】
前記蓋体２０は、外側から、同心円の円筒状をした外壁２１、内壁２２及び濾過した血漿を貯溜するためのカップ２３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）。
【００６９】
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４０が密着するのを防止している。
【００７０】
蓋体２０の内壁２２とカップ２３との間には、煙突状の血漿通路２７が蓋体２０を貫通して上方に突設されており、この血漿通路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、図２に示されるように、大小２つの半円を組み合わせた形状をしており、内側の半円は血漿通路２７の外壁と一致している。また、血漿通路２７の上端内側部分は、カップ２３方向へ斜めになった流入部２９が形成され、濾過されて来た血漿２７がカップ２３内に容易に流れ込むようにようになっていた。
【００７１】
なお、以上のような血液濾過ユニットにおいて、ガラス繊維濾紙収容室１１の直径は２０．１ｍｍ、同深さ５．９ｍｍ、微多孔性膜収容室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、カップ２３の内径７．５ｍｍ、ガラス繊維濾紙３０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４０の直径２０．９ｍｍ、同厚さ１５０μｍである。
【００７２】
以上の血液濾過ユニットを用いて、試験を行った。なお、従来例としては、ポリスルホン多孔性膜の直径がガラス繊維濾紙と同一のものを使用した。
【００７３】
〈血液の回り込み試験及び泡発生試験〉
結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
表１から分かるように、従来例では、１３回濾過して１回だけ血液の回り込みがなかったが、１２回はポリスルホン多孔性膜上に血液の回り込みが起きた。これに対し、実施例では、血液の回り込みの発生は皆無であった。また、泡の発生は、従来例が１回、実施例は皆無であった。
【００７５】
〈血漿の品質試験〉
結果を図４に示す。
【００７６】
溶血を伴わない血漿分離方法として確立している遠心分離方式（３０００ｒｐｍ×１０分）によって得た血漿についてのＫ（カリウム）濃度の測定値と本方式によって得たＫの測定値の差（ΔＫ）は血漿の品質を最も敏感に反映する指標である。
【００７７】
図４から分かるように、従来例は、溶血指標であるΔＫ値が大きく溶血が発生していることが分かるが、実施例は、ΔＫ値が小さく品質が良いことが確認された。なお、従来例は血漿量が実施例より多かったが、これは血液の回り込みによるものと考えられる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の血液濾過ユニットを用いることにより、血液が回り込んで血球が回収されることがないとともに、血液濾過ユニットの作製が簡単で、かつ、血球の成分が混入することのない安定した品質の血漿を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを組み立てた状態の縦断面図である。
【図２】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを構成する蓋体の組み立てる前の状態の平面図である。
【図３】 本発明の一実施例である血液濾過ユニットを構成する蓋体の組み立てる前の状態の底面図である。
【図４】 本発明の実施例と従来例とのΔＫ値を比較した図である。
【符号の説明】
１０…ホルダー本体
１１…ガラス繊維濾紙収容室
１２…微多孔性膜収容室
１３…傾斜部
１４…フランジ
１５…ガラス繊維濾紙載置部
１６…ロート状円板部
１７…ノズル状血液入口
１９…段部
２０…蓋体
２１…外壁
２２…内壁
２３…カップ
２４…フランジ
２５…リブ
２６…突起
２７…血漿通路
２８…庇
２９…流入部
３０…ガラス繊維濾紙
４０…ポリスルホン多孔性膜（微多孔性膜）
Claims (2)
- 少なくともガラス繊維濾紙と微多孔性膜が積層されている血液濾過材料と、この血液濾過材料を収容し血液入口と血漿出口を有するホルダーとからなる血液濾過ユニットにおいて、ホルダーは、ガラス繊維濾紙を収容するガラス繊維濾紙収容室と、ガラス繊維濾紙収容室より大きく微多孔性膜を収容する微多孔性膜収容室とが形成され、ガラス繊維濾紙はガラス繊維濾紙収容室より小さく形成され、微多孔性膜はガラス繊維濾紙収容室より大きく形成されていることを特徴とする血液濾過ユニット。
- 前記ホルダーの血漿出口に連続して血漿を貯留するカップが形成されている請求項１記載の血液濾過ユニット。
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