JP6475912B2 - 生物学的流体フィルターのためのコーティング - Google Patents

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Description

本開示は生物学的流体の処理に使用のためのフィルターに向けられる。もっと詳しくは、本開示は血液のような生物学的流体から白血球を除去するためのフィルターに向けられる。より詳しくは、本開示はファイバーの濡れ性およびフィルターと白血球との相互作用を増強するポリマー組成物のコーティングを含んでいる白血球減少フィルターに向けられる。
生物学的流体から欲しない成分、剤または粒子を除去するため医学分野においてフィルターが普通に使用される。血液処理および採取の分野においては、患者へ採取した血液を輸血するのに先立って生物学的流体または血液から白血球を除去するのが普通である。輸血した血液中に存在する白血球はしばしば輸血を受ける患者に有害な反応を起こし得る。
濾過は、望まない白血球または他の成分または擬集物を保留するが、残りの望む成分は媒体を通過し、そして後で輸血のため採取されることを許容する濾過媒体を通って生物学的流体が通過することを必要とする。濾過媒体は流体が媒体を通って流れることができるように十分に濡れることができなくてはならない。また、フィルター媒体は白血球または他の標的血球を十分に引きつけなければならない。
白血球減少および白血球濾過は血液処理の分野における関心の熱望されている分野であり続ける。そのためできるだけ多くの白血球を短縮された時間内にそして効率的な態様で除去するのに効果的なフィルターを提供する努力が進行中である。
概要
一局面において、本開示はフィルター媒体に向けられる。フィルター媒体は外表面を有するフィルターシートと、そして該外面の少なくとも一部上のコーティングを含んでいる。コーティングは、非極性基のセグメントと、そして極性基のセグメントまたはイオン性基のセグメントの少なくとも一方を含んでいる分子鎖を有するポリマー組成物であることができる。
他の一局面において、本開示は生物学的流体を処理するための濾過装置に向けられる。装置は、内部チャンバーと、該チャンバーと連通する入口ポートおよび出口ポートとを区画するハウジングを含んでいる。装置はまた、チャンバー内のフィルター媒体を含んでいる。フィルター媒体は外表面を有するフィルターシートと、そして該外表面の少なくとも一部上のコーティングを含んでいる。コーティングは、非極性基のセグメントおよび極性基のセグメントまたはイオン性基のセグメントの少なくとも一方を含んでいる分子鎖を有するポリマー組成物であることができる。
さらなる一局面において、本開示は白血球減少フィルターの製作方法に向けられる。方法は、非極性基のセグメントと、そして極性基のセグメントまたはイオン性基のセグメントの少なくとも一方を含んでいるポリマー組成物の選択した量を溶剤に溶解することによってコーティング材料を形成することを含む。方法はまた、多孔質材料の少なくとも一部をコーティングと接触させることを含む。
代表的白血球減少フィルターの平面図である。 代表的白血球減少フィルターの断面側面図である。 複数のフィルターシートを含んでいる、代表的白血球減少フィルターの分解図である。
具体例の詳細な説明
図1は、本開示に従って使用することができる代表的白血球減少フィルターを示す。フィルター10は血液のような生物学的流体から選択された成分の除去に適している。フィルター10は、外壁14および16を含んでいるハウジング12を含む。ハウジング12および実際フィルター10は、好ましくは生体適合性であって、オートクレーブ滅菌、ガンマ線および/または電子ビームのような使い捨て血液処理セットのアセンブリに普通使用される慣用の滅菌技術を使用して滅菌できる材料でつくられる。一具体例において、ハウジング壁14,16は周縁または周縁近くにおいてシールされた剛直ポリマー材料でつくることができる。壁14,16のシーリングは接着剤、溶接またはシーリング取り付けの他の形によって達成することができる。
図1に示した好ましい具体例においては、ハウジング壁14,16は軟質の可撓性ポリマー材料製であることができる。ハウジング壁14,16のための好適なポリマー材料の例は、ポリ塩化ビニルおよび/またはポリオレフィンを含む。図1および2に示すように、ハウジング壁14および16は、シール18を形成するようにそれらの周縁に沿って合体することができる。図1および2の具体例においては、その内容をここに参照として取り入れる米国特許出願公開US2002/0113003に記載されているように、追加の内側周縁シール20を設けることができる。シール18および20はクッション性の周縁部分を区画する。
ここに記載したタイプのフィルターは、典型的にはその最も基本的な形において、接続されたまたは事前に接続された源から生物学的流体が導入され、フィルター10を通過し、そして膜を通過しそしてフィルター媒体によって望まない成分が捕捉された後接続されたまたは事前に接続された容器に採取される、使い捨て流体処理セットまたはキットの部分として含まれることができる。このため壁14および16は、流体の出入を許容するためそれぞれ入口および出口ポート24および26を含むことができる。ポート24および26は、壁14と16によって区画された内部チャンバー28と連通する。ポート24および26は、図1に示すように壁14および16によって支承されることができる。ポート24および26は壁14および16へ別々に取り付けるか、またはハウジング壁14,16と一体に成形することができる。図1および2に示すように、ポート24および26は壁14および16上で正反対に対向した関係に配置されることができる。例えば入口ポート24は壁14上フィルター10の頂部周縁13へより近く配置することができ、出口ポート26はフィルター10および壁16の底部周縁15へより近く配置することができる。勿論ポート14および16の相対的配置は他のように修飾または設けることが認められるであろう。ポート24および26は、内部チャンバー28と、フィルター10が含まられる使い捨てセットの他の容器または部分へ導くチューブ27との間の流体連通を確立する内部流路を区画する。
図2に示すように、チャンバー28はフィルター媒体30を収容する。一具体例において、フィルター媒体30は、白血球の通過は防止する一方、他の所望の血液成分の通過を許容するように複数のポアサイズを含んでいるパッドとして提供することができる。図2および3に示すように、一具体例において、フィルター媒体30は、各シート31が所望の直径および/またはサイズと分布のポアを含んでいる複数のシート31を含むことができる。一具体例において、シート31は溶融吹きつけ不織繊維であることができる。本開示に従えば、繊維はポリエチレンまたはポリプロピレンまたは他のポリオレフィンのような適切なポリマー製であることができる。一具体例において、ポリオレフィンは疎水性であることができる。
図2および3に示すように、フィルター媒体30は複数の溶融吹きつけ不織繊維シートで作ることができる。加えてシートのグループが特定の機能を実行するように選択されたフィルター部分を有するフィルター媒体を提供することができる。例えばフィルター媒体30は、フィルター部分32および/またはハウジング壁14および入口ポート24へ隣接または最も近い部分32を形成するシートが微小凝塊およびより小さいサイズの粒子の除去を提供する選択された多孔度を有する、複数のシートで形成されたフィルター部分を含むことができる。図3は2シートのみ(表現目的のみのため)を示しているが、部分32は3シート以上を含むことができ、そして典型的にはプレフィルターを提供するため1ないし5シートを含むことができるが、それに限定されない。
フィルター部分34は一次または主要フィルターを提供することができ、そして同様に選ばれた多孔度の複数のシートを含むことができる。たった5シートが示されているが(表現目的のみのため)、一次または主要フィルターを形成するシートの枚数は10ないし30のどれかとすることができ、この場合各シートは約10μmないし500μmの厚みを有する。
フィルター部分36は追加の成分の濾過を提供および/またはフィルター部分34とハウジング壁16の間のスペーサーエレメントとして役立つことができる。やはり複数のシート(表現目的のみのため1シートのみが示されているが)を含み得るフィルター部分36は、ハウジング壁16および出口ポート26へより近くフィルター部分34の下流に配置される。部分32,34および36は一緒にされ、そして単一のフィルターパッド、すなわちフィルター媒体30を提供するために一緒にシールされることができる。代ってフィルター部分32,34および36の各自の一部または全部の個々のシートは、図2に示すように、ハウジング壁14および16と共に内側シール20において一緒にされ、シールされることができる。
上に記載した具体例は白血球減少フィルターの具体例の代表的なものである。他のフィルター構造も可能であり、それはもっと多いまたは少ないフィルター層またはフィルター部分を含む。
一具体例において、フィルター媒体30はフィルター10の白血球減少能力およびフィルター媒体30の白血球との相互作用を増強するコーティングを含んでいる。このコーティングは好ましくは劣化なしに高圧水蒸気滅菌による滅菌に耐えることができる生体適合性ポリマー組成物である。一具体例において、コーティングは組成物の分子鎖が非極性基と、そして極性 基かまたはイオン性基のどちらかを含んでいるブロック共重合体である。好ましくは、ポリマー組成物は分子鎖が非極性基とそして極性基またはイオン性基のいずれかの一つの繰り返し単位を含んでいるブロック共重合体である。好ましくはブロック共重合体はランダム化されていない。
一具体例において、ポリマー組成物を形成する分子鎖の非極性基はオレフィンである。本開示のコーティング組成物に有用なオレフィンは典型的にはポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブチレンである。ポリマー組成物の分子鎖中の極性基は好ましくは酢酸ビニルのようなビニル基である。このように一具体例において、ポリマー組成物は分子鎖がエチレンまたはプロピレンまたは他のポリオレフィンと酢酸ビニルの基を含んでいるブロック共重合体である。
ポリマーがオレフィン(例えばエチレン、プロピレンまたはブチレン)とイオン性基を含んでいる他の一具体例において、イオン性基は好ましくはアクリル酸を含む有機酸基から選ぶことができる。従って一具体例において、ポリマー組成物は分子鎖がポリエチレンまたはポリプロピレンまたは他のポリオレフィンの基と、そしてアクリル酸の基を含んでいるブロック共重合体である。一具体例において、コーティング組成物はポリ(エチレン−コ−アクリル酸)である。
ポリマー組成物がオレフィンと酢酸ビニルのブロック共重合体を含んでいる具体例において、酢酸ビニルはポリマー組成物重量の約25%〜75%の量で存在することができる。もっと好ましい具体例において、酢酸ビニルはポリマー組成物重量の約30%〜60%、またはもっと好ましくはポリマー組成物重量の約30〜50%の量で存在することができる。さらなる好ましい具体例において、酢酸ビニルはポリマー組成物重量の約40%の量でポリマー組成物中に存在することができる。
ポリマー組成物がオレフィンとアクリル酸を含んでいるブロック共重合体である一具体例において、アクリル酸はポリマー組成物重量の約5〜50%の量で存在することができる。もっと好ましくは、アクリル酸はポリマー組成物重量の10%と40%の間、そしてもっと好ましくはポリマー組成物重量の10%と30%の間の量で存在することができる。さらに好ましい具体例において、アクリル酸はポリマー組成物重量の約20%の量で存在することができる。
上に記載したタイプのコーティングはフィルターパッド(すなわちフィルター媒体30)かまたはフィルターパッド30を形成する個々のシートの1以上もしくは全部へ、ディップコーティング、スプレーコーティングまたは他のコーティング形式によって適用することができる。好ましくは、フィルターパッドまたはフィルター媒体30のフィルターシートへ適用されたコーティングの厚みは、フィルター媒体30の多孔質特性を破壊したり、および/またはフィルター媒体30のポアを詰まらせることがない厚みである。
ディップコーティングがフィルター媒体30またはフィルター媒体の個々のシートへコーティングを適用する好ましい形式であり得る。ポリマー組成物がオレフィンと酢酸ビニルを含んでいるブロック共重合体である場合、ブロック共重合体は最初に適当な溶剤に溶解される。本開示に従った適当な溶剤は、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのようなC−C脂肪族炭化水素、および特にヘキサン/2−ブタノンまたはヘキサン/エタノールを含むことができる。例えばポリマー組成物がエチレンと酢酸ビニルセグメントのブロック共重合体である場合、溶剤はヘキサン/2−ブタノンであることができる。非限定的一実施例において、ヘキサン:2−ブタノンの比は1:4でよい。ブロック共重合体の濃度は、限定でなく0.14%、0.3%、0.5%、0.8%および1.0%(w/v)を含む、0.1%と2.0%(w/v)の間、そしてもっと好ましくは、0.14%〜1.6%(w/v)であることができる。
ブロック共重合体がエチレンとアクリル酸を含んでいる場合、すなわちポリ(エチレン−コ−アクリル酸)である場合の一具体例において、溶剤は好ましくは、ヘキサン/エタノールでよい。一つの特定非限定実施例において、溶剤中のヘキサン:エタノールの比は1:1でよい。さらに溶剤中のポリマーの濃度は0.01%と2.0%(w/v)の間、またはより好ましくは、約0.06%と1.0%(w/v)の間、例えば0.06%、0.14%、0.3%、0.5%および1.0%(w/v)である。
研究
ポリマーをコーティングした膜の7層が製造された。一部の膜はポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)であるタイプA共重合体でコーティングされ、他のものはポリ(エチレン−コ−アクリル酸)であるタイプB共重合体でコーティングされた。基材である膜は、溶融吹きつけ不織ポリプレン繊維製であった。0.9,0.6および0.3ミクロンのような異なる繊維直径がテストされた。テストした膜の他の詳細は以下の表1に示されている。
Figure 0006475912
集積した7層膜を固定具に配置し、全血(新鮮または24時間保持)を10ml/hrの流量で膜を通過させた。Sysmex KX−ZIN Hematology Analyzerおよび(白血球カウントがゼロまたはゼロ近くの場合)Becton Dickson FACScan Flow Cytomerを用いて、濾過前および濾過後の白血球カウントを計算することにより、白血球減少および血小板回収を決定した。結果が表2−5に報告される。
Figure 0006475912
Figure 0006475912
Figure 0006475912
Figure 0006475912
上記のいずれも限定することなく、ここに記載した主題は、一以上の装置に見られる。例えば本主題の第1の局面において、フィルター媒体が提供される。フィルター媒体は外表面を有するフィルターシートとそしてポリマー組成物のコーティングを含む。ポリマー組成物は非極性基のセグメントとそして極性基またはイオン性基のいずれかの一つのセグメントを有する分子鎖を持つ。
本主題の第2の局面は、非極性基のセグメントがオレフィンである上記の第1の局面に従った装置を含む。
本主題の第3の局面は、極性基のセグメントが酢酸ビニルである第1または第2の局面に従った装置を含む。
本主題の第4の局面は、イオン性基がアクリル酸である上に記載した第1または第2の局面に従った装置を含む。
本主題の第5の局面は、オレフィンがエチレンである上に記載した第1ないし第4の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第6の局面は、オレフィンが疎水性である上に記載した第1ないし第5の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第7の局面は、フィルターシートが溶融吹きつけ不織多孔質膜である上に記載した第1ないし第6の局面に従った装置を含む。
本主題の第8の局面は、組成物がエチレンと酢酸ビニルのポリマーである上に記載した第1ないし第7の局面に従った装置を含む。
本主題の第9の局面は、酢酸ビニルがポリマー組成物の重量の約5%ないし75%を形成する上に記載した第8の局面に従った装置を含む。
本主題の第10の局面は、酢酸ビニルがポリマー組成物の重量の約40%を形成する上に記載した第8または第9の局面に従った装置を含む。
本主題の第11の局面は、複数のフィルターシートを含んでいるパッドを含む上に記載した第1ないし第10の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第12の局面は、組成物がオレフィンとアクリル酸を含んでいる第1および第2および第4ないし第7または第11の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第13の局面は、アクリル酸が組成物重量の約5%〜50%を形成する上に記載した第12の局面に従った装置を含む。
本主題の第14の局面は、アクリル酸がポリマー組成物の約20%の量で存在する第12または第13の局面に従った装置を含む。
本主題の第15の局面は、組成物は分子鎖が非極性基と、そして極性基またはイオン性基のいずれか一つの繰り返し単位を有するポリマーである上に記載した第1ないし第14の局面に従った装置を含む。
本主題の第16の局面は、生物学的流体を処理するための濾過装置である。濾過装置は内部チャンバーと入口ポートとそしてチャンバーと連通する出口ポートを区画するハウジングを含む。フィルター媒体がチャンバー内にあり、そしてフィルター媒体はポリマー組成物のコーティングを含んでいる。ポリマー組成物は非極性基のセグメントと、極性基のセグメントまたはイオン性基のセグメントのいずれかを含んでいる分子鎖を有する。
本主題の第17の局面は、フィルター媒体が複数のシートを含み、該シートの少なくとも一つがコーティングを含んでいる上に記載した第16の局面に従った装置を含む。
本主題の第18の局面は、非極性基のセグメントがオレフィンである上に記載した第16または第17の局面に従った装置を含む。
本主題の第19の局面は、極性基のセグメントが酢酸ビニルである上に記載した第16ないし第18の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第20の局面は、イオン性基のセグメントがアクリル酸である上に記載した第16ないし第18の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第21の局面は、フィルター媒体が溶融吹きつけ不織多孔質膜である第16ないし第20の局面のいずれかに従った装置を含む。
本主題の第22の局面は、白血球減少フィルターの製作方法である。方法は、非極性基のセグメントと、そして極性基のセグメントまたはイオン性基のセグメントのいずれかを含むポリマー組成物の選択された量を溶剤に溶解することによってコーティング材料を作ることを含む。方法はさらに多孔質材料の少なくとも一部をコーティング材料と接触させることを含む。
本主題の第23の局面は、極性基のセグメントが酢酸ビニルである上に記載した第22の局面に従った方法を含む。
本主題の第24の局面は、溶剤がヘキサンと2−ブタノンの混合液である上に記載した第23の局面に従った方法を含む。
本主題の第25の局面は、2−ブタノンの容積に対するヘキサンの容積の比が約1:4である上に記載した第24の局面に従った方法を含む。
本主題の第26の局面は、溶剤中のポリマー組成物の濃度が約0.1%と2.0%(w/v)の間である第22ないし第25の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第27の局面は、溶剤中のポリマー組成物の濃度が約0.14%と1.6%(w/v)の間である第22ないし第26の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第28の局面は、イオン性基のセグメントがアクリル酸を含んでいる上に記載した第22の局面に従った方法を含む。
本主題の第29の局面は、溶剤がヘキサンとエタノールの混液を含んでいる上に記載した第28の局面に従った方法を含む。
本主題の第30の局面は、エタノールの容積に対するヘキサンの容積の比が約1:1である上に記載した第29の局面に従った方法を含む。
本主題の第31の局面は、溶剤中のポリマー組成物の濃度が約0.1%と2.0%(w/v)の間である上に記載した第28ないし第30の局面に従った方法を含む。
本主題の第32の局面は、溶剤中のポリマー組成物の濃度が約0.06%と1.0%(w/v)の間である上に記載した第28ないし第31の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第33の局面は、多孔質膜が溶融吹きつけ不織多孔質膜である上に記載した第22ないし第32の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第34の局面は、溶融吹きつけ不織多孔質膜が実質的にポリオレフィンである上に記載した第33の局面に従った方法を含む。
本主題の第35の局面は、被覆した材料を環境条件または上昇温度において乾燥することを含んでいる上に記載した第22ないし第34の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第36の局面は、被覆した材料を80℃において約30分間対流タイプにおいて乾燥することを含んでいる上に記載した第22ないし第35の局面のいずれかに従った方法を含む。
本主題の第37の局面は、被覆した多孔質材料をハウジングの対向壁間に導入することを含んでいる上に記載した第22ないし第36の局面のいずれかに従った方法を含む。
当業者にはここに記載した具体例の種々の変更および修飾が自明であることを理解すべきである。そのような変更および修飾はここに記載した発明の精神および範囲から逸脱することなく可能である。

Claims (25)

  1. a)外表面を有するフィルターシート;および
    b)前記外表面の少なくとも一部上のコーティングを含み;
    前記コーティングは、ポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)とポリ(エチレン−コ−アクリル酸)のいずれかを含むポリマー組成物を含んでいる白血球減少フィルター媒体。
  2. 前記フィルターシートは溶融吹きつけ不織多孔質膜である請求項1に記載のフィルター媒体。
  3. 前記ポリマー組成物はエチレンと酢酸ビニルを含み、前記酢酸ビニルはポリマー組成物重量の約5%と75%の間を占める請求項1または請求項2に記載のフィルター媒体。
  4. 前記酢酸ビニルはポリマー組成物重量の約40%を占める請求項3に記載のフィルター媒体。
  5. 複数の前記フィルターシートを含んでいるパッドである請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のフィルター媒体。
  6. 前記ポリマー組成物はエチレンとアクリル酸を含み、前記アクリル酸は前記ポリマー組成物重量の約5%と50%の間を占める請求項1,請求項2および請求項5のいずれかのフィルター媒体。
  7. 前記アクリル酸は前記ポリマー組成物重量の約20%を占める請求項6に記載のフィルター媒体。
  8. 前記ポリマー組成物は分子鎖がエチレンおよび酢酸ビニルまたはアクリル酸のそれぞれの繰り返しセグメントを含んでいる非ランダムポリマーである請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のフィルター媒体。
  9. a)内部チャンバーと、前記チャンバーと連通する入口ポートおよび出口ポートを区画するハウジング;および
    b)前記チャンバー内のフィルター媒体;
    を備える生物学的流体を処理するための濾過装置であって;
    前記フィルター媒体は、ポリオレフィンを含む表面と、ポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)とポリ(エチレン−コ−アクリル酸)のいずれかを備えるコポリマーを含むコーティングを含んでいる濾過装置。
  10. 前記フィルター媒体は複数のシートを含み、前記複数のシートの少なくとも一つが前記コーティングを有する請求項9に記載の濾過装置。
  11. 前記フィルター媒体は溶融吹きつけ不織多孔質膜を含む請求項9または請求項10に記載の濾過装置。
  12. a)ポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)とポリ(エチレン−コ−アクリル酸)のいずれかを含むポリマー組成物を、ヘキサンと2−ブタノンまたはエタノールの混合液を含む溶剤に溶解することによりコーティング材料を生成し;そして
    b)多孔性材料の少なくとも一部を前記コーティング材料と接触させることを含む、白血球減少フィルターの製造方法。
  13. 前記ポリマー組成物はポリ(エチレン−コ−酢酸ビニル)を含み、前記溶剤はヘキサンと2−ブタノンの混合液である請求項12に記載の方法。
  14. 2−ブタノンの容積に対するヘキサンの容積の比は約1:4である請求項13に記載の方法。
  15. 前記溶剤中の前記ポリマー組成物の濃度は約0.1%と2.0%(w/v)の間である請求項12から請求項14までのいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記溶剤中の前記ポリマー組成物の濃度は約0.14%と1.6%(w/v)の間である請求項12から請求項15までのいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記ポリマー組成物はポリ(エチレン−コ−アクリル酸)を含み、前記溶剤はヘキサンとエタノールの混合液である請求項12に記載の方法。
  18. エタノールの容積に対するヘキサンの容積の比は約1:1である請求項17に記載の方法。
  19. 前記溶剤中の前記ポリマー組成物の濃度は約0.1%と0.1%と2.0%(w/v)の間である請求項17または請求項18に記載の方法。
  20. 前記溶剤中の前記ポリマー組成物の濃度は約0.06%と1.0%(w/v)の間である請求項17から請求項19までのいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記多孔材料は溶融吹きつけ不織多孔質膜である請求項12から請求項20までのいずれか1項に記載の方法。
  22. 前記溶融吹きつけ不織多孔質膜は実質的にポリオレフィンからなる請求項21に記載の方法。
  23. 前記コーティング材料を環境条件下または上昇温度において乾燥することをさらに含む請求項12から請求項22までのいずれか1項に記載の方法。
  24. 前記コーティング材料を80℃において約30分間対流タイプにおいて乾燥することをさらに含む請求項12から請求項23までのいずれか1項に記載の方法。
  25. 前記コーティング材料で被覆した前記多孔材料をハウジングの対向壁間に導入することをさらに含む請求項12から請求項24までのいずれか1項に記載の方法。
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