JPH0459914B2 - - Google Patents
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- JPH0459914B2 JPH0459914B2 JP61501988A JP50198886A JPH0459914B2 JP H0459914 B2 JPH0459914 B2 JP H0459914B2 JP 61501988 A JP61501988 A JP 61501988A JP 50198886 A JP50198886 A JP 50198886A JP H0459914 B2 JPH0459914 B2 JP H0459914B2
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Description
請求の範囲
1 全血から血漿濾液を分離するための血漿搬出
装置であつて、 濾過膜を有する回転渦で増強された分離器を含
んでいる濾過装置を含み、該濾過装置は抗凝固処
理された全血の流れとそして4.4ないし5.5のPH範
囲を有する抗凝固剤液とを受け入れ、それに応答
してパツク血球および血漿瀘液を出力するように
供血者および抗凝固剤液源へ連結されるようにな
つており、 抗凝固剤液を全血の流れへポンプ注入するため
の抗凝固剤ポンプを備え、該抗凝固剤ポンプは抗
凝固処理された全血へ6.8ないし7.2の範囲PH値を
与えるように制御された速度で抗凝固剤ポンプを
運転するための制御手段を含んでいることを特徴
とする血漿搬出装置。 2 前記抗凝固剤液は4.5ないし4.8の範囲のPHを
持つている第1項の血漿搬出装置。 3 全血は濾過膜に隣接してテイラー渦作用にか
けられ、供血者の血液特性の変動に関係なく全血
の流量および血漿抽出量を1回目および以後の血
漿抽出サイクルの間実質上一定に維持するための
手段を備えている第1項の血漿搬出装置。 4 前記全血へ6.8ないし7.2の範囲のPH値を与え
るように制御された抗凝固剤の運転速度は、抗凝
固剤を全血に対し1:6ないし1:25の比でポン
プ注入することによりなる第1項の血漿搬出装
置。 5 前記制御手段は、抗凝固処理した全血を休止
サイクルを挟んだ複数のリサイクルにおいて濾過
膜へ送るようになつている第1項の血漿搬出装
置。 6 前記濾過膜との間に〓間を形成して配置され
たハウジングを含み、抗凝固処理された全血は該
〓間を通過し、そしてハウジングと濾過膜との間
の〓間にテイラー渦が発生するように濾過膜を回
転するための手段を備えている請求項1ないし5
のいずれかの血漿搬出装置。 発明の背景 人間の血液並びに血液中の血漿は利用範囲が非
常に広く、このため全血から血漿を抽出する血漿
搬出システムを初めとする血液処理装置に関して
数多くの研究がなされている。従来は、遠心法が
膜濾過方式よりも多く採用されてきたが、膜濾過
技術の最近の進歩によつて大きく変化しつつあ
る。新しく開発された血漿搬出装置は、渦で強化
された分画方法を使用し、シエル内で回転するス
ピナと、このスピナ又はシエルの表面を覆う濾過
膜とを備える。ここで、相対速度と血液の流動状
態は、常に清掃する渦流がスピナの全長に沿つて
発生し、強力な剪断状態を維持しながら新しい血
漿を膜の表面に供給できるように設定される。こ
れにより、膜の表面上に血球等の物質が付着する
ことなく血漿が膜を通つて濾過されるので、膜の
孔は閉塞されることがない。 この型の装置は、例えば特表昭61−501494に対
応するドナルド・W・シヨーエンド−フアーによ
つて1984年3月21日に出願された米国特許出願第
591925号、「懸濁液からの物質の分離方法及び装
置」に記載されている。同特許に開示されている
回転スピナ式装置は、従来装置に比べて膜の単位
面積あたりの血漿流量が大きいので、供血者の負
担並びに所要時間を最小限に抑えながら、所定量
の血漿を抽出できる安価で使い捨て可能な濾過装
置の製造を可能とする。 血漿搬出装置では、凝血の発生をできるだけ抑
えるために抗凝固剤が全血に混入されるが、その
量は生理的に悪影響を及ぼす量以下としなければ
ならない。自動血漿搬出装置では凝血を抑制する
ために、例えば、約4〜10パーセントのクエン酸
溶液が使用されている。 回転スピナを備え、渦流を利用する血漿搬出装
置では、血液の損傷する危険性が低いので、殆ど
の供血者の血液に対して許容最低限の量の抗凝固
剤を混入するだけでよい。ここで、表面積約60平
方センチメートルの膜を使用すると、一分間に35
ミリリツトルの割合で血漿を採取することができ
るので、約500ミリリツトルの血液を処理する場
合、供血時間は約30分である。単針方式を採用し
た場合、この供血時間は、パツク血球を血漿搬出
装置から供血者へ戻す定期的な休止期間を含む。
この休止期間中、全血は血漿搬出装置内を移動せ
ず、又、スピナも回転しないので、装置内の血液
は静止又は略々静止状態にある。又、休止期間中
に全血がフイルターと反応する場合があるが、こ
の反応が起きるとフイルターを通つて濾過される
血漿の流量が著しく低減する。又、流量は装置稼
働中にもある程度低減することがある。 この流量の減少は、提供者全体の約一割に於て
見られることが臨床研究や詳細な分析結果より判
明している。然し、この小数派に属する供血者と
残りの大多数の供血者の相違点は未だ十分には分
かつておらず、この問題は複雑で、現時点では容
易に解明されそうにない。例えば、標準以下の流
量状態は一定の供血者特徴から発生するのか、そ
れとも食事、生理学的変化もしくは他の時間的に
変化する要因に関係しているのか今のところわか
つていない。従つて、各供血者から採血して実際
に血漿搬出装置を操作するまで、誰が小数派に属
するかを確認するすべがない。しかるに、全ての
供血者から血漿を適切に抽出できる装置及び方法
が望まれている。従つて、血漿等の血液成分の抽
出量を一定にする方法を提供することが、本発明
の重要な目的の一つである。 濾過の過程におけるメカニズムの広範囲にわた
つて研究したが、これらの小数派に属する特異な
供血者の存在理由を解明することができなかつ
た。更に、抗凝固剤濃度の違いによる影響に関す
る参考文献も検討したが、何等有益な情報は得ら
れなかつた。凝固メカニズムについてはこれまで
多数の生化学的研究があるが、周期的に運転され
る濾過装置内で付着が増加し、その結果、濾過流
量が減少することを解明するものではない。剪断
流が生じない貯蔵環境下でのPHおよびイオン濃度
のような流体特性の血球への影響は広く研究され
てきたが、剪断流が生じる環境下での影響は未だ
十分には解明されていない。 発明の要約 本発明に係る血漿搬出装置によれば、周期的に
運転される膜式濾過装置内に、抗凝固剤の混入さ
れた血液が、濾過プロセスの周期的中断にもかか
わらず供血者人口の大部分について標準化された
血漿流量が得られるように特別に抗凝固化された
条件に維持される。抗凝固剤の血液に対する比率
は、凝血開始を防止するに足りる範囲に維持され
るが、米国薬局方に示されている比率を超えない
ものとする。同時に、抗凝固剤の混入された全
血/血漿のPHが6.8〜7.2の範囲に維持される。こ
の範囲内であれば、血液とフイルターの相互作用
を軽減することができる。ここで、血漿流量が減
少する原因は、膜の表面に対する活性化した血小
板の作用によるものと考えられる。実際、血漿流
量は1回目の分離サイクル後パツク血球が供血者
に戻される休止期間中に減少する。凝血が防止さ
れると同時に血小板は物理的特性の変化に対して
安定化され、凝集反応が起きたり相互付着が生じ
ることがない。小人口の供血者に於て生じるこの
凝集及び相互付着は膜を通過する血漿の流れを妨
害し、その結果、血漿流量の減少を引き起こす。
本発明の実施例に於て、初期PHが4.6PHのACD−
A抗凝固剤1に対して血液12.5の比率で混合され
る。そして、供血者から採血された血液は、回転
渦増強型の血漿搬出装置内にポンプ送りされる。
供血者全人口に於て、各抽出サイクル中毎分35ミ
リリツトル以上の血漿流量が得られる。
装置であつて、 濾過膜を有する回転渦で増強された分離器を含
んでいる濾過装置を含み、該濾過装置は抗凝固処
理された全血の流れとそして4.4ないし5.5のPH範
囲を有する抗凝固剤液とを受け入れ、それに応答
してパツク血球および血漿瀘液を出力するように
供血者および抗凝固剤液源へ連結されるようにな
つており、 抗凝固剤液を全血の流れへポンプ注入するため
の抗凝固剤ポンプを備え、該抗凝固剤ポンプは抗
凝固処理された全血へ6.8ないし7.2の範囲PH値を
与えるように制御された速度で抗凝固剤ポンプを
運転するための制御手段を含んでいることを特徴
とする血漿搬出装置。 2 前記抗凝固剤液は4.5ないし4.8の範囲のPHを
持つている第1項の血漿搬出装置。 3 全血は濾過膜に隣接してテイラー渦作用にか
けられ、供血者の血液特性の変動に関係なく全血
の流量および血漿抽出量を1回目および以後の血
漿抽出サイクルの間実質上一定に維持するための
手段を備えている第1項の血漿搬出装置。 4 前記全血へ6.8ないし7.2の範囲のPH値を与え
るように制御された抗凝固剤の運転速度は、抗凝
固剤を全血に対し1:6ないし1:25の比でポン
プ注入することによりなる第1項の血漿搬出装
置。 5 前記制御手段は、抗凝固処理した全血を休止
サイクルを挟んだ複数のリサイクルにおいて濾過
膜へ送るようになつている第1項の血漿搬出装
置。 6 前記濾過膜との間に〓間を形成して配置され
たハウジングを含み、抗凝固処理された全血は該
〓間を通過し、そしてハウジングと濾過膜との間
の〓間にテイラー渦が発生するように濾過膜を回
転するための手段を備えている請求項1ないし5
のいずれかの血漿搬出装置。 発明の背景 人間の血液並びに血液中の血漿は利用範囲が非
常に広く、このため全血から血漿を抽出する血漿
搬出システムを初めとする血液処理装置に関して
数多くの研究がなされている。従来は、遠心法が
膜濾過方式よりも多く採用されてきたが、膜濾過
技術の最近の進歩によつて大きく変化しつつあ
る。新しく開発された血漿搬出装置は、渦で強化
された分画方法を使用し、シエル内で回転するス
ピナと、このスピナ又はシエルの表面を覆う濾過
膜とを備える。ここで、相対速度と血液の流動状
態は、常に清掃する渦流がスピナの全長に沿つて
発生し、強力な剪断状態を維持しながら新しい血
漿を膜の表面に供給できるように設定される。こ
れにより、膜の表面上に血球等の物質が付着する
ことなく血漿が膜を通つて濾過されるので、膜の
孔は閉塞されることがない。 この型の装置は、例えば特表昭61−501494に対
応するドナルド・W・シヨーエンド−フアーによ
つて1984年3月21日に出願された米国特許出願第
591925号、「懸濁液からの物質の分離方法及び装
置」に記載されている。同特許に開示されている
回転スピナ式装置は、従来装置に比べて膜の単位
面積あたりの血漿流量が大きいので、供血者の負
担並びに所要時間を最小限に抑えながら、所定量
の血漿を抽出できる安価で使い捨て可能な濾過装
置の製造を可能とする。 血漿搬出装置では、凝血の発生をできるだけ抑
えるために抗凝固剤が全血に混入されるが、その
量は生理的に悪影響を及ぼす量以下としなければ
ならない。自動血漿搬出装置では凝血を抑制する
ために、例えば、約4〜10パーセントのクエン酸
溶液が使用されている。 回転スピナを備え、渦流を利用する血漿搬出装
置では、血液の損傷する危険性が低いので、殆ど
の供血者の血液に対して許容最低限の量の抗凝固
剤を混入するだけでよい。ここで、表面積約60平
方センチメートルの膜を使用すると、一分間に35
ミリリツトルの割合で血漿を採取することができ
るので、約500ミリリツトルの血液を処理する場
合、供血時間は約30分である。単針方式を採用し
た場合、この供血時間は、パツク血球を血漿搬出
装置から供血者へ戻す定期的な休止期間を含む。
この休止期間中、全血は血漿搬出装置内を移動せ
ず、又、スピナも回転しないので、装置内の血液
は静止又は略々静止状態にある。又、休止期間中
に全血がフイルターと反応する場合があるが、こ
の反応が起きるとフイルターを通つて濾過される
血漿の流量が著しく低減する。又、流量は装置稼
働中にもある程度低減することがある。 この流量の減少は、提供者全体の約一割に於て
見られることが臨床研究や詳細な分析結果より判
明している。然し、この小数派に属する供血者と
残りの大多数の供血者の相違点は未だ十分には分
かつておらず、この問題は複雑で、現時点では容
易に解明されそうにない。例えば、標準以下の流
量状態は一定の供血者特徴から発生するのか、そ
れとも食事、生理学的変化もしくは他の時間的に
変化する要因に関係しているのか今のところわか
つていない。従つて、各供血者から採血して実際
に血漿搬出装置を操作するまで、誰が小数派に属
するかを確認するすべがない。しかるに、全ての
供血者から血漿を適切に抽出できる装置及び方法
が望まれている。従つて、血漿等の血液成分の抽
出量を一定にする方法を提供することが、本発明
の重要な目的の一つである。 濾過の過程におけるメカニズムの広範囲にわた
つて研究したが、これらの小数派に属する特異な
供血者の存在理由を解明することができなかつ
た。更に、抗凝固剤濃度の違いによる影響に関す
る参考文献も検討したが、何等有益な情報は得ら
れなかつた。凝固メカニズムについてはこれまで
多数の生化学的研究があるが、周期的に運転され
る濾過装置内で付着が増加し、その結果、濾過流
量が減少することを解明するものではない。剪断
流が生じない貯蔵環境下でのPHおよびイオン濃度
のような流体特性の血球への影響は広く研究され
てきたが、剪断流が生じる環境下での影響は未だ
十分には解明されていない。 発明の要約 本発明に係る血漿搬出装置によれば、周期的に
運転される膜式濾過装置内に、抗凝固剤の混入さ
れた血液が、濾過プロセスの周期的中断にもかか
わらず供血者人口の大部分について標準化された
血漿流量が得られるように特別に抗凝固化された
条件に維持される。抗凝固剤の血液に対する比率
は、凝血開始を防止するに足りる範囲に維持され
るが、米国薬局方に示されている比率を超えない
ものとする。同時に、抗凝固剤の混入された全
血/血漿のPHが6.8〜7.2の範囲に維持される。こ
の範囲内であれば、血液とフイルターの相互作用
を軽減することができる。ここで、血漿流量が減
少する原因は、膜の表面に対する活性化した血小
板の作用によるものと考えられる。実際、血漿流
量は1回目の分離サイクル後パツク血球が供血者
に戻される休止期間中に減少する。凝血が防止さ
れると同時に血小板は物理的特性の変化に対して
安定化され、凝集反応が起きたり相互付着が生じ
ることがない。小人口の供血者に於て生じるこの
凝集及び相互付着は膜を通過する血漿の流れを妨
害し、その結果、血漿流量の減少を引き起こす。
本発明の実施例に於て、初期PHが4.6PHのACD−
A抗凝固剤1に対して血液12.5の比率で混合され
る。そして、供血者から採血された血液は、回転
渦増強型の血漿搬出装置内にポンプ送りされる。
供血者全人口に於て、各抽出サイクル中毎分35ミ
リリツトル以上の血漿流量が得られる。
本発明は、以下の説明並びに添付図面を参照す
ることにより更に明瞭となろう。 第1図は、本発明に係る血漿搬出装置のブロツ
ク図及び斜視図。 第2図は、典型的な装置に於る血漿の流量と時
間の関係を表すグラフ。
ることにより更に明瞭となろう。 第1図は、本発明に係る血漿搬出装置のブロツ
ク図及び斜視図。 第2図は、典型的な装置に於る血漿の流量と時
間の関係を表すグラフ。
第1図に於て、本発明に係る膜式濾過装置10
は、円筒状の本体12と、本体12の内部に設け
られたスピナ、即ちロータ14と、このロータ1
4を覆う膜15とから成り、本実施例では一分間
に3600回転の速さで、例えば、磁気駆動装置16
によつて遠隔的に回転駆動される。前述のシヨー
エンド−フアー特許出願に説明されている方法に
よれば、全血が流入口20を介してロータ14と
ハウジング12との間の空間に供給される。そし
て、ロータの直径、角速度、例えばロータ14と
ハウジング12との間の流体が供給される空間の
寸法及び血漿の粘度間の関係により、内部循環セ
ルのらせん形連続がロータ14のまわりに形成さ
れる。面して、血漿は膜15を通つて濾過された
後、ロータ表面に形成された溝(不図示)からロ
ータ14の内部に流入し且つ下方に移送されて、
本例では血漿排出口22に供給される。一方、全
血から血漿が濾過された残りのパツク血球は、排
出口24からタンク26内に移送され、しかる
後、定期的にポンプ送りされて供血者に戻され
る。 2本針を使用してもよいが、患者の苦痛を軽減
する意味で単針30を用いるほうがより一般的で
ある。この単針30でもつて患者から採血された
全血は、蠕動式供給ポンプ32の蠕動運動を介し
て流入口32に送給される。又、この時、供給さ
れる全血に抗凝固剤が混入される。この抗凝固剤
は、別の抗凝固剤供給ポンプ37によつて制御さ
れた量だけ抗凝固剤源36から取り出される。血
漿排出口22から排出される血漿は、普通重力に
よる自然流下でもつて血漿採集バツグ40内に直
接搬送される。他方、単針を介して血球を再注入
するために、戻しポンプ42が、タンク26と単
針30間に設けられている。又、レベル検出器4
3(質量検出器を使用してもよい)が(概略的に
示す)制御システム44に備えられており、タン
ク26が血球で満杯になるとマイクロプロセツサ
ーのようなシーケンス制御器45に信号を送る。
戻しポンプ42が、血球抽出サイクルの休止期間
中稼働され、同時に、供給ポンプ32及び抗凝固
剤供給ポンプ37が停止され且つ、磁気駆動装置
16及びロータ14の回転速度が、例えば、一分
間600回に落される。制御システム44の詳細は
簡略化の為に省略するが、種々のポンプを手動で
オン−オフ作動する等、多くの方式が可能であ
る。 この装置に於て、抗凝固剤源36から取り出さ
れる抗凝固剤の量は抗凝固剤供給ポンプ37によ
つて決定される。このポンプ37は、全血の流量
に対し選択的に制御可能な割合でもつて抗凝固剤
を供給する。血漿採集バツグ40は、血漿全量
(例えば、500ミリリツトルの抗凝固剤入血漿)を
貯留するに十分な大きさを有する。 第1図に示す血漿搬出装置の運転は、第2図に
示すように、ロータの周囲に供給された全血が交
番にくり返される運転条件にさらされるという特
有の問題を提供する。約500ミリリツトルの抗凝
固剤入血漿を採集するには、例えば140ミリリツ
トルの容積のパツク血球タンク26が使用され
る。ここで、全血は毎分100ミリリツトル供給さ
れ、そのヘマトクリツト値は約40である。そし
て、正常な供血者では、第2図に実線で示すよう
に、一回の濾過サイクルが約2分30秒で、パツク
血球は毎分65ミリリツトルづつタンク26に、一
方血漿は毎分約35ミリリツトルづつ採集バツク4
0に搬送される。そして、再注入サイクルが約2
分間行われる。一回の抽出・再注入シーケンスが
完結する。この再注入期間中、採取されたパツク
血球が戻しポンプ42及び単針30を介して供血
者に再注入される間、ロータ14の周囲に過流を
維持するために、ロータ14は毎分600回転に減
速される。他方、全供給者の一割に相当する小割
合は、原因不明で改善することのできない成績低
下を引き越す。強制休止期間後、血漿の採取量は
かなり低減し、しかる後も更に減少する。これ
は、各濾過サイクルが短時間で終了することを意
味するが、その理由は、濃縮されたパツク血球の
排出量が増大するためである。この結果、所望量
の血漿を採集するには、サイクルを数多く繰返さ
なければならず、従つて、供血に長時間を要する
ことになる。 血液の採集及び貯蔵、並びに抗凝固剤に対する
供血者の反応に関する多くの研究によれば、抗凝
固剤と血液の比率が1:6を超えて、抗凝固剤の
割合が増えることは適切でない。又、血漿と戻さ
れたパツク血球には凝固が認められないため、抗
凝固剤自体は、血漿流量を減少させる支配因子で
はないと伝える。明らかに、血漿流量の低下は、
膜の表面へのある種の付着に起因している。 本発明者らは、沈着問題をおこす血液の変化す
る動力学的条件は、供血者人口の大多数にとつ
て、PH範囲4.5〜5.5(好ましくは、4.5〜4.8)の例
えばACD−A抗凝固剤を、正常血液PH、典型的
には7.38を6.8〜7.2へ低下させるのに十分な割合
で使用することによつて完全かつ効果的にくい止
めることができることを確かめた。この条件は、
全濾過サイクルを通じ、当然全血がロータ14と
ハウジング間に閉じ込められる休止期間中にも維
持される。凝固を防止すると共に供血者に悪影響
を与えないように、全血に対する抗凝固剤の比率
は、1:6乃至1:25に維持される。 この現象の説明のため文献を分析したが、完全
な理解を得るだけの根拠は示されていなかつた。
入手可能な抗凝固剤中の血小板を24時間以下の短
時間扱う場合には、この血小板が大きな塊になる
のを防止する特別な抗凝固剤を用いる必要はな
い。従つて、血液が本装置内を休止期間中を除い
て常に流れている限りは、同様な理屈があてはま
る。然し、血小板を24時間以上貯蔵する場合に
は、以下の文献に示されているように、実質上中
性となるように血液成分の酸性度を制御した方が
有益である旨確認されている。 S・マーフイー、F・ガードナー共著、「摂氏
22度での血小板の貯蔵、プチスチツク容器を通る
ガス搬送の生存率に対する役割」(1975年度発行
Blood、第46巻、209頁) S・シユクリター著、「濃縮物の貯蔵中血小板
の生存率及び機能の保持」(アラン・R・リス社
発行、1978年度版The Blood Platelet in
Transfusion Therapy、83−100頁) S・マーフイー他著、「摂氏22度での血小板の
貯蔵」(1970年度発行Blood、第35巻、549頁) G・ロツク、A・フイゲルド共著、「血小板貯
蔵中に於る代謝」(1976年度発行、Transfusion、
第16巻、571頁) S・モロン他著、「摂氏22度での血小板の貯蔵」
(1978年度発行、Blood、第52巻、425頁) K・コールナー著、「室温濃縮血小板出荷後の
血小板の機能」(1983年度発行、Vox Sang、44、
37頁) M・ライサツト他著、「平膜多孔質膜血漿搬出
法における移送の考察」(1983年度版、Plasma
Therapy Transfusion Technology、4、373
頁) 但し、本発明の血漿搬出装置を使用する略々全
供血者に於て、付着の発生を許容できる低い範囲
に抑制するメカニズムに関する推論の根拠は、こ
れらの文献からは得られない。前述したように、
供血者人工の一割は、装置との相互関係に於て、
他の大多数の供血者とは異なるが、そのメカニズ
ムは今のところ解明されていない。又、誰が小数
派に属する特異な供血者であるかを当初から確認
するすべはない。然し乍ら、これは、最初の濾過
サイクル中に血液に作用する動的な力が、休止期
間中に血液に作用する動的な力とはかなり異な
り、又、血小板が、比較的短時間渦流内で常に循
環されるが、その特性が徐々に変化するためであ
ると考えられる。この変化が起きると、血小板は
其の形状か通常の平円形から球状、又、時には、
より強い付着性をもつ多数の足から成る形成にさ
えも変形する。然し乍ら、この変化は、それ自体
が付着発生の要因ではなく、付着が生じる主な発
生要因の微候であると考えられる。この変化は、
確かではないが、水素イオン(PH)自体又は全イ
オン(pK)であれイオンその他による表面電荷
の分布のアンバランスに起因するものと考えられ
る。原因の如何を問わず、この変化は、PHの安定
した新しい全血を再導入することにより短期間に
可逆的になるらしい。結果として、小数派の供血
者達に於て、最初の休止期間中及び休止後の血小
板の凝集が発生して、この血小板が膜上に付着又
は積層するが、イオンバランス、或は他の原因と
なる要因が安定すると、可逆変化が起きて付着が
取り除かれ所望量の血漿をもと通り採取できるよ
うになる。血液中に十分な抗凝固剤が混入される
と、クエン酸塩が血液中のカルシウムをキレート
化し、凝血機構の活性化が防止される。然し、前
述したように、抗凝固剤のレベルは、所望の血液
製品の有益な返還と希釈度を最小限とするため
に、1:6以下でなければならず、更にこの比率
はできるだけ小さい(例えば1:25)ことが好ま
しい。回転ロータ型装置の利点は、十分な渦流及
び流量が得られる一方、血液の内部循環が鋭利な
突起物に接触しないことを確実にすることであ
る。この結果、血液は、殆ど損傷されることがな
く、又、凝固傾向が低く維持されるので大量の抗
凝固剤は必要とされない。 従つて、この型の装置に於ては、濾過膜表面で
の所期の凝集傾向が、許容範囲(1:6〜1:
25)の抗凝固剤、即ち血液のPHを好ましいとされ
る6.8〜7.2に下げ得るに十分低いPHの抗凝固剤を
いることでもつて十分に制御される。1:12.5の
比率のACD−A抗凝固剤を使用して多数の患者
の臨床試験を行なつた結果、血漿採集量を低下を
きたした供血者の割合が、従来の抗凝固剤配合に
比べて顕著に減少(10パーセント以上から約1.5
パーセント)した。許容濃度のクエン酸三ナトリ
ウムから成る抗凝固剤を使用した際に血漿の採決
量が低下した特定の供血者に対象にして試験を繰
返し行つたところ、本発明を用いれば、かかる供
血者の大部分の者に於て通常の血漿フラツクスが
得られる旨判明した。 例えば、抗凝固血液PHが7.2より高い場合に、
多数の供血者に於て、血漿の流量が二回目の抽出
サイクル後に毎分27ミリリツトル以下となつた。
これらの供血者の血液にはクエン酸三ナトリウム
又はACD−A抗凝固剤が混入され、ヘマクリツ
ト値は通常の44〜47パーセントで、毎分100ミリ
リツトルの血液入力が供給された。そこで、十分
に低い初期PH(例えば、4.6)の抗凝固剤を十分
な量(例えば、1:10)混入すると、第二回目の
サイクルの終わりにおいて血漿流量が、各供血者
で毎分36〜40ミリリツトルの範囲となつた。 凝集開始が濾過期間中に発生するか、又は、休
止期間中に発生するかについては、現時点に於て
推論の域を出ないが、血小板の形状の変化は可逆
的に制御されるので、血小板の塊の形成又は結合
が防止されることは明らかなように思われる。然
し乍ら、これらの期間中に血小板に内部変化が起
こり、顆粒崩壊現象、または通常機能時に於いて
血小板の内容物が放出する現象がおきることが判
つている。 以上、本発明の着想を実施する実施例を図面に
基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例に
限定されず、請求の範囲に於て種々の変更が可能
である。
は、円筒状の本体12と、本体12の内部に設け
られたスピナ、即ちロータ14と、このロータ1
4を覆う膜15とから成り、本実施例では一分間
に3600回転の速さで、例えば、磁気駆動装置16
によつて遠隔的に回転駆動される。前述のシヨー
エンド−フアー特許出願に説明されている方法に
よれば、全血が流入口20を介してロータ14と
ハウジング12との間の空間に供給される。そし
て、ロータの直径、角速度、例えばロータ14と
ハウジング12との間の流体が供給される空間の
寸法及び血漿の粘度間の関係により、内部循環セ
ルのらせん形連続がロータ14のまわりに形成さ
れる。面して、血漿は膜15を通つて濾過された
後、ロータ表面に形成された溝(不図示)からロ
ータ14の内部に流入し且つ下方に移送されて、
本例では血漿排出口22に供給される。一方、全
血から血漿が濾過された残りのパツク血球は、排
出口24からタンク26内に移送され、しかる
後、定期的にポンプ送りされて供血者に戻され
る。 2本針を使用してもよいが、患者の苦痛を軽減
する意味で単針30を用いるほうがより一般的で
ある。この単針30でもつて患者から採血された
全血は、蠕動式供給ポンプ32の蠕動運動を介し
て流入口32に送給される。又、この時、供給さ
れる全血に抗凝固剤が混入される。この抗凝固剤
は、別の抗凝固剤供給ポンプ37によつて制御さ
れた量だけ抗凝固剤源36から取り出される。血
漿排出口22から排出される血漿は、普通重力に
よる自然流下でもつて血漿採集バツグ40内に直
接搬送される。他方、単針を介して血球を再注入
するために、戻しポンプ42が、タンク26と単
針30間に設けられている。又、レベル検出器4
3(質量検出器を使用してもよい)が(概略的に
示す)制御システム44に備えられており、タン
ク26が血球で満杯になるとマイクロプロセツサ
ーのようなシーケンス制御器45に信号を送る。
戻しポンプ42が、血球抽出サイクルの休止期間
中稼働され、同時に、供給ポンプ32及び抗凝固
剤供給ポンプ37が停止され且つ、磁気駆動装置
16及びロータ14の回転速度が、例えば、一分
間600回に落される。制御システム44の詳細は
簡略化の為に省略するが、種々のポンプを手動で
オン−オフ作動する等、多くの方式が可能であ
る。 この装置に於て、抗凝固剤源36から取り出さ
れる抗凝固剤の量は抗凝固剤供給ポンプ37によ
つて決定される。このポンプ37は、全血の流量
に対し選択的に制御可能な割合でもつて抗凝固剤
を供給する。血漿採集バツグ40は、血漿全量
(例えば、500ミリリツトルの抗凝固剤入血漿)を
貯留するに十分な大きさを有する。 第1図に示す血漿搬出装置の運転は、第2図に
示すように、ロータの周囲に供給された全血が交
番にくり返される運転条件にさらされるという特
有の問題を提供する。約500ミリリツトルの抗凝
固剤入血漿を採集するには、例えば140ミリリツ
トルの容積のパツク血球タンク26が使用され
る。ここで、全血は毎分100ミリリツトル供給さ
れ、そのヘマトクリツト値は約40である。そし
て、正常な供血者では、第2図に実線で示すよう
に、一回の濾過サイクルが約2分30秒で、パツク
血球は毎分65ミリリツトルづつタンク26に、一
方血漿は毎分約35ミリリツトルづつ採集バツク4
0に搬送される。そして、再注入サイクルが約2
分間行われる。一回の抽出・再注入シーケンスが
完結する。この再注入期間中、採取されたパツク
血球が戻しポンプ42及び単針30を介して供血
者に再注入される間、ロータ14の周囲に過流を
維持するために、ロータ14は毎分600回転に減
速される。他方、全供給者の一割に相当する小割
合は、原因不明で改善することのできない成績低
下を引き越す。強制休止期間後、血漿の採取量は
かなり低減し、しかる後も更に減少する。これ
は、各濾過サイクルが短時間で終了することを意
味するが、その理由は、濃縮されたパツク血球の
排出量が増大するためである。この結果、所望量
の血漿を採集するには、サイクルを数多く繰返さ
なければならず、従つて、供血に長時間を要する
ことになる。 血液の採集及び貯蔵、並びに抗凝固剤に対する
供血者の反応に関する多くの研究によれば、抗凝
固剤と血液の比率が1:6を超えて、抗凝固剤の
割合が増えることは適切でない。又、血漿と戻さ
れたパツク血球には凝固が認められないため、抗
凝固剤自体は、血漿流量を減少させる支配因子で
はないと伝える。明らかに、血漿流量の低下は、
膜の表面へのある種の付着に起因している。 本発明者らは、沈着問題をおこす血液の変化す
る動力学的条件は、供血者人口の大多数にとつ
て、PH範囲4.5〜5.5(好ましくは、4.5〜4.8)の例
えばACD−A抗凝固剤を、正常血液PH、典型的
には7.38を6.8〜7.2へ低下させるのに十分な割合
で使用することによつて完全かつ効果的にくい止
めることができることを確かめた。この条件は、
全濾過サイクルを通じ、当然全血がロータ14と
ハウジング間に閉じ込められる休止期間中にも維
持される。凝固を防止すると共に供血者に悪影響
を与えないように、全血に対する抗凝固剤の比率
は、1:6乃至1:25に維持される。 この現象の説明のため文献を分析したが、完全
な理解を得るだけの根拠は示されていなかつた。
入手可能な抗凝固剤中の血小板を24時間以下の短
時間扱う場合には、この血小板が大きな塊になる
のを防止する特別な抗凝固剤を用いる必要はな
い。従つて、血液が本装置内を休止期間中を除い
て常に流れている限りは、同様な理屈があてはま
る。然し、血小板を24時間以上貯蔵する場合に
は、以下の文献に示されているように、実質上中
性となるように血液成分の酸性度を制御した方が
有益である旨確認されている。 S・マーフイー、F・ガードナー共著、「摂氏
22度での血小板の貯蔵、プチスチツク容器を通る
ガス搬送の生存率に対する役割」(1975年度発行
Blood、第46巻、209頁) S・シユクリター著、「濃縮物の貯蔵中血小板
の生存率及び機能の保持」(アラン・R・リス社
発行、1978年度版The Blood Platelet in
Transfusion Therapy、83−100頁) S・マーフイー他著、「摂氏22度での血小板の
貯蔵」(1970年度発行Blood、第35巻、549頁) G・ロツク、A・フイゲルド共著、「血小板貯
蔵中に於る代謝」(1976年度発行、Transfusion、
第16巻、571頁) S・モロン他著、「摂氏22度での血小板の貯蔵」
(1978年度発行、Blood、第52巻、425頁) K・コールナー著、「室温濃縮血小板出荷後の
血小板の機能」(1983年度発行、Vox Sang、44、
37頁) M・ライサツト他著、「平膜多孔質膜血漿搬出
法における移送の考察」(1983年度版、Plasma
Therapy Transfusion Technology、4、373
頁) 但し、本発明の血漿搬出装置を使用する略々全
供血者に於て、付着の発生を許容できる低い範囲
に抑制するメカニズムに関する推論の根拠は、こ
れらの文献からは得られない。前述したように、
供血者人工の一割は、装置との相互関係に於て、
他の大多数の供血者とは異なるが、そのメカニズ
ムは今のところ解明されていない。又、誰が小数
派に属する特異な供血者であるかを当初から確認
するすべはない。然し乍ら、これは、最初の濾過
サイクル中に血液に作用する動的な力が、休止期
間中に血液に作用する動的な力とはかなり異な
り、又、血小板が、比較的短時間渦流内で常に循
環されるが、その特性が徐々に変化するためであ
ると考えられる。この変化が起きると、血小板は
其の形状か通常の平円形から球状、又、時には、
より強い付着性をもつ多数の足から成る形成にさ
えも変形する。然し乍ら、この変化は、それ自体
が付着発生の要因ではなく、付着が生じる主な発
生要因の微候であると考えられる。この変化は、
確かではないが、水素イオン(PH)自体又は全イ
オン(pK)であれイオンその他による表面電荷
の分布のアンバランスに起因するものと考えられ
る。原因の如何を問わず、この変化は、PHの安定
した新しい全血を再導入することにより短期間に
可逆的になるらしい。結果として、小数派の供血
者達に於て、最初の休止期間中及び休止後の血小
板の凝集が発生して、この血小板が膜上に付着又
は積層するが、イオンバランス、或は他の原因と
なる要因が安定すると、可逆変化が起きて付着が
取り除かれ所望量の血漿をもと通り採取できるよ
うになる。血液中に十分な抗凝固剤が混入される
と、クエン酸塩が血液中のカルシウムをキレート
化し、凝血機構の活性化が防止される。然し、前
述したように、抗凝固剤のレベルは、所望の血液
製品の有益な返還と希釈度を最小限とするため
に、1:6以下でなければならず、更にこの比率
はできるだけ小さい(例えば1:25)ことが好ま
しい。回転ロータ型装置の利点は、十分な渦流及
び流量が得られる一方、血液の内部循環が鋭利な
突起物に接触しないことを確実にすることであ
る。この結果、血液は、殆ど損傷されることがな
く、又、凝固傾向が低く維持されるので大量の抗
凝固剤は必要とされない。 従つて、この型の装置に於ては、濾過膜表面で
の所期の凝集傾向が、許容範囲(1:6〜1:
25)の抗凝固剤、即ち血液のPHを好ましいとされ
る6.8〜7.2に下げ得るに十分低いPHの抗凝固剤を
いることでもつて十分に制御される。1:12.5の
比率のACD−A抗凝固剤を使用して多数の患者
の臨床試験を行なつた結果、血漿採集量を低下を
きたした供血者の割合が、従来の抗凝固剤配合に
比べて顕著に減少(10パーセント以上から約1.5
パーセント)した。許容濃度のクエン酸三ナトリ
ウムから成る抗凝固剤を使用した際に血漿の採決
量が低下した特定の供血者に対象にして試験を繰
返し行つたところ、本発明を用いれば、かかる供
血者の大部分の者に於て通常の血漿フラツクスが
得られる旨判明した。 例えば、抗凝固血液PHが7.2より高い場合に、
多数の供血者に於て、血漿の流量が二回目の抽出
サイクル後に毎分27ミリリツトル以下となつた。
これらの供血者の血液にはクエン酸三ナトリウム
又はACD−A抗凝固剤が混入され、ヘマクリツ
ト値は通常の44〜47パーセントで、毎分100ミリ
リツトルの血液入力が供給された。そこで、十分
に低い初期PH(例えば、4.6)の抗凝固剤を十分
な量(例えば、1:10)混入すると、第二回目の
サイクルの終わりにおいて血漿流量が、各供血者
で毎分36〜40ミリリツトルの範囲となつた。 凝集開始が濾過期間中に発生するか、又は、休
止期間中に発生するかについては、現時点に於て
推論の域を出ないが、血小板の形状の変化は可逆
的に制御されるので、血小板の塊の形成又は結合
が防止されることは明らかなように思われる。然
し乍ら、これらの期間中に血小板に内部変化が起
こり、顆粒崩壊現象、または通常機能時に於いて
血小板の内容物が放出する現象がおきることが判
つている。 以上、本発明の着想を実施する実施例を図面に
基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例に
限定されず、請求の範囲に於て種々の変更が可能
である。
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