JPH0555153B2 - - Google Patents

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JPH0555153B2
JPH0555153B2 JP2177195A JP17719590A JPH0555153B2 JP H0555153 B2 JPH0555153 B2 JP H0555153B2 JP 2177195 A JP2177195 A JP 2177195A JP 17719590 A JP17719590 A JP 17719590A JP H0555153 B2 JPH0555153 B2 JP H0555153B2
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    • A61M1/34Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration
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    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
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    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、懸濁液からの物質の膜濾過に関し、
特に、斯る技術の生医学的応用に関する。更に、
血液の構成成分の分離或いは分別に関連するが、
それに限定されるものではない。
全血の所定の構成成分を分離及び採集する技術
は、多くの治療、医学的及び実験的応用のために
広く使用されている。血漿搬出法(全血の赤血球
および白血球からの液体血漿の分離)は、一般的
な血漿貯蔵及び供給システムの基礎を成し、又、
治療上のアフエレーシスにおいて使用が増加して
いる。血漿は個々の供血者から全血を採血し、血
漿を分離し、更に、好ましくは高ヘマトクリツト
(高血球百分率)画分を供血者に戻すことにより
集められる。遠心分離による血漿搬出法は、実験
室において広く用いられているが、本質的には、
便利さ及び商業的実用性の限られたバツチ方法で
ある。連続遠心分離は、血漿を迅速且つ供血者の
不都合さを最小にして集める場合に望ましいが、
現在の技術力では、採算がとれない。血液の処理
および採集装置は、完全に無菌状態でなければな
らず、実際、血液と接触する全ての要素は廉価で
使い捨て可能な構成部分又は装置であることが要
求される。この為、多くの当業者は、適当に小さ
い孔径(例、0.5ミクロン)を有する膜を利用し
て、血液から血漿を濾過する膜濾過技術の実験を
行つてきた。全血の粘稠且つ複雑な性質に因り、
沈積(細胞物質による孔の目詰まり)が、膜を通
過する移動の効率を直ちに減少させるので単純な
濾過では十分でない。
これらの問題を認識して、多くの研究者たちは
効率を増大させるために剪断原理を利用すること
を試みてきた。全血を、対向表面に対して移動す
る膜表面を渡つて横方向に輸送することは、血液
シート上に剪断力を生ぜしめ、細胞物質の運動状
態を保持し且つ該物質を膜孔から隔てて持ち上げ
ることになるので、実質的に沈積の問題が減少す
る。当業者等は、剪断の量と濾過方法の効率間に
一般的に増大する相関関係を確認しており、上限
は望ましくない細胞の破壊、即ち溶血により課さ
れ、典型的には従来の装置では7500〜10000/秒
の最大剪断速度において見られた。
膜濾過は、事実上、種々の圧損失及び流れの不
連続性の故に、種々の平坦膜形状では実用的限界
に到達したようであつた。実際、個々の供血者か
ら合理的な速度で血漿採集を可能にするために
は、実質的な膜面積が斯る形状に要求された。し
かしながら、膜は高価であり且つ、装置の効率は
使用時間と共に減少する。この様に低廉で使い捨
て可能な所望の目的物は、従来の装置では、達成
されていない。
特開昭59−155758に記載されたフイツシエルの
発明の異なつた構造から膜濾過を有する血液分離
技術における顕著な進歩が生じた。その特許出願
に記載された形状は、或る与えられた表面積に対
し、従来の膜濾過装置で見られた濾過速度の10倍
以上の濾過速度を与える。内部採集装置を有する
膜被覆スピナーが固定されたシエル内に配置さ
れ、血液がスピナーとシエルの間の空間に供給さ
れ、シエルを中心として円周方向及び縦軸に沿つ
た方向に移動して離れた出口領域に達する。
0.030インチの間〓及び略3600r.p.m.の回転速度を
有し、1インチ(2.54cm)のスピナー直径及び3
インチ(7.5cm)の長さを用いた実用的装置は、
血漿を約45ml/分の速度、高い血漿回収率(例、
70%を越える)で得ることを可能にする。約
0.039ml/cm2/分を与える中空繊維系統に対比し
て0.9ml/cm2/分の血漿回収が達成される。この
様にして与えられた濾過効率における有意義な改
良は、低コストで使い捨て可能な血漿搬出処理を
始めて実用的にするものであり又、残りの、高ヘ
マトクリツトが供血者に戻されるので2〜3単位
の血液を便利に且つ迅速に移すことを可能にす
る。
クエツトの流れと称される回転スピナーと同軸
シエル間に存在する流れの状態は数多く研究され
ておりスピナー上の膜を通しての濾液の抽出は潜
在的に広い応用性を有する特別の場合を表わすも
のである。一般的に、この構成は、液槽内で回転
するフイルターがスピナーの内部に濾液を抽出し
ながら液槽中の粒子がフイルターに付着すること
を防止或いは制限するために使用される多くの装
置を包含するものである。これらの特別な例はエ
ム・ロペス・レイバ(M.Lopez−Leiva)により
デザリネーシヨン(De Salination)誌の「低濃
度分極における限外濾過;技術的可能性
(Ultrafiltration at Low Degreesof
Concentration Polarization:Technical
Possibilities)」(オランダ)、35巻、125〜128頁
1980年所収)と題されるミルク製品の濃縮を扱う
記事及び塩基性沈澱及び水からの油の抽出を取扱
う米国特許第4184952号シエルオイルに示されて
いる。しかしながら、これらの開示にはフイツシ
エルにより達成された血漿搬出における有意義な
改良も又可能であることを示すか、或いは斯る装
置における分離機構を説明するものは何もない。
フイツシエルの特許出願は、出願時点において
「剪断遠心」効果が生じ、遠心力が血球物質を固
定壁に向かつて外側に移動させると共に血漿に富
んだ層が表面に存在するとの仮説に基づいてい
た。この装置の性能に対する制限因子は外側への
血球移動を達成するために十分な遠心力を働かせ
ながらスピナーと外壁の間に層流を維持する条件
として説明されていた。この様に、この出願は二
つの同軸シリンダー間の相対的運動が壁の間にテ
イラー渦と称される局部的セル構造の形成を引起
こす他の回転流れ装置から区別する趣旨のもので
あつた。
テイラー渦も又文献において鋭意検討されてお
り、多くの装置、特にブルムフイールド
(Brumfield)による米国特許第3771658号、第
3771899号及び第4212241号に提案されている酸素
化器がその様な効果を利用するものと考えられ
る。テイラー渦の研究の殆どは理論面に関するも
のであり、酸素化器を含み、これらの原理に基づ
いて実施に成功した装置は少ない。部材間の液体
媒体の動力学が、媒体からの構成成分の連続的な
抽出により影響され、或いは変更されるテイラー
渦を用いる装置は知られていない。
濾液が複雑で脆性な生体組織、例えば全血から
抽出される状況は、多くの複雑な要因を含むこと
が判る。フイツシエル装置は操作モードによつて
は上記条件下において層流を作り出さず、又血漿
自体の引出しは、血球に働く遠心力を実質的に越
える力を発生させることを示した。フイツシエル
の特別な血漿搬出装置は、説明された効率をもつ
て機能するが、支配的な装置の要件を考慮に入れ
て実質的に異なつたモードの操作を確立し且つ高
める構成及び操作条件を使用することにより方法
の制限及び最適条件に関する改良が実現可能とな
る。
発明の概要 更に改良された懸濁液から物質を濾過する装置
及び方法が、ある懸濁液に対して半径方向の間
〓、スピナー直径及び角速度が選択され、スピナ
ーの長さに沿つて強いがしかし制御されたテイラ
ー渦を発生するクエツト型流れにおいて操作様式
を確立することにより提供される。強い渦作用
は、スピナーの周りに一連の隣接した環状渦巻セ
ルを生ぜしめ、内部循環の方向を変えながらスピ
ナーの長さに沿つて移動する。この渦巻作用はセ
ルが半径方向の間〓を実質的に満たす程十分に強
く、懸濁液中の物質は、この様にしてスピナー及
び外壁表面において直交する速度分布を有する複
雑な経路で推進される。本発明によれば、物質
は、内(スピナー)表面、又は外(固定壁)表
面、若しくは両者から表面膜を介して濾過するこ
とができる。膜表面の速度成分は、相対的スピナ
ー−壁運動により確立される高剪断速度に有意義
に寄与し、さもなくば、濾液が迅速に抽出される
につれて膜孔上に沈積する物質を膜から除去する
傾向を示す内部払掃運動を半径方向の間〓内に与
える。
本発明による装置及び方法は、血液分離搬出装
置の多くの且つ困難な問題を解決するのに特に有
用であるが、しかし、広範囲のその他の応用にも
同様に適したものである。この概念は、系の総粘
度が一定の濾液の抽出にも拘らず、スピナーの長
さにわたつて強いテイラー渦の確立を許容し、及
び懸濁液内の固体或いは粒状物質の密度が、循環
渦巻内に物質の同伴を可能にする場合には常に有
用であるように思われる。
濾液装置及び方法の一つ特別な例において、テ
イラーセルの発生開始よりも十分上であるが、破
壊的剪断が生じるレベルよりは低い渦巻作用が創
り出される。内部濾液採集を有する膜被覆スピナ
ーは、所定の半径方向の間〓でもつて同心的な外
壁から離間しており、増大するが実質的に一様な
渦巻作用は、抽出作用に拘らず維持される。好ま
しくは、半径方向の間〓は、剪断及び渦巻力が最
大であり、他の要因がそれに従つて調整される許
容可能範囲の上端近傍に選択される。これは、血
球を膜内に引込む傾向を有する膜を通しての抽出
速度が、膜表面を払掃する直交速度成分により打
消されるよりも多くなることを確実にする。この
渦巻作用は内部方向の流れが膜上に血球沈積を生
じさせるか、或いは外部方向流れが過度の乱流及
び破壊的効果を生じさせる程には激しくない。こ
の反対回転渦巻は、常に懸濁液中の物質を混合
し、各渦セルに隣接した膜表面において利用可能
な潜在的な濾液の供給を補充する。更に、入力か
ら出力への略一定したセルの移行があり、従つ
て、局部的な静的条件は存在し得ない。懸濁液内
の濾液は、同伴した血球物質或いは固形分よりも
動きが大きく、膜を通過する濾液抽出速度を均等
化する傾向を示すように渦巻セル間において交換
されることができる。
強いが、しかし制御された渦巻循環の条件下に
おいて、接線方向の速度は特別の目的のために膜
を通る半径方向の流れ速度に対して有利なバラン
スさせることができる。例えば、血漿搬出装置に
おいて、膜横断圧力及び血漿処理量(「収穫高
%」)は計器装置及び、即時の計算により容易に
決定される。100%効率膜のための血漿処理量に
対する膜横断圧力は分析或いは経験的観察により
得られ、血球沈積の開始を同定する基準を確立す
る。膜横断圧力が血球沈積が切迫したレベルに或
いはそれを越えて増大すると、本発明による分離
装置が、少なくとも一時濾液の抽出量速度を減少
させる。この結果生ずる濾液半径方向の流速の減
少は、接線方向の流れ成分が沈積血球を遊離させ
るか、或いは効率を維持することを可能にし、こ
の様にして膜をきれいにし、装置の効率を回復さ
せる。斯る内部能力を有する公知の濾過装置は存
在しない。
本発明のこの面によれば、少なくとも一方の表
面は細胞成分を濾過により残しそして濾液は通過
させる濾過膜を備えた相対的に回転している一般
に円筒形の二表面間の間〓内に作動時渦が発生す
るタイプの細胞懸濁液濾過装置が提供される。該
装置は、前記細胞成分少なくとも一つによる前記
濾過膜の目詰まり開始を検知するための膜横断圧
力を感知するための第1手段と、前記渦内に同伴
されそして前記濾過膜に隣接して通過する細胞成
分の掃引作用によつて詰まつた孔のクリーニング
を行うように濾過速度を制御するための第2の手
段を備えている。
本発明による他の装置は、外側の固定壁に数多
くの構造的利点及び操作効率における最少の減少
をもつて濾過膜を植設するものである。この固定
膜表面は装置を診断用途、或いは装置が長期間連
続的に操作される用途の分離器として使用するた
め容易に交換が可能である。この型の分離器の具
体例において、渦巻流は、縦方向の濾過膜を取替
えるために開放可能な同軸的に分割されたハウジ
ング内に保持されるスピナーによた得られる。外
部の磁気駆動部がスピナーを間〓及び懸濁液粘度
に応じて膜における払掃作用を与え目詰りを起こ
さないために強い渦巻が存在することを確実にす
る各速度で回転させる。任意のスピナー表面速度
で操作される内部膜において使用されるよりも僅
かに低い抽出速度を用いても、高い収穫高%が達
成される。多くの場合において、速度或いは間〓
寸法を増大して、より高い収穫高%を与えること
ができる。この装置は、膜の取替が可能で、且
つ、単位を、操作間においてリンスすることによ
り繰返し使用することができるので、診断或いは
分析を目的として使用する場合には更に有利であ
る。
このため本発明は第2の面において、中空内部
および内側表面を有するハウジング本体と、前記
ハウジング本体の内側表面から離れた外表面を有
し、前記ハウジング本体内で回転可能なローター
手段と、前記ローター手段と前記ハウジング本体
の内側表面の間の空間へ細胞懸濁液を供給するた
めの手段と、細胞懸濁液から濾液を通過させるた
めのハウジング本体内側表面上に配置された濾過
膜手段と、濾過膜手段を通過した濾液を収集する
ためのハウジング本体内の導管手段と、ハウジン
グ本体の内側表面へアクセスしそして濾過膜を内
側表面へ取外し自在に装着するためのハウジング
本体上の手段を備えている細胞懸濁液濾過装置を
提供する。
優れた血漿搬出装置を提供する装置の一つの具
体例は、70〜250の範囲のテイラー数及び7500/
秒〜最大10000/秒の剪断速度と共に、回転数に
対し最大の間〓を用いる。本発明の他の面におい
て、0.8〜1.0ミクロンの範囲の孔径を使用するこ
とができ、これらは従来使用されていたものより
大きく且つ効率的である。更に、分離装置を通る
血液流は特別の目的に対して、必要であれば、重
力に対抗させることができる。低コストの血漿搬
出処理に対して最少の膜面積が望まれるので血漿
の最大且つ一定の処理量を達成するために比較的
小範囲の間〓サイズ及び角速度が用いられる。例
えば、1インチ直径のローターが用いられる場合
には、3000〜3600r.p.m.のローター各速度に対し
間〓寸法約0.018インチ〜0.030インチの範囲に保
持される。
具体例の説明 第1図を参照すると、要素が概略的に図示され
ている血漿搬出装置10は、本発明による血液分
離装置の特に適切な例を示すものである。全血
は、供血者から単一針として示されている針手段
12を介して採取されるが、二重針装置を使用し
てもよい。使い捨て可能なチユーブを使用して供
血者から血液を採血し、凝固防止剤源13からの
凝固防止剤の流れと合流させる。(凝固防止剤の
流量制御装置は、数多くある従来型の内、任意の
ものでよく、従つて図示しない。)蠕動或いは圧
力ローラー装置等の血液注入ポンプ14は、血液
ポンプ制御装置16によつて作動された際に、前
記合流を膜横断圧力検出器18及び使い捨て可能
な血漿分離器20に供給する。血漿分離器20
は、一端が固定ハウジング、即ち、剪断壁24に
一体的に形成され且つ該剪断壁24内において中
心縦軸の周りに回転可能な磁気要素23を有する
スピナー22である。スピナー22は、中心軸に
沿つて離間配置され、概略的に示されている一対
の位置決め支持体25,26間に支持される。上
部支持体25は、分離器20の回転しない上部の
ための位置決めシートを提供する。又、その上端
には、スピナー22と一体的に形成された磁気要
素22を囲撓すると共に該要素に磁気的に連結す
る磁性駆動体27(詳細な図示せず)が、駆動モ
ーター28により回転される。下部支持体26
は、固定ハウジング24の下端を支持すると共
に、中心軸と同軸の血漿排出管30が、血漿を排
出する開口を形成する。
スピナー22の表面は、血液濾過に用いられる
通常の0.1乃至1.0ミクロンの表面孔を有する濾過
膜40により被覆されている。しかしながら、本
願の装置では、実質的な利点が、以下に述べるよ
うな、特別な物理的特性及び0.8乃至1.0ミクロン
の孔径を有する膜を用いることにより得られる。
膜40の下には、スピナー表面に縦溝44により
相互に連結された複数円周溝42を形成するよう
に設けられており、この縦溝44は、半径方向の
導管46を介して中心マニホルド48に連通す
る。マニホルド48は、端部封止及び支持装置
(詳細は図示せず)を介して血漿排出口30と連
通する。
供血者からの血液は、可撓性のチユーブ(詳細
は図示せず)により血液注入ポンプ16に連結さ
れた接線方向の血液流入口50を介してスピナー
22とこのスピナーと同心的なハウジング24の
内壁の間の間〓に供給される。高ヘマトクリツト
返還流は、分離装置20の縦軸に沿つて流入口か
ら離間配置された接線方向の排出オリフイス52
から取出される。可撓性のチユーブ(同様に詳細
は図示せず)は、排出口52を、制御装置54に
より操作される蠕動パツク血球ポンプ53を介し
て高ヘマトクリツト容器55に連結する。これに
より、分離器20は供血者から離間して操作が可
能となるので、別のポンプ及び、返還サイクルを
単一針装置を用いて使用できる。パツク血球は、
針手段12と容器55の間の返還ライン57にお
ける返還ポンプ56により針手段において供血者
に再注入される。返還ポンプ制御器59は、制御
装置により決められた速度及び回転でもつて返還
ポンプを操作する。この制御装置に、容器50内
のレベルを検出する手段(図示せず)を設けても
よい。
現在の技術状況においては、数多くの操作モー
ドが確立され且つ装置が、最小の操作注意でもつ
て自動的に操作できるように種々の条件をモニタ
ーし、且つ種々の制御を行い得るマイクロプロセ
ツサー61を使用することが好ましい。多くのそ
の様な特徴は、本発明による装置の実施例におい
て提供されるが、本発明の概念に密接に関連した
面のみを説明する。又、これらの特別な特徴は、
直接の手で制御することによつても提供すること
が理解されよう。
マイクロプロセツサー61への主たる入力は、
本明細書に於いて、血液注入ポンプ14の排出口
に接続された膜横断圧力検出器より得られると共
に、パルク血球出力流の流速は、パツク血球ポン
プ制御器54において設定された速度により確立
される。パツク血球出力流の流速は、ポンプ53
の回転数を計数することによりマイクロプロセツ
サー61に於いて得られる。他の流速、及びモー
ターの回転速度も所望により、マイクロプロセツ
サー61にフイードバツクすることができるが、
これらに関する説明は必要ないであろう。
分離装置20は、その作動が前述の特開昭59−
155758に詳細に説明されているが、血漿を膜40
を介して全血流から抽出するものである。血漿
は、膜40を通してスピナー22の表面上に円周
方向且つ縦方向に形成された溝42,44に流入
し、次いで、半径方向の導管46を介して中心マ
ニホルド48に流入する。中心マニホルド48に
集められた血漿は、血漿排出口30を介して血漿
採集バツグ62に搬送される。典型的な供血者
は、30〜45分以内に2〜3単位の血漿を供給し、
これは不快さ或いは実質的な危険なしに供血者か
らの血液供給及び供血者への高ヘマトクリツト返
還と一致した割合である。前記出願に示す如く、
抽出速度は実質的に一定である。適切な操作下に
於いて血漿は、透明且つ黄金色であり、本来、完
全に血球の損傷及びその結果としての溶血がな
い。
しかしながら、一方において血液に損傷を与え
ることなく、又、他方においてセンシテイブな、
即ち、不安定な血漿搬出操作を引きおこすことな
く最も信頼性のある血漿の処理量を達成すること
が極めて重要である。更に、血漿抽出の効率、高
価な濾過膜の経済化及び所要供血時間において利
点を得ることができる。本発明によれば、本出願
人は、血漿に富んだ層が膜表面に積重ねられ、外
方向の血液中の血球物質の放射状移動を伴う制御
された層流が確立されなければならないという見
解を全く有さない。代わつて、同出願人は、スピ
ナーの周りを連続して交互に循環する環帯形状で
スピナーと剪断壁間の間〓を占める強い渦巻を提
供している。この渦巻作用は、テイラー渦と称さ
れる。テイラーにより1923年に始めて提案され且
つPhil.Trans.Am.1の第233巻、第289乃至293頁
の「二つの回転シリンダー間に含まれる粘性液体
の安定性(Stabilty of a Viscous Liquid
Contained Between two Rotating Cylinders)」
において提案された型のものである。従来のテイ
ラー現象に関する(数多くある)理論的及びコン
ピユータシミユレーシヨン研究は、クエツト構造
において生じる流れが適当な条件下で、シリンダ
ーの縦軸に沿つて環状渦巻セルの連続体を構成す
ると仮定している。実寸でない第2図及び第3図
の部分且つ理想図に見られる、各セルは、断面が
スピナーの中心(回転)軸に放射状である平面内
に循環流を有し、その循環方向は、連続セル間に
おいて交互になつている。第2図の斜視図は、
個々のセル内に於ける一般的ならせん流、及びシ
リーズ内の交互のセルの逆回転を示している。第
3図の断面図は、スピナー軸に沿つて延長し、且
つ、軸に対してある半径を有する断面内に於ける
コンピユータにより生成された流れの近似を表わ
す。
しかしながら、従来の研究の大部分は、一定の
操作条件下で保持される安定した液体装置であつ
た。従来、その効果の実際的な利用に関する提案
は限られていたが、理論的な研究より広範囲に及
んでいる。
ここで、ジー・アイ・テイラーにより定義され
たテイラー数とは、レイノルズ数とローターとハ
ウジング間の間〓の平方根の積を、前記ローター
の半径の平行根で除したものである。渦巻は、テ
イラー数が41.3よりも大きくなつた際に、相対的
回転により誘発された接線流上に重なつて表われ
始める。過去における多くの研究では、相対的運
動をハウジング又は中心マンドレル若しくはその
両者を回転させることにより引起こしていた。以
下に示す具体例では、中心マンドレルのみが回転
されるが、濾過膜40を、スピナー22の表面又
は静止セル上に置いてもよい。又、以下に述べる
如く、渦巻作用及び他の流動条件を、種々の他の
配置且つ他の媒体と共に使用することも可能であ
る。
特開昭59−155758の好適な具体例によると、1
インチ直径を有するスピナーで回転数が3600r.p.
m.、及び間〓が0.027インチのものを分析した結
果、実際に作動することを示した。これらの操作
パラメータを使用した場合は、間〓寸法を0.010
インチ程度に低下させなければ安定した通常の層
流が得られず、この値では、剪断レベルが(所定
の回転速度を)超過して溶血が生ずる。本出願人
の発明の重要な特徴は、渦巻流を生ぜしめるのみ
ならず、渦巻セルを拡張することにより強調且つ
強化して、略間〓全領域を占有し、実質的な速度
で、膜表面にわたつて接線方向の動きを与えるこ
とにある。
本発明による重要な考慮は、膜40の全ての有
用な表面が、濾液の抽出により懸濁液が常に変化
するにも拘わらず、抽出処理に寄与することであ
る。渦巻作用は、血漿が抽出される際の実質的な
粘度増大にも拘わらず、濾過膜の全長にわたつて
テイラー数が70以上、但し好ましくは100以上普
通250以下のレベルにまで強められる。渦巻セル
は、半径方向の間〓を満たすと共に膜表面を接線
方向に払掃するので、膜44表面に近接して実質
的な大きさを有する速度及び力成分が生ぜしめら
れると共に、スピナー22の回転により生ずる力
に直交する。この循環運動は、スピナー22軸に
沿つた対流と共に、常に膜40の表面から粘着性
を有する全ての血球を除去し且つ膜孔を通して濾
過するための利用可能な血漿を補給する。膜40
上の任意の点は、スピナーの回転に対して平行方
向と反平行方向を交互に移動する物質により時間
変動的に払掃される。而して現存する循環力は、
粘性抵抗によつて前記回転膜40の表面に対し接
線方向に血液に加えられる剪断力を補強する。
同時に、第3図に示すように、隣接するセル間
では、血漿及び血球成分のために津に置換が行わ
れるが、おそらく、血漿は、血球物質よりも容易
に縦方向に移送される。この置換は、スピナー2
2に隣接した間〓を横切る全てのヘマトクリツト
勾配を実質的に消滅させる傾向を有するが、色勾
配の強度が入口から出口に行くにつれて増大する
のを観察することができる。それにも拘らず、本
装置は、スピナー22の全ての増分面積を利用す
る所望の効果を実質的に同等の高率で達成する。
渦巻セルは静止せずに出口52に向かつて常時下
方に移動しているので、膜上の任意の増分面積
は、逐次異なる渦巻力に接し血球付着の蓄積が防
止される。血液本体の移動につれての渦巻セルの
スクロール運動は、渦巻セルを中心軸に対して傾
斜させる。
テイラー渦セル内の円周方向の回転は、回転ス
ピナーに向かつて内方向の運動が、赤血球を十分
な速度で膜に向かつて押し出し膜上に血球の付着
を誘発する程の高い速度をもたらしてはならな
い。他方、固定外壁に対する血球の衝突は、損傷
乱流を誘発する程厳しいものではない。これらの
状態は、許容し得る剪断範囲内での強い渦巻作用
をもつて生ずる可能性があり、一方では、膜横断
圧力の増大及び血漿フラツクスの減少を伴う膜の
孔の目詰まり、又他方においては血球の損傷及び
溶血を引きおこす結果となる。
渦巻セルの存在の確認は、いくつかの方法で行
われている。「剪断遠心分離」理論に対比して、
第6図及び第7図に関して記載の如く、実質的に
血漿フラツクス、即ち、処理量は、固定剪断壁に
配置された膜を利用することにより、達成され
る。もし全物質が血球は半径方向外側に移動し外
部表面に対してパツクされるに十分なように強制
的に遠心されるならば、有意な血漿の抽出が行わ
れないことは明瞭である。又、このスピナーは肉
眼で透明な剪断壁を通して見た場合に均一に見え
るが同期化されたストロボ光及び高スピードフラ
ツシユ写真の使用は、明瞭に渦巻セルの存在を明
らかにする。ストロボ光の下ではこれらの渦巻は
J.E.R.Coney等によりO.Mech.Eng.Sci.21巻、No.
1、1979年、19〜24頁において「十分に発達した
層流、軸流及びテイラー渦巻流の剪断応力測定に
よる研究」と題する文献の第7図のように従来技
術によつて示された写真と同様に写る。更に、分
離器が水中の微細反対結晶の混合物と共に機能さ
せられる場合には渦巻形成は、より一層目視可能
となる。又、中空マイクロビーズの形態の懸濁物
質が水懸濁液内における分離機構を通過する実験
も行われた。この装置はより軽い粒状物質の外側
により重い液体の積層があつたならば行うことの
できなかつたであろう膜内のより重い水の濾過を
容易に行つた。渦巻の理論的存在はこの様に種々
の直接証拠により確認される。
本発明の異なる重要な面は、渦巻作用の有効性
の高揚及び、膜40の表面特性の選択的コントロ
ールから生ずる外傷の発生の同時的減少である。
ここに実施される強力な渦巻における払掃的接線
方向の流れは脆性な赤血球(血液流中の)を膜に
対して密接であるが、しかし、接線方向の関係に
置く。市販の膜は、固体で且つ平滑な感触を与え
るが(少なくとも一面において)、それらのサブ
ミクロンの特性は、表面を渡つて流れるより大き
な物質と相互作用し得る。従つて、この血漿搬出
装置においては、その大きさのオーダーが孔径に
より小さい表面ムラを有する膜を使用するのが好
ましい。例えば、約0.9ミクロンの孔径は赤血球
の通過を阻止するのが、その孔径寸法より小さい
表面における平均的な変動は、血球の捕捉或いは
損傷をより一層少なくすることを保証する。異な
つた膜を用いた一連の分析は溶血(より大きな赤
色着色を増大することにより証拠付けられる)が
表面ムラにほぼ比例して増大することを確認す
る。更に、血球の捕捉による閉塞は膜横断圧力の
増大として表われる。膜の厚みは大きく変り得る
が(例10〜20ミクロン)、表面凹凸は血液が媒体
である場合には上記した孔径に対する関係を越え
るべきではない。
適当な膜40が電子顕微鏡写真に記録されたも
のとして第8図に示されている。この特別の膜は
ニユークルポアポリカーボネート膜である。もう
一つの適当な膜は、ジエルマンポリスルホン650
であるが、しかし、この製品の表面特性はおそら
く表面活性剤の使用により変化するように思われ
る。これに対して、ナイロン膜(例、AMF製の
「Cuno66」は平滑の外観を有し、つるつるした感
触を示すが、しかし、実質的に拡大して調べる
と、複雑なサブミクロンの凹凸の表面パターンを
有する。この種の表面は、剪断応力の局所的な増
大を発生させ、その結果、赤血球を目視による検
査で明らかとなる程度に赤血球を損傷させ捕捉す
る。更に、この特別なムラのある表面は累積的に
膜上に障壁を結合且つ蓄積して孔を閉塞する血小
板を活性化する作用を示す。
又、膜表面の特性は血球の表面活性化が濾過時
に始まると、それは返還サイクル時にローターが
停止された場合にも継続するのでもう一つの側面
から重要である。その結果、使い捨て材料の使用
時には多孔表面の実質的な損傷及び膜横断圧力の
顕著な増大がある。
強力な渦巻作用の存在から生ずるもう一つの重
要な面は、膜表面から閉塞血球を除去するため
の、即ち、効率的操作を維持するための技術に関
する。第1図の装置において、膜横断圧力は血液
投入時に圧力センサー18により感知され、膜横
断(TMP)閾値圧力は三つの圧力成分の合計に
基づいて選択される。
A 次式に従つて計算されるスピナーの外縁から
回転の中心に血漿を通過させるために必要とさ
れる遠心「圧力」: Pcent−1/2ρ(CMP/60×2π)2(R)2 (ここで、ρは血漿の密度、Rはスピナーの半
径、CPMは分当りのサイクル数、即ち回転数
である。) B 装置を通して輸送される血液中の圧力損失に
打勝つために必要される圧力。この損失は間〓
或いはチユーブの寸法が実質的に減少されなけ
れば重要な因子ではない。
C 膜を横切る血漿のフラツクスにより導入され
る圧力損失。典型的なジエルマンポリスルホン
(0.65ミクロン孔径)膜については、水の粘度
1.5倍の粘度を想定すると、それに対する圧力
損失は0.15mmHg/ml/分であり、血漿の抵抗
因子は0.225mmHg/ml/分である。
これらの三つの圧力成分の合計は、100%の有
効膜が適切に機能すると想定される理論的TMP
を与える。しかしながら、理論的なTMP計算は、
ポンプ速度、ヘマトクリツト、スピナーのr.p.m.
及び直径並びに膜の流れ特性に応じて異なる。し
かしながら、1インチのスピナー、0.030インチ
の間〓及び3600r.p.mに対して、又40%のヘマト
クリツト、70%の収穫高を想定すると、148mmHg
の閾値が典型的な供血者に対する基準として選ば
れる。これは採集バツグへの重力供給から生ずる
負の圧力を導入することのない、分離器における
典型的な閾値レベルである。実際には135〜165mm
の範囲の選択が異なつた供血者、膜その他の変数
を用いて行われる操作を典型的に許容するであろ
う。
選んだ閾値を越えるTMPの増大が生ずる場合
には、膜は100効率未満で運転されていると想定
され、その結果血球が孔内に沈積するか、或いは
膜が過剰の蛋白質を結合する作用を行つている
か、或いはその両方である。蛋白質結合は、この
特別の応用に対して適当な膜を選択することによ
り避けることができる。しかしながら、本発明に
よれば、幾つかの異なつた操作モードの一つにお
いて、収穫高の割合の応答的低下により、膜は均
一効率、即ち完全な性能状態に保たれる。変化が
徐々に起こる定常状態モードにおいては、パツク
血球ポンプ53の運転速度は、投入流を一定に保
ちながらTMP変化に比例して低下される。血漿
流の減少量は、膜40を横切る血漿フラツクスの
吸引効果を減少させ、払掃渦巻流の役割をTMP
を一定に保つように増大するように制御される。
しかしながら、特定のTMP変化に対しては、他
の操作モードが実行可能である。TMPが迅速に、
或いは所定量上昇する場合には、収穫高%は増加
量分だけ実質的に減少させることができ、その結
果、接線方向の渦巻セル力は閉塞孔から血球或い
は蛋白質を追出す。実際には、TMPにおける6
mmHgの変化(4%の増加)は収穫高%の10%の
一時的減少により補償することができる。清浄化
効果は極めて迅速に認められるので、血漿フラツ
スにおける一時的な減少が必要とされるに過ぎな
い。ローター間〓半径とパツク血球を除去するた
めの表面速度の独特な組合せにより十分な接線方
向の循環が僅かに数秒以内で提供される。即ち、
清浄化作用は、大部分の閉塞を可逆的するに十分
な強力のものである。TMPにおける増大が余り
にも大きく突然である場合、即ち、収穫高%減少
が余りにも大きい(例えば70%)場合には、装置
を停止してチエツクを行う。
血液成分の分離における剪断の機能は文献にお
いて広範に研究されており、剪断場において本質
的に細胞物質上に膜から引離す持合げ力を発生す
るものと看做されている。フオーストローム
(Forstrom)等によるTrans.Am.Soc.Art.Int.
Organs、XXI、1975、602〜607頁における「濾
過壁上に形成された要素沈積(Formed Element
Deposition On to Filtering Walls)」と題する
文献は、次の関係において沈積パラメータを定義
することにより細胞沈積の開始を定量化する試み
を行つている: √/R2S3/2 ここにνは粘度、Vfは濾過速度、Rは細胞の
直径、Sは壁剪断速度、λはヘマトクリツトに依
存する濃縮係数である。
フオーストローム等は、沈積パラメータの値が
0.343より大きい場合には、剪断のみが有効な作
用因子であるならばフイルター上の細胞沈積が生
ずると述べている。実際に彼らは経験的な研究を
観察することにより、実際に装置において沈積パ
ラメータが0.15より大きくなつた際に沈積が実際
に起こつたことを見出した。これは、濾過速度が
フイルター内の孔の閉塞により減少する開始する
臨界点の発表された報告から求められた。しかし
ながら、本発明による装置はフオーストローム等
により提案された理論的障壁よりはるかに上の結
果を示す。36.9cm2の膜を有するフイルターは毎分
45μの血漿の収穫高を与え、0.020cm/秒の濾過
速度を与える(40%ヘマトクリツト血液の100
ml/分投入量における75%収穫率に対して)。λ
=17を40のヘマトクリツト、約4.2ミクロンのR
の値(赤血球直径)及び7500/秒に等しい剪断を
用いると、フオーストローム等の沈積パラメータ
は0.594と計算される。斯様な条件下における過
渡の細胞沈積なしの濾過は、フオーストローム等
の研究に従えば理論的には可能でなく、従来の経
験的な研究に対比した場合にもその一層実現性が
低いものであろう。
その結果、本発明による装置は全く異なつた濾
過機構を使用して、剪断の増加に関して従来得る
ことのできなかつた血漿フラツクスの増大を与え
るものである。これらの増大はある与えられた血
液流(100ml/分)に対して角速度との関係にお
いて最大安定血漿フラツクスを示す第4図に見ら
れる。これらの曲線は、間〓、r.p.m.、及び直径
の条件下において異なつた間〓の大きさに対して
角速度が増大された場合に見られる変化を表す。
あるレベルまでは、増大割合は実質的に線状であ
るが、その後、増大割合はより急な傾斜を示す。
事実、血漿フラツクスの増大割合がより高い傾斜
に上昇する領域は、テイラー渦の開始の領域と同
定することができる。前述の渦巻セルの開始を決
定するためのテイラー方程式を用いると、テイラ
ー流は0.018インチ間〓に対しては1100〜1250r.p.
m.、0.012インチ間〓に対しては2600r.p.m.、
0.008インチ間〓に対しては4600r.p.m.を越える領
域において開始する。より小さい間〓の剪断速度
は実質的により高く、その結果、剪断速度が支配
的な因子であるならば血漿フラツクスは理論的に
はより高くあるべきであるが、これはr.p.m.が第
4図に示された間〓に対するテイラー不安定性よ
り低い程度に、十分に低い場合に該当するにすぎ
ない。例えば1000r.p.m.未満においては、より小
さい間〓はより高い血漿フラツクス有する。これ
に対して、より大きい間〓は渦巻セルが適当に確
立され、間〓を充填し、強力なセル環境を与える
大きさを有する場合には数倍の係数で、相当によ
り強力な血漿フラツクスを与える。好適な具体例
において、本発明の装置は、180〜200の範囲のテ
イラー数において作動する。
ドネリー(Donnelly)等は、Experiments On
The Stability of Viscous Flow Between
Rotating Cylinders.VT、Finite−Amplitude)」
(Proc.Rey Soc.London.283巻、1965年、531−
546頁)においてテイラー渦の大きさは、操作r.
p.m.におけるテイラー数と臨界テイラー数の間の
平行根として変化することを確立した。しかしな
がら、ドネリー等は、テイラー数がr.p.m.の自乗
に比例する場合には、テイラー数に対して僅かに
異なつた式を用い、その結果、先に述べた方程式
から得られる値との直接比較は可能でない。それ
にも拘らず、渦巻セルの大きさはテイラー数と共
に増大し、セルは先ず回転壁に生ぜしめられ、外
部方向に拡張して半径方向の間〓を充填する。渦
巻セルが間〓を実質的に充填した時点において、
スピナー表面における粘性抵抗の作用は、固定外
壁における同様な力よりもはるかに大きい局部的
円周方向の力を与える。渦巻セル循環は、両壁の
直交方向に払掃運動を与え、これは又固定壁にお
けるよりも移動壁においてより大きいものと思わ
れる。外壁における渦巻セル循環は、ローターの
r.pm.を増大することにより内部壁に元々存在す
るレベルに増大させることができる。壁の一方又
は両方は、平板及び他の通常装置よりも大きな濾
過効率を達成するために濾過膜を含むことができ
る。
テイラー渦巻の大きさはr.p.m.の増大と共に、
剪断速度よりもより速く増大するのでテイラー渦
の有益な効果は血漿フラツクスにおける高い増加
に有意義な寄与をなす。比較的大きな間〓は、低
r.p.m.閾値領域からテイラー渦巻の大きさにおけ
る増大を与え、その結果、許容可能な剪断速度に
おいてより強い渦巻作用を与える。しかしなが
ら、渦が不利益な効果をもつて剪断に打勝つ限界
がある。これは主として強力な渦巻作用の際に働
く半径内部方向の接線力であり、それは移動膜上
に血球沈積を引起す。これが起こる場合には、血
漿フラツクスが減少し、膜横断圧力が増大する。
第5図に図示される如く、大きな間〓径0.040イ
ンチを使用の結果、正にその様な性能の減少が生
ずる。第5図は、3600r.p.m.の回転速度が与えら
れた場合に、間〓径に対する収穫高%の変化を示
す。この図から間〓径が0.030インチを越えると
特性が実質的に低下することが判る。膜の目詰ま
りは装置に濾過を強制する試みを行うことを要求
し、実質的に血球損傷に関する問題を増大させ
る。
異なる制限面は渦巻作用が強力すぎると、血球
が固定壁に衝突するような速度でもつて半径方向
外側へ移動した際に血球の崩壊が生じ、溶血を引
起こす。しかしながら、これは、殆どの場合にお
いて血球沈積に引続いて生ずるものと思われる。
溶血は、本発明による血漿搬出装置においては
回避されるか或いは最小に留められるが、しか
し、許容可能な血球損傷の量に関しては、厳密に
規定された値或いは限界がないことを認識しなけ
ればならない。剪断のレベルのような客観的な操
作基準は、許容でないレベルの溶血が、これらの
装置内に導入されるかどうかについての正確な決
定因子ではない。平板装置に対する剪断限界は以
前7500秒の範囲にあるものと考えられていたが、
渦巻セル作用を用いる現在の装置は12000/秒を
越えて、余り溶血を生ずることなく操作された。
渦巻作用の同一の原理は第6図及び第7図に示
されるような実質的に異なつた配置及び応用に関
しても利用することができ、次にこれらの図を参
照して説明する。これは、診断その他の分析的応
用のための分離装置70よりなり、少量の試料を
取り、個々の分析のための構成成分に分離され
る。第6図及び第7図の装置は又診断操作におけ
るものであるが、血液分離および分離された血漿
或いは血清の用途にも関するものである。しかし
ながら、構成及び操作の原理は当業者によりその
他の分離成分及び全く異なつた懸濁液にも適用可
能であることが確認されるであろう。
第6図及び第7図の分離装置70においては、
シリンダーハウジング72は内部にアクセスでき
るように分離可能部材として構成されている。こ
の例において、ハウジング72は一緒に連結され
た場合に実質的に包囲されたセルを与える一体的
な頂部および底部を有する一対の分割された半割
り74,75として形成されている。これらの分
割された半割り74,75は締付けリング77,
78などの保持具により一緒に保持されている。
内部表面の同軸性が維持される限りにおいて、分
割された半割り74,75の突き合わせ表面間に
シール(図示されず)が置かれてもよい。各分割
された半割り74,75の内壁はハウジングの内
部表面内の溝ネツトワーク84上の隣接する平坦
部86に引剥し可能な接着材などにより接着され
た1個以上の除去可能な濾過膜80,82により
形成され、各半割り74,75中のこれらの溝ネ
ツトワーク84は各々膜80或いは82の内部表
面と出口90或いは92との間の血漿或いは血清
のための放線状オリフイス87を通る連通通路を
与える。濾液のための出口90,92は共に接続
されており、分画或いは付属の機器による分析の
ための流出液を与える。第1図のような装置を用
いて膜80或いは82の下の導管システムは適当
な出口90,92への濾過の流れに対する実質的
なインピーダンスの導入を避ける適切な内部接続
された流れ領域を与える。膜80,82は、それ
らを接着裏地から取外すことにより除去及び取換
えられるが、この接着裏地はハウジング72及び
膜80,82が固定したものであるという事実に
鑑み、強い必要はない。しかしながら、この接着
剤は化学的手段により溶解し、新たな接着剤を塗
布してもよく、或いは内部ハウジング面の同軸性
が維持される限りにおいて機械的な取付構造を利
用してもよい。異なつた用途に対しては、化学的
配置、除去可能な端部カバーなどを含む他のタイ
プの内部アクセス可能なハウジング構造を用いる
ことができることが理解されるであろう。
この構造のための全血入口94はハウジングの
底部領域のハウンジング内壁に接線方向に連結さ
れているのに対し、出口96はハウジング72の
上端に隣接した内壁に接線方向に位置している。
ハウジング72内にはその端部の中間部に取付け
られた内部磁性部材98を有するシリンダー状ス
ピナー97を取付けられている。このスピナーは
膜80,82及び内部連通収納壁セグメントによ
り形成されるハウジング72の内壁に対して選ば
れた間〓寸法を与える外部直径を有する平滑なメ
ツキされた表面部材である。スピナー97の端面
も又、ハウジング72の端面から所定距離間配置
されて設置されている。ハウジングはその中間領
域において、スピナー97内の磁石98と作動関
係に配置されている回転可能な磁性駆動部100
により取囲まれている。この駆動部はスピナー9
7を上部方向に付勢し、ハウジングの底部端壁に
対して作用する重力を減少させるようにするため
に磁性要素98から僅かに垂直方向に移動して配
置されている。末端ベアリング102,103は
スピナー97が中心軸周りに回転するように支持
する。
全血源のむみならず、又必要に応じて凝固防止
剤源及び食塩水を含む血液注入装置106は装置
への血液注入路に連結されている。或いは又、洗
浄溶液108の源が同一の注入路94に連結さ
れ、この洗浄溶液は手動により或いは自動的に血
液注入に置換される。装置を適して濾過された血
漿、或いは血清は出口96から分析機器110に
通される。典型的には、全血試料は適切な血漿或
いは血清試料(典型的には5〜30mlの範囲)を得
るに十分な長さの時間安定した濾液の抽出時間を
可能にするのに十分な大きさであればよい。
装置の全血注入による操作は、再び濾過膜8
0,82の全長を通しての高められた渦巻流の確
立に基づいている。この目的のためには、磁性駆
動部100は3600r.p.m.の範囲における回転速度
において、磁性要素98とのその磁性連結により
内部スピナー96を同期的に回転させ、又スピナ
ーは、1インチ直径であるものと想定される。血
液粘度及び他の条件に対して適当に調整された
0.018〜0.030インチの間〓を用いてスピナー97
とハウジング72の間の半径方向の間〓を満たす
渦巻が生ぜしめられる。膜表面が、第1図の例に
おけるよりも静的である場合には間〓を完全に満
たす強力な渦巻の存在がより重要である。渦は、
スピナー表面近傍から開始し、外壁を払掃するま
で外方向に成長するので固定壁における粘性減衰
損失が外部表面における適当に激しい渦を防止し
ないようにすることが望ましい。即ち、テイラー
数は、回転数を増加させることなどにより、第1
の装置に対して先に与えられた値よりも5〜10%
増大される。この変化が行われると、溶血が観察
されない。血球物質及び他のより重い物質を膜8
0,82の表面上に沈積する傾向を示す内部スピ
ナー97の回転により与えられる遠心的変位効果
は膜表面における払掃的渦巻運動により克服され
る。
この例による実際の装置は、従来知られていた
最良の平行板技術により達成された流量をはるか
に超える平均ヘマトクリツト(38〜44%血液)を
有する血漿濾過流量を達成した。孔目詰まりを示
すことのない安定な出力のための血漿フラツクス
は、1インチスピナーについて、第1図の装置に
より達成された70%収穫率及び39〜43ml/分の割
合よりも幾分5〜10%少ないものであつた。血漿
の処理は2〜3単位(500〜750ml)の血漿の抽出
に際して実質的に品質の低下なしに維持された。
この血漿収穫高は安定しており、より高い回転速
度或いは他の変数を使用することにより、より高
い処理量を達成することができる。有効膜面積
は、膜固定は十分な支持表面を同軸に保つことを
必要とするに過ぎないので相対的に増大させるこ
とができる。この結果、本装置は膜表面における
直交流れ成分により与えられる強められた渦巻条
件の力、及び払掃作用が高い剪断を用いた新しい
濾過手法を確立したのみならず、又、有意義に有
効な洗浄作用を導入するものである。
スピナー97の周りの固定膜80,82を用
い、第1図の装置は、多くの異なつた源からの全
血システム106を経由して与えられる入力から
比較的少量の濾液の逐次試料を提供することがで
きる。血漿、又は血清の特性のみが関心事である
診断装置においては、汚染は問題とならず、渦巻
作用により行われる表面洗浄は、実質的な期間の
間高い濾過効率を維持することができる。又、入
力システム106から食塩水を全血試料の間に与
えて装置の何等かの洗浄化を行うことができ、更
に又膜80,82を源108からの洗浄溶液を用
いて洗浄化することができる。濾過効率が回復不
可能なように選ばれたレベル以下に低下する場合
には装置を停止し、ハウジング72を空にし、次
いでハウジング72を開き新しい濾過膜80,8
2を用いて先に用いたエレメントを交換すればよ
い。
第6図及び第7図の例においては、全血の通過
はより低い入口からより高い出口へ向かつている
が、しかし、本質的な渦巻作用及び渦巻セルのス
クロール進行は正味の流れが重力に反して上部方
向に進んでも妨害されることはない。従来の例に
おけるように渦巻は固定して留まらず、連続的に
上部方向に並進し、従つて濾過膜の表面の増分面
積を常に掃引する。
この装置の赤血球或いは血小板の濃縮のための
その使用を含む多くのその他の変形は当業者には
自明であろう。この分離装置は診断或いは通常の
血漿搬出用途に対して低コストの使い捨て用品と
して製作することができる。少量の血液試料を扱
う使い捨てユニツトのためのハウジング構造は、
パツク血球のための保留室を設け、廃棄血液を含
む単位を必要量の濾液の採取後に単に廃棄するこ
とを可能にするように設計できる。
本発明による多くの態様及び変更例を説明した
が、本発明はこれらに限定されるものではなく請
求の範囲内の総ての変更及び手段を包含するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による血漿搬出装置の一部切
欠き斜視図及びブロツク図。第2図は、渦巻流特
性を示す第1図の装置における血漿分離装置の一
部の拡大且つ簡略化した部分斜視図。第3図は、
明細書に記載の操作時に見られる渦巻流を示す第
2図の装置の拡大側断面図。第4図は、間〓と、
所定の大きさを有するスピナーの角速度の関係の
変化に伴う、所定の注入量に対する血漿搬出量の
変化を示すグラフ。第5図は、他の因子の一定に
して、異なる間〓サイズに対する血漿フラツクス
の変化を示すグラフ。第6図は、固定膜を使用す
る本発明による装置の別の例を示す一部切欠き斜
視図。第7図は、第6図の装置の側面断面図。第
8図は、ある種の膜の表面ムラを示す幾分理想化
された、但し、実寸でない濾過膜の斜視図。 10は血漿排出システム、18は膜横断圧力検
出器、20は血漿分離器、22はスピナー、24
はハウジング、40は濾過膜、50は血液流入
口、52はパツク血球流出口、30は血漿排出
口、61はマイクロプロセツサーである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも一方の表面は細胞成分を濾過によ
    り残しそして濾液は通過させる濾過膜を備えた相
    対的に回転している一般に円筒形の二表面間の間
    〓内に作動時渦が発生するタイプの細胞懸濁液濾
    過装置であつて、 前記細胞成分の少なくとも一つによる前記濾過
    膜の目詰まりの開始を検知するための膜横断圧力
    を感知するための第1の手段と 前記渦内に同伴されそして前記濾過膜に隣接し
    て通過する細胞成分の掃引作用によつて詰まつた
    孔のクリーニングを行うように濾過速度を制御す
    るための第2の手段 を備えていることを特徴とする前記装置。 2 前記細胞懸濁液は全血であり、前記濾液は血
    漿である第1項の装置。 3 中空内部および内側表面を有するハウジング
    本体と、 前記ハウジング本体の内側表面から離れた外側
    表面を有し、前記ハウジング本体内で回転可能な
    ローター手段と、 前記ローター手段と前記ハウジング本体の内側
    表面の間の空間へ細胞懸濁液を供給するための手
    段と、 細胞懸濁液から濾液を通過させるためのハウジ
    ング本体内側表面上に配置された濾過膜手段と、 濾過膜手段を通過した濾液を収集するためのハ
    ウジング本体内の導管手段と、 ハウジング本体の内側表面へアクセスしそして
    濾過膜を内側表面へ取外し自在に装着するための
    ハウジング本体上の手段 を備えていることを特徴とする細胞懸濁液濾過装
    置。 4 前記ハウジング本体内側表面は複数の表面み
    ぞを備え、前記導管手段はこれら表面みぞと連通
    している第3項の装置。
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