JPH0624595B2 - 血液分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は血液分離装置に関する。さらに詳しくは、回転
による剪断力により血液から血漿を分離する装置であっ
て、血液分離効率が増加し、装置の小型化が図れ、か
つ、純度の高い血漿を得ることができる血液分離装置に
関する。

［従来の技術］ 従来より血液を赤血球、白血球などの血球成分と血漿と
に分離する方法として主に遠心分離法が採用されていた
が、近年血漿は通過するが血球は通さない分離膜を用い
る膜分離法が採用されつつある。かかる膜分離法におい
て、分離膜の一方の側に単に血液を流すだけでは分離膜
の微細孔が血球により閉塞され濾過効率が低下するの
で、これを防止するための血液の流れに剪断力を作用さ
せる方法が知られている。

たとえば特開昭59-155,758号公報では、周壁に高分子膜
を貼付した回転可能な内筒の外周に固定外筒を配置し、
内筒と外筒の間隙に血液を供給しながら内筒を回転させ
ることによって血漿を分離膜を通して集めることが提案
されている。

また特開昭62-217,973号公報には、平板円形多孔板上に
貼付した高分子分離膜とこれに対向して配置された回転
可能な剪断壁面とのあいだに血液を供給しながら剪断壁
面を回転させることによって血漿を分離膜を通して集め
ることが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これら従来の血液分離装置はいずれも高
分子分離膜を使用しているために孔径がバラツイてお
り、短時間で目詰りを起しやすく、これによって濾過圧
が上昇し血球が損傷して溶血した血球が濾過される欠点
があった。またこの分離膜は膜間圧力によって圧力方向
に膜が変形し精密な空間を維持できず、また膜の皺や折
れなどをともなうため、膜支持体への貼付の手間が繁雑
であった。さらに精密な空間を維持するべく分離膜と支
持体が接触する部分は分離膜としての機能を果しておら
ず、有効濾過面積が減少し、血液分離効率が低下すると
いう欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、これらの課題を解決するために種々検討
を重ねた結果本発明に到達した。

すなわち本発明は、孔径が０．２〜２ミクロンであり空
孔率が35％以上の多孔質ガラス膜からなる血液分離膜
と、該分離膜と対向して配置された壁面体とからなる血
液分離装置であって、 該装置の外壁に設けられた、前記分離膜と前記壁面体と
の間隙に血液を供給するための血液流入口および血液分
離によってえられた血球を流出させるための血球流出口
と、 前記分離膜側の前記外壁に設けられた、血液分離によっ
てえられた血漿を流出させるための血漿流出口と、 前記分離膜と前記壁面体のいずれか一方を回転させる手
段 とからなることを特徴とする血液から血漿を分離する血
液分離装置である。また本発明は、多孔質無機膜の血液
分離膜からなる回転内筒の外周に該内筒の回転軸と同軸
に固定外筒を配置し、前記血液分離膜と外筒の間隙に血
液を供給しながら内筒を回転させることによって、血漿
を血液分離膜を通して内筒内に集める手段からなる血液
分離装置である。

さらに本発明は、多孔質分離膜の血液分離膜からなる円
筒状の固定内筒の外周に該内筒の中心軸と同軸上に回転
可能な外筒を配置し、前記血液分離膜と外筒の間隙に血
液を供給しながら、外筒を回転させることによって、血
漿を血液分離膜を通して内筒内に集める手段からなる血
液分離装置である。さらにまた本発明は、多孔質分離膜
の血液分離膜からなる固定平板とこれに対向して配置さ
れた回転可能な剪断壁面とのあいだに、血液を供給しな
がら前記剪断壁面を回転させることによって血液分離膜
を通過した血漿を集める手段からなる血液分離装置であ
る。

［作 用］ 本発明の血液分離装置においては、血液中に回転による
剪断力を生ぜしめることにより血液分離膜の表面近傍の
血液層中の血球成分の濃度が高くなることが防止され、
このため血液分離膜表面への血球の堆積が起こらず、回
転力を伴わない静的な膜分離法に比べ膜面積が1/100 程
度でも血液分離効率は低下しない。

［実施例］ つぎに本発明の血液分離装置の望ましい実施例について
図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の血液分離装置の一実施例を示す概略断
面図である。

第１図において、(1)は円筒状の固定内筒であり、該内
筒(1)は多孔質ガラス膜の血液分離膜(2)からなってい
る。

内筒(1)の外周には内筒(1)の中心軸と同軸上に、壁面体
である回転可能な外筒(3)が配置されている。内筒(1)を
収容する外筒(3)は外側ケーシング(4)内に軸受(5)を介
して回転可能に支承されている。

外筒(3)の底壁(3b)部には回転磁石(6)が固定されてお
り、一方外側ケーシング(4)の外側には該回転磁石(6)に
対応して回転誘導磁石(7)が配置されており、該回転誘
導磁石(7)は電動モーターなどの駆動手段に連結されて
いる。回転誘導磁石(7)を回転させることにより外筒(3)
が高速回転させられる。このように外筒(3)を磁力によ
って駆動させることにより外部に対するシールを完全に
することができる。

内筒(1)の上壁(1b)からは小径の筒部(1c)が延びてお
り、その先端は外側ケーシング(4)の蓋部(4a)に固定さ
れるようになっている。外筒(3)の上壁(3a)には内筒(1)
の前記筒部(1c)が挿通する開口が形成されており、軸受
(8)を介して筒部(1c)に摺接するようにされている。

(9)は被処理血液を供給するための配管であり、該配管
(9)は内筒(1)の中心軸に沿って外側ケーシング(4)の蓋
部(4a)、内筒の筒部(1c)、上壁(1b)および底壁(1d)を貫
通し、内筒(1)の底壁(1d)と外筒(3)の底壁(3b)との間隙
に開口している。(10)は血漿の取り出し用配管であり、
該配管は内筒(1)の中心軸に沿って内筒(1)の底壁(1d)の
近傍まで延びている。

(11)は処理されて血球濃度の高くなった血液を取り出す
ための配管である。

つぎに前記装置の動作を説明する。

血液を配管(9)を通して分離膜(2)と外筒(3)とのあいだ
の空間に導入し、外筒(3)を高速回転させる。そうする
と血液と分離膜間に剪断力が生じ、分離膜表面に血漿層
が出来、該分離膜(2)によって分離された血漿が内筒(1)
内に溜まる。

内筒(1)内の血漿は適宣の配管(10)を通して取り出され
る。血漿の分離された血球濃度の高い血液は配管(11)を
通して取り出される。

分離膜(2)と外筒とのあいだの圧力差は外筒(3)側に与え
る陽圧でも分離膜(2)側に与える陰圧でもよいが、血球
の溶血を防ぐ観点からは外筒(3)側に陽圧を与える方が
好ましい。外筒(3)側に陽圧を与えるには、たとえば配
管(11)を閉じて血液を供給すればよい。

前記装置における血液の処理は、一定量の血液を一度に
導入したのち、その一定量の血液の分離を完全に行った
のち、分離された血球と血漿を取り出すようにしてもよ
く、あるいは血液を連続的または間欠的に導入しながら
分離操作を行ってもよい。

本実施例においては、外筒(3)を回転させることにより
発生する分離膜・血液間の剪断力が分離膜(2)表面の血
球濃度を低減しているから、分離膜(2)の孔の閉塞が防
止され、分離能力が低下することはない。

また孔の閉塞による濾過圧の上昇による溶血などの不具
合は生じない。

また内筒(1)が固定されていると共に、血液の出し入
れ、血漿の取り出しを固定内筒(1)の側で行えるので回
転軸上のシールが不要である。さらに血液と分離された
血漿とは軸受部などを介して接せず、分離膜(2)を介し
てのみ接しているから、やはり回転軸上のシールが不要
となる。

分離膜(2)と外筒(3)との間隙は血漿濾過に充分な剪断力
が生じる間隙が好ましく、具体的には回転数にもよるが
１mm以下が好ましい。

外筒(3)の回転数はその直径にもよるが、直径が40mm程
度のばあい 500〜3600rpm 程度が好ましい。回転数が 5
00未満では分離が充分でなく、一方3600rpm より大きい
と乱流による溶血が生じやすい。

外筒(3)の直径は通常25〜50mm程度である。

分離膜(2)としては多孔質ガラス膜が使われ、孔径は
０．２〜２ミクロン、好ましくは０．４〜１．５ミクロ
ン、空孔率は35％以上のものが好ましい。孔径、空孔率
が小さいと血液処理量が少なくなる傾向があり、孔径が
大きくなると血球成分が分離膜を通過し純度の高い血漿
が得られにくくなる。

内筒(1)は円筒状の分離膜(2)、上壁(1b)および底壁(1d)
で構成されており、分離膜(2)の内周面と上壁(1b)およ
び底壁(1d)の外周面とが接着剤などで接着されて固定さ
れている。上壁(1b)および底壁(1d)はプラスチックス、
セラミックなどで作製するのが好ましい。また外筒(3)
を回転させるための駆動手段としては磁力にかぎらず、
電動モーターなどの回転力を機械的に外筒(3)に伝達す
るようにしてもよい。

以上の説明はバッチ式の分離装置について行ったが、本
発明はこのような例に限定されるものではなく、血液を
連続的に供給し、分離された血球および血漿を連続的に
取り出す連続法によっても実施可能である。

つぎに本発明の血液分離装置の他の実施例について説明
する。

第２図は本発明の他の実施例を示す概略断面図である。
第２図において(24)は円筒状の回転内筒で多孔質ガラス
質の血液分離膜よりなっている。内筒(24)の外周には内
筒(24)の中心軸と同軸上に、壁面体である固定された外
筒(25)が配置されている。

内筒(24)の上蓋部(28)の上部中央にはピボット軸受(2
9)、上部周辺には磁性体または永久磁石(30)がそれぞれ
設けられており、ピボットピン(31)を介して外筒(25)と
摺接するようにされている。

また内筒(24)の底蓋部(27)には血漿排出口(32)および回
転シールを有する軸受(33)が設けられており、ピボット
ピンを兼ねる中空の血漿排出管(22)を介して外筒(25)と
摺接するようになっている。

内筒(24)は駆動モーター(26)に直結された、永久磁石(3
4)を有する駆動部材(35)を回転させ、該回転力を磁力に
より伝達することで回転される。

固定外筒の上部配管(21)から供給された血液は、内筒(2
4)の回転によって血液中の血球成分は遠心力の作用で外
筒方向に移動し、一方、血漿成分は内筒方向に大まかに
移動し、血液分離膜によって分離された血漿が内筒(24)
の底に溜まる。そして血液分離された血漿は配管(22)か
ら取り出され、血球濃度の高い血液は配管(23)を通して
取り出される。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示す概略断面図で
ある。

ハウジング(36)内には回転可能な頂角がほぼ 180度に近
い角度をもつ円錐と円形の平板とからなる、壁面体であ
る回転コーン(39)が設けられており、該回転コーン(39)
は回転軸シール(38)によってハウジング(36)と摺接して
いる。回転コーン(39)の頂角にほとんど接触するような
位置に多孔質ガラス膜からなる円形の血液分離膜(40)が
固定して配置されている。血液は配管(37)から回転コー
ン(39)と分離膜(40)との間隙に供給される。回転コーン
(39)を回転することによって、血液中の血漿成分は分離
膜(40)を通過し、配管(42)から取り出される。また回転
コーン(39)と分離膜(40)との間隙に残った血球成分の多
い血液は配管(41)から排出される。

つぎに本発明の血液分離装置を用いて、実際に血漿分離
を行ったばあいにつき実施例１〜２に基づいて説明す
る。

実施例１〜２ 第１図に示される装置を用い、第４図に示される工程で
新鮮な豚の血液より血漿分離を行った。血液分離膜(2)
は第１表に示す孔径を有する多孔質ガラス膜からなり、
内径28mm、外径30mmの円筒形をしており、外筒(3)、上
壁(1b)および底壁(1d)はポリカーボネートからなってい
る。血液供給配管(9)、血漿取出配管(10)および濃厚血
球取出配管(11)はメチルメタクリレート樹脂からなって
おり、以下の条件で豚血ヘマトクリット値39の血液を供
給し、血液分離装置を用いて血漿を得た。その結果は第
１表に示す。

供給血液速度 60ml／分 抽出血漿速度 20ml／分 外筒回転速度 2400 r.p.m 比較例１〜４ 第１表に示す種々の多孔質高分子膜および孔径の大きい
ガラス膜を用い、実施例１と同じ運転条件で血液から血
漿を分離した。その結果を第１表に示す。

なお多孔質高分子膜は第１図の内筒を構成する分離膜
(2)を孔径の大きい多孔質プラスチック材料の円筒形に
変え、その外壁に多孔質高分子膜を貼付して使用した。

第１表の測定項目である膜間圧力は、第４図における血
液供給装置と血漿排出管との圧力差で算出した。

また最大血漿採集量は目詰まりを起こさない範囲（膜間
圧力 200mmHgを超えない範囲）での採取量である。

血漿状態を目視で次のように判断した。

○ 透明 △ 若干赤味色 × 溶血 第１表から明らかなように多孔質ガラス膜を使用した本
発明の血液分離装置を用いた実施例１および実施例２
は、膜間圧力も小さく目詰まりがなく、血漿採集量も大
きい、そして得られた血漿は透明であり、このことは溶
血がなく、血球が分離膜を通過していないことを示すも
のである。

［効 果］ 以上詳述したように、本発明の血液分離装置は、回転に
よる剪断により血液から血漿を分離するに際し、血液分
離膜として多孔質ガラス膜を用いているので、多孔性高
分子を使ったばあいに必要である分離膜を保持する支持
体が不要になり、過面積が増して血液分離効率が増加
し、装置の小型化を図ることができる。

また多孔質ガラスからなる分離膜は高分子分離膜と比較
して孔径が均一であるために目詰まりを起こしにくく、
圧力方向に分離膜が変形したり、皺や折れなどを伴うこ
とがない。さらに溶血した血球が過されて、血球採取
液が赤くなる欠点がなく、純度の高い血漿を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の血液分離装置の一実施例を示す概略断
面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の血液分離
装置の他の実施例を示す概略断面図、第４図は第１図に
示される血液分離装置を使用した工程の一実施例を示す
説明図である。 （図面の主要符号） (2)、(24)：円筒型血液分離膜 (40)：平板型血液分離膜 (3)、(25)：外筒 (39)：回転コーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 正巳 大阪府大阪市大淀区本庄西３丁目９番３号 株式会社ニッショー内 審査官 鈴木 寛治 (56)参考文献 特開 昭61−33251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−194960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−97291（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−178371（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】孔径が０．２〜２ミクロンであり空孔率が
   35％以上の多孔質ガラス膜からなる血液分離膜と、該分
   離膜と対向して配置された壁面体とからなる血液分離装
   置であって、 該装置の外壁に設けられた、前記分離膜と前記壁面体と
   の間隙に血液を供給するための血液流入口および血液分
   離によってえられた血球を流出させるための血球流出口
   と、 前記分離膜側の前記外壁に設けられた、血液分離によっ
   てえられた血漿を流出させるための血漿流出口と、 前記分離膜と前記壁面体のいずれか一方を回転させる手
   段 とからなることを特徴とする血液から血漿を分離する血
   液分離装置。
2. 【請求項２】前記壁面体が、血液分離膜からなる回転内
   筒の外周に該内筒の回転軸と同軸に配置された固定外筒
   である請求項１記載の血液分離装置。
3. 【請求項３】前記壁面体が、血液分離膜からなる円筒状
   の固定内筒の外周に該内筒の中心軸と同軸に配置された
   回転可能な外筒である請求項１記載の血液分離装置。
4. 【請求項４】前記壁面体が、血液分離膜からなる固定平
   盤に対向して配置された回転可能な剪断壁面である請求
   項１記載の血液分離装置。