JPH11285607A - 血漿または血清分離フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全血から短時間で効率的に血清・血漿を得る
手段において、より効率的でかつ正確なフィルターを提
供する。 【解決手段】 入口と出口を有する容器内に高分子極細
繊維集合体または多孔質ポリマーで構成される濾過材を
装着し、濾過材中で血液を移動させ、血液中の血漿また
は血清と血球成分の移動速度差を利用することにより、
血漿または血清と血球成分を分離採取する血漿または血
清分離フィルターにおいて、親水性ポリマーが濾過材に
固定化され、分離採取する間に固定化された親水性ポリ
マーが膨潤して濾過材が閉塞し、ある所定量の血漿また
は血清を得た時点で分離を自動的に停止できることを特
徴とする血漿または血清分離フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血球成分を含んだ
血液中から、血漿または血清を分離回収できるフィルタ
ーに関する。さらに詳しくは臨床検査に必要となる血漿
または血清を短時間で得ることのできる血漿または血清
分離フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒトの健康状態を観察する手段として、
各種検査方法が開発され、病気の予防、診断、経過観察
等に有効に利用されてきた。なかでも血液検査はその歴
史が長く、最も基本的な臨床検査法である。血液検査は
近年著しく進歩し、各種自動診断検査装置が開発され、
検査に必要な時間もかなり短縮された。

【０００３】こうした血液検査の生化学検査の多くは赤
血球などの血球成分が検査値に影響を与える。そのた
め、採取された血液はすぐに遠心分離を行い、その上澄
みとして得られる血漿、または血液を凝固させたのち遠
心分離を行い、その上澄みとして得られる血清が生化学
検査に必要となる。すなわちほとんどの生化学検査には
遠心分離が必要である。

【０００４】しかし、遠心分離は１０分以上の時間がか
かるだけでなく、大型で高価な遠心分離機が必要であ
る。特に血清を得る場合には、血液を凝固させる時間も
必要であり、短時間に検査結果が得られていない。検体
分離作業の運用方法などに工夫を加えて、無駄になって
いる時間を節約したとしても、採血から検査結果が出さ
れるまで最短で３０分、平均で１時間はかかっているの
が現状である。

【０００５】特に救急治療においては患者の状態をいち
早く把握して的確な治療を実施することが重要であり、
早急に血液検査を実施し、その結果から治療方針を判断
しなければならない。

【０００６】そこで上記問題を解決する手段として、一
般にドライケミストリーと呼ばれる技術が知られてい
る。これはガラス繊維などの極細繊維フィルターからな
る血清分離層と、その下層に位置する反応層とから成り
立つ小型プレートに微量の血液を滴下すると血清分離層
にて血清が分離されその下層の反応層にて反応、発色
し、これを分光光度計で測定する。このドライケミスト
リーは、液状の発色試薬を使わず、遠心分離による面倒
な血清採取も必要としない簡便な方法であるが、測定で
きる項目が一般の生化学分析や免疫分析に比べて数が限
られていること、一つのプレートに一つの検査項目を用
いるため、複数の項目を検査するためには多数のプレー
トを用いなければならず、簡便であるわりには時間的メ
リットが少ないこと、高価であることなどから普及する
には至っていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】血漿または血清を遠心
分離を使わずに得る方法としては、特開昭５３−７２６
９１号に一端が閉塞された細かいチューブ状フィルター
素子を濾材として、血液から血漿を分離する方法や、特
開昭６０−１１１６６号に中空繊維束を用いた濾過カー
トリッジを使用し、血液から血漿を分離する方法が提案
されている。しかしながら前者の方法では蛋白質の透過
率が悪い上に、血球がフィルター表面に付着するため、
血漿の濾過に極めて長時間を要し、また逆に濾過速度を
速くするために濾過圧を高くすると、赤血球の溶血を生
じるといった問題がある。また、後者の中空繊維束を用
いた濾過カートリッジを使用した方法では、血漿分離作
業の準備としてプライミングによる前処理、つまり生理
食塩水などで中空糸膜を濡らす作業が必要となり、得ら
れる血漿が希釈されてしまったり、血漿分離の作業その
ものより準備の作業に手間がかかる問題点を有する。

【０００８】また、これらの膜分離による方法は、血球
と血漿・血清の分子サイズの違いによる分離法であるた
めに、血液中の蛋白質など比較的分子量の大きな物質は
膜を十分に透過できず、得られた血漿中の各蛋白の組成
は、正確に元の血液中の蛋白質の組成を反映しない問題
がある。さらに膜の孔径を大きくしすぎると赤血球が目
詰まりをおこし、溶血する問題があり、実用化には至っ
ていない。

【０００９】上記とは別に繊維状フィルターを用い、臨
床検査用血清または血漿分離技術が種々提案されてい
る。特開昭６１−３８６０８号には体積濾過効果を用い
た繊維質からなる固液分離器具が開示されている。特開
平４−２０８８５６号にはポリアクリルエステル誘導体
とポリエチレングリコールを含有するガラス繊維とレク
チン含浸層からなる血清または血漿成分の分離回収方法
が開示されている。また、特開平５−１９６６２０号に
は、特開平４−２０８８５６号で示された分離フィルタ
ーを用いた血清・血漿分離器具が開示されている。

【００１０】特開平５−９９９１８ではガラス繊維を用
い全血から血漿を分離する方法が検討されている。ここ
では親水化を目的としたものではなく、分離の際の溶血
を防ぐために、ガラス繊維をポリビニルアルコールまた
はポリ酢酸ビニルで被覆させている。

【００１１】これらの方法および器具は、遠心分離を用
いずに臨床検査用の血清または血清を得ることができる
ものの、得られる血漿の量が１００μＬと非常に少ない
うえに、繊維からの溶出や、繊維への吸着が大きく、得
られた血漿中の電解質、リン、脂質の測定値が、遠心分
離での値と一致しないことがあり、応用できる検査項目
が限られ、ほとんど普及していない。

【００１２】また特開平９−１４３０８１にはメルトブ
ロー法で得られたポリエステル製極細繊維を用いた血清
・血漿分離フィルターが開示されている。このフィルタ
ーは繊維間隙を示す平均動水半径と、血液流路径（Ｌ）
と血液流路長（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）、さらには繊維径、
充填率を最適化することにより、得られる血清・血漿が
数百μＬで、分離に必要な時間も一分以内で短いこと
と、フィルター素材と血液成分の相互作用が少なく、得
られた血清・血漿中の濃度が分離前の血液と変わらない
という特徴を有する。

【００１３】また、特願平８−３４８７４６には三次元
多孔質体を用いた、血清・血漿分離フィルターが開示さ
れている。このフィルターは、特開平９−１４３０８１
のポリエステル製極細繊維の代わりに、三次元多孔質体
を用いることで、フィルターの組立性を改善している。

【００１４】しかし、これらのフィルターでは分離開始
直後は血清または血漿が得られるものの、０．３から
１．０ｍｌの血清または血漿を得た後、血球が混入しは
じめる。血球の混入を防ぐには目視で観察し、混入しは
じめる直前に分離を停止させる必要がある。そこで、十
分な量の血漿または血清を得てから血球が混入しはじめ
るまでの間に自動的に分離を停止できるシステムがあれ
ば、緊急に検体を得なければならないときにあわててい
ても、非常に簡便にかつ確実に血球の混じっていない血
球または血漿を得ることができる。しかし、血球を感知
できるセンサーをフィルター出口に装備するのは、装置
が大きくなるだけでなく、コストも高くなってしまう。
そこで、安価にかつ確実に血球が混入しない血漿または
血清を得ることが必要である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の乃至
の血漿または血清分離フィルターを提供するものであ
る。 入口と出口を有する容器内に高分子極細繊維集合体
または多孔質ポリマーで構成される濾過材を装着し、濾
過材中で血液を移動させ、血液中の血漿または血清と血
球成分の移動速度差を利用することにより、血漿または
血清と血球成分を分離採取する血漿または血清分離フィ
ルターにおいて、親水性ポリマーが濾過材に固定化さ
れ、分離採取する間に固定化された親水性ポリマーが膨
潤して濾過材が閉塞し、ある所定量の血漿または血清を
得た時点で分離を自動的に停止できることを特徴とする
血漿または血清分離フィルター。 血漿または血清分離フィルターを用いて得られた血
漿または血清中に血球成分が全く含まれていないことを
特徴とする上記記載の血漿または血清分離フィルタ
ー。 極細繊維の集合体または多孔質ポリマーの形状が円
盤状であり、円盤の外周部から中心部に向かって血液が
流れ、円盤の中心部より血漿または血清を採取する上記
または記載の血漿または血清分離フィルター。 濾過材に使用される極細繊維または多孔質ポリマー
がポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエ
チレン、ポリウレタンまたはポリビニルホルマールから
なる上記ないし記載の血漿または血清分離フィルタ
ー。 濾過材に固定化される親水性ポリマーがゼラチン、
ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンであ
る上記ないし記載の血漿または血清分離フィルタ
ー。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による血漿、血清採取の原
理は以下に述べる通りである。血液が極細繊維集合体ま
たは多孔質ポリマーで構成される濾過材中を移動すると
き、血球は繊維または濾過材に衝突したりして摩擦抵抗
を受けて、移動速度が低下する。しかし、血液の液状成
分である血漿や血清は抵抗を受けずに移動するので、血
球と血漿または血清成分には移動速度差が生じる。ここ
で分離長を充分に大きくして、繊維集合体の繊維径や嵩
密度、多孔質ポリマーのポアサイズや空孔率を制御し、
分離材中に血液を流して血球が移動してくるまでの間、
血漿または血清を採取することができる。

【００１７】この方法では分離を開始してからしばらく
は血漿または血清が得られるが、血球成分も摩擦抵抗に
よって移動速度が低下するものの、次第に血漿または血
清中に混入しはじめる。血球が混入すると検査値に誤差
を与えることになり好ましくない。血球が混入しないよ
うなシステムとして、フィルターの出口部分にセンサー
を取り付けることが考えられるが、装置が複雑になるば
かりではなく、非常にコストがかかり好ましくない。

【００１８】そこで、発明者らは親水性ポリマーが血液
の水分で膨潤することに注目し、フィルター内で親水性
ポリマーを膨潤させればフィルターの目詰まりが起こり
圧力を与えてもそれ以上分離ができなくなるのではない
かと考えた。鋭意検討した結果、親水化ポリマーを濾過
材である極細繊維集合体または多孔質ポリマーに固定化
し、分離中に血液によって固定化された親水性ポリマー
が膨潤しはじめ、必要量の血漿または血清を得た後に膨
潤した親水性ポリマーがフィルターを閉塞して、圧力を
与えてもそれ以上分離ができなくなり血球の混入を防ぐ
ことができることを見いだした。

【００１９】そこで、極細繊維集合体や多孔質ポリマー
を親水化するために、親水性ポリマーを固定化する方法
に関して鋭意検討を実施した結果、親水性ポリマーには
ゼラチン、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロ
リドンが良好であることを見いだした。使用されるポリ
ビニルアルコールは特に限定されるものではないが、ケ
ン化度の低い部分ケン化型ポリビニルアルコールは吸水
性が高く、得られる血漿または血清を濃縮して検査値が
高く測定されることと、わずかに溶血する傾向があるた
め、完全ケン化型ポリビニルアルコールが好ましい。ま
た、ポリビニルアルコールの重合度が低いと、血漿また
は血清を分離している途中にポリビニルアルコールが溶
出して血漿または血清中に混入する可能性があるため、
重合度は１０００以上が好ましい。

【００２０】固定化する親水性ポリマーの量が多いと、
膨潤するのが早すぎて分離開始してまもなくフィルター
が閉塞してしまい充分な量の血漿または血清を得ること
ができない。逆に固定化量が少ないと、膨潤してもフィ
ルターが閉塞するには至らないので、最適な固定化量を
決定する必要がある。しかし、最適固定化量は親水性ポ
リマーの性質に依存する。

【００２１】固定化する方法としては、特に限定される
ものでなく、親水性ポリマーをグルタルアルデヒド、水
溶性カルボジイミドといった化合物を用いて、極細繊維
集合体や多孔質ポリマーの表面に化学的に固定化する方
法、または架橋させて極細繊維集合体や多孔質ポリマー
のまわりに絡ませる方法、またはただ単に極細繊維集合
体や多孔質ポリマーに親水性ポリマーを付着させる方法
などがある。

【００２２】使用する極細繊維集合体や多孔質ポリマ
ー、固定化する親水性ポリマーに不純物が含まれていた
り、血液中のイオンなどを拘束する性質がある場合も採
取された血漿または血清の電解質濃度の検査値に大きな
影響を及ぼす。本発明により得られた血漿または血清分
離フィルターを用いて、採取した血漿または血清の電解
質濃度が遠心分離法による血漿または血清と比べて差が
ないためには、電解質、金属等を含まず、イオンを拘束
する性質をもたない極細繊維集合体や多孔質ポリマーを
用いることが必要であるだけではなく、使用する親水性
ポリマーが電解質や金属を含んでいないことが必要であ
る。

【００２３】電解質、金属等を含まず、イオンを拘束す
る性質をもたない極細繊維集合体または多孔質ポリマー
の素材としては特に限定されるものではないが、ポリエ
ステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタ
ン、ポリビニルホルマールが好ましい。特に、フィブリ
ノーゲンを除去でき、血清を得られるといった点でポリ
エステル、なかでもポリエチレンテレフタレートの極細
繊維不織布集合体が好ましい。

【００２４】ポリエチレンテレフタレート極性繊維不織
布を濾過材として採用したとしても、固定化する親水性
ポリマーによっては、親水化と同時にフィブリノーゲン
を採取できなくなる。これは親水化ポリマーの固定によ
って蛋白の吸着を抑制する作用があるためであろう。し
かし、ゼラチンをポリエチレンテレフタレート不織布に
固定化する場合は、たとえ固定化量を増加させたとして
もフィブリノーゲン吸着能は保持され、血清が得られる
ため特に好ましい。

【００２５】フィルターの形状は円盤状が好ましく、円
盤の外周部から中心部に向かって血液が流れ、円盤の中
心部より血漿または血清を採取する手段が、分離長を充
分に得ることができ、かつ血液の漏れを防ぐことが容易
であり、さらに好ましい。本発明における血球成分と血
漿または血清成分の分離機構は両成分の極細繊維の集合
体または多孔質ポリマー中の移動速度差を利用しており
従来の遠心分離法や、サイズを利用した膜分離とは根本
的に異なる。極細繊維の集合体または多孔質ポリマー中
の移動速度は、血漿または血清成分の方が、血球成分に
比べて速いため、先に血漿または血清成分が到達し、そ
の後血球成分が到達するので、血球成分が到達するまで
の間、血液から血漿または血清を採取することができ
る。さらに血球成分が到達するまでに、濾過材に固定化
した親水性ポリマーが膨潤してフィルターが閉塞し血球
の混入を自動的に防ぐことができる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではな
い。

【００２７】〔実施例１〕分離材としてメルトブロー法
によって得られた平均繊維直径１．８μｍのポリエチレ
ンテレフタレート極細繊維不織布に親水性ポリマーであ
るゼラチンを付着させたものを用いた。ゼラチンを不織
布に付着させる方法としては、ゼラチン０．２５％水溶
液に不織布を１時間浸漬した後、８００ｒｐｍで５分間
余分な水分を絞り出し、７０℃で２０時間乾燥させた。
こうして得られた親水化不織布を直径２９．０ｍｍの円
形に切断したものを４８枚積層し、容器に充填した。

【００２８】容器には図１に示すようなものを用いて血
漿または血清分離フィルターを作製した。すなわち入口
として容器の上面端部に直径１．０ｍｍの穴、出口とし
て底面中央部に直径１．０ｍｍの穴を有し、容器内部の
直径３０．０ｍｍ、厚さ７ｍｍの円盤状容器である。

【００２９】血液には抗凝固剤としてＡＣＤを用いヘマ
トクリット４１％のウシの血液を使用し、容器の外周部
から内側へ送液したところ、０．６２ｍｌの血清が採取
できた時点で固定化されたゼラチンの膨潤によってフィ
ルターが閉塞し、それ以上分離ができなくなった。得ら
れた血清には血球成分は含まれず、生化学的検査値の値
を表１に示すが、いずれも通常の遠心分離法である３０
００ｒｐｍにて遠心操作を１０分行ったときの上澄みで
ある血漿を測定したものと大きな差はなかった。また、
フィブリノーゲンも検出限界以下の１５ｍｇ／ｄｌ以下
であった。

【００３０】〔実施例２〕上記実施例１と同様のメルト
ブローポリエチレンテレフタレート極細繊維不織布を用
い、不織布に固定化させる親水性ポリマーとしてポリビ
ニルアルコール（重合度１０００、完全ケン化型）を用
いた。ポリビニルアルコールを不織布に付着させる方法
としては、ゼラチンと同様に０．１％水溶液に不織布を
１時間浸漬した後、８００ｒｐｍで５分間余分な水分を
絞り出し、７０℃で２０時間乾燥させた。こうして得ら
れた親水化不織布を直径２９．０ｍｍの円形に切断した
ものを４８枚積層し、上記容器に充填した。

【００３１】血液には実施例１と同様に抗凝固剤として
ＡＣＤを用いたヘマトクリット４１％のウシの血液を使
用した。フィルターを用いて分離を行ったところ血漿が
採取でき、血漿を０．４４ｍｌ採取できたところでポリ
ビニルアルコールの膨潤によってフィルターが閉塞し、
それ以上の分離ができなくなった。得られた血清の生化
学的検査値の値は表１に示すが、遠心分離による値と大
きな差はなく、フィブリノーゲンは除去せず血漿が得ら
れた。

【００３２】〔比較例１〕分離材としてメルトブロー法
によって得られた平均繊維直径１．８μｍのポリエチレ
ンテレフタレート極細繊維不織布を処理せずにそのまま
直径２９．０ｍｍの円形に切断して４８枚積層し、容器
に充填した。血液に抗凝固剤としてＡＣＤを用いヘマト
クリット４１％のウシの血液を使用し、容器の外周部か
ら内側へ送液したところ、血清が採取でき、血清を０．
３３ｍｌ採取できたところで血球が混入し始めた。

【００３３】〔比較例２〕上記と同様のメルトブローポ
リエチレンテレフタレート極細繊維不織布を用い、不織
布に固定化させる親水性ポリマーとしてゼラチンを用い
た。ゼラチンを付着させる方法としては、０．０２５％
水溶液に不織布を１時間浸漬した後、８００ｒｐｍで５
分間余分な水分を絞り出し、７０℃で２０時間乾燥させ
た。こうして得られた親水化不織布を直径２９．０ｍｍ
の円形に切断したものを５０枚積層し、上記容器に充填
した。血液には抗凝固剤としてＡＣＤを用いたヘマトク
リット４１％のウシの血液を使用し、フィルターを用い
て分離を行ったところ血清が採取でき、血清を０．６０
ｍｌ採取したところで血球が混入し始めた。

【００３４】〔比較例３〕上記と同様のメルトブローポ
リエチレンテレフタレート極細繊維不織布を用い、不織
布に固定化させる親水性ポリマーとしてポリビニルアル
コールを用いた。ポリビニルアルコールを付着させる方
法としては、０．０１％水溶液に不織布を１時間浸漬し
た後、８００ｒｐｍで５分間余分な水分を絞り出し、７
０℃で２０時間乾燥させた。こうして得られた親水化不
織布を直径２９．０ｍｍの円形に切断したものを５８枚
積層し、上記容器に充填した。血液には抗凝固剤として
ＡＣＤを用いたヘマトクリット４１％のウシの血液を使
用し、フィルターを用いて分離を行ったところ血清が採
取でき、血清を０．５０ｍｌ採取したところで血球が混
入し始めた。

【００３５】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の血漿または血清分離フィルターに使
用する容器の例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｈ Ｄ // Ｂ０１Ｄ 69/02 Ｂ０１Ｄ 69/02 71/26 71/26 71/48 71/48 71/54 71/54 71/56 71/56

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口と出口を有する容器内に高分子極細
   繊維集合体または多孔質ポリマーで構成される濾過材を
   装着し、濾過材中で血液を移動させ、血液中の血漿また
   は血清と血球成分の移動速度差を利用することにより、
   血漿または血清と血球成分を分離採取する血漿または血
   清分離フィルターにおいて、親水性ポリマーが濾過材に
   固定化され、分離採取する間に固定化された親水性ポリ
   マーが膨潤して濾過材が閉塞し、ある所定量の血漿また
   は血清を得た時点で分離を自動的に停止できることを特
   徴とする血漿または血清分離フィルター。
2. 【請求項２】 血漿または血清分離フィルターを用いて
   得られた血漿または血清中に血球成分が全く含まれてい
   ないことを特徴とする請求項１記載の血漿または血清分
   離フィルター。
3. 【請求項３】 極細繊維の集合体または多孔質ポリマー
   の形状が円盤状であり、円盤の外周部から中心部に向か
   って血液が流れ、円盤の中心部より血漿または血清を採
   取する請求項１または２記載の血漿または血清分離フィ
   ルター。
4. 【請求項４】 濾過材に使用される極細繊維または多孔
   質ポリマーがポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミ
   ド、ポリエチレン、ポリウレタンまたはポリビニルホル
   マールからなる請求項１ないし３記載の血漿または血清
   分離フィルター。
5. 【請求項５】 濾過材に固定化される親水性ポリマーが
   ゼラチン、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロ
   リドンである請求項１ないし４記載の血漿または血清分
   離フィルター。