JPH11295299A - 血液濾過ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で射出成形が容易であり、大
量生産に適する、濾過液受槽を有する血液濾過ユニット
を提供する。 【解決手段】 上記課題は、血液濾過材料と、これを収
容し血液入口と濾過液出口を有するホルダーよりなる血
液濾過ユニットにおいて、該ホルダーの濾過液出口側に
該出口を栓体で閉止した濾過液受槽を設け、該栓体は血
液濾過時には濾過の際に加えられる圧力差で開き、濾過
終了後は自重で出口を閉じるものであることを特徴とす
る血液濾過ユニットによって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は全血から血漿または
血清試料を調製する際に使用される血液濾過ユニットに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】血液中の構成成分例えば代謝産物、蛋白
質、脂質、電解質、酵素、抗原、抗体などの種類や濃度
の測定は通常全血を遠心分離して得られる血漿または血
清を検体として行われている。ところが、遠心分離は手
間と時間がかかる。特に少数の検体を急いで処理したい
ときや、現場検査などには、電気を動力とし、遠心分離
機を必要とする遠心法は不向きである。そこで、濾過に
より全血から血漿や血清を分離する方法が検討されてき
た。

【０００３】この濾過方法には、ガラス繊維濾紙をカラ
ムに充填し、カラムの一方から全血を注入し、加圧や減
圧を行なって他方から血漿や血清を得るいくつかの方法
が公知化されている（特公昭４４−１４６７３号公報、
特開平２−２０８５６５号公報、特開平４−２０８８５
６号公報、特公平５−５２４６３号公報等）。

【０００４】しかし、全血から濾過により自動分析等に
よる測定に必要な量の血漿または血清を得る方法に関し
ては血糖など一部の項目を除いては、いまだ試行の段階
にあり、広く実用化されるに至っていない。

【０００５】そこで、本発明者らは先に、微量な血液で
あっても血漿や血清を効率よく分離しうる血液濾過ユニ
ットとして、濾材にガラス繊維濾紙と微多孔性膜を組み
合わせるとともに濾材の血漿出口側にシール部材を設け
て濾過材料の開口面積を狭めた血液濾過ユニットを完成
した（特開平９−１９６９１１号公報）。

【０００６】また、その吸引側に血漿受槽を設けたもの
も既に開発した（特開平９−２７６６３１号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の血漿受槽を設け
た血液濾過ユニットは構造が複雑で射出成形の際に精密
な制御が必要で、生産性が良くなかった。

【０００８】血液濾過ユニットに濾過液である血漿や血
清の受槽を設ける場合、アナライザーの吸引ノズルが受
槽の中央部から吸引するようにすることがアナライザー
の構造上好ましく、そのため血液濾過層を出た濾過液は
受槽の周辺部から受槽に入るように通路を設けることに
なる。ところが、このような構造にすると構造が複雑で
射出成形性が難しくなりやすい。

【０００９】本発明の目的は、構造が簡単で射出成形が
容易であり、大量生産に適する、濾過液受槽を有する血
液濾過ユニットを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するべく鋭意検討の結果、濾過液受槽底部に濾過液を
入れる通路を設けるとともに、該通路に自重で閉止する
栓体を設けることによって上記目的を達成することがで
きた。

【００１１】すなわち、本発明は、血液濾過材料と、こ
れを収容し血液入口と濾過液出口を有するホルダーより
なる血液濾過ユニットにおいて、該ホルダーの濾過液出
口側に該出口を栓体で閉止した濾過液受槽を設け、該栓
体は血液濾過時には濾過の際に加えられる圧力差で開
き、濾過終了後は自重で出口を閉じるものであることを
特徴とする血液濾過ユニットに関するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】血液濾過材料の種類は問わない
が、本発明の濾過材料では、その表面のみで血球をトラ
ップするいわゆる表面濾過材料ではなく、ガラス繊維濾
紙等の厚さ方向に浸透するに従って、初めは大きな血球
成分、後には小さな血球成分と徐々に空隙構造にから
め、厚さ方向に全長にわたって血球を留め除去してい
く、いわゆる体積濾過材料によるものが使用される。好
ましいものはガラス繊維濾過、微多孔性膜等であり、ガ
ラス繊維濾紙と微多孔性膜を組み合わせたものが特に好
ましい。

【００１３】ガラス繊維濾紙は密度が０．０５〜０．５
程度、好ましくは０.０７〜０.３５程度、特に好ましく
は０．０９〜０．２程度で、保留粒子径が０．８〜９μ
ｍ程度、特に１〜５μｍ程度のものが好ましい。ガラス
繊維の表面を、特開平２−２０８５６５号公報、同４−
２０８８５６号公報に記載された様な方法で、親水性高
分子で処理することによって濾過をより速やかに円滑に
行なうことができる。また、ガラス繊維の表面をレクチ
ンで処理することもできる。ガラス繊維濾紙は複数枚と
積層して用いることができる。

【００１４】表面を親水化されており血球分離能を有す
る微多孔性膜は、実質的に分析値に影響を与える程には
溶血することなく、全血から血球と血漿を特異的に分離
するものである。この微多孔性膜は孔径がガラス繊維濾
紙の保留粒子径より小さくかつ０．２μｍ以上、好まし
くは０．３〜５μｍ程度、より好ましくは０．５〜３μ
ｍ程度のものが適当である。また、空隙率は高いものが
好ましく、具体的には、空隙率が約４０％から約９５
％、好ましくは約５０％から約９５％、さらに好ましく
は約７０％から約９５％の範囲のものが適当である。微
多孔性膜の例としてはポリスルホン膜、弗素含有ポリマ
ー膜等がある。

【００１５】好ましい微多孔性膜はポリスルホン膜、酢
酸セルローズ膜等であり、特に好ましいのはポリスルホ
ン膜である。本発明の血液濾過材料においてはガラス繊
維濾紙が血液供給側に配置され、微多孔性膜が吸引側に
配置される。最も好ましい材料は血液供給側からガラス
繊維濾紙、ポリスルホン膜をこの順に積層した積層体で
ある。

【００１６】本発明で用いられる濾過材料は特開昭６２
−１３８７５６〜８号公報、特開平２−１０５０４３号
公報、特開平３−１６６５１号公報等に開示された方法
に従って各層を部分的に配置された接着剤で接着して一
体化することができる。

【００１７】本方式により濾過し得る全血の量は、ガラ
ス繊維濾紙中に存在する空間体積と全血中の血球の体積
に大きく影響される。ガラス繊維濾紙の密度が高い（粒
子保持孔径が小さい）と赤血球がガラス繊維濾紙の表面
近傍にトラップされるので、表面からごく浅い領域でガ
ラス繊維濾紙中の空間が閉塞状態になってしまうことが
多い。従って、それ以上の濾過が進まず、結果として濾
過、回収し得る血清量も少なくなる。この際、回収血清
量を増やそうとして更に強い条件で加圧すると、血球の
破壊、すなわち溶血が起きてしまう。つまり表面濾過に
近いプロセスとなり、濾紙の空間体積利用効率は低い。

【００１８】これに対し、ガラス繊維濾紙の密度を低く
すると、血球は濾紙の深部（出口に近い領域）まで浸透
していき血清が通過できる空間が増すので、濾紙全体の
空間体積が有効に利用され、回収される血清の量も多く
なる。

【００１９】空間体積あるいは血清濾過量に対応する指
標として、透水速度が有効である。透水速度は、入口と
出口をチューブに接続できるように絞った濾過ユニット
中に一定面積のガラス繊維濾紙を密閉保持し、一定量の
水を加えて一定圧力で加圧または減圧したときの、単位
面積あたりの濾過量を速度で表したものであり、ｍｌ／
ｓｅｃ等の単位を持つ。

【００２０】具体例としては、濾過ユニット中に直径２
０ｍｍのガラス繊維濾紙をセットし、その上に１００ｍ
ｌの注射筒をたてて６０ｍｌの水を入れて自然流下さ
せ、開始後１０秒と４０秒の間の３０秒間にガラス濾紙
中を通り抜けた水の量をもって透水量とし、これから単
位面積あたりの透水速度を算出する。

【００２１】血清の濾過に特に適しているのは透水速度
が１．０〜１．３ｍｌ／ｓｅｃ程度のもので、例えば、
ワットマン社ＧＦ／Ｄ、東洋濾紙ＧＡ−１００、同ＧＡ
−２００等がある。さらに、市販のガラス繊維濾紙を熱
水中で再分散してナイロンネット上で再抄紙して低密度
濾紙（密度約０．０３）を作製することもでき、これは
良好な血漿濾過特性を示す。

【００２２】ガラス繊維濾紙の厚さは、回収すべき血清
量とガラス繊維濾紙の密度（空隙率）及び面積から定め
られる。分析を乾式分析素子を用いて複数項目行なう場
合の血漿の必要量は１００〜５００μｌであり、ガラス
繊維濾紙の密度が０．０７〜０.２程度、面積が１〜５
ｃｍ²程度が実用的である。この場合ガラス繊維濾紙の
厚さは１〜１０ｍｍ程度、好ましくは２〜８ｍｍ程度で
ある。このガラス繊維濾紙は複数枚、例えば２〜１０枚
程度、好ましくは２〜６枚程度を積層して上記厚さとす
ることができる。

【００２３】微多孔性膜の厚さは０．０５〜０．５ｍｍ
程度、特に０．１〜０．３ｍｍ程度でよく、通常は１枚
の微多孔性膜を用いればよい。しかしながら、必要によ
り複数枚を用いることもできる。

【００２４】血液濾過材料はホルダーに入れられる。こ
のホルダーには血液入口と濾過液出口が設けられ、一般
に血液濾過材料を収容する本体と、蓋体に分けた態様で
作製される。通常は、いずれにも少なくとも１個の開口
が設けられていて、一方は血液入口として、他方は濾過
液出口として、場合により更に吸引口として使用され
る。吸引口を別に設けることもできる。ホルダーが四角
形で蓋体を側面に設けた場合には血液入口と濾過液出口
の両方を本体に設けることができる。

【００２５】血液濾過材料収納部の容積は、収納すべき
濾過材料の乾燥状態および検体（全血）を吸収し膨潤し
た時の総体積より大きい必要がある。濾過材料の総体積
に対して収納部の容積が小さいと、濾過が効率良く進行
しなかったり、溶血を起こしたりする。収納部の容積の
濾過材料の乾燥時の総体積に対する比率は濾過材料の膨
潤の程度にもよるが、通常１０１％〜４００％、好まし
くは１１０％〜１５０％、更に好ましくは１２０％〜１
４０％である。具体的には血漿や血清の必要量との関係
で定まるが０．５〜２．５ｍｌ程度、通常０．６〜２．
２ｍｌ程度である。

【００２６】また、濾過材料と収納部の壁面との間は、
全血を吸引した時に濾過材料を経由しない流路が出来な
いように構成されている必要があることは勿論である。
但し、微多孔性膜で止めうる程度の血球が漏れてきても
支障はない。

【００２７】血液を吸引するノズルはホルダーの血液入
口に接続される。このノズルはホルダーと同体であって
も別体であってもよい。別体の場合、ホルダー本体に固
着して接続部が密閉構造になっていればよく、接続手段
は接着、融着、螺着、嵌着、ネジ止等いかなる手段であ
ってもよい。

【００２８】濾過ユニットは、上記本体に蓋体が取付け
られると、これらの血液入口と吸引口としても使用され
る濾過液出口を除いて全体が密閉構造になる。

【００２９】ホルダーの材料はプラスチックが好まし
い。例えば、ポリメタアクリル酸エステル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカ
ーボネート等の透明あるいは不透明の樹脂が用いられ
る。

【００３０】上記本体と蓋体の取付方法は、接着剤を用
いた接合、融着等如何なる手段によってもよい。この
際、上記本体と蓋体のいずれの周縁が内側に位置しても
よく、あるいは突き合わせ状態であってもよい。また、
上記本体と蓋体をネジ等の手段で組立分解ができる構造
とすることもできる。

【００３１】血液濾過材料の形状に特に制限はないが、
製造が容易なように、円形とすることが望ましい。この
際、円の直径をホルダー本体の内径よりやや大きめと
し、濾過材料の側面から血漿が漏れることを防ぐことが
できる。一方、四角形にすれば作製した血液濾過材料の
切断ロスがなくなるので好ましい。

【００３２】本発明は、このような血液濾過ユニットに
おいて、前記ホルダーの濾過液出口側に該出口を栓体で
閉止した濾過液受槽を設け、該栓体は血液濾過時には濾
過の際に加えられる圧力差で開き、濾過終了後は自重で
出口を閉じるものであることを特徴としている。

【００３３】濾過液出口の位置及び形状は問わないが、
特段の事情がなければ血液濾過材料収納部の中央付近に
円穴を設ければい。出口の大きさは直径０．７〜３ｍｍ
程度、通常１〜２ｍｍ程度でよい。出口周縁端部は栓体
が落下しないように、また液漏れ阻止の点で上に向かっ
て拡径するテーパ面とすることが好ましい。このテーパ
面は平面のほか、凸あるいは凹面であってもよい。一
方、栓体上部にフランジ等を設けてそれによって落下を
阻止できれば垂直面あるいは下に向かって拡径するテー
パ面等であってもよい。

【００３４】栓体は濾過液出口を閉止できる形状であれ
ばよく、円錐状、円錐台状、球状、円柱状等とすること
ができる。出口が円穴でない場合にはそれに対応した形
状とする。濾過液が濾過液受槽に進入してくる際に受槽
の上部開口から外部に噴出しないよう濾過液の進入方向
を側方に曲げるガイドを設けることが好ましい。このガ
イドには、例えば栓体の上部にフランジを設けるなどす
ればよい。栓体に球を用いた場合、それ自体がガイド作
用も発揮する。栓体は濾過終了後自重で出口を閉じうる
重さと比量が必要である。このため、ＳＵＳ、クロムメ
ッキを施した鉄等の金属とかセラミックが好ましく、プ
ラスチックの場合には、比量を高めるため重量充填物を
混練するとかするのがよい。

【００３５】濾過液受槽は血液濾過材料収納部を出た濾
過液を受けられる位置に設ければよく、従って血液濾過
材料収納部の横に設けてもよいわけであるが、構造を簡
単にするために血液濾過材料収納部の上に設けるのがよ
い。受槽底面は平面でもよいが、スリ鉢状等の傾斜構造
とすることが好ましい。スリ鉢状にすることによってア
ナライザーの吸引ノズルでの吸引のための液深を確保で
きる。また、栓体が球の場合、閉止を確実にするために
スリ鉢状構造とすることは重要である。濾過液受槽の容
積は１００〜５００μｌ程度、通常２００〜４００μｌ
程度が適当である。

【００３６】濾過液受槽の上部には開口を設ける。この
開口は血液濾過を吸引で行う場合の吸引口として使用さ
れ、また、アナライザーの吸引ノズルの挿入にも使用さ
れる。

【００３７】また、受槽内の栓体上方には栓体の濾過液
出口からの完全離脱を抑止する押さえを設けることが好
ましい。この押さえは円板状、十字形等如何なる形状で
あってもよい。押さえの固定は底面、側壁面、頂面のい
ずれを利用して行ってもよい。底面にカゴを固着してこ
れを押さえとしてもよい。

【００３８】

【実施例】実施例１ 図１に示す血液濾過ユニットを作製した。

【００３９】この血液濾過ユニットは、図１に示すよう
に、ホルダー１を有し、このホルダー１は、ホルダー本
体１０と、その上部に密着固定された中蓋２０と上蓋３
０からなっている。

【００４０】このホルダー本体１０はハイインパクトポ
リスチレン樹脂で形成されたもので、血液濾過材料を構
成するガラス繊維濾紙４１を収容するガラス繊維濾紙収
納室１１が形成されるとともに、このガラス繊維濾紙収
納室１１の上部において、血液濾過材料を構成する微多
孔性膜としてのポリスルホン多孔性膜４２を収容する微
多孔性膜収納室１２が形成されている。この微多孔性膜
収納室１２は、下端においてガラス繊維濾紙収納室１１
より大きい径の段部１９が形成されており、この段部１
９にポリスルホン多孔性膜４２が載置された状態で収容
される。また、この段部１９の外周縁から、上方に斜め
に立ち上がった傾斜部１３が形成されており、傾斜部１
３の上縁から外方にフランジ１４が形成されている。

【００４１】一方、ホルダー本体１０の底部には、周縁
よりやや内側にガラス繊維濾紙載置部１５を設けてそこ
から浅いロート状円板部１６が連接され、このロート状
円板部１６の中心から下方にノズル状血液入口１７が延
設されている。このノズル状血液入口１７には、血液濾
過の際、吸引ノズル（図示せず）が装着される。上記ガ
ラス繊維濾紙載置部１５は、ガラス繊維濾紙４１の下面
をホルダー本体１０のロート状円板部１６から隔離させ
て空間１８を形成するスぺーサとしても機能している。

【００４２】前記中蓋２０は、上面が中央部を最深とす
るスリ鉢状濾過液受槽２１となっており、その中央部に
濾過液出口２２が穿設されている。この濾過液出口２２
は図２に示すようにテーパ面２３となっており、上部に
は段部２４が形成されている。この濾過液出口２２には
この出口２２にぴったり嵌合する比重を約１．１に調製
したゴムの栓体２８が嵌入されている。この栓体２８は
濾過液流入時には図２右側に示すように濾過の際に付加
される圧力によって開き濾過液を通過させる間隙２５を
形成する。濾過液は出口２２の段部２４と栓体２８のフ
ランジ２９によって流路を曲げられ、側方に斜め上方に
噴出する。中蓋２０の底面には、１２個の突起２６が略
均等な間隔で形成されており、この突起２６により、ポ
リスルホン多孔性膜４２が密着するのを防止している。
中蓋２０の周縁にはホルダー本体１０のフランジ１４に
溶接されるフランジ２７が形成されている。

【００４３】上蓋３０は上に凸の椀形をしており、その
中央には血液濾過の際の吸引と、濾過液分析の際のアナ
ライザーの吸引ノズル（図示されていない。）を進入さ
せるための開口３１が設けられている。また、周縁部に
は中蓋２０のフランジ２７に溶接するためのフランジ３
２が形成されている。

【００４４】なお、以上のような血液濾過ユニットにお
いて、ガラス繊維濾紙収納室１１の直径は２０．１ｍ
ｍ、同深さ５．９ｍｍ、微多孔性膜収納室１２の下端に
おける直径２３．０ｍｍ、同上端における直径２２．５
ｍｍ、同深さ２．１０ｍｍ、ガラス繊維濾紙４１の直径
２０．０ｍｍ、同厚さ０．９１ｍｍのものを６枚、ポリ
スルホン多孔性膜４２の直径２０．９ｍｍ、同厚さ１５
０μｍである。

【００４５】この血液濾過ユニットは吸引ノズル５０を
ノズル状血液入口１７に装着して使用される。この吸引
ノズル５０は先細の細管よりなっており、血液入口１７
に嵌入される基端部は段差をもって大径部となってい
る。この吸引ノズル５０はポリプロピレン樹脂でできて
いる。

【００４６】この血液濾過ユニットを図３に示すように
真空採血管６０に入れる。真空採血管６０はポリエチレ
ンテレフタレート製である。

【００４７】真空採血管６０に採血した血液を入れ、開
口３１に吸引具（図示されていない。）を装着して血液
濾過を行う。血液は吸引具による減圧で吸引ノズル５０
内を上昇し、血液濾過材料４１、４２を通過してその際
血球（血清の場合にはフィブリン等も）濾別される。濾
過された血漿や血清は栓体２８を押し上げて濾過液受槽
２１に入る。濾過が終了すると吸引具を外す。そうする
と栓体２８は自重で降下して濾過液出口２２を閉止す
る。こうして濾過液受槽２１に溜まった血漿や血清は分
析に供される。

【００４８】吸引具の代わりに、図３に示すように真空
採血管６０の上部開口をシール材６１でシールし、真空
採血管６０内を加圧して血液を押し上げて濾過すること
もできる。

【００４９】濾過液出口２２を、図４に示すようにテー
パ面のみとし、栓体２８のフランジ４１は出口２２上面
端部に掛止させるようにしてもよい。

【００５０】図５はこの栓体２８の上昇範囲を規制する
押さえ３３を設けた例を示すものである。この押さえ３
３は円板３４とこれを上蓋３０に接続する２本の脚３５
からなっている。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、構造が簡単で射出成形が
容易であり、大量生産に適する、濾過液受槽を有する血
液濾過ユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の血液濾過ユニットの一例の縦断面図
である。

【図２】 上記血液濾過ユニットの栓体部分の断面図で
ある。

【図３】 上記血液濾過ユニットの使用状態を示す断面
図である。

【図４】 栓体の別の例を示す縦断面図である。

【図５】 栓体の押さえを設けた一例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１０…ホルダー本体 １１…ガラス繊維濾紙収納室 １２…微多孔性膜収納室 １３…傾斜部 １４…フランジ １５…ガラス繊維濾紙載置部 １６…ロート状円板部 １７…ノズル状血液入口 １８…空間 １９…段部 ２０…中蓋 ２１…濾過液受槽 ２２…濾過液出口 ２３…テーパ面 ２４…段部 ２５…間際 ２６…突起 ２７…フランジ ２８…栓体 ２９…フランジ ３０…上蓋 ３１…開口 ３２…フランジ ３３…押さえ ３４…円板 ３５…脚 ４１…ガラス繊維濾紙 ４２…ポリスルホン多孔性膜（微多孔性膜） ５０…吸引ノズル ６０…真空採血管 ６１…シール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血液濾過材料と、これを収容し血液入口
   と濾過液出口を有するホルダーよりなる血液濾過ユニッ
   トにおいて、該ホルダーの濾過液出口側に該出口を栓体
   で閉止した濾過液受槽を設け、該栓体は血液濾過時には
   濾過の際に加えられる圧力差で開き、濾過終了後は自重
   で出口を閉じるものであることを特徴とする血液濾過ユ
   ニット
2. 【請求項２】 濾過液受槽に栓体の出口からの完全離脱
   を抑止する抑えが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の血液濾過ユニット
3. 【請求項３】 栓体の上部に濾過液の流れを側方に曲げ
   るガイドが設けられていることを特徴とする血液濾過ユ
   ニット