JPS62243560A - 液体分別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、連続的に供給される液体から所望の成分を
連続的に分別する装置に関する。この発明は、たとえば
、生体から連続的に採血されてくる血液から血漿成分を
連続的に分別するのに好ましく用いられる液体分別装置
に関する。

［従来技術］ 液体を分別する手段として、分離膜を用いた分離法が知
られており、特に、血液から血漿成分を分離する具体的
装置として、特開昭５９−１５５７５８号公報に記載さ
れたものがある。

ここに記載された血液の分別方法とその装置は、剪断力
と遠心力とが積極的に作用する場においてこの膜分離法
を用いるものであり、これら剪断速度と遠心力とを積極
的に作用せしめる場を形成するために、固設された円筒
ハウジングとその内側において分離膜が外周に貼着せし
められ一定の間隙をもって回転する円筒状の回転スピン
ナとを用いるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 剪断速度と遠心力との作用下に膜分離法を用いる前記従
来例では、これら剪断速度と遠心力との双方が作用する
場を形成するために、前記回転スピンナの直径をおる程
度以上にする必要があり、これまた装置が大型にならざ
るを得ないという問題点があり、また、更に、分離され
た血漿を前記回転スピンナの回転軸を通して取り出さね
ばならないという構造上の問題点も有しているが、更に
、重要なことは、遠心力利用しているため、装置内の液
体処理領域で、テーラ−渦を発生しやすく、処理液体が
血液の場合は、血液の流れが乱され、血小板の破壊の問
題を生じる。更に、また、遠心力に抗して分離膜に圧力
をかけねばならないため、その分だけ余分の供給圧を必
要とし、万一のとき導入管の破損による血液の流出とい
う事故につながり易いという問題点を有する。

この発明は、上記した従来技術の問題点に着目し、連続
して供給される液体から所望の成分を連続して分離する
液体を分別する装置、特に、採血に際して好ましく用い
られる小形化され経済的に使い捨て可能（デスポーザブ
ル）な血液を分別する装置を提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためのこの発明の装置の構成は、次
のとありである。

（イ）原液体が充満して流通する状態に密閉された原液
体室と、 （ロ）該原液体室の内壁面の一部に形成された一定の広
さの剪断壁面と （ハ）該剪断壁面に対し一定の間隔を置いて対向する一
定の広さの分離壁面を有し、分別液体が通過する液分離
体と、 （ニ）該液分離体を支持し、該液分離体の背面に分離成
分室を有する回転体と、 （ホ）該回転体に係合し、該回転体を回転駆動する駆動
機構と、 （へ）前記原液体室に連通して設けられた原液体導入路
と、 （ト）前記原液体室に連通して設Ｃプられた処理液体導
出路と、 （チ〉前記分離成分室に連通して設けられた分離成分導
出路と、 を有してなる液体分別装置。

ここで、この発明の装置において、原液体とは、分離し
ようとする所望の成分を含有する液体のことであり、如
何なる原液体がこの発明の装置にて処理可能かは、主と
して、この発明の装置にて用いられる液分離体く液体を
分別する分＃を層、分離膜、分離板など）の材質、構造
など、あるいは、液体に作用せしめられる剪断速度によ
って選定される。

この液分離体としては、剪断速度の場において液体から
所望の成分を分別できるものであればよく、この状況下
で液体の分別に有効に使用できる現在知られている分離
体は勿論のこと、この状況下で液体の分別に有効に使用
できる現在開発中のあるいは将来において開発されるで
あろう分離体が用いられる。ちなみに、次の表に示す膜
状の分離体く分離膜）が好ましく用いられる。

表 また、この発明の装置において、液分離体として、分離
膜を用いる場合の分離膜の表面積としては、１０−乃至
１００ｃｄが好ましい。

また、更に、この発明の装置において、剪断壁面とは、
この壁面と分離体の分離壁面との間に充満して介在する
液体に運動を付与し、この運動により該液体と該分離壁
面との間に剪断速度を生じせしめる作用をなす壁面をい
う。

更に、この発明の装置において、剪断壁面および分離壁
面がいづれも平面である場合、これら平面間の間隙は、
０．０５ｍｍ乃至２ｍｍとするのが好ましく、その直径
は、３Ｑｍｍ乃至１００ｍｍとするのが好ましい。また
、剪断壁面と分離壁面のいづれか一方あるいは双方が相
手側に向いて凸の円錐面にて形成される場合は、双方の
壁面がなす交叉角は、０．５度乃至５度に選定するのが
好ましく、該円錐面の直径は、２Ｑｍｍ乃至’＋ｏｏｍ
ｍとするのが好ましい。

更に、また、この発明の装置において、分離壁面が平面
で、これに対向する剪断壁面が円錐面であるのが好まし
い。

この発明の装置を使用するに際して用いられる剪断速度
としては、１０００ｓｅｃ’乃至３００００　ｓ　ｅ　
ｃ　’が好マシイ。

また、この発明の装置を使用するに際して用いられる回
転体の回転数としては、５００　ｒｌ）ｍ乃至５０００
　ｒｌ）ｍが好マシイ。

［作用］ このように構成されたこの発明の装置においては、適切
な回転駆動源によって回転体が、密閉された原液体室内
で回転せしめられ、該回転体が有する液分離体の分離壁
面とこれに対向して位置している原液体室の剪断壁面と
の間に、原液体室に連通した原液体導入路から、原液体
が、連続的に導入され、原液体室内に充満して流動する
間に、剪断壁面と分離壁面との間の処理空間において、
該原液体は、前記分離壁面の回転によって前記剪断壁面
に抗して回転運動を受け、該分離壁面との間に剪断速度
を生じ、この剪断力下に液分離体の性能に応じて、原液
体から所望の成分が液分離体を通して分離され、この分
離された成分は、分離成分室に流入し、分離成分室に連
通した分離成分導出路から導出され、適切な受は入れ容
器に補集され、一方、原液体室に連通した処理液体導出
路からは、原液体室にて余剰となった液体（主として前
記所望の分離成分が分離された後の液体）が導出され、
適切な受は入れ容器に補集される。なお、必要に応じて
、この補集された液体は、直接、あるいは、前記分別作
用を一時停止して前記液体流路を逆に辿らしめて、原液
体を連続的に採取してきた系に戻される。

［実施例］ 次に、この発明の装置の望ましい実施例について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は、この発明の装置の一実施例の概略縦断面図、
第２図は、同じく他の一実施例の概略縦断面図である。

第１図において、原液体室と分離液体室とを内部に有す
る薄型円筒形の分離室箱体１は、ポリカーボネートで形
成されている。

該分離室箱体１の内部には、円柱状の原液体室２が、原
液体が充満して流通する状態に密閉されて形成されてい
る。該原液体室２の内壁面の一部（第１図においては、
上方の壁面）は、一定の広さを有する剪断壁面３でおり
、この実施例にあっては、この剪断壁面は円錐形状をし
ている。該原液体室２の剪断壁面３の円錐形状の頂部に
は、分離室箱体１の外部に連通ずる原液体導入路４の一
端が開口している。また、原液体室２の側周壁には、分
離室箱体１の外部に連通ずる原液体導出路５一端が間口
している。また、更に、原液体室２の下方の壁面には、
分離室箱体１の外部に連通ずる回転軸嵌合孔６が開口し
ている。

一方、原液体室２の内部には、盤状の回転体１１が収納
されている。該回転体１１は、ポリカーボネート製の円
形の皿状体１２と該皿状体１２の上面に蓋をする状態に
取付けられた分離体１３と該皿状体１２の凹部下面中央
部に開口して取付けられたポリカーボネート製の管１４
とからなっている。前記分離体１３は、ステンレス製の
実質的に平板状の多孔板１５と該多孔板１５の上に載置
されたポリカーボネート製の分離膜１６とからなってい
る。前記分離体１３にて蓋をされた前記皿状体１２の凹
部は、分離成分室１７を形成し、前記剪断壁面３に対向
して位置する前記分離膜１６の上面は、分離壁面を形成
し、前記管１４は、分離成分導出路１８を形成する。更
に、前記回転体１１の一部を形成している管１４の前記
分離箱体１の外ブ５に位置する部分には、回転駆動機＠
２１が係合されている。

次に、参考どして、上述の実施装置の主要部の概略寸法
を示してあく。この装置は、特に、血液から血漿を分離
するためのものとして設計されたものである。前記剪断
壁面３を形成する円錐状体の中心軸に直角な平面と該円
錐面とがなす角度は、０．５度乃至５度の範囲で選定さ
れた特定の角度を有する。原液体室２の直径は、約７３
ｍｍ、剪断壁面３を形成する円錐状部の高さは、約４ｍ
ｍである。回転体１１の四部の深さは、約１ｍｍ、該回
転体１の外径は、約７５ｍｍである。分離室本体１１の
直径は、約１１２ｍｍ、厚さは、約２２ｍｍである。

分離膜１６の膜厚は、約１０μｍ、分離透過孔径は、約
０．４μｍ、分離透過孔率は、約１３％、多孔板１５の
板厚は、約Ｑ、５ｍｍでおる。原液体室２の剪断壁面３
を形成している円錐状部先端と分離ＷＡ１６の分離壁面
との距離は、約０．１ｍ１ｌＩである。

次に、実際に血液を採血しつつ血漿を分離する過程を説
明しながら、上述実施装置の作動の説明をする。

上述実施装置において、原液体導入路４に、ウサギ（図
示せず）の静脈に結合した採血チューブ（図示せず）が
結合される。この際、必要に応じて、採血チューブの途
中で、薬品、たとえば凝血防止剤が添加される。原液体
導入路４から原液体室２に流入した血液は、該原液体室
２内に充満して流動し、処理液体導出路５に予め結合さ
れた処理液体導出チューブ（図示せず）を通って適切な
容器（図示せず）に補集される。回転体１１は、回転駆
動機構２１により回転せしめられ、前記原液体導入路４
から連続して原液体室２の中央部に供給される血液は、
剪断壁面と分離壁面との間に連続して流入し１回転して
いる分離壁面により、該血液に回転運動が付与され、こ
の運動により、該血液と分離壁面との間に剪断力が作用
し、この剪断力の作用下に血漿成分が、分離膜１６を透
過し、多孔板１５の孔を通過して、分離成分室１７に流
入し、分離成分導出路１８を経て、該分離成分導出路１
８の吐出口に対して予め用意された適切な容器（図示せ
ず）に連続して補集される。一方、原液体室２内の血液
、主として血漿成分の分離がなされた血液は、処理液体
導出路５を経て、該処理液体導出路５に予め結合されて
いる処理液体導出チューブ（図示せず）から適切な容器
（図示せず）に連続して補集される。この時の主要な処
理条件は、次の通りである。血液の原液体導入路４への
供給量は、約５０ｍｌ／ｍｉｎ　、回転体１１の回転速
度は、約３００　Ｏｒｐｍとした。

なお、上述の装置は、第１図においては、回転軸（中心
軸）を垂直にした状態で図示されているが、実際の使用
に際しては、使用開始当初の装置内の気体の排出のし易
さの点から、必要ならば、回転軸を水平にした状態で使
用してもよいし、必要に応じて、使用当初に使用できる
気体排出孔を別途設けておくのもよい。また、なお、上
述の実施装置では、剪断壁面が分離壁面に向って凸の円
錐面で、かつ分離壁面が円形の平面でおる組み合わせ形
式を用いているが、この組み合わせ形式としては、剪断
壁面が円形の平面でおり、分離壁面が剪断壁面に向って
凸の円錐面である形式のもの、剪断壁面が分離壁面に向
って凸の円錐面であり、分離壁面も剪断壁面に向って凸
の円錐面である形式のもの、剪断壁面が円形の平面であ
り、分離壁面も円形の平面である形式のもの、あるいは
、これらを多少変形したものでもよい。ただし、この最
俊から２番目の形式のものは、剪断壁面の半径方向にお
ける位置での剪断力の均一性が厳密に要求される場合は
、好ましいとはいえない。

上述の実施装置は、１個の分離壁面と１個の剪断壁面と
が対をなした一対の処理機構からなるものであるが、こ
れを複数対組み込んだ装置としてもよい。その内の４対
形式のものの実例を第２図に示す。

第２図は、この発明の装置の別の態様の概略縦断面図で
ある。第２図において、装置は、全体として、上下が閉
塞された直径に比べて高さの低い円筒状の箱体３１から
なり、該箱体３１の内部には、第１の原液体室３２、第
２の原液体室３３が形成されている。該第１の原液体室
３１の上面と下面とはいずれも円錐状の壁面３４．３５
で形成され、該第２の原液体室３３の上面と下面もいず
れもまた円錐状の壁面３６．３７で形成されされている
。これら壁面３４．３５．３６．３７は剪断壁面を形成
する。また、前記箱体３１の中央部において、その上面
と下面とには、夫々、回転軸嵌合孔３８．３９が設けら
れ、中央部の壁面には、流体流通穴４０が設けられてい
る。また、更に、前記箱体３１には、前記第１の原液体
室３２に連通した原液体導入路４１が、前記第２の原液
体室３３に連通した処理液体導出路４２が夫々設けられ
ている。一方、第１の原液体室３２および第２の原液体
室３３内には、夫々、第１の円盤状の箱状回転体５１と
第２の円盤状の箱状回転体５２とが回転自在に配設され
ている。これら第１および第２の箱状回転体５１．５２
は、それらの上下面に分離体５３．５４．５５．５６を
有し、それらの内側は、分離成分室となり、それらの外
側面は、分離壁面を形成する。また、第１の箱状回転体
５１の上面中央部には、回転ｆ１１５７が固設され、該
回転軸５７は、箱体３１の外方へと前記回転軸嵌合孔３
８に回転自在に嵌合して貫通し、回転駆動開溝６１に係
合している。また、更に、第１の箱状回転体５１の下面
中央部には、管５８が固設され、この管８５は、下方に
のびて、前記流体流通穴４０を通り扱け、前記第２の箱
状回転体５２に固設されてこれを貫通し、箱体３１の外
方へと前記回転軸嵌合孔３９に回転自在に嵌合して貫通
している。この管５８の内部管路は、分離成分導出路を
形成し、この管路は、第１の箱状回転体５１の分離成分
室と第２の箱状回転体５２の分離成分室とに夫々開口さ
れ連通している。なお、この装置の上述構成要素で第１
図に示した装置の構成要素と同一の名称を有する構成要
素は、第１図に示した装置において説明したものと実質
的に同じ構造、材質からなるものと理解してよい。また
、第２図に示した装置において、分離体５３．５４．５
５．５６は、必要に応じて、夫々異なった構造、材質か
らなる分離体で形成されていてもよく、壁面３４．３５
．３６．３７の円錐形状の頂角は、必要に応じて、夫々
異なった大きざのものであってもよい。

［発明の効果］ この発明の装置は、基本的には、液分離体を用い、かつ
回転体によって液体に付与される運動により、該分離体
と該液体との間に剪断速度作用せしめ、この剪断速度の
場において、該液体から所望の成分を分離するものであ
るため、前記回転円筒型の従来装置では、剪断速度場と
同時に遠心力場を用いるため、血漿を分離した残余の血
液の血小板の機能低下が著しいが、この発明装置では、
実質的な遠心力場は生じない構造となっているため、こ
の発明の装置は、このような問題を有せず、血漿を分離
した残余の血液を生体に戻すに当って何等問題がないと
いう効果を有する。また、原液体室内で分離壁面を有す
る回転体を回転するようになし、かつこの実質的に密閉
された小さな原液体室に原液体導入路と処理液体導出路
とを連通させ、原液体を連続して原液体室に流入せしめ
、処理流体を連続して原液体室から流出せしめる構造と
したため、液体の分別装置として驚くべき程十分な小形
化が達成でき、経済的に十分見合うディスポーザブルタ
イプの液体の分別装置が始めて完成できたという効果を
有する。ちなみに、この発明の装置では、装置の直径が
、はぼ１Ｑｃｍ前後、装置の厚さが、はぼ２ｃｍ前後の
ものであっても十分な性能が発揮されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る液体分離装置の一実施例の概
略縦断面図、第２図は、同じくその別の一実施例の概略
縦断面図でおる。 図面の簡単な説明 １・二分離室箱体 ２：原液体室 ３：剪断壁面 ４：原液体導入路 ５：原液体導出路 ６：回転軸嵌合孔 １１：回転体 １２：皿状体 １３：分離体 １４：管 １５：多孔板 １６二分離膜（分離壁面） １７：分離成分室 １８二分離成分導出路 ２１：回転駆動機構 特許出願人　　東　し　株　式　会　社第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）原液体が充満して流通する状態に密閉され
   た原液体室と、 （ロ）該原液体室の内壁面の一部に形成さ れた一定の広さの剪断壁面と （ハ）該剪断壁面に対し一定の間隔を置い て対向する一定の広さの分離壁面を有し、分別液体が通
   過する液分離体と、 （ニ）該液分離体を支持し、該液分離体の 背面に分離成分室を有する回転体と、 （ホ）該回転体に係合し、該回転体を回転 駆動する駆動機構と、 （ヘ）前記原液体室に連通して設けられた 原液体導入路と、 （ト）前記原液体室に連通して設けられた 処理液体導出路と、 （チ）前記分離成分室に連通して設けられ た分離成分導出路と、 を有してなる液体分別装置。