JPS6314652B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体中に懸濁した微細固体粒状物質
を分別および分離するための遠心分離装置および
方法に関する。本発明の装置および方法を特に適
用することができるものは、懸濁液からの生物学
的粒状物質の分別および分離、中でも懸濁液例え
ば血漿、塩類溶液等からの固体血液成分の分別お
よび分離である。重要な実施態様は全血からの細
胞成分の分別および分離である。

懸濁液から微細固体粒状物質を分離するために
立案された遠心分離装置および方法は、当該の技
術分野においては周知のものである。このような
装置および方法は、全血または液状血液分画から
固体血液成分を分離するために利用されている。
本発明は血液成分の分離にとどまらず更に広い効
用を持つものであるが、簡潔さのために本発明は
主に固体血液成分の分離の実施態様に関して述べ
てある。

比較的最近まで、輸血は常に全血を使つて行な
われていた。しかし、医療業者の中で、全血を輸
血する代わりに特定の患者に必要な血液成分だけ
を輸血することが次第に受け入れられている。必
要な血液成分だけを輸血すれば、血液の入手可能
な供給が維持され、多くの場合、患者にとつてよ
り好適である。しかしながら、血液成分の輸血が
広く用いられるようになるには、満足すべき血液
分離方法および装置が発達しなければならない。

現在広く用いられている一つの方法は、血漿搬
出法、すなわち全血を富血漿成分と貧血漿成分と
に分離する方法である。典型的には、米国特許第
3190546号、第3211368号および第3545671号に記
載されているように血漿搬出は衛星パウチ法
（satellite pouch system）を使つて大規模に行
使される。典型的には、富血漿成分は後で使用す
るために保存され、貧血漿成分は血液提供者に戻
される。従つて、該方式の場合、全血は血液提供
者から取り出され、抗凝血薬の入つたパウチに流
れる。パウチを次に血液提供者の静脈切開管路か
ら取りはずし、振りバケツト型の遠心分離装置に
かける。その中で、細胞はパウチの長い寸法の約
半分、典型的には約12cm移動しなければならな
い。遠心分離装置を次にゆつくりと回転を減らし
て止め、二つの成分が再び混ざらないようにしな
がら慎重にパウチを遠心分離装置のバケツトから
持ち上げなければならない。このパウチを血漿圧
出器に取り付けて、上澄みの血漿分画を連結した
血漿パウチの中へ圧出する。この際、貧血漿成分
が通過する直前にパウチ間の連結管を締めて閉じ
るように注意する。貧血漿成分の入つたパウチを
次に、その貧血漿成分が血液提供者に戻されるよ
う静脈切開管路に再連結する。

一単位の全血の献血時間は約20分しかかからな
いが、衛星パウチ法を用いると、500mlの分離富
血漿成分を手に入れて、分離貧血漿成分を血液提
供者に戻すのに1.5時間程かかることがしばしば
である。この比較的長い処理時間が、自発的な血
液提供者を募る上での大きな制約となつている。
更に、血液パウチを各取り出しサイクルの終わり
に血液提供者から取りはずし、遠心分離のための
別の遠心分離装置室との間を運ぶので、血液提供
者へその人のものでない血液成分を戻してしまう
危険が常にある。上述したように、衛星パウチ法
はまた、分離した富血漿成分および貧血漿成分を
混合しないように慎重に扱う必要がある。混合す
ると、分離が台無しになつてしまう。

一般に、全血から細胞成分を分別および分離す
るために設計された装置は、機械的に複雑、高
価、非効果的で使用のための洗浄又は殺菌がしに
くいという傾向がある。例えば、米国特許第
3096283号、第3244362号、および第3297244号に、
全血から細胞成分を分離するための種々のかなり
機械的に複雑で高価な容器についての記載があ
る。米国特許第4007871号、第4010894号、第
4094461号、第4120448号、および第4386730号が
対象としている遠心分離装置方式は、複雑な一連
の小配管、導管等により細胞血液成分の種々の分
画を分離して、様々な分離血液成分を取り出し、
回収することができるようにしたものである。

以上からわかる通り、いずれの従来技術装置
も、全血から実質的にすべての細胞成分を、安
価、迅速、好便、かつ無菌的に取り出す完全に満
足のいく方法を提供していない。

本発明の目的は、液体中に懸濁した微細固体粒
状物質を分別および分離するための遠心分離装置
および方法を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、全血から細胞成分
を分別および分離するための方式を提供すること
にある。

また本発明のいま一つの目的は、液体中に懸濁
した微細固体粒状物質を分別および分離するため
の機械的に簡単で、安価で、信頼性のある遠心分
離装置を提供することにある。

更に本発明のもう一つの目的は、液体中に懸濁
した微細固体粒状物質を分別および分離するため
の使い捨て方式の遠心分離装置を提供することに
ある。

本発明に依れば、容器は微細固体粒状物質を捕
捉する多孔質のライナーが内壁表面に裏当てされ
る。試料、すなわち血液の一部は適当な開口から
容器の中へ入れられ、次にこの容器が高速で回転
せしめられ、試料を多孔質のライナーの表面に平
行な層として流れるようにし、試料中に存在する
粒状成分が多孔質のライナーにからまるつまり捕
捉されるようにし、これにより液体成分から粒状
成分を分離する。この液体成分は次に回収するこ
とができる。

本発明の上記のものに加えられるべき目的、利
点および特徴は、付属の図面との関連で読まれる
以下の発明の詳細な説明から、当業者には明らか
であろう。

好ましい実施態様 本発明の主題を形成する装置は、容器、つまり
多孔質のライナーにより内壁部に裏当てした容器
に特徴があり、このものは容器内側の多孔質のラ
イナーを保持するためのカバーを有する。このカ
バーには液体物質の導入口をつけることができ
る。そのようなものから成る遠心分離装置は、ホ
ールダーにはまるように設計されている。このホ
ールダーは容器を回転させるための高速モーター
の軸に支持されており、この回転により遠心分離
装置内に導入された液体物質に懸濁した微細固体
粒状物質を分別および分離させる。

図面の第１図において、本発明の遠心分離装置
１０はホールダー１１に挿入されている。このホ
ールダー１１は高速モーター１２に恒久的に取り
付けて置くことができる。

モーター１２は配線１３により適当な電源（図
には示されていない）に接続され、ホールダー１
１従つて遠心分離装置１０を回転させるようにな
つていて、これにより遠心分離装置１０の内部の
液体中に懸濁した微細固体粒状物質を分別および
分離せしめる。ホールダー１１は適当な方法例え
ば止めネジ１５でモーター１２の軸１４に取り付
けられる。遠心分離装置１０およびホールダー１
１が摩擦嵌合により結合され、これによりホール
ダー１１が回転する時に遠心分離装置１０を回転
せしめるように、ホールダー１１は、遠心分離装
置１０の外部形状にぴたりと一致するように設計
することが好ましい。使い易くするために、ホー
ルダー１１には向かいあつた側にＵ字型の切り取
り部表面１７および１８があり、遠心分離装置１
０のホールダー１１への着脱が親指および人差し
指で簡単にできるように設計されている。

遠心分離装置１０の構造は、第２および第３図
を見ると最もよくわかる。遠心分離装置１０は、
斜壁２４より形成された空所の中に液状物質を保
持する円錐形の底２２を有する円筒形容器２０か
ら成る。棚（レツジ）２５上の円筒形内壁２８は
円筒形ライナー２７で裏当てしてある。更に取り
はずしのできるカバー３０を冠せると遠心分離装
置１０の組立ては完成する。カバー３０の下部の
ふち３１はライナー２７の上部面３２の上に載つ
ている。一方カバー３０の側面３６は容器２０の
内壁２８に係合し、カバー３０上のへり３８は容
器２０の端３９上に載つている。カバー３０には
容器２０へ液体を導入する狭い開口４０をつける
ことができる。開口４０は、分別および分離操作
中にこぼれた液体を残らず保持するための凹部４
２で囲むことが好ましいが、そうしなくてもよ
い。

遠心分離装置１０は容器２０の内側にライナー
２７を挿入し、次に容器２０の開口のある端部に
カバー３０をかぶせて押し込むことによつて組み
立てられる。遠心分離装置１０は次に、カバー３
０の上面４８とホールダー１１の上端５０および
５２が実質的に平らのままであるように（第１
図）、ホールダー１１に挿入することができる。

液体試料を適当な手段を用いて開口４０より導
入し、容器２０の斜壁２４によつて形成された円
錐形の底２２の全部または一部を満たすことがで
きる。微細固体粒状物質を含む液状試料をホール
ダー１１の内側でモーター１２の軸１４により回
転させると、遠心力により、ライナー２７に隣接
して、液体層４４（第４図）ができる。また、容
器２０の垂直軸を中心とする回転による遠心力に
よつて、液体層４４から固体粒状物質が分離され
る。かくして、全血の場合、赤血球は遠心力の方
向、すなわちライナー２７の外側の端面４６の方
向へ引き寄せられ（つまり水簸せしめられ）、細
胞物質がライナー２７の空隙に取込まれる。遠心
分離操作の完了と同時に、液体は容器２０、すな
わち斜壁２４により形成された円錐形の底２２の
最低点に戻るが、細胞物質の方はライナー２７の
空隙の網にからまつたままつまり捕捉されたまま
である。このような細胞物質が除かれた液体は、
遠心分離装置１０からいずれの適当な手段例えば
スポイトによつても取り出すことができる。

必要とされる材料の構造および性質が簡単であ
るため、遠心分離装置１０の構成要素は毎回使用
後に使い捨てできるものにすることが可能であ
る。あるいはまた、遠心分離装置１０の設計によ
れば、ライナー２７は毎回使用後に捨てることが
でき、一方容器２０および／またはカバー３０は
再使用のために洗浄される。

ライナー２７を捨てる前に、捕捉された粒状物
質は、必要ならば適当な液体、例えば無菌塩類溶
液、ロツク−リンガー溶液、人血清アルブミン等
を用いて取り出すことができる。ライナー２７か
ら捕捉粒状物質を逆洗することは好ましい捕捉粒
状物質回収法を構成する。従つて、赤血球は、必
要ならば、ライナー２７およびその外側の端面４
６を適当な塩類溶液または血漿、グルコース塩類
溶液、熱不活性化人血清アルブミンまたはその他
の輸血可能な溶液を用いて除去することにより再
び懸濁させて、多孔質のライナー２７に捕捉つま
りからめとられた物質を解放せしめることができ
る。

容器２０およびカバー３０は、殺菌に耐える限
りどのような適当な物質によつても作ることがで
きる。遠心分離装置１０のこれらの部分は、典型
的には重合体材料例えばポリオレフイン（ポリエ
チレン、ポリプロピレン等）、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチ
レン、ポリアクリレート（例えばポリメチルアク
リレート）、ポリエステル、ポリアミド（例えば
ナイロン６またはナイロン66）、ポリカーボネー
ト、または天然もしくは合成ゴムおよびそれらの
組合せから形成できる。単量体の共重合体同様ホ
モポリマーも使用できる。カバー３０の側面３６
は、容器２０の内壁２８に対する封止作用を達成
するために類似した種類の物質から作られること
が好ましい。あるいはまた、適当な物質で出来た
Ｏリングまたは円板をカバー３０の側面３６に装
着し、容器２０の円壁２８に関する液体密封を施
こしてもよい。摩擦の小さな適当な変形可能物質
としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイ
ロン、ポリテトラフルオロエチレン等がある。こ
うした変形可能物質は効果的な密封を提供し、遠
心分離操作中カバー３０を容器２０に保持せしめ
ておくであろう。

必要ならば、容器２０はステンレス鋼、容易に
洗浄および殺菌し得るその他の適当な金属または
ガラスから作ることもできる。

ライナー２７は、遠心分離装置１０に導入した
液体中に懸濁した細胞成分またはその他の粒状物
質を捕捉する空隙を有する適当な物質であればい
ずれのものでもよい。例えば、米国、ニユーヨー
ク州、ブルツクリンのクロメツクス・ケミカル社
（Chromex Chemical Corp.）製のインターフロ
ロ・Ｆ／Ｎ（Interflo Ｆ／Ｎ）38−122−２、す
なわち気孔のサイズ50〜55ミクロン（最大）で50
％の空隙空間を有する、親水性ポリエチレン連続
気泡フオームを使用することができる。疎水性ポ
リエチレン、例えば、米国ジヨージア州、フエア
バーン（Fairburn）のグラスロツク・プロダク
ツ社（Glasrock Products Inc.）のポレツクス
（Porex）部門製の帰孔のサイズ40〜55ミクロン
の疎水性ポリエチレンも使用することができる。
もう一つの材料は50ミクロンの気孔サイズを有す
る超高分子量のポリエチレン連続気泡である。こ
れは、米国、ペンシルベニア、ウエスト・リーデ
イング（West Reading）のジエネラル・ポリメ
トリツク社（General Polymetric Corp.）製で
ある。その他の物質、例えばプロピレン重合体、
ウレタン重合体、多孔性セラミツクまたは金属等
は、分別される液体に対して不活性であれば使用
してもよい。気孔サイズおよび空隙容積は、存在
する粒状物質に適合させることができる。全血の
場合、例えば、この気孔サイズは約７〜８ミクロ
ン以上でなければならない。

ホールダー１１を形成するのに使用される物質
の性質は大きな問題ではなく、どのような適当な
プラスチツクまたは金属物質からでも形成し得
る。同様に、モーター１２の性質も大きな問題で
はない。モーターの回転速度は遠心分離装置１０
のサイズおよび導入した物質の量によつて決ま
る。角回転速度は、十分な遠心力が懸濁物質に働
らき、液体から懸濁物質が分別および分離される
ように保たれる。遠心分離装置１０は、懸濁液体
から固体成分を分離し、その固体成分をライナー
２７の中へ、カツプ２０の内壁２８に最も近接し
た端面４６に向かつて移動させるのに十分な角回
転速度を持たなければならない。

血液一単位当たりの赤血球量には個人差および
男女差があるということは該技術で周知のことで
ある。この赤血球量はヘマトクリツト値と称され
ている。ヘマトクリツト値は、検査される血液の
体積を100％として、これに対する詰まつた赤血
球の体積として定義することができる。例えば、
女性のヘマトクリツト値は38％から42％の間であ
る。つまり、全血の100ml毎に分離される赤血球
細胞が38〜42mlを占めているということになる。
一方男性のヘマトクリツト値は、約41％から約52
％の間である。かくして、該容器の大きさは、特
定の単位血液のヘマトクリツト値に応じて変化さ
せて、該容器が使用中の試料に容量において本質
的に適合するようにすることができる。

全血試料の体積が500μの場合、モーターの
回転速度を7700回転／分（rpm）、回転時間を60
秒にすれば十分であつた（但し、試料の血液ヘマ
トクリツト値は45％）。そして120μの透明な液
体が、カツプまたは封入手段からピペツト吸出に
より得られた。

分別および分離操作が行なわれる温度は大きな
問題ではなく、導入した物質の凝固点または凝結
点を超えるならばいかなる温度でもよい。全血の
場合は、該温度は懸濁赤血球細胞の凝結点を超え
て、懸濁赤血球細胞の変性点未満となろう。一般
に、該温度は５〜40℃の範囲にあり、特に望まし
いのは15〜35℃の範囲の温度である。しかし、長
い間繰り返して使用する場合、機械的に発生した
熱を取り除き、適当な温度を維持するために該遠
心分離装置を冷却する必要があろう。従つて、適
当な手段を用いてホールダー１１を冷却するかま
たは冷却液を容器２０の底の部分、円錐形の斜壁
２４の下に導入することができよう。

以上から、本発明の遠心分離装置は、上述の目
的および目標のすべてを達成するのに、十分適合
せしめられていると共に該遠心分離装置系に固有
のその他の利点を有していることが理解されるで
あろう。該遠心分離装置には、使い易く、簡単
で、比較的安価、明確で、有効性、耐久性、精度
に優れ、機能が直接的であるという利点がある。
本発明は従来の分別および分離装置に存在した諸
問題を実質的に克服し、本質的に保守上の問題が
ない。血液を過度に遅延することなく分別すれ
ば、全血中の細胞の溶解は起こらないようであ
る。

上述したように、本発明は、全血から赤血球な
どの細胞成分を分別することに限られたものでは
なく、懸濁液体および／または低濃度の固体物の
混合液からより高濃度の固体物を分離することに
も及ぶことが理解されよう。固体物は、本発明で
はすべての物理的に分離可能な物質として定義さ
れ、例えば沈降可能な固体物、懸濁固体物、コロ
イド性固体物、細胞および血液の有形要素、例え
ば血小板、顆粒球（多形核球）、リンパ球、単球
等がある。

ライナー２７は異なつた物質の層から作ること
ができ、必要ならばパネル例えば紙のパネル
（内壁２８に沿つて位置した切り抜き部またはホ
ールダーに挿入される）から成つていてもよい。

カバー３０の代わりに、容器２０がその頂部に
斜壁を有するように設計することもできる。この
斜壁は分別および分離操作中液体を容器２０の内
部に保持するのに効果的なものとなろう。

上記の本発明の多くのその他の修正および変形
は、本発明の精神および範囲を離れることなく行
なうことができるのは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高速度モーターの軸上に支持されて
いる本発明の遠心分離装置の透視図である。第２
図は、第１図の遠心分離装置の分解組立図であ
り、該装置の構成要素を示している。第３図は、
本発明の遠心分離装置の組立て形態における横断
面での側面図である。第４図は、第３図において
楕円線４で囲まれている本発明の遠心分離装置の
横断面での側面部分図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体中に懸濁した微細固体粒状物質を分別お
   よび分離するための遠心分離装置において、 (a) 前記液体を入れるための容器、 (b) 前記容器内壁に設けて液体中に存在する粒状
   物質を捕捉する多孔質のライナー、 および(c)前記容器をその垂直軸の周囲に回転さ
   せる回転手段から成ることを特徴とする遠心分離
   装置。 ２ 前記容器が、カバーを有する特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ３ 前記カバーが、液体の導入用および／または
   取り出し用の開口を有する特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ４ ライナーが重合体物質である特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ５ 重合体ライナーが７ミクロンを超える大きさ
   の空隙（openings）を有する特許請求の範囲第
   ４項記載の装置。 ６ 液体中に懸濁した微細固体粒状物質を分別お
   よび分離するための方法において、 (a) 前記液体を、前記微細固体粒状物質を捕捉す
   る多孔質のライナーを内壁に設けた容器へ導入
   すること、 および、(b)前記容器を回転させて前記微細固体
   粒状物質を前記ライナーで捕捉することを特徴と
   する方法。 ７ 前記微細固体粒状物質の分離の後の、残つた
   液体を取り除く手順をも包含する特許請求の範囲
   第６項記載の方法。 ８ 液体が全血である特許請求の範囲第６項記載
   の方法。