(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心分離操作により全血を遠心分離し血漿を回収する際に用いる血液分離回収デバイスであって、第１の母材及び第２の母材から構成され、第１の母材に全血採取部及び血球成分分離部が連通されて形成され、第２の母材に血漿回収部が形成され、前記全血採取部が毛細管現象により全血を採取可能であり、前記血漿回収部が毛細管現象により前記血球成分分離部の血漿を回収可能であり、第１の母材と第２の母材が着脱可能であることを特徴とする血液分離回収デバイス。
【請求項２】
前記全血採取部及び前記血漿回収部が管状形状であり、断面積が０．０１〜１．２ｍｍ２である請求項１記載の血液分離回収デバイス。
【請求項３】
前記全血採取部、前記血球成分分離部、及び前記血漿回収部が高分子又はガラスからなる請求項１又は２記載の血液分離回収デバイス。
【請求項４】
前記血球成分分離部にゲル状物質が具備されている請求項１〜３いずれか記載の血液分離回収デバイス。
【請求項５】
前記血液採取部及び前記血漿回収部の内表面の水に対する接触角が６０°以下である請求項１〜４いずれか記載の血液分離回収デバイス。
【請求項６】
前記血液採取部及び前記血漿回収部の内表面の水に対する接触角が６０°以下にするための処理方法が、プラズマ処理、コロナ処理、ガンマ線照射処理、又は親水性ポリマー処理のいずれかである請求項５記載の血液分離回収デバイス。
【請求項７】
前記親水性ポリマー処理方法が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーを表面コート処理することである請求項６記載の血液分離回収デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全血から血球成分を分離し血漿を回収するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中の成分を測定する生化学検査は各種の診断、観察に広く利用され、臨床検査として重要な検査法となっている。各種の生化学検査装置が開発され多数の検体や多数の検査項目が分析されている。従来の健康診断や疾病状態の診断は、患者から数ｃｃの多量の血液を採取し、その分析に大規模な自動血液分析装置で得た測定値より行われてきた。通常、このような自動分析装置は、病院などの医療機関に設置されており、規模が大きく、また、その操作は専門を有するものに限られるものであった。
【０００３】
しかし、近年、極度に進歩した半導体装置作製に用いられる微細加工技術を応用し、数ｍｍから数ｃｍ四方の基板上に種々のセンサなどの分析装置を配置して、そこに被験者の血液などの体液を導き、被験者の健康状態を瞬時に把握することができる新しいデバイスの開発とその実用化の気運高まってきている。このような安価なデバイスの出現により、将来の高齢化社会において高齢者の日々の健康管理を在宅で可能にすることなどで増加の一途を辿る健康保険給付金の圧縮を図れる。また救急医療の現場においては被験者の感染症（肝炎、後天性免疫不全症など）の有無などを、本デバイスを用いて迅速に判断できれば適切な対応ができるなど、種々の社会的な効果が期待されるために非常に注目されつつある技術分野である。このように従来の自動分析装置に代わって、血液分析を各家庭で自らの手で実施することを目指した小型で簡便な血液分析方法ならびに血液分析装置が開発されている。このような検査において、血液中の特定の成分、特に血球成分は、測定値に高いバックグランドを生じるか、または測定装置の性能を妨害するためサンプル中の血球成分の除去が望まれる。また、検査装置は多くの場合少量サンプル量での測定が可能であることが望ましい。
【０００４】
従来の健康診断や疾病状態の診断においては、サンプル中の血液成分の除去をするために遠心分離による方法が用いられてきたが血液が数ｃｃ必要であること、遠心分離した後に上澄みを作業者が吸い取るといった熟練を要する作業が必要であった。
【０００５】
特許文献１には、血球成分分離構造物では、遠心力で血液を分離するチップが開示されているが、検体である血液を導入し遠心力により分離したのち、チップを９０°回転させ分離した血液を秤量送液し、さらに９０°回転させ試薬と混合するといった複雑な手順を踏むものであり、マイクロチップを取り外しすることで作業に時間を要し、人為的ミスによりマイクロチップを落下させたり、ぶつけたりするおそれがあった。
【０００６】
特許文献２に開示されている血球成分分離構造物では、遠心力で血液を分離し回転の中心を機械側で操作することにより分離と送液を可能にしているが、装置が煩雑となり高価になってしまう問題がある。
【０００７】
特許文献３に開示されている血球成分分離構造物では、毛細管現象によりサンプルを経路内に導入し、経路内部に配置した多数の欠けた月または弾丸の形をした障害物を利用して血球成分を分離している。しかしながら、このような毛細管現象と経路内部の障害物とを利用した血球成分分離構造物でも、必要な血液量に関しては未だ改善の余地がある。現在チップタイプの血糖値センサに使用されるサンプル容量は約０．３〜４μＬであるが上記の血液成分分離構造物は血液の濾過を行うために、２０〜５０μＬのサンプル容量を必要とする。したがって、血球を分離せずに血糖値センサでの検査を行う場合に比べていまだに多量のサンプルが必要とされる。
【０００８】
特許文献４開示される血球成分分離構造物では、マイクロ流路中に隙間が約０．１μｍ〜２μｍと微小なスリットを設け、スリットが血球成分で目詰まりしないように約２μｍ〜１０μｍのキャビティを設けることを特徴としており、微量な血液試料から血球成分を濾過することが出来る。しかしながら、マイクロ流路中に隙間が０．１μｍ〜２μｍの微小なスリットを設ける加工は簡単ではなく、工業的に難しく、この構造を有したチップは高価となってしまう問題がある。
【０００９】
上記のように、安価で簡単な操作により微量な全血サンプルから血球を分離し血漿を定量的に回収する血液分離回収デバイスはなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１０９０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０４９１号公報
【特許文献３】米国特許第６３１９７１９号明細書
【特許文献４】国際公開第２００４／０９７３９３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、安価で簡単な操作により微量な全血サンプルから血球を分離し血漿を定量的に回収する血液分離回収デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の通りである。
（１）遠心分離操作により全血を遠心分離し血漿を回収する際に用いる血液分離回収デバイスであって、第１の母材及び第２の母材から構成され、第１の母材に全血採取部及び血球成分分離部が連通されて形成され、第２の母材に血漿回収部が形成され、前記全血採取部が毛細管現象により全血を採取可能であり、前記血漿回収部が毛細管現象により前記血球成分分離部の血漿を回収可能であり、第１の母材と第２の母材が着脱可能であることを特徴とする血液分離回収デバイス。
（２）前記全血採取部及び前記血漿回収部が管状形状であり、断面積が０．０１〜１．２ｍｍ２である（１）記載の血液分離回収デバイス。
（３）前記全血採取部、前記血球成分分離部、及び前記血漿回収部が高分子又はガラスからなる（１）又は（２）記載の血液分離回収デバイス。
（４）前記血球成分分離部にゲル状物質が具備されている（１）〜（３）いずれか記載の血液分離回収デバイス。
（５）前記血液採取部及び前記血漿回収部の内表面の水に対する接触角が６０°以下である（１）〜（４）いずれか記載の血液分離回収デバイス。
（６）前記血液採取部及び前記血漿回収部の内表面の水に対する接触角が６０°以下にするための処理方法が、プラズマ処理、コロナ処理、ガンマ線照射処理、又は親水性ポリマー処理のいずれかである（５）記載の血液分離回収デバイス。
（７）前記親水性ポリマー処理方法が、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーを表面コート処理することである（６）記載の血液分離回収デバイス。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の血液分離回収デバイスを用いることにより、安価で簡単な操作により微量な全血サンプルから血球を分離し血漿を定量的に回収することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図１に本発明の血液分離回収デバイスの一例の断面の概略平面図を示す。
血液分離回収デバイスは第１の母材１及び第２の母材５から構成され、第１の母材１に全血採取部２及び血球成分分離部３が連通されて形成され、第２の母材５に血漿回収部４が形成され、全血採取部２が毛細管現象により全血を採取可能であり、血漿回収部４が毛細管現象により血球成分分離部３の血漿を回収可能であり、第１の母材１と第２の母材５が着脱可能であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に使用する第１の母材１及び第２の母材５の材質は、Ｓｉ、ガラス、プラスチック等が挙げられ、母材１、５は同一材質である必要は無い。このような候補の中で自由な形状に加工しやすく量産が容易であるプラスチック材料が材質として特に好ましい。プラスチックの材質としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、環状ポリオレフィン樹脂（ＣＯＣ）、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等の種々のプラスチック材料を選択することが可能である。また、これらのプラスチック材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
【００１６】
本発明において、母材を所定の形状に加工する加工方法としては任意であり、切削加工、射出成形、溶剤キャスト法、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法などの方法を利用できる。
【００１７】
全血採取部２及び血漿回収部３は中空の管状形状であることが好ましく、角柱状、円柱状等の形状が好ましい。全血採取部２及び血漿回収部３は、母材を直接加工して形成しても良く、又は予め形成した管状形状等の部材を母材に接着、嵌合しても良い。
【００１８】
全血採取部２及び血漿回収部３の中空部分の断面積は、０．０１ｍｍ２以上１．２ｍｍ２以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０５ｍｍ２以上１．０ｍｍ２以下である。全血採取部２又は血漿回収部３の断面積が下限値未満では管状形状を作製する際に技術を要し工業的な生産が困難であること、ある特定量の全血を採取および血漿を回収する際に管状形状の長さを長くする必要があり経済的でないこと、毛細管現象を利用して全血を採取および血漿を回収するため細く長い管状形状では特定量を採取および回収するためには時間を要するため好ましくない。全血採取部２又は血漿回収部３の断面積が上限値を超えると表面張力やキャピラリー効果による流体の移動効果が薄くなり全血の採取および血漿を回収するにあたり時間を要し、更には全血の採取および血漿の回収ができなくなるため好ましくない。
【００１９】
全血採取部２及び血漿回収部３の水に対する接触角は６０°以下であることが好ましく、更に好ましくは４０°以下である。全血採取部と血漿回収部の水に対する接触角が上限値を超えると表面張力やキャピラリー効果による流体の移動効果が薄くなり液体が流路を流れる際に時間を要するため好ましくない。全血採取部２と血漿回収部３の水に対する接触角を６０°以下にする手法として、プラズマ処理またはコロナ放電処理、ガンマ線照射処理やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エバール（ＥＶＯＨ）、ポバール（ＰＶＯＨ）、又はホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマーを表面コート処理することが好ましいが、血液成分の組成物や組成比を変化させるような悪い影響を与えない方法であれば特に限定しない。
【００２０】
図２に全血を採取したときの血液分離回収デバイスの断面の概略平面図を示す。全血サンプルを全血採取部２の先端部に接触させることにより毛細管現象により全血採取部に採取された全血サンプル６を採取することができる。全血採取部２の管の面積および長さを適宜設計することにより特定量の全血サンプルを採取することができる。
【００２１】
図３に遠心分離したときの血液分離回収デバイスの断面の概略平面図を示す。全血採取部２で全血サンプルを特定量採取した後、図３に示す遠心力作用方向に遠心操作することにより採取された全血は血球成分分離部３へと移動し、血球成分分離部３で遠心分離された血球成分９と遠心分離された血漿７に分離される。
【００２２】
血球成分分離部３には血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質８が具備されていることが好ましい。ゲル状物質を具備することにより遠心分離後に血球成分と血漿が明確に分離することができ、また、ゲル状物質であるため毛細管現象により血漿回収部へと導入されることがなく血漿回収部で血漿を回収する際に血球成分が混入することを防ぐことができる。
【００２３】
遠心分離後、血球成分分離部３で分離された血漿は血漿回収部４の先端から血漿回収部４へと毛細管現象により特定量の血漿が回収される。血球成分分離部３の体積は、全血採取部で採取する全血サンプル６の量と血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質８の量により適宜設計されるが、全血採取部で採取する全血サンプル６の量と血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質８の量を合せた体積よりも大きい方が好ましく、より好ましくは同じ量の体積を持つことである。
【００２４】
血球成分分離部３の断面積は、血漿回収部４の先端が血球成分分離部３へ入り込む大きさ以上に設計する必要があるが、血球成分分離部３の断面積が大きすぎると遠心分離された血漿７および遠心分離された血球成分９の高さが低くなるため血球回収部４の先端位置の精度が必要となり設計上難しくなるため好ましくない。
【００２５】
血漿回収部４が遠心分離された血漿６に接する先端の位置は全血採取部で採取する全血サンプル６の量および血球成分分離部３の体積、血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質８の体積、血漿回収部で回収される血漿１１の体積により適宜設計される。より詳細には、血漿回収部４の先端が遠心分離された血漿７に触れる位置であり、血漿回収部４で回収する特定量の血漿に触れる位置となるように適宜設計される。血漿回収部４の管の面積および長さを設計することにより特定量の血漿を回収することができる。
【００２６】
図４に遠心分離後に第１の母材から第２の母材を外して、血漿回収部を取り外したときの第１の母材における全血採取部２および血球成分分離部３の一例を示す。血漿回収部４へ血漿が回収され回収されなかった余剰の血漿１０と血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質８と遠心分離された血球成分９が残される。
【００２７】
図５に遠心分離後に第１の母材から第２の母材を外して、血漿回収部を取り外したときの第２の母材における血漿回収部の一例を示す。毛細管現象により血漿回収部に回収された血漿１１が特定量回収され取り外される。特定量の血漿が回収された血漿回収部４を使用することにより、測定値に高いバックグランドを生じる可能性があり装置の性能を妨害する可能性のある血球成分を取り除いた形で血液分析をすることができる。
【００２８】
これらの血液分離回収デバイスの流路設計は検出対象物、利便性を考慮に適宜設計される。血液分離回収デバイスとして、膜、ポンプ、バルブ、センサー、モーター、ミキサー、ギア、クラッチ、マイクロレンズ、電気回路等を装備したり、複数本のマイクロチャネルを同一基板上に加工することにより複合化したりすることも可能である。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
第１及び第２の母材として、環状ポリオレフィン（ＣＯＣ）を使用し切削加工により図１のようなデバイス形状を作製した。血球成分分離部３を断面１．０ｍｍ角で５ｍｍ高さの管状形状とした。全血採取部２として内径１．０ｍｍφ、外径１．４ｍｍ、長さ６ｍｍのガラス管（ガラス管容積：約５μＬ）を使用し母材１に接着剤により固定した。血漿回収部４として内径０．６ｍｍφ、外形０．９ｍｍφ、長さ７ｍｍのガラス管（ガラス管容積：約２μＬ）を使用し血漿回収部４のガラス管の先端が血球成分分離部３の入口から２．０ｍｍの長さだけ血球成分分離部へ入った位置となるように母材５に接着剤により固定した。ガラス管に使用したガラスと同じ材質のガラス基板の水との接触角を測定したところ２５°であった。指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取し、２０００Ｇで３０秒間遠心分離操作を実施した。５秒静置後、血漿回収部を血漿分離回収デバイスから取り外したところ血漿回収部に血漿が透明な液体として採取された。採取された血漿の体積を測定したところ２μＬであった。
【００３１】
（実施例２）
第１の母材１として、ポリプロピレン（ＰＰ）を使用し切削加工により図１のようなデバイス形状を作製した。血球成分分離部３を断面１．０ｍｍ角で３ｍｍ高さの管状形状とした。全血採取部２として内径０．６９ｍｍφ、外径０．９７ｍｍ、長さ８ｍｍのガラス管（ガラス管容積：約３μＬ）を使用し母材１に接着剤により固定した。血漿回収部４としてポリスチレン（ＰＳ）を材料とする第２の母材５に幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、長さ４ｍｍの流路（流路容積：約１．０μＬ）を切削加工で加工し血漿回収部４の流路の先端が血球成分分離部３の入口から１．８ｍｍ長さ血球成分分離部へ入った位置となるように母材を加工した。加工した血漿回収部４にホスホリルコリン基を有するポリマーを成分とする親水性ポリマー（日本油脂株式会社製、ＭＰＣポリマー）をマイクロ流路に導入しエタノールで洗浄し遠心乾燥することで流路表面に親水性ポリマーを塗布した。別のポリスチレン（ＰＳ）基板にＭＰＣポリマーを同様に塗布し水との接触角を測定したところ５５°であった。
指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取し、５００Ｇで１０分間遠心分離操作を実施した。１０秒静置後血漿回収部を血漿分離回収デバイスから取り外したところ血漿回収部に血漿が透明な液体として採取された。採取された血漿の体積を測定したところ１．０μＬであった。
【００３２】
（実施例３）
第１の母材１として、ポリプロピレン（ＰＰ）を使用し成形により図１のようなデバイス形状を作製した。血球成分分離部３を断面１．０ｍｍ角で７ｍｍ高さの管状形状とした。全血採取部２として内径１．０ｍｍφ、外径１．４ｍｍ、長さ６ｍｍのガラス管（ガラス管容積：約５μＬ）を使用し母材１に接着剤により固定した。血漿回収部４としてポリカーボネート（ＰＣ）を材料とする第２の母材に幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、長さ６ｍｍの流路（流路容積：約１．５μＬ）を切削加工で加工し、血漿回収部４の流路の先端が血球成分分離部３の入口から１．５ｍｍ長さ血球成分分離部へ入った位置となるように母材を加工した。加工した血漿回収部４に酸素プラズマ処理を実施した。プラズマ処理の装置としてブランソン製プラズマ照射機（ＩＰＣ７１５０−１２４３６ＳＴ）を使用し、プラズマ処理条件として電力７００Ｗ、酸素流量３００ｓｃｃｍ、プラズマ照射時間は１０分を採用した。別のポリカーボネート（ＰＣ）基板に同様の酸素プラズマ処理を実施し水との接触角を測定したところ４５°であった。血球成分の中間に層を成すゲル状物質（日本ペイント株式会社製、ＰＳ  Ｇｅｌ  Ｎｏ４６０）を２μＬ血液成分分離部に注入した。
指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取し、２０００Ｇで６０秒間遠心分離操作を実施した。１０秒静置後血漿回収部を血漿分離回収デバイスから取り外したところ血漿回収部に血漿が透明な液体として採取された。採取された血漿の体積を測定したところ１．５μＬであった。
【００３３】
（比較例１）
実施例１と比較し、全血採血部２の材質をガラス管からフッ素チューブへと変更した以外は実施例１と同様の方法で血液分離回収デバイスを作製した。指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取しようとしたが毛細管現象で全血を採取できなかったため、全血分離回収デバイスとして機能しなかった。
【００３４】
（比較例２）
実施例１と比較し、第１の母材と第２の母材が一体型となり分離できない血液分離デバイスを作製した以外は実施例１と同様の方法で血液分離回収デバイスを作製した。指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取し、２０００Ｇで３０秒間遠心分離操作を実施した。５秒静置後血漿回収部から血漿を回収するために、シリンジを用いて２μＬを血漿回収部から吸い上げたが血球成分が混じり血漿が回収できなかった。
【００３５】
（比較例３）
実施例１と比較し、血漿回収部４の材質をガラス管からポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなるチューブへと変更した以外は実施例１と同様の方法で血液分離回収デバイスを作製した。
指先から無痛針を使用し全血採取部に全血を毛細管現象により採取し、２０００Ｇで３０秒間遠心分離操作を実施した。５秒静置後血漿回収部を血漿分離回収デバイスから取り外したところ血漿回収部には液体が採取されておらず、血液分離回収デバイスとして機能しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明を用いることにより、安価で簡単な操作により微量な全血サンプルから血球を分離し血漿を定量的に回収する血液分離回収デバイスが提供され、化学、生化学、食品衛生、環境測定、医学分野などの液体サンプルを遠心分離し回収する分野に利用が可能である。より具体的には化学、生化学、医学などの分野における臨床試験、特にポイントオブケア検査または家庭などで使用する血液分離が必要とされる検査に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】血液分離回収デバイスの一例の断面の概略平面図
【図２】全血を採取したときの血液分離回収デバイスの断面の概略平面図
【図３】遠心分離したときの血液分離回収デバイスの断面の概略平面図
【図４】遠心分離後に血漿回収部を取り外したときの全血採取部及び血球成分分離部の断面の概略平面図
【図５】遠心分離後に血漿回収部を取り外したときの血漿回収部の断面の概略平面図
【符号の説明】
【００３８】
１  血液分離回収デバイス本体の第１の母材  
２  全血採取部
３  血球成分分離部
４  血漿回収部
５  血液分離回収デバイス血漿回収部の第２の母材
６  全血採取部に採取された全血サンプル
７  遠心分離された血漿
８  血漿と血球成分の中間に層を成すゲル状物質
９  遠心分離された血球成分
１０  血漿回収部に回収されなかった余剰の血漿
１１  血漿回収部に回収された血漿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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