(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全血を濾過して濾過液を得るフィルタと、
該フィルタを保持するとともに血液入口と濾過液出口とを有するホルダと、
該ホルダに対して前記濾過液出口側から負圧を作用させる、該濾過液出口側に着脱可能に設けられた吸引手段と、
前記濾過液出口側に設けられた前記濾過液を受ける受槽と、
前記全血が前記フィルタに到達した時間、および前記濾過液が前記受槽に到達した時間に基づいて前記全血のヘマトクリット値を推測するヘマトクリット値推測手段とを備えたことを特徴とする血液濾過装置。
【請求項２】
前記受槽に供給される濾過液の液面を検出する液面検出手段と、
前記吸引手段による吸引圧力を検出する圧力検出手段とをさらに備え、
前記ヘマトクリット値推測手段は、前記吸引手段による吸引圧力の変動を前記圧力検出手段により検出して前記全血がフィルタに到達する時間を検出し、前記液面検出手段により前記濾過液が前記受槽に到達する時間を検出する手段であることを特徴とする請求項１記載の血液濾過装置。
【請求項３】
前記圧力検出手段は、前記吸引手段の吸引圧力を制御するための圧力検出手段と兼用されてなることを特徴とする請求項２記載の血液濾過装置。
【請求項４】
前記ヘマトクリット値推測手段による推測結果に基づいて、前記全血の総吸引時間を推測する吸引時間推測手段と、
該吸引時間推測手段により推測された総吸引時間の経過後前記吸引手段の駆動を停止する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の血液濾過装置。
【請求項５】
全血を濾過して濾過液を得るフィルタと、
該フィルタを保持するとともに血液入口と濾過液出口とを有するホルダと、
該ホルダに対して前記濾過液出口側から所定の吸引圧力を作用させる、該濾過液出口側に着脱可能に設けられた吸引手段と、
前記濾過液出口側に設けられた前記濾過液を受ける受槽と、
前記吸引手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、
該駆動量検出手段による検出結果に基づいて、前記全血のヘマトクリット値を推測するヘマトクリット値推測手段とを備えたことを特徴とする血液濾過装置。
【請求項６】
前記ヘマトクリット値推測手段による推測結果に基づいて、前記全血の総吸引時間を推測する吸引時間推測手段と、
該吸引時間推測手段により推測された総吸引時間の経過後前記吸引手段の駆動を停止する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の血液濾過装置。
【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、血清などの濾過液を調製する際に使用される血液濾過装置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。とく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器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を分離する方法が検討されている。
【０００３】
この濾過方法には、ガラス繊維濾紙と酢酸セルロースなどの各種の微多孔性膜を組み合わせてカラムに充填し、カラムの一方から全血を注入し、加圧や減圧を行って他方から血漿を得るいくつかの方法が提案されている（特公昭４４−１４６７３号公報、特開平２−２０８５６５号公報、特開平４−２０８８５６号公報、特公平５−５２４６３号公報など）。
【０００４】
しかしながら、全血から濾過により自動分析など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未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、本出願人により、微量な血液であっても血漿や血清を効率よく分離することができる血液濾過装置として、濾材としてのフィルタ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くした血液濾過装置が開発されている（特願平８−７６９２号）。また、その吸引側に血漿受槽を設けたものも開発されている（特願平８−９１６２１号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した血漿受槽を有する血液濾過装置においては、適量の血漿が血漿受槽に供給されるように、吸引圧力や吸引時間が制御されている。しかしながら、全血はそのヘマトクリット値に応じて濾過時間や吸引圧力が異なるため、一律に吸引圧力や吸引時間を制御したのでは、受槽から血漿が溢れて装置を汚染したり、十分な量の血漿を濾過できないおそれがある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、全血のヘマトクリット値に拘わらず適量の濾過液を受槽に供給することができる血液濾過装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の血液濾過装置には、全血を濾過して濾過液を得るフィルタと、該フィルタを保持するとともに血液入口と濾過液出口とを有するホルダと、該ホルダに対して前記濾過液出口側から負圧を作用させる、該濾過液出口側に着脱可能に設けられた吸引手段と、前記濾過液出口側に設けられた前記濾過液を受ける受槽と、前記全血が前記フィルタに到達した時間、および前記濾過液が前記受槽に到達した時間に基づいて前記全血のヘマトクリット値を推測するヘマトクリット値推測手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
なお、本発明による第１の血液濾過装置においては、前記受槽に供給される濾過液の液面を検出する液面検出手段と、前記吸引手段による吸引圧力を検出する圧力検出手段とをさらに備えるものとし、前記ヘマトクリット値推測手段を、前記吸引手段による吸引圧力の変動を前記圧力検出手段により検出して前記全血がフィルタに到達する時間を検出し、前記液面検出手段により前記濾過液が前記受槽に到達する時間を検出する手段とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明による第１の血液濾過装置においては、前記圧力検出手段は、前記吸引手段の吸引圧力を制御するための圧力検出手段と兼用されてなることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明による第１の血液濾過装置においては、前記ヘマトクリット値推測手段による推測結果に基づいて、前記全血の総吸引時間を推測する吸引時間推測手段と、該吸引時間推測手段により推測された総吸引時間の経過後前記吸引手段の駆動を停止する制御手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１２】
ここで、吸引手段の駆動を停止するとは、吸引手段がポンプの場合ポンプを駆動するモータを停止すること、あるいはポンプにより負圧を供給する流路に解放弁を設け、この解放弁を解放することなどを含むものである。
【００１３】
本発明による第２の血液濾過装置は、全血を濾過して濾過液を得るフィルタと、該フィルタを保持するとともに血液入口と濾過液出口とを有するホルダと、該ホルダに対して前記濾過液出口側から所定の吸引圧力を作用させる、該濾過液出口側に着脱可能に設けられた吸引手段と、前記濾過液出口側に設けられた前記濾過液を受ける受槽と、前記吸引手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、該駆動量検出手段による検出結果に基づいて、前記全血のヘマトクリット値を推測するヘマトクリット値推測手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明による第２の血液濾過装置においては、前記ヘマトクリット値推測手段による推測結果に基づいて、前記全血の総吸引時間を推測する吸引時間推測手段と、該吸引時間推測手段により推測された総吸引時間の経過後前記吸引手段の駆動を停止する制御手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
全血はそのヘマトクリット値が大きい場合には、フィルタと通過する際の抵抗が大きいため、一定の吸引圧力により濾過を行うためには、吸引手段の駆動量を比較的小さくするとともに比較的長い吸引時間が必要である。一方、ヘマトクリット値が小さい場合には、フィルタを通過する際の抵抗が小さいため、一定の吸引圧力により濾過を行うためには、比較的大きい吸引手段の駆動量および比較的短い吸引時間により濾過を行うことができる。したがって、濾過を行う際の吸引手段の駆動量、あるいは吸引時間に基づいて、濾過を行っている全血のヘマトクリット値を推測することができる。本発明は、この点に着目してなされたものである。
【００１６】
すなわち、本発明の第１の血液濾過装置によれば、全血がフィルタに到達した時間、および濾過液が受槽に到達した時間に基づいて全血のヘマトクリット値を推測するようにしたため、推測されたヘマトクリット値から吸引時間を推測することができる。
【００１７】
また、本発明の第２の血液濾過装置によれば、吸引手段の駆動量を駆動量検出手段により検出し、この検出結果に基づいて全血のヘマトクリット値を推測するようにしたため、推測されたヘマトクリット値から吸引時間を推測することができる。
【００１８】
さらに本発明においては、推測されたヘマトクリット値に基づいて受槽に濾過液が適正量供給されるまでの総吸引時間を推測することができ、この総吸引時間に基づいて吸引手段の駆動を制御すれば、全血のヘマトクリット値が不明であっても適量の濾過液を濾過することができ、これにより受槽から濾過液が溢れることによる装置の汚染を防止できる。
【００１９】
また、第１の血液濾過装置における圧力検出手段を、吸引手段の吸引圧力を制御するための圧力検出手段と兼用することにより、装置の構成を簡易なものとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１および図２は本発明の第１の実施形態による血液濾過装置の構成を示す図である。図１および図２に示すように、本発明の第１の実施形態による血液濾過装置は、サンプル収容部16に収容される採血管７の開口部に取付けられるホルダ１と、ホルダ１に接続して血液から血漿を分離するための負圧を作用させる吸引部２とからなる。ホルダ１はプラスチック製のホルダ本体1Aおよび蓋体1Bからなる。ホルダ本体1Aは、採血管内部に挿入される挿入部1aと、ガラス繊維からなるフィルタ３が挿入されるフィルタ保持部1bと、蓋体1Bと超音波溶接などにより接合されるフランジ部1cとからなる。蓋体1Bは、ホルダ本体1Aと接合されるフランジ部1dと、フィルタ３により濾過された血漿を保持するためのカップ1eと、カップ1eにフィルタ３からの血漿を供給するノズル状供給口1fとからなる。
【００２２】
吸引部２は、基台31に回転自在に支持される軸部材４に取付けられたアーム2aを備える。アーム2aの先端下方側には、ホルダ１の蓋体1Bと当接する吸盤部2bが設けられ、この吸盤部2bは後述するポンプと接続される負圧供給部2cと接続されている。また、負圧供給部2cにはポンプからの負圧を解放するための解放弁が設けられている。さらに吸盤部2b内には、カップ1eに供給される血漿の液面を検出して血漿がカップ1eから溢れることを防止するための液面検出センサ2dが設けられている。軸部材４の外周部分には不図示のタイミングベルトが巻き掛けられ、このタイミングベルトが不図示の駆動モータの正逆回転駆動によって回転し、軸部材４の往復回転駆動を行うように構成されている。
【００２３】
また、図２に示すように、軸部材４は、基台31に設置された支持部材63に対して回転自在に取付けられている。支持部材63と基台31との間には、上下方向に送りネジ64が回転自在に支承されている。送りネジ64の下端部はプーリー65が固着されており、駆動モータ66の駆動プーリー67との間にタイミングベルト68が巻き掛けられている。さらに、送りネジ64は軸部材４に取付けられた固定部材69を貫通し、その貫通部分には送りネジ64に螺合するナット部材69a が設けられ、送りネジ64の回転に応じて軸部材４が昇降作動するように構成されている。
【００２４】
液面検出センサ2dは、カップ1eに供給される血漿の液面に赤外線などの光を照射し、その反射光を光学的に検出する反射型の光センサであり、血漿液面がカップ1eの高さと略同一となったときに最大信号値を出力するように設定される。そして、血液の濾過中に液面検出センサ2dから最大信号値が出力されたときに負圧供給部2cの解放弁を解放して血液の吸引を停止する。
【００２５】
図３は蓋体1Bと吸盤部2bとの間に形成された空間に負圧を作用させる第１の実施形態による吸引装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように吸引装置20は、上述した負圧供給部2cに負圧、すなわち吸引圧力を供給するためのポンプ21と、ポンプ21を駆動するためのモータ22と、ポンプ21から負圧供給部2cに供給される吸引圧力を検出するための圧力センサ23と、圧力センサ23の検出結果に基づいてモータ22の回転をフィードバック制御するための制御手段24と、モータ22の回転量に基づいて濾過すべき全血のヘマトクリット値を推測するヘマトクリット値推測手段25と、ヘマトクリット値推測手段25において推測されたヘマトクリット値に基づいてカップ1eに血漿が満たされるまでのポンプ21による吸引時間を推測するとともに、吸引時間の経過により制御手段24に対してモータ22の駆動を停止する指令を出力する吸引時間推測手段26とを備える。
【００２６】
制御手段24は、負圧供給部2cに供給される吸引圧力が例えば図４の実線Ａに示すように、経時に応じて予め定められた所定の圧力値となるようにモータ22の回転をフィードバック制御するものであり、その制御量は濾過する全血のヘマトクリット値に応じて変化するものである。すなわち、図４の実線Ａに示すような所定の圧力値により濾過を行う場合、吸引開始から約１５〜２０秒程経過した時点において、ヘマトクリット値が大きいほどモータの制御量が小さく、ヘマトクリット値が小さいほどモータの制御量が大きくなっている。これは、全血はそのヘマトクリット値が大きい場合には、フィルタ３を通過する際の抵抗が大きく、ヘマトクリット値が小さい場合にはフィルタ３を通過する際の抵抗が小さいためである。したがって、本実施形態においては、この時点におけるモータ22の制御量をヘマトクリット値推測手段25により検出してヘマトクリット値を推測するものである。
【００２７】
吸引時間推測手段26は、ヘマトクリット値推測手段25において推測されたヘマトクリット値に基づいて、濾過された血漿がカップ1eに満たされるまでのポンプ21による吸引時間を推測する。すなわち、ヘマトクリット値が大きいほど吸引時間が大きくなるため、推測されたヘマトクリット値に基づいて、そのヘマトクリット値に応じた適切な吸引時間を予め設定されたテーブルなどを参照して推測するものである。そして、吸引時間推測手段26は推測された吸引時間が経過したときに制御手段24に対してモータ22の駆動を停止する指令を出力する。なお、この際負圧供給部2cに設けられた解放弁を作動させる指令を出力してもよい。
【００２８】
なお、第１の実施形態においては、液面検出センサ2dによっても濾過が停止されるが、液面検出センサ2dおよび吸引時間推測手段26のいずれか早く吸引が終了する方を選択して、濾過された血漿がカップ1eから溢れないようにすることが好ましい。
【００２９】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。
【００３０】
全血から血漿を分離する際には、サンプル収容部16に収容されている採血管７に図５に示すようにホルダ１を取付け、初期位置よりアーム2aを回転してアーム2aの吸盤部2bをホルダ１と対向させ、さらにアーム2aを下降してホルダ１の蓋体1Bとアーム2aの吸盤部2bとを互いに当接させる。次いで、ポンプ21を駆動して、蓋体1Bと吸盤部2bとの間に形成された空間に負圧を作用させる。これにより、採血管７内の全血が挿入部1aから吸い上げられフィルタ３により濾過されてノズル状供給口1fを介してカップ1eに血漿が供給される。
【００３１】
この際、圧力センサ23によりポンプ21の吸引圧力が検出され、この検出値が制御手段24に入力されてモータ22の回転量がフィードバック制御され、これによりポンプ21の吸引圧力が図４の実線Ａに示すように制御される。一方、制御手段24によるモータ22の回転量の制御量がヘマトクリット値推測手段25により検出され、このモータ22の回転制御量に基づいて、濾過中の全血のヘマトクリット値が推測される。推測されたヘマトクリット値に関する情報は吸引時間推測手段26に入力され、ここで推測されたヘマトクリット値に対する吸引時間が推測される。なお、推測されたヘマトクリット値が図４に示すヘマトクリット値のグラフの中間の値である場合は、安全側すなわち総吸引時間が短くなる側のヘマトクリット値に対応する吸引時間が推測される。
【００３２】
そして、推測された吸引時間が経過すると、吸引時間推測手段26は吸引時間が経過した旨の情報を制御手段24に入力する。制御手段24はこの情報に基づいてモータ22の駆動を停止する、あるいは負圧供給部2cの解放弁を解放して全血の濾過を終了する。一方、カップ1eに血漿が供給され、血漿液面がカップ1eの高さと略同一となったときに液面検出センサ2dから最大信号値が出力される。これによっても負圧供給部2cの解放弁が解放されて全血の濾過が停止されるとともに、モータ22の駆動が停止されてポンプ21を停止する。その後、アーム2aを上昇して初期位置に回転移動して濾過を終了する。なお、この際、濾過が終了したことをランプ、モニタ表示あるいは音声などによりオペレータに知らせるようにしてもよい。
【００３３】
このように、第１の実施形態においては、濾過される全血のヘマトクリット値を推測するようにしたため、推測されたヘマトクリット値に基づいて吸引時間を推測して、適量の血漿がカップ1eに供給された時点において濾過を終了することができ、これにより濾過された血漿がカップ1eから溢れてしまうことを防止することができる。また、液面検出センサ2dによっても供給される血漿の液面を検出して濾過を終了させるようにしたため、血漿のカップ1eからの溢れを確実に防止することができる。
【００３４】
なお、上記第１の実施形態においては、制御手段24におけるモータ22の回転制御量に基づいてヘマトクリット値を推定するようにしているが、圧力センサ23による圧力と液面検出センサ2dによる検出結果とに基づいてヘマトクリット値を推測するようにしてもよい。以下この実施形態を本発明の第２の実施形態として説明する。
【００３５】
図６は本発明の第２の実施形態による血液濾過装置に用いられる吸引装置の構成を示すブロック図である。なお、図６における負圧供給部、ポンプ、モータ、圧力センサおよび吸引時間推測手段については上述した図３に示す吸引装置の構成と同一であるため、同一の参照番号を付し詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、圧力センサ23および液面検出センサ2dの検出結果に基づいて、ヘマトクリット値推測手段25′においてヘマトクリット値を推測し、推測されたヘマトクリット値に基づいて吸引時間推測手段26において吸引時間を推測するようにした点が第１の実施形態と異なるものである。
【００３６】
以下、第２の実施形態におけるヘマトクリット値の推測について説明する。
【００３７】
図７および図８は第２の実施形態におけるヘマトクリット値の推測を説明するための図であり、それぞれヘマトクリット値が５５％、４０％の全血を濾過した場合における経過時間と圧力センサ23の検出圧力および液面検出センサ2dの検出値との関係を示すグラフである。第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、吸引圧力が図４の実線Ａに示す圧力値となるように制御しているため、経過時間と検出圧力との関係は同一であり、濾過開始から一定時間Ｔ０において全血がフィルタ３に到達して圧力が上昇し始める。一方、図７と図８とではヘマトクリット値が異なるため、液面検出センサ2dによる検出値が異なるものとなっている。すなわち、ヘマトクリット値が大きい場合は、フィルタ３を透過する際の抵抗が大きいため、カップ1eに濾過された血漿が供給され始める時間Ｔ１が、時間Ｔ０から３１秒後であり、液面検出センサ2dが最大値を出力することなく（カップ1eが満たされることなく）濾過が終了する。一方、ヘマトクリット値が小さい場合は、フィルタ３を透過する際の抵抗が小さいため、時間Ｔ１が時間Ｔ０から２０秒後であり、時間Ｔ１の後６秒後にカップ1eが血漿により満たされて液面検出センサ2dが最大値を出力する。なお、時間Ｔ１は、濾過された血漿の最初の一滴がカップ1eに供給された際に、液面検出センサ2dからの信号が僅かに変化することにより検出することができる。
【００３８】
このように、吸引圧力が上昇し始める時間Ｔ０と、濾過された血漿がカップ1eに供給され始める時間Ｔ１との差時間（Ｔ１−Ｔ０）を算出することにより、濾過される全血のヘマトクリット値を推測することができ、種々のヘマトクリット値に対応する差時間（Ｔ１−Ｔ０）をテーブルとして記憶しておくことにより、差時間（Ｔ１−Ｔ０）を算出してヘマトクリット値を推測することができる。
【００３９】
そして、第１の実施形態と同様に、推測されたヘマトクリット値に関する情報は吸引時間推測手段26に入力され、ここで推測されたヘマトクリット値に対する吸引時間が推測される。推測された吸引時間が経過すると、吸引時間推測手段26は吸引時間が経過した旨の情報を制御手段24に入力し、制御手段24はこの情報に基づいてモータ22の駆動を停止する、あるいは負圧供給部2cの解放弁を解放して全血の濾過を終了する。一方、カップ1eに血漿が供給され、血漿液面がカップ1eの高さと略同一となったときに液面検出センサ2dから最大信号値が出力される。これによっても負圧供給部2cの解放弁が解放されて全血の濾過が停止されるとともに、モータ22の駆動が停止されてポンプ21を停止する。
【００４０】
このように、第２の実施形態においても、濾過される全血のヘマトクリット値を推測するようにしたため、推測されたヘマトクリット値に基づいて吸引時間を推測して、適量の血漿がカップ1eに供給された時点において濾過を終了することができ、これにより濾過された血漿がカップ1eから溢れてしまうことを防止することができる。また、液面検出センサ2dによっても供給される血漿の液面を検出して濾過を終了させるようにしたため、血漿のカップ1eからの溢れを確実に防止することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態においては、図４の実線Ａに示す圧力値に基づいてポンプ21の吸引圧力を制御しているが、これに限定されるものではなく、種々の形態による圧力制御を行うことができるものである。
【００４２】
また、上記実施形態においては、ポンプ21の吸引圧力が図４の実線Ａからずれたときに異常を検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、モータ22の回転量の図４に示す制御値からのずれを検出して吸引圧力の異常を検出するようにしてもよい。すなわち、リークや全血が存在しない場合には、吸引圧力を図４の実線Ａとなるようにするためにはモータ22の回転量を大幅に大きくする必要がある。したがって、モータ22の回転量が図４に示す制御値からずれたときに、リークや全血の不存在による吸引圧力の異常を検出することができるものである。さらに、ポンプ21の吸引圧力およびモータ22の回転制御値の双方により吸引圧力の異常を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による血液濾過装置の構成を示す図
【図２】  本発明の実施形態による血液濾過装置の構成を示す図
【図３】  第１の実施形態による吸引装置の構成を示す図
【図４】  制御手段による圧力制御特性を示すグラフ
【図５】  血液の濾過状態を説明するための図
【図６】  第２の実施形態による吸引装置の構成を示す図
【図７】  第２の実施形態におけるヘマトクリット値推測を説明するための図
【図８】  第２の実施形態におけるヘマトクリット値推測を説明するための図
【符号の説明】
１    ホルダ
２    吸引部
2d    液面検出センサ
３    フィルタ
４    軸部材
20    吸引装置
21    ポンプ
22    モータ
23    圧力センサ
24    制御手段
25，25′    ヘマトクリット値推測手段
26    吸引時間推測手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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