WO2004027391A1 - 血液分析装置及び血漿分離方法 - Google Patents

Abstract

遠心操作により流路内で血漿分離を行う血液分析装置において、流路内に導入した全血試料の有効利用を図り、流路長の短縮化、装置の小型化を図る。さらに採血量を減少させることにより被採血者の負担を軽減する。血液分析装置内の流路に、遠心分離時の遠心方向に血球が沈澱する血球溜めを配置し、そこに遠心分離により血球を集積させ、U字流路の上流、下流側の血漿分画が血球分画で分断されることなく、連続的に存在するようにする。より少ない全血量で、必要量の血漿を分析手段へと導くことができる。全血試料の有効利用を図れるので、流路長の短縮化、装置の小型化に適する。血球分画で分断されていない血漿は小さな吸引負圧により移動させることができる。血漿引き込みに要するポンプ能力を小さくできることから周辺装置の小型化、コストダウンを図れる。

Description

血液分析装置及び血漿分離方法

技術分野

本発明は、 石英板や高分子樹脂板などの絶縁材基板に作製した超小型の溝流路 によって構成されたチップ状血液分析装置に関する。 特に、 当該チップ上の溝流 明

路に微量 （数 L以下） の血液を導入して遠心分離を行い、 血球分画と血漿成分 田

に分離した後に血漿成分中の種々の化学物質濃度を測定する際の、 当該血漿成分 を有効に活用するための血漿分離方法ならびにこのようなチップ状血液分析装置 の溝流路構造に関する。

背景技術

従来の健康診断や疾病状態の診断は、 患者から数 c c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、 その操作は専門の資格を有するものに限られるものであった。

し力 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、 たかだか数 から数 cm四方のチップ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が高まってきている。 このような安価なデバイスの出現により、 来たるべき高齢化社会において老人の 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迪る健康保険給付金 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 （例えば、 特開 200 1— 2 58 8 6 8号)。

図 1は、 特開 200 1 - 2 5 8 8 68号に記載されたマイクロモジュール化さ れた血液分析装置の一例を示す。 符号 1 0 1は血液分析装置の下側基板であり、 下側基板上にエッチングにより形成した微細な溝流路 （マイクロキヤビラリ） 1 02が設けられている。 この下側基板 1 0 1の上には、 略同一サイズの上側基板 (不図示） が張り合わされ、 溝流路 1 02を外部から密閉している。

流路 1 02には、 最上流部から最下流部にかけて、 血液採取手段 1 0 3， 血漿 分離手段 1 04， 分析手段 1 0 5， 移動手段 1 0 6が 1噴次設けられている。 流路 最前部の血液採取手段 1 0 3には、 中空の採血針 1 0 3 aが取付けられ、 この針 1 03 aを体内に刺して基板内への血液の取り入れ口とする。 分離手段 1 04は、 流路 1 02の途中を湾曲させたもので例えば U字型のマイクロキヤビラリからな る。 採取した血液をこの U字型のマイクロキヤビラリに導いた後、 本基板を遠心 分離器により一定方向に加速度を加えることによって、 U字部最下部に血球成分 を沈殿させ、 上清として血漿を分離する。 分析手段 1 0 5は、 血液中の pH値、 酸素、 二酸化炭素、 ナトリウム、 カリウム、 カルシウム、 グルコース、 乳酸など の各濃度を測定するためのセンサである。

流路最下流部に位置する移動手段 1 06は、 マイクロキヤビラリ中で血液を電 気浸透流により移動させるものであり、 電極 1 0 7、 1 08と、 その間をつなぐ 流路部分 1 0 9からなる。 この電極間に電圧印加して生じる電気浸透流により流 路内に予め満たしておいた緩衝液を流路下流側に移動させ、 生じる吸引力によつ て流路 1 02最前部の採取手段 1 0 3から基板内に血液を取り入れる。 また、 遠 心分離により得られた血漿を分析手段 1 0 5に導く。

1 1 0は分析手段から情報を取出すための出力手段であり、 電極などから構成 される。 1 1 1は、 以上の採取手段、 血漿分離手段、 分析手段、 移動手段、 出力 手段を必要に応じて制御するための制御手段である。

採取手段 1 0 3より採取された血液は、 分離手段 1 0 4にて血漿と血球成分に 分離され、 この血漿成分を分析手段 1 0 5に導き、 そこで血漿中の p H値、 酸素、 二酸化炭素、 ナトリウム、 カリウム、 カルシウム、 グルコース、 乳酸などの各濃 度を測定する。 各手段間の血液の移動は、 電気泳動や電気浸透などの現象を用い たものなどポンプ能力を有する移動手段 1 0 6により行う。 なお、 図 1では流路 1 0 2の下流域は 5つに分岐し、 このそれぞれに分析手段 1 0 5， 移動手段 1 0 6が設けられている。

このような血液分析装置の基板には石英などのガラス材料が用いられることが 多かったが、 装置を大量にまた費用を抑えて製作するのにより適するものとして、 樹脂素材が用いられるようになってきている。

図 1に示した従来の血液分析装置の場合、 採取手段 1 0 3により血液を採取し、 分離手段 1 0 4にて血漿と血球成分に分離し、 この血漿成分を分析手段に導き、 血漿中の種々の成分分析を行う。 しかしながら分離手段において、 血液を遠心分 離により血漿と血球成分に分離すると、 U字流路最下部に沈殿した血球分画が流 路を塞ぐこととなり、 上清である血漿が U字流路の上流側 1 0 2 aと下流側 1 0

2 に分断される。 このため下流側の血漿のみしか分析手段に導くことができず、 上流側の血漿成分は利用できないという問題があつた。

この様子を図 2を用いて簡単に説明する。 図 2は従来の血液分析装置の作製の 様子を示すものである。 まず同図 （A) のように 2枚の基板、 例えば樹脂のよう な材料で構成された下基板 3 0 1および上基板 3 0 1 Aを用意し、 一方の下基板

3 0 1上に幅 100ミクロン程度、 また深さ 100ミクロン程度の溝流路 3 0 3をモー ルディングなどの方法により形成する。 この溝流路 3 0 3の一部は、 図示するよ うに U字型流路が含まれる。 上基板 3 0 1 A上には、 被検査血液を導入するため の入力側貫通穴 3 0 2、 血液を流路へと引き込むために外部ポンプを接続するた めの出力側貫通穴 3 0 4 , 3 0 5および血漿中のそれぞれ異なる項目を検出する 分析手段 3 0 6， · 3 0 7が構成されている。 両基板 3 0 1， 3 0 1 A 2を互レヽに 熱圧着、 接着剤、 接着テープなどにより接合して血液分析装置 2 0 0を作製する (図 2 ( Β ) )。

図 3はこうして作製された血液分析装置の平面模式図であり、 ヒト全血を血液 分析装置の流路に導入して遠心分離する様子を示す。 図 3 (Α) に示す血液分析 装置の入力側貫通穴 （血液導入口） 3 0 2に 1 X L程度の血液をたらし （図 3 (Β ) )、 出力側貫通穴 （排出口） 3 0 4、 3 0 5からポンプで流路 3 0 3へと全 血 3 0 8を導く （図 3 (C) )。 次に U字流路方向 （図 3 ( C) 中の矢印方向） に 力が作用するように血液分析装置 2 0 0を回転させ遠心分離を行う。 すると図' 3 (D ) に示すように U字流路 3 0 3の両側に血漿分画 3 0 9、 3 1 0と U字流路 下部に血球分画 3 1 1とに全血が分離される。 その後に出力側貫通穴 3 0 4、 3 0 5にポンプ等を接続して、 下流側血漿分画 3 1 0を分析手段 3 0 6、 3 0 7へ と導いていき （図 3 (E) )、 そこでそれぞれの被検査化学物質の検出 ·濃度測定 を行う。

しかしながらこのような U字流路の場合、 図 3 (D) で示される上流側血漿分 画 3 0 9は、 血球分画 3 1 1に流路を塞がれ、 分析手段に導いて使用することが できない。 これは検査に必要な血液量を不必要に増加させていることを意味し、 もしこのような上流側の血漿分画も分析手段へと導き用いることができれば、 検 査に必要な血液量は単純に約半分にまで減少することができる。 このことは、 流 路の全長を短縮し、 ひいては血液分析装置全体のさらなる小型化を可能にする。 また図 1〜3の従来血液分析装置では、 図 3 (E ) に示すように全血の遠心分 離後に下流側血漿成分 3 1 0を分析手段 3 0 6 , 3 0 7へと導く際には、 血球分 画 3 1 1と上流側血漿成分 3 0 9も同時に移動させなければならない。 このとき 血球分画 3 1 1は流路 3 0 3の内壁にへばりついているので、 ポンプ等でこれら を移動させるためには、 遠心前に全血を流路に引き込むときよりも大きな吸引力 ポンプ力が必要されるという問題があつた。 上記のような課題を解決する手段として、 図 4に示すように U字流路の上流側 と下流側との間に新たにバイパス流路 4 0 1を設ければ、 遠心分離後、 上流側血 漿を下流側へと導くことができる。 しかし、 そのためには遠心分離が終了するま でこのバイパス流路を閉めておく必要があり、 このバイパス流路 4 0 1の出入り 口に新たに弁 4 0 2、 4 0 3を設置しなければならず、 これの制御を含めると大 がかりな装置となってしまい現実的ではない。

そこで本発明の発明者らは遠心分離後の血球成分が流路の壁にへばりついてい ることに注目して、 これを逆に利用することで若干の流路形状の改良のみで従来 装置の課題を克服することを試みた。 すなわち、 遠心分離により血球成分と血漿 成分が分離したときの血球成分が溜まる部分の流路を他のそれよりも太くし、 そ こに血球成分を溜め、 また上流側と下流側の血漿成分はその溜め部分の血球の溜 まっていない部分を介して連続的に血漿でつながっているようにする。 このよう にした後にポンプ等で分析手段へと血漿を引き込めば、 上流側と下流側の血漿は 連続的につながっているので、 それほど大きなポンプ力を必要とせず、 かつ分離 したすベての血漿成分を分析手段へと導くことができる。

すなわち、 本発明は、 遠心操作により流路内で血漿分離を行う自動分析装置で あって、 流路内に導入した全血試料の有効利用を図り、 流路長の短縮化、 装置の 小型化に適し、 さらに採血量を減少させることにより被採血者の負担を軽減する ことができる血液分析装置を提供することを第 1の目的とする。

また本発明は、 遠心操作により流路内で血漿分離を行う自動分析装置を使用す る際に、 流路内に導入した全血試料の有効利用を図ることができる血漿分離方法 を提供することを目的とする。

r 発明の開示

本発明によれば、 第 1の目的は、 血液導入口と排出口との間を連通する流路と、 この流路の途中に設けられた血漿分離手段とを備える血液分析装置において： 前記流路は、 遠心力加圧方向に延伸する前記流路の上流部と遠心力加圧逆方向に 延伸する下流部とを備え；前記血漿分離手段はこれら流路上流部と下流部の間に あって、 遠心力加圧方向側に位置して血球分画を沈殿させて収容する血球分画収 容部を備え、 前記流路の上流部及び下流部は血球分画収容部に接つしつつ血球分 画収容部の上部で互レヽに連通するように構成されていることを特徴とする血液分 析装置、 により達成される。

例えば、 流路の一部を U字型流路とすれば、 この U字型流路最下部 （遠心力の Gがかかる部分） を血球分画収容部とすることができる。 この血球分画収容部は、 U字型流路の最下部から下方 （遠心 G加重方向） に突出した空間であればよく U字型流路最下部の上部内壁から遠心力加圧方向に位置する血球分画収容部の容 積が、 前記流路に導入される血液中の血球分画量よりも大であれば、 血球分画収 容部の上部は上流部 ·下流部の上清血漿を連通することができる。

血漿分離手段と排出口の間に、 血漿の成分分析を行う分析手段を設けてもよい。 また血液導入口に採血針を取り付け可能とすれば、 採血針から採血した全血を直 接流路内に導入することができる。

本発明の第 2の目的は、 以下のステップからなる血漿分離方法：

(1) 血液導入口と排出口との間を連通する流路であって、 血液導入口から遠 心力加圧方向に延伸する上流部と、 この下流にあつて遠心力加圧逆方向に延伸す る下流部とを備える流路と ；

流路上流部.と下流部の間にあつて遠心力加圧方向側に位置して血球成分を沈殿 させて収容する血球分画収容部を有し、 前記流路の上流部及び下流部は血球分画 収容部に接つしつつ血球分画収容部の上部で互いに連通するように構成されてい る血漿分離手段とを備えるチップ状血液分析装置を用意し；

(2) 前記血液導入口から前記流路に全血試料を導入し；

(3) 血液分析装置を前記血球分画収容部が遠心力加圧方向となるように遠心す ることにより、 血液試料中の血球成分を前記血球分画収容部に沈殿させる一方、 前記流路の上流部及び下流部に遠心上清として分離された血漿を、 前記血球分画 収容部内の血球分画と接しつつ、 互いに連続的に存在させる、 によって達成する ことができる。

血液分析装置の血漿分離手段と排出口の間に血漿中の成分分析を行う分析手段 を備えている場合には、 ステップ（3)の後に、 流路の上流部及び下流部に連続的 に存在する血漿を分析手段に導くことができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 従来のチップ状血液分析装置の説明図である。

図 2は、 従来のチップ状血液分析装置作製の工程の説明図である。

図 3は、 図 2の血液分析装置上に全血を導入し、 遠心分離により血漿と血球分 画に成分に分離する様子を示す図である。

図 4は、 従来の血液分析装置の構成の変更例を示す図である。

図 5は、 本 明の血液分析装置の一実施態様の概念模式図である。

図 6は、 図 5の血液分析装置に血液を導入して、 血漿と血球分画とに分離し、 その後に血漿分画を分析手段へ導く各工程を説明する図である。 .

図 7は、 遠心分離装置に本発明の血液分析装置を設置し、 遠心分離を行ってい る様子を説明する図である。 .

図 8は、 本発明による図 5の血液分析装置の構成の一例を説明する図である。 図 9は、 第 2実施例で使用した本発明の血液分析装置の実施態様の概念模式図 と、 これに血液を導入して遠心分離を行った後の様子を説明する図である。 図 1 0は、 第 3実施例で使用した本発明の血液分析装置の実施態様の概念模式 図と、 これに血液を導入して遠心分離を行つた後の様子を説明する図である。 図 1 1は、 第 4実施例で使用した本発明の血液分析装置の実施態様の概念模式 図と、 これに血液を導入して遠心分離を行った後の様子を説明する図である。 図 1 2は、 第 5実施例で使用した本発明の血液分析装置の実施態様の概念模式 図と、 本発明の血漿分離方法により、 血液から血漿を分離する様子を説明する図 である。 発明を実施するための最良の形態 図 5は本発明に基づく流路を有する血 分析装置の一実施態様を示す。 本血液 分析装置 2 1 0は基本的には図 3に示した装置 2 0 0とほとんど同じ構成である I U字流路最下部の遠心分離時に最も重力加速度が印加されるあたりの流路 3 0 3をくびれさせて、 広くしてある血球溜め （血球分画収容部） 5 0 1がある点 が異なる。 同一構成部分には同一符号を付してるので説明を繰り返さない。 この血液分析装置の動作の様子を以下に説明する。 図 6 (A) に示すように血 液分析装置に全血を導入した後、 図 7に示すような遠心分離装置に当該血液分析 装置 2 1 0をセットして全血の遠心分離を行う。 このとき回転の遠心方向に血液 分析装置上の血球溜め 5 0 1があるように血液分析装置 2 1 0を設置し、 この血 球溜め 5 0 1に遠心により血球分画が沈澱する。 なお、 7 0 1はモーター、 7 0 2はモータシャフト、 7 0 3はチップ支持板、 7 0 6はバランサチップである。 遠心操作後の血液分析装置 2 1 0の流路内の様子を図 6 (B ) に示す。 血球溜 め 5 0 1下部には血球分画 6 0 3が遠沈し、 またその上部の流路 3 0 3には血漿 成分 6 0 2が上清として分離される。 このとき、 従来の血液分析装置の場合 （図 3参照） とは異なり、 血漿分画が U字流路内で上流部 3 0 3 aから下流部 3 0 3 bにかけて血球分画 6 0 3に分断されることなく連続的に存在することが重要で ある。

このためには、 図 5に図示するように流路 3 0 3の最下部での内壁上端位置 A から下方に位置する血球溜め （血球成分収容部） 5 0 1の容量が、 流路 3 0 3に 導入された全血中の血球成分量より大となるようにする。 ヒトのへマクリット値 は通常 5 0 %以下であるから、 血球溜め （血球成分収容部） 5 0 1の容量は、 採 血量の 1 / 2以上とするのが好ましい。 血球溜めの容量は、 U字流路の流路長-' 断面積も考慮して決定することができる。 なお、 へマクリット値が高く、 血球溜 め上端 Aを越えて血球が分画されるような場合には、 採血量を減らすことにより 対処できる。

遠心分離後、 流路 3 0 3最下流部に配置されている引き込み口 （排出口） 3 0 4、 3 0 5に外部吸引ポンプを接続して、 血漿分画 6 0 2を分析手段 3 0 6、 3 0 7へと引き込んでいく。 U字流路の下流部 3 0 3 bと上流部 3 0 3 aの血漿分 画 6 0 2が血球分画 6 0 3で遮られていないので、 分離した血漿分画をすベて分 析手段 3 0 6 , 3 0 7へと導くことができる （図 6 ( C) )。

血球分画は血球溜め 5 0 1下部の内壁に遠心加重により固着している。 従って、 血漿分画を分析手段に吸引移動する際に、 血球分画が移動することはない。 血漿 の吸引移動は、 液性成分である血漿分画の移動のみで行うことができ、 血球分画 も併せて移動しなければならなかった従来の場合のように大きなポンプ力が必要 とはならない。

このように血液分析装置内の流路に、 遠心分離時の遠心方向に血球が沈澱する 血球溜めを配置し、 そこに遠心分離により血球を集積させ、 U字流路の上流、 下 流側の血漿分画が血球分画で分断されることなく、 連続的に存在するようにする ことができれば、 分離したすべての血漿分画を分析手段へと引き込むことができ、 かつそのときの引き込みに必要となるポンプカは低くてすむ。 このような血球溜 めの寸法は、 U字流路寸法と遠心分離を行う全血量からその 4 0から 5 0 % (体 積） が血球成分であることを考慮することで決定することができる。

なおこの実施態様では、 外部ポンプを用いて血液の導入、 血漿分画の吸引を行 つたが、 図 1の従来装置のように電気浸透流を利用した移動手段を分析手段と引 き込み口 （排出口） との間に設けてもよい。 この場合排出口 3 0 4 , 3 0 5は流 路内に充填されていた緩衝液の排出口となる。 第 1実施例

図 5に示した血液分析装置を作製し、 血液試料を血液分析装置内に導入して遠 心分離を行い、 その後血漿分画の吸引を行った。 ただし、 簡単のため血液分析装 置内の分析手段は 1つにした （図 8参照）。 血液分析装置は 0 . 5 mm厚の 2枚 のポリエチレンテレフタレート （P E T) 基板を用意し、 一方の基板上に、 モー ルディングによって流路 3 0 3を形成し、 もう一方の基板上には、 血液導入口 3 0 2、 血液引き込み口 （排出口） 8 0 1、 およびカーボンペーストで形成した電 極上に水素イオン感応膜を塗布したものを分析手段 8 0 2として作製、 配置した。 図 8に、 血液分析装置 2 1 0とその上に形成した流路 3 0 3の寸法の概略を示す。 なお流路の深さはすべて 1 0 0 である。

この血液分析装置 2 1 0の血液導入口 3 0 2から 1 μ Lのヒトの全血を導入し た。 血液の導入には排出口 8 0 1に取り付けた電磁ポンプの吸引力を用いた。 そ のときの吸引負圧は、 大気圧から— 7 k P aであった。 血液導入後に、 図 7に示 したような遠心機により血液分析装置を遠心した （10000rpm、 2250G, 1分）。 遠心後の血液分析装置流路内は図 6 (B ) に示すように血球溜め 5 0 1下部に血 球分画 6 0 3が沈澱し、 また血漿成分はその血球溜め上部と上流および下流の U 字流路内に血球成分によって血漿成分同士が絶縁されることなく連続的に存在す るように分離された。 この後に分析手段下流部にある引き込み口 3 0 4， 3 0 5 に電磁ポンプを接続し、 当該血漿成分を分析手段に導いた.。 このとき血球成分は 移動せず、 血漿成分のみ移動した。 ここで血漿中の水素イオン濃度を調べたとこ ろ、 p H 7 . 4を示し、 健常者の血漿 p H値とほぼ同じであった。 また血漿引 き込み圧は、 全血引き込み圧と^じ大気圧より一 7 k P aで問題なく引き込むこ とができた。

また、 図 8の血液分析装置を改造し、 血液導入口 3 0 2に外径 1 0 0 μ ηι、 内 径 5◦ inの中空の採血針を取り付けた場合についても同様な試験を行った。 ま ず血液分析装置上の採血針をヒトの前腕部に穿刺し、 約 1 μ Lの血液を採取して 当該血液分析装置上に導く。 その後は上で述べた手順と同様に遠心分離により血 漿と血球分画に分離し、 血漿のみを分析手段へと導いた。 ここで血漿の水素ィォ ン濃度を調べたところ、 上の場合と同様に p H 7 . 4を示し、 健常者の血漿の 値とほぼ同じであった。 比較例

図 3に示した従来の血液分析装置を用いて全血の引き込み、 遠心分離による血 漿ぉよび血球成分分離、 および血漿成分の分析手段への引き込みを同様に行つた。 このときの U字流路の幅は 5 0 0 m、 深さは 1 0 0 とした。 またこの場合も 分析手段は一つとし、 カーボンペーストで形成した電極上に水素イオン感応膜を 塗布したものを用いた。 このような血液分析装置の血液導入口 2 0 4から 1 L のヒトの全血を導入した。 血液の導入には排出口 2 0 5に取り付けた電磁ポンプ を用い、 そのときの吸引負圧は、 大気圧から一 7 k P aであった。

図 3 ( C ) に示すが如くに血液分析装置内に血液を導入した後に、 図 7に示し たような遠心分離器に血液分析装置を設置し、 遠心分離を行った （10000 rpm、 2 250G , 1分)。 遠心により、 図 3 (D ) に示すように単 U字管内で血漿成分 3 0 9， 3 1 0と血球成分 3 1 1が分離された。 このときの特徴は図 5に示したよう な流路途中に血球溜めを有する血液分析装置の場合とは異なり、 単 U字流路の上 -流側と下流側の血漿成分 3 0 9， 3 1 0が血球分画 3 1 1により絶縁された。

この後に分析手段下流部にある引き込み口 3 0 4， 3 0 5に電磁ポンプを接続 し、 単 U字流路の下流側の血漿成分 3 1 0を分析手段 3 0 6， 3 0 7へと導いた。 このときの吸引負圧を第 1実施例と同じ _ 7 k P aとしても血漿を引き込むこと はできなかった。 吸引負圧を徐々に上昇させていき、 大気圧から— 3 8 k P aに 達したところで流路下流側の血漿 3 1 0が移動しはじめた。 またこの移動に伴い、 U字流路下部の血球成分おょぴ上流側血漿成分も同時に移動した。 第 1実施例の 場合の血漿引き込み圧と比較して、 この比較例ではより大きな血漿引き込み圧が 必要であった。 これにより本発明の効果がより鮮明となつた。

このような過大な引き込み圧が必要とされるのは遠心分離により流路の壁に付 着している血球分画を成分と共に血漿成分を引き込まなくてはならないためであ ると考えられる。 さらに図 3のような単 U字血液分析装置の場合、 過大な引き込 み圧で血漿を引き込んでも、 実際に分析手段へと引き込める血漿は下流側に分離 された血漿成分のみで、 血球分画で塞がれた上流側の血漿は分析手段へ引き込む ことができない。 従来の血液分析装置においては分離された血漿の約半分しか分 析手段へと導けない。 これに対し、 図 5に示した本発明の血球溜めを有する血液 分析装置の場合には、 分離したすべての血漿を分析手段へと導くことができる。 従って、 同量の血漿を分析手段へと導く場合、 本発明の場合の方が従来の場合よ りも血液分析装置内に導入する血液量が約半分でよいという利点がある。 第 2実施例

図 9 (A) に示すような血球溜め 5 0 1 Aを有する血液分析装置 2 2 0を作製 し、 血液を当該血液分析装置内に導入して遠心分離を行い、 その後血漿分画 6 0 2の引き込みを行った。 なお、 当該血液分析装置および流路形状の寸法は、 図 8 に示した寸法にほぼ類似している。 この血液分析装置のと、 図 8の血液分析装置 との違いは、 図 9 (B ) に示したように血液を血液分析装置上に導入して遠心分 離を行なったときに、 分離した血漿 6 0 2と血球分画 6 0 3の界面の面積が図 8 で示した血液分析装置の場合と比して小さくなつているところである。 これによ り、 血漿吸引時に血球分画に印加される引き込み力が小さくなり、 血球分画表面 が攪乱されて血漿に混入するのを防止することができ、 血漿のほぼ全てを分析手 段へと移動させることを確実にする。

実際に血液導入口から 1 μ Lのヒトの全血を導入して遠心分離を行なったとこ ろ、 図 9 ( Β ) に示すように血球と血漿成分が分離された。 またその後に引き込 み口 8 0 1にポンプを接続し、 大気圧から一 7 k P aの圧力で引いたところ血漿 成分 6 0 2のみを分析手段 8 0 2側へと引き込むことができた。 このとき血球溜 めにある血球成分は移動せず、 そのまま血球溜めに留まっていた。 第 3実施例

図 1 0 (A) に示すように U字流路 3 0 3下部の流路幅を広くしてここを血球 溜め 5 0 1 Bとした血液分析装置 2 3 0を作製し、 第 1， 2実施例と同様に血液 の導入、 血漿血球成分分離および血漿成分引き込みを試みた。 その結果、 血液導 入後の遠心分離により、 図 1 0 ( B ) に示す如く血漿 6 0 2と血球分画 6 0 3が 分離され、 また血球分画 6 0 3を攪乱することなく血漿分画 6 0 2のみを引き込 み、 分析手段 8 0 2へと導くことができた。 本実施例より遠心により血漿と血球 分画に分離したときに、 血漿分画が血球分画によって分断されずに連続的に存在 していることが特に重要であることが分かる。 これは第 1， 2実施例で示した血 球溜めを流路途中に有する血液分析装置においても同様である。 第 4実施例

U字流路 3 0 3下部の流路幅と流路深さを大きくした血液分析装置を作製した。 すなわち、 図 1 1 (A) に示す U字流路 3 0 3下部の斜線部 1 1 0 1の深さを、 他の流路部分の深さ 1 0 0 μ πιより深い 3 0 0 /x mとした血液分析装置 2 4 0を作 製した。 第 3実施例と同様に血液の導入、 血漿分離おょぴ血漿成分引き込みを試 みた。 遠心分離により、 図 1 1 ( B ) に示す如く血漿 6 0 2と血球分画 6 0 3に 分離され、 また血球分画 6 0 3は移動させることなく血漿分画 6 0 2のみを引き 込み、 分析手段 8 0 2へと導くことができた。

ここで注目すべきことは、 図 1 1 (A) の U字流路下部 1 1 0 1の深さが深く、 この部分の容積は図 1 0の血液分析装置のそれに比して 3倍大きくなるためにこ こに血球成分が集積する。 したがって第 3実施例の場合と同量の血液を血液分析 装置上に導入して遠心分離をした場合、 図 1 1上面から見た血球分画 6 0 3のの 構成面積が、 血漿成分が占める面積に対する比率は、 図 1 0の場合よりも小さく なる。 したがって U字流路下部における血漿成分の構成する幅が図 1 0 (B ) に 比して広くなることから、 この血球おょぴ血漿成分分離後の血漿成分引き込みに おいては、 より低い引き込み圧力で当該血漿成分を引き込むことができる。 第 5実施例

図 1 2 (A) に示すような単 U字流路血液分析装置を作製し、 これまでの実施 例と同様に血液の導入、 血漿血球成分分離および血漿成分引き込みを試みた。 こ のとき流路の幅や深さは導入する血液の量 （必要となる血漿の量） 力 ら決定した。 すなわち、 遠心分離後に血漿成分が流路上で血球分画で分断されずに図 1 2 (B ) のように連続的に存在するようにした。 実際に図 1 2 (C) に示すような 寸法で流路深さ 1 0 0 μ ιηの単 U字流路 3 0 3を有する血液分析装置 2 5 0 作 製して、 この血液分析装置上に 0 . 1 μ Lの血液を導入し、 遠心分離を行った。 その結果、 図 1 2 (Β ) に示すように血漿分画 6 0 2と血球分画 6 0 3とに分離 され、 その後分離したすべての血漿分画のみを分析手段 8 0 2に導くことができ た。 このように必要となる血漿量から導入する血液量を見積もり、 遠心分離後に 血漿成分が流路上で血球分画で分断されないように流路の設計を行えば、 必ずし も図 5に示したような血球溜めは必要ではない。 流路設計に基づいて設けられた U字流路最下部が血球溜め （血球分画収容部） を構成することになる。

産業上の利用可能性

以上のように、 本発明の血液分析装置は、 装置内に血液を導入する流路の一部 に、 遠心力加圧方向の位置して血球分画を集める血球分画収容部を設け、 収容部 の上流側及び下流側の流路が連通するようにした。 これにより、 遠心分離後の血 球分画に分断されることなく、 流路上流部と下流部の血漿分画が連続して存在す ることができる。 従って、 従来の流路構成の場合に比して、 より少ない全血量、 単純には半分の量の血液試料で、 必要量の血漿を分析手段へと導くことができる。 全血試料の有効利用を図れるので、 流路長の短縮化、 装置の小型化に適する。 さ らに採血量を減少させることにより被採血者の負担を軽減することができる。 また、 分離された血漿分画は血球分画で分断されないので、 より小さな吸引負 圧により移動させることができる。 血漿引き込みに要するポンプ能力を小さくで きることから周辺装置の小型化、 コストダウンを図れる。

Claims

請求の範囲 血液導入口と排出口との間を連通する流路と、 この流路の途中に設けられ た血漿分離手段とを備える血液分析装置において： 前記流路は、 遠心力加圧方向に延伸する前記流路の上流部と遠心力加圧逆 方向に延伸する下流部とを備え； 前記血漿分離手段はこれら流路上流部と下流部の間にあって、 遠心力加圧 方向側に位置して血球分画を沈殿させて収容する血球分画収容部を備え、 前 記流路の上流部及び下流部は血球分画収容部に接つしつつ血球分画収容部の 上部で互いに連通するように構成されていることを特徴とする血液分析装置。 前記流路の少なくとも一部は U字型流路であり、 この U字型流路最下部が 前記血球分画収容部であることを特徴とする請求項 1の血液分析装置。 前記流路の少なくとも一部は U字型流路で構成され、 この U字型流路最下 部が前記血球分画収容部であり、 u字型流路最下部の上部内壁から遠心力加圧方向に位置する前記血球分画 収容部の容積が、 前記流路に導入される血液中の血球分画量よりも大である ことを特徴とする請求項 1の血液分析装置。 前記血漿分離手段と前記排出口の間に、 血漿の成分分析を行う分析手段を 備えることを特徴とする請求項 1の血液分析装置。 前記血液導入口には、 採血針が取り付け可能とされていることを特徴とす る請求項 1の血液分析装置。 以下のステップからなる血漿分離方法： '

(1) 血液導入口と排出口との間を連通する流路であって、 血液導入口から 遠心力加圧方向に延伸する上流部と、 この下流にあつて遠心力加圧逆方向に 延伸する下流部とを備える流路と ；

流路上流部と下流部の間にあって遠心力加圧方向側に位置して血球成分を