JP4621862B2 - 化学センサ - Google Patents

Description

本発明は、血液をサンプルとして取り扱う化学センサに関する。

毛細管の内部に設置され、管の内部を遡上する血液の血球を分離する方式の血球分離フィルタには特開２０００−１７１４６１号公報がある。これは極細（内径50μｍ）のガラス管の内壁に正電荷を持たせ、管の中を血液が上昇する際に、内壁に血球を吸着させて分離するものである。しかし、この方式は原理上、極細の管径の毛細管を利用しなくてはならないという制約がある。またこの特許では、管の内部に正電荷を持たせる方法として、まず管の内壁をシランカップリング剤により正に帯電させ、その上に陰イオン交換物質と陽イオン交換物質とを交互に積層するという方法に限定している。
特開平７−５１７３号公報 特開平７−２７６８０号公報 特表平７−５０４７４７号公報 特開平８−１０４６４３号公報 特開平８−２０８４９２号公報 特開平９−５６８１３号公報 特開２０００−１７１４６１号公報 特開２００１−１１６７４９号公報 特開２００１−１８３３６３号公報 特開２００３−１９４８０６号公報

上記したように、従来技術としての毛細管現象を利用した血球を分離する方法においては、用いるガラス管の内径に依存し、また複雑な表面処理プロセスを必要とするなどの問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、管内を血液が通過する際に、赤血球を迅速かつ高効率に捕捉し、赤血球以外の成分を通過させるフィルタを用いた化学センサを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、上記の課題を解決するに至った。すなわち、上記課題を解決するために、採血管において、管の内部に設置され、管内を血液が通過する過程で、血液の成分のうち血球を選択的に捕捉し、管の上部には非血球成分のみを到達させる方式の血球除去フィルタを用いた化学センサを提供する。具体的には、ポリリジン等の正電荷を有する水溶性ポリマーを表面に吸着させたガラスビーズをガラス管等の管に詰めたフィルタを用いた化学センサが挙げられる。さらに好ましくは、ガラスビーズの直径は赤血球より十分に大きいことが望ましい。つまり、人の赤血球の直径は約７μｍくらいであるが、ガラスビーズのサイズは50から100μｍが良い。ガラスビーズのサイズが赤血球のサイズ以下の場合、特にポリマーを使わなくても血球の分離が行えるが、非常に時間がかかる。これに対し、直径が大きいと毛細管現象による吸引が迅速に行われる。しかし、ポリマーを吸着させていない場合は、吸引は迅速でも血球分離は行われない。ガラスビーズ表面を正電荷で帯電させることにより、表面に負電荷を有する血球と相互作用し、分離できるものと考えられる。ただし、ガラスビーズ表面にシランカップリング剤を用いてアミノ基を導入しただけでは効果がなく、ポリリジンの様な水溶性ポリマーをガラスビーズに吸着させた場合に効果が大きい。この理由として、ポリリジンの場合は、その一部でガラスビーズに吸着する一方で、他の部分が液中深くまで張り出しており、赤血球を捕捉できるサイトが圧倒的に多いためと考えられる。なお、ポリリジン等のポリマーは水溶性でありながら、ガラス表面などに強固に吸着し、洗浄等で容易に剥がれることがない。このため、例えば細胞培養時に容器と細胞との間の接着層として使用されている。この様な性質は、本発明に関わるフィルタの作製工程が簡素なものになるという利点も内包している。
また、この血球捕捉材を管内の所定位置に固定するための多孔性固定材としては、周知のものでよい。

また、本発明が提供する化学センサとして、具体的には、血液中の血漿を対象とするような化学センサ等が挙げられる。

以上のように本発明によれば、採血管内に赤血球分離フィルタを設けることによって、血液サンプル中の赤血球を迅速に捕捉分離することが可能となる。

図１は、本発明の赤血球除去フィルタの基本構造を示す概念図である。本図では血液サンプルを吸引する採血管の中に、血球を捕捉する血球捕捉剤と、この血球捕捉材を管内に保持するための多孔性固定材が組み込まれている。

血球捕捉材は表面にポリリジンをコートしたガラスビーズを使用している（図２）。このガラスビーズは特に人の赤血球の直径である７μｍより十分に大きい、直径２０から１００μｍのものを用いると、赤血球がビーズへの吸着によって目詰まりを起こすことなく迅速に血液を通過させることができる。

血球捕捉剤の一例である表面をポリリジンでコートされたガラスビーズ作成方法について説明する。まず、ガラスビーズ（直径50μm）を5％の希硝酸溶液で洗浄し、さらに純水で洗浄乾燥する。その後、0.1％ポリリジン（分子量300,000以上）溶液に20分間浸漬する。これをさらに純水で洗浄し乾燥させる。ここで、ポリリジン等のポリマーは水溶性でありながら、ガラス等に接触させるだけでその表面に吸着され、純水による洗浄によってもビーズ表面から容易に剥離されることがない。
さらに、採血管に組み込むフィルタの作成方法については、基本的にはまず採血管の下端に多孔性固定材を詰め、この採血管の上端より表面にポリリジンをコートしたガラスビーズを管内に密に入れ、さらに上端を多孔性固定材で封じることによって作製する。ただし、このフィルタの応用目的によっては、ガラスビーズを管内に詰めた後、電極あるいは小型センサを採血管の上端より挿入してから、上端を多孔性材料によって封じる。

図３は、上記実施例に従って作成された赤血球フィルタを形成した採血管を血液サンプルに接触させたときの血液分離結果を示した図である。図に示したように該赤血球フィルタを用いた場合、血液サンプルはフィルタの途中において下部の赤い部分（血球吸着層）と上部の透明な部分（非血球吸着層）とに明確に分かれ、上部の透明な部分においては血球が含まれていないことが確認された。また、該赤血球フィルタは、血液サンプルが吸引される理由は主としてガラスビーズからなる血球捕捉材自体が細孔を有するために毛細管現象による吸引力を有するからであり、採血管の材質、形状、内径等には依存しなく、迅速かつ高効率に捕捉できる。

血球分離フィルタを内包した採血管の模式図。 血球捕捉材であるポリリジンコートガラスビーズによる赤血球捕捉の様子を示した模式図。 血球分離フィルタを内包した採血管による血球分離の様子を示した模式図。

符号の説明

１ 採血管
２ 血球捕捉材
３ 多孔性固定材
４ ガラスビーズ
５ ポリリジン
６ 赤血球
７ 血液
８ 血球吸着層
９ 非血球層

Claims (2)

1. 採血管と、
   前記採血管内に設けられ、前記採血管の下端を封じる第１の多孔性固定材と、
   前記採血管内の前記第１の多孔性固定材の上に充填されており、表面にプラスの電荷を有するポリマーを吸着した粒子状の血球捕捉材と、
   前記血球捕捉材の上に設けられた電極と、
   前記採血管内に設けられ、前記電極の上方で前記採血管を封じる第２の多孔性固定材と、
   を備えたことを特徴とする化学センサ。
2. 前記血球捕捉材の直径が２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の化学センサ。

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