循環型血球分離フィルタチップ
【課題】従来用いられてきた血球分離フィルタ（ウェアフィルタ、メンブレンフィルタ、ピラーフィルタ）は、血球分離途中でフィルタが目詰まりし、溶血を起こすという問題があった。これは、フィルタに対して血液が垂直方向に流れるように構成されており、フィルタを透過できない血球成分がフィルタの表面に積層して圧がかかることに起因すると考えられる。
【解決手段】そこで、本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【解決手段】そこで、本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形のクロスフローフィルタを利用して、血液が円形流路を循環しながら血球分離を行う循環型血球分離フィルタチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査等においては、被検体から採取した血液を血球成分と、血漿成分（もしくは血清成分）とに分離し、そのうち血漿成分のみを利用する。そのため、検査を行う以前に、被検体から採取した血液について、血球分離処理を行っておく必要がある。
血球分離技術は大別して遠心分離法と膜分離法がある。一般的には用いられている血球分離方法としては、遠心分離方法である。しかしながら、遠心分離方法は熟練した技術を要する点や、遠心分離装置が大型でかつ高価である点、比較的大量の血液を必要がある点や、作業に時間がかかる点などの問題があった。一方、膜分離法は機能膜等を用いて血球の粘着・付着作用により全血から血球成分をろ過する方法である。操作が簡単かつ安価であるため、マイクロ化学チップとしていくつか応用されている。具体的には、図１１に示すような、（ａ）ウェアフィルタ、（ｂ）メンブレンフィルタ、（ｃ）ピラーフィルタを用いる方法などがある。しかしながら、これら各種フィルタを用いる方法においては、血球分離途中で当該フィルタが目詰まりし、血球分離ができなくなり、さらに溶血を起こすという問題があった。これは、血球成分がフィルタの表面に積層して圧がかかることに起因すると考えられる。
【０００３】
また、血球成分の大きさは数ミクロンからせいぜい数十ミクロンであり（赤血球は略８μｍ）、当該血球成分を分離するフィルタとなると、その構造は微細かつ複雑で、加工が困難であり、工業的に製造するのは難しい。またたとえ可能であってもコスト面での問題が残る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hong Miao, et al., The 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science., November 5-9, 2006, 323-324
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、フィルタの目詰まりを回避する方法としてクロスフローフィルタが開発された（非特許文献１）。クロスフローフィルタを利用して血球成分を分離方法の概念図を図１２に示す。
【０００６】
流入口（１２０１）から流入した血液は、血液流路（１２０２）を流通する。このとき、血球成分は、クロスフローフィルタ（１２０３）の表面に積層することなく血液流路（１２０２）を流通し、透過液のみが透過流路（１２０４）に流れ出し、流出口（１２０５）から流出される。つまり当該方法において、血液はクロスフローフィルタ（１２０３）に対して平行に流れ（１２０７）、透過液はクロスフローフィルタに対して直角に透過する（１２０８）。よって、フィルタの目詰まりが起こりにくくすることができる。
【０００７】
しかしながら、当該方法でも、血液流路（１２０２）の終着点（１２０６）では血液の流通が止まり、当該部分に血球成分が溜まるため圧がかかり、溶血の課題解決には至っていない。また、変形能の高い赤血球に至っては、流通中であってもクロスフローフィルタを通過してしまうものが多くある。
【０００８】
更に、かかる方法も従来と同様に、その構造は微細かつ複雑であるため、通常用いられるガラスや剛性の高いプラスチック材料などでは、数ミクロンのフィルタを加工するのは困難であり、たとえ可能であってもコスト面での問題があった。また、血球分離装置そのものを小型化することも困難であった。従って、例えば、本発明者よりなされた特許出願（特願２００８−２０９５５５）にかかる「マイクロ分注装置」のような小型の分注装置とともに携帯可能で、当該分注装置と合わせて利用することにより手軽に血液検査を行えるようにするのは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明は、クロスフローフィルタを用いて赤血球を含む血球成分を分離し、かつ簡易な構造からなり、小型で携帯可能な循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１０】
（１）本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１１】
（２）本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタと、第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する第二外側円形流路と、第二外側円形流路と連結し第二クロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１２】
（３）本発明は、第二外側円形流路の外側に、さらに前記と同様にクロスフローフィルタと外側円形流路の組み合わせを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結した上記（２）に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１３】
（４）本発明は、前記流入口は内側円形流路で囲まれる円形領域に配置される上記（１）から（３）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１４】
（５）本発明は、前記流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた上記（１）から（４）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１５】
（６）本発明は、前記クロスフローフィルタは繰り返し配置される柱と、柱と柱の間に構成される透過穴とからなり、透過穴は赤血球成分が透過できない大きさである上記（１）から（５）いずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１６】
（７）本発明は、前記内側円形流路の容積は他の円形流路の容積より大きい上記（１）から（６）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１７】
（８）本発明は、前記透過穴は、高さが５μｍ以下であり、幅が２μｍ以下である上記（１）から（７）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の循環型血球分離フィルタチップによれば、フィルタの目詰まりを抑制し、短時間でかつ赤血球レベルで分離できる。また非常に簡易な構造であるため、小型化及び低コストで大量生産も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図２】実施形態１のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図３】実施形態１のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図４】実施形態１の内側円形流路と外側円形流路の概念図
【図５】実施形態２の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図６】実施形態２のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図７】実施形態３の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図８】実施形態４の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図９】実施形態４の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図１０】実施例２の血球分離を示す図
【図１１】従来用いられてきた血球分離フィルタの概念図
【図１２】従来用いられてきた血球分離クロスフローフィルタの概念図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施の形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。なお、実施形態１は請求項１，６乃至８などに関する。実施形態２は請求項２などに関する。実施形態３は請求項３などに関する。実施形態４は請求項４，５などに関する。
<<実施形態１>>
<実施形態１：概要>
【００２１】
本実施形態は、流入した血液が内側円形流路を循環しながら、血液成分一部が内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタ透過し、当該血液成分の一部が外側円形流路を流れ流出口から流出するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００２２】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、短時間で血液成分の一部を分離できる。また、非常に簡易な構造であるため小型化が可能であり、また微細加工もでき、更に低コストで工業的製造が可能である。
<実施形態１：構成>
【００２３】
図１に本実施形態の概念図を示す。本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０１０１）と、内側円形流路（０１０２）と、クロスフローフィルタ（０１０３）
と、外側円形流路（０１０４）と、流出口（０１０５）とから構成されている。
【００２４】
「循環型血球分離フィルタチップ」とは、後述する流入口（０１０１）から流入し、クロスフローフィルタ（０１０３）の透過穴を透過せずに内側円形流路（０１０２）を流通する血液成分（主に血球成分）が、内側円形流路内を循環するように構成されている。換言するに、前述した図１２に示すクロスフローフィルタの血液流路（１２０２）の終着点（１２０６）に相当するものがなく、循環し続けるように構成されている。従って、内側円形流路（０１０２）内を循環流通する血液成分（主に血球成分）が、当該内側円形流路内で停滞するのを防止することができる。よって、血球成分に圧がかかることにより生じる溶血を防止することができる。
【００２５】
「流入口」（０１０１）とは、血液を流入するためのものである。ここで「血液」とは、全血のほか、全血から一部成分が除かれているものも含む。例えば、事前に遠心分離装置や各種フィルタを用いて一部の血液成分を除去したものなどである。かかる場合、事前の処理で主に白血球を除去し、その後発明の循環型血球分離フィルタチップを用いて残っている白血球と赤血球を分離する。
【００２６】
また、流入口の端部には、採血するための採血針を装着する採血針装着部を設けてもよい。かかる場合、採取した血液が、採血管等を要せずそのまま流入口に流れ込むため利便性が増し、また血液が汚染されることもない。
【００２７】
「内側円形流路」（０１０２）とは、前記流入口（０１０１）と連結し、流入口（０１０１）から流入した血液を循環流通させるための流路である。「流入口と連結し」とは、流入口と内側円形流路が直接的、又は間接的に繋がっていることをいう。「直接的に繋がっている」とは、流入口から流入した血液が直接内側円形流路に流れ込む場合である。また、「間接的に繋がっている」とは、流入口から流入した血液が内側円形流路に流れ込む前に、図１のような略直線の、又は図８、９のような弓状の流路を介して、内側円形流路に流れ込む場合などをいう。間接的に繋がっている場合、血液は方向性を持って内側円形流路内に流れ込むため、内側円形流路内をスムーズに一方向に循環流通できる点で好ましい。その理由は後述する実施形態４に記載する。なお、流入した血液はその一部の血液成分が後述するクロスフローフィルタ（０１０３）を透過して、後述する外側円形流路（０１０４）に流れ込むため、当該内側円形流路（０１０２）には、クロスフローフィルタ（０１０３）を透過しない血液成分が残る。
【００２８】
また、当該内側円形流路の容積は、流入口から流入した血液が、内側円形流路内を循環流通しながら分離する全過程において、血液に圧がかからない程度の大きさが必要である。
これは、内側円形流路内の血液に圧がかかり、クロスフローフィルタ（０１０３）が目詰まりを起こすのを防止すると同時に、血液が内側円形流路内をスムーズに循環流通できるようにするためである。
【００２９】
「クロスフローフィルタ」（０１０３）とは、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路（０１０２）の外側周を構成するフィルタである。ここで、「一部の血液成分」とは、前記流入口（０１０１）から流入した血液成分のうち、当該クロスフローフィルタ（０１０３）の透過穴を透過できる比較的小さい血液成分（主に血漿成分）のことである。
【００３０】
当該「一部の血液成分」は、後述する外側円形流路（０１０４）を経て流出口（０１０５）から流出され、血液分析等に用いる。よって、白血球や赤血球などの血球成分を含まない、血漿成分（又は血清成分）のみで構成されるのが好ましい。但し、血液分析等に支障のでない程度であれば、血球成分を含んでいても良い。また、「内側円形流路の外側周を構成する」とは、図１の拡大図が示すとおり、内側円形流路の外側の壁を構成することである。
【００３１】
図２にクロスフローフィルタの概念図を示す。（ａ）は循環型血球分離フィルタチップの横断面図の一部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の図中０２００ａで囲まれた部分の斜視断面図である。「クロスフローフィルタ」（０２０１ａ、０２０１ｂ）は、繰り返し配置される柱（０２０２ａ、０２０２ｂ）と、当該柱と柱の間に設けられる透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）とから構成される。そして当該柱（０２０２ａ、０２０２ｂ）と透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）とが内側円形流路（０２０４ａ、０２０４ｂ）と外側円形流路（０２０５ａ、０２０５ｂ）に挟まれる形で円形を構成するように繰り返し配置されて、一層のクロスフローフィルタ（０２０１ａ、０２０１ｂ）を構成する。なお、（ｂ）において点線で囲まれた部分は、循環型血球分離フィルタチップの天井面を構成する。以下、図３（ｂ）、４（ｂ）、（ｃ）においても同じである。
【００３２】
よって、流入口から流入した血液のうち、「クロスフローフィルタ」（０２０１ａ、０２０１ｂ）の透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を透過可能な一部の血液成分のみが外側円形流路（０２０５ａ、０２０５ｂ）に流れ込み、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を透過できない成分が内側円形流路（０２０４ａ、０２０４ｂ）を循環流通する。従って、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）は本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が透過できない大きさであればよく、当該分離すべき血球成分の種類に応じて、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）の大きさを適宜決定すればよい。例えば、健康診断などの血液検査を行う場合の血球分離においては、白血球とともに赤血球も分離する必要があるため、相対的に小さい赤血球が透過できない大きさの透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を構成していればよい。好ましくは、赤血球が圧力により変形することを想定し、高さ（０２０６ｂ）が略５μｍ、幅（０２０７ａ、０２０７ｂ）が略２μｍの透過穴である。当該大きさの透過穴で構成されるクロスフローフィルタであれば、赤血球も漏れなく分離可能である。より好ましくは透過穴の高さ（０２０６ｂ）が略２μｍ、幅（０２０７ａ、０２０７ｂ）が略２μｍである。かかる場合、圧がかかり赤血球が変形した場合でも、分離可能な点で有効である。
【００３３】
なお、図２（ｃ）は、内側円形流路（０２０４ｃ）を循環流通する赤血球（０２０８ｃ）がクロスフローフィルタ（０２０１ｃ）の透過穴（０２０３ｃ）に対して横向きにアプローチすることを示す概念図である。赤血球（０２０８ｃ）は中央部がくぼんだ円盤状の形状をしており、直径は略６〜８μｍ、厚さは略２μｍである。そして、高い変形能を有しており、赤血球の直径よりも細い毛細血管をも通過する。そこで、透過穴（０２０３ｃ）を上記の大きさにすることにより、赤血球（０２０８ｃ）が透過穴（０２０３ｃ）に対して横向きにアプローチするように構成する。これにより、当該円盤状の赤血球のみならず、何らかの作用により変形した赤血球についてもクロスフローフィルタ（０２０１ｃ）の透過穴（０２０３ｃ）を透過するのを防ぐ。なお、図中０２０９ｃは、循環型血球分離フィルタチップの蓋を示す。
【００３４】
なお、透過穴の形状は、分離対象とする血球成分が分離可能であれば図３（ａ）、（ｃ）に示すようなものであってもよい。（ａ）は循環型血球分離フィルタチップの横断面図の一部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の０３００で囲まれた部分の斜視断面図である。内側円形流路（０３０４ａ、０３０４ｂ）の流通方向に対して透過方向が９０度より小さくなるように柱（０３０２ａ、０３０２ｂ）と透過穴（０３０３ａ、０３０３ｂ）を設けることにより、よりスムーズに一部の血液成分が透過し、短時間で血球分離できる。
【００３５】
また、（ｃ）のように柱（０３０１ｃ）の形状を変形させてもよい。かかる場合、透過穴（０３０３ｃ）に向かっていた血球成分が当該柱（０３０１ｃ）に沿うように流れ、内側円形流路（０３０４ｃ）に戻り循環流通するため、分離すべき血球成分がクロスフローフィルタ（０３０１ｃ）を透過するのを抑制できる点で有効である。
【００３６】
「外側円形流路」（０１０４）とは、前記クロスフローフィルタ（０１０３）を内側周として内側円形流路（０１０２）に隣接する流路である。「クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する」とは、クロスフローフィルタが当該外側円形流路の内側の壁を構成しており、内側円形流路と外側円形流路はクロスフローフィルタを介して隣接していることをいう。外側円形流路には、前記「一部の血液成分」が流通する。
【００３７】
外側円形流路（０１０４）の容積は、前記内側円形流路（０１０２）と同程度でもよく、それより小さく構成されていてもよい。これは、内側円形流路には流入口から流入した血液が全て流れ込む流路であり、また当該内側円形流路は排出口を有しないためである。また内側円形流路を循環流通する血液成分は血球成分の割合が大きいため、容積を大きくしてよりスムーズに循環流通させ、クロスフローフィルタの目詰まりを抑制するためである。図４の（ａ）に本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを構成する内側円形流路（０４０１ａ）、外側円形流路（０４０２ａ）、クロスフローフィルタを構成する柱（０４０３ａ）と透過穴（０４０４ａ）の一部拡大図を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の０４００ａで囲まれた部分の斜視断面図を示す。（ｂ）のように、内側円形流路（０４０１ｂ）の流路高を外側円形流路（０４０２ｂ）の流路高より大きくし、内側円形流路の容積を大きくするように構成してもよい。かかる場合、流入口から流入できる血液量を増大させることができ、かつクロスフローフィルタの目詰まりも防止し、また、スムーズな循環流通を可能とする。また、（ｃ）のように、内側円形流路（０４０１ｃ）と外側円形流路（０４０１ｃ）との流路高は統一し、その幅を変えて、内側円形流路の容積を大きくするように構成してもよい。
【００３８】
「流出口」（０１０５）とは、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出するためのものである。「外側円形流路と連結し」とは、流出口（０１０５）と外側円形流路（０１０４）が直接的、又は間接的に繋がっていることをいう。「直接的に繋がっている」とは、外側円形流路から流出した一部の血液成分が直接流出口に流れ込む場合である。また、「間接的に繋がっている」とは、外側円形流路から流出した一部の血液成分が流出口に流れ込む前に、図１や図８、９のような略直線の流路や、弓上の流路を介して流出口に流れ込む場合などをいう。
【００３９】
なお、流出口（０１０５）は、図１（ａ）に示すように、流出口（０１０１ａ）と反対側に設けられてもよく（０１０５ａ）、（ｂ）に示すように、流出口（０１０１ｂ）と同じ側に設けられてもよく（０１０５ｂ）。また、これらに限定されることなく、流出口の位置は適宜変更できる。なお、図１（ｂ）の場合、外側円形流路内（０１０４ｂ）の一部の血液成分の流通方向（図中矢印）と流出方向が同じであるため、より短時間に血球分離が可能となる。
<実施形態１：効果>
【００４０】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、短時間でかつ高精度に血球で分離できる。また非常に簡易な構造であるため、微細加工も可能であり、また低コストで工業的製造が可能である。
<<実施形態２>>
<実施形態２：概要>
【００４１】
本実施形態は、流入口から流入した血液が内側円形流路を循環しながら、血液成分の一部が内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタ透過し、当該クロスフローフィルタを透過した血液成分のうち、更にその一部が外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタを透過して第二外側円形流路に流れ込み、流出口から流出するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００４２】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、クロスフローフィルタを透過した血球を第二クロスフローフィルタで分離し、流出口からの血球成分の流出を回避することができる。
<実施形態２：構成>
【００４３】
図５に本実施形態の概念図を示す。本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０５０１）と、内側円形流路（０５０２）と、クロスフローフィルタ（０５０３）と、外側円形流路（０５０４）と、第二クロスフローフィルタ（０５０５）と、第二外側円形流路（０５０６）と、流出口（０５０７）とから構成されている。ここで、外側円形流路（０５０４）と、第二クロスフローフィルタ（０５０５）と、第二外側円形流路（０５０６）、流出口（０５０７）以外の構成については上記実施形態１に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００４４】
なお、本実施形態においては、クロスフローフィルタ（０５０３）を便宜的に「第一クロスフローフィルタ」とする。また、外側円形流路（０５０４）を同様に「第一外側円形流路」として説明する。
【００４５】
「第二クロスフローフィルタ」（０５０５）とは、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路（０５０４）の外側周を構成するクロスフローフィルタをいう。ここで、「外側円形流路の外側周を構成する」とは、図５の拡大図が示すとおり、「第二クロスフローフィルタ」（０５０５）が第一外側円形流路の外側の壁を構成することである。つまり、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、第一クロスフローフィルタ（０５０３）と、その更に外側に第二クロスフローフィルタ（０５０５）を備えた、二層のクロスフローフィルタを有する。当該構成により、第一クロスフローフィルタを透過した血球成分を、第二クロスフローフィルタで分離できるため、より高精度に血球分離が可能となる。
【００４６】
なお、第一クロスフローフィルタの透過穴及び第二クロスフローフィルタの透過穴は、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が最終的に透過できない大きさであればよく、当該血球成分の種類に応じて、透過穴の大きさを適宜決定すればよい。ここで、「最終的に透過できない」とは、第一クロスフローフィルタを透過した血球成分であっても、第二クロスフローフィルタは透過できないことをいう。従って、例えば、白血球とともに赤血球も分離する場合、少なくとも第二クロスフリーフィルタの透過穴が、相対的に小さい赤血球成分を透過できない大きさで構成されていればよい。好ましくは、赤血球が圧力により変形することを想定し、高さが５μｍ、幅が２μｍの透過穴である。当該大きさの透過穴で構成されるクロスフローフィルタであれば、赤血球も漏れなく分離可能である。より好ましくは透過穴の高さが２μｍ、幅が２μｍである。圧力などにより赤血球が変形した場合でも、分離可能な点で有効である。
【００４７】
第一クロスフローフィルタの透過穴と第二クロスフローフィルタの透過穴の大きさ及び／又は形状がそれぞれ異なるように構成されていてもよい。その一例を図６に示す。
【００４８】
図６（ａ）は、第一クロスフローフィルタ（０６０１ａ）の透過穴（０６０３ａ）が相対的に大きく、第二クロスフローフィルタ（０６０２ａ）の透過穴（０６０４ａ）が相対的に小さく構成されている。かかる構成の場合、第一クロスフローフィルタ（０６０１ａ）で比較的大きい血球成分を分離し、第二クロスフローフィルタ（０６０２ａ）で比較的小さい血球成分を分離するように、段階的に血球分離できる。従って、第一クロスフローフィルタから比較的小さい血球成分を分離しようとする場合と比較して、第一及び第二クロスフローフィルタの目詰まりを防ぐことができる。また、より短時間でかつ高精度な血球分離が可能となる。例えば、第一クロスフローフィルタで白血球を分離し、第二クロスフローフィルタで赤血球を分離するような構成が考えられる。
【００４９】
また、図６（ｂ）は、第一クロスフローフィルタの透過穴（０６０３ｂ）を、内側円形流路の流通方向に対して透過方向（０６０５ｂ）が略９０度より小さくなるように設け、第二クロスフローフィルタの透過穴（０６０４ｂ）は第一外側円形流路の流通方向に対して透過方向（０６０６ｂ）が略９０度になるように設けられている。かかる構成の場合、第一クロスフローフィルタ（０６０１ｂ）の透過がスムーズに行われ、また第二クロスフローフィルタ（０６０２ｂ）で着実に分離対象血球成分を分離できる。従って、各クロスフローフィルタの目詰まりを防ぐとともに、より短時間でかつ高精度な血球分離が可能となる。
【００５０】
「第二外側円形流路」（０５０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）を内側周として第一外側円形流路（０５０４）に隣接する円形流路をいう。ここで、「第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する」とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）が当該第二外側円形流路（０５０６）の内側の壁を構成しており、第一外側円形流路（０５０４）と第二外側円形流路（０５０６）は第二クロスフローフィルタ（０５０５）を介して隣接していることをいう。つまり、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、内側円形流路（０５０２）、第一外側円形流路（０５０４）、第二外側円形流路（０５０６）の、３つの円形流路を有する。そして、内側円形流路（０５０２）と第一外側円形流路（０５０４）とは、第一クロスフローフィルタ（０５０３）を介して隣接し、第一外側円形流路（０５０４）と第二外側円形流路（０５０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）を介して隣接する。従って、流入口（０５０１）から流入した血液は、内側円形流路（０５０２）を循環流通しながらその一部の血液成分が第一クロスフローフィルタ（０５０３）を透過して第一外側円形流路（０５０４）に入り、更にそうちの一部が第二クロスフローフィルタ（０５０５）を透過して第二外側円形流路（０５０６）に入り、最終的に後述する流出口（０５０７）から流出する。
【００５１】
なお、当該３つの円形流路の容積は、第一及び第二クロスフローフィルタに圧がかからない程度であれば、特に限定せず、同程度に構成されていてもよく、内側円形流路の容積のみが第一及び第二外側円形流路より大きく構成されていてもよく、また内側円形流路、第一外側円形流路、第二外側円形流路の順にその容積が小さく構成されていてもよい。
【００５２】
なお、本実施形態の「外側円形流路」（０５０４）は、「流出口」（０５０７）に連結せず循環流路であり、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。また、「流出口」（０５０７）は、第二外側円形流路に連結しており、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。
<実施形態２：効果>
【００５３】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、二層のクロスフローフィルタで構成されているため、より高精度に血球分離できる。また、各クロスフローフィルタの透過穴の大きさ、形状を適宜組合せることにより、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、かつ短時間血球分離できる。
<<実施形態３>>
<実施形態３：概要>
【００５４】
本実施形態は、前記実施形態２の第二外側円形流路その外側に、更にクロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００５５】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、より確実に血球分離が可能である。
<実施形態３：構成>
【００５６】
「クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを繰り返し設け」とは、一のクロスフローフィルタと一の外側円形流路とを１セットとし、前記実施形態２の第二外側円形流路の更に外側に当該セットを一以上設けることをいう。繰り返し頻度は一以上であればよく、求める分離精度などに応じて適宜決定すればよい。繰り返し頻度が多いほど、装置の小型化、分離の高速化が難しくなるが、分離精度は上がる。他方、繰り返し頻度が少ないほど、分離精度は劣るが、装置の小型化、分離の高速化が図れる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、クロスフローフィルタを便宜的に「第一クロスフローフィルタ」とする。また、外側円形流路を同様に「第一外側円形流路」とする。また、第二外側円形流路の外側に設けるクロスフローフィルタと外側円形流路について、それぞれ内側から外側に向けて「第三クロスフローフィルタ」、「第四クロスフローフィルタ」、・・・・、又は「第三外側円形流路」、「第四外側円形流路」・・・・、とする。
【００５８】
図７に本実施形態の一例として、クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを一つ設けた循環型血球分離フィルタチップの概念図を示す。循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０７０１）と、内側円形流路（０７０２）と、第一クロスフローフィルタ（０７０３）と、第一外側円形流路（０７０４）と、第二クロスフローフィルタ（０７０５）と、第二外側円形流路（０７０６）と、第三クロスフローフィルタ（０７０７）と、第三外側円形流路（０７０８）と、流出口（０７０９）とから構成されている。ここで、第三クロスフローフィルタ（０７０７）と、第三外側円形流路（０７０８）、流出口（０７０９）以外の構成については上記実施形態１に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００５９】
「第三クロスフローフィルタ」（０７０７）とは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）及び第二クロスフローフィルタ（０７０５）と同様に、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で、第二外側円形流路（０７０６）の外側周を構成するクロスフローフィルタをいう。図７の拡大図が示すとおり、「第三クロスフローフィルタ」（０７０７）が第二外側円形流路（０７０６）の外側の壁を構成する。つまり、図７の循環型血球分離フィルタチップは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）及び第二クロスフローフィルタ（０７０５）の更に外側に第三クロスフローフィルタ（０７０７）備えた、三層のクロスフローフィルタを有する。当該構成により、第一クロスフローフィルタ及び第二クロスフローフィルタを透過した血球成分も、第三クロスフローフィルタで分離できるため、より高精度に血球分離が可能となる。
【００６０】
前記実施形態２と同様に、第一クロスフローフィルタ（０７０３）の透過穴、第二クロスフローフィルタ（０７０５）の透過穴及び第三クロスフローフィルタ（０７０７）の透過穴は、図７の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が最終的に透過できない大きさであればよく、当該血球成分の種類に応じて、透過穴の大きさを適宜決定すればよい。つまり、少なくとも第三クロスフリーフィルタの透過穴が、分離しようとする血球成分が最終的に透過できない大きさであればよい。
【００６１】
なお、その他の構成については、実施形態１及び２に準ずる。
【００６２】
「第三外側円形流路」（０７０８）とは、第三クロスフローフィルタ（０７０７）を内側周として第二外側円形流路（０７０６）に隣接する円形流路をいう。ここで、「第三クロスフローフィルタを内側周として第二外側円形流路に隣接する」とは、第三クロスフローフィルタが当該第三外側円形流路の内側の壁を構成しており、第二外側円形流路と第三外側円形流路はクロスフローフィルタを介して隣接していることをいう。つまり、図７の循環型血球分離フィルタチップは、内側円形流路（０７０２）、第一外側円形流路（０７０４）、第二外側円形流路（０７０６）、第三外側円形流路（０７０８）の、４つの円形流路を有する。そして、内側円形流路（０７０２）と第一外側円形流路（０７０４）とは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）を介して隣接し、第一外側円形流路（０７０４）と第二外側円形流路（０７０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０７０５）を介して隣接し、第二外側円形流路（０７０６）と第三外側円形流路（０７０８）とは、第三クロスフローフィルタ（０７０７）を介して隣接する。従って、流入口（０７０１）から流入した血液は、内側円形流路（０７０２）を循環流通しながらその一部の血液成分が第一クロスフローフィルタ（０７０３）を透過して第一外側円形流路（０７０４）に入り、更にそうちの一部が第二クロスフローフィルタ（０７０５）を透過して第二外側円形流路（０７０６）に入り、更にそのうちの一部が第三クロスフローフィルタ（０７０７）を透過して第三外側円形流路（０７０８）に入り、最終的に後述する流出口（０７０９）から流出する。
【００６３】
なお、当該４つの円形流路の容積は、第一、第二、第三クロスフローフィルタに圧がかからない程度であれば、特に限定せず、同程度に構成されていてもよく、内側円形流路の容積のみが第一、第二、第三外側円形流路より大きく構成されていてもよく、また内側円形流路、第一外側円形流路、第二外側円形流路、第三外側円形流路の順にその容積が小さく構成されていてもよい。なお、その他の構成については、実施形態１及び２に準ずる。
【００６４】
なお、図７の「流出口」（０７０９）は、第三外側円形流路に連結しており、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。
【００６５】
なお、クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを二以上繰り返し設ける場合も、上記の組合せを一つ設けた場合に準じればよい。
<実施形態３：効果>
【００６６】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、三層以上のクロスフローフィルタで構成されているため、より高精度に血球分離できる。また、各クロスフローフィルタの透過穴の大きさ、形状を適宜組合せることにより、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、かつ短時間血球分離できる。
<<実施形態４>>
<実施形態４：概要>
【００６７】
本実施形態は、流入口が内側円形流路で囲まれる円形領域に配置された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００６８】
また、本実施形態は、流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００６９】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環流通するため、流通がスムーズに行われ、よってクロスフローフィルタの目詰まりを防止し、また短時間で血球分離できる。
<実施形態４：構成>
【００７０】
図８に、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップの概念図を示す。流入口（０８０１）と、内側円形流路（０８０２）と、クロスフローフィルタ（０８０３）と、外側円形流路（０８０４）と、第二クロスフローフィルタ（０８０５）と、第二外側円形流路（０８０６）と、流出口（０８０７）からなる。
なお、流入口（０８０１）以外の構成については上記実施形態２に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
本実施形態の「流入口」（０８０１）は、内側円形流路（０８０２）で囲まれる円形領域に配置される。これは、流入口から流入した血液を内側円形流路内の一方向に流通させるためである。また、流入口と内側円形流路との間に弓状の流路（０８０８）を設けることにより、当該弓状の流路（０８０８）から内側円形流路（０８０２）に流れ込む血液に一定の向き（図中矢印）生じる。かかる場合、弓状の流路から内側円形流路に入った血液は、内側円形流路を両方向に流通せず。図中の矢印方向にスムーズに流通できる。従って、内側円形流路の循環流通がスムーズに行われ、クロスフローフィルタの目詰まりを抑制できる。
【００７２】
また、図９に示すように、内側円形流路（０９０２）にオリフィス（０９０８）を設けてもよい。当該オリフィス（０９０８）により、流入口（０９０１）から流入した血液が、内側円形流路（０９０２）を両方向に進行するのをより抑制できる。当該オリフィス（０９０８）は、弓状の流路と内側円形流路が交わる点の近く設けると、よりその効果が大きい。なお、当該オリフィスは、血液を流通させる内側円形流路であって、流入口との合流位置の手前側に設けることは言うまでも無いことである。
<実施形態４：効果>
【００７３】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、血液が内側円形流路をスムーズに循環流通できるため、クロスフローフィルタの目詰まりを防止できる。またより短時間で血球分離できる。
【実施例１】
【００７４】
本発明に係る循環型血球分離フィルタチップを、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を材料として、フォトリソフラフィ技術を利用して作成し、全血から血球分離を行った際の分離の様子を図１０に示す。なお、作成した循環型血球分離フィルタチップは、上記実施形態２に記載の、二層のクロスフローフィルタを有する構成である（第一クロスフローフィルタ及び第二クロスフローフィルタ）。内側円形流路及びの流路幅を略１００μｍとし、第一外側円形流路及び第二外側円形流路の流路高は２μｍとし、内側円形流路の容積を他の流路より大きくした。
【００７５】
図１０は（ａ）から（ｃ）にかけて徐々に血球分離が進む様子を示す。本実施例の循環型血球分離フィルタチップは材料としてＰＤＭＳが用いられ、内側円形流路（１００１）と、第一クロスフローフィルタ（１００２）と、第一外側円形流路（１００３）と、第二クロスフローフィルタ（１００４）と、第二外側円形流路（１００５）からなる、二層のクロスフローフィルタを有する。図中、右から左へ血液は流通している。
【００７６】
（ａ）は、流入口から流入した血液（１００６ａ）が内側円形流路（１００１ａ）内を流通している様子を示す。ここでは、まだ血漿成分が第一又は第二クロスフローフィルタ（１００２ａ、１００４ａ）を透過している様子は確認できない。なお、内側円形流路（１００１ａ）を流通する血液成分は赤血球を含むため赤色を呈している。
【００７７】
（ｂ）では、内側円形流路（１００１ｂ）を満たした血液（１００６ｂ）が循環流通しており、さらに、一部の血液成分（１００７ｂ）が第一クロスフローフィルタ（１００２ｂ）を透過し、第一外側円形流路（１００３ｂ）に流れ込む様子が確認できる。ここで、内側円形流路（１００１ｂ）は赤色を呈しており、第一外側円形流路（１００３ｂ）に流れ込んだ一部の血液成分はほぼ透明であるため、赤血球は内側円形流路（１００１ｂ）内を流通していることが確認できる。
【００７８】
（ｃ）では、第一外側円形流路（１００３ｃ）を流通する血液成分の更に一部の血液成分（１００８ｃ）が、第二クロスフローフィルタ（１００４ｃ）を透過し、第二外側円形流路（１００５ｃ）に流れ込み流通する様子が確認できる。（ｂ）と同様に、内側円形流路（１００１ｃ）は赤色を呈しており、第一外側円形流路（１００３ｃ）及び第二外側円形流路（１００５ｃ）はほぼ透明であるため、赤血球は二層のクロスフローフィルタ（１００２ｃ、１００４ｃ）を透過せず、内側円形流路（１００１ｃ）内を流通していることが確認できる。
【００７９】
以上より、本発明にかかる循環型血球分離フィルタチップは血球分離が可能であることが示された。
【００８０】
なお、使用する材料は、微細加工が可能なものであれば特に限定しない。好ましくは、硬化で変形が起こりにくいガラスや剛性の高いプラスチックであるが、本実施例で用いたＰＤＭＳなどの利用が可能である。ここで、ＰＤＭＳは加工が容易である反面変形が生じ易いため、本発明の循環型血球分離フィルタチップの材料として用いた場合、血球分離能に問題があるのではと危惧していたが、本実施例において血球分離能には問題がないことが示された。
【符号の説明】
【００８１】
０９０１ 流入口
０９０２ 内側円形流路
０９０３ クロスフローフィルタ
０９０４ 外側円形流路
０９０５ 第二クロスフローフィルタ
０９０６ 第二外側円形流路
０９０７ 流出口
０９０８ オリフィス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形のクロスフローフィルタを利用して、血液が円形流路を循環しながら血球分離を行う循環型血球分離フィルタチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査等においては、被検体から採取した血液を血球成分と、血漿成分（もしくは血清成分）とに分離し、そのうち血漿成分のみを利用する。そのため、検査を行う以前に、被検体から採取した血液について、血球分離処理を行っておく必要がある。
血球分離技術は大別して遠心分離法と膜分離法がある。一般的には用いられている血球分離方法としては、遠心分離方法である。しかしながら、遠心分離方法は熟練した技術を要する点や、遠心分離装置が大型でかつ高価である点、比較的大量の血液を必要がある点や、作業に時間がかかる点などの問題があった。一方、膜分離法は機能膜等を用いて血球の粘着・付着作用により全血から血球成分をろ過する方法である。操作が簡単かつ安価であるため、マイクロ化学チップとしていくつか応用されている。具体的には、図１１に示すような、（ａ）ウェアフィルタ、（ｂ）メンブレンフィルタ、（ｃ）ピラーフィルタを用いる方法などがある。しかしながら、これら各種フィルタを用いる方法においては、血球分離途中で当該フィルタが目詰まりし、血球分離ができなくなり、さらに溶血を起こすという問題があった。これは、血球成分がフィルタの表面に積層して圧がかかることに起因すると考えられる。
【０００３】
また、血球成分の大きさは数ミクロンからせいぜい数十ミクロンであり（赤血球は略８μｍ）、当該血球成分を分離するフィルタとなると、その構造は微細かつ複雑で、加工が困難であり、工業的に製造するのは難しい。またたとえ可能であってもコスト面での問題が残る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hong Miao, et al., The 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science., November 5-9, 2006, 323-324
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、フィルタの目詰まりを回避する方法としてクロスフローフィルタが開発された（非特許文献１）。クロスフローフィルタを利用して血球成分を分離方法の概念図を図１２に示す。
【０００６】
流入口（１２０１）から流入した血液は、血液流路（１２０２）を流通する。このとき、血球成分は、クロスフローフィルタ（１２０３）の表面に積層することなく血液流路（１２０２）を流通し、透過液のみが透過流路（１２０４）に流れ出し、流出口（１２０５）から流出される。つまり当該方法において、血液はクロスフローフィルタ（１２０３）に対して平行に流れ（１２０７）、透過液はクロスフローフィルタに対して直角に透過する（１２０８）。よって、フィルタの目詰まりが起こりにくくすることができる。
【０００７】
しかしながら、当該方法でも、血液流路（１２０２）の終着点（１２０６）では血液の流通が止まり、当該部分に血球成分が溜まるため圧がかかり、溶血の課題解決には至っていない。また、変形能の高い赤血球に至っては、流通中であってもクロスフローフィルタを通過してしまうものが多くある。
【０００８】
更に、かかる方法も従来と同様に、その構造は微細かつ複雑であるため、通常用いられるガラスや剛性の高いプラスチック材料などでは、数ミクロンのフィルタを加工するのは困難であり、たとえ可能であってもコスト面での問題があった。また、血球分離装置そのものを小型化することも困難であった。従って、例えば、本発明者よりなされた特許出願（特願２００８−２０９５５５）にかかる「マイクロ分注装置」のような小型の分注装置とともに携帯可能で、当該分注装置と合わせて利用することにより手軽に血液検査を行えるようにするのは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明は、クロスフローフィルタを用いて赤血球を含む血球成分を分離し、かつ簡易な構造からなり、小型で携帯可能な循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１０】
（１）本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１１】
（２）本発明は、血液を流入するための流入口と、流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタと、第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する第二外側円形流路と、第二外側円形流路と連結し第二クロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、からなる循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１２】
（３）本発明は、第二外側円形流路の外側に、さらに前記と同様にクロスフローフィルタと外側円形流路の組み合わせを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結した上記（２）に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１３】
（４）本発明は、前記流入口は内側円形流路で囲まれる円形領域に配置される上記（１）から（３）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１４】
（５）本発明は、前記流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた上記（１）から（４）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１５】
（６）本発明は、前記クロスフローフィルタは繰り返し配置される柱と、柱と柱の間に構成される透過穴とからなり、透過穴は赤血球成分が透過できない大きさである上記（１）から（５）いずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１６】
（７）本発明は、前記内側円形流路の容積は他の円形流路の容積より大きい上記（１）から（６）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【００１７】
（８）本発明は、前記透過穴は、高さが５μｍ以下であり、幅が２μｍ以下である上記（１）から（７）のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の循環型血球分離フィルタチップによれば、フィルタの目詰まりを抑制し、短時間でかつ赤血球レベルで分離できる。また非常に簡易な構造であるため、小型化及び低コストで大量生産も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図２】実施形態１のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図３】実施形態１のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図４】実施形態１の内側円形流路と外側円形流路の概念図
【図５】実施形態２の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図６】実施形態２のクロスフローフィルタを構成する柱及び透過穴の概念図
【図７】実施形態３の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図８】実施形態４の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図９】実施形態４の循環型血球分離フィルタチップの概念図
【図１０】実施例２の血球分離を示す図
【図１１】従来用いられてきた血球分離フィルタの概念図
【図１２】従来用いられてきた血球分離クロスフローフィルタの概念図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施の形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。なお、実施形態１は請求項１，６乃至８などに関する。実施形態２は請求項２などに関する。実施形態３は請求項３などに関する。実施形態４は請求項４，５などに関する。
<<実施形態１>>
<実施形態１：概要>
【００２１】
本実施形態は、流入した血液が内側円形流路を循環しながら、血液成分一部が内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタ透過し、当該血液成分の一部が外側円形流路を流れ流出口から流出するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００２２】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、短時間で血液成分の一部を分離できる。また、非常に簡易な構造であるため小型化が可能であり、また微細加工もでき、更に低コストで工業的製造が可能である。
<実施形態１：構成>
【００２３】
図１に本実施形態の概念図を示す。本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０１０１）と、内側円形流路（０１０２）と、クロスフローフィルタ（０１０３）
と、外側円形流路（０１０４）と、流出口（０１０５）とから構成されている。
【００２４】
「循環型血球分離フィルタチップ」とは、後述する流入口（０１０１）から流入し、クロスフローフィルタ（０１０３）の透過穴を透過せずに内側円形流路（０１０２）を流通する血液成分（主に血球成分）が、内側円形流路内を循環するように構成されている。換言するに、前述した図１２に示すクロスフローフィルタの血液流路（１２０２）の終着点（１２０６）に相当するものがなく、循環し続けるように構成されている。従って、内側円形流路（０１０２）内を循環流通する血液成分（主に血球成分）が、当該内側円形流路内で停滞するのを防止することができる。よって、血球成分に圧がかかることにより生じる溶血を防止することができる。
【００２５】
「流入口」（０１０１）とは、血液を流入するためのものである。ここで「血液」とは、全血のほか、全血から一部成分が除かれているものも含む。例えば、事前に遠心分離装置や各種フィルタを用いて一部の血液成分を除去したものなどである。かかる場合、事前の処理で主に白血球を除去し、その後発明の循環型血球分離フィルタチップを用いて残っている白血球と赤血球を分離する。
【００２６】
また、流入口の端部には、採血するための採血針を装着する採血針装着部を設けてもよい。かかる場合、採取した血液が、採血管等を要せずそのまま流入口に流れ込むため利便性が増し、また血液が汚染されることもない。
【００２７】
「内側円形流路」（０１０２）とは、前記流入口（０１０１）と連結し、流入口（０１０１）から流入した血液を循環流通させるための流路である。「流入口と連結し」とは、流入口と内側円形流路が直接的、又は間接的に繋がっていることをいう。「直接的に繋がっている」とは、流入口から流入した血液が直接内側円形流路に流れ込む場合である。また、「間接的に繋がっている」とは、流入口から流入した血液が内側円形流路に流れ込む前に、図１のような略直線の、又は図８、９のような弓状の流路を介して、内側円形流路に流れ込む場合などをいう。間接的に繋がっている場合、血液は方向性を持って内側円形流路内に流れ込むため、内側円形流路内をスムーズに一方向に循環流通できる点で好ましい。その理由は後述する実施形態４に記載する。なお、流入した血液はその一部の血液成分が後述するクロスフローフィルタ（０１０３）を透過して、後述する外側円形流路（０１０４）に流れ込むため、当該内側円形流路（０１０２）には、クロスフローフィルタ（０１０３）を透過しない血液成分が残る。
【００２８】
また、当該内側円形流路の容積は、流入口から流入した血液が、内側円形流路内を循環流通しながら分離する全過程において、血液に圧がかからない程度の大きさが必要である。
これは、内側円形流路内の血液に圧がかかり、クロスフローフィルタ（０１０３）が目詰まりを起こすのを防止すると同時に、血液が内側円形流路内をスムーズに循環流通できるようにするためである。
【００２９】
「クロスフローフィルタ」（０１０３）とは、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路（０１０２）の外側周を構成するフィルタである。ここで、「一部の血液成分」とは、前記流入口（０１０１）から流入した血液成分のうち、当該クロスフローフィルタ（０１０３）の透過穴を透過できる比較的小さい血液成分（主に血漿成分）のことである。
【００３０】
当該「一部の血液成分」は、後述する外側円形流路（０１０４）を経て流出口（０１０５）から流出され、血液分析等に用いる。よって、白血球や赤血球などの血球成分を含まない、血漿成分（又は血清成分）のみで構成されるのが好ましい。但し、血液分析等に支障のでない程度であれば、血球成分を含んでいても良い。また、「内側円形流路の外側周を構成する」とは、図１の拡大図が示すとおり、内側円形流路の外側の壁を構成することである。
【００３１】
図２にクロスフローフィルタの概念図を示す。（ａ）は循環型血球分離フィルタチップの横断面図の一部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の図中０２００ａで囲まれた部分の斜視断面図である。「クロスフローフィルタ」（０２０１ａ、０２０１ｂ）は、繰り返し配置される柱（０２０２ａ、０２０２ｂ）と、当該柱と柱の間に設けられる透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）とから構成される。そして当該柱（０２０２ａ、０２０２ｂ）と透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）とが内側円形流路（０２０４ａ、０２０４ｂ）と外側円形流路（０２０５ａ、０２０５ｂ）に挟まれる形で円形を構成するように繰り返し配置されて、一層のクロスフローフィルタ（０２０１ａ、０２０１ｂ）を構成する。なお、（ｂ）において点線で囲まれた部分は、循環型血球分離フィルタチップの天井面を構成する。以下、図３（ｂ）、４（ｂ）、（ｃ）においても同じである。
【００３２】
よって、流入口から流入した血液のうち、「クロスフローフィルタ」（０２０１ａ、０２０１ｂ）の透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を透過可能な一部の血液成分のみが外側円形流路（０２０５ａ、０２０５ｂ）に流れ込み、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を透過できない成分が内側円形流路（０２０４ａ、０２０４ｂ）を循環流通する。従って、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）は本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が透過できない大きさであればよく、当該分離すべき血球成分の種類に応じて、透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）の大きさを適宜決定すればよい。例えば、健康診断などの血液検査を行う場合の血球分離においては、白血球とともに赤血球も分離する必要があるため、相対的に小さい赤血球が透過できない大きさの透過穴（０２０３ａ、０２０３ｂ）を構成していればよい。好ましくは、赤血球が圧力により変形することを想定し、高さ（０２０６ｂ）が略５μｍ、幅（０２０７ａ、０２０７ｂ）が略２μｍの透過穴である。当該大きさの透過穴で構成されるクロスフローフィルタであれば、赤血球も漏れなく分離可能である。より好ましくは透過穴の高さ（０２０６ｂ）が略２μｍ、幅（０２０７ａ、０２０７ｂ）が略２μｍである。かかる場合、圧がかかり赤血球が変形した場合でも、分離可能な点で有効である。
【００３３】
なお、図２（ｃ）は、内側円形流路（０２０４ｃ）を循環流通する赤血球（０２０８ｃ）がクロスフローフィルタ（０２０１ｃ）の透過穴（０２０３ｃ）に対して横向きにアプローチすることを示す概念図である。赤血球（０２０８ｃ）は中央部がくぼんだ円盤状の形状をしており、直径は略６〜８μｍ、厚さは略２μｍである。そして、高い変形能を有しており、赤血球の直径よりも細い毛細血管をも通過する。そこで、透過穴（０２０３ｃ）を上記の大きさにすることにより、赤血球（０２０８ｃ）が透過穴（０２０３ｃ）に対して横向きにアプローチするように構成する。これにより、当該円盤状の赤血球のみならず、何らかの作用により変形した赤血球についてもクロスフローフィルタ（０２０１ｃ）の透過穴（０２０３ｃ）を透過するのを防ぐ。なお、図中０２０９ｃは、循環型血球分離フィルタチップの蓋を示す。
【００３４】
なお、透過穴の形状は、分離対象とする血球成分が分離可能であれば図３（ａ）、（ｃ）に示すようなものであってもよい。（ａ）は循環型血球分離フィルタチップの横断面図の一部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の０３００で囲まれた部分の斜視断面図である。内側円形流路（０３０４ａ、０３０４ｂ）の流通方向に対して透過方向が９０度より小さくなるように柱（０３０２ａ、０３０２ｂ）と透過穴（０３０３ａ、０３０３ｂ）を設けることにより、よりスムーズに一部の血液成分が透過し、短時間で血球分離できる。
【００３５】
また、（ｃ）のように柱（０３０１ｃ）の形状を変形させてもよい。かかる場合、透過穴（０３０３ｃ）に向かっていた血球成分が当該柱（０３０１ｃ）に沿うように流れ、内側円形流路（０３０４ｃ）に戻り循環流通するため、分離すべき血球成分がクロスフローフィルタ（０３０１ｃ）を透過するのを抑制できる点で有効である。
【００３６】
「外側円形流路」（０１０４）とは、前記クロスフローフィルタ（０１０３）を内側周として内側円形流路（０１０２）に隣接する流路である。「クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する」とは、クロスフローフィルタが当該外側円形流路の内側の壁を構成しており、内側円形流路と外側円形流路はクロスフローフィルタを介して隣接していることをいう。外側円形流路には、前記「一部の血液成分」が流通する。
【００３７】
外側円形流路（０１０４）の容積は、前記内側円形流路（０１０２）と同程度でもよく、それより小さく構成されていてもよい。これは、内側円形流路には流入口から流入した血液が全て流れ込む流路であり、また当該内側円形流路は排出口を有しないためである。また内側円形流路を循環流通する血液成分は血球成分の割合が大きいため、容積を大きくしてよりスムーズに循環流通させ、クロスフローフィルタの目詰まりを抑制するためである。図４の（ａ）に本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを構成する内側円形流路（０４０１ａ）、外側円形流路（０４０２ａ）、クロスフローフィルタを構成する柱（０４０３ａ）と透過穴（０４０４ａ）の一部拡大図を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の０４００ａで囲まれた部分の斜視断面図を示す。（ｂ）のように、内側円形流路（０４０１ｂ）の流路高を外側円形流路（０４０２ｂ）の流路高より大きくし、内側円形流路の容積を大きくするように構成してもよい。かかる場合、流入口から流入できる血液量を増大させることができ、かつクロスフローフィルタの目詰まりも防止し、また、スムーズな循環流通を可能とする。また、（ｃ）のように、内側円形流路（０４０１ｃ）と外側円形流路（０４０１ｃ）との流路高は統一し、その幅を変えて、内側円形流路の容積を大きくするように構成してもよい。
【００３８】
「流出口」（０１０５）とは、外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出するためのものである。「外側円形流路と連結し」とは、流出口（０１０５）と外側円形流路（０１０４）が直接的、又は間接的に繋がっていることをいう。「直接的に繋がっている」とは、外側円形流路から流出した一部の血液成分が直接流出口に流れ込む場合である。また、「間接的に繋がっている」とは、外側円形流路から流出した一部の血液成分が流出口に流れ込む前に、図１や図８、９のような略直線の流路や、弓上の流路を介して流出口に流れ込む場合などをいう。
【００３９】
なお、流出口（０１０５）は、図１（ａ）に示すように、流出口（０１０１ａ）と反対側に設けられてもよく（０１０５ａ）、（ｂ）に示すように、流出口（０１０１ｂ）と同じ側に設けられてもよく（０１０５ｂ）。また、これらに限定されることなく、流出口の位置は適宜変更できる。なお、図１（ｂ）の場合、外側円形流路内（０１０４ｂ）の一部の血液成分の流通方向（図中矢印）と流出方向が同じであるため、より短時間に血球分離が可能となる。
<実施形態１：効果>
【００４０】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、短時間でかつ高精度に血球で分離できる。また非常に簡易な構造であるため、微細加工も可能であり、また低コストで工業的製造が可能である。
<<実施形態２>>
<実施形態２：概要>
【００４１】
本実施形態は、流入口から流入した血液が内側円形流路を循環しながら、血液成分の一部が内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタ透過し、当該クロスフローフィルタを透過した血液成分のうち、更にその一部が外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタを透過して第二外側円形流路に流れ込み、流出口から流出するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００４２】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、クロスフローフィルタを透過した血球を第二クロスフローフィルタで分離し、流出口からの血球成分の流出を回避することができる。
<実施形態２：構成>
【００４３】
図５に本実施形態の概念図を示す。本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０５０１）と、内側円形流路（０５０２）と、クロスフローフィルタ（０５０３）と、外側円形流路（０５０４）と、第二クロスフローフィルタ（０５０５）と、第二外側円形流路（０５０６）と、流出口（０５０７）とから構成されている。ここで、外側円形流路（０５０４）と、第二クロスフローフィルタ（０５０５）と、第二外側円形流路（０５０６）、流出口（０５０７）以外の構成については上記実施形態１に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００４４】
なお、本実施形態においては、クロスフローフィルタ（０５０３）を便宜的に「第一クロスフローフィルタ」とする。また、外側円形流路（０５０４）を同様に「第一外側円形流路」として説明する。
【００４５】
「第二クロスフローフィルタ」（０５０５）とは、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路（０５０４）の外側周を構成するクロスフローフィルタをいう。ここで、「外側円形流路の外側周を構成する」とは、図５の拡大図が示すとおり、「第二クロスフローフィルタ」（０５０５）が第一外側円形流路の外側の壁を構成することである。つまり、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、第一クロスフローフィルタ（０５０３）と、その更に外側に第二クロスフローフィルタ（０５０５）を備えた、二層のクロスフローフィルタを有する。当該構成により、第一クロスフローフィルタを透過した血球成分を、第二クロスフローフィルタで分離できるため、より高精度に血球分離が可能となる。
【００４６】
なお、第一クロスフローフィルタの透過穴及び第二クロスフローフィルタの透過穴は、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が最終的に透過できない大きさであればよく、当該血球成分の種類に応じて、透過穴の大きさを適宜決定すればよい。ここで、「最終的に透過できない」とは、第一クロスフローフィルタを透過した血球成分であっても、第二クロスフローフィルタは透過できないことをいう。従って、例えば、白血球とともに赤血球も分離する場合、少なくとも第二クロスフリーフィルタの透過穴が、相対的に小さい赤血球成分を透過できない大きさで構成されていればよい。好ましくは、赤血球が圧力により変形することを想定し、高さが５μｍ、幅が２μｍの透過穴である。当該大きさの透過穴で構成されるクロスフローフィルタであれば、赤血球も漏れなく分離可能である。より好ましくは透過穴の高さが２μｍ、幅が２μｍである。圧力などにより赤血球が変形した場合でも、分離可能な点で有効である。
【００４７】
第一クロスフローフィルタの透過穴と第二クロスフローフィルタの透過穴の大きさ及び／又は形状がそれぞれ異なるように構成されていてもよい。その一例を図６に示す。
【００４８】
図６（ａ）は、第一クロスフローフィルタ（０６０１ａ）の透過穴（０６０３ａ）が相対的に大きく、第二クロスフローフィルタ（０６０２ａ）の透過穴（０６０４ａ）が相対的に小さく構成されている。かかる構成の場合、第一クロスフローフィルタ（０６０１ａ）で比較的大きい血球成分を分離し、第二クロスフローフィルタ（０６０２ａ）で比較的小さい血球成分を分離するように、段階的に血球分離できる。従って、第一クロスフローフィルタから比較的小さい血球成分を分離しようとする場合と比較して、第一及び第二クロスフローフィルタの目詰まりを防ぐことができる。また、より短時間でかつ高精度な血球分離が可能となる。例えば、第一クロスフローフィルタで白血球を分離し、第二クロスフローフィルタで赤血球を分離するような構成が考えられる。
【００４９】
また、図６（ｂ）は、第一クロスフローフィルタの透過穴（０６０３ｂ）を、内側円形流路の流通方向に対して透過方向（０６０５ｂ）が略９０度より小さくなるように設け、第二クロスフローフィルタの透過穴（０６０４ｂ）は第一外側円形流路の流通方向に対して透過方向（０６０６ｂ）が略９０度になるように設けられている。かかる構成の場合、第一クロスフローフィルタ（０６０１ｂ）の透過がスムーズに行われ、また第二クロスフローフィルタ（０６０２ｂ）で着実に分離対象血球成分を分離できる。従って、各クロスフローフィルタの目詰まりを防ぐとともに、より短時間でかつ高精度な血球分離が可能となる。
【００５０】
「第二外側円形流路」（０５０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）を内側周として第一外側円形流路（０５０４）に隣接する円形流路をいう。ここで、「第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する」とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）が当該第二外側円形流路（０５０６）の内側の壁を構成しており、第一外側円形流路（０５０４）と第二外側円形流路（０５０６）は第二クロスフローフィルタ（０５０５）を介して隣接していることをいう。つまり、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、内側円形流路（０５０２）、第一外側円形流路（０５０４）、第二外側円形流路（０５０６）の、３つの円形流路を有する。そして、内側円形流路（０５０２）と第一外側円形流路（０５０４）とは、第一クロスフローフィルタ（０５０３）を介して隣接し、第一外側円形流路（０５０４）と第二外側円形流路（０５０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０５０５）を介して隣接する。従って、流入口（０５０１）から流入した血液は、内側円形流路（０５０２）を循環流通しながらその一部の血液成分が第一クロスフローフィルタ（０５０３）を透過して第一外側円形流路（０５０４）に入り、更にそうちの一部が第二クロスフローフィルタ（０５０５）を透過して第二外側円形流路（０５０６）に入り、最終的に後述する流出口（０５０７）から流出する。
【００５１】
なお、当該３つの円形流路の容積は、第一及び第二クロスフローフィルタに圧がかからない程度であれば、特に限定せず、同程度に構成されていてもよく、内側円形流路の容積のみが第一及び第二外側円形流路より大きく構成されていてもよく、また内側円形流路、第一外側円形流路、第二外側円形流路の順にその容積が小さく構成されていてもよい。
【００５２】
なお、本実施形態の「外側円形流路」（０５０４）は、「流出口」（０５０７）に連結せず循環流路であり、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。また、「流出口」（０５０７）は、第二外側円形流路に連結しており、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。
<実施形態２：効果>
【００５３】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、二層のクロスフローフィルタで構成されているため、より高精度に血球分離できる。また、各クロスフローフィルタの透過穴の大きさ、形状を適宜組合せることにより、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、かつ短時間血球分離できる。
<<実施形態３>>
<実施形態３：概要>
【００５４】
本実施形態は、前記実施形態２の第二外側円形流路その外側に、更にクロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結するように構成された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００５５】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、より確実に血球分離が可能である。
<実施形態３：構成>
【００５６】
「クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを繰り返し設け」とは、一のクロスフローフィルタと一の外側円形流路とを１セットとし、前記実施形態２の第二外側円形流路の更に外側に当該セットを一以上設けることをいう。繰り返し頻度は一以上であればよく、求める分離精度などに応じて適宜決定すればよい。繰り返し頻度が多いほど、装置の小型化、分離の高速化が難しくなるが、分離精度は上がる。他方、繰り返し頻度が少ないほど、分離精度は劣るが、装置の小型化、分離の高速化が図れる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、クロスフローフィルタを便宜的に「第一クロスフローフィルタ」とする。また、外側円形流路を同様に「第一外側円形流路」とする。また、第二外側円形流路の外側に設けるクロスフローフィルタと外側円形流路について、それぞれ内側から外側に向けて「第三クロスフローフィルタ」、「第四クロスフローフィルタ」、・・・・、又は「第三外側円形流路」、「第四外側円形流路」・・・・、とする。
【００５８】
図７に本実施形態の一例として、クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを一つ設けた循環型血球分離フィルタチップの概念図を示す。循環型血球分離フィルタチップは、流入口（０７０１）と、内側円形流路（０７０２）と、第一クロスフローフィルタ（０７０３）と、第一外側円形流路（０７０４）と、第二クロスフローフィルタ（０７０５）と、第二外側円形流路（０７０６）と、第三クロスフローフィルタ（０７０７）と、第三外側円形流路（０７０８）と、流出口（０７０９）とから構成されている。ここで、第三クロスフローフィルタ（０７０７）と、第三外側円形流路（０７０８）、流出口（０７０９）以外の構成については上記実施形態１に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００５９】
「第三クロスフローフィルタ」（０７０７）とは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）及び第二クロスフローフィルタ（０７０５）と同様に、血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で、第二外側円形流路（０７０６）の外側周を構成するクロスフローフィルタをいう。図７の拡大図が示すとおり、「第三クロスフローフィルタ」（０７０７）が第二外側円形流路（０７０６）の外側の壁を構成する。つまり、図７の循環型血球分離フィルタチップは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）及び第二クロスフローフィルタ（０７０５）の更に外側に第三クロスフローフィルタ（０７０７）備えた、三層のクロスフローフィルタを有する。当該構成により、第一クロスフローフィルタ及び第二クロスフローフィルタを透過した血球成分も、第三クロスフローフィルタで分離できるため、より高精度に血球分離が可能となる。
【００６０】
前記実施形態２と同様に、第一クロスフローフィルタ（０７０３）の透過穴、第二クロスフローフィルタ（０７０５）の透過穴及び第三クロスフローフィルタ（０７０７）の透過穴は、図７の循環型血球分離フィルタチップを利用して分離すべき血球成分が最終的に透過できない大きさであればよく、当該血球成分の種類に応じて、透過穴の大きさを適宜決定すればよい。つまり、少なくとも第三クロスフリーフィルタの透過穴が、分離しようとする血球成分が最終的に透過できない大きさであればよい。
【００６１】
なお、その他の構成については、実施形態１及び２に準ずる。
【００６２】
「第三外側円形流路」（０７０８）とは、第三クロスフローフィルタ（０７０７）を内側周として第二外側円形流路（０７０６）に隣接する円形流路をいう。ここで、「第三クロスフローフィルタを内側周として第二外側円形流路に隣接する」とは、第三クロスフローフィルタが当該第三外側円形流路の内側の壁を構成しており、第二外側円形流路と第三外側円形流路はクロスフローフィルタを介して隣接していることをいう。つまり、図７の循環型血球分離フィルタチップは、内側円形流路（０７０２）、第一外側円形流路（０７０４）、第二外側円形流路（０７０６）、第三外側円形流路（０７０８）の、４つの円形流路を有する。そして、内側円形流路（０７０２）と第一外側円形流路（０７０４）とは、第一クロスフローフィルタ（０７０３）を介して隣接し、第一外側円形流路（０７０４）と第二外側円形流路（０７０６）とは、第二クロスフローフィルタ（０７０５）を介して隣接し、第二外側円形流路（０７０６）と第三外側円形流路（０７０８）とは、第三クロスフローフィルタ（０７０７）を介して隣接する。従って、流入口（０７０１）から流入した血液は、内側円形流路（０７０２）を循環流通しながらその一部の血液成分が第一クロスフローフィルタ（０７０３）を透過して第一外側円形流路（０７０４）に入り、更にそうちの一部が第二クロスフローフィルタ（０７０５）を透過して第二外側円形流路（０７０６）に入り、更にそのうちの一部が第三クロスフローフィルタ（０７０７）を透過して第三外側円形流路（０７０８）に入り、最終的に後述する流出口（０７０９）から流出する。
【００６３】
なお、当該４つの円形流路の容積は、第一、第二、第三クロスフローフィルタに圧がかからない程度であれば、特に限定せず、同程度に構成されていてもよく、内側円形流路の容積のみが第一、第二、第三外側円形流路より大きく構成されていてもよく、また内側円形流路、第一外側円形流路、第二外側円形流路、第三外側円形流路の順にその容積が小さく構成されていてもよい。なお、その他の構成については、実施形態１及び２に準ずる。
【００６４】
なお、図７の「流出口」（０７０９）は、第三外側円形流路に連結しており、それ以外の構成については前記実施形態１と同じである。
【００６５】
なお、クロスフローフィルタと外側円形流路の組合せを二以上繰り返し設ける場合も、上記の組合せを一つ設けた場合に準じればよい。
<実施形態３：効果>
【００６６】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、三層以上のクロスフローフィルタで構成されているため、より高精度に血球分離できる。また、各クロスフローフィルタの透過穴の大きさ、形状を適宜組合せることにより、フィルタの目詰まりによる溶血を抑制し、かつ短時間血球分離できる。
<<実施形態４>>
<実施形態４：概要>
【００６７】
本実施形態は、流入口が内側円形流路で囲まれる円形領域に配置された循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００６８】
また、本実施形態は、流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた循環型血球分離フィルタチップについて説明する。
【００６９】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップは、流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環流通するため、流通がスムーズに行われ、よってクロスフローフィルタの目詰まりを防止し、また短時間で血球分離できる。
<実施形態４：構成>
【００７０】
図８に、本実施形態の循環型血球分離フィルタチップの概念図を示す。流入口（０８０１）と、内側円形流路（０８０２）と、クロスフローフィルタ（０８０３）と、外側円形流路（０８０４）と、第二クロスフローフィルタ（０８０５）と、第二外側円形流路（０８０６）と、流出口（０８０７）からなる。
なお、流入口（０８０１）以外の構成については上記実施形態２に記載したとおりであるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
本実施形態の「流入口」（０８０１）は、内側円形流路（０８０２）で囲まれる円形領域に配置される。これは、流入口から流入した血液を内側円形流路内の一方向に流通させるためである。また、流入口と内側円形流路との間に弓状の流路（０８０８）を設けることにより、当該弓状の流路（０８０８）から内側円形流路（０８０２）に流れ込む血液に一定の向き（図中矢印）生じる。かかる場合、弓状の流路から内側円形流路に入った血液は、内側円形流路を両方向に流通せず。図中の矢印方向にスムーズに流通できる。従って、内側円形流路の循環流通がスムーズに行われ、クロスフローフィルタの目詰まりを抑制できる。
【００７２】
また、図９に示すように、内側円形流路（０９０２）にオリフィス（０９０８）を設けてもよい。当該オリフィス（０９０８）により、流入口（０９０１）から流入した血液が、内側円形流路（０９０２）を両方向に進行するのをより抑制できる。当該オリフィス（０９０８）は、弓状の流路と内側円形流路が交わる点の近く設けると、よりその効果が大きい。なお、当該オリフィスは、血液を流通させる内側円形流路であって、流入口との合流位置の手前側に設けることは言うまでも無いことである。
<実施形態４：効果>
【００７３】
本実施形態の循環型血球分離フィルタチップによれば、血液が内側円形流路をスムーズに循環流通できるため、クロスフローフィルタの目詰まりを防止できる。またより短時間で血球分離できる。
【実施例１】
【００７４】
本発明に係る循環型血球分離フィルタチップを、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を材料として、フォトリソフラフィ技術を利用して作成し、全血から血球分離を行った際の分離の様子を図１０に示す。なお、作成した循環型血球分離フィルタチップは、上記実施形態２に記載の、二層のクロスフローフィルタを有する構成である（第一クロスフローフィルタ及び第二クロスフローフィルタ）。内側円形流路及びの流路幅を略１００μｍとし、第一外側円形流路及び第二外側円形流路の流路高は２μｍとし、内側円形流路の容積を他の流路より大きくした。
【００７５】
図１０は（ａ）から（ｃ）にかけて徐々に血球分離が進む様子を示す。本実施例の循環型血球分離フィルタチップは材料としてＰＤＭＳが用いられ、内側円形流路（１００１）と、第一クロスフローフィルタ（１００２）と、第一外側円形流路（１００３）と、第二クロスフローフィルタ（１００４）と、第二外側円形流路（１００５）からなる、二層のクロスフローフィルタを有する。図中、右から左へ血液は流通している。
【００７６】
（ａ）は、流入口から流入した血液（１００６ａ）が内側円形流路（１００１ａ）内を流通している様子を示す。ここでは、まだ血漿成分が第一又は第二クロスフローフィルタ（１００２ａ、１００４ａ）を透過している様子は確認できない。なお、内側円形流路（１００１ａ）を流通する血液成分は赤血球を含むため赤色を呈している。
【００７７】
（ｂ）では、内側円形流路（１００１ｂ）を満たした血液（１００６ｂ）が循環流通しており、さらに、一部の血液成分（１００７ｂ）が第一クロスフローフィルタ（１００２ｂ）を透過し、第一外側円形流路（１００３ｂ）に流れ込む様子が確認できる。ここで、内側円形流路（１００１ｂ）は赤色を呈しており、第一外側円形流路（１００３ｂ）に流れ込んだ一部の血液成分はほぼ透明であるため、赤血球は内側円形流路（１００１ｂ）内を流通していることが確認できる。
【００７８】
（ｃ）では、第一外側円形流路（１００３ｃ）を流通する血液成分の更に一部の血液成分（１００８ｃ）が、第二クロスフローフィルタ（１００４ｃ）を透過し、第二外側円形流路（１００５ｃ）に流れ込み流通する様子が確認できる。（ｂ）と同様に、内側円形流路（１００１ｃ）は赤色を呈しており、第一外側円形流路（１００３ｃ）及び第二外側円形流路（１００５ｃ）はほぼ透明であるため、赤血球は二層のクロスフローフィルタ（１００２ｃ、１００４ｃ）を透過せず、内側円形流路（１００１ｃ）内を流通していることが確認できる。
【００７９】
以上より、本発明にかかる循環型血球分離フィルタチップは血球分離が可能であることが示された。
【００８０】
なお、使用する材料は、微細加工が可能なものであれば特に限定しない。好ましくは、硬化で変形が起こりにくいガラスや剛性の高いプラスチックであるが、本実施例で用いたＰＤＭＳなどの利用が可能である。ここで、ＰＤＭＳは加工が容易である反面変形が生じ易いため、本発明の循環型血球分離フィルタチップの材料として用いた場合、血球分離能に問題があるのではと危惧していたが、本実施例において血球分離能には問題がないことが示された。
【符号の説明】
【００８１】
０９０１ 流入口
０９０２ 内側円形流路
０９０３ クロスフローフィルタ
０９０４ 外側円形流路
０９０５ 第二クロスフローフィルタ
０９０６ 第二外側円形流路
０９０７ 流出口
０９０８ オリフィス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液を流入するための流入口と、
流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、
クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、
外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、
からなる循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項２】
血液を流入するための流入口と、
流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、
クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタと、
第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する第二外側円形流路と、
第二外側円形流路と連結し第二クロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、
からなる循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項３】
第二外側円形流路の外側に、さらに前記と同様にクロスフローフィルタと外側円形流路の組み合わせを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結した請求項２に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項４】
前記流入口は内側円形流路で囲まれる円形領域に配置される請求項１から３のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項５】
前記流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた請求項１から４のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項６】
前記クロスフローフィルタは繰り返し配置される柱と、柱と柱の間に構成される透過穴とからなり、透過穴は赤血球成分が透過できない大きさである請求項１から５のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項７】
前記内側円形流路の容積は他の円形流路の容積より大きい請求項１から６のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項８】
前記透過穴は、高さが５μｍ以下であり、幅が２μｍ以下である請求項１から７のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項１】
血液を流入するための流入口と、
流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、
クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、
外側円形流路と連結しクロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、
からなる循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項２】
血液を流入するための流入口と、
流入口と連結し、流入した血液を循環流通させるための内側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で内側円形流路の外側周を構成するクロスフローフィルタと、
クロスフローフィルタを内側周として内側円形流路に隣接する外側円形流路と、
血液成分のうち一部の血液成分を透過可能で外側円形流路の外側周を構成する第二クロスフローフィルタと、
第二クロスフローフィルタを内側周として外側円形流路に隣接する第二外側円形流路と、
第二外側円形流路と連結し第二クロスフローフィルタを透過した一部の血液成分を流出する流出口と、
からなる循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項３】
第二外側円形流路の外側に、さらに前記と同様にクロスフローフィルタと外側円形流路の組み合わせを繰り返し設け、最も外側の外側円形流路を流出口に連結した請求項２に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項４】
前記流入口は内側円形流路で囲まれる円形領域に配置される請求項１から３のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項５】
前記流入口から流入した血液が内側円形流路内を一方向に循環するように、流入口からの血液が流入する付近の内側円形流路にオリフィスを備えた請求項１から４のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項６】
前記クロスフローフィルタは繰り返し配置される柱と、柱と柱の間に構成される透過穴とからなり、透過穴は赤血球成分が透過できない大きさである請求項１から５のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項７】
前記内側円形流路の容積は他の円形流路の容積より大きい請求項１から６のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【請求項８】
前記透過穴は、高さが５μｍ以下であり、幅が２μｍ以下である請求項１から７のいずれか一に記載の循環型血球分離フィルタチップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２５６３０４（Ｐ２０１０−２５６３０４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０９９１３（Ｐ２００９−１０９９１３）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 ： 学校法人 大阪工業大学大学院工学研究科機械工学専攻 修士論文公聴会 主催者名 ： 学校法人 大阪工業大学 開催日 ： 平成２１年２月１９日
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 ： 学校法人 大阪工業大学大学院工学研究科機械工学専攻 修士論文公聴会 主催者名 ： 学校法人 大阪工業大学 開催日 ： 平成２１年２月１９日
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
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