血液分離器具
【課題】血液分離器具の内部に収容される血液および遠心分離される血液成分の温度上昇を、長期間抑制することができる血液分離器具を提供する。
【解決手段】血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、回転ボウルの中心部に配置され、回転ボウルを支持する支持部材３０とを備え、支持部材３０は、互いに接触する接触面３１Ａ、３２Ａを有する上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有し、回転ボウルが支持部材３０を回転軸として回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、上部支持部材３１および下部支持部材３２の少なくとも一方の接触面３１Ａ、３２Ａに、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を有することを特徴とする血液分離器具。
【解決手段】血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、回転ボウルの中心部に配置され、回転ボウルを支持する支持部材３０とを備え、支持部材３０は、互いに接触する接触面３１Ａ、３２Ａを有する上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有し、回転ボウルが支持部材３０を回転軸として回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、上部支持部材３１および下部支持部材３２の少なくとも一方の接触面３１Ａ、３２Ａに、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を有することを特徴とする血液分離器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液分離器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
採血を行う場合、血液の有効利用、供血者の負担軽減、製剤業務の効率化などの理由から、採血した血液を遠心分離などにより各血液成分に分離し、輸血に必要な成分だけを採取し、その他の成分は供血者に返還する成分採血や血液成分毎に別々の容器に採取する自動分離採血が行われている。
【０００３】
このような成分採血や自動分離採血においては、供血者から採血した血液を血液分離器具に導入し、血液分離器具を回転することによって血漿、バフィーコートおよび赤血球のような複数の血液成分に分離することが行われる。
【０００４】
従来、このような血液分離器具として、特許文献１には以下のような構成を備えた血液分離器具が提案されている。すなわち、血液分離器具は、血液を収納して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、回転ボウルの中心部に配置され、回転ボウルを支持する支持部材を備え、支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、下部支持部材が上部支持部材に接触しながら回転するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した血液分離器具では、回転ボウルの空間部に導入された血液を複数の血液成分に遠心分離する際、回転ボウルによって、支持部材の下部支持部材は、上部支持部材に約３ｋｇの高荷重で押さえつけられながら約５０００回／分という高回転で回転する。そして、上部支持部材および下部支持部材は共に、通常、セラミックスで構成されているため、前記した高荷重、高回転の使用環境下では、上部支持部材と下部支持部材との接触面で大きな擦過現象が起き、その摩擦熱によって血液および血液成分が暖められ、血液および血液成分の温度が短時間で上昇するという問題がある。なお、血液および血液成分の温度が上昇すると、例えば、赤血球成分では赤血球の酸素運搬機能が低下する危険性があり、血漿成分では血漿中のアルブミン、グロブリン等の血漿タンパク質に変性が生じる危険性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、その目的は、血液分離器具の内部に収容される血液および遠心分離される血液成分の温度上昇を長期間抑制することができる血液分離器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る血液分離器具は、血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、前記回転ボウルの中心部に配置され、前記回転ボウルを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、前記下部支持部材が前記上部支持部材に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することによって、回転ボウルの空間部に収容された血液を複数の血液成分に分離する際に、上部支持部材と下部支持部材との接触面での擦過現象による摩擦熱の発生を抑制できる。また、被覆層を構成するダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態であることによって、被覆層の剥離を抑制できる。
【００１０】
本発明に係る血液分離器具は、前記被覆層が、その硬度が７０００ＨＶ以上、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
前記構成によれば、被覆層が所定の硬度で、かつ、所定の最大高さ粗さＲｙであることによって、上部支持部材と下部支持部材との接触面での摩擦熱の発生をさらに抑制できる。
【００１２】
本発明に係る血液分離器具は、前記被覆層を、グラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、被覆層をグラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することによって、ダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層の形成が容易となると共に、ダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態となる。また、被覆層の硬さおよび表面粗さを所定範囲に制御し易くなる。
【００１４】
本発明に係る血液分離器具は、前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、同心円状に形成された複数の溝部を有することを特徴とする。
【００１５】
前記構成によれば、接触面に同心円状に形成された複数の溝部を有することによって、上部支持部材と下部支持部材との接触面での摩擦熱の発生をさらに抑制できる。また、回転ボウルの空間部への血液等の流入、および、空間部からの血液成分の流出が容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る血液分離器具によれば、被覆層によって摩擦熱の発生を抑制でき、被覆層の剥離も抑制できるため、血液分離器具の内部に収容される血液および遠心分離される血液成分の温度上昇を長期間抑制することができる。また、本発明に係る血液分離器具によれば、回転ボウルへの血液等の流入および回転ボウルからの血液成分の流出が容易であるため、血液の遠心分離作業の効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る血液分離器具の斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る血液分離器具の断面図、（ｂ）は空間部における血液の分離状態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る血液分離器具の背面図である。
【図４】（ａ）は支持部材の斜視図、（ｂ）は上部支持部材の接触面を示す平面図、（ｃ）は下部支持部材の接触面を示す平面図、（ｄ）は支持部材の断面図である。
【図５】被覆層を形成する装置の構成を示す模式図である。
【図６】遠心分離作業時の支持部材の温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る血液分離器具の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図４に示すように、血液分離器具１は、血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部３を有する回転ボウル２と、回転ボウル２の中心部に配置され、回転ボウル２を回転自在に支持する支持部材３０とを備え、支持部材３０は上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有し、回転ボウル２が支持部材３０を回転軸Ｙとして回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触しながら回転する。
【００１９】
（回転ボウル）
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転ボウル２は、外側ディスク１０と、内側ディスク２０とを備える。外側ディスク１０は、外側底面１１と、外側底面１１の周端から立設する外側壁面１２とを有する。内側ディスク２０は、外側ディスク１０の内側に配置され、内側底面２１と、外側ディスク１０の外側壁面１２との間に空間部３が形成されるように内側底面２１の周端から立設する内側壁面２２とを有する。そして、外側ディスク１０の外側壁面１２と内側ディスク２０の内側壁面２２とは、各々の周端側で嵌合している。
【００２０】
回転ボウル２は、外側ディスク１０の外側壁面１２、および、内側ディスク２０の内側壁面２２が、回転ボウル２の回転軸Ｙに対して所定角度で傾斜していること、すなわち、外側ディスク１０および内側ディスク２０の外径が底面から頂面に向って増大していることが好ましい。そして、回転ボウル２は、遠心カップ（図示しない）の内部に装着されて、遠心カップと共に、遠心分離機（図示しない）の駆動によって回転する。
【００２１】
空間部３においては、回転ボウル２が回転することによって、空間部３に流入された全血が濃厚赤血球（ＣＲＣ）、バフィーコート、乏血小板血漿（ＰＰＰ）に分離される。そして、ＣＲＣは外側ディスク１０（外側壁面１２）側、ＰＰＰは内側ディスク２０（内側壁面２２）側に分離され、ＣＲＣとＰＰＰの間にバフィーコートが分離される。そして、ＣＲＣは赤血球出口ポート２３から流出され、ＰＰＰは血漿出口ポート２９から流出される。なお、本発明において、全血は、血液分離器具１と接続される血液バッグシステムの採血ライン（図示せず）で採血されたもので、その際、抗凝固液が添加される。
【００２２】
図３に示すように、外側ディスク１０の外側底面１１には、全血が搬送される第１通路１３と、空間部３で分離されたＣＲＣに保存液が添加されたＣＲＣが搬送される第２通路１４と、保存液が搬送される第３通路１５と、空間部３で分離されたＰＰＰを収集するために漏斗形状に形成された血漿棚１６と、血漿棚１６の終端と接続してＰＰＰを搬送する第４通路１７とが形成されている。
【００２３】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、内側ディスク２０の内側壁面２２は、空間部３で分離されたＣＲＣが流出される赤血球出口ポート２３と、空間部３に全血を流入する全血入口ポート２４とを有し、内側底面２１にはＰＰＰを流出する血漿出口ポート２９を有する。そして、赤血球出口ポート２３には赤血球出口チューブ２５が接続され、赤血球出口チューブ２５はコネクター２６を介して保存液チューブ２７と連結して内側底面２１に接続される。また、全血入口ポート２４には全血入口チューブ２８が接続されている。
【００２４】
（支持部材）
図２（ａ）、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、支持部材３０は、互いに接触する接触面３１Ａ、３２Ａを有する上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有する。そして、上部支持部材３１および下部支持部材３２は、セラミックス好ましくはアルミナ系セラミックスからなり、外径：１５〜５０ｍｍ、高さ：２〜２０ｍｍの円筒状の基材３１Ｂ、３２Ｂからなる。また、支持部材３０は、内側ディスク２０の内側底面２１と接続され、内部に上部支持部材３１および下部支持部材３２を収納するハウジング３４をさらに有することが好ましい。
【００２５】
支持部材３０において、下部支持部材３２は、上部支持部材３１に液密に接触している。具体的には、上部支持部材３１をスプリング等の付勢手段（図示せず）を用いて所定圧力（例えば、約３ｋｇ）で押圧することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触する。そして、前記した回転ボウル２が支持部材３０を回転軸Ｙとして回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１と液密に接触しながら回転する。したがって、上部支持部材３１は、血液分離の際に回転せずに下部支持部材３２に液密に固定されているため、固定シール部材として機能する。また、下部支持部材３２は、血液分離の際に上部支持部材３１と液密に接触しながら回転するため、回転シール部材として機能する。
【００２６】
支持部材３０には、回転ボウル２に全血と保存液を流入、および、回転ボウル２からＣＲＣ（保存液が添加）とＰＰＰを流出させるために、上部支持部材３１および下部支持部材３２を貫通する貫通孔（流路）が形成される。具体的には、上部支持部材３１および下部支持部材３２には、全血を流入する第１流路３５、ＣＲＣ（保存液が添加）を流出する第２流路３６、保存液を流入する第３流路３７、ＰＰＰを流出する第４流路３８が形成される。そして、第１流路３５は血液バッグシステムの全血ライン４１と、第２流路３６は血液バッグシステムのＣＲＣライン４２と、第３流路３７は血液バッグシステムの保存液ライン４３と、第４流路３８は血液バッグシステムのＰＰＰライン４４と接続される。
【００２７】
支持部材３０は、上部支持部材３１および下部支持部材３２の接触面３１Ａ、３２Ａの少なくとも一方に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を有する。なお、図４では、下部支持部材３２の接触面３２Ａに被覆層３３を有する。また、支持部材３０は、基材３２Ｂの上に被覆層３３を形成する前に、基材３２Ｂの上に下地層（図示せず）を形成し、下地層の上に被覆層３３を形成したものであってもよい。そして、下地層を構成する材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｓｉ等のＩＩＩ〜Ｖ族に属する金属であって、コスト面からＴｉが好ましい。
【００２８】
支持部材３０は、被覆層３３がダイヤモンドライクカーボンからなることによって、上部支持部材３１と下部支持部材３２との接触面での擦過現象による摩擦熱の発生を抑制でき、血液分離器具１の空間部３に収容される血液および分離される血液成分の温度上昇を長時間抑制することができる。また、被覆層３３を構成するダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態であることによって、被覆層３３の剥離を長時間抑制できるため、血液および血液成分の温度上昇をさらに長時間抑制できる。そして、ダイヤモンドライクカーボンが水素あり形態である場合には、下部支持部材３２の回転後、短時間で被覆層３３の剥離が発生する。なお、下地層が形成されている場合には、被覆層３３の剥離がさらに抑制されるため、温度上昇をより一層抑制できる。
【００２９】
被覆層３３は、その厚さが、０．５〜１．０μｍであることが好ましい。厚さが０．５μｍ未満であると、前記した温度上昇を抑制する効果が小さくなり易い。厚さが１．０μｍを超えると、被覆層３３に割れ等が発生しやすく、温度上昇を抑制し難くなると共に、製造コストも高くなり易い。また、被覆層３３は、その硬度が７０００ＨＶ以上、好ましくは７０００〜９０００ＨＶ、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下、好ましくは０．１〜３．０μｍであることが好ましい。硬度が７０００ＨＶ未満または最大高さ粗さＲｙが３．０μｍを超えると、前記した温度上昇を抑制する効果が小さくなり易い。
【００３０】
被覆層３３は、ＰＶＤ（物理的蒸着法）の１つであるグラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することが好ましい。グラファイトパルスアークスパッタリング法を用いることによって、被覆層３３の形成が容易となると共に、ダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態となる。また、被覆層３３の硬度および表面粗さ（最大高さ粗さＲｙ）を前記範囲に制御し易くなる。
【００３１】
グラファイトパルスアークスパッタリング法では、図５に示すような装置１００を用いることができる。装置１００は、真空室１０１、炭素パルスアーク源（複数の場合もあり）１０２、ガスイオン源（複数の場合もあり）１０３、金属アーク源（複数の場合もあり）１０４、ガス供給システム１０５、基材ホルダ（複数の場合もあり）１０６ならびに圧力制御部、油拡散ポンプおよびメカニカルポンプ（図示されない）を含むポンプシステム１０７を備えている。ガスイオン源１０３、炭素パルスアーク源１０２および金属アーク源１０４には、それぞれ、ガスイオンビーム、炭素イオンビーム、および金属イオンビームを制御する磁気偏心コイル（図示されない）を供給する。
【００３２】
装置１００の作動中は、約１〜約３０ヘルツに規制されたパルス周波数でグラファイトターゲットの電気パルスアークスパッタリングを行い、炭素パルスアーク源１０２によって炭素プラズマを製造し、基材ホルダ１０６上の基材（上部支持部材３１および下部支持部材３２の基材３１Ｂ、３２Ｂの少なくとも一方）に蒸着して、基材上に硬質のダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を形成する。
【００３３】
ガスイオン源１０３のガスイオンビームを、基材の表面の事前洗浄および／またはエッチング、および／または、被覆層３３の中間および／または最終のコーティングのエッチングに採用してもよい。その際、好ましくは、約１ｋｅＶ〜約６ｋｅＶのガスイオンエネルギーを採用する。そして、好適なガスとしては、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンおよびこれらの混合物等を用いる。また、被覆層３３の硬度を調製するために、金属アーク源１０４を使用してもよい。さらに、前記した装置１００（金属アーク源１０４）を用いて、下地層を形成してもよい。
【００３４】
被覆層３３の特性、つまり硬度、表面粗さは、基材温度によって制御し、基材温度は温度コントロールユニット（図示されない）によって約＋２０℃〜約＋３００℃の範囲に維持される。また、必要に応じて、約＋１００℃〜約＋４００℃の範囲に維持してもよい。さらに、被覆層３３の表面粗さは、ガスイオンエネルギーによって制御してもよい。
【００３５】
支持部材３０は、上部支持部材３１および下部支持部材３２の接触面３１Ａ、３２Ａの少なくとも一方に、同心円状に形成された複数の溝部３９を有してもよい。
【００３６】
このような溝部３９を有することによって、上部支持部材３１と下部支持部材３２との接触面３１Ａ、３２Ａでの摩擦熱の発生をさらに抑制できる。また、回転ボウル２の空間部３への血液の流入、および、空間部３からの血液成分の流出が容易となる。したがって、溝部３９は、溝部３９を流れる血液および血液成分、具体的には全血、ＣＲＣ、ＰＰＰおよび保存液の総量が７０ｍｌ／ｍｉｎ以上となるように形成することが好ましい。
【００３７】
次に、血液分離の際の血液および血液成分の流れについて、図１〜図４を参照して説明する。
まず、血液バッグシステムの採血ライン（図示せず）によって採血された全血（抗凝固剤添加）は、全血ライン４１から支持部材３０に形成された第１流路３５を介して血液分離器具１の内部に流入される。流入された全血は、外側ディスク１０の第１通路１３を通って、内側ディスク２０の全血入口チューブ２８に流入し、全血入口ポート２４から空間部３に流入する。空間部３に流入した全血は、回転ボウル２の回転によって、ＣＲＣ、バフィコートおよびＰＰＰに分離される。
【００３８】
分離されたＣＲＣは、内側ディスク２０の赤血球出口ポート２３から赤血球出口チューブ２５に流出され、コネクター２６にて保存液が添加されて、外側ディスク１０の第２通路１４に流出される。また、保存液は、血液バッグシステムから保存液ライン４３から支持部材３０の第３流路３７に流入され、外側ディスク１０の第３通路１５を通って、内側ディスク２０の保存液チューブ２７に流出され、コネクター２６にて前記赤血球出口チューブ２５と連通して、ＣＲＣに保存液が添加される。そして、第２通路１４に流出されたＣＲＣ（保存液添加）は、下部支持部材３２および上部支持部材３１の第２流路３６から流出され、ＣＲＣライン４２を介して血液バッグシステムに流出される。
【００３９】
分離されたＰＰＰは、外側ディスク１０の血漿棚１６によって収集され、第４通路１７を通って、血漿出口ポート２９から流出される。流出された血漿は、下部支持部材３２および上部支持部材３１の第４流路３８から流出され、ＰＰＰライン４４を介して血液バッグシステムに流出される。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明に実施例について説明する。
本発明に係る血液分離器具を用いて、血液を分離した際の血液および血液成分の温度推移について評価した。
評価に際しては、血液分離器具の支持部材のみを使用した。なお、以下では、支持部材における上部支持部材を固定シール部材、下部支持部材を回転シール部材と称す。
【００４１】
まず、表１に示すような固定シール部材および回転シール部材を作製し、両者を接触させて（組み合わせて）、外径：３０ｍｍ、高さ：１０ｍｍの円筒状の支持部材Ａ〜Ｆとした。なお、固定シール部材は溝部あり、回転シール部材は溝部なしとした。そして、溝部は、溝部に流れる血液および血液成分の総量が７０ｍｌ／ｍｉｎになるように形成した。
【００４２】
ここで、被膜層の硬度（ＨＶ硬度）は、参考文献（Ｊ．Ｊ．Ｐｏｕｃｈ，Ｓ．Ａ．Ａｌｔｅｒｏｖｉｔｚ（Ｅｄｓ．），Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｌｍｓ，Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ． Ｆｏｒｕｍ ５２−５３（１９９０））に基づくマイクロビッカース荷重低減法で測定した。また、被覆層の表面粗さ（最大高さ粗さＲｙ）は、レーザ顕微鏡（キーエンス社製ＶＫ−８５１０）を使用して、測定スパン：１４９．００μｍで測定した
【００４３】
【表１】
【００４４】
次に、支持部材Ａ〜Ｆの第１〜４流路に血液を流した状態で、血液分離器具における固定シール部材の押圧にかえて回転シール部材に垂直荷重３ｋｇを負荷して、回転シール部材が固定シール部材と接触した状態で、回転シール部材を５０００回／分で回転させた。そして、血液分離器具における血液および血液成分の温度にかえて、固定シール部材の温度を熱電対で測定した。回転開始から１２０分経過後までの温度推移を測定した。その結果を図６に示す。
【００４５】
図６に示すように、本発明の要件を満足する、すなわち、被覆層を有する支持部材Ａ〜Ｅは、本発明の要件を満足しない、すなわち、被覆層を有しない支持部材Ｆに比べて、温度上昇が少ない状態が長期に維持されていることが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１ 血液分離器具
２ 回転ボウル
３ 空間部
３０ 支持部材
３１ 上部支持部材
３２ 下部支持部材
３１Ａ、３２Ａ 接触面
３３ 被覆層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液分離器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
採血を行う場合、血液の有効利用、供血者の負担軽減、製剤業務の効率化などの理由から、採血した血液を遠心分離などにより各血液成分に分離し、輸血に必要な成分だけを採取し、その他の成分は供血者に返還する成分採血や血液成分毎に別々の容器に採取する自動分離採血が行われている。
【０００３】
このような成分採血や自動分離採血においては、供血者から採血した血液を血液分離器具に導入し、血液分離器具を回転することによって血漿、バフィーコートおよび赤血球のような複数の血液成分に分離することが行われる。
【０００４】
従来、このような血液分離器具として、特許文献１には以下のような構成を備えた血液分離器具が提案されている。すなわち、血液分離器具は、血液を収納して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、回転ボウルの中心部に配置され、回転ボウルを支持する支持部材を備え、支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、下部支持部材が上部支持部材に接触しながら回転するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した血液分離器具では、回転ボウルの空間部に導入された血液を複数の血液成分に遠心分離する際、回転ボウルによって、支持部材の下部支持部材は、上部支持部材に約３ｋｇの高荷重で押さえつけられながら約５０００回／分という高回転で回転する。そして、上部支持部材および下部支持部材は共に、通常、セラミックスで構成されているため、前記した高荷重、高回転の使用環境下では、上部支持部材と下部支持部材との接触面で大きな擦過現象が起き、その摩擦熱によって血液および血液成分が暖められ、血液および血液成分の温度が短時間で上昇するという問題がある。なお、血液および血液成分の温度が上昇すると、例えば、赤血球成分では赤血球の酸素運搬機能が低下する危険性があり、血漿成分では血漿中のアルブミン、グロブリン等の血漿タンパク質に変性が生じる危険性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、その目的は、血液分離器具の内部に収容される血液および遠心分離される血液成分の温度上昇を長期間抑制することができる血液分離器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る血液分離器具は、血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、前記回転ボウルの中心部に配置され、前記回転ボウルを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、前記下部支持部材が前記上部支持部材に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することによって、回転ボウルの空間部に収容された血液を複数の血液成分に分離する際に、上部支持部材と下部支持部材との接触面での擦過現象による摩擦熱の発生を抑制できる。また、被覆層を構成するダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態であることによって、被覆層の剥離を抑制できる。
【００１０】
本発明に係る血液分離器具は、前記被覆層が、その硬度が７０００ＨＶ以上、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
前記構成によれば、被覆層が所定の硬度で、かつ、所定の最大高さ粗さＲｙであることによって、上部支持部材と下部支持部材との接触面での摩擦熱の発生をさらに抑制できる。
【００１２】
本発明に係る血液分離器具は、前記被覆層を、グラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、被覆層をグラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することによって、ダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層の形成が容易となると共に、ダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態となる。また、被覆層の硬さおよび表面粗さを所定範囲に制御し易くなる。
【００１４】
本発明に係る血液分離器具は、前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、同心円状に形成された複数の溝部を有することを特徴とする。
【００１５】
前記構成によれば、接触面に同心円状に形成された複数の溝部を有することによって、上部支持部材と下部支持部材との接触面での摩擦熱の発生をさらに抑制できる。また、回転ボウルの空間部への血液等の流入、および、空間部からの血液成分の流出が容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る血液分離器具によれば、被覆層によって摩擦熱の発生を抑制でき、被覆層の剥離も抑制できるため、血液分離器具の内部に収容される血液および遠心分離される血液成分の温度上昇を長期間抑制することができる。また、本発明に係る血液分離器具によれば、回転ボウルへの血液等の流入および回転ボウルからの血液成分の流出が容易であるため、血液の遠心分離作業の効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る血液分離器具の斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る血液分離器具の断面図、（ｂ）は空間部における血液の分離状態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る血液分離器具の背面図である。
【図４】（ａ）は支持部材の斜視図、（ｂ）は上部支持部材の接触面を示す平面図、（ｃ）は下部支持部材の接触面を示す平面図、（ｄ）は支持部材の断面図である。
【図５】被覆層を形成する装置の構成を示す模式図である。
【図６】遠心分離作業時の支持部材の温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る血液分離器具の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図４に示すように、血液分離器具１は、血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部３を有する回転ボウル２と、回転ボウル２の中心部に配置され、回転ボウル２を回転自在に支持する支持部材３０とを備え、支持部材３０は上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有し、回転ボウル２が支持部材３０を回転軸Ｙとして回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触しながら回転する。
【００１９】
（回転ボウル）
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転ボウル２は、外側ディスク１０と、内側ディスク２０とを備える。外側ディスク１０は、外側底面１１と、外側底面１１の周端から立設する外側壁面１２とを有する。内側ディスク２０は、外側ディスク１０の内側に配置され、内側底面２１と、外側ディスク１０の外側壁面１２との間に空間部３が形成されるように内側底面２１の周端から立設する内側壁面２２とを有する。そして、外側ディスク１０の外側壁面１２と内側ディスク２０の内側壁面２２とは、各々の周端側で嵌合している。
【００２０】
回転ボウル２は、外側ディスク１０の外側壁面１２、および、内側ディスク２０の内側壁面２２が、回転ボウル２の回転軸Ｙに対して所定角度で傾斜していること、すなわち、外側ディスク１０および内側ディスク２０の外径が底面から頂面に向って増大していることが好ましい。そして、回転ボウル２は、遠心カップ（図示しない）の内部に装着されて、遠心カップと共に、遠心分離機（図示しない）の駆動によって回転する。
【００２１】
空間部３においては、回転ボウル２が回転することによって、空間部３に流入された全血が濃厚赤血球（ＣＲＣ）、バフィーコート、乏血小板血漿（ＰＰＰ）に分離される。そして、ＣＲＣは外側ディスク１０（外側壁面１２）側、ＰＰＰは内側ディスク２０（内側壁面２２）側に分離され、ＣＲＣとＰＰＰの間にバフィーコートが分離される。そして、ＣＲＣは赤血球出口ポート２３から流出され、ＰＰＰは血漿出口ポート２９から流出される。なお、本発明において、全血は、血液分離器具１と接続される血液バッグシステムの採血ライン（図示せず）で採血されたもので、その際、抗凝固液が添加される。
【００２２】
図３に示すように、外側ディスク１０の外側底面１１には、全血が搬送される第１通路１３と、空間部３で分離されたＣＲＣに保存液が添加されたＣＲＣが搬送される第２通路１４と、保存液が搬送される第３通路１５と、空間部３で分離されたＰＰＰを収集するために漏斗形状に形成された血漿棚１６と、血漿棚１６の終端と接続してＰＰＰを搬送する第４通路１７とが形成されている。
【００２３】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、内側ディスク２０の内側壁面２２は、空間部３で分離されたＣＲＣが流出される赤血球出口ポート２３と、空間部３に全血を流入する全血入口ポート２４とを有し、内側底面２１にはＰＰＰを流出する血漿出口ポート２９を有する。そして、赤血球出口ポート２３には赤血球出口チューブ２５が接続され、赤血球出口チューブ２５はコネクター２６を介して保存液チューブ２７と連結して内側底面２１に接続される。また、全血入口ポート２４には全血入口チューブ２８が接続されている。
【００２４】
（支持部材）
図２（ａ）、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、支持部材３０は、互いに接触する接触面３１Ａ、３２Ａを有する上部支持部材３１と下部支持部材３２とを有する。そして、上部支持部材３１および下部支持部材３２は、セラミックス好ましくはアルミナ系セラミックスからなり、外径：１５〜５０ｍｍ、高さ：２〜２０ｍｍの円筒状の基材３１Ｂ、３２Ｂからなる。また、支持部材３０は、内側ディスク２０の内側底面２１と接続され、内部に上部支持部材３１および下部支持部材３２を収納するハウジング３４をさらに有することが好ましい。
【００２５】
支持部材３０において、下部支持部材３２は、上部支持部材３１に液密に接触している。具体的には、上部支持部材３１をスプリング等の付勢手段（図示せず）を用いて所定圧力（例えば、約３ｋｇ）で押圧することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１に液密に接触する。そして、前記した回転ボウル２が支持部材３０を回転軸Ｙとして回転することによって、下部支持部材３２が上部支持部材３１と液密に接触しながら回転する。したがって、上部支持部材３１は、血液分離の際に回転せずに下部支持部材３２に液密に固定されているため、固定シール部材として機能する。また、下部支持部材３２は、血液分離の際に上部支持部材３１と液密に接触しながら回転するため、回転シール部材として機能する。
【００２６】
支持部材３０には、回転ボウル２に全血と保存液を流入、および、回転ボウル２からＣＲＣ（保存液が添加）とＰＰＰを流出させるために、上部支持部材３１および下部支持部材３２を貫通する貫通孔（流路）が形成される。具体的には、上部支持部材３１および下部支持部材３２には、全血を流入する第１流路３５、ＣＲＣ（保存液が添加）を流出する第２流路３６、保存液を流入する第３流路３７、ＰＰＰを流出する第４流路３８が形成される。そして、第１流路３５は血液バッグシステムの全血ライン４１と、第２流路３６は血液バッグシステムのＣＲＣライン４２と、第３流路３７は血液バッグシステムの保存液ライン４３と、第４流路３８は血液バッグシステムのＰＰＰライン４４と接続される。
【００２７】
支持部材３０は、上部支持部材３１および下部支持部材３２の接触面３１Ａ、３２Ａの少なくとも一方に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を有する。なお、図４では、下部支持部材３２の接触面３２Ａに被覆層３３を有する。また、支持部材３０は、基材３２Ｂの上に被覆層３３を形成する前に、基材３２Ｂの上に下地層（図示せず）を形成し、下地層の上に被覆層３３を形成したものであってもよい。そして、下地層を構成する材料としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｓｉ等のＩＩＩ〜Ｖ族に属する金属であって、コスト面からＴｉが好ましい。
【００２８】
支持部材３０は、被覆層３３がダイヤモンドライクカーボンからなることによって、上部支持部材３１と下部支持部材３２との接触面での擦過現象による摩擦熱の発生を抑制でき、血液分離器具１の空間部３に収容される血液および分離される血液成分の温度上昇を長時間抑制することができる。また、被覆層３３を構成するダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態であることによって、被覆層３３の剥離を長時間抑制できるため、血液および血液成分の温度上昇をさらに長時間抑制できる。そして、ダイヤモンドライクカーボンが水素あり形態である場合には、下部支持部材３２の回転後、短時間で被覆層３３の剥離が発生する。なお、下地層が形成されている場合には、被覆層３３の剥離がさらに抑制されるため、温度上昇をより一層抑制できる。
【００２９】
被覆層３３は、その厚さが、０．５〜１．０μｍであることが好ましい。厚さが０．５μｍ未満であると、前記した温度上昇を抑制する効果が小さくなり易い。厚さが１．０μｍを超えると、被覆層３３に割れ等が発生しやすく、温度上昇を抑制し難くなると共に、製造コストも高くなり易い。また、被覆層３３は、その硬度が７０００ＨＶ以上、好ましくは７０００〜９０００ＨＶ、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下、好ましくは０．１〜３．０μｍであることが好ましい。硬度が７０００ＨＶ未満または最大高さ粗さＲｙが３．０μｍを超えると、前記した温度上昇を抑制する効果が小さくなり易い。
【００３０】
被覆層３３は、ＰＶＤ（物理的蒸着法）の１つであるグラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することが好ましい。グラファイトパルスアークスパッタリング法を用いることによって、被覆層３３の形成が容易となると共に、ダイヤモンドライクカーボンが水素フリー形態となる。また、被覆層３３の硬度および表面粗さ（最大高さ粗さＲｙ）を前記範囲に制御し易くなる。
【００３１】
グラファイトパルスアークスパッタリング法では、図５に示すような装置１００を用いることができる。装置１００は、真空室１０１、炭素パルスアーク源（複数の場合もあり）１０２、ガスイオン源（複数の場合もあり）１０３、金属アーク源（複数の場合もあり）１０４、ガス供給システム１０５、基材ホルダ（複数の場合もあり）１０６ならびに圧力制御部、油拡散ポンプおよびメカニカルポンプ（図示されない）を含むポンプシステム１０７を備えている。ガスイオン源１０３、炭素パルスアーク源１０２および金属アーク源１０４には、それぞれ、ガスイオンビーム、炭素イオンビーム、および金属イオンビームを制御する磁気偏心コイル（図示されない）を供給する。
【００３２】
装置１００の作動中は、約１〜約３０ヘルツに規制されたパルス周波数でグラファイトターゲットの電気パルスアークスパッタリングを行い、炭素パルスアーク源１０２によって炭素プラズマを製造し、基材ホルダ１０６上の基材（上部支持部材３１および下部支持部材３２の基材３１Ｂ、３２Ｂの少なくとも一方）に蒸着して、基材上に硬質のダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層３３を形成する。
【００３３】
ガスイオン源１０３のガスイオンビームを、基材の表面の事前洗浄および／またはエッチング、および／または、被覆層３３の中間および／または最終のコーティングのエッチングに採用してもよい。その際、好ましくは、約１ｋｅＶ〜約６ｋｅＶのガスイオンエネルギーを採用する。そして、好適なガスとしては、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンおよびこれらの混合物等を用いる。また、被覆層３３の硬度を調製するために、金属アーク源１０４を使用してもよい。さらに、前記した装置１００（金属アーク源１０４）を用いて、下地層を形成してもよい。
【００３４】
被覆層３３の特性、つまり硬度、表面粗さは、基材温度によって制御し、基材温度は温度コントロールユニット（図示されない）によって約＋２０℃〜約＋３００℃の範囲に維持される。また、必要に応じて、約＋１００℃〜約＋４００℃の範囲に維持してもよい。さらに、被覆層３３の表面粗さは、ガスイオンエネルギーによって制御してもよい。
【００３５】
支持部材３０は、上部支持部材３１および下部支持部材３２の接触面３１Ａ、３２Ａの少なくとも一方に、同心円状に形成された複数の溝部３９を有してもよい。
【００３６】
このような溝部３９を有することによって、上部支持部材３１と下部支持部材３２との接触面３１Ａ、３２Ａでの摩擦熱の発生をさらに抑制できる。また、回転ボウル２の空間部３への血液の流入、および、空間部３からの血液成分の流出が容易となる。したがって、溝部３９は、溝部３９を流れる血液および血液成分、具体的には全血、ＣＲＣ、ＰＰＰおよび保存液の総量が７０ｍｌ／ｍｉｎ以上となるように形成することが好ましい。
【００３７】
次に、血液分離の際の血液および血液成分の流れについて、図１〜図４を参照して説明する。
まず、血液バッグシステムの採血ライン（図示せず）によって採血された全血（抗凝固剤添加）は、全血ライン４１から支持部材３０に形成された第１流路３５を介して血液分離器具１の内部に流入される。流入された全血は、外側ディスク１０の第１通路１３を通って、内側ディスク２０の全血入口チューブ２８に流入し、全血入口ポート２４から空間部３に流入する。空間部３に流入した全血は、回転ボウル２の回転によって、ＣＲＣ、バフィコートおよびＰＰＰに分離される。
【００３８】
分離されたＣＲＣは、内側ディスク２０の赤血球出口ポート２３から赤血球出口チューブ２５に流出され、コネクター２６にて保存液が添加されて、外側ディスク１０の第２通路１４に流出される。また、保存液は、血液バッグシステムから保存液ライン４３から支持部材３０の第３流路３７に流入され、外側ディスク１０の第３通路１５を通って、内側ディスク２０の保存液チューブ２７に流出され、コネクター２６にて前記赤血球出口チューブ２５と連通して、ＣＲＣに保存液が添加される。そして、第２通路１４に流出されたＣＲＣ（保存液添加）は、下部支持部材３２および上部支持部材３１の第２流路３６から流出され、ＣＲＣライン４２を介して血液バッグシステムに流出される。
【００３９】
分離されたＰＰＰは、外側ディスク１０の血漿棚１６によって収集され、第４通路１７を通って、血漿出口ポート２９から流出される。流出された血漿は、下部支持部材３２および上部支持部材３１の第４流路３８から流出され、ＰＰＰライン４４を介して血液バッグシステムに流出される。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明に実施例について説明する。
本発明に係る血液分離器具を用いて、血液を分離した際の血液および血液成分の温度推移について評価した。
評価に際しては、血液分離器具の支持部材のみを使用した。なお、以下では、支持部材における上部支持部材を固定シール部材、下部支持部材を回転シール部材と称す。
【００４１】
まず、表１に示すような固定シール部材および回転シール部材を作製し、両者を接触させて（組み合わせて）、外径：３０ｍｍ、高さ：１０ｍｍの円筒状の支持部材Ａ〜Ｆとした。なお、固定シール部材は溝部あり、回転シール部材は溝部なしとした。そして、溝部は、溝部に流れる血液および血液成分の総量が７０ｍｌ／ｍｉｎになるように形成した。
【００４２】
ここで、被膜層の硬度（ＨＶ硬度）は、参考文献（Ｊ．Ｊ．Ｐｏｕｃｈ，Ｓ．Ａ．Ａｌｔｅｒｏｖｉｔｚ（Ｅｄｓ．），Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｌｍｓ，Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ． Ｆｏｒｕｍ ５２−５３（１９９０））に基づくマイクロビッカース荷重低減法で測定した。また、被覆層の表面粗さ（最大高さ粗さＲｙ）は、レーザ顕微鏡（キーエンス社製ＶＫ−８５１０）を使用して、測定スパン：１４９．００μｍで測定した
【００４３】
【表１】
【００４４】
次に、支持部材Ａ〜Ｆの第１〜４流路に血液を流した状態で、血液分離器具における固定シール部材の押圧にかえて回転シール部材に垂直荷重３ｋｇを負荷して、回転シール部材が固定シール部材と接触した状態で、回転シール部材を５０００回／分で回転させた。そして、血液分離器具における血液および血液成分の温度にかえて、固定シール部材の温度を熱電対で測定した。回転開始から１２０分経過後までの温度推移を測定した。その結果を図６に示す。
【００４５】
図６に示すように、本発明の要件を満足する、すなわち、被覆層を有する支持部材Ａ〜Ｅは、本発明の要件を満足しない、すなわち、被覆層を有しない支持部材Ｆに比べて、温度上昇が少ない状態が長期に維持されていることが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１ 血液分離器具
２ 回転ボウル
３ 空間部
３０ 支持部材
３１ 上部支持部材
３２ 下部支持部材
３１Ａ、３２Ａ 接触面
３３ 被覆層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、前記回転ボウルの中心部に配置され、前記回転ボウルを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、前記下部支持部材が前記上部支持部材に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、
前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することを特徴とする血液分離器具。
【請求項２】
前記被覆層は、その硬度が７０００ＨＶ以上、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の血液分離器具。
【請求項３】
前記被覆層を、グラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血液分離器具。
【請求項４】
前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、同心円状に形成された複数の溝部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の血液分離器具。
【請求項１】
血液を収容して複数の血液成分に分離する空間部を有する回転ボウルと、前記回転ボウルの中心部に配置され、前記回転ボウルを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、互いに接触する接触面を有する上部支持部材と下部支持部材とを有し、前記回転ボウルが前記支持部材を回転軸として回転することによって、前記下部支持部材が前記上部支持部材に液密に接触しながら回転する血液分離器具であって、
前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、水素フリーダイヤモンドライクカーボンからなる被覆層を有することを特徴とする血液分離器具。
【請求項２】
前記被覆層は、その硬度が７０００ＨＶ以上、かつ、その表面粗さが最大高さ粗さＲｙで３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の血液分離器具。
【請求項３】
前記被覆層を、グラファイトパルスアークスパッタリング法によって形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血液分離器具。
【請求項４】
前記上部支持部材および下部支持部材の少なくとも一方の接触面に、同心円状に形成された複数の溝部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の血液分離器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２４２１０（Ｐ２０１１−２２４２１０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８１０３（Ｐ２０１０−９８１０３）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１２０７５５）永田精機株式会社 (12)
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１２０７５５）永田精機株式会社 (12)
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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