白細胞除去方法和用於該方法的過濾器的製作方法

2023-08-03 01:59:56 1

專利名稱：白細胞除去方法和用於該方法的過濾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於從含有白細胞的液體如血液中捕捉白細胞的方法，並且涉及用於從含有白細胞的溶液如血液中捕捉白細胞或供血液體外循環白細胞除去療法之用的白細胞除去過濾器。
背景技術：
在輸血領域，根據受血者的需要使用全血製劑、紅細胞製劑、血小板製劑、血漿製劑等等。最近幾年中，已經廣泛使用不含白細胞的輸血，在輸血中在除去血液製劑中含有的白細胞後輸血血液製劑。這是因為，人們發現，伴隨輸血的相對輕微的副作用如頭痛、噁心、寒戰或非溶血性發熱反應或嚴重影響受血者的嚴重副作用如異體抗原致敏、病毒感染或輸血後移植物抗宿主疾病(GVHD)，主要是由輸血用血液製劑中含有的白細胞所引起的。
人們認為相對輕微的副作用如頭痛、噁心、寒戰和發熱可通過除去血液製劑中的白細胞直到白細胞殘留率變成10-1到10-2或更低時被預防。人們認為白細胞必須被除去直到其殘留率變成10-4到10-6或更低，以避免嚴重的副作用如異體抗原致敏或病毒感染。
最近幾年中，使用體外血液循環的白細胞除去療法已經用於治療各種疾病，如風溼病或潰瘍性結腸炎，並且已經取得了優異的臨床效果。
作為從血液製劑除去白細胞的方法，由於諸如操作簡便性、低成本等優點，已經最廣泛地採用使用由無紡布(nonwoven fabric)等的纖維集合體(fiber mass)或具有連續氣孔的多孔構造體製成的過濾器(filter)。
在使用諸如纖維集合體如無紡布或具有連續氣孔的多孔構造體的過濾器材料除去白細胞的機制中，人們認為與過濾器材料表面接觸的白細胞附著於或吸附於過濾器材料的表面上。因此，作為改善常規過濾器材料的白細胞除去性能的手段，已經進行了增加過濾器材料和白細胞之間的接觸頻率的方法，即，已經進行了減少無紡布的纖維直徑或孔徑大小或增加松密度的研究(參見專利文獻1)。然而，因為當使血液製劑穿過過濾器材料伴隨白細胞除去性能的改善時壓力降增加，具有在期待的血液量過濾中止前過濾速度極端低下的問題。
另一方面，關於具有連續氣孔的多孔構造體，公開了始沸點為0.08到0.3kg/cm2的多孔性材料作為不發生白細胞阻塞的白細胞分離材料(參見專利文獻2)。然而，本發明的發明人進行了考察並發現該白細胞分離材料適於減少在血液製劑中包含的白細胞到10-2到10-3，並且，當為了實現本發明目的的白細胞殘留率為10-4而必需使用具有相對小的平均孔徑的多孔性材料時具有以下問題。具體而言，雖然可通過使用具有適當平均孔徑的多孔性材料獲得表現出高的白細胞除去性能的過濾器，但是這種多孔性材料由於白細胞阻塞等而具有高的壓力降，同時，與使用具有小纖維直徑的無紡布的情況一樣，以類似的方式導致血液過濾速度極端低下。
最近幾年中，在醫療領域中已經迫切需要白細胞除去過濾器。這些需要之一是除了改善白細胞除去性能之外，還要改善有用成分的回收率。血液作為血液製劑的原料，主要是由善意獻血提供的貴重血液。然而，在白細胞除去過濾器中殘留的不能收回的血液與過濾器一起被廢棄並漸漸地消失。因此，同現有的白細胞除去過濾器相比改善有用組分的回收率具有極其深遠的意義。
因此，為了滿足上述醫療領域的要求，已經要求通過使用每單位體積具有高的白細胞除去性能的白細胞除去過濾器材料的具有較小的填充過濾器材料量的白細胞除去過濾器。這些過濾器的使用減少了殘留在過濾器中的血液量，因為過濾器材料的填充量減少，並且沒有必要進行收集殘留在過濾器中的有用組分的操作，從而，期待與常規的過濾器相比增加有用成分的回收率。
作為另外的對白細胞除去過濾器的市場需求，要求在短時間內處理所需量的血液。為了滿足這一需要，期望白細胞除去過濾器的形狀為，過濾器的橫截面積等於或大於常規過濾器的橫截面積，並且過濾器材料的厚度減少。為了減少過濾器材料的厚度並同時保持白細胞除去性能，有必要增加每單位體積的白細胞除去性能。
為了滿足這些需要，已經試圖通過增加過濾器材料的物性要素(property elements)的均一性來改善每單位體積的白細胞除去性能。作為在以除去白細胞為目的的技術領域中的使過濾器材料的物性要素變均一的材料中，已經提出了其中通過變窄孔隙大小分布而增加對白細胞除去有用的細孔部分的容積的白細胞捕捉材料(參見專利文獻3)、具有其中體積平均孔徑對數量平均孔徑的比為1.5到2.5的均一孔徑的三維網目狀連續多孔性材料(參見專利文獻4)。對於作為過濾器材料的無紡布，已經提出了通過變窄纖維直徑分布來改善纖維直徑均一性的無紡布(參見專利文獻5和6)。
另外，已知通過使用具有與0.3毫米厚度相當的形成指數(formation index)為15-50的無紡布來改善過濾器材料的有效利用率，因為如果使用這種過濾器材料，則血液在整個過濾面積的過濾器的厚度方向上均一流動(參見專利文獻7)。
以這種方式，已經試圖通過使過濾器材料過濾面的厚度方向的孔徑大小或纖維直徑變均一來增加每單位體積的白細胞除去性能。然而，上述的現有技術文獻僅僅涉及在液體流動方向(即與過濾面垂直的方向)的各物性要素。具體而言，現有技術文獻沒有考慮到液體在過濾器材料內同時進行三維式和均一性擴散流動的重要性。即使控制孔徑大小和纖維直徑的均一性在最佳範圍內，雖然改善了每單位體積的白細胞除去性能，但是對避免或抑制阻塞和壓力降的增加的操作構成限制。
因此，在醫療領域內已需要同時滿足優異的流動性和高的白細胞除去性能的衝突性要求的白細胞除去方法和具有足夠性能的白細胞除去過濾器。
JP-B-H02-13587[專利文獻2]JP-A-H01-224324[專利文獻3]WO 93/03740[專利文獻4]JP-A-H07-124255[專利文獻5]JP-A-S63-175157[專利文獻6]JP-2811707[專利文獻7]WO 2004/050146發明公開本發明待解決的技術問題為了解決現有技術中的上述問題並滿足醫療領域的新的要求，本發明的目的是在使用白細胞除去過濾器除去白細胞的方法中提供每單位體積過濾器具有較高的白細胞除去性能並且不發生阻塞和壓力降的增加的方法。本發明的另一個目的是提供在上述方法中使用的白細胞除去過濾器。
解決技術問題的技術手段本發明的發明人關於使用白細胞除去過濾器處理由於高粘度而傾向於發生阻塞的白細胞含有液的情況並注意到液體在過濾器材料內均一擴散和流動的重要性進行了廣泛研究。
結果是，本發明人已經發現，通過使用其中與過濾面垂直方向的和與過濾面平行方向的液體的易流動性(滲透係數)被適當設定的過濾器材料，而不是如現有技術已知的那樣通過使用僅僅使單個物性要素均一化的過濾器，可獲得每單位體積具有高的白細胞除去性能並且不發生阻塞和壓力降的顯著增加的白細胞除去過濾器。
具體地，本發明涉及以下方面(1)使用白細胞除去過濾器從白細胞含有液除去白細胞的方法，所述白細胞除去過濾器包括具有液體入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性過濾器材料，其特徵在於，所述過濾器包括的多孔性過濾器材料所具有的在與過濾面垂直的方向的滲透係數(kx)為0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在與過濾面平行的方向的滲透係數(ky)與kx的比(ky/kx)為0.5到1.5。
(2)根據上述(1)所述的除去白細胞的方法，其中多孔性過濾器材料的kx為1.0×10-12m2到2.0×10-12m2並且ky為1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
(3)根據上述(1)或(2)所述的除去白細胞的方法，其中多孔性過濾器材料是無紡布。
(4)用於從白細胞含有液除去白細胞的白細胞除去過濾器，所述白細胞除去過濾器包括具有液體入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性過濾器材料，其特徵在於，所述過濾器包括的多孔性過濾器材料所具有的在與過濾面垂直的方向的滲透係數(kx)為0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在與過濾面平行的方向的滲透係數(ky)與kx的比(ky/kx)為0.5到1.5。
(5)根據上述(4)所述的白細胞除去過濾器，其中多孔性過濾器材料的kx為1.0×10-12m2到2.0×10-12m2並且ky為1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
(6)根據上述(4)或(5)所述的白細胞除去過濾器，其中多孔性過濾器材料是無紡布。
發明效果因為本發明的白細胞除去方法和該方法所用的過濾器具有高的白細胞除去性能並同時防止了阻塞和壓力降的增加，本發明的方法和過濾器對於捕捉在血液和血液製品中包含的白細胞非常有效。


圖1是表示與過濾面垂直的方向和與過濾面平行的方向的示意圖。
圖2是表示測量水平方向滲透係數時的過濾器材料填充方法的示意圖。
圖3是表示在常規白細胞除去過濾器中使用的過濾器材料的垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數之間的關係的圖表。
圖4是表示在實施例1到3和比較例1到5的白細胞除去過濾器中使用的過濾器材料的垂直方向滲透係數與白細胞殘留率/厚度比之間的關係的圖表。
圖5是表示在實施例1到3和比較例1到5的白細胞除去過濾器中使用的過濾器材料的垂直方向滲透係數與血液過濾壓力/厚度比之間的關係的圖表。
實施本發明的優選方式現在將詳細描述本發明。
本發明使用的白細胞含有液是指含有白細胞的體液和合成血液的總稱。更詳細地說，白細胞含有液是指從諸如全血、紅細胞濃縮物、洗淨紅細胞懸浮液、解凍紅細胞濃縮物、合成血、貧血小板血漿(PPP)、血小板富集血漿(PRP)、血漿、冷凍血漿、血小板濃縮物和血沉棕黃層(BC)的全血製備的全血和含有單種或多種血液組分的液體，向上述液體中加入抗凝血劑、防腐液等得到的溶液，全血製劑，紅細胞製劑，血小板製劑，血漿製劑等等，本發明中提到的滲透係數是表示與表明多孔性材料中流體流動的達西公式使用的流體流動容易性的常數，並且可使用以下公式(1)確定。
k＝(dt/dp)×μ×v(1)其中k是滲透係數(m2)，dp是壓力降(Pa)，dt是厚度(m)，μ是粘度(Pa·s)，以及v是流速(m/s)。
滲透係數大的場合是指多孔性材料具有流體容易流動的構造；而滲透係數小的場合是指多孔性材料具有流體流動困難的構造。具體而言，公式(1)表示當具有粘度(μ)的液體流過具有厚度(dt)的多孔性材料時流速(v)和壓力降(dp)之間的關係。當將其轉換為涉及電流電壓的歐姆定律時，壓力降、流速和(μ×dt)/k分別相當於電壓、電流和電阻。因為相對於流動的電阻通過粘度(其是流體的物性值)、多孔性材料的厚度dt(其是表觀流路長度)和具有[m2]尺度的滲透係數k表示，可認為滲透係數相當於流路的橫截面積。另一方面，因為滲透係數k是使用基於測量結果的公式(1)計算的值並且公式(1)使用多孔性材料的厚度dt代替多孔性材料中真實的複雜的流路的長度，滲透係數k(其作為面積信息)還部分地包括真實的流路長度的影響。因此，滲透係數小表明流路的橫截面積小或流體流過的流路長度長。
在本發明中，滲透係數測量如下與過濾面垂直的方向的滲透係數(以下簡稱「垂直方向滲透係數」)
本發明的垂直方向滲透係數是當液體從與過濾面垂直的方向流動時獲得的滲透係數。本文中，與過濾面垂直的方向是指如圖1所示的當使白細胞含有液從入口流向出口時的上/下方向(垂直方向)，而與過濾面平行的方向是指左/右方向(水平方向)。當使空氣以0.1升/分鐘流速在具有開口直徑為1.3釐米和用製備的厚度為約1.0毫米的過濾材料填充的柱中流動時，通過測量與大氣壓的壓力差測定垂直方向的氣流壓力降dpx。為了確保流體流動，在柱中的過濾器材料的入口側和出口側提供1毫米或更大的空間。通過將得到的壓力降的值、過濾器材料厚度(dtx)、空氣粘度(μx)和空氣流速(vx)代入公式(1)計算垂直方向滲透係數(kx)。通過使用厚度計(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.，PeacockModel G)測量中心的厚度測定過濾器材料的厚度。
與過濾面平行的方向的滲透係數(以下簡稱「水平方向滲透係數」)
為了測量水平方向的氣流壓力降dpy，形成0.9cm×0.9cm×2cm長方體形狀的過濾器材料(過濾面尺寸0.9cm×2cm)並將其填充在出口為1.0cm×1.0cm和長度為4cm的長方體容器中，如圖2所示。當過濾器材料的厚度小於0.9cm時，優選層疊附加量的過濾器材料以達到0.9cm的厚度。如果厚度大於0.9cm，優選剝去或磨掉過濾器材料的一部分以達到0.9cm的厚度。當空氣以0.1升/分鐘的流速流過被填充在容器中的過濾器材料時測量大氣壓和長方體容器內壓力之間的壓力差。在這一情況下，不滲入濾器材料的填充料被填充在過濾器材料和長方體容器之間以免空氣洩漏。通過將得到的壓力降的值、2釐米(dty)、空氣粘度(uy)和空氣流速(vy)代入公式(1)計算水平方向滲透係數(ky)。
本發明使用的過濾器材料的垂直方向滲透係數(kx)必須是0.5×10-12m2或更高，但不大於2.0×10-12m2。如果垂直方向滲透係數(kx)小於0.5×10-2m2，則白細胞含有液的滲透抵抗增加，導致不希望的阻塞和過濾延長。另一方面，如果垂直方向滲透係數(kx)超過2.0×10-12m2，則當白細胞含有液流過過濾器材料時滲透抵抗降低，也就是說，表明流路的橫截面積大或流路長度短。結果，發生不希望的不能充足地捕捉白細胞。垂直方向滲透係數(kx)的值更優選為0.7×10-12m2到2.0×10-12m2，更優選為1.0×10-12m2到2.0×10-12m2，特別優選1.2×10-12m2到2.0×10-12m2。
另外，本發明使用的過濾器材料的水平方向滲透係數(ky)對垂直方向滲透係數(kx)的比(ky/kx)必須是0.5到1.5。處在該範圍內的比(ky/kx)減少了流動的各向異性並且確保流動類似於熱傳導的擴散方式，從而流體可不因為諸如阻塞的各流動抑制點的發生而受到顯著妨礙。通過適當地控制與過濾面垂直的方向的流動性和與過濾面平行的方向的流動性之間的平衡，可以獲得確保優異的流動性和高的白細胞除去性能二者之間達到極好平衡的過濾器。具體而言，雖然具有足以捕捉白細胞的過濾抵抗，但是即使當流動在多孔性材料的一些孔中受到抑制時也可以確保優異的流動性，因為液體可移到別的孔。因此，可以獲得可同時保持以上對立特徵的效果。如果比(ky/kx)小於0.5，則液體在與過濾面平行的方向的流動比在與過濾面垂直的方向的流動困難。因此，如果過濾器材料中的一些孔被阻塞，血液可困難地移到別的孔中，導致對抗血流的抵抗增加，另外，由於血液持續流向被阻塞區域所導致的阻塞增加，從而延遲了過濾。另一方面，如果比(ky/kx)大於1.5，因為液體在與過濾面平行的方向的流動與其在與過濾面垂直的方向的流動容易，由於包括繞過阻塞區域的流路長度的增加而延遲過濾，無疑會發生阻塞和壓力降的增加。如果比(ky/kx)是0.5到1.5，可確保平行於過濾面的流動。可以減少過濾時間，因為液體可有效地移到別的孔，即使一些孔妨礙液體的流動。更優選該比(ky/kx)是0.7到1.5，更優選是1.0到1.5。
為了獲得在較好流動性和高的白細胞除去性能二者之間具有優異平衡的過濾器材料，水平方向滲透係數(ky)優選是0.5×10-12m2到3.0×10-12m2，更優選為1.0×10-12m2到3.0×10-12m2，更優選為1.2×10-12m2到3.0×10-12m2，特別優選為1.5×10-12m2到3.0×10-12m2。
可以從表示在實施例1到3和比較例1到5中獲得的結果的圖4和圖5中看到滲透係數值的範圍的重要性。從這些圖中可知，當垂直方向滲透係數大於2.0×10-12m2(比較例1和3)，不能獲得高的白細胞除去性能。還可以理解的是，在水平方向滲透係數對垂直方向滲透係數的比小於0.5(比較例4)或大於1.5(比較例2)的情況下，或者在垂直方向滲透係數小於0.5(比較例5)的情況下，即使獲得高的白細胞除去性能，但是流動性也不是優異的，因為在這些情況下血液過濾壓力/厚度比增加。因此，通過保持垂直方向滲透係數為0.5×10-12m2到2.0×10-12m2和水平方向滲透係數對垂直方向滲透係數的比為0.5到1.5，可獲得具有高的白細胞除去性能和優異流動性的過濾器材料。
在例如過濾器材料是無紡布的情況下，滲透係數是由各種因子如纖維直徑、填充率、纖維取向、纖維分散性等決定的參數，因此滲透係數根據這些因子的改變而改變。因為這些因子影響垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數二者，如果一個滲透係數增加，則另一個滲透係數可能增加或減少。因此，為了獲得具有在本發明範圍內的滲透係數以及水平方向滲透係數對垂直方向滲透係數的比的過濾器材料，必需弄清楚在所選的過濾器材料的物性和垂直方向滲透係數或水平方向滲透係數之間的關係並且必需綜合性選擇和控制這些因子。例如，如果選擇和控制對垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數之一具有較小影響的因子，則有可能控制每個滲透係數，並且可獲得具有最佳滲透係數的過濾器材料。很難確定所選擇的因子和所述滲透係數之間的關係，因為這根據所用過濾器材料種類的不同而不同。例如，當過濾器材料是無紡布時，控制滲透係數的一個方法可以如下所示。可以通過實驗證實，假如纖維直徑相同，通過增加填充率到1.7倍，垂直方向滲透係數變成0.3倍，水平方向滲透係數變成0.5倍。因此，通過控制填充率可以控制水平方向滲透係數對垂直方向滲透係數的比。另外，可以通過實驗證實，假如填充率相同，通過增加纖維直逕到兩倍，垂直方向滲透係數變成1.6倍，水平方向滲透係數保持不變。因此，通過控制纖維直徑可以只控制垂直方向滲透係數。另外，因為可以證實通過改變纖維在厚度方向的取向而減少垂直方向滲透係數和增加水平方向滲透係數，通過改善纖維分散性可以比降低水平方向滲透係數更顯著地降低垂直方向滲透係數，因此可以控制水平方向滲透係數對垂直方向滲透係數的比。然而，在很多情況下很難通過控制單一因子而獲得滿足本發明的技術條件的過濾器材料。綜合性控制各種因子是必要的。
需要指出的是，本發明的發明人根據上述方法測量了在常規白細胞除去過濾器中使用的垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數，但是沒有發現使用滲透係數滿足本發明技術條件的過濾器材料的白細胞除去過濾器(圖3)。
本發明的白細胞除去過濾器包括具有液體入口和出口的容器和在所述容器中填充的過濾器材料。過濾器可由單個過濾器材料或多個過濾器材料組成。在過濾器由多個過濾器材料組成的過濾器中，過濾器含有至少一個滿足上述的滲透係數(kx)和比(ky/kx)的技術條件的過濾器材料就足夠了。當然，兩種或多種這些過濾器材料的組合是可接受的。優選這樣的構造，在該構造中，用於除去小顆粒凝集物的第一過濾器材料配製在上遊側，用於除去白細胞的第二過濾器材料配置在第一過濾器材料的下遊。例如，可在入口側配置包括具有幾個或幾十個微米的纖維直徑的無紡布的過濾器材料作為用於除去凝集物的第一過濾器材料，可配置包括0.3到3.0微米的纖維直徑的無紡布的過濾器材料作為用於除去白細胞的第二過濾器材料，並且，根據需要可在第二過濾器材料的下遊配置後置過濾器材料。在這種情況下，其主要目的不是除去白細胞的第一過濾器材料和後置過濾器材料不必需滿足滲透係數(kx)和比(ky/kx)的技術條件，但是第二過濾器材料必須滿足這些技術條件。可使用具有大纖維直徑的無紡布和具有小纖維直徑無紡布交互配置的構成，或使用在上遊側配製具有小纖維直徑的無紡布和在下遊側配製具有大纖維直徑的無紡布的構成。優選使用後者。
在包括平板狀撓性容器的白細胞除去過濾器中，優選提供後置過濾器材料以防止過濾器材料在出口側由於在過濾期間在入口側上的正壓對著容器受到壓迫，並且防止在出口側上的容器由於在出口側上的負壓而附著於過濾器材料從而阻礙血液流動。況且，增加在撓性容器和過濾器材料之間的溶著性。對於後置過濾器材料，可使用常規的過濾介質，如纖維狀多孔性介質如無紡布、織造織物或網狀物、或具有三維網目狀連續氣孔的多孔性材料。對於用於後置過濾器的材料，可使用聚丙烯、聚乙烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、聚酯等。從白細胞除去過濾器的生產性和溶著強度考慮，優選後置過濾器材料由無紡布製成。尤其優選後置過濾器材料具有大量的由壓印加工等形成的突起部，因為血液的流動變得更均一。對於防止血液流動受到阻礙的手段，通過在撓性容器內面上成型突起部而提供凹凸、或通過將撓性容器自身成型為溝狀或具有凹凸的形狀，防止過濾器材料與出口側容器的粘著是有效的。
對於其中容納有過濾器材料的容器的材料，可使用硬質性樹脂或撓性樹脂。作為硬質性樹脂的例子，可提及的是酚醛樹脂、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、甲醛樹脂、尿素樹脂、矽樹酯、ABS樹脂、尼龍、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯-丁二烯共聚物等等。在使用撓性樹脂時，容器優選由撓性合成樹脂的片狀或圓筒狀成型產品形成。用於容器的材料優選具有類似於過濾器元件的材料的熱的和電氣的性質。例如，軟質的聚氯乙烯，聚氨酯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，聚烯烴如聚乙烯和聚丙烯，熱塑性彈性體如氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物或氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物，熱塑性彈性體的混合物，以及軟化劑如聚烯烴、乙烯-丙烯酸乙酯等等可作為適當的材料。其中，優選軟質的聚氯乙烯、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烴和含有這些聚合物作為組成成分的熱塑性彈性體，尤其優選軟質聚氯乙烯和聚烯烴。
不特別限制容器的形狀，只要容器具有用於白細胞含有液的入口和用於白細胞除去液的出口即可。優選容器具有的形狀遵照白細胞除去過濾器材料的形狀。在白細胞除去過濾器材料是平板狀的情況下，容器的形狀可以是多角形如四角形或六角形或由圓形或橢圓形的曲線形成的扁平形狀。更詳細地說，優選容器包括具有液體入口的入口側容器和具有液體出口的出口側容器，並且入口側容器和出口側容器直接或通過支持體夾著白細胞除去過濾器材料，以將過濾器內部分成兩個室，從而形成扁平的白細胞除去過濾器。作為另一個實施例，在白細胞除去過濾器材料是圓筒狀的情況下，優選容器也是圓筒狀的。更詳細地說，優選容器包括其中放置過濾器材料的圓柱狀部、包括液體入口的入口側頭部和包括液體出口的出口側頭部。容器通過封裝(potting)被分成兩個室，使得從入口導入的液體從圓筒狀過濾器的外周部流向內周部(或，從內周部流向外周部)，從而形成圓筒狀白細胞除去過濾器。
本發明使用的多孔性過濾器材料是指諸如通過熔吹法、閃蒸紡絲法、造紙法等生產的無紡布等的纖維集合體，或由諸如具有連續氣孔的海綿狀結構的含連續氣孔的多孔性材料形成的過濾器材料。在多孔性材料中，從生產容易、處理容易或加工容易等的角度考慮，最優選無紡布。作為多孔性材料的原料，聚乙烯醇縮甲醛、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇縮乙醛、聚酯、聚醯胺、聚碸、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、纖維素、乙酸纖維素、大麻、棉花、絲、玻璃、碳等是適當的。
不特別限制過濾器材料的形狀。例如，可提及的是通過將過濾器材料片層疊成平板狀獲得的材料，或通過將平板狀材料成型為圓筒狀獲得的材料。廣泛使用前種材料用於輸血過濾器等，因為其是緊湊的並且可相對容易地成型。因為後種材料適於處理大量的液體，因此優選後種材料用作體外循環用過濾器。
為了控制血細胞的選擇性分離性和表面親水性，可通過使用已知技術如塗布、化學處理或照射處理等對過濾器材料的表面進行改性。
上述多孔性材料的填充率優選為0.05到0.30，更優選為0.07到0.25，尤其優選為0.07到0.20。如果填充率大於0.30，則多孔性材料的流動阻力增加，由此不希望地減少流動性。如果填充率小於0.05，則白細胞穿過多孔性材料而不被多孔性材料捕捉，從而白細胞除去性能降低。況且，還不希望地降低多孔性材料的機械強度。
通過測量被切割成任意尺寸的多孔性材料的面積、厚度和重量和構成多孔性材料的材料的比重決定本發明使用的多孔性材料的填充率，並使用以下公式(2)計算。使用厚度計(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.PeacockModel G)測量厚度。
填充率＝{多孔性材料的重量(g)/(多孔性材料的面積(cm2)×多孔性材料的厚度(cm))}/構成多孔性材料的材料的比重(g/cm3)(2)多孔性材料的平均孔徑優選為1微米到10微米，更優選為2微米到8微米，更優選為2微米到6微米。如果平均孔徑小於1微米，則多孔性材料被血液組分阻塞，得到降低的流動性；如果平均孔徑高於10微米，則白細胞穿過多孔性材料的概率增加。使用自動Perm氣孔計(Porous Materials，Inc.，U.S.)，在具有樣品大小為4.25cm的樣品室中，在將具有一邊為約5cm和厚度為約0.6mm的多孔性材料浸在含氟惰性液體「FC-43」(Mitsubishi 3M，Inc.)中後測量本發明的平均孔徑。
當多孔性材料由纖維集合體如無紡布製成時，無紡布的平均纖維直徑為0.3微米到3.0微米，優選0.5到2.7微米，更優選0.5到2.5微米，尤其優選0.8到2.5微米。如果平均纖維直徑大於3.0微米，則由於比表面積減小而與白細胞的接觸減少，由此傾向於變得難以捕捉白細胞。如果平均纖維直徑小於0.3微米，則由血細胞引起的阻塞傾向於增加。
本文的平均纖維直徑是指根據以下過程測定的值。具體而言，在構成過濾器材料的一片無紡布或具有實質的同質的多片無紡布的若干個點上取樣被認為是實質上均一的過濾器材料的一部分，並使用掃描電子顯微鏡等進行照相。連續地照相過濾器材料直到照到的纖維的總數超過100，測量由此獲得的照片上出現的所有纖維的直徑。本文使用的直徑是指在垂直於纖維軸的方向上的纖維的寬度。通過用測量的所有纖維的直徑總和除以纖維的數目獲得的值作為平均纖維直徑。然而，當多個纖維彼此重疊時以及纖維遮避在別的纖維後面從而不能測得寬度時，當纖維熔融形成厚纖維時，當具有的直徑彼此顯著不同的纖維混雜時，當纖維的邊界由於不正確聚焦而不清楚等等時，獲得的數據被淘汰。如果平均纖維直徑在上遊側和下遊側之間顯著不同，則這種材料不認為是單一的過濾器材料。本文使用的術語「平均纖維直徑顯著地不同」是指其中認為存在統計學上顯著差異的情況。在這種情況下，認為材料的上遊側和下遊側是不同的過濾器材料，在鑑定上遊側和下遊側之間的接觸面後分別測量上遊側和下遊側的平均纖維直徑。
在本發明中，使用地層測驗器FMT-MHI((Nomura Shoji Co.，Ltd.；於2002生產；S/N130))測量形成指數。在從工廠運輸後不改變基礎設定，使用CCD照相機在約3400個象素總數下進行測量。在本發明中，在調整測量大小為7cm×3cm(一個象素大小＝0.78mm×0.78mm)時測量形成指數。然而，測量大小可根據樣品形狀的不同而改變，使得象素的總數相同。因為形成指數受到無紡布厚度的顯著影響，使用以下方法測量與0.3mm厚度相當的形成指數。具體地，提供具有實質的同質的和均一厚度為0.3毫米或更低的三片無紡布，測量各個片的地層指數和厚度。使用厚度計(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.，Peacock Model G)在四個點測量厚度並且規定其平均值是無紡布的厚度。然後將三片無紡布中的兩片彼此層疊使得厚度是0.3毫米或更大，測量形成指數和厚度。在測量所有三種組合的形成指數完成後，形成厚度與形成指數直線的回歸方程，使用該式計算在0.3毫米厚度下的形成指數。在其中兩片無紡布的總厚度未達到0.3毫米的情況下，將多片無紡布彼此層疊放置，使得厚度為0.3毫米，並測量形成指數。然後將無紡布的片數減少，直到厚度是0.3毫米或更小，並測量形成指數。測量所有的其中總厚度是0.3毫米或更小的無紡布組合的形成指數。然後形成厚度與形成指數直線的回歸方程，使用公式計算在0.3毫米厚度的地層指數。具有實質的同質的無紡布是指無紡布的性質(材料、纖維直徑、填充率等等)相同。在其中具有測量所必需的實質的同質的無紡布片不能得自單一過濾器的情況下，可通過組合相同類型的過濾器的無紡布片測量形成指數。
本發明使用的無紡布可使用溼法或者幹法生產。特別是，優選使用熔吹法、閃蒸紡絲法或造紙方法生產無紡布，因為可獲得超細纖維。以下描述熔吹法的例子作為本發明的無紡布生產方法。
將在壓出機中熔融的熔融聚合物流體通過適當的過濾器過濾之後，被導入熔融吹塑模頭的熔融聚合物進口段，並從噴嘴離開。同時，將導入加熱氣體進口段的加熱氣體導入由熔融吹塑模頭和模唇形成的加熱氣體釋放狹縫。釋放的熔融聚合物通過從狹縫釋放的加熱氣體變細並形成超細纖維，並層疊以獲得無紡布。在這一情況下，可獲得具有所需的纖維直徑和每平方米重量(metsuke)的無紡布，並且可通過根據樹脂的類型適當地選擇和控制各種紡絲因子如樹脂粘度、熔融溫度、每單個孔的排放量、加熱氣體的溫度、加熱氣體壓力、噴絲頭和積聚料片之間的距離等可以控制纖維取向和纖維的分散性。另外，有可能通過熱壓法控制無紡布的厚度即填充率。
作為用於無紡布的原料，優選聚酯、聚醯胺、聚丙烯腈、聚丙烯等等，尤其優選聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯和聚丙烯。
將如下描述本發明的白細胞除去方法。然而本發明不限於以下的描述。
在白細胞除去方法中，可利用落差使白細胞含有液從比白細胞除去過濾器位置高的含有白細胞含有液的容器經由管流入白細胞除去過濾器除去白細胞，或者，可通過採用諸如泵等的裝置從白細胞除去過濾器的入口測對白細胞含有液增壓和/或通過從白細胞除去過濾器的出口側對白細胞含有液減壓而使白細胞含有液流動而除去白細胞。
可沒有特別限制地使用任何使用過濾器製備白細胞除去血液製品的方法。
如下描述在體外循環療法中使用白細胞除去過濾器的白細胞除去方法。
在使用生理鹽水液等清理白細胞除去過濾器內部後，將白細胞除去過濾器內部的液體替換為含有至少一種抗凝血劑如肝素、mesilate萘莫司他、ACD-A或ACD-B的溶液。使血液以10到200毫升/分鐘的流速從與人連接的管路流入白細胞除去過濾器的入口、同時添加抗凝血劑到來自身體的血液中以使用白細胞除去過濾器除去白細胞。在白細胞除去開始期(處理量0到0.5升)，流速優選10到50毫升/分鐘，更優選10到40毫升/分鐘，尤其優選10到30毫升/分鐘。在白細胞除去開始期以後(處理量0.2到12升)，流速優選20到120毫升/分鐘，更優選20到100毫升/分鐘，尤其優選20到60毫升/分鐘。優選在除去白細胞後使用生理鹽水液等替換白細胞除去過濾器內部的液體以返血，因為白細胞除去過濾器內部的血液不是廢棄的。
基於以下實施例描述本發明，然而，本發明不限於以下實施例。
實施例1使用由聚對苯二甲酸乙二醇酯形成的厚度為0.22mm、每平方米重量(metsuke)為40g/m2、填充率為0.14、平均纖維直徑為1.4μm、形成指數為55、垂直方向滲透係數為1.78×10-12m2和水平方向滲透係數為2.46×10-12m2的無紡布(下文簡稱″PET″)作為過濾器材料。通過上述方法測量垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數。
下面將描述評價過濾器材料的白細胞除去性能和流動性的方法。用於評價的血液是通過將14毫升的CPD溶液作為抗凝血劑立即加入到收集的100毫升血液中、攪拌得到的混合物並使混合物放置2小時製備的全血(下文稱作「過濾前血液」)。將有效過濾壓面積為1.3cm2的柱填充八片無紡布。將裝有過濾前血液的注射器通過內徑3毫米和外徑4.2的聚氯乙烯管連接到柱的入口。使用注射器泵使血液以1.2毫升/分鐘的流速流過柱以收集3毫升血液(下文稱作「過濾後血液」)。通過計算白細胞殘留率評價白細胞除去性能。通過使用流式細胞計量法(裝置″FACS Calibur″，由Becton，Dickinson and Company生產)測量白細胞的數目來測定白細胞殘留率並根據下式(3)計算白細胞殘留率。
白細胞殘留率＝[白細胞濃度(白血球濃度(個/微升))(過濾後血液)]÷[白細胞濃度(白血球濃度(個/微升))(過濾前血液)](3)通過取樣各自血液100μl並使用具有小珠的「Leucocount」試劑盒(Nippon Becton Dickinson Co.，Ltd.)測量白血球的數目。通過測量血液過濾壓力評價流動性。在過濾完成時通過將壓力計連接到柱出口側上的管上測量血液過濾壓力。結果是，發現白細胞殘留率/厚度為3.3×10-5/mm，血液過濾壓力/厚度是2.7kPa/mm，證實了無需增加過濾壓力可增加白細胞除去性能。實施例1到3和比較例1到5的血液評價結果在圖4和5中概括。圖4的虛線表示kx＝0.5×10-12m2和kx＝2.0×10-12m2的線。圖5的虛線表示ky/kx＝0.5和ky/kx＝1.5的線。
實施例2使用由PET形成的每平方米重量為40g/m2、厚度為0.19mm、填充率為0.16、平均纖維直徑為1.4μm、垂直方向滲透係數為1.35×10-12m2、形成指數為53和水平方向滲透係數為1.59×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是1.8×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是5.4kPa/mm。
實施例3使用由PET形成的每平方米重量為40g/m2、厚度為0.22mm、填充率為0.14、平均纖維直徑為0.9μm、垂直方向滲透係數為0.85×10-12m2、形成指數為61和水平方向滲透係數為1.6×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是1.6×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是8.3kPa/mm。
比較例1使用由PET形成的每平方米重量為41g/m2、厚度為0.23mm、填充率為0.13、平均纖維直徑為1.6μm、形成指數為65、垂直方向滲透係數為2.27×10-12m2和水平方向滲透係數為3.16×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是51.6×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是2.0kPa/mm。在本例子中，過濾器具有大於2.0的滲透係數(kx)並且未表現出足夠的白細胞除去性能。
比較例2使用由PET形成的每平方米重量為41g/m2、厚度為0.18mm、填充率為0.17、平均纖維直徑為1.1tm、形成指數為61、垂直方向滲透係數為0.95×10-12m2和水平方向滲透係數為2.00×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是1.7×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是13.3kPa/mm。在本例子中，過濾器具有大於1.5的ky/kx值和高的白細胞除去性能，但是觀察到增加的過濾壓力。
比較例3使用由PET形成的每平方米重量為40g/m2、厚度為0.24mm、填充率為0.12、平均纖維直徑為1.7μm、形成指數為59、垂直方向滲透係數為2.60×10-12m2和水平方向滲透係數為4.33×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是73.6×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是1.7kPa/mm。在本例子中，與比較例2相比，更大數目的白細胞穿過而未被捕捉，因為kx值大於2以及ky/kx值大於1.5。因此過濾器未能表現出足夠的白細胞除去性能。
比較例4使用由PET形成的每平方米重量為40g/m2、厚度為0.14mm、填充率為0.22、平均纖維直徑為2.4μm、形成指數為62、垂直方向滲透係數為1.50×10-12m2和水平方向滲透係數為0.53×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。和實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是3.7×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是14.3kPa/mm。在本例子中，過濾器具有小於0.5的ky/kx，因此具有高的白細胞除去性能，但是觀察到過濾壓力增加。
比較例5使用由PET形成的每平方米重量為41g/m2、厚度為0.15mm、填充率為0.22、平均纖維直徑為1.6μm、形成指數為56、垂直方向滲透係數為0.43×10-12m2和水平方向滲透係數為0.52×10-12m2的無紡布作為過濾器材料。實施例1同樣的方法進行評價。結果是，白細胞殘留率/厚度是1.8×10-5/mm以及血液過濾壓力/厚度是16.7kPa/mm。在本例子中，過濾器具有小於0.5的kx，因此具有高的白細胞除去性能，但是觀察到過濾壓力增加。
比較例6根據上述方法測量了市售的白細胞除去過濾器的垂直方向滲透係數和水平方向滲透係數。市售的過濾器的商品名稱描述如下由AsahiKasei Medical Co.，Ltd.生產的RZ-2000、RS-2000、R-500(II)、Pure RC和Flex RC；由Pall Corp.生產的RCM1、RCXL1、WBF2、WBF3和BPF4；由MacoPharma Co.，Ltd.生產的LST1和LCR4；由Terumo Corp.生產的IMUGARD III。測量結果在表1和圖3中總結和示出。在圖3中，虛線表示kx＝0.5、kx＝2.0、ky/kx＝0.5和ky/kx＝1.5的線。
表1

工業利用可能性本發明的白細胞除去方法和過濾器對從主要用於輸血的血液中除去白細胞非常有用。其還可用作血液體外循環白細胞除去療法的過濾器。
權利要求
1.使用白細胞除去過濾器從白細胞含有液除去白細胞的方法，所述白細胞除去過濾器包括具有液體入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性過濾器材料，其特徵在於，所述過濾器包括的多孔性過濾器材料所具有的在與過濾面垂直的方向的滲透係數(kx)為0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在與過濾面平行的方向的滲透係數(ky)與kx的比(ky/kx)為0.5至到1.5。
2.根據權利要求1所述的除去白細胞的方法，其中多孔性過濾器材料的kx為1.0×10-12m2到2.0×10-12m2並且ky為1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
3.根據權利要求1或2所述的除去白細胞的方法，其中多孔性過濾器材料是無紡布。
4.用於從白細胞含有液除去白細胞的白細胞除去過濾器，所述白細胞除去過濾器包括具有液體入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性過濾器材料，其特徵在於，所述過濾器包括的多孔性過濾器材料所具有的在與過濾面垂直的方向的滲透係數(kx)為0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在與過濾面平行的方向的滲透係數(ky)與kx的比(ky/kx)為0.5到1.5。
5.根據權利要求4所述的白細胞除去過濾器，其中多孔性過濾器材料的kx為1.0×10-12m2到2.0×10-12m2並且ky為1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
6.根據權利要求4或5所述的白細胞除去過濾器，其中多孔性過濾器材料是無紡布。
全文摘要
本發明提供了白細胞除去過濾器，其特徵在於包括具有垂直方向滲透係數(kx)為0.5×10
文檔編號B01D39/16GK1964751SQ20058001845
公開日2007年5月16日 申請日期2005年6月9日 優先權日2004年6月9日
發明者山田幸弘, 內幸彥 申請人:旭化成醫療株式會社