請求の範囲
1 吸収ストリツプおよび膜を有し、該膜が3.0
乃至8.0ミクロンの範囲内の平均細孔寸法を有す
る毛細管状の細孔をもち、該膜および該ストリツ
プが該ストリツプの一端に於て少くとも部分的に
面接触し、該膜が該膜の表面に対してほゞ直交す
る直線状の貫通細孔と、4.0×105±15%細孔数/
cm2の細孔密度と、少なくとも3000psiの引張強さ
と、0.94乃至0.97gm/c.c.の比重を有することを
特徴とする赤血球変形能測定装置。
2 該孔の平均細孔寸法が47±0.2ミクロンであ
ることを特徴とする、請求の範囲第1項記載の装
置。
3 該膜の片面が該吸収ストリツプと面接触し、
該膜のもう一方の面が透明の膜と部分的に面接触
していることを特徴とする、請求の範囲第2項記
載の装置。
4 該吸収ストリツプと該膜が接着支持層に接着
されることを特徴とする、請求の範囲第3項記載
の装置。
5 該透明の膜が接着支持層に接着されることを
特徴とする、請求の範囲第4項記載の装置。
6 3.0乃至8.0ミクロンの平均細孔寸法を有する
毛細血管状の細孔をもつ膜の上に血液サンプルを
置き、毛細管現象により血液が該膜を通つて該膜
と少くとも部分的に面接触している吸収ストリツ
プに血液を浸透し、かつ該吸収ストリツプに沿つ
て所定距離横方向に流れ、血液が所定距離横方向
に移動するに要した時間を測定し、
該膜が該膜の表面にほゞ直交する直線状の貫通
細孔と、4.0×105±15%孔数/cm2の細孔密度と、
少なくとも3000psiの引張強さと、0.94乃至0.97g
m/c.c.の比重を有することを特徴とする赤血球変
形能測定方法。
7 平均細孔寸法が4.7±0.2ミクロンであること
を特徴とする、請求の範囲第6項記載の方法。
明細書
本発明は、人間の赤血球の変形能力のレベルを
迅速に測定する方法および装置に関する。本発明
は更に流体の相対粘度を迅速に測定する方法およ
び装置にも関する。
赤血球の変形能度は、特に、組織への酸素供給
および代謝物質の除去に関し赤血球の機能が適正
に遂行されているかを調べる上で重要なパラメー
タとなる。これらの赤血球の機能は主に末梢循環
系の毛細血管で行われる。健康な赤血球の平均直
径は約7.5ミクロンであるが、毛細血管を通ると
きには溶血せずに直経約3ミクロン程度に変形す
ることが知られている。赤血球の変形能は、多く
の病気、例えば鎌形赤血球性貧血、糖尿病、種々
の心臓疾患の発病と時を同じくして低下するの
で、赤血球が毛細血管を通過する能力を赤血球の
変形能の測定として又同時に、異常赤血球の指示
として用いることができる。健康な赤血球が、体
内の微小循環毛細系を通過するためには、これら
の赤血球はかなりの変形を受ける必要があること
が知られている。Lessin他は、正常な人の赤血球
は、鎌形赤血球症、遺伝性球状赤血球症、鎌形赤
血球性貧血の人の赤血球よりも変形能が大きいこ
とを発表している(Blood Cells 3、241−
262、1977)。Lessin他が発表した赤血球の変形能
測定方法は、正圧細胞濾過システムを用い、赤血
球の懸濁物をマイクロフイルタにかけて濾過し、
引き続いて、流量を変えることによつて圧力変化
を起させてマイクロフイルタを通過する際の懸濁
物の抵抗を測定する方法である。しかし、Lessin
他によるこのシステムは複雑で高価である上に、
測定に時間がかゝるという欠点を有している。
Reid他は、赤血球の変形率を一分間に膜フイ
ルタを通過する赤血球の量で測定する方法を発表
している(J.Clin.Pharm.29、855−858、1976)。
Reid他によるこのシステムでは、全体の血液を
使用する必要があり、血液を膜フイルタを通して
吸引するために負圧によつて濾過を行なわなけれ
ばならない。このシステムは真空装置を必要とす
るため高価であり、測定にやゝ時間がかかる上
に、濾過中に圧力の降下に変化が生じ易く、この
ため正確な測定が難しいという欠点を有してい
る。従つて、Reid他によるこのシステムを使用
する際には、常に吸引装置に注意を払つて比較的
一定の負圧を維持しなくてはならない。
この他にも赤血球の変形能測定方法としては、
Randによるアイクロピペツト方式(Biophysics
Journal、4、155、1964)、およびBessisおよび
Mohandasによるエクタサイトメータと呼ばばる
レーザー偏向計器による測定方式(Blood Cells
1、307−314、1975)が発表されている。赤血
球の変形能測定器としては、赤血球リジツトメー
タ、Kiesewetterによるオプテイカルマイクロス
コープ(Scand.J.Clin.Lab.Invest.41、229−232、
1981)が発表されている。
1981年8月31日出願の米国同時係属出願第
298195号には、孔寸法の異なる一連の特殊フイル
タから成る赤血球変形能モニタが発表されてい
る。この場合、赤血球はフイルタを通過してフイ
ルタの終了の吸収材に吸収される。
同時係属出願第298195号に説明されている方法
を除けば、上記の全ての方法は様々な特殊装置お
よび付属装置を伴う。これらの装置は、どれも複
雑で高価である。本発明の赤血球濾過装置は、特
殊な電子装置やその付属装置を使用しないので有
利である。
同時係属出願第298195号の方法は特殊で高価な
装置こそ使用しないが、本発明と比べると測定形
態が複雑である。
該同時係属出願は、孔寸法の異なる一連のフイ
ルタを有し、変形能の定量法を可能にする。これ
に対して本発明は、濾過膜を通る流体の流量、特
に赤血球含有流体の定量測定を可能にするから有
利である。
本発明の目的は、健康な赤血球と異常な赤血球
の変形能を定量的に評価するための簡単かつ迅速
で便利な方法を提供することにある。
さらに本発明の目的は、完全に自臓式で使い捨
可能な赤血球変形能定量測定装置を提供すること
にある。
さらに本発明の目的は、単一のフイルタを使用
し、流体の流量、特に赤血球含有流体を定量的に
測定することのできる赤血球変形能定量測定装置
を提供することにある。
本発明によれば、流体の流量、特に赤血球の変
形能は、平均直径3.0乃至8.0ミクロンの細孔を特
徴とした膜の上に流体、特に血液のサンプルを置
き、毛細管作用により該流体(血液)が膜を通し
て、該膜と少なくとも部分的に面接触している吸
収ストリツプに浸透し、該吸収ストリツプに沿つ
て所定距離流れ、流体(血液)が該ストリツプに
沿つて所定距離移動するのに要した時間を測定す
ることにより測定される。
第1図は、本発明による試験ストリツプの一実
施例の分解図である。
第2図は、第1図の試験ストリツプを組立てた
図である。
第3図は、本発明による試験ストリツプに複数
の吸収ストリツプを組合わせた実施例の平面図で
ある。
本発明の装置は、好ましくは、赤血球の濾過率
の測定に利用されるが、流体粘度を決定するため
に任意の流体の流量測定に一般的に適用すること
ができる。
本発明装置に必要な流体(血液)のサンプルの
量は、10ミクロリツトルである。従来の血液濾過
測定装置では約100ミクロリツトル程のサンプル
が必要であつたので、サンプルの量が少くて済む
というのも本発明の利点である。
本発明よる赤血球濾過装置は、吸収ストリツプ
と膜を有し、両者は少くとも部分的に互いに面接
触している。膜は、細孔の大きさを厳密に定めた
薄膜である。この膜は好ましくは、細孔の大きさ
を厳密に定めた毛細管状の細孔を有し、米国特許
第3303085号に開示されている方法に従つて製造
した厚さ略10ミクロンの特殊なポリカーボネート
薄膜である。この膜は米国カリフオルニア州プレ
ザントンのNuclepore CorporationからHema−
filMの名称で市販されている。膜の平均細孔寸法
は3.0乃至8.0ミクロンの範囲内にあるのが良い
が、好ましい平均細孔寸法は約5ミクロンであ
る。
Hema−filM膜の細孔は直線状に貫通しかつ表
面に対して±34゜以内で垂直であり、表面全体に
均等に無秩序に分布している。このように細孔の
正確な配置により、膜の表面に亘つてサンプルが
均等に付着し、連続濾過により粒子の大きさを正
確に分けることが可能となる。膜は特許第
3303085号に説明されている通り二段階方法で製
造されるので、特定の平均細孔寸法および密度を
有する膜とすることが可能である。Hema−filM
膜の実際の最大細孔径は4.7±0.2ミクロンであ
る。
Hema−filM膜の厚さの変化は公称厚さ10ミク
ロンから5%以下である。Hema−filM膜の細孔
密度(細孔の数/cm2)および細孔径は、強度と流
量の最良の組合せをもたらすように厳密かつ特別
に制御する。細孔密度の範囲は、4.0×105(±15
%)細孔数/cm2である。この膜は可撓性であり、
容易に裂けず、少なくとも、3000psiの引張強さ
を有する。膜の空重量は極めて低く一定してい
る。所定の細孔寸法について、重量の変化は±5
%を越えない。細孔寸法が3.0乃至8.0ミクロンの
場合の公称重量は1mg/cm2である。この膜は水、
その他多くの流体で容易にぬれ、制菌作用も殺菌
作用もない。Hema−filM膜の比重は、0.94乃至
0.97gm/c.c.であり、悪影響を受けることなく約
140℃の温度に耐える。
吸収ストリツプは再現可能な吸収度で均一な吸
収を行いかつ好ましくは、赤血球の横方向の流れ
を容易する任意の材料で良い。好ましくは、吸収
ストリツプは濾紙であるが吸収プラスチツク等の
合成材料であつても良い。吸収ストリツプに沿う
流量はストリツプの幅によつて変る。赤血球の変
形能の分析に用いる場合には吸収ストリツプの吸
収面の幅は約3ミリメートル以下とすることが好
ましい。
本装置は、血液のサンプルのような流体サンプ
ルが吸収ストリツプの長さに沿つて吸収されるの
に要した時間の測定に用いられる。膜と吸収スト
リツプが面接触している部分で膜の上にサンプル
を置いたときにタイマーを始動する。血液がスト
リツプの反対側の端に達するときにタイマーを停
止する。血液サンプルを使つて複数のストリツプ
で、同じ手順を繰り返し、しかる後に、複数の値
に対して平均吸収時間を算出する。
第1図および第2図に、本発明の一実施例を示
す。第1図に示すように、本装置は平らな長方形
の形状を有し、ベース層10、吸収ストリツプ1
1、濾過膜12、透明なテープ層13および不透
明なカバーテープ層14を有する。ベース層10
は本装置を支持しており、好ましくは不透明であ
り、片面に感圧性接着材が塗布してある。またコ
ントラストの地色を作つて吸収ストリツプ11を
見分けできるようにするためベース層10を着色
するのが望ましい。吸収ストリツプ11と濾過膜
12は基層10の接着面に貼り付ける。濾過膜1
2は吸収ストリツプ11の上に位置する。透明な
テープ層13は濾過膜12と吸収ストリツプ11
の一部の上に位置し、吸収ストリツプの一端に濾
過膜の露出区域を作る。不透明なテープカバー1
4は、透明テープ層13の上に位置し、吸収スト
リツプ11の上端(吸収ストリツプの終端)を作
る。
第3図は、本発明の他の実施例である。この例
はベース層20、複数の吸収ストリツプ21、共
通の濾過膜22、テープ層23、カバーテープ層
24を有する。共通の濾過膜22、テープ層2
3、およびカバーテープ層24は、第1図および
第2図と同様にそれぞれ固定されている。
まず、吸収ストリツプの一端と部分的に面接触
している濾過膜の上にサンプルの流体、通常は血
液を少量(約10ミクロリツトル)置く。少したつ
と流体(血液)の最前部が吸収ストリツプ11に
沿つて移動して行くのが見える。流体がストリツ
プに沿つて進むにつれて、吸収最前部が、たとえ
透明な流体でも見える。流体が吸収ストリツプの
端まで吸収されるのに要した時間が装置からの読
み出しであり、ユーザーがこれを計る。流体の流
量は、吸収された流体の量と吸収時間から計算さ
れる。
本発明による装置は、基本動作原理が幾つかの
点で普通の濾過システムとは異つている。まず、
第一に駆動力が吸収ストリツプの毛細管力による
ものである。第二に、吸収ストリツプに沿う流体
の流路の長さが時間と共に増す。その結果、流れ
が進むにつれて、システム中で働く有効圧力勾配
が単調に減少して行く。従つて圧力勾配の減少に
より普通のシステムと比べて、本装置では、流体
の流れ運動に一定の基本的な差が生じる。本発明
による装置では、流体の流量は吸収された流体の
量の逆数に比例して変化し、吸収された流体の量
は、吸収時間の平方根に正比例する。所定量の流
体の吸収に要する時間は、吸収される量の二乗に
比例する。従つて、これらの関係から流量は初期
には高いが、時間と共に急速に低下する。
本発明による赤血球濾過装置の性能は、健康な
人と病気の人の血液サンプルについて評価するこ
とができる。これらの評価に用いられる装置は第
3図に示すように設計された複数の吸収ストリツ
プを有する。この装置は5本の吸収ストリツプを
有し、各ストリツプの長さおよび幅は、それぞ
れ、3.38±0.16ミリメートルと9.76±0.04ミリメ
ートルである。これらの吸収ストリツプの端には
Nuclepore社のHema−filM膜がかぶせてある。
この膜はポリカーボネートの毛細管孔膜であつ
て、4.7±0.2ミクロンの細孔寸法;細孔密度、4
×105細孔数/cm2;10.3±0.3ミクロンの膜厚を有
している。ストリツプの膜をかぶせた端の平均長
および平均面積は、それぞれ3.34±0.09mmおよび
11.3±0.6mm2である。第3図の装置全体の寸法は、
38mm×76mmである。各ストリツプの平均吸収容積
は5.3ミクロリツトルである。
表1は正常な血液についてテストの結果を示
す。同表から、平均吸収時間Taがヘマトクリツ
ト値Hによつて大きく変わることがわかる。ヘマ
トクリツト値というのは、懸濁媒体中の赤血球の
容積%で示した濃度のことである。平均吸収時間
は、ヘマトクリツト値Hが5%以上又は5%に等
しい場合には、ヘマトクリツト値Hに指数的に依
存する。表1の値に基づいてLoTa対Hのグラフ
を書けば、Hが8.8%以上又は、8.8%に等しい場
合には直線となるだろう。表1の平均吸収時間は
次式で計算できる:
Ta=K exp(0.055H) (1)
ここで、Hは%、Taは秒で示される。Kの値
は表1の4行目にリストされている。Kは次式で
求められる:
K=Ta exp(−0.055H) (2)
ここで、Kの単位は秒である。表1中、Hが5
%以上又は5%に等しい場合には、K値の平均は
4.4±0.4秒である。パラメータKは血液のサンプ
ルについて極めて重要なパラメータであることが
わかる。
各々の場合、10ミクロリツトルの血液サンプル
と、Hema−filM膜を採用した第1図の装置に付
けた。吸収ストリツプは、Whatman社の濾紙No.
41であつた。Claim 1: comprising an absorbent strip and a membrane, the membrane having a 3.0
having capillary-like pores having an average pore size in the range of 8.0 to 8.0 microns, the membrane and the strip being in at least partial surface contact at one end of the strip; 4.0×10 5 ±15% pore number/
A red blood cell deformability measuring device characterized by having a pore density of cm 2 , a tensile strength of at least 3000 psi, and a specific gravity of 0.94 to 0.97 gm/cc. 2. A device according to claim 1, characterized in that the average pore size of the pores is 47±0.2 microns. 3 one side of the membrane is in surface contact with the absorbent strip;
3. The device according to claim 2, wherein the other surface of the membrane is in partial surface contact with a transparent membrane. 4. Device according to claim 3, characterized in that the absorbent strip and the membrane are adhered to an adhesive support layer. 5. Device according to claim 4, characterized in that the transparent membrane is adhered to an adhesive support layer. 6. Place the blood sample on a membrane with capillary-like pores having an average pore size of 3.0 to 8.0 microns so that the blood passes through the membrane into at least partial surface contact with the membrane by capillary action. blood permeates the absorbent strip and flows laterally along the absorbent strip for a predetermined distance, the time required for the blood to travel the predetermined distance laterally is measured, and the membrane is nearly flat on the surface of the membrane.ゞPerpendicular linear through pores and a pore density of 4.0×10 5 ±15% pore number/cm 2 ,
Tensile strength of at least 3000psi and 0.94 to 0.97g
A method for measuring deformability of red blood cells characterized by having a specific gravity of m/cc. 7. Process according to claim 6, characterized in that the average pore size is 4.7±0.2 microns. Description The present invention relates to a method and apparatus for rapidly determining the level of deformability of human red blood cells. The invention further relates to a method and apparatus for rapidly measuring the relative viscosity of fluids. The deformability of red blood cells is an important parameter in determining whether red blood cells are properly performing their functions, particularly regarding oxygen supply to tissues and removal of metabolites. The functions of these red blood cells occur primarily in the capillaries of the peripheral circulatory system. The average diameter of a healthy red blood cell is approximately 7.5 microns, but it is known that when passing through capillaries, it deforms to approximately 3 microns without hemolysis. Because red blood cell deformability coincides with the onset of many diseases, such as sickle cell anemia, diabetes, and various heart diseases, the ability of red blood cells to pass through capillaries is used as a measure of red blood cell deformability. At the same time, it can be used as an indicator of abnormal red blood cells. It is known that in order for healthy red blood cells to pass through the body's microcirculatory capillary system, these red blood cells need to undergo significant deformation. Lessin et al. reported that normal human red blood cells have greater deformability than those of people with sickle cell disease, hereditary spherocytosis, and sickle cell anemia (Blood Cells 3 , 241-
262, 1977). The method for measuring deformability of red blood cells published by Lessin et al. uses a positive pressure cell filtration system to filter a suspension of red blood cells through a microfilter.
Subsequently, the resistance of the suspended substance as it passes through the microfilter is measured by changing the flow rate to cause a pressure change. However, Lessin
This system by others is complex and expensive, and
It has the disadvantage that measurement takes time. Reid et al. have published a method for measuring the deformation rate of red blood cells by the amount of red blood cells that pass through a membrane filter per minute (J. Clin. Pharm. 29 , 855-858, 1976).
This system by Reid et al. requires the use of whole blood, and filtration must be performed with negative pressure to draw the blood through a membrane filter. This system is expensive because it requires a vacuum device, takes some time to measure, and has the disadvantage that the pressure drop tends to change during filtration, making it difficult to make accurate measurements. . Therefore, when using the system of Reid et al., care must be taken at all times to maintain a relatively constant negative pressure on the suction device. Other methods for measuring the deformability of red blood cells include:
Iclopipette method by Rand (Biophysics
Journal, 4 , 155, 1964), and Bessis and
A measurement method using a laser deflection instrument called an ectasytometer by Mohandas (Blood Cells
1 , 307-314, 1975). Instruments for measuring the deformability of red blood cells include a red blood cell rigidometer and an optical microscope by Kiesewetter (Scand.J.Clin.Lab.Invest.41, 229-232,
1981) has been published. Co-pending U.S. application filed August 31, 1981
No. 298195 describes a red blood cell deformability monitor consisting of a series of specialized filters with different pore sizes. In this case, the red blood cells pass through the filter and are absorbed into the absorbent material at the end of the filter. With the exception of the method described in co-pending application no. 298195, all of the methods described above involve various specialized equipment and accessories. All of these devices are complex and expensive. The red blood cell filtration device of the present invention is advantageous because it does not require specialized electronic equipment or its accessories. Although the method of co-pending application No. 298195 does not use special and expensive equipment, the method of measurement is more complicated than that of the present invention. The co-pending application has a series of filters with different pore sizes, allowing for quantification of deformability. In contrast, the present invention is advantageous because it allows quantitative measurement of the flow rate of fluid through the filter membrane, in particular fluid containing red blood cells. An object of the present invention is to provide a simple, rapid and convenient method for quantitatively evaluating the deformability of healthy and abnormal red blood cells. A further object of the present invention is to provide a completely self-contained and disposable red blood cell deformability quantitative measuring device. A further object of the present invention is to provide a red blood cell deformability quantitative measuring device that can quantitatively measure the flow rate of a fluid, particularly a fluid containing red blood cells, using a single filter. According to the invention, the flow rate of a fluid, in particular the deformability of red blood cells, can be determined by placing a sample of fluid, in particular blood, on a membrane characterized by pores with an average diameter of 3.0 to 8.0 microns, and by capillary action the fluid (blood ) permeates through the membrane and into an absorbent strip that is in at least partial surface contact with the membrane and flows along the absorbent strip for a predetermined distance, such that the fluid (blood) It is measured by measuring the time taken. FIG. 1 is an exploded view of one embodiment of a test strip according to the present invention. FIG. 2 is an assembled view of the test strip of FIG. FIG. 3 is a plan view of an embodiment of the present invention in which a test strip is combined with a plurality of absorbent strips. The device of the invention is preferably utilized for measuring the filtration rate of red blood cells, but can be generally applied to flow measurement of any fluid to determine fluid viscosity. The amount of fluid (blood) sample required for the device of the invention is 10 microliters. Another advantage of the present invention is that the amount of sample required is small, as conventional blood filtration measurement devices require a sample of about 100 microliters. The red blood cell filtration device according to the invention comprises an absorbent strip and a membrane, both of which are at least partially in surface contact with each other. Membranes are thin films with strictly defined pore sizes. The membrane is preferably made of a special polycarbonate material having tightly sized capillary pores and having a thickness of approximately 10 microns manufactured according to the method disclosed in U.S. Pat. No. 3,303,085. It is a thin film. The membrane was manufactured by Hema-
It is commercially available under the name fil M. The average pore size of the membrane may be in the range of 3.0 to 8.0 microns, with a preferred average pore size of about 5 microns. The pores of the Hema-fil M membrane run straight through and perpendicular to the surface within ±34° and are evenly and randomly distributed over the surface. This precise placement of the pores ensures even deposition of the sample over the surface of the membrane, allowing continuous filtration to accurately size the particles. The membrane is patented
Since it is produced in a two-step process as described in No. 3303085, it is possible to obtain membranes with specific average pore sizes and densities. Hema-fil M
The actual maximum pore size of the membrane is 4.7±0.2 microns. The thickness variation of the Hema-fil M membrane is less than 5% from the nominal thickness of 10 microns. The pore density (number of pores/cm 2 ) and pore size of the Hema-fil M membrane are tightly and specifically controlled to provide the best combination of strength and flow rate. The range of pore density is 4.0×10 5 (±15
%) Number of pores/ cm2 . This membrane is flexible;
Does not tear easily and has a tensile strength of at least 3000 psi. The empty weight of the membrane is very low and constant. For a given pore size, the weight change is ±5
Do not exceed %. The nominal weight is 1 mg/cm 2 for pore sizes between 3.0 and 8.0 microns. This membrane is water,
It is easily wetted by many other fluids and has no bactericidal or bactericidal properties. The specific gravity of Hema-fil M membrane is 0.94 to
0.97gm/cc, approximately
Withstands temperatures of 140℃. The absorbent strip may be any material that provides uniform absorption with reproducible absorbance and preferably facilitates lateral flow of red blood cells. Preferably, the absorbent strip is filter paper, but may also be a synthetic material such as absorbent plastic. The flow rate along the absorption strip varies depending on the width of the strip. When used to analyze the deformability of red blood cells, the width of the absorption surface of the absorption strip is preferably about 3 millimeters or less. The device is used to measure the time required for a fluid sample, such as a blood sample, to be absorbed along the length of an absorbent strip. The timer is started when the sample is placed on the membrane where there is surface contact between the membrane and the absorption strip. Stop the timer when blood reaches the opposite end of the strip. The same procedure is repeated with multiple strips using blood samples, after which the average absorption time is calculated for multiple values. An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 1, the device has a flat rectangular shape and includes a base layer 10, an absorbent strip 1
1. It has a filter membrane 12, a transparent tape layer 13, and an opaque cover tape layer 14. base layer 10
supports the device and is preferably opaque and coated with a pressure sensitive adhesive on one side. It is also desirable to color the base layer 10 to provide a contrasting background color so that the absorbing strips 11 can be distinguished. Absorbent strip 11 and filter membrane 12 are applied to the adhesive surface of base layer 10. Filtration membrane 1
2 is located above the absorbent strip 11. The transparent tape layer 13 has a filter membrane 12 and an absorbent strip 11.
, creating an exposed area of the filtration membrane at one end of the absorbent strip. Opaque tape cover 1
4 is located on the transparent tape layer 13 and forms the upper end of the absorbent strip 11 (the end of the absorbent strip). FIG. 3 is another embodiment of the invention. This example has a base layer 20, a plurality of absorbent strips 21, a common filtration membrane 22, a tape layer 23, and a cover tape layer 24. Common filtration membrane 22, tape layer 2
3 and the cover tape layer 24 are each fixed as in FIGS. 1 and 2. First, a small amount (approximately 10 microliters) of sample fluid, usually blood, is placed on top of the filtration membrane in partial surface contact with one end of the absorbent strip. After a short time, the forefront of the fluid (blood) can be seen moving along the absorption strip 11. As the fluid progresses along the strip, the absorbent front is visible even in clear fluids. The time taken for the fluid to be absorbed to the end of the absorption strip is the readout from the device and is timed by the user. The fluid flow rate is calculated from the amount of fluid absorbed and the absorption time. The device according to the invention differs from conventional filtration systems in several respects in its basic operating principle. first,
First, the driving force is due to the capillary force of the absorbent strip. Second, the length of the fluid flow path along the absorbent strip increases over time. As a result, as flow progresses, the effective pressure gradient acting in the system decreases monotonically. The reduction in pressure gradient therefore results in a certain fundamental difference in fluid flow motion in this device compared to conventional systems. In the device according to the invention, the fluid flow rate varies inversely proportional to the amount of fluid absorbed, which is directly proportional to the square root of the absorption time. The time required to absorb a given amount of fluid is proportional to the square of the amount absorbed. Therefore, due to these relationships, the flow rate is initially high, but rapidly decreases over time. The performance of the red blood cell filter device according to the invention can be evaluated on blood samples from healthy and diseased individuals. The apparatus used for these evaluations has a plurality of absorption strips designed as shown in FIG. This device has five absorbent strips, the length and width of each strip being 3.38±0.16 mm and 9.76±0.04 mm, respectively. At the ends of these absorbent strips
Covered with Nuclepore's Hema-fil M membrane.
The membrane is a polycarbonate capillary pore membrane with a pore size of 4.7±0.2 microns;
×10 5 number of pores/cm 2 ; film thickness of 10.3±0.3 microns. The average length and average area of the membraned ends of the strips are 3.34±0.09mm and 3.34±0.09mm, respectively.
It is 11.3± 0.6mm2 . The overall dimensions of the device in Figure 3 are:
It is 38mm x 76mm. The average absorption volume of each strip is 5.3 microliters. Table 1 shows the results of the test on normal blood. From the same table, it can be seen that the average absorption time Ta varies greatly depending on the hematocrit value H. Hematocrit is the concentration of red blood cells in a suspension medium, expressed as a percent by volume. The average absorption time depends exponentially on the hematocrit value H when the hematocrit value H is greater than or equal to 5%. If you draw a graph of L o T a vs. H based on the values in Table 1, it will be a straight line if H is greater than or equal to 8.8%. The average absorption time in Table 1 can be calculated using the following formula: T a =K exp (0.055H) (1) where H is expressed in % and T a is expressed in seconds. The values of K are listed in the fourth row of Table 1. K is determined by the following formula: K=T a exp (-0.055H) (2) Here, the unit of K is seconds. In Table 1, H is 5
% or more or equal to 5%, the average K value is
It is 4.4±0.4 seconds. It can be seen that the parameter K is a very important parameter for blood samples. In each case, a 10 microliter blood sample was applied to the apparatus of FIG. 1, which employed a Hema-fil M membrane. The absorbent strip is Whatman filter paper No.
It was 41.
【表】【table】
【表】
表1の結果を得るのに使用した赤血球懸濁液を
健康な人の正常な(AA)血液で準備した。血液
のサンプルを静脈から採収し、凝固防止のため
EDTA(エチレンジアミン四酢酸)を添加した。
赤血球を遠心分離法で分離しリン酸緩衝液でうす
めた塩で洗つた。様々なヘマトクリツト値の赤血
球懸濁液をこのリン酸緩衝液でうすめた塩で希釈
して準備した。
上記の式(1)により求められる平均吸収時間Ta
とヘマトクリツト値Hの関係から、正常な赤血球
と異常な赤血球を判定することができる。式(1)の
指数の中の0.055という値は、LoTa対Hのグラフ
の直線の傾むきである。この値、0.055は正常な
赤血球にも異常な赤血球にもみられる。重要なの
は、式(2)で与えられるパラメータKが単独で赤血
球の濾過能、従つて、赤血球の変形能を特定する
点である。本発明の実施に当つて、赤血球濾過装
置を使つて所定の血液サンプルの平均吸収時間
Taを測定する。サンプルのヘマトクリツト値H
を周知の技術で別個に測定しなければならない。
次に、パラメータKをTaとHを式(2)に代入して
求める。Kの値は血液サンプルについて個有の値
であり、赤血球の濾過能即ち変形能を決定する。
表2は、正常な血液と異常な血液のサンプルに
ついて本赤血球濾過装置で得られたテスト結果を
示す。第1欄および第2欄は、それぞれサンプル
番号および識別名、第3欄は測定したヘマトクリ
ツト値、第4欄は平均吸収時間、第5欄は算出し
たKを示す。表2の脚注は、血液サンプルの詳細
を示す。[Table] The red blood cell suspension used to obtain the results in Table 1 was prepared with normal (AA) blood from a healthy person. A sample of blood is taken from a vein to prevent clotting.
EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) was added.
Red blood cells were separated by centrifugation and washed with salt diluted in phosphate buffer. Red blood cell suspensions of various hematocrit values were prepared by diluting this phosphate buffered salt. Average absorption time Ta determined by the above equation (1)
From the relationship between the hematocrit value H and the hematocrit value H, normal red blood cells and abnormal red blood cells can be determined. The value 0.055 in the exponent of equation (1) is the slope of the straight line in the graph of L o T a versus H. This value, 0.055, is found in both normal and abnormal red blood cells. What is important is that the parameter K given by equation (2) alone specifies the filtration ability of red blood cells and, therefore, the deformability of red blood cells. In practicing the present invention, the average absorption time of a given blood sample is determined using a red blood cell filtration device.
Measure Ta. Sample hematocrit value H
shall be measured separately using well-known techniques.
Next, the parameter K is determined by substituting T a and H into equation (2). The value of K is unique for a blood sample and determines the filtration or deformability of red blood cells. Table 2 shows the test results obtained with the present red blood cell filter device on normal and abnormal blood samples. The first and second columns show the sample number and identification name, the third column shows the measured hematocrit value, the fourth column shows the average absorption time, and the fifth column shows the calculated K. Footnotes in Table 2 indicate blood sample details.
【表】
1 健康、鮮血、全血、男、東洋人。
2 健康、鮮血、全血、女、白人。
3 (2)を分離し、洗い、リン酸緩衝液で希釈した
塩液中に懸濁。
4 正常、採取後1日経過、全血。
5 正常、採収後30日経過、血液銀行からの保証
期間終了の全血。
6 (5)をリン酸緩衝液(PBS)で希釈した塩液
で希釈。
7 鎌形赤血球体質、採収後1日経過、全血。
8 鎌形赤血球体質、採収後7日経過、全血。
9 糖尿病、採収後2日経過、全血。
10 糖尿病、採収後7日経過、全血、患者A。
11 糖尿病、採収後7日経過、全血、患者B。
12 鎌形赤血球症、鮮血、全血。
13 (12)をPBSで希釈。
14 (12)を遠心分離法により分離。
15 鎌形赤血球症、採収後1日経過、抗鎌形剤投
与(−14日間、DMA)。
16 鎌形赤血球症、鮮血、抗鎌形剤DMA投与
(−42日間)。
17 鎌形赤血球症、採収後1日経過、女、妊娠
中。
表2に示される結果から、正常な血液(AA)
のK値が1.5〜4秒の範囲に入ることがわかる。
鎌形赤血球症の血液のK値は、65〜140秒の範囲
となる。従つて、一般的には病気の人の血液のK
値は高く、正常な人の血液のK値は低いと言え
る。表2のデータは、血液サンプルの条件(例え
ば、病名、年令、これまで投薬治療の有無、投薬
期間、および、全血であるか希釈血であるかの区
別)がK値に重要な影響を与えることを示してい
る。
H=0であると式1からTa=Kの関係が得ら
れることがわかる。従つて、Kは単純にH=0に
於ける平均吸収時間となり、Ta(H)がTa軸と交わ
る点となる。
表3は本発明による赤血球濾過装置の普通の濾
過方式で得られた結果の比較を示す。[Table] 1. Healthy, fresh blood, whole blood, male, oriental. 2. Healthy, fresh blood, whole blood, female, white. 3. Separate (2), wash, and suspend in salt solution diluted with phosphate buffer. 4 Normal, 1 day after collection, whole blood. 5 Normal, whole blood 30 days after collection, expired warranty period from blood bank. 6 Dilute (5) with a salt solution diluted with phosphate buffer saline (PBS). 7 Sickle red blood cell constitution, 1 day after collection, whole blood. 8 Sickle red blood cell constitution, 7 days after collection, whole blood. 9 Diabetes, 2 days after collection, whole blood. 10 Diabetes, 7 days after collection, whole blood, patient A. 11 Diabetes, 7 days after collection, whole blood, patient B. 12 Sickle cell disease, fresh blood, whole blood. Dilute 13 (12) with PBS. 14 (12) was separated by centrifugation. 15 Sickle cell disease, 1 day after collection, anti-sickle drug administration (-14 days, DMA). 16 Sickle cell disease, fresh blood, anti-sickle drug DMA administration (-42 days). 17 Sickle cell disease, 1 day after collection, female, pregnant. From the results shown in Table 2, normal blood (AA)
It can be seen that the K value of is in the range of 1.5 to 4 seconds.
Blood K values for sickle cell disease range from 65 to 140 seconds. Therefore, in general, K in the blood of a sick person
The K value is high, and it can be said that the K value of normal people's blood is low. The data in Table 2 shows that the conditions of the blood sample (e.g. disease name, age, presence or absence of previous medication, duration of medication, and whether it is whole blood or diluted blood) have important effects on the K value. It shows that it gives. It can be seen from equation 1 that when H=0, the relationship Ta=K is obtained. Therefore, K is simply the average absorption time at H=0, and is the point where Ta(H) intersects the Ta axis. Table 3 shows a comparison of the results obtained with the conventional filtration mode of the red blood cell filtration device according to the invention.
【表】【table】
【表】
圧力濾過方法は、上記と同一のNuclepore社製
Hema−filMを使用した。圧力濾過方法に於て、
ドレン時間TDは、第1および第2降下の間に、
フイルタホールダの出口にかゝる重力下で測定さ
れた。200ミリリツトルのサンプルを直経13mmの
フイルタの表面に注いだ。一滴の量は約66ミクロ
リツトルである。濾過ドレン時間の結果は予想通
りヘマトクリツト値によつて大きな変化を示し
た。第5欄のTa/TDは、平均吸収時間対濾過ド
レン時間の比率である。この比率はほゞ一定であ
り、平均値は15±0.2である。表3の結果から、
本吸収濾過装置の結果は普通の濾過方法で得られ
た結果と全く同じであると解釈することができ
る。[Table] The pressure filtration method is the same as above, manufactured by Nuclepore.
Hema-fil M was used. In the pressure filtration method,
The drain time T D is between the first and second descent,
Measured under gravity at the exit of the filter holder. A 200 ml sample was poured onto the surface of a 13 mm diameter filter. The volume of one drop is approximately 66 microliters. As expected, the results of filtration drain time showed large changes with hematocrit values. T a /T D in the fifth column is the ratio of average absorption time to filtration drain time. This ratio is almost constant, with an average value of 15±0.2. From the results in Table 3,
The results of the present absorption filtration device can be interpreted as being exactly the same as those obtained with conventional filtration methods.