专利名称：白细胞除去方法和用于该方法的过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从含有白细胞的液体如血液中捕捉白细胞的方法，并且涉及用于从含有白细胞的溶液如血液中捕捉白细胞或供血液体外循环白细胞除去疗法之用的白细胞除去过滤器。
背景技术：
在输血领域，根据受血者的需要使用全血制剂、红细胞制剂、血小板制剂、血浆制剂等等。最近几年中，已经广泛使用不含白细胞的输血，在输血中在除去血液制剂中含有的白细胞后输血血液制剂。这是因为，人们发现，伴随输血的相对轻微的副作用如头痛、恶心、寒战或非溶血性发热反应或严重影响受血者的严重副作用如异体抗原致敏、病毒感染或输血后移植物抗宿主疾病(GVHD)，主要是由输血用血液制剂中含有的白细胞所引起的。
人们认为相对轻微的副作用如头痛、恶心、寒战和发热可通过除去血液制剂中的白细胞直到白细胞残留率变成10-1到10-2或更低时被预防。人们认为白细胞必须被除去直到其残留率变成10-4到10-6或更低，以避免严重的副作用如异体抗原致敏或病毒感染。
最近几年中，使用体外血液循环的白细胞除去疗法已经用于治疗各种疾病，如风湿病或溃疡性结肠炎，并且已经取得了优异的临床效果。
作为从血液制剂除去白细胞的方法，由于诸如操作简便性、低成本等优点，已经最广泛地采用使用由无纺布(nonwoven fabric)等的纤维集合体(fiber mass)或具有连续气孔的多孔构造体制成的过滤器(filter)。
在使用诸如纤维集合体如无纺布或具有连续气孔的多孔构造体的过滤器材料除去白细胞的机制中，人们认为与过滤器材料表面接触的白细胞附着于或吸附于过滤器材料的表面上。因此，作为改善常规过滤器材料的白细胞除去性能的手段，已经进行了增加过滤器材料和白细胞之间的接触频率的方法，即，已经进行了减少无纺布的纤维直径或孔径大小或增加松密度的研究(参见专利文献1)。然而，因为当使血液制剂穿过过滤器材料伴随白细胞除去性能的改善时压力降增加，具有在期待的血液量过滤中止前过滤速度极端低下的问题。
另一方面，关于具有连续气孔的多孔构造体，公开了始沸点为0.08到0.3kg/cm2的多孔性材料作为不发生白细胞阻塞的白细胞分离材料(参见专利文献2)。然而，本发明的发明人进行了考察并发现该白细胞分离材料适于减少在血液制剂中包含的白细胞到10-2到10-3，并且，当为了实现本发明目的的白细胞残留率为10-4而必需使用具有相对小的平均孔径的多孔性材料时具有以下问题。具体而言，虽然可通过使用具有适当平均孔径的多孔性材料获得表现出高的白细胞除去性能的过滤器，但是这种多孔性材料由于白细胞阻塞等而具有高的压力降，同时，与使用具有小纤维直径的无纺布的情况一样，以类似的方式导致血液过滤速度极端低下。
最近几年中，在医疗领域中已经迫切需要白细胞除去过滤器。这些需要之一是除了改善白细胞除去性能之外，还要改善有用成分的回收率。血液作为血液制剂的原料，主要是由善意献血提供的贵重血液。然而，在白细胞除去过滤器中残留的不能收回的血液与过滤器一起被废弃并渐渐地消失。因此，同现有的白细胞除去过滤器相比改善有用组分的回收率具有极其深远的意义。
因此，为了满足上述医疗领域的要求，已经要求通过使用每单位体积具有高的白细胞除去性能的白细胞除去过滤器材料的具有较小的填充过滤器材料量的白细胞除去过滤器。这些过滤器的使用减少了残留在过滤器中的血液量，因为过滤器材料的填充量减少，并且没有必要进行收集残留在过滤器中的有用组分的操作，从而，期待与常规的过滤器相比增加有用成分的回收率。
作为另外的对白细胞除去过滤器的市场需求，要求在短时间内处理所需量的血液。为了满足这一需要，期望白细胞除去过滤器的形状为，过滤器的横截面积等于或大于常规过滤器的横截面积，并且过滤器材料的厚度减少。为了减少过滤器材料的厚度并同时保持白细胞除去性能，有必要增加每单位体积的白细胞除去性能。
为了满足这些需要，已经试图通过增加过滤器材料的物性要素(property elements)的均一性来改善每单位体积的白细胞除去性能。作为在以除去白细胞为目的的技术领域中的使过滤器材料的物性要素变均一的材料中，已经提出了其中通过变窄孔隙大小分布而增加对白细胞除去有用的细孔部分的容积的白细胞捕捉材料(参见专利文献3)、具有其中体积平均孔径对数量平均孔径的比为1.5到2.5的均一孔径的三维网目状连续多孔性材料(参见专利文献4)。对于作为过滤器材料的无纺布，已经提出了通过变窄纤维直径分布来改善纤维直径均一性的无纺布(参见专利文献5和6)。
另外，已知通过使用具有与0.3毫米厚度相当的形成指数(formation index)为15-50的无纺布来改善过滤器材料的有效利用率，因为如果使用这种过滤器材料，则血液在整个过滤面积的过滤器的厚度方向上均一流动(参见专利文献7)。
以这种方式，已经试图通过使过滤器材料过滤面的厚度方向的孔径大小或纤维直径变均一来增加每单位体积的白细胞除去性能。然而，上述的现有技术文献仅仅涉及在液体流动方向(即与过滤面垂直的方向)的各物性要素。具体而言，现有技术文献没有考虑到液体在过滤器材料内同时进行三维式和均一性扩散流动的重要性。即使控制孔径大小和纤维直径的均一性在最佳范围内，虽然改善了每单位体积的白细胞除去性能，但是对避免或抑制阻塞和压力降的增加的操作构成限制。
因此，在医疗领域内已需要同时满足优异的流动性和高的白细胞除去性能的冲突性要求的白细胞除去方法和具有足够性能的白细胞除去过滤器。
JP-B-H02-13587[专利文献2]JP-A-H01-224324[专利文献3]WO 93/03740[专利文献4]JP-A-H07-124255[专利文献5]JP-A-S63-175157[专利文献6]JP-2811707[专利文献7]WO 2004/050146发明公开本发明待解决的技术问题为了解决现有技术中的上述问题并满足医疗领域的新的要求，本发明的目的是在使用白细胞除去过滤器除去白细胞的方法中提供每单位体积过滤器具有较高的白细胞除去性能并且不发生阻塞和压力降的增加的方法。本发明的另一个目的是提供在上述方法中使用的白细胞除去过滤器。
解决技术问题的技术手段本发明的发明人关于使用白细胞除去过滤器处理由于高粘度而倾向于发生阻塞的白细胞含有液的情况并注意到液体在过滤器材料内均一扩散和流动的重要性进行了广泛研究。
结果是，本发明人已经发现，通过使用其中与过滤面垂直方向的和与过滤面平行方向的液体的易流动性(渗透系数)被适当设定的过滤器材料，而不是如现有技术已知的那样通过使用仅仅使单个物性要素均一化的过滤器，可获得每单位体积具有高的白细胞除去性能并且不发生阻塞和压力降的显著增加的白细胞除去过滤器。
具体地，本发明涉及以下方面(1)使用白细胞除去过滤器从白细胞含有液除去白细胞的方法，所述白细胞除去过滤器包括具有液体入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性过滤器材料，其特征在于，所述过滤器包括的多孔性过滤器材料所具有的在与过滤面垂直的方向的渗透系数(kx)为0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在与过滤面平行的方向的渗透系数(ky)与kx的比(ky/kx)为0.5到1.5。
(2)根据上述(1)所述的除去白细胞的方法，其中多孔性过滤器材料的kx为1.0×10-12m2到2.0×10-12m2并且ky为1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
(3)根据上述(1)或(2)所述的除去白细胞的方法，其中多孔性过滤器材料是无纺布。
(4)用于从白细胞含有液除去白细胞的白细胞除去过滤器，所述白细胞除去过滤器包括具有液体入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性过滤器材料，其特征在于，所述过滤器包括的多孔性过滤器材料所具有的在与过滤面垂直的方向的渗透系数(kx)为0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在与过滤面平行的方向的渗透系数(ky)与kx的比(ky/kx)为0.5到1.5。
(5)根据上述(4)所述的白细胞除去过滤器，其中多孔性过滤器材料的kx为1.0×10-12m2到2.0×10-12m2并且ky为1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
(6)根据上述(4)或(5)所述的白细胞除去过滤器，其中多孔性过滤器材料是无纺布。
发明效果因为本发明的白细胞除去方法和该方法所用的过滤器具有高的白细胞除去性能并同时防止了阻塞和压力降的增加，本发明的方法和过滤器对于捕捉在血液和血液制品中包含的白细胞非常有效。
图1是表示与过滤面垂直的方向和与过滤面平行的方向的示意图。
图2是表示测量水平方向渗透系数时的过滤器材料填充方法的示意图。
图3是表示在常规白细胞除去过滤器中使用的过滤器材料的垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数之间的关系的图表。
图4是表示在实施例1到3和比较例1到5的白细胞除去过滤器中使用的过滤器材料的垂直方向渗透系数与白细胞残留率/厚度比之间的关系的图表。
图5是表示在实施例1到3和比较例1到5的白细胞除去过滤器中使用的过滤器材料的垂直方向渗透系数与血液过滤压力/厚度比之间的关系的图表。
实施本发明的优选方式现在将详细描述本发明。
本发明使用的白细胞含有液是指含有白细胞的体液和合成血液的总称。更详细地说，白细胞含有液是指从诸如全血、红细胞浓缩物、洗净红细胞悬浮液、解冻红细胞浓缩物、合成血、贫血小板血浆(PPP)、血小板富集血浆(PRP)、血浆、冷冻血浆、血小板浓缩物和血沉棕黄层(BC)的全血制备的全血和含有单种或多种血液组分的液体，向上述液体中加入抗凝血剂、防腐液等得到的溶液，全血制剂，红细胞制剂，血小板制剂，血浆制剂等等，本发明中提到的渗透系数是表示与表明多孔性材料中流体流动的达西公式使用的流体流动容易性的常数，并且可使用以下公式(1)确定。
k＝(dt/dp)×μ×v(1)其中k是渗透系数(m2)，dp是压力降(Pa)，dt是厚度(m)，μ是粘度(Pa·s)，以及v是流速(m/s)。
渗透系数大的场合是指多孔性材料具有流体容易流动的构造；而渗透系数小的场合是指多孔性材料具有流体流动困难的构造。具体而言，公式(1)表示当具有粘度(μ)的液体流过具有厚度(dt)的多孔性材料时流速(v)和压力降(dp)之间的关系。当将其转换为涉及电流电压的欧姆定律时，压力降、流速和(μ×dt)/k分别相当于电压、电流和电阻。因为相对于流动的电阻通过粘度(其是流体的物性值)、多孔性材料的厚度dt(其是表观流路长度)和具有[m2]尺度的渗透系数k表示，可认为渗透系数相当于流路的横截面积。另一方面，因为渗透系数k是使用基于测量结果的公式(1)计算的值并且公式(1)使用多孔性材料的厚度dt代替多孔性材料中真实的复杂的流路的长度，渗透系数k(其作为面积信息)还部分地包括真实的流路长度的影响。因此，渗透系数小表明流路的横截面积小或流体流过的流路长度长。
在本发明中，渗透系数测量如下<与过滤面垂直的方向的渗透系数(以下简称“垂直方向渗透系数”)>
本发明的垂直方向渗透系数是当液体从与过滤面垂直的方向流动时获得的渗透系数。本文中，与过滤面垂直的方向是指如图1所示的当使白细胞含有液从入口流向出口时的上/下方向(垂直方向)，而与过滤面平行的方向是指左/右方向(水平方向)。当使空气以0.1升/分钟流速在具有开口直径为1.3厘米和用制备的厚度为约1.0毫米的过滤材料填充的柱中流动时，通过测量与大气压的压力差测定垂直方向的气流压力降dpx。为了确保流体流动，在柱中的过滤器材料的入口侧和出口侧提供1毫米或更大的空间。通过将得到的压力降的值、过滤器材料厚度(dtx)、空气粘度(μx)和空气流速(vx)代入公式(1)计算垂直方向渗透系数(kx)。通过使用厚度计(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.，PeacockModel G)测量中心的厚度测定过滤器材料的厚度。
<与过滤面平行的方向的渗透系数(以下简称“水平方向渗透系数”)>
为了测量水平方向的气流压力降dpy，形成0.9cm×0.9cm×2cm长方体形状的过滤器材料(过滤面尺寸0.9cm×2cm)并将其填充在出口为1.0cm×1.0cm和长度为4cm的长方体容器中，如图2所示。当过滤器材料的厚度小于0.9cm时，优选层叠附加量的过滤器材料以达到0.9cm的厚度。如果厚度大于0.9cm，优选剥去或磨掉过滤器材料的一部分以达到0.9cm的厚度。当空气以0.1升/分钟的流速流过被填充在容器中的过滤器材料时测量大气压和长方体容器内压力之间的压力差。在这一情况下，不渗入滤器材料的填充料被填充在过滤器材料和长方体容器之间以免空气泄漏。通过将得到的压力降的值、2厘米(dty)、空气粘度(uy)和空气流速(vy)代入公式(1)计算水平方向渗透系数(ky)。
本发明使用的过滤器材料的垂直方向渗透系数(kx)必须是0.5×10-12m2或更高，但不大于2.0×10-12m2。如果垂直方向渗透系数(kx)小于0.5×10-2m2，则白细胞含有液的渗透抵抗增加，导致不希望的阻塞和过滤延长。另一方面，如果垂直方向渗透系数(kx)超过2.0×10-12m2，则当白细胞含有液流过过滤器材料时渗透抵抗降低，也就是说，表明流路的横截面积大或流路长度短。结果，发生不希望的不能充足地捕捉白细胞。垂直方向渗透系数(kx)的值更优选为0.7×10-12m2到2.0×10-12m2，更优选为1.0×10-12m2到2.0×10-12m2，特别优选1.2×10-12m2到2.0×10-12m2。
另外，本发明使用的过滤器材料的水平方向渗透系数(ky)对垂直方向渗透系数(kx)的比(ky/kx)必须是0.5到1.5。处在该范围内的比(ky/kx)减少了流动的各向异性并且确保流动类似于热传导的扩散方式，从而流体可不因为诸如阻塞的各流动抑制点的发生而受到显著妨碍。通过适当地控制与过滤面垂直的方向的流动性和与过滤面平行的方向的流动性之间的平衡，可以获得确保优异的流动性和高的白细胞除去性能二者之间达到极好平衡的过滤器。具体而言，虽然具有足以捕捉白细胞的过滤抵抗，但是即使当流动在多孔性材料的一些孔中受到抑制时也可以确保优异的流动性，因为液体可移到别的孔。因此，可以获得可同时保持以上对立特征的效果。如果比(ky/kx)小于0.5，则液体在与过滤面平行的方向的流动比在与过滤面垂直的方向的流动困难。因此，如果过滤器材料中的一些孔被阻塞，血液可困难地移到别的孔中，导致对抗血流的抵抗增加，另外，由于血液持续流向被阻塞区域所导致的阻塞增加，从而延迟了过滤。另一方面，如果比(ky/kx)大于1.5，因为液体在与过滤面平行的方向的流动与其在与过滤面垂直的方向的流动容易，由于包括绕过阻塞区域的流路长度的增加而延迟过滤，无疑会发生阻塞和压力降的增加。如果比(ky/kx)是0.5到1.5，可确保平行于过滤面的流动。可以减少过滤时间，因为液体可有效地移到别的孔，即使一些孔妨碍液体的流动。更优选该比(ky/kx)是0.7到1.5，更优选是1.0到1.5。
为了获得在较好流动性和高的白细胞除去性能二者之间具有优异平衡的过滤器材料，水平方向渗透系数(ky)优选是0.5×10-12m2到3.0×10-12m2，更优选为1.0×10-12m2到3.0×10-12m2，更优选为1.2×10-12m2到3.0×10-12m2，特别优选为1.5×10-12m2到3.0×10-12m2。
可以从表示在实施例1到3和比较例1到5中获得的结果的图4和图5中看到渗透系数值的范围的重要性。从这些图中可知，当垂直方向渗透系数大于2.0×10-12m2(比较例1和3)，不能获得高的白细胞除去性能。还可以理解的是，在水平方向渗透系数对垂直方向渗透系数的比小于0.5(比较例4)或大于1.5(比较例2)的情况下，或者在垂直方向渗透系数小于0.5(比较例5)的情况下，即使获得高的白细胞除去性能，但是流动性也不是优异的，因为在这些情况下血液过滤压力/厚度比增加。因此，通过保持垂直方向渗透系数为0.5×10-12m2到2.0×10-12m2和水平方向渗透系数对垂直方向渗透系数的比为0.5到1.5，可获得具有高的白细胞除去性能和优异流动性的过滤器材料。
在例如过滤器材料是无纺布的情况下，渗透系数是由各种因子如纤维直径、填充率、纤维取向、纤维分散性等决定的参数，因此渗透系数根据这些因子的改变而改变。因为这些因子影响垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数二者，如果一个渗透系数增加，则另一个渗透系数可能增加或减少。因此，为了获得具有在本发明范围内的渗透系数以及水平方向渗透系数对垂直方向渗透系数的比的过滤器材料，必需弄清楚在所选的过滤器材料的物性和垂直方向渗透系数或水平方向渗透系数之间的关系并且必需综合性选择和控制这些因子。例如，如果选择和控制对垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数之一具有较小影响的因子，则有可能控制每个渗透系数，并且可获得具有最佳渗透系数的过滤器材料。很难确定所选择的因子和所述渗透系数之间的关系，因为这根据所用过滤器材料种类的不同而不同。例如，当过滤器材料是无纺布时，控制渗透系数的一个方法可以如下所示。可以通过实验证实，假如纤维直径相同，通过增加填充率到1.7倍，垂直方向渗透系数变成0.3倍，水平方向渗透系数变成0.5倍。因此，通过控制填充率可以控制水平方向渗透系数对垂直方向渗透系数的比。另外，可以通过实验证实，假如填充率相同，通过增加纤维直径到两倍，垂直方向渗透系数变成1.6倍，水平方向渗透系数保持不变。因此，通过控制纤维直径可以只控制垂直方向渗透系数。另外，因为可以证实通过改变纤维在厚度方向的取向而减少垂直方向渗透系数和增加水平方向渗透系数，通过改善纤维分散性可以比降低水平方向渗透系数更显著地降低垂直方向渗透系数，因此可以控制水平方向渗透系数对垂直方向渗透系数的比。然而，在很多情况下很难通过控制单一因子而获得满足本发明的技术条件的过滤器材料。综合性控制各种因子是必要的。
需要指出的是，本发明的发明人根据上述方法测量了在常规白细胞除去过滤器中使用的垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数，但是没有发现使用渗透系数满足本发明技术条件的过滤器材料的白细胞除去过滤器(图3)。
本发明的白细胞除去过滤器包括具有液体入口和出口的容器和在所述容器中填充的过滤器材料。过滤器可由单个过滤器材料或多个过滤器材料组成。在过滤器由多个过滤器材料组成的过滤器中，过滤器含有至少一个满足上述的渗透系数(kx)和比(ky/kx)的技术条件的过滤器材料就足够了。当然，两种或多种这些过滤器材料的组合是可接受的。优选这样的构造，在该构造中，用于除去小颗粒凝集物的第一过滤器材料配制在上游侧，用于除去白细胞的第二过滤器材料配置在第一过滤器材料的下游。例如，可在入口侧配置包括具有几个或几十个微米的纤维直径的无纺布的过滤器材料作为用于除去凝集物的第一过滤器材料，可配置包括0.3到3.0微米的纤维直径的无纺布的过滤器材料作为用于除去白细胞的第二过滤器材料，并且，根据需要可在第二过滤器材料的下游配置后置过滤器材料。在这种情况下，其主要目的不是除去白细胞的第一过滤器材料和后置过滤器材料不必需满足渗透系数(kx)和比(ky/kx)的技术条件，但是第二过滤器材料必须满足这些技术条件。可使用具有大纤维直径的无纺布和具有小纤维直径无纺布交互配置的构成，或使用在上游侧配制具有小纤维直径的无纺布和在下游侧配制具有大纤维直径的无纺布的构成。优选使用后者。
在包括平板状挠性容器的白细胞除去过滤器中，优选提供后置过滤器材料以防止过滤器材料在出口侧由于在过滤期间在入口侧上的正压对着容器受到压迫，并且防止在出口侧上的容器由于在出口侧上的负压而附着于过滤器材料从而阻碍血液流动。况且，增加在挠性容器和过滤器材料之间的溶着性。对于后置过滤器材料，可使用常规的过滤介质，如纤维状多孔性介质如无纺布、织造织物或网状物、或具有三维网目状连续气孔的多孔性材料。对于用于后置过滤器的材料，可使用聚丙烯、聚乙烯、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、聚酯等。从白细胞除去过滤器的生产性和溶着强度考虑，优选后置过滤器材料由无纺布制成。尤其优选后置过滤器材料具有大量的由压印加工等形成的突起部，因为血液的流动变得更均一。对于防止血液流动受到阻碍的手段，通过在挠性容器内面上成型突起部而提供凹凸、或通过将挠性容器自身成型为沟状或具有凹凸的形状，防止过滤器材料与出口侧容器的粘着是有效的。
对于其中容纳有过滤器材料的容器的材料，可使用硬质性树脂或挠性树脂。作为硬质性树脂的例子，可提及的是酚醛树脂、丙烯酸系树脂、环氧树脂、甲醛树脂、尿素树脂、硅树酯、ABS树脂、尼龙、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。在使用挠性树脂时，容器优选由挠性合成树脂的片状或圆筒状成型产品形成。用于容器的材料优选具有类似于过滤器元件的材料的热的和电气的性质。例如，软质的聚氯乙烯，聚氨酯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯，热塑性弹性体如氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物，热塑性弹性体的混合物，以及软化剂如聚烯烃、乙烯-丙烯酸乙酯等等可作为适当的材料。其中，优选软质的聚氯乙烯、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烃和含有这些聚合物作为组成成分的热塑性弹性体，尤其优选软质聚氯乙烯和聚烯烃。
不特别限制容器的形状，只要容器具有用于白细胞含有液的入口和用于白细胞除去液的出口即可。优选容器具有的形状遵照白细胞除去过滤器材料的形状。在白细胞除去过滤器材料是平板状的情况下，容器的形状可以是多角形如四角形或六角形或由圆形或椭圆形的曲线形成的扁平形状。更详细地说，优选容器包括具有液体入口的入口侧容器和具有液体出口的出口侧容器，并且入口侧容器和出口侧容器直接或通过支持体夹着白细胞除去过滤器材料，以将过滤器内部分成两个室，从而形成扁平的白细胞除去过滤器。作为另一个实施例，在白细胞除去过滤器材料是圆筒状的情况下，优选容器也是圆筒状的。更详细地说，优选容器包括其中放置过滤器材料的圆柱状部、包括液体入口的入口侧头部和包括液体出口的出口侧头部。容器通过封装(potting)被分成两个室，使得从入口导入的液体从圆筒状过滤器的外周部流向内周部(或，从内周部流向外周部)，从而形成圆筒状白细胞除去过滤器。
本发明使用的多孔性过滤器材料是指诸如通过熔吹法、闪蒸纺丝法、造纸法等生产的无纺布等的纤维集合体，或由诸如具有连续气孔的海绵状结构的含连续气孔的多孔性材料形成的过滤器材料。在多孔性材料中，从生产容易、处理容易或加工容易等的角度考虑，最优选无纺布。作为多孔性材料的原料，聚乙烯醇缩甲醛、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩乙醛、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、纤维素、乙酸纤维素、大麻、棉花、丝、玻璃、碳等是适当的。
不特别限制过滤器材料的形状。例如，可提及的是通过将过滤器材料片层叠成平板状获得的材料，或通过将平板状材料成型为圆筒状获得的材料。广泛使用前种材料用于输血过滤器等，因为其是紧凑的并且可相对容易地成型。因为后种材料适于处理大量的液体，因此优选后种材料用作体外循环用过滤器。
为了控制血细胞的选择性分离性和表面亲水性，可通过使用已知技术如涂布、化学处理或照射处理等对过滤器材料的表面进行改性。
上述多孔性材料的填充率优选为0.05到0.30，更优选为0.07到0.25，尤其优选为0.07到0.20。如果填充率大于0.30，则多孔性材料的流动阻力增加，由此不希望地减少流动性。如果填充率小于0.05，则白细胞穿过多孔性材料而不被多孔性材料捕捉，从而白细胞除去性能降低。况且，还不希望地降低多孔性材料的机械强度。
通过测量被切割成任意尺寸的多孔性材料的面积、厚度和重量和构成多孔性材料的材料的比重决定本发明使用的多孔性材料的填充率，并使用以下公式(2)计算。使用厚度计(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.PeacockModel G)测量厚度。
填充率＝{多孔性材料的重量(g)/(多孔性材料的面积(cm2)×多孔性材料的厚度(cm))}/构成多孔性材料的材料的比重(g/cm3)(2)多孔性材料的平均孔径优选为1微米到10微米，更优选为2微米到8微米，更优选为2微米到6微米。如果平均孔径小于1微米，则多孔性材料被血液组分阻塞，得到降低的流动性；如果平均孔径高于10微米，则白细胞穿过多孔性材料的概率增加。使用自动Perm气孔计(Porous Materials，Inc.，U.S.)，在具有样品大小为4.25cm的样品室中，在将具有一边为约5cm和厚度为约0.6mm的多孔性材料浸在含氟惰性液体“FC-43”(Mitsubishi 3M，Inc.)中后测量本发明的平均孔径。
当多孔性材料由纤维集合体如无纺布制成时，无纺布的平均纤维直径为0.3微米到3.0微米，优选0.5到2.7微米，更优选0.5到2.5微米，尤其优选0.8到2.5微米。如果平均纤维直径大于3.0微米，则由于比表面积减小而与白细胞的接触减少，由此倾向于变得难以捕捉白细胞。如果平均纤维直径小于0.3微米，则由血细胞引起的阻塞倾向于增加。
本文的平均纤维直径是指根据以下过程测定的值。具体而言，在构成过滤器材料的一片无纺布或具有实质的同质的多片无纺布的若干个点上取样被认为是实质上均一的过滤器材料的一部分，并使用扫描电子显微镜等进行照相。连续地照相过滤器材料直到照到的纤维的总数超过100，测量由此获得的照片上出现的所有纤维的直径。本文使用的直径是指在垂直于纤维轴的方向上的纤维的宽度。通过用测量的所有纤维的直径总和除以纤维的数目获得的值作为平均纤维直径。然而，当多个纤维彼此重叠时以及纤维遮避在别的纤维后面从而不能测得宽度时，当纤维熔融形成厚纤维时，当具有的直径彼此显著不同的纤维混杂时，当纤维的边界由于不正确聚焦而不清楚等等时，获得的数据被淘汰。如果平均纤维直径在上游侧和下游侧之间显著不同，则这种材料不认为是单一的过滤器材料。本文使用的术语“平均纤维直径显著地不同”是指其中认为存在统计学上显著差异的情况。在这种情况下，认为材料的上游侧和下游侧是不同的过滤器材料，在鉴定上游侧和下游侧之间的接触面后分别测量上游侧和下游侧的平均纤维直径。
在本发明中，使用地层测验器FMT-MHI((Nomura Shoji Co.，Ltd.；于2002生产；S/N130))测量形成指数。在从工厂运输后不改变基础设定，使用CCD照相机在约3400个象素总数下进行测量。在本发明中，在调整测量大小为7cm×3cm(一个象素大小＝0.78mm×0.78mm)时测量形成指数。然而，测量大小可根据样品形状的不同而改变，使得象素的总数相同。因为形成指数受到无纺布厚度的显著影响，使用以下方法测量与0.3mm厚度相当的形成指数。具体地，提供具有实质的同质的和均一厚度为0.3毫米或更低的三片无纺布，测量各个片的地层指数和厚度。使用厚度计(Ozaki Mfg.Co.，Ltd.，Peacock Model G)在四个点测量厚度并且规定其平均值是无纺布的厚度。然后将三片无纺布中的两片彼此层叠使得厚度是0.3毫米或更大，测量形成指数和厚度。在测量所有三种组合的形成指数完成后，形成厚度与形成指数直线的回归方程，使用该式计算在0.3毫米厚度下的形成指数。在其中两片无纺布的总厚度未达到0.3毫米的情况下，将多片无纺布彼此层叠放置，使得厚度为0.3毫米，并测量形成指数。然后将无纺布的片数减少，直到厚度是0.3毫米或更小，并测量形成指数。测量所有的其中总厚度是0.3毫米或更小的无纺布组合的形成指数。然后形成厚度与形成指数直线的回归方程，使用公式计算在0.3毫米厚度的地层指数。具有实质的同质的无纺布是指无纺布的性质(材料、纤维直径、填充率等等)相同。在其中具有测量所必需的实质的同质的无纺布片不能得自单一过滤器的情况下，可通过组合相同类型的过滤器的无纺布片测量形成指数。
本发明使用的无纺布可使用湿法或者干法生产。特别是，优选使用熔吹法、闪蒸纺丝法或造纸方法生产无纺布，因为可获得超细纤维。以下描述熔吹法的例子作为本发明的无纺布生产方法。
将在压出机中熔融的熔融聚合物流体通过适当的过滤器过滤之后，被导入熔融吹塑模头的熔融聚合物进口段，并从喷嘴离开。同时，将导入加热气体进口段的加热气体导入由熔融吹塑模头和模唇形成的加热气体释放狭缝。释放的熔融聚合物通过从狭缝释放的加热气体变细并形成超细纤维，并层叠以获得无纺布。在这一情况下，可获得具有所需的纤维直径和每平方米重量(metsuke)的无纺布，并且可通过根据树脂的类型适当地选择和控制各种纺丝因子如树脂粘度、熔融温度、每单个孔的排放量、加热气体的温度、加热气体压力、喷丝头和积聚料片之间的距离等可以控制纤维取向和纤维的分散性。另外，有可能通过热压法控制无纺布的厚度即填充率。
作为用于无纺布的原料，优选聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯等等，尤其优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚丙烯。
将如下描述本发明的白细胞除去方法。然而本发明不限于以下的描述。
在白细胞除去方法中，可利用落差使白细胞含有液从比白细胞除去过滤器位置高的含有白细胞含有液的容器经由管流入白细胞除去过滤器除去白细胞，或者，可通过采用诸如泵等的装置从白细胞除去过滤器的入口测对白细胞含有液增压和/或通过从白细胞除去过滤器的出口侧对白细胞含有液减压而使白细胞含有液流动而除去白细胞。
可没有特别限制地使用任何使用过滤器制备白细胞除去血液制品的方法。
如下描述在体外循环疗法中使用白细胞除去过滤器的白细胞除去方法。
在使用生理盐水液等清理白细胞除去过滤器内部后，将白细胞除去过滤器内部的液体替换为含有至少一种抗凝血剂如肝素、mesilate萘莫司他、ACD-A或ACD-B的溶液。使血液以10到200毫升/分钟的流速从与人连接的管路流入白细胞除去过滤器的入口、同时添加抗凝血剂到来自身体的血液中以使用白细胞除去过滤器除去白细胞。在白细胞除去开始期(处理量0到0.5升)，流速优选10到50毫升/分钟，更优选10到40毫升/分钟，尤其优选10到30毫升/分钟。在白细胞除去开始期以后(处理量0.2到12升)，流速优选20到120毫升/分钟，更优选20到100毫升/分钟，尤其优选20到60毫升/分钟。优选在除去白细胞后使用生理盐水液等替换白细胞除去过滤器内部的液体以返血，因为白细胞除去过滤器内部的血液不是废弃的。
基于以下实施例描述本发明，然而，本发明不限于以下实施例。
实施例1使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的厚度为0.22mm、每平方米重量(metsuke)为40g/m2、填充率为0.14、平均纤维直径为1.4μm、形成指数为55、垂直方向渗透系数为1.78×10-12m2和水平方向渗透系数为2.46×10-12m2的无纺布(下文简称″PET″)作为过滤器材料。通过上述方法测量垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数。
下面将描述评价过滤器材料的白细胞除去性能和流动性的方法。用于评价的血液是通过将14毫升的CPD溶液作为抗凝血剂立即加入到收集的100毫升血液中、搅拌得到的混合物并使混合物放置2小时制备的全血(下文称作“过滤前血液”)。将有效过滤压面积为1.3cm2的柱填充八片无纺布。将装有过滤前血液的注射器通过内径3毫米和外径4.2的聚氯乙烯管连接到柱的入口。使用注射器泵使血液以1.2毫升/分钟的流速流过柱以收集3毫升血液(下文称作“过滤后血液”)。通过计算白细胞残留率评价白细胞除去性能。通过使用流式细胞计量法(装置″FACS Calibur″，由Becton，Dickinson and Company生产)测量白细胞的数目来测定白细胞残留率并根据下式(3)计算白细胞残留率。
白细胞残留率＝[白细胞浓度(白血球浓度(个/微升))(过滤后血液)]÷[白细胞浓度(白血球浓度(个/微升))(过滤前血液)](3)通过取样各自血液100μl并使用具有小珠的“Leucocount”试剂盒(Nippon Becton Dickinson Co.，Ltd.)测量白血球的数目。通过测量血液过滤压力评价流动性。在过滤完成时通过将压力计连接到柱出口侧上的管上测量血液过滤压力。结果是，发现白细胞残留率/厚度为3.3×10-5/mm，血液过滤压力/厚度是2.7kPa/mm，证实了无需增加过滤压力可增加白细胞除去性能。实施例1到3和比较例1到5的血液评价结果在图4和5中概括。图4的虚线表示kx＝0.5×10-12m2和kx＝2.0×10-12m2的线。图5的虚线表示ky/kx＝0.5和ky/kx＝1.5的线。
实施例2使用由PET形成的每平方米重量为40g/m2、厚度为0.19mm、填充率为0.16、平均纤维直径为1.4μm、垂直方向渗透系数为1.35×10-12m2、形成指数为53和水平方向渗透系数为1.59×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是1.8×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是5.4kPa/mm。
实施例3使用由PET形成的每平方米重量为40g/m2、厚度为0.22mm、填充率为0.14、平均纤维直径为0.9μm、垂直方向渗透系数为0.85×10-12m2、形成指数为61和水平方向渗透系数为1.6×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是1.6×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是8.3kPa/mm。
比较例1使用由PET形成的每平方米重量为41g/m2、厚度为0.23mm、填充率为0.13、平均纤维直径为1.6μm、形成指数为65、垂直方向渗透系数为2.27×10-12m2和水平方向渗透系数为3.16×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是51.6×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是2.0kPa/mm。在本例子中，过滤器具有大于2.0的渗透系数(kx)并且未表现出足够的白细胞除去性能。
比较例2使用由PET形成的每平方米重量为41g/m2、厚度为0.18mm、填充率为0.17、平均纤维直径为1.1tm、形成指数为61、垂直方向渗透系数为0.95×10-12m2和水平方向渗透系数为2.00×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是1.7×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是13.3kPa/mm。在本例子中，过滤器具有大于1.5的ky/kx值和高的白细胞除去性能，但是观察到增加的过滤压力。
比较例3使用由PET形成的每平方米重量为40g/m2、厚度为0.24mm、填充率为0.12、平均纤维直径为1.7μm、形成指数为59、垂直方向渗透系数为2.60×10-12m2和水平方向渗透系数为4.33×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是73.6×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是1.7kPa/mm。在本例子中，与比较例2相比，更大数目的白细胞穿过而未被捕捉，因为kx值大于2以及ky/kx值大于1.5。因此过滤器未能表现出足够的白细胞除去性能。
比较例4使用由PET形成的每平方米重量为40g/m2、厚度为0.14mm、填充率为0.22、平均纤维直径为2.4μm、形成指数为62、垂直方向渗透系数为1.50×10-12m2和水平方向渗透系数为0.53×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。和实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是3.7×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是14.3kPa/mm。在本例子中，过滤器具有小于0.5的ky/kx，因此具有高的白细胞除去性能，但是观察到过滤压力增加。
比较例5使用由PET形成的每平方米重量为41g/m2、厚度为0.15mm、填充率为0.22、平均纤维直径为1.6μm、形成指数为56、垂直方向渗透系数为0.43×10-12m2和水平方向渗透系数为0.52×10-12m2的无纺布作为过滤器材料。实施例1同样的方法进行评价。结果是，白细胞残留率/厚度是1.8×10-5/mm以及血液过滤压力/厚度是16.7kPa/mm。在本例子中，过滤器具有小于0.5的kx，因此具有高的白细胞除去性能，但是观察到过滤压力增加。
比较例6根据上述方法测量了市售的白细胞除去过滤器的垂直方向渗透系数和水平方向渗透系数。市售的过滤器的商品名称描述如下由AsahiKasei Medical Co.，Ltd.生产的RZ-2000、RS-2000、R-500(II)、Pure RC和Flex RC；由Pall Corp.生产的RCM1、RCXL1、WBF2、WBF3和BPF4；由MacoPharma Co.，Ltd.生产的LST1和LCR4；由Terumo Corp.生产的IMUGARD III。测量结果在表1和图3中总结和示出。在图3中，虚线表示kx＝0.5、kx＝2.0、ky/kx＝0.5和ky/kx＝1.5的线。
表1
工业利用可能性本发明的白细胞除去方法和过滤器对从主要用于输血的血液中除去白细胞非常有用。其还可用作血液体外循环白细胞除去疗法的过滤器。
权利要求
1.使用白细胞除去过滤器从白细胞含有液除去白细胞的方法，所述白细胞除去过滤器包括具有液体入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性过滤器材料，其特征在于，所述过滤器包括的多孔性过滤器材料所具有的在与过滤面垂直的方向的渗透系数(kx)为0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在与过滤面平行的方向的渗透系数(ky)与kx的比(ky/kx)为0.5至到1.5。
2.根据权利要求1所述的除去白细胞的方法，其中多孔性过滤器材料的kx为1.0×10-12m2到2.0×10-12m2并且ky为1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
3.根据权利要求1或2所述的除去白细胞的方法，其中多孔性过滤器材料是无纺布。
4.用于从白细胞含有液除去白细胞的白细胞除去过滤器，所述白细胞除去过滤器包括具有液体入口和出口的容器和在所述容器中填充的多孔性过滤器材料，其特征在于，所述过滤器包括的多孔性过滤器材料所具有的在与过滤面垂直的方向的渗透系数(kx)为0.5×10-12m2到2.0×10-12m2以及在与过滤面平行的方向的渗透系数(ky)与kx的比(ky/kx)为0.5到1.5。
5.根据权利要求4所述的白细胞除去过滤器，其中多孔性过滤器材料的kx为1.0×10-12m2到2.0×10-12m2并且ky为1.0×10-12m2到3.0×10-12m2。
6.根据权利要求4或5所述的白细胞除去过滤器，其中多孔性过滤器材料是无纺布。
全文摘要
本发明提供了白细胞除去过滤器，其特征在于包括具有垂直方向渗透系数(kx)为0.5×10
文档编号B01D39/16GK1964751SQ20058001845
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月9日 优先权日2004年6月9日
发明者山田幸弘, 内幸彦 申请人:旭化成医疗株式会社