JP4056882B2 - 血液処理装置のためのコア - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は血液その他の生物学的体液を分離するための遠心分離ボールに関連する。より明確に、本発明は、全血から個々の血液成分を分離させて採取する改良されたコアを持つ遠心分離ボールに関連する。
【０００２】
従来技術において、輸血で全血を使用することが知られているが、現在の傾向は特定の患者が必要とする血液成分あるいは断片（画分）だけを集めて輸血することである。ヒト血液は、血漿と呼ばれる、タンパク質と他の化学物質の複合水溶液に懸濁される３つのタイプに分化したセル（血球）、即ち、赤血球、白血球、および血小板を主として含んでいる。輸血で血液成分を使用する現在のアプローチは利用可能な血液供給を残しておくことができ、また一方、患者が不必要な他の血液成分にさらされず、他の血液成分の輸血に伴う感染又は悪い反応を受ける危険にさらされないので多くの場合患者にとってより良いことである。輸血で使用されるより一般的な画分は赤血球と血漿である。例えば、血漿輸血は、使い果たされた凝固要素を補給するのにしばしば使用される。実に合衆国だけで毎年およそ２００万個の血漿ユニットが輸血される。収集された血漿はまた、因子VIII、アルブミン、免疫血清グロブリンなどのタンパク質を含むその構成成分に分別するためにプールされる。
【０００３】
全血を血漿その他の様々な構成成分の画分に分離する１つの方法は「バッグ」遠心分離である。この方法によると、１個以上の抗凝固処理された全血ユニットはバッグにプールされる。バッグを次に検査室の遠心分離機に挿入しかなりの高速度で回転させて血液に重力の何倍もの力をかける。これにより、様々な血液成分はそれらの密度に応じて層に分けられる。特に、赤血球などのより高密度な成分は、白血球と血漿などのそれほど高密度でない成分から分離する。次に、それぞれの血液成分をバッグから絞り出して個別に集めることができる。
【０００４】
別の分離法はボール遠心分離として知られている。１９９１年１月８日にヘッドレイに付与された米国特許第４,９８３,１５８号('１５８特許)は、継目無ボール本体と、上面に４つの周囲スロットを含む内側コアとを持つ遠心分離ボールを開示する。遠心分離ボールはボールを高速回転させるチャックに挿入される。この装置を利用する遠心分離は、ドナーから全血を吸引しそれに抗凝血剤を混ぜ、それを回転する遠心分離ボールにポンプで送ることによって実行される。より密度の高い赤血球がボールの中央軸から放射状外側に押されて、ボールの内壁に沿って集められる。密度がより小さい血漿は力で押されてボールの出口を通して別々に集められる。
【０００５】
アフェレシス（apheresis）を行うことにもまた’１５８特許の遠心分離ボールを使用できる。アフェレシスはドナーから取り出した全血から興味がある血液成分を分離し他の血液成分をドナーに再輸血するプロセスである。一般に、ドナーへのいくつかの血液成分(例えば、赤血球)を返すことによって、他のより多い量の成分(例えば、血漿)を集めることができる。
【０００６】
この遠心分離システムの一般に高い分離効率にもかかわらず、集められた血漿はそれにもかかわらず、いくつかの残りの血球（セル）を含む。例えば、吹き込み成型された遠心分離ボールを利用する使い捨てのハーネスでは、集められた血漿は通常１マイクロリットルあたり０.１〜３０個の白血球と、５,０００〜５０,０００個の血小板を含む。これは、少なくとも部分的に、ボールの回転限界があるためと、収集時間を最小にするためにボールの充填量を１分あたり６０ミリリットル(６０ｍｌ/ｍｉｎ)を超えるものに保つ必要性により、その結果、ボール内で血液成分をわずかに再撹拌することを引き起こすためである。
【０００７】
全血をその個々の成分に分離する別の方法は膜による濾過（ろ過）である。膜ろ過プロセスは内部または外部フィルタメディア（ろ材）のいずれか一方を通常組み込んでいる。バクスターに付与された米国特許第４,８７１,４６２号 ('４６２特許)は、内部フィルタを使用する膜ろ過システムの１例を提供する。'４６２特許の装置は、回転可能な筒状ろ膜を収納する固定円筒容器を持ったフィルタを含んでいる。収納容器と膜は協働して、収納容器の側壁とろ膜の間に狭いギャップを形成する。全血はアフェレシスの間にこのギャップに取り入れられる。十分な速度で回転する内側ろ膜は液体内部にいわゆるテイラー渦を発生させる。テイラー渦の存在は、赤血球を掃き出している間に、基本的に血漿をろ膜に通すせん断力を引き起こす。
【０００８】
従来技術の膜フィルタ装置は、残余セル(血球）、例えば、白血球 がより少ないより純粋な血液製品(例えば、血漿)をしばしば生産することができる。しかしながら、これらの装置は多くの複雑な構成要素を通常含み、これらの要素のいくつかはその製造が複雑で生産コストが高くなる。従来技術の遠心分離装置は、反対に、デザインがしばしばより簡単であり、より少ない部品及び/又は材料を必要とするだけであるので、通常生産コストが高くない。しかしながら、そのような装置は薄膜フィルタ装置と同じ純度特性を持つ血液成分を生産できないかもしれない。
【０００９】
遠心分離と膜ろ過をまた結合して単一の血液処理システムにすることができる。例えば、図１は、外部ろ過材（ろ材、フィルタメディア）１４２をまた含む遠心分離ボールシステム１００を示す。システム１００は血液処理機１０４に装填される使い捨てのハーネス１０２を含んでいる。ハーネス１０２はドナーの腕１０８から血液を採取するための静脈針１０６、抗凝血液剤１１０の収納容器、一時的な赤血球(ＲＢＣ)収納バッグ１１２、遠心分離ボール１１４、１次血漿収集バッグ１１６、および最終血漿収集バッグ１１８を含んでいる。入口管路１２０は静脈針１０６をボール１１４の入口ポート１２２に結合し、ボール１１４の出口ポート１２６を１次血漿収集バッグ１１６に結合する。フィルタ１４２は、１次血漿収集バッグ１１６と最終血漿収集バッグ１１８を互いに結合する２次出口管路１４４に配設されている。血液処理機１０４はコントローラ１３０、モータ１３２、遠心分離チャック１３４、および２個のぜん動ポンプ１３６，１３８を含んでいる。コントローラ１３０は２個のポンプ１３６，１３８と、モータ１３２を作動させるためにそれらに接続されており、また、モータ１３２はチャック１３４を駆動する。
【００１０】
上記システムの運転について説明する。入口管路１２０の液は第１ぜん動ポンプ１３６を介して送られ、抗凝血剤１１０の容器からの送り管路１４０(これは入口管路１２０と結合されている)の送りはチャック１３４内に入れられる。次に静脈針１０６をドナーの腕１０８に刺しコントローラ１３０がぜん動ポンプ１３６，１３８を作動させると、ドナーからの全血が抗凝血剤と混ざり、抗凝固処理された全血は入口管路１２０を通して遠心分離ボール１１４の中に輸送される。コントローラ１３０はまたモータ１３２を駆動してチャック１３４を介してボール１１４を高速回転させる。ボール１１４の回転は全血を密度毎の離散的な層に分ける。特に、より高密度の赤血球はボール１１４の周囲に蓄積し、それほど高密度でない血漿が赤血球の内側で環状リング形の層を形成する。血漿は次に力で押されてボール１１４の放液ポート（図示省略）を通して出口（ポート）１２６から排出される。ここから、血漿は出口管路１２４によって１次収集バッグ１１６に輸送される。
【００１１】
すべての血漿が取り除かれ、ボール１１４が赤血球でいっぱいになると、ボールの回転を止めると共にポンプ１３６を逆駆動して赤血球をボール１１４から赤血球仮収集バッグ１１２まで輸送する。ボール１１４がいったん空にされると、ドナーからの全血の収集と分離は再開される。プロセスの終わりでは、ボール１１４と赤血球仮収集バッグ１１２内の赤血球は静脈針１０６を通してドナーに返される。そして、１次血漿収集バッグ１１６(いま血漿で満たされている)は処理される。特に、弁（図示省略）を開いて血漿を流出させ２次出口管路１４４を通し、フィルタ１４２にかけて、最終血漿収集バッグ１１８へ入れる。
【００１２】
図１の組合せシステムは従来の遠心分離に比べ、 より純粋な血液製品を生産することができるが、製造コストははるかに高い。
【００１３】
【発明の開示】
簡潔にいうと、本発明は新規な構成を持つ回転コアを有する遠心分離ボールに関する。遠心分離ボールは１次分離チェンバを形成する回転するボール本体を含んでいる。静止ヘッダアセンブリは回転シールを介してボール本体の上部に設けられている。静止ヘッダアセンブリは全血を受ける入口（ポート）と、１つ以上の血液成分を排出する出口（ポート）を含んでいる。入口ポートは、１次分離チェンバ内に延伸する給液管に連通する。出口ポートは、ボール本体内に延伸する放液管と連通する。放液管は、ボールの中央回転軸に関して第１半径位置にある入口流路を含んでいる。ほぼ円筒状に形成されたコアはまたボール本体の中に配設され、そこに２次分離チェンバを形成する。コアの少なくとも一部は放液管への入口流路の外側である第２半径位置に配置され、１次及び２次分離チェンバを互いに連通する１つ以上の流路を含んでいる。
【００１４】
本発明によれば、コアは、ヘッダアセンブリと、コアのボールへの取付点の両方に関して上縁に密封領域を有する。密封領域はどのようなパーフォレーション、スロット、または孔を持っておらず、コアの軸長さのかなりの部分、例えば、コアの長さの４分の１又はそれ以上の長さに渡って延伸する。密封領域に隣接して液体移送領域がある。液体移送領域はコアの残りの部分の長さ、例えばコアの長さの４分の３に渡って延伸することができる。１つ以上の流路(１特定の実施の形態において円形孔である)はコアの液体移送領域に位置する。いかなるパーフォレーション、スロット又は孔もないむくの上部領域を持つことによって、コアを通る上部流路はヘッダアセンブリ及びコア取付点に関して末端に置かれる。
【００１５】
運転において、ボールは遠心分離チャックによって回転される。抗凝固処理された全血は入口ポートに渡されて、給液管を通してボール本体に流れる。分離チェンバの中でボールの回転で発生した遠心力は１次分離チェンバにおいて全血をその離散的な成分に分ける。特に、より高密度の赤血球は、ボール本体の周囲に貯まる第１層を形成し、大部分として血漿(これは赤血球ほど高密度でない)から成る残余の成分は赤血球第１層の内側に環状リング形の第２層を形成する。より多くの全血がボール本体に渡されるとき、輪状形の血漿層はコアに迫って、結局、それに接する。いくらかの非血漿血液成分を含む血漿層はコアの液体移送領域内の流路を通り抜けて２次分離チェンバに入る。
【００１６】
２次分離チェンバ内において、ボールの回転により発生する同じ遠心力がコアの中の非血漿成分から血漿成分をさらに分離する。２次チェンバの中で分離された血漿は放液管の入口流路へ押しやられ、この位置でボールから出る。コアの密封領域と移送領域の組み合わせることで、 より一定の流れパターンを確立し、その結果、２次分離チェンバの中での血漿の分離を一層容易にする。２次分離チェンバに入った非血漿成分を放液管から遠ざけてコア液体移送領域内の追加流路を介して１次分離チェンバ内に押し戻すことが望ましい。血漿に加え血液成分を集めるためにボールの回転を続けて、血小板、白血球そ及び/又は赤血球を採取することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
発明の以上の特徴は、添付の図面を参照してなされる以下の詳細な説明によってより容易に理解される。
【００１８】
この実施の形態の記述と添付の特許請求の範囲で使用されるように、以下の用語は、文脈が別のものを示す以外は、示されるとおりの意味を有する。
【００１９】
図２は本発明に従った血液処理システム２００の概略ブロックダイアグラムである。システム２００は血液処理機２０４にロード可能な使い捨て収集セット２０２を含んでいる。収集セット２０２はドナーの腕２０８から血液を採取する静脈針２０６と、 Pall Corporationの一部門であるMedSepによって製造されるAS-３などの抗凝血剤２１０の収納容器と、赤血球(ＲＢＣ)仮収納バッグ２１２(このバッグは集められる血液成分及び実行されるサイクルに依存してオプションである)と、遠心分離ボール２１４と、最終血漿収集バッグ２１６を含んでいる。入口管路２１８はボール２１４の静脈針２０６と入口ポート２２０を結合し、出口管路２２２は血漿収集バッグ２１６とボール２１４の出口ポート２２４を結合する。送り管路２２５は入口管路２１８に抗凝血剤２１０を接続する。血液処理機２０４はコントローラ２２６、モータ２２８、遠心分離チャック２３０、および２個のぜん動ポンプ２３２，２３４を含んでいる。コントローラ２２６はポンプ２３２、２３４とモータ２２８に連動連結され、また、モータ２２８はチャック２３０を駆動する。
【００２０】
本発明に使用できる適当な血液処理機の１例はマサチューセッツ州ブレイントリーのHaemonetics Corporationから商業的に入手可能なPCS(登録商標)システムである。
【００２１】
本発明の遠心分離ボールの構成
図３は本発明の遠心分離ボール２１４の断面図である。ボール２１４は閉鎖された１次分離チェンバ３０４を形成する概して筒状のボール本体３０２を含んでいる。ボール本体３０２は底部３０６と、開いた上端（開端）３０８と、側壁３１０を含んでいる。ボール２１４は、リング形をした回転シールによってさらにボール本体３０２の上端３０８に設けられたヘッダアセンブリ（又はキャップアセンブリ）３１２を含んでいる。ヘッダアセンブリ３１２は入口ポート２２０と出口ポート２２４を含んでいる。ヘッダアセンブリ３１２から分離チェンバ３０４に延伸するものは、入口ポート２２０と連通した給液管３１６である。給液管３１６は、ヘッダ３１２がボール本体３０２に取り付けられたときに望ましくはボール本体３０２の底部３０６に近接して位置される開口３１８を持っている。ヘッダアセンブリ３１２はまた、ボール２１４の中に配設される放液管３２０などの出口を含んでいる。放液管３２０はボール本体３０２の上部３０８に近接して位置される。１特定実施の態様では、放液管３２０は、ボール２１４の中央回転軸Ａ−Ａに関して第１半径位置Ｒ１に位置し概して環状の入口流路３２６を有する流路３２４を形成する１組の離間したディスク３２２ａ，３２２ｂから形成される。本発明に使用できる適当なヘッダアセンブリとボール本体はヘッドレイ（Headley）に付与された米国特許第４,９８３,１５８号('１５８特許)で説明される。この特許の全体は参照のためにここに取り入れられる。それにもかかわらず、他のボール構成も本発明と共に有利に利用することができることが理解されるべきである。
【００２２】
ボール本体３０２の中に配設されているのは、軸Ａ−Ａに関して外面３２５及び内面３２７を持った概して筒状の外壁３３０を有するコア３２８である。外壁３３０、または少なくともそれの一部は、望ましくは、第１半径位置Ｒ１（これは上で説明したように流路３２４への入口流路３２６を形成する位置である）よりわずかに外側である第２半径位置Ｒ２に配設される。コア３２８は、そうする必要性はないが、外壁３３０の内面３２７に直接又はスカート３４２を介して接合することができる内壁３４０を含むことができる。第１端部３４３と第２端部３４４を有する内壁３４０（これは給液管３１６を受けるために開いている)は円錐（円すい台）とすることができる。以下により詳細に説明されるように、コア３２８は軸Ａ−Ａに関して外壁３３０の内側に位置する２次分離チェンバ３６０を形成する。２次分離チェンバ３６０は外壁３３０と、スカート３４３と、内壁３４０で形成することができる。
【００２３】
図３Ａは図３のボールとコアの部分拡大図である。図示されるように、ボールの上端３０８は開口３６６を形成し、ボール２１４のアセンブリの際にコア３２８がこの開口に受けられる。ボールの上端３０８は、少なくとも部分的軸方向に延伸する首３８０と、内面３８０aを形成する。コア３２８の上部３８２はボール首３８０の内面３８０aに係合し、それらの間に液密シールを提供するように設けられている。すなわち、コア上部３８２を首３８０の内面３８０aに接着することができるし、それに代えて、あるいはそれに加えて、コア上部３８２を首３８０の内面３８０aに螺合することとしてもよい。その結果、コア３２８は全軸長「Ｌ」と、１次分離チェンバ３０４内へ延伸するコア３２８の部分として定義される有用な軸長さ「Ｕ」を有する。有用な軸長さ「Ｕ」は基本的に全長「Ｌ」からボール首３８０の軸の長さを引いたものと等しい。
【００２４】
１特定の実施の形態では、コア３２８の有用な軸長さ「Ｕ」はボール本体３０２の軸長さのかなりの部分 (例えば、およそ５０%以上)に沿って延伸する。望ましくは、コア３２８は回転軸に関して対称である。言い換えれば、コア３２８をボール本体３０２に挿入するとき、コア３２８の軸は回転軸Ａ−Ａに一致する。コア３２８は、ボール本体３０２に挿入されたときに、ボール本体３０２の開端３０８に近接される上端部３６４を有する。本発明によると、外壁３３０は密封領域３７０と液体移送領域３７２を含んでいる。密封領域３７０には、いかなるパーフォレーション、流路又は孔を有していない。コア３２８の液体移送領域３７２の中に配設されているのは、番号３３２で示す、外壁３３０を貫通して延伸する少なくとも１つのコア流路である。流路３３２は１次分離チェンバ３０４と２次分離チェンバ３６０を連通させる。２次分離チェンバ３６０及びその他の場所から液体は放液管３２０(図３)へ流れ、その結果、ヘッダアセンブリ３１２の出口２２４を介してボール２１４から取り除かれる。
【００２５】
コア３２８の密封領域３７０は、望ましくは、コア３２８の有意な軸長さ「Ｈ」だけ延伸している。より明確にいえば、密封領域３７０の軸長さ「Ｈ」はコア３２８の有用な軸長さ「Ｕ」のおよそ１５%以上である。望ましくは「Ｈ」はコア３２８の有用な軸長さ「Ｕ」のおよそ１５-６０%であり、より望ましくは、およそ２５-３３%である。液体移送領域３７２はコア３２８の有用な軸長さ「Ｕ」の残りの部分を構成する。言い換えれば、液体移送領域３７２の長さはコア３２８の有用な軸長さ「Ｕ」から長さ「Ｈ」を差し引いたものである。およそ７５ミリメートル(mm)の有用な軸長さ「Ｕ」を持つコア３２８の場合、密封領域３７０の長さ「Ｈ」は、望ましくは、およそ１１-４５mmである。１特定の実施の形態では、長さ「Ｈ」はおよそ２０mmである。
【００２６】
特定の実施の形態では、コア３２８の外壁３３０の液体移送領域３７２に沿って形成された多数の流路があり、これらの流路はボール底部３０６に関して、外壁３３０の対向両側面上の少なくとも１つ(望ましくは２つ)の下側コア孔３３４ａ(図３)，３３４ｂ(図３Ａ)と、ボール上端３０８に関する少なくとも１つ(望ましくは６つ)の上側コア孔３３５ａ-ｂ、３３６ａ-ｂ、および３３７ａ-ｂ（これらもまた、外壁３３０の対向両側部に形成される）とを含む。図３は外壁３３０に沿って軸方向に等しく離間した上側コア孔３３５，３３６，３３７を示すが、上側コア孔３３５，３３６，３３７の互いに関した軸方向及び周囲方向のピッチは重要でないことは理解されるであろう。密封領域３７０にはいかなるパーフォレーション、流路又は孔もないので、ボール上端３０８に関してコア３２８の最も上側の流路３２５ａ-ｂは上端３０８及び/又はヘッダアセンブリ３１２からかなり離間している。
【００２７】
さらに、上側流路３３５ａ-ｂ、３３６ａ-ｂ、および３３７ａ-ｂの少なくともいくつかは、望ましくは、ボール上端３０８の開口３６６に関して半径方向内側に距離「Ｄ」離れている。例えば、開口３６６の直径が４９mmの場合、距離「Ｄ」、望ましくは、およそ０-２５mm、あるいは、ボール本体３０２の開口３６６の０-６３%である。１特定の実施の形態では距離「Ｄ」はおよそ０.５-１５mm、または、コア３２８の直径のおよそ１.３-３１%、特におよそ３.３mmかコア３２８の直径のおよそ８%である。
【００２８】
本発明の範囲の中で採用できるコア流路の構成はスロット及び/又は円形孔を含んでいる。コア流路３３２がスロットである場合、スロットのサイズは変えないこととすることができる。例えばスロットは１- ６４mmの間の値の軸方向長さとすることができる。コア流路３３２が円形孔である場合、その直径を０.２５-１０mmの間にすることができる。１特定の実施の形態において、コア流路３３２の直径は、およそ０.５-４mmの間、特に、１.０mmである。
【００２９】
密封領域３７０の編入に加えて、外壁３３０の内面３２７は、望ましくは、回転軸に平行であるよりむしろ回転軸に対してスロープをなす。より明確に、内面３２７のスロープ角は、回転軸Ａ−Ａに平行である直線３６６と外壁３３０の内面３２７がなす角αによって定義される。内面３２７のスロープ角αはおよそ＋１０から−１０度の範囲とすることができ、即ち、内面３２７は逆スロープを持つことができる。１特定の実施の形態では、角αは＋２から−２度の間にあって、特に、およそ１.０度である。また、外壁３３０の外面３２５は、該外面と回転軸Ａ−Ａに平行な直線３７４がスロープ角βをなすように形成される。外面３２５のスロープ角βはおよそ０-１５度の範囲とすることができる。１特定の実施の形態では、外面３２５はスロープを有していない。
【００３０】
外壁３３０が一定の厚みを有する場合、内面３２７のスロープ角は外面３２５のスロープ角と同じである。これに代えて、外面３２５を回転軸Ａ−Ａに平行とし、内面３２７がスロープを持つように外壁３３０にテーパを付けて厚みが段々と薄くなるようにすることができる。また、内面３２７と外面３２５の両方を回転軸Ａ−Ａに関して傾斜させ、外壁３３０がテーパを持ちその厚さが段々と薄くなるようにすることもできる。
【００３１】
内壁３４０を外壁３３０よりわずかに短くし、かつ、一定の厚みにすることができる。内壁３４０が提供されるところでは、下側コア孔３３４ａ-ｂは、スカート３４２に近接した位置で１次分離チェンバ３０４を２次分離チェンバ３６０に連通させるように、外壁３３０に形成される。コア３２８は、望ましくは、高衝撃ポリスチレンやポリ塩化ビニール(ＰＶＣ)などの生体適合材から形成することができ、かなり滑らかな表面を持っている。
【００３２】
本発明の作動
以下の議論は、全血サンプルから血漿を採取する本発明の作動について説明する。しかしながら、血漿は、本発明の遠心分離ボールとコアを使用することで全血から分離することができる１つの血液画分にすぎないことが理解されるであろう。また、血漿画分が取り除かれた後に遠心分離機を単に継続作動させる方法で血小板と白血球を採取することができる。また、これらの血液画分の相対密度により、本発明の継続する作動によって血小板が最初に取り除かれ、その後に白血球が取り除かれることが理解されるであろう。本発明においては１次分離チェンバに残っている赤血球（これは他の全血成分の除去に続く）がより少ない残りの全血成分を含むので、本発明は、これまでの従来技術の遠心分離装置と比べ、より純粋な赤血球画分を提供することができることもまた理解されるであろう。従って、以下の議論は本発明の作動について詳述するが、それは本発明に関する有用性を全血から血漿だけを集めることに限定するものではない。
【００３３】
作動において、使い捨ての収集セット２０２(図２)は血液処理機２０４に装着される。特に入口管路２１８は第１ポンプ２３２を介して配設され、抗凝血剤収納容器２１０からの給液管２２５は第２ポンプ２３４を介して配設される。ヘッダアセンブリ３１２が固定保持されるように、遠心分離ボール２１４はチャック２３０にしっかりと装着される。次に、静脈針２０６をドナーの腕２０８に刺す。次に、コントローラ２２６はポンプ２３２，２３４とモータ２２８を動かす。ポンプ２３２，２３４を作動することで、ドナーからの全血が収納容器２１０からの抗凝血剤と混ぜられボール２１４の入口ポート２２０に渡されることとなる。モータ２２８の作動はチャック２３０を回転駆動し、これによりボール２１４を回転させる。抗凝固処理された全血は給液管３１６(図３)を通して流れて、１次分離チェンバ３０４に入る。
【００３４】
回転ボール２１４の中で発生した遠心力は１次分離チェンバ３０４の側壁３１０に対して血液を押す。ボール２１４が連続的に回転されると、１次分離チェンバ３０４内の血液が異なる密度毎の離散的な層に分離される。特に、全血の最も密度が高い成分であるＲＢＣｓ（赤血球）は側壁３１０の周囲に対して第１層３４６を形成する。ＲＢＣｓ層３４６は表面３４８を有する。軸のＡ−Ａに関してＲＢＣｓ層３４６の内側において、層３５０はまた表面３５２を有する。白血球と血小板を含有する軟膜層３５４がＲＢＣｓ層３４６と血漿層３５０との間で形成されるかもしれない。
【００３５】
抗凝固処理された全血はボール２１４の１次分離チェンバ３０４に追加的に配送されるので、各層３４６、３５０、および３５４は「成長」し、血漿層３５０の表面３５２は中央回転軸Ａ−Ａに近づく。十分な全血が１次分離チェンバ３０４内に入れられると、血漿層３５０の表面３５２は筒状コア３２８の外壁３３０に接してコア流路３３２(すなわち、コア孔３３４-３３７)を通り抜け２次分離チェンバ３６０に入る。
【００３６】
流路３３２の構成にもかかわらず、２次分離チェンバ３６０に入る血漿は白血球と血小板などの残りの血液成分を含むかもしれない。しかしながら、血漿３５０は、一旦２次分離チェンバ３６０内に入ると、ボール２１４とコア３２８の連続する回転により、２次分離プロセスを経て第２血漿層３５６(図４)を形成する。流路３３２を通って２次分離チェンバ３６０に入った第２血漿層３５６は、１次分離チェンバ３０４で起こる分離プロセスと同じように、非血漿成分からさらに分離純粋化される。すなわち、ボール２１４とコア３２８の回転で発生してより高密度の血液成分を回転軸Ａ−Ａからより遠くにボール壁３１０に向かって押しやる同じ遠心力が第２血漿層３５６の非血漿成分を回転軸Ａ−Ａから遠ざけスロープになっている内面３２７又は外壁３３０へ押しやる。
【００３７】
図４に示すように、ボール２１４とコア３２８の回転で発生する力と外壁３３０の内面３２７の下方へのスロープの組合せの影響により、残りの非血漿成分３５４がスカート３４２の方へかつ放液管３２０から遠ざかるように移動し、より純粋な第２血漿層３５６が２次分離チェンバ３６０の中で形成される。非血漿成分は下側コア孔３３４a-bを通って２次分離チェンバ３６０から出て１次分離チェンバ３０４に戻ることさえできる。非血漿成分３５４が２次分離チェンバ３６０から追い出されるのと同時に、矢印Ｐ(図４)で示すように、より純粋な血漿層３５６は、血漿を放液管３２０の入口流路３２６へ「押す」ほど十分な圧力水頭が発生するまで、外壁３３０のスロープになっている内面３２７を「登る」。ここから、血漿は出口ポート２２４を介してボール２１４から取り除かれて、出口管路２２２(図２)を介して血漿収集バッグ２１６の中まで運ばれる。
【００３８】
抗凝固処理された追加の全血がボール２１４へ配送され、分離された血漿が取り除かれるので、ＲＢＣ層３４６の深さは成長する。ＲＢＣ層３４６の表面３４８がコア３２８に到達して１次分離チェンバ３０４の中のすべての血漿が取り除かれたことを示すと、プロセスは望ましくは中断される。
【００３９】
ＲＢＣ層３４６の表面３４８がコア３２８に達したという事実は光学的に検出することができる。特に、コア３２８の外壁３３０は、コア３２８の全周回りに延伸する１つ又は２以上の光検出装置（反射器）３５８(図３)を含むことができる。反射器３５８は断面形状がほぼ三角形であり、反射面３５８aを形成することができる。反射器３５８は、血液処理機２０４に配設された光放出及び検出器（図示省略）と協働してコア３２８に関して所定の選択されたポイントに存在するＲＢＣｓを検出し対応する信号をコントローラ２２６に送る。これに応答してコントローラ２２６はプロセスを中断させる。
【００４０】
代替状態で及び／又は他の血液画分を検出したときに、ボールを満たすことを中止するように光学要素とコントローラ２２６を構成することができることが理解されるべきである。
【００４１】
明確に言えば、コントローラ２２６はポンプ２３２，２３４とモータ２２８の作動を停止させて、その結果、ボール２１４を止める。遠心力がなければ、層３４６のＲＢＣｓはボール２１４の下部に落ちる。すなわち、ＲＢＣｓはヘッダアセンブリ３１２の反対側の１次分離チェンバ３０４の下部に落ち、２次分離チェンバ３６０内のどんな非血漿成分３５４も下側コア孔３３４を通って２次分離チェンバ３６０の外へ出てボール本体３０２の中に入る。
【００４２】
止まったボール２１４内でＲＢＣｓが沈下するまで十分な時間待った後、コントローラ２２６はポンプ２３２を逆方向に作動させる。これにより、ボール２１４の下部のＲＢＣｓを給液管３１６内で引き上げて入口ポート２２０を介してボール２１４の外へ出す。ＲＢＣｓは次に入口管路２１８を介してＲＢＣ（赤血球）仮収納バッグ２１２の中に輸送される。１又は２以上の弁（図示省略）を作動させてＲＢＣｓをバッグ２１２に輸送することを確実にすることができることが理解されるべきである。ボール２１４からＲＢＣｓを吸引することを容易にするために、空気が血漿収集バッグ２１６から容易に１次分離チェンバ３０４に入るようにスカート３４２を構成することが望ましい。すなわち、スカート３４２が放液管３２０から分離チェンバ３０４への空気の流れを妨げないように、スカート３４２は給液管３１６から離間されている。従って、空気は、ＲＢＣｓが吸引されるのを許容するためにぬれたコア３２８を横切る必要はない。スカート３４２のこの構成はまた、ボール充填の間に分離チェンバ３０４から空気を取り除くことを容易にすることが理解されるべきである。
【００４３】
ボール２１４からのすべてのＲＢＣｓが取り除かれて赤血球仮収納バッグ２１２に入れられたとき、システム２００は次の血漿収集サイクルを始める準備ができている。特に、コントローラ２２６はポンプ２３２，２３４とモータ２２８を再び作動させる。次の収集サイクルの前にコア３２８を「清掃」するために、コントローラ２２６は、望ましくは、抗凝固処理された追加の全血が１次分離チェンバ３０４に達する前にボール２１４をその作動速度である長さの時間回転させるように(またはそのようなシーケンスで)モータ３２８とポンプ２３２，２３４を作動させる。ボール２１４とコア３２８のこの回転は、２次分離チェンバ３６０に付着した、あるいは、「捕らえられた」かもしれない残りの血球を２次分離チェンバ３６０内で下降させ下側コア孔３３４を通してコア３２８から外に出す。したがって、コア３２８は効果的に「清掃」され、前のサイクルの間にコア３２８の表面に付着していた残りの血球は取り除かれる。そして、血漿収集のプロセスは上で説明されるように続く。
【００４４】
特に抗凝固処理された全血はボール２１４の１次分離チェンバ３０４の中のその構成成分に分離し、血漿はコア３２８を通ってポンプで送られる。分離された血漿はボール２１４から取り除かれて出口管路２２２に沿って血漿収集バッグ２１６へ輸送され、第１サイクルの間に集められた血漿に加わる。ボール２１４の１次分離チェンバ３０４が再びＲＢＣｓでいっぱいになると(光学検出装置によって検出される)、コントローラ２２６は収集プロセスを止める。即ち、コントローラ２２６はポンプ２３２，２３４とモータ２２８を停止させる。プロセスが完了すると (すなわち、必要な量の血漿が採取されたならば)、システムはＲＢＣｓをドナーに返す。特に、コントローラ２２６はポンプ２３２，２３４を逆方向に作動させて、ＲＢＣｓをボール２１４とＲＢＣ仮収集バッグ２１２から入口管路２１８へポンプ送りする。ＲＢＣｓは静脈針２０６を通って流れて、このようにしてドナーに返される。
【００４５】
ＲＢＣｓをドナーに返した後に静脈針２０６を抜いてドナーを解放することができる。いま、分離された血漿で満たされている血漿収集バッグ２１６は使い捨ての収集セット２０２から切り離されてシールされる。使い捨てのセット２０２の残っている部分（針、バッグ２１０，２１２、およびボール２１４を含む）は捨てられる。分離された血漿を血液銀行、病院、または、様々な成分を生産するために血漿を使用する分別センターに出荷することができる。
【００４６】
１特定の実施の形態では、システム２００はコア３２８が詰まったかどうか検出する１つ以上の手段を含んでいる。特に、血液処理機２０４は、ボール２１４に入る抗凝固処理された全血の流れと、ボール２１４から出る分離された血漿の流を測定するためにコントローラ２２６に接続される１つ以上の従来の流量センサ（図示省略）を含むことができる。コントローラ２２６は、望ましくは、フローセンサの出力をモニターし、もしも全血の流れが所定の時間血漿の流れを超えるならば、コントローラ２２６は望ましくは収集のプロセスを中断させる。システム２００は出口管路２２２内の赤血球の存在を検知する１つ以上の従来の管路センサ（図示省略）をさらに含むことができる。出口管路２２２内にＲＢＣｓが存在することは、分離チェンバ３０４内の血液成分がスカート３４２からあふれ出たことを示す。
【００４７】
本発明のコア３２８は代替構成とすることができることが理解されるべきである。図５-７は様々な代替コア構成を示す。
【００４８】
例えば、図５は１代替コア５００の断面側面図である。この実施の形態では、コア５００は、外壁５０２、第１または上部開端５０４及び第２又は下部開端５０６を形成する概して筒状の形状を有する。外壁５０２は３組の対向する上側コア孔５１２と、図３の実施の形態のように外壁５０２を介した連通を与える１組の対向する下側コア孔５２６を含んでいる。コア５００はさらに内壁５２０と、外壁５０２の内面５２４と内壁５２０の間に配設されるとスカート５１８を含んでいる。この実施の形態において、内壁５２０、スカート５１８、および外壁５０２の内面５２４は協働して２次分離チェンバ５１４を形成する。
【００４９】
外壁５０２はまた外面５０８を有する。外面５０８上に形成されているものは、複数の離間したリブ５１０である。すなわち、リブ５１０は壁５０２の外面５０８の全周又は周囲の一部で延伸することができる。隣接リブ５１０間の空間は望ましくは、孔５１２，５２６に通じるようにそれらにそれぞれ対応するチャンネル５１６を形成する。
【００５０】
図６は代替コア６００の断面側面図であり、図５のコア構成５００の変形例である。この実施の形態のコア６００は同様に外壁６０２、内壁６２０、および内壁６２０と外壁６０２の内面６２４の間に配設されるスカート６１８を含んでいる。外壁６０２の内面６２４、内壁６２０、およびスカート６１８は協働して２次分離チェンバ６１４を形成する。
【００５１】
この実施の形態では、コア６００はまた、コア６００の外壁６０２のかなりの軸の長さに沿って配設される多くのリブ６１０と多くのコア孔６１２を含んでいる。すなわち、１つ以上の上側コア孔と１つ以上の下側コア孔を提供するよりむしろ、コア６００の軸の長さ方向に沿って比較的均等に分配される一連のコア孔６１２を有する。そうではあるが、上でコア５００に関して説明したものと同様に、一番上のコア孔(例えば、孔６１２a)はコア６００の上部又は第１開口６２０からなお離間している。
【００５２】
図７は代替コア７００の断面側面図であり、図５のコア構成の別の変形例である。この実施の形態では、コア７００は、外壁７０２、内壁７０６、および内壁７０６と外壁７０２の内面７１６の間に配設されるスカート７１２を含んでいる。外壁７０２の内壁７０６、スカート７１２、および内面７１６は協働して２次分離チェンバ７１４を形成する。１組の下側コア孔７１０は望ましくは、スカート７１２に近接する部分の外壁７０２を貫通する。１組の上側コア孔７０８は好ましくは第１開端７２０から離間した位置で外壁７０２を貫通して延伸する。図示されるように、スカート７１２はコア７００の比較的高い位置に置かれる。内壁７０６によって形成された円すい台は、このように、他の実施の形態のようにコアの全軸長分延伸するのと対照的に、コア７００のおよそ上３分の１又は上半分に配設される。
【００５３】
図８-１０はさらに別の代替コア構成を示す。図８はコア８００とボール８３０の断面側面図である。特に、コア８００は内面８１０を形成する外壁８０４を含んでいる。１組の上側コア孔８０６は密封領域８１２に隣接してコア８００に配設される。外壁８０４の内面８１０はスロープを呈してヘッダアセンブリ８４０から遠ざかっている。作動において、血漿は上で説明された方法で第２シリーズのコア孔８０６を通り抜ける。血漿は、一度２次分離チェンバ８０８の中に入ると、ボール８３０とコア８００の回転が続けられることによってさらに分離され「より純粋な」血漿層を形成する。内面８１０のスロープはそのうえ、上で説明されたものと同様の方法で、残りのセル（血球）を外壁８０４に沿って下向きにそして下側コア孔８０２を通して外に移動させる。図示されるように、コア８００は内壁を含んでいない。
【００５４】
コア８０４に単一の流路８０６だけを形成することができることが理解されるべきである。
【００５５】
図９はコア９００の断面側面図であり、図８で示すコア構成８００の変形例である。この実施の形態では、コア９００は、２次分離チェンバ９０９を形成する内面９０８を持った外壁９０６を含んでいる。コア９００の外壁９０６の周りに多くのリブ９０２を配設することができる。図６の実施の形態のコア６００のように、コア９００の軸の長さに沿って比較的均等に分配された一連のコア孔９０４が設けられている。
【００５６】
図１０は、図９で示されるコア９００の別の変形例の断面側面図であり、コア９００はスカート貫通開口９１２を形成するスカート９１０を含む。この実施の形態では、コア９００は内壁を含んでいない。スカート貫通開口９１２は、ヘッドアセンブリから給液管を受けるように設計され（例えば、大きさとされ）ている。それはまた、全血がコア内へ跳ね返ることを防ぐ大きさに設けられている。
【００５７】
当業者は、出口に達する前に血漿が圧力をかけられてコアを通り抜けることができるようなコアのその他の構成が可能であることを理解できるであろう。例えば、当業者は、コアの外壁周囲にろ材を巻き、あるいは、外壁の周りにろ材を配設しても良いことを理解できるであろう。代わりに、またはコア構造にろ材を統合又は組み込むことも可能であることを理解できるであろう。リブを持つそれらのコアの実施の形態はろ材又はろ過膜を追加することに特に適合する。またコアの中にろ材を配設して、２次分離チェンバに入る血液成分をフィルタにかけることができる。
【００５８】
本発明のコアは回転ボール本体に関して静止（相対的に固定）していることがさらに理解されるべきである。すなわち、代わりに、コアをボール本体よりむしろヘッダセンブリに付けることができる。本発明のコアはまた、Haemonetics Corporationからのベル形をしているレイサムシリーズの遠心分離ボールを含み、異なる幾何学形状を持つ遠心分離ボールに組み込み可能であることも理解されるべきである。そのうえ、コアを円錐形に形成することができる(すなわち、一定の厚みの壁を持つが、例えば、砂時計のように成形される)。代わりに、コアの外壁は、ここで説明されたものとは逆のスロープを有することができる。
【００５９】
以上の説明はこの発明の特定の実施の形態に関するものである。しかしながら、実施の形態の一部又はすべてを利用して他の変更例、変更例とすることが可能であることは明白である。従って、この説明は例示的なものであり、限定的なものと解釈されるべきではない。そうったすべての変形例と変更例をカバーすることが発明の本当の技術思想と範囲に含まれる請求項の目的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（上で説明した図１）はプラズマフェレシスシステムのブロックダイアグラムである。
【図２】 図２は本発明に従った血液処理システムのブロックダイアグラムである。
【図３】 図３は図２の遠心分離ボールの横断面図であり、本発明のコアの特定の１実施の形態を示すものである。図３Ａは図３の３Ａ−３Ａ線断面図である。
【図４】 図４は図３の４-４線に沿って見た遠心分離ボールの部分断面側面図である。
【図５】 図５は本発明のコアの代替構成の断面側面図である。
【図６】 図６は本発明のコアの代替構成の断面側面図である。
【図７】 図７は本発明のコアの代替構成の断面側面図である。
【図８】 図８は本発明のコアの第２代替構成の断面側面図である。
【図９】 図９は図８に示すコアの変形例の断面側面図である。
【図１０】 図１０は図８に示すコアの変形例の断面側面図である。

Claims (17)

1. 全血を画分に分離するための血液処理遠心分離ボールであって、
   回転軸に関して回転可能であり、開端と、底部を有し１次分離チェンバを形成するボール本体と、
   前記ボール本体開端で受けられるヘッダアセンブリと、
   前記ボールから１種以上の血液画分を抽出するために前記ボール本体に配設された出口と、
   前記ボール本体とともに配設されたコアであって、その内部に２次分離チェンバを画定し、前記回転軸に関して少なくとも一部が前記出口の外側に位置する外壁を含み、該外壁は、前記ヘッダアセンブリに関して前記コアの上部に配設された密封領域と、該密封領域に隣接する液体移送領域と、前記移送領域内において前記外壁を貫通し延伸して前記１次分離チェンバと前記出口を連通させる少なくとも１つのコア流路を有するコアとを含み、
   前記密封領域にはパーフォレーション、流路、孔が無く、
   前記コアは前記１次分離チェンバ内へ延伸する有用な軸長さを持ち、前記密封領域は軸長さを有し、前記密封領域の長さは前記コアの前記有用な軸長さのおよそ１５〜６０パーセントであり、
   前記コアの前記外壁が、前記２次分離チェンバに隣接するとともに前記回転軸に関して対向する内面を有し、前記ボールが回転すると、全血の高密度の画分を前記出口からより遠ざけるように、前記内面が、前記出口から離れるにつれ前記回転軸から離れ、前記回転軸に関して、０度を除く、およそ＋１０ないし−１０度の範囲の角度αをなすスロープを有する血液処理遠心分離ボール。
2. 前記コアは前記１次分離チェンバ内へ延伸する有用な軸長さを持ち、前記密封領域は軸長さを有し、前記密封領域の長さは前記コアの前記有用な軸長さのおよそ２５〜３３パーセントである請求項１の血液処理遠心分離ボール。
3. 前記スロープの前記角度αは＋２ないし−２度の範囲にある請求項１の血液処理遠心分離ボール。
4. 前記スロープの前記角度αはおよそ１度である請求項３の血液処理遠心分離ボール。
5. 前記コアは前記ボール本体とともに回転するために前記ボール本体に設けられ前記ボール本体に２次分離チェンバを形成する請求項４の血液処理遠心分離ボール。
6. 前記出口は入口流路を含む放液管であり、前記コアの少なくとも一部が前記回転軸に関して前記入口流路の外側に位置する請求項５の血液処理遠心分離ボール。
7. 前記コア外壁は前記回転軸に関して前記放液管の入口流路に対して同軸上外側に配設される請求項６の血液処理遠心分離ボール。
8. 少なくとも１つのコア流路は前記密封領域に隣接している請求項１の血液処理遠心分離ボール。
9. 前記コアの前記液体移送領域に形成された複数のコア流路を有する請求項１の血液処理遠心分離ボール。
10. 前記コア流路の少なくともいくつかは前記密封領域に隣接している請求項９の血液処理遠心分離ボール。
11. 前記外壁は、前記外壁の上部に形成された少なくとも２つの上側コア孔を含む 請求項１０の血液処理遠心分離ボール。
12. 前記コアはさらに前記回転軸に関して内壁を含み、該内壁は前記外壁に連結され前記外壁内で軸方向に延伸し、かつ、パーフォレーション、孔、または流路を持たない請求項９の血液処理遠心分離ボール。
13. 前記内壁は第１および第２開端を有するほぼ円筒状に形成されている請求項１２の血液処理遠心分離ボール。
14. 前記コアは、前記内壁が前記外壁に連結されている点に隣接して配設された少なくとも１つのコア流路をさらに含む請求項１３の血液処理遠心分離ボール。
15. 前記コアはさらに光学反射鏡を含む請求項１の血液処理遠心分離ボール。
16. 前記コアは、前記外壁の周りに配設された少なくとも１本のリブをさらに含んでなる請求項１の血液処理遠心分離ボール。
17. 前記少なくとも１本のリブの上で前記外壁の外面に巻きつけられたろ材をさらに含んでなる請求項１６の血液処理遠心分離ボール。

Images