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JP2004033721A - Device, system, and method for separating fluid using fluid pressure driving/balancing structure - Google Patents

Device, system, and method for separating fluid using fluid pressure driving/balancing structure Download PDF

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JP2004033721A
JP2004033721A JP2002232145A JP2002232145A JP2004033721A JP 2004033721 A JP2004033721 A JP 2004033721A JP 2002232145 A JP2002232145 A JP 2002232145A JP 2002232145 A JP2002232145 A JP 2002232145A JP 2004033721 A JP2004033721 A JP 2004033721A
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rho
separation
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Dennis J Hlavinka
デニス ジェイ. フラヴィンカ
Thomas J Felt
トーマス ジェイ. フェルト
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Terumo BCT Inc
Original Assignee
Gambro Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a centrifugal fluid separating system used for centrifugally separating a composite fluid into components. <P>SOLUTION: The centrifugal fluid separating system includes at least one centrifugal rotor having a composite housing area, a plurality of fluid flow passages, and two or more separated recovering areas 43 and 44 demarcated in the flow passages. The composite fluid to be separated is sent to a fluid housing area 42, reaches a substantially annular peripheral fluid separating flow passage 50 from the area 42 through a flowing-in passage, and is separated into components by a centrifugal force. The separated components respectively enter into the separated component recovering areas 43 and 44 respectively through first and second separated fluid flowing-out passages 53 and 54. The passages 53 and 54 respectively have first and second heights and the heights are set to have such a correlation that substantially balances the fluid pressures of the separated components flowing through the passages 53 and 54. This pressure balance controls the boundary face between the fluid components separated from each other in the peripheral fluid separating flow passage 50. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本出願は、2000年11月2日に出願された米国特許出願第60/245282号に基づく優先権を主張する。
本発明は概して遠心流体分離装置を目的とし、さらに詳細には、好適にはループを持たず回転により密封しないロータとともに使用される簡易な使い捨てチューブ及びバッグセットを有する圧力駆動/均衡式分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多くの流体分離装置が既知であり、血液及びその他複合流体を様々な成分に分離するために様々な方式が現在利用可能である。例えば、血液を赤血球、血小板、血漿などの成分要素に分離するために様々な遠心機を使用することができる。
【0003】
このような目的に使用される遠心分離は、連続式、バッチ式双方ともに多岐に渡る。例えば、連続遠心分離として知られ広く使用されている方法では、一般にバッチ処理による遠心分離と反対に、連続注入される複合流体が分離装置又はチャンバに流れ込む一方、同時に前記複合流体の成分がほぼ連続的に分離され、これら分離された成分は通常その後ほぼ連続的に装置又はチャンバ内から除かれる。現在広く使用されているこのような連続式流体分離装置の形式の多くは、分離遠心チャンバに接続された流入及び流出チューブラインのループを複数含み、各ループは、チューブラインがそれ自体回転しないように、遠心チャンバに対して1オメガ−2オメガ(1ω−2ω)関係で回転している。
或いは、連続遠心分離装置へのチューブライン接続は、そういったループを持たない代わりに、チューブラインがそれ自体回転しないように、チューブラインを遠心分離チャンバに接続するにあたりそれぞれ1つ以上の回転式密閉を必要とする場合にも利用できる。
【0004】
一方、バッチ式遠心分離は通常、密閉したチャンバ、或いは時に変形可能なバッグに入った全血などの複合流体の分離を行うのに使用され、使用後は通常自動及び/又は手動により1つ以上の分離された成分を分離容器又はバッグから圧出するという面倒な処理が必要となる。そのような先行技術によるバッチ式処理方法には、光学的境界面検出などによる自動式の、又は移動する境界面を監視する人的労力による、多大な制御が必要になる。実際に、先行技術による遠心分離装置には、連続式、バッチ式を問わず、流体の流れを駆動して前記装置により分離された成分要素間の境界面を所望の位置に制御するために、様々な手段及び方法が使用されてきた。例えば、上述のように、先行技術には様々な光学的フィードバック法及び装置が使用されてきた。様々なポンプ及びバルブ構成もまた各所で使用されている。或いは、例えば連続式システムにおいて、分離された成分の出口に対して制御用出口を戦略的位置に配置することにより、比較的自動化された流量と密度の関係の境界面制御もまた使用されている。
【0005】
それでもなお、これら先行技術による分離装置は、許容される生産性を有しているとは言え、所望の最適な生産性を達成するには効率が悪い面も呈している。例えば、遠心分離チャンバに対して上述の1ω−2ω関係で回転するチューブラインのループを使用する遠心分離装置は、大きな、通常実質的な大型駆動メカニズムを必要とし、それによりそのような全体の装置の1つ1つは必然的に比較的大規模なものとなる。一方、回転式密閉装置は、複雑で時に操作上問題となる回転式密閉構造を要する。さらに、先行技術による流体駆動及び/又は境界面制御システムは一般的に、光学制御形式のほとんどがそうであるように過剰に複雑であり、及び/又は、自動流量/密度制御が、通常内在的な、遠心分離された成分の一部量の再混入により、分離時に完全に効率良く機能しない。
【0006】
従って、依然として、効率的流体駆動及び分離境界面制御の点でさらに効率の良い遠心分離装置を提供する必要がある。具体的には、ロータ駆動メカニズム、量及び/又は規模を低減し、及び/又は密閉の必要及び/又は複雑さを低減させることが望まれる。本発明の他の目的については、本明細書の後述で明らかにする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、概して、遠心力により複合流体をそれに含まれる成分要素に分離するための遠心流体分離装置及び/又はシステムを目的とする。そのような遠心分離システムは、独特の遠心ロータ及びロータと流体容器の組み合わせを含み、当該システムにおいて、各ロータは、好適にはその中に複数の容器を有し、回転駆動装置に対して回転自由な位置に一緒に配設することが可能である。回転自由とは、ループを持たず、回転により密閉しないことを示し、かつロータを磁気により或いは非観血式に駆動できることが好ましいことを示す。従って、完全密閉式のシステムもまた、好適には簡単な消毒と流体容器/チューブの組み合わせ及び/又はロータを備えることができる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
各ロータはほぼ中央に複合流体を受容/収容するエリアと、少なくとも1つの成分回収エリアと、内部に画定された少なくとも1つの流体通路とを有する。好適な実施例では、成分別に分離すべき複合流体を、好ましくは複合流体容器またはバッグなどの流体受容/収容エリアに流し込む。その後、遠心機の条件下で、複合流体は複合流体容器から放射状の流体流入路を通って環状流体分離通路に流れ、そこで遠心力により各成分に分離される。これらの成分はそこから各環状通路部分を通ってそれぞれの回収エリアに流れ、好適には回収容器又はバッグに回収することができる。これらの分離された流体は、その後分離装置又は回収バッグから、保存又はその後の処理のために取り出すことができ、又は供血者に戻すこともできる。複合流体は好適には全血であり、各成分は血漿及び赤血球(RBC)であるが、その他に回収できる成分として、特にバフィーコート及び/又は血小板を挙げることができる。
【0009】
各環状通路部分は、好適には、分離された成分が各回収エリアへ流れ込むための第1及び第2流体流出路部分を含むか、またはそれらに接続されている。これら第1及び第2流出路は好適にはそれぞれ第1及び第2流出口を有し、それら流出口は好ましくは相対的に半径方向の位置に配設され、両流出口の相互位置関係は、分離された各成分が中を通って流れる流出口間で水圧又は水静圧が実質的に均衡になるように選択されている。このような流体圧力の均衡により、好ましくは環状分離通路内における分離された流体成分間の境界面が所望の位置に制御される。この水圧の均衡を可能にする好ましい流出路の高さの関係は、一般的な静力学方程式ρ=ρより求められ、ここで第1流出路の第1の高さ又は半径をh、第2流出路の第2の高さ又は半径をhとする。相関するhとhの長さは、中を通って各流体成分に分離される分離可能な複合流体に適切で好適な圧力均衡が与えられるように選択される。上記方程式中の他の変数は、例えば第1及び第2流出路における分離された流体それぞれの密度を表すρ及びρといった流体に依存する値であるか、或いは、例えばg及びgといった比較的選択不可能及び/又は概して重要性の低い、方程式中比較的影響力の低い値である。g及びgは、それぞれ両辺の各平均的g値を表す重力加速値であり、該値は通常運転においては実質的に等しい値ではなくとも近似値である(差があるとしても、通常gとgの差は比較的小さい)。したがって、駆動を支配し、選択可能な差異は相関する高さhとhにあり、これらは単純に他の変数ρ又はgの差異を吸収するように選択される。
【0010】
このように、全血などの複合流体について、例えば血漿とRBCといった分離可能な成分のそれぞれの密度が(十分に制御可能な範囲内で)分かっている場合、それぞれの高さh及びhの値を、分離された成分間の境界面の位置が適切に設定されるよう選択することができる。よって、この境界面は、複合流体がほぼ連続して流入し続け分離され、また分離された成分がほぼ連続して流出し続けても、(好適には分離通路内の)所望の位置に保たれる。注目すべきは、これら「高さ」は基準円から中心軸に向かって内側へ、放射方向に測定されるのが好ましいが、流入及び流出路は放射状の経路上に配設される必要はないことである。非放射状及び回り道的な流路もまた効果的であり、本明細書に記載の圧力駆動及び均衡関係を達成することができる。さらに、「高さ」を測定するときの起点となる基準線又は円に特に規定はないが、流体経路内にあることが好ましく、ここに、重量の大きい相を有する分離成分(例;RBC)に関し周辺流路からの出口を記載する。
【0011】
特に本発明における流体流の動態的な力に関して、同様にして導き出された他の関係も、本発明によるシステムに利用されている。例えば、本発明のさらに好ましい特徴は、流出口における流体圧力と流入口における圧力との好適な関係に関し、これは特に、それらが流入路の高さ又は長さ(h)だけでなく、上述のように流出路の高さ又は長さ(h及びh)の選択によって影響されるためである。ここで、流入口における流体圧力ρが少なくとも流出口における流体圧力ρ又はρのどちらか一方より大きい場合、流体は連続的に前方へと流れる。以下の方程式がこの関係を示す:
ρ > ρ 又は ρ > ρ
この関係により、始めの受容/収容エリアから分離通路へ、さらに各成分回収エリアへと一方向に流れる流体流の一般的な力が決定する。
【0012】
上記概説及び以下の詳細な記述はどちらも例示的なもので、本発明の好適な実施例を限定された範囲で説明しているにすぎず、請求項に規定される本発明の範囲はもっと広い。本発明のこれら及びさらに説明する特徴は、添付図を参照する詳細な説明によりさらに明確に開示される。添付図は複数に渡るが、同様の構成要素には同一の参照番号を付した。
【0013】
【発明の実施の形態】
ループを有さず回転により密閉しない、本発明による圧力均衡式分離装置が、添付図に開示され、参照番号10で示されている。他の複合流体の処理も可能ではあるが、これら好ましい実施例では復号流体の好適な例として全血を処理している。全血から分離するのに好適な成分として、赤血球(RBC)及び血漿を主に記載しているが、特にバフィーコート、血小板又は白血球なども分離及び回収の対象として処理することができる。
【0014】
供血者11を含む図1に例示されているように、通常分離装置10は、1つ以上のチューブ18、19、20及び21と、それに接続するリザーバまたはバッグ22、23及び24を含むチューブシステム16を具備した遠心分離装置14と、モータ基部12とを有する。分離導管26もまた、チューブシステム16の一部として図示されている。チューブ18−21、バッグ22−24及び導管26からなる好適なチューブシステムの1セットを、さらに詳細に図示したものが図5である(後述の説明を参照)。これら主要な構成部と、随意で使用できるチューブ及びそれに付随する構成要素について、後述でさらに説明する。随意で抗凝血剤(A/C)を使用するのが好ましく、回収時にA/Cを加えてもよい(図1に破線で示すA/C組み立て部99を参照)が、このような抗凝血剤は全血回収バッグ22に予め詰めてもよく(直接図示しない)、及び/又は(供血者から取り外してから)後に加えてもよく、及び/又は図1で示したように直接供血者から汲み上げる際には不要としてもよい。
【0015】
好適な実施例では、分離装置10の駆動部とも呼ばれるモータ基部12は好ましくは卓上の大きさであり、磁気を使用した実施例において回転磁場を生成する簡単に移動可能な磁気(又は別の駆動式)装置である。モータ基部12は、例えば垂直な回転軸の周りを物理的に旋回又は回転する1つ以上の磁石により、この回転磁場を生成することができる。或いは、磁場は、当産業分野で一般的に知られているように、制御された回転シーケンスで1つ以上の磁石又は電磁コイルを充電することによっても生成できる。さらに、他の駆動メカニズムを採用してもよい。非限定的な一例として、モータ基部12はそこから延びるスピンドル又はノッチ型突出部収容部(どちらも図示しない)を有してもよく、それらは遠心機14のロータ40の底部に配設された対応するスピンドル収容部(図15スピンドル収容部の一例を示す;後述)又はノッチ型突出部(図示しない)と契合するように設計される。次いで、モータ基部12は対応する部材を回転させ、前記機械的契合によって、ロータ40を回転させてもよい。
【0016】
いずれにせよ、分離装置10の遠心器部分とも呼ぶことができる遠心機14は、内臓型でモータ基部12と容易に結合する取り外し可能なものであることが望ましい(必ずしもそうでなくともよいが)。容易に結合する好ましい形態とは次のようなものである。モータ基部12は好ましくは上部が平面である装置であり、その平らな表面13から広がる回転磁場を生成する。次に、モータ基部12の上部平面13と協働する状態に簡単に配設できるよう、又はその上部平面13上に単純に配設できるよう、遠心機14は平らな底部を有することが好ましい。このようにして、遠心機14の好適には平坦な底面15を、モータ基部12の上部平面13と全面が接する形で配設することができる。好適な実施例では、この全面が接触した状態にある両面は、実質的に水平である。回転軸(後述する図3及び4に関する説明を参照)は、好適には基部12の上部平面13と遠心機14の底部平面15に実質的に垂直であり、従って、図示された実施例において実質的に水平面に垂直である。
【0017】
図1に示すように、遠心機14は外部ハウジング30及び内部ロータ40を有しても良い。広義には、外部ハウジング30は好適には(外部表面が上述の底部平面15である)底壁32と、周囲壁34と、上部壁又は蓋36とを含む。底壁32及び周囲壁34は好適には連続しており、少なくとも部分的に一体結合又は一体形成されていることが好ましいが、それぞれ別個に形成した要素を後で結合したものでもよい。いずれの場合も、これらの壁は流体密封構造を形成することができる(必ずしもそうである必要はない)。蓋36は、好適には流体密封構造で周囲壁34を覆うように、又は、必ずしも流体密封構造ではなく、回転中その中にチューブ及びバッグシステム16を納めておくために、単にロータ40を覆うように配設される。実施例の一つでは好ましいとされるが、本発明ではハウジング30を流体密封にする必要はなく、さらに運転に際し、チューブ及びバッグシステム16が流体密封であり、且つこのシステム16が後述で説明するように回転中はロータ40内に十分保持される限り、それは不要である。
【0018】
図1から3に示すように、好適なロータ40は一般的に4つの部分に分かれている;すなわち、分離を完了させる分離エリア41と、全血収容エリア42と、RBC(赤血球)が好ましくは保存容器(以下参照)に回収されるRBCエリア43と、血漿を回収するための血漿エリア44である。遠心機14の好適な内部ロータ40の分離部又は分離エリア41を、図2及び3にさらに詳細に図示した(後述の図7及び8も参照)。本実施例(図2)において、分離部41は、ロータ40の周辺分離流路50の一部又は全部であるか、或いはそれを含む。ここに示すように、分離部41は、好適には流体圧力により流れを駆動して前へ進ませ、また圧力均衡により構成成分の境界面を制御するロータ40によりつくられる、流体流構成全体の1つである。従って、ロータの構成は、実質的にその中央部に、間を繋ぐ放射状入口ポート48を介して放射状輸送流路46に流体が連通する、複合流体収容ポケット/エリア42を含む。放射状輸送流路46は好適には、流入口49で枝分かれし、実質的に環状で周辺にある分離流路50に向かって外側へ放射状に伸びる。環状で周辺にあるという語はここでは、ロータ40の環状外周にある又はその近くにあり、後述する例外を除いて多少は環状である路を旋回する流路を形容するものである。輸送流路46(又は流入路46)は周辺分離流路50に開口し、それと連通して流体を流入させている。周辺流路50は、この流入口49における放射状輸送流路46との流体交差部から、流路50の各出口領域51、52に向かって、ロータ40の外周を実質的に取り囲むように走る。出口領域51と52については後述で詳しく述べるが、まず注目するべきは、周辺流路50によりこれら領域に流体が流入し、よって各出口領域51、52からそれぞれRBCと血漿の回収ポケット/エリア43、44に延びる独立した2つの流出路53、54のそれぞれにも流体が流れ込む点である。つまり、流出路53は出口55を介してRBC回収エリア43に連通している。また同様に、流路54は出口56を介して血漿回収エリア44に連通している。さらに、図4の断面図に、複合流体収容エリア42から周辺流路50に延びる放射状輸送流路46が示されている。この図4には、周辺流路50から第1出口55に向かって内側へ延びる第1流出路53の断面と、第2出口56に向かって内側へ延びる第2流出路54の断面も示されている。
【0019】
流路50は好ましい螺旋形状を有しており、重い分離成分の出口領域(図中の領域51)は軽い相の出口領域(52)よりも、半径方向に外側に位置している。本構成に従う分離及び流れの力学について下記でさらに説明する。
【0020】
先に図1から3及び図4の断面図で示したように、全血/複合流体収容エリア42と流路46、50、53及び54のそれぞれは、好適には実質的に垂直な壁により画定される。つまり、周囲壁62が収容エリア42を画定し、放射状壁64、65が放射状輸送流路46を画定し、ほぼ円形をした内側外側それぞれの壁66、67が周辺流路50を画定し、第1流出路壁72、73が第1流出路53を画定し、第2流出路壁74、75が第2流出路54を画定する。一般に、隣接した壁は好適には互いに連続しており、従って、角の縁部で、つまり放射状流路46と周辺流路50との交差部において隣接する壁64と66及び65と66の間に配設された区域76、77又は角の縁部などの転換域で、接合している。図にはいくつかの縁部を示したが、隣接する壁は互いに一体化しているか、内部円形壁66と流入路壁64、65がつながっていき、最終的には入口/流入領域49を画定するように接合する地点にある面取りした壁76、77(図2及び3参照)に示されるように、段階的に融合しているとさらに好ましい。
【0021】
好適には突出した唇部又は棚部60及び70(図1から4には図示せず;図6A、6B及び6C参照)を、流入流体収容エリア42及びその周囲(図6A、6B及び6Cの棚部60)及び/又は回収エリア43、44の外部壁周辺(図6Cの棚部70)に配設し、流体をエリア42、43及び/又は44内に保持することもできる。これについては後述でさらに説明する。ここには図示しないが、この種の突出した唇部は、周辺流路50など、必要に応じて他の流体通路又は流路の上にも配設することができる。このような選択肢については下記でさらに詳しく説明する。別の選択肢として、上部を覆う天井を蓋36により設けることができ(図1で開いた状態を図示;図4ではロータ40上部に破線で図示)、該蓋は流体を内部に保持するために、エリア42及び/又は43、44、及び/又は流路46、50、53及び54それぞれの上に取り付けることができる。そのような天井のほかの例を図9、10、及び11Aないし11Dに示す選択的な実施例に示し、後述で説明する。
【0022】
図4に示すように、ロータ40の底部81内部には金属材80が配設されるのが好ましい。好ましくはそのような金属材80の少なくとも一片をそこに配設して基部12が生成する回転磁場の磁気的な駆動力と協働させることにより、好ましくは実質的に固定のハウジング30内で、ロータ40を回転軸45(下記説明参照)の周りを回転させる。
【0023】
図1から4に示すロータ40は、多岐に渡る材料を使用して様々な方法により形成することができる。とはいえ、型込めしたプラスチックは分かりやすい形状をつくる材料の一例であろう。軽量ではあっても耐性のある部材が好ましい。そうすれば、簡素な設計のポケット42、43、44と流路46、50、53及び54を、特に準螺旋状流路50に関して重量が安定したロータ40に簡単に配設することができ、ここで流出口51は流出口52より半径方向に外側に設けられる。ロータ40はまた、廃棄可能につくることもでき(例えばバッグセット16を使用せずにロータ40を血液の分離のために使用する場合、図4でロータ40の上部に配設された流体密封構造の蓋36がこのような目的で使用される)、又は、こちらの場合の方が多いが、個別のバッグセット16を何回分も使用して何度でも使用可能につくることもできる。前記バッグセットは血液とそれに含まれる血液成分を完全に内部に密閉するので、ロータ40と血液が直接接触することがない。この場合、ロータ40は使用の度に滅菌又は廃棄する必要が全くないか、あっても限られている。
【0024】
図1の上部に示されているように、好適なシステム10は、図5に詳細を示すチューブ及びバッグシステム16を使用する。ここに示されるように、このバッグシステム16は、各チューブライン19、20及び21を介してそれぞれ遠心分離導管26に接続する3つのバッグ22、23及び24を含む。第四チューブライン18は、図1に図示したように、システム16を、特にバッグ22を、供血者/患者11へ接続するのに使用できる針/接続装置17に連結している。当然のことながら、最初の回収後、例えば高周波(RF)加熱による封止装置(図示せず)を使用して、チューブライン18の大部分を針/接続装置17とともにバッグ22から封止し、切り離す及び/又は取り外す。この取り外しは、例えば破線で囲んだ部分25で示されるように、チューブライン18のバッグ22に近い部分で行う。図6A、11B及び16には、そのような切断を行った後のチューブライン18の封止端25aが図示されている。後述で説明するように、バッグ23及び24も各チューブラインで同様に切断し、さらにはバッグ22を導管26から切断することが望ましい。ただしそれら切断は遠心分離処理終了後に行われる。好適な実施例では、(使用中、全血がバッグから流出したときにバッグ22に空気が入るように)空気をバッグに入れるか、又は(後述するように、遠心分離中に各分離成分がバッグに流入した際、バッグ23及び/又は24から空気が抜けるように)バッグから空気を抜くことができるように、バッグ22、23及び24のそれぞれはさらに空気口構造27を有する。(0.2ミクロン等の)微生物フィルタを空気口27に使用して無菌状態を維持することができる。さらに各バッグは、特に、回収した分離成分を後に使用するための、ポート構造28(図5のバッグ23及び24参照;バッグ22には図示されていない)を備えても良い。各バッグには、既知の及び/又は所望の他の構造やその用途を設けることができる(図16下部に示す脆弱な閉鎖路など)。
【0025】
システム16のバッグ及びチューブライン部の構成は、多くの既知の形式を取り、また多くの既知の材料を使用する。可撓性材料が好ましい。例えば、RF又は加熱により溶接されたシート状プラスチック(可塑化したPVCバッグ及び押出加工した可撓性のチューブラインなど)が望ましい(ただし、吹込成型又は他の種類の容器(ガラスなど)及びラインも使用可能である)。導管26は、RF又は熱により溶接された変形可能なプラスチックシートを伸ばしたものでもよい(図16参照)。しかしながら、必要であれば、導管26はやや硬質の装置に成型(或いは形成)してもよく、及び/又は上部26a、底部26b、内部壁26c及び外部壁26dなどの独立した部分を含んでもよい。反対に、導管26は独立の部分を持たない(成型、押出加工などにより)一体形成されたユニットであってもよい。例えば、導管26は、内径が大きい場合もあることを除いて他のチューブラインとほぼ同じ、単純なチューブラインでもよい。導管26の可撓性を非常に大きくしてもよく、その場合使用中流路50の中に配設されるために該流路の形状となる。或いは、特定の形状記憶力又は復元力があるが、使用前、使用中又は使用後は変形可能であるように、その可撓性を中程度にしても良い。導管26はまた、それに含まれる成分要素を遠心分離するために所望の実施形状に形成された、実質的に剛性の部分であってもよい。
【0026】
図1ないし3に戻り、また図5、6A、6B及び6Cも参照しながら、装置10を使用して血液を成分別に分離するときの、血液及び血液成分の流れる好ましい経路について概要を述べる。まず、流れの経路は好適にはロータ40内部に配設されたバッグ及びチューブセット16内を通ることが望ましい(図1及び6Aないし6C参照)。しかし、いくつかの実施例では、バッグセットは使用されなくてもよく、流れは単純にロータ40の流路及びポケットを通る。いずれにせよ、特に図1及び5で概要を示すように、チューブラインによる流れの経路としては、供血者11の血液は、針17及びチューブライン18を通ってバッグ22へと流れる。このとき、バッグ22は遠心機14の中にあってもよいが、好適にはバッグ22を遠心機14内に配設する前に血液はバッグ22に集められる。ロータ40への配設前である場合、供血者11から全血を回収する場合の既知の方法により、バッグ22は独立した容器(図示せず)に入れるか又はフック(図示せず)に掛けておくことができる。好適には図1に示すように、ライン18にはポンプを使用せず、重力により自然にバッグに血液が流れるよう、チューブライン18はバッグ22に接続されている。バッグ22に血液を収集している間、簡易結線又はスライドによる一時的な流出ストッパやローラクランプ(図5には図示せず)がライン19に使用される。図1及び5に示されているチューブシステム16のほかのチューブライン19、20及び21についてここで簡単に説明すると、それらはその後行われる遠心分離作業中に遠心ロータ40内に配設されて、導管26への流入及び導管26からの流出に使用される。このように、遠心分離の間(及び、好適には上述のように、供血者11からの取り外し後、及び切断点25においてチューブ18と針17から切断した後)、チューブライン19を介して全血をバッグ22から導管26に流入させ、導管26内で分離された後、分離された血液成分、つまり赤血球(RBC)と血漿を、それぞれチューブライン21及び20を介して各容器23、24に回収する。RBCはライン21を通って容器23に、血漿はチューブライン20を通って容器24に回収される。
【0027】
また図3に図解したように、流路53、54の中又は隣には随意でクランプ又はバルブ153、154を配設し、必要になるまで、例えば回転速度が十分になるまで、流路53と54中の流れを止めることができる。よってこれらは遠心クランプとして機能し、ロータ40に配設することができ、さらにロータ40の最小回転速度を所定の値に設定することにより自動的に作動するようにすることができる。或いは、これらクランプは手動(典型的な予旋回作動)とすることもでき、又は他のメカニズム及び/又は電気的手段により回転中(又は回転前又は回転後)に開閉するように自動化することもできる。図3にさらに示されるように、随意で配設される同様のバルブ146を流入路46に設けてもよい。
【0028】
遠心分離前又は遠心分離中は、好適にはチューブライン19、20及び21はロータ40に形成された対応する流路内に設置される。これにより、分離装置10の遠心機14に流入し、該遠心機内を通る流れは次のようになる(上述のようにチューブラインを導入してもしなくてもよい)。好適にはバッグ22に収容された(又は直接ロータ40に回収されるなど他の方法で回収された)供血者11の全血は、まずはロータ40の複合流体収容エリア42に配置される。好適には空の回収バッグ23、24をそれぞれ回収ポケット43、44に配置し、チューブライン19、20及び21をそれぞれ流路46、53、54に配置する。同様に好適には導管26を流路50に設置する。ここで図6Aを参照のこと。受容/収容エリア42内で、ロータ40が回転することにより血液は遠心力にかけられる。((好適にはバッグ22に入った)全血が遠心機14内に配置されたか又は該遠心機14に注入された後にロータ40が回転するのが好ましい。)血液に最初にかかる遠心力は回転軸45を有する(図3では該軸を真上から見た場合の頂部が示されており、図4では鎖線で示されている)。回転するロータ40の遠心力により血液は収容エリア42の周辺に移動し(図6B参照)、よって概して収容エリア42を画定する壁62と隣接する関係へと移行する。図6Bに分かるように、全血(参照番号90で表示)は突出唇部60(図6A、6B及び6C参照)又は蓋36(図4に破線で表示)のいずれかにより好適には受容エリア42内で実質的に垂直に保持される。血液90は、ロータ40の回転による遠心力がかかると、図6Bに示すように唇部60の下で準放射状の形状を取る。好適な実施例においては、全血が収容エリア42の外部壁62に向かうとき、空気がバッグ22に流れ込み、作業中に全血が収容エリア42を流出するときは、さらに流れ込むことができる。必ずしも必要ではないが、分離された成分がバッグ23、24に入るときは、空気が該バッグを出ることが可能になっていてもよい。そのような空気の出入りは好適にはそれぞれの空気口27(図5、6A及び6B)を介して行われる。(例えば0.2ミクロンの)微生物フィルタを空気口27に使用することにより、封止したバッグシステム16の無菌状態を維持することができる。
【0029】
次に、全血90の連続的な流れは、流体収容エリア42を出て、チューブライン19を通って放射状流路46へと進む。この血液は放射状に外側へと流れ、周辺流路50に流れ込む。これを概略的に示したものが図7であり、矢印は好適な遠心構造中を流れる流れの方向を示している。ここで第一の放射状の流れが矢印85で示されており、この流れは周辺流路50に流れ込んで両方向(矢印87及び88)に枝分かれし、分離エリア41を出て流出口51、52、流出路53、54及び出口55、56を通り最終的な経路に入る(図2及び3参照)。まず重要となる点は、遠心ロータ40が回転していると(血液がロータ内に配置されているときは常時稼動していることが望ましい)、血液に遠心力が働き、その結果血液が2つの主要成分、すなわち赤血球(RBC)と血漿に分離されることである。このような遠心力の下では、重量の大きいRBCは外側に移動し、よって連続的に周辺を流れながら流路50の外側の壁67側に集まる。このような動きを図7に詳細に示しており、放射状の流れ及び周辺の流れがそれぞれ流路46と50に矢印で示されている。RBCは図7の参照番号91で示され、結晶は同様に参照番号92で示されている。また、図7に部分的に示されるように、通常、成分分離は血液が周辺流路50内の分離エリア41の周囲を進む間中ずっと行われる。このため、周辺流路50を分離流路と呼ぶこともできる。
【0030】
さらに、図7には、ロータ40の遠心回転が時計回りであることを示す矢印95と、それに伴い流路50内でのRBCの流れが一般的に反時計回りであることを示す矢印87が示されているが、これは限定的なものではなく、遠心回転95の方向は半時計回りでもよい。また、ロータの回転95が時計回りでも反時計回りでも、RBCの流れを時計回りにすることも当然可能である。同様に、図7には、ロータ40の回転が時計回り、血漿の流れ88が時計回りに示されているが、反対方向にすることも、及び/又はこれらの流れをどのように組み合わせることも可能である。
【0031】
流れが周辺流路50に流入し該流路を巡り、RBCが外側壁67の方向に押し流されるなど、大部分が分離される(図7参照)とは言え、それでも流体の流れ(及び流体分離)は全体を通して連続的していることが望ましい。すなわち、好適には、流路50に絶えず全血が流入し続け、同様に流路50から血漿とRBCが流出し続ける。この流れの連続性は、好適には流入口と流出口48、55及び56の相対的オフセット「高さ」により駆動される。これについて以下に詳述する。ここで「高さ」という語は、流体力学、流体圧力均衡の観点で使用され、遠心分離エリア41のロータ又は流体流の環状外周線やそれと類似の環状基線(外部ロータ表面97参照)などの共通の基線から、中心の軸45へ向かって放射状に内側方向に測定した様々な流体距離のことを指す。例として、それぞれの「高さ」が分かり易いように流路部分を広く示した図8を参照する。さらに詳細に述べると、流路46の放射状輸送入口ポート48の高さは、放射状流路46の半径方向の長さに等しい「高さ」であり、また図8では基準円97から入口ポート48までの距離hで表されている。ロータの基準円97は実質的に任意で決定してよい(特定の半径は必要でない)と考えられ、その主要な概念は、h、h及びhを測定するための実質的に共通な基線を提供することである。とはいえ、(様々な可能性の中で)一つの好ましい測定基点又は基準は、例えば周辺流路50からの重い相/赤血球の流出口(流出口51で示される)など、流体の流路内にあるものである(図8に破線で示された基準円97参照)。
【0032】
次に、入口ポートの高さは流入路46の比高(h)であるように、出口ポートの高さもまた出口ポート55、56に対する流出路53、54の比高(図8のh及びh)である。次に、流体が入口48から出口55、56に向かって流れることができる/流れさせるためには、流入輸送路46における入口流体静圧ρが2つの出口流体静圧ρ及びρのいずれか又は両方よりも大きくなければならない(ρ(1、2又は3)は流体密度、g(1、2又は3)は重力又は遠心力による加速量、h(1、2又は3)は上述した各流路入口ポート又は出口ポートの流体比高を表す)。従って、図7及び8において矢印の方向に向かう好適な流れは:
ρ > ρ 又は ρ > ρ (式1)
【0033】
さらに、一般概念としては正確であるが、この要約は簡略化されており、及び/又は見方によっては幾分極端に簡略化されている。主に本発明で選択可能な駆動値は、上述したような各hの値である。しかしながら、重力又は遠心力による加速値である各gは純粋には不定変数(下付き文字1、2及び3で示される)であるものの、特に大きな遠心力が本システムに使用され、各流路の半径方向の長さが異なるという観点から見ると、少なくともいずれの値が式全体の駆動に対してより重要かを考えたとき、これらは実質的に同じ値を取ると考えられる。さらに、特にここで実務的帰結(h及びρの変動幅は値gの変動幅より大きい)の下で駆動変数の関係を考慮すると、上記式中の流体圧力を示す項の中の値gは、(少なくとも実質的に共通の遠心力域内及びRPMで作動している場合は)実質的にはすべて均一であると考えることができる。言い換えると、値gの差は小さいので、好適な遠心分離構造では値hを選択的に決定することにより無意味となる。同様に、値ρは値gと比較して式中の各項にはっきりとした大きな差異を生み易く、関連するhの値は、設計においてこれらの差異も相殺するように選択される。しかしながら、これらρの値は装置内を流れる流体に依存しており、所望の構成を選択する又は確立するために修正することはできない。血液の分離では、ρの第一のρの値は輸送流路46内の複合流体の密度であって、第一の実施例においては分離前の全血の密度であり、一方ρ及びρの第2及び第三のρの値はそれぞれ、2つの流出路53、54における流体の密度を表している。ここで分離される血液成分はRBCと血漿である。
【0034】
さらに、流体圧力を示す項ρghは、さらに正確には、長さが各単位部分に分かれる場合(例えば、連続的な流体の密度が長さ又は高さによって変化するとき)や複数の流体がさらに正確に任意の辺の圧力を決定する場合、要因となる部分の総和(例; Σ(ρgh))と考えられる。第一の例として、ρにおける第一のρの値は全血及び構成成分RBC両方を含み、圧力を表す項ρは実際にはρRBCRBCの値とρ全血全血(h−h)値との合計(Σ(ρgh))である。hの値は、流入路46と周辺流路50の交差部49の隣接域又は周辺における、分離された血漿92に対する分離されたRBC91の境界面の高さとして図8に示されている。RBCと血漿の境界面は図7及び8において参照番号96で示されている。よって、流入路46の水圧を示す項は、下記の式に示されるように上記境界面に関連する値の合計である:
ρ=ρRBCRBC+ρ全血全血(h−h
【0035】
式1により好適な前進流を生成するための各高さの選択に使われる項は、このようにしてさらに完全に決定される。例えば、式1は次のように表すこともできる:
Σ(ρgh)>Σ(ρgh) 又は Σ(ρgh)>Σ(ρgh)
【0036】
同様に、ρにおける第二のρの値は、少なくとも血漿と通常はRBC成分も含み、圧力項ρは実際にはρRBCRBCの値とρ全血全血(h−h)値との合計(Σ(ρgh))である。よって、流出路54の水圧を示す項は、下記の式に示されるように上記境界面に関連する値の合計である:
ρ=ρRBCRBC+ρ血漿血漿(h−h
【0037】
またさらに、境界面96が周辺流路50の各壁67、67と接触する際にその高さhが好ましい所定の範囲内に維持されるよう本発明により制御されるのは、RBCと血漿の間の境界面96の位置である。よって、この境界面96の高さhは、流圧ρとρが等しくなるようなhとhの相関関係を生むように(一般に上記式1により求められる)該2つの高さのそれぞれを予め選択することにより好適に維持される。つまり:
ρ=ρ (式2)
【0038】
上記により境界面が、連続的に流路50を入出する流れにかかわらず、実質的に固定の高さに維持されるような水圧又は静水圧がつくり出される。しかしここで同じように重要なのは、ここでもρがρRBCRBCとρ 漿血漿(h−h)(hはここでも図7及び8に示されるように境界面の高さである)値の合計であるように、このρにおけるρの値がRBCと血漿両方の成分を有することが可能な点である。また、式2はさらに詳細には以下のようになる:
ρ=ρRBCRBC+ρ血漿血漿(h−h)=ρ (式3)
【0039】
ここで圧力項ρはいくつかの成分の合成と考えることもできるが、ここまで説明してきたように、通常は1つの成分の流体(重い相が分離した成分)からなり、よって、より一般的に考えることができる(分離されたRBCについてはρRBCRBCといったように、例えばgの平均値とρの平均値を使って単一のρg値を求めることができる)。
【0040】
ρ>ρ又はρ、且つρ=ρである好適な状況においては、流れの力学は、いずれの項のいずれかの部分が変わったいかなる場合も、選択された関係により圧力関係全体が式による均等関係に戻る又は自動的に再調整されるようなものである。従って、稼動中に何らかの理由によりρが変化(減少又は増加)した場合、境界面hがこの変化を相殺するように移動するように流れは変化する。例えば、ρ項の値が増加するようにρを増加させた場合、ρの項は、おそらくは流速の上昇により(或いは少なくともそれまでの速度が変化したことにより)増加し、境界面、例えば先に確立した関係における項hを上昇させることにより増幅する:
ρ=ρRBCRBC+ρ血漿血漿(h−h
【0041】
別の実施例では、密度の低い成分(例えば血漿)は、いつ減少しても、優先的に1つのポート(血漿ポート)から流出し、重い成分(例えばRBC)は流速が落ちるか又は例えば項hが十分に上昇して項ρが上述のように増加するまで流れない。さらに、流れが止まった状態で、3つの辺すべてが均等化に向かって変動する(hの値が(特に流入路46に流体が供給されない場合に)ρ=ρ=ρを満たすレベルに落ち、その時点で流れは停止する、など)。これにより、収容エリア42への複合流体の供給が止まると、流れは自動的に停止するか遮断されるという特徴が生まれる(高さの関係は一般にh>h>hとなると推定される)。いずれにせよ、一つ以上の辺で流れが一定の期間停止したとしても、これら関係は等式を満たすように調整される。各項は常時均一というわけではないが、均一化される。
【0042】
これら全ての実施例において、構成上選択可能な値は好適にはhの値である。分離される流体がρの値を決定し、gの値は主に関連物質及びシステムに加えられる遠心力により決定される。よって、望ましい遠心分離システムの相対的構成とサイズを決定する際に選択可能な値は、式1、2及び3を満たすような、流出路の高さh及びhに対する流入路の高さ又は長さhと、同様に、互いに対して相対的な高さh及びhである。また、出口流路の高さh及びhの相互関係も、図8でhにより表される血漿出口52が流路50からのRBCの流出口51を表すhよりも半径方向に内側に位置するように選択することが好ましい。さらに、h及びhとhとの相対関係は、境界面が流路50内に維持されるように、(2つの異なる基準円に対して位置しているように図示されてはいるが)hがhの上に位置し且つhの下に位置しているのが好ましい。以上が、軸45を中心にした流路50の準螺旋状の構成(図8参照)の好ましい定義である。
【0043】
式2及び3により境界面96を制御することにより、明確な利点がもたらされる。まず、境界面96がそのように制御されないと、境界面は壁67に沿って放射状に外側に沈み、それにより分離された血漿が最終的にRBC流出路53に入り込んでしまい、流出口55を通って回収エリア43に流入し、RBC産物を薄める結果となってしまい、好ましくない。或いは、境界面96が壁66に沿って放射状に内側に入りこんで高さが大きくなりすぎる場合もある。その場合、バフィーコート成分及び又はRBCが血漿流出口56、さらには血漿回収エリア44まで入り込んでしまう。「バフィーコート」と呼ばれる血液成分は、既知であるように、一般的には境界面に集まる。バフィーコートは通常血小板及び白血球を含む。また、境界面96が制御されず出口55及び56のいずれからも十分な距離に維持されない場合、これらのバフィーコート成分はRBC又は血漿産物のいずれにも入り込んでこれらを汚染する可能性がある。HIVウィルスによる汚染をはじめ、白血球(WBC)はある種の病原菌に汚染されている可能性があるため、白血球はRBC及び血漿産物いずれについても特に混入が望まれない。しかしながら、RBCからWBCを分離するには遠心分離はあまり効果的ではないので、遠心分離後(又は前)にフィルタリングすることによって、WBCはRBCから別個に分離処理される場合が多い。換言するなら、本発明は、他の遠心分離システムと同様、赤血球の十分な白血球低減に効果的ではない。むしろ、WBCを含むバフィーコートは好適にはRBC層に集まるであろうが、ここでは十分にRBCから分離されないので白血球を低減したRBC産物を製造するには至らない。しかし、境界面hの高さが本明細書の記載により十分に制御されている限り、WBCを含むバフィーコートは、本発明により遠心分離により血漿産物から十分に分離される。バフィーコートは(特に上記の自動遮断機能により)導管26内に十分保持されるので、バフィーコートを回収してさらに各成分(血小板など)に分離し、例えば輸血など将来的な用途に役立てることは可能である。
【0044】
いずれにせよ、全血90が分離流路50を通ってその成分、特にRBC91及び血漿92に分離されると、これら成分91及び92は、それぞれの流出口、すなわち流出口55及び56を介して回収エリア43、44に流出する。ここで繰り返すが、通常これはバッチ処理ではあるとはいえ、分離中の流れは連続しており、処理中全血90は遠心分離構造、特に遠心ロータ40の流路50の分離部41に連続的に流入し、そこで血液成分91及び92に連続的に分離され、遠心分離構造である遠心流路50の分離部41から、流出路53、54及び流出口55、56を通ってロータ40のそれぞれの回収エリア43、44に連続的に流出する。
【0045】
詳細には、上述の実施例を示した図6B及び6Cに、RBCと血漿それぞれの流出口55、56(容器への入口55、56とも言う)とチューブライン21、20を通る流れが、最終的には保存バッグ23、24に繋がっている様子が示されている。ここに示される実施例では、流体はまだ遠心分離域にあり、流体圧力の駆動力とその均衡状態は、収容エリア42から各回収エリア43、44へと向かう流れをつくっている。従って、この、圧力による駆動力は、流路50及び導管26から流体をRBCと血漿の流出口であるチューブライン21、22に流入させ、またそれを通って保存バッグ23、24まで流れるような力をかける流体流圧であり、(必要であれば又は随意で)重力に逆らって逆流するようにすることもできる。
【0046】
本装置が提供するいくつかの重要な利点は以下の通りである。第1に、従来の遠心分離システムに必要とされることが多かった多数の制御要素を排除できる点である。例えば、本明細書に示した上述の水圧均衡式境界面制御により、光学的又はその他フィードバック法によるループ式境界面制御要素(ポンプなどを含む)の必要性が排除される。本発明による圧力均衡の制御は、(供血者のヘマトクリットが通常の範囲にある限り)実質的に血液ヘマトクリットとは無関係であり、また流入口と流出口の相対的流速とも無関係である。これにより、複雑な流速計算及びポンプと、流速にあわせたポンプの制御が不要になる(つまり、コンピュータによる計算と複数の流量制御ポンプを排除できる;従来の実施様態では、境界面を適切に制御するために、コンピュータにより常に複数のポンプ、流入路と流出路を相対的に力学的制御関係に維持する必要があった)。従って、少なくとも流入路にポンプが不要となり、代わりに血液は、回転するロータ40の遠心力と流体圧力の不均衡ρ>ρ又はρ(式1)により全血容器22から分離流路50及び導管26へと供給される。流入ポンプと、好ましくは閉じた、しかしバッチ式/連続式の処理が不要であることと、回転による駆動構造の複雑さが軽減したことにより、さらに回転式チューブループも排除される。これにより、機械的構成要素の容積及びサイズを小さくすることができ(回転式ループシステムのチューブループは、一般に機械的要素の最小要件及びサイズを決定することが多い)、よって分離装置全体の規模を縮小することが可能となる。閉じたバッチ式システム(流入ポンプなし)はまた、分離装置への流入ラインの流入口接続部に回転式封止を設ける必要をなくす。これにより複雑さが大幅に軽減され、操作上のミスが起こる可能性が低下する。また、完全に閉じたシステムではロータとハウジングの結合が容易であるため、簡単に無菌処理することが可能でまた完全に取り外し可能であり、又は、特にロータ40の場合は、特に完全に閉じており、無菌処理を施した本明細書によるチューブバッグシステム16を使用する場合、滅菌処理をすることなしに再利用が可能である。
【0047】
別の利点は、出来上がった産物の質である。特に、本明細書に記載の分離装置はヘマクリット産物に実質的なばらつきが生じない回転数(RPM)の範囲で運転できるため、結果として得られる赤血球産物のすべてに、実質的に一定の最大ヘマトクリットが得られる。例えば、本発明は、通常は(そのような高速で生じる駆動構造又はチューブループ又は回転封止に関する問題など)様々な理由により到達できないような高いRPMで運転することができる。そのような高速では、実質的に全てのRBCが流入した全血から分離され、よって可能な限り最高のヘマトクリットのRBC産物ができる。最高のヘマトクリットとは80%より大きく100%未満の数字で、約90又は95%の範囲の実質的に一定した漸近線に近くなる。そのような高いRPMの範囲の速度では、結果的として得られるヘマトクリットはその範囲全体にわたり実質的に漸近的最大値に等しくなる。もっと低い速さ(例えば3000RPM以下)では、結果として得られるヘマトクリットは前記漸近的最大値から大きく乖離する。図6Cは処理終了又は終了直前の様子を示し、全血バッグ22が実質的に空になり、バッグ23及び24がそれぞれRBC産物と血漿産物で満たされており、望ましくは、好適には利用可能なバフィーコート産物以外には導管26に殆ど残量がない状態を表している。
【0048】
ここで図1に戻り、基本的な変形例をいくつか説明する。まず重要なのは、図に示した実施例では、供血者/患者又はその他複合流体源11からの回収と遠心分離が同時に行われるわけではないという点である。そうではなくて、図1の実施例では、通常複合流体の入った収容バッグ22の容器をまず回収し、供血者11から分離してから遠心分離処理を開始する。そうでない場合は、選択肢として示されるように、特に装置10を使用して分離する複合流体が血液である場合には好ましい抗凝血剤(A/C)を使用する。好適な変形例では、回収中、供血者11からの血液がチューブ18を通ってバッグ22へ流れ、そこでA/Cと混合して抗凝血処理された血液混合液が生成されるように、回収に先立ちA/Cをバッグ22に混ぜる。このように、図1に実線で示されたように供血者への直接接続が可能となる。ここで強調するが、本発明は、抗凝血剤を混ぜることなく、予め回収した血液などの複合流体を分離する処理(図示せず)に使用することが可能である。(予め血液を回収する場合、そのような血液には様々な方法により既に抗凝血処理が施されていることが多く、さらに抗凝血剤を添加する必要がない。)しかしながら、別の実施例では、システム全体に組み込むことが可能な、図1に破線で示されているようなA/C容器99aを有する抗凝血システム99を使用する。特に、抗凝血剤容器99aはチューブライン99bに接続することができ、それを血液注入ライン18と流体連通状態で配設されたマニホールド99cに接続することができる。このようなマニホールドによる接続は既知で、本分野では頻繁に利用されている。次に抗凝血剤は重力によりチューブライン18に吸い上げられるか又は自由流れとなって流入する。前記自由流れはA/Cチューブライン99bの内径を慎重に選択することにより制御される。しかしながら、注入ライン18へのA/Cの流入を制御するために抗凝血剤ポンプ(図示せず)を使用することが好ましい。この目的に用いられるぜん動式ポンプは本分野で広く知られている(他には、特に線形ピストンプランジャーポンプなど)。
【0049】
他に可能な本発明の変形例として、分離された血液成分を、回収リザーバ23、24に保持せず、随意で供血者に戻すことができる。分離されたRBC及び/又は分離された血漿のいずれか(又は両方)の一定量を供血者に戻す実施例は、図示しないが、遠心分離処理の完了後に行われるのが好適である。このように、分離されたRBCを含むバッグ23及び/又は血漿を含むバッグ24は、ロータ40から取り外し、通常の方法で処理、保存或いは処置ができる。次に、供血者への再注入又は患者への輸液が必要な際は、従来の方法で(例えばスパイク、針又はその他無菌結合手段により)輸液ライン(図示せず)をポート構造28に接続する又は通すことができる。次に、分離成分(RBC又は血漿)の一定量を供血者11へ戻す(又は別の患者へ輸液する)ことが必要な場合、所望の成分を容器23又は24などのそれぞれから流出させ、各戻り/輸液ライン(図示せず)を介して供血者/患者11に戻すことができる。これら特殊な流れは、所望の血液成分をその回収/保存バッグ23、24から重力による自然な流れによるもので、及び/又は好ましくはぜん動式のポンプを使用してもよい。このように、各戻り/輸液ライン(図示せず)にはそれぞれポンプを取り付けてもよく、所望の分離血液成分をそのリザーバから各チューブを介して供血者又は患者11に送るため、所望の処理位置で作動させることができる。
【0050】
本明細書を通して記載するように、全血回収バッグ22の流入口及び流出口は、バッグ23、24の流入口と同様に、好適には内部にも外部にもポンプを必要としない。チューブライン18を通る流れは好適には重力により自然に駆動され、チューブライン19、20及び21を通る入流は、好適には式1の流体圧力と、また遠心駆動12によりロータ40に働く遠心力にさらされることから、流体に働く遠心力によるエネルギーにより駆動される。しかしながら、これらの流れのいずれかに他の駆動手段を使用することも可能である。第一の例として、ぜん動式又はその他の流体ポンプ(図示せず)を使用して供血者/患者11から血液を吸出し、全血バッグ22に供給することができる。しかし、これは好適には遠心分離に先立って行われるべきで、特にそれが重力を超える吸引力を発生する場合、バッグ22からの流出ライン19に付加的な締め付け装置(図示せず)などの補助具を使用するのが好ましい(必須ではない)。そのような締め付け具の例は従来技術の多くに見出される。
【0051】
同様に、分離された成分を分離流路50に流入させ、また該流路50から流出させるには遠心力を使うのが好ましいが、これには他の駆動手段を併せて使用することもできる。遠心分離後に行われる第一の例として(図示しないが上述で説明した)、回収バッグ23、24を分離部41及び/又は収容エリア42より低い位置に配設し、次に補助として重力による流れを使用して分離された成分を分離流路50から回収バッグ23、24に移動させることができる。他の変形例では、同様に好適には遠心分離後に、好適にはぜん動式又は他のタイプの外部ポンプ(図示せず)を使用し、分離された成分を分離流路50から各チューブライン20、21を介して移動させることができる。そのようなポンプ(図示せず)は上述の他の変形例に対してさらに大きな補助として機能する。遠心分離処理後に残りの流体を流路50からバッグ23、24に移動させるには、前進のための力が望まれる及び/又は必須である。従って、そのような随意のポンプは、遠心力による圧力が均衡した流れの望ましい補助となる。又は、そのようなポンプを唯一の駆動力として配設し、分離された流体を分離流路50から各チューブライン20、21を介してバッグ23、24へ流入させることができる。
【0052】
ここで、もう少し異なる変形例を説明する。まず図9の等角図を参照する。例えば図1から4に示したものと比較して、この遠心機14aが有する特徴は、特徴的なロータ40aの分離エリア41が、図9に示すように、回収エリア43a及び44aとして機能する独特のポケットを含んでいることである。前述のRBC及び血漿回収エリア43、44(図1ないし4参照)が、図9に示す実施例では実質的に長方形のポケット43a及び44aに変化しており、ポケット43a及び44aはまた、好適には図9(及び後述の図11Aなど)に示すように斜めに向かい合っており、遠心分離中バッグを保持できるようになっている。それでもなお本実施例の機能は図1ないし4の実施例と同じに保たれている。ここでも複合流体は中央の収容エリア42aから分離流路50aへと流れて分離され、分離された成分は各出口領域51a、52aを通って回収エリア43a、44aへと流入する。図9に破線で示す53a、54aは、それぞれポケット43a、44aに繋がる流出路又は流出チューブラインを表している。図10には流路/チューブライン53a、54aを実線で示した。
【0053】
図9及び10に示すこの実施例は、実質的に操作上図1ないし8に示す実施例と変わらない。むしろ、主要な相違点は製造段階にあると言える。先に図1ないし8に示した実施例のロータ40が主にプラスチック形成によって形成されるのに対し、図9及び10の変形ロータ40aは成型を必要とせず、代わりにプラスチックシートなどのシート状の材料を使用して、切開及び接着により例えばポケット43a、44aなどの形状に製造したり、又は熱形成、ローリング及び/又は曲げ加工により、収容エリア42a及び周辺流路50aなどの円形または実質的に円形の壁部材をつくることにより形成される。
【0054】
このように、ポケット43a及び44aはそれぞれ、図示したように、上部及び底部壁43b、43c及び44b、44cを含む複数の壁を有する。各側壁43d、43e及び44d、44eもまたこの実施例に示されている(図9)。好適には各側壁43e及び44eに形成された、切れ込み状の出口55a及び56aも図示されている。出口55a及び56aは流路/チューブライン53a、54aと協働して各ポケット43a、44aへの進入流を形成している。
【0055】
同様にして、図9に示されるように、各壁部により簡単にロータ40aの他の主要部分を形成することができる。円柱状の壁62aは血液収容エリア42aを形成することが可能で、各放射線状の壁64a、65aは放射状流入路46aを形成することができ、同様に内部及び外部円形壁66a、67aは周辺流路50aを形成する。実質的に共通の床部47aが特に図11Aないし11Dに図示されている。
【0056】
作動時には、図9及び10の実施例は上述のように動作し、図10及び11AないしDに示した中心軸45の回りを回転する。全血などの複合流体90を収容エリア42aに配置し(図11B参照)、ロータ40aを回転させると、複合流体は収容エリア42aから流路46aを通って周辺50aに流入する。複合流体は流路50aの分離部41aにおいて(図10参照)RBC91及び血漿92などの成分に分離される(図11C及び11D参照)。分離された成分は次に、上述の図7及び8について記載した様態で、流路50aの各部分を通ってそれぞれの回収エリア43a及び44aへと流れる(図10中の流れの方向を示す矢印85、87及び88参照)。
【0057】
前進流をここでも、流入路46a内の流圧が流路53a及び54a内の流出圧よりも大きくなるような各流体圧力の値によって生じさせ、維持する。流入口における圧力はρであり、ここでρは上述したように全血の密度であり、hは外部基準円97から流路46aの入口ポート48aの相対的な高さである。これに対する出口圧は(上述したように)ρとρであり、ここでρは血漿の密度、hは血漿出口ポート56aの高さを、ρはRBCの濃度、hはRBC出口ポート55aの高さを、それぞれ表す。ここで、hの値もρRBCRBCに関して変形項を含み、hは分離エリア41aにおける分離された成分の境界面間の高さ(図10には直接示されていないが、同様の境界面は前出の図7及び8に示されている)である。いずれにせよ、ρの値は(hが変更されていてもいなくても)好適には出口圧の値ρ及びρよりも大きいことが好ましい。これは上記の式1である。さらに、ここでも境界面は流出ラインの流体圧力の均一化ρ=ρ(式2)により所望の位置に維持される。
【0058】
さらに処理の流れを図11Bないし11Dの断面図に見ることができる。図5のセット16などのチューブ及びバッグセットをロータ40aにも使用し、図11Bに示すようにロータ40aの中に配設する。ここに示すように、実質的にいっぱいになったバッグ22を受容エリア42aに配設し、空の導管26とバッグ23、24をそれぞれの受容エリアに、つまり導管26を流路50aに、バッグ23をポケット43aに、及びバッグ24をポケット44aに配設する。放射状チューブライン19を流路46a(直接図示しない)に配設し、チューブライン20、21を、特に図11Bないし11Dに示すように、周辺流路50aから各ポケット43a、44aに通す。図9及び図11Bないし11Dに示すように、チューブライン20、21を保持するために実際の受容流路(図9の破線53a及び54a)は不要である。同様に、図9にはそのように示していないが、壁64a及び65aにより画定される物理的な受容流路46aも、収容エリア42aから流路50aに延びる放射状チューブライン19を保持するために必須ではない。このように、他の内部壁(例えば内部流路壁66a及び/又は場合によっては底部壁43c、44c)も同様に省略可能と考えられる。必要なのは、相対的高さh、h及びhが互いに相対的な値に維持されるように環状に流れる流体を図10に示した方向に保つ一部の構造だけである。
【0059】
それでも、図11Bには遠心分離前のロータ40aとバッグセット16の関係を示した。次に、図11Cには、遠心分離開始語の図11Bと同一の組み合わせを示した。バッグ22に入った全血は、遠心力により収容エリア42aを画定する壁62aの外側へ押される。蓋36a(図11Bないし11D)を使用して、収容エリア42a内での全血の移動に垂直方向の制限を設けても良い。ここには図示しないが、収容エリア42a内の流体は、例えば図6Bに示されるような、準放物線状の形態を取る場合もある。図11Bないし11Dに示されるように、蓋36a内に及び/又はそれを貫通して通路部又は構造27aを設け、これをバッグ22の空気口27と連通させることにより、特に全血が壁62aの方向へ移動してそこから流出するときのために、バッグ22に空気を送り込む。ここで、(例えば0.2ミクロンの)微生物フィルタを使用し、バッグ22及びシステム16の無菌状態を維持することもできる。図10に戻り、バッグ22及び収容エリア42aから流出する血液は、チューブライン19及び/又は流路46a(図11Aないし11Dには図示しない)を通って流路50aへと流れる。図10の流れの方向を示す矢印85参照。流路50aにおいて、全血(又は他の複合流体)はその構成要素(前出の図7及び8の分離エリア41a参照)に分離され、構成要素はその後流路50をそれぞれの方向へ流れる。半時計回りに流れるRBCの流れを示す矢印87及び時計回りに流れる血漿の流れを示す矢印88参照。これらの方向(或いはその反対)はロータ40aが時計回り(矢印95)に回転する場合も半時計回りに(図示せず)回転する場合も可能である。図11Cには、分離されたRBC91が流路50a内の導管26に流入する様子が図示されている。分離された血漿92は同様に図11Cに示されている(色づけしていない)。ここには分離された成分、すなわちRBC91と血漿92がそれぞれのチューブライン21、20(随意で配設可能な流路53a、54aも破線で示されている)を通ってポケット43a、44a内の各バッグ23、24に流れる様子も図示されている。遠心力によりまず外側から、RBC91がバッグ23を満たす様子が分かる(血漿92も同様にバッグ24を満たす)。典型的なh及びhそれぞれの高さが図11Cに示されている。
【0060】
図11Dは遠心分離処理が完了した状態を示しており、(完全でなくとも)実質的に全ての全血(或いは同様の複合流体)がチューブライン19を介して流出し、バッグ22から取り除かれた状態を示している。好適には空気が空気口27及び出口構造27aから進入してバッグ22を実質的に満たしている。バッグ23及び24は実質的にそれぞれの成分RBC91及び血漿92によって満たされており、好適には導管26及びチューブライン19、20及び21に残留している流体(又はバフィーコート産物)は極わずかである。この時点でロータ40aの回転を止め、バッグセット16をそこから取り出すことができる。チューブライン20、21を熱により封止し、及び/又は回収バッグ23、24を切り離してそこから分離し、その後(従来技術により)保存処理を施す及び/又は輸血に利用する。
【0061】
バッグ22に形成された空気口27から空気が流入することにより、バッグ22は円筒形の形状となり、複合流体がエリア42の壁62の方へ移動してそこから流出するという簡素な構造が可能になる。しかしながら、バッグ23、24から排気されることはなく、上述したように処理中は排気されても良いが、その場合、当然のことであるが、遠心分離後、バッグ23、24に設けられた空気口27は全て保存条件を向上させるために封止する必要がある。分離された成分の保存又は利用に先立ち、後処理(白血球削減、フィルタリング、ウィルスの不活性化又は保存剤添加など)を施すことが望ましく、そのような後処理は好適には遠心分離処理完了後に行われる。
【0062】
別のロータ/分離流路構造の変形例を図12ないし16に示す。上述のRBC/血漿分離装置の実行では、全血産物一単位の処理とそれに伴う製造及び機械化を目的とした。好適な実施例によると、上記ロータは約一つの全血量ユニット又はバッグ22とそれに対応する回収バッグ23、24を収容するように設計されている。それに対応する規模のモータ基部が、一回に一つそのようなロータ40(又は図9a及び10の40a)を回転させる。このような構成は、時に「患者の隣の」分離(つまり、全血を供血する場所で、または近くでの分離)と呼ばれる好ましい単純な構造を提供している。しかしながら、場合によっては一回に一つの全血ユニットよりも大量の全血を処理することが好まれる及び/又は必要となる。そのような場合の実施例を図12ないし16に示す。
【0063】
まず、図12には、例示的に、1つのロータ240に2つの独立した処理エリア200a及び200bを組み込んだ様子を示した。図13及びその他には、ロータ440上にそのような処理エリアが4つ(400a、400b、400c及び400d)ある様子を示した。図12の参照番号中の文字a、b及び図13及びその他のa、b、c及びdなどは、ここでは一般的に複数の同一要素(例えば、図12の200a及び200b、並びに図13の400a、400b、400c及び400dなどの個々の処理エリア)を区別するために使用している。従って、また上述した実施例中の要素と比較して、最初に記載した遠心分離構造の実施例(図1ないし4及び9と10など参照)では1つであった血液分離流路50(及び50a)が、円周上で直列し対向する複数の流路、例えば図12のロータ240上に図示されている250aと250b、及び図13のロータ440上の450a、450b、450c及び450dに分割される。図12の2つの流路250a及び250bは、好適には向かい合っており、それにより、流路を流れる物質が、空気、血液又はそれ以外の流体であろうと、それに関係なく、遠心ロータ240における重量配分によって互いに均衡している(ロータ440における450a、450b、450c及び450dも同様)。同様に、他の複数の処理エリアの構成にも同様の均衡が与えられる(図示せず)。
【0064】
さらに、これら変形例の構成の例をもう少し詳細に説明する。図12のロータ240には2つの独立した全血収容エリア242a及び242bがあり、そこにまず分離する全血を注入する。2つの赤血球(RBC)回収エリア243a、243b及び2つの血漿回収エリア244a、244bも含まれる。2つの独立した放射状流入路246a、246bが全血エリア242a、242bと、それぞれに対応する半円形の流路250a、250bとを連結している。また、流路250a、250bのそれぞれの一端は、分離された成分を成分回収エリア243a、243b及び244a、244bに供給するための各流路と連結している。これら流路はより詳細にはRBC流出路253a、253b及び血漿流出路254a、254bである。このように、各流出路253a、253bは、流路250a、250bのRBC出口領域251a、251bから各RBC回収エリア243a、243bへの供給路である。同様に、2つの血漿流出路254a、254bは、血漿出口領域252a、252bから血漿回収エリア244a、244bに繋がる供給路である。後述でさらに説明するように、同様の構造上の特徴が他の複数ユニット処理機にも含まれている(図13ないし18及び19Aないし19Dなど参照)。
【0065】
いずれにせよ、ここで基本的に好適な特徴は、例えば、2つの分離流路それぞれに連結するRBC出口領域251a、251bが、各血漿出口領域252a、252bより半径方向にさらに外側に位置するように、分離流路250a、250bが配設されていることである。ロータ240の好ましい円形周辺を表す基準円297により、この特徴がより分かり易く示されている。これはまた、流路250a、250bは、(RBC出口ポート251a、251bから血漿出口ポート252a、252bを見たとき)流路250a、250bの弧全体にわたり(軸245に体して又は該軸を中心として)内側に向かって螺旋形状をなす、又は少なくとも流路246a、246bから前記分離流路への入口から、血漿出口ポート252a、252bに向かって内側に螺旋形状をなすように、配設されていると考えることもできる。よって、流路250a、250bは、(血漿出口ポートからRBC出口ポートを見たとき)その弧全体にわたり外側に向かって螺旋形状をなす、又は少なくとも流路250a、250bへの入口(放射状流路246a、246bとの交差部249a、249b)から、RBC出口ポート251a、251bに向かって外側に向かって螺旋形状をなすと言うこともできる。基準円297に関して、これはh>hの関係と見ることができる。ここで、境界面(図示せず)の高さhはまた、好適にはhとhの間に位置する。例えば、hは好適には、hにより示される出口よりも下で、hにより表される出口ポートよりも上に配設される(図8及びその説明を参照)。また、上述した(入口ポート248a、248b及び出口ポート255a、255b及び256a、256bなどの)入口と出口の「高さ」に関する流体圧力の関係は、本実施例及び後述する他の複数ユニットの実施例でも依然として好ましい。特に、前進流駆動関係はここでも同様で、入口における流体圧力は、特に高さを適切に選択することにより、出口における流体圧力の組み合わせよりも大きくなければならない。すなわち;
ρ>ρ 又は ρ>ρ (式1)
【0066】
ここでも、圧力ρghのいずれか又は全ての項は、密度の変化及び/又は1つ以上の流体成分(合成又は分離成分の流体)の分離成分の境界面及びそれに関連する密度の差を調整するための総和又は中和要因を含んでもよい(図7及び8及びそれに付随する説明を参照)。同様に、上述した境界面制御の特徴は、これら複数ユニットの実施例にも適用される。すなわち、出口における流圧を実質的に等しく保つことにより、分離流路250a、250b内の所望の位置に境界面を維持することができる。特にこれは各出口ポートの高さを以下の式を満たすように選択することにより達成される。
ρ=ρ (式2)
【0067】
これにより境界面の制御が可能になる。各流路の高さを表すそれぞれのhの値は(必須ではないが)好適にはロータ全体の均衡を維持するために均一である。例えば、各入口ポート248a、248bの高さhは、(必須ではないが)好適には同一の値である。同様に、血漿出口ポート256a、256bの高さhは好適には同一で、各RBC出口ポート255a、255bの高さhも同様である。
【0068】
上述のように、図13は、同様の複数ユニットのための実施例を示しており、一般的に400a、400b、400c及び400dで示す4つの処理エリアを含むロータ440を有している。これについて以下に詳述する。4つの独立した処理エリア400a−dのそれぞれに関する要素の各参照番号の後ろにアルファベットの小文字a、b、c及びdを付し、それによって、独立した処理エリア400a−dの、同一の要素であるがそれぞれ独立している要素の同一性を示し、且つ区別する。
【0069】
このように、実質的に中央に配設された4つの全血受容/収容エリア又はポケット442a−dがあり、それぞれ入口ポート448a−dにおいて流入路446a−dに連結している。流路446a−dは入口ポート449a−dにおいて周辺流路450a−dに連結している。流路450a−dは、それぞれ出口ポート451a−d及び452a−dを介してRBC及び血漿流出路453a−d及び444a−dに連結している。流出路453a−d及び454a−dはRBC及び血漿回収エリア又はポケット443a−d及び444a−dのそれぞれに連結している。出口ポート455a−d及び456a−dは最終的な連通部分である。図14及び15は本実施例における好適な独立要素を分かり易くするために装置の高さを示している。
【0070】
ここで、入口ポートと出口ポート、特に入口ポート448a−dと、RBC及び血漿出口ポート455a−d及び456a−dの相対的な距離又は「高さ」が、ここで行われる分離処理の駆動力及び制御力として機能する。さらに詳細には、入口ポートの高さhは、そこにおける流体圧力ρが出口ラインの流体圧力ρ及び/又はρのいずれかよりも大きくなるように選択される(上述の式1を参照)。ここでも、(この高さで発生する場合は)境界面に所望の修正を施すことができ、流入ライン内の又は該ライン近傍の(例えば446a−d内の又は近傍の)流体圧力の決定をより正確に行うために、高さhにおいて密度の高いRBCを使用できる。
【0071】
よって、境界面を制御する高さである(出口ポートの高さとも呼ばれる)h及びhも、流出するそれぞれの流体圧力が実質的に等しくなるよう、同様に選択される。式2;ρ=ρを参照。また、好適には、基線(例えばロータ440の周囲497)からの各出口ポートの高さh及びhはh>hとなるように決定される。また、境界面の高さhはそれらの間に位置する、つまりhはhによるポート手段より下にあり、且つhによるポート手段より上にあることが好ましい。
【0072】
上述のように、これら実施例によるロータは、例えばプラスチック成形などを含む様々な方法のいずれかを使用して製造することができる。成形型は、これまで示したような構成を実現する1つ又は複数の部分からなる。具非成形による複数ユニットの実施例(図示しない)の製造には、図9、10及び11Aないし11Dの実施例に示した形成可能なシート材の使用を含め、別の処理方法及び材料を使用することもできる。
【0073】
さらに、処理エリア(400a−d)の数が増えるなど規模が増大するに従って、及び/又は中心軸(図13の軸445)が周囲(図13の周囲部499)に向かって大きくなるに従って、駆動力のより大きい遠心モータ基部(図示せず)を使用する必要があると考えられる。とは言え、図13ないし15のロータ440のような複数ユニット用ロータ(或いは他の多量、2ないし約6、8、12又はそれ以上の数のユニット用ロータ)を、典型的に血液銀行において血液成分分離に使用されてきた、既存のバケツ型又はカップ型遠心機のロータに代替することができる。このように、既存の駆動機を使用して、(例えば、高い回転数(RPM)及び/又は5000G(5000×重力)などの大きなGの力など)分離及び流れに好適な力を生成することが可能である。
【0074】
ロータ440の有効境界面に既存のロータのスピンドル又は駆動軸を与える1つの手段の実例として、図15にスピンドル収容部500を簡潔に図解した。
【0075】
これら実施例の様々な利点の1つが、ここで使用される図16のチューブ及びバッグセット16aに見出される。チューブ及びバッグセット16aは上述の図5に示したバッグセット16と殆ど同じである。例えば、どちらのバッグセットも、複合流体/全血バッグ22と2つの分離成分用バッグ23、24(RBCがバッグ23に、血漿がバッグ24に回収される)からなる3つの主要なバッグと、それらバッグから延びる関連チューブライン19、20及び21から構成される。2つのセットの違いは、主に、チューブライン19、20及び21が接続する分離導管226/426にある。好適には、導管226は他のバッグ22、23、及び24と同じ種類の材料から同じ方法でつくられる。(上述のように、図5の実施例の導管26にもバッグを使用することができる。)しかしながら、導管226/426は、主に選択されたロータの構成(分離流路50、50a、250又は450や、所望によりそれ以外の部分の長さ及び幅)に応じて、他のいずれのバッグよりも短く(又は長く)、及び/又は幅が広く(又は細く)、及び/又は容量が小さい(又は大きい)。例えば、縁部26e、26f(図16)の幅をもっと広げれば(破線で示した矢印参照)、バッグ/導管226/426は、ロータ40又は40a(図2ないし4及び9ないし11Aなど)などのロータを覆うのに適用できるよう、さらに伸張されてもよい。
【0076】
さらに、通常分離された及び連続的に分離され続けるRBCと血漿の境界面に集まるバフィーコート(白血球及び血小板)を回収し、その後処理及び/又は使用するために、導管226(又は26又は図17の426)を固定して使用することが望ましい。遠心分離処理後に導管226/426の内容物を随意で取り出すことができるように設けられた任意の接続/連結構造28aが、図16に破線で示されている。空気口27及び/又は接続構造28は必要に応じてバッグ22、23、24にも設けることができる。図16には示していないが、好適には空気口27をバッグ22に接続する。また、図16に示すように、供血者に接続するチューブライン18は、上述にも説明したように、一ユニットの全血供血完了後に封止され、切断されるのが好ましい(よって、バッグ22は全血で満たされた状態になる)。封止及び切断ライン25aを図示した。さらに、破線で示した封止及び切断エリア25b、25c及び25dは、遠心分離後のライン19、20及び21の好適な封止及び/又は切断を示している。複数の他のチューブラインについても切断及び/又は封止が行われる。図16のバッグ22にはさらに、切断可能なコネクタ29が図示されている。該コネクタ29の使用により、はじめはチューブライン19に流体が流入しないようバッグ22を塞ぎ、その後コネクタ29を切断することにより流体をバッグ22からチューブライン19に流入させることが可能となる。ここでは(又は他のチューブライン20、21などでは)、スライドやローラクランプ又は止血鉗子など、別の流れ止め部材(図示せず)を使用することもできる。
【0077】
実施例による処理エリア400cに実施例によるセット16aを配設した状態を図17に示す。詳細には、複合流体バッグ22が収容/受容エリア442cに配設され、それに接続するチューブライン19が輸送流路446cに配設される。同様に、回収バッグ23、24が各回収エリア443c及び444cに配設され、それに接続するチューブライン21、20が各流路453c及び454cに配設される。ここで示されるように、分離導管426は、それに対応する周辺分離流路450cに配設される。
【0078】
図18にさらに詳細に示すように、延長部材554(図18に破線で示す)を随意で使用し、流路454cの内側への延長部を固定することができ、それによって、対応する流体圧力の項の長さ又は高さが確実に適切な値となるようにすることができる。よって、破線で示す基線497から測定した高さhは、延長部材554により確保される。流路446cの流入口流体圧力の値、つまりh、及び/又はhで示される流路453cのRBC流出口の流体圧力それぞれを固定するために、同様の延長部材556及び553を使用することができる。図12ないし15、17又は18には示さないが、(図6A、6B及び6Cの棚部60、70のような)唇部又は棚部をこれら複数ユニットの実施例に使用して、流体を各エリア及び/又は流路内に保持することもできる。これら複数ユニットの実施例において、蓋(図1ないし4の蓋36参照)を同様の目的で使用することもできる。
【0079】
いずれにせよ、処理エリア400を使用した好適な処理方法が19Aないし19Dに示されている。例えば、図19Aは複合流体90が一般的な収容エリア442に配設されている状態を示す。上述のように、バッグセットは好適ではあるが必ずしも必要ではないため、図19Aないし19Dには図示しない(しかし、図19Aは、全血を満たしたバッグ22を含むバッグセット16又は16a(図17参照)が分離エリア400の収容又はその他関連エリア442、443、444及び450に取り付けられた直後の状態に対応するものである)。(図16の切断可能コネクタ29のような)流れ止め部材又はバルブを収容エリア442と流路446の間のポート部448に使用し、この部材を開く(又は切断可能部材29の場合切断する)ことにより流路446に流体を流入させる。図19Aに破線で示されるように、随意でクランプ又はバルブ653及び654を流路453、454の内部又は近隣に配設し、必要時まで、例えば回転速度が十分に上がるまで、流路453、454に流体が流入することを防ぐ。これらは従って遠心クランプと呼ぶことができ、ロータ440に配設して、ロータ440が所定の最低回転速度に達することにより自動的に作動するように設定できる。或いは、これらクランプを手動で作動させる(典型的な予旋回作動)か、又は他の機械的及び/又は電気的手段により回転中(又は回転前又は回転後)に開閉するよう自動化することができる。なお、図19Aは準備が完了した回転開始前のシステムを表している。
【0080】
図19Bは、ロータ440が軸445の周りを回転し始め、最初の流入が起こった状態を示している。流体の流れはエリア442から始まりポート448を通って流路446へと続く。この流れはその後、流路446を通り、ポートエリア449を介して周辺分離流路450へと続く。複合流体からの、重い相を有する成分と軽い相を有する成分の分離が流路450で始まる状態が図示されている。高さhに表される境界面が分離を示している。分離された成分はその後、途中予め設定した所望の回転速度が達成されるまで、随意のクランプ部材453、454により止められる場合もあるが、それぞれ流路453、454を流れる。このように、図19Bは、初期の流れ、分離の開始及び/又は、回転数(RPM)がゼロ又は低い数値から最終的に望まれる高い数値に上昇する間の流体停滞状態を表している。
【0081】
これに対し図19Cは、RPMがさらに高まった状態を表し、分離された成分91、92が流路450から各流出路453、454を通ってそれぞれ回収エリア443、444へと連続的に流れる状態(遠心クランプ653、654が使用されている場合このときそれらは開いている)が示されている。同様に連続的に、複合流体90は収容エリア442から流路446を通って分離流路450へと流れる。ρ>ρ及び/又はρ>ρ(式1)の関係により、ここでも連続的に前進する流れが生成される。このように、入口ポート448のh、ポート455のh及びポート456のhは、前進流をつくり出すために選択される変数である。重い相及び軽い相それぞれへの分離もまた、流路450内で連続的に起こる。しかしながら、境界面は同じ高さhに保たれ、一般的にそうであるようにバフィーコート(白血球及び血小板)が分離流路450内において境界面に残る。ここでも、ρ=ρ(式2)の関係を、境界面をhのレベルに維持するために使用する。ここでh及びh値は選択可能な値である。同様に、また上述のように、流路450は、hがhより大きくなるような(h>h)準螺旋状に設計される。
【0082】
次に、複合流体90が収容エリア442からすべて流出すると、ロータ440の回転は停止され、それにより流路446、453及び454内の流れも停止する。この状態を図19Dに示す。実際には、遠心クランプ653、654を使用している場合は、ロータ440のRPMが低下したときこれらが自動的に閉まるようにすることができる。これにより流路453及び454に流体が逆流することがなくなり、よって回収443、444から産物が失われることがなくなる。また、随意で流路446にクランプ要素(図示せず)を使用することもできる。次に、ロータ440が停止したとき、分離された成分91、92はそれぞれ各回収エリア443、444から取り出される。バッグ23、24(図19Aないし19Dには図示しない)をこの取り出し作業に補助的に使用することができ、これらに接続するチューブライン21、20(図19Aないし19Dには図示しない)を切断して(図16の切断エリア25c、25d参照)、成分産物91、92を保存、またはその後の処理(病原の不活性化、白血球低減、フィルタリング及びまたは保存剤添加など)にまわすか、又は輸血などに使用することができる。バフィーコート導管426(図19Aないし19Dには図示しない;図16参照)もまた分離流路450から取り外し、必要に応じてさらなる使用のために、その内容物94を後処理にまわし、該内容物から血小板又はその他バフィーコートの成分などを抽出する。このような導管426(または図16の226)の内容物の取り出しは、図16に任意で使用できること及び他のバッグ22、23及び/又は24にも使用可能であることが示されている連結構造28を通じて行うことができる。バッグ及びチューブセット16aを使用する場合、保存用ではない又はさらなる処理の行われないバッグ/チューブライン(バッグ22、チューブライン19、20及び21など)をロータ440から取り外して、これらは好適には使用後廃棄可能であるので、廃棄する。前もって無菌処理が施されているそのような廃棄可能なセットの使用により、使用の度に再度無菌処理をすることなく、ロータを何度も繰り返し使用することができる。またそれにより、廃棄可能なロータを製造する付加的な必要性が軽減される。
【0083】
ここで再度、例えば、好適には特にロータの取り外し、取替え/代用が可能な既存の遠心機に配設したロータ440を使用して、本発明の方法により複数ユニットの同時処理を行う。図19Aないし19Dを使用して説明した方法と同一又は類似の方法で、複数ユニットのバッグセットを処理することができる。
【0084】
例えば、これらに限定されるものではないが、処理ユニット数、及び/又は各ロータ上における様々な収容及び/又は回収エリア及び/又は流路の相対的配置構造などの多くの選択肢を含め、他の変形例(図示せず)が実行可能である。方法論も多岐にわたる。よって、本発明の構造及び方法に関する、こういった及び様々なさらなる修正、適合及び変形は、本発明の範囲及び精神から逸脱するものではいことは明らかである。むしろ、本発明は、全ての修正、適合及び変形を含み、それらは本明細書の請求の範囲及びそれらの均等物のみによって制限される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、各流体容器と供血者を運転可能な位置に配置した本発明による分離システムを部分的に分解図で示した等角図である。
【図2】図2は、図1に示した実施例の一部である、本発明による分離装置のロータ/遠心部の等角図である。
【図3】図3は、図1及び2に示したロータの平面図である。
【図4】図4は、図3に示したロータを線4−4で切った断面図である。
【図5】図5は、図1に示した実施例のチューブ及びバッグシステムの図である。
【図6】図6A、6B及び6Cは、図5に示したチューブ及びバッグシステムを含む、図3のロータを線6−6で切った断面図である。
【図7】図7は、図1ないし3に示したロータの一部の平面図である。
【図8】図8は、使用状態にある図1ないし4に示したロータの別の平面図である。
【図9】図9は、図1の分離システム及び図3のロータの変形例であるロータ/遠心機の等角図である。
【図10】図10は、図9に示したロータ/遠心機の、変形例の平面図である。
【図11】図11A、11B、11C及び11Dは、図9、10に変形例として示した装置を図10の線11−11で切った断面図である。
【図12】図12は、本発明による別のロータの平面図である。
【図13】図13は、本発明によるまた別のロータの平面図である。
【図14】図14は、図13に示したロータ/遠心機の実施例の等角図である。
【図15】図15は、図13及び14に変形例として示したロータ/遠心機を線15−15で切った断面図である。
【図16】図16は、図12ないし15に示した本発明による別の実施例に使用するチューブ及びバッグシステムの平面図である。
【図17】図17は、図16のチューブ及びバッグシステムを有する、図13ないし15に示したロータ/遠心機の変形例を部分的に分解図で示した等角図である。
【図18】図18は、図17に示した実施例に使用するロータの変形例の、部分的等角図である。
【図19】図19A、19B、19C及び19Dは、使用状態にある、図13に示したロータ/遠心機の別の実施例の部分平面図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
This application claims priority from US Patent Application No. 60 / 245,282, filed November 2, 2000.
The present invention is generally directed to a centrifugal fluid separator, and more particularly to a pressure driven / balanced separator having a simple disposable tube and bag set for use with a rotor that preferably does not have a loop and does not seal by rotation. .
[0002]
[Prior art]
Many fluid separation devices are known, and various schemes are currently available for separating blood and other complex fluids into various components. For example, various centrifuges can be used to separate blood into constituent components such as red blood cells, platelets, plasma, and the like.
[0003]
The centrifugation used for such purposes is diversified in both the continuous type and the batch type. For example, in a widely used method known as continuous centrifugation, which is generally the opposite of batch processing centrifugation, a continuously injected composite fluid flows into a separation device or chamber while at the same time the components of the composite fluid are substantially continuous. And the separated components are usually subsequently removed from the apparatus or chamber almost continuously. Many types of such continuous fluid separation devices currently in wide use include multiple loops of inflow and outflow tubing lines connected to a separation centrifuge chamber, each loop preventing the tubing lines from rotating themselves. In addition, it rotates with respect to the centrifugal chamber in a relation of 1 omega-2 omega (1ω-2ω).
Alternatively, the tube line connection to the continuous centrifuge may have one or more rotary seals in connecting the tube line to the centrifuge chamber, so that the tube line does not rotate itself, instead of having such a loop. It can be used when needed.
[0004]
On the other hand, batch centrifugation is typically used to separate complex fluids such as whole blood in a closed chamber, or sometimes a deformable bag, and is usually used automatically and / or manually for one or more A complicated process of extruding the separated components from a separation container or a bag is required. Such prior art batch processing methods require a great deal of control, either automatically, such as by optical interface detection, or by human effort to monitor moving interfaces. In fact, prior art centrifugal separators, whether continuous or batch, are designed to drive the fluid flow to control the interface between the component elements separated by said device to a desired position. Various means and methods have been used. For example, as described above, various optical feedback methods and devices have been used in the prior art. Various pump and valve configurations are also used throughout. Alternatively, relatively automated flow-density interface control is also used, such as in a continuous system, by placing a control outlet at a strategic location relative to the outlet of the separated components. .
[0005]
Nevertheless, while these prior art separation devices have acceptable productivity, they also exhibit inefficiencies in achieving the desired optimum productivity. For example, centrifuges that use a loop of tube lines that rotate in the 1ω-2ω relationship described above with respect to the centrifuge chamber require a large, usually substantial, large drive mechanism, thereby providing such an overall device. Each one is necessarily relatively large. On the other hand, rotary sealing devices require a rotary sealing structure that is complicated and sometimes poses operational problems. Further, fluid drive and / or interface control systems according to the prior art are generally overly complex, as are most of the optical control types, and / or automatic flow / density control is typically inherent. However, due to the re-mixing of a part of the centrifuged components, they do not function completely efficiently during the separation.
[0006]
Therefore, there is still a need to provide a more efficient centrifuge in terms of efficient fluid drive and separation interface control. In particular, it is desirable to reduce the rotor drive mechanism, volume and / or scale, and / or reduce the need and / or complexity of the seal. Other objects of the present invention will be clarified later in this specification.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is generally directed to a centrifugal fluid separation device and / or system for separating a composite fluid into component components contained therein by centrifugal force. Such centrifugation systems include a unique centrifugal rotor and a combination of rotor and fluid container, wherein each rotor preferably has a plurality of containers therein and rotates relative to a rotary drive. It is possible to arrange them together in free positions. The term “free rotation” indicates that the rotor does not have a loop and is not sealed by rotation, and that it is preferable that the rotor can be driven magnetically or non-invasively. Thus, a fully enclosed system may also preferably include a simple disinfection and fluid container / tube combination and / or rotor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Each rotor has a centrally located area for receiving / containing the composite fluid, at least one component recovery area, and at least one fluid passage defined therein. In a preferred embodiment, the composite fluid to be separated component by component flows into a fluid receiving / receiving area, preferably a composite fluid container or bag. Thereafter, under centrifugal conditions, the composite fluid flows from the composite fluid container through a radial fluid inlet to an annular fluid separation passage where it is separated into components by centrifugal force. These components then flow through each annular passage section to a respective collection area, and can preferably be collected in a collection container or bag. These separated fluids can then be removed from the separation device or collection bag for storage or further processing, or returned to the donor. The composite fluid is preferably whole blood, each component being plasma and red blood cells (RBC), but other recoverable components may include, in particular, buffy coat and / or platelets.
[0009]
Each annular passage portion preferably includes or is connected to first and second fluid outflow passage portions for separated components to flow into each collection area. The first and second outlets preferably have first and second outlets, respectively, which outlets are preferably arranged at relatively radial positions, and the mutual location of the two outlets is The hydraulic or hydrostatic pressure is selected to be substantially balanced between the outlets through which the separated components flow. Such fluid pressure balancing preferably controls the interface between the separated fluid components in the annular separation passage to a desired location. The preferred outflow channel height relationship that enables this water pressure equilibrium is given by the general static equation ρ2g2h2= Ρ3g3h3Where the first height or radius of the first outflow channel is h2, The second height or radius of the second outflow channel is h3And Correlated h2And h3Is selected so as to provide a suitable and suitable pressure balance to the separable composite fluid that is separated therethrough into each fluid component. Another variable in the above equation is, for example, ρ representing the density of each of the separated fluids in the first and second outlet channels.2And ρ3Or a value that depends on the fluid, such as g2And g3Are relatively unselectable and / or generally less important, and are relatively influential values in the equation. g2And g3Is a gravitational acceleration value representing an average g value on each side, and is not a substantially equal value in normal operation but is an approximate value (even if there is a difference, usually g2And g3Is relatively small). Thus, the drive is dominant and the selectable difference is the correlated height h2And h3And these are simply chosen to absorb the difference of the other variables ρ or g.
[0010]
Thus, for complex fluids such as whole blood, if the respective densities of the separable components such as plasma and RBC are known (within a sufficiently controllable range), the respective height h2And h3Can be selected such that the position of the interface between the separated components is properly set. Thus, this interface is maintained at a desired location (preferably in the separation passage) even though the composite fluid continues to flow in and out substantially continuously and the separated components continue to flow out in a substantially continuous manner. Dripping. It should be noted that these "heights" are preferably measured radially inward from the reference circle toward the central axis, but the inflow and outflow channels need not be arranged on a radial path That is. Non-radial and circuitous flow paths are also effective and can achieve the pressure drive and balancing relationships described herein. Further, although there is no particular limitation on the reference line or circle serving as a starting point when measuring the “height”, it is preferably in the fluid path, where a separation component having a heavy phase (eg, RBC) The exit from the peripheral channel will be described.
[0011]
Other relationships derived in the same way, in particular with regard to the dynamic forces of the fluid flow in the present invention, are also used in the system according to the invention. For example, a further preferred feature of the present invention relates to a favorable relationship between the fluid pressure at the outlet and the pressure at the inlet, especially when they are at the height or length (h1) As well as the height or length (h2And h3) Is affected by the selection. Where the fluid pressure ρ at the inlet1g1h1Is at least the fluid pressure ρ at the outlet2g2h2Or ρ3g3h3If either is greater, the fluid will continuously flow forward. The following equation illustrates this relationship:
ρ1g1h1> Ρ2g2h2Or ρ1g1h1> Ρ3g3h3
This relationship determines the general force of the fluid flow in one direction from the initial receiving / receiving area to the separation passage and to each component recovery area.
[0012]
Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and are merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and are intended to limit the scope of the invention, which is defined by the claims. wide. These and further described features of the invention will be more clearly disclosed by the detailed description with reference to the accompanying drawings. Although the accompanying drawings are plural, similar components are denoted by the same reference numerals.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A pressure-balancing separation device according to the invention, having no loop and not sealing by rotation, is disclosed in the accompanying drawings and is designated by the reference numeral 10. Although processing of other complex fluids is possible, these preferred embodiments process whole blood as a preferred example of decoding fluid. Although red blood cells (RBC) and plasma are mainly described as components suitable for separating from whole blood, buffy coat, platelets or white blood cells, etc., can also be treated as targets for separation and recovery.
[0014]
As illustrated in FIG. 1, which includes a donor 11, a separation system 10 typically includes a tube system that includes one or more tubes 18, 19, 20, and 21 and reservoirs or bags 22, 23, and 24 connected thereto. A centrifugal separator 14 provided with a motor base 16 and a motor base 12 are provided. Separation conduit 26 is also shown as part of tube system 16. One set of suitable tube systems consisting of tubes 18-21, bags 22-24 and conduits 26 is shown in more detail in FIG. 5 (see discussion below). These major components, and optional tubes and associated components, are described further below. Optionally, an anticoagulant (A / C) is preferably used, and the A / C may be added at the time of collection (see A / C assembly 99 shown in dashed lines in FIG. 1). The coagulant may be pre-packed in the whole blood collection bag 22 (not directly shown) and / or added later (after removal from the donor) and / or directly donated blood as shown in FIG. It may be unnecessary when pumping from a person.
[0015]
In the preferred embodiment, the motor base 12, also referred to as the drive of the separation device 10, is preferably of a tabletop size and is a readily movable magnet (or another drive) that produces a rotating magnetic field in a magnetized embodiment. Formula) device. The motor base 12 can generate this rotating magnetic field, for example, by one or more magnets that physically rotate or rotate about a vertical axis of rotation. Alternatively, the magnetic field can be generated by charging one or more magnets or electromagnetic coils in a controlled rotation sequence, as is generally known in the art. Further, other drive mechanisms may be employed. As a non-limiting example, the motor base 12 may have a spindle or notch-shaped protrusion housing (both not shown) extending therefrom, which are located at the bottom of the rotor 40 of the centrifuge 14. It is designed to engage a corresponding spindle housing (FIG. 15 shows an example of a spindle housing; described below) or a notch-shaped protrusion (not shown). Then, the motor base 12 rotates the corresponding member, and the rotor 40 may be rotated by the mechanical agreement.
[0016]
In any event, the centrifuge 14, which may also be referred to as the centrifuge portion of the separation device 10, is desirably (but not necessarily) self-contained and removable to easily couple with the motor base 12. . Preferred forms for easy bonding are as follows. The motor base 12 is preferably a flat-topped device, which produces a rotating magnetic field extending from its flat surface 13. Next, the centrifuge 14 preferably has a flat bottom so that it can be easily arranged in cooperation with the top plane 13 of the motor base 12 or simply on top plane 13 thereof. In this way, the preferably flat bottom surface 15 of the centrifuge 14 can be arranged in such a way that the whole surface is in contact with the upper flat surface 13 of the motor base 12. In the preferred embodiment, the two surfaces in full contact are substantially horizontal. The axis of rotation (see the description with respect to FIGS. 3 and 4 below) is preferably substantially perpendicular to the top plane 13 of the base 12 and the bottom plane 15 of the centrifuge 14 and thus substantially in the illustrated embodiment. Perpendicular to the horizontal plane.
[0017]
As shown in FIG. 1, the centrifuge 14 may have an outer housing 30 and an inner rotor 40. In a broad sense, the outer housing 30 preferably includes a bottom wall 32 (the outer surface of which is the bottom plane 15 described above), a peripheral wall 34, and a top wall or lid 36. The bottom wall 32 and the peripheral wall 34 are preferably continuous and are preferably at least partially integrated or integrally formed, although separately formed elements may be subsequently combined. In each case, these walls can (but need not) form a fluid-tight structure. The lid 36 simply covers the rotor 40 to cover the peripheral wall 34, preferably in a fluid-tight configuration, or not necessarily in a fluid-tight configuration, to keep the tube and bag system 16 therein during rotation. It is arranged as follows. Although preferred in one embodiment, the invention does not require the housing 30 to be fluid-tight, and furthermore, in operation, the tube and bag system 16 is fluid-tight, and this system 16 is described below. This is not necessary as long as it is sufficiently held in the rotor 40 during rotation.
[0018]
As shown in FIGS. 1-3, a suitable rotor 40 is generally divided into four parts; a separation area 41 to complete the separation, a whole blood storage area 42, and an RBC (red blood cell) preferably. An RBC area 43 collected in a storage container (see below) and a plasma area 44 for collecting plasma. The separation or separation area 41 of a suitable internal rotor 40 of the centrifuge 14 is illustrated in more detail in FIGS. 2 and 3 (see also FIGS. 7 and 8 below). In the present embodiment (FIG. 2), the separation part 41 is a part or all of the peripheral separation flow path 50 of the rotor 40 or includes the same. As shown here, the separation 41 is preferably formed by a rotor 40 that drives the flow forward by fluid pressure and controls the component interface by pressure balancing, as shown in FIG. One. Thus, the rotor configuration includes a compound fluid containing pocket / area 42, substantially in its center, that communicates fluid to the radial transport channel 46 via the intervening radial inlet port 48. The radial transport channel 46 preferably branches at an inlet 49 and extends radially outwardly toward a substantially annular peripheral separation channel 50. The term annular and peripheral is used herein to describe a flow path that is at or near the annular outer periphery of the rotor 40 and that revolves around a somewhat annular path, with the exception described below. The transport flow path 46 (or the inflow path 46) opens to the peripheral separation flow path 50, and the fluid flows in in communication therewith. The peripheral flow path 50 runs from the fluid intersection with the radial transport flow path 46 at the inlet 49 toward each of the outlet areas 51 and 52 of the flow path 50 so as to substantially surround the outer periphery of the rotor 40. The outlet areas 51 and 52 will be described in detail later, but it should be noted that first, fluid flows into these areas by the peripheral flow path 50, and thus the RBC and plasma collection pockets / areas 43 from the respective outlet areas 51 and 52 respectively. , 44, the fluid flows into each of the two independent outflow channels 53, 54. That is, the outflow channel 53 communicates with the RBC collection area 43 via the outlet 55. Similarly, the channel 54 communicates with the plasma collection area 44 via the outlet 56. In addition, the cross-sectional view of FIG. 4 shows a radial transport channel 46 extending from the composite fluid storage area 42 to the peripheral channel 50. FIG. 4 also shows a cross section of the first outflow channel 53 extending inward from the peripheral flow path 50 toward the first outlet 55 and a cross section of the second outflow channel 54 extending inward toward the second outlet 56. ing.
[0019]
The channel 50 has a preferred helical shape, with the outlet region for the heavy separation component (region 51 in the figure) located radially outside the outlet region (52) for the lighter phase. Separation and flow dynamics according to this configuration are further described below.
[0020]
As previously shown in the cross-sectional views of FIGS. 1-3 and 4, each of the whole blood / combined fluid containing area 42 and each of the channels 46, 50, 53 and 54 are preferably provided by substantially vertical walls. Is defined. That is, the peripheral wall 62 defines the containment area 42, the radial walls 64, 65 define the radial transport channel 46, the substantially circular inner and outer respective walls 66, 67 define the peripheral channel 50, One outflow channel walls 72, 73 define a first outflow channel 53, and second outflow channel walls 74, 75 define a second outflow channel 54. In general, adjacent walls are preferably contiguous with each other, and thus between the adjacent walls 64 and 66 and 65 and 66 at the corner edges, ie, at the intersection of the radial flow path 46 and the peripheral flow path 50. At the diversion areas, such as areas 76, 77 or corner edges located at Although several edges are shown in the figure, adjacent walls may be integral with each other, or the inner circular wall 66 and the inlet channels 64, 65 may join, ultimately defining the inlet / inlet area 49. More preferably, they are merged in stages, as shown by the chamfered walls 76, 77 (see FIGS. 2 and 3) at the point where they join together.
[0021]
Preferably, the protruding lips or shelves 60 and 70 (not shown in FIGS. 1-4; see FIGS. 6A, 6B and 6C) are connected to the inflow fluid receiving area 42 and its surroundings (FIGS. 6A, 6B and 6C). Shelf 60) and / or around the outer walls of collection areas 43, 44 (shelf 70 in FIG. 6C) can also be used to retain fluid in areas 42, 43 and / or 44. This will be further described below. Although not shown here, such protruding lips can be disposed on other fluid passages or channels as needed, such as peripheral channel 50. These options are described in more detail below. As an alternative, a ceiling over the top can be provided by a lid 36 (shown open in FIG. 1; shown in dashed lines above the rotor 40 in FIG. 4), which can be used to hold fluid inside. , Areas 42 and / or 43, 44 and / or channels 46, 50, 53 and 54 respectively. Other examples of such ceilings are shown in the alternative embodiments shown in FIGS. 9, 10, and 11A-11D and are described below.
[0022]
As shown in FIG. 4, it is preferable that a metal material 80 is disposed inside the bottom portion 81 of the rotor 40. Preferably, at least one piece of such metal material 80 is disposed therein to cooperate with the magnetic driving force of the rotating magnetic field generated by base 12, preferably in substantially stationary housing 30, The rotor 40 is rotated around a rotation axis 45 (see below).
[0023]
The rotor 40 shown in FIGS. 1-4 can be formed in a variety of ways using a wide variety of materials. Nevertheless, molded plastic is an example of a material that can be easily shaped. Lightweight but resistant members are preferred. This allows the simple design of the pockets 42, 43, 44 and the channels 46, 50, 53 and 54 to be easily arranged in the rotor 40, which is stable in weight, especially with respect to the quasi-spiral channel 50, Here, the outlet 51 is provided radially outward from the outlet 52. The rotor 40 can also be made disposable (e.g., if the rotor 40 is used for blood separation without using the bag set 16), a fluid-tight structure disposed above the rotor 40 in FIG. The lid 36 is used for such a purpose), or, in this case more often, the individual bag set 16 can be used many times and used again and again. Since the bag set completely seals the blood and the blood components contained therein, the rotor 40 does not come into direct contact with the blood. In this case, the rotor 40 may or may not need to be sterilized or discarded at each use.
[0024]
As shown at the top of FIG. 1, the preferred system 10 uses a tube and bag system 16, which is shown in detail in FIG. As shown here, the bag system 16 includes three bags 22, 23 and 24 that connect to a centrifuge conduit 26 via respective tube lines 19, 20 and 21, respectively. The fourth tube line 18 connects the system 16, and in particular the bag 22, to a needle / connection device 17, which can be used to connect the donor / patient 11, as shown in FIG. Of course, after the initial withdrawal, the majority of the tubing line 18 is sealed from the bag 22 with the needle / connector 17 using, for example, a radio frequency (RF) heating sealer (not shown); Disconnect and / or remove. This removal is performed at a portion of the tube line 18 close to the bag 22, as shown by a portion 25 surrounded by a broken line, for example. 6A, 11B and 16 illustrate the sealed end 25a of the tube line 18 after such a cut has been made. As described below, it is desirable that bags 23 and 24 be similarly cut at each tube line, and that bags 22 and 24 be cut from the conduit 26. However, these cuttings are performed after the completion of the centrifugation. In a preferred embodiment, air is introduced into the bag (to allow air to enter bag 22 when whole blood flows out of the bag during use), or (as described below) each separated component is centrifuged during centrifugation. Each of the bags 22, 23 and 24 further has an air vent structure 27 so that air can be evacuated from the bags (as air is evacuated from the bags 23 and / or 24 when entering the bags). A microbial filter (such as 0.2 microns) can be used for the air port 27 to maintain sterility. Furthermore, each bag may be provided with a port structure 28 (see bags 23 and 24 in FIG. 5; not shown in bag 22), in particular, for later use of the recovered separated components. Each bag can be provided with other structures known and / or desired and their use (such as the fragile closed path shown at the bottom of FIG. 16).
[0025]
The configuration of the bag and tube line sections of system 16 can take many known forms and use many known materials. Flexible materials are preferred. For example, RF or heat welded sheet plastics (such as plasticized PVC bags and extruded flexible tubing lines) are desirable (although blow molded or other types of containers (such as glass) and lines may also be used). Can be used). The conduit 26 may be a stretch of deformable plastic sheet welded by RF or heat (see FIG. 16). However, if desired, the conduit 26 may be molded (or formed) into a somewhat rigid device and / or include separate portions, such as a top 26a, a bottom 26b, an inner wall 26c and an outer wall 26d. . Conversely, conduit 26 may be an integrally formed unit (by molding, extrusion, etc.) having no separate parts. For example, the conduit 26 may be a simple tube line that is substantially the same as other tube lines except that the inner diameter may be large. The flexibility of the conduit 26 may be very large, in which case it will be in the shape of the flow path 50 because it is disposed within the flow path 50 during use. Alternatively, its flexibility may be moderate so that it has a particular shape memory or restoring force but can be deformed before, during or after use. The conduit 26 may also be a substantially rigid portion formed into a desired implementation for centrifuging the component elements contained therein.
[0026]
Referring back to FIGS. 1-3 and also with reference to FIGS. 5, 6A, 6B and 6C, the preferred routes of blood and blood component flow when the device 10 is used to separate blood component by component are outlined. First, the flow path preferably passes through the bag and tube set 16 disposed within the rotor 40 (see FIGS. 1 and 6A-6C). However, in some embodiments, a bag set may not be used and the flow simply passes through the flow path and pockets of the rotor 40. In any case, as shown in particular in FIGS. 1 and 5, as a flow path through the tube line, the blood of the donor 11 flows through the needle 17 and the tube line 18 to the bag 22. At this time, the bag 22 may be in the centrifuge 14, but preferably, blood is collected in the bag 22 before disposing the bag 22 in the centrifuge 14. Prior to placement on the rotor 40, the bag 22 may be placed in a separate container (not shown) or hung on a hook (not shown), according to known methods for collecting whole blood from the donor 11. Can be kept. Preferably, as shown in FIG. 1, the tubing line 18 is connected to the bag 22 so that gravity does allow the blood to flow naturally to the bag without a pump. While collecting blood in the bag 22, a temporary outflow stopper or roller clamp (not shown in FIG. 5) by simple connection or slide is used in the line 19. Briefly describing the other tube lines 19, 20 and 21 of the tube system 16 shown in FIGS. 1 and 5, they are disposed in the centrifugal rotor 40 during subsequent centrifugation operations, Used for inflow into and out of conduit 26. Thus, during centrifugation (and preferably after removal from the donor 11 and after cutting from the tube 18 and the needle 17 at the cutting point 25, as described above), After the blood flows from the bag 22 into the conduit 26 and is separated in the conduit 26, the separated blood components, that is, red blood cells (RBC) and plasma are transferred to the containers 23 and 24 via the tube lines 21 and 20, respectively. to recover. RBCs are collected in container 23 through line 21 and plasma is collected in container 24 through tube line 20.
[0027]
Also, as illustrated in FIG. 3, optional clamps or valves 153, 154 may be provided in or adjacent to the flow paths 53, 54, and the flow paths 53, 54 may be turned on until needed, for example, until the rotation speed is sufficient. And the flow in 54 can be stopped. Therefore, these can function as a centrifugal clamp and can be disposed on the rotor 40, and can be automatically operated by setting the minimum rotation speed of the rotor 40 to a predetermined value. Alternatively, the clamps can be manual (typical pre-swing operation) or automated to open and close during (or before or after) rotation by other mechanisms and / or electrical means. it can. A further optional valve 146 may be provided in the inflow channel 46, as further shown in FIG.
[0028]
Prior to or during centrifugation, the tube lines 19, 20 and 21 are preferably located in corresponding flow paths formed in the rotor 40. Accordingly, the flow into the centrifuge 14 of the separation device 10 and the flow through the centrifuge are as follows (whether or not the tube line is introduced as described above). The whole blood of the donor 11, preferably stored in the bag 22 (or collected in another way, such as directly in the rotor 40), is first placed in the composite fluid storage area 42 of the rotor 40. Preferably, empty collection bags 23, 24 are located in collection pockets 43, 44, respectively, and tube lines 19, 20 and 21 are located in flow paths 46, 53, 54, respectively. Also preferably, conduit 26 is located in channel 50. Please refer to FIG. 6A. In the receiving / receiving area 42, the blood is subjected to centrifugal force by rotation of the rotor 40. (Preferably, rotor 40 rotates after whole blood (preferably in bag 22) is placed in or injected into centrifuge 14.) The initial centrifugal force on the blood is It has a rotation axis 45 (FIG. 3 shows a top when the axis is viewed from directly above, and is shown by a chain line in FIG. 4). Due to the centrifugal force of the rotating rotor 40, the blood moves around the storage area 42 (see FIG. 6B) and thus generally transitions into a relationship adjacent to the wall 62 defining the storage area 42. As can be seen in FIG. 6B, the whole blood (denoted by reference numeral 90) is preferably received by either the protruding lip 60 (see FIGS. 6A, 6B and 6C) or the lid 36 (denoted by dashed lines in FIG. 4). It is held substantially vertically within. When a centrifugal force is applied by the rotation of the rotor 40, the blood 90 assumes a quasi-radial shape below the lip 60 as shown in FIG. 6B. In the preferred embodiment, air can flow into the bag 22 as whole blood travels toward the outer wall 62 of the storage area 42, and can flow further as whole blood flows out of the storage area 42 during work. Although not required, air may be allowed to exit the bags as the separated components enter the bags 23,24. Such entry and exit of air is preferably through respective air ports 27 (FIGS. 5, 6A and 6B). By using a microbial filter (e.g., 0.2 microns) for the air port 27, the sterility of the sealed bag system 16 can be maintained.
[0029]
Next, the continuous flow of whole blood 90 exits fluid containment area 42 and proceeds through tube line 19 to radial flow path 46. The blood radially flows outward and flows into the peripheral channel 50. This is shown schematically in FIG. 7, where the arrows indicate the direction of flow through the preferred centrifuge structure. Here, the first radial flow is indicated by an arrow 85, which flows into the peripheral channel 50 and branches in both directions (arrows 87 and 88), exits the separation area 41 and exits 51, 52, The outgoing passages 53 and 54 and the outlets 55 and 56 enter the final route (see FIGS. 2 and 3). The first important point is that when the centrifugal rotor 40 is rotating (it is desirable that the centrifugal rotor is always operating when blood is placed in the rotor), centrifugal force acts on the blood, and as a result, the blood It is separated into two major components, red blood cells (RBC) and plasma. Under such a centrifugal force, the heavy RBCs move outward, and thus gather on the outer wall 67 side of the flow path 50 while continuously flowing around. Such movement is illustrated in detail in FIG. 7, with radial and peripheral flows indicated by arrows in flow paths 46 and 50, respectively. The RBC is indicated by reference numeral 91 in FIG. 7, and the crystal is similarly indicated by reference numeral 92. Also, as shown partially in FIG. 7, component separation is typically performed throughout the time the blood travels around the separation area 41 in the peripheral flow path 50. For this reason, the peripheral flow path 50 can also be called a separation flow path.
[0030]
Further, FIG. 7 shows an arrow 95 indicating that the centrifugal rotation of the rotor 40 is clockwise, and an arrow 87 indicating that the flow of the RBC in the flow path 50 is generally counterclockwise. Although shown, this is not limiting and the direction of centrifugal rotation 95 may be counterclockwise. It is of course possible to make the RBC flow clockwise whether the rotor rotation 95 is clockwise or counterclockwise. Similarly, FIG. 7 shows the rotation of the rotor 40 in a clockwise direction and the plasma flow 88 in a clockwise direction, but in the opposite direction and / or in any combination of these flows. It is possible.
[0031]
Although the flow enters the peripheral flow path 50 and circulates around the flow path, and the RBCs are washed away in the direction of the outer wall 67, most of the flow is separated (see FIG. 7). ) Is preferably continuous throughout. That is, preferably, whole blood continuously flows into the flow channel 50, and similarly, plasma and RBC continuously flow from the flow channel 50. This flow continuity is preferably driven by the relative offset “height” of the inlet and outlet 48, 55 and 56. This will be described in detail below. Here, the term "height" is used in terms of fluid dynamics and fluid pressure balance, such as the rotor of the centrifugal separation area 41 or the annular outer circumference of the fluid flow or similar annular baseline (see outer rotor surface 97). Refers to various fluid distances measured radially inward from a common baseline toward a central axis 45. As an example, reference is made to FIG. 8 in which the flow path portion is broadly shown so that each "height" can be easily understood. More specifically, the height of the radial transport inlet port 48 of the flow path 46 is a "height" equal to the radial length of the radial flow path 46, and in FIG. Distance h to1It is represented by It is contemplated that the rotor reference circle 97 may be determined substantially arbitrarily (no particular radius is required), the main concept of which is h1, H2And h3Is to provide a substantially common baseline for measuring Nevertheless, one preferred measurement point or reference (among the various possibilities) is the flow path of the fluid, for example the heavy phase / red blood cell outlet from the peripheral channel 50 (indicated by outlet 51). (See a reference circle 97 shown by a broken line in FIG. 8).
[0032]
Next, the height of the inlet port is determined by the specific height (h1), The height of the outlet port is also the specific height of the outlet channels 53, 54 with respect to the outlet ports 55, 56 (h in FIG. 8).2And h3). Next, in order for the fluid to flow / flow from the inlet 48 to the outlets 55, 56, the inlet fluid static pressure ρ1g1h1Is the two static fluid pressures ρ2g2h2And ρ3g3h3Must be greater than either or both (ρ(1, 2 or 3)Is the fluid density, g(1, 2 or 3)Is the acceleration due to gravity or centrifugal force, h(1, 2 or 3)Represents the fluid specific height of each of the above-mentioned flow path inlet ports or outlet ports). Thus, the preferred flow in the direction of the arrows in FIGS. 7 and 8 is:
ρ1g1h1> Ρ2g2h2Or ρ1g1h1> Ρ3g3h3(Equation 1)
[0033]
Furthermore, while generally accurate, this summary has been simplified, and / or, in some respects, somewhat severely. The drive values that can be selected mainly in the present invention are the values of each h as described above. However, although each g, the acceleration value due to gravity or centrifugal force, is a purely indefinite variable (indicated by subscripts 1, 2 and 3), particularly large centrifugal forces are used in the system and From the standpoint that the radial lengths of are different, they are considered to take substantially the same value, at least when considering which values are more important for driving the entire equation. Furthermore, considering the relationship of the driving variables, especially under the practical consequences here (the fluctuation range of h and ρ is larger than the fluctuation range of the value g), the value g in the term indicating the fluid pressure in the above equation becomes , (At least when operating in a substantially common centrifugal range and at RPM) can be considered substantially all uniform. In other words, the difference between the values g is so small that in a suitable centrifugation structure it is meaningless to selectively determine the value h. Similarly, the value ρ is likely to produce significant large differences in the terms in the equation compared to the value g, and the associated value of h is chosen to offset these differences in the design. However, these ρ values are dependent on the fluid flowing through the device and cannot be modified to select or establish the desired configuration. For blood separation, ρ1g1h1Is the density of the composite fluid in the transport channel 46, and in the first embodiment is the density of whole blood before separation, while2g2h2And ρ3g3h3Represent the density of the fluid in the two outlet channels 53, 54, respectively. The blood components separated here are RBC and plasma.
[0034]
Furthermore, the term ρgh indicating the fluid pressure is more accurately calculated when the length is divided into unit parts (for example, when the density of a continuous fluid changes according to the length or the height) or when a plurality of fluids are further divided. When accurately determining the pressure on an arbitrary side, the sum of the factors that cause the factors (eg, Σ (ρgh)n)it is conceivable that. As a first example, ρ1g1h1The first ρ value at includes both whole blood and the component RBC, and represents the pressure term ρ1g1h1Is actually ρRBCgRBChiValue and ρWhole bloodgWhole blood(H1-Hi) Value (Σ (ρgh)1). hiThe value of is shown in FIG. 8 as the height of the interface of the separated RBCs 91 to the separated plasma 92 in or near the intersection 49 of the inflow channel 46 and the peripheral channel 50. The interface between RBC and plasma is indicated by reference numeral 96 in FIGS. Thus, the term indicating the water pressure in the inflow channel 46 is the sum of the values associated with the interface, as shown in the following equation:
ρ1g1h1= ΡRBCgRBChi+ ΡWhole bloodgWhole blood(H1-Hi)
[0035]
The terms used to select each height to produce a suitable forward flow according to Equation 1 are thus more completely determined. For example, Equation 1 can be expressed as:
Σ (ρgh)1> Σ (ρgh)2Or Σ (ρgh)1> Σ (ρgh)3
[0036]
Similarly, ρ2g2h2The second value of ρ at least includes the plasma and usually also the RBC component, and the pressure term ρ2g2h2Is actually ρRBCgRBChiValue and ρWhole bloodgWhole blood(H2-Hi) Value (Σ (ρgh)2). Thus, the term indicating the water pressure in the outflow channel 54 is the sum of the values associated with the interface, as shown in the following equation:
ρ2g2h2= ΡRBCgRBChi+ Ρplasmagplasma(H2-Hi)
[0037]
Further, when the boundary surface 96 comes into contact with each of the walls 67, 67 of the peripheral flow path 50, its height hiIt is the location of the interface 96 between RBC and plasma that is controlled by the present invention so that is maintained within a preferred predetermined range. Therefore, the height h of this boundary surface 96iIs the fluid pressure ρ2g2h2And ρ3g3h3H such that2And h3Are preferably maintained by pre-selecting each of the two heights (generally determined by equation 1 above) to produce a correlation of That is:
ρ2g2h2= Ρ3g3h3(Equation 2)
[0038]
The above creates a hydraulic or hydrostatic pressure such that the interface is maintained at a substantially fixed height regardless of the flow continuously into and out of the flow path 50. But just as important here is that ρ2g2h2Is ρRBCgRBChiAnd ρblood Seragplasma(H2-Hi) (HiIs again the height of the interface, as shown in FIGS. 7 and 8).3g3h3Is that it is possible to have both RBC and plasma components. Also, Equation 2 becomes more detailed as follows:
ρ2g2h2= ΡRBCgRBChi+ Ρplasmagplasma(H2-Hi) = Ρ3g3h3(Equation 3)
[0039]
Where the pressure term ρ3g3h3Can be thought of as a synthesis of several components, but as described so far, usually consists of a fluid of one component (a component with a heavy phase separated) and thus can be considered more generally (Ρ for isolated RBCsRBCgRBCFor example, a single ρg value can be obtained using the average value of g and the average value of ρ).
[0040]
ρ1g1h1> Ρ2g2h2Or ρ3g3h3And ρ2g2h2= Ρ3g3h3In a preferred situation, the flow dynamics is such that, in any case where any part of any of the terms changes, the selected relationship will cause the entire pressure relationship to return to an equational equivalent or to automatically readjust. It is like. Therefore, during operation, ρ3Changes (decreases or increases), the interface hiThe flow changes so that moves to offset this change. For example, ρ2g2h2Ρ so that the value of the term increases3Is increased, ρ3g3h3Increases, possibly due to an increase in flow velocity (or at least due to a change in the previous velocity), at the interface, for example, the term h in a previously established relationship.iAmplify by raising:
ρ2g2h2= ΡRBCgRBChi+ Ρplasmagplasma(H2-Hi)
[0041]
In another embodiment, less dense components (eg, plasma) flow out of one port (plasma port) preferentially at any time, while heavier components (eg, RBCs) have a reduced flow rate or hiRises sufficiently and the term ρ2g2h2Does not flow until it increases as described above. Furthermore, with the flow stopped, all three sides fluctuate towards equalization (h1Is ρ (particularly when no fluid is supplied to the inflow passage 46).1g1h1= Ρ2g2h2= Ρ3g3h3, At which point the flow stops, etc.). Thus, when the supply of the composite fluid to the storage area 42 is stopped, the flow is automatically stopped or cut off (the height relationship is generally h.2> H1> H3Is estimated). In any case, even if the flow stops on one or more sides for a period of time, these relationships are adjusted to satisfy the equations. Each term is not always uniform, but is made uniform.
[0042]
In all these embodiments, the configurationally selectable value is preferably the value of h. The fluid to be separated determines the value of ρ, and the value of g is mainly determined by the relevant substances and the centrifugal force applied to the system. Thus, the values that can be selected in determining the relative configuration and size of the desired centrifugation system are:2And h3Height or length h of the inflow channel with respect to1And, similarly, the height h relative to each other2And h3It is. Also, the height h of the outlet channel4And h5Are also shown in FIG.4H represents the outlet 51 of the RBC from the channel 505It is preferable to select so that it is located radially inward. Furthermore, h4And h5And hiRelative to h so that the boundary surface is maintained within the flow path 50 (although shown as being located with respect to two different reference circles).iIs h5And h4Is preferably located below the The above is the preferred definition of the quasi-spiral configuration of the flow path 50 about the axis 45 (see FIG. 8).
[0043]
Controlling interface 96 according to equations 2 and 3 provides distinct advantages. First, if the interface 96 is not so controlled, it will sink radially outward along the wall 67, whereby the separated plasma will eventually enter the RBC outflow channel 53 and the outlet 55 Undesirably, it flows into the collection area 43 and dilutes the RBC product. Alternatively, the interface 96 may extend radially inward along the wall 66 and become too high. In that case, the buffy coat component and / or the RBC enter the plasma outlet 56 and further to the plasma collection area 44. Blood components, called "buffy coats", generally collect at the interface, as is known. Buffy coat usually contains platelets and white blood cells. Also, if the interface 96 is not controlled and maintained a sufficient distance from either of the outlets 55 and 56, these buffy coat components can penetrate and contaminate either the RBC or the plasma product. Since leukocytes (WBC) may be contaminated with certain pathogens, including contamination with HIV virus, leukocytes are not particularly required to be contaminated with both RBC and plasma products. However, centrifugation is not very effective at separating WBCs from RBCs, so WBCs are often separated separately from RBCs by filtering after (or before) centrifugation. In other words, the present invention, like other centrifugation systems, is not as effective in reducing the white blood cells of red blood cells. Rather, the buffy coat containing WBCs will preferably collect in the RBC layer, but will not be sufficiently separated from the RBCs to produce an RBC product with reduced white blood cells. However, the interface hiAs long as the height of the buffy coat is well controlled as described herein, the buffy coat containing WBC is well separated from the plasma product by centrifugation according to the present invention. Since the buffy coat is sufficiently retained in the conduit 26 (especially by the automatic shut-off function described above), it is not possible to collect the buffy coat and further separate it into components (such as platelets) for future use such as blood transfusion. It is possible.
[0044]
In any case, when whole blood 90 is separated into its components, particularly RBCs 91 and plasma 92, through separation channel 50, these components 91 and 92 are passed through their respective outlets, outlets 55 and 56. It flows out to the collection areas 43 and 44. Here again, although this is usually a batch process, the flow during separation is continuous, and the whole blood 90 during processing is continuously connected to the centrifugal separation structure, particularly to the separation section 41 of the flow path 50 of the centrifugal rotor 40. , Where it is continuously separated into blood components 91 and 92, and from the separation part 41 of the centrifugal flow path 50 which is a centrifugal separation structure, flows out of the rotor 40 through outflow paths 53 and 54 and outflow ports 55 and 56. It continuously flows out to the respective collection areas 43 and 44.
[0045]
Specifically, FIGS. 6B and 6C, which show the above-described embodiment, show that the flows through the outlets 55 and 56 (also referred to as inlets 55 and 56 to the containers) and the tube lines 21 and 20 of the RBC and the plasma respectively are final Specifically, a state where the storage bags 23 and 24 are connected to each other is shown. In the embodiment shown here, the fluid is still in the centrifuge zone, and the driving force of the fluid pressure and its equilibrium create a flow from the storage area 42 to each of the recovery areas 43,44. Therefore, the driving force by the pressure causes the fluid from the flow path 50 and the conduit 26 to flow into the tube lines 21 and 22, which are the outlets of the RBC and the plasma, and to flow therethrough to the storage bags 23 and 24. The fluid flow pressure that exerts the force, and can also be countercurrent (if necessary or optional) against gravity.
[0046]
Some important advantages provided by the device are: First, the numerous control elements often required in conventional centrifugation systems can be eliminated. For example, the above-described hydraulically balanced interface control described herein eliminates the need for optical or other feedback-based loop interface control elements (including pumps and the like). Control of the pressure balance according to the present invention is substantially independent of blood hematocrit (as long as the donor's hematocrit is in the normal range), and is independent of the relative flow rates of the inlet and outlet. This eliminates the need for complex flow rate calculations and pump and pump-specific control of the flow rate (i.e., computational calculations and multiple flow control pumps can be eliminated; conventional embodiments provide better control of the interface). In order to achieve this, it was necessary to maintain a plurality of pumps, an inlet channel and an outlet channel in a relatively dynamic control relationship by a computer at all times). Therefore, no pump is required at least in the inflow path, and instead, the blood is imbalanced between the centrifugal force of the rotating rotor 40 and the fluid pressure ρ.1g1h1> Ρ2g2h2Or ρ3g3h3According to (Equation 1), the blood is supplied from the whole blood container 22 to the separation channel 50 and the conduit 26. The elimination of the inflow pump and the preferably closed but batch / continuous process and the reduced complexity of the rotational drive structure further eliminates the rotating tube loop. This allows the volume and size of the mechanical components to be reduced (the tube loop of a rotary loop system often determines the minimum requirements and size of the mechanical components), and thus the overall size of the separation device Can be reduced. The closed batch system (without inflow pump) also eliminates the need to provide a rotary seal at the inlet connection of the inflow line to the separator. This greatly reduces complexity and reduces the potential for operational errors. Also, a completely closed system allows for easy assembling of the rotor and the housing, so that it can be easily sterilized and completely removed, or especially in the case of the rotor 40, especially when it is completely closed. If the tube bag system 16 according to the present specification which has been subjected to aseptic treatment is used, it can be reused without sterilization.
[0047]
Another advantage is the quality of the finished product. In particular, the separation device described herein can operate in a range of revolutions (RPM) where the hematocrit product does not substantially vary, so that substantially all of the resulting red blood cell product has a substantially constant maximum hematocrit. Is obtained. For example, the present invention can be operated at such high RPMs that are normally unreachable for a variety of reasons (such as problems with drive structures or tube loops or rotating seals occurring at such high speeds). At such a high speed, substantially all of the RBC is separated from the influent whole blood, thus producing the highest possible hematocrit RBC product. The highest hematocrit is a number greater than 80% and less than 100%, approaching a substantially constant asymptote in the range of about 90 or 95%. At speeds in such a high RPM range, the resulting hematocrit will be substantially equal to the asymptotic maximum over the entire range. At lower speeds (eg, 3000 RPM or less), the resulting hematocrit deviates significantly from the asymptotic maximum. FIG. 6C shows the end of the process or just before the end, where the whole blood bag 22 is substantially empty and the bags 23 and 24 are filled with RBC and plasma products, respectively, preferably and preferably available. This shows a state in which there is almost no remaining amount in the conduit 26 other than the buffy coat product.
[0048]
Here, returning to FIG. 1, some basic modifications will be described. First, it is important to note that in the illustrated embodiment, the collection and centrifugation from the donor / patient or other combined fluid source 11 is not simultaneous. Rather, in the embodiment of FIG. 1, the container of the storage bag 22 containing the complex fluid is first collected, separated from the donor 11, and then centrifuged. If not, use the preferred anticoagulant (A / C), as shown as an option, especially if the complex fluid to be separated using the device 10 is blood. In a preferred variation, during collection, blood from the donor 11 flows through the tube 18 to the bag 22, where it mixes with the A / C to form an anticoagulated blood mixture. A / C is mixed into bag 22 prior to collection. Thus, a direct connection to the donor is possible, as indicated by the solid line in FIG. As will be emphasized here, the present invention can be used in a process (not shown) for separating a complex fluid such as previously collected blood without mixing an anticoagulant. (When blood is collected in advance, such blood is often already subjected to anticoagulation treatment by various methods, and there is no need to add an anticoagulant.) The example uses an anticoagulant system 99 having an A / C container 99a as shown in dashed lines in FIG. 1 that can be integrated into the entire system. In particular, the anticoagulant container 99a can be connected to a tube line 99b, which can be connected to a manifold 99c disposed in fluid communication with the blood infusion line 18. Such manifold connections are known and are frequently used in the art. The anticoagulant is then drawn up by gravity into the tube line 18 or flows in a free flow. The free flow is controlled by careful selection of the inside diameter of the A / C tube line 99b. However, it is preferred to use an anticoagulant pump (not shown) to control the flow of A / C into the infusion line 18. Peristaltic pumps used for this purpose are widely known in the art (others, in particular, linear piston plunger pumps, etc.).
[0049]
As another possible variant of the invention, the separated blood components can optionally be returned to the donor without being held in the collection reservoirs 23,24. An embodiment of returning a certain amount of the separated RBC and / or the separated plasma (or both) to the donor is not shown, but is preferably performed after the completion of the centrifugation process. In this way, the bag 23 containing the separated RBCs and / or the bag 24 containing the plasma can be removed from the rotor 40 and processed, stored or treated in the usual way. Next, when reinfusion of the donor or infusion of the patient is required, an infusion line (not shown) is connected to port structure 28 in a conventional manner (eg, by a spike, needle or other sterile coupling means). Or can be passed. Next, when it is necessary to return a certain amount of the separated component (RBC or plasma) to the blood donor 11 (or to infuse the blood into another patient), the desired component is discharged from each of the containers 23 or 24 and the like. It can be returned to the donor / patient 11 via a return / infusion line (not shown). These special flows are due to the natural flow of the desired blood components from their collection / storage bags 23, 24 by gravity, and / or preferably using a peristaltic pump. In this manner, each return / infusion line (not shown) may be fitted with a pump, respectively, to deliver the desired separated blood components from its reservoir to the donor or patient 11 via each tube. Can be operated in position.
[0050]
As described throughout this specification, the inlets and outlets of the whole blood collection bag 22, like the inlets of the bags 23, 24, preferably do not require internal or external pumps. The flow through tube line 18 is preferably driven spontaneously by gravity, and the incoming flow through tube lines 19, 20 and 21 is preferably driven by the fluid pressure of equation 1 and the centrifugal force acting on rotor 40 by centrifugal drive 12. Is driven by the energy of the centrifugal force acting on the fluid. However, it is also possible to use other driving means for any of these flows. As a first example, peristaltic or other fluid pumps (not shown) can be used to draw blood from donor / patient 11 and supply it to whole blood bag 22. However, this should preferably be done prior to centrifugation, especially if it generates a suction force that exceeds gravity, such as an additional clamping device (not shown) in the outflow line 19 from the bag 22. It is preferred (but not necessary) to use assistive devices. Examples of such fasteners are found in many of the prior art.
[0051]
Similarly, it is preferable to use centrifugal force to cause the separated components to flow into and out of the separation channel 50, but other driving means may be used in combination. . As a first example performed after centrifugation (not shown but described above), the collection bags 23, 24 are arranged at a position lower than the separation part 41 and / or the storage area 42, and then flow by gravity is assisted. Can be moved from the separation channel 50 to the collection bags 23 and 24. In another variation, also preferably after centrifugation, preferably using a peristaltic or other type of external pump (not shown), the separated components are removed from the separation channel 50 through each tube line 20. , 21 can be moved. Such a pump (not shown) serves as a further aid to the other variants described above. A forward force is desired and / or essential to move the remaining fluid from the flow path 50 to the bags 23, 24 after the centrifugation process. Thus, such an optional pump is a desirable aid in centrifugal pressure balanced flow. Alternatively, such a pump can be provided as a sole driving force, and the separated fluid can flow from the separation channel 50 into the bags 23 and 24 via the respective tube lines 20 and 21.
[0052]
Here, a slightly different modification will be described. First, refer to the isometric view of FIG. For example, as compared with those shown in FIGS. 1 to 4, this centrifuge 14a is characterized in that the distinctive separation area 41 of the rotor 40a has a unique function of functioning as recovery areas 43a and 44a as shown in FIG. Is to include a pocket. The aforementioned RBC and plasma collection areas 43, 44 (see FIGS. 1-4) have been changed to substantially rectangular pockets 43a and 44a in the embodiment shown in FIG. 9, and the pockets 43a and 44a are also preferably 9 are obliquely opposed as shown in FIG. 9 (and FIG. 11A, etc., described below) so that the bag can be held during centrifugation. Nevertheless, the function of this embodiment is kept the same as in the embodiment of FIGS. Again, the composite fluid flows from the central storage area 42a to the separation channel 50a and is separated, and the separated components flow into the recovery areas 43a and 44a through the outlet areas 51a and 52a. In FIG. 9, broken lines 53a and 54a represent outflow paths or outflow tube lines connected to the pockets 43a and 44a, respectively. In FIG. 10, the flow path / tube lines 53a and 54a are shown by solid lines.
[0053]
This embodiment shown in FIGS. 9 and 10 is substantially identical in operation to the embodiment shown in FIGS. Rather, the major difference is in the manufacturing stage. While the rotor 40 of the embodiment previously shown in FIGS. 1 to 8 is mainly formed by plastic molding, the deformed rotor 40a of FIGS. 9 and 10 does not require molding, and instead has the form of a sheet such as a plastic sheet. Is manufactured by incision and bonding into a shape such as a pocket 43a, 44a, or by thermoforming, rolling and / or bending to form a circular or substantially circular shape such as a storage area 42a and a peripheral flow path 50a. Formed by forming a circular wall member.
[0054]
Thus, each of the pockets 43a and 44a has a plurality of walls, as shown, including top and bottom walls 43b, 43c and 44b, 44c. Each side wall 43d, 43e and 44d, 44e is also shown in this embodiment (FIG. 9). Notched outlets 55a and 56a, preferably formed in each side wall 43e and 44e, are also shown. The outlets 55a and 56a cooperate with the flow path / tube lines 53a, 54a to form an inflow into each pocket 43a, 44a.
[0055]
Similarly, as shown in FIG. 9, each main portion of the rotor 40a can be easily formed by each wall portion. The cylindrical wall 62a can form the blood storage area 42a, each radial wall 64a, 65a can form a radial inflow channel 46a, and similarly the inner and outer circular walls 66a, 67a The channel 50a is formed. A substantially common floor 47a is illustrated in particular in FIGS. 11A-11D.
[0056]
In operation, the embodiment of FIGS. 9 and 10 operates as described above and rotates about a central axis 45 shown in FIGS. 10 and 11A-D. When a composite fluid 90 such as whole blood is placed in the storage area 42a (see FIG. 11B) and the rotor 40a is rotated, the composite fluid flows from the storage area 42a into the surrounding 50a through the flow path 46a. The composite fluid is separated into components such as the RBC 91 and the plasma 92 in the separation section 41a of the flow path 50a (see FIG. 10) (see FIGS. 11C and 11D). The separated components then flow through each portion of the flow path 50a to respective collection areas 43a and 44a in the manner described for FIGS. 7 and 8 above (arrows indicating the direction of flow in FIG. 10). 85, 87 and 88).
[0057]
Again, a forward flow is created and maintained by each fluid pressure value such that the flow pressure in the inflow passage 46a is greater than the outflow pressure in the flow passages 53a and 54a. The pressure at the inlet is ρ1g1h1Where ρ1Is the density of whole blood as described above, h1Is the relative height of the inlet port 48a of the flow path 46a from the external reference circle 97. The outlet pressure for this is ρ (as described above)2g2h2And ρ3g3h3Where ρ2Is the density of the plasma, h2Is the height of the plasma outlet port 56a, ρ3Is the concentration of RBC, h3Represents the height of the RBC outlet port 55a, respectively. Where h2Is also ρRBCgRBChiWith a variation term foriIs the height between the boundaries of the separated components in the separation area 41a (not directly shown in FIG. 10, but similar boundaries are shown in FIGS. 7 and 8 above). In any case, ρ1g1h1Is (hiPreferably with or without changing the outlet pressure value ρ2g2h2And ρ3g3h3It is preferably larger than. This is Equation 1 above. Furthermore, here again, the boundary surface is the fluid pressure uniformity ρ2g2h2= Ρ3g3h3It is maintained at the desired position by (Equation 2).
[0058]
Further processing flow can be seen in the cross-sectional views of FIGS. 11B to 11D. Tube and bag sets, such as set 16 of FIG. 5, are also used for rotor 40a and are disposed within rotor 40a as shown in FIG. 11B. As shown here, a substantially full bag 22 is disposed in the receiving area 42a, and an empty conduit 26 and bags 23, 24 are placed in their respective receiving areas, i. 23 is arranged in the pocket 43a and the bag 24 is arranged in the pocket 44a. A radial tube line 19 is provided in the channel 46a (not shown directly) and the tube lines 20, 21 are passed from the peripheral channel 50a to the respective pockets 43a, 44a, as shown in particular in FIGS. 11B to 11D. As shown in FIGS. 9 and 11B to 11D, the actual receiving channels (dashed lines 53a and 54a in FIG. 9) are not required to hold the tube lines 20, 21. Similarly, although not so shown in FIG. 9, the physical receiving channel 46a defined by the walls 64a and 65a also includes a radial tube line 19 extending from the storage area 42a to the channel 50a. Not required. Thus, it is contemplated that other internal walls (eg, internal flow path walls 66a and / or, in some cases, bottom walls 43c, 44c) may also be omitted. All you need is the relative height h1, H2And h3There is only some structure that keeps the fluid flowing in an annulus in the direction shown in FIG.
[0059]
Nevertheless, FIG. 11B shows the relationship between the rotor 40a and the bag set 16 before centrifugation. Next, FIG. 11C shows the same combination of the centrifugation start word as in FIG. 11B. The whole blood that has entered the bag 22 is pushed by centrifugal force to the outside of the wall 62a that defines the storage area 42a. The lid 36a (FIGS. 11B-11D) may be used to place a vertical restriction on the movement of whole blood within the containment area 42a. Although not shown here, the fluid in the storage area 42a may take a quasi-parabolic shape, for example, as shown in FIG. 6B. As shown in FIGS. 11B-11D, a passageway or structure 27a is provided in and / or through lid 36a to communicate with air port 27 of bag 22 so that, in particular, whole blood can be applied to wall 62a. The air is fed into the bag 22 in the case of moving in the direction of and flowing out therefrom. Here, a microbial filter (e.g., 0.2 microns) may be used to maintain the sterility of bag 22 and system 16. Returning to FIG. 10, blood flowing out of the bag 22 and the storage area 42a flows to the flow path 50a through the tube line 19 and / or the flow path 46a (not shown in FIGS. 11A to 11D). See arrow 85 indicating the direction of flow in FIG. In channel 50a, whole blood (or other complex fluid) is separated into its components (see separation area 41a in FIGS. 7 and 8 above), which then flow through channel 50 in each direction. See arrow 87 indicating the flow of RBC flowing counterclockwise and arrow 88 indicating the flow of plasma flowing clockwise. These directions (or vice versa) can be such that the rotor 40a rotates clockwise (arrow 95) or counterclockwise (not shown). FIG. 11C illustrates a state where the separated RBCs 91 flow into the conduit 26 in the flow path 50a. The separated plasma 92 is also shown in FIG. 11C (not colored). Here, the separated components, ie, RBC 91 and plasma 92, pass through respective tube lines 21, 20 (optionally arranged flow paths 53a, 54a are also shown by dashed lines) in pockets 43a, 44a. The state of flowing into each bag 23, 24 is also illustrated. First, it can be seen from the outside by the centrifugal force that the RBC 91 fills the bag 23 (the plasma 92 also fills the bag 24). Typical h3And h2The respective heights are shown in FIG. 11C.
[0060]
FIG. 11D shows the completion of the centrifugation process, in which substantially (if not completely) whole blood (or a similar complex fluid) flows out through tube line 19 and is removed from bag 22. It shows the state where it was turned on. Preferably, air enters through the air port 27 and the outlet structure 27a to substantially fill the bag 22. Bags 23 and 24 are substantially filled with respective components RBC 91 and plasma 92, and preferably have very little fluid (or buffy coat product) remaining in conduit 26 and tubing lines 19, 20 and 21. is there. At this point, the rotation of the rotor 40a is stopped, and the bag set 16 can be removed therefrom. The tubing lines 20, 21 are thermally sealed and / or the collection bags 23, 24 are cut off and separated therefrom, before being subjected to storage (according to the prior art) and / or used for blood transfusion.
[0061]
The inflow of air from the air port 27 formed in the bag 22 causes the bag 22 to have a cylindrical shape, allowing a simple structure in which the composite fluid moves toward the wall 62 of the area 42 and flows out therefrom. become. However, the gas is not exhausted from the bags 23 and 24, and may be exhausted during the processing as described above. In this case, it is needless to say that the air is provided in the bags 23 and 24 after centrifugation. All the air ports 27 need to be sealed to improve storage conditions. Prior to storage or use of the separated components, it is desirable to carry out post-treatments (such as leukocyte reduction, filtering, virus inactivation or addition of preservatives), and such post-treatment is preferably performed after centrifugation is completed. Done.
[0062]
Another variation of the rotor / separation channel structure is shown in FIGS. The implementation of the RBC / plasma separation device described above aimed at processing one unit of whole blood product and the accompanying production and mechanization. According to a preferred embodiment, the rotor is designed to contain approximately one whole blood volume unit or bag 22 and a corresponding collection bag 23,24. A correspondingly sized motor base rotates one such rotor 40 (or 40a in FIGS. 9a and 10) at a time. Such an arrangement provides a preferred simple structure, sometimes referred to as separation next to the patient (ie, separation at or near where the whole blood is donated). However, in some cases, it may be preferable and / or necessary to process larger volumes of whole blood than one whole blood unit at a time. An embodiment in such a case is shown in FIGS.
[0063]
First, FIG. 12 exemplarily shows a state where two independent processing areas 200a and 200b are incorporated in one rotor 240. FIG. 13 and others show that there are four such processing areas (400a, 400b, 400c and 400d) on rotor 440. The letters a, b and FIG. 13 and the other letters a, b, c, and d in the reference numbers of FIG. 12 are generally referred to herein as a plurality of identical elements (for example, 200a and 200b in FIG. 12, and FIG. It is used to distinguish individual processing areas such as 400a, 400b, 400c and 400d). Thus, and also compared to the elements in the above-described embodiments, there was one blood separation channel 50 (and one in the first-described embodiment of the centrifugation structure (see FIGS. 1-4 and 9 and 10 etc.). 50a) is divided into a plurality of opposing flow paths in series on the circumference, for example, 250a and 250b shown on rotor 240 in FIG. 12, and 450a, 450b, 450c and 450d on rotor 440 in FIG. Is done. The two flow paths 250a and 250b of FIG. 12 are preferably opposed so that the material flowing through the flow paths, whether air, blood or other fluid, is independent of the weight at the centrifugal rotor 240. The distribution balances each other (similarly, 450a, 450b, 450c and 450d in rotor 440). Similarly, a similar balance is given to the configuration of the other processing areas (not shown).
[0064]
Further, examples of the configurations of these modifications will be described in more detail. The rotor 240 in FIG. 12 has two independent whole blood storage areas 242a and 242b, into which whole blood to be separated is first injected. Also included are two red blood cell (RBC) collection areas 243a, 243b and two plasma collection areas 244a, 244b. Two independent radial inflow channels 246a, 246b connect the whole blood areas 242a, 242b with the respective semicircular channels 250a, 250b. One end of each of the channels 250a and 250b is connected to each channel for supplying the separated components to the component recovery areas 243a and 243b and 244a and 244b. These channels are more specifically RBC outflow channels 253a, 253b and plasma outflow channels 254a, 254b. As described above, the outflow paths 253a and 253b are supply paths from the RBC outlet areas 251a and 251b of the flow paths 250a and 250b to the respective RBC recovery areas 243a and 243b. Similarly, the two plasma outlet channels 254a and 254b are supply channels that connect the plasma outlet areas 252a and 252b to the plasma collection areas 244a and 244b. Similar structural features are included in other multi-unit processors, as described further below (see FIGS. 13-18 and 19A-19D, etc.).
[0065]
In any case, the basically preferred feature here is, for example, that the RBC outlet regions 251a, 251b connecting to each of the two separation channels are located further radially outward than the respective plasma outlet regions 252a, 252b. Is provided with separation channels 250a and 250b. This feature is more clearly illustrated by reference circle 297, which represents the preferred circular periphery of rotor 240. This also means that the flow passages 250a, 250b extend over the arc of the flow passages 250a, 250b (when viewed from the RBC outlet ports 251a, 251b and the plasma outlet ports 252a, 252b). Spirally inward (as a center) or at least from the inlets to the separation channels from the channels 246a, 246b and inwardly toward the plasma outlet ports 252a, 252b. You can think that it is. Thus, the channels 250a, 250b may spiral outwardly (when viewed from the plasma outlet port to the RBC outlet port) over their entire arc, or at least to the inlet (radial channel 246a) to the channels 250a, 250b. From the intersections 249a and 249b) with the RBC outlet ports 251a and 251b. For the base circle 297, this is h4> H5The relationship can be seen. Here, the height h of the boundary surface (not shown)iAlso preferably h4And h5Located between. For example, hiIs preferably h4H below the exit indicated by5(See FIG. 8 and its description). In addition, the relationship between the fluid pressures related to the “height” of the inlet and the outlet (such as the inlet ports 248a, 248b and the outlet ports 255a, 255b, 256a, 256b, etc.) is described in the present embodiment and other plural units described later. The examples are still preferred. In particular, the forward drive relationship is again the same, and the fluid pressure at the inlet must be greater than the combination of fluid pressures at the outlet, especially by a suitable choice of height. Ie;
ρ1g1h1> Ρ2g2h2Or ρ1g1h1> Ρ3g3h3(Equation 1)
[0066]
Again, any or all terms in the pressure ρgh adjust for changes in density and / or differences in the interface of the separated components of one or more fluid components (fluids of the combined or separated components) and the associated density. (See FIGS. 7 and 8 and accompanying description). Similarly, the features of boundary surface control described above apply to these multiple unit embodiments. That is, by keeping the flow pressures at the outlets substantially equal, the boundary surface can be maintained at a desired position in the separation flow paths 250a and 250b. In particular, this is achieved by choosing the height of each outlet port to satisfy the following equation:
ρ2g2h2= Ρ3g3h3(Equation 2)
[0067]
This allows control of the interface. The respective value of h, representing the height of each flow path, is preferably (but not necessarily) uniform to maintain balance throughout the rotor. For example, the height h of each inlet port 248a, 248b1Are preferably (but not necessarily) the same value. Similarly, the height h of the plasma outlet ports 256a, 256b2Are preferably the same, the height h of each RBC outlet port 255a, 255b3The same is true for
[0068]
As mentioned above, FIG. 13 shows an embodiment for a similar multiple unit, having a rotor 440 that includes four processing areas, generally designated 400a, 400b, 400c and 400d. This will be described in detail below. Each reference number of an element for each of the four independent processing areas 400a-d is followed by a lower case alphabetic letter a, b, c, and d so that the same element of the independent processing area 400a-d Shows the identity of distinct but independent elements and distinguishes them.
[0069]
Thus, there are four substantially centrally disposed whole blood receiving / receiving areas or pockets 442a-d, respectively, which are connected to inlet channels 446a-d at inlet ports 448a-d. Channels 446a-d are connected to peripheral channels 450a-d at inlet ports 449a-d. Channels 450a-d are connected to RBC and plasma outflow channels 453a-d and 444a-d via outlet ports 451a-d and 452a-d, respectively. Outflow channels 453a-d and 454a-d are connected to the RBC and plasma collection areas or pockets 443a-d and 444a-d, respectively. Exit ports 455a-d and 456a-d are the final communication sections. FIGS. 14 and 15 show the height of the device for clarity of the preferred independent elements in this embodiment.
[0070]
Here, the relative distance or "height" between the inlet and outlet ports, particularly the inlet ports 448a-d and the RBC and plasma outlet ports 455a-d and 456a-d, is the driving force of the separation process performed here. And functions as a control force. More specifically, the height h of the inlet port1Is the fluid pressure ρ1g1h1Is the outlet line fluid pressure ρ2g2h2And / or ρ3g3h3(See equation 1 above). Again, the desired modification can be made to the interface (if it occurs at this height) to determine the fluid pressure in or near the inlet line (eg, in or near 446a-d). In order to do more accurately, the height hiCan use a high density RBC.
[0071]
Therefore, the height that controls the boundary surface (also referred to as the height of the exit port) h2And h3Are similarly selected such that the respective fluid pressures exiting are substantially equal. Equation 2; ρ2g2h2= Ρ3g3h3See Also preferably, the height h of each outlet port from a baseline (eg, 497 around rotor 440).4And h5Is h4> H5Is determined to be. Also, the height h of the boundary surfaceiLies between them, ie hiIs h4H below the port means by5Preferably above the port means.
[0072]
As mentioned above, rotors according to these embodiments can be manufactured using any of a variety of methods, including, for example, plastic molding and the like. The mold consists of one or more parts that achieve the configuration as shown above. The use of alternative processing methods and materials, including the use of the formable sheet material shown in the embodiments of FIGS. 9, 10 and 11A-11D, for the manufacture of a multi-unit embodiment (not shown) by unmolding You can also.
[0073]
Further, as the scale increases, for example, as the number of processing areas (400a-d) increases, and / or as the central axis (axis 445 in FIG. 13) increases toward the periphery (peripheral portion 499 in FIG. 13). It may be necessary to use a higher force centrifugal motor base (not shown). However, multi-unit rotors (or other mass rotors, such as rotor 440 of FIGS. 13-15) (or other large numbers, from 2 to about 6, 8, 12, or more units) are typically used in blood banks. It can replace the existing bucket-type or cup-type centrifuge rotors that have been used for blood component separation. Thus, using existing drives to generate forces suitable for separation and flow (e.g., high rotational speed (RPM) and / or large G forces such as 5000 G (5000 x gravity)). Is possible.
[0074]
As an illustration of one means of providing an existing rotor spindle or drive shaft at the effective interface of the rotor 440, a spindle housing 500 is illustrated schematically in FIG.
[0075]
One of the various advantages of these embodiments is found in the tube and bag set 16a of FIG. 16 used herein. The tube and bag set 16a is almost the same as the bag set 16 shown in FIG. For example, both bag sets include three major bags, consisting of a combined fluid / whole blood bag 22 and two separate component bags 23, 24 (RBC is collected in bag 23 and plasma is collected in bag 24); Consisting of associated tube lines 19, 20 and 21 extending from the bags. The difference between the two sets mainly lies in the separation conduits 226/426 to which the tube lines 19, 20 and 21 connect. Preferably, conduit 226 is made in the same manner from the same type of material as the other bags 22, 23, and 24. (As noted above, bags can also be used in the conduit 26 of the embodiment of FIG. 5). However, the conduits 226/426 are primarily composed of selected rotor configurations (separation channels 50, 50a, 250). Or shorter (or longer) and / or wider (or thinner) and / or smaller in volume than any other bag (depending on the length and width of 450 or other portions as desired). (Or bigger). For example, if the width of the edges 26e, 26f (FIG. 16) is further increased (see the arrows shown in dashed lines), the bag / conduit 226/426 will be the rotor 40 or 40a (FIGS. 2-4 and 9-11A etc.), etc. May be further extended so that it can be applied to cover a rotor of the same type.
[0076]
In addition, the buffy coat (leukocytes and platelets) that collects at the RBC-plasma interface, which is normally and continuously separated, is collected and subsequently processed and / or used for conduit 226 (or 26 or FIG. 17). 426) is desirably fixed. An optional connection / connection structure 28a provided to allow optional removal of the contents of the conduit 226/426 after the centrifugation process is shown in dashed lines in FIG. The air vent 27 and / or the connection structure 28 can also be provided in the bags 22, 23, 24 as required. Although not shown in FIG. 16, the air port 27 is preferably connected to the bag 22. Also, as shown in FIG. 16, the tube line 18 connected to the donor is preferably sealed and cut after the completion of one unit of whole blood donation as described above (therefore, the bag 22). Is filled with whole blood). The sealing and cutting line 25a is illustrated. Furthermore, the sealing and cutting areas 25b, 25c and 25d, indicated by dashed lines, indicate the preferred sealing and / or cutting of the lines 19, 20 and 21 after centrifugation. Cutting and / or sealing is also performed on a plurality of other tube lines. The bag 22 of FIG. 16 further shows a severable connector 29. By using the connector 29, the bag 22 is first closed so that the fluid does not flow into the tube line 19, and then the fluid can flow from the bag 22 into the tube line 19 by cutting the connector 29. Here (or in other tube lines 20,21, etc.) other anti-flow members (not shown) may be used, such as slides, roller clamps or hemostats.
[0077]
FIG. 17 shows a state in which the set 16a according to the embodiment is disposed in the processing area 400c according to the embodiment. Specifically, the composite fluid bag 22 is disposed in the storage / reception area 442c, and the tube line 19 connected thereto is disposed in the transport channel 446c. Similarly, the collection bags 23 and 24 are disposed in the respective collection areas 443c and 444c, and the tube lines 21 and 20 connected thereto are disposed in the respective flow paths 453c and 454c. As shown here, the separation conduit 426 is disposed in a corresponding peripheral separation channel 450c.
[0078]
As shown in more detail in FIG. 18, an extension member 554 (shown in dashed lines in FIG. 18) can optionally be used to secure the extension to the inside of the flow path 454c, thereby providing a corresponding fluid pressure It can be ensured that the length or height of the term has an appropriate value. Therefore, the height h measured from the base line 497 indicated by the broken line2Is secured by the extension member 554. The value of the inlet fluid pressure of the flow path 446c, that is, h1And / or h3Similar extension members 556 and 553 can be used to fix each of the fluid pressures at the RBC outlet of the flow path 453c, as indicated by. Although not shown in FIGS. 12-15, 17 or 18, lips or shelves (such as shelves 60, 70 of FIGS. 6A, 6B and 6C) may be used in these multiple unit embodiments to transfer fluid. It can also be held in each area and / or channel. In these multiple unit embodiments, the lid (see lid 36 in FIGS. 1-4) can be used for similar purposes.
[0079]
In any case, a suitable processing method using the processing area 400 is shown in FIGS. 19A to 19D. For example, FIG. 19A shows a state in which the composite fluid 90 is disposed in a general storage area 442. As discussed above, a bag set is preferred but not required and is not shown in FIGS. 19A-19D (but FIG. 19A illustrates a bag set 16 or 16a (FIG. 17) including a bag 22 filled with whole blood. (Refer to FIG. 7) immediately after being attached to the separation area 400 or to the other related areas 442, 443, 444 and 450). A detent member or valve (such as severable connector 29 of FIG. 16) is used in port portion 448 between containment area 442 and flow path 446 to open (or cut in the case of severable member 29). This allows the fluid to flow into the flow path 446. As shown by the dashed lines in FIG. 19A, optional clamps or valves 653 and 654 may be disposed within or near the flow paths 453, 454 to allow flow path 453, Prevents fluid from flowing into 454. These can therefore be referred to as centrifugal clamps and can be arranged on the rotor 440 and set to operate automatically when the rotor 440 reaches a predetermined minimum rotational speed. Alternatively, these clamps can be actuated manually (typical pre-swiveling operation) or automated by other mechanical and / or electrical means to open and close during (or before or after) rotation. . FIG. 19A shows the system before the start of rotation in which preparation is completed.
[0080]
FIG. 19B shows a situation where the rotor 440 has begun to rotate about the axis 445 and the first inflow has occurred. Fluid flow begins at area 442 and continues through port 448 to channel 446. This flow then passes through flow path 446 and continues through port area 449 to peripheral separation flow path 450. The separation of the heavy phase component and the light phase component from the composite fluid is illustrated in flow path 450. Height hiIndicate separation. The separated components then flow through the flow paths 453 and 454, although they may be stopped by optional clamp members 453 and 454 until a desired rotation speed set in advance is achieved. Thus, FIG. 19B illustrates an initial flow, the onset of separation, and / or a fluid stagnation condition during which the rotational speed (RPM) rises from zero or a low value to a finally desired high value.
[0081]
On the other hand, FIG. 19C shows a state where the RPM is further increased, in which the separated components 91 and 92 continuously flow from the flow path 450 through the outflow paths 453 and 454 to the collection areas 443 and 444, respectively. (If centrifugal clamps 653, 654 are used, then they are open). Similarly, continuously, the composite fluid 90 flows from the storage area 442 through the flow path 446 to the separation flow path 450. ρ1g1h1> Ρ2g2h2And / or ρ1g1h1> Ρ3g3h3Due to the relationship of (Equation 1), a continuously advancing flow is generated here as well. Thus, h of the inlet port 4481, Port 455 h3And h of port 4562Is the variable chosen to create the forward flow. Separation into heavy and light phases, respectively, also occurs continuously in flow path 450. However, the interface has the same height hiAnd the buffy coat (white blood cells and platelets) remains at the interface in the separation channel 450 as is generally the case. Again, ρ2g2h2= Ρ3g3h3The relationship of (Equation 2) is expressed byiUsed to maintain the level. Where h2And h3The value is a selectable value. Similarly, and as described above, the flow path 450 may include h4Is h5(H4> H5) Designed quasi-spirally.
[0082]
Next, when all of the composite fluid 90 flows out of the storage area 442, the rotation of the rotor 440 is stopped, and the flow in the flow paths 446, 453, and 454 is also stopped. This state is shown in FIG. 19D. In fact, if centrifugal clamps 653, 654 are used, they can be automatically closed when the RPM of rotor 440 drops. This prevents the fluid from flowing back into the flow paths 453 and 454, thereby preventing the product from being lost from the collection 443 and 444. Also, a clamping element (not shown) can optionally be used in the flow path 446. Next, when the rotor 440 stops, the separated components 91 and 92 are taken out from the respective recovery areas 443 and 444, respectively. Bags 23, 24 (not shown in FIGS. 19A to 19D) can be used for this removal operation, and tube lines 21, 20 (not shown in FIGS. 19A to 19D) connected thereto can be cut off. (See cutting areas 25c, 25d in FIG. 16), preserving the component products 91, 92, or passing them on to subsequent processing (such as pathogen inactivation, leukocyte reduction, filtering and / or preservative addition), or blood transfusion, etc. Can be used for A buffy coat conduit 426 (not shown in FIGS. 19A-19D; see FIG. 16) is also removed from the separation channel 450 and the content 94 is post-processed, if necessary, for further use, and the content is removed. Platelets or other components of the buffy coat are extracted therefrom. The removal of the contents of such a conduit 426 (or 226 of FIG. 16) is shown in FIG. 16 as optional and can be used in other bags 22, 23 and / or 24 as well. This can be done through structure 28. When using the bag and tube set 16a, the bag / tube lines that are not stored or are not further processed (such as bags 22, tube lines 19, 20, and 21) are removed from the rotor 440, and these are preferably Since it can be discarded after use, discard it. The use of such a disposable set that has been previously sterilized allows the rotor to be used over and over again without having to sterilize again after each use. It also reduces the additional need to manufacture disposable rotors.
[0083]
Here again, simultaneous processing of a plurality of units is carried out according to the method of the present invention, for example, preferably using a rotor 440 which is preferably arranged in an existing centrifuge, in particular in which the rotor can be removed, replaced / substituted. Multiple unit bag sets can be processed in the same or similar manner as described using FIGS. 19A-19D.
[0084]
Other options include, but are not limited to, a number of options such as, but not limited to, the number of processing units and / or the relative placement of various storage and / or collection areas and / or channels on each rotor. Can be executed. The methodology is also diverse. It is therefore evident that these and various further modifications, adaptations and variations of the structure and method of the present invention do not depart from the scope and spirit of the present invention. Rather, the invention is to cover all modifications, adaptations, and variations, which are limited only by the claims herein and their equivalents.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an isometric view, partially exploded, of a separation system according to the present invention with each fluid container and a donor in an operable position.
FIG. 2 is an isometric view of the rotor / centrifuge section of the separation device according to the invention, which is part of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the rotor shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotor shown in FIG. 3 taken along line 4-4.
FIG. 5 is a diagram of the tube and bag system of the embodiment shown in FIG.
6A, 6B and 6C are cross-sectional views of the rotor of FIG. 3 taken along line 6-6, including the tube and bag system shown in FIG.
FIG. 7 is a plan view of a part of the rotor shown in FIGS. 1 to 3;
FIG. 8 is another plan view of the rotor shown in FIGS. 1-4 in a state of use.
FIG. 9 is an isometric view of a rotor / centrifuge that is a variation of the separation system of FIG. 1 and the rotor of FIG. 3;
FIG. 10 is a plan view of a modification of the rotor / centrifuge shown in FIG. 9;
11A, 11B, 11C, and 11D are cross-sectional views of the device shown as a variation in FIGS. 9, 10 taken along line 11-11 in FIG.
FIG. 12 is a plan view of another rotor according to the present invention.
FIG. 13 is a plan view of another rotor according to the present invention.
FIG. 14 is an isometric view of the embodiment of the rotor / centrifuge shown in FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view of the rotor / centrifuge shown as an alternative in FIGS. 13 and 14 taken along line 15-15.
FIG. 16 is a plan view of the tube and bag system used in the alternative embodiment of the present invention shown in FIGS. 12-15.
FIG. 17 is an isometric view, partially in exploded view, of a variation of the rotor / centrifuge shown in FIGS. 13 to 15 having the tube and bag system of FIG. 16;
FIG. 18 is a partial isometric view of a variation of the rotor used in the embodiment shown in FIG.
19A, 19B, 19C and 19D are partial plan views of another embodiment of the rotor / centrifuge shown in FIG. 13 in use.

Claims (64)

遠心力により複合流体をそれに含まれる成分に分離するための遠心分離の構成であって、
複合流体収容エリアと、
流体流入路と、
周辺流体分離流路と、
第1及び第2分離成分流出路と、
第1及び第2分離成分回収エリアと
を含むロータを備え、
前記流入路は前記流体収容エリアと流体が連通するように配設され、前記周辺分離流路は前記流体流入路及び前記第1及び第2分離流体流出路と流体が連通するように配設され、前記第1及び第2分離流体流出路は前記第1及び第2分離成分回収エリアと流体連通するように配設され、
前記第1及び第2分離流体流出路はまた第1及び第2の高さを有し、前記高さは、そこを通過するそれぞれの分離流体に実質的な流体圧力の均衡が与えられるように、互いに関連し合う、遠心分離構成。
A centrifugal separator for separating a complex fluid into components contained therein by centrifugal force,
A composite fluid storage area;
A fluid inflow channel;
A peripheral fluid separation channel,
First and second separated component outflow paths;
A rotor including first and second separated component recovery areas,
The inflow path is disposed so that fluid communicates with the fluid storage area, and the peripheral separation flow path is disposed so that fluid communicates with the fluid inflow path and the first and second separated fluid outflow paths. Wherein the first and second separated fluid outflow paths are disposed in fluid communication with the first and second separated component recovery areas;
The first and second separation fluid outflow passages also have first and second heights such that the heights provide a substantial fluid pressure balance to each separation fluid passing therethrough. Centrifugal configuration, interrelated ,.
それぞれ第1及び第2流出路を通って流れる各分離成分の流体圧力を実質的に均衡させるような前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さの相関関係が、周辺分離流路内の分離成分の境界面を制御するように決定される、請求項1に記載の遠心分離構成。The first and second height correlations of the first and second separated component outlet channels, respectively, substantially balance the fluid pressure of each separated component flowing through the first and second outlet channels, respectively. The centrifugation arrangement of claim 1, wherein the centrifugation arrangement is determined to control a boundary surface of a separation component in a peripheral separation flow path. それぞれ第1及び第2流出路を通って流れる各分離成分の流体圧力を実質的に均衡させるような前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さの相関関係が、
ρ=ρ
と定義され、
ここで、第1流出路の第1の高さはhであり、第2流出路の第2の高さはhであり、g及びgは遠心力加速値を表し、ρは第1流出路における分離された流体の密度を表し、ρは第2流出路における分離された流体の密度を表す、請求項1に記載の遠心分離構成。
The first and second height correlations of the first and second separated component outlets, respectively, substantially balance the fluid pressure of each separated component flowing through the first and second outlets, respectively. ,
ρ 2 g 2 h 2 = ρ 3 g 3 h 3
Is defined as
Here, the first height of the first outlet channel is h 2, the second height of the second outlet channel is h 3, g 2 and g 3 represents a centrifugal force acceleration value, [rho 2 represents the density of the fluid that is separated in the first outlet channel, [rho 3 represents the density of the fluid that is separated in the second outlet channel, centrifugation arrangement according to claim 1.
ρの出口ρ値は、ρがρ第1成分第1成分(h−h)とρ第2成分第2成分の合計となるように、第1成分及び第2成分からの第1及び第2要素を含み、ここでhは第1分離流体成分と第2分離流体成分の間の境界面の高さである、請求項3に記載の遠心分離構成。outlet [rho value of [rho 2 g 2 h 2 is, [rho 2 g 2 h 2 such that the sum of [rho first component g first component (h 2 -h) and [rho second component g second component h i , A first component and a second component from the first and second components, wherein hi is the height of the interface between the first and second separated fluid components. The described centrifugation configuration. 第2分離成分がより重い相の成分である請求項4に記載の遠心分離構成。The centrifugation configuration of claim 4, wherein the second separation component is a heavier phase component. 分離すべき複合流体が血液であり、ρにおける第1分離成分のρ値とρにおける第2の分離成分のρ値が、血漿及び赤血球(RBC)を含む血液の分離成分の密度のそれぞれを表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項3に記載の遠心分離構成。The complex fluid to be separated is blood and the ρ value of the first separated component at ρ 2 g 2 h 2 and the ρ value of the second separated component at ρ 3 g 3 h 3 include plasma and red blood cells (RBC) 4. The centrifugation configuration according to claim 3, wherein the ρ value has a different relationship depending on each term so as to represent each density of the separated components of blood. ρにおける第2のρ値は、ρがρRBCRBCとρ血漿血漿(h−h)の合計となるように、血漿及びRBC成分を含み、ここでhはRBCと血漿の間の境界面の高さである、請求項6に記載の遠心分離構成。The second [rho values in [rho 2 g 2 h 2, as [rho 2 g 2 h 2 is the sum of [rho RBC g RBC h i and [rho plasma g plasma (h 1 -h i), plasma and RBC components It includes, where h i is the height of the interface between the RBC and plasma, centrifuge arrangement according to claim 6. 分離流路中で複合流体を駆動し、第1及び第2流出路のそれぞれの中で各分離成分を流動させる流体圧力の駆動力を互いに供給する、前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さと流入路の高さの相関関係が、複合流体と周辺分離流路内の分離成分の駆動力を制御するように決定される、請求項1に記載の遠心分離構成。The first and second separated component outflow paths, which drive the composite fluid in the separation flow path and supply each other with a fluid pressure driving force for flowing each separated component in each of the first and second outflow paths. The centrifuge of claim 1, wherein the correlation between the first and second heights and the height of the inflow path, respectively, is determined to control the driving force of the composite fluid and the separation component in the peripheral separation flow path. Constitution. 流入路の高さはhであり、第1流出路の第1の高さはhであり、第2流出路の第2の高さはhであり、g、g及びgは遠心力の値を表し、ρは流体流入路における流体の密度を表し、ρは第1流出路における分離された流体の密度を表し、ρは第2流出路における分離された流体の密度を表し、これらの値は互いに、ロータ流入流体の動態的圧力ρが、2つの流出流体の動態的圧力ρ及びρのいずれかより大きくなる、つまり
ρ > ρ 又は ρ > ρ
となるような関係であり、よって流体がロータの入口から出口に向かって流れる、請求項1に記載の遠心分離構成。
The height of the inlet channel is h 1, the first height of the first outlet channel is h 2, the second height of the second outlet channel is h 3, g 1, g 2 and g 3 represents the value of the centrifugal force, ρ 1 represents the density of the fluid in the fluid inlet, ρ 2 represents the density of the separated fluid in the first outlet, and ρ 3 is the density of the separated fluid in the second outlet. It represents the density of the fluid, these values being mutually dependent on the dynamic pressure ρ 1 g 1 h 1 of the rotor input fluid and the dynamic pressure ρ 2 g 2 h 2 and ρ 3 g 3 h 3 of the two output fluids. Kayori increases, i.e. ρ 1 g 1 h 1> 1 ρ 2 g 2 h 2 or ρ g 1 h 1> ρ 3 g 3 h 3
The centrifuge arrangement of claim 1, wherein the fluid flows from the inlet to the outlet of the rotor.
ρにおける流入ρ値が分離すべき流入複合流体の密度であり、一方、ρとρにおける流出ρ値が分離された流体成分それぞれの密度を表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項9に記載の遠心分離構成。The inflow ρ value at ρ 1 g 1 h 1 is the density of the inflow composite fluid to be separated, while the outflow ρ value at ρ 2 g 2 h 2 and ρ 3 g 3 h 3 is the density of each of the separated fluid components. 10. The centrifugation configuration according to claim 9, wherein the ρ value has a different relationship depending on each term. ρの出口ρ値は、ρがρ複合流体(h−h)とρ第1成分第1成分の合計となるように、複合流体及び第1分離成分からの第1及び第2要素を含み、ここでhは第1分離流体成分と第2分離流体成分の間の境界面の高さである、請求項10に記載の遠心分離構成。outlet [rho value of [rho 1 g 1 h 1, as [rho 1 g 1 h 1 is the sum of [rho composite fluid g 1 (h 1 -h) and [rho first component g first component h i, complex fluid And a first and second element from the first separated component, wherein hi is the height of the interface between the first and second separated fluid components. Separate configuration. 第1分離成分がより重い相の成分である請求項11に記載の遠心分離構成。The centrifuge arrangement of claim 11, wherein the first separated component is a heavier phase component. 分離すべき複合流体が血液であり、ρにおける第1のρ値が全血の密度であり、一方、ρとρにおける第2及び第3のρ値が分離された成分である血漿と赤血球(RBC)の密度を表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項9に記載の遠心分離構成。The complex fluid to be separated is blood and the first ρ value at ρ 1 g 1 h 1 is the density of whole blood, while the second and the second at ρ 2 g 2 h 2 and ρ 3 g 3 h 3 . 10. The centrifugation configuration according to claim 9, wherein the ρ value has a different relationship depending on each term so that the ρ value of 3 represents the density of the separated components, plasma and red blood cells (RBC). ρにおける第1のρ値は、ρがρRBCRBCとρ全血全血(h−h)の合計となるように、全血及びRBC成分を含み、ここでhはRBCと血漿の間の境界面の高さである、請求項13に記載の遠心分離構成。first [rho values in [rho 1 g 1 h 1, as [rho 1 g 1 h 1 is the sum of ρ RBC g RBC h i and [rho whole blood g whole blood (h 1 -h i), whole blood and it includes a RBC components, where h i is the height of the interface between the RBC and plasma, centrifuge arrangement according to claim 13. ρ項におけるρ値は、ρがρ第1成分第1成分とρ複合流体(h−h)の合計となるように、独立した流体圧力項の組み合わせから得られた2つの別個の成分を有し、ここでhは第1分離成分と第2分離成分の間の境界面の高さであり、
ρ=ρ第1成分第1成分+ρ複合流体(h−h)>ρ第1成分=ρ
である、請求項9に記載の遠心分離構成。
[rho 1 value in [rho 1 g 1 h 1 term, [rho 1 g 1 h 1 such that the sum of the first component g first component h i and [rho composite fluid g 1 ρ (h 1 -h i ), Having two distinct components derived from a combination of independent fluid pressure terms, where hi is the height of the interface between the first and second separated components;
[rho 1 g 1 h 1 = [rho first component g first component h i + [rho composite fluid g 1 (h 1 -h i) > ρ first component g 3 h 3 = ρ 3 g 3 h 3
The centrifugation configuration of claim 9, wherein
分離すべき複合流体が血液であり、分離された成分が赤血球(RBC)及び血漿であり、ここでρ項におけるρ値は、ρがρRBCとρ全血(h−h)の合計となるように、独立した流体圧力項の組み合わせから得られた2つの別個の成分を有し、よってRBC及び全血成分を有し、ここでhRBCと血漿の間の境界面の高さであり、
ρ=ρRBC+ρ全血(h−h)>ρRBC=ρ
である、請求項9に記載の遠心分離構成。
A composite fluid to be separated is the blood, the separated components are red blood cells (RBC) and plasma, where [rho [rho 1 value in 1 g 1 h 1 term, ρ 1 g 1 h 1 is [rho RBC g 3 h i and ρ whole blood g 1 (h 1 −h i ) have two separate components derived from a combination of independent fluid pressure terms, and thus have RBC and whole blood components. and a wherein the height of the interface between the h i RBC and plasma,
ρ 1 g 1 h 1 = ρ RBC g 3 h i + ρ whole blood g 1 (h 1 -h i) > ρ RBC g 3 h 3 = ρ 3 g 3 h 3
The centrifugation configuration of claim 9, wherein
遠心力により複合流体をそれに含まれる成分に分離するための遠心分離の構成であって、
複合流体収容エリアと、
流体流入路と、
周辺流体分離流路と、
第1及び第2分離流体流出路と、
第1及び第2分離成分回収エリアと
を含むロータを備え、
前記流入路は前記流体収容エリアと流体が連通するように配設され、前記周辺分離流路は前記流体流入路及び前記第1及び第2分離流体流出路と流体連通するように配設され、前記第1及び第2分離流体流出路は前記第1及び第2分離成分回収エリアと流体が連通するように配設され、
前記第1及び第2分離流体流出路及び前記流体流入路はまた第1、第2及び第3の高さを有し、前記高さは、そこを通過するそれぞれの分離流体及び複合流体に流体圧力の前進流駆動力が与えられるように、互いに関連し合う、遠心分離構成。
A centrifugal separator for separating a complex fluid into components contained therein by centrifugal force,
A composite fluid storage area;
A fluid inflow channel;
A peripheral fluid separation channel,
First and second separated fluid outflow paths;
A rotor including first and second separated component recovery areas,
The inflow path is disposed so that the fluid is communicated with the fluid storage area, and the peripheral separation flow path is disposed so as to be in fluid communication with the fluid inflow path and the first and second separated fluid outflow paths. The first and second separated fluid outflow passages are disposed so that the fluid communicates with the first and second separated component recovery areas,
The first and second separated fluid outflow passages and the fluid inflow passage also have first, second, and third heights, wherein the height is such that the respective separated and composite fluids passing therethrough can be fluidized. A centrifugal configuration, interrelated, such that a forward flow drive of pressure is provided.
分離流路中で複合流体を駆動し、第1及び第2流出路のそれぞれの中で各分離成分を流動させる流体圧力の駆動力を供給する、前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さと流入路の高さの相関関係が、複合流体と分離流路を通る分離成分の駆動力を制御するように決定される、請求項17に記載の遠心分離構成。Each of the first and second separated component outflow paths for driving a composite fluid in the separation flow path and providing a fluid pressure driving force to flow each separated component in each of the first and second outflow paths; 18. The centrifuge arrangement of claim 17, wherein the correlation between the first and second heights and the height of the inflow path is determined to control the driving force of the composite fluid and the separation component through the separation flow path. 分離流路中で複合流体を駆動し、第1及び第2流出路のそれぞれの中で各分離成分を流動させる流体圧力の駆動力を供給する、前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さと流入路の高さの相関関係が、複合流体と周辺分離流路内の分離成分の駆動力を制御するように決定される、請求項17に記載の遠心分離構成。Each of the first and second separated component outflow paths for driving a composite fluid in the separation flow path and providing a fluid pressure driving force to flow each separated component in each of the first and second outflow paths; The centrifuge arrangement of claim 17, wherein the correlation between the first and second heights and the height of the inflow path is determined to control the driving force of the composite fluid and the separation component in the peripheral separation flow path. . 流入路の高さはhであり、第1流出路の第1の高さはhであり、第2流出路の第2の高さはhであり、g、g及びgは遠心力の値を表し、ρは流体流入路における流体の密度を表し、ρは第1流出路における分離された流体の密度を表し、ρは第2流出路における分離された流体の密度を表し、これらの値は互いに、ロータ流入流体の動態的圧力ρが、2つの流出流体の動態的圧力ρ及びρのいずれかより大きくなる、つまり
ρ > ρ 又は ρ
となるような関係であり、よって流体がロータの入口から出口に向かって流れる、請求項17に記載の遠心分離構成。
The height of the inlet channel is h 1, the first height of the first outlet channel is h 2, the second height of the second outlet channel is h 3, g 1, g 2 and g 3 represents the value of the centrifugal force, ρ 1 represents the density of the fluid in the fluid inlet, ρ 2 represents the density of the separated fluid in the first outlet, and ρ 3 is the density of the separated fluid in the second outlet. It represents the density of the fluid, these values being mutually dependent on the dynamic pressure ρ 1 g 1 h 1 of the rotor input fluid and the dynamic pressure ρ 2 g 2 h 2 and ρ 3 g 3 h 3 of the two output fluids. Kayori increases, i.e. ρ 1 g 1 h 1> ρ 2 g 2 h 2 or ρ 3 g 3 h 3
18. The centrifuge arrangement of claim 17, wherein the relationship is such that fluid flows from the inlet to the outlet of the rotor.
ρにおける流入ρ値が分離すべき流入複合流体の密度であり、一方、ρとρにおける流出ρ値が分離された流体成分それぞれの密度を表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項20に記載の遠心分離構成。[rho 1 g 1 flowing [rho value of h 1 is the density of the flowing composite fluid to be separated, whereas, ρ 2 g 2 h 2 and [rho 3 g 3 h fluid components each density outflow [rho values are separated in 3 21. The centrifugation configuration according to claim 20, wherein the ρ value has a different relationship for each term to represent: ρの出口ρ値は、ρがρ複合流体(h−h)とρ第1成分第1成分の合計となるように、複合流体及び第1分離成分からの第1及び第2要素を含み、ここでhは第1分離流体成分と第2分離流体成分の間の境界面の高さである、請求項21に記載の遠心分離構成。outlet [rho value of [rho 1 g 1 h 1, as [rho 1 g 1 h 1 is the sum of [rho composite fluid g 1 (h 1 -h) and [rho first component g first component h i, complex fluid 22. The centrifuge of claim 21, wherein the first and second components from the first and second separated fluid components, wherein hi is the height of the interface between the first and second separated fluid components. Separate configuration. 分離すべき複合流体が血液であり、ρにおける第1のρ値が全血の密度であり、一方、ρとρにおける第2及び第3のρ値が分離された成分である血漿と赤血球(RBC)の密度を表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項20に記載の遠心分離構成。The complex fluid to be separated is blood and the first ρ value at ρ 1 g 1 h 1 is the density of whole blood, while the second and the second at ρ 2 g 2 h 2 and ρ 3 g 3 h 3 . 21. The centrifugation configuration according to claim 20, wherein the ρ value is different in each term so that the ρ value of 3 represents the density of the separated components, plasma and red blood cells (RBC). ρにおける第2のρ値は、ρがρRBCRBCとρ血漿血漿(h−h)の合計となるように、血漿及びRBC成分を含み、ここでhはRBCと血漿の間の境界面の高さである、請求項23に記載の遠心分離構成。The second [rho values in [rho 2 g 2 h 2, as [rho 2 g 2 h 2 is the sum of [rho RBC g RBC h i and [rho plasma g plasma (h 1 -h i), plasma and RBC components It includes, where h i is the height of the interface between the RBC and plasma, centrifuge arrangement according to claim 23. ρ項におけるρ値は、ρがρ第1成分第1成分とρ複合流体(h−h)の合計となるように、独立した流体圧力項の組み合わせから得られた2つの別個の成分を有し、ここでhは第1分離成分と第2分離成分の間の境界面の高さであり、
ρ=ρ第1成分第1成分+ρ複合流体(h−h)>ρ第1成分第1成分=ρ
である、請求項20に記載の遠心分離構成。
[rho 1 value in [rho 1 g 1 h 1 term, [rho 1 g 1 h 1 such that the sum of the first component g first component h i and [rho composite fluid g 1 ρ (h 1 -h i ), Having two distinct components derived from a combination of independent fluid pressure terms, where hi is the height of the interface between the first and second separated components;
[rho 1 g 1 h 1 = first component g first component ρ h i + ρ composite fluid g 1 (h 1 -h i) > ρ first component g first component h 2 = ρ 2 g 2 h 2
21. The centrifugation configuration of claim 20, wherein
分離すべき複合流体が血液であり、分離された成分が赤血球(RBC)及び血漿であり、ここでρ項におけるρ値は、ρがρRBCRBCとρ全血全血(h−h)の合計となるように、独立した流体圧力項の組み合わせから得られた2つの別個の成分を有し、よってRBC及び全血成分を有し、ここでhRBCと血漿の間の境界面の高さであり、
ρ=ρRBCRBC+ρ全血全血(h−h)>ρRBCRBC=ρ
である、請求項20に記載の遠心分離構成。
A composite fluid to be separated is the blood, the separated components are red blood cells (RBC) and plasma, where [rho [rho 1 value in 1 g 1 h 1 term, ρ 1 g 1 h 1 is [rho RBC g RBC has two distinct components derived from a combination of independent fluid pressure terms, such that the sum of h i and ρ whole blood g whole blood (h 1 −h i ), thus eliminating the RBC and whole blood components has a where the height of the interface between the h i RBC and plasma,
ρ 1 g 1 h 1 = ρ RBC g RBC h i + ρ whole blood g whole blood (h 1 -h i)> ρ RBC g RBC h 3 = ρ 3 g 3 h 3
21. The centrifugation configuration of claim 20, wherein
前記第1及び第2分離流体流出路のそれぞれ第1及び第2の高さは、そこを通って流れる各分離成分の流体圧力を実質的に均衡させるような相関関係である、請求項17に記載の遠心分離構成。18. The method of claim 17, wherein the first and second heights of the first and second separated fluid outflow channels, respectively, are correlated to substantially balance the fluid pressure of each separated component flowing therethrough. The described centrifugation configuration. それぞれ第1及び第2流出路を通って流れる各分離成分の流体圧力を実質的に均衡させるような前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さの相関関係が、周辺分離流路内の分離成分の境界面を制御するように決定される、請求項27に記載の遠心分離構成。The first and second height correlations of the first and second separated component outlet channels, respectively, substantially balance the fluid pressure of each separated component flowing through the first and second outlet channels, respectively. 28. The centrifugation arrangement of claim 27, wherein the centrifugation arrangement is determined to control an interface of separation components in the peripheral separation flow path. それぞれ第1及び第2流出路を通って流れる各分離成分の流体圧力を実質的に均衡させるような前記第1及び第2分離成分流出路のそれぞれ第1及び第2の高さの相関関係が、
ρ=ρ
と定義され、
ここで、第1流出路の第1の高さはhであり、第2流出路の第2の高さはhであり、g及びgは遠心力加速値を表し、ρは第1流出路における分離された流体の密度を表し、ρは第2流出路における分離された流体の密度を表す、請求項27に記載の遠心分離構成。
The first and second height correlations of the first and second separated component outlets, respectively, substantially balance the fluid pressure of each separated component flowing through the first and second outlets, respectively. ,
ρ 2 g 2 h 2 = ρ 3 g 3 h 3
Is defined as
Here, the first height of the first outlet channel is h 2, the second height of the second outlet channel is h 3, g 2 and g 3 represents a centrifugal force acceleration value, [rho 2 represents the density of the fluid that is separated in the first outlet channel, [rho 3 represents the density of the fluid that is separated in the second outlet channel, centrifugation arrangement according to claim 27.
分離すべき複合流体が血液であり、ρにおける第1分離成分のρ値とρにおける第2の分離成分のρ値が、血漿及び赤血球(RBC)の分離成分の密度を表すように、ρ値が各項によってその関係が異なる、請求項27に記載の遠心分離構成。The complex fluid to be separated is blood, and the ρ value of the first separated component at ρ 2 g 2 h 2 and the ρ value of the second separated component at ρ 3 g 3 h 3 are the separation of plasma and red blood cells (RBC). 28. The centrifuge configuration of claim 27, wherein the ρ value has a different relationship between terms to represent the density of the components. 遠心力により複合流体をそれに含まれる成分に分離するために流体分離システムにおいて使用する遠心分離装置であって、
遠心駆動モータ基部と、
前記遠心駆動モータ基部の作動可能なロータ駆動位置に配置されるように設計された駆動遠心ロータハウジングと、
前記ハウジング内の回転自由な位置に配置されたロータと、
前記ロータ内にある複合流体収容エリアと少なくとも1つの成分流体回収エリアと、
同じく前記ロータ内にある流体流入路と、
周辺流体分離流路と第1及び第2の分離流体流出路と
を備え、
前記流入路は前記流体収容エリアと流体が連通するように配設され、
前記周辺分離流路は前記流体流入路及び前記第1及び第2分離流体流出路と流体が連通するように配設され、
前記第1及び第2分離流体流出路の少なくとも1つもまた、前記少なくとも1つの成分流体回収エリアと流体連通するように配設され、
前記第1及び第2流体流出路はまた第1及び第2の高さを有し、前記高さは、そこを通過するそれぞれの成分流体に実質的な流体圧力の均衡が与えられるように、互いに関連し合う、遠心分離装置。
A centrifugal separator used in a fluid separation system to separate a composite fluid into components contained therein by centrifugal force,
A centrifugal drive motor base,
A drive centrifugal rotor housing designed to be located in an operable rotor drive position of the centrifugal drive motor base;
A rotor arranged at a freely rotatable position in the housing,
A composite fluid storage area and at least one component fluid recovery area within the rotor;
A fluid inflow passage also in the rotor,
A peripheral fluid separation flow path and first and second separation fluid outflow paths;
The inflow path is disposed so that the fluid is communicated with the fluid storage area,
The peripheral separation flow path is disposed such that fluid communicates with the fluid inflow path and the first and second separation fluid outflow paths,
At least one of the first and second separated fluid outflow passages is also disposed in fluid communication with the at least one component fluid recovery area;
The first and second fluid outflow passages also have first and second heights, wherein the heights provide a substantial balance of fluid pressure to the respective component fluids passing therethrough. Centrifugal separators related to each other.
遠心駆動モータ基部は回転磁場を生成し、前記ロータは前記モータ基部によって生成される回転磁場とともに回転する磁気反応性物質を含み、よって前記ロータは前記磁気反応性物質と前記回転磁場が協働することで回転する、請求項31に記載の遠心分離装置。The centrifugal drive motor base generates a rotating magnetic field, and the rotor includes a magnetically responsive material that rotates with the rotating magnetic field generated by the motor base, so that the rotor cooperates with the magnetically responsive material and the rotating magnetic field The centrifugal separator according to claim 31, wherein the centrifugal separator rotates. 遠心駆動モータ基部の上面は平坦であり、ロータハウジングの底面は平坦であり、駆動モータ基部の平坦な上面とロータハウジングの平坦な底面が協働し、ロータハウジングが前記遠心駆動モータ基部の作動可能なロータ駆動位置に配置される設計である、請求項31に記載の遠心分離装置。The top surface of the centrifugal drive motor base is flat, the bottom surface of the rotor housing is flat, and the flat top surface of the drive motor base and the flat bottom surface of the rotor housing cooperate to enable the rotor housing to operate the centrifugal drive motor base. 32. The centrifuge of claim 31, wherein the centrifuge is designed to be located at a different rotor drive position. 軸方向、半径方向及び環状方向を有するロータを備える複合流体分離装置であって、
前記ロータは環状外周線を有し、前記軸方向の周りを回転可能であり、
前記ロータはまた、
実質的に中央に配置された収容ポケットと、
前記収容ポケットと連通した流入路と、
前記流入路と連通した周辺流路と、
前記周辺流路と連通した流出路と、
前記流出路と連通した回収ポケットと
を備え、
前記流入路は代表的な高さhを有し、流出路は代表的な高さhを有し、
高さh及びhは、
>h
となるような相関関係である、複合流体分離装置。
A composite fluid separation device comprising a rotor having an axial direction, a radial direction, and an annular direction,
The rotor has an annular outer circumference, and is rotatable around the axial direction;
The rotor also
A substantially centrally located storage pocket,
An inflow passage communicating with the storage pocket,
A peripheral flow path communicating with the inflow path,
An outflow passage communicating with the peripheral flow passage,
Comprising a collection pocket communicating with the outflow channel,
The inflow channel has a typical height h c , the outflow channel has a typical height h 1 ,
The heights h c and h 1 are
h c> h 1
A composite fluid separation device having a correlation such that
前記ロータがさらに、
前記周辺流路と連通した第2流出路と、
前記第2流出路と連通した第2回収ポケットと
を備え、
前記第2流出路は代表的な高さhを有し、
高さhと、高さh及びhは、
>h 又は h
となるような相関関係である、請求項34に記載の複合流体分離装置。
The rotor further comprises:
A second outflow passage communicating with the peripheral flow passage;
A second collection pocket communicating with the second outflow channel;
It said second outlet channel has a typical height h 2,
The height h c, the height h 1 and h 2 are
h c> h 1 or h 2
35. The composite fluid separation device of claim 34, wherein the correlation is such that
前記ロータがさらに、
前記周辺流路と連通した第2流出路と、
前記第2流出路と連通した第2回収ポケットと
を備え、
前記第2流出路は代表的な高さhを有し、
高さh及びhは、
=h
となるような相関関係である、請求項34に記載の複合流体分離装置。
The rotor further comprises:
A second outflow passage communicating with the peripheral flow passage;
A second collection pocket communicating with the second outflow channel;
It said second outlet channel has a typical height h 2,
The height h 1 and h 2 are
h 1 = h 2
35. The composite fluid separation device of claim 34, wherein the correlation is such that
廃棄可能な容器システムを受けるように設計された分離可能なロータを用いて複合流体を分離成分に分離する際に使用する、廃棄可能な容器システムであって、
複合流体容器と、
第1分離成分容器と、
分離導管と
を備え、
前記複合流体容器は注入ラインによって前記分離導管と接続し、前記第1分離成分容器は第1流出ラインによって前記分離導管と接続している、廃棄可能な容器システム。
A disposable container system for use in separating a composite fluid into separated components using a separable rotor designed to receive the disposable container system, comprising:
A composite fluid container;
A first separated component container;
With a separation conduit,
A disposable container system, wherein the composite fluid container is connected to the separation conduit by an injection line, and the first separated component container is connected to the separation conduit by a first outlet line.
複合流体容器は、システムを供血者/患者に接続するために使用されることがあるラインと接続している、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。39. The disposable container system of claim 37, wherein the composite fluid container connects to a line that may be used to connect the system to a donor / patient. さらに、第2分離成分容器を備え、
前記第2分離成分容器は、第2流出ラインによって前記分離導管と接続している、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。
Further, a second separation component container is provided,
38. The disposable container system according to claim 37, wherein the second separated component container is connected to the separation conduit by a second outlet line.
前記容器の少なくとも1つは接続ポート構造を含む、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of the containers includes a connection port structure. 前記容器の少なくとも1つは空気口構造を含む、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of the containers includes an air vent structure. 前記容器の少なくとも1つは切断可能な流れ止め構造を含む、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of the containers includes a severable baffle structure. 前記接続ラインの少なくとも1つは流れ止め装置を含む、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of said connection lines includes a detent device. 前記容器の少なくとも1つは変形可能な材料からなるバッグである、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of the containers is a bag of a deformable material. 前記容器の少なくとも1つは変形可能なプラスチックシートからなるバッグである、請求項44に記載の廃棄可能な容器システム。The disposable container system according to claim 44, wherein at least one of the containers is a bag made of a deformable plastic sheet. 前記接続ラインの少なくとも1つは変形可能な材料からなるチューブラインである、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein at least one of the connection lines is a tube line made of a deformable material. 前記接続ラインの少なくとも1つは押出加工した可撓性材料からなるチューブラインである、請求項46に記載の廃棄可能な容器システム。47. The disposable container system of claim 46, wherein at least one of the connection lines is a tube line made of extruded flexible material. 前記導管は変形可能な材料からなる、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein the conduit is made of a deformable material. 前記導管は変形可能なプラスチックシートからなるバッグである、請求項48に記載の廃棄可能な容器システム。49. The disposable container system according to claim 48, wherein the conduit is a bag made of a deformable plastic sheet. 前記導管は弾性材料からなる、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein the conduit is comprised of a resilient material. 前記導管は射出成形されたプラスチックからなる、請求項50に記載の廃棄可能な容器システム。51. The disposable container system according to claim 50, wherein the conduit comprises injection molded plastic. 前記導管は吹込成形されたプラスチックからなる、請求項50に記載の廃棄可能な容器システム。51. The disposable container system according to claim 50, wherein the conduit comprises blow molded plastic. 前記導管は変形可能な材料からなるチューブラインである、請求項37に記載の廃棄可能な容器システム。38. The disposable container system according to claim 37, wherein the conduit is a tube line of a deformable material. 前記導管は押出加工した可撓性材料からなるチューブラインである、請求項53に記載の廃棄可能な容器システム。54. The disposable container system of claim 53, wherein the conduit is a tube line of extruded flexible material. 複合流体を成分部分に分離するための方法であって、
複合流体収容エリアと、
流体流入路と、
周辺流体分離流路と、
第1及び第2分離流体流出路と、
第1及び第2分離成分回収エリアと
を含むロータを備えたロータ構造を提供し、
前記流入路は前記流体収容エリアと流体が連通するように配設され、前記周辺分離流路は前記流体流入路及び前記第1及び第2分離流体流出路と流体が連通するように配設され、前記第1及び第2分離流体流出路は前記第1及び第2分離成分回収エリアと流体連通するように配設され、
前記流入路と、前記第1及び第2分離流体流出路はまたそれぞれ入口高さと、第1及び第2の高さを有し、前記高さは、そこを通過するそれぞれの分離成分及び複合成分に実質的な流体圧力流れ制御が与えられるように、互いに関連し合い、
複合流体を前記ロータ構造の複合流体収容エリアに充填し、
前記ロータ構造を回転させ、前記複合流体を成分部分に分離することからなる方法。
A method for separating a composite fluid into component parts, comprising:
A composite fluid storage area;
A fluid inflow channel;
A peripheral fluid separation channel,
First and second separated fluid outflow paths;
A rotor structure comprising a rotor including first and second separated component recovery areas;
The inflow path is disposed so that fluid communicates with the fluid storage area, and the peripheral separation flow path is disposed so that fluid communicates with the fluid inflow path and the first and second separated fluid outflow paths. Wherein the first and second separated fluid outflow paths are disposed in fluid communication with the first and second separated component recovery areas;
The inflow passage and the first and second separation fluid outflow passages also have respective inlet heights and first and second heights, the heights being the respective separation components and composite components passing therethrough. Are associated with each other such that they are provided with substantial fluid pressure flow control;
Filling a composite fluid containing area of the rotor structure with a composite fluid,
Rotating the rotor structure to separate the composite fluid into component parts.
さらに、前記分離成分を回収することを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising recovering the separated component. さらに、前記分離流路中の流れを自動的に駆動することを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising automatically driving a flow in the separation channel. さらに、前記分離流路中の流れを自動的に止めることを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising automatically stopping flow in the separation channel. さらに、第1及び第2分離流体流出路の流体圧力を自動的に均等化することによって前記分離流路中の流れを自動的に再調整することを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising automatically re-adjusting the flow in the separation flow path by automatically equalizing fluid pressures in the first and second separation fluid outflow paths. さらに、前記分離成分を回収し、前記分離成分回収段階に先立ち、前記分離流路から流れをクランプすることを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising recovering the separated component and clamping a flow from the separation channel prior to the separating component recovery step. さらに、予め選択した回転速度が達成されるまで、自動的に遠心力によって前記分離流路から流れをクランプすることを含む、請求項60に記載の方法。61. The method of claim 60, further comprising automatically clamping flow from the separation channel by centrifugal force until a preselected rotational speed is achieved. さらに、予め選択した回転速度が達成されない場合、前記分離成分の回収後に、自動的に遠心力によって前記分離流路から流れをクランプすることを含む、請求項60に記載の方法。61. The method of claim 60, further comprising automatically clamping flow from the separation channel by centrifugal force after recovery of the separated component if a preselected rotational speed is not achieved. さらに、予め選択した回転速度が達成されない場合、前記分離成分の回収後に、自動的に遠心力によって前記分離流路から流れをクランプすることによって、自動的に前記分離流路の中間相成分を回収することを含む、請求項60に記載の方法。Further, when the preselected rotation speed is not achieved, the intermediate phase component of the separation channel is automatically recovered by automatically clamping the flow from the separation channel by centrifugal force after the recovery of the separation component. 61. The method of claim 60, comprising: さらに、前記ロータ構造内で廃棄可能なバッグ及びチューブセットを使用することを含む、請求項55に記載の方法。56. The method of claim 55, further comprising using a disposable bag and tube set within the rotor structure.
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