CN109923394B - 过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监测流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的装置，包括基本上平行布置的多个流体采样环路，所述多个流体采样环路适配于允许流体以不同时间间隔依序进入所述多个流体采样环路中的每一个，其中，所述多个流体采样环路中的每一个包括至少一个过滤元件，所述过滤元件适配于在流体通过所述多个流体采样环路中的每一个时保留细胞、生物材料和/或颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及用于监测流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的装置和方法。
背景技术
监测流体流动系统中细胞、生物材料和颗粒在许多技术领域变得日益重要，目前研究这类系统中细胞、生物材料和颗粒的特征越来越具挑战性。
在医学领域，人们早已认识到器官液和灌洗液分析可用作诊断工具。这种分析是基于物理、化学或生物鉴定技术，作为疾病标记的元素，并将其量化与先前确立的金标进行比较。基于异常存在代谢物、血细胞、蛋白、病理性微生物或甚至肿瘤细胞，而且上述元素的总量或浓度与预定标准相比呈现不规则，这种分析可用于诊断不同的疾病。
这种类型的分析例如是尿细胞学检查，其中通过收集尿样，进行细胞离心，并通过显微镜鉴定存不存在肿瘤细胞，确定尿液中肿瘤细胞的存在。这种类型的分析不仅能用于诊断，还能用作确定肿瘤细胞生长期的预测方法。这种方法的缺陷在于，工作量大，会产生假阳性和假阴性结果，并不适用于各种类型的肿瘤细胞。
在腹水液中存在肿瘤细胞也视为癌症晚期的征兆和腹腔内癌症发展的征兆。
在一些临床研究中，用热治疗某些癌症(俗称热疗)与化疗药物组合展现出良好的疗效。但热疗在医学领域中多数获益于监测疾病进展和治疗效果的新技术。
经证实，热疗对杀灭肿瘤细胞具有一定疗效，因为肿瘤细胞比正常细胞的敏感性更高而对温升的耐受性更低。还证实，热疗能改变几种药物的分布，例如增加药物吸收和组织渗透。特别地，热疗能提高肿瘤细胞吸收药物的吸收率，同时会抑制受损肿瘤细胞的DNA修复。
可以通过将细胞毒素类药物直接给药到患者的膀胱来治疗膀胱癌。这种类型的治疗称为膀胱内化疗。这种技术将细胞毒素类药物直接给药到癌细胞，尽量减少细胞毒素类药物被患者血液吸收。这就表明，相对于依赖细胞毒素类药物在患者血液内循环的技术，膀胱内化疗的疗效更高且副作用更小。
在膀胱内化疗中，液态的细胞毒素类药物经由导液管给药到患者的膀胱。在膀胱内化疗中，导液管经由患者的尿道插入并用于引入化疗药物。在膀胱内循环的细胞毒素类药物可被加温到41℃至44℃，优选43℃，以使药物杀灭癌细胞的疗效更佳。
经证实，热疗有益于腹膜癌。腹膜是腹腔的内壁。肿瘤细胞可能从胃肠道和卵巢等器官扩散到腹膜。标准化疗技术，诸如将化疗药物注射到患者血流中的全身化疗，在治疗腹膜中肿瘤细胞方面的功效有限。
腹腔内热化疗(HIPEC)是一种在肿瘤细胞减灭术后进行的腹膜癌化疗。HIPEC涉及在患者腹腔内循环加温的化疗剂。高浓度的化疗剂在约41℃至44℃的温度下循环平均达90分钟至120分钟。化疗剂的高温和高浓度允许药剂渗透到腹腔组织中，以便减灭外科医师肉眼不可见的肿瘤细胞。
经证实，肿瘤细胞减灭术与HIPEC组合能增加5年存活率并且术后死亡率最低(参阅M·Haslinger等人所著的文献《A contemporary analysis of morbidity andoutcomes in cytoreduction/hyperthermic intraperitoneal chemoperfusion》，CancerMed.2013ban；2(3):334–342)。
目前，尚且无法确定热疗程序的效力或确定进行该程序时腹膜中肿瘤细胞生长的进展前景。当今，通过治疗后疾病潜在复发或其进展来测定功效，并相应采取多数治疗方案。
发明内容
本发明的目的是缓解上述问题。
根据本发明的第一方面，提供一种用于监测流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的装置，包括基本上平行布置的多个流体采样环路(即，两个以上流体采样环路)，所述多个流体采样环路适配于允许流体以不同时间间隔依序进入所述多个流体采样环路中的每一个，其中，所述多个流体采样环路中的每一个包括至少一个过滤元件，所述过滤元件适配于在流体通过所述多个流体采样环路中的每一个时保留细胞、生物材料和/或颗粒。例如，流体在系统中流动并在t＝t1时进入第一流体采样环路，然后在t＝t2时进入第二流体采样环路，等等，其中t1不同于t2。
这种布置的优势在于，提供这样一种装置，其能够在不干扰常规程序的情况下快速、有效又安全地在不同时间点采样流体，以确定流体中细胞、生物材料和/或颗粒的特征。所述装置的优势在于，随着流体在闭路系统内连续再循环并进出例如体腔，能够在不同的时间点采样流体。闭路系统提供一种确保在例如高温再循环流动期间用再循环流体持续冲洗体腔的途径。
优选地，所述多个流体采样环路中的每一个包括适配于允许流体仅在预定时间点进入给定采样环路的至少一个夹具和/或至少一个阀。这就提供一种用于调节何时开放流体采样环路的机构。因此，随着单独开放流体采样环路并允许来自流体流动系统的流体流过这些环路，能够在各个预定时间点对流体进行采样。在本发明的范围内，可以设想使用适于允许流体在选定时间点选择性进入流体采样环路的任何机构。这样重新定向流体流动能够以手动或自动方式实现。
优选地，所述装置包括适配于阻止多个采样环路中流体逆流的至少一个夹具和/或至少一个阀。不希望流体采样环路中经过逆流，因为逆流可能将细胞、生物材料和颗粒从过滤元件中洗出。这类材料和颗粒可能重新污染流体流，并且/或者过滤元件中的任何定量或定性测量可能失真。因此，阻止这种逆流的机构具有优势。在本发明的范围内，可以设想使用任何适于阻止流体逆流流向采样环路的机构。
优选地，所述系统包括接口机构，该接口机构适配于允许接口机构与流体流动系统连接和断开，而不会停止流体流动系统中的流体连续流和/或流体再循环。所述装置能够在不干扰流体在流体流动系统中流动的情况下采样。例如，在使流体流入和流出患者体腔的再循环系统中，能够在不同时间点获得样本而不停止再循环。因此，在不中断治疗的情况下，程序能够正常继续进行，同时实时采集并分析样本。
优选地，所述装置包括冲洗机构。冲洗机构的优势在于，在过滤后，清洗过滤元件以去除流体流动系统可能使用的有毒有害化学物质，随后分析由过滤元件保留的细胞、生物材料和颗粒。
优选地，所述多个过滤元件的直径和/或过滤元件的孔径的直径从多个过滤器中的第一过滤器到多个过滤器中的最后过滤器逐个递增。监测可以是定量或定性监测，并且监测的类型可以取决于所述装置中使用的过滤元件的类型。过滤单元中的过滤器的直径不同，以便能够进行定量分析，或者孔径不同，以便能够保留不同尺寸的细胞、生物材料和/或颗粒或保留不同类型的细胞、生物材料和/或颗粒。但在本发明的其他实施方案中，多个过滤单元中的过滤器可以全部具有相同的特征。
根据本发明的第二方面，提供一种适配于与本发明第一方面所述的装置配合使用的过滤元件。
根据本发明的第三方面，提供一种分析流体流动系统中的细胞、生物材料和/或颗粒的方法，包括使用多个流体采样环路在不同时间点从流体流动系统中采样流体，其中，每个流体流动环路包括过滤元件，其中，给定流体采样环路允许流体仅在为该流体采样环路选择的预定时间点流过该流体采样环路。所述方法的优势在于，提供一种随时间分析流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的途径。
附图说明
现将结合附图举例说明本发明的实施方案，图中：
图1是说明流体流过根据本发明的装置的示意图；
图2是说明过滤器冲洗系统的实施方案的示意图；
图3是说明过滤器冲洗系统的替代实施方案的示意图；
图4是说明过滤器冲洗系统的另外实施方案的示意图；
图5是说明图2所示过滤器冲洗系统的实施方案进一步调整的示意图；
图6是说明过滤器冲洗系统的实施方案的替代进一步调整的示意图；以及
图7是与根据本发明的装置配合使用的再循环系统的示意图。
具体实施方式
图1A至图1D示出一种用于监测流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的装置1，包括基本上平行布置的多个流体采样环路(A、B和C)，这些多个流体采样环路适配于允许流体以不同时间间隔依序进入多个流体采样环路(A、B和C)中的每一个，其中多个流体采样环路(A、B和C)中的每一个包括至少一个过滤元件(X0N0至XxNn)，这些过滤元件适配于在流体通过多个流体采样环路(A、B和C)中的每一个时保留细胞、生物材料和/或颗粒。
本发明的装置1能够用于监测再循环闭路系统中的流体。通过使用过滤元件来过滤流体，能够监测再循环闭路系统中的流体。流体可以是再循环治疗流体。再循环治疗流体在体腔中的再循环能够以多种方式用于治疗目的，例如，监测流体中的细胞、生物材料和/或颗粒。通过再循环治疗流体的再循环从体腔中洗出的细胞、生物材料和/或颗粒能够用于监测治疗的功效。
在流体流动系统的通用示例中，该系统可包括用于容纳并输送流体的管路或管道以及用于产生流体流动的泵。该系统能够是再循环闭路系统，其中该系统适配于产生流体流，该流体流使流体再循环进出正进行手术患者的体腔。该系统可以进一步包括加热和/或冷却机构，当流体再循环进出患者体腔时，该加热和/或冷却机构能够加热或冷却流体。因此，流体流动系统可用于产生热疗或低温流体，该流体在流体流动系统中再循环进出患者体腔。该流体流动系统可以进一步包括控制系统，该控制系统控制流体流动系统和/或加热和/或冷却流体流动系统中的流体。在流体流动系统中再循环的流体可以是液体，并且该液体可以包括药剂或治疗剂，例如化疗剂。
流体流动系统中的流体可以是热疗流体。热疗流体可包含化疗剂。这种类型的流体称为热化疗流体。
本发明的装置1特别适于在进行热化疗程序时确定热化疗程序的功效和/或确定体腔中肿瘤细胞生长的进展。在热化疗程序中，高浓度且高温的化疗剂在患者体腔内再循环，但也可应用于其他治疗程序，诸如免疫疗法、放射疗法或仅是简单的靶向诊断程序。标准热化疗程序的步骤包括：(1)在施用化疗剂之前使流体在体腔内再循环；(2)施用化疗剂；以及(3)通过流体进一步再循环从体腔中冲洗化疗剂。在将流体泵入和泵出患者体腔的闭路系统中进行化疗剂的再循环。
图7示出一种再循环系统，其包括用于治疗流体(例如包含药物活性组分的液体制剂)的储液器R，用于使流体循环通过系统的泵送元件P和用于加热流体的加热元件H。流体进入患者的体腔C(例如腹腔、膀胱等)、与所述体腔内待治疗的区域接触并且离开体腔回到再循环系统。理想地，根据本发明的装置1布置并配置成监测患者体腔中存在的流体。
图1A示出采样之前本发明的多个流体采样环路(A、B和C)。多个流体采样环路闭合，并且热化疗流体从流体源进入体腔，而不会进入多个流体采样环路。流体在闭路系统内连续地再循环进出体腔。闭路系统提供一种确保在手术期间用再循环流体持续冲洗体腔的途径。
图1B示出本发明的一种实施方案，其中第一采样环路(A)已经放开，以在施用化疗剂之前的第一时间点(X0)对再循环的热化疗流体进行采样。随着流体流过第一采样环路(A)，流体触及至少一个过滤元件。在图1B的实施方案中，存在至少三个串联设置的过滤器(X0N0、X0N1至X0Nn)。这些过滤器适配于捕获流体中的细胞、生物材料和/或颗粒。这些过滤元件可以适配于捕获细胞、生物材料和/或颗粒，诸如在流体中循环的肿瘤细胞。在某一时间段结束时，使第一采样环路(A)闭合，以防流体进一步进入。
图1C示出热化疗程序中的后一个时间点(X1)。此时，已经向体腔中循环的流体施用化疗剂。在该时间点(X1)开放第二采样环路(B)，并且允许含有化疗剂的流体进入第二采样环路(B)。关于第一采样环路，流体经过至少一个过滤元件。在图1C的实施方案中，第二采样环路(B)内包含至少三个串联设置的过滤器(X1N0、X1N1至X1Nn)。在某一时间段结束时，使第二采样流环路闭合，以防流体进一步进入。可以设想，在向体腔施用化疗剂期间的不同时间点，可以使用几个流体采样环路对流体进行采样。
图1D示出在后一个时间点(Xx)进一步采样流体。在一种实施方案中，可以在施用化疗剂之后并在缝合关闭体腔之前即时冲洗体腔期间进行采样流体。在图1D的实施方案中，第三采样环路(C)内包含至少三个串联设置的过滤器(X2N0、X2N1至X2Nn)，它们能够用于在第三时间点X2捕获流体中的细胞、生物材料和/或颗粒。在某一时间段结束时，使第三采样流环路闭合，以防流体进一步进入第三采样环路。
在一种实施方案中，所述装置可以具有将该装置连接到流体流动系统的接口机构。该接口机构可以适配于允许所述装置连接和断连，而不会停止流体流动系统中的流体连续流动和/或再循环。因此，所述装置能够在不中断程序的情况下连接和断连，并且程序中能够在几个时间点分析样本。
在一种实施方案中，多个流体采样环路可以由管路或管道形成，该管路或管道形成流动环路，一部分再循环流体被引导到该流动环路并流过给定的采样环路，使得这部分再循环流体从进入采样环路那点的上游返回到流体流动系统。
在一种实施方案中，多个流体采样环路均可包括用于开放和闭合多个流体采样环路中每一个的机构。用于开放和闭合多个流体采样环路中每一个的机构可以是在预定时间点开放和闭合的至少一个夹具和/或至少一个阀，诸如单向阀。因此，防止流体进入采样环路直到适当的时间点，并且能够在不同的时间点通过不同的流体采样环路采样流体中的细胞、生物材料和/或颗粒。
在一种实施方案中，所述装置包括防止流体采样环路中逆流的机构。用于防止逆流的机构可以是至少一个夹具和/或至少一个阀。
在一种实施方案中，所述装置可包括用于控制开放和闭合流体采样环路的控制机构。控制机构可操作成允许再循环流体在预定时间点进入给定流体采样环路并允许流体在预定时间段内流过给定流体采样环路。
在某些实施方案中，不同过滤元件的特征(诸如所选择的滤膜和网孔密度)应在每个流体采样环路中相同位置处的过滤元件之间尽量相似，以便获得不同时间点之间的比较结果。
在某些实施方案中，具有不同性质的不同过滤元件能够串联定位在多个流体采样环路中。例如，在一种实施方案中，可以定位某些过滤元件，以防阻挡系列中后续的过滤元件。在另一种实施方案中，过滤器可以是差别选择的过滤器。在又一种实施方案中，串联布置的多个过滤元件的直径从多个过滤器中的第一过滤器向多个过滤器中的最后一个过滤器递增。在一种实施方案中，优选地，多个流体采样环路按相同的顺序包含相同的过滤器，以便在不同的时间点产生可比较的样本。
在其他实施方案中，过滤元件可以在一个或多个流体采样元件内串联和/或并联布置。某些流体采样环路可包括并联布置的多组过滤元件，这样就存在布置在流体采样环路内的子流体采样环路。
在某些实施方案中，多个流体采样环路中每一个的多个过滤器允许在热疗的不同阶段鉴定活细胞，以便量化外科手术从体腔移除肿瘤细胞的功效。
在某些实施方案中，能够单独地从所述装置中移除过滤元件，以便能够分析由过滤器捕获的细胞、生物材料和/或颗粒。在另一种实施方案中，能够在流体再循环期间单独从所述装置中移除过滤元件。例如，在某个流动环路已经闭合并且流体不再流过该流动环路之后，可以移除该流动环路的过滤元件并分析过滤器上捕集的细胞、生物材料和/或颗粒。因此，能够在流体在手术期间继续再循环的同时分析细胞、生物材料和/或颗粒。
过滤元件可包括具有流体入孔和流体出孔的过滤器壳体。过滤器可以布置在过滤器壳体内，使得流体必须经过过滤器才能通过流体出孔离开过滤器壳体。
在一种实施方案中，过滤元件可包括允许过滤元件以可逆的方式连接到流体采样环路的连接机构。连接机构可位于过滤元件的相对侧上，以便可将整个过滤元件从流体采样环路的流体路径移开。连接机构可包括搭扣配合系统或螺纹配合系统。适当连接机构的优势在于，这对处理用于执行HIPEC程序的装置十分重要，因为流体中用于再循环的化疗剂是高风险的有毒生物危害性化学物质。
使过滤元件与采样环路断连之前，可以冲洗过滤器。一种冲洗过滤器的目的是减少过滤元件中存在有毒且潜在有害的化学物质，例如HIPEC程序中使用的化疗剂。
在图2的实施方案中，包括过滤器壳体70和过滤器60的过滤元件80进一步包括冲洗入口10和冲洗出口20。过滤元件80位于连接机构50之间，以便能够从采样环路中移除该过滤元件80。图2中示出的流体流动方向使得流体经由流体入孔30流入过滤器壳体70并通过流体出孔40流出过滤器壳体70。如流体流动的方向所限定，冲洗入口10在过滤器壳体70中定位在过滤器60之前，并且冲洗出口定位在过滤器60之后。
在图2的实施方案中，使流体流过冲洗入口10、经过过滤器60并流出冲洗出口20，由此进行冲洗。在冲洗之前，流体经由流体入孔30进入过滤器壳体70，并且流体经由流体出孔40退出过滤器壳体70。在冲洗之前，可以阻塞或封闭这些孔，使得用于冲洗的流体仅流过过滤器60并经由冲洗出口流出。
在图3的实施方案中，过滤元件80也包括流体入孔30、流体出孔40、过滤器60和过滤器壳体70。过滤元件80也定位在相对的连接机构50之间。但在本实施方案中，冲洗入口10和冲洗出口20由同一个孔形成。在本实施方案中，冲洗入口10和冲洗出口20的单个孔位于过滤器60之前，以形成如流体流动方向限定的双用冲洗入口与出口。
在图4的实施方案中，冲洗入口10和冲洗出口20位于连接机构50与过滤元件80之间。冲洗入口10位于连接机构50与流体入孔30之间，而冲洗出口20位于流体出孔40与连接机构50之间。
图5的实施方案包括如图2布置的过滤元件和连接机构。但该图还示出夹具或止回阀90和夹具100，其中夹具或止回阀90可用于阻塞或封闭流体入孔30和流体出孔40以防冲洗期间的再流，夹具100可防止拆离连接机构以及从采样环路中移除过滤元件80期间泄露流体。
图6示出与图5的实施方案不同的布置，其中冲洗入口10和冲洗出口20相反，以便使用逆流(在过滤期间与常规流动方向相反)冲洗过滤器60。逆流可允许收集样本而不会使过滤元件80从系统中脱离，以便维持闭路系统。在这样的实施方案中，可能不需要连接机构50。
Claims (25)
1.一种用于监测流体流动系统中细胞、生物材料和/或颗粒的流体再循环装置，包括基本上平行布置的多个流体采样环路，所述多个流体采样环路适配于允许流体以不同时间间隔依序进入所述多个流体采样环路中的每一个，其中，所述多个流体采样环路中的每一个包括至少一个过滤元件，所述过滤元件适配于在流体通过所述多个流体采样环路中的每一个时保留细胞、生物材料和/或颗粒，其中，所述装置在使用中产生将所述流体再循环到患者的体腔中和从所述患者的体腔再循环出去的闭路的流体流动，并且其中，所述系统包括接口机构，所述接口机构适配于允许所述过滤元件与流体流动系统连接和断开，而不会停止流体流动系统中的流体连续流和/或流体再循环。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个流体采样环路中的每一个包括适配于允许流体仅在预定时间点进入给定采样环路的至少一个夹具和/或至少一个阀。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括适配于阻止多个采样环路中流体逆流的至少一个夹具和/或至少一个阀。
4.根据权利要求1所述的装置，包括冲洗机构。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述冲洗机构包括冲洗入口和冲洗出口。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个过滤元件包括冲洗入口和冲洗出口。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述至少一个过滤元件包括由单个孔口构成的双用冲洗入口与出口。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述冲洗入口在流体流动方向上位于至少一个过滤元件的上游，而所述冲洗出口在流体流动方向上位于至少一个过滤元件的下游。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述冲洗入口在流体流动方向上位于至少一个过滤元件的下游，而所述冲洗出口在流体流动方向上位于至少一个过滤元件的上游。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个流体采样环路中的一个或多个包括串联布置的多个过滤元件。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述多个过滤元件的直径和/或所述过滤元件的孔径的直径从多个过滤元件中的第一过滤元件到多个过滤元件中的最后过滤元件逐个递增。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述多个过滤元件中的每一个包括冲洗入口和冲洗出口。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，所述多个过滤元件中的每一个包括连接机构，使得每个过滤元件能独立地连接到采样环路并与采样环路断连。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体是再循环治疗系统中的再循环治疗流体。
15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体是再循环热疗系统中的再循环热疗流体。
16.根据权利要求中1所述的装置，其中，所述流体是再循环热化疗系统中的再循环热化疗流体。
17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体是再循环腹腔内热化疗系统中的再循环腹腔内热化疗流体。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个流体采样环路中的第一流体采样环路适配于允许流体流在手术之后且向流体施加治疗剂之前进入第一流体采样环路。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述多个流体采样环路中的第二流体采样环路适配于允许流体流在向流体施加治疗剂之后进入第二流体采样环路。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述多个流体采样环路中的第三流体采样环路适配于允许流体流在完成施用治疗剂后的冲洗程序期间进入第三流体采样环路。
21.一种分析流体流动系统中的细胞、生物材料和/或颗粒的方法，包括使用多个流体采样环路在不同时间点从流体流动系统中采样流体，其中，每个流体采样环路包括过滤元件，其中，给定流体采样环路允许流体仅在为该流体采样环路选择的预定时间点流过该流体采样环路，其中，所述流体是再循环闭路系统中的流体，其中，所述系统包括接口机构，该接口机构适配于允许所述过滤元件与流体流动系统连接和断开，而不会停止流体流动系统中的流体连续流和/或流体再循环，从而能够实时采集并分析样本。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述流体是再循环治疗系统中的再循环治疗流体。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述流体是再循环热疗系统中的再循环热疗流体。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述流体是再循环热化疗系统中的再循环热化疗流体。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述流体是再循环腹腔内热化疗系统中的再循环腹腔内热化疗流体。
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