CN116899767A - 界面监测组件、流体分离装置及用于分离流体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于确定和控制绕旋转轴线旋转的离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的系统和方法，具体地，涉及界面监测组件、流体分离装置及用于分离流体的方法。来自光源的光被准直器接收，该准直器将准直光沿大致平行于旋转轴线的方向引导穿过通道。离开通道的准直光的至少一部分被配置为光电检测器阵列的光检测器接收。由光检测器发射的信号被控制器接收，控制器至少部分地基于该信号确定通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置。当控制器确定界面没有处于通道内的目标位置时，控制器控制离心分离器和/或泵系统以将界面移动至目标位置。

Description

界面监测组件、流体分离装置及用于分离流体的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年4月18日提交的序列号为63/331,959的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请的内容通过参引并入本文。
技术领域
本公开涉及离心机内的流体的光学监测。更具体地，本公开涉及使用光电检测器阵列对离心机内的已分离的流体组分之间的界面进行检测和控制。
背景技术
各种各样的流体处理系统目前正在实践中，并且允许流体被分馏或分离成流体的组成部分。例如，各种血液处理系统使得从血液源中收集特定的血液成分而不是全血成为可能。通常，在这样的系统中，从血液源中抽取全血，分离、去除和收集特定的血液组分或成分，并且将剩余的血液成分返回至血液源。当血液源是人类捐献者或患者时，仅去除特定成分是有利的，因为捐献者的身体恢复到捐献前水平所需的时间可能更少，并且捐献可以以比采集全血时更频繁的间隔进行。这增加了可以用于转移和/或治疗处理的血液成分、比如血浆和血小板的总体供应。
通常，通过离心将全血分离成全血的成分。在连续过程中，这要求全血在其从血液源中抽出之后且在其返回至血液源之前穿过离心机。为了避免污染和可能的感染(如果血液源是人类捐献者或患者)，血液在整个离心处理期间优选地被包含在预先组装的、无菌的流体流动回路或系统中。因此，典型的血液处理系统包括永久的、可重复使用的模块或组件，该模块或组件包括耐用的硬件(离心机、驱动系统、泵、阀致动器、可编程控制器等)，该耐用的硬件通过一次性的、密封的和无菌的流动回路来控制血液和血液组分的处理，该流动回路包括离心室并且以配合的方式安装在硬件上。
在血液分离步骤期间，硬件接合一次性离心室并且使一次性离心室旋转。当通过离心机使流动回路旋转时，流动回路中的全血的较重(较大的比重)的组分、比如红细胞径向向外远离旋转中心而朝向离心室的外壁或“高G”壁移动。较轻(较低的比重)的组分、比如血浆朝向离心机的内壁或“低G”壁迁移。通过在流动回路中提供适当定位的出口端口，可以从全血中选择性地去除这些组分中的各种组分。
检测和控制离心室内已分离的流体组分之间的界面的位置对于有效收集已分离的组分是很重要的。预测系统通常将基于时间的光学信号测量应用于界面检测和控制。这样的系统可能依赖于光电检测器表面积或激光光源的光斑尺寸来确定测量分辨率，其中，这两种方法都与光斑到达并穿过离心室中的流体层(例如，血浆层)所花费的时间量有一定关系。这样的系统也可能严重依赖于信号放大，并且因此可能严重依赖于影响信号的上升和下降时间的电路时间常数。
发明内容
本主题存在若干方面，这些方面可以在下面描述和要求保护的装置和系统中单独或一起实施。这些方面可以单独实施或者可以与本文中所描述的主题的其他方面结合实施，并且对这些方面的一起描述并不旨在排除单独使用这些方面或者排除如在所附权利要求中所阐述的单独地或以不同的组合要求保护这些方面。
在一个方面中，提供了一种与构造成使离心分离室绕旋转轴线旋转的离心分离器结合使用的界面监测组件。界面监测组件包括配置成发射光的光源、配置为光电检测器阵列的光检测器、以及定位于光源与光检测器之间的准直器。准直器构造成接收由光源发射的光的至少一部分，并且将准直光沿大致平行于旋转轴线的方向引导穿过由离心分离室限定的通道。光检测器配置成接收沿大致平行于旋转轴线的所述方向离开离心分离室的通道的准直光的至少一部分。然后，光检测器发射指示离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号。
在另一方面中，流体分离装置包括离心分离器、泵系统和控制器。控制器配置成对泵系统进行控制以将流体从流体源输送到由定位于离心分离器内的离心分离室限定的通道中，并且控制器配置成对离心分离器进行控制，以使离心分离室绕旋转轴线旋转，从而将离心分离室的通道中的流体的至少一部分分离。离心分离器包括光学监测器组件，该光学监测器组件包括配置成发射光的光源、配置为光电检测器阵列的光检测器以及定位于光源与光检测器之间的准直器。准直器配置成接收由光源发射的光的至少一部分，并且将准直光沿大致平行于旋转轴线的方向引导穿过离心分离室的通道。光检测器配置成接收沿大致平行于旋转轴线的所述方向离开离心分离室的通道的准直光的至少一部分。然后，光检测器发射指示离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号。控制器配置成接收来自光检测器的信号并且至少部分地基于该信号确定离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置。
在又一方面中，提供了一种用于分离流体的方法。该方法包括将流体从流体源输送到由离心分离室限定的通道中。离心分离室绕旋转轴线旋转，以将离心分离室的通道中的流体的至少一部分分离。将光发射穿过准直器，该准直器将准直光沿大致平行于旋转轴线的方向引导穿过离心分离室的通道。接收沿大致平行于旋转轴线的所述方向离开离心分离室的通道的准直光的至少一部分，随后发射信号。该信号用于确定离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置。
附图说明
图1是根据本公开的一个方面的示例性流体分离装置的立体图；
图2是一次性流体流动回路的示意图，该一次性流体流动回路可以安装至图1的流体分离装置以完成流体分离系统；
图3是图1的流体分离装置的示例性离心分离器的立体图，其中，流体流动回路的离心分离室安装在该示例性离心分离器中；
图4是流体流动回路的示例性盒的俯视平面图，该盒可以被致动以与图1中所示的流体分离装置相关联地执行多种不同的流体处理过程；
图5是流体流动回路的示例性离心分离室的立体图；
图6是图5的离心分离室的前视图；
图7是图5和图6的离心分离室的通道的一部分的放大立体图，其中，已分离的流体组分之间的界面位于通道内的期望位置或目标位置处；
图8是图7的通道的放大立体图，其中，界面位于通道内的不期望的高位置处；
图9是图7的通道的放大立体图，其中，界面位于通道内的不期望的低位置处；
图10是图5和图6的离心分离室的通道以及根据本公开的一个方面的示例性界面监测组件的部件的示意图；
图11是图10的界面监测组件以及通道的被监测区域的示意图，其中，通道内的已分离的流体组分之间的界面处于不期望的低位置处；
图11A是在图11中所示的流体流动状况期间，由图10的界面监测组件的光检测器传输的电压输出或信号的示意图；
图12是图10的界面监测组件以及通道的被监测区域的示意图，其中，通道内的已分离的流体组分之间的界面处于期望的位置处；
图12A是在图12中所示的流体流动状况期间，由图12的界面监测组件的光检测器传输的电压输出或信号的示意图；
图13是图10的界面监测组件以及通道的被监测区域的示意图，其中，通道内具有生理盐水；
图13A是在图13中所示的流体流动状况期间，由图10的界面监测组件的光检测器传输的电压输出或信号的示意图；以及
图14是与目标界面位置相比，图5和图6的离心分离室的通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的示意图。
具体实施方式
本文中所公开的各实施方式是为了提供本主题的描述的目的，并且应当理解地是，本主题可以以未详细示出的多种其他形式和组合来实现。因此，本文中所公开的各具体设计和特征不应被解释为限制如所附权利要求中所限定的主题。
图1至图14示出了实现本主题的多个方面的血液或流体分离系统的部件。一般来说，该系统包括两个主要部件，耐用且可重复使用的流体分离装置10(图1)和一次性流体流动回路12(图2)。流体分离装置10包括旋转膜分离器驱动单元14(图1)、离心机或离心分离器16(图3)、对通过一次性流动回路12的流体流动进行控制的附加部件以及控制器18(图1)，该控制器18支配流体分离装置10的其他部件的操作以执行由操作者所选择的流体处理过程和收集过程。
I.耐用的流体分离装置
流体分离装置10(图1)构造为能够长期使用的耐用物品。应当理解的是，图1的流体分离装置10仅是一种可能构型的示例，并且根据本公开的流体分离装置可以以不同的方式进行构造。
在图示的实施方式中，流体分离装置10在单个壳体或外壳20中实现。图示的外壳20包括大致水平部分22(其可以包括倾斜或成角度的面或上表面，以用于增强可见性和人机工程性)和大致竖向部分24。旋转膜分离器驱动单元14和离心分离器16被示出为结合到外壳20的大致水平部分22中，而控制器18被示出为结合到大致竖向部分24中。将更详细地描述离心分离器16以及流体分离装置10的所选择的其他部件的构型和操作。
在图示的实施方式中，大致水平部分22旨在搁置在升高的、大致水平的支承表面(例如，台面或桌面)上，但是外壳20包括支承基部以允许在将外壳20放置在地板或地面上时适当地定位并定向的情况也在本公开的范围内。通过将外壳20的大致竖向部分24固定地或可移除地固定至表面而将外壳20安装至大致竖向的表面(例如，壁)也在本公开的范围内。
外壳20可以构造成仅采取图1的位置或构型，或者可以构造成在两个或更多个位置或构型之间移动。例如，在一个实施方式中，大致水平部分22和大致竖向部分24通过铰链或枢轴连接，这允许外壳20在功能或打开构型(图1)与运输或关闭构型之间移动，在功能或打开构型中，大致竖向部分24定向成与大致水平部分22成大约90度，在运输或关闭构型中，大致竖向部分24绕铰链旋转以接近大致水平部分22。在这种可重复构造的实施方式中，大致竖向部分24可以被认为是外壳20的盖，而大致水平部分22可以被认为是基部。如果外壳20是如此可重复构造的，那么外壳20可以包括用于将外壳20可释放地锁定在其关闭构型的闩锁和/或手柄，可以抓住闩锁和/或手柄以用于将外壳20以其关闭构型进行运输。
虽然可能有利的是，将流体分离装置10实现在紧凑的便携式外壳20中，但是流体分离装置实现在意欲安装在单一位置并长时间保持在该位置的更大外壳或固定装置中也在本公开的范围内。如果流体分离装置作为固定装置提供，则可以提供比更便携式版本更多的部件和功能。
A.离心分离器
离心分离器16包括离心机室32，该离心机室32可以接纳离心分离器16的其他部件(图3)。离心机室32可以包括盖34，盖34被打开以插入和移除流体流动回路12的离心分离室36。在分离过程期间，盖34可以被关闭，其中，离心分离室36定位在离心机室32内、离心分离室36在离心分离器16的电驱动马达或转子40的动力下绕轴线38旋转或转动。
离心分离器16的特定构型和操作取决于流体流动回路12的离心分离室36的特定构型。在一个实施方式中，离心分离器16的结构和操作类似于由伊利诺伊州苏黎世湖的Fenwal,Inc.制造的系统的结构和操作，该公司是德国巴特洪堡的FreseniusKabi AG的子公司，如在美国专利No.8,075,468中更详细地描述的，该专利通过参引并入本文。更具体地，离心分离器16可以包括保持离心分离室36的托架或支承件42以及轭构件44。轭构件44接合流体流动回路12的脐管46，该脐管46在流体流动回路12的离心分离室36与盒48(图4)之间延伸。轭构件44使脐管46以1ω的旋转速度绕离心分离室36绕动。脐管46在其绕离心分离室36绕动时也绕其自身的轴线扭转。根据已知设计，脐管46在其通过轭构件44以1ω旋转时绕其轴线的扭转向离心分离室36赋予2ω的旋转。轭构件44以1ω旋转速度和离心分离室36以2ω旋转速度的相对旋转使脐管46保持不扭转，从而避免了对使密封件旋转的需要。
流体通过脐管46被引入到离心分离室36中，其中，流体因离心分离室36旋转时所产生的离心力而在离心分离室36内被分离成不太致密的组分层(比如在全血分离的情况下为富血小板血浆)和更致密的组分层(比如在全血分离的情况下为浓集红细胞)。
界面监测组件26(其将在本文中更详细地描述)的部件可以定位在离心机室32内，以监测流体在离心分离室36内的分离。如图1中所示，界面监测组件26可以包括光源28和光检测器30，光检测器30定位且定向成接收由光源28发射的光的至少一部分。光源28发射光束穿过离心分离室36(其可以由基本上传输光或至少特定波长的光而不吸收光的材料形成)内的已分离的流体组分。一部分光到达光检测器30，光检测器30向控制器18传输指示已分离的流体组分之间的界面的位置的信号。如果控制器18确定界面不在目标位置处(这可能影响离心分离器16的分离效率和/或已分离的流体组分的质量)，则控制器18可以向流体分离装置10的适当部件发出命令以修改这些部件的操作，从而将界面移动至合适的位置。
B.流体分离装置的其他部件
除了旋转膜分离器驱动单元14和离心分离器16之外，流体分离装置10还可以包括以紧凑的方式布置的用以帮助流体处理的其他部件。
图示的流体分离装置10的外壳20的大致水平部分22包括盒站54，盒站54容纳流体流动回路12的盒48(图4)。在一个实施方式中，盒站54以与美国专利No.5,868,696(其通过参引并入本文)的盒站类似的方式构造，但是被调整成包括附加的部件和功能。图示的盒站54包括多个夹具或阀V1至V9(图1)，所述多个夹具或阀V1至V9在多个位置之间(例如，在缩回或降低位置与致动或升高位置之间)移动，以选择性地接触流体流动回路12的盒48(图4)的对应的阀站C1至C9或以其他方式与所述对应的阀站C1至C9相互作用。根据流体流动回路12的构型，其盒48可能不包括用于盒站54的每个阀V1至V9的阀站C1至C9，在这种情况下，在分离过程中将使用比所有阀V1至V9更少的阀。
在致动位置中，阀V1至V9接合相关联的阀站C1至C9，以防止流体流动穿过所述阀站C1至C9(例如，通过关闭与阀站C1至C9相关联的一个或更多个端口，从而防止流体流动穿过该端口或多个端口)。在缩回位置中，阀V1至V9与相关联的阀站C1至C9断开接合(或者与处于致动位置时相比，以较小的力接触相关联的阀站C1至C9)，以允许流体流动穿过所述阀站C1至C9(例如，通过打开与阀站C1至C9相关联的一个或更多个端口，从而允许流体流动穿过该端口或多个端口)。附加的夹具或阀V10和V11可以定位在盒站54的外部以与流体流动回路12的部分或阀站C10和C11(其可以是管的长度)相互作用，以选择性地允许和防止流体从中流动穿过。盒站54的阀V1至V9以及盒48的对应的阀站C1至C9可以以不同的方式构造，并且以不同于与盒站54间隔开的阀V10和V11以及阀站C10和C11的方式操作。
盒站54可以设置有附加部件、比如压力传感器A1至A4，其与盒48的传感器站S1至S4相互作用以监测流体流动回路12的不同位置处的压力。例如，如果血液源是人类患者，则压力传感器A1至A4中的一者或更多者可以配置成在血液抽取和返回期间监测患者的静脉的压力。其他压力传感器A1至A4可以监测由旋转膜分离器驱动单元14所接纳的旋转膜分离器和由离心分离器16所接纳的离心分离室36的压力。控制器18可以接收来自压力传感器A1至A4的信号，所述信号指示流体流动回路12内的压力，并且如果信号指示低压状况或高压状况，则控制器18可以启动警报或错误状况以警告操作者该状况和/或尝试在没有操作者干预的情况下将压力带到可接受的水平。
流体分离装置10还可以包括使流体流动穿过流体流动回路12的多个泵P1至P6(其可以统称为泵组件或泵系统)。泵P1至P6可以以彼此不同或彼此类似的方式构造和/或以彼此类似或彼此不同的方式起作用。在图示的实施方式中，泵P1至P6构造为蠕动泵，其通常可以如美国专利No.5,868,696中所描述的那样进行构造。每个泵P1至P6接合从盒48的侧表面延伸的不同的管环路T1至T6(图4)，并且可以在控制器18的命令下选择性地操作，以使流体流动穿过流体流动回路12的一部分。在一个实施方式中，盒站54的全部或一部分能够平移运动进出外壳20，以允许将管环路T1至T6自动加载到相关联的泵P1至P6中。
图示的流体分离装置10还包括用于确定从离心分离器16流出和/或流入到离心分离器16中的流体的一种或更多种特性的离心分离器传感器M1。如果从离心分离器16流出的流体包括红细胞，则离心分离器传感器M1可以配置成确定流体的血细胞比容。如果从离心分离器16流出的流体是富血小板血浆，则离心分离器传感器M1可以配置成确定富血小板血浆的血小板浓度。离心分离器传感器M1可以通过在流体流动穿过流体流动回路12的管时对流体进行光学监测或通过任何其他合适的方法来检测流体的一种或更多种特性。控制器18可以接收来自离心分离器传感器M1的信号，所述信号指示从离心分离器16流出的流体的一种或更多种特性，并且控制器18可以使用这些信号来优化基于该特性或多种特性的分离过程。如果一个或多个特性在可接受的范围之外，则控制器18可以启动警报或错误状况以警告操作者该状况。美国专利No.6,419,822(其通过参引并入本文)中描述了用于监测血细胞比容和/或血小板浓度的合适的装置和方法，但是应当理解的是，也可以采用不同的方法来监测从离心分离器16流出的流体的血细胞比容和/或血小板浓度。
图示的流体分离装置10还包括旋转器出口传感器M2，旋转器出口传感器M2容纳流体流动回路12的使已分离的物质从由旋转膜分离器驱动单元14所接纳的旋转膜分离器流出的管。旋转器出口传感器M2监测物质以确定物质的一种或更多种特性，并且可以通过在物质流动穿过该管时对物质进行光学监测或通过任何其他合适的方法来实现。在一个实施方式中，已分离的血浆流动穿过管，在这种情况下，旋转器出口传感器M2可以配置成确定血浆中的细胞血液组分的量和/或血浆是否是溶血的和/或脂血的。这可以使用美国专利No.8,556,793(其通过参引并入本文)中所描述的类型的光学监测器或者通过任何其他合适的装置和/或方法来完成。
图示的流体分离装置10还包括空气检测器M3(例如，超声波气泡检测器)，空气检测器M3容纳流体流动回路12的使流体流动至接收器的管。可能有利的是防止空气到达接收器，因此空气检测器M3可以将指示管中存在或者不存在空气的信号发送至控制器18。如果信号指示管中存在空气，则控制器18可以启动警报或错误状况，以警告操作者该状况和/或采取纠正措施来防止空气到达接收器(例如，通过使流体穿过管的流动反向或使流动转向至通气口位置)。
外壳20的大致竖向部分24可以包括多个重量标尺W1至W6(示出了六个，但是可以提供更多或更少)，每个重量标尺可以支承流体流动回路12的一个或更多个流体容器F1至F5(图2)。容器F1至F5接收在处理期间分离的流体组分或废物或者静脉注射流体或添加剂流体。每个重量标尺W1至W6将指示相关联的容器F1至F5内的流体重量的信号发送至控制器18，以追踪在过程的进程期间重量的变化。这允许控制器18处理增加的重量变化，以获得流体处理体积和流动速率，并且随后产生信号以至少部分地基于所获得的处理体积控制处理事件。例如，控制器18可以诊断流体流动回路12中的泄漏和阻塞并警告操作者。
图示的外壳20还设置有多个钩或支承件H1和H2，所述多个钩或支承件H1和H2可以支承流体流动回路12的各种部件或其他合适尺寸和构造的物体。
C.控制器
根据本公开的一个方面，流体分离装置10包括控制器18，控制器18被适当地配置和/或编程以控制流体分离装置10的操作。在一个实施方式中，控制器18包括主处理单元(MPU)，该主处理单元可以包括例如由英特尔公司制造的PentiumTM型微处理器，但是也可以使用其他类型的常规微处理器。在一个实施方式中，控制器18可以安装在外壳20的大致竖向部分24内、与操作者界面站(例如，触摸屏)邻近或结合到操作者界面站(例如，触摸屏)中。在其他实施方式中，控制器18和操作者界面站可以与大致水平部分22相关联或者可以结合到(物理地、通过线缆等、或者无线地)连接至流体分离装置10的单独装置中。
控制器18被配置和/或编程为执行至少一种流体处理应用，但是更有利地，控制器18被配置和/或编程为执行多种不同的流体处理应用。例如，控制器18可以被配置和/或编程为执行治疗性红细胞交换过程和/或治疗性血浆交换过程。在不脱离本公开的范围的情况下，可以包括附加的或替代性的过程应用。
更具体地，在执行这些流体处理应用中的任何一个流体处理应用时，控制器18被配置和/或编程为控制下述任务中的一个或更多个任务：将流体抽取到安装至流体分离装置10的流体流动回路12中，将流体通过流体流动回路12输送至用于分离的位置(即，输送到流体流动回路12的旋转膜分离器或离心分离室36中)，根据需要将流体分离成两种或更多种组分，并且将已分离的组分输送到储存容器中或者输送至接收器(其可以是流体最初被从其中抽取的源)。
这可以包括指示旋转膜分离器驱动单元14或离心分离器16以特定旋转速度操作，以及指示泵P1至P6将流体以特定的流动速率输送穿过流体流动回路12的一部分。因此，尽管本文中可能描述了流体分离装置10的特定部件(例如，旋转膜分离器驱动单元14或离心分离器16)执行特定功能，但是应当理解的是，该部件由控制器18控制以执行该功能。
在过程之前、期间和之后，控制器18可以接收来自流体分离装置10的各个部件(例如，压力传感器A1至A4)的信号，以监测流体分离装置10的操作的各个方面以及流体和已分离的流体组分在它们流动穿过流体流动回路12时的特征。如果所述部件中的任何部件的操作和/或流体或已分离的流体组分的一种或更多种特征在可接受的范围之外，则控制器18可以启动警报或错误状况以警告操作者和/或采取措施尝试纠正该状况。适当的纠正措施将取决于特定的错误状况，并且可以包括在操作者参与或不参与的情况下执行的措施。
例如，控制器18可以包括界面控制模块，该界面控制模块接收来自界面监测组件26的光检测器30的信号。控制器18从光检测器30接收的信号指示离心分离室36内已分离的流体组分之间的界面的位置。如果控制器18确定界面不在目标位置处，则它可以向流体分离装置10的适当部件发出命令以修改其操作，从而将界面移动至合适的位置。例如，控制器18可以指示泵P1至P6中的一者以使流体以不同的速率流动到离心分离室36中，并且/或者使已分离的流体组分以不同的速率从离心分离室36中移除，并且/或者通过离心分离器16使离心分离室36以不同的速度旋转。将更详细地描述由界面控制模块在调节离心分离室36内的界面位置时执行的特定方案。
如果提供的话，则与控制器18相关联的操作者界面站允许操作者在屏幕或显示器上查看关于系统操作的(呈字母数字格式和/或作为图形图像的)信息。操作者界面站还允许操作者选择待由控制器18执行的应用，以及改变系统的某些功能和性能标准。如果配置为触摸屏，则操作者界面站的屏幕可以经由触摸激活接收来自操作者的输入。否则，如果屏幕不是触摸屏，则操作者界面站可以经由单独的输入装置、比如计算机鼠标或键盘接收来自操作者的输入。操作者界面站接收来自触摸屏和单独的输入装置、比如键盘两者的输入也在本公开的范围内。
II.一次性流体流动回路
A.概述
至于流体流动回路或流动装置12(图2)，它意在是无菌、单次使用的一次性物品。在开始给定的流体分离过程之前，操作者将流体流动回路12的位于外壳20中的各种部件加载成与流体分离装置10相关联。控制器18基于预设的方案、考虑来自操作者的其他输入来实现该过程。在完成该过程之后，操作者将流体流动回路12从与流体分离装置10的关联中移除。流体流动回路12的对已收集的流体组分或多种组分进行保持的各部分(例如，收集容器或袋子)被从外壳20移除，然后被保留以用于储存、输血或进一步处理。流体流动回路12的其余部分被从外壳20中移除并丢弃。
各种不同的一次性流体流动回路可以与流体分离装置10结合使用，其中，合适的流体流动回路取决于待使用该系统执行的分离过程。然而，一般来说，流体流动回路12包括盒48(图4)，流体流动回路12的其他部件通过柔性管连接至盒48。其他部件可以包括多个流体容器F1至F5(例如，用于容纳血液、已分离的血液组分、静脉注射流体或添加剂溶液)、一个或更多个流体源进入装置(例如，用于使血液进入流体容器内的连接器)、以及旋转膜分离器和/或离心分离室36(图5和图6)。
B.盒和管
盒48(图4)为给定流体处理过程所需的所有泵送和许多阀功能提供了集中的、可编程的集成平台。在一个实施方式中，盒48以与美国专利No.5,868,696的盒类似的方式构造，但是被调整成包括附加的部件(例如，更多管环路T1至T6)和功能。
在使用中，盒48安装至流体分离装置10的盒站54，其中，盒48的柔性隔板安置成与盒站54接触。柔性隔板覆盖由盒48的本体形成的内腔阵列。不同的内腔限定了传感器站S1至S4、阀站C1至C9和多个流动路径。盒48的与柔性隔板相反的一侧可以由另一柔性隔板或刚性覆盖件密封，从而使穿过盒48的流体流动相对于外部环境密封。
每个传感器站S1至S4与盒站54的相关联的压力传感器A1至A4对准，其中，每个压力传感器A1至A4能够监测相关联的传感器站S1至S4内的压力。每个阀站C1至C9与相关联的阀V1至V9对准，并且可以限定一个或更多个端口，所述一个或更多个端口允许阀站C1至C9与盒48的另一内腔(例如，流动路径)之间的流体连通。如上所述，每个阀V1至V9能够在控制器18的命令下移动，以在多个位置之间(例如，在缩回或降低位置与致动或升高位置之间)移动，以选择性地接触盒48的阀站C1至C9。在致动位置中，阀V1至V9接合相关联的阀站C1至C9，以关闭其端口中的一个或更多个端口，从而防止流体流动穿过所述一个或更多个端口。在缩回位置中，阀V1至V9与相关联的阀站C1至C9断开接合(或者与处于致动位置时相比，以更小的力接触相关联的阀站C1至C9)，以打开与阀站C1至C9相关联的一个或更多个端口，从而允许流体流动穿过所述一个或更多个端口。
如上所述，多个管环路T1至T6从盒48的侧表面延伸，以与流体分离装置10的泵P1至P6相互作用。在图示的实施方式中，六个管环路T1至T6从盒48延伸，以由六个泵P1至P6中的不同的一个泵接收，但是在其他实施方式中，过程可能不需要使用所有泵P1至P6，在这种情况下，盒48可以包括少于六个的管环路。不同的泵P1至P6可以与盒48的管环路T1至T6相互作用，以在分离过程期间执行不同的任务。某些过程需要比图4的示例性盒48中所示的所有传感器站、阀站和/或管环路更少的传感器站、阀站和/或管环路，使得应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以以不同的方式(例如，具有更少的传感器站、阀站和/或管环路)构造不同流体流动回路12的盒。
附加的管从盒48的侧表面延伸，以连接至流体流动回路12的其他部件比如各种流体容器F1至F5、旋转膜分离器和离心分离室36。如果流体流动回路12包括离心分离室36，则连接至离心分离室36的管(其包括一个入口管和两个出口管)可以聚集成脐管46(图3)，该脐管46由离心分离器16的轭构件44(如上所述)接合，以使脐管46在分离过程期间绕离心分离室36绕动并且使离心分离室36旋转或转动。
可以将各种附加部件结合到从盒48引出的管中或者结合到盒48的腔中的一个腔中。例如，如图2中所示，手动夹具56可以与通向流体源和/或流体接收器的一条或多条管线相关联，返回管线过滤器58(例如，微聚集物过滤器)可以与通向流体接收器的管线相关联，过滤器可以定位于流体容器中的一个或更多个流体容器的上游，以从流动到流体容器中的已分离的组分(例如，红细胞)中去除物质(例如，白细胞)，并且/或者气阱62可以定位于离心分离室36的上游的管线上。
C.离心分离室
流体流动回路12设置有离心分离室36，其中，图5和图6图示了示例性离心分离室36。在图示的实施方式中，离心分离室36的本体由刚性的、生物可相容性塑料材料、比如非增塑的医用级丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)预先形成为期望的形状和构型(例如，通过注射模制形成)。影响流体分离处理的所有轮廓、端口、通道和壁都在单次注射模制操作中预先形成。替代性地，离心分离室36可以由分开的模制部件形成，或者由嵌套的杯状子组件或两个对称的半部形成。
离心分离室36的下侧包括成形的接纳部86(图5)，接纳部86适合于接纳流体流动回路12的脐管46的端部(图3)。在美国专利No.8,075,468中更详细地描述了合适的接纳部86以及脐管46可以与接纳部86配合以将流体递送至离心分离室36和将流体从离心分离室36移除的方式。
图示的离心分离室36具有径向间隔开的内(低G)侧壁部分88和外(高G)侧壁部分90、底部或第一端壁部分92以及覆盖部或第二端壁部分93。覆盖部93包括简单的平坦部分，该平坦部分可以被容易地焊接或以其他方式固定至离心分离室36的本体。由于影响分离处理的所有特征都结合到一个注射模制部件中，因此覆盖部93与离心分离室36的本体之间的任何公差差异将不会影响离心分离室36的分离效率。壁部分88和90、底部92和覆盖部93一起限定了封闭的、大致环形的通道94(图5)。
与通道94连通的(全血)入口96限定在相对的内部径向壁98与100之间。内部壁98中的一个内部壁连结外(高G)壁部分90，并且将通道94的上游端部和下游端部分开。内部壁98和100限定了离心分离室36的入口通路96，该入口通路96在一种流动构型中允许流体从脐管46流动至通道94的上游端部。
图示的离心分离室36还包括第一出口102和第二出口104，第一出口102和第二出口104分别可以由内部径向壁的相对表面限定。第一出口102和第二出口104两者都从通道94径向向内延伸。第一(血浆)出口102从在图示的实施方式中位于内侧壁部分88处的开口径向向内延伸，而第二(红细胞)出口104从与外侧壁部分90相关联的开口径向向内延伸。图示的第一出口102定位成邻近于入口96(靠近通道94的上游端部)，而第二出口104可以定位于通道94的相反的、下游端部处。
应当理解的是，图5和图6中所图示的离心分离室36仅是示例性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下离心分离室36可以以不同的方式进行构造。
1.离心分离和界面检测原理
如上所述，离心分离室36可以用于分离任何合适的流体。然而，为了说明的目的，本文将描述血液的分离，因为流体分离系统对于血液分离可能是特别有利的。
当离心分离室36绕旋转轴线38旋转时，流动到通道94中的血液分离成光致密层RBC和少光致密层PLS(图7至图9)。当较大和/或较重的血液颗粒在离心力的影响下向外(高G)壁部分90移动时就形成光致密层RBC。光致密层RBC通常将包括红细胞(并且因此在本文中可以称为“RBC层”)，但是，根据离心分离室36旋转的速度，在光致密层RBC中还可以存在其他细胞组分(例如，较大的白细胞)。
少光致密层PLS通常包括血浆成分、比如富血小板血浆(并且因此在本文中可以称为“PLS层”)。根据离心分离室36旋转的速度和血液在离心分离室36中驻留的时间长度，少光致密层PLS中也可以存在其他组分(例如，较小的白细胞和抗凝剂)。
在一个实施方式中，经由入口96被引入到通道94中的血液将在光致密层RBC与少光致密层PLS分离时沿大致顺时针方向(沿图5的取向)行进。光致密层RBC在光致密层RBC沿着外侧壁部分90在通道94的长度上从上游端部向下游端部行进时继续沿顺时针方向移动，在下游端部处，光致密层RBC经由第二出口104离开通道94。与光致密层RBC分离的少光致密层PLS反转方向，从而沿着内侧壁部分88逆时针移动至与入口96邻近的第一出口102。内侧壁部分88可以在其接近第二出口104时向内渐缩，以迫使在通道94的下游端部处或邻近于下游端部释放的血浆将界面朝向通道94的上游端部拖回，其中，较低的表面血细胞比容将使沉降在界面上的任何血小板重新悬浮。
如上所述，光致密层RBC与少光致密层PLS之间的过渡部可以称为界面INT。界面INT在离心分离室36的通道94内的位置可以在血液处理期间动态地变化，如图7至图9所示。如果界面INT的位置太高(也就是说，如果界面INT太靠近内侧壁部分88和第一出口102，如图8中所示)，则红细胞可能流动到第一出口102中，从而潜在地对低密度组分(富血小板血浆)的质量产生不利的影响。另一方面，如果界面INT的位置太低(也就是说，如果界面INT离内壁部分88太远，如图9所示)，则系统的收集效率可能会受到损害。界面INT的理想或目标位置可以通过实验来确定，其可以根据许多因素中的任何因素(例如，离心分离室36的构型、离心分离室36绕旋转轴线38旋转的速率等)而变化。
如上所述，流体分离装置10可以包括界面监测组件26和控制器18，该控制器18具有界面控制模块，该界面控制模块用以监测界面INT的位置，并且在必要时校正界面INT的位置。图10图示了示例性界面监测组件26的部件以及由离心分离室36限定的通道94的简化方案。界面监测组件26的各部件包括光源28和光检测器30、以及准直器50。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，界面监测组件26可以设置有附加部件(例如，滤光器)。
如图10中所示，光源28、光检测器30和准直器50定位成在大致平行于旋转轴线38的方向上彼此对准并且与通道94的被监测区域52对准。同样如图10中所示，光源28和准直器50定位于离心分离室36(及其通道94)的一侧，而光检测器30定位于相反侧。在一个实施方式中，光源28和准直器50定位于离心分离室36的与覆盖部93相同的端部上，同时光检测器30定位于离心分离室36的与底部92相同的端部上。在替代性实施方式中，光源28和准直器50定位于离心分离室36的与底部92相同的端部上，而光检测器30定位于与覆盖部93相同的端部上。
界面监测组件26的各部件可以安装至离心机室32的固定表面，或者可以构造成相对于离心机室32的固定表面移动。如果界面监测组件26的各部件安装至离心机隔室32的固定表面，则所述各部件将总是对准的并且将监测通道94的旋转成与界面监测组件26对准的任何部分(在离心分离室36的相关联的部分由透光材料形成的情况下如此)。如果界面监测组件26的各部件中的一个或更多个部件安装至离心分离器16的可移动部件，则所述部件可以保持彼此对准或可以不保持彼此对准。例如，如果界面监测组件26的所有部件都构造成与离心分离室36一起旋转，则所述部件将保持彼此对准，同时仅监测通道94的与界面监测组件26对准的部分。另一方面，如果界面监测组件26的各部件中的两个或更多个部件构造成相对于彼此移动(例如，如果光源28和准直器50构造成与离心分离室36一起旋转而光检测器30安装至离心机室32的固定表面)，则将存在这样的时间：界面监测组件26的部件没有对准，使得来自光源28的光L不能到达光检测器30。在这种情况下，只有当界面监测组件26的所有部件已经移动成彼此对准时，界面监测组件26才能够监测通道94的对准区域内的流体。
在任何情况下，光源28定向成将光L在大致平行于旋转轴线38的方向上朝向通道94的被监测区域52引导。在不脱离本公开的范围的情况下，光源28的配置可以发生变化。例如，光源28可以配置为发光二极管或激光器。然而，如将在本文中更详细地描述的，光L用于监测通道94的被监测区域52的整个宽度(从内(低G)壁部分88到外(高G)壁部分90)，使得不太聚焦的光L(例如，来自发光二极管的光，而不是来自激光器的光束)可能是有利的。虽然图10图示了单个光源28，但是应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用多个光源。然而，为了降低两个或更多个光源的性能之间的可变性的影响，可能有利的是，采用单个光源28来确保到达光检测器30的所有光都来自具有相同强度的源。
为了确定界面INT在通道94的被监测区域52内的位置，光源28配置成发射具有至少一个波长的光L，光L基本上传输穿过已分离的流体组分中的一个组分，并且基本上不传输穿过另一已分离的流体组分(例如，通过被另一个已分离的流体组分吸收或反射)。由于可以在离心分离室36内被分离和监测的流体的性质可以变化，因此应当理解的是，不同类型的光对于监测不同类型的流体可能是有利的。在血液被分离成浓集红细胞组分RBC和血浆组分PLS的情况下，具有与红色可见光对应的波长的光L(其可以包括红光或白光)适合于确定界面INT的位置，因为红光将基本上传输穿过血浆组分PLS(并且被适当定位的光检测器30接收)，但是基本上不传输穿过红细胞组分RBC(并且不被光检测器30接收)。
由于光L将传输穿过离心分离室36的底部92和覆盖部93，因此底部92和覆盖部93的至少与通道94的被监测区域52对应的部分由构造成传输光L(或光L的至少用于确定界面INT的位置的波长)的材料形成。虽然离心分离室36的底部92和覆盖部93中的每一者的仅一小部分由透光材料形成在本公开的范围内，但是可能有利的是，整个底部92和覆盖部93(连同整个离心分离室36)由相同的透光材料形成，以便简化离心分离室36的制造。因此，将观察到的是，离心分离室36的底部92和覆盖部93的材料组分将决定通道94的可以由界面监测组件26监测的部分，因为只能在底部92和覆盖部93两者都由透光材料形成的位置监测通道94中的流体。因此，如果底部92和覆盖部93中的一者或两者仅在一个(对准的)位置处由透光材料形成，则通道94内的仅该位置处的流体在其旋转成与界面监测组件26对准时被监测。替代性地，(在离心分离室36可以相对于界面监测组件26的部件旋转的实施方式中)，如果整个底部92和覆盖部93由透光材料形成，则通道94内的任何位置处的流体在其旋转成与界面监测组件26对准时可以被监测。
准直器50构造成接收由光源28发射的光L的至少一部分，并且将光L作为准直光C引导至通道94。从准直器50(其可以构造为准直透镜)发射的准直光C以基本上平行于旋转轴线38的大致平行光线沿着通道94的宽度(从内(低G)壁部分88到外(高G)壁部分90)延伸。
从准直器50发射的准直光C在被监测区域52处撞击通道94中的流体。如果准直器50能够与离心分离室36一起旋转，或者如果底部92和覆盖部93仅在一个对准位置处由透光材料形成，则通道94的仅一个部分将定位于被监测区域52处。替代性地，如果离心分离室36能够相对于准直器50旋转，则通道94的每个部分将旋转到被监测区域52中或者从被监测区域52中旋转出来(并且被分析，如果离心分离室36的底部92和覆盖部93的相关联的部分由透光材料形成的话)。根据限定被监测区域52的范围的另一种方法，光源28可以被控制为在通道94的特定部分要被分析时被启用，而在通道94的一部分不被分析时被停用。在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用限定被监测区域52的范围的其他方法。
如果界面监测组件26构造成分析仅沿着通道94的长度的一部分延伸的被监测区域52，则被监测区域52可以定位于通道94的上游端部与下游端部之间的多个位置中的任何位置处。然而，通道94的一些位置可能比其他位置更有利于监测。例如，虽然图10的简化通道94示出了沿着通道94的整个长度定位于相同位置处的界面INT，但是应当理解的是，界面INT在通道94的上游端部处将不易被识别，在该上游端部处，流体(并且在它被允许完全分离成多种组分之前)首先被引入通道94中。因此，可能有利的是，分析通道94的定位在通道94的上游端部的下游的部分(例如，通道94的上游端部与下游端部之间的中间部)以用于更准确地指示界面INT在通道94内的位置。
现在转到光检测器30，光检测器30配置为独立光电检测器的阵列。图10至图13图示了配置为线性或二维阵列的光检测器30，其中，多个(优选地相同的)独立的光电检测器被布置成行或成排(或者在二维阵列的情况下是二维空间)。图11A、图12A和图13A(所述附图将被更详细地描述)分别示意性地图示了在图11至图13中所示的流体流动状况下，光检测器30以及由独立的光电检测器接收的准直光C的量。合适的光检测器30可以是由奥地利的ams AG销售的作为TSL1402R线性传感器阵列的类型，然而在不脱离本公开的范围的情况下可以采用以不同的方式配置的阵列。这可以包括具有任意数目的单独的光电检测器(例如，256个光电检测器元件)的光检测器30，优选的是具有更多数目的较小的光电检测器(例如，具有一微米或更小数量级的宽度)以用于提高分辨率。
不管光检测器30的确切构型如何，光检测器30都配置和定向成使得至少一排光电检测器沿着通道94的宽度(从内(低G)壁部分88到外(高G)壁部分90)延伸，以便能够在被监测区域52内的任何径向位置处接收离开通道94的准直光C。尽管可能有利的是，光电检测器的排被布置成在被监测区域52中与通道94的宽度精确重合，但是光电检测器的排在被监测区域52中具有小于或大于通道94的宽度的宽度也在本公开的范围内。
如图10至图13中所示，光检测器30与准直器50对准并且具有与准直器50相同的取向，使得光检测器30被很好地定位以接收来自准直器50的任何准直光C，该准直光C传输穿过离心分离室36的通道94和通道94中的任何流体。可能有利的是，准直器50和光检测器30的光电检测器的排中的每一者沿着穿过旋转轴线38的径向线定向，但是它们以不同的方式定向也在本公开的范围内。如上所述，光检测器30和准直器50能够相对于彼此移动在本公开的范围内，因此应当理解的是，图10至图13中所示的布置代表了光检测器30和准直器50在其对准时的相对位置，这可以包括光检测器30和准直器50永久地对准、或者光检测器30和准直器50在流体分离过程期间(例如，经由与离心分离器16的可移动部件一起旋转)而使一者相对于另一者移动时周期性地对准。
至于界面监测组件26如何用于在流体分离期间确定界面INT在通道94内的位置，准直光C行进穿过离心分离室36的底部92或覆盖部93的透光部分，以在被监测区域52中横穿通道94内的已分离的流体组分。在穿过通道94以及通道94中的流体之后，准直光C的至少一部分(即，未被流体吸收或反射的部分)离开通道94，并且然后从离心分离室36的相反的端部离开(即，如果准直光C经由覆盖部93进入离心分离室36，则从底部92离开，或者如果准直光C改为经由底部92进入离心分离室36，则从覆盖部93离开)。准直光C的传输部分继续沿着其路径(大致平行于旋转轴线38)前进并且被光检测器30接收。
每个单独的光电检测器将产生具有与其接收到的准直光C的量相对应的电压的信号，其中，图11A和图12A分别图示了接收到较大量的光(在图11A和图12A中以阴影示出)的单独的光电检测器和没有接收到光或接收到较少量的光(在图11A和图12A中以阴影示出)的那些单独的光电检测器，以及在图11和图12的流体流动状况期间产生的对应信号。在一个实施方式中，如上所述，光源28可以配置成发射光L，光L相比于被红细胞传输更容易被贫血小板血浆或富血小板血浆传输，光L比如为红色可见光(来自发光二极管或以不同方式配置的光源28)，该红色可见光基本上被红细胞吸收。因此，与通道94的被监测区域52内的血浆层PLS对准的光电检测器(由于接收相对大量的准直光C)将产生具有相对高电压的信号，而与通道94的被监测区域52内的红细胞层RBC对准的光电检测器(由于相比于与血浆层PLS对准的光电检测器基本上接收不到光或者接收至少更少量的光)将产生具有相对低电压甚至零电压的信号。因此，虽然图11A和图12A示出了某些光电检测器(即，与通道94的被监测区域52中的红细胞层RBC对准的那些光电检测器)基本上接收不到准直光C，并且因此不产生信号(这可以理解为具有零电压的信号)，但是应当理解的是，与红细胞层RBC对准的光电检测器可以接收一些光，并且因此产生信号，然而所得到的信号将具有明显低于由与血浆层PLS对准的光电检测器产生的信号电压的电压。
单独的光电检测器的信号共同限定了从光检测器30传输至控制器18的界面控制模块的信号S、S’，其中，界面INT的位置与由光检测器30接收的准直光C的空间分布相关联。特别地，如上所述，与血浆层PLS对准的每个光电检测器将发射“高电压”信号，而与红细胞层RBC对准的每个光电检测器将发射“低电压”信号。血浆层PLS和红细胞层RBC各自占据通道94的被监测区域52的宽度的一定百分比，使得由光检测器30传输的信号S、S’的脉冲宽度的距离(与发射“高电压”信号的光电检测器的数目对应)将与通道94的被监测区域52中的血浆层PLS的宽度成正比(并且在某些情况下，等于该宽度)。通过关于血浆层PLS的宽度或厚度的信息，控制器18的界面控制模块可以确定界面INT在通道94内的位置。
举例来说，可以比较图11和图12的流体流动状况。将观察到的是，在图12的流体流动状况下，红细胞层RBC在被监测区域52中占据了通道94的宽度的更大百分比，使得在分析图12的流体流动状况时由光检测器30发射的信号S’将比在分析图11的流体流动状况时由光检测器30发射的信号S更短或更窄。实际上，当分析图12的流体流动状况时，由光检测器30发射的信号S’具有7.5mm的脉冲宽度(如图12A中所示)，而当分析图11的流体流动状况时，由光检测器30发射的信号S具有11.25mm的脉冲宽度(如图11A中所示)，这表明与图12的流体流动状况相比，在图11的流体流动状况下，界面INT更靠近外(高G)壁部分90(即，距内(低G)壁部分88更大的距离)。应当理解的是，由光检测器30传输的信号S、S’的脉冲宽度的距离可以通过任何合适的度量或单位来测量(例如，以点数(如每英寸点数或“DPI”)或接收已经穿过离心分离室36的准直光C的单独的光电检测器的数目来测量)，这与基于时间并测量由光检测器发射的信号的持续时间以确定离心分离室的通道内的界面位置的常规系统大不相同。
2.示例性界面校正过程
当控制器18的界面控制模块已经确定界面INT在通道94的被监测区域52中的位置或径向位置时，控制器18的界面控制模块可以将检测到的位置与目标位置进行比较。在确定界面INT远离目标位置时，控制器18(或其界面控制模块)可以对流体分离装置10的适当的部件(例如，泵系统和/或离心分离器16)进行控制，以使界面INT朝向目标位置移动并且移动至目标位置。
根据示例性实施方式，界面控制开始于校准阶段，该校准阶段发生在流体分离开始之前。在校准阶段期间，通道94填充有流体，该流体将传输准直光C而不是吸收或反射光C或以其他方式防止光C到达光检测器30的光电检测器。该流体流动状况在图13中示出，其中，校准阶段可选地发生在灌注阶段，在该灌注阶段中，透光灌注流体SAL(例如，盐水)被泵送穿过离心分离室36的通道94(以及流体流动回路12的其他区域)，以将空气从流体流动回路12移动至合适的位置(例如，移动到容器F1至F5中的一者中)。
如图13A中所示，由于所有的光C都传输穿过通道94，光检测器30的光电检测器中的每个光电检测器将接收相对大量的光C，并且因此产生“高电压”信号。在校准阶段期间由光检测器30发射的信号S”的脉冲宽度的距离(其在图13A中示出为15mm)将在被监测区域52中与通道94的整个宽度相对应。虽然不是必需的，但是校准阶段可以在以下方面是有用的：确保光源28和光检测器30的正确操作；在离心分离室36的任何不规则或缺陷的情况下对分离过程期间所获得的读数进行标准化；以及当界面监测组件26的所有部件都对准时为从光检测器30传输至控制器18的信号建立基线值。
控制器18(或其界面控制模块)可以将在流体分离期间接收的信号(例如，图11A的信号S或图12A的信号S’)的脉冲宽度与在校准阶段(图13A)期间产生的信号S”的脉冲宽度进行比较，所述在校准阶段期间产生的信号S”的脉冲宽度对应于当光C在被监测区域52中在通道94的整个宽度上传输至光检测器30时的脉冲宽度。在校准阶段期间由光检测器30产生的信号S”的脉冲宽度可以称为“校准信号”，而在流体分离期间产生的信号S、S’可以称为“当前信号”。比较这两个脉冲宽度将指示由血浆层PLS和红细胞层RBC占据的通道94的宽度的百分比，该信息可以用于确定界面INT在通道94内的位置。特别地，可以如下计算界面位置：
界面位置(％)＝((校准脉冲宽度-当前脉冲宽度)/校准脉冲宽度)*100[等式1]
将观察到的是，等式1有效地计算被监测区域52中的被红细胞层RBC占据的通道94的宽度的百分比，因为两个脉冲宽度之间的差对应于光检测器30的光电检测器的由于与红细胞层RBC对准而没有接收到升高水平的光C(并且因此没有产生“高电压”信号)的数目。
当已经确定了界面INT在通道94中的位置时，控制器18或其界面控制模块将实际界面位置与期望或目标界面位置进行比较，期望或目标界面位置可以被称为设定点S。设定点S与计算的界面位置之间的差异可以被称为误差信号E，其在图14中示出。应当理解的是，如此以目标红细胞百分比值(即，实际上由红细胞层RBC占据的通道94的宽度的百分比相对于应该由红细胞层RBC占据的通道94的宽度的百分比)来表示误差信号E仅是示例性的，并且误差信号E可以以多种其他方式中的任何一种来表达或计算。
在该示例性实施方式中，负误差信号E指示红细胞层RBC在通道94的被监测区域52中太窄(如图11和图14所示)。控制器18或其界面控制模块产生信号以相应地调节操作参数，比如通过在流体分离装置10的泵的作用下提高通过第一出口102移除血浆层PLS的速率。这导致血浆层PLS的厚度或宽度减小，从而使界面INT朝向目标位置移动并且最终移动至目标位置(其在图12中所示)，在该目标位置处，误差信号E为零。控制器18可以在界面位置调节期间对校准脉冲宽度和当前脉冲宽度进行重复比较，以确保界面INT到达目标位置。
另一方面，负误差信号E指示通道94的被监测区域52内的红细胞层RBC的宽度太大。在这种情况下，控制器18或其界面控制模块产生信号以相应地调节操作参数，比如通过在流体分离装置10的泵的作用下降低通过第一出口102移除血浆层PLS的速率。这导致血浆层PLS的厚度或宽度增加，从而使界面INT朝向目标位置移动并且最终移动至目标位置，在该目标位置处，误差信号E为零。再次地，控制器18可以在界面位置的调节期间对校准脉冲宽度和当前脉冲宽度进行重复比较，以确保界面INT到达目标位置。
应当理解的是，这种用以控制界面INT的位置的方法仅是示例性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以通过界面监测组件26和控制器18实现不同的方法。
各方面
方面1.一种界面监测组件，所述界面监测组件用于与构造成使离心分离室绕旋转轴线旋转的离心分离器结合使用，所述界面监测组件包括：光源，所述光源配置成发射光；光检测器，所述光检测器配置为光电检测器阵列；以及准直器，所述准直器定位于所述光源与所述光检测器之间，其中，所述准直器配置成接收由所述光源发射的光的至少一部分，并且将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过由所述离心分离室限定的通道，所述光检测器配置成接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分，并且所述光检测器配置成发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号。
方面2.根据方面1所述的界面监测组件，其中，所述光检测器配置为光电检测器的线性阵列。
方面3.根据方面1所述的界面监测组件，其中，所述光检测器配置为光电检测器的二维阵列。
方面4.根据前述方面中的任一方面所述的界面监测组件，其中，所述准直器构造为准直透镜。
方面5.根据前述方面中的任一方面所述的界面监测组件，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
方面6.根据前述方面中的任一方面所述的界面监测组件，其中，由所述光检测器发射的所述信号至少部分地基于由所述光检测器接收的所述准直光的空间分布。
方面7.一种流体分离装置，包括：离心分离器；泵系统；以及控制器，所述控制器配置成对所述泵系统进行控制，以将流体从流体源输送到由定位于所述离心分离器内的离心分离室限定的通道中，并且所述控制器配置成对所述离心分离器进行控制，以使所述离心分离室绕旋转轴线旋转，从而将所述离心分离室的所述通道中的所述流体的至少一部分分离，其中，所述离心分离器包括光学监测器组件，所述光学监测器组件包括：光源，所述光源配置成发射光；光检测器，所述光检测器配置为光电检测器阵列；以及准直器，所述准直器定位于所述光源与所述光检测器之间，所述准直器配置成接收由所述光源发射的光的至少一部分，并且将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过所述离心分离室的所述通道，所述光检测器配置成接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分，所述光检测器配置成发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号，并且所述控制器配置成接收来自所述光检测器的所述信号并且至少部分地基于所述信号确定所述离心分离室的所述通道内的所述已分离的流体组分之间的所述界面的位置。
方面8.根据方面7所述的流体分离装置，其中，所述光检测器配置为光检测器的线性阵列。
方面9.根据方面7所述的流体分离装置，其中，所述光检测器配置为光检测器的二维阵列。
方面10.根据方面7至9中的任一方面所述的流体分离装置，其中，所述准直器构造成准直透镜。
方面11.根据方面7至10中的任一方面所述的流体分离装置，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
方面12.根据方面7至11中的任一方面所述的流体分离装置，其中，由所述光检测器发射的所述信号至少部分地基于由所述光检测器接收的所述准直光的空间分布。
方面13.根据方面7至12中的任一方面所述的流体分离装置，其中，所述控制器进一步被配置成：确定所述界面是否处于目标位置；以及在确定所述界面没有处于所述目标位置之后，对所述离心分离器和/或所述泵系统进行控制，以使所述界面移动至所述目标位置。
方面14.一种用于分离流体的方法，所述方法包括：将流体从流体源输送到由离心分离室限定的通道中；使所述离心分离室绕旋转轴线旋转，以将所述离心分离室的所述通道中的所述流体的至少一部分分离；将光发射穿过准直器；将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过所述离心分离室的所述通道；接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分；发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号；以及至少部分地基于所述信号确定所述离心分离室的所述通道内的所述已分离的流体组分之间的所述界面的位置。
方面15.根据方面14所述的方法，其中，通过光电检测器的线性阵列接收离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的所述至少一部分。
方面16.根据方面14所述的方法，其中，通过光电检测器的二维阵列接收离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的所述至少一部分。
方面17.根据方面14至16中的任一方面所述的方法，其中，所述准直器构造为准直透镜。
方面18.根据方面14至17中的任一方面所述的方法，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
方面19.根据方面14至18中的任一方面所述的方法，其中，所述信号至少部分地基于离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的空间分布。
方面20.根据方面14至19中的任一方面所述的方法，还包括：确定所述界面是否处于目标位置；以及在确定所述界面没有处于所述目标位置之后，使所述界面移动至所述目标位置。
将理解的是，以上所描述的实施方式和示例说明了本发明主题的原理的应用中的一些应用。在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出许多改型，包括那些在本文中单独公开或要求保护的特征的组合。由于这些原因，本发明的范围不限于以上描述而是如所附权利要求中所阐述的，并且应当理解的是，权利要求可以针对本发明的特征，包括作为在本文中单独公开或要求保护的特征的组合。

Claims (20)

1.一种界面监测组件，所述界面监测组件用于与构造成使离心分离室绕旋转轴线旋转的离心分离器结合使用，所述界面监测组件包括：
光源，所述光源配置成发射光；
光检测器，所述光检测器配置为光电检测器阵列；以及
准直器，所述准直器定位于所述光源与所述光检测器之间，其中，
所述准直器配置成接收由所述光源发射的光的至少一部分，并且将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过由所述离心分离室限定的通道，
所述光检测器配置成接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分，并且
所述光检测器配置成发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号。
2.根据权利要求1所述的界面监测组件，其中，所述光检测器配置为光电检测器的线性阵列。
3.根据权利要求1所述的界面监测组件，其中，所述光检测器配置为光电检测器的二维阵列。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的界面监测组件，其中，所述准直器构造为准直透镜。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的界面监测组件，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的界面监测组件，其中，由所述光检测器发射的所述信号至少部分地基于由所述光检测器接收的所述准直光的空间分布。
7.一种流体分离装置，包括：
离心分离器；
泵系统；以及
控制器，所述控制器配置成对所述泵系统进行控制，以将流体从流体源输送到由定位于所述离心分离器内的离心分离室限定的通道中，并且所述控制器配置成对所述离心分离器进行控制，以使所述离心分离室绕旋转轴线旋转，从而将所述离心分离室的所述通道中的所述流体的至少一部分分离，其中，
所述离心分离器包括光学监测器组件，所述光学监测器组件包括：
光源，所述光源配置成发射光，
光检测器，所述光检测器配置为光电检测器阵列，以及
准直器，所述准直器定位于所述光源与所述光检测器之间，
所述准直器配置成接收由所述光源发射的光的至少一部分，并且
将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过所述离心分离室的所述通道，
所述光检测器配置成接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分，
所述光检测器配置成发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号，并且
所述控制器配置成接收来自所述光检测器的所述信号并且至少部分地基于所述信号确定所述离心分离室的所述通道内的所述已分离的流体组分之间的所述界面的位置。
8.根据权利要求7所述的流体分离装置，其中，所述光检测器配置为光电检测器的线性阵列。
9.根据权利要求7所述的流体分离装置，其中，所述光检测器配置为光电检测器的二维阵列。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的流体分离装置，其中，所述准直器构造成准直透镜。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的流体分离装置，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的流体分离装置，其中，由所述光检测器发射的所述信号至少部分地基于由所述光检测器接收的所述准直光的空间分布。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的流体分离装置，其中，所述控制器进一步被配置成：
确定所述界面是否处于目标位置，以及
在确定所述界面没有处于所述目标位置之后，对所述离心分离器和/或所述泵系统进行控制，以使所述界面移动至所述目标位置。
14.一种用于分离流体的方法，所述方法包括：
将流体从流体源输送到由离心分离室限定的通道中；
使所述离心分离室绕旋转轴线旋转，以将所述离心分离室的所述通道中的所述流体的至少一部分分离；
将光发射穿过准直器；
将准直光沿大致平行于所述旋转轴线的方向引导穿过所述离心分离室的所述通道；
接收沿大致平行于所述旋转轴线的所述方向离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分；
发射指示所述离心分离室的所述通道内的已分离的流体组分之间的界面的位置的信号；以及
至少部分地基于所述信号确定所述离心分离室的所述通道内的所述已分离的流体组分之间的所述界面的位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过光电检测器的线性阵列接收离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，通过光电检测器的二维阵列接收离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的至少一部分。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中，所述准直器构造为准直透镜。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中，所述准直光包括至少一种波长的光，所述至少一种波长的光配置成基本上传输穿过所述离心分离室的所述通道内的全血的已分离的血浆组分，但是基本上不传输穿过所述离心分离室的所述通道内的所述全血的已分离的红细胞组分。
19.根据权利要求14至18中的任一项所述的方法，其中，所述信号至少部分地基于离开所述离心分离室的所述通道的所述准直光的空间分布。
20.根据权利要求14至19中的任一项所述的方法，还包括：
确定所述界面是否处于目标位置，以及
在确定所述界面没有处于所述目标位置之后，使所述界面移动至所述目标位置。
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