DE69631282T2

DE69631282T2 - Blutverarbeitungssystem und verfahren

Info

Publication number: DE69631282T2
Application number: DE69631282T
Authority: DE
Inventors: I. Richard BROWN
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Fenwal Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: EP0775006A4; NO970533L; JPH10503695A; AU5877796A; NO970533D0; EP0775006B1; CA2195068A1; EP0775006A1; AU694045B2; US5676841A; JP3951143B2; WO1996040400A1; DE69631282D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Blutverarbeitungssysteme und -verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Vollblut wird heute routinemäßig mittels Zentrifugation in seine verschiedenen therapeutischen Bestandteile wie rote Blutzellen, Thrombozyten bzw. Plättchen und Plasma getrennt.
Bei bestimmten Therapien werden große Mengen an Blutbestandteilen transfundiert. Beispielsweise ist bei manchen Chemotherapie-Patienten die Transfusion einer großen Anzahl Blutplättchen routinemäßig erforderlich. Manuelle Blutbeutelsysteme sind einfach keine effiziente Möglichkeit, diese großen Plättchenmengen von Einzelspendern zu sammeln.
Heutzutage werden Online-Bluttrennsysteme verwendet, um große Mengen an Blutplättchen zu sammeln, um diesen Bedarf zu befriedigen. Online-Systeme führen die Trennschritte, die zum Abtrennen der Plättchenkonzentration von Vollblut notwendig sind, in einem sequentiellen Verfahren in Anwesenheit des Spenders aus. Online-Systeme stellen einen Vollblutfluß von dem Spender her, trennen die gewünschten Plättchen von dem Fluß ab und leiten die verbleibenden roten Blutzellen und Plasma zum Spender zurück, und zwar alles in einer sequentiellen Blutflußschleife.
Große Vollblutmengen (beispielsweise 2,0 l) können bei Verwendung eines Online-Systems verarbeitet werden. Wegen des großen Verarbeitungsvolumens können hohe Ausbeuten an konzentrierten Blutplättchen (beispielsweise 4 × 10¹¹ Plättchen, die in 200 ml Fluid suspendiert sind) gesammelt werden. Da außerdem die roten Blutzellen des Spenders zurückgeleitet werden, kann der Spender wesentlich häufiger Vollblut für die Online-Verarbeitung spenden als Spender, deren Blut in Mehrfachblutbeutelsystemen verarbeitet wird.
Dennoch besteht ein Bedarf für weiter verbesserte Systeme und Verfahren zum Sammeln von zellreichen Konzentraten aus Blutbestandteilen auf eine Weise, die zum Gebrauch in auf große Mengen ausgelegten Online-Blutsammelumgebungen für große Mengen geeignet sind, wo höhere Ausbeuten an dringend benötigten zellulären Blutbestandteilen wie etwa Blutplättchen realisiert werden können.
Da die Betriebs- und Leistungsanforderungen an solche Fluidverarbeitungssysteme immer komplexer und höher werden, besteht ein Bedarf für automatische Prozeßsteuereinrichtungen, die detailliertere Informationen sammeln und Steuersignale erzeugen können, um den Bediener dabei zu unterstützen, die Verarbeitungs- und Trennwirkungsgrade zu maximieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Blutverarbeitungssystem nach Anspruch 1 und ein Blutverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7 bereitgestellt.
Die Erfindung stellt ein Blutsammelsystem und -verfahren bereit, wodurch die Citrattoxizität von Spendern minimiert wird.
Das System und das Verfahren der Erfindung fördern Vollblut mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit Q_b in eine Trenneinrichtung zum Trennen in rote Blutzellen und einen Plasmabestandteil. Das System und Verfahren geben dem Vollblut ein Antikoagulans, das Citrat aufweist, hinzu. Das System und Verfahren steuern Q_b < 8 in ml/min oder äquivalent) auf der Basis einer zu Citrat äquivalenten Blutflußgeschwindigkeit EqQb_CIR, wobei gilt:
und wobei:
H_b ein Wert ist, der den antikoagulierten Hämatokrit des Vollbluts widerspiegelt, das in die Trenneinrichtung gefördert worden ist,
Vb_rem ein Wert ist, der ein verbleibendes Volumen von zu verarbeitendem Vollblut widerspiegelt,
PPP_Goal ein Wert ist, der ein anzustrebendes Sammelvolumen (in ml oder äquivalent) eines Plasmabestandteils widerspiegelt,
PPP_current ein Wert ist, der ein Volumen (in ml oder äquivalent) eines gegenwärtig gesammelten Plasmabestandteils widerspiegelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist H_b ein abgeleiteter Wert, der den scheinbaren Hämatokrit des in die Trenneinrichtung einlaufenden Vollbluts widerspiegelt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines Doppelnadel-Plättchensammelsystems, das eine Steuereinrichtung aufweist, die die Merkmale der Erfindung verkörpert;
2 ist eine schematische Ablaufansicht der Steuereinrichtung und der zugehörigen Systemoptimierungsanwendung, die die Merkmale der Erfindung verkörpern;
3 ist eine schematische Ansicht der Dienstprogrammfunktion, die in der in 2 gezeigten Systemoptimierungsanwendung enthalten sind;
4 ist eine schematische Ablaufansicht der in der Systemoptimierungsanwendung enthaltenen Dienstprogrammfunktion, die die Plättchenausbeute während einer gegebenen Verarbeitungssitzung ableitet;
5 ist eine schematische Ablaufansicht der in der Systemoptimierungsanwendung enthaltenen Dienstprogrammfunktion, die Verarbeitungsstatus- und Parameterinformation liefert, Steuerungsvariablen zum Erzielen von optimalen Trennwirkungsgraden erzeugt und Steuerungsvariablen erzeugt, die die Citratinfusionsrate während einer gegebenen Verarbeitungssitzung steuern;
6 ist eine schematische Ablaufansicht der in der Systemoptimierungsanwendung enthaltenen Dienstprogrammfunktion, die optimale Aufbewahrungsparameter auf der Basis der Plättchenausbeute während einer gegebenen Verarbeitungssitzung empfiehlt;
7 ist eine schematische Ablaufansicht der in der Systemoptimierungsanwendung enthaltenen Dienstprogrammfunktion, die die Verarbeitungszeit vor dem Beginn einer gegebenen Verarbeitungssitzung schätzt;
8 ist ein Diagramm eines Algorithmus, der von der in 4 gezeigten Dienstprogrammfunktion genutzt wird und die Beziehung zwischen dem Wirkungsgrad der Plättchentrennung in der Kammer der zweiten Stufe und einem dimensionslosen Parameter zeigt, der die Größe der Plättchen, die Plasmadurchflußrate, die Fläche der Kammer und die Drehgeschwindigkeit berücksichtigt;
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Sauerstoffpartialdruck und der Permeation eines bestimmten Aufbewahrungsbehälters zeigt, die von der in 6 gezeigten Dienstprogrammfunktion bei der Empfehlung von optimalen Aufbewahrungsparametern, ausgedrückt als die Anzahl von Aufbewahrungsbehältern, berücksichtigt wird;
10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verbrauch von Hydrogencarbonat und dem Aufbewahrungs-Thrombocytokrit für einen bestimmten Aufbewahrungsbehälter zeigt, wobei diese Beziehung von der in 6 gezeigten Dienstprogrammfunktion berücksichtigt wird bei der Empfehlung von optimalen Aufbewahrungsparametern, ausgedrückt als das Volumen des Plasmaaufbewahrungsmediums; und
11 ist ein Diagramm, das den Wirkungsgrad der Plättchentrennung, ausgedrückt als mittleres Plättchenvolumen, ausgedrückt als Einlauf-Hämatokrit, zeigt, der von einer in 5 gezeigten Dienstprogrammfunktion bei der Erzeugung einer Steuervariablen berücksichtigt wird, die die Plasmarezirkulation während der Verarbeitung bestimmt.
Der Umfang der Erfindung ist in den beigefügten Patentansprüchen definiert und nicht in der ihnen vorangestellten ausführlichen Beschreibung. Alle Ausführungsformen, die in den Bereich der Äquivalenz der Patentansprüche fallen, sollen daher von den Patentansprüchen umfaßt sein.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Online-Blutverarbeitungssystem 10 zur Durchführung eines automatischen Plättchensammelverfahrens. Das System 10 ist in vieler Hinsicht typisch für ein herkömmliches Doppelnadel-Blutsammelnetzwerk, obwohl auch ein herkömmliches Einzelnadel-Netzwerk verwendet werden könnte. Das System 10 weist eine Verarbeitungssteuereinrichtung 18 auf, die die Merkmale der Erfindung verkörpert.
I. Das Trennsystem
Das System 10 umfaßt eine Anordnung von robusten Hardwareelementen, deren Operationen von der Verarbeitungssteuereinrichtung 18 bestimmt werden. Die Hardwareelemente umfassen eine Zentrifuge 12, in der Vollblut (WB) in seine verschiedenen therapeutischen Bestandteile wie Thrombozyten bzw. Plättchen, Plasma und Erythrozyten bzw. rote Blutzellen (RBC) aufgetrennt wird. Die Hardwareelemente umfassen ferner verschiedene Pumpen, die typischerweise peristaltische Pumpen (mit P1 bis P4 bezeichnet) sind, und verschiedene Inline-Klemmen und -Ventile (mit V1 bis V3 bezeichnet). Selbstverständlich können andere Arten von Hardwareelementen vorhanden sein, die in 1 nicht gezeigt sind, etwa Solenoide, Drucküberwachungseinheiten und dergleichen.
Das System 10 weist charakteristisch auch irgendeinen Typ von Einmal-Fluidverarbeitungseinheit 14 auf, die in Verbindung mit den Hardwareelementen verwendet wird.
Bei dem gezeigten Blutverarbeitungssystem 10 weist die Einheit 14 eine Zweistufen-Verarbeitungskammer 16 auf. Im Gebrauch wird die Kammer 16 von der Zentrifuge 12 gedreht, um Blutbestandteile durch Zentrifugieren zu trennen. Eine repräsentative Zentrifuge, die verwendet werden kann, ist in US-A-5 360 542 von Williamson et al. gezeigt.
Die Konstruktion der Zweistufen-Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich sein. Beispielsweise kann sie die Form von Doppelbeuteln haben wie die Verarbeitungskammern in US-A-4 146 172 von Cullis et al. Alternativ kann die Verarbeitungskammer 16 die Form eines langgestreckten integralen Zweistufenbeutels haben wie die Kammer in US-A-5 370 802 von Brown.
Bei dem gezeigten Blutverarbeitungssystem 10 weist die Verarbeitungseinheit 14 außerdem eine Anordnung von flexiblen Schläuchen auf, die einen Fluidkreislauf bilden. Der Fluidkreislauf fördert Flüssigkeiten zu und von der Verarbeitungskammer 16. Die Pumpen P1 bis P4 und die Ventile V1 bis V3 sind mit den Schläuchen in Eingriff und steuern den Fluidfluß auf vorgeschriebene Weise. Der Fluidkreislauf umfaßt ferner eine Reihe von Behältern (mit C1 bis C3 bezeichnet), um während der Verarbeitung Flüssigkeiten abzugeben und aufzunehmen.
Die Steuereinrichtung 18 steuert den Betrieb der verschiedenen Hardwareelemente, um eine oder mehrere Verarbeitungsaufgaben unter Verwendung der Einheit 14 auszuführen. Die Steuereinrichtung 18 führt außerdem eine Echtzeitbewertung von Verarbeitungsbedingungen durch und gibt Informationen aus, um den Bediener bei der Maximierung der Trennung und des Sammelns von Blutbestandteilen zu unterstützen. Die Erfindung betrifft insbesondere wichtige Attribute der Steuereinrichtung 18.
Das System 10 kann so konfiguriert sein, daß es verschiedene Arten von Bluttrennverfahren ausführt. 1 zeigt das System 10 so konfiguriert, daß es eine automatische Doppelnadel-Plättchensammelprozedur ausführt.
In einem Sammelmodus leiten ein erster Schlauchzweig 20 und die Vollbluteinlaufpumpe P2 WB von einer Entnahmenadel 22 in die erste Stufe 24 der Verarbeitungskammer 16. Inzwischen wird von einem zusätzlichen Schlauchzweig 26 Antikoagulans aus dem Behälter C1 dem WB-Strom durch die Antikoagulanspumpe P1 zugemessen. Die Art des Antikoagulans kann zwar variieren, aber die gezeigte Ausführungsform verwendet ACDA, das ein für die Pherese allgemein eingesetztes Antikoagulans ist.
Der Behälter C2 enthält Kochsalzlösung. Ein weiterer zusätzlicher Schlauchzweig 28 fördert die Kochsalzlösung in den ersten Schlauchzweig 20 durch das Inline-Ventil V1, um das System 10 vor Beginn der Verarbeitung vorzubereiten und Luft auszutreiben. Kochsalzlösung wird auch nach dem Ende der Verarbeitung eingeleitet, um Restbestandteile aus der Einheit 14 zur Rückleitung zum Spender auszuspülen.
Antikoaguliertes WB tritt in die erste Stufe 24 der Verarbeitungskammer 24 ein und füllt sie. Dort wird durch Zentrifugalkräfte, die während der Rotation der Zentrifuge 12 erzeugt werden, WB in rote Blutzellen bzw. RBC und plättchenreiches Plasma bzw. PRP aufgetrennt. Die PRP-Pumpe P4 ist wirksam, um PRP aus der ersten Stufe 24 der Verarbeitungskammer 16 in einen zweiten Schlauchzweig 30 für den Transport zu der zweiten Stufe 32 der Verarbeitungskammer 16 zu fördern. Dort wird das PRP in Plättchenkonzentrat bzw. PC und plättchenarmes Plasma bzw. PPP aufgetrennt.
Fakultativ kann das PRP durch einen Filter F geleitet werden, um vor der Auftrennung in der zweiten Stufe 32 Leukozyten zu entfernen. Der Filter F kann ein Filtermedium verwenden, das Fasern von dem Typ gemäß US-A-4 936 998 enthält. Filtermedien, die diese Fasern enthalten, werden von Asahi Medical Company in Filtern unter dem Warennamen SEPACELL verkauft.
Das System 10 weist einen Rezirkulationsschlauchzweig 34 und eine zugehörige Rezirkulationspumpe P3 auf. Die Verarbeitungssteuereinrichtung 18 aktiviert die Pumpe P3, um einen Anteil des PRP, der aus der ersten Stufe 24 der Verarbeitungskammer 16 austritt, umzuleiten und mit dem WB wieder zu vermischen, das in die erste Stufe 24 der Verarbeitungskammer 16 eintritt. Die Rezirkulation des PRP stellt in dem Einlaufbereich der ersten Stufe 24 erwünschte Bedingungen her, um für eine maximale Trennung von RBC und PRP zu sorgen.
Während WB zum Zweck der Auftrennung in die erste Kammerstufe 24 gezogen wird, leitet das gezeigte Doppelnadelsystem gleichzeitig RBC aus der ersten Kammerstufe 24 gemeinsam mit einem Anteil des PPP aus der zweiten Kammerstufe 32 zum Spender durch eine Rücknadel 36 zurück, und zwar durch Schlauchabschnitte 38 und 40 und das Inline-Ventil V2.
Das System 10 sammelt ferner PC (das in einem PPP-Volumen resuspendiert ist) in einigen der Behälter C3 durch Schlauchzweige 38 und 42 und das Inline-Ventil V3 zur Aufbewahrung und zum bestimmungsgemäßen Gebrauch. Bevorzugt besteht der/die Behälter C3, die das PC aufnehmen sollen, aus Materialien, die im Vergleich mit Polyvinylchloridmaterialien, die mit DEHP weichgestellt sind, größere Gaspermeabilität haben, was für die Plättchenaufbewahrung günstig ist. Beispielsweise kann Polyolefinmaterial (gemäß der Offenbarung in US-A-4 140 162 von Gajewski et al.) oder ein Polyvinylchloridmaterial, das mit Tri-2-ethylhexyltrimellitat (TEHTM) weichgestellt ist, verwendet werden.
Das System 10 kann ferner PPP in einigen der Behälter C3 durch die gleiche Fluidstrecke sammeln. Die kontinuierliche Rückhaltung von PPP dient einer Vielzahl von Zwecken sowohl während als auch nach dem Komponententrennvorgang.
Die Rückhaltung von PPP dient einem therapeutischen Zweck während der Verarbeitung. PPP enthält den größten Teil des Antikoagulans, das während des Komponententrennvorgangs dem WB zugemessen wird. Durch Rückhalten eines Anteils des PPP, anstatt es insgesamt zum Spender zurückzuleiten, wird das Gesamtvolumen Antikoagulans, das vom Spender während der Verarbeitung aufgenommen wird, verringert. Diese Verringerung ist besonders signifikant, wenn große Blutmengen verarbeitet werden. Die Rückhaltung von PPP während der Verarbeitung hält außerdem die zirkulierende Plättchenzahl des Spenders während der Verarbeitung höher und gleichmäßiger.
Das System 10 kann auch aus dem zurückgehaltenen PPP Verarbeitungsvorteile ableiten.
Das System 10 kann in einem alternativen Rezirkulationsmodus einen Anteil des zurückgehaltenen PPP anstelle von PRP rezirkulieren, um es mit WB zu vermischen, das in die erste Kammer 24 einläuft. Sollte der WB-Fluß während der Verarbeitung vorübergehend unterbrochen werden, kann das System 10 auf das zurückgehaltene PPP-Volumen als antikoaguliertes "Offenhalte"-Fluid zurückgreifen, um die Fluidleitungen durchgängig zu halten. Außerdem entnimmt das System 10 am Ende des Trennverfahrens etwas von dem rückgehaltenen PPP-Volumen als "Rückspül"-Fluid, um RBC erneut zu suspendieren und aus der Erststufenkammer 24 auszuspülen, um es durch die Rücklaufzweigleitung 40 zum Spender zurückzuleiten. Nach dem Trennvorgang arbeitet das System 10 auch in einem Resuspendierungsmodus, um auf einen Anteil des rückgehaltenen PPP zurückzugreifen und PC in der zweiten Kammer 24 erneut zu suspendieren, um es in den/die Sammelbehälter C3 zu überführen und darin aufzubewahren.
II Die Systemsteuerungseinrichtung
Die Steuereinrichtung 18 führt die Gesamtprozeßsteuerungs- und -überwachungsfunktionen für das soeben beschriebene System 10 aus.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe 2) weist die Steuereinrichtung eine Hauptverarbeitungseinheit MPU 44 auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die MPU 44 einen Mikroprozessor Typ 68030 von Motorola Corporation auf, obwohl auch andere herkömmliche Mikroprozessortypen verwendet werden können.
Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet die MPU 44 herkömmlichen Echtzeit-Mehrprogrammbetrieb, um MPU-Zyklen Verarbeitungsaufgaben zuzuweisen. Eine periodische Zeitgeberunterbrechung (beispielsweise alle 5 ms) unterbricht die gerade ausgeführte Aufgabe und wickelt eine andere ab, die sich in einem für die Ausführung bereiten Zustand befindet. Wenn eine Neuabwicklung angefordert wird, wird die Aufgabe mit höchster Priorität, die im Bereitzustand ist, abgewickelt. Andernfalls erfolgt die Abwicklung der nächsten Aufgabe auf der Liste, die im Bereitzustand ist.
A. Funktionshardwaresteuerung
Die MPU 44 weist einen Anwendungssteuerungsmanager 46 auf. Der Anwendungssteuerungsmanager 46 verwaltet die Aktivierung einer Bibliothek 48 von Steueranwendungen (mit A1 bis A3 bezeichnet). Jede Steueranwendung A1 bis A3 beschreibt Abläufe zur Durchführung von bestimmten Funktionsaufgaben unter Verwendung der Systemhardware (z. B. der Zentrifuge 12, der Pumpen P1 bis P4 und der Ventile V1 bis V3) auf eine vorbestimmte Weise. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Anwendungen A1 bis A3 als Prozeßsoftware in EPROMs in der MPU 44.
Die Zahl der Anwendungen A1 bis A3 kann veränderlich sein. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform weist die Bibliothek mindestens eine klinische Prozeßanwendung A1 auf. Die Prozeßanwendung A1 enthält die Schritte zur Ausführung eines vorgegebenen klinischen Verarbeitungsprozesses. Als Beispiel in der gezeigten Ausführungsform weist die Bibliothek 48 eine Prozeßanwendung A1 zur Durchführung des Doppelnadel-Plättchensammelprozesses auf, wie er bereits allgemein in Verbindung mit 1 beschrieben wurde. Selbstverständlich können und sind typischerweise weitere Prozeßanwendungen vorgesehen. Beispielsweise kann die Bibliothek 48 eine Prozeßanwendung zur Durchführung eines herkömmlichen Einzelnadel-Plättchensammelprozesses aufweisen.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform weist die Bibliothek 48 ferner eine Systemoptimierungsanwendung A2 auf. Die Systemoptimierungsanwendung A2 enthält miteinander verwandte spezialisierte Dienstprogrammfunktionen, die Informationen auf der Basis von Echtzeit-Verarbeitungsbedingungen und empirischen Schätzungen verarbeiten, um Informationen und Steuervariablen abzuleiten, die das Systembetriebsverhalten optimieren. Weitere Einzelheiten der Optimierungsanwendung A2 werden noch beschrieben.
Die Bibliothek 48 enthält ferner eine Hauptmenüanwendung A3, die die Wahl der verschiedenen Anwendungen A1 bis A3 durch den Bediener koordiniert, wie ebenfalls noch im einzelnen beschrieben wird.
Selbstverständlich sind typischerweise weitere nichtklinische Verfahrensanwendungen vorgesehen. Beispielsweise kann die Bibliothek 48 eine Konfigurationsanwendung enthalten, die die Abläufe enthält, die dem Bediener erlauben, die Standardbetriebsparameter des Systems 10 zu konfigurieren. Als weiteres Beispiel kann die Bibliothek 48 eine Diagnoseanwendung aufweisen, die die Abläufe enthält, die das Wartungspersonal dabei unterstützen, die funktionelle Integrität des Systems zu diagnostizieren und das System zu entstören, und kann eine Systemneustartanwendung aufweisen, die einen vollständigen Neustart des Systems ausführt, falls das System nicht imstande ist, das Management auszuführen oder sich von einem Fehlerzustand zu erholen.
Ein Instrumentenmanager 50 befindet sich ebenfalls als Prozeßsoftware in EPROMs in der MPU 44. Der Instrumentenmanager 50 kommuniziert mit dem Anwendungssteuerungsmanager 46. Der Instrumentenmanager 50 kommuniziert auch mit peripheren Steuereinheiten 52 einer niederen Ebene für die Pumpen, Solenoide, Ventile und die sonstige Funktionshardware des Systems.
Wie 2 zeigt, sendet der Anwendungssteuerungsmanager 46 bestimmte Funktionsbefehle an den Instrumentenmanager 50 entsprechend den Aufrufen durch die aktivierte Anwendung A1 bis A3. Der Instrumentenmanager 50 identifiziert den oder die peripheren Steuereinheiten 52 für die Durchführung der Funktion und kompiliert hardwarespezifische Befehle. Die peripheren Steuereinheiten 52 kommunizieren direkt mit der Hardware, um die hardwarespezifischen Befehle zu implementieren, und veranlassen die Hardware, auf eine bestimmte Weise aktiv zu werden. Ein Kommunikationsmanager 54 verwaltet niedere Protokolle und Kommunikationen zwischen dem Instrumentenmanager 50 und den peripheren Steuereinheiten 52.
Wie 2 ferner zeigt, sendet der Instrumentenmanager 50 außerdem an den Anwendungssteuerungsmanager 46 Statusdaten über die Betriebs- und Funktionszustände des Verarbeitungsprozesses zurück. Die Statusdaten werden beispielsweise als Fluiddurchflußraten, erfaßte Drücke und gemessene Fluidvolumen ausgedrückt.
Der Anwendungssteuerungsmanager 46 übermittelt ausgewählte Statusdaten zur Anzeige für den Bediener. Der Anwendungssteuerungsmanager 46 überträgt Betriebs- und Funktionszustände an die Prozeßanwendung A1 und die Überwachungsanwendung A2 für das Betriebsverhalten.
B. Steuerung der Anwenderschnittstelle
Bei der gezeigten Ausführungsform weist die MPU 44 auch eine interaktive Anwenderschnittstelle 58 auf. Die Schnittstelle 58 erlaubt dem Bediener, Information in Bezug auf den Betrieb des Systems 10 zu betrachten und zu verstehen. Die Schnittstelle 58 erlaubt dem Anwender ferner die Wahl von Anwendungen, die sich in dem Anwendungssteuerungsmanager 46 befinden, sowie das Ändern bestimmter Funktionen und Leistungskriterien des Systems 10.
Die Schnittstelle 58 weist einen Schnittstellenbildschirm 60 und bevorzugt eine Audioeinrichtung 62 auf. Der Schnittstellenbildschirm 60 zeigt Informationen an, die vom Bediener in alphanumerischem Format und als Grafiken betrachtet werden können. Die Audioeinrichtung 62 liefert hörbare Bedienungshilfen, um entweder die Aufmerksamkeit des Bedieners zu gewinnen oder Aktionen des Bedieners zu bestätigen.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform dient der Schnittstellenbildschirm 60 auch als Eingabeeinrichtung. Er empfängt Eingaben vom Bediener durch herkömmliche Berührungsaktivierung. Alternativ oder in Verbindung mit der Berührungsaktivierung könnten als Eingabeeinrichtungen eine Maus oder eine Tastatur verwendet werden.
Eine Schnittstellensteuereinheit 64 kommuniziert mit dem Schnittstellenbildschirm 60 und der Audioeinrichtung 62. Die Schnittstellensteuereinheit 64 kommuniziert andererseits mit einem Schnittstellenmanager 66, der wiederum mit dem Anwendungssteuerungsmanager 46 kommuniziert. Die Schnittstellensteuereinheit 64 und der Schnittstellenmanager 66 befinden sich als Prozeßsoftware in EPROMs in der MPU 44.
C. Die Systemoptimierungsanwendung
Bei der gezeigten Ausführungsform (wie 3 zeigt) enthält die Systemoptimierungsanwendung A2 sechs spezialisierte, jedoch in Wechselbeziehung stehende Dienstprogrammfunktionen F1 bis F6. Selbstverständlich können Anzahl und Typ der Dienstprogrammfunktionen variieren.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird von einer Dienstprogrammfunktion F1 die Ausbeute des Systems 10 für die jeweilige zum Sammeln bestimmte Zellkomponente abgeleitet. Für die Plättchensammelprozeßanwendung A1 ermittelt die Dienstprogrammfunktion F1 sowohl den momentanen physischen Zustand des Systems 10, ausgedrückt als Trennwirkungsgrade, als auch den momentanen physiologischen Zustand des Spenders, ausgedrückt als die Anzahl von zirkulierenden Plättchen, die zum Sammeln verfügbar sind. Daraus leitet die Dienstprogrammfunktion F1 die momentane Plättchenausbeute kontinuierlich während der gesamten Verarbeitungsperiode ab.
Eine weitere Dienstprogrammfunktion F2 nimmt die berechnete Plättchenausbeute und andere Verarbeitungsbedingungen als Basis zum Erzeugen von ausgewählten, der Information dienenden Statuswerten und Parametern. Diese Werte und Parameter werden an der Schnittstelle 58 zur Anzeige gebracht, um den Bediener dabei zu unterstützen, optimale Betriebsbedingungen herzustellen und aufrechtzuerhalten. Die Statuswerte und Parameter, die die Dienstprogrammfunktion F2 ableitet, können variieren. Beispielsweise berichtet bei der gezeigten Ausführungsform die Dienstprogrammfunktion F2 zu verarbeitende Restmengen, verbleibende Verarbeitungszeiten und die Komponentensammelvolumen und -raten.
Eine weitere Dienstprogrammfunktion F3 berechnet und empfiehlt auf der Basis der von der Dienstprogrammfunktion F1 abgeleiteten Plättchenausbeute die optimalen Aufbewahrungsparameter für die Plättchen in Form der Anzahl von Aufbewahrungsbehältern sowie das Volumen von zu verwendenden PPP-Aufbewahrungsmedien.
Weitere Dienstprogrammfunktionen erzeugen Steuervariablen auf der Basis von laufenden Verarbeitungsbedingungen zur Nutzung durch den Anwendungssteuerungsmanager 46, um optimale Verarbeitungsbedingungen zu etablieren und aufrechtzuerhalten. Beispielsweise erzeugt eine Dienstprogrammfunktion F4 Steuervariablen zur Optimierung von Plättchentrennbedingungen in der ersten Stufe 24. Eine andere Dienstprogrammfunktion F5 erzeugt Steuervariablen zur Steuerung der Rate, mit der Citratantikoagulans mit dem PPP zum Spender rückgeführt wird, um potentielle Citrattoxizitätsreaktionen zu vermeiden.
Noch eine weitere Dienstprogrammfunktion F6 leitet eine geschätzte Prozeßdauer ab, die die Sammelzeit vorhersagt, bevor der Spender angeschlossen wird.
Weitere Einzelheiten dieser Dienstprogrammfunktionen Fa bis F6 werden nachstehend im Detail erläutert.
III. Die Ableitung der Plättchenausbeute
Die Dienstprogrammfunktion F1 (siehe 4) führt fortlaufende Berechnungen des Plättchentrennwirkungsgrads (η_Plt) des Systems aus. Die Dienstprogrammfunktion F1 behandelt den Plättchentrennwirkungsgrad η_Plt als gleich dem Verhältnis von Plasmavolumen, das von dem Spendervollblut getrennt wird, relativ zu dem Gesamtplasmavolumen, das in dem Vollblut verfügbar ist. Die Dienstprogrammfunktion F1 geht somit davon aus, daß jedes Plättchen in dem von dem Spendervollblut abgetrennten Plasmavolumen geerntet wird.
Der Hämatokrit des Spenders ändert sich infolge der Verdünnung durch Antikoagulans und Plasmaverarmungseffekte während der Verarbeitung, so daß der Trennwirkungsgrad η_Plt nicht auf einem Konstantwert bleibt, sondern sich während des gesamten Ablaufs ändert. Die Dienstprogrammfunktion F1 befaßt sich mit diesen prozeßabhängigen Änderungen durch inkrementelle Überwachung der Ausbeuten. Diese Ausbeuten, die als inkrementelle geklärte Volumen (ΔClrVol) bezeichnet werden, werden berechnet durch Multiplikation des aktuellen Trennwirkungsgrads η_Plt mit dem aktuellen inkrementellen Volumen von mit Antikoagulans verdünntem Spendervollblut, das verarbeitet wird, und zwar wie folgt: ΔClrVol = ACDil × ηPlt × ΔVOLProc (Gl. 1)wobei:
ΔVOL_Proc das gerade verarbeitete inkrementelle Vollblutvolumen ist, und
ACDil ein Antikoagulansverdünnungsfaktor für das inkrementelle Vollblutvolumen ist, der wie folgt berechnet wird:
wobei:
AC das gewählte Verhältnis von Vollblutvolumen zu Antikoagulansvolumen (z. B. 10 : 1 oder "10") ist. AC kann während der Verarbeitungsperiode einen Festwert aufweisen. Alternativ kann AC stufenweise in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien während der Verarbeitungsperiode geändert werden.
Beispielsweise kann AC zu Beginn der Verarbeitung mit einem kleineren Verhältnis für eine vorgegebenen Anfangsperiode eingestellt werden und dann schrittweise nach anschließenden Perioden erhöht werden; beispielsweise kann AC für die erste Minute der Verarbeitung mit 6 : 1 vorgegeben sein, dann für die nächsten 2,5 bis 3 Minuten auf 8 : 1 erhöht und schließlich auf den Verarbeitungswert von 10 : 1 erhöht werden.
Das Einleiten von Antikoagulans kann auch durch Überwachen des Einlaufdrucks von PRP, das in die zweite Verarbeitungsstufe 32 einläuft, stufenweise erfolgen. Beispielsweise kann AC mit 6 : 1 eingestellt werden, bis der Anfangsdruck (z. B. 500 mmHg) auf einen vorgegebenen Grenzwert fällt (z. B. 200 mmHg bis 300 mmHg). AC kann dann schrittweise bis auf den Verarbeitungswert von 10 : 1 erhöht werden, während gleichzeitig der Druck überwacht wird, um sicherzustellen, daß er auf dem gewünschten Pegel bleibt.
Die Dienstprogrammfunktion F1 führt außerdem fortlaufende Schätzungen der aktuellen zirkulierenden Plättchenzahl (Plt_clrc) des Spenders durch, ausgedrückt als 1000 Plättchen je Mikroliter (μl) Plasmavolumen (oder k/μl). Ebenso wie η_Plt ändert sich Plt_Clrc während der Verarbeitung infolge der Auswirkungen von Verdünnung und Verarmung. Die Dienstprogrammfunktion F1 überwacht ebenfalls inkrementell die Plättchenausbeute in Inkrementen durch Multiplikation jedes inkrementellen geklärten Plasmavolumens ΔClrVol (auf der Basis einer momentanen Berechnung von η_Plt) mit einer momentanen Schätzung der zirkulierenden Plättchenzahl Plt_Clr. Das Produkt ist eine inkrementelle Plättchenausbeute (ΔYld), typischerweise ausgedrückt als eⁿ Plättchen, wobei ⁿe = 0,5 × 10 Plättchen (e¹¹ = 0,5 × 10¹¹ Plättchen).
Zu jedem gegebenen Zeitpunkt bildet die Summe der inkrementellen Plättchenausbeuten ΔYld die aktuelle Plättchenausbeute ΔYld_Current, die auch wie folgt geschrieben werden kann:
wobei:
Yld_Old die zuletzt berechnete Yld_Current ist, und
wobei:
Plt_Current die aktuelle (momentane) Schätzung der zirkulierenden Plättchenzahl des Spenders ist.
ΔPlt wird in Gleichung (4) durch 100.000 dividiert, um die Einheiten abzugleichen.
Es folgen weitere Einzelheiten in Bezug auf die Ableitung der oben beschriebenen Verarbeitungsvariablen durch die Dienstprogrammfunktion F1.
A. Ableitung des Gesamttrennwirkungsgrads η_Plt
Der Gesamtsystemwirkungsgrad η_Plt ist das Produkt der Einzelwirkungsgrade der Teile des Systems, ausgedrückt wie folgt: ηPlt = η1stSep × η2ndSep × ηAnc wobei:
η_1stSep der Wirkungsgrad der Trennung von PRP von WB in der ersten Trennstufe ist,
η_2ndSep der Wirkungsgrad der Trennung von PC von PRP in der zweiten Trennstufe ist,
η_Anc das Produkt der Wirkungsgrade von anderen sekundären Verarbeitungsschritten im System ist.
1. Trennwirkungsgrad der ersten Stufe η_1stSep
Die Dienstprogrammfunktion F1 (siehe 4) leitet η_1stSep kontinuierlich über den Verlauf eines Prozesses auf der Basis von gemessenen und empirischen Verarbeitungswerten unter Anwendung der nachstehenden Gleichung ab:
wobei:
Q_b die gemessene Vollblutflußgeschwindigkeit (in ml/min) ist,
Q_p die gemessene PRP-Flußgeschwindigkeit (in ml/min) ist,
H_b der scheinbare Hämatokrit des antikoagulierten Vollbluts ist, das in die Erststufentrennkammer einläuft. H_b ist ein Wert, der von dem Dienstprogramm auf der Basis der erfaßten Durchflußbedingungen und von theoretischen Überlegungen abgeleitet wird. Die Dienstprogrammfunktion F1 benötigt somit keinen Online-Hämatokritsensor, um den tatsächlichen WB-Hämatokrit zu messen.
Die Dienstprogrammfunktion F1 leitet H_b auf der Basis der folgenden Beziehung ab:
wobei:
H_rbc ist der scheinbare Hämatokrit des RBC-Betts innerhalb der Erststufentrennkammer, basierend auf erfaßten Betriebsbedingungen und den physischen Dimensionen der Erststufentrennkammer. Ebenso wie im Fall von H_b benötigt die Dienstprogrammfunktion F1 keinen physischen Sensor zur Bestimmung von H_rbc, das von der Dienstprogrammfunktion gemäß der nachstehenden Gleichung abgeleitet wird:
wobei:
q_b eine Einlauf-Blutflußgeschwindigkeit (cm³/s) ist, die eine bekannte Größe ist und bei Umrechnung in ml/min mit Q_b in Gleichung (6) übereinstimmt,
q_p die gemessene PRP-Flußgeschwindigkeit (in cm³/s) ist, die eine bekannte Größe ist und bei Umrechnung in ml/min mit Q_p in Gleichung (6) übereinstimmt,
β ein schergeschwindigkeitsabhängiger Term ist und S_γ ein Sedimentationskoeffizient (in s) der roten Blutzellen ist; basierend auf empirischen Daten geht die Gleichung (8) davon aus, daß β/S_γ = 15.8 × 10⁶ s^–1.
A ist die Fläche der Trennkammer (in cm²), die eine bekannte Dimension ist.
g ist die Zentrifugalbeschleunigung (cm/s²), die der Radius der ersten Trennkammer (eine bekannte Dimension) multipliziert mit der Rotationsgeschwindigkeit Ω² (rad/s²) (eine andere bekannte Größe) ist.
k ist eine Viskositätskonstante = 0,625, und κ ist eine Viskositätskonstante, die auf k und einer anderen Viskositätskonstanten α = 4,5 basiert, wobei:
Gleichung (8) ist aus den Beziehungen abgeleitet, die in der folgenden Gleichung (10) ausgedrückt sind:
die angegeben ist bei Brown, The Physics of Continuous Flow Centrifugal Cell Separation, "Artificial Organs" 1989; 13(1): 4–20)). Gleichung (8) löst Gleichung (10) für H_rbc.
2. Trennwirkungsgrad der zweiten Stufe η_2ndSep
Die Dienstprogrammfunktion F1 (siehe 4) leitet außerdem η_2ndSep kontinuierlich während des Verlaufs eines Prozesses auf der Basis eines Algorithmus ab, der aus einer Rechnermodellierung abgeleitet ist, und berechnet, welcher Bruchteil von log-normalverteilten Plättchen in der zweiten Trennstufe 32 gesammelt wird als Funktion ihrer Größe (mittleres Plättchenvolumen oder MPV), der Flußgeschwindigkeit (Q_p), der Fläche (A) der Trennstufe 32 und der Zentrifugalbeschleunigung (g, die der Rotationsradius der zweiten Stufe, multipliziert mit der Rotationsgeschwindigkeit Ω², ist).
Der Algorithmus kann als eine in 8 grafisch dargestellte Funktion ausgedrückt werden. In dem Diagramm ist η_2ndSep als ein einziger dimensionsloser Parameter gAS_p/Q_p aufgetragen, wobei: Sp = 1,8 × 10–9 MPV2/3(s) und
MPV das mittlere Plättchenvolumen (in Femtoliter fl oder μm³) ist, das mit herkömmlichen Techniken aus einer vor der Verarbeitung des Spenderbluts gesammelten Probe gemessen werden kann. Es kann Variationen in MPV infolge der Verwendung von unterschiedlichen Zählern geben. Die Dienstprogrammfunktion kann daher eine Nachschlagetabelle aufweisen, um MPV zum Gebrauch durch die Funktion nach Maßgabe des verwendeten Zählertyps zu standardisieren. Alternativ kann MPV auf der Basis einer Funktion geschätzt werden, die aus einer statistischen Auswertung von klinischen vorher gezählten Plättchendaten Plt_PRE abgeleitet ist und die die Dienstprogrammfunktion nutzen kann. Der Erfinder ist auf der Basis seiner Auswertung von solchen klinischen Daten der Ansicht, daß die MPV-Funktion wie folgt geschrieben werden kann: MPV(fl) ≈ 11,5 – 0,009PLTPRE(k/μl).
3. Sekundäre Trennwirkungsgrade η_Anc
η_Anc berücksichtigt den Wirkungsgrad (als Plättchenverluste) von anderen Bereichen des Verarbeitungssystems. η_Anc berücksichtigt den Wirkungsgrad des Transports von Plättchen (in PRP) aus der Erststufenkammer zu der Zweitstufenkammer; den Wirkungsgrad des Transports von Plättchen (ebenfalls in PRP) durch den Leukozytenfilter; den Wirkungsgrad der Resuspendierung und Überführung von Plättchen (in PC) aus der Zweitstufenkammer nach der Verarbeitung; und den Wirkungsgrad der erneuten Verarbeitung von vorher verarbeitetem Blut entweder in einer Einzel- oder einer Doppelnadelkonfiguration.
Die Wirkungsgrade dieser sekundären Verfahrensschritte können auf der Basis von klinischen Daten bewertet oder auf der Basis einer Rechnermodellierung geschätzt werden. Auf der Grundlage dieser Überlegungen kann ein Vorhersagewert für η_Anc zugewiesen werden, den Gleichung (5) als Konstante während des Verlaufs eines gegebenen Prozesses behandelt.
B. Ableiten der Spenderplättchenzahl (Plt_Clrc)
Die Dienstprogrammfunktion F1 (siehe 4) basiert auf einem kinetischen Modell für die Vorhersage der aktuellen zirkulierenden Plättchenzahl Plt_Clrc des Spenders. Das Modell schätzt das Spenderblutvolumen und schätzt dann die Wirkungen der Verdünnung und Verarmung während der Verarbeitung, um Plt_Clrc entsprechend der nachstehenden Beziehung abzuleiten: PltClrc = [(Dilution) × PltPre] – (Depletion)wobei:
Plt_Pre die zirkulierende Plättchenzahl des Spenders vor dem Beginn der Verarbeitung (k/μl) ist, die mit herkömmlichen Techniken aus einer vor der Verarbeitung vom Spender entnommenen Blutprobe gemessen werden kann. Es kann Abweichungen bei Plt_Pre infolge der Verwendung von verschiedenen Zählern geben (siehe z. B. Peoples et al., "A Multi-Site Study of Variables Affecting Platelet Counting for Blood Component Quality Control", Transfusion (Special Abstract Supplement, 47th Annual Meeting), v. 34, Nr. 10S, Oktober 1994 Supplement). Die Dienstprogrammfunktion kann daher eine Nachschlagetabelle enthalten, um alle Plättchenzählwerte (wie Plt_Pre und Pltpost, die noch beschrieben werden) zu standardisieren, so daß die Funktion sie entsprechend dem verwendeten Zählertyp nutzen kann.
Dilution ist ein Faktor, der die vor der Verarbeitung zirkulierende Plättchenzahl des Spenders Plt_Pre reduziert infolge von Zunahmen des scheinbaren Spenderblutvolumens, bewirkt durch das Primingvolumen des Systems und die Abgabe von Antikoagulans. Dilution berücksichtigt auch das kontinuierliche Entfernen von Fluid aus dem Gefäßraum durch die Nieren während des Verfahrens.
Depletion ist ein Faktor, der die Verarmung des verfügbaren zirkulierenden Spenderplättchenpools durch Verarbeitung berücksichtigt. Depletion berücksichtigt auch die Gegenmobilisierung der Milz zur Wiederherstellung von Plättchen in das zirkulierende Blutvolumen während der Verarbeitung.
1. Schätzen von Dilution
Die Dienstprogrammfunktion F1 schätzt den Verdünnungsfaktor auf der Basis des folgenden Ausdrucks:
wobei:
Prime das Primingvolumen des Systems (in ml) ist,
ACD das verwendete Antikoagulansvolumen (aktuell oder Endpunkt in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt, zu dem die Ableitung erfolgt) (in ml) ist,
PPP das Volumen von gesammeltem PPP ist (aktuell oder Ziel bzw. Goal) (in ml),
DonVol (in ml) das Spenderblutvolumen auf der Basis von Modellen ist, die Größe, Gewicht und Geschlecht des Spenders berücksichtigen. Diese Modelle sind weiter vereinfacht unter Verwendung von empirischen Daten, um das Blutvolumen gegenüber dem Spendergewicht aufzutragen, und zwar durch Regression auf den folgenden, besser gestrafften Ausdruck: DonVol = 1024 + 51 Wgt(r2 = 0,87) Gleichung (13)wobei:
Wgt das Gewicht des Spenders (in kg) ist.
2. Schätzen von Depletion
Das fortgesetzte Sammeln von Plättchen führt zur Verarmung des verfügbaren zirkulierenden Plättchenpools. Ein Modell erster Ordnung sagt vorher, daß die Plättchenzahl des Spenders um die Plättchenausbeute (Yld) (entweder aktuell oder Zielwert), dividiert durch das zirkulierende Spenderblutvolumen (DonVol), reduziert wird, was wie folgt geschrieben wird:
wobei:
Yld die aktuelle momentane oder Ziel-Plättchenausbeute (k/μl) ist. In Gleichung (14) ist Yld mit 100.000 multipliziert, um Einheiten abzugleichen.
Die Gleichung (14) berücksichtigt nicht die Mobilisierung von Ersatzplättchen durch die Milz, die als Milzmobilisierungsfaktor (oder Spleen) bezeichnet wird. Spleen bedeutet, daß Spender mit geringen Plättchenzahlen dennoch eine große Plättchenreserve haben, die in der Milz gespeichert ist. Während bei der Verarbeitung zirkulierende Plättchen aus dem Spenderblut entnommen werden, gibt die Milz von ihr in Reserve gehaltene Plättchen in das Blut frei, wodurch die Abnahme von zirkulierenden Plättchen teilweise ausgeglichen wird. Der Erfinder hat entdeckt, daß das gesamte verfügbare Plättchenvolumen unter Spendern deutlich konstant bleibt, auch wenn Plättchen-Vorzählwerte unter Spendern in einem großen Bereich schwanken. Ein durchschnittliches scheinbares Spendervolumen ist 3,10 ± 0,25 ml Plättchen pro Liter Blut. Der Schwankungskoeffizient ist 8,1%, also nur geringfügig höher als der Schwankungskoeffizient von Hämatokrit, der bei normalen Spendern beobachtet wird.
Der Erfinder hat den Mobilisierungsfaktor Spleen abgeleitet aus einem Vergleich einer tatsächlich gemessenen Verarmung zu Depl (Gleichung (14)), aufgetragen und linearisiert als eine Funktion von Plt_Pre. Spleen (begrenzt auf einen unteren Grenzwert von 1) wird wie folgt geschrieben: Spleen = [2,25 – 0,004 PltPre] ≥ 1 Gleichung (15)
Auf der Basis der Gleichungen (14) und (15) leitet die Dienstprogrammfunktion Depletion wie folgt ab:
C. Echtzeit-Modifikationen des Verfahrens
Der Bediener hat nicht jedesmal einen aktuellen Plättchen-Vorzählwert Plt_Pre für jeden Spender zu Beginn des Verfahrens. Die Dienstprogrammfunktion F1 erlaubt den Systemstart unter Standardparametern oder Werten von einem früheren Verfahren. Die Dienstprogrammfunktion F1 läßt zu, daß der tatsächliche Plättchen-Vorzählwert Plt_Pre später im Verfahren vom Bediener eingegeben werden kann. Die Dienstprogrammfunktion F1 führt eine Neuberechnung von Plättchenausbeuten, die unter einem Set von Bedingungen bestimmt wurden, aus, um die neu eingegebenen Werte widerzuspiegeln. Die Dienstprogrammfunktion F1 nutzt die aktuelle Ausbeute, um ein effektives geklärtes Volumen zu berechnen, und nutzt dann dieses Volumen zum Berechnen der neuen aktuellen Ausbeute, wobei der Plättchen-Vorzählwert in Abhängigkeit von der Art der Mobilisierung durch die Milz gewahrt bleibt.
Die Dienstprogrammfunktion F1 nutzt die aktuelle Ausbeute, um ein effektives geklärtes Volumen wie folgt zu berechnen:
wobei:
ClrVol das geklärte Plasmavolumen ist,
DonVol das zirkulierende Spenderblutvolumen ist, berechnet nach Gleichung (13),
Yld_current die aktuelle Plättchenausbeute, berechnet gemäß Gleichung (3) auf der Basis der aktuellen Verarbeitungsbedingungen ist,
Prime das blutseitige Primingvolumen ist (in ml),
ACD das verwendete Antikoagulansvolumen ist (in ml),
PPP das Volumen des gesammelten plättchenarmen Plasmas ist (in ml),
Pre_Old die Plättchenzahl des Spenders vor der Verarbeitung ist, die vor Beginn der Verarbeitung eingegeben wurde (in k/μl),
Spleen_Old der Spleenmobilisierungsfaktor ist, der unter Anwendung der Gleichung (16) auf der Basis von Pre_Old berechnet wird.
Die Dienstprogrammfunktion F1 nutzt ClrVol, das unter Anwendung der Gleichung (17) berechnet wird, um die neue aktuelle Ausbeute wie folgt zu berechnen:
wobei:
Pre_New der überprüfte Spenderplättchen-Vorzählwert (in k/μl) ist, der während der Verarbeitung eingegeben wurde,
Yld_New die neue Plättchenausbeute ist, die den überprüften Spenderplättchen-Vorzählwert Pre_New berücksichtigt,
ClrVol das geklärte Plasmavolumen ist, das entsprechend der Gleichung (17) berechnet wurde,
DonVol das zirkulierende Spenderblutvolumen ist, das nach Gleichung (13) gleich wie in Gleichung (17) berechnet wurde,
Prime ist das blutseitige Primingvolumen (in ml), gleich wie in Gleichung (17),
ACD ist das verwendete Antikoagulansvolumen (in ml), gleich wie in Gleichung (17),
PPP ist das gesammelte Volumen an plättchenarmem Plasma (in ml), gleich wie in Gleichung (17),
Spleen_New ist der Spleenmobilisierungsfaktor, der unter Anwendung von Gleichung (15) auf der Basis von Pre_New berechnet wurde.
IV. Ableiten von anderen Verarbeitungsinformationen
Die Dienstprogrammfunktion F2 (siehe 5) basiert auf der Berechnung von Yld durch die erste Dienstprogrammfunktion F1, um weitere Informationswerte und Parameter abzuleiten, die den Bediener bei der Festlegung der optimalen Betriebsbedingungen für das Verfahren unterstützen. Die folgenden Verarbeitungswerte sind Beispiele für Ableitungen, die von der Dienstprogrammfunktion F2 bereitgestellt werden können.
A. Zu verarbeitendes Restvolumen
Die Dienstprogrammfunktion F2 berechnet das zusätzliche verarbeitete Volumen, das notwendig ist, um eine gewünschte Plättchenausbeute Vb_rem (in ml) zu erzielen, indem die verbleibende zu sammelnde Ausbeute durch die zu erwartende durchschnittliche Plättchenzahl während des restlichen Verfahrens dividiert wird, und zwar mit Korrekturen, die den aktuellen Betriebswirkungsgrad η_Plt widerspiegeln. Die Dienstprogrammfunktion F2 leitet diesen Wert unter Anwendung der folgenden Gleichung ab:
wobei:
Yld_goal die gewünschte Plättchenausbeute (in k/μl) ist,
wobei:
Vb_rem das zusätzliche Verarbeitungsvolumen (in ml) ist, das zum Erreichen von Yld_Goal notwendig ist,
Yld_Current die aktuelle Plättchenausbeute (in k/μl) ist, die unter Anwendung von Gleichung (3) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungswerten errechnet ist,
η_Plt der derzeitige (momentane) Plättchensammelwirkungsgrad ist, berechnet unter Anwendung von Gleichung (5) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungswerten,
ACDil der Antikoagulansdilutionsfaktor ist (Gleichung (2)),
Plt_Current die aktuelle (momentane) zirkulierende Spenderplättchenzahl ist, berechnet unter Anwendung von Gleichung (11) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungswerten,
Plt_Post die erwartete Spenderplättchenzahl nach der Verarbeitung ist, ebenfalls berechnet unter Anwendung von Gleichung (11) auf der Basis von Gesamtverarbeitungswerten.
B. Verbleibende Verfahrenszeit
Die Dienstprogrammfunktion F2 berechnet außerdem die verbleibende Sammelzeit (t_rem) (in min) wie folgt:
wobei:
VB_rem das zu verarbeitende Restvolumen ist, das unter Anwendung der Gleichung (19) auf der Basis der aktuellen Verarbeitungsbedingungen berechnet wird,
Q_b die Vollblutflußgeschwindigkeit ist, die entweder vom Anwender eingestellt oder als Qb_Opt unter Anwendung der Gleichung (31) berechnet wird, wie noch erläutert wird.
C. Sammeln von Plasma
Die Dienstprogrammfunktion F2 addiert die verschiedenen Anforderungen für das Sammeln von Plasma, um das Plasmasammelvolumen (PPP_Goat) (in ml) wie folgt abzuleiten: PPPGoal = PPPPC + PPPSource + PPPRe inf use + PPPWaste + PPPCollCham Gleichung (21)wobei:
PPP_PC das für das PC-Produkt gewählte Volumen an plättchenarmem Plasma ist, das einen typischen Standardwert von 250 ml haben kann oder als ein Optimalwert Plt_Med gemäß Gleichung (28) berechnet wird, wie noch beschrieben wird,
PPP_Source das zum Sammeln als Quellenplasma gewählte plättchenarme Plasmavolumen ist,
PPP_Waste das plättchenarme Plasmavolumen ist, das für verschiedene Verarbeitungszwecke in Reserve gehalten werden soll (Standard = 30 ml),
PPP_CollCham das Volumen der Plasmasammelkammer ist (Standard = 40 ml),
PPP_Reinfuse das plättchenarme Plasmavolumen ist, das während der Verarbeitung reinfundiert wird.
D. Plasmasammelrate
Die Dienstprogrammfunktion F2 berechnet die Plasmasammelrate (Q_PPP) (in ml/min) wie folgt:
wobei:
PPP_Goal das gewünschte Sammelvolumen (in ml) von plättchenarmem Plasma ist,
PPP_Current das aktuelle gesammelte Volumen (in ml) von plättchenarmem Plasma ist,
t_rem die zum Sammeln verbleibende Zeit ist, berechnet unter Anwendung von Gleichung (20) auf der Basis der aktuellen Verarbeitungsbedingungen.
E. Erwarteter Gesamteinsatz von AC
Die Dienstprogrammfunktion F2 kann auch das zu erwartende eingesetzte Gesamtvolumen von Antikoagulans während der Verarbeitung (ACD_Enc) (in ml) wie folgt berechnen:
wobei:
ACD_Current das aktuelle eingesetzte Antikoagulansvolumen (in ml) ist,
AC das gewählte Antikoagulansverhältnis ist,
Q_b die Gesamtblutflußgeschwindigkeit ist, die entweder vom Anwender eingestellt oder unter Anwendung von Gleichung (31) als Qb_Opt auf der Basis von aktuellen Verarbeitungsbedingungen berechnet wird,
t_rem die zum Sammeln verbleibende Zeit ist, die unter Anwendung von Gleichung (20) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungsbedingungen berechnet ist.
V. Empfehlung von optimalen Plättchenaufbewahrungs-Parametern
Die Dienstprogrammfunktion F3 (siehe 6) nutzt die Berechnung von Yld durch die Dienstprogrammfunktion F1, um den Bediener dabei zu unterstützen, die optimalen Aufbewahrungsbedingungen für die während der Verarbeitung gesammelten Plättchen zu bestimmen.
Die Dienstprogrammfunktion F3 leitet die optimalen Aufbewahrungsbedingungen zur Konservierung der Plättchen während der zu erwartenden Aufbewahrungsperiode ab als die Anzahl Plt_Bag von vorgewählten Aufbewahrungsbehältern, die für die Plättchen erforderlich sind, und als das Plasmavolumen (PPP) Plt_Med (in ml), das sich als Aufbewahrungsmedium bei den Plättchen befinden soll.
Die optimalen Aufbewahrungsbedingungen für Plättchen sind von dem aufzubewahrenden Volumen Plt_Vol abhängig, das wie folgt ausgedrückt wird: PltVol = Yld × MPV Gleichung (24)wobei:
Yld die Zahl der gesammelten Plättchen ist und
MPV das mittlere Plättchenvolumen ist.
Mit der Zunahme von Plt_Vol steigt der Sauerstoffbedarf der Plättchen während der Aufbewahrungsperiode. Mit der Zunahme von Plt_Vol steigt auch der Glukoseverbrauch der Plättchen zur Föderung des Stoffwechsels, und die Erzeugung von Kohlendioxid und Laktat als Ergebnis des Stoffwechsels nimmt ebenfalls zu. Die physischen Eigenschaften der Aufbewahrungsbehälter hinsichtlich Fläche, Dicke und Material werden so gewählt, daß ein gewünschtes Maß an Gaspermeabilität vorgesehen ist, so daß während der Aufbewahrungsperiode Sauerstoff in den Behälter eintreten und Kohlendioxid daraus austreten kann.
Das Plasmaaufbewahrungsmedium enthält Hydrogencarbonat HCO₃, welches das durch den Plättchenstoffwechsel erzeugte Laktat puffert und den pH-Wert auf einem Pegel hält, der die Lebensfähigkeit der Plättchen garantiert. Mit zunehmendem Plt_Vol steigt auch der Bedarf für die Pufferwirkung von HCO₃, und somit nimmt auch das Plasmavolumen während der Aufbewahrung zu.
A. Die Ableitung von Plt_Bag
Der Sauerstoffpartialdruck pO₂ (in mmHg) der in einem Aufbewahrungsbehälter mit gegebener Permeation aufbewahrten Plättchen sinkt in Bezug auf das Gesamtplättchenvolumen Plt_Vol, das der Behälter enthält. Das Diagramm von 9 basiert auf Testdaten und zeigt die Beziehung zwischen pO₂, gemessen nach einem Aufbewahrungstag, für einen Aufbewahrungsbehälter mit gegebener Permeation. Der Aufbewahrungsbehälter, auf dem 9 basiert, hat eine Fläche von 54,458 in² und ein Fassungsvermögen von 1000 ml. Der Aufbewahrungsbehälter hat eine Permeabilität für O₂ von 194 cm³/100 in²/Tag und eine Permeabilität für CO₂ von 1281 cm³/100 in²/Tag.
Wenn der Sauerstoffpartialdruck pO² unter 20 mmHg fällt, wird beobachtet, daß Plättchen anaerobisch werden, und das Volumen von Laktatnebenprodukt nimmt signifikant zu. 9 zeigt, daß der gewählte Aufbewahrungsbehälter einen pO₂ von 40 mmHg (weit über dem anaeroben Bereich) bei Plt_Vol ≤ 4,0 ml aufrechterhalten kann. Auf dieser konservativen Basis wird das Volumen von 4,0 ml als das Zielvolumen Plt_Tvol für diesen Behälter gewählt. Zielvolumen Plt_Tvol für andere Behälter können unter Anwendung derselben Methodologie festgelegt werden.
Die Dienstprogrammfunktion F3 nutzt das Plättchenzielvolumen Plt_Tvol, um Plt_Bag wie folgt zu berechnen:
und:
Plt_Bag = 1, wenn BAG ≤ 1,0, andernfalls
Plt_Bag = [BAG + 1], wobei [BAG + 1] der ganze Teil der Menge BAG + 1 ist.
Beispielsweise bei einem Spender-MPV von 9,5 fl und einer Yld von 4 × 10¹¹ Plättchen (Plt_Vol = 3,8 ml) und bei Plt_Tvol = 4,0 ml ist BAG = 0,95 und Plt_Bag = 1. Wenn das Spender-MPV 11,0 fl ist und die Ausbeute Yld und Plt_Tvol gleich bleiben (Plt_Vol = 4,4 ml), dann ist BAG = 1,1 und Plt_Bag = 2.
Wenn Plt_Bag > 1, dann wird Plt_Vol gleichmäßig unter der Anzahl von benötigten Behältern aufgeteilt.
B. Die Ableitung von Plt_Med
Die täglich eingesetzte Menge an Hydrogencarbonat ist eine Funktion des Thrombozytokrits Tct (%), der wie folgt geschrieben werden kann:
Die Beziehung zwischen dem Verbrauch an Hydrogencarbonat HCO₃ pro Tag und Tct kann für den gewählten Aufbewahrungsbehälter empirisch bestimmt werden. Das Diagramm von 10 zeigt diese Beziehung für denselben Behälter, auf dem das Diagramm von 9 basiert. Die y-Achse in 10 zeigt den empirisch gemessenen Verbrauch an Hydrogencarbonat pro Tag (in Meq/l) auf der Basis von Tct für diesen Behälter. Die Dienstprogrammfunktion F3 enthält die in 10 angegebenen Daten in einer Nachschlagetabelle.
Die Dienstprogrammfunktion F3 leitet den zu erwartenden Abbau von Hydrogencarbonat pro Tag über die Aufbewahrungsperiode ΔHCO₃ wie folgt ab:
wobei:
DOn_HCO3 der gemessene Hydrogencarbonatspiegel im Blut des Spenders (Meg/l) ist oder alternativ der Hydrogencarbonatspiegel für einen typischen Spender ist, der mit 19,0 Meq/l ± 1,3 angenommen wird, und
Stor ist die gewünschte Aufbewahrungsdauer (in Tagen, typischerweise zwischen 3 und 6 Tagen).
Wenn ΔHCO₃ gegeben ist, leitet die Dienstprogrammfunktion F3 Tct aus der Nachschlagetabelle für ausgewählte Aufbewahrungsbehälter ab. Für den Aufbewahrungsbehälter, auf dem 10 basiert, wird ein Tct von ungefähr 1,35 bis 1,5% konservativ als in den meisten Fällen für eine Aufbewahrungszeitraum von sechs Tagen angebracht angesehen.
Wenn Tct und Plt_Vol bekannt sind, berechnet die Dienstprogrammfunktion F3 Plt_Med auf der Basis von Gleichung (25) wie folgt:
Wenn Plt_Bag > 1, wird Plt_Med unter der erforderlichen Zahl von Behältern gleich aufgeteilt. PPP_PC wird in Gleichung (21) mit Plt_Med vorgegeben.
VI. Ableiten von Steuervariablen
Die Dienstprogrammfunktionen F4 und F5 beziehen sich auf die oben beschriebene Matrix von physischen und physiologischen Beziehungen zur Ableitung von Prozeßsteuervariablen, die der Anwendungssteuerungsmanager 46 zur Optimierung des Systembetriebsverhaltens nutzt. Die folgenden Steuervariablen sind beispielhafte Ableitungen, die von den Dienstprogrammfunktionen F4 und F5 zu diesem Zweck bereitgestellt werden können.
A. Förderung hoher Plättchentrennwirkungsgrade durch Rezirkulation
Ein hoher mittlerer Plättchenwert MPV für gesammelte Plättchen ist erwünscht, da er einen hohen Trennwirkungsgrad für die erste Trennstufe und das Gesamtsystem bedeutet. Die meisten Plättchen ergeben im Mittel ungefähr 8 bis 10 Femtoliter, gemessen mit der Sysmex K-1000 Maschine (die kleinste rote Blutzelle beginnt bei ungefähr 30 fl). Die verbleibende Minderheit der Plättchenpopulation bildet Plättchen, die physisch größer sind. Diese größeren Plättchen nehmen typischerweise mehr als 15 × 10^–15 l pro Plättchen ein, und manche sind größer als 30 fl.
Diese größeren Plättchen lagern sich an der RBC-Grenzschicht in der ersten Trennkammer rascher als die meisten Plättchen an. Bei diesen größeren Plättchen besteht die größte Wahrscheinlichkeit, daß sie in der RBC-Grenzschicht festgehalten werden und nicht in das PRP zum Sammeln eintreten. Eine effiziente Trennung von Plättchen in der ersten Trennkammer hebt die größeren Plättchen von der Grenzschicht ab, so daß sie in dem PRP gesammelt werden. Das resultiert wiederum in einer größeren Population größerer Plättchen in dem PRP und damit in einem höheren MPV.
11, die aus klinischen Daten abgeleitet ist, zeigt, daß der Wirkungsgrad der Plättchentrennung, ausgedrückt als MPV, sehr stark von dem Einlaufhämatokrit von WB abhängt, das in die Erststufen-Verarbeitungskammer einläuft. Dies gilt insbesondere bei Hämatokritwerten von 30% und darunter, bei denen signifikante Steigerungen der Trennwirkungsgrade erzielt werden können.
Auf der Grundlage dieser Überlegung gibt die Dienstprogrammfunktion F4 eine Rate Q_Recirc für die Rezirkulation von PRP zurück zum Einlauf der ersten Trennstufe vor, um einen gewünschten Einlaufhämatgkrit H_I zu erreichen, der zur Erzielung eines hohen MPV gewählt ist. Die Dienstprogrammfunktion F4 wählt H_I auf der Basis der folgenden Ausgleichsgleichung:
Bei einer bevorzugten Implementierung ist H_I nicht größer als ungefähr 40% und ist am meisten bevorzugt ungefähr 32%.
B. Citratinfusionsrate
Citrat im Antikoagulans wird vom Körper rasch verstoffwechselt, so daß die kontinuierliche Infusion in rückgeleitetem PPP während der Verarbeitung möglich ist. Aber bei einem gewissen Spiegel der Citratinfusion stellt sich bei Spendern Citrattoxizität ein. Diese Reaktionen schwanken hinsichtlich Stärke und Art, und verschiedene Spender haben verschiedene Grenzspiegel. Eine nominale acharakteristische Citratinfusionsrate (CIR) wird auf der Basis von empirischen Daten mit ungefähr 1,25 mg/kg/min angenommen. Dies basiert auf empirischen Daten, die zeigen, daß praktisch alle Spender eine Apherese komfortabel bei antikoagulierten Blutflußraten von 45 ml/min mit einem Antikoagulansverhältnis (ACD-A Antikoagulans) von 10 : 1 tolerieren können.
Wenn man berücksichtigt, daß Citrat nicht in die roten Blutzellen eintritt, kann die dem Spender verabreichte Menge dadurch reduziert werden, daß kontinuierlich ein Bruchteil des Plasmas während des gesamten Prozesses gesammelt wird, was das System durchführt. Dadurch kann eine höhere Durchflußrate des Spenders erreicht werden, als andernfalls zu erwarten ist. Die maximale acharakteristische äquivalente Blutflußrate (EqQb_CIR) (in ml/min) unter diesen Bedingungen wird wie folgt angenommen:
wobei:
CIR die gewählte nominale acharakteristische Citratinfusionsgeschwindigkeit oder 1,25 mg/kg/min ist,
AC das gewählte Antikoagulansverhältnis oder 10 : 1 ist,
Wgt das Spendergewicht (in kg) ist,
CitrateConc die Citratkonzentration in dem gewählten Antikoagulans ist, die 21,4 mg/ml für ACD-A Antikoagulans ist.
C. Optimaler antikoagulierter Blutdurchfluß
Das restliche Plasmavolumen, das zum Spender rückgeleitet wird, ist gleich der verfügbaren Gesamtmenge, reduziert um die noch zu sammelnde Menge. Dieses Verhältnis wird von der Dienstprogrammfunktion F5 (siehe 5) genutzt, um die maximale oder optimale acharakteristische Blutflußrate (Qb_Opt) (in ml/min) zu bestimmen, die dem Spender entnommen werden kann, und zwar wie folgt:
wobei:
H_b der antikoagulierte Hämatokrit ist, berechnet unter Anwendung von Gleichung (7) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungsbedingungen,
Vb_rem das zu verarbeitende Restvolumen ist, berechnet unter Anwendung der Gleichung (19) auf der Basis der aktuellen Verarbeitungsbedingungen,
EqQb_CIR die citratäquivalente Blutflußgeschwindigkeit ist, berechnet unter Anwendung von Gleichung (30) auf der Basis von aktuellen Verarbeitungsbedingungen,
PPP_Goal das gesamte zu sammelnde Plasmavolumen (in ml) ist,
PPP_Current das aktuelle gesammelte Plasmavolumen (in ml) ist.
VII. Geschätzte Verfahrenszeit
Die Dienstprogrammfunktion F6 (siehe 7) leitet eine geschätzte Verfahrenszeit (t) (in min) ab, die die Sammelzeit vorhersagt, bevor der Spender angeschlossen ist. Zur Ableitung der geschätzten Verfahrenszeit t fordert die Dienstprogrammfunktion F6 den Bediener auf, die gewünschte Ausbeute Yld_Goal und das gewünschte Plasmasammelvolumen PPP_Goal einzugeben, und verlangt ferner das Spendergewicht Wgt, den Plättchen-Vorzählwert Plt_Pre und den Hämatokrit H_b oder einen Standardschätzwert desselben. Wenn der Bediener empfohlene Plättchenaufbewahrungs-Parameter wünscht, verlangt die Dienstprogrammfunktion die Eingabe von MPV.
Die Dienstprogrammfunktion F6 leitet die geschätzte Verfahrenszeit t wie folgt ab:
wobei:
und wobei:
H_eq ein linearisierter Ausdruck des RBC-Hämatokrits H_RBC ist, wie folgt: Heq = 0,9489λHbEqQbCIR wobei:
H_b der antikoagulierte Hämatokrit des Spenders ist, und zwar entweder der tatsächliche Wert oder die Standardschätzung,
EqQb_CIR die maximale acharakteristische äquivalente Blutflußrate ist, die gemäß Gleichung (30) berechnet ist,
und
wobei:
Ω die Drehgeschwindigkeit der Verarbeitungskammer (rpm) ist und wobei:
PPP das gewünschte zu sammelnde Plasmavolumen (in ml) ist.
PV ist das verarbeitete Teilvolumen, welches dasjenige Volumen ist, das verarbeitet werden müßte, wenn der Gesamttrennwirkungsgrad η_Plt 100% wäre, und wird wie folgt abgeleitet:
wobei:
ACDil der Antikoagulansdilutionsfaktor ist (Gleichung (2)),
ClrVol das geklärte Volumen ist, das wie folgt abgeleitet wird:
wobei:
Yld die gewünschte Plättchenausbeute ist,
DonVol das Spenderblutvolumen = 1024 + 51 Wgt (in ml) ist,
Prime das blutseitige Primingvolumen des Systems (in ml) ist,
ACD_Est das geschätzte zu verwendende Antikoagulansvolumen (in ml) ist;
Plt_Pre die Plättchenzahl des Spenders vor der Verarbeitung oder eine Standardschätzung derselben ist,
Spleen der Spleenmobilisierungsfaktor ist, der unter Anwendung von Gleichung (16) auf der Basis von Plt_Pre berechnet ist.
Die Dienstprogrammfunktion F6 leitet ferner das Vollblutvolumen ab, das verarbeitet werden muß, um die gewünschte Yld_Goal zu erzielen. Dieses Verarbeitungsvolumen WBVol wird wie folgt geschrieben:
wobei:
t die geschätzte Verfahrenszeit ist, die gemäß Gleichung (32) abgeleitet wird,
H_b der antikoagulierte Spenderhämatokrit ist, und zwar entweder tatsächlicher Wert oder Standardschätzwert,
EqQb_CIR die maximale acharakteristische äquivalente Blutflußrate ist, die gemäß Gleichung (30) berechnet wird,
PPP_Goal das gewünschte Plasmasammelvolumen ist,
WB_RES das Restvolumen an Vollblut ist, das im System nach der Verarbeitung verbleibt, wobei das Restvolumen eine bekannte Systemvariable und von dem Primingvolumen des Systems abhängig ist.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Patentansprüchen angegeben.

Claims

Blutverarbeitungssystem (10), das folgendes aufweist: – eine Trenneinrichtung (12), – eine Einlaufstrecke mit einer Pumpe (P2), die bei einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit Q_b betreibbar ist, um Vollblut für eine Trennung in rote Blutzellen und einen Plasmabestandteil in die Trenneinrichtung zu befördern, und – ein Antikoagulans, das Citrat aufweist, das zu dem Vollblut hinzugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Blutverarbeitungssystem ferner eine Steuereinrichtung (18) aufweist, die an die Pumpe der Einlaufstrecke gekoppelt ist, um Q_b in ml/min auf der Basis einer zu Citrat äquivalenten Blutflußgeschwindigkeit EqQb_CIR zu regeln, wobei gilt:
wobei: – CIR eine ausgewählte nominale a-charakteristische Citratinfusionsgeschwindigkeit in mg/kg/min ist, – AC ein ausgewähltes Antikoagulansverhältnis ist, – Wgt das Spendergewicht in kg ist, und – Citrat-Konzentration die Citrat-Konzentration in dem Antikoagulans in mg/ml ist, und eine Auslaßstrecke aufweist, um wenigstens einen Teil von einer Komponente, die ein Antikoagulans enthält, aus der Trenneinrichtung zu fördern.
Blutverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gilt:
wobei: – H_b ein Wert ist, der den antikoagulierten Hämatokrit des Vollbluts wiederspiegelt, das in die Trenneinrichtung befördert worden ist, – Vb_rem ein Wert ist, der ein verbleibendes Volumen von zu verarbeitendem Vollblut wiederspiegelt, – PPP_GOAL ein Wert ist, der ein anzustrebendes Sammelvolumen in ml eines Plasmabestandteils wiederspiegelt, – PPP_Current ein Wert ist, der ein Volumen in ml eines gegenwärtig gesammelten Plasmabestandteils wiederspiegelt, und – EqQb_CIR ein Wert ist, der eine citratäquivalente Blutflußgeschwindigkeit in ml/min wiederspiegelt.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß CIR im wesentlichen 1,25 mg/kg/min beträgt.
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine Zentrifugationskammer aufweist.
System nach Anspruch 2, das ferner eine Auslaufstrecke aufweist, die eine Pumpe (P4) umfaßt, die mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit Q_p betreibbar ist, um einen Plasmabestandteil aus der Trenneinrichtung zu entfernen, und wobei der Wert H_b einen scheinbaren Hämatokrit des Vollbluts angibt, das in die Trenneinrichtung eintritt, wobei gilt:
und wobei Hrbc ein Wert, der sich auf den Hämatokrit von roten Blutzellen in der Trenneinrichtung bezieht.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert H_rbc einen scheinbaren Hämatokrit von roten Blutzellen in der Trenneinrichtung angibt, wobei gilt:
wobei: – q_b eine Einlauf-Blutflußgeschwindigkeit in cm³/s ist, die bei einer Umrechnung in s/ml/min mit Q_b korrespondiert, – q_p eine gemessene Plasmaflußgeschwindigkeit in cm³/s ist, die bei einer Umrechnung in s/ml/min mit Q_p korrespondiert, – β ein schergeschwindigkeitsabhängiger Term ist, und S_γ ein Sedimentationskoeffizient in s von roten Blutzellen und β/S_γ = 15,8 × 10⁶ s^–1 ist, – A die Fläche der Trenneinrichtung in cm² ist, – g die Zentrifugalbeschleunigung in cm/s² ist, die sich aus dem Radius der Trenneinrichtung multipliziert mit der Rotationsgeschwindigkeit Ω² in rad/s² ergibt, und – k eine Viskositätskonstante = 0,625 ist, und κ eine Viskositätskonstante ist, die auf k und einer anderen Viskositätskonstante α = 4,5 basiert, wobei:
gilt.
Blutverarbeitungsverfahren, das die folgenden Schritte aufweist: – Fördern von Vollblut mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit q_b in eine Trenneinrichtung (12) zum Trennen in rote Blutzellen und einen Plasmabestandteil, – Hinzufügen eines Antikoagulans einschließlich Citrat zu dem Vollblut, und – Einstellen von Qb auf der Basis einer citratäquivalenten Blutflußgeschwindigkeit EqQb_CIR, wobei:
gilt, und wobei: – CIR eine ausgewählte nominale a-charakteristische Citratinfusionsgeschwindigkeit in mg/kg/min ist, – AC ein ausgewähltes Antikoagulansverhältnis ist, – Wgt das Spendergewicht in kg ist, und – Citrat-Konzentration die Citrat-Konzentration in dem Antikoagulans in mg/ml ist, – Fördern von wenigstens einem Teil einer Komponente, die ein Antikoagulans enthält, aus der Trenneinrichtung.
Blutverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
wobei: – H_b ein Wert ist, der den antikoagulierten Hämatokrit des Vollbluts wiederspiegelt, das in die Trenneinrichtung befördert worden ist, – Vb_rem ein Wert ist, der ein verbleibendes Volumen von zu verarbeitendem Vollblut wiederspiegelt, – PPP_GOAL ein Wert ist, der ein anzustrebendes Sammelvolumen in ml eines Plasmabestandteils wiederspiegelt, – PPP_Current ein Wert ist, der ein Volumen in ml eines gegenwärtig gesammelten Plasmabestandteils wiederspiegelt, und – EqQb_CIR ein Wert ist, der eine citratäquivalente Blutflußgeschwindigkeit in ml/min wiederspiegelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß CIR im wesentlichen 1,25 mg/kg/min beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt des Entfernens eines Plasmabestandteils mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit Q_p aus der Trenneinrichtung umfaßt, – wobei der Wert H_b einen scheinbaren Hämatokrit des Vollbluts angibt, das in die Trenneinrichtung eintritt, wobei gilt:
und wobei, H_rbc ein Wert, der sich auf den Hämatokrit von roten Blutzellen in der Trenneinrichtung bezieht.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert H_rbc einen scheinbaren Hämatokrit von roten Blutzellen in der Trenneinrichtung angibt, wobei gilt: