JP2005523128A - 血液分離及び濃縮システム - Google Patents

Abstract

本発明は、選択した血液成分を一貫して分離及び濃縮する装置及び方法を提供する。本システムは、例えば、遠心血液分離ディスク、容器及び濃縮器の間で血液成分を転送するコンピュータ制御の流体ハンドリングシステムを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｍ．Ａｒｍ他により２００２年４月２４日提出の先の米国仮出願第６０／３７５，５４９号、「血液分離及び濃縮システム（Ｂｌｏｏｄ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）」の優先権および利益を主張する。この先の出願の開示すべてがここで援用される。

発明の分野
本発明は、自動化された血液成分の分離及び濃縮システムの分野に存する。本発明は、例えば、コンピュータ制御の流体ハンドリング、血液成分の分離及び血液成分の濃縮のためのシステムに関する。本システムは、例えば、自動的に血液成分を濃度により分離し、特定の成分を収集し、選択された成分を濃縮し、例えば起こりうる再注入のために残りの成分を再構成する。

発明の背景
全血は、赤血球、白血球、血小板及び血漿を含めて多くの成分から成る。全血は、例えば外科的処置中での血液置換治療において有用であるが、後に説明するように、個々の血液成分もまた、置換治療、凝固治療、創傷治癒及び組織再生において実質的な有用性を有する。

赤血球（ＲＢＣ）は、体中に酸素を運ぶヘモグロビンがぎっしり詰まった柔軟な両凹細胞である。ＲＢＣは、最も濃い全血成分であり、よって、例えば、遠心分離によるか又は重力下で沈降させることによってさえ、全血から容易に分離できる。ぎっしり詰まった赤血球は、ドナー患者に輸血して戻すこともできるし（自己輸血法）、又は適合する血液型の、例えば適当なＡ、Ｂ、ＡＢ、Ｏ及びｒｈ抗原型を有する患者に輸血することもできる。

白血球（ＷＢＣ）は、様々な陣容の細胞型、例えば、リンパ球、マクロファージ、及び多形核好中球（ＰＭＮ）であり、これらは主として免疫反応に携わり、感染症と闘う。ＷＢＣは、一般にＲＢＣよりも幾分薄く、血小板と共に全血の遠心分離中にＲＢＣの上部に白い「軟膜」層を形成する。軟膜は、成長因子、芽細胞及びサイトカインの有用な源であり得る。

血小板は、骨髄中の大きな巨核球細胞により血流中に流された細胞フラグメントである。血小板は、血液の凝固において重要な役割を演じる。血小板は損傷した血管に接触すると、血小板が集まり、凝固カスケードを始め得る化学的メッセージを送る。末梢血の血小板総数が少ない患者、例えば、特定の白血病又は鎌状赤血球貧血の患者は、出血する症状の発現の制御を助けるべく血小板の輸血が必要とされ得る。血小板は、その低濃度及び小サイズゆえに、ＲＢＣ及びＷＢＣよりも遅く血漿中で沈降する。全血が遠心分離されると、血小板は、遠心分離の時間及びそれに伴う求心力に依存して、血漿中、軟膜中、及び／又は赤血球の上部中に分布しているのが見いだせる。

血漿は、蛋白質、脂質、小分子及び塩からなる複合の水溶液であり、他の血液成分の輸送媒体として働く。血漿はまた、様々な生体系の機能、例えば、凝固カスケード、コンプリメント（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔ）カスケード、ホルモン、緩衝液、栄養素などに必要な要素をも含む。血漿は、ハンドリング又は保存のために、抗凝血剤、例えば、クエン酸塩
又はヘパリンを用いて安定化し得る。血漿は、ここに記載した血液成分のうち最も薄く、全血の遠心分離後に上澄みとして現れる。

活性抗凝血剤の不存在下、又は触媒、例えばトロンビンの存在下での血漿及び／又は血小板は、凝固又は凝血を始め、損傷した組織を修復し出血を止めるのに有効な創傷封止剤又は血小板ゲルを形成することができる。一般に、このような創傷封止剤は、濃縮されて豊富な血小板を含む場合にさらに効果的である。プールされた血液成分から製造されたフィブリン・ベースの創傷封止剤は、欧州で入手可能であった。プールされた同種源からの最初の血漿ベースのフィブリン封止剤は最近取り除かれたけれども、該製品の米国における使用の認可は、病気の伝染の恐怖ゆえに延期されていた。しかしながら、患者自身の（自己）血液から作られる創傷封止剤の製剤は、病気伝染の危険性が最も小さい。

血漿は、患者から直接、血液の濾過により収集できる。例えば、Ｂｉｌｓｔｅｄへの米国特許第４，４９８，９８３号、「Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｕｆｆ Ｄｒａｗ Ｍｏｄｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａ Sｉｎｇｌｅ Ｎｅｅｄｌｅ Ｂｌｏｏｄ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ Sｙｓｔｅｍ」において、全血が針を通して装置中に引き出され、該装置において、抗凝血剤で血液が処理されフィルターに送られて一部の血漿が取り除かれる。次いで、血漿の激減した血液は、血液ボリュームを構成すべくいくらかの塩水と共に患者に再注入される。このように濾過された血漿は、トロンビンにさらされると、凝塊を形成するであろう。しかしながら、濾過された血漿中でのフィブリノゲンの濃度は、効果的な創傷封止剤として作用するには低すぎる。

血漿製剤はまた、全血の遠心分離により製造できる（例えば、米国特許第３，１４５，７１３号、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｂｌｏｏｄ」、及び米国特許第４，１５１，８４４号、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｗｈｏｌｅ Ｂｌｏｏｄ ｉｎｔｏ
Ｉｔｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｎｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」を参照）。いくらかの血小板は、これらの発明の遠心分離された血漿中に残り、それが凝固するとき何らかの構造を加え得る。しかしながら、濃縮しなければ、この血漿は、適切なフィブリン接着剤の特性を有さない。

フィブリン接着剤創傷封止剤は、血漿の寒冷沈降反応及び遠心分離によりフィブリノゲンを濃縮して製造できる。例えば、フィブリン接着剤は、抗凝血性の血漿を冷気中で保持して凝固蛋白質、例えば、フィブリノゲンを沈殿させた後、遠心分離し寒冷沈降物を小球形にして濃縮することにより製造できる。創傷に適用する直前に、トロンビンが寒冷沈降物に加えられてフィブリノゲンのフィブリンへの変換を開始させ、それによりフィブリン接着剤の凝塊が形成される。このフィブリン接着剤は、外科的切開を固定して漏れる血管を封じることができる。このような処置は有益であり得るが、その欠点は、時間と労力を必要とし、処理された血液成分を浪費し、かさばる機器を伴うことである。特に自己の血漿由来の寒冷沈降物のフィブリン接着剤は、緊急時での創傷の封止に対する実際的な解決策ではない。

Ａｎｔａｎａｖｉｃｈへの米国特許第５，５８５，００７号、「Ｐｌａｓｍａ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｎｄ Ｔｉｓｓｕｅ Sｅａｌａｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ Ｐｌａｓｍａ ａｎｄ／ｏｒ Ｔｉｓｓｕｅ Ｓｅａｌａｎｔ」では、全血が求心力により分離され、血漿が水の選択的な吸収により濃縮される。この装置は、血漿の分離及び濃縮の両方を行う点において、従来技術に対して改良されている。全血の五十（５０）ｍｌが、本装
置の上部遠心チャンバーに導入された後、チャンバーが回されて血球をチャンバーの外周まわりに沈降させ、そこで例えばマットマトリックスにより捕らえられる。チャンバーの回転が停止され、血液の液体成分が下部チャンバーに落ちることを可能にし、そこで、液体成分をある程度濃縮する脱水ビーズにさらされる。

このＡｎｔａｎａｖｉｃｈの装置は、様々な量の全血出発物質を受け入れること、血液成分比の変動に順応すること、又は、濃縮生成物の特性を制御することに対して要求される柔軟性に欠ける。例えば、全血のヘマトクリットに依存して、様々な量の液体成分が上部チャンバー中に補足されて残り、様々な比率の水が脱水ビーズにより除去される。この装置を精密に調整して特定の成分の混合物、例えば、軟膜を得るのは不可能である。加えて、多くの血液成分、例えば白血球は、本装置において廃棄物として失われるので、収集又は再注入することができない。

無菌で密封された単一の機器において選択された血液成分を迅速かつ一貫して分離及び濃縮する自動システムを提供する必要性が依然としてある。再注入のために、選択されていない血液成分の高度な回収及び再構成のための技術により、血液成分の廃棄を削減する必要がある。
米国特許第４，４９８，９８３号 米国特許第３，１４５，７１３号 米国特許第４，１５１，８４４号 米国特許第５，５８５，００７号

本発明の概要
本発明は、血液成分を一貫して分離及び／又は濃縮する自動装置を提供する。この装置は、分離ディスク、濃縮器、及び容器間での例えば、血液や血液成分の流れをモニターし方向付けるための制御システムを備え得る。本装置は、殺菌し、無菌密封され、かつ装置に装填するのが容易な使い捨てコンポーネントキットを含み得る。

ある態様では、本装置は、全血容器、分離ディスク、ポンプ、濃縮器、バルブ、制御システム及び検出器を備える。この容器中の全血は、種々の濃度の血液成分及び様々な分子量の分子を含み得る。ここで用いる血液とは、例えば、全血、他の動物の血液製剤、真核又は原核細胞培養液などを含めて様々な細胞のサスペンションを含み得る。分離ディスクは、装置内で回転するよう装着され、第１導管を通して全血容器と流動連通した第１ポートを有し、また、例えばディスクの回転の軸の近くに第２ポートを有する。ポンプは、全血及び血液成分を容器から第１導管を通して分離ディスクまで、及び第２ポートから濃縮器まで運ぶことができる。濃縮器は、例えば、滞留側と透過側とを有する限外濾過膜を備え、第２導管を通して分離ディスクの第２ポートと流動連通し得る。バルブは、例えば、第２導管を通した血液成分の移送を制御できる。制御システムは、例えば、ポンプ、及び容器間での血液の移送を方向付けるバルブ、分離ディスク、及び／又は濃縮器を制御できる。検出器は、制御システムに接続され、分離ディスクの充填レベルを検出するように動作可能な方向にて本装置上に取り付けられ得る。運転中、例えば、
１）制御システムは、容器から分離ディスクへの血液の移送を指示し、
２）分離ディスクが回転して、血液成分を濃度順に分離させる求心力を発生させ、
３）高濃度成分は、分離ディスクの周囲に集積し、低濃度成分及び／又は中間濃度成分は、第２ポートの近くに集積し、
４）高濃度成分は、検出器をトリガーして制御システムに信号を送信させるレベルまで集積し、そして
５）制御システムは、低濃度成分及び／又は中間濃度成分が分離ディスクの出口ポートから濃縮器中へ及び膜の滞留側に流れることができるようにバルブの開放を指示し、該膜では、低分子量の分子は膜の透過側に通過し、それにより、低濃度成分及び／又は中間濃度成分が濃縮血液成分に濃縮される。

より基本的な形態では、濃縮血液成分を生成する本装置は、例えば、分離ディスク、制御システム及び濃縮器を備え得る。分離ディスクは、第１導管を通して血液を受け取って回転し、求心力を発生させて濃度により血液成分を分離することができる。制御システムは、血液及び／又は血液成分を分離ディスクに移送すべく、第１導管に作動可能に連結された第１ポンプの動作を指示できる。分離された血液成分は、例えば、血漿又は軟膜を含み得る。濃縮器は、分離血液成分を第２導管を通して分離ディスクから限外濾過膜の滞留側に受け取ることができる。本装置の動作中、血液成分中の低分子量分子は、圧力によって膜を通って膜の透過側に押しやられ、濃縮された血液成分を滞留側に残すことができる。濃縮された血液成分は、本発明の組成物である。本装置は、例えば、第１容器から導管及び分離ディスクを通る１００〜５００ｍｌの血液を自動的に処理できる。

本発明の装置は、分離ディスク、遠心分離器チャンバー、濃縮器、及び制御システムを備え、それらすべてを卓上ハウジング内に有し得る。遠心分離器チャンバーは、振動防止台上の本装置内に配置できる。分離ディスクは、遠心分離器チャンバー内に回転自在に取り付けられ、アイリス状のチャンバー扉と共に所定の場所に固定され得る。アイリス扉は、分離ディスクを中心に置き、ポート方向合わせ用キー溝を備え、ＲＢＣ界面検出器の取付け位置を与え且つ／又はロータリーシール上にシール圧力を維持する力を与えるように構成できる。

ＲＢＣ界面検出器は、制御システムに接続され、ＲＢＣ界面、軟膜界面、又はその他の界面を検出すべく分離ディスクに関連して当該チャンバーに作動可能な方向にて取り付けられ得る。制御システムは、分離成分を第２導管から濃縮器又は血漿容器に交互に方向付けできる連結部バルブに接続され得る。制御システム及びＲＢＣ界面検出器は、例えば、界面が検出されるまで低濃度成分を分離ディスクから血漿容器中に移送するように構成し得る。次いで、連結部バルブは、濃縮のために、選択された血液成分を濃縮器に送るべく切り換えられ得る。

制御システムは、分離ディスクを回転させる駆動モーターに動作可能に接続され（すなわち、電力を制御し且つ／又は回転速度の情報を受け取る）、分離成分の流れを第２導管に方向付けるべく第２導管に作動自在に連結されたバルブに動作可能に接続され（すなわち、作動を制御し）得る。制御システムは、血液成分の分離中、約２０００ｘｇの力を発生するように分離速度を設定できる。制御システムは、界面の検出後は約５００ｘｇ〜約１０００ｘｇの力を発生するように分離ディスクの回転を遅め、特定の血液成分を収集すべくバルブの開放を指示することができる。血液成分の組成物は、例えば、分離ディスク中の血液成分の所定のレベルにてトリガーするようにＲＢＣレベル検出器を取付けることにより、影響され得る。制御システムは、処理の完了前に血液成分のサンプリングができるように、分離及び／又は濃縮操作を随意に停止できる。制御システムは、第１導管に動作可能に連結された空気検出器に作動自在に接続でき、空気が第１導管内で検出されるとポンプを停止させる。

制御システムは、ＲＢＣが分離ディスクから出ているのが検出されると第１ポンプを停止させるべく、第２導管上のＲＢＣ検出器に接続し得る。この機構は、密に関連した血液成分、例えば、分離したＲＢＣ、ＷＢＣ及び血小板の獲得におけるシャープな分解能を与え得る。加えて、この機構は、分離処理パス及び信号時間の終了を設定し、激減したＲＢＣの保持容器への移送を開始させ得る。制御システムは、第１ポンプが逆に作動されると
き分離ディスクから保持容器への残留血液成分の移送を指示するように、第１導管に作動自在に連結された連結部バルブに接続され得る。濃縮器に送られなかった血液成分は、分離成分をＲＢＣ保持容器に移送し、それにより、濃縮器が受け取らなかった分離成分を有する分離ディスクから残留血液成分を再構成することによって再構成し得る。再構成された成分は、患者への注入に適し得るか、又は本発明の装置によりさらに処理され得る。

本発明の装置により生成される濃縮された血液成分は、本発明の別の態様である。濃縮血液成分は、末梢血レベルより２倍以上のレベルにて存在する成長因子を含み得る。本発明の濃縮成長因子は、例えば、ＩＧＦ、約１００ｐｇ／ｍｌ以上の濃度のＥＧＦ、約１５０ｐｇ／ｍｌ以上の濃度のＦＧＦ、約８００ｐｇ／ｍｌ以上の濃度のＶＥＧＦ、約３０ｎｇ／ｍｌ以上の濃度のＰＤＧＦ、及び／又は約２００ｎｇ／ｍｌ以上の濃度のＴＧＦを含み得る。

本発明の制御システムは、収集終了点を検出し成分容量の計算をするために、検出器、例えば、ポンプ回転カウンタ、空気検出器、光学アレイ容量検出器及びＲＢＣ検出器に作動自在に接続され得る。例えば、第１ポンプは、制御システムに接続された回転カウンタを有することができ、処理の開始から第１導管内で空気が検出される時間までに移送された血液容量（Ｖ_ｂ）を求めることができる。別の例では、膜の透過側に通る濾液の容量（Ｖ_ｆ）が、保持容器に取り付けられかつ制御システムに接続された光学アレイ容量検出器によって検出できる。

制御システムは、予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）をオペレータインターフェースから受け取り、それを測定した血液容量（Ｖ_ｂ）と比較し、もし予想される血液容量と測定した血液容量が約３０％以上の範囲内で一致していないならば、オペレータに知らせることができる。制御システムは、例えば、約０．２５〜約０．４倍の範囲の分離係数を測定した血液容量（Ｖ_ｂ）と予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）のうち小さい方に掛けることにより、予想される分離血液成分の容量（Ｖ_ｓｃｅ）を計算できる。オペレータが容易に参照できるように、表又はスプレッドシートが、このような計算のアレイを備え得る。制御システムは、分離された成分の容量（Ｖ_ｓｃ）が予想される分離成分容量（Ｖ_ｅｓｃ）に等しいとき第１ポンプを停止することにより、分離処理を終了することができる。制御システムは、濃縮した分離成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）が例えば、約０．２〜約０．４の濃縮係数を乗じた分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）に等しいとき、濃縮処理を終了することもできる。

本発明の使い捨てキットは、例えば、第１導管、分離ディスク、第２導管及び／又は濃縮器を備えることができ、これらはすべて本装置の上部に装填できる。第１導管及び第２導管は、蠕動チュービングとし得る。使い捨てキットは、例えば、導管をバルブ内に、導管を検出器内に、且つ／又は導管をポンプ内にガイド式に装着する１以上のカセットと共に製造できる。このようなカセットは、当業者が理解する方法にて、例えば、バルブ、ポンプ及び検出器に機能上関連すべく導管をしっかり「スナップ係合（ｓｎａｐ）」させることができる。使い捨てキットのコンポーネントは、プラスチックででき、かつ、プラスチックポーチ又はトレイなどのような密封容器内に詰められ、ガンマ線で殺菌できる。

分離ディスクは、ロータリーシール、入口ポート、出口ポート、キー溝、ボウル、溶接リブ及び放射状チャネルを備え得る。ロータリーシールは、グラファイトシール中に圧入し得るゴム製シールバネを含み得る。ボウルは、分離した成分の分解能を改善すべく、１〜５又はそれより小のアスペクト比を有することができる。入口ポート及び出口ポートは、同じ方向に向けることができ、キー溝は、分離ディスクが本装置に装填される際にこれらのポート対を方向付けることができる。

本発明の濃縮器は、接線方向フローフィルター、例えば、中空ファイバーフィルターと
し得る。濃縮器は、２〜１５０ｋＤａの分画分子量を有する限外濾過膜を備え得る。膜間の圧力勾配は、膜の滞留側の流体ポンプにより、又は膜の透過側の真空ポンプから与えることができる。濃縮器は、第２導管、導管に動作可能に連結された第２ポンプ、及び第２容器を含んだ循環ループの一部とし得る。制御システムは、濃縮ループ中での分離成分の循環を指示すべく、該ポンプに接続され得る。

本発明は、本発明の装置で血液を処理することにより、濃縮された血液成分を生成する方法を提供する。該方法の一実施態様では、例えば、ＲＢＣが、分離ディスク中にて、分離血液成分の所望の組成物を与えるべく予め決められた検出レベルにて検出され；分離成分が、収集ストリームにおいてＲＢＣが検出されるまで、分離ディスクの回転軸に近接した出口ポートから収集され；分離成分が、濃縮器に移送され；そして、分離成分が、限外濾過により濃縮される。血液又は血液成分は、分離ディスクが回っている間、連続的に分離ディスク上に運ばれる得る。分離成分は、分離ディスク容量の約１０％以下の収集と、再度の収集の前の期間の間の収集の停止とからなる反復した搾取（ｍｉｌｋｉｎｇ）サイクルにて獲得され得る。特定の実施態様では、サイクル中での停止により、血液成分の分解能を改善すべく界面が収集と収集の間で安定化することができる。本発明の方法は、すべて１つの卓上機器内にて検出、収集、移送、及び濃縮ステップを行い得る。この方法は、検出をモニターし、収集を指示し、移送を指示し、及び／又は濃縮を指示する制御システムを与える。

本発明の方法は、さらに、分離ディスク上に装填された全血液容量（Ｖ_ｂ）を測定するステップ、分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）をモニターするステップ、予想される分離成分の容量（Ｖ_ｓｃｅ）を計算するステップ、及び分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）が予想される分離成分の容量（Ｖ_ｓｃｅ）に等しいとき分離成分の収集を終了するステップを与える。予想される分離成分の容量（Ｖ_ｓｃｅ）は、全血液容量（Ｖ_ｂ）に分離係数を乗じることにより計算できる。分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）の収集は、予想される濃縮成分容量（Ｖ_ｃｃｅ）がモニターされた濃縮成分容量（Ｖ_ｃｃ）に等しいとき終了し得る。予想される濃縮成分容量（Ｖ_ｃｃｅ）は、濃縮係数の乗じられた分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）として計算できる。濃縮成分容量（Ｖ_ｃｃ）は、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）から濃縮器濾液容量（Ｖ_ｆ）を引いたものとして計算できる。

本発明の方法の別の態様は、導管を通して濃縮器に連結された分離ディスクを作ることにより使い捨てセットを製造することである。使い捨てセットの製造は、さらに、使い捨てセットを装置にガイド式に取り付けるよう構成された１以上のカセットを作ることを含み得る。本発明の方法は、さらに、使い捨てセットを本装置に装填するステップを含み得る。

本発明は、本発明の方法により生成された分離かつ濃縮された血液成分を含む。血小板の乏しい血漿は、ＲＢＣ界面が検出される前に、出口ポートから収集できる。血小板の乏しい血漿中のプロトロンビンは、例えば、本発明の凝固生成物の製剤において使用するために、トロンビンに変換され得る。濃縮血液成分は、フィブリンゲル、創傷封止剤、及び／又は骨移植片の代用物を調製するために、トロンビンに接触させることができる。本方法は、濃縮された血液成分から１以上の成長因子、コンプリメントカスケード蛋白質及び／又は凝固因子を分離することを含むことができる。

定義
本発明を詳細に説明する前に、本発明は特定の組成物、方法、又はシステムには限定されず、当然変更し得ることを理解すべきである。ここで用いた用語は特定の実施態様のみを説明するためのものであり、限定する意図ではないことも理解すべきである。この明細書及び特許請求の範囲において使用されているように、明確に他に指図しない限り、単数
形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、複数の指示対象を含む。よって、例えば、「容器」というときは、２以上の容器の組合せを含み得、「媒質」というときは、媒質の混合物を含み得る、等々。

他に定義されていない限り、ここで用いたすべての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術における通常の技術者が共通に理解するのと同じ意味を有する。ここに記載したのと同様又は等しいどんな方法及び物質も、本発明の試験の実施に用いることができるが、好ましい物質及び方法がここに記載されている。本発明の説明及び請求において、以下の用語が下の定義に従って用いられる。

本発明の制御システムに関連して用いられる「作動自在に接続される（ｏｐｅｒａｂｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」なる用語は、制御システムと装置コンポーネントの間の機能的な接続を意味する。このような接続は、例えば、制御システムと検出器又はアクチュエータとの間の通信ライン、バルブ又はモーターへの電源ケーブルのコンピュータインターフェース又はリレー制御などを含み得る。

ここで用いられる「血漿」なる用語は、凝固していない血液の非細胞成分を意味する。血小板の豊富な血漿（ＰＲＰ）とは、血小板の濃度が少なくとも全血に等しい血漿をいう。血小板の乏しい血漿（ＰＰＰ）とは、血小板の濃度が全血より小さい血漿をいう。

分離した血液成分なる用語は、例えば、血漿、血小板、ＷＢＣ、ＲＢＣ及びそられの組合わせをいい、これは全血よりも少ない。このような組合わせとしては、例えば、ぎっしり詰まったＲＢＣ、軟膜の激減した再生された血液、血漿-軟膜、血小板が豊富な血漿などが挙げられる。本発明のいくつかの実施態様では、「血液成分」とは、例えば、バクテリア細胞培養液、バクテリア細胞サスペンション、酵母細胞サスペンション、動物細胞培養液、植物細胞培養液などのような血液以外の細胞サスペンションの成分をいい得る。すなわち、本発明の方法、装置及びセットは、血液成分の分離及び濃縮で使用されるのが好ましいが、本発明は、その他の処理物質又は細胞サスペンションの分離及び／又は濃縮に使用できる。

図面の簡単な説明
図１は、典型的な分離／濃縮装置ハードウェアの概念図である。

図２は、ロータリーシールの分解図である。

図３は、分離ディスクポートを中心に配置し方向付ける閉鎖した遠心分離器チャンバーのアイリス扉の概念図である。

図４は、典型的な装置動作のソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図５は、装置オペレータのインターフェースの言語選択のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図６は、手動による停止応答のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図７は、装置の設定を選択するための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図８は、装置初期化の選択及びプロンプトのための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図９は、軟膜の自動収集のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図１０は、処理流体を保持容器に自動的に移すための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図１１は、装置清浄化シーケンスのための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。

図１２は、フラットパネル液晶ディスプレー（ＬＣＤ）及びオペレータインターフェースのタッチパッドの概念図である。

詳細な説明
本発明は、例えば、血液を成分に分離し、選択された成分を収集し、そして成分を濃縮するための、コンパクトな自動システムを提供する。本発明は、濃縮された血液成分、例えば、成長因子、自己の血小板ゲル、創傷治癒剤／封止剤又は骨成長マトリックスの精製において使用するための濃縮された軟膜を提供することを意図している。本装置のコンポーネントは、殺菌し、無菌密封された使い捨てキットにて提供できる。本発明は、無駄なく一貫して所望の血液成分を提供する。

本装置
本発明の装置は、例えば、回転している分離ディスク上に血液を装填し、より低い濃度の血液成分を収集し、その血液成分を濃縮し、より高い濃度の成分を該ディスクから保持容器に除去し、このプロセスを繰り返すことができる。本装置は、様々な細胞サスペンションを柔軟に処理して分離成分及び／又は濃縮物にするために、関連のソフトウェアを有する制御システム、検出器及びアクチュエータを備え得る。以下に示される例は、請求された発明を限定するものではない。

図１に示されるように、本装置のハードウェアは、例えば、空気検出器５と第１ポンプ６とに関連した第１導管４を介して、入口ポート３にて分離ディスク２に流動自在に連結された全血（第１）容器１を備え得る。分離ディスク２の出口ポート７は、ＲＢＣ検出器１０と（第２）バルブ１１とに関連した第２導管９を介して、濃縮物保持（第２）容器８に流動自在に連結している。ＲＢＣレベル検出器１２は、分離ディスク２に関連付けられ、稼働中の装置においてＲＢＣ界面を検出する。循環する濃縮器ループ１３は、（第２）ポンプ１４と濃縮器１５に流動自在に連結された濃縮物保持容器８を備える。

動作の一様式では、全血装填容器１は、分離及び／又は濃縮すべき血液を保持する。この血液は、第１ポンプ６の推進力により第１導管４を通って移送され、回転している分離ディスク２を満たす。この血液は、求心力により成分に分離される。より低い濃度の成分、例えば、血漿は、分離ディスク２の回転軸に近接して位置する出口ポート７から押し出されて血漿保持容器１６に入れられる。血球が分離ディスク２の周囲に集積するにつれ、ＲＢＣ界面は、最終的には上昇してＲＢＣレベル検出器１２を始動させ、濃縮物保持容器８において軟膜を収集すべくバルブ１１が切り換わる。

上記分離プロセスと同時（又は独立に）、第２ポンプ１４は、軟膜を濃縮物保持容器８から濃縮器１５を介して再循環させて濃縮物保持容器８に戻すことができる。軟膜が濃縮
器１５を通って再循環する際、導管を介して濃縮器の膜の透過側に流動自在に連通した真空ポンプ１７により、圧力勾配が与えられ、低分子量の分子が濾液として膜を通過するようにする。

軟膜は、ＲＢＣが分離ディスク２から出ていき始めてＲＢＣ検出器１０により検出されるまで、収集できる。次いで、第１ポンプ６が、逆に作動されて分離ディスク２を空にする。第１導管４からＲＢＣ保持容器１９への流れを転換するために、第１（連結部）バルブ１８が、切り換えられる。血漿及びＲＢＣを軟膜の激減した血液として再構成するために、第２バルブ１１が切り換わって第１ポンプ６が血漿を血漿保持容器１６からＲＢＣ保持容器１９に移送することを可能にし得る。

本装置に装填された全血のヘマトクリットは、例えば、アルゴリズム及びプロセスパラメータに基づいて計算できる。例えば、ＲＢＣ検出器にてＲＢＣが検出される時間まで装填された血液の容量は、血液のヘマトクリットに関係する。ＲＢＣの検出前の装填容量に基づいてヘマトクリットを推定するために、理論又は実験データに基づいてアルゴリズム、方程式、又は表が構築できる。その他のプロセスパラメータ、例えば、予想される軟膜容量、予想される血漿容量、予想されるＲＢＣ容量などを計算するために、推定されたヘマトクリット値を他のアルゴリズム、方程式、又は表に入力できる。これらのプロセスパラメータは、例えば、制御システムにより用いられ、他のプロセスパラメータ、例えば、流速、分離ディスクの回転速度、血漿の濃縮終了点などを調整することができる。

上述した分離サイクルの最初のパス後、本装置は、全血装填量が全血容器１から移されるまで、更なるパスを始動し得る。血液の最後が全血容器１から移送されると、空気が入って空気検出器５をトリガーする。この時点で、第１バルブ１８が切り換わって、ＲＢＣ保持容器１９から激減した血液を使用し続ける処理を可能にし得る。血液及び／又は激減した血液からの成分の分離は、成分の所望の容量が得られるまで継続できる。

分離した血液成分の濃縮は、分離サイクルのパスごとにさらなる分離血液成分が循環する濃縮ループに加えられる間、継続し得る。濃縮は、濃縮した分離成分の容量が収集された全分離成分の所望の割合になると、完了する。

上記説明は主に軟膜の分離及び濃縮について述べているが、その他の血液成分もまた、本装置により調製できる。例えば、分離されたすべての血漿が濃縮物保持容器８に流れるように、バルブ１１が処理の開始から開いており、かつ、ＲＢＣレベル検出器１２が、軟膜が分離ディスク２から出ていく直前に作動するように設定されている場合には、最終的な生成物は、血小板の豊富な血漿の濃縮物となり得る。同様に、分離ディスク２が、例えばもっと遅く装填され、且つ／又はより多くの血小板を血漿から除去すべくより速く回転させられ、かつ、血漿が軟膜なしで濃縮物保持容器８に送られる場合には、血小板の乏しい血漿の濃縮物を調製できる。

上記説明したコンポーネントに加えて、本装置は、血液及び血液成分の処理を自動化するために、例えば、検出器、アクチュエータ、オペレータインターフェース及びプログラミングされたソフトウェアと共に制御システムを備えることができる。

例えば、ポンプ流速、分離ディスクの速度、濃縮レベル、バルブのタイミング、検出器の感度及び検出器の位置についての変更は、様々な血液成分の提供のために必要以上の実験を行うことなく、当業者には明らかであろう。本発明の装置は、例えば、ぎっしり詰まった赤血球、軟膜の激減した血液、軟膜、血小板の豊富な血漿、血小板の乏しい血漿、濃縮された軟膜、濃縮された血小板の豊富な血漿、濃縮された血小板の乏しい血漿、血漿濾液などを提供するように構成できる。本発明の装置が、例えば、臍帯血、構成要素に分け
られた骨髄組織、培養細胞サスペンション、均質化された腺器官などのような様々な細胞サスペンションの成分を分離及び／又は濃縮できることは、当業者には理解できよう。

分離ディスク
本発明の血液成分の遠心分離器は、例えば、運転中に連続装填できる低容量、高分解能の分離ディスクである。分離ディスクは、所望の血液成分の濃縮物を一貫して与えるために、例えば、コンピュータに連結されたポンプ、バルブ及び検出器と連動して動作できる。

全血は、サイズ及び濃度が異なる様々な成分を含む。これらの差は、成分を分離するのに利用できる。例えば、赤血球（ＲＢＣ）は、特定の他の血液成分、例えば、白血球（ＷＢＣ）、血小板及び血漿よりも濃い。ＲＢＣは、重力下又は遠心分離器中において、抗凝血性の全血から容易に沈降する。ＷＢＣは、一般にＲＢＣよりも大きいが、それより薄く、後に軟膜と称する層中に沈降する。血小板は、相対的に低濃度の細胞フラグメントであり、最後に沈降して清澄な血漿を残す。最後に、高い求心力の下で、コロイド状キロミクロンは、低濃度の脂肪層として血漿の表面に移動できる。本発明の装置は、例えば、血小板の乏しい血漿、血小板の豊富な血漿、軟膜、ぎっしり詰まったＲＢＣ、及び／又は他の所望の分離又は濃縮された血液成分を自動分離するために、分離ディスクを備えて構成できる。

本発明の分離ディスクは、例えば、低アスペクト比（直径に対する高さ）で低容量の透明なディスクとし得る。このディスクは、例えば、一連の放射状チャネを通してディスクの周囲に流体を送る入口ポートと、ディスクの回転軸に近接した出口ポートとを備える。これらのポートは、ロータリーシールを通してディスクに再度アクセスできる。

分離ディスクは、低容量、例えば、４５ｍｌ以下とでき、よってシステム容量の全体にわたって低くできる。分離サイクルの複数パスを行う能力と共に、低い分離ディスク容量により、システムの柔軟性が増す。例えば、もしオペレータが濃縮された血漿を１０ｍｌだけ必要とするならば、本システムは、例えば、全血の１００ｍｌのみを必要とし得る。濃縮された血漿生成物は、分離サイクルの１回のパスにて与えることができる。代わりに、骨の修復のために骨成長マトリックスを調製するのに、多量の濃縮された血漿-軟膜が必要とされ得る。多量の濃縮された成分が必要とされる場合には、本装置には、例えば、全血の５００ｍｌ以上を装填できる。５００ｍｌは、例えば、上述した分離サイクルを通る５回以上のパスにて処理できる。小容量の装填量を受け入れ且つ／又は分離サイクルを反復実行する能力により、広範囲の装填物質の開始容量を処理する上で装置に柔軟性が与えられる。

本発明の分離ディスクは、低いアスペクト比を有し得る。すなわち、内部サンプルチャンバー（ボウル）は、ディスクの直径よりかなり小さい高さを有し得る。低アスペクト比のサンプルチャンバーの利点は、血液成分の分解能がより速くかつより優れ得ることである。所与の容量では、低アスペクト比により、分離のｇ力が最大である周囲にてより大きな比率のサンプルが与えられる。このような構成は、低容量システムにおいて特に有利である。

分離ディスクは、例えば、ロータリーシールを介して分離ディスクの内部チャンバーに流動自在に接触している入口及び出口ポートを有する。ロータリーシールは、さらなる装填物質を連続して受け入れている間も分離ディスクが回ることを可能にする（連続処理）。ロータリーシールはまた、オペレータが血液サンプルに接触するのを防止し、連続処理されるサンプル間での二次汚染を防止するために全体が密封されたシステムの一要素として、気体及び液体をシールする。

ロータリーシール（図２参照）は、例えば３つの要素、すなわちセラミックシール３１、グラファイトシール３２、及びゴム製シールバネ３３から作ることができる。本構成の稼働中の実施態様では、入口ポート及び出口ポートは、ゴム製シールバネ３３により密封され、かつそれを通過する。ゴム製シールバネ３３は、所定の場所に保持するための追加のコンポーネント、例えばリングクリップや圧縮バネなどを用いる必要なく、グラファイトシール３２中に圧入される。グラファイトシール３２は、分離ディスク（図示せず）の上部にてセラミックシール３１に密封接触している摩擦面を有する。ゴム製シールバネ３３は、ポート及びグラファイトシール３２に気密封止を施すだけでなく、グラファイトシール３２にバネ圧力を加えて、グラファイトシール３２とセラミックシール３１の間での密封された摩擦接触を維持することもできる。

分離ディスクの入口ポートは、ロータリーシールを介して該軸にて入り、一連の放射状チャネルを介してサンプルを分離ディスクの内部チャンバーの周囲に供給できる。低容量システムでは、この構成は、流体を供給してボウル床の後ろの薄いチャンバー中に散開させる従来の遠心分離器ボウルの構成に対する改善となる。放射状チャネルは、薄いチャンバー構成よりも十分に小さい容量を有するので、稼働中の分離ディスクの周囲により速く流体を輸送する。放射状チャネル中の流体は、主要な内部チャンバーに入る前に成分に分離する時間がより少ないので、例えば、目詰まりが減る。本発明の放射状チャネルは、例えば、成分の均質的な混合物を稼働中の分離チャンバーに迅速に輸送することにより、分離及び回収を助ける。

出口ポートは、例えば、該ディスクにおいて分離されたより低濃度の血液成分を受け入れるために、分離ディスクの回転軸に近接して配置し得る。連続的な供給動作において、さらなる装填物質が流体チャネルを介して分離ディスクの周囲に装填されるにつれ、出口ポートを出ていく成分は、ますます濃くなり得る。出口ポートを出ていく際に別々に収集成分を選択するという本発明の能力により、本発明の装置における分解能及び回収が強化される。

一実施態様では、出口ポートは、入口ポートと同じ方向に方向付けられる。この方向付けでは、チュービング長が最小になり、よってシステムのデッド容量が最小になるという利点を有する。この方向付けではまた、もつれるのを防ぎ且つ使い捨てキット（後に説明する）の装填を助けるように、関連のチュービング（導管）を方向付けることもできる。

分離ディスクの剛性を強化するために、本質的に平らなチャンバー壁（殻）セクションに関連して放射状のリブを設けることができる。これらのリブは、チャンバー壁の湾曲と、その結果として生じる分離成分をかき乱し得るチャンバー容量の変化とを防止できる。このリブは、任意の従来方式、例えば、接着、射出成型又は溶接にて設けることができる。

分離ディスクは、取付チャックを介して駆動モーターに取り付けることができる。一実施態様では、遠心チャックは、複数の軸旋回するフィンガーを備え、該フィンガーは、チャックの回転によってフィンガーがさらに強く分離ディスクをつかむように作動自在に重み付けられている。

分離ディスクは、当該技術において公知の任意の物質から作ることができる。本発明の一態様では、分離ディスクは使い捨てである。別の態様では、分離ディスクは、ガンマ線照射で殺菌される。本発明のさらに別の態様では、血液成分、例えば、ＲＢＣ、界面は、分離ディスクに関連して外部にて作動可能な方向にて取り付けられた検出器により、分離ディスクの透明な壁を通して検出される。一般に、分離ディスクは、ガンマ線照射に対し
て安定なでこぼこの透明なプラスチック、例えば、ポリカーボネートから作られる。

閉じ込めかつ構造的な支持を与えるために、本発明の分離ディスクは、遠心分離器チャンバー内に取り付けることができる。

本発明の一実施態様では、アイリス扉（図３参照）が遠心分離器チャンバーに付与される。このアイリス構成により、分離ディスクを中心に置くことができる。アイリス扉のリーフは、例えば、入口ポート及び出口ポートを含めて分離ディスクの上部に中心で接触しかつそれを中心に取り付けるように、チャンバー開口の中心に向かって閉じることができる。アイリス扉が閉鎖ロックすると、分離ディスクは、例えば、平衡のとれた回転のために正確に中心に置かれ且つ駆動モーター及び駆動チャックに対して整列された位置に強制され得る。例えば、分離ディスクからの突起を受け入れるために、アイリス扉にキー溝を備えることができ、それにより、入口ポート及び出口ポートは、使い捨てキットを装填するために適切な方向に向けられ得る。アイリス扉は、１以上のＲＢＣレベル検出器の取付面を設けることができる。

分離ディスクは、アイリス扉により所定の位置に据えることができる。例えば、アイリスリーフからの突起は、分離ディスクの環状溝に受け入れられ得る。この突起は、リーフが閉じる際に溝及びディスクを下方に押すように、環状溝の下面に接触する傾斜した表面を有し得る。この下方向の力は、ゴム製シールバネを圧縮し、グラファイトシールとセラミックシールとの間の密封圧力を維持するための力を与えることができる。

濃縮器
本発明の濃縮器は、例えば、接線方向フロー濃縮のために分離された血液成分を受けるべく、限外濾過膜を収容したカプセルとし得る。濃縮器は、導管、ポンプ及び保持容器を含んだ循環ループの一部とし得る。濃縮器は、進行中の分離操作と同時に、循環する濃縮ループ中にて分離成分を濃縮又は濾過することができる。

限外濾過膜は、例えば、より大きな（高分子量）分子を保持しつつ一定の小さい（低分子量）分子は膜を通過できるような微細孔を有する物質からなるシート又はチューブである。濃縮器のこの膜は、例えば、約２ｋＤａ〜約１５０ｋＤａの分画分子量を有する再生セルロース、ポリスルホン、又はポリエーテルスルホン膜とし得る。接線方向フロー膜は、本発明の一態様であり、分離成分が膜表面を横切って接線方向にポンプ移送される。接線方向フローは膜表面を洗うので、浮遊粒子が膜の孔に詰まるのを防止する上で特に有効である。中空ファイバー膜は、サンプル容量に対する膜表面の高比率を有することができる接線方向フロー膜の一種であり、膜を横切って低分子量の分子を迅速に移送させる。

実際、分離成分は、膜の滞留側に与えることができる。膜を横切って圧力勾配を加えることができ、その際、膜の滞留側の圧力が膜の透過（濾液）側の圧力より大きい。圧力差は、膜の孔を通らない細胞及び高分子量の分子は保持しつつ、低分子量の分子が膜を通るように強制する。圧力勾配は、膜の滞留側に流体をポンピングすることにより与えることができる。一実施態様では、圧力勾配は、より低い圧力（真空）を膜の透過側に加えることにより得られる。この実施態様では、圧力勾配は、例えば、約１バールに自動的に制限され、それにより、速すぎる濾過から生じる過圧による膜損傷又は膜の目詰まりの可能性を最小にする。

有利には、本発明の濃縮器は、ガンマ線照射による殺菌に耐えられる使い捨て物質から作ることができる。例えば、濃縮器ハウジングは、ポリカーボネートから、膜は再生セルロースから作ることができる。

本発明の一態様では、濃縮器は循環ループの一部である。分離成分は、ポンプ移送されて濃縮物保持（第２）容器から濃縮器を渡って該容器に戻すことができる。低濃縮の成分が高濃縮の成分を洗い流して容器に戻すことで、膜の汚れを防ぐことができる場合には、循環するシステムが接線方向フローシステムに対して特に適している。

本発明は、例えば、並置されたサンプル入口及び滞留出口を備えるＵ形カプセル内に収容された濃縮器を提供する。このカプセル形状は、チュービング長とシステムのデッド容量とを最小にできる。このカプセル形状はまた、後に説明するように、使い捨てキットの容易な装填を助けることができる。

制御システム
本装置の制御システムは、例えば、血液の分離及び濃縮の自動処理を実行すべく、入力データを受け取り、データを記憶し、計算し、操作を指示することができる。例えば、制御システムは、ポンプに指令して分離ディスクに装填させ、装填容量を計算し、軟膜が獲得できた時を検出し、軟膜を濃縮器に送り、オペレータの所望の程度か又はプログラミングされた命令セットにより指定された程度まで軟膜が濃縮される時を測定することができる。

制御システムは、例えば、独立したデスクトップコンピュータシステムを含むことができ、また、１以上のコンピュータを装置のハウジング中に集積することもできる。ここでのコンピュータとは、例えば、ＣＰＵ、集積回路、デジタル制御モジュール、携帯用コンピュータ、ラップトップ、デスクトップ、サーバー、メインフレームなどをいう。コントローラは、例えば、本発明における総ての入力、データ記憶、計算及／又は指令操作を実行できる。別法として、これらの操作は、複数のコントローラに分割できる。ここで用いている制御システムなる用語は、本発明の本装置の他のコンポーネントに作動自在に接続されたコンピュータ、１つのコントローラ又は２以上のコントローラを意味する。

本発明のシステムは、例えば、ここに記載の方法を実施すべくソフトウェアシステムに入れられたデータセット及び命令セットと共に、デジタルコンピュータを備え得る。このコンピュータは、例えば、ＰＣ（ＤＯＳ（登録商標）、ＯＳ２（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ ＮＴ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ９５（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ９８（登録商標）、又はＷＩＮＤＯＷＳ ＸＰ（登録商標）オペレーティングシステムとコンパチブルなＩｎｔｅｌｘ８６又はＰｅｎｔｉｕｍチップ）、ＭＡＣＩＮＴＯＳＨ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ、又はＳＵＮ（登録商標）ワークステーション（ＬＩＮＵＸ又はＵＮＩＸオペレーティングシステムとコンパチブル）又は当業者が知っている他の市販のコンピュータとし得る。プロセス制御のためのソフトウェアは、入手可能であるか、又はビジュアルベーシック、フォートラン、ベーシック、ジャバなどの標準的なプログラミング言語を用いて当業者により容易に作ることができる。

一般に、本発明の制御システムは、本装置のハウジング内に集積されたフラットパネルディスプレー、マイクロプロセッサ、メモリ、インターフェース回路及びタッチパッドを備える。しかしながら、本発明のどの制御システムも随意に、モニターを備え、このモニターはしばしば、ブラウン管（「ＣＲＴ」）ディスプレー、フラットパネルディスプレー（例えば、アクティブマトリクス液晶ディスプレー、液晶ディスプレー）その他である。コンピュータ回路は、しばしば、例えばマイクロプロセッサ、メモリ、インターフェース回路など多くの集積回路チップを含んだ箱の中に配置される。この箱はまた、随意に、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、書込み可能ＣＤ-ＲＯＭなどの高容量リムーバブルドライブ、及びその他の一般的な周辺要素を含む。キーボードやマウスなどの入力装置は、ユーザー、例えば、制御システムが従うオプション又は動作の選択をユーザーから随意に入力する。

制御システムは、例えば、ＧＵＩ中のセットパラメータフィールドへのユーザー入力の形式、又は事前にプログラミングされた命令セットの形式にてユーザー命令をリクエストし且つ／又は受け取るための適当なソフトウェアを備え得る。次いで、ソフトウェアは、例えば、これらの命令を、装置の操作を命じて所望の操作を実施させるのに適切な言語に変換することができる。

一態様では、この装置は、スタンドアローンの卓上機器である。このようなコンパクトな構成では、一般に、制御システムの計算機能に対処すべくマザーボード上に集積化された中央演算処理装置（ＣＰＵ）が用いられる。この態様では、ＣＰＵは通常はユーザーによりプログラミングできないが、オペレータインターフェースからの指令により柔軟に操作される（後に説明）。

図４は、本発明の装置における制御システムのプロセス制御を実行するソフトウェア構成の典型的なブロックフローチャートを示す。このフローチャートは、オペレータ入力、制御システム指令、及び不定の装填物質を処理して所望の生成物、例えば軟膜にするという制御システムの決定からなる論理シーケンシャルフローを与える多くの可能な案の一つを示唆している。本装置のソフトウェアについての典型的なブロックフローチャートの態様を、図５〜１１に示す。

オペレータインターフェース
本発明の装置は、制御システムにオペレータが命令するためのインターフェースを備え得る。オペレータは、例えば、本装置に装填される全血の容量を入力し、又は分離成分を所望の量だけ濃縮することをリクエストすることができる。オペレータインターフェースは、例えば、隣接した液晶スクリーン上に与えられたメニューオプションの論理フローを誘導する矢印を有するタッチパッドとして構成できる。

本装置は、制御システムを有して構成でき、該制御システムは、基本的なオペレータ入力を受け取り、オペレータによる追加動作なく完了し得る分離／濃縮プロセスを開始させることができる。例えば、オペレータが装填容量と所望の濃縮係数とを入力した後、本装置は、センサー、例えば、空気センサー、レベル検出器、容量モニター及びＲＢＣ検出器を使用し、システム制御機器、例えば、ポンプ制御、バルブ制御機器及び速度制御機器を用いて、さらにオペレータ入力をすることなく所望の生成物を一貫して提供することができる。

本発明のオペレータインターフェースはまた、例えば、操作オプションを与えるため、又はオペレータにシステムの状態を知らせるための、制御システム出力を有し得る。このインターフェースは、オペレータオプション、例えば、装填容量の選択範囲、生成物の濃度の選択範囲、成分組成物の選択、再処理オプションなどを表示できる。このインターフェースは、オペレータ情報、例えば、オペレータプロンプト、ディスク速度、現在のプロセス状況、オペレータ入力と処理結果との間の不一致の知らせ、処理完了の知らせ、アラーム状態などを表示できる。

オペレータは、所望の分離及び濃縮処理を完了するために、オペレータインターフェースを介して制御システムと相互作用できる。例えば、フラットパネル液晶ディスプレー（ＬＣＤ）は、ユーザーに情報を与えることができ、３位置（左、右、中心）タッチパッドは、それぞれのユーザー入力を制御システムに与えることができる（図１２参照）。右のタッチパッド位置は、オペレータがタスクの完了を押すか又は／次のステップに移動するための、一般にディスプレー上の単語「ＮＥＸＴ」の下の矢印とし得る。一般に、単語「ＢＡＣＫ」は、オペレータが前のステップに戻るための、タッチパッド上の左矢印上に表
示され得る。中央のタッチパッド位置（センターキー）は、例えば、システムパラメータの設定のためにディスプレーの中心に与えられた数値及び又は論理オプションを切り替えるために、オペレータにより押され得る。例えば、本発明の典型的な装置の一般的な操作は、以下のように進行し得る。
１）本装置を始動した後、始動／セルフチェック表示がユーザーに待機するよう知らせる。
２）システムのセルフチェックの後に、プロンプト：「使い捨てキットを装填せよ。終わったらＮＥＸＴを押せ。」が現れる。ユーザーは、使い捨てキットの装填後に右矢印（ＮＥＸＴ）を押して次のプロンプトに続けることができる。代わりに、ユーザーは、設定メニューにアクセスするために、単語「設定」の下にあるタッチパッド上のセンターキーを押すこともできる。
３）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「センターキーを用いて血液容量を選択し、それが終わればＮｅｘｔを押せ。」が現れる。血液容量の範囲、例えば、「４５０〜５００ｍｌ」がディスプレーの中心に与えられる。ユーザーは、もし４５０〜５００ｍｌの血液を処理するのならば、右矢印（ＮＥＸＴ）を押すことができる。代わりに、ユーザーは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して適当な範囲を選択する前に、センターキーを押して代わりの血液容量装填範囲を循環させることもできる。
４）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「血漿収集：［＃＃＃］。処理モード：［＃＃］。ＮＥＸＴを押して設定を確認せよ。」が現れる。オペレータは、センターキーを押してオプションの血漿収集又は濃縮の設定を切り換えることができる。オペレータは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して設定を確かめて進むことができる。
５）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「４５０〜５００ｍｌの血液が５０〜６０ｍｌの生成物を生じる。ＮＥＸＴを押して確認せよ。」が現れる。オペレータは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して確認するか、又は左矢印（ＢＡＣＫ）を押して設定表示に戻る。
６）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「血漿を収集したいか？センターキーを用いてオプションを選択した後、ＮＥＸＴを押せ。」が現れる。オペレータは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して選択し次に進む前に、センターキーを押して「ＹＥＳ」又は「ＮＯ」を与える。もし「ＹＥＳ」が選択されたなら、オペレータが血漿保持容器から一定の血漿を収集できるように、本装置は、最初の処理サイクル（パス）が完了した後、停止する。
７）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「センターキーを用いて処理モードを選択した後、ＮＥＸＴを押せ。」が現れる。オペレータは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して先に進む前に、センターキーを押して「ＮＯＲＭＡＬ」又は「ＳＰＬＩＴ」処理オプションを与えることができる。もし「ＳＰＬＩＴ」が選択されたならば、本装置は、最初に全血液のうちの少容量を分離及び濃縮し、ユーザーが最初に濃縮された血漿フラクションを取り出すことを可能にした後、残りの操作を続ける。
８）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「ＮＥＸＴを押して処理を開始せよ。」が現れる。オペレータは、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して先に進む。
９）オペレータが右矢印を押すと、処理が始まる。プロセス状況表示は、連続的に現れ、例えば、処理された容量、生成物の容量、及び／又は処理時間を示す。
１０）もしオペレータがステップ６にて血漿の収集を選んだならば、最初の分離パスの完了後、プロンプト：「血漿収集完了。血漿を吸引し、ＮＥＸＴを押せ。」が現れる。オペレータは、血漿サンプルの収集の後、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して次に進むことができる。
１１）オペレータが右矢印を押し、かつ処理が完了すると、プロンプト：「処理完了。生成物＃＃ｍｌを吸引し、ＮＥＸＴを押せ。」が現れる。オペレータは、濃縮された血漿生成物の収集後、右矢印（ＮＥＸＴ）を押して次に進む。
１２）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「所望ならば、保持袋クランプを閉じて袋を引き離せ。ＵＮＬＯＡＤを押して使い捨て用品を取り外せ。」が現れる。オペレータは、使い捨てキットを取り外す前に、右矢印（ＵＮＬＯＡＤ）を押して先に進む。
１３）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「使い捨て用品を取り外して下さい。
それが終われば、ｄｏｎｅを押せ。」が現れる。オペレータは、使い捨てキットを取り外した後、右矢印（ＤＯＮＥ）を押して先に進む。
１４）オペレータが右矢印を押すと、プロンプト：「新しい処理を開始する準備ができている。ＮＥＸＴを押して続けよ。」が現れる。

上述したオペレータインターフェースのシーケンスは、説明のために示したのであり、本発明を限定するものではない。

検出器とアクチュエータ
本発明の制御システムによるたいていのデータ収集は、プロセス監視と関係がある。例えば、１以上の空気検出器、ポンプ回転カウンタ、ＲＢＣレベル検出器、ディスク速度検出器、導管ＲＢＣ検出器、流体レベル検出器などからデータを得ることができる。

本発明のコントローラシステムは、インターフェースを介して指令を送り、分離成分の濃縮物のハンズフリーな調製を行うことができる。制御システムは、例えば、ポンプに指示して成分を移送し、分離ディスクの回転を指示し、バルブの切り換えを指示して様々な成分を様々な容器に収集し、且つ／又は超濃縮器の真空ポンプを作動させることができる。

流量の検出
制御システムは、ポンプでの送り手からデータを受け取り、装置において移送されている流体の容量をモニターすることができる。制御システムは、例えば、装填物質を分離ディスクに送るポンプの回転カウンタからデータ入力を受け取ることができる。ポンプ回転をモニターすることにより、制御システムは、例えば、分離ディスクに送られる全血の量、又は該ディスクから濃縮器に押し入れられる分離成分の量を求めることができる。移送容量をモニターするその他の方法、例えば容器の重量の測定、ポンプのストロークカウンター、ソニック／ドップラーフローセンサー、油圧モーターなどは、当業者には明らかであろう。

空気検出
１以上の容器又は導管が空のときを検出するために、空気検出器を本発明に設けることができる。一般に、空気センサーは、全血装填容器及び／又はＲＢＣ保持容器と分離ディスクの間の第１導管に作動可能に連結されている。この構成により、装填物質の終わりが検出できる。空気検出器が装填の終わりにトリガーされると、制御システムは、例えば、分離ディスクに装填された全血の容量を計算し、バルブを切り換えてＲＢＣ保持容器からの装填を継続し、且つ／又はオペレータにアラームを発生することができる。

空気検出器は、当業者には公知の様々な原理にて動作し得る。例えば、空気検出器は、該導管に作動可能に連結され、光吸収、キャパシタンス、導電率などの変化により空気を検出することができる。

ＲＢＣレベル検出器
本発明の制御システムは、例えば、軟膜物質を収集する時間を決めるために、分離ディスクでのＲＢＣレベル検出器からデータを受け取ることができる。ＲＢＣレベル検出器は、当業者には容易に分かる様々な構成とし得る。例えば、ＲＢＣ検出器は、光吸収、光散乱、蛍光などを検出できる。

ＲＢＣレベル検出器は、透明な分離ディスク又は透明な窓を備えたディスク内にて１以上の所定のレベルをモニターするように、本装置に（動作可能な方向にて）取り付けられ方向付けられ得る。回っている分離ディスクに血液を装填しつつ、血漿と細胞に分離する
ことができる。ＲＢＣ検出器は、透明な琥珀色の血漿の存在下ではトリガーしないように構成できる。しかしながら、ＲＢＣが連続的に装填される分離ディスクの周囲に集積するにつて、最終的にはＲＢＣ界面が所定のレベルに達してＲＢＣレベル検出器をトリガーし得る。制御システムは、例えば、バルブを切り換えて軟膜の収集を始め、収集された軟膜の容量のモニターを開始することで、トリガーされたＲＢＣレベル検出器に応じることができる。

ＲＢＣレベル検出器をトリガーする分離ディスク中のＲＢＣのレベルは、例えば、血液成分の収集の開始又は終了点として設定できる。例えば、ＲＢＣ検出レベルは、血漿の収集を終了し軟膜の収集を開始する信号としてＲＢＣが出口ポートを出ていく直前に作動するように、分離ディスクの上部近くに設定できる。代わりに、例えば、ＲＢＣ検出レベルは、血小板の乏しい血漿の収集を終了し血漿-軟膜の豊富な血小板の収集を開始するように、より下方に設定できる。

ＲＢＣ検出器レベルは、分離ディスクの特定の容量、ジオメトリー及び回転速度に適するように調整できる。当業者には理解できるように、このレベルは、実験的に決めることができる、又は例えば、ディスク容量、所望の成分特性、デッド容量などを伴う計算によって予測できる。本発明の装置は、検出レベルの選択範囲を与えるべく、複数の又は可動のＲＢＣレベル検出器を有することができる。

ＲＢＣ検出器は、当業者には明らかな方法にて、ＲＢＣ界面以外の細胞界面によりトリガーされるように、構成できる。ＲＢＣ検出器は、例えば、血小板、ＷＢＣ、骨髄細胞、構成要素に分けられた組織細胞、培養細胞、均質化された腺器官細胞などを検出するとトリガーするように構成できる。

分離ディスク速度
分離ディスク速度は、例えば、ディスクが装填又は搾取に適した速度にあることを確認するため、速度制御ループにおけるフィードバックとして、又は安全性をモニターするため、制御システムが入力として受け取ることができる。本発明の一実施態様では、所定の速度、例えば、４５００ｒｐｍ（約２０００ｘｇ）に達するまで、血液はディスクに装填されない。別の実施態様では、分離ディスクが例えば、２０００ｒｐｍ（又は約５００〜１０００ｘｇ）に減速されるまで、制御システムは、軟膜の収集（搾取）を開始させない。制御システムはまた、例えば、過速度の状況にて警報を発し若しくは停止するか、又は処理の終了時にディスクが回転を止めるまで扉のロックを維持すべく、安全性を考慮して分離ディスク速度をモニターすることができる。

分離ディスクの速度検出は、当該技術において公知のいずれの方法によることもできる。ディスクの回転速度は、例えば、ディスクに方向付けた光センサー、機械的回転カウンタ、駆動モーター電力回路における電気パルスカウンタなどによって測定できる。

本発明の一態様では、制御システムは、分離ディスクの速度を制御する。制御システムは、例えば、上述したディスク速度検出器のうち任意のものからのデータ入力を受け取り、当該技術において公知のフィードバック機構により速度を連続的に調整することができる。

導管ＲＢＣ検出器
本発明の装置は、分離ディスクからの軟膜フローの終わりを正確に検出するために、例えば、分離ディスクと濃縮器の間の第２導管上のＲＢＣ検出器を用いることができる。第２導管上のＲＢＣ検出器から制御システムへの信号により、例えば、軟膜の収集を終了させ、軟膜容量の計算を開始させ、且つ／又はポンプを逆に始動して分離ディスクからＲＢ
Ｃを移すことができる。

ＲＢＣレベル検出器と同様に、導管ＲＢＣ検出器は、光吸収検出器、光散乱検出器、蛍光検出器などのように当該技術においての公知の様々な構成とし得る。検出器の感度は、ＲＢＣ、ＷＢＣ又は他の細胞の特定の濃度にてトリガーするように設定できる。この検出器は、定量的な信号を制御システムに送ることができ、それにより、必要に応じて、例えば、軟膜、構成要素に分けられた組織細胞を検出し、又は、生成物ストリーム中に収集されたＲＢＣの量を変化させるように、トリガーレベルの再構成を行うことができる。

濾液容量検出器
分離成分の濃縮物の容量は、例えば、濃縮物保持容器中の濃縮物の重量又は流体レベルを求めることによって直接測定できる。しかしながら、可変量の濃縮物が、他のループコンポーネント中に存在し得るので、一般には、濃縮物の容量は、供給された分離成分容量から除去された濾液容量を差し引いたものとして間接的に測定される。

濾液容量は、例えば、容器の正味の重量、浮きに連結された可変抵抗器、ディップ・ロッド・キャパシタなどのような当該技術における多くの方法によって検出できる。本発明の一実施態様では、濾液容量は、浮きの経路を横切って光学的アレイを配置して濾液容器中での流体のレベルを測定することによって検出される。流体レベルが変化するにつれ、浮きがシフトして、一連の光学的要素、例えば、ＬＥＤやフォトダイオード間の光の透過を遮りることで、コントローラに伝送される信号パターンを漸次変える。このコントローラは、光学的アレイの透過率を実際の濾液容量に変換するように、較正することができる。

制御システムは、例えば、循環する濃縮ループに作動可能に連結された第２ポンプを停止して生成物の濃縮を終了すること、及び／又はポンプを逆転させて濃縮物を濃縮器及び導管からパージして濃縮物保持（第２）容器に戻すことにより、濾液容量データに応じるようにプログラミングできる。

ポンプ制御
本発明の制御システムは、インターフェースを介したポンプ制御指令により装置内での流体の移送を制御できる。制御システムは、例えば、全血（第１）容器から分離ディスクに血液をポンプで送ることにより分離を開始すること、ＲＢＣレベルが検出された後に軟膜収集を搾取すべく断続的に追加の血液をポンプで送ること、ぎっしり詰まった激減したＲＢＣをディスクからＲＢＣ保持容器に移すべく流れを逆にすることなどのために、第１導管に動作可能に連結された第１ポンプを制御できる。

制御システムは、例えば、十分な分離生成物が濃縮物保持（第２）容器に収集されたとき再循環を開始し、又は濃縮の終わりにて流れを逆転してループデッド容量を収集して保持容器の戻すように、循環する濃縮ループ上の第２ポンプを制御することができる。

バルブ制御
本発明の制御システムは、適宜にバルブを用いて、例えば、本装置のポンプにより移送されている血液又は成分の流れを指示することができる。

本発明のバルブ制御機能を与えるために、当該技術において公知の様々なバルブが使用できる。流体制御バルブの構成は、例えば、ダイヤフラム、ボール・アンド・シート、ロータリー、ピンチ、ワッシャ・アンド・シート、ニードル・アンド・ジェット、フラップなどに及ぶ。バルブは、ワン・ウェイ、ツー・ウェイ、連結部（Ｔ）バルブ、クモ状バルブなどとし得る。しばしば、バルブのコンピュータ制御は、インターフェースを介して実
行され、ソレノイド又はモーターを作動させてバルブを直接切り換える。代わりに、例えば、コンピュータ制御のソレノイドが空気バルブを開放し、圧縮空気を放出させて空気圧バルブを作動して最終的に流体の流れを制御することができる。

一般に、本発明のバルブは、電気又は圧空の力により切り換えられる衛生的な種類である。例えば、２つの作動位置を有する空気圧ピンチバルブは、同じ導管に連結された２つの容器への流れ、又はそれらからの流れを交互に可能にする。このような流れの経路は、例えば、単にバルブを切り換えて第１ポンプを逆転させることにより、第１容器から第１導管を介して全血を装填した後に、激減したＲＢＣを同じ導管を介してＲＢＣ保持容器に戻すことができるためには、本発明において有用である。

ピンチ型のバルブは、衛生的な特性及び廃棄性を得るべく本発明に十分に適応している。自動ピンチバルブは、ソレノイド又は空気圧アクチュエータにより作動されて本発明の導管、例えば、蠕動チュービングを圧迫することで、流れを制御できる。チュービング中の血液又は成分は、機械的な部分には接触せず、このチュービングは、無菌密封された使い捨てセットの一部とすることができる。

制御システム計算
本発明の装置は、一貫したハンズフリー操作を行うことができ、変わり得る環境に柔軟に対応できる。本装置は、このことを、計算及びプログラミングされた論理と共に検出器及び制御指令（上記説明した）を用いることによって達成できる。

一実施態様では、本装置は、第１ポンプ上の回転カウンタをモニターすることにより、分離ディスクに移送された血液容量（Ｖ_ｂ）を想定する。例えば、特定の種類の蠕動チュービングを用いる特定の蠕動ポンプは、ポンプの回転ごとに、一貫した流体の容量を送ることができる。制御システムは、分離ディスクの装填の開始から空気検出器のトリガーまでの装填回転カウントをモニターできる。制御システムは、装填回転カウントに対して、公知の例えば、実験で得られた回転当たりの移送容量を乗じることにより、移送された血液容量（Ｖ_ｂ）を計算できる。

同様な方法で、分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）を計算できる。制御システムは、分離成分の収集の始めから収集の終わりまでの収集又は搾取の回転総数をモニターすることにより、成分容量を計算することができる。例えば、軟膜容量は、ＲＢＣレベル検出器がトリガーしバルブが開いて第２容器に軟膜を収集すると、回転カウントを開始することにより、計算することができる。回転カウントは、ＲＢＣが分離ディスクから出ていき出口ＲＢＣ検出器をトリガーしてポンプを停止させるまで、継続する。この例では、制御システムは、ＲＢＣレベル検出器のトリガーと出口ＲＢＣ検出器のトリガーとの間の回転カウントから軟膜容量を計算することができる。もし本装置が血液分離のさらなるパスにおいてさらなる血液装填を処理し続けるならば、制御システムは、各パスのトリガー事象間の総計回転カウントから収集された全軟膜容量を計算することができる。

濃縮した分離成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）は直接測定することができるけれども、本発明の一態様では、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）から濾液容量（Ｖ_ｆ）を引くことによる、濃縮された成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）の計算方法が与えられる。分離成分が濃縮されるにつれ、それらの容量の一部は、限外濾過膜に対する透過側での濾液として失われる。なお、濃縮した分離成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）から濾液の容量（Ｖ_ｆ）を差し引いたものは、元の分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）に等しくなければならない。よって、濃縮した分離成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）は、元の分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）から濾液の容量（Ｖ_ｆ）を差し引いたものに等しくなければならない。すなわち、
Ｖ_ｃｓｃ＋Ｖ_ｆ＝Ｖ_ｓｃ ならば、
Ｖ_ｃｓｃ＝Ｖ_ｓｃ-Ｖ_ｆ となる。

本発明のこの態様では、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）は、例えば、ポンプ回転カウントから分かり、濾液容量（Ｖ_ｆ）は、例えば、濾液容器での光学アレイのモニタリングから分かる。それから、制御システムによる簡単な算術計算により、濃縮した分離成分容量（Ｖ_ｃｓｃ）を与えることができる。

本発明の別の態様は、オペレータの予想を受け取って、プロセスが予想されたように進んだか否かを調べるチェックシステムとすることができる。プロセスの開始時には、オペレータは、例えば、装填物質の予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）を入力するように促され得る。装填の終了時には、実際の血液容量（Ｖ_ｂ）が、ポンプ回転カウントについての制御システムのモニタリングから分かる。予想される容量と実際の容量を比較してプロセスが予想されたように進行したことを確認することは、制御システムには簡単な計算である。もしこれらの値が所定の量、例えば、約３０％以上だけ異なっていれば、制御システムは、オペレータに知らせ、その差及び本システムの生成物への可能性のある影響を提示することができる。

制御システムは、血液容量（Ｖ_ｂ）に分離係数を乗じたものから、予想される分離成分容量（Ｖ_ｅｓｃ）を計算できる。分離係数は、取り除かれて分離成分とされる装填部分である。分離係数は、例えば、オペレータにより入力でき、又は制御システムにおけるデフォルトの設定とし得る。本装置は、実際の分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）が予想される分離成分容量（Ｖ_ｅｓｃ）に等しくなるまで、処理を継続する。例えば、もし本装置に装填された血液容量（Ｖ_ｂ）が５００ｍｌで、分離係数が０．３０であるならば、本装置は、１５０ｍｌの分離成分が収集されるまで処理を継続する。本装置による血液成分の分離での一般的な分離係数は、約０．２５〜約０．４の範囲にある。（注意：例えば、全体の血液容量及びヘマトクリットの両方を考慮して予想される軟膜容量を計算するために、オペレータに表を提示することができる。このヘマトクリットは、例えば、第１パスを完了してＲＢＣ検出の点に行くのに用いられる血液の容量から求めることができる。）

制御システムは、濃縮係数を乗じた分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）から予想される濃縮した分離成分容量（Ｖ_ｅｃｓｃ）を計算することができる。濃縮係数は、濃縮中に限外濾過膜の滞留側に保持される分離成分の部分である。濃縮係数は、例えば、オペレータにより入力できるか、又は制御システムにおけるデフォルトの設定とし得る。本装置は、実際の濃縮された分離成分容量（Ｖ_ｃｓｃ）が予想される濃縮された分離成分容量（Ｖ_ｅｃｓｃ）に等しくなるまで、濃縮を継続できる。例えば、もし本装置により収集された分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）が１５０ｍｌで濃縮係数が０．３３であるならば、本装置は、例えば、５０ｍｌの濃縮した分離成分が、循環する濃縮器ループ中に残るまで（濾液容器中で検出される濾液は１００ｍｌ）、濃縮を継続する。本装置による分離血液成分の濃縮での一般的な濃縮係数は、約０．２０〜約０．４又は約０．３３の範囲にある。

本発明の別の実施態様では、オペレータは、手動による介入又はオペレータインターフェースを介したプログラミングにより、処理の完了前に処理を随意に休止することができる。例えば、分離及び／又は濃縮操作は、特定の血液成分の初期サンプリングを可能にする休止により分離された初期段階と最終段階に分けることができる。初期にサンプリングされた成分は、例えば、濃縮前の血漿を含み得る。

血漿-軟膜の濃縮物
本発明の装置は、例えば、創傷封止／組織再生マトリックス用のフィブリン接着剤又は血漿-軟膜の濃縮物のために、濃縮された血小板のない血漿を一貫して作る柔軟な制御システムを設ける。

濃縮された血漿のみでも、さらされるとフィブリン接着剤として、かつカルシウムイオンの存在下にて活性剤として働くことができる。濃縮されていない血漿は、約２〜４ｍｇ／ｍｌのレベルのフィブリノゲンを含む。フィブリン接着剤組成物における一貫した確実なゲル化のためには、フィブリノゲンの有効なレベルは、例えば、約５ｍｇ／ｍｌ以上である。よって、フィブリン接着剤の製剤のためには、血漿が、例えば、約２．５倍以上に濃縮される。フィブリノゲンのレベルは、しばしば、病気の患者では標準以下であり、よって、フィブリン接着剤製剤のために、これらの患者から自己の血漿のさらなる濃縮が必要となる。

フィブリノゲン蛋白質は、カルシウムイオンの存在下にてトロンビンにより切断され、不溶性のフィブリン網状構造を作る。フィブリン接着剤の凝固時間及び強度は、フィブリノゲン、カルシウムイオン及びトロンビンの濃度に依存する。トロンビン及びカルシウムは、フィブリン接着剤を適用して創傷を封止する直前に、フィブリノゲン濃縮物に加えられる。本発明では、例えば、少なくとも約、５ｍｇ／ｍｌのフィブリノゲンの濃度が、血漿の限外濾過濃縮により得られる。トロンビンは約１００Ｕ／ｍｌ以上にて加えられ、より少ない量で凝塊の形成を減速させる。カルシウムイオンは、任意のカルシウムキレート抗凝血剤、及びさらに、例えばトロンビンの単位当たり０．００４ｍｇＣａ^＋＋を制圧するのに適した量にて、フィブリン接着剤製剤に加えることができる。血漿濃縮物はまた、例えばフィブリンの重合又は架橋を促進する因子ＸＩＩＩなどの他の凝固蛋白質をも与える。

本発明の血漿-軟膜の組成物は、例えば、濃縮されたフィブリノゲン、濃縮された血小板、及び／又は濃縮された白血球を含む。これらの要素の各々は、創傷封止剤又は組織再生マトリックスに益することができる。

正常な全血の血小板の総数は、マイクロリットル当たり約１５０，０００〜４００，０００である。軟膜の濃縮物において、血小板は、例えば、マイクロリットル当たり少なくとも約１ｘ１０^６、又はほぼ６〜１０倍に濃縮される。本発明では、これは遠心濃縮と限外濾過との組合わせにより達成できる。軟膜の濃縮物における増強された血小板の濃度により、強い収縮性マトリックスを得ることができる。加えて、血小板は治癒を促進する成長因子、例えば、ＰＤＧＦを放出することができる。

末梢血における正常なＷＢＣ総数は、例えば、マイクロリットル当たり４，０００〜１１，０００細胞である。ＷＢＣの数は、例えば、軟膜の濃縮物中においてマイクロリットル当たり少なくとも約２０，０００である。血小板と同様に、本発明では、ＷＢＣは遠心濃縮と限外濾過の組合わせにより濃縮される。軟膜の混合物中の多数のＷＢＣが、成長因子を混合し、考えられる感染症と闘う能力を与える。本発明の方法又は装置で調製された軟膜の濃縮物は、４倍、８倍又はそれ以上に濃縮された白血球を提供できる。

損傷した組織の再生のために足場を与えるべく、さらなる構造要素を軟膜の濃縮物に加えることができる。例えば、細かくした自己の骨を軟膜の濃縮物に混合して、骨成長マトリックスを調製することができる。このようなマトリックスは、例えば、外科手術用ドリルの穴又は接触の乏しい骨折部に詰めるのに用いることができる。

ここに記載した例と実施態様は単に説明のためのものであること、及びそれらを考慮した様々な変更又は改変が、当業者に示唆され、かつ本出願の思想及び権限並びに特許請求の範囲の範囲内に含まれることが理解されよう。ここで引用した総ての刊行物、特許及び特許出願が、あらゆる目的のためにそれら全体としてここで援用される。

典型的な分離／濃縮装置ハードウェアの概念図である。 ロータリーシールの分解図である。 分離ディスクポートを中心に配置し方向付ける閉鎖した遠心分離器チャンバーのアイリス扉の概念図である。 典型的な装置動作のソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 装置オペレータのインターフェースの言語選択のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 手動による停止応答のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 装置の設定を選択するための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 装置初期化の選択及びプロンプトのための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 軟膜の自動収集のための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 処理流体を保持容器に自動的に移すための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 装置清浄化シーケンスのための典型的なソフトウェア構成の概略的なブロックフローチャートである。 フラットパネル液晶ディスプレー（ＬＣＤ）及びオペレータインターフェースのタッチパッドの概念図である。

符号の説明

１ 全血（第1）容器
２ 分離ディスク
３ 入口ポート
４ 第１導管
５ 空気検出器
６ 第１ポンプ
７ 出口ポート
８ 濃縮物保持（第２）容器
９ 第２導管
１０ ＲＢＣ検出器
１１ 第２バルブ
１２ ＲＢＣレベル検出器
１３ 濃縮器ループ
１４ 第２ポンプ
１５ 濃縮器
１６ 血漿保持容器
１７ 真空ポンプ
１８ 第１（連結部）バルブ
１９ ＲＢＣ保持容器
３１ セラミックシール
３２ グラファイトシール
３３ ゴム製シールバネ

Claims (87)

1. 分離ディスク、濃縮器及び第２導管を備えた使い捨てセットであって、該第２導管により分離ディスクと濃縮器とが流動自在に連結される、前記使い捨てセット。
2. 第１導管と１以上のカセットとをさらに備え、該カセットは、第１導管及び／又は第２導管を備え、システムコンポーネントをガイドして取り付けることで、システムコンポーネントに使い捨てセットを作動自在に取り付ける、請求項１に記載の使い捨てセット。
3. システムコンポーネントが、１以上のバルブ、１以上の検出器、及び／又は１以上のポンプからなる、請求項２に記載の使い捨てセット。
4. 使い捨てセットがプラスチックから作られる、請求項２に記載の使い捨てセット。
5. 使い捨てセットが、ガンマ線により殺菌される、請求項２に記載の使い捨てセット。
6. 使い捨てセットを封じ込める密封容器をさらに備える、請求項６に記載の使い捨てセット。
7. 濃縮された血液成分を作る装置であって、
   ａ）第１導管を通して血液を受け取る分離ディスクであって、回転して求心力を発生することで、濃度に従って血液を２以上の血液成分に分離する前記分離ディスク；
   ｂ）第１導管に作動自在に連結された第１ポンプに対し、作動自在に連結された制御システムであって、ポンプを制御することにより、血液及び／又は血液成分の分離ディスクへの移送を制御する前記制御システム；及び
   ｃ）第２導管を通して１以上の血液成分を分離ディスクから受け取る濃縮器であって、該濃縮器は少なくとも１つの限外濾過膜を備え、該膜は、滞留側と透過側とを含み、該装置の操作中、前記血液成分は圧力勾配により該膜の滞留側に接触させることで、１以上の低分子量の分子を該膜を通って該膜の透過側に通過させて血液成分を濃縮する前記濃縮器；
   を備える前記装置。
8. 前記低分子量の分子が水を含む、請求項７に記載の装置。
9. 分離ディスクが、第１導管を通して第１容器から血液を受け取り、該第１容器は、１００ｍｌ〜５００ｍｌの血液を含み、該血液が前記装置により自動で処理される、請求項７に記載の装置。
10. 分離ディスクが遠心分離器チャンバーに回転自在に取り付けられる、請求項７に記載の装置。
11. 分離ディスク、遠心分離器チャンバー、濃縮器、及び制御システムが卓上ハウジング内に収容される、請求項１０に記載の装置。
12. 遠心分離器チャンバーが防振されている、請求項１０に記載の装置。
13. 遠心分離器チャンバーがアイリス扉を備える、請求項１０に記載の装置。
14. アイリス扉が、分離ディスクを中心に置き、ポート方向合わせ用キー溝を備え、ＲＢＣ界面検出器の取付位置を与え、且つ／又は力を加えてロータリーシール上の密封圧力を維持するように構成される、請求項１１に記載の装置。
15. ＲＢＣ界面検出器が、分離ディスクの１以上のレベルにて１以上のＲＢＣ界面を検出するように、作動自在な方向にて遠心分離器チャンバーに取り付けられ、ＲＢＣ界面検出器が、制御システムに作動自在に接続される、請求項１０に記載の装置。
16. 制御システムが連結部バルブに作動自在に接続され；
    連結部バルブが第２導管に作動自在に連結されることで、分離成分が交替に第２導管から血漿容器に送られ；そして
    制御システムは、ＲＢＣ界面が検出されるまで、分離ディスクから血漿容器への低濃度成分の移送を指示する；
    請求項１５に記載の装置。
17. 制御システムがモーターに作動自在に接続され、該モーターが分離ディスクの回転を駆動する、請求項７に記載の装置。
18. 制御システムが分離ディスクの回転を指示して、約２０００ｘｇの力を発生させる、請求項１７に記載の装置。
19. 処理の完了前に血液成分のサンプリングができるように、制御システムが分離又は濃縮処理を適宜休止させる、請求項７に記載の装置。
20. 制御システムがモーターに作動自在に接続され、該モーターが分離ディスクの回転を駆動し；
    制御システムがバルブに作動自在に接続され；
    前記バルブが第２導管に作動自在に連結され、第２導管における分離成分の移送を制御し；そして
    制御システムが、ＲＢＣ界面の検出後、バルブの開放及び分離ディスクの回転を指示して約５００ｘｇ〜約１０００ｘｇの力を発生させる；
    請求項１５に記載の装置。
21. 所定のレベルのＲＢＣ界面を検出するために、ＲＢＣ界面検出器が前記装置に取り付けられることで、所望の組成の分離成分が第２導管に移送される、請求項２０に記載の装置。
22. 第１導管及び第２導管が蠕動チュービングからなる、請求項７に記載の装置。
23. 第１導管、分離ディスク、第２導管及び／又は濃縮器が使い捨てである、請求項７に記載の装置。
24. 第１導管、分離ディスク、第２導管及び／又は濃縮器が使い捨てキットのコンポーネントである、請求項７に記載の装置。
25. 前記装置が上部サイドを有し、使い捨てキットのコンポーネントが前記装置の上部サイドに装填される、請求項２４に記載の装置。
26. 第１導管、分離ディスク、第２導管及び／又は濃縮器がガンマ線で殺菌される、請求項７に記載の装置。
27. 分離ディスクがロータリーシールを備え、該シールは、グラファイトシール中に圧入されるゴム製シールバネからなる、請求項７に記載の装置。
28. 分離ディスクがボウルを含み、該ボウルが１〜５またはそれより小のアスペクト比を有する、請求項７に記載の装置。
29. 分離ディスクが溶接リブを備える、請求項７に記載の装置。
30. 分離ディスクが放射状チャネルを備える、請求項７に記載の装置。
31. 分離ディスクが入口ポートと出口ポートとを備え、これらのポートが同じ方向に向けられている、請求項７に記載の装置。
32. 分離ディスクが、入口ポート及び出口ポートの方向を制御するキー溝を備える、請求項３１に記載の装置。
33. 第１ポンプが、制御システムに作動自在に接続された回転カウンタを備え、制御システムはそれにより１以上の移送容量をモニターする、請求項７に記載の装置。
34. 空気検出器が第１導管に作動自在に接続され、該空気検出器が制御システムに作動自在に接続される、請求項７に記載の装置。
35. 制御システムは、第１導管内で空気が検出されると、第１ポンプの動作を終了させる、請求項３４に記載の装置。
36. 第１ポンプが、制御システムに作動自在に接続された回転カウンタを備え、それにより制御システムは、空気が検出されたとき、分離ディスクに移送された血液容量（Ｖ_ｂ）を求める、請求項３５に記載の装置。
37. 空気検出器が第１導管に作動自在に連結され、該空気検出器が制御システムに作動自在に連結され；
    第１ポンプが、制御システムに作動自在に接続された回転カウンタを備える、それにより、制御システムは、空気が検出されたとき、分離ディスクに移送された血液容量（Ｖ_ｂ）を求め；そして
    制御システムは、オペレータにより入れられた予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）を移送された血液容量（Ｖ_ｂ）と比較し、移送された血液容量（Ｖ_ｂ）が予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）の約３０％内にない場合には、コンピュータが１以上のエラー警告をオペレータ送る、請求項７に記載の装置。
38. 制御システムが予想される分離成分容量（Ｖ_ｓｃｅ）を計算し、該計算は、分離係数に血液容量（Ｖ_ｂ）又は予想される血液容量（Ｖ_ｅｂ）のうち小さい方を乗じることを含む、請求項３７に記載の装置。
39. 分離係数が、約０．２５〜約０．４の範囲の値のオペレータ入力により設定される、請求項３８に記載の装置。
40. 制御システムは、分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）が予想される分離成分容量（Ｖ_ｅｓｃ）に等しくなると、第１ポンプの動作を終了させる、請求項３８に記載の装置。
41. 濃縮した分離成分の容量（Ｖ_ｃｓｃ）が、濃縮係数を乗じた分離成分の容量（Ｖ_ｓｃ）に等しくなったとき、制御システムが濃縮の終了を指示する、請求項４０に記載の装置。
42. 前記濃縮係数が、約０．２〜約０．４の範囲の値のオペレータ入力により設定される、請求項３８に記載の装置。
43. 前記膜の透過側が濾液容器に流れ込み、該濾液容器が、光学アレイ容量検出を備え、該光学アレイが、制御システムに作動自在に接続され、それにより、濾液容器中の濾液の容量（Ｖ_ｆ）を伝送する、請求項７に記載の装置。
44. ＲＢＣ検出器が第２導管に作動自在に連結され、該ＲＢＣ検出器が制御システムに作動自在に接続される、請求項７に記載の装置。
45. ＲＢＣがＲＢＣ検出器にて検出されると、制御システムが第１導管上の第１ポンプの動作を終了させる、請求項４４に記載の装置。
46. 処理の完了前に血液成分のサンプリングができるように、制御システムが分離又は濃縮処理を適宜休止させる、請求項７に記載の装置。
47. 制御システムが連結部バルブに作動自在に接続され、該連結部バルブが第１導管に作動自在に連結され、連結部バルブが作動すると、分離ディスクからの血液成分の移送がＲＢＣ保持容器に向けられ；そして
    制御システムが連結部バルブの作動を指示し、操作の終了後に第１ポンプの逆流を指示し、それにより、残留血液成分が分離ディスクからＲＢＣ保持容器に移送される、請求項４５に記載の装置。
48. １以上の分離成分がＲＢＣ保持容器に移送され、それにより、分離ディスクからの残留血液成分を分離成分で再構成し、その際、この分離成分は濃縮器により受け取られてはいない、請求項４７に記載の装置。
49. 再構成された成分が患者への注入に適する、請求項４８に記載の装置。
50. 前記装置が、再構成された成分を再処理するよう構成される、請求項４８に記載の装置。
51. 前記膜を横切って加えられる圧力勾配が、膜の透過側に流動自在に連通した真空ポンプを含む、請求項７に記載の装置。
52. 前記限外濾過膜が約２ｋＤａ〜約１５０ｋＤａの分画分子量を有する、請求項７に記載の装置。
53. 濃縮器が接線方向フローフィルターを備える、請求項７に記載の装置。
54. 濃縮器が中空ファイバーフィルターを備える、請求項５３に記載の装置。
55. 第２導管が第２容器に流動自在に連結され、第２導管が第２ポンプに作動自在に連結される、請求項７に記載の装置。
56. さらに、循環ループを備え、該循環ループが、第２導管、第２容器、第２ポンプ及び濃縮器を含み、分離成分が第２ポンプの制御下にて再循環させられる、請求項５５に記載の装置。
57. 制御システムが第２ポンプに作動自在に接続され、それにより、制御システムが、前記
    循環ループにおける分離成分の移送を制御する、請求項５５に記載の装置。
58. 前記１以上の分離成分が、血漿、軟膜、又はＲＢＣを含む、請求項７に記載の装置。
59. 請求項７に記載の濃縮された血液成分。
60. 濃縮された血液成分が、末梢血レベルの２倍以上のレベルにて存在する１以上の成長因子を含む、請求項５９に記載の濃縮された血液成分。
61. 成長因子が、ＥＧＦ、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＴＧＦ、ＶＥＧＦ及びＦＧＦからなるリストから選択される、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
62. 成長因子が、ｍｌ当たり１００ｐｇより大の濃度のＥＧＦである、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
63. 成長因子が、ｍｌ当たり１５０ｐｇより大の濃度のＦＧＦである、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
64. 成長因子が、ｍｌ当たり８００ｐｇより大の濃度のＶＥＧＦである、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
65. 成長因子が、ｍｌ当たり３０ｎｇより大の濃度のＰＤＧＦである、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
66. 成長因子が、ｍｌ当たり２００ｎｇより大の濃度のＴＧＦである、請求項６０に記載の濃縮された血液成分。
67. 濃縮された血液成分を作る方法であって、
    ａ）分離ディスクの１以上のレベルにて１以上のＲＢＣ界面を検出すること、その際、ＲＢＣ界面レベルは、１以上の分離成分の所望の組成物を与えるべく事前に決められており；
    ｂ）ＲＢＣが収集ストリーム中で検出されるまで、分離ディスクの回転軸に近接した出口ポートから分離成分を収集すること；
    ｃ）分離成分を導管を通して濃縮器に移送すること；及び
    ｄ）分離成分を濃縮すること、その際、この濃縮は限外濾過を含み；
    を含み、それにより、濃縮された血液成分を作る、前記方法。
68. ＲＢＣ界面が検出される前に、血小板の乏しい血液血漿を出口ポートから収集することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
69. トロンビンを、血小板の乏しい血液血漿中に存在するプロトロンビンから製造する、請求項６８に記載の方法。
70. 請求項６７に記載の方法により製造された濃縮された血液成分。
71. 請求項６７に記載の方法、濃縮された血液成分から１以上の成長因子、１以上のコンプリメントカスケード蛋白質、又は１以上の凝固因子を分離することをさらに含む。
72. 濃縮された血液成分をトロンビンに接触させて、フィブリンゲル、創傷封止剤又は骨移植片代用物を調製することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
73. 分離成分の収集が、分離ディスク容量の約１０％以下の収集と、収集の一定期間の間の休止とからなるサイクルを繰り返すことを含む、請求項６７に記載の方法。
74. 処理の完了前に、適宜に分離又は濃縮処理を休止すること、及び血液成分のサンプリングをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
75. 血液又は血液成分を回転している分離ディスクに装填することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
76. 分離ディスクに装填された全血液容量（Ｖ_ｂ）を求め、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）をモニターし、予想される分離成分容量（Ｖ_ｓｃｅ）を計算し、そして、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）が予想される分離成分容量（Ｖ_ｓｃｅ）に等しくなると、分離成分の収集を終了することをさらに含む、請求項７５に記載の方法。
77. 予想される分離成分容量（Ｖ_ｓｃｅ）を分離係数を乗じた全血液容量（Ｖ_ｂ）として計算することをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
78. 分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）を求め、予想される濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃｅ）を計算し、濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃ）をモニターし、そして、濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃ）が予想される濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃｅ）に等しくなると、分離成分の濃縮を終了することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
79. 予想される濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃｅ）を、濃縮係数を乗じた分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）として計算することをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
80. 濃縮された成分容量（Ｖ_ｃｃ）が、分離成分容量（Ｖ_ｓｃ）から濃縮器濾液容量（Ｖ_ｆ）を引いたものとして計算される、請求項７８に記載の方法。
81. ａ）における検出、ｂ）における収集、ｃ）における移送及びｄ）における濃縮が、１つの卓上機器により実行される、請求項６７に記載の方法。
82. 制御システムによる、ａ）における検出のモニタリング、ｂ）における収集の指示、ｃ）における移送の指示及び／又はｄ）における濃縮の指示をさらに含む、請求項６７に記載の方法。
83. 請求項７に記載の装置で血液を処理することを含む、濃縮された血液成分の製造方法。
84. 導管を介して濃縮器に連結された分離ディスクを作ること、
    を含む、使い捨てセットの製造方法。
85. 使い捨てセットを前記装置にガイドして取り付けるように構成された１以上のカセットを作ることをさらに含む、請求項８４に記載の方法。
86. 使い捨てセットを前記装置に装填することをさらに含む、請求項８５に記載の方法。
87. 濃縮された血液成分を調製する装置であって、
    ａ）血液を含んだ容器であって、該血液は、１以上の高濃度成分、１以上の中間濃度成分、及び／又は１以上の低濃度成分からなる血液成分を含み、該血液成分はさらに低分子量の分子及び高分子量の分子を含む前記容器；
    ｂ）第１導管を介して前記容器に流動自在に連通した第１ポートを備えた分離ディスクであって、分離ディスクの回転軸に近接した第２ポートを備え、前記装置に回転自在に取り付けられた前記分離ディスク；
    ｃ）第１導管に作動自在に連結されたポンプ；
    ｄ）第２導管を介して分離ディスクの第２ポートに流動自在に連通した濃縮器であって、滞留側と透過側とを備えた１以上の限外濾過膜を含んだ前記濃縮器；
    ｅ）第２導管に作動自在に連結されたバルブであって、それにより第２導管を通る血液成分の移送を制御する前記バルブ；
    ｅ）バルブに作動自在に接続された制御システムであって、前記ポンプに作動自在に接続され、それにより、前記容器、分離ディスク、及び濃縮器の間で血液の移送を制御する前記制御システム；及び
    ｇ）制御システムに作動自在に接続され、かつ分離ディスクに対して動作可能な方向にて前記装置に取り付けられ、それにより、分離ディスクにおける充填レベルを検出する検出器；
    を備え、それにより、
    制御システムが、前記容器から分離ディスクへの血液の移送を指示し；
    前記分離ディスクが回転することで、求心力を発生し；
    該求心力が、血液成分を濃度順に分離し、それにより、１以上の高濃度成分を分離ディスクの周囲に集積させ、低濃度成分及び／又は中間濃度成分を分離ディスクの第２ポートに集積させ；
    前記高濃度成分が、検出器により検出されるレベルまで集積し；
    前記検出器が信号を制御システムに伝送し；
    前記制御システムは、前記バルブの開放を指示して、低濃度成分及び／又は中間濃度成分が分離ディスク出口ポートから濃縮器中へ及び前記膜の滞留側に流れることができるようにし；
    前記膜は、低分子量の分子が滞留側から透過側に通ることを可能にし、それにより、低濃度成分及び／又は中間濃度成分を濃縮し；
    それにより、濃縮された血液成分を調製する、前記装置。