JP2015186574A - 血液細胞収集システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ドナーから収集された血液成分から最小の時間で最大数の的確な製剤を収集するシステムを提供する。【解決手段】製剤が1単位の血小板又は2単位の血小板(2倍の血小板)又はそれ以上の単位の血小板であっても、選択された血小板製剤に必要とされる量を超える余剰の血小板を収集することなく、選択された血液分離手順に対する最大量の血小板を収集するシステムが提供される。当該システムは、選択された手順がうまく完了できずにオペレータが他の許可手順の選択を要求された場合を除いて、オペレータの介入なく、当該手順の間中、血小板収集に対する血小板収量目標値を調整しつづける。【選択図】図5

Description

本発明は、例えば血液のような生体液の粒子又は成分を分離するためのシステムに関する。本発明は例えば白血球や血小板のような血液成分の分離に関連して、特に効果を有する。
多くの異なる分野において、精製された液体又は精製された粒子最終製品のいずれかを得るためには、粒子を含む液体をろ過又は処理しなければならない。より広い意味で、フィルタは粒子を物質から除去するか、又は、分離することのできる装置である。それゆえ、本明細書において使用される「ろ過」という用語は、多孔質媒体素材に限定されず、粒子を互いに分離したり、又は粒子を液体から分離したりする多くの異なるタイプの装置や処理を含む。
医療分野においては、しばしば血液のろ過が必要とされる。全血は様々な液体成分や粒子成分から構成される。血液の液体部分はほとんどが血漿から構成されており、粒子成分は赤血球、白血球、及び血小板(栓球)を含んでいる。これらの構成物質は類似の密度を有する一方で、それらの平均密度の関係、つまり密度が減少する順序は、赤血球、白血球、血小板そして血漿の順となる。さらに、粒子成分のサイズの関係は、サイズが減少する順序に、白血球、赤血球そして血小板の順となる。最も一般的な精製装置では、密度差及びサイズ差又は界面化学特性に基づいて、血液成分を分離及び/又はろ過している。
典型的には、献血による血小板は、遠心分離機を用いて他の血液成分から分離又は採取される。白血球又は他の選択された成分も採取される場合もある。遠心分離機によって血液分離容器を回転させ、遠心力により、容器内で成分を分離する。使用においては、血液を分離容器に入れ、非常に速いスピードで回転させると、遠心力により血液成分は層を成し、特定の成分が別々に取り除かれる。成分は、階層化した血液成分の層内に配置されたポートを通り取り除かれる。
血漿中の白血球と血小板は、中間密度の層すなわち「バフィーコート」を形成する。典型的な遠心収集処理は、バフィーコート中の血小板から白血球を一貫して且つ満足のいくようには分離することができないため、結果を改善するために他の処理が加えられている。一つの手段として、遠心分離の後、白血球を取り除くために、血小板を多孔質織布フィルタ又は非織布フィルタ(これらは表面修飾されていてもよい)に通過させる。しかしながら、多孔質フィルタの使用は、それ自体に起因する一連の問題を引き起こす。標準的な多孔質フィルタは、約5〜20%の血小板を恒久的に除去又はトラップしてしまうため、非効率的なことがある。これらの標準的なフィルタはまた、「血小板の生存能力」を減少させることがある。すなわち、血小板がいったんフィルタを通過すると、一定の割合の血小板が適切に機能しなくなり、部分的に又は完全に不活性となる場合がある。さらに、多孔質フィルタは、炎症メディエータであり血管拡張因子であるブラジキニンの放出をもたらし、患者に低血圧発作を起こさせる可能性がある。また、多孔質フィルタは高価であり、多くの場合、ろ過処理を行うためには、時間のかかる手作業を必要とする。多孔質フィルタは十分な数の白血球を除去することにおいて効果的であるが、不活性化した血小板はフィルタを詰まらせることがある。それゆえに、少なくともある多孔質フィルタの使用は、オンライン処理において適していない。
他の分離処理は、遠心溶出法(centrifugal elutriation)として知られているものである。この処理は血漿中に懸濁した細胞を、膜フィルタを使用することなく分離する。細胞が懸濁した血漿を、回転する遠心機上に配置した漏斗形状のチャンバに導入する。さらに液体をチャンバに流し込むと、サイズが小さく、沈殿の遅い細胞は、チャンバ内のエルトリエーション境界(elutriation boundary)へと移動し、一方、サイズが大きく、沈殿の速い細胞は、最も強い遠心力を受けるチャンバの領域へ移動する。このタイプのチャンバは、白血球除去(leuko―reduction)又はLRSチャンバと呼ばれ、例えば、米国特許第5,674,173号明細書及び米国特許第6,053,856号明細書に記載されている。
アフェレーシス遠心血液分離装置は、事前に選択された血液成分をドナーから集めると同時に、他の成分を該ドナーに戻す。集められた成分は、ある単位量に分けられ(これらは「製剤(product)」と呼ばれる場合もある)、患者へ再注入される。例えば、血小板等の選択された細胞の種類の製剤は、患者への投与に適した細胞数又は量が選択されなければならない。ある特定のドナーは、ある量及びある特定のタイプの細胞を、ある特定の時間において供血できる可能性がある。この可能性により、ある特定の献血手順の間に該ドナーから収集することができる製剤の数及びタイプが決定される。最少の時間で最大数の適格な製剤を集めるために、収集手順を最適化することは有益である。献血手順で得られたものは、収集の完了後に最終的に決定されるが、ドナーから収集される可能性のある製剤のタイプと数を予測することは可能である。しかしながら、単なる無駄となる余剰の成分を収集することなく、収集された血液成分で完全な製剤のセットを構成する可能性を高めることは、重要である。
本発明は、流体、特に血液及び血液成分中に懸濁された粒子を分離するための遠心分離機を備える。本装置は、遠心分離機のロータに取り付けられた血液処理容器を有する。製剤の最大可能数に必要な細胞数を超える余分な細胞を収集することなく、ドナーから最大数の製剤を収集するための方法が提供される。不必要に余剰の細胞を収集することは、ドナーの細胞を減少させ、ドナーとオペレータの両方に、そして機械の使用にさらなる時間をとらせ、余剰に収集された血液成分を無駄にする。本発明は、目標数の製剤、例えば2倍血小板製剤をオペレータが選別できるようにすることにより、製剤数を確実に収集できるように最適化することを求めるものである。本装置は、ドナーの特性に基づいて、所定範囲内において細胞(血小板)の収集目標数を選択し、前記選択された数の製剤が実際に収集される可能性を最適化する。多数の範囲、例えば1倍製剤用の範囲、2倍製剤用の範囲、及び3倍製剤用の範囲が設けられる。隣接する範囲は、低い方の範囲に対しては高く且つ隣接する高い方の範囲に対しては低い細胞数である区域により、分割される。該装置は、区域内における細胞数を収集する処理の実行は試みない。
本発明の目的は、遠心分離機ロータと、前記ロータに配置される血液処理チャンバと、余剰の血小板を収集することなく、選択された血小板製剤のために最大量の血小板を収集するための手段を備える血液細胞収集システムを提供することである。
また本発明は、ドナーの献血において適格であるとされる血小板最大量を特定する工程と、前記最大量を含み且つ個々の血小板製剤量に関連付けられた許容される血小板量を含む血小板量範囲を特定する工程と、複数の血液収集手順のそれぞれに対して、前記最大量未満であり且つ前記範囲内であり且つある特定の手順に対する最大値である、手順に固有な血小板量を特定する工程と、前記手順に固有な血小板量に関連付けされた特定の手順に関連して、前記手順に固有な血小板量を収集する工程と、を行う手段をさらに備えた血液細胞収集システムを提供することも目的とする。
他の目的は、複数の範囲を特定することであり、各範囲は隣接範囲から区域により分離される。
他の目的は、手順に固有な血小板量が、区域内で値をとらないようにすることである。
手順の間に、特定する工程を繰り返し、オペレータの介入無しに、手順に固有な血小板量を調整することもまた目的となる。
他の目的は、選択された手順が、受容可能な血小板量を収集することにもはや適していない場合において、別の手順を選択し、前記別の手順に関連付けられた手順に固有な血小板量を収集することである。
前述の概要及び以下の詳細な説明は例示であり、特許請求の範囲にある発明のさらなる説明を提示することを意図していることを理解されたい。
図1は、本発明において、又は本発明とともに使用されるアフェレーシスシステムの1つの実施形態の概略図である。 図2は、本発明に係る、図1のシステム内又は図1のシステムとともに使用するための体外管類回路、カセットアセンブリ、収集バッグアセンブリを備える、チューブ・バッグセットを図示する。 図3は、血液処理容器及び細胞分離チャンバの斜視図である。 図4は、区域によって分けられた許容可能な血小板収量値の範囲のグラフである。 図5は、図1の前記アフェレーシスシステムを制御するための方法を説明するフローチャートである。 図6は、図5の前記フローチャートの部分拡大である。
本発明を説明するために、添付図面が参照される。本発明は、例えばCaridianBCT社により製造されるTRIMA(登録商標)又はTRIMA ACCEL(登録商標)血液成分遠心分離機等の血液処理装置とともに使用されうる。本発明はまた、他の血液成分遠心分離機とともに使用されてもよい。Trima又はTrima Accel遠心分離機は、Itoに与えられる米国特許第4,425,112号明細書に開示されている、1−ω/2−ωシールレスチューブコネクション(one−omega/two−omega seal−less tubing connection)を組み入れている。該コネクションは、回転シールを必要とせずに、作動している遠心分離機のロータから及び該ロータへ、連続的に血液を流せることが、当該分野では知られている。
本発明は、製剤が1単位の血小板、2単位の血小板(2倍の血小板)又はそれ以上の単位であろうと、選択された血小板製剤に必要とされる量を上回る余剰の血小板を収集することなく、選択された血液分離手順において最大量の血小板を収集するためのシステムを含む。該システムは、選択された手順がうまく完了できずにオペレータが他の許可手順を選択することを要求される場合を除いて、オペレータの介入なく、手順の間中、血小板収集において血小板収量目標を調整し続ける。
本発明とともに使用するための、好ましい血液アフェレーシスシステム2は、図1において概略的に図示される。システム2は、連続的な血液成分分離プロセスを提供する。通常、全血はドナーから採取され、実質上、連続的に血液成分分離装置6へと提供され、そこで血液は様々な成分に分離され、そしてこれら血液成分のうちの少なくとも1つが前記装置6から収集される。1つ以上の分離血液成分が、次なる使用のために収集されるか、もしくはドナーに戻される場合もある。前記血液アフェレーシスシステム2において、血液はドナーから採取され、体外管類回路10を含むバッグ・チューブセット8及び血液処理容器12を通じて移動される。バッグ・チューブセット8と血液処理容器12は、共同して、閉鎖、滅菌及びディスポーザブルシステムを構成する。前記セット8は、前記血液成分分離装置6又はアフェレーシスシステムに備え付けられるようになっている。前記分離装置6は、前記体外管類回路10と連結するポンプ/バルブ/センサアセンブリ14、及び前記血液処理容器12と連結する遠心分離アセンブリ16を含む。
前記遠心分離アセンブリ16は、遠心により血液を種々の血液成分の種類に分離するために必要とされる遠心力を供与する、回転可能なロータアセンブリ20にチャネル18を含む。前記血液処理容器12は、前記チャネル18内に嵌合される。血液は、実質上、連続的にドナーから前記体外管類回路10を通り、そして回転する前記血液処理容器12へと流れる。前記血液処理容器12内で、血液は様々な血液成分種類に分離され、そしてこれら血液成分の種類(例えば、白血球、血小板、血漿又は赤血球)の少なくとも一つが前記血液処理容器12より取り除かれる。収集又は治療処置のために保持されるものではない血液成分(例えば、血小板及び/又は血漿)はまた、前記血液処理容器12より取り除かれ、前記体外管類回路10を介してドナーに戻される。血液成分がドナーに戻されうるかどうかにかかわらず、バッチ処理システム(非連続的な全血流入及び/又は非連続的な分離血液成分の流出)、又は小スケールバッチ、又は連続的RBC/血漿分離システムを含む、様々な代替アフェレーシスシステム(示されない)もまた本発明を利用することができる。
前記血液成分分離装置6の動作は、それに内蔵される1以上のプロセッサにより制御される。好適には、該装置6は、増え続けるPCユーザの設備(例えば、CD ROM、モデム、オーディオ、ネットワーク及び他の機能物)とのインターフェースに対応させるために、複数の内蔵コンピュータプロセッサを有するのがよい。様々なその操作状況において前記アフェレーシスシステム2のオペレータを支援するために、前記血液成分分離装置6は、双方向性のタッチスクリーンを伴うグラフィックインターフェース22を含む。
体外管類回路10は、図2に示すように、カセット26並びに複数の管類/収集アセンブリ28、30、32、34、36、38及び40を含みうる。血液除去管類アセンブリ28は、ドナーから前記管類回路10の他の部分へ血液を採取するための針インターフェースを提供する。血液戻し管類アセンブリ30は、血液成分や他の流体をドナーへ戻すための針インターフェースを提供する。単針インターフェースを使用してもよい。3つのライン41、42、44は、血液除去管類アセンブリ28において(図3参照)、ドナーからの血液除去のために提供される。カセット26は、ドナーに接続される前記管類アセンブリ28と、カセット26と血液処理容器12の間のインターフェースを提供する血液注入/血液成分管類ライン・サブアセンブリ32との間に接続される。前記カセット26は、アフェレーシス装置6上のバルブ部材と最終的に係合させるため、前記カセット26内の予め決めておいた間隔関係で、管類部分を位置づけする。そのようなバルブによって、作動時に、ループと管類を通る流量が制御される。
血液と成分を前記処理容器12へ及び前記処理容器12から移送するための4つのライン68、70、94、112は、図2に示される。抗凝血剤管類アセンブリ40、ベントバッグ34、血漿収集アセンブリ36及び白血球収集バッグ38はまた、カセット26と相互に連結される。前記体外管類回路10及び血液処理容器12は、単回使用のための閉鎖・滅菌・ディスポーザブルアセンブリを形成するために、前もって接続される。
前記管類回路10が前記血液成分分離装置6に備え付けられた場合、生理食塩水によって生理食塩水ライン54とフィルタ56(図2を参照のこと)を通り、前記管類回路がプライミングされる。生理食塩水は、前記カセット26の内側通路を経て、そして前記ライン41を経て、前記血液除去アセンブリ28の遠位末端まで流れる。生理食塩水は、次に、血液処理の準備において、血液採取ライン42を逆流し、前記回路10の他の管及び通路内へ、そして抗凝血剤ライン44を逆流する。抗凝血剤の供給源やバッグ(示さず)が、前記抗凝血剤管類アセンブリ40の遠位末端に接続される。抗凝血剤溶液は、フィルタ60と第1ポンプループ62を過ぎて流れ、そして前記抗凝血剤ライン44を通り、前記血液除去アセンブリの遠位末端へと流れる。本明細書に記述される前記ポンプループ62と他のポンプループは、既知の方法で、前記血液処理装置6上の蠕動ポンプに結合される。前記装置6は、種々のバルブの位置並びに蠕動ポンプのスピード及び方向を制御することによって、本明細書に記述される流体の流れの方向と流量を制御する。
前記血液除去ライン42は、血液を前記カセット26へと導き、そこで前記血液は第1圧力センサ63及び第2ポンプループ64を通り過ぎる。第2圧力センサ66は、ポンプに関連づけられた第2ポンプループ64と前記血液処理容器12へと続く血液流入ライン68の間にあり、前記血液処理容器12への注入口において有効な流体圧力を感知する。血液処理容器12からは、前記血液注入/血液成分管類アセンブリ32のRBC排出管類ライン70が出ている。前記排出管類ライン70は、外側ループ74、リターン容器76へと接続される。前記戻し容器76は、液面の高低を検出する前記装置6上のセンサに接触する。前記装置6は、リターンポンプループ78とリターン圧力センサ80を通り過ぎる前記容器からの流出を制御することにより、前記容器内の前記流体がこれら2つのレベルの間にあるように維持する。前記容器76内の前記流体のレベルは、常に上昇したり下降したりするため、ベントバッグ34が、ベント管92を経て前記容器76へ接続される。空気は、滅菌されて、前記容器76と前記ベントバッグ34の間を流れることができる。流体は、前記血液戻しアセンブリ30において、戻し管84へと流れる。前記戻しアセンブリ30はまた、上記で記述されるプライミングのために、前記カセット26の内側から生理食塩水ライン54へと接続される生理食塩水ライン86を含む。必要であれば、代替ライン90を介して赤血球を採取し、収集バッグ(示さず)へ収集することもできる。
血漿もまた、前記血液処理容器12から血漿バッグ36へと収集されうる。必要がある場合、血漿は前記血液処理容器12から血漿ライン94を経てポンプループ104へと引き出される。バルブ(示さず)は、前記血漿を、収集管108を介して前記血漿バッグ36へ、又は接続ループ110を介して前記容器76へ、のいずれかへと切り換える。容器76中の余剰血漿は、上記で記述のように、赤血球と同様の経路でドナーへと戻される。
白血球は、前記管類ライン・サブアセンブリ32において第4細胞ライン112を経て前記血液処理容器12から流出する。前記カセット26において、赤色−緑色フォトセンサ(示さず)は、前記血液処理容器12から前記収集バッグ38への白血球の周期的な流れを制御するために使用されうる。前記白血球は、前記分離装置6上にある蠕動ポンプと結合されたポンプループ118を経て流れる。前記ポンプループ118は、前記カセット26中のバルブのある通路へ接続される。前記血液処理装置6は、バルブを制御して、収集管122を通して前記収集バッグ38へ、又は接続ループ124を通して前記容器76へのいずれかへと白血球を方向づけることができる。前記容器76内の余剰白血球は、上記で記述のように、赤血球や血漿と同様の方法でドナーへと戻されうる。
血液を除去する間、全血は、ドナーから血液除去管類アセンブリ28の管類ライン42へ送られる。前記血液は、ポンプループ64を介して前記装置6によりポンピングされ、前記カセット26及び前記血液注入/血液成分管類アセンブリ32のライン68を経て前記血液処理容器12へ、送り込まれる。その後、分離処理が前記血液処理容器12内で略連続して行われる。すなわち、血液が略連続して導入され、連続的に分離され、そこから分離された成分として流し出される。容器12内で分離処理の後(分離は継続して行われているが)、収集されなかった血液成分は、前記処理容器12からカセット26へ向かい、カセット26を介して、カセット26の容器76へ所定のレベルまで移される。前記血液成分分離装置6は、成分を戻しライン84を介してドナーへ戻すための血液戻しサブモードを開始しうる。血液除去サブモードと血液戻しサブモードのサイクルは、所定量の血液成分が採取されるまで続く。或いは、当該分野で知られる単針構成においては、血液は、単針を介して、交互にドナーから除去され、ドナーに戻される。
ブラケット(示さず)が、前記遠心アセンブリ16の頂面に設けられる。前記ブラケットは、前記細胞分離チャンバ134の排出口136が前記チャンバ134の注入口138よりも回転軸の近くに位置づけされるように、取り外し可能に前記遠心アセンブリ16上のLRSチャンバ又は細胞分離チャンバ134を保持する。該ブラケットは、細胞分離チャンバ134の長手方向軸がロータ回転軸に垂直な平面内となるように、該チャンバ134を遠心分離アセンブリ16に位置付ける。さらに、ブラケットは、細胞分離チャンバの排出口136が回転軸に対向するように、細胞分離チャンバ134を遠心分離アセンブリ16に保持するように構成される。チャンバ134は遠心分離アセンブリ16の頂面に設けられることが好ましいが、遠心分離アセンブリ16の頂面の下方のような、別の位置に固定されてもよい。
図3は、前記血液処理容器12の一部と細胞分離チャンバ134を概略的に図示する。前記血液処理容器12は、通常、環状の流路を有し、注入部分162と排出部分164を含む。
前記注入部分162は、例えば全血のような分離されるべき流体を前記処理容器12へと搬送するための流入管68を含む。分離手順中、前記注入部分162に入る物質は、前記容器12を周回して流れ、前記遠心分離アセンブリ16の回転に応じて、密度の違いにより層を形成する。前記排出部分164は、前記分離容器12から分離された物質を除去するために、前記RBCライン70、前記血漿ライン94及び細胞ライン112のための排出口を含む。前記容器12内で分離された成分のそれぞれは、前記容器12の一つのエリア内のみ、すなわち前記排出部分164で収集、除去される。
前記細胞ライン112の排出口は、白血球を含む中間密度成分を前記細胞分離チャンバ134へと通過させるために、前記細胞分離チャンバ注入口138へ接続される。最初に前記分離容器12で分離された成分は、前記細胞分離チャンバ134でさらに分離される。例えば、白血球は、前記細胞分離チャンバ134内で、血漿及び血小板から分離されうる。このさらなる分離は、前記細胞分離チャンバ134内で、例えば白血球のような粒子の飽和した流動層(saturated fluidized bed)を形成することにより行われる。図3に概略的に図示されるように、複数のポンプ184、188及び190は、物質を前記血液処理容器12や細胞分離チャンバ134へ追加したり、又は前記血液処理容器12や細胞分離チャンバ134から除去したりするために、設けられる。流入ポンプ184は、例えば白血球のような分離されるべき物質を前記注入部分162へ供給するために、前記流入ライン68へ結合される。さらに、第1収集ポンプ188は、前記細胞分離チャンバ排出口に接続される前記細胞ライン112に結合され、第2収集ポンプ190は、前記血漿収集ライン94に結合される。前記第1収集ポンプ188は、前記細胞分離チャンバ排出口136から液体や粒子を引き込み、液体や粒子を前記細胞分離チャンバ注入口138を経て前記細胞分離チャンバ134へ入らせる。一方、前記第2収集ポンプ190は、主に低密度物質を、前記分離容器12から前記血漿ライン94を経て除去する。前記ポンプ184、188及び190は、蠕動ポンプであり、血液成分への著しい損傷を防ぐ。前記ポンプ184、188及び190は、前記血液処理容器12及び前記細胞分離チャンバ134から、並びに前記血液処理容器12及び前記細胞分離チャンバ134へ流れる物質の前記流量を制御する。粒子の飽和した流動層は、他の粒子が前記細胞分離チャンバ134に保持されるように、前記細胞分離チャンバ134内で維持される。
前記処理容器12内の血液は、遠心力を受けて、血液成分の成分に分離される。全血の成分は、次のような密度の高い順に層を形成する。(1)赤血球、(2)白血球、(3)血小板、そして(4)血漿である。コントローラは、この粒子階層化の発生を確実にするために、前記遠心チャネルアセンブリ16の回転スピードを調整する。赤血球(高密度成分)の層は、前記処理容器12の外壁に沿って形成され、血漿(低密度成分)の層は、前記処理容器12の内壁に沿って形成される。これら2つの層の間では、中間密度の血小板と白血球(中間密度成分)がバフィーコート層を形成する。
前記排出口部分164では、乏血小板血漿が、前記ライン94を経て流れる。これらの比較的低い密度の物質は、血漿収集ライン94を介して、前記収集ポンプ190によりポンピングされる。赤血球は、前記RBCライン70を経て除去される。前記赤血球は、前記RBCライン70を通り流れ、その後、ドナーに戻されるか、又は、収集され、任意で他の血液成分と再結合されるか、又はさらに分離されうる。蓄積した白血球は、血小板や血漿とともに、前記細胞ライン112を経て前記チャンネルから除去される。血小板、血漿、白血球及び場合により少数の赤血球は、前記ライン112を通過するので、これら成分は前記細胞収集チャンバ134へと流入し、飽和した流動層が形成されうる。
さらに、前記ポンプ188は、少なくとも血漿、血小板及び白血球を、所定流量で前記細胞収集ライン112を経て、前記細胞分離チャンバ134の前記注入口138へと搬送する。血小板粒子及び白血球粒子が前記細胞分離チャンバ134に入る場合、それらは2つの相反する力を受ける。ポンプ188によって前記細胞分離チャンバ134を流動させられる血漿が上記粒子を前記排出口136へと付勢する際に、前記細胞分離チャンバ134を流れる血漿は、第1粘性抗力を生成する。前記チャネルアセンブリ16と細胞分離チャンバ134の回転により生み出された第2遠心力は、上記粒子を前記注入口138へと付勢するように作用する。前記遠心アセンブリ16の回転スピード及び前記ポンプ188の流量によって、血小板と白血球は前記細胞分離チャンバ134に収集される。血漿が前記細胞分離チャンバ134を通り流れるにつれ、血漿の流れが前記細胞分離チャンバ134の最大断面面積に近づくので、血漿の流速は減少し、最小に達する。白血球は、前記チャンバ134の最大断面面積からやや径方向外側に蓄積する。
例えばCaridianBCT社から入手できるTRIMA ACCEL(商標)システム等のようなアフェレーシス血液収集システムにおいて、例えば体重、性別、ヘマトクリットや血小板数のようなドナーの特徴は、前記システムに入力され、当該ドナーが適度な時間で提供できるであろう選択された血液成分の量を予想するために使用されうる。前記収集された成分は、その後、単位量又は患者への投与に適切なサイズの「製剤」に分けられる。例えば、ある血小板製剤は、3×1011から4.5×1011(「E11」)の間の細胞数を含有する。あるドナーは、この血小板量の2倍又はさらには3倍を与えることができる可能性があり、この場合、「2倍製剤」又は「3倍製剤」へ分割できる。しかしながら、正確な提供量は、通常、献血処理の完了後まで、不明である。アフェレーシス機器は、選択された時間で処理されたドナーの血液のある量のために収集されるであろう細胞数を見積もるために、該ドナーについての情報、及び統計モデルを使用する。従来、TRIMA ACCEL(商標)システムは、収集されるべき細胞数に対して、選択された数(例えば、6個)の目標値を設けている。本発明では、例えば、1倍製剤、2倍製剤又は3倍製剤等の収集に関連づけられた範囲内において複数の目標値が設けられる。
最大可能数の製剤のために必要とされる細胞数を上回る余剰な数の細胞を収集せずに、ドナーから最大数の製剤を収集することは、有益である。不必要に余剰な細胞を収集することは、ドナーの細胞を激減させ、ドナーとオペレータの両方、及び機器使用のためのさらなる時間をとらせ、そして収集された余剰な血液成分を無駄にする。本発明は、オペレータに製剤の目標数、例えば2倍血小板製剤等を選択させることで、信頼性のある数の製剤の収集を最適化することを行う(図4を参照のこと)。該装置は、ドナーの特徴に基づいて、予め選択された範囲内において、収集する細胞(血小板)の目標数を選択し、そして、その選択された製剤数が実際に収集されるであろう可能性を最適化することを行う。例えば、1倍の製剤用の範囲、2倍の製剤用の範囲、3倍の製剤用の範囲のように、複数の範囲が提供される。隣接範囲は、低範囲にしては高すぎる細胞数である区域、そして隣接する高範囲にしては低すぎる細胞数である区域により、分割される。前記装置は、区域内の細胞数を除去する処理の実行を試みない。
例えば、血液バンク管理者が3×E11から4.2×E11を受容可能な血小板製剤として選択した場合、ドナーが6×E11から8.4×E11の間の細胞を提供できるならば、「2倍の」製剤を該ドナーから引き出さすことができるであろう。4.2×E11から6×E11の間の細胞を採取しようとすることは勧められない。何故なら、余剰細胞は2番目の製剤として適さないし、それゆえに生産性の低下、不必要なドナーの細胞数の激減、そして関係するすべてにとっての時間が浪費となるからである。同様に、3倍の製剤は、ドナーが9×E11から12.6×E11の間の細胞数を提供することができるときのみ、採取されることができる。該装置は、例えばドナーの身長、体重、性別、ヘマトクリット、血小板数そして献血前歴等の因子から、可能な提供量を算出する。もし、例えば、該装置が、予定されるドナーが、理論上、8.9×E11の血小板を提供できると算出した場合、該装置は、8.4×E11細胞を含む2倍の血小板製剤をオペレータが選択することを許可する。該装置は、例えば、血液処理率や全処理時間等の処理パラメータを算出して、そのような収集を許可する。もし、例えば全処理時間のようなパラメータが決定された場合、目標細胞数は、2倍の血小板製剤用の範囲内で、さらに減少されてもよい。処理パラメータが、ドナーの健康を害する値をとることは許可され得ない。
ドナーの細胞提供可能性の算出は、部分的に、すべてのドナーの平均値に基づいて行われる。ある特定のドナーの細胞数は、通常の統計的変動内の平均値から異なるであろう。それゆえに、ある特定のドナーの献血可能な血小板は、予想値から有意に異なっている可能性がある。もし献血可能な血小板数が低すぎる場合、典型的な2倍の血小板製剤は、受容可能な範囲内の目標値であるにもかかわらず、実際には採取されないであろう。ある特定のドナーにとっての献血可能な血小板の最大数の算出を前提とすれば、(例えば)2倍の製剤の実際の収集の可能性を算出することができる。より広い誤差範囲があるため、目標値が他の因子により制約されて、前記範囲の下端(例えば、6×E11)となる場合よりも、目標値が前記範囲(例えば、8.4×E11)の上端になる場合の方が、受容可能な2倍の製剤が実際に収集される可能性は高い。それゆえに、前記装置は、受容可能な範囲内において、できるだけ高い収集目標値を維持することを試みる。
最大可能血小板収量は、(1)ドナーの安全のためにドナーに保留されるべき献血後最小血小板数濃度、(2)最大手順時間、(3)除去される量の制限、すなわち、ドナーから安全に除去されうる最大血液量、により課せられる各制限を同時に満たす最大収量限度に制限される。所定の手順のための最適血小板収集条件に対して、これら3つの制限のそれぞれは、仮定される開始収量に対して予想される条件から推定することにより決定される(図4参照)。仮定される開始収量は、オペレータにより指定される目標収量、又は、最初から最大血小板収量が要求されている場合には献血後血小板数で制限される収量のいずれかである。設定された最小血小板収量を含む妥当な範囲内であれば、予測は、開始収量に影響を受けない。
最大血小板産生量の予測プロセスは、(1)開始収量の手順条件を予測する、(2)これら条件から予測して、手順時間と収集量制限値により許される最大収量を決定する、(3)その3つの最大収量のうち最小のものに対する手順条件を再予測する、(4)最大血小板収量が収束するまで、又は予測最大数に達するまで、ステップ2とステップ3を繰り返す、となる。0.10×1011未満の収束を得るには、通常2回の予測、ある場合は3回の予測、また、稀に4回の予測が必要となる。予測の最小回数は2回である。
最大血小板産生量の決定において、手順を適格とするため、受け取る血液センターにより設定される、RBC製剤と固定量の血漿製剤に対する基準を満たさなければならない。最大血小板と最大収集血漿は、それら最小設定量に減らされることができ、血漿無しの工程は、利用可能な血漿がゼロとして、適格とすることができる。
献血後血小板数制限
献血後最小許容血小板数により課せられる最大目標収量(YMP)は、手順条件とは独立して、次式により与えられる。
MP=10-5(CPRE−CPOMIN)VB≧0 [1011plts] (1)
ここで、
PRE=献血前ドナー血小板数 [106plts/ml]
POMIN=献血後最小設定血小板数 [106plts/ml]
B=ドナーTBV [ml]
である。
手順時間制限
血小板収集フェーズのために処理される注入量の関数として、手順時間の線形外挿は、次式により与えられる。
PMAX=tPP+[(VINTARGMAX/(VINTARGP−1]tPCP
又は、
(VINTARGMAX/(VINTARGP=1+(tPMAX−tPP)/tPCP (2)
ここで、
PMAX=最大設定手順時間 [分]
PP=前回予想からの手順時間 [分]
PCP=前回予想からの血小板収集時間 [分]
(VINTARGP=前回予想からの血小板収集吸入量 [ml]
(VINTARGMAX=最大血小板収量のための最大血小板収集注入量 [ml]
である。
式2は、収量を単位として以下のようにも表される。
(VINTARGMAX/(VINTARGP=[1−C1ln(1−C2MT)]/[1−C1ln(1−C2P)] (3)
であり、
1=VB/(ECPSU) (4)
2=105/(CPREB) (5)
である。
式2及び式3が等しいので、tPMAXにより課せられる最大目標収量は次式で与えられる。
MT=[1−exp(−C3/C1)]/C2 (6)
であり、
3=[1+(tPMAX−tPP)/tPCP][1−C1ln(1−C2P)]−1≧0 (7)
ここで、
CP=前回予想からの血小板収集効率
SU=開始量 [ml]
P=前回予想の収量 [1011plts]
である。
(VINTARGPと(VINTARGMAXの実際の値は重要ではなく、それらの比のみが重要であることに注意されたい。
量制限
収集可能な最大量により課せられる最大目標収量は、線形外挿により次式により与えられる。
PMAXP=VPMIN+105B(YMV−YP
又は、
MV=YP+10-5(VPMAXP−VPMIN)/CB (8)
ここで、
PMAXP=前回予想から使用可能な最大血漿 [ml]
PMIN=収集される最小受容可能血漿 [ml]
B=設定バッグ濃度 [106plts/ml]
である。
PMINは次式により与えられる。
PMIN=特定の固定血漿量に対するVPTARG
=最大血小板又はMC血漿のための最小設定量 (9)
=血漿無しが指定された場合は、ゼロ。
最大血小板収量
AMAP=MIN(YMP,YMT,YMV)−YMAR≧YMIN (10)
ここで、
AMAP=最大血小板収量
MAR=予想限界 [1011plts]
MIN=最小設定最大血小板収量 [1011plts]
である。
第一予想は、もし一つであれば、オペレータにより指定された目標収量を使用する。そうでない場合は、手順条件から独立しているYMP(式(1)参照)が使用される。アルゴリズムにおいて使用される予想結果は、以下である。
1.収量、YP
2.手順時間、tPP
3.血小板収集時間、tPCP
4.利用可能な最大血漿量、VPMAXP
5.血小板収集効率、ECP
最大血漿収量予想の収束
一連の手順の最大血小板収量を設定するために、様々な収束手順が使用される。今から使用される、以下に詳細に説明される手順は、以下の制限を採用することにより、計算の正確さとスピードのバランスを優先する。
MAR=予想限界 [1011plts]=0.05
P=手順予想の回数
最大NP=10
0.10以内の収束の場合、NP≦4
0.25以内の収束の場合、NP>4
他の制限は、ある特定の機器で利用可能なコントローラの処理スピード及び手順の数、並びに他の同様な因子に基づき、選択されるであろう。
前述の原理により、血小板収集を最大化するためのアフェレーシス機械を制御する方法が提供される。そのような方法は図4及び図5のフローチャート中に図示され、前記アフェレーシスシステムの中にあるマイクロコントローラ中のコンピューターコードによって実行されうる。
図4に示すように、ドナーは、下記に説明されるように算出される値である、「StartYield」として表される、理論上の血小板量を提供する能力を有しうる。図4に図示される状況において、ドナーのStartYieldは、2倍の血小板製剤用の範囲内に入ることが分かる。もしStartYieldが2つの範囲の間の区域内に入っていたら、該装置は、前記2つの範囲のうち低い方の範囲により許される最大数の血小板の収集を試す。前記ドナーが2倍の血小板製剤を提供する能力があると決定された後、該装置は、種々の利用可能な手順のうちのどれがドナーに対して許可されるか、それら許可された手順に対して最大血小板目標値はいくつかを決定しなければならない。許可手順に対する最大血小板目標値は、多くの場合、StartYieldに近いことがわかっている。現在の収束アルゴリズムは、最初にStartYield近傍を探索することにより、手順の設定及びその手順に対する収量目標値の特定のために必要な計算量を最小化しようと試みる。図4に図示されるように、開始目標値が、例えば2倍の血小板製剤用の範囲のようなある範囲内にあることが特定されたら、コントローラは該開始目標値とその範囲の下限値との間のエリアを4つの部分に分割する。明らかであるが、他の分割の仕方でもよい。ある特定の手順(例えば、1倍の赤血球製剤、2倍の血小板製剤、及び血漿製剤の収集)に対し、コントローラは、開始目標値に設定された血小板目標量で、チェック手順サブルーチンを実行する。当該手順がチェック手順サブルーチンを通る場合、さらなる探索は必要なく、その手順は利用可能であることが宣言される。もし通らなければ、コントローラは、第1部分Q1の最下端での血小板目標値を試す。もしこの値がチェック手順サブルーチンを通らなかった場合、コントローラは、Q2の最低値を試す。必要であればQ3の最小値、Q4の最低値と試していく。もし当該手順が、Q4の最低値においてチェック手順サブルーチンを通らない場合、当該手順は利用できないこととなり、当該ドナーに対して選択することはできない。もし当該手順が、Q1における最低値に対してチェック手順サブルーチンを通れば、コントローラは、その次に、1ステップ(例えば、0.1)ずつStartYieldを減少させ、当該手順を、その手順に対する最大血小板目標値が特定されるまで再テストする。
もし当該手順が、ある部分の最低値に対してチェック手順サブルーチンを通過するが、次に高い部分の最低値に対しては通過しなかった場合、同様の処理が、Q2、Q3又はQ4に対して適用される。
利用可能な手順のセットが特定され、オペレータが選択するために提示可能となるまで、該血液処理装置で利用可能な複数の手順のそれぞれに対し、全処理が繰り返される。当該処理はまた、選択された手順中は間隔をおいて、及び有意な変化が検出された場合、該選択された手順がまだ当該ドナーにとって利用可能であることを保証するため、繰り返される。
アフェレーシス手順の開始時、及び血液処理の間、プログラム140は前記アフェレーシスシステム6により実行される。前記コントローラ(示さず)は、血液処理プログラムのサブルーチンとしての前記プログラム140を起動する。前記プログラムは、プロセス142を開始し、最初にステップ144において最大収量(maxY)と最大目標収量(ytmax)を比較する。該最大収量は、血液収集機構の標準操作手順の一部として、オペレータ又はシステム管理者により設定される。前記最大目標収量は、該装置によって測定されるか、又は該装置に入力される、例えば体重、性別、血小板数等のドナー固有のパラメータから、コントローラにより算出される。さらに、該最大目標収量は、前述したように、ドナーの献血前歴から導きだされることもできる。例えば、別に用意されたデータベースが、ドナーの以前の献血に関する情報を有してもよい。そのようなデータベースシステムは、米国特許第7,072,769号明細書に記載されており、CaridianBCT社からVISTA(登録商標)情報システムとして入手することができる。前記アフェレーシスシステム6と接続される、そのようなデータベースシステムは、血小板収量を含む献血情報を前記コントローラに提供する。前記データベースに含まれるドナーの献血歴は、例えば、該ドナーは、通常、平均的なドナーと比較して特に高い血小板数を有しているということ等を示すことができる。これらの状況下では、該コントローラは、体重、性別又は平均血小板数のみから予想される値よりも、より高い最大目標収量を選択することが適している。最大目標収量は、特定のドナーから収集されることが可能な理論上の血小板最大量を表す。もし最大目標収量が最大収量(通常のケース)に満たない場合、最大収量は最大目標収量へと変更される(146)。最大目標収量はまた、最大収量と同様に、オペレータ又はシステム管理者により設定された最小収量(minY)と比較される(148)。もし最大目標収量が、前記最小収量未満である場合、血小板製剤は収集されるべきではなく、当該ドナーは、選択された製剤用の範囲における血小板献血に対して不適当であると宣言される。
予め選択された制限値maxY(最大収量)及びminY(最小収量)は、ある特定の製剤に対する範囲を定義する。それゆえ、1倍の血小板製剤、2倍の血小板製剤又は3倍の血小板製剤を収集するために前記機械を設定することが望ましいであろう。各製剤は、その製剤と関連づけられたmaxY及びminYを有するであろう。もしドナーが3倍の製剤を献血するのに適さない場合でも、2倍の製剤又は1倍の製剤の献血には適格であるかもしれない。従って、上記で述べた設定プログラムは、2倍の製剤又は1倍の製剤に関連づけられた制限値maxY及びminYで試みるであろう。
ドナーがある製剤に対して適格であるとされた後、該コントローラは、血小板収量の開始近似値(StartYield)をmaxYに等しく設定することにより、StartYieldを初期化する(150)。前記コントローラは、献血の後にドナー内に残ると予測される血小板の量(PostCount)を算出する(152)。PostCountの値は、ドナー固有のパラメータから算出され、上記で記述したように、ドナーから収集されるべき血小板の量を差し引くが、該PostCountの値は、プリセットした最小値或いはドナー固有の算出された最小値のうち、大きい方の値である最小値を超えていなければならない。PostCount制限値の算出は、当該分野において既知である。もし該StartYieldが、安全性に対するPostCount基準を満たさない場合(154)、該StartYieldは、選択された値だけ、又は選択されたステップサイズだけ、減らされ(156)、StartYieldが予め選択された最小収量minYを超えていることを確認するために再テストされる(158)。もし該StartYieldが前記最小収量minYより下回って減少した場合、前記サブルーチン140が中断され、前記ドナーは再度、血小板収集に不適格であると宣言される。そうでない場合、StartYieldの新しい値が、該PostCount基準に対して再テストされる(152)。
該パラメータStartYieldは、この処理により、予め選択された制限値maxY及びminY、並びに前記ドナー固有の制限値である最大目標収量(ytmax)及び該PostCount基準を満たし、且つ、例えば2倍の血小板製剤用の範囲のような、ある範囲内に収まるものとして、特定され、適格であるとされる。
前記コントローラは、今度は、前記装置上で利用可能である複数の手順に関連付けられる最大血小板収量を探索する。典型的な手順は、1倍の赤血球製剤、2倍の血小板製剤及び1倍の血漿製剤の収集であろう。収量範囲は、現在範囲の最小値を下限として、また前記StartYield値を上限として確定される範囲として定義される(160)。前記収量範囲は、4つの部分に分けられ、本明細書中においては、(高い方から低い方へと)1から4と番号付けされる。手順を表すインデックスNは、ステップ162で1へと初期化される。ステップ166は、チェック手順アルゴリズムと呼ばれ、前記手順(N)が、Y0で設定された前記血小板目標値、すなわちStartYieldでうまく作動できるかどうかを決定する。チェック手順アルゴリズムは、装置及び該装置を操作する組織又は個人によって、前記手順のために選択されたパラメータに依存する。そのようなアルゴリズムは当該分野で知られており、例えば、TRIMA ACCEL(商標)アフェレーシス装置において使用されている。もし前記手順が、前記チェック手順ステップを合格する場合(166)、前記コントローラは、前記手順がY0の血小板収量目標値において適格である、すなわち許可されると宣言する(168)。手順を指定する前記インデックスNは、値が増加され(170)、すべての手順が検討されたかどうかを決定するためにテストされる(171)。もしある手順のテストがまだ必要である場合、前記コントローラは、前記チェック手順ステップへ戻る(164)。
前記手順が前記StartYield値Y0では適格でない場合(166)、前記コントローラは、すでに定義した部分に基づいて最大血小板収量目標値の探索を始める。ある手順に対する有効な収量目標は、該StartYieldの近く(ほぼ確実に第1部分すなわち最も高い部分)で見いだされる可能性が高いことは、確定されている。従って、前記コントローラは、第1部分の探索を始める(172)。もし必要であれば、図6において示されるように、それぞれの部分の探索を、第1部分Q1に関して記載された前記探索と同様に行う。前記コントローラは、Q1とQ2の間の境界値であり、Q1の最低値である、前記目標収量Y1に対して前記チェック手順サブルーチンを起動する(174)。もし前記手順が、この値において適格でない場合(176)、該コントローラは、第2部分Q2(ステップ186)、第3部分Q3(ステップ188)、そして最終的に、第4部分Q4(ステップ190)において探索を行う。
もし前記手順がY1で適格である場合(176)、Y1は前記部分に対する最小値を表すため、前記コントローラは前記部分内での最大血小板収量の特定を試みる。前記コントローラは、目標収量Yiを、前記部分に対する最大値Y0から1ステップ(例えば0.1)を差し引いた値に設定する(178)。チェック手順は、Yiの値に対して再度起動される(180)。もし前記手順が適格である場合(182)、前記コントローラは、前記手順を、テスト済みの血小板収量における許可リストに加え(168)、そして次の手順に進む(170)。もし前記手順が適格でない場合(182)、Yiは、さらに1ステップだけ減らされ(184)、前記手順は再度テストされる(180)。
それぞれの許可手順に対して最大血小板収量が特定され、すべての手順がテストされた後(171)、前記コントローラは、前記サブルーチン140を終了できる(192)。
前記オペレータが、前記装置によりもたらされる許可手順リストから手順を選択し、前記手順が動作している後、前記コントローラは、選択された間隔で、或いは、操作状況に有意な変化(例えば、処理中の中断等)がある場合、前記サブルーチン140へ戻る。前記コントローラは、オペレータの介入の必要なく、何らかの状況の変化にもかかわらず前記手順を依然として完了させることができるように、ある範囲内で、血小板収量目標を上下に調整する。もし血小板収量目標が、範囲の間の区域又は他の範囲に入る場合(それによって、選択された手順は不適格となるであろう)、オペレータに通知され、該オペレータは新しく作成された許可手順リストから新しい手順を選択する。
従って、前記装置は、製剤が1単位の血小板或いは2単位の血小板(2倍の血小板)或いはそれ以上の単位の血小板であっても、選択された血小板製剤に要求される量を超える余剰の血小板を収集することなく、選択された手順に対する最大量の血小板を収集する。さらに、前記選択された手順がうまく完了されずに前記オペレータが他の手順の選択を要求された場合を除き、前記装置は、前記手順の間中、オペレータの介入なく、血小板収集の目標を調整しつづける。領域内での許容可能な目標収量を探索する結果として、目標収量は領域の間の区域で値をとることができず、従って、選択された製剤に対し要求される量を超える血小板収集は、排除される。
本発明のシステムは、白血球のろ過に関して記載されているが、この記載は本発明の範囲を限定するものではない。本分野における当業者であれば、本発明の範囲や精神から逸脱することなく、様々な変形や変更が本発明の構成や方法になされうることは明確であろう。むしろ、以下の特許請求の範囲や、それらと同等のものの範囲内であるという条件下で、本発明は変形や変更を含めることを意図されている。
2…血液アフェレーシスシステム 6…血液成分分離装置
8…バッグ・チューブセット 12…血液処理容器

Claims (9)

  1. 遠心分離機ロータ(20)と、
    前記ロータ(20)に取り付けられる血液処理チャンバ(134)と、
    余剰の血小板を収集することなく、選択された血小板製剤のために血小板最大量を収集するための手段(140)とを備え、
    (a)ドナーの献血において適格であるとされる血小板最大量を特定することと、
    (b)前記最大量を含み且つ個々の血小板製剤量に関連付けられた許容される血小板量を含む血小板量範囲を特定することと、
    (c)複数の血液収集手順のそれぞれに対して、前記最大量未満であり且つ前記範囲内であり且つある特定の手順に対する最大血小板目標値である、手順に固有な血小板量を特定することと、
    (d)前記手順に固有な血小板量に関連付けされた特定の手順に関連して、前記手順に固有な血小板量を収集することと、
    を行うための手段をさらに備え、
    手順に固有な血小板量を特定する前記(c)では、前記範囲の最小値を下限とし前記血小板最大量を上限として確定されるエリアを複数の部分(Q1〜Q4)に分割し、前記複数の部分のうち最大の部分(Q1)から前記最大血小板目標値である血小板量の探索を開始する、血液細胞収集システム(2)。
  2. 請求項1記載の血液細胞収集システムは、複数の範囲を特定するための手段をさらに備え、各範囲は、区域によって、隣接範囲から分離されることを特徴とする血液細胞収集システム。
  3. 請求項2記載の血液細胞収集システムにおいて、前記複数の範囲は1倍の製剤範囲、2倍の製剤範囲、3倍の製剤範囲を含むことを特徴とする血液細胞収集システム。
  4. 請求項3記載の血液細胞収集システムにおいて、それぞれの範囲は、予め選択された最大収量及び予め選択された最小収量により定義されることを特徴とする血液細胞収集システム。
  5. 請求項2記載の血液細胞収集システムにおいて、前記手順に固有な血小板量は、前記区域内で値をとることが許されないことを特徴とする血液細胞収集システム。
  6. 請求項1記載の血液細胞収集システムは、手順の間、前記特定することを繰り返し、前記手順に固有な血小板量を調整するための手段をさらに備えることを特徴とする血液細胞収集システム。
  7. 請求項6記載の血液細胞収集システムは、選択された間隔で、又は作動している状況において選択された変化がある場合、前記特定することを繰り返す手段をさらに備えることを特徴とする血液細胞収集システム。
  8. 請求項7記載の血液細胞収集システムは、ある範囲内で血小板収量目標値を自動的に調整する手段をさらに備えることを特徴とする血液細胞収集システム。
  9. 請求項7記載の血液細胞収集システムは、調整された前記手順に固有な量が範囲の間の区域に又は他の範囲に入るかどうかを決定するための手段と、
    調整された前記手順に固有な量が範囲の間の前記区域に又は他の範囲に入る場合、オペレータに新しい手順を選択することを通知するための手段と、
    をさらに備えることを特徴とする血液細胞収集システム。
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