ここに開示した具体例は本主題の説明を提供する目的のためであり、そして主題は詳細に示さない種々の形および組み合わせに具体化し得ることが理解される。それ故ここに記載した特定の具体例および特徴は特許請求の範囲に規定した主題の限定として解釈してはならない。
図1と図2は、インタフェイス検出能力を改良されたインタフェイス制御部12(図16)を有する遠心血液処理システム10を示す。図示されたシステム10は、多くの遠心分離装置設計を、イリノイ州レイク・ズーリックのフェンウォール インコーポレイテッドによってAMICUS(登録商標)遠心分離装置として現在市販されているシステムと共有しており、詳細は、ここに参照として組み入れられる米国特許第5,868,696号に記載されている。システム10は、様々な流体の処理に使用され得るが、特に、全血、血液成分、または他の生物細胞材料の懸濁液の処理に適している。
インタフェイス制御と光学検出の原理は、1つの特定のシステム10と遠心分離アセンブリ14を参照してここに記載されるが、これらの現地は本開示の要旨を逸脱しない範囲で、他の流体処理システム(例えば、他の血液遠心分離システムと遠心分離装置)で使用され得ることが理解されるべきである。
A.遠心分離アセンブリ
システム10は、血液成分を遠心分離で分離するために使用される遠心分離アセンブリ14を含む。システム10は、血液を様々な成分(例えば、血小板濃縮液、血小板の豊富な血漿、赤血球)に分離するようにプログラムされ得る。それは、血小板収集、治療としての血漿交換、赤血球交換、赤血球または血漿収集、または他の血液処理の応用のために使用され得る。図示のためにのみ、血小板収集の操作と治療のための血漿交換の操作がここに記載される。しかしながら、記載された原理とここで特許請求された原理は、本開示の範囲を離れることなく、他の血液分離操作とともに使用され得る。
図示された遠心分離アセンブリ14は、一定の設計の局面を、ここに参照として組み込まれるBrownらの米国特許第5,316,667に示されるものと共有する。図示の目的のためであって制限ではなく示されている図示された遠心分離アセンブリは、ボウル16とスプール18とを備える。1つの実施形態においては、ボウル16とスプール18とは、操作位置(図1)と積載/積降し位置(図2)との間で、ヨーク20上で回転する。ボウル16とスプール18にアクセスする他の方法は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で使用され得る。本主題は、成形された遠心分離室、予め形成された処理室孔を有する遠心分離ボウル、または他の設計のようなスプールやボウルを使用しない遠心分離装置とともに使用され得る。
図2に示すように、積載/積み下ろし位置では、スプール18は、少なくともボウル16の外部の動きによって開かれる。この位置では、操作者は柔軟な血液分離室22(図3を参照)でスプール18を包む。スプール18とボウル16を閉じることによって(これは一体化して室22がその中に受容される流体処理領域を定義する)、処理のため、室22がボウル16の内表面とスプール18の外表面との間に封入される。閉鎖されると、スプール18とボウル16は、回転軸周りで回転するために、図1の操作位置において位置決めされる。
B.血液分離室
血液分離室22は、様々に構成される。図4は代表的な実施形態を示す。
図4に示す室22は、一段階処理または多段階処理を可能にする。全血の多段階処理に用いられる場合には、第1段階24は全血を第1と第2の成分に分離する。分離操作の性質に応じて、1つの成分がさらなる処理のために第2段階26に輸送され得る。
図3と図4に最もよく表されているように、3つのポート28,30,32が第1のステージ24に関連づけられている。特定の血液処理操作に応じて、ポートは異なる機能を有し得るが、典型的な操作では、血液(抗凝固剤を含み得る。)を血液源または提供者から第1段階24に輸送するために、ポート32が使用され得る。このような操作の間、他の2つのポート28,30は、分離された血液成分が第1段階から出る出口ポートとなり得る。例えば、第1の出口ポート30は、密度が低い血液成分を第1段階24から輸送し得、第2の出口ポート28は密度の高い血液成分を第1段階24から輸送し得る。
単一段階処理を実行する方法においては、分離された成分の1つは提供者に戻され、他の成分は第1段階24から取り除かれて保存される。例えば、治療のための血漿交換操作を実行する時には、第1段階24内の全血が細胞成分(すなわち、高い密度の赤血球成分)と、実質的に細胞のない血漿(すなわち、密度の低い成分)に分離される。血漿は第1段階24から、第1の出口ポート20を経由して収集と保存のために取り除かれ、細胞成分は第1段階24から第2の出口ポート28を経由して取り除かれ提供者または患者に戻される。あるいは、血漿を収集し保存するよりもむしろ、分離の後に廃棄され得るか、第2の装置によって扱われて提供者または患者に戻され得る。
多段階処理が要求される場合には、例えば血小板収集操作では、1つの成分(血小板リッチな血漿)が第1段階24から第2段階26に、第2段階26に関連づけられているポート34を経由して輸送される。第2段階26に輸送された成分は、さらに、血漿と血小板濃縮液のような、より下位の成分に分別される。より下位の成分(1つの実施形態として血漿)は、第2段階26から取り除かれて出口ポート36から輸送される。他の下位成分(1つの実施形態として血小板濃縮液)は第2段階26に残る。図示された実施形態においては、ポート28,30,32,34,36は、室22の頂部の側端部に並ぶように配置される。
上述の治療的な血漿交換操作においては、第1段階24の同じポート28,30,32が使用されたが、ポート28,32は、多段階分離操作においては、異なる機能を有してもよい。血小板収集のための他段階運転の方法においては、ポート28を経由して血液は第1段階24に入り、赤血球(すなわち、密度が高い血液成分)と血小板リッチ血漿(すなわち、密度が低い血液成分)とに分離される。赤血球は提供者に(ポート32を経由して)戻され、血小板リッチ血漿は第1段階24から(第1の出口ポート32を経由して)出て、第2段階26内に(入口ポート34を経由して)輸送される。第2段階26では、血小板リッチ血漿は、血小板の少ない血漿と、血小板濃縮液とに分離される。血小板の少ない血漿は、第2段階26から(出口ポート36を経由して)取り除かれ、血小板濃縮液は第2段階26に残されて最終的に再懸濁され、1以上の保存容器に輸送される。
図3に最もよく示されているように、へそ管38はポート28,30,32,34,26に接続されている。へそ管38は、回転する第1段階24と第2段階26を互いに接続し、これらを遠心分離アセンブリ14の回転する要素の外部に配置されているポンプや他の静止している成分に接続する(図1,2を参照)。図1に示すように、回転しない(ゼロオメガ)ホルダー40は、スプール18とボウル16の上の回転しない位置において、へそ管38の上部を保持する。ヨーク20上のホルダー42は、吊られたスプール18とボウル16の周りでへそ管38の中間部分を第1の速度(1オメガ)で回転させる。別のホルダー44(図2,3)は、へそ管38の下端を遠心分離アセンブリ14に積載する。へそ管38が本来有する強度は、遠心分離アセンブリ14を1オメガの2倍の第2の速度(2オメガの速度)で回転させる。へそ管38のこの既知の相対的な回転は、ねじれが蓄積することを防ぐ。このようにして、回転シールの必要を避ける。別の実施形態においては、遠心分離アセンブリ14を回すためにへそ管38を回転させるホルダー42よりもむしろ、へそ管38と遠因分離アセンブリ14を別々に回転させるために、ギアシステムが用いられ得る。本主題はまた、遠心分離アセンブリを直接、駆動し(すなわち、遠心分離装置を回転させるためにギア列に頼るシステム)、遠心分離アセンブリが回転シールを使用することにおいても使用されることに留意されるべきであり、本主題はシールがない遠心分離システムに限定されないことに留意されるべきである。
図4に示すように、第1の内部シール46は低密度の出口ポート30と高密度の出口ポート28との間に位置する。第2の内部シール48は、高密度の出口ポート28と血液入口ポート32との間に位置する。内部シール46,48は、流路50(典型的な血小板収集操作においては全血の入口、または典型的には治療用血漿交換操作における密度の高い血液成分の出口)と低密度収集領域52を第1段階24に形成する。第2シール4もまた、流路54(典型的な血小板収集操作においては高密度の血液成分の出口、または典型的には治療用血漿交換操作における血液の入口)を第1段階24に形成する。
血小板収集操作においては、流路50は、血液を第1段階24内に流し、光学的に密度の高い層56(図5)に分かれる。これは、より大きい、および/または、遠心力の影響下において過重力の(外側の)壁62に向かう、より重い血液粒子の動きを形成する。光学的に密度の高い層56は、赤血球(ここでは「RBC層」と呼ばれることがある。)を含むであろうが、アセンブリ14が回転される速度によって、他の細胞成分(例えば、より大きな白血球)もRBC層56内に存在することがある。
血液を流路50によって(血小板収集操作のように)第1段階24に流すよりもむしろ、治療的な血漿交換操作においては血液は流路54によって第1段階24に入るが、それでもRBC層56に分離される。血小板収集操作と比較して、治療用血小板交換操作中、遠心分離アセンブリ14はより大きな速度で回転し、第1段階24において、より強い分離場を生成する。より強い分離場の結果、さらなる細胞成分、すなわち、白血球と血小板は、RBC層56内でより大きな量を占める。
いずれの場合でも、RBC層56の成分の動きは、低密度の血液成分を半径方向に、低重力(内側)の壁64に向かって置換し、第2の、光学的により密度の低い層58を形成する。典型的な血小板収集操作においては、光学的に密度が小さい層58は、血小板リッチな血漿(ここでは「血漿層」ということがある。)を含む。典型的な治療的血漿交換操作においては、光学的に密度が低い層58は実質的に細胞がない血漿を含む。しかしながら、遠心分離アセンブリ14が回転される速度と血液が遠心分子アセンブリ内に留まる時間の長さによって、他の成分(例えば、より小さい白血球細胞)もまた血漿層58に存在し得る。
RBS層56と血漿層58との間の輸送は、一般的に、インタフェイス60(図5)と呼ばれる。血小板と白血球(血漿よりも大きな密度を有し、通常、赤血球よりも小さな密度を有する)は、この分野で周知であるように、遠心分離速度と滞留時間によるが、典型的には、この輸送領域を占める。
図6,7に示すように、血液処理の間、室22内のインタフェイス60の位置は動的に移動する。インタフェイス60の位置が高すぎる場合(つまり、図6に示すように、低重力の壁64と除去ポート30とが近すぎる場合)、細胞成分はあふれて低密度収集領域52に入る可能性があり、低密度成分(典型的には血漿)の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。一方、インタフェイス60の位置が低すぎると(つまり、図7に示すように、低重量の壁64から遠すぎるところにある場合)、システム10の収集効率が損なわれる場合がある。
図5に示される実施形態においては、ランプ(傾斜)66はボウル16の過重力壁62から角度Aで、低密度の収集領域52を横切って延びている。第1の出口ポート30の軸に関して測定される角度Aは、1つの実施形態においては25°である。図5は、スプール18の低重力壁64から見たときのランプ66の方位を示す。図4は、ボウル16の過重力壁62から見た時のランプ66の方向を破線で示す。
ランプ66の角度の関係と第1の出口ポート30のさらなる詳細は、参照としてここに組み込まれるBrownらの米国特許第5,632,893号に見ることができる。図5〜7に示されるランプ66は、実践で使用されるであろう実際のランプを簡略化した、または代表的なものであると考慮され得る。例えば、図8〜9,13〜14は、後に詳述すように、特に描くこととインタフェイス検出の目的のために特に有利な構造である、特定のランプの構成を図示する。しかしながら、ランプ66は本開示の範囲を逸脱することなく、様々に構成され得る。
ランプ66は、第1の出口30の方への流体の流れを制限する先細のくさびを形成する。ランプ66の上端は、低重力壁64に沿って収縮通路68を形成するように延びている。血漿層58は収縮通路68を通って第1の出口30に到達するように流れる。
図5に示すように、後に詳述するが、ランプ66は、検出のためにより認識しやすいように、インタフェイス60をRBC層56と血漿層58との間に形成し、RBC層56、血漿層58、インタフェイス60が室22の過重力壁62の光透過部を通して見るように表示されている。
分離室22とその操作についてのさらなる詳細は、ここに参照として組み込まれる米国特許第5,316,667号に見られる。
C.インタフェイス制御部
1つの実施形態においては、インタフェイス制御部12(図16)は、遠心分離アセンブリ14の外側に位置する光学検知システムまたはアセンブリ70(図8〜12参照)を含む。光学検知システム70は、ランプ66上のRBC層56と血漿層58のインタフェイス60の位置を検出するように方位を合わせられている。光学検知システム70で検知されたインタフェイス60が不適切な位置(例えば、図6,7の位置)にあれば、後に詳述するように、インタフェイス制御部12がインタフェイス60の位置を訂正するように機能する。
図8〜12によれば、光学検知システム70は、システム10の固定具または壁74に固定されている。壁74は開口76(図9)を含む。壁74は、光学検知システム70からの光を通す開口76(図9)を含む。光学検知システム70からの光は、そこを通って、光透過部自体によって、遠心分離アセンブリ14の中の方向に向けられる。図示された実施形態では、ランプ66は、半透明で、遠心分離ボウル16の光透過部を備え、光学検知システム70からの光は、後に詳述するように、インタフェイス60の位置を決定するために、分離された血液成分を横切るように、ランプ66(図13,14)を通る。
光学検知システム70は、種々の構成要素を含み、そのうちにはハウジングまたはケース78内に収容されるものもある。ハウジング78内に設置される構成要素のうちには、光の源光線82を放射する少なくとも1つの光源80(図10〜12)がある。光学検知システム70は、光源80を出る光源光線82を調整、および/または、焦点を絞るように構成された、1以上の構成要素(例えば、図10〜12に示す、1組の無色のプリズム84と開口絞り86)を含み得る。例えば、もし備えられれば、1組の透明プリズム84は、2つの色の波長(例えば、青と赤)を所望の経路または角度に向けることによって色補正機能を提供し、開口絞り86は、さらに光学検知システム70を通る光源80からの光量を制御し制限する。光源80の性質によって、選択された要素(例えば、1組の透明プリズム84)は、光学検知システム70から省略され得ると理解されるべきである。同様に、本開示の範囲を逸脱することなく、追加の要素が光学検知システム70に組み込まれ得る。
図示された実施形態では、光源80は、光源光線82を放射する1つの発光ダイオード、または、光源光線82を放射するために組み合わされる複数の発光ダイオードを備える。光源80は、単一または多波長の光源光線82を放出し得るが、より好ましい実施形態では、多波長の白色光源光線82を放出する白色光源を備える。白色光源として備えられる場合には、光源80は、1以上の本当の白色光(例えば、白熱灯、フィラメントまたは発光ダイオード)、または、白色光を模するか近似的に白色光になるように組み合わせられる複数の異なる色の光源(例えば、1つの型に配置された赤、緑、青の発光ダイオード)から構成され得る。1つの実施形態では、光源80は、カリフォルニア州サンジョゼのPhilips Lumileds Lighting CompanyのLUXEON(登録商標)のような、暖色白色発光ダイオードのような、赤と青の波長において相対的に高いスペクトル出力分布を示す白色光線82を放射するものである。
他の実施形態においては、本開示の範囲を逸脱することなく、他のタイプの光源と光源光が使用され得る。例えば、別の実施形態においては、光源は1以上の非白色の狭いスペクトルの光源を備える。スペクトルが狭い光源(例えば、発光ダイオードとして提供されるか他の形態として提供されるかどうか)と、狭いスペクトルの光源から放射される光源光線(例えば、可視光線であれば光の色)の性質は、異なり得るし、特定のタイプの光源または特定の波長の光に限定されない。1つの実施形態では、狭いスペクトルの光源は、赤色の光源光線を放射するように構成された発光ダイオードを備え、この場合、光源は、カリフォルニア州サンジョゼのPhilips Lumileds Lighting Companyの深赤色のLUXEON(登録商標)発光ダイオードとして与えられ得る。他の適切な波長の光を放射するように構成された、他の狭いスペクトルの光源も使用され得る。光源が比較的広い帯域幅の光源光線を放射するように構成されている場合には、光源から放射された光源光線の光源光線の帯域幅および/または流体処理領域と相互作用した後に光学検知システム70に戻る光線の帯域幅のいずれかを狭くする1以上のフィルターも与えられることが好ましい場合がある。
光学検知システム70もまた、複数の光検出部88,88a(図15)を含む。光検出部88,88aは、本開示の範囲を逸脱することなく様々に構成され得るが、1つの実施形態においては、白色または赤色の光源とともに使用するのに特によく適したシリコンPINフォトダイオードを備える。図示された実施形態においては、光検出部88,88aは、ハウジング78の外側に位置し、別のハウジング内に設置される。これは、光検出部88,88aと他の検知要素(例えば、アナログ電子機器とアンプ要素)を、遠心分離アセンブリ14を回転させる駆動システムから離す目的のために有利である。さらに、このような構成は、光学モジュールから光透過が影響を受けないようにするために、光学モジュールの設計に影響を与えることなく、異なる機能のために変更され、アップグレードされ得る電子モジュールを分離することで、相対的に電気的ノイズと振動の影響が少ない小さな光学モジュールの設計を許す。例えば、他に提供されないのであれば、分離された電子モジュールは、光学モジュールを変更することなしに、スペクトル分割と分析を含むように変更されアップグレードされ得る。
ハウジング78の外部に設置された光検出部88,88aを有する実施形態においては、光検出部88,88aは、ハウジング78の内部とは光ファイバ90〜90c(図8〜10,15)を経由して通じ得る。図示された実施形態では、4つの光ファイバ90〜90c(1つは参照ファイバ90といい、他は走査ファイバ90a〜90cという。)がハウジング78と、光源と光検出部との間の光路の一部を定義するためのFC/PCコネクタ等が接続されている4つの光検出部88,88aとの間で延びている(図15は、1つの検出部88aのみを示すために簡単にしているが、図示された実施形態では、複数の、より好ましくは3つまたは6つの検出部88aのような検出部があることが好ましい)。しかしながら、他の実施形態においては、少なくとも1つ、好ましくは3つ以上のように複数の、異なる数の光ファイバと光検出部があり得る。例えば、ビームスプリッタは、光ファイバを出る光線を2つの光線に分割してそれぞれの光線を別の光検出器に向かわせるために、光ファイバの下流端部に配置され得る。
図示された実施形態においては、光ファイバ90〜90cの上流または入り口(光受容)端部は、図10〜12に示すように、光源光線82の当初の方向92に角度に方向づけられている。1つの実施形態においては、光ファイバ90〜90cの上流または入り口端部は、光源光線82の当初の方向92に対して垂直な方向に沿って光を受容するように位置している。光ファイバ90〜90cは、光源80から放射された少なくとも一部の光を構成されており、光学検知システム70の選択された要素は、光源80の光を1つ以上の光ファイバ90〜90cに向けるように構成され得る。例えば、図示された実施形態では、光学検知システム70は、光源80からの光源光線82を2つの光線96(参照光線または第1の分割光線)と光線98(走査光線または第2の分割光線)に分割するように構成されたビームスプリッタ94を含む(図11,12)。1つの実施形態では、ビームスプリッタ94は、光源光線82を分割するビームスプリッタキューブを備え、参照光線となる第1の分割光線96を1つの角度(例えば、90°)に、光ファイバ90の方向に反射し、走査光線となる第2の分割光線98をビームスプリッタキューブ94を通して遠心分離アセンブリ14に送る。
光学検知システム70は、参照光線96が関連付けられた光ファイバ90に到達する前に参照光線96を整え、および/または、焦点を合わせるために構成された1以上の要素(例えば、図10〜12に示す、色補正のための1組の透明プリズム84)を含み得るが、光ファイバ90に受容された光は、本質的に、(強度は元の強度よりもわずかであるが)直接、光源光82を示し、光源80の出力レベルを示す。この理由によって、参照光線96を受容する光ファイバ90は、参照ファイバと呼ばれる。このように、参照ファイバ90は、光源80の駆動部100(図15)とフィードバックループを形成する光検出部88に関連付けられる。光源80にとって、実質的に単一または恒常的な明るさを有する光源光線82を放出し、光源光線82の明るさの変動が直接、参照光線96の明るさ、それ故、駆動部100の光検出部88から送られる信号の強さに反映されることは、有利であり得る。駆動部100または制御部は、光源光線82の明るさを実質的に単一のレベルに維持するために光源80に届けられる出力を調整する。他の実施形態においては、光源光線82の明るさは、流体の特性(例えば、脂肪血症または溶血)を特定するための入力として、制御される明るさとは別に、または明るさに加えて、測定され使用され得る。制御される明るさは別として、または、それに加えて、光出力の時間とともに進む減少を決定するために明るさが測定されることはも本開示の範囲内である。光検出部88は、駆動部100に直接、関連づけられ得るか、または、図15に示すように、1以上の中間デバイス(例えば、インタフェイス処理モジュール126)に直接関連づけられる。中間デバイスは、駆動部100に到達する前に光検出部88からの信号を測定または調整し相互作用し得るか、信号を他の目的に使用し得る。
他の実施形態においては、参照ファイバ90は除かれ、上述の実施形態において参照ファイバ90の下流に置かれる光検出部88は、代わりにハウジング78内に配置される。例えば、図11Aは、光検出部88が図10,11の参照ファイバ90と実質的に同じ位置に、同じ方向に合わせて置かれる実施形態を示す。このような実施形態では、光検出部88は、参照ファイバ90によって送られる光よりもむしろ、直接、光を受容する。そのような構成によって、光学検知システム70の他の要素(例えば、レンズ84)も除かれるか変形され得る。他の実施形態では、1以上の他の光ファイバ90a〜90cが除かれ得るか、ハウジング78内で同じまたは類似の位置と方向に配置される光検出部に置き換えられ得る。
参照ファイバ90を省略する他の実施形態においては、光検出部88は、図10,11の参照ファイバ90の位置よりもむしろ、ハウジング78内の様々な位置に置かれる(図11B)。図11Bの実施形態では、光検出部88は、光源80に隣接して配置され、(もし光源80がプリント回路基板上にあるなら)光源80と同じプリント回路基板上に配置されることを含み得るが、他のいかなる適切な配置も含み得る。このような構成によって、(参照ファイバ90に加えて)光学検知システム70の他の要素は、適切に除かれ得るか、変形され得る。
光検出部88の厳密な位置によって、その方位は変化し得、少なくとも部分的に光源80の光を受容する関係になるように方向づけられる。一つの実施形態では、光検出部88は、光源光線82の全体的な光路によって角度をつけるように方向づけられる。図示された実施形態では、実質的に横を向いている光検出部88が与えられており、光検出部88は、光源光線82に対して全体的に垂直になるように方向づけられている。他の実施形態においては、光検出部88は、ハウジング78内の他の場所に配置され、違うように方向づけられ得るが、光源80に隣接して横向きにされた光検出部88は、光源80から放射される光のレベルの監視と制御の観点から特に有利であることがわかっている。
光ファイバおよび/または光検出部の厳密な位置に関わらず、走査光線98は、ビームスプリッタ94(または他の適切な光指向部材)を通して遠心分離アセンブリ14に向かって送られる。走査光線98は、遠心分離アセンブリ14に到達する前に、レンズまたは保護窓102を通り抜け得る。窓102は、遠心分離アセンブリ14の適切な位置において走査光線98の焦点を合わせ、および/または、ハウジング78に含まれる光学検知システム70の要素をシステム10内に存在するデブリから保護することを含む、多数の目的に供され得る。ここで詳細に記述されるように、走査光線98は、光学検知システム70に反射して戻される前に、インタフェイス・ランプ66とそこに位置する流体(インタフェイス60を含む)を通過する。反射された第2の分割光線または反射された走査光線104は、窓102を通過して、走査光線98の光路92からある角度をもって、少なくとも反射した走査光線104の位置に指向されているビームスプリッタ94に遭遇する(図12)。走査光線98の光路92は、反射された走査光線104が光学検知システム70に戻る方向と(光源光線82の当初の方向にも)一致する。図示された実施形態では、ビームスプリッタ94は、反射された第2の走査光線104の少なくとも一部に、走査光線98の光路に対して90°の角度で指向している。よって、反射された走査光線104は、ビームスプリッタ94によって、参照光線96の反対の方向に指向されていることが見られる。
1つの実施形態においては、1以上の光ファイバ90a〜90cは、直接、反射された走査光線104をビームスプリッタ94から受容するように配置され得る(すなわち、参照ファイバ90と同軸に沿って、または隣接して、配置されるが、ビームスプリッタ94の反対の側に方向づけられ、反対の方向を向けられる。)。別の実施形態では、図8〜11に図示されるように、反射された走査光線104を受容するように構成される光ファイバ90a〜90c(走査ファイバと言われ得る。)は、全体的に参照ファイバ90に隣接するように配置される。より特定的には、図示された走査ファイバ90a〜90cは、参照ファイバ90と同一平面内の下に、ビームスプリッタ94と同じ側に、同じ方向を向けて配置される。このような構成は、例えば、スペース上の問題、保守・置き換えおよび/またはアップグレードの目的のためのファイバへのアクセスのような多くの理由によって有利であり得る。光バリアまたは他のシールドは、参照光線96が走査ファイバ90a〜90cを照らすことを避けるために、または、反射された走査光線104が参照ファイバ90を照らすことを避けるために、参照ファイバ90と走査ファイバ90a〜90cの間に挟まれ得る。
図示された実施形態においては、上述のファイバの配置を促進するために、光線指向部材106(例えば、1対の鏡)が、反射した走査光線104を走査ファイバ90a〜90cの方向に指向させるために、ビームスプリッタ94と走査ファイバ90a〜90cの間に用いられる。光学検知システム70は、反射された走査光線104を光線指向部材106に遭遇する前に調整および/または焦点を合わせるように構成された1以上の要素(例えば、図10〜12の1対の透明プリズム84、直視プリズム108、開口絞り86)を含み得る。ランプ66(下記のように、プリズムである場合がある)を通り抜けていた反射された光線のいかなる分散も元に戻し、それによって反射された光線を色修正するために、直視プリズム108は、特に有利であり得る。
遠心分離アセンブリ14に対する光学検知システム70の相対的な位置に関しては、図12は、走査光線98の光路12は平行であり得るが、遠心分離アセンブリ14の回転軸110を通りこれに垂直な半径からは離れていることを示す。ゆえに、遠心分離アセンブリ14内で血液および/または血液成分を分析するために光学検知システム70から放出された光線は、遠心分離アセンブリ14の回転軸を通ることもなく、平行でもないことが見られる。このことは、ランプ66の構成によって有利であり得る。例えば、図13,14は、ランプ66の断面図であるが、ダンプ66を効果的にプリズムにする角度をつけられた内面112と角度を付けられた外面114とともに示されている。ランプ66の正面への言及において用いられているように、「角度を付けられる」との用語は、ランプ66の内面および外面が実質的に円形のボウル16の周面の接線でないことを指す。
図示された実施形態においては、内側ランプ面112は、(図13と図14の方向において、水平線から)約29°に曲げられており、外側ランプ面114は(図13,14の方向において、水平線から)約26.4°に曲げられており、その結果、約55.4°のプリズムである。ランプ66(すなわち、プリズムとして)の材質(一つの実施形態においては、ポリカーボネートであり得る)と構造の観点から、ランプ66を通過する光の(図14に光線116として示す)多重像を最小にし、焦点を維持するために、走査光線98をある角度で外側ランプ面114に当てることが有利であることがわかった。走査光線92の光路92を遠心分離アセンブリ14の回転軸110から離すことで、走査光線98が外側ランプ面114に当たる時に、ランプ66は光路92に対してある角度をもつ。1つの実施形態では、ランプ66は、光学検知システム70の視野に入るときに、中心からおよそ10°(図12参照)である。他の実施形態では、ランプ66が光学検知システム70の視野に入る時に、異なる角度または中心にされていることが有利であり得る。
ランプ66の個別の面に関して、内側ランプ面112は、図5〜7を用いて上に詳述したように、インタフェイス60の位置を示すように角度を付けられている。従って、走査光線98がインタフェイス60の位置を検出するために焦点を合わせられるのは、内側ランプ面112である。外側ランプ面114は、ランプが光学検知システム70の視野内にある時にはいつでも内側ランプ面112が走査光線98の焦点を合わせることに寄与するように角度を付けられている。光学検知システム70の構造によって、ランプ66が回転して光学検知システム70の視野を通過する度に、(いくつかの実施形態においては、100のオーダーの)多数の試料また読み込みが行われ得る。図13と図14は、光学検知システム70の視野をランプ66が一回、通過する間のランプ66の2つの典型的な位置を図示する。図13には、走査されまたは視認される内側ランプ面112の右側の一部位置を示し、図14は、走査されまたは視認される内側ランプ面112の左側の一部位置を示す。いずれの部分においても、走査光線98はインタフェイス60が表示される内側ランプ面112に焦点を合わせる。
図13,14に示し、上述したように、光源光線82の少なくとも一部(図示された実施形態においては、これは走査光線98の形態である)は、光透過部自体、ランプ66、その上に現われる血液または血液成分を通過するように、回転ボウル16の方向に指向される。図示された実施形態では、ボウル16は、インタフェイスランプ66がボウル16に組み込まれている領域においてのみ、光源80によって放射された光に対して透明である(図8,12)。図示された実施形態においては、領域は、ボウル16に切りひらかれて、ランプ66の少なくとも一部を受容する窓または開口を備える。光学検知システム70の光路が通過するボウル16の残りの部分は、不透明または光を吸収する材質で構成されている。図示された実施形態においては、スプール18とボウル16は2オメガの速度で回転するので、光学検知システム70は、血液処理システム10の動作中、動かない。従って、光学検知システム70は、連続して、または、常に、オン・システムである(すなわち、ランプ66が光学検知システム70の視野の外にある時でも、遠心分離アセンブリ14に光を照射する)または、断続的またはゲートで制御されたシステムとして、ランプ66が視野内にある時だけ光を放射するものとして提供され得る。
光源80からの光は、内側ランプ面112とそこに現れる流体(例えば、分離された血液成分とインタフェイス60)に焦点を合わせられるように、ランプ66を通過する。少なくとも一部の光(すなわち、流体によって吸収または反射されなかった部分)は、続けて血液分離室22を通り、スプール18に当たる。スプール18は、インタフェイス・ランプ66とランプ66上の流体と血液分離室22とを通過した光を戻すために、光反射材または光反射部118(図13,14)をインタフェイス・ランプ66の背後に備え得る。図示された実施形態においては、図13,14に示すように、光反射部118は、光を同じ経路に沿って反射し、それによって逆反射体を打つように構成された逆反射体を備える。走査光線98の光路92が反射された走査光線104が光学検知システム70に向かって戻る方向と一致していることは、有利であり得る。例えば、同軸の走査光線98と反射された走査光線104とを使用することによって、両光線98,104が同じ光学要素を、光源光線82がビームスプリッタ94に入る点から反射された走査光線104がビームスプリッタ94を出る点まで、走査ファイバ90a〜90cに焦点を合わせるために実質的に同じ角度で通過することを確実にする。ここで、「光学要素」とは、光線が通過する物体や表面をいう。走査光線98と反射された走査光線104の場合、光学要素は、血液分離室22の壁、血液分離室22内に収容された血液、ランプ66、ビームスプリッタ94、そして窓102を含む。実質的に同軸の走査光線98と反射された走査光線104を与えるためには逆反射体を使用することが好ましく、光が鏡に入射する角度と同じ角度で光を反射する鏡等を備える光逆反射体118を用いることも本開示の範囲内である。走査光線98を他の角度で反射する光反射部もまた本開示の範囲を逸脱することなく使用され得る。
光反射部118によって反射された光は、再びランプ66を通過するが、反射光線または反射された走査光線104として、光学検知システム70に向かう別の方向に通過する。光学検知システム70に戻った反射光線104は、最終的に、分析のために1以上の光検出部88aに指向される。反射光線104は、本開示の範囲を逸脱することなく、いかなる適切な方法によっても光検出部に指向され得るが、図示された実施形態では、上で詳述したように、ビームスプリッタ94、ビーム偏光ミラー106、光検出部88aに関連づけられた走査ファイバ90a〜90cの操作を経由して、複数の光検出部88aに指向されている。
反射光線104は、個々の走査ファイバ90a〜90cより大きいので、それぞれの走査ファイバは、反射光線104の一部のみを受容する。したがって、走査ファイバを様々な構成に配列することによって、様々な位置と部分の反射光線104を捉え、分析することができる。例えば図示された実施形態においては、走査ファイバ90a〜90cは、参照ファイバ90(図8)の下で全体的に垂直な線上に配列されており、これによって、上部、下部、中央部の読み取りをし、または、参照光線104の位置の読み取りをする。反射光線104の分析に用いられるべき単一の参照ファイバまたは光検出部は開示の範囲内であるが、インタフェイスの位置の図を発展させ完成させるために、複数のファイバと検出部を用いることが有利であり得る。さらに、最終的に光検出部に受容される信号のノイズの効果は、異なる位置からの複数の読み取りを考慮することで低減され得、正確性が改善される。
上述のように、ランプ66は、遠心分離アセンブリ14の回転軸110に対しておよそ25°の角度に方向づけられ得、このことによって、インタフェイス60は内側ランプ面112上に、回転軸110に対して約25°の角度をつけられた線として現れる。走査ファイバ90a〜90cが(図7に示すように)垂直線上に配置されている場合、それらは、インタフェイス60の存在を異なる時刻に登録するであろう。例えば、一つの実施形態においては、角度を付けられたインタフェイス60の上端は、下端よりも早く光学検知システム70の視野の中に移動し得る。この場合、特定の走査中のいくつかの時点において、走査光線98の上端部はランプ66上のインタフェイス60を通過し、走査光線98の中央部と下部はランプ66上の他の流体(例えば、RBC層56または血漿層58)を通過する。この時点で、反射光線104は走査ファイバ90a〜90cによって戻され受容され、(反射光線104の画像を反対にする図示された光線指向部材106のために)最低の走査ファイバ90cが反射光線104のうちインタフェイス60を通過した部分を受容するために配置されている。遠心分離アセンブリ14は光学検知システム70の視野を通って回転し続けるので、走査光線98の下部は最終的にはインタフェイス60を通過し、より後の時刻に、中央と最上部の走査ファイバによって登録される。従って、インタフェイス60がランプ60上の角度をもった線上にあるという事実を反映するためには、走査ファイバ90a〜90cに関連づけられている光検出部88aに送られた「インタフェイス」信号は、異なる時刻に生じるであろう。
別の実施形態においては、垂直線上の参照ファイバ90a〜90cを位置決めするよりもむしろ、約25°といったような、ランプ66が遠心分離アセンブル14の回転軸110に対して方向づけられている角度と一致する角度に方向づけられ得る。上述のように、インタフェイス60は、遠心分離アセンブリ14の回転軸110に対するランプ66の角度とほぼ同じ角度に方向づけられた線としてランプ66上に現れる。したがって、走査ファイバ90a〜90cをランプ66とほぼ同じ角度の線に沿って方向づけることで、それらはランプ66のインタフェイス60とほぼ同じ角度に方向づけられる。インタフェイス60とほぼ同じ角度に方向づけられた走査ファイバ90a〜90cで、「インタフェイス」信号は走査ファイバ90a〜90cに関連づけられた光検出部88aに実質的に同時に送られる。
前述の2つの光学ファイバの方位の実施例を考慮することによって、走査ファイバ90a〜90cの位置は、光学検知システム70によって監視されているランプ66上の位置を効果的に決定することがわかる。従って、2つの異なる走査ファイバの配置は、ランプ66上のインタフェイス60の同じ位置を検出する一方、それらはそうすることでランプ66の異なる領域を考慮している。1つの実施形態においては、光学検知システム70にさらに柔軟さを与え、走査ファイバ90a〜90cは共に調整モジュール上に載せられ得る。図示された実施形態においては、走査ファイバ90a〜90cは、ハウジング78の外に延びる管状のつば122(図8)を有する調整モジュール120に積載され、すべての走査ファイバ90a〜90cの配列を同時に調整するために、把持され、回転させられ得る。他の実施形態においては、走査ファイバは、調整モジュール、または、異なる(例えば非線形の)1または2次元の走査プロファイルを生み出すために種々の走査ファイバが選択的に挿入されるか取り除かれる複数のソケットを有するハウジング表面を与えることによって、同時に調整されるのではなく別個に配置され得る。光学検知システム70は、約100μm以上の水平分解能(すなわち、遠心分離アセンブリ14の平面内の分解能)を有するように構成され得、その結果、インタフェイス60の位置の正確な決定がされる。
光検出部88,88aと、ランプ66のインタフェイス60の位置の決定と調整へのそれらの寄与に関しては、図15が複数の代表的な光検出部88,88aを示す。下側の検出部88は参照ファイバ90に関連づけられており、上述のように、光源80の明るさを制御するために光源駆動部100とフィードバックループを形成する。図15の上側の光検出部88aは、走査ファイバ90a〜90cの1つに関連づけられている。図15は、そのような検出部88aのひとつのみを示すが、光学検知システム70内に備えられるそれぞれの走査ファイバ90a〜90cについてこのような検出部88aが1以上あり得る。これらの光検出部88aのそれぞれは、関連付けられた走査ファイバ90a〜90cによってそこへ送られた反射光線104の一部を受容する。それぞれの光検出部88aは、光を、もしあれば1以上の増幅器124(例えば、トランスインピーダンス・アンプ、増加アンプ、緩衝アンプ)を通過し得る信号に変換する。それぞれの信号は流体の特性(例えば、インタフェイスの位置)またはランプ66上の流体の走査ファイバ90a〜90cによって監視された位置における性質を表す。例えば、1つの実施形態においては、ランプ66は光学検知システム70と整列しており、検出部88aはまずランプ66上の血漿層58によって反射された光を感知する。最後には、ランプ66上のインタフェイス60に隣接するRBC層56が光学検知システム70の光路に入る。RBC層56は少なくとも一部の光を吸収し、それによって、予め感知される参照光の強度を低減する。検出部88aに送られる反射光の強度は、インタフェイス60に隣接するRBC層56によって吸収されない光量を示す。
光学検知システム70からの信号は、狭くなった通路68と比較してランプ66のインタフェイス60の位置を決定することができるインタフェイス処理モジュール126(図16)に送られる。典型的なインタフェイス制御部がランプ上のインタフェイスの位置を決定するために信号を受信し処理するアルゴリズムについてのさらなる詳細な議論は、参照としてここに組み込まれるBrownの米国特許第6,312,607号に見られ得る。
ランプ66上のインタフェイス60の位置が決定されると、インタフェイス処理モジュール126は、インタフェイス命令要素またはモジュール128に情報を出力する(図16)。インタフェイス命令モジュール128は、エラー信号を生成するために、インタフェイスの位置の出力を所望のインタフェイスの位置と比較する比較器を含み得る。エラー信号は、種々の形態をとり得るが、1つの実施形態においては、標的の赤血球のパーセンテージの値(すなわち、RBC層56で占められるべきランプ66のパーセンテージ)の観点で表わされる。
制御値が標的とされた赤血球のパーセンテージの値で表わされると、正のエラー信号は、ランプ60上のRBC層56が大きすぎる(図6参照)ことを示す。インタフェイス命令モジュール128は、それに応じて、例えば、ポンプ132(図16)の動作中に第1の出口ポート30と関連づけられたチューブ130によって血漿が除去される率を減らすことによって、操作上の変数を調整するための信号を生成する。インタフェイス60は狭くなった通路68から、エラー信号がゼロである、所望の制御された位置(図5参照)に移動する。
負のエラー信号は、ランプ66上のRBC層56が小さすぎる(図7参照)ことを示す。インタフェイス命令モジュール128は、それに応じて、例えば、第1の出口ポート30と関連づけられたチューブ130によって血漿が除去される率を増やすことによって、操作上の変数を調整するための信号を生成する。インタフェイス60は狭くなった通路68に向かって、エラー信号がゼロである、所望の制御された位置(図5参照)に移動する。
インタフェイスの位置を決定することに加えて、光学検知システム70は、血液分離室22内の流体についての他の情報を決定し得る。例えば、光学検知システム70は、遠心分離アセンブル14上および/または血液分離室22に表わされた表示(例えばバーコード)を検知し読み取るように構成され得る。他に、強度に基づいた情報ではなく、光学検知システム70は分光に基づいた情報を集めるように構成され、分光器のように動作し得る。例えば、白色光源を用いる時には、ランプ66と流体を通過する異なる波長の光が、ランプ66上に現れる異なる種類の液体に吸収される。走査ファイバ90a〜90cに向かって反射される光は、分光ビームスプリッタを通過し、その後、1組の光検出部88aに向かい得る。いずれの検出器も、そこを通る独自の波長を受容し、そのデータに基づいて信号を生成する。信号は、個々の信号を考慮する(例えば、赤対青の吸光を考慮する)および/またはそれらを信号の履歴と比較(例えば、青色光の吸収の時間的な差を考慮する)して血液分離室22内の流体に関する情報(例えば、液体の濃度、分離された血漿中の血液細胞成分の存在、血小板濃度、溶血)を生成および/またはシステム10の操作の調整を引き起こす制御部または処理モジュールに向かって通過する。
さらに、光学検知システム70は、本開示の範囲を逸脱することなく、さらなるまたは別の要素を含み得る。例えば、図15は、1以上の出力または状態指示器132(光学検知システム70が機能していることを示す視覚的な指示器)と、指示器132に関連づけられている1以上の電圧調整器134、駆動部100、種々の増幅器124を示す。システムは、図示されていない他の要素と同様、種々の要素の間に種々のコネクタ136(例えば、BNCコネクタ、電源への3−ピンコネクタ、等)を含んでもよい。他の実施形態においては、非白色の、非発光ダイオードの光源および/またはフォトダイオード光検出器(例えば、カメラ検出部または面積検出部の配列または線形検出部の配列)が使用され得、および/または、他の図示した要素は図示されていない、同様の匹敵する機能を果たす適切な要素に置き替えられ得る。
D.他の遠心分離ヨーク
上述のように、本開示に基づいた遠心分離アセンブリは、(図1,2に図示されるように)へそ管によって駆動されるもの、または、直接駆動されるものとして提供される。遠心分離アセンブリがへそ管によって駆動されるものである場合、使用中、ヨーク20またはへそ管38によって遮蔽または不明瞭にされた光学検知システム70によるランプ66の視認の危険を低減するために追加の工程が採用される。
1つのアプローチとしては、図17〜19に示す変形されたヨーク20aを有する遠心分離アセンブリ14が提供される。ヨーク20aは、第1と第2の支持腕200,202を含み、これらは、それらの間に位置する遠心分離ボウル16に対して全体的に幾何学的に反対にある。ヨーク20aは、支持腕の1つ(第2の支持腕202として図示)がそこを通る孔、開口、または、窓204を規定することを除いて、全般的に、上述の図1,2のヨーク20に従って構成され操作される。詳細に記述されるように、ヨーク窓204は、光学検知システム70がランプ66を視認し監視することを可能にする支持腕202を通る視線を与えるように構成される。従って、ヨーク窓204は、支持腕202を通るランプ66の視界を最大にするために、ランプ66の高さ(遠心分離ボウル16が回転されるときのランプ66の多数の可能な位置を表すために1対の破線206として図17に示す)よりも大きい高さH(図17の方向において垂直方向の大きさ)を有し、ランプの幅または角度範囲よりも大きい幅または角度範囲W(図19)を有し、おそらくランプ66よりもかなり大きい。より好ましくは、ヨーク窓204は、ヨーク窓204の高さHに沿って中心に置かれるランプ66とともに配置される(すなわち、図17の方向において、ランプ66の垂直中心が、ヨーク窓204の垂直中心と同じ高さにある)が、ランプ6がヨーク窓204の頂部または底部により近い位置にあっても、本開示の範囲内である。
ヨーク窓204の幅または角度範囲Wを増加することは、光学検知システム70によるランプ66の視界を大きくする。図18,19に最もよく示されるように、ヨーク窓204は、好ましくは、同じ高さで対向する支持腕200と同じか大きい幅または角度範囲Wを有し、他方の支持腕200は幾何学的にヨーク窓204の反対側にある。このような構成によって、別の視覚障害または障害(例えば、支持腕)から180°の位置に視覚障害または障害(例えば、支持腕200,202)がない。例として、図18は遠心分離アセンブリ14aの外側から(例えば、光学検知システム70の位置から)遠心分離ボウル16に入る対向する第1の視線208と第2の視線210を示す。第1の視線208が第1の支持腕200(図18)によって遮蔽されるとき、ヨーク窓204を通して180°離れた第2の視線208に沿って遠心分離ボウル16が視認できる。第2の視線210が第2の支持腕202(図19)によって遮蔽される時は、第1の支持腕200の側に向かって180°離れた第1の視線200に沿って遠心分離ボウル16が視認できる。
上で詳述したように、ヨーク20aは遠心分離ボウル16の2分の1の速度で回転するという事実があるので、図示された構成は、好まれ得る。このような回転関係では、ヨーク20aの180°の回転は、遠心分離ボウル16の360°の回転になる。従って、ランプ66は、ヨーク20aの180°の回転毎に同じ位置(すなわち、光学検知システム70によって視認される位置)にある。従って、もしヨークが180°離れた視覚障害または障害とともに提供されると、ランプ66の視認は、遠因分離ボウル16の連続的な360°の回転の間、妨げられる。対照的に、もしヨークが180°離れた位置にある障害を除くものとして提供されると(図17〜19の実施形態のように)、ランプ66の視認が一度妨げられても、光学検知システム70によるランプ66の視認は、遠心分離ボウル16が次の360°を回転する間、明瞭である。
図17〜19のヨーク20aと結合して(または別個に提供されて)、光学検知システム70は障害または部分的に障害がある視界と障害のない視界を区別する要素を含み得る。このことは、存在する要素の1つ(例えば、インタフェイス処理モジュール126)に機能的に組み込まれるか、または、別の要素として提供される。1つの実施形態では、これは、ランプ66を2度、走査する時間をひとまとめにして、その時間に得られる2つのパルス幅を比較することによって達成される。部分的に視界が妨げられた走査は、障害がない走査よりも短いパルス幅を有し、視界がすべて妨げられた走査ではパルス幅がない。ランプ66を二度、走査する時間をひとまとめにすることによって、パルス幅がないすべて視界が妨げられた走査が考慮されるが、分別装置がゼロでないパルス幅のみを計測すれば、そのような走査は無視されるか取り漏らされる。走査の1つが他方よりも大きいパルス幅を有していれば、制御システムにおいてさらなる処理と使用のために、より大きなパルス幅を有する走査が選択され得る。走査のパルス幅は等しいか、ほぼ等しく、走査の1つまたは両方がさらなる処理または制御システムでの使用に選択され得る。このひとまとめにする方法は、ランプ66の障害のある視界と障害のない視界とを分別する一つの方法に過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく、ランプ66の障害のある視界と障害のない視界とを分別する他の方法が使用され得ると理解されるべきである。
図17〜19は、外側に配置された光学検知システムからの遠心分離ボウル16の視界を改良するために窓204を有する支持腕2020を有する、2本アームのヨーク20aを図示する。1つの支持腕を省略することも本開示の範囲内である。例えば、図20は、ヨーク20bの1本の支持腕302のみを示す。ヨーク20bが1つの支持腕302のみを含む場合、上述の支持腕302から180°離れた位置の視覚障害の懸念は効果的に除かれる。
図20に図示するように、本開示の別の局面に従えば、ヨーク20bは、関連づけられた光ファイバ300の束を有する。図示された実施形態では、光ファイバの束300は、ヨークの支持腕302の1つの外側および/または内側部分に固定されているが、(もし1より多くの支持腕が与えられるならば)2つのヨークの支持腕に関連づけられている単一の光ファイバの束、または、それぞれのヨークの支持腕に関連づけられている別個の光ファイバの束も本開示の範囲内である。光ファイバの束300は、第1または下端304と第2または上端306との間に延びている。下端304は図21,22により詳細に図示され、上端306は図23に詳細に図示される。下端は、アセンブリまたは光学検知システム306を照らし、検出するために、光を受容し、光を送る関係になるように方向づけられており、詳細に説明される。上端306は、遠心分離アセンブリ14bのランプ66と光を受容し、光を送る関係になるように、遠心分離アセンブリ14bの遠心分離ボウル16の方向に指向されている。光ファイバの束300の上端と下端、遠心分離ボウル16、照射検出アセンブリ308の間にはそれぞれ空間があり、それによって、光学スリップリングまたは光ファイバ回転ジョイント等を使う必要を避ける。
光ファイバの束300は、1以上の信号ファイバ310と1以上の照射ファイバ312とを含む。これらは全て、光ファイバの束300の端部304,306の間で光を送るように構成されている。1つの実施形態では、信号ファイバ310は光ファイバの束300の中心軸に直接、隣接するように配置されており、一方、照射ファイバ312は信号ファイバ310の周囲に、輪または環状に配置されている。この構成は、図20に示す特定の照射検出アセンブリ308と組み合わせて使用されるときに有利であるが、他のファイバの構成(信号ファイバ310と照射ファイバ312が図23Aに示すように混在して配置されたもの、または、照射ファイバ312が光ファイバの束300の中心軸に直接、隣接して配置され、信号ファイバ310が照射ファイバ312の周囲に配置された構成等)は、照射と光検出のアセンブリの別の構成として使用され得る。
図20の照射検出アセンブル308は、少なくとも1つの光検出部314と少なくとも1つの光源316を含む。図示された光検出部314と光源316は、信号ファイバ310と照射ファイバ312の位置に、それぞれ、全体的に一致するように構成されている。特に、図示された照射検出アセンブル308は、光ファイバの束300の下端304において中心軸と(信号ファイバ310の位置と一致し、直接、光ファイバの束300の中心軸に隣接するように)整列された、中心フォトダイオード314または他の適切な光検出部と、複数の発光ダイオードまたはレーザーダイオード314(光ファイバの束300の下端304において照射ファイバ312と位置を一致させられる)を備える。光源316は、光検出部314が光源316の光を受けることを防ぐために光検出部314から空間をあけられ得る。この場合、光ファイバの束304の下端304は、ファイバが照射検出アセンブリ308の関連づけられた要素に適切に登録するように、信号ファイバ310を照射ファイバ310から同様に分離するために、外側に広がり得る(図21,22)。
使用においては、光源316によって、実質的に回転軸に平行な方向に光が放射され、光ファイバの束30の下端304において照射ファイバ310によって受容される。照射ファイバ310は、光を光ファイバの束300の上端306に送る。そこでは、光は、一般に放射方向において、光ファイバの束300の上端306と光を受容する関係で回転した場合にはランプ66を含む、遠心分離ボウル16の外表面に指向される。光源316は、常に点灯するか、ランプ66が光ファイバの束300の上端306と光を受容する関係にある場合のみ点灯するように構成され得る。照射ファイバ312からの光は(図1〜16のそれぞれの実施形態で説明したように)ランプ66とそこにある流体を通過する。光はランプ66を通って遠心分離ボウル16の外で(図1〜16の各実施形態で説明したように、逆反射体または鏡等によって)反射され、そこで光は光ファイバの束300の上端306において信号ファイバ310によって受容される。信号ファイバ10は、反射された光を光ファイバの束300の上端306から光ファイバの束300の下端304に送り、そこで光は光検出部314の方向に指向される。光検出部314は、信号ファイバ310からの光を受容し、ランプ66上のインタフェイスの位置を検出し制御するために、および/または、ランプ66上の流体についての他の情報を決定するために、データをインタフェイス命令モジュール126のような処理部に送る。
1つの実施形態に従えば、異なる波長の光を放出するように構成された2以上の光源316が与えられることによって、流体処理領域の様々な情報が決定され得る。光源316は、異なる波長の光を流体処理領域に指向させるために、同時に動作し得るか、(例えば、選択された光源316を1つのサンプリングセッションまたは遠心分離ボウル16の回転の間に点灯し、他のサンプリングセッションまたは遠心分離ボウル16の回転の間にその光源316を消灯し他の光源316を点灯することによって)別個に制御され得る。異なる波長は、流体処理領域についての異なる情報(例えば、脂肪血症または溶血またはインタフェイスの位置等)を決定するために使用され得る。
図示された実施形態においては、光検出部314と光源316は、すべて同じ一般的な位置に配置される。これは、回転軸に沿った遠心分離アセンブリ14bの非回転表面であり得るが、要素が他の位置に配置されることも本開示の範囲内である。また、照射ファイバと信号ファイバが他の位置に配置されることも、本開示の範囲内である。例えば、照射ファイバ312は、図20に示す位置に配置され得、信号ファイバ310は、ランプ66を通過した後の照射ファイバ312からの光を直接、光を受容するために、少なくとも部分的に遠心分離ボウル16の内部に配置され得る(例えば、信号ファイバ301の上端はランプ66の背後の遠心分離スプール上に配置され、逆反射体または鏡がランプ66を通過した光を受容する)。信号ファイバ310は、その後、光検出部314がどこに配置されていても、光を照射ファイバ312から光検出部314に送る。
図20に図示した型の光学検知システムは、いくつかの利点を有する。例えば、このような設計は、非画像形成光収集システムを実装するために、流体処理地域に光ファイバを近接させるという点で有利である。このことは、他の既知の光学検知システムに比較して、さらによいアライメントと、集束許容度と照射条件を可能にする。さらに、流体処理領域と同じ向きで回転する位置から流体処理領域中に指向される光のために、流体処理領域から受容される信号は、静止した位置から流体処理領域に指向される信号よりも、(例えば、2倍のオーダーの時間間隔で)長い。
図20に図示された型のシステムは、単独で、記載された他の局面と組み合わせて用いられ得る。例えば、図20に示すシステムは、光学検知システム70の視覚障害や障害が生じた場合、または、ランプ66上の流体の別の局面を監視するために、光学検知システム70の補助的な光学検知システムとして作用するように光学検知システム70とともに使用され得る。
1つの局面においては、血液処理システムは、光透過部と、光反射部と、少なくとも一部が光透過部と光反射部との間に位置する流体処理領域とを有する遠心分離アセンブリを含む。血液処理システムは、また、遠心分離アセンブリの光透過部に向かう経路に沿って走査光線を放射するように構成される光学検知システムをも含む。遠心分離装置の光透過部は、走査光線の少なくとも一部を流体処理領域と光反射部に透過するように構成されている。光反射部は、走査光線の少なくとも一部を、遠心分離アセンブリの光学検知システムから光透過部に向かう走査光線の経路に実質的に同軸の経路に沿って光学検知システムに向かって反射するように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムから遠心分離アセンブリの光透過部に向かう走査光線の光路は、実質的に、遠心分離アセンブリの回転軸を通る半径に平行である。しかしながら、光学検知システムから遠心分離アセンブリの光透過部に向かう走査光線の光路は、遠心分離アセンブリの回転軸を通過しないように方位を合わせられている。
前述のいずれかの局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光反射部は逆反射体である。
前述のいずれかの局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムはまた、第1の光検出部と、光源光線を放出するように構成されている光源と、ビームスプリッタをも含む。ビームスプリッタは、光源光線を受容し、走査光線と参照光線に分割するように構成されている。ビームスプリッタはまた、走査光線を遠心分離アセンブリの光透過部の方向に向け、参照光線を第1の光検出部の方向に向ける。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは、走査光線と参照光線を実質的に垂直な方向に向けるように構成されている。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムは、さらに、第2の光検出部を含む。ビームスプリッタは、反射された走査光線を第2の光検出部に向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは反射された走査光線を光反射部から光学検知システムに向かう走査光線の経路に対して実質的に垂直な方向に向けるように構成されている。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムはさらに、第1の光検出部と光源光とに関連付けられ、少なくとも部分的には参照光線の特性に基づいて光源光線の明るさを調整するように構成されている制御部を含む。
前述の局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、システムは遠心分離アセンブリにおいて分離された血液成分のインタフェイスの位置を決定するように構成されている。
別の局面では、遠心分離アセンブリを有する血液処理システム内で流体を監視する方法が提供される。方法は遠心分離アセンブリにおける血液の2つの血液成分への分離と、走査光線が血液を横切るか、少なくとも1つの血液成分を横切るように、遠心分離アセンブリに向かって中に入る経路に走査光線を向けることを含む。走査光線の少なくとも一部は、血液または血液成分を横切った後、反射される。反射光は、遠心分離アセンブリの外の経路に沿うように向けられる。この経路は、遠心分離アセンブリに向かって中に入る走査光線と経路と実質的に同軸である。反射光の少なくとも一部が受容されて分析される。
直前の局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、走査光線の光路は、実質的に、遠心分離アセンブリの回転軸を通る半径に平行に向けられているが、遠心分離アセンブリの回転軸を通過しない。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、走査光線の少なくとも一部は逆反射体によって反射される。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、走査光線の反射された部分は、受容され分析されるのに先立って、遠心分離アセンブリの中に向かう走査光線の経路に実質的に垂直な方向に向けられる。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源光線は走査光線と参照光線とに分割され、参照光線は光検出部の方向に向けられ、実質的に同時に、走査光線は遠心分離アセンブリの方向に向けられる。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、走査光線と参照光線は実質的に垂直な方向に向けられている。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、参照光線の少なくとも一部は受容されて分析され、少なくとも部分的に参照光線の特性に基づいて、走査光線の明るさが調整される。
前述の7つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、反射光は、遠心分離アセンブリ内で分離された血液成分のインタフェイスの位置を決定するために分析される。
さらに別の局面では、血液処理システムと組み合わせて使用される光学検知システムが提供される。光学検知システムは、光源と、光検出部と、光源と光検出部との間で光路を与える光ファイバとを含む。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源は少なくとも部分的にハウジング内に配置され、光検出部はハウジングの外部に配置され、光ファイバはハウジングに接続される。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバはハウジングに調整可能に接続されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、複数の光ファイバは、ハウジングに対する光ファイバの位置を同時に調整するために構成された調整可能なモジュールによってハウジングに接続されている。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは、光源から光を受容し、少なくともその一部を光ファイバの方向に向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは、光源からの光を受容し、その光の一部を異なる方向の複数の光ファイバに向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは光の一部を逆方向に、光ファイバの方向に向けるように構成されている。
前述の7つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバは、光源から放出された光線の方向に関して1つの角度に方向を合わせられている。
前述の8つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバはに光源から放出される光の方向対して実質的に垂直に方向を合わせられている。
別の局面では、血液処理システムは、光透過部と、光反射部と、少なくとも一部が光透過部と光反射部との間に位置する流体処理領域とを有する遠心分離アセンブリを含む。血液処理システムは、また、遠心分離アセンブリの光透過部に向かう経路に沿って光源光線を放射するように構成される光源と、光検出部と、光検出部に光路を与える光ファイバをも含む。遠心分離アセンブリの光透過部は、光源光線の少なくとも一部を流体処理領域と光反射部に透過するように構成されている。光反射部は、光源光線の少なくとも一部を、光学検知アセンブリに反射するように構成されている。光ファイバは、反射された光源光線の少なくとも一部を光検出部に導くように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源は少なくとも部分的にハウジング内部に配置され、光検出部はハウジングの外部に配置され、光ファイバはハウジングに接続される。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバはハウジングに調整可能に接続されている。
前述の28の局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、複数の光ファイバは、ハウジングに対する光ファイバの位置を同時に調整するために構成された調整可能なモジュールによってハウジングに接続されている。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは、光源光線を受容し、光源光線の少なくとも一部を光ファイバの方向に向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ビームスプリッタは、光源光線の一部を光ファイバに向けるように構成され、反射された光源光線の少なくとも一部を受容して別の方向の他の光ファイバの方向に向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光は逆方向の光ファイバの方向に向けられている。
前述の7つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバは、光源光線の方向に対して1つの角度に方向を合わせれている。
前述の8つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバは実質的に光源光線と垂直に方向を合わせられている。
さらに別の局面では、遠心分離アセンブリを有する血液処理システムにおいて流体を監視する方法が提供される。この方法は、遠心分離アセンブリ内で血液を少なくとも2つの血液成分に分離することと、光源光線を生成することとを含む。光源光線の少なくとも一部は血液または少なくとも一つの血液成分を横切るように遠心分離アセンブリに向けられる。少なくとも一部の光源光線は血液または血液成分を横切った後に反射され、光ファイバを通して光検出部の方に向けられる。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、反射された光源光線の少なくとも1つの特性は、光検出部を用いて検出され、血液の1つの特性または少なくとも1つの血液成分が、少なくとも部分的に、反射された光源光線の特性に基づいて決定される。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、反射した光源光線は、反射された光源光線に実質的に垂直な経路に沿う方向に向けられる。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源光線の少なくとも一部は、第2の光ファイバを通して、第2の光検出部の方向に向けられる。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバは、光源光線の方向に対して1つの角度に方向を合わせられている。
前述の5つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源光線は実質的に光源光線の方向に対して垂直な方向に方向付けられる。
別の局面では、血液処理システムと組み合わせて使用される光学検知システムは、白色光源を含む。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、白色光源は発光ダイオードである。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、白色光源は、赤色の波長のスペクトルにおいて相対的に高いスペクトル出力分布を有する。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、白色光源は青色の波長のスペクトルにおいて相対的に高いスペクトル出力分布を有する。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光検出部は白色光源に隣接して配置され、白色光源に放射された光の強度を監視するように構成されている。
さらに別の局面では、光透過部と、少なくとも一部が光透過部に隣接するように位置する流体処理領域とを有する遠心分離アセンブリを含む。血液処理システムは、遠心分離アセンブリの光透過部の方に向けられる白色光を放射する光源を有する光学検知システムを含む。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムは発光ダイオードを備える白色光源を含む。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、白色光源は、赤色の波長のスペクトルにおいて相対的に高いスペクトル出力分布を有する。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、白色光源は、青色の波長のスペクトルにおいて相対的に高いスペクトル出力分布を有する。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光検出部は白色光源に隣接して配置され、白色光源から放出された光の強度を監視するように構成されている。
別の局面では、遠心分離アセンブリを有する流体を監視する方法が提供される。この方法は、遠心分離アセンブリにおいて血液を少なくとも2つの血液成分に分離することと、白色光を含む光源光線を生成することとを含む。光源光線の少なくとも一部は、血液または少なくとも一つの血液成分を横切るように、遠心分離アセンブリの方に向かい中に入るように向けられる。光源光線の少なくとも一部は、血液または血液成分を横切った後に反射され、反射された光源光線の少なくとも一つの特性が検出される。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、血液または少なくとも1つの血液成分の特性は、少なくとも部分的に、反射された光源光線の特性に基づいて決定される。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光源光線の強度は、光源光線の光源に隣接した位置で監視される。
さらに別の局面においては、血液処理システムは、光透過部と、光反射部と、少なくとも部分的に光透過部と光反射部との間に位置する流体処理領域とを有する遠心分離アセンブリを含む。血液処理システムはまた、光源光線を放射するように構成された光源と、複数の光検出部とを有する光学検知システムをも含む。遠心分離アセンブリの光透過部は、光源光線の少なくとも一部を流体処理領域と光反射部に透過するように構成されている。光反射部は、光源光線の少なくとも一部を、光学検知システムに向かって反射するように構成されている。複数の光検出部は、反射された光源光線の少なくとも1つの特性を、様々な位置において検出するように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、複数の光ファイバは、反射された光源光線の異なる部分を受容し、反射された光源光線の異なる部分を光検出部に向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、調整可能なモジュールは、反射された光源光線に対して光ファイバの位置を同時に調整することができるように構成されている。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、異なる方向は、同一の平面内にある。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、異なる位置は、遠心分離アセンブリの回転軸に対して角度を有する平面内にある。
別の局面においては、遠心分離アセンブリを有する血液処理システムにおいて流体を監視する方法が提供される。この方法は遠心分離アセンブリにおいて血液を少なくとも2つの成分に分離することと、光源光線を生成することとを含む。光源光線は、血液または少なくとも1つの血液成分を横切るように、遠心分離アセンブリの方に向かって、その中に入るように、向けられる。光源光線の少なくとも一部は、血液または血液成分を横切った後に反射され、反射した光源光線の少なくとも一つの特定が複数の様々な位置において検出される。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、血液または少なくとも1つの血液成分の特性は、少なくとも部分的に、反射された光源光線の特性に基づいて決定される。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、反射された光源光線が検出される異なる位置は、同時に調整される。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、複数の異なる位置は同一平面内にある。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、異なる位置は、遠心分離アセンブリの回転軸に対して角度を有する平面内にある。
さらに別の局面においては、血液処理システムは、回転軸を有する遠心分離アセンブリを含む。血液処理システムはまた、遠心分離アセンブリの回転軸を通る半径に平行な経路に沿って光源光線を放射する光源を有する光学検知システムをも含む。光源光線の経路は遠心分離アセンブリの回転軸を通過しないように方向づけされている。
別の局面においては、回転軸のある遠心分離アセンブリを有する血液処理システムにおいて流体を監視する方法が提供される。この方法は、遠心分離アセンブリにおいて血液を少なくとも2つの血液成分に分離することと、光源光線を生成することとを含む。光源光線の少なくとも一部は、遠心分離アセンブリの回転軸を通る半径に平行な経路に沿うように向けられているが、遠心分離アセンブリの回転軸を通過しないように方向づけられており、血液または少なくとも1つの血液成分を横切るように遠心分離アセンブリの中に向けられている。光源光線の少なくとも一部は、血液または血液成分を横切った後に反射され、反射された光源光線の少なくとも1つの特性が検出される。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、血液または少なくとも1つの血液成分の特性は、少なくとも部分的に、反射された光源光線の特性に基づいて決定される。
さらに別の局面においては、血液処理システムは、回転軸を有する遠心分離アセンブリを含む。遠心分離アセンブリは、光透過部と、光透過部の半径方向内部に位置する流体処理領域と、光透過部と流体処理領域を回転軸周りに回転させるように構成された第1の支持腕を含むヨークとを有する。流体処理システムは、また、光を遠心分離アセンブリの光透過部に向けるように構成された光学検知システムをも含む。ヨークは、光透過部と光学検知システムとの間に位置し、光が光透過部に向けられると、少なくとも一部の光の通路が第1の支持腕を通過するように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、第1の支持腕は、光学検知システムからの光が通過する窓を規定する。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、ヨークは、第1の支持腕の逆の方向に位置する第2の支持腕を含む。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、窓の角度範囲は、少なくとも第2の支持腕の角度範囲と同様に大きい。
別の局面においては、血液処理システムは、回転軸を有する遠心分離アセンブリを含む。遠心分離アセンブリは、光透過部と、光透過部の「半径方向内側に位置する流体処理領域と、ヨークとを有する。ヨークは、光透過部と流体処理領域を回転軸周りで回転させるように構成された第1の支持腕を含む。光ファイバの束は、第1と第2の端部の間に延びており、ヨークの支持腕に関連づけられている。血液処理システムは、また、光を光ファイバの束の第1の端部の方向に向けるように構成された光学検知システムをも含む。光ファイバの束の第2の端部は、光を光透過部の方向に向ける。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光学検知システムは、光を実質的に回転軸と平行な方向に向けるように構成されている。
前述の2つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、第2の光ファイバの束は、全体的に動径方向に光を向けるように構成されている。
前述の3つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバの束の第1の端部は、第2の端部よりも大きい直径を有する。
前述の4つの局面のいずれかと組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光反射部は光透過部と関連付けられている。光透過部に向けられる光の少なくとも一部は、光反射部によって、光ファイバの束に向けられる。光ファイバの束は、反射光の少なくとも一部を光学検知システムに向けるように構成されている。
直前の局面と組み合わせて使用され得る別の局面に従えば、光ファイバの束は、光反射部で反射された光を光学検知システムに向けるように構成されている少なくとも1つの信号用ファイバと、光学検知システムからの光を光透過部に向けるように構成された複数の照明用ファイバとを含む。少なくとも1つの信号用ファイバは光ファイバの束の中心軸に直接、隣接するように配置され、照明用ファイバは少なくとも1つの信号用ファイバの動径方向外側に位置する。
上に記載した具体例は本主題の原理のいくつかの適用の例示であることが理解されるであろう。当業者により、個々に開示またはクレームされた特徴の組み合わせを含む多数の修飾がクレームした主題の精神および範囲を逸脱することなくなされることができる。これらの理由のため、この範囲は上の説明に限定されず、特許請求の範囲に述べられているとおりであり、そして特許請求の範囲は個々に開示またはクレームした特徴の組み合わせを含んでいる特徴に向けられることができることが理解される。