JP4043062B2 - 適応型アフェレーシス装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医療装置に関し、特に採取のために全血をその成分へと分離するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の全血は主として３つのタイプの特定の細胞を含んでいる。赤血球、白血球、及び血小板である。これらの細胞は血漿と呼ばれる、蛋白質やその他の化学物質からなる複合水溶液中に懸濁されている。過去においては輸血には全血が用いられたが、現在は特定の患者に必要とされる血液成分のみを輸注する傾向にある。この手法は利用可能な血液供給量を節約し、また患者が不必要な血液成分に暴露されないことから、多くの場合に患者にとっても好ましい。個々の血液製品を別々にパッケージ化することにより、貯蔵寿命も増大することができる。
【０００３】
輸注に必要とされる血液成分は、アフェレーシスと呼ばれる処理によって供血者から採取される。そこでは所望とされる１の、又はより多くの全血中の成分が、血液処理装置によって分離され獲取される。残りの成分は次いで、供血者に戻される。（ここで用いられている「供血者」という用語は、収集又は処理のために血液が採取される全ての人を含む概念であり、採取された成分が戻される献血者や病院の患者を含みうるものである。）
現在の手法を用いると、供血者が全血を提供するのに要する時間は僅かに10−12分であるが、アフェレーシスによって血漿又は血小板を提供するためには30分或いはそれ以上の時間を要しうる。その結果、アフェレーシスによって献血を行おうとする人の割合は、全血を献血する人の割合よりもずっと小さい。このことは、血漿や血小板に対するニーズが非常に高まっていることから、問題である。
【０００４】
米国特許第5,387,187号は、一人の供血者からヘマトクリットが65−70％の範囲にある標準単位の血液成分を得ることを容易ならしめると共に、20分又はそれ未満の時間で400ml量の容積の血漿（血小板あり又はなし）を収集することのできる、アフェレーシス方法及び装置を開示している。この装置は、血液成分をそれぞれの密度に従って分離するための、入口ポート及び出口ポートを有する分離チャンバを備えている。分離チャンバの出口ポートは、密度の低い成分を受容する第１の容器（単数又は複数）と流体連通しており、これに対して入口ポートはより密度の高い成分を受容する第２の容器と流体連通している。供血者から全血を採取するための静脈針が、抗凝固剤を入れた第３の容器と流体連通している。
【０００５】
作動時には、供血者から静脈針を介して全血を採取することで収集サイクルが開始される。全血は第３の容器から引き入れられる抗凝固剤と混合することによって抗凝固処理され、この抗凝固処理された全血は入口ポートから分離チャンバに入る。分離チャンバにおいて、低密度成分は高密度成分から分離される。より密度の低い成分（例えば血漿及び血小板）は、出口ポートから第１の容器（単数又は複数）へと置換される。次いで分離プロセスは終了され、分離チャンバ内に残存しているより高い密度の成分（赤血球、即ち「ＲＢＣ」）は、希釈剤で希釈されて供血者に戻される。より詳しくは、希釈溶液が第４の容器に貯蔵されており、分離チャンバの入口ポートと静脈針との間の流路と選択的に流体連通される。分離チャンバ内に残存している高密度成分は入口ポートから取り出され、第４の容器からの希釈剤と混合され、静脈針を介して供血者に返血されるのである。
【０００６】
収集サイクルの次の段階では、全血がまたもや供血者から採取され、第３の容器からの抗凝固剤と混合される。抗凝固処理された全血は分離チャンバに入り、やはり低密度成分と高密度成分とに分離される。この第２の分離プロセスは次いで終了され、静脈針は供血者から外される。この場合には、供血者に返血されるのではなしに分離チャンバ内に残存している高密度成分は、分離チャンバの入口ポートと選択的に流体連通される第２の容器へと置換される。ある量の添加剤溶液を入れた第５の容器が第２の容器と流体連通しており、第２の容器に入ってくる高密度成分を添加剤溶液で活性化する。供血者からは通常、赤血球よりも多くの量の血漿及び血小板を採取することができるので、このプロセスは典型的な供血者が許容可能な割合でもって、赤血球及び低密度成分、例えば血漿又は血漿及び血小板を同時に、しかし別個に収集することを可能にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この手法は効率的であり、簡明に実行されるものであるが、それでもなお、種々の装置部品の固定的な特質により賦課される制限を示すものである。特に、分離チャンバの容積は変更することができないことから、１サイクルが経過する間に収集される血液成分の全体量は一定している。目標とする収集量が、１サイクルの間に採取される量の整数倍でなければ、処理時間は長くなり、また供血者から不必要に取り出した血液成分を返血しなければならない。
【０００８】
多数の考慮事項が、目標とする採取容積に影響を及ぼしうる。１つの重要な要因は、供血者の生理機能である。一般には、害を及ぼす危険性なしに供血者が提供可能な範囲で、できる限りの血液成分を獲取することが望ましい。許容可能な容積は、供血者の体重、性別、及び所望とする血液成分の濃度といった特質に応じて、供血者ごとに異なる。現在のシステム、例えば米国特許第5,387,187号に記載の赤血球システムでは、オペレータはまず特定の供血者から採取する１又はより多くの血液成分の目標容積をマニュアル設定し、次いでその容積を達成するのに必要なサイクル数を計算する。よくあることだが、目標とする採取容積に正確に到達するためには非整数回のサイクルが必要とされる場合、オペレータは「切り上げ」を行い、大きい方の整数回サイクルを実行して、分離チャンバ及び第１の収集容器から供血者へと、過剰の成分を返血する。この手順は厄介であり、時間の浪費であり、収集プロセスを不必要に引き延ばす。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、血液成分の不必要な収集と戻しとを回避するように、アフェレーシスプロセスを自動化する。第１の側面において、本発明はオペレータが１乃至より多くの血液成分（通常は赤血球、血漿、バフィコート、血小板、或いは何らかの組み合わせ）の所望量を「直接表示(dial-in)」することを許容し、それにより本発明はその目標を達成するのに必要なサイクル数を計算し、適切なアフェレーシス手順を直接に実行する。サイクル数の計算は、分離チャンバの容積のみではなく、供血者の生理機能についての考慮をも反映して行われる。供血者が異なれば所望とする血液成分の濃度も各人により恐らく異なり、その結果、血液成分の目標容積を達成するために必要とされるアフェレーシス容積も異なる。また供血者が異なれば、所与の血液成分に対する放血許容量も各人で異なるものである。本発明は、供血者の特性（及びアフェレーシス装置の採血効率）に基づいて、必要なサイクル数を計算する。また、要求された目標値又は計算されたサイクル数が、その特定の供血者についての安全指針を超過した場合には、オペレータに対して警告を発する。
【００１０】
この側面の変形においては、本発明は目標とする収集点に到達するために、採血サイクル数を変更するのではなしに、或いは変更を行うのに加えて、分離チャンバの容積を変化させる。
【００１１】
第２の側面においては、本発明は返血プロセスを利用して、最後の採血サイクルに先立って、分離チャンバの内容物の一部のみが供血者に戻されるようにする。この戻される部分は、最後の採血サイクルに際し、部分的に空けられた分離チャンバを充填すると結果的に、目標収集値にちょうど合致するように計算されている。
【００１２】
第３の側面において本発明は、アフェレーシスを開始するのに先立って得た、供血者の生理機能についての情報に基づいて目標値の計算を行うという必要性を省く。その代わりに本発明は、アフェレーシスサイクルに際して実際に収集される所望の製品の量をリアルタイムで監視し、これに基づいて、目標レベルに到達するのに必要とされるサイクル数を計算する。この計算は、監視がアフェレーシス手順を通して継続的に行われ、計算されるサイクル数（好ましくは上述したような部分サイクルを含む）が、実行中の監視結果に基づいて連続的に調節されるという意味において、適応型のものであることが好ましい。
【００１３】
第４の側面においては、本発明は血液の全採取容積を、実際に得られた血液製品の量と継続的に比較して、収集された各々のタイプの血液製品について、装置の収集効率を計算（又は検証）する。この量は次いで、特定の血液製品を具体的な量で得るために、採取されねばならない血液の量を計算するために用いられる。
【００１４】
かくして本発明は、上述の原理に従って動作するよう構成されたアフェレーシス装置と、またそれを具現化するためのアフェレーシス方法を含むものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記の議論は、添付図面を参照して行われる、以下の本発明についての詳細な説明から、より容易に理解することができる。
【００１６】
Ａ．基本システム構成
まず図１を参照すると、好ましくは250ml程度の内部流体容量を有する在来の遠心分離器ボウル10（例えば米国特許第4,983,158号による）と、このボウルを回転させるための手段（図示せず）と、入口ポートPT1及び出口ポートPT2とを用いた、アフェレーシス装置８が示されている。遠心分離器ボウル10の出口ポートPT2は、血漿を収集するための第１の容器24と流体連通しており、入口ポートPT1は、一連の弁V1，V2，V4及びV5を介して、静脈針22、赤血球を収集するための第２の容器26、添加剤又は活性化剤を入れた第４の容器12、及び生理食塩水を入れた第５の容器14と、選択的に結合されるようになっている。静脈針22は、抗凝固剤を入れた第３の容器18と流体連通している。これらの容器は血液適合性のある材料で作成されたバッグであり、図示された流体流路は、適当な長さの血液適合性のあるチューブ（集合的に符号20で示す）によって確立される。保存剤は赤血球の貯蔵寿命を増大させる添加剤であり、その適当な例としてはSAGM、ADSOL、NUTRICELL及びグリセロールがある。
【００１７】
一対の抗菌フィルタF1，F2が、容器12，14及び18から導かれる溶液から、細菌を除去する。３つの蠕動ポンプP1，P2及びP3が、弁V1，V2，V3，V4及びV5と相俟って、後述するようにして、コントローラ100から生成される信号に応じて、血液適合性のあるチューブ20を通る流れの方向及び持続時間を制御する。コントローラ100は、一連のセンサ及びモニタから受信される信号により、システムの状態を監視する。具体的には、ラインセンサ30が遠心分離器ボウル10から容器24へと通過する１又はより多くのタイプの血液細胞の濃度を監視し、別のラインセンサ31が供血者から受け取った全血内の１又はより多くのタイプの血液細胞の濃度を監視する。供血者の圧力モニタM1とシステムモニタM2は、装置８内の圧力レベルを監視する。そして一連の空気検出器D1，D2，D3及びD4が、チューブ20内における流体の存在又は不存在を監視する。ラインセンサ30は、例えば発光ダイオード（LED）と、チューブ20を挟んで反対側に配置された検出器を用いた構成とすることができ、検出した光量をLEDの実際の発光量と比較して、チューブ20を通過している流体の濁度を判定し、その濁度が細胞の濃度を示すものとなる。或いはまた、ラインセンサ30は大きさの異なる粒子を識別可能なより精密な光電部材であり、種々の細胞の部分集団（例えば白血球と血漿）の濃度を別々に又は代わる代わる判定することができるものである。こうしたセンサ、並びに適当な圧力モニタ及び空気検出器は、技術的にすでに十分に確立されたものである。弁V1−V5は電子的に起動可能なものであり、コントローラ100により発生される開放及び閉鎖信号に応答する。
【００１８】
赤血球の採取について、この基本システムの構成部材の動作は次の通りである。コントローラ100は、弁V2を開き、弁V1を閉じ、ポンプP1及びP2を作動させることによって、容器14からの生理食塩水でチューブ20のプライミングを行う。さらにコントローラ100は、弁V4を閉じ、弁V5を開く。ポンプは生理食塩水を「Ｙ」字形のコネクタ16を介して空気検出器D4へと引き込み、この空気検出器は、生理食塩水の存在が検出されたなら直ちに、コントローラ100に信号を送る。これに応じてコントローラ100は、弁V5を閉じることによって生理食塩水でのプライミング動作を終了する。（流量をより多くするために、フィルタF2はポンプP2とコネクタ16の間でライン20に配置可能であることに注意すべきである。）次に、コントローラ100はポンプP1とP3を作動させて、チューブ20及び静脈針22を容器18からの抗凝固剤溶液でプライミングする。抗凝固剤は「Ｙ」字形コネクタ34を通り、空気検出器D2へと流れて、この空気検出器は抗凝固剤の存在を検出したなら直ちに、コントローラ100に信号を送る。これに応じてコントローラ100は、抗凝固剤でのプライミング動作を終了する。
【００１９】
次に、コントローラ100はポンプP1を作動させて、チューブ20を介してフィルタF3の近くまで抗凝固剤を引き入れ、装置８内に生成された何らかの圧力を平衡化させ、それによって、静脈針22が刺された場合に抗凝固剤が供血者へと注入されるのを防止する。この動作を実行するに際して、コントローラ100は圧力モニタM1とシステムモニタM2から受信したライン圧力を示す信号を用い、圧力M1が圧力M2と実質的に合致したなら、平衡化動作を終了する。次いで静脈針22が供血者に刺され、コントローラ100はポンプP1及びP3を作動させることによって全血を供血者から取り出し、抗凝固剤と混合する。ポンプP3は容器18からの抗凝固剤を、抗凝固剤と全血との目標比率（通常は１：16）を維持するように、採取された全血と混合する。弁V1及びV3は開放状態であり、入口ポートPT1を介して、抗凝固処理された全血をボウル10へと押し進める。
【００２０】
コントローラ100は次いで、ボウル10の回転を開始し、遠心力によって高密度成分（主として赤血球）が低密度成分（白血球、血小板及び血漿）から分離される。詳しく言うと、遠心分離器ボウルの回転により、赤血球細胞はボウルの外壁に対して濃縮される。血液が続けて流入すると、低密度の血液成分と、抗凝固剤及び破片からなる上清は、同心状の層を形成して、ボウルのコアの部分に接近し、出口ポートPT2から流出する。血漿はラインセンサ30と弁V3とを通って血漿容器24に収集され、この容器はほぼ400−600mlの血漿を保持する。分離されたほぼ全ての血漿が容器24に送られると（例えばラインセンサ30により検出される濁度の増大、或いは出力がコントローラ100に結合された重量計50により示される）、遠心分離器の回転を停止することによって分離プロセスが終了される。弁V1が開放し、弁V2が閉鎖した状態で、コントローラ100はポンプP1により、ボウル10内に残存している血液成分をフィルタF3及び静脈針22を介して供血者へと戻す。同時に、コントローラ100はポンプP2を作動させて、容器14からの生理食塩水を供血者に戻される血液成分と混合する（生理食塩水の添加は供血者に及ぼされるクエン酸塩効果を低減させる）。弁V5は開放状態のままであり、弁V4は閉じられる。これらの成分は好ましくは、迅速な流量、例えば120ml／分で供血者に戻される。この返血流量においては、生理食塩水はポンプP2により、約60ml／分の流量で導入される。或いはまた、ボウルの内容物は、容器24からのその供血者自身の血漿の一部によって希釈されて戻されることができる。ボウル10の内容物が供血者に戻されている間に、コントローラ100はポンプP2を作動させて、弁V4を開放し弁V5を閉じた状態で、容器12に入れてある添加剤溶液によって装置８を、「Ｙ」字形コネクタ16のところまでプライミングする。
【００２１】
装置８は次いで、第２の採血（ドロー）プロセスを開始し、そこでは再度供血者から全血が採血され、抗凝固剤と混合される。さらに200−250mlの血漿がボウル10内において分離され、出口ポートPT2から血漿容器24へと置換される。この第２の遠心分離プロセスは次いで終了され（やはりラインセンサ30又は重量計50からもたらされる信号により）、静脈針22は供血者から外される。コントローラ100はポンプP1を作動して、ボウル10内に残存している高密度成分を出口ポートPT2から流出させる。これらの成分は、弁V4を開放し弁V5を閉じた状態で、ポンプP2により容器12から引き入れられる添加剤溶液によって活性化される。任意選択的に、活性化された成分は、弁V1を閉じ弁V2を開放した状態で、赤血球容器26に収集されるに先立って、白血球フィルタF4を介して濾過することができる。フィルタF4は希釈された成分から白血球を濾別し、次いでパージされて、この手順は完了される。或いはまた、ボウルの内容物は、添加剤溶液が添加されるよりも前に、容器26に収集することができる。この場合は、フィルタF4は省略される。さらなる代替形態においては、添加剤溶液を容器26に予め装填しておくことができる。この場合には、添加剤容器12が省略される。
【００２２】
他の代替的な実施形態においては、血小板及び白血球の採取のために、出口ポートPT2と流体連通した状態において、装置８にさらなる収集容器を付加することができる。さらにまた、ボウル10はレーサム（Latham）型式のボウルであることができる。血小板及び／又は白血球を採取するためには、血漿容器24と弁V2との間に、サージライン40（点線で示す）と弁V6とが付加される。血小板容器44、ライン42、及び弁V7も追加される。サージライン40は、血漿がボウル10を通って再循環することを許容し、米国特許第4,416,654号及び第4,464,167号に開示されているようにして、血小板が容器44に収集されるのを助ける。
【００２３】
本発明の新規な機能は、コントローラ100を後述のようにして適切に構成することを通じ、上述の基本的な土台の上に実現される。コントローラ100それ自体は、例えばプログラム可能な単一チップのマイクロコンピュータを用いて実現することができる。これは種々のアナログセンサからの信号を、マイクロコンピュータにより処理可能なデジタル信号へと変換するための、アナログ−デジタルコンバータを取り入れたものである。代替的に、この回路は注文制作の集積回路や個別の電子回路によって実現することもできる。コントローラ100はまた、オペレータからデータを受け取るための、キーパッド102その他の入出力デバイスをも含む。
【００２４】
強調されねばならないことは、本発明は何らかの１つのタイプの血液成分を採取するために構成された装置に限定されるものではなく、上述した構成は単に例示を行うことを意図したものであるということである。本発明の制御の側面は、最終的に得られる製品（単数又は複数）とは無関係に、事実上全ての型式の血液分離収集システムについて、有用に実施することができる。例えば上記したように、前述した装置はそれぞれ異なる血液成分を獲取することを目的として、種々の異なる手順を実行するように用いる（又は容易に変更する）ことができる。好ましい手法では、コントローラ100は、オペレータが選択可能な血液処理ルーチンを実現する手順ステップ、即ち「プロトコル」を記憶したコンピュータメモリ104を含むものである。また固定記憶装置106、例えばハードディスク駆動装置やCD-ROMを含み、これに複数のプロトコルを記憶させて、その何れかをメモリ104にロードして実行することができる。装置８の機能、及び最終的に獲取される血液成分は次いで、メモリ104内の選択されたプロトコルにより決定される。
【００２５】
例えば、自動化に適した３つの例示的なプロトコルは、上述した赤血球及び血漿処理手順である「赤血球及び血小板」プロトコル、「単一供血者血小板」（SDP）プロトコル、及び「血小板及び血漿」（PLP）プロトコルである。SDPプロトコルにおいては、濃厚血小板が単独の供血者から一度の処理で採取される。血液は供血者から採取され、遠心分離器ボウルを通って流されて、赤血球、白血球、血小板及び血漿の各血液成分に分離される。血小板画分即ちフラクションは、所望の収量が得られるまで、一般には着脱可能な、殺菌された血液バッグに収集される。残りのフラクションは、供血者に戻される。PLPプロトコルにおいては、血小板と血漿の両方のフラクションが、通常は別々の容器に保持される。これらのプロトコルを実現するための特定のパラメータ及び操作手順は、当業者には周知のものである。他のアフェレーシスプロトコル（例えば新鮮な血漿の獲取、患者の血漿が健康な供血者からの血漿と置換される治療的血漿交換、及び白血球が採取される単核細胞収集）もまた、技術的に十分に確立されている。
【００２６】
こうした手法を用いて、コントローラ100は赤血球及び血漿を獲取するための手順工程を、以下のステップをコード化した、記憶された指令を用いて具現化する。
【００２７】
１．生理食塩水でのプライミング（弁V2，V4開放、弁V1，V5閉鎖、ポンプP1，P2作動）
２．抗凝固剤でのプライミング（弁V4閉鎖、ポンプP1，P3作動）
３．圧力平衡化
４．血液採取（弁V1，V3開放、ポンプP1，P3作動）
５．収集完了までボウルを回転
６．回転停止
７．ボウル内容物を供血者に戻す（弁V1，V4開放、弁V2，V5閉鎖、ポンプP1，P2作動）
８．添加剤でプライミング（弁V4閉鎖、弁V5開放、ポンプP2作動）
９．血液採取（弁V1，V3開放、ポンプP1，P3作動）
10．収集完了までボウルを回転
11．活性化（弁V4閉鎖、弁V5開放、ポンプP2作動）
12．回転停止
Ｂ．サイクルの自動決定
キーパッド102を用いて、オペレータは所望のプロトコルを選択し、所望の収集容量をキー入力し、その供血者についての生理機能情報を入力する。それによりコントローラ100は図２に示す手順工程を実行し、入力された量の血液成分を、好ましくは過剰の血液採取及び返血なしに、自動的に収集する。
【００２８】
最初のステップ200では、コントローラ100は選択されたプロトコルに対応する指令を記憶装置106からメモリ104へとロードする。このプロトコルは、供血者のプロフィールに基づいて、許される収集容量に上限を課する安全指針を含む。具体的には、そのプロトコルは、選択された供血者の生理学的特徴に基づいて計算を行う１又はより多くの数式を含み、収集の上限をもたらす。代替的には、そのプロトコルは表データを含むものであることができ、上限はその表を検索することによって与えられる。典型的には、供血者のプロフィール情報は、性別、体重、及びその供血者の血液中における所望の血液成分の大体の濃度を含む。この濃度の値は普通、供血者の血液を少量、「予備カウント」分析することによって得られる。例えば、通常の成人男子は体重１kg当たりに約75mlの血液を有し、全血のヘマトクリット値の平均は0.41である。従って、典型的な成人男子の供血者についての赤血球量はミリリットル単位で、式（体重）×75×0.41によって与えられる。この容量について、安全の面から許容される収集フラクションは22.5％である。赤血球の採取について、上述したアフェレーシス装置の収集効率は100％に近い。
【００２９】
ステップ205において、コントローラ100はキーパッド102に付属のディスプレイ102dを介してオペレータを促して、必要な供血者の生理機能情報を入力させる。これはメモリ104に記憶され、そのプロトコルに含まれる情報に従って処理されて、収集容量の上限が得られる。好ましくは、この上限はオペレータに表示される。
【００３０】
ステップ210においては、オペレータはキーパッド102を用いて、所望とする血液成分の収集容量を入力する。この容量が上限を超えているならば（ステップ215）、コントローラ100は例えばキーパッド102のディスプレイ102dを用いて、オペレータに対して警告を行う（ステップ220）。オペレータは次いで、異なる値を入力するよう促される。
【００３１】
ステップ225においては、コントローラ100は所望の収集容量を達成するのに必要なサイクル数を計算する。この量は、各サイクルに際して処理される血液の量（それ自体は殆どが遠心分離器ボウルの容積に依存している）と、その特定の血液成分に対するそのアフェレーシス装置の収集効率とに基づいて、簡明に得られる。通常、サイクル数は整数ではない。従来技術におけるようにして単に「切り上げ」を行い、余分の血液を採取して過剰分を供血者に戻すことも可能であるが、好ましくは本発明は、この無駄の多い慣行を回避するようにして用いられる。具体的には、最後の収集サイクルよりも前に、ボウルの内容物の一部のみを供血者に戻すものである。この戻された部分は、最後の採血サイクルに際し、部分的に空けられたボウルを充填すると結果的に、目標収集値にちょうど合致するように計算されている。
【００３２】
この部分的な返血手法が、ステップ230，235に示されている。計算された収集サイクル数の仮数、即ち小数点部分は、最後から２番目の収集サイクルのボウル部分戻しステップに際して保持されるボウル内容物の量を決定するために用いられる。具体的には、保持される割合は、１からこの仮数値を減算したものに等しい。次いで、ボウルが部分戻しされた状態で、最後の収集サイクルが通常通り実行され、ボウルが一杯になったところで収集は終了される。一杯になったボウルの内容物は次いで、通常の仕方で用いられる（赤血球の獲取の場合には貯蔵容器に送られ、血小板又は血漿採取の場合には供血者に戻される）。
【００３３】
例えば、上述した赤血球及び血漿採取プロトコルの場合について、ボウル容積の2.6倍の容積中に含まれる血漿が望ましいと仮定する。全サイクルを用いて、ボウルを２度充填する。２度目の収集サイクルの返血段階に際して、ボウルの内容物全部を供血者に戻す代わりに、60％のみが戻される（0.4ボウル分の容積が残される）。ボウルは次いで充填され、そのサイクルの２回目のパスに際して完全に空けられる。結果として、２度目の収集サイクルでは合計で1.6ボウル分の容積が処理されたことになり、全体では2.6ボウル分の容積が処理されたことになる。
【００３４】
Ｃ．ボウル容積の変更
前述したように、分離チャンバの容積が固定しているために、サイクル当たりの収集量は一定になる。サイクル数を変化させる代わりに（又はこれに加えて）、内部容積を変化させることができるように構成された分離チャンバを用いることも可能である。こうした構成の例は、米国特許第3,737,096号（この特許の全開示内容は、ここで番号を参照したことによって本明細書に取り入れるものとする）に記載されており、そこでは外部ソースからの油圧流体で選択的に充填されうる可撓性の内部膜を有する遠心分離器が意図されている。膜に油圧流体を入れるとその容積が拡大し、それによって遠心分離器の内部容積が低減される。
【００３５】
図４を参照すると、本発明の環境に対するこの概念の適用が例示されている。例示された構成は、使い捨て部材400と固定部材402とに分けられるが、これらは作動中はチャック404によって一緒に保持される。この組み合わせデバイスは、相互に実質的に接触している可撓性膜420，422により画定される２つの内部区画415，417を有する、血液用遠心分離器からなる。この状態を維持するために、真空がこれらの間の界面領域に連続して適用されている。固定部材402においては、膜422は剛性の内側シェル425に接合しており、内側シェル425は剛性の外側シェル427上に位置している。これら２つのシェルは、両者の間に内部空間430を維持するように接合されている（例えば間を離して置かれたポストにより）。この空間は、シェル425，427が細くなっていって一対の同心円筒状の部材432，434を画定しても維持される、流体通路を規定している。回転シール436が、内部空間430を真空ライン440に結合し、また区画417を真空制御ライン445に結合しており、結合されたアセンブリ400，402が遠心分離器モータ450によって回転された場合でも、これらのラインを介しての連続的な閉じた流路を維持する。膜420，422を接触状態に保持する真空は、真空ポンプ452によって真空ライン440を介して維持され、またこの真空ポンプは内部空間430内の圧力を継続的に監視するセンサを含む。
【００３６】
区画417は、容積式ポンプ462によって可変量の油圧流体460で満たされ、このポンプは制御ライン445を介して、区画417に対して流体を強制的に流入又は流出させることができる。区画417の容積は、区画415の利用可能な内部容積を決定し、かくしてその内部に保持可能な採取血液の量を決定する。ポンプ462に関連して設けられ、コントローラ100に結合された圧力センサが、区画417内の圧力を検出するが、この圧力は区画417にある流体の量、従って区画の容量に対応しており、ポンプ462の作動を通じてコントローラ100が容積に対する直接的な制御を行うことを可能にしている。
【００３７】
使い捨て部材400は、剛性の外側シェル470（シェル425，427と同様に、例えば硬質プラスチックなどの堅い耐久性のある材料から製造される）からなり、これが膜420に接合されている。血液は管路472を介して区画415に出入りするが、管路472はシェル470を、一方向回転シール474を介して貫通している。区画415が流体、例えば抗凝固剤を含んでいる場合は、使用時まで区画415の内容物を分離しておくために、破断可能なシール476を追加しておくことが望ましい。
【００３８】
装置の収集効率と、オペレータにより入力された所望の血液製品の量とに基づいて、コントローラ100は目標に合致するために処理しなければならない血液の全体量を決定する。しかしながら、遠心分離器410の処理容積が可変であることから、コントローラ100は次にまず、区画415を一度だけ完全に充填することにより目標に到達することができる点まで、容積を増大（区画417からの油圧流体の除去によって）させることができるか否かを計算する。そうであるならば、コントローラ100はポンプ462を作動させて、適切な量の流体を区画417から除去することにより、それが計算した必要な容積を得、そして上述したような収集サイクルへと進む。他方、１より多いサイクルが必要である場合には、コントローラ100は、目標を達成するのに必要な、最小の整数サイクル数に対応する遠心分離器容積を計算する。例えば、チャンバ容積の2.4倍だけ処理しなければならない場合には、コントローラ100は、区画415の容積が全容積の80％に等しくなるまで区画417に油圧流体を流入させ、その容積において３度の収集サイクルを開始する。
【００３９】
Ｄ．適応制御
血液成分の目標量を得るために必要な収集サイクル数を決定するために、観測される血液組成（マニュアル入力された供血者プロフィール情報ではなく）が用いられる、適応型サイクルを実行するように本発明を構成可能な手法が、図３に示されている。プロトコルをロードするステップ、所望の収集容量を得るステップ、及びその容量が何らかの絶対的な限界を超えるか否かを判定するステップは、前述したものと同じである。（安全性についてのチェックを行う場合には、性別や体重といった、少なくとも何らかの供血者情報を入力することが必要であるが、「予備カウント」を行うためにアフェレーシスに先立って供血者の血液を分析する必要性は排除される。
【００４０】
ステップ325においては、アフェレーシス装置が作動されて、選択されたプロトコルに従って血液が採取され、分離される。分離が開始されると、全血中及び／又は所望の血液成分のより分離されたフラクションを含有するチューブ20内における、所望とする血液成分の濃度がラインセンサによって測定され（ステップ330）、センサはこの濃度情報をコントローラ100に伝達する。コントローラ100はこの情報を用いて、所要のサイクル数を計算する（ステップ335）。特定の血液成分の濃度が、１又はより多くの収集サイクルの間に変化する可能性があるため、本発明は、収集の際にある時間隔で得られる周期的な計算の更新を行い、それを先の計算と比較する。本発明は、計算値相互の間での変動が最小値（例えば５％）未満である場合にのみ、計算されたサイクル数を最終的なものとして扱う。かくしてステップ340においては、現在の計算によって得られた値が前の計算値、又は先の複数回の計算の平均値と比較され、変動が大きすぎる場合にはこのプロセスが繰り返される。安定した計算値が得られたならば、装置は計算されたサイクル数の残りの部分を実行する（ステップ345）。好ましくは、これら一連のサイクルは、前述した部分返血手法を用いて完了される。
【００４１】
血液成分の濃度を監視するのに用いられる特定のセンサ、並びに装置内部でのそれらの配置は、血液成分それ自体に依存する。例えば赤血球の場合にはラインセンサ31を、赤血球により特異的に吸収されるがフリーヘモグロビンその他の血液成分によっては吸収されない光の、血流中の吸光度を測定することにより、赤血球の濃度（ヘマトクリット）を検出するように用いることができる。波長670nmの赤色光は、この目的に対して適当である。好適な構成の１つが、米国特許第5,385,539号（この特許の全開示内容は、ここで番号を参照したことによって本明細書に取り入れるものとする）に記載されている。
【００４２】
全血中で簡単には識別できない、血小板のような血液成分の濃度は、ラインセンサ30によって測定することができる。これは分離チャンバの下流側に配置されており、従って血小板に富んだ血液フラクションについて作動することができる。かくしてセンサ30の出力はコントローラ100へと連続的に供給され、この検出器を通過する流体の濁度が示される。血小板に富むフラクションが、血漿フラクションに続いてボウルから流出すると、この濁度レベルは増大する。濁度が血小板に富むフラクションに特徴的な範囲に達した場合には、そのレベル値を用いて、血小板の濃度を計算することができる。
【００４３】
血漿の濃度は、ラインセンサ31を用いてヘマトクリットレベルを導くことにより、或いは重量計50を用いて計算することができる。後者の場合には、血漿が容器24を充填する速度を、全採血速度に対して測定する。
【００４４】
特定のアフェレーシス装置の収集効率は、供血者が異なれば異なってくる可能性があるため、必要とされる血液収集容量をより精確に計算するためには、装置の収集効率（MCE）を所定時間隔で連続的に再計算することが好ましい。本発明は、各収集サイクルについて、収集された血液製品の実際量と予測量とを比較して、そこから実際のMCEを得るように構成可能である。この値は次いで、前のMCE値又はデフォルトのMCE値と比較可能であり、次のサイクルにおいて使用できるより精確な値を得るように用いることができる。
【００４５】
このプロセスは図５に示されている。最初のステップ500では、血液採取及び処理の準備として、デフォルトのMCE値がメモリ104にロードされ、オペレータが入力した目標収集量を採取するのに必要な暫定サイクル数がそこから計算される。実際に収集された血液製品の量はステップ510において判定され（例えば重量計50又はラインセンサを用いて）、この値と供血者から採取された血液量とに基づいて、本発明は真のMCE値をステップ515において計算する。本発明は次いで、この値をステップ500でロードされたデフォルト値と比較する（ステップ520）。計算されたMCE値がデフォルト値と、ユーザ又は装置が特定したある程度の許容誤差内で合致するならば、デフォルト値は修正されずに残される。
【００４６】
しかしながら、実際のMCEがデフォルトMCEと異なる場合には、デフォルトMCEはステップ525で再計算される。好ましくは、実際のMCEはその時点で存在しているMCEと平均される。この平均は、単純平均であることもでき、或いは先行する何回かの計算に関して重み付けされることもできる。後者の場合には、再計算されるデフォルト値に対して、１つのMCE値が他のMCE値よりもより大きな影響を有するものであってはならない。
【００４７】
ステップ530においては、ステップ500において用いられたデフォルトMCEが、再計算されたデフォルトMCEと置換され、全プロセスが次のサイクルにわたって繰り返される。好ましくはステップ505において、必要なサイクル数は新たなMCE値に基づいて再計算される。
【００４８】
【発明の効果】
かくして以上のことから、血液のアフェレーシスに対する簡便で、安全且つ効率的なアプローチが提供されたことが看取されよう。本明細書において用いられた用語及び表現は説明のための用語として用いられたものであって限定のためのものではなく、こうした用語及び表現を用いるに当たっては、図示し記述した特徴又はその一部に対して均等な何らかのものを除外する意図はない。むしろ、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の設計変更が可能であることが認識されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具現化したアフェレーシス装置の概略図である。
【図２】本発明における、供血者安全性、サイクル計算、及び部分返血の特徴を例示したフローチャートである。
【図３】本発明の適応型サイクルの特徴を例示したフローチャートである。
【図４】部分サイクルを回避するために、本発明に関連して用いられる可変容積の分離チャンバを部分的に破断して示す説明図である。
【図５】装置の収集効率の反復計算を示すフローチャートである。
【符号の説明】
８ アフェレーシス装置
10 ボウル
12,14,18,24,26,44 容器
20 チューブ
22 静脈針
100 コントローラ
30,31 ラインセンサ
16,34 コネクタ
50 重量計
102 キーパッド
102d ディスプレイ
104 メモリ
106 固定記憶装置
PT1 入口ポート
PT2 出口ポート
V1-V7 弁
F1-F4 抗菌フィルタ
P1-P3 蠕動ポンプ
M1,M2 圧力モニタ
D1-D4 空気検出器

Claims (18)

1. アフェレーシス装置であって、
   ａ．静脈針とポンプとを含み、供血者から血液を採取するための手段と、
   ｂ．採取された血液を複数の成分に分離するための手段と、
   ｃ．供血者の血液中における選択された細胞状血液成分の濃度を獲得するための手段と、
   ｄ．前記採取手段及び前記分離手段に結合され、獲得された濃度に基づいて選択された血液成分の所定量を収集するための制御手段であって、該制御手段が前記採取手段及び前記分離手段を、各サイクルが：
   ｉ．静脈針を介してある量の血液を供血者から採取し、採取された血液を複数の成分へと分離する分離手段へと提供するようポンプを作動させ、この血液量が分離手段を充填するのに十分な量であるステップ、
   ii．選択された血液成分を前記分離手段から収集するステップ、
   iii.前記分離手段に残存している血液成分を供血者に戻すステップ
   からなるサイクルでもって作動し、前記装置が選択された血液成分について、血液の単位容積当たりに採取可能な選択血液成分の量を特定する装置の収集効率を示し、前記制御手段がこの装置の収集効率、前記獲得された濃度及び１サイクルで採取される血液量に基づいて、選択された血液成分の所定量を収集するのに必要なサイクル数を計算するよう構成されている、アフェレーシス装置。
2. アフェレーシス装置であって、
   ａ．静脈針とポンプとを含み、供血者から血液を採取するための手段と、
   ｂ．採取された血液を複数の成分に分離するための手段と、
   ｃ．供血者の血液中における選択された細胞状血液成分の濃度を獲得するための手段と、
   ｄ．選択された血液成分の所望量をオペレータから獲得するための入力手段と、
   ｅ．前記採取手段及び前記分離手段に結合され、獲得された濃度に基づいて選択された血液成分の所定量を収集するための制御手段であって、該制御手段が前記採取手段及び前記分離手段を、各サイクルが：
   ｉ．静脈針を介してある量の血液を供血者から採取し、採取された血液を複数の成分へと分離する分離手段へと提供するようポンプを作動させ、この血液量が分離手段を充填するのに十分な量であるステップ、
   ii．選択された血液成分を前記分離手段から収集するステップ、
   iii.前記分離手段に残存している血液成分を供血者に戻すステップ
   からなるサイクルでもって作動し、前記装置が選択された血液成分について、採取可能な選択血液成分の割合を特定する装置の収集効率を示し、前記制御手段がこの装置の収集効率、前記獲得された濃度及び１サイクルで採取される血液量に基づいて、選択された血液成分の所定量を収集するのに必要なサイクル数を計算するよう構成されており、さらに非整数回のサイクルに対応するオペレータが入力した選択血液成分の量を収集するように構成されており、非整数の各々は小数点部分を含み、それによって：
   (i) 最後から２つめのサイクルにおいて分離手段に残っている血液成分を供血者に戻す際に、この残りの血液成分の容積を、前記分離手段の容積に対して１から前記小数部を減算したものに等しい割合だけ分離手段に保持しておき、
   (ii)最終サイクルにおいて供血者から血液を採取する際に分離手段を充填するのに十分なだけの血液を採取する、アフェレーシス装置。
3. 前記濃度を獲得するための手段が、制御手段に結合された少なくとも１つのラインセンサからなり、この濃度が与えられると前記装置が、選択された血液成分の収集可能な割合を特定する装置の収集効率を示し、前記制御手段が、この装置の収集効率及び１サイクルで採取される血液量に基づき、選択された血液成分の所定量を収集するのに必要なサイクル数を計算するよう構成されている、請求項１の装置。
4. 前記制御手段が、複数個の時間的に離れた濃度測定値に基づいてサイクル数を計算する、請求項３の装置。
5. 前記濃度を獲得するための手段が、ユーザにより入力されたデータを獲得する手段を含む、請求項１の装置。
6. 選択された血液成分が、赤血球、バフィコート及び血小板からなる群より選択される、請求項１の装置。
7. さらに
   ａ．オペレータから、選択された血液成分の量及び少なくとも１つの供血者の生理機能特性を含む情報を獲得するための入力手段と、
   ｂ．情報を報告するための出力手段とを含み、
   ｃ．前記制御手段が前記採取手段、前記分離手段、及び前記入力手段及び出力手段に結合されており、
   ｉ．前記少なくとも１つの生理機能特性から、その供血者から安全に収集されうる血液成分の最大量を計算し、
   ii．計算された量をオペレータが入力した量と比較し、
   iii.オペレータが入力した量が計算された量を超える場合には出力手段に対して警告信号をもたらし、
   iv．オペレータが入力した量が計算された量を超えない場合には、前記採取手段及び分離手段を作動させて、採取された血液からオペレータが入力した量の選択された血液成分を分離するように構成されている、請求項１の装置。
8. 前記少なくとも１つの供血者の生理機能特性が、体重及び性別を含む、請求項７の装置。
9. 前記少なくとも１つの血液成分を収集するための少なくとも１つの収集容器をさらに含む、請求項７の装置。
10. 各サイクルの後に装置の収集効率を再計算する手段をさらに含む、請求項１の装置。
11. アフェレーシス装置であって、
    ａ．静脈針とポンプとを含み、供血者から血液を採取するための手段と、
    ｂ．採取された血液を複数の成分に分離するための可変容積の分離手段であって、ある容積を有する分離手段と、
    ｃ．供血者の血液中における選択された細胞状血液成分の濃度を獲得するための手段と、
    ｄ．前記採取手段及び前記分離手段に結合され、獲得された濃度に基づいて選択された血液成分の所定量を収集するための制御手段であって、該制御手段が前記採取手段及び前記分離手段を、各サイクルが：
    ｉ．静脈針を介してある量の血液を供血者から採取し、採取された血液を複数の成分へと分離する分離手段へと提供するようポンプを作動させ、この血液量が分離手段を充填するのに十分な量であるステップ、
    ii．選択された血液成分を前記分離手段から収集容器に収集するステップ、
    iii.前記分離手段に残存している血液成分を供血者に戻すステップ
    からなるサイクルでもって作動し、前記制御手段がまた、血液の単位体積当たりに採取可能な選択された血液成分の量を特定する装置の収集効率、前記選択された血液成分の前記獲得された濃度、及び前記選択された血液成分の所定量に基づき、前記選択された血液成分の前記所定量を収集するのに必要とされるサイクル数を決定し、さらに前記制御手段が、最適な分離チャンバ容積を決定し、分離チャンバがその容積を占めるようにすることからなる、アフェレーシス装置。
12. 前記装置が選択された血液成分について、血液の単位容積当たりに採取可能な選択血液成分の量を特定する装置の収集効率を示し、前記制御手段がこの装置の収集効率及び前記獲得された濃度に基づいて、前記容積を計算するよう構成されている、請求項11の装置。
13. 前記容積が、整数回のサイクルでもって、且つ容積の変動なしに、選択された血液成分の所定量の収集を促進する、請求項12の装置。
14. 各サイクルの後に装置の装置の収集効率を再計算する手段をさらに含む、請求項11の装置。
15. 前記血液成分が血小板である、請求項２の装置。
16. 前記血液成分が赤血球である、請求項２の装置。
17. 前記血液成分がバフィコートである、請求項２の装置。
18. 前記血液成分が血漿である、請求項２の装置。

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