JP4536806B2 - 流体成分を分離する管セット、装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は流体成分を分離する管セット、装置および方法に関する。本発明は特に、血液成分の分離に関して利点を有する。

多くの様々な分野で、粒子物質を運ぶ液体は、精製液または精製粒子の最終生成物を獲得するために濾過または処理しなければならない。最も広い意味で、フィルタとは、物質から粒子を除去または分離することができる任意の装置である。したがって、本明細書で使用する「フィルタ」という用語は、多孔質媒質材料に制限されず、粒子が互いから、または液体から分離される多くの異なるタイプの処理を含む。

医療分野では、往々にして血液を濾過する必要がある。全血は種々の液体成分および粒子成分で構成される。粒子成分を「固形成分」と呼ぶこともある。血液の液体部分は主に血漿で構成され、粒子成分は赤血球（erthrocytes）、血球（白血球を含む）および血小板（thrombocytes）を含む。これらの成分は同様の密度を有するが、その平均密度の関係は、密度の高い方から、赤血球、白血球、血小板、血漿の順である。また、粒子成分をサイズの順に関連づけると、大きい方のサイズから白血球、赤血球、血小板の順になる。現在の精製装置の大部分は、密度およびサイズの差または表面の化学的性質を利用して血液成分を分離および／または濾過する。

粒子グループを全血から除去しないと、液体または粒子成分を患者に注入できない治療が数多くある。例えば、癌患者は往々にして、切除手術、化学療法または放射線治療の後に血小板輸注を必要とする。この処置では、供与された全血を処理して血小板を取り出し、その血小板を患者に注入する。しかし、患者が血小板輸注の混入物として過剰な数の外来白血球を受けると、患者の身体が血小板輸注を拒否し、健康上予後危険の受容者となることがある。

通常、供与された血小板は遠心分離器を使用して他の血液成分から分離または回収される。遠心分離器は血液容器を回転させ、遠心力を利用して容器内の成分を分離する。使用時には、容器が非常に高速で回転している間に血液が容器に入り、遠心力が血液成分を層状にし、したがって粒子成分を別々に取り出すことができる。遠心分離器は血小板を全血から分離するには効果的であるが、通常は血小板から全ての白血球を分離することはできない。歴史的に、血液分離および遠心分離装置は通常、採取された少なくとも３×１０^１１個の血小板に対して白血球が５×１０^６ 個未満という「少白血球」基準に適合する血小板生成物を、一貫して（実行時間の９９％）生成することはできない。

典型的な遠心分離血小板採取プロセスは、一貫して満足できるほど白血球を血小板から分離することができないので、結果を改良するため、他のプロセスを加えてきた。一つの手順では、遠心分離の後に、血小板が、改変した表面を有することもある多孔質織布または不織布媒質フィルタを通過するようにして、白血球を除去する。しかし、多孔質フィルタを使用すると、それに特有の幾つかの問題が生じる。従来通りの多孔質フィルタは、約５〜２０％の血小板を常に除去または捕捉するので、効率的でないことがある。このような従来通りのフィルタは、「血小板の生存率」を低下させることもある。つまり、フィルタを通過すると、ある割合の血小板が適切に機能しなくなり、部分的に、または完全に非活性化される。また、多孔質フィルタはブラジキニンを放出させることがあり、患者の低血圧症状が発現することがある。多孔質フィルタはまた高価であり、往々にして濾過プロセスを実施するのにさらに時間がかかり、手労働を消費してしまう。
多孔質フィルタは有意の数の白血球を除去するには有効であるが、欠点がある。例えば、遠心分離の後、多孔質フィルタの前に、ある期間をあけて、活性化した血小板を非活性状態に変換しなければならない。そうしないと、活性化血小板がフィルタに詰まる可能性が高い。したがって、多孔質フィルタの使用はオンライン・プロセスでは実行可能ではない。

もう一つの分離プロセスは、遠心分離水簸法として知られるプロセスである。このプロセスは、膜フィルタを使用せずに液体媒質中に浮遊する血球を分離する。水簸法の一つの一般的な形態では、血球のバッチを液体水簸バッファの流れに導入する。次に、血球バッチを浮遊させて担持するこの液体を、回転する遠心分離器内に位置する漏斗形のチャンバに導入する。追加の液体バッファ溶液がチャンバを通って流れるにつれ、液体が、比較的小さく低速で沈殿する血球をチャンバ内の水簸境界へと押し流し、比較的大きく高速で沈殿する血球は、チャンバの遠心力が最も大きい区域に移動する。

遠心力と流体の流れによって発生する力とが平衡状態になると、流体の流れが速くなり、低速で沈殿する血球をチャンバの出口から押し出す一方、高速で沈殿する血球はチャンバ内に保持される。チャンバを通る流体の流れが速くなると、徐々に大きく高速で沈殿する血球がチャンバから除去されるようになる。

したがって、遠心分離水簸法は、沈殿速度が異なる粒子を分離する。ストークスの法則によると、球形粒子の沈殿速度（ＳＶ）は下式の通りである。

ここでｒは粒子の半径、ρ_ｐ は粒子の密度、ρ_ｍ は液体媒質の密度、ηは媒質の粘度、ｇは重力または遠心加速度である。粒子の半径はストークスの法則では２乗になり、粒子の密度はならないので、血球の密度ではなくそのサイズが、沈殿速度に大きい影響を及ぼす。これは、遠心水簸法の間に、粒子が同様の密度である場合、なぜ大きい方の粒子が概ねチャンバ内に保持され、小さい方の粒子が放出されるかを説明する。

Sartoryに帰される米国特許第3,825,175号に記載されているように、遠心水簸法には幾つかの制約がある。これらのプロセスの大部分では、十分に粒子を分離するため、粒子を別個の非連続的なバッチにして流体媒質の流れに導入しなければならない。したがって、粒子パッチの分離しかできず、粒子を移動させるには追加の流体媒質を必要とする水簸プロセスもある。また、適切に粒子を分離できるよう、流れの力と遠心力とは正確にバランスをとらねばならない。

さらに、粒子が高い遠心の場から低い遠心の場に向かって水簸チャンバへ流れ込むと、コリオリのジェット効果が発生する。流体と粒子が、遠心器の回転方向に面するチャンバの内壁と乱流状態で衝突する。この現象によりチャンバ内で粒子が混合し、分離プロセスの有効性を低下させる。さらに、コリオリのジェットは、内壁に沿った入口から直接出口への流れをわきへ逸らせる。したがって、粒子は水簸の場を迂回し、最終生成物を汚染する。

粒子密度の逆転による粒子の混合は、幾つかの先行技術の水簸プロセスで遭遇するさらなる問題である。水簸チャンバ内に流れる流体は、入口からチャンバの断面積が大きくなる部分に向かって求心方向に流れるにつれ減速する。粒子は、流速が高い区域ではなく、流速が低い方の区域で流れる液体内に集中する傾向があるので、粒子はチャンバの断面積が大きい区域付近に集中する。相応じて、入口の近傍で流速が最大であるので、粒子密度はこの区域で低下する。遠心力によって、断面積が大きく粒子密度が高い部分から入口に向かって粒子が押しやられると、粒子の密度逆転が発生する。この粒子の転覆は、水簸による粒子分離の有効性を低下させる。
以上およびその他の理由から、粒子の分離を改良する必要がある。

本発明は、関連技術の制約および欠点を１つ以上をほぼ回避する装置および方法を指向する。

以上およびその他の利点を達成するため、および本明細書で実施例を示し、広義に説明される本発明の目的により、本発明は遠心分離器とともに使用する管セットを含む。管セットは、成分に分離すべき流体を容器に供給するための入口を含む入口端部分と、流体の分離成分を容器から取り出すための少なくとも第１収集口、第２収集口および第３収集口と、入口端部分と出口端部分との間に延在する流路とを有する分離容器を有する。管セットは、入口ラインと種種の収集ラインも含む。また、流体チャンバは、容器内での初期分離の後に流体の成分を分離するために設けられる。

別の態様では、本発明は、軟質材料と半硬質材料との少なくとも一方で形成された第１壁と第２壁とを含む分離容器を有する遠心分離装置を含む。第１壁と第２壁との内面は、互いから間隔をあけ、その間に成分に分離できる流体の流路を規定する。出口部分では、容器は、第１壁と第２壁がともに密封された少なくとも１つの密封部分を含み、密封部分は容器の上縁と下縁との間に位置して、出口部分に少なくとも第１および第２流路を形成し、密封部分は、分離容器を遠心分離器の回転体上にある保持器に入れると、少なくとも１つの分離された流体成分のために少なくともバリアの一部を規定する。

別の態様では、本発明は分離容器を受けるため、回転体と回転体上の保持器とを有する装置を含む。保持器は、回転軸から間隔をあけた内壁と、回転軸から内壁よりさらに間隔をあけた外壁とを含み、内壁および外壁はその間に溝を規定する。第１隆起が、内壁と外壁との一方から延在し、第２隆起が、内壁と外壁との他方から延在する。第１および第２隆起は、互いと向かい合って配置され、第１隆起は第２隆起の上になり、したがって分離容器を保持器に入れると、第１隆起と第２隆起とがバリアを形成して、容器内の所定の粒子の通過を遮断する一方、他の粒子および液体は通過できるようにする。

別の態様では、収集口と入口部分との間に捕捉堰を設ける。捕捉堰は回転軸から離れる方向へ延在し、容器の内側部分に剃って低密度の物質の一部を捕捉する。

別の態様では、本発明は、分離容器と回転体上の流体チャンバとを含む装置を含む。

別の態様では、本発明は少なくとも第１粒子と第２粒子とを分離する方法を含み、第１粒子は第２粒子より密度が低い。その方法は、容器内の少なくとも第１粒子の通路をバリアで遮断する一方、少なくとも液体および第２粒子の一部はバリアを通過できるようにし、収集口を介して遮断された第１粒子と、少なくとも第２粒子および液体の一部とを取り出し、第１粒子、第２粒子および第３粒子を収集口から流体チャンバへと通過させ、流体チャンバ内に第１粒子の飽和流動粒子床を形成し、飽和流動床で第２粒子を濾過する一方、液体および少なくとも第１粒子の一部は流体チャンバから流出できるようにする。

さらなる態様では、本発明は、流体の成分を分離する方法を含む。方法は、容器に準備流体を導入し、容器は捕捉堰とバリアを有する流路を規定し、さらに回転軸を中心に容器を回転して、捕捉堰の上流で準備流体の一部を捕捉し、分離する流体を容器内へ通過させて、密度の差に応じて容器内で流体の成分が分離できるようにし、バリアの上流に少なくとも流体の比較的中間密度の成分を蓄積させる一方、流体の比較的高密度および低密度の成分がバリアを通り越して流れられるようにし、捕捉した準備流体で、中間密度の成分の流れをバリアに向かって案内し、蓄積した中間密度の成分を容器から取り出す。

重要な態様では、分離する流体は血液で、分離された流体の粒子および／または成分は、血液の粒子および／または成分である。また、準備流体は血液である。

さらなる態様では、本発明は単段階分離容器と流体チャンバとの組合せを含む。
上記の一般的な記述と以下の詳細な記述は例証的なものであり、請求の範囲で述べる本発明について、さらに説明するものであることを理解されたい。

次に、添付図面類に図示された本発明の好ましい実施例を、詳細に参照する。可能な場合、図面および記述では同じ参照番号を同じまたは同様の部品を指すのに使用し、同様の部品を指すには同じ参照番号にアルファベットの接尾辞を付けて使用する。

本発明の実施例は、コロラド州のCobe Laboratoriesが製造したCOBE^Ｒ SPECTRA^ＴＭ単段血液成分遠心分離器を含むことが好ましい。COBE^Ｒ SPECTRA^ＴＭ遠心分離器は、Itoに帰される米国特許第4,425,112号で開示されたような１オメガ／２オメガ・シールなし管接続部を使用し、この特許も参照により本明細書に組み込まれる。COBE^Ｒ SPECTRA^ＴＭ遠心分離器は、Kelloggその他に帰される米国特許第4,094,461号およびMulzetその他に帰される米国特許第4,647,279号でほぼ開示されたような単段血液成分分離路も使用し、この開示全体も、参照により本明細書に組み込まれる。本発明の実施例は、検討された事例でのみCOBE^Ｒ SPECTRA^ＴＭと組み合わせて記載され、いかなる意味でも本発明を限定するものではない。

当業者には明白なように、本発明は、血液を成分に分離するのに一般的に使用される種々の遠心分離装置に使用すると有利である。特に、本発明は、装置が単段または１オメガ／２オメガ・シールなし管接続部を使用するか否かにかかわらず、血小板収集ラインまたは血小板が豊富な血漿ラインなどの成分収集ラインを使用する任意の遠心分離装置に使用することができる。

本明細書で実施例を示し、図１で図示したように、本発明は、モータ１４に結合された遠心回転体１２を有する遠心分離装置１０を含み、したがって遠心器回転体１２は回転軸Ａ−Ａを中心に回転する。回転体１２は、それぞれ図２、図３および図５で図示される分離容器２８、２８ａまたは２８ｂを受けるようになっている開放上面を有する通路または環状溝１８を含む保持器１６を有する。溝１８は、回転体の回転軸Ａ−Ａを完全に囲み、互いから間隔をあけた内壁２０と外壁２２とによって制限されて、その間に溝１８を規定する。図１に図示された溝１８は回転軸Ａ−Ａを完全に囲むが、分離容器が概ね環状でない場合、溝は軸Ａ−Ａを部分的にしか囲まない。COBE^Ｒ SPECTRA^ＴＭ血液成分遠心分離器の以前のデザインと比較すると、外壁２２は回転軸Ａ−Ａとの間隔が狭く、分離容器２８、２８ａ、２８ｂの容積を小さくし、容器２８、２８ａ、２８ｂ内の流速を上げることが好ましい。

溝１８の本質的な部分は、回転軸Ａ−Ａを中心とする一定の曲率半径を有し、回転体１２から最大可能半径距離に配置されることが好ましい。以下で述べるように、この形状により、分離容器２８、２８ａ、２８ｂ内で分離される物質が、分離容器２８、２８ａ、２８ｂの入口部分から出口部分へと通過するにつれ、比較的一定の遠心力を受けることが保証される。

モータ１４は直接的、または回転体１２に接続したシャフト２４を介して間接的に回転体１２と結合される。あるいは、シャフト２４は歯車伝動装置（図示せず）を通してモータ１４に結合してもよい。

図１に示すように、ホルダー２６が回転体１２の上面に設けられる。ホルダー２６は、回転体１２上に流体チャンバ３０を解放可能な状態で保持し、したがって流体チャンバ３０の出口３２は、流体チャンバ３０の入口３４よりも回転軸Ａ−Ａの近くに配置される。ホルダー２６は、流体チャンバ３０を回転体１２上で、流体チャンバ３０の縦軸が回転体の回転軸Ａ−Ａに対して横断面にあるよう配向する。あるいは、ホルダー２６は、流体チャンバ３０を回転体３０上で、流体チャンバの出口３２が回転軸Ａ−Ａに面するよう配置してもよい。ホルダー２６は流体チャンバ３０を回転体１２の上面に保持するが、流体チャンバ３０は回転体１２の上面の下など、代替位置で回転体１２に固定してもよい。

図２は、分離容器２８の部分と、回転体１２に装着された流体チャンバ３０とを概略的に示す。図２は、全血などの分離すべき流体を分離容器２８内へと搬送する流入管３６、分離した物質を分離容器２８から除去する第１、第２および第３収集ライン３８、４０、４２、および容器２８内で分離した物質間の境界面のレベルを調整する境界制御ライン４４も示す。分離容器２８は、複数の段を形成するのではなく、単段成分分離区域として知られるものを形成することが好ましい。つまり、容器２８内で分離される成分はそれぞれ、容器２８の１つの区域だけで収集され、除去される。また、分離容器２８はほぼ一定の半径を有するが、出口部分５０は、出口部分の外壁が回転軸Ａ−Ａからさらに離れて配置されて、口５６、５８、６０および６１を異なる半径距離に配置し、密度が高い赤血球にはさらに深い収集プールを生成することが好ましい。

口５６ａ、５８ａおよび６０ａおよびライン３８ａ、４０ａおよび４２ａは「収集」口およびラインと呼ばれるが、これらの口およびラインから取り出される物質は、収集するか、補強して供与者に戻すことができる。

分離容器２８は概ね環状の流路４６を有し、入口部分４８および出口部分５０を含む。壁５２は、物質が、（例えば図２の矢印で示すように反時計回りに）まず概ね環状の流路４６を流れずに、入口部分４８と出口部分５０との間を直接通過するのを防止する。

図２は入口部分４８が広い半径断面を有するように図示しているが、入口部分４８の外壁は、入口部分４８の内壁に近づけるか、先細にする、あるいはその両方にすることができる。流入管３６の入口５４は、全血などの分離物質が分離容器２８の入口部分４８に流入できるようにする。分離手順の間、入口部分４８に入る物質は流路４６に従い、回転体１２の回転に対応して、密度の差に応じて分離される。入口部分４８と出口部分５０との間の流路４６は、湾曲し、ほぼ一定の半径を有することが好ましい。また、流路４６は軸Ａ−Ａから最大距離に配置される。この形状により、流路４６を通過する成分が、比較的一定の重力の場および回転体１２に可能な最大の重力の場に遭遇することが保証される。

分離された物質は出口部分５０に流入し、ここで第１、第２および第３収集ライン３８、４０、４２のそれぞれ第１、第２および第３収集口５６、５８、６０を介して取り出される。分離された物質は、境界制御ライン４４の境界制御口６１によっても取り出される。図２に示すように、第１、第２および第３口５６、５８および６０は、回転体１２上の様々な半径位置に配置され、異なる密度を有する物質を取り出す。第２収集口５８は、第１および第３口５６および６０より回転軸Ａ−Ａから遠く、赤血球など、分離容器２８内で分離される最も高密度の物質を取り出す。第３口６０は、第１および第２収集口５６および５８よりも回転軸Ａ−Ａの近くに位置し、血漿など、分離容器２８内で分離される最も低密度の物質を取り出す。

出口部分５０は、血小板と一部の白血球など、中間密度の物質の流れをほぼ遮断するバリア６２を含む。バリア６２は、回転軸Ａ−Ａに概ね平行な方向で、出口部分５０を完全に横切って延在する。第１収集口５６は、バリア６２のすぐ上流で、入口部分４８の下流に配置され、バリア６２によって遮断された中間密度の物質を収集する。

バリア６２の半径方向内側および外側の縁は、分離容器２８の半径方向内側および外側の壁から間隔をおき、出口部分５０の半径方向内側位置で血漿などの低密度物質のための第１通路６４を、出口部分５０の半径方向外側位置で赤血球などの高密度物質のための第２通路６６を形成する。第２および第３収集口５８および６０は、バリア６２の下流に配置され、第１および第２通路６４および６６を通過する比較的低密度および高密度の物質を収集する。

境界口６１も、バリア６２の下流に配置される。分離手順中、境界口６１は出口部分５０にある最高または最低密度の物質を取り出し、これによって出口部分５０にある中間密度の物質と他の物質間の境界の半径方向位置を制御する。あるいは、第２収集ライン４０は境界制御ライン４４と流れで接続することができ、したがって第２収集ライン４０および中間制御ライン４４を通って流れる物質がともに、中間制御ライン４４の一部を通って取り除かれる。第２および第３収集口５８および６０および境界制御口６１は、バリア６２の下流に図示されているが、これらの要素の１つ以上はバリア６２の上流にあってよい。また、出口部分５０の長さに沿った収集口５６、５８、６０および制御口５１の順序は、変更してもよい。分離容器２８の構造および操作に関するさらなる詳細は、Kelloggその他に帰される米国特許第4,094,461号およびMulzetその他に帰される米国特許第4,647,279号に記載され、それは参照により本明細書に組み込まれている。

図１および図２に図示されているように、隆起６８は溝１８の内壁２０から溝１８の外壁２２に向かって延在する。分離容器２８を溝１８に装填すると、隆起６８は分離容器２８の出口部分５０の半硬質または軟質材料を変形し、第１収集口５６の上流で分離容器２８の半径方向内側の壁に捕捉堰７０を形成する。捕捉堰７０は、回転軸Ａ−Ａから離れる方向に延在し、準備流体や血漿などの低密度物質の一部を、捕捉堰７０の上流に位置する分離容器２８の半径方向内側部分に沿って捕捉する。

分離容器２８を使用して全血を血液成分に分離する場合、捕捉堰７０が準備流体や血漿を捕捉し、この捕捉物質は分離容器２８内に、非常に薄く迅速に前進する赤血球床を形成する。これは、分離手順を開始するのに必要な全血の量を減少させる。捕捉された物質は、分離容器２８内の赤血球の層の隣で血漿の流速を上げることにより、血小板を出口部分５０および第１収集口５６に搬送し、血小板を出口部分５０へ追いやるのにも役立つ。

隆起６８は、分離容器２８を変形して捕捉堰７０を形成することが好ましいが、捕捉堰７０は他の方法でも形成できる。例えば、捕捉堰７０は、分離容器２８の半径方向内側の壁から延在する永久構造でもよい。また、捕捉堰７０は、バリア６２に近づけて配置することができ、それを通る小さい穴を有し、出口部分５０の半径方向内側区域に空気を通すことができる。

図２に図示するように、第１収集ライン３８は、第１収集口５６と流体チャンバ入口３４との間に接続され、中間密度の物質を流体チャンバ３０へと通過させる。流体チャンバ３０に入る赤血球が全て高い重力の場に配置され、圧縮されるよう、流体チャンバ３０は、可能な限り第１収集口５６の近くに配置することが好ましい。以下で述べるように、分離容器２８内で最初に分離される粒子および／または成分は、流体チャンバ３０内でさらに分離される。このさらなる分離は、流体チャンバ３０内で水簸の場を形成するか、流体チャンバ３０内で血小板などの粒子の飽和流動床を形成することによって生じる。

流体チャンバ３０は、上記の米国特許出願第08/423,578号および第08/423,583号で開示された流体チャンバの一つと同様、または等しく構成することが好ましい。図２に図示するように、流体チャンバ３０の入口３４および出口３２は、流体チャンバ３０の縦軸に沿って配置構成される。流体チャンバ３０の壁は、入口３４と出口３２との間に延在し、これによって入口３４、出口３２および流体チャンバ３０の内部を規定する。

流体チャンバ３０は、流体チャンバ３０の最大断面積部分で互いに接合する２つの円錐台を含む。流体チャンバ３０の内部は、入口３４および出口３２に向かって最大断面積区域から反対方向に先細になる（断面が減少する）。流体チャンバ３０は、円錐台の内部形状を有する２つの区間で描かれているが、各区間の婦負部は放物面でも、あるいは主要な断面積が入口または出口区間より大きい任意の他の形状でもよい。

流体チャンバ３０の容積は少なくとも、流量、粒子サイズおよび遠心器回転体１２の回転速度の特定の範囲について、飽和流動粒子床（以下に記載）の形成に対応するのに十分な大きさがなければならない。流体チャンバ３０は、プラスチックの一体部片から構築しても、接合した別個の部片から構築し、流体チャンバ３０の別個の区間を形成してもよい。流体チャンバ３０は、ＰＥＴＧなどの透明または半透明のコポリエステル・プラスチックで形成し、分離手順中にオプションのストロボ（図示せず）の助けにより、チャンバ内部の内容を見ることができる。

図２に図示するように、溝７２が最大断面区域の位置で流体チャンバ３０の内面に形成される。溝７２は、流体チャンバ３０の縦軸に対してほぼ垂直の向きの上下壁面と、縦軸に面する流体チャンバ３０の内面とによって規定される。溝７２は環状であることが好ましいが、溝７２は流体チャンバ３０の縦軸を部分的に囲んでもよい。

溝７２は、以下で述べるように、流体チャンバ３０内でコリオリのジェットを散乱させるのに役立つ。粒子分離手順中の液体流量の突然の増加は、飽和流動粒子床の粒子通路を妨害する能力によって制限することができる。流体チャンバ３０に流入する液体は、コリオリのジェット効果を受ける。このジェットの流れは、飽和流動粒子床の濾過効率を低下させる。というのは、液体および粒子が、床へと入るのではなく、飽和流動粒子床と流体チャンバ３０の内壁表面との間を通過できるからである。溝７２を含む流体チャンバ３０は、コリオリのジェット流を流体チャンバ３０の軸を中心として部分的に円周方向に導くことにより、これらの効果を打ち消す。したがって、溝７２は、特に液体の流量が増加した場合に、飽和床の粒子妨害能力を改善する。

図２に図示したように、円周方向のリップ７４が溝７２の頂部から溝７２の底部に向かって延在し、溝７２への入口を規定する。リップ７４は、溝７２内の流体を案内するよう機能する。

チャンバ３０の最大断面部と入口３４との間で、流体チャンバ３０の内面に複数の段７６を形成することが好ましい。６つの段７６が図示されているが、流体チャンバ３０には任意の数の段を設けることができる。

各段７６は、流体チャンバ３０の縦軸に対してほぼ垂直に向く底面と、底面に対して直交して配置された側面とを有する。図２は側面と底面が交差する隅を描いているが、この隅の代わりに凹状の溝でもよい。好ましい実施例では、各段７６は環状で、チャンバ３０の軸を完全に囲み、円筒形の区域を制限する。あるいは、段７６はチャンバ３０の軸を部分的に囲んでもよい。

流体チャンバ３０に段７６を追加すると、特に流体の流量増加中に、流体チャンバ３０内に形成された飽和流動粒子床の粒子妨害特性も改良される。段７６は、運動量を偏向させ、方向転換させる表面を提供し、流体チャンバ３０内のコリオリのジェットを減少させることによって、この改良点を提供する。コリオリのジェットが発生すると、ジェットの液体および粒子は、遠心器回転体の方向に面する流体チャンバ３０の内面に沿って移動する。したがって、ジェットは流体チャンバの内面と流体チャンバ３０の飽和流動粒子床または水簸の場との間に粒子を運ぶ。したがって、ジェット中で移動する粒子は、分離せずに流体チャンバ３６を出ることができる。

段７６は、液体および粒子のコリオリのジェット流の運動量を、流体チャンバ３０の軸を中心にほぼ円周方向に向けるか、偏向する。したがって、元々はジェット中を流れる有意の数の粒子が、飽和流動床または水簸の場に入って、分離されなければならない。

溝７２および段７６は、流体の流量増加を容易にし、流体チャンバ３０の定常状態の性能を改良するために設けられる。血液成分の分離中に、溝７２および段７６は、流体チャンバ３０内に形成される飽和流動血小板床を迂回するような白血球の数を大幅に減少させる。

図２で概略的に図示されているように、物質を分離容器２８および流体チャンバ３０に加え、そこから取り出すために、複数のポンプ７８、８０、８２、８４、８６を設ける。流入ポンプ７８は流入ライン３６と結合されて、全血などの分離すべき物質を入口部分４８に供給する。第１収集ポンプ８０は、流体チャンバの出口３２と接続した流出管８８に結合される。第１収集ポンプ８０は、流体および粒子を流体チャンバの出口３２から引き出し、流体および粒子が流体チャンバの入口３４を介して流体チャンバ３０に入るようにする。

第２および第３収集ポンプ８２および８４は、第２および第２収集口５８および６０を通して物質を取り出すため、それぞれ第２および第３収集ライン４０および４２と結合される。同様に、境界制御ポンプ８６は境界制御ライン４４に結合され、境界制御口６１を介して物質を取り出す。第２収集ライン４０と境界制御ライン４４を流れで接続し合わせ、第２収集ポンプ８２と境界制御ポンプ８６の一方しか設けないことが好ましい。つまり、５つのポンプ７８、８０、８２、８４および８６のうち４つしか設けないことが好ましい。

ポンプ７８〜８６は、血液成分への重大な損傷を防止するよう形成された蠕動ポンプまたはインペラー・ポンプであることが好ましい。しかし、流体をポンプ輸送し、取り出す任意の装置を設けることができる。代替実施例（図示せず）では、第１収集ポンプ８０は流体チャンバの入口３４と流体接続し、物質を流体チャンバ３０内へ直接移動させ、通過させることができる。ポンプ７８〜８６は、都合のよい任意の位置に装着してよい。

図１に図示するように、装置１０はさらに、モータ１４と接続された制御装置８９を含み、回転体１２の回転速度を制御する。また、制御装置８９もポンプ７８〜８７に接続し、分離容器２８と流体チャンバ３０間を流れる物質の流量を制御することが好ましい。制御装置８９は、第１粒子の飽和流動床を流体チャンバ３０内に維持し、第２粒子を流体チャンバ３０内に保持する。制御装置８９は、当技術分野で一般的に知られているようにＲＯＭまたはＲＡＭによって与えられたプログラムされた命令を有するコンピュータを含むことができる。

制御装置８９は、モータ１４に提供される電気の周波数、電流または電圧を調整することにより、遠心器回転体１２の回転速度を変更することができる。あるいは、回転速度は、歯車装置を変更してモータ１４と回転体１２との間の回転結合を変更するなど、伝導装置（図示せず）の配置構成を変換することによって変更することができる。制御装置８９は、回転速度検出装置（図示せず）からの入力を受信し、回転体１２の回転速度を絶えずモニタすることができる。

制御装置８９は、ポンプ７８〜８６のうち１つ以上を調整して、分離容器２８および流体チャンバ３０に供給される、またはそこから取り出される物質の流量を変更することもできる。例えば、制御装置８９は、ポンプ７８〜８６に供給される電力を変更してもよい。あるいは、制御装置８９はライン３６、３８、４０、４２および／または８９に配置された弁構造（図示せず）を調整することによって、容器２８および流体チャンバ３０への、またはそれからの流量を変更してもよい。制御装置８９は、第１収集ライン３８内に配置された流量検出装置（図示せず）からの入力を受信し、流体チャンバ３０に入る物質の流量をモニタしてもよい。図１に図示した実施例では、複数の操作を行う単一の制御装置８９が概略的に図示されているが、本発明の制御構造は、任意の数の個々の制御装置を含み、それぞれが単一の機能または幾つかの機能を実行してもよい。制御装置８９は、当技術分野で知られているような他の多くの方法で流量を制御してもよい。

図３は、装置１０で使用する管セット９０ａの実施例を示し、図４は、回転体１２ａの溝１８ａに装着された管セット９０ａの部分の断面図を示す。管セット９０ａは、分離容器２８ａと、流体チャンバ３０と、全血などの分離すべき流体を分離容器２８ａに搬送する流入管３６ａと、分離した物質を分離容器２８ａから取り出す第１、第２および第３収集ライン３８ａ、４０ａ、４２ａと、容器２８ａ内で分離された物質の境界のレベルを調節する境界制御ライン４４ａとを含む。分離容器２８ａを回転体１２ａに装着すると、ライン３６ａ、４２ａ、４４ａは回転体１２ａ上に形成されたスロット（図示せず）を通ることが好ましい。

分離容器２８ａは、上記のMulzetその他に帰される米国特許第4,647,279号で開示された遠心分離器と同様に構築することが好ましい。分離容器２８ａは、半硬質または軟質材料で形成され、流路４６ａを有する概ね環状の経路９２ａを含む（図４）。図４で図示するように、経路９２ａの対向する端部は、壁５２ａによって分離された分離容器２８ａの入口部分４８ａおよび出口部分５０ａを含む比較的硬質の接続構造９４に接続される。流入管３６ａの入口５４ａは、入口部分４８ａと流体連絡し、血液などの分離物質が分離容器２８ａに流入できるようにする。分離手順中に、入口５４ａを介して容器２８ａに入る物質は、流路４６ａを介して経路９２ａの周囲を流れ（図４の反時計回り）、回転体１２ａの回転に対応して、密度の差に従って分離する。

分離された物質は出口部分５０ａに流入し、ここで第１、第２および第３収集ライン３８ａ、４０ａおよび４２ａのそれぞれの第１、第２および第３収集口５６ａ、５８ａ、６０ａ、および境界制御ライン４４ａの境界制御口６１ａを通して取り出される。図４で図示するように、第１、第２および第３口５６ａ、５８ａおよび６０ａは、回転体１２ａ上の様々な半径方向位置に配置され、異なる密度を有する物質を取り出す。第２収集口５８ａは、第１および第３収集口５６ａおよび６０ａより回転軸Ａ−Ａから遠く、赤血球など、分離容器２８ａ内で分離された最高密度の物質を取り出す。第３口６０ａは、第１および第２口５６ａおよび５８ａより回転軸Ａ−Ａの近くに位置し、血漿など、分離容器２８ａ内で分離された最低密度の物質を取り出す。

出口部分５０ａは、血小板および一部の白血球などの中間密度物質の流れをほぼ遮断するバリア６２ａを含む。図４で図示した実施例では、バリア６２ａは回転軸Ａ−Ａにほぼ平行の方向で入口部分と筋交いに延在するスキマー堰である。第１収集口５６ａは、スキマー堰６２ａのすぐ下流で、入口部分４８ａの下流に配置され、スキマー堰６２ａによって遮断された中間密度物質を収集する。

スキマー堰６２ａの半径方向内側および外側の縁は、分離容器２８ａの半径方向内側および外側の壁から間隔をおき、出口部分５０ａの半径方向内側位置で血漿などの低密度物質のための第１通路６４ａを、出口部分５０ａの半径方向外側位置で赤血球などの高密度物質のための第２通路６６ａを形成する。第２および第３収集口５８および６０は、スキマー堰６２ａの上流に配置され、それぞれ第１および第２通路６４ａおよび６６ａを通過する比較的低密度および高密度の物質を収集する。

境界口６１ａは、第１収集口５６ａとほぼ同じ半径距離に配置される。分離手順中、境界口６１ａは出口部分５０ａにある最高または最低密度の物質を取り出し、これによって出口部分５０ａにある中間密度の物質と他の物質間の境界の半径方向位置を制御する。図３および図４で図示するように、第２収集ライン４０ａは境界制御ライン４４ａと流れで接続することが好ましく、したがって第２収集ライン４０ａおよび中間制御ライン４４ａを通って流れる物質がともに、中間制御ライン４４ａの一部を通って取り除かれる

図４で図示されているように、隆起６８ａは溝１８ａの内壁２０ａから溝１８ａの外壁２２ａに向かって延在する。分離容器２８ａを溝１８ａに装填すると、隆起６８ａは分離容器２８ａの半硬質または軟質材料を変形し、第１収集口５６ａと分離容器４８ａの入口部分との間で分離容器２８ａの半径方向内側の壁に捕捉堰７０ａを形成する。捕捉堰７０ａは、回転軸Ａ−Ａから離れる方向に延在し、準備流体や血漿などの低密度物質の一部を、分離容器２８ａの半径方向内側部分に沿って捕捉する。捕捉堰７０ａは、図２の捕捉堰７０と同様の機能を果たし、容器２８ａに形成された永久構造でよい。

図５は、装置１０で使用する管セット９０ｂの第２の実施例を示す。管セット９０ｂは、別個の接続構造ではなく経路９２ｂ内に直接形成された入口部分と出口部分とを含む、概ね環状の経路９２ｂを有する分離容器２８ｂを含む。好ましい実施例では、経路９２ｂは、例えば上下縁を熱融着して内壁９６と外壁９８を合わせて密封し、その間に流路を形成する。経路９２ｂは、単一の押出品から構築するか、例えば１つの縁に沿って熱融着などで合わせて密封した１枚のシートから構築することもできる。内壁９６と外壁９８は、経路を溝１８中の捕捉隆起６８で変形できるよう、両方とも全体を半硬質または軟質プラスチック材料で形成することが好ましい。あるいは、内壁および外壁９６および９８は、出口部分のみ軟質または半硬質材料を含んでもよい。

図６は、図５の管セット９０ｂの入口部分４８ｃおよび出口部分５０ｃの実施例を示す。内壁および外壁９６および９８の上縁から内壁および外壁９６および９８の下縁へと延在する第１密封部分５２ｃは、内壁９６と外壁９８との間にある区画の流体の流れを防止し、入口部分４８ｃと出口部分５０ｃを規定する。出口５６ｃ、５８ｃおよび６０ｃおよび境界制御口６１ｃが、出口部分５０ｃに形成される。入口５４ｃが入口部分４８ｃに形成される。図６で図示されるように、第２密封部分１００と第３密封部分１０２は、内壁９６および外壁９８の上下縁から、および互いから間隔をあける。第２および第３密封部分１００および１０２は、密封部分１００および１０２における流体の流れを防止し、出口部分４８ｃの頂部と第２密封部分１００との間に第１路６４ｃを、第２密封部分１００と第３密封部分１０２との間に第２路６６ｃを、第２密封部分１００と出口部分５０ｃの底部との間に第３通路１０８を形成する。

図７は、図５および図６で図示した管セット９０ｂとともに使用する、遠心器回転体１２ｂの溝１８ｂの一部を示す。図８ａは、管セット９０ｂを溝１８ｂに装着した場合の、出口部分５０ｃの断面図を示す。図７で図示したように、第１外部隆起１０９が溝１８ｂの外壁２２ｂの上部から溝１８ｂの内壁２０ｂに向かって延在する。第２外部隆起１１０（図７の下部隆起１０９に隠れる）は、溝１８ｂの外壁２２ｂの下部から溝１８ｂの内壁２０ｂに向かって延在する。内部隆起１１２は、内壁２０ｂの中間部分から外壁２２ｂに向かって延在し、したがって内部隆起１１２は第１および第２外部隆起１０８および１１０から間隔をあけ、その間になる。あるいは、図５および図６の管セットの溝１８ｂは、１対の内壁隆起および１つの外壁隆起を含んでもよい。

図８ａで図示したように、第１および第２外部隆起１０９および１１０および内部隆起１１２は、出口部分５０ｃを変形して、外壁９８に１対の堰、内壁９６に１つの堰、出口部分５０ｃのバリア６２ｃを形成する。この図で図示するように、第１および第２外部隆起１０９および１１０と内部隆起１１２は協力して出口部分５０ｃを変形し、第１および第３路６４ｃおよび１０８が第２路６６ｃより回転軸Ａ−Ａに近いよう配置する。分離手順の間、バリア６２ｃは、出口部分５０ｃで中間密度物質の通過をほぼ遮断する一方、低密度物質は第１および第３路６４ｃおよび１０８を通って流れ、高密度物質は第２通路６６ｃを通って流れる。次に、これらの中間密度物質は、入口部分４８ｃと第２密封部分１００と第３密封部分１０２の間で分離容器２８ｃに配置された第１収集口５６ｃ（図６）を介して、出口部分５０ｃから取り出される。

図７および図８ａは、外部隆起１０９および１１０が、図示のために半径方向で内部隆起１１２の端から間隔をあけるよう図示しているが、これらの端は半径方向に重なることが好ましい。つまり、外部隆起１０９の端部分が、内部隆起１１２の端部分の真上にあり、内部隆起１１２の端部分が外部隆起１１０の端部分の真上にある。

図６で図示したように、出口部分５０ｃは、出口部分の頂部に沿った第４密封部分１１４と、外側部分５０ｃの底部に沿った第５密封部分１１６とを含むことが好ましい。第４および第５密封部分１１４および１１６は、第１収集部分５６ｃの上流で入口部分４８ｃの下流に位置し、その間に制限された流路１１８を規定することが好ましい。制限流路１１８は、出口部分５０ｃ中の物質を第１収集口５６ｃおよびバリア６２ｃに向かって案内し、出口部分５０ｃ内で流量が小さいポケットが形成される可能性を低下させる。

密封部分５２ｃ、１００、１０２、１１４および１１６は熱溶着することが好ましく、分離容器２８ｂの内壁９６および外壁９８は、互いに溶接される。当業者には、接着剤など、他のタイプのシールまたは溶着も利用することができる。また、密封部分５２ｃ、１００、１０２、１１４および１１６は、第１壁と第２壁との間に配置した永久構造によって形成し、流れを遮断または変更することができる。

図９は、図５の分離容器２８ｂの入口部分４８ｄおよび出口部分５０ｄの代替実施例を示す。この図で図示するように、出口部分５０ｄは、出口部分５０ｄの頂部と底部の間に第２密封部分１００ｄを含む。出口部分５０ｄの頂部と第２密封部分１００ｄは、出口部分５０ｄの第１路６４ｄを規定し、出口部分５０ｄの底部と第２密封部分１００ｄは、出口部分５０ｄの第２路６６ｄを規定する。任意選択で、出口部分５０ｄは、図６で図示した制限流路１１８と同様の制限流路（図示せず）も含むことができる。

図８ｂは、溝１８ｄを有する回転体１２ｄに図５および図９の管セットを装着した場合の、出口部分５０ｄの断面図を示す。外部隆起１２０は、溝１８ｄの外壁２２ｄの上部から溝１８ｄの内壁２０ｄに向かって延在し、内部隆起１２２は、溝１８ｄの内壁２０ｄの下部から溝１８ｄの外壁２２ｄに向かって延在する。任意選択で、図５および図８の管セットの溝は、外壁の下部から延在する外部隆起と、内壁２０ｄの上部から延在する内部隆起とを含んでもよい。

図８ｂで図示するように、外部隆起１２０と内部隆起１２２は出口部分５０ｄを変形して、出口部分５０ｄに対面する堰とバリア６２ｄを形成する。この図で図示するように、外部隆起１２０と内部隆起１２２は、第１路６４ｄが第２路６６ｄより回転軸Ａ−Ａに近いよう配置する。分離手順の間、バリア６２ｄは、出口部分５０ｄで中間密度物質の通過をほぼ遮断する一方、低密度物質は第１路６４ｄを通って流れ、高密度物質は第２通路６６ｄを通って流れる。次に、これらの中間密度物質は、分離容器に配置された第１収集口５６ｄ（図９）を介して、出口部分５０ｄから取り出される。

図８ｂは、外部隆起１２０が、図示のために内部隆起１２２の端から間隔をあけるよう図示しているが、これらの端は半径方向に重なることが好ましい。つまり、外部隆起１２０の端部分が、内部隆起１２０の端部分の真上にある。

図１０は、図７、図８ａおよび図８ｂで図示した内部および外部隆起１０９、１１０、１１２、１２０および１２２がない、回転体とともに使用する図５の管セットの出口部分５０ｅの別の実施例である。図１０の出口部分５０ｅは、図６の密封部分と同様の密封部分５２ｅ、１００ｅ、１０２ｅ、１１４ｅを含む。だぼなどの細長い部材１２４が、第２および第３密封部１００ｅおよび１０２ｅで内壁９６と外壁９８の両方を通って延在する。細長い部材１２４の第１部分は、第１路６４ｅに隣接して、外壁９８に沿って配置された第１支持部１２６を形成する。細長い部材１２４の第２部分は、第２路６６ｅに隣接して、内壁９６に沿って配置された第２支持部１２８を形成する。細長い部材１２４の第３部分は、第３路１０８ｅに隣接して、外壁９８に沿って配置された第３支持部１３０を形成する。

図１１は、細長い部材１２４がいかに密封部分１００ｅおよび１０２ｅと協力して出口部分５０ｅにバリア６２ｅを形成するかを示す断面図である。第１および第３支持部１２６および１３０は、図８ａの第１および第２外部隆起１０９および１１０と同様に機能し、第２支持部１２８は、図８ａの内部隆起１１２と同様に機能する。図５、図１０および図１１の管セットを回転体１２に装着すると、第１および第３支持部１２６および１３０は溝１８の外壁２２と外壁９８との間に配置され、第２支持部１２８は内壁９６と溝１８の内壁２０との間に配置される。これにより、第１および第３路６４ｅおよび１０８ｅは、第２路６６ｅよりも回転軸Ａ−Ａに近くなって、外壁９８上に１対の堰を、内壁９６に１つの堰を、出口部分５０ｅに１つのバリア６２ｅを形成する。

第１支持部１２６および第３支持部１３０は外壁９８に位置決めされ、第２支持部１２８は内壁９６に位置決めされているが、この構成を逆転させ、第１支持部１２６および第３支持部１３０を外壁９８に位置決めし、第２支持部１２８を内壁９６に位置決めすることもできる。

図１２は、図７、図８ａおよび図８ｂで図示した内部および外部隆起１０８、１１０、１１２、１２０および１２２がない、回転体とともに使用する図５の管セットの出口部分５０ｆの別の実施例である。図１２の出口部分５０ｆは、図９の密封部分１００ｄと同様の密封部分１００ｆを含む。だぼなどの細長い部材１２４ｆが、密封部分１００ｆで内壁９６と外壁９８の両方を通って延在する。細長い部材１２４ｆの第１部分は、第１路６４ｆに隣接して、外壁９８に沿って配置された第１支持部１２６ｆを形成し、細長い部材１２４ｆの第２部分は、第２路６６ｆに隣接して、内壁９６に沿って配置された第２支持部１２８ｆを形成する。

図１３は、細長い部材１２４ｆがいかに密封部分１００ｆと協力して出口部分５０ｆにバリア６２ｆを形成するかを示す断面図である。第１支持部１２６ｆは、図８ｂの外部隆起１２０と同様に機能し、第２支持部１２８ｆは、図８ｂの内部隆起１２２と同様に機能する。図５、図１２および図１３の管セットを回転体１２に装着すると、第１支持部１２６ｆは溝１８の外壁２２と外壁９８との間に配置され、第２支持部１２８ｆは内壁９６と溝１８の内壁２０との間に配置される。これにより、第１路６４ｆは、第２路６６ｆよりも回転軸Ａ−Ａに近くなって、出口部分５０ｆに１対の対面する堰と１つのバリア６２ｆを形成する。

第１支持部１２６ｆは外壁９８に配置され、第２支持部１２８ｆは内壁９６に配置されているが、この構成を逆転させ、第１支持部１２６ｆを外壁９８に配置し、第２支持部１２８ｆを内壁９６に配置することもできる。

図１０から図１３で図示した実施例の場合、構造は溝１８内または細長い部材１２４、１２４ｆ上に設けて、細長い部材１２４、１２４ｆを回転軸Ａ−Ａに平行に配向することが好ましい。

以下で、血液の成分または粒子を分離する方法について、図１および図１４を参照しながら検討する。本発明は血液成分分離プロセスについて述べているが、本発明はその最も広い意味で、これに限定されないことを理解されたい。本発明は、幾つかの異なる粒子および／または流体成分の分離に使用することができる。また、本発明は複針および単針血液精製または濾過用途にも適用できる。例えば、本発明は、参照により開示が本明細書に組み込まれる米国特許第437,624号の血液成分回収のための単針精製システムで実行することができる。

分離容器２８およびチャンバ３０は、最初に、例えば空気、食塩液、または血漿などの、液体血漿の密度以下の密度を有する低密度流体媒質で準備することが好ましい。あるいは、準備流体は全血そのものである。この準備流体によって、流体チャンバ３０内に血小板の飽和流動床を効率的に確立することができる。食塩液を使用する場合、ポンプ７８（図２）がこの準備流体を、流入ライン３６に通し、入口５４を介して分離容器２８に注入する。食塩液は入口部分４８から出口部分５０（図２の反時計回り）に流れ、制御装置８９がポンプ８０を起動すると、流体チャンバ３０を通る。制御装置８９は、モータ１４の作動を開始し、遠心器回転体１２、分離容器２８、および流体チャンバ３０を回転軸Ａ−Ａを中心に回転させる。回転中、ライン３６、３８、４０、４２の捻れは、当技術分野で知られ、上記の米国特許第4,425,112号に記載されているように、シールなし１オメガ／２オメガ管接続部によって防止される。

分離容器２８が回転するにつれ、準備流体（血液または食塩液）の一部が捕捉堰７０の上流で捕捉され、捕捉堰７０の上流で分離容器２８の内壁に沿って準備流体（血漿または食塩液）のドームを形成する。装置１０を準備し、回転体１０を回転させた後、入口５４を通して分離容器２８に全血または血液成分を導入する。全血を使用する場合、全血は血液を供与者から流入ライン３６を介して直接移送することによって、分離容器２８に加えることができる。あるいは、血液バッグなどの容器から流入ライン３６へと血液を移送してもよい。

分離容器内の血液には遠心力がかかり、血液成分の成分が分離される。全血の成分は、密度の高い方から順に分離される。つまり１．赤血球、２．白血球、３．血小板、および４．血漿である。制御装置８９は、遠心器回転体１２の回転速度を調整し、この粒子が分離されることを保証する。赤血球の層が分離容器２８の外壁にそって形成され、血漿の層が、分離容器の内壁に沿って形成される。この２つの層の間に、中間密度の血小板と白血球が軟膜層を形成する。この分離は、成分が入口部分４８から出口部分５０へと流れる間に生じる。入口部分４８と出口部分５０との間の流路４６は、ほぼ一定で、流れが変化しても出口部分に安定した赤血球床を維持することが好ましい。

出口部分５０では、血小板が少ない血漿および一部の白血球が第１路６４を通り、バリア６２の下流を流れ、そこで第３収集口６０を介して取り出される。赤血球は第２路６６を通り、バリア６２の下流に流れ、そこで第２収集口５８を介して取り出される。このように赤血球、白血球および血漿が取り出された後、これは収集され、他の血液成分と再結合されるか、さらに分離される。あるいは、取り出されたこの血液成分を供与者に再注入してもよい。

血小板の実質的な部分および一部の赤血球は、バリア６２の下流に蓄積される。蓄積した血小板は、一部の白血球および血漿とともに第１収集口５６を介して取り出され、場合によっては赤血球の一部も取り出される。これらの成分は、準備流体が充填された流体チャンバ３０に流入し、したがって飽和流動粒子床を形成することができる。捕捉堰７０の上流で分離容器２８の内壁に沿って捕捉された準備流体（つまり食塩液）の一部またはドームが血小板を案内し、したがってバリア６２および第１収集口５６に向かって流れる。捕捉された流体は、分離容器２８内の有効路の体積および面積を減少させ、これによって分離プロセスでシステムを準備するのに最初に必要な血液の量を減少させる。体積および面積が減少すると、特に赤血球の層に隣接する血漿および血小板が高速化させ、血小板をバリア６２および第１収集口５６に向かって「追い出す」。血小板の迅速な伝達は、収集効率を高める。

血液成分の分離手順中、捕捉堰７０の上流で捕捉される準備流体は、分離容器２８内を流れる低密度血小板が少ない血漿などの他の流体によって、最終的には置換される。

蓄積された血小板、白血球および一部の血漿および赤血球は、第１収集口５６を介して取り出されて流体チャンバに流入し、したがって血小板が飽和流動粒子床を形成する。制御装置８９は、回転体１２の回転速度を所定の回転速度範囲内に維持し、この飽和流動床の形成を促進する。また、制御装置８９はポンプ８０を調整して、少なくとも血漿、血小板および白血球を所定の流量で第１収集ライン３８に通し、流動チャンバ３０の入口３４内へと搬送する。これらの流れる血液成分は、流体チャンバ３０からの準備流体を置換する。

血小板および白血球の粒子が流体チャンバ３０に入ると、２つの対向する力がかかる。ポンプ８０の助けにより流体チャンバ３０を通って流れる血漿は、血漿が流体チャンバ３０を通って流れ、粒子を出口３２に向かって追いやると、第１粘性抵抗力を確立する。回転体１２および流体チャンバ３０の回転で発生する第２遠心力は、粒子を入口３４に向かって押しやるよう作用する。

制御装置８９は、回転体１２の回転速度およびポンプ８０の流量を調整し、血小板および白血球を流体チャンバ３０に収集する。血漿が流体チャンバ３０を通って流れるにつれ、血漿の流速は低下し、血漿流が流体チャンバ３０の最大断面積区域に近づくにつれ、最低速度に達する。回転する遠心器回転体１２が流体チャンバ３０内に十分な重力の場を生成するので、血小板は、血漿とともにチャンバ３０から流れるのではなく、チャンバ３０の最大断面積区域付近に蓄積する。白血球は、チャンバ３０の最大断面積区域の多少下に蓄積する。しかし、密度の逆転により、この初期の飽和流動粒子床の確立中に、わずかにこれらの粒子が混合する傾向がある。

大きい方の白血球は、沈殿速度の差により、小さい方の血小板よりも入口３４の近くに蓄積する。飽和流動粒子床の形成中に流動チャンバ３０から流出する血小板と白血球とが非常に少なくなるよう、回転速度および流量を制御することが好ましい。

血漿が流体チャンバ３０を通って流れる間、血小板および白血球は、流体チャンバ３０内に蓄積し続ける。血小板の濃度が高くなるにつれ、粒子間の間隙が減少し、血漿流による粘性抵抗力が徐々に上昇する。最終的に、血小板床が流体チャンバ３０内で飽和流動粒子床になる。床は血小板で飽和しているので、新しい血小板が流動チャンバ３０の飽和床に入る毎に、１つの血小板が床を出なければならない。したがって、床は、追加の血小板が入口３４を通って流れた後に床に入るのと同じ速度で血小板が床を出る、定常状態で作動する。

飽和床は、流体チャンバ３０に流入する粒子の濃度に関係なく、自動的に確立される。流体チャンバ３０に流入する血漿は、血小板の飽和点の前後両方とも、血小板床を通過する。

血小板の飽和床は、流量および遠心力の場に応じて、チャンバ３０の最大断面積区域付近で、流動チャンバ３０内の様々な体積を占有する。飽和床にある血小板の数は、流体チャンバ３０への流量、流体チャンバ３０の容積、および回転速度など、幾つかの要素によって決まる。これらの変数が一定に維持されると、飽和流動床にある血小板の数はほぼ一定に維持される。流体チャンバ３０に入る血液成分の流量が変化すると、床自体が、余分な血小板を放出するか、流体チャンバ３０に流入する追加の血小板を受け入れることによって、床を維持するよう調節する。例えば、流体チャンバ３０への血漿の流量が増加すると、この追加の血漿流が余分な血小板を過飽和床から追い払い、床は高くなった流量で飽和状態を再確立する。したがって、床の血小板濃度は床の血小板の放出のせいで低くなる。

血小板の飽和流動床が形成した後、流れる血漿が追加の血小板を流体チャンバ３０および床へと運ぶ。この追加の血小板は床に加わり、床を通る血漿流の粘性抵抗を高める。あるポイントで、粘性抵抗は流体チャンバ３０の最大断面積区域付近で血小板が、飽和床および流体チャンバ３０を出るのに十分な大きさになる。したがって、回転速度および流体チャンバ３０への流量が一定に維持されると、血小板の飽和流動床に流入する血小板の数および濃度は、床から放出される血小板の数および濃度とほぼ等しくなる。これは、先行技術とは明らかに対照的である。

床は血小板で飽和しているが、少数の白血球が血小板床に散在することができる。しかし、これらの白血球は沈殿速度が速いので、血小板床から入口３４に向かって「落ちる」または沈殿する傾向がある。大部分の白血球は、通常は流体チャンバ３０内の飽和血小板床と入口３４の間で収集される。

流体チャンバ３０内の赤血球も流体チャンバ３４の入口３４に向かって沈殿し、血液成分が入口３４を介してチャンバ３０に入る間、赤血球の一部が入口３４を介して流体チャンバ３０を出ることが好ましい。つまり、流体チャンバの入口３４で流体チャンバ３０との双方向の流れが発生することができる。

制御装置８９は、ポンプ８０を制御して、流体チャンバ３０内に蓄積する赤血球の数を制限することが好ましい。例えば、制御装置８９はポンプ８０の流れを一時的に逆転させ、赤血球および他の高密度物質を流体チャンバの出口３４から放出させることができる。また、制御装置８９はポンプ８０を循環させ、白血球などの比較的希薄な成分をバリア６２の上流に蓄積させることができる。

流体チャンバ３０内に形成された血小板粒子の飽和流動床は、流体チャンバ３０に流入する白血球に対してフィルタまたはバリアの機能を果たす。血液成分が流体チャンバ３０に流入すると、血漿は床を自由に通過する。しかし、飽和流動血小板床は、流体チャンバ３０に入る白血球に対して実質的なバリアを生成し、その白血球を流体チャンバ３０内に保持する。したがって、床は、流体チャンバ３０に連続的に入る血液成分から白血球を効果的に濾過する一方、血漿および血小板は飽和床から放出され、チャンバ３０を出る。このような血小板の補充と放出は、床の自己選択特性と呼ばれる。濾過されたこれらの血液細胞はほぼ全部が、流体チャンバ３０内で飽和流動床と入口３４との間に蓄積する。

飽和流動粒子床による粒子の分離または濾過は、先行技術の水簸法に伴う幾つかの制約を回避する。例えば、粒子は、バッチ処理をせずに、連続的な定常的方法で分離または濾過することができる。また、追加の水簸流体媒質を必要としない。さらに、飽和流動粒子床が確立されると、流体チャンバ３０を出る粒子のサイズを変更することなく、ある範囲にわたって流量を変化させることができる。先行技術の水簸法とは異なり、本発明は数字的に優勢な粒子で構成される飽和粒子床を確立する。この床は自動的に優勢的な粒子を通過させ、これより大きい粒子を拒否する。

本発明の装置および方法は、流体チャンバ３０を流れる血小板および血漿からほぼ全部の赤血球を分離する。白血球は、飽和流動粒子床を形成する血小板よりサイズも沈殿速度も大きいので、白血球に対するバリアが少なくとも部分的に生成される。したがって、同様の密度の粒子が、サイズおよび沈殿速度の差に応じて分離される。

バリア６２および飽和流動床での初期の分離で、大部分の赤血球および一部の白血球が除去されるので、流体チャンバ３０を出る流体は、主に血漿および血小板で構成される。濾過された白血球がフィルタ内に保持される従来通りの多孔質フィルタとは異なり、本発明では白血球の有意の部分を回収し、供与者に戻すことができる。

血液成分が流体容器２８内で最初に分離されると、有意の数の血小板をわずかに活性化することがある。このようにわずかに活性化しても、飽和流動血小板床によって、白血球を血漿および血小板から濾過することができる。したがって、本発明は血液成分を分離容器２８中で最初に分離した後白血球を濾過するまでの待ち期間を必要としない。これは、従来通りのフィルタを使用する方法とは対照的である。

分離後、流体チャンバ３０を出る血小板および血漿は、適切な容器に収集され、後に使用するために保管される。容器２８から取り出された赤血球および血漿は、供与者への再注入および保管のために結合することができる。あるいは、これらの成分を装置１０でさらに分離してもよい。

分離手順の終了時、飽和流動床にある血小板は回収され、流体チャンバ３０から有意の数の血小板が取り出される。床の回収中に、制御装置８９は流量を増加させるか、回転体１２の回転速度を下げる、あるいはその両方を実行して、床から血小板を放出する。これで、飽和流動床を構成する血小板の大部分が流体チャンバ３０から一気に放出され、血小板の収量が大幅に増加する。回収は、ほぼ全部の血小板が取り出され、流体チャンバ３０から許容できない数の白血球が流出し始める直前まで続行される。

流体チャンバ３０の内容の残りは、白血球の濃度が高く、後に使用するために別個に収集するか、容器２８から取り出した血液成分と再結合させて、供与者に戻すことができる。

本発明の装置および方法を、白血球の除去および血小板の収集について記述してきたが、この記述は本発明の範囲を制限するものと考えてはならない。本発明は、血液の任意の粒子成分を互いから分離するのに使用してもよい。例えば、赤血球から飽和流動床を形成して、赤血球が過剰に連銭形成（凝集）しない限り、白血球が流体チャンバ２２を流れるのを防止することができる。あるいは、粒子を運ぶ液体は、食塩水または血漿の他の代替品でよい。また、本発明は、骨髄回収での収集または誕生後に回収する臍帯収集により、白血球または他の成分を取り出すよう実行することができる。本発明の別の態様は、Ｔ細胞、幹細胞または腫瘍細胞を収集するよう実行することができる。さらに、血液や生物学的関連物質に関係ない流体から粒子を濾過または分離することにより、本発明を実行することができる。

当業者には、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明の構造および方法に種々の変形および変更を加えられることが明白である。例えば、本発明の流体チャンバは、本発明の範囲から逸脱することなく、水簸法または他の粒子分離手段に関わる分離プロセスに使用することができる。本発明は、その最も広い意味で、多くの異なる粒子および／または成分を互いから分離するのにも使用することができる。また、上記の分離容器２８、２８ａおよび２８ｂは、概ねベルトの形状にし、入口部分を出口部分に直接接続して概ね環状の形状を形成することなく、互いから間隔をあけた別個の端部に入口部分と出口部分を有することができる。したがって、本発明は本明細書で検討した例に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、以下の請求の範囲およびその同等物の範囲内にある限り、変形および変更も対象とするものとする。

本発明の実施例による流体チャンバを含む遠心分離装置の部分斜視図。 分離手順中の、分離容器の一部と図１の回転体に装着した流体チャンバの部分断面図。 図１の装置に使用する分離容器と流体チャンバの第１の実施例の斜視図。 回転体上の図３の分離容器と流体チャンバの入口部分と出口部分との部分断面図。 図１の装置に使用する分離容器と流体チャンバの第２の実施例の斜視図。 図５の分離容器の第１の実施例の入口部分と出口部分を示す図。 図６および図９の分離容器とともに使用する、本発明の実施例の遠心分離器回転体の部分の上面図。 図７の線８−８に沿って切り取った断面図で、図６の分離容器と、図１の回転体の保持器の代替実施例を示す図。 図８ａと同様に断面図で、図９の分離容器と、図１の回転体の保持器の別の代替実施例を示す図。 図５の分離容器の第２の代替実施例を示す、図６と同様の図。 図５の分離容器の第３の代替実施例を示す、図６と同様の図。 図１０の線１１−１１に沿って切り取った断面図。 図５の分離容器の第４の代替実施例を示す、図６と同様の図。 図１２の線１３−１３に沿って切り取った断面図。

Claims (10)

1. 回転軸の周りに回転可能な回転体（１２）を有する遠心分離機（１０）にして、回転体（１２）は、回転軸の半径方向内方の内壁（２０）と半径方向外方の外壁（２２）との間に画成される環状溝（１８）を内部に有する保持器（１６）と、管セット（９０）とを有し、管セット（９０）は、保持器（１６）の環状溝（１８）内に配置されて前記環状溝（１８）の内壁（２０）と協働する内壁（９６）と、溝（１８）の外壁（２２）と協働する外壁（９８）とを有し、管セット（９０）の内壁（９６）と外壁（９８）との間で環状の流路（６４）を画成する分離容器（２８）を含み、環状流路（６４）は、隔離壁（５２）により隔離された入口端部分（４８）と出口端部分（５０）とを有し、
   分離容器（２８）は、
   成分に分離する流体を分離容器に供給する入口（５４）と、
   流体の分離した成分を分離容器（２８）から取り出すための少なくとも３つの第１収集口（５６）、第２収集口（５８）ならびに第３収集口（６０）と、
   入口（５４）と流体結合した入口ライン（３６）と、
   第１収集口（５６）と流体結合した第１収集ライン（３８）と、
   第２収集口（５８）と流体結合した第２収集ライン（４０）と、
   第３収集口（６０）と流体結合した第３収集ライン（４２）と、
   分離容器（２８）内での分離後、流体の成分を分離する流体チャンバ（３０）にして、該流体チャンバ（３０）は、回転体（１２）に装着され、かつ第１収集ライン（３８）と流体結合する流体チャンバ入口（３４）、流体チャンバ出口（３２）および流体チャンバ入口（３４）と流体チャンバ出口（３２）との間に延在して流体チャンバ（３０）を画成する流体チャンバ壁を含み、流体チャンバの壁は、流体チャンバ入口（３４）と流体チャンバ出口（３２）との間の位置で最大断面積を有する流体チャンバ内部を画成する内面を有し、流体チャンバ内部が最大断面積の位置から流体チャンバ入口（３４）に向かって収束し、かつ最大断面積の位置から流体チャンバ出口（３２）に向かって収束している流体チャンバ（３０）と、
   流体チャンバ出口（３２）と流体結合した流出ラインと
   を有している遠心分離機において、
   入口（５４）は、分離容器（２８）の入口端部分（４８）に設けられ、第１収集口（５６）、第２収集口（５８）ならびに第３収集口（６０）は、分離容器（２８）の出口端部分（５０）に設けられ、
   分離容器（２８）は、分離容器の出口端部分（５０）に設けられ、少なくとも流体の比較的中間密度の成分の流れをほぼ堰き止めるバリア（６２）も有し、
   第１収集口（５６）は、バリア（６２）と分離容器（２８）の入口端部分（４８）との間に設けられて流体の比較的中間密度の成分を抽出し、
   分離容器（２８）の内壁（９６）は、可撓性であり、保持器（１６）の溝（１８）の内壁（２０）は、保持器（１６）の溝（１８）の外壁（２２）の方へ延在する隆起（６８）を有し、これにより分離容器（２８）の内壁（９６）を変形させて分離容器（２８）の外壁（９８）へ向かう捕捉堰（７０）を形成させて比較的低密度の流体の成分を捕捉し、比較的中間密度の流体成分の第１収集口（５６）への移送を促進させ、
   捕捉堰（７０）が分離容器の入口端部分（４８）と第１収集口（５６）との間に設けられていることを特徴とする遠心分離機。
2. さらに、分離容器（２８）の出口端部分（５０）に設けた第４収集口（６１）および第４収集口（６１）と流体結合した第４収集ライン（４４）を包含し、第４収集口（６１）が分離容器（２８）中で流体の分離された成分の境界を調節する、請求項１に記載の遠心分離機。
3. バリア（６２）が分離容器（２８）を横切って延在するスキマー堰（６２ａ）であり、スキマー堰が、分離容器（２８）の出口端部（５０ａ）に、流体の少なくとも比較的低密度の成分のための第１流路（６４ａ）と、流体の少なくとも比較的高密度の成分のための第２流路（６６ａ）とを画成し、分離容器（２８）を保持器（１６）内に配置すると、第１流路（６４ａ）が第２流路（６６ａ）より回転軸に近くなっている請求項１あるいは２に記載の遠心分離機。
4. 分離容器（２８）の出口端部分（５０ｃ、５０ｅ）において、バリア（６２）の上流で分離容器（２８）の内壁（９６）および外壁（９８）が流体蜜に合わされた二つの密封部分（１００、１００ｅ、１０２、１０２ｅ）が設けられ、密封部分（１００、１００ｅ、１０２、１０２ｅ）間に流路（６６ｃ、６６ｅ）が画成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
5. 分離容器（２８）の出口端部分（５０ｄ）において、分離容器（２８）の内壁（９６）と外壁（９８）とは、分離容器（２８）の頂部と底部との間の位置で流体蜜に合わされて少なくとも一つの密封部分（１００ｄ）を形成し、これにより出口端部分（５０ｄ）に少なくとも第１および第２の流路（６４ｄ，６６ｄ）を画成している、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
6. 分離容器（２８）の出口端部分（５０ｅ）において、第１流路（６４ｅ）に隣接して外壁（９８）上に少なくとも第１支持部（１２６）が設けられ、さらに第２流路（６６ｅ）に隣接して内壁（９６）上に第２支持部（１２８）が設けられ、第１支持部（１２６）が外壁（９８）から内壁（９６）へ向く第１堰を形成し、第２支持部（１２８）が内壁（９６）から外壁（９８）へ向く第２堰を形成するようになし、分離容器（２８）が保持器（１６）内に配置された際に、第１堰と第２堰が少なくとも比較的中間密度の成分の流れを遮断し、さらに第１流路（６４ｅ）が第２流路（６６ｅ）よりも遠心分離機の回転軸の近くに配置されている、請求項４に記載の遠心分離機。
7. さらに、密封部分を貫通する細長い部材（１２４ｆ）を包含し、細長い部材（１２４ｆ）の第１部分が第１支持部（１２６）を提供し、細長い部材（１２４ｆ）の第２部分が第２支持部（１２８）を提供している、請求項６に記載の遠心分離機。
8. 第２収集口（５８）が第１および第３収集口（５６，６０）よりも分離容器（２８）外壁（９８）に近くに位置して流体の少なくとも比較的高密度の成分を収集し、第３収集口（６０）が第１および第２収集口（５６，５８）よりも分離容器（２８）の外壁（９８）から遠くに位置して流体の少なくとも比較的低密度の成分を収集する、請求項１から７のいずれか一項に記載の遠心分離機。
9. 流体チャンバ（３０）が、流体チャンバ（３０）の内部に形成された少なくとも１本の溝（７２）を含み、溝（７２）が、流体チャンバ入口（３４）を通って流体チャンバ（３０）の内部に入る流体の成分のコリオリ噴射を減少させる、請求項１から８のいずれか一項に記載の遠心分離機。
10. 流体チャンバ（３０）が、流体チャンバ（３０）の内部に形成された少なくとも一つの段部（７６）を含み、段部（７６）が、流体チャンバ入口（３４）を通って流体チャンバ（３０）の内部に入る流体の成分のコリオリ噴射を減少させる、請求項１から８のいずれか一項に記載の遠心分離機。

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