JP4901798B2 - 血小板及びその他の血液成分を収集するための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、血液及びその他の生物学的流体を処理するための装置及び方法に関する。

図１は、全血から血小板を収集するために従来技術において使用される典型的使い捨てバッグセットを示す。このセットはニードル１０又はカニューレを含み、これは献血者の血管中に挿入される。全血が献血者からニードル１０及びチューブ１１を通って収集バッグ１２に流れるようにするために、ニードル１０はチューブ１１に接続され、これは次に収集バッグ１２に接続される。収集バッグ１２は抗凝血剤を含む。所望量の血液が収集バッグ１２中に収集された後、ニードル１０は献血者から取り除かれ、そしてチューブ１１は切断されヒートシールされる。バッグセットの残りはその後遠心分離機に運ばれ、遠心分離機は、収集バッグ１２中の血液を血小板に富んだ血漿と赤血球とに分離するようにバッグセットを回転させる。典型的には、遠心分離機は、献血が行われる場所には置かれない。

血液が血小板に富んだ血漿と赤血球（ＲＢＣ）とに分離された後、バッグセットは遠心分離機から取り出される。血小板に富んだ血漿は、収集バッグ１２からチューブ１３を通して血小板貯蔵バッグ１４に送られる。血小板貯蔵バッグ１４及び血漿貯蔵バッグ１５に通じるチューブ１３は、その後切断され、ヒートシールされる。貯蔵溶液バッグ１６は、ＲＢＣ貯蔵溶液を保持する。血小板に富んだ血漿が血小板貯蔵バッグ１４へ送られた後、ＲＢＣ貯蔵溶液は、貯蔵溶液バッグ１６から収集バッグ１２へ送られる。収集バッグ１２と貯蔵溶液バッグ１６を接続するチューブ４１は、その後切断され、ヒートシールされる。

この段階において、バッグセットは以下の２つの部分に分割されている：（ｉ）収集バッグ１２（これはこのとき（貯蔵溶液と共に）赤血球を主に保持している）、フィルター１７、ＲＢＣ貯蔵バッグ１８、及びこれらの部分を接続しているチューブ１９から成る第１の部分、及び（ii）血小板貯蔵バッグ１４（これはこのとき血小板に富んだ血漿を保持している）及び血漿貯蔵バッグ１５及びこれら２つの部分を接続しているチューブから成る第２の部分。

第１の部分は吊り下げることができ、それによって重力がＲＢＣ成分を収集バッグ１２からフィルター１７を通してＲＢＣ貯蔵バッグ１８へ送る。フィルター１７は、白血球（ＷＢＣ）を赤血球から除去する。赤血球（及び貯蔵溶液）がＲＢＣ貯蔵バッグ１８に入った後、チューブ１９は切断されヒートシールされる。

血小板を収集するためには、血小板を血漿から分離するために、第２の部分が高い回転速度で遠心分離される。血小板が血漿から分離された後、血漿の幾らかが血小板貯蔵バッグ１４から血漿貯蔵バッグ１５へ送られる。典型的には、５０ｍｌの血漿が血小板と共に血漿貯蔵バッグ１４に残される。所望量の血漿が血小板貯蔵バッグ１４から血漿貯蔵バッグ１５へ除去された後、これら２つのバッグを接続しているチューブは切断され、ヒートシールされる。このようにして、この手順の終わりにおいて、血小板貯蔵バッグ１４は約５０ｍｌの血漿中の血小板を保持しており、血漿貯蔵バッグ１５は血小板の少ない血漿を保持しており、そしてＲＢＣ貯蔵バッグ１８はもちろん赤血球を保持している。

この従来技術の血液成分の収集及び分離方法は、多くの工程を含み、そしてしばしば人の手の介入を含む。従来技術のバッグセットの配列は、このプロセスを容易に自動化させることができない。

発明の概要
本発明は、全血から、血漿中に懸濁された血小板を収集するための装置と方法に関する。血液を十分に高い回転速度で遠心分離することによって、血小板が血漿及び赤血球から分離される。好ましい態様において、血小板が血漿から分離されたままの状態を維持するように遠心分離機が回転している間に、血漿の幾らかが除去される。その後、血小板を残留の血漿と混合させるように、回転速度が変えられる。血小板は、その後残留血漿と共に収集することができる。

本発明を実施するために使用することができる装置は、遠心分離機ローター、流れ制御装置、及びスピナーを含む。流れ制御装置は、全血を遠心分離機ローターに導入し、そして血液成分を遠心分離機ローターから取り出す。コントローラーは、スピナーを２つの異なる速度で回転させる。ローターは、血液を第１の成分、第２の成分、及び第３の成分に分離するための第１の速度で回転させられる。第１の成分は主に血漿である。第２の成分は、ローターが回転している間は、第１の成分の外側に配置され、主に赤血球である。第３の成分は、ローターが回転している間は、第１の成分と第２の成分の間に配置され、そして血小板を含む。コントローラーは、第３の成分が第１の成分と混合するように、ローターの回転速度を変えさせる。コントローラーは、また、流れ制御装置に、血小板を含む血漿の一部をローターから除去するようにさせる。

上述したように、好ましい態様において、コントローラーは、流れ制御装置に、第３の成分（血小板を含む）が第１の成分と混合される前に、第１の成分（血漿）の幾らかを除去させる。この装置は、また、好ましくは、コントローラーと連絡された血漿体積決定センサーを含み、血漿体積決定センサーは、ローター中の第１の成分の体積を決定する。コントローラーは、従って、第１の成分の決定された体積に基づいて第１の成分の一部を除去することができる。

具体的態様の説明
血小板を収集する方法が、図２に関連して説明される。図２は、チャック８０中に据え付けられたローター２１の断面を示し、チャックはコントロール装置中に置かれ、そしてローター２１を保持する。このローター２１は様々な設計のうちの１つでよいが、ローターは、米国特許第５，７３３，２５３号（これは引用によって本明細書中に組み入れられている）中に示され、そして記載されているローターのように、可変の全容積を有するのが好ましい。（図２中に示されているローターは米国特許第５，７３３，２５３号の図１〜４中に示されているローターに類似のものであるが、米国特許第５，７３３，２５３号中に示されているその他の設計のような、その他の設計を替わりに使用することができることは理解されるだろう。）モーター８１はチャック８０とローター２１を回転させる。コントロール装置はポンプ８３も含み、このポンプはモーター８１のカニューレの挿入された軸８２を通してチャック８０の内部に接続される。ローター２１は弾性のダイヤフラム７０を有し、このダイヤフラムがローター２１の内部容積を定める。上方の境界壁７２もまたローター２１の内部容積を定める。ダイヤフラム７０の位置がローターの容積を決定し、そしてダイヤフラム７０の位置は、例えばポンプ８３によって、チャック８０の内部の気体の圧力をコントロールすることによって、制御することができる。チャック８０の内部は、気体がダイヤフラム７０と流体の連絡（ｆｌｕｉｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ができるように１つ以上の開口８４を含む。ローター２１は、また、複数の穴７１を有する内部壁７５も含むことができる。境界壁７２と内部壁７５は通路７３を形成し、この通路を通して血液及び血液成分は、ローターの非回転部分７４及び使い捨てセットの残りの部分に接続されたチューブ３３に向かって及びそれらから流れることができる。回転シール７６は、ローター２１の回転部分と非回転部分との間にシールを提供する。穴の開けられた内部壁７５の代わりに、（上で引用した米国特許第５，７３３，２５３号の図４１及び４２に示されているように）溝を境界壁７２の内側表面上に配置して、ローターの非回転部分７４とローターの内部の外側半径との間に流体の連絡を提供することができる。

図２は、その最大容積状態のローター２１を示しており、ダイヤフラム７０はチャック８０が許容する限界まで延伸されている。ローター２１はチャック８０及びモーター８１によって、血液を赤血球９３、血漿９２、及び血漿９１に分離させるのに十分に速く回転させられる。これらの３つの血液成分の中で、血液のＲＢＣ成分９３が最も大きい比重を有するので、ＲＢＣ成分はローターの回転軸から最も遠くにある。血漿成分９１は最も軽い比重を有し、そのため血漿成分は回転軸に最も近い。中間の比重を有する血小板成分９２は、血漿成分とＲＢＣ成分との間に薄い層を形成する。

血小板を収集するためには、約５０ｍｌの血漿を除いて全ての血漿を初めに収集するのが好ましい。５０ｍｌの血漿中に１単位の血小板を貯蔵することは本産業分野における標準的なプラクティスであるので、残りの５０ｍｌの血漿は血小板を貯蔵するために使用される。血漿９１は、ローター２１の回転を継続させ、そしてポンプ８３を使用してダイヤフラム７０に対する圧力を増加させることによって、及び／又はローター２１の回転を遅くすることによって、収集される（即ち、固定部分７４を通してチューブ３３に送られる）。ローター２１は、血小板９２を分離した層の状態に維持するのに十分に速く、そして滑らかに回転させられ続けるのが好ましい。

５０ｍｌを除く全ての血漿９１が収集されたら、ローター２１の回転速度を急激に変えることによって、血小板９２を残りの血漿と混合させることができる。ローターの回転速度を急激に変えることによって、血小板が隣接する血漿と混合することが判明した。赤血球はずっと重い比重を有するので、赤血球はそれらの分離した層のままである傾向を有する。もちろん、ローターの速度は、赤血球もその他の成分と混合させるほど激しくかつ急速に変えられてはならない。あるいは、回転速度を、血小板は血漿と混合するが、赤血球は分離したままであるのに十分に遅くすることができる（必ずしも急激である必要はないが）。血小板が残留血漿と混合したら、ダイヤフラム７０をさらに外側に押し、そして血小板（このとき血漿中に懸濁されている）をローターからチューブ３３に押し込むために、ポンプ８３によって追加の圧力を加えることができる。赤血球は、その後収集することができる。各々の成分、即ち、血漿中に懸濁された血小板、血小板の少ない血漿、及び赤血球は別々の容器に向けられなければならない。あるいは、血小板の少ない血漿と赤血球の１つ又は両方を献血者に戻してもよい。

図３は、直ぐ上で説明した血小板収集プロセスにおいて使用することができる使い捨てセットを示す。この使い捨てセットは、ローター２１、血漿貯蔵容器２４、血小板貯蔵容器９９、ＲＢＣ貯蔵容器２８、赤血球から白血球を除去するためのフィルター１７、カニューレ１０（又は全血を使い捨てセットに入れるためのその他の手段）、及びこれらの部品を接続するチューブ３３を含む。血漿貯蔵容器２４は抗凝血剤を含むことができ、抗凝血剤は、全血がニードル１０を通してローター２１に引き込まれるときに、全血中に導入することができる。血小板貯蔵容器９９は血小板貯蔵溶液を含むことができ、そしてＲＢＣ貯蔵容器２８はＲＢＣ保存料を含むことができる。血漿と血小板がローター２１から取り出された後、ＲＢＣ保存料をＲＢＣ貯蔵容器２８からローター２１へ送り込むことができ、そこでＲＢＣ保存料はローター２１中に残留している赤血球と混合される。赤血球と保存料は、その後、代理人の登録番号１６１１／１１２を有し、ＨｅａｄｌｅｙとＰｏｗｅｒｓが発明者として挙げられている“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｂｌｏｏｄ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”に関して同時に出願された出願（出願番号 ／ ）に記載された方法で、ローター２１からフィルター１７を通してＲＢＣ貯蔵容器２８に送ることができる。（これは引用によって本明細書中に組み入れられている。）あるいは、本発明は、代理人の登録番号１６１１／１１９を有し、Ｊａｍｅｓ Ｃｉａｎｃｉが発明者として挙げられている“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｄ−Ｂｌｏｏｄ−Ｃｅｌｌ Ａｐｈｅｒｅｓｉｓ”に関して同時に出願された出願（出願番号 ／ ）に記載された装置及び方法と共に使用することができる。（これは引用によって本明細書中に組み入れられている。）
図４は、コントロール装置２０中に取り付けられた図３の使い捨てセットを示す。コントロール装置２０は、ニードル１０、ローター２１、及び貯蔵容器２４、９９、２８の間で流れを制御し及び／又は生じさせるための流れ制御装置を含む。流れ制御装置は、弁２２、２３、９８、２７を含むことができ、これらの弁はチューブの様々な枝を通過する流れを制御する。あるいは、単一の弁カセット（ｖａｌｖｉｎｇ ｃａｓｓｅｔｔｅ）を使用してチューブの様々な枝を通過する流れを制御することができる。ローターのダイヤフラム（図９の項目７０）に対する圧力を変えることによって、及びローター２１が回転する速度を変えることによって、流体を、ニードル１０又は貯蔵容器２４、９９、２８からローターへ、又はローターからニードル１０又は貯蔵容器２４、９９、２８へ送ることができる。例えば、弁２２を開いてローターのダイヤフラムに減圧を適用すると、血液を献血者からローター２１へ引き込むのを助ける。ローターのダイヤフラムに対する圧力を変えることに加えて、又はローターのダイヤフラムに対する圧力を変えることの代わりに、流体をチューブを通して所望の方向へ送るようにチューブ（又は弁カセット）に作用する独立したポンプ機構（蠕動ポンプ（ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ ｐｕｍｐ）のようなもの）をコントロール装置に設けることができる。

５０ｍｌの血漿（その中に血小板が懸濁させられる）だけを残すためにどれだけの血漿が除去されなければならないかを決定するために、コントロール装置に赤血球の体積を決定するための装置を設けることができる。赤血球の体積を決定するための１つの手段は、血液が異なる複数の成分に遠心分離されたとき赤血球９３の内側境界の半径を決定するためにチャック８０内に光学センサーの列９７（図２中に示されている）を設けることである。（境界壁７２が半透明である場合、光学センサーの列をローター２１の下の代わりに上に取り付けることができる。）コントロール装置２０は、その後、ローターに、例えば、１単位の血液が充填されたとき、この境界の位置に基づいて赤血球の体積を計算することができる。この体積に関する情報を使用して、コントロール装置は、赤血球の比重に基づいて、ローター中の赤血球の重量をおおまかに決定することができる。

全血をローターに導入する前後にチャック／ローターの組み合わせの重量を測定することによって、コントロール装置は、ローターに充填されたときのローター中の全血液成分の重量を決定することができる。ローター中の全血液成分の総重量から赤血球の重量を引くことによって、コントロール装置は、ローター中の血漿の重量をおおまかに決定することができ、そしてローター中に約５０ｍｌの血漿を残すためにどれだけの血漿が除去されなければならないかを決定することができる。血小板の少ない血漿がローターから送り出されるときにチャック／ローターの組み合わせの重量を測定することによって、或いは血漿がローターを出て行くとき血漿を保持する容器２４の重量を測定することによって、コントロール装置は、正しい量の血漿が除去されたときに血漿の除去を止めることができる。血小板の少ない血漿は血漿貯蔵容器２４へ送られるのが好ましい。

この時点で、ローター中に残った約５０ｍｌの血漿、並びに血小板の全てと赤血球の全てが存在していなければならない。血小板９２を残っている約５０ｍｌの血漿中に混合させるために、ローターの速度をその後急速に変えることができる。血小板／血漿の組み合わせはその後ローターから出され、そして血小板貯蔵容器９９へ送られる。出口チューブ３３に取り付けられたもう１つの光学センサー９６は、赤血球がローターから出始めるときを探知する。（図４を参照のこと。）赤血球が検知されたら、血小板収集容器９９への流れは止められ、そして赤血球をフィルター１７を通してＲＢＣ収集容器２８へ向けることができる。

本発明は、これまで幾つかの好ましい態様を参照しながら説明されてきたが、以下の請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲から離れることなく様々な改良を行い得ることは当業者には理解されるだろう。

図１は、全血から血小板を収集するために従来技術の装置中において使用することができる使い捨てセットを示す。 図２は、ローターを回転させそしてローターの容積を変えさせるチャック中に取り付けられた可変容積ローターの断面図を示す。 図３は、図２中のもののような可変ローターを使用する使い捨てセットを示す。 図４は、図３の使い捨てセットを保持しているコントロール装置を示す。

Claims (7)

1. 血小板を収集するための血液処理システムの作動方法であって、該血液処理システムが、
   全血が導入される、可変の全容積を有する遠心分離機ローターと、
   ローター内に導入された全血の重量を決定する手段と、
   血液を第１の成分、第２の成分、及び第３の成分に分離するように第１の速度でローターを回転させる手段であって、ここで、第１の成分は主に血漿であり、第２の成分は、ローターが回転しているとき、第１の成分の外側に位置し、そして主に赤血球であり、そして第３の成分は、ローターが回転しているとき、第１の成分と第２の成分の間に位置し、そして血小板を含む、手段と、からなり、前記作動方法が、
   第１の成分のある重量をローターから除去する工程、
   全血の重量に応じて、除去する第１の成分の重量を決定する工程、
   第３の成分がローターに残留する第１の成分と混合するようにローターの回転速度を変える工程、及び
   第３の成分を含む第１の成分の一部をローターから除去する工程、
   を含む方法。
2. 全血から血小板を収集するための血液処理システムの作動方法であって、該血液処理システムが、
   全血を通して引き入れる入口、血小板容器、可変の全容積を有する遠心分離機ローター、及び入口、血小板容器、及びローターを接続するチューブを有する使い捨てセットと、
   内部にローターが保持され得るスピナーと、
   全血を入口からチューブを通してローターに向け、ローター内に導入された全血の重量を決定し、全血を第１の成分、第２の成分、及び第３の成分に分離するようにスピナーにローターを回転させるコントロール装置と、但し、ここで、第１の成分は主に血漿であり、第２の成分は、ローターが回転しているとき、第１の成分の外側に位置し、そして主に赤血球であり、そして第３の成分は、ローターが回転しているとき、第１の成分と第２の成分の間に位置し、そして血小板を含むこと、からなり、前記作動方法が、
   第１の成分のある重量をローターから除去すること、
   全血の重量に応じて、除去する第１の成分の重量を決定すること、
   第３の成分が第１の成分と混合するようにローターの回転速度を変えること、及び
   ローターが依然として回転している間に、第１の成分と第３の成分の混合物をローターから外へ送り出すこと、
   を含む方法。
3. 遠心分離機ローターに、固定された部分、回転可能な部分、及び固定された部分と回転可能な部分との間にシールを提供する回転シールが設けられ、チューブがローターの固定された部分に接続される、請求項２の方法。
4. コントロール装置が遠心分離機ローターの容積を変える、請求項３の方法。
5. 遠心分離機ローターにローターの容積を定める柔軟性のダイヤフラムが設けられ、そしてコントロール装置に遠心分離機ローターの全容積を変えるように柔軟性ダイヤフラムに隣接する空気圧を変えるための手段が設けられている、請求項４の方法。
6. 使い捨てセットが血漿貯蔵容器及びＲＢＣ容器を含み、当該方法が第１の成分の一部を血漿貯蔵容器へ送り、第２の成分をＲＢＣ容器へ送る工程をさらに含む、請求項２の方法。
7. 使い捨てセットが戻し手段を含み、当該方法がコントロール装置を作動し、第１の成分及び第２の成分の少なくとも１つを戻し手段に向ける工程をさらに含む、請求項２の方法。

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