JP4964627B2 - 流体成分を分離するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体の成分を分離するための方法に関する。本発明は、血液成分分離との関連において特に有益性がある。

多くの異なる分野において、粒状物を担持する液体は、最終製品である清浄な液体かあるいは粒状物を得るべく、ろ過あるいはプロセス処理される必要がある。フィルタは、広い意味では物質から粒状物を除去あるいは分離することのできる任意の装置である。従って、ここに言う“フィルタ”とは、多孔質の媒体に限らず、粒状物が相互に若しくは液体から分離される多くの異なる形式のプロセスを含むものとする。

医療分野では血液をろ過する必要性がしばしばある。血液全体は様々な液体成分と粒状物成分とから成り立っており、粒状成分は時に“成形（ｆｏｒｍｅｄ）要素”と称される。血液の液体部分はその大半が血漿からなり、粒状成分には、赤血球、白血球、血小板が含まれる。これら成分の濃度は類似しているが、平均濃度が大きい順の関係では、白血球、赤血球、血小板、血漿となる。更に言えば、粒状成分の寸法は、大きい順に、白血球、赤血球、血小板となる。現在の大抵の清浄化装置は血液成分をその濃度及び大きさの違い、若しくは表面化学特性に基づいて分離及びあるいはろ過する。

数多くの治療的処置において、患者に液体かあるいは粒状成分を注入する以前に、血液全体から粒状物群を除去する必要がある。例えば、ガン患者は、奪格（ａｂｒａｔｉｖｅ）療法、化学療法あるいは放射線療法を受けた後、血小板輸血を必要とすることがしばしばある。血小板輸血に際しては、輸血血液全体から血小板を取り出した後、これを患者に輸血する。しかしながら、血小板輸血に際し患者に汚染物としての外部白血球が過剰に入り込むと、患者の身体はこの血小板輸血を拒絶し、多数の健康上深刻な危機を招くこととなる。

輸血される血小板は、典型的には遠心分離装置を使用して血液の他の成分から分離あるいは採取される。遠心分離装置は、血液リザーバを回転させ、遠心分離力を使用してこのリザーバ内の成分を分離させる。遠心分離に際し、血液は、極めて高速で回転するリザーバに注入され、遠心分離力によって層化される。かくして、特定の成分を分離状態で除去することが可能である。遠心分離装置は血液全体から血小板を分離するには有効であるが、血小板から全ての白血球を分離させるのは代表的には不可能である。歴史的に見て、採取した、少なくとも３×１０¹¹の血小板数に対する白血球数が５×１０⁶未満であるという“白血球減少（ｌｅｕｋｏｐｏｏｒ）”基準に見合う血小板を、血液分離及び遠心分離装置を使用して一貫して（時間の９９％）生成することは代表的には不可能である。

代表的な遠心分離装置による血小板収集プロセスでは血小板から白血球を一貫して且つ満足裡に分離することができないことから、他のプロセスを加えることによる改善が図られた。そのプロセスの１つでは、遠心分離処理した血小板を、白血球を除去するための改質表面を有し得る、多孔質の、織ったあるいは織らない媒体フィルタを通して送られる。しかしながら、多孔質フィルタを使用すると、フィルタ自体の問題、即ち、従来の多孔質フィルタが血小板のほぼ５〜２０％を恒久的に除去あるいは捕捉することに起因する問題が生じる。こうした従来のフィルタは、“血小板生存力（ｖｉａｂｉｌｉｔｙ）”をも低下させる。つまり、血小板はフィルターを通過することによってその何割かが正常に機能しなくなり、部分的あるいは完全に活性化され得る。更には、多孔質フィルタはブランデーキニンを釈放させ、このブランデーキニンが患者に低血圧症を発症させる恐れがある。多孔質フィルタは高価でもあり、ろ過プロセスを実施するための時間浪費的な人的労働力をしばしば必要ともする。

多孔質フィルタは有意数の白血球を除去する上で効果があるが、欠点もある。例えば、遠心分離処理後、多孔質フィルタを使用する以前に、活性化された血小板が不活性状態に変わる経過時間が必要なことである。そうしないと、活性化された血小板がフィルタを詰まらせがちとなる。従って、少なくとも幾つかの多孔質フィルタはオンラインプロセスでの使用には適さない。

他の分離プロセスは遠心エラトリエーションとして知られるものである。この分離プロセスでは、媒体液中に懸濁する細胞が膜フィルタを使用することなく分離される。１つの一般的な遠心エラトリエーションにおいて、細胞バッチがエラトリエーション緩衝液の流れに導入される。次いで、媒体液中に懸濁した細胞バッチを担持するエラトリエーション緩衝液が、旋回する遠心分離装置内の漏斗形状のチャンバに導入される。エラトリエーション緩衝液は、チャンバ内を流動するに従い、より小さく、沈降速度の遅い細胞をチャンバ内のエラトリエーション境界に向けて押し流し、その一方、もっと大きく、沈降速度の速い細胞を、チャンバの遠心力が最大である領域に移動させる。

遠心力と、流体流れにより発生する力とが均衡化すると、流体流れは沈降速度の遅い細胞を更に押送してチャンバの出口ポートから排出させ、一方、沈降速度の速い細胞はチャンバ内に止まる。チャンバを通る流体流れを増大させると、漸次、より大きい、沈降速度の速い細胞がチャンバから除去され得る。
かくして、遠心エラトリエーションでは、沈降速度の異なる粒状物が分離される。ストークスの法則によれば、球状粒状物の沈降速度（ｓｖ）は以下の式で表される。
ｓｖ＝２ｒ²（ρ_p−ρ_m）ｇ／９η
ここで、ｒは粒状物の半径、ρ_pは粒状物濃度、ρ_mは媒体液密度、ηは媒体粘度、ｇは重力加速度あるいは遠心力加速度、である。ストークスの法則で粒状物の半径が二乗されるのに粒状物密度が二乗されない訳は、沈降速度には細胞の密度よりもむしろ大きさが大きく影響するからである。これにより、仮に粒状物密度が類似する場合、遠心エラトリエーション中、一般に、大きな粒状物がチャンバ内に残り、小さな粒状物が釈放されることが説明される。

米国特許第３，８２５，１７５号に記載されるように、遠心エラトリエーションには制限事項が多い。大抵の遠心エラトリエーションプロセスでは、粒状物を、不連続状態に分かれたバッチ状態で媒体液流れに導入して粒状物を十分に分離させる必要がある。かくして、ある遠心エラトリエーションプロセスでは、粒状物のバッチ状態のみが分離され、粒状物を移動させるためには追加の媒体液が必要となる。また、粒状物を正しく分離させるようにするために流れの力を遠心力と正確に均衡させねばならない。
しかも、遠心エラトリエーションのためのチャンバ内を遠心力の強い範囲から弱い範囲に向けて粒状物が流れるに際しては、コリオリ効果によるジェット流れも生じる。流体と粒状物とは、遠心分離装置の回転方向に面するチャンバの内壁と激しく衝突する。この現象がチャンバ内の粒状物を混合させ、分離プロセスの効果を減少させる。更に、コリオリ効果により内壁に沿った流れが逸らされ、入口から出口に直接流れるようになる。かくして、遠心エラトリエーション範囲の外側を通過する粒状物が最終生成物を汚染する。

幾つかの従来の遠心エラトリエーションプロセスにおいて遭遇する別の問題は、粒状物密度の逆転による粒状物混合である。遠心エラトリエーションに際しては、チャンバ内をその入口ポートから断面積の大きい方に向けて求心方向に流動するに従い、流体の速度は減少する。粒状物は、流動する液体内の、流れ速度の早い領域よりもむしろ遅い領域に集まりやすいことから、粒状物はチャンバの断面積の大きい部分の近辺に集中する。これに対応して、流速が最大となる、チャンバの入口に隣り合う部分での粒状物密度は低下する。粒状物が、この断面積の大きい高密度の部分から遠心力によって入口ポートに向けて付勢されると、粒状物密度は逆転する。この粒状物密度の逆転によって、遠心エラトリエーションプロセスの粒状物分離効果は低下する。
こうした及びその他の理由から、粒状物分離プロセスを改善する必要性がある。

米国特許第３８２５１７５号明細書

従来の関連技術の制限事項及び欠点の１つ以上を実質的に排除した、流体成分を分離するための方法を提供することである。

本発明には、リテーナを含む回転ロータを有する遠心分離装置と共に使用するための装置が含まれる。本装置は、リテーナ内に配置するための分離容器を含む。分離容器は、入口部分と、出口部分と、入口部分及び出口部分間を伸延する流路とを有する。入口部分は、分離容器に、成分に分離するべき流体を供給するための入口ポートを有し、出口部分は、第１の壁と、第１の壁から離間した第２の壁と、分離した流体成分を分離容器から除去するための少なくとも３つの出口ポートと、出口ポートの１つと第２の壁との間のシールドにして、流体の比較的高密度の少なくとも１つの成分が前記出口ポートの１つに入り込むのを制限するためのシールドとを有する。シールドは前記出口ポートの１つと相対する表面を有する。分離容器をリテーナ内に配置すると、この表面は他の２つの出口ポートよりも回転軸線に接近して位置付けられ、それにより、出口部分に形成される比較的高密度の流体成分の層よりも外側に来るように維持される。

本発明の他の様相によれば遠心分離装置が提供される。本装置には、遠心ロータと、遠心ロータ上のリテーナと、リテーナ内の分離容器とが含まれる。分離容器には、入口部分と、出口部分と、トラップダムとが含まれる。出口部分は、流体の分離成分の少なくとも１つの通過を実質的に阻止するためのバリヤと、分離容器からの、少なくとも前記阻止された分離成分を除去するための少なくとも１つの出口ポートとを有する。トラップダムは出口ポートと入口部分との間に位置付けられ、ロータの回転軸線から離れる方向に伸延して比較的低密度の物質を捕捉し、比較的徐々に傾斜する下流側部分を含んでいる。

他の様相において、分離容器は、トラップダムから横断方向に徐々に傾斜するセグメントを含む。このセグメントが、トラップダムから横断方向に形成される比較的高密度の流体成分の層の厚みを増大させる。
他の様相において、本発明には分離容器と流体チャンバとを有する装置が含まれる。分離容器には、入口ポートと、流体の少なくとも比較的中間密度の成分を除去するための第１出口ポートと、流体の少なくとも１つの比較的低密度の成分を除去するための第２出口ポートとが含まれる。第１ラインが第１出口ポートに連結され、また、この第１ラインを通る流体の成分を分離するために、流体チャンバの入口にも連結される。第２ラインが第２出口ポートに連結され、また、流体の比較的低密度の成分を流体チャンバの出口から流出する物質と混合させるために、流体チャンバの出口とも流体連通される。

更に他の様相において、本発明には流体成分を分離する方法が含まれる。本方法には、分離容器を回転軸線を中心として回転させ、被分離流体をこの分離容器に送り込むことが含まれる。流体は少なくとも３つの、比較的高密度の成分と、比較的中間密度の成分と、比較的低密度の成分とに分離される。少なくとも比較的中間密度の成分が、出口ポートを介して分離容器から除去される。比較的高密度の成分の出口ポートへの流入が、出口ポートに対面する表面を有するシールドによって制限される。高密度の成分と中間密度の成分との間の界面の位置が、シールドの前記表面が前記界面と出口ポートとの間に位置付けられるように制御される。
更に他の様相では、高密度の成分が赤血球を含み、中間密度の成分が血小板を含み、低密度の成分が血漿を含む。

また別の様相では、本発明は、少なくとも比較的中間密度の成分が第１の出口ポートを介して分離容器から除去され、少なくとも幾分かの、低密度の成分が第２の出口ポートを介して分離容器から除去される。除去された比較的中間密度の成分は流体チャンバ内に流入する。流体チャンバ内には、比較的中間密度の成分の少なくとも幾分かの第１の副成分が残り、前記比較的中間密度の成分の少なくとも幾分かの第２の副成分が流体チャンバの出口から流出する。分離容器から除去される比較的低密度の成分は、流体チャンバの出口から流出するこの第２の副成分と結合する。

本発明の更に他の様相において、第１の副成分には、白血球が含まれ、第２の副成分には血小板が含まれ、比較的低密度の成分には血漿が含まれる。
本発明の更に他の様相では、遠心分離装置と共に使用するための装置が提供される。本装置には、出口部分を有する分離容器が含まれ、出口部分には、少なくとも１つの出口ポートと、出口ポートと相対する表面を有するシールドとが含まれる。少なくとも１つの比較的高密度の成分と、少なくとも１つのその他の分離成分との間の界面位置を制御して、シールドの前記表面がこの界面と出口ポートとの間に位置付けられるようにするための構造部分が設けられる。

本発明の更に他の様相において、血液成分の分離中の血小板の凝集を減少させるための方法が提供される。本方法には、回転する分離容器中に血液成分を導入して血液成分を分離容器内で層化し、赤血球を含む半径方向外側層と、少なくとも血小板を含む中間層と、低密度の物質を含む半径方向内側層とを少なくとも形成することが含まれる。血小板と、分離容器の半径方向内側壁及び外側壁の少なくとも一方とが接触するのを実質的に制限するために、赤血球を含む半径方向外側層が、分離容器の中間層と半径方向外側壁との間に維持され、及びあるいは、低密度の物質を含む半径方向内側層が、中間層と、分離容器の半径方向内側壁との間に維持される。これにより血小板の凝集が減少する。

従来の関連技術の制限事項及び欠点の１つ以上を実質的に排除した、流体成分を分離するための方法が提供される。

付随する図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。図中、同じ参照番号は同じあるいは類似の構成部品であることを示し、記号を付記した参照番号は類似の部品であることを示す。
本発明の実施例は、登録商標名がＣＯＢＥ ＳＰＥＣＴＲＡである、コロラド州のＣｏｂｅ研究所製の単一ステージ血液成分遠心分離装置が含まれるのが好ましい。この装置には、米国特許第４，４２５，１１２号に記載されるような、１オメガ／２オメガの無シール管結合部が組み込まれる。またこの装置では、米国特許第４，０９４，４６１号及び４，６４７，２７９号に実質的に記載されるような、単一ステージ血液成分分離チャンネルも使用される。本発明の各実施例は、その目的上、上述のＣＯＢＥ ＳＰＥＣＴＲＡ装置との組み合わせにおいて説明されるが、本発明がこの装置に限定されることを意味するものではない。
当業者には明らかなように、本発明は、血液を各成分に分離するために一般的に使用される様々の遠心分離装置において有益に使用することができる。本発明は特に、単一ステージ型のチャンネルあるいは１オメガ／２オメガの無シール管結合部の使用の如何に関わらず、成分収集ライン、例えば、血小板収集ラインあるいは血小板富化血漿ラインを用いる任意の遠心分離装置と共に使用することができる。

図１に例示される実施例は、モータ１４に結合した遠心ロータ１２がその回転軸線Ａ−Ａを中心として回転する遠心分離装置１０を含んでいる。遠心ロータ１２はリテーナ１６を含み、リテーナ１６は、開放された上方表面を有する通路あるいは環状溝１８を含み、この環状溝１８が、図２、４、５、６、７、に夫々示される分離容器２８、２８ａ、あるいは２８ｂを受けるようになっている。環状溝１８は遠心ロータ１２の回転軸線Ａ−Ａの周囲を完全に取り巻くと共に、この環状溝１８をその間部分に確定するべく相互に離間した内側壁２０及び外側壁２２によって境界付けられる。図１に示す環状溝１８は遠心ロータ１２の回転軸線Ａ−Ａを完全に取り巻くように示されるが、分離容器が全体に環状でない場合は回転軸線Ａ−Ａを部分的に取り巻くものとすることができる。ＣＯＢＥ ＳＰＥＣＴＲＡ型血液成分遠心分離装置と比較して、外側壁２２は回転軸線Ａ−Ａに接近され、それにより、分離容器２８、２８ａ、あるいは２８ｂの容積を減少させてこれら分離容器２８、２８ａ、２８ｂの流れ速度を増大させるのが好ましい。
環状溝１８は、回転軸線Ａ−Ａを中心とする曲率半径が一定である有意部分を有し、この有意部分はロータ１２において可能な最大半径距離の位置に位置決めされる。以下に説明するように、この形状によって、分離容器２８、２８ａ、２８ｂの入口部分から出口部分へと送られるに際し、これら容器内の分離された物質が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、ロータ１２に直接連結され、あるいはロータ１２に連結した軸２４を介して間接的に連結される。あるいは、軸２４を、ギヤ伝達機構（図示せず）を介してモータ１４に連結することもできる。
図１に示すように、ロータ１２の上面にはホルダ２６が設けられる。ホルダ２６は、ロータ１２上で流体チャンバ３０を釈放自在に保持し、この流体チャンバ３０の出口３２を、流体チャンバ３０の入口３４よりも回転軸線Ａ−Ａに接近して位置決めする。ホルダ２６は、ロータ１２上で流体チャンバ３０を、この流体チャンバ３０の長手方向軸線が回転軸線Ａ−Ａを横断する平面内にあるようにして配向するのが好ましい。更に、ホルダ２６は、ロータ１２上で流体チャンバ３０を、この流体チャンバ３０の出口３２が回転軸線Ａ−Ａと相対する状態で保持するような配列であるのが好ましい。ホルダ２６はロータ１２の上面で流体チャンバ３０を保持するが、流体チャンバ３０を、ロータ１２上の別の位置、即ち、ロータ１２の上面の下側のような位置にも固定することができる。

図２には分離容器２８の一部分と、ロータ１２に取り付けた流体チャンバ３０とが概略例示される。分離容器２８は全体に環状の流路４６を有し、入口部分４８と出口部分５０とを含んでいる。壁５２が、物質が、先ず流路４６を流れずに入口部分４８及び出口部分５０間を通過（例えば、図２に矢印で示すような反時計回り方向で）するのを防止する。
分離容器２８の、入口部分４８と出口部分５０との間の部分において、半径方向外側壁６５が、出口部分５０での半径方向外側壁６５よりも回転軸線Ａ−Ａに接近して位置決めされるのが好ましい。そうすることで、分離容器２８内で血液成分が分離される間、分離容器２８の、入口部分４８と出口部分５０との間の部分に、極めて薄く且つ急速に前進する赤血球床が形成されるようになる。この赤血球床が、分離手順を開始するための血液成分の必要量を減少させ、また、分離容器２８内の無用の赤血球数を減少させる。以下に説明するように、半径方向外側に位置するこの赤血球床は、血小板が分離容器の半径方向外側壁６５と接触するのを実質的に制限し、あるいは更に好ましくはそうした接触を防止する。これが、血小板の、通常は高分子材料から構成される遠心分離装置の構造部品と接触して生じる凝集を低減すると考えられる。

図２に示すように、入口部分４８には、被分離流体、例えば全血液を分離容器２８に送るための流入管３６が含まれる。他方、出口部分５０には、分離物質を分離容器２８から除去するための第１収集ライン３８、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２と、分離容器内の分離物質間の界面“Ｆ”の水準を調節するための界面制御ライン４４とが含まれる。分離容器２８は、複数の成分分離領域ステージを構成するのではなく、むしろ、単一のそうしたステージを構成するのが好ましい。換言すると、分離容器２８内で分離された各成分は、分離容器２８のただ１つの領域、即ち、出口部分５０に収集され且つそこから除去されるのが好ましい。付け加えると、分離容器２８は半径が実質的に一定であるが、出口部分５０の外側壁部分は、以下に説明する第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、第３出口ポート６０、界面制御出口ポート６１、第１収集ライン３８、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２、界面制御ライン４４の夫々が半径方向の異なる距離の位置に位置決めされ、それにより、高密度の赤血球のためのより深い収集溜めが創出され得るように、回転軸線Ａ−Ａから遠方に離して好ましく位置決めされている。
第１収集ライン３８、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２は“収集ライン”として参照されるが、これらのラインを通して除去される物質は、収集若しくはドナーに注入され得るものである。また、本発明は、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２そして界面制御ライン４４の１つ以上を使用することなく実施することができる。

図２では、入口部分４８が幅広の半径方向の横断面を有するものとして示されているが、入口部分４８の外側壁を入口部分４８の内側壁にもっと近づけて離間させ及びあるいは傾斜させることができる。流入管３６の入口ポート５４が、被分離物質、例えば全血液の、分離容器２８の入口部分４８内への流入を可能とする。分離手順の間、入口部分４８に流入する物質は、流路４６を通りつつ、ロータ１２の回転に応答してその密度差に従い層化する。入口部分４８と出口部分５０との間の流路４６は、湾曲し且つ半径が実質的に一定であるのが好ましい。更には、流路４６は回転軸線Ａ−Ａからの距離が最大である位置に配置される。こうした形状によって、流路４６を通る各成分が、比較的一定の重力場と、ロータ１２のために可能な最大の重力場と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に向かって流動し、そこで、第１収集ライン３８の第１出口ポート５６、第２収集ライン４０の第２出口ポート５８、第３収集ライン４２の第３出口ポート６０の夫々を経て除去される。分離された物質は、界面制御ライン４４の界面制御出口ポート６１を通しても除去される。

図２に示すように、第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、第３出口ポート６０、そして界面制御出口ポート６１は、ロータ１２上で、密度の変化する物質を除去するための様々な半径方向位置に位置決めされる。第２出口ポート５８は、第１出口ポート５６、第３出口ポート６０、そして界面制御出口ポート６１よりも回転軸線Ａ−Ａから遠くに位置付けられ、それにより、赤血球のようなより高密度の成分Ｈを分離容器２８から分離する。第３出口ポート６０は、第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、そして界面制御出口ポート６１よりも回転軸線Ａ−Ａに接近して位置付けられ、それにより、分離容器２８内に分離された最小密度成分、例えば血漿を除去する。第１出口ポート５６は、界面制御出口ポート６１よりも約０．８８〜約２．９２ｍｍ（約０．０３５〜約０．１１５インチ）回転軸線Ａ−Ａに接近して位置付けられる。

図２に示すように、出口部分５０は中間密度成分Ｉ、例えば血小板及び幾つかの単核細胞（白血球）の流れを実質的に阻止するためのバリヤ６２を含んでいる。バリヤ６２は、出口部分５０を完全に横断して、回転軸線Ａ−Ａと全体に平行方向に伸延するスキマー（ｓｋｉｍｍｅｒ）ダムであるのが好ましい。第１出口ポート５６は、入口部分４８の下流側でバリヤ６２のすぐ上流側に位置付けられ、バリヤ６２で阻止された成分の内、少なくとも中間密度成分Ｉを収集し、また随意的には、低密度成分Ｌを収集する。

バリヤ６２の半径方向の内外の各縁部は、分離容器２８の半径方向内側壁６３及び半径方向外側壁６５から夫々半径方向内側に離間され、それにより、低密度成分、例えば血漿のための、出口部分５０内で半径方向内側に位置決めされた第１通路６４と、高密度成分Ｈ、例えば赤血球のための、出口部分５０内の半径方向外側に位置決めされた第２通路６６とを形成する。第２出口ポート５８及び第３出口ポート６０は、バリヤ６２の下流側に位置決めされ、第２通路６６を通した高密度成分Ｈ及び第１通路６４を通した低密度成分Ｌの夫々を収集する。

界面制御出口ポート６１もまた、バリヤ６２の下流側に位置決めするのが好ましい。分離手順の間、この界面制御出口ポート６１は出口部分５０内の高密度成分Ｈ及びあるいは低密度成分Ｌを除去し、それにより、出口部分５０内の中間密度成分Ｉ及び高密度成分Ｈ間の界面Ｆの半径方向位置を制御し、この界面Ｆと界面制御出口ポート６１とが回転軸線Ａ−Ａから半径方向のほぼ同じ位置にあるようにする。界面制御出口ポート６１は界面Ｆの半径方向位置を制御するための好ましい構造部分ではあるが、この機能を実行させるための別の構造部分を設けることもできる。例えば、界面Ｆの位置を、光学モニター（図示せず）を設け、この光学モニターを使用して界面の位置を監視し、監視した位置に応じて、入口部分４８、入口ポート５４、第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、第３出口ポート６０の１つ以上を通して流動する液体及びあるいは粒状物を制御することにより、界面Ｆの位置を界面ポートを使用することなく制御することができる。

第２収集ライン４０を界面制御ライン４４に流体接続し、それにより、第２出口ポート５８及び界面制御出口ポート６１を通して除去される物質が結合され且つ共通ラインを通して相互に除去されるようにするのが好ましい。第２出口ポート５８及び第３出口ポート６０、そして界面制御出口ポート６１はバリヤ６２の下流側に示されてはいるが、これら各ポートの１つ以上をバリヤ６２の上流側に位置付けることができる。更には、第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、第３出口ポート６０、界面制御出口ポート６１の、出口部分５０の長手方向に沿った順序を変更することもできる。分離容器２８に関する詳細は、米国特許第４，０９４，４６１号及び同第４，６４７，２７９号を参照されたい。

第１出口ポート５６と半径方向外側壁６５との間には、高密度成分Ｈがこの第１出口ポート５６に入り込まないように制限するためのシールド９６が位置決めされる。シールド９６は、バリヤ６２の上流側から伸延する棚状部分であるのが好ましい。好ましい実施例において、シールド９６は、少なくとも第１出口ポート５６の幅（回転軸線Ａ−Ａと平行方向において）を有し、第１出口ポート５６の少なくとも上流側の端部にまで上流方向に伸延し、それにより、シールド９６及び半径方向外側壁６５間の、高密度成分Ｈを含む成分が第１出口ポート５６に直接流入するのを制限する。換言すると、シールド９６は、第１出口ポート５６に流入する物質の有意量が、回転軸線Ａ−Ａからシールド９６よりも遠くない半径方向位置からのものであることを保証する。

シールド９６は、第１出口ポート５６と相対する半径方向内面９８を有するのが好ましい。半径方向内面９８は、約０．１２７〜約２．０３ｍｍ（約０．００５〜約０．０８インチ）、好ましくは約０．５０８〜約７．６２ｍｍ（約０．０２〜約０．３インチ）、第１出口ポート５６から半径方向外側に離間される。半径方向内面９８は、回転軸線Ａ−Ａから、第１出口ポート５６及び第３出口ポート６０よりも遠方に位置決めされる。半径方向内面９８は、また、回転軸線Ａ−Ａに対し、第２出口ポート５８及び界面制御出口ポート６１よりも近くに位置決めされる。半径方向内面９８と、界面制御出口ポート６１とを相互にこうして位置決めすることにより、半径方向内面９８は、出口部分５０に形成された高密度成分Ｈの層外で且つ中間密度成分Ｉの層内で、界面Ｆの上方に維持される。半径方向内面９８が界面Ｆの上方に維持されることで、シールド９６は第１出口ポート５６への高密度成分Ｈの流入を阻止する。分離容器２８を、高密度成分Ｈの層が赤血球を含む血液を成分分離するために使用する場合、シールド９６が、第１出口ポート５６に流入する赤血球数を実質的に減少させるのが好ましい。

図３には、米国特許第４，６４７，２７９号に記載される従来の分離容器２８’の一部が示されている。図に示すように、分離容器２８’は、中間密度の物質のための第１出口ポート５６’と、高密度の物質のための第２出口ポート５８’と、界面制御出口ポート６１’とを含む。更に、分離容器２８’は、第１出口ポート５６’から半径方向外側に位置決めされた流れ配向装置１００を有するバリヤ６２’を含む。しかしながら、流れ配向装置１００は、赤血球のような高密度の物質の、第１出口ポート５６’への流入量を実質的に減少させない。なぜなら、流れ配向装置１００は半径方向内面１０２を有し、この半径方向内面１０２を高密度の物質の層内に位置決めするために界面制御出口ポート６１’から半径方向外側に位置付けていることによる。言い換えると、半径方向内面１０２は、分離容器２８’内に形成された高密度の物質及び低密度の物質間の界面から半径方向外側に位置付けられている。

図１及び図２に示すように、本発明の好ましい分離容器の実施例は、環状溝１８の内側壁２０から外側壁２２に向けて伸延する峰部６８を好ましく含んでいる。図２に示す分離容器２８を環状溝１８内に位置付けると、この峰部６８が出口部分５０の半剛性あるいは可撓性の材料を変形させ、第１出口ポート５６から上流側の半径方向内側壁６３にトラップダム７０を形成する。トラップダム７０は回転軸線Ａ−Ａから遠ざかる方向に伸延し、分離容器２８の、トラップダム７０の上流側に位置付けられた半径方向内側部分に沿って、低密度の物質、例えば、呼び流体及びあるいは血漿の一部分を捕捉する。

分離容器２８を使用して全血液を血液成分に分離する場合、トラップダム７０が流体（即ち、塩類）及びあるいは血漿を半径方向内側壁６３に沿って捕捉し、物質がこのように捕捉されることで、分離容器２８内の赤血球層に隣り合う位置での血漿の流速が増大し、この速い血漿が血小板を出口部分５０に向けてスクラビングすることにより、出口部分５０及び第１出口ポート５６への血小板の搬送を助成する。以下に説明するように、半径方向内側壁６３に沿って捕捉された呼び流体及びあるいは血漿は、半径方向内側壁６３と血小板との接触を実質的に制限する、あるいはもっと好ましくはそうした接触を防止する。これが、遠心分離装置の、通常は高分子材料から形成される構成部品と血小板とが接触することにより生じる血小板の凝集を減少させると考えられる。

トラップダム７０は、分離容器２８内での流れの乱れを、例えばコリオリ効果を減少させることによって制限するための比較的円滑な表面を有するのが好ましい。好ましい実施例において、トラップダム７０の下流側部分１０４は、回転軸線Ａ−Ａに向けて下流側に伸延する比較的漸次的な傾斜部分を形成する。血液分離手順の間、この比較的漸次的な傾斜部分が、血漿がトラップダム７０に沿って流動する間に血漿（低密度成分）に再同伴（混合）されるようになる血小板（低密度成分）の数を制限する。加えて、この傾斜部分が、第１出口ポート５６に達する以前に分離容器２８内に蓄積される血小板数を減少させる。

図２に示すように、下流側部分１０４の前記傾斜部分は、第１出口ポート５６よりも回転軸線Ａ−Ａに接近して位置付けられた下流側端部１０６に向けて伸延するのが好ましい。分離容器２８を血液成分分離のために使用する場合、この下流側端部１０６は、分離容器２８内に形成される血小板層よりも半径方向内側に位置付けられるのが好ましい。これとは対照的に、下流側端部１０６を血小板層の半径方向の最も内側よりも半径方向外側に位置付けると、トラップダム７０の表面に沿って流れる血漿はトラップダム７０の下流側の血漿内の血小板に再同伴（混合）され、かくして、血液成分の分離効果を低下させる。
図２に示す好ましい実施例において、トラップダム７０及び下流側部分１０４は全体に凸湾曲状であるのが好ましい。トラップダム７０の表面は、曲率中心が回転軸線Ａ−Ａからオフセットされた一定半径の円弧を形成するのが好ましい。トラップダム７０は任意の曲率半径を有し得るが、曲率半径は６．３５〜約５０．８ｍｍ（約０．２５〜約２インチ）であるのが好ましく、最も好ましくは約５０．８ｍｍである。

峰部６８は分離容器２８を好ましく変形させてトラップダム７０を形成させるが、トラップダム７０を他の方法で形成することもできる。例えば、トラップダム７０を、分離容器２８の半径方向内側壁から伸延する恒久構造部分とすることができる。また、トラップダム７０を、バリヤ６２にもっと近づけて位置決めすると共に小孔を設け、この小孔を通して空気が出口部分５０の半径方向内側の領域に通じるようにすることもできる。
図１及び図２に示すように、環状溝１８の外側壁２２は、内側壁２０の峰部６８と相対する漸次傾斜部分１０８を好ましく含んでいる。図２に示す分離容器２８を環状溝１８内に位置付けると、この漸次傾斜部分１０８が分離容器２８の出口部分５０の半剛性あるいは可撓性材料を変形して、トラップダム７０から分離容器２８を横断する領域内に、比較的円滑な漸次傾斜セグメント１１０を形成する。別の実施例において、この漸次傾斜セグメント１１０は分離容器２８に形成した恒久構造部分である。

漸次傾斜セグメント１１０はその下流側方向において、回転軸線Ａ−Ａから徐々に遠ざかりつつ徐々に傾斜し、それにより、トラップダム７０から横断方向に形成された流体の高密度成分Ｈ、例えば赤血球の層厚を増大させる。漸次傾斜セグメント１１０は、分離容器２８内での比較的円滑な流れの移行を維持し、それにより、中間密度成分Ｉ（血小板）の半径方向外側に形成された高密度成分Ｈ（赤血球）の速度を減少させる。
漸次傾斜セグメント１１０の上流側端部１１２はトラップダム７０から上流側に位置決めされるのが好ましい。この位置にあることによって、上流側端部１１２は、赤血球のような高密度成分Ｈの速度を、この成分Ｈがトラップダム７０を通過して且つバリヤ６２によって阻止された中間密度成分Ｉの半径方向外側を流動する際において減少させる。

図２に示すように、第１収集ライン３８は第１出口ポート５６と入口３４との間に結合され、中間密度成分Ｉを流体チャンバ３０内に送り込む。流体チャンバ３０は第１出口ポート５６にできるだけ接近して位置決めし、流体チャンバ３０に入る赤血球が高い重力場に配置されて圧縮されるようにするのが好ましい。以下に説明するように、分離容器２８内で初期に分離された各成分は流体チャンバ３０内で更に分離される。例えば、血漿及び血小板から白血球が分離される。こうした爾後の分離は、流体チャンバ３０内にエラトリエーション範囲を形成するあるいは、流体チャンバ３０内に血小板のような粒状物の飽和流動床を形成することによって好ましく生じる。

流体チャンバ３０は、米国特許出願番号第０８／６７６，０３９号及び米国特許第５，６７４，１７３号に記載される流体チャンバの１つと類似あるいは同一の構造のものであるのが好ましい。図２に示すように、流体チャンバ３０の入口３４及び出口３２は流体チャンバ３０の長手方向軸線に沿って配列される。流体チャンバ３０の、入口３４及び出口３２間を伸延する壁は、かくして、入口３４と、出口３２と、流体チャンバ３０の内側とを確定する。
流体チャンバ３０は、流体チャンバ３０の最大断面積領域で相互に連結する２つの切頭円錐形状セクションを含むのが好ましい。流体チャンバ３０の内側は、この最大断面積領域から反対側の入口３４及び出口３２に向けて傾斜（断面が減少する方向で）するのが好ましい。流体チャンバ３０は、切頭円錐形状の内側部分を有する２つのセクションを有するものとして示されるが、各セクションの内側は、放物面形状、あるいは、入口領域あるいは出口領域のそれよりも主要断面領域の大きいその他の形状とすることができる。

流体チャンバ３０の容積は、特定の、流量、粒状物寸法、並びに遠心分離装置のロータ１２の回転速度のための、以下に説明する粒状物の飽和流動床の形成を収受するために少なくとも十分な大きさのものとするべきである。流体チャンバ３０はプラスチックの単一部品から形成し得、あるいは、別々の部片を相互に組み合わせて流体チャンバ３０の別個のセクションを構成することもできる。流体チャンバ３０は、これを透明あるいは半透明のコポリエステルプラスチック、例えばＰＥＴＧから形成し、分離手順の間、光学的ストロボ（図示せず）の補助の下に流体チャンバ内の中身を見ることができるようにすることができる。

図２に示すように、流体チャンバ３０の内面の、最大断面積領域の然るべき位置に溝７２が形成される。溝７２は、流体チャンバ３０の長手方向軸線と実質的に直交する上壁及び底壁の隔壁面によって確定される。溝７２は環状であるのが好ましいが、流体チャンバ３０の長手方向軸線を部分的に包囲するようなものであっても良い。
溝７２は、流体チャンバ３０内でのコリオリ効果の分散を助成する。粒状物分離手順の間に液体流量が突然増大すると、遠心エラトリエーションによる粒状物分離の効果が制限され得、あるいは、粒状物の飽和流動床における粒状物通過に対する妨害性が制限され得る。流体チャンバ３０に流入する液体はコリオリの効果を受ける。この効果を受けて生じたジェット流れは、液体と粒状物とが、粒状物の飽和流動床それ自体に入り込むのではなく、むしろ、粒状物の飽和流動床と流体チャンバ３０の内壁面との間を通過し得ることから、粒状物の飽和流動床のろ過効果を低下させる。流体チャンバ３０に設けた溝７２は、コリオリ効果を受けたジェット流れを、流体チャンバ３０の軸線を部分的に巡る周囲方向に切り替えさせることでそうしたコリオリ効果を打ち消す。従って、溝７２は特に、液体流量が増大する場合の、粒状物の飽和流動床の粒状物通過に対する妨害性を改善する。

図２に示すように、溝７２の上部位置から溝７２の底部位置に向けて周囲リップ７４が伸延し、溝７２への入口を確定している。周囲リップ７４は流体を溝７２内に導く機能を有する。
流体チャンバ３０の、最大断面積領域と入口３４との間には複数の段部７６が形成される。図には６段の断部が示されるが、任意数の段部を設けることができる。
各段部７６は、流体チャンバ３０の長手方向軸線と実質的に直交する底面のみならず、この底面と直交する側面を有する。図２には、側面と底面とが交差する角部が示されるが、図示される角部を凹状の溝に代えることもできる。好ましい実施例において、各段部７６は環状であり且つ流体チャンバ３０の軸線を完全に包囲する円筒形状領域を確定する。

流体チャンバ３０に段部７６を追加することで、流体チャンバ３０内に形成した粒状物の飽和流動床の粒状物の通過妨害性の、特に、流体流量を増大する間における効果が改善される。段部７６によるこの改善は、流体チャンバ３０でのコリオリ効果を受けて生じるジェット流れを減少させるべく各表面を歪ませ且つ再配向させる運動量が提供されることによるものである。コリオリ効果によるジェット流れが発生すると、液体及び粒状物のジェット流れは流体チャンバ３０の、遠心分離装置の回転方向に面する内面に沿って移動する。従って、このジェット流れは流体チャンバ３０の内面と、粒状物の飽和流動床か、若しくは流体チャンバ３０内に位置決めされたエラトリエーション場の何れかとの間に粒状物を搬送し、かくして、ジェット流れ内の粒状物は分離されることなく流体チャンバ３０から排出され得る。

段部７６は、コリオリ効果を受けた、流体及び粒状物のジェット流れの運動量を、全体に流体チャンバ３０の軸線を巡る周囲方向に向けあるいは変換し、かくして、ジェット流れ内を本来流動する粒状物の実質数が、粒状物の飽和流動床あるいはエラトリエーション場に入りそして分離される。
溝７２及び段部７６は、流体の流量増大を容易化するのみならず、流体チャンバ３０の安定状態での作動を改善する。血液成分分離の間、溝７２及び段部７６は、そうしない場合には粒状物の飽和流動床をバイパスしてしまう白血球数を大幅に減少させる。

図２に概略示すように、物質を分離容器２８及び流体チャンバ３０に追加する及びそれらから除去するための複数のポンプ７８、８０、８４が設けられる。例えば全血液のような被成分分離物質を入口部分４８に供給するための流入ポンプ７８が流入管３６に連結される。第１収集ポンプ８０が、流体チャンバ３０の出口３２に結合した流出管８８に連結される。第１収集ポンプ８０は出口３２から流体及び粒状物を抜き出し、次いで入口３４を通して流体チャンバに流入せしめる。
第２収集ポンプ８４が、物質を第３出口ポート６０を通して除去するために第３収集ライン４２に流体連結される。第２収集ライン４０と、界面制御ライン４４とを相互に流体連結し、物質を、分離容器２８の出口部分５０に生じた正の流体圧力によってこれらのライン４０及び４４を通して流動させるのが好ましい。

流入ポンプ７８、第１収集ポンプ８０、第２収集ポンプ８４は、血液成分を著しく損傷しないような形態とした蠕動ポンプあるいはインペラポンプであるのが好ましい。しかしながら、任意のポンピング装置あるいは抜き出し装置を設けることができる。別の実施例（図示せず）では、第１収集ポンプ８０が流体チャンバの入口３４と流体連結され、流体チャンバ３０内に、この流体チャンバ３０を通して物質を直接移動させる。流入ポンプ７８、第１収集ポンプ８０、第２収集ポンプ８４は任意の好適な位置に取り付けることができる。

図１に示すように、遠心分離装置１０はロータ１２の回転速度を制御するための、モータ１４に結合した制御体８９を含んでいる。更に、この制御体８９は流入ポンプ７８、第１収集ポンプ８０、第２収集ポンプ８４にも結合され、分離容器２８及び流体チャンバ３０に、またこれら分離容器２８及び流体チャンバ３０から流出する物質の流量を制御するのが好ましい。制御体８９は、第１の粒状物から成る飽和流動床を流体チャンバ３０内に維持し、流体チャンバ３０内に第２の粒状物が保持されるようにするのが好ましい。制御体８９は、斯界に一般に知られるＲＯＭあるいはＲＡＭによって提供されるプログラム化された情報を持つコンピュータを含むことができる。

制御体８９は、モータ１４に加えられる電力の周波数、電流あるいは電圧を調節することにより、ロータ１２の回転速度を変化させることができる。あるいは、この回転速度は、伝達機構（図示せず）の配列を変える、例えば、モータ１４とロータ１２との間の回転上の連結を、ギヤ変化によって変更させることで変化させることができる。制御体８９は、ロータ１２の回転速度を常に監視するために、回転速度検出装置（図示せず）からの入力を受けることができる。

制御体８９は、流入ポンプ７８、第１収集ポンプ８０、第２収集ポンプ８４の１つ以上を調節して、分離容器２８及び流体チャンバ３０に供給される、あるいはこれら分離容器２８及び流体チャンバ３０から除去される物質のための流量を変化させることもできる。例えば、制御体８９は、流入ポンプ７８、第１収集ポンプ８０、第２収集ポンプ８４に提供される電力を変化させ得る。あるいは制御体８９は、流入管３６、第１収集ライン３８、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２、界面制御ライン４４及びあるいは流出管８８に位置決めした弁構造部分（図示せず）を調整することにより、分離容器２８及び流体チャンバ３０に、またこれら分離容器２８及び流体チャンバ３０への流量を変化させ得る。制御体８９は、第１収集ライン３８内に位置決めした流れ検出装置（図示せず）からの入力を受け、流体チャンバ３０に流入する物質の流量を監視することができる。図１の実施例では多重動作型の単一の制御体８９が概略例示されるが、本発明の制御構造部分には、単一機能あるいは多機能をその各々が奏する任意数の個別の制御体が含まれ得る。

図４には、遠心分離装置１０で使用するための配管組体９０ａから成る実施例が示され、図５には、ロータ１２ａに溝１８ａを取り付けた、配管組体９０ａの一部分の断面が例示される。配管組体９０ａは、分離容器２８ａと、流体チャンバ３０と、被成分分離流体、例えば全血液を分離容器２８ａに送るための流入管３６ａと、分離された流体成分を分離容器２８ａから除去するための第１収集ライン３８ａ、第２収集ライン４０ａ、第３収集ライン４２ａと、分離容器２８ａ内の分離された物質間の界面の高さを調節するための界面制御ライン４４ａとを含む。分離容器２８ａをロータ１２ａに取り付けた場合、第１収集ライン３８ａ、第２収集ライン４０ａ、第３収集ライン４２ａと界面制御ライン４４ａとは、ロータ１２ａに形成した長孔（図示せず）を通過するのが好ましい。

分離容器２８ａは、米国特許第４，６４７，２７９に記載される遠心分離装置と類似の構成を有するのが好ましい。分離容器２８ａは、半剛性のあるいは可撓性の材料から形成され、図５に示す流路４６ａを有する全体に環状のチャンネル９２ａを含む。このチャンネル９２ａの反対側の端部には、分離容器２８ａのための入口部分４８ａと、出口部分５０ａと、を含む比較的剛性の連結構造部分９４に連結される。流入管３６ａの入口ポート５４ａが入口部分４８ａと流体連通され、それにより、被成分分離物質、例えば血液が分離容器２８ａに流入し得るようになる。分離手順の間、物質は入口ポート５４ａを介して分離容器２８ａに流入し、流路４６ａを介してチャンネル９２ａの周囲を（図５に示す反時計方向に）流れ、ロータ１２ａの回転に応答して異なる密度下に層化する。

分離された物質は出口部分５０ａ内に流入し、そこで、第１収集ライン３８ａ、第２収集ライン４０ａ、第３収集ライン４２ａの、夫々、第１出口ポート５６ａ、第２出口ポート５８ａ、第３出口ポート６０ａと、そして、界面制御ライン４４ａの界面制御出口ポート６１ａとを通して除去される。図５に示すように、第２収集ライン４０ａを界面制御ライン４４ａに結合し、これらの第２収集ライン４０ａ及び界面制御ライン４４ａを通して流動する物質が界面制御ライン４４ａの一部分を通して共に除去されるのが好ましい。

第１出口ポート５６ａ、第２出口ポート５８ａ、第３出口ポート６０ａ、そして、界面制御ライン４４ａにおける界面制御出口ポート６１ａは、図２に示す第１出口ポート５６、第２出口ポート５８、第３出口ポート６０、界面制御出口ポート６１におけるそれと同じ相対半径位置を夫々有する。図６に示すように、第１出口ポート５６ａと、界面制御出口ポート６１ａとは、第１出口ポート５６ａの方が回転軸線Ａ−Ａに若干近くなるよう、約０．８８〜約２．９２ｍｍ（約０．０３５〜約０．１１５インチ）の距離“ｄ”、離間される。
出口部分５０ａは、血小板及び幾分かの白血球のような中間密度の物質の流れを実質的に阻止するためのバリヤ６２ａを含む。図５の実施例では、バリヤ６２ａは出口部分５０ａを横断して回転軸線Ａ−Ａと全体に平行な方向に伸延するスキマーダムである。第１の収集ライン５６ａはバリヤ６２ａのすぐ上流側で且つ入口部分４８ａの下流側に位置決めされ、バリヤ６２ａで阻止された中間密度の物質を収集する。

シールド９６ａが、バリヤ６２ａの上流側から伸延される。シールド９６ａは、第１出口ポート５６ａ内への高密度成分の流入を制限するための、図２に示すシールド９６と類似の形態のものであるのが好ましい。図６に示すように、シールド９６ａの半径方向内面９８ａは、約０．１２７〜約２．０３ｍｍ（約０．００５〜約０．０８インチ）、好ましくは約０．５０８〜約７．６２ｍｍ（約０．０２〜約０．３インチ）の距離“ｇ”、第１出口ポート５６から半径方向外側に離間される。
バリヤ６２ａの半径方向の内外の各表面は分離容器２８ａの半径方向の内外の各表面から離間され、血漿のような低密度の物質のための第１通路６４ａを出口部分５０ａの半径方向内側位置に、そして、赤血球のような高密度の物質のための第２通路６６ａを出口部分５０ａの半径方向外側位置に夫々形成する。バリヤ６２ａの下流側には、第２通路６６ａを通過する高密度の物質及び入口ポート５４ａを夫々通過する低密度の物質を夫々収集するための第２出口ポート５８ａ及び第３出口ポート６０ａが好ましく位置決めされる。

図５に示すように、峰部６８ａが溝１８ａの内側壁２０ａから溝１８ａの外側壁２２ａに向けて伸延される。分離容器２８ａを溝１８ａに載置すると、峰部６８ａが分離容器２８ａの半剛性のあるいは可撓性の材料を変形させ、分離容器２８ａの、第１出口ポート５６ａと分離容器２８ａの入口部分との間の半径方向内側壁にトラップダム７０ａを形成する。トラップダム７０ａは、回転軸線Ａ−Ａから離れる方向に伸延し、分離容器２８ａの半径方向内側部分に沿って低密度の物質、例えば、呼び流体及びあるいは血漿を捕捉する。加えて、トラップダム７０ａは漸次傾斜する下流側部分１０４ａと、回転軸線Ａ−Ａよりも第１出口ポート５６ａに接近して位置付けられた下流側端部１０６ａとを有する。トラップダム７０ａは、図２のトラップダム７０におけるそれと同じあるいは実質的に同じ構造形態及び機能を有し、分離容器２８ａ内に形成された恒久的構造部分であるのが好ましい。

外側壁２２ａは、分離容器が溝１８内で変形された場合に分離容器２８ａ内に、相当する漸次傾斜セグメント１１０ａを形成するための漸次傾斜部分１０８ａを含むのが好ましい。漸次傾斜部分１０８ａ及び漸次傾斜セグメント１１０ａは、図２に示す漸次傾斜部分１０８及び漸次傾斜セグメント１１０と夫々同一のあるいは実質的に同一の構造形態及び機能を有する。
図７には、図４〜図６に示す分離容器２８ａと実質的に同一構造の分離容器２８ｂの実施例が示される。本実施例では、第３収集ライン４２ｂが、流体チャンバの出口３２から伸延する流出管８８ｂに流体連結されている。これにより、第３出口ポート６０ａは出口３２と流体連通され、それにより、第３出口ポート６０ａを通る物質流れを出口３２を通る物質流れと混合させる。例えば、血液成分分離手順の間、こうした構造形態により、第３出口ポート６０ａを通して流れる血漿が流体チャンバ３０からの血漿及び血小板と混合される。ある条件下において、血小板収集のこうした希釈は、血小板収集体の保存寿命を可能な限り延ばすために所望され得るものである。

流体チャンバ３０の出口３２と第３出口ポート６０ａとは数多くの異なる方法で流体連結することができる。例えば、第３収集ライン４２ｂを、図２に示す第１収集ポンプ８０の上流側で流出管８８ｂに連結し、被ポンピング粒状物の濃度を低下させ、また恐らくは第２収集ポンプ８４を排除することができる。あるいは、例えば、第２収集ポンプ８４の出口を第１収集ポンプ８０の出口に流体連結することもできる。第３収集ライン４２ｂ及び流出管８８ｂの流体連結部分はロータ１２ａ上に位置付けられないのが好ましい。

以下に、図１、図２、図７を参照して血液の成分あるいは粒状物を分離するための方法を説明する。本発明は図面に示す構造及び血液成分分離プロセスに関連して説明されるが、これに限定されるものではない。本発明は数多くの異なる粒状物及びあるいは流体成分を分離するために使用することが可能であり、本発明を実施するために使用する構造部分は図面に示すそれと異なるものであり得る。本発明は二重針あるいは単一針を使用しての血液純化あるいはろ過のための装置の何れにも適用することができる。例えば、本発明は米国特許第５，４３７，６２４号に記載される単一針式の、血液成分採取のための再循環システムを使用して実施することが可能である。

分離容器２８と流体チャンバ３０とをロータ１２に取り付けた後、これらの分離容器及び流体チャンバに、初期において、呼び流体としての低密度流体媒体、例えば、空気、塩溶液、血漿、及びその他の、液体血漿の密度未満のあるいは等密度の物質が充填される。あるいは呼び流体は全血液それ自身である。この呼び流体により、流体チャンバ３０内の血小板による飽和流動床が効率的に確立されるようになる。塩溶液を使用する場合、図２に示す流入ポンプ７８が流入管３６を通して呼び流体をポンピングし、次いで入口ポート５４を介して分離容器２８に流入させる。塩溶液は、制御体８９が第１収集ポンプ８０を作動させた場合に入口部分４８から出口部分５０へと（図２に示す反時計方向で）流動される。制御体８９は、モータ１４をも始動してロータ１２、分離容器２８、そして流体チャンバ３０を回転軸線Ａ−Ａを中心として回転させる。この回転中、流入管３６、第１収集ライン３８、第２収集ライン４０、第３収集ライン４２、そして流出管８８のねじれは、斯界に既知の且つ米国特許第４，４２５，１１２号に記載される１オメガ／２オメガの無シール式の管結合部により防止される。

分離容器２８が回転するに従い、呼び流体（血液あるいは塩容器）の一部分がトラップダム７０の上流側に捕捉され、分離容器２８のトラップダム７０から上流側の内壁に沿って呼び流体のドームが形成されるようになる。遠心分離装置１０に呼び流体が導入された後、ロータ１２が回転され、全血液あるいは血液成分が入口ポート５４を通して分離容器２８に導入される。血液を使用する場合、血液を流入管３６を通してドナーから血液を直接移行させて全血液を分離容器２８に導入することができる。あるいは、血液を、血液袋のような容器から流入管３６に移行させることができる。

分離容器２８内の血液は遠心分離力を受けて成分分離される。全血液の各成分は密度の大きい順、即ち、１．赤血球、２．白血球、３．血小板、そして４．血漿、の順に層化される。制御体８９が、粒状物がこのように層化されることを保証するようにロータ１２の回転速度を調節する。赤血球（高密度成分Ｈ）の層が分離容器２８の外壁に沿って形成され、血漿（低密度成分Ｌ）の層が分離容器の内壁に沿って形成される。これら２つの相間には中間密度の血小板及び白血球の層の軟膜層が形成される。こうした分離は、各成分が入口部分４８から出口部分５０に向けて流動する間に生じる。入口部分４８と出口部分５０との間の流路４６の半径は実質的に一定であり、かくして、流れが変化した場合でさえも、出口部分５０の、赤血球から成る飽和流動床は安定状態に維持される。

出口部分５０では、血小板の少ない血漿が第１通路６４を通してバリヤ６２の下流側に流動し、第３出口ポート６０を通して除去される。赤血球は第２通路６６を通してバリヤ６２の下流側に流れ、第２出口ポート５８を通して除去される。除去された赤血球と白血球とが収集され、血液の他の成分と再結合され若しくは更に分離される。あるいは、除去されたこれらの血液成分はドナーに再注入され得る。
赤血球のような高密度成分Ｈと、血漿のような低密度成分Ｌとは、界面制御出口ポート６１を介して交互に除去され、高密度成分Ｈと中間密度成分Ｉ（軟膜の層）との間の界面Ｆの半径方向位置を制御する。この界面の制御により、界面Ｆと第１出口ポート５６との間のシールドの半径方向の内面９８が好適に維持される。

血小板と、幾分かの白血球との有意部分がバリヤ６２の上流側に蓄積される。蓄積した血小板は、白血球及び血漿の幾分かと共に第１出口ポート５６を介して除去される。シールド９６が、この第１出口ポート５６への高密度の物質Ｈ（赤血球）の移動を制限する。シールド９６は、第１出口ポート５６に入る赤血球数を実質的に減少させ、それにより収集物の純度を改善する。

血小板、血漿、白血球、そして恐らくは少量の赤血球が第１出口ポート５６を通過するに従い、これらの各成分は呼び流体が充満した流体チャンバ３０に流入し、かくして粒状物の飽和流動床が形成され得る。トラップダム７０の上流側で分離容器２８の内壁に沿って捕捉された呼び流体（即ち塩）の部分或はドームが、血小板をバリヤ６２及び第１出口ポート５６に向けて流動するように案内する。捕捉された流体が分離容器の有効通路容積及び有効通路面積を減少させ、それにより、分離プロセスのシステムを呼び流体処理するための血液の初期必要量を減少させる。有効容積及び有効面積の減少は、層化された赤血球層に隣接しての血漿及び血小板の速度、特に、“スクラブ”血小板の、バリヤ６２及び第１出口ポート５６に向かう速度を高速化させる。

血液成分の分離手順の間、トラップダム７０の上流側に捕捉された呼び流体は、最終的には他の流体、例えば、分離容器２８内を流動する、血小板の少ない低密度の血漿によって置き換えられる。この置き換えが生じた場合でも、捕捉された流体のドームあるいは流体部分は、尚、トラップダム７０の上流側に維持される。
トラップダム７０の、比較的傾斜の緩やかな下流側部分１０４が、血漿がトラップダム７０に沿って流動するに従い、多数の血小板が血漿と再同伴されるのを制限する。下流側部分１０４はまた、バリヤ６２の上流側での血小板の蓄積量を減少させる。

漸次傾斜セグメント１１０は、トラップダム７０を横断する赤血球の層を形成せしめる。漸次傾斜セグメント１１０は、分離容器２８における比較的円滑な流れの移動を維持し且つ分離容器内での赤血球の流速を減少させる。

血液成分の分離手順の間、入口部分４８及び出口部分５０間で分離容器２８の半径方向の外側壁６５に沿って赤血球の床が維持されるのが好ましい。更には、トラップダム７０に捕捉された流体のドームあるいは流体部分が、分離容器２８の半径方向の内側壁６３に沿って維持されるのが好ましい。赤血球の床と、捕捉された流体とがそれらの間部分に血小板を挟持することから、血小板が外側壁６５及び内側壁６３のそれぞれと接触するのが実質的に制限され、あるいはより好ましくは防止される。これが、血小板が、従来の高分子材料製の遠心分離装置の構造部品と接触することにより生じる血小板の凝集を減少させると考えられる。血小板の凝集の減少は重要である。なぜなら、それにより、血液成分がより多量に分離されるようになり、また、抗凝血剤（ＡＣ）を大量に使用する必要性が無くなるからである。例えば、本発明は、幾つかの従来の２ステージ型の遠心分離装置と比較して、約２０％多い血液をプロセス処理することが可能であると考えられる。また、本発明は、従来、幾つかの従来の２ステージ型の遠心分離装置では通常１０対１であった血液成分対ＡＣの比率を約１２対１とすることが可能である。

蓄積した血小板、白血球、そして幾分かの血漿並びに赤血球は、第１出口ポート５６を通して除去されて流体チャンバ３０に入り、血小板が粒状物の飽和流動床を形成する。制御体８９が、ロータ１２の回転数をこの飽和流動床が容易に形成される予め決定された回転速度範囲内に維持する。加えて、制御体８９は第１収集ポンプ８０を制御し、このポンプを通して少なくとも血漿、血小板、白血球が所定の流量で第１収集ライン３８を通して搬送され、流体チャンバ３０の入口３４に入るようにする。これらの流動する血液成分が、流体チャンバ３０からの呼び流体を分散させる。

血小板及び白血球は、流体チャンバ３０に流入すると対向する２つの力を受ける。つまり、第１収集ポンプ８０の補助の下に流体チャンバ３０を通して流動する血漿は、流体チャンバ３０を通過する際に第１の粘性抵抗力を確立し、粒状物を出口３２に向けて付勢する。ロータ１２及び流体チャンバ３０が回転することにより発生する第２の遠心力が、粒状物を入口３４に向けて付勢する。
制御体８９は、ロータ１２及び第１収集ポンプ８０の流量を調節し、血小板と白血球とが流体チャンバ３０内に収集されるようにするのが好ましい。流体チャンバ３０内を血漿が流動するに従い、血漿の流速は減少し、流体チャンバ３０の最大断面積領域に接近すると流速は最小となる。ロータ１２が回転することにより流体チャンバ３０内に十分な重力場が発生することで、血小板は、血漿と共に流体チャンバ３０から流出するのではなくむしろ、流体チャンバ３０の最大断面積領域付近に堆積する。白血球は流体チャンバ３０の最大断面積領域よりも半径方向に幾分外側に堆積する。しかしながら、飽和流動床が確立される初期段階の間、これらの粒状物はその密度が逆転することで若干混合する。

沈降速度上の相違から、血小板よりも大きい白血球の方が入口３４により接近して堆積される。回転速度及び流量は、粒状物の飽和流動床が形成される間に流体チャンバ３０から流出する血小板及び白血球が極めて僅かであるように制御されるのが好ましい。
血漿が流体チャンバ３０を通して流動する間、血小板及び白血球は流体チャンバ３０内に堆積し続ける。血小板の濃度が増大するに従い、各粒状物間の間隙が減少し、血漿流れによる粘性抵抗力が徐々に増大する。結局、流体チャンバ３０内には血小板による飽和流動床が形成される。この床は血小板で飽和されていることから、この飽和流動床に新しい血小板が入る毎に、血小板が１個、飽和流動床を出るべきである。かくして、飽和流動床は、血小板が、入口３４を通過した後にこの飽和流動床に追加される血小板と等しい割合で、飽和流動床を出るという安定条件下において作動する。

飽和流動床それ自体の維持は自動的なものであり、流体チャンバ３０に流入する粒状物の濃度とは無関係である。流体チャンバ３０に流入する血漿は血小板が飽和点に達する前後の何れにおいても血小板の飽和流動床を通過する。飽和流動床内の血小板数は、例えば、流体チャンバ３０内への流量、流体チャンバ３０の容積、回転速度などの数多くの要因に基づくものである。これらの変数を仮に一定にすると飽和流動床内の血小板数は実施的に一定に維持される。流体チャンバ３０に流入する血液成分の流量が変化すると、飽和流動床は余剰の血小板を釈放するかあるいは、追加の血小板を流体チャンバ３０に流入させることでそれ自身を維持するべく自己調節する。例えば、流体チャンバ３０内への血漿の流量が増加すると、余剰の血漿が、過飽和状態となった飽和流動床から余剰の血小板を追い出し、床それ自体はそうした増加流量下に飽和条件を再確立する。従って、飽和流動床内の血小板の濃度は、床から血小板が釈放されることで低下する。

血小板が飽和流動床を形成した後、流動する血漿が流体チャンバ３０及びこの飽和流動床内に追加の血小板を運び込む。これらの血小板は飽和流動床に追加され、この床を通して流動する血漿の粘性抵抗を増大させる。幾つかの位置において、この粘性抵抗は流体チャンバ３０の最大断面積領域付近の血小板を飽和流動床及び流体チャンバ３０から追い出すに十分なものとなる。かくして、回転速度及び流体チャンバ３０への流量が一定に維持されるのであれば、血小板による飽和流動床に流入する血小板の数及び濃度は、この床から釈放される血小板の数及び濃度と実質的に等しいものとなる。
飽和流動床は血小板により飽和されているが、この床内に多少の白血球が散在され得る。しかしながらこれらの白血球はその沈降速度が大きいことから、入口３４に向けて床から“落下”し、あるいは沈降する。大抵の白血球は、流体チャンバ３０内の飽和流動床と入口３４との間に全体的に収集される。

流体チャンバ３０内の赤血球もまた、入口３４に向けて沈降し、好ましくは、血液成分が入口３４を通して流体チャンバ３０に流入する間、幾分かの赤血球がこの入口を通して流体チャンバ３０を出る。換言すると、入口３４位置において、流体チャンバ３０を出入りする双方向流れが生じる。
制御体８９は第１収集ポンプ８０を好ましく制御し、流体チャンバ３０内に堆積する赤血球数を制限する。例えば、制御体８９は、第１収集ポンプ８０を一時的に逆転させ、赤血球その他の高密度の物質を出口３２から放出せしめ得る。更に、制御体８９は、比較的低密度の成分、例えば白血球をバリヤ６２の上流側に堆積させるべく、第１収集ポンプ８０をサイクル作動させ得る。

流体チャンバ３０内に形成された、血小板から成る飽和流動床は、流体チャンバ３０内に流入する白血球に対するフィルタあるいはバリヤとして機能する。血液成分が流体チャンバ３０に流入する際、血漿は飽和流動床を自由に通過する。しかしながら、飽和流動床は白血球に対しては実質的なバリヤとなり、これらの白血球を流体チャンバ３０内に維持する。かくして、飽和流動床は流体チャンバ３０に継続的に流入する血液成分から白血球を有効にろ別し、一方、飽和流動床からの血漿及び血小板の釈放を許容し、これらの血漿及び血小板を流体チャンバ３０から放出する。この、血小板の補充及び釈放は床の自己選択品質と称される。ろ別された白血球の実質上全ては、血小板の飽和流動床と入口３４との間で流体チャンバ３０内に堆積される。

飽和流動床による粒状物の分離あるいはろ別により、従来の遠心エラトリエーションプロセスに関わる制限事項の多くが回避される。例えば、粒状物が、バッチプロセス処理を必要とすることなく、連続安定状態下に分離あるいはろ別され得る。更には、飽和流動床が確立された後、流体チャンバ３０を出る粒状物の大きさを変化させることなく、流量をある範囲で変化させることができる。従来の遠心ラトリエーションプロセスとは異なり、数値的優位性のある粒状物から成る飽和流動床が確立される。この飽和流動床は、数値的優位性のある粒状物を自動的に通過させる一方で、もっと大きな粒状物を拒絶する。

本発明の装置及び方法では、流体チャンバ３０を通して流動する血小板及び血漿から実質的に全ての白血球が分離される。白血球に対するバリヤは、すくなくとも部分的には、白血球の寸法及び沈降速度が、飽和流動床を形成する血小板のそれらよりも大きいことで創出される。従って、寸法上の相違あるいは沈降速度上の相違に従い、同じ密度の粒状物が分離される。

赤血球の大半がバリヤ６２の位置で初期分離され且つ飽和流動床で除去されることにより、流体チャンバ３０を出る流体の主成分は血漿及び血小板である。ろ別された白血球がフィルタに維持される幾つかの従来の多孔質フィルタとは異なり、本発明によれば、白血球の実質部分が回収され、ドナーに戻され得る。

血液成分が分離容器２８内部で初期において分離される際、有意数の血小板が若干活性化され得る。この若干の活性化にもかかわらず、飽和流動床により、白血球は血漿からろ別され得る。かくして、本発明では、赤血球成分が分離容器２８の内部で初期分離された後、白血球がろ別されるまで待つ必要がない。この点は従来のフィルタを使用する方法とは対照的である。
血小板及び血漿は、分離されて流体チャンバ３０を出た後、適宜の容器に収集され、爾後使用のために保存される。分離容器２８から除去された赤血球及び血漿は、ドナーに再注入するためあるいは保存するために結合される。あるいは、これらの成分は遠心分離装置１０によって更に分離される。

血小板濃度を希釈したい場合は、図７に示す分離容器２８ｂを使用し、第３出口ポート６０ｂを介して、出口３２から流出する血小板及び血漿を除去された血小板と結合させることができる。こうすることにより、血小板濃度を、手順を行う人間を実質上仲介させることなく、素早く希釈することが可能となる。
分離手順の終了時において、飽和流動床内の血小板が採取され、流体チャンバ３０から有意数の血小板が回収される。血小板を採取する間、制御体８９は流量を増大させ及びあるいはロータ１２の回転速度を低下させ、飽和流動床から血小板を釈放させる。これにより、飽和流動床を構成する血小板の大半が流体チャンバ３０から放出され、血小板の産出量は実質的に増大する。血小板の採取は実質的に全ての血小板が除去されるまで継続され、流体チャンバ３０から受け入れ難い程の数の白血球が流出するようになる直前まで継続される。

高濃度の白血球を含む、流体チャンバ３０内の残余の内容物は、爾後使用のために別個に収集され得、あるいは、ドナーに戻すために分離容器２８から除去した血液成分と再結合され得る。
本発明を、白血球の除去及び血小板の収集に関して説明したが、この説明は本発明の範囲を限定するためのものではない。本発明は血液の任意の粒状物成分を相互に分離させるために使用することができる。例えば、飽和流動床を赤血球から形成し、赤血球が過剰に連銭（凝集）しない限りにおいて、流体チャンバ３０を通して白血球が流動するのを妨害させることが可能である。あるいは、粒状物を担持する液体を、血漿のための、塩あるいはその他の物質とすることができる。更には、本発明は、採取しておいた骨髄あるいは誕生時に採取しておいたへその緒から赤血球その他の成分を除去するために使用することができる。他の様相において、本発明はＴ細胞、幹細胞、あるいはガン細胞を収集するために実施し得る。更には、本発明は、血液かあるいは生物学的に関与する物質に関わらない流体から粒状物をろ別あるいは分離するために実施され得る。

以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。例えば、本発明の流体チャンバ３０を使用して、エラトリエーションその他の粒状物分離手段を含む分離プロセスを実施することができる。本発明は、最も広い意味において、数多くの形式の粒状物及びあるいは成分を相互に分離させるためにも使用することができる。加えて、上述した分離容器２８、２８ａ、２８ｂは全体的にベルト形状であり且つ入口部分を出口部分に直接連結して全体に環状形態とすることなく、これら入口及び出口の各部分を相互に離間した別個の端部に有し得る。かくして、本発明が明細書中に説明した実施例に限定されないことを理解されよう。

本発明の１実施例に従う、流体チャンバを含む遠心分離装置の部分斜視図である。 分離容器と、図１のロータに取り付けた流体チャンバとの、分離手順に際しての概略部分断面図である。 従来の分離容器の入口及び出口の各部分の断面図である。 流体チャンバを含む配管組体及び、別態様での分離容器の実施例を表す斜視図である。 分離容器の入口及び出口の各部分と、図４のロータ上に取り付けた流体チャンバの部分断面図である。 構造上の特徴部分における半径方向の間隔を示す、図５と同様の部分断面図である。 別態様での図５と類似の部分断面図である。

符号の説明

１０ 遠心分離装置
１２ 遠心ロータ
１４ モータ
１６ リテーナ
１８ 環状溝
２０ 内側壁
２２ 外側壁
２４ 軸
２６ ホルダ
２８、２８ａ、２８ｂ 分離容器
３０ 流体チャンバ
３２ 出口
３４ 入口
３８ 第１収集ライン
４０ 第２収集ライン
４２ 第３収集ライン
４４ 界面制御ライン
４６ 流路
４８ 入口部分
５０ 出口部分
５２ 壁
５４ 入口ポート
５６ 第１出口ポート
５８ 第２出口ポート
６０ 第３出口ポート
６１ 界面制御出口ポート
６２ バリヤ
６３ 半径方向内側壁
６４ 第１通路
６５ 半径方向外側壁
６６ 第２通路
６８ 峰部
７０ トラップダム
７２ 溝
７４ 周囲リップ
７６ 段部
８９ 制御体
９６ シールド
９８、１０２ 半径方向内面
１０４ 下流側部分
１０６ 下流側端部
１０８ 漸次傾斜部分
１１０ 漸次傾斜セグメント
１１２ 上流側端部

Claims (7)

1. 流体の成分を分離するための機器が作動する方法であって、
   前記機器が、分離容器を、回転軸線を中心として回転させること、
   前記機器が、被成分分離流体を分離容器内に流入させること、
   前記機器が、回転する分離容器内で流体を、比較的高密度の流体成分と、少なくとも第１の副成分及び第２の副成分を含む比較的中間密度の流体成分と、比較的低密度の流体成分とに分離させること、
   前記機器が、少なくとも比較的中間密度の流体成分を分離容器の第１出口ポートを介して分離容器から除去させること、
   前記機器が、除去された比較的中間密度の流体成分を流体チャンバに流入させ、
   前記機器が、少なくとも幾分かの第１の副成分を流体チャンバ内に維持させ、
   前記機器が、少なくとも幾分かの第２の副成分の、流体チャンバの出口からの流出を許容させること、
   前記機器が、比較的低密度の流体成分の少なくとも幾分かを、分離容器内の第２出口ポートを介して分離容器から除去させること、
   前記機器が、分離容器から除去させた比較的低密度の流体成分を、流体チャンバの出口から流出する第２の副成分と合流させること、
   を含み、
   前記流体の成分を分離するための機器が、比較的低密度の流体成分の幾分かを分離容器内のトラップダムにより堆積させ、堆積させた比較的低密度の流体成分により、比較的中間密度の流体成分及び比較的低密度の流体成分の流速を増大させる方法。
2. 比較的高密度の流体成分が赤血球を含み、第１の副成分が白血球を含み、第２の副成分が血小板を含み、比較的低密度の流体成分が血漿を含む請求項１の方法。
3. 流体の成分を分離するための機器が、分離容器内の第３出口ポートを介し、分離容器から比較的高密度の流体成分を除去させることを更に含む請求項１の方法。
4. 流体の成分を分離するための機器が、バリヤにより少なくとも比較的中間密度の流体成分を分離容器内に堆積させ、堆積させた比較的中間密度の流体成分を第１出口ポートを介して分離容器から除去させる請求項１の方法。
5. 流体の成分を分離するための機器が、比較的高密度の流体成分及び比較的低密度の流体成分をバリヤを通過させる請求項４の方法。
6. 流体の成分を分離するための機器が、第２の副成分を含む、粒状物の飽和流動床を流体チャンバ内に形成させ、形成させた飽和流動床をして、少なくとも第１の副成分を流体チャンバ内に維持せしめる請求項１の方法。
7. 流体の成分を分離するための機器が、第１の副成分及び第２の副成分をエラトリエーション処理により流体チャンバ内で分離させる請求項１の方法。

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