JPH06154308A - 細胞懸濁液の連続調整方法及び装置 - Google Patents

細胞懸濁液の連続調整方法及び装置

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JPH06154308A
JPH06154308A JP5200848A JP20084893A JPH06154308A JP H06154308 A JPH06154308 A JP H06154308A JP 5200848 A JP5200848 A JP 5200848A JP 20084893 A JP20084893 A JP 20084893A JP H06154308 A JPH06154308 A JP H06154308A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液懸濁液中の不要な成分を効果的に分離さ
せることができる方法と装置を提供する。 【構成】 自家輸血によって患者に戻される赤血球濃縮
物を得るための、細胞懸濁液より具体的には全血を連続
的に調整するための方法及び装置。本発明によれば、３
段階、換言すれば細胞懸濁液の沈降、細胞濃縮液への洗
浄溶液の添加、及び再度の沈降と洗浄溶液の分離があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、細胞懸濁液を遠心分離
し、分離した細胞懸濁液の成分を個別に取り出す、細胞
懸濁液の連続調整方法に関する。
【０００２】さらに本発明は、環状ダクトを備えた少な
くとも１つの分離チャンバー、細胞懸濁液の供給ダク
ト、生産すべき高純度細胞濃縮物の排出ダクト、及び細
胞懸濁液中の不要な成分の排出ダクトを有する遠心分離
機を具備した、細胞懸濁液の調整方法より具体的には上
述した方法を実施するための装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来技術において、このような分離装置
及び対応する方法、より具体的には血液をその成分に分
離し、後者（例えば赤血球又は血しょう）をさらに他の
用途に用いる分離装置及び対応する方法に対して多くの
提案がなされている。
【０００４】このような方法及び装置には多くの医療上
の応用法がある。これらの応用分野の１つは手術中にお
ける自家輸血法（intraoperative autotransfusion）で
あり、この方法は外来の血液の使用を節約する輸血技術
を代表し、過去１０年間に広い応用が見いだされてきて
いる。手術中における自家輸血法は手術現場から収集さ
れた血液を再輸血する方法である。手術中における自家
輸血法の分野では収集した血液の粒子ろ過を含むだけの
いわゆる「全血輸血法」を用いることができるが、より
複雑な方法は血しょう分離・洗浄法であり、この方法は
再輸血のための洗浄された赤血球濃縮物へ導く。自己由
来の血液、換言すれば他の起源からの血液（相同血液）
と対照されるものとしての患者からの血液を輸血するこ
との利点は、例えばエイズ、肝炎又はその他の感染症の
防止、さらには生物学的不適合及び免疫系の反応による
輸血反応の防止にある。
【０００５】手術中における自家輸血技術の発展の一部
として、全血の輸血は洗浄された赤血球濃縮物の輸血と
比較して欠点があることがわかってきている。全血輸血
法の欠点は、収集した血液中の望まない成分が除去でき
ないことである。手術中における血液は、未知量の溶血
反応生成物、組織中へ浸出したすなわち外部から過剰量
入ってくる外来成分、抗凝血剤、活性化された血しょう
性及び細胞性の凝固因子、凝固活性化からもたらされる
フィブリン溶解系の生成物を含んでいる。これらの全て
の成分は、臨床上の複雑化の原因となり、さらには応用
分野の限界へ導く。従来技術においては、このような血
液の自家輸血システムにおいてフィルターシステムを利
用することが示唆されてきたが、これは血ぺい又は組織
の断片を留めるだけである。このようなシステムは米国
特許第４，０１４，３２９号で提案されている。米国特
許第４，８８６，４８７号は過剰の流体を分離するため
の装置を記載しているが、凝固因子、洗浄液、抗凝血剤
及びその他の添加物を血液とともに患者に戻している。
【０００６】全血輸血の代替法として、遠心分離機を用
いる、血しょう分離法及び血しょう分離法と洗浄法との
組み合わせ、又は洗浄法単独が発展してきた。このよう
な方法は、独国特許公開２，２６２，８５６ Ａ号及び
国際公開ＷＯ ８９／０１７９２号に記載されている。
しかし、これらの遠心分離機は不連続的に作動するとい
う欠点がある。血液の処理及び再輸血のための個々の工
程は時間的には相互に次々と行われ、この間これらの処
理はその方法が機能的に操作可能であることを保証する
ためには、完全に満たされたチャンバーで比較的大きな
単位で行わなければならない。このため例えば、遠心分
離機において２２５ｍｌの赤血球濃縮物を収集する必要
がある。
【０００７】このような操作が不連続的な方法の欠点
は、より具体的には初期容量が大量であることに見ら
れ、この初期容量はそれぞれの調整段階に必要である。
したがって、例えば小児科において必要とされるような
少量の処理は全く不可能である。さらに、このような不
連続操作法の本質的な欠点は遅い処理速度に見られ、こ
れは個々の工程の段階的な実施によって引き起こされ
る。
【０００８】したがって、公知の方法及び装置は、手術
中における自家輸血の場合に必要とされるような細胞懸
濁液の連続調整に適していない。
【０００９】独国特許公開３，８１７，６６４ Ｃ号
は、全血を洗浄溶液に対して反対方向において遠心分離
する、向流抽出遠心分離機を記載している。しかし、こ
の装置も方法も、不要な成分が信頼性よくかつ効果的に
分離されないため、自家輸血の場合に起こる要求を実現
することができない。
【００１０】装置に関して最も関連のある従来技術は欧
州特許公開１５５ ６８４ Ｂ１号で構成されており、
これは血液の分離装置を記載し、全血フィードを希釈す
るための低血小板血しょうを戻している。しかし、この
装置は、分離チャンバーに適当な供給ダクト系がないた
め、問題になっている応用分野には使用できない。
【００１１】米国特許第４，０１０，８９４号は、環状
ダクトを持つ遠心分離機を示しており、この環状ダクト
は赤血球、血しょう及びさらに他の血液成分を個別に取
り出せる見込みがある多段階の操作を可能にさせる。こ
の装置も、細胞懸濁液の所望の成分を十分に分離しない
ため、本発明の目的には適していない。細胞濃縮物は十
分な分離のために必須の洗浄操作を受けることができな
い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、簡単な構造を持ち使用するのに簡単で信頼性があ
り、しかも血液懸濁液中の不要な成分を効果的に分離さ
せることができる、最初に述べたタイプの方法と装置を
提供することにある。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、連続的に作動
するようなシステムを提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、小容量の細胞懸濁液
の調整（このような調整が高効率かつ短時間で行われ
る）が可能な方法と装置を創作することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、方法に
関しては、細胞懸濁液中の細胞を連続的に濃縮し、濃縮
した細胞を洗浄溶液に再懸濁し、残存成分を細胞から分
離するため、本発明の目的が達成される。
【００１６】本発明による方法は、一連の重要な利点に
よって特徴づけられる。本発明によれば、実際に１種の
細胞を分離するための連続的な方法が提供される。この
場合所望のタイプの細胞好ましくは赤血球を遠心分離に
より細胞懸濁液から分離する。この後、洗浄溶液に再懸
濁することにより、細胞濃縮物を洗浄する。その後、さ
らに遠心分離することにより、廃洗浄溶液を分離する。
したがって、非常に効率的に、細胞懸濁液の所望の成分
を高濃度かつ高純度で得ることができる。したがって、
この方法は危険性なしに手術中に血液を調整し再輸血す
るのに特に適している。本発明の方法は、連続的に操作
され、かつ少量の初期容量が必要となるだけである。す
なわち、血液を損なうことのない低いポンピング速度に
おいて、速い血液処理速度つまり赤血球濃縮物に対して
速い調整速度（６０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ）で操作でき
る。さらに、赤血球濃縮物を直接的な再輸血に用いるこ
とができる。３段階の連続的な操作方法のさらに他の実
質的な利点は、全工程に必要な時間が少なくとも２桁ま
で減少することにある。
【００１７】本発明の方法によれば、５０〜７０％のヘ
マトクリット値が生じるような細胞の濃縮を提供でき
る。このことは、供給された全血中の最初の血しょう量
の少なくとも９５％が分離されることを意味する。
【００１８】洗浄溶液としては、生理塩化ナトリウム溶
液又はリンゲル溶液などを用いることができる。
【００１９】本発明の方法は、通常典型的には以下のよ
うな仕方で実施される。
【００２０】典型的には１０〜３０％のヘマトクリット
値を有する血液を手術現場から吸引し、抗凝固処理し、
ろ過し、一時的に容器に保管する。血液を供給ダクトを
経由して分離チャンバーへ供給し、その比重に応じて成
分に分離し、分離した血しょうを流出させる。第２段階
において、洗浄溶液を連続的に加えることによって、濃
縮した細胞部分（より具体的には赤血球濃縮物）を再懸
濁する。引き続き繰り返される分離において、残存する
非細胞成分を流出させ、そして廃洗浄溶液を除去するこ
とにより得られるのが非常に純粋な赤血球濃縮物であ
る。
【００２１】本発明によれば、すでに述べたダクトに加
えて洗浄溶液の供給ダクトを備えることにより、分離装
置に関する目的が達成される。
【００２２】本発明の装置のさらに発展したものでは、
細胞懸濁液を分離するための第１の領域、再懸濁するた
めの第２の領域、及び再懸濁した細胞を再度分離するた
めの第３の領域を有する装置が提供される。本発明によ
れば、分離チャンバーは１つの部品、２つの部品、又は
さらに３つの部品で設計されていてもよい。分離チャン
バーは自己支持性の堅固な構造物として設計することが
できる。さらに、使い捨ての再生可能な部品として設計
することができる。
【００２３】本発明によれば、洗浄溶液の供給ダクトは
洗浄溶液が向流で流れるように適宜な仕方で配置され
る。この観点から、廃洗浄溶液の排出ダクトがもはや不
要になった成分の排出ダクトと一体化されていてもよ
い。このことは、装置が構造上及び技術的な特徴におい
てより簡単であることを意味する。
【００２４】
【実施例】新規な分離装置のさらに有利に発展したもの
及び好適な形態は、添付の図面とともに以下の実施例の
詳細な記述的開示から理解できるであろう。
【００２５】図１において、読者は分離チャンバー１の
概略図を見ており、この分離チャンバーはらせん環状ダ
クト２を囲んでいる。この環状ダクトは、半径方向に対
称、又はらせん形状となるように設計することができ
る。例えばこの場合の環状ダクト２の１つの外側１０に
は、細胞濃縮物例えば全血のための供給すなわちフィー
ドダクト３が配置されている。環状ダクト２の外側１０
には、細胞濃縮物（赤血球濃縮物）のための排出ダクト
４が配置され、遠心力を利用して赤血球の取り出しを行
う。環状ダクト２のそれぞれ中間領域又は末端領域に
は、洗浄溶液の供給ダクト６が設けられ、洗浄溶液は遠
心力を利用せずに供給される。環状ダクト２の内側１１
には、もはや不要な成分（血しょう）の排出ダクト５が
あり、このダクトは廃洗浄溶液すなわち汚れた洗浄溶液
の排出ダクト７と一体化されている。これらの出口は環
状ダクト２の中心に配置してもよいが、洗浄された赤血
球濃縮物の出口まで及び血液入口まで延びている部分に
配置してもよい。
【００２６】図２は、図１に図示された分離チャンバー
中での血液の分離の経過を示し、分離中に起こる現象す
なわち分離の経過は遠心力の方向に対して反対方向に描
かれている。図２の左側部分において、全血の供給は供
給ダクト３によって示され、環状ダクト２中で集まる全
血１２は第１領域８で遠心力の効果により分離され、こ
の間赤血球は環状ダクト２の外側１０に沈降する。一
方、血しょう１４は連続的に排出ダクト５から抜き出さ
れる。
【００２７】赤血球濃縮物が６０％を越えるヘマトクリ
ット値を有している領域において、やはり遠心力方向に
対抗して供給ダクト６から洗浄溶液が供給される。この
ような洗浄溶液は、供給方向が半径方向であるため、混
合領域１５において最適な仕方で赤血球濃縮物と混合さ
れる。
【００２８】後続の分離の経過の間に、赤血球１３は第
２領域９において廃洗浄溶液１６から分離状態となり、
この洗浄溶液は排出ダクト７から除去される。この場
合、排出ダクト５及び７は一体化されている。洗浄され
た赤血球濃縮物は排出ダクト４から取り出され、患者に
供給される。
【００２９】図３は、デザインの変形を示し、この場合
チャンバーは２段階に設計されている。図２による第１
実施例のように、全血（１２）は環状チャンバー２の外
側１０から供給ダクト３を通って供給される。赤血球濃
縮物１３はダクト１７から引き出され、一方血しょうは
排出ダクト５から取り出される。ダクト１７の付近に洗
浄溶液の供給ダクト６が設けられ、その中で洗浄溶液は
赤血球濃縮物と混合される。この領域のうち第２の部分
９における引き続く分離の後、赤血球濃縮物は排出ダク
ト４から取り出され、一方廃洗浄溶液１６は排出ダクト
７から取り出される。
【００３０】図４はらせん分離チャンバー１のデザイン
の詳細を平面図で示しており、この実施例は構造的には
実質的に図１及び２に図示された実施例と同じである。
【００３１】図５及び６は洗浄溶液の供給ダクト６のデ
ザインの一部を斜視図で示している。明確化のために赤
血球１３及び血しょう１４を表示し、読者が図２にも注
意を促すようにしている。図５及び６に図示された実施
例の場合には、洗浄溶液はホース又はパイプ１８から円
錐体１９に供給される。供給は円錐体１９の小さい径を
有する低部領域になされる。円錐体１９は平板状のリブ
（一般的に中空になっている）を介して、分離チャンバ
ーの内部空間とつながっている。分離の方向（図２参
照）で考えると、中空リブ２０には、環状ダクト２の内
部へ向かう湾曲部２１が隣接しており、この湾曲部はあ
る程度のダムを構成する。一方、ダムに向かい合った中
空リブのエッジ２２は丸く面取りされている。このデザ
インでは、ギャップの全高さに沿って洗浄溶液の流入流
れを均一にできる。このことは、層流ひいては均一な完
全混合をもたらす。中空リブすなわちギャップ２０は例
えば幅が０．５〜２０ｍｍである。
【００３２】以上の説明は本発明のいくつかの望ましい
実施例に限定されているが、本発明をそれらに限定する
ことを意図しているものではない。実際、当業者は、共
通の発明概念を遂行するため及び個々の場合に特有の条
件に適合させるために、より具体的には細胞と洗浄溶液
とのより密接な接触を確保する、換言すれば混合が可能
な限り完全になるように、有効な多くの可能性を有する
であろう。洗浄溶液の量に関しては、応用の個々の場合
に応じてある程度ではあるが、分量を種々に増減でき
る。通常の場合、洗浄溶液の量は残存血しょうの約１０
倍に等しい。しかし、非常に不純な又は損なわれた血液
の場合には、他の希釈率が有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】新規な分離チャンバーの一実施例を示す平面
図。
【図２】図１に図示された分離チャンバーにおける現象
を詳細に作用的に示す図。
【図３】本発明による分離チャンバーのさらに他の実施
例における作用を詳細に示す図。
【図４】本発明による分離チャンバーの構造を詳細に示
す平面図。
【図５】洗浄溶液の入口部分のデザインをより拡大した
部分的な斜視正面図。
【図６】図５に示されたデザインの側面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント・マシュー ドイツ連邦共和国、66583 シュピーゼン − エルファスベルク、アム・オイロー パドルフ 55 (72)発明者 ボルフラム・ベーバー ドイツ連邦共和国、66583 シュピーゼン − エルファスベルク、アルベルト − シュバイツァー − シュトラーセ 33

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細胞懸濁液を遠心分離し、分離した細胞
    懸濁液の成分を個別に取り出す細胞懸濁液の連続調整方
    法において、連続的に細胞懸濁液中の所定の細胞を濃縮
    し、濃縮した細胞を洗浄溶液中に再懸濁し、残存成分を
    細胞から分離することを特徴とする細胞懸濁液の連続調
    整方法。
  2. 【請求項２】 細胞懸濁液が血液を含むことを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 細胞が患者に自家輸血されることを特徴
    とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 濃縮した細胞が赤血球からなることを特
    徴とする請求項２又は３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 細胞の濃縮が約５０〜７０％のヘマトク
    リット値を生じることを特徴とする請求項４記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 残存血しょう含有量が最初の血しょう量
    の５％未満まで減少することを特徴とする請求項４又は
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 生理塩化ナトリウム溶液又はリンゲル溶
    液が洗浄溶液として用いられることを特徴とする請求項
    ２乃至６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 細胞懸濁液、より具体的には請求項１乃
    至７のいずれか１項に記載されたものを調整するための
    分離装置において、環状ダクト（２）を備えた少なくと
    も１つの分離チャンバー（１）、細胞懸濁液の供給ダク
    ト（３）、生産すべき高純度細胞濃縮物の排出ダクト
    （４）、少なくとも１つの不要な成分の排出ダクト（５
    及び７）、及び少なくとも１つの洗浄溶液の供給ダクト
    （６）を有する遠心分離機を具備した分離装置。
  9. 【請求項９】 分離チャンバー（１）が、細胞懸濁液の
    分離のための第１領域（８）と、細胞の再懸濁のための
    第２領域と、再懸濁した細胞の分離のための第２領域と
    を有することを特徴とする請求項８記載の分離装置。
  10. 【請求項１０】 装置の全範囲にわたって洗浄溶液を向
    流で流すために、洗浄溶液の供給ダクト（６）が、廃洗
    浄溶液の排出ダクト（７）より上流又は下流に配置され
    ていることを特徴とする請求項８又は９項記載の分離装
    置。
  11. 【請求項１１】 廃洗浄溶液の排出ダクト（７）が、不
    要な成分の排出ダクト（５）と一体化されていることを
    特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の分
    離装置。
  12. 【請求項１２】 分離チャンバー（１）が、半径方向に
    対称、らせん状、又は二重らせん状となるように設計さ
    れていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか
    １項に記載の分離装置。
  13. 【請求項１３】 洗浄溶液の供給ダクト（６）が、重力
    に対して反対方向の流れを目的として、外側から内側へ
    向かう半径方向に配置されていることを特徴とする請求
    項８乃至１２のいずれか１項に記載の分離装置。
  14. 【請求項１４】 分離チャンバー（１）が、１つの部品
    になっていることを特徴とする請求項８乃至１３のいず
    れか１項に記載の分離装置。
  15. 【請求項１５】 分離チャンバー（１）が、２つの部品
    になっていることを特徴とする請求項８乃至１３のいず
    れか１項に記載の分離装置。
  16. 【請求項１６】 分離チャンバー（１）が、自己支持性
    で堅固に設計されていることを特徴とする請求項８乃至
    １５のいずれか１項に記載の分離装置。
  17. 【請求項１７】 分離チャンバー（１）が、使い捨ての
    再生可能な部品として設計されていることを特徴とする
    請求項８乃至１６のいずれか１項に記載の分離装置。
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