JPH10506829A

JPH10506829A - 全血流を血小板収量を増加するように制限する血液処理システムおよび方法

Info

Publication number: JPH10506829A
Application number: JP9500763A
Authority: JP
Inventors: アイブラウン，リチャード
Original assignee: バクスター、インターナショナル、インコーポレイテッド
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1998-07-07
Also published as: AU5935796A; NO970532L; WO1996040403A1; DK0775008T3; NO970532D0; DE69605171D1; ES2141506T3; US5641414A; EP0775008B1; EP0775008A4; DE69605171T2; AU694366B2; EP0775008A1; CA2195070A1

Abstract

(57)【要約】血液を分離するためのシステムおよび方法は、回転軸のまわりを分離チャンバーを回転し、放射方向に軸に近い低Ｇ壁（２６）と、低Ｇ壁よりも軸から放射方向に遠くへ離れた高Ｇ壁（２４）を形成させる。全血がチャンバーの入口区域（７４）へその回転の間減少した通路（１０８）を通って導入される。減少した通路は全血の流れを制限し、それにより全血の入口への一層均一な灌流を生じさせる。赤血球の分離は高Ｇ壁へ向かって入口区域内で始まる。これは入口区域において低Ｇ壁へ向かって動き、そして血小板を懸濁液中へ洗い出す血漿の流れをつくり出す。血漿および洗い出した血小板の流れはチャンバーから輸送のため出口（４６）へ指向される。

Description

【発明の詳細な説明】全血流を血小板収量を増加するように制限する血液処理システムおよび方法本発明の分野本発明は、遠心処理システムおよび装置に関する。本発明の背景今日、血液採取機関は日常的に全血を遠心によって赤血球、血小板および血漿のようなその種々の治療成分に分離している。慣用の血液処理システムおよび方法は、典型的にはプラスチック製１回使用無菌処理チャンバーと組合せて耐久性遠心機を使用する。この遠心機は全血をこれらチャンバーへ導入し、同時に遠心場を発生させるようにそれらを回転する。全血はこの遠心場の影響のもとに回転しているチャンバー内で全血を高密度赤血球と血小板リッチ血漿に分離する。白血球の中間層は赤血球と血小板リッチ血漿の界面を形成する。慣用の血液分離システムおよび方法においては、ＰＲＰすなわち血小板リッチ血漿中の懸濁液中に浮遊した血小板は界面上へ再沈降し得る。分離を受けている血漿の放射方向速度は血小板を懸濁液中に留めて置くのに十分ではないため血小板が沈降する。十分な放射方向流がなければ血小板は再沈し、界面上に沈降する。これは処理効率を減らし、血小板の有効収率を低下させる。本発明の要約本発明は、血液分離のためのシステムおよび方法を提供する。このシステムおよび方法は、分離チャンバーを回転軸のまわりを回転し、チャンバー内に回転軸に対し放射方向に近い低Ｇ壁と、そして低Ｇ壁より回転軸から放射方向に遠くへ離れた高Ｇ壁をつくり出す。このシステムおよび方法は、チャンバーの入口区域へその回転の間減少した通路を通って全血を導入する。減少した通路は全血流を制限し、それにより入口区域への全血の一層均一な潅流を発生させる。赤血球の分離は入口区域内で高Ｇ壁へ向かって始まる。これは入口区域内において低Ｇ壁へ向かって放射方向に動き、血小板を懸濁液中へ洗い出す血漿の流れをつくり出す。このシステムおよび方法は、血漿および洗い出された血小板の放射方向流れをチャンバーから輸送のため入口区域内の出口へ指向させる。このシステムおよび方法は、このためチャンバーから運び出すため血漿内でより多数の大きいおよび小さい血小板を懸濁液中へ浮遊させるように、入口区域内において高い放射方向血漿速度を使用する。好ましい一具体例において、このシステムおよび方法は、チャンバーから輸送のため低Ｇ壁上の減少した通路を通るように入口区域内の血漿の放射方向流を指向させる。好ましい一具体例において、このシステムおよび方法は、赤血球も高Ｇ壁上の減少した通路を通ってチャンバーから輸送する。好ましい具体例において、入口区域内の赤血球と血漿の間に形成される界面は平面に配置される。この具体例においては、減少した通路は入口区域中の全血の流れを界面の平面と実質上整列した平面に指向させ、望まない二次流およびこの界面に沿った動揺の頻度を減らす。本発明の他の特徴および利益は、以下の明細書、図面および請求の範囲を検討するとき明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の特徴を具体化する分離チャンバーを有する血液遠心機の断面図である。図２は、図１に示した遠心機と組合せたスプール要素を示し、関連する処理容器は使用のためそのまわりに巻かれている。図３は、図２に示した処理チャンバーの平面図である。図４Ａは、図１に示した遠心機の斜視図であり、ボールおよびスプール要素をそのアクセス位置へ回動されている。図４Ｂは、図２に示した処理容器をスプール要素のまわりに固定することを許容するため互いに分離条件にあるボールとスプール要素の斜視図である。図５は、ボールとスプール要素をそれらの作業位置に回動した、図１に示した遠心機の斜視図である。図６は、遠心機のスプール要素へ固定した第１図に示した処理容器の一部の拡大斜視図であり、そして処理チャンバー内部のためのポートの配向およびスプール要素のいくつかの表面輪郭を示している。図７は、全血が赤血球および血小板リッチ血漿への分離のため処理チャンバーへ入り、そして血小板リッチ血漿が処理チャンバー内に集められる区域において、低Ｇ壁から高Ｇ壁へ向かって見た処理チャンバー内部のいくらか図解的な図である。図８は、高Ｇ壁および低Ｇ壁の放射方向輪郭を示すために取り出した、図１に示した遠心機の分離チャンバーの図解的頂面図である。図９は、高Ｇ壁が等半径ではない二つの区域を示しているボール要素の内側斜視図である。図１０ないし１２は、低Ｇ壁の円周のまわりの逐次的非等半径区域を示しているスプール要素の外側斜視図である。図１３は、分離チャンバーに沿った高Ｇ壁および低Ｇ壁の配向を示している、スプール要素の頂面図である。図１４ないし１６は、高Ｇ壁表面が赤血球および血小板リッチ血漿間の界面を含みそしてその位置を制御するためのテーパー楔を形成している、分離チャンバー内の血小板リッチ血漿収集区域の一部をいくらか図解的に示す。図１７ないし１９は、テーパー楔を血小板リッチ血漿収集ポートの軸に関し傾斜させることの重要性を図示する。図２０は、分離期間中血小板リッチ血漿を灌流するため最適の渦流パターンの形成を示している、血小板リッチ血漿が血小板濃縮物および血小板プア血漿へのその分離を始める区域において高Ｇ壁から低Ｇ壁へ向かって見た処理チャンバー内部のいくらか図解的な図である。図２１および２２は、図２０と同様に最適でない渦流パターンの形成を示している図である。図２３は、ボール要素およびスプール要素上に同方向に形成された主表面区域への半径を示している、本発明の特徴を具体化するボール要素およびスプール要素の頂面図である。本発明はその精神および必須の特徴から逸脱することなくいくつかの形に具体化することができる。本発明の範囲は特定な説明よりもむしろ後記請求の範囲に規定されている。それ故請求の範囲の意義および均等範囲内に属するすべての具体例は請求の範囲に包含されることが意図される。好ましい具体例の説明図１は、増強された血小板分離効率を持つ血液処理チャンバー１２を有する血液遠心機１０を図示する。チャンバー１２の境界は、回転するスプール要素１８とボール要素２０の間の環状ギャップ１６内に支持された可撓性処理容器１４によって形成される。図示した好ましい具体例においては、処理容器１４は細長いチューブ（図３を見よ）の形を取り、それは使用前図２に示すようにスプール要素１８のまわりに巻かれる。この遠心機構造のそれ以上の詳細は、ここに参照として取入れた「増強収量血小板システムおよび方法」と題する米国特許第５，３７０，８０２号に述べられている。ボールおよびスプール要素１８および２０は、ヨーク２２上を図４Ａ／４Ｂが示す直立位置と、図１および図５が示す懸架位置の間を回動される。直立位置（図４Ａを見よ）にある時、スプールおよびボール要素１８および２０はユーザーによるアクセスへ提供される。ある機構がスプールおよびボール要素が図４Ｂが示すように相互に分離された位置を取ることを許容する。この位置において、スプール要素１８はスプール外表面をアクセスのため露出するためボール要素２０の内側区域から少なくとも部分的に外にある。露出した時、ユーザーは容器１４を図２が示すようにスプール要素１８のまわりに巻くことができる。スプール要素１８上のピン１５０（例えば図６，１０および１１を見よ）は容器１４をスプール要素１８上に固定するため容器１４上の穴と係合する。ある機構（図示せず）はまた、スプールおよびボール機構１８および２０が図４Ａに示すように相互に協力する位置を取ることを許容する。この位置において、スプール要素１８および固定した容器１４はボール要素２０の内側区域内に包囲される。直前に記載したスプールおよびボール要素１８および２０の相対的運動を生じさせるためのこれ以上の詳細は、ここに参照として取入れる「分離チャンバーへのアクセスを提供する分離し得るボールおよびスプール要素を備えた遠心機」と題する米国特許第５，３６０，５４２号に開示されている。閉じた時、スプールおよびボール要素１８および２０は、図１および５が示すように、懸架位置へ回動することができる。懸架した時、スプールおよびボール要素１８および２０は作業位置にある。作業において、遠心機１０はスプールおよびボール要素１８および２０を軸２８のまわりを回転し、処理チャンバー１２内に遠心場をつくる。遠心場の放射方向境界（図１を見よ）は、ボール要素２０の内壁２４およびスプール要素の外壁２６によって形成される。このボール内壁２４は高Ｇ壁と定義される。スプール外壁２６は低Ｇ壁を形成する。臍帯３０（図１を見よ）は、遠心場内の処理容器１４の内部と、そして遠心場外にあるポンプおよび他の静止部品と連通する。非回転（ゼロオメガ）ホルダー３２が臍帯３０を懸架したスプールおよびボール要素１８および２０の上方の非回転位置に保持する。ヨーク２２上のホルダー３４は臍帯３０の中間部分を懸架したスプールおよびボール要素１８および２０のまわりを第１の速度（１オメガ）で回転する。他のホルダー３６は、臍帯３０を１オメガの速度の２倍の第２の速度（２オメガ速度）で回転し、その速度で懸架したスプールおよびボール要素１８および２０も回転する。臍帯３０のこの既知の相対的回転はそれを非ねじれ状態に保ち、この態様で回転シールの必要性を回避する。スプールおよびボール要素１８および２０が軸２８のまわりを回転する時、血液が臍帯３０を通って容器１４内へ導入される。血液は回転軸２８のまわりの容器１４内の周方向通路を流れる。血液を運搬する時、容器１４の側壁はスプール要素１８の外（低Ｇ）壁２６およびボール要素２０の内（高Ｇ）壁２４の輪郭と一致するように膨張する。図示した好ましい具体例（図２および３を見よ）においては、処理容器１４は二つの機能的に異なる処理コンパートメント３８および４０に分割されている。さらに詳しくは（図２および３を見よ）、第１の周辺シール４２は容器１４の外縁を形成する。第２の内側シール４４は回転軸２８に対して一般に平行に延び、容器１４を第１の処理コンパートメント３８と第２の処理コンパートメント４０とに分割する。臍帯３０から延びるチューブへ取付けた３個のポート４６，４８，５０は第１のコンパートメント３８と連通する。臍帯３０から延びるチューブへ取付けた２個の追加のポート５２および５４は第２のコンパートメント４０と連通する。図６が最良に示すように、５個のポート４６ないし５４は容器１４の上縁に沿って並んで配置される。容器１４がスプール要素１８へ固定される時、ポート４６ないし５４はすべて回転軸２８に対して平行に配向される。スプール要素１８の外壁２６は舌区域５６を含み、容器１４が使用のためスプール要素１８へ固定される時舌区域５６に対してポート４６ないし５４が乗せられる。舌区域５６は回転軸２８から等半径の円弧に沿って延びる。このようにすべてのポート４６ないし５６は回転軸２８から同じ半径距離においてコンパートメント３８および４０中へ開いている。各処理コンパートメント３８および４０は、今から詳細に記載するように、別々のそして異なる分離機能を果たす。第１処理コンパートメント内の分離第１処理コンパートメント３８は全血（ＷＢ）をポート４８を通って受入れる。図７が最良に示すように、全血は第１コンパートメント３８内の遠心場において高Ｇ壁２４へ向かって動く赤血球（ＲＢＣ，数字９６で指定）、および低Ｇ壁２６へ向かってＲＢＣ９６の運動によって移動する血小板リッチ血漿（ＰＲＰ，数字９８により指定）に分離する。ポート５０（図３および６を見よ）はＲＢＣ９６を第１コンパートメント３８から運搬し、ポート４６はＰＲＰ９８を第１コンパートメント３８から運搬する。第１処理コンパートメント３８において、界面（数字５８により指定）（図７を見よ）と呼ばれる中間層がＲＢＣ９６とＰＲＰ９８の間に形成される。効果的分離条件が存在しなければ、血小板はＰＲＰ９８を離れ、そして界面５８上に沈降し、それによって第１コンパートメント３８からポート４６によって運ばれるＰＲＰ９８中の血小板の数を低下させることがある。第１コンパートメント３８（図３および７を見よ）は、ＰＲＰ収集ポート４８とＷＢ入口ポート５０の間に配置された第３の内部シール６０を含んでいる。第３の内部シール６０は回転軸２８に一般に平行な第１の区域６２を含んでいる。第３のシールはまた、ＷＢ入口ポート４８から第１コンパートメント３８中の周方向ＷＢ流の方向に外側へ屈曲するドッグレッグ区域６４を含んでいる。このドッグレッグ区域６８はＰＲＰ収集ポート４８の直下で終わっている。第１コンパートメント３８（図３を見よ）はまた、ＷＢ入口ポート４８とＲＢＣ収集ポート６６の間に位置する第４の内部シール６６を含んでいる。第３のシール６８と同様に、第４のシール６６は回転軸２８と一般に平行な第１の区域６８と、ＲＢＣ収集ポート５２から第１コンパートメント３８内の周方向ＷＢ流の方向に外側へ屈曲したドッグレッグ部分７０を含んでいる。この第４のシール６６のドッグレッグ部分７０は第３のシール６０の直下をそれをこえて延びている。ドッグレッグ部分７０は第２の内部シール４４によって形成された縦方向側縁と反対側の第１コンパートメントの縦方向側縁近くで終わっている。第３および第４の内部シール６０および６６は合同して最初回転軸に沿って延び、次に第１コンパートメント３８内の意図した周方向流の方向に開くように屈曲しているＷＢ入口通路７２を形成し、内部を図７に示すＷＢ入口区域７４に区画する。図７が最良に示すように、ＷＢ入口区域７４はＰＲＰ収集区域７６に隣接している。この近接した並置関係は血小板をＰＲＰ収集区域７６へ押しやる動的流れ条件をつくり出す。さらに詳しくは、ＲＢＣ９６が遠心力に応答して高Ｇ壁２４へ向かって沈降する速度は、第１コンパートメント３８内のどこよりもＷＢ入口区域７４において最大である。チャンバー内の遠心中のＲＢＣ９６の分布のこれ以上の詳細は、Ｂｒｏｗｎ，“ＴｈｅＰｈｙｓｉｃｓｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｌｏｗＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅＣｅｌｌＳｅｐａｒａｔｉｏｎ”，ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＯｒｇａｎｓ，１３（１）：４−２０（１９８９）に述べられている。ＷＢ入口区域７４中の低Ｇ壁２６へ向かって移動する比較的多い血漿体積がある。その結果、低Ｇ壁２６へ向かって比較的大きい放射方向血漿速度がＷＢ入口区域７４内に発生する。低Ｇ壁２６へ向かってこれらの大きい放射方向速度は多数の血小板をＲＢＣ９６から隣接ＰＲＰ収集区域７６中へ洗い出す。第４の内部シール６６と、第２の内部シール４４と、そして第１の周辺シール４２の下方部分は合同してＲＢＣ収集通路７８（図７，８を見よ）を形成する。ＲＢＣ収集通路７８は最初回転軸２８に沿って延び、次にＲＢＣ収集区域８０を含む意図したＷＢ周方向流路の端部近くで開くように周方向通路中に屈曲する。図８が最良に示すように、第１コンパートメント３８の低Ｇ側を境界するスプール要素１８の外壁２６の輪郭表面は、回転軸２８からのその放射方向距離が絶えず変化する。どの時点でもスプール要素１８の外（低Ｇ）壁２６は回転軸２８に関して等半径輪郭を含まない。他方、第１のコンパートメント３８の高Ｇ側を境界するボール要素２０の内側（高Ｇ）壁２４は、放射方向輪郭が変化する第１コンパートメント３８内の二つの局所化された軸方向に整列した区域を除いて、回転軸２８に関して等半径である。第１コンパートメント３８を境界するスプール要素１８の外（低Ｇ）壁２６とボール要素の内（高Ｇ）壁上のこれら輪郭表面の並置は、コンパートメント３８の内部構造がつくる分離条件をさらに増強する。さらに詳しくは、高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６の並置した表面輪郭は第１コンパートメント３８のＰＲＰ収集区域７６中に第１の動的流れゾーン８２をつくり出す。そこでは、高Ｇ壁２４の輪郭は第１および第２のテーパー表面８４および８６を含むテーパー楔（図９を見よ）を形成する。これら表面は高Ｇ壁２４から低Ｇ壁２６へ向かって突出する。第１のテーパー表面８４のスロープは第２のテーパー表面２６のスロープより小さい。すなわち第２のテーパー表面８６は第１のテーパー表面８４よりもピッチが急である。テーパー表面８４および８６から放射方向に横断して、スプール要素１８の低Ｇ外壁２６は平坦表面８８（図１０および１３を見よ）を形成する。その放射方向寸法（図８が示す）において、平坦表面８８は最初減少し、次に第１コンパートメント３８中のＷＢ流の方向に半径が増加する。平坦表面８８はこれによって低Ｇ壁２６に沿った遠心場に減少次に増加を提供する。平坦表面８８は、スプールおよびボール要素１８および２０へそれらの相互に分離したおよび相互に協力する位置間の運動を受入れるための第１および第２のテーパー表面８４および８６のための隙間を提供する。平坦表面８８はまた、後で詳しく記載するように、ＷＢ入口区域７４において高Ｇ壁２４と対面する平坦表面１０６（図９を見よ）と協力して第２の動的流れゾーン１０４をつくり出す。図１４ないし１６が示すように、第１のゾーン８２中の対面する第１の表面８４と平坦表面８８は、それに沿ってＰＲＰ層９８が延びる低Ｇ壁２６に沿った狭くなった通路９０を形成する。図１４ないし１６に図解的に示すように、テーパー表面８６は第１コンパートメント３８の高Ｇ壁２４に沿った流体流を転換し、界面５８およびＲＢＣ９６をＰＲＰ収集ポート４６から遠方へ保ち、同時にＰＲＰ９８がＰＲＰ収集ポート４６へ到達するのを許容する。この流れ転換はまた、ＰＲＰ収集区域７６内の界面５８の配向を変える。第２のテーパー表面８６は関連する界面コントローラ（図示せず）により容器の側壁を通して観察のため界面２６をディスプレーする。界面コントローラーの好ましい具体例のこれ以上の詳細は、ここに参照として取入れる米国特許第５，３１６，６６７号に記載されている。界面コントローラーはテーパー表面８６上の界面２６の位置をモニターする。図１４ないし１６が示すように、テーパー表面８６上の界面５８の位置は、それぞれのポート４８，５０および４６を通るＷＢ，ＲＢＣ９６およびＰＲＰの相対的流量を制御することによって変えることができる。コントローラー１３４は、ＰＲＰ収集ポート４６へ導く狭くなった通路９０から遠方のテーパー表面８６上の所定の好ましい位置（図１５が示している）に界面５８を保つように第１コンパートメント３８から引かれるＰＲＰ９８の流量を変化させる。その代わりに、または組合せて、コントローラー１３４は第１コンパートメント中へ導入されるＷＢの流量、または第１のコンパートメント３８からＲＢＣが運搬される流量、またはその両方を変化させることによって界面５８の位置を制御することができよう。図示した好ましい具体例（図１７ないし１９を見よ）においては、テーパー表面８６の長軸９４はＰＲＰポート４６の軸９２に関して非平行角αに配向されている。角αは０°（すなわち図１７が示すようにポート軸９２に表面軸９４が平行な時）よりも大きいが、しかし好ましくは図１９が示すように約４５°より小さい。最も好ましくは、角αは約３０°である。角αが０°近くである時（図１７を見よ）、ＲＢＣ９６とＰＲＰ９８間の界面の境界はテーパー表面８６に沿って均一でない。その代わり、界面５８の境界はポート４６へ離れた表面８６の区域に沿ってテーパー表面８４へ向かってふくらむ。ＲＢＣは狭くなった通路９０中へ、そしてＰＲＰポート４６を出て行くＰＲＰ９８中へこぼれ出す。角αが４５°またはその近くである時（図１９を見よ）、ＲＢＣ９６とＰＲＰ９８間の界面５８はやはりテーパー表面８６に沿って均一でない。その代わり、界面５８の境界はポート４６へ近い表面８６の区域に沿ってテーパー表面８４へ向かってふくらむ。ＲＢＣ９６は再び狭い通路９０中へそしてＰＲＰポート４６を出るＰＲＰ９８中へこぼれる。図１８が示すように、所望の角αを提供することにより、収集したＰＲＰ９８は実質上ＲＢＣ９６および白血球不含に保たれる。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６の並置した表面輪郭は第１コンパートメント３８のＷＢ入口区域７４に第２の動的流れゾーン１０４をさらにつくり出す。そこでは、高Ｇ壁２４の輪郭は、テーパー表面８４および８６の下方で回転軸２８に沿って離間した平坦表面１０６（図９を見よ）を形成する。この平坦表面１０６も既述の低Ｇ壁２６上の表面８８と対面する（図１３を見よ）。その放射方向寸法（図８が示す）において、高Ｇ壁２４上の平坦表面１０６は、第１コンパートメント３８中のＷＢ流の方向において半径が最初減少し、次に増大する。平坦表面１０６はそれによって高Ｇ壁２４に沿った遠心場に最初減少次に増大を提供する。第１および第２のゾーン８２および１０４の境界は高Ｇ壁２４上で相互に軸方向に一般に整列し（図７を見よ）、そして低Ｇ壁２６上の平坦表面８８の境界と放射方向に整列している（図１３を見よ）。この第１および第２のゾーン８２および１０４はそれ故第１コンパートメント３８内で回転軸２８に沿って離間した関係において周方向に重なっている。この二つのゾーン８２および１０４の並列は、ＷＢ入口区域７４およびＰＲＰ収集区域７６の両方において動的流れ条件を増強する。第２ゾーン１０４の放射方向に対向する平坦表面８８および１０６は、ＷＢ入口区域７４の高Ｇ壁２４上に流れ制限ダムを形成する。ＷＢ入口通路７２内のＷＢの流れは一般に混乱し、均一でない（図７が示すように）。ＷＢ入口区域７４中のゾーンダム１０４はＷＢ流を減少した通路１０８へ制限し、それによって低Ｇ壁２６に沿った第１コンパートメント３８中へのＷＢの一層均一な灌流を生じさせる。第１および第２のゾーン８２および１０４の並列は、ＷＢのこの均一な灌流をＰＲＰ収集区域７６へ隣接して、そして界面５８の好ましい制御された位置が横たわる平面とほぼ同じ平面内に配置する。一旦ゾーンダム１０４の狭くなった通路１０８をこえると、ＰＢＣは遠心力に応答して高Ｇ壁２４へ向かって急速に動く。ゾーンダム１０４の狭い通路１０８はＷＢをおよそ界面５８の好ましい制御された高さにおいて入口区域７４中へもたらす。界面５８の制御された高さより下方又は上方において入口区域７４中へもたらされたＷＢは直ちに界面の高さを探し、そうしながらそのまわりを動揺し、界面５８に沿った望ましくない二次流れおよび動揺を生じさせる。ＷＢをおよそ界面レベルにおいて入口区域７４へ導入することにより、ゾーンダム１０４は二次流および界面５８に沿った動揺の頻度を減らす。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６の並置した表面輪郭は、第１コンパートメント３８のＷＢ入口区域７４およびＰＲＰ収集区域７６をこえて第３の動的流れゾーン１１０をさらにつくり出す。そこでは（図８，１０および１１を見よ）、低Ｇ壁２６の表面１１１は、ＷＢ流方向に高Ｇ壁２４へ向かって回転軸２８の遠方へ外側へテーパーしている。このゾーン１１０において、表面１１１から横断する高Ｇ壁表面１１３はコンスタントな半径を維持する。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６に沿った輪郭のこの並列は、ＰＲＰ収集区域７６の方向に遠心力場に一般に直交する動的周方向血漿流条件をつくり出す。この方向への周方向血漿流条件は、既述した高い放射方向区域血漿流条件がより多くの血小板を界面５８から掃引するように存在するＰＲＰ収集区域７６へ向かって界面５８を連続して引き戻す。同時に向流パターンが界面５８の他の重い成分（白血球、単球および顆粒球）をＰＲＰ９８の流れから離れてＲＢＣ塊中へ循環し戻すように作用する。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６の並置した表面輪郭は、第１コンパートメント３８内のＲＢＣ収集区域８０に第４の動的流れゾーン１１２をさらにつくり出す。そこでは、低Ｇ壁２６の表面１１５は高Ｇ壁２４へ向かって放射方向にステップし、他方高Ｇ壁２４は等半径にとどまる。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６のこの並列はＲＢＣ収集区域８０に段上り障壁ゾーン１１２をつくり出す。段上り障壁ゾーン１１２は高Ｇ壁２４に沿ってＲＢＣ塊中へ延び、それと対面する等半径高Ｇ壁２４間に制限された通路１１４（図８を見よ）をつくる。制限された通路１１４は高Ｇ壁２４に沿って存在するＲＢＣ９６がＲＢＣ収集通路７８によって収集のため障壁ゾーン１１２をこえて動くことを許容する。同時に、段上り障壁ゾーン１１２はＰＲＰ９８がそれをこえて通過するのをブロックし、ＰＲＰ９８を第１，第２および第３のゾーン８２，１０４および１１０によってつくり出された動的流れ条件内に保つ。図３が示すように、ＲＢＣ収集通路７８のドッグレッグ部分７０はやはりテーパーしている。このテーパーにより、通路７８はＲＢＣ収集区域８０により大きい断面を提供する。ドッグレッグ部分７０のテーパーは、好ましくは通路７８内の流体抵抗を比較的コンスタントに保ち、同時に通路７８の利用し得る分離および収集区域を最大にするように、低Ｇ壁２６のテーパーに関して調和される。ドッグレッグ部分７０のテーパーはプライミングの間通路７８からの空気の除去を容易化する。第２処理コンパートメント内での分離第２処理コンパートメント４０はポート５６（図２０がその内部を図示する）を通って第１処理コンパートメント３８からＰＲＰ９８を受入れる。ＰＲＰは第２コンパートメント４０の遠心場において高Ｇ壁２４へ向かって動く血小板濃縮物（ＰＣ，数字１１６によって指定）と、ＰＣの動きによって低Ｇ壁２６へ向かって移動する血小板プア血漿（ＰＰＰ，数字１１８によって指定）とに分離する。ポート５４はＰＰＰ１１８を第２コンパートメント４０から運搬する。ＰＣ１１６は後で懸濁しそして外部の貯蔵容器へ輸送のため第２コンパートメント４０内にとどまる。第２コンパートメント４０（図３を見よ）は、ＰＲＰ入口ポート５６とＰＰＰ収集ポート５４の間に第５の内部シール１２０を含んでいる。第５のシール１２０は第２のシール４４に対して一般に平行に第１の区域１２２を延び、次にドッグレッグ１２４において第２コンパートメント４０内の周方向ＰＲＰ流の方向に屈曲する。ドッグレッグ部分１２４は第２の内部シール４４によって形成された縦方向側縁と反対側の第２コンパートメント４０の縦方向側縁近くで終わっている。第５の内部シール１２０，第２の内部シール４４，および第１の周辺シール４２の下部区域は、合同してＰＰＰ収集通路１２６を形成する。ＰＰＰ収集通路１２６はＰＰＰをその開いた端において受入れ、そこからＰＰＰをＰＰＰ収集ポート５４へ運搬する。ＰＲＰはＰＲＰ入口区域１２８（図２０を見よ）において第２コンパートメント４０へ入る。ＰＲＰは軸方向通路においてポート５６を通って区域１２８へ入る。ＰＲＰは周方向通路を反対側縦側縁へ向かって離れる。これはＰＲＰ入口区域１２８内にテイラーカラムと呼ばれる渦流パターン１３０（図２０を見よ）を発生させる。渦流パターン１３０は回転軸２８に一般に平行な軸１３２のまわりを循環し、チャンバー４０の周方向流路を縦方向に横断してポート５６の出口から引張る。渦流パターン１３０は、ＰＲＰ入口区域１２８をこえて位置する第６の流れゾーン１４０中にＰＣ１１６およびＰＰＰ１１８への分離のため、ＰＲＰを所望の周方向流路中へ灌流する。図示した好ましい具体例においては、低Ｇ壁２６の表面はＰＲＰ入口区域１２８において第５の動的流れゾーン１３４を形成するように輪郭されている。流れゾーン１３４は渦流パターン１３０の灌流効果を制御する。さらに詳しくは、第５の流れゾーン１３４において、低Ｇ壁２６の表面はＰＲＰ入口区域１２８において段上りみね１３６を形成するように高Ｇ壁２４へ向かって放射方向にステップしている（図８，１３および２０を見よ）。第５の流れゾーン１３４において、低Ｇ壁は次にみね１３６から周方向ＰＲＰ流の方向に向かってテーパー表面１３８を形成するように、高Ｇ壁２４から遠方へ放射方向にくぼんでいる。高Ｇ壁２４は第５の流れゾーン１３４および第２コンパートメントの残部を通じて等半径を保っている。段上りみね１３６はＰＲＰ入口区域１２８の放射方向幅を減少する。この減少した放射方向幅は渦流パターン１３０の強さを減らし、このため血小板上の剪断率およびその後の剪断応力を低下させる。減少した放射方向幅はまた、血小板が渦流パターン１３０内に滞留する時間を減らす。剪断応力およびそのような剪断応力への露出時間の両方を減らすことにより、減少した放射方向幅は血小板への損傷の可能性を減少する。減少した放射方向幅はまた、図２１が示すように、渦流パターン１３０に比較してより少なく制限された面積を有する流れパターン１３０’をつくる。追尾するテーパー表面１３８はまた、一層制限された渦流パターン１３０から低Ｇ壁２６へ向かってそして第６の流れゾーン１４０中へＰＲＰの灌流をゆるやかにさらに誘導する。結果は第６の流れゾーン１４０におけるＰＲＰからのＰＣの一層効果的な分離である。第６の流れゾーン１４０はＰＲＰ入口区域１２８よりも大きい放射方向幅を持っている。この大きい放射方向幅は、実際の分離のためより大きい体積が存在することを提供する故に望ましい。ＰＲＰ入口区域１２８の放射方向幅はＰＲＰからのＰＣの分離において渦流パターン１３０の利益を最適化するために重要であると信じられる。もし放射方向幅が過大であれば（図２１に示すように）、生成する渦流パターン１３０’はよく制限されず、そして一層激しい。血小板は流れパターン１３０中により長く保持され、同時に高い剪断応力へ服させられる。他方、もしＰＲＰ入口区域の放射方向幅が過小であれば（図２２が示すように）、放射方向幅が減少するにつれ３乗比例的に増加する増加する流れ抵抗が渦流パターンを小さい放射方向幅の外のより大きい放射方向幅およびより小さい流れ抵抗が存在する区域中へシフトすることを生じさせるであろう。このため渦流パターンはＰＲＰ入口区域１２８内に発生しないであろう。その代わりに流れパターン１３０”が渦流をより良く誘導するより大きい放射方向幅が存在するＰＲＰポート５６との軸方向整列から外れて形成されるであろう。周方向分離通路の有効長が短かくなり、分離効率を低下させるように導かれる。さらに、発生するシフトした渦流パターン１３０はよく制限される可能性はなく、このため血小板を望ましくない剪断応力および滞留時間へ服させるであろう。渦流パターン１３０の良く制限された制御を提供する広過ぎる放射方向幅とそれを達成する減らされた幅の間を区別するために無元パラメーター（λ）を使用することができる。米国特許第５，３１６，６６７号に開示されているように、無元パラメーター（λ）は角速度、チャンネル厚みもしくは放射方向幅、動的粘度、およびチャンネルの軸方向高さの組合せた属性を正確に特徴化し、以下のように表わされる。ここに、Ωは角速度（ラジアン／秒）であり、ｈはチャンバーの放射方向深さ（または厚み）（cm）であり、 νは分離されている流体の動的粘度（cm²／秒）であり、そしてＺはチャンバーの軸方向高さ（cm）である。パラメーター（λ）≦１００を提供するのに十分なＰＲＰ入口区域１２８の減少した放射方向幅が図２０に示した望ましい限られた渦流条件を促進するものと信じられる。約４０ないし５０のパラメーターが好ましい。より大きい第６の流れゾーン１４０中の放射方向幅により（角速度および分離されるＰＲＰの動的粘度は実質上同じに維持されるとして）、パラメーター（λ）は第６の流れゾーン１４０において有意に大きくなるであろう。パラメーター（λ）は典型的には第６の流れゾーン１４０において５００付近およびそれ以上になることが予期できる。単位流量あたりの圧力の変化として表した流れ抵抗は、ＰＲＰ入口区域１２８中の狭い放射方向幅が、図２２が示すように、渦流パターン１３０のシフトを発生させる境界を決定するために使用することができる。実験的証拠は、渦内の流れ抵抗が、血漿が０．１cm幅、１．０cm長さ、および５．０cm高さの空間を３０ ml／分で流れ、３２８０ＲＰＭで回転されるときに遭遇する流れ抵抗に均等な約９０ダイン秒／cm⁴に達する時に区域１２８内に渦流シフトが発生することを示唆する。高Ｇおよび低Ｇ壁２４および２６の並置した表面輪郭は、第２コンパートメント４０のＰＲＰ入口区域１２８をこえて第６の動的流れゾーン１４０をさらにつくる。ここでは、低Ｇ壁２６の表面１４１は回転軸２８から外側へ高Ｇ壁２４へ向かって第２コンパートメント４０内の灌流ＰＲＰ流の方向にテーパーしている。このゾーン１４０において、高Ｇ壁２４はコンスタントな半径を保つ。第６の流れゾーン１４０におけるテーパーした低Ｇ壁２６はＰＣの実質上大部分の分離が発生するより大きい放射方向幅を提供する。典型的には、ＰＣ分離の大部分は第６の流れゾーン１４０の最初の半セグメント内で発生する。ＰＣは高Ｇ壁２４に沿って第６の流れゾーン１４０のこの半セグメントにおいて大量に沈着し、この半セグメントにおいて高Ｇ壁に沿って厚さ１mmほどの層を形成する。第６の流れゾーンのこの半セグメント中の大きい放射方向幅は必要な分離体積を悪く減少することなくＰＣの濃縮体積を収容する。図示した好ましい具体例においては、関連するＰＰＰ収集通路１２４のドッグレッグ部分１２４もテーパーしている。ドッグレッグ部分７０のテーパーと同様に、ドッグレッグ部分１２４のテーパーは好ましくはＰＰＰ収集通路内の流体抵抗を比較的コンスタントに保つように低Ｇ壁２６のテーパーに関して調和される。このテーパーはまたプライミングの間通路１２６からの空気の除去を容易化する。図８および１０が最良に示すように、第１の流れゾーン８２（第１コンパートメント３８中の）と第５の流れゾーン１３４（第２コンパートメント４０中の）との間のスプール要素１８の低Ｇ壁２６の表面１４２は、第１のゾーン８２へ向かって第５のゾーン１３４からの方向に高Ｇ壁２４から遠方へテーパーしている。高Ｇ壁２４の放射方向に対面する表面は等半径を保つ。ＰＰＰ収集ポート５４（第２コンパートメント４０中の）と軸方向に整列したＰＰＰ収集通路１２６の部分、およびＲＢＣ収集ポート５２（第１コンパートメント３８中の）と軸方向に整列したＲＢＣ収集通路７８の部分は、この低Ｇ壁表面１４２と対向する高Ｇ壁の間に支持される。表面１４２はＰＲＰ入口区域１２８とＷＢ入口区域７４の間のスムースな過渡を提供する。図２３は、スプール要素１８およびボール要素２０に沿った上述の主要表面区域についての半径ＡないしＧを示す。以下の表は好ましい実施例におけるこれら半径の寸法をリストする。半径寸法（インチ）Ａ０．０３５Ｂ３．０６２Ｃ３．０６８Ｄ２．９７９Ｅ３．１６４Ｆ３．０７０Ｇ２．９６９好ましい実施例における表面の軸方向高さは３．２０３インチである。好ましい実施例（図１４を見よ）において、表面８４は高Ｇ壁から０．２６８インチの距離（図１４の寸法Ｈ）を突出する。表面８４の周長（図１４の寸法Ｉ）は０．９３８インチであり、そしてテーパー表面８６の長さ（図１４の寸法Ｊ）は０．３４３インチである。テーパー表面８６の角度は２９度である。好ましい実施例（図９を見よ）においては、表面１０６は高Ｇ壁から０．１０３インチの距離（図９の寸法Ｋ）を突出する。表面１０６の周長（図９の寸法Ｌ）は１．５０２インチである。本発明の種々の特徴は以下の請求の範囲に述べられている。

Claims

【特許請求の範囲】１．全血を赤血球と、そして血小板を担持している血漿成分とに分離するため回転軸のまわりを回転させるためのチャンバーであって、高Ｇ側より回転軸近くへ配置された低Ｇ側を有する分離ゾーンを形成する第１および第２の離間した壁にして、分離ゾーンは全血が高Ｇ側へ向かって赤血球へそして低Ｇ側へ向かって血漿成分へ分離し始めるように分離ゾーンヘ入る入口区域を含んでいる第１および第２の離間した壁と、分離ゾーンの入口区域中の血漿成分を収集するため入口区域の低Ｇ側と連通するポートと、入口区域中の全血の流れを減少した通路へ制限する高Ｇ側上の流れ制限ダム、を備えているチャンバー。２．分離ゾーンの高Ｇ側で赤血球を収集するための、入口区域から離間している第２のポートを含んでいる請求項１のチャンバー。３．入口区域において赤血球と血漿成分との間に界面が形成され、この界面は平面に配置され、減少した通路は全血の流れを入口区域において前記界面と実質上整列した平面に指向させる請求項１のチャンバー。４．放射方向に回転軸へ近い低Ｇ壁と、低Ｇ壁よりも回転軸から放射方向に遠く離れた高Ｇ壁を分離チャンバー内に形成するように回転軸のまわりで回転のため作動し得る分離チャンバーを備え、分離チャンバーの第１の区域内で高Ｇ壁へ向かって赤血球の分離を開始し、そして第１の区域内で低Ｇ壁へ向かって放射方向に動きそして血小板を懸濁液中へ洗い出す血漿の流れをつくり出すように全血を分離チャンバーの第１の区域へその回転の間導入する入口を備え、前記第１の区域の全血の流れを減少した通路へ制限する高Ｇ壁上の第１の流れ制限ダムを含んでおり、そして前記第１の区域において血漿および洗い出された血小板の放射方向流を分離チャンバーから輸送のため第１の区域の出口へ指向させる高Ｇ壁上の第２の流れ制限ダムを備えている全血から血漿と血小板の懸濁液を分離するための装置。５．前記入口は、全血を前記第１の区域中へ回転軸のまわりを一般に周方向に延びる通路において運搬する請求項４の装置。６．赤血球をチャンバーから輸送のため高Ｇ壁上の減少した通路を通って出口へ指向させる第３の流れ制限ダムをさらに含んでいる請求項４の装置。７．第１の区域において赤血球と血漿の間に平面に配置された界面が形成され、減少した通路は第１の区域において赤血球の流れを界面の平面と実質上整列した平面に指向させる請求項４の装置。８．放射方向に回転軸へ近い低Ｇ壁と、低Ｇ壁よりも回転軸から放射方向に遠く離れた高Ｇ壁を分離チャンバー内に形成するように回転軸のまわりを分離チャンバーを回転するステップ、分離チャンバーの第１の区域内で高Ｇ壁へ向かって赤血球の分離を開始し、そして第１の区域内で低Ｇ壁へ向かって放射方向に動きそして血小板を懸濁液中へ洗い出す血漿の流れをつくり出すように全血を分離チャンバーの第１の区域へその回転の間減少した通路を通って導入するステップ、第１の区域内において血漿および洗い出した血小板の放射方向流を分離チャンバーから輸送のため第１の区域の出口へ指向させるステップ、を含んでいる全血から血漿と血小板の懸濁液を分離する方法。９．分離チャンバーから赤血球を輸送するステップをさらに含んでいる請求項８の方法。 10．赤血球を減少した通路を通って高Ｇ壁に沿ってチャンバーから輸送のための出口へ指向させるステップをさらに含んでいる請求項８の方法。 11．放射方向に回転軸へ近い低Ｇ壁と、低Ｇ壁よりも回転軸から放射方向に遠く離れた高Ｇ壁を分離チャンバー内に形成するように回転軸のまわりを分離チャンバーを回転するステップ、分離チャンバーの第１区域内で高Ｇ壁へ向かって赤血球の分離を開始し、そして第１区域内で低Ｇ壁へ向かって放射方向に動きそして血小板を懸濁液中へ洗い出す血漿の流れをつくり出し、第１の区域において平面内に横たわる界面を赤血球と血漿の間に形成するように、全血を分離チャンバーの第１の区域へその回転の間導入するステップ、第１の区域において全血の流れを前記界面の平面と実質上整列した平面において制限された通路を通って指向させるステップ、第１の区域内において血漿および洗い出した血小板の放射方向流を分離チャンバーから輸送のため第１の区域の出口へ指向させるステップ、を含んでいる全血から血漿と血小板の懸濁液を分離する方法。 12．分離チャンバーから赤血球を輸送するステップをさらに含んでいる請求項１１の方法。 13．赤血球を減少した通路を通って高Ｇ壁に沿ってチャンバーから輸送のための出口へ指向させるステップをさらに含んでいる請求項１１の方法。