KR0137934B1 - 혈액 분리 및 방사 시스템 - Google Patents

혈액 분리 및 방사 시스템

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KR0137934B1
KR0137934B1 KR1019900001226A KR900001226A KR0137934B1 KR 0137934 B1 KR0137934 B1 KR 0137934B1 KR 1019900001226 A KR1019900001226 A KR 1019900001226A KR 900001226 A KR900001226 A KR 900001226A KR 0137934 B1 KR0137934 B1 KR 0137934B1
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에이치. 리 큐
비. 모리스 리빙스톤
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리챠드 제이. 그로찰라
데라코스 인코포레이티드
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Abstract

내용없음

Description

혈액 분리 및 방사 시스템
제1도는 본 발명의 원리에 따라 구조된 혈액 분리 및 방사 시스템의 제1실시예를 도시한 부분 단면도.
제2도는 제1도 시스템의 평단면도.
제3도는 원형 튜브 광원을 이용하는 제1도 시스템의 다른 실시예.
제4도는 본 발명의 원리에 따라 구조된 혈액 분리 및 방사 시스템의 제2실시예를 도시한 단면도.
제5도는 제4도 실시예의 유체 분리 구획실의 입면도.
제6도는 제4도 실시예의 유체 분리 구획실의 확대 단면도.
제7도는 제4도 실시예의 유체 분리 구획실의 다른 실시예의 확대 단면도.
제8도는 소정의 혈액 양이 채워진 유체 분리 구획실의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 광원 3 : 커버
6 : 회전 부품 7 : 비회전 부품
8 : 탄성 부재 9 : 축
14 : 분리 및 방사 16 : 내부벽
17 : 외부벽 22 : 모우터
본 발명은 혈액과 같은 다성분 유체의 분리 및 방사 시스템에 관한 것으로서 특히, 광활성 혼합물(photoactivatable compounds)이 접촉된 세포를 혼합물을 활성화시켜 세포 변화를 일으키는 방사에 의해 처리하는 분야에 상기 시스템을 사용하는 것에 관한 것이다.
혈액의 수많은 인간 질병 상태들은 가시광선 또는 자외선 조사에 의한 특정 혈액 성분의 처리에 바람직하게 반응한다. 그러한 처리는 세포내의 면역 유전성을 감소시키거나, 특정 세포를 비활성화시키거나 또는 죽이거나, 바이러스 또는 박테리아를 비활성화시키거나, 바람직한 면역 반응을 활성화시키는데 효과적일 수 있다. 광조사 처리의 어떤 형태는 외부의 약물 또는 혼합물의 도입 없이도 효과적일 수 있는 반면에, 다른 형태는 특정 약물 또는 촉매의 도입을 포함할 수 있다. 후자의 처리 기법중에는 백혈구의 수를 조절하기 위해 광활성 약물을 사용하는 것이 있다. 수많은 인간 질병 상태들은 본래 완전 혈액을 구성하는 세포들의 수에 비해 림프구를 포함한 어떤 형태의 백혈구의 과잉 생성으로 특징지어질 수 있는 것으로 공지되어 있다. 과도한 또는 비정상적인 림프구 수는, 결국 종종 죽음에도 이를 수 있는, 신체 기관의 기능 장애, 백혈구 매개 자가 면역병 및 백혈병 관련병을 갖고 있는 환자들에게 막대한 악영향을 미친다.
에델손에게 허여된 미합중국 특허 제4,321,919호, 제4,398,906호, 제4,428,744호 및 제4,464,166호는 어떤 세포 수의 작용 또는 생존 능력을 개량함으로써 환자들을 구제하는 혈액 처리 방법을 기술하고 있다. 일반적으로, 이들 방법은 자외선(U.V) 방사의 존재하에 DNA로 광 부가물을 형성할 수 있는 소라렌(psoralen)과 같은 용해된 광활성 약품으로 혈액을 처리하는 것을 포함한다. 소라렌과 림프구 핵산 사이에 공유 결합이 생김으로써 처리된 세포의 신진 대사 억제 효과가 발생하는 것으로 믿어진다. 체외 조사에 이어서, 막의 완전성의 붕괴, 세포내의 DNA의 변경, 또는 세포 유효성 또는 생존 능력의 실제적인 손실과 관련된 유사한 조건들에 기여할 수 있는 것으로 믿어지는 세포들이 가속화된 페이스의 자연적인 방법에 의해 깨끗해진 것으로 생각되면, 이러한 세포들은 환자에게 복귀된다.
비록 다수의 소라렌급의 광활성 혼합물이 알려져 있지만, 현재 8메톡시(i-methoxy) 소라렌이 현재 선택되고 있는 혼합물이다. 이 혼합물과 통상의 많은 소라렌에 대한 효과적인 방사선은 U.V.A.스펙트럼으로도 일컬어지는 약 320 내지 400나노미터 범위의 자외선 스펙트럼이다. 광활성 혼합물의 개발이 진행됨에 따라, 바람직한 활성 방사선 스펙트럼의 변화가 생길 수 있음을 기대할 수 있다. 예를 들면, 어떤 질병 상태를 처리하는데는 U.V.B.스펙트럼으로 일컬어지는 280 내지 320나노미터의 자외선 스펙트럼의 광선이 바람직할 수 있다. 방사선 공급원의 적절한 선택은 처리 효율을 증가시키는 것으로 생각되고, 본 명세서에 개시된 본 발명에 사용하기에 명백히 가장 적합한 과정으로서 예측된다.
에델손 방법들의 초기의 시행에 있어서, 완전 혈액이 플라스크, 여과 칼럼, 스펙트로포토미터 큐베트 및 페트리 접시와 같은 도구를 사용하는 시험관내에서 취급되었다. 피조사 혈액 샘플을 용기에 담아, 용기는 방사선 공급원에 인접하여 위치시켰다. 이러한 시스템은 체액이 환자에게 복귀되어야 하므로 엄격한 오염 방지를 필요로 하기 때문에 환자의 체액이 관계되는 본질적으로 필요한 안전 수단을 제공하는데 곤란하다는 특징이 있다. 게다가, 체적이 제한되는 경향이 있는 이러한 방법들은 수많은 기계적인 조종을 특징으로 하고, 일반적으로 임상 및 규정적인 관점에서 수용 불가능하다.
미합중국 특허 제4,573,960호는 테일러에 의해 상기 최초 시행 기술에 진보성이 가해진 것이 기술되었다. 테일러는 소위 불가시 광선(black-light) 형광 튜브같은 상업적으로 이용가능한 광원에 의해 제공된 방사가 에델손의 광활성화된 약제 방법으로 처리하기 위한 세포에 결합되는 실용적인 장치를 기술하였다. 요약하면, 테일러에 의해 기술된 1회용 카세트는 U.V.A를 방사하는 실바니아 F8T5/BLB 벌브같은 다수의 형광 튜브형 광원을 포함하는데, 상기 다수의 형광 튜브형 광원은 동축으로 대직경의 튜브에 차례로 설치되고, 더 큰 직경의 제2외측 튜브내에 밀봉 배열로 차례대로 동축으로 설치된 큰 직경의 튜브내에 각각 동축으로 장착되므로써, 각 방사원 주위의 두 개의 신장된 원통형 캐비티를 가지는 구조를 형성한다. 내측 캐비티는 대기와 양호하게 연통되어 있으므로써 방사원의 냉각을 촉진한다. 외측 캐비티를 형성하는 제2튜브는 피조사 세포를 각각 수용 및 방출하는 입구 및 출구 수단을 추가로 포함한다. 다수의 이러한 구조는 인접 부재의 입구 및 출구 사이에서 연속으로 상호 연결되어 각 외측 캐비티를 통하여 세포의 꾸불꾸불한 유동을 제공한다. 그러므로 중심에 배치된 방사원을 둘러싸는 다수의 캐비티를 통한 세포의 연속적인 유동은 세포의 철저한 처리를 용이하게 한다.
그러나 완전한 실행을 위해서는, 테일러 장치는, 상기 장치를 수용하며 적합한 형태의 피처리 세포를 제공하는 임상적으로 수용 가능한 기구를 필요로 한다. 이러한 기구 및 그 사용 방법은 상술한 미합중국 특허 제4,573,960호에 기술되었다. 상기 특허에 기재된 혈구와 접촉하는 광활성화 시약을 체외에서 광활성시키는 방법은, 환자가 상기 기구에 연결되어 있는 동안 환자로부터 혈액을 연속적으로 수집 및 분리하는 단계와, 분리시에 얻어진 불필요한 혈액 부분을 반환하는 단계와, 필요한 부분이 광활성적으로 처리하는 동안 처리 시스템으로부터 환자를 분리하는 단계와, 그후 처리된 세포가 환자에게 복귀되는 단계를 포함한다. 그러므로 본 발명의 기구 및 방법은 환자의 안전성을 최대화하고 전체 절차를 3단계 또는 3모드로 나누므로써 이러한 광활성화 처리의 다양한 관점을 최적화한다. 제1모드에 있어서, 기구는 혈액이 환자로부터 추출되고 불필요한 부분이 환자에 복귀되는 방식으로 연속적으로 혈액을 수집 및 분리하여, 환자가 장치에 연결된 상태로 모든 것이 수행된다. 그후 필요한 혈액부분과 접촉하는 광활성화 시약을 광활성시키기 위한 방사원을 가동하기 전에, 환자는 제2모드 동안 분리된 혈액 성분에 방사 및 광활성화가 수행되는 동안 기구로부터 분리될 수 있다. 광활성화 후에 처리된 세포는 다양한 기술을 활용하여 제3모드 동안 환자에게 용이하게 복귀될 것이며 상기 기술의 양호한 예는 단순 드립 챔버 중력 이송 주입 라인(a simple drip chamber gravity feed infusion line)이다.
상술한 기구 및 방법이 임상 및 규정 기준에 적합한 시스템을 제공하지만, 임상 및 작업 효율이 보다 높은 시스템을 제공하는 것이 요구되고 있다. 예를 들어, 종래 방법의 제1 및 제2모드를 결합함으로써 필요한 혈액 성분이 혈액 성분이 분리되는 동안 광활성적으로 처리된다. 효율을 개선하고 시스템의 복잡성을 감축하면서, 상술한 미합중국 특허 제4,573,960호 및 미합중국 특허 제4,737,140호에 기술된 종래 장치에서의 작동의 분리 방사 모드에 필요한 혈액 튜브 세트, 밸브, 용기 및 관형 또는 평판 카세트를 제거할 수도 있다. 이와 같은 개선된 설비에 있어서, 분리 공정의 다이나믹 조작 변수가 혈액의 다른 성분의 불필요한 방사를 최소화하면서 필요한 혈액 성분을 제어적으로 방사하는데 사용될 수 있다. 또한 분리된 혈액 성분의 필요한 재혼합은, 초기에 혈액 성분을 분리하는 동일 장치에 의해 방사처리의 최종 시기에 수행될 수 있음으로써, 불필요한 성분만을 환자에게 복귀시키는 중간 단계를 제거한다.
본 발명의 원리에 따르면, 필요한 혈액 성분을 분리 및 방사하는데 유용하게 사용되는 다성분 유체 분리 및 방사 장치가 제공된다. 상기 장치는 밀봉된 외부 구획실을 구비한 회전식 분리 챔버를 포함한다. 구획실의 내벽은 내벽에 대향 배치된 광원의 소정 파장에 대해 투명하다. 분리 및 방사될 유체는 회전식 챔버에 동축되게 배열된 다이나믹 시일(seal)을 통해 지나가는 통로를 통하여 구획실내로 유입된다. 다이나믹 시일을 통과한 후에, 유체는 방사상으로 배열된 통로를 통하여 분리 챔버의 밀봉된 외부 구획실로 유도된다. 분리 챔버가 회전됨에 따라, 외부 구획실내의 유체는 원심력에 의해 분리되어, 그 내층이 챔버의 내벽에 대향된 광원에 선택적으로 노출된다. 분리 및 방사 후에 유체 성분은 분리 챔버내에서 재혼합되어, 유입 통로를 통하여 회수된다.
본 발명의 제1실시예에서, 방사 통로는 분리 챔버 바닥에 위치된다. 제2실시예에서는, 방사 통로가 분리 챔버 상부에 위치되어, 챔버 바닥에 인도되는 분리 챔버내의 추가 통로에 연결된다.
두 실시예는 모두 분리 및 조사 후에 처리된 유체의 효과적인 회수를 용이하게 한다.
제1도는 본 발명의 원리에 따라 구조된 완전 혈액 분리 및 방사 장치가 도시되어 있다. 상기 장치는 회전식 분리 및 방사 챔버(14)를 에워싸는 고정된 하우징(1) 및 커버(3)를 포함한다. 5개의 U자형 U.V.벌브(2) 형태의 광원이 고정된 커버에 달려있다. 벌브는 제2도의 단면 평면도에 도시된 바와 같이 장치의 분리 및 방사 챔버의 내측 주위에 원형 형상으로 배열된다. 벌브는 커버(3)에 부착된 보호 벌브 커버(21)에 의해 그 외주부가 차단되어 있다.
기구의 고정 및 회전 섹션은 그 축 중심에 있는 회전 시일체(60)에 의해 결합된다. 회전 시일체(60)는 상부 비회전 디스크형 부품(7)과 하부 회전 디스크형 부품(6)을 포함한다. 비회전 부품(7)은 탄성 부재(8)에 의해 장치의 중심축(9)에 부착된다. 중앙축은 커버(3)를 관통한 뒤 클램프(31)에 의해 커버(3)에 부착된다. 탄성부재(8)는 비회전 부품(7)의 환상 접촉 표면이 시일체의 회전 부품(6)의 상부 표면과 접촉되도록 비회전 부품(7)을 하방으로 가압하며, 이에 의해 장치의 회전부가 회전될 때 다이나믹 시일체가 형성된다. 회전 시일체는 미합중국 특허 제4,300,717호에 기술된 형태의 것이다.
공급 튜브(13)는 커버(3) 상부로부터 분리 및 방사 챔버의 바닥부까지 축(9)을 통해 연장된다.
말단부가 미생물 필터(12)로 밀봉된 공기 출구(11)가 축(9)으로부터 축방향으로 연장된다. 대안적으로, 공기 출구의 말단부는 살균된 빈 백(bag)에 연결될 수 있다. 분리 및 방사 챔버(14)가 모든 혈액으로 충전됨에 따라 변위된 공기는 공급 튜브(13)와 축(9)의 내벽 사이의 통로를 통과한다. 그 뒤 공기는 필터(12)를 통해 배출되거나 또는 빈 백내로 배출된다. 공급 튜브(13)의 말단부(10)는 튜브를 혈액 공급 라인(도시되지 않음)에 연결시키기 위한 연결부와 결합될 수도 있다.
장치의 회전부는 원통형 외부 구획실(62)을 갖는 연속 시일 분리 및 방사 챔버(14)를 갖는다.
외부 구획실(62)은 외부벽(17)과 광원(2)과 대향된 내부벽(16)을 갖는다. 내부벽(16)은 광원의 파장에 대해 투명한 물질로 되어 있다. 예로서, 아크릴 플라스틱, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 파이렉스 유리 및 실리카는 자외선 및 가시광선에 대해 투명하다. 분리 및 방사 챔버(14)는 척(chuck)(19)내에 장착되고, O-링(20)에 의해 그 안에서 밀봉된다. 척(19)은, 원하는 속도로 척을 회전시키는 하우징 바닥부의 모터(22) 축(39)에 커플링(40)에 의해 연결된다. 챔버가 광원(2)을 중심으로 회전될 때 분리 및 방사 챔버(14)내와 그 외부 구획실(62)내에 원심력이 발생된다. 챔버(14)는 회전 동안에 회전 시일체(60)에 의해 밀봉된 상태로 유지된다. 배출 튜브(30)는 배출 튜브상의 스톱콕(stopcock)을 개방시키므로써 척(19)으로부터 세척수 또는 다른 유체의 배수를 허용한다.
커버(3)는 힌지(18)에 의해 하우징에 연결된다. 힌지는 바람직한 관절 형태로 되어 있어서, 클램프(31)가 풀어져서 축(9)에 대해 개방되면 커버가 올려질 수 있고 간섭없이 축(9)과 공기 출구(11)로부터 이탈될 수 있다.
작동시에는, 모터가 에너지를 받아 챔버내에서 원심력을 발생시키기 위해 분리 및 방사 챔버를 회전시킨다. 원심 운동 속도의 바람직한 범위는 1000 내지 6000RPM이다. 혈액 공급 라인은 공급 튜브(13)와 말단부(10)에 연결되고, 광활성화 혼합물 및 항응고제로 처리된 혈액은 혈액 펌프 또는 중력식 공급 장치에 의해 튜브에 공급된다. 혈액이 시스템에 들어가면, 혈액의 볼륨에 의해 밀려난 공기는 공기 출구(11)와 미생물 필터(12)를 통해 배출되거나, 또는 살균된 빈 백내로 환기된다. 혈액은 모드 튜브를 하향 통과해서 분리 및 방사 챔버(14)의 바닥에 있는 홈이 파인 혈액 수집 웰(15)로 이동된다. 회전 챔버의 원심력은 혈액을 웰(15) 바깥으로 밀어내고, 챔버의 경사 바닥 위로 밀어올려 챔버의 외부 구획실(62)로 이송시킨다. 챔버 바닥과 외부 구획실(62)의 접착부에 계단부(27)가 형성되어, 혈액 전체가 챔버의 바닥 위로 또한 챔버의 내부벽(16)과 접촉됨이 없이 구획실(62)내로 상향 이송된다. 회전 챔버는 분리 및 방사 챔버의 외부벽(17)에 대항하여 혈액에 원심력을 가해, 그곳에서 각각의 혈액 성분의 침강 속도에 따라 세포 분리가 일어난다. 이 원심 분리는 챔버의 외부벽(17)과 접촉된 적혈구 세포의 층(25)을 생성시킨다.
분리된 가장 내부의 층은 플라즈마층(13)을 포함하며, 적혈구 세포층과 플라즈마층 사이에는 본 명세서내에서 연막(buffy coat)층으로 지칭되는 얇은 림프구 강화층(24)이 있다. 따라서, 다른 혈액 성분을 자외선으로부터 보호하는 또다른 작용을 하는 적혈구 세포는 림프구 강화 연막층밖에 위치된다. 혈액 전체의 구성, 즉 분리된 층의 상대적 두께는, 적혈구 세포가 약 45%, 플라즈마가 55%, 연막이 0.1%이다.
림프구의 침강 속도는 연막(24)에 있는 다른 백혈구의 침강 속도보다 느리다. 그래서, 림프구는 플라스마층(23)에 대향된 연막의 측부에 상당히 농축되어 있다. 광원으로부터의 U.V.광선은 제2도에 도시된 바와 같이, 연막(24)의 림프구를 방사하도록, 보호 벌브 커버(21), 분리 및 방사 챔버의 내벽(16) 및 플라스마층(23)을 통해 통과된다. 챔버(14)의 회전력이 연막과 챔버의 외부벽(17)으로 인한 균일한 두께의 플라스마층에 적용되기 때문에, 림프구는 광원에 의해 균일하게 방사된다. 완전 혈액의 성분비와 분리 및 방사 챔버에 공급된 혈액의 부피를 측정함으로써, 방사 노출의 내구성 및 강도는 광활성화 혼합물과 연합된 방사에 대한 림프구의 제어 반응이 이루어지도록 조절가능하다.
소정의 방사 주기가 끝나면, 모터(22)의 작동이 중지되어 분리 및 방사 챔버(14)의 회전이 정지된다. 분리된 혈액 성분은 챔버의 외부 구획실(62)로부터 아래로 흐르고 챔버의 경사 바닥부(26) 아래로 흘러서, 혈액 수집 웰에 모아질 때 재혼합된다. 상기 혈액은 환자에 복귀되도록 공급 튜브(13)를 통해 혈액 수집 웰 밖으로 펌핑된다. 카버(3)로부터 조임 해제된 분리 및 방사 챔버(14), 다이나믹 시일, 샤프트(9) 및 부착된 부품(10 내지30) 등을 포함하는 체액과 접촉하게 되는 시스템의 1회용 부품은 제거되어 처분된다.
제1도에 도시된 실시예는 완전 혈액 250ml와 1650RPM의 회전 속도로 실시하였다. 200RPM 정도의 낮은 회전 속도에서, 혈액은 원심력에 의해 분리 및 방사 챔버의 외벽까지 이동된다. 분리 및 방사 공정이 마쳐진 후, 분리된 혈액 성분은 원심 분리기가 감속되어 정지되면 각도의 감소 및 펌핑에 의해 챔버의 바닥부에서 재혼합된다.
제3도에는 원형 U.V.벌브(2')가 제1도의 U자형 벌브의 위치에 사용된 것과는 다른, 제1도의 실시예의 변경된 형태가 도시되어 있다. 제1도의 실시예와 같이, 원형 벌브(2')는 커버(3)의 하측부에 적절히 부착되어 있고, U.V.광선에 투명한 벌브 커버(21)에 의해 보호되어 있다.
제4도를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 완전 혈액 분리 및 방사 장치의 제2실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예에서, 장치의 정지부는 상술된 것과 거의 동일하고, 커버(3), 하우징, 커버 클램프(31)를 통해 첨부된 공급 튜브(13)와 탄성 부재(8)를 갖는 시일부의 정지 부품(7)을 포함한다. 선행 실시예와는 달리, 회전 밀봉의 회전되는 부품(6)은 장치의 상부엔 회전 유체 입구 구획실(28)이 들어가도록 클램프된다. 공급 튜브(13)는 커버(3)를 통해 유체 입구 구획실의 바닥부 근처의 지점까지 연장된다. 지지 부재(35)는 유체 입구 구획실과 장치의 회전부의 외부 원심 분리기 드럼(36) 사이에 부착되어 있다. 원심 분리기 드럼(36)은 회전 척(70)에 위치되어 있다.
구동 벨트(38)용 홈(74)이 척(70)의 하부 연장부에 형성되어 있다. 구동 벨트(38)는 구동 모터(22)의 폴리(37)의 홈(74) 주위에 위치되어 있다. 회전 척(70)은 척과 하우징 사이에 위치된 베어링(72)에 의해 하우징에 대해 회전된다.
5개의 U자형 U.V.벌브(47)가 원심 분리기 드럼(36)내에 배열되어 있다. 상기 벌브(47)는 장치의 바닥부에 있는 벌브 마운트(49)상에 장착되어 있다. 상기 벌브는 U.V.광선에 투명한 보호 벌브 커버(48)에 의해 둘러싸여 있다. 벌브(47)는 하우징 내부에 위치된 전원(76)에 의해 에너지를 받는다.
혈액은 방사형 공급 튜브(32)에 의해 유체 입구 구획실(28)로부터 분리 및 방사 챔버(29)로 안내된다. 상기 공급 튜브(32)는 분리 및 방사 챔버(29)의 통로(33)를 통하여 하방향으로 계속되어, 챔버 바닥의 유입포트(42)에서 종결된다. 제4도의 실시예에서는 하나의 방사형 공급 튜브가 도시되며, 이러한 다수의 튜브가 유체 입구 구획실로부터 발산되거나 또는, 상기 혈액은 유체 입구 구획실로부터 외측으로 방사되는 중공의 디스크형 부재에 의해 유체 입구 구획실로부터 안내되는 것임을 알 수 있다. 상기 혈액을 방사 챔버(29)의 바닥에 안내하기 위해 수직 통로의 배열이 선택적으로 사용된다. 제5도 및 제6도에 확대 단면 도시된 원통형 분리 및 방사 챔버(29)는 원심 분리기 드럼(36)내에 위치된다. 제5도에 도시된 것처럼, 원통형 챔버는 명백한 도시를 위해 평탄한 형태로 전개되어 있다. 상기 방사 챔버(29)는 그 외측 부재로서 딱딱한 플라스틱 또는 금속 지지 플레이트(46)에 접속된다. 지지 부재 주위에 다수의 위치 선정 핀(45)이 위치된다. 방사 챔버(29)가 원심 분리기 드럼(36)내에 장착될 때, 챔버의 위치 선정 구멍(44)이 대응하는 위치 선정 핀(45)과 일치된다. 상기 지지 플레이트(46)는 공급 튜브(32)의 수직 섹션의 통로를 위한 통로를 포함한다.
1회용 방사 챔버(29)는 백형(bag-like) 구획실을 형성하도록 도면부호(43)에 도시된 것처럼, 시트(51)의 주위로 열 봉합 또는 점착 봉합되며, U.V.광선에 투명한 2개의 가요성 중합체 시트(51, 53)로 구성된다. 제5도에 도시된 바와 같이, 혈액은 공급 튜브 섹션이 챔버로 유입되는 유입 포트(42)에서 챔버로 공급된다. 위치 선정 구멍(44)은 외측 중합체 시트(53)의 주위로 이격되어 있다. 가요성 챔버가 원심 분리기에 장착될 때, 이것은 원통형 지지벽(41)에 의해 그 내부 표면 주위에 덮여지며, 이것은 임계 파장에서 상기 광선에 투명하며, 위치 선정 핀(45)과 결합하는 구멍을 포함한다. 지지벽(41)은 원심 분리기가 감속되어 혈액이 가요성 구획실의 바닥에 축적될 때 가요성 챔버의 바닥에서 팽창의 발달을 방지한다.
동작시, 분리 및 방사 챔버(29) 및 지지벽(41)은 지지 플레이트(46)에 대하여 원심 분리기 드럼(36)내에 장착되며, 방사형 공급 튜브(32) 또는 튜브는 유동 입구 구획실(28)에 접속된다. 따라서, 원심 분리기 드럼 및 척은 모터, 벨트, 폴리 구동 장치에 의해 회전된다. 분리 및 방사 챔버(29)는 드럼이 회전할 때 해파린이 형성된 염수 용액을 챔버내로 펌핑하므로써 채워진다. 챔버가 상기 용액으로 완전히 채워진 후에, 원심 분리기는 100RPM 이하(예를 들어 20RPM)의 회전속도로 천천히 회전되면, 공급 펌프는 상기 염수 용액을 분리 및 방사 챔버 밖으로 펌핑하도록 역전된다. 염수 용액이 외부로 펌핑될 때, 가요성 방사 챔버(29)는 최초의 빈 상태로 수축된다.
주입 공정후에, 원심 분리기는 챔버의 직경에 따라 분리 속도, 예를 들어, 1,000 내지 6,000RPM의 속도로 가속된다. 따라서, 완전 혈액은 유체 입구 구획실(28)을 유도하는 공급 튜브(13)를 통하여 분리 및 방사 챔버내로 펌핑된다.
회전식 유체 입구 구획실의 원심력은 혈액을 참조부호 33의 수직 튜브부 아래로 흐르게 하는 방사상 공급 튜브(32)를 통하여 또한 분리 및 방사 챔버(29)로의 유입 포트(42)를 통해서 바깥으로 밀어낸다. 챔버(29)는 가요성 챔버가 원심력 때문에 지지판(46)에 대항하여 가압됨에 따라 초기에 수축되지만 혈액이 챔버에 채워짐에 따라 혈액의 유동이 지지벽(41)을 향해 가요성 챔버를 확장시킨다. 이때 완전 혈액은 상술한 바와 같이, 회전식 분리 및 방사 챔버의 외벽에 대해 층으로 분포하게 된다. 광원으로부터 방출된 자외선은 보호 벌브커버(48), 지지벽(41), 내부챔버 시트(51) 및 내부 플라즈마층(33)을 통해 지나서 제6도에 잘 도시된 연막층(24)내의 림프구에 도착할 것이다.
필요한 방사 기간이 끝나면, 회전식 원심 드럼은 50RPM의 저속으로 늦추어진다. 분리 혈액은 중력의 영향으로 챔버내에서 하향으로 유동하기 시작하고 챔버의 가요성 시트는 혈액이 포오트(42)와 튜브(13, 32, 33)를 통해서 챔버 밖으로 펌프됨에 따라 수축하게 된다. 챔버가 비워지면 가요성 챔버는 챔버의 외벽에 대해 초기 위치로 다시 수축된다. 수축 및 확장 가능한 가방형 챔버이기 때문에 충전 과정동안 챔버로부터 공기를 방출할 필요가 없다. 분리 및 방사 챔버(29), 튜브(13, 32, 33), 구획실(28) 및 다이나믹 시일을 포함한 1회용 부품은 사용후 제거되어 처분된다.
제7도는 제4도 내지 제6도의 챔버(29)의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 챔버(29)의 내부 원통형 표면이 단단한 지지 부품(57)까지 그 주위(58)에 대해 밀봉되어 있는 가요성 필름의 시트(51)로 형성되어 있으며, 지지 부품은 분리 및 방사 챔버의 외벽 및 지지판(46)으로 기능한다.
이 실시예에서 분리 지지판과 분리 및 방사 챔버와 구별할 필요는 없다. 이 실시예에서 챔버의 가요성 필름 내면에는, 챔버 내면의 주위로부터 연장되는 위치 설정 핀상에 장착된 내부 원통형 지지벽(41)이 놓여 있다. 지지 부품(57), 지지벽(41) 및 가요성 필름(51)으로써 사용하는데 적합한 폴리머 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드 및 아크릴 재료를 포함한다.
제1도의 장치에 사용하기 적합한 분리 및 방사 챔버(14')의 또다른 실시예는 제8도에 도시되어 있다. 완전 혈액의 때때로 발생되는 거품은 제1도의 분리 및 방사 챔버(14)의 내벽(16)에 부딪혀서 부착될 수 있는 미세한 적혈구 침전물을 발생시킬 수 있음이 알려져 있다. 미세한 적혈구 침전물은 벌브(2)로부터 분리된 연막층(24)까지 광의 투과를 늦출 수 있다. 제8도의 분리 및 방사 챔버(14')는 예정된 부피의 혈액으로 완전히 충전되어 있는 챔버벽 사이의 체적을 제공함으로써 이 상태를 완화한다. 제8도의 분리 및 방사 챔버(14')는 높이가 약 10.16㎝(4인치)이고 제8도에 도시한 바와 같이 혈액 250㎖까지 충전할 수 있는 내벽(16')과 외벽(17') 사이의 제어된 공간을 가진다. 챔버의 상부에 있는 벽 사이의 공간은 폭이 약 2mm이고 벽 높이의 중심부에 있는 공간은 폭이 약 6mm이다.
이러한 공간은 수직 외벽(17')과 내부로 테이퍼진 내벽(16')을 사용함으로써 이루어지는데, 상기 내벽은 외벽으로부터 약 2˚내지 3˚의 각도로 테이퍼된다. 테이퍼 각은 챔버내의 공기가 테이퍼진 내벽 아래로의 이동과 공기가 샤프트(9) 및 공기 배기구(11)를 통해 빠져나가는 챔버의 중앙으로의 이동에 의해 챔버내의 공기가 혈액으로 대체되도록 한다. 분리 혈액이 분리 및 방사 챔버(14')의 체적을 채울 때, 플라즈마층은 내벽(16')을 계속적으로 세척하고, 내벽 표면에 있는 적혈구 세포가 원심력의 영향으로 분리되어 외벽으로 이동되도록 한다. 그러므로, 내벽(16')과 플라즈마층(23) 사이에는 공기 간극이 없고, 이 사실은 빛이 공기 간격을 통과함으로써 발생하는 방사 손실과 플라즈마층 표면에서의 반사 손실을 제거한다. 제8도의 분리 및 방사 챔버가 분리 및 방사 과정 이후에 감속되므로, 챔버의 내벽은 분리 및 방사 챔버가 정지됨에 따라 플라즈마층의 각도 감소에 의해 다시 세척된다.

Claims (33)

  1. 하우징과; 상기 하우징내에 위치된 회전 가능한 부재와; 외부 구획실과 챔버 중심부 사이에서 연장되는 내부 구획실과 유체가 연통되는 수직 원통형 외부 구획실과 상기 내부 구획실에 접근하는 제1통로를 포함하고, 상기 회전 기능 부재내에 장착되기에 적합한 1회용 분리 및 방사 챔버와; 회전 부재와 고정 부재를 갖는 다이나믹 시일과; 상기 외부 구획실의 내벽과 대향되도록 상기 분리 및 방사 챔버내에 위치되고 상기 하우징에 연결되어 있는 방사 에너지 공급원을 포함하며, 상기 회전 부재는 상기 챔버의 내부 구획실에 연결되어 있고, 상기 제1통로는 상기 다이나믹 시일을 통과하며, 상기 외부 구획실의 내벽은 일정 파장의 방사 에너지를 투과시키는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리 및 방사 챔버의 내부 구획실은 상기 외부 구획실의 바닥부로부터 내부로 연장되고, 상기 제1통로는 상기 내부 구획실의 중심부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분리 및 방사 챔버는 상기 내부 구획실과 유체가 연통되고 상방향으로 연장되는 중앙 구획실을 추가로 포함하고, 상기 다이나믹 시일은 상기 중앙 구획실에 연결되며, 상기 방사 에너지의 공급원은 상기 외부 구획실의 내벽과 상기 중앙 구획실 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1통로는 상기 중앙 구획실을 통하여 상기 내부 구획실의 하부 지점까지 연장되는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분리 및 방사 챔버로 접근하며 공기의 통로를 위해 상기 분리 및 방사 챔버 밖으로 상기 다이나믹 시일이 연장되는 제2통로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2통로는 상기 다이나믹 시일을 동심으로 통과하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 하우징은 그곳을 관통하는 구멍을 포함하며, 상기 혈액 분리 및 방사 시스템은 상기 제1 및 제2통로와 상기 다이나믹 시일의 고정부재를 상기 하우징에 부착하기 위한 수단을 추가로 포함하여, 상기 제1 및 제2통로가 상기 하우징의 외부에 접근 가능한 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징은 상기 구멍을 내포하는 하우징 커버와 상기 구멍안에 상기 통로를 분리 가능하게 부착하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  9. 제2항에 있어서, 상기 분리 및 방사 챔버는 상기 내부 및 외부 칸막이부 표면의 하부 이음부에 위치한 방사 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  10. 제2항에 있어서, 상기 내부 구획실은 상기 챔버의 중심쪽으로 기울어져 있는 하부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내부 구획실은 상기 하부층의 중심에 놓여 있으며, 상기 제1통로에 의해 접근되는 수집 웰을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  12. 제3항에 있어서, 상기 일정 파장의 방사 에너지를 투과하며 상기 방사에너지 공급원과 상기 외부 구획실 사이에 위치되는 상기 하우징에 부착된 보호물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  13. 제2항에 있어서, 상기 방사 에너지 공급원은 상기 외부 구획실의 내부벽에 대향하여 원형으로 정렬된 복수개의 U형 벌브를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  14. 제2항에 있어서, 상기 방사 에너지 공급원은 상기 외부 구획실의 내부벽에 대향하여 수직 형태로 정렬된 복수개의 원형 벌브를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 내부 구획실은 상기 회전 가능한 부재에 부착된 유체 입구 구획실과; 상기 유체 입구 구획실과 상기 외부 구획실을 연결하기 위한 도관 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 외부 구획실은 수축 가능한 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 유체 입구 구획실은 상기 분리 및 방사 챔버의 상부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 방사 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 도관 수단은 상기 유체 입구 구획실과 상기 외부 구획실의 바닥부 부근의 위치 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 상기 혈액 분리 및 방사 시스템은 상기 회전 가능한 부재와 단단한 원통형 부재 사이에서 상기 수축 가능한 외부 구획실을 유지하기 위하여 상기 회전 가능한 부재 내부에 장착하기 용이한 단단한 원통형 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  20. 제15항에 있어서, 상기 하우징은 그것을 관통하는 구멍을 포함하며, 상기 혈액 분리 및 방사 시스템은 상기 제1통로 및 시일의 고정부재를 상기 하우징에 부착하기 위한 수단을 추가로 포함하여 상기 통로가 상기 구멍을 관통하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 하우징은 상기 구멍을 포함하는 하우징 커버와 상기 구멍내에 상기 통로를 분리 가능하게 부착하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 일정 파장의 방사 에너지를 투과시키며 상기 방사 에너지 공급원과 외부 구획실 사이에 위치되는 상기 하우징에 부착된 보호물을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 방사 에너지 공급원은 상기 외부 구획실의 내부벽에 대향하여 원형 패턴으로 배열된 복수개의 U형 벌브를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  24. 원심 분리기 드럼과, 상기 드럼내에 분리 및 방사 챔버를 설치하는 수단과, 상기 드럼내에 위치된 방사 에너지 공급원을 구비하는 혈액 분리 및 방사 시스템에 있어서, 1회용 분리 및 방사 챔버는 이들중의 적어도 하나가 상기 방사 에너지에 대해 투명한 제1 및 제2가요성 시트를 포함하며, 상기 제1 및 제2가요성 시트는 유체 유입 통로에 연결된 내부 구획실을 형성하도록 서로 결합되어 있으며 상기 에너지 공급원에 대향하는 상기 투명 시트를 갖는 원심 분리기 드럼내에 상기 구획실 형성 시트를 설치하는 상기 설치 수단과 연결 가능한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 혈액 분리 및 방사 시스템은 상기 드럼과 강성 원통형 부재 사이에서 상기 구획실 형성 시트를 유지하기 위해 상기 원심 분리기 드럼내에 설치 가능한 강성 원통형 부재를 추가로 포함하며, 상기 강성 원통형 부재는 상기 방사 에너지를 투과시키는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 통로는 내부 구획실의 바닥부 근처에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 설치 수단은 상기 드럼의 주변에 대해 위치된 복수개의 핀을 포함하고, 상기 설치 수단과 연결 가능한 상기 수단은 상기 핀에 정렬되어 내부 구획실의 외주변에 대해 위치된 복수개의 구멍을 포함하며, 상기 강성 원통형 부재는 상기 핀과 정렬되어 그 외주변에 대해 위치된 복수개의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  28. 원심 분리기 드럼과, 상기 드럼내에 위치된 방사 에너지 공급원을 구비하는 혈액 분리 및 방사 시스템에 있어서, 1회용 분리 및 방사 챔버는; 강성 외부 원통형 부재와; 방사 에너지에 투명하여, 가요성 내부벽을 갖는 구획실을 형성하도록 상기 외부 원통형 부재 내측의 주변에 결합된 가요성 재료의 시트와; 상기 구획실에 접근하는 유체 유입 통로를 포함하며, 상기 분리 및 방사 챔버가 상기 원심 분리기 드럼내에 위치될 때 상기 투명 시트가 상기 에너지 공급원에 대향되는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 혈액 분리 및 방사 시스템은 상기 드럼과 강성 원통형 부재 사이에 상기 분리 및 방사 챔버를 유지하기 위해 원심 분리기 드럼내에 설치 가능한 강성 원통형 부재를 추가로 포함하며, 상기 강성 원통형 부재가 방사 에너지에 투명한 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 통로는 상기 구획실의 바닥부 근처에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 통로는 상기 외부 원통형 부재를 통해 상기 구획실에 접근하는 것을 특징으로 하는 혈액 분리 및 방사 시스템.
  32. 제1항에 있어서, 상기 외부 구획실은, 상기 외부 구획실이 회전되어 소정양의 혈액으로 채워질 때 상기 혈액의 내부 표면과 상기 내부벽 사이에 공기 갭이 존재하도록 상기 내부벽으로부터 이격된 외부벽을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 및 방사 시스템.
  33. 제1항에 있어서, 상기 외부 구획실은 상기 외부 구획실이 회전되어 소정 양의 혈액으로 채워질 때 상기 혈액의 내부 표면이 상기 내부벽의 실질부와 접촉하도록 상기 내부벽으로부터 이격된 외부벽을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 및 방사 시스템.
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