KR20140125424A - 원심분리기 - Google Patents

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KR20140125424A
KR20140125424A KR1020147025361A KR20147025361A KR20140125424A KR 20140125424 A KR20140125424 A KR 20140125424A KR 1020147025361 A KR1020147025361 A KR 1020147025361A KR 20147025361 A KR20147025361 A KR 20147025361A KR 20140125424 A KR20140125424 A KR 20140125424A
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존 이. 내쉬
윌리엄 티. 피셔
더글라스 지. 에반스
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켄제이 내쉬 코포레이션
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Abstract

다른 무엇보다도, 원심분리기들은 적혈세포들을 전혈로부터 제거하고 혈장의 감소된 부피 안에 혈소판들 및 다른 인자들을 유지하는 데 유용하다. 혈소판 풍부 혈장(PRP) 및 또는 혈소판 부족 혈장(PPP)은 빠르게 획득될 수 있고 숙주에게 즉시 주사될 수 있다. 실시예들은 상기 원심분리기 챔버 안의 혈소판들 및 다른 인자들을 유지하면서 분리 수신기들로 여분의 적혈세포들 및 여분의 혈장을 방출하는 포트들을 개방하기 위해, 수동 또는 자동으로 조작되는, 밸브들을 포함할 수 있다. 사용되는 고속들은 수술 절차들 동안 단순하고 작은 실시예들이 환자들 측에 사용되도록 허용한다. 상기 실시예들은 또한 예를 들어, 착색제들 또는 윤활유들의 분리와 같은, 다른 분야들에 있어서 액체들 또는 슬러리들의 분리를 위해 사용될 수 있다.

Description

원심분리기{Centrifuge}
본 발명은 원심분리기들에 관한 것이다.
본 PCT 출원서는 2013년 2월 13일에 출원된 발명의 명칭 "원심분리기"인 미국 특허출원 제 13/766,528호, 2012년 4월 13일에 출원된 발명의 명칭 "원심분리기"인 미국 특허출원 제 13/447,008호, 및 2011년 8월12일에 출원된 미국 특허출원 제 13/209,226호의 부분계속출원인, 2011년 11월 19일에 출원된 PCT 국제특허출원 제 PCT/US2011/001922호의 미국 국내단계 진입 출원의 부분계속출원(Continuation-In-Part Application)이고, 2012년 2월 15일에 출원된 발명의 명칭 "원심분리기"인 미국 특허출원 제 13/396,600호의 미국특허법 제 120조의 이익을 주장한다. 제 13/396,600호 출원은 또한 이전에 출원된 미국 특허출원 제 13/209,226호의 부분계속출원이고, 이것은 2010년 11월 19일에 출원된 미국 특허출원 제 12/949,781호의 부분계속출원이다. 상기에 열거된 출원들 모두는 본 발명과 동일한 출원인이 소유하고 있고 그 개시내용들은 참조에 의해 여기에 반영된다.
전혈(whole blood) 또는 다양한 다른 생물학적 액체들과 같은, 액체들은 완충 장치들이고 그 구성 요소들 또는 부분들로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 전혈은 4 개의 주요한 부분들, 적혈세포들, 백혈세포들, 혈소판들 및 혈장으로 구성되는데, 원심분리기와 같은 장치에서 서로 다른 밀도들에 기초하여 분리될 수 있다. 항-응고된 전혈 샘플이 테스트 튜브, 또는 다른 유사한 장치에 놓여질 수 있고, 그후 특정한 속도로 원심분리기에서 회전된다. 생성된 원심력은 혈액을 그들의 상대적인 특정 비중들에 기초하여 서로 다른 부분들로 분리한다. 적혈세포들은 바닥에, 혈장은 상단에, 중간 특정 비중을 가지는 백혈세포들 및 혈소판들(함께 연막(buffy coat(BC))으로 지칭됨)은 다른 2개의 부분들 사이에 있게 된다. 다양한 다른 생물학적 액체들 또한 분리될 수 있다. 예를 들어, 유핵세포들이 분리되어 샘플들로부터 유도된 지방조직 또는 골수로부터 추출될 수 있다.
의학적 목적들을 달리하기 위해 전혈의 다른 부분들을 분리하는 것이 바람직하다. 혈소판들은 혈소판 풍부 혈장(platelet rich plasma, PRP) 또는 혈소판 응축물(platelet concentrates, PC)을 준비하여 획득될 수 있다. 혈소판들은 성장 인자들(예. PDGF, TGF-β, 등)을 포함하는데, 이것은 신생혈관생성(angiogenesis), 상처치유, 및 골 형성(osteogenesis)에 한정되지는 않지만, 이를 포함하는 다양한 인체 기능들을 시작하고, 도움주고 또는 가속화시킬 수 있다. 상처 부위에 자가조직의 혈소판들을 투여하는 것은 다른 기증자로부터의 혈액 생성물들에 의한 감염의 위험 없이 환자 자신의 혈소판들을 이용해 치유 반응을 개선할 수 있다. 또는, 혈소판 부족 혈장(platelet poor plasma, PPP)이 다양한 절차들에서의 사용이 바람직할 수 있다. 혈소판 응축물들로부터 혈장 부분을 분리하고, 분리된 혈장 부분을 보존함으로써 PPP가 준비될 수 있다.
다양한 시스템들이 PRP/PC의 생성을 위해 존재한다. 몇몇은 특화된 테스트 튜브들을 사용하고, 미국 특허등록번호 제 7,179,391호 및 제 7,520,402호는 부유물들, 튜빙 및/또는 특정 밀도들의 겔 물질들을 포함할 수 있다. 다른 시스템들은 특화된 이중 주사기들을 사용하는데, 예를 들어, 미국 특허등록번호 제 6,716,187호 및 제 7,195,606호에서 볼 수 있다. 이러한 테스트 튜브들 및 주사기들은 특정 시간 동안, 통상 10 내지 30 분들 동안, 특화된 큰 원심분리기 안에서 원심분리될 수 있고, 그후 세심한 취급 및 추출 또는 디캔팅 절차들에 의해 원하는 PRP/PC를 생성한다. 이러한 준비들의 일관성(consistency)은 작업자의 기술 수준에 따라 달라질 수 있다. 다른 시스템들, 예를 들어 미국 등록특허번호 제 6,982,038호는 대략 30분 안에 PRP/PC를 생성하기 위해 특화된 원심분리기 챔버들 및 복잡한 제어 시스템들을 포함한다. 이러한 시스템들 모두는 사용되는 방법에 따라 다른 혈소판 응축물들의 PRP/PC를 제공한다. 이러한 방법들의 가장 큰 단점은 이용가능한 비용 및 공간 가지는 설비들을 이용하는 것에 제한을 주는 주요 장비에 있어서 고가의 부분이 필요하다는 것이다. 이러한 방법들은 또한 PRP/PC를 획득하는 데 필요한 절차들을 완료하기 위해 상당한 작업자의 기술들을 필요로 한다.
복잡한 고가의 장비 및 까다로운 절차들의 필요 없이 치료 순간 환자 자신의 혈액으로부터 PRP/PC를 생성하는 능력은 PRP/PC의 의료적 사용을 제공할 수 있다. 그러므로 본 발명의 목적들은 추가적인 원심분리 장비의 필요 없이 자급적이고, 배터리로 작동되고, 작고 휴대가능하고, 저렴하고, 쉽게 사용할 수 있고 재생산가능하고, 많은 세포 밀도들(cellular populations)에서 분리가능하고, 또한 일회용으로 사용될 수 있는 단시간에 치료 순간 환자 자신의 혈액을 처리하는 장치 및 방법을 제공하는 다른 것들 중에 포함된다.
본 발명에 따르면, 단일 사용, 증식불가, 자급의, 소형의, 사용하기 편리한 원심분리장치가 골수 흡출로부터 대체적인의 농축 세포들 또는, 전혈로부터 혈소판 농축물과 같은, 액체 혼합물, 예를 들어 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들의 빠르고 신뢰할 만한 농축을 제공한다. 이러한 최종 PRP/PC는 환자에의 적용을 위해 즉시 사용될 수 있다. 이 장치는 사무소, 수술실, 응급시 사용, 또는 군대 병원에서의 사용에 적합하다.
일회용 자급 PRP 분리기(disposable self-contained PRP separator)는 구동 축을 가지는 모터를 특징으로 하는데, 상기 구동 축은 혈액 분리 챔버(blood separation chamber, BSC) 조립체의 중심 또는 긴 축과 동심축을 가진다. 상기 모터는 수 분 동안 10,000 내지 25,000 RPM의 범위 안의 속도로 상기 BSC가 회전할 수 있는 능력을 가질 수 있다. 전원은 배터리 또는 다른 전원 팩을 통해 상기 모터에 공급될 수 있다. 상기 전원은 스위치를 통해 연결될 수 있고 조그만 건전지 배터리들조차도 상기 분리 프로세스를 완료할 수 있는 충분한 능력을 가질 수 있다. 상기 BSC 및 모터/배터리는 표준 주사기가 부착될 수 있는, BSC에의 접근 포트를 포함하는 외부 용기 안에 완전히 둘러싸인다. 또는 상기 BSC는 공기 구동 터빈 또는 스프링 드라이브와 같은, 비전기적 수단에 의해 회전될 수 있다. 이것은 또한 외부 구동 모터 또는 예를 들어 "MASH" 화합물과 같이, 구급 절차 동안의 위치 또는 수술실 안과 같은, 수술 현장에서 이용가능한 어떠한 에너지 원에의 자석 또는 기계적 커플링을 포함할 수 있다.
제1실시예에 있어서, BSC 조립체는 원통형 또는 가늘어지는 통, 통로들과 협력하는 끝단 캡, 및 튜브형 확장부를 특징으로 하고, 또한 몇몇의 실시예들에 있어서는 그 사이에서 BSC를 정의하는 피스톤 또는 공기주머니(bladder)를 특징으로 한다. 상기 끝단 캡의 외부 지름을 따라 슬라이드하는 슬리브는 2개의 밸브 조립체들의 이동 부분으로서 행동하고, 각각의 밸브는 상기 끝단 캡의 외부 표면 상의 홈 및 상기 홈 안의 O-링을 특징으로 한다. 상기 캡 안의 통로들은 상기 BSC로부터 상기 홈 중심들까지 이르고, 상기 슬리브 안의 2개의 포트들은 3 위치 시퀀스에서 상기 홈 중심들과 정렬된다. 상기 슬리브 안의 2개의 포트들은 상기 끝단 캡 안의 상기 2개의 홈 중심들에 동시에 정렬하지 못하도록 위치된다. 차례로, 상기 슬리브는 제1포트를 개방하고 그후 2개의 포트들을 폐쇄하고, 그후 제2포트를 개방하는 것을 선택한다. 상기 포트들은 계단식 움직임으로 개방되지만, 비례적으로 개방될 수 있다. 상기 슬리브는 베어링 조립체를 통해 슬라이드가능한 칼라(collar)에 연결된 손잡이(knob)에 의해 조작되어, 상기 손잡이는 모터의 작동 동안 회전하지 않는다.
항-응고된 혈액은 상기 BSC를 채우기 위해 상기 튜브형 확장부를 통해 주입된다. 상기 슬리브는 상기 슬리브 상의 2개의 포트들이 상기 끝단 캡 안의 홈들 중 하나와 정렬되지 않는 제1위치에 있다. 상기 모터가 활성화되고 상기 BSC는 상기 혈액 상에 원심력을 생성하여, 상기 혈액을 그 구성요소들로 분리하는데, 상기 BSC의 내부벽에 가장 근접하게 적혈세포들을, 상기 백혈세포들을 상기 중심을 향하여 상기 적혈세포 층에 줄세우고, 그 다음으로 혈소판들 그리고 그후 혈장이 그 중심을 채운다. 다시 말하면, 원심분리가 상기 혼합물의 계층화된 구성성분들로 일어나고, 인접한 계층화된 구성성분들은 혼합 인터페이스를 정의한다. 대략 1분 또는 그 이하의 원심분리 기간 후, 상기 슬리브는 상기 슬리브 안의 상기 제1 포트가 상기 끝단 캡 안의 상기 홈에 정렬하는 제2위치로 이동된다. 이 포트는 상기 내부벽에 대하여 적혈세포들의 층과 교류한다. 상기 적혈세포들은 상기 원심력에 의해 생성된 압력 때문에 이 포트를 통해 상기 챔버를 나가게 될 것이다. 적혈세포들이 상기 분리기를 나갈 때, 이 부피는 상기 끝단 캡 안의 상기 튜브형 확장부를 통해 들어오는 공기에 의해 대체된다. 상기 공기는 대체되는 부피보다 더 많이 생성되어 상기 챔버의 중심에서 기둥을 형성한다. 또한 상기 혈액은 가스가 제거되고 회전 중심에서 감소된 압력으로 인해 상기 액체로부터 증기가 추출될 수 있기 때문에 공기 진입 배출구 없이, 적혈세포들의 계속되는 회전 및 진공화가 진공 코어가 형성되는 것으로 귀결될 것임이 예상된다. 상기 적혈세포들의 상당량, 바람직하게는 대부분이 상기 혈액 분리기 부피로부터 배출된 후, 상기 슬리브는 상기 제1 포트를 폐쇄하고 상기 제2포트를 개방하는 제3위치로 이동된다. 이것은 상기 부피 안의 상기 혈소판들의 층이 상기 제1포트를 나가기 전에 수행된다. 상기 장치의 상기 끝단 캡 안의 상기 제2홈으로의 통로는 상기 혈소판 층의 교란 없이 상기 BSC로부터 혈장의 미리 정해진 부피를 제거하기 위해 상기 중심 축으로부터 떨어져서 정확하게 위치된다. 혈장이 상기 챔버를 나갈 때, 공기가 상기 튜브형 확장부를 통해 그 부피를 대체하고 상기 BSC의 중심 안의 공기 기둥은 지름 방향으로 성장을 계속한다. 상기 공기 기둥의 지름이 상기 제2통로 진입로를 둘러쌀 때, 더 이상 혈장이 상기 챔버에서 나갈 수 없고, 그러므로 상기 농축 프로세스는 자동적으로 끝나게 된다. 진공 코어가 생성된 이러한 경우에 있어서, 상기 진공 코어가 상기 제2통로 진입로를 만나게 될 때, 상기 농축 프로세스는 동일한 방식으로 자동적으로 끝나게 될 것이다. 이 장치는 꺼지고 상기 혈장 농축물은 바로 사용될 수 있다.
다른 실시예는 BSC의 내부에 유연한 공기 주머니(flexible bladder) 안감을 사용한다. 상기 BSC의 고체 단(solid end)은 공기가 상기 유연한 공기 주머니의 외부 주위로 들어가기 위한 구멍을 포함한다. 상기 끝단 캡 축 튜브형 확장부는 밀폐 밸브(airtight valve)를 포함한다. 이 실시예는 공기가 상기 혈액 샘플에 접촉하도록 의도적으로 인입하지 않는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 작동한다. 적혈세포들 및 그후 혈장이 상기 챔버를 나가는 원심분리 주기 동안, 공기는 상기 챔버의 반대 측면에 들어가서 상기 유연한 공기 주머니를 붕괴시킨다. 원심력에 의해 액체 안에서 생성된 압력 때문에, 상기 봉지(sack)는 "W" 자형으로 붕괴되는데, "W"의 개방단들은 공기 배출 구멍(air bleed hole)을 가지는 끝단에 대향하는 상기 챔버의 끝단을 향해 있다. 더 많은 혈장이 상기 챔버를 빠져나갈 때, 상기 "W"의 중간은 상기 끝단 캡 안의 제2통로에 도달하고 통로를 폐쇄하여, 자동적으로 해당 주기가 끝난다.
다른 실시예는 상기 유연한 공기 주머니를 피스톤 및 스프링으로 대체한다. 적혈세포들(RBC들)이 상기 밸브 포트들을 빠져나갈 때, 상기 피스톤은 상기 스프링에 의해 촉진되는 상기 끝단 캡을 향해 이동된다.
본 발명의 시스템은 소정의 조건들에 기초하여 포트(들)을 밀봉하기 위해 자동 정지 메카니즘(automatic shutoff mechanism)과 연동될 수 있음이 더 개시된다. 예를 들어, 이러한 메카니즘 하나는 원하지 않는 요소, 예를 들어 적혈세포들과 원하는 치료 요소, 예를 들어 혈소판들 사이에 있도록 선택되는 중간 특정 비중의 젤 형태로, 흐를 수 있는 분리 보조제(separation aid)와 연동될 수 있다. 상기 분리자 젤 점성도(separator gel viscosity)는 상기 혈액 분리 원심분리기에 채용되는 원심분리 속도에서 작은 배출 포트(exit port)를 통과하지 않도록 설계된다. 원심분리기가 활성화될 때, 상기 분리자 젤은 상기 회전 축 주위에 위치하는 외부 적혈세포 층과 상기 원심분리기 회전의 중심 축에 근접하게 위치하는 혈소판 부족 층 사이에 별개의 층 및 경계를 생성한다. 상기 분리자 젤은 상기 적혈세포들 모두가 빠져나간 때 상기 제1포트를 자동적으로 막는다. 다른 예로서, 상기 제1포트의 자동 정지는 고체 댐퍼, 또는 배출 플랩으로 달성될 수 있고, 또한 특별하게 목표된 중간 특정 비중을 가지는 물질로 만들어질 수 있다. 초기 작동에서, 상기 댐퍼는 그 밀도에 기초하여 배출 구멍을 개방하고 이로부터 분리되고 또한 상기 적혈세포들과 상기 혈소판들 사이의 위치에 그 자신을 위치시키고자 한다. 이전의 예에 있어서, 상기 적혈세포들이 상기 시스템을 완전히 빠져나가기만 하면, 상기 댐퍼는 상기 배출 구멍을 밀봉하고 혈소판 풍부 유체가 상기 시스템으로부터 빠져나가는 것을 막을 수 있다. 분리 보조제의 또 다른 예로서, 원하는 중간 특정 비중을 가지는 미세구들과 같은 플라스틱 구슬들이 또한 상기 원심분리 챔버 안에 미리 위치될 수 있다. 상기 구슬들은 상기 원하지 않는 요소, 예를 들어 적혈세포들이 상기 시스템을 빠져나간 후 상기 배출 포트를 적절하게 막을 수 있게 크기지어질 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 BSC, 또는 적어도 그 일 부분은 투명 물질로 만들어져서 상기 적혈세포 제거의 진행이 외부 케이스의 투명 창을 통해 관찰될 수 있다. 이것은 상기 적혈세포들의 배출을 끝내기 위해 상기 제1포트를 폐쇄하기 위한 정확한 타이밍을 허용할 수 있다.
다른 실시예는 상기 모터의 시작 및 정지 및 상기 밸브 개방/폐쇄 시퀀스의 정확한 타이밍을 통한 농축을 달성한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 시스템은 일회용 원심분리기 구성요소에 결합되도록 배치되는 모터를 가지는 재사용가능한 구동 구성요소를 특징으로 할 수 있는데, 이때 상기 혈액 생성물들은 원심분리되고, 분리되고, 또한 상기 일회용 유닛 안에 완전히 포함되어, 상기 구동 구성요소가 혈액 생성물에 노출되지 않고 오염의 걱정 없이 재사용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 일회용 유닛은 상기 추출되는 혈액 생성물들을 포획하기 위한 유체 수용 챔버들 또는 혈액 흡수 물질들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 회전 챔버는 상기 분리된 혈액 생성물들 사이의 인터페이스들에의 교란을 최소화하도록 배치되는 한편, 상기 적혈세포들 및 혈장 구성요소들은 상기 회전 챔버로부터 추출된다.
도 1a 및 도 1b: 작동의 원리
도 2: RBC 밸브 개방, 혈장 밸브 폐쇄, 충전 위치, 가늘어지는 챔버 안에 스프링이 적재된 피스톤을 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 3a, 도 3b, 도 3c, 및 도 3d는, 가늘어지는 챔버 안에 스프링이 적재된 피스톤을 가지는 원심분리기의 횡단면들(도 2의 횡단면들), 및 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17 및 도 18에 도시된 모든 장치들에 사용되는 RBC 밸브 구성요소들의 확대 상세도들을 보여준다.
도 4: 양 밸브들이 폐쇄되고 RBC들이 혈장으로부터 분리되고, 스핀-다운, 가늘어지는 챔버 안에 스프링이 적재된 피스톤을 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 5: RBC 밸브 개방 및 RBC들 비워지고, 혈장 밸브 폐쇄, 중간 위치, 가늘어지는 챔버 안에 스프링이 적재된 피스톤을 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 6: RBC 밸브 폐쇄, 혈장 밸브 개방 및 혈장 대부분이 비워지고, 최종 위치, 가늘어지는 챔버 안에 스프링이 적재된 피스톤을 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 7: RBC 밸브 개방, 혈장 밸브 폐쇄, 충전 위치, 공기 주머니 챔버를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 8: 충전 위치, 공기 주머니 챔버를 가지는 원심분리기(도 7의 횡단면).
도 9: 양 밸브들이 폐쇄되고 RBC들이 혈장으로부터 분리되고, 스핀-다운, 공기 주머니 챔버를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 10: RBC 밸브 개방 및 RBC들 비워지는 위치, 혈장 밸브 폐쇄, 공기 주머니 챔버를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 11: RBC 밸브 폐쇄, 혈장 밸브 개방 및 혈장이 비워지는, 공기 주머니 챔버를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 12는 양 밸브들이 폐쇄되고, 최초 충전 위치, 공기 코어를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 13: 공기 코어를 가지는 원심분리기(도 12의 횡단면).
도 14: RBC 밸브 개방 및 RBC들이 비워지고, 혈장 밸브 폐쇄, 스핀 및 분리, 공기 코어를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 15: RBC 밸브 폐쇄, 혈장 밸브 개방, 잔류 RBC들 및 잔류 혈장 잔존, 공기 코어를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 16: 양 밸브들 폐쇄, 마지막으로 PRP 제거, 공기 코어를 가지는 원심분리기(긴 축 부분 단면).
도 17: 전형적인 인클로저를 가지는 원심분리기(RBC 및 혈장 포획 수단 및 에어로졸 방지 수단을 보여주는, 긴 축 부분 단면).
도 18a, 및 도 18b: 전형적인 인클로저를 가지는 원심분리기(도 17의 횡단면).
도 19: 분리된 것으로 도시된 일회용 및 재사용가능한 구성요소들을 가지는 원심분리기의 단순화된 긴 축 단면도. 적혈세포 및 혈장 밸브들이 폐쇄된 것으로 도시되어 있음.
도 20a: 분리된 유체들 및 적혈세포 채널의 끝단에 플레넘을 가지는 원심분리기 챔버의 단순화된 대략도.
도 20b: 화살표들로 표현되는 혈장 유체 흐름 패턴을 가지는 도 20a의 혈장 포트의 투사도.
도 21: RBC 밸브 개방 및 RBC 비움이 완료되는, 운행 위치에 있는 조립된 원심분리기.
도 22: 도 21의 AA에서의 단순화된 횡단면.
도 23: 밸브 구성을 보여주는 BB에서의 혈장 밸브를 통한 도 21의 단순화된 횡단면.
도 24: RBC 밸브 닫힘, 혈장 밸브 개방 및 혈장 비움이 완료되는, 운행 위치에 있는 조립된 원심분리기.
도 25: 조작에 있어서 혈장 수집 단계를 보여주는, 분리 수신기에서 혈소판 부족 혈장(PPP)을 수집하는 수단을 가지는 원심분리기.
도 26: RBC 비움 단계의 끝단이 도시된, 혈액 생성물들을 포획하기 위해 흡수 와셔들을 가지는 원심분리기.
도 27a: 분리된 유체들 및, 혈장 출구 및 적혈세포 채널의 끝단에 플레넘들을 가지는 원심분리기 챔버의 단순화된 대략도.
도 27b: 화살표들에 의해 표현되는 유체 흐름 패턴을 가지는, 도 27a의 혈장 포트의 투사도.
도 28: 폐쇄 위치에서 도시되는, 인덱싱 밸브를 가지는 다른 RBC-혈장 수신기의 단면도들.
도 29: 개방 위치에 있는 밸브가 도시된 인덱싱 밸브를 가지는 다른 RBC-혈장 수신기의 단면도.
도 30: 인덱싱 밸브를 가지는 다른 RBC-혈장 수신기의 등측 단면도.
도 31은, 인덱싱 밸브를 가지는 다른 RBC-혈장 수신기의 조립해제된 등측도.
도 32는 연막 구성요소의 수신을 위해 배치되고 격실 안에 비계 물질을 가지는 원심분리기.
도 33은 분리된 유체들 및 둘레 채널의 일 부분에 제한 특성을 가지는 원심분리기의 단순화된 대략도.
도 33a는 제한 특성을 특징짓는 각 d에 대응하는 둘레 채널의 부분을 가지는, 도 33의 A-A 단면의 횡단면도.
도 34는 디스크 형태의 회전 조립체를 가지는 다른 원심분리기의 단면도.
도 35는 도 34의 원심분리기의 디스크 형태의 회전 조립체의 밸브 배치의 상세사항의 확대 단면도.
도 36은 도 34의 원심분리기의 힘 전달 메카니즘의 구성요소들의 확대, 분해 등측도.
도 37은 도 34의 원심분리기의 회전 조립체의 밸브 구성요소들의 확대 투사도.
도 1a는 본 발명에 의해 커버되는 장치들의 작동의 원리를 설명하기 위한 도시를 제공한다. 기본적으로 절단된 원뿔 형태(frusto-conical shape)의 챔버(1)는, 서로 다른 밀도들의 수 개의 액체들의 혼합물을 함유하고, 긴 축 XX 주위를 회전한다. 상기 액체들(2, 3, 4)은 단면 AA에 도시된 바와 같이 방사상으로 구별되는 층들로 분리된다. 테이퍼(taper)가 수 개의 방법들에 있어서는 유리한데, 첫번째는 유사한 치수의 원형 실린더의 전체 길이에 분포되어 있다면 동일한 부피를 가지는 방사상 깊이와 비교하여 (11에 도시된 바와 같이) 큰 방사상 깊이를 제공하기 위해 작은 부피의 액체를 허용한다. 도 1b의 14를 참조하라. 두번째로, 이러한 테이퍼는 더 큰 원뿔 지름에 배치된 포트(9)를 향하는 외부의 액체 구성성분을 제거시키는 데 도움을 주는 방사상 가속력 구성요소를 제공한다. 세번째로, 이러한 테이퍼는 또한 몇몇의 실시예들에 있어서 7, 8과 같은 방사상 위치들 대신 5, 6과 같은 축상 위치들로서 구성성분 경계들을 시각화하는 것을 허용한다. 이때 "테이퍼" 또는 "가늘어지는"이라는 용어는 보통의 정의 측면에 있어서, 즉 일 단을 향해 점점 더 작아지거나 또는 점차적으로 감소되기 위해, 사용된다는 것이 지적되어야 한다. 그러므로, 상기 챔버의 테이퍼는, 여기에 포함되어 있는 몇몇의 실시예들에 도시된 바와 같이, 선형일 필요는 없지만, 여기의 [0127] 단락에 나오는 다른 형태들 또는 아치형일 수 있다. 수 개의 실시예들에 있어서, 중심 구성성분(3)이 그 원래 부피를 떠나고, 하나 또는 그 이상의 구성성분들이 포트들, 예를 들어 9, 10으로부터 떠남에 따라, 상기 거두 원추 부피는 감소되고, 도 1의 벽(12)는 더 큰 지름을 향해 이동한다. 다른 실시예들에 있어서, 벽(12)은 제자리에 남아 있고 공기는 상기 공기 코어가 방출된 구성성분들을 대체하기 위해 확장되기 때문에, 9, 10에서 구성성분들(2, 4)의 떠남을 허용하기 위해, 중심선(13) 상에 인입된다.
도 2는 기본적으로 원형 장치의 긴 축 단면이고 외부 하우징은 도시되어 있지 않다. 도 2에서, 액체가 들어가지 않는 가변적인 부피, 상기 챔버(BSC)는, 가늘어지는 통(tapered barrel, 206), 피스톤(210), 피스톤 밀봉(piston seal, 211) 및 끝단 캡(end cap, 215)으로부터 형성된다. 피스톤(210) 및 밀봉(211)은 스프링(209)에 의해 BSC의 더 큰 끝단을 향해 바이어스된다. 통(206)의 더 큰 끝단은 상기 끝단 캡(215)에 의해 폐쇄된다. 상기 끝단 캡(215)의 내부 표면은 상기 챔버의 더 큰 지름 단벽을 형성하고, 상기 통(206)의 내부 표면은 상기 챔버의 가늘어지는 측벽을 형성한다. 이 장치가 전혈로부터 혈장을 풍부하게 하는 데 사용되는 경우에 있어서, 끝단 캡(215)은 그 안에 구멍이 뚫린 통로들(216, 217)을 가지는데, 이로써 통로(216)로부터의 혈장 및 통로(217)로부터의 적혈세포들의 통과를 허용한다. 통로(217)은 가늘어지는 통(206)의 외부 벽에 정렬된 상기 끝단 캡의 외부 스커트를 통과하는 것으로 도시되어 있다. 217에 도시된 것으로부터 90°구멍 뚫려 있는 통로는, 최대 ID 위치에서 상기 끝단 캡(215)의 내부 면을 통해, 217로 도시되는 것과 균등하게 기능할 수 있고 통로(216)과 유사한 형태를 가질 수 있다. 통로들(217, 216)은 슬리브(213) 안에서 각각 포트들(228, 227)에 연결되어 작동하는 홈들(226) 안에 압축된 O-링(218)에 의해 형성되는 밸브들로 연결한다. 이 밸브 구성요소들은 도 3b 및 도 3d에 확대되어 도시되어 있다. 슬리브(213)는 작동시 포트 구멍들(228, 227)이 적절한 지점들에 상기 통로들(216, 217)과 연결하는 것을 허용하기 위해 끝단 캡(215) 상에서 슬라이드가능하게 맞다. 슬리브(213)는 이러한 구성성분들 사이에서 회전 운동을 전달하기 위해 끝단 캡(215)에 고정되어 있다(키는 미도시). 삽입부(219)는 상기 회전 조립체의 왼쪽 끝단을 지지하는 볼 베어링(220)을 위한 회전축(axle)을 제공하기 위해 끝단 캡(215)에 고정된다. 상기 슬리브(213)는 상기 챔버와 회전하기 때문에, 볼 베어링(221)은 상기 슬리브를 칼라(collar, 225) 및 로드들(222)을 통해 비회전 손잡이(223)에 연결하기 위해 제공된다. 상기 손잡이 및 슬리브는 3 가지 위치들에 배치될 수 있다: 제1위치, 포트(228) 개방 및 포트(227) 폐쇄: 제2 위치, 양 포트들(227, 228) 폐쇄: 제3위치, 포트(228) 폐쇄 및 포트(227) 개방. 통(206)은 나사(207)를 이용해 전기 모터(201)의 축(205)에 고정된다. 모터 끝단에 추가적인 베어링들이 제공되지 않고, 상기 모터 베어링들은 상기 통을 지지하기에 충분하다. 완료된 조립체는 프레임(208)에 의해 지지되고, 삽입 베어링(220) 및 상기 모터(201)는 동일한 프레임 상에 위치된다. 상기 회전 구성요소들은 모두 축 XX 주위로 회전한다.
PRP 준비를 위한 장치를 사용하기 위해, 항-응고된 전혈이 채워져 있는, 바늘(234)이 있는 주사기(233)가 전혈(229)을 상기 챔버에 적재하기 위해 탄성중합체적 밀봉(214)을 통해 상기 장치로 삽입된다. 손잡이(223)는 상기 챔버가 혈액으로 채워질 때 공기가 포트(228)로부터 방출되는 것을 허용하기 위해 제1위치에 배치된다. 전혈(229)은 상기 챔버에 완전히 충전되어 상기 피스톤(210) 및 밀봉(211)을 멀리 있는, 압축 스프링(209)까지 민다.
도 3a는 도 2의 AA의 단면도로, 손잡이(223)와 로드 구성요소들(222)의 구조를 명확히 한다. 도 3b는 밸브 구성요소들의 상세사항들을 보여주는 도 2의 BB의 단면도인데, 이것은 끝단 캡(215) 안의 홈(226), 슬리브(213) 안의 포트(228) 및 O-링(218)이다(포트(227)를 위한 밸브의 구조는 동일함). 도 3c는 도 2의 CC의 단면을 보여준다.
상기 챔버가 전혈로 충전되기만 하면, 상기 손잡이 및 슬리브는 양 밸브들이 폐쇄되는 제2위치에 놓이게 되고, 상기 주사기(223)는 제거되고 상기 모터는 시작된다. 상기 모터는 그후 사용되는 속도에 따라 15와 90 초 사이의 시간 동안 운행된다. 10,000 rpm 내지 25,000 rpm 의 속도가 사용되고 원심분리 가속도는 회전 챔버(spinning chamber)의 외부에서 1000g에서 6000g 까지 발전한다.
도 4는 속도를 가지고 회전하는 작동에 있는 도 2의 장치를 보여준다. 상기 RBC 포트(228) 및 상기 혈장 포트(227)는 모두 폐쇄된다. RBC들 및 혈장 사이의 경계는 237로 도시되어 있다. 상기 피스톤(210)은 여전히 충전된 위치에 있고 상기 스프링(209)은 완전히 압축된다. 상기 스프링은 2 가지 기능을 가지는데, 이것은 적혈세포들이 포트(228)을 통해 상기 챔버로부터 방출될 때 상기 피스톤을 좌측으로 이동시키고, 또한 상기 스프링은 상기 회전하는 액체 안에 유의미한 최소 압력을 생성한다. 이것은 상기 회전하는 액체의 코어가 상기 액체들의 증기압(vapor pressure)에 도달하는 것을 방지하고 어떤 환경들에서는 세포 손상을 억제할 수 있다.
상기 장치가 여전히 회전하고 있으면서, 상기 적혈세포들 및 혈장이 분리되기만 하면, 상기 손잡이 및 슬리브는 제1위치에 놓여 있고 적혈세포들은 포트(228)로부터 상기 장치를 둘러싸고 있는 케이싱(케이싱 미도시. 하지만 도 17 및 도 18을 참조하라)으로 방출된다. 도 5는 상기 피스톤(210)이 중간 위치에 있을 때 RBC(231) 방출의 중간 지점에 있는 상황을 보여준다. 적혈세포들의 대부분이 방출되기만 하면, 상기 밸브는 제3위치에 놓이게 되고 혈장(230)은 포트(227)로부터 제거된다. 도 6은 풍부화 프로세스(enrichment process)의 끝에서의 상황을 보여준다. 상기 혈장 포트(227)는 여전히 개방되어 있고 상기 피스톤은 먼 좌측 위치에 근접한다. 혈장과 RBC들 사이의 특정 비중을 가지는 혈소판들은 RBC-혈장 경계 층(237)에 붙잡혀 있다. 상기 혈장 포트는 곧 폐쇄되고 상기 모터는 정지될 준비가 되어 있다.
상기 챔버를 위한 통상적인 부피들은 20 내지 100 ml이고, 상기 절차의 종료에서 제거되는 풍부해진 혈장의 양은 원하는 풍부화 정도에 따라 대략 원래 부피의 1/4 내지 1/8이다.
RBC-혈장 경계에서 수집된 모든 혈소판들 및 다른 인자들을 유지하기 위해, 모든 RBC들이 제거되기 전에 포트(228)을 폐쇄하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 마지막 RBC들과 함께 이러한 구성성분들이 흘러나올 위험이 있다. 이러한 일이 발생하지 않도록 보장하기 위해, 상기 혈액 샘플의 적혈구 용적률(hematocrit) 값이 상기 RBC 포트가 폐쇄되어야 할 때 상기 챔버의 잔류 부피를 판단하는 데 사용된다. 이 부피는 피스톤 축상 위치로 관찰될 수 있고, 상기 밸브는 상기 피스톤이 이러한 미리 정해진 위치에 도달함에 따라 1위치로부터 3위치로 이동된다.
도 2 내지 도 6에 도시된 장치는 가늘어지는 튜브를 이동하는 피스톤 및 밀봉을 사용하지만, 정확한 원형 실린더 또한 상기 방출되는 제1액체의 잔류 부피가 너무 중요하지 않을 때 및 혈액 외의 액체들의 혼합물에 대해서 적절하게 기능할 수 있다. 상기 가늘어지는 튜브는 도 1의 설명에서 언급된 장점들을 가진다. 상기 피스톤의 위치는 광학적 검출기 또는, 상기 통 상의 눈금들(미도시)에 대하여 조작자에 의해 시각적으로 판단될 수 있고 또한 자동 밸브 작동 시스템이 사용될 수 있다(미도시).
잔류하는 풍부해진 혈장이 환자에게 다시 주입되기 때문에, 이 장치에 사용되는 물질들은 적어도 상기 혈액과 접촉하는 구성성분에 있어서는, 의료 등급 물질들이어야 한다. 폴리카보네이트 또는 PTE는 상기 통(206), 끝단 캡(215), 슬리브(213), 프레임(208), 손잡이(223) 및 칼라(225)에 적합하다. 삽입부(219)는 416 또는 420과 같은 패시베이트된 스테인레스 스틸과 같은 적절한 등급이다. 상기 볼 베어링들은 고속에서 잘 기능해야 하지만 매우 단기간 동안 작동해야 하므로 등급 ABMA 1-3의 스테인레스 스틸 베어링이 적절하다. O-링들(218) 및 밀봉(211)은 실리콘 고무이다. 상기 모터는 혈액에 접촉하지 않기 때문에, 산업용 모터들(예를 들어, Mabucci에서 만들어진 것들)이 적절하다.
도 7은 상기 통(306)의 구멍에 처음에 적합한 유연한 공기 주머니(312)를 가지는 실시예를 보여주는데, 상기 공기 주머니는 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이 역전(invert)할 수 있는 능력을 통해 가변 부피 챔버를 제공한다. 이 실시예는 포획된 기포들의 영향을 감소시키는 기능을 할 수 있다.
도 7에서, 액체가 들어가지 못하게 하는 가변 부피 원심분리기 챔버(BSC)는 끝단 캡(315), 및 성형된 공기 주머니(312)를 포함하는 가늘어지는 통(306)으로부터 형성된다. 상기 공기 주머니는 통 돌출부(barrel projection, 338) 및 상기 끝단 캡(315) 사이의 귀환 폴드(return fold, 339) 안에 포획된다. 통(306)의 더 큰 끝단은 끝단 캡(315)에 의해 폐쇄된다. 이 장치가 전혈로부터 혈장을 풍부하게 하는 데 사용되는 경우에 있어서, 끝단 캡(315)은 그 안에 구멍이 뚫려 있는 통로들(316, 317)을 가져서, 통로(317)로부터 적혈세포들의 통과를, 또한 통로(316)로부터 혈장의 통과를 허용한다. 통로들(317, 316)은 슬리브(313) 안에 포트들(328, 327) 각각과 협력하여 작동하는 홈들(326) 안에 압축되어 있는 O-링들(318)에 의해 형성된 밸브들로 연결한다. 슬리브(313)는 끝단 캡(315) 상에 슬라이드가능하게 맞아, 포트들(328, 327)이 작동시 적절한 지점들에서 상기 통로들(316, 317)에 연결되는 것을 허용한다. 상기 손잡이(323) 및 슬리브(313)는 3 가지 위치들에 놓일 수 있다: 제1위치, 포트(328)는 개방되고, 포트(327)는 폐쇄됨: 제2위치, 양 포트들(327, 328)이 폐쇄됨: 제3위치, 포트(328)은 폐쇄되고 포트(327)은 개방됨. 슬리브(313)는 이러한 구성성분들 사이에서 회전 운동의 전달을 허용하기 위해 끝단 캡(315)에 고정되어 있다(키는 미도시). 삽입부(319)는 상기 회전 조립체의 좌측 끝단을 지지하는 상기 볼 베어링(320)을 위한 회전축을 제공하기 위해 끝단 캡(315)에 고정된다. 상기 슬리브(313)는 상기 챔버와 회전하기 때문에, 볼 베어링(321)은 칼라(325) 및 로드들(322)을 통해 비회전 손잡이(323)에 상기 슬리브를 연결하기 위해 제공된다. 통(306)은 나사(307)를 이용해 전기 모터(301)의 축(305)에 고정된다. 추가적인 베어링들이 상기 모터 끝단에 제공되지 않고, 상기 모터 베어링들은 상기 통을 지지하기에 충분하다. 완성된 조립체는 프레임(308)에 의해 지지되고, 상기 삽입 베어링(320) 및 상기 모터(301)는 이 프레임 상에 위치된다. 이 회전 구성요소들 모두는 축 XX 주위를 회전한다. 이 도시에 있어서, 상기 슬리브는 상기 챔버가 혈액으로 충전되는 동안 공기의 배출을 위해 상기 포트(328)를 개방된 채로 유지하기 위해 상기 제1위치에 있고, 상기 혈장 포트(327)은 폐쇄된다. 전혈(329)은 상기 챔버를 완전히 채운다. 탄성중합체적 밀봉(314)은 회전 시작 전 상기 챔버로의 전혈의 통과를 위한 바늘(334)의 진입, 및 행위의 종료시 풍부해진 혈장의 제거를 허용한다.
도 8은 도 7의 단면 AA에 도시된 장치의 횡단면이다. 전혈(329)이 통(306)과 완전히 접촉하고 있는 공기 주머니(312) 및 상기 BSC를 채운다. 프레임(308)은 회전 조립체 아래에서 운행한다.
도 9는 속도를 가지고 회전하는 동작에 있는 도 7의 장치를 보여준다. 상기 슬리브(313)는 양 포트들(327, 328)이 폐쇄된 2위치에 있다. RBC들(331)과 혈장(330) 사이의 경계는 337에 도시되어 있다. 상기 공기 주머니는 상기 회전하는 액체 혼합물에 의해 발전된 압력의 영향 하에 상기 통에 대항하여 있다.
도 10은 60여 초 동안 회전 후의 상황을 보여준다. 상기 슬리브(313)는 1위치에 놓여 있고, 포트(328)는 개방되어 있고, RBC들(331)은 포트(328)를 통해 방출된다. 혈장 포트(327)는 폐쇄되어 있다. 상기 공기 주머니는 방출된 RBC들의 부피를 보상하기 위해 좌측으로 이동된다. 상기 공기 주머니에 의해 변형된 형태는 상기 공기 주머니를 우측으로 미는 액체 압력 및 상기 공기 주머니를 좌측으로 미는 (배출구(332)를 통한) 대기압에 의해 발전된 힘들 사이에서 균형을 이룬다. 상기 회전하는 액체의 중심에서의 압력은 절대 0에 가깝기 때문에, 대기압은 소정의 반지름까지 발전된 좌측 압력을 초과하므로, 이로써 상기 공기 주머니의 모양은 오목하게 된다. 상기 혈장(330)의 부피는 들어갈 때와 동일하게 남아 있다. RBC들과 혈장 사이의 경계는 337에 도시되어 있다. 이 관점에 있어서, 상기 RBC 방출은 상기 잔류 RBC 부피(331)가 충분히 낮기 때문에 즉시 정지될 준비가 되어 있다.
도 11은 회전이 계속되지만 정지 바로 직전인, 상기 공기 주머니(312)의 최종 위치가 도시되어 있다. 슬리브(313)는 위치 3에 있는데, RBC 포트(328)는 폐쇄되고 혈장 포트(327)는 여전히 개방되어 있다. 혈장은 포트(327)를 통해 방출되었고, 상기 통로(316)를 차단하고 또한 끝단 캡(315) 상에 말려 있는 상기 공기 주머니에 의해 곧 정지될 상태에 있다. 이것은 풍부해진 혈장(330)의 최소 부피를 도시한다. 이 지점에서, 상기 슬리브(313)는 양 포트들이 폐쇄되어 있는 2위치로 이동되고 상기 회전은 그후 정지된다. 상기 잔류 액체는 도 7에 도시된 충전과 유사한 방식으로 주사기를 이용해 제거된다.
도 7 내지 도 11의 장치를 위한 물질들은 도 2 내지 도 6의 장치를 위한 것과 유사하다. 예를 들어 상기 공기 주머니는 실리콘 고무, 폴리우레탄 또는 폴리비닐클로라이드로 만들어질 수 있다.
이전의 장치(200)에 있어서, 상기 피스톤 위치는 상기 RBC 포트(328)의 폐쇄를 위한 신호를 제공한다. 상기 공기 주머니의 경우에 있어서, 역전된 공기 주머니는 상기 가늘어지는 통의 구멍을 따라 말리고, 상기 역전된 모서리의 축상 위치는 상기 부피 및 상기 포트 폐쇄를 위한 신호를 제공한다(도 11의 312). 상기 혈장 방출의 정지(cut-off)는 상기 공기 주머니가 상기 포트 통로(316)에 말림에 따라 자동적이다.
도 12 내지 도 16에 도시된 상기 장치는 공기 코어를 이용하고 공기 주머니 또는 피스톤을 이용하지 않는다.
도 12의 장치는 이전의 2개의 실시예들과 구조에서 매우 유사한데, BSC가 통(406)과 끝단 캡(415)으로부터 형성된다. 상기 끝단 캡(415)의 내부 표면은 상기 챔버의 더 큰 반지름 끝단 벽을 형성하고, 상기 통(406)의 내부 표면은 상기 챔버의 가늘어지는 측벽을 형성한다. 이 도시에 있어서, 주사기(433)로부터의 전혈(429)은 바늘(434)을 통해 상기 원심분리기 챔버를 채우고 양 포트들(428, 427)은 폐쇄되어 있다. 상기 혈액에 의해 대체되는 공기는 상기 혈액이 주입됨에 따라 상기 바늘(434)과 삽입부(419) 구멍 사이의 간격을 통해 빠져나간다. 도 13은 도 12의 원형 단면의 특성을 보여준다. 상기 충전하는 주사기가 제거되기만 하면, 상기 모터는 시작되고 상기 챔버는 대략 1분 동안 10,000 에서 20,000 rpm으로 회전된다. 이 지점에 있어서, 상기 슬리브(413)는 상기 제2위치로 이동되고, RBC들은 최소 RBC들(431)이 잔존하는 도 14에 도시된 지점까지 포트(428)를 통해 방출된다. 한편, 상기 혈장은 영역 또는 층(430)을 변형하고, 경계(440)는 혈장-공기 방사상 인터페이스에서 형성되고, 상기 공기 코어(438)는 (상기 하우징 내의 필터를 통해, 미도시, 도 17 내지 도 18 참조) 상기 삽입부(419)의 구멍을 통해 진입된다. 이때, 상기 슬리브는 상기 제3위치로 이동되고, 포트(428)는 폐쇄되고 포트(427)는 개방되어 있다. 이 바람직한 장치에 있어서, 관찰해야 하는 공기 주머니 또는 피스톤이 없어서, 조작자는 언제 수동으로 상기 RBC 포트(428)를 폐쇄하고 상기 혈장 포트(427)를 개방할지 판단하기 위해 RBC들(431)과 상기 혼합물의 혈장(430) 사이의 축상 인터페이스(436)를 관찰한다. 혈액에 있어서, 이러한 혼합물 인터페이스는 보기 쉽고 또한 광학적 검출기로 자동화될 수 있다. 적혈세포들과 혈장 사이의 전기 저항성에 있어서의 차이 또한 지시자(indicator) 또는 자동화된 밸브를 시작(trigger)하는 데 사용될 수 있다. 상기 RBC 포트를 닫는 지점을 결정하는 다른 방법은 시간을 이용하는 것이다. 상기 혈액의 구성성분을 분리하기 위한 운행 1분 후, 상기 RBC 포트는 개방되고 타이머가 시작된다. 상기 원심분리기에서 생성되는 압력은 액체 특정 비중 및 흐름 속도의 예측가능한 함수이기 때문에, 또한 RBC 포트가 정확하게 미세조정된 구멍(orifice)이기 때문에, 상기 흐름 속도는 방출되고, 이로써 시간은 주어진 혈구용적률 값에 대해 계산될 수 있다.
상기 모터가 여전히 운행할 때, 상기 혈장은 상기 잔류 RBC들이 층(431)에 있고 상기 잔류 혈장이 층(430)에 있는 도 15의 상황에 도달할 때까지 포트(427)을 통해 방출된다. 상기 슬리브는 그후 양 포트들을 폐쇄하는 상기 제2위치로 이동된다. 혈장의 경우에 있어서, 상기 통로(416)는 상기 공기 코어(438)가 그 통로 방사상 위치까지 성장하기만 하면 그 더 이상의 혈장 흐름이 발생하지 않기 때문에 정확한 최종 부피를 주기 위한 정확한 방사상 위치에 놓이게 된다. 상기 모터는 그후 정지되고 상기 장치는 그 끝단에, 상기 모터는 아래로 놓이게 되므로, 상기 회전축은 도 16에 도시된 바와 같이 수직이다. 몇몇의 RBC들을 가지는 상기 잔류하는 풍부해진 혈장은 도시된 바와 같이 주사기 및 바늘에 의해 제거된다.
이 출원서에서 설명되는 다양한 실시예들에 적합한 인클로저는 도 17 및 도 18에 도시되어 있다. 하지만 이러한 2개의 도면들은 도 12 내지 도 16의 공기 코어 실시예에 특별히 적용되는 인클로저를 보여준다. 상기 프레임(508)은 상기 인클로저에 대한 기저부로서 기능하는 배터리 전원 팩(503)에 장착된다. 외부 케이싱(500)은 상기 원심분리기를 둘러싸고 상기 배터리 팩(503)에 고정되고, 그 결합은 액체 및 공기가 들어가는 것을 방지한다. 편심(eccentric, 546) 및 핀(547)에 통합된, 밸브 선택 손잡이(545)는 상기 케이싱 안에 장착되어, 홈(548) 안의 상기 핀(547)을 통해 상기 내부 손잡이(523)를, 또한 이에 따라 상기 칼라(525) 및 밸브 슬리브(513)를 활성화시키기 위해, 상기 선택 손잡이(545)가 조작자에 의해 돌려질 수 있다. 도 17에서, 상기 챔버(BSC)를 구동하는 상기 모터(501)는 배선들(550)에 의해 배터리 팩(503)에 연결된 스위치(504)에 의해 수동으로 제어된다. 상기 인클로저(500)의 좌측 끝단에 장착된 부쉬(543)는 상기 챔버가 전혈로 충전된 때 또는 상기 풍부해진 혈장을 추출할 때 상기 주사기(도 12의 433) 바늘의 진입을 위해 정렬을 제공한다. 부쉬(543)에 바로 인접하는 것은 다공질의 유연한 뚫을 수 있는 필터(544)이다. 이 필터는 2가지 기능을 가진다. 이것은 운행될 때 상기 원심분리기의 코어에 진입하는 공기를 여과하고, 또한 상기 케이싱으로의 혈장 또는 상기 원심분리기가 RBC들을 방출할 때 생성되는 혈액 조각들의 대기로의 에어로졸들의 귀환을 방지한다. 상기 필터 안의 조그만 슬릿은 상기 충전하는 주사기 바늘이 상기 필터의 효율성에 어떠한 손상 없이 진입하는 것을 허용한다. 상기 케이싱(500)의 내부 벽들의 대부분을 덮고 있는 것은 상기 공기 코어(538)가 커지고 상기 풍부화 프로세스가 진행될 때 상기 케이싱으로 방출되는 혈장 및 상기 RBC들을 흡수하기 위한 고흡수성 안감(highly absorbent lining, 542)이다. 상기 케이싱(500)의 벽 안에 배치되는 렌즈 및 마스크(549)는 풍부화 프로세스가 진행될 때 조작자가 혈장 및 상기 RBC들의 축상 인터페이스(536)를 볼 수 있게 한다. 상기 마스크 및 렌즈는 상기 액체 분리 인터페이스(536)에서 보이는 이미지의 대비를 향상시키기 위해 선택된다.
광 검출기(미도시)는 상기 액체 분리 인터페이스들의 진척의 전기적 신호를 제공하기 위해 상기 렌즈의 위치에 배치될 수 있고, 전자기적 엑츄에이터가 밸브 선택 손잡이(545)를 구동할 수 있다. 수동 스위치와 결합되는 이러한 전기적 요소들은 상기 모터가 시작되기만 하면 전체 프로세스를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
테스트들로부터 지금까지 몇몇 응용 분야에서는 상기 슬리브 이동들을 스케쥴링하기 위해 단순한 타이머 프로그램을 사용하는 것이 실행가능한 것처럼 보인다. 예를 들어, 이하의 시퀀스들은 상기 챔버가 혈액으로 충전되기만 하면 타이머를 오프로 작동할 수 있다, a) 모터를 시작하고, 60초 동안 운행하라, b) RBC 포트를 개방하고 30초 동안 RBC들을 방출하라, c) RBC 포트를 폐쇄하고 혈장 포트를 개방하고 30초 동안 운행하라, d) 양 포트들을 폐쇄하고, 모터를 정지하라. 이러한 장치는 RBC들에 대한 혈장의 비율을 가변할 수 있도록 허용하기 위해 환자의 혈구용적률 수를 수동으로 삽입하는 수단의 추가를 필요로 할 수 있다.
표 1은 돼지 혈액을 이용해 도 12 내지 도 16의 공기 코어 장치에 대해서 획득되는 전형적인 데이터를 준다. 상기 데이터는 초기 분리에 대하여 1분 동안 운행하고 RBC들 및 혈장을 방출하는 데 대략 1분을 더 운행하여 획득된다.
샘플 혈소판 카운트
(x103/마이크로리터)		 혈소판 농축 인자 % 혈소판 회복 % 제거된
적혈세포들
기저라인 229 NA NA NA
운행1 1656 7.2 100 93
운행2 1457 6.4 88 92
운행3 1446 6.3 87 93
운행4 1685 7.3 100 94
설명된 3 개의 실시예들 모두에 있어서, 피스톤, 공기 주머니 및 공기 코어, 상기 포트들 및 통로들의 크기 및 위치는 매우 중요하다. 상기 원심분리기가 회전할 때, 상기 챔버 안에서 발전되는 압력은 상기 회전의 반지름의 제곱 및 속도의 제곱에 따라 가변한다. 구성성분들의 방출에 대한 수동 제어를 얻기 위해, 상기 방출은 관리가능한 시간 동안 일어날 필요가 있다. 예를 들어 상기 RBC 포트는 대략 30초의 기간 동안 상기 RBC들의 통과를 허용하도록 크기지어질 필요가 있다. 조건들은 상기 RBC 포트가 방해 없이 상기 RBC들이 응집되려고 하는 기능을 할 수 있도록 선택되어야 하고, 흐름은 상기 혈소판들이 상기 배출 소용돌이로 소용돌이치는 것을 방지하기에 충분히 낮게 유지해야 한다. 대략 30 mL의 전혈 샘플들을 이용하는 원심분리기들에 있어서, 차수 0.008 인치 지름의 RBC 포트들이 속도가 15,000 내지 20,000 rpm 범위에 있고 챔버 통들이 가장 큰 지점에서의 지름이 대략 1.0 내지 1.25 인치라면 잘 작동한다는 것이 발견되었다. 혈소판들을 잃을 수 있는 위험이 덜 하기 때문에, 혈장 포트들은 더 클 수 있다. 대략 0.010 인치 지름의 값들은 적절하다. 회전의 중심축에 대한 상기 혈장 포트들의 배치는 달성가능한 농축 인자에 직접 영향을 미친다. 중심에 가까울수록, 더 적은 혈장이 제거되고 더 적은 농축이 달성될 수 있다. 추가적으로, 설명되는 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 작은 고리(241, 341, 441, 541)는 상기 챔버의 큰 지름 끝에서 생성됨에 주목해야 한다. 이 고리는 증가되는 방사상 깊이의 지역화된 영역을 생성하지만, 상기 RBC 통로들(217, 317, 417)로의 진입 전 상기 RBC들에 대해서는 작은 부피이다. 깊이에 있어서 이러한 증가는 동일한 포트들(미도시)에 지역적으로 근접하게 생성되는 상기 배출 소용돌이의 영향 하에 상기 RBC 포트(228, 328, 428)를 통해 방출되는 상기 RBC들과 함께 배출되는 것으로부터 다른 원하는 인자들 및 혈소판들에 대한 경향성을 감소시킨다.
설명되는 모든 실시예들에 있어서, 상기 RBC 포트 폐쇄 지점의 정확도는, 상기 적혈세포들과 상기 혈소판들 사이의 중간 특정 비중의 흐를 수 있는 분리자 겔과 같은, 분리 보조제를 채용함으로써 개선될 수 있다. 상기 분리자 겔은 중심 축을 향해 다른 층들을 이동시키는 상기 적혈세포 층 상에 퍼져 있다. 상기 분리자 겔은 상기 적혈세포들 모두가 빠져나간 때 자동으로 상기 제1포트를 막는다. 상기 분리자 겔 점성도는 상기 BSC에 채용된 원심분리기 속도에서 상기 작은 배출 포트를 통과하지 않게 설계된다. 상기 제1포트의 자동 정지는 또한 상기 적혈세포들이 완전히 빠져나간 때 상기 포트의 진입 및 폐쇄가 오프되도록 설계된 중간 특정 비중의 고체 물질의 형태인 분리 보조제를 가지고 달성될 수 있다. 일 예가 그것들이 상기 포트를 향하여 흐르면서 덩어리질 때 상기 포트를 막기에 충분히 큰 원하는 중간 특정 비중을 가지는 미세구들과 같은 플라스틱 구슬들일 수 있다.
상기 공기 주머니 및 공기 코어 실시예들에 있어서, 상기 RBC 혈장 축상 경계들의 시각화는 상기 모터 중심선에 인접하는 BSC 내부에 장착되는 LED 형식과 같은, 후방조명(back lighting)과 결합함으로써 개선될 수 있다. 상기 모터 안의 추가적인 코일들은 상기 램프에 전원을 공급하는 데 필요한 낮은 전력을 제공할 수 있다.
상기 포트 및 통로 치수의 크기 및 위치들의 조정을 가지고, 본 발명은 또한 다양한 치료적으로 유용한 세포들 및 다른 생물학적 구성성분들을 분리하고 농축하는 능력을 가진다. 이러한 많은 생물학적 구성요소들은 재생 치료에 대한 잠재력을 가지고 재생력 있는 약제들로 특징지어질 수 있다. 이러한 재생력 있는 약제들은 생명체에 치료적인 혜택을 제공하기 위해 기관(organ), 조직 또는 생리학적 유닛 또는 시스템의 기능을 보조하거나 또는 구조의 치료, 재생, 또는 회복을 보조할 수 있다. 재생력 있는 약제들의 예들은 예를 들어, 줄기세포들, 지방세포들, 선조세포들, 골수, 활액(synovial fluid), 혈액, 내피세포들, 대식세포들, 섬유아세포들, 주위세포들, 평활근세포들, 단분화능 및 다분화능 전구세포들, 림프구들 등을 포함한다. 본 발명은 또한 치료적인 재생력 있는 약제를 제공하기 위해 지방질 조직, 피부, 근육 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 연질 또는 액체 조직들 또는 조직 구성요소들 또는 조직 혼합물들을 처리하기 위한 잠재력을 가진다. 여기에 설명된 다양한 실시예들로부터 최종적으로 분리되거나 또는 농축된 생성물들은 이미 당업계에 알려져 있는 바와 같이 사용될 수 있다. 의학적 처리 절차들은 처리 지점에 직접 적용되는, 또는 처리 장치에 결합되는(예. 이식 전, 이식과 동시에 또는 이식 후, 흡수 이식 물질에 집행되어), 또는 예를 들어, 패이스트(paste)를 형성하기 위해 예를 들어 특정 물질과 결합하는 것에 의해, 처리 방법으로서 다른 물질에 결합되는(예. 분말로 형성된 세포외 기질에 결합되는) 농축된 생성물을 요구할 수 있다.
혈액 원심분리기 컨테이너는 또한 조정가능한 포트를 결합할 수 있는데, 예를 들어, 상기 BSC로 방사상으로 연장되는 개방단을 가지는 튜브이고, 상기 튜브가 반지름의 범위를 스캔하기 위해 상기 개방단에 대한 호로 흔들릴 수 있는 방식으로 외부 둘레에 힌지되어 있다(미도시). 상기 튜브의 개방단의 위치는 작동 전 또는 작동 동안 조정될 수 있어, 회전 축에 대하여 원하는 위치에 위치된다. 예를 들어, 진입 포트는 원하지 않는 세포들을 처음에 배출하기 위해 상기 원심분리기 컨테이너의 둘레를 향해 위치될 수 있고, 그후 혈소판 부족 혈장을 방출하기 위해 상기 컨테이너의 중심을 향해 조정될 수 있다. 또는, 상기 혈장 부분이 제거되기를 원하는 것이면, 상기 포트는 기본적으로 혈장만 계층화된 혼합물로부터 받을 수 있도록 위치될 수 있다.
상기 장치는 또한 혈장과 같이 하나 또는 그 이상의 구성성분들의 미리 결정된 양이 받아지기만 하면 정지 또는 적어도 회전을 멈추도록 구성될 수 있다. 특히, 포트는 계층화될 때, 상기 혈장 구성성분이 상기 포트에 인접하도록 위치될 수 있다. 상기 포트를 위한 밸브가 개방된 때, 혈장은 상기 포트를 통해 배출된다. 상기 포트는 또한 혈장의 존재 유무를 감지하는 센서를 가지고 구성될 수 있다. 이와 같이, 상기 장치는 혈장이 상기 포트 안에서 감지되는 한 상기 통이 계속해서 회전하지만, 혈장이 더 이상 감지되지 않을 때 상기 센서는 상기 모터에 정지(그러므로 상기 통의 회전을 정지)하는 신호 또는 탭을 개방하는 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 혈장이 상기 포트를 통해 상기 통으로부터 계속해서 제거될 때, 이로써 상기 포트의 반지름에서의 혈장의 공급은 바닥나고, 이로써 상기 센서로부터 전송되는 신호가 발생하고, 상기 통은 회전을 멈춘다. 물론, 이러한 신호들 각각은 혈장뿐만 아니라 다른 계층화된 층의 감지로부터 발생할 수 있다.
상기 농축된 부분들에 더하여 상기 액체 견본의 제거된 부분들 중 하나 또는 그 이상을 수집하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 수 개의 방법들 중 하나에 의해 달성될 수 있다. 수집 백 또는 챔버는 상기 슬리브 상의 배출 포트에 연결될 수 있다. 이 백 또는 챔버는 상기 통과 함께 회전하므로 회전축 주위에서 균형을 잡을 수 있도록 준비되어야 한다. 다른 방법은 제거되는 상기 부분을 수집하고 또한 상기 액체를 중력 흐름에 의해 수집 지점까지 안내할 수 있는, 원하는 배출 포트에 대향하여 원주 깔대기(circumferential funnel)를 가지는 것이다. 이것은 도 25를 참조하여 이후에 설명하기로 한다.
다른 실시예들이 도 19 내지 도 26에 도시되어 있다. 이 도면들은 도 12 내지 도 17에서 커버하는 공기 코어 원리를 이용하는 장치를 도시하고 있지만, PRP를 준비할 때 획득가능한 풍부함을 최대화하도록 설계된 개선사항들을 반영하고 있다. 도 19는 2개의 구성요소들, 재사용가능한 구동 유닛(601) 및 일회용 부분(600)에 사용되도록 설계된 원심분리기의 2 개의 주요 구성요소들을 보여준다. 상기 원심분리기를 2 개의 구성요소들로 분리하는 것은 상기 일회용 구성요소를 더 비용 효율적이 되도록 허용한다.
도 20a는 경계 문자들 'defg'에 의해 정의되는 회전하는 챔버의 거울상 부분의 반을 나타내는 대략도이다. 주요한 치수들은 길이 참조부호들(L1 내지 L8)에 의해 지시되고, 반지름은 D1 내지 D8으로 확인된다. 도 20a에 도시된 바와 같이, D1은 상기 회전축 XX로부터 상기 채널(640)의 외부단까지 측정된 반지름의 길이에 대응하고, 이 실시예에 도시된 바와 같이, 상기 채널의 끝단에 선택적으로 플레넘을 가지고 여기서, 배출되는 RBC들(641)은 상기 RBC 통로(639)로 진입한다. 이와 유사하게, D2 및 D3는 각각 우측 및 좌측에 대한, 축 XX로부터 가장 먼 상기 채널(640)의 끝단에 있는 플레넘의 내부 지름들을 확인한다. D4 및 D7은 웨지(609)의 우측 끝단에 위치하는 편평부의 외부 및 내부 지름들 각각을 표시한다. D5는 상기 적혈세포들(641)과 상기 연막(642) 사이의 인터페이스에서의 지름을 확인한다. D6는 상기 연막(642)과 상기 혈장(643) 사이의 인터페이스에서의 지름을 확인한다. D8은 혈장 통로(610)의 내부 지름을 확인하고, 상기 공기 코어(646)에 인터페이스하는 상기 혈장(643)의 인터페이스에 대응한다. L1 내지 L8의 길이 측정들은 상기 혈장 통로(610)의 우측에 대응하는 기준선으로부터 측정된 거리에 기초한다. L1 및 L2는 상기 채널(640)의 끝단에 있는 플레넘의 좌측 및 우측으로 각각 측정된다. L3는 상기 기준선으로부터, 웨지(609)의 우측 상의 편평부까지의 길이를 확인한다. L4 및 L5는 좌측 및 우측 표시들(644)의 위치를 확인한다. L6는 연막/혈장 인터페이스에 대응하는 지름(D6)에서 측정되는 상기 회전 챔버의 모서리까지 길이에 대응한다. L7은 웨지(609)의 우측 모서리 상에 위치하는 편평부의 내부 지름에 대응하는 지름에서 측정된 상기 회전 챔버의 모서리까지의 길이에 대응한다. L8은 혈장 통로(610)로의 진입의 내부 지름에 대응하는 지름에서 측정된 상기 회전 챔버의 모서리까지의 길이에 대응한다.
상기 회전축(XX)는 경계 'dg'를 관통한다. 주요 빗금친 영역은 반각 'a'를 가지는 외부 벽을 가지는 상기 가늘어지는 챔버를 나타낸다. 상기 챔버의 원뿔형 홈에 삽입되는 것은 RBC 채널(640)을 정의하는 반각 'b'를 가지는 외부 거두 원추 부분, 및 상기 혈장(643)의 경계를 정의하는 반각 'c'를 정의하는 내부 역전 거두 원추 홈을 가지는 웨지(609)이다. 반각 'b'는 반각 'a'와 동일할 필요가 없음에 유의해야 한다. 다시 말하면, 상기 채널(640)은 평행하지 않고, 가늘어질 수 있다.
액체가 상기 RBC 출구 포트를 빠져나갈 때, 상기 RBC 통로(639)를 통해 빠져나가는 상기 액체는 높은 전단력(shear forces)을 경험하고, 상기 RBC 채널(640)은 상기 RBC 통로(639) 진입 포트가 상기 채널(640)의 끝단에 또한 상기 RBC-BC 인터페이스로부터 제거된 거리에 있고, 상기 채널은, 상기 RBC가 상기 RBC 통로(639)를 통해 빠져나갈 때 경험하는 상기 높은 배출 속도에 비하여, 상기 채널(640)로의 RBC의 진입에서 유의미하게 더 느린 지역적 흐름 속도들을 허용하기 위해 크기가 정해짐을 보장해 준다.
예를 들어, 일 실시예에 있어서, RBC들은 상기 회전하는 챔버의 외부 모서리에서 수집하고 원주 홈 또는 플레넘으로부터 공급되는 하나 또는 그 이상의 RBC 통로들(639)을 통해 방출하는데, 이것은 차례로, 얇은 원주 채널(640), 또는 상기 연막 수집 영역들에 인접해서 시작하는, 복수의 채널들(640)을 형성하는 원주 부분들로부터 공급된다. 상기 원주 채널(640)은 상기 채널의 방사상 깊이보다 몇 배나 큰 원주를 가진다. 60Ml 원심분리기를 제공하고, 0.020 방사상 깊이에 의해 4.5 인치 원주를 가지는 채널을 가지는 장치에 있어서, RBC 통로(639)를 위한 상기 구멍 지름은 차수 0.010 인치일 수 있다. 대략 17000 RPM으로 회전하는 이 조합은 RBC 통로(639)에서 상기 구멍으로부터 2000-3000 cm/sec의 속도로, 상기 채널(640)을 따라 단지 1.5 cm/sec으로 귀결된다. 그러므로 상기 채널(640)은 1000 대 1의 인자에 의해 상기 분리 층에 인접하는 흐름을 느리게 한다. 플레넘을 가지지 않는 다른 실시예(미도시)에 있어서, 상기 RBC 통로들은 상기 얇은 원주 채널로부터 직접 공급될 수 있는데, 상기 연막 수집 영역에 인접하여 시작된다. 구멍 배출에 비교할 때, 상기 분리 층에서의 흐름 속도의 감소를 달성하는 데 있어서, 유사한 성능이 플레넘을 가지는 실시예를 참조하여 설명된 바와 같이 예상된다.
상기 회전하는 챔버의 감소된 회전 속도 하에서, 상기 RBC들을 내보내는 데 있어서의 장점이 있을 수 있음이 관찰되었다. 이러한 회전 속도의 감소는 상기 분리된 구성성분들의 계층화를 방해하지 않는 방식으로 달성되어야 한다, 나아가, 상기 감소된 회전 속도는 상기 설립된 구성성분의 계층화를 크게 저하시킬 수 있는 지점까지 감소되어서는 안된다. 예를 들어, 분리에 적절한 제1속도로 상기 장치의 조작을 통해 만족스러운 계층화를 달성하자마자, 상기 회전 속도의 점진적인 감소는 상기 계층화를 유지할 것이고, 제2회전속도에 도달하기만 하면, 상기 회전하는 챔버의 상기 감소된 회전 속도를 통해 생성되는 상기 낮아진 힘들의 결과로서 대응하여 감소된 속도에서, 상기 RBC 세포들은 그후 상기 RBC 통로(639)를 통해 배출될 수 있다. 분리를 위해 대략 17000 RPM의 회전 속도를 가지는, 이전에 설명된 예에 있어서, 이러한 점진적 감소는 결정된 시간 동안 제어되는 방식으로, 대략 13000 RPM에서 회전하는 이 새로운 예에 있어서, 상기 RBC/BC 인터페이스의 무결성(integrity)을 유지하면서 상기 RBC들을 내보내기 위해, 목표하는 회전의 더 낮은 속도에서 안정화될 때까지 발생할 수 있다. 이러한 단계들의 타이밍에 대한 사소한 조정들은, 실제적인 목적을 위해, 상기 속도가 감소되지만 목표로 하는 소거 속도에 가깝고 상기 RBC 밸브를 개방하는 것과 같은, 유사한 결과들을 달성할 수 있음을 인식할 수 있다.
치수들, 또는 회전 속도들의 변형들은 상기 RBC 통로(639)에서 측정될 때 또한 상기 채널(640)로의 상기 RBC 진입과 비교했을 때, 지역화된 흐름 속도들에 있어서의 감소가 상기에서 설명한 1000:1 대신, 대략 500:1, 또는 100:1로 감소되는 것과 같이, 서로 다른 감소 속도들을 달성하기 위해 만들어질 수 있음을 보장하기 위해 채용될 수 있다. 도 20a의 실시예에 도시된 바와 같이, 상기 채널(640)은 방사상으로 얕은 각(a) 상에 배치되고, 이로부터 상기 RBC 통로(639)가 상기 RBC의 방출을 위해 제공하는, 상기 채널의 종단에 플레넘을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예(미도시)에 있어서, 상기 장치는 상기 채널의 종단에서 플레넘을 제공하지 않을 수 있지만, 이보다 상기 채널 종단은 상기 RBC 통로를 위한 출구를 포함할 수 있거나, 상기 채널은 치수(테이퍼)에서 감소될 수 있고, 상기 RBC 통로를 위한 출구로 직접 깔대기를 포함할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 장치는 상기 연막 구성요소들 상에 상기 빠져나가는 RBC들의 효과를 감소시키는 것을 목표로 하는데, 이것은 상기 RBC 출구와 상기 RBC/연막 인터페이스 사이에 공간적인 분리를 제공하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이 공간적인 분리는, 상기 채널에 플레넘을 가질 수도 있고 안 가질 수도 있는데, 상기 포트에 지역적으로 인접하여 생성되는 배출 소용돌이의 영향 하에서 상기 RBC 통로(639)를 통해 방출되는 상기 RBC들을 가지고 빠져나가는 것으로부터 혈소판들 및 다른 원하는 인자들에 대한 경향성을 감소시킨다. 혈장 또는 연막 구성요소들을 상기 채널(640)로 들어가는 것을 막는 방식으로 상기 장치를 조작함으로써, 단지 상기 RBC 구성요소에 대한 영향에 있어서 높은 전단력들이 제한되고, 상기 RBC와 상기 BC 사이의 인터페이스를 방해하는 것이 가능하지 않게 될 것이다. 통상적으로, 상기 시작 물질과 농축된 혈액 생성물을 비교할 때, 상기 RBC들의 대략 93%는 상기에서 설명된 바와 같고, 도 20a에 도시된 바와 같은, 상기 챔버를 이용해 제거된다. 몇몇의 예들에 있어서 상기 RBC들의 더 많은 비율을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 대략 98% 제거의 값들은 RBC 통로(639) 바로 위를 향하는 난류 흐름(turbulent flow)을 추가적으로 관리하는 것에 의해 달성되어 왔다. 상기 RBC 통로 위 및 이에 인접하는 난류 흐름의 관리는, 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 RBC 통로를 향해 (회전 축 주위의 둘레 및 이에 대체적으로 수직하는 방향으로) 상기 채널을 통한 유체의 흐름을 방해하지 않으면서, (만약 있다면, 상기 플레넘을 향하고, 일반적으로 상기 웨지의 편평한 부분으로부터의 흐름 방향으로) 상기 둘레 채널로 흐름을 완전히 폐쇄하거나 적어도 부분적으로 제한하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 제한은 상기 둘레 채널인 원의 어떤 부분 상에 생성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 채널(640)의 폭, 적어도 상기 RBC 통로에 가장 근접한 부분은, 적어도 부분적으로 감소될 수 있고, 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 적어도 1%부터 100%까지이고, 다른 실시예에 있어서는 적어도 10%부터 100%까지, 또는 또 다른 실시예에 있어서는 적어도 20%부터 100%까지, 또한 또 다른 실시예에 있어서는 50%부터 100% 감소이고, 상기 둘레 채널의 일 부분에 대하여, 예를 들어, 일 실시예에 있어서 대략 10 도부터 350 도까지, 또는 다른 실시예에 있어서 대략 15 도부터 대략 270 도까지 또는 또 다른 실시예에 있어서 둘레의 대략 20 부터 180도일 수 있고, 각 중심은 선택적으로 상기 RBC 통로(639)의 위치에 실질적으로 정렬된다. 도 33은, 도 33a에 도시된 바와 같이, 상기 둘레의 각(d, 여기서는 90 도로 도시됨)에 의해 둘러싸인 상기 채널의 부분 안에 있고, 또한 상기 채널(640)로의 유체의 흐름을 제한하는 제한 특성(800)을 도시하고 있다. 상기 제한 특성은, 상기 회전 챔버의 기계가공 또는 성형에 의해서처럼, 상기 회전 챔버의 부분으로 일체성형될 수 있거나, 또는 별개의 구성요소로 제조되고 당업자에게 공지된 몇몇의 방식으로, (도 33에 도시된 바와 같이) 상기 웨지(609) 표면에, 또는 상기 회전 챔버의 내부 표면에(미도시) 추후에 부가될 수 있다. 상기 제한은 도 33a에 도시된 바와 같이, 균일한 치수일 수 있거나, 또는 일 실시예(미도시)에 있어서 상기 채널(640) 안에 가변적인 감소로 제공될 수 있는데, 여기서 상기 채널로의 진입의 최대의 제한은 상기 RBC 통로에 정렬되는 상기 채널의 부분에 있고, 상기 제한 퍼센트는 상기 채널의 거리가 상기 RBC 통로로부터 증가됨에 따라, 점차적으로, 또는 급격하게 가늘어지거나, 또는 단차가 있는 방식으로 감소된다. 이 실시예에 있어서, 목표는 상기 RBC 통로에 가변적인 근방으로부터 발생하는 상기 채널로의 흐름 속도의 가변성을 없애기 위해 고안된 적절한 퍼센트 제한을 제공하는 데 있다. 이로써 상기 RBC 통로에 가장 근접한 상기 채널의 영역들에서, 상기 채널에 대한 제한의 퍼센트는 최대화되는 한편, 상기 RBC 통로로부터 멀어질 때 상기 채널의 제한의 퍼센트는 적절하게 감소될 것이고, 이로써 상기 채널로의 균일한 흐름 속도들을 보장하는 것에 의해, 상기 분리된 층들(예. RBC/BC 인터페이스) 사이의 인터페이스에 대한 교란은 최소화된다. 이 실시예들 및 여기서 설명되는 원심분리기 장치들의 다른 실시예들에 있어서, 밀도에 있어서 혈액과 유사한 상기 챔버의 이 부분의 구조 안의 물질들을 이용해, 상기 회전 챔버에 대한 불균형의 조건이 방지되거나, 또는 상기 회전 챔버가 당업자에게 공지된 바와 같이, 적절하게 배치되는 평형무게를 이용해 균형을 이루게 할 수 있음을 알 수 있다.
이와 유사하게, 상기 혈장 통로(610)를 상기 연막 구성요소로부터 제거된 위치에 배치함으로써(또한 선택적으로 도 27a에 도시된 바와 같이 플레넘 안에 위치되고), 또한 상기 연막-혈장 인터페이스가 D7을 넘어 내측으로 연장되지 않을 때, 상기 연막은 상기 챔버 안에 담겨질 수 있는데, 이것은 상기 얕은 각(c)을 가지기 때문에, 상기 혈장 통로(610)에서의 높은 전단력은 상기 BC-혈장 인터페이스의 교란을 야기시키지 않는다. 그러므로, 상기 포트에 지역적으로 인접하여 생성되는 배출 소용돌이의 영향 하에서 상기 혈장 통로(610)를 통해 방출되는 상기 혈장을 가지고 빠져나가는 것으로부터 혈소판들 및 다른 원하는 인자들에 대한 경향성의 감소가 있게 된다. 상기 웨지(609)의 기저에 위치하는 것으로 도 20a에 도시되긴 했지만, 상기 혈장 통로는 도 20a의 L8에 대응하는 위치에서와 같이, 상기 개방이 상기 연막-혈장 인터페이스의 반지름보다 작은 적절한 반지름인 한, 어디에나 위치될 수 있다. 이러한 특징들을 통해, 설명된 실시예들은 상기 챔버 안의 실질적으로 연막 구성요소 모두를 보전하고 상기 완료된 생성물의 풍부함 효율성 또는 농축을 강화시키는 데 도움을 준다.
나아가, 도 27a을 참조하면, 상기 혈장 통로(610)로 안내하는 구멍(들)을 하우징하는 둘레 홈(또는 둘레 홈의 부분들)의 형태로 혈장 플레넘(655)이 포함되어 있는 것을 제외하면, 도 20a에 도시된 것과 동일한 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에 있어서, 상기 빠져나가는 혈장은 상기 웨지(609)의 경계면들, 및 상기 혈장과의 공기 코어 인터페이스에 의해 정의되는 상기 가늘어지는 채널을 따라 흐를 것이다. 상기 챔버가 회전되고, 상기 혈장 밸브는 개방될 때, 상기 혈장은 (상기 웨지(609)의 기저에 위치하는 것으로 도시된) 상기 혈장 통로들을 향해 흐를 것이고, 또한 상기 웨지 기저 및 혈장 플레넘(655)으로 쏟아질 것이다. 상기 혈장 플레넘 안에서, 상기 혈장 통로(610)로 안내하는 구멍(들)을 만나 이를 통해 빠져나가기 전까지 상기 혈장은 상기 플레넘의 길이를 따라(즉, 둘레를 따라) 흐를 것이다. 상기 혈장이 상기 플레넘(655) 안에서 흐를 때, 이것은 혈장/연막 인터페이스 상에 전단력들을 가하지 않는데, 이것은 상기 웨지(609)의 존재에 의해 물리적으로 차단되고, 제거된 거리에 있다.
도 20b와 27b의 비교는 연속적인 경사(도 20b에 도시된 기하구조)로, 또는 플레넘(655)(도 27b에 도시된 기하구조)을 가지는 것이든 간에, 상기 혈장이 혈장 출구에 도달함에 따라 유체 흐름의 방향의 시각화를 허용할 것이다. 이 도면들은 상기 챔버의 외부 지름을 향해 회전 축으로부터 바라보는 것처럼, 상기 혈장 통로(610)로의 개방을 향해 내려다 보는, 투사도를 나타낸다.
도 20b를 참조하면, 상기 혈장은 우측에서 좌측으로 이동하는 것으로 도시되어 있고, 상기 유체가 상기 챔버의 좌측 모서리에 도달하면, 상기 유체는 혈장 통로(610)를 위한 출구를 향해 빨려들게 된다. 혈장 플레넘을 가지지 않는 이 실시예에 있어서, 전단력은 상기 개방으로부터의 거리가 증가함에 따라 비례적으로 감소되므로, 이로써 상기 혈장이 상기 웨지의 내부 면을 따라(각(c)를 따라) 이동하기 때문에, 상기 전단력은 상기 영역의 전체 반지름에 걸쳐 균일할 필요는 없지만, 상기 혈장 통로(610)까지의 개방들의 위치들을 따를 때 더 높을 수 있다. 도 20a의 기하구조가 상기 연막/혈장 인터페이스에 영향을 미치는 전단력을 최소화하는 데 효과적인 것으로 경험적으로 결정될 때, 상기 장치의 조작 동안 상기 웨지의 편평부에서 경험되는 전단력을 더 감소시키는 것이 가능할 수 있다.
도 27b를 참조하면, 상기 혈장은 우측에서 좌측으로 이동하는 것으로 도시되어 있고, 상기 개방들(610)을 향해 상기 플레넘을 따라 흐르기 전에, 상기 혈장 플레넘(655)으로 진입한다. 상기 플레넘(655)을 향하는 유체 흐름을 도시한 균일한 화살표들(우측)에 의해 알 수 있는 바와 같이, 상기 플레넘의 존재는 전단력에 있어서의 변화를 감소시킬 것으로 예상되고, 상기 혈장 채널 안에서 원주를 따라 측정될 때(상기 혈장은 각(c)의 웨지 면과 상기 공기 코어 사이에서 흐르고), 상기 혈장은 상기 웨지(609)의 기저에 접근하고, 상기 혈장 플레넘(655)으로 흐르기 때문에, 이에 따라 댐의 흉벽(breast)을 흐르는 물과 유사한 결과를 생성한다. 즉, 장애물을 넘기 전에, 댐의 상류든 상기 플레넘에 진입하기 전이든 간에, 상기 유체들은 천천히 원활하게 흐르고, 그후 상기 장애물을 지나기만 하면, 상기 댐의 하류든 상기 플레넘 안이든 간에, 상기 유체 흐름 속도들은 상대적으로 더 많이 높고 덜 균일하게 될 것이다. 상기 유체 흐름 패턴을 도시한 화살표들에 의해 알 수 있는 바와 같이, 상기 혈장 플레넘을 향하는 혈장의 흐름은 전체 지름에 걸쳐 균일하게 분포될 것으로 예상되고, 그후 상기 혈장이 상기 웨지를 넘기만 하면, 상기 플레넘(655) 안에 있게 되고, 그후 혈장이 상기 혈장 통로(610)로 하나 또는 그 이상의 개방들을 흘러나가기 때문에 유체 흐름에 있어서 큰 변화들이 있게 될 것이다. 가변적인 방향 전단력들은 상기 플레넘 안에 대체적으로 포함되어 있고 상기 웨지 면을 따라 흐르는 혈장에 영향을 미치지 않기 때문에, 이 실시예는 상기 연막 구성요소들의 강화된 풍부화 인자들을 허용하는 것으로 예상될 것이다. 이 실시예의 기하구조는 상기 혈장 채널을 따라 원주를 따라 측정될 때, 그렇지 않다면 연막/혈장 인터페이스를 방해할 수 있는, 혈장 흐름 속도들의 감소된 가변성 때문에, D8과 D6 사이의 깊이로서 측정된, 보유된 혈장이 최소가 되도록 허용한다.
나아가, 도 20a를 참조하면, 방출되는 모든 혈장이 상기 챔버를 떠난 후 남아 있는 혈장의 부피는 경계 지름들(D8, D6)에 의해 정의된다. 이 부피는 이러한 언급된 동일한 치수들을 조정함으로써 원하는 풍부함의 값을 얻을 수 있는 것으로 조정될 수 있음을 유념해야 한다.
풍부함의 높은 정도를 획득하기 위해, (도 20a에 도시된 바와 같이) 상기 연막 아래의 혈장의 깊이는 감소되어(지름 치수(D6-D8)/2는 감소되고) 밖으로 흐르는 혈장은 더 가까운 상기 연막/혈장 인터페이스를 절단하기 때문에 혈소판 손실의 위험은 증가한다. 하지만, 상기 혈장 흐름을 구동하는 압력은 상기 챔버 안에서 상기 혈장/공기 인터페이스의 반지름과 상기 혈장 통로의 개방의 반지름의 제곱들의 차이에 의해 곱해지는, 회전 속도의 제곱에 비례하기 때문에, 혈장 흐름을 구동하는 압력은 상기 혈장 지름이 D8에 가까워질수록 0으로 점진적으로 떨어진다.
상기 혈장이 D8에 접근할 때 이러한 꾸준히 감소하는 흐름 효과의 장점을 가짐으로써, 상기 혈장 깊이(D8-D6)는 최소화될 수 있고, 전단에 의한 연막의 손실이 적게 되고, 잔류 혈장 부피는 최소가 되고 풍부화는 최대가 된다.
요약하면, RBC/연막 전단력을 제어하기 위해 외부 지름 채널을 이용하면 RBC/연막 전단력은 최소가 되고, 혈장/연막 전단력은 기하구조 및 혈장 대 공기 코어 구동 압력의 감소에 의해 제어된다.
그러므로, 상기 챔버가 회전할 때, 어떠한 혈장도 방출되기 전에, 혈장 통로(610)로 상기 혈장 출구를 통해 나가도록 혈장을 구동하는 더 큰 압력 헤드가 있고, 그후, 상기 챔버 안의 혈장의 부피가 감소되기 때문에, 상기 혈장 수준이 D8에서 상기 혈장 출구의 수준에 도달할 때까지 상기 혈장 출구 상의 압력 헤드는 비례적으로 감소되고, 또한 상기 혈장 통로(610)를 통해 흘러나가는 모든 혈장은 종료된다. 상기 혈장 통로(610)를 통한 흐름 속도가 상기 혈장 부피가 감소됨에 따라 감소되므로, 이것은 상기 연막에 영향을 미치는 전단력들에 대한 경향성이 최소가 되는 부가적인 장점을 제공하고, 그 지점에서 흘러나가는 혈장 및 상기 연막은 서로 가장 인접하게 있게 되므로(즉, D6와 D8 사이의 거리가 최소값이 됨), 상기 혈장 소거 흐름 속도는 가장 낮은 속도에서일 것이다.
조작시, 혈액은 상기 챔버를 채우고 속도에서 시간이 흐른 후 적혈세포들(RBC), 연막 및 혈장으로 분리된다. 분리 후, RBC 통로(639)는 개방되고 RBC들은 상기 RBC 통로(639)로부터 방출되고, 상기 RBC들의 인터페이스는 투명 원뿔 표면의 L5에서 분명하다. 볼 수 있는 표시들이 RBC 통로(639)의 폐쇄에 있어서 조작자를 안내하기 위해 L5 및 L4에서 상기 챔버 상에 배치된다. 상기 RBC 인터페이스가 L5와 L4 사이 어딘가에 도달할 때, RBC 통로(639)로부터 RBC들의 방출은 이하에서 설명할 밸브들의 조작에 의해 정지된다. 이때, 잔류 RBC들은 상기 원뿔 채널(640) 및 상기 RBC 채널(639)의 좌측 끝단에 있는 원주 홈에 의해 정의된 미리 정의된 부피를 차지한다. 도면에서 교차빗금으로 정의된, 연막(BC, 642)을 수집할 때, 상기 BC는 이동하면, 절차의 끝에서 회복할 수 없기 때문에, 상기 BC를 상기 RBC 채널(640)로부터 막는 것이 중요하다. 이러한 것이 발생하지 않을 것임을 보장하기 위해, 상기 인터페이스는 L5와 L4에 배치된 표시들 사이에서 이동하기 때문에, RBC 인터페이스가 상기 챔버의 원뿔 표면을 따라 이동하는 것처럼 보이는 속도는 조작자가 그 프로세스를 정지(RBC 통로(639)를 폐쇄하는 것에 의해)하기에 충분히 낮은 속도로 제어된다. 이 속도는 회전 속도, 챔버의 지름, 상기 통로(639)에 연결된 상기 RBC 방출 포트의 크기, 및 상기 챔버의 반각 'a'의 함수이다. 이 변수들은 요구되는 빠른 분리(전체 분리 프로세스, 원하지 않는 RBC들 및 혈장의 방출 2분 이내로)를 방해하지 않고 조작자에 의해 관리될 수 있는 L5 또는 L4에서 인터페이스 속도를 주기 위해 조정된다. 다양한 매개변수들을 테스트하는 데 있어서, 대략 4 mm/sec의 인터페이스 속도는 조작에 의한 정확한 개입을 허용하는 것으로 실험적으로 결정되었지만, 10 mm/sec 보다 작은 범위에서 이보다 더 높거나 더 낮은 속도들이 바람직할 수 있음을 인식해야 한다(상기 RBC-연막 인터페이스가 광학적 센서들 등에 의해 검출되는 경우에 있어서, 상기 인터페이스의 접근 속도는 10 mm/sec 속도를 초과할 수 있다). RBC 포트(638)이 처음에 개방될 때, D6에서, 상기 RBC와 BC 사이의 인터페이스의 선명도에 약간의 방해를 야기시킬 수 있는 갑작스러운 압력 강하 때문에 일시적인 교란에 대한 가능성이 있다. 이 교란의 효과는 상기 기저 유닛(601) 안의 소프트웨어에 의해 제어되는 원심분리기 속도의 자동적인 서서히 떨어지는 것에 의해 최소화될 수 있다. 원심분리 속도에 있어서의 변화는 소프트웨어 안의 타이머들 또는 상기 밸브 메카니즘들의 움직임에 의해 생성되는 신호들에 의해 자동적으로 시작하기 위해 상기 소프트웨어에 프로그램되어 있을 수 있다. 상기 RBC 방출이 정지된 때, 상기 BC는 지름들(D4와 D7)에 의해 정의되는, 상기 웨지(609)의 우측 끝단 상의 분리 표면 또는 편평부의 끝에서 포획된다. 상기 분리 표면은 회전축에 90도에 있는 것으로 도 20a에 도시되어 있긴 하지만, 상기 분리 표면은 상기 회전축에 대하여 다른 각도로 있을 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 분리 표면은 상기 원심분리기가 정상 수직 방향에 있을 때 상기 웨지(609)의 "상단" 표면을 형성한다. L5에서 상기 RBC들이 정지되면, 상기 BC 외부 지름은 D5이고, 만약 RBC들이 L4에서 정지되면 상기 BC 외부 지름은 D4이다. 상기 연막(BC) 부피는 처음에 인입된 상기 혈액 부피의 대략 0.5%여서, 상기 웨지(D4, D7)의 끝단 상의 편평부는 (RBC가 L5에서 정지된) 더 나쁜 경우에 있어서, 상기 BC가 상기 분리 표면 상에 머물고 상기 내부 반각 원뿔 'c'로 확장하지 않음을 보장하기 위해 정의될 수 있다. 상기 RBC 통로(639)가 폐쇄되기만 하면, 상기 혈장 통로(610)는 개방되고 혈장은 방출되기 위해 흐른다. 이 도시는 상기 공기 코어(646)가 D8에서 상기 통로 입구의 지름까지 확장되기 때문에 모든 혈장이 혈장 통로(610)로 흘러나가고 흐름이 정지될 때의 상황을 도시한다. BC가 상기 내부 원뿔로 들어가는 것을 막는 것은 상기 혈장 표면의 축상 속도가 배출 통로(610)에 접근함에 따라 가속되고 BC/혈장 인터페이스에서의 빠른 전단 속도가 상기 혈장으로의 혈소판들의 손실로 귀결되기 때문에, 중요하다. 차수 1mm - 2mm의 BC 대 공기 코어(D6-D8)/2로의 방사상 분리를 가지고, 상기 혈장으로의 혈소판들의 손실은 수용가능하고 8:1 또는 그 이상의 풍부화 인자들(EF)은 일관되게 획득될 수 있다. 풍부화 인자들은 이하의 수식에 의해 정의된다: (EF) = (단위 부피 당 BC 샘플에 포획된 혈소판들의 수)/(단위 부피 당 원래 전혈 샘플에 있는 혈소판들의 수). 기본적으로, 이 설계는 RBC/BC 및 BC/혈장 인터페이스들에서 전단을 최소화하고 그 결과 BC 대 RBC 방출 또는 혈장 방출의 손실을 감소시키는 것으로 이해된다.
일 실시예에 있어서, 사용되는 장치의 방향성(orientation)은 회전축 XX이 수직이고, 상기 포트 밸브(602)가 상기 장치의 상단에 있다. 상기 회전하는 챔버의 기하구조의 결과로서, 회전이 멈출 때, 상기 채널(640) 안에 있는 어떠한 유체(예. RBC)는 상기 채널 안에 포함되어 유지되는 경향이 있고, 실질적으로 작동시 상기 웨지(609)의 편평부(608)에 대응하는 라인 위의 모든 다른 유체는, 회전의 중단시, 중력에 의해 흘러, 상기 포트 밸브(602) 바로 아래 모이고, 상기 포트 밸브를 통해 안내되는 바늘로, 또한 농축된 물질들의 풀(pool)로 빨려들어가는 것에 의하는 것과 같이, 수집될 수 있게 된다. 여기서 설명되는 다양한 실시예들은 다른 각도(예. 수평)에서 작동되고, 그후 회전 정지 후, 선택적으로 수집을 위해 수직으로 회전될 수 있다. 상기 챔버의 회전의 정지시 상기 채널(640) 안에 격리된 상기 RBC들을 유지함으로써, 상기 채널 안의 물질들(예. RBC들)은 농축된 연막 또는 다른 혈액 구성요소들을 희석화시키는 데 사용될 수 없기 때문에, 상기 연막 구성요소들의 농축은 최대가 될 수 있다. 몇몇의 실시예들에 있어서, 상기 포획된 BC의 일부가 표면장력으로 인해 상기 편평부 상에 남아 있는 것을 방지하기 위해 상기 웨지(609)의 끝단에서 상기 편평부(608)와 같이, 상기 회전하는 챔버의 적어도 일 부분에 표면장력을 변형하는 코팅(예. 친수성 또는 소수성 코팅)을 추가하는 것이 유리할 수 있다. 나아가, 일반적으로 수직 방향이라면, 중심 수집 영역을 향해 유체 흐름을 안내하기 위해, (예. 1 내지 45 도) 각도를 상기 웨지의 편평부에 제공하는 데 장점이 있을 수 있다.
상기 회전 챔버를 급히 감속시키거나 또는 감소의 비균일한 속도를 가지는것은, 상기 회전 챔버의 보다 더 점진적 감속에 비하여, 상기 수집 영역에 혈소판들의 양의 증가를 가져오는 것으로 관찰되었다. 상기 장치에 제동 시스템을 결합하는 것에 의해 달성될 수 있는 것과 같이, 상기 빠른 감속은 상기 웨지의 상기 편평부 상에 구성요소들의 혼합을 생성하게 하고, 상기 웨지의 편평부의 표면 상에 남아 있는 잔류 농축 연막 구성요소들의 발생을 막는 것으로 생각된다. 상기 챔버 안 및 상기 채널 안에 남아 있는 적혈세포들은, 상기 채널 안에 대체로 포함되어 남아 있고, 급한 감속에서조차도 상기 연막과는 혼합되지 않는 것으로 생각된다. 또는, 체액 제거(tapping), 혼합(shaking), 진동(jarring), 또는 그렇지 않다면 표면 장력 때문에 상기 수집 영역으로부터 멀리 잔류하여 지금 수집될 수 있는 다른 구성요소들의 교란에 의하는 것과 같이, 단지 물리적으로 혈소판들을 제거할 수 있다.
상기 웨지(609)에 결합된 장치의 실시예들의 기하구조는 효율성, 및 장치의 조작에 있어서 도움이 되는 적어도 3가지 장점들을 제공한다: 상기 웨지(609)는 1) 공간 분리를 생성하고; 2) 상기 채널을 형성하고; 3) 액체들의 명백한 깊이를 증가시키는 역할을 한다. 먼저, 상기 웨지는 상기 혈장과 상기 RBC를 위한 출구들 사이의 공간적 분리를 생성하고, 그러므로 상기 웨지의 편평부를 따라 멀리 떨어져서 남아 있는 연막 구성요소들에 영향을 미치는 것으로부터 상기 출구에서 전단력들의 영향을 최소화할 수 있다. 두번째로, 각도 b에서 상기 웨지의 가장 바깥쪽 표면은 상기 채널(640)의 내부 경계의 일부를 제공하기 때문에, 상기 웨지는 부분적으로 상기 채널을 형성한다. 세번째로, 상기 웨지는 상기 웨지의 존재에 의해 대체되는 액체들의 명백한 깊이를 향상시키기 때문에, 상기 장치 작동의 용이함을 향상시킨다. 즉, 상기 웨지는 (D2와 D8 사이) 상기 웨지 영역에 있는 유체들의 부피를 대체하도록 기능하고, D4와 D5 사이의 치수들이 상기 대체로 인해 증가되므로, 이러한 액체들의 명백한 깊이를 증가시키는 효과를 가지고, 필요하면 L4와 L5에서, 표시들(644) 사이의 간격은 이에 따라 더 크게 만들 수 있고 조작자에게 더 높은 해상도를 제공할 수 있다. 이 효과를 가지고, 조작자가 상기 RBC 통로(639)를 통해 RBC의 방출을 언제 멈출지 더 정확하게 결정할 수 있다.
도 21은 RBC 포트(638)가 개방되고 상기 혈장 포트(612)가 폐쇄되고, 상기 RBC가 상기 RBC-혈장 수신기(647)로 방출되는 운행 상태에 있는, 조립된 도 19의 장치를 보여준다. 혈장(643)은 아직 상기 수신하는 챔버로 방출되지 않았다. 상기 공기 코어(646)는 완전히 설립되어 상기 분리된 유체 구성요소들은 분명한 경계들을 가지고 설립된다. 상기 회전하는 원심분리기 혈액-포함 챔버는 2 가지 요소들, 가늘어지는 통(606) 및 끝단 캡(614)으로 만들어진다. 이 챔버는 2 개의 베어링들(619, 604)에서 회전하고, 더 작은 베어링(604)은 상기 챔버의 좁은 끝단에 위치하고, 더 큰 베어링(619)은 상기 구동 축(617) 및 상기 밸브 캡(616)을 통해 간접적으로 상기 챔버의 보다 큰 끝단에 위치한다. 상기 보다 작은 베어링(604)은 투명한 중간 커버(607) 안에 장착되고 더 큰 베어링은 종동부(follower, 618) 안에 장착된다. 밸브 캡(616)은 상기 끝단 캡(614)으로부터 키 또는 핀(미도시)에 의해 구동되는 상기 챔버 구성요소들과 함께 회전하고, 상기 종동부(618)에 의해 축상으로 추진되는 회전축을 따라 축상으로 움직일(translate) 수 있는데, 이것은 차례로 캠 종동부들(620) 및 캠들(621)에 의해 축상으로 이동되는 것이다. 밸브 캡(616)의 축상 운동은 혈장 포트(612) 및 RBC 포트(638)의 위치를 제어하고, 이에 따라 RBC 통로(639)로부터의 RBC들 또는 혈장 통로(610)로부터의 혈장의 방출을 제어한다. 캠들(621)(통상 3개이지만, 3보다 많을 수도 적을 수도 있음)은 드럼(613)에 통합되어 있다. 종동부(618)는 드럼(613) 안에서 축상으로 움직일 수 있지만, 상기 종동부 상에 수키들(male keys, 631) 및 하부구조(624) 상의 암키들(female keys)에 의해 회전이 방지된다. 드럼(613)을 회전함으로써, 조작자는 종동부(620)를 축상으로 움직이고 이에 따라 상기 RBC의 위치 및 혈장 포트들(638, 612)을 제어한다. RBC-혈장 수신기(647)는 초과 혈장 및 상기 방출된 RBC들을 포획하기 위해 회전하는 요소들을 둘러싸고 상기 밸브 캡(616)과 함께 축상으로 움직인다.
축(617)과 밸브 캡(616) 사이의 간격, 및 밸브 캡(616)과 끝단 캡(614) 사이의 간격은 끝단 캡(614)과 밸브 캡(616) 사이의 맞음(fit) 및 동심성(concentricity)에 영향을 준다. O-링들(648, 611)은 밀봉들로 기능 및/또는 이 2개의 캡들 사이에서 서스펜션(suspensions)으로 기능한다. 상기 간격들이 매우 작으면, 상기 O-링들은 단지 밀봉들로만 기능하지만, 상기 간격이 실질적으로 증가되면, 상기 O-링들은 밀봉들 및 서스펜션들로서의 이중임무를 수행한다. 이러한 서스펜션 특징들은 (축(617), 끝단 캡(614), 및 통(606)) 상기 챔버 조립체 상에서 진동하는 상기 밸브 캡(616)의 자연 주파수가 상기 작동 속도보다 실질적으로 더 낮거나 실질적으로 더 높도록 선택될 수 있다.
구동 축(617)에 부착된 원심분리기 커플링(633)은 모터(626)로부터 모터 커플링(629)을 통해 토션 구동(torsional drive)을 수용한다. 모터(626)는 기저 인클로저(625)에 단단히 고정되는 하부구조(624)에 장착된다. 조작자가 활성화시킨 래치(622)는 드럼(613)에 일체화된 고리에 맞물림함으로써, 일회용 부분(600)이 재사용가능한 부분(601)에 비하여 단단히 위치됨을 보장한다.
일회용 부분(600)은 소독 유닛으로 도착하고 작업실 환경에서는 소독장에 인접하여 사용된다. (한 명의 환자에 대해서 복수 적용에 대한 복수 번 장치의 운행과 관련되는) PRP 또는 PPP의 준비 및 적용을 위한 절차 완료시, 일회용 부분(600)은 바이오 폐기물 흐름으로 폐기된다. 하지만, 상기 재사용가능한 부분(601)은 상기 작업실에 남아 있고 저장을 위해 어디든 이동될 수 있다. 전혈 또는 혈액 구성요소들이 상기 재사용가능한 부분(601)을 오염시키지 않았음을 보장하기 위해, 이러한 액체들이 빠져나가는 것을 막기 위해 다양한 요소들이 채용될 수 있다. 도 26을 참조하면, 흡수가능한 와셔들(632, 636)은 수신기(647)로부터 어떠한 흐름도 포획할 수 있고 또한 겔 가속기(649)는 상기 수신기(647) 안의 상기 방출된 액체들이 흐르지 않는 젤리 같은 덩어리로 겔화되도록 할 수 있다. 또는 드럼(613)과 종동부(618) 사이에 회전하는 격막들(미도시) 및 619에서 밀봉된 베어링들(미도시)은 모든 액체들을 포획할 수 있다. 흡수가능한 물질들은 (상표명 "Porex'로 팔리는 것과 같은) 다공성 폴리에틸렌, 초흡수성 폴리머들, 폴리아크릴레이트들, 폴리일렉트로라이트들, 하이드로젤들, 초크, 셀룰로스 섬유들 또는 스폰지들, 또는 직물(woven textile), 또는 당업계에 이미 알려진 적합한 물질들로부터 만들어질 수 있다. 겔 가속기들은 Drimop®라는 이름으로 Multisorb Technologies 사에 의해 공급되는 물질들로부터 만들어질 수 있다. 상기 챔버 안에 수집되는 PRP의 잔류물들은 포트 밸브(602)에 의해 포함된다. 누수에 대한 이러한 해결책들의 조합들 또한 당업자에게 명백할 것이다.
도 28 내지 도 31은 방사상 인덱싱 밸브 수신기(700)를 보여주는데, 이것은 이전에 설명된 RBC-혈장 수신기(647)의 다른 실시예이다. 이 방사상 인덱싱 밸브 수신기는 그 내용물이 상기 수신기로부터 흐르지 않도록 막기 위해, 상기 회전하는 드럼(613)과 종동부(618)(도 21에 이전에 도시된 바와 같이)와 협력하여 작동하는 방사상 인덱싱 밸브와 협력한다. 상기 방사상 인덱싱 밸브 수신기(700)는 2개의 짝 구성요소들, 상부 밸브(701) 및 하부 저장 챔버(702)로 구성된다. 상기 상부 밸브(701)는 바람직하게 4개의 슬롯들(704)을 포함하고, 상기 하부 저장 챔버(702)는 4개의 슬롯들(705)을 포함한다. 상기 슬롯들의 수는 변경될 수 있고 통상적으로 각 구성요소에 있어서의 슬롯들의 수들은 동일하다. 상기 상부 밸브(701)는 드럼(613) 안의 홈들(미도시)과 협력하는 인덱싱 탭들(703)을 포함하여, 상기 상부 밸브(701)는 드럼(613)이 회전될 때 회전한다. 상기 상부 밸브(701)는 또한 360도 액체 입구 윈도우(707)를 포함한다. 상기 하부 저장 챔버(702)는 종동부(618) 상의 탭들(미도시)과 협력하는 그 내부 원주 상에 홈들(706)을 포함한다. 홈들(706)은 상기 종동부(618)에 상기 하부 저장 챔버(702)에 키를 이용하는 기능을 제공하고 상기 하부 저장 챔버(702)는 드럼(613)이 회전될 때 회전되는 것을 방지한다. 도 30을 참조하면, 상기 상부 밸브(701) 및 하부 저장 챔버(702)는 환형 인터락킹 특성들(709, 708)을 포함한다. 도 31의 조립해제된 도면에서 더 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 상기 인터락킹 특성들은 슬롯들(704, 705) 및 짝 표면들(710, 711)을 포함한다. 도 30에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 인터락킹 특성들(709, 708)은 간섭 맞춤(interference fit)을 정의하여, 상기 상부 밸브(701) 및 하부 저장 챔버(702)는 짝 표면들(710, 711)이 방수 밀봉을 생성하는 곳에서 서로 스냅연결될 수 있다. 사용시, 상기 수신기(700)는 상기 상부 밸브(701) 안의 상기 슬롯들(704)이 상기 저장 챔버(702) 안의 슬롯들(705)에 중첩되지 않는 도 28에 도시된 바와 같은 위치에 공급된다. 상기 원심분리기 챔버(646)는 그후 혈액으로 채워지고 상기 원심분리기는 활성화된다. 드럼(613)이 (도 21을 참조하여 이전에 설명된 바와 같이) RBC 밸브 포트(638)를 개방하기 위해 회전될 때, 상기 상부 밸브(701)는 상기 드럼과 회전하고, 이로써 슬롯들(704, 705)에 적어도 부분적으로 중첩하고, 이로써 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 2개의 수신기 구성요소들(701, 702) 사이에 통로를 생성한다. 상기 추출된 RBC들(641)은 360도 액체 입구 윈도우(707)를 통해 상기 상부 밸브(701)에 진입하고 상기 슬롯들의 중첩하는 영역들을 통해, 하부 저장 챔버(702)로 중력에 의해 빠져나간다. 드럼(613)이 밸브 포트(638)로부터 RBC들(641)의 흐름을 정지시키는 홈 위치로 다시 회전될 때, 슬롯들(704, 705)은 도 28에 도시된 바와 같이 중첩하지 않는 위치로 회복되어, 상기 하부 저장 챔버(702) 안의 RBC들을 밀봉한다. 이와 유사하게, 드럼(613)이 혈장 포트(612)를 개방하는 방향으로 회전될 때, 슬롯들(704, 705)의 대향하는 측면들은 중첩이 되고, 이로써 상기 추출된 혈장(643)은 상기 중첩하는 슬롯들을 통해 상기 하부 저장 챔버(702)로 빠져나가는 것을 허용한다. 드럼(613)은 그후 상기 중첩하지 않는 위치로 슬롯들(704, 705)을 복귀시키기 위한 프로세스의 끝에서 홈 위치로 다시 회전되어, 이로써 상기 하부 저장 챔버(702) 안의 제거된 유체를 밀봉하게 된다. 이것은 후속 취급 동안 상기 유체의 흘림 및 상기 일회용 부분(600)의 폐기를 방지한다.
슬롯들(704, 705)의 통상적인 치수는 상기 상부 밸브(701)가 어떤 한 방향으로 회전될 때 중첩될 것이다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 밸브 슬롯들(704) 각각은 원주의 30도를 둘러싸는 한편, 상기 하부 저장 챔버 슬롯들(705)은 원주의 50도를 둘러싼다. 이 치수는 폐쇄된 방향에 있을 때, 상기 슬롯들의 모서리들 사이에서 5도를 남겨둔다. 드럼(613)은 밸브 캡(616) 안의 포트들을 개방하기 위해 대략 35도 회전된다. 이것은 30도의 슬롯들(704, 705)의 중첩을 야기시키거나, 또는 다른 방법으로, 상기 상부 밸브(701)의 전체 슬롯(704) 각각은 슬롯(705)을 통해 상기 하부 저장 챔버(702)로 완전히 개방될 것이다. 슬롯 기하구조 및 배치의 다른 조합들이 가능하고 당업자에게는 자명하다. 상기 상부 밸브(701) 및 저장 챔버(702)는 통상적으로 취입 성형(blow molded) 구성요소들이고, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 탄성있는 열가소성 수지들을 사용한다.
재사용가능한 부분(601)은 무선 드릴들 등에 사용되는 것과 같은 DC 전원 팩으로부터 또는, AC 공급부로부터 코드가 장착된 변압기(미도시)에 의해 전원이 공급된다. 미도시된 추가적인 항목들은 (이에 한정되지는 않지만) 전원 온부터 경과한 시간, 상기 원심분리기로 전원 온-오프를 지시하는 상기 기저 인클로저(625) 상에 장착되는 단순한 디스플레이이고, 또한 경과된 시간이 어떤 수준에 도달한 때 조작자에게 경고를 하는, 들을 수 있는 알람과 같은 항목들을 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 일회용 부분(600) 안에 장착된 자석들에 반응하는 상기 기저(625) 안에 장착된 홀-효과 스위치들(hall-effect switches) 또는 리드 스위치들(reed switches)(미도시)이 기저 인클로저(625) 안에서 드럼(613)의 회전을 지시하는 데 사용될 수 있고, 및/또는 유체 구성요소들의 최적 분리를 위해 필요할 수 있는 다양한 모터 속도들을 선택하는 데 사용될 수 있다.
조작자가 수동으로 드럼(613)을 회전시키는 대신, 상기 기저(625) 안의 엑츄에이터들(예. 모터-기어박스 조합들 또는 나사 잭들)이 상기에서 설명한 상기 스위치들로부터 및/또는 최적 작동에 채용된 소형 고체 컴퓨터로부터의 신호들에 반응하여 자동으로 상기 드럼을 회전시킬 수 있다.
도 22는 도 21의 AA의 단순화된 횡단면이다. 상기 혈액은 642에서 주요 구성요소들, 혈장(643), RBC들(641), 및 연막(BC)으로 분리된다.
도 23은 도 21의 BB의 단순화된 횡단면이다. 이 단면은 통로(610), 및 O-링(611)으로 구성된 혈장 밸브의 구조를 보여준다. 상기 이러한 출구 포트들의 구조는 도 3b에 도시된 것과 유사하다. 이 밸브가 개방될 때, 포트(612)는 이를 통해 유체가 흐르는 것을 허용하기 위해, 통로(610)와 정렬되는 위치로 이동될 것이다.
도 24는 RBC 밸브 포트(638)가 폐쇄되고, 상기 혈장 포트(612)가 개방되고, 상기 혈장 방출이 완료된 상황에서 운행되는 도 21의 장치를 보여준다. 상기 혈장(643)의 부피는 최종 부피이다.
혈소판 부족 혈장(PPP)이 절차에서 필요할 때, 약간 다른 구성이 상기 PPP 수신기를 위해 필요하다. 도 25는 도 21에 도시된 것과 유사한 구성요소들을 대부분 가지지만, 2개의 수신기들이 있다. 하나는 RBC들(637)을 위한 것이고 하나는 PPP(635)를 위한 것이다. 2개의 유체 구성요소들은 상기 회전하는 챔버로부터 방출에 의해 포획되기 때문에, 이들이 적절한 유체 구성요소를 방출할 때 상기 수신기들 모두는 상기 혈장 포트(612)와 RBC 포트(638)의 서로 다른 축상 위치들을 사용하기 위해 드럼(613)에 대하여 축상으로 고정되어야 한다. 혈장 접근 포트(645)는 상기 수신기(635)의 벽들에 퍼져 있고 상기 드럼(613) 안의 슬롯 또는 개방(미도시)을 통해 연장된다. 이 포트는 상기 PPP의 제거를 위해 피하주사기 바늘의 통로를 허용하는, 니트릴 고무와 같은, 탄성중합체적 물질이다.
사용시, 조작자는 소독된 일회용 부분(600)을 재사용가능한 부분(601)에 배치하고, 상기 드럼 위치는 혈장 포트(612)와 RBC 포트(638) 모두가 폐쇄되는 위치에 공장에서 미리 설정한다. 상기 조작자는 그후 주사기를 환자로부터의 전혈로 채우고, 상기 챔버가 찰 때까지 포트 밸브(602)를 통한 상기 주사기를 통해 상기 원심분리기 챔버로 상기 혈액을 넣는다. 상기 장치는 활성화되고, 상기 혈액이 RBC, 연막 및 혈장의 기본 층들로 분리되는 시간 만큼인 1분 동안 상기 모터를 운행한다. 이때, 상기 드럼은 RBC 밸브를 RBC들이 수신기(637)로 방출되기 시작하는 개방 위치로 위치시키기 위해 회전된다. 상기 RBC들이 RBC들 사이의 인터페이스를 방출함에 따라, 연막(도 20a의 D5)은 644(도 20a의 L5 및 L4)에서 상기 회전하는 통 상의 표시들에 접근한다. 상기 인터페이스가 644에서 표시들 사이에 있을 때(상기 RBC 포트(638)가 개방된 후 대략 30초), 상기 드럼은 상기 RBC 포트를 폐쇄하기 위해 또한 상기 혈장 포트(612)를 개방하기 위해 회전된다. 그 후 혈장은 상기 수신기로 방출되고 상기 공기 코어가 방출에 한계가 있을 때까지 이를 계속한다. 이 지점에서(상기 혈장 포트가 개방된 후 대략 30초), 상기 모터는 정지되고 상기 챔버 안의 상기 풍부해진 잔류 샘플은 포트(602)를 통해 (또는 이식으로 사용될 준비가 된 물질 상에) 환자에게 주사하기 위한 캐뉼러(cannular) 및 주사기를 이용해 제거된다. PPP 준비의 경우에 있어서, 상기 프로세스는 상기 장치가 도 25에 도시된 장치를 따르고 상기 PPP는 도 25의 탄성중합체 포트(645)로부터 추출된다는 점을 제외하면 PRP를 위해 설명한 것과 동일하다.
원심분리의 다양한 속도를 채용하는 것에 의해, 또한 상기 챔버로부터 출구들이 배치되는 지름을 변경하는 것에 의해, 서로 다른 구성요소들을 농축하거나, 또는 상기 회전 챔버 안의 유체 물질의 서로 다른 특정 비중 부분들을 격리하는 것이 가능하다. 예를 들어, 당업자들이 아는 바와 같이, 더 느린 속도에서의 회전 및, 상기에서 설명한 바와 같은 RBC들의 덩어리를 제거하는 것은, 혈장 물질에 정지된 혈소판들을 제공할 것이다. 더 느린 속도에서 회전될 때, 상기 혈소판들은 상기 혈장으로부터 특정 비중에 의해 구분하지 않는다. 회전 속도가 증가함에 따라, 상기 혈소판들은 조작자에 의해 발견된 혈액 생성물들의 원하는 조합을 달성하는 데 유연성을 허용하면서, 상기 혈장으로부터 특정 비중에 의해 구별될 것이다.
이전에 설명된 다양한 실시예들이 원형 단면을 가지는 혈액 분리 챔버를 설명하지만, 상기 RBC 통로를 향한 상기 적혈세포들의 적절한 흐름을 제공하기 위한 각도 있는 또는 가늘어지는 내부 지름이 있는 한, 고속 회전이 가능한 어떠한 형태도 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 계란형 단면을 제공하는 분리 챔버가 채용될 수 있고, 이것은 적절히 균형이 맞게 될 것이고 필요한 회전 속도에 적합할 것이다. 이와 유사하게, 다양한 형태들(예. 8각형, 4각형, 삼각형 등)의 단면 프로파일들을 가지는 다른 분리 챔버들이 채용될 수 있고, 필요하다면, 회전할 때 적절한 균형을 보장하기 위해 가중치를 줘서 균형잡을 수 있다. 나아가, 2 또는 그 이상의 원형 단면들을 제공하는 것에 의하는 것과 같이, 복수의 챔버들이 상기 장치에 사용될 수 있고, 또는 2 또는 그 이상의 용기들이 상기 복수의 챔버들의 회전을 허용하기 위해 균형잡힐 수 있는데, 집단적으로 로터를 형성하고, 상기 챔버들 각각은 특정 혈액 구성요소들(예. RBC 및 혈장)의 방출을 위해 제공되는 한편, 상기 챔버들 각각에 농축되는 원하는 혈액 구성요소들에의 농축 및 접근을 허용한다.
여기서 설명된 실시예들은 주로 전혈로부터 구성요소들을 분리하는 데 사용되는 것이지만, 다른 액체들에도 당연히 사용될 수 있다. 혈액 생성물의 경우에 있어서, 상기 장치가 그 혈액을 구성성분적 구성요소들로 계층화하기 위해 작동되기만 하면, 상기 적혈세포들 및 혈장은 이전에 설명된 RBC 및 혈장 통로들을 통해 상기 혈액 분리 챔버로부터 제거되고, 혈소판들 및 백혈세포들을 포함하는 상기 농축된 연막은 상기 챔버 안에 남아 있을 것이다. 설명된 모든 실시예들에 있어서, 상기 장치의 조작자는 분리 보조제와 같은, 하나 또는 그 이상의 추가적인 생체적합적인 용액들을 상기 장치에 추가하는 것에 의해 또한 선택적으로 원심분리 단계들을 더 수행하는 것에 의해, 최종 연막을 깨끗하게 하기 위해 선택할 수 있다. 이러한 추가적인 생체적합적인 용액들은 때때로 집속 유체들(forcusing fluids)로 지칭된다. 이전에 설명한 바와 같이, 상기 연막은 혈소판들 및 백혈구들(즉, 백혈세포들)을 포함하는, 수 개의 구성성분들로 구성되는데, 그 각각은 독특한 특정 비중들을 가진다. 상기 백혈구들은 림프구들 및 단핵 백혈구들과 같은, 과립구들(granulocytes) 및 림프상세포들(lymphoid cells)을 포함하고, 그 각각은 독특한 특정 비중들을 가진다. 몇몇의 응용분야에 있어서, 다른 정화된 치료적 물질을 제공하기 위해, 하나 또는 수 개의 이러한 구성요소들을 연막으로부터 격리하거나 제거하는 것이 중요할 수 있다. 예를 들어, 어떤 연구자들은 백혈구들을 상기 연막으로부터 제거함으로써 체외 성능이 개선되는 것을 발견했다(S, R, Mrowiec et, al., A novel technique for preparing improved buffy coat platelet concentrates, Blood Cells, Molecules and Diseases(1995) 21(3) Feb.15: 25-23). 예시를 통해, 상기 연막의 다양한 구성요소들(예. 백혈구들)의 분리를 허용하기 위해 이로써 상기 혈액의 매우 특정한 하부 구성요소에 관심을 두고, 특정하게 목표로 된 비중들을 가지는 하나 또는 그 이상의 액체들(예. 집속 유체들)의 고정된 양이 상기 혈액 분리 챔버로 전달될 수 있다. 또는, 집속 유체는 상기 연막과 상기 적혈세포들 또는 상기 혈장 구성성분들 중 하나와의 사이에 목표로 하는 밀도가 있는 것에 의해, 상기 적혈세포들 또는 혈장 모두를 제거하기 위해 사용될 수 있어, 상기에서 설명한 농축 프로세스를 반복하는 것에 의해, 혈장 또는 적혈세포들 중 하나의 잔류 흔적들이 없는 혈액 구성성분이 달성될 수 있다. 이러한 집속 유체들은 색료, 마커들 또는 상기 목표로 하고 목표로 하지 않는 생물학적 구성성분들 사이의 경계들을 구별하는 것을 도와주는 다른 지시자들을 포함할 수 있다. (1.077g/mL의 밀도, GE Healthcare에 의해 배포되는) Ficoll-Paque sodium diatrizoate solution, (1.088g/mL의 밀도, GE Healthcare에 의해 배포되는) Percoll, 및 (Zenoaq에 의해 배포되는) Cellotion과 같은 유체들 및 당업계에 잘 알려진 다른 유체들이 다양한 치료학적으로 유용한 세포들 및 다른 생물학적 구성성분들을 농축, 분리 및/또는 정화하는 데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 생체적합적 집속 유체는 혈액 생성물에 선택적으로 결합(bind)될 수 있고 후속적으로 원심분리에 의해 격리되거나 분리될 수 있어, 보다 더 농축되는 원하는 혈액 구성요소로 귀결된다. 상기 결합을 달성하기 위한 다양한 기술들이 알려져 있는데, 예를 들어, 원하는 밀도의 고체 구슬 구성요소들은 항체들로 코팅될 수 있고 상기 목표로 하는 혈액 구성요소를 가지고 상기 집속 유체 층을 선택적으로 결합하는 데 (또는 반대로, 상기 혈액 구성요소가 상기 원하는 혈액 구성요소로부터 분리하는 데) 채용된다. 또는, 예를 들어, 분리 화학으로부터 알려진 기술들(예. 크로마토그래피 또는 흡수)을 이용해, 당업자들에게 잘 알려진 다양한 기술들 및 시약들을 (HPLC 및 FPLC 방법론들에 사용되는 이온 교환 수지들과 같이) 채용할 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 상기 집속 유체를 상기 이전에 농축된 또한 결합할 기회가 허용된 혈액 생성물을 포함하는 상기 혈액 분리 챔버에 추가할 때, 상기 혈액 분리 챔버 안의 물질들을 계층화하기 위해 회전이 채용될 때 원하는 혈액 생성물은 원하지 않는 혈액 생성물로부터 분리될 수 있다. 분리된 생성물들의 제거는 이전에 설명한 바와 같이 하나 또는 양자의 출구들을 통해 진행될 수 있다. 본 실시예에 있어서의 상기 집속 유체의 결합은 당업계에 알려진 기술들을 이용해 가역적일 수 있어, 수집되면, 상기 혈액 구성요소들은 상기 집속 유체로부터 제한을 받지 않을 수 있고, 어떠한 집속 유체가 없는 수집된 혈액 생성물을 제공하기 위해 다른 정화 절차에 선택적으로 종속될 수 있다.
이전에, 조작자 또는 센서가 상기 챔버로부터의 액체들의 방출을 제어하는 상기 밸브 메카니즘의 활성화를 야기하고, 검출가능한 인터페이스는 출구 밸브들을 언제 폐쇄할지 결정하는 데 유용할 수 있다. 이런 이유로, 상기 집속 유체는 바람직하게 상기 챔버 안의 다른 구성요소들과의 인터페이스에서, 예를 들어 색에 의해 구별가능한 것에 의하는 방식으로 구별가능하다. 또는, 집속 유체를 가지는 구성 전에, 생체적합적이고, 선택적인 염료 또는 마커 물질이 상기 챔버 안에서 상기 유체들을 구별하기 위해 추가될 수 있고, 상기 조작자 또는 센서에 의해 검출될 수 있는 인터페이스를 생성할 수 있다. 그러므로, 상기 선택적 착색은 원하는 구성요소들 사이에 인터페이스의 검출을 제공해줄 것이고, 이러한 구성요소들은 상기 출구 포트들 중 하나 또는 둘 다를 통해 상기 혈액 분리 챔버로부터 제거됨을 볼 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 장치(750)는 상기 회전 챔버의 포트(752)로부터의 분사 행동을 통해 생물학적으로 적합한 비계(751)에 상기 혈액 샘플의 선택된 부분을 직접 적용하기 위해 도 32에 도시된 바와 같이 구성된다. 비계들의 예들은 이에 한정되지는 않지만, 정제된 콜라겐 패드들 또는 파우더, 세포외 기질 시트 또는 분말 제품, 뼈 충전재 및 흡수성 또는 비흡수성 합성 그물망들을 포함한다. 도 32에 도시된 실시예에 있어서, 상기 캠(621)은, 1-4, 4 가지 위치들을 가지는데, 이전의 실시예들과 관련하여 이전에 설명된 3개 대신, 위치 #1은 가장 낮은 위치이다. 밸브 캡(616)은 추가적인 BC 포트(752)를 가지고 끝단 캡(614)은 추가적인 BC 통로(755)를 가진다. 이전에 설명된 바와 같은 원심분리 절차를 따라, 종동부(620)는 포트(638)를 RBC 통로(639)와 정렬하기 위해 상기 캠(621) 상에서 중간 위치 #3으로부터 위치 #4까지 회전되어, 적혈세포들이 수신기(647)로 포트(638)로부터 방출된다. 적절한 때에, 종동부(620)는 포트((612)를 통로(610)와 정렬하기 위해 캠(621) 상에서 위치 #2로 회전되어, 혈장이 수신기(647)로 포트(612)로부터 방출된다. 최종 단계에서, 종동부(620)는 BC 포트(752)를 통로(755)와 정렬하기 위해 캠(621) 상에서 위치 #1로 회전되어 BC가 BC 수신기(753)로 방출되는 것을 허용한다. 도 32의 실시예에 있어서, 상기 BC 수신기(753)는 비계(751)를 담고 있다. 상기 비계(751)는 상기 BC 수신기로 방출되는 BC를 수신할 수 있다; 예를 들어, 상기 비계는 상기 BC로 직접 분사될 수 있거나 또는, 상기 BC는 상기 비계(751)로 흡수 또는 모세관 작용에 의해 상기 물질로 빨려들어갈 수 있다. 원하는 양의 BC가 포트(752)에서 방출된 때, 상기 종동부(620)는 캠(621) 상의 중간 위치 #3로 복귀되고 모터는 오프로 스위치된다. 이제 BC로 취급되는, 비계(751)는, 그후 수신기(753)로부터 무균성으로 제거될 수 있다. 다양한 접근 방법들이 채용될 수 있는데, 일 예는 비계 접근을 제공하기 위해 연결 접합부(754)에서, 중간-커버(607)를 푸는 것에 의해 접근을 제공하는 것이다. 수신기들, 캠 및 포트들의 설계의 유사한 변형들을 이용해, 상기 혈액 부분들 중 하나를 원하는 비계에 직접 적용하는 것이 가능하다.
비계에 BC를 직접 적용하는 것은, 이러한 적용이 개방 컨테이너에서 수동으로 수행되기보다 폐쇄된 시스템에서 자동적으로 수행되기 때문에, 시간이 절약되고, 준비의 오염 가능성이 낮아지는 결과로 귀결된다. 이것은 또한 인체 병원균을 잠재적으로 내포하는 혈액 생성물을 취급하는 정도를 감소시키는 것에 의해 건강 관리 작업자들의 감염 가능성을 감소시킬 수 있다.
수신기(753) 안의 상기 비계(751)에 적용되는 혈액 세포들의 조기 파괴(premature destruction)를 방지하기 위해, 상기 원심분리기 챔버로부터 방출되는 물질들에 가해지는 힘은 제어될 수 있다. 예를 들어, 30ml 용량, 및 0.01"의 배출 구멍 지름을 가지는 장치에서, 상기 원심분리기는 상기 원심력(g)이 대략 1000g 이하로 감소된 때, 무결 세포들의 더 높은 비율을 가지고, 대략 300g의 범위로, 속도가 더 감소된 때에는 셀 생존에 추가적인 개선이 있을 때 그러했다. 원심분리기 속도에 있어서의 변화는 상기 밸브 메카니즘들의 운동에 의해 생성되는 신호들 또는 소프트웨어 안의 타이머들에 의해 자동적으로 시작되도록 상기 소프트웨어에 프로그램될 수 있다.
본 발명에 따라 구축되는 원심분리기(100)의 다른, 예시적인 실시예가 도 34에 도시되어 있다. 이 원심분리기는 또한 (이에 한정되지는 않지만, 혈액과 같은) 생물학적 액체 혼합물의 선택 구성성분들을 분리, 농축 및 수집하기 위해 배치되고, 기본적으로 2개의 주요 조립체들, 즉 제거가능한 디스크 형태의 회전 조립체(112) 및 하우징(113)을 포함한다. 상기 하우징은 회전 조립체, 구동 모터(126) 및 연관된 전기 구동 회로들(미도시) 및 스위치들(미도시)을 포함한다. 상기 제거가능한 디스크 형태의 회전 조립체(112)는 기본적으로 분리 챔버(143), 및 이 예시적인 경우에 있어서는, 분리된 구성성분들의 수신을 위해 2개의 수집 챔버들(109, 110)을 포함한다. 특히, 도시된 이 예시적인 실시예에 있어서, 상기 회전 조립체는 더 높은 특정 비중 유체들, 예를 들어 RBC들의 수집을 위해 제1 또는 외부 수집 챔버(110) 및 더 낮은 특정 비중 유체들, 예를 들어 혈장의 수집을 위해 제2 또는 내부 수집 챔버(109)를 포함한다. 이 챔버들 각각은 고리 형태이지만, 상기 회전 조립체가 불균형을 야기하는 진동을 방지하기 위해 균형을 유지하도록 구조되는 한, 다른 형태일 수 있다. 커버(101)는 상기 원심분리기가 운행될 때 상기 회전 조립체(112)를 둘러싼다. 이 실시예에 있어서, 그 다양한 내부 구성요소들을 가지는, 상기 하우징(113)은, 생물학적 액체 혼합물에 직접 접촉되지 않는 한 재사용될 수 있다고 예상된다. 상기 재거가능한 회전 조립체(112)는, 대조적으로, 사용 후 버려지는 것으로 간주될 수 있다.
상기 회전 조립체(112)의 3 개의 챔버들은 확장된 허브(127)를 가지는 본체(108), 커버 판(105), 및 밸브 판(115)을 포함하는, 수 개의 구성요소들로 이루어진다. 이 3개의 구성요소들은 모든 인터페이스들에서 누수-방지 밀봉들을 제공하기 위해 서로 단단히 고정된다. 또는, 이 구성요소들은 예를 들어, 스테레오리소그라피 또는 주물을 포함하는, 다양한 제조 기술들을 이용해, 일체형 구조일 수 있고 하나의 피스로 형성될 수 있다. 고정 밸브 판(115)은 상기 확장된 허브(127)에 고정적으로 고정되어, 상기 허브에 적용되는 회전력이 상기 회전 조립체의 회전으로 귀결될 것이다. 상기 회전 조립체 또한 프로세싱을 위해, 상기 분리 챔버(143)로 상기 생물학적 액체 혼합물의 도입을 위한 수단으로 기능하기 위해 상기 커버 판(105)에 위치되는 뚫을 수 있는 막(144)의 형태인 접근 포트를 특징으로 가진다. 상기 접근 포트는, 예를 들어 일방향 덕빌 밸브와 같은, 적절한 구조일 수 있다. 상기 접근 포트는 또한 상기 생물학적 혼합물의 잔류하는 분리된 구성요소, 예를 들어, 만약 생물학적 혼합물이 혈액이라면 연막의 제거를 위한 수단으로 기능할 수 있다.
작동시, 상기 분리 챔버(143)와 상기 수집 챔버들(110, 109) 사이의 유체 흐름은, 그 사이의 유체 흐름을 제어하기 위해, 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 독립적으로 활성화될 수 있는 (추후에 설명될) 밸브들(138, 117)에 의해 제어된다. 상기 밸브들은 유체 통로들(141, 140, 106)을 통해 상기 분리 챔버의 내부와 유체 소통하고, 이로써 상기 회전 조립체의 부분으로서 회전할 것이다. 상기 유체 통로(140)는 상기 상판(105)과 상기 몸체(108) 사이 및 아래측에 채널을 구성하고 또한 상기 분리 챔버(143)의 내부와 유체 소통한다. 상기 통로(141)는 통로(140)와 유체 소통한다. 상기 통로(140)는 고리 형태이고 또한 상기 통로의 종단에 위치되는 상기 밸브(138)와 유체 소통한다. 여기서, 상기 통로(140)는 고리 형태일 필요가 없음이 지적되어야 한다. 고리 형태가 아니면, 상기 회전 조립체는 상기 통로(140)에 완전히 반대인, 유사한 형태의 통로 또는 상기 조립체와 균형을 이루기 위한 어떤 것 중 하나를 포함하여야 하고, 이로써 회전시 진동하지 않을 것이다. 상기 유체 통로(106)는 또한 상기 분리 챔버(143)의 내부와 유체 소통하지만, 상기 유체 통로(141)보다는 작은 반지름 거리에 있다. 상기 통로(106)는 상기 밸브(117)와 유체 소통하는데, 이것은 상기 통로의 종단에 위치된다. 상기 통로(106)는 고리 형태는 아니지만, 구멍으로 이루어진다. 바람직하게, 균형잡힌 조립체로 귀결되기 위해, 유사한 통로가 상기 통로(106)에 완전히 반대로 위치된다. 원한다면, 상기 통로(106)는 고리 형태일 수 있다.
설명한 바와 같이, 상기 밸브들(138, 117)은 상기 회전 조립체의 다른 요소들에 비하여 정적인 요소들 및 동적인 요소들을 특징으로 가진다. 상기 정적인 요소들은 상기 회전 조립체에 대하여 고정되는 한편, 상기 동적인 요소들은 상기 회전 조립체에 대하여, 천이 또는 피봇회전하도록 배치된다.
도 34, 및 도 35와 도 37에 분해된 상세사항으로 도시된 바와 같이, 상기 밸브들(138, 117) 각각은 2-방향(온/오프) 밸브이다. 각각의 밸브는 각각의 밸브의 정적인 부분을 형성하는 공통 밸브 판(115)을 포함한다. 각각의 밸브의 이동가능한(슬라이드가능한) 부분은 공통 밸브 슬라이더(116(도 37))의 일 부분 또는 호 부분의 형태이다. 각각의 밸브는 그 개방 위치에 있을 때 이를 통해 개별적인 수집 챔버로 유체가 흐르는 것을 허용하도록 배치된다. 특히, 개방시, 상기 밸브(138)는 이를 통해 상기 수집 챔버(110)로 유체가 흐르도록 허용한다. 이와 유사하게, 개방시, 상기 밸브(117)는 이를 통해 상기 수집 밸브(109)로 유체가 흐르도록 허용한다. 그러므로, 상기 밸브들은 상기 분리 챔버(143)로부터 상기 수집 챔버들(110, 109)로 상기 생물학적 액체 혼합물의 분리된 구성성분들의 제어된 전달을 가능하게 한다.
누수 방지 작동을 보장하기 위해, 상기 밸브들은 서로 대향 및 슬라이드 또는 서로에 대해 피봇회전하는, 상기 밸브의 개별적인 부분들 사이에 탄성 밀봉 물질들을 채용한다. 특히, 상기 밸브들(138, 117) 각각의 구조를 나타내는, 도 35에 명확하게 도시된 바와 같이, 각각의 밸브의 정적인 부분, 즉, 상기 밸브 판(115)은 상기 밸브 판(115)의 개별적인 원형 홈들 안에 2 개의 O-링들(146)을 수용한다. 2 개의 기둥들(147, 148)은 상기 밸브 판(115)에 통합되어 있는데, 이로부터 아래측으로 돌출되어 있다. 상기 기둥들은 그 사이에서 슬롯을 정의하기 위해 각각의 기둥에 고정적으로 고정되어 있는 지지 안내 커버(152)와 협력한다. 상기 슬롯의 단면은 "abcd"(도 35 참조)에 의해 지시된다. 상기 각각의 밸브의 슬롯(abcd)는, 상기 밸브 판의 평면에 평행하게, 상기 밸브 판(115) 아래로 확장되고 상기 공통 밸브 슬라이더(116)의 개별적인 호 부분을 그 안에 슬라이드가능하게 수신하도록 배치된다. 특히, 상기 밸브(138)의 슬롯은 상기 밸브 슬라이더(116)의 호 부분(154(도 37))을 슬라이드가능하게 수신하는 한편, 상기 밸브(117)의 슬롯은 상기 밸브 슬라이더의 상기 호 부분(153)을 슬라이드가능하게 수신한다. 상기 밸브 슬라이더(116)는 추후에 설명될 상기 밸브들(138, 117)을 작동(즉, 개방 및 폐쇄)하기 위해 상기 회전 조립체(112)의 상기 중심 긴 축(도 34 및 도 37에 도시된 회전 축(X)) 주위로 피봇회전되도록 배치된다.
도 35에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 상기 밸브 판(115)은 각각의 밸브를 위한 진입 포트 또는 구멍(182) 및 배출 포트 또는 구멍(183)을 포함한다. 상기 포트들(182, 183)은 상기 밸브 판의 연관된 부분을 통해 그 아래에 위치되는 상기 슬롯(abcd)과 유체 소통으로 확장된다. 각각의 밸브는 이와 연관된 호 부분(153, 154)의 아래측에 고정적으로 고정되고 또한 그 밸브의 슬롯(abcd) 안에 위치되는, 밀봉 판(150)을 포함한다. 상기 밸브 슬라이더(116)의 상기 호 부분(154)은 횡단 슬롯(151)에 의해 브릿지되는 한 쌍의 천공들 또는 구멍들(149)을 포함한다. 상기 호 부분(154)의 2 개의 천공들(149)은 상기 밸브 슬라이더(116)가 상기 축(X) 주위로 일 회전 방향으로 피봇회전될 때 상기 밸브(138)의 상기 포트들(182, 183)에 정렬되고 유체 소통하도록 배치된다. 이와 유사하게, 상기 호 부분(153)의 2 개의 천공들(149)은 상기 밸브 슬라이더(116)가 상기 축(X) 주위로 반대 회전 방향으로 피봇회전될 때 상기 밸브(117)의 상기 포트들(182, 183)에 정렬되고 유체 소통하도록 배치된다. 따라서, 상기 밸브 슬라이더(116)가 상기 밸브(138)의 상기 포트들(182, 183)에 그 천공들(149)이 위치 정렬되도록 피봇회전될 때, 원심분리에 의해 분리되는 가장 높은 특정 비중 유체는 상기 분리 챔버(143)로부터 상기 통로(140) 아래 상기 채널(141)을 통해 포트(182)로 흐르는 것이 허용된다. 이로부터, 상기 유체는 상기 횡단 슬롯(151)을 통해 상기 챔버(110)로 흐르는 지점으로부터 상기 배출 포트(183)까지 흐른다. 상기 밸브 슬라이더(116)가 상기 밸브(117)의 상기 포트들(182, 183)에 그 천공들(149)이 위치 정렬되도록 피봇회전될 때, 원심분리에 의해 분리되는 가장 낮은 특정 비중 유체는 상기 분리 챔버(143)로부터 상기 통로(106)을 통해 포트(182)로 흐르는 것이 허용된다. 이로부터, 상기 유체는 상기 횡단 슬롯(151)을 통해 상기 챔버(109)로 흐르는 지점으로부터 상기 배출 포트(183)까지 흐른다.
상기 슬롯(abcd)의 치수는 상기 호 슬라이더 부분들(153, 154)이 상기 밸브들을 개방 및 폐쇄하도록 슬라이드될 때 누수를 방지하기 위해 O-링들(146)에 적절한 압축을 제공하도록 선택된다.
상기 밸브들(138, 117)은 상기 회전 조립체의 부분이기 때문에, 힘 전달 메커니즘이 상기 장치가 작동중일 때, 상기 밸브들의 활성화에 영향을 미치기 위해 제공된다. 이 힘 전달은 당업자에게 공지된 다양한 기술들을 이용해 달성될 수 있다. 상기 장치에 사용되기에 적절한 힘 전달 메커니즘의 일 예를 이제 설명할 것이다.
상기 밸브 슬라이더가 상기 밸브 판(115)에 대하여 축(X) 주위로 2개의 회전 방향들로 피봇회전되는 것이 가능하게 하기 위해, 나선형 톱니를 가지는 한 쌍의 구성요소들이 제공된다. 이 구성요소들은 모두 상기 생물학적 액체 혼합물의 분리를 위한 원심력장을 생성하도록 회전하면서, 도 36에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 서로에 대하여 축상으로 움직이도록 배치된다. 도 34를 참조하면, 상기 챔버 몸체(108)는 상기 확장 허브(127) 상에 편입된 수 축상 스플라인들(male axial splines, 121)을 가지는 것을 볼 수 있다. 암 스플라인들(female splines)을 가지는, 트랜스레이터(translator, 122)는 상기 확장 허브(127)의 상기 수 스플라인들(121) 상에서 축상으로 슬라이드한다. 상기 트랜스레이터는 그 외부에 나선형 톱니(120)를 포함한다. 밸브 슬라이더 허브(184)는 상기 트랜스레이터 상의 외부 톱니(120)에 꼭 들어맞는 내부 나선형 톱니(118)를 가진다. 상기 트랜스레이터(122)는 슬리브(132)의 축상 운동에 의해 볼 베어링(130)을 통해 축상으로 이동된다. 이 슬리브는 하우징(113)의 부분들에서 슬롯들(137)로 고정된다. 상기 슬리브(132)는 제어 슬리브(136)의 내부에 형성되는 캠들(124)에 의해 차례로 축상으로 구동된다. 상기 제어 슬리브(136)는 탭들(134)에 의해 구동되어, 회전되도록 배치된다. 상기 탭들은 상기 하우징(113) 안의 슬롯들을 관통한다. 상기 제어 슬리브(136)는 도 37에 도시된 상기 밸브 판 위치들에 대응하는 중간 위치를 가지는, 3 개의 위치들을 가진다. 상기 제어 슬리브(136)이 회전될 때, 캠들(124) 상에 올려진 상기 슬리브(132)는 축상 운동을 생성하는데, 이것은 상기 트랜스레이터(122)가 회전 운동으로 변환하고, 차례로 상기 밸브 슬라이더(116)의 피봇회전에 영향을 줘서, 상기 밸브들의 활성화로 안내한다. 귀환 스프링(미도시)은 상기 밸브 판(115)을 토션으로 바이어스시켜서, 상기 트랜스레이터(122)가 상기 모터(126)를 향해 구동된다.
상기 전체 제거가능한 회전 조립체(112)는 상기 모터(126)의 구동 축(123) 상에 장착되고, 또한 나비 너트(103)에 의해 제자리에 고정된다. 상기 회전 조립체(112)의 회전은 상기 모터(126) 및 키(104)를 통한 연관된 구동축(123)에 의해 구동된다. 상기 구동축(123)은 볼 베어링(145) 및 상기 모터 구동 단(125)에 의해 위치된다. 상기 모터(126)는 상기 볼 베어링(145)이 위치하는 프레임(128) 상에 장착된다.
상기 장치(100)의 작동시, 상기 제어 슬리브(136)는 중심 위치에 배치되고 멈춤쇠들(detents, 미도시)에 의해 제어된다. 새로운 제거가능한 회전 조립체(112)는 상기 구동 축(123) 상에 배치되고 상기 귀환 스프링(미도시)을 압축하기 위해 아래로 가압되고 이로써 상기 2개의 밸브 슬롯들(151)이 도 37에 도시된 위치에 있고, 상기 밸브 판(115)이 그 시작 위치에 위치된다. 상기 나비 너트(103)는 그후 제자리에 상기 제거가능한 회전 조립체(112)를 고정하기 위해 상기 구동축(123)의 나사산 있는 부분에 돌려진다. 분리를 위한 유체(상기 생물학적 액체 혼합물, 예. 혈액)의 충전은 막(144)을 통해 챔버(143)로 주입된다. 상기 모터(126)는 켜지고 상기 분리 챔버(143) 안에 동심 층들로서 상기 생물학적 액체 혼합물의 그 수 개의 구성성분 층들로의 분리를 위해 적절한 속도로 운행되는 것이 허용된다. 적절한 회전 속도들에서, 이 분리는 대략 90초 또는 그 이하, 보다 통상적으로는 대략 1분 안에 발생할 것이다. 매우 유사한 특정 비중들을 가지는 혼합물들에 있어서, 이 시간 간격은 연장될 수 있다. 상기 구성성분들의 분리가 발생하기만 하면, 상기 축(X) 주위로 일 회전 방향으로 상기 밸브 슬라이더(116)를 상기 제1밸브(138) 안의 상기 구멍들(149) 중 하나가 상기 진입 포트(182)와 정렬되고 상기 구멍들(149) 중 다른 하나가 상기 배출 포트(183)와 정렬되는 위치로 피봇회전하기 위해, 상기 탭(134)은 두번째 위치로 이동되고, 이로써 상기 밸브는 개방되어 상기 생물학적 액체 혼합물의 높은 특정 비중 부분은 제1밸브(138)를 통해 챔버(110)로 흐른다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 상기 생물학적 액체 혼합물의 부분들로의 분리에 의해 생성되는 인터페이스는 시각적으로 검출가능하여, 상기 상판(105) 안의 투명 부분을 통해 관찰될 수 있다. 또는, 상기 인터페이스는 이전에 설명된 바와 같은 센서들을 이용해, 전자적으로 검출될 수 있다. 조작자 또는 검출자에 의해 인터페이스의 검출가능성을 강화시키기 위해, 상기 회전 조립체의 상판의 투명 부분에 대향하여 또는 검출기에 대향하여 배치되는 회전 챔버의 적어도 일 부분 상에 대비색(contrasting color), 또는 반사 표면(mirrored surface)을 제공하는 것이 이익이 있음이 인식된다.
상기 인터페이스의 이동은 상기 더 높은 특정 비중 구성성분이 챔버(110)로 흐를 때 모니터링된다. 이 인터페이스는 상기 채널(141)로의 상기 입구(142)에 접근할 때, 및 채널(141)로의 상기 입구(142)에 대하여, 상기 인터페이스가 미리 결정된 지점에 도달할 때, 상기 제1밸브(138)의 폐쇄를 트리거하기 위해 상기 탭(134)을 작용하는 것에 의해 제1밸브(138)를 통해 흐르는 상기 유체는 정지된다. 상기 더 높은 특정 비중 유체의 소거를 위한 시간이 회전의 속도, 상기 유체의 점성도, 및 상기 흐름-경로의 가장 제한적인 부분의 지름에 기초하여 다를 수 있지만, 이것은 통상적으로 대략 15초의 흐름 후일 것으로 예상된다. 조작자가 상기 인터페이스를 검출하고, 상기 제1밸브를 언제 폐쇄할지 판단하기 위해 모니터링할 때, 상기 인터페이스의 이동 속도는 사람이 이전에 설명된 바와 같이, 상기 밸브의 폐쇄를 트리거하고 반응하는 데 충분한 시간을 가질 수 있는 정도로 필요하다.
다음으로, 상기 탭(134)은 제3위치로 이동되는데, 이것은 그후 축(X) 주위로 반대 회전 방향으로 상기 밸브 슬라이더(116)를 상기 제2밸브(117) 안의 구멍들(149) 중 하나는 상기 진입 포트(182)와 정렬하고 상기 구멍들(149) 중 다른 하나는 상기 배출 포트(183)와 정렬하는 위치까지 피봇회전하고, 이로써 그 밸브는 개방되어 상기 생물학적 액체 혼합물의 더 낮은 특정 비중 부분은 상기 제2밸브(117)를 통해 챔버(109)로 흐른다. 이 흐름은 공기가 통로(106)로 진입할 때까지 계속되는데, 그 결과 흐름은 멈춘다. 이때에, 통상 상기 절차로의 대략 2 내지 3 분, 상기 탭(134)은 원래의, 제1위치로 복귀되고, 두개의 밸브들(138, 117)은 이제 폐쇄되고, 상기 모터는 전원 오프된다. 중간 특정 비중 구성성분들(예. 만약 생물학적 혼합물이 혈액이라면, 연막)의 잔류물과 함께, 상기 더 낮은 특정 비중 구성성분의 미리 결정된 부피는, 이제 상기 분리 챔버(143) 안에 갇히게 되고 예를 들어, 막(144)을 통해 상기 분리 챔버로 주사기를 안내하는 것에 의해, 사용을 위해 제거될 준비가 되게 된다. 상기 제거가능한 회전 조립체(112)는 그후 상기 구동축(123)으로부터 분리될 수 있고, 상기 3개의 챔버들(143, 108, 109) 중 하나 또는 그 이상의 내용물은 원한다면 (예를 들어, 막 및 주사기를 통해) 수집될 수 있다.
당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 적절하게 기능하기 위해, 상기 장치(100)는 유체 변위를 허용하기 위해 하나 또는 그 이상의 배출구(미도시)를 포함한다. 이상적으로, 상기 배출구 중 하나는 상기 유체가 챔버들(109, 110)로 흐를 때, 상기 챔버(143)로 진입하도록 공기를 제공하고, 다른 2 개의 배출구들은 유체가 챔버들(109, 110)로 흐를 때 공기가 빠져나가는 것을 허용한다.
상기 원심분리기(100)의 일 실시예에 있어서, 생물학적 액체 혼합물, 예를 들어 혈액 분리를 위해 대략 30 mL의 충전이 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 이 목적을 위해 상기에서 설명된 회전 조립체(112)는 대략 8cm의 최대 지름, 및 대략 1cm의 긴 축(회전축(X))을 따라 측정되는 높이를 가지도록 크기지어질 수 있다. 치수들의 증가 또는 축소는 프로세싱을 위해 원하는 샘플 크기를 달성하기 위해 바람직할 수 있음이 인식된다.
이전에서 설명된 바와 같이, 도 34 내지 도 37에 도시된 상기 장치의 챔버들은, 고리형 챔버들일 수 있고, 또는 원의 2개 또는 그 이상의 부분들을 형성하는 복수의 링크된 챔버들일 수 있고, 또는 2개 또는 그 이상의 용기들이 복수의 챔버들의 회전을 허용하도록 균형잡혀 있을 수도 있고, 집합적으로 로터를 형성하고, 이때 상기 챔버들 각각은 특정 혈액 구성요소들(예. RBC 및 혈장)의 배출을 제공하는 한편, 상기 챔버들 각각에 농축되는 원하는 혈액 구성요소에 접근 및 농축을 허용함이 인식된다.
여기에 설명된 실시예들에 있어서, 상기 장치가 넘어지거나 또는 원하지 않는 각도에서 작동되면, 상기 장치는 상기 챔버의, 회전을 정지시키는, 또는 최소한 회전 속도를 감소시키는, 틸트 센서의 합체로부터 이익을 얻을 수 있다. 상기 장치가 작동할 것으로 예상되는 회전 속도가 주어지면, 상기 각도는 상기 유체 구성요소의 계층화에 영향을 주지 않을 것이지만, 그보다, 이것은 회전 요소들, 또는 작동시 진동하기 쉬운 요소들을 포함하는 장치들에 있어서 알려져 있는, 의도하지 않은 운동을 방지할 것이다.
상기에서 설명한 실시예들은, 상기 장치 및 상기 장치의 작동을 위해 필요한 보조제들을 포함하고, 사용을 위한 지시들 및 위생성을 유지하고 저장에 적합한 포장을 포함하는, 키트 형식으로 사용될 수 있다. 몇몇의 예들에 있어서, 상기 키트는 원심분리기 장치와 함께 (단일 유닛으로 또는 분리가능한 구성요소들 중 하나로) 지시들을 제공할 수 있고, 농축된 생성물에 관련된 정량적 또는 정성적 정보를 제공하는 데 유용한 빠른 시험 키트들, 또는 집속 유체들을 포함하는, 분리 보조제들과 같은 보조제들을 선택적으로 포함할 수 있다. 다양한 혈액 테스트 절차들이 당업계에 알려져 있지만, 예를 들어, 상기 농축된 생성물들의 농축 인자 또는 회복 효율성에 관련된 유용한 정보를 제공하는 빠른 시험 키트가 상기 키트에 결합될 수 있음이 예상된다. 이러한 키트는 선택적으로 농축 전, 및 농축 후 상기 빠른 시험 키트에 종속되는 혈액 구성요소들에 대한 결과들과 비교하는 것이 필요할 수 있다. 상기 보조제들은 상기 포장 안의 분리 컨테이너 안에 포함될 수 있고, 또는 포장 동안 상기 혈액 분리 챔버 안에 포함될 수도 있고, 또는 상기 원심분리기 유닛과는 별도로 사용가능하게 만들어질 수 있다. 일회용 원심분리기 구성요소에 결합되도록 배치되는 모터와 함께 재사용가능한 구동 구성요소를 제공하는 실시예에 있어서, 상기 키트는 그 각각이 상기 재사용가능한 구동 구성요소와 함께 사용하기에 적절한, 복수의 일회용 원심분리기 구성요소들을 포함할 수 있다.
그러므로, 여기에 개시된 진보적인 발명들 및 프로세스는 그 일반적인 특징의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 추가적인 단계들 또는 다른 특정 형식들에 의해 채용될 수 있기 때문에, 이 단계들 및 형식들 중 일부는 지시되었고, 여기에 개시된 실시예들은 모두 설명을 위한 것으로 간주되어야 하고 제한적으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는, 첨부된 청구항들에 의해 지시되고, 이러한 청구항들의 의미 및 균등 범위 내에서 일어나는 모든 변경들은 여기에 포함되어야 한다.

Claims (75)

  1. 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기에 있어서, 상기 구성성분들은 서로 다른 특정 비중들을 가지고 상기 원심분리기에 의해 생성되는 원심력장에서 층을 이룰 수 있고, 상기 원심분리기는 디스크-유사 분리 챔버, 제1수신 챔버 및 제2수신 챔버를 포함하고, 상기 분리 챔버는 중심 회전축, 단벽 및 상기 단벽으로부터 상기 중심 긴 축을 향해 방사상으로 내측으로 가늘어지는 측벽을 가지고, 상기 분리 챔버는 그 안으로 도입되는 상기 생물학적 액체 혼합물을 가지고 상기 원심력장을 생성하기 위해 모터에 의해 상기 중심 긴 축 주위로 회전되도록 배치되고, 이로써 상기 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들은 바로 인접하는 구성성분 층들 사이에 인터페이스를 가지는 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들로 층을 이루고, 상기 제1수신 챔버는 그와 함께 회전하기 위해 상기 분리 챔버에 결합되고, 상기 제2수신 챔버 또한 그와 함께 회전하기위해 상기 분리 챔버에 결합되고, 상기 제1수신 챔버는 개방될 때 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 분리 챔버로부터 제1밸브를 통해 상기 제1수신 챔버로 제1구성성분 층이 자동적으로 배출되는 것이 가능하도록 하는 상기 제1밸브에 결합되고, 상기 제2수신 챔버는 개방될 때 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 분리 챔버로부터 제2밸브를 통해 상기 제2수신 챔버로 제2구성성분 층이 자동적으로 배출되는 것이 가능하도록 하는 상기 제2밸브에 결합되는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1수신 챔버는 상기 분리 챔버 주위에 배치되는 속이 빈 부재인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1수신 챔버는 상기 분리 챔버 주위에 배치되는 복수의 링크된 챔버들로 이루어지는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2수신 챔버는 상기 분리 챔버 주위에 배치되는 속이 빈 부재인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2수신 챔버는 상기 분리 챔버 주위에 배치되는 복수의 링크된 챔버들로 이루어지는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1수신 챔버는 상기 제2수신 챔버 주위에 배치되는 복수의 링크된 챔버들로 이루어지는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 분리 챔버로부터 상기 제1밸브까지 안내하는 제1통로를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 분리 챔버로부터 상기 제2밸브까지 안내하는 제2통로를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제1구성성분 층이 상기 제1수신 챔버 안에 위치되고 상기 제2구성성분 층이 상기 제2수신 챔버 안에 위치된 후, 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류 구성성분은 상기 분리 챔버 안에 남아 있고, 상기 잔류 구성성분은 접근 포트를 통해 상기 분리 챔버로부터 제거될 수 있는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 접근 포트는 상기 분리 챔버의 상기 단벽 안에 위치되는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 접근 포트는 상기 생물학적 액체 혼합물이 상기 개방 포트를 통해 상기 분리 챔버로 도입되는 것이 가능하도록 배치되는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 접근 포트는 뚫어질 수 있는 막을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 접근 포트는 일방 밸브를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 생물학적 액체 혼합물은 혈액을 포함하고, 상기 분리 챔버는 대략 30 ml 용량을 위해 대략 8 cm의 최대 지름 및 대략 1 cm의 상기 긴 축을 따라 측정되는 높이를 가지는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 단벽은 상기 수신 챔버 안의 미리 결정된 위치에 위치될 때 상기 구성성분 층 인터페이스가 상기 단벽의 투명 부분을 통해 상기 원심분리기의 조작자에 의해 볼 수 있도록 하기 위해 투명한 적어도 일 부분을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 투명 단벽 부분에 대향하여 배치되는 상기 분리 챔버의 적어도 일 부분은 상기 원심분리기의 조작자가 상기 미리 결정된 위치에 상기 구성성분 층 인터페이스의 존재를 판단하도록 하기 위해 대조적인 배경을 제공하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 분리 챔버, 상기 제1 및 제2 수신 챔버들 및 상기 제1 및 제2 밸브들은 통합 유닛을 포함하고, 상기 통합 유닛은 상기 분리 챔버의 회전에 영향을 미치는 모터를 포함하는 베이스 유닛에 결합되도록 배치되는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 통합 유닛은 일회용인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 분리 챔버와 유체 소통하는 제1포트 및 상기 제1수신 챔버의 벽을 형성하는 제1벽부를 가지는 판 부재를 포함하고, 상기 제1벽부는 상기 제1챔버와 유체 소통하는 제3포트를 가지고, 이때 상기 제1밸브는 상기 분리 챔버와 함께 회전하고 상기 제1벽부에 대하여 이동가능하도록 채택된 제1부재를 포함하고, 상기 제1부재는 상기 제1부재가 상기 제1벽부에 대하여 개방 위치로 이동될 때 제1통로가 상기 제1 및 제3 포트들을 연결하도록 야기하는 제1통로를 포함하고, 이로써 상기 제1구성성분 층은 상기 소통하는 제1 및 제3포트들을 통해 상기 제1수신 챔버로 자동적으로 흐르는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 분리 챔버와 유체 소통하는 제2포트 및 상기 제2수신 챔버의 벽을 형성하는 제2벽부를 가지는 판 부재를 포함하고, 상기 제2벽부는 상기 제2챔버와 유체 소통하는 제4포트를 가지고, 이때 상기 제2밸브는 상기 분리 챔버와 함께 회전하고 상기 제2벽부에 대하여 이동가능하도록 채택된 제2부재를 포함하고, 상기 제2부재는 상기 제2부재가 상기 제2벽부에 대하여 개방 위치로 이동될 때 제2통로가 상기 제2 및 제4 포트들을 연결하도록 야기하는 제2통로를 포함하고, 이로써 상기 제2구성성분 층은 상기 소통하는 제2 및 제4포트들을 통해 상기 제2수신 챔버로 자동적으로 흐르는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 분리 챔버와 유체 소통하는 제2포트 및 상기 제2수신 챔버의 벽을 형성하는 제2벽부를 가지는 판 부재를 포함하고, 상기 제2벽부는 상기 제2챔버와 유체 소통하는 제4포트를 가지고, 이때 상기 제2밸브는 상기 분리 챔버와 함께 회전하고 상기 제2벽부에 대하여 이동가능하도록 채택된 제2부재를 포함하고, 상기 제2부재는 상기 제2부재가 상기 제2벽부에 대하여 개방 위치로 이동될 때 제2통로가 상기 제2 및 제4 포트들을 연결하도록 야기하는 제2통로를 포함하고, 이로써 상기 제2구성성분 층은 상기 소통하는 제2 및 제4포트들을 통해 상기 제2수신 챔버로 자동적으로 흐르는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제1밸의 상기 제1부재 및 상기 제2밸브의 상기 제2부재는 상기 중심 긴 축에 대하여 피봇회전하기 위해 서로 결합되고, 상기 제1밸브의 상기 제1부재는 상기 제1부재를 상기 개방 위치로 가져가기 위해 제1회전 방향으로 피봇회전되도록 배치되고, 상기 제2밸브의 상기 제2부재는 상기 제2부재를 상기 개방 위치로 가져가기 위해 제2회전 방향으로 피봇회전되도록 배치되고, 상기 제2회전 방향은 상기 제1회전 방향에 반대인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 제1포트는 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에서 상기 분리 챔버와 유체 소통하고, 상기 제2포트는 상기 중심 긴 축으로부터 제2방사상 거리에서 상기 분리 챔버와 유체 소통하고, 상기 제1방사상 거리는 상기 제2방사상 거리보다 큰, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하는 원심분리기.
  24. 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치에 있어서, 상기 원심분리기는 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하고 상기 구성성분들의 일 부분을 상기 비계 물질에 적용하도록 배치되고, 상기 구성성분들은 서로 다른 특정 비중들을 가지고 상기 원심분리기에 의해 생성되는 원심력장에서 층을 이룰 수 있고, 상기 원심분리기는 상기 생물학적 액체 혼합물을 보유하도록 배치되는 챔버를 포함하고 상기 챔버가 상기 원심력장을 생성하기 위해 회전되도록 그 주위에 배치되는 중심 긴 축, 상기 챔버와 유체 소통하고 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에 위치되는 제1포트, 상기 챔버와 유체 소통하는 제2포트, 상기 원심력장을 생성하기 위해 상기 중심 긴 축 주위로 상기 챔버를 회전하기 위한 모터를 가지고, 이로써 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 구성성분들은 상기 구성성분들의 서로 다른 특정 비중들의 함수로서 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들로 층을 이루고, 상기 제1포트는 상기 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 적어도 일 부분이 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 배출되도록 선택적으로 개방될 수 있고, 이로써 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류물이 남게 되고, 상기 제2포트는 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물의 적어도 일 부분이 상기 제1포트의 개방 후 상기 제2포트를 통해 상기 챔버로부터 배출되도록 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 비계는 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 방출되는 상기 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 일 부분 또는 상기 제2포트를 통해 상기 챔버로부터 배출되는 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물의 적어도 일 부분 중 하나에 의해 접하도록 배치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제1포트의 상기 개방은 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제1포트를 통해 상기 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 적어도 일 부분의 자동 배출로 귀결되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 제2포트의 상기 개방은 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제2포트를 통해 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 전여물의 적어도 일 부분의 자동 배출로 귀결되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 비계 물질은 상기 원심분리기 안에 위치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 비계 물질은 상기 원심분리기의 비회전 부분 안에 위치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물의 상기 적어도 일 부분이 상기 비계 물질로 분사되도록 배치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  30. 제 24 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 제2포트를 통해 배출되는 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물의 상기 부분이 상기 비계 물질로 심지가 되도록 배치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  31. 제 24 항에 있어서, 상기 비계 물질은 정제된 콜라겐 패드들, 세포외 기질 시트들, 뼈 충전재 및 흡수성 합성 그물망들로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  32. 제 24 항에 있어서, 상기 비계 물질은 정제된 콜라겐 파우더, 세포외 기질 분말 제품, 및 비흡수성 합성 그물망들로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  33. 제 24 항에 있어서, 틸트 센서를 더 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  34. 제 24 항에 있어서, 상기 생물학적 액체 혼합물은 혈액을 포함하고, 상기 적어도 2개의 계층화된 구성성분 층들은 적혈세포 층, 혈장 층 및 연막층을 포함하고, 상기 원심분리기는 제3포트를 더 포함하고, 상기 제1포트는 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에 위치되고, 상기 제3포트는 상기 중심 긴 축으로부터 제3방사상 거리에 위치되고, 상기 제3방사상 거리는 상기 제1방사상 거리보다 짧고, 상기 제1포트는 상기 적혈세포 층의 적어도 일 부분이 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 수신기로 배출되도록 하기 위해 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 제3포트는 상기 혈장층의 적어도 일 부분이 상기 제3포트를 통해 상기 챔버로부터 수신기로 배출되도록 하기 위해 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 제2포트는 상기 연막층의 적어도 일 부분이 이로부터 배출되도록 하기 위해 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 연막층의 적어도 일 부분은 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물을 형성하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 적혈세포 층 및 상기 혈장층을 위한 상기 수신기는 상기 원심분리기 안에 위치되는 공용 수신기를 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 적혈세포 층은 상기 제1포트가 개방될 때 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되고, 상기 혈장 층은 상기 제3포트가 개방될 때 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제3포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 제2포트는 상기 중심 긴 축으로부터 제2방사상 거리에 위치되고, 상기 제2방사상 거리는 상기 제1방사상 거리와 동일한, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 혈장 층 및 상기 적혈세포 층을 위한 수신기는 상기 원심분리기 안에 위치되는 공용 수신기를 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  39. 제 24 항에 있어서, 상기 챔버는 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 챔버 안에 도입 지점을 가지고 상기 도입 지점으로부터 상기 제1포트까지 연장되고, 상기 채널은 상기 제1포트를 통해 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 상기 부분의 속도에 비하여 상기 채널로 상기 도입 지점에서 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들의 상기 부분의 속도를 감소시키기 위해 배치되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 제1포트의 상기 개방은 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제1포트를 통해 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 적어도 일 부분의 자동적인 배출로 귀결되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 제2포트의 상기 개방은 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제2포트를 통해 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 잔류물의 적어도 일 부분의 자동적인 배출로 귀결되는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  42. 제 24 항에 있어서, 상기 챔버의 회전 속도를 늦추기 위한 제동 시스템을 더 포함하는, 원심분리기 및 비계 물질을 포함하는 원심분리기 장치.
  43. 생물학적 액체의 구성성분들을 선택적 농축 및 수집하기 위해 배치되는 원심분리기를 포함하는 원심분리기 장치에 있어서, 상기 구성성분들은 서로 다른 특정 비중들을 가지고 상기 원심분리기에 의해 생성되는 원심력장 안에서 층을 이룰 수 있고, 상기 원심분리기는 챔버 및 제동 시스템을 포함하고, 상기 챔버는 상기 생물학적 액체 혼합물을 보유하기 위해 배치되고 상기 챔버가 상기 원심력장을 생성하기 위해 그 주위로 회전되도록 배치되는 중심 긴 축, 상기 챔버와 유체 소통하고 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에 위치되는 제1포트, 상기 챔버와 유체 소통하는 제2포트, 상기 원심력장을 생성하기 위해 상기 중심 긴 축 주위로 상기 챔버를 회전시키는 모터를 가지고, 이로써 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들은 상기 구성성분들의 상기 서로 다른 특정 비중들의 함수로서 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들로 층을 이루고, 상기 제1포트는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 적어도 일 부분이 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 배출될 수 있도록 선택적으로 개방될 수 있고, 이로써 상기 챔버 안에 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류물이 남게 되고, 상기 제동 시스템은 상기 생물학적 혼합물의 상기 잔류물의 혼합에 영향을 미치기 위해 상기 챔버가 재빨리 감속되도록 야기하기 위해 배치되는, 생물학적 액체의 구성성분들을 선택적 농축 및 수집하기 위해 배치되는 원심분리기를 포함하는 원심분리기 장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 챔버는 상기 챔버의 상기 내부와 유체 소통하는 도입 지점을 가지는 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 제1포트를 통해 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 적어도 하나의 상기 부분의 속도에 비하여 상기 채널로 상기 도입 지점에서 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들의 상기 부분의 속도를 감소시키기 위해 배치되는, 생물학적 액체의 구성성분들을 선택적 농축 및 수집하기 위해 배치되는 원심분리기를 포함하는 원심분리기 장치.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 채널은 내부 표면 및 상기 챔버의 상기 내부 안에 위치되고 또한 그 사이에서 상기 채널을 정의하기 위해 상기 챔버의 상기 내부 표면으로부터 이격되는 절두 원추를 포함하고, 상기 절두 원추는 일반적으로 편평한 상면을 가지고, 상기 급격한 감속은 상기 절두 원추의 상기 상면 상에 상기 생물학적 혼합물의 상기 잔류물의 축적을 방지하는 기능을 하는, 생물학적 액체의 구성성분들을 선택적 농축 및 수집하기 위해 배치되는 원심분리기를 포함하는 원심분리기 장치.
  46. 제 43 항에 있어서, 비계 물질을 더 포함하고, 상기 제2포트의 개방은 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류물의 적어도 일 부분이 상기 비계 물질에 접하게 할 수 있고, 이로써 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류물은 상기 비계 물질 안에 위치되는, 생물학적 액체의 구성성분들을 선택적 농축 및 수집하기 위해 배치되는 원심분리기를 포함하는 원심분리기 장치.
  47. 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기에 있어서, 상기 구성성분들은 서로 다른 특정 비중들을 가지고 상기 원심분리기에 의해 생성되는 원심력장에서 층을 이룰 수 있고, 상기 원심분리기는,
    a) 액체 혼합물을 내포하기 위해 배치되고, 챔버가 상기 원심력장을 생성하기 위해 그 주위로 회전되도록 배치되는 중심 긴 축을 가지는 챔버로, 상기 챔버는
    (i) 튜브형 통 및 단벽을 포함하는 조립체로, 그 각각은 공통 중심 긴 축을 포함하고, 상기 튜브형 통은 상기 단벽으로부터 상기 중심 긴 축을 향해 방사상으로 내측으로 가늘어지는 측벽을 포함하고;
    (ii) 상기 챔버에 상기 액체 혼합물을 추가하기 위한 입구;
    (iii) 상기 챔버와 유체 소통하고 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에서 상기 조립체 안에 위치되는 제1포트; 및
    (iv) 상기 통의 내부로부터 상기 제1포트로 연장되는 둘레 채널을 포함하고, 상기 둘레 채널은 제한 부분 및 비제한 부분을 포함하고, 상기 제한 부분은 상기 둘레 채널의 적어도 일 부분에서 제한을 포함하고; 및
    b) 상기 원심력장을 생성하기 위해 상기 중심 긴 축 주위로 상기 챔버를 회전하는 모터를 포함하고, 그 결과 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 구성성분들은 상기 구성성분들의 서로 다른 특정 비중들의 함수로서 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들로 층을 이룰 수 있고, 이때 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들의 첫번째는 상기 제1포트에 존재하고, 상기 제1포트는 상기 챔버 안의 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 적어도 일 부분이 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되는 것이 가능하도록 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 둘레 채널은 상기 제1포트를 통해 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 상기 적어도 일 부분의 속도에 비하여 상기 둘레 채널로 상기 도입 지점에서 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 상기 적어도 일 부분의 속도를 감소시키기 위해 채택되고, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분은 상기 둘레 채널 안의 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 적어도 일 부분의 흐름을 적어도 부분적으로 제한하기 위해 채택되는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 둘레 채널은 상기 제1포트에 인접하는 플레넘을 더 포함하고, 상기 플레넘은 상기 제1포트를 통해 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 상기 적어도 일 부분의 속도에 비하여 상기 채널로 상기 도입 지점에서 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 상기 적어도 일 부분의 속도를 감소시키기 위해 상기 둘레 채널과 협력하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  49. 제 47 항에 있어서, 상기 원심분리기는
    c) 상기 제1포트로부터 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 적어도 일 부분의 부피를 적어도 부분적으로 대체하기 위해, 공기가 상기 회전 챔버의 중심으로 진입하는 것을 허용하는 배출구를 더 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  50. 제 47 항에 있어서, 상기 통의 적어도 일 부분은 투명 물질을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  51. 제 47 항에 있어서, 상기 챔버는 상기 통 안에 위치되는 절두 원추를 더 포함하고, 상기 절두 원추는 그 사이의 상기 둘레 채널을 정의하기 위해 상기 통의 상기 측벽에 인접하게 위치되는 측벽을 가지는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  52. 제 47 항에 있어서, 재사용가능한 구성요소 및 일회용 구성요소를 더 포함하고, 상기 일회용 구성요소는 상기 재사용가능한 구성요소에 해제가능하게 고정될 수 있고, 상기 재사용가능한 구성요소는 상기 모터를 포함하고, 상기 재사용가능한 구성요소는 상기 챔버를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 일회용 구성요소는 상기 제1포트로부터 배출되는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 적어도 일 부분을 포획하기 위해 배치되는 적어도 하나의 수신기를 더 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  54. 제 47 항에 있어서, 상기 챔버와 유체 소통하는 제2포트를 더 포함하고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 두번째는 상기 제2포트에 존재하고, 상기 제2포트는 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 상기 두번째의 적어도 일 부분이 상기 원심력장에 의해 상기 제2포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되도록 하기 위해 선택적으로 개방될 수 있는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2포트들 각각을 통해 상기 챔버로부터 상기 제1 및 제2 동심 계층화된 구성성분 층들의 적어도 일 부분의 배출은, 상기 챔버 안에 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류 부분을 남기는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 생물학적 액체 혼합물은 혈액을 포함하고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 층들 중 상기 첫번째는 적혈세포들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 층들 중 두번째는 혈소판 부족 혈장을 포함하고, 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류 부분은 연막을 포함하고, 상기 원심분리기는 상기 적혈세포들의 적어도 일 부분의 수신을 위해 배치되는 제1수신기, 상기 혈소판 부족 혈장의 적어도 일 부분의 수신을 위해 배치되는 제2수신기를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 연막의 적어도 일 부분의 수신을 위한 제3수신기를 더 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  58. 제 52 항에 있어서, 상기 일회용 구성요소는 흡수성 혈액 생성 포획 물질들을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  59. 제 47 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분은 상기 둘레 채널의 둘레의 일 부분을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 둘레의 상기 부분은 20 과 180도 사이에 있는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  61. 제 59 항에 있어서, 상기 제한 부분은 상기 제1포트에 정렬되는 각 중심을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  62. 제 59 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분은 그 길이를 따라 실질적으로 균일한 폭인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  63. 제 59 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분은 그 길이의 적어도 일 부분을 따라 폭이 달라지고, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분의 상기 폭은 상기 제1포트로부터 더 멀리 위치되는 영역에서보다 상기 제1포트에 인접한 영역에서 더 작은, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  64. 제 47 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분은, 상기 둘레 채널의 비제한 부분과 비교했을 때 상기 둘레 채널의, 상기 회전 축에 대한 방사상 방향에 있어서의, 감소를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 둘레 채널의 상기 제한 부분의 상기 감소는 상기 둘레 채널의 상기 비제한 부분의 적어도 10%인, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  66. 제 53 항에 있어서, 상기 수신기는 비계 물질을 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 비계 물질은 정제된 콜라겐 패드들, 세포외 기질 시트들, 뼈 충전재 및 흡수성 합성 그물망들로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부재를 포함하는, 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위한 원심분리기.
  68. 제 47 항의 원심분리기 및 그 사용을 위한 지시들을 포함하는 시험 키트.
  69. 제 68 항에 있어서, 분리 보조제, 집속 유체들, 및 상기 생물학적 액체 혼합물의 분리된 구성요소들 중 하나에 관련된 정량적 또는 정성적 정보를 제공하는데 유용한 빠른 시험 키트들로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부속물을 더 포함하는, 시험 키트.
  70. 원심분리기 및 그 사용을 위한 지시들을 포함하는 시험 키트에 있어서, 상기 원심분리기는 생물학적 액체 혼합물의 구성성분들을 선택적으로 농축 및 수집하기 위해 배치되고, 상기 구성성분들은 서로 다른 특정 비중들을 가지고 상기 원심분리기에 의해 생성되는 원심력장 안에서 층을 이룰 수 있고, 상기 원심분리기는,
    a) 액체 혼합물을 함유하기 위해 배치되고, 상기 원심력장을 생성하기 위해 상기 챔버가 회전되기 위해 그 주위에 배치되는 중심 긴 축을 가지고, 상기 챔버는
    (i) 튜브형 통 및 단벽을 포함하는 조립체로, 그 각각은 공통 중심 긴 축을 포함하고, 상기 튜브형 통은 상기 단벽으로부터 상기 중심 긴 축을 향해 방사상으로 내측으로 가늘어지는 측벽을 포함하고,
    (ii) 상기 액체 혼합물을 상기 챔버에 추가하기 위한 입구;
    (iii) 상기 챔버와 유체 소통하고, 상기 중심 긴 축으로부터 제1방사상 거리에 상기 조립체 안에 위치되는 제1포트;
    (iv) 상기 챔버와 유체 소통하고, 상기 중심 긴 축으로부터 제2방사상 거리에 상기 조립체 안에 위치되는 제2포트를 포함하고; 및
    b) 상기 원심력장을 생성하기 위해 상기 중심 긴 축 주위로 상기 챔버를 회전시키기 위한 모터를 포함하고, 이로써 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 상기 구성성분들은 상기 구성성분들의 서로 다른 특정 비중들의 함수로서 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들로 층을 이루고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 첫번째는 상기 제1포트에 존재하고, 상기 제1포트는 상기 챔버 안의 상기 적어도 2개의 동심의 계층화된 구성성분 층들 중 상기 첫번째의 적어도 일 부분이 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제1포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되도록 선택적으로 개방될 수 있고, 상기 제2포트는 상기 챔버 안의 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 구성성분 층들 중 두번째의 적어도 일 부분이 상기 원심력장에 의해 생성되는 압력의 결과로서 상기 제2포트를 통해 상기 챔버로부터 자동적으로 배출되도록 선택적으로 개방될 수 있고, 이로써 상기 챔버 안의 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류 부분이 남게 되는, 시험 키트.
  71. 제 70 항에 있어서, 분리 보조제, 집속 유체들, 및 상기 생물학적 액체 혼합물의 분리된 구성요소들 중 하나에 관련된 정량적 또는 정성적 정보를 제공하는데 유용한 빠른 시험 키트들로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부속물을 더 포함하는, 시험 키트.
  72. 제 70 항에 있어서, 상기 생물학적 액체 혼합물은 혈액을 포함하고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 층들 중 상기 첫번째는 적혈세포들을 포함하고, 상기 적어도 2개의 동심 계층화된 층들 중 두번째는 혈소판 부족 혈장을 포함하고, 상기 생물학적 액체 혼합물의 잔류 부분은 연막을 포함하고, 상기 부속물은 연막에 관련된 정량적 또는 정성적 정보를 제공하기 위한 빠른 시험 키트를 포함하는, 시험 키트.
  73. 제 72 항에 있어서, 상기 정량적 또는 정성적 정보는 상기 연막의 농도 인자 또는 회복 효율성을 포함하는, 시험 키트.
  74. 제 71 항에 있어서, 상기 부속물은 상기 원심분리기 안에 패키지되는, 시험 키트.
  75. 제 74 항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 적어도 2개의 계층화된 구성성분 층들 중 하나의 적어도 일 부분을 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기를 포함하고, 상기 부속물은 상기 수신기 내에 처음부터 위치되는, 시험 키트.
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