KR20210018917A

KR20210018917A - 생물학적 유체 분리 장치

Info

Publication number: KR20210018917A
Application number: KR1020217000439A
Authority: KR
Inventors: 펑 리; 스콧 웬트젤
Original assignee: 벡톤 디킨슨 앤드 컴퍼니
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2021-02-18
Also published as: WO2019236822A1; JP2021526878A; BR112020024796A2; MX2020013202A; JP2023026421A; KR102512973B1; CN112400111A; AU2019282329A1; EP3803389B1; ES2911016T3; US20210161448A1; EP3803389A1; EP4001916A1; AU2019282329B2; CA3102269A1; CA3102269C

Abstract

혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스로부터 디커플링시키고 분리시키는 혈액 분리 장치가 개시된다. 혈액 분리 장치는 샘플 수집 모듈, 활성화 모듈 및 분리 모듈을 구비한다. 혈장 분리는 혈액 분리 장치가 환자로부터 연결 해제된 이후에 발생되므로, 장치 성능은 환자 혈압 및 바늘 게이지에 의해 더 이상 영향을 받지 않으며, 환자의 불편은 현저하게 감소된다.

Description

생물학적 유체 분리 장치

본 출원은 미국 가출원 No 62/681,894 "생물학적 유체 분리 장치(Biological Fluid Separation Device)"(2019. 6.7)의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 본원에 참고로서 포함된다.

본 발명은 전체적으로 생물학적 유체와 사용되도록 구성된 장치들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 생물학적 유체의 성분들을 분리하도록 구성된 장치들에 관한 것이다.

혈액 샘플링은 환자로부터 혈액의 적어도 액적을 채취하는 것을 포함하는 공통적인 건강 관리 과정이다. 혈액 샘플은 보통 병원, 가정 간호 및 응급실 환자로부터 핑거 스틱(finger stick), 힐 스틱(heel stick), 또는 정맥 천자에 의해 취해진다. 혈액 샘플들은 정맥 또는 동맥 라인에 의해 환자로부터 취해질 수도 있다. 혈액 샘플들은 일단 수집되면 예를 들어 화학적 조성, 혈액학 또는 응고물을 포함하는 의학적으로 유용한 정보를 얻도록 분석될 수 있다.

혈액 테스트는 질병, 미네랄 함량, 약물 효과 및 장기 기능과 같은 환자의 생리학적 및 생화학적 상태를 판단한다. 혈액 테스트는 임상 실험실 또는 환자에 인접한 현장 진단으로 수행될 수 있다. 현장 진단 혈액 테스트의 일 예는 환자의 혈액 글루코스 레벨에 대한 일상적인 테스트(routine test)로서, 이것은 핑거 스틱을 통한 혈액의 추출 및 진단 카트리지로의 혈액의 기계적인 수집을 포함한다. 이후에, 진단 카트리지는 혈액 샘플을 분석하고 환자 혈액의 글루코스 레벨의 리딩(reading)을 임상의에게 제공한다. 개스 전해액 레벨, 리튬 레벨 및 이온화된 칼슘 레벨을 분석하는 다른 장치들이 이용 가능하다. 일부 다른 현장 진단 장치들은 관동맥 증후군(acute coronary syndrome, ACS) 및 심정맥(deep vein) 혈전증/폐색전증(DVT/PE)에 대한 표지자(marker)들을 식별한다.

혈액 샘플은 전혈 또는 세포 부분과 혈장 부분을 포함한다. 전혈로부터의 혈장 분리는 통상적으로 원심 분리에 의해 이루어졌으며, 이것은 전형적으로 15 내지 20 분이 걸리며 복잡한 작업 흐름 또는 상당한 노력을 포함한다. 최근에는 침강 분리, 섬유 또는 비 섬유 멤브레인 여과, 측방향 유동 분리, 마이크로 유체 횡단 유동 여과 및 다른 마이크로유체의 유체역학적 분리 기술들과 같은 다른 기술들이 혈장을 분리하는데 시도되거나 사용되었다. 그러나, 상기 기술들중 많은 것은 여러 문제점을 가지는데, 이것은 불량한 혈장의 순도, 피분석물의 바이어스(bias)로부터 유래되거나, 또는 피분석물의 바이어스, 높은 용혈을 방지하도록 특정의 코팅을 필요로 하거나, 희석, 오랜 분리 시간을 필요로 하거나, 그리고/또는 혈장을 회수하는데 곤란이 있다. 예를 들어, 대부분의 멤브레인 기반의 분리 기술들은 피분석물의 바이어스 문제를 가지며, 종종 목표 피분석물에 대한 특정의 코팅 처리를 필요로 한다. 더욱이, 장치가 바늘을 통해 환자에게 직접 연결되어 있는 동안 발생되는 종래의 분리 기술은 환자의 불편함을 야기한다.

본 발명의 목적은 개선된 혈액 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 혈액 수집 프로세스를 혈장(plasma)으로부터 디커플링시키고 분리시키는 혈액 분리 장치를 제공한다. 혈액 분리 장치는 샘플 수집 모듈, 활성화 모듈 및 분리 모듈을 포함한다. 혈액 분리 장치가 환자로부터 연결 해제된 이후에 혈장 분리가 발생하기 때문에, 장치 성능은 환자 혈압 및 바늘 게이지에 의해 더 이상 영향을 받지 않으며, 환자의 불편함도 현저하게 감소된다.

본 발명은 원심 분리 및 전력의 필요성 없이 정맥혈 수집 작업 흐름과 완전하게 양립 가능한 분리 프로세스 및 혈액 분리 장치를 제공한다. 유리하게는, 본 발명의 혈액 분리 장치는 임상의 혈액 채취 동안에 혈장의 즉각적인 분리를 허용하고, 추후 진단(downstream diagnostics)을 위한 자체 포함 혈장 콘테이너에서의 분리된 혈장 샘플의 수집 성능을 허용한다.

더욱이, 본 발명의 혈액 분리 장치는 환자에서의 짧은 수집 시간만을 필요로 하는 분리 장치를 제공하는데, 이것은 예를 들어 Becton, Dickinson and Company 에서 상업적으로 이용 가능한 BD Vacutainer® 혈액 수집 튜브와 같은, 진공 튜브들 및 대응하는 정맥 접근 세트를 이용하는 통상적인 혈액 수집 장치와 다르지 않다. 더욱이, 장치가 환자로부터 연결 해제된 이후에 혈장 분리가 발생하기 때문에, 장치 성능은 환자 혈압 및 바늘 게이지에 의해 더 이상 영향을 받지 않으며, 환자의 불편함은 현저하게 감소된다.

본 발명의 혈액 분리 장치는 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스로부터 디커플링시키고 분리시키기 때문에, 발생된 혈장의 체적은 환자에서의 허용 가능한 혈액 수집 시간에 의해 더 이상 제한되지 않는다. 이것은 현장 진단을 넘어서 다른 큰 체적의 혈장 적용예를 위한 본 발명의 혈액 분리 장치의 잠재적인 사용을 가능하게 한다.

더욱이, 수집 프로세스로부터의 분리를 디커플링시키는 다른 장점은 분리 시간, 혈장 품질 및 수율이 더 이상 바늘 게이지 및 환자의 혈압에 의해 영향을 받지 않는다는 점이다. 만약 장치가 바늘을 통해 환자에게 직접 연결되는 동안 분리가 발생된다면, 낮은 바늘 게이지 및 높은 환자 혈압은 분리 시간, 수율을 감소시키고 용혈을 증가시키는 반면에, 높은 바늘 게이지 및 낮은 환자 혈압은 분리 시간, 수율을 증가시키고 용혈을 감소시킨다. 본 발명의 혈액 분리 장치를 이용하여 혈액 수집 작업 흐름으로부터 혈장 분리 프로세스를 격리시킴으로써, 혈액 수집 세트 및 환자 혈압은 분리 시간, 수율 및 용혈 레벨을 변화시키지 않으면서 오직 혈액 수집 시간에만 영향을 미칠 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 상 및 제 2 상을 가진 혈액 샘플을 수용하도록 구성된 혈액 분리 장치는; 수집 챔버를 형성하는 하우징을 구비한 샘플 수집 모듈; 상기 샘플 수집 모듈에 연결되고, 하우징을 밀봉하는 제 1 밀봉 및 제 2 밀봉을 가진 활성화 모듈로서, 상기 제 1 밀봉은, 수집 챔버가 제 1 압력을 가지는 폐쇄 위치로부터, 수집 챔버가 상기 제 1 압력보다 큰 제 2 압력과 유체 소통되는 개방 위치로, 활성화 모듈의 일부의 작동에 의해 천이될 수 있는, 활성화 모듈; 및, 샘플 수집 모듈의 수집 챔버와 유체 소통되는 분리 모듈로서, 상기 분리 모듈은 제 1 체적을 가진 제 1 챔버 및 제 2 체적을 가진 제 2 챔버를 형성하고 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 배치된 분리 부재를 구비하며, 제 1 체적과 제 2 체적은 상이한, 분리 모듈;을 포함한다.

하나의 구성에 있어서, 활성화 모듈은 스위치를 구비하고, 스위치의 작동은 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시킨다. 다른 구성에서, 스위치는 천공 부분 및 배기 구멍을 형성하는 푸쉬 버튼을 포함하고, 스위치의 작동은 천공 부분을 움직여서 제 1 밀봉을 파괴함으로써 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시킨다. 다른 구성에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 샘플 수집 모듈의 수집 챔버는 스위치의 배기 구멍을 통해 제 2 압력과 유체 소통된다. 하나의 구성에서, 제 2 밀봉은 캡의 일부 안에 천공 가능 자체 밀봉 정지부(pierceable self-sealing stopper)를 가진 캡을 포함한다. 다른 구성에서,혈액 분리 장치는 캡을 통해 혈액 수집 장치에 연결 가능하다. 다른 구성에서, 활성화 모듈은 유입 채널을 형성하고,혈액 수집 장치가 캡을 통해 혈액 분리 장치에 연결되어 있으면서, 수집 챔버는 유입 채널을 통해 혈액 샘플을 수용한다. 하나의 구성에서, 수집 챔버는 유입 단부 및 출구 단부를 구비하고 순차적으로 유동 방향이 교번하는 복수개의 수집 채널을 형성한다. 다른 구성에서, 수집 챔버는 유입 단부 및 출구 단부를 구비하고, 상기 유입 단부로부터 상기 출구 단부로 연장되는 제 1 수집 채널, 상기 제 1 수집 채널의 일부와 소통되고 출구 단부로부터 유입 단부로 연장되는 제 2 수집 채널 및, 제 2 수집 채널의 일부와 소통되고 유입 단부로부터 출구 단부로 연장되는 제 3 수집 채널을 형성한다. 다른 구성에 있어서, 수집 채널들의 유입 단부는 활성화 모듈의 유입 채널과 유체 소통된다. 하나의 구성에 있어서, 혈액 샘플은 제 1 수집 채널을 통해 제 1 방향으로 이동하고, 혈액 샘플은 제 2 수집 채널을 통해 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 이동하고, 혈액 샘플은 제 3 수집 채널을 통해 제 2 방향에 대향하는 제 3 방향으로 이동한다. 다른 구성에서, 제 1 수집 채널은 제 3 수집 채널로부터 이격된 제 2 수집 채널로부터 이격된다. 다른 구성에서, 제 1 챔버는 제 1 챔버 유입부 및 제 1 챔버 유출부를 구비하고, 제 2 챔버는 제 2 챔버 유출부를 구비한다. 하나의 구성에서, 제 1 챔버 유입부는 수집 채널들의 출구 단부와 유체 소통된다. 다른 구성에서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 대기 압력에 의해 형성된 제 2 압력과 수집 챔버내에 형성된 제 1 압력 사이의 제 1 압력 차이는 혈액 샘플을 제 1 챔버로 유인한다. 다른 구성에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 상이한 제 1 체적 및 제 2 체적은 분리 부재를 통해 제 2 챔버로 혈액 샘플의 제 2 상을 구동하도록 제1 챔버와 제 2 챔버 사이에 제 2 압력 차이를 제공한다. 하나의 구성에서, 분리 부재는 제 1 상을 제 1 챔버내에 포착하고 제 2 상이 분리 부재를 통해 제 2 챔버로 통과할 수 있게 한다. 다른 구성에서, 혈액 분리 장치는 제 2 챔버 유출부와 소통되는 제 2 상 수집 콘테이너를 구비하고, 제 2 상 수집 콘테이너는 제 2 상을 수용한다. 다른 구성에서, 혈액 분리 장치는 제 1 챔버 유출부와 소통되는 혈액 샘플 폐기 챔버를 구비하고, 혈액 샘플 폐기 챔버는 제 1 상을 수용한다. 하나의 구성에서, 분리 부재는 트랙 에칭된 멤브레인을 포함한다. 다른 구성에서, 혈액 수집 장치는 캡을 통해 혈액 분리 장치에 연결되어 있으면서, 수집 챔버는 유입 채널을 통해 혈액 샘플을 수용한다. 다른 구성에서, 혈액 수집 장치가 혈액 분리 장치로부터 연결 해제되어 있으면서, 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시키는 스위치의 작동시에, 대기 압력에 의하여 형성된 제 2 압력과 수집 챔버내에 형성된 제 1 압력 사이의 제 1 압력 차이는 혈액 샘플을 제 1 챔버로 유인한다. 하나의 구성에서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 상이한 제 1 체적 및 제 2 체적은 혈액 샘플의 제 2 상을 분리 부재를 통해 제 2 챔버로 구동하도록 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 제 2 압력 차이를 제공한다. 다른 구성에서, 제 2 상은 제 2 상 수집 콘테이너내에 포함되어 있으면서, 제 2 상 수집 콘테이너는 혈액 분리 장치로부터 제거 가능하다. 다른 구성에서, 제 1 상은 세포 부분이고 제 2 상은 혈장 부분이다.

본 발명의 상기 언급되고 그리고 다른 특징들 및 장점들과, 그것을 달성하는 방식은 보다 명백해질 것이고 발명 자체는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 실시예들에 대한 다음의 설명들을 참조함으로써 더욱 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 분해 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 시스템을 이용하는 제 1 단계의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 시스템을 이용하는 제 2 단계의 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 방위에 독립적으로 본 발명의 장치가 혈장을 분리하는 것을 나타내는 본 발명의 시스템을 이용하는 제 3 단계의 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 시스템을 이용하는 제 4 단계의 사시도이다.
도 7a 는 본 발명의 실시예에 따른 폐쇄 위치에서 혈액 분리 장치의 활성화 모듈에 대한 사시도이다.
도 7b 는 본 발명의 실시예에 따른 도 7a 의 활성화 모듈의 단면도이다.
도 8a 는 본 발명의 실시예에 따른 개방 위치에서 혈액 분리 장치의 활성화 모듈에 대한 사시도이다.
도 8b 는 본 발명의 실시예에 따른 도 8a 의 활성화 모듈의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 수집 챔버에 대한 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 수집 챔버에 대한 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 분리 모듈의 일부에 대한 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시예에 따른 혈액 분리 장치의 사시도이다.
대응하는 참조 번호들은 몇 개의 도면들을 통하여 대응하는 부분들을 나타낸다. 여기에 기재된 예들은 본 발명의 예시적인 실시예들이며, 그러한 예시는 그 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않는다.

다음의 설명은 본 발명을 구현하도록 고려된 실시예들을 당업자가 제작하고 사용할 수 있도록 제공된다. 그러나, 다양한 변형예, 균등예, 개량예 및 대안들은 당업자에게 자명할 것이다. 임의의 모든 상기 변형예, 균등예, 개량예 및 대안들은 본 발명의 사상 및 범위에 속하는 것으로 의도된다.

이하의 설명의 목적을 위하여, "상부", "하부", "우측", "좌측", "수직", "수평", "정상부", "저부", "측방향" 및 그것의 파생어는 도면에서 방위를 나타내는 바로서의 본 발명에 관한 것이다. 그러나, 반대로 특정되는 경우를 제외하고, 본 발명은 대안의 변형 및 단계 시퀀스를 취할 수 있는 것으로 이해된다. 또한 첨부된 도면에 도시되고 다음의 상세한 설명에 개시된 프로세스 및 특정의 장치들은 본 발명의 단순히 예시적인 실시예들이라는 점이 이해된다. 따라서, 여기에 개시된 실시예들에 관한 특정의 치수들 및 다른 물리적인 특징들은 제한적인 것으로 간주되지 않는다.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 혈액 분리 장치의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 제 1 상(14) 및 제 2 상(16)을 가진 혈액 샘플(12)(도 3 내지 도 6)과 같은 생물학적 유체를 수용하도록 구성된다. 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)은 세포 부분(cellular portion)이고, 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)은 혈장 부분이다.

본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스(plasma separation process)로부터 디커플(decouple)시키고 분리시킨다. 혈액 분리 장치(10)가 환자로부터 연결 해제된 이후에 혈장 분리가 발생하기 때문에, 장치 성능은 더 이상 환자 혈압 및 바늘 게이지(needle guage)에 의해 영향을 받지 않고 환자의 불편함은 현저하게 감소된다.

본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스로부터 디커플링시키고 분리시키기 때문에, 발생된 혈장의 체적은 환자에서의 허용 가능한 혈액 수집 시간(allowable blood collection time on-patient)에 의해 더 이상 제한되지 않는다. 이것은 현장 진단을 넘어서 다른 고 체적의 혈장 적용예에 대한 본 발명의 혈액 분리 장치(10)의 잠재적인 사용을 가능하게 한다.

본 발명은 원심 분리 및 전력의 필요성 없이 정맥혈 수집 작업 흐름(workflow)과 완전하게 양립 가능한 혈액 분리 프로세스 및 혈액 분리 장치(10)를 제공한다. 유리하게는, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 장치(10)가 환자에게서 분리되어 있으면서 임상의 혈액 채취 동안에 혈장의 즉각적인 분리를 허용하고, 자체 포함된 혈장 콘테이너에서, 예를 들어 제 2 상(second phase) 또는 혈장 수집 콘테이너(80)에서, 하류측의 진단(downstream diagnostics)을 위하여, 분리된 혈장(16) 샘플의 수집 성능을 허용한다.

더욱이, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 짧은 환자에서의 짧은 수집 시간만을 필요로 하는 분리 장치를 제공하는데, 이것은 Becton, Dickinson and Company 에서 상업적으로 이용될 수 있는 BD Vacutainer® 혈액 수집 튜브와 같은 진공 튜브 및 대응하는 정맥 접근 세트(venous access set)를 이용하는 통상적인 혈액 수집 장치와 상이하지 않다. 추가적으로, 혈장 분리는 장치(10)가 환자로부터 연결 해제된 이후에 발생되기 때문에, 장치 성능은 환자의 혈압 및 바늘 게이지에 의해 더 이상 영향을 받지 않고, 환자의 불편은 현저하게 감소된다.

더욱이, 혈장 분리 프로세스를 수집 프로세스로부터 디커플링시키는 다른 장점은 분리 시간, 혈장 품질 및 수율(yield)이 더 이상 바늘 게이지 및 환자 혈압에 의해 영향을 받지 않는다는 것이다. 만약 장치가 바늘을 통해 환자에 직접 연결되어 있는 동안 혈장 분리 프로세스가 발생된다면, 낮은 바늘 게이지 및 높은 환자 혈압은 분리 시간, 수율을 감소시키고 용혈(hemolysis)를 증가시키는 반면에, 높은 바늘 게이지 및 낮은 환자 혈압은 분리 시간, 수율을 증가시키고 용혈을 감소시킨다. 본 발명의 혈액 분리 장치(10)를 이용하여 혈액 수집 프로세스로부터 혈장 분리 프로세스를 격리시킴으로써, 혈액 수집 세트 및 환자 혈압은, 분리 시간, 수율 및 용혈 레벨(hemolysis level)을 변화시키지 않으면서 혈액 수집 시간에만 영향을 미칠 것이다.

도 1 내지 도 13 을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 혈액 분리 장치(10)는 전체적으로 샘플 수집 모듈(20), 활성화 모듈(22) 및 분리 모듈(24)을 구비한다. 하나의 실시예에서, 혈액 샘플(12)을 수집한 후에, 혈액 분리 장치(10)는 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)으로부터 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 분리시킬 수 있다. 유리하게는, 혈액 분리 장치(10)는 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스로부터 디커플링시키고 분리시킨다. 하나의 실시예에서, 혈장 분리 이후에, 혈액 분리 장치(10)로부터 제거 가능한 부분, 예를 들어, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 현장 진단 테스트 장치(point-of-care testing device)로 전달할 수 있다.

도 1 내지 도 6 및 도 9 내지 도 11 을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 샘플 수집 모듈(20)은 수집 챔버(32)를 형성하는 하우징(30)을 구비한다. 일 실시예에서, 수집 챔버(32)는 유입 단부 또는 유입부(34) 및 출구 단부 또는 출구(36)를 구비하고, 수집 채널(38)을 번갈아 나오게 하는 복수개의 순차적인 유동 방향을 형성한다.

수집 챔버(32)는 다수의 상호 연결된 평행한 채널(38)들을 이용하여 혈액 수집 세트의 제한된 직경내에 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 또한 충전시키는 동안 모세관의 힘이 중력보다 우위에 있는 것을 보장한다. 도 9 내지 도 11 에 도시된 바와 같이 혈액 샘플(12)은 샘플 수집 모듈(20)의 상호 연결된 채널(38)들을 전후 움직임(back and forth motion)으로 채운다.

예를 들어, 도 9 를 참조하면, 제 1 의 예시적인 실시예에서, 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 유입 단부(34)로부터 출구 단부(36)로 연장되는 제 1 수집 채널(40), 상기 제 1 수집 채널(40)의 일부와 소통되고 출구 단부(36)로부터 유입 단부(34)로 연장되는 제 2 수집 채널(42) 및, 상기 제 2 수집 채널(42)과 소통되고 유입 단부(34)로부터 출구 단부(36)로 연장되는 제 3 수집 채널(44)을 형성한다. 도 9 를 참조하면, 제 1 수집 채널(40)은 제 2 수집 채널(42)로부터 이격되고, 제 2 수집 채널은 제 3 수집 채널(44)로부터 이격된다.

이러한 방식으로, 수집 챔버(32)의 채널(38)들을 통하는 혈액 샘플(12)의 유동 경로(100)를 나타내는 도 9 의 화살표를 참조하면, 수집 챔버(32)로 수집된 혈액 샘플(12)은 제 1 수집 채널(40)을 통하여 제 1 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 2 수집 채널(42)을 통하여 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 3 수집 채널(44)을 통하여 제 2 방향에 대향하는 제 3 방향으로 이동한다. 도 9 를 참조하면, 혈액 수집 세트의 제한된 직경내에서 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 또한 모세관 힘이 충전중에 중력보다 우세한 것을 보장하도록 수집 챔버(32)는 다수의 상호 연결된 평행한 채널(38)들을 이용한다.

일 실시예에서, 수집 챔버(32)로의 진입은 제 1 수집 채널(40)의 유입부(34)이고, 수집 챔버(32) 밖으로의 진출은 제 3 수집 채널(444)의 출구(36)이다. 아래에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 제 1 수집 채널(40)의 유입부(34)는 활성화 모듈(22)의 유입 채널(66)(도 7b, 도 8b)과 유체 소통된다.

도 10 을 참조하면, 제 2 의 예시적인 실시예에서, 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 유입 단부(34)로부터 출구 단부(36)로 연장되는 제 1 수집 채널(40), 상기 제 1 수집 채널(40)의 일부와 소통되고 출구 단부(36)로부터 유입 단부(34)로 연장되는 제 2 수집 채널(42), 제 2 수집 채널(42)의 일부와 소통되고 유입 단부(34)로부터 출구 단부(36)로 연장되는 제 3 수집 채널(44), 제 3 수집 채널(44)의 일부와 소통되고 출구 단부(36)로부터 유입 단부(34)로 연장되는 제 4 수집 채널(46) 및, 제 4 수집 채널(46)의 일부와 소통되고 유입 단부(34)로부터 출구 단부(36)로 연장되는 제 5 수집 채널(48)을 형성한다. 도 10 을 참조하면, 제 1 수집 채널(40)은 제 2 수집 채널(42)로부터 이격되고, 제 2 수집 채널은 제 3 수집 채널(44)로부터 이격되고, 제 3 수집 채널은 제 4 수집 채널(46)로부터 이격되고, 제 4 수집 채널은 제 5 수집 채널(48)로부터 이격된다.

이러한 방식으로, 수집 챔버(32)로 수집된 혈액 샘플(12)은 제 1 수집 채널(40)을 통해 제 1 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 2 수집 채널(42)을 통해 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 3 수집 채널(44)을 통해 제 2 방향에 대향하는 제 3 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 4 수집 채널(46)을 통해 제 3 방향에 대향하는 제 4 방향으로 이동하고, 혈액 샘플(12)은 제 5 수집 채널(48)을 통해 제 4 방향에 대향하는 제 5 방향으로 이동한다. 도 10 을 참조하면, 혈액 수집 세트의 제한된 직경내에서 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 또한 모세관의 힘이 충전하는 동안 중력보다 우월한 것을 보장하도록 수집 챔버(32)는 다수의 상호 연결된 평행한 채널(38)들을 이용한다.

일 실시예에서, 수집 챔버(32)로의 진입은 제 1 수집 채널(40)의 유입부(34)이고, 수집 챔버(32) 밖으로의 출구는 제 5 수집 채널(48)의 출구(36)이다. 제 1 수집 채널(40)의 유입부(34)는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 활성 모듈(22)의 유입 채널(66)과 유체 소통된다 (도 7b, 도 8b).

다른 예시적인 실시예들에서, 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 특정의 체적 요건에 기초하여 그 어떤 홀수의 채널(38)들이라도 형성할 수 있다. 중요하게는, 혈액 수집 세트의 제한된 직경내에 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 모세관의 힘이 충전하는 동안 중력보다 우세한 것을 보장하도록 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 다수의 상호 연결된 평행한 채널(38)들을 이용한다. 위에서 설명된 앞뒤 움직임으로 샘플 수집 모듈(20)의 상호 연결된 채널(38)들을 혈액 샘플(12)이 채운다.

하나의 예시적인 실시예에서, 수집 채널(38)들에 교번하는 복수개의 순차적인 유동 방향은 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이 평행한 구성으로 구성된다. 다른 예시적인 실시예들에서, 수집 채널(38)들은 나선형 또는 구불구불한 채널 형상으로 구성되거나 또는 다른 구성으로 구성되며, 이것은 혈액 수집 세트의 제한된 직경내에 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 모세관의 힘이 충전하는 동안 중력보다 우세한 것을 보장한다.

예시적인 실시예에서, 수집 챔버(32)는 장치의 방위 및 혈액 유량에 관계 없이 공기 포말을 포착하지 않으면서 수집 챔버(32)의 채널(38)들을 연속적으로 혈액(12)이 충전하는 것을 보장하도록 설계된다. 이것은 소망의 적용예를 위하여 채널(38)들의 직경을 제어함으로써 수행된다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 혈액의 흐름이 끊기는 것을 방지하고 공기 포말을 포착하는 것을 방지하도록, 채널(38)들의 직경은 동시에 2 가지 요건들을 충족시킬 필요가 있다. 첫째, 그 어떤 방위에서도 유동 전방(flow front)에서의 정적 압력 차이는 메니스커스(meniscus)가 그것의 형상을 유지하도록 라플라스 압력(Laplace pressure) 보다 작을 필요가 있다. 둘째, 선택된 직경은, 관성력이 가장 높은 유량에서 표면 장력보다 작은 것을 보장할 필요가 있다.

도 1, 도 2 및 도 7a 내지 도 8b 를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 활성화 모듈(22)은 샘플 수집 모듈(20)에 연결되거나 또는 연결 가능하고, 하우징(49), 제 1 밀봉(50) 및, 혈액 분리 장치(10)를 밀봉하기 위한 제 2 밀봉(52)을 구비하는데, 이것은 예를 들어 샘플 수집 모듈(20)의 하우징(30), 활성화 모듈(22)의 하우징(49) 및, 분리 모듈(24)의 하우징(68)이다. 이러한 방식으로, 활성화 모듈(22)의 밀봉(50,52)들은 아래에서 보다 상세하게 설명된 바와 같이 혈액 분리 장치(10) 내의 압력을 제어한다. 제 1 밀봉(50)은 폐쇄 위치(도 7a, 도 7b)로부터 개방 위치(도 8a, 8b)로 활성화 모듈(22) 일부의 작동에 의해 천이될 수 있으며, 상기 폐쇄 위치에서는 수집 챔버(32)가 제 1 압력(P1)(도 13)을 가지고, 상기 개방 위치에서는 수집 챔버(32)가 제 1 압력(P1) 보다 큰 제 2 압력(P2)(도 13)과 유체 소통된다 (도 13).

예시적인 실시예에서, 도 7a 내지 도 8b 를 참조하면, 활성화 모듈(22)은 스위치(54)를 구비한다. 그러한 실시예에서, 스위치(54)의 작동은 제 1 밀봉(50)을 폐쇄 위치(도 7a, 도 7b)로부터 개방 위치(도 8a, 도 8b)로 천이시킨다. 도 7a 내지 도 8b 를 참조하면, 스위치(54)는 푸쉬 버튼(56)을 포함하고, 푸쉬 버튼은 그것을 통한 배기 구멍(58) 및, 천공 부분(60)을 형성한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 푸쉬 버튼(56)을 도 8a 및 도 8b 에 도시된 위치로 누르거나 미는, 스위치의 작동은 천공 부분(60)을 움직여서 제 1 밀봉(50)을 파괴함으로써 제 1 밀봉(50)을 개방 위치로 이동시킨다.

제 1 밀봉(50)이 개방 위치에 있으면서, 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 스위치(54)의 배기 구멍(58)을 통하여 제 2 압력(P2)과 유체 소통된다. 배기 구멍(58)은 혈액 분리 장치(10)를 위한 배기 메커니즘(venting mechanism)을 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 천공 부분(60)은 예를 들어 알루미늄 포일 밀봉(foil seal)인 제 1 밀봉(50)을 파괴하여 배기(vent)를 형성함으로써 혈장 분리 프로세스에 파워를 제공한다.

대기 압력에 의해 형성된 제 2 압력(P2)은, 예를 들어 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)와 같은 혈액 분리 장치(10)내에 형성된 제 1 압력(P1) 보다 크다. 이러한 방식으로, 대기 압력에 의해 형성된 제 2 압력(P2)과, 혈액 분리 장치(10)내의 잔류 진공(residual vacuum), 즉, 혈액 분리 장치(10)내에 형성된 제 1 압력(P1) 사이의 압력 차이는, 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이 혈장 분리 프로세스를 연속 구동한다. 유리하게는, 본 발명의 활성화 모듈(22)을 사용함으로써, 사용자는 혈장 분리 프로세스가 시작될 때를 정밀 제어할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 도 7a 내지 도 8b 를 참조하면, 활성화 모듈(22)의 제 2 밀봉(52)은 캡(62)을 구비하며, 이것은 캡(62)의 일부 안에 천공 가능한 자체 밀봉 정지부(stopper, 64)를 가진다. 캡(62)은 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 혈액 분리 장치(10)가 혈액 수집 장치(200)(도 3)에 연결될 수 있게 하는 메커니즘을 제공한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 캡(62)은 미국 가출원 62/666,765 (2018 년 5 월 4일자;"Closure for a Biological Fluid Collection Device")에 개시된 폐쇄부와 실질적으로 유사하게 형성될 수 있으며, 상기 개시 내용은 본원에 참고로서 포함된다.

도 7a 내지 도 8b 를 참조하면, 일 실시예에서, 활성화 모듈(22)은 유입 채널(66)을 형성한다. 도 3 을 참조하면, 캡(62)을 통하여 혈액 분리 장치(10)에 혈액 수집 장치(200)가 연결되어 있으면서, 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 유입 채널(66)을 통해 혈액 샘플(12)을 수용한다. 혈액 샘플(12)은 활성화 모듈(22)의 유입 채널(66)로부터 수집 챔버(32)의 복수개의 채널(38)로 유입부(34)를 통해 유동한다.

도 1 내지 도 6 및 도 11 내지 도 13 을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 분리 모듈(24)은 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)와 유체 소통되고 하우징(68)을 구비하며 제 1 챔버(70) 및 제 2 챔버(72)를 형성하며, 상기 제 1 챔버는 제 1 체적(V1)(도 13)을 가지고, 상기 제 2 챔버는 제 2 체적(V2)(도 13)을 가지고 상기 제 1 챔버(70)와 제 2 챔버(72) 사이에 배치된 분리 부재(74)를 구비한다. 제 1 챔버(70)의 제 1 체적(V1) 및 제 2 챔버(72)의 제 2 체적(V2)은 상이하여, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 제 1 챔버(70)와 제 2 챔버(72) 사이에 제 2 압력 차이를 형성함으로써 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 구동한다. 일 실시예에서, 분리 모듈(24)의 일부는 마이크로유체 칩(microfluidic chip)을 형성한다.

도 11 및 도 12 를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 분리 부재(74)는 제 1 상(14)을 제 1 챔버(70)에서 포착하고 제 2 상(16)이 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 통과할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 분리 부재(74)는 트랙 에칭 멤브레인(track-etched membrane)을 포함한다. 특정의 구성에 있어서, 멤브레인은 두께가 100 마이크론 미만일 수 있으며, 예를 들어 두께는 5 내지 25 마이크론일 수 있다. 멤브레인은 서브마이크론 기공(submicron pores) 또는 구멍을 가질 수 있으며, 예를 들어 직경이 0.2 내지 0.8 마이크론일 수 있다. 이러한 치수는 멤브레인 표면에 평행하게 유동하는 혈액 샘플의 혈장 부분이 연속적으로 필터링될 수 있게 하며, 이것은 멤브레인 기공 또는 구멍들의 막힘을 억제한다. 다른 실시예들에서, 분리 부재(74)는 제 1 챔버(70)에 있는 제 1 상(14)을 포착할 수 있고 제 2 상(16)을 분리 챔버(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 통과시킬 수 있는 그 어떤 다른 분리 장치 및/또는 그 어떤 필터라도 포함할 수 있다.

도 11 및 도 12 를 참조하면, 제 1 챔버(70)는 제 1 챔버 유입부(75) 및 제 1 챔버 유출부(76)를 구비하고, 제 2 챔버(72)는 제 2 챔버 유출부(78)를 구비한다. 제 1 챔버 유입부(75)는 수집 채널(38)의 출구(36)와 유체 소통된다. 이러한 방식으로, 활성화 모듈(22)의 일부의 작동시에, 혈액 샘플(12)은 혈장 분리를 위하여 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)로부터 분리 모듈(24)의 제 1 챔버(70)로 유동할 수 있다.

도 1 내지 도 6, 도 11 및 도 13 을 참조하면, 혈액 분리 장치(10)의 분리 모듈(24)은 제 2 챔버 유출부(78)와 소통되는 제 2 상 수집 콘테이너(80)를 구비한다. 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 수용한다. 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 분리된 제 2 상(16)을 수집 및 저장할 수 있다. 유리하게는, 도 6 을 참조하면, 제 2 상(16)이 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안에 포함되어 있으면서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 분리 장치(10)로부터 제거될 수 있다. 이러한 방식으로, 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)은 추가의 진단 테스트를 위하여, 2 차적인 제 2 상 콘테이너에 수집 또는 저장될 수 있으며, 예를 들어 제 2 상 수집 콘테이너(80)에 수집 또는 저장될 수 있다. 예를 들어, 분리 이후에, 제 2 상 수집 콘테이너(80)가 혈액 분리 장치(10)로부터 제거되면서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 현장 진단 테스트 장치 또는 다른 테스트 장치로 전달할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 소망될 때 제 2 상 수집 콘테이너(80)가 혈장(16)의 일부를 분배할 수 있는 구조를 구비한다. 일 실시예에서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 캡(cap) 또는 격막(septum, 81)을 통해 밀봉됨으로써 혈장 부분(16)을 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안에 보호되게 밀봉한다.

도 11 을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 분리 모듈(24)의 제 2 챔버(72)의 일부는 제 2 상 수집 콘테이너(80)의 내부와 유체 소통되어 혈장 부분(16)은 분리 부재(74) 및 제 2 챔버(72)를 통하여 제 2 상 수집 콘테이너(80)의 내부로 수집을 위해 유동할 수 있다.

도 11 내지 도 13 을 참조하면, 혈액 분리 장치(10)의 분리 모듈(24)은 제 1 챔버 유출부(76)와 소통되는 혈액 샘플 폐기 챔버(82)를 구비한다. 혈액 샘플(12)이 제 1 챔버(70)에 있는 분리 부재(74)를 넘어서 유동한 이후에 혈액 샘플 폐기 챔버(82)는 혈액 샘플(12)의 남아 있는 제 1 상(14)을 수용한다. 이러한 방식으로, 혈액 샘플(12)의 남아 있는 제 1 상(14)은 혈액 샘플 폐기 챔버(82) 안에 수집 및 저장될 수 있다. 또한, 혈액 샘플 폐기 챔버(82)는, 혈액 분리 장치(10)의 나머지가 사용후에 폐기될 때, 혈액 샘플(12)의 남아 있는 제 1 상(14)이 안전하게 저장될 수 있는 것을 보장한다.

도 3 내지 도 6 을 참조하면, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)의 사용이 이제 설명될 것이다.

도 3 을 참조하면, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)를 사용하는 제 1 단계는 환자로부터의 혈액 샘플(12)을 수집하는 단계를 포함하며, 예를 들어 혈액 수집 과정을 포함한다. 예를 들어, 혈액 분리 장치(10)를 튜브 홀더(202)와 같은 혈액 수집 장치(200)에 연결한 직후에, 우선, 환자로부터의 혈액 샘플(12)의 주어진 체적은 진공의 힘으로 혈액 분리 장치(10)의 수집 챔버(32)로 유인된다. 일 실시예에서, 그러한 연결은 캡의 정지부(64)를 천공하는 튜브 홀더(202)의 환자용이 아닌 바늘(non-patient needle, 미도시)로 이루어진다 (도 7b). 튜브 홀더(202)의 라인(204)의 대향하는 단부는 환자와 소통되는 정맥 접근 세트(venous access set)의 환자용 바늘로 이루어진다. 하나의 실시예에서, 그러한 연결은 캡의 정지부(64)를 천공하는 튜브 홀더(202)의 환자용이 아닌 바늘(non-patient needle)(미도시)로 이루어진다 (도 7b). 튜브 홀더(202)의 라인(line, 204)의 대향하는 단부는 환자와 소통되는 정맥 접근 세트의 환자용 바늘로 이루어진다.

도 3 을 참조하면, 혈액 수집 장치(200)의 홀더(202)가 캡(62)을 통하여 혈액 분리 장치(10)에 연결되어 있으면서(도 7b), 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)는 활성화 모듈(22)의 유입 채널(66)(도 7b)을 통해 혈액 샘플(12)을 수용한다. 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 환자 혈액의 고정된 양을 수집 및 저장한다. 예시적인 실시예에서, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 30 초 미만에 환자 혈액을 3mL 수집 및 저장한다.

혈액 샘플(12)은 활성화 모듈(22)의 유입 채널(66)을 통하여 샘플 수집 모듈(20)의 수집 챔버(32)로 유동한다. 유리하게는, 혈액 수집 동안에, 수집 챔버(32)의 순차적으로 유동 방향이 교번하는 복수개의 수집 채널(38)들은 혈액 수집 세트의 제한된 직경내의 수집 및 저장 공간을 최대화시키고 또한 모세관 힘이 충전하는 동안 중력 보다 우세한 것을 보장한다.

사용자는 혈액 분리 장치(10)가 혈액 샘플(12)을 수용할 수 있는 방식, 소스(sources) 또는 방법들중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 3 을 참조하면, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 통상의 혈액 수집 장치(200)로부터 혈액 샘플(12)을 수용할 수 있다. 예를 들어, 혈액 수집 장치(200)는 튜브 홀더(202) 및 대응하는 정맥 접근 세트(venous access set)를 포함할 수 있으며, 정맥 접근 세트는 예를 들어, Becton, Dickinson and Company 에서 상업적으로 이용 가능한 BD Vacutainer® 혈액 수집 튜브와 같은 것이다. 다른 대안의 실시예들에서, 혈액은 통상적인 혈액 수집 튜브 또는 그 어떤 다른 중간 혈액 샘플 콘테이너에 수집된다. 혈액 샘플 콘테이너는 다음에 혈장을 발생시키도록 환자에서 분리된 분리 장치(off-patient separation device)에 연결된다.

일단 혈액 샘플(12)의 소망의 양이 수집 챔버(32)에 수집되고 혈액 수집 프로세스가 완료되면, 혈액 분리 장치(10)는 혈액 수집 장치(200)로부터 연결 해제된다. 이러한 방식으로, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세스로부터 디커플링(decoupling)시키고 분리시킨다. 혈액 분리 장치(10)가 환자로부터 연결 해제된 이후에 혈장 분리가 발생되기 때문에, 장치 성능은 환자 혈압 및 바늘 게이지에 의해 더 이상 영향을 받지 않고, 환자의 불쾌감도 현저하게 감소된다.

본 발명의 혈액 분리 장치(10)가 혈액 수집 장치(200) 및 환자로부터 연결 해제 될 때, 혈장 분리가 활성화될 때까지, 수집된 혈액은 채널(38) 안에 정지 상태로 남아 있다. 혈액 분리 장치(10)는 제 2 밀봉(52)을 이용함으로써, 예를 들어 캡(62)의 정지부(64)를 이용함으로써 이것을 완수한다. 혈액 수집 장치(200)의 바늘이 정지부(64)로부터 수축된 후에 제 2 밀봉(52)이 적절하게 해제되는 것을 캡(62)의 정지부(64)가 보장함으로써, 혈액 분리 장치(10) 안에 있는 저장된 혈액의 전방 단부와 후방 단부 사이에 압력이 차이가 없다.

도 4 를 참조하면, 혈액 분리 장치(10)가 혈액 수집 장치(200)로부터 연결 해제된 이후에, 혈장 분리 프로세스가 시작될 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 혈장 분리를 수행하도록 환자에게 연결될 필요가 없다. 혈장 분리 프로세스는 완전하게 제어 가능하고 편리하고 소망되는 시간에 시작될 수 있다.

도 4 를 참조하면, 혈장 분리 프로세스는 혈액 분리 장치(10)에서 단순히 스위치(54)를 작동시킴으로써(도 8a, 도 8b), 예를 들어 푸쉬 버튼(56)을 누름으로써, 혈액 분리 장치(10)가 환자로부터 분리되어 있으면서 시작된다. 스위치(54)의 작동은 혈액 분리 장치(10) 안에 저장된 혈액 샘플(12)로부터 혈액 분리 장치(10)가 자동적으로 혈장(16)을 발생시킬 수 있게 한다.

스위치(54)의 작동은 제 1 밀봉(50)을 개방 위치로 천이시키며(도 8b), 여기에서 수집 챔버(32)는 상기 수집 챔버(32) 안에 한정된 제 1 압력(P1) 보다 큰 대기 압력에 의해 한정된 제 2 압력(P2)과 유체 소통된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 대기 압력에 의해 정의된 제 1 압력(P2)과 수집 챔버(32)내에 정의된 제 1 압력(P1) 사이의 압력 차이는 혈액 샘플(12)을 분리 모듈(24)의 제 1 챔버(70)로 유인한다. 즉, 혈액 분리 장치(10)내의 잔류 진공과 대기 압력 사이의 제 1 압력 차이는 혈액 분리 장치(10) 안에서 혈장 분리를 연속적으로 구동한다. 예시적인 실시예에서, 예를 들어 도 12 에 도시된 분리 모듈(24)과 같은, 마이크로유체 칩(microfluidic chip)에서 크로스 플로우 여과 유동 패턴(cross-flow filtration flow pattern)을 이용함으로써 혈액 샘플(12)이 제 1 챔버(70)를 통해 분리 분재(74)에 걸쳐 유동하면서, 분리 모듈(24)은 연속적인 혈장 분리를 허용한다. 하나의 구성에서, 수집 챔버(32) 안의 압력은 멤브레인을 가로지르는 최대 허용 가능 압력 차이에 의해 제한됨으로써, 혈액 수집 이후와 여과 이전의 수집 챔버(32) 안의 끝 지점 압력은 5.5 psi 보다 작아야 한다.

유리하게는, 혈액 수집 이후에 혈액 분리 장치(10)가 혈액 연결 장치(200) 및 환자로부터 연결 해제되면서 활성화 모듈(22)은 혈장 분리 프로세스를 시작한다. 혈액 수집 이후에 혈장 분리 프로세스를 시작하도록, 수집 챔버(32) 안에 저장된 혈액에서 압력 그래디언트(pressure gradient)를 재확립하는게 필수적이다. 이것은 혈액 분리 장치(10) 내의 압력을 제어하는 활성화 모듈(22)을 통하여 달성된다. 활성화 이전에, 활성화 모듈(22)의 제 1 밀봉(50) 및 제 2 밀봉(52)은 혈액 분리 장치(10)의 하우징(30)을 밀봉하고 제 1 밀봉(50)이 폐쇄 위치에 있으면서(도 7b), 활성화 모듈(22)은 수집 챔버(32)를 제 1 압력(P1)으로 밀봉한다. 활성화 모듈(22)의 활성화 이후에, 제 1 밀봉(50)은 개방 위치로 천이되는데(도 8b), 여기에서 수집 챔버(32)는 수집 챔버(32)내에 정의된 제 1 압력(P1) 보다 큰 대기 압력에 의해 정의된 제 2 압력(P2)과 유체 소통된다.

중요하게는, 제 2 압력 차이가 혈액 분리 장치(10)내에서 사용되어 혈장(16)을 구동하여 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 지나가게 하고 수집 콘테이너(80) 안에 수집되게 한다. 제 1 밀봉(50)이 개방 위치에 있으면서(도 8b), 상이한 분리 모듈(24)의 제 1 챔버(70)의 제 1 체적(V1) 및 분리 모듈(24)의 제 2 챔버(72)의 제 2 체적(V2)은 제 1 챔버(70)와 제 2 챔버(72) 사이에 제 2 압력 차이를 제공하여 혈액 샘플(12)의 제 2 상(16)을 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 구동하고 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안에 수집되게 한다. 즉, 제 1 챔버(70) 안의 혈액 유동과 제 2 챔버(72) 안의 혈장 유동 경로를 가로지른 제 2 압력 차이 및 분리하는 동안의 다이나믹 프로파일(dynamic profile)은 혈장 분리 프로세스를 더욱 구동하는 동력원(power source)을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 제 1 챔버(70)에서의 혈액 유동과 제 2 챔버(72)에서의 혈장 유동 경로를 가로지른 제 2 압력 차이 및, 예를 들어 분리 모듈(24)과 같은 주어진 혈장 분리 칩에 대한 다이나믹 프로파일(dynamic profile)은, 적절한 초기 진공 레벨을 설정하고 혈액 샘플 폐기 챔버(82)와 제 2 상 수집 콘테이너(80)의 체적 비율의 균형을 이룸으로써 달성된다. 예시적인 실시예에서, 분리 챔버(74)가 막히지 않으면서 혈액 유동을 구동하기에 충분한 잔류 진공을 단부에서 가질 정도로 체적이 큰 것을 보장하도록 혈액 샘플 폐기 챔버(82)의 체적이 설계된다. 예시적인 실시예에서, 분리의 끝에서, 혈액 샘플 폐기 챔버(82) 안의 압력이 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안의 압력보다 높아서 분리 챔버(74)가 붕괴되는 것을 방지할 정도로 체적은 작을 필요도 있다. 하나의 구성에서, 혈액 샘플 폐기 챔버(82)의 체적은 수집 챔버(32)의 체적의 적어도 2 배이고, 인자 (1-yield)/yield 로 곱해진 제 2 상 수집 콘테이너(80)의 체적보다 작다. 멤브레인을 가로지른 압력 차이는 여과하는 동안 내내 5.5 psi 보다 작을 필요가 있을 수 있다.

혈액 분리 장치(10) 안에서 제 1 압력 차이 및 제 2 압력 차이를 이용하는 것은 혈액(12)이 제 1 챔버(70)를 통해서 분리 부재(74)에 걸쳐 유동하도록 강제한다. 혈액(12)이 분리 모듈(24)을 통해 유동할 때, 혈장(16)은 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)으로부터 연속적으로 분리된다.

혈장 분리 동안에, 분리 부재(74)는 제 2 상 또는 혈장(16)이 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 통과하는 것을 허용하고, 이것은 예를 들어 제 2 상 수집 콘테이너(80)와 같은 2 차 혈장 콘테이너 안에 추가의 진단 테스트를 위하여 수집 또는 저장될 수 있다. 도 11 을 참조하면, 점선을 포함하는 화살표는 혈장(16)이 분리 챔버(74)를 통과한 이후에 취하는 제 2 상 유동 경로(104)를 나타낸다. 일 실시예에서, 혈장 분리 이후에, 제 2 상 또는 혈장(16)이 제 2 상 수집 콘테이너(80)내에 포함되어 있으면서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 분리 장치(10)로부터 제거 가능하다. 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈장 부분(16)을 현장 진단 테스트 장치 또는 다른 진단 테스트 시스템으로 전달하는데 사용될 수 있다.

혈장 분리 동안에, 분리 부재(74)는 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)을 제 1 챔버(70) 안에 포착하며, 예를 들어 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)은 분리 부재(74)를 통해 제 2 챔버(72)로 통과되는 것이 허용되지 않는다. 도 11 을 참조하면, 직선을 포함하는 화살표는 혈액 샘플(12)이 수집 챔버(32)를 통해 취하는 유동 경로(102) 및, 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)이 분리 부재(74)에 걸쳐서 혈액 샘플 폐기 챔버(82)로 통과한 후에 취하는 유동 경로(102)를 나타낸다. 도 11 및 도 12 를 참조하면, 혈액 샘플(12)의 제 1 상(14)은 제 1 챔버 유입부(75)를 통하여 분리 부재(74) 표면에 걸쳐서 제 1 챔버(70)로 유동하고, 다음에 제 1 챔버 유출부(76)를 통하여 혈액 샘플 폐기 챔버(82)로 제 1 챔버(70)를 빠져나간다.

하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 저장된 3 mL 의 혈액으로부터 350 내지 600 마이크로리터의 혈장(16)을 7 분 미만에 발생시킬 수 있다.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 혈액 분리 장치(10)는 혈액 분리 장치(10)의 방위에 독립적으로 혈장 분리가 발생될 수 있게 한다. 즉, 혈액 분리 장치(10)가 직립의 방위에 있는지 여부에 관계 없이, 예를 들어 혈액 분리 장치(10)가 튜브 랙(tube rack)에 있는지 또는 혈액 분리 장치(10)가 테이블 또는 트레이상에 평평한 방위로 놓이든지 관계 없이, 혈액 분리 장치(10)는 혈장을 분리시킨다.

도 6 을 참조하면, 제 2 상 또는 혈장(16)이 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안에 포함되어 있으면서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈액 분리 장치(10)로부터 제거 가능하다. 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 혈장 부분(16)을 현장 진단 테스트 장치 또는 다른 진단 테스트 시스템에 전달하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 상 수집 콘테이너(80)는 루어 락 격막 밀봉(luer lock septum seal)을 통해 혈액 분리 장치(10)에 제거 가능하게 연결될 수 있다.

즉, 혈장 분리가 완료된 이후에, 제 2 상 수집 콘테이너(80) 안에 있는 혈장(16)은 임상 테스트에서 사용되도록 혈액 분리 장치(10)로부터 제거된다. 혈액 분리 장치(10)의 나머지는 다음에 폐기될 수 있다.

여기에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 혈액 수집 프로세스를 혈장 분리 프로세로부터 디커플링시키고 분리시키는 혈액 분리 장치를 제공한다. 혈액 분리 장치는 샘플 수집 모듈, 활성화 모듈 및, 분리 모듈을 포함한다. 혈액 분리 장치가 환자로부터 연결 해제된 이후에 혈장 분리가 발생되기 때문에, 장치의 성능은 더 이상 환자의 혈압 및 바늘 게이지(needle gauge)에 의해 영향을 받지 않고, 환자의 불편함도 현저하게 감소된다.

본 발명은 예시적인 디자인을 가지고 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위내에서 더 변경될 수 있다. 따라서 본 출원은 이러한 일반적인 원리를 이용하는 본 발명의 그 어떤 변형, 용도 또는 적합화를 포괄하도록 의도된다. 더욱이, 본 출원은 본 발명으로부터의 상기와 같은 이탈을 본 발명이 속하고 첨부된 청구 범위의 한계내에 속하는 기술에서 공지되거나 또는 관례적인 실행에 드는 것으로서 포괄하도록 의도된다.

10. 혈액 분리 장치 12. 혈액 샘플
14. 제 1 상 16. 제 2 상
20. 샘플 수집 모듈 22. 활성화 모듈

Claims

제 1 상(first phase) 및 제 2 상(second phase)을 가진 혈액 샘플을 수용하도록 구성된 혈액 분리 장치로서, 상기 혈액 분리 장치는: 수집 챔버를 형성하는 하우징을 구비한 샘플 수집 모듈;
상기 샘플 수집 모듈에 연결되고, 하우징을 밀봉하는 제 1 밀봉 및 제 2 밀봉을 가진 활성화 모듈로서, 상기 제 1 밀봉은, 수집 챔버가 제 1 압력을 가지는 폐쇄 위치로부터, 수집 챔버가 상기 제 1 압력보다 큰 제 2 압력과 유체 소통되는 개방 위치로, 활성화 모듈의 일부의 작동에 의해 천이될 수 있는, 활성화 모듈; 및,
샘플 수집 모듈의 수집 챔버와 유체 소통되는 분리 모듈로서, 상기 분리 모듈은 제 1 체적을 가진 제 1 챔버 및 제 2 체적을 가진 제 2 챔버를 형성하고 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 배치된 분리 부재를 구비하며, 제 1 체적과 제 2 체적은 상이한, 분리 모듈;을 포함하는, 혈액 분리 장치.
제 1 항에 있어서, 활성화 모듈은 스위치를 구비하고, 스위치의 작동은 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시키는, 혈액 분리 장치.
제 2 항에 있어서, 스위치는 천공 부분 및 배기 구멍을 형성하는 푸쉬 버튼을 포함하고, 스위치의 작동은 천공 부분을 움직여서 제 1 밀봉을 파열시킴으로써 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시키는, 혈액 분리 장치.
제 3 항에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 샘플 수집 모듈의 수집 챔버는 스위치의 배기 구멍을 통해 제 2 압력과 유체 소통되는, 혈액 분리 장치.
제 2 항에 있어서, 제 2 밀봉은 캡의 일부내에 천공 가능한 자체 밀봉 정지부(pierceable self-sealing stopper)를 가진 캡을 포함하는, 혈액 분리 장치.
제 5 항에 있어서, 혈액 분리 장치는 캡을 통하여 혈액 수집 장치에 연결 가능한, 혈액 분리 장치.
제 6 항에 있어서, 활성화 모듈은 유입 채널을 형성하고, 혈액 수집 장치가 캡을 통하여 혈액 분리 장치에 연결되어 있으면서, 수집 챔버는 유입 채널을 통하여 혈액 샘플을 수용하는, 혈액 분리 장치.
제 7 항에 있어서, 수집 챔버는 유입 단부 및 출구 단부를 구비하고, 순차적으로 유동 방향이 교번하는 복수개의 수집 채널(plurality of sequential flow direction alternating collection channels)을 형성하는, 혈액 분리 장치.
제 7 항에 있어서, 수집 챔버는 유입 단부 및 출구 단부를 구비하고, 상기 유입 단부로부터 출구 단부로 연장되는 제 1 수집 채널, 상기 제 1 수집 채널의 일부와 소통되고 상기 출구 단부로부터 유입 단부로 연장되는 제 2 수집 채널 및, 상기 제 2 수집 채널의 일부와 소통되고 상기 유입 단부로부터 상기 출구 단부로 연장되는 제 3 수집 채널을 형성하는, 혈액 분리 장치.
제 8 항에 있어서, 수집 채널들의 유입 단부는 활성화 모듈의 유입 채널과 유체 소통되는, 혈액 분리 장치.
제 9 항에 있어서, 혈액 샘플은 제 1 수집 채널을 통하여 제 1 방향으로 이동하고, 혈액 샘플은 제 2 수집 채널을 통하여 상기 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 이동하고, 혈액 샘플은 제 3 수집 채널을 통하여 상기 제 2 방향에 대향하는 제 3 방향으로 이동하는, 혈액 분리 장치.
제 9 항에 있어서, 제 1 수집 채널은 제 3 수집 채널로부터 이격된 제 2 수집 채널로부터 이격되는, 혈액 분리 장치.
제 10 항에 있어서, 제 1 챔버는 제 1 챔버 유입부 및 제 1 챔버 유출부를 구비하고, 제 2 챔버는 제 2 챔버 유출부를 구비하는, 혈액 분리 장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 챔버 유입부는 수집 채널들의 출구 단부와 유체 소통되는, 혈액 분리 장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 대기 압력에 의해 형성된 제 2 압력과 수집 챔버내에 형성된 제 1 압력 사이의 제 1 압력 차이는 혈액 샘플을 제 1 챔버로 유인하는, 혈액 분리 장치.
제 15 항에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 상이한 제 1 체적과 제 2 체적은 혈액 샘플의 제 2 상을 분리 부재를 통해 제 2 챔버로 구동하도록 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 제 2 압력 차이를 제공하는, 혈액 분리 장치.
제 16 항에 있어서, 분리 부재는 제 1챔버에 제 1 상을 포착하고, 분리 부재를 통하여 제 2 챔버로 제 2 상을 통과시킬 수 있는, 혈액 분리 장치.
제 16 항에 있어서, 제 2 챔버 유출부와 소통되는 제 2 상 수집 콘테이너를 더 포함하고, 제 2 상 수집 콘테이너는 제 2 상을 수용하는, 혈액 분리 장치.
제 16 항에 있어서, 제 1 챔버 유출부와 소통되는 혈액 샘플 폐기 챔버를 더 포함하고, 상기 혈액 샘플 폐기 챔버는 제 1 상을 수용하는, 혈액 분리 장치.
제 16 항에 있어서, 분리 부재는 트랙 에칭된 멤브레인(track-etched membrane)을 포함하는, 혈액 분리 장치.
제 18 항에 있어서, 혈액 수집 장치가 캡(cap)을 통해 혈액 분리 장치에 연결되어 있으면서, 수집 챔버는 유입 채널을 통해 혈액 샘플을 수용하는, 혈액 분리 장치.
제 21 항에 있어서, 혈액 수집 장치가 혈액 분리 장치로부터 연결 해제되어 있으면서, 제 1 밀봉을 개방 위치로 천이시키는 스위치의 작동시에, 대기 압력에 의해 형성된 제 2 압력과 수집 챔버내에 형성된 제 1 압력 사이의 압력 차이는 혈액 샘플을 제 1 챔버로 유인하는, 혈액 분리 장치.
제 22 항에 있어서, 제 1 밀봉이 개방 위치에 있으면서, 상이한 제 1 체적과 제 2 체적은, 혈액 샘플의 제 2 상을 분리 부재를 통해 제 2 챔버로 구동하도록, 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이의 제 2 압력 차이를 제공하는, 혈액 분리 장치.
제 23 항에 있어서, 제 2 상이 제 2 상 수집 콘테이너(second phase collection container) 안에 포함되어 있으면서, 제 2 상 수집 콘테이너는 혈액 분리 장치로부터 제거 가능한, 혈액 분리 장치.
제 24 항에 있어서, 제 1 상은 세포 부분이고 제 2 상은 혈장 부분인, 혈액 분리 장치.