NO970543L - Fremgangsmåte og system for forutsigelse av blodbehandlingsparametere - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår generelt blodbehandlingssystemer og blodbehandlingsmetoder.

Bakgrunn for oppfinnelsen

I dag separerer man rutinemessig hel-blod (whole blood) ved hjelp av sentrifugering i dets forskjellige terapeutiske komponenter, så som røde blodceller, blodplater og plasma.

Visse terapier eller behandlinger overfører store volumer av blodkomponenter. For eksempel krever noen pasienter som gjennomgår kjemoterapi, overføring av store antall av blodplater på rutinebasis. Manuelle blodposesystemer er ganske enkelt ikke noen effektiv måte for å oppsamle disse store antall av blodplater fra individuelle givere.

On-line-blodsepareringssystemer benyttes i dag for å samle opp store antall av blodplater for å møte dette behov. On-line-systemer utfører de separasjonstrinn som er nødvendige for å separere en konsentrasjon av blodplater fra helblod i en fortløpende prosess med giveren til stede. On-line-systemer etablerer en strøm av helblod fra giveren, separerer ut de ønskede blodplater fra strømmen, og returnerer de gjenværende røde blodceller og plasma til giveren, det hele i en fortløpende strømsløyfe.

Store volumer av fullblod eller helblod (f.eks. 2,0 liter) kan behandles ved benyttelse av et on-line-system. Som følge av de store behandlingsvolumer kan store utbytter av konsentrerte blodplater (for eksempel 4 x 10<11>blodplater svevende i 200 ml fluid) oppsamles. Da videre giverens røde blodceller returneres, kan giveren gi helblod for on-line-behandling mye oftere enn givere for behandling i systemer med et stort antall blodposer.

Ikke desto mindre eksisterer det fremdeles et behov for ytterligere forbedrede systemer og metoder for oppsamling av cellerike konsentrater fra blodkomponenter på en måte som er egnet for benyttelse i miljøer med on-line-blodoppsamling av store volumer, hvor høyere ytelser av kritisk nødvendige celleblodkomponenter, så som blodplater, kan realiseres.

Etter hvert som operasjons- og prestasjonskravene til slike f luidbehandlingssystemer blir mer kompliserte og avanserte, eksisterer behovet for automatiserte prosess-styreenheter som kan samle og generere mer detaljert informasjon og styresignaler for å bistå operatøren ved maksimering av behandlings- og separa-sjonsyteiser.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen tilveiebringer systemer og metoder for forutsigelse av et helblod-behandlingsvolum, WBVol, for å oppnå et ønsket blodplateutbytte. Systemene og metodene mottar som innmating utvalgte behandlingsparametere som omfatter

en utvalgt prosedyretid t,

en utvalgt, antikoagulert hematokrit for helblodet som skal behandles, Hb,

en utvalgt blodstrømningsmengde Qb,

et ønsket plasmaoppsamlingsvolum PPP^, og

en systemvariabel WBRESsom avspeiler et restvolum av helblod som er uttrukket, men ikke behandlet.

Basert på disse innmatinger beregner systemene og metodene WBVol som følger:

I en foretrukket utførelse utgjør Qben verdi som avspeiler en asymptomatisk blodstrømningsmengde EqQbCIRCsom tar hensyn til en nominell, asymptomatisk citratinfusjonshastighet CIR for helblod-antikoagulant som inneholder citrat, som følger:

hvor:

AC er et valgt antikoagulantforhold,

Wgt er en verdi som avspeiler blodgiverens vekt (kg), og

Citratkons er citratkonsentrasjonen i den valgte antikoagulant.

I en foretrukket utførelse er t en beregnet prosedyretid som kreves for å oppsamle et ønsket utbytte av blodplater.

De forskjellige sider ved oppfinnelsen er særlig velegnet for on-line-blodseparasjonsprosesser.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser et skjematisk riss av et dobbeltnål-blodplateoppsamlingssystem som inneholder en styreenhet som omfatter særtrekkene ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et skjematisk flytskjemariss av styreenheten og en tilknyttet systemoptimaliseringsanvendelse som omfatter særtrekkene ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et skjematisk riss av de funksjonshjelpe-programmer (functionUtilities) som er inneholdt i systemopti-maliseringsanvendelsen som er vist på fig. 2,

fig. 4 viser et skjematisk flytskjemariss av den hjelpeprogramfunksjon som er inneholdt i systemoptimaliserings-anvendelsen som avleder ytelsen av blodplater under en gitt behandlingssesj on,

fig. 5 viser et skjematisk flytskjemariss av de hjelpeprogramfunksjoner som er inneholdt i systemoptimaliserings-anvendelsen som tilveiebringer behandlingsstatus- og parameter-informasjon, genererer styrevariabler for oppnåelse av optimale separasjonsytelser, og genererer styrevariabler som styrer hastigheten av citratinfusjon under en gitt behandlingssesjon,

fig. 6 viser et skjematisk flytskjemariss av den hjelpeprogramfunksjon som er inneholdt i systemoptimaliserings-anvendelsen som anbefaler optimale lagringsparametere basert på ytelsen av blodplater under en gitt behandlingssesjon,

fig. 7 viser et skjematisk flytskjemariss av den hjelpeprogramfunksjon som er inneholdt i systemoptimaliserings-anvendelsen som beregner behandlingstiden før påbegynnelse av en gitt behandlingssesjon,

fig. 8 viser en grafisk fremstilling av en algoritme som benyttes av den hjelpeprogramfunksjon som er vist på fig. 4 og som uttrykker sammenhengen mellom virkningsgraden av blodplateseparasjon i det andre trinns kammer og en dimensjonsløs

parameter som tar i betraktning størrelsen av blodplatene, plasmastrømningshastigheten, arealet av kammeret og rotasjonshastigheten,

fig. 9 er en kurve som viser sammenhengen mellom partialtrykket av oksygen og gjennomtrengningen av en spesiell lagringsbeholder som den hjelpeprogramf unksjon som er vist på fig. 6, tar i betraktning ved anbefaling av optimale lagringsparametere uttrykt ved antallet av lagringsbeholdere,

fig. 10 er en kurve som viser forbindelsen mellom forbruket av bikarbonat og lagrings-trombocytokrit for en spesiell lagringsbeholder som den hjelpeprogramfunksjon som er vist på fig. 6, tar i betraktning ved anbefaling av optimale lagringsparametere uttrykt ved volumet av plasmalagringsmedium, og

fig. 11 er en kurve som viser effektiviteten eller virkningsgraden av blodplateseparasjon, uttrykt ved midlere blodplatevolum, som funksjon av innløps-hematokrit, som en hjelpeprogramfunksjon som er vist på fig. 5, tar i betraktning ved generering av en styrevariabel som styrer plasmaresirkulasjon under behandling.

De forskjellige sider ved oppfinnelsen kan realiseres i flere former uten å avvike fra oppfinnelsens ramme eller vesentlige særtrekk. Oppfinnelsens ramme er definert ved de etterfølgende krav snarere enn ved den spesielle beskrivelse som går forut for disse. Alle utførelser som faller innenfor betydningen av og ekvivalensområdet for kravene, er derfor ment å omfattes av kravene.

Beskrivelse av de foretrukne utførelser

Fig. 1 viser i skjematisk form et on-line-blodbehandlingssystem 10 for utførelse av en automatisert blodplateoppsam-lingsprosess. Systemet 10 er på mange måter et typisk eksempel på et konvensjonelt tonål-blodoppsamlingsnettverk, selv om et konvensjonelt enkeltnålnettverk også kunne benyttes. Systemet 10 inneholder en behandlingsstyreenhet 18 som omfatter særtrekkene ifølge oppfinnelsen.

I. Separasjonssysternet

Systemet 10 omfatter et arrangement av holdbare maskinvareelementer hvis operasjon styres av behandlingsstyreen-heten 18. Maskinvareelementene omfatter en sentrifuge 12 i hvilken helblod (WB) separeres i sine forskjellige terapeutiske komponenter, så som blodplater, plasma og røde blodceller (RBC). Maskinvareelementene vil også omfatte forskjellige pumper som typisk er peristaltiske (betegnet Pl til P4), og forskjellige in-line-klemmer og ventiler (betegnet VI til V3). Selvsagt kan det typisk være til stede andre typer av maskinvareelementer som fig. 1 ikke viser, så som solenoider, trykkmonitorer og liknende.

Systemet 10 omfatter typisk også en eller annen form for montasje 14 for behandling av kasserbart fluidum og som benyttes i forbindelse med maskinvareelementene.

I det viste blodbehandlingssystem 10 omfatter montasjen 14 et totrinns behandlingskammer 16. Ved bruk roterer sentrifugen 12 behandlingskammeret 16 for å separere blodkomponenter ved sentrifugalvirkning. En representativ sentrifuge som kan benyttes, er vist i US patent 5 360 542 (Williamson) som innlemmes i den foreliggende beskrivelse ved henvisning.

Konstruksjonen av totrinns-behandlingskammeret 16 kan variere. Det kan for eksempel anta formen av doble poser, slik som de behandlingskamre som er vist i US patent 4 146 172 (Cullis m.fl.). Alternativt kan behandlingskammeret 16 anta formen av en langstrakt, integrert totrinnspose, slik som den som er vist i US patent 5 370 802 (Brown).

I det viste blodbehandlingssystem 10 omfatter behand-lingsmontasjen 14 også en oppstilling av fleksible rørledninger som danner en fluidkrets. Fluidkretsen transporterer væsker til og fra behandlingskammeret 16. Pumpene P1-P4 og ventilene V1-V3 er koplet til rørledningene for å styre fluidstrømmen på foreskrevne måter. Fluidkretsen inneholder videre et antall beholdere (betegnet Cl til C3) for å utlevere og motta væsker under behandling.

Styreenheten 18 styrer operasjonen av de forskjellige maskinvareelementer for å utføre én eller flere behandlingsoppgaver ved benyttelse av montasjen 14. Styreenheten 18 utfører også sanntidsberegning av behandlingstilstander og utmater informasjon for å hjelpe operatøren ved maksimering av separasjonen og oppsamlingen av blodkomponenter. Oppfinnelsen angår spesielt viktige egenskaper ved styreenheten 18.

Systemet 10 kan være utformet for å utføre forskjellige typer av blodseparasjonsprosesser. Fig. 1 viser systemet 10 utformet for å utføre en automatisert, tonåls blodplateoppsam-lingsprosess.

I en oppsamlingsmodus dirigerer en første rørlednings-gren 20 og helblod-innløpspumpen P2 helblod (WB) fra en uttrekks-eller tappenål 22 inn i det første trinn 24 av behandlingskammeret 16. I mellomtiden måler en hjelperørledningsgren 26 antikoagulant fra beholderen Cl til helblodstrømmen gjennom antikoagulantpumpen Pl. Selv om typen av antikoagulant kan variere, benytter den viste utførelse ACDA, hvilket er en vanlig benyttet antikoagulant for ferese.

Beholderen C2 inneholder saltoppløsning. En annen hjelperørledningsgren 28 transporterer saltoppløsningen inn i den første rørledningsgren 20, via på-linje-ventilen VI, for bruk ved preparing og rensing av luft fra systemet 10 før behandling begynner. Saltoppløsning innføres også på nytt etter avsluttet behandling, for å spyle gjenværende komponenter fra montasjen 14 for retur til giveren.

Antikoagulert helblod kommer inn i og fyller det første trinn 24 av behandlingskammeret 16. Sentrifugalkrefter som frembringes under rotasjon av sentrifugen 12, separerer der helblod i røde blodceller (RBC) og blodplaterikt plasma (PRP).

PRP-pumpen P4 arbeider for å trekke PRP fra behandlingskammerets 16 første trinn 24 inn i en andre rørledningsgren 30 for transport til behandlingskammerets 16 andre trinn 32. PRP separeres der i blodplatekonsentrat (PC) og blodplatefattig plasma (PPP).

Det blodplaterike plasma kan valgfritt transporteres gjennom et filter F for å fjerne leukocytter før separasjon i det andre trinn 32. Filteret F kan benytte filtermaterialer som inneholder fibrer av den type som er vist i US-patent 4 936 998 (Nishimura m.fl.) som innlemmes i den foreliggende beskrivelse ved henvisning. Filtermaterialer som inneholder disse fibrer, selges kommersielt av Asahi Medical Company i filtre under handelsnavnet SEPACELL.

Systemet 10 omfatter en resirkulasjons-rørledningsgren 34 og en tilhørende resirkulasjonspumpe P3. Behandlingsstyreen-heten 18 opererer pumpen P3 for å avlede en del av PRP-plasmaet som kommer ut fra behandlingskammerets 16 første trinn 24, for gjentatt blanding med helblodet som strømmer inn i behandlingskammerets 16 første trinn 24. Resirkulasjonen av PRP-plasmaet etablerer ønskede tilstander i inngangsområdet for det første trinn 24, for å tilveiebringe maksimal separasjon av RBC og PRP.

Etter hvert som helblod (WB) trekkes inn i det første kammertrinn 24 for separasjon, returnerer samtidig det viste tonålssystem RBC-celler fra det første kammertrinn 24, sammen med en del av PPP-plasmaet fra det andre kammertrinn 32, til giveren gjennom en returnål 36 via rørledningsgrenene 38 og 40 og på-linje-ventilen V2.

Systemet 10 oppsamler også blodplatekonsentrat (PC)

(oppslemmet på nytt i et volum av PPP) i noen av beholderne C3 via rørledningsgrener 38 og 42 og en på-linje-ventil V3 for lagring og fordelaktig bruk. Beholderen eller beholderne C3 som er beregnet for lagring av blodplatekonsentratet, er fortrinnsvis fremstilt av materialer som, sammenliknet med DEHP-myknede polyvinylkloridmaterialer, har større gassgjennomtrengelighet, hvilket er gunstig for blodplatelagring. Det kan for eksempel benyttes polyolefinmateriale (som vist i US-patent 4 140 162 (Gajewski m.fl.)), eller et polyvinylkloridmateriale som er myknet med tri-2-etylheksyl-trimellitat (TEHTM).

Systemet 10 kan også oppsamle PPP i noen av beholderne C3 via den samme fluidbane. Den kontinuerlige bibeholdelse av PPP tjener flere formål, både under og etter komponentseparasjonsprosessen.

Tilbakeholdelsen av det blodplatefattige plasma (PPP) tjener et terapeutisk formål under behandling. PPP inneholder det meste av den antikoagulant som utmåles inn i helblod (WB) under komponentseparasjonsprosessen. Ved å holde tilbake en del av PPP i stedet for å returnere alt sammen til giveren, reduseres det totale volum av antikoagulant som mottas av giveren under behandling. Denne reduksjon er særlig vesentlig når store blodvolumer behandles. Tilbakeholdelsen av PPP under behandling holder også giverens sirkulerende blodplateantall (platelet count) høyere og mer ensartet under behandling.

Systemet 10 kan også avlede behandlingsfordeler ut fra det tilbakeholdte PPP.

I en alternativ resirkulasjonsmodus kan systemet 10 resirkulere en del av det tilbakeholdte PPP, i stedet for PRP, for blanding med helblod som strømmer inn i det første trinns kammer 24. Alternativt, dersom helblodstrømmen midlertidig skulle bli stanset under behandling, kan systemet 10 trekke på eller benytte det tilbakeholdte volum av PPP som et antikoagulert "åpenholdelses"-fluid for å holde fluidlinjer åpne. Ved slutten av separasjonsprosessen kan systemet 10 dessuten benytte seg av det tilbakeholdte volum av PPP som et "tilbakerensings"-fluid, for på nytt å oppslemme og rense RBC fra det første trinns kammer 24 for retur til giveren via returvenen 40. Etter separasjonsprosessen arbeider systemet 10 også i en gjentatt oppslemmings-modus for å benytte et parti av det tilbakeholdte PPP for på nytt å oppslemme PC i det andre trinns kammer 24 for overføring og lagring i oppsamlingsbeholderen eller oppsamlingsbeholderne C3.

II. Systemstyreenheten

Styreenheten 18 utfører de totale prosesskontroll- og overvåkingsfunksjoner for systemet 10 slik det nettopp er beskrevet. I den viste og foretrukne utførelse (se fig. 2) omfatter styreenheten en hovedbehandlingsenhet (MPU) 44. I den foretrukne utførelse omfatter MPU-enheten 44 en mikroprosessor av typen 68030 som fremstilles av Motorola Corporation, selv om andre typer av konvensjonelle mikroprosessorer kan benyttes.

I den foretrukne utførelse benytter MPU-enheten 44 konvensjonell multioppgavekjøring i sann tid for å tildele MPU-sykluser til behandlingsoppgaver. Et periodisk taktregisterav-brudd (f.eks. hvert femte millisekund) tilegner seg eller okkuperer den utførende oppgave og fordeler en annen som er i en klartilstand for utførelse. Dersom en omfordeling kreves, fordeles den høyest prioriterte oppgave i klartilstanden. Ellers fordeles den neste oppgave på listen i klartilstanden.

A. Funksjonell maskinvarekontroll

MPU-enheten 44 omfatter en anvendelsesstyreleder (application control manager) 46. Anvendelsesstyrelederen 46 administrerer aktiveringen av et bibliotek 48 av kontroll- eller styreanvendelser (betegnet Al til A3). Hver styreanvendelse A1-A3 foreskriver prosedyrer for utførelse av gitte funksjonsoppgaver ved benyttelse av systemets maskinvare (f.eks. sentrifugen 12, pumpene P1-P4 og ventilene V1-V3) på forutbestemt måte. I den viste og foretrukne utførelse ligger anvendelsene A1-A3 som prosess-programvare i EPROM-lagre i MPU-enheten 44.

Antallet av anvendelser (programløsninger) A1-A3 kan variere. I den viste og foretrukne utførelse omfatter biblioteket 48 minst én klinisk prosedyreanvendelse Al. Prosedyreanvendelsen Al inneholder de trinn å utføre én foreskrevet, klinisk behand-lingsprosedyre. Som et eksempel i den viste utførelse omfatter biblioteket 48 en prosedyreanvendelse Al for utførelse av dobbeltnål-blodplateoppsamlingsprosessen, slik som allerede generelt beskrevet i forbindelse med fig. 1. Ytterligere prosedyreanvendelser kan selvsagt være, og vil typisk være, inkludert. For eksempel kan biblioteket 48 omfatte en prosedyreanvendelse for utførelse av en konvensjonell enkeltnål-blodplate-oppsamlingsprosess.

I den viste og foretrukne utførelse omfatter biblioteket 48 også en systemoptimeringsanvendelse A2. Systemoptimeringsanvendelsen A2 inneholder innbyrdes beslektede, spesialiserte nytte- eller hjelpeprogramfunksjoner som behandler informasjon basert på sanntidsbehandlingstilstander og empiriske beregninger for å utlede informasjon og styrevariabler som optimerer systemoppførsel. Ytterligere detaljer ved optimeringsanvendelsen A2 vil bli beskrevet senere.

Biblioteket 48 omfatter også en hovedmeny-anvendelse A3 som koordinerer utvelgelsen av de forskjellige anvendelser A1-A3 av operatøren, slik det også vil bli beskrevet mer detaljert senere.

Ytterligere ikke-kliniske prosedyreanvendelser kan selvsagt være, og vil typisk være, inkludert. For eksempel kan biblioteket 48 omfatte en konfigurasjonsanvendelse som inneholder prosedyrene for å tillate operatøren å konfigurere standard-driftsparametrene for systemet 10. Som et ytterligere eksempel kan biblioteket 48 omfatte en diagnoseanvendelse som inneholder de prosedyrer som hjelper servicepersonell ved diagnostisering og feilsøking i forbindelse med systemts funksjonelle integritet, og en systemomstartanvendelse som utfører en fullstendig omstart av systemet dersom dette skulle bli ute av stand til å klare seg eller komme seg fra en feiltilstand.

En instrumentleder 50 ligger også som prosessprogram- vare i EPROM-lagre i MPU-enheten 44. Instrumentlederen 50 kommuniserer med anvendelssstyrelederen 46. Instrumentlederen 50 kommuniserer også med ytre lavnivå-styreenheter 52 for pumpene, solenoidene, ventilene og annen funksjons-maskinvare i systemet.

Slik fig. 2 viser, sender anvendelsesstyrelederen 46 spesielle funksjonskommandoer til instrumentlederen 50, slik den er oppkalt av den aktiverte anvendelse A1-A3. Instrumentlederen 50 identifiserer den eller de ytre styreenheter 52 for utførelse av funksjonen, og kompilerer maskinvarespesifiserte kommandoer. De ytre styreenheter 52 kommuniserer direkte med maskinvaren for å implementere de maskinvarespesifiserte kommandoer, slik at maskinvaren bringes til å arbeide på en spesiell måte. En kommunikasjonsleder 54 tar seg av eller bestyrer maskinorientert protokoll og kommunikasjoner mellom instrumentlederen 50 og de ytre styreenheter 52.

Slik fig. 2 også viser, transporterer instrumentlederen 50 statusdata om behandlingsprosedyrens drifts- og funksjonstilstander tilbake til anvendelsesstyrelederen 46. Statusdataene uttrykkes ved for eksempel fluidstrømningshastigheter, avfølte trykk og målte fluidvolumer.

Anvendelsesstyrelederen 46 sender utvalgte statusdata for fremvisning for operatøren. Videre sender anvendelsesstyrelederen 46 drifts- og funksjonstilstander til prosedyreanvendelsen Al og den yteevneovervåkende anvendelse A2.

B. Brukergrensesnittkontroll

I den viste utførelse omfatter MPU-enheten 44 også et interaktivt brukergrensesnitt 58. Grensesnittet 58 tillater operatøren å betrakte og forstå informasjon angående driften av systemet 10. Grensesnittet 58 tillater også operatøren å velge ut anvendelser som ligger i anvendelsesstyrelederen 46, så vel som å endre visse funksjoner og yteevnekriterier for systemet 10.

Grensesnittet 58 omfatter en grensesnittskjerm 60 og, fortrinnsvis, en lydanordning 62. Grensesnittskjermen 60 fremviser informasjon for betraktning av operatøren i alfa-numerisk format og som grafiske bilder. Lydanordningen 62 tilveiebringer hørbare klarmeldinger, enten for å få operatørens oppmerksomhet eller for å bekrefte operatørhandlinger.

I den viste og foretrukne utførelse tjener grensesnitt skjermen 60 også som en innmatingsanordning. Den mottar innmating fra operatøren ved hjelp av konvensjonell berøringsaktivering. Alternativt eller i kombinasjon med berøringsaktivering kan en mus eller et tastbord benyttes som innmatingsanordninger.

En grensesnittstyreenhet 64 kommuniserer med grensesnittskjermen 60 og lydanordningen 62. Grensesnittstyreenheten 64 kommuniserer på sin side med en grensesnittleder 66 som på sin side kommuniserer med anvendelsesstyrelederen 46. Grensesnittstyreenheten 64 og grensesnittlederen 66 ligger som prosess-programvare i EPROM-lagre i MPU-enheten 44.

Ytterligere detaljer ved grensesnittet 58 er vist og beskrevet i den parallelle patentsøknad nr.

C. Systemoptimeringsanvendelsen

I den viste utførelse (slik fig. 3 viser) inneholder systemoptimeringsanvendelsen A2 seks spesialiserte, men likevel innbyrdes beslektede hjelpeprogramfunksjoner (utility functions) som er betegnet Fl til F6. Antallet og typen av hjelpeprogram-funks joner kan selvsagt variere.

I den viste utførelse utleder en hjelpeprogramfunksjon Fl ytelsen til systemet 10 for den spesielle cellekomponent som er gjenstand for oppsamling. For blodplateoppsamlings-prosedyreanvendelsen Al fastslår hjelpeprogramfunksjonen Fl både den momentane, fysiske tilstand til systemet 10 uttrykt ved dets separasjonsvirkningsgrader, og den momentane, fysiologiske tilstand til giveren uttrykt ved antallet av sirkulerende blodplater som er tilgjengelige for oppsamling. Ut fra disse utleder hjelpeprogramfunksjonen Fl den momentane ytelse av blodplater kontinuerlig over behandlingsperioden.

Enda en annen hjelpeprogramfunksjon F2 baserer seg på den beregnede blodplateytelse og andre behandlingsbetingelser for å frembringe utvalgte inf ormasjonsstatusverdier og parametere. Disse verdier og parametere frembringes på grensesnittet 58 for å hjelpe operatøren ved etablering og opprettholdelse av optimale yteevnebetingelser. De statusverdier og parametere som utledes av hjelpeprogramfunksjonen F2, kan variere. For eksempel rapporterer hjelpeprogramfunksjonen F2 i den viste utførelse gjenværende volumer som skal behandles, gjenværende behandlings-tider, og komponentoppsamlingsvolumene og komponentoppsam-

lingshastighetene.

En annen hjelpeprogramfunksjon F3 beregner og anbefaler, basert på den blodplateytelse som utledes av hjelpeprogramf unksj onen Fl, de optimale lagringsparametere for blodplatene uttrykt ved antallet av lagringsbeholdere og volummengden av PPP-lagringsmaterialer som skal benyttes.

Andre hjelpeprogramf unksj oner genererer styrevariabler basert på pågående behandlingstilstander for bruk av anvendelsesstyrelederen 46 til å etablere og opprettholde optimale behandlingstilstander. For eksempel genererer én hjelpeprogramfunksjonF4 styrevariabler for å optimere blodplateseparasjonstilstander i det første trinn 24. En annen hjelpeprogramfunksjon F5 genererer styrevariabler for å styre den hastighet med hvilken citrat-antikoagulant returneres sammen med PPP-plasmaet til giveren for å unngå mulige citrat-toksisitetsreaksjoner.

Enda en annen hjelpeprogramfunksjon F6 utleder en beregnet prosedyretid som forutsier oppsamlingstiden før giveren tilkoples.

Ytterligere detaljer ved disse hjelpeprogramfunksjoner Fl til F6 skal nå beskrives nærmere.

III. Utledning av blodplateytelse

Hjelpeprogramfunksjonen Fl (se fig. 4) foretar kontinuerlige beregninger av blodplate-separasjonsvirkningsgraden for systemet 10. Hjelpeprogramf unksj onen Fl behandler blodplate-separasjonsvirkningsgradenT|ptlsom om den er den samme som forholdet mellom plasmavolum separert fra giverens helblod i forhold til det totale plasmavolum som er tilgjengelig i helblodet. Hjelpeprogramfunksjonen Fl antar derved at hver blodplate i plasmavolumet som separeres fra giverens helblod, vil bli høstet.

Giverens hematokrit endrer seg på grunn av antikoa-gulantfortynnings- og plasmautarmingseffekter under behandling, og separasjonsvirkningsgraden tiPltforblir således ikke på en konstant verdi, men endrer seg gjennom hele prosedyren. Hjelpeprogramf unksj onen Fl kjemper med disse prosessavhengige endringer ved å overvåke ytelsene inkrementalt. Disse ytelser, som kalles inkrementale, klarerte eller frigjorte volumer (cleared volumes)

(AClrVol), beregnes ved å multiplisere den aktuelle separasjons-

virkningsgrad r\ plt med det aktuelle, inkrementale volum av giver-helblod, fortynnet med antikoagulant, som er i ferd med å behandles, på følgende måte:

hvor

AVolProcer det inkrementale helblodvolum som er under behandling, og

ACDil er en antikoagulant-fortynningsfaktor for det inkrementale helblodvolum, beregnet som følger:

hvor

AC er det valgte forhold mellom helblodvolum og antikoagulantvolum (for eksempel 10:1 eller "10"). AC kan utgjøre en fast verdi under behandlingsperioden. Alternativt kan AC varieres på trinninndelt måte (staged fashion) i overensstemmelse med foreskrevne kriterier under behandlingsperioden.

For eksempel kan AC ved begynnelsen av behandlingen innstilles på et mindre forhold for en innstilt, innledende tidsperiode, og deretter økes i trinn etter påfølgende tidsperio-der. For eksempel kan AC innstilles på 6:1 for det første minutt med behandling, deretter heves til 8:1 for de neste 2,5 til 3 minutter, og til slutt heves til behandlignsnivået til 10:1.

Innføringen av antikoagulant kan også inndeles i trinn ved overvåking av innløpstrykket av blodplaterikt plasma (PRP) som strømmer inn i det andre behandlingstrinn 32. For eksempel kan AC innstilles på 6:1 inntil det innledende trykk (f.eks. på 500 mmHg) faller til et innstilt terskelnivå (f.eks. 200 mmHg til 300 mmHg). AC kan deretter heves i trinn opp til behandlings-nivået på 10:1, mens trykket overvåkes for å sikre at det forblir på det ønskede nivå.

Hjelpeprogramfunksjonen Fl foretar også kontinuerlige beregninger av giverens aktuelle, sirkulerende blodplateantall

(Pltclrc), uttrykt ved 1000 blodplater pr. mikroliter (ul) av plasmavolum (eller k/pl). På liknende måte som r\ plt vil Pltcire endre seg under behandling på grunn av virkningene av fortynning og utarming. Hjelpeprogramf unksj onen Fl overvåker også blodplateytelsen inkrementalt i inkrementer, ved å multiplisere hvert inkrementalt, klarert plasmavolum AClrVol (basert på en momentan beregning avT|plt) med en momentan beregning av det sirkulerende blodplateantall Pltclr. Produktet er en inkremental blodplateytelse (AYld), typisk uttrykt som en blodplater, hvor en = 0,5 x 10" blodplater (e<11>= 0,5 x 10<11>blodplater).

Ved ethvert gitt tidspunkt utgjør summen av de inkrementale blodplateytelser AYld den aktuelle blodplateytelse Yld,^,., som også kan uttrykkes som følger:

hvor

Yldolder den siste beregnede Yld^t, og

hvor

Plt,^,. er den aktuelle (momentane) beregning av det sirkulerende blodplateantall til giveren.

AYld divideres med 100 000 i likning (4) for å balansere enheter.

Det etterfølgende tilveiebringer ytterligere detaljer ved utledningen av de ovenfor beskrevne behandlingsvariabler ved hjelp av hjelpeprogramfunksjonen Fl.

A. Utledning av total separasjonsvirkningsgrad tiPlt.

Den totale systemvirkningsgrad i\ tlt er produktet av de individuelle virkningsgrader av delene av systemet, slik som uttrykt som følger:

hvor

^lstsep er virkningsgraden av separasjonen av PRP fra WB i det første separasjonstrinn,

Tl2ndsePer virkningsgraden av separasjonen av PC fra PRP i det andre separasjonstrinn, og

er produktet av virkningsgradene av andre hjelpe-behandlingstrinn i systemet.

1. Første trinns separasjonsvirkningsgrad tilot3ep

Hjelpeprogramf unksj onen Fl (se fig. 4) utleder illBtSep kontinuerlig over forløpet av en prosedyre basert på målte og empiriske behandlingsverdier, ved benyttelse av følgende uttrykk:

hvor

Qber den målte helblod-strømningsmengde (i ml/min), og Qp er den målte PRP-strømningsmengde (i ml/min).

Hber den tilsynelatende hematokrit av det antikoagulerte helblod som strømmer inn i det første trinns separasjonskammer. Hber en verdi som utledes av hjelpeprogrammet basert på avfølte strømningstilstander og teoretiske betraktninger. Hjelpeprogramfunksjonen Fl krever derfor ikke noen on-line hematokritføler for å måle virkelig WB-hematokrit.

Hjelpeprogramf unksj onen Fl utleder Hbbasert på følgende forbindelse:

hvor

Hrbcer den tilsynelatende hematokrit av RBC-laget i det første trinns separasjonskammer, basert på avfølte driftstilstan-der og de fysiske dimensjoner av det første trinns separasjonskammer. Slik som med Hb, krever hjelpeprogramf unksj onen Fl ikke noen fysisk føler for å bestemme Hrbcsom utledes ved hjelp av hjelpeprogramf unksj onen i overensstemmelse med følgende uttrykk:

hvor

qber innløps-blodstrømningsmengde (cm<3>/sek), hvilket er en kjent størrelse som, når den omformes til ml/min, svarer til Qbi likning (6).

qp er målt PRP-strømningsmengde (i cm<3>/sek), hvilket er en kjent størrelse som, når den omformes til ml/min, svarer til Qp i likning (6).

P er et skjærehastighetsavhengig ledd, og Sy er senkningskoeffisienten (sek) for røde blodceller. Basert på empiriske data antar likning (8) at p/SY= 15,8 x IO<6>sek"<1>.

A er separasjonskammerets areal (cm<2>), hvilket er en kjent dimensjon.

g er sentrifugalakselerasjonen (cm/sek<2>), hvilken er radien av det første separasjonskammer (en kjent dimensjon) multiplisert med rotasjonshastigheten i kvadrat n<2>(rad/sek<2>) (en annen kjent størrelse).

k er en viskositetskonstant = 0,625, og k er en viskositetskonstant basert på k og en annen viskositetskonstant a = 4,5, hvor

Likning (8) er avledet ut fra de relasjoner som er uttrykt i følgende likning (10):

Ovenstående likning er angitt i en artikkel av Brown, med tittelen "The Physics of Continuous Flow Centrifugal Cell Separation" i "Artificial Organs" 1989, 13(l):4-20. Likning (8) løser likning (10) for Hrbc.

2. Det andre trinns separasjons virkningsgrad Tl^dsep

Hjelpeprogramfunksjonen Fl (se fig. 4) utleder også Ti2ndSep kontinuerlig over forløpet av en prosedyre basert på en algoritme, utledet fra datamaskinmodellering, som beregner hvilken fraksjon av logg-normalt fordelte blodplater som vil bli oppsamlet i det andre separasjonstrinn 32 som funksjon av deres størrelse (midlere blodplatevolum, eller MPV), strømningsmengden (Qp), areal (A) av separasjonstrinnet 32, og sentrifugalakselera-sjon (g, som er spinnradien av det andre trinn multiplisert med rotasjonshastigheten i kvadrat fi2).

Algoritmen kan uttrykkes ved en funksjon som er vist grafisk på fig. 8. Kurven plotterTl2ndsep uttrykt ved en eneste dimensjonsløs parameter gASp/Qp,

hvor

MPV er det midlere blodplatevolum (femtoliter, fl, eller kubikkmikroner) som kan måles ved hjelp av konvensjonelle teknikker ut fra en prøve på giverens blod som oppsamles før behandling. Det kan forekomme variasjoner i MPV på grunn av benyttelse av forskjellige tellere. Hjelpeprogramfunksjonen kan derfor omfatte en oppslagstabell for å standardisere MPV for bruk av funksjonen i overensstemmelse med den type teller som benyttes. Alternativt kan MPV beregnes basert på en funksjon som utledes ut fra statistisk evaluering av kliniske blodplatef orhåndstellingsdata PltPRE, som hjelpeprogramf unksj onen kan benytte. Oppfinneren antar, basert på hans evaluering av slike kliniske data, at MPV-funksjonen kan uttrykkes som

3. Underordnede separasjonsvirkningsgrader r^,,

tar i betraktning virkningsgraden (uttrykt ved blodplatetap) for andre deler av behandlingssystemet, tar i betraktning virkningsgraden for transport av blodplater (i PRP) fra det første trinns kammer til det andre trinns kammer; virkningsgraden for transport av blodplater (også i PRP) gjennom leukocytt-fjerningsfilteret; virkningsgraden for gjentatt oppslemming og overføring av blodplater (i PC) fra det andre trinns kammer etter behandling; og virkningsgraden for gjentatt behandling av tidligere behandlet blod i enten en enkeltnål-eller en dobbeltnålkonfigurasjon.

Virkningsgradene av disse underordnede prosesstrinn kan vurderes basert på kliniske data, eller beregnes basert på datamaskinmodellering. Basert på disse betraktninger kan det anvises en forutsagt verdi for11^, som likning (5) behandler som konstant over forløpet av en gitt prosedyre.

B: Utledning av giverblodeplateantall (Pltclrc)

Hjelpeprogramf unksj onen Fl (se fig. 4) stoler på en kinetisk modell for å forutsi giverens aktuelle, sirkulerende blodplatetelling eller blodplateantall Pltclrcunder behandling. Modellen beregner giverens blodvolum, og beregner deretter virkningene av fortynning og utarming under behandling, for å avlede Pltcirci overensstemmelse med følgende relasjoner:

hvor

Pltpreer giverens sirkulerende blodplateantall før behandling begynner (k/ul), hvilket kan måles ved hjelp av konvensjonelle teknikker ut fra en prøve av helblod tatt fra giveren før behandling. Det kan forekomme variasjoner i Pltprepå grunn av bruk av forskjellige tellere (se f.eks. Peoples m.fl., "A Multi-Site Study of Variables Affecting Platelet Counting for Blood Component Quality Control", Transfusion (Special Abstract Supplement, 47nde Årlige Møte), v. 34, nr. 10S, Supplement oktober 1994). Hjelpeprogramfunksjonen kan derfor inkludere en oppslagstabell for å standardisere alle blodplatetellinger (så som Pltpraog Pltpost som skal beskrives senere) for benyttelse av funksjonen i overensstemmelse med typen av teller som benyttes.

Fortynning er en faktor som reduserer giverens for-håndsbehandlende, sirkulerende blodplatetelling eller blodplateantall Pltprepå grunn av økning i giverens tilsynelatende, sirkulerende blodvolum forårsaket av systemets påfyllingsvolum (priming volume) og leveringen av antikoagulant. Fortynning tar også i betraktning den kontinuerlige fjerning av fluid fra det vaskulære rom eller blodårerommet ved hjelp av nyrene under prosedyren.

Utarming er en faktor som tar hensyn til utarmingen av giverens tilgjengelige, sirkulerende blodplateforråd (platelet pool) ved behandling. Utarming tar også hensyn til tellerens mobilisering av milten ved gjenoppretting av blodplater inn i det sirkulerende blodvolum under behandling.

1. Beregning av Fortynning

Hjelpeprogramf unksj onen Fl beregner f ortynningsf aktoren basert på følgende uttrykk:

hvor

Prime er systemets påfyllingsvolum (ml),

RCD er volumet av antikoagulant som benyttes (aktuelt eller avsluttende), avhengig av den tid utledningen foretas)

(ml),

PPP er volumet av oppsamlet PPP (aktuelt eller endelig)

(ml), og

DonVol (ml) er giverens blodvolum basert på modeller som tar hensyn til giverens høyde, vekt og kjønn. Disse modeller forenkles ytterligere ved benyttelse av empiriske data til å avsette blodvolum som funksjon av givervekt linearisert ved hjelp av regresjon til følgende, mer strømlinjede uttrykk:

hvor

Wgt er giverens vekt (kg).

2. Beregning av Utarming

Den kontinuerlige oppsamling av blodplater utarmer det tilgjengelige, sirkulerende blodplateforråd. En første ordens modell forutsier at giverens blodplateantall eller blodplatetelling reduseres med blodplateytelsen (Yld) (aktuell eller endelig) dividert med giverens sirkulerende blodvolum (DonVol), uttrykt som følger:

hvor

Yld er den aktuelle, momentane eller endelige blodplateytelse (k/ul). I likning (14) multipliseres Yld med 100 000 for å balansere enheter.

Likning (14) tar ikke hensyn til miltmobilisering eller erstatningsblodplater, hvilket kalles miltmobiliseringsfaktoren (eller Splen). Splen indikerer at givere med lave blodplatetellinger ikke desto mindre har en stor blodplatereserve som holdes i milten. Under behandling, etter hvert som sirkulerende blodplater fjernes fra giverens blod, frigjør milten blodplater som den holder i reserve, til blodet, og oppveier dermed delvis fallet i sirkulerende blodplater. Oppfinneren har oppdaget at selv om blodplate-forhåndstellinger varierer over et vidt område blant givere, forblir det totale tilgjengelige blodplatevolum bemerkelsesverdig konstant blant givere. Et midlere, tilsynelatende givervolum er 3,10 ± 0,25 ml blodplater pr. liter blod. Variasjonskoeffisienten er 8,1 %, bare ubetydelig høyere enn variasjonskoeffisienten i hematokrit som sees i normale givere.

Oppfinneren har utledet mobiliseringsfaktoren Splen ut fra en sammenlikning av virkelig, målt utarming med Utarm (likning (14)) som avsettes og lineariseres som funksjon av

PltPra. Splen (som er begrenset til en nedre grense på 1) angis som følger:

Basert på likningene (14) og (15) utleder hjelpeprogramf unksj onen Utarming som følger:

c. Sanntids-prosedyremodifikasjoner

Operatøren vil ikke alltid ha en aktuell blodplate-forhåndstelling PltPrefor hver giver ved begynnelsen av prosedyren. Hjelpeprogramfunksjonen Fl tillater systemet å starte under normalparametere (default parameters), eller verdier fra en tidligere prosedyre. Hjelpeprogramfunksjonen Fl tillater den aktuelle blodplate-forhåndstelling PltPreå inntastes av operatø-ren senere under prosedyren. Hjelpeprogramfunksjonen Fl beregner på nytt blodplateytelser som er bestemt under ett sett av betingelser, for å avspeile de nylig inntastede verdier. Hjelpeprogramf unksj onen Fl benytter den aktuelle ytelse til å beregne et effektivt, klarert volum, og benytter deretter dette volum til å beregne den nye, aktuelle eller løpende ytelse, idet den bevarer den blodplate-forhåndstellingsavhengige natur av miltmobilisering.

Hjelpeprogramf unksj onen Fl benytter den aktuelle ytelse til å beregne et effektivt, klarert volum som følger:

hvor

ClrVol er det klarerte plastmavolum,

DonVol er giverens sirkulerende blodvolum, beregnet

ifølge likning (13),

YldAkter den aktuelle blodplateytelse beregnet ifølge likning (3) basert på aktuelle behandlingsbetingelser,

Prime er blodsidens påfyllingsvolum (ml),

ACD er volumet av benyttet antikoagulant (ml),

PPP er volumet av oppsamlet, blodplatefattig plasma (ml),

Pre01der giverens blodplatetelling før behandling, innført før behandling begynner (k/ul), og

Splenolder miltmobiliseringsf aktoren beregnet ved benyttelse av likning (16) basert på Pre01d.

Hjelpeprogramf unksj onen Fl benytter ClrVol beregnet ved benyttelse av likning (17), til å beregne den nye, aktuelle ytelse som følger:

hvor

PreNy er den reviderte giverblodplate-forhåndstelling som innføres under behandling (k/ul),

YldNy er den nye blodplateytelse som tar hensyn til den reviderte giverblodplate-forhåndstelling PreNy,

ClrVol er det klarerte plasmavolum, beregnet ifølge likning (17),

DonVol er giverens sirkulerende blodvolum, beregnet ifølge likning (13), det samme som i likning (17),

Prime er blodsidens påfyllingsvolum (ml), det samme som i likning (17),

ACD er volumet av benyttet antikoagulant (ml), det som i likning (17),

PPP er volumet av oppsamlet, blodplatefattig plasma (ml), det samme som i likning (17), og

SplenNy er miltmobiliseringsfaktoren beregnet ved benyttelse av likning (15) basert på PreNy.

IV. Utledning av annen behandlin<g>sinformasjon

Hjelpeprogramfunksjonen F2 (se fig. 5) stoler på beregningen av Yld ved hjelp av den første hjelpeprogramfunksjon Fl til å utlede andre informasjonsverdier og parametere for å hjelpe operatøren ved bestemmelse av de optimale driftsbetingel-ser for prosedyren. De følgende behandlingsverdier eksemplifiserer utledninger som hjelpeprogramfunksjonen F2 kan tilveiebringe.

A. Gjenværende volum som skal behandles

Hjelpeprogramfunksjonen F2 beregner det ytterligere, behandlede volum som er nødvendig for å oppnå en ønsket blodplateytelse Vbren(i ml) ved å dividere den gjenværende ytelse som skal oppsamles, med den forventede, midlere blodplatetelling over resten av prosedyren, med korreksjoner for å avspeile den aktuelle eller løpende driftsvirkningsgrad i) Plt. Hjelpeprogramfunksjonen F2 utleder denne verdi ved benyttelse av følgende uttrykk

hvor

VbreDer det ytterligere behandlingsvolum (ml) som er nødvendig for å oppnå YldMA1,

YldMåler den ønskede blodplateytelse (k/pl),

Yld^,.er den aktuelle blodplateytelse (k/ul), beregnet ved benyttelse av likning (3) basert på aktuelle eller løpende behandlingsverdier,

T1Plter den foreliggende (momentane) blodplateoppsam-lingsvirkningsgrad, beregnet ved benyttelse av likning (5) basert på aktuelle behandlingsverdier,

ACDil er antikoagulantfortynningsfaktoren (likning (2)),

Plt^ter den aktuelle (momentane) sirkulerende giverblodplatetelling, beregnet ved benyttelse av likning (11) basert på aktuelle behandlingsverdier, og

PltPoster den forventede giverblodplatetelling etter behandling, også beregnet ved benyttelse av likning (11) basert på totale behandlingsverdier.

B. Gjenværende behandlingstid

Hjelpeprogramfunksjonen F2 beregner også gjenværende behandlingstid (treB) (i min) som følger:

hvor

Vbremer det gjenværende volum som skal behandles, beregnet ved benyttelse av likning (19) basert på aktuelle behandlingstilstander, og

Qb er helblod-strømningsmengden, som enten innstilles av brukeren eller beregnes som Qb0ptved benyttelse av likning (31), slik det skal beskrives senere.

C. Plasmaoppsamling

Hjelpeprogramfunksjonen F2 tilføyer de forskjellige plasmaoppsamlingsbetingelser for å utlede plasmaoppsamlingsvolu-met (PPPMA1) (1 ml) som følger:

hvor

PPPPCer det blodplatefattige plasmavolum som er valgt for PC-produktet og som kan ha en typisk normalverdi på 250 ml, eller kan beregnes som en optimal verdi PltMedifølge likning (28), slik det skal beskrives senere,

PPPKlldeer det blodplatef attige plasmavolum som er valgt for oppsamling som kildeplasma,

PPPSvirm er det blodplatefattige plasmavolum som er valgt å holdes i reserve for forskjellige behandlingsformål (Normal = 30 ml),

<ppp>coiicha» er volumet av plasmaoppsamlingskammeret (Normal = 40 ml), og

PP<P>ReInfuse er det blodplatef attige plasmavolum som vil bli infusert på nytt under behandling. D. Plasmaoppsamlingshastighet

Hjelpeprogramfunksjonen F2 beregner plasmaoppsamlings-hastigheten (QpPP) (i ml/min) som følger:

hvor

PPPMiler det ønskede, blodplatefattige plasmaoppsamlingsvolum (ml),

PPPAkter det aktuelle volum av oppsamlet, blodplatefattig plasma (ml), og

tremer den tid som gjenstår ved oppsamling, beregnet ved benyttelse av likning (20) basert på aktuelle behandlingsbetingelser.

E. Total, forventet AC-bruk

Hjelpeprogramfunksjonen F2 kan også beregne det totale volum av antikoagulant som forventes benyttet under behandling (ACDEnd) (i ml) som følger:

hvor

ACDw<ter det aktuelle volum av benyttet antikoagulant (ml),

AC er det valgte antikoagulantforhold,

Qber helblod-strømningsmengden, som enten innstilles av brukeren eller beregnes som Qb0ptved benyttelse av likning (31) basert på aktuelle behandlingsbetingelser, og

treoer den tid som gjenstår ved behandling, beregnet

ved benyttelse av likning (20) basert på aktuelle behandlingsbetingelser.

V. Anbefaling av optimale blodplatelagringsparametere

Hjelpeprogramfunksjonen F3 (se fig. 6) stoler på beregningen av Yld ved hjelp av hjelpeprogramfunksjonen Fl for å hjelpe operatøren ved bestemmelse av de optimale lagringsbetingelser for blodplatene som oppsamles under behandling.

Hjelpeprogramfunksjonen F3 utleder de optimale lagringsbetingelser for å holde ved like blodplatene under den forventede lagringsperiode uttrykt ved antallet av på forhånd valgte lagringsbeholdere som kreves for blodplatene, PltBag, og volumet av plasma (PPP) PltMed(i ml) som skal ligge som lagrings-medium sammen med blodplatene.

De optimale lagringsbetingelser for blodplater avhenger av det volum som lagres, PltVol, uttrykt som følger:

hvor

Yld er antallet av oppsamlede blodplater, og

MPV er det midlere blodplatevolum.

Etter hvert som PltVoløker, øker også blodplatenes behov for oksygen under lagringsperioden. Etter hvert som PltVoløker, øker også blodplatenes glukoseforbruk for å understøtte stoffskifte (metabolisme), og genereringen av karbondioksid og laktat som et resultat av stoffskifte. De fysiske egenskaper til lagringsbeholderne uttrykt ved overflateareal, tykkelse og materiale velges slik at det tilveiebringes en ønsket grad av gassgjennomtrengelighet for å tillate oksygen å strømme inn og karbondioksid å unnslippe fra beholderen under lagringsperioden.

Plasmalagringsmediet inneholder bikarbonat HC03som bufrer laktatet som genereres ved blodplate-stoffskifte, slik at pH-verdien holdes på et nivå som understøtter blodplate-levedyk-tighet. Etter hvert som PltVoløker, øker også behovet for bufringseffekten av HC03, og således mer plasmavolum under lagring.

A. Utledning av PltBag

Partialtrykket av oksygen p02(mmHg) for blodplater som er lagret i en lagringsbeholder med en gitt gjennomtrenging, avtar i forhold til det totale blodplatevolum PltVolsom beholderen opptar. Fig. 9 viser en kurve basert på prøvedata som viser forbindelsen mellom p02målt etter én dag med lagring for en lagringsbeholder med gitt gjennomtrenging. Den lagringsbeholder på hvilken fig. 9 er basert, har et overflateareal på ca. 352 cm<2>og en kapasitet på 1000 ml. Lagringsbeholderen har en gjennom-trengelighet for 02på 30 cm<3>/100 cm<2>/dag, og en gjennomtrenge-lighet for C02på 199 cm<3>/100Cm<2>/dag.

Når partialtrykket p02faller under 20 mmHg, observeres det at blodplater blir anaerobe, og volumet av laktatbiprodukt øker vesentlig. Fig. 9 viser at den valgte lagringsbeholder kan opprettholde p02på 40 mmHg (godt over det aerobe område, ved PltVol<<>4,0 ml. På dette konservative grunnlag velges volumet på 4,0 ml som målvolumet Plt,^for denne beholder. Målvolumer Plt,^for andre beholdere kan bestemmes ved benyttelse av denne samme metodikk.

Hjelpeprogramfunksjonen F3 benytter mål-blodplatevolu-met PltTVoltil å beregne PltBag som følger:

og

<p>ltBag = 1 n^r BAG s i/0/ellers er

PltBag = tBAG + 1]»hvor tBAG + !] er den heltallige del av størrelsen BAG + 1.

For eksempel, gitt en donor-MPV på 9,5 fl, og en Yld på 4 x 10u blodplater (Plt^ = 3,8 ml), og gitt Plt^ = 4,0 ml, blir BAG = 0,95 og PltBag = 1. Dersom donorens MPV er 11,0 fl og ytelsen Yld og Plt^^forblir den samme (PltVol= 4,4 ml), blir BAG = 1,1 og PltBag = 2.

Når PltBag > 1, deles PltVollikt blant antallet av beholdere som kreves.

B. Utledning av Plt^j

Mengden av bikarbonat som benyttes hver dag, er en funksjon av lagrings-trombocytokriten Tet (%), hvilken kan uttrykkes som følger:

Forbindelsen mellom bikarbonat- eller HC03-forbruk pr. dag og Tet kan bestemmes empirisk for den valgte lagringsbeholder. Fig. 10 viser en kurve som viser denne forbindelse for den samme beholder som kurven på fig. 9 er basert på. Y-aksen på fig. 10 viser det empirisk målte forbruk av bikarbonat pr. dag (i Meq/L) basert på Tet for denne beholder. Hjelpeprogramfunksjonen F3 inkluderer de data som er uttrykt på fig. 10, i en oppslagstabell.

Hjelpeprogramfunksjonen F3 utleder den forventede nedgang av bikarbonat pr. dag over lagringsperioden AHC03som følger:

hvor

DonHC03er det målte bikarbonatnivå i giverens (donorens) blod (Meq/L), eller alternativt bikarbonatnivået for en typisk giver, hvilket antas å være 19,0 Meq/L ± 1,3, og

Stor er det ønskede lagringsintervall (i dager, typisk mellom 3 og 6 dager).

Når AHC03er gitt, utleder hjelpeprogramfunksjonen F3 Tet ut fra oppslagstabellen for en valgt lagringsbeholder. For den lagringsbeholder på hvilken fig. 10 er basert, antas en Tct-verdi på ca. 1,35 til 1,5 % å være konservativt passende i de fleste tilfeller for et lagringsintervall på 6 dager.

Når man kjenner Tet og PltVol, beregner hjelpeprogramfunksjonen F3 PltMedbasert på likning (25) som følger:

Når PltBag > 1, deles PltMedlikt blant antallet av beholdere som kreves. PPPPCsettes lik PltMedi likning (21).

VI. Utledning av styrevariabler

Hjelpeprogramfunksjonene F4 og F5 stoler på den ovenfor beskrevne matrise av fysiske og fysiologiske relasjoner eller forbindelser for å utlede prosess-styrevariabler som anvendelsesstyrelederen 46 benytter til å optimere systemyteevne. De følgende styrevariabler eksemplifiserer utledninger som hjelpeprogramf unksj onene F4 og F5 kan tilveiebringe for dette formål.

A. Fremming av høye blodplateseparas jons virkningsgrader ved hjelp av resirkulasjon

En høy midlere blodplateverdi MPV for oppsamlede blodplater er ønskelig, da det betyr en høy separasjonsvirkningsgrad for det første separasjonstrinn og systemet totalt. De fleste blodplater utgjør i gjennomsnitt ca. 8 til 10 femtoliter, målt ved hjelp av Sysmex K-1000-maskinen (de minste røde blodceller begynner ved ca. 30 femtoliter). Den gjenværende minoritet av blodplatebestanden utgjør blodplater som er fysisk større. Disse større blodplater opptar typisk over 15 x 10"<15>liter pr. blodplate, og noen er større enn 30 femtoliter.

Disse større blodplater bunnfeller seg på RBC-grenseflaten i det første separasjonskammer raskere enn de fleste blodplater. Disse større blodplater blir mest sannsynlig fanget i RBC-grenseflaten og går ikke inn i PRP-plasmaet for oppsamling. Effektiv separasjon av blodplater i det første separasjonskammer løfter de større blodplater opp fra grenseflaten for oppsamling i PRP-plasmaet. Dette resulterer på sin side i en større bestand eller populasjon av større blodplater i PRP-plasmaet, og derfor en høyere MPV.

Fig. 11, som er utledet fra kliniske data, viser at virkningsgraden av blodplateseparas jon, uttrykt ved MPV, er høyst avhengig av innløps-hematokriten for helblod (WB) som strømmer inn i det første trinns behandlingskammer. Dette gjelder særlig for hematokrit-verdier på 30 % og lavere, hvor vesentlige økninger i separasjonsvirkningsgrader kan oppnås.

Basert på denne betraktning innstiller hjelpeprogramfunksjonen F4 en hastighet for resirkulasjon av PRP tilbake til innløpet av det første separasjonstrinn QRecirc for å oppnå en ønsket innløps-hematokrit HA som velges for å oppnå en høy MPV. Hjelpeprogramfunksjonen F4 velger Hxbasert på følgende balanse-likning for røde blodceller:

I en foretrukket utførelse er H±ikke større enn ca. 40 %, og er mest foretrukket ca. 32 %.

B. Citrat-infusjonshastighet

Citrat i antikoagulanten nedbrytes raskt av kroppen, og tillater således kontinuerlig infusjon av dette i tilbakeført PPP under behandling. Ved ett eller annet nivå av citratinfusjon vil imidlertid givere oppleve citrattoksisitet. Disse reaksjoner varierer i både styrke og natur, og forskjellige givere har forskjellige terskelnivåer. En nominell asymptomatisk citratinfusjonshastighet (CIR), basert på empiriske data, antas å være ca. 1,25 mg/kg/min. Dette er basert på empiriske data som viser at praktisk talt alle givere kan tåle aferese komfortabelt ved en antikoagulert blodstrømningsmengde på 45 ml/min med et antikoagulant-forhold (ACD-A-antikoagulant) på 10:1.

Idet man tar hensyn til at citrat ikke går inn i de røde celler, kan den mengde som gis til giveren, reduseres ved kontinuerlig å oppsamle en viss fraksjon av plasmaet gjennom hele prosedyren, noe som systemet utfører. Ved å gjøre dette, kan giveren kjøres på en høyere strømningsmengde enn hva som ellers ville forventes. Den maksimale, asymptomatiske, ekvivalente blodstrømningsmengde (EqQbCIR) (i ml/min) under disse betingelser antas å være

hvor

CIR er den valgte, nominelle, asymptomatiske citrat-infusjonshastighet, eller 1,25 mg/kg/min,

AC er det valgte antikoagulantforhold eller 10:1, Wgt er giverens vekt (kg), og

Citratkons er citratkonsentrasjonen i den valgte antikoagulant, hvilken er 21,4 mg/ml for ACD-A-antikoagulant.

C. Optimal, antikoagulert blodstrøm

Det gjenværende volum av plasma som vil bli returnert til giveren, er lik den totale mengde som er tilgjengelig, redusert med et beløp som fremdeles skal oppsamles. Dette forhold benyttes av hjelpeprogramf unksj onen F5 (se fig. 5) til å bestemme den maksimale, eller optimale, asymptomatiske blodstrømnings-mengde (Qb0pt) (i ml/min) som kan uttrekkes fra giveren, som følger:

hvor

Hber den antikoagulerte hematokrit, beregnet ved benyttelse av likning (7) basert på aktuelle behandlingsbetingelser,

VDRener ^ e"t gjenværende volum som skal behandles, beregnet ved benyttelse av likning (19) basert på aktuelle behandlingsbetingelser,

EqQBCIRer den citratekvivalente blodstrømningsmengde, beregnet ved benyttelse av likning (30) basert på aktuelle behandlingsbetingelser,

PPPMåler det totale plasmavolum som skal oppsamles (ml), og

PPPAkter elet aktuelle, oppsamlede plasmavolum (ml).

VII. Beregnet prosedyretid

Hjelpeprogramfunksjonen F6 (se fig. 7) utleder en beregnet prosedyretid (t) (i min) som forutsier oppsamlingstiden før giveren tilkoples. For å utlede den beregnede prosedyretid t, krever hjelpeprogramfunksjonen F6 at operatøren innmater den ønskede ytelse YldMilog ønsket plasmaoppsamlingsvolum PPPMal, og krever videre giverens vekt Wgt, blodplate-forhåndstelling PltPreog hematokrit Hbeller en normalberegning av dette. Dersom operatøren ønsker anbefalte blodplatelagringsparametere, krever hjelpeprogramfunksjonen MPV som en innmating.

Hjelpeprogramfunksjonen F6 utleder den beregnede prosedyretid t som følger:

og hvor

Heq er et linearisert uttrykk for RBC-hematokriten HRBC, som følger:

hvor

Hber giverens antikoagulerte hematokrit, virkelig beregning eller normalberegning,

EqQbCIRer den maksimale, asymptomatiske, ekvivalente blodstrømningsmengde beregnet i overensstemmelse med likning (30), og

hvor

fi er behandlingskammerets rotasjonshastighet (rpm), og hvor

PPP er det ønskede volum av plasma som skal oppsamles (ml).

PV er det partielle, behandlede volum, hvilket er det volum som ville trenge å behandles dersom den totale separasjonsvirkningsgrad tipuvar 100 %, og som utledes som følger:

hvor

ACDil er antikoagulantfortynningsfaktoren (likning (2)), og

ClrVol er det klarerte volum, utledet som:

hvor

Yld er den ønskede blodplateytelse,

DonVol er giverens blodvolum = 1024 + 51Wgt (ml), Prime er blodsidens påfyllingsvolum for systemet (ml),

ACDEster det beregnede antikoagulantvolum som skal benyttes (ml),

PltPreer giverens blodplatetelling før behandling, eller en normalberegning av denne, og

Splen er milt-mobiliseringsfaktoren beregnet ved benyttelse av likning (16) basert på PltPre.

Hjelpeprogramfunksjonen F6 utleder også volumet av helblod som trenger å behandles for å oppnå den ønskede YldM41. Dette behandlingsvolum, WBVol, uttrykkes som følger:

hvor

t er den beregnede prosedyretid utledet i overensstemmelse med likning (32),

Hber giverens antikoagulerte hematokrit, virkelig beregning eller normalberegning,

EqQbclRer den maksimale, asymptomatiske, ekvivalente blodstrømningsmengde beregnet i overensstemmelse med likning (30),

PPPMaler det ønskede plasmaoppsamlingsvolum, og

WBRESer restvolumet av helblod som er etterlatt i systemet etter behandling, hvilket er en kjent systemvariabel og avhenger av systemets påfyllingsvolum.

Forskjellige særtrekk ved oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende krav.

Claims (10)

1. Innretning for forutsigelse av et helblod-behandlingsvolum, WBVol, KARAKTERISERT VED at den omfatter en inngang for mottakelse av utvalgte behandlingsparametere omfattende en valgt prosedyretid t, en valgt antikoagulert hematokrit for helblodet som skal behandles, Hb , en valgt blodstrømningsmengde Qb , et ønsket plasmaoppsamlingsvolum PPP^ , og en systemvariabel WBRE3 som avspeiler et restvolum av helblod som er uttrukket, men ikke behandlet, en prosessor som er koplet til inngangen og som genererer WBVol som følger:

og en utgang som er koplet til prosessoren for å utmate WBVol.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at Qb utgjør en verdi som avspeiler en asymptomatisk blodstrømnings-mengde EqQbclRC som tar hensyn til en nominell, asymptomatisk citratinfusjonshastighet CIR for helblod-antikoagulant som inneholder citrat, som følger:

hvor: AC er et valgt antikoagulantforhold, Wgt er en verdi som avspeiler blodgivervekt (kg), og Citratkons er citratkonsentrasjonen i den valgte antikoagulant.

3. Innretning ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at CIR 1,25 mg/kg/min.

4. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at t er en beregnet prosedyretid som kreves for å oppsamle et ønsket utbytte av blodplater.

5. Innretning ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at Qb utgjør en verdi som avspeiler en asymptomatisk blodstrøm-ningsmengde EqQbclRC som tar hensyn til en nominell, asymptomatisk citratinfusjonshastighet CIR for helblod-antikoagulant som inneholder citrat, som følger:

hvor AC er et valgt antikoagulantforhold, Wgt er en verdi som avspeiler blodgivervekt (kg), og Citratkons er citratkonsentrasjonen i den valgte antikoagulant.

6. Innretning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at CIR = 1,25 mg/kg/min.

7. Fremgangsmåte for forutsigelse av et helblod-behandlingsvolum, WBVol, for å oppnå et ønsket blodplateutbytte, KARAKTERISERT VED at den omfatter de trinn å innmate utvalgte behandlingsparametere omfattende en valgt prosedyretid t, en valgt, antikoagulert hematokrit for helblodet som skal behandles Hh, en valgt blodstrømningsmengde Qb , et valgt plasmaoppsamlingsvolum PPP^ , og en systemvariabel WBRE3 som avspeiler et restvolum av helblod som er bibeholdt etter behandling og ikke oppsamlet eller returnert, å beregne WBVol basert på de valgte behandlingsparametere, som følger:

og å utmate WBVol.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at Qb utgjør en verdi som avspeiler en asymptomatisk blodstrøm-ningsmengde EqQbclRC som tar hensyn til en nominell, asymptomatisk citratinfusjonshastighet CIR for helblod-antikoagulant som inneholder citrat, som følger:

hvor AC er et valgt antikoagulantforhold, Wgt er en verdi som avspeiler blodgivervekt (kg), og Citratkons er citratkonsentrasjonen i den valgte antikoagulant.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at CIR = 1,25 mg/kg/min.

10. Innretning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at t er en beregnet prosedyretid som kreves for å oppsamle et ønsket utbytte av blodplater.