WO2023003487A1 - Device for automatic cyto- and plasmapheresis - Google Patents

Device for automatic cyto- and plasmapheresis Download PDF

Info

Publication number
WO2023003487A1
WO2023003487A1 PCT/RU2021/000322 RU2021000322W WO2023003487A1 WO 2023003487 A1 WO2023003487 A1 WO 2023003487A1 RU 2021000322 W RU2021000322 W RU 2021000322W WO 2023003487 A1 WO2023003487 A1 WO 2023003487A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blood
optical system
video camera
optical
bell
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000322
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Лев Викторович ГРИГОРЬЕВ
Алексей Викторович ЦХЕ
Александр Сергеевич КАРАУЛОВ
Алексей Владимирович БАБЫШЕВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТ ФАРМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021121340A external-priority patent/RU2021121340A/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТ ФАРМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТ ФАРМ"
Publication of WO2023003487A1 publication Critical patent/WO2023003487A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/38Removing constituents from donor blood and storing or returning remainder to body, e.g. for transfusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B13/00Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges

Definitions

  • the invention relates to medicine, in particular to devices for centrifugation and separation or similar devices for the purpose of separating whole blood into plasma and cellular components (blood cells).
  • the main components of blood are plasma and cellular components (erythrocytes, platelets and leukocytes). To separate them, centrifugal force is used, under the influence of which the blood is separated into plasma and cellular components in the form of layers on top of each other in accordance with the specific gravity. After centrifugation of blood, erythrocytes are at the very bottom, platelets and leukocytes (leukocyte layer) are in the middle, and the plasma rises to the top.
  • plasma and cellular components erythrocytes, platelets and leukocytes
  • blood centrifugation is performed for the following purposes:
  • a centrifugal device for separating blood into components containing a set of pumping and compression lines, including a pre-connected extracorporeal closed main circuit forming a donor line, a cassette assembly configured to interface with the pump elements of the centrifugal device, a separating node channel configured to interfacing with a centrifugal device, and a line containing a filter and a main loop made with the possibility of passing blood through it from a cassette node to the separation node and vice versa, and also containing a set of bags, made with the possibility of placing on a centrifugal device, and consisting of at least one bag for plasma, one bag for platelets and one bag with PAS (platelet storage solution)
  • PAS platelet storage solution
  • a centrifugal device for separating blood into components containing a pre-connected extracorporeal closed main circuit forming a donor line, a cassette assembly configured to interface with the pump elements of the centrifugal device, a channel of the separating unit configured to interface with the centrifugal device, and a line containing a filter and a main loop made with the possibility of passing blood through it from the cassette unit to the separating unit and back, and also containing a set of bags, made with the possibility of placing on a centrifugal device, while the cassette unit contains a filter, lines for connection with bags for blood components and a reservoir for collecting returnable blood components, and the donor line is configured to transfer blood from the donor along the line to the cassette assembly and back.
  • a centrifugal device for separating blood into components having the shape of a box and including a container system for blood, which includes a composite bag and a cassette with a holder, a centrifuge drum (centrifugation tool) inside the device, which can be divided into several cavities or have a single cavity.
  • the cassette is equipped with two tubes, includes a plate section mounted on the cassette holder, an arcuate section for connecting both end sections on the outside of the plate section, and a filter holder connected to the central section on the outer side of the arcuate section.
  • the cassette holder includes a first sensor and a second sensor, each of which has a light emitting section and a light receiving section, and which are configured to determine the type of liquid passing between the light emitting section and a light receiving section, wherein the cassette has a sensor opening into which the first sensor and the second sensor are inserted, and the first tube is located so that it passes between the light emitting section and the light receiving section of the first sensor, while the second tube is located so that it passes between the light emitting section and a light-receiving section of the second sensor. This makes it possible to recognize the liquids present in the tubes.
  • the central working part of the centrifuge drum has a holding lever, which is under the load of an elastic body and which holds the end portion of the cassette holder, the electrodes, the first rods and the second rods, as well as the clamping element.
  • the centrifugal device is controlled based on the operations performed on the console section installed in front of the device, controlled by a microcomputer, and can display the set information on the monitor.
  • centrifugal device for separating blood into components, including a container system for blood and centrifugation means in the form of a centrifuge bell.
  • the centrifuge bell inside has an upper inner member and a lower inner member.
  • the upper inner element can be rotatable with the outer housing and coaxial with it.
  • the lower inner member may have a lower wall and a proximally extending wall which extends from the lower wall and is positioned radially outward from a portion of said upper inner member.
  • the optical system may include an LED that emits a beam that illuminates a small area of the intermediate portion.
  • the optical system may also include an optical sensor, which is focused on the illuminated area of the intermediate part of the bell.
  • the optical sensor controls the operation of the pump for the first blood component based on the position of the interface.
  • the optical system is in communication with the control system of the device for separating blood into components,
  • the objective of the invention is to create an effective device for automatic cytoplasmapheresis, with sufficient mechanical strength, ease of use, reliability of operation and speed of the procedure for separating blood cells, which makes it possible to evaluate the appearance of a platelet mass in a rotating centrifuge bell and determine its volume to obtain platelets with a given concentration, as well as measure light transmission (turbidity) of blood components during centrifugation.
  • the technical result is to increase the efficiency of the device.
  • the optical system is located in the centrifugation tool and consists of an optical sensor with a monochrome light source and a filtering device monochrome light emission; a video camera is also additionally installed, while the data received from the optical system and the video camera are transmitted through the information processing device to the system control panel.
  • Platelet mass in density is intermediate between the erythrocyte mass and plasma.
  • a white layer of platelet mass is formed in the container, which is necessary for moving to a separate container.
  • the layer has fairly clear boundaries, and is visually distinguishable from plasma (plasma is yellow, is located above the white platelet layer during centrifugation) and erythrocyte mass (has a dark red color, is located below the platelet layer during centrifugation).
  • each blood component has not only its own density value, but also its own turbidity value (an indicator of a decrease in the transparency of a liquid due to the presence of fine particles in it), and the design of the bell is made of glass and a plastic rod-core, then to detect blood component is the need to measure the turbidity of blood components during centrifugation. That is, to use the effect of the relationship between the density of a blood component and its turbidity.
  • the optical system includes an optical sensor with a monochrome light source (hereinafter referred to as the optical sensor) and a device for filtering monochrome light radiation; as well as a video camera. Data from the optical system is fed to the control panel through an information processing device.
  • the optical sensor with a monochrome light source (hereinafter referred to as the optical sensor) and a device for filtering monochrome light radiation; as well as a video camera. Data from the optical system is fed to the control panel through an information processing device.
  • An optical sensor with a monochrome light source is a monochrome light source with a strictly specified wavelength, which is directed to a predetermined position in the bell with the help of optical waveguides, and the sensor is also directed to the position where monochrome light is illuminated by means of an optical waveguide.
  • Light generated by a monochrome source travels through the liquid in the rotating bell and is reflected off the core of the bell.
  • the amplitude of the returned (reflected) wave indicates the degree of light transmission of the liquid through which the light has passed.
  • Application A monochrome light source makes it possible to calculate the current blood component with a high probability, and, in fact, to determine the boundaries of blood components under the illumination conditions that are present in laboratories and at blood transfusion stations.
  • the video camera is aimed at the upper part of the bell, performs an auxiliary role and serves to detect the fact of separation of blood into components, as well as to determine the amount of platelet mass located in the bell, and in fact - to determine the thickness of the leukocyte layer, that is, the number of platelets.
  • the video camera it is possible to determine the time when the valve cuts off the liquid leaving the bell, i.e. to identify the presence of the moment of completion of the washing out of the leukocyte layer, in order to prevent the entry of erythrocytes into the container with platelets.
  • Data from the video camera is transmitted to the monitor located on the system control panel.
  • the information processing device calculates the obtained value of light transmission (turbidity) based on the amplitude of the filtered signal of the light-sensitive point light sensor, and calculates the current blood component based on pre-set values (permissible turbidity limits for each blood component).
  • the main effect - in contrast to existing solutions - is the ability to obtain platelets with a given concentration, minimizing the time of the procedure for separating blood cells, eliminating the reflux of erythrocytes into a container with platelets.
  • the ratio of the thickness of the layers is displayed on the display screen through the information processing device.
  • Fig. 1 general view of the centrifuge
  • Fig. 2 is a close-up of the optical system showing the direction of the beam from the spotlight device
  • Fig. 3 For - the location of the elements of the optical system
  • Fig. 4 monitor on the control panel of the device for separating blood into components.
  • an optical system 2 which includes an optical sensor 3 with a monochrome light source on a movable bracket 4, with which you can set the direction of the beam and fix it with a screw 7; a device 6 for filtering monochrome light radiation and a video camera 5.
  • the beam is directed to the core of the bell (not shown) and from it the optical sensor 3 measures the optical reflection during the passage of various blood components in front of the optical beam.
  • Optical sensors for measuring the light transmission of a liquid provide a transparency measurement time of no more than 1 second.
  • the device for separating blood into components operates as follows.
  • the device takes the amount of blood set by the program, safe for the donor, which is subjected to centrifugation.
  • the final collected volume of the product is set by the operator, the number of cycles is determined by software using the built-in hemocalculator.
  • the centrifugal separation chamber called the bell, the blood components are separated, in accordance with the difference in their specific gravity. Readings are transmitted to the monitor on the control panel from the optical system of the centrifuge, which continuously measures the density of the plasma in anticipation of the approach of the buffy coat. After some time, the approached leukocyte layer is detected by an optical sensor of monochrome light and a video camera.
  • Optical sensors for measuring liquid transparency provide a transparency measurement time of no more than 1 second.
  • a delay phase is formed for the concentration of the leukocyte layer, and to a greater extent platelets in the upper part of the bell.
  • the width of the platelet layer is estimated based on their assessment of the width of the color the boundaries of the blood components separated during centrifugation, after which, based on the geometric parameters of the separation chamber, their volume is calculated.
  • the flow rate of the washing out plasma increases in proportion to the volume of platelets in the chamber and a corresponding change in the speed of rotation of the centrifuge.
  • the current readings of the optical system are recorded and then the leukocyte layer concentrated in the upper part of the bell is squeezed out into the drain tube after the centrifuge.
  • the platelet collection line valve closes and the transfer pump stops.
  • the air collection bag valve opens to relieve excess pressure in the centrifuge.
  • the centrifuge stops. The return of blood and excess plasma to the donor begins.
  • the use of an optical system with a video camera makes it possible to assess the degree of contamination of the optical part of the photosensitive element, which, in turn, may hinder the effective operation of the system.
  • the information processing device by comparing the readings of the optical sensor and the video camera, diagnoses the state of the optical elements; the level of contamination is automatically assessed by the device after the separation chamber is installed in the centrifuge and before it is filled with blood.
  • the readings of the optical sensor and the video camera (in the part of the image aimed at the place where the optical sensor is focused) are compared, and in case of a discrepancy between the signal values, a warning is issued to the control panel.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

The invention relates to medicine, and more particularly to centrifuging and separating devices or similar devices for separating whole blood into plasma and cellular components (formed elements of blood). The technical result consists in increasing the operating efficiency of the device. This is achieved in that in the claimed device for automatic cyto- and plasmapheresis, comprising a container system for blood, a centrifuging means and an optical system coupled to a system for controlling the device, the optical system is disposed inside the centrifuging means and consists of an optical sensor with a monochromatic light source and a device for filtering monochromatic light radiation; further included is a video camera, wherein the data obtained from the optical system and the video camera are transmitted via a data processing device to a system control panel.

Description

Устройство автоматического цитоплазмафереза Automatic Cytoplasmapheresis Device
Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам для центрифугирования и сепарирования или подобным устройствам с целью разделения цельной крови на плазму и клеточные компоненты (форменные элементы крови). The invention relates to medicine, in particular to devices for centrifugation and separation or similar devices for the purpose of separating whole blood into plasma and cellular components (blood cells).
Основные компоненты крови — это плазма и клеточные компоненты (эритроциты, тромбоциты и лейкоциты). Для их разделения применяется центробежная сила, под действием которой кровь разделяется на плазму и клеточные компоненты в виде слоев друг над другом в соответствии с удельным весом. После центрифугирования крови в самом низу оказываются эритроциты, в середине — тромбоциты и лейкоциты (лейкотромбоцитарный слой), а плазма поднимается наверх. The main components of blood are plasma and cellular components (erythrocytes, platelets and leukocytes). To separate them, centrifugal force is used, under the influence of which the blood is separated into plasma and cellular components in the form of layers on top of each other in accordance with the specific gravity. After centrifugation of blood, erythrocytes are at the very bottom, platelets and leukocytes (leukocyte layer) are in the middle, and the plasma rises to the top.
В лечебной практике центрифугирование крови выполняется в следующих целях: In medical practice, blood centrifugation is performed for the following purposes:
• подготовка материала для процедуры плазмафереза; • preparation of material for the plasmapheresis procedure;
• отделение плазмы для донорского плазмафереза; • separation of plasma for donor plasmapheresis;
• получение богатой тромбоцитами плазмы для нужд хирургии, ортопедии, стоматологии и косметологии; • obtaining platelet-rich plasma for the needs of surgery, orthopedics, dentistry and cosmetology;
• получение тромбоцитарной массы для переливания крови; • obtaining platelet mass for blood transfusion;
• получение эритроцитарной массы для переливания крови и лечения системных заболеваний крови • obtaining red blood cells for blood transfusion and treatment of systemic blood diseases
При проведении трансфузии компонентов крови имеется возможность уменьшить нагрузку на систему кровообращения пациента и снизить другие побочные эффекты, при этом появляется возможность эффективного использования донорской крови и ее компонентов. When carrying out transfusion of blood components, it is possible to reduce the load on the patient's circulatory system and reduce other side effects, while it becomes possible to effectively use donor blood and its components.
Известно центробежное устройство для разделения крови на компоненты, содержащее набор насосно-компрессионных магистралей, включающий в себя предварительно соединенный экстракорпоральный замкнутый магистральный контур, образующий линию донора, кассетный узел, выполненный с возможностью сопряжения с насосными элементами центробежного устройства, канал сепарирующего узла, выполненный с возможностью сопряжения с центробежным устройством, и магистраль, содержащую фильтр и магистральную петлю, выполненную с возможностью прохождения по ней крови из кассетного узла в сепарирующий узел и обратно, и содержащее также комплект мешков, выполненный с возможностью размещения на центробежном устройстве, и состоящий из, по меньшей мере, одного мешка для плазмы, одного мешка для тромбоцитов и одного мешка с PAS (с раствором для хранения тромбоцитов)A centrifugal device for separating blood into components is known, containing a set of pumping and compression lines, including a pre-connected extracorporeal closed main circuit forming a donor line, a cassette assembly configured to interface with the pump elements of the centrifugal device, a separating node channel configured to interfacing with a centrifugal device, and a line containing a filter and a main loop made with the possibility of passing blood through it from a cassette node to the separation node and vice versa, and also containing a set of bags, made with the possibility of placing on a centrifugal device, and consisting of at least one bag for plasma, one bag for platelets and one bag with PAS (platelet storage solution)
(Патент США М> 8523750, опубл. 03.09.2013 г.) (US Patent M> 8523750, publ. 09/03/2013)
Известно центробежное устройство для разделения крови на компоненты, содержащее предварительно соединенный экстракорпоральный замкнутый магистральный контур, образующий линию донора, кассетный узел, выполненный с возможностью сопряжения с насосными элементами центробежного устройства, канал сепарирующего узла, выполненного с возможностью сопряжения с центробежным устройством, и магистраль, содержащую фильтр и магистральную петлю, выполненную с возможностью прохождения по ней крови из кассетного узла в сепарирующий узел и обратно, и содержащее также комплект мешков, выполненный с возможностью размещения на центробежном устройстве, при этом кассетный узел содержит фильтр, магистрали для соединения с мешками для компонентов крови и резервуар для сбора возвратных компонентов крови, а линия донора выполнена с возможностью передачи крови от донора по магистрали в кассетный узел и обратно. A centrifugal device for separating blood into components is known, containing a pre-connected extracorporeal closed main circuit forming a donor line, a cassette assembly configured to interface with the pump elements of the centrifugal device, a channel of the separating unit configured to interface with the centrifugal device, and a line containing a filter and a main loop made with the possibility of passing blood through it from the cassette unit to the separating unit and back, and also containing a set of bags, made with the possibility of placing on a centrifugal device, while the cassette unit contains a filter, lines for connection with bags for blood components and a reservoir for collecting returnable blood components, and the donor line is configured to transfer blood from the donor along the line to the cassette assembly and back.
(Патент РФ на полезную модель а 184448, МПК А61М 1/38, опубл. 12.11.2018, Бюл. N° 32). (Utility model patent of the Russian Federation а 184448, IPC А61М 1/38, publ. 12.11.2018, Bull. N° 32).
Известно центробежное устройство для разделения крови на компоненты, имеющее форму короба и включающее в себя контейнерную систему для крови, в которую входит составной мешок и кассета с держателем, барабан центрифуги (средство центрифугирования) внутри устройства, который может быть разделен на несколько полостей или иметь единую полость. Кассета оборудована двумя трубками, включает в себя пластинчатую секцию, устанавливаемую на держателе кассеты, дугообразную секцию для соединения обоих концевых участков на наружной стороне пластинчатой секции, а также держатель фильтра, соединенный с центральным участком на крайней стороне дугообразной секции. Держатель кассеты включает в себя первый датчик и второй датчик, каждый из которых имеет светоизлучающую секцию и светоприемную секцию и которые выполнены с возможностью определения вида жидкости, проходящей между светоизлучающей секцией и светоприемной секцией, причем кассета имеет отверстие для датчиков, в которое вводятся первый датчик и второй датчик, и первая трубка расположена так, что проходит между светоизлучающей секцией и светоприемной секцией первого датчика, при этом вторая трубка расположена так, что проходит между светоизлучающей секцией и светоприемной секцией второго датчика. Это дает возможность распознавать жидкости, присутствующие в трубках. Центральная рабочая часть барабана центрифуги имеет удерживающий рычаг, который находится под нагрузкой упругого тела и который удерживает концевой участок держателя кассеты, электроды, первые стержни и вторые стержни, а также прижимной элемент. Центробежное устройство управляется на основе операций, выполняемых на консольной секции, установленной спереди устройства, контролируется микрокомпьютером и может отображать заданную информацию на мониторе. A centrifugal device for separating blood into components is known, having the shape of a box and including a container system for blood, which includes a composite bag and a cassette with a holder, a centrifuge drum (centrifugation tool) inside the device, which can be divided into several cavities or have a single cavity. The cassette is equipped with two tubes, includes a plate section mounted on the cassette holder, an arcuate section for connecting both end sections on the outside of the plate section, and a filter holder connected to the central section on the outer side of the arcuate section. The cassette holder includes a first sensor and a second sensor, each of which has a light emitting section and a light receiving section, and which are configured to determine the type of liquid passing between the light emitting section and a light receiving section, wherein the cassette has a sensor opening into which the first sensor and the second sensor are inserted, and the first tube is located so that it passes between the light emitting section and the light receiving section of the first sensor, while the second tube is located so that it passes between the light emitting section and a light-receiving section of the second sensor. This makes it possible to recognize the liquids present in the tubes. The central working part of the centrifuge drum has a holding lever, which is under the load of an elastic body and which holds the end portion of the cassette holder, the electrodes, the first rods and the second rods, as well as the clamping element. The centrifugal device is controlled based on the operations performed on the console section installed in front of the device, controlled by a microcomputer, and can display the set information on the monitor.
(Патент РФ JVb 2486922, МПК А61М 1/36, опубл. 10.07.2013, Бюл. М> 19)(Patent RF JVb 2486922, IPC A61M 1/36, publ. 10.07.2013, Bull. M> 19)
Известно центробежное устройство для разделения крови на компоненты, включающее контейнерную систему для крови и средство центрифугирования в виде колокола центрифуги. Колокол центрифуги внутри имеет верхний внутренний элемент и нижний внутренний элемент. Верхний внутренний элемент может быть вращаемым с наружным корпусом и соосным с ним. Нижний внутренний элемент может иметь нижнюю стенку и проксимально простирающуюся стенку, которая простирается от нижней стенки и расположена радиально снаружи от части упомянутого верхнего внутреннего элемента. На промежуточной части наружного корпуса колокола центрифуги имеется оптическая система, которая контролирует границу раздела между первым компонентом крови и вторым компонентом крови. Оптическая система может включать в себя светодиод, который испускает луч, который подсвечивает небольшую область промежуточной части. К тому же оптическая система может также включать в себя оптический датчик, который сфокусирован на подсвечиваемую область промежуточной части колокола. Оптический датчик управляет работой насоса для первого компонента крови на основании положения границы раздела. Оптическая система находится в сообщении с системой управления устройства для разделения крови на компоненты, Known centrifugal device for separating blood into components, including a container system for blood and centrifugation means in the form of a centrifuge bell. The centrifuge bell inside has an upper inner member and a lower inner member. The upper inner element can be rotatable with the outer housing and coaxial with it. The lower inner member may have a lower wall and a proximally extending wall which extends from the lower wall and is positioned radially outward from a portion of said upper inner member. On the intermediate part of the outer housing of the centrifuge bell there is an optical system that controls the interface between the first blood component and the second blood component. The optical system may include an LED that emits a beam that illuminates a small area of the intermediate portion. In addition, the optical system may also include an optical sensor, which is focused on the illuminated area of the intermediate part of the bell. The optical sensor controls the operation of the pump for the first blood component based on the position of the interface. The optical system is in communication with the control system of the device for separating blood into components,
(Патент РФ
Figure imgf000004_0001
2662856, МПК А61М 1/36, опубл. 31.07.2018, Бюл. Jfs 22) Однако эти устройства обладают низкой эффективностью извлечения клеточных компонентов крови, низким быстродействием и как следствие, высокой нагрузкой на донора.
(RF Patent
Figure imgf000004_0001
2662856, IPC A61M 1/36, publ. 07/31/2018, Bull. JFS 22) However, these devices have a low efficiency in the extraction of cellular blood components, low speed and, as a result, a high burden on the donor.
Задачей изобретения является создание эффективного устройства автоматического цитоплазмафереза, при достаточной механической прочности, удобстве в эксплуатации, надежности функционирования и быстродействии процедуры разделения клеток крови, позволяющего оценивать появление во вращающемся колоколе центрифуги тромбоцитарной массы и определять её объем для получения тромбоцитов с заданной концентрацией, а также измерять светопроницаемость (мутность) компонентов крови при центрифугировании. The objective of the invention is to create an effective device for automatic cytoplasmapheresis, with sufficient mechanical strength, ease of use, reliability of operation and speed of the procedure for separating blood cells, which makes it possible to evaluate the appearance of a platelet mass in a rotating centrifuge bell and determine its volume to obtain platelets with a given concentration, as well as measure light transmission (turbidity) of blood components during centrifugation.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства. The technical result is to increase the efficiency of the device.
Это достигается тем, что в заявляемом устройстве автоматического цитоплазмафереза, включающем контейнерную систему для крови, средство центрифугирования и оптическую систему, связанную с системой управления устройством, согласно изобретению, оптическая система расположена в средстве центрифугирования и состоит из оптического датчика с монохромным источником света и устройства фильтрации монохромного светового излучения; также дополнительно установлена видеокамера, при этом данные, полученные от оптической системы и видеокамеры, передаются через устройство обработки информации на панель управления системой. This is achieved by the fact that in the claimed device for automatic cytoplasmapheresis, including a container system for blood, a centrifugation tool and an optical system associated with the device control system, according to the invention, the optical system is located in the centrifugation tool and consists of an optical sensor with a monochrome light source and a filtering device monochrome light emission; a video camera is also additionally installed, while the data received from the optical system and the video camera are transmitted through the information processing device to the system control panel.
Для выполнения процесса тромбофереза через центрифугирование крови необходимо контролировать появление/наличие слоя тромбоцитов, а также давать количественный прогноз по объему выделяемой тромбоцитарной массы. Тромбоцитарная масса по плотности занимает промежуточное значение между эритроцитной массой и плазмой. При центрифугировании в емкости образуется белый слой тромбоцитарной массы, необходимый для перемещения в отдельную емкость. Слой имеет достаточно четкие границы, и визуально отличим от плазмы (плазма имеет желтый цвет, находится при центрифугировании выше тромбоцитарного слоя белого цвета) и эритроцитной массы (имеет темно-красный цвет, находится при центрифугировании ниже тромбоцитного слоя). При центрифугировании плазма, как более легкий компонент, поднимается по стенкам герметичного колокола центрифуги со светопрозрачными стенками и трубками для ввода и вывода жидкости, после чего по трубкам перемещается в специальный мешок для сбора компонента крови. Вслед за плазмой по стенкам колокола начинает подниматься тромбоцитарная масса - целевой продукт процесса тромбофереза. При появлении в колоколе тромбоцитарной массы, необходимо за счет добавления в колокол плазмы создать достаточное количество жидкости в колоколе для вымывания тромбоцитарного слоя. Как было установлено экспериментально, скорость поступления плазмы для вымывания тромбоцитарного слоя зависит от объема имеющейся в колоколе тромбоцитарной массы, а также скорости вращения центрифуги и гемотокрита. Таким образом, возникает необходимость оценивать появление во вращающемся колоколе центрифуги тромбоцитарной массы и определять её объем. To perform the process of thrombopheresis through blood centrifugation, it is necessary to control the appearance/presence of a layer of platelets, as well as to give a quantitative forecast for the volume of released platelet mass. Platelet mass in density is intermediate between the erythrocyte mass and plasma. During centrifugation, a white layer of platelet mass is formed in the container, which is necessary for moving to a separate container. The layer has fairly clear boundaries, and is visually distinguishable from plasma (plasma is yellow, is located above the white platelet layer during centrifugation) and erythrocyte mass (has a dark red color, is located below the platelet layer during centrifugation). During centrifugation, plasma, as a lighter component, rises along the walls a sealed centrifuge bell with translucent walls and tubes for inlet and outlet of fluid, after which it moves through the tubes into a special bag to collect the blood component. Following the plasma along the walls of the bell, the platelet mass begins to rise - the target product of the thrombopheresis process. When a platelet mass appears in the bell, it is necessary, by adding plasma to the bell, to create a sufficient amount of liquid in the bell to wash out the platelet layer. As it was established experimentally, the rate of plasma inflow to wash out the platelet layer depends on the volume of platelet mass present in the bell, as well as the centrifuge rotation speed and hemotocrit. Thus, there is a need to evaluate the appearance of a platelet mass in a rotating centrifuge bell and determine its volume.
В связи с тем, что каждый компонент крови обладает не только собственным значением плотности, но и собственным значением мутности (показатель снижения прозрачности жидкости за счет нахождения в ней тонкодисперсных частиц), а конструкция колокола выполнена из стекла и пластикового стержня-сердечника, то для выявления компонента крови является необходимость измерения мутности компонентов крови при центрифугировании. То есть, использовать эффект связи плотности компонента крови с его мутностью. Due to the fact that each blood component has not only its own density value, but also its own turbidity value (an indicator of a decrease in the transparency of a liquid due to the presence of fine particles in it), and the design of the bell is made of glass and a plastic rod-core, then to detect blood component is the need to measure the turbidity of blood components during centrifugation. That is, to use the effect of the relationship between the density of a blood component and its turbidity.
В связи с этим была разработана оптическая система, позволяющая решить поставленные задачи. Оптическая система включает в себя оптический датчик с монохромным источником света (далее - оптический датчик) и устройство фильтрации монохромного светового излучения; а также видеокамеру. Данные от оптической системы поступают на панель управления через устройство обработки информации. In this regard, an optical system was developed that allows solving the tasks set. The optical system includes an optical sensor with a monochrome light source (hereinafter referred to as the optical sensor) and a device for filtering monochrome light radiation; as well as a video camera. Data from the optical system is fed to the control panel through an information processing device.
Оптический датчик с монохромным источником света представляет собой монохромный источник света со строго заданной длиной волны, который с помощью оптических волноводов направляется на заданную позицию в колоколе, а датчик также посредством оптического волновода наведен на позицию, в которую идет подсвечивание монохромным светом. Свет, сгенерированный монохромным источником, проходит сквозь жидкость во вращающемся колоколе и отражается от сердцевины колокола. Амплитуда вернувшейся (отраженной) волны показывает степень светопроницаемости жидкости, через которую прошел свет. Применение монохромного источника света позволяет с высокой вероятностью вычислять текущий компонент крови, а по сути - определять границы компонентов крови в условиях освещенности, которые присутствуют в лабораториях и на станциях переливания крови. An optical sensor with a monochrome light source is a monochrome light source with a strictly specified wavelength, which is directed to a predetermined position in the bell with the help of optical waveguides, and the sensor is also directed to the position where monochrome light is illuminated by means of an optical waveguide. Light generated by a monochrome source travels through the liquid in the rotating bell and is reflected off the core of the bell. The amplitude of the returned (reflected) wave indicates the degree of light transmission of the liquid through which the light has passed. Application A monochrome light source makes it possible to calculate the current blood component with a high probability, and, in fact, to determine the boundaries of blood components under the illumination conditions that are present in laboratories and at blood transfusion stations.
За счет устройства фильтрации происходит отсеивание всех частот, не совпадающих с частотой монохромного источника, что дает возможность применения системы в различных условиях освещения. Due to the filtering device, all frequencies that do not coincide with the frequency of a monochrome source are filtered out, which makes it possible to use the system in various lighting conditions.
Видеокамера направлена на верхнюю часть колокола, выполняет вспомогательную роль и служит для обнаружения факта разделения крови на компоненты, а также для определения количества тромбоцитарной массы, находящейся в колоколе, а по сути - для определения толщины лейкотромбоцитарного слоя, то есть, количества тромбоцитов. По видеокамере можно определить время отсечения клапаном выходящей из колокола жидкости, т.е. выявить наличие момента завершения вымывания лейкотромбоцитарного слоя, с целью воспрепятствования попадания эритроцитов в емкость с тромбоцитами. Данные с видеокамеры транслируются на монитор, расположенный на панели управления системой. The video camera is aimed at the upper part of the bell, performs an auxiliary role and serves to detect the fact of separation of blood into components, as well as to determine the amount of platelet mass located in the bell, and in fact - to determine the thickness of the leukocyte layer, that is, the number of platelets. Using the video camera, it is possible to determine the time when the valve cuts off the liquid leaving the bell, i.e. to identify the presence of the moment of completion of the washing out of the leukocyte layer, in order to prevent the entry of erythrocytes into the container with platelets. Data from the video camera is transmitted to the monitor located on the system control panel.
Устройство обработки информации вычисляет полученное значение светопроницаемости (мутности) на основе амплитуды отфильтрованного сигнала светочувствительного датчика точечного света, и вычисляет на основе заранее заложенных значений (допустимых границ мутности для каждого компонента крови) текущий компонент крови. The information processing device calculates the obtained value of light transmission (turbidity) based on the amplitude of the filtered signal of the light-sensitive point light sensor, and calculates the current blood component based on pre-set values (permissible turbidity limits for each blood component).
Основной эффект - в отличие от существующих решений - это возможность получать тромбоциты с заданной концентрацией, минимизация времени процедуры разделения клеток крови, исключение заброса эритроцитов в емкость с тромбоцитами. Соотношение толщины слоев выводится на экран дисплея через устройство обработки информации. The main effect - in contrast to existing solutions - is the ability to obtain platelets with a given concentration, minimizing the time of the procedure for separating blood cells, eliminating the reflux of erythrocytes into a container with platelets. The ratio of the thickness of the layers is displayed on the display screen through the information processing device.
Заявляемое устройство автоматического цитоплазмафереза поясняется чертежами. The claimed device for automatic cytoplasmapheresis is illustrated by drawings.
Фиг. 1 - общий вид центрифуги; Fig. 1 - general view of the centrifuge;
Фиг. 2 - крупный план оптической системы с изображением направления луча от устройства точечной подсветки; Fig. 2 is a close-up of the optical system showing the direction of the beam from the spotlight device;
Фиг. 3: За - расположение элементов оптической системы; Fig. 3: For - the location of the elements of the optical system;
36 - расположение элементов оптической системы, вид сбоку. 36 - arrangement of elements of the optical system, side view.
Фиг. 4 - монитор на панели управления устройства для разделения крови на компоненты. где 1 - центрифуга; 2 - оптическая система; 3 - оптический датчик с монохромным источником света, 4 - подвижный кронштейн для оптического датчика 3; 5 - видеокамера; 6 - устройство фильтрации монохромного светового излучения; 7 - фиксирующий винт оптического датчика 3. Fig. 4 - monitor on the control panel of the device for separating blood into components. where 1 - centrifuge; 2 - optical system; 3 - optical sensor with a monochrome light source, 4 - movable bracket for optical sensor 3; 5 - video camera; 6 - device for filtering monochrome light radiation; 7 - fixing screw of the optical sensor 3.
В верхней части стакана центрифуги 1 расположена оптическая система 2, которая включает в себя оптический датчик 3 с монохромным источником света на подвижном кронштейне 4, с помощью которого можно задавать направление луча и фиксировать с помощью винта 7; устройство 6 фильтрации монохромного светового излучения и видеокамеру 5. Луч направлен на сердечник колокола (не показан) и от него оптический датчик 3 измеряет оптическое отражение при прохождении различных компонентов крови перед оптическим лучом. Оптические датчики измерения светопроницаемости жидкости обеспечивают время измерения прозрачности не более 1 секунды. In the upper part of the centrifuge bowl 1, there is an optical system 2, which includes an optical sensor 3 with a monochrome light source on a movable bracket 4, with which you can set the direction of the beam and fix it with a screw 7; a device 6 for filtering monochrome light radiation and a video camera 5. The beam is directed to the core of the bell (not shown) and from it the optical sensor 3 measures the optical reflection during the passage of various blood components in front of the optical beam. Optical sensors for measuring the light transmission of a liquid provide a transparency measurement time of no more than 1 second.
Устройство разделения крови на компоненты работает следующим образом.The device for separating blood into components operates as follows.
Устройство забирает установленное программой, безопасное для донора, количество крови, которая подвергается центрифугированию. Конечный собираемый объем продукта задается оператором, количество циклов определяется программно с помощью встроенного гемокалькулятора. В центрифужной разделительной камере, именуемой колоколом, происходит разделение компонентов крови, в соответствии с различием их удельного веса. На монитор на панели управления передаются показания от оптической системы центрифуги, которая непрерывно измеряет плотность плазмы в ожидании подхода лейкотромбоцитарного слоя. Через некоторое время подошедший лейкотромбоцитарный слой детектируется оптическим датчиком монохромного света и видеокамерой. Оптические датчики измерения прозрачности жидкости обеспечивают время измерения прозрачности не более 1 секунды. The device takes the amount of blood set by the program, safe for the donor, which is subjected to centrifugation. The final collected volume of the product is set by the operator, the number of cycles is determined by software using the built-in hemocalculator. In the centrifugal separation chamber, called the bell, the blood components are separated, in accordance with the difference in their specific gravity. Readings are transmitted to the monitor on the control panel from the optical system of the centrifuge, which continuously measures the density of the plasma in anticipation of the approach of the buffy coat. After some time, the approached leukocyte layer is detected by an optical sensor of monochrome light and a video camera. Optical sensors for measuring liquid transparency provide a transparency measurement time of no more than 1 second.
После определения оптической системой лейкоцитарного слоя формируется фаза задержки для концентрации лейкотромбоцитарного слоя, а в большей степени тромбоцитов в верхней части колокола. На основвнии показаний видоекамеры происходит оценка ширины слоя тромбоцитов исходя из их оценки ширины цветовой границы расслоившихся при центрифужировании компонентов крови, после чего исходя из геометрических параметров разделительной камеры расчитывается их объем. На основании данных о количестве (о бъеме) тромбоцитов и задания концентрации получаемых тромбоцитов и плазмы в мешке с тромбоцитами, а также гемотокрита крови донора, происходит увеличение скорости подачи вымывающей плазмы пропорционально объему находящихся в камере тромбоцитов и соответствующее изменение скорости вращения центрифуги. After the optical system determines the leukocyte layer, a delay phase is formed for the concentration of the leukocyte layer, and to a greater extent platelets in the upper part of the bell. Based on the video camera readings, the width of the platelet layer is estimated based on their assessment of the width of the color the boundaries of the blood components separated during centrifugation, after which, based on the geometric parameters of the separation chamber, their volume is calculated. Based on the data on the number (volume) of platelets and setting the concentration of received platelets and plasma in the bag with platelets, as well as the donor's blood hemotocrit, the flow rate of the washing out plasma increases in proportion to the volume of platelets in the chamber and a corresponding change in the speed of rotation of the centrifuge.
Записываются текущие показания оптической системы и затем концентрированный в верхней части колокола лейкотромбоцитарный слой выдавливается в сливную трубку после центрифуги. The current readings of the optical system are recorded and then the leukocyte layer concentrated in the upper part of the bell is squeezed out into the drain tube after the centrifuge.
По завершении процесса сбора тромбоцитов, закрывается клапан линии сбора тромбоцитов, останавливается трансферный насос. Открывается клапан мешка сбора воздуха для сброса избыточного давления в центрифуге. Останавливается центрифуга. Начинается возврат крови и излишков плазмы донору. Upon completion of the platelet collection process, the platelet collection line valve closes and the transfer pump stops. The air collection bag valve opens to relieve excess pressure in the centrifuge. The centrifuge stops. The return of blood and excess plasma to the donor begins.
Кроме того, использование оптической системы с видеокамерой позволяет оценивать степень загрязненности оптической части светочувствительного элемента, что в свою очередь может препятствовать эффективной эксплуатации системы. Устройство обработки информации за счет сравнения показаний оптического датчика и видеокамеры выполняет диагностику состояния оптических элементов уровень загрязненности оценивается устройством автоматически, после установки разделительной камеры в центрифугу и до заполнения ее кровью. При этом, показания оптического датчика и видеокамеры (в части картинки, нацеленной на место куда сфокусирован оптический датчик) сравниваются и в случае расхождения значений сигналов, выдается предупреждение на панель управления. In addition, the use of an optical system with a video camera makes it possible to assess the degree of contamination of the optical part of the photosensitive element, which, in turn, may hinder the effective operation of the system. The information processing device, by comparing the readings of the optical sensor and the video camera, diagnoses the state of the optical elements; the level of contamination is automatically assessed by the device after the separation chamber is installed in the centrifuge and before it is filled with blood. At the same time, the readings of the optical sensor and the video camera (in the part of the image aimed at the place where the optical sensor is focused) are compared, and in case of a discrepancy between the signal values, a warning is issued to the control panel.

Claims

Формула изобретения Claim
Устройство автоматического цитоплазмафереза, включающее контейнерную систему для крови, средство центрифугирования и оптическую систему, связанную с системой управления устройством, отличающееся тем, что оптическая система расположена в средстве центрифугирования и состоит из оптического датчика с монохромным источником света и устройства фильтрации монохромного светового излучения; кроме того, дополнительно установлена видеокамера, позволяющая оценивать объем тромбоцитов, на основе которого система управления устанавливает скорость вращения центрифуги и объем подаваемой плазмы для вымывания тромбоцитов; при этом данные, полученные от оптической системы и видеокамеры, передаются через устройство обработки информации на панель управления системой. An automatic cytoplasmpheresis device, including a container system for blood, a centrifugation means and an optical system associated with the device control system, characterized in that the optical system is located in the centrifugation means and consists of an optical sensor with a monochrome light source and a monochrome light radiation filtering device; in addition, a video camera is additionally installed, which makes it possible to evaluate the volume of platelets, on the basis of which the control system sets the speed of rotation of the centrifuge and the volume of plasma supplied to wash out the platelets; in this case, the data received from the optical system and the video camera are transmitted through the information processing device to the system control panel.
PCT/RU2021/000322 2021-07-19 2021-07-29 Device for automatic cyto- and plasmapheresis WO2023003487A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021121340A RU2021121340A (en) 2021-07-19 Automatic Cytoplasmapheresis Device
RU2021121340 2021-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023003487A1 true WO2023003487A1 (en) 2023-01-26

Family

ID=84980473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000322 WO2023003487A1 (en) 2021-07-19 2021-07-29 Device for automatic cyto- and plasmapheresis

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023003487A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2461255A1 (en) * 1979-07-10 1981-01-30 Hellige Gmbh METHOD AND DEVICE FOR TRANSCUTANEOUS PHOTOMETRIC DETERMINATION OF CONCENTRATION OF BLOOD CONSTITUENTS
RU2486922C2 (en) * 2008-11-28 2013-07-10 Терумо Кабусики Кайся Blood container system and cassette
RU2497596C2 (en) * 2009-09-08 2013-11-10 Андреас Хеттих Гмбх Унд Ко. Кг Centrifuge to separate whole blood in components and fluid-state containers to be fitted in said centrifuge as well as method of producing highly-enriched platelet concentrate from whole blood
WO2018195508A2 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Terumo Bct, Inc. Methods and systems for high-throughput blood component collection
US20190231965A1 (en) * 2012-11-05 2019-08-01 Haemonetics Corporation Continuous flow separation chamber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2461255A1 (en) * 1979-07-10 1981-01-30 Hellige Gmbh METHOD AND DEVICE FOR TRANSCUTANEOUS PHOTOMETRIC DETERMINATION OF CONCENTRATION OF BLOOD CONSTITUENTS
RU2486922C2 (en) * 2008-11-28 2013-07-10 Терумо Кабусики Кайся Blood container system and cassette
RU2497596C2 (en) * 2009-09-08 2013-11-10 Андреас Хеттих Гмбх Унд Ко. Кг Centrifuge to separate whole blood in components and fluid-state containers to be fitted in said centrifuge as well as method of producing highly-enriched platelet concentrate from whole blood
US20190231965A1 (en) * 2012-11-05 2019-08-01 Haemonetics Corporation Continuous flow separation chamber
US20210001035A1 (en) * 2012-11-05 2021-01-07 Haemonetics Corporation Continuous flow separation chamber
WO2018195508A2 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Terumo Bct, Inc. Methods and systems for high-throughput blood component collection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5631410B2 (en) Blood separation system with shielded extraction port and optical control
US7156800B2 (en) Method and apparatus for controlling the washing step in a blood centrifugation cell
KR102458439B1 (en) Centrifuge and method of centrifuging a blood sample
US10890524B2 (en) Discerning between the presence of red blood cells and free hemoglobin in a biological fluid
US9164078B2 (en) Process for predicting hematocrit of whole blood using IR light
US10112002B2 (en) System for blood separation with replacement fluid apparatus and method
US8066888B2 (en) Blood processing apparatus with controlled cell capture chamber trigger
JP2021500950A5 (en)
US10893829B2 (en) Optical detection and measurement of hematocrit and free hemoglobin concentration
WO2023003487A1 (en) Device for automatic cyto- and plasmapheresis
JP2008188230A (en) Blood separation apparatus and blood separation method
CN109661247A (en) Method for the automatic collection leucocyte from whole blood
EP3398627B1 (en) Apparatus for donor platelet pre-count in centrifugal blood separator
CN1354021A (en) Disposable fluid treatment pipeline and separation system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21951060

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE