磁性过滤设备及方法技术

一种滤血系统。在一个实施方案中，该滤血系统包括：容器，该容器具有第一表面、第二表面和一个或多个壁表面，该第一表面、第二表面和一个或多个壁表面限定一容积；与第一表面流体连通的输入端口；与第二表面流体连通的输出端口；过滤床，该过滤床包括以紧密并置方式堆叠并且定位在容器容积内而且与第一表面和第二表面共面的多个平面磁性网状物；定位在容器的第一表面上的第一磁体；定位在容器的第二表面上的第二磁体；与输入端口流体连通的第一输入管道；以及与输出端口流体连通的第一输出管道。在另一实施方案中，滤血系统包括在输入管道中的泵。

Magnetic filtration equipment and methods

A blood filtration system. In one implementation, the blood filter system includes a container, which has a first surface, a second surface and one or more wall surfaces, the first surface, the second surface and one or more wall surfaces limit a volume, an input port connected with the first surface, and an output port that is connected with the second surface; A filter bed, which consists of a plurality of planar magnetic reticates that are stacked in a compact juxtaposition mode and positioned in the volume of the container and coplanar with the first surface and the second surface; a first magnet located on the first surface of the container; a second magnet located on the second surface of the container; a fluid connected with the input port. An input pipeline and a first output pipeline connected with the output port. In another embodiment, the blood filtering system includes a pump in the input pipe.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性过滤设备及方法
本专利技术大体上涉及血液过滤系统，且更特别地涉及磁性过滤系统。相关申请本申请要求在2015年9月14日提交的转让给本申请的受让人的美国临时专利申请号62/218,211的优先权，并且其内容通过引用整体并入。
技术介绍
磁性分离已在矿物加工中使用多年。通常，磁性分离用于从含有非磁性材料的混合物中分离出磁性矿物。在这种分离系统中，颗粒在液体中的悬浮物穿过由磁性丝构建的可磁化过滤器。在该丝的附近，高场梯度引起吸引任一穿过的可磁化材料的磁性保持力。这些磁性分离技术可以与磁性滤血器一起使用，以从血流中移除本质上为磁性的(即，明显偏离正常血液和血液成分的抗磁体)或用磁性纳米颗粒或珠粒磁性地标记的任何物质，该磁性纳米颗粒或珠粒靶向可获取并且可以临床使用的特定血源剂。所需要的是磁性过滤器，该磁性过滤器能够快速、高效且低成本地提取血流中的磁性标记的标靶(target)。本专利技术解决了这些要求。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是滤血系统。在一个实施方案中，该滤血系统包括：容器，容器具有第一表面、第二表面和一个或多个壁表面，该第一表面、第二表面和一个或多个壁表面限定一容积；与第一表面流体连通的输入端口；与第二表面流体连通的输出端口；过滤床，该过滤床包括多个平面磁性网状物，该多个平面磁性网状物以紧密并置方式堆叠并且定位在从输入端口至输出端口的流体路径内的容器容积内；定位在该容器的第一表面上的第一磁体；与输入端口流体连通的第一输入管道；以及与输出端口流体连通的第一输出管道，其中，第一磁体产生磁场，该磁场通过平面磁性网状物的存在而被修改，以便在该过滤床内的自由空间中产生足够强且不均匀的磁场，以允许捕获血源磁性标靶。在另一实施方案中，第二磁体定位在容器的第二表面上。在又一实施方案中，滤血系统包括在输入管道中的泵。在再一实施方案中，滤血系统包括与输入管道流体连通的盐水滴注单元。在又一实施方案中，滤血系统包括盐水贮存器和注射泵，该注射泵通过T型接头与第一管道以并行流体连通的方式连接。在再一实施方案中，滤血系统包括与输出管道流体连通的空气检测器。在一个实施方案中，滤血系统包括与输出管道流体连通的压力检测器。在另一方面中，本专利技术是滤血器，该滤血器包括：容器，该容器具有第一表面、第二表面和一个或多个壁表面，该第一表面、第二表面和一个或多个壁表面限定容积；与第一表面流体连通的输入端口；与第二表面流体连通的输出端口；过滤床，所述过滤床包括以紧密并置方式堆叠并且定位在容器容积内而且与第一表面和第二表面共面多个平面磁性网状物；定位在容器的第一表面上的第一磁体；定位在容器的第二表面上的第二磁体；其中，第一磁体和第二磁体产生磁场，该磁场垂直于平面磁性网状物并且在该过滤床内的自由空间中产生足够强且不均匀的磁场，以允许捕获血源磁性标靶。在又一实施方案中，该过滤器被设计成产生毫米级长度的均匀流动特征，以避免死点和涡流，并且通过产生用于穿过过滤器的每个单独的红血细胞的复杂层流路径，以便维持总体上足够的流动速率。在一个实施方案中，该流动使得红血细胞从该红血细胞的无阻碍的流动偏离(deviate，脱离)该红血细胞的直径的三倍以上。在另一实施方案中，从无阻碍的流动偏离约20微米以上。通常，滤血器被设计成在穿过过滤器的血液的一部分上产生三维的辫状的层流。在这方面中，血液的流动就像蜿蜒的河床，但是是穿过三维体积的而不是在二维表面上。在一个实施方案中，平面金属丝网状物的堆叠体被布置成使得穿过过滤器的血液在移动穿过每层网状物时被分离成一系列层流通道，该层流通道连续地分开并再结合。在贯穿过滤器中填充的堆叠网状物的整个部分中保持流动的层流性，使得在血液穿过期间不会受到任何猛烈的或潜在地破坏性的湍流运动。同时，层流通道的连续的分开和再结合确保了该血液的每个部分——诸如例如给定的单独红血细胞或磁性标记的生物分子——具有有限的、大于零的在物理上遇到至少一个捕获位点(被限定为足够靠近磁性致动的网状物的空间容积)的概率，对于以预期速度移动的、具有预期磁性特征的磁性的或磁性标记的实体，该实体将在其经过过滤器中填充有堆叠网状物的部分时被捕获(保持并保留)。在一个实施方案中，丝型网状物的多层堆叠体被布置成使得在血液穿过过滤器中填充的堆叠网状物的部分时血液分离成的层流通道是高度规则化的，使得流动通道的分开和再结合的三维图案将采用规则的、明确限定的结构。这种实施方案通过使网状物层以重复的、有序的且对齐的样式布置在空间中来实现。在该滤血器的这方面的另一实施方案中，丝型网状物的多层堆叠体被布置成使得在血液穿过过滤器中填充的堆叠网状物的部分时血液分离成的层流通道是更加任意的、随机的或回旋的，使得流动通道的分开和再结合的三维图案将采用不规则的、任意的结构。这种实施方案通过使网状物层以非对齐的任意的样式布置在空间中来实现。在另一方面中，滤血器被设计成使得穿过过滤器中填充的堆叠网状物的区域的血液的雷诺数(Reynoldsnumber)是典型的层流的雷诺数，而不是湍流或过渡的(意指在层流和湍流之间的中间层)流的雷诺数。雷诺数可以以若干方式限定，为了说明的目的在此处描述其中的两种方式，并且操作者应该将合适的定义应用于所使用的滤血器的实施方案。在第一种情况中，雷诺数被限定为Re＝pvL/μ，其中p是血液的密度(约1.06×103kgm～3)，v是血液穿过过滤器时血液的平均速度，L是过滤器的特征尺寸，诸如网状物孔的大小，并且μ是血液的粘度(约3-4×10～3Pas)。在这种情况中，对于层流而言，Re小于2300或约2300。在第二种情况中，雷诺数是为硬球的任意填充床限定，Re*＝pud/μ(1-ε)，其中p和μ如之前限定的，u是通过过滤器的血液的表层的流动速率(由通过过滤器的体积流动速率除以过滤器的宏观截面面积来给定)，d是球形等效颗粒的直径(即球体的直径，该球体将占据与给定的过滤器网状物材料所占据的相同的空间容积)，并且ε是床空隙率(意指过滤器的没有被过滤材料占据的容积的分数)。在这种情况中，对于层流而言，Re*小于或约为10。在又一方面中，滤血器被设计成提供处于与到达和来自人体动脉或静脉的血液的流动速率相当的流动速率和过滤量的高效捕获，并且针对在任一给定时间内可以保留在体外的血液量提供可接受的安全限制。对于儿童，这相当于从40至200ml/min的流动速率，和总血液体积的约8％的体外体积，例如对于重量为20Kg的5岁大的儿童而言将为0.08×1.6升＝128ml。在成年人中，这相当于从40至400ml/min的流动速率，和总血液体积的约8％的体外体积，例如对于重量为80Kg的成年人而言将为0.08×6.4升＝512ml。在再一方面中，滤血器被设计成含有用于保持并安全收集脆弱的或棘手的生物实体的静止的捕获区。该方面要求捕获区相对于流动在本质上是活性的——否则他们将构成血液不能穿过的“死区”——同时还适合作为靶向的且捕获的生物实体的受器(receptacle)。在一个实施方案中，这些静止的捕获区沿着丝的相对侧的长度定位，被磁化为与丝的定向垂直且与流动的方向平行，产生高磁力和低拖曳力(阻力，dragforce)的区域，促进捕获。附图说明根据本文结合附图的描述可以最好地理解本专利技术的结构和功能。这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滤血系统，包括：容器，所述容器具有第一表面、第二表面和一个或多个壁表面，所述第一表面、所述第二表面和所述一个或多个壁表面限定一容器容积；与所述容器流体连通的输入端口；与所述容器流体连通的输出端口；过滤床，所述过滤床包括以紧密并置方式堆叠并且定位在所述容器容积内的多个平面磁性网状物；定位在所述容器的第一表面上的第一磁体；与所述输入端口流体连通的第一输入管道；与所述输出端口流体连通的第一输出管道，其中，所述第一磁体产生相对于所述平面磁性网状物定向的磁场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 US 62/218,2111.一种滤血系统，包括：容器，所述容器具有第一表面、第二表面和一个或多个壁表面，所述第一表面、所述第二表面和所述一个或多个壁表面限定一容器容积；与所述容器流体连通的输入端口；与所述容器流体连通的输出端口；过滤床，所述过滤床包括以紧密并置方式堆叠并且定位在所述容器容积内的多个平面磁性网状物；定位在所述容器的第一表面上的第一磁体；与所述输入端口流体连通的第一输入管道；与所述输出端口流体连通的第一输出管道，其中，所述第一磁体产生相对于所述平面磁性网状物定向的磁场。2.根据权利要求1所述的滤血系统，还包括在所述输入管道中的泵。3.根据权利要求1所述的滤血系统，还包括与所述输入管道流体连通的盐水滴注单元。4.根据权利要求3所述的滤血系统，其中，所述盐水滴注单元包括盐水贮存器和注射泵，所述盐水贮存器和所述注射泵通过T型接头以与所述第一管道并行流体连通的方式进行连接。5.根据权利要求1所述的滤血系统，还包括与所述输出管道流体连通的空气检测器。6.根据权利要求1所述的滤血系统，还包括与所述输出管道流体连通的压力传感器。7.根据权利要求1所述的滤血系统，其中，所述输入端口在一表面中。8.根据权利要求1所述的滤血系统，其中，所述输入端口在一壁中。9.根据权利要求1所述的滤血器，其中，在所述输入端口与所述输出端口之间的流体流与所述网状物的平面垂直。10.根据权利要求1所述的滤血器，其中，在所述输入端口与所述输出端口之间的流体流与所述网状物的平面平行。11.根据权利要求1所述的滤血器，其中，在所述输入端口与所述输出端口之间的流体流倾斜于所述网状...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·查尔斯·马丁·弗罗德舍姆，昆廷·安德鲁·潘克赫斯特，理查德·艾伦·温曼，西蒙·理查德·哈特斯利，
申请(专利权)人：医疗过滤有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB