使用微机电传感器的医疗系统、方法和仪器技术方案

本发明专利技术公开了一种生物悬浮液处理系统，它包括用于处理生物悬浮液的一种或多种组分的悬浮液处理装置，用于将悬浮液输入处理装置的第一流体流路和从装置输出悬浮液组分的第二流体流路。至少一个微机电（ＭＥＭ）传感器与流体流路中的一个相通，用于检测流体流路中流体的选定特性。ＭＥＭ传感器可以位于其他位置，例如位于容器上或袋上并与其内部相通，用于检测其中所装流体的特性。可以检测很多特性，例如流动速度、ｐＨ值、细胞类型、细胞抗原性、ＤＮＡ、病毒或细菌的存在、胆固醇、血细胞比容、细胞浓度、细胞计数、分压、病原体的存在或粘度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及处理生物悬浮液的医疗系统、方法和仪器，所述生物悬浮液包括但不限于血液。更具体的，本专利技术涉及新颖的医疗系统、方法和仪器(用于处理生物悬浮液)，其中使用微机电系统(“MEMS”)作为传感器、探测器或其它元件以改善制品的质量、纯度、一致性、特征和/或产量。下面以处理血液和血液组分为例描述本专利技术，本专利技术主要应用在这个领域，并在此领域具有优势。但是，应该理解的是，本专利技术并不限于血液和血液组分的处理，也可以应用于其它生物悬浮液的处理，例如，骨髓或细胞生长介质。近些年来，由于治疗中对血液和血液组分需求的增加，血液和血液组分处理的重要性日益增大。血液是一种细胞或细胞碎片悬浮在液体中的悬浮液。细胞包括将氧气从肺带到肌肉并将二氧化碳从肌肉带回到肺的红细胞、抵抗感染的白细胞和使血凝结的血小板。细胞悬浮在一种称为血浆的液体中，血浆本身也含有几种组分，可以通过分馏法进行分离。为了便于描述，血液组分和血液成分可以互换使用。遭受明显失血的病人通常需要红细胞，而血小板则是许多接受化学治疗或放射治疗的病人所需要的，化学治疗和放射治疗使身体制造新的血细胞的能力下降(血小板是存活时间最短的血细胞)。为病人输入血浆则有不同的原因，或者将血浆进一步分离以提取和浓缩某种血蛋白。由于对血液组分的需求增大了，因此通常将采集的血液分离成它的组成成分，这样可仅向病人输入其需要的组分，而将其它的组分或成分留给其它病人，或返回到捐献者体内。通常用于描述将血液分离成一种或多种组分的术语是“血液分离”。在全血采集后，可以通过手工完成血液分离，或者通过自动或半自动的程序完成。自动血液分离通常使用可重复使用的设备或仪器，以及一次性的、单次使用的管路，待处理的血液在此管路中流动。通常将采集的组分，如血小板、红细胞或血浆，输出并输入储存容器中，或者收集到仪器内部的容器中，而将其它的血液组分或者返回到捐献者体内，或者分别输出并保存用在其它用途。在自动血液分离中已经使用多种基于不同原理的仪器，其中大多数常用的仪器使用离心原理，根据血液组分的不同密度将它们分离开。伊利诺斯州Deerfield的Baxer保健公司制造的CS-300和Amicus分离仪，以及科罗拉多州Lakewood的Gambro BCT公司制造的Trima和Spectra分离仪，就是离心血液分离仪或血液分离设备的例子。Autopheresis-C分离仪是Baxer保健公司制造的另一种血液分离仪。它的工作原理是使用泰勒涡流的薄膜分离，这与上述的离心分离仪有很大差别。本专利技术不局限于一种特殊的治疗仪器或工作原理，并可能比这些仪器中的任一类型以及其它血液或悬浮液治疗仪器都有明显的优势。除了从健康的捐献者采集血液组分外，相同的设备和方法也在临床上用于治疗病人。例如，当确认通过减少白细胞的数量或去除血浆对病人有益时，可以使用与用于捐献者的设备相同的设备从病人身上采集上述组分，并将剩余的血液返回到病人体内。近些年，血液处理作为很多病症的治疗程序也发展起来。尽管血液成分采集或减除已经进行了很多年，并且已得到了发展，但仍然存在一些需要进一步改进的重要领域。其中一个存在改进的明显需求的领域是减少采集和检测血液组分过程中人为出错的可能性。在正常的血小板采集过程中，例如，对从捐献者体内输出的血液和所采集的血小板浓缩液进行许多检测。例如，可以从管路中输出采集的血样，送到实验室进行关于血小板计数、病原体的存在、血型，以及其它多种检测。所采集的血液组分样本也要进行类似的检测。对于血小板，例如，采集的血小板计数是一个特别重要的数据，因为通常达到一定标准的“剂量”或“单位”需要一定数量的血小板(4×1011)。除了确定采集的血小板计数(或者，也可以是密度)外，还可以检测采集的血小板制品中白细胞的存在，对于某些病人这可能是产生不良反应的来源。这些检测中的很多种或者不是在采集血液组分的同一地点完成，或者需要24-48小时才能完成。必须十分谨慎并采取很多必要的步骤，才能保证样品恰当地代表所采集的血液制品，并且实验室结果是所采集的特定血液制品的恰当记录。尽管如此谨慎，由于很多人参与并采取了很多步骤，在该过程中就存在人为出错的机率，即使这种机率很小。因此，存在着减少所需要的人工处理和人为干预的持续需求，以降低采集和检测血液组分过程中出错的机率以及成本。特别是，需要提供制品如血小板、红细胞或血浆的采集或处理系统，将检测过程与处理过程本身分离，在最少的人为干预及最少的检测过程下减少人为出错的机率，通过如细胞计数、病原体的存在、白细胞计数、血型等等对制品进行完全或部分表征。由于血液组分的需求量不是恒定不变的，所以在使用之前因过期造成的某些血液制品的浪费也是常见的。尽管红细胞可以冷藏储存较长的时间，但血小板通常在室温储存，并且在最好的环境下存放期仅为约5-7天。但是，二者都有有限的存放期，结果，由于在允许的存放期内未使用而造成大量的采集的血液组分制品被废弃是常见的。这样，考虑到能够捐献血小板和其它血液组分的捐献者人数有限，就需要提高采集和使用血液组分的效率。除以上所述外，对使采集过程本身更有效的设备的需求也不断增加。例如，对于制定或优化采集程序从而在预期的时间内获得所需数量的采集制品，并达到预期的制品纯度或者不含不需要的组分，同时对捐献者或病人的负作用最小，捐献者红细胞比容和血小板计数可能是重要的数据。尽管在采集程序之前检测捐献者的红细胞比容相当容易，但血小板计数是一个昂贵而费时的过程，通常在采集程序之前不检测。在大多数血小板采集程序中，最容易地得到的信息是估计的血小板计数，它是根据以前捐献品的平均值做出的，变化范围宽。因此，需要更新的信息用于优化采集程序。总之，在生产血液组分时，对于以下方面需要不断改进(1)采集制品的一致性，例如对于所采集的和满足输血需要的血液组分的产量或数量，或者所采集血液组分的质量(如存放期)；(2)采集制品的纯度，如不含不需要的杂质，以及更好地保证完成所有必需的检测并减少人为出错的机会；(3)采集的效率和采集血液组分的使用；(4)在采集、相关检测和管理过程中的成本和出错机率；(5)提供给捐献者的安全性。在过去的十年中，微机电系统(MEMS)领域也取得了明显进步。MEMS是一类尺寸非常非常小的系统。这些系统通常具有电子和机械或光学元件，但不总是如此。最初将改造的集成电路制造技术和材料用于制造这些非常小的装置或系统，但目前有大量的制造技术和材料可供选用。具有多种感应和启动功能的MEMS装置已经被设计出来，并应用于测定血型、血细胞计数、识别DNA、进行化学分析、测量pH值、检测分压以及进行许多其它的程序和测试。最近，多个制造商声称开发了一种“芯片上的实验室”，它适用于进行多种血液或血液组分的分析或测试。但是，在将MEMS装置与现存的医疗程序集成在一起以增强性能并减少人为出错的可能性方面的进步仍是有限的。概述为了达到上述一个或多个目的，本专利技术在处理装置中的用于处理生物悬浮液(如血液)的处理系统中使用MEMS传感器，其中的MEMS传感器被用于自动检测流入或流出处理装置的一种或多种流体的流体特性。更具体地，本专利技术涉及一种生物悬浮液处理系统，包括处理含有一种或多种组分的生物悬浮液的处理装置，与处理装置相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物悬浮液处理系统，包括：悬浮液处理装置，用于处理生物悬浮液的一种或多种组分；与处理装置相通的第一流体流路，用于将悬浮液输入处理装置；与处理装置相通的第二流体流路，用于将悬浮液的组分从处理装置中输出；与所 述流体流路中的一个相通的至少一个微机电传感器，用于检测流路内流体的选定的特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉H科克，詹姆斯J厄尔迈斯，理查德L韦斯特，罗英辰，马克C韦伯，闵庚伦，
申请(专利权)人：汾沃有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]