具有受控细胞捕获室的血液处理设备和方法技术

一种用于分离血液成分的离心分离机、以及控制该分离机的方法。该设备具有流体分离室，该流体分离室具有第一截头锥形段和第二截头锥形段。第二段具有锥度，以使粒子受到基本大小相等且方向相反的向心力和流体流动力。照相机观测流体流，而控制器控制该流体流。在第二段内选择性地捕获白血球，并将其周期性地冲洗出流体分离室。照相机用于确定所捕获地粒子量。在第二段内捕获如白血球的较低密度的粒子之前，从第一段内捕获有限量的如红血球的高密度粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于分离流体的粒子或成分的设备和方法。本发 明尤其益于对血液成分进行分离，例如白血球和血小板。本申请与下列申请相关1998年3月3日授权的美国专利 5722926; 1999年9月14日授权的美国专利5951877; 2000年4月25 日授权的美国专利6053856; 2002年1月1日授权的美国专利6334842; 申请于2004年7月1的美国专利申请号10/884877;以及申请于2004 年12月29日的美国专利申请号10/905353。这些美国专利和专利申请 中的每个都通过引用而全部结合在此。
技术介绍
在许多不同的领域，承载粒子物质的液体必须通过过滤或处理以 获得净化的液体或净化的粒子终产物。广义上，过滤器是能够将粒子 从物质中移除或分离的任何装置。因而，此处所用的术语"过滤器，，并 不限制为一种多孔介质材料，而包括许多不同类型的装置和工艺，在 该装置和工艺中将粒子彼此分离或从液体中分离。在医学领域，经常需要过滤血液。全血由不同的液体成分和粒子 成分组成。血液的液体成分大部分由血浆组成，而粒子成分包括红血 球(红细胞)、白血球(白细胞)、和血小板(凝血细胞)。虽然这些组 成部分具有相似的密度，但它们的平均密度的关系按照密度减少的次 序排列如下红血球、白血球、血小板和血浆。另外，粒子成分根据尺寸的关系按照尺寸减小的次序排列如下白血球、红血球、血小板。 当前大多数净化装置依赖于密度以及尺寸的差异或者表面化学特性来 分离和/或过滤血液成分。典型地，所捐献的血小板是使用离心分离机从其他血液成分中分离和采集的。白血球或其他所选成分也可进行采集。离心分离机将血 液分离容器旋转，以利用离心力使容器或储罐中的成分分离。在工作 时，当分离容器高速旋转时，血液进入分离容器并且离心力将血液成 分进行分层，以便分别移除特定成分。经由设置在血液成分的所分层 的层内的端口将成分进行移除。血浆中的白血球和血小板形成了分层的中密度层或"血沉棕黄层(buffy coat)"。由于典型离心分离机收集过程不能从血沉棕黄层的血 小板中不断地和令人满意地分离出白血球，只得增加其他过程来改善 结果。在一种过程中，在离心分离之后，使血小板通过可以具有改性 表面的多孔织物或非织物的介质过滤器，以移除白血球。然而，多孔 过滤器的使用导致其自身的 一 系列问题。由于传统的多孔过滤器可永 久地移除或捕获大约5-20%的血小板，传统的多孔过滤器可能效率 低。传统的过滤器还可能减少"血小板活力"，也就是一旦通过过滤器， 1%的血小板就丧失其正常功能，并且可能部分地或完全地具有活性。 另外，多孔过滤器可导致释放血管舒緩激肽、炎症介体和血管舒张剂， 这可能导致病人的降血压。多孔过滤器也昂贵，并且经常需要额外耗 时的手工操作来完成过滤处理。尽管多孔过滤器有效地移除大量的白 血球，但是活化血小板可能阻塞过滤器。因此，至少一些多孔过滤器 的使用在在线处理中并不可行。另一种分离处理是一种称为离心淘析(elutriation)的处理。这种 处理并不使用薄膜滤器而将悬浮于液体介质中的细胞分离。在一种常 见形式的淘析中，分批的细胞引入到液体流淘析緩沖器。然后将承栽 悬浮的分批细胞的该液体引入到位于旋转离心分离机中的漏斗状室 中。当另外的液体緩冲溶液流经该室时，流体朝着室内的淘析边界清 扫尺寸较小、沉积较慢的细胞，而较大、沉积较快的细胞迁移到室的 具有最大离心力的区域。当离心力和流体流产生的力达到平衡时，增大流体流以促使沉积 较慢的细胞从室内的出口排出，而将沉积较快的细胞保持在室内。如 果增加流经室的流体流，可以逐步将较大、沉积较快的细胞从室内移除。因而，离心分离处理分离具有不同沉积速度的粒子。斯托克定律(Stoke，slaw)对于球形粒子的沉积速度(Vs )的描述如下其中，D是细胞或粒子的直径，Peeu是粒子的密度，Pmedi,是流体介质的密度，U medium是介质的粘度，CO是角速度且r是旋转中心到细胞或粒子的距离。因为粒子的直径在斯托克方程中升为2次幂而粒子的密度却没有，所以是细胞尺寸而非其密度对其沉淀率有极大影响。 这解释了为什么当粒子具有相似的密度时，大的粒子在离心分离处理中通常保持在室内，而小的粒子被释放。如Sartory的美国专利3825175中所描述的，离心淘析具有许多 的限制。在这些处理的大部分中，粒子必须在单独且间断的分批处理 中被引入流体介质流内，以允许充分地分离粒子。因而， 一些淘析处 理仅仅能够对粒子分批进行分离，并且需要一种附加的流体介质来运 输粒子。另外，流动力必须与离心力保持精确的平衡，以分离正确的 粒度。由于这些和其他原因，因而有必要对粒子分离和/或流体成分分离 进行改进。
技术实现思路
本专利技术包括用于将悬浮在流体中的粒子(尤其是血液和血液成分) 分离的离心分离机、以及对离心分离机进行控制的方法。该设备具有 安装在转子上的流体分离室，该流体分离室具有流体进口和流体出 口，该流体进口从流体出口处径向朝外；第一截头锥形段，其与流体 进口相邻并从流体进口处径向朝内；第二截头锥形段，其与第一截头 锥形段紧邻并从第一截头锥形段处径向朝内，第二截头锥形段具有锥 度，以使第二截头锥形段内的粒子将受到基本大小相等且方向相反的 向心力和流体力。第二截头锥形段的锥度是根据粒子的预期尺寸进行 选择的，以使至少具有预期的粒子平均尺寸的粒子将受到基本上大小相等且方向相反的向心力和流体流动力。该锥度可至少为2.8。，更优 选是大约3.0。，以使具有比预期的粒子平均尺寸大的粒子将受到大小 相等且方向相反的力。优选的是，第一截头锥形段具有比第二截头锥 形段较大的锥度。该设备可还包括至少一个对流过流体分离室的流体流速进行控制 的泵、配置成观测相对于流体分离室的流体流的照相机、以及从照相 机接收信号并对电动机和泵进行控制的控制器。诸如白血球之类的粒 子被选择性地捕获在流体分离室的第二截头锥形段内，并沖洗出流体 分离室。捕获在第二截头锥形段内的粒子量可使用从照相机获得的数 据来确定。另外，在将如白血球的较低密度粒子捕获在第二截头锥形 段内之前，可在第一截头锥形段内捕获有限量的如红血球的较高密度 粒子。众所周知，之前的概述和之后的详述都仅仅是示范性的，是用来 进一步解释所要求保护的专利技术。附图说明图1是按照本专利技术一个实施方式的包括流体室的离心分离机设备 的局部透^L图。图2是离心分离机设备和控制照相机的局部透视的示意图。 图3是具有控制照相机和光照设备的血液处理设备的透视图。 图4是图3中血液处理设备的俯视图。图5是图4中的血液处理设备的局部剖视图，该设备包括图1中 的离心分离机和流体室。图6是安装到图1中离心分离机转子上的流体室和分离容器的一 部分的局部剖视的示意图。图7是图1中的流体室的俯视分解图。 图8是图7中的流体室的剖视图。图9是包括流体室和另一实施方式的分离容器的管组的透视图。 图IO是血液处理设备中处理血液的步骤的流程图。图11是图6和9的分离容器的分离室的俯视图。 图12是另一个离心分离机设备和两个控制照相机的局部透视的 示意图。图13是图1中的流体室的截面图。具体实施方式为了描述本专利技术，现在将参照附图进行说明。本专利技术优选包括具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将悬浮在流体中的粒子分离的设备，所述设备包括：　　　　转子，　　　　连接到所述转子并给所述转子提供角速度的电动机，以及　　　　安装到所述转子上的流体分离室，所述流体分离室具有：　　　　流体进口和流体出口，所述流体进口从所述流体出口径向朝外，　　　　第一截头锥形段，其与所述流体进口相邻并具有从所述流体进口径向朝内扩张的第一锥度，　　　　第二截头锥形段，其与所述第一截头锥形段紧邻并从所述第一截头锥形段径向朝内扩张，所述第二截头锥形段具有比所述第一锥度更小的第二锥度，选择所述第二锥度以使所述第二截头锥形段内的粒子受到基本大小相等且方向相反的向心力和流体流动力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J科伦布兰德，
申请(专利权)人：甘布罗BCT公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]