用于血液处理的监测和控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于监测和控制血液和血液样本处理的方法，具体涉及把血液分离成它的成分。一方面，本发明专利技术涉及用于测量从离心机分离室中透射，散射或透射和散射光的二维光强分布的光学方法和装置。在一个实施例中，本发明专利技术方法测量的光强包括：分离室或其元件的图像，例如，分离室的光学单元。另一方面，本发明专利技术涉及用于血液处理的多功能监测和控制系统。提供反馈控制系统，其中二维光强分布被测量，实时处理并作为控制血液处理输出信号的基础。提供用于监测和控制血液处理的光学单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及血液处理的监测和控制系统。
技术介绍
大规模血液采集和处理在全球健康护理系统中发挥重要的作用。在普通的大规模血液采集中，从供血者或病人中取出血液，借助于离心，过滤和/或淘析技术，把血液分离成它的各种血液成分，并贮存在消毒的容器中，用于未来注入到病人体内作为治疗用途。分离的血液成分通常包含对应于红血细胞，白血细胞，血小板和血浆的各种成分。在采集期间可以连续地完成血液分离成它的各种成分，或可以在大批量采集之后进行分离，特别是涉及整个血液样本的处理。在高度消毒的条件下，血液分离成它的各种成分在大部分的治疗应用中是极其重要的。最近以来，在许多大规模血液采集中心已使用单采(apheresis)血液采集技术，其中收集被选取的血液成分，而血液的其余成分在采集期间返回给供血者。在单采技术中，从供血者取出血液并利用联机血液处理方法立刻把它分离成它的各种成分。通常，联机血液处理是借助于密度离心，过滤和/或扩散基分离技术。一种或多种分离的血液成分被收集，并贮存在消毒的容器中，而其余的血液成分被直接地重新循环到供血者。这种方法的优点是，它允许供血者个体更频繁地献血，因为仅仅收集和净化被选取的血液成分。例如，对于接受血小板单采的供血者，其中血小板被收集，而非血小板血液成分返回给供血者，这种供血者可以更频繁地献血，例如，每14天献血一次。单采(apheresis)血液处理技术在大量治疗过程中也发挥重要的作用。在这些方法中，从接受治疗的病人体内取出血液，被分离，并收集选取的部分，而其余的部分返回给病人。例如，病人在接受辐射治疗之前可以经受白细胞单采，因此，其血液的白血细胞成分被分离，收集和贮存以避免在辐射下曝光，或者，单采技术可以对有血液障碍的病人完成红血细胞交换，例如，镰状细胞贫血和地中海贫血，因此，可以去除病人的红血细胞成分，而提供的压缩红血细胞以及他的其余血液成分返回给病人。此外，单采技术可用于完成治疗有血小板增多病人的血小板排出和治疗有自身免疫疾病的血浆交换。普通的血液采集和单采系统通常采用把血液分离成各种血液成分的差分离心方法。在差分离心方法中，血液循环通过围绕中心旋转轴高速转动的消毒分离室。分离室的转动产生沿垂直于离心机中心旋转轴的分离转动轴取向的离心力。转动之后产生的离心力把血液样本中悬浮的颗粒分离成有不同密度的离散部分。具体地说，血液样本分离成几个离散相，它们是对应于含红血细胞的较高密度部分和含血浆的较低密度部分。此外，含血小板和白血细胞的中间密度部分形成红血细胞与血浆之间的界面层。在US Patent No.5,653,887和US PatentApplication No.10/413,890中描述血液离心装置。为了实现连续的高产出血液分离，在大多数分离室中配置提取端口或收集端口。提取端口能够以可调整速率从分离室中排出物质，它通常设置在沿对应于离散血液成分的分离轴上的选取位置。然而，为了确保从选取的提取端口中流出的液体基本上限制于单相，分离血液成分之间的相界必须是在沿分离轴上的位置，因此，使提取端口接触单相。例如，若含白血细胞的部分太接近对应于富含血小板血浆的提取端口，则白血细胞可以进入从分离室中流出富含血小板的血浆流，从而使血液处理期间获取的分离成分退化。虽然借助于密度离心技术的普通血液处理方法能够有效地分离各种血液成分，但是，利用这种方法得到各种成分的纯度在许多治疗应用中往往不是最佳的。例如，血液样本的离心分离不能一致地(99％的时间)产生分离的血小板成分，在采集的每3×1011个血小板中有小于1×106个白血细胞。血小板产物中存在白血细胞可以增大病毒暴露的风险并在注入到病人体内之后产生免疫并发症。由于单使用离心分离方法不能实现最佳的纯度，人们开发了基于过滤，淘析和亲和力基方法的若干个补充分离技术，用于实现使用血液成分作为治疗剂所需的最佳纯度。然而，这些技术往往降低可以实现的总产量，并可以降低被采集血液成分的治疗功效。在US PatentSerial No.6,334,842和International Patent Application SerialNo.PCT/US03/117764中描述借助于过滤，淘析和亲和力基方法的典型血液处理方法和装置。利用密度离心法提取的血液成分纯度在当前是受普通离心装置和方法实现分离成分之间相界层位置的限制。沿分离轴的相界位置取决于若干个因素。第一，相界的位置取决于从分离室中流出各个血液成分的相对流速。第二，相界的位置取决于分离室围绕中心旋转轴的转速和经受分离的血液温度。第三，相界的位置随经受处理的血液组成而变化。血液样本的组成可以随不同的供血者和/或病人而有很大的变化。此外，血液的组成随给定供血者或病人的时间有很大的变化，特别是当血液多次重复循环通过分离室之后。给定相界的位置对许多因素的灵敏度，它随不同的个人并在处理期间发生变化，重要的是监测血液处理期间的相界位置，可以确保最佳的分离条件并实现选取血液成分的理想纯度。此外，对于血液成分在处理期间发生的变化，精确描述相界的位置可用于调整并优化分离条件。虽然我们能够测量一个或多个相界(phase boundary)的位置，但是用于血液处理的普通光学监测和控制方法有重大的局限性。第一，普通的光学监测系统和方法，例如在US Patent No.5,316,667和5,260,598中所公开的方法，利用一维光学检测或一维光学扫描。因此，这些方法不能描述从血液处理装置的二维或三维区域中透射和/或散射光的强度。此外，这些方法不能测量从分离室中通过选取提取端口流出细胞物质的通量或纯度。第二，普通的光学监测方法缺少许多血液处理应用中所需的信噪比，因为光强的特征局限于单个光轴。例如，普通的光学监测方法缺少精确分辨白血细胞与其他血液成分之间相界位置所需的灵敏度，因为白血细胞包含的体积小于总血液体积的1％。所以，这些方法不能提供各种血液成分，例如，血小板和红血细胞，其中白血细胞水平减小到防止免疫并发症和病毒传播所需的程度。第三，普通的光学监测方法局限于固定的光学几何结构，且不能够监测位于多个不同光轴上密度离心机装置的区域。因此，借助于密度离心法监测和控制分离的普通光学方法功能基本上局限于监测分离室中相界的位置。根据以上的描述可以理解，我们需要用于监测和控制处理整个血液样本和血液成分样本的方法和装置。具体地说，我们需要这样的光学监测方法和装置，它能够精确地描述利用密度离心法处理血液成分的分离，提取和收集。此外，我们需要用于血液处理的多功能光学监测和控制系统，它能够同时监测对应于分离区，样本标识区和血液成分提取区的多个区域。所以，本专利技术的目的是提供用于血液处理的这种方法，装置和装置元件，它能够高效率分离，描述和收集各个血液成分，具体地说，红血细胞，白血细胞，富含血小板的血浆和血浆。
技术实现思路
本专利技术提供用于改进包括液体成分在内液体处理的方法，装置和装置元件，例如，血液，血液成分和从血液衍生的液体。本专利技术的方法，装置和装置元件能够监测和控制血液分离成各种离散成分并随后收集选取的成分。本专利技术包括借助于各种分离技术技术用于光学监测血液处理的方法，装置和装置元件，其中包括密度离心，离心淘析，尺寸和形状过滤，亲和力色谱或这些技术的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分离液体成分并有围绕中心旋转轴转动分离室的密度离心机血液处理系统的监测系统，包括：　　　　与所述密度离心机血液处理系统进行光通信的光源，用于提供照明所述密度离心机血液处理系统上观察区的入射光束，从而产生从所述观察区中透射，散射或透射和散射的光；　　　　与所述密度离心机血液处理系统进行光通信的光收集单元，用于至少收集部分从所述观察区中透射，散射或透射和散射的光，并至少引导部分从所述观察区中透射，散射或透射和散射的光到二维检测器；和　　　　二维检测器，放置成接收并检测从所述光收集单元提供所述观察区中透射，散射或透射和散射的所述光，从而测量从所述观察区中透射，散射或透射和散射光的二维光强分布。

【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：李F卡特尔，杰里米P柯兰布兰德尔，詹姆斯R兰德特考，卓塞弗A希伯纳，杰弗瑞A斯特瓦尔德，克里斯托弗尔弗莱彻，
申请(专利权)人：甘布罗公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]