专利名称:分离血浆的方法和设备的制作方法
本发明涉及一种方法和设备，其中使用薄膜型血浆分离器分离血浆，不需要使健康供血者或病人的血液在外部循环，但是由于采用了重复式采集和回流血液的半连续系统，其效率近似地相等于外部连续循环系统的效率。
一种熟知的聚集血浆的方法是，离心分离取自健康供血者并采集于血袋中的全血，最近研制了一种设备，用于利用半连续的或连续的离心作用来从单一的供血者得到大量的血浆。薄膜型血浆分离器也已经出现，使得无论在什么地方都能够方便地分离大量的血浆，并在所谓血浆交换疗法的领域中进行了许多研究。在血浆交换疗法中，从患有严重的免疫学或新陈代谢疾病的病人身上分离大量的血浆，而后给病人补充从健康供血者身上采集来的血浆。从健康供血者得到的血浆，也用于下述目的，如严重病人的营养供应，凝血因子的供应，免疫功能的增添，而对此种血浆的需求愈来愈增加。因此，大量的研究正导致一些从健康的供血者身上安全、廉价而方便地得到大量血浆的方法。薄膜型血浆分离器特别有前途，因为它的特点是分离速度比连续离心机更高，并且运用时可以不需要昂贵的专用设备。
但是，使用薄膜连续分离血浆的常规方法，需要对静脉在两个部位进行穿刺，也就是从供血者采集血液的部位，和血液回流到供血者的部位，同时也需要进行血液的体外连续循环。因此，伤害供血者的危险性很大。而且，由于提供了一个血浆泵以防止因血液回流方面的阻抗引起的传输压(TMP)的升高而造成的溶血作用，分离器只能在低于最高性能的条件下操作。这一点降低了分离效率。
使用薄膜半连续分离血浆的常规方法，由于血液在分离过程中的浓缩，在血液从储血器回流时分离器的阻抗升高。结果损伤了血细胞，延长了血液回流时间的周期。虽然可以提供一根旁通管以缓和此问题，但会造成时间的损失，损失的时间等于旁通管所需的时间。此外，由于单泵系统中分离器的内部传输压在血液回流时成为负压，使得采集的血浆往后流动，因此必须在血液回流时中断分离过程，或提供血液回流泵和开关阀门。
本发明被设计来解决先有技术中的上述问题，发明的一个目的是提供一种分离血浆的方法和设备，其中供血者的静脉只需要穿刺一个部位，体外血液循环的危险得以避免，而血浆能够在从血液采集到血液回流的过程中被连续地分离，由此使得采集血浆的效率高于至今为止用连续系统所得到的效率，尽管采用了一种间歇式地采集和回流血液的半连续的血浆分离方法。
按照本发明，上述目的是依靠提供一种血浆分离方法来达到的，该方法包括通过输血机构引入血液，通过循环机构将引入的血液输入薄膜型血浆分离机构以从血液分离血浆，在储血器机构中汇集一部分形成的浓缩血液，重复使其余部分浓缩血液与新引入血液一起浓缩的过程，当引入预定量的血液结束时通过输血机构排出血液，以及即使在排血阶段通过浓缩过程浓缩血液。
按照本发明的方法，浓缩血液的血液循环流路被连接成沿一个方向连续地操作，此方向与由输血机构进行的血液的引入和排出无关。血液输入机构是这样连接的，使得从血液引入周期变换成血液排出周期不需要停顿时间。
按照本发明，上述目的是依靠提供一种血浆分离设备来达到的，该设备包括从血液分离血浆用的薄膜型血浆分离机构，包括一个将血液回流到血浆分离机构的血浆循环流路，回流的血液由于血浆分离机构分离血浆而浓缩了，包括在血液循环流路内部循环血液用的循环机构，包括连接到循环流路上或在循环流路中提供的储血器机构，以及将血液引入储血器机构或将血液排出储血器机构的输血机构。
按照本发明，薄膜型血浆分离机构装备了改变分离机构内部血液通过截面积的机构。储血器机构包括一个由柔软的合成树脂构成的密封袋。引入和排出血液的输血机构包括一个能正向和反向转动的滚子泵。
本发明的设备还至少包括两个泵，一个用于驱动输血机构，另一个用于驱动循环机构。
本发明的其它特点和优点，可以明显地从下列结合附图的叙述中看出。在附图中，同样的参考符号在所有各图中标记相同的或相似的部件。
图1(A)是表示按照本发明实行的一种血浆分离方法实施方案所用的血浆分离设备的透视图;
图1(B)是按照本发明实行的一种血浆分离方法实施方案所用的血浆分离设备的流路图;
图1(C)是表示一种血浆分离器的实施方案的放大截面图;
图1(D)是表示与图1(C)的分离器在操作上连接的加压装置的放大截面图;
图2(A)和2(B)是说明实施本发明的血浆分离方法所用的血浆分离设备在采集和回流血液时的操作原理的方块图;
图3是说明分离的血浆量和设备的操作时间之间关系的图形;
图4是利用血浆分离设备来实施被举例方案的血浆分离方法的实验的流路图;
图5是表明常规的连续型血浆分离方法的实验流路图;
图6(A)和6(B)是说明实施被举例方案的血浆分离方法所用的血浆分离设备改型的操作原理的方块图;
图7是按照本发明血浆分离方法第二实施方案所用的血浆分离设备的流路图;
图8(A)和8(B)是说明本发明的血浆分离方法第二方案实施所用的血浆分离设备在采集和回流血液时的操作原理的方块图;
图9是表明按照本发明所述的血浆分离方法第二实施方案的实验流路图;
图10是表明常规的连续型分离方法的实验流路图;
图11(A)、11(B)、12(A)和12(B)是说明按照本发明所述的血浆分离方法第二实施方案所用的血浆分离设备的改型的方块图。
按照本发明所述的从血液分离血浆的方法，是依靠附图中具体表现的设备来实施的。图1(A)是表示按照本发明实行的一种血浆分离方法实施方案所用的血浆分离设备的透视图，图1(B)是图1(A)中表示的血浆分离设备的流路图，图2(A)和2(B)是说明实施本发明的血浆分离方法所用的血浆分离设备在采集和回流血液时的操作原理的方块图。
参考图1(A)，本发明的血浆分离设备包括一个薄膜型血浆分离器1，一个连接分离器1的再循环泵3，一个连接再循环泵3的压力监控空气室5，一个连接空气室5的压力计6，一个连接分离器1和空气室5之间管线的输血泵7，一个连接分离器1和再循环泵3之间管线的储血器8，一个连接输血泵7的替换液体泵9，一个连接泵9的抗凝剂10的容器，一个连接泵9的替换液体11的容器，以及连接分离器1的血浆采集容器12。血浆分离设备也包括一个空气泡检测器13，一个负压检测器14，一个选择抗凝剂10或替换液体11的开关阀门15，一个显示和控制部分17，一个静脉穿刺针头18，以及一个用作改变分离器1中血流通过截面的调节机构的加压装置19。
如图1(B)流路图中所示，血浆分离设备利用薄膜型分离器1从血液分离血浆，设备包括一个通过再循环泵3使形成的浓缩血液从血浆分离器1的血液出口2流至分离器1的血液入口4进行再循环的血液循环流路，并通过可以反向转动的输血泵7从一个供血者或病人身上采集血液，流入再循环泵3和血浆分离器1的血液入口4之间的循环流路的管线。从血浆分离器1的血液出口2出来的一些浓缩血液，从导向再循环泵3的流路分支出来，采集到储血器8中，使输入血浆分离器1的血液量能固定下来。设备这样配置，使得储血器8和循环流路中的血液能够通过输血泵7的反向转动而回流到人身上去。流入再循环流路的血浆分离器1中的血液的压力，由连接压力监控空气室5的压力计6监控。
现在让我们描述举例说明的实施方案的血浆分离设备的操作。
起动泵7，从总流路的终点引入生理盐水或类似物质，以灌注总流路的内部。灌注之后，使再循环泵3起动操作，以形成血液循环流路，之后，正向转动泵7，从总流路终点的针头18引入血液。此时，应当通过替换液体泵9的操作，使诸如肝素、枸橼酸-枸橼酸盐-葡萄糖溶液或枸橼酸钠溶液之类的抗凝剂10与血液混合。已经进入再循环流路的血液通过血浆分离器1，血浆在分离器中与血液分离，而后采集在血浆采集容器12中。同时，由于血浆分离器1中的分离过程而形成的浓缩血液，通过再循环泵3在流路中循环，受到从供血者新得到的血液的稀释，重新引入血浆分离器1，在分离器中重新进行浓缩。一部分流出分离器1的浓缩血液，汇集在储血器8中。储血器8最好包括一个由柔软的合成树脂构成的密封袋，因为此种结构的储血器会自动地随压力的变化而变化。
一当从供血者身上采集了预定量的血液，输血泵7就反向转动，使储血器8中的浓缩血液流回到再循环流路中去。于是浓缩的血液进入再循环流路，通过再循环流路流动，一些浓缩的血液通过输血泵7回流到供血者身上，其余的从血液入口4重新进入血浆分离器1，在那里血液重新浓缩。这种浓缩血液的一部分通过输血泵7流回到例如供血者的身上。重复这一过程，可以从供血者的血液中连续地分离血浆。在这一过程期间，再循环流路中的血液量必须大于流回供血者的血液量。换句话说，再循环的血液量为泵3产生的血流量减去泵7产生的血流量。此时可以通过泵9将生理盐水或葡萄糖溶液之类稀释溶液11供给供血者，而不要给抗凝剂10。注意，由于在血液采集时血液流入储血器8，而在血液回流时血液从储血器8流出，因此将有规定量的血液通过薄膜型血浆分离器1循环。
最好是一种如图1(C)的放大截面图所示的分离器用作血浆分离器1。下面描述这种分离器。
分离器1由一个箱子构成，箱子包括一个圆柱形的箱体100和一个活板104，活板也充作分离器盖。箱体100的底部中心有一个体液(血液)流入口101，侧壁有一个过滤残余物(浓缩血液)流出口102。活板104有两个滤液(血浆)流出口103，在活板104的外周缘部分附着一个圆环105。箱子内部放置许多薄膜过滤器112。每个过滤器112包括两个圆形的过滤膜107a和107b，它们从上下包围一个圆形的滤液流通过成形板106，成形板由屏筛构成，中心有开孔111，在靠近板的边缘部分设没两个滤液通道108。每个薄膜过滤器112不但有围绕中心开孔的内周缘部分，而且有外周缘部分，内外周缘用热熔或胶粘剂密封，在每个滤液通道108的外缘连接了密封件109。应当注意到，滤液流通过成形板106不限于上述的屏筛;最重要的是要保证滤液流通过。
在相邻的薄膜过滤器112之间排列着圆形的体液流通过调节板110，具有与过滤器112相对应的中心开孔111′和滤液通道108′，在其上下表面有许多凸出部分。注意每个滤液通道108′的外周缘部分的形状是平的。在分离器1的箱体100的上下内侧面处，各有一个圆形的体液流通过调节板113，板的一个侧面上有许多凸出部分。一块调节板113被排列成其凸出部分与最上面的薄膜过滤器112的上表面紧靠接触，而另一块调节板113被排列成其凸出部分与最下面的薄膜过滤器112的下表面紧靠接触。每块体液流通过调节板113具有与过滤器112相对应的中心开孔111′和滤液通道108″。注意每个滤液通道108″的外周缘部分的形状是平的。薄膜过滤器112和体液流通过调节板110、113以所述方式堆叠，插入箱体100，全体加压盖上活板104，以使组装件整齐地装入箱体100，而圆环105在活板104和箱体100之间形成液密的密封。这样形成的组装件，就是血浆分离器1。由于活板104施加的压力，薄膜过滤器112和体液流通过调节板110、113在滤液通道108、108′、108″的外周缘部分处依靠密封件109结合成整体，因此这些通道彼此相通。应该注意到，图1(C)描绘的薄膜厚度、凸出部分的大小和各层之间的间距，是放大了的。
图1(D)是表示加压装置19〔图1(A)〕细节的截面放大图。装置中有一个形状合适的基座211和一个能够在轴向自由移动的加压棒212。加压棒212的顶部有一块加压板213，它能够围绕加压棒的轴自由地转动。一个框架形的夹具214附着在基座211上，它能随着加压板213同轴地转动。夹具214能够容纳分离器1，容纳的方式是使得分离器1的活板104紧靠加压板213。夹具214有两个夹具锁扣机构215，因此夹具能以预定的相对于基座211的转动位置固定在基座211上。
因而支承血浆分离器1的配置的特点是，加压板213不仅能与加压棒212一起沿棒的轴向移动，而且也能够围绕加压棒的轴自由转动，夹具214不仅能沿加压棒212的轴向移动，而且也能够随加压板213同轴地转动，而夹具锁扣机构215能使夹具214以预定的转动位置固定在基座211上。
基座211可以由任何合适的材料构成，可以具有任何适当的形状。例如，基座211可以具有圆柱形构型，由铸铁构成。加压棒212安装在基座211上，从基座上伸出，可以沿轴向自由地移动由夹具214夹住的活板104。在举例说明的实施方案中，加压棒212由基座211和附着在基座211上的轴承架216支承。转动旋钮217，可使加压棒212沿轴向自由地移动，从而传递一个很大的轴向推力。在旋钮217和加压棒212之间插入一个直线运动机构，该机构用来将旋钮217的水平运动转变为加压棒212的轴向运动。此机构可以是任何合适的结构，但在举例说明的实施方案中，此机构包括一个与旋钮217配接的蜗杆螺钉218，和一个与蜗杆螺钉218咬合的蜗杆219。加压棒212与蜗杆219上的阴螺纹咬合，并通过滑动键或花键220由轴承架216(主要由基座211)支承，花键220防止了加压棒212旋转。转动旋钮217，使蜗杆219和与它咬合的蜗杆螺钉218旋转，蜗杆219转动时与加压棒212螺纹咬合。因为加压棒是不可转动的，它沿轴向自由移动。
应当注意到，轴承架216实质上是基座211的一部分。旋钮217转动的程度由指示器221指示。
加压板213装在加压棒212伸出的端部，可以围绕加压棒的轴转动，并随加压棒一起沿轴向移动，因而对血浆分离器1的活板104施加压力。
在举例说明的实施方案中，加压板213由圆盘部分213和裙板部分232构成，裙板部分232与圆盘部分连接，罩住了轴承架216的法兰盘部分261。加压板213以这样一种方式牢靠地装配在加压棒212上，使得裙板部分232罩住牢靠地旋紧在加压棒212上的轴承法兰盘222上。
围绕加压板213的夹具214安装在基座211上，要使得它能够与加压棒212一起同轴地转动。夹具214有一个框架形结构，由框架部分241和舱盖部分242构成，框架部分241在面向加压板213的位置有一个空腔，用来接受血浆分离器1，舱盖部分242用来封闭框架部分241的空腔。夹具214以这样一种方式牢靠地夹持住分离器1的箱体100，使通向分离器容器的开孔面对加压板213。
在举例说明的实施方案中，夹具214的框架部分241由前面部分241a和一对侧面部分241b构成。舱盖部分242由加压部分242a和臂架部分242b构成。舱盖部分242可以相对于框架部分241打开和关闭，当关闭时，可以利用固定机构223锁住。前面部分241a可以转动地围绕轴承架216的外周缘面装配，并由基座211和轴承架216的法兰盘261包围。两个侧面部分241b从前面部分241a的两端平行于加压棒212的轴而延长，以便包围加压板213，每个侧面部分241b有一个承受凸出部分243，分离器1就放置在上边。舱盖部分242的臂架部分242b与加压部分242a整体成形，跨接在框架部分241的两个侧面部分241b上。臂架部分242b的一端用销钉轴244枢轴式连接到一个侧面部分241b的一端，使得臂架部分242b的另一端可以围绕枢轴点摆动。臂架部分242b中有一个缝槽(图中未示出)，它从上述另一端延伸到加压部分242a的臂架部分242a的交接部分。在关闭状态时，把固定机构223装入缝槽，就把舱盖部分242锁住在前面部分241a上了。
固定机构223的一端331用销钉224枢轴式地连接到侧面部分241b上，而其另一端包含一个锁扣部分332。在固定机构223装入舱盖部分242中加工成的缝槽内之后，锁扣部分332与臂架部分242b的可以打开的一端的侧面从外边紧靠接触，以把舱盖部分242锁住在适当的位置。最好并作为例子，固定机构223有一个舱盖锁扣机构，用来维持臂架部分242b的可打开端和相应的侧面部分241b之间的锁定。
夹具锁扣机构215有一个锁定槽251，一个装在销钉杆252一端的锁扣凸出部分251a，一个弹性元件253，以及一个锁扣释放杆254。锁定槽251设在轴承架216的外周缘表面上(实质上设在基座211的对着夹具214的位置)。销钉杆252装在夹具214中，它有锁扣凸出部分251a、弹性元件253和锁扣释放杆254。销钉杆252连结锁扣释放杆254，而销钉杆252一端的锁扣凸出物251a，在夹具214的规定转动位置，由弹性元件弹入锁定槽251而咬合。弹性元件253可以是任何合适的机构，如弹簧。
锁扣释放杆254应当装在理想的位置，可以在径向也就是在垂直于夹具214旋转面的方向运转。在举例说明的实施方案中，锁扣释放杆254装在侧面部分241b的外表面上，其位置贴近基座211，并在中间点上由一个销钉轴255枢轴式地支承，支承的方式是使得锁扣释放杆254的两端都能够向外摆动到与加压棒的轴成直角。
销钉杆252、弹性元件253和锁扣释放杆254均装在两个直径相对的位置，也就是在夹具214的周围相距180°的两个位置。因此，当夹具214转动180°以在一个包含加压棒212的平面内使两个侧面部分定位时，夹具214将自动地锁住在基座211上。
为了保证加压板213和夹具214的转动，在轴承座216和夹具214之间装了止推轴承226，而在轴承法兰盘222和加压板213之间安装了止推轴承227。
在操作中，两个夹具锁扣机构215的锁扣凸出部分251a中的任何一个，与锁定槽251相啮合，以把夹具214锁住在基座211上，在这些条件下，夹具214的舱盖部分242水平地打开，分离器1的体液入口101指向上，而分离器1通过夹具214的敞开口放入其中，使活板104面向加压板213。随后关上舱盖部分242，将固定机构223装入舱盖部分242中加工成的缝槽，用舱盖锁扣机构将舱盖部分锁住为关闭状态。
来回转动旋钮217，可使活板104上下移动。上下移动活板104，引起血浆分离器1中血流通过的截面积发生变化。在血浆分离器1中循环的血液是浓缩的，因此，无论何时当血浆从血液分离出来时，血液的粘度就升高。结果，血液在分离器1内部的流动逐渐地变得较为困难了，压力损失增加了，传输压升高了。如果不制止，这会导致溶血作用，也就是会导致对血红细胞的损害。因此，如果转动旋钮217而使活板104降低，血流通过的截面积就增大，由此减小分离器1内部的压力损失，并调节传输压至一个规定的范围内，从而防止了溶血作用。血浆分离器1从而能够从流入的血液中完全地分离出血浆来。
利用所说明实施方案的血浆分离方法用的血浆分离设备，浓缩了一次并汇集在储血器8中的血液，通过再循环流路重新循环，在血液回流到人体的时间内，由分离器1重新浓缩，因此即使当血液回流时血浆也是在采集的。这使得当血液回流时，分离能够继续进行而不需要中断。
让我们参考图2(A)和2(B)来稍微更加详细地描述这一过程。图2(A)说明血液采集周期。输血泵(P1)7正向转动，从供血者抽血，把血液输入循环流路。再循环泵(P2)3总是正向转动，使血液通过血浆分离器(PS)1循环，血浆在该处分离出来，并贮存在血浆采集容器中，该容器在图2(A)中没有示出。从这一分离过程中形成的浓缩血液，从血浆分离器1流出，由于泵3的作用而流入循环流路。一些浓缩血液进入储血器(R)8，其余的重新进入血浆分离器1的入口一侧，而后与被分离器上游的输血泵7从供血者身上引入的新鲜血液相混合。浓缩血液和新鲜血液的混合物受到血浆分离器1的血浆分离。而后重复上述步骤。
图2(B)表示当预定量的血液已被引入系统时进行的血液回流周期。此处输血泵7反向操作，使血细胞部分从再循环泵3和血浆分离器1的入口一侧之间的点上向供血者回流。但是，如上所述，再循环泵3继续正向转动。因此，在采集周期内汇集在储血器8中的浓缩血液现在正从储血器退出，而由泵3引入循环流路。如上所述，这种浓缩血液的一部分由于输血泵7的作用而回流到血浆分离器1上游的供血者那里去，其余部分进入血浆分离器1再次受到血浆分离，因而重新浓缩。于是可以理解，即使当血液正回流到供血者那儿去时，血液分离也仍在进行。
图3是表示分离的血浆量和设备的操作时间之间的关系的图形。曲线510代表用常规的半连续薄膜型血浆分离设备获得的结果，曲线500表示用举例说明的实施方案获得的结果。曲线500表明，即使在血液回流期间，血液分离也仍然进行，因此效率比较高。曲线510表示，由于在血液回流期间分离暂时停止，要分离与曲线500相等的血浆量，需要更长的时间。
图4说明本发明的血浆分离方法的一种实施方案的实验装置例子。在实验中，使用了一个薄膜型血浆分离器1′，分离器中叠放了八层多孔膜，每层膜由孔径为0.45微米的醋酸纤维素构成，形状为环形，内径3.6厘米，外径10厘米。薄膜的有效膜表面积为546.6平方厘米。包括分离器1′的总流路，配置如图。应当注意到，薄膜型血浆分离器不限于平面薄膜型构造，因为也能够利用空心纤维型血浆分离器。在锥形烧瓶20中准备三升新鲜牛血(血细胞比容42%)，用枸橼酸-枸橼酸盐-葡萄糖作为抗凝剂，血液在37℃的水浴21中用搅拌器搅拌。含牛血的烧瓶20作为模拟供血者。在总流路内部充满生理盐水溶液之后，使输血泵7转动，产生60毫升/分的血液流动速率(QB)。同时，使再循环泵3转动，产生110毫升/分的血液流动速率(QR)。血浆分离立即开始，用量筒23接收分离出来的血浆，以测量积聚的血浆总量(V)。同时，在必要的时间内用连接到空气室5上的压力计6测量血液流入压力(P)，以0分钟作为血液提取的起点。当提取的血液总量达到500毫升的数值时，输血泵7就反转，产生60毫升/分的回流流动速率，而再循环泵3以更高的速度转动，将血液流动速率提高到160毫升/分，从而使血液回流到烧瓶20。在血液回流的结尾，锥形烧瓶20重新装入其量等于量筒23中采集的血浆量的生理盐水24。重复上述过程，产生下面表1中显示的实验结果
表1中，采集/回流流速栏中的正号表示血液采集，而负号表示血液回流。
为比较起见，本发明人利用现时被认为最有效的连续分离方法，如图4实验中一样地用三升混合了枸橼酸-枸橼酸盐-葡萄糖的新鲜牛血，进行了一个血浆分离实验。图5中表示的实验装置所使用的血浆分离器1′，其规格特性与图4实验中利用的分离器1′相同。得到的结果示于表2。
在图4和图5的实验中，分离器1中血流通过的截面积用加压装置控制，使得压力不超过150毫米汞柱。
表1和表2的比较表明，使用举例说明的实施方案的分离方法，500毫升的血浆能在少于26分钟的时间内采集，而使用图5的连续分离方法。采集500毫升血浆要花费30分钟。由此可以判断，按照举例说明的实施方案，从血液中分离血浆的效率比较高。
图6(A)和图6(B)是本发明的一种改型的方块图。在此处说明的配置中，储血器8合并在再循环流路中。图6(A)说明血液采集时的操作，图6(B)表示血液回流时的操作。所得到的结果与图2(A)和图2(B)的配置所得到的结果相同。但是，使用图2(A)和图2(B)中显示的装置，浓缩血液藏在储血器8中，使得储血器8中血液的浓度大体上恒定。另一方面，使用图6(A)和图6(B)中显示的装置，储血器8中的血液被连续地循环，在所有时间内都在浓缩，因此储血器内部的血液浓度是变化的。
下面描述本发明的第二实施方案。图7是实施本发明所述的血浆分离方法第二方案所用的血浆分离设备的流路图，而图8(A)和图8(B)是说明实施血浆分离方法第二方案所用的血浆分离设备的血液采集和回流操作原理的方块图。与图1(A)和图1(B)中表示的部件相似的部件，用相同的参考符号标记。设备的第二方案包括一个位于再循环泵3和储血器8之间管线中的三通阀门31，一个生理盐水溶液容器32，一个连接在三通阀门31和生理盐水溶液容器32之间的输液装置33。数字34表示供血者的前臂。与第一方案不同，从供血者来的血液直接引入储血器8，而不是直接输入血液循环流路。
在本发明第二实施方案的操作中，打开三通阀门，起动泵3，用从输液装置33引入的生理盐水溶液32充满总流路。其次，驱动输血泵7，从插入供血者前臂34的静脉中的针头18采集血液。在针头18和输血泵7之间的管道中，可以装备监控从供血者采集血液状况的负压监控器14和一个三通接头35，而变换阀门15和以正比于输血泵7操作速率的速率驱动泵9，可以使抗凝剂10或生理盐水11与血液混合。依靠输血泵7的操作而采集的全血，开始汇集在由柔软的合成树脂构成的储血器8中。同时，再循环泵3被起动，因此，汇集在储血器8中的血液通过空气室5从血液入口4流入血浆分离器1。在分离器1内分离的血浆，从滤液流出口50通过打开的阀门42流入再循环流路的管道，采集到血浆采集容器(采集袋)12中。
由于分离血浆而在分离器中形成的浓缩血液从血液出口2流出，回流到储血器8，在那里与新采集的血液混合，而后依靠泵3，与新鲜血液一起重新从储血器8输入分离器1。重复这一过程能使血浆以连续的方式从血液中分离出来。储血器8中血液的浓度，由压力计6监控。
当由于输血泵7的运转而从供血者采集预定量的血液的过程结束时，接通阀门15，使得可以由于泵9的运转而将其量等于分离的血浆量的替换生理盐水或葡萄糖11供给供血者。同时，输血泵7反向转动，使储血器8中的血液回流到供血者。再循环泵3即使在血液回流期间也仍然继续运转，因此血浆分离器1继续将血液浓缩到最终指标的浓度。一当浓缩血液已经回流到供血者之后，输血泵7重新正向转动以开始从供血者采集新鲜血液，使得上述过程可以重复。
于是，如本发明第一方案中一样，上述第二方案也使得储血器8中的浓缩血液当血液回流时仍然受到浓缩，从而即使在过程的回流阶段，也仍然能够从浓缩血液分离血浆。因此，血浆分离量和设备操作时间之间的关系，与图3中图形所表示的相似，从而得到大致相同的效果，使得能够高效率地采集血液。
下面描述的是表明第二方案血浆分离方法的实验。装置示于图9。
在锥形烧瓶20中准备三升新鲜牛血(血细胞比容42%)，用枸橼酸-枸橼酸盐-葡萄糖作为抗凝剂，血液用恒温水浴21保持在37℃的温度。同时，烧瓶20中的血液用搅拌棒22搅拌，因为静止时血液会分离。其次，起动泵3，用最小量的必需生理盐水溶液充满总流路，使输血泵7转动，产生60毫升/分的血液流动速率，并将血液引入储血器8中。
同时，使用再循环泵3转动，产生150毫升/分的血液流动速率，将血液通过空气室5引入薄膜型分离器1′，而后使血液从分离器1′回流到储血器8，由此产生循环流动。在这一闭合流路充满血液的同时，滤液口口50打开，将分离的血浆采集在量筒23中。用连接空气室5的压力计6监控由泵3输入分离器1′的血液的压力。薄膜型血浆分离器1′由八层叠放的平面型多孔膜组成，每层膜由粒径为0.45微米的醋酸纤维素构成，形状为环形，内径3.6厘米，外径10厘米。薄膜的有效膜表面积为546.6平方厘米。血浆分离器1′充入12毫升血液。为了保持过滤压力恒定，分离器1′的结构要使得血液流通过的截面积随压力计6监控的储血器8中血液的浓度而变。分离器1′也可以配一种空心纤维型的薄膜构造，虽然并不用它。实验结果示于表3。
操作时间栏代表在血液采集开始后立即起算的经过时间。例如，表中表示500毫升血浆的分离时间为31分钟。QB1表示输血泵7的输血速率，此处正号表示血液采集，负号表示血液回流。QB2表示由再循环泵3进行的血液流动速率。P表明，通过用压力计6监控血浆分离器1′入口处的压力，可以控制血流通过的压力，使它保持在大致恒定的数值。V代表分离的血浆总量，它表明，即使当血浆回流到供血者那里去的时候，分离也在进行。在血液回流时，与血浆分离量相等的生理盐水24，被回流到烧瓶20去。从烧瓶20采集入储血器8的最大血液量为500毫升。
为比较起见，本发明人用三升混合了枸橼酸-枸橼酸盐-葡萄糖的新鲜牛血(血细胞比容40%)和图9的薄膜型血浆分离器1′，做了一个血浆分离实验。如图10中所示，血浆用常规的连续过程分离。在烧瓶20中准备的牛血，在恒温浴21中保持在37℃，并在烧瓶20中利用搅拌器22搅拌均匀。在采集流速为60毫升/分时，血液由输血泵7通过空气室5输入分离器1′，分离的血浆由分离器1′的滤液流出口50采集到量筒23中。其量等于分离血浆量的生理盐水51由泵52引入第二空气室5′，在那里盐水溶液与浓缩血液混合。生理盐水和浓缩血液的混合物回流到烧瓶20，用分别连接空气室5和5′的压力计6和6′监控分离器1′流入流出端上的压力，而分离器1′内部的液流通过压力被调节到所产生的压力损失与上述实验中所得到的相似。实验结果如表4所示。
操作时间栏代表从分离开始到结束或血液回流所经过的时间。明确地说，表4表明，在37分钟内得到500毫升血浆，而结束包括血液回流在内的全部操作需要38分钟。
血液流速率是由泵7确立的速率，流入压力和流出压力是分别由压力计6和6′测得的压力，而分离的血浆量是由量筒23测得的总积聚量。
对表3和表4的比较清楚地表明，实施第二方案的血浆分离方法所用的血浆分离设备分离血浆的效率，比常规的连续分离方法更高。
图11(A)和图11(B)是表示图7和图8第二实施方案改型的方块图。此处从输血泵7来的血液并不直接流入储血器8。图12(A)和图12(B)是表示第二实施方案另一改型的方块图。此处储血器8装在再循环流路的外边，从输血泵7来的血液并不直接流入储血器8。图11和图12中的(A)都说明血液采集期间的操作，而(B)都说明血液回流期间的操作。从图11和图12的装置得到的效果，与图8所示第二实施方案得到的效率相似。在图8的情形下，从输血泵7来的血液和从血浆分离器1来的浓缩血液，在储血器8中混合，而在图11和图12中，只有从血浆分离器1来的浓缩血液流入储血器8。
因为本发明可以作出许多显然大不相同的实施方案而并不偏离发明的精神和范围，所以可以理解，除了如附录的专利权利要求
书所确定的以外，本发明并不限于特定的实施方案。
按照本发明以上所述，通过一种半连续的方法和设备从血液分离血浆，从而将固定量的血液重复地采集入储血器并从储血器回流出来，而不需要进行供血者或病人的体外连续循环。因此，不像常规的连续装置方式那样需要供血者或病人在两个部位穿刺，而是只需要在一个部位穿刺就足够了。因而，一位健康的供血者不需要冒外部循环的危险。而且，因为血浆分离即使在血液回流期间也仍然继续进行，并且因为不需要如先有技术连续系统中那样在低于最高性能的条件下操作分离器，与至今为止被认为效率最高的常规外部循环型连续分离系统相比，用一个同样的血浆分离器，能够得到相等或更高的分离效率。因此本发明能在更短的时间内采集血液。
按照本发明的血浆分离方法，浓缩血液的血浆循环流路沿一个方向连续运转，与血液通过输血机构而进行的引入和排出无关。这意味着，血浆分离能够连续进行而不中断，使得能够改善分离效率。此外，因为从血液引入周期到血液排出周期的转换不存在停顿间歇，血浆分离的效率就更高了。
在本发明的血浆分离设备中，薄膜型血浆分离机构能够使它的血流通过截面积变化。这使得即使当血液粘度变化时，也能抑制压力损失的增加和稳定传输压，从而防止溶血作用。因为储血器机构可以包括一个由柔软的合成树脂构成的密封袋，所以它能够自动地适应压力的变化。其次，因为引入和排出血液的输血机构可以只包括一个可逆的滚子泵，所以设备费用能够由于只需要使用一个滚子泵而降低。
本发明的血浆分离设备至少有两个泵，一个用来驱动输血机构，另一个用来驱动循环机构。这使得能够获得更高的血浆分离效率，因为血液的引入、排出和循环能够同时进行。
权利要求
1.一种从血液中分离血浆的方法，其特征是包括的步骤为(a)通过输血机构引入血液；(b)通过循环机构将引入的血液输入薄膜型血浆分离机构，从而从引入的血液中分离血浆、分离去血浆的血液形成浓缩血浆；(c)将一部分由血浆分离机构形成的浓缩血液汇集在储血器机构中；(d)将血浆分离机构出来的其余部分浓缩血液与利用输血机构新引入的血液一起重新浓缩；(e)在通过输血机构引入预定量血液的过程结束后，通过输血机构排出血液；(f)通过循环机构使血液从储血器机构出来流过血浆分离机构而循环，从而即使在步骤(e)中也能浓缩血液。
2.按照权利要求
1所述的方法，特征在于该方法中血液的浓缩沿一个方向连续进行，与血液通过输血机构的引入和排出无关。
3.按照权利要求
1所述的方法，特征在于该方法中，当从血液引入周期转变为血液排出周期时，血液通过输血机构的引入的排出是不停歇地进行的。
4.一种从血液中分离血浆的方法，其特征是所包括的步骤为(a)通过输血机构将血液引入储血器，该储血器适合于暂时地汇集引入的血液;(b)通过循环机构把血液从储血器机构输入薄膜型血浆分离机构，从而从引入储血器的血液中分离血浆。分离去血浆的血液形成浓缩血液;(c)将一部分由血浆分离机构形成的浓缩血液汇集在储血器机构中;(d)将血浆分离机构出来的其余部分浓缩血液与利用输血机构新引入的血液一起重新浓缩;(e)在通过输血机构引入预定量血液的过程结束后，通过输血机构排出血液;(f)通过循环机构使血液从储血器机构出来流过血浆分离机构而循环，从而即使在步骤(e)中也能浓缩血液。
5.按照权利要求
4所述的方法，其特征在于该方法中血液的浓缩沿一个方向连续进行，与血液通过输血机构的引入和排出无关。
6.按照权利要求
4所述的方法，在该方法中，当从血液引入周期转变为血液排出周期时，血液通过输血机构的引入和排出是不停歇地进行的。
7.一种从血液中分离血浆的设备，其特征是它包括薄膜型血浆分离机构，用于从血液中分离血浆，分离去血浆的血液形成浓缩血液;血液循环流路，用于将由于上述血浆分离机构分离血浆而浓缩的血液回流到上述血浆分离机构;循环机构，用于使血液在上述血液循环流路内循环;储血器机构，连续接到上述血液循环流路上;输血机构，用于将血液引入上述储血器机构和从上述储血器机构排出血液。
8.按照权利要求
7所述的设备，其特征在于上述薄膜型血浆分离机构装备了用于改变被限定的血流通过截面积的机构。
9.按照权利要求
7所述的设备，其特征在于上述储血器机构包括一个由柔软的合成树脂构成的密封袋。
10.按照权利要求
7所述的设备，其特征在于上述输血机构包括一个能正向和反向转动的滚子泵。
11.按照权利要求
7所述的设备，其特征是还至少包括两个泵，一个用于驱动上述输血机构，另一个用于驱动上述循环机构。
12.按照权利要求
7所述的设备，其特征是还至少包括两个含液体的容器和输液机构，输液机构在操作上与上述输血机构连接，以选择性地按预定比例将液体从上述含液体的容器输送到上述输血机构。
13.按照权利要求
12所述的设备，其特征是一个上述含液体容器中所含的液体为抗凝剂，在另一个上述含液体容器中所含的液体为替换液体，替换液体的量等于被分离血浆的量。
14.一种从血液中分离血浆的设备，其特征在于它包括薄膜型血浆分离机构，用于从血液中分离血浆，分离去血浆的血液形成浓缩血液;血液循环流路，用于将由于上述血浆分离机构分离血浆而浓缩的血液回流到上述血浆分离机构;循环机构，用于使血液在上述血液循环流路内循环;储血器机构，设置在上述血液循环流路中;输血机构，用于将血液引入上述储血器机构和从上述储血器机构排出血液。
15.按照权利要求
14所述的设备，其特征是上述薄膜型血浆分离机构装备了用于改变被限定的血流通过截面积的机构。
16.按照权利要求
14所述的设备，其特征是上述储血器机构包括一个由柔软的合成树脂构成的密封袋。
17.按照权利要求
14所述的设备，其特征是上述输血机构包括一个能正向和反向转动的滚子泵。
18.按照权利要求
14所述的设备，其特征在于还至少包括两个泵，一个用于驱动上述输血机构，另一个用于驱动上述循环机构。
19.按照权利要求
14所述的设备，其特征在于还至少包括两个含液体的容器和输液机构，输液机构在操作上与上述输血机构连接，以选择性地按预定比例将液体从上述含液体的容器输送到上述输血机构。
20.按照权利要求
19所述的设备，其特征是一个上述含液体容器中所含的液体为抗凝剂，在另一个上述含液体容器中所含的液体为替换液体，替换液体的量等于被分离血浆的量。
专利摘要
一种用于半连续地从血液中分离血浆的方法和设备，能够周期性地从供血者采集血浆和将血液回流给它。血液通过循环机构输入薄膜型血浆分离机构以分离血浆。一部分浓缩血液汇集于储血器，其余部分与新引入血液混合再输入血液分离机构。当供血者输出预定量血液后，留于系统中的一部分血液通过输血流路回流给供血者，其余部分再分离血浆和浓缩。因此在血液引入和回流两个周期内，都不停顿地进行血液的分离。
文档编号A61M1/34GK85106641SQ85106641
公开日1987年3月25日 申请日期1985年9月3日
发明者渡边正春, 大泽孝明 申请人:泰尔茂株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan