专利名称：具有防护提取端口和光学控制的血液分离系统的制作方法
具有防护提取端口和光学控制的血液分离系统相关申请的交叉引用本申请与美国专利7，605，388相关，后者通过引用并入本文。本申请要求悬而未决的2009年12月11日提交的美国临时申请号61/285，597的优先权。
背景技术：
血液采集和处理在全球健康护理系统中发挥重要的作用。在常规的大规模血液采集中，从供血者或患者中取出血液，借助于离心、过滤或淘析技术，把血液分离成它的各种血液组分，并贮存在无菌容器中，用于未来注入到患者体内作为治疗用途。经分离的血液组分通常包括含有红血细胞、白血细胞、血小板和血浆的各种级分。在采集期间可以连续地完成将血液分离成它的各种组分，或者可以在大批量采集之后进行分离，特别是涉及对于全血样品的处理。在高度无菌条件下，将血液分离成它的各种组分，在许多治疗应用中是至关重要的。 最近,在许多大规模血液采集中心已经使用单采(apheresis)血液采集技术,其中收集所选定的血液组分，并使其余的血液在采集期间返回供血者。在单采技术中，从供血者取出血液，并利用在线血液处理方法立刻把血液分离成它的各种组分。通常，在线血液处理借助于基于密度离心、过滤或扩散的分离技术。一种或多种分离的血液组分被收集，并贮存在无菌容器中，同时将其余的血液组分被直接再循环给供血者。这种方法的优点是，它允许供血者个体更频繁地献血，因为仅收集和纯化所选定的血液组分。例如，接收血小板单采(其中收集血小板，并使非血小板的血液组分返回给供血者)的供血者可以每14天一次地频繁献血。单采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，从接受治疗的患者体内抽取血液，进行分离，并收集所选定的级分，同时将其余部分返回给患者。例如，患者在辐射治疗之前接受白血细胞单采，其中患者血液的白血细胞组分被分离，收集并贮存以避免暴露于辐射下。常规的血液收集和单采系统通常都采用差速离心方法，用于将血液分离成它的各种血液组分。在差速离心中，血液循环穿过无菌分离室进行循环，所述分离室围绕中心旋转轴在高旋转速度下旋转。分离室的旋转会产生离心力，所述离心力指向分离旋转轴且其方向垂直于离心机的中心旋转轴。在旋转时产生的离心力会将悬浮于血液样品中的颗粒分离成具有不同密度的离散级分。具体地，血液样品分离成离散相，这些离散相对应于包含红血细胞的高密度级分和包含血浆的低密度级分。另外，包含血小板和白血细胞的中间密度级分形成位于红血细胞和血浆之间的界面层。在美国专利号5，653，887和美国专利号7，033，512中描述了血液离心装置。为了实现连续的、高处理量的血液分离，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节的流速从分离室取出物质，并且提取端口通常设置在沿着分离轴上的与离散的血液组分相对应的选定位置处。但是，为了确保从选定的提取端口流出的被提取流体基本限于单相，分离的各血液组分之间的相界必须位于沿着分离轴上的位置，使得提取端口接触单相。例如，如果含有白血细胞的级分太靠近与富含血小板的血浆相对应的提取端口，则白血细胞可以进入到从分离室中流出的富含血小板的血浆流中，从而降低在血液处理过程中实现的分离程度。尽管借助于密度离心的常规血液处理方法能够有效地分离单个血液组分，使用该方法得到的单个组分的纯度在许多治疗用途中往往不是最佳的。由于单独使用离心分离不能达到最佳纯度水平，人们开发了以过滤、淘析和基于亲和力的技术为基础的许多补充分离技术，以实现使用血液组分作为治疗剂所需的最佳纯度。但是，这些技术常常会降低所实现的总产率，且可能降低所收集的血液组分的治疗效果。在美国专利编号6，334，842中，描述了借助基于过滤、淘析和亲和力的方法来进行血液处理的示例性方法和装置。在例如共同指定的美国专利7，605, 388中，描述了离心式血液组分分离装置。如在美国专利7，605，388中所述，可以设置光学池，使得可以通过第一提取端口提取白血细胞，可以通过第二提取端口提取血浆和/或血小板，并可以通过第三提取端口提取红血细胞。也如在美国专利7，605，388中所提及的(但是未在图中示出)，分离室的光学池可以包 括一个或多个挡板，所述挡板位于提取端口附近，以便选择性提取分离的血液组分，所述血液组分中来自相邻组分的杂质减少。在采用密度离心的血液处理中使用挡板，是本领域已知的，且在美国专利6，053，856,6, 334，842和6，514，189中有所描述。
发明内容
本发明提供了一种用于改善流体处理的方法、装置和装置部件，所述流体包括流体组分，诸如血液、血液组分和源自血液的流体。本发明的方法、装置和装置部件能够对以下操作进行监测和控制将血液分离成离散的组分，以及随后收集选定的组分。已经发现，在光控制下的血液分离装置中某些瞬变条件可以造成某些血液组分、特别是白血细胞的损失。已经发现，光学室(在其中从分离室中提取血液组分)的改进会提高白血细胞收集的效率。本文所述的离心血液处理系统的一个功能是收集白血细胞。已经发现，白血细胞的收集对流动条件的变化是非常敏感的。如果控制流体流的泵停止，在红血细胞和血沉棕黄层之间的界面通常会至少暂时地下降至红血细胞提取端口的水平。在这样的情况下，已经在红血细胞层上面所收集的白细胞层频繁被携带进入红血细胞提取端口中，并返回给患者或供血者。由于这样的白细胞与患者/供血者的总血容量共混合，如果不对患者的血液进行有效的重新处理，则这样的白细胞不再可用于收集。这样的损失会显著降低白血细胞收集的效率。根据本发明，分离容器的光学池至少包括血沉棕黄层提取端口和红血细胞提取端口。在血沉棕黄层提取端口处收集白细胞。坡道、挡板(Dam)和防护物将白血细胞导向血沉棕黄层提取端口。防护物在血沉棕黄层提取端口附近留出小缺口。红血细胞提取端口延伸进光学池中，与旋转轴距离沿着分离轴方向的足够的半径距离，使得沿着分离轴且在远离旋转轴的方向上放射状测量时，防护物顶部和坡道之间存在孔口。该结构使得能够通过血沉棕黄层提取端口从光学池中取得含有白细胞的血沉棕黄层，以用于在流态化床过滤室中进一步分离。如果流动条件被中断(例如，由于停止一个或多个泵而被中断)，红血细胞(Red Blood Cell，RBC)水平会下降至红血细胞提取端口的孔口的水平。但是，挡板和坡道会防止血沉棕黄层和白细胞向下游流至第三提取端口，从而保留白细胞，用于在重新建立稳态流动条件时收集。光学池的另一个特点是会减少第一提取端口中的红血细胞的误检测，所述误检测可能造成可收集的白细胞损失的状况。提取端口包括阶梯状的管腔(Lumen)，所述管腔具有放射状地向外的较大内径腔(Bore)和放射状地向内的较小内径腔(Bore)。需要较大内径腔以实现足够大的面积，用于通量监测区中对条件状况的光学检测。需要较小内径腔以促进穿过白细胞管的较高流速。与通过该系统进行处理的红血细胞或血浆的体积相比，所收集的白细胞的体积相对较小。白细胞管中的狭窄管腔会减少白细胞系沉滞的可能性。尽管如此，人们相信在现有技术的设计中，流过该管腔的流体的漩涡可能暂时捕获白血细胞。白细胞可能在边缘附近持续积累直至临界体积的量被取出并流过管腔的小直径区域。白细胞在通量监测区附近的积累会阻碍光透射穿过通量监测区。这些区域的变暗可能被错误地归因于红血细胞。为了减轻该状况，第一提取端口的管腔或腔具有截锥形的斜坡。本发明装置的特点可以包括用于分离流体组分的密度离心血液处理系统中的分 离室的光学池，所述光学池设置为安装在所述血液处理系统的转子上，所述光学池包括提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分；第一提取端口，其相对于转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有用于流过流体组分的腔(Bore)以及具有孔口(Orifice);红血细胞提取端口，其相对于流过光学池的流体位于所述第一提取端口的下游，并具有孔口，所述红血细胞提取端口的孔口放射状地向外延伸进所述光学池中，超过第一提取端口的孔口 ；挡板(Dam)，其位于所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口之间，所述挡板与流过所述光学池的流体基本上垂直，并具有上边缘和下边缘，所述下边缘自所述上边缘放射状地向外，其中所述第一提取端口的孔口和所述红血细胞提取端口的孔口在所述挡板的上边缘和下边缘之间呈放射状。本发明的另一个目的是提供一种光学池，其具有自挡板向外放射状地设置的流体通路。本发明的再一个目的是提供一种光学池，其具有位于挡板的下边缘处的坡道，所述坡道自挡板向上游延伸超过第一提取端口。所述坡道可以自坡道和挡板之间的连接处向外延伸。所述坡道可以基本上是平面的。另一个目的或特点为一种光学池，其具有邻近第一提取端口的孔口的平板，所述平板与所述孔口间隔设置。所述装置的另一个方面，光学池可以具有挡板，所述挡板自光学池壁附近的上游位置倾斜至第一提取端口附近的下游位置。所述装置的另一个方面可以包括提取端口，其具有与所述提取端口的孔口流体连通的腔，所述腔具有第一直径；具有小于所述第一直径的第二直径的管腔；和将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。从下面的描述、附图和权利要求书中，可以理解本发明的这些和其它特点和优点。
图I是具有光学监测和控制系统的离心血液分离装置的示意图；图2是血液组分分离容器和管道套件的平面图；图3是分离室的光学池的剖视图；图4是图3的光学池的立体图；图5示出了观察区，显示了图3的光学池的一部分；图6显示了能够控制血液处理的示例性控制系统的示意图；图7是本发明光学池的立体图，其中外壁被除去；图8是图7的光学池的平面图；
图9是光学池的沿图8的线9-9的剖视图；在断面中显示了外壁；图10是光学池的沿图8的线10-10的剖视图；图11是光学池的沿图8的线11-11的剖视图。
具体实施例方式参考附图，同样的附图标记表示同样的元件，在多个附图中出现的相同附图标记表示相同的元件。另外，在下文中，适用下述定义。术语“光”和“电磁辐射”具有相同的意义。用于本发明的光包括Y射线、X-射线、紫外光、可见光、红外光、微波、无线电波或它们的任意组合。“分离轴”表示这样的轴在密度离心机中具有不同密度的血液组分沿着所述轴分离。由于分离室绕着密度离心机的中心旋转轴旋转，因此产生的离心力是沿着分离轴的方向。相应地，多个轴绕着密度离心机的中心旋转轴旋转。图I示意地示出了血液组分分离装置10的示例性实施方式，所述装置10具有光学监测系统，该系统能够根据来自分离室上的观察区的光的图样来测量光强度。所示出的分离装置10包括光源12、光收集元件14和二维探测器16。光源12与密度离心机18光学连通，所述密度离心机18包括分离室20，所述分离室20绕着中心旋转轴22旋转。绕着中心旋转轴22旋转会导致分离室中的血液样品沿着多个旋转分离轴分离成离散的血液组分，所述旋转分离轴的方向与中心旋转轴22垂直。在优选的实施方式中，分离室20被保持在转子24的内部圆形槽中，分离室20安置并固定在该内部圆形槽中。在密度离心机运转过程中，转子与旋转装置可操作地相连，使得转子和分离室都绕着中心旋转轴22旋转。在图I所示的示意图中，血液样品被分离成与红血细胞组分相对应的外部高密度相、与含有白血细胞和血小板的组分(例如血沉棕黄层)相对应的中间密度相、以及与富含血小板的血浆组分相对应的内部低密度相。光源12提供入射光束26，该入射光束26照亮分离室20上的观察区28。在一个实施方式中，光源12能够产生入射光束，该入射光束的一部分透射穿过在分离室20中进行分离的至少一种血液组分。来自观察区28的散射或透射光28的至少一部分被光收集元件14收集。光收集元件14能够将收集的光28的至少一部分引导到二维探测器16(例如，数码相机)上。二维探测器16检测来自观察区的散射和/或透射光28的图样。在示例性的实施方式中，光强度的二维分布包括与来自观察区28的光的图样相对应的图像。在一个实施方式中，本发明的图像是单色图像，能够提供沿着分离轴分离的血液组分的亮度测量。或者，本发明的图像是彩色图像，能够提供沿着分离轴分离的血液组分的颜色测量。
观察区28位于密度离心机18的一部分上，优选地位于分离室20上。在图I所示的示例性实施方式中，在观察区28中可以看到所分离的血液组分和在光学上可区分的血液组分之间的相界。在一个实施方式中，所述观察区位于分离室的光学池上，所述分离室具有窗口以使入射光束透射穿过接受处理的血液样品。在替代性的优选实施方式中，观察区28中可以看到一个或多个提取端口(未在图I中示出)。在另一个实施方式中，观察区28位于分离室20的顶部，使得可以看到血液样品的泄漏和/或分离室或填充物的不适当排列。在另一个替代实施方式中，观察区28位于分离室的一部分，使得可以直接监测所分离的血液组分的组成。例如，本发明的监测系统提供了一种表征所收集细胞组分的类型并随着时间对从分离室中提取的细胞进行计数的方法。或者，所述监测系统设置为直接测量非细胞血液组分(诸如血液血浆蛋白)的浓度。在一个实施方式中，观察区28设置为从每一个所测得的散射和/或透射光强度的二维分布得到多个测量结果。可选地，观察区28也可以被光源30照射，所述光源30位于分离室的与光收集元件和二维探测器相同的一侧。光源30的位置使得其产生的入射光束32被血液样品和/或离心机散射。来自光源30的光的一部分被分离室散射，被光收集元件14收集，并被探测器16检测到。探测器16能够产生与光强度或图像相对应的输出信号。在图I所示的示例性 实施方式中，二维探测器16与离心装置控制器34可操作地相连，所述控制器34能够接收输出信号。装置控制器34显示测得的强度分布，保存测得的强度分布结果，实时处理测得的强度分布，将控制信号传递给监测系统和离心机的不同光学部件和机械部件、或它们的任意组合。装置控制器34与离心机18可操作地连接，且能够调节离心机的选定的操作条件，诸如流出分离室的细胞和非细胞组分的流速、一个或多个相界沿着分离轴的位置、分离室绕着中心旋转轴22的旋转速度、抗凝剂或其它血液处理剂向血液样品中的输注、或它们的任意组合。如图I所示,控制器34也可以与光源12或落射(Epi-illumination)光源30可操作地连接。在该实施方式中，装置控制器34和/或探测器16能够产生用于控制照射条件的输出信号。例如，来自探测器的输出信号可以用于控制照射脉冲的定时、照射强度、照射波长分布、或光源10或落射光源30的位置。图I所示的实施方式也证实，离心装置控制器和二维探测器可双向通信。在该实施方式中，装置控制器将控制信号发送给探测器16，以选择性地调节探测器曝光时间、探测器增益，并在单色和彩色成像之间切换。在图2中示出了分离室20和有关的血液组分袋和管道套件(Tubing set)40。袋和管道套件40是一次性使用的，也就是说，所述分离室和管道套件在给单个供血者使用后抛弃。预先连接的体外管道套件40可以包括盒组件42和与盒组件42互连的多个管道/收集组件44、46、48、50、52和54。优选地，血液取出/返回管道组件44提供在供血者和管道套件40的其它部分之间的单针界面(尽管也可以使用双针设置，图中未示出)。在组件44中提供至少2条管线56、58，用于从供血者取出血液和使组分返回供血者。该实施方式包括盒组件42，其在管道组件44和血液入口 /血液组分出口管线子组件46之间互连；管道组件44连接供血者，血液入口 /血液组分出口管线子组件46提供盒组件42和血液处理分离容器20之间的接口。在图2中显示了 4条管线60、62、64和66，它们用于将血液和各个组分输送至处理容器12和从处理容器12输出。在该实施方式中，抗凝血管道组件48、排出袋管线子组件50、红血细胞收集组件52和白血细胞组件54也与盒组件42互连。应当理解，体外管道回路或套件40和血液处理容器20优选地预先互连，以产生一次性使用的封闭且预灭菌的用完即抛弃的组件。血液入口 /血液组分管道组件46的红血细胞出口管线62从容器20中伸出，所述红血细胞出口管线62通过盒54组件42的通路与红血细胞返回管道环68互连，以将分离的红血细胞返回给供血者或收集分离的红血细胞。为了返回分离的红血细胞，红血细胞返回管道环68优选地与盒组件42的血液返回蓄池70的顶部互连。为了收集分离的红血细胞，设置红血细胞收集管道组件52。红血细胞收集组件52优选地包括红血细胞收集器管线71，所述红血细胞收集器管线71与一个或多个红血细胞收集蓄池或袋72连通，以及与空气去除袋74连通。也可以设置血液过滤器76，以去除残余的血液组分，诸如白细胞。在盒组件42的一部分中，血液入口 /血液组分管道组件46的血浆管道64与带有泵的血浆管道环78和血浆返回管道环80互连。如果希望收集血浆，也可以设置血浆收集袋(图中未示出)。血浆返回管道环80将血浆返回给供血者/患者。为了这样的目的，血浆返回管道环80与盒组件42的血液返回蓄池70的顶部互连。在使用过程中，一类或多类未收集的血液组分(例如，红血细胞、血浆或血小板，统称为返回血液组分)会环行积累在 蓄池70中，并从蓄池70取出。和其它分离的血液组分(诸如血浆或红血细胞)一样，白血细胞作为本发明的结构中收集的主要血液组分，会穿过光学池90流出分离室20，这将在下面更具体地描述。白血细胞积累在过滤室82中，并定期地排入白细胞管66中。以适当的间隔，将白血细胞泵送经过泵环84和管线86，到达白细胞收集袋88。或者，可以使过量的血液组分穿过环92返回给供血者，所述环92与血液返回蓄池70连接。在使用过程中，在图2的实施方式中的盒组件42可以安装于血液组分分离装置10的泵/阀/传感器组件上，并与其可操作地接口。单采系统构造的其它细节，包括一次性的组件40与血液组分分离装置10的加载和相互作用，可以参见美国专利号5，653，887、5，676，644,5,702，357,5,720，716,5, 722，946,5, 738，644,5, 750，025,5, 795，317、5，837，150,5, 919，154,5, 921，950,5, 941，842 和 6，129，656 以及其它，这里不再详尽重复。图3是在美国专利7，605，388中描述的分离室的现有技术光学池90的顶视平面图。图I的装置10的作用是产生观察区100，随着光学池在光收集元件14下面经过，所述观察区100捕获光学池90的图像。在观察区100中可见第一校准标记和第二校准标记104，所述第一校准标记包含光学池的边缘102，所述第二校准标记104包含一系列厚度为Imm的条，这些条具有已知的吸收和散射特性。第一校准标记和第二校准标记会提供参照物，所述参照物用于优化光收集元件的聚焦、指示相界监测区各个部分的位置和物理维度、并测量含有红血细胞的组分、棕黄层和血浆组分之间的相界位置。图4提供了光学池90的立体图，所述光学池90用于监测通过密度离心机进行的血液处理，如在美国专利7，605，388中所述。本发明包括对这样的光学池的改进。图中示出的现有技术光学池90包括血液组分提取室160、第一提取端口 162、第二提取端口 164和第三提取端口 166。提取室160包括第一侧壁168和第二侧壁170，它们界定出血液分离区172，其中血液组分在密度离心机的离心力场形成以后基于密度沿着分离轴174被分离。在图4所示的实施方式中，提取室160、第一提取端口 162和第二提取端口 164各自能够穿过由血液分离区172、第一提取端口 162或第二提取端口 164中的血液或血液组分散射的光的至少一部分。通过不同的提取端口，提取不同密度的血液组分，因为在血液处理过程中，第一提取端口 162、第二提取端口 164和第三提取端口 166与血液分离区172的不同区域流体连通。如在美国专利7，605, 388中所述，光学池90构造成使得白血细胞可以通过第一提取端口 162提取，血浆和/或血小板可以通过第二提取端口 164提取，红血细胞可以通过第三提取端口 166提取。也如在美国专利7，605，388中所述，分离室的光学池可以包括一个或多个挡板(Dam)，所述挡板位于提取端口附近，以方便选择性地提取分离的血液组分，所述血液组分中来自相邻组分的杂质减少。如上所述，在采用密度离心法的血液处理中的应用挡板，是本领域已知的，且描述在美国专利6，053，856,6, 334，842和6，514，189中。图5显示了聚焦于分离室20的光学池90上的观察区100。在图5中的图像包括光学池的相界监测区106和白血细胞提取端口监测区108。在相界监测区106中可见含 有红血细胞的组分110、血浆组分112和具有白血细胞和血小板的混合相血沉棕黄层114。光学池的边缘102包括第一校准标记，其用于测定光学上可辨别的各个血液组分之间的相界的绝对位置。第二校准标记104可用于优化光收集元件的聚焦，并指示相界区106和白血细胞提取端口监测区108的位置和物理维度。白血细胞提取端口监测区108包括第一通量监测区116和第二通量监测区118，它们位于光学池的白血细胞提取端口 119上。在来自美国专利7，605，308的该实施例中，提取端口 119具有孔口(Orifice) 121，所述孔口 121构造为用于收集人血液样品中的白血细胞，并沿着分离轴延伸出一段距离，使得它在旋转分离室中的血沉棕黄层附近处终止。穿过第一通量监测区116和第二通量监测区118透射的光的强度取决于离开分离室的细胞物质的浓度、空间分布和细胞类型。获取穿过第一通量监测区116和第二通量监测区118透射的光随时间变化的强度，并进行分析，以表征离开分离室的细胞物质的组成和通量。观察到，由于细胞物质(诸如白血细胞和红血细胞)吸收和散射来自光源的光，因而穿过提取端口的细胞物质的通路会降低观察到的透射的光强度。图6显示了血液处理装置10的过程控制系统的示意图。在图6中示出的示例性的控制系统120包括主程序控制系统122，主程序控制系统122与数据获取和分析系统124可双向通信。主程序控制系统122能够接收输入信号，所述输入信号与选定的血液处理程序、接受处理的样品或接受治疗的患者相对应。基于这些输入信号，程序控制系统122产生程序请求和程序命令126，并将其传递给智能受控的数据获取和分析系统124。主程序控制系统122也产生一系列测试命令128，并将其传递给智能受控的数据获取和分析系统124。数据获取和分析系统124能够接收测试命令128，并产生测试响应信号130，所述测试响应信号130会验证控制系统120是具有完全功能的，以及验证通过数据获取和分析系统124进行鉴别的患者或血液样品与选定的血液处理程序或治疗正确地关联。数据获取和分析系统124包括第一计算机处理器132，该处理器132与第二计算机处理器134可双向通信。第一计算机处理器132构造为用于接收来自主程序控制系统122的程序请求和程序命令126，并将处理命令136传递给第二计算机处理器134。第二计算机处理器134分析处理命令136，并将照相机设置命令138传递给CXD照相机和光收集元件16，提供与确立下述参数有关的信息适当的曝光时间、照相机和光收集元件位置、视场、彩色或单色成像和其他用于获取血液处理装置的高质量图像的必要参数。第一计算机处理器132也构造为用于将照射控制和触发命令140传递给光源以及照相机触发硬件142。触发硬件142使用离心机位置编码器数据，将电触发信号传递给光源驱动电路144和照相机触发器146。照相机16测量光强度，包括在血液处理装置上的观察区100的图像。原始图像数据被传递给第二计算机处理器134，用于图像形成和实时图像处理。在密度离心机中，在分离室的每两次旋转以后获取图像。对于3000转/分钟的旋转速度而言，相当于每40毫秒获取图像。第二计算机处理器134使用一种或多种图像处理算法对格式化的图像数据进行处理，从图像数据中提取测量结果，并测定与接受处理的血液组分的物理和化学特征、以及血液处理装置自身运行有关的信息。在建立新的图像数据对象以后，立即置于图像数据对象的链表中，表示为图像数据列表148。该列表及时向后保存图像数据信息。对于25帧/秒的获取速率，每秒将25个图像数据对象插入图像数据列表中。所述图像数据列表的作用是作为受管理的循环缓冲器从列表的尾端删除最老的图像数据，同时在列表的前端插入新获取的图像数据。
图像数据列表中的图像数据对象由第一计算机处理器132定期检查，并提供用于监测和控制血液处理的关键数据集。由图像-数据分析算法操作产生的测量结果，建立了发送至主程序控制系统122的图像信息输出信号150的基础，并也作为发送至照相机16、光源和照相机触发硬件142的输出信号的基础，以优化所获取和分析的图像的质量。离心装置控制器能够选择性地调节一个或多个相界沿着分离轴的位置。例如，离心装置控制器可以通过改变离开分离室的一种或多种选定血液组分的流速，来调节相界的位置。这可以如下实现通过使用泵，诸如蠕动泵，以实现穿过管道的移动。可以设置入口泵，其能够迫使物质离开分离室。在接收到指示血液组分从分离室向外泄漏、分离室失调、提取端口存在凝块或类似状况的信号以后，离心装置控制器能够关闭离心机。离心控制器能够调节血液试剂(诸如抗凝血剂)向接受处理的血液样品中的输注。或者，离心装置控制器包括这样的装置，所述装置用于以能够吹出提取端口中的凝块的方式，控制物质泵出分离室的速率。例如，在接收到指示血浆提取端口存在血小板凝块的图像以后，离心装置控制器能够自动地通过如下方式清除该凝块降低血浆泵的泵速率以降低红血细胞水平，然后快速地提高血浆泵的泵速率以迫使该凝块离开提取端口。或者，离心控制器能够选择性地调节离心机的旋转速度。改进的光学池尽管如上所述，离心控制器和光学系统可以有效地控制离心血液处理系统的运行，但是已经发现，某些瞬变条件造成某些血液组分、特别是白血细胞的损失。已经发现，如上所述的光学池90的改进会提高白血细胞收集的效率。本文所述的离心血液处理系统的功能可以是收集白血细胞。例如，可能希望收集接受癌症化学疗法的患者的白血细胞，使得在化学疗程以后，患者自身的白血细胞可以重新输入该患者中。白细胞占全血的相对小部分，且密度介于血浆和红血细胞之间。光控制的血液处理系统会通过如下方式收集白细胞控制血浆、血沉棕黄层(其含有白细胞和血小板)和血浆之间的界面位置，使得血沉棕黄层可以通过第一提取端口 162从分离容器20中取出，用于在过滤室82中进一步处理。在现有技术中，第三(红血细胞)提取端口 166的开口通常位于光学室的外壁附近，从而位于红血细胞层内深处。这样的结构可以非常有效地收集红血细胞。但是，已经发现，白血细胞的收集对流动条件的变化是非常敏感的。也就是说，如果程序控制系统122停止控制流体流动的泵(参见上文中的泵停止的示例性原因)，已经发现，在红血细胞和血沉棕黄层之间的界面通常会至少暂时地下降至红血细胞提取端口的水平。在这样的情况下，已经收集于红血细胞层上面的白细胞层频繁地被携带进红血细胞提取端口中，并返回给患者或供血者。由于这样的白细胞与患者/供血者的总血体积共混合，如果不对患者的血液进行有效的重新处理，则这样的白细胞不再可进行收集。这样的损失会显著降低白血细胞收集的效率。图7至11中示出了用于改进白细胞的提取的光学池180。光学池180包括第一提取端口或血沉棕黄层提取端口 182、第二提取端口或血浆提取端口 184和第三提取端口或红血细胞提取端口 186。当安装在离心血液分离装置的转子上时，各提取端口朝向转子的旋转轴向内放射状地延伸。在各提取端口的上游，弯曲表面188形成喷嘴，所述喷嘴会加速血液组分穿过分离室20流向提取端口。在弯曲表面188的下游，白细胞收集在红血细胞层的上面(也就是说，更靠近旋转轴)。坡道190、挡板192和防护物194将白血细胞引导 向第一提取端口 182。坡道190是基本平面的板，其朝向旋转轴逐渐升高，随着血液组分接 近第一提取端口，坡道190提升红血细胞层和含有白细胞的血沉棕黄层。挡板192与坡道190相交，并且挡板192朝向提取端口向下游倾斜。血液组分围绕分离袋20流动的动作会将白细胞引导向第一提取端口 182。防护物194包括两个壁196、198，两个壁196、198彼此连接并且与光学池180的坡道190、挡板192和底壁202连接。平板200盖住2个壁196、198，面向第一提取端口 182，在平板200和第一提取端口 182之间留下小缺口 204。第三提取端口或红血细胞提取端口 186延伸进光学池180中，与旋转轴距离沿着分离轴方向的足够的半径距离，使得沿着分离轴且在远离旋转轴的方向上放射状地测量时，平板200和坡道190之间存在孔口 206。第三提取端口 186安置在第一提取端口 182的下游周围。光学池180具有唇缘201，当分离容器20安装于血液分离器的转子中时，所述唇缘201放射状地朝外。唇缘201被密封在分离容器的柔性外壁203上。在由转子产生的离心力的影响下，外壁203适应转子中的槽的形状，从而在坡道190和壁203之间产生空隙。浓缩的红血细胞在坡道190下面穿过，并在坡道190、挡板192和防护物194的后面累积，这时可以通过红血细胞提取端口 186提取红血细胞。该结构使得能够通过第一提取端口从光学池中取出含有白细胞的血沉棕黄层，用于在过滤室82中进一步分离。如果流动条件被中断(例如，通过停止一个或多个泵)，红血细胞水平会下降至红血细胞提取端口 186的孔口 206的水平。但是，挡板和坡道会防止血沉棕黄层和白细胞向下游流动至第三提取端口，从而保留白细胞，用于在重新建立稳态流动条件时进行收集。光学池180的另一个特点是会减少第一提取端口 182中的红血细胞的误检测，所述误检测可能造成程序控制系统122暂停泵从而可能造成可收集的白细胞的损失的状况。如图3所示，现有技术的第一提取端口 162包括阶梯状的管腔(Lumen) 208，所述管腔208具有放射状地向外的较大直径腔(Bore)和放射状地向内的较小直径腔(Bore)，在所述两个区域之间具有唇缘210。需要放射状地向外的较大直径腔以实现足够大的面积，用于通量监测区116、118中对条件状况的光学检测。需要放射状地向内的较小直径腔以提高穿过白细胞管66的较高流速。与通过该系统进行处理的红血细胞或血浆的体积相比，所收集的白细胞的体积相对较小。白细胞管66中的狭窄管腔会减少白细胞系沉滞的可能性。尽管如此，人们相信在图3的现有技术设计中，流过管腔208的流体的漩涡可能暂时捕获白血细胞或细胞聚集体。白细胞可能在唇缘附近持续积累直至临界体积的量被取出并流过管腔的小直径区域。白细胞在通量监测区116、118附近的积累会阻碍光透射穿过通量监测区。这些区域的变暗可能被程序控制系统122错误地归因于红血细胞。程序控制系统的校正动作可能中断白细胞的收集，或可能造成泵不必要地暂停。为了减轻该状况，第一提取端口 182的管腔或腔212(参见图11)具有截锥形的斜坡214，所述斜坡214自具有第一直径的第一下游区216朝向由白细胞管66的管腔限定的、具有第二直径的第二上游区218。 通过减少红血细胞的误检测和流动条件的有关变化，并通过防止当流动条件发生变化时的白细胞损失，改进的分离室20和光学池180能够更有效收集白细胞。
权利要求
1.一种光学池，用于分离流体组分的密度离心血液处理系统的分离室中，所述光学池设置为安装在所述血液处理系统的转子上，且所述光学池包括 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分； 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有用于流过流体组分的腔以及具有孔口； 红血细胞提取端口，其相对于流过所述光学池的流体位于所述第一提取端口的下游，并具有孔口，所述红血细胞提取端口的孔口放射状地向外延伸进所述光学池中，超过所述第一提取端口的孔口； 挡板，其位于所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口之间，所述挡板与流过所述光学池的流体基本上垂直，并具有上边缘和下边缘，所述下边缘自所述上边缘放射状地向外； 其中，所述第一提取端口的孔口和所述红血细胞提取端口的孔口在所述挡板的所述上边缘和所述下边缘之间呈放射状。
2.根据权利要求I所述的光学池，其中所述光学池进一步包括自所述挡板放射状地向外的流体通路。
3.根据权利要求I所述的光学池，其中所述光学池进一步包括位于所述挡板的所述下边缘的坡道，所述坡道自所述挡板向上游延伸并超过所述第一提取端口。
4.根据权利要求3所述的光学池，其中所述坡道自所述坡道和所述挡板之间的连接处向外延伸。
5.根据权利要求4所述的光学池，其中所述坡道基本上是平面的。
6.根据权利要求3所述的光学池，其中所述光学池进一步包括自所述坡道放射状地向外的流体通路。
7.根据权利要求3所述的光学池，其中所述光学池进一步包括邻近所述第一提取端口的孔口的平板，所述平板与所述第一提取端口的孔口间隔设置。
8.根据权利要求I所述的光学池，其中所述挡板自所述光学池的壁附近的上游位置倾斜至所述第一提取端口附近的下游位置。
9.根据权利要求I所述的光学池，其中所述第一提取端口进一步包括 与所述第一提取端口的孔口流体连通的腔，所述腔具有第一直径； 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及 将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
10.一种光学池，用于分离流体组分的密度离心血液处理系统的分离室中，所述光学池设置为安装在所述血液处理系统的转子上，且所述光学池包括 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分；和 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有 用于流过流体组分的腔，以及孔口，所述腔与所述第一提取端口的 孔口流体连通，且所述腔具有第一直径； 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
11.一种管道套件，用于分离流体组分的密度离心血液处理系统，所述管道套件包括 分离室，其设置为安装在所述血液处理系统的转子上， 光学池，与所述分离室流体连通，且所述光学池包括 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分； 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有用于流过流体组分的腔以及具有孔口； 红血细胞提取端口，其相对于流过所述光学池的流体位于所述第一提取端口的下游，并具有孔口，所述红血细胞提取端口的孔口放射状地向外延伸进所述光学池中，超过所述第一提取端口的孔口； 挡板，其位于所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口之间，所述挡板与流过所述光学池的流体基本上垂直，并具有上边缘和下边缘，所述下边缘自所述上边缘放射状地向外， 其中，所述第一提取端口的孔口和所述红血细胞提取端口的孔口在所述挡板的所述上边缘和所述下边缘之间呈放射状。
12.根据权利要求11所述的管道套件，其中所述光学池进一步包括自所述挡板放射状地向外的流体通路。
13.根据权利要求11所述的管道套件，其中所述管道套件进一步包括位于所述挡板的所述下边缘的坡道，所述坡道自所述挡板向上游延伸并超过所述第一提取端口。
14.根据权利要求13所述的管道套件，其中所述坡道自所述坡道和所述挡板之间的连接处向外延伸。
15.根据权利要求14所述的管道套件，其中所述坡道基本上是平面的。
16.根据权利要求13所述的管道套件，其中所述管道套件进一步包括自所述坡道放射状地向外的流体通路。
17.根据权利要求13所述的管道套件，其中所述管道套件进一步包括邻近所述第一提取端口的孔口的平板，所述平板与所述第一提取端口的孔口间隔设置。
18.根据权利要求11所述的管道套件，其中所述挡板自所述光学池的壁附近的上游位置倾斜至所述第一提取端口附近的下游位置。
19.根据权利要求11所述的管道套件，其中所述第一提取端口进一步包括 与所述第一提取端口的孔口流体连通的腔，所述腔具有第一直径， 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及 将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
20.—种管道套件，用于分离流体组分的密度离心血液处理系统，所述管道套件包括 分离室，其设置为安装在所述血液处理系统的转子上； 光学池，与所述分离室流体连通，所述光学池包括 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分； 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有用于流过流体组分的腔，以及孔口，所述腔与所述第一提取端口的孔口流体连通，且所述腔具有第一直径； 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及 将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
21.一种离心血液分离系统，包括 转子，其设置为产生离心力，以将血液分离成血液组分； 光源，其设置为选择性地照射所述转子上的观察区； 光学传感器，其设置为检测来自所述光源的光； 控制系统，其与所述转子、所述光源和所述光学传感器电气连通，且设置为控制所述转子、所述光源和所述传感器； 分离容器，其安装在所述转子上，且在所述分离容器中将血液分离成血液组分； 光学池，其与所述分离容器流体连通，所述光学池包括； 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分； 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有用于流过流体组分的腔以及具有孔口； 红血细胞提取端口，其相对于流过所述光学池的流体位于所述第一提取端口的下游，并具有孔口，所述红血细胞提取端口的孔口放射状地向外延伸进所述光学池中，超过所述第一提取端口的孔口； 挡板，其位于所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口之间，所述挡板与流过所述光学池的流体基本上垂直，并具有上边缘和下边缘，所述下边缘自所述上边缘放射状地向外； 其中，所述第一提取端口的孔口和所述红血细胞提取端口的孔口在所述挡板的所述上边缘和所述下边缘之间呈放射状。
22.根据权利要求21所述的离心血液分离系统，其中所述离心血液分离系统进一步包括自所述挡板放射状地向外的流体通路。
23.根据权利要求21所述的离心血液分离系统，其中所述离心血液分离系统进一步包括位于所述挡板的所述下边缘的坡道，所述坡道自所述挡板向上游延伸并超过所述第一提取端口。
24.根据权利要求23所述的离心血液分离系统，其中所述坡道自所述坡道和所述挡板之间的连接处向外延伸。
25.根据权利要求24所述的离心血液分离系统，其中所述坡道基本上是平面的。
26.根据权利要求23所述的离心血液分离系统，其中所述离心血液分离系统进一步包括自所述坡道放射状地向外的流体通路。
27.根据权利要求23所述的离心血液分离系统，其中所述离心血液分离系统进一步包括邻近所述第一提取端口的孔口的平板，所述平板与所述第一提取端口的孔口间隔设置。
28.根据权利要求21所述的离心血液分离系统，其中所述挡板自所述光学池的壁附近的上游位置倾斜至所述第一提取端口附近的下游位置。
29.根据权利要求21所述的离心血液分离系统，其中所述第一提取端口进一步包括与所述第一提取端口的孔口流体连通的腔，所述腔具有第一直径； 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及 将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
30.一种离心血液分离系统，其包括 转子，其设置为产生离心力，以将血液分离成血液组分； 光源，其设置为选择性地照射所述转子上的观察区； 光学传感器，其设置为检测来自所述光源的光； 控制系统，其与所述转子、所述光源和所述光学传感器电气连通，且设置为控制所述转子、所述光源和所述传感器； 分离容器，其安装在所述转子上，且在所述分离容器中将血液分离成血液组分； 光学池，其与所述分离容器流体连通，所述光学池包括 提取室，其设置为透射入射光束的至少一部分； 第一提取端口，其相对于所述转子的旋转轴放射状地向外延伸进所述光学池中，且设置为透射所述入射光束的至少一部分，且所述第一提取端口具有 用于流过流体组分的腔，以及孔口，所述腔与所述第一提取端口的孔口流体连通，且所述腔具有第一直径； 与所述腔流体连通的管腔，所述管腔具有小于所述第一直径的第二直径；以及 将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
全文摘要
一种离心血液分离系统，包括转子(21)、光源(12)、光学传感器(16)、控制系统(34)、分离容器(20)和位于所述分离容器上的光学池(180)。所述光学池具有第一提取端口(182)，其放射状地向外延伸进所述光学池中；红血细胞提取端口(186)，其位于所述第一提取端口的下游并延伸进光学池中超过所述第一提取端口；以及位于所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口之间的挡板(192)，所述挡板具有上边缘和下边缘，其中所述第一提取端口和所述红血细胞提取端口在所述挡板的上边缘和下边缘之间呈放射状。另外，第一提取端口具有具有第一直径的腔(216)，具有小于所述第一直径的第二直径的管腔，以及将所述腔与所述管腔连通的截锥形通路。
文档编号B04B5/04GK102781494SQ201080056286
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月11日
发明者J·P·克伦布兰德, J·R·拉德科夫, 布赖恩·M·霍姆斯, 托马斯·J·费尔特 申请人:泰尔茂比司特公司