DE60215014T2

DE60215014T2 - Zentrifuge zur kontinuierlichen Auftrennung von Blut in Komponenten

Info

Publication number: DE60215014T2
Application number: DE60215014T
Authority: DE
Inventors: Thomas Charles San Francisco ROBINSON; Thomas P. Encinitas ROBINSON; Thomas P. Milpitas SAHINES; Richard San Mateo D'ELIA; Paul Willows EIBE
Original assignee: Mission Medical Inc
Current assignee: Mission Medical Inc
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: WO2003000026A2; US7115205B2; EP1412091B1; US20030199803A1; EP1412091A4; US20070012623A1; US20040245189A1; JP2004531321A; US6890291B2; ES2271324T3; WO2003000026A3; US7695423B2; ATE340652T1; EP1412091A2; JP4070716B2; WO2003000026B1; AU2002327241B2; CA2452055C; DE60215014D1; CA2452055A1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen für das automatisierte Sammeln von Blut und das Auftrennen von Blut in seine Bestandteile.
STAND DER TECHNIK
Es gibt zwei grundlegende Verfahren, die derzeit für das Sammeln von Blut und das Auftrennen von Blut in seine Bestandteile verwendet werden: ein manuelles Verfahren und Apherese.
Das derzeit verwendete Verfahren zum Sammeln und Verarbeiten bzw. Zerlegen von Vollblut in seine Bestandteile (rote Blutkörperchen bzw. Blutzellen, Plasma, Blutplättchen) benötigt pro Einheit 75 bis 90 Minuten. Das Verfahren beginnt mit der manuellen Entnahme von Vollblut von einem Spender, was etwa 12 bis 15 Minuten dauert. Dann werden die Vollbluteinheit und die Testproben zu einem festen Blutkomponentenlabor transportiert, wo das Vollblut getestet, zentrifugiert, ausgedrückt und markiert, die Leukozytenzahl reduziert und das Blut gelagert wird. Weiteres Zentrifugieren und weitere Verarbeitung sind notwendig, um Blutplättchen zu produzieren.
In den Vereinigten Staaten wird das Sammeln bestimmter Komponenten häufiger unter Verwendung von Apherese durchgeführt. Die Apherese ist ein automatisierter Vorgang, bei dem das Spenderblut gesammelt und eine gewünschte Komponente daraus entfernt wird. Der Rest wird dann dem Spender zurückgegeben. Beispielsweise handelt es sich bei der Blutplättchen-Pherese um die automatisierte Entnahme von Blutplättchen aus dem Körper durch die Entnahme von Blut, dessen Auftrennung in rote Blutkörperchen, Plasma und Blutplättchen und die Infusion der roten Blutkörperchen und des Plasmas zurück in den Körper.
Im allgemeinen sind manuelle Verfahren zum Sammeln und Auftrennen von Blut weniger effizient als automatisierte Verfahren, wie die Apherese. Bei dem manuellen Verfahren zum Sammeln von Blutplättchen sind beispielsweise sechs Entnahmen erforderlich, um eine therapeutische Dosis zu produzieren.
Zusätzlich scheinen auch die die Spenderpopulation betreffenden Restriktionen und Fragen für einen alternativen Ansatz zu den derzeitigen Verfahren zum Sammeln von Blut, einschließlich des standardmäßigen Verfahrens des manuellen Sammelns und Auftrennens, zu sprechen.
Blutprodukte sind biologische Produkte, und Blutzentren müssen daher nach den Vorschriften und der etablierten Praxis der US-amerikanischen Nahrungs- und Arzneimittelbehörde (United States Food and Drug Administration – FDA) arbeiten. Die Erfüllung der Vorschriften und Praktiken bei der Verwendung manueller Sammel- und Verarbeitungsverfahren bringt im Hinblick auf die Qualitätssicherung eine enorme Belastung mit sich, unter der noch immer mehr als die Hälfte der Blutzentren in den Vereinigten Staaten nicht arbeiten kann.
Darüber hinaus werden neue Vorschriften vorgeschlagen. Beispielsweise wurde herausgefunden, daß Leukozyten in einem kleinen Prozentanteil der Empfänger von Bluttransfusionen negative physiologische Reaktionen auslösen. Im Ergebnis hat das Blood Products Advisory Committee der FDA offiziell empfohlen, daß die Reduzierung der Leukozyten seitens der FDA angeordnet wird, und weltweit haben Nationen, einschließlich Kanada und des Vereinigten Königreichs, die Filterung von Leukozyten eingeführt. Derzeit werden Leukozyten durch manuelle Filtrationsverfahren, die zeitaufwendig und arbeitsintensiv sind, von den roten Blutkörperchen und den Blutplättchen entfernt.
Es wird erwartet, daß die Spenderpopulation in den Vereinigten Staaten und anderswo von ihrem Niveau im Jahre 2002 um ungefähr 8% abnehmen wird. Die Abnahme wird aus einer Reihe von Gründen vorausgesagt, einschließlich einer strengeren Untersuchung von Spendern, um eine Kontamination des Blutbestands durch verschiedene Krankheiten zu verhindern. Einige Instanzen haben die Entnahme zweier Einheiten roter Blutkörperchen während einer Spendensitzung als eine Teillösung für Versorgungsprobleme vorgeschlagen. Eine Studie deutet an, daß die Einführung der doppelten Sammlung roter Blutkörperchen den erforderlichen Spenderpool um 6% reduzieren und aus einem kleineren Spenderpool weiterhin die bestehenden Erfordernisse an die Blutversorgung erfüllen könnte. Viele Blutbanken verfügen derzeit jedoch nicht über die Kapazität, um eine doppelte Sammlung bzw. Entnahme roter Blutkörperchen durchzuführen.
Obwohl klar ist, daß manuelle Verfahren zum Sammeln und Auftrennen von Blut einige schwerwiegende Nachteile mit sich bringen, sind sie im allgemeinen weitaus billiger als die automatisierten Alternativen, wie Apherese, da sie kein spezialisiertes Personal, keine teure Ausrüstung und keine Einwegartikel erfordern. Zusätzlich eignet sich die aufwendige Ausrüstung für die Apherese nicht für eine Verwendung in mobilen Sammelstellen, wo die meisten Blutspenden gesammelt werden. Es ist zum Teil, obwohl die Apherese für bestimmte Verfahren, wie das Sammeln von Blutplättchen – bis zu fünfundsechzig Prozent der in den Vereinigten Staaten gesammelten Blutplättchen werden unter Verwendung der Blutplättchen-Pherese gesammelt -, intensiv genutzt wird, auf diese Gründe zurückzuführen, daß die Apherese sich gegenüber den derzeitigen manuellen Verfahren für das Sammeln und Auftrennen von Blut nicht durchgesetzt oder diese verdrängt hat. In ähnlicher Weise wurde die Sammlung doppelter Einheiten teilweise deshalb nicht umgesetzt, weil derzeitige Verfahren für die Sammlung doppelter Einheiten teuer und relativ komplex sind. Schließlich gibt es für einige Verfahren, wie die Filterung von Leukozyten, wenige bis gar keine Alternativen zu einem zeitaufwendigen und teuren manuellen Verfahren.
Die WO-A-01/17652 beschreibt ein System zum Verarbeiten von Blut und ein Verfahren, welches Sensoren verwendet, um Kontaminationen zu erfassen. In einer Ausführungsform wird Vollblut in einen Kanal einer Verarbeitungskammer eingebracht, während diese Kammer sich dreht bzw. rotiert, was dazu führt, daß sich das Vollblut infolge der Zentrifugalkräfte auftrennt. Die roten Blutkörperchen werden in Richtung einer Außenwand gedrückt, während leichte Plasmabestandteile zu einer Innenwand verlagert werden.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Zentrifuge zur Verwendung bei der kontinuierlichen Auftrennung von Blut bereitzustellen, die die Kosten des direkten Sammelns und Verarbeitens reduziert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bestimmte und bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in den begleitenden unabhängigen und abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der Konsole.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Konsole mit geöffneter Tür.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Konsole von hinten, die die Innenseite der geöffneten Konsolentür zeigt.
4 ist eine weggeschnittene Ansicht des Ventilplattenaufbaus.
5 zeigt einen Wandler zur Überdruckerfassung und die zugehörige Druckkomponente.
6 zeigt einen Wandler zur Unterdruckerfassung und die zugehörige Druckkomponente.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen Unterdruckwandler und die zugehörige Druckkomponente.
8 zeigt eine detaillierte Ansicht des Ventilbetätigers und der Ventilkomponente.
Die 9A und 9B sind Ansichten der Tür, die die Anbringung der Rotoren zeigen.
Die 10A und 10B sind Ansichten der Pumpenrotoren, der Verteilerpumpenleitung und der Rotorbahnen.
11 ist eine detaillierte weggeschnittene Ansicht der Elektromotoren und -rotoren.
Die 12A und 12B zeigen das Antriebslager.
13 zeigt alternative Merkmale des Antriebslagers.
14 ist eine erste Ansicht des Satzes von Einwegartikeln.
15 ist eine zweite Ansicht des Satzes von Einwegartikeln.
16 ist eine konzeptionelle Ansicht der Kassette.
17 ist eine detaillierte Ansicht der Kassette.
18 ist eine Ansicht der Konsole mit montierter Kassette.
19 ist eine detaillierte schematische Darstellung des Verteilerabschnitts der Kassette.
20 ist eine weggeschnittene Ansicht von Ultraschallsensoren.
Die 21A und 21B zeigen die konzeptionelle Ausgestaltung und die Betriebsweise der Durchlaufzentrifuge, die eine Dichtungsfläche verwendet.
22 zeigt eine detaillierte Ausgestaltung der Durchlaufzentrifuge, die eine Dichtungsfläche verwendet.
23 zeigt die Durchlaufzentrifuge, die eine Dichtungsfläche verwendet, wie sie für den Betrieb im Zentrifugenlager in der Konsole montiert ist.
24 zeigt ein Detail des Gehäuses für die Zentrifuge.
25 zeigt die Dichtungsfläche mit drei Fluidpfaden.
26 zeigt die Dichtungsfläche mit vier Fluidpfaden.
27 ist eine konzeptionelle Darstellung der Ausgestaltung der Versorgungs- bzw. Zuführleitung oder Zusatzleitung für die Durchlaufzentrifuge.
Die 28A und 28B sind Ansichten der Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit Zuführleitung, wobei die Kassette an der Frontplatte der Konsole montiert ist.
29 ist eine Ansicht der Antriebsmechanismen für eine Zuführleitung einer Durchlaufzentrifuge.
Die 30A und 30B sind weggeschnittene Ansichten einer Durchlaufzentrifuge mit Zuführleitung.
31 ist eine Ansicht der Durchlaufzentrifuge mit Zuführleitung, die an der Frontplatte der Konsole montiert ist.
32 ist eine konzeptionelle Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Zuführleitung.
33 ist eine konzeptionelle Darstellung der Anordnung von Getriebe und Lager in der Ausführungsform der in 32 gezeigten Durchlaufzentrifuge mit Zuführleitung.
34 zeigt eine konzeptionelle Ausgestaltung für den Trennkanal in der Scheibe der Durchlaufzentrifuge.
35 zeigt konzeptionell ein Detail des Trennkanals.
36 zeigt ein Detail des Trennkanals der Durchlaufzentrifuge mit zwei Plasmaaufnahmeanschlüssen.
37 zeigt die Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer ersten Ausgestaltung für einen Trennkanal.
Die 38A und 38B zeigen die Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer zweiten Ausgestaltung für einen Trennkanal.
39 zeigt ein konzeptionelles Detail für die dritte Ausgestaltung für einen Trennkanal.
Die 40A und 40B zeigen eine Ausgestaltung für den Plasmaanschluß, welche ein Kugelventil in einer ersten Position beinhaltet.
Die 41A und 41B zeigen eine Ausgestaltung für den Plasmaanschluß, welche ein Kugelventil in einer zweiten Position beinhaltet.
42 zeigt die Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer vierten Ausgestaltung für einen Trennkanal.
43 zeigt eine Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer fünften Ausgestaltung für einen Trennkanal.
44 zeigt eine Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer sechsten Ausgestaltung für einen Trennkanal.
Die 45A und 45B zeigen eine Scheibe der Durchlaufzentrifuge mit einer siebten Ausgestaltung für einen Trennkanal.
46 zeigt eine konzeptionelle Darstellung einer verbesserten Ausgestaltung des Kanals.
Die 47A und 47B zeigen eine achte Ausgestaltung für den Trennkanal.
Die 48A und 48B zeigen eine neunte Ausgestaltung für den Trennkanal.
49 zeigt eine zehnte Ausgestaltung für den Trennkanal.
50 ist eine weggeschnittene Ansicht eines Lichtdetektors zur Verwendung bei der Bestimmung der Grenzfläche zwischen roten Blutkörperchen/Plasma in der Durchlaufzentrifuge.
51 ist eine schematische Darstellung einer ersten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen und Plasma zu implementieren.
52 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen und Plasma zu implementieren.
53 ist eine schematische Darstellung einer dritten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen und Plasma zu implementieren.
54 ist eine schematische Darstellung einer vierten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen und Plasma zu implementieren.
55 ist eine schematische Darstellung einer ersten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen, Plasma und einer Leukozyten- und Thrombozytenschicht zu implementieren.
56 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Alternative von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen, Plasma und einer Leukozyten- und Thrombozytenschicht zu implementieren.
57 ist eine schematische Ansicht von Anschlüssen, um eine Sammlung von zwei Einheiten von roten Blutkörperchen zu implementieren.
58 ist eine schematische Ansicht von Anschlüssen, um eine Sammlung von roten Blutkörperchen und sehr großen Plasmaprodukten zu implementieren.
59 ist eine schematische Ansicht von Anschlüssen, um eine Sammlung eines Plasmaprodukts zu implementieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Konsole
Gemäß den 1, 2 und 3, auf die nun Bezug genommen wird, beinhaltet das System eine Konsole 100 mit einem Konsolenkörper 110, in dem elektronische, elektromechanische und mechanische Komponenten aufgenommen sind. Eine Konsolentür 130 ist unter Verwendung eines Scharniers 140 entlang des vorderen horizontalen Bodens der Frontplatte 120 mit der Frontplatte 120 des Konsolenkörpers 110 verbunden. Die Tür kann auch einen Türstempel 295 beinhalten, wie er in den 21B und 23 gezeigt ist, welcher mit bestimmten Ausgestaltungen eines Zentrifugenelements in dem Satz von Einwegartikeln wechselwirkt, wie es unten näher beschrieben wird. Ein Schloß 145 sichert bzw. befestigt und positioniert die Konsolentür oben an der Frontplatte 120 und kann durch Verwendung eines Griffs 150 an der Tür betätigt werden. Aufhänger 310 an der Außenseite der Konsole 100 können verwendet werden, um Produktbeutel 580, 590 mit Lösung und Blut, die Teil eines Satzes 480 von Einwegartikeln sind, zu halten, wie es in den 15 und 16 gezeigt ist. Vier Rollenpumpen 160 und deren Antriebsmechanismen sind an der Innenseite der Tür 130 montiert gezeigt. Energie kann dem System von Wechselstromquellen und/oder Gleichstrom quellen, wie Batterien (nicht gezeigt), zugeführt werden, um es zu einem tragbaren System zu machen.
Gemäß den 2, 4, 5 und 6, auf die Bezug genommen wird, plaziert und positioniert die im wesentlichen vertikale vordere Platte 120 der Konsole die Bahnen 170 von Rollenpumpen, Druckwandler 190, Ventile, die wie gezeigt spulenförmige Ventilstellglieder 210 sein können, ein Antriebslager 220 für die Zentrifuge, Ultraschallsensoren 240 und Stifte 230, an denen eine Einwegkassette 490 aufgehängt werden kann, die in Verbindung mit den 15 und 16 unten näher beschrieben wird. Die Ventilbetätiger 210 und die Überdruckwandler 193, 195 und der Unterdruckwandler 200 sind an einer Ventilplatte 280 montiert, die ein Teil der Frontplatte 120 der Konsole und an dieser angebracht ist. Ventilbetätiger 210, einschließlich einer Dichtungsscheibe 320 und einer Dichtung 330, sind an der Ventilplatte 280 und der Frontplatte 120 montiert, so daß sie in der Kassette 490 aus dem Satz 480 von Einwegartikeln einander gegenüberliegende Ventilkomponenten 520 sind.
Die Plazierung der Rollenpumpe und des Antriebsmechanismus an der Tür mit Ventilen und Sensoren im Konsolenkörper kann eine kompaktere Ausgestaltung der Kassette ermöglichen, da die Rollenpumpe und die Antriebsmechanismen an der Frontplatte der Konsole nicht mit den Ventilen, Sensoren und anderen Elementen um Raum konkurrieren. Alternativ zu der gezeigten und beschriebenen Ausgestaltung können die Rollenpumpen und Antriebsmechanismen jedoch in der Konsole an der Frontplatte 120 montiert werden und/oder die Ventile 210 und die Druckwandler 190 und/oder andere Komponenten können mit geeigneten Modifikationen der Ausgestaltung des Satzes von Einwegartikeln an der Innenseite der Tür plaziert werden.
Jedes der Ventilstellglieder 210, die in 8 im Detail gezeigt sind, weist einen magnetbetriebenen Kolben auf, welcher das Membranventil 530 einer Einwegventilkomponente 520 in eine geöffnete Position bewegt oder die Öffnung eines Fluidpfads verschließt. Das gezeigte Stellventil 210 kann durch eine Feder (nicht gezeigt) in den geschlossenen Zustand vorgespannt sein. Ein niedriges Energieniveau ist notwendig, um das Ventil in einer geöffneten Position zu halten, wie es in 6 gezeigt ist. Das Merkmal der Federbelastung bzw. der federnden Vorspannung stellt einen ausfallsicheren Vorteil dar und gewährleistet, daß es bei einem System- oder Energieausfall nicht zu einem Fluidfluß kommt. Die Bewegung des Kolbens kann unabhängig mit einem Hall-Effekt- oder einem optischen Sensor (nicht gezeigt) überwacht werden, um eine Bestätigung einer ordnungsgemäßen Funktion des Ventils und eine Warnung bei Ausfall der Magnetspule bereitzustellen.
Gemäß den 4, 5, 6 und 7, auf die nun Bezug genommen wird, können die Druckwandler 190, und zwar sowohl die Überdruck- als auch die Unterdruckwandler 193, 195, 200, Standardvorrichtungen mit flacher Oberfläche sein, die direkt an die Druckmembran 540 auf den Komponenten 545 für die Druckmessung in der Kassette angeschlossen sind. Unterdruck wird erfaßt, wie es in 10 gezeigt ist, wenn die Membran 540 verformt wird. Überdruck wird erfaßt, wie es in 11 gezeigt ist, wenn die Membran 540 nicht verformt wird.
Die vordere Platte der Konsole beinhaltet auch Ultraschallsensoren mit in der Tür montierten Verbindungsfingern. Der Betrieb dieser Vorrichtungen wird unten im Zusammenhang mit der Kassette beschrieben.
Gemäß den 9, 10 und 11, auf die nun Bezug genommen wird, beinhalten die Rollenpumpe und der Antriebsmechanismus 160 eine Reihe von Komponenten. Zwei Rollenpumpenrotoren 350 sind auf einer konzentrischen Welle 360 montiert, die von Lagern 420 in Lagerblöcken 430 gehalten wird, und werden durch Riemenantriebe 370 mit Zahnkränzen 380 von zwei Motoren 390, die bürstenlose DC-Motoren sein können, auf einer Montageklammer 440, die an der Tür 130 montiert ist, angetrieben. Die Rotoren 350 können so ausgestaltet sein, daß sie unter Verwendung eines Mechanismus, wie z.B. eines federnd vorgespannten Schlüssels 400, der manuell aktiviert wird, zum Reinigen leicht von den Wellen 360 abgenommen werden können. Zwei solche Aufbauten sind in der Konsolentür montiert. Vier unabhängige Bahnen 170 sind an der Frontplatte 120 der Konsole montiert. Diese Bahnen 170 sind gegen Leitungsabschnitte 690 der Rollenpumpen, die sich zwischen den Bahnen 170 und den Rotoren 350 befinden, federnd vorgespannt 180, wenn die Kassette an der Konsole 100 montiert ist.
Jeder Rotor weist sechs bis acht Rollen 410 auf, die entlang seines Umfangs mit gleichem Abstand angeordnet sind. Der geringe Abstand zwischen den Rollen 410 und der relativ große Rotordurchmesser ermöglichen eine kurze Bahnlänge und ein kurzes Leitungssegment auf dem Einwegartikel. Dieses Leitungssegment wird durch den Rotor und die Bahn zu einem kurzen, flachen Bogen verformt. Wenn sich der Rotor während des Betriebs des Systems dreht, erzwingen die Rollen 410, daß sich jegliche Flüssigkeit, wie beispielsweise Blut, die sich in der Leitung befindet, bewegt. Kurze Pumpenleitungssegmente sind wünschenswert, um das Gesamtleitungsnetz 510 zu verkleinern und die Größe der Kassette und die Kosten zu minimieren. Zusätzlich erlaubt die Kombination von Merkmalen eine Ausgestaltung einer Kassette, die automatisch die geeigneten Pumpenleitungssegmente in funktionsfähige Verbindung mit der korrekten Pumpe und der korrekten Bahn bringt, wenn die Kassette an der Frontplatte montiert und die Tür geschlossen ist, wodurch die Notwendigkeit, daß ein Bediener solche Verbindungen herstellt, und damit das Fehlerpotential eliminiert werden.
Gemäß den 2, 12, 13 und 23, auf die nun Bezug genommen wird, befindet sich das Antriebslager 220 der Zentrifuge in der Frontplatte 120 der Konsole, um eine CFC-Scheibe 930 der Durchlaufzentrifuge auf dem Einwegartikel zu halten, wie es unten näher beschrieben wird. Das Antriebslager 220 kann innerhalb der Konsole 100 eine Abschirmung 450 um sich herum aufweisen. Das Antriebslager 220 ist auf einer Zentrifugenantriebswelle 460 gehalten, welche Lager 448 aufweist, die an jedem Ende zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei ein stationäres Gehäuse 449 und eine Motorhalterung 447 diese Lager 448 tragen. Eine Abschirmung (nicht gezeigt) kann optional an dem Abschnitt auf der Rückseite der Frontplatte 120 angebracht sein, an dem das stationäre Gehäuse 449 angeschraubt ist. Dies liefert einen leckdichten Aufbau, der verhindert, daß Flüssigkeiten in die Konsole 100 eindringen. Als Alternative kann das Antriebslager 220 optional Verriegelungsösen 222 und zugehörige Anschlagstifte 223 beinhalten, um die Zentrifuge in dem Lager 220 zu verriegeln bzw. einzurasten. Als weiteres alternatives Element in der Ausgestaltung können sich Stifte 225 vom Boden des Lagers erstrecken und mit Löchern 226 in der Zentrifuge in Eingriff treten, um so die Zentrifuge 515 in dem Lager an Ort und Stelle zu halten und das Lager und die CFC-Scheibe 930 korrekt auszurichten. Als weitere Alternative nimmt ein Schlitz 227 auf einer Seite des Antriebslagers eine Lasche 228 auf der Zentrifuge auf, um weiterhin die Zentrifuge während des Betriebs in dem Lager an Ort und Stelle zu halten und sie auszurichten. Die Welle 460 wird durch einen bürstenlosen DC-Motor (nicht gezeigt), vorzugsweise mit einem Positionscodierer, der sich in der Konsole 100 befindet, angetrieben. Die Antriebselektronik des Motors (nicht gezeigt), die in der Konsole 100 montiert ist, kann diesen Codierer verwenden, um die erforderliche sehr reibungslose, vibrationsfreie und mit konstanter Geschwindigkeit erfolgende Rotation der Zentrifuge zu erzielen und ermöglicht weiterhin eine angemessene Positionierung der Stifte 225, des Schlitzes 227 oder eines anderen Ausrichtungselements, wenn das Lager angehalten wird, so daß eine richtige Plazierung der Zentrifuge 515 und der CFC-Scheibe 930 ermöglicht wird.
Gemäß 28B, auf die nun Bezug genommen wird, beinhaltet das Lager, um mit bestimmten Zentrifugenausgestaltungen, die eine Zuführleitung 1670 beinhalten, in Eingriff zu treten, zwei Zahnräder 1750, um die Zentrifugenscheibe anzutreiben, während die Zuführleitung 1670 von dem Lager 1761 gedreht wird. In einer weiteren Alternative können konzentrische Lager verwendet werden, wobei das erste Lager 1761 zum Drehen der Zuführleitung dient und innerhalb dieses Lagers 1761 ein zweites Lager 1762 zum Drehen der CFC-Scheibe 930 mit der doppelten Rotationsgeschwindigkeit des ersten Lagers 1761 vorgesehen ist. Das zweite Lager 1762 beinhaltet einen Schlitz, um eine korrekte Plazierung der Zuführleitung in dem ersten Lager zu ermöglichen. Diese Ausführungsformen werden unten im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Zuführleitung ausführlicher beschrieben.
Eine Benutzerschnittstelle 250 befindet sich an der Außenseite der Oberseite der Konsole 100. Vorzugsweise liefert die Schnittstelle abgedichtete Drucktasten- oder Membranumschaltsteuerungen, um die Benutzersteuerung der spezifischen Funktionen der durch die Konsole 100 implementierten Prozesse in beschränktem und wohldefiniertem Umfang zu implementieren. Die Benutzerschnittstelle 250 beinhaltet eine Anzeigevorrichtung 260, die ein alphanumerischer beleuchteter Monitor sein kann, um den Zustand des Prozesses anzuzeigen, für Anzeige- und Auswahl- oder Prozeßparameter und für Warnungen oder Alarmzustände. Die Schnittstelle kann eine Druckanzeige 270 für die Spenderleitung beinhalten.
Ein Strichcodeleser 275 kann vorgesehen sein, um Beuteln, dem Benutzer, dem Spender und anderen Quellen Strichcodedaten, wie Kennungen, Losnummern und Verfalldaten, zu entnehmen. Die Konsole 100 liefert Informationen zu Datum, Zeit und zum Prozeß und zu dem Blutprodukt. Alle Prozeß- und Systemdaten, Prozeßparameter, Warnungen, Ausfälle und eine Validierung des Prozesses können dem Hauptcomputer einer Blutbank damit automatisch bereitgestellt werden.
Die Steuerung aller Prozesse in dem System erfolgt durch elektronische Steuerungen (nicht gezeigt), die herkömmlicherweise in der Konsole 100 enthalten sind, unter Verwendung einer Steuerung auf Basis eines Mikroprozessors mit einem Überwachungs-Mikroprozessor oder zwei Mikro prozessoren, die die Anforderungen an elektronische Systeme für medizinische Vorrichtungen erfüllen. Elektronische PC-Platinen oder ähnliche Strukturen, wie sie beispielsweise bei 340 gezeigt sind, liefern elektronische Schnittstellen für verschiedene Motoren, Stellglieder, Wandler und Sensoren. Obgleich es nicht gezeigt ist, versteht es sich, daß alle Betriebsvorgänge von Komponenten des Mikroprozessors oder einer anderen Steuerung unter Verwendung von auf dem Gebiet bekannten Standardtechniken als Reaktion auf Eingaben von den Sensoren, wie den Druckwandlern, und feste Prozeßabläufe, die in Software einprogrammiert, in einem ROM oder einer anderen Speichervorrichtung gespeichert sind, gesteuert und/oder überwacht werden, der bzw. die verwendet wird, um das Verfahren zu implementieren, welches unter Verwendung eines Strichcodes 276 oder einer anderen Kennung auf der Kassette 490 identifiziert wird, der bzw. die durch den Strichcodeleser 275, der in der Konsole montiert ist, gelesen werden kann. Es versteht sich, daß alle Komponenten über Steuerschaltkreise, wie die gedruckte Leiterplatte des Wandlers, elektronisch mit einer solchen Steuerung verbunden sind. Steuerungssoftware für die Steuerung des Mikroprozessors kann in C+ geschrieben sein und sollte sich nach den Richtlinien von FDA und ISO für Software für medizinische Einrichtungen richten. Als Alternative zu einem Mikroprozessor und zu den Befehlen von Steuerungssoftware könnte eine Zustandsmaschine verwendet werden, die unter Verwendung eines FPGA implementiert werden könnte.
Satz von Einwegartikeln
Die Sätze 480 von Einwegartikeln für durch das System implementierte Prozesse haben mehrere Komponenten sowie den Gesamtansatz der Ausgestaltung gemeinsam. Diese gesamte Ausgestaltung ist in den 14 und 15 gezeigt, und die Struktur der Kassette ist konzeptionell in 16 und 17 gezeigt. Der Satz 480 von Einwegartikeln besteht aus einer Kassette 490, einschließlich eines Verteilers 510, einer Durchlaufzentrifuge ("CFC") 515 und einem Kassettenrahmen 500, der den Verteiler 510 und die CFC 515 trägt. Der Rahmen kann aus einer spritzgegossenen Einwegkomponente aus Kunststoff oder ähnlichem Material ausgebildet sein, welches über eine ausreichende Steifigkeit verfügt, um den Verteiler 510 und die CFC 515 zu halten und eine präzise Plazierung der Ventil- und Sensorkomponenten 525 gegenüber den Stellgliedern und Sensoren, die an der Frontplatte 120 der Konsole und der Konsolentür 130 montiert sind, zu ermöglichen. Der Verteiler, der Rahmen und Teile der CFC bestehen vorzugsweise aus durchsichtigem Kunststoff, um die Verwendung von in der Konsole montierten optischen Sensoren zu ermöglichen, wie es unten näher beschrieben wird. Die Kassette weist auch einen Strichcode 276 auf, der von dem Strichcodeleser 275 in der Konsole 100 gelesen werden kann. Dies liefert der Konsole 100 eine Identifikation des zu implementierenden Prozesses. Es liefert auch Ventile zur Kalibrierung der Kassette, um einen effizienteren Betrieb der Pumpe zu ermöglichen, eine Kassettenlosnummer und ein Ablaufdatum.
Der Satz 480 von Einwegartikeln beinhaltet auch verschiedene befestigte Komponenten 570, die durch Leitungen 550 an dem Verteiler 510 angebracht sind. Diese Komponenten 570 können einen oder mehrere Lösungsbeutel 655, wie z.B. einen Beutel 650 mit Lagerlösung für rote Blutkör perchen, einen Beutel 740 mit einem Antikoagulationsmittel bzw. einem gerinnungshemmenden Stoff, Blutproduktbeutel 635, wie z.B. einen Plasmabeutel 630 und/oder einen Beutel oder Beutel 640 für rote Blutkörperchen, Bakterienfilter 600, Leuko(zyten)filter 610 und ein Sammelrohr 620 für Spenderblut mit einer Zugangsnadel 660 beinhalten.
Die Kassette 490 kann an der vertikalen Frontplatte 120 der Konsole montiert sein, wie es in 18 gezeigt ist. Die Kassette 490 wird vom Benutzer vertikal gehalten und nach unten in den Raum zwischen der geöffneten Tür und der vertikalen Frontplatte 120 der Konsole bewegt. Sie wird abgesenkt, bis die Trage- und Ausrichtungslöcher 680 im oberen Teil der Kassette 490, wie in 18 gezeigt, den horizontalen Positionierungsstiften 230 an der Frontplatte 120 gegenüberliegen. Die Löcher 680 und die Stifte 230 können strategisch so angeordnet werden, daß nur eine mögliche Plazierung der Kassette 490 innerhalb der Konsole 100 gestattet wird. Wie in den 35A und B gezeigt ist, wird die Kassette 490 dann horizontal in Richtung der Frontplatte 120 gedrückt. Die CFC 515 tritt zuerst mit dem Mechanismus des Antriebslagers 220 in der Konsole in Eingriff und gleitet dann leicht in diese hinein. Bei einer Ausgestaltung mit sich drehendem Lager werden Stifte 225 in dem Lager und/oder Schlitze, falls eine Ausgestaltung mit Zuführleitung verwendet wird, unter Verwendung des Positionierers in dem Antriebsmotor korrekt ausgerichtet. Dann treten die Positionierungsstifte 230 an der Frontplatte 120 mit den Trage- und Ausrichtungslöchern 680 in der Kassette 490 in Eingriff. Der Vorgang der Montage der Kassette erfordert keine große Kraft und ist abgeschlossen, wenn die Kassette 490 auf die Stifte 230 aufgesetzt wurde und mit den Komponenten der Frontplatte der Konsole in Kontakt ist. Dann wird die Konsolentür geschlossen und verriegelt, wodurch die Kassette 490 zwischen der Tür und der Frontplatte 120 der Konsole gesichert bzw. befestigt wird. Dieser Vorgang der Kassettenmontage dauert einige Sekunden. Dann werden Komponenten 570, wie z.B. Lösungsbeutel 655 und Blutproduktbeutel 635, aufgehängt und/oder angeschlossen, und das System ist bereit für eine Verbindung mit einem Spender und zur Verwendung.
Die Kassette 490 wird an der Frontplatte 120 der Konsole vertikal aufgehängt, um eine leichte, direkte und genaue visuelle Beobachtung der Montage der Kassette 490 in der Konsole 100 zu ermöglichen. Vertikal montierte Kassetten lassen sich auch leichter in die Konsole 100 einfügen als horizontal montierte Kassetten. Die vertikale Montage ermöglicht auch eine vertikale Ausgestaltung der Tür, die kein Anheben des gesamten Gewichts der Tür erfordert, wie es bei einer horizontalen Tür der Fall ist, und einer vertikalen Frontplatte 120, die sich leichter reinigen läßt als eine horizontale vordere Platte. Zusätzlich erlaubt die im wesentlichen vertikale Positionierung der Kassette eine Unterstützung durch die Schwerkraft beim Trennen von Luft und Flüssigkeit in den Komponenten 570 des Satzes 480 von Einwegartikeln. Die Entfernung von Luft, einschließlich der Entfernung von Luft während der ersten Vorbereitung oder Befüllung der Zentrifuge (für gewöhnlich mit langsamer Drehung oder Gleichlauf des Rotors), ist einfacher, da die Zentrifuge so positioniert werden kann, daß sich die Luft entlang vertikaler Fluidpfade nach oben bewegen kann. Weiterhin besteht ein wichtiges Sicherheitsmerkmal darin, daß Fluidlecks leichter und schneller zu sehen sind, wenn sie auftreten, da das Fluid nicht in einer horizontalen Oberfläche enthalten ist, sondern entlang vertikaler Oberflächen nach unten fließt, wo es am Boden der Kassette 490 gesammelt wird. Schließlich er möglicht die vertikal montierte Kassette 490 das Vorsehen eines im wesentlichen horizontalen Rotors auf dem Zentrifugenantrieb, welcher Fluide aus dem Antrieb abfließen und sich nicht dort ansammeln läßt und eine einfachere Entfernung von Luft ermöglicht.
Der Verteiler 510, der mit dem Kassettenrahmen 500 verbunden oder ultraschallverschweißt sein kann, ist in 19 detaillierter gezeigt und umfaßt mehrere Komponenten, einschließlich Leitungsabschnitten 690 der Rollenpumpen für die Steuerung des Flüssigkeitsflusses, Fluidflußpfade zu den Sensor- und den Ventilbetätigungskomponenten 546, 520, die unten in der Diskussion der verschiedenen Systemverfahren spezieller ausgeführt werden, Komponenten des Membranventils 530, um den Fluidfluß in ausgewählten Fluidpfaden 750 ein- oder auszuschalten, und Komponenten der Druckmembran 540, um den Druck in ausgewählten Fluidpfaden 750 zu messen.
Der Verteiler 510 beinhaltet eingeformte Fluidpfade 760 und kann Schnittstellen für Ventile und Sensoren beinhalten. Vier Rollenpumpenrohre 690 für Antikoagulationsmittel 710, Vollblut 720, rote Blutkörperchen 700 und Lagerlösung 730 sind mit verschiedenen Fluidpfaden 760 verbunden und werden unten weiter beschrieben. Die Fluidpfade 760 enden in Rohrleitungsaufnahmen 934–939 und 941–950 für die Aufnahme von Leitungen 550, mit denen ausgewählte Komponenten 570 angeschlossen werden, die für den Prozeß, den die Kassette 490 ausführen soll, geeignet sind. Für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet versteht es sich, daß ein primäres Merkmal des Systems Flexibilität ist, d.h. es kann unter Verwendung verschiedener Kassetten und Software verschiedene Prozesse ausführen. Aus diesem Grund werden nicht bei jedem Prozeß alle Fluidpfade und/oder Rollenpumpenleitungen verwendet, und in Abhängigkeit von dem Prozeß könnten einige davon selektiv weggelassen werden, ohne daß die Leistungsfähigkeit der Kassette beeinträchtigt wird. Weiterhin könnte die exakte Position der verschiedenen Leitungen, Ventile und Drucksensoren verändert werden, unter der Voraussetzung, daß die zugehörigen Elemente der Konsole 100 entsprechend modifiziert werden, ohne die grundlegenden Konzepte der Ausgestaltung des Verteilers zu beeinträchtigen. Um die Erläuterung der Struktur des Verteilers 510 zu erleichtern, enthalten die Figuren jedoch Fluidpfade und Leitungen, die nicht bei allen Prozessen verwendet werden. Zusätzlich könnte eine Einbeziehung aller möglichen Fluidpfade und Leitungen für mehrere Prozesse den Herstellungsprozeß unterstützen, indem eine konsistente grundlegende Struktur des Verteilers ermöglicht wird, die in mehr als nur einem Prozeß verwendet werden könnte. In idealer Weise wird bei allen Prozessen eine Struktur mit einem einzigen Verteiler verwendet.
Wie es in den 5, 6, 7 und 8 gezeigt ist, besteht der Verteiler 510 aus drei Teilen: einem Mittelkörper 780, in den Kanäle, einschließlich Fluidpfade 760, auf einer Seite eingeformt sind, einer hinteren Abdeckung 790, die im Betrieb zu der Frontplatte 120 der Konsole benachbart ist und die Ventile, Drucksensoren und alle anderen Komponentenschnittstellen abdichtet bzw. versiegelt, und einer vorderen Abdeckung 800, die im Betrieb der Konsolentür benachbart ist und alle Fluidpfade abdeckt und versiegelt. Die hintere Abdeckung 790 umschließt die elastomeren Membranventile 530 und die Druckmembrane 540, die Teil der Ventil- und Sensorkomponenten 520, 546 sind und die an der bei 770 gezeigten Stelle zwischen der vorderen Abdeckung 800 und dem Mittelkörper 780 in zwei Teilen an die vordere Abdeckung 800 angeformt sein können. Die elastomeren Membranen liefern die verformbaren Oberflächen für Ventil- und Drucksensorschnittstellen. Es kann auch passend sein, die Fluidpfade 760 in beide Seiten des Mittelkörpers einzuformen, was das Vorsehen einer größeren Anzahl von Kanälen und eine möglicherweise vereinfachte Anordnung von Elementen in der Kassette ermöglicht.
Nun wird die Betriebsweise der Ventilkomponenten 520 beschrieben. Wenn die Kassette 490 an der Frontplatte 120 montiert ist, liegen die Membranventile 530 jeweils gegenüber den Ventilbetätigern 210, die als Magnetspulen mit Kolben 290 gezeigt sind, und sie sind an der Frontplatte 120 befestigt. Das elastomere Membranventil 530 befindet sich normalerweise in einer geöffneten Position, wenn es nicht durch den Kolben 290 verformt ist, und widersteht einer Verformung durch den Kolben 290, um das Ventil zu schließen. Das Membranventil 530 widersteht auch Unterdrücken und schließt sich nicht, wenn es solchen Drücken in dem Fluidpfad ausgesetzt ist. Wenn die Konsolentür geschlossen ist, wird die Kassette 490 von der Tür nach oben gegen die vordere Platte 120 der Konsole bewegt, und dadurch wird der federnd vorgespannte Kolben 290 gegen die Membran 530 gedrückt. Die Membranventile 530 werden durch die federnd vorgespannten Kolben 290 auf der Konsole 100 verformt, so daß sie mit einem rohrförmigen Anschluß 810, der in den Mittelkörper 780 eingeformt ist, in Kontakt kommen und diesen verschließen und dadurch einen Fluidpfad schließen. Der rohrförmige Anschluß 810 weist einen um diesen umlaufenden erhöhten Ring auf, gegen den der Kolben 290 drückt, wodurch eine Dichtung erzeugt und der Anschluß und der Fluidflußpfad geschlossen werden. Wenn die Magnetspule mit Energie versorgt wird, zieht sich der Kolben 290 von dem Verteiler 510 zurück und erlaubt es der Membran 530 aufgrund seiner elastomeren Vorspannung, sich von dem Anschluß zurückzuziehen, und der Fluidpfad ist offen. Gemäß den 11 und 12, auf die nun Bezug genommen wird, treten die Druckmembranen 540 mit Flächen des Druckwandlers 190 in Kontakt, um die Wandlerfläche 830 dem Fluiddruck auszusetzen. Die vordere Abdeckung 790 und die hintere Abdeckung 800 sind entlang jeder Seite aller Ventil-, Druck- oder anderen Komponenten mit dem Mittelkörper 780 und den Fluidpfaden 760 ultraschallverschweißt, um Fluidlecks zwischen Pfaden bzw. Leitungen oder nach außen zu verhindern.
Nun werden die Sensorkomponenten 546 ausführlicher beschrieben. Die Ausgestaltung der Überdruckkomponenten, die in die Kassette 490 integriert und in diese eingeformt sind, sind in 5 gezeigt. Eine flexible elastomere Druckmembran 540 aus einem ähnlichen Material wie das Membranventil 530 ist zwischen der hinteren Abdeckung 790 und dem Mittelkörper 780 des Verteilers 510 abgedichtet. Die Fluidpfade 760 bringen Fluid in den Raum 781 des Mittelkörpers 780, der der Membran 540 benachbart ist, und aus diesem hinaus. Wenn die Konsolentür geschlossen ist, tritt die äußere Oberfläche der Druckmembran 540 mit der Fläche eines Druckwandlers 191, der an der Frontplatte 120 der Konsole montiert ist, in Kontakt. Das Fluid in dem Fluidpfad 760 übt über die hochgradig flexible Membran 540 Druck auf die Wandlerfläche 830 aus. Der von dem Wandler ausgegebene Wert kann immer dann, wenn eine neue Kassette 490 installiert wird und ehe der Prozeß gestartet wird, unter Verwendung von Umgebungsluftdruck innerhalb des Verteilers 510 auf Null zurückgesetzt werden.
Eine mögliche Ausgestaltung der Unterdruckkomponente ist in 6 gezeigt. Sie ähnelt sehr stark der Konstruktion der Überdruckschnittstelle, mit der Ausnahme, daß in dem gezeigten Beispiel eine Feder 845 den Kolben 840 dazu bringt, ein Äquivalent einer festen Kraft zu einem Druck von etwa 250 mm Hg auf die Membran 540 und den Unterdruckwandler oder -sensor 200 auszuüben. Die Funktion des federbelasteten Kolbens 840 besteht darin, die Druckmembran 540 während Fluidunterdrücken mit der Sensorfläche 830 in Kontakt zu halten und einen festen Druckausgleich bereitzustellen. In dem gezeigten Beispiel sieht, wenn der abgelesene Druckwert vor Beginn des Prozesses bei Umgebungsdruck auf Null gesetzt wird, der Wandler folglich in Wirklichkeit den Druck des federbelasteten Kolbens 840, liest jedoch Null ab. Somit kann ein Fluidunterdruck bis zum negativen Wert des Äquivalents der festen Kraft, in diesem Fall –250 mm Hg, gemessen werden, bevor sich die Druckmembran 540 von der Wandlerfläche 830 zurückzieht. Es kann jedoch kein Druck abgelesen werden, der kleiner ist als der negative Wert der äquivalenten festen Kraft – oder in dem gezeigten Beispiel –250 mm Hg.
Eine alternative Ausgestaltung der Unterdruckkomponente ist in 7 gezeigt. In dieser Ausgestaltung weist die elastomere Druckmembran 540 ein peripheres Dichtungsteil 850 auf, welches die Druckmembran 540 mit der Frontplatte 120 der Konsole versiegelt. Luft wird in dem Raum 781 zwischen der Druckmembran 540 und der Wandlerfläche 830 eingefangen. Dies erlaubt ein Ablesen von Über- und Unterdrücken durch den Wandler über das Volumen der eingefangenen Luft. Dieser Wandler oder Sensor wird ebenfalls durch Umgebungsdruck auf Null gesetzt, ehe der Prozeß beginnt.
Gemäß 19, auf die nun Bezug genommen wird, können die vier Leitungssegmente 690 der Rollenpumpe aus Segmenten aus extrudierten PVC-Leitungen konstruiert sein, die so aufgebaut und dimensioniert sind, daß sie Eigenschaften besitzen, die für die Verwendung mit der Rollenpumpe 160 optimiert sind. In der gezeigten Ausführungsform liegen die Leitungssegmente 690 der Rollenpumpe in zwei Sätzen zu je zweien vor, was eine Schnittstelle zu den Pumpenrotoren ermöglicht, die in zwei Sätzen zu je zweien auf konzentrischen Lagern montiert sind. Diese Ausgestaltung erzeugt eine kompaktere Ausgestaltung der Kassette. Sie beinhalten ein Leitungssegment 700 für rote Blutkörperchen, ein Leitungssegment 710 für Antikoagulationsmittel, ein Leitungssegment 720 für Vollblut und ein Leitungssegment 730 für Lagerlösung. In jedem Satz sind die Leitungen zueinander benachbart, parallel und in engem Abstand angeordnet. Diese Leitungen sind leicht gestreckt und auf Schlauchtüllen 860 geklebt, die in den Mittelkörper 780 der Kassette eingeformt und ein Teil von diesem sind.
Gemäß den 3 und 10A, auf die nun Bezug genommen wird, befinden sich die Rollenpumpe und der Antriebsmechanismus 160 mit Motoren in der Konsolentür. Die Rollenpumpenleitungen sind nicht angeschlossen, wenn die Konsolentür geöffnet ist. Wenn die Tür geschlossen und verriegelt ist, treten die Rollenpumpenrotoren 350 mit den Rollenpumpenleitungen 690 in Eingriff. Die Rollen 410 an jedem Rotor komprimieren und verschließen die Leitungen gegen einen gekrümmten bzw. gebogenen Block oder eine Bahn, der bzw. die an der Frontplatte 120 der Konsole montiert ist. Es ist keine Handlung auf Seiten des Benutzers erforderlich; er muß nur die Tür schlie ßen. Dies macht den Schritt des manuellen Einsetzens von Leitungen in jeden Pumpenaufbau überflüssig, der bei vielen Blut verarbeitenden Systemen erforderlich ist, und es eliminiert die Möglichkeit von Bedienungsfehlern.
Die Bahn kann gegen die Rollen 410 federnd vorgespannt 180 sein, um einen adäquaten Verschluß zu gewährleisten, jedoch übermäßige Kraft zu vermeiden. Die Bahn 170 ist um einen Bahndrehzapfen 175 parallel zu der Frontplatte 120 der Konsole in einigem Abstand von der Mitte der Bahn 170 verschwenkbar angeschlossen. Die Bahn ist mit einem Anschlag 177 versehen, der ihre Bewegung in Richtung der Federkraft begrenzt, die in Richtung der Rotoren 350 vorgespannt ist. Die Steuerung der Federkraft und die Kompression der Leitungen durch Rollenpumpen 410 auf die niedrigste Ebene, die notwendig ist, um ein Verschließen sicherzustellen, minimiert bei dieser Pumpengestaltung die Hämolyse. Der Innendurchmesser der Leitungssegmente der Rollenpumpe wird für die gewünschten Fluidflußgeschwindigkeiten, das zulässige Ausmaß des "Pulsierens" des Fluids und den möglichen Geschwindigkeitsbereich der Pumpenrotoren 350 ausgewählt. Der Innendurchmesser wird präzise gesteuert, mit Toleranzen von vorzugsweise weniger als plus oder minus 3 Millizoll, um eine akkurate Flußsteuerung im Betrieb zu erzielen, wenn die Rotoren 350 die Rollen 410 über die Leitungssegmente der Rollenpumpe drücken, um die verschiedenen Flüssigkeiten durch das System zu pumpen.
Der Verteiler 510 trägt auch Leitungen 550, die von dem Verteiler 510 zu Beuteln und/oder anderen Komponenten 570 verlaufen. Die Leitungen 550 dienen als Pfad für Fluide, die sich zu diesen Komponenten 570 und von diesen weg bewegen. Diese Leitungen 550 sind an den Leitungsaufnahmen mit dem Rahmen verbunden oder an diesem befestigt, wie es in 19 gezeigt ist. Gemäß den 14, 15 und 16, auf die nun Bezug genommen wird, variieren die Komponenten 570 für jeden Prozeß, können jedoch Gegenstände wie einen Leuko(zyten)filter 610 für rote Blutkörperchen, Bakterienfilter 600 für Antikoagulationsmittel, Additive für rote Blutkörperchen oder andere Lösungsbeutel, die unter Verwendung von Stiften 870 oder durch Luer-Anschlüsse 880 an dem Satz angebracht sind, mögliche Luft- oder Blasenfallen (nicht gezeigt), Leitungen 550 zum Spender mit einer Nadel 660 für einen venösen Zugang mit einer Kappe und eine Probenstelle 670, die mit Antikoagulationsmittel gemischt sein kann, welches über eine Leitung abstromig von der Probenstelle eingeleitet wird, Beutel 590 für Blutprodukte, einschließlich beispielsweise Beutel für rote Blutkörperchen, Beutel für Leukozyten- und Thrombozytenschichten und Plasmabeutel, und verschiedene andere Einrichtungen, Rohrbögen, Y-Anschlüsse und manuelle Klammern, wie es geeignet ist, beinhalten. Einige dieser Komponenten 570 können an dem Kassettenrahmen 500 angebracht sein. Vorzugsweise sind alle Leitungen 550 auf einer Seite des Verteilers 510 mit ausgewählten Leitungsaufnahmen 934–939 und 941–950 verbunden, wie es in der Ausführungsform gezeigt ist, um die Leitungsverläufe zu den Komponenten 570 oder Beuteln zu vereinfachen und zu verkürzen. Die speziellen Komponenten 570 für verschiedene Prozesse sind in den Vorgangsbeschreibungen und den schematischen Darstellungen angegeben, die unten ausführlicher beschrieben werden.
Gemäß den 16, 17, 18 und 20, auf die nun Bezug genommen wird, sind Teile der Leitungen 890 von den Komponenten 570 auf jeder Seite von Zugangslöchern 900 in dem Kasset tenrahmen 500 mit dem Rahmen verbunden oder daran befestigt und treten mit Ultraschallsensoren 240 in Eingriff, die in der Frontplatte 120 der Konsole montiert sind. Die Leitungen 550 können standardmäßige PVC-Leitungen sein, die für den Fluidfluß von der Kassette 490 zu verschiedenen externen Komponenten 570, Beuteln und dem Spender verwendet werden. Das Zugangsloch in dem Kassettenrahmen 500, das durch die Leitungen 550 überbrückt wird, gestattet es dem bügelförmigen Sensor, das Leitungssegment auf drei Seiten zu umgeben. Wenn die Kassette 490 an der Frontplatte 120 aufgehängt wird, ist die Lufterfassungsleitung zu dem Schlitz 910 in dem Sensor benachbart und teilweise darin aufgenommen. Wenn die Tür 130 geschlossen ist, drückt ein Finger 920 an der Tür die Leitung in den Schlitz 910 und drückt sie zusammen, um einen guten Kontakt mit den parallelen Seiten des Schlitzes 910 sicherzustellen, wodurch eine gute akustische Kopplung erzielt wird. Ein Ultraschallwandler sendet über diese parallelen Seiten hinweg durch die Leitung Ultraschallwellen an einen empfangenden Wandler auf der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes 910 aus. Die Unterschiede der akustischen Eigenschaften von Flüssigkeiten, Luft und Luftblasen in Flüssigkeiten werden von dem Ultraschallsensor und dessen Elektronik bestimmt. Diese werden zur Sicherheit verwendet, um zu verhindern, daß im Falle einer Fehlfunktion des Systems Luft in den Spender hinein gelangt, um sicherzustellen, daß der Prozeß ohne Luftblasen abläuft und um leere Flüssigkeitsbeutel zu erfassen.
Gemäß den 17 und 18, auf die nun Bezug genommen wird, ist die CFC 515, einschließlich der CFC-Scheibe 930, über Leitungen 940 auch mit dem Verteiler 510 verbunden. Der Kassettenrahmen 510 trägt bzw. hält die CFC-Scheibe 930 lösbar und erlaubt das direkte und einfache Einsetzen der Zentrifuge in das Antriebslager 220 der Zentrifuge gleichzeitig mit dem Aufhängen der Kassette 490 an der Frontplatte 120 der Konsole, ohne daß die Montage der Kassette verkompliziert wird. Details der CFC 515 sind unten weiter beschrieben.
Durchlaufzentrifuge
Die CFC 515 ist auf dem Kassettenrahmen 500 "flexibel" gehalten, so daß sie während der Installation der Kassette leicht in ein Zentrifugenantriebslager 220, 1762 eingesetzt werden kann. Diese "flexible" Trägerstruktur ist von der Scheibe 930 entkoppelt, wenn die Tür geschlossen ist, was es der CFC-Scheibe 930 erlaubt, sich frei zu drehen. Die Anbringung der CFC-Scheibe 930 an dem Kassettenrahmen 500 ist in den 17 und 18 gezeigt. Die CFC-Scheibe 930 ist in einer solchen Weise an der Kassette 490 angebracht, daß sie sich in jeder Richtung parallel zu der Frontplatte 120 um ungefähr ± 1,016 mm (± 0,040 Zoll) und in Richtung der Frontplatte 120 um ungefähr 2,54 mm (0,1 Zoll) leicht bewegen kann. Zwei Stifte 960, die um 180°C von dem statischen Dichtungsgehäuse 1430 der Scheibe entfernt sind, passen locker in zwei Bügel 970, die Teil des Kassettenrahmens 500 sind. In den gezeigten Ausführungsformen hat die Zentrifugenscheibe 930 einen Außendurchmesser von ungefähr 152,4 mm (6 Zoll) und hat eine Dicke von 44,45 mm (1,75 Zoll), obwohl auch andere Abmessungen möglich sind.
Zwei mögliche Ansätze für die Ausgestaltung der CFC 515 sind unten beschrieben. In dem ersten Ansatz, der in den 21A–B, 22, 23 und 24 gezeigt ist, auf die nun Bezug genommen wird, beinhaltet die Zentrifugenvorrichtung mehrere Elemente, die sich um eine zentrale Drehachse 1460 herum drehen können. Diese Elemente beinhalten einen Gehäusemontagering 1450, eine sich drehende Dichtungsfläche, eine Scheibenkappe 1500 und einen Scheibenkörper 1150. Die sich drehende Dichtungsfläche 1480 ist benachbart zu der Scheibenkappe 1500 gehalten, die auf einem Gehäusemontagering 1450 montiert ist, der drehbar verbunden ist, so daß er sich um die Öffnung eines eimerartigen stationären Gehäuses 1430 herum drehen kann. In dem Gehäuse 1430 befindet sich benachbart zu der sich drehenden Dichtungsfläche 1480 eine stationäre Dichtungsfläche 1490, die mit einem Verteiler 1530 verbunden ist. Die stationäre Dichtungsfläche 1490 ist in dem Gehäuse 1430 verschiebbar montiert und ist auch an einer Feder oder einem anderen Element 1410 für die federnde Vorspannung befestigt, die bzw. das auf der Oberseite des Gehäuses 1430 montiert ist. Gemäß 24, auf die nun Bezug genommen wird, bildet das Gehäuse einen Schlitz oder Schlitze 1495, die das Anschließen von Leitungen an den Verteiler 1530 ermöglichen und gleichzeitig eine Bewegung des Gehäuses 1430 gestatten, wie es unten beschrieben ist.
Die CFC-Scheibe 930 ist auf der Kassette 490 gehalten, muß sich jedoch, nachdem die Kassette 490 an ihrer Position eingesetzt und in der Frontplatte 120 des Konsolenkörpers 110 montiert wurde, frei drehen können, wenn die Konsolentür geschlossen ist. Das Schließen der Konsolentür wird verwendet, um die CFC-Scheibe 930 mit der Kassette 490 außer Eingriff zu bringen, so daß die Scheibe 930 sich frei drehen kann und innerhalb des Zentrifugenantriebslagers 220 korrekt und sicher positioniert und aufgenommen ist.
Um dies zu bewerkstelligen, weist das Gehäuse 1430 eine Eingriffslippe um die Öffnung herum auf. Das Element 1410 für die federnde Vorspannung in dem Gehäuse 1430 drückt die Eingriffslippe 1440 gegen den Gehäusemontagering 1450. Der Zentrifugenaufbau in 24A zeigt, wie die Eingriffslippe auf dem statischen Dichtungsgehäuse 1430 mit einem Montagering 1450 in dem Scheibengehäuse in Kontakt kommt und eine Drehung der Scheibe verhindert. Die Tür der Konsole muß in dieser Ausführungsform einen Kolben 295 oder eine ähnliche Struktur beinhalten, wie es in 24B gezeigt ist, der bzw. die, wenn die Tür 130 geschlossen wird, mit dem Gehäuse 1430 in Eingriff tritt und dieses Gehäuse gegen das Element 1410 für die federnde Vorspannung drückt und das Gehäuse 1430 um eine feste Strecke bewegt. Dadurch wird die Eingriffslippe 1440 von dem Montagering 1450 getrennt, wodurch eine Drehung der Elemente, die direkt oder indirekt an dem Gehäusemontagering 1450 montiert sind, gestattet wird. In der Praxis kann es bevorzugt sein, zusätzliche Elemente vorzusehen, um die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zu verbessern. Beispielsweise kann, wie es in 22, auf die nun Bezug genommen wird, gezeigt ist, eine Führung 1505 auf der sich drehenden Scheibenkappe 1500 montiert sein, um die sich drehende Dichtungsfläche 1480 und die stationäre Dichtungsfläche 1490 in Ausrichtung zu halten, während das Element 1410 für die federnde Vorspannung gegen das Gehäuse gedrückt wird. Die Führung 1505 kann auch als ein Schutz bzw. eine Abschirmung wirken, um ein Verschütten von Flüssigkeit zu verhindern, falls die Dichtung beschädigt werden sollte.
Die CFC-Scheibe 930 ist vorzugsweise schräg zu der Kassette 490 befestigt, wenn die Zentrifuge nicht in der Konsole montiert ist. Dies kann unter Verwendung einer Nut- und Federverbin dung, die außer Eingriff ist, wenn der Rotor von der Tür in Richtung der Frontplatte 120 gedrückt wird, oder alternativ, wie es in 22 gezeigt ist, unter Verwendung von Stiften 1506 an dem Gehäusemontagering 1450 und Löchern 1507 in der Lippe 1440 des Gehäuses 1430 bewerkstelligt werden. Diese Ausrichtung der Zentrifugenscheibe erlaubt eine geeignete Positionierung der CFC-Scheibe 930 relativ zu der Konsole und gestattet eine präzise Steuerung der Position der Scheibe während der Initialisierung und anderer Elemente der Prozesse, die von dem System ausgeführt werden, wie es unten weiter beschrieben wird.
Weitere Variationen sind möglich. Beispielsweise könnte eine stationäre Hülse an einem abgebogenen ringförmigen Teil angebracht sein, welches sich an die stationäre Dichtungsfläche oder den Verteiler 1530 anschließt. Die stationäre Hülse könnte eine ringförmige Lippe aufweisen, die sich radial nach innen erstreckt und mit einer ringförmigen Lippe an einer Hülse, die sich mit dem Rotor dreht und an diesem angebracht ist, in Eingriff tritt. Der abgebogene ringförmige Teil liefert eine ausreichende Biegekraft, um die Lücke zwischen diesen miteinander in Eingriff stehenden Lippen auf Null zu bringen, und liefert weiterhin eine Kraft, die die Dichtungsflächen fest aneinandergepreßt hält. Ein Vorsprung auf der Hülse tritt mit einem Schlitz oder Loch in der stationären Hülse in Eingriff, um die Winkelorientierung zwischen dem Rotor, der stationären Dichtungsfläche und der Kassette aufrechtzuerhalten. Die stationäre Dichtungsfläche und der Verteiler sind durch eine Kassettenstruktur, die eine Winkelausrichtung der stationären Dichtungsfläche bereitstellt, an der Kassette angebracht.
Unter Bezugnahme auf 25 wird nun die Struktur der Dichtungsfläche genauer beschrieben. Die Dichtungsfläche wird für das Versiegeln bzw. Abdichten von Fluidpfaden oder -leitungen, die als Transportmittel für den Transport von Vollblut von der Kassette 490 in die sich drehende CFC-Scheibe 930 und für den Transport von Plasma und konzentrierten roten Blutkörperchen von der sich drehenden Scheibe 930 zu der stationären Kassette 490 dienen, verwendet.
Der Dichtungsflächenaufbau beinhaltet eine sich drehende keramische (aus Aluminiumoxid bestehende) Dichtungsfläche und eine stationäre Dichtungsfläche 1490. Die stationäre Dichtungsfläche 1490 kann aus Kohlenstoff (Kohlenstoffgraphit) oder aus Keramik hergestellt sein. Obwohl Kohlenstoff eine bessere Schmierleistung aufweist und aus diesem Grund bevorzugt wird, kann die Verwendung dieses Materials dazu führen, daß eine inakzeptable Menge an teilchenförmigen Feststoffen erzeugt wird. Weiterhin nutzt sich Keramik besser ab und kann leichter mit der geeigneten "Ebenheit" hergestellt werden. Wie oben erwähnt, liefert das Element 1410 für die federnde Vorspannung immer ausreichende Kräfte, die die sich drehende Dichtungsfläche 1480 und die stationäre Dichtungsfläche 1490 miteinander in Kontakt halten. Die Komponenten der Dichtungsflächen weisen jeweils ein zentrales Loch 1610 und zwei oder drei ringförmige Kanäle 1445 mit Zugangslöchern 1620, 1621 für die Bereitstellung dreier Fluidpfade auf. Die sich drehende Dichtungsfläche 1480 ist an die geformte Kunststoffkappe 1500 der Zentrifugenscheibe angeklebt 1481. Die Scheibenkappe 1500 stellt den Löchern in dem keramischen Fluidpfad Fluidkanalzugänge bereit. Die ringförmigen Kanäle 1445 in der sich drehenden Dichtungsfläche 1480 sammeln den Fluidfluß aus in der stationären Dichtungsfläche 1490 positionierten Löchern 1620. Die Kontaktoberflächen der Dich tungsflächen sind extrem flach, mit weniger als 3 Heliumwellenlängen, ausgestaltet. Dies stellt eine Abdichtung aller flachen Anschlußflächen zwischen den Rillen sicher. Die äußere Anschlußfläche 1550 der Dichtungsfläche stellt eine Abdichtung für Plasma 1030 bereit, welches durch den äußeren ringförmigen Kanal 1570 fließt. Diese ist die einzige Dichtung zur Außenseite oder zur Umgebungsluft und die einzige Dichtungsfläche, die eine Kontamination des Blutes mit Bakterien aus der Umgebungsluft ermöglichen könnte. Daher darf diese äußere Dichtungsfläche nicht lecken. Das Plasma 1030 in diesem äußeren Kanal wird auf leichtem Überdruck gehalten und ist nur von der Höhe des Plasmabeutels abhängig. Plasma wird im allgemeinen nicht durch die Dichtung gepumpt, so daß sich der Plasmadruck nicht in den Bereich von Unterdruck oder signifikantem Überdruck verlagern kann, wodurch die Dichtung beschädigt werden könnte. Der Einlaßdruck des Vollbluts 1031 wird mit einem Sensor (nicht gezeigt) in der Kassette 490 gemessen. Dieser Druck ist auf maximal 5 psig beschränkt, um eine Öffnung der Dichtung zu verhindern. Dies sind von der FDA akzeptierte Betriebscharakteristika, die einen sterilen Betrieb sicherstellen und als funktionell abgeschlossen und steril betrachtet werden können. Die inneren Dichtungsflächen können jedoch leicht lecken, ohne daß die Qualität oder die Sterilität der Blutkomponenten beeinträchtigt werden.
Ein geformter Verteiler 1530 aus Kunststoff ist an das Teil der stationären Dichtungsfläche 1490 angeklebt. Flexible Leitungen 550 sind an die Fluidleitungen dieses Verteilers 1530 angeschlossen und liefern eine Verbindung mit dem Verteiler 510, wodurch die stationäre Dichtungsfläche 1490 und ihre Fluidpfade 750 mit den stationären Einwegkomponenten 570, die Teil der Einwegkassette 490 sind, verbunden werden.
Dieser Dichtungsflächenaufbau besteht aus Materialien, die bei ähnlichen Anwendungen zur Verarbeitung von Blut verwendet werden und ähnliche Abmessungen und Kompressionskräfte haben. Dies dient dazu, eine korrekte Funktion sicherzustellen sowie dazu, leichter Genehmigungen durch die FDA zu erhalten, es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen und Modifikationen möglich.
Eine alternative Ausgestaltung der Dichtungsfläche ist in 26 gezeigt. Diese Ausgestaltung ähnelt sehr stark der Ausgestaltung in der Ausführungsform in 25, mit der Ausnahme, daß hier anstelle von drei Fluidpfaden vier Fluidpfade vorgesehen sind. Der zusätzliche äußere ringförmige Kanal 1580 liefert einen Fluidpfad für Lagerlösung 1032 für rote Blutkörperchen. Diese Lösung wird durch diese Dichtungsfläche in die CFC-Scheibe 930 und in die konzentrierten roten Blutkörperchen gepumpt, nachdem diese über einen Anschluß für rote Blutkörperchen an einem maximalen Radius in dem Trennkanal 990 in einer Weise aufgenommen wurden, die unten weiter beschrieben wird. Der Strom von Lagerlösung 1032 in dem ringförmigen Kanal innerhalb der Dichtungsfläche kühlt auch die Dichtungsoberflächen und stellt eine Schmierung für die Dichtungsflächen oder Anschlußflächen bereit. Der Druck der Lagerlösung wird nahe dem Umgebungsdruck gehalten, um zu verhindern, daß aus der nicht sterilen Umgebungsluft Luft in die Lagerlösung eindringt (wenn der Druck der Lagerlösung sehr starker Unterdruck ist), und um zu verhindern, daß Lösung in die Umgebung leckt bzw. austritt (wenn der Druck der Lösung sehr großer Überdruck ist). Solche Leckagen aus der Dichtung (wenn nur Lagerlösung austritt) stellen für den Benutzer kein biologisches Risiko oder überhaupt irgendeine Gefährdung dar. Vorzugsweise werden konzentrierte oder "gepackte" rote Blutkörperchen 1033 durch den durch die zentralen Löcher 1610 in der Scheibe definierten Pfad entfernt, insbesondere wenn die roten Blutkörperchen einen hohen Hämatokritwert aufweisen, der durch die Zugabe von Lagerlösung oder dergleichen nicht reduziert wurde, um so die Möglichkeit einer Beschädigung durch Scherkräfte in den ringförmigen Kanälen 1445 während des Betriebs der Zentrifuge zu reduzieren.
Der Ansatz mit der Zusatzleitung, auch bekannt als Ansatz mit Zuführleitung, "Springseil" oder ohne Dichtung, ist die Alternative zu dem Ansatz mit Dichtungsfläche. Derzeit verwenden viele Apheresesysteme den Ansatz mit Zusatzleitung. Dieser Ansatz ist konzeptionell in 27 gezeigt. Die CFC-Scheibe 930 mit dem Trennkanal 990 und die Kassette 490 sind gezeigt. Die CFC-Scheibe 930 kann identisch zu derjenigen sein, die in der Ausführungsform mit Dichtungsfläche verwendet wird. In dieser Ausführungsform sind die Mittel zum Transportieren der Fluidströme zu und von dem Trennkanal 990 jedoch keine Leitungen, wie es in der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, sondern eine flexible Zuführleitung 1670 aus Kunststoff oder elastomerem Material, die von der sich drehenden CFC-Scheibe 930 zu der stationären Kassette 490 verläuft. Diese Zuführleitung besteht aus einer Anzahl kleiner Leitungen 1690, für gewöhnlich 3 bis 5, je nach der auszuführenden Funktion, die miteinander verbunden oder verdreht sind, oder aus einer verlängerten Leitung mit mehreren Lumina. Diese Leitungen oder Lumina 1690 befördern Blut und Fluide zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen 1692 in der Scheibe und der Kassette 490. Die Zuführ- oder Zusatzleitung 1670 wird mit der Hälfte der Geschwindigkeit (UPM) der Scheibe selbst um die Rotationsachse 1680 der Scheibe gedreht. Dies verhindert, daß sich die Zuführleitung verdreht oder aufwickelt. Die Zusatzleitung 1670 sollte so kurz wie möglich sein und einen äußersten Bewegungsradius von etwa 3 Zoll um die Zentrifugenscheibe 930 herum oder einen so kleinen Radius wie möglich haben. Zusätzlich sollte die Länge der Zuführleitung in der Richtung entlang der Achse 1680 der Zentrifugenscheibe so klein wie möglich sein.
Wie auch bei der Ausführungsform mit Dichtungsfläche sind ein Einlaß für Vollblut in die CFC-Scheibe 930, Auslässe für konzentrierte rote Blutkörperchen und Plasma aus der CFC-Scheibe 930 sowie ein Einlaß für die Bereitstellung von Lagerlösung für rote Blutkörperchen oder andere Einleitungen vorgesehen. Die Zuführleitung 1670 kann Leitungen aus kostengünstigem extrudiertem PVC verwenden. In der gezeigten Ausgestaltung haben zwei Leitungen einen Innendurchmesser von etwa 1,52 bis 0,30 mm (etwa 0,060 bis 0,012 Zoll) für die Einleitung von Vollblut und die Ausleitung von konzentrierten roten Blutkörperchen. Eine bis drei Leitungen haben einen Innendurchmesser von etwa 0,763 bis 1,524 mm (etwa 0,030 bis 0,060 Zoll) für die Ausleitung von Plasma, die mögliche Ausleitung von Plasma bei der Reinigung und die mögliche Einleitung von Lagerlösung in die Scheibe 930. Dünne Wände mit einer Dicke von 0,38 bis 0,76 mm (0,015 bis 0,03 Zoll) können in Abhängigkeit von dem Hersteller und den Materialien verwendet werden. Die Leitungen sind miteinander verdreht und können durch Klebemittel oder Lösungsmittel miteinander verbunden sein.
Ein Mechanismus ist notwendig, um die Geschwindigkeitssteuerung, das Geschwindigkeitsverhältnis und die mechanische Unterstützung für die Zuführleitung 1670 und die CFC-Scheibe 930 bereitzustellen. Ein Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, daß es keine Dichtungsgrenzfläche gibt, die potentiell lecken könnte. Die Zuführleitung stellt einen vollständig abgeschlossenen und, sobald sie sterilisiert wurde, sterilen Satz von Einwegartikeln bereit. Dies eliminiert die möglichen Risiken eines Leckens der Dichtungsfläche, des Eindringens von teilchenförmigen Feststoffen durch die Dichtung in das Blut, von Scherkräften an der Dichtungsfläche, einer Erhöhung der Temperatur an der Dichtungsfläche und einer möglichen Schädigung des Bluts. Die Zuführleitung kann sich aufgrund ihres Biegens, Eindrehens und Aufdrehens im Betrieb mit der Zeit möglicherweise aufheizen, was zu einer Schädigung des Blutes führt. Die erwartete kurze Betriebsdauer von weniger als 30 Minuten bei maximal 5000 U.p.M. und die gute Ausgestaltung sollten erwartungsgemäß jedoch eine übermäßige Aufheizung vermeiden. Es ist offensichtlich, daß die Verwendung verschiedener Materialien längere Betriebsdauern oder einen schnelleren Betrieb ermöglichen kann, ohne daß das grundlegende Konzept der Erfindung beeinflußt wird.
Bei Verwendung der Zuführleitung beträgt der maximale Blutfluß von dem Spender etwa 75 ml/Min. und die maximale Fließgeschwindigkeit des einströmenden Blutes zu der Zentrifugenscheibe 930 durch die Zuführleitung nach der Zugabe einer Antikoagulationslösung beträgt etwa 75 ml/Min. mit einem maximalen Hämatokritwert von etwa 50%. Die maximale Fließgeschwindigkeit von Plasma beträgt etwa 60 ml/Min. Die maximale Fließgeschwindigkeit gepackter roter Blutkörperchen beträgt etwa 42 ml/Min. bei einem Hämatokritwert von etwa 90% (oder 63 ml/Min. bei einem Hämatokritwert von 60% nach der Zugabe von Lagerlösung).
Der in den 28 bis 31 gezeigte Zentrifugenantriebsmechanismus ist an der Frontplatte 120 der Konsole montiert. Der gesamte Mechanismus ist nicht größer als der Zentrifugenantrieb für eine Scheibe mit Dichtungsfläche. Der gesamte Zentrifugenmechanismus sollte in idealer Weise in einem Zylinder mit einem Durchmesser von weniger als 17,78 cm (7 Zoll) und einer Länge von weniger als 22,86 cm (9 Zoll) liegen. Die Zentrifugenscheibe 930 paßt in das Antriebslager 220 in der Konsole 100 und ist in dieses eingerastet, und das Antriebslager 220 treibt die Zentrifugenscheibe 930 mit der erforderlichen Geschwindigkeit an.
Die Scheibe 930 wird durch einen Lageraufbau 1720, der Teil der Einwegscheibe 930 ist, auf der 1-Omega-Vorrichtung gehalten. Die Scheibe 930 wird vor der Installation der Kassette 490 in der Konsole 100 in ihrer sterilen Verpackung auf der Kassette 490 montiert oder mit ihr verbunden. Dies vereinfacht die Montage von Kassette und Scheibe, indem diese beiden Teile zu einem einstückigen Aufbau zusammengesetzt werden, der in einem einzigen Vorgang montiert wird. Wenn die Kassette 490 auf der Frontplatte 120 der Konsole planiert und die Tür geschlossen wurde, treten Rollenbetätiger 1731 in der Tür mit Hebeln oder Verriegelungen 1730, die durch das elastomere Element 1732 vorgespannt sind, in Eingriff, die die CFC-Scheibe 930 entriegeln und es ihr gestatten, sich frei zu drehen. Wenn die Tür geöffnet wird, werden die Scheibe und die Kassette 490 wieder miteinander verbunden. Dadurch wird das Entfernen zu einem einzigen, einfachen Vorgang, da nur die Kassette 490 mit der daran angebrachten Scheibe bewegt werden muß.
Zwei Zahnräder 1750, die auf Traglagern 1771 in dem 1-Omega-Mechanismus montiert sind, treten mit einem Innenrad 1740 auf der CFC-Scheibe 930 in Eingriff und treiben es mit 2- Omega an. Diese Räder sind auf zwei kurzen Wellen 1769 montiert, die um 180 Grad von dem Antriebslager 1761 der Zuführleitung entfernt befestigt sind. Dieses Lager 1761 wird durch die innere Welle von zwei konzentrischen Antriebsschäften 1760 bei 1-Omega angetrieben.
Die beiden konzentrischen Antriebswellen 1760 weisen daran angebrachte Riemenscheiben auf, die von zwei Riemenscheiben 1766, 1767, die auf einer Elektromotorwelle montiert sind, riemenangetrieben werden. Die innere Welle der beiden konzentrischen Antriebswellen 1760 treibt das Antriebslager 1761 der Zuführleitung an, die mit der Zuführleitung verbunden ist und sie mit 1-Omega antreibt.
Die äußere rohrförmige konzentrische Welle weist zwei daran montierte Riemenscheiben auf, die die beiden kurzen Wellen 1769, die an dem Antriebslager 1761 der Zuführleitung befestigt sind, mittels Riemenantrieb antreiben. Diese Wellen sind befestigt, drehen sich jedoch frei in Lageraufbauten 1771, die Teil des Antriebslagers der Zuführleitung oder an dieser angebracht sind. Diese Schäfte weisen Zahnräder 1750 auf, die mit einem inneren Ringrad 1740 in Eingriff treten, das Teil der CFC-Scheibe 930 ist. Eine solche Welle und ein solches Rad sind geeignet, um die CFC-Scheibe 930 direkt anzutreiben, aus Gründen des Gleichgewichts und der Sicherheit durch Redundanz werden jedoch zwei verwendet, die um 180 Grad voneinander beabstandet sind.
Die konzentrischen Antriebswellen drehen sich in einem Lagerblock 1797, der an einem stationären Hohlzylinder 1798 mit einem flachen Ende montiert ist. Dieser Zylinder 1798 ist an der Frontplatte 120 der Konsole angebracht und trägt dadurch den gesamten Mechanismus.
Als weitere Alternative treten die Zahnräder 1750, wie es konzeptionell in den 32 und 33 gezeigt ist, statt mit einem Innenrad 1740 auf der CFC-Scheibe selbst in Eingriff zu treten, mit einem ähnlichen Innenrad 1741 auf einem Antriebslager 1762 der Scheibe, das in dem Antriebslager 1761 der Zuführleitung montiert ist, in Eingriff. Zahnlose Rotortraglager 1752 liefern zusätzliche Stabilität und eine Zentrierung des Antriebslagers 1762. Das Antriebslager beinhaltet einen Schlitz 1763, um eine Plazierung der Zuführleitung in dem Antriebslager der Zuführleitung zu ermöglichen. Das Antriebslager der Scheibe kann dann Stifte 225 beinhalten, wie es im Zusammenhang mit dem Lager 220 beschrieben ist, um die Zentrifugenscheibe im Betrieb im Lager zu halten. Für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet liegt es auf der Hand, daß weitere alternative Ausgestaltungen möglich sind, einschließlich eines externen Rades auf dem Antriebslager der Scheibe (oder der CFC-Scheibe), welches von den Antriebsrädern und/oder Traglagern umgeben ist.
Um die Geräusche zu reduzieren, können Räder und Traglager aus Kunststoff oder aus elastomerem Material bestehen.
Nun wird der Betrieb der CFC 515 beim Auftrennen von Blut beschrieben.
Die kompakte, Einweg-CFC-Scheibe 930 ist so ausgestaltet, daß sie in einem ringförmigen Trennkanal 990 die Auftrennung von Vollblut in die Komponenten rote Blutkörperchen, Plasma und Leukozyten- und Thrombozytenschicht bereitstellt und diese Komponenten aus dem Kanal und der Scheibe entfernt und dabei die verschiedenen Anforderungen an die Fließgeschwindigkeit, den Hämatokritwert, die Schädigung der Blutkomponenten und die Kontamination des Plasmas durch Zellen erfüllt. Eine konzeptionelle Ausgestaltung der CFC-Scheibe 930 ist in 34 gezeigt. Vollblut, welches dem Spender über die Zugangsnadel 660 entnommen wurde, wird mit einem Antikoagulationsmittel versetzt und über die Vollblut-Eintrittsleitung 1000 und durch einen Einlaßanschluß 1220 in die CFC-Scheibe 930 gepumpt, wobei sich die Scheibe mit ausreichender Geschwindigkeit um die Achse 1200 dreht, um einströmendes Blut rasch aufzutrennen. Die Zentrifugenscheibe 930 weist in der Nähe ihrer äußeren Peripherie einen ringförmigen Trennkanal 990 auf. Vollblut fließt während der Blutspende kontinuierlich in diesen Trennkanal 990, wird in seine Komponenten zerlegt, während das Blut den Kanal entlang fließt, und die Komponenten werden an verschiedenen Anschlüssen entlang des Kanals entfernt. Konzentrierte rote Blutkörperchen 1010 werden zur äußeren Wand (mit größerem Durchmesser) des Trennkanals 990 hin abgeschieden, Blutplättchen oder die Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1011 sammeln sich an der Oberseite der Grenzfläche zu den roten Blutkörperchen an, und Plasma 1030 verlagert sich zur inneren Wand 1117 des Kanals. Die roten Blutkörperchen und das Plasma 1030 werden kontinuierlich durch Anschlüsse und Leitungen entfernt und zu Produktbeuteln transportiert. Die Blutplättchen oder die Leukozyten- und Thrombozytenschicht werden in dem Kanal gesammelt, bis die Entnahme von Vollblut von dem Spender beendet ist. Dann verbleibt die Leukozyten- und Thrombozytenschicht entweder in dem Kanal oder dem Satz von Einwegartikeln oder wird aus dem Kanal entfernt und in einen Produktbeutel für die Leukozyten- und Thrombozytenschicht überführt.
Im Betrieb wird als erster Teil des Blutspendevorgangs der Trennkanal der CFC-Scheibe 930 vorbereitet. Die CFC-Scheibe 930 weist einen ringförmigen Trennkanal 990 auf, der ein Volumen von ungefähr 60 bis 90 ml hat. Dieses Volumen wird zunächst mit steriler Luft gefüllt. Man läßt das Vollblut des Spenders an einem Einlaßanschluß 1220 für Vollblut in den Trennkanal 990 einfließen, und es verdrängt die Luft in dem Trennkanal durch einen Plasmaanschluß 1090 in einen Beutel 1110 für sterile Luft für die spätere Verwendung bei der Reinigung oder Entfernung von Blutkomponenten von der CFC-Scheibe 930 und dem Satz von Einwegartikeln. Die Vorbereitung bzw. Initialisierung kann auf mindestens zwei Weisen erfolgen. Wenn die Kassette anfänglich in der Konsole montiert wird, kann der Plasmaanschluß 1090, durch den während des Trennprozesses Plasma 1030 entfernt wird, so positioniert werden, daß er oberhalb des Blutes liegt, das den Trennkanal füllt. Die CFC-Scheibe wird langsam "getaktet", wenn sich der Trennkanal 990 mit Blut füllt, wodurch der Plasmaanschluß 1090, der an der Innenwand 1117 des Trennkanals angeordnet ist, oberhalb der Flüssigkeit gehalten wird, und schließlich am höchsten Punkt in dem Trennkanal, d.h. dem Punkt, der der Oberseite der Konsole 100 am nächsten liegt, angeordnet. So wird Luft durch den Plasmaanschluß 1090 gedrückt und kann durch einen geeigneten Betrieb des Ventils in den Beutel 1110 für sterile Luft gedrückt werden. Alternativ kann die CFC-Scheibe, wenn der Trennkanal im wesentlichen kreisförmig und gleichmäßig ist, während des Befüllens bei mäßiger Geschwindigkeit, beispielsweise bei zwischen 1000 und 2000 U.p.M., betrieben werden, und die Luft zu der Innenwand 1117 des Trennkanals und aus dem Plasmaanschluß 1090 hinausgedrückt wird, während sich der Trennkanal 990 mit Blut füllt.
Der Trennkanal 990 ist so geformt, daß die Trennung und Entfernung von roten Blutkörperchen und Plasma 1030 verbessert werden. Der Radius der Außenwand 1118 des Kanals (von der Rotationsachse 1200) nimmt in einem Bereich so zu, daß er den maximalen Abstand oder Radius 1170 von der Rotationsachse 1200 erreicht und dadurch einen Sammeltaschenabschnitt 1060 für rote Blutkörperchen bildet. Der Aufnahmeanschluß 1120 für rote Blutkörperchen entfernt rote Blutkörperchen am oder in der Nähe des Bodens oder des größten Radius 1170 dieser Tasche mit dem größtmöglichen Abstand vom Rotationszentrum. Dieser vergrößerte Radius steigert die Tiefe der Lage aus roten Blutkörperchen (den radialen Abstand der Grenzfläche 1130 zwischen roten Blutkörperchen und Plasma zum Aufnahmeanschluß für rote Blutkörperchen) und stellt an diesem Anschluß die maximale Beschleunigungskraft und die maximale Packung von roten Blutkörperchen bereit. Dies maximiert den Hämatokritwert der gepackten roten Blutkörperchen, der für Zellen, die bei irgendeiner gegebenen Drehgeschwindigkeit der Scheibe durch den Aufnahmeanschluß für rote Blutkörperchen entfernt wurden, erzielt werden kann. Die tiefe Lage aus roten Blutkörperchen minimiert auch das Abziehen von Plasma 1030 durch diese Lage zu dem Aufnahmeanschluß für rote Blutkörperchen.
Die 35 und 36 zeigen Ausgestaltungen für den Bereich zur Entfernung der gepackten roten Blutkörperchen. Eine enge bzw. schmale Lücke 1120 mit einer Breite, die wesentlich kleiner ist als die mittlere radiale Breite des Trennkanals 990 und im allgemeinen zwischen 10 und 30 Millizoll beträgt, ist über einen Teil des Trennkanals 990 oder über den gesamten Trennkanal 990 am tiefsten, d.h. größten Radius 1170 von der Drehachse 1200, einen Teil des Kanals und des Sammeltaschenabschnitts 1060 für rote Blutkörperchen hinweg vorgesehen. Diese Lücke 1120 wird verwendet, um rote Blutkörperchen aus dem tiefsten Teil der Tasche abzuziehen, wo sie am dichtesten gepackt sind und einen hohen Hämatokritwert (etwa 90%) haben. Diese schmale Lücke 1120 stellt sicher, daß die roten Blutkörperchen aus dem Bereich der konzentrierten roten Blutkörperchen 1010 mit dem höchsten Hämatokritwert entfernt werden. Die Lücke ist schmal genug, um eine leichte Einschränkung zu bewirken und um sicherzustellen, daß rote Blutkörperchen mit niedrigerem Hämatokritwert oder Plasma 1030 aus der Nähe der Grenzfläche 1130 zwischen roten Blutkörperchen und Plasma nicht durch die konzentrierten roten Blutkörperchen 1010 und aus diesem Entnahmeanschluß ausströmen. Der radiale Abstand der Grenzfläche 1130 zwischen roten Blutkörperchen und Plasma zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der gepackten roten Blutkörperchen wird ausreichend groß ausgestaltet, um eine solche Kanalbildung zu verhindern und den Hämatokritwert der roten Blutkörperchen zu maximieren.
Die Länge dieser Lücke ist in axialer Richtung, d.h. im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse, maximal, so daß die Fließgeschwindigkeiten gering sind, um eine Schädigung der roten Blutkörperchen zu vermeiden. Weiterhin kann der Eingang zu der Lücke durch ein Material definiert sein, welches einen Radius 1121 hat, der größer als die oder gleich der Breite der Lücke 1120 ist, um eine Schädigung der roten Blutkörperchen zu verhindern und den Druckabfall zu reduzieren.
Der Radius 1180 der Innenwand 1117 des Kanals kann von der Rotationsachse 1200 aus abnehmen, wodurch ein Plasmataschenabschnitt 1100 gebildet wird, wo Plasma 1030 durch einen Auslaßanschluß 1090 in eine im wesentlichen radial verlaufende Leitung 1070 zur Entfernung von Plasma fließen kann, die weitere Fluidtransportmittel, wie eine Leitung, beinhalten kann, die das Plasma zur Entfernung in die Kassette 490 zum Mittelpunkt der Scheibe 930 transportieren. Der abnehmende Radius an einem größer werdenden Querschnittsbereich für den Plasmafluß führt zu einer reduzierten Fließgeschwindigkeit des Plasmas und liefert die letzte Gelegenheit für verirrte Zellen, sich von dem Plasmastrom abzutrennen, ehe das Plasma 1030 entfernt wird.
Gemäß 36, auf die nun Bezug genommen wird, kann die Lagerlösung 1140 für rote Blutkörperchen an einem Anschluß 1250 für Lagerlösung zu den konzentrierten roten Blutkörperchen zugegeben werden, direkt nachdem sie durch den Anschluß 1040 für die Aufnahme von roten Blutkörperchen hindurchgetreten sind. Die Lagerlösung wird in einem ungefähr konstanten Verhältnis in die fließenden konzentrierten roten Blutkörperchen eindosiert, was durch den Mikroprozessor und die Software über die Lagerlösungspumpe und die Pumpe 701 für rote Blutkörperchen gesteuert wird. Die Lagerlösung wird den roten Blutkörperchen in einem Radius vom Drehzentrum zugesetzt, der etwas kleiner ist als der Radius des Anschlusses 1040 für rote Blutkörperchen. Die Zugabe von Lagerlösung verringert den Hämatokritwert der gepackten roten Blutkörperchen von etwa 90% auf etwa 60% und reduziert ihre Viskosität und Dichte stark. Dies gestattet eine Entfernung der roten Blutkörperchen von der CFC-Scheibe 930 mit geringeren Druckabfällen, weniger Unterdruck und einer geringeren Schädigung der roten Blutkörperchen in der Dichtungspumpe und den Leitungen, wenn die roten Blutkörperchen durch die Dichtungsfläche aus der CFC-Scheibe 930 hinausgepumpt werden. Insbesondere reduziert das Verfahren die Hämolyse, die dadurch verursacht wird, daß die roten Blutkörperchen durch einen Scherbereich zwischen den rotierenden und nicht rotierenden Leitungssegmenten im axialen Zentrum des Dichtungsaufbaus hindurchtreten, und es reduziert auch die Bildung von Hohlräumen.
Sobald die Blutspende beendet ist, muß das System gereinigt werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Aufgabe auszuführen. Gemäß dem ersten Verfahren wird Plasma 1030 während eines stationären Durchlaufbetriebs aus der Leitung 1070 zur Entfernung von Plasma entnommen. Wenn der Fluß von Vollblut von dem Spender in die Einlaßleitung 1000 für Vollblut am Ende der Blutspende stoppt, ist der Trennkanal 990 mit aufgetrenntem Blut gefüllt. Die Pumpe 701 für rote Blutkörperchen entfernt weiterhin rote Blutkörperchen aus dem Sammeltaschenabschnitt 1060 für rote Blutkörperchen, bis alle roten Blutkörperchen entfernt wurden, während sich die Scheibe weiterhin bei hoher Geschwindigkeit dreht. Man läßt das Plasma 1030 aus dem Plasmabeutel zurückfließen, und es füllt den Trennkanal 990. Der Trennkanal 990 ist nun mit Plasma 1030 gefüllt. Es gibt jedoch restliche rote Blutkörperchen, die locker an den Wänden des Trennkanals 990 anhaften. Dies verhindert ein Abfließen des Plasmas 1030 aus der Leitung 1070 zur Entfernung von Plasma bei langsamer Drehung der Scheibe, da sich die restlichen roten Blutkörperchen mit diesem Plasma vermischen und es übermäßig kontaminieren. Es ist weiterhin nicht möglich, das Plasma 1030 aus der Leitung 1050 für die Entfernung der konzentrierten roten Blutkörperchen abzupumpen, da diese Leitung mit roten Blutkörperchen gefüllt ist. Eine übermäßige Menge an Plasma wäre notwendig, um die roten Blutkörperchen in ausreichendem Maße zu entfernen oder zu reinigen, um eine übermäßige Kontamination des Plasmas 1030 mit roten Blutkörperchen zu vermeiden. Daher können, wie es in den 38A und 39 gezeigt ist, eine zweite Leitung 1080 zur Entfernung von Plasma und ein Anschluß 1095 zu der Scheibe 930 hinzugefügt werden, um speziell Plasma 1030 während des Reinigungsvorgangs, wenn der Trennkanal mit Plasma 1030 gefüllt ist, zu entfernen. In der gezeigten Ausführungsform wird der zweite Anschluß zur Entfernung von Plasma in einer "Insel" 1650 in der Nähe des 'Taschen"-Abschnitts 1060 für die roten Blutkörperchen in dem Trennkanal 990 hinzugefügt. Die Scheibe 930 wird bei mäßiger Geschwindigkeit gedreht, und sterile Luft, die während der Vorbereitung der Scheibe in einem Luftbeutel 1110 gesammelt wurde, wird verwendet, um das Plasma 1030 in der Trennkammer zu ersetzen, während das Plasma 1030 durch den zweiten Anschluß 1095 zur Entfernung von Plasma entnommen wird. Der Luftdruck kann ausreichend groß sein, um das Plasma 1030 aus der Scheibe zu drücken, oder es kann eine Pumpe verwendet werden, um das Plasma aus der Scheibe herauszuziehen.
Der zweite Anschluß 1090 für die Entnahme von Plasma ist ausreichend weit von der Außenwand 1118 entfernt, um eine Aufnahme von roten Blutkörperchen von dieser Wand zu vermeiden. Durch die Drehung der Scheibe 930 erzeugte Zentrifugalkräfte drücken die Zellen gegen diese Außenwand 1118. Die Größe und die Form des Sammeltaschenabschnitts 1060 für rote Blutkörperchen und der Position bzw. Lage des Anschlusses 1095 für die Plasmareinigung führen zu einem Plasmavolumen von weniger als einem Milliliter, das nicht aus dem Trennkanal gewonnen werden kann.
Als alternativer Vorgang zum Reinigen der Scheibe 930 nach Beendigung der Blutspende kann Luft verwendet werden, um die Reinigung durchzuführen, ohne daß Plasma 1030 aus dem Plasmabeutel 630 verwendet wird. Sobald die Blutspende beendet ist, tritt kein weiteres Blut mehr in die CFC-Scheibe 930 ein. Die letzten Minuten der Blutspende werden verwendet, um das gesamte Plasma 1030 aus der Scheibe 930 zu drücken, indem die Pumpwirkung des Rotors in den Leitungsabschnitten verlangsamt wird und sich die Grenzfläche 1130 zwischen roten Blutkörperchen und Plasma zur inneren Oberfläche des Trennkanals 990 bewegen können, bis am Ende der Blutspende das gesamte Plasma 1030 aus der Scheibe 930 ausgestoßen wurde. Dann tritt Luft aus dem Beutel 1110 mit steriler Luft in den Kanal ein, um die roten Blutkörperchen zu verdrängen, und die roten Blutkörperchen werden aus der Scheibe 930 abgepumpt, wobei sich die Scheibe entweder mit geringer Umdrehungszahl dreht oder wobei die Scheibe 930 stationär ist und der Anschluß 1040 zur Entfernung der roten Blutkörperchen an dem in Bezug auf die Schwerkraft tiefsten Punkt liegt.
Als weiterer alternativer Prozeß zum Reinigen der Scheibe 930 läßt man gegen Ende der Blutspende rote Blutkörperchen den Trennkanal füllen, während weiterhin Plasma 1030 entnommen wird, welches durch die zunehmende Menge an konzentrierten roten Blutkörperchen aus dem Kanal hinausgedrückt wird. Sobald das Plasma 1030 entfernt wurde, kann auch die Leukozyten- und Thrombozytenschicht, die durch Verwendung eines optischen Sensors 2170, der in der Nähe des Anschlusses zur Entfernung von Plasma angeordnet ist, identifiziert wurde, durch den Plasmaanschluß 1090 entfernt werden, sie wird jedoch in einen Sammelbeutel oder einen anderen Aufnahmebehälter geleitet. Dieser Prozeß hat den Vorteil, daß kein zusätzlicher Anschluß zur Entnahme von Plasma erforderlich ist. Die Blutspende wird beendet, aber man läßt weiterhin Antikoagulationsmittel durch den Vollblut-Anschluß 1220 in den Trennkanal 990 einfließen, und die roten Blutkör perchen 1033 werden durch den Anschluß 1040 zur Entfernung der roten Blutkörperchen aus dem Trennkanal entfernt. Als Alternative kann Luft, die während des Reinigungsvorgangs gesammelt wurde, anstelle des Antikoagulationsmittels verwendet werden, jedoch erfordert dann ein potentielles Ungleichgewicht in der CFC-Scheibe eine geringere Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe. Es sei angemerkt, daß mit den derzeitigen Scheibengestaltungen für gewöhnlich Antikoagulationsmittel in geeigneter Weise für die Reinigung verwendet wird; es ist jedoch möglich, andere Fluide, wie Lagerlösung, in ähnlicher Weise in dem System zu verwenden.
Die Ausgestaltung des Trennkanals, einschließlich der Anordnung von Leitungen, und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe sind Hauptmerkmale zum Erfüllen der gewünschten Abtrennungserfordernisse. Die 37, 38, 42, 43, 44 und 45 zeigen verschiedene alternative Ausgestaltungen für den im wesentlichen kreisförmigen Trennkanal, wobei die Rotationsachse 1200 den Mittelpunkt eines Kreises bildet, der in etwa durch diejenigen Abschnitte des Trennkanals, die nicht in den Taschenabschnitten 1060, 1100 liegen, definiert wird. Der Trennkanal muß sich jedoch nicht notwendigerweise über volle 360 Grad erstrecken oder undurchbrochen sein, wenngleich eine solche Ausgestaltung gewisse Vorteile haben kann, wie es unten angemerkt wird. Ein kreisförmiger Trennkanal ist beim raschen Entfernen aller roten Blutkörperchen in einem Reinigungsprozeß im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit einer nach außen gedrehten Spirale, wie es unten in den 47, 48 und 49 gezeigt ist, womöglich weniger effektiv, wenn Luft zur Reinigung der Scheibe verwendet wird. Ein im wesentlichen kreisförmiger Kanal funktioniert jedoch gut, wenn das Antikoagulationsmittel umfassende Reinigungsverfahren verwendet wird.
Bei allen Ausgestaltungen tritt das Vollblut an einem Anschluß 1220 in den Trennkanal ein, konzentrierte rote Blutkörperchen 1010 werden an dem Anschluß 1040 aus einem Taschenabschnitt 1060, der am größten Radius 1170 oder an dem am weitesten von der Rotationsachse 1200 entfernt liegenden Punkt angeordnet ist, aufgenommen, und Plasma 1030 wird an dem Plasmaanschluß 1090 am anderen Ende des Trennkanals 990 entnommen. Obgleich es nicht gezeigt ist, kann in all diesen Ausführungsformen Lagerlösung 1140 an dem Anschluß 1250 für Lagerlösung für die roten Blutkörperchen oder entlang der Leitung 1251 für Lagerlösung für die roten Blutkörperchen zu den konzentrierten roten Blutkörperchen in dem Anschluß 1040 für die Entfernung von roten Blutkörperchen zugegeben werden.
Bei all diesen Ausgestaltungen kann eine Vielzahl radialer Fluidleitungen 1001 verwendet werden. Beispielsweise können die Leitungen 1070, 1050, 1251 und 1000 in den Scheibenkörper 1150 eingearbeitet sein und sich im wesentlichen in Richtung des Mittelpunkts der Scheibe 930 erstrecken. Die Leitungen sind bei 1151 durch die Scheibenkappe 1500 abgedichtet. Diese Fluidleitungen befördern Vollblut von der zentralen Dichtungsfläche zu dem Trennkanal 990. Plasma und konzentrierte rote Blutkörperchen werden durch diese Leitungen von dem Trennkanal 990 zu der Dichtungsfläche befördert. Alternativ wird eine Leitung mit einer Ausgestaltung in Form einer CFC-Zusatzleitung verwendet, die Leitung kann in der Ausgestaltung mit Dichtungsfläche jedoch auch als radiale Fluidleitung verwendet werden.
Die 38A, 38B und 39 zeigen eine CFC-Scheibe 930, die speziell für die Anbringung von Zuführleitungen 1210 ausgestaltet ist. Diese Ausgestaltung geht von der Annahme aus, daß rote Blutkörperchen erst während der Reinigung entfernt werden und daß Plasma aus einem separaten Anschluß 1095 in der Nähe des Anschlusses 1040 zur Entfernung der roten Blutkörperchen entnommen wird, nachdem die roten Blutkörperchen entfernt wurden. Lagerlösung wird an dem Anschluß 1250 für Lagerlösung für die roten Blutkörperchen zu den konzentrierten roten Blutkörperchen in dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen zugegeben. Vollblut tritt am Eingangsanschluß 1220 für Vollblut durch eine Leitung 1260 ein, die mit dem Trennkanal 990 verbunden ist und die um 180° von dem Bereich 1270 für die Entfernung der Blutkomponenten entfernt liegt. Das Vollblut wird auf zwei Pfade aufgeteilt, die auf beiden Seiten der Leitung 1260 verlaufen. Dies reduziert die Fließgeschwindigkeit in jedem 180°-Kanalsegment (um die Hälfte) und kann die Abtrennung von roten Blutkörperchen und Plasma verbessern. Konzentrierte rote Blutkörperchen 1033 werden durch eine Tasche, die durch eine Insel 1650 in dem Trennkanal 990 gebildet wird, und durch den engen Schlitz 1120, die wie oben im Zusammenhang mit 35 beschrieben funktionieren, in einen Schlitz 1230 geleitet, der in der Insel 1650 ausgebildet ist und eine Öffnung in Richtung der Außenwand 1118 des Trennkanals 990 aufweist. Der Eingang des Schlitzes erstreckt sich nicht über die gesamte axiale Länge des Trennkanals, d.h. in der Richtung parallel zur Rotationsachse. Im allgemeinen macht der Schlitz 50% bis 90% der Länge aus. Alternativ können Löcher anstelle eines Schlitzes an dem Eingang angeordnet werden. Lagerlösung kann durch einen Anschluß 1250 für Lagerlösung für rote Blutkörperchen in den Schlitz 1230 eingeleitet werden, und dann werden die roten Blutkörperchen durch einen Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen entfernt. Plasma wird bei stetigem Fließen durch einen Anschluß 1090 für die Entfernung von Plasma, der wie gezeigt an der Innenwand 1117 des Trennkanals 990 positioniert sein kann, oder alternativ (nicht gezeigt) in dem Abschnitt der Insel 1650, welcher der Innenwand am nächsten liegt, entfernt, und es wird während des Reinigungsprozesses durch einen separaten Anschluß 1095 entfernt, der auf der Insel außerhalb der Lücke 1120, jedoch in der Nähe der Außenwand 1118 des Trennkanals angeordnet sein kann. Die Zuführleitung 1210 ist an die Anschlüsse an dem oder in der Nähe des Eingangsanschlusses 1220 für Vollblut und des Bereichs 1270 für die Entfernung von Blutkomponenten angeschlossen. Anstelle einer Zuführleitung können jedoch auch Leitungen zu einer Dichtungsfläche, wie sie oben beschrieben wurden, verwendet werden, die die gleichen Ausgestaltungsmerkmale des Trennkanals und der Entfernung von Komponenten aufweisen.
Die 42, 43 und 44 zeigen alternative Ausgestaltungen für einen kreisförmigen Trennkanal 990. Jede dieser Ausführungsformen weist radiale Einlaß- und Auslaßleitungen auf. 42 zeigt eine CFC-Scheibe 930 mit Merkmalen, wie einem Sammeltaschenabschnitt 1060 und engen Lücken 1120. Das System kann so ausgestaltet sein, daß Vollblut an einem Anschluß am Punkt 2210, der um 180° von dem Anschluß 1040 zur Entfernung der roten Blutkörperchen entfernt liegt, eintritt, und Plasma wird an einem Anschluß am Punkt 2220 in einem Winkel von weniger als 90° zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen entfernt, oder alternativ kann das Vollblut an dem Punkt 2220 eintreten und das Plasma kann an dem Punkt 2210 entfernt werden.
Die Ausführungsform von 43 beinhaltet auch zwei Anschlüsse, die alternativ für die Entfernung von Plasma oder die Einführung von Vollblut verwendet werden können, je nachdem, wie die Anschlüsse an den Verteiler ausgestattet sind. Ein Anschluß ist dem Punkt 2230 benachbart und parallel zu einem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen angeordnet, während der andere Anschluß an dem Punkt 2240 in einem Winkel von 90 bis 270 Grad relativ zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen angeordnet ist. Eine innere Barrierewand 2251 ist benachbart und parallel zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen, jedoch von dem Punkt 2230 aus auf der dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Ausführungsform kann auch eine Sammeltasche 1060 für die roten Blutkörperchen und eine Lücke 1120 beinhalten, und sie kann auch einen Messerklingenteiler 1320 beinhalten, der unten weiter beschrieben wird.
In 44 ist ein Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut um 180° von dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen angeordnet. Ein Anschluß 1090 für die Entfernung von Plasma ist benachbart und parallel zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen positioniert. Die beiden Anschlüsse sind durch eine innere Barrierewand 2251 voneinander getrennt. Wie bei der in 43 gezeigten Ausführungsform können eine schmale Lücke 1120 und ein Taschenabschnitt 1060 vorgesehen sein, um die Abtrennung der konzentrierten roten Blutkörperchen 1033 zu unterstützen.
Schließlich wird in den 45A und 45B ein kreisförmiger Trennkanal 990 ohne Barriere verwendet. Der Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen in einem in der Außenwand 1118 gebildeten Taschenabschnitt 1060 ist um 180 Grad von dem Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut entfernt positioniert. Ebenfalls in einer Entfernung von 180 Grad von dem Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut, jedoch in einem Taschenabschnitt 1100 in der Innenwand 1117 ist der Anschluß 1090 für die Entfernung von Plasma positioniert. Diese Ausgestaltung hat ähnliche Vorteile wie die in 38 gezeigte Ausgestaltung: Beispielsweise wird Vollblut an dem Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut in zwei Pfade aufgeteilt, wodurch die Fließgeschwindigkeit in jedem 180° großen Kanalsegment um die Hälfte reduziert wird und die Trennung von roten Blutkörperchen und Plasma potentiell verbessert wird. Optional kann, wie in 45B gezeigt, eine Inselstruktur 2250 verwendet werden. Die Insel 2250 ermöglicht die Bildung enger Lücken 1120 in der Nähe des Eingangs zu dem Anschluß 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen. Weiterhin kann in jeder Ausgestaltung Lagerlösung durch einen Anschluß 1250 für Lagerlösung an dem oder innerhalb des Anschlusses 1040 für die Entfernung der roten Blutkörperchen zugegeben werden. Die Lagerlösung kann durch eine geeignete Leitung ähnlich derjenigen, die in der konzeptionellen Ausgestaltung von 36 gezeigt ist, zugeführt werden.
In allen Ausgestaltungen, bei denen eine Inselstruktur 2250 oder eine Verlängerung von der Innenwand 1117 praktisch ist, kann ein Messerklingenteiler 1320 verwendet werden, um Plasma von den konzentrierten roten Blutkörperchen 1010 und der Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 zu trennen. Der Punkt 2271 des Messerklingenteilers 1320 ist vom Rotationszentrum 1200 um einen Radius beabstandet, der etwas kleiner ist als der Radius der rote Blutkörperchen – Leukozyten- und Thrombozytenschicht – Plasma-Grenzfläche 1130, wie in 37 gezeigt. Dies hilft dabei zu verhindern, daß sich die Leukozyten- und Thrombozytenschicht und die roten Blutkörperchen in dem Bereich, in dem Plasma aus dem Trennkanal entfernt wird, mit dem Plasma vermischen. Das Plasma in dem Kanal verläuft von diesem Teiler 1320 zu der Plasmaaufnahme 1090 spiralförmig oder tritt nach innen, um sicherzustellen, daß sich nur Plasma in diesem Kanal befindet; die roten Blutkörperchen trennen sich in diesem Kanalsegment von dem Plasma ab und bewegen sich unter der Wirkung von Zentrifugalkräften stromaufwärts und kehren zu dem rote Blutkörperchen enthaltenden Kanalsegment zurück.
Gemäß den 38B und 47B, auf die nun Bezug genommen wird, haben derzeitige standardmäßige Ausgestaltungen für Trennkanäle für gewöhnlich Innen- und Außenwände 1118, die im wesentlichen parallel zueinander sind, wie es in 38B gezeigt ist, oder die leicht verjüngt sind, wie es in 47B gezeigt ist. Die Steuerung kann beispielsweise im Reinigungsprozeß jedoch verbessert werden, indem man eine Querschnittsform ähnlich der in 46 gezeigten verwendet. Die Wände des Trennkanals verjüngen sich im allgemeinen, und der Kanal 990 wird an der Innenwand 1117 wesentlich "seichter", da die Innenwand 1117 eine abgerundete Kante 1119 bildet. Durch Plazieren des Anschlusses 1090 für die Entfernung von Plasma innerhalb des seichteren bzw. flacheren Abschnitts der Innenwand 1117 und des Anschlusses zur Entfernung der roten Blutkörperchen im "tieferen" Abschnitt des Kanals 990 und an der Außenwand 1118 ist eine Vermischung oder eine Kontamination von Plasma 1030 und roten Blutkörperchen 1010 weniger wahrscheinlich, wenn man die Position der Grenzfläche 1130 zwischen Plasma und roten Blutkörperchen relativ zu dem Kanal und den Anschlüssen betrachtet.
Eine alternative Ausgestaltung für die Entternung von Plasma in dem Trennkanal 990, einmal während des Durchlaufs und einmal während der Reinigung, ist in den 40 und 41 gezeigt. Ein federnd vorgespanntes 1290 Zweiwege-Kugelventil 1280 wird verwendet, um zu steuern, welcher Anschluß 1090, 1095 Plasma entfernt. Das Zweiwege-Kugelventil 1280 beinhaltet eine Kugel 1281, die an einer Feder in einem Gehäuse 1282 mit drei Öffnungen angebracht ist. Eine Öffnung für den Durchlauf ist an dem Anschluß 1090 für die Entfernung von Plasma angeordnet, eine weitere für die Reinigung ist an dem Anschluß 1095 angeordnet. Die dritte Öffnung ist mit einer Leitung 1070 zur Entternung von Plasma oder einer ähnlichen Struktur verbunden. Während des in 28 gezeigten Durchlaufbetriebs im stationären Zustand ist die Umdrehungszahl der CFC-Scheibe hoch (etwa 4000 bis 5000 U.p.M.) und die auf die Kugel 1281 wirkenden Beschleunigungskräfte drücken die Feder zusammen und schließen den Reinigungsanschluß, wobei der Durchlaufanschluß offen ist, um Plasma 1030 zu entfernen.
Während der in den 41A und 41B gezeigten Reinigung wird die Umdrehungszahl wesentlich abgesenkt (auf etwa 1000 U.p.M.). Dies gestattet es der Federkraft, die Beschleunigungskraft zu überwinden, und das Zweiwege-Kugelventil 1280 schließt den Durchlaufanschluß 1090 und öffnet den Anschluß 1095 für die Reinigung von Plasma. Das Plasma 1030 wird während der Reinigung entweder abgepumpt oder der Druck der Luft (die in den Trennkanal eintritt und das Plasma verdrängt) wird verwendet, um das Plasma hinauszudrücken, wie es oben in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben wurde.
Der Trennkanal muß sich nicht notwendigerweise an der Rotationsachse der Scheibe ausrichten oder kreisförmig sein. Die 47A und 47B zeigen einen Trennkanal 990, der sich über etwa 420 Grad erstreckt. Dieser Kanal 990 kann, wie es gezeigt ist, eine spiralförmige Außenwand 1118 mit zunehmendem Radius von dem Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut zu der Aufnahme der roten Blutkörperchen am Anschluß 1040 haben, und der Radius des Kanals kann sich von dem Eintrittsanschluß 1220 für Vollblut verringern, um am Anschluß 1090 Plasma zu sammeln. Die Ausgestaltung kann optional weitere der oben diskutierten Merkmale, wie beispielsweise einen Messerklingenteiler 1320, beinhalten.
48 zeigt eine CFC-Scheibe 930 mit einem leicht spiralförmigen Trennkanal 990, der sich um ungefähr 360° um die Peripherie der CFC-Scheibe 930 herum erstreckt. Die Ausgestaltung ist im wesentlichen kreisförmig, was bedeutet, daß sie auf einem Kreis 1190 basiert; anders als die Ausführungsformen mit kreisförmiger Ausgestaltung, die oben beschrieben wurden, ist jedoch der Mittelpunkt des Kreises 1201, der durch den Trennkanal 990 definiert wird, zu der Rotationsachse 1200 versetzt, und der Kanal 990 kann am Plasmaanschluß 1090 leicht spiralförmig nach innen verlaufen. In manchen Fällen kann sich die nach innen gerichtete Spirale über 360° hinaus fortsetzen, wodurch für einen Teil der Scheibe zwei konzentrische Trennkanäle gebildet werden.
49 zeigt eine CFC-Scheibe 930 mit einer anderen Ausgestaltung des Trennkanals, wobei sich der Trennkanal 990 über 360° bis 420° erstreckt. Der Grund für die Verlängerung des Kanals besteht darin, daß eine größere Trennpfadlänge für das Packen oder Konzentrieren roter Blutkörperchen bereitgestellt werden soll, daß ein Produkt aus gepackten roten Blutkörperchen 1010 mit höherem Hämatokritwert erzielt werden soll oder daß eine größere Trennpfadlänge für das Plasma 1030 (und ein kleinerer Radius) erzielt werden soll, um eine bessere Entfernung von Plasma mit zellulären Kontaminationen zu erhalten.
Steuerung der rote Blutkörperchen – Plasma-Grenzfläche mit optischem Sensor
50 zeigt das Konstruktionskonzept, das verwendet wird, um die Lage bzw. Position der Plasma – rote Blutkörperchen-Grenzfläche innerhalb des Trennkanals einer sich drehenden Zentrifugenscheibe 930 unter Verwendung eines Sensors 2170, in den ein optischer Detektor 2171 eingebaut ist, zu erfassen und zu messen. Eine Lichtquelle 2120 wird bei jeder Umdrehung der CFC-Scheibe 930 für eine sehr kurze Zeit eingeschaltet (ein Bogen von etwa einem Grad), um ein kurzes Winkelsegment oder einen kleinen Bereich des Trennkanals 990 über die gesamte oder einen Teil der radialen Breite dieses Kanals hinweg zu beleuchten. 50 zeigt eine Anordnung dieses Bereichs der optischen Erfassung. Die Lage aus roten Blutkörperchen 1033 und die Leukozyten- und Thrombozytenschicht (nicht gezeigt) blockieren das Hindurchtreten von Licht, die Plasmalage 2160 überträgt jedoch dieses Licht zu einem optischen Detektor 2171. Der optische Detektor 2171 empfängt eine Menge an Licht, die proportional zur radialen Breite des Plasmas 2160 in dem Trennkanal 990 ist, wie sie durch die Lage der Grenzfläche 1130 zwischen roten Blutkörperchen/Plasma bestimmt wurde. Dann erhöht sich der von dem Analogdetektor ausgegebene Wert, wenn sich diese Grenzfläche radial nach außen bewegt, und er verringert sich, wenn sie sich radial nach innen bewegt. Diese Erfassung der Grenzflächenposition wird während des Durchlaufbetriebs in einer Rückkopplungsschleife verwendet, um das Verhältnis der Fließgeschwindigkeit der Pumpe für rote Blutkörperchen, die die roten Blutkörperchen 1033 aus der Zentrifuge entfernt, zu der Fließgeschwindigkeit der Vollblutpumpe, die Vollblut in die Zentrifuge pumpt, zu steuern. Wenn dieses Verhältnis zunimmt, bewegt sich die Grenzfläche zu den roten Blutkörperchen radial nach außen. Im Betrieb wird eine gewünschte Vergleichsposition der Grenzfläche für einen bestimmen Prozeß eingerichtet (beispielsweise die Beibehaltung der Grenzfläche in einer bestimmten Position relativ zu dem Punkt eines Messerklingenteilers), und die tatsächliche Position der Grenzfläche 1130 wird durch die beschriebenen optischen Mittel gemessen. Das Fehlersignal der tatsächlichen Position minus der Vergleichsposition, welches die optischen Analogwerte sind, wird verwendet, um die oben beschriebenen Fließverhältnisse im Verhältnis zu dem Fehlersignal mit geeigneten Zeitkonstanten oder Mittelung zu verändern. Dieses System und dieses Verfahren können daher die Grenzfläche 1130 von roten Blutkörperchen – Plasma an ihrer gewünschten Position halten. Ein weiterer optischer Detektor 2171 kann angeordnet werden, um Informationen über die Bedingungen außerhalb des Anschlusses 1090 für die Entfernung von Plasma bereitzustellen.
Wie oben erwähnt, können die Zentrifugen- und Kassettenkomponenten aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt sein, um die Verwendung von optischen Detektoren zu ermöglichen. Um eine Streuung zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, im interessierenden Bereich eine undurchsichtige Barriere auf der Scheibe und/oder der Kappe anzuordnen. Die undurchsichtige Barriere enthält ein Loch, um so den Lichtstrahl von der Lichtquelle 2120 präziser steuern zu können.
Ein optischer Detektor 2171 kann auch einen oder mehrere zusätzliche Bereiche in dem Trennkanal 990 betrachten. Ein zusätzlicher Bereich kann zu dem ersten Meßbereich identisch sein, ist jedoch so modifiziert, daß er eine akkurate Kalibrierung des radialen Abstands bereitstellt. Eine zusätzliche undurchsichtige Barriere kann über den Abschnitt der roten Blutkörperchen in dem Trennkanal in diesem Bereich hinzugefügt werden. Diese Barriere erstreckt sich in den Plasmaabschnitt des Kanals, um nur einen durch den optischen Sensor erfaßten radialen Abstand des Plasmas zu liefern. Dieser feste Abstand und die optische Ausgabe repräsentieren einen festen Hämatokritwert. Dieser kann verwendet werden, um den Ausgabewert des optischen Sensors im Meßbereich zu kalibrieren. Eine solche Kalibrierung gleicht Veränderungen in der Durchlässigkeit des Plasmas, der Intensität der Lichtquelle, der Lichtstreuung und der Lichtabsorption durch Oberflächen der CFC-Scheibe aus.
SPEZIELLE VERFAHREN
Die vorliegende Erfindung kann eine Konsole bzw. ein Bedienungsfeld oder ein elektromechanisches Instrument verwenden, um mehrere Blutsammel- und -auftrennprozesse auszuführen. Jeder Prozeß erfordert einen anderen Satz von Einwegartikeln oder ein anderes Produkt, der bzw. das speziell dafür ausgestaltet wurde, diesen Prozeß in Kombination mit spezifischer Software für jeden Prozeß zu implementieren.
Für alle in den 51–59 schematisch gezeigten Prozesse wird der Satz 480 von Einwegartikeln aus einer sterilen Packung entnommen und an den Stiften der Konsole 100 aufgehängt. Lösungsbeutel, wie beispielsweise für Antikoagulationsmittel, Zusatzstoffe für rote Blutkörperchen und Salzlösung, werden vom Benutzer unter Verwendung entweder des Luer-Verschlusses, von Stiften oder anderen Anbringungsmitteln angebracht. Die Beutel könnten auch bereits im Vorfeld angebracht werden. Bakterienfilter mit einer Größe von beispielsweise 0,2 Mikrometern können in den Flußpfaden dieser Beutel angeordnet sein, um die Aufrechterhaltung der Sterilität sicherzustellen. Die Beutel werden an bestimmten Positionen an der Konsole 100 aufgehängt.
Der "Kalibrierungs"-Knopf der Konsole 100 wird gedrückt, und der Status der Kalibrierung und der Systemsoftware wird überprüft. Eine Datenerfassung kann von dem Benutzer manuell unter Verwendung eines Strichcodelesers (nicht gezeigt) und mit dem Strichcodeleser 275 der Konsole 100 automatisch durchgeführt werden.
Der Benutzer plaziert die Zugangsnadel 660 in der Vene des Spenders, und nachdem die Blutproben, die nicht mit Antikoagulationsmittel versetzt wurden, von einer Probenstelle 670 in der Nähe der Nadel entnommen wurden, beginnt der entsprechende automatische Prozeß, wenn der Benutzer den Startknopf auf der Benutzerschnittstelle 250 drückt.
Der Benutzer kann das System auch in einem "Starte Zugabe von Antikoagulationsmittel"-Modus betreiben, um vor Beginn des automatischen Prozesses die Zugangsnadel 660 und die daran angebrachte Leitung mit Antikoagulationsmittel zu füllen.
Jeder Prozeß beginnt mit einem Befüllen oder Vorbereiten der CFC-Einwegscheibe mit Vollblut, wie es oben im Zusammenhang mit der Betriebsweise der CFC-Scheibe 930 beschrieben wurde. Das Vollblut wird mit Antikoagulationsmittel versetzt: während Blut von dem Spender in Leitungen fließt, die den Spender mit dem Satz 480 von Einwegartikeln verbinden, wird Antikoagulationsmittel aus dem Verteiler gepumpt und an einer Stelle unterhalb der Spendernadel in das Vollblut eindosiert. Das Verhältnis des Stroms von Antikoagulationsmittel zu dem Strom von Spenderblut ist fest auf etwa 1 zu 7 eingestellt, welches das Verhältnis ist, wie es derzeit bei manuellen Blutentnahmen verwendet wird. Dieses Verhältnis kann jedoch für Prozesse, die Blutkomponenten wieder in den Spender zurückführen, auf einen Wert irgendwo zwischen 1 zu 7 und 1 zu 14 optimiert werden.
Sobald der ringförmige Trennkanal 990 der CFC-Scheibe sich mit Spenderblut gefüllt hat, beginnt der Betrieb im stationären Zustand. Blut fließt bei einer mehr oder weniger fest eingestellten Fließgeschwindigkeit vom Spender in die Zentrifuge. Die CFC-Scheibe 930 dreht sich, wie es oben beschrieben wurde, und die Auftrennung von Vollblut in konzentrierte rote Blutkörperchen, Plasma und eine Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 findet kontinuierlich statt, wobei rote Blutkörperchen und Plasma bei mehr oder weniger fest eingestellten Fließgeschwindigkeiten aus der CFC entfernt werden.
Eine Grenzfläche zwischen der Lage aus roten Blutkörperchen und dem Plasma bildet sich in der Nähe des Mittelpunkts des ringförmigen Trennkanals 990. Ein optischer Detektor 2171 mißt die radiale Position dieser Grenzfläche. Die Position dieser Grenzfläche wird so gesteuert, daß sie während des Durchlaufbetriebs im stationären Zustand am oder in der Nähe des Mittelpunkts des Trennkanals beibehalten wird. Dies wird in erster Linie dadurch erzielt, indem man in einer Software für den Mikroprozessor oder in einer anderen Steuerung dafür sorgt, daß die Fließgeschwindigkeit der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen verändert wird, indem die Geschwindigkeit der entsprechenden Rollenpumpe erhöht wird, um mehr oder weniger rote Blutkörperchen aus dem Trennkanal zu entfernen. Es können standardmäßige Rückkopplungssteuerungsverfahren verwendet werden.
Wenn der Hämatokritwert des Spenders weit über 40% liegt, nimmt die Fließgeschwindigkeit der roten Blutkörperchen bei einer fest eingestellten Fließgeschwindigkeit des Spenderbluts deutlich zu. Um eine maximal effektive und sichere Fließgeschwindigkeit durch den Leuko(zyten)filter 610 aufrechtzuerhalten, muß die Fließgeschwindigkeit der roten Blutkörperchen auf einem oder unterhalb eines maximalen Werts gehalten werden, der von dem Leuko(zyten)filter 610 abhängig ist. Wenn er diese maximale Fließgeschwindigkeit erreicht, wird der Blutfluß von dem Spender gesteigert oder verringert, indem die Pumpgeschwindigkeit eingestellt wird, um die Grenzfläche 1130 von roten Blutkörperchen – Plasma an ihrer gewünschten Position zu halten. Dies erhöht die Dauer der Blutspende für den kleinen Prozentsatz von Spendern, deren Hämatokritwerte deutlich über 40% liegen und die ein festes voreingestelltes Volumen an Vollblut spenden, es erhöht jedoch nicht die Dauer der Blutspende für Spender, die ein festes Volumen an roten Blutkörperchen spenden.
Die Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 besteht aus weißen Blutzellen, einschließlich Leukozyten, und Blutplättchen. Sie ist weniger dicht als rote Blutkörperchen und dichter als Plasma. Folglich sammelt sich während des Durchlaufbetriebs im stationären Zustand die Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 am oder in der Nähe des radialen Mittelpunkts des Trennkanals an und bildet einen in radialer Richtung verlaufenden schmalen weißen Bereich an der Grenzfläche 1130 von roten Blutkörperchen – Plasma zwischen den konzentrierten roten Blutkörperchen im äußersten Teil des ringförmigen Trennkanals und dem Plasma im innersten Teil des ringförmigen Trennkanals.
Während der Reinigung oder der Entfernung von Komponenten in dem Prozeß wird die Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 entweder in einen anderen Beutel überführt, in der CFC-Scheibe 930 belassen oder in der Leitung und anderen Komponenten in dem Satz 480 von Einwegartikeln belassen. Sie wird nicht in oder durch den Leuko(zyten)filter 610 mit den konzentrierten roten Blutkörperchen gepumpt. Diese Entfernung der Leukozyten- und Thrombozytenschicht aus dem Vollblut reduziert die Menge an Leukozyten, die durch den Leuko(zyten)filter 610 entfernt werden müssen, um einen Faktor von ungefähr 100. Die gewünschte Leukozytenzahl in den konzentrierten roten Blutkörperchen nach der Leukofiltration beträgt 1 × 106. Die Entfernung der Leukozyten- und Thrombozytenschicht unterstützt in signifikanter Weise die Reduktion der Leukozyten und gestattet die Verwendung eines kleineren, kostengünstigeren Filters mit einem geringeren Filtervolumen und folglich einen geringeren Verlust an roten Blutkörperchen in dem Filter. Die Verringerung der Blut plättchen durch die Entfernung der Leukozyten- und Thrombozytenschicht ist ebenfalls vorteilhaft. Die Blutplättchen können eine Schicht auf dem Leukozytenfilter ausbilden oder ihn auf andere Weise verstopfen, was den Druckabfall in dem Leuko(zyten)filter und die resultierende Hämolyse steigert oder geringere Fließgeschwindigkeiten erzwingt. Eine Reduzierung dieses Effekts durch die Entfernung der Leukozyten- und Thrombozytenschicht gestattet eine kleinere Größe des Leuko(zyten)filters und geringere Kosten und/oder führt zu niedrigeren Drücken am Eingang des Leuko(zyten)filters.
Während des Betriebs im stationären Zustand werden die konzentrierten roten Blutkörperchen kontinuierlich aus der CFC-Scheibe 930 durch einen Leuko(zyten)filter 610 und in einen Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen gepumpt. Eine Lager- oder Additivlösung wird über einen Anschluß 1250 für Lagerlösung für rote Blutkörperchen bei einer Geschwindigkeit, die die gewünschte Konzentration der Lagerlösung erzielt, in den Strom aus gepackten roten Blutkörperchen eindosiert. Dies erfolgt, bevor die konzentrierten roten Blutkörperchen durch den Verteiler gepumpt werden, und es kann entweder innerhalb der CFC-Scheibe 930, wie es im Zusammenhang mit der Betriebsweise der CFC-Scheibe 930 beschrieben wurde, oder außerhalb der Scheibe stattfinden. Die Lagerlösung reduziert den Hämatokritwert der gepackten roten Blutkörperchen von etwa 90% auf etwa 60%. Dies reduziert in hohem Maße die Viskosität der gepackten roten Blutkörperchen, reduziert den Druckabfall in der Leitung und reduziert die Hämolyse, die in der Leitung, in anderen Flußpfaden, in dem CFC-Dichtungsaufbau oder der Zuführleitung und in der Pumpe 701 für die roten Blutkörperchen auftreten kann. Aus diesen Gründen ist es bevorzugt, die Lagerlösung 1140 so nahe wie möglich bei dem Aufnahmeanschluß für die gepackten roten Blutkörperchen im Trennkanal zu den gepackten roten Blutkörperchen zuzugeben.
Es ist auch möglich, die konzentrierten roten Blutkörperchen durch den Leuko(zyten)filter 610 zu drücken, indem der Druck in der CFC-Scheibe 930 erhöht wird. Dies hat den Vorteil, daß das Pumpen der roten Blutkörperchen überflüssig wird und damit die Möglichkeit einer Schädigung der roten Blutkörperchen reduziert wird. Bei der Ausgestaltung mit sich drehender Dichtung jedoch kann der erhöhte Druck die Dichtung beschädigen, und durch die Zugabe von Lagerlösung 1140 zu den roten Blutkörperchen, ehe diese in die Pumpe eintreten, kann eine Schädigung auf ein akzeptables Maß reduziert werden.
Die Fließgeschwindigkeit der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen wird so gesteuert, daß der Fluß durch den Leuko(zyten)filter 610 auf dem optimalen Wert oder in dessen Nähe aufrechterhalten wird. Dieses Optimum ist eine Fließgeschwindigkeit, die hoch genug ist, so daß die Dauer der Blutspende oder die Dauer des Prozesses nicht merklich gesteigert wird, und die gering genug ist, um hohe Drücke am Eingang des Leuko(zyten)filters und eine resultierende Hämolyse zu verhindern. Allen konzentrierten roten Blutkörperchen wird Lagerlösung 1140 zugesetzt, und sie werden durch den Leuko(zyten)filter 610 gepumpt, wie es beim Betrieb im stationären Zustand der Fall ist.
Am Ende der Blutspende wird die Nadel 660 aus der Vene des Spenders entfernt, nachdem dem Spender das ausgewählte Volumen an Vollblut oder roten Blutkörperchen entnommen wurde.
Der Trennkanal der CFC-Scheibe 930 ist nun mit abgetrennten Blutkomponenten gefüllt. Einer der Reinigungsprozesse, die im Zusammenhang mit der Betriebsweise der CFC-Scheibe 930 beschrieben wurden, kann verwendet werden, um konzentrierte rote Blutkörperchen in den Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen und Plasma in den Plasmabeutel 630 zu entnehmen.
Die Lagerlösung 1140 kann in den Leuko(zyten)filter 610 gepumpt werden, um in dem Leuko(zyten)filter 610 eingefangene rote Blutkörperchen zu entfernen und sie in den Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen zu pumpen, um den Verlust an roten Blutkörperchen in dem Satz 480 von Einwegartikeln zu minimieren und die Gewinnung von roten Blutkörperchen insgesamt zu maximieren. Das für diesen Zweck verwendete Volumen an Lagerlösung 1140 ist durch die maximale Menge an Lagerlösung 1140, die zu einer Einheit von roten Blutkörperchen zugegeben werden kann, und durch die mögliche Freisetzung von Leukozyten aus dem Leuko(zyten)filter 610 und deren Transport in den Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen beschränkt.
Das Produkt aus roten Blutkörperchen wird somit von einer oder zwei Einheiten von Vollblut abgetrennt, auf einen Hämatokritwert von etwa 90% gepackt, ihm wurde Lagerlösung zugesetzt und es wurde leukofiltriert. Je nach dem bestimmten Prozeß befinden sich die roten Blutkörperchen in einem oder zwei Produktbeuteln.
Sobald die Reinigung beendet wurde, werden die Produktbeutel durch den Benutzer versiegelt und aus dem Satz 480 von Einwegartikeln entfernt. Der Satz 480 von Einwegartikeln wird dann aus der Konsole 100 entfernt und der Satz wird für die Entsorgung als biologisch gefährliches Material vorbereitet.
Viele Verfahren können unter Verwendung des Modells mit Konsole 100 und Kassette implementiert werden. Ein solcher Prozeß entnimmt automatisch Vollblut von dem Spender, setzt Antikoagulationsmittel zu, trennt das Blut in der Durchlaufzentrifuge in konzentrierte rote Blutkörperchen und Plasma auf, entnimmt Plasma in den Produktbeutel für Plasma, gibt einen Strom von Lagerlösung 1140 zu den konzentrierten roten Blutkörperchen zu und pumpt die roten Blutkörperchen durch einen Leuko(zyten)filter 610 in einen Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen. Diese Prozesse erzeugen eine Einheit roter Blutkörperchen mit reduzierter Leukozytenzahl in Lagerlösung und Plasma.
In den schematischen Diagrammen der 51–54 sind verschiedene mögliche Arten der Implementierung des Sammelns von roten Blutkörperchen und Plasma gezeigt und werden in dem in Tabelle 1 gezeigten Zustandsdiagramm und der in Tabelle 2 gezeigten Zusammenfassung der Betriebsweise beschrieben. Es versteht sich, daß diese Figuren und Tabellen nicht beschränkende Beispiele möglicher Prozesse sind und daß ein Merkmal der Erfindung darin besteht, daß durch Auswählen und Implementieren einer anderen Reihe von Betriebsweisen und Zuständen andere Prozesse ausgeführt werden können.
Gemäß 51, auf die nun Bezug genommen wird, geht diese Implementierung von der Annahme aus, daß das gesamte Plasma sowohl im stationären Zustand als auch bei der Reinigung über eine aus der CFC austretende Leitung entfernt wird, wie beispielsweise in der in den 45A und B gezeigten Struktur der CFC-Scheibe. Der mechanische Betrieb der verschiedenen Kom ponenten, wie Ventilen, Druckwandlern und dergleichen, ist wie oben im Zusammenhang mit der Beschreibung der Merkmale und der Wechselwirkung der Kassette, der Konsole 100 und der CFC-Scheibe 930 beschrieben.
Die Konsole kann die verschiedenen beschriebenen Schritte implementieren, indem sie die Komponenten der Ventil- und Sensorschnittstellen auf der Kassette aktiviert und überwacht. Für einige der unten beschriebenen Prozesse können die Anschlüsse an die Leitungsaufnahmen auf dem Verteiler 510 wie folgt aufgebaut sein: Die Aufnahme 950 ist mit dem Auslaß für rote Blutkörperchen 1033 der Zentrifuge 515 verbunden, die Oberseite der Blasenfalle 672 ist mit der Aufnahme 949 verbunden, der Beutel 650 mit Lagerlösung ist mit der Aufnahme 947 verbunden, ein zweiter Beutel 640 mit roten Blutkörperchen, der auch einen Leuko(zyten)filter 610 beinhaltet, ist, falls er in dem Prozeß benötigt wird, mit der Aufnahme 946 verbunden; wenn ein zweiter Beutel für rote Blutkörperchen verwendet wird, ist der erste Beutel 640 für rote Blutkörperchen bei 944 angeschlossen, und es besteht eine Verbindung zwischen den Aufnahmen 943 und 954, ansonsten ist der einzelne Beutel für rote Blutkörperchen bei 943 angeschlossen; die Aufnahme 942 ist mit dem Einlaß 1032 für Lagerlösung in der Zentrifuge 515 verbunden, die Leitung für Antikoagulationsmittel, die zu der Nadel verlaufen soll, ist an der Aufnahme 941 angeschlossen, die Nadelleitung, die dem System Vollblut zuführt, ist mit der Aufnahme 939 verbunden, je nach Prozeß kann entweder ein Beutel mit Salzlösung oder ein Luftbeutel mit der Aufnahme bei 938 verbunden sein, der Plasmabeutel ist an die Aufnahme 936 angeschlossen, die Leitung, die das Vollblut mit einer Blasenfalle verbindet, die auf der Kassette positioniert ist, um zu ermöglichen, daß sie durch den Ultraschallsensor ausgelesen wird, ist an die Aufnahme 935 angeschlossen, und der Beutel mit Antikoagulationsmittel ist bei 934 angeschlossen.
Für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet versteht es sich, daß verschiedene Anschlüsse an den Verteiler vorgesehen werden können, um verschiedene Prozesse zu implementieren.
Im Betrieb wird, nachdem die Kassette 490 in der Konsole 100 plaziert wurde, die Konsole 100 aktiviert, so daß der Prozeß gestartet wird. Der Benutzer wählt ein Volumen an Vollblut oder roten Blutkörperchen aus, das dem Spender entnommen werden soll. Die Ventile v1, v3 und v6 sind anfangs geschlossen, die Ventile v2, v4, v5 und v7 sind geöffnet. Antikoagulationsmittel wird zu der Nadel 660 gepumpt, um Luft zu reinigen und eine korrekte Zugabe von Antikoagulationsmittel zu einer ersten Menge von Blut, das von dem Spender abgepumpt wurde, zu gewährleisten. Eine Lösung aus roten Blutkörperchen wird zu dem Anschluß 1250 für Lagerlösung für rote Blutkörperchen in der CFC-Scheibe und zum Eingang des Leuko(zyten)filters 610 gepumpt. Die Ventile v1, v6 und v3 werden geöffnet, um die vorhandene bzw. verfügbare Luft zu dem Luftbeutel 1110 zu entfernen und die Blasenfalle 672 zu evakuieren, um so die Membran der Blasenfalle 672 so zu positionieren, wie es üblicherweise erforderlich ist. Das Ventil v3 wird geschlossen. Der venöse Zugang in den Spender mit der Nadel 660 wird von dem Benutzer gelegt, wie es Standard ist, die manuelle Klemme 661 wird gelockert, und Blut wird unter Verwendung der Vollblutpumpe 721 bei Geschwindigkeiten, die durch den Venendruck des Spenders, welcher unter Verwendung von Druckwandlern 200, 193 bestimmt werden kann, bestimmt werden, von dem Spender abgepumpt. Antikoagulationsmittel wird unter Verwendung der Pumpe 711 für Antikoagulationsmittel abstromig von der Nadel 660 und einer Blutprobenstelle weiterhin in das Blut gepumpt. Das Verhältnis des Flusses von Antikoagulationsmittel zum Blutfluß ist fest eingestellt. Wenn Blut von dem Spender abgepumpt wird, füllt es zunächst die Blasenfalle 672 und beginnt dann den Trennkanal 990 der Zentrifugenscheibe zu füllen, der wie oben im Zusammenhang mit der Betriebsweise der Zentrifugenscheibe beschrieben implementiert sein kann. Die CFC-Scheibe 930 wird gedreht, um sicherzustellen, daß die gesamte Luft entfernt wurde und daß der Kanal und die Durchgänge in der Scheibe komplett mit Blut gefüllt sind. Luft wird für die spätere Verwendung in den Luftbeutel 1110 verlagert und die Vorbehandlung wird fortgesetzt, bis Vollblut in den Luftbeutel eintritt. Wenn der Trennkanal 990 in der Scheibe sich mit Vollblut gefüllt hat, wird das Ventil v2 geschlossen. Die Geschwindigkeit der CFC-Scheibe wird auf ihre Betriebsgeschwindigkeit erhöht, die im allgemeinen ungefähr 4000 U.p.M. beträgt. Die Grenzfläche zwischen roten Blutkörperchen und Plasma wird eingerichtet, und die Auftrennung in konzentrierte rote Blutkörperchen und Plasma im stationären Durchlaufzustand beginnt. Plasma fließt zu dem geschlossenen Ventil v2 und reinigt die Plasmaleitung. Rote Blutkörperchen werden mit der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen bei einer Geschwindigkeit, die durch die Fließgeschwindigkeit des Vollbluts und durch die optisch gemessene Position der Grenzfläche der roten Blutkörperchen, gemessen mit dem optischen Detektor 2171, bestimmt wird, aus der CFC-Scheibe 930 gepumpt. Die Fließgeschwindigkeit der roten Blutkörperchen wird so eingestellt, daß die Grenzfläche der roten Blutkörperchen in der gewünschten optimalen Position im Trennkanal gehalten wird. Ventil Eins wird geöffnet. Plasma strömt in den Produktbeutel für Plasma aus, der auf einer elektronischen Waage 671 gewogen werden kann. Wenn rote Blutkörperchen aus der Scheibe hinausfließen, werden sie, wie es im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der CFC-Scheibe oben beschrieben wurde, in der CFC-Scheibe und/oder außerhalb der CFC-Scheibe 930 aus dem Beutel 650 für Lagerlösung für rote Blutkörperchen mit Lager- oder Additivlösung gemischt. Diese Lösung wird von der Pumpe für Lagerlösung bei einer Fließgeschwindigkeit gepumpt, die das festgelegte, gewünschte Verhältnis des Flusses von Additivlösung zu dem Fluß von roten Blutkörperchen erzielt. Der vereinigte Strom läuft durch einen Leuko(zyten)filter 610 für rote Blutkörperchen in den Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen. Der Durchlaufprozeß setzt sich bis zum Ende der Spende fort. Die kalibrierte Vollblutpumpe stoppt, wenn das ausgewählte Volumen an Vollblut oder roten Blutkörperchen gesammelt wurde. Die Spenderleitung 620 an der Nadel 660 wird unter Verwendung der manuellen Klemme 661 abgeklemmt und die Nadel 660 wird aus dem Spender entfernt. Das Antikoagulationsmittel wird für eine Zeitdauer weiter gepumpt, um die Spenderblutleitung 620 mit Antikoagulationsmittel zu reinigen, um die Gewinnung von roten Blutkörperchen und Plasma zu maximieren. Die Geschwindigkeit der Scheibe wird auf 5000 U.p.M. erhöht. Nun beginnt der Reinigungsprozeß. Ventil v3 wird geöffnet, und Blut aus dem Luftbeutel 1110 wird in die CFC gezogen. Die Pumpe 701 für rote Blutkörperchen wird so gesteuert, daß die roten Blutkörperchen in dem Trennkanal vermehrt werden, während weiterhin Plasma von der Scheibe entfernt wird. Nun wird Luft aus dem Luftbeutel 1110 in die Blasenfalle 672 gezogen, während das letzte Plasma aus dem Trennkanal gereinigt wird. Das Ventil v1 kann geschlossen werden. Die Drehung wird gestoppt, und der Anschluß für rote Blutkörperchen wird zu einer Position am Boden der Scheibe getaktet. Luft wird unter Verwendung der Blutpumpe 721 in die Scheibe gepumpt, um die roten Blutkörperchen aus dem Trennkanal zu reinigen. Ventil Fünf kann geschlossen werden. Nachdem das gesamte Blut aus dem Trennkanal entfernt wurde, kann Ventil Eins geöffnet werden, um Plasma aus der Plasmaleitung zu reinigen. Der Leuko(zyten)filter 610 wird mit Lagerlösung gereinigt, und der automatische Prozeß ist abgeschlossen.
Die Produktbeutel für rote Blutkörperchen und Plasma werden hitzeversiegelt, und der Rest des Satzes 480 von Einwegartikeln wird entfernt und vom Benutzer auf die Entsorgung als biologisch gefährliches Material vorbereitet.
Gemäß den 52–54, auf die nun Bezug genommen wird, sind die Struktur und die Prozesse ähnlich denjenigen, die in der Diskussion zu 51 ausführlich beschrieben wurden. Es gibt Unterschiede: beispielsweise wird in dem Prozeß, wie er in 52 gezeigt ist, Lagerlösung von außen zu der CFC-Scheibe zugeführt, und es gibt keine direkte Verbindung der Lagerlösung mit einem Punkt in der Nähe des Leuko(zyten)filters 610. In 54 sind zwei Plasmaleitungen vorgesehen; eine entfernt Plasma während des stationären Zustands, ähnlich derjenigen, die in 51 gezeigt ist, und eine, die mit einem zweiten Anschluß 1095 zur Entfernung von Plasma verbunden ist, dient dazu, während der Reinigung unter Verwendung der Pumpe 711 für Antikoagulationsmittel Plasma zu entfernen. Zusätzlich pumpt die Pumpe 731 für Lagerlösung die Lagerlösung, die zugegeben werden soll, von innen zu der CFC-Scheibe 930, statt die Lagerlösung zwischen der CFC-Scheibe 930 und der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen zuzugeben. Auch ist kein Ventil zwischen dem Beutel 740 für Antikoagulationsmittel und der Pumpe 711 für Antikoagulationsmittel vorgesehen, und eine zusätzliche zweite Leitung mit dem Ventil v5 ist zwischen einem zweiten Anschluß 1095 für die Entfernung von Plasma und dem Plasmabeutel 630 angeschlossen. Während des Reinigungsprozesses wird Luft von der Blutpumpe 721 unter Druck in den Trennkanal 990 der Scheibe gepumpt und drückt das Plasma durch den zweiten Plasmaanschluß nach außen in den Plasmabeutel 630.
Der in 55 gezeigte Prozeß ist vom Prinzip her ähnlich dem in 51 gezeigten Prozeß, mit der Ausnahme, daß die Leukozyten- und Thrombozytenschicht 1020 nun in einen Produktbeutel 2500 entnommen wird, welcher den Luftbeutel ersetzt. Zusätzlich ist die Pumpe 731 für Lagerlösung oberhalb der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen angeschlossen. Es sei angemerkt, daß die drei möglichen Verbindungen der Pumpe für Lagerlösung mit der CFC-Scheibe 930, unterhalb der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen und oberhalb der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen Optionen darstellen, die mit irgendeiner der gezeigten Ausgestaltungen implementiert werden könnten.
Die Leukozyten- und Thrombozytenschicht, ein Gemisch aus Leukozyten und Blutplättchen, entwickelt sich an der rote Blutkörperchen – Plasma-Grenzfläche 1130 in der CFC. Sie sammelt sich während des Vorgangs der Blutspende und der Auftrennung in dem Trennkanal 990 der Scheibe an. In anderen Prozessen kann die Leukozyten- und Thrombozytenschicht nach Beendigung der Entfernung von roten Blutkörperchen in der Zentrifuge und der Auslaßleitung für rote Blutkörperchen verbleiben. In der derzeitigen Ausgestaltung wird die Leukozyten- und Thrombozytenschicht über den Anschluß 1090 für die Entfernung von Plasma und die Leitungen in einen Produktbeutel 2500 für Blutplättchen überführt, nachdem das Plasma durch Öffnen des Ventils 2 und Betreiben der Vollblutpumpe 721 wie beim Reinigungsprozeß in den Plasmabeutel 630 entfernt wurde.
Alternativ ist der Beutel 2500 für die Leukozyten- und Thrombozytenschicht, wie es in 56 gezeigt ist, zwischen dem Beutel 640 für rote Blutkörperchen und der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen angeschlossen, wobei der Zugang durch das Ventil v7 gesteuert wird. Die Leukozyten- und Thrombozytenschicht wird unter Verwendung der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen über den Anschluß und die Leitungen für rote Blutkörperchen aus dem Trennkanal 990 der CFC in den Beutel für die Leukozyten- und Thrombozytenschicht gepumpt, nachdem die roten Blutkörperchen aus diesem Kanal entfernt und durch Öffnen des Ventils v7 und Schließen des Ventils v5 in den Beutel 640 für rote Blutkörperchen gepumpt wurden.
Der in 57 gezeigte Prozeß soll zwei Einheiten von Vollblut von einem Spender sammeln. Jede Einheit von Vollblut wird mit Antikoagulationsmittel versetzt, aufgetrennt, Lagerlösung wird zu den konzentrierten roten Blutkörperchen zugegeben, und diese Zellen werden durch einen Leuko(zyten)filter 610 in einen Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen gepumpt.
Im wesentlichen wird der in 52 gezeigte Prozeß zweimal hintereinander ausgeführt. Ein Beutel 1111 mit Salzlösung ist jedoch anstelle des Luftbeutels angeschlossen, und es gibt keine Verbindung zwischen dem Beutel 1111 mit Salzlösung und dem Ventil v3. Zusätzlich ist ein zweiter Beutel 640 für rote Blutkörperchen mit einem Steuerventil v7 oberhalb der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen angeschlossen. Gegen Ende jedes Prozesses während der Reinigung des Trennkanals 990 der CFC werden rote Blutkörperchen zuerst in den Beutel für rote Blutkörperchen hinausgepumpt, während Plasma zurück in den Kanal fließt. Nachdem die Ventile, die die Beutel für die roten Blutkörperchen steuern, geschlossen wurden, wird das Plasma mit der Vollblutpumpe 721 aus diesem Kanal in den Spender gepumpt. Wenn der Plasmabeutel 630 leer ist, was durch den Ultra schalldetektor erfaßt wird, fließt Salzlösung in den Trennkanal 990 und wird in den Spender gepumpt. Das Volumen an Salzlösung, das in den Spender gepumpt wird, entspricht dem Volumen der gepackten roten Blutkörperchen, so daß die Nettoveränderung des Blutvolumens für den Spender Null beträgt. In diesem Prozeß wird keine Luft verwendet, um die Durchlaufzentrifuge zu reinigen. Die Rotation der CFC-Scheibe kann während des Flusses von Plasma und Salzlösung zu dem Spender verlangsamt oder gestoppt werden. Am Ende des ersten Prozesses füllt sich, nachdem die Volumina an Plasma und Salzlösung zu dem Spender gepumpt wurden, der Trennkanal 990 mit Salzlösung. Dann wird in dem zweiten Prozeß das Ventil v2 geschlossen, und diese Salzlösung wird in den Plasmabeutel 630 entfernt, während Vollblut eintritt und den Trennkanal 990 der CFC füllt.
Gegen Ende dieses zweiten Prozesses werden sowohl das Plasma als auch die Salzlösung, die in dem Plasmabeutel 630 gesammelt wurden, in der gleichen Weise zu dem Spender zurückgeführt, wie Plasma am Ende des ersten Prozesses zu dem Spender zurückgeführt wurde. Die Menge an gesammeltem Plasma wird durch den Mikroprozessor bestimmt, indem das von der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen gepumpte Volumen und das von der Pumpe 711 für Antikoagulationsmittel gepumpte Volumen von dem von der Vollblutpumpe gepumpten Volumen subtrahiert werden. Dann können die Menge an Salzlösung, die aus dem Plasmabeutel 630 gepumpt werden soll, sowie die Menge an zusätzlicher Salzlösung, die zurückgeführt werden soll, bestimmt werden. Die Gesamtmenge an Salzlösung, die zu dem Spender gepumpt werden soll, entspricht dem von der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen gepumpten Volumen minus dem von der Lösungspumpe gepumpten Volumen.
Der in 58 gezeigte Prozeß soll zwei Einheiten von Vollblut von einem Spender sammeln. Wie bei den oben beschriebenen Prozessen wird, wie es für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet auf der Hand liegt, die Bewegung der verschiedenen Fluide und Produkte von dem Mikroprozessor unter Verwendung geeigneter Software zur Steuerung der Pumpen und Ventile in Reaktion auf Eingaben von den verschiedenen Monitoren implementiert. Die beiden Vollbluteinheiten werden verarbeitet, um als Produkte eine Einheit roter Blutkörperchen und zwei Einheiten Plasma zu sammeln. Eine Vollbluteinheit wird zuerst gesammelt und verarbeitet, wie es in dem Prozeß von 39 der Fall ist. Die roten Blutkörperchen in diesem ersten Prozeß werden in einem Beutel 640A für die zeitweise Lagerung von roten Blutkörperchen gesammelt. Diesen roten Blutkörperchen wird Lagerlösung zugesetzt, sie werden jedoch nicht leukofiltriert. Am Ende der Reinigung pumpt die Blutpumpe 721 die roten Blutkörperchen in den Spender. Der Trennkanal 990 der CFC ist mit Plasma gefüllt. Dann wird eine Menge an Salzlösung mit der Blutpumpe 721 in den Spender gepumpt. Diese Menge entspricht dem Volumen an Plasma, das aus dem Spender entfernt wurde, minus dem Volumen an Lagerlösung, die zu den roten Blutkörperchen zugegeben wurde. Dann ist das aus dem Spender entfernte Nettovolumen am Ende dieses ersten Prozesses Null. Eine zweite Einheit von Vollblut wird gesammelt und wie in dem in 57 gezeigten Prozeß verarbeitet. Das Vollblut tritt in die sich drehende CFC ein und verdrängt das Plasma, das den Trennkanal 990 gefüllt hatte, in den Plasmabeutel 630. Das Vollblut trennt sich in rote Blutkörperchen und Plasma auf, so daß keine roten Blutkörperchen das Plasma, das den Kanal füllte, kontaminieren. Die roten Blutkörperchen werden nach der Zugabe von Lagerlösung durch den Leuko(zyten)filter 610 und in den Produktbeutel 640 für rote Blutkörperchen gepumpt. Plasma fließt in den Plasmabeutel 630. Es findet eine Reinigung des Trennkanals 990 statt. Salzlösung kann in einer Menge in den Spender gepumpt werden, die der Menge an Vollblut, die dem Spender entnommen wurde, entspricht; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da der Volumenverlust auf selten des Spenders im allgemeinen akzeptabel ist.
Ein weiterer Prozeß wird unter Bezugnahme auf 59 beschrieben. Wie bei den oben beschriebenen Prozessen wird, wie es für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet offensichtlich ist, die Bewegung der verschiedenen Fluide und Produkte durch den Mikroprozessor unter Verwendung von geeigneter Software zur Steuerung der Pumpen und Ventile in Reaktion auf Eingabewerte von den verschiedenen Monitoren implementiert. Dieser Prozeß soll mehrere Einheiten von Vollblut von einem Spender sammeln. Diese Bluteinheiten werden so verarbeitet, daß nur Plasma gesammelt wird und die roten Blutkörperchen und die Leukozyten- und Thrombozytenschicht wieder in den Spender zurückgeführt werden.
Jede Bluteinheit wird anfangs gesammelt, wie es bei dem im Zusammenhang mit 39 beschriebenen Prozeß der Fall ist. Rote Blutkörperchen werden in einen Beutel für die zeitweise Lagerung von roten Blutkörperchen gepumpt. Salzlösung wird den roten Blutkörperchen vor der Pumpe 701 für rote Blutkörperchen zugesetzt. Das Volumen der zugegebenen Salzlösung entspricht dem Volumen an Plasma, das in den Plasmabeutel 630 entfernt wurde. In dem Reinigungsprozeß werden rote Blutkörperchen aus dem Beutel für die zeitweise Lagerung von roten Blutkörperchen unter Verwendung der Blutpumpe 721 in den Spender gepumpt. Das Plasma verbleibt in dem Trennkanal 990 der CFC und wird von der nächsten Einheit von Vollblut in den Plasmabeutel 630 verdrängt. Die abschließende Reinigung von Plasma am Ende des Prozesses wird mit Luft durchgeführt, die in den Trennkanal 990 eintritt und das verbleibende Plasma in den Plasmabeutel 630 verdrängt. Obwohl Luft am besten geeignet ist, da sie während des Vorbehandlungsprozesses gesammelt werden kann, wäre es auch möglich, ein anderes Gas zu verwenden. Dieser Prozeß führt dazu, daß der Spender keinen Verlust an Volumen und keinen Verlust an roten Blutkörperchen, Blutplättchen oder weißen Blutkörperchen erleidet.
Es versteht sich, daß auch andere Prozesse, einschließlich Prozesse, die nicht die Verbindung eines Spenders mit der Kassette 490 umfassen, unter Verwendung der grundlegenden Ausgestaltung der Konsole und der Kassette implementiert werden können. Beispielsweise wäre es unter Verwendung geeigneter Kassettenkomponenten und geeigneter Software möglich, aus gepoolten Leukozyten- und Thrombozytenschichten unter Verwendung der Konsole eine therapeutische Dosis an Blutplättchen mit reduzierter Leukozytenzahl herzustellen.
Während oben und in den nachfolgenden Ansprüchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird in Betracht gezogen, daß verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert wird.

Claims

Zentrifuge für die Verwendung bei der kontinuierlichen Trennung von Blut in Komponenten mit: einem Gehäuse (1430), einer Scheibenstruktur (930), welche drehbar in dem Gehäuse montiert ist, welche einen Trennkanal (990) bildet, der eine Innenwand (1117) und eine Außenwand (1118) aufweist, einer ersten Eingangsöffnung (1220), welche zum Einfließen des ganzen Bluts in den Trennkanal vorgesehen ist, einer ersten Ausgangsöffnung (1040), die zum Entfernen der konzentrierten roten Blutzellen (1010) aus dem Trennkanal vorgesehen ist, und einer zweiten Ausgangsöffnung (1090), die zum Entfernen von Plasma aus dem Trennkanal vorgesehen ist, wobei der Trennkanal im wesentlichen einen Kreis definiert, der einen Mittelpunkt und einen Umfang aufweist, wobei die Scheibenstruktur zur mechanischen Verbindung mit einem Motor zum Drehen der Scheibenstruktur um die Mittelachse (1200) vorgesehen ist, so daß der durch den Trennkanal definierte Kreis rechtwinklig zu der Mittelachse ist und der Mittelpunkt im wesentlichen mit der Mittelachse ausgerichtet ist, und wobei der Trennkanal einen ersten Teil aufweist, in welchem die Außenwand ihren maximalen Abstand von der Mittelachse aufweist oder nahe bei diesem liegt, wobei der erste Teil einen Taschenabschnitt (1060) aufweist, der so angeordnet ist, daß er eine Vergrößerung der Tiefe einer Schicht von roten Blutzellen bewirkt und wobei die erste Ausgangsöffnung (1120) in dem ersten Teil des Trennkanals angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkanal darüber hinaus eine dritte Ausgangsöffnung (1095) zum Entfernen von Plasma aufweist, welche nahe einem dritten Teil des Trennkanals angeordnet ist, in welchem die Außenwand ihren maximalen Abstand von der Mittenachse aufweist oder nahe bei diesem liegt und wobei jede der zweiten und dritten Ausgangsöffnungen selektiv geschlossen werden kann, so daß ein Entfernen von Plasma durch die ausgewählte Ausgangsöffnung verhindert wird.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine erste radiale Flüssigkeitsleitung (1050) bildet, die sich von dem Trennkanal nach innen erstreckt und die mit dem Trennkanal an der ersten Ausgangsöffnung verbunden ist, wobei die radiale Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Empfänger von roten Blutzellen geeignet ist und eine zweite Eingangsöffnung zum selektiven Einlassen von Speicherlösung aufweist, wobei die Scheibe eine zweite radiale Flüssigkeitsleitung (1000) bildet, die sich von dem Trennkanal nach innen erstreckt und die mit dem Trennkanal an der ersten Eingangsöffnung verbunden ist, wobei die zweite radiale Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einer Quelle von ganzem Blut geeignet ist, und wobei die Scheibe eine dritte radiale Flüssigkeitsleitung (1070) bildet, die sich von dem Trennkanal nach innen erstreckt und die mit dem Trennkanal an der zweiten Ausgangsöffnung verbunden ist, wobei die dritte radiale Flüssigkeitsleitung zur Verbindung mit einem Empfänger von Plasma geeignet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Insel (1650, 2250) aufweist, die in dem ersten Teil des Trennkanals angeordnet ist und die erste Ausgangsöffnung auf der Insel angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Insel einen zu dem Trennkanal offenen Schlitz an einem Punkt auf der Insel nahe der Außenwand (1118) bildet, wobei der Schlitz dafür vorgesehen ist, rote Blutzellen aufzunehmen und wobei die erste Ausgangsöffnung in dem Schlitz angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Insel (1650, 2250) aufweist, die in dem ersten Teil des Trennkanals angeordnet ist, wobei die Insel einen zu dem Trennkanal offenen Schlitz an einem Punkt auf der Insel nahe der Außenwand bildet, wobei der Schlitz dafür vorgesehen ist, rote Blutzellen aufzunehmen und wobei die erste Ausgangsöffnung in dem Schlitz angeordnet ist und die zweite Ausgangsöffnung in dem Schlitz angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Insel aufweist, die in dem ersten Teil des Trennkanals angeordnet ist, wobei die Insel einen zu dem Trennkanal offenen Schlitz an einem Punkt auf der Insel nahe der Außenwand bildet, wobei der Schlitz zur Aufnahme roter Blutzellen vorgesehen ist und wobei die erste Ausgangsöffnung in dem Schlitz angeordnet ist und eine zweite Ausgangsöffnung zum selektiven Einlassen von Speicherlösung in dem Schlitz angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausgangsöffnung (1090) auf der Insel außerhalb des Schlitzes und nahe der Innenwand (1117) angeordnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Insel so relativ zu der Außenwand (1118) angeordnet ist, daß ein schmaler Spalt zwischen der Außenwand und der Insel auf jeder Seite der Öffnung des Schlitzes gebildet wird.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des ersten Teils des Trennkanals (990) sich hin zu der Außenwand erstreckt, so daß ein schmaler Spalt (1120) nahe der ersten Ausgangsöffnung gebildet wird.
Zentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt in einem Teil der Außenwand angeordnet ist, der nahe ihres maximalen Abstands von der Mittelachse liegt.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine radiale Flüssigkeitsleitung bildet, die sich von dem Trennkanal (990) hin zu der Mitte der Scheibe erstreckt und welche einen äußersten Punkt nahe dem Trennkanal aufweist und innersten Punkt nahe der Mitte der Scheibe, und darüber hinaus mit einem Kugelzweiwegeventil (1280), welches einen ersten Einlaß und einen zweiten Einlaß aufweist und das auf der Scheibe so angeordnet ist, daß wenn sich die Scheibe bei ausgewählten Geschwindigkeiten dreht, der erste Einlaß oder der zweite Einlaß blockiert ist und wobei das Kugelzweiwegeventil darüber hinaus einen Auslaß aufweist, der zwischen den beiden Einlässen angeordnet ist, so daß er bei allen ausgewählten Geschwindigkeiten der Scheibendrehung offenbleibt, wobei der erste Auslaß mit der radialen Flußleitung nahe dem äußersten Punkt verbunden ist und der erste Einlaß mit der zweiten Ausgangsöffnung (1090) verbunden ist und der zweite Einlaß mit der dritten Ausgangsöffnung (1095) verbunden ist, wobei die radiale Flußleitung nahe dem innersten Punkt für eine Verbindung mit einer Plasmaaufnahme geeignet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkanal (990) einen zweiten Teil aufweist, in welchem die Innenwand ihren minimalen Abstand von der Mittelachse aufweist oder nahe diesem, wobei die zweite Ausgangsöffnung (1090) in dem zweiten Teil des Trennkanals angeordnet ist und wobei der zweite Teil des Trennkanals durch einen Teiler (1320) definiert ist, welcher sich von der Innenwand aus erstreckt, wobei der Teiler einen spitzen Abschnitt aufweist, welcher eine innere Kante nahe der Innenwand, eine äußere Kante nahe der Außenwand und einen Punkt, an welchem sich die innere Kante und die äußere Kante treffen, definiert, wobei der Teiler so in dem Trennkanal angeordnet ist, daß der Punkt so ausgerichtet ist, daß er auf dem Umfang des Kreises liegt.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkanal (990) eine erste definierte Tiefe in dem ersten Teil nahe der Außenwand aufweist und eine zweite definierte Tiefe in einem zweiten Teil nahe der Innenwand, wobei die zweite definierte Tiefe geringer ist als die erste definierte Tiefe.
Zentrifuge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Teil des Trennkanals (990) nebenläufig sind, und der Trennkanal eine gerundete Übergangsstelle zwischen den ersten und zweiten Tiefen aufweist.
Zentrifuge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkanal (990) sich nach innen hin zu der ersten definierten Tiefe verjüngt.