DE69333768T2

DE69333768T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Zentrifugaltrennen von Vollblut

Info

Publication number: DE69333768T2
Application number: DE69333768T
Authority: DE
Inventors: Richard I. Northbrook Brown
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Fenwal Inc
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2013-03-24
Also published as: US5529691A; DE69310342T2; US5370802A; EP1252918A2; EP0618831A1; CA2124818A1; JP2002136590A; DE69332549D1; JP3567375B2; DE69332549T2; EP0618831B1; CA2124818C; EP1252918A3; EP0749771B1; DE69330470T2; WO1994008687A1; DE69310342D1; EP1252918B1; EP0749771A2; EP0755708A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zentrifugal-Verarbeitungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Blutsammelorganisationen trennen heute routinemäßig Vollblut mittels Zentrifugierung in seine verschiedenen therapeutischen Komponenten wie etwa Erythrozyten, Thrombozyten bzw. Plättchen und Plasma.
Herkömmliche Blutverarbeitungssysteme und -verfahren verwenden dauerhafte Zentrifugeneinrichtungen in Verbindung mit sterilen Einmal-Verarbeitungskammern, die charakteristisch aus Kunststoff bestehen. Die Zentrifugeneinrichtung leitet Vollblut in diese Kammern, während es sie dreht, um ein Fliehkraftfeld zu erzeugen.
Vollblut trennt sich innerhalb der drehenden Kammer unter dem Einfluß des Fliehkraftfelds in Erythrozyten höherer Dichte und mit Thrombozyten angereichertes bzw. plättchenreiches Plasma. Eine Zwischenschicht aus Leukozyten und Lymphozyten bildet eine Grenzschicht zwischen den Erythrozyten und dem plättchenreichen Plasma.
Bei herkömmlichen Bluttrennsystemen und -verfahren können Plättchen, die in dem plättchenreichen Plasma bzw. PRP in Suspension gehoben wurden, erneut auf der Grenzschicht absitzen. Die Plättchen sitzen ab, weil die radiale Geschwindigkeit des Plasmas, das der Trennung unterzogen wird, nicht ausreicht, um die Plättchen in Suspension zu halten. Bei unzureichender radialer Strömung fallen die Plättchen zurück und sitzen auf der Grenzschicht ab. Dadurch werden die Verarbeitungs-Wirkungsgrade herabgesetzt und die effektive Plättchenausbeute vermindert.
Das Dokument US-A-5 104 526 gibt Zentrifugen-Blutverarbeitungssystem an, das ein Grenzschicht-Überwachungssystem besitzt.
Wie in 1 angegeben, bietet die Erfindung eine Zentrifugentrennvorrichtung, um Vollblut in rote Blutzellen und einen Blutplättchen enthaltenden Plasmabestandteil zu trennen.
Die Erfindung gibt ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 14 an.
Gemäß der Erfindung werden eine Blutverarbeitungsvorrichtung und entsprechende Verfahren angegeben, welche einzigartige dynamische Strömungszustände innerhalb der Verarbeitungskammer erzeugen. Diese Strömungszustände befreien kontinuierlich Blutplättchen aus der Grenzschicht und spülen sie in den plättchenreichen Plasmastrom, um sie zu sammeln. Die dynamischen Strömungszustände dienen auch dazu, die Blutkomponenten den zentrifugalen Trennkräften in maximaler Weise auszusetzen, um dadurch die Trennungseffizienz weiter zu steigern.
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung gibt eine Kammer und entsprechende Verfahren an, um das Vollblut in rote Blutzellen und einen Blutplättchen enthaltenden Plasmabestandteil zu trennen, und zwar in einem rotierenden Feld.
Eine Trennzone wird zwischen ersten und zweiten beabstandeten Wänden ausgebildet. Die Trennzone weist einen Eintrittsbereich auf, in den das Vollblut in die Trennkammer eintritt, um mit der Trennung zu beginnen. Die Trennzone hat ferner einen Endbereich, der von dem Eintrittsbereich im Abstand ausgebildet ist, wo die Trennung angehalten wird.
Das Vollblut wird durch die Trennzone von dem Eintrittsbereich zu dem Endbereich transportiert. Die Trennung der Plasmakomponente von den Erythrozyten erhöht sukzessive den Hämatokrit des Bluts entlang der Strömungsbahn.
Gemäß der Erfindung sammelt eine Auslaßöffnung den Plasmabestandteil in dem Eintrittsbereich der Trennzone, wo der Bluthämatokrit am geringsten ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die Plasmakomponente in demselben Bereich gesammelt wird, in welchem das Vollblut in die Trennzone eintritt. Das Ergebnis sind signifikant höhere Ausbeuten an Plättchen.
Der Erfinder hat erkannt, daß die anfängliche Trennung von Erythrozyten oder roten Blutzellen in Richtung der Hoch-G-Wand im Eintrittsbereich der Kammer eine hohe radiale Plasmaströmung erzeugt. Diese hohe radiale Plasmaströmung eluiert Plättchen aus der Grenzschicht in Suspension.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Fluid, wie etwa Plasma, im Kreislauf in den Eintrittsbereich der Verarbeitungszone geleitet, um den Hämatokrit des Vollbluts auf einen vorbestimmten Wert herabzusetzen. Der Erfinder hat erkannt, daß dieser vorbestimmt Wert die radiale Plasmaströmung in diesem Bereich der Trennzone maximiert.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht einen zweiten Sammelbereich vor, um die Erythrozyten oder rote Blutzellen aus dem Eintrittsbereich zu einer zweiten Auslaßöffnung zu leiten, so daß die Erythrozyten (rote Blutzellen) aus der Kammer transportiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schema einer Axialströmungs-Verarbeitungskammer mit verbesserter Ausbeute, die die Merkmale der Erfindung verkörpert;
2 ist ein Schema der in 1 gezeigten Kammer, die in einem Zentrifugierungsfeld betrieben wird;
3 ist ein Schema des Inneren der in 1 gezeigten Kammer, wenn Vollblut innerhalb des Zentrifugierungsfelds verarbeitet wird;
3A ist ein Diagramm, das die Verteilung von zunehmenden Bereichen von Oberflächen-Hämatokrit entlang der in einer Bluttrennkammer gebildeten Grenzschicht zeigt;
4 und 5 sind schematische Darstellungen von bekannten Axialströmungs-Blutverarbeitungskammern;
6A und 6B sind Perspektivansichten einer Blutverarbeitungsanordnung, die Axialströmungs-Verarbeitungskammern einer ersten und einer zweiten Stufe mit jeweils erhöhter Ausbeute aufweist, wobei jede einen zugeordneten Zentrifugenhalter hat, der in einer geöffneten Position gezeigt ist; 6A zeigt dabei den Halter der ersten Stufe, und 6B zeigt den Halter der zweiten Stufe;
7A ist eine Draufsicht von oben auf die Blutverarbeitungsanordnung von 6 in ihrer Position in einer Zentrifuge;
7B ist eine schematische Darstellung des Durchflußsystems, das zu der Blutverarbeitungsanordnung gehört, wenn sie zum Trennen von Blutkomponenten verwendet wird;
8 ist eine Perspektivansicht des Zentrifugenhalters der ersten Stufe, der zu der Anordnung von 6A gehört, im geschlossenen Zustand;
9A ist eine Draufsicht auf die Hoch-G-Oberfläche des Halters der ersten Stufe, der in 6A gezeigt ist;
9B ist eine Draufsicht auf die Niedrig-G-Oberfläche des Halters der ersten Stufe, der in 6A gezeigt ist;
10A ist eine Perspektivansicht der Hoch-G-Oberfläche des Halters der zweiten Stufe, der in 6B gezeigt ist;
10B ist eine Draufsicht auf die Konturen der Zentrifugierkammer, wenn sie in ihrer Wirkposition in dem Zentrifugenhalter ist;
11 ist eine schematische Ansicht einer Umfangsströmungs-Verarbeitungskammer mit verbesserter Ausbeute, die die Merkmale der Erfindung verkörpert;
12 ist eine schematische Ansicht der in 11 gezeigten Kammer, die in einem Zentrifugierungsfeld in Gebrauch ist;
13 ist eine schematische Darstellung des Inneren der in 11 gezeigten Kammer, wenn Vollblut in dem Zentrifugierungsfeld verarbeitet wird;
14 und 15 sind schematische Ansichten von bekannten Umfangsströmungs-Blutverarbeitungskammern;
16 ist eine Draufsicht auf eine Blutverarbeitungsanordnung, die eine Umfangsströmungs-Verarbeitungskammer mit erhöhter Ausbeute aufweist, die Merkmale der Erfindung verkörpert;
17 ist eine Ansicht des Inneren der Blutverarbeitungsanordnung von 16, gesehen zwischen der Niedrig-G- und der Hoch-G-Wand radial entlang dem Zentrifugierungsfeld;
18 ist eine Draufsicht auf eine alternative Blutverarbeitungsanordnung, die eine Umfangsströmungs-Verarbeitungskammer mit erhöhter Ausbeute aufweist, die die Merkmale der Erfindung verkörpert;
19 ist eine Ansicht des Inneren der in 18 gezeigten Blutverarbeitungsanordnung, gesehen zwischen der Niedrig-G- und der Hoch-G-Wand radial entlang dem Zentrifugierungsfeld;
20 ist eine Seitenansicht einer Zentrifuge, die in Verbindung mit jeder der Blutverarbeitungsanordnungen gemäß den 16/17 oder 18/19 verwendbar ist, wobei die Schleuderbecher- und Trommelkörpergruppen in ihrer gehobenen und getrennten Position gezeigt sind;
21 ist eine Seitenansicht der in 20 dargestellten Zentrifuge, wobei die Schleuderbecher- und Trommelkörpergruppen in ihrer hängenden und wirksamen Position gezeigt sind;
22 ist eine größere Perspektivansicht einer der Blutverarbeitungsanordnungen, die in den 16/17 oder 18/19 gezeigt sind, die zum Gebrauch um den Trommelkörper der Zentrifuge von 20 gewickelt sind;
23 ist eine größere Perspektivansicht, von der Bereiche weggeschnitten sind, von einer der Blutverarbeitungsanordnungen, die in den 16/17 oder 18/19 gezeigt sind und die zum Gebrauch an den Schleuderbecher- und Trommelkörperanordnungen der in 20 gezeigten Zentrifuge angebracht sind;
24 ist eine geschnittene Innenansicht von oben, allgemein entlang der Linie 24-24 von 23, der Verarbeitungskammer, die von den Schleuderbecher- und Trommelkörperanordnungen der Zentrifuge gemäß 20 gebildet ist;
25A, 25B und 25C sind größere Perspektivansichten einer inneren Rampe, die in Verbindung mit einer oder jeder der Blutverarbeitungsanordnungen gemäß den 16 und 17 bzw. 18 und 19 verwendet wird, um die Strömung von PRP aus der gewählten Anordnung zu steuern;
26 ist eine Darstellung der Wirbelzustände, die in der Blutverarbeitungsanordnung der 16 und 17 im Gebrauch erzeugt werden;
27 ist ein Einzelnadel-Plättchensammelsystem, das in Verbindung mit jeder der Blutverarbeitungsanordnungen der 16/17 oder 18/19 verwendet werden kann;
28 ist ein Doppelnadel-Plättchensammelsystem, das in Verbindung mit jeder der Blutverarbeitungsanordnungen der 16/17 oder 18/19 verwendet werden kann;
29 ist ein Plasmakreislaufführungs-Steuersystem, das in Verbindung mit jedem der Blutverarbeitungssysteme gemäß den 27 oder 28 verwendet werden kann;
30 ist eine Perspektivansicht, von der Teile weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind, eines Grenzschicht-Steuersystems, das an dem drehenden (ein Omega) Bereich der Zentrifuge der 20 und 21 angebracht ist und in Verbindung mit der in 25 gezeigten Rampe verwendet wird;
31A ist eine größere Perspektivansicht des Betrachtungskopfs für die drehende Grenzschicht, der dem Grenzschicht-Steuersystem von 30 zugeordnet ist;
31B ist eine seitliche Schnittansicht, die das Innere des in 31A gezeigten Betrachtungskopfs für die drehende Grenzschicht zeigt;
32 ist ein Schema der Lichtintensitäts-Steuerschaltung, die dem in 30 gezeigten Grenzschicht-Steuersystem zugeordnet ist;
33A, 33B und 33C sind eine Serie von schematischen Ansichten, die den Betrieb des Grenzschicht-Steuersystems von 30 beim Drehen der Zentrifugenanordnung zeigen;
34A und 34B sind Flußdiagramme, die den Betrieb der Grenzschicht-Steuerschaltung zeigen, die dem in 30 gezeigten Grenzschicht-Steuersystem zugeordnet ist;
35A und 35B zeigen jeweils die Plättchenzahlen und die mittleren Plättchenvolumen, die während eines 45-min-Vorgangs unter Anwendung einer Trennkammer entnommen wurden, die die Merkmale der Erfindung verkörpert; und
36A und 36B zeigen jeweils die Plättchenzahlen und mittleren Plättchenvolumen, die während eines 45-min-Vorgangs unter Anwendung einer die Merkmale der Erfindung nicht verkörpernden anderen Trennkammer entnommen wurden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
I. AXIALSTRÖMUNGSSYSTEME MIT ERHÖHTER AUSBEUTE
A. Einstufen-Vollbluttrennsysteme
Die 1 bis 3 zeigen schematisch ein zentrifugales Einstufen-Axialströmungs-Blutverarbeitungssystem. Das System umfaßt eine Kammer 10, die Merkmale der Erfindung verkörpert.
Im Gebrauch trennt das System Vollblut in der Kammer 10 in Erythrozyten (RBC) und mit Blutplättchen oder Plättchen angereichertes Plasma (das als plättchenreiches Plasma bzw. PRP bezeichnet wird). Die vorliegende Beschreibung und die Zeichnungen bezeichnen Erythrozyten als RBC; plättchenreiches Plasma als PRP; und Vollblut als WB.
Das System hat einen Halter 12, der die Kammer 10 um eine Achse 14 dreht (siehe 2), um so in der Kammer 10 ein Fliehkraftfeld zu erzeugen. Das Fliehkraftfeld erstreckt sich von der Rotationsachse 14 radial durch die Kammer 10.
Wie 3 zeigt, unterliegt die Kammerwand 16, die der Drehachse 14 am nächsten ist, einer niedrigeren Fliehkraft (oder G-Kraft) als die Kammerwand 18, die von der Drehachse 14 am weitesten entfernt ist. Infolgedessen wird die nähere Kammerwand 16 als Niedrig-G-Wand bezeichnet, und die am weitesten entfernte Kammerwand 18 wird als Hoch-G-Wand bezeichnet.
Während der Rotation erhält die Kammer 10 Vollblut bzw. WB durch eine erste Öffnung 20. Das Vollblut folgt einer axialen Strömungsbahn in der Kammer 10. Das heißt, es strömt in einer Bahn, die zu der Drehachse 14 allgemein parallel ist (wie 2 am besten zeigt). Die Kammer 10 wird daher als eine Axialströmungs-Blutverarbeitungskammer bezeichnet.
In der in den 1 und 2 gezeigten Geometrie sind der quer verlaufende obere und untere Rand der Axialströmungskammer 10 (die quer über der axialen Strömungsbahn liegen) kürzer als die Längsseitenränder (die entlang der Axialströmungsbahn liegen). Alternative Geometrien sind jedoch möglich. Beispielsweise können der obere und untere Querrand um 360° verlaufen, um einen Becher zu bilden, dessen Außenumfang eine Axialströmungskammer bildet.
Vollblut wird in der Kammer 10 unter der Wirkung des Fliehkraftfelds in RBC (Erythrozyten) und PRP (plättchenreiches Plasma) getrennt. Wie 3 zeigt, bewegen sich die RBC, die höhere Dichte haben, in Richtung zu der Hoch-G-Wand 18 unter Verdrängung der PRP geringerer Dichte in Richtung zu der Niedrig-G-Wand 16. Eine zweite Öffnung 22 zieht die RBC aus der Kammer 10 ab, so daß sie gesammelt werden. Eine dritte Öffnung 24 zieht das PRP aus der Kammer 10 zum Sammeln ab.
Eine Zwischenschicht, die als die Grenzschicht 26 bezeichnet wird, bildet sich zwischen den RBC und dem PRP. Die Grenzschicht 26 bildet den Übergang zwischen den geformten zellförmigen Blutkomponenten und der flüssigen Plasmakomponente. Große Mengen von Leukozyten und Lymphozyten bevölkern die Grenzschicht 26.
Auch Blutplättchen können das PRP verlassen und sich an der Grenzschicht 26 anlagern. Dieser Anlagerungsvorgang findet statt, wenn die radiale Geschwindigkeit des Plasmas nahe der Grenzschicht 26 nicht ausreicht, um die Plättchen in dem PRP in Suspension zu halten. Bei ungenügender radialer Plasmaströmung fallen die Plättchen zurück und lagern sich an der Grenzschicht 26 ab.
Ein Aspekt der Erfindung stellt Strömungsbedingungen innerhalb der Kammer 10 her, um Plättchen aus der Grenzschicht 26 zu "eluieren". Die Elution hebt Plättchen von der Grenzschicht 26 weg und in Suspension in dem PRP.
Um günstige Elutionsbedingungen innerhalb der Kammer 10 herzustellen, sind die PRP-Sammelöffnung 24 und die WB-Einlaßöffnung 20 nebeneinander angeordnet, so daß das PRP aus der Kammer 10 in derselben Zone austritt, in der das WB in die Kammer 10 eintritt.
Die dargestellte Ausführungsform, wie 1 zeigt, sieht die PRP-Sammelöffnung 24 an demselben Querrand der Kammer 10 wie die WB-Einlaßöffnung 20 vor. In den 1 bis 3 ist dieser Querrand physisch an dem oberen Ende der Kammer 10 vorgesehen.
Die RBC-Sammelöffnung 22 und die PRP-Sammelöffnung 24 sind derart angeordnet, daß PRP aus der Kammer 10 in einem Bereich entgegengesetzt zu dem Bereich austritt, in dem RBC aus der Kammer 10 austreten, und zwar relativ zu der Axialströmung von WB in der Kammer 10.
Wie 1 zeigt, positioniert die dargestellte Ausführungsform die RBC-Sammelöffnung 22 an dem Querrand, der zu dem Querrand entgegengesetzt ist, an dem sich die WB-Einlaßöffnung und die PRP-Sammelöffnung 20 bzw. 24 befinden. In den 1 bis 3 liegt dieser Querrand physisch am unteren Ende der Kammer 10.
Es ist zu beachten, daß das Fliehkraftfeld in bezug auf die Anordnung der Öffnungen "oben" und "unten" nicht empfindlich ist. Die spezielle Beziehung "oberer Rand" und "unterer Rand" der Öffnungen 20; 22 und 24, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, könnte umgekehrt sein, wobei die WB-Einlaßöffnung und die PRP-Sammelöffnung 20 bzw. 24 an dem unteren Rand und die RBC-Sammelöffnung 22 an dem oberen Rand vorgesehen ist.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Kammer 10 unterscheidet sich deutlich von bekannten Axialströmungs-Bluttrennkammern 10A und 10B, die in den 4 und 5 gezeigt sind. Wie dort zu sehen ist, sehen die bekannten Kammern 10A und 10B die PRP-Sammelöffnung 24 und die WB-Einlaßöffnung 20 nicht an demselben Querrand der Kammer vor. Statt dessen trennen die bekannten Kammern 10A und 10B diese Öffnungen 20 und 24 absichtlich und sehen sie an verschiedenen Rändern der Kammer vor.
Bei der in 4 gezeigten bekannten Kammer 10A nehmen die PRP-Sammelöffnung 24 und die WB-Einlaßöffnung 20 entgegengesetzte Querränder der Kammer ein. In 4 befindet sich die PRP-Sammelöffnung 24 an dem oberen Querrand, und die WB-Einlaßöffnung 20 nimmt den unteren Querrand ein. Bei dieser Konstruktion gibt es zwei RBC-Sammelöffnungen 22, die denselben Querrand wie die PRP-Sammelöffnung 24 einnehmen und die über einen Y-Verbinder verbunden sind. Diese Öffnungsanordnung ist in US 4 146 172 von Cullis gezeigt.
Bei der in 5 gezeigten bekannten Kammer 10B befindet sich die PRP-Sammelöffnung 24 an einem (oberen) Querrand der Kammer, während die WB-Einlaßöffnung einen (seitlichen) Längsrand einnimmt. Bei dieser Konstruktion befindet sich die RBC-Sammelöffnung 22 an dem entgegengesetzten (unteren) Querrand der Kammer. Diese Anordnung positioniert die WB-Einlaßöffnung 20 zwischen der PRP-Sammelöffnung 24 und der RBC-Sammelöffnung 22.
Um die Plättchenelutionsbedingungen innerhalb der Kammer 10 weiter zu verbessern, ist die Distanz zwischen der Niedrig-G-Wand 16 und der Grenzschicht 26 in dem Bereich der RBC-Sammelöffnung 22 bevorzugt kleiner als in dem Bereich der PRP-Sammelöffnung 24. Die gezeigte Ausführungsform (siehe 3) erreicht das durch gleichmäßiges Verjüngen der Niedrig-G-Wand 16 in Richtung zu der Hoch-G-Wand 18 zwischen der PRP-Sammelöffnung 24 und der RBC-Sammelöffnung 22. 3 zeigt die verjüngte Niedrig-G-Wand 16 in Strichlinien.
Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, ohne die Niedrig-G-Wand 16 entlang der Gesamtlänge der Axialströmungsbahn zwischen der PRP-Sammelöffnung 24 und der RBC-Sammelöffnung 22 kontinuierlich oder gleichmäßig sich verjüngend auszubilden. Die Verjüngung der Niedrig-G-Wand 16 kann weiter entfernt von der PRP-Sammelöffnung 24 beginnen, als 3 zeigt, und zwar näher an dem Bereich der RBC-Sammelöffnung 22.
Die Axialströmungs-Verarbeitungskammer 10, die entsprechend diesem Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, dient der Erhöhung von Plättchenausbeuten aufgrund des Zusammenwirkens von zwei hauptsächlichen dynamischen Strömungszuständen, und zwar einem in radialer und dem anderen in axialer Richtung.
Aufgrund der Nebeneinanderanordnung der WB-Einlaßöffnung 20 und der PRP-Sammelöffnung 24 erzeugt die Kammer zuerst einen dynamischen radialen Plasmaströmungszustand nahe der PRP-Sammelöffnung 24. Der radiale Strömungszustand ist allgemein entlang dem Fliehkraftfeld ausgerichtet. Der radiale Plasmaströmungszustand eluiert kontinuierlich Plättchen von der Grenzschicht 26 weg in die PRP-Strömung nächst der PRP-Sammelöffnung 24.
Durch Verengen des Zwischenraums zwischen der Niedrig-G-Wand 16 und der Grenzschicht 26 zunächst der RBC-Sammelöffnung 22 im Vergleich mit dem Zwischenraum zunächst der PRP-Sammelöffnung 24 erzeugt die Kammer 10 einen dynamischen axialen Plasmaströmungszustand zwischen den beiden Öffnungen 22 und 24. Der Axialströmungszustand verläuft allgemein quer zu dem Fliehkraftfeld. Der axiale Plasmaströmungszustand zieht die Grenzschicht 26 kontinuierlich zurück in Richtung zu der PRP-Sammelöffnung 24, wo die höheren radialen Plasmaströmungszustände existieren, um die Plättchen von der Grenzschicht 26 fortzutragen.
3 zeigt schematisch die erhöhte Plättchentrennwirkung infolge dieser komplementären radialen und axialen Strömungszustände.
WB tritt in die Kammer 10 mit einem gegebenen Eintritts-Hämatokrit ein, der das Volumen von RBC pro Volumeneinheit WB bezeichnet. Ein charakteristischer gesunder Spender hat einen Hämatokrit von etwa 42,5% vor dem Blutspenden.
Der Hämatokrit des Bluts, das an der Grenze zwischen den RBC und dem Plasma entlang der Grenzschicht 26 liegt (der als der Oberflächen-Hämatokrit bezeichnet wird), bleibt gleich oder im wesentlichen gleich wie der Eintritts-Hämatokrit in den Eintrittsbereich R_e der Kammer 10 nahe der WB-Einlaßöffnung 20. 3A zeigt diesen Eintrittsbereich R_e als links von der 0,40-Oberflächenhämatokrit-Isokonzentrationslinie (die dasselbe wie der Eintritts-Hämatokrit von 40% ist) liegend.
Die Größe des Eintrittsbereichs R_e ist in Abhängigkeit von dem Hämatokrit des Bluts veränderlich, das in die Kammer 10 eintritt. Bei einer gegebenen Kammerkonfiguration wird der Eintrittsbereich R_e umso kleiner, je niedriger der Eintritts-Hämatokrit ist.
Die Größe des Eintrittsbereichs R_e ist außerdem von der Stärke des Fliehkraftfelds innerhalb der Kammer sowie von der Oberfläche der Kammer abhängig.
Wie 3A zeigt, steigt der Oberflächen-Hämatokrit fortlaufend über seinen Eintrittswert außerhalb des Eintrittsbereichs R_e entlang der Länge der Kammer 10 in Richtung zu dem Endbereich T_t an, wo die Trennung aufhört. Der Grund dafür ist, daß mehr Erythrozyten getrennt werden und sich zu der Hoch-G-Wand 18 hin entlang der Länge der Kammer 10 sammeln.
3A zeigt den ansteigenden Oberflächen-Hämatokrit entlang der Grenzschicht 26 an den Schnittpunkten durch die Isokonzentrationslinien 0,6 (entsprechend einem Oberflächen-Hämatokrit von 60%) bis 0,9 (entsprechend einem Oberflächen-Hämatokrit von 90%).
Weitere Einzelheiten der Verteilung von RBC während der Zentrifugierung in einer Kammer sind von Brown in "The Physics of Continuous Flow Centrifugal Cell Separation", Artificial Organs, 13(1): 4–20 (1989) angegeben, woraus 3A entnommen ist.
Wie 3A zeigt, ist der Oberflächen-Hämatokrit in dem Eintrittsbereich R_e der Kammer 10 nahe der WB-Einlaßöffnung 20 am geringsten. Wie 3 zeigt, ist die Geschwindigkeit, mit der die RBC sich zu der Hoch-G-Wand 18 hin in Abhängigkeit von der Fliehkraft absetzen, in dem Eintrittsbereich R_e am größten. Da der Oberflächen-Hämatokrit am geringsten ist, ist mehr Plasmavolumen vorhanden, um in dem Eintrittsbereich R_e verdrängt zu werden.
Dadurch wird wiederum die radiale Geschwindigkeit erhöht, mit der Plasma von der sich trennenden RBC-Masse in Abhängigkeit von dem Fliehkraftfeld verdrängt wird. Während sich die RBC-Masse zu der Hoch-G-Wand 18 hin bewegt, wird das Plasma in einer radialen Strömungsbahn zu der Niedrig-G-Wand 16 verdrängt. Infolgedessen treten in dem Eintrittsbereich R_e relativ hohe radiale Plasmageschwindigkeiten auf.
Diese hohen radialen Geschwindigkeiten in Richtung zu der Niedrig-G-Wand 16 eluieren große Mengen an Plättchen aus der RBC-Masse. Infolgedessen bleiben hier weniger Plättchen an der Grenzschicht 26 eingefangen als anderswo in der Kammer 10.
Die zweckgerichtete Anordnung der Öffnungen 20, 22 und 24 in der Trennkammer 10 trägt außerdem dazu bei, die Elution von Plättchen weiter zu verstärken. Die WB-Einlaßöffnung 20 ist von der RBC-Sammelöffnung 22 diametral beabstandet, aber die WB-Einlaßöffnung 20 befindet sich neben der PRP-Sammelöffnung 24. Diese Trennung zwischen der WB-Einlaßöffnung 20 und der RBC-Sammelöffnung 22 zwingt die Erythrozyten, während der Verarbeitung die gesamte axiale Länge der Kammer 10 zu durchlaufen. Sie werden dadurch in maximaler Weise dem Fliehkraftfeld ausgesetzt.
Die Trennung zwischen der RBC-Sammelöffnung 22 und der PRP-Sammelöffnung 24 leitet die RBC in Richtung zu der RBC-Sammelöffnung. Gleichzeitig wird dadurch der PRP-Strom in der entgegengesetzten Richtung zu der PRP-Sammelöffnung 24 geleitet.
Durch die versetzte Niedrig-G-Wand 16 nimmt ferner die Distanz zwischen der Niedrig-G-Wand 16 und der Grenzschicht 26 in dem Bereich zwischen der RBC-Sammelöffnung 22 und der PRP-Sammelöffnung 24 zu. Infolgedessen nimmt die radiale Tiefe der Plasmaschicht entlang der Grenzschicht 26 in der gewünschten Richtung der PRP-Strömung zu, d. h. weg von der RBC-Sammelöffnung 22 und hin zu der axial beabstandeten PRP-Sammelöffnung 24. Das Plasma nahe der RBC-Sammelöffnung 22 ist näher an dem Hoch-G-Fliehkraftfeld als das Plasma nahe der PRP-Sammelöffnung 24.
Diese Verlagerung der relativen Position des Plasmas zwischen den beiden Öffnungen 22 und 24 veranlaßt das leichtere Plasma, sich entlang der Grenzschicht 26 zu bewegen. Das Plasma bewegt sich rasch von dem relativ stärker eingeschränkten Bereich näher an dem Hoch-G-Feld (d. h. nächst der RBC-Sammelöffnung 22) weg in Richtung zu dem relativ offeneren Bereich näher an dem Niedrig-G-Feld (d. h. nächst der PRP-Sammelöffnung 24).
Diese rasch bewegte axiale Plasmaströmung zieht tatsächlich die Grenzschicht 26 – und darin eingeschlossene Plättchen – kontinuierlich in Richtung zu der PRP-Sammelöffnung 24. Dort sind die radialen Plasmageschwindigkeiten am höchsten, so daß der größte Elutionseffekt erhalten wird, wobei die eingeschlossenen Plättchen von der Grenzschicht 26 abgehoben und in den PRP-Strom eingebracht werden, um durch die Öffnung 24 gesammelt zu werden.
Das enge Nebeneinander der WB-Einlaßöffnung 20 und der PRP-Sammelöffnung 24 resultiert allein schon in einem verbesserten Ausschwemmen von Plättchen in der Kammer 10, ohne die radiale Position der Niedrig-G-Wand 16 relativ zu der Grenzschicht 26 zu verändern. Die verstärkten radialen Strömungsbedingungen halten allein schon den größten Teil der Plättchenpopulation in Suspension in dem zu sammelnden PRP.
Der verbleibende größere Teil der Plättchenpopulation besteht aus Plättchen, die physisch größer sind. Diese größeren Plättchen nehmen charakteristisch mehr als 15 × 10^–15 Liter je Plättchen (Femtoliter oder μm³) ein, und manche sind größer als 30 Femtoliter. Im Vergleich dazu haben die meisten Plättchen eine mittlere Größe von etwa 8 bis 10 Femtoliter (die kleinsten Erythrozyten beginnen bei etwa 30 Femtoliter).
Diese größeren Plättchen lagern sich an der Grenzschicht 26 schneller als die meisten Plättchen ab. Bei diesen größeren Plättchen besteht die größte Wahrscheinlichkeit, daß sie in der Grenzschicht 26 nahe der RBC-Sammelöffnung 22 eingeschlossen werden.
Die axialen Plasmaströmungsbedingungen, die entlang der Grenzschicht 26 durch die verlagerte Niedrig-G-Wand 16 hergestellt sind, bewegen diese größeren, sich schneller ablagernden Plättchen mit der Grenzschicht 26. Die axiale Plasmaströmung bewegt die größeren Plättchen in Richtung zu der PRP-Sammelöffnung 24 in den Bereich der hohen radialen Plasmaströmung. Die hohe radiale Plasmaströmung hebt die größeren Plättchen von der Grenzschicht 26 ab, so daß sie gesammelt werden können.
Die komplementären Strömungsbedingungen heben ständig Plättchen jeder Größe von der Grenzschicht 26 in der Nähe der PRP-Sammelöffnung 24 ab. Sie sind wirksam, um Plättchen jeder Größe von der Grenzschicht 26 zu lösen und die befreiten Plättchen innerhalb des PRP in Suspension zu halten.
Gleichzeitig (wie 3 zeigt) dienen die Gegenströmungsmuster dazu, die anderen, schwereren Bestandteile der Grenzschicht 26 (die Lymphocyten, Monocyten und Granulocyten) zurück in die RBC-Masse und weg von dem PRP-Strom zu zirkulieren.
Als Ergebnis führt das aus der PRP-Sammelöffnung 24 austretende PRP eine hohe Plättchenkonzentration und ist im wesentlichen frei von den übrigen Blutbestandteilen.
B. Zweistufen-Trennsysteme
Die 6 bis 10 zeigen die physische Konstruktion eines axialen Zweistufen-Strömungssystems 27, das die bereits erläuterten Merkmale und Vorteile sowie zusätzliche Merkmale und Vorteile verkörpert.
Wie 6A zeigt, umfaßt das System 27 eine Anordnung 28 aus zwei Einmal-Trenn- und Sammelbehältern 31A und 31B, die durch Schläuche mit einer Versorgungsleitung 29 verbunden sind. Die Trennbehälter 31A/31B und die zugehörigen Schläuche können aus billigen Kunststoffen von medizinischer Güte, etwa aus weichgestelltem PVC, hergestellt sein.
Im Gebrauch bildet der Behälter 31A eine Axialströmungskammer, in der RBC und PRP von Vollblut in einer ersten Verarbeitungsstufe getrennt werden. Der Behälter 31A verkörpert die Merkmale der Axialströmungskammer 10, die vorher beschrieben wurden.
Im Gebrauch bildet der Behälter 31B eine Axialströmungskammer, in der das PRP in einer zweiten Verarbeitungsstufe weiter in Plättchenkonzentrat und plättchenabgereichertes Plasma (auch als plättchenarmes Plasma bezeichnet) getrennt wird. Die Beschreibung und die Zeichnungen bezeichnen Plättchenkonzentrat als PC und plättchenarmes Plasma als PPP. Der Behälter 31B verkörpert andere Aspekte der Erfindung, die später im einzelnen beschrieben werden.
Bei dieser Konfiguration kann die Anordnung 28 in Verbindung mit einer handelsüblichen Blutverarbeitungs-Zentrifuge verwendet werden, beispielsweise der CS-3000^® Bluttrennzentrifuge, die von Fenwal Division der Baxter Healthcare Corporation (einer 100%igen Tochtergesellschaft der Erwerberin der vorliegenden Erfindung) hergestellt und vertrieben wird.
Wie 7A am besten zeigt, weist die handelsübliche Zentrifuge einen Rotor 30 auf, der zwei Halter 32A und 32B trägt, und zwar einen für jeden Behälter 31A und 31B. 6A zeigt den Halter 32A für den ersten Behälter 31A. 6B zeigt den Halter 32B für den zweiten Behälter 31B.
Wie die 6A und 6B zeigen, kann jeder Halter 32A/32B in eine Offenstellung geschwenkt werden, um seinen Trennbehälter 31A/31B aufzunehmen. Jeder Halter 32A/32B kann dann in eine Schließstellung geschwenkt werden (wie 8 zeigt), um den zugehörigen Trennbehälter 31A/31B während der Verarbeitung festzulegen und zu umschließen.
Beim herkömmlichen Gebrauch dreht sich der Rotor 30 (charakteristisch mit etwa 1600 U/min), wobei die Halter 32A/32B und ihre darin eingeschlossenen Trennbehälter 31A/31B einem Fliehkraftfeld ausgesetzt werden. Charakteristisch ist das Fliehkraftfeld etwa 375 G entlang der Hoch-G-Wand der Anordnung 28.
Wie 6A zeigt, hat der Behälter 31A der ersten Stufe eine Serie von Öffnungen, durch die der Versorgungsschlauch 29 Flüssigkeit transportiert. Der Behälter 31A empfängt Vollblut bzw. WB durch die Öffnung 34, damit es durch Zentrifugieren in RBC und PRP getrennt wird. Die Öffnungen 36 und 38 fördern getrennte RBC bzw. PRP aus dem ersten Behälter 31A.
PRP wird aus dem ersten Behälter 31A in den Behälter 31B der zweiten Stufe gefördert. Der zweite Behälter 31B empfängt PRP durch die Öffnung 35, um es durch Zentrifugieren in PC und PPP zu trennen. Die Öffnung 37 fördert PPP aus dem Behälter 31B und beläßt PC in dem Behälter 31B, so daß es gesammelt wird. Eine normalerweise geschlossene Auslaßöffnung 39 ist vorgesehen, um das PC später aus dem Behälter 31B abzutransportieren.
Wie 7B am besten zeigt, verbindet der Versorgungsschlauch 29 die sich drehenden Trennbehälter 31A/31B mit Pumpen und sonstigen ortsfesten Bauelementen, die außerhalb des Rotors 30 positioniert sind. Die ortsfesten Bauelemente umfassen eine Pumpe P1, um WB in den ersten Behälter 31A zu fördern. Eine Pumpe P2 fördert PRP aus dem ersten Behälter 31A zu dem zweiten Behälter 31B. Ein Grenzschichtdetektor 33 detektiert die Grenze zwischen den RBC und Plasma, um den Betrieb der Pumpe P2 zu steuern.
Die Pumpe P2 zieht PRP von dem Behälter 31A ab, bis der Detektor 33 die Anwesenheit von RBC erfaßt. Das bedeutet, daß die Grenze zwischen den RBC und dem Plasma an dem Detektor 33 vorbei "übergelaufen" ist. Die Pumpe P2 pumpt dann in Richtung zu dem ersten Behälter 31A zurück, bis das erfaßte "Überlaufen" den Grenzschichtdetektor 33 freigibt. Die Pumpe P2 wird dann erneut umgesteuert, um PRP von dem Behälter 31A abzuziehen, bis der Detektor 33 ein erneutes "Überlaufen" erfaßt. Dieser Ablauf wiederholt sich ständig.
Unter Anwendung des wohlbekannten Prinzips der dichtungslosen Zentrifuge nach Cullis hält ein nichtdrehender (Null Omega) Halter (nicht gezeigt) den oberen Teil des Versorgungsschlauchs 29 in einer nichtdrehenden Position über dem Rotor. Der Halter 40 (siehe 7A) dreht den Mittelbereich des Versorgungsschlauchs 29 mit einer ersten Geschwindigkeit (ein Omega) um den Rotor 30. Der Halter 42 dreht außerdem (siehe 7A) das untere Ende des Versorgungsschlauchs 29 mit einer zweiten Geschwindigkeit, die die zweifache Ein-Omega-Geschwindigkeit (also die Zwei-Omega-Geschwindigkeit) ist. Der Rotor 30 dreht ebenfalls mit der Zwei-Omega-Geschwindigkeit.
Diese relative Drehung des Versorgungsschlauchs 29 und des Rotors 30 hält den Versorgungsschlauch 29 unverdreht, und auf diese Weise wird die Notwendigkeit für rotierende Dichtungen vermieden.
Jeder Trennbehälter 31A und 31B paßt sich an die Innenkonfiguration an, die durch seinen jeweiligen Halter 32A und 32B im geschlossenen Zustand definiert ist.
1. Trennkammer der ersten Stufe
Wie 6A zeigt, weist der Halter 32A für den Behälter 31A der ersten Stufe insbesondere eine vorgeformte Hoch-G-Oberfläche 44 auf, die auch in 9A gezeigt ist. Der Halter 32A weist außerdem eine entgegengesetzte Niedrig-G-Oberfläche 46 auf, die ebenfalls in 9B zu sehen ist. Wie 6A zeigt, ist die Oberfläche 46 an einer Druckplatte 47 ausgebildet, die in den Halter 32A eingesetzt ist.
Im geschlossenen Zustand schließt der Halter 32A den flexiblen Trennbehälter 31A zwischen der Hoch-G-Oberfläche 44 und der Niedrig-G-Oberfläche 46 ein (wie 8 zeigt).
Wie die 6A und 9A zeigen, weist die Hoch-G-Oberfläche 44 einen bestimmten ausgesparten Bereich 48 auf, von dem eine Struktur aus erhabenen Dichtflächen 50 vorspringt. Wenn der Halter 32A geschlossen ist, preßt die Druckplatte 47 die Niedrig-G-Oberfläche 46 gegen die Dichtflächen 50. Die Druckplattenoberfläche 46 quetscht die Wände des Trennbehälters 31A entlang diesen Dichtflächen 50 zusammen. Dadurch wird ein vorbestimmter, umfangsmäßig abgedichteter Bereich innerhalb des Behälters 31A gebildet, der den ausgesparten Bereich 48 einnimmt.
Beim Füllen mit Blut während der Verarbeitung dehnt sich der umfangsmäßig dichte Bereich des Behälters 31A gegen die Hoch-G-Oberfläche 44 und die entgegengesetzte Niedrig-G-Oberfläche der Druckplatte 46 aus und nimmt deren vorgegebene Konturen an.
Wie die 6A und 9A am besten zeigen, bildet die Struktur der erhabenen Dichtflächen 50 einen ersten, zweiten und dritten Öffnungsbereich 52, 54 und 56, die in den ausgesparten Bereich 48 hinein verlaufen. Der erste Öffnungsbereich 52 nimmt die WB-Einlaßöffnung 34 des Behälters 31A auf. Der zweite Öffnungsbereich 54 nimmt die RBC-Sammelöffnung 36 des Behälters 31A auf. Der dritte Öffnungsbereich 56 nimmt die PRP-Sammelöffnung 38 des Behälters 31A auf.
Wie die 6A und 9A zeigen, treten der erste Öffnungsbereich 34 (der die WB-Einlaßöffnung 34 aufnimmt) und der dritte Öffnungsbereich 56 (der die PRP-Sammelöffnung 38 aufnimmt) in den ausgesparten Bereich 48 an demselben Querrand der Hoch-G-Oberfläche 44 ein (der in den Zeichnungen als der obere Rand gezeigt ist). Der zweite Öffnungsbereich 54 (der die RBC-Sammelöffnung 36 aufnimmt) tritt in den ausgesparten Bereich 48 durch einen Kanal 49 ein, der an dem entgegengesetzten Querrand der Hoch-G-Oberfläche 44 (der in der Zeichnung als der untere Rand gezeigt ist) mündet. Selbstverständlich könnte, wie bereits erwähnt, die relative Orientierung des oberen und unteren Querrands umgekehrt sein.
Wenn der Halter 32A geschlossen ist, sind zusammenpassende Bereiche 52A; 54A; und 56A an der Niedrig-G-Druckplatte 46 (siehe 9B) in Überdeckung mit dem ersten, zweiten und dritten Öffnungsbereich 52; 54; und 56 an der Hoch-G-Oberfläche 44, um die WB-, RBC- und PRP-Öffnungen 34A, 36; und 39 aufzunehmen (siehe auch 8).
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Niedrig-G-Druckplattenoberfläche 46 bevorzugt nach außen in Richtung zu der Hoch-G-Oberfläche mit einer Neigung von etwa 0,25° verjüngt.
Im geschlossenen Zustand formt der Halter 32A dadurch den umfangsmäßigen dichten Bereich des Behälters 31A, um eine Axialströmungs-Verarbeitungskammer 10 wie die in den 1 bis 3 gezeigte auszubilden.
Im Gebrauch präsentiert die Trennkammer 32B der ersten Stufe bevorzugt eine wirksame Sammelfläche zwischen etwa 70 und etwa 120 cm² mit einem zugehörigen Verarbeitungsvolumen zwischen etwa 45 ml und etwa 100 ml.
2. Trennkammer der zweiten Stufe
Wie 6B zeigt, weist der Halter 32B für den Behälter 31B der zweiten Stufe ebenso wie der andere Halter 32A eine vorgeformte Hoch-G-Oberfläche 51 auf, die auch in 10A gezeigt ist. Der Halter 32B weist ferner eine gegenüberstehende vorgeformte Niedrig-G-Druckfläche 53 auf, die an einer einsetzbaren Druckplatte 55 ausgebildet ist.
Ebenso wie bei dem Halter 32A weist die Hoch-G-Oberfläche 51 des Halters 32B einen ausgesparten Bereich 57 auf, von dem eine Struktur bzw. ein Muster aus erhabenen Dichtflächen 59 vorsteht (siehe die 6B und 10A).
Wenn der Halter 32B geschlossen ist, drückt wie bei dem Halter 32A die Niedrig-G-Fläche 53 der Druckplatte gegen die Dichtflächen 59. Dadurch werden die Wände des Trennbehälters 31B entlang den Dichtflächen 59 dicht geschlossen gequetscht. Die Innenkonfiguration der Axialströmungs-Trennkammer 61 der zweiten Stufe wird dadurch geformt, wie 10B zeigt.
Wie 10B zeigt, bildet die Struktur der erhabenen Dichtflächen 59 in der Kammer 61 einen ersten und einen zweiten Bereich R1 und R2 aus. Der erste Bereich R1 kommuniziert mit der PRP-Einlaßöffnung 35 des Behälters 31B. Der zweite Bereich R2 kommuniziert mit der PPP-Sammelöffnung 37 des Behälters 31B.
Die erhabenen Dichtflächen 59 bilden außerdem eine Innenwand 63 aus, die den ersten und den zweiten Bereich R1 und R2 voneinander trennt. Die Wand 63 erstreckt sich in die Kammer 61, wobei sie in derselben Richtung wie die Axialströmungsbahn verläuft. Die Wand 63 endet in der Kammer 61 unter Bildung eines Kanals 65, der die beiden Bereiche R1 und R2 miteinander verbindet. Es ist zu beachten, daß die Position der Wand 63 in der Kammer 61 veränderlich sein kann. Sie kann näher an der PRP-Einlaßöffnung 35 liegen, als in 10B gezeigt ist, so daß die Größe des ersten Bereichs R1 verringert wird, und umgekehrt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Konfiguration der Kammer 61 der zweiten Stufe so wie diejenige ausgebildet, die in den 11 bis 13 in der US-PS 4 146 172 von Cullis et al. angegeben ist.
Eine Kammer wie diejenige, die in den 11 bis 13 des US-Patents 4 146 172 von Cullis et al. gezeigt ist, wird in Verbindung mit der CS-3000^® Bluttrennzentrifuge, die zum Trennen von PC und PPP von PRP dient, umfangreich gewerblich eingesetzt. Die gewerblich genutzte Kammer hat die Warenbezeichnung "A-35 Chamber" (A-35-Kammer).
Die bekannte A-35-Kammer hat typischerweise eine Sammelfläche von etwa 160 cm² zum Trennen von PRP in PC und PPP. Wenn sie für diesen Zweck verwendet wird, hat diese Kammer charakteristisch eine radiale Dicke (oder Tiefe) in der Größenordnung von etwa 1,4 cm. Somit hat die Kammer ein Verarbeitungsvolumen von etwa 200 ml.
Bisher wurde davon ausgegangen, daß das Verarbeitungsvolumen für die Plättchentrennkammer der zweiten Stufe das Verarbeitungsvolumen der Trennkammer der ersten Stufe übersteigen sollte.
Man ging davon aus, daß das größere Verarbeitungsvolumen günstig war, weil es den Plättchen mehr Zeit gab, sich von dem PRP in der Kammer zu trennen (oder "abzusitzen"). Herkömmlich wurde ferner davon ausgegangen, daß das größere erwünschte Verarbeitungsvolumen in der Kammer der zweiten Stufe die Plättchen einer geringeren Schädigung oder Aktivierung aufgrund von Scherbeanspruchung während der Bearbeitung unterwerfen würde (siehe z. B. Spalte 10, Zeilen 26 bis 39 des US-Patents 4 146 172 von Cullis et al.).
Die in 10B gezeigte Axialströmungs-Verarbeitungskammer 61 besitzt ein deutlich kleineres Verarbeitungsvolumen im Vergleich mit der herkömmlichen A-35-Kammer.
Bei einer in Betrieb befindlichen Ausführungsform bietet die Kammer 61, die entsprechend der Erfindung ausgebildet ist, die gleiche Sammelfläche wie die bekannte A-35-Kammer (d. h. etwa 160 cm²), hat aber eine maximale radiale Tiefe (oder Kanaltiefe) von nur 2 mm. Bei dieser in Betrieb befindlichen Ausführungsform bietet die Kammer 61 ein Verarbeitungsvolumen von gerade nur 30 ml gegenüber dem Ver arbeitungsvolumen von 200 ml, das für die bekannte A-35-Kammer charakteristisch ist.
Überraschend zeigt das nachstehende Beispiel, daß die Kammer 61 ungeachtet ihres erheblich kleineren Verarbeitungsvolumens und ihrer erheblich geringeren radialen Tiefe eine deutliche Zunahme der Wirkungsgrade beim Sammeln von Plättchen im Vergleich mit der bekannten A-35-Kammer bietet.
Beispiel 1
Eine Untersuchung verglich die herkömmliche A-35-Kammer von 200 ml mit der geringere Tiefe aufweisenden Kammer von 30 ml, die oben beschrieben wurde (und die als "30-ml-Kammer" bezeichnet wird). Beide Kammern hatten eine Sammelfläche von 160 cm².
Die Untersuchung verwendete ein Paarversuchs-Protokoll. Während des Protokolls wurden 59 normale Spender einem Plättchensammelvorgang mit der A-35-Kammer unterzogen. Dieselben Spender wurden einem weiteren Plättchensammelvorgang mit der 30-ml-Kammer unterzogen. Die Reihenfolge der Sammelvorgänge wurde unter den Spendern randomisiert, wobei die Vorgänge im Abstand von ungefähr einem Monat durchgeführt wurden.
Beide Vorgänge wurden auf einer CS-3000^®-Zentrifuge durchgeführt, die mit einer Geschwindigkeit von 1600 U/min betrieben wurde. Alle Betriebsparameter für den ersten Vorgang wurden bei dem zweiten Vorgang wiederholt. Sechs verschiedene Blutzentren nahmen an der Untersuchung teil.
Die Ergebnisse wurden korreliert und statistisch verifiziert.
Die Untersuchung zeigte, daß die 30-ml-Kammer eine erheblich verbesserte Sammlung von Plättchen ergab. Gegenüber der A-35-Kammer zeigte die 30-ml-Kammer eine Zunahme der Plättchenausbeute um 13,3% (p < 0,0001), was eine deutliche Steige rung der Nettozahl von Plättchen ist, die während eines gegebenen Vorgangs gesammelt werden.
Verglichen mit der A-35-Kammer ergab die 30-ml-Kammer erhöhte Plättchenausbeuten ohne Schädigung oder Aktivierung der Plättchen. Das Plättchenkonzentrat, das unter Anwendung der 30-ml-Kammer gesammelt wurde, konnte unmittelbar nach erneuter Suspendierung filtriert werden, ohne daß Plättchenverluste auftraten. Andererseits benötigte Plättchenkonzentrat, das unter Anwendung der A-35-Kammer gesammelt wurde, eine Ruheperiode von wenigstens 2 h, bevor es filtriert werden konnte, ohne deutliche Verluste der Plättchenzahl hervorzurufen.
Unter Anwendung der herkömmlichen dimensionslosen Reynoldschen Zahl (Re) als Vergleichspunkt würde man den Schluß ziehen, daß die Beschaffenheit der Fluidströmung in der A-35-Kammer und in der 30-ml-Kammer praktisch identisch ist. Die A-35-Kammer hat eine Re von 2,9, und die 30-ml-Kammer hat eine Re von 7, was keine signifikant verschiedenen Werte sind.
Ein Aspekt sieht einen neuen dimensionslosen Parameter (λ) vor, der die kombinierten Attribute der Winkelgeschwindigkeit, der Kanaldicke, der kinematischen Viskosität und der axialen Höhe der Plättchentrennkammer 61 genauer charakterisiert. Der neue Parameter (λ) wird wie folgt ausgedrückt: λ = (2Ωh3)/νZ,wobei:
Ω = Winkelgeschwindigkeit (in rad/s);
h = radiale Tiefe (oder Dicke) der Kammer (in cm);
ν = kinematische Viskosität der zu trennenden Flüssigkeit (in cm²/s); und
Z = axiale Höhe der Kammer (in cm).
Wie die Tabelle 1 zeigt, charakterisiert und differenziert der Wert des angegebenen Parameters (λ) deutlich die spezielle Art und Domäne des Strömungsregimes, das in der Kammer 61 (die als die "neue" Kammer bezeichnet wird) ausgebildet wird, im Vergleich mit der herkömmlichen A-35-Kammer.
TABELLE 1
Wie die Tabelle 1 zeigt, ist der Wert des Parameters (λ) für die bekannte A-35-Kammer 5109. Der Wert des Parameters (λ) für die Kammer, die die Merkmale der Erfindung verkörpert, ist nur 14, was weniger als 1% der bekannten Kammer ist.
Gemäß diesem Aspekt ergibt ein Parameter-(λ)-Wert für eine Kammer, der kleiner als etwa 700 ist, deutlich größere Plättchenausbeuten. Wenn der Parameter-(λ)-Wert einer gegebenen Kammer in zunehmendem Maß etwa 700 übersteigt, erzeugt die Kammer Strömungsbedingungen, die zu einer größeren Gesamtscherbeanspruchung während der Verarbeitung (was in einer Plättchenaktivierung resultiert) und zu stärkeren Wirbeln durch den Coriolis-Effekt führen (so daß die effektive Oberfläche, die für die Plättchenperfusion verfügbar ist, beschränkt wird).
Der neue Parameter-(λ)-Wert drückt für einen gegebenen Rotations-Referenzrahmen aus, was die Größe der durch den Coriolis-Effekt bedingten Verwirbelung und Scherbeanspruchung sein wird. Der Parameter-(λ)-Wert hat die gleiche Bedeutung, ob nun die Strömung innerhalb der Kammer axial (d. h. entlang der Rotationsachse) oder in Umfangsrichtung (d. h. um die Rotationsachse) verläuft. Ungeachtet der Strömungs richtung in bezug auf die Rotationsachse gilt, daß die erwartete Größe der durch den Coriolis-Effekt bedingten Wirbel im System umso geringer ist, je niedriger der absolute Parameter-(λ)-Wert für ein gegebenes System ist. Die Kammer 61 hat einen Parameter-(λ)-Wert, der weniger als etwa 700 ist, sie wird während der Verarbeitung besser perfundiert und unterwirft die Plättchen einer geringeren Scherbeanspruchung, und zwar auch bei dramatisch verringerten Kammertiefen (d. h. radialer Dicke).
II. UMFANGSSTRÖMUNGSKAMMERN MIT ERHÖHTER AUSBEUTE
Vorher im Zusammenhang mit einer Axialströmungs-Bluttrennkammer beschriebene Aspekte der Erfindung können auch bei der Bereitstellung einer Umfangsströmungs-Blutverarbeitungskammer mit erhöhten Plättchentrennungs-Wirkungsgraden angewandt werden.
Die 11 bis 13 zeigen schematisch eine mit Umfangsströmung arbeitende Zentrifugal-Blutverarbeitungskammer 58, die die Merkmale der Erfindung verkörpert.
Im Gebrauch dreht sich die Kammer 58 auf einem Rotor 60 um eine Achse 62 (siehe 12), um dadurch in der Kammer 58 ein Fliehkraftfeld zu erzeugen. Ebenso wie bei der in den 1 bis 3 gezeigten Axialströmungskammer 10 verläuft das Fliehkraftfeld radial von der Achse durch die Kammer 58. Wie 13 zeigt, bildet die der Achse am nächsten liegende Kammerwand 64 die Niedrig-G-Wand, und die von der Achse am weitesten entfernte Kammerwand 66 bildet die Hoch-G-Wand.
Während der Rotation erhält die Kammer 58 WB durch eine erste Öffnung 68. Das WB folgt einer Umfangsströmungsbahn in der Kammer 58; d. h. es strömt in einer Umfangsbahn um die Drehachse 62 (wie 12 am besten zeigt). Daher wird die Kammer 58 als eine Umfangsströmungs-Blutverarbeitungskammer bezeichnet.
Bei dieser Geometrie sind der obere und untere Querrand der Kammer 58 (die entlang der Umfangsströmungsstrecke liegen) gewöhnlich länger als die Längsseitenränder (die quer zu der Umfangsströmungsstrecke liegen). Die Umfangsströmungskammer 58 hat gewöhnlich die Gestalt eines Rohrs, das in Richtung der Rotation langgestreckt ist. Aber es können auch andere Konfigurationen verwendet werden, die eine Umfangsströmungsbahn definieren.
WB trennt sich in der rohrförmigen Kammer 58 unter dem Einfluß des Fliehkraftfelds in RBC und PRP. Wie 13 zeigt, bewegen sich die RBC höherer Dichte zu der Hoch-G-Wand 66 unter Verdrängung der PRP geringerer Dichte zu der Niedrig-G-Wand 64. Die Grenzschicht 26 (die vorher beschrieben wurde) bildet sich zwischen beiden aus. Eine zweite Öffnung 70 zieht die RBC aus der Kammer 58 ab, so daß sie gesammelt werden. Eine dritte Öffnung 72 zieht das PRP aus der Kammer 58 ab, so daß es gesammelt wird.
Gemäß der Erfindung sind die PRP-Sammelöffnung 72 und die WB-Einlaßöffnung 68 nebeneinander so angeordnet, daß das PRP aus der Umfangsströmungskammer 58 in der gleichen Zone austritt, in der WB in die Kammer 58 einströmt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist, wie 11 zeigt, die PRP-Sammelöffnung 72 entlang demselben Längsseitenrand der Umfangsströmungskammer 58 wie die WB-Einlaßöffnung 68 positioniert.
Ebenfalls gemäß der Erfindung sind die RBC-Sammelöffnung 70 und die PRP-Sammelöffnung 72 so angeordnet, daß PRP aus der Kammer 58 in einem Bereich austritt, der zu dem Bereich entgegengesetzt ist, in dem RBC aus der Kammer 58 austreten, und zwar relativ zu der Umfangsströmung von WB in der Kammer 58. Bei der gezeigten Ausführungsform ist, wie 11 zeigt, die RBC-Sammelöffnung 70 an dem Längsseitenrand positioniert, der zu dem Längsseitenrand entgegengesetzt ist, an dem die WB-Einlaß- und die PRP-Sammelöffnung positioniert sind.
Die in den 11 bis 13 gezeigte Kammer 58 unterscheidet sich erheblich von bekannten Umfangsströmungs-Bluttrennkammern 58A und 58B, die in den 14 und 15 gezeigt sind. Die bekannten Umfangsströmungs-Kammern 58A/B positionieren die PRP-Sammelöffnung 72 absichtlich entfernt von der WB-Einlaßöffnung 68.
Bei der in 14 gezeigten bekannten Umfangsströmungs-Kammer 58A nimmt die PRP-Sammelöffnung 72 einen Seitenrand diametral entgegengesetzt zu der RBC-Sammelöffnung 70 ein, die den anderen Seitenrand einnimmt. Bei dieser Konstruktion befindet sich die WB-Einlaßöffnung 68 in einer Seitenwand der Kammer 58A zwischen den beiden Seitenrändern.
Bei der in 15 gezeigten bekannten Umfangsströmungs-Kammer 58B nimmt die PRP-Sammelöffnung 72 einen Seitenrand ein, wogegen die WB-Einlaßöffnung 68 und die RBC-Auslaßöffnung den entgegengesetzten Seitenrand einnehmen, der relativ zu der Umfangsströmung von WB in der Kammer 58B entgegengesetzt zu und im Abstand von der PRP-Sammelöffnung 72 liegt.
Sowohl bei der Konstruktion von 14 als auch bei derjenigen von 15 liegen keine Öffnungen an dem oberen und unteren Querrand der Kammer 58B. Keine Kammer 58A und 58B hat eine Öffnung mit einer Achse, die parallel zu der Rotationsachse verläuft.
13 zeigt schematisch den erhöhten Plättchentrenneffekt infolge der aneinandergrenzenden Positionen der WB-Einlaßöffnung 68 und der PRP-Sammelöffnung 72 in der Umfangsströmungs-Kammer 58, die die Erfindung verkörpert. Der Effekt ist allgemein der gleiche wie der in 3 gezeigte Effekt mit der Ausnahme, daß die Kammer 58 anders orientiert ist, um das Umfangsströmungsmuster auszubilden.
Wie 13 zeigt, entnimmt die PRP-Sammelöffnung 72 PRP aus der Kammer 58 dort, wo die Geschwindigkeit, mit der die RBC sich in Abhängigkeit von der Fliehkraft in Richtung zu der Hoch-G-Wand 66 absetzen, am größten ist, d. h. nächst der WB-Einlaßöffnung 68. Hier ist auch der Ort, wo die radiale Plasmageschwindigkeit am größten ist, um Plättchen von der Grenzschicht 26 abzuheben und sie in dem Plasma in Suspension zu halten, so daß sie aus der PRP-Sammelöffnung 72 hinaus transportiert werden.
Die WB-Einlaßöffnung 68 ist von der RBC-Sammelöffnung 70 (in der Umfangsströmungsrichtung) entgegengesetzt beabstandet, so daß die RBC gezwungen sind, die gesamte axiale Länge der Kammer 58 zu durchlaufen, so daß sie den Zentrifugaltrennkräften auf maximale Weise ausgesetzt werden. Die Trennung zwischen der RBC-Sammelöffnung 70 und der PRP-Sammelöffnung 72 leitet außerdem die RBC in Richtung zu der RBC-Sammelöffnung 70, wogegen der PRP-Strom in der Gegenrichtung zu der PRP-Sammelöffnung 72 geleitet wird.
Ebenso wie bei der in 3 gezeigten Kammer 10 ist die Niedrig-G-Wand 64 bevorzugt nach innen zu der Grenzschicht 26 nahe der RBC-Sammelöffnung 70 verlagert. Infolgedessen ist die radiale Distanz zwischen der Niedrig-G-Wand 64 und der Grenzschicht 26 nahe der PRP-Sammelöffnung 72 größer als nahe der RBC-Sammelöffnung 70.
Wie bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, veranlaßt die verlagerte Niedrig-G-Wand 64 das leichtere Plasma, sich entlang der Grenzschicht 26 sehr schnell weg von dem relativ stärker eingegrenzten Bereich nächst der RBC-Sammelöffnung 70 in Richtung zu dem relativ weiter offenen Bereich nächst der PRP-Sammelöffnung 72 zu bewegen. Dabei resultiert die gleiche vorteilhafte Wirkung: Der in Umfangsrichtung verlaufende Plasmastrom zieht die Grenzschicht 26 – und darin eingeschlossene größere, schneller absitzende Plättchen – kontinuierlich zu der PRP-Sammelöffnung 72, wo die radialen Plasmageschwindigkeiten am größten sind, so daß der stärkste Elutionseffekt erhalten wird. Die Gegenstrommuster dienen außerdem dazu, die übrigen, schwereren Bestandteile der Grenzschicht (Lymphocyten, Monocyten und Granulocyten) zurück in die RBC-Masse und weg von dem PRP-Strom zu zirkulieren.
Wie 13 zeigt, verjüngt sich die Niedrig-G-Wand 64 kontinuierlich in Richtung der Umfangsströmungsbahn, z. B. weg von der PRP-Sammelöffnung 72 und in Richtung der axialen Strömungsbahn des WB. Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, ohne daß die Niedrig-G-Wand 16 kontinuierlich oder gleichmäßig entlang der Gesamtlänge der Axialströmungsbahn zwischen der PRP-Sammelöffnung 72 und der RBC-Sammel öffnung 70 verjüngt wird. Die Niedrig-G-Wand 16 kann ihre Verjüngung weiter entfernt von der PRP-Sammelöffnung 24 als in 13 gezeigt beginnen, also näher an dem Bereich der RBC-Sammelöffnung 70.
Die Umfangsströmungs-Kammer 58, die die Erfindung verkörpert, kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein. 16 und 17 zeigen die physische Konstruktion einer bevorzugten Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74, die die Merkmale der Erfindung verkörpert. Die 25 und 26 zeigen die physische Konstruktion einer alternativen Umfangsströmungs-Anordnung 76.
Jede Anordnung 74 oder 76 kann in Verbindung mit einer Blutverarbeitungszentrifuge 78, wie etwa der in den 18 und 19 gezeigten Zentrifuge verwendet werden. Weitere Einzelheiten dieser Zentrifugenkonstruktion sind in der EP-A-0 572 656 angegeben.
Wie 20 zeigt, hat die Zentrifuge 78 ein Becherelement 80 und ein Trommelelement 82. Das Becher- und das Trommelelement 80 und 82 können an einem Joch 85 zwischen einer aufrechten Position, die in 20 gezeigt ist, und einer Hängeposition, die in 21 gezeigt ist, geschwenkt werden.
In aufrechter Position sind das Becher- und das Trommelelement 80 und 82 für den Benutzer zugänglich. Ein Mechanismus erlaubt dem Trommel- und dem Becherelement 80 und 82, eine voneinander getrennte Position einzunehmen, wie 20 zeigt. In dieser Position befindet sich das Trommelelement 80 wenigstens teilweise außerhalb des Innenbereichs des Becherelements 82, so daß die äußere Trommeloberfläche für den Zugang freigelegt ist. Wie 22 zeigt, kann der Benutzer um das Trommelelement 82, wenn es freigelegt ist, eine der Umfangsströmungs-Kammeranordnungen 74 oder 76 herumwickeln.
Der Mechanismus erlaubt außerdem dem Becher- und dem Trommelelement 80 und 82, eine miteinander zusammenwirkende Position einzunehmen, wie 23 zeigt. In dieser Position sind das Trommelelement 82 und die jeweils gewählte Umfangs strömungs-Kammeranordnung 74 oder 76 in dem Innenbereich des Becherelements 80 eingeschlossen, wie 23 zeigt. Eine Verarbeitungskammer 83 ist zwischen dem Inneren des Becherelements 80 und der Außenseite des Trommelelements 82 gebildet. Die gewählte Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 oder 76 wird von der Verarbeitungskammer 83 mitgenommen und nimmt deren Konturen an.
Wenn sie geschlossen sind, können die Trommel- und Becherelemente 80 und 82 als Baugruppe in eine Hängeposition geschwenkt werden, wie 21 zeigt. Im Hängezustand sind die Becher- und Trommelelemente 80 und 82 in einer Betriebsposition. Im Betrieb dreht die Zentrifuge 78 die hängenden Becher- und Trommelelemente 80 und 82 um eine Achse.
Bei den gezeigten Ausführungsformen ermöglicht jede Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 und 76 eine Vielstufenverarbeitung. In einer ersten Stufe werden RBC und PRP von WB getrennt. In einer zweiten Stufe werden PC und PPP von dem PRP getrennt.
Das Innere jeder Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 oder 76 kann zwar unterschiedlich ausgebildet sein; die 16/17 und 18/19 zeigen das Innere der alternativen Umfangsströmungs-Kammern unterteilt in zwei nebeneinander befindliche Verarbeitungskammern 84 und 86. Im Gebrauch trennen Fliehkräfte in der ersten Kammer 84 Vollblut in RBC und PRP. Fliehkräfte in der zweiten Verarbeitungskammer 86 trennen das PRP aus der ersten Stufe in PC und PPP.
Bei beiden alternativen Umfangsströmungs-Kammern bildet eine erste Außenumfangsdichtung 88 den Außenrand der Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 oder 76. Eine zweite, innere Dichtung 90 unterteilt die Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 oder 76 in die erste Verarbeitungskammer 84 und die zweite Verarbeitungskammer 86. Die zweite Dichtung 90 erstreckt sich allgemein parallel zu der Drehachse der Kammeranordnung 74 oder 76; d. h. sie erstreckt sich quer zu der Umfangsströmung der Kammeranordnung 74 oder 76. Die zweite Dichtung 90 bildet einen Längsrand, der der ersten und der zweiten Verarbeitungskammer 84 und 86 gemeinsam ist.
Jede Verarbeitungskammer 84 und 86 dient als separate und klar abgegrenzte Trennkammer und wird daher als solche bezeichnet.
Bei jeder alternativen Umfangsströmungs-Kammer münden fünf Öffnungen 92/94/96/98/100 in die in Kammern unterteilten Bereiche, die in der Verarbeitungskammeranordnung 74 oder 76 gebildet sind. Die Öffnungen 92/94/96/98/100 sind nebeneinander entlang dem oberen Querrand der jeweiligen Kammer 84 und 86 angeordnet.
Die Öffnungen 92/94/96/98/100 sind sämtlich axial orientiert; d. h. ihre Achsen sind mit der Rotationsachse ausgefluchtet und quer zu der in Umfangsrichtung verlaufenden Flüssigkeitsströmungsbahn innerhalb der Kammeranordnung 74 oder 76 selber. Drei Öffnungen 92/94/96 bedienen die erste Kammer 84. Zwei Öffnungen 98/100 bedienen die zweite Kammer 86.
Bei beiden alternativen Umfangsströmungs-Kammeranordnungen 74 und 76 verbindet ein Versorgungsschlauch 102 (siehe 24), der an den Öffnungen 92/94/96/98/100 angebracht ist, die erste und die zweite Kammer 84 und 86 miteinander und mit Pumpen und sonstigen ortsfesten Bauelementen, die außerhalb der drehenden Elemente der Zentrifuge 78 vorgesehen sind.
Wie 21 zeigt, hält ein nichtdrehender (Omega Null) Halter 104 den oberen Bereich des Versorgungsschlauchs 102 in einer nichtdrehenden Position über den hängenden Trommel- und Becherelementen 80 und 82. Ein Halter 106 an dem Joch 85 dreht den Mittelbereich des Versorgungsschlauchs 102 mit einer ersten Geschwindigkeit (Omega Eins) um die hängenden Trommel- und Becherelemente 80 und 82. Ein weiterer Halter 108 (siehe 22) dreht das untere Ende des Versorgungsschlauchs 102 mit einer zweiten Geschwindigkeit, die das Doppelte der Omega-Eins-Geschwindigkeit ist (Omega-Zwei-Geschwindigkeit), mit der auch die hängenden Trommel- und Becherelemente 80 und 82 drehen. Wie bereits erwähnt, hält diese bekannte relative Drehung des Versorgungsschlauchs diesen unverdreht, und auf diese Weise wird die Notwendigkeit für drehende Dichtungen vermieden.
Bei Verwendung jeder der alternativen Umfangsströmungs-Kammeranordnungen 74 oder 76 beträgt die Zwei-Omega-Geschwindigkeit, mit der die hängenden Trommel- und Becherelemente 80 und 82 drehen, etwa 3400 U/min. Bei gegebenen Dimensionen des Trommel- und des Becherelements 80 und 82 entwickeln 3400 U/min ein Fliehkraftfeld von etwa 900 G entlang der Hoch-G-Wand 66 der Kammern 84 und 86.
A. Verarbeitungskammer der ersten Stufe
Bei der in den 16 und 17 gezeigten Ausführungsform weist die erste Öffnung 92 die vorher beschriebene PRP-Sammelöffnung auf (die mit 72 wie in den 11 bis 13 bezeichnet ist). Die zweite Öffnung 94 weist die vorher beschriebene WB-Einlaßöffnung auf (die mit 68 wie in den 11 bis 13 bezeichnet ist). Die dritte Öffnung 96 weist die vorher beschriebene RBC-Sammelöffnung auf (die mit 70 wie in den 11 bis 13 bezeichnet ist).
Eine dritte innere Dichtung 110 ist zwischen der PRP-Sammelöffnung 72 und der WB-Einlaßöffnung 68 positioniert. Die dritte Dichtung 110 weist einen ersten Bereich 112 auf, der allgemein parallel zu der zweiten inneren Dichtung 90 ist und sich somit über den in Umfangsrichtung verlaufenden WB-Strömungsweg erstreckt. Die dritte innere Dichtung 110 beschreibt dann einen Bogen in Form eines scharfen Knickbereichs 114 weg von der WB-Einlaßöffnung 68 in Richtung der WB-Umfangsströmung. Der Knickbereich 114 endet unter dem Einlaß der PRP-Sammelöffnung 72.
Eine vierte innere Dichtung 116 liegt zwischen der WB-Einlaßöffnung 68 und der RBC-Sammelöffnung 74. Die vierte Dichtung 116 hat einen ersten Bereich 118, der allgemein parallel zu der zweiten und der dritten inneren Dichtung 90 und 110 ist, so daß er sich quer zu der in Umfangsrichtung verlaufenden WB-Strömungsbahn erstreckt. Die vierte innere Dichtung 116 beschreibt dann einen Bogen in Form eines scharfen Knickbereichs 120 weg von der RBC-Sammelöffnung 74 in Richtung der WB-Umfangsströmung. Der Knickbereich 120 verläuft unter dem und jenseits des Knickbereichs 114 der dritten Dichtung 110. Er endet nahe dem Längsseitenrand der ersten Kammer 84, der dem Längsseitenrand gegenüberliegt, der durch die zweite innere Dichtung 90 gebildet ist.
Gemeinsam bilden die dritte und vierte innere Dichtung 110/116 einen WB-Einlaßkanal 122, der zuerst entlang der Drehachse verläuft (d. h. zwischen den ersten Bereichen 112/118 der beiden Dichtungen 110/116). Der WB-Einlaßkanal 122 beschreibt dann einen Bogen und mündet in Richtung der beabsichtigten Umfangsströmung innerhalb der ersten Kammer 84 (d. h. zwischen den Knickbereichen 114/120 der beiden Dichtungen 110/116).
Der WB-Einlaßkanal 122 leitet zuerst WB von der WB-Einlaßöffnung 68 in einer axialen Strömungsbahn weg. Er leitet dann WB in Umfangsrichtung direkt in die Umfangsströmungsbahn, wo die Trennung in RBC und PRP beginnt.
Die dritte innere Dichtung 110 bildet ebenfalls einen PRP-Sammelbereich 124 innerhalb der ersten Kammer 84 (d. h. zwischen der dritten Dichtung 110 und dem benachbarten oberen Bereich der ersten Außenumfangsdichtung 88).
Gemeinsam bilden die vierte innere Dichtung 116, die zweite innere Dichtung 90 und die unteren Bereiche der ersten Außenumfangsdichtung 88 einen RBC-Sammelkanal 126, der sich zuerst entlang der Drehachse erstreckt (d. h. zwischen der zweiten inneren Dichtung 90 und der vierten inneren Dichtung 116). Der RBC-Sammelkanal 126 beschreibt dann einen Bogen in einer Umfangsbahn und mündet nahe dem Ende der beabsichtigten WB-Umfangsströmungsbahn (d. h. zwischen dem Knickbereich 120 der vierten Dichtung 116 und dem unteren Bereich der Außenumfangsdichtung 88).
Bei der in den 18 und 19 gezeigten Ausführungsform weist die erste Öffnung 92 die RBC-Sammelöffnung auf (mit 70 wie in den 11 bis 13 bezeichnet). Die zweite Öffnung 94 weist die PRP-Sammelöffnung auf (mit 72 wie in den 11 bis 13 bezeichnet). Die dritte Öffnung 96 weist die WB-Einlaßöffnung auf (mit 68 wie in den 11 bis 13 bezeichnet).
Wie 18 zeigt, liegt eine dritte innere Dichtung 110 zwischen der PRP-Sammelöffnung 72 und der WB-Einlaßöffnung 68. Die Dichtung 110 hat einen ersten Bereich 112, der zu der zweiten inneren Dichtung 90 allgemein parallel ist. Sie beschreibt dann einen Bogen in Form eines scharfen Knickbereichs 114 weg von der WB-Einlaßöffnung 68 in Richtung der WB-Umfangsströmung. Der scharfe Knickbereich 114 endet unter dem Einlaß der PRP-Sammelöffnung 72.
Gemeinsam bilden die zweite und die dritte innere Dichtung 90 und 110 einen WB-Einlaßkanal 122 ähnlich dem WB-Einlaßkanal 122, der der in 16 gezeigten Kammer 84 zugeordnet ist, allerdings in einer anderen Position innerhalb der Kammer.
Wie 18 zeigt, liegt eine vierte innere Dichtung 116 zwischen der PRP-Sammelöffnung 72 und der RBC-Sammelöffnung 74. Die vierte Dichtung 116 hat einen ersten Bereich 118, der zu der zweiten und der dritten inneren Dichtung 90 und 110 allgemein parallel ist, so daß er über die Umfangsströmungsbahn verläuft. Die vierte innere Dichtung 116 beschreibt dann einen Bogen in Form eines scharfen Knickbereichs 120 weg von der PRP-Sammelöffnung 72 in Richtung der WB-Umfangsströmung. Sie endet nahe dem Längsseitenrand der ersten Kammer 84, der zu dem von der zweiten inneren Dichtung 90 gebildeten Längsseitenrand entgegengesetzt ist.
Gemeinsam bilden die vierte innere Dichtung 116 und die oberen Bereiche der ersten Außenumfangsdichtung 88 einen RBC-Sammelkanal 126 ähnlich dem RBC-Sammelkanal 126 von 16 mit der Ausnahme, daß er an der Oberseite der Kammer 84 anstatt an der Unterseite liegt.
Wie 18 zeigt, bilden ferner die dritte und die vierte innere Dichtung 110 und 116 gemeinsam einen PRP-Sammelbereich 124 in der ersten Kammer ähnlich dem PRP-Sammelbereich 124 von 16.
Die dynamischen Strömungsbedingungen in jeder alternativen Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 oder 76 sind die gleichen. Diese Bedingungen leiten PRP zu dem PRP-Sammelbereich 124, so daß es durch den Einlaß der PRP-Sammelöffnung 72 gesammelt wird.
Wie die 16 und 18 zeigen, leitet der WB-Einlaßkanal 122 WB direkt in die Umfangsströmungsbahn angrenzend an den PRP-Sammelbereich 124. Hier sind die radialen Strömungsraten von Plasma am größten, so daß Plättchen von der Grenzschicht abgehoben und in den PRP-Sammelbereich 124 eingebracht werden.
Der RBC-Sammelkanal 126 empfängt RBC an seinem offenen Ende und leitet die RBC von hier aus zu der RBC-Sammelöffnung 74. Wie die 16 und 18 zeigen, leitet der WB-Einlaßkanal 122 WB direkt in die Strömungsbahn an einem Ende der ersten Kammer 84, und der RBC-Sammelkanal 126 leitet RBC am entgegengesetzten Ende der Strömungsbahn nach außen.
In jeder alternativen Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74 und 76 (wie die 17 bzw. 19 zeigen) ist die Niedrig-G-Wand 64 der ersten Kammer 84 in Richtung zu der Hoch-G-Wand 66 nahe dem RBC-Sammelbereich versetzt.
Bei den speziellen gezeigten Ausführungsformen verjüngt sich die Niedrig-G-Wand 64 in die Kammer 84 in Richtung der WB-Umfangsströmung. Die Verjüngung verläuft von der zweiten inneren Dichtung 90 in Richtung zu dem entgegengesetzten Längsende der Kammer. 13 zeigt die verjüngte Niedrig-G-Wand 64 aus einer anderen Perspektive.
Die verjüngte Niedrig-G-Wand 64 weist in dem Bereich, in den der RBC-Sammelkanal 126 mündet, eine nach oben stufenförmige Barriere 128 oder einen Damm auf. Wie die 16 und 18 für ihre jeweilige Kammeranordnung zeigen, verläuft die aufwärts gestufte Barriere 128 von der Niedrig-G-Wand 64 über die gesamte Kammer 84.
Wie 13 aus einer anderen Perspektive am besten zeigt, erstreckt sich die aufwärts gestufte Barriere 128 in die RBC-Masse und bildet zwischen sich und der gegenüberstehenden Hoch-G-Wand 66 einen verengten Kanal 129. Der verengte Kanal 129 erlaubt RBC, die entlang der Hoch-G-Wand 66 anwesend sind, sich nach jenseits der Barriere 128 zu bewegen, um in dem RBC-Sammelkanal 126 gesammelt zu werden. Gleichzeitig blockiert die aufwärts gestufte Barriere 128 den Durchtritt des PRP daran vorbei, so daß das PRP innerhalb der dynamischen Strömungszustände gehalten wird, die zu dem PRP-Sammelbereich 124 führen.
Es können verschiedene Konfigurationen verwendet werden; bei einer bevorzugten Anordnung verjüngt sich die Niedrig-G-Wand 64 um etwa 2 mm in die Kammer 74, wo sie sich mit der Barriere 128 verbindet. Die Barriere 128 verläuft von dort unter einem Winkel von etwa 45° in Richtung zu der Hoch-G-Wand 66, wobei eine erhabene ebene Oberfläche gebildet wird. Der Kanal 129, der zwischen der ebenen Oberfläche und der Hoch-G-Wand 66 gebildet ist, hat eine radiale Tiefe von etwa 1 mm bis 2 mm und eine Länge in Umfangsrichtung von etwa 1 mm bis 2 mm.
Wie bereits beschrieben wurde (und wie 13 zeigt), erzeugt die Konfiguration der Niedrig-G-Wand 64 eine sehr schnelle Gegenströmung von Plasma aus dem RBC-Sammelbereich in Richtung zu dem PRP-Sammelbereich 124.
Die gewünschten Konturen für die Niedrig-G-Wand 64 der alternativen Kammeranordnungen 74 und 76 können an der äußeren Oberfläche des Trommelelements 82 vorgeformt sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die innere Oberfläche des Becherelements 82 in bezug auf die Drehachse isoradial.
Bei beiden alternativen Ausführungsformen (wie die 16 und 18 zeigen) ist außerdem der scharfe Knickbereich 120 des RBC-Sammelkanals 126 verjüngt. Aufgrund der Verjüngung präsentiert der Kanal 126 einen größeren Querschnitt dort, wo er in die Kammer 84 mündet, als dort, wo er sich mit dem axialen ersten Bereich 118 des RBC-Sammelkanals 126 verbindet. 13 zeigt diese Verjüngung aus einer anderen Perspektive. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Knickbereich 120 von einer Breite von 6,35 mm auf 3,18 mm (1/4 inch auf 1/8 inch).
Die Verjüngung des Knickbereichs 120 ist bevorzugt relativ zu der Verjüngung der Niedrig-G-Wand 64 so bemessen, daß die Querschnittsfläche des RBC-Sammelkanals 126 im wesentlichen konstant gehalten wird. Das hält den Fluidwiderstand in dem Kanal 126 relativ konstant, während gleichzeitig die verfügbaren Trenn- und Sammelflächen außerhalb des Kanals 126 maximiert werden. Die Verjüngung des Knickbereichs 120 erleichtert außerdem die Beseitigung von Luft aus dem Kanal 126 während des Primingvorgangs.
Wie die 16 und 18 am besten zeigen, verläuft eine Rampe 130 von der Hoch-G-Wand 66 über den PRP-Sammelbereich 124 bei jeder alternativen Kammeranordnung 74 und 76. Wie 24 aus einer anderen Perspektive zeigt, bildet die Rampe 130 einen sich verjüngenden Keil, der die Flüssigkeitsströmung zu der PRP-Sammelöffnung 72 drosselt. Wie 25 zeigt, bildet die Rampe 130 einen verengten Kanal 131 entlang der Niedrig-G-Wand 64, entlang welcher sich die PRP-Schicht erstreckt.
Bei der gezeigten Ausführungsform (siehe 22) erstreckt sich ein schwenkbarer Flügel 132 von einem Bereich des Trommelelements 82 und hängt darüber. Der Flügel 132 ist so vorgeformt, daß er die gewünschte Kontur der Rampe 130 präsentiert.
Wenn der Flügel nach unten geklappt ist (wie 22 in Vollinien zeigt), ist der Flügel 132 zwischen der gewählten Kammeranordnung 74/76 und dem umgebenden Becherelement 80 eingeschlossen. Der Flügel 132 drückt gegen die benachbarte flexible Wand der Kammeranordnung 74/76, die sich an seine Kontur anpaßt, um die Rampe 130 innerhalb der Kammer 84 zu bilden.
Wie die 25A bis 25C schematisch zeigen, lenkt die Rampe 130 den Flüssigkeitsstrom entlang der Hoch-G-Wand 66 um. Diese Strömungsumlenkung ändert die Orientierung der Grenzschicht 26 zwischen den RBC (die in den 25A, 25B und 25C schraffiert gezeigt sind) und dem PRP (das in den 25A, 25B und 25C klar gezeigt ist) innerhalb des PRP-Sammelbereichs 124. Die Rampe 130 zeigt die Grenzschicht 26 zur Ansicht durch eine Seitenwand der Kammeranordnung 74/76 über eine zugehörige Grenzschicht-Steuereinheit 134 (die in den 30 und 31 gezeigt ist).
Wie noch im einzelnen beschrieben wird, überwacht die Grenzschicht-Steuereinheit 134 die Position der Grenzschicht 26 an der Rampe 130. Die Blutströmung in der Trennzone wird auf der Basis von Informationen gesteuert, die am Ort der Grenzschicht erhalten werden, indem die Trennzone beobachtet wird.
Wie die 25A, 25B und 25C zeigen, kann die Position der Grenzschicht 26 an der Rampe 130 geändert werden durch Steuerung der relativen Strömungsraten von WB, RBC und PRP durch ihre jeweiligen Öffnungen 68/70/72. Die Steuereinheit 134 ändert die Rate, mit der PRP aus der Kammer 84 abgezogen wird, um die Grenzschicht 26 in einer vorgegebenen Position an der Rampe 26 zu halten (die 25B zeigt), und zwar weg von dem verengten Kanal 131, der zu der PRP-Sammelöffnung 72 führt.
Die Rampe 130 und die zugehörige Grenzschicht-Steuereinheit 134 hindern RBC, Leukocyten und Lymphocyten, die in der Grenzschicht 26 anwesend sind, an einem Eintritt in die PRP-Sammelöffnung 72. Das gesammelte PRP ist dadurch im wesentlichen frei von den übrigen Zellkomponenten, die in der Grenzschicht 26 anwesend sind.
B. Verarbeitungskammer der zweiten Stufe
Bei der Ausführungsform der in den 16/17 gezeigten Kammeranordnung bildet die vierte Öffnung 98 eine PPP-Sammelöffnung 136, und die fünfte Öffnung 100 bildet eine PRP-Einlaßöffnung 138. Bei der in den 18/19 gezeigten Ausführungsform gilt das Gegenteil: Die vierte Öffnung 98 bildet die PPP-Einlaßöffnung 138, und die fünfte Öffnung 100 bildet die PPP-Sammelöffnung 136.
Bei jeder Kammeranordnung 74/76 verbindet der Versorgungsschlauch 102 die PRP-Sammelöffnung 72 der ersten Kammer 84 mit der PRP-Einlaßöffnung 138 der zugehörigen zweiten Kammer 86. Die zweite Kammer 86 erhält dadurch PRP aus der ersten Kammer 84 zur weiteren Trennung in PPP und PC. Der Versorgungsschlauch 102 transportiert getrenntes PPP aus der zweiten Kammer 86 durch die zugehörige PPP-Sammelöffnung 136 ab. In jeder Anordnung 74/76 bleibt das PC in der zweiten Kammer 86 zurück, um später erneut in Suspension gebracht und gesammelt zu werden.
Bei den in den 16/17 und 18/19 gezeigten alternativen Ausführungsformen erstreckt sich eine fünfte innere Dichtung 140 zwischen der PRP-Einlaßöffnung 138 und der PPP-Sammelöffnung 136. Die fünfte Dichtung 140 umfaßt einen ersten Bereich 142, der allgemein parallel zu der zweiten Dichtung 90 ist, so daß er sich über die Umfangsströmungsbahn erstreckt. Die fünfte innere Dichtung 140 beschreibt dann einen Bogen in Form eines scharfen Knickbereichs 144 weg von der PRP-Einlaßöffnung 138 in Richtung der PRP-Umfangsströmung innerhalb der zweiten Kammer 86. Der Knickbereich 144 endet nahe dem Längsseitenrand der zweiten Kammer 86, der dem Längsseitenrand gegenüberliegt, der durch die zweite innere Dichtung 90 gebildet ist.
Bei der Ausführungsform der 16/17 bilden die fünfte innere Dichtung 140, die zweite innere Dichtung 90 und die unteren Bereiche der ersten Außenranddichtung 88 gemeinsam einen PPP-Sammelkanal 146, der zuerst längs der Drehachse (d. h. zwischen der zweiten inneren Dichtung 90 und der fünften inneren Dichtung 140) verläuft und dann auf einer Umfangsbahn einen Bogen beschreibt und nahe dem Ende der beabsichtigten PRP-Umfangsströmungsbahn mündet (d. h. zwischen dem Knickbereich 144 der fünften Dichtung 140 und dem unteren Bereich der Außenumfangsdichtung 88). Der PPP-Sammelkanal 146 erhält PPP an seinem offenen Ende und leitet das PPP von dort zu der PPP-Sammelöffnung 136.
Bei der Ausführungsform der 18/19 ist ein gleichartiger PPP-Sammelkanal 146 zwischen der fünften inneren Dichtung 140 und dem oberen Bereich der Außenumfangsdichtung 88 gebildet.
Bei jeder alternativen Umfangsströmungs-Kammeranordnung 74/76 wird PRP, das in die zweite Kammer 86 durch die PRP-Einlaßöffnung 138 eintritt, dazu gebracht, zuerst in einer axialen Bahn von der axial orientierten PRP-Einlaßöffnung 138 längs der axial verlaufenden fünften Dichtung 140 zu strömen. Die Strömungsrichtung des PRP biegt dann in eine Umfangsbahn weg von der fünften Dichtung 140 ab in Richtung zu dem entgegengesetzten Längsseitenrand.
Die während der Rotation der Kammer erzeugten Fliehkräfte trennen das PRP in PC und PPP. Das dichtere PC scheidet sich in eine Schicht ab, die entlang der Hoch-G-Wand 66 verläuft. Das weniger dichte PPP wird zu der Niedrig-G-Wand 64 hin verdrängt, um durch den PPP-Sammelkanal 146 gesammelt zu werden.
Der Erfinder hat entdeckt, daß die Einleitung von PRP entlang einer Axialströmungsbahn parallel zu der Rotationsachse in eine Umfangsströmungsbahn um die Rotationsachse herum einen turbulenzfreien Wirbelbereich 148, der als Taylorsche Säule bezeichnet wird, am Auslaß der PRP-Einlaßöffnung 138 erzeugt, wie 26 zeigt.
Der Wirbelbereich 148 zirkuliert um eine Achse, die mit der Achse der PRP-Einlaßöffnung 138 ausgerichtet ist. Der Wirbelbereich 148 erstreckt sich von dem Auslaß der Öffnung 138 in Längsrichtung quer über die Umfangsströmungsbahn der Kammer 86. Wie 26 zeigt, zirkuliert der Wirbelbereich 148 das PRP um seine Achse und leitet es in die gewünschte Umfangsströmungsbahn innerhalb der Kammer 86.
Innerhalb des Wirbelbereichs 148 nimmt die axiale Strömungsgeschwindigkeit auf allgemein lineare Weise über die Umfangsströmungsbahn der Kammer 86 ab. Dies erfolgt, während die axiale Flüssigkeitsströmung, die in die Kammer 86 eintritt, gleichmäßig in eine Umfangsströmung perfundiert, die in die Trennzone eintritt.
Ein gleichartiger Wirbelbereich 148 bildet sich an dem entgegengesetzten Längsende der zweiten Kammer 86 am Eintritt zu dem PPP-Sammelkanal 146 aus, wie 26 ebenfalls zeigt.
Der Wirbelbereich 148, der am Auslaß der PRP-Einlaßöffnung 138 erzeugt wird, verteilt PRP gleichförmig in der gewünschten Umfangsströmungsbahn in das Fliehkraftfeld. Das eintretende PRP wird daher auf maximale Weise den Wirkungen des Flieh kraftfelds über die wirksame Oberfläche der zweiten Kammer 86 ausgesetzt. Dabei resultiert die maximal mögliche Trennung von PC von dem eintretenden PRP.
Es ist zu beachten, daß auch in der ersten Kammer 84 gleichartige Strömungsbedingungen mit Wirbelbereich 148 ausgebildet werden, wobei Flüssigkeit in die ausgebildete Umfangsströmungsbahn durch eine axiale Strömungsbahn eintritt oder sie verläßt. Wie 26 zeigt, bildet sich dadurch ein Zustand eines Wirbelbereichs 148 an dem Eintritt des WB-Einlaßkanals 122 aus. Ein anderer Zustand eines Wirbelbereichs 148 bildet sich an dem entgegengesetzten Längsende am Eingang des RBC-Sammelkanals 126 aus.
Bei beiden alternativen Kammeranordnungen 74/76 (wie die 17 und 19 zeigen) verjüngt sich die Niedrig-G-Wand 64 bevorzugt in die zweite Kammer 86 in Richtung der PRP-Umfangsströmung. Die Verjüngung schreitet von der zweiten inneren Dichtung 90 zu dem entgegengesetzten Längsende der zweiten Kammer 86 fort.
Ebenfalls bei beiden alternativen Kammeranordnungen 74/76 (wie die 16 und 18 zeigen) ist der in Umfangsrichtung verlaufende Abschnitt des zugehörigen PPP-Sammelkanals 146 verjüngt. Aufgrund der Verjüngung bietet der Abschnitt dort, wo er in die zweite Kammer mündet, einen größeren Querschnitt als dort, wo er sich mit dem axialen Bereich des PPP-Sammelkanals 146 vereinigt. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Abschnitt von einer Breite von etwa 6,35 mm auf 3,18 mm (1/4 inch auf 1/8 inch).
Ebenso wie die Verjüngung des Knickbereichs 120 ist die Verjüngung des Umfangsabschnitts des PPP-Sammelabschnitts 146 bevorzugt relativ zu der Verjüngung der Niedrig-G-Wand 64 so bemessen, daß die Querschnittsfläche des PPP-Sammelkanals 146 im wesentlichen konstantgehalten wird. Dadurch wird der Fluidwiderstand innerhalb des Kanals 146 relativ konstantgehalten. Die Verjüngung des Umfangsabschnitts des PPP-Sammelkanals 146 erleichtert auch das Entfernen von Luft aus dem Kanal 146 beim Priming.

Die Dimensionen der verschiedenen Bereiche, die in der Verarbeitungskammer erzeugt werden, können natürlich je nach den Zielen der Verarbeitung veränderlich sein. Die Tabelle 2 zeigt die verschiedenen Dimensionen einer repräsentativen Ausführungsform einer Verarbeitungskammer des Typs, wie er in den 16/17 oder 18/19 gezeigt ist. Die Dimensionen A bis F, auf die in der Tabelle 2 Bezug genommen wird, gelten für die jeweiligen Kammeranordnungen in den 16 und 18. TABELLE 2

Gesamtlänge (A):	19-1/2 inch
Gesamthöhe (B):	2-13/16 inch
Verarbeitungskammer erste Stufe
Länge (C):	10-1/8 inch
Breite (D):	2-3/8 inch
max. radiale Tiefe im Gebrauch:	4 mm
Verarbeitungskammer zweite Stufe
Länge (E):	8-13/16 inch
Breite (F):	2-3/8 inch
max. radiale Tiefe im Gebrauch:	4 mm
Abstand zwischen Öffnungen
(Mittellinie zu Mittellinie):	3/8 inch

(Anmerkung: 1 inch = 25,4 mm)

III. SYSTEME, DIE DIE UMFANGSSTRÖMUNGSKAMMER MIT ERHÖHTER AUSBEUTE ZUM TRENNEN UND SAMMELN VON PLÄTTCHEN NUTZEN
Die Zweistufen-Umfangsströmungskammern, die entweder in den 16/17 oder 18/19 gezeigt sind, können genutzt werden, um eine kontinuierliche Plättchensammlung auszuführen. Die Kammern können gemeinsam entweder mit einem System 150, das eine Phlebotomienadel verwendet (wie 27 zeigt), oder mit einem System 152, das zwei Phlebotomienadeln verwendet (wie 28 zeigt), verwendet werden.
Bei jedem System wird der Sammelvorgang durch eine zugehörige Verarbeitungssteuerung 154 im höchstmöglichen Maß automatisiert.
A. Einzelnadel-Plättchensammelsystem mit erhöhter Ausbeute
Das in 27 gezeigte Plättchensammelsystem 150 verwendet eine Einzellumen-Phlebotomienadel 156. 21 zeigt allgemein dieses Einzelnadelsystem 150, wenn es zur Verwendung an der Zentrifuge 78 angebracht ist.
Die Verarbeitungssteuerung 154 betätigt das Einzelnadelsystem 150 in einem Entnahmezyklus und einem Rückführzyklus.
Während des Entnahmezyklus fördert die Steuerung 154 das Spender-Vollblut bzw. Spender-WB durch die Nadel 156 zu einer ausgewählten der Verarbeitungskammeranordnungen 74/76. Dort wird das WB durch Zentrifugieren in RBC, PC und PPP getrennt.
Während des Rückführzyklus führt die Steuerung 154 RBC und PPP zum Spender durch die Nadel 156 zurück, während gleichzeitig die Trennung in der gewählten Verarbeitungskammeranordnung 74/76 ohne Unterbrechung fortgesetzt wird. Das geerntete PC wird zur Langzeitlagerung zurückbehalten. Falls gewünscht, kann das gesamte oder ein Teil des PPP ebenfalls zur Lagerung zurückbehalten werden.
Das System 150 weist ein Entnahmereservoir 158 auf, das während des Entnahmezyklus eine Menge des Spender-WB sammelt. Das System 150 weist ferner ein Rückführreservoir 160 auf, in dem eine Menge an RBC gesammelt wird, um während des Rückführzyklus periodisch zum Spender rückgeführt zu werden.
Verarbeitungsbehälter, die dem System 150 zugeordnet sind, umfassen einen Behälter 162, der Antikoagulanz zum Gebrauch während des Verfahrens enthält, und einen Behälter 164, der Kochsalzlösung zur Verwendung beim Priming und beim Ausspülen von Luft aus dem System 150 vor dem Verfahren enthält. Das System weist ferner Sammelbehälter 166 zur Aufnahme von PC (und fakultativ PPP) zur Lagerung auf.
Wenn die Steuerung 154 das System 150 im Entnahmezyklus betreibt, leitet eine erste Zweigleitung 168 WB von der Nadel 156 zu dem Entnahmereservoir 158, und zwar im Zusammenwirken mit der Entnahmepumpstation 170 und einer Klemme 172. Eine Zusatzzweigleitung 174 gibt Antikoagulanz an die WB-Strömung im Zusammenwirken mit einer Antikoagulanz-Pumpstation 176 ab.
Eine zweite Zweigleitung 178 transportiert das WB aus dem Entnahmereservoir 158 zu der WB-Einlaßöffnung 68 der gewählten Verarbeitungskammeranordnung 74/76 im Zusammenwirken mit der WB-Einlaßpumpstation 180. Die Entnahmepumpstation 170 arbeitet mit einer höheren Durchflußrate (beispielsweise mit 100 ml/min) als die WB-Einlaßpumpstation 180, die kontinuierlich (beispielsweise mit 50 ml/min) arbeitet.
Die Verarbeitungssteuerung 154 umfaßt eine erste Waage 182, die das Gewichtsvolumen von WB überwacht, das in dem Entnahmereservoir 158 gesammelt wird. Die erste Waage 182 betätigt intermittierend die Entnahmepumpstation 170, um in dem Entnahmereservoir 158 ein gewünschtes Gewichtsvolumen an WB aufrechtzuerhalten.
Wenn das gewünschte WB-Volumen in dem Entnahmereservoir 158 vorhanden ist, wird die WB-Einlaßpumpstation 180 aktiviert und fördert kontinuierlich WB in die gewählte Verarbeitungskammeranordnung 74/76.
Die Entnahmepumpstation 170 fährt fort, während des Entnahmezyklus in Abhängigkeit von der Waage 182 periodisch zu arbeiten, um das gewünschte Gewichtsvolumen an WB in dem Entnahmereservoir 158 zu unterhalten.
Das WB tritt in die Kammer 84 der ersten Stufe ein, in der es in RBC und PRP getrennt wird. Dieser Trennvorgang ist bereits beschrieben worden.
Eine dritte Zweigleitung 184 entnimmt im Zusammenwirken mit der Plasmapumpstation 186 das PRP aus der PRP-Sammelöffnung der ersten Verarbeitungskammer 84. Die dritte Zweigleitung 184 transportiert das PRP zu der PRP-Einlaßöffnung 138 der zweiten Verarbeitungskammer 86. Dort wird das PRP weiter in PC und PPP getrennt. Dieser Trennvorgang ist bereits beschrieben worden.
Wie noch im einzelnen erläutert wird, überwacht die Verarbeitungssteuerung 154 die Position der Grenzschicht an der Rampe 130 über die Grenzschichtsteuerung 134. Die Steuerung 154 betätigt die Plasmapumpstation 186, um die maximale Rate der verstellbaren Plasmapumpstation 186 (z. B. 25 ml/min) niedriger als die WB-Einlaßpumpstation 180 zu halten.
Eine vierte Zweigleitung 188 transportiert die RBC aus der RBC-Sammelöffnung 74 der Verarbeitungskammer 84 der ersten Stufe. Die vierte Zweigleitung 188 führt zu dem Rückführreservoir 160.
Die Verarbeitungssteuerung 154 hat eine zweite Waage 190, die das Gewichtsvolumen an RBC in dem Rückführreservoir 160 überwacht. Wenn ein vorher gewähltes Gewichtsvolumen vorhanden ist, schaltet die Steuerung 154 den Betrieb des Systems 150 von seinem Entnahmezyklus in seinen Rückführzyklus um.
Im Rückführzyklus stoppt die Steuerung 154 die Entnahmepumpstation 170 und startet eine Rückführpumpstation 192. Eine fünfte Zweigleitung 194, die der Rückführpumpstation 192 zugeordnet ist, transportiert RBC aus dem Rückführreservoir 160 zu der Nadel 156.
Während des Rückführzyklus hält dabei die Steuerung 154 die WB-Einlaßpumpstation 180 und die Plasmapumpstation 186 in Betrieb, um das in dem Entnahmereservoir 158 gepoolte WB kontinuierlich durch die erste Verarbeitungskammer 84 zu verarbeiten.
Während des Entnahme- und des Rückführzyklus tritt PRP in die PRP-Einlaßöffnung 138 der Verarbeitungskammer 86 der zweiten Stufe ein. Das PPP tritt an der PPP- Sammelöffnung 136 der Verarbeitungskammer der zweiten Stufe durch eine sechste Zweigleitung 196 aus und gelangt in das Rückführreservoir 160, wo es sich mit den dort gepolten RBC vereinigt.
Alternativ kann durch Schließen der Klemme 198A und Öffnen der Klemme 198B das PPP durch eine siebte Zweigleitung 200 zu einem oder mehreren Sammelbehältern 166 gefördert werden.
Nach einem Prozeß wird das in der zweiten Verarbeitungskammer 86 gesammelte PC durch die siebte Zweigleitung 200 zur Lagerung einem oder mehreren Sammelbehältern 166 zugeführt.
B. Doppelnadel-Plättchensammelsystem
Das in 28 gezeigte Plättchensammelsystem 152 verwendet zwei Einzellumen-Phlebotomienadeln 202A und 202B, um allgemein die gleichen Verarbeitungsergebnisse wie das in 27 gezeigte Einzelnadelsystem 150 zu erhalten. Elemente, die beiden Systemen 150 und 152 gemeinsam sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die zugehörige Verarbeitungssteuerung 154 betreibt das System 152 in einem kontinuierlichen Zyklus, in dem das Spendervollblut kontinuierlich durch die Nadel 202A der gewählten Verarbeitungskammeranordnung 74/76 zugeführt wird, um in RBC, PC und PPP getrennt zu werden, während RBC und PPP durch die Nadel 202B kontinuierlich zum Spender rückgeleitet werden.
Wie bei dem Einzelnadelsystem 150 wird das geerntete PC für die Langzeitaufbewahrung zurückbehalten. Falls gewünscht, kann das gesamte PPP oder ein Teil davon für die Aufbewahrung vom Spender weggeleitet werden.
Wie bei dem Einzelnadelsystem 150 umfassen die Verarbeitungsbehälter, die dem Doppelnadelsystem 152 zugeordnet sind, einen Behälter 162, der Antikoagulanz ent hält, und einen Behälter 164, der Kochsalzlösung enthält, die für das Priming und zum Ausspülen von Luft aus dem System 152 dient.
Das System 152 hat ferner gleichartige Sammelbehälter 166 zur Aufnahme von PC (und fakultativ PPP) für die Lagerung.
Gesteuert durch die Steuerung 154 leitet eine erste Zweigleitung 204 WB von der Nael 202A zu der WB-Einlaßöffnung 68 der Verarbeitungskammer 84 der ersten Stufe im Zusammenwirken mit der WB-Einlaßpumpstation 206, die kontinuierlich beispielsweise mit 50 ml/min arbeitet. Eine Hilfszweigleitung 174 gibt im Zusammenwirken mit einer Antikoagulanz-Pumpstation 176 Antikoagulanz an den WB-Strom ab.
Das WB tritt in die erste Verarbeitungskammer 84 ein und füllt sie, wie das vorher beschrieben wurde, und dort trennen Fliehkräfte, die während der Rotation der gewählten Kammeranordnung 74/76 erzeugt werden, das WB in RBC und PRP.
Eine zweite Zweigleitung 208 entnimmt im Zusammenwirken mit der Plasmapumpstation 210 die PRP-Schicht aus der PRP-Sammelöffnung 72 der Verarbeitungskammer 84 der ersten Stufe und transportiert das PRP zu der PRP-Einlaßöffnung 138 der Verarbeitungskammer 86 der zweiten Stufe, wo es weiter in PC und PPP getrennt wird.
Die Verarbeitungssteuerung 154 überwacht die Position der Grenzschicht an der Rampe 130 und ändert die Geschwindigkeit der Plasmapumpstation 210 (unter Verwendung der Grenzschichtsteuerung 134, die noch im einzelnen beschrieben wird), um die Grenzschicht 26 an einer vorgegebenen Stelle an der Rampe 130 zu halten. Wie bereits beschrieben wurde, hält die Steuerung 154 die maximale Rate der verstellbaren Plasmapumpstation 210 (beispielsweise 25 ml/min) niedriger als diejenige der WB-Einlaßpumpstation 206.
Eine dritte Zweigleitung 212 transportiert die RBC von der RBC-Sammelöffnung 70 der Verarbeitungskammer 84 der ersten Stufe. Die dritte Zweigleitung 212 führt zu der Nadel 202B.
Das PPP tritt aus der PPP-Sammelöffnung 136 der Verarbeitungskammer 86 der zweiten Stufe durch eine vierte Zweigleitung 214 aus, die sich mit der dritten Zweigleitung 212 (die RBC führt) vereinigt, die zu der Nadel 202B führt. Alternativ kann durch Schließen der Klemme 216A und Öffnen der Klemme 216B das PPP durch eine fünfte Zweigleitung 218 einem oder mehreren Sammelbehältern 166 zugeführt werden.
Nach einem Ablauf wird das in der zweiten Verarbeitungskammer 86 gesammelte PC durch die fünfte Zweigleitung 218 zu einem oder mehreren Sammelbehältern 166 überführt, um gelagert zu werden.
C. Verstärkte Plättchentrennung durch Kreislaufrückführung von Plasma
Sowohl das Einzelnadel- als auch das Doppelnadelsystem 150 und 152 (die in den 27 bzw. 28 gezeigt sind) haben eine Kreislaufrückführungs- bzw. Rezirkulations-Zweigleitung 220 und eine zugehörige Rezirkulationspumpstation 222. Die Verarbeitungssteuerung 154 hat ein Rezirkulations-Steuersystem 224, das die Pumpstation 222 betätigt, um einen Anteil des PRP, das aus der PRP-Sammelöffnung 72 der ersten Verarbeitungskammer 84 austritt, zu transportieren und mit dem WB erneut zu vermischen, das in die WB-Einlaßöffnung 68 der ersten Verarbeitungskammer 84 eintritt.
Das Steuersystem 224 kann die Kreislaufrückführung von PRP auf verschiedene Weise steuern.
Wie 29 zeigt, weist das Kreislaufrückführungs-Steuersystem 224 einen Sensor 226 auf, der die Durchflußrate erfaßt, mit der PRP aus der ersten Verarbeitungskammer 84 austritt, und zwar unter Steuerung durch die Pumpstation 186 (im Fall des Einzelnadelsystems 150) oder der Pumpstation 210 (für das Doppelnadelsystem 152). Wie noch im einzelnen erläutert wird, wird diese Durchflußrate ihrerseits durch die Grenzschichtsteuerung 134 gesteuert.
Das Kreislaufrückführungs-Steuersystem 224 verwendet einen Vergleicher 228, der die erfaßte PRP-Durchflußrate mit einer vorgegebenen Soll-Durchflußrate vergleicht. Wenn die erfaßte Rate geringer als die Soll-Durchflußrate ist, gibt der Vergleicher 228 ein Signal zur Erhöhung der Rate ab, mit der die Kreislaufrückführungs-Pumpstation 222 arbeitet. Und wenn die erfaßte Rate höher als die Soll-Durchflußrate ist, gibt der Vergleicher 228 ein Signal ab, um die Rate zu verringern, mit der die Kreislaufrückführungs-Pumpstation 222 arbeitet. Auf diese Weise hält der Vergleicher 228 die PRP-Durchflußrate auf der Soll-Durchflußrate.
Die gewünschte PRP-Abgaberate ist vorgewählt, um in der ersten Kammer 84 die Verarbeitungsbedingungen herzustellen, die die Konzentration von Plättchen in dem PRP-Strom maximieren.
Die gewünschte Kreislaufrückführungsrate basiert auf der radialen Strömungsrate von Plasma, die in dem Bereich gewünscht wird, in dem PRP gesammelt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die Förderrate der Kreislaufrückführungspumpe 22 als Prozentsatz (%_RE) der Förderrate der Vollblut-Einlaßpumpe 180/206 aufrechterhalten und ist wie folgt bestimmt: %RE = K·Hct – 100,wobei
Hct = Hämatokrit des Spendervollbluts, vor dem Spenden gemessen, und
K = Verdünnungsfaktor, der das Antikoagulanzvolumen und weitere Verdünnungsflüssigkeiten (wie Kochsalzlösung) berücksichtigt, die dem Spendervollblut vor der Trennung zugesetzt werden.
Gemäß diesem Aspekt wird die Förderrate der Kreislaufrückführungspumpe 22 auf dem vorbestimmten Prozentsatz (%_RE) der Förderrate der Vollblut-Einlaßpumpe 180/206 gehalten, um einen Oberflächen-Hämatokrit von etwa 30% bis 35% in dem Eintrittsbereich R_e aufrechtzuerhalten. Es wird davon ausgegangen, daß der bevorzugte Oberflächen-Hämatokrit im Eintrittsbereich R_e etwa 32% ist.
Dadurch, daß der Oberflächen-Hämatokrit im Eintrittsbereich R_e in dem gewünschten Bereich gehalten wird, wird eine optimale Trennung der RBC von PRP erreicht, so daß der radiale Plasmastrom in diesem Bereich optimiert wird. Wenn der Oberflächen-Hämatokrit den vorbestimmten Bereich überschreitet, nimmt die radiale Plasmaströmung in dem Eintrittsbereich R_e ab. Wenn der Oberflächen-Hämatokrit unter den vorbestimmten Bereich sinkt, steigt die Radialströmung von PRP ausreichend an, um kleine RBC und Leukozyten in das PRP einzutragen.
Der Wert des Verdünnungsfaktors K kann sich je nach den Betriebsbedingungen ändern. Der Erfinder hat festgestellt, daß K = 2,8, wenn ACD-Antikoagulanz zugefügt wird, um etwa 9% des Vollblut-Eintrittsvolumens zu bilden, und eine Kochsalzlösung-Verdünnungsflüssigkeit in einer Menge zugeführt wird, die etwa 4% des Körpervolumens des Spenders ist (d. h. 200 ml Kochsalzlösung je 5000 ml Körpervolumen).
Bei einer alternativen Anordnung (die in 29 in Strichlinien gezeigt ist) rezirkuliert das Kreislaufrückführungs-Steuersystem 224 PPP anstelle von PRP auf der Basis von %_RE, wie oben ermittelt wurde.
Bei dieser Anordnung verwendet das System 224 eine Kreislaufrückführungs-Zweigleitung 230 und eine zugehörige Pumpstation 232, die abstromseitig von der zweiten Verarbeitungskammer 86 liegt. Der Vergleicher steuert die Pumpstation 232 auf eine der soeben beschriebenen Weisen, um PPP, das aus der zweiten Kammer 86 austritt, mit dem ankommenden WB zu vermischen, das in die erste Kammer 84 eintritt.
Durch Vermischen von PRP (oder PPP) mit dem in die erste Verarbeitungskammer 84 eintretenden WB, um den Oberflächen-Hämatokrit in dem Eintrittsbereich R_e zu steuern, steigt die Geschwindigkeit, mit der Erythrozyten sich in Abhängigkeit von der Fliehkraft in Richtung der Hoch-G-Wand 66 absetzen. Dadurch wird wiederum die radiale Geschwindigkeit erhöht, mit der Plasma durch die Grenzschicht 26 zu der Niedrig-G-Wand 64 hin verdrängt wird. Die erhöhten Plasmageschwindigkeiten durch die Grenzschicht 26 eluieren Plättchen aus der Grenzschicht 26. Als Ergebnis lagern sich weniger Plättchen an der Grenzschicht 26 ab.
Beispiel 2
Eine Untersuchung bewertete eine Zweistufen-Trennkammer 74 wie die in 16 gezeigte bei einem Plättchensammelverfahren von einem gesunden menschlichen Spender. Die Kammer 74 war Teil eines Doppelnadelsystems 152 von der Art, wie es in 28 gezeigt ist. Das System 152 rezirkulierte PRP auf die in 28 gezeigte Weise, um einen Hämatokrit von 32,1% in dem PRP-Sammelbereich 124 der Kammer 74 zu erzielen.
Bei dieser Untersuchung war die Niedrig-G-Wand 64 der Kammer 84 der ersten Stufe nicht in Richtung der Umfangsströmung aus dem PRP-Sammelbereich 124 verjüngt. Die Niedrig-G-Wand 64 war entlang der Umfangsströmungsbahn in der Kammer 84 der ersten Stufe isoradial mit Ausnahme der Anwesenheit einer RBC-Barriere 128, die sich stufenförmig über den RBC-Sammelkanal in die Kammer erstreckte, wie 17 zeigt. Die Niedrig-G-Wand 64 war entlang der gesamten Umfangsströmungsbahn der zweiten Kammer 86 isoradial.
35A zeigt die Plättchenzahl, die in dem PRP über die Zeit während des 45 min dauernden Verfahrens in Stichproben gezählt wurde (in 1000 Plättchen/μl). Wie dort zu sehen ist, war die Plättchenzahl nach einer Verfahrensdauer von 6 min 173; nach 10 min war die Plättchenzahl 304, und nach 20 min stabilisierte sich die Plättchenzahl bei 363.
35B zeigt die physische Größe der in dem PRP gesammelten Plättchen, ausgedrückt als mittleres Plättchenvolumen (in Femoliter), das während des Verfahrens ermittelt wurde. Wie dort gezeigt ist, war nach einer Verfahrensdauer von 6 min die mittlere Plättchengröße 6,6; nach 20 min erhöhte sich die mittlere Plättchengröße auf 7,5; und am Ende des Verfahrens war die mittlere Plättchengröße 8,2. Eine Untersuchung der Größenverteilung des gesammelten PC zeigte, daß etwa 3% der gesammelten Plättchen größer als 30 Femoliter war (d. h. daß dies sehr große Plättchen waren).
Der Plättchenüberführungs-Wirkungsgsrad in der Kammer 84 der ersten Stufe (d. h. der Prozentsatz verfügbarer Plättchen, die in die Kammer 84 der ersten Stufe eintraten und die letztlich in dem PRP gesammelt wurden) war 93,8%. Anders ausgedrückt, es wurden in der Kammer 84 der ersten Stufe nur 6,2% der in der ersten Kammer 84 verfügbaren Plättchen nicht gesammelt.
Der Plättchenüberführungs-Wirkungsgrad in der Kammer 86 der zweiten Stufe (d. h. der Prozentsatz verfügbarer Plättchen in dem PRP, die in die Kammer der zweiten Stufe 86 eintraten und letztlich als PC gesammelt wurden) war 99%. Anders ausgedrückt, es wurden in der Kammer 86 der zweiten Stufe nur 1% der in dem PRP in der Kammer 86 der zweiten Stufe anwesenden Plättchen nicht gesammelt.
Der Gesamtplättchensammel-Wirkungsgrad der Kammer war etwa 81%, was bedeutet, daß etwa 81% der Plättchen in dem verarbeiteten Vollblut letztlich gesammelt wurden. Das ist eine deutlich höhere Menge, als sie durch herkömmliches Verarbeiten verfügbar gemacht werden kann. Demgegenüber ist der vergleichbare Gesamtplättchensammel-Wirkungsgrad für die Zweistufenkammer der CS-3000^® Zentrifuge etwa 50%.
Diese Untersuchung zeigt die erhöhten Trennwirkungsgrade, die bei den Kammern und Systemen resultieren, die Merkmale der Erfindung verkörpern.
Beispiel 3
Eine andere Untersuchung bewertete eine Zweistufen-Trennkammer ähnlich der von Beispiel 2 bei einem Plättchensammelverfahren an einem gesunden menschlichen Spender. Wie in Beispiel 2 wurde ein Doppelnadelsystem verwendet. Das System rezirkulierte PRP, um einen Einlaß-Hämatokrit von 34,3% zu erreichen.
Bei dieser Untersuchung war die Niedrig-G-Wand 64 der Kammer 84 der ersten Stufe in Richtung der Umfangsströmung von dem PRP-Sammelbereich 124 verjüngt wie die in 17 gezeigte. Die Niedrig-G-Wand 64 wies außerdem eine RBC-Barriere 128 wie die in 17 gezeigte auf. Die Niedrig-G-Wand 64 war außerdem entlang der gesamten Umfangsströmungsbahn der zweiten Kammer 86 verjüngt.
36A zeigt die Plättchenzahl, die in dem PRP über die Zeit während des 45 min dauernden Vorgangs gewonnen wurde (in 1000 Plättchen/μl). Wie gezeigt ist, wurde in den ersten 5 min des Verfahrens eine Plättchenzahl von 300 erreicht. Die Plättchenzahl erreichte mit 331 nach 21 min ihr Maximum. Am Ende des Vorgangs war die Plättchenzahl 302.
36B zeigt die physische Größe der in dem PRP gesammelten Plättchen, ausgedrückt als mittleres Plättchenvolumen (in Femoliter), das während des Verfahrens gewonnen wurde. Wie dort gezeigt wird, war nach einer Verfahrensdauer von nur 5 min die mittlere Plättchengröße 8,6, und auf diesem Wert blieb sie praktisch während des gesamten restlichen Verfahrens. Eine Untersuchung der Größenverteilung des gesammelten PC zeigte, daß etwa 8,5% der gesammelten Plättchen größer als 30 Femoliter waren.
Die zweite Untersuchung ging ebenfalls mit größeren Sammelwirkungsgraden einher.
Der Plättchenüberführungs-Wirkungsgrad in der Kammer 84 der ersten Stufe (d. h. der Prozentsatz von verfügbaren Plättchen, die letztlich in dem PRP gesammelt wurden) war 99,2%. Anders ausgedrückt, es konnte nur weniger als 1% der verfügbaren Plättchen in der Kammer 84 der ersten Stufe nicht gesammelt werden.
Der Plättchenüberführungs-Wirkungsgrad in der Kammer 86 der zweiten Stufe (d. h. der Prozentsatz verfügbarer Plättchen in dem PRP, die letztlich als PC gesammelt wurden) war 99,7%. Anders ausgedrückt, es sammelte die Kammer 86 der zweiten Stufe nahezu sämtliche in dem PRP anwesenden Plättchen.
Der Plättchensammel-Gesamtwirkungsgrad der Kammer war 85,3%.
Diese Untersuchung demonstriert wiederum die gesteigerten Trennwirkungsgrade, die durch die Erfindung erzielbar sind.
Die Untersuchung zeigt ferner die Auswirkung, die die verjüngte Niedrig-G-Wand bei der Freisetzung einer größeren Anzahl Plättchen in den PRP-Strom hat. Die Auswirkung ist praktisch augenblicklich. Nach nur 5 min bei der zweiten Untersuchung war die Plättchenzahl mit derjenigen vergleichbar, die nach 10 min bei der zweiten Untersuchung angetroffen wurde.
Diese Untersuchung demonstriert auch die Auswirkung, die die verjüngte Niedrig-G-Wand bei der Freisetzung von größeren Plättchen in den PRP-Strom hat. Diese Wirkung ist ebenfalls praktisch augenblicklich. Nach den ersten 5 min des Verfahrens war die mittlere Plättchengröße mit derjenigen vergleichbar, die bei der zweiten Untersuchung nach 30 min angetroffen wurde, was bedeutet, daß die größeren Plättchen bereits gesammelt wurden. Bei der zweiten Untersuchung wurden nahezu dreimal mehr Plättchen sehr großer physischer Größe (d. h. über 30 Femoliter) als bei der ersten Untersuchung gesammelt.
IV. GRENZSCHICHT-STEUERSYSTEME FÜR DIE UMFANGSSTRÖMUNGSKAMMERN MIT ERHÖHTER AUSBEUTE
Die 30 bis 34 zeigen die Einzelheiten eines alternativen Grenzschicht-Steuersystems 234, das in Verbindung mit entweder dem Einzelnadel- oder dem Doppelnadelsystem 150 oder 152, die bereits beschrieben wurden, verwendet werden kann.
Das Grenzschicht-Steuersystem 234 trägt das Element, das die Grenzschicht tatsächlich beobachtet, an einem Drehelement der Zentrifuge. Das System 234 arbeitet mit einem Zeitimpulssignal, um die Position der Grenzschicht zu bestimmen.
Wie die 30 und 31A/B zeigen, umfaßt das Grenzschicht-Steuersystem 234 eine Lichtquelle 236, die an dem Joch 85 der Zentrifuge 78 angebracht ist. Die Quelle 236 gibt Licht ab, das von RBC absorbiert wird. Das Steuersystem 234 weist ferner einen Lichtdetektor 244 auf, der nahe der Lichtquelle 236 an dem Joch 85 angebracht ist.
Wie 30 zeigt, trägt ein Beobachtungskopf 238 sowohl die Lichtquelle 236 als auch den Lichtdetektor 244 so, daß sie an dem Joch 85 drehbar sind. Wie bereits beschrieben wurde, dreht das Joch 85 mit einer Ein-Omega-Geschwindigkeit und trägt den Beobachtungskopf 238 mit sich. Gleichzeitig drehen die von dem Joch 85 getragenen Trommel- und Becheranordnungen 80 und 82 mit einer Zwei-Omega-Geschwindigkeit.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform dient der Beobachtungskopf 238 auch als Gegengewicht für den Versorgungsschlauchhalter 106, den das Joch 85 ebenfalls trägt (siehe auch die 20 und 21).
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform weist die Lichtquelle 236 eine rote lichtemittierende Diode auf. Selbstverständlich können andere Farben, etwa Grün, verwendet werden. Bei dieser Anordnung weist der Lichtdetektor 244 einen PIN-Diodendetektor auf.
Ein Strahlengang 240 richtet Licht von der Quellendiode 236 nach außen auf die drehende Becheranordnung 80 (siehe 31B). Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Becheranordnung 80 für das von der Quellendiode 236 abgegebene Licht nur in dem Bereich durchlässig, in dem die Becheranordnung 80 über der Grenzschichtrampe 130 liegt.
Der Rest der Becheranordnung 80, der in der Bahn des Beobachtungskopfs 238 liegt, trägt ein das Licht reflektierendes Material 243. Das erlaubt die Unterscheidung zwischen den reflektierenden Eigenschaften des Grenzschichtbereichs der Becheranordnung 80 und dem Rest der Becheranordnung 80. Das Material 243 könnte auch lichtabsorbierend sein und dieselbe Aufgabe erfüllen.
Alternativ könnte die Quellendiode 236 mit der Ankunft und dem Vorbeilaufen des Grenzschichtbereichs der Becheranordnung 80 relativ zu ihrer Sichtlinie ein- und ausgetastet werden.
Die Grenzschichtrampe 130, die an der Trommelanordnung 82 angebracht ist, besteht aus einem lichtdurchlässigen Material. Das Licht von der Quellendiode 236 durchsetzt somit den transparenten Bereich der Becheranordnung 80 und der Rampe 130 jedesmal, wenn die drehende Becheranordnung 80 und der Beobachtungskopf 238 ausgefluchtet sind.
Die Trommelanordnung 82 trägt ebenfalls ein lichtreflektierendes Material 242 an ihrer äußeren Oberfläche hinter der Grenzschichtrampe 130 (siehe 36). Das Material 242 reflektiert ankommendes Licht, das von der Quellendiode 236 empfangen wird, nach außen durch den transparenten Bereich der Becheranordnung 80. Die Intensität des reflektierten Lichts repräsentiert die Lichtmenge von der Quellendiode 236, die nicht von dem RBC-Bereich des Grenzschichtbereichs absorbiert wird.
Der in dem Beobachtungskopf 238 getragene Lichtdetektor 244 empfängt das reflektierte Licht durch einen optischen Strahlengang. Bei der gezeigten Ausführungsform (siehe 31B) weist der optische Strahlengang eine Linse 246, ein Pentagonprisma 248 und eine Apertur 250 auf.
Bei der gezeigten Ausführungsform hat die Linse 246 einen Durchmesser von etwa 9 mm und eine Brennweite von etwa 9 mm. Bei dieser Anordnung erzeugt die Linse 246 ein reelles Bild mit einer etwa dreifachen Vergrößerung. Alternativ könnte das reelle Bild kleiner gemacht werden, um eine bessere Tiefenschärfe zu erhalten.
Die Apertur 250 ist bevorzugt klein (Durchmesser etwa 0,75 mm), um nur einem kleinen Teil des reellen Bilds zu erlauben, den Detektor 244 zu erreichen. Das bevorzugte Sehfeld des Detektors 244 ist daher klein, d. h. bevorzugt in der Größenordnung von etwa 0,25 mm Durchmesser.
Ferner weist das System 234 einen Datenübermittlungsabschnitt 278 auf, um Lichtintensitätssignale von dem drehenden Beobachtungskopf 268 zu einer Grenzschichtsteuerschaltung 270 an dem ortsfesten Rahmen der Zentrifuge zu übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Datenübermittlungsabschnitt optischer Natur. Alternativ könnten Schleifringe verwendet werden, um die Lichtintensitätssignale als Spannungs- oder Stromsignale zu übertragen.
Der optische Datenübermittlungsabschnitt 278 weist eine zweite Lichtquelle 254 auf. Die zweite Lichtquelle 254 ist in einem hohlen lichtleitenden Kanal 256 in der Ein-Omega-Antriebswelle 257 enthalten.
Der optische Datenübermittlungsabschnitt 278 hat ferner einen zweiten Lichtdetektor 268. Der zweite Detektor 268 ist an der nichtdrehenden (d. h. Omega Null) Basis der Zentrifuge unter der hohlen Ein-Omega-Antriebswelle 257 angebracht. Licht von der zweiten Lichtquelle 254 geht durch den Kanal 256 und eine Kollimationsbuchse 259 und fällt auf den zweiten Detektor 268. Ebenso wie der erste Detektor 244 kann der zweite Detektor 268 einen PIN-Diodendetektor aufweisen.
Die zweite Lichtquelle 254 weist wenigstens eine rote lichtemittierende Diode auf, die in dem Durchgang 256 der Ein-Omega-Welle 257 angebracht ist. Selbstverständlich können andere Farben wie etwa Grün verwendet werden.
Bei der gezeigten Ausführungsform (siehe 30) weist die zweite Lichtquelle 254 drei lichtemittierende Dioden 258A, 258B und 258C auf, die in Umfangsrichtung in Abständen von jeweils 120° innerhalb des Durchgangs 256 angeordnet sind. Diese Anordnung minimiert Störungen aufgrund einer Fehlausfluchtung zwischen der zweiten Lichtquelle 254 und dem zweiten Detektor 268. Bei einer alternativen Anordnung kann das Lichtintensitätssignal des zweiten Detektors 268 elektronisch gefiltert werden, um Störsignale infolge einer Fehlausfluchtung zu beseitigen.
Der optische Datenübermittlungsabschnitt 278 weist außerdem eine Intensitätssteuerschaltung 252 auf, die an dem Beobachtungskopf 238 angebracht ist. Die Intensitätssteuerschaltung 252 stellt den Eingangswert der Quellendiode 236 so ein, daß die Intensität des auf den Detektor 244 treffenden Lichts konstant bleibt.
Die Intensitätssteuerschaltung 252 verbindet außerdem die zweite Lichtquelle 254 in Reihe mit der erstgenannten Lichtquelle 236. Da also die Intensitätssteuerschaltung 252 den Eingangswert zu der ersten Lichtquelle 236 einstellt, stellt sie auch augenblicklich den Eingang zu der zweiten Lichtquelle 254 ein. Damit ist die Intensität des von der Quelle 254 abgegebenen Lichts zu der Intensität des von der Quelle 236 abgegebenen Lichts proportional.
Wie 30 zeigt, versorgt das System 234 seine drehenden Elemente über Leiter 251 mit elektrischer Energie. Dieselben Leiter 251 führen dem Elektromotor 253 Energie zu, der die Trommel- und Becheranordnungen 80 und 82 dreht.
32 zeigt eine repräsentative Ausführungsform der Intensitätssteuerschaltung 252. Wie gezeigt, hat die Steuerschaltung 252 einen Transistor 260, der den Stromfluß zu den in Reihe geschalteten ersten und zweiten Lichtquellen 236 und 254 steuert.
Der Emitter des Transistors 260 ist mit einem Verstärker 262 gekoppelt. Ein Verstärkereingang ist mit dem Lichtdetektor 244 verbunden, der in dem Beobachtungskopf 238 im Joch angebracht ist. Ein anderer Eingang des Verstärkers ist mit einer Referenzdiode 264 verbunden. Die Schaltung 252 weist außerdem herkömmliche Strombegrenzerwiderstände 266 auf, um die lichtemittierenden Dioden der Quellen 236 und 254 zu schützen.
Mit abnehmender Intensität des auf den Detektor 244 auftreffenden Lichts nimmt das Ausgangssignal des Verstärkers 262 zu. Der Transistor 260 leitet mehr Strom. Die Intensitäten der ersten und der zweiten Lichtquelle 236 werden sofort um gleiche oder sonst proportionale Werte erhöht.
Mit zunehmender Intensität des auf den Detektor 244 treffenden Lichts wird gleichermaßen das Ausgangssignal des Verstärkers 262 kleiner. Der Transistor 260 führt weniger Strom. Die Intensitäten der ersten und zweiten Lichtquelle 236 werden sofort um gleiche oder proportionale Werte geringer.
Wie 33A zeigt, wandelt die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 die von dem zweiten Detektor 268 abgegebene erfaßte Lichtintensität in verstärkte Spannungssignale um. Eine herkömmliche Wellenformungsschaltung wandelt die verstärkten Spannungssignale in Rechteckwellen-Zeitimpulse um.
Aus den Zeitimpulsen leitet die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 die physische Dimension der Grenzschicht (in Inch gemessen) ab. Die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 erzeugt dann ein Pumpensteuersignal auf der Basis von etwaigen Differenzen zwischen der abgeleiteten Grenzschichtdimension und einer gewünschten Grenzschichtdimension.
Wie 33A zeigt, sieht der erste Detektor 244 vollständig reflektiertes Licht, das frei von Verkleinerungen ist, mit einer Festintensität I₁ während der Zeitdauer, in der das reflektierende Bechermaterial 243 und der Beobachtungskopf 238 in Ausfluchtung sind. Der zweite Detektor 268 sieht während dieser Periode ebenfalls Licht mit einer Festintensität I₂, das von der zweiten Lichtquelle 254 erzeugt wird.
Wenn der transparente Grenzschichtbereich der Becheranordnung 80 mit dem Beobachtungskopf 238 in Ausfluchtung gelangt, treten Erythrozyten, die an der Grenzschichtrampe 130 zu sehen sind, in den Strahlengang des Beobachtungskopfs 238 ein.
Die Erythrozyten absorbieren das Licht von der ersten Lichtquelle 236. Diese Absorption verringert die vorher beobachtete Intensität des reflektierten Lichts. Mit abnehmender erfaßter Lichtintensität erhöht die Steuerschaltung 252 unmittelbar die Eingangsenergie zu der ersten und der zweiten Lichtquelle 236 und 254, um an dem ersten Detektor 244 eine konstante Lichtintensität aufrechtzuerhalten.
Unter Steuerung durch die Schaltung 252 werden beide Lichtquellen 236 und 254 heller und nehmen einen neuen Intensitätswert an, während gleichzeitig das Band von Erythrozyten der Grenzschicht den Beobachtungskopf 238 passiert.
Wie 33B zeigt, erfaßt der erste Detektor 244 diese relative Steigerung der Intensität über die Zeit nicht, weil die Steuerschaltung 252 die von dem ersten Detektor 244 beobachtete Intensität I₁ momentan konstant hält. Der zweite Detektor 268 erfaßt jedoch diese relative Steigerung der Intensität I₂ über die Zeit.
Wie 33B zeigt, erzeugt der zweite Detektor 268 ein zunehmendes Intensitätsausgangssignal I₂. Die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 wandelt das zunehmende Intensitätssignal in die Vorderflanke 2744 des Rechteckimpulses 272 um, der in 38B gezeigt ist. Dieses Ereignis markiert die Anfangszeit (T₁) des Impulses 272.
Schließlich stabilisiert sich das Intensitätssignal, wenn der dichteste Bereich des Erythrozytenbands der Grenzschicht in den Strahlengang des Beobachtungskopfs 238 gelangt. Die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 wandelt das stabilisierte Intensitätssignal in das Plateau 275 des Rechteckimpulses 272 von 33B um.
Wenn das Erythrozytenband der Grenzschicht den Strahlengang des Beobachtungskopfs 238 verläßt, sieht der erste Detektor 244 erneut vollständig reflektiertes Licht von dem reflektierenden Bechermaterial 243. Mit zunehmender erfaßter Lichtintensität verringert die Steuerschaltung 252 sofort den Eingangswert für die erste und die zweite Lichtquelle 236 und 254, um an dem ersten Detektor 244 eine konstante Lichtintensität aufrechtzuerhalten.
Wiederum sieht der erste Detektor 244 diese relative Abnahme der Intensität über die Zeit nicht, weil die Steuerschaltung 252 sofort die von dem ersten Detektor 244 gesehene Intensität I₁ konstant hält. Der zweite Detektor 268 jedoch erfaßt diese relative Abnahme der Intensität über die Zeit. Der zweite Detektor 268 erzeugt ein abnehmendes Intensitätsausgangssignal I₂. Die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 wandelt dieses Signal in die Hinterflanke 276 des in 38B gezeigten Rechteckimpulses 272 um. Dieses Ereignis markiert den Beendigungszeitpunkt (T₂) des Impulses 272.
Wie die 33A und 33B zeigen, mißt die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 für jeden aufeinanderfolgenden Impulse 272A und 272B den Zeitraum zwischen der Impulsvorderflanke 274 (T₁ in 33) und der Impulshinterflanke 276 (T₂ in 33). Diese Messung (T₂ minus T₁) bildet die Länge des Impulses (ausgedrückt in Sekunden).
Die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 mißt außerdem bevorzugt den Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen (als 272A und 272B in 33C gezeigt). Dieser Zeitraum wird zwischen der Vorderflanke 274 des ersten Impulses 272A (T₁ in 33C) und der Vorderflanke 274 des nächstfolgenden Impulses 272B (T₃ in 33C) gemessen. Diese Messung bildet die Periode der benachbarten Impulse (in Sekunden).
Nach der Durchführung dieser Messung werden von der Grenzschicht-Steuerschaltung 270 dann T₃ bis T₁ für den nächsten Impulsmeßzyklus zurückgesetzt (siehe 34A).
Wie 34B zeigt, leitet die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 die physischen Dimensionen des Erythrozytenbands der Grenzschicht aus diesen Zeitimpulsmessungen auf der Basis der folgenden Beziehung ab: PL/PP = DI/DB,wobei:
P_L = gemessene Länge des Impulses (T₂ minus T₁) (in Sekunden);
P_P = gemessene Periode des Impulses (T₃ minus T₁) (ebenfalls in Sekunden);
D_I = abzuleitende Länge des Erythrozytenbands der Grenzschicht (in Inch); und
D_B = Umfang der Becheranordnung 80 (in Inch).
Wenn die Rotationsrate der Becheranordnung 80 während der Messungen der Impulsperiode konstant bleibt, kann der Kehrwert der Rotationsfrequenz in Sekunden (1/F_rot, ausgedrückt in Hz) für P_P substituiert werden.
Auf der Basis der obigen Beziehung kann D_I wie folgt abgeleitet werden: DI = (PL × DB)/PP.
Wie 34B zeigt, vergleicht die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 die abgeleitete physische Messung der Grenzschicht D_I mit einem Steuerwert (D_C), um ein Fehlersignal (E) zu erzeugen.
Der Grenzschicht-Steuerwert D_C kann einen vorher gewählten festen Absolutwert (in Inch) aufweisen, den der Anwender eingibt. Alternativ kann der Grenzschicht-Steuerwert D_C als ein Prozentsatz ausgedrückt werden, bezogen auf die Länge der Grenzschichtrampe 130 (d. h. Erythrozyten sollten nicht mehr als 30% der Grenzschichtrampe 130 einnehmen).
Es wird nunmehr auch auf 25A Bezug genommen. Wenn das Fehlersignal (E) positiv ist, was bedeutet, daß das Erythrozytenband der Grenzschicht zu groß ist, erzeugt die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 ein Signal, um die Förderrate der Plasmapumpstation 186/210 herabzusetzen (siehe 34B). Dadurch wird der RBC-Bereich von der PRP-Sammelöffnung 72 weggeschoben, und zwar zurück in die gewünschte Steuerposition (25B), in der das Fehlersignal (E) Null ist.
Wenn unter Bezugnahme auf 25C das Fehlersignal (E) negativ ist, was bedeutet, daß das Erythrozytenband der Grenzschicht zu klein ist, erzeugt die Grenzschicht-Steuerschaltung 270 ein Signal, um die Förderrate der Plasmapumpstation 186/210 zu erhöhen (siehe 34B). Dadurch wird der RBC-Bereich in Richtung zu der PRP-Sammelöffnung 72 zurück zu der gewünschten Steuerposition (25B) gedrückt, wo das Fehlersignal (E) wiederum Null ist.
Der oben beschriebene optische Datenübermittlungsabschnitt 278 ist für eine breitere Klasse von Systemen repräsentativ, um ein Steuersignal zwischen einem drehenden Element und einem ortsfesten Element ohne mechanischen Kontakt zwischen den beiden Elementen zu übertragen.
Ebenso wie der gezeigte optische Datenübermittlungsabschnitt 278 verwendet ein solches System einen Sensor entweder an dem drehenden oder dem ortsfesten Element. Der Sensor erfaßt einen Betriebszustand, der einer Änderung unterliegt. Der Sensor erzeugt ein erstes Ausgangssignal, das sich in Abhängigkeit von Änderungen des erfaßten Betriebszustands ändert.
Ebenso wie der gezeigte optische Datenübermittlungsabschnitt 278 weist ein solches System einen Energieemitter an dem einen Element auf, das den Sensor trägt. Der Emitter gibt Energie an das andere Element ohne mechanischen Kontakt mit dem anderen Element ab. Der Emitter moduliert die abgegebene Energie in Abhängigkeit von Änderungen, die in der Intensität des ersten Ausgangssignals auftreten. Alternativ kann der Sensor selbst einen Emitter von modulierter Energie bilden.
Die abgegebene Energie, die von dem Datenübermittlungsabschnitt 278 genutzt wird, ist Licht. Ebenso gut könnten jedoch Schallenergie oder andere Arten von elektromagnetischer Energie angewandt werden.
Ebenso wie der gezeigte Datenübermittlungsabschnitt 278 hat das System einen Detektor an dem anderen Element, der die von dem Emitter abgegebene modulierte Energie empfängt. Der Detektor demoduliert die detektierte Energie und erzeugt ein zweites Ausgangssignal, das sich ebenso wie das erste Ausgangssignal nach Maßgabe der Änderungen der erfaßten Betriebszustände ändert.
Ein solches "anschlußloses" System zum Übertragen von Daten zwischen bewegten und ortsfesten Elementen ist zur Verwendung bei allen Arten von Echtzeit-Steuerfunktionen und nicht nur für die Grenzschichtsteuerung anwendbar.

Claims

Zentrifugentrennvorrichtung, die zur Rotation um eine Drehachse (14, 62) montiert ist, um Vollblut in rote Blutzellen und einen Blutplättchen enthaltenden Plasmabestandteil zu trennen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: – eine Trennkammer (10, 31A, 58), die erste und zweite voneinander beabstandete Wände (16, 18, 64, 66) aufweist, welche eine Trennzone (84) mit einer Seite mit niedrigem G-Wert und mit einer Seite mit hohem G-Wert besitzt, die von der Drehachse radial weiter entfernt ist als die Seite mit niedrigem G-Wert, wobei die Trennzone einen Eintrittsbereich (122) aufweist, in welchem das Vollblut in die Trennkammer eintritt, um die Trennung in rote Blutzellen zu der Seite mit hohem G-Wert hin und den Plasmabestandteil zu der Seite mit niedrigem G-Wert hin einzuleiten; – eine Einlaßöffnung (20, 68), die mit der Trennkammer in Verbindung steht, um Vollblut in den Eintrittsbereich einzuführen; – eine erste Auslaßöffnung (24, 72), die mit der Trennkammer in Verbindung steht, welche den Plasmabestandteil aus einem Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) an der Seite mit niedrigem G-Wert der Trennzone angrenzend an den Eintrittsbereich zuführt, während Vollblut durch die Einlaßöffnung in den Eintrittsbereich eingeführt wird; – eine zweite Auslaßöffnung (22, 70), um rote Blutzellen aus der Trennkammer zu Sammelzwecken zuzuführen; und – eine Prozeßsteuerung (154), die ein Grenzschicht-Steuerungssystem (134, 234) aufweist, das außerhalb der Trennkammer angeordnet und derart ausgebildet ist, daß es den Ort einer Grenzschicht (26) überwacht, die sich während der Trennung in der Trennzone zwischen den roten Blutzellen und dem Plasmabestandteil bildet, und zwar durch Betrachtung der Trennzone.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Auslaßöffnung (24, 72) sich in den Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner folgendes aufweist: – eine Barriere (128) in der Trennzone (84), die in Umfangsrichtung von dem Eintrittsbereich beabstandet ist, – eine Einrichtung (116), um die roten Blutzellen in einer ersten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung zu der Barriere zu richten, wo die Blutströmung in der ersten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung gehalten wird, und – eine Einrichtung (110), um den Plasmabestandteil, der in der Trennzone abgetrennt wird, in eine zweite Strömungsrichtung in Umfangsrichtung weg von der Barriere zu dem Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) zu lenken, der in Umfangsrichtung von der Barriere beabstandet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Grenzschicht-Steuerungssystem (134, 234) derart ausgebildet ist, daß es den Ort der Grenzschicht (26) in dem Bereich der ersten Auslaßöffnung (24, 72) überwacht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Grenzschicht-Steuerungssystem (134, 234) derart ausgebildet ist, daß es den Ort der Grenzschicht (26) durch Betrachtung des Plasmabestandteil-Sammelbereiches (124) der Trennzone (84) überwacht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prozeßsteuerung (154) die Blutströmung in der Trennkammer (10, 31A, 58) auf der Basis von Information steuert, die über den Ort der Grenzschicht (26) erhalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prozeßsteuerung (154) den Ort der Grenzschicht steuert, indem sie die relativen Strömungsraten von zumindest einer Komponente von Vollblut, roten Blutzellen und Plasmabestandteil zu der und aus der Trennkammer (10, 31A, 58) steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prozeßsteuerung (154) die Rate variiert, mit der der Plasmabestandteil aus der Trennkammer (10, 31A, 58) abgezogen wird, um die Grenzschicht an einem vorgegebenen Ort zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner einen Sensor (226) aufweist, der die Strömungsrate mißt, mit der der Plasmabestandteil aus der Trennkammer austritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Grenzschicht-Steuerungssystem (134, 234) einen Lichtemitter und einen Lichtdetektor aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die ferner eine Rampe (130) aufweist, die sich von der zweiten Wand aus erstreckt, welche die Seite mit hohem G-Wert bildet, und die eine verengte Passage (131) längs der ersten Wand bildet, welche die Seite mit niedrigem G-Wert bildet und die Strömung von Fluid zu der ersten Auslaßöffnung (24, 72) begrenzt, und wobei ein Sensor vorgesehen ist, um die Grenzschicht (26) an der Rampe zu überwachen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite Auslaßöffnung (22, 70) von dem Eintrittsbereich (122) beabstandet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Trennkammer eine Sammelpassage (126) für die roten Blutzellen aufweist, die sich in den Bereich der Barriere (128) öffnet.
Verfahren zum Trennen von Vollblut durch Zentrifugieren in rote Blutzellen und einen Blutplättchen enthaltenden Plasmabestandteil, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Drehen einer Trennkammer (10, 31A, 58) mit ersten und zweiten voneinander beabstandeten Wänden (16, 18, 64, 66), die eine Trennzone (84) um eine Drehachse herum bilden, um innerhalb der Trennzone eine Seite mit niedrigem G-Wert und eine Seite mit hohem G-Wert zu erzeugen, die in radialer Richtung von der Drehachse weiter entfernt ist als die Seite mit niedrigem G-Wert, – Einleiten von Vollblut durch eine Einlaßöffnung (20, 68) in einen Eintrittsbereich (122) der Trennzone, um die Trennung in rote Blutzellen zu der Seite mit hohem G-Wert hin und in den Plasmabestandteil zu der Seite mit niedrigem G-Wert hin einzuleiten, – Zuführen des Plasmabestandteils aus einem Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) an der Seite mit niedrigem G-Wert der Trennzone angrenzend an den Eintrittsbereich zu einer ersten Auslaßöffnung (24, 72) zum Abtransport aus der Trennkammer, während Vollblut durch die Einlaßöffnung in den Eintrittsbereich eingeleitet wird, – Zuführen von roten Blutzellen aus der Trennzone zu einer zweiten Auslaßöffnung (22, 70) zum Abtransport aus der Trennkammer, und – Überwachen des Ortes einer Grenzschicht (26), die sich zwischen den roten Blutzellen und dem Plasmabestandteil während der Trennung in der Trennzone (84) bildet durch Betrachtung der Trennzone.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste Auslaßöffnung (24, 72) sich in den Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) öffnet.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Trennzone (84) eine Barriere aufweist, die in Umfangsrichtung von dem Eintrittsbereich (122) beabstandet ist, wo die Trennung gehalten wird, und wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: – Zuführen der roten Blutzellen, die in der Trennzone abgetrennt werden, in einer ersten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung zu der Barriere hin, – Halten der Blutströmung in der ersten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung an der Barriere, – Zuführen des Plasmabestandteils, der in der Trennzone abgetrennt wird, in einer zweiten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung, die der ersten Strömungsrichtung in Umfangsrichtung entgegengesetzt ist, zu dem Plasmabestandteil-Sammelbereich (124), der in Umfangsrichtung von der Barriere beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Grenzschicht-Steuerungssystem (134, 234) den Ort der Grenzschicht (26) in dem Bereich der ersten Auslaßöffnung (24, 72) überwacht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Ort der Grenzschicht (26) überwacht wird, indem der Plasmabestandteil-Sammelbereich (124) der Trennzone (84) betrachtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das ferner den Schritt aufweist, daß die Blutströmung in der Trennzone (84) gesteuert wird, und zwar auf der Basis von Information, die über den Ort der Grenzschicht durch Betrachtung der Trennzone erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das ferner den Schritt aufweist, daß der Ort der Grenzschicht dadurch gesteuert wird, daß die relativen Strömungsraten von zumindest einer Komponente von Vollblut, roten Blutzellen und Plasmabestandteil zu der und aus der Trennkammer (10, 31A, 58) gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, das ferner den Schritt aufweist, daß die Rate variiert wird, mit der der Plasmabestandteil aus der Trennkammer (10, 31A, 58) abgezogen wird, um die Grenzschicht an einem vorgegebenen Ort zu halten.
Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt der Messung der Strömungsrate aufweist, mit der der Plasmabestandteil aus der Trennkammer austritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei die Trennkammer eine Rampe (130) aufweist, die sich von der zweiten Wand aus erstreckt, welche die Seite mit hohem G-Wert bildet, und die eine verengte Passage (131) längs der ersten Wand bildet, welche die Seite mit niedrigem G-Wert bildet, und die die Strömung des Fluids zu der ersten Auslaßöffnung (24, 72) hin begrenzt, und wobei die Grenzschicht (26) an der Rampe überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die zweite Auslaßöffnung (22, 70) von dem Eintrittsbereich (122) beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die roten Blutzellen aus der Trennzone (84) über eine Sammelpassage (126) gesammelt werden, welche sich in dem Bereich der Barriere (128) öffnet.