DE69636398T2

DE69636398T2 - Blutverarbeitungssystem und Verfahren zur Sammlung mononuklearer Zellen

Info

Publication number: DE69636398T2
Application number: DE69636398T
Authority: DE
Inventors: Richard I. Northbrook Brown; Kyungyoon Gurnee Min
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: DE69636398D1; DK0851784T3; NO975684D0; AU5936896A; ES2269601T3; EP0851784A4; CA2221731C; EP1291088B1; EP1291088A2; JP3896513B2; DE69626832D1; EP0851784A1; DE69626832T2; ES2194101T3; EP0851784B1; AU701731B2; US5750039A; US5807492A; US5573678A; WO1996040406A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft zentrifugale Verarbeitungssysteme und eine Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Heutzutage trennen Blutspendeeinrichtungen routinemäßig Vollblut durch Zentrifugierung in ihre verschiedenen therapeutischen Komponenten, wie rote Blutkörperchen, Plättchen und Plasma.
Herkömmliche Blutverarbeitungssysteme und -verfahren verwenden langlebige Zentrifugenausrüstung in Verbindung mit sterilen Einweg-Verarbeitungskammern, die typischerweise aus Kunststoff hergestellt sind. Die Zentrifugenausrüstung führt Vollblut in diese Kammern unter Rotieren derselben, um ein Zentrifugalfeld zu erzeugen.
Das Vollblut trennt sich in der rotierenden Kammer unter den Einflüssen des Zentrifugalfeldes, in rote Blutkörperchen höherer Dichte und plättchenreiches Plasma. Eine Zwischenschicht von Leukozyten bildet eine Grenzfläche zwischen den roten Blutkörperchen und dem plättchenreichen Plasma. Mononukleare Zellen (MNC) liegen an der Grenzfläche vor.
WO 96/32199 offenbart eine Zentrifugenvorrichtung zum Verarbeiten von Flüssigkeiten, wie Vollblut. Insbesondere offenbart WO 96/32199 eine Zentrifugenvorrichtung zum Sammeln der mononuklearen Zellkomponente aus dem Vollblut, das sich in Schichten angeordnet hat.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen von mononuklearen Zellen von Vollblut gemäß Ansprüchen 1 und 6 bereitgestellt.
Die Erfindung stellt ein System und ein Verfahren zum Trennen von mononuklearen Zellen aus Vollblut bereit. Das System und Verfahren rotiert eine Trennkammer um eine Rotationsachse. Das System und Verfahren führt Vollblut in einen ersten Bereich der Kammer während seiner Rotation ein, das Vollblut in einen Plasmabestandteil, rote Blutkörperchen und eine Grenzfläche zwischen den roten Blutkörperchen und dem Plasmabestandteil trennt. Die Grenzfläche trägt mononukleare Zellen.
Während das Vollblut in den ersten Bereich befördert wird, sammeln das System und Verfahren den Plasmabestandteil im ersten Bereich, während die roten Blutkörperchen auch in einem zweiten Bereich der Kammer gesammelt werden, der von dem Einlassbereich beabstandet ist. Das System und Verfahren schließen im Wesentlichen die gesamte Grenzfläche in der Kammer zwischen dem Einlassbereich und dem zweiten Bereich ein.
Das System und Verfahren befördern dann rote Blutkörperchen in den zweiten Bereich in eine Rückstromrichtung zum Einlassbereich. Während rote Blutkörperchen in den zweiten Bereich befördert werden, sammeln das System und Verfahren die Grenzfläche in dem ersten Bereich.
In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugen das System und Verfahren, während Vollblut in den Einlassbereich befördert wird, einen Rückstrom an Plasmabestandteil entlang der Grenzfläche von dem zweiten Bereich zum Einlassbereich. Dieser Plasmarückstrom hält einen hohen relativen Hämatokrit im zweiten Bereich und einen niedrigen relativen Hämatokrit in dem Einlassbereich aufrecht. Die mononuklearen Zellen werden zwischen dem Einlassbereich mit niedrigem relativen Hämatokrit und dem zweiten Bereich hohem relativen Hämatokrit eingegrenzt oder „geparkt", während Vollblut in den Einlassbereich befördert wird.
Die Rotation der Kammer erzeugt eine Wand mit niedrigem G, die radial nahe der Achse ist, und eine Wand mit hohem G, die radial weiter von der Achse als die Wand mit niedrigem G beabstandet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Vollblut, während es in den Einlassbereich befördert wird, durch einen verminderten Durchgang, der von der Wand mit hohem G beabstandet ist, gelenkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzfläche in dem ersten Bereich entlang einer Ebene. Das System und Verfahren befördern das Vollblut in den ersten Bereich durch einen eingeschränkten Durchgang in einer Ebene, die im Wesentlichen in der Ebene der Grenzfläche orientiert ist.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach Kenntnisnahme der nachstehenden Beschreibung, Zeichnungen und beigefügten Ansprüche deutlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenschnittansicht einer Blutzentrifuge mit einer Trennkammer, die Merkmale der Erfindung veranschaulicht.
2 zeigt ein Spulenelement, das mit der in 1 gezeigten Zentrifuge verbunden ist, wobei ein damit verbundener Verarbeitungsbehälter zur Verwendung um sie herum gewickelt bzw. gelegt ist.
3 ist eine Draufsicht der in 2 gezeigten Verarbeitungskammer.
4A ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Zentrifuge, wobei die Schalen- und Spulenelemente zu ihrer Zugangsposition geschwenkt angeordnet sind.
4B ist eine perspektivische Ansicht der Schalen- und Spulenelemente in ihrem wechselseitigen Trennzustand, um den in 2 gezeigten Verarbeitungsbehälter um das Spulenelement herum zu befestigen.
5 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Zentrifuge, wobei die Schalen- und Spulenelemente zu ihrer Arbeitsposition geschwenkt angeordnet sind.
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des in 3 gezeigten Verarbeitungsbehälters, der an den Spulenelement der Zentrifuge befestigt ist, wobei auch die Orientierung der Öffnungen, die das Innere der Verarbeitungskammer versorgen, und bestimmte Oberflächenkonturen des Spulenelements dargestellt sind.
7 ist eine etwas schematische Ansicht des Inneren der Verarbeitungskammer, gesehen von der Wand mit niedrigem G zur Wand mit hohem G, im Bereich, in dem das Vollblut in die Verarbeitungskammer zum Trennen in die roten Blutkörperchen und plättchenreiches Plasma gelangt und wo das plättchenreiche Plasma in der Verarbeitungskammer gesammelt wird.
8 ist eine schematische Draufsicht der Trennkammer der in 1 gezeigten Zentrifuge, so dargestellt, dass die Kreiskonturen der Wände mit hohem G und niedrigem G veranschaulicht werden.
9 ist eine perspektivische Innenansicht des Schalenelements, das die zwei Bereiche zeigt, in denen die Wand mit hohem G nicht isoradial ist.
10 bis 12 sind perspektivische Außenansichten des Spulenelements, die die aufeinander folgenden, nicht isoradialen Bereiche um den Umfang der Wand mit niedrigem G zeigen.
13 ist eine Draufsicht des Spulenelements, das innerhalb des Schalenelements angeordnet ist, das die Orientierung der Wände mit hohem G und niedrigem G entlang der Trennkammer zeigt.
14 bis 16 zeigen etwas schematisch einen Teil der plättchenreichen Plasmasammelzone in der Trennkammer, worin die Oberfläche der Wand mit hohem G einen sich verjüngenden Keil zum Einfassen und Steuern der Position der Grenzfläche zwischen den roten Blutkörperchen und dem plättchenreichen Plasma bildet.
17 bis 19 zeigen die Bedeutung der Abschrägung des konischen bzw. sich verjüngenden Keils bezüglich der Achse der Sammelöffnung für plättchenreiches Plasma.
20 ist eine etwas schematische Ansicht des Inneren der Verarbeitungskammer, gesehen von der Wand mit hohem G zur Wand mit niedrigem G in dem Bereich, bei dem plättchenreiches Plasma seine Trennung in Plättchenkonzentrat und plättchenarmes Plasma beginnt, wobei die Bildung von optimalem Wirbelströmungsmuster zum Perfundieren von plättchenreichem Plasma während der Trennung dargestellt ist.
21 und 22 sind Ansichten wie 20, die die Bildung von weniger als optimalen Wirbelströmungsmustern zeigt.
23 ist eine Draufsicht auf ein Schalenelement und ein Spulenelement, die die Merkmale der Erfindung veranschaulichen, wobei umlaufend auf ihnen definierte Radien zu Hauptoberflächenbereichen dargestellt sind.
24 zeigt ein System zum Sammeln von mononuklearen Zellen (MNC) unter Verwendung der in den vorangehenden Figuren gezeigten Vorrichtung, wobei das System in einem Vollblutverarbeitungsmodus veranschaulicht wird.
25 ist eine schematische Ansicht, die die hergestellten dynamischen Strömungsbedingungen zeigt, die die MNC während des in 24 gezeigten Vollblutverarbeitungsmodus eingrenzen und „parken".
26 zeigt das System von 24 in einem Umkehrströmungsmodus, um die MNC zum Sammeln auszustoßen; und
27 ist ein Diagramm, das den Ort der durch das in 24 gezeigte System gesammelten MNC zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt eine Blutzentrifuge 10 mit einer Blutverarbeitungskammer 12 mit erhöhter Plättchentrennungswirksamkeit. Die Grenzen der Kammer 12 werden durch einen flexiblen Verarbeitungsbehälter 14 gebildet, der in einem Ringschlitz 16 zwischen einem rotierenden Spulenelement 18 und einem Schalenelement 20 getragen wird. In der erläuterten und bevorzugten Ausführungsform nimmt der Verarbeitungsbehälter 14 die Form eines längeren Rohrs (siehe 3) an, das vor der Verwendung mit dem Spulenelement 18 umhüllt ist, wie in 2 gezeigt.
Weitere Einzelheiten für diesen Zentrifugenaufbau werden in US-Patent 5 370 802 mit dem Titel „Enhanced Yield Platelet Systems and Methods" angeführt.
Die Schalen- und Spulenelemente 20 und 18 werden an einem Joch 22 in aufrechter Position, wie 4A/4B zeigen, und hängender Position, wie 1 und 5 zeigen, schwenkbar angeordnet.
Wenn aufrecht (siehe 4A), sind die Schalen- und Spulenelemente 18 und 20 für den Zugriff durch den Anwender bereit. Ein Mechanismus erlaubt, dass die Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 eine voneinander getrennte Position annehmen, wie 4B zeigt. In dieser Position befindet sich das Spulenelement 18 mindestens teilweise außerhalb des Innenbereichs des Schalenelements 20, um die äußere Spulenoberfläche für einen Zugriff freizulegen. Wenn freigelegt, kann der Anwender den Behälter 14 um das Spulenelements 18 herumlegen (wie 2 zeigt). Stifte 150 an dem Spulenelement 18 (siehe beispielsweise 6, 10 und 11) greifen an Ausschnitten an dem Behälter 14 ein, um den Behälter 14 an dem Spulenelement 18 zu befestigen.
Der Mechanismus (nicht gezeigt) erlaubt auch, dass die Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 eine miteinander wirkende Position annehmen, wie 4A zeigt. In dieser Position werden das Spulenelement 18 und der befestigte Behälter 14 vom Innenbereich des Schalenelements 20 umschlossen.
Weitere Einzelheiten des Mechanismus für das Verursachen einer in Beziehung stehenden Bewegung der Spulen- und Schalenelemente 18 und 20, wie gerade beschrieben, werden in US-Patent 5 360 542 mit dem Titel „Centrifuge With Separable Bowl and Spool Elements Providing Access to the Separation Chamber" offenbart.
Wenn geschlossen, können die Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 in einer hängenden Position schwenkbar bewegt werden, wie 1 und 5 veranschaulichen. Hängend befinden sich die Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 für den Vorgang in Position.
Während des Vorgangs rotiert die Zentrifuge 10 die hängenden Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 entlang einer Achse 28, wodurch ein Zentrifugalfeld in der Verarbeitungskammer 12 erzeugt wird.
Die radialen Grenzen des Zentrifugalfeldes (siehe 1) werden durch die Innenwand 24 des Schalenelements 20 und die Außenwand 26 des Spulenelements 18 gebildet. Die innere Schalenwand 24 definiert die Wand mit hohem G. Die äußere Spulenwand 26 definiert die Wand mit niedrigem G.
Ein Umbilikus (Versorgungsleitung) 30 (siehe 1) kommuniziert mit dem Inneren des Verarbeitungsbehälters 14 innerhalb des Zentrifugalfelds und mit Pumpen und anderen stationären Komponenten, die außerhalb des Zentrifugalfelds angeordnet sind. Eine nichtrotierende (null omega) Halterung 32 hält den oberen Teil des Umbilikus 30 in einer nicht rotierenden Position oberhalb der hängenden Spulen- und Schalenelemente 18 und 20. Die Halterung 34 an dem Joch 22 rotiert den Mittelteil des Umbilikus 30 bei einer ersten (ein omega) Geschwindigkeit über den hängenden Spulen- und Schalenelementen 18 und 20. Eine weitere Halte rung 36 rotiert das untere Ende des Umbilikus 30 bei einer zweiten Geschwindigkeit, zweimal der ein-omega Geschwindigkeit (die zwei omega Geschwindigkeit), bei der auch die hängenden Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 rotieren. Diese bekannte relative Rotation des Umbilikus 30 hält ihn unverdreht, wodurch auf diese Weise der Bedarf für rotierende Verschlüsse vermieden wird.
Wenn die Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 um die Achse 28 rotieren, wird Blut durch den Umbilikus 30 in den Behälter 14 eingeführt. Das Blut folgt einem umlaufenden Strömungsweg in dem Behälter 14 um die Rotationsachse 28 herum. Beim Befördern von Blut dehnen sich die Seitenwände des Behälters 14 aus, um sich an die Profile der äußeren Wand 26 (Nieder-G) von dem Spulenelement 18 und der inneren Wand (Hoch-G) 24 von dem Schalenelement 20 anzuschmiegen.
In der erläuterten und bevorzugten Ausführungsform (siehe 2 und 3) wird der Verarbeitungsbehälter 14 in zwei sich funktionell unterscheidende Verarbeitungskammern 38 und 40 eingeteilt. Insbesondere (siehe 2 und 3) bildet ein erster peripherer Verschluss 42 die äußere Kante des Behälters. Ein zweiter Innenverschluss 44 erstreckt sich im Allgemeinen parallel zur Rotationsachse 28, die den Behälter 14 in die erste Verarbeitungskammer 38 und die zweite Verarbeitungskammer 40 einteilt.
Drei Öffnungen 46/48/50, die an dem Rohr befestigt sind, das sich von der Nabe 30 erstreckt, kommunizieren mit der ersten Kammer 38. Zwei zusätzliche Öffnungen 52 und 54, die an dem Rohr angebracht sind, die sich von dem Umbilikus 30 erstrecken, kommunizieren mit der zweiten Kammer 40.
Wie 6 am besten zeigt, sind die fünf Öffnungen 46 bis 54 nebeneinander entlang der oberen Längskante des Behälters 14 angeordnet. Wenn der Behälter 14 an dem Spulenelement 18 befestigt ist, sind die Öffnungen 46 bis 54 alle parallel zu der Rotationsachse 28 orientiert. Der obere Bereich der äußeren Wand 26 von Spulenelement 18 schließt einen Lippenbereich 56 ein, gegen den die Öffnungen 46 bis 54 anliegen, wenn der Behälter 14 zur Verwendung an dem Spulenelement 18 befestigt ist. 10 zeigt auch den Lippenbereich 56. Der Lippen bereich 56 erstreckt sich entlang eines Bogens von gleichem Radius von der Rotationsachse 28. Somit münden alle Öffnungen 46 bis 54 in die Kammern 38 und 40 bei dem gleichen radialen Abstand von der Rotationsachse 28.
Jede Verarbeitungskammer 38 und 40 dient einer gesonderten und verschiedenen Trennfunktion, wie nun genauer beschrieben werden wird.
Trennung in der ersten Verarbeitungskammer
Die erste Kammer 38 nimmt Vollblut (WB) durch die Öffnung 48 auf. Wie 7 am besten zeigt, trennt sich das Vollblut in dem Zentrifugalfeld in der ersten Kammer 38 in rote Blutkörperchen (RBC, bezeichnet durch Ziffer 96), welche sich zur Wand 24 mit hohem G bewegen, und plättchenreiches Plasma (PRP, bezeichnet mit der Zahl 98), welche durch die Bewegung der RBC 96 zur Wand 26 mit niedrigem G verschoben werden. Die Öffnung 50 (siehe 3 und 6) befördert RBC 96 von der ersten Kammer 38, während die Öffnung 46 PRP 98 von der ersten Kammer 38 befördert.
In der ersten Verarbeitungskammer 38 bildet sich zwischen den RBC 96 und dem PRP 98 eine Zwischenschicht, genannt der Grenzbereich (bezeichnet durch die Zahl 58) (siehe 7). Liegen keine wirksamen Trennbedingungen vor, können Plättchen das PRP 98 zurücklassen und sich an dem Grenzbereich 58 absetzen, unter Vermindern der Anzahl von Plättchen in PRP 98, die durch die Öffnung 46 von der ersten Kammer 38 befördert werden.
Die erste Kammer 38 (siehe 3 und 7) schließt einen dritten inneren Verschluss 60, der zwischen der PRP-Sammelöffnung 46 und der WB-Einlass-Öffnung 48 angeordnet ist, ein. Der dritte Verschluss 60 schließt einen ersten Bereich 62, der im Allgemeinen parallel zu der Rotationsachse 28 ist, ein. Der dritte Verschluss schließt auch einen Knickbereich 64 ein, der sich von der WB-Einlass-Öffnung 48 in Richtung des gekrümmten WB-Stroms in der ersten Kammer 38 weg biegt. Der Knickbereich 64 endet nahe dem Einlass von der PRP-Sammelöffnung 48.
Die erste Kammer 38 (siehe 3) schließt auch einen vierten inneren Verschluss 66 ein, der zwischen der WB-Einlass-Öffnung 48 und der RBC-Sammelöffnung 50 angeordnet ist. Ähnlich zu dem dritten Verschluss 60 schließt der vierte Verschluss 66 einen ersten Bereich 68, der im Allgemeinen parallel zu der Rotationsachse 28 ist, und einen Knickbereich 70, der sich von der RBC-Sammelöffnung 52 in Richtung des gekrümmten WB-Stroms in der ersten Kammer 38 weg biegt, ein. Der Knickbereich 70 von dem vierten Verschluss 66 erstreckt sich unter und über den Knickbereich 64 von dem dritten Verschluss 60 hinweg. Der Knickbereich 70 endet nahe der Längsseitenkante der ersten Kammer 38 gegenüber der Längsseitenkante, die durch den zweiten inneren Verschluss 44 gebildet wird.
Zusammen bilden die dritten und vierten inneren Verschlüsse 60 und 66 einen WB-Einlass-Durchgang 72, der sich zuerst entlang der Rotationsachse erstreckt und dann biegt, um in die Richtung des vorgesehenen gekrümmten Stroms innerhalb der ersten Kammer 38 zu münden, wobei dort ein WB-Eintrittsbereich 74 definiert wird, von dem 7 eine Innenansicht zeigt. Der dritte Innenverschluss 60 bildet auch einen PRP-Sammelbereich 76 in der ersten Kammer 38, wovon 7 auch eine Innenansicht zeigt.
Wie 7 am besten zeigt, ist der WB-Einlassbereich 74 nahe zu dem PRP-Sammelbereich 76. Diese enge Nebeneinanderstellung erzeugt dynamische Strömungsbedingungen, sodass die Plättchen in den PRP-Sammelbereich 76 getrieben werden.
Insbesondere ist die Geschwindigkeit, in der die RBC 96 sich an der Wand 24 mit hohem G in Reaktion auf die Zentrifugalkraft absetzen, in dem WB-Einlassbereich 74 größer, als irgendwo in der ersten Kammer 38. Weitere Einzelheiten für die Verteilung von RBC 96 während Zentrifugierung in einer Kammer werden in Brown, „The Physics of Continuous Flow Centrifugal Cell Separation", Artificial Organs, 13(1): 4–20 (1989), angeführt.
Es gibt auch relativ mehr Plasmavolumen zum Verschieben gegen die Wand 26 mit niedrigem G in dem WB-Einlassbereich 74. Im Ergebnis treten in dem WB-Einlassbereich 74 relativ große Radialplasmageschwindigkeiten zur Wand 26 mit niedrigem G auf. Diese großen Radialgeschwindigkeiten zur Wand 26 mit niedrigem G eluieren eine Vielzahl von Plättchen aus den RBC 96 in dem nahe gelegenen PRP-Sammelbereich 76.
Zusammen bilden der vierte innere Verschluss 66 und der zweite innere Verschluss 44 und die unteren Bereiche des ersten peripheren Verschlusses 42 einen RBC-Sammelweg 78 (siehe 3). Der RBC-Sammelweg 78 erstreckt sich zuerst entlang der Rotationsachse 28 und biegt dann in einen umlaufenden Weg, um nahe dem Ende von dem vorgesehenen WB-umlaufenden gekrümmten Strömungsweg, der einen RBC-Sammelbereich 80 umfasst, einzumünden.
Wie 8 zeigt, ändert sich die Konturenoberfläche der äußeren Wand 26 des Spulenelements 18, das die Seite mit niedrigem G der ersten Kammer 38 begrenzt, bezüglich seines Radialabstands von der Rotationsachse 28 kontinuierlich. Zu keiner Zeit umfasst die äußere Wand 26 (niedriger G) mit dem Spulenelement 18 eine isoradiale Kontur bezüglich der Rotationsachse 28. Andererseits ist die Oberfläche der inneren Wand 24 (hoher G) des Schalenelements 20, das die Seite mit hohem G der ersten Kammer begrenzt, bezüglich der Rotationsachse 28 isoradial, ausgenommen für zwei lokalisierte, axial orientierte Bereiche in der ersten Kammer 38, wo sich die Radialkonturen ändern. Die Nebeneinanderanordnung von diesen Konturenoberflächen an der äußeren Wand 26 (niederer G) von dem Spulenelement 18 und der inneren Wand (hoher G) von dem Schalenelement 20, das an die erste Kammer 38 grenzt, erhöht weiterhin die Trennbedingungen, die die innere Struktur der Kammer 38 erzeugt.
Insbesondere erzeugen die nebeneinander angeordneten Oberflächenkonturen der Wände 24 und 26 mit hohem G und niederem G eine erste dynamische Strömungszone 82 in dem PRP-Sammelbereich 76 von der ersten Kammer 38. Deshalb bildet die Kontur der Wand 24 mit hohem G einen konischen Keil (siehe 9), der erste und zweite konische Oberflächen 84 und 86 umfasst. Diese Oberflächen 84 und 86 ragen von der Wand 24 mit hohem G zur Wand 26 mit niederem G. Der Anstieg der ersten konischen Oberfläche 84 ist weniger als der Anstieg der zweiten konischen Oberfläche 86; das heißt, die zweite konische Oberfläche 86 ist steiler in der Steigung als die erste konische Oberfläche 84.
Radial gegenüber den konischen Oberflächen 84 und 86 bildet die Kontur der äußeren Wand 26 mit niedrigem G von dem Spulenelement 18 eine ebene Oberfläche 88 (siehe 10 und 13). Bezüglich seiner radialen Abmessungen (die 8 zeigt) sinkt die ebene Oberfläche 88 zuerst und nimmt dann in der Richtung des WB-Stroms in der ersten Kammer 38 im Radius zu. Die ebene Oberfläche 88 liefert dadurch eine Abnahme und dann eine Zunahme im Zentrifugalfeld entlang der Wand 26 mit niederem G. Die ebene Oberfläche 88 liefert einen Zwischenraum für die ersten und zweiten konischen Oberflächen 84 und 86, um eine Bewegung der Spulen- und Schalenelemente 18 und 20 zwischen ihren gegenseitig getrennten und gegenseitig gemeinsam arbeitenden Positionen anzupassen. Die ebene Oberfläche 88 erzeugt auch eine zweite dynamische Strömungszone 104 in Kooperation mit einer ebenen Oberfläche 106, gegenüber an der Wand 24 mit hohem G in dem WB-Einlassbereich 74 (siehe 9), wie später genauer beschrieben wird.
Wie 14 bis 16 zeigen, bilden die erste gegenüberliegende Oberfläche 84 und die ebene Oberfläche 88 in der ersten Zone 82 einen begrenzten Durchgang 90, entlang der Wand mit niedrigem G 26, entlang der sich die PRP-Schicht 98 erstreckt. Wie schematisch in 14 bis 16 gezeigt, lenkt die konische Oberfläche 86 den Fluidstrom entlang der Wand mit hohem G 24 von der ersten Kammer 38 um, wodurch der Grenzbereich 58 und RBC 96 weg von der PRP-Sammelöffnung 46 gehalten werden, während PRP 98 die PRP-Sammelöffnung 46 erreichen kann.
Diese Strömungsumlenkung ändert auch die Orientierung des Grenzbereichs 58 in dem PRP-Sammelbereich 76. Die zweite konische Oberfläche 86 zeigt den Grenzbereich 26 zum Beobachten durch eine Seitenwand des Behälters durch ein damit verbundenes Grenzbereichsteuerelement (nicht gezeigt). Weitere Einzelheiten zu einer bevorzugten Ausführungsform für das Grenzbereichsteuerelement werden in US-Patent 5 316 667 beschrieben.
Das Grenzbereichsteuerelement verfolgt den Ort des Grenzbereichs 58 auf der konischen Oberfläche 86. Wie 14 bis 16 zeigen, kann die Position des Grenzbereichs 58 an der konischen Oberfläche 86 durch Steuern der relativen Strömungsgeschwindigkeiten von WB, der RBC 96 und der PRP durch deren entsprechende Öffnungen 48, 50 und 46 verändert werden. Das Steuerelement variiert die Geschwindigkeit, bei der PRP 98 von der ersten Kammer 38 abgezogen wird, um den Grenzbereich 58 bei einem vorher beschriebenen, bevorzugten Ort an der konischen Oberfläche 86 zu halten (wie 15 zeigt), weg von dem eingeschränkten Durchgang 90, der zu der PRP-Sammelbereichsöffnung 46 führt. Alternativ oder in Kombination könnte das Steuerungselement den Ort des Grenzbereichs 58 durch Variieren der Geschwindigkeit, bei der WB in die erste Kammer 38 eingeführt wird, oder der Geschwindigkeit, bei der RBC von der ersten Kammer 38 befördert werden, oder beides, gesteuert werden.
In der erläuterten und bevorzugten Ausführungsform (siehe 17 bis 19) ist die Hauptachse 94 der konischen Oberfläche 86 bei einem nichtparallelen Winkel α bezüglich der Achse 92 von dem PRP-Auslassbereich 46 orientiert. Der Winkel α ist größer als 0° (d.h., wenn die Oberflächenachse 94 parallel zu der Auslassachse 92 ist, wie 17 zeigt), jedoch vorzugsweise weniger als etwa 45°, wie 19 zeigt. Besonders bevorzugt ist der Winkel α etwa 30°.
Wenn der Winkel α bei oder nahe 0° ist (siehe 17), ist die Grenze des Grenzbereichs 58 zwischen den RBC 96 und der PRP 98 entlang der konischen Oberfläche 86 nicht gleichförmig. Stattdessen wölbt sich die Grenze des Grenzbereichs 58 zur konischen Oberfläche 84 entlang des Bereichs der Oberfläche 86, die zu der Öffnung 46 beabstandet ist. RBC 96 laufen in den beschränkten Durchgang 90 und in die PRP 98, die die PRP-Öffnung 46 verlassen.
Wenn der Winkel α bei oder nahe 45° ist (siehe 19), ist die Grenze des Grenzbereichs 58 zwischen RBC 96 und PRP 98 auch nicht gleichförmig entlang der konischen Oberfläche 86. Stattdessen wölbt sich die Grenze des Grenzbereichs 58 zur konischen Oberfläche 84 entlang des Bereichs der Oberfläche 86 nahe der Öffnung 46. RBC 96 wiederum laufen in den beschränkten Durchgang 90 und in die PRP 98, die die PRP-Öffnung 46 verlassen.
Wie 18 durch Wiedergeben des gewünschten Winkels α zeigt, wird die gesammelte PRP 98 im Wesentlichen frei von den RBC 96 und Leukozyten gehalten.
Die nebeneinander liegenden Oberflächenkonturen der Wände mit hohem G und niedrigem G 24 und 26 erzeugen weiterhin eine zweite dynamische Strömungszone 104 in dem WB-Einlassbereich 74 der ersten Kammer 38. Dort bildet die Kontur der Wand mit hohem G 24 eine ebene Oberfläche 106 (siehe 9) beabstandet entlang der Rotationsachse 28 unter den konischen Oberflächen 84 und 86. Die ebene Oberfläche 106 weist auch zu der bereits beschriebenen ebenen Oberfläche 88 auf der Wand mit niedrigem G 26 (siehe 13). Bezüglich ihrer radialen Abmessungen (welche 8 zeigt), sinkt die ebene Oberfläche 106 an der Wand mit hohem G 24 zunächst und erhöht sich dann im Radius in der Richtung des WB-Stroms in der ersten Kammer 38. Die ebene Oberfläche 106 erfährt dadurch eine Abnahme und dann eine Zunahme im Zentrifugalfeld entlang der Wand mit hohem G 24.
Die Grenzen der ersten und zweiten Zonen 82 und 104 sind im Allgemeinen in einer axialen Richtung miteinander an der Wand mit hohem G 24 (siehe 7) ausgerichtet, sowie radial mit den Grenzen der ebenen Oberfläche 88 an der Wand mit niedrigem G 26 (siehe 13) gerichtet. Die ersten und zweiten Zonen 82 und 104 überlappen dafür umlaufend in einer beabstandeten Beziehung entlang der Rotationsachse 28 in der ersten Kammer 38.
Diese Nebeneinanderstellung der zwei Zonen 82 und 104 erhöht die dynamischen Strömungsbedingungen in sowohl dem WB-Einlassbereich 74 als auch dem PRP-Sammelbereich 76. Die radial gegenüberliegenden ebenen Oberflächen 88 und 106 der zweiten Zone 104 bilden einen dem Strom einschränkenden Damm auf der Wand mit hohem G 24 von dem WB-Einlassbereich 74. Der Strom des WB in dem WB-Einlassweg 72 ist im Allgemeinen durcheinander und nicht gleichförmig (wie 7 zeigt). Der Zonendamm 104 in dem WB-Einlassbereich 74 beschränkt den WB-Strom auf einen verminderten Weg 108, wodurch gleichförmigere Perfusion von WB in die erste Kammer 38 entlang der Wand mit niedrigem G 26 veranlasst wird.
Die Nebeneinanderstellung der ersten und zweiten Zonen 82 und 104 ordnet diese gleichförmige Perfusion von WB, benachbart zu dem PRP-Sammelbereich 76 und in einer Ebene an, die ungefähr die gleiche ist wie die Ebene, in der die bevorzugte, gesteuerte Position des Grenzbereichs 58 liegt. Einmal über den beschränkten Weg 108 von dem Zonendamm 104 hinaus, bewegen sich RBC 96 schnell zur Wand mit hohem G 24, in Reaktion auf die Zentrifugalkraft.
Der beschränkte Weg 108 von dem Zonendamm 104 bringt WB in den Einlassbereich 74 an ungefähr der bevorzugten, gesteuerten Höhe des Grenzbereichs 58. WB, gebracht in den Eintrittsbereich 74 unterhalb oder oberhalb der gesteuerten Höhe des Grenzbereichs 58, wird sofort die Grenzbereichshöhe anstreben und dabei darüber hin und her schwingen, was unerwünschte Sekundärströme und Störungen entlang des Grenzbereichs 58 verursacht. Durch Bringen des WB in den Einlassbereich 74, ungefähr an dem Niveau des Grenzbereichs, vermindert der Zonendamm 104 das Auftreten von Sekundärströmen und Störungen entlang des Grenzbereichs 58.
Die nebeneinander angeordneten Oberflächenkonturen der Wände mit hohem G und niedrigem G 24 und 26 erzeugen weiterhin eine dritte dynamische Strömungszone 110 über den WB-Einlassbereich 74 und den PRP-Sammelbereich 76 von der ersten Kammer 38 hinaus. Dort (siehe 8, 10 und 11) verjüngt sich die Oberfläche 111 der Wand mit niedrigem G 26 auswärts weg von der Rotationsachse 28 zur Wand mit hohem G 24 in der Richtung des WB-Stromes. In dieser Zone 110 bleibt die Wandoberfläche mit hohem G 113 quer zur Oberfläche 111 bei einem konstanten Radius.
Diese Nebeneinanderanordnung der Konturen entlang der Wände mit hohem und niedrigem G 24 und 26 erzeugt einen dynamischen, umlaufenden Plasmaströmungszustand, der im Allgemeinen das Zentrifugalkraftfeld in der Richtung von dem PRP-Sammelbereich 76 kreuzt. Der umlaufende Plasmaströmungszustand in dieser Richtung zieht den Grenzbereich 58 zurück zu dem PRP-Sammelbereich 76, wo die höheren radialen Plasmaströmungsbedingungen, die bereits beschrieben wurden, vorliegen, um noch mehr Plättchen von dem Grenzbereich 58 weg zu treiben. Gleichzeitig dient ein Gegenstrommuster dazu, die anderen schwereren Komponenten des Grenzflächenbereichs 58 (die Lymphozyten, Monozyten und Granulozyten) zurück in die RBC-Masse, weg von dem PRP-98-Strom, zu zirkulieren.
Die nebeneinander angeordneten Oberflächenkonturen der Wände mit hohem G und niedrigem G 24 und 26 erzeugen weiterhin eine vierte dynamische Strömungszone 112 in dem RBC-Sammelbereich 80 von der ersten Kammer 38. Dort verläuft die Oberfläche 115 abgestuft von der Wand mit niedrigem G 26 radial zur Wand mit hohem G 24, während die Wand mit hohem G 24 isoradial bleibt. Diese Nebeneinanderstellung der Wände mit hohem G und niedrigem G 24 und 26 erzeugt eine aufgestufte Sperrzone 112 in dem RBC-Sammelbereich 80. Die aufgestufte Sperrzone 112 erstreckt sich in die RBC-Masse entlang der Wand mit hohem G 24, was einen beschränkten Weg 114 zwischen ihr und der gegenüber liegenden isoradialen Wand mit hohem G 24 (siehe 8) erzeugt. Der beschränkte Weg 114 erlaubt, dass vorliegende RBC 96 entlang der Wand mit hohem G 24 sich über die Sperrzone 112 hinaus zum Sammeln durch den RBC-Sammeldurchgang 78 bewegen. Gleichzeitig blockiert die aufgestufte Sperrzone 112 den Weg von der PRP 98 über sie hinaus, wodurch die PRP 98 innerhalb der dynamischen Strömungsbedingungen, die durch die ersten, zweiten und dritten Zonen 82, 104 und 110 erzeugt werden, gehalten werden.
Wie 3 zeigt, ist der Knickbereich 70 des RBC-Sammelwegs 78 auch konisch. Aufgrund der Kegelform stellt der Weg 78 einen größeren Querschnitt in dem RBC-Sammelbereich 80 dar. Der Kegel des Knickbereichs 70 ist vorzugsweise, bezogen auf den Kegel von der Wand mit niedrigem G 26 in der dritten Strömungszone 110, so bemessen, dass der Fluidwiderstand innerhalb des Wegs 78 relativ konstant gehalten wird, während die verfügbaren Trenn- und Sammelflächen außerhalb des Wegs 78 maximal gestaltet werden. Der Kegel des Knickbereichs 70 erleichtert auch die Entfernung von Luft aus dem Weg 78 während der Vorbereitung bzw. Mitreißens.
Trennung in der zweiten Verarbeitungskammer
Die zweite Verarbeitungskammer 40 empfängt PRP 98 von der ersten Verarbeitungskammer 38 durch die Öffnung 52 (von der 20 eine Innenansicht zeigt). Die PRP 98 trennt in das Zentrifugalfeld innerhalb der zweiten Kammer 40 in Plättchen-Konzentrat (PC, bezeichnet durch die Zahl 116), das sich zur Wand mit hohem G 24 bewegt, und von Plättchen armem Plasma (PPP, das durch die Zahl 118 bezeichnet wird), welches durch das Bewegen von PC zur Wand mit niedrigem G 26 verschoben wird. Die Öffnung 54 befördert PPP 118 von der zweiten Kammer 40. Das PC 116 bleibt in der zweiten Kammer 40 zur späteren Resuspension und Transport zu einem äußeren Lagerungsbehälter.
Die zweite Kammer 40 (siehe 3) schließt einen fünften Einlassverschluss 120 zwischen der PRP-Einlassöffnung 52 und der PPP-Sammelöffnung 54 ein. Der fünfte Verschluss 120 erstreckt sich in einen ersten Bereich 122 im Allgemeinen parallel zu dem zweiten Verschluss 44 und biegt dann weg in einem Knick 124 in Richtung eines umlaufenden Stroms in der zweiten Kammer 40. Der Knickbereich 124 endet nahe der Längsseitenkante der zweiten Kammer 40 gegenüber zur Längsseitenkante, die durch den zweiten inneren Verschluss 44 gebildet wird.
Der fünfte innere Verschluss 120, der zweite innere Verschluss 44 und die unteren Bereiche des ersten peripheren Verschlusses 42 bilden zusammen einen PPP-Sammelweg 126. Der PPP-Sammelweg 126 empfängt PPP an seinem offenen Ende und von den Kanälen des PPP zu der PPP-Sammelöffnung 54.
PRP gelangt in die zweite Kammer 40 in einem PRP-Einlassbereich 128 (siehe 20). Das PRP gelangt in den Bereich 128 durch die Öffnung 52 in einem axialen Weg. Das PRP verlässt den Bereich 128 in einem umlaufenden Weg zur entgegen gesetzten Längsseitenkante. Dies erzeugt in dem PRP-Einlassbereich 128 ein umlaufendes Wirbelströmungsmuster 130 (siehe 20), genannt eine Taylor-Säule. Das Wirbelströmungsmuster 130 zirkuliert um eine Achse 132, die im Allgemeinen parallel zu der Rotationsachse 28 ist und sich von dem Auslass der Öffnung 52 längs über den umlaufenden Strömungsweg der Kammer 40 er streckt. Das Wirbelströmungsmuster 130 perfundiert das PRP in dem gewünschten, umlaufenden Strömungsweg zur Trennung in PC 116 und PPP 118 in einer sechsten Strömungszone 140, die über den PRP-Einlassbereich 128 hinaus angeordnet ist.
In der erläuterten und bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der Wand mit niedrigem G 26 konturiert, um eine fünfte dynamische Strömungszone 134 in dem PRP-Einlassbereich 128 zu erzeugen. Die Strömungszone 134 steuert die Perfusionswirkungen des Wirbelströmungsmusters 130.
Insbesondere in der fünften Strömungszone 134 stuft sich die Oberfläche der Wand mit niedrigem G 26 radial zur Wand mit hohem G 24 ab, um einen aufgestuften First bzw. Wulst 136 in dem PRP-Einlassbereich 128 zu bilden (siehe 8, 13 und 20). In der fünften Strömungszone 134 weicht dann die Wand mit niedrigem G radial von der Wand mit hohem G 24 weg, um eine konische Oberfläche 138 zu bilden, die von dem First 136 in der Richtung des umlaufenden PRP-Stromes führt. Die Wand mit hohem G 24 bleibt isoradial über die gesamte fünfte Strömungszone 134 und dem Rest der zweiten Kammer 40.
Der aufgestufte First 136 vermindert die Radialbreite des PRP-Einlassbereichs 128. Die verminderte Radialbreite vermindert die Stärke des Wirbelströmungsmusters 130, wodurch die Scherrate und anschließende Scherbelastung auf die Plättchen sinkt. Die verminderte Radialbreite vermindert auch die Zeit, in der die Plättchen in dem Wirbelströmungsmuster 130 verweilen. Durch sowohl Vermindern der Scherbelastung als auch der Aussetzungszeit solcher Scherbelastung vermindert die verminderte Radialbreite die Wahrscheinlichkeit der Schädigung der Plättchen.
Die verminderte Radialbreite erzeugt auch ein Wirbelströmungsmuster 130, das eingegrenzter ist, verglichen mit dem Strömungsmuster 130' bei einer weniger radial begrenzten Fläche, wie 21 zeigt. Die nachlaufende, konische Oberfläche 138 lenkt weiterhin auch die Perfusion von PRP schonend von dem begrenzteren Wirbelströmungsmuster 130 zur Wand mit niedrigem G 26 und in die sechste Strömungszone 140. Die Ergebnisse sind wirksamere Trennung von PC von dem PRP in der sechsten Strömungszone 140.
Die sechste Strömungszone 140 hat eine größere Radialbreite als der PRP-Einlassbereich 128. Diese größere Radialbreite ist erwünscht, weil sie ein größeres Volumen zur tatsächlich stattfindenden Trennung bereitstellt.
Die Radialbreite des PRP-Einlassbereichs 128 wird als wichtig angenommen, um die Vorteile des Wirbelströmungsmusters 130 beim Trennen von PC von PRP zu optimieren. Wenn die Radialbreite zu groß ist (sie in 21 gezeigt), ist das sich ergebende Wirbelströmungsmuster 130' nicht gut eingegrenzt und heftiger. Plättchen werden länger in dem Strömungsmuster 130 gehalten, während sie auch höherer Scherbelastung unterzogen werden.
Wenn andererseits die Radialbreite des PRP-Einlassbereichs 128 zu klein ist (wie 22 zeigt), wird das Erhöhen des Strömungswiderstands, der sich in quadratischer Weise erhöht, wenn die Radialbreite sinkt, das Wirbelströmungsmuster 130 veranlassen, von dem Bereich der kleinen Radialbreite zu einem Bereich zu gelangen, wo eine größere Radialbreite und weniger Strömungswiderstand vorliegen. Somit wird das Wirbelströmungsmuster nicht in dem PRP-Einlassbereich 128 auftreten. Stattdessen wird sich das Strömungsmuster 130' weg von der axialen Ausrichtung mit der PRP-Öffnung 52 bilden, wo eine größere Radialbreite, die günstiger für die Wirbelströmung ist, vorliegt. Die wirksame Länge des umlaufenden Trennungswegs wird verkürzt, was zum Vermindern der Trennwirkung führt.
Weiterhin ist das sich ergebende, verschobene Wirbelströmungsmuster 130 wahrscheinlich nicht gut eingegrenzt und wird somit die Plättchen unerwünschter Scherbelastung und Aufenthaltszeit unterziehen.
Der dimensionslose Parameter (λ) kann zum Unterscheiden zwischen einer Radialbreite, die zu breit ist, um gut eingegrenzte Steuerung des Wirbelströmungsmusters 130 bereitzustellen und verminderte Breite, bei der dies erfolgt, verwendet werden. Der in US-Patent 5 316 667 offenbarte dimensionslose Parameter (λ) charakterisiert genau die kombinierten Eigenschaften von Winkelgeschwindigkeit, Kanaldicke oder Radialbreite, kinematischer Viskosität und Axialhöhe des Kanals, ausgedrückt wie nachstehend:
worin:

Ω: die Winkelgeschwindigkeit (in Rad/s) darstellt;
h: die Radialtiefe (oder -dicke) der Kammer (in cm) darstellt;
ν: die kinematische Viskosität des abgetrennten Fluids (in cm²/s) darstellt; und
Z: die Axialhöhe der Kammer (in cm) darstellt.

Es wird angenommen, dass eine verminderte Radialbreite in dem PRP-Einlassbereich 128, der ausreichend ist, um einen Parameter (λ) ≤ 100 bereitzustellen, die gewünschten eingegrenzten Wirbelströmungsbedingungen, die in 20 gezeigt werden, fördern wird. Ein Parameter (λ) von etwa 40 bis 50 ist bevorzugt. Aufgrund einer größeren Radialbreite in der sechsten Strömungszone 140 (unter Erkennen, dass die Winkelgeschwindigkeit und die kinematische Viskosität von dem PRP, die getrennt sind, im Wesentlichen die gleichen bleiben), wird der Parameter (λ) in der sechsten Strömungszone 140 wesentlich größer sein.
Es kann erwartet werden, dass Parameter (λ) typischerweise in der sechsten Strömungszone 140 in der Nähe von 500 und mehr vorliegt.
Es wird angenommen, dass der Strömungswiderstand, ausgedrückt als die Veränderung im Druck pro Einheitsströmungsgeschwindigkeit, verwendet werden kann, um eine Grenze zu definieren, bei der eine engere Radialbreite in dem PRP-Einlassbereich 128 Verschieben des Wirbelströmungsmusters 130 verursacht, wie 22 zeigt. Ein empirischer Beweis lässt vermuten, dass die Ver schiebung der Wirbelströmung in dem Bereich 128 auftreten wird, wenn der Strömungswiderstand in dem Wirbel etwa 90 Dyns/cm⁴ erreicht, was zu dem Strömungswiderstand von Plasma, das bei 30 ml/min in einem Raum prallt, welcher 0,1 cm breit, 1,0 cm lang und 5,0 cm hoch ist, während bei 3280 U/min rotiert wird, äquivalent ist.
Die nebeneinander gestellten Oberflächenkonturen der Wände mit dem hohen G und dem niedrigen G 24 und 26 erzeugen weiterhin die sechste dynamische Strömungszone 140 über den PRP-Einlassbereich 128 von der zweiten Kammer 40 hinaus. Hier verjüngt sich die Oberfläche 141 von der Wand mit niedrigem G 26 auswärts, weg von der Rotationsachse 28, zur Wand mit hohem G 24 in der Richtung von perfundiertem PRP-Strom in der zweiten Kammer 40. In dieser Zone 140 hält die Wand mit hohem G 24 einen konstanten Radius bei.
Die verjüngte Wand mit niedrigem G 26 in der sechsten Strömungszone 140 liefert eine größere Radialbreite, wenn eine wesentliche Mehrheit von PC-Trennung stattfindet. Typischerweise findet die meiste PC-Trennung in dem ersten halben Segment von der sechsten Strömungszone 140 statt. Das PC scheidet entlang der Wand mit hohem G 24 in großen Mengen in diesem Halbsegment von der sechsten Strömungszone 140 ab, was eine Schicht entlang der Wand mit hohem G 24 in diesem Halbsegment mit 1 mm in der Dicke erzeugt. Die größere Radialbreite in diesem Halbsegment der sechsten Strömungszone passt sich an das konzentrierte Volumen von PC an, ohne negatives Vermindern des notwendigen Trennungsvolumens.
In der erläuterten und bevorzugten Ausführungsform ist der Knickbereich 124 des verbundenen PPP-Sammelwegs 126 verjüngt.
Wie bei der Verjüngung des Knickbereichs 70, ist die Verjüngung des Knickbereichs 124 vorzugsweise so bemessen, bezogen auf die Verjüngung der Wand mit niedrigem G 26, um den Fluidwiderstand innerhalb des PPP-Sammelwegs 126 relativ konstant zu halten. Die Verjüngung erleichtert auch die Entfernung von Luft aus dem Durchgang 126 während des Vorbereitens bzw. Beginnens.
Wie 8 und 10 am besten zeigen, verjüngt sich die Oberfläche 142 von der Wand mit niedrigem G 26 von dem Spulenelement 18 zwischen der ersten Strömungszone 82 (in der ersten Kammer 38) und der fünften Strömungszone 134 (in der zweiten Kammer 40) von der Wand mit hohem G 24 in der Richtung von der fünften Zone 134 zur ersten Zone 82. Die radial gegenüber liegende Oberfläche der Wand mit hohem G 24 bleibt isoradial. Der Teil des PPP-Sammelwegs 126, der axial mit dem PPP-Sammelauslassbereich 54 (in der zweiten Kammer 40) ausgerichtet ist und der Bereich des RBC-Sammelwegs 78, der axial mit dem RBC-Sammelbereich 50 (in der ersten Kammer 38) ausgerichtet ist, werden zwischen diesen Oberflächen mit niedrigem G 142 und der entgegen liegenden Wand mit hohem G getragen. Die Oberfläche 142 stellt einen glatten Übergang zwischen dem PRP-Einlassbereich 128 und dem WB-Eintrittsbereich 74 bereit.
23 zeigt Radien A bis G für die Hauptoberflächenbereiche, die vorstehend beschrieben wurden, entlang des Spulenelements 18 und des Schalenelements 20. Die nachstehende Tabelle führt die Abmessungen dieser Radien in bevorzugter Implementierung auf:
Die Axialhöhe der Oberflächen in der bevorzugten Implementierung ist 8,136 cm (3,203 inch).
In einer bevorzugten Implementierung (siehe 14) ragt die Oberfläche 84 von der Wand mit hohem G für einen Abstand (Abmessung H in 14) von 0,681 cm (0,268 inch) heraus. Die umlaufende Länge der Oberfläche 84 (Abmessung I in 14) ist 2,383 cm (0,938 inch) und die Länge der konischen Oberfläche 86 (Abmessung J in 14) ist 0,871 cm (0,343 inch). Der Winkel der konischen Oberfläche 86 ist 29°.
In einer bevorzugten Ausführung (siehe 9) ragt die Oberfläche 106 von der Wand mit hohem G für einen Abstand (Abmessung K in 9) von 0,262 cm (0,103 inch) heraus. Die umlaufende Länge der Oberfläche 106 (Abmessung L in 9) ist 3,815 cm (1,502 inch).
Sammlung von Mononuklearen Zellen (MNC)
Die erste Verarbeitungskammer 38, wie bislang vorstehend beschrieben (und am besten in 3 beispielhaft angeführt), wenn zwischen den konturierten Oberflächen mit niedrigem G und hohem G des Spulenelements 18 und Schalenelements 20, wie hierin vorstehend beschrieben (und am besten in 7 bis 11 beispielhaft angeführt), getragen, wird zum Ernten von MNC aus Vollblut verwendet.
24 zeigt ein System 200, das die erste Verarbeitungskammer 38 anwendet, die durch die Spulen- und Schalenelemente 18/20 zum Ernten von MNC getragen wird, welche zur Vereinfachung nicht gezeigt werden. Das System 200 wendet nicht die zweite Verarbeitungskammer 40 an.
In dieser Ausführungsform wird Vollblut von einem Spender durch Einlassrohr 202 durch Einlasspumpe 204 durch Weg 48 in den WB-Einlassbereich 74 befördert. Während dieser Zeit wird die Kammer 38 bei etwa 3820 U/min rotiert. Das Vollblut trennt sich in RBC und PRP in der Kammer 38 auf, wie bereits beschrieben.
PRP wird zu dem Spender durch Auslassrohr 206 über Auslasspumpe 208 zurückbefördert. Das Auslassrohr 206 kommuniziert mit dem PRP-Sammelbereich 76 über den Weg 46, wie bereits beschrieben. Auch RBC wird zurück zu dem Spender durch Auslassrohr 210 durch Auslasspumpe 212 befördert. Das Auslassrohr 210 kommuniziert mit dem RBC-Sammeldurchgang 78 über den Weg 50, wie bereits beschrieben.
In der bevorzugten Ausführungsform findet der Transport von WB aus dem Spender in die Trennkammer 38 im Wesentlichen gleichzeitig mit der Rückführung von PRP und RBC zu dem Spender statt. Es sollte außerdem eingeschätzt werden, dass auch eine Einkanülen-Chargentechnik mit aufeinander folgenden Zieh- und Rückführzyklen verwendet werden könnte.
Wie vorangehend im Zusammenhang von einem Plättchen-Sammelverfahren beschrieben, entwickelt sich in der Kammer 38 ein dynamischer, umlaufender Plasmaströmungsbedingungszustand, der im Allgemeinen das Zentrifugalkraftfeld in der Richtung des PRP-Sammelbereichs 76 kreuzt. 25 zeigt schematisch diesen dynamischen Plasmaströmungszustand. MNC (bezeichnet als solche in 25) setzen sich anfänglich entlang der Wand mit hohem G 24 ab, schwimmen schließlich jedoch zu der Oberfläche des Grenzbereichs 58 nahe dem hohen Hämatokrit-RBC-Sammelbereich 80 hinauf.
Wie bereits früher beschrieben, wird die Wand mit niedrigem G 26 (spezieller die Oberfläche 111, wie in 8, 10 und 11 gezeigt) auswärts zur Wand mit hohem G 24 in der Richtung von WB-Strom verjüngt, während die Wand mit hohem G isoradial verbleibt. Diese Nebeneinanderanordnung von Konturen erzeugt das Plasmagegenstrommuster, das in 25 durch Pfeile 214 gezeigt wird. Dieses Gegenstrommuster 214 zieht die MNC zurück zum niedrigen Hämatokrit-PRP-Sammelbereich 76. MNC setzen sich wiederum nahe dem Niedrig-Hämatokrit-PRP-Sammelbereich 76 zur Wand mit hohem G 24 ab.
Die MNC zirkulieren in diesem Weg, bezeichnet als 216 in 25, während WB in RBC und PRP aufgetrennt wird. Das MNC wird somit in diesem eingegrenzten Weg 216 in der Kammer 38, weg von sowohl dem RBC-Sammelbereich 80 als auch dem PRP-Sammelbereich 76, gesammelt und „geparkt".
Nach einem beschriebenen Verarbeitungsintervall (siehe 26) leitet das System 200 das WB von dem Spender durch einen Verzweigungsweg 218 zwischen dem WB-Einlassrohr 202 und dem RBC-Auslassrohr 210 um. Eine Klammer 220 verschließt das WB-Einlassrohr 202 stromabwärts von dem Verzweigungsweg 218 (24 zeigt diese Klammer 220, geöffnet während der vorangehenden WB-Trennungsstufe). Eine Klammer 222 verschließt auch das RBC-Auslassrohr 210, stromabwärts von dem Verzweigungsweg 218 (24 zeigt auch diese Klammer 220, geöffnet während des vorangehenden WB-Trennschritts), und die RBC-Pumpe 212 wird angehalten. Eine Klammer 224 öffnet den Verzweigungsweg 218 (wie 26 zeigt) und verschließt den Zweigweg 218 (wie 24 zeigt).
Im Ergebnis fließt WB durch das RBC-Auslassrohr 210 in einer Fließrichtung, entgegengesetzt zu dem vorangehenden RBC-Strom, zu dem Spender. Das WB verschiebt RBC in dem Auslassrohr 210, zurück in die Kammer 38, in einer Umkehrfließrichtung über den Weg 50 und den RBC-Sammelweg 78, während die Rotation der Kammer 38 fortgesetzt wird.
Der Umkehrfluss von RBC in die Kammer 38 erhöht den Hämatokrit in dem PRP-Sammelbereich 76, was MNC veranlasst, zurück zu der Oberfläche des Grenzbereichs 58 zu fließen. Der Grenzbereich 58 und mit ihm MNC werden durch den Umkehr-RBC-Strom durch den PRP-Sammelweg 46 und in das Auslassrohr 206 ausgetrieben.
Ein Inline-Sensor 226 in dem Auslassrohr 206 nimmt das Vorliegen von RBC wahr. Nach Wahrnehmen von RBC sendet der Sensor 226 ein Kommandosignal zum Stoppen der WB-Einlasspumpe 204 und folglich des Rückstroms von RBC über die Kammer 38.
Wie 27 zeigt, wird die Population von MNC signifikant an dem Grenzflächenbereich 228, unmittelbar benachbart zu dem RBC, aufkonzentriert, was darstellt, was der Sensor 226 nachweist. Um das Sammelverfahren zu vervollständigen, verschließt der Bedienende das Auslassrohr 206 (gezeigt als S1 und S2 in 27) an entgegen gesetzten Seiten von diesem Bereich 228 heiß, um die aufkonzentrierte Population von MNC für weiteres Offline-Verarbeiten festzuhalten.
In einer alternativen Ausführungsform kann das System 200 einen PRP-Rezirkulationsweg einschließen (gezeigt in Phantomlinien, wie 230 in 24), um einen Teil von der PRP zum Vermischen mit WB, das in die Kammer 38 gelangt, erneut zu zirkulieren. Auf diese Weise steuert das System 200 den Eingangs-Hämatokrit. Das System 200 kann auch die Klammer 224 zum erneuten Zirkulieren eines Teils von RBC durch den verzweigten Weg 218 zum Vermischen mit WB, das in die Kammer gelangt, um den Ausgangs-Hämatokrit zu steuern, öffnen. Durch Steuern des Eingangs- und Ausgangs-Hämatokrits kann der Bedienende den Ort von dem MNC-Weg 216 während des WB-Verarbeitens steuern.
Vorklinische Tests haben die Fähigkeit des gerade beschriebenen Systems 200, um 5,7 × 10⁹ MNC von einer Gesamtvorzählung von 6,7 × 10⁹ MNC zu ernten, für eine Wirksamkeit von 85,1% aufgezeigt. Anschließende Antigenstudien zeigten das Vorliegen von Stammzellen in den gesammelten MNC.
Verschiedene Merkmale der Erfindungen werden in den nachstehenden Ansprüchen angeführt.

Claims

Bluttrennsystem zum Abtrennen mononuklearer Zellen von Vollblut, umfassend: eine Kammer (12) zur Rotation um eine Rotationsachse (28), umfassend erste und zweite beabstandete Wände (24, 26), die einen Trennbereich mit einer Seite mit hohem G und einer Seite mit niedrigem G, die näher an der Rotationsachse als die Seite mit hohem G angeordnet ist, bilden, wobei die Kammer einen Einlassbereich (74), wo Vollblut den Trennbereich zur Trennung in rote Blutkörperchen (96), einen Plättchen tragenden Plasmabestandteil (98) und einen mononukleare Zellen tragenden Zwischenbereich (58) zwischen den roten Blutkörperchen und dem Plasmabestandteil, betritt, und einen Plasmabestandteilsammelbereich (76) beinhaltet, wo der Plasmabestandteil zur Entfernung aus der Kammer gesammelt wird, einen Auslassweg (46, 206), der mit dem Plasmabestandteilsammelbereich (76) zum Befördern des Zwischenbereichs (58) aus der Kammer in Verbindung steht, ein Steuerelement, das in einem ersten Modus betreibbar ist, um Vollblut in den Einlassbereich zu befördern, während rote Blutkörperchen und der Plasmabestandteil aus der Kammer entfernt werden und während der Zwischenbereich (58) in einem festgelegten Bereich innerhalb der Kammer beibehalten wird, wobei das Steuerelement auch in einem zweiten Modus betreibbar ist, um den Zwischenbereich von dem festgelegten Bereich zur Entfernung aus der Kammer über den Auslassweg zu bewegen, und ein Detektionselement (226) zum Detektieren der Gegenwart von roten Blutkörperchen in dem Auslassweg.
System nach Anspruch 1, wobei die Kammer einen von dem Einlassbereich beabstandeten Ausgangsbereich (80) beinhaltet, wo sich rote Blutkörperchen während der Trennung sammeln.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Steuerelement ein zweites Detektionselement beinhaltet, um den Zwischenbereich (58) in der Kammer (12) zu lokalisieren.
System nach Anspruch 3, wobei das zweite Detektionselement den Zwischenbereich (58) in der Kammer (12) optisch lokalisiert.
System nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei das Steuerelement Information von dem zweiten Detektionselement verwendet, um den Zwischenbereich (58) in dem festgelegten Bereich innerhalb der Kammer während des ersten Betriebsmodus beizubehalten.
Verfahren zum Abtrennen mononuklearer Zellen von Vollblut, umfassend die Schritte: (i) des Bereitstellens eines in Anspruch 1 definierten Bluttrennsystems, (ii) des Rotierens einer Trennkammer (12) um eine Rotationsachse (28), (iii) des Einbringens von Vollblut in einen Einlassbereich (74) der Trennkammer zur Trennung in rote Blutkörperchen (96), einen Plättchen tragenden Plasmabestandteil (98) und einen mononukleare Zellen tragenden Zwischenbereich (58) zwischen den roten Blutkörperchen und dem Plasmabestandteil, (iv) während des Beförderns von Vollblut in den Einlassbereich, des Entfernens von roten Blutkörperchen und des Plasmabestandteils aus der Trennkammer, während des fortdauernden Beibehaltens des Zwischenbereichs in einem festgelegten Bereich innerhalb der Kammer, (v) nach einer erwünschten Verarbeitungszeit, des Bewegens des Zwischenbereichs von dem festgelegten Bereich zur Entfernung aus der Kammer durch einen Auslassweg, und (vi) des Detektierens von roten Blutkörperchen in dem Zwischenbereich in dem Auslassweg.