JP3252194B2 - 血液成分分離のための円周流チャンバー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 関連出願 本出願は、1991年12月23日に出願され、「分離室への
アクセスを提供する分離し得るボールおよびスプールエ
レメントを有する遠心機」と題する米国特許出願07/81
4,403号の一部継続出願である。本出願はまた、1987年
１月30日に出願された米国特許07/009,179号（現在米国
特許第4,834,890号）の一部継続出願である、1989年５
月26日に出願された米国特許出願07/514,995の一部継続
出願である、1991年８月21日に出願され、「遠心フェレ
ーシスシステム」と題する米国特許出願07/748,244号の
一部継続出願である。

本発明の分野 本発明は、遠心処理システムおよび装置に関する。

本発明の背景 今日、血液採取機関は遠心によって全血を赤血球、血
小板および血漿のようなその種々の治療用成分に日常的
に分離している。

慣用の血液処理システムおよび方法は、典型的にはプ
ラスチック製の一回使用、無菌処理チャンバーと組合せ
て耐久性遠心機設備を使用する。この遠心機は、遠心場
を発生するようにこれらチャンバーを回転しながらこれ
らチャンバーへ全血を導入する。

全血は、遠心場の影響下回転しているチャンバー内で
高密度赤血球とそして血小板リッチ血漿とに分離する。
白血球およびリンパ球の中間層は、赤血球および血小板
リッチ血漿の界面を形成する。

慣用の血液分離システムおよび方法においては、PRP
の懸濁液中へ浮き上った血小板は前記界面の上に沈降し
戻ることがある。血小板は、分離を受けている血漿の放
射方向速度が血小板を懸濁液中にとどめるのに十分でな
いために沈降する。十分な放射方向流がないと、血小板
は落下し戻り、そして界面上に沈降する。これは処理効
率を減じ、血小板の有効収率を低下させる。

本発明の概要 本発明は、処理チャンバー内に独特の動的流れ条件が
発生する改良された血液処理システムおよび方法を提供
する。この動的流れ条件は、遠心分離力への血液成分の
曝露を最大にし、分離効率を向上させるのに役立つ。

本発明は、血液成分を分離するための処理チャンバー
および関連する方法を提供する。本発明は、円周方向流
路を回転軸のまわりを回転しながら、回転軸のまわりに
円周方向流路を確立する。本発明は、回転軸に対し平行
な軸を有する入口を通って回軸している円周方向流路中
へ血液を導入する。

円周方向分離流と結合した軸方向入口流はチャンバー
内に渦区域を発生させる。この渦区域はポート軸のまわ
りを循環し、そして円周方向流路を横断して伸びる。渦
区域は、構成成分への分離のため血液を円周方向流路へ
均一に灌流する。

本明細書および図面は、血液をその成分に分離し所望
の成分を採取するための遠心機システム全体を記載して
いるが、そのうち図26およびそれに関連する明細書中
「II.増加収量円周流チャンバー」の「B.第２段階処理
チャンバー」のセクションが直接本発明に関係する。本
発明の処理チャンバー内において発生する前記渦区域は
分離しようとする血液成分を円周方向流路へ均一に灌流
し、遠心場への曝露を最大にし、分離効率を高める効果
を発揮する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の特徴を具体化する増加収量軸方向流
処理チャンバーの図である。

図２は、遠心場で作動している、図１に示したチャン
バーの図である。

図３は、全血を遠心場内で処理している時の、図１に
示したチャンバーの内部の図である。

図3Aは、血液分離チャンバー内に形成された界面に沿
って、表面ヘマトリットが増加して行く区域の分布を示
すグラフである。

図４および５は、先行技術の軸方向流血液処理チャン
バーの図である。

図6Aおよび6Bは、各自開いた位置で示した関連する遠
心機ホルダーと共に示した、増加収量第１および第２段
階軸方向流処理チャンバーを含む血液処理アセンブリの
斜視図であり、図6Aは第１段階ホルダーを、図6Bは第２
段階ホルダーを示す。

図7Aは、遠心機内の位置にある、図６に示した血液処
理アセンブリの頂面図である。

図7Bは、血液成分を分離するために使用するときの、
血液処理アセンブリと組合せた流れシステムの概略図で
ある。

図８は、閉じたときの、図6Aに示したアセンブリと組
合せた第１段階遠心機ホルダーの斜視図である。

図9Aは、図6Aに示した第１段階ホルダーの高Ｇ表面の
平面図である。

図9Bは、図6Aに示した第１段階ホルダーの低Ｇ表面の
正面図である。

図10Aは、図6Bに示した第２段階ホルダーの高Ｇ表面
の斜視図である。

図10Bは、遠心機ホルダー内の作動位置にある時の、
第２段階遠心チャンバーの輪郭の平面図である。

図11は、本発明の特徴を具体化する増加収量円周流処
理チャンバーの図である。

図12は、遠心場内で作動している、図11に示したチャ
ンバーの図である。

図13は、遠心場内で全血を処理している時の、図11に
示したチャンバー内部の図である。

図14および15は、先行技術の円周流血液処理チャンバ
ーの図である。

図16は、本発明の特徴を具体化する増加収量円周流処
理チャンバーを取り入れた血液処理アセンブリの正面図
である。

図17は、遠心場に沿って低Ｇおよび高Ｇ壁の間で放射
方向に取った、図16に示した血液処理アセンブリ内部の
図である。

図18は、本発明の特徴を具体化する増加収量円周流処
理チャンバーを取り入れた別の血液処理アセンブリの正
面図である。

図19は、遠心場に沿って低Ｇおよび高Ｇ壁の間で放射
方向に取った、図18に示した血液処理アセンブリ内部の
図である。

図20は、図16/17または図18/19に示した血液処理アセ
ンブリのどちらとも組合わせ使用することができる遠心
機の側面図であり、持ち上げて分離した位置にあるボー
ルおよびスプールアセンブリを示している。

図21は、つり下げた作動位置にあるボールおよびスプ
ールアセンブリを図示する、図20に示した遠心機の側面
図である。

図22は、図20に示した遠心機のスプールのまわりを使
用のため覆いつつある図16/17または図18/19に示した血
液処理アセンブリの一つの拡大斜視図である。

図23は、図20に示した遠心機のボールおよびスプール
上に使用のため取付けた図16/17または図18/19に示した
血液処理アセンブリの一つの一部を破断した拡大斜視図
である。

図24は、図20に示した遠心機のボールおよびスプール
アセンブリによって形成された処理チャンバーの、図23
の線24−24に沿って取った平面内部断面図である。

図25A/B/Cは、選択したアセンブリからのPRPの流れを
制御するため、図16/17または図18/19に示した血液処理
アセンブリのどちらかと組合せて使用する内部傾斜路の
拡大斜視図である。

図26は、使用中図16/17に示した血液処理アセンブリ
内に発生する渦状態の図である。

図27は、図16/17または図18/19に示した血液処理アセ
ンブリのどちらかと組合せて使用できる単一針血小板採
取システムである。

図28は、図16/17または図18/19に示した血液処理アセ
ンブリのどちらかと組合せて使用できる二本針血小板採
取システムである。

図29は、図27または図28の血液処理システムのどちら
かと組合せて使用できる血漿再循環制御システムであ
る。

図30は、図20および図21に示した遠心機の回転部分
（１オメガ）上に取り付けられそして図25に示した傾斜
路と組合わせて使用される界面制御システムの一部破断
一部断面斜視図である。

図31Aは、図30に示した界面制御システムと関連する
回転している界面観察ヘッドの内部の拡大斜視図であ
る。

図31Bは、図31に示した回転している界面観察ヘッド
内部を図示する側断面図である。

図32は、図30の界面制御システムに関連する光強度制
御回路の概略図である。

図33A/B/Cは、遠心機アセンブリの回転の間、図30に
示した界面制御システムの作動を示す一連の図である。

図34A/Bは、図30に示した界面制御システムに関連す
る界面制御回路の作動を示すフローチャートである。

図35A/Bは、本発明の特徴を具体化する分離チャンバ
ーを使用する45分操作の間サンプリングされた血小板カ
ウントおよび平均血小板体積をそれぞれ示す。

図36A/Bは、本発明の特徴を具体化する他の分離チャ
ンバーを使用する45分操作の間サンプリングされた血小
板カウントおよび平均血小板体積をそれぞれ示す。

好ましい具体例の説明 I.増加収量軸方向流システム A.一段階全血分離システム 図１ないし図３は、一段階軸方向流血液処理システム
を概略的態様で図示する。このシステムは本発明の特徴
を具備するチャンバー10を含んでいる。

使用において、システムはチャンバー10内において全
血を赤血球（RBC）と、血小板に富む血漿（血小板リッ
チ血漿またはPRPと称す。）とに分離する。本明細書お
よび図面は、赤血球をRBCとして、血小板リッチ血漿をP
RPとして、そして全血をWBとして同定するであろう。

システムは、チャンバー10を軸14のまわりに回転し
（図２を見よ）、それによりチャンバー10内に遠心場を
発生させるホルダー12を含んでいる。

図３が示すように、回転軸14に最も近いチャンバー壁
16は、回転軸14から最も遠く離れたチャンバー壁18より
も低い遠心力（またはＧ力）へ服されるであろう。その
ため、近い方のチャンバー壁16は低Ｇ壁と呼ばれ、最遠
方チャンバー壁18は高Ｇ壁と呼ばれるであろう。

回転する間、チャンバー10は第１のポート20を通って
WBを受入れる。WBはチャンバー10内の軸方向流路をたど
る。すなわち、WBは回転軸14に対し一般に平行な通路
（図２が最良に示すように）を流れる。このため、チャ
ンバー10は軸方向流血液処理チャンバーと呼ばれるであ
ろう。

図１および図２に示した立体形状において、軸方向流
チャンバー10の横方向頂縁および底縁（軸方向流路にわ
たって横たわる）は、縦方向側縁（軸方向流路に沿って
横たわる）よりも短い。なお別の立体形状が可能であ
る。例えば、横方向頂縁および底縁はボールを形成する
ように360度延びることができ、その外周が軸方向流チ
ャンバーを構成する。

WBは、チャンバー10内で遠心場の影響のもとにRBCとP
RPとに分離する。図３が図示するように、高密度RBCは
高Ｇ壁18へ向かって動き、軽密度PRPを低Ｇ壁16へ向か
って移動させる。第２のポート22がRBCを採取のためチ
ャンバー10から引出す。第３のポート24は採取のためPR
Pをチャンバー10から引出す。

界面26と呼ばれる中間層がRBCとPRPの間に形成され
る。界面26は形成された血球成分と液体血漿成分の間の
過渡域を形成する。白血球およびリンパ球の大量が界面
26に集まる。

血小板もまた、PRPから離れ、界面26上に沈降するこ
とができる。この沈降作用は、界面26近くの血漿の放射
方向速度が血小板をPRP中に懸濁してとどめるのに十分
でないときに発生する。血漿の十分な放射方向流を欠く
と、血小板は再び落下しそして界面上に沈降する。

本発明の一面は、チャンバー10内に血小板を界面から
洗出する流れ条件を確立する。この洗出は血小板を界面
26からPRP中の懸濁液へ持ち上げる。

チャンバー10内に有益な洗出条件を確立するため、PR
P採取ポート24とWB入口ポート20とは、WBがチャンバー1
0へ入るのと同じ区域においてチャンバー10を出るよう
に、並置される。

図１に図示した具体例は、PRP採取ポート24をWB入口
ポートと同じチャンバー10の横方向縁上に配置する。

本発明はまた、PRPがチャンバー10内のWBの軸方向流
に関し、RBCがチャンバー10を出る区域と反対の区域に
おいてチャンバー10を出るように、RBC採取ポート22お
よびPRP採取ポート24を配置する。

図１が示す図示した具体例は、RBC採取ポートをWB入
口およびPRP採取ポート20および24が配置される横方向
縁に対し反対側の横方向縁上に配置する。図１ないし図
３において、この横方向縁はチャンバー10の底に物理的
に配置される。

遠心場は頂部および底部ポート配置に対して感受性で
ないことを認識すべきである。図１ないし図３に示した
ポート20,22および24の特定の頂縁および底縁関係は反
対にすることができ、WB入口およびPRP採取ポートを底
縁に、そしてRBC採取ポートを頂縁に配置することがで
きよう。

図１ないし図３に示したチャンバー10は、図４および
図５が示す先行軸方向流血液分離チャンバー10Aおよび1
0Bと著しく異なる。そこに示されているように、先行チ
ャンバー10Aおよび10Bは、PRP採取ポート24およびWB入
口ポート20をチャンバーの同じ横方向縁上に配置しな
い。その代わりに、先行チャンバー10Aおよび10Bはこれ
らポート20および24をチャンバーの異なる縁に意図的に
分離する。

図４に示した先行チャンバー10Aにおいては、PRP採取
ポート24およびWB入口ポート20は、チャンバーの反対側
横方向縁を占拠する。図４において、PRP採取ポート24
は頂部横方向縁を占拠し、そしてWB入口ポート20は底部
横方向縁を占拠する。この構造において、PRP採取ポー
ト24と同じ横方向縁を占拠しそしてＹ接続が合体する二
つのRBC採取ポートがある。このポート配置はカリスの
米国特許4,146,172に示されている。

図５に示した先行チャンバー10Bにおいては、PRP採取
ポート24はチャンバーの横方向縁（頂縁）を占拠し、WB
入口ポートは横方向縁（側縁）を占拠する。この構造に
おいて、RBC採取ポート22はチャンバー反対側の横方向
縁（底縁）を占拠する。この配置はWB入口ポート20をPR
P採取ポート24とRBC採取ポート22の中間に配置する。

チャンバー10内において血小板洗出条件をさらに高め
るため、低Ｇ壁16と界面26との間の距離は、好ましく
は、PRP採取ポート24の区域においてよりもRBC採取ポー
ト22の区域においてより小さい。図示した具体例（図３
を見よ）は、この結果をPRP採取ポート24とRBC採取ポー
ト22の間において低Ｇ壁16が高Ｇ壁18へ向かって均一に
テーパーされることによって達成する。図３は低Ｇ壁16
のテーパーは想像線で示す。

同じ結果は、低Ｇ壁16をPRP採取ポート24とRBC採取ポ
ート22の間の軸方向流路の全長にわたって連続的にもし
くは均一にテーパーされることなしに得ることができ
る。低Ｇ壁は、図３が示すよりもPRP採取ポート24から
遠く離れてRBC採取ポート22の区域へ近いところからそ
のテーパーを始めることができる。

本発明のこの面によって形成した軸方向流処理チャン
バーは、方向が一方は放射方向であり、他方は軸方向で
ある二つの主要な動的流れ条件の相互作用により、血小
板収量を増加するのに役立つ。

第１に、WB入口ポート20とPRP採取ポート24の並置に
より、チャンバー10はPRP採取ポート24の近くで動的な
放射方向血漿流れ条件を発生させる。この放射方向流れ
条件は一般に遠心力場に沿って整列している。放射方向
血漿流条件は、血小板を界面26からPRP流そして次にPRP
採取ポート24へ連続的に洗出する。

第２に、RBC採取ポート22近くの低Ｇ壁16と界面26の
間の間隔をPRP採取ポート24近くの間隔に比較して狭く
することにより、チャンバー10は二つのポート22と24の
間に動的な軸方向流条件を発生させる。この軸方向流条
件は遠心力場に対して一般に直交する。この軸方向血漿
流条件は、界面を、高い放射方向流条件が血小板を界面
26から洗い流すように存在するPRP採取ポート24へ向か
って界面26を連続的に引き戻す。

図３は、これらの相補的な放射方向および軸方向流条
件による増強された血小板分離効果を概略的に示す。

WBは、WBの単位体積あたりのRBCの体積を指示する与
えられた入室ヘマトリットでチャンバー10へ入る。典型
的な健康ドナーは約42.5％献血前ヘマトクリットを持っ
ている。

界面26に沿ったRBCと血漿の間の境界に横たわる血液
のヘマトリット（表面ヘマトクリットと呼ぶ）は、WB入
口ポート20近くのチャンバー10の入室区域Reにおいて
は、入室ヘマトクリットと実質上同じにとどまる。図3A
は、この入室区域Reが0.40表面ヘマトクット等濃度線
（入力40％ヘマトクットと同じ）の左側に横たわること
を示している。

入室区域Reの寸法は、チャンバー10へ入って来る血液
のヘマトリットに応じて変化する。与えられたチャンバ
ー形状では、入室ヘマトリットが低くなればなるほど、
入室区域Reは小さくなる。

入室区域Reの寸法はまた、チャンバー内の遠心場の強
さおよびチャンバーの表面積にも依存する。

図3Aが示すように、表面ヘマトクリットは、入室区域
Reの外側では、分離が停止される終端区域Rtへ向かって
チャンバー10の長さに沿ってその入室のレベルの上へ次
第に上昇する。

図3Aは、界面26に沿って上昇する表面ヘマトクリット
が、0.6（60％表面ヘマトクリットを表わす）から0.9
（90％表面ヘマトクリットを表わす）までの等濃度線に
よって区切られていることを示す。

チャンバー内遠心の間RBCの分布のさらに詳細は、図
３をそれから取った、Brown,“The Physics of Cont
inuous Flow Centrifugal Cell Separation,"Artif
icial Organs,13（１）:4−20（1989）に述べられてい
る。

図3Aが示すように、表面ヘマトクリットは、WB入口ポ
ート近くのチャンバー10の入室区域Reにおいて最低であ
る。図３が示すように、遠心力の応答してRBCが高Ｇ壁1
8へ向かって沈降する速度は入室区域Reにおいて最大で
ある。表面ヘマトクリットが最低であるため、入室区域
Reにおいてはより多動の移動する血漿体積がある。

これは、遠心力場に応答してRBC塊を分離することに
よって血漿が移動する放射方向速度を増す。RBC塊が高
Ｇ壁へ向かって動くとき、血漿は放射方向流路内で低Ｇ
壁へ向かって移動する。その結果、入室区域Reにおいて
比較的大きい放射方向血漿速度が発生する。

これら低Ｇ壁へ向かっての大きい速度はRBCから多数
の血小板を洗出する。その結果、ここではチャンバー10
中のどこよりもより少ない血小板が界面上に捕捉され続
ける。

分離チャンバー10におけるポート20,22および24のこ
の合目的配置は、血小板のさらに増加した洗出に寄与す
る。WB入口ポート20はRBC採取ポート22から正反対に離
れているが、しかしWB入口ポート20はPRP採取ポートと
並んでいる。WB入口ポート20とRBC採取ポートの間のこ
の分離は、RBCが処理の間チャンバー10の全軸長を横切
ることを強制する。

RBC採取ポート22とPRP採取ポート24の間の分離は、RB
CをRBC採取ポート22へ向かって誘導する。同時に、それ
はPRP流をPRP採取ポート24へ向かって反対方向に誘導す
る。

さらに、変位させた低Ｇ壁16のため、低Ｇ壁16と界面
26との間の距離は、RBC採取ポート22の区域とPRP採取ポ
ートの間で増大する。その結果、界面26に沿った血漿層
はその放射方向深さが、PRP流の意図した方向、すなわ
ちRBC採取ポート22から遠くそして軸方向に離間したRBC
採取ポート24へ向かって増加する。RBC採取ポート22近
くの血漿は、PRP採取ポート24近くの血漿よりも高Ｇ遠
心場へより近い。

二つのポート22および24の間のこの血漿の相対的位置
のシフトは、より軽い血漿が界面26に沿って移動するこ
とを生じさせる。血漿は、高Ｇ場へより近い比較的閉じ
込められた区域（すなわちRBC採取ポート22の近く）か
ら、低Ｇ壁へより近く比較的開かれた区域（すなわちPR
P採取ポート24の近く）へ向かって速かに移動する。

この速かに移動する軸方向血漿流は、界面26およびそ
の中に捕捉された血小板をPRP採取ポート24へ向かって
連続的に実際に引きずる。そこでは最大の洗出効果を供
給する放射方向血漿速度が最大であり、捕捉されている
血小板を界面26から離してポート24を通って採取するた
めPRP流中へ引き上げる。

WB入口ポート20とPRP採取ポート24の近接並置だけで
も、低Ｇ場16の界面26に対する放射方向位置を変更する
ことなく改善された血小板洗出をもたらすであろう。増
強された放射方向流条件だけでも、血小板数の大部分を
採取のためPRP中の懸濁液にとどめるであろう。

血小板数の残りの小部分は、物理的により大きい血小
板により構成される。これらの大きい血小板は、典型的
には血小板１個あたり15×10^-15リットル（フェムトリ
ットルまたは立法ミクロン）以上を占め、そしてあるも
のは30フェムトリットより大きい。これに対し、大部分
の血小板は約８ないし10フェムトリットル平均である
（赤血球の最小のものは約30フェムトリットルから始ま
る）。

これら大きい血小板は他の大部分の血小板よりも早く
界面26上に沈降する。これら大きい血小板は、RBC採取
ポート22近くの界面26中に最も捕捉され易い。

変位した低Ｇ壁によって界面26に沿って確立された軸
方向血漿流条件は、これら大きい速く沈降する血小板を
界面26と共に動かす。この軸方向血漿流は大きい血小板
をPRP採取ポート24へ向かって高い放射方向血漿流の区
域へ動かす。この高い放射方向血漿流は大きい血小板を
採取のため界面26から引き上げる。

この相補的流れ条件は、あらゆる寸法の血小板を界面
26からPRP採取ポート24近くへ連続して引き上げる。こ
れらは界面26からあらゆる寸法の血小板を遊離し、そし
て遊離した血小板をPRP内の懸濁液にとどめるように作
用する。

同時に（図３が示すように）、この向流パターンは、
界面26の他のより重い成分（リンパ球、単球および顆粒
球）をPRP流から離れたPBC塊中へ循環し戻すのに役立
つ。

その結果、PRP採取ポート24を出て行くPRPは血小板の
高濃度を担持し、そして他の血液成分を実質上含まな
い。

B.二段階分離システム 図６ないし図10は、既に論じた特徴および利益と、追
加の特徴および利益を具現化した二段階軸方向流システ
ム27の物理的構造を図示する。

図6Aが示すように、システム27は、チューブによって
へそ緒29へ連結した二つの使い捨て分離および採取容器
31Aおよび31Bのアセンブリ28を含んでいる。分離容器31
A/31Bおよび関連するチューブは、可塑化PVCのような低
コスト医療グレードプラスチック材料でつくることがで
きる。

使用において、容器31Aは、全血が第１の処理段階に
おいてRBCとPRPに分離される軸方向流チャンバーを構成
する。容器31Aは、先に記載した軸方向流チャンバー10
の特徴を具備する。

使用において、容器31Bは、PRPが第２の処理段階にお
いて血小板濃縮物と血小板欠乏血漿（血小板プア血漿と
も呼ぶ）とにさらに分離される軸方向流チャンバーを構
成する。本明細書および図面は、血小板濃縮をPC、そし
て血小板プア血漿をPPPと呼ぶであろう。容器31Bは、後
で詳しく記載する本発明の他の面を具現する。

この構造において、アセンブリ28は、バクスター、ヘ
ルスケア、コーポレーション（本発明の譲受人の全所有
子会社）のフェンウォール部門によって製造販売されて
いるCS−3000血液分離遠心機のような、商業的に入手し
得る血液処理遠心機と組合せて使用することができる。

図7Aが最良に示すように、商業的に入手し得る遠心機
は、各容器31Aおよび31Bのためである二つのホルダー32
Aおよび32Bを支承するローター30を含んでいる。

図6A/Bが示すように、各ホルダー32A/32Bは、その分
離容器31A/31Bを収容するため回動して開くことができ
る。各ホルダー32A/32Bは、その後処理の間関連する容
器31A/31Bを捕捉しそして包囲するように回動して閉じ
る（図８が示すように）ことができる。

慣用の使用においては、ローター30は回転し（典型的
には約1600PRMで）、ホルダー32A/32Bおよびそれらの捕
捉した分離容器31A/31Bを遠心力場へ服させる。典型的
には、遠心力はアセンブリ28の高Ｇ壁に沿って約375Gで
ある。

図6Aが示すように、第１段階容器31Aは、チューブの
へそ緒29がそれを通って流体を運ぶ一連のポートを含ん
でいる。容器31Aは、WBをRBCおよびPRPへ遠心分離のた
めポート34を通って受け入れる。ポート36および38は、
それぞれ分離したRBCおよびPRPを第１の容器31Aから運
搬する。

PRPは第１の容器31Aから第２段階容器31Bへ運ばれ
る。第２の容器31Bは、PRPをPCおよびPPPへ遠心分離の
ためポート35を通って受け入れる。ポート37は、PCを採
取のため容器31B内に残して、PPPを容器31Bから運搬す
る。後でPCを容器31Bから運ぶため、平常閉じている出
口ポート39が設けられる。

図7Bが最良に示すように、へそ緒29は、回転している
分離容器31A/31Bをローター30の外部に位置するポンプ
および他の静止部品へ接続する。静止部品は、WBを第１
の容器31Aへ運ぶためのポンプP1を含んでいる。ポンプP
2はPRPを第１の容器31Aから第２の容器31Bへ運搬する。
界面検出器33は、ポンプP2の運転を制御するため、RBC
と血漿の間の境界を感知する。

ポンプP2は、検出器33がRBCの存在を感知するまで、P
RPを容器31Aから引出す。これは、RBCと血漿の間の境界
が検知器33をこえてあふれたことを指示する。ポンプP2
はその時界面検出器33のあふれ出しが消えるまで第１の
容器31Aへ向かってポンプし戻す。ポンプP2はその後、
検出器33が次のあふれ出しを感知するまで、PRPを容器3
1Aから再び引き出すように逆回転する。このプロセスは
それ自体くり返される。

良く知られたCullisのシールレス遠心機原理を採用し
て、非回転（ゼロオメガ）ホルダー（図示せず）がへそ
緒29の上方部分をローター上方の非回転位置に保持す
る。ホルダー40（図7Aを見よ）は、へそ緒29の中間部分
をローター30のまわりで第１（１オメガ）の速度で回転
させる。ホルダー42（やはり図7Aを見よ）は、へそ緒29
の下端を１オメガ速度の２倍の第２の速度（２オメガ速
度）において回転させる。ローター30も２オメガ速度に
おいて回転する。

へそ緒29とローター30のこの相対的回転は、へそ緒29
を非撚状態に保ち、この方法で回転シールの必要性を回
避する。

各分離容器31Aおよび31Bは、閉じた時それぞれのホル
ダー32Aおよび32Bによって形成された内部形状に位置す
る。

1.第１段階分離チャンバー さらに詳しくは、図6Aが示すように、第１段階容器31
Aのためのホルダー32Aは、図9Aにも示した対面するあら
かじめ形成した低Ｇ表面46を含んでいる。図6Aが示すよ
うに、表面46はホルダー32A中へ挿入される圧力プレー
ト47上に形成される。

閉じた時、ホルダー32Aは可撓性の分離容器31Aを高Ｇ
表面44と、低Ｇ表面46の間にサンドイッチする（図８が
示すように）。

図6Aおよび9Aが示すように、高Ｇ表面44は、盛り上が
ったシーリング表面50がそれから突出する指示したくぼ
んだ区域48を含んでいる。ホルダー32Aを閉じた時、圧
力プレート47は低Ｇ表面46をこのシーリング表面50へ押
し付ける。圧力プレート表面46は、分離容器31Aの壁を
これらシーリング表面50に沿って閉じて締めつける。こ
れは容器31A内にくぼんだ区域48を占拠する指図した周
縁をシールした区域を形成する。

処理の間血液で満たされる時、容器31Aのこの周縁で
シールした区域は、高Ｇ表面44および圧力プレート46の
対面する低Ｇ表面に向かって膨張し、それらの指図した
輪郭を取る。

図6Aおよび9Aが最良に示すように、盛り上がったシー
リング表面50は、くぼんだ区域48へ延びる第1,第２およ
び第３のポート区域52,54および56を確立する。第１の
ポート区域52は容器31AのWB入口ポート34を受け入れ
る。第２のポート区域54は、容器31AのRBC採取ポート36
を受け入れる。第３のポート区域56は、容器31AのPRP採
取ポート38を受け入れる。

図6Aおよび9Aが示すように、第１のポート区域34（WB
入口ポート34を受け入れる）および第３のポート区域56
（PRP採取ポート38を受け入れる）は、高Ｇ表面44の同
じ横方向縁（これは図面では頂縁として示されている）
上でくぼんだ区域48へ入る。第２のポート区域54（RBC
採取ポート36を受け入れる）は、高Ｇ表面44の反対側の
横方向縁（図面では底縁として示されている）で開いて
いる通路49を通ってくぼんだ区域48へ入る。勿論、前に
述べたように、横方向の頂縁および底縁は逆にすること
ができる。

ホルダー32Aを閉じる時、低Ｇ圧力プレート46上の対
応区域52A,54Aおよび56A（図9Bを見よ）は、WB,RBCおよ
びPRPポート34,36および38（図８も見よ）を収容するた
め、高Ｇ表面44上の第1,第２および第３のポート区域5
2,54および56と整列する。

図示した具体例においては、低Ｇ圧力プレート表面46
は、好ましくは高Ｇ表面へ向かって外側へ約0.25度のス
ロープでテーパーしている。

閉じた時、ホルダー32Aはこれにより、容器31Aの周縁
をシールした区域を図１ないし３に示した軸方向流処理
チャンバー10を確立するように成形する。

使用において、第１段階分離チャンバー31Aは、好ま
しくは約70ないし約120cm²の有効採取面積と、約45m
ないし約100mの関連処理容積を提供する。

2.第２段階分離チャンバー 図６が示すように、第２段階容器31Bのためのホルダ
ー32Bは、他のホルダー32Aと同様に、図10Aも示してい
るあらかじめ形成した高Ｇ表面51を含んでいる。ホルダ
ー32はまた、挿入し得る圧力プレート55上に形成された
対面するあらかじめ形成した低Ｇ圧力表面53を含んでい
る。

ホルダー32Aと同様に、ホルダー32Bの高Ｇ表面51は、
シーリング表面59がそこから突出するくぼんだ区域（図
6Bおよび10Aを見よ）を含んでいる。

ホルダー32Aと同様に、ホルダー32Bを閉じる時、圧力
プレート低Ｇ表面53はシーリング表面59に対して押し付
けられる。これは分離容器31Bの壁をシーリング表面59
に沿って締めつける。第２段階軸方向流分離チャンバー
61の内部形状が、これによって図10Bが示すように形成
される。

図10Bが示すように、盛り上がったシーリング表面の
パターンは、チャンバー61内に第１および第２の区域R1
およびR2を確立する。第１の区域R1は、容器31BのPRP入
口ポート35と連通する。第２のポート区域R2は、容器31
BのPPP採取ポート37と連通する。

盛り上がったシーリング表面59はまた、第１および第
２の区域R1およびR2を分離する内部壁63を確立する。壁
63はチャンバー61内へ延び、軸方向流路と同じ方向に延
びる。壁63は、二つの区域R1およびR2を連結する通路65
を形成するようにチャンバー61内で終わっている。チャ
ンバー61内の壁63の位置は変化し得ることを認識すべき
である。それは図10Bに示したよりもPRP入口ポート35へ
近づけることができ、それによって第１の区域R1の寸法
を小さくすることもその反対も可能である。

直前に記載したように、第２段階チャンバー61の形状
はカリスらの米国特許4,146,172の第11〜13図に示した
ものと似ている。このカリスらの特許を本明細書に参照
として取入れる。

カリスらの米国特許の第11〜13図に示したものに似た
チャンバーは、PRPからPCおよびPPPの分離に使用するた
め、CS−3000血液分離遠心機と組合せて広く商業的に使
用されている。この商業的チャンバーは「Ａ−35チャン
バー」の商品名を持っている。

この先行「Ａ−35チャンバー」は、PRPをPCとPPPに分
離するため典型的には約160cm²の採取面積を持ってい
る。この目的に使用する時、このチャンバーは典型的に
は約1.4cmの放射方向厚み（または深さ）を提供する。
チャンバーはこれにより約200mの処理容積を持つ。

普通の知識は、第２段階血小板分離チャンバーのため
の処理容積は、第１段階分離チャンバーの処理容積を上
廻らなければならないと信じていた。

この大きな処理容積は、血小板にチャンバー内でPRP
から分離（又は沈降）する余分の時間を与えるから有利
であると信じられていた。普通の知識はまた、第２段階
チャンバーの大きい望ましい処理容積は、処理の間剪断
応力により血小板をより少ない損傷または活性化へ服さ
せると信じていた（例えばカリスらの米国特許10欄26〜
39行を見よ）。

本発明によれば、図10Bに示した軸方向流処理チャン
バー61は、先行「Ａ−35チャンバー」に比較して著しく
小さい処理容積を有する。

一つの作業具体例において、本発明に従って形成した
チャンバー61は、先行Ａ−35チャンバーと同じ採取表面
（すなわち約160cm²）を提供するが、しかしたった2mm
の最大放射方向（または流路）深さを有する。この作業
具体例において、チャンバー61は、先行Ａ−35チャンバ
ーについて典型的な200m処理容積に対して、丁度30m
の処理容積を提供する。

驚くべきことに、その小さい処理容積および放射方向
深さにもかかわらず、以下の実施例は、チャンバー61が
先行Ａ−35チャンバーに比較して血小板採取効率の著し
い増加提供することを示す。

実施例１ この研究は、慣用の200mＡ−35チャンバーを、上に
記載した30m減少深さチャンバー（これは「30mチャ
ンバー」と呼ばれるであろう）と比較した。

この研究は、対にした実験プロトコールを使用した。
このプロトコールの間、59人の正常ドナーがＡ−35チャ
ンバーで血小板採取操作を受けた。同じドナーは、30m
チャンバーで他の血小板採取操作を受けた。採取操作
の順序はドナー間でランダムとし、操作は１ケ月置いて
実施された。

両方の操作は、CS−3000遠心機上で1600RPMの速度で
実施された。第１の操作のためのすべての作業条件は第
２の操作でもくり返された。この研究には６ケ所の異な
る血液センターが参加した。

結果は相関され、統計学的に検証された。

この研究は、30mチャンバーが著しく改良された血
小板採取を提供したことを示した。Ａ−35チャンバーに
比較し、30mチャンバーは血小板収量の13.3％増加
（ｐ＜.0001）を示し、これは与えた操作の間採取され
た血小板の正味の数の増加を表わす。

Ａ−35チャンバーに比較し、30mチャンバーは血小
板の損傷または活性化なしに増加した血小板収量を提供
した。30mチャンバーを用いて採取された血小板濃縮
物は、再懸濁後血小板損失なしに直ちに濾過することが
できた。他方、Ａ−35チャンバーを使用して採取した血
小板濃縮物は、それが血小板カウントの有意なロスを発
生することなく濾過できるまでには、少なくとも２時間
の休息期間を要した。

慣用の無次元レイノルズ数（Re）を比較点として用
い、Ａ−35チャンバーおよび30mチャンバー中の流体
流の性格は実質上同一であると結論するであろう。Ａ−
35はRe2.9を有し、30mチャンバーはRe7を有し、これ
らは有意に異なる値ではない。

本発明の一面は、血小板分離チャンバー61の角速度、
流路厚み、動的粘度、および軸方向高さの結合した特性
をもっと正確に性格づける新しい無次元のパラメータ
（λ）を提供する。

この新しいパラメータ（λ）は以下のように表わされ
る。

ここで、Ωは角速度（ラジアン／秒）であり、 ｈはチャンバーの放射方向深さ（厚み）（cm）であ
り、 νは分離されている流体の動的粘度（cm²/秒）であ
り、そして Ｚはチャンバーの軸方向高さ（cm）である。

表１が示すように、パラメータ（λ）値は、慣用のＡ
−35チャンバーに比較して、チャンバー61（新チャンバ
ーと呼ぶ）内に確立された流れ体制の独特の性格および
領域を明確に特徴化し、区別する。

表１が示すように、先行Ａ−35チャンバーのパラメー
タ（λ）は5109である。本発明の特徴を具現したチャン
バーのパラメータ（λ）はたった14であり、先行チャン
バーの１％より小さい。

本発明のこの面によれば、約700より小さいチャンバ
ーのパラメータ（λ）が著しく大きい血小板収量を発生
するであろう。与えられたチャンバーのパラメータ
（λ）が次第に約700をこえると、チャンバーは処理の
間より大きい総剪断応力へ（血小板活性化へ導く）、そ
してより大きいコリオリ効果渦へ（これは血小板灌流の
ために利用し得る有効面積を制限する）導く流れ条件を
発生するであろう。

この新しいパラメータ（λ）値は、与えられた回転準
拠わくについて、コリオリ効果渦および剪断応力の大き
さがどのようなものであるかを表わす。このパラメータ
（λ）は、チャンバー内の流れが軸方向（すなわち回転
軸に沿う）であろうと、円周流（すなわち回転軸のまわ
り）であろうと同じ意味を持つ。回転軸に関して流れの
方向がどうあろうと、与えられた系についてこの絶対パ
ラメータ（λ）値が低ければ低いほど、系内のコリオリ
効果渦の期待される大きさが低くなる。チャンバー61は
約700より小さいパラメータ（λ）を持ち、劇的に減ら
したチャンバー深さ（すなわち放射方向厚み）において
さえも処理の間より良く灌流され、そして血小板へより
小さい剪断応力を課す。

II.増加収量円周流チャンバー 軸方向流血液分離チャンバーの状況において前に記載
した発明の面は、増加した血小板分離効率を円周流血液
処理チャンバーへ提供するために利用し得る。

図11ないし図13は、採取のための円周流遠心血液処理
チャンバー58を図解的に示している。

使用時、チャンバー58は、ローター60上で軸62のまわ
りを回転し（図12を見よ）、それによってチャンバー58
内に遠心場を発生させる。図１ないし図３に示した軸方
向流チャンバー10と同様に、遠心場は軸からチャンバー
58を通ってひろがる。図13が示すように、軸に最も近い
壁64は低Ｇ壁を構成し、軸から最も遠い壁66は高Ｇ壁を
構成する。

回転中、チャンバー58は第１のポート68を通ってWBを
受け入れる。WBはチャンバー58中の円周方向通路をたど
る。すなわち、それは回転軸62のまわりの円周方向通路
（図12が最良に示すように）中を流れる。このため、チ
ャンバー58は円周流血液処理チャンバーと呼ばれる。

この幾何形状において、チャンバー58の横方向頂縁お
よび底縁（それらは円周方向通路に沿って横たわる）
は、縦方向側縁（円周流路を横断して横たわる）より通
常長い。円周流チャンバー58は、通常回転方向に細長い
チューブの形状を形成する。円周流路を形成する他の形
状も使用することができる。

WBは、チューブ状チャンバー58内で、遠心場の影響下
RBCとPRPとに分離する。図13が示すように、高密度RBC
は高Ｇ壁66へ向かって動き、軽密度PRPを低Ｇ壁64へ向
かって移動させる。界面（以前記載した）がその間に形
成される。第２のポート76は、採取のためRBCをチャン
バー58から引く。第３のポート72は、採取のためPRPを
チャンバー58から引く。

本発明によれば、PRP採取ポート72およびWB入口ポー
ト68は、PRPがWBがチャンバー58へ入るのと同じ区域に
おいて円周流チャンバー58を出るように並置される。図
11に示した具体例においては、PRPポート72は、WB入口
ポート68と、円周流チャンバー58の同じ縦方向側縁に沿
って配置される。

やはり本発明によれば、RBC採取ポート70とPRP採取ポ
ート72とは、PRPがチャンバー58中のWBの円周流に関し
てRBCがチャンバー58を出る区域に対して反対の区域か
ら出るように配置される。図示した具体例においては、
図11が示すように、RBC採取ポート70は、WB入口およびP
RP採取ポートが配置される縦方向側縁に対して反対側の
縦方向側縁に配置される。

図11ないし図13に示したチャンバー58は、図14および
図15に示した先行円周流血液分離チャンバー58Aおよび5
8Bと著しく異なる。先行円周流チャンバー58A/Bは、PRP
採取ポート72をWB入口ポート68から意図的に離して配置
する。

図14に示した先行円周流チャンバー58Aにおいては、P
RP採取ポート72は、RBC採取ポートに対して正反対の側
縁を占拠し、RBC採取ポートは他の側縁を占拠する。こ
の構造において、WB入口ポート68は、二つの側縁の間の
チャンバー58Aの側壁に配置される。

図15に示した先行円周流チャンバー58Bにおいては、P
RP採取ポート72は一方の側縁を占拠し、WB入口ポート68
およびRBC採取ポートは、チャンバー58BのWBの円周流に
関し、PRP採取ポート72から反対方向へ離間した反対の
側縁を占拠する。

図14構造および図15構造の両方において、チャンバー
58の頂および底横断縁上にはポートが配置されない。チ
ャンバー58Aおよび58Bのどちらも、回転軸に平行に延び
る軸を持つポートを持っていない。

図13は、本発明を具現化した円周流チャンバー58中の
WB入口ポート68とPRP採取ポート72の隣接配置による増
大した血小板分離効果を図解的に示す。この効果は、チ
ャンバー58が円周流パターンの確立するように異なった
向きになっていることを除き、図３に示したものと一般
に同じである。

図13が示すように、PRP採取ポート72は、RBCが遠心力
に応答して高Ｇ壁66へ向かって沈降する速度が最大であ
るチャンバー58の区域、すなわちWB入口ポート68の近く
からPRPを引く。ここはまた、血小板を界面26から引き
上げ、それらをPRP採取ポート72の外へ輸送するため血
漿中の懸濁液にとどめる放射方向血漿速度も最大であ
る。

WB入口ポート68は、RBC採取ポートから反対方向へ
（円周流方向に）離され、RBCがチャンバー58の全軸方
向長さを横断するように強制し、それによってそれらの
遠心分離力への曝露を最大にする。RBC採取ポート70とP
RP採取ポートの間の隔離はまた、RBCをRBC採取ポートへ
誘導し、PRP流をPRP採取ポート72へ向かって反対方向に
誘導する。

図３に示したチャンバー10と同様に、低Ｇ壁64は、好
ましくはRBC採取ポート76近くの界面26へ向かって内側
へ移動される。その結果、低Ｇ壁64と界面26の間の放射
方向距離は、RBC採取ポート70近くよりもPRP採取ポート
72の近くでより大きい。

図３に関して以前に記載したように、移動した低Ｇ壁
64は、軽い血漿をRBC採取ポート70近くの比較的窮屈な
区域からPRP採取ポート72近くの比較的開いた区域へ速
やかに界面26に沿って動くことを生じさせる。同じ有益
な効果、すなわち円周方向血漿流が界面と、そしてその
中に捕捉されている大きいより速く沈降する血小板を放
射方向血漿速度が最大であり、最大の洗出効果を提供す
るPRP採取ポート72へ向かって連続的に引きずる効果が
生ずる。向流パターンもまた、界面の他の重い成分（リ
ンパ球、単核球および顆粒球）をPRP流から離してRBC塊
中へ循環し戻すのに役立つ。

図13が示すように、低Ｇ壁64は、円周流路の方向に、
例えばPRP採取ポート72から離れてWBの軸方向流路の方
向に連続的にテーパーしている。PRP採取ポート72とRBC
採取ポート70の間の軸方向流路の全長に沿って低Ｇ壁16
を連続的にまたは均一にテーパーさせることなしに、同
じ結果を得ることができる。低Ｇ壁はそのテーパーを図
13が示すよりもPRP採取ポート24から遠く、RBC採取ポー
ト70の区域のもっと近くから始めることができる。

本発明を具現化する円周流チャンバー58は種々に構成
することができる。図16および図17は、本発明の特徴を
具体化する好ましい円周流チャンバーアセンブリ74の物
理的構造を図示する。図25および26は、代替円周流アセ
ンブリ76の物理的構造を図示する。

アセンブリ74はまた76のどちらも、図18および19に示
したような血液処理遠心機78と組合せて使用することが
できる。この遠心機構造の詳細は、1991年12月13日に出
願された「分離チャンバーへのアクセスを提供する分離
し得るボールおよびスプールエレメントを有する遠心
機」と題する米国特許出願07/814,403に述べられてい
る。

図20が示すように、遠心機78は、ボールエレメント80
およびスプールエレメント82を含む。ボールおよびスプ
ールエレメント80,82は、ヨーク85上で図20が示す直立
位置と、図21が示す懸垂位置との間を回動できる。

直立時、ボールおよびスプールエレメント80,82はユ
ーザーによるアクセスのために提供される。図20が示す
ように、ある機構がスプールおよびボールエレメント8
0,82が相互に分離可能な位置を取ることを許容する。こ
の位置において、スプールエレメント82は、外側スプー
ル表面をアクセスのため露出するようにボールエレメン
ト80の内部区域の少なくとも部分的に外にある。図22が
示すように、露出した時、ユーザースプールエレメント
82のまわりに円周流チャンバーアセンブリ74または76の
どちらかを覆うことができる。

前記機構はまた、ボールおよびスプールエレメント8
0,82が図23が示す相互に協力する位置を取ることを許容
する。この位置において、スプールエレメント82と選ん
だ円周流チャンバーアセンブリ74または76は、図23が示
すように、ボールエレメント80の内部区域内に包囲され
る。処理チャンバー83は、ボールエレメント80の内側と
スプールエレメント82と外側の間に形成される。選んだ
円周流チャンバーアセンブリ74または76は、処理チャン
バー83と共に支持され、そしてその輪郭を取る。

閉じた時、ボールおよびスプールエレメント80,82
は、アセンブリとして図21に示す懸垂位置へ回動するこ
とができる。懸垂時、ボールおよびスプールエレメント
80,82は運転位置にある。運転において、遠心機78は懸
垂したボールおよびスプールエレメント80,82を軸のま
わりで回動する。

図示した具体例においては、各円周流チャンバーアセ
ンブリ74および76は多段階処理を提供する。第１段階は
RBCおよびPRPをWBから分離する。第２段階はPRPからPC
およびPPPを分離する。

円周流チャンバーアセンブリ74または76のどちらも多
様に構成し得るが、図16/17および図18/19は、並べた処
理コンパートメント84および85に分割した代替円周流チ
ャンバーの内部を図示する。使用時、第１のコンパート
メント84内の遠心力は全血をRBCとPRPに分離する。第２
のコンパートメント86内の遠心力はPRPをPCとPPPに分離
する。

二つの代替円周流チャンバーにおいて、第１の周縁シ
ール88は、円周流チャンバーアセンブリ74または76の外
縁を形成する。第２の内側シール90は、円周流チャンバ
ーアセンブリ74または76を第１の処理コンパートメント
84とそして第２の処理コンパートメント86とに分割す
る。第２のシール90は、チャンバーアセンブリ74または
76の回転軸に対して一般に平行に延びる。すなわち、そ
れはチャンバーアセンブリ74または76の円周流を横断し
て延びる。第２のシール90は第１および第２の処理コン
パートメント84および86の両方に共通の縦方向縁を構成
する。

各処理コンパートメント84および86は、別々の独自の
分離チャンバーとして役立ち、それ故そのように呼ばれ
るのである。

各代替円周流チャンバーにおいて、５個のポート92/9
4/96/98/100が処理チャンバーアセンブリ74または76の
コンパートメント化した区域中に開いている。ポート92
/94/96/98/100は、それぞれのチャンバー84および86の
頂縁に沿って横に並べて配置される。

ポート92/94/96/98/100はすべて軸方向に向いてお
り、すなわちそれらの軸は回転軸に整列し、チャンバー
アセンブリ74または76自体内の円周流体流路に直交す
る。３個のポート92/94/96は第１のチャンバー84に役立
つ。２個のポート98/100は第２のチャンバー86に役立
つ。

両方の代替円周流チャンバーアセンブリ74および76に
おいて、ポート92/94/96/98/100へ接続したへそ緒102
（図24を見よ）が第１および第２のチャンバー84および
86を相互に、そして遠心機78の回転部分の外側に配置さ
れたポンプその他の静止部品へ相互接続する。

図21が示すように、非回転（ゼロオメガ）ホルダー10
4が、へそ緒102の上方部分を懸垂したスプールおよびボ
ールエレメント80,82の上方で非回転位置に保持する。
ヨーク85上のホルダー106は、へそ緒102の中間部分を懸
垂したスプールおよびボール80,82のまわりで第１の速
度（１オメガ）で回転させる。他のホルダー108（図22
を見よ）は、へそ緒102の下端を１オメガ速度の２倍の
第２の速度（２オメガ速度）で回転させ、その速度でボ
ールおよびスプールエレメントも回転する。前に述べた
ように、へそ緒のこの知られた相対回転は、それを非撚
状態に保ち、このようにして回転シールの必要性を回避
する。

代替円周流チャンバー74または76のどちらかを使用
し、懸垂したボールおよびスプールエレメント80および
82が回転する速度は約3400RPMである。スプールおよび
ボールエレメントの与えられた寸法において、3400RPM
は、チャンバー84および86の高Ｇ壁に沿って約900Gの遠
心力場を発生するであろう。

A.第１段階処理チャンバー 図16および図17に示した具体例において、第１のポー
ト92は、以前に記載したPRP採取ポート（図11ないし図1
3に参照番号72により同定されている）を含む。第２の
ポート94は、以前に記載したWB入口ポート（図11ないし
図13において参照番号68により同定されている）を含
む。第３のポート96は、以前記載したRBC採取ポート
（図11ないし図13に参照番号70により同定されている）
を含む。

第３の内側シール110は、PRP採取ポート72とWB入口ポ
ート68の間に配置される。第３のシール110は、第２の
内側シール90に一般に平行な第１の区域112を含み、そ
れにより円周方向WB流路を横切って延びる。第３の内部
シール110は次にドッグレッグ部分114において円周方向
WB流の方向へWB入口ポート68から遠方へ屈曲する。この
ドッグレッグ部分はPRP採取ポート72の直下で終わって
いる。

第４の内側シール116は、WB入口ポート68とRBC採取ポ
ート70の間に配置される。第４のシール116は、第２お
よび第３の内側シール90および110に一般に平行な第１
の区域118を含み、それにより円周方向WB流路を横断し
て延びる。第４の内側シールは、次にドッグレッグ部分
120で円周方向WB流の方向にRBC採取ポート70から遠方へ
屈曲する。このドッグレッグ部分120は、第３のシール1
10の下をそれをこえて延びている。それは、第２の内側
シール90によって形成された縦方向側縁に対して反対側
の第１のチャンバー84の縦方向側縁近くで終わってい
る。

第３および第４の内側シール110/116は、合同して最
初回転軸に沿って延びる（すなわち二つのシール110/11
6の第１の区域112/118の間）WB入口通路122を形成す
る。WB入口通路は次に、第１のチャンバー84内で（すな
わち二つのシール110/116のドッグレッグ部分114/120の
間）意図した円周方向流の方向に開くように屈曲する。

WB入口通路122は、最初WBをWB入口ポート68から軸方
向流路に導く。それは次に、WBを円周方向にRBCとPRPへ
の分離が始まる円周方向流路ヘ直接導く。

第３の内側シール110はまた、第１のチャンバー84内
に（すなわち第３のシール110と、そして第１の周縁シ
ール88の隣接する上方部分の間に）PRP採取区域124に形
成する。

第４の内側シール116と、第２の内側シール90と、そ
して第１の周縁シール88の下方区域とは、合同して軸方
向に沿って延びる（すなわち第２の内側シール90と第４
の内側シール116の間に）RBC採取通路126を形成する。R
BC採取通路126は、次に円周方向通路に屈曲し、意図し
たWB円周方向流路の終端近くで（すなわち第４のシール
116のドッグレッグ部分と、周縁シール88の下方部分の
間で）開いている。

図18および図19に示した具体例においては、第１のポ
ート92は、RBC採取ポート（図11ないし図13に参照番号7
2により同定されている）を含む。第２のポート94は、P
RP採取ポート（図11ないし図13に参照番号72により同定
されている）を含む。第３のポート96は、WB入口ポート
（図11ないし図13に参照番号68により同定されている）
を含む。

図18が示すように、第３の内側シール110は、PRP採取
ポート72とWB入口ポート68の間に配置される。シール11
0は、第２の内側シール90に対し一般に平行な第１の区
域112を含む。それは次に、WB入口ポート68から遠方へ
円周方向WB流の方向にドッグレッグ部分114において屈
曲する。ドッグレッグ部分114はPRP採取ポート72の入口
直下で終わっている。

第２および第３の内側シール90および110は、合同し
て、チャンバー内の異なる位置を除き、図16に示したチ
ャンバー84に関連したWB入口通路122と同様なWB入口通
路122を形成する。

図18が示すように、第４の内側シール116は、PRP採取
ポート72とRBC採取ポート70の間に配置される。第４の
シール116は、第２および第３の内側シール90および110
に一般に平行な第１の区域118を含み、それにより円周
流路を横断して延びる。第４の内側シール116は、次に
ドッグレッグ部分120においてPRP採取ポート72から遠方
へ円周方向WB流の方向に屈曲する。それは、第２の内側
シール90によって形成された縦の側縁に対し反対側の第
１のチャンバー84の縦の側縁を形成する。

第４の内側シール116および第１の周縁シール88の上
方部分は、合同して、それがチャンバー84の底部でなく
頂部に配置されていることを除き、図16に示したRBC採
取通路126と同様なRBC採取通路126を形成する。

図18が示すように、第３および第４の内側シール110
および116は、合同して、図16に示したPRP採取区域124
と同様なPRP採取区域124を第１のチャンバー内に形成す
る。

各代替円周流チャンバーアセンブリ74または76内の動
的流条件は同じである。これら条件は、PRPをPRP採取ポ
ート72を通って採取のためPRP採取区域124へ向かって誘
導する。

図16および図18が示すように、WB入口通路122は、WB
をPRP採取区域124に直近して円周流路中へ導く。ここで
は血漿の放射方向流流速が最大であり、血小板を界面か
ら離してPRP採取区域124中へ持ち上げる。

RBC採取通路126はRBCをその開いた端で受け入れ、そ
してそこからRBCをRBC採取ポート70へ導く。図16および
図18が示すように、WB入口通路122は、WBを第１のチャ
ンバー84の一端において流路中へ直接導き、そしてRBC
採取通路126はRBCを流路の反対端において外へ導く。

各代替円周流チャンバーアセンブリ74および76におい
て（図17および19がそれぞれ示すように）、第１のチャ
ンバー84の低Ｇ壁64は、RBC採取区域近くで高Ｇ壁66へ
片寄っている。

図示した特定具体例において、低Ｇ壁64はチャンバー
84内において円周方向WB流の方向にテーパーしている。
このテーパーは第２の内側シール90からチャンバーの反
対側縦縁へ向かって進んでいる。図13は他の側面からこ
のテーパーしている低Ｇ壁64を示している。

テーパーしている低Ｇ壁64は、RBC採取通路126が開い
ている区域において段障壁128もしくはダムを含んでい
る。図16および18は、それらのそれぞれのチャンバーア
センブリについて、この段障壁128が低Ｇ壁64からチャ
ンバー84全体を横切って延びていることを示している。

他の側面からの図13が最良に示すように、段障壁128
はRBC塊中へ延び、それと対面する高Ｇ壁66との間に制
限された通路129を形成する。この制限された通路129
は、高Ｇ壁66に沿って存在するRBCがRBC採取通路126に
よる採取のため障壁128を乗り越えて動くことを許容す
る。同時に、段障壁128は、PRPがそれを乗り越えて通過
するのを阻止し、PRPをPRP採取区域124へ導く動的流条
件内にとどめる。

多様な形状で用いることができるが、好ましい配置に
おいては、低Ｇ壁64はそれが障壁128と合体するチャン
バー74中へ約2mmテーパーする。障壁128は、そこから高
Ｇ壁66へ向かって約45度の角度で延び、***した平坦な
表面を形成する。この平坦表面と高Ｇ壁66の間に形成さ
れた通路129は、放射方向深さが約1mmないし2mm、そし
て円周方向長さが約1mmないし2mmである。

以前記載したように（そして図13が示すように）、低
Ｇ壁64のこの形状は、RBC採取区域からPRP採取区域124
へ向かって血漿の速い向流を発生させる。

代替チャンバーアセンブリ74および76の低Ｇ壁のため
の望ましい輪郭は、スプールエレメント82の外表面上に
あらかじめ成形することができる。図示した具体例にお
いて、ボールエレメント82の表面は回転軸に関して等半
径である。

また両方の代替具体例において（図16および図18が示
すように）、RBC採取通路126のドッグレッグ部分120も
テーパーしている。このテーパーにより、通路126は、
それがRBC採取通路126の軸方向の第１の部分118と合体
するところよりもそれがチャンバー84中へ開いている部
分でより大きな断面積を提供する。図13はこのテーパー
を他の側面で示す。図示した好ましい具体例において、
ドッグレッグ部分120は約1/4インチの幅から1/8インチ
へテーパーしている。

ドッグレッグ部分120のテーパーは、好ましくはRBC採
取通路126の断面積を実質上コンスタントに保つように
低Ｇ壁64のテーパーに関して寸法決めされる。これは通
路126内の流体抵抗を比較的コンスタントに保つ一方、
通路126外部の利用し得る分離および採取区域を最大に
する。ドッグレッグ部分120のテーパーは、プライミン
グの間通路120からの空気の除去を容易にする。

図16および図18が最良に示すように、傾斜路130が高
Ｇ壁66が各代替チャンバーアセンブリにおいてPRP採取
区域124を横断して延びている。図24が他の透視から示
すように、傾斜路130はPRP採取ポート72へ向かう流体流
を制限するテーパーしたくさびを形成する。図25が示す
ように、傾斜路130は、PRP層がそれに沿ってひろがる低
Ｇ壁64に沿って締め着けられた通路131を形成する。

図示した具体例（図22を見よ）においては、ヒンジ止
めされたフラップ132がスプールエレメント82から延
び、そしてその一部分をオーバーハングしている。

下方へ回動する時（図22が実線で示すように）、フラ
ップ23は選んだチャンバーアセンブリ74/76とまわりの
ボールエレメント80の間にサンドイッチされる。フラッ
プ132は、チャンバーアセンブリ74/76の隣接する可撓壁
を押し付け、チャンバー84中に傾斜路130を形成するそ
の輪郭へ一致させる。

図25AないしＣに図示するように、傾斜路130は流体流
を高Ｇ壁66に沿って転換させる。この流れ転換は、PRP
採取区域124内のRBC（図25A/B/Cにおいて陰影をつけて
示した）と、PRP（図25A/B/Cにおいて透明に示した）と
の間の界面の向きを変える。傾斜路130は、関連する界
面コントローラー134（図30および図31が示す）によっ
てチャンバーアセンブリ74/76の側壁を通して観察のた
め界面26をディスプレーする。

後で詳しく記載するように、界面コントローラー134
は傾斜路130上の界面の位置をモニターする。図25A/B/C
が示すように、傾斜路130この界面26の位置は、WB,RBC
およびRRPのそれぞれのポータ68/70/72を通る相対的流
量を制御することによって変えることができる。コント
ローラー134は、チャンバー84からPRPが引かれる速度を
変え、界面26をPRP採取ポート72へ導く締めつけられた
通路131から離れた傾斜路130上の所定の位置（図25が示
す）に保つ。

傾斜路130および関連する界面コントローラー134は、
界面26中に存在するRBC,白血球およびリンパ球がPRP採
取ポート72へ入るのを防止する。採取したPRPはそれに
より、界面26中に存在する他の血球成分を実質上含まな
い。

B.第２段階処理チャンバー 図16/17に示したチャンバーアセンブリの具体例にお
いて、第４のポート98がPPP採取ポート136を構成し、第
５のポート100がPRP入口ポート138を構成する。図18/19
に示したチャンバーアセンブリの具体例においてはこの
逆であり、第４のポート98がPRP入口ポート138を構成
し、第５のポート100がPPP採取ポート136を構成する。

各アセンブリ74/76において、へそ緒102は、第１のチ
ャンバー84のPRP採取ポート72を関連する第２のチャン
バー86のPRP入口ポート138へ接続する。第２のチャンバ
ー86はそれによりPPPおよびPCへさらに分離のためPRPを
第１のチャンバー84から受け入れる。各アセンブリ74/7
6において、PCは後で再懸濁および採取のため、第２の
チャンバー86中に残る。

図16/17および図18/19に示した代替具体例において、
第５の内側シール140はPRP入口ポート138とPPP採取ポー
ト136の間を延びる。第５のシール140は、第２のシール
90に一般に平行な、そのため円周流路を横断して延びる
第１の区域142を含む。第５の内側シール140は次は、ド
ッグレッグ部分144においてPRP入口から遠方へ第２のチ
ャンバー86内の円周方向PRP流の方向へ屈曲する。ドッ
グレッグ部分144は、第２の内部シール90によって形成
された縦側縁に対し反対側の第２のチャンバー86の縦側
縁近く終わっている。

図16/17具体例において、第５の内側シール140、第２
の内側シール90、および第１の周縁シール88の下方域
は、共同して、最初回転軸に沿って延び（すなわち第２
の内側シール90と第５の内側シール140の間）、そして
次に意図したPRP円周流路の終わり近くで開く円周流路
に屈曲する（すなわち第５のシール140のドッグレッグ
部分144と周縁シール88の下方域の間）PPP採取通路146
を形成する。PPP採取通路146はPPPをその開いた端部で
受け入れ、そしてそこからPPPをPPP採取ポート136へ導
く。

図18/19具体例においては、同様なPPP採取流路146
は、第５の内側シール140と周縁シール88の上方域の間
に形成される。

各代替円周流チャンバーアセンブリ74/76において、P
RP入口ポート138を通って第２のチャンバー86へ入るPRP
は、最初軸方向を向いたPRP入口ポート138から軸方向に
延びる第５のシール140に沿って軸方向通路を流され
る。PRPの流れ方向はその後、第５のシール140から離れ
て反対側の縦側縁へ向かう円周流路へまがる。

チャンバーの回転の間発生した遠心力はPRPをPCとPPP
に分離する。高密度のPCは高Ｇ壁66に沿ってひろがる層
へ分離する。より軽いPPPはPPP採取通路146を通って採
取のため低Ｇ壁64へ向かって押しやられる。

本発明者は、回転軸に平行な軸方向流路に沿って回転
軸のまわりの円周流路へのPRPの導入は、図26が示すよ
うに、PRP入口ポート138の出口においてテーラー柱と呼
ばれる非乱流渦域148を発生することを発見した。

渦域148は、PRP入口ポート138の軸と一直線の軸のま
わりを循環する。渦域148は、ポート138の出口から縦方
向にチャンバー86の円周流路を横断して延びる。図26が
示すように、渦域148はPRPをその軸のまわりを循環さ
せ、それをチャンバー86内の所望の円周流路中へ誘導す
る。

渦域148内において、軸方向流速度はチャンバー86の
円周流路を横断して一般に直線的に減少する。これは、
チャンバー86へ入る流体の軸方向流が分離ゾーンへ入る
円周流を均一に灌流する時に発生する。

同様な渦域148は、図26が示すように、PPP採取通路14
6の入口において第２のチャンバー86の反対側の縦方向
端において発生する。

PRP入口ポート138の出口において発生した渦域148
は、所望の円周流路中のPRPを遠心場中へ均一に分散す
る。これは、第２のチャンバー86の有効表面を横断する
遠心場の影響への入って来るPRPの曝露を最大にする。
入って来るPRPからのPCの最大可能な分離が発生する。

同様な渦域148流れ条件は、流体が軸方向流路を通っ
て確立された円周流路へ入るかまたは離れる第１のチャ
ンバー84においても同様に形成されることを認識すべき
である。図26が示すように、渦域148条件はそれによりW
B入口通路122の入口において形成される。他の渦域148
条件は、RBC採取通路126の入口において反対側の縦方向
端において形成される。

両方の代替チャンバーアセンブリ74/76において（図1
7および図19が示すように）、低Ｇ壁64は、好ましくは
円周PRP流の方向に第２のチャンバー86中へテーパーし
ている。このテーパーは第２の内側シール90から第２の
チャンバー86の反対端へ向かって進む。

やはり両方のチャンバーアセンブリ74/76において
（図16および図18が示すように）、関連するPPP採取通
路146の円周方向脚もテーパーしている。このテーパー
により、この脚は、それがPPP採取通路146の軸方向部分
と合体するところよりも、それが第２のチャンバー中へ
開くところにおいてより大きい断面積を提供する。図示
した好ましい具体例において、この脚は約1/4インチの
幅から1/8インチへテーパーしている。

ドッグレッグ部分120のテーパーについてと同様に、P
PP採取通路146の円周脚のテーパーも、好ましくはPPP採
取通路146の断面積を実質コンスタントに保つように、
低Ｇ壁64のテーパーに関して寸法決めされる。これは通
路146内の流体抵抗を比較的コンスタントに維持する。P
PP採取ポート146の円周脚のテーパーは、プライミング
の間通路146からの空気の除去を容易にする。

処理チャンバー内に形成された区域の寸法は、勿論処
理目的に応じて変えることができる。表２は、図16/17
または図18/19に示したタイプの処理チャンバーの代表
的具体例の種々の寸法を示す。表２に述べた寸法Ａない
しＦは、図16および18中にそれらのそれぞれのチャンバ
ーアセンブリについて同定されている。

表 ２ 全長（Ａ）:19−1/2インチ 全高（Ｂ）:2−13/16インチ 第１段階処理チャンバー 長さ（Ｃ）:10−1/8インチ 幅（Ｄ）:2−3/8インチ 使用時の最大半径方向深さ:4mm 第２段階処理チャンバー 長さ（Ｅ）:8−13/16インチ 幅（Ｆ）:2−3/8インチ 使用時の最大半径方向深さ:4mm ポート間隔（中心間）:3/8インチ III.血小板分離および採取のため増加収量円周流チャン
バーを使用したシステム 図16/17または図18/19に示した２段階円周流チャンバ
ーは、連続的血小板採取を実施するために使用すること
ができる。これらチャンバーは、１本の静脈切開針を使
用するシステム150（図27が示す）か、または２本の静
脈切開針を使用するシステム152（図28が示す）のどち
らかと組合せて使用することができる。各システム150
および152において、関連する処理コントローラー154が
最大可能な限り採取操作を自動化する。

A.単一針増加収量血小板採取システム 図27に示した血小板採取システム150は、１本の単一
ルーメン静脈切開針156を使用する。図27は、遠心機78
上で使用のため装着した時のこの単一針システムを一般
的に図示する。

処理コントローラー154は、この単一針システム150を
吸引サイクルおよび返還サイクルにおいて作動する。

吸引サイクルの間、コントローラー154は、ドナーのW
Bを針156を通って処理チャンバーアセンブリ74/76の選
んだ一つへ供給する。そこでWBはRBC,PCおよびPPPへ遠
心分離される。

返還サイクルの間、コントローラー154は、選んだ処
理チャンバーアセンブリ74/76内の分離が中断すること
なく続いている間、針156を通ってドナーへRBCとPPPを
返還する。収穫したPCは長期間貯蔵のため保持される。
もし望むならば、PPPの全部または一部も貯蔵のため保
持することができる。

システム150は、吸引サイクルの間ドナーのWBのある
量をプールする吸引貯槽158を含む。システム150はま
た、返還サイクルの間ドナーへ周期的に返還のためRBC
のある量を集める返還貯槽160を含む。

システム150に関連する処理容器は、処理の間使用の
ため抗凝固剤を保持する容器162と、操作前システム150
をプライミングしそして空気を除去するために使用する
食塩水を保持する容器164を含んでいる。システムは、
貯蔵のためPC（および場合によりPPP）を収容するため
の採取容器166をさらに含んでいる。

コントローラー154がシステム150を吸引サイクルにお
いて作動させるとき、第１の枝168は、吸引ポンプステ
ーション170とクランプ172と協力して、WBを針156から
吸引貯槽158へ誘導する。補助枝174は、抗凝固剤ポンプ
ステーション176と協力して抗凝固剤をWB流中へ放出す
る。

第２の枝178は、WB入口ポンプステーション180と協力
してWBを吸引貯槽158から選んだ処理チャンバー74/76の
WB入口ポート68へ運搬する。吸引ポンプステーション17
0は、連続的に作動する（例えば50m／分）WB入口ステ
ーション180よりも高い流量（例えば100m／分）で作
動する。

処理コントローラー154は、吸引貯槽158内に集められ
たWBの重量体積をモニターする第１のはかり182を含ん
でいる。第１のはかり182は、吸引貯槽158内の所望のWB
の重量容積を維持するように、吸引ポンプステーション
170を間歇的に運転する。

WBの所望体積が吸引貯槽158内に存在する時、WB入口
ポンプステーションは、WBを選んだ処理チャンバーアセ
ンブリ74/76中へ連続的に輸送するために作動する。

吸引ポンプステーション170は、吸引貯槽158中のWBの
所望の重量体積を維持するため、はかり182に応答して
吸引サイクルの間周期的に作動し続ける。

WBは第１段階チャンバー84へ入り、そこでRBCとPRPに
分離される。この分離プロセスは既に記載した。

血漿ポンプステーション186に関連した第３の枝184
は、PRPを第１の処理チャンバー84のPRP採取ポートから
吸引する。第３の枝184は、PRPを第２の処理チャンバー
86のPRPの入口ポート138へ輸送する。そこでPRPはPCとP
PPへさらに分離される。この分離プロセスは既に記載し
た。

後でもっと詳しく記載するように、処理コントローラ
ーは、界面コントローラー134を介して傾斜路130上の界
面の位置をモニターする。コントローラー154は、血漿
ポンプステーション186がWB入口ポンプステーション180
より小さい可変血漿ポンプステーション186の最大流量
（例えば25m／分）を保つように運転する。

第４の枝188は、第１段階処理チャンバー84のRBC採取
ポート74からRBCを輸送する。第４の枝188は返還貯槽16
0へ続いている。

処理コントローラー154は、返還貯槽160中のRBCの重
量体積をモニターする第２のはかり190を含む。あらか
じめ選定した重量体積が存在する時、コントローラー15
4はシステム150の作動をその吸引サイクルからその返還
サイクルへ切り替える。

返還サイクルにおいて、コントローラー154は吸引ポ
ンプステーション170を停止し、返還ポンプステーショ
ン192を始動する。返還ポンプステーションに関連する
第５の枝194はRBCを返還貯槽160から針156へ輸送する。

その間返還サイクルの間、コントローラー154は、吸
引貯槽158にプールされたWBを第１の処理チャンバー84
を通って連続的に処理するためWB入口ポンプステーショ
ン180および血漿ポンプステーション186を運転し続け
る。

吸引および返還サイクルの間、PRPは第２の処理チャ
ンバー86のPRP入口ポート138へ入る。PPPは第６の枝196
を通って第２段階処理チャンバーのPPP採取ポート136を
出て、返還貯槽160へ入り、そこにプールされたRBCと合
体する。

代わって、クランプ198Aを閉じ、クランプ198Bを開く
ことにより、PPPを第７の枝200を通って一以上の採取容
器166へ輸送することができる。

操作後、第２の処理コンパートメント86中に採取され
たPCは、第７の枝200を通って一以上の容器166へ貯蔵の
ため移される。

B.二本針血小板採取システム 図28に示した血小板採取システム152は、図27に示し
た単一針システム150と一般に同じ処理結果を得るた
め、２本の単一ルーメン静脈切開針202Aおよび202Bを使
用する。両方にシステム150および152に共通のエレメン
トは同じ参照番号が与えられている。

関連する処理コントローラー154はシステム152を連続
サイクルで運転し、その間ドナーの全血は針202Aを通っ
て選んだ処理チャンバーアセンブリ74/76へRBC,PCおよ
びPPPへ分離のため連続的に供給され、その間RBCおよび
PPPは針202Bを通ってドナーへ連続的に返還される。

単一針システム150と同様に、収穫したPCは長期貯蔵
のため保持される。もし望むならば、PPPの全部または
一部も貯蔵のためドナーからそらせることができる。

単一針システム150と同様に、２本針システム152に関
連した処理容器は、抗凝固剤を収容する容器162と、シ
ステム152をプライミングしそして空気を追い出すのに
使用するための食塩水を収容する容器164を含む。

システム152はまた、貯蔵のためのPC（場合によりPP
P）を受け入れるための同様な採取容器166を含んでい
る。

コントローラー154の制御のもとに、第１の枝204は、
例えば50m／分で連続的に運転するWB入口ポンプステ
ーションと協力して、WBを針202Aから第１段階処理チャ
ンバー84のWB入口ポート68へ向ける。補助枝174は、抗
凝固剤ポンプステーション176と協力して抗凝固剤をWB
流へ放出する。

WBは前に記載した態様で第１の処理チャンバー84へ入
り、それを満たし、そこでは選んだチャンバーアセンブ
リ74/76の回転の間発生した遠心力がWBをRBCとPRPとに
分離する。

第２の枝208は、血漿ポンプステーション210と協力し
て、PRP層を第１段階処理チャンバー84のPRP採取ポート
72の外へ吸引し、PRPをPCおよびPPPへの次の分離を受け
る第２段階処理チャンバー86のPRP入口ポート138へ輸送
する。

処理コントローラー154は、傾斜路130上の界面の位置
をモニターし、界面26を傾斜路130上の所定位置にとど
めるように血漿ポンプステーション210の速度を変える
（後で詳しく記載する界面コントローラー134を使用し
て）。前に記載したように、コントローラー154は、WB
入口ポンプステーション206より小さい可変血漿ポンプ
ステーション210の最大流量（例えば25m／分）を維持
する。

第３の枝212は、RBCを第１段階処理チャンバー84のRB
C採取ポート70から輸送する。第３の枝212は針202Bへ延
びている。

PPPは、第４の枝214を通って第２段階処理チャンバー
86のPPP採取ポート136を出て、針202Bへ接続する第３の
枝（RBCを運んでいる）と合体する。代わりに、クラン
プ216Aを閉じ、クランプ216Bを開くことにより、PPPを
第５の枝218を通って一つ以上の採取容器166へ輸送する
ことができる。

操作後、第２の処理コンパートメント86内に採取され
たPCは、第５の枝218を通って貯蔵のため一つ以上の採
取容器166へ移される。

C.血漿再循環による血小板分離の増加 単一および二本針システム150および152の両方（それ
ぞれ図27および図28に示した）は、再循環枝220および
関連する再循環ポンプステーション222を含んでいる。
処理コントローラー154は、第１の処理コンパートメン
ト84のPRP採取ポート72を出て行くPRPの一部分を第１の
処理コンパートメント84のWB入口ポート68へ入って行く
WBと再混合するため輸送するようにポンプステーション
222を運転する、再循環制御システム224を持っている。

制御システム224はPRPの再循環を異なる態様で制御す
ることができる。

図29が示すように、再循環制御システム224は、ポン
プステーション186（単一針システム150について）また
はポンプステーション210（２本針システム152につい
て）の制御下にある、PRPが第１の処理コンパートメン
ト84を出て行く流量を感知するセンサー226を含んでい
る。後で詳しく記載するように、この流量自体は界面コ
ントローラー134によって制御される。

再循環制御システム224は、感知したPRP流量を確立し
た所望の流量と比較するためのコンパラター228を採用
する。もし感知した流量が所望流量より少なければ、コ
ンパラター228は、再循環ポンプステーション222が運転
する速度を増加する信号を送る。そしてもし感知した流
量が所望の流量より多ければ、コンパラター228は再循
環ポンプステーション222が運転する速度を減らす信号
を送る。この態様においてコンパラター228はPRP流量を
所望の流量に維持する。

所望のPRP出力流量は、第１のコンパートメント84内
にPRP流中の血小板濃度を最大にする処理条件が発生す
るようにあらかじめ選定される。

再循環の所望流量は、PRPが採取される区域における
血漿の放射方向流量に基づいている。

本発明の他の一面によれば、再循環ポンプ22のポンプ
速度は全血入口ポンプ180/206のポンプ速度のパーセン
ト（％RE）として維持され、以下のように支配される。

％RE＝Ｋ・Hct−100 ここで、Hctは、採血前に測定したドナーの全血のヘ
マトクリットであり、 Ｋは、分離前ドナーの全血へ添加された抗凝固剤およ
び他の希釈液（食塩水のような）の体積を考慮に入れた
希釈係数である。

本発明のこの面によれば、再循環ポンプ22のポンプ速
度は、入室区域Reにおける面積ヘマトクリットを約30％
ないし35％に維持するように、全血入口ポンプ180/206
のポンプ速度のあらかじめ定めたパーセント（％RE）に
維持される。入室区域における好ましい表面ヘマトクリ
ットは約32％であると信じられる。

入室区域Reにおける表面ヘマトクリット値を望ましい
範囲に保つことは、PRPからRBCの最適分離を提供し、そ
れによりこの区域において血漿の放射方向流を最適化す
る。もし表面ヘマトクリットがあらかじめ定めた範囲を
上廻ると、入室区域Reにおける放射方向血漿流は減少す
る。もし表面ヘマトクリットがあらかじめ定めた範囲以
下へ下がると、PRPの放射方向流は小さいRBCおよび白血
球をPRP中へ追い出すのに十分な程増加する。

希釈係数Ｋの値は作業条件に従って変化し得る。本発
明者は、ACD抗凝固剤が入力全血体積の約９％を構成す
るように添加され、そして食塩希釈液がドナーの体容積
の約４％を表わす量（すなわち体容積5000mに対し200
m）で添加される時、Ｋ＝2.8であることを決定した。

代替構造（図29に想像線で示した）においては、再循
環制御システム224は、PRPの代わりにPPPを上で決めた
％REに基づいて再循環する。

この構造において、システム224は、再循環枝230およ
び第２の処理コンパートメント86の下流に配置した関連
するポンプステーション232を使用する。コンパラター
は、第２のコンパートメント86を出て行くPPPを第１の
コンパートメント84へ入って行くWBと混合するため、直
前に記載した同じ態様の一つでポンプステーション232
を制御する。

入室区域Reの表面ヘマトクリットを制御するため第１
の処理コンパートメント84へ入って行くWBとPRP（また
はPPP）を混合することにより、遠心力に応答して赤血
球が高Ｇ壁へ向かって沈降する速度が増大する。これは
続いて、血漿が界面26を通って低Ｇ壁64へ向かって押し
やられる放射方向速度を増す。界面26を通る増加した血
漿速度は界面26から血小板を洗い出す。その結果、より
少ない血小板が界面26上に沈降する。

実施例２ この研究は、健康なヒトドナーに実施した血小板採取
操作における図16に示したのと同様な２段階分離チャン
バー74を評価した。チャンバー74は、図28に示したのと
同様な、２本針システム152の一部であった。システム1
52は、チャンバー74のPRP採取区域124において32.1％の
ヘマトクリットを得るように、図28に示した態様でPRP
を再循環した。

この研究において、第１段階チャンバー84の低Ｇ壁64
はPRP採取区域124からの円周流の方向にテーパーしてい
なかった。低Ｇ壁64は、図17に示すようにRBC採取通路
を横断してチャンバー内へ段になっているRBC障壁128の
存在を除いて、第１段階チャンバー84内の円周流路に沿
って等半径であった。低Ｇ壁64は第２のチャンバー86の
全円周流路に沿って等半径であった。

図35Aは、45分操作の間時間にわたってPRP中のサンプ
ルされた血小板カウント（μＬあたりの1000血小板カウ
ント）を示す。そこに示すように、６分の運転時間後、
血小板カウントは173であり、10分後血小板カウントは3
04であり、そして20分後血小板カウントは363で安定化
した。

図35Bは、この操作の間サンプルされたPRP中に採取さ
れた血小板の平均血小板体積（フェムトリットルで）表
わした物理的寸法を示す。そこに示すように、６分の運
転時間後、平均血小板寸法は6.6であり、20分後平均血
小板寸法は7.5へ上昇し、操作の終わりにおいては平均
血小板寸法は8.2であった。採取したPCの寸法分布研究
は、採取した血小板の約３％は30フェムトリットルより
大きい（すなわち非常に大きい血小板であった）ことを
示した。

第１段階チャンバー84における血小板移行効率（すな
わちPRP中に最終的に採取された、第１段階チャンバー8
4へ入った利用し得る血小板のパーセント）は93.8％で
あった。換言すれば、第１段階チャンバー84は第１段階
チャンバー84中の利用し得る血小板のたった6.2％を採
取し損ったに過ぎなかった。

第２段階チャンバー86中の血小板移行効率（すなわ
ち、PCとして最終的に採取された、第２段階チャンバー
86へ入ったPRP中の利用し得る血小板のパーセント）は9
9％であった。換言すれば、第２段階チャンバー86は第
２段階チャンバー86内のPRP中に存在する血小板のたっ
た１％を採取し損ったに過ぎなかった。

第２の研究もまた、高い採取効率を経験した。

第１段階チャンバー84における血小板移行効果（すな
わちPRP中に最終的に採取された利用し得る血小板のパ
ーセント）は99.2％であった。換言すれば、第１段階チ
ャンバー84は利用し得る血小板のたった１％を採取し損
ったに過ぎなかった。

第２段階チャンバー86中の血小板移行率（すなわちPC
として最終的に採取された利用し得る血小板のパーセン
ト）は99.7％であった。換言すれば、第２段階チャンバ
ー86はPRP中に存在する殆ど全部の血小板を採取した。

チャンバーの全血小板採取効率は85.3％であった。

この研究は、本発明が提供できる増加した分離効率を
さらに示した。

この研究はまた、テーパーした低Ｇ壁が多数の血小板
をPRP流中へ遊離させる効果を示した。この効果は殆ど
すぐ発生する。第２の研究においてたった５分後、血小
板カウントは第１の研究の10分後に見られる血小板カウ
ントに匹敵した。

この研究はまた、テーパーした低Ｇ壁が大きい血小板
をPRP流中へ遊離する効果を示した。この効果もまた、
殆どすぐ発生する。操作の最初の５分後、平均血小板寸
法は第２の研究において30分後に見られるものに匹敵し
た。これは大きい血小板が既に採取されつつあったこと
を意味する。第１の研究においてよりも、第２の研究に
おいて採取された非常に大きい物理的寸法（すなわち30
フェムトリットル以上）の血小板が３倍近く多くあっ
た。

IV.増加収量円周流チャンバーのための界面制御システ
ム 図30ないし図34は、前に記載した単針または２本針シ
ステム150または152と組合せて使用することができる、
代替界面制御システム234の詳細を図示する。

界面制御システム234は、遠心機の回転エレメント上
に界面を実際に観察するエレメントを装備する。システ
ム234は、界面の位置を決定するため時間パルス信号に
依存する。

図30および図31A/Bが示すように、界面制御システム2
34は、遠心機78のヨーク85上に取り付けた光源236を含
んでいる。光源236はRBCによって吸収される光を発射す
る。

制御システムはまた、ヨーク85上の光源236に隣接し
て取付けた光検出器244を含んでいる。

図30が示すように、観察ヘッド238が光源236および光
検出器244をヨーク85での回転のため支承する。以前記
載したように、ヨーク85はそれで観察ヘッド238を支承
しながら１オメガ速度で回転する。同時に、ヨーク85に
よって支承されているスプールおよびボールアセンブリ
80および82は２オメガ速度で回転する。

図示した好ましい具体例においては、観察は、やはり
ヨーク85が支承するへそ緒ホルダー106（図20および21
も見よ）のためのつり合いおもりとしても役立つ。

図示した好ましい具体例においては、光源236は赤色
光発光ダイオードを含むが、勿論緑のような他の色も使
用できる。この構成において、光検出器244はPINダイオ
ード検出器を含んでいる。

光路240は、光を光源ダイオード236から回転ボールア
センブリ80へ指向する（図31Bを見よ）。図示した具体
例においては、ボールアセンブリ80は、ボールアセンブ
リ80が界面傾斜路130の上に重なる区域だけ、光源ダイ
オード236によって発射される光に対して透明である。

観察ヘッド238の通路中に横たわるボールアセンブリ8
0の残部は光反射材料243を支承する。これはボールアセ
ンブリ80の界面区域の反射性をボールアセンブリ80の残
部の反射性から区別する。材料243は光吸収材料とし、
そして同じ目的に役立たせることもできよう。

代わりに、光源ダイオードは、ボールアセンブリ80の
界面区域の到着および通過と共にその視線に関してオン
およびオフにゲートすることもできよう。

スプールアセンブリ82によって支承される界面傾斜路
130は光透過性材料でつくられる。光源ダイオード236か
らの光は、このため回転するボールアセンブリ80観察ヘ
ッド238が整列するたび毎にボールアセンブリ80の透明
区域および傾斜路を通過するであろう。反射光の強度
は、界面区域のRBC部分によって吸収されなかった光源
タイオード236からの光量を表わす。

観察ヘッド238中に支承された光検出器244は光路を通
じて反射光を受光する。図示した具体例においては（図
31Bを見よ）、この光路はレンズ246,ペンタプリズム248
およびアパーチャー250を含んでいる。

図示した具体例においては、レンズ246は直径約9mm
で、焦点距離約9mmである。この構成において、レンズ2
46は約３の倍率の実像を形成する。代わりに、より良い
視野深度を提供するため実像をもっと小さく形成するこ
ともできよう。

アパーチャー250は、実像の小部分だけが検出器244に
到達することを許容するため、好ましくは小さくする
（直径約0.75mm）。それ故、検出器244の好ましい観察
視野も小さく、すなわち好ましくは直径約0.25mmのオー
ダーである。

システム234は、光強度信号を回転している観察ヘッ
ド268から遠心機の静止フレーム上の界面制御回路270へ
伝送するためのデータリンク278を含んでいる。図示し
た具体例においては、データリンクは性格が光学的であ
る。代わりに、光強度信号を電圧または電流信号として
伝送するためスリップリングを使用することができよ
う。

光データリンク278は第２の光源254を含んでいる。第
２の光源254は、１オメガ駆動シャフト257内の中空光誘
導通路256の区画内に支承される。

光データリンク278は第２の光検出器268をさらに含ん
でいる。第２の光検出器268は、中空１オメガ駆動シャ
フト257の下の遠心機の非回転（すなわちゼロオメガ）
ベース上に支持される。第２の光源254からの光は、通
路256およびコリメーティングスリーブ259を通過し、第
２の検出器268上へ下降する。第１の検出器244と同様
に、第２の検出器もPINダイオード検出器よりなること
ができる。

第２の光源254は、１オメガシャフト257の通路内に支
持された少なくとも一つの赤色発光ダイオードを含む。
勿論緑のような他の色を使用することもできよう。

図示した具体例においては（図30を見よ）、第２の光
源254は、通路256内に120度円周上で離れた間隔で配置
された３個の発光ダイオード258A/B/C）を含んでいる。
この配置は第２の光源254と第２の光検出器268の間のミ
スアラインメントに起因する干渉を最小化する。代替構
造においては、第２の検出器268からの光強度信号は、
ミスアラインメントに起因する干渉信号を除去するため
電子的にフィルターすることができる。

光データリンク278は、観察ヘッド238上に支持された
強度制御回路252を含んでいる。このため、強度制御回
路252が第１の光源236への入力を調節する時、それは第
２の光源254への入力を瞬間的に調節するであろう。こ
のため、光源254により発射された光の強度は光源236に
よって発射される光の強度に正比例する。

図30が示すように、システム234は電線251を通ってそ
の回転部分へ電力を供給する。同じ電線251はスプール
およびボールアセンブリ80および82を回転する電気モー
タ253へも電力を供給する。

図32は、強度制御回路252のための代表的具体例を示
す。図示するように、制御回路252は、直列に接続した
第１および第２の光源236および254への電流を制御する
トランジスタ260を含んでいる。

トランジスタ260のエミッタは増幅器262へ連結され
る。一方の増幅器入力は、ヨーク観察ヘッド238内に支
承された光検出器244へ連結される。他の増幅器入力は
参照ダイオード264へ連結される。回路252はまた、光源
236および254の発光ダイオードを保護するため慣用の電
流制限抵抗器266を含んでいる。

検出器244へ衝突する光の強度が減少するとき、増幅
器262の出力は増加する。トランジスタ260はもっと多く
の電流を導通する。第１および第２の光源236および254
の強度は瞬間的に等しくまたは比例量だけ増加する。

同様に、検出器244へ衝突する光の強度が増加する
時、増幅器262の出力は減少する。トランジスタ260はよ
り少ない電流を導通する。第１および第２の光源236お
よび254の強度は瞬間的に等しくまたは比例量だけ減少
する。

図33Aが示すように、界面制御回路270は、第２の検出
器268の感知した光強度出力を増幅した電圧信号へ変換
する。慣用の波形整形回路は増幅した電圧信号を方形波
時間パルスへ変換する。

この時間パルスから、界面制御回路270は界面の物理
的寸法（インチで測った）を誘導する。界面制御回路
は、次に誘導した界面寸法と所望の界面寸法との差に基
づいてポンプ制御信号を発生する。

図33Aが示すように、第１の検出器244は、ボール反射
材料243と観察ヘッドが整列にある間、固定強度I₁にお
いて減少なしに完全に反射された光を観察するであろ
う。第２の検出器268も、この期間中第２の光源254によ
って発生した固定強度I₂においても光を観察するであろ
う。

ボールアセンブリ80の透明界面区域が観察ヘッド238
との整列に入った時、界面傾斜路130上にディスプレー
された赤血球は観察ヘッド238の光路に入るであろう。

赤血球は第１の光源236からの光を吸収する。この吸
収は以前観察した反射光の強度を減少させる。感知され
た減少する光強度により、制御回路252は、第１の検出
器244においてコンスタントな光強度を維持するよう
に、第１および第２の光源236および254へ入力を瞬間的
に増加する。

回路252の制御のもとに、両方の光源236および254は
明るくなり、界面の赤血球バンドが観察ヘッド238を通
過する間新しい強度レベルを取るであろう。

図33Bが示すように、第１の検出器244は、制御回路25
2が第１の検出器244が観察した強度I₁をコンスタントに
維持するから、この時間的な強度の相対的増加を感知し
ないであろう。しかしながら、第２の検出器268はこの
時間的な強度I₂の相対的増加を感知するであろう。

図33Bが示すように、第２の検出器268は増加する強度
の出力信号I₂を発生する。界面制御回路270はこの増加
する強度信号を図33Bに示した方形パルス272の先導縁27
4へ変換する。この出来事はパルス272の開始時間T₁をマ
ークする。

最終的に、界面の赤血球バンドの最も密な区域が観察
ヘッド238の光路へ入るとき、この強度信号は安定化す
るであろう。界面制御回路270は安定化した強度信号を
図33Bに示した方形パルス272の高原275へ変換する。

界面の赤血球バンドが観察ヘッドの光路を離れる時、
第１の検出器は再び反射性ボール材料243からの完全反
射光を観察するであろう。感知した増加する光強度によ
り、制御回路252は、第１の検知器244においてコンスタ
ントな光強度を維持するように第１および第２の光源23
6および254への入力を減らすであろう。

再び第１の検出器244は、制御回路252が第１の検出器
244によって観察される強度を瞬間的にコンスタントに
維持するから、この時間的な強度の相対的減少を感知し
ないであろう。しかしながら第２の検出器268はこの時
間的な強度の相対的減少を感知するであろう。第２の検
知器268は減少する強度出力I₂を発生する。界面制御回
路はこの信号を図32Bに示す方形パルス272の追尾縁276
へ変換する。この出来事はパルス272の終了時間T₂をマ
ークする。

図33AおよびＢが示すように、界面制御回路270は、光
導パルス縁274（図33においてT₁）と追尾パルス縁276
（図33においてT₂）の間の時間を、めいめいの続くパル
ス272Aおよび272Bについて測定する。この測定（T₂マイ
ナスT₁）はパルス長（秒）を構成する。

界面制御回路270はまた、好ましくは二つの続くパル
ス（図33Cに272Aおよび272Bとして示す）間の時間を測
定する。この時間は、第１のパルス272の先導縁274（図
33CにおいてT₁）と、次の続くパルス272Bの先導縁274
（図33CにおいてT₃）の間で測定する。この測定は隣接
するパルスの期間（秒）を構成する。

この測定がなされた後、界面制御回路270は次のパル
ス測定サイクルのためT₃をT₁へリセットする（図34Aを
見よ）。

図34Bが示すように、界面制御回路270はこれら時間パ
ルス測定から界面の赤血球の物理的寸法を以下の関係に
基づいて誘導する。

ここで、 P_Lはパルスの測定した長さ（T₂マイナスT₂）（秒）； P_Pは測定したパルスの期間（T₃マイナスT₁）（秒）； D_Iは誘導すべき界面の赤血球バンドの長さ（イン
チ）； D_Bはボールアセンブリ80の円周（インチ）である。

もしボールアセンブリ80の回転速度がパルス測定期間
コンスタントであり続けるならば、秒で表わした回転の
周波数の逆数（1/Frot,H_z）をP_Pに代入することができ
る。

上の関係に基づいて、D_Iは以下のように誘導すること
ができる。

図34が示すように、界面制御回路270は、誘導した界
面の物理的測定D_Iを制御値D_Cと比較し、エラー信号Ｅを
発生する。

界面制御値D_Cは、ユーザーが入力するあらかじめ選定
した固定絶対値（インチで）を含む。代わりに、界面制
御値D_Cは、界面傾斜路130の長さに基づくパーセント
（すなわち、赤血球は界面傾斜路の30％未満を占拠すべ
きである）として表わすことができる。

今や図25Aも参照すると、もしエラー信号Ｅが正であ
り、界面の赤血球バンドが大き過ぎることを指示するな
らば、界面制御回路270は、血漿ポンプステーション186
/210のポンプ速度を減少させる信号を発生する（図34B
を見よ）。これはRBC域をPRP採取ポート72から遠くへ、
エラー信号Ｅがゼロである所望の制御位置（図25B）へ
押し戻す。

図25Cを参照すると、もしエラー信号が負であり、界
面の赤血球バンドが小さ過ぎることを指示するならば、
界面制御回路270は、血漿ポンプステーション186/210の
ポンプ速度を増加させる信号を発生する（図34を見
よ）。これはRBC域をPRP採取ポート72へ向かってエラー
信号が再びゼロである所望の制御位置（図25B）へ向か
って押し戻す。

上に記載した光データリンク278は、回転エレメント
と静止エレメントの間を二つのエレメント間の機械的接
触なしに制御信号を伝送するためのシステムの広いクラ
スの代表である。

図示した光データリンク278と同様に、そのようなシ
ステムは回転または静止エレメントのどちらかの上のセ
ンサー手段を使用する。このセンサー手段は変化に服す
る運転条件を感知する。センサー手段は感知した運転条
件の変化に従って変化する第１の出力信号を発生する。

図示した光データリンク278と同様に、そのようなシ
ステムはセンサー手段を支承する一方のエレメント上の
エネルギー発射器を含んでいる。この発射器は他方のエ
レメントとの機械的接触なしに他方のエレメントへエネ
ルギーを発射する。

発射器は、第１の出力信号の強度に発生しつつある変
化に従って発射されるエネルギーを変調する。代わり
に、センサー手段自体が変調したエネルギーの発射器を
構成することができる。

データリンク278によって使用される発射エネルギー
は光である。しかしながら音エネルギーまたは他のタイ
プの電磁エネルギーも同様に使用することができよう。

図示したデータリンク278と同様に、システムは発射
器によって発射された変調したエネルギーを受けるた
め、他方のエレメント上の検出器を含む。検出器は検出
したエネルギーを変調し、第１の出力信号と同様に、感
知した運転条件の変化に従って変化する第２の出力信号
を発生する。

回転および静止エレメント間でデータを伝送するため
のそのような無接続システムは、界面制御ばかりでな
く、すべての種類のリアルタイム制御機能に使用のため
適用し得るであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61M 1/02 575 B01D 21/26 B04B 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】血液物質をその成分に分離するため軸のま
   わりを回転する円周流チャンバー（84,86）であって、 軸から放射方向に離間した低Ｇ壁（64）と、低Ｇ壁より
   も遠くへ放射方向に離間した高Ｇ壁（66）と、そして分
   離ゾーンを形成するように軸のまわりで円周方向に離間
   した端壁と、 一般に回転軸に平行に延びる通路に沿って血液物質を分
   離ゾーンへ導入するための入口（68,138）を含んでいる
   導入手段（68,122,138）と、 分離ゾーンへ導入された血液物質をその成分へ分離のた
   め回転軸のまわりを一般に円周方向に延びる通路に沿っ
   て輸送するための手段（122,142）とを備え、 前記入口（68,138）は使用時チャンバーの円周流通路を
   縦方向に横断して入口から伸びる非乱流渦区域（148）
   が発生するように分離ゾーン中へその底の上方で開いて
   おり、 分離ゾーンにおいて分離された血液成分を受入れるため
   の採取通路（126,146）を備え、該採取通路（126,146）
   は分離ゾーンの底の下方へ軸方向に離間し、そして分離
   された血液成分を分離ゾーンから採取通路（126,146）
   へ運搬するため入口（68,138）から円周方向に離間しか
   つ分離ゾーンの底にあるその入口部を含み、そして 第１の渦区域（148）から円周方向に離間し、円周方向
   流路を縦方向に横断して採取通路（126,146）の入口部
   へ延びる第２の非乱流区域（148）が発生するように、
   前記採取通路（126,146）の入口部が分離ゾーン中へそ
   の底で開いており、前記第１および第２の渦区域（14
   8）は回転軸と整列しかつ分離ゾーンの底へ向かう同じ
   方向を有することを特徴とするチャンバー。
2. 【請求項２】入口（138）は分離ゾーンの頂部へ開口し
   ている請求項１のチャンバー。
3. 【請求項３】分離された成分の少なくとも一つを分離ゾ
   ーンから回転軸に一般に平行に延びる通路に沿って運搬
   するための手段（72,136）をさらに備えている請求項１
   または２のチャンバー。