光学制御装置の密封された散光器を有する血液処理装置

专利摘要:
遠心血液分離装置は、焦点を合わせた、固定光源を有する光学カメラ制御システムを有する。散乱プレートは、光源上又は近くよりもむしろ回転子に取り付けられ、入射光線ビームを光源から回転子へ透過させ、そのあと、観察領域を横切って回転子で散乱させることを可能とする。散乱表面の異なる特性は、観察領域内に異なる照明範囲を可能とする。散乱プレートは、プレート間が密閉された散乱面を備えた上部及び下部プレートを有する。これは、散乱表面が付随的に接触するかもしれない摩損、ほこり、血液成分又は他の材料により、散乱表面の減損又は汚染を防止する。
公开号:JP2011506039A
申请号:JP2010539534
申请日:2008-09-30
公开日:2011-03-03
发明作者:コレンブランダー、ジャーミー；シボナ、ジョセフ；ラドトコウ、ジェームズ
申请人:カリディアンビーシーティー、インコーポレーテッドＣａｒｉｄｉａｎＢＣＴ， Ｉｎｃ．；
IPC主号:A61M1-02

专利说明:

[0001] この出願は、２００７年１２月１８日に提出された米国の仮出願61/014,554の優先権を主張する。この出願の技術は、２００７年１０月５日に提出された米国出願第11/867,816号の「血液処理装置のストロボスコープのＬＥＤ光源」、及び、２００８年９月９日に発光されたその親ケースの米国特許第7,422,693号に関連する。さらに関連する技術は、２００４年７月１日に提出された米国出願10/884,877の「血液処理のためのモニタリング及び制御システム」で見つけられる。これら出願の明細は、参考文献として、ここに組み込まれる。]
[0002] 血液採取及び処理は、世界中の健康管理システムにおいて重要な役割を果たしている。従来の血液採取では、血液は、ドナー又は患者から取り出され、遠心分離、濾過及び／又は傾瀉によって、様々な血液成分に分離され、そして、治療上使用で患者に将来注入するために、無菌容器に貯蔵される。分離された血液成分は、典型的には赤血球、白血球、血小板及び血漿に対応する画分を含む。血液のこの成分への分離は、採血中に連続して実施でき、あるいは特に全血サンプルの処理に関しては、採血に引き続いて複数回に分けて実施できる。血液を高度に無菌条件かでこれら様々な成分へ分離することは、大多数の治療の用途にとってきわめて重要である。]
[0003] 近年、多数の血液採取センターで採用され、そこで、選択した血液の成分が採取され、残りの血液が採血中にドナーへ戻されるアファレーシス血液採取技術が、採用されてきた。アフェレーシスでは、血液が、ドナーから取り出されると、オンライン血液処理方法によってすぐにその成分に分離される。典型的には、オンライン血液処理は、密度遠心分離、濾過及び／又は拡散に基づく分離技術によって提供される。１つ以上の分離された血液成分は、採取されるとともに、無菌容器内に貯蔵され、そして残りの血液成分は、ドナーへ直接再循環される。この方法の長所は、選択された血液成分だけが採取且つ精製されるため、個々のドナーからより頻回な供与が可能になる点にある。例えば、血小板が採取されて、非血小板成分はドナーへ戻される血小板フェレーシスを受けている患者は、１４日毎に１回という高頻度で供血することができる。]
[0004] アフェレーシス血液処理は、さらに多くの治療手段においても重要な役割を果たす。これらの方法では、治療を受けている患者から血液が取り出され、分離され、そして選択された分画が採取され、残りはこの患者に戻される。例えば、患者は、放射線療法の前に、それにより患者の血液の白血球成分が放射線曝露を回避するために分離され、採取され、そして貯蔵される白血球搬出法を受け取ることができる。或いは、アファレーシス技術を使用すると、アフェレーシス技術を使用すると、鎌状赤血球性貧血やサラセミア等の血液学的疾患を有する患者のために、それにより患者の赤血球成分が取り出され、供与された濃縮赤血球が患者の残りの血液成分と一緒にこの患者へ提供される赤血球交換を実施できる。さらに、アフェレーシスは、血小板増加症を有する患者のための治療的血小板除去法及び自己免疫疾患を有する患者のための治療的血漿交換を実施するために使用することもできる。]
[0005] 従来の血液採取及びアフェレーシスシステムの両方は、典型的には血液をこれの様々な血液成分に分離するために分画遠心分離法を使用する。分画遠心分離では、血液は中心回転軸を中心に高回転速度で回転する無菌分離チャンバを通して循環させられる。分離チャンバの回転は、遠心分離機の中心回転軸に垂直に方向付けた回転分離軸に沿って方向付けた遠心力を作り出す。回転すると発生する遠心力は、血液サンプル中に懸濁した粒子を相違する密度を有する個別の分画へ分離させる。詳細には、血液サンプルは、赤血球を備える高密度分画及び血漿を備える低密度分画に対応する個別の相へ分離する。さらに、血小板及び白血球を備える中間密度分画は、赤血球と血漿との間に中間層を形成する。遠心分離装置については、米国特許第5,653,887号及び米国特許出願第10/413,890号に説明されている。]
[0006] 連続的なハイスループット血液分離を達成するために、大多数の分離チャンバには抽出もしくは採取ポートが用意される。抽出ポートは、調節可能な流量で分離チャンバから物質を抜去することができ、典型的には、分離軸に沿って個別血液成分に対応する選択された一に配置される。抽出された流体が流出するのを保証するために、選択されるポートは実質的には単一相に限定されるが、しかし、分離された血液成分間の界面は、抽出ポートが単一相に接触するように分離軸に沿って配置されなければならない。例えば、白血球を含有する分画が、多血小板血漿に対応する抽出ポートに近すぎると、分離チャンバから流出する多血小板血漿流に白血球が浸入し、血液処理中に達成される分離の程度がそれにより低下する可能性がある。密度遠心分離による従来型の血液処理は個別血液成分の効率的分離を実施することができるが、この方法を用いて入手される個別成分の純度は多数の治療用途において使用するために最適ではないことが多い。例えば、血液サンプルの遠心分離は、採取された血小板３×１０１１個につき１×１０６個未満の白血球を有する分離された血小板成分を一貫して（９９％の時間にわたり）生成することはできない。血小板製剤中の白血球の存在は、患者に注入した場合にウイルス曝露および免疫学的合併症のリスクを上昇させる。]
[0007] 密度遠心分離法を用いて抽出される血液成分の純度は、現在は従来型遠心分離装置および方法によって提供される分離された成分間の界面層の位置の制御によって限定されている。分離軸に沿った界面の位置は多数の変量に依存する。第１に、界面の位置は分離チャンバ外への個別血液成分の相対流量に依存する。第２に、界面の位置は中心回転軸を中心とする分離チャンバの回転速度および分離されている血液の温度に依存する。第３に、界面の位置は処理されている血液の組成に伴って変動する。血液サンプルの組成は、ドナー毎に及び／又は患者毎に相当に大きく変動する可能性がある。さらに、血液組成は、詳細には血液が複数回にわたり分離チャンバを通って再循環させられるので、所定のドナーもしくは患者に対する時間に応じて相当大きく変動する可能性がある。ヒトによって、そして処理中に変化する多数の変量に対する界面位置の高感受性を前提とすると、最適の分離条件が維持されて選択された血液成分の所望の純度が達成されることを保証するには、血液処理中の界面の位置を監視することが重要である。さらに、界面の位置の正確な特性付けは、処理中の血液組成における変化に対して分離条件を調整かつ最適化することを可能にする。]
[0008] 前述の全血サンプル及び血液成分サンプル処理の監視及び制御のための方法及び装置に必要な存在は評価されるだろう。特に、光学的監視方法及び装置は、照明の一貫した持続及び強度によって処理される血液成分の分離、抽出及び採取を正確に特徴付けることが可能であることは必要とされる。有効な光源及び制御機構は、米国出願第10/905,353号及びその分割出願第11/867,816号に開示される。これら出願は、血液、血液の成分及び血液から得られた流体のような流体の処理を向上するための装置を用いるためのストロボのＬＥＤ光源を提供する。出願は、血液成分へ血液の処理を制御するための装置、特に、遠心分離機のストロボＬＥＤ光源の構成要素に関する。ストロボ装置は、中心照明軸の周囲に間隔があけられた反射面及び軸の放射状の外側から離れ、反射面から間隔があけられた発光ダイオードを有する第１光源を備える。付随的な光源は、発光ダイオードに囲まれた修正された放射面反射器を備え、放射面反射器は、ＬＥＤの中心から外側に放射状に減少する焦点端となるように、対称の軸から外側に間隔があけられた、円状の焦点となる範囲を形成する壁を有する。]
[0009] 中心回転軸の周りを回転する分離チャンバを有する密度遠心分離機の典型的な光学的監視システムは、少なくとも１つ以上の光源、集光要素及び検出器を備える。中心回転軸の周りの分離チャンバの回転は、遠心分離機の中心回転軸に垂直に方向付けられた回転分離軸に沿った、密度による分離チャンバ内の血液成分の分離を結果として生じる。光源及び集光要素の両方は、密度遠心分離機に配置された観察領域と光学的連絡が周期的にあるように配置される。一実施形態においては、光源及び検出器は、分離チャンバの光学セルが観察領域の内外で周期的に回転されるように配置される。光源は、可視光線、赤外線及び／又は紫外線を含むが限定されない選択された周波数範囲を有する入射光線ビームを生成することが可能である。しかしながら、焦点をあわせた、観察領域の近くの円柱状光線ビームの拡散が性能の向上ができることが見出せた。]
[0010] 本発明は、光学制御システムを有する遠心血液処理を提供する。制御システムは、観察領域及び遠心分離機の回転子上に取り付けられる散乱要素を照らす遠心血液処理の固定部材上に取り付けられた少なくとも一つの固定光源を備える。散乱要素は、観察領域の少なくとも一部を照らす散乱光線に、焦点を合わせた固定光源からの円柱状の光線を変換する。散乱要素は、散乱光線又は円柱状光線を透過させる別々の領域を備える。散乱要素の散乱領域は、プレート間で密閉され、それによって散乱領域の光学的特長は、汚染、摩耗又は他の損傷から保護される。]
[0011] 発明は、次の記述、例えば、図面及び特許請求の範囲によって、さらに説明する。]
図面の簡単な説明

[0012] 図１は、光学的監視及び制御システムを示す概略図である。
図２は、図１の光学的監視及び制御システムの切取図である。
図３は、図２の放射状反射器の断面図である。
図４は、下方パルス式ＬＥＤ光源の側面観を拡大した概略図である。
図５は、制御回路の機能ブロック図である。
図６は、散乱プレートの反転させた拡大斜視図である。
図７は、図６の組み立てた散乱プレートの平面図である。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ 図７
発明の詳細な説明

[0013] 図面を参照すると、同様の数字は同様の要素を示しており、２つ以上の図面に現れる同一の番号は、同一の要素を表す。さらに、以下に、次に述べる定義を適用する。]
[0014] 「光線」は、粒子のような性質を示す電界及び電磁の波を表す。本発明の方法に有用な光線は、ガンマ線、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波、又はこれらの組合せが含まれる。]
[0015] 「集光要素」は、所望の方法で光線を集め、集めた光線を分配する装置又は装置の構成要素を表す。本発明において使用できる集光要素は、血液処理装置上の観察領域の照明で生成される透過光線、散乱光線、若しくは、両方の少なくとも一部分を集めることができる。本発明の典型的な集光要素は、検出器上の観察領域の画像を生成する方法で、光線を集めることができる。本発明の集光要素は、限定されない、固定焦点レンズ、球面レンズ、円柱レンズ、非球面レンズ、広角レンズ、ズームレンズ、凹レンズ、凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズ、複数のレンズを備えるレンズシステム、導波管、光ファイバカプラ、反射鏡、球面ミラー、非球面ミラープリズム、アパーチャ、レンズ、又は、いずれかの組合せ若しくはこれらの同等物が含まれる。本発明の集光要素は、検出器のような別の光学装置又は装置の構成要素上に集光した光線を方向付けすることができる。集光要素は、選択的に調整可能な視野及び／又は焦点距離を有する少なくとも一つのレンズシステムが含まれる。集光要素は、中心回転軸に垂直である検出軸に沿って移動することができる。]
[0016] 「視野」とは、検出器と光学的に連絡する集光要素のような光学検出システムによって集められ、且つ、検出される、光線の角分布を表す。本発明の光学検出システムは、固定視野又は選択的に調整可能な視野を有していてもよい。]
[0017] 「血液処理」とは、組成の変化を十分に理解するための血液サンプル又はその成分の操作を表す。血液処理は、血液若しくはその成分の成分若しくは副成分への分離、白血球減少、病原体不活性化、血液濾過、血液及び血液成分の酸素付加、透析、血液精製若しくは浄化、病原体除去、血液及び血液成分の加温、血液成分洗浄、並びに、赤血球の脱グリセリン処理の方法を含む。本発明は、血液サンプル若しくは成分が、密度、サイズ、拡散速度、沈降速度、表面科学的特性若しくはこれら特性の組合せに基づいて成分又は副成分へ分離される改良された血液処理方法を提供する。]
[0018] 「観察領域」は、対象若しくは複数の対象の照明される部分を表す。少なくとも観察領域からの透過光線、散乱光線もしくは両方の部分は、集光要素により集められ、検出器による検出される。本発明の好ましい実施形態では、観察領域は、血液処理装置、光学セルのような血液処理装置の構成要素、又は、血液サンプル容器上に配置される。この観察領域のサイズ及び位置は、集光要素の視野、血液処理装置からの集光要素の位置、検出器の領域及び集光要素に関係する検出器の位置によって、決定される。一実施形態では、観察領域のサイズ、形状及び位置は、血液処理装置及び集光要素の視野に対して集光要素の位置を制御することによって、選択的に調整可能である。本発明の一実施形態では、光学的に弁別可能な成分間の一つ以上の相境界が、観察領域で視認できる。他の好ましい実施形態では、少なくとも一つの分離された成分が観察領域で視認できる。他の好ましい実施形態では、少なくとも一つの注出ポートが観察領域で視認できる。]
[0019] 「血液サンプル」及び「血液」は、全血、一つ以上の血液成分、一つ以上の血液製剤又はこれらの組合せを表す同義語として用いられる。本件で用いられる「血液成分」及び「血液製剤」は、細胞性成分、血液の非細胞性成分並びに血液の細胞性及び非細胞性成分の組合せを含む。典型的な細胞性成分は、限定されない赤血球（erythrocytes）（赤血球（red blood cells））、白血球（leukocytes）（赤血球（white blood cells））及び血小板（thromobocytes）（血小板（platelets））並びにこれら物質の組合せを含む。白血球は、単核白血球、顆粒白血球、無顆粒白血球及びリンパ球を備える。典型的な非細胞性成分は、限定されない血漿、溶解した塩類及び無機質類並びに血漿タンパク質を含む。血液成分は、さらに血液副成分に分別できる。]
[0020] 「落射照明」は、対象の照明及び散乱光線の発生を表す。落射照明では、光線は、それによって散乱光線が集められ検出される光学軸とは相違する照明軸に沿って、対象に方向付けされる。]
[0021] 物理学上で、電気に関係しない向きの「平行」は、２つの表面が全ての地点から互いに等距離であり、同じ方向又は曲率を有する幾何学的形状を表す。実質的な平行は、絶対平行からの角偏差が１０°未満であって、好ましくはいくつかの応用のために、０．５°未満である幾何学的形状を表す。]
[0022] 以下の説明では、発明の正確な本質の完璧な説明を提供するために、本発明の装置、装置の構成要素及び方法の多数の明確な詳細を示す。発明は、これら明確な詳細がなくても実施できることは、当業者であれば明白である。]
[0023] 図１は、分離チャンバ上の観測領域から始まる光線パターンに対応する散乱及び／又は透過光線強度の分布を測定できる本発明の光学的監視システムの典型的な実施形態を概略的に図示する。その図示された監視システム１０は、光源１２、集光要素１４、及び、検出器又はＣＣＤカメラ１６を備える。光源１２は、中心回転軸２２を中心に回転する密度遠心分離機１８と光学的に連絡している。中心回転軸２２を中心とする回転は、分離チャンバ２０内の血液サンプルを別々の血液成分へ分離する。遠心分離機１８は、分離チャンバ２０が配置され、固定される環状溝２６を内部に有する回転子２４を備えているだろう。密度遠心分離機の作動中に、回転する手段又はモータは、中心回転軸２２を中心に、回転子及び分離チャンバの両方を回転させる。血液サンプルは、赤血球成分に対応する高密度外相、白血球及び血小板含有成分（例えば、軟膜）に対応する中間密度相、及び、多血小板血漿成分に対応する低密度内相に分離される。] 図１
[0024] 光源１２は、好ましくは、分離を受けている血液サンプルから散乱及び／又は透過光線を発生させる方法で、分離チャンバ２０上の観察領域３０を照明する入射光線ビーム２８を提供する。光源１２は、入射光線ビームを発生することができ、そしてそれの一部分が、分離チャンバ２０の分離を受けている少なくとも一つの血液成分を通して透過される。観察領域３０からの散乱及び／又は透過光線の少なくとも一部は、集光要素１４により集められる。集光要素１４は、集められた光線３２の少なくとも一部を検出器１６の上へ方向付けすることができる。検出器１６は、観察領域の集められた光線３２のパターンを検出し、それによって散乱及び／又は透過光線の強度の分布を測定する。散乱及び／又は謳歌光線の強度の分布は、観察領域３０から始まる光線のパターンに対応する画像を備える。画像は、分離された血液成分の明度の測定値を提供するモノクロ画像である。或いは、画像は、分離された血液成分の色の測定値を提供するカラー画像である。]
[0025] 観察領域３０は、密度遠心分離機１８の一部、好ましくは、分離チャンバ２０上に配置される。分離された血液成分及び光学的に弁別できる血液成分間の相境界は、観察領域３０において視認できる。観察領域は、処理されている血液サンプルを通って入射ビームを透過させるウィンドウを有する分離チャンバの光学セル上に配置される。１つ以上の抽出ポート（不図示）は、観察領域に視認できる。観察領域３０は、分離された血液成分の組成を直接的に監視できるように、分離チャンバの一部上に配置される。監視システムは、収集された細胞性成分のタイプを特性付けし、時間の関数として、分離チャンバから抽出された細胞の量を計数する方法を提供する。監視システムは、血漿タンパク質のような非細胞性血液成分の濃度を直接的に計測されうる。]
[0026] 任意で、観察領域３０は、分離チャンバの集光要素及び検出器と同側に配置された落射照明光源３４によって照射することもできる。落射照明光源３４は、血液サンプル及び／又は遠心分離機によって散乱した入射ビーム３６を発生させる。落射照明光源３４からの光線の一部は、分離チャンバによって散乱され、集光要素１４により集光され、そして検出器１６により検出される。]
[0027] 検出器１６は、散乱又は透過光線の強度又は画像の計測された分布に対応する出力信号を発生させる。検出器１６は、出力信号を受信できる遠心分離装置コントローラ３８に操作可能に接続されている。遠心分離装置コントローラ３８は、計測した強度分布を表示し、計測した強度分布を記憶し、測定した強度分布をリアルタイムで処理し、監視システム及び遠心分離機又はこれらの組合せの様々な光学的及び機械的な構成要素へ制御信号を送信する。遠心分離装置コントローラ３８は、遠心分離機１８に操作可能に接続され、分離チャンバの外への細胞性及び非細胞性成分の流量、分離軸に沿った１つ以上の相境界の位置、中心回転軸２２を中心とした分離チャンバの回転速度、血液サンプルへ血液凝固剤若しくは他の血液処理剤の注入、又は、これらの組合せのような密度遠心分離機の選択した操作状況を調整することができる。]
[0028] 図１に示すように、遠心分離装置コントローラ３８は、光源１２及び／又は落射照明光源３４操作可能に接続されることができる。この実施形態では、遠心分離装置コントローラ３８及び検出器１６は、照明状況を制御するための出力信号を発生させることができる。例えば、検出器からの出力信号は、照明パルスのタイミング、照明強度、照明波長の分布若しくは光源１２又は落射光源３４の位置を制御するために用いることができる。] 図１
[0029] 光源は、密度遠心分離機上の観察領域に勝者するための一以上の入射ビームを発生可能な発光ダイオード（ＬＥＤｓ）を備える。多数のＬＥＤは、密度遠心分離装置の単一側面又は多数側面を照射するように配置されるだろう。本発明に使用に適する光源は、発光ダイオードを含み、発光ダイオード光源が配置される。発光ダイオード光源の使用は、精密な時限式照明パルスを発生させることができるため、一部の用途には好ましい。好ましい光源は、実質的に同一な強度の入射光線ビームを発生させる。本発明の光源は、選択された波長範囲及び選択さされた強度を有する入射ビームを発生させる。]
[0030] 光学的監視システムは、各々が異なる波長範囲を有する入射光線ビームを発生させることが可能な複数の光源を備える。例えば、光学的監視システムは、以下の、白色光源、赤色光源、緑色光源、青色光源及び赤外線光源のうちいずれかの組合せを備える。異なる波長範囲を有する光源の組合せの使用は、血液の細胞性及び非細胞性成分の吸光定数及び散乱係数が波長に伴って変動するために、分離された血液分画を識別且つ特性付けるために有益である。例えば、赤血球成分は、約５００ｎｍから約６００ｎｍの範囲にわたる選択された波長を有する構成を用いた照明によって、多血小板血漿成分から容易に識別されるが、これは、赤血球成分がこの波長範囲を超えて多血小板血漿成分より著しくいっそう強度に吸光するためである。さらに、照明のための複数のカラー光源の使用は、抽出された血液成分中の白血球のタイプを特性付ける手段を提供する。異なる白血球のタイプは、異なった吸収及び散乱断面積を異なる波長で有するので、白血球含有血液成分からの透過及び／又は散乱光線の監視は、様々な白血球タイプを血液成分から識別し、各々の球タイプの存在量を定める手段を提供する。]
[0031] 光源は、連続入射光線ビーム又はパルス入射光線ビームを提供する。パルス光源は、分離チャンバの回転と同期してオン及びオフに切り替えることが可能である。また、照明システムは、血液処理装置の選択された照明領域を提供可能な１つ以上のアパーチャプレートが含まれる。アパーチャプレートは、光源と分離されている血液サンプルとの間に配置される。アパーチャプレートは、光線への露光が好ましくない散乱光線を引き起こす分離チャンバの領域を遮蔽する。一部の例では、検出器によって検出される好ましくない散乱光線の減少は、ノイズを減少するので、その結果、信号対ノイズ比及び画像品質を向上させる。アパーチャプレートは、典型的に、回転中に、分離チャンバを保持するロータに一体化される。アパーチャプレートは、分離チャンバと一緒に回転する。光学フィルタ及び偏光器もまた、強度、出力、波長範囲及び偏光状態のような選択された光学特性を有する照明ビームを提供するために本発明の照明システムに組み込まれることができる。ディフューザもまた、空間的に均一な照明ビームを提供するために本発明の照明システムに組み込まれることができる。新規なディフューザは、以下で開示される。]
[0032] 上方パルス式ＬＥＤ光源３４は、観察領域３０の上部４０から約４．２６インチに配置され、下方パルス式ＬＥＤ光源１２は、観察領域３０の上部４０から約７．４７インチに配置される。図２に示すように、ＣＣＤカメラ１６は、界面監視領域、構成マーカ、１つ以上の抽出ポート、及び１つ以上の入口に対応する光学表面のような、観察領域３０の選択された光学表面と実質的に同一平面上である。また、ＣＣＤカメラは、観察領域３０の選択された光学表面に対応する画像がＣＣＤカメラの感知表面上に提供されるように、光学軸４４に沿った距離だけ固定焦点レンズシステムの中心から離される。この光学的構成の利点は、回転する観察領域３０の上部４０の画像を備える光線強度の分布をリアルタイムで測定し、分析することを可能とすることである。] 図２
[0033] 図２に示す断面を参照すると、第１透明板４６は、ＣＣＤカメラ１６及び観察領域３０の間に備えられ、第２透明板４８は、下方パルス式ＬＥＤ光源１２及び観察領域３０の間に備えられている。第１及び第２透明板４６，４８は、ＣＣＤカメラ１６、上方パルス式ＬＥＤ光源３４及び下方パルス式ＬＥＤ光源１２が、分離チャンバからサンプルの漏洩の発生において、処理されているサンプルとこれら構成要素が接触しないように、観察領域３０から物理的に隔離する。さらに、第１及び第２透明板４６，４８は、分離チャンバ及び回転子の回転によりシステムに導入される虞がある粉塵及び他の汚染物による好ましくない堆積物が原因によるＣＣＤカメラ１６、上方パルス式ＬＥＤ光源３４及び下方パルス式ＬＥＤ光源１２の劣化を最小限にする。さらに、第１及び第２透明板４６，４８は、分離チャンバ内に血液サンプルを曝すことなく、ユーザがカメラ、上方パルス式ＬＥＤ光源及び下方パルス式ＬＥＤ光源のアライメントを最適化することも可能とする。第１及び第２透明板４６，４８は、上方及び下方照明光線ビーム３６，２８の少なくとも一部を透過可能などのような材料でも構成することができる。第１及び第２透明板４６，４８の具体的な材料は、光学品質引っ掻き抵抗性ガラスのようなガラス、透明プラスチックのような透明ポリマー材料、推奨及び無機塩が含まれるが、これらに限定されない。] 図２
[0034] 図２に示される光学的監視及び制御システム上方パルス式ＬＥＤ光源３４及び下方パルス式ＬＥＤ光源１２は、ＬＥＤアレイ光源のような複数のＬＥＤを各々備えている。上方パルス式ＬＥＤ光源３４は、ビーム視準を提供する放物面反射器５２それぞれ装備したＬＥＤ５０を備えている。具体的な放物面反射器５２は図３に示される。反射器５２は、空洞５６を囲む概して円錐台形状のボディ（a generally frustro-conical body）５４を備え、空洞は、ＬＥＤ装置５０を支えるための基部開口部５８及び末端口６０を有する。反射器の外面６６上の一対の基部延出フィン（a pair of proximally extending fins）６２，６４は、ＬＥＤ５０を入れる。スナップリング７０は、反射器の外面６６の周囲を放射的且つ対称的に区切る。支柱は、ＬＥＤ５０を支持するプレート６８（図２を参照）の穴（不図示）にはめ込む。ＬＥＤからの光線は、空洞５６の放物反射面７２から反射される。] 図２ 図３
[0035] 下方パルス式ＬＥＤ光源１２は、複数のＬＥＤ及び１つ以上のレンズ、放物面反射器又はこれら要素の組合せのような視準光学要素を備える。図４は、分解組立図で表した、下方パルスＬＥＤ光源１２の側面図を提供する。図示されたパルス式ＬＥＤ光源は、ＬＥＤアレイの要素７６と光学的に連絡している視準光学的要素７４を備える。図４に示すように、視準光学的要素７４は、それぞれＬＥＤ光線要素７６と光学的に連絡して配置された複数の輪郭反射面７８を備える多面放射面反射及び視準要素である。輪郭反射面７８は、血液処理を監視及び制御するために有用な本発明の一実施形態では、修正された放射輪郭側面を有する。輪郭反射面７８のために選択された輪郭側面に依存して、視準光学的要素７４は、略平行である伝搬軸に沿って伝搬する複数の入射ビームまたは平行ではない伝搬軸に沿って伝搬する複数の入射ビームを提供するために構成することができる。] 図４
[0036] ＬＥＤ光源１２は、フレームの外面の周囲に対称にＬＥＤ光線要素７６を支持する円筒フレーム８０を備える。ベース８２は、ねじ山をつける、圧縮嵌合、スペーサ８６（図４）又は他の手段のような任意の適した手段によって、フレーム８０の基部端８４に固定することができる。輪郭反射面７８は、反射鏡アッセンブリ８８に形成される。ＬＥＤ光線要素７６は、ＬＥＤの光線が作り出される部位が近接面７８の焦点領域又は近くとなるように、フレームに取り付けられる。] 図４
[0037] 上方パルス式ＬＥＤ光源３４及び下方パルス式ＬＥＤ光源１２は、正確に選択できる時間的特性を有する同期化光線パルスを提供できる。本発明において使用できる光線パルスのパルス幅は、密度遠心分離機の回転速度に依存する。典型的には、光源のパルス幅が小さいほど、取得された光線強度の分布に対応する光学画像の不鮮明化が小さくなる。しかし、より大きなパルス幅は、より多くの光子をカメラのＣＣＤによって集約し、したがって、向上させた信号対ノイズ比を提供することを可能とする。約３０００ＲＰＭに等しい回転速度は、約８マイクロ秒より小さいパルス幅が、生成された光学セルの画像の最小の不鮮明化の最小化に有用である。本発明の幾つかの応用に有用な典型的な光線パルスは、約０．２マイクロ秒から約５０マイクロ秒の範囲に渡って選択されたパルス幅を有する。]
[0038] ＣＣＤカメラ１６は、固定焦点レンズシステムから距離を選択された、固定して配置されたモノクロ又はカラーＣＣＤカメラを備える。ＣＣＤカメラ１６は、これら要素間の選択的な分離距離を維持可能でありその上好ましくない散乱光線の検出の最小限化を可能なハウジングに含有されることができる。典型的なＣＣＤカメラは、ポイント・グレイ・リサーチ社（Point Grey Research, inc.）によって製造された「フリー（Flea）」であり、約７０ピクセル×７６８ピクセルに等しいピクセル領域を有する。典型的なレンズは、シュナイダー・オプティクス社（Schneider Optics, Inc.）によって製造された焦点長２８ｍｍを有するＦ２．８固定焦点長レンズシステムを備える。この光学的構成要素の組合せは、約３／８インチ×１／２インチに等しい視野及び約１／１６から約１／２インチの範囲に渡って選択された被写界深度を提供する。この視野及び被写界深度は、界面領域の相境界位置及び１つ以上の抽出ポートから流出する細胞性物質の組成の位置を監視及び制御するための観察領域３０の画像を備える光線強度の分布を測定することを可能とする。]
[0039] ＬＥＤ光源は、図５に示す機能ブロック図で説明された制御回路１００のような制御回路により制御される。制御回路１００は、全て又はいずれかの部分集合のＬＥＤ光源を制御できる。好ましくは、しかしながら、単一制御回路は、同一周波数特性を有し、且つ、一のＬＥＤ装置の機能停止が、全体として装置の機能に著しく影響を及ぼさないように配置された２つのＬＥＤ装置を制御する。制御回路１００は、電力コンデンサのバンク１０８に選択されたチャージを維持するマイクロプロセッサからの信号に応じて選択的に第１スイッチ回路１０４及び第２スイッチ回路１０６を開閉するスイッチ制御装置１０２を備える。第１スイッチ回路１０４は、第２スイッチ回路１０６が開の間、初めはコンデンサバンク１０８をチャージするために閉じられる。チャージレート制御回路１１０は、チャージがコンデンサバンク１０８へ移すことができるレートを制限する。これは、システムが初期化されるとともに、急な流れの要求を防ぐ。このような急な要求は、全体的に、システムの他の電力要求を妨げるかもしれない。チャージレートは、他の制御回路１００のパラメータがプログラム化の間、固定され、プログラム化ができないかもしれない。チャージレートは、コンデンサバンク１０８に蓄えた電圧を調整するデジタル回路の使用によって、プログラム化が可能になることができる。マイクロプロセッサは、それから、プログラムがされ、チャージのレートがコントロールされたデジタル回路の増加によって、チャージを制御できる。] 図５
[0040] 電圧制御回路１１２は、コンデンサバンク１０８に蓄えられるピーク電圧を規制する。マイクロプロセッサは、コンデンサバンク１０８に蓄えられる電圧を選択し、そしてできることなら電圧制御回路のデジタル方式で制御できる装置を調整する。コンデンサバンク１０８がその選択された電圧でチャージされた後、第１スイッチ回路１０４は、通常の作動の間、継続してチャージが可能に閉のままにされ、第２スイッチ回路１０６は、下記の説明のように、他の回路構成要素を通ってＬＥＤ装置の駆動電力を提供するように、閉にされる。スイッチ制御ユニット１０２は、第１スイッチ回路１０４を閉じ、且つ、第２スイッチ回路１０６を閉じるタイミングと制御信号を提供する。両スイッチ回路１０４，１０６が閉の時、電力は、コンデンサバンク１０８に定着される。]
[0041] 閉じられた第２スイッチ回路１０６により、電力は、ＬＥＤ装置１１４に利用される。マイクロプロセッサからの信号に応じて反応するので、パルスドライブ制御装置１１６は、ＬＥＤ装置１１４一括する第１ラピッド応答スイッチ１１８及び第２ラピッド応答スイッチ１２０を制御する。各ラピッド応答スイッチ１１８，１２０は、ＬＥＤ装置１１４の明確なスクエア電力波を提供する方法のようなオンオフを行うように形成される。第２ラピッド応答スイッチが開いたまま、第１応答スイッチは、ＬＥＤ装置１１４を通って接地へコンデンサバンクからの電流の通過を提供するように、閉じられることができる。選択された照明期間後、パルスドライブ制御装置１１６は、両スイッチ１１８，１２０を一時的に切り、次にアースする第２ラピッド応答スイッチ１２０を開け、残存する電力をＬＥＤ装置１１４から直ぐに排出させ、そして急激且つ正確にＬＥＤ装置１１４を切る。]
[0042] 上で記述された装置は、円柱の下方光源１２からの光線に急激に合わせたビームを生じさせる。この光線が観察領域３０の直近に散乱されることが見出された。新規な散乱プレート１３０は、光源１２上又は近くよりむしろ回転子２４に取り付けられ、回転子２４に光源１２から透過させる強烈な光線ビーム２８を可能にし、それゆえ観察領域３０を横切って回転子で散乱される。散乱表面の異なる特性は、観察領域３０の範囲内で、異なる照明範囲を可能とする。散乱プレート１３０は、さらに、プレート間で密閉された散乱表面１３６を有する２枚のプレート１３２，１３４を備える。これは、散乱表面が偶然に接触するかも知れない摩耗、ほこり、血液成分又は他の物質による散乱表面の減損又は汚染を防ぐ。]
[0043] 図２に示すように、散乱プレート１３０は、観察領域３０及び分離チャンバ２０より下の回転子２４に取り付けられる。下方光源１２からの入射ビーム２８は、焦点を合わせた、強度の比較的低い損失を有する円柱のビームのように、光源及び回転子間の溝を交差する。散乱プレートでは、ビーム２８は、比較的一様に（又は、特定の領域に特定の特性を有して制御する方法に）観察領域を締めるように分布され、それにより、カメラ１６が観察領域の至る所で流動性の分離の画像が得られることを可能にする。] 図２
[0044] 図６及び図７に示すように、散乱プレート１３０は、観察領域３０に近接して取り付けられ、「上部」プレート１３２とここで呼ばれるプレート１３２及び下方光源１２に対向し、「下部」プレート１３４とここで呼ばれるプレート１３４の２枚のマッチングプレートを備える。図６は、反転した、散乱プレートの分解斜視図である。図６の外観に関しては逆にされた好ましい実施例によれば、「上部」及び「下部」は、回転子に取り付けられたとき散乱プレートの方向を指す。少なくとも一のプレート、例えば、上部プレート１３２は、内部空洞１３７を有する。プレートは、回転子２４の周囲と概して一致する湾曲縁１３８，１４０がある、一般的な「Ｔ」形状を有する。回転子の回転の方向に近接したリーディング縁１４２，１４４及びトレーリング縁１４６，１４８は、湾曲縁１３８，１４０から、互いに放射状に内部から外部へ広がる。これは、回転する回転子２４によって発生する遠心力が回転子に先細りの穴（不図示）内に放射状に外側に散乱プレート１３０を押す場合に、くさび作用を提供する。くさび作用は、回転する回転子からの遠心力に応じて散乱プレートを回転子により固く固定する。矩形部１５０，１５２は、放射状に内部に延出し、分離チャンバ２０の出口ポートの下に位置するように形成される。湾曲縁１３８，１４０に近接する散乱プレート１３０の外部セクションは、赤血球、軟膜及びプラズマの成分層に血液が分離される分離チャンバの範囲の下に位置するように形成される。上部及び下部プレート１３２，１３４の少なくとも１つの内面、例えば、上部プレート１３２の内部空洞１３７の表面１５４は、光学的表面処理を有している。表面１５４は、異なる領域に、異なる光学的特性を有するだろう。例えば、外部領域１５６は、比較的厚い成分層を照明する焦点を合わせた光線の強度を可能にする、光沢のある表面を有する。出口ポートの下の内部領域１５８は、比較的厚く、且つ、より半透明の出口ポートを照らす光の強度を散乱及び減少させる、特有のきめがつけられた表面を有する。異なる表面処理は、カメラによって受ける光がカメラの視野を横切って比較的一定であることを可能にする。これは、一つの領域の高い強度の光線が、他の領域の低い強度の光を圧倒することを防ぐ。] 図６ 図７
[0045] 外部及び内部領域１５６，１５８の光学的特性は、一般的に、プレート１３２を形成するのに用いられる型によって決定される。効果的な表面処理は、化学又はレーザエッチング、機械摩滅技術、ラミネートの応用、又は、他の既知の方法によって成し遂げられる。特に、特有のきめが設けられた内部領域１５８は、粗い第１表面のきめ及び滑らかな第２表面のきめからなる組み合わせたきめを有するだろう。上部及び下部プレートの密閉は、これら領域を２枚のプレート間で囲うことにより、光沢のある外部領域１５６及び特有のきめが設けられた内部領域１５８の両方の光学的特性を共に保護する。上部プレート１３２の周縁の隆起１６０は、２枚のプレートの超音波溶接接合のためのプラスチック材料を提供する。下部プレート１３４の周縁の溝１６２は、溶接工程からいくらかの余分な材料を受ける。上部プレート１３２にボス１６４，１６６，１６８が立てられ、小ネジ（不図示）を受けられるようにスルーボア１７０，１７２，１７４を有するボスは、下部プレート１３４のホール１７６，１７８，１８０にフィットする。ボスは、小ネジが上部及び下部プレート１３２，１３４間に形成された空洞をゆがませずに、回転子に組み立てられた散乱プレート１３０を固定することを可能にする。]
[0046] 散乱表面が密閉された内部を有するこの散乱プレート１３０は、散乱表面が摩損、ホコリ、血液成分又は散乱表面を損なうであろう他の手段による汚染又は損傷から保護するということが明白である。異なる光学的特長を有する複数の領域は、単一のカメラにより、光学的強度の顕著すぎる変化を有するかもしれない別の状態の視野を記録することが可能となる。近接した固定の光源よりも回転子への散乱プレートの配置は、直に視野の近接するストロボの光線を、光源から回転子まで比較的長い距離、効果的に透過させ、且つ、焦点を合わせた光線を散乱させるような選択された特性が与えられることを可能とする。]
[0047] 発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の構造及び方法に、様々な修正及び変化をなすことは、当業者にとっては明白である。むしろ、発明は、以下の請求項の範囲及びそれらと同等の範囲内で達する修正及び変更を包含するように意図される。]

权利要求:

請求項1
遠心血液処理装置であって、固定フレームと、前記フレームに取り付けられ、血液を血液成分に分離させる遠心動作を起こす回転子と、前記血液処理装置の前記固定フレームに取り付けられ、前記回転子に観察領域を照明するための入射光線ビームを提供するための光源と、前記観察領域に近接して、前記回転子に取り付けられた散乱プレートと、前記散乱プレートを通過及び前記観察領域を通過して、前記光源から透過する光線の少なくとも一部を集めるための集光要素と、を備える遠心血液処理装置。
請求項2
前記散乱プレートは、上部プレート及び下部プレートを備える請求項１の装置。
請求項3
前記散乱プレートは、前記上部プレート及び前記下部プレートの間に空洞を備える請求項２の装置。
請求項4
前記散乱プレートは、前記上部及び下部プレート間に表面を備え、前記表面は、選択された光学的特長を有する請求項３の装置。
請求項5
前記表面は、散乱特性を有する請求項４の装置。
請求項6
前記表面は、光沢のある特性を有する請求項４の装置。
請求項7
前記表面は、少なくとも２つの領域を有し、各領域は、異なる光学的特性を有する請求項４の装置。
請求項8
少なくとも一つの領域は、散乱光学的特性を有する請求項７の装置。
請求項9
少なくとも一つの領域は、光沢のある光沢のある光学的特性を有する請求項８の装置。
請求項10
前記散乱プレートは、内面を有し、前記面は選択された光学的特性を有する請求項１の装置。
請求項11
前記表面は散乱特性を有する請求項１０の装置。
請求項12
前記表面は、光沢のある特性を有する請求項１０の装置。
請求項13
前記表面は少なくとも２つの領域を有し、各領域は異なる光学的特性を有する請求項１０の装置。
請求項14
少なくとも一つの領域は、散乱光学的特性を有する請求項１３の装置。
請求項15
少なくとも一つの領域は、光沢のある光学的特性を有する請求項１４の装置。
請求項16
前記散乱プレートは、光学的表面を備え、前記表面は少なくとも２つの領域を有し、各領域は異なる光学的特性を有する請求項１の装置。
請求項17
少なくとも一つの領域は、散乱光学的特性を有する請求項１６の装置。
請求項18
少なくとも一つの領域は、光沢のある光学的特性を有する請求項１６の装置。
請求項19
それを通って透過する光線ビームの特性を変更するための散乱プレートであって、前記散乱プレートは、上部プレート及び下部プレートを備える散乱プレート。
請求項20
前記散乱プレートは、前記上部プレート及び下部プレートの間に空洞を備える請求項１９の散乱プレート。
請求項21
前記散乱プレートは、前記上部及び下部プレート間に表面を備え、前記表面は、選択された光学的特性を有する請求項２０の散乱プレート。
請求項22
前記表面は、散乱特性を有する請求項２１の散乱プレート。
請求項23
前記表面は、光沢のある特性を有する請求項２１の散乱プレート。
請求項24
前記表面は、少なくとも２つの領域を有し、各領域は異なる光学的特性を有する請求項２１の散乱プレート。
請求項25
少なくとも一つの領域は、散乱光学的特性を有する請求項２４の散乱プレート。
請求項26
少なくとも一つの領域は、光沢のある光学的特性を有する請求項２４の散乱プレート。
請求項27
前記散乱プレートは、内面を有し、前記面は選択された光学的特性を有する請求項１９の散乱プレート。
請求項28
前記面は、散乱特性を有する請求項２７の散乱プレート。
請求項29
前記面は、光沢のある特性を有する請求項２７の散乱プレート。
請求項30
前記面は、少なくとも２つの領域を有し、各領域は異なる光学的特性を有する請求項２７の散乱プレート。
請求項31
前記散乱プレートは、光学的表面を有し、前記表面は、少なくとも２つの領域を有し、各領域は異なる光学的特性を有する請求項１９の散乱プレート。