处理血液的系统和方法 发明的领域
本发明一般涉及血液采集和处理系统及方法。更具体说本发明涉及在输血及长期储存前从红血球中除去白血球的系统和方法。发明背景
今日从献血者采集的大部分完整血液本身并不用以储存及输血。相反，完整血液被分离成其临床验证成分(通常是红血球，血小板和血浆)，分别地储存这些成分本身并用它们治疗多种特定情况及病症。例如，红血球成分用来治疗贫血症；浓缩血小板成分用来控制血小板减少出血症，和贫血小板血浆成分用来作为增容积和作为治疗血友病的凝血第八因子的来源。
在采集，处理和储存这些血液成分方面，由多个互连的塑料袋构成的系统已获得广泛的应用及认可。在美国，这些多个集血袋系统受到政府的管制。例如，制造袋和管的塑料必须由政府批准。此外，采集在这些系统中的血液成分的最大储存期限由条例规定。
在美国，收集于非无菌或“开放式”系统(即与大气相通的系统)内的完整血液按政府条例必须在二十四小时内完成输血。然而，当将完整血液成分采集于无菌或“封闭式”系统(即不与大气相通的系统)内时，红血球可存放多至四十二天(取决于抗凝结剂的类型及所用的储存介质)；血小板浓缩物可存放多至五天(取决于储存容器地类型)；并且贫血小板血浆可被冷冻并存放甚至更长的时间。多个互连的塑料袋的传统系统已获广泛认可，这是因为这些系统能可靠地为血液采集和处理提供所需的无菌“封闭”环境，因而确保了最大的可用储存期限。
在采集供输血的完整血液成分时，希望尽可能减少对被输血者可能造成副作用的杂质或其它物质。例如，由于可能的发热反应，通常认为最好输出基本上没有白血球成分的红血球，特别是对频繁输血的被输血者来说。
除去白血球的一个方法是用盐水清洗红血球。由于该技术会减少输血所用的红血球数量，所以它即费时也效率低。清洗程序也将红血球暴露于大气而与之相通，所以构成了一个进入储存系统的“非无菌”通道。一旦在原先封闭的系统内构成一非无菌通道，该系统就被认为是“开放式”的，并且必须在二十四小时内完成输血，而不论在第一地点采集和处理血液的方式如何。在美国，超过百万分之一非无菌可能性的进入集血系统的通道通常就被认为构成了一“非无菌”通道。
除去白血球的另一方法是通过过滤。Wisdom的美国专利4,596,657和4,767,541以及Carmen等的美国专利4,810,378和4,855,063描述了在传统多血袋结构之范畴内的完成过滤的系统和方法。在这些方案中，采用了一个管线内白血球过滤装置。因此可在一封闭系统内完成过滤。然而，与这些方案相关的过滤程序要求在使用前用一种红血球添加剂溶液或类似物湿润过滤装置的额外步骤。此额外步骤使过滤程序复杂化并增加了处理时间。
Stewart的美国专利4,997,577和Stewart等的美国专利5,128,048描述了在封闭的多血袋结构范畴内的其它除白血球系统和方案。在这些过滤系统和方法中，采用了仅用作从红血球中除去白血球的输送组件。该输送组件也有一旁通分离装置的第二流体路径，其目的是绕过分离装置输送液体和空气。
现在仍需要进一步改进的系统和方法，用以以适于在封闭的多血袋系统环境中使用的方式在输血或储存之前从血液成分中除去不需要的物质。本发明的概述
本发明提供了一种用以方便地处理各种血液成分的多容器集血系统。
实施本发明特征的系统和方法特别适于与封闭的集血系统和传统的无菌连接技术结合起来使用。因此允许在一无菌和封闭环境中进行分离。
本发明的一个方面提供了一个血液处理系统和相关的方法，它包括一整体的管线内分离装置，用以从血液中除去不需要物质。该系统和方法也包括带有隔开之第一和第二开口的收集容器。
该系统和方法引导血液通过分离装置的入口以除去不需要物质。该系统和方法也将基本上没有不需要物质的血液从分离装置的出口经第一开口引入收集系统。
该系统和方法将剩余空气从收集容器经第二开口排出。该系统和方法利用此剩余空气将残留血液从分离装置冲入收集容器。
更具体说，该系统和方法将从收集容器的第二开口排出的剩余空气引向分离装置的入口。剩余空气将残留血液从分离装置经第一开口移入收集容器。
本发明的这一方面将剩余空气从收集容器经过一路径排出，而该路径不仅旁通分离装置，而且在血液分离和采集过程中也保持不接触血液。因此本发明不需要在封闭的血液处理系统中排出剩余空气的无菌排气或其它复杂的排气方案。
本发明的这一方面也将排出的空气循环回分离装置的入口，以将残留血液从分离装置冲入收集容器。因此本发明避免了浪费并在处理期间在尽可能充分的程度上使所得产量最大。
根据本发明的另一方面，一旦从收集容器排出剩余空气，该系统和方法就密封通气路径。然后该系统和方法将少量的所采血液的样品或试样输入密封的通气路径。密封的通气路径用作一样品管以保存一血样，用于随后交叉配血及检测血型的目的。总是一体附着在收集容器上的样品管在献血者的血样和收集袋内所存血液成分之间保存了一直接的联系。
根据本发明的这一方面，该系统和方法在原来只用以输送空气所以未先接触血液的管的一部分之内保留了血样。这样，该系统和方法就避免了因接触较大浓度的其它血液成分而污染少量处理后血液的机会，这些其它血液成分可能在其中一个前面处理步骤期间产生。
根据本发明另一方面，该系统和方法在从血液中分离不需要物质之前在一混合容器内将一添加剂溶液与血液混合。在本发明的这一方面，混合容器也用以收集从收集容器排出的剩余空气。所收集的剩余空气被引出混合容器以从分离装置冲走残留血液(现在混有添加剂溶液)。
本发明的另一方面提供了一个血液处理系统，带有一第一容器和一第二容器。输送管一体地连接第一和第二容器。在第一和第二容器之间输送管包括一个一体的管线内分离装置，用以从血液中除去不需要物质。该系统将作为一个整体在一传统的离心筐内进行离心处理。在离心处理期间，在第一容器内的血液分离成不同成分。
本发明的这一方面提供了一柔性袋，用以在筐内离心处理期间容纳分离装置。在离心筐内，套装在袋内的分离装置位于第一和第二容器之间。该袋呈一较薄的扁平构形，并在离心处理期间不会明显增加系统的体积和重量。在离心处理期间，它在分离装置和容器之间提供了一保护性分界面，以保护容器不会直接接触分离装置。这样，在筐内的处理期间，该袋使容器避免戳破或损坏。
尽管实施本发明特征的系统和方法可用以处理所有类型的血液成分，它们也可很好地适用于在输血或长期储存之前从红血球中除去白血球。
参照以下描述，附图及所附的权利要求书，可更明显看出本发明的其它特征和优点。附图的详细描述
图1是一示意图，示出了实施本发明特征的集血组件；
图2是一示意图，示出了图1所示的当用以将血浆成分和RBC成分输送到相关输血袋时的组件；
图3是图1所示组件的示意图，其中RBC成分被输送通过分离装置以从RBC成分中除去不需要物质，同时血浆成分位于现已分离的输血袋内；
图4是图1所示组件的一部分的示意图，其中它用以在除去不需要物质后从已收集RBC成分的袋中排出空气；
图5是图1所示组件的一部分的示意图，其中它用排出的空气从排除不需要物质的分离装置中冲走RBC成分；
图5A是RBC成分收集容器的示意图，带有由空气排出路径形成的一体的样品管；
图6是图1所示组件位于一离心筐内时的侧剖视图，示出了保存在一柔性保护袋内的一体的分离装置；
图7是分离装置和柔性保护袋的分解透视图，其中它们靠在主袋上，如图6所示的在离心筐内的状态；
图8是图1所示组件的侧剖视图，其中该组件套装在离心筐内，分离装置位于保护袋内，并采用一砂袋充填筐内的空余区域；
图9是在离心筐外的砂袋的放大透视图。最佳实施例的描述
图1示出了一个集血组件10。在所示实施例中，组件10借助于传统的离心技术用以分离和储存红血球以及血浆和血小板成分。组件10也用以在储存前从红血球中除去不需要的物质。在所示实施例中，不需要的物质是通过过滤除去。
正如这里所用的，词汇“过滤”意在包括通过各种离心和非离心技术所实现的分离，而非仅是技术意义上的“过滤”。可借助于吸收，柱，化学，电子和电磁装置实现分离。所以，在本说明书中广泛地采用了词汇“过滤”以涵盖所有这些分离技术。
在图1所示的最佳实施例中，组件10包括一个主袋或容器12和几个输血袋或容器14，16和18。主袋12包括一个一体地安装的抽血管22，该抽血管22装有一个静脉针头24。
支管20将主袋12一体地连接于输血袋14，16和18。管20被分成支管20A，20B，20D和20E。
在所示实施例中，组件10包括在支管20A，20B，20C，20D和20E中的管线内流体流动控制装置26，28，30和32。在所示方案中，该等流动控制装置取传统的易碎插管的形式。各插管通常阻止流体流经与其相关的支管。当用手弯曲时，使插管分裂开而打开相关的支管。
在所示实施例中，插管26控制经支管20A的流体流动，插管28控制经支管20B的流体流动。插管30控制经支管20C和20D的流体流动。插管32控制经支管20E的流体流动。
在所示的和最佳的实施例，主袋12具有一顶部和底部开口结构，与Johansson等的美国专利4,608,178所述和要求保护的类似。这种系统的一商业化实施例由Baxter Healthcare Corporation(FenwalDivision)以OPTI-SYSTEM的商标销售。应当理解，作为另一种选择，所有与主袋相关的开口可沿袋的顶部设置，这也是血袋的传统结构。
在图1所示的特定结构中，袋12包括两个底部开口34和36和一个顶部开口38。支管20B与底部开口34连通。抽血管22与底部开口36连通。支管20A与顶部开口38连通。
在所示实施例中，主袋12和输血袋14和18包括通常密封的操作开口41。开口41被密封在传统的撕片内。当打开时，撕片就使开口40露出，以安装传统的输血或输送管(未示出)。
在使用中，主袋12通过一体连接的抽血管22收容来自一献血者的完整血液(如图1中的箭头所示)。主袋12包含适当的阻凝剂A。
在主袋12内完整的血液要通过离心作用进行分离。离心作用将完整血液分离成各种细胞和非细胞成分。
在使用中，输血袋14意在通过支管20A容纳主袋12所收集的完整血液的血浆成分。输血袋14最终用作血浆成分的储存容器。
根据血液处理程序的特定目的，血浆成分可大致携带与所收集之完整血液相关的所有血小板，在这种情况下，该成分将被称为“富血小板血浆”或PRP。作为另一种选择，血浆成分可基本上不含血小板，在这种情况下，该成分被称为“贫血小板血浆”或PPP。
在所示实施例中，输血袋16含有一种储存溶液S，该储存溶液是用于主袋12中所收集的完整血液的红血球(RBC)成分。一种这类溶液公开于Grode等的美国专利4,267,269中。另一种这类溶液传统上被称为“SAGM”溶液。
在使用中，输血袋16经支管20B收容分离出的RBC成分。在袋16内分离出的RBC成分与储存溶液S混合。因此，输血袋16也可被称为“混合袋”。
支管20C和20D一起在输血袋16和输血袋18之间形成一个流动路径。支管20D通过第一开口P1与输血袋18连通。
该支管20D包括一个内线分离装置40，用以从血球中分离不需要的物质。分离装置40包括一入口46和一出口48。
在使用中，输血袋18收容通过分离装置40之后经过第一开口P1的RBC成分(与储存溶液S混合)。输血袋18最终用作RBC成分的储存容器。
与处理组件10相关的袋和管可用传统上认可的医用级塑料材料制造，例如以二(2-乙基己基)邻苯二甲酸盐(DEHP)增塑的聚氯乙烯。如图1所示，可采用一传统的“T”或“Y”接头39，以在支管20C，20D和20E之间形成分叉的流体流动路径。
图1所示的组件10，一旦通过灭菌处理，就构成一个按美国的应用标准来说为无菌的“封闭”系统。组件10在处理期间仍保持“封闭”。这就保证对所收集的成分可采用最长的规定储存时间。
作为另一种选择，组件10最好在一开始就包括一组灭菌装置。例如，主袋12可包括一灭菌装置，输血袋14包括另一灭菌装置，输血袋16也包括另一灭菌装置，分离装置40和输血袋18也包括另一灭菌装置。在此方案中(未示出)，支管20A，20B和20C将装有使用者在使用时连接在一起的相配灭菌连接装置，以便形成附图所示的单一一个一体组件10。Granzow等的美国专利4,157,723和4,265,280中示出了为此目的所采用的灭菌连接装置。
在第一处理步骤中，完整的血液经抽血管22收集在主袋12内(如图1所示)。然后将系统10作为一整体组件放入一传统的血液离心机的筐50内(如图6所示)。
以高速使筐50旋转，以通过离心作用将主袋16内的完整血液分离成红血球(RBC)成分和PRP或PPP血浆成分。
分离过程是产生PRP还是PPP血浆成分，取决于处理中的旋转速度和时间。在一给定时间内较慢转速(称为一“软”旋转)产生PPP。在同一时间内较高转速(称为一“硬”旋转)在血浆内产生更多血小板，即产生PRP。
如图2所示，在处理期间较重的RBC成分存在主袋12的底部。在处理期间较轻的PRP/PPP血浆成分存在主袋12的顶部。
在离心分离期间，在红血球成分和PRP/PPP血浆成分之间形成有一个白血球的中间层(常称为“淡黄色层”并在图2以BC表示)。如果血浆成分是PPP，淡黄色层也包括大量的血小板。如果血浆成分是PRP，在淡黄色层内几乎没剩有血小板。
在离心分离步骤之后，使用者从离心筐50中取出系统10并开始第三处理步骤(如图2所示)。在此步骤中，使用者用手使插管26和28分裂开。然后在两隔开的板52之间挤压或推压主袋12。该挤压动作同时将PPR/PPP成分从袋12的顶部开口38挤出，并同时将RBC成分从袋12的底部开口36挤出。淡黄色层BC则仍留在袋12内。
Johansson等的美国专利No.4,350,585公开了一系统，带有挤压主袋12的板52，以同时从袋12的顶部和底部开口36和38挤出血浆和RBC成分。这类系统的一商业化实施例由Baxter Healthcare公司(Fenwal Division)以OPTIPRESS的商标销售。
如图2所示，当袋12被板挤压时，PRP/PPP血浆成分经支管20A流入输血/储存袋14。同时，RBC成分经支管20B流入输血袋16，在此它与储存溶液S混合。
在上述成分被从主袋12挤出时，此技术保持淡黄色层(BC)夹在PRP/PPP成分和RBC成分之间。此技术将淡黄色层及随之一起的大部分白血球保留在主袋12内，以进行随后的采集及处理。在PRP/PPP血浆成分及RBC成分中白血球的数量方面，与包含在完整血液中的白血球相比，该技术可实现约0.75到约1.00log下降。
如图3所示，在第二处理步骤的终点，可将输血袋14(含有PRP/PPP成分)和输血袋16(含有与储存溶液S混合的RBC成分)以无菌的方式与主袋12(含有BC成分)分离，以进行独立的处理。
通过在支管20A和20B上形成卡断(snap apart)密封54，可实现袋12，14和16的分离。为此目的可采用一传统的热封装置(例如由BaxterHealthcare公司销售的Hematron非导电密封机)。该装置在支管20A和20B中形成一气密的卡断密封54。
最好，在离心分离之前，抽血管22也以同样方式密封并与主袋12脱开(如图2和3所示)。
在第三处理步骤中(如图3所示)，使用者进一步处理分离的输血袋16和18，分离装置40，和互连的支管20C，20D和20E。
在此步骤中，使用者将输血袋16悬持在输血储存袋18上方。使用者折断插管30以使输血袋16和输血/储存袋18之间经支管20C和20D以及分离装置40连通。在重力作用下，RBC成分(与储存溶液S混合)经分离装置40通过开口P1流入输血袋18。
最好，采用分离装置20从RBC成分中除去所有类型的不需要物质，这取决于其特定结构，在所示实施例中，分离装置40意在储存之前从RBC成分中除去白血球。
在该方案中(如图7)，分离装置40包括一外壳42，其内含有适于从红血球中除去白血球的传统纤维状过滤介质44。过滤介质可包括绵毛，醋酸纤维素或聚脂之类的其它合成纤维。通过分离装置40从RBC成分中除去不需要物质(即白血球)。
所以，第三处理步骤以从RBC成分中除去白血球而对前面的分离和挤压处理(如图2所示)作了补充。分离装置40补充了主袋12顶部和底部开口结构的除白血球效率。处理期间，在RBC成分中白血球的数量方面，采用分离装置40可实现另外的0.5到约1.0log下降。
为一整体封闭系统一部分的袋16不与大气通气。此外，袋16最好只含有体积相对有限的剩余空气。随着RBC成分(和溶液S)的整个液体体积从袋16排出，并随着有限的剩余空气体积被排空，袋16的侧壁将向内逐渐塌陷，直到RBC成分(和溶液S)经分离装置40的流动停止。这标志着第三处理步骤的结束。
如图4所示，结束第三处理步骤的流动的停止通常使残留体积的RBC成分(和溶液S)滞留在分离装置40内和在分离装置40上游和下游处的支管20D的部分内。该残留体积减少了储存和治疗用的RBC成分的总数量。
而且，在一典型系统中，输血/储存袋18到第三处理步骤结束含有约40立方厘米的剩余空气。约20立方厘米的空气是在收容RBC成分之前原始保存在输血/储存袋18之内。从袋16经支管20C和20D及分离装置40输送RBC成分(和溶液S)将约20立方厘米的更多剩余空气排入输血袋18。在长期储存RBC成分之前，希望从输血/储存袋18中除去剩余空气。
组件10包括一第四处理步骤，以从输血/储存袋18排出剩余空气。组件10还包括一第五处理步骤以引导剩余空气，而将滞留的残留体积RBC成分(和溶液S)移入输血/储存袋18。
在第四处理步骤中(如图4所示)，使用者打开插管32。使用者轻轻地挤压袋18，以将滞留在输血袋18内的剩余空气经支管20E通过与第一开口P1隔开的第二开口P2排出。剩余空气流经第二开口P2并流入支管20E，此时残留体积的RBC成分(和溶液S)占据分离装置40。
支管20E将剩余空气导出袋18并经开口P2绕过分离装置40导入支管20C。排出的空气，遵循流阻最小的路径，进入袋16。从袋18排出的剩余空气收集在袋16中。
在第五处理步骤中(如图5所示)，使用者在支管20E中在插管32的上游形成一卡断密封54。这样就封闭了支管20E，同时使输血/储存袋18与支管20E分离。
被输入袋16的排出剩余空气进入支管20C和20D，它们是仅剩的对与袋16连通的流体开放的路径。剩余空气将移动支管20D和分离装置40中的所有或至少绝大部分RBC成分(和混合的溶液S)的残留体积。放出的RBC成分(和溶液S)的残留体积流入输血/储存袋18。
所以组件10将剩余空气从袋18经第二开口P2排出，将排出的空气收集在袋16中。剩余空气经一开口(开口P2)和一路径(支管20E)排出，该开口和路径不仅旁通分离装置40，也在整个血液分离和采集过程中保持不与血液接触。
然后，组件10将排出的空气从袋16循环到分离装置40的入口。排出的空气从分离装置40和支管20D移动残留RBC成分(和溶液S)，使它经开口P1流入袋18，以便储存。
现在，可通过形成一卡断密封54(在图5中以虚线所示)将输血/储存袋18从支管20D分离，以随后储存经过滤的RBC成分/溶液S的混合体。
在将输血/储存袋18与支管20D分离之后，使用者最好轻轻地挤压袋18，以均匀地混合袋18中的RBC成分。最好在程序的此步骤中进行混合，因为已发现残留体积的RBC成分常含有比在前的体积更浓的白血球(虽然浓度很小)。混合使得在储存期间在RBC成分(和溶液S)中浓度仍小的白血球均匀。
如图5A所示，仍附着在袋18(经开口P2)上的排气支管20E的密封部分可用来作为一样品管72。使用一传统的血液管剥除器，使用者可将剩余空气从管72移入袋18。然后使用者采用一传统的热封装置(例如Hematron非导电密封机)以形成一个或多个沿管72的长度隔开的气密卡断密封54。
样品管72保留一个或多个所采血液的小量试样或样品。在输出所采RBC成分之前，该样品用以随后的交叉配血及测定献血者的血型。一体地附着在袋18上的管72在献血者血样和储存在袋18内的RBC成分之间保护了一直接的联系。
根据本发明的这一方面，组件10在先前仅用作输送空气所以未先接触血液的管的一部分中(即支管20E的一部分)保留了血液样品。这样，组件10就避免了用不成比例的大量白血球(例如如前所述在处理的前期可能存在于支管20D中)污染样品管72中的小量血样的机会。
在图1所示的组件10中，在离心处理期间，分离装置40仍一体地附着在组件10上。如图6所示，在离心处理期间，分离装置40与袋12，14，16和18靠在一起占据血液离心筐50。
一般来说(如图6所示)，主袋12位于筐的一侧，其它袋14，16和18则按顺序靠在另一侧。在此方案中，分离装置40紧靠主袋18夹在筐50内。
在所示的及最佳的实施例中(见图6和7)，在筐50内进行离心处理期间，分离装置40被装在一柔性袋56之内。袋56包括一个容兜58，在处理期间该容兜以密配合容纳分离装置40。
如图6所示，袋56最好呈一较薄的扁平构形。这样它就不会明显增加装在筐50内的物品的体积和重量。
袋56最好用柔性材料制造。选择材料的硬度和厚度以给出一抵抗较大变形的扁平构形。
在一最佳实施例中，袋56用医用级塑性材料制造，例如PL-742塑性材料。它也可用弹性材料制造，例如硅橡胶。
可以通过将一扁片塑性或弹性材料粘接成所需构形而制成袋56。作为另一种选择，也可通过注模制成袋56。
当被放于筐内时，在分离装置40和筐内的相邻袋12，14，16和18之间袋56形成了一柔性但仍较刚性的分界面。通过将分离装置40封闭在软性容兜58之内，在离心处理期间袋56保护筐50内的袋不直接接触分离装置40。这样，在处理期间袋56就可保护其它袋不被刺破或损坏。
如图7所示，袋56也可包括一个延伸到容兜58下方的细长尾端部分60。在这种构造中，如图7所示，当袋56靠在主袋12上时，袋56的总宽度和高度就给出了一个覆盖主袋12绝大部分有效分离区62的表面积。
在此方案中，在处理期间当袋56靠在分离区62上时，袋56可随着筐50内存在的强离心力抵抗区62的变形。
在所示实施例中，袋56的宽度约为3.0英寸，最大高度约为5.0英寸。在容兜56部分其侧壁的厚度约为1/16英寸并在尾端部分其厚度约为1/8英寸。
具有这些尺寸的袋56将覆盖一典型450ml主袋的绝大部分分离区。该尺寸的袋具有一个高为约6英寸宽为约4-3/4英寸的有效分离区62。
在处理期间，可能需要一或多个砂袋64来填充筐50内未被组件10占据的空间，如图8所示。
在所示实施例中，砂袋64包括用柔性医用级塑料制成的侧壁66，如塑化PVC。侧壁66封闭一个开口式内容积68。硬塑料球70占据内容积68的约三分之一或二分之一。
在后面权利要求书的范围内本领域技术人员可明显看出本发明的各种变化。