JP2004520087A - 多孔質膜要素を使用する血液収集システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
血液から白血球を除去するフィルターは、ハウジング(30)で囲まれた濾過材(20)を含む。濾過材(20)は、メインフィルター領域(MF)を含み、これは、第一および第二スキン面間で伸長している多孔質膜構造を含む。この多孔質膜構造は、一定範囲の直径を有するセルを交差させることにより、形成される。第一スキン面に隣接したセルは、第二スキン面に隣接したセルの直径よりも一般に小さい直径を有する。第一スキン面は、開口領域を含み、該開口領域は、第一スキン面と交差しているセルにより形成された細孔により規定される。該開口領域の大部分は、約12μmと28μmの間の直径を有する細孔により、規定されている。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、一般に、血液収集および処理のシステムおよび方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
多数の交差したプラスチックバッグから構成されたシステムは、血液成分の収集、処理および保存において、広く使用され採用されている。これらのシステムを使用すると、全血が収集され、その臨床成分(典型的には、赤血球、血小板および血漿)に分離される。これらの成分は、個々に保存され、そして非常に多くの特異的な状態および疾患状態を治療するのに使用される。
【0003】
後で輸血するために血液成分を保存する前に、不純物または受血者(レシピエエント)において望ましくない副作用を引き起こし得る物質をできるだけ少なくすることが望ましいと考えられている。例えば、起こり得る反応のために、一般に、保存前または少なくとも輸血前に、血液成分から実質的に全ての白血球を除去することが望ましいと考えられている。
【0004】
白血球低減を達成するために、従来、濾過が使用されている。複数血液バック構成で濾過により白血球の数を少なくするシステムおよび方法は、例えば、Stewartの米国特許第4,997,577号、Stewartの米国特許第5,128,048号、Johnsonらの米国特許第5,180,504号、およびBellottiらの米国特許第5,527,472号で記述されている。
【0005】
(発明の要旨)
本発明の1局面は、濾過材を使用して血液から白血球を除去するシステムおよび方法を提供し、該濾過材は、メインフィルター領域を含み、該メインフィルター領域は、第一および第二スキン面の間で伸長している多孔質膜構造を含む。該多孔質膜構造は、一定範囲の直径を有するセルを交差させることにより、形成される。該第一スキン面に隣接した該セルは、該第二スキン面に隣接した該セルの直径よりも一般に小さい直径を有する。該第一スキン面は、該第一スキン面と交差しているセルにより形成された細孔により規定された開口領域を含む。該開口領域の大部分は、約12μmと28μmの間の直径を有する細孔により、規定されている。
【0006】
1実施態様では、前記メインフィルター領域は、ポリエーテルスルホン材料を含む。
【0007】
1実施態様では、前記濾過材は、ハウジングに囲まれている。該ハウジングは、第一および第二可撓性シートを含み、該シートは、溶融性材料から作製される。周辺シールは、該シートを該濾過材に直接接合して、該第一および第二シート間で該濾過材をカプセル化する。該シールは、混合溶融マトリックスを含み、該マトリックスは、該シートの材料および該濾過材の材料を含む。
【0008】
本発明の別の局面は、メインフィルター領域を有する濾過材を使用して、血液から白血球を除去するシステムおよび方法を提供する。該メインフィルター領域は、層状多孔質膜構造を含み、該構造は、流れ方向で小細孔サイズの数領域と交互になった大細孔サイズの数領域を含み、逆もまた同じである。該メインフィルター領域を横断する血液は、それにより、連続して、小径細孔、次いで、大径細孔、次いで、小径細孔の数個の交互領域を通り、逆もまた同じである。
【0009】
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明、図面および添付の請求の範囲を検討すると、明らかとなる。
【0010】
(好ましい実施態様の説明)
図1は、可撓性フィルター20を一体化した血液収集保存システム10を示す。フィルター20は、種々の形式の血液収集システムに組み込むことができ、このようなシステムの代表例を記述する。
【0011】
図1では、システム10は、長期間保存用の赤血球を供給し、これらは、実質的に白血球を含まない。システム10はまた、血小板濃縮物および長期間保存用の貧−血小板血漿を供給する。血液収集保存アセンブリ10は、一旦滅菌されると、米国で適用可能な標準(基準)により判定されるように、無菌「クローズド」システムを構成する。システム10は、使い捨て単用品(一回使用品)である。
【0012】
図1で示すように、システム10は、一次バッグ12、および3個の移動バッグまたは容器14、16および18を備える。可撓性フィルター20と同様に、移動バッグ14、16および18は、システム10に一体的に装着される。
【0013】
使用中、システム10は、通常の様式で操作される。一次バッグ12(これはまた、ドナーバッグとも呼ばれている)は、一体的に装着されたドナーチューブ22(これは、瀉血針24を備えている)を通って、ドナーから全血を受容する。一次バッグ12には、適当な抗凝血剤Aが含まれている。全血は、一次バッグ12の内側にある慣習手段により、赤血球と富−血小板血漿とに遠心分離される。白血球は、赤血球と富−血小板血漿との界面に留まっている。
【0014】
移動バッグ14は、一次バッグ12で収集した全血から分離された富−血小板血漿を収容するためにある。一次バッグ12から富−血小板血漿を移動するとき、一次バッグ12内にできるだけ多くの白血球を保持する試みがなされている。移動バッグ14に富−血小板血漿を移動することにより、一次バッグ12には、赤血球および白血球が残される。
【0015】
移動バッグ16は、赤血球に適当な保存液Sを含有する。このような溶液の1つは、Grodeらの米国特許第4,267,269号で開示されており、これは、ADSOL(登録商標)Solutionのブランド名で、Baxter Healthcare Corporationから販売されている。保存液Sは、この富−血小板血漿を移動バッグ14に移動した後、一次移動バッグ12に移動される。
【0016】
この富−血小板血漿は、移動バッグ14にある通常の手段により、血小板濃縮物と貧−血小板血漿とに遠心分離される。この貧−血小板血漿は、移動バッグ16に移動されるが、これは、現在、保存液Sを含んでいない。移動バッグ16は、貧−血小板血漿用の保存容器として働く。移動バッグ14は、この血小板濃縮物用の保存容器として働く。
【0017】
保存液Sは、一次バッグ12内に残っている赤血球および白血球と混合される。保存液S、赤血球および白血球の混合物は、配管26を通って、一次バッグ12から移動される。配管26は、一体化可撓性フィルター20を一列に並んで備えている。可撓性フィルター20は、濾過材28を含み、これは、ハウジング30内に含まれている。この濾過材は、赤血球から白血球を除去するように選択される。
【0018】
この白血球減少赤血球は、移動バッグ18に入る。移動バッグ18は、これらの白血球減少赤血球用の保存容器として働く。保存前、移動バッグ18内の残留空気は、配管60を通って、一次バッグ12へと排出できる。
【0019】
処理システム10を付けたバッグおよび配管は、全て、従来の認可された医用プラスチック材料(例えば、ジ−2−エチルヘキシルフタレート(PVC−DEHP)で可塑化したポリ塩化ビニル)から作製される。これらのバッグは、従来の熱封着技術(例えば、高周波(RF)熱封着)を使用して、形成される。
【0020】
あるいは、移動バッグ14は、この血小板濃縮物を保存する目的であるので、(Gajewskiらの米国特許第4,140,162号で開示されたような)ポリオレフィン材料か、またはトリメリト酸トリ−2−エチルヘキシル(TEHTM)で可塑化したポリ塩化ビニル材料から作製できる。これらの材料は、DEHPで可塑化したポリビニル材料と比べて気体透過性が高く、血小板の保存に有利である。
【0021】
可塑性フィルター20は、システム10の残りの部分と同様に、使い捨て単用品である。また、フィルターハウジング30は、システム10の残りの部分と同様に、従来の認可された医用プラスチック材料を使用して作製される。さらに、フィルターハウジング30は、システム10の残りの部分と同様に、従来の高周波熱封着技術を使用して、形成される。フィルター20は、可撓性であるので、取り扱いが容易であり、遠心処理中のシステム10の他の部品に対する損傷の発生率が低くなる。
【0022】
図示した実施態様(図2および3を参照)では、フィルターハウジング30は、フィルターハウジング30は、医用プラスチック材料(例えば、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(PVC−DEHP)で可塑化したポリ塩化ビニル)の第一および第二シート32および34を含む。PVCでないかおよび/またはDEHPを含まない他の医用プラスチック材料は、その材料が高周波エネルギーに晒したときに熱くなって流動するという条件で、使用できる。
【0023】
図2で最も良く示されているように、濾過材28は、血液流動方向で、プレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TRF、メインフィルター領域MFおよびポストフィルター領域POFを含む。これらの領域は、シート32および34間で挟まれており、(図3で示すような)連続周辺シール36に沿って接合される。
【0024】
プレフィルター領域PRFおよびポストフィルター領域POFは、繊維材料から作製でき、これには、例えば、メルトブローン(melt blown)またはスパンボンデッド合成繊維(例えば、ナイロンまたはポリエステルまたはポリエチレンまたはポリプロピレン)、半合成繊維、再生繊維または無機繊維が挙げられる。プレフィルターおよびポストフィルター領域PRFおよびPOFは、望ましくは、白血球除去には十分に適していない細孔サイズおよび線維直径を有する。その代わりに、プレフィルター領域PRFの繊維材料は、血液中に存在している総ての血餅および凝集物を除去するサイズにされる。ポストフィルター領域POFの繊維材料は、このフィルターの出口で流体マニホルド効果を与えるサイズにされる。代表的な実施態様では、プレフィルター領域PRFの材料は、約15μm〜約20μmの間の細孔サイズを有し、そしてポストフィルター領域POFの材料は、約20μmの細孔サイズを有する。
【0025】
トランスファ領域TRは、プレフィルター領域PRFの繊維直径よりも小さい繊維直径を有する繊維材料(例えば、ポリエチレン)から作製される。代表的な実施態様では、プレフィルター領域PRFの材料は、約12μmの平均繊維直径を有し、そしてトランスファフィルター領域TFRの材料は、約4μmの繊維直径を有する。好ましくは、トランスファフィルター領域TFRの繊維材料はまた、ポリアルキレンオキシド(PEO)を含めた高分子材料(例えば、米国特許第6,045,701号(その内容は、本明細書中で参考として援用されている)で開示されたもの)で被覆される。
【0026】
好ましくは、トランスファ領域TFRの繊維材料は、単一層より多い層で配列される。好ましい実施態様では、トランスファフィルター領域TFRは、4層の成形層を含み、各々は、約0.4mmの流動方向で、個々の厚さを有する。
【0027】
メインフィルター領域MFは、白血球を除去する膜100を含む。図4〜6を参照すると、メインフィルター領域MFの膜100は、以下のように特徴付けることができる:
(i)図4で示すように、横断面では、膜100は、一定範囲の直径を有するセル102を交差させることにより形成された内部多孔構造を有し、セル102の交差により、内部アパーチャ104が形成されている;
(ii)図4でまた示すように、セル102の直径は、以下の2つの一般領域に分類できる:一方のスキン面108(図6は、これを平面図で示している)に隣接した大径セル102および他方のスキン面106(図5は、これを平面図で示す)に隣接した小径セル102。血流がスキン面108から106に向かうかその逆であるかに関しては、重要であるとは考えられない;
(iii)図5で示すように、セル102は、スキン面106と交差して、細孔110を形成する;そして
(iv)細孔110が占めるスキン面106の大部分(すなわち、図5で示したスキン面106の全開口領域)は、約12μm〜約28μmの間の直径を有する細孔110により、形成される。
【0028】
あるいは、メインフィルター領域MFは、小細孔サイズおよび大細孔サイズの等方性膜の交互層を含むことができる。メインフィルター領域MFは、それゆえ、層状細孔膜構造を含み、この構造は、流れ方向で小細孔サイズの数領域と交互になった大細孔サイズの数領域を含み、逆もまた同じである。このメインフィルター領域を横断する血液は、それにより、連続して、小径細孔、次いで、大径細孔の交互領域を通り、逆もまた同じである。
【0029】
好ましい実施態様では、膜100は、ポリエーテルスルホン(PES)材料から作製され、これは、Osmonics,Inc.(Minnetonka,Minnesota)から得ることができる。
【0030】
目詰まりなしで全血のユニットで運ばれる白血球の数(典型的には、2×109個〜6×109個の間)を3〜4log少なくするためには、メインフィルター領域MFを形成する膜100の全表面積は、約500cm2と約1500cm2の間であるべきである。
【0031】
好ましい配列では、PES膜100は、複数の独立層で配列され、各独立層は、上で挙げた特徴を有し、これらは、一緒になって、メインフィルター領域MFを形成する。メインフィルター領域MFの複数の層を横切る血液は、それにより、大細孔サイズ、次いで、小細孔サイズ、次いで、大細孔サイズ、次いで、小細孔サイズなどの交互領域に遭遇し、逆もまた同じである。その流路に沿った大細孔サイズ領域と小細孔サイズ領域との間のこの連続した移行により、血液の流れ動態が連続的に変化し、それにより、白血球の除去を高めると考えられている。
【0032】
上記のように、プレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TFRおよびポストフィルター領域POFと共同して、メインフィルター領域MFでの層状PES膜のアセンブリにより、フィルター20が得られ、これは、白血球の数を3〜4log少なくしつつ、全血のユニットに含まれる血小板の90%〜95%を上方に通過させる。フィルター20は、従って、説明するように、遠心分離前に全血を濾過して白血球を除去する複数血液バッグシステムに含めるのによく適している。
【0033】
フィルター20を形成する際に、2枚のシート32および34と濾過材28とに単一工程で圧力および高周波加熱を加えることにより、一体型連続周辺シール36(図3を参照)が形成される。シール36は、2枚のシート32および34を互いに接合するだけでなく、濾過材28を2枚のシート32および34に接合する。シール36は、頑丈で漏れに耐える信頼できる境界部を得るために、濾過材28の材料とプラスチックシート32および34の材料とを一体化する。シール36が一体的で連続的であるので、濾過材28の周辺の周りで血液が短絡する可能性がなくなる。
【0034】
フィルター20はまた、入口および出口ポート38および40を含む(図3を参照)。ポート38および40は、PVC−DEHPのような医用プラスチック材料から作製したチューブを含む。図2で示すように、ポート38および40は、別々に、成形部品を含み、これらは、一体型周辺シール36を形成する前に、シート32および34で形成された穴40に上に、高周波エネルギーにより熱封着される。
【0035】
フィルター20(図7を参照)は、第一および第二プラスチックシート32および34間でプレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TFR、メインフィルター領域MFおよびポストフィルター領域POFの層を挟むことにより、形成される。この層状フィルタープレアセンブリは、(図7で示すように)、対向した一対のダイス50および52の間に設置される。対向したダイス50および52は、共に移動されて(図8を参照)、圧力を加え、プレアセンブリ48の周縁部を共にプレスする。好ましくは、ダイス50および52を互いから離して正確に間隔を開けるために、ストップ54が設けられる。
【0036】
ダイス50および52がこの周縁部の周りで圧力を加えるにつれて、ダイス50および52を介して、RFエネルギーが加えられる。RFエネルギーおよび圧力の組合せにより、シート32および34のプラスチック材料が軟化する。加えた圧力により、シート32、34の熱軟化した材料は、濾過材28の間隙に貫入して、濾過材料と混ざり合ったシート材料の内部マトリックスが作られる。このマトリックス内では、この濾過材は、溶融して、複合材料シール36が形成される。
【0037】
シール36は、その表面では、シート32および34に沿って、大部分は、シート32および34の材料を含む。この表面からの距離が長くなるにつれて、シール36は、シート32および34の材料と濾過材28の材料とが混ざり合った溶融マトリックスを含むようになる。このことは、このシート材料が、高周波エネルギーを加えることにより電気的に加熱されて流動するが、圧力を加えることにより、濾過材28の隙間にさらに流入し貫入するために起こると考えられている。加熱されたシート材料は、圧力下にて、濾過材28の隙間に流入して、濾過材28それ自体をその周りに溶融する。
【0038】
短時間の冷却後、シール36は硬化し、ダイス50および52が引き出される。代表的な実施態様では、ダイス50および52は、4KWの高周波エネルギー発生装置に連結される。60PSIの圧力が加えられ、1.2mmのダイス間隙を維持する。約5.5秒の密封時間に続いて、約5秒間の冷却時間が得られる。
【0039】
複数血液バッグシステムには、異なる様式で、可撓性フィルターが一体化できる。例えば(図9を参照)、システム10’は、図1で示したものと同様に、一次バッグ12と移動バッグ14との間で、一列に並べて、第二の一体化可撓性フィルター20’を含むことができる。この配列では、濾過材28’は、貧−血小板血漿を移動バッグ14に入れる前に、そこから白血球を除去するように選択される。
【0040】
他の例として、図10は、システム70を示し、これは、一次バッグ72および移動バッグ74、76、78を含む。一次バッグ72は、ドナーからの全血を収容する。この全血は、一次バッグ72から、配管80を通って、移動バッグ74へと移動される。配管80は、先に記述した形式の一体化可撓性フィルター82を一列に並んで備えている。濾過材84は、血小板または赤血球も除去することなく、この全血から白血球を除去するように選択される。白血球を枯渇させた全血は、移動バッグ74において、遠心処理されて、赤血球および富−血小板血漿になり、両者は、白血球が枯渇した状態である。
【0041】
移動バッグ76は、白血球を枯渇させた富−血小板血漿を収容し、保存用の移動バッグ74には、白血球を枯渇させた赤血球が残る。この富−血小板血漿は、移動バッグ76において、通常の手段により遠心分離されて、血小板濃縮物および貧−血小板血漿になる。この貧−血小板血漿は、保存用の移動バッグ78に移動される。これにより、移動バッグ76には、この血小板濃縮物が残り、この移動バッグは、その濃縮物の保存容器として働く。
【0042】
本発明を具体化する可撓性フィルターは、過去において剛性フィルターハウジングで起こっていた取り扱いおよび処理の問題を回避する。剛性ハウジングとは異なり、可撓性ハウジング30は、付属のバッグ(これらもまた、可撓性プラスチック材料から作製されている)を穿刺しない。剛性ハウジングとは異なり、可撓性ハウジング30は、使用中に生じる応力および圧力に適合し追従する。
【0043】
フィルター20の入口側において可撓性シート32および濾過材28が極めて近接していることで、毛管効果が生じ、これは、重力流れの流体ヘッド圧力(fluid head pressure)下にて、原料容器からの空気の追い出しおよびフィルター30の自動装填(priming)を促進する。この流体ヘッド圧力は、装填後、可撓性シート32を膨張させる。それゆえ、それは、天然圧マニホルドを作り出し、これは、この流体を、濾過材28の入口面にわたって均等に分散する。これにより、取り込まれた空気が排出されること、およびこの流体が均一な圧力および分布下にて濾過材28を貫流することが保証される。
【0044】
その流体容器が空になるにつれて、フィルター20の下流には、負圧が生じる。ハウジング30の入口および出口シート32および34は、可撓性であるので、濾過材28が占める空間の周りで崩壊し、使用後にフィルター30内に残る残留血液量が最小となる。流体は、補助通気孔を使用することなく、その出口側から排出する。
【0045】
さらに、可撓性ハウジング30は、熱滅菌中にて、割れない。可撓性ハウジング30はまた、熱滅菌プロセス中にて、熱貫入を妨害しない。その代わりに、ハウジング30は、濾過材28への均一な熱貫入を調整する。フィルター20は、全システム10を滅菌すると同時に滅菌を受けることができ、1段階滅菌プロセスが可能となる。
【0046】
本発明の種々の特徴は、上記請求の範囲で説明されている。
【0047】
本発明は、以下の説明で述べた部品または図面で図示した部品の構成および配列には限定されない。本発明は、他の実施態様および種々の他の様式で実行できる。それらの用語および語句は、説明のために使用されているが、限定と見なすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化したフィルターを含み、これは、赤血球から白血球を除去する。
【図2】
図2は、図1で示したシステムの一部をなすフィルターの分解透視図である。
【図3】
図3は、図2で示したフィルターの組立透視図である。
【図4】
図4は、図3で示したフィルターを白血球を除去するためにそのメインフィルターとして組み込む膜を示す断面SEM(900倍)図である。
【図5】
図5は、図4で示した膜の下流スキン面の平面SEM図(400倍)である。
【図6】
図6は、図4で示した膜の上流スキン面の平面SEM図(1500倍)である。
【図7】
図7は、図3で示したフィルターの組立前の形状の側面図であり、これは、2個の間隔を置いて配置した高周波エネルギーダイス間に位置している。
【図8】
図8は、図3で示したフィルターの組立前の形状の側面図であり、これは、これらのダイス(これらは、高周波エネルギーを加えて、一体型周辺シールを形成する)で係合される。
【図9】
図9は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化した2個の一体化フィルターを含み、その一方は、赤血球から白血球を除去し、その他方は、富−血小板血漿から白血球を除去する。
【図10】
図10は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化したフィルターを含み、遠心処理前に、全血から白血球を除去する。
本発明は、上記の説明で述べた部品または図面で図示した部品の構成および配列には限定されない。本発明は、他の実施態様および種々の他の様式で実行できる。それらの用語および語句は、説明のために使用されているが、限定と見なすべきではない。
(発明の分野)
本発明は、一般に、血液収集および処理のシステムおよび方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
多数の交差したプラスチックバッグから構成されたシステムは、血液成分の収集、処理および保存において、広く使用され採用されている。これらのシステムを使用すると、全血が収集され、その臨床成分(典型的には、赤血球、血小板および血漿)に分離される。これらの成分は、個々に保存され、そして非常に多くの特異的な状態および疾患状態を治療するのに使用される。
【0003】
後で輸血するために血液成分を保存する前に、不純物または受血者(レシピエエント)において望ましくない副作用を引き起こし得る物質をできるだけ少なくすることが望ましいと考えられている。例えば、起こり得る反応のために、一般に、保存前または少なくとも輸血前に、血液成分から実質的に全ての白血球を除去することが望ましいと考えられている。
【0004】
白血球低減を達成するために、従来、濾過が使用されている。複数血液バック構成で濾過により白血球の数を少なくするシステムおよび方法は、例えば、Stewartの米国特許第4,997,577号、Stewartの米国特許第5,128,048号、Johnsonらの米国特許第5,180,504号、およびBellottiらの米国特許第5,527,472号で記述されている。
【0005】
(発明の要旨)
本発明の1局面は、濾過材を使用して血液から白血球を除去するシステムおよび方法を提供し、該濾過材は、メインフィルター領域を含み、該メインフィルター領域は、第一および第二スキン面の間で伸長している多孔質膜構造を含む。該多孔質膜構造は、一定範囲の直径を有するセルを交差させることにより、形成される。該第一スキン面に隣接した該セルは、該第二スキン面に隣接した該セルの直径よりも一般に小さい直径を有する。該第一スキン面は、該第一スキン面と交差しているセルにより形成された細孔により規定された開口領域を含む。該開口領域の大部分は、約12μmと28μmの間の直径を有する細孔により、規定されている。
【0006】
1実施態様では、前記メインフィルター領域は、ポリエーテルスルホン材料を含む。
【0007】
1実施態様では、前記濾過材は、ハウジングに囲まれている。該ハウジングは、第一および第二可撓性シートを含み、該シートは、溶融性材料から作製される。周辺シールは、該シートを該濾過材に直接接合して、該第一および第二シート間で該濾過材をカプセル化する。該シールは、混合溶融マトリックスを含み、該マトリックスは、該シートの材料および該濾過材の材料を含む。
【0008】
本発明の別の局面は、メインフィルター領域を有する濾過材を使用して、血液から白血球を除去するシステムおよび方法を提供する。該メインフィルター領域は、層状多孔質膜構造を含み、該構造は、流れ方向で小細孔サイズの数領域と交互になった大細孔サイズの数領域を含み、逆もまた同じである。該メインフィルター領域を横断する血液は、それにより、連続して、小径細孔、次いで、大径細孔、次いで、小径細孔の数個の交互領域を通り、逆もまた同じである。
【0009】
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明、図面および添付の請求の範囲を検討すると、明らかとなる。
【0010】
(好ましい実施態様の説明)
図1は、可撓性フィルター20を一体化した血液収集保存システム10を示す。フィルター20は、種々の形式の血液収集システムに組み込むことができ、このようなシステムの代表例を記述する。
【0011】
図1では、システム10は、長期間保存用の赤血球を供給し、これらは、実質的に白血球を含まない。システム10はまた、血小板濃縮物および長期間保存用の貧−血小板血漿を供給する。血液収集保存アセンブリ10は、一旦滅菌されると、米国で適用可能な標準(基準)により判定されるように、無菌「クローズド」システムを構成する。システム10は、使い捨て単用品(一回使用品)である。
【0012】
図1で示すように、システム10は、一次バッグ12、および3個の移動バッグまたは容器14、16および18を備える。可撓性フィルター20と同様に、移動バッグ14、16および18は、システム10に一体的に装着される。
【0013】
使用中、システム10は、通常の様式で操作される。一次バッグ12(これはまた、ドナーバッグとも呼ばれている)は、一体的に装着されたドナーチューブ22(これは、瀉血針24を備えている)を通って、ドナーから全血を受容する。一次バッグ12には、適当な抗凝血剤Aが含まれている。全血は、一次バッグ12の内側にある慣習手段により、赤血球と富−血小板血漿とに遠心分離される。白血球は、赤血球と富−血小板血漿との界面に留まっている。
【0014】
移動バッグ14は、一次バッグ12で収集した全血から分離された富−血小板血漿を収容するためにある。一次バッグ12から富−血小板血漿を移動するとき、一次バッグ12内にできるだけ多くの白血球を保持する試みがなされている。移動バッグ14に富−血小板血漿を移動することにより、一次バッグ12には、赤血球および白血球が残される。
【0015】
移動バッグ16は、赤血球に適当な保存液Sを含有する。このような溶液の1つは、Grodeらの米国特許第4,267,269号で開示されており、これは、ADSOL(登録商標)Solutionのブランド名で、Baxter Healthcare Corporationから販売されている。保存液Sは、この富−血小板血漿を移動バッグ14に移動した後、一次移動バッグ12に移動される。
【0016】
この富−血小板血漿は、移動バッグ14にある通常の手段により、血小板濃縮物と貧−血小板血漿とに遠心分離される。この貧−血小板血漿は、移動バッグ16に移動されるが、これは、現在、保存液Sを含んでいない。移動バッグ16は、貧−血小板血漿用の保存容器として働く。移動バッグ14は、この血小板濃縮物用の保存容器として働く。
【0017】
保存液Sは、一次バッグ12内に残っている赤血球および白血球と混合される。保存液S、赤血球および白血球の混合物は、配管26を通って、一次バッグ12から移動される。配管26は、一体化可撓性フィルター20を一列に並んで備えている。可撓性フィルター20は、濾過材28を含み、これは、ハウジング30内に含まれている。この濾過材は、赤血球から白血球を除去するように選択される。
【0018】
この白血球減少赤血球は、移動バッグ18に入る。移動バッグ18は、これらの白血球減少赤血球用の保存容器として働く。保存前、移動バッグ18内の残留空気は、配管60を通って、一次バッグ12へと排出できる。
【0019】
処理システム10を付けたバッグおよび配管は、全て、従来の認可された医用プラスチック材料(例えば、ジ−2−エチルヘキシルフタレート(PVC−DEHP)で可塑化したポリ塩化ビニル)から作製される。これらのバッグは、従来の熱封着技術(例えば、高周波(RF)熱封着)を使用して、形成される。
【0020】
あるいは、移動バッグ14は、この血小板濃縮物を保存する目的であるので、(Gajewskiらの米国特許第4,140,162号で開示されたような)ポリオレフィン材料か、またはトリメリト酸トリ−2−エチルヘキシル(TEHTM)で可塑化したポリ塩化ビニル材料から作製できる。これらの材料は、DEHPで可塑化したポリビニル材料と比べて気体透過性が高く、血小板の保存に有利である。
【0021】
可塑性フィルター20は、システム10の残りの部分と同様に、使い捨て単用品である。また、フィルターハウジング30は、システム10の残りの部分と同様に、従来の認可された医用プラスチック材料を使用して作製される。さらに、フィルターハウジング30は、システム10の残りの部分と同様に、従来の高周波熱封着技術を使用して、形成される。フィルター20は、可撓性であるので、取り扱いが容易であり、遠心処理中のシステム10の他の部品に対する損傷の発生率が低くなる。
【0022】
図示した実施態様(図2および3を参照)では、フィルターハウジング30は、フィルターハウジング30は、医用プラスチック材料(例えば、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(PVC−DEHP)で可塑化したポリ塩化ビニル)の第一および第二シート32および34を含む。PVCでないかおよび/またはDEHPを含まない他の医用プラスチック材料は、その材料が高周波エネルギーに晒したときに熱くなって流動するという条件で、使用できる。
【0023】
図2で最も良く示されているように、濾過材28は、血液流動方向で、プレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TRF、メインフィルター領域MFおよびポストフィルター領域POFを含む。これらの領域は、シート32および34間で挟まれており、(図3で示すような)連続周辺シール36に沿って接合される。
【0024】
プレフィルター領域PRFおよびポストフィルター領域POFは、繊維材料から作製でき、これには、例えば、メルトブローン(melt blown)またはスパンボンデッド合成繊維(例えば、ナイロンまたはポリエステルまたはポリエチレンまたはポリプロピレン)、半合成繊維、再生繊維または無機繊維が挙げられる。プレフィルターおよびポストフィルター領域PRFおよびPOFは、望ましくは、白血球除去には十分に適していない細孔サイズおよび線維直径を有する。その代わりに、プレフィルター領域PRFの繊維材料は、血液中に存在している総ての血餅および凝集物を除去するサイズにされる。ポストフィルター領域POFの繊維材料は、このフィルターの出口で流体マニホルド効果を与えるサイズにされる。代表的な実施態様では、プレフィルター領域PRFの材料は、約15μm〜約20μmの間の細孔サイズを有し、そしてポストフィルター領域POFの材料は、約20μmの細孔サイズを有する。
【0025】
トランスファ領域TRは、プレフィルター領域PRFの繊維直径よりも小さい繊維直径を有する繊維材料(例えば、ポリエチレン)から作製される。代表的な実施態様では、プレフィルター領域PRFの材料は、約12μmの平均繊維直径を有し、そしてトランスファフィルター領域TFRの材料は、約4μmの繊維直径を有する。好ましくは、トランスファフィルター領域TFRの繊維材料はまた、ポリアルキレンオキシド(PEO)を含めた高分子材料(例えば、米国特許第6,045,701号(その内容は、本明細書中で参考として援用されている)で開示されたもの)で被覆される。
【0026】
好ましくは、トランスファ領域TFRの繊維材料は、単一層より多い層で配列される。好ましい実施態様では、トランスファフィルター領域TFRは、4層の成形層を含み、各々は、約0.4mmの流動方向で、個々の厚さを有する。
【0027】
メインフィルター領域MFは、白血球を除去する膜100を含む。図4〜6を参照すると、メインフィルター領域MFの膜100は、以下のように特徴付けることができる:
(i)図4で示すように、横断面では、膜100は、一定範囲の直径を有するセル102を交差させることにより形成された内部多孔構造を有し、セル102の交差により、内部アパーチャ104が形成されている;
(ii)図4でまた示すように、セル102の直径は、以下の2つの一般領域に分類できる:一方のスキン面108(図6は、これを平面図で示している)に隣接した大径セル102および他方のスキン面106(図5は、これを平面図で示す)に隣接した小径セル102。血流がスキン面108から106に向かうかその逆であるかに関しては、重要であるとは考えられない;
(iii)図5で示すように、セル102は、スキン面106と交差して、細孔110を形成する;そして
(iv)細孔110が占めるスキン面106の大部分(すなわち、図5で示したスキン面106の全開口領域)は、約12μm〜約28μmの間の直径を有する細孔110により、形成される。
【0028】
あるいは、メインフィルター領域MFは、小細孔サイズおよび大細孔サイズの等方性膜の交互層を含むことができる。メインフィルター領域MFは、それゆえ、層状細孔膜構造を含み、この構造は、流れ方向で小細孔サイズの数領域と交互になった大細孔サイズの数領域を含み、逆もまた同じである。このメインフィルター領域を横断する血液は、それにより、連続して、小径細孔、次いで、大径細孔の交互領域を通り、逆もまた同じである。
【0029】
好ましい実施態様では、膜100は、ポリエーテルスルホン(PES)材料から作製され、これは、Osmonics,Inc.(Minnetonka,Minnesota)から得ることができる。
【0030】
目詰まりなしで全血のユニットで運ばれる白血球の数(典型的には、2×109個〜6×109個の間)を3〜4log少なくするためには、メインフィルター領域MFを形成する膜100の全表面積は、約500cm2と約1500cm2の間であるべきである。
【0031】
好ましい配列では、PES膜100は、複数の独立層で配列され、各独立層は、上で挙げた特徴を有し、これらは、一緒になって、メインフィルター領域MFを形成する。メインフィルター領域MFの複数の層を横切る血液は、それにより、大細孔サイズ、次いで、小細孔サイズ、次いで、大細孔サイズ、次いで、小細孔サイズなどの交互領域に遭遇し、逆もまた同じである。その流路に沿った大細孔サイズ領域と小細孔サイズ領域との間のこの連続した移行により、血液の流れ動態が連続的に変化し、それにより、白血球の除去を高めると考えられている。
【0032】
上記のように、プレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TFRおよびポストフィルター領域POFと共同して、メインフィルター領域MFでの層状PES膜のアセンブリにより、フィルター20が得られ、これは、白血球の数を3〜4log少なくしつつ、全血のユニットに含まれる血小板の90%〜95%を上方に通過させる。フィルター20は、従って、説明するように、遠心分離前に全血を濾過して白血球を除去する複数血液バッグシステムに含めるのによく適している。
【0033】
フィルター20を形成する際に、2枚のシート32および34と濾過材28とに単一工程で圧力および高周波加熱を加えることにより、一体型連続周辺シール36(図3を参照)が形成される。シール36は、2枚のシート32および34を互いに接合するだけでなく、濾過材28を2枚のシート32および34に接合する。シール36は、頑丈で漏れに耐える信頼できる境界部を得るために、濾過材28の材料とプラスチックシート32および34の材料とを一体化する。シール36が一体的で連続的であるので、濾過材28の周辺の周りで血液が短絡する可能性がなくなる。
【0034】
フィルター20はまた、入口および出口ポート38および40を含む(図3を参照)。ポート38および40は、PVC−DEHPのような医用プラスチック材料から作製したチューブを含む。図2で示すように、ポート38および40は、別々に、成形部品を含み、これらは、一体型周辺シール36を形成する前に、シート32および34で形成された穴40に上に、高周波エネルギーにより熱封着される。
【0035】
フィルター20(図7を参照)は、第一および第二プラスチックシート32および34間でプレフィルター領域PRF、トランスファフィルター領域TFR、メインフィルター領域MFおよびポストフィルター領域POFの層を挟むことにより、形成される。この層状フィルタープレアセンブリは、(図7で示すように)、対向した一対のダイス50および52の間に設置される。対向したダイス50および52は、共に移動されて(図8を参照)、圧力を加え、プレアセンブリ48の周縁部を共にプレスする。好ましくは、ダイス50および52を互いから離して正確に間隔を開けるために、ストップ54が設けられる。
【0036】
ダイス50および52がこの周縁部の周りで圧力を加えるにつれて、ダイス50および52を介して、RFエネルギーが加えられる。RFエネルギーおよび圧力の組合せにより、シート32および34のプラスチック材料が軟化する。加えた圧力により、シート32、34の熱軟化した材料は、濾過材28の間隙に貫入して、濾過材料と混ざり合ったシート材料の内部マトリックスが作られる。このマトリックス内では、この濾過材は、溶融して、複合材料シール36が形成される。
【0037】
シール36は、その表面では、シート32および34に沿って、大部分は、シート32および34の材料を含む。この表面からの距離が長くなるにつれて、シール36は、シート32および34の材料と濾過材28の材料とが混ざり合った溶融マトリックスを含むようになる。このことは、このシート材料が、高周波エネルギーを加えることにより電気的に加熱されて流動するが、圧力を加えることにより、濾過材28の隙間にさらに流入し貫入するために起こると考えられている。加熱されたシート材料は、圧力下にて、濾過材28の隙間に流入して、濾過材28それ自体をその周りに溶融する。
【0038】
短時間の冷却後、シール36は硬化し、ダイス50および52が引き出される。代表的な実施態様では、ダイス50および52は、4KWの高周波エネルギー発生装置に連結される。60PSIの圧力が加えられ、1.2mmのダイス間隙を維持する。約5.5秒の密封時間に続いて、約5秒間の冷却時間が得られる。
【0039】
複数血液バッグシステムには、異なる様式で、可撓性フィルターが一体化できる。例えば(図9を参照)、システム10’は、図1で示したものと同様に、一次バッグ12と移動バッグ14との間で、一列に並べて、第二の一体化可撓性フィルター20’を含むことができる。この配列では、濾過材28’は、貧−血小板血漿を移動バッグ14に入れる前に、そこから白血球を除去するように選択される。
【0040】
他の例として、図10は、システム70を示し、これは、一次バッグ72および移動バッグ74、76、78を含む。一次バッグ72は、ドナーからの全血を収容する。この全血は、一次バッグ72から、配管80を通って、移動バッグ74へと移動される。配管80は、先に記述した形式の一体化可撓性フィルター82を一列に並んで備えている。濾過材84は、血小板または赤血球も除去することなく、この全血から白血球を除去するように選択される。白血球を枯渇させた全血は、移動バッグ74において、遠心処理されて、赤血球および富−血小板血漿になり、両者は、白血球が枯渇した状態である。
【0041】
移動バッグ76は、白血球を枯渇させた富−血小板血漿を収容し、保存用の移動バッグ74には、白血球を枯渇させた赤血球が残る。この富−血小板血漿は、移動バッグ76において、通常の手段により遠心分離されて、血小板濃縮物および貧−血小板血漿になる。この貧−血小板血漿は、保存用の移動バッグ78に移動される。これにより、移動バッグ76には、この血小板濃縮物が残り、この移動バッグは、その濃縮物の保存容器として働く。
【0042】
本発明を具体化する可撓性フィルターは、過去において剛性フィルターハウジングで起こっていた取り扱いおよび処理の問題を回避する。剛性ハウジングとは異なり、可撓性ハウジング30は、付属のバッグ(これらもまた、可撓性プラスチック材料から作製されている)を穿刺しない。剛性ハウジングとは異なり、可撓性ハウジング30は、使用中に生じる応力および圧力に適合し追従する。
【0043】
フィルター20の入口側において可撓性シート32および濾過材28が極めて近接していることで、毛管効果が生じ、これは、重力流れの流体ヘッド圧力(fluid head pressure)下にて、原料容器からの空気の追い出しおよびフィルター30の自動装填(priming)を促進する。この流体ヘッド圧力は、装填後、可撓性シート32を膨張させる。それゆえ、それは、天然圧マニホルドを作り出し、これは、この流体を、濾過材28の入口面にわたって均等に分散する。これにより、取り込まれた空気が排出されること、およびこの流体が均一な圧力および分布下にて濾過材28を貫流することが保証される。
【0044】
その流体容器が空になるにつれて、フィルター20の下流には、負圧が生じる。ハウジング30の入口および出口シート32および34は、可撓性であるので、濾過材28が占める空間の周りで崩壊し、使用後にフィルター30内に残る残留血液量が最小となる。流体は、補助通気孔を使用することなく、その出口側から排出する。
【0045】
さらに、可撓性ハウジング30は、熱滅菌中にて、割れない。可撓性ハウジング30はまた、熱滅菌プロセス中にて、熱貫入を妨害しない。その代わりに、ハウジング30は、濾過材28への均一な熱貫入を調整する。フィルター20は、全システム10を滅菌すると同時に滅菌を受けることができ、1段階滅菌プロセスが可能となる。
【0046】
本発明の種々の特徴は、上記請求の範囲で説明されている。
【0047】
本発明は、以下の説明で述べた部品または図面で図示した部品の構成および配列には限定されない。本発明は、他の実施態様および種々の他の様式で実行できる。それらの用語および語句は、説明のために使用されているが、限定と見なすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化したフィルターを含み、これは、赤血球から白血球を除去する。
【図2】
図2は、図1で示したシステムの一部をなすフィルターの分解透視図である。
【図3】
図3は、図2で示したフィルターの組立透視図である。
【図4】
図4は、図3で示したフィルターを白血球を除去するためにそのメインフィルターとして組み込む膜を示す断面SEM(900倍)図である。
【図5】
図5は、図4で示した膜の下流スキン面の平面SEM図(400倍)である。
【図6】
図6は、図4で示した膜の上流スキン面の平面SEM図(1500倍)である。
【図7】
図7は、図3で示したフィルターの組立前の形状の側面図であり、これは、2個の間隔を置いて配置した高周波エネルギーダイス間に位置している。
【図8】
図8は、図3で示したフィルターの組立前の形状の側面図であり、これは、これらのダイス(これらは、高周波エネルギーを加えて、一体型周辺シールを形成する)で係合される。
【図9】
図9は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化した2個の一体化フィルターを含み、その一方は、赤血球から白血球を除去し、その他方は、富−血小板血漿から白血球を除去する。
【図10】
図10は、血液収集保存システムの概略図であり、このシステムは、本発明の特徴を具体化したフィルターを含み、遠心処理前に、全血から白血球を除去する。
本発明は、上記の説明で述べた部品または図面で図示した部品の構成および配列には限定されない。本発明は、他の実施態様および種々の他の様式で実行できる。それらの用語および語句は、説明のために使用されているが、限定と見なすべきではない。
Claims (11)
- 血液から白血球を除去するフィルターであって、該フィルターは、ハウジングおよび濾過材を含み、該濾過材は、該ハウジング中にあって、メインフィルター領域を含み、該メインフィルター領域は、第一スキン面および第二スキン面を含み、該第一および第二スキン面間には、一定範囲の直径を有するセルを交差させることにより、内部多孔構造が形成され、該第一スキン面に隣接した該セルは、該第二スキン面に隣接した該セルの直径よりも一般に小さい直径を有し、該第一スキン面は、開口領域を含み、該開口領域は、該第一スキン面と交差しているセルにより形成された細孔を含み、該開口領域の大部分は、約12μmと28μmの間の直径を有する細孔により、規定されている、
フィルター。 - 前記メインフィルター領域が、ポリエーテルスルホン材料を含む、請求項1に記載のフィルター。
- 前記ハウジングが、第一および第二可撓性シート、および周辺シールを含み、該シートが、溶融性材料を含み、そして該シールが、該シートを前記濾過材に直接接合して、該第一および第二シート間で該濾過材をカプセル化し、該シールが、混合溶融マトリックスを含み、該マトリックスが、該シートの材料および該濾過材の材料を含む、請求項1に記載のフィルター。
- 前記濾過材が、前記メインフィルター領域から上流に、プレフィルター領域を含む、請求項1に記載のフィルター。
- 前記濾過材が、前記プレフィルター領域と前記メインフィルター領域との間に、トランスファフィルター領域を含む、請求項4に記載のフィルター。
- 前記濾過材が、前記メインフィルター領域から下流に、ポストフィルター領域を含む、請求項1に記載のフィルター。
- 血液処理システムであって、該システムは、血液を収容する容器および請求項1に記載のフィルターを備え、該フィルターは、該容器と連絡している、
システム。 - 血液を濾過する方法であって、請求項1に記載の血液フィルターを使用する、方法。
- 血液から白血球を除去するフィルターであって、該フィルターは、ハウジングおよび濾過材を含み、該濾過材は、該ハウジング中にあって、層状多孔質膜構造を含み、該構造は、流れ方向で小細孔サイズの数領域と交互になった大細孔サイズの数領域を含み、逆もまた同じである、
フィルター。 - 血液処理システムであって、該システムは、血液を収容する容器および請求項8に記載のフィルターを含み、該フィルターは、該容器と連絡している、
システム。 - 血液を濾過する方法であって、請求項7に記載の血液フィルターを使用する、方法。
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