(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の血液成分の流れを運ぶようにされた光透過性チューブ（２２）を監視すると共に該チューブの流れに対する望ましくない第２の血液成分の存在あるいは流出を検出するための装置（２４）において、
第１（５４）および第２（５３）の光源であって、該第１および第２の光源は前記チューブ（２２）の側部に関連して物理的に位置していて該第１の光源（５４）からの、また該第２の光源（５３）からの光の放射が前記チューブ（２２）の前記側部に向けられるようになっており、前記第１の光源（５４）は、前記チューブの流れに存在するかも知れない何らかの第２の血液成分から第１の光反射強度を生成するように選択された第１の波長を有し、該第１の光反射強度は前記チューブの流れにおける前記第２の血液成分の濃度の増加を関数として増大しており、前記第２の光源（５３）は、前記チューブの流れに存在するかも知れない何らかの第２の血液成分から第２の光反射強度を生成するように選択された第２の波長を有し、前記第２の光強度は、前記チューブの流れにおける前記第２の血液成分の濃度の増加を関数として減少している前記第１および第２の光源と、
前記第１の光反射強度に比例する第１信号および前記第２の光反射強度に比例する第２信号を生じる光強度応答性光センサー（５６）と、
前記光センサーからの前記第１および第２信号を受けそして分子としての前記第１信号および分母としての前記第２信号に比例する比の測定をするコンパレータ（３３）と、
を有する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１の光源（５４）および前記第２の光源（５３）は、第１の時間間隔および第２の時間間隔中、それぞれパルスで付勢されており、また前記光センサー（５６）は、前記第１の時間間隔中、前記第１の光反射強度を検出しかつ前記第２の時間間隔中、前記第２の光反射強度を検出するように作動している装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記第２の血液成分は赤血球であり、前記第１の光源（５４）は赤色光源であり、前記第２の光源（５３）は緑色光源である装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置において、前記第１の血液成分は血小板を有する装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の装置において、前記第１の光源（５４）、前記第２の光源（５３）および前記光センサー（５６）は、全て前記チューブ（２２）の同じ側に隣接して物理的に配置され、それにより前記装置に対する該チューブの物理的装架を容易にする装置。
【請求項６】
赤血球の流出を生じさせるための非赤血球血液成分の流れを連続して監視する装置において、該装置が請求項１の装置を有し、
前記光透過性チューブ（２２）は非赤血球血液成分の流れを運ぶための概ね細長いチューブ軸線を有する前記チューブと、
前記チューブの一方の側部に置かれていると共に、前記赤色光源が付勢される際、赤色光のビームを約４５度の角度で前記チューブ軸線にかつ前記チューブの前記一方の側部の外側部分に向かって指向させるように位置決めされている赤色光源（５４）である前記第１の光源と、
前記チューブの前記一方の側部に置かれていると共に、前記緑色光源が付勢される際、緑色光のビームを約４５度の角度で前記チューブ軸線に、かつ前記チューブの前記一方の側部の前記外側部分に向かって指向させるように位置決めされている緑色光源（５３）である前記第２の光源と、
赤色光反射に、また緑色光反射に応答する光検出器（５６）であって、該光検出器は前記チューブの前記一方の側部に置かれていると共に、前記チューブ軸線に概ね垂直をなして延在している目視軸線に沿って前記チューブの前記一方の側部の前記外側部分を目視するように位置決めされている前記光検出器と、
第１の時間間隔中前記赤色光源を、また第２の時間間隔中前記緑色光源をパルスで交互に付勢するための付勢手段と、
前記第１の時間間隔中前記光検出器からの赤色光反射出力に、また前記第２の時間間隔中前記光検出器からの緑色光反射出力に応答する比決定手段と、
前記緑色光反射出力に対する前記赤色光反射の比を関数として前記比決定手段により制御される赤血球流出出力手段と、
を有する装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記付勢手段は、前記赤色光源および前記緑色光源のパルス付勢の概ね等しい時間期間を提供する装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置において、前記赤色光源（５４）および前記緑色光源（５３）は発光ダイオードを有する装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記発光ダイオードは約２Ｋｈｚの周波数で付勢される装置。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の装置において、前記光センサーは、血液成分が前記チューブで運ばれる前に、第３の反射強度および第４の反射強度を検出すると共に前記第３および第４の反射強度に基づいて前記チューブの状態を決定するように更に作動可能である装置。
【請求項１１】
非赤血球および光透過性チューブを監視し、かつ該チューブを流れることができる赤血球の量を検出する方法において、
前記チューブの側部に向かって赤色光を向ける段階（１０）と、
前記チューブの側部に向かって緑色光を向ける段階（１１）と、
前記チューブ内を流れているかも知れない赤血球から赤色光反射強度を検出する段階（１２）と、
前記チューブ内を流れているかも知れない赤血球から緑色光反射強度を検出する段階（１３）と、
前記緑色光反射強度に対する前記赤色光反射強度の比を検出することにより出力を提供する段階（１４）と、
前記チューブを流れる赤血球の量を検出するための出力使用段階と
を有する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、出力を提供する前記段階は、
しきい値を提供する段階（１６）と、
前記比を前記しきい値と比較する段階（１５）と、
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の方法において、前記赤色光を前記チューブに向ける前記段階および前記赤色光反射強度を検出する前記段階は、第１の時間間隔中に生じ、前記緑色光を前記チューブに向ける前記段階および前記緑色光反射強度を検出する前記段階は、前記第１の時間間隔と異なる第２の時間間隔中に生じる方法。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の方法において、赤色光が向けられている前記チューブの前記側部、および緑色光が向けられている前記チューブの前記側部は該チューブの共通した側部を有する方法。
【請求項１５】
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の方法において、赤色光が向けられている前記チューブの前記側部、および緑色光が向けられている前記チューブの前記側部は該チューブの対向した側部を有する方法。
【請求項１６】
非赤血球チューブへの赤血球の流出を感知する方法において、
光透過性の空のチューブ（２２）を提供する段階と、
光センサー（５６）を提供して前記チューブの一方の側部の外側部分を目視する段階と、
前記光センサー（５６）が前記空のチューブの前記外側部分を目視する際、該光センサーの第１の出力を決定する段階（６１）と、
請求項１１の段階を実施する段階と、
前記赤色光源が付勢されている時、赤色光で前記チューブの前記一方の側の前記外側部分を照射するように置かれた赤色光源（５４）を提供する段階と、
前記緑色光源が付勢されている時、緑色光で前記チューブの前記一方の側の前記外側部分を照射するように置かれた緑色光源（５３）を提供する段階と、
前記光センサーが前記空のチューブの前記外側部分を目視する間、かつ前記赤色光源のみが付勢されている間、該光センサーの第２の出力を決定する段階（６３）と、
前記光センサーが前記空のチューブの前記外側部分を目視する間、かつ前記緑色光源のみが付勢されている間、該光センサーの第３の出力を決定する段階（６８）と、
前記第２の出力から前記第１の出力を減じることにより、補正された赤色光センサーの出力を確立する段階（６６）と、
前記第３の出力から前記第１の出力を減じることにより、補正された緑色光センサーの出力を確立する段階（７１）と、
比決定手段を提供する段階と、
前記比決定手段を利用することにより該比決定手段を初期化して、該比決定手段が前記補正された赤色光センサーの出力に対する前記補正された緑色光センサーの出力の比を決定する際、該比決定手段からのある出力に等しい比を確立する段階（７２）と、
通常赤血球の無い非赤血球サンプルで前記チューブを充填する段階と、
前記緑色光源（５３）のみを付勢し、それにより緑色光を前記充填されたチューブの前記外側部分に向ける段階を備えた緑色光を向ける前記段階と、
前記緑色光源のみが付勢されている間、前記充填されたチューブ内の前記非赤血球サンプルから反射された緑色光を前記光センサーが目視する際、該光センサーの第４の出力を決定する段階を備えた緑色光反射強度を検出する前記段階と、
前記赤色光源（５４）のみを付勢し、それにより赤色光を前記充填されたチューブの前記外側部分に向ける段階を備えた赤色光を検出する前記段階と、
前記赤色光源のみが付勢されている間、前記充填されたチューブ内の前記非赤血球サンプルから反射された赤色光を前記光センサーが目視する際、該光センサーの第５の出力を決定する段階を備えた赤色光反射強度を検出する前記段階と、
前記初期化された比決定手段を利用して前記第５の出力と前記第４の出力との比を関数として赤血球の流出出力を提供する段階を備えた出力を与える前記段階と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般に血液分離の分野に係わり、特に人間の全血をそれの赤血球、プラズマ、および血小板成分に分離することに係わる。より具体的には、本発明は、血液成分流れへの、例えば赤血球を含むべきでない血小板流れへの赤血球の望ましくない流出を検出することに関する。
発明の背景
連続した血液のセパレータは、人間の全血を、血小板、赤血球および（または）プラズマのようなそれの様々な成分に分離するのに用いられている。これらの成分は、時として収集チューブと呼ばれている別個の流れにおけるセパレータから除去されている。通常、血液セパレータの収集チューブは連続して監視されていてある血液成分の、異なる血液成分を運ぶように意図されている収集チューブへの流出の望ましくない発生を検出している。例えば、血小板だけを運ぶように意図されている収集チューブへの赤血球の流出を監視することができる。
赤血球の望ましくない流出を監視する従来の技術は、収集チューブを流れている非赤血球血液成分のカラーインデックスを測定することである。この測定は血液セパレータの下流側の点で行われている。緑の光源を用い、かつ非赤血球血液成分の光学的密度を測定することにより、流れている該非赤血球血液成分における粒子の全数および該非赤血球血液成分の緑色光アブソーベンス（absorbence）を監視することができる。次に、光学密度に関する緑色光アブソーベンスの増加は、赤血球流出の発生に相関されている。
このタイプの検出機器は、代表的には光源が収集チューブの一方の側に物理的に位置決めされ、かつ光センサーが該収集チューブの反対の側に位置することを必要としている。このシステムが光学的に効率良く作動するためには、光源に隣接した収集チューブの部分は、該光源および光センサーに対して概ね平坦な面を呈しなければならない。比較的費用の掛かる計画およびカスタム容器は、光源に対しておよび光センサーに対して平坦なインターフェースを作り出すのに用いられ、それにより、このようにして光学的効率を高めていた。例えば、収集チューブは平坦であってもよい。
かかる検出機器で経験される別の問題は、光学的密度の測定により、光センサーにより受領される光の強さの測定が必要とされることである。光センサーが受けとる光の強さに影響する汚れた粒子のような物品は赤血球の流出に誤った指示を与えようとする。さらに、赤血球の流出を感度よく検出することをよりよく感知できる検出機器に対する引き続く必要性が残っている。
以下の米国特許は概して関係のあるものである。米国特許第３，２３６，６０２号は液体の光伝達特性を比色検査するためのフローセルに関している。米国特許第３，５２７，５４２号は血液の流れを測定するための装置に関しており、モノクロの光の第１のビームはキュベットを通って第１の光電セルに衝突し、一方、第２の光ビームは第２の光電セルに衝突する。次に、２つの光電セルの出力が比較される。米国再発行特許第２９，１４１号は、光散乱あるいは遮断の原理に基づいて作動する光学粒子センサーと一緒に使用するためのスリットセルを記載している。
様々な特許が光源に関係しており、該光源は液体特性を測定するための特定の波長を有する。米国特許第４，２２７，８１４号は光検出器を記載しており、該光検出器は血液分離装置と共に用いられており、赤血球の流出は光学密度の関数として検出される。パワーの低い光（１乃至２ワットのパワー消費で７５０フートキャンドル）はサンプルを通過し、光検出器は該サンプルの光学密度を感知する。青−緑光の５５０ナノメータ（ｎｍ）波長およびタイプ９ＣＡＤ硫化物光検出器が用いられている。米国特許第４，２２９，１７９号は分光光度測定装置を記載しており、サンプルを通過する可視ＵＶあるいは蛍光放射エネルギーが検出される。米国特許第４，４４４，４９８号は、２つの異なる波長（赤色および赤外線）を有する２つの間欠的に作動する光源により得られる血液反射光を用いることによって血液特性を測定することを記載している。光学フィードバックループは２つの光源の強度を制御している。平坦なバンド幅のセンサーは異なる波長の２つの反射を検出している。
また、例として米国特許第４，８１０，０９０号は血小板濃度を感知することを記載しており、また該米国特許第４，８１０，０９０号は、血小板流れへの赤血球の流出を、異なる時間に作動する赤外線放射ＬＥＤ（８７５ｎｍ）および緑放射ＬＥＤ（５６５ｎｍ）を用いることにより検出することを記載している。これら２つのＬＥＤは、血小板の流れを通って延在している軸線に沿って光を放射している。第１の光センサーは２つの光源の軸線上に、かつ該光源の反対側に置かれていて、該軸線上を通りかつ血小板の流れを通る光を検出している。第２の光センサーは概ね２つの光源を横切って置かれているが、該第２の光センサーは第１のセンサーの上流側に置かれていて、軸線を外れて散乱されかつ２つの光源の上流側の光を測定するようになっている。第３の光センサーは概ね２つの光源を横切って置かれているが、該第３の光センサーは第１のセンサーの下流側に置かれていて、軸線を外れて散乱されかつ光源の下流側の光を測定するようになっている。異常な条件の下では、例えば凝集、空気泡、溶血および赤血球あるいは白血球の流出が生じてしまった場合、カラーインデックスおよび散乱インデックスが計算される。
散乱された光も、他の米国特許に記載されている血液成分を識別する手段として測定されている。例えば、米国特許第４，５２２，４９４号は、散乱したレーザ光を用いて、可撓性バッグ内にあるディスクの濃度および活動的でない血小板の濃度を確認する装置を記載している。米国特許第４，５７７，９６４号は、散乱した光を用いてサンプル容積内の赤血球から血小板を識別することに関している。米国特許第４，７４５，２７９号は、多量の血液のヘマトクリットを測定するための、多量の血液による赤外線の拡散に関している。この装置は、血液容積と同じ側に置かれている反射検出器およびＬＥＤ光放射器を用いることにより酸素飽和を測定するのに用いることができる。米国特許第５，３７２，１３６号は、指クリップ／耳たぶクリップ構成を記載しており、光の少なくとも２つの波長が人体組織に通され、また光の伝達あるいは反射が光検出器により検出されるようになっている。
例として上記したような従来技術は、限定されている意図された目的に対しては概ね有用であるが、赤血球流出のより感度のよい検出を提供する構造および構成に対する必要性は残っている。さらに、収集チューブが互いに対向する伝達装置および受領装置間で人為的に特別に平坦にされた構造のものでなくともよいという機器形態に対する必要性は残っている。
発明の要約
本発明は、異なる血液成分を運ぶように意図されたチューブにおける血液成分の望ましくない流出を監視するための新規で、通常でない、そして非自明の構造体および構成を提供する。本発明は、特に連続血液セパレータの下流側の１つ以上の位置での１つ以上の血液収集チューブを連続して監視して、異なる血液成分を運ぶように意図された収集チューブへのある１つの血液成分の望ましくない流出を検出するようになっている。本発明の実施例では、血小板を運ぶように意図されたチューブへの赤血球の望ましくない流出は連続して監視されている。
本発明のより広い局面によれば、本発明は、２つの異なる、しかし関連した放射波長を有する２つの光源を提供する。これら２つの光源の光出力は、専ら第１の血液成分を運ぶように意図されたチューブに向かって指向されている。２つの異なる光の長波は、（１）第１の光源が第２の血液成分の濃度における増大と共に増大する強度で第２の血液成分から反射された第１の波長を有し、（２）第２の光源が第２の波長を有し、該第２の波長が、第２の血液成分の濃度の増加を関数として減少する強度で第２の血液成分から反射されるように選択されている。
本発明によれば、第１の光源の反射の強度および第２の光源の反射の強度は双方とも検出されている。このことは、第２の血液成分濃度即ち密度が増大する際に増大する強度−１電気信号および第２の血液成分濃度即ち密度が増大すると減少する強度−２電気信号を生じる。強度−１信号を強度−２信号と電気的に比較することにより、第１の血液成分だけを運ぶように意図されたチューブへの第２の血液成分の流出の発生に非常に感受性の高いものとなる構成が得られる。好ましくは、この比較は、赤血球の濃度が増大するにつれて、分子は増大し、分母は減少する比測定を有する。
本発明の一実施例においては、第２の血液成分は赤血球を有し、第１の光源は赤色光源であり、第２の光源は緑色光源であり、そして電気的比較により、反射された緑色光強度に対する反射された赤色光強度の比を検出するように作動される。赤血球の濃度の増加により、この比の分母が付随して減少するにつれてこの比の分子が増大されので、結果として得られる比信号は、チューブ内の赤血球の濃度の変化に非常に感じ易くなる。例えば、この比は１％、０．５％および０．５％以下のヘマトクリットでさえも著しく変化し、かくて本発明の装置／方法を、赤血球流出の従来の検出よりも高感度にしている。
これら２つの光源の光出力は連続していてもよく、その場合、２つの光反射が、２つの波長のうちの一方にだけ個々に反応する２つの特定の光検出器を用いることにより、同時に検出される。あるいは、２つの光源は、２つの異なる時間の間パルスで付勢され、１つあるいは２つの光検出器が備えられており、該１つあるいは２つの光検出器は比較的幅広い波長応答性を有する。２つの異なる時間間隔の間に２つの光反射が生ずるので、該２つの光反射間の干渉は阻止される。
代替的に、第２の血液成分が別の特定の成分を含む場合、その特定の成分からの緑色および赤色光の反射は成分変化の濃度あるいは密度と同様の態様で影響されることが判っている。
本発明の一実施例では、各光源およびそれの相手である光検出器はチューブの同じ側部に物理的に装架されている。好ましくは、２つの光源および２つの検出器はチューブの同じ側部に物理的に置かれている。この形態において、チューブは本発明の装置に自動的に装填されることができ、設置時間および製造価格が最小化される。更に、本発明の構造および構成はクヴェットを使用することを必要とせず、チューブが平坦化されることを必要とせず、赤血球流出の誤った検出の傾向がなく、光エミッターおよび光検出器をチューブの同じ側部に位置させ、そして赤血球流出の光学的に有効なかつ感度の優れた検出を提供する。
本発明のこれらおよび他の目的、利点および特徴は、本発明の現在好適な実施例、図面および添付請求項の以下の詳細な説明を参照する際、当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
図１は、３つの比較的透明な血液成分収集チューブのうちの１つに関連した本発明による赤血球検出器と該収集チューブとを有する連続血液セパレータの概略図である。
図２は、本発明の方法を図示しているフローチャートである。
図３は、本発明の実施例を示し、血小板収集チューブには第１の放射／検出ステーションが関連せしめられており、該第１の放射／検出ステーションは第１の光の色（赤色）を収集チューブに放射し、次に該収集チューブ内の血液成分流れからこの第１の色の反射を検出するように作動するようになっており、また前記血小板収集チューブには第２の放射／検出ステーションが関連し、該第２の放射／検出ステーションは第２の光の色（緑色）を収集チューブに放射し、次に該収集チューブ内の血液成分流れからこの第２の色の反射を検出するように作動する。
図４は、本発明の実施例を示し、血小板収集チューブには第１の放射／検出ステーションが関連し、該第１の放射／検出ステーションは第１の光の色（赤色）を収集チューブに放射し、次に該収集チューブ内の血液成分流れからこの第１の色の反射を検出するように作動し、また第２の放射／検出ステーションが第１の放射／検出ステーションを直径方向に横切って置かれていると共に、第２の光の色（緑色）を該収集チューブに放射し、次に該収集チューブ内の血液成分流れからこの第２の色の反射を検出するように作動する。
図５は、本発明の好適実施例を示し、血液成分の流れは図の平面に対して直角に生じ、赤い光および緑の光は収集チューブの収集チューブ軸線に対して約４５度の角度で投影され、また１つの光検出器は該収集チューブ軸線に対して概ね９０度の角度に沿って該収集チューブを目視している。
図６は、図５の装置のための初期化方法を示しているフローチャートである。
図７は、多数の曲線を含むグラフであり、該グラフの各々は、比較的高い血小板濃度を有するドナーから血液サンプルに入射される４００乃至７００ｎｍの波長で測定された光反射の変化を示し、該サンプルのヘマトクリットはゼロヘマトクリット（シリーズ１）から３％ヘマトクリット（シリーズ５）まで及んでいる。
図８は、図７のものと同様の多数の線を含むグラフであり、血液サンプルは、通常の血小板濃度を有するドナーからのものである。
図９は、図７および図８のものと同様の多数の線を含むグラフであり、血液サンプルは比較的低い血小板濃度を有するドナーからのものである。
発明の詳細な説明
図１に示されているように、従来の連続血液セパレータ２０は３つの比較的透明な血液成分収集チューブ２１、２２および２３を含む。収集チューブ２１は赤血球を運ぶように意図されている。血小板収集チューブ２２は血小板を運ぶように意図されており、収集チューブ２２内の血液成分の流量は、代表的には毎分約０．８乃至約２５ｍｌの範囲内である。プラズマ収集チューブ２３は血液プラズマを運ぶように意図されている。図１において、血液成分の流れの方向は、収集チューブ２１、２２および２３に関連した矢印により示されているように、左から右であり、セパレータ１０により分離された血液は人の血液であると仮定されているが、この選択は単なる例に過ぎない。この実施例では、収集チューブ２１、２２および２３は光学的に透明なポリ塩化ビニルで構成され、また断面が概ね円形であり、約２．８７ｍｍの内径と約４．７５ｍｍの外形とを有する。
本発明の赤血球流出検出器２４は収集チューブ２２に関連している。検出器２４とセパレータ２０との間に存在している物理的間隔即ち隔たりは決定的即ち臨界のものではないが、本発明の有用性には、赤血球が血小板収集チューブ２２で検出される際、セパレータ２０を停止させることが含まれている。それ故、検出器２４とセパレータ２０との間の物理的分離を最小に保っておくことが望ましいかも知れない。いずれの場合でも、検出器２４は光源と相手の検出器とを含む。本発明の重要な特徴によれば、検出器２４内にある光源および相手の光検出器の双方は収集チューブ２２の同じ側部に置かれている。
図２は、本発明を示しているフローチャートである。ファンクション１０および１１で示されているように、赤色光および緑色光は、赤血球の存在あるいは流出を監視するようにされている血液収集チューブに向けて指向されている。ここで用いられているように、用語「緑色光」は約４９１２乃至約５７５０オングストロームの波長を有する目視可能な電磁放射を意味するように意図されており、用語「赤色光」は、約６４７０乃至約７０００オングストロームの波長を有する目視可能な電磁放射を意味するように意図されている。
ファンクション／方法ステップ１０、１１は、同じ時間間隔中に生ずることができ、その場合、２つの光センサーあるいは光検出器が備えられており、一方のセンサーは赤色光反射にのみ選択的に応答するようになっており、他方のセンサーは緑色光反射にのみ選択的に応答するようになっている。しかし、好適実施例では、２つのステップ１０、１１は、２つの異なった、しかし緊密に離隔された時間間隔中に生ずる。この実施例では、たった１つのセンサーのみを備えてもよく、この１つのセンサーは幅広い波長応答性を有し、ある時間間隔中赤色光反射に応答し、また別の時間間隔中緑色光反射に応答するようになっている。いずれの場合でも、赤色光反射および緑色光反射の検出はファンクション１２および１３でそれぞれ示されている。
ファンクション１４で、赤色光反射の大きさおよび緑色光反射の大きさが比較される。好適実施例では、緑色光反射の大きさに対する赤色光反射の大きさの比、即ち比率が決定される。ファンクション１４は出力を直接提供するように構築しかつ構成してもよいが、図２は比較ファンクション１５を示し、該比較ファンクション１５は、ファンクション１４によって決定された比を使用者が供給したしきい値１６と比較しており、該しきい値１６は所与の応用例に対して許容されている最小の流出であり、あるいは該所与の応用例に対して逆の結果のない最小の流出である。ファンクション１７は、次に比較１５に応答し、１４の比出力が１６のしきい値出力を越えた時、出力を提供する。
図３は本発明の実施例を示し、血小板収集チューブ２２には本発明による第１の放射／検出ステーション３０が関連しており、該第１の放射／検出ステーション３０は光の第１の色（赤）を収集チューブ２２に放射し、次に該収集チューブ２２内の血液成分流れ３２からのこの第１の色の反射を検出するように作動する。ステーション３０から短い距離だけ離隔しているのは本発明による第２の放射／検出ステーション３１であり、該第２の放射／検出ステーション３１は光の第２の色（緑）を収集チューブ２２に放射し、次に該収集チューブ２２内の血液成分流れ３２からのこの第２の色の反射を検出するように作動する。本発明の重要な特徴によれば、光源およびそれの相手となる光検出器の双方は収集チューブ２２の同じ側部に置かれていることに注意されたい。
ステーション３０および３１の２つのそれぞれの出力導体３４および３５は電気信号を運んでおり、該電気信号の大きさは反射された第１の光の大きさに直接比例していると共に反射された第２の光の大きさに直接比例している。本発明による電気信号コンパレータ３３は導体３４、３５上の２つの信号を比較するように作動すると共に、この比較の結果として出力３４を提供するように作動する。
２つのステーション３０、３１は、例えば１秒のほんの僅かの期間を有する同じ時間間隔中作動してもよい。この場合、導体３４および３５上の２つの信号も、この通常の時間間隔中に表れる。信号コンパレータ３３はラッチ手段（図示せず）を含んでいても、含んでいなくてもよく、該ラッチ手段はこれら２つの信号３４、３５の大きさを係止するように作動して大きさの比較がなされるのを可能にしている。
本発明の重要な特徴によれば、上述した信号の比較は、赤血球の濃度が増大するにつれて赤色光反射が増大し、緑色光反射が減少するという事実を利用する比計算のような比較である。
２つのステーション３０、３１も、互いに離隔した２つの異なる時間間隔中作動してもよい。この場合、導体３４および３５上の２つの信号もこれら２つの異なる時間間隔中に表れ、また信号コンパレータは、大きさの比較が２つの時間間隔の後のもの即ち第２のものの経過後になされるのを可能にするために、これら２つの信号３４、３５の大きさを係止するように作動するラッチ手段（図示せず）を含む。
収集チューブ２２の長さに沿った２つのステーション３０、３１の物理的間隔は本発明にとっては決定的なものではないが、この間隔を最小に維持することは望ましいかも知れず、および（または）収集チューブ２２内である血液成分３２の流量の関数として、ステーション３０の先の作動に対してステーション３１の後の作動を時間合わせすることは望ましいかも知れない。このように、ステーション３０およびステーション３１の双方は血液成分３２の同じ流れ容積に対して作動する。
図４は、血小板収集チューブ２２に、本発明に従った第１の放射／検出ステーション４０が関連している本発明の実施例を示し、該第１の放射／検出ステーション４０は液体の第１の光の色（赤）を収集チューブ２２に放射し、次に該収集チューブ２２内の血液成分流れ３２からこの第１の色の反射を検出するように作動する。ステーション４０を直径方向に横切って置かれているのは本発明に従った第２の放射／検出ステーション４１であり、該第２の放射／検出ステーション４１は液体の第２の光の色（緑）を収集チューブ２２に放射し、次に該収集チューブ２２内の血液成分流れ３２からこの第２の色の反射を検出するように作動する。
ステーション４０および４１の２つのそれぞれの出力導体４４および４５は、大きさが反射された第１の光の大きさに直接比例していると共に反射された第２の光の大きさに直接比例している電気信号を運ぶ。本発明による電気信号コンパレータ３３は、導体４４、４５上の２つの信号を比較するように作動すると共にこの比較の結果として出力３４を提供するように作動する。
２つのステーション４０、４１は同じ時間間隔中作動してもよく、その際、該２つのステーション４０、４１は、該ステーション４０の検出器のための第１の光および該ステーション４１の検出器のための第２の光にのみ選択的に応答する個々の光検出器を含む。この場合、導体４４および４５上の２つの信号もこの通常の時間間隔中に表れる。コンパレータ３３は、信号の比較がなされる際、これら２つの信号４４、４５の大きさを係止するためのラッチ手段（図示せず）を含んでいても、含んでいなくてもよい。２つのステーション４０、４１も、２つの異なる時間間隔中作動してもよい。この場合、２つのステーション４０、４１の各々にある光検出器はそれぞれのステーション４０、４１の作動期間中にのみ作動状態にされている。２つの光検出器に異なる作動期間を提供することにより干渉が妨げられるので、２つの光検出器は比較的幅広い色応答性のものであってよい。導体４４および４５上の２つの電気信号も、これら２つの異なる時間間隔中に表れ、この場合、信号コンパレータ３３は、後の即ち第２の時間間隔の経過後、比較がなされるのを可能にするため、これら２つの信号４４、４５の大きさを係止するように作動するラッチ手段（図示せず）を含む。注意されるべきは、本発明の重要な特徴によれば、各個々の光源およびそれの相手となる光検出器は収集チューブ２２の同じ側部に置かれている。
本発明の重要な特徴によれば、３３のところで得られる信号の比較は、赤血球の濃度が増大するにつれて赤色光反射が増大し、緑色光反射が減少するという事実を利用する比計算のような比較である。
図５は本発明の好適実施例を示し、血液成分流れは三次元容積５０を通して生じるようになっており、該三次元容積５０は赤色光ビーム５２と緑色光ビーム５１との交わりによって画成されている。図５の平面に対する血液成分の流れの方向は絶対的なものでない。例えば、流れは図５の平面に対して垂直であってもよく、流れは図５の平面内にあってもよいし、あるいは流れは図５の平面に対して角度をなして生じていてもよい。即ち、区域５０は概ね球形の容積を示し、該球形の容積は監視すべき血液成分の流れを運んでおり、例えばこの流れは、先に記載されているような円形断面の、視覚的に透明な収集チューブ内で生じてもよい。
図５の２つの直線的なロッド形状をしたビーム５１および５２は、緑色ＬＥＤ５３から放射された緑色光のビームおよび赤色ＬＥＤ５４から放射された赤色光５２のビームを概ね示している。ビーム５１、５２は、例えば断面が円形をしている。本発明のこの実施例では、光ビーム５１、５２は、図５の平面内で延在している水平基準軸線５５に対して約４５度の角度で指向されており、言い換えればビーム５１、５２は約９０度の夾角５８を画成している。
緑色光反射および赤色光反射の双方に応答する光センサー５６は、容積５０、および赤色光およびそれから反射される緑色光を眺めるように位置決めされている。この反射は、基準軸線５５に対して約９０度で下方に延在している光センサー視界軸線５９に沿って生じ、すなわち光センサー視界軸線５９は概ね角度５８を二等分している。本発明には絶対的ではないが、センサー５６は、約２．９２ｍｍの寸法を有するフォトダイオードからなっている。
ＬＥＤ５３、５４および光センサー５６は、全て容積５０を含む共通平面内に置かれており、例えば図５の平面内に置かれていてもよく、あるいは図５の平面に対して傾けられた共通平面内に置かれていてもよい。いずれの場合でも認められるように、図５の詳細な構造および構成は、多くの機械的あるいは物理的支持面等が提供する。作動時、光センサー５６は赤色光、およびこれら様々な面から反射され、また容積５０を通って流れている血液成分から反射された緑色光を検出するように作動する。
本発明の特徴によれば、ＬＥＤ５３、５４はパルス発生がオフされ、次に約２Ｋｈｚの比で、概ね等しいオフ／オンデューティサイクルでオンされる。ＬＥＤ５３、５４のこのパルスの付勢は、他方のＬＥＤがオフである時間間隔中一方のＬＥＤがオンであるように時間がずらされている。
光センサー５６により提供される２つの出力信号は、すなわち１つの時間間隔中の赤色光反射出力および第２の時間間隔中の緑色光反射出力は、図２に従って図３および図４の３３のような信号コンパレータにより処理される。この図５の構造および構成では、ヘマトクリットは、この比が約１．５に等しい時、約１パーセントである。本発明のユニークな比計算を用いることにより、装置の表面仕上げの変化、清浄度の変化、装置部品の整合および物理的向きの変化、光学電気構成要素の変化等に便宜が計られ、それら変化の全ては試験運転の間に、かつ時間の経過と共に生じ得るものである。
図５の装置を初期化するために、図６に示されるやり方が後に続いている。ファンクション６０で、乾燥した空のカセットが赤血球流出検出器２４内に置かれ、ＬＥＤ５３および５４はオフにされる。検出器２４が部品である血液分離システム２０は空のカセットの存在を直ちにかつ自動的に検出し（ファンクション６１）、また一連の作業を遂行するべく直ちに進行させるようにプログラムされていて、血液をカセットに導入する前に、補正された赤色／補正された緑色の比を１に調節している。
最初、赤色ＬＥＤ５３はＬＥＤで８サイクルの間付勢され、該ＬＥＤはファンクション６２で示されているように、２０００サイクル／秒で機能する。赤色ＬＥＤ５３を付勢する８サイクルの各々の間、２つのサンプル測定が行われ、また記憶され、そしてファンクション６３で示されているように、価値ある反射された赤色光を示している。その後、赤色ＬＥＤ５３は消勢され（ファンクション６４）、その期間中、２つのサンプル測定が行われ、ファンクション６５で示されているように、反射された赤色光は価値のないものとして示されている。測定時の１６個の反射された赤色光が収集され、非測定時の１６個の反射された赤色光が収集されるまで、ファンクション６２、６３、６４および６５は７回それ以上繰り返さる。その後、測定時の１６個の反射された赤色光を平均化し、非測定時の６８個の反射された赤色光を平均化し、そしてファンクション６６で示されているように、測定時の平均反射赤色光から非測定時の平均反射赤色光を引くことにより、該平均反射赤色光が決定される。
次に、緑色ＬＥＤ５４がＬＥＤで８サイクル付勢され、該ＬＥＤもファンクション６７で示されているように、２０００サイクル／秒で機能する。緑色ＬＥＤ５４を付勢する８サイクルの各々の間、２つのサンプル測定が行われ、かつ記憶され、ファンクション６８で示されるように、価値ある反射された緑色光を示している。その後、緑色ＬＥＤ５４が消勢され（ファンクション６９）、その期間中、２つのサンプル測定が行われ、ファンクション７０で示されているように、反射された緑色光は価値のないものとして示されている。ファンクション６７、６８、６９および７０は７回それ以上繰り返され、即ち測定時の１６個の反射された緑色光が収集され、非測定時の１６個の反射された緑色光が収集されるまで、ファンクション６７、６８、６９および７０は７回それ以上繰り返される。その後、測定時の１６個の反射された緑色光を平均化し、オフ測定時の１６個の反射された緑色光を平均化し、オフ状態の反射された平均緑色光をオン状態の反射された平均緑色光から引くことにより、反射された平均緑色光が決定される（ファンクション７１）。
図６の初期化手順は、付勢用電流を緑色ＬＥＤ５４に調節することにより達成しうる計算された赤色／緑色比を値「１」に設定することによりファンクション７２で完遂される。「１」の値をかかる調節では達成できない場合、システムは警報状態に置かれる。注意すべきは、反射された平均緑色光が決定される前に、あるいはその後に（ステップ６７−７１）、反射された平均赤色光が決定される（ステップ６２−６６）かどうかは本発明にとって決定的なものでない。さらに、理解されるべきは、ステップ７２がなされる前で、かつ補正された赤色／補正された緑色の比が１に設定される前、上述した通り、ステップ６２−７１の多数の繰り返しをなすことができ、それにより反射された平均の光の値および赤色／緑色比に対する付加的なデータを提供する。更に、ここでも理解すべきは、現在好適な実施例では、特定数の測定およびサイクル周波数が開示されているけれども、測定およびサイクルの数、周波数およびパターンを変えることができる。
次に、血液をカセットに導入し、そして該血液が該カセットを通る際、反射された赤色光および反射された緑色光は、ステップ６２−７１に記載されているように繰り返し測定される。各対の反射された平均赤色光および反射された緑色光の値を得た後（ステップ６６および７１）、反射された緑色に対する反射された赤色の比が得られる。次に、反射された緑色に対する反射された赤色の比が所定の限界に達した場合、あるいはそれを越えた場合、流出状態が指示される。
さて図７を参照すると、比較的高いプラズマ濃度を有するドナーからの血液サンプルに入射する４００ないし７００ｎｍの波長の光の反射の変化がプロットされている。シリーズ１でテストされた血液サンプルはゼロのヘマトクリット（ｈｃｔ）を有し、シリーズ２でテストされたサンプルは０．１％のｈｃｔを有し、シリーズ３でテストされたサンプルは０．５％のｈｃｔを有し、シリーズ４でテストされたサンプルは１％のｈｃｔを有し、シリーズ５でテストされたサンプルは３％のｈｃｔを有していた。図７から、ほぼ５５０ｎｍの反射された緑色光に対するほぼ７００ｎｍの反射された赤色光の近似の比は表Ｉに要約されている。
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表Ｉから明瞭に理解されるように、ゼロのヘマトクリットから３％のヘマトクリットへ反射された緑色光に対する反射された赤色の比が増大する傾向があり、またゼロのヘマトクリットサンプルと０．１％のヘマトクリットを有するサンプルとの間には差さえもある。
さて図８を参照すると、比較的通常の血小板濃度を有するドナーからの血液サンプルに入射する４００から７００ｎｍの波長の光の反射の変化は、ヘマトクリットが図７に示されているシリーズと同様の態様で変化するサンプルに対してプロットされている。図８から、ほぼ５５０ｎｍの反射された緑色光に対するほぼ７００ｎｍの反射された赤色光の近似の比は表ＩＩに要約されている。
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表ＩＩから明瞭に理解されるように、ゼロヘマトクリットから、高い血小板濃度を有する血液サンプルに対して測定されたのと実質的に同じである３％のヘマトクリットへ反射された緑色光に対する反射された赤色の比が増大する傾向がある。再び、ゼロのヘマトクリットサンプルと０．１％のヘマトクリットを有するサンプルとの間には差がある。
図９を参照すると、比較的低い血小板濃度を有するドナーからの血液サンプルに入射する４００から７００ｎｍの波長の光の反射の変化は、ヘマトクリットが図７および図８に示されているシリーズと同様の態様で変化するサンプルに対してプロットされている。図９から、ほぼ５５０ｎｍの反射された緑色光に対するほぼ７００ｎｍの反射された赤色光の近似の比は表ＩＩＩに要約されている。
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表ＩＩＩから明瞭に理解されるように、ゼロのヘマトクリットから、高いそして通常の血小板濃度を有する血液サンプルに対して測定されたのと実質的に同じである３％のヘマトクリットへ反射された緑色光に対する反射された赤色の比が増大する傾向がある。再び、ゼロのヘマトクリットサンプルと０．１％のヘマトクリットを有するサンプルとの間には差がある。
図６に示されかつ表Ｉに要約されたデータを、図７に示されかつ表ＩＩに要約されたデータとを組み合わせて精査した場合、本発明の技術を用いて、より高い血小板濃度を有する血液サンプルがより低い血小板濃度を有する血液サンプルと異なっていてもよいということが示されている。例えば、ゼロのヘマトクリットを有する血液サンプルの緑色光の反射（シリーズ１）はほぼ１０の高い血小板濃度値からほぼ８の通常の血小板濃度値へ減少する。また、例として１％のヘマトクリットを有する血液サンプルの緑色光の反射（シリーズ１）はほぼ５．６の高い血小板濃度値からほぼ４．５の通常の血小板濃度値へ減少する。かくて、血小板は濃度および（または）密度の関数として光の反射に影響を及ぼすことが判明した。
更に別の実施例では、本発明の技術を用いて、血液サンプルを評価するのに用いられたポリビニールカセットを、３つの色、すなわち黒、灰色（フォイル第ＬＴ１２１０６号）および白（第ＣＣ１１２０６）のうちの１つのほぼ１２．７ｍｍ（１／２インチ）に２５．４ｍｍ（１インチ）の熱いスタンプフォイル矩形体で処理した。上述したように緑色および赤色の光の反射率を、異なるヘマトクリット値を有する血液サンプルに対して測定を行った。結果は表ＩＶで以下に要約されている。
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表ＩＶに示されたデータを精査することにより、選択された黒色、灰色および白色フォイルで印の付けられた空のカセットが、どのようにして区別する即ち分類する反射率を有するのかが示される。例えば、この変化する反射率は、血液セパレータに装架された処理可能なセットの性質を示すのに用いることができ、あるいは収集すべき血液成分を示していてもよく、あるいはその双方であってもよい。表ＩＶに示されているデータも、上記しかつテストされるカセットに取り付けられたフォイルの存在に無関係に、ヘマトクリットが血液サンプル中で増加するにつれて、血液サンプルにおける緑色反射率に対して赤色反射率の増加する比に向く傾向が残っていることを示しているように思える。
本発明の好適実施例を含む様々な実施例を参照しつつ、本発明を詳細に説明してきた。この発明が関係する当業者は、本発明を学ぶ際、本発明の精神および範囲内である更に他の実施例を思い描くだろうから、前述した詳細な説明は、この発明の精神および範囲に付いての限定として解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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