(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液成分と、この血液成分を浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の低温保存溶液とを混合することにより、低温保存のために前記血液成分の準備を行うための装置であって、
前記ある容量の低温保存溶液を実質上連続した流れで、調整可能な速度で前記血液成分に対して配送する、少なくとも一つのポンプと、及び
前記少なくとも一つのポンプを作動するよう結合され、前記血液成分に対して前記低温保存溶液が配送される流量を制御し、前記血液成分に対する浸透性ショックの危険性を低減すべく前記低温保存溶液の流量を動的に調節するよう構成されているコントローラとからなる装置。
【請求項２】
前記低温保存溶液と前記血液成分の間に配置された抗菌フィルタをさらに含む、請求項１の装置。
【請求項３】
前記血液成分のオスモル濃度の実質的に線形な増大を維持すべく、前記コントローラが前記低温保存溶液の流量を動的に調節する、請求項２の装置。
【請求項４】
前記コントローラがさらに、前記血液成分に対して添加された前記低温保存溶液の容量を繰り返して判定し、この判定した前記低温保存溶液の容量に基づいて新たな流量を計算し、及び前記低温保存溶液をこの新たな流量で配送するよう前記少なくとも一つのポンプを調節するよう構成されている、請求項３の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、前記低温保存溶液の容量の判定、前記新たな流量の計算、及び前記少なくとも一つのポンプの調節をリアルタイムで行う、請求項４の装置。
【請求項６】
前記コントローラがさらに、前記血液成分中における前記低温保存溶液の所望の濃度を達成するのに必要な前記低温保存溶液の容量を判定するよう構成されている、請求項５の装置。
【請求項７】
チューブが前記低温保存溶液を前記血液成分に接続し、前記少なくとも一つのポンプの下流側で圧力プローブが前記チューブに配置され、前記圧力プローブが前記コントローラに対応する圧力信号を提供し、前記コントローラがさらに、前記圧力信号が所定のしきい値を越えた場合に前記少なくとも一つのポンプを消勢するよう構成されている、請求項６の装置。
【請求項８】
前記血液成分が赤血球であり、前記コントローラが、前記低温保存溶液の流量が実質的に次の式によって与えられるよう前記少なくとも一つのポンプの速度を調節するよう構成され、
Ｋ[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vg]２／[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Og)]
式中、Ｋは赤血球のオスモル濃度の選択された増加率であり、Viは赤血球の容量であり、Ｗは赤血球中の水分の容量パーセントであり、Hctｉは低温保存の前の赤血球のヘマトクリット値であり、Vgは現在の流量計算よりも前に既に赤血球に添加された低温保存溶液の容量であり、Oiは低温保存の前の赤血球のオスモル濃度であり、Ogは低温保存溶液のオスモル濃度である、請求項１の装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記低温保存溶液の初期流量が、実質的に次の式、
Ｋ×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Og）
によって与えられるように前記少なくとも一つのポンプの初期速度を調節すべく構成されている、請求項８の装置。
【請求項１０】
前記コントローラがさらに、赤血球の容量Viを実質的に次の式によって決定するよう構成されており、
ＮWi／［1.1×Hctｉ／100＋1.026×（１−Hctｉ／100）］
式中、ＮWiは低温保存前の赤血球の正味重量である、請求項９の装置。
【請求項１１】
前記低温保存溶液が前記血液成分に配送されるに際し、前記血液成分を撹拌するための振動台をさらに含む、請求項10の装置。
【請求項１２】
前記低温保存溶液が前記血液成分に配送されるに際し、前記血液成分を撹拌するための振動台をさらに含む、請求項１の装置。
【請求項１３】
前記抗菌フィルタが動作圧力範囲を有し、前記コントローラがさらに、前記抗菌フィルタにおける前記低温保存溶液の圧力が前記動作圧力範囲を越えるのを防止するよう構成されている、請求項２の装置。
【請求項１４】
血液成分と、この血液成分を浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の低温保存溶液とを混合することにより、低温保存のために前記血液成分の準備を行う方法であって、
前記血液成分中において前記低温保存溶液の所望の濃度を得るのに必要な前記低温保存溶液の容量を判定するステップと、
前記ある容量の低温保存溶液を実質上連続した流れで、調整可能な流量で前記血液成分に対して提供するステップと、及び
前記血液成分に対する浸透性ショックの危険性を低減すべく前記低温保存溶液の流量を動的に調節するステップとからなる方法。
【請求項１５】
前記動的に調節するステップが、前記低温保存溶液の流量が実質的に次の式によって与えられるよう前記少なくとも一つのポンプの速度を変化させるステップを含み、
Ｋ[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vg]２／[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Og)]
式中、Ｋは赤血球のオスモル濃度の選択された増加率であり、Viは濃縮赤血球の容量であり、Ｗは赤血球中の水分の容量パーセントであり、Hctｉは低温保存の前の赤血球のヘマトクリット値であり、Vgは現在の流量計算よりも前に既に赤血球に添加された低温保存溶液の容量であり、Oiは低温保存の前の赤血球のオスモル濃度であり、Ogは低温保存溶液のオスモル濃度である、請求項14の方法。
【請求項１６】
前記低温保存溶液が前記血液成分に配送されるに際し、前記血液成分を撹拌するステップをさらに含む、請求項15の方法。
【請求項１７】
解凍された低温保存血液成分を、この血液成分を浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の希釈液で希釈することにより、前記血液成分の回復の準備を行うための装置であって、
前記希釈液を前記血液成分に提供するための手段と、
前記提供するための手段に配置され、前記ある容量の希釈液を実質上連続した流れで、調整可能な流量で前記解凍された血液成分に対して配送する少なくとも一つのポンプと、及び
前記少なくとも一つのポンプを作動するよう結合され、前記血液成分に対して前記希釈液が配送される流量を制御し、前記血液成分に対する浸透性ショックの危険性を低減すべく前記希釈液の流量を動的に調節するよう構成されているコントローラとからなる装置。
【請求項１８】
前記血液成分のオスモル濃度の線形な減少を維持すべく、前記コントローラが前記希釈液の流量を動的に調節する、請求項17の装置。
【請求項１９】
前記血液成分が赤血球であり、前記コントローラは前記少なくとも一つのポンプの速度を調節して前記希釈液の流量が実質的に次の式で与えられるように構成されており、
KD［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vs］2／［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Os)］
式中、KDはオスモル濃度の所望の減少速度であり、Viは高張液で希釈した後の解凍された赤血球の容量であり、Ｗは赤血球中の水分の容量パーセントであり、Hctｉは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のヘマトクリット値であり、Vsは解凍された赤血球に対して既に配送された洗浄液の容量であり、Oiは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のオスモル濃度であり、Osは洗浄液のオスモル濃度である、請求項18の装置。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記希釈液の初期流量が、実質的に次の式、
KD×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Os）
によって満たされるように前記少なくとも一つのポンプの初期速度を調節すべく構成されている、請求項19の装置。
【請求項２１】
前記希釈液が前記血液成分に配送されるに際し、前記血液成分を撹拌するための振動台をさらに含む、請求項20の装置。
【請求項２２】
解凍された低温保存血液成分を、この血液成分を浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の希釈液で希釈することにより、前記血液成分の回復の準備を行うための方法であって、
前記希釈液の前記容量を実質上連続した流れで、調節可能な流量で前記解凍された血液成分へと提供するステップと、及び
前記解凍された血液成分に対する浸透性ショックの危険性を低減すべく前記解凍された血液成分に対して前記希釈液の流量を動的に調節するステップとからなる方法。
【請求項２３】
血液成分と、この血液成分を浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の低温保存溶液とを混合することにより、低温保存のために前記血液成分の準備を行うと共に、解凍された低温保存血液成分を、この血液成分をやはり浸透性ショックの危険にさらす、ある容量の希釈液で希釈することにより、前記血液成分の回復の準備を行うための装置であって、
前記ある容量の低温保存溶液又は前記ある容量の希釈液の何れかに対して、実質上連続した流れで、調節可能な速度で前記血液成分に対して配送する、少なくとも一つのポンプと、及び
前記少なくとも一つのポンプを作動するよう結合され、前記血液成分に対して前記低温保存溶液又は前記希釈液が配送される流量を制御し、前記血液成分に対する浸透性ショックの危険性を低減すべく前記低温保存溶液又は前記希釈液の流量を動的に調節するよう構成されているコントローラとからなる装置。
【請求項２４】
少なくとも最初に、前記低温保存溶液の初期流量が実質的に次の式、
KD×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Og）
によって与えられるように前記少なくとも一つのポンプの速度を調節するステップをさらに含む、請求項15の方法。
【請求項２５】
前記赤血球の容量Viを実質的に次の式によって決定するようステップをさらに含み、
ＮWi／［1.1×Hctｉ／100＋1.026×（１−Hctｉ／100）］
式中、ＮWiは低温保存前の濃縮赤血球の正味重量である、請求項15の方法。
【請求項２６】
前記低温保存溶液を抗菌フィルタを介して通過させるステップをさらに含む、請求項14の方法。
【請求項２７】
前記低温保存溶液がある圧力を有し、前記抗菌フィルタが動作圧力範囲を有し、前記低温保存溶液の圧力が前記抗菌フィルタの前記動作圧力範囲を越えるのを防止するステップをさらに含む、請求項26の方法。
【請求項２８】
前記血液成分がオスモル濃度を有し、前記流量を動的に調節するステップが、前記血液成分のオスモル濃度が徐々に一定の割合で増加するように前記流量を調節することを含む、請求項14の方法。
【請求項２９】
前記提供するステップが、少なくとも一つの可変速度ポンプを通じて所与の速度でのポンプの動作が前記血液成分に対する低温保存溶液の各流量を画定し、前記動的に調節するステップが、前記少なくとも一つのポンプの速度を周期的に変化させることを含む、請求項28の方法。
【請求項３０】
前記血液成分がオスモル濃度を有し、前記流量を動的に調節するステップが、前記血液成分のオスモル濃度が徐々に一定の割合で減少するように前記流量を調節することを含む、請求項22の方法。
【請求項３１】
前記提供するステップが、少なくとも一つの可変速度ポンプを通じて所与の速度でのポンプの動作が前記血液成分に対する低温保存溶液の各流量を画定し、前記動的に調節するステップが、前記少なくとも一つのポンプの速度を周期的に変化させることを含む、請求項30の方法。
【請求項３２】
前記希釈液を配送する前に、前記解凍された血液成分をある容量の高張液で希釈するステップをさらに含み、前記高張液が前記血液成分のオスモル濃度に実質的に同様のオスモル濃度を有する、請求項31の方法。
【請求項３３】
前記血液成分が赤血球であり、前記動的に調節するステップが、前記希釈液の流量が実質的に次の式によって与えられるよう前記少なくとも一つのポンプの速度を変化させるステップを含み、
KD［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vs］2／［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Os)］
式中、KDはオスモル濃度の所望の減少速度であり、Viは高張液で希釈した後の解凍された赤血球の容量であり、Ｗは赤血球中の水分の容量パーセントであり、Hctｉは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のヘマトクリット値であり、Vsは解凍された赤血球に対して既に配送された希釈液の容量であり、Oiは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のオスモル濃度であり、Osは洗浄液のオスモル濃度である、請求項32の方法。
【請求項３４】
前記動的に調節するステップがさらに、前記希釈液の初期流量が実質的に次の式、
KD×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Os）
によって与えられるように前記少なくとも一つのポンプの初期速度を調節することを含む、請求項33の方法。
【請求項３５】
前記希釈液が前記解凍された血液成分に配送されるに際し、前記解凍された血液成分を撹拌するステップをさらに含む、請求項34の方法。
【請求項３６】
前記希釈液が洗浄液を含む、請求項33の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全体的には血液及び血液成分の貯蔵に関し、より詳しくは冷凍に先立って赤血球に低温保存溶液を添加し、使用に先立って赤血球からこの溶液を洗い出すための、改良されたシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒトの血液は主として、三つの種類の特殊化した細胞を含んでいる。赤血球、白血球、及び血小板である。これらの細胞は、蛋白質及び他の化学物質からなり、血漿と呼ばれる複合的な水溶液中に懸濁されている。過去においては、輸血は全血を用いて行われていたが、現在の潮流は、特定の患者によって必要とされる血液成分だけを採取し、輸血することにある。この手法は利用可能な血液供給量を保存し、また多くの場合に患者にとっても良好である。というのは、患者が不要な血液成分に曝露されることがないからである。
【０００３】
血液成分は通常、全血採取の後に、ドナー（供血者）から得られる。ドナーから全血を採取するためには、ハーネス（例えばチューブ及びコネクタ）、静脈針、及び一つ又はより多くの収集バッグを含む、使い捨て式の採血セットが用いられる。具体的には、静脈針がドナーの腕に刺し込まれ、血液は重力によって、抗凝固剤を含んでいてよい収集バッグ内へと流動する。その後、この全血は血液処理装置へと提供され、一つ又はより多くの所望の成分へと分離される。こうした装置は、全血に重力の何倍もの力を加える回転可能な分離チャンバを含み、それによって各種の血液成分を密度に応じて分離する。すなわち、赤血球（ＲＢＣ）のような、より密度の高い成分はチャンバ内で外側周縁に蓄積され、一方より密度の低い成分は、出口ポートを通じて取り出される。分離プロセスが完了したならば、分離チャンバ内に残っている赤血球は除去される。血液成分はまたアフェレーシスによっても得ることができるが、その場合にはドナーからの全血は直接に血液処理装置に提供され、分離及び収集が行われる。この方法によれば、収集されなかった血液成分はドナーへと直接に返却される。
【０００４】
収集した血液成分は次いで、ドナー又は誰か他の患者へと輸血する前に、貯蔵することができる。例えば個々の血液成分は、約４℃で数日間冷蔵することができる。貯蔵寿命をさらに長くするために、赤血球を冷凍する手順もまた知られている。例えば赤血球は、どのようにして準備されたかに応じて、約−80℃又は−160℃で数年間にわたり貯蔵することができる。
【０００５】
具体的には、赤血球は通常、冷凍前にグリセリンで保存される。これは細胞膜と交差する。グリセリンなしでは、赤血球は冷凍プロセスを乗り切ることができない。Valeriに対するApparatus and Method for Storing and Processing Bloodと題する米国再発行特許第33,924号は、冷凍前に赤血球をグリセリン化すると共に、輸血に先立って解凍された赤血球からグリセリンを洗い出すための、方法及び装置を開示している。具体的には、バッグに収容された赤血球中へとグリセリンを導入するために、三つの段階的処理が用いられている。第一に、赤血球バッグは約180／分の振動数で動作している振動台の上に配置され、このバッグ内へと50mlのグリセリン溶液が重力供給される。振動台は次いで約５分間にわたり停止され、赤血球とグリセリン溶液が平衡となるようにされる。次に振動台は再度作動され、約50mlの容積のグリセリン溶液が再度、バッグに対して添加される。振動台は再度停止され、赤血球とグリセリン溶液は約２分間、平衡となるようにされる。ここでバッグは振動台から降ろされ、三度目の容積として約400mlのグリセリン溶液が添加され、これと同時にオペレータはバッグに対して手動撹拌を加える。
【０００６】
バッグは次いで、バッグ遠心装置に装填されて、グリセリン化された赤血球が濃縮される。その結果、濃縮グリセリン化赤血球と、上清グリセリン溶液を含むバッグが得られる。上清を除去するために、バッグは血漿抽出装置に配置される。このバッグは次いで上包みバッグ内に封入され、−80℃で作動しているフリーザーに入れられる。924号特許に記載のように、プロセス全体は４時間以内に完了されねばならず、約60％のヘマトクリットを有するグリセリン化赤血球が得られる。
【０００７】
かくして、従来技術のグリセリン化プロセスは、時間消費型かつ労働集約的な作業である。またこれは、グリセリン溶液が適時に適当な量で投与されることを確実にするために、高度に熟練したオペレータを必要とする。オスモライトであるグリセリンの不適切な投与は、赤血球に損傷を与えうる。特に、グリセリンの導入が早過ぎると、赤血球は浸透性ショックを被り、細胞にダメージが与えられる。
【０００８】
解凍された低温保存赤血球を輸血前に洗浄するための従来技術の方法は、同様に時間消費型かつ労働集約的なものである。より具体的には、924号特許に記載されているように、凍結した低温保存赤血球のバッグが加熱された浴に20−25分間入れられて、赤血球が解凍される。次いで、振動台、遠心器駆動ユニット、及び洗浄ボウルを含むヘモネティクス社のモデル115のような装置が用いられる。まず、50mlの12％塩化ナトリウム溶液がバッグへと重力供給され、振動器の撹拌によって解凍された赤血球と混合される。次いで振動器は２分間停止され、二つの溶液が平衡される。次に振動器は再度作動され、0.9％塩化ナトリウムと0.2％グルコースの溶液100mlがバッグへと重力供給され、混合される。振動器は再度、約２分間にわたって停止されて、溶液が平衡するようにされる。振動器を今一度作動させ、150mlの塩化ナトリウム／グルコース溶液を添加する。次いで振動器を２分間にわたり停止させる。グリセリン溶液の場合と同様に、洗浄液の各量を解凍された赤血球に導入することは、やはり慎重を要するプロセスである。特に、洗浄液もまたオスモライトであり、従って早く添加し過ぎると赤血球の膜が破れる原因となりうる。
【０００９】
バッグの内容物は次いで洗浄液を除去すべく遠心分離され、取り出されたグリセリンと得られた赤血球は収集バッグに移される。輸血の直前に、洗浄された赤血球は、遠心分離と上清の除去を通じて濃縮される。最終的な赤血球は通常、40％未満のヘマトクリットを有している。
【００１０】
924号特許が例示しているように、浸透性ショックに対する赤血球の敏感性は、冷凍のために赤血球を準備しているとき、及び使用に先立って貯蔵された赤血球を回復しているときの何れについても、オスモライトの濃度における急激な変化を回避するために、手作業で行わねばならない繰り返し的で細かな工程を必要とする。このことはプロセスのコスト上昇を招き、低温保存の使用に制約を課し、またそれにより、適時に血液を採取することに対して過剰な要求を課する。加えて、化学的及びその他の関係から、市販されているグリセリン溶液は通常、チューブに対する接続を持つようなプラスチック製のバッグではなく、ゴムで封印されたガラス瓶で供給される。グリセリンを使用するためには、針又はスパイクによる接続を使用せねばならず、それによって「開放」系が形成されることになる。これは、汚染されている可能性のある空気その他の不純物が、系内に入り込みうることを意味している。さらにまた、グリセリンは高粘度であって、抗菌フィルタを介して重力供給することができない。従って、系内に入り込んだ汚染物質は、赤血球に到達する可能性が高い。このことは赤血球を凍結したままにおくことのできる時間の長さを制限するものではないが、後に解凍される赤血球を24時間以内に使用するか又は廃棄することを必要とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、凍結のために赤血球を準備する改良された方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の課題は、浸透性ショックを生ずることなしに、低温保存溶液を赤血球へと迅速に配送するための、改良された方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の課題は、浸透性ショックを生ずることなしに、解凍された赤血球を迅速に洗浄するための、改良された方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
簡略に述べれば、本発明は、低温保存溶液を赤血球へと配送して長期の凍結貯蔵を可能ならしめ、また後に赤血球を回復するに際して低温保存剤を除去するためのシステムに関連している。このシステムは好ましくは、振動台と、遠心器駆動ユニットと、及び一つ又はより多くの可変速度ポンプとを作動するよう接続されたコントローラを含んでいる。ディスプレイスクリーン、プリンタ、及び入力装置もまた、コントローラに接続されていてよい。低温保存溶液を、振動台の上に置かれる濃縮赤血球のユニット（単位）に接続するために、低温保存ハーネス（チューブやコネクタがあたかも馬具のように接続されているもの）が用いられる。コントローラは、低温保存溶液がポンプを介して赤血球へと配送されるのを監視し、統制するように構成されている。具体的には、コントローラは赤血球に対して既に添加された低温保存溶液の量を周期的に判定し、この値に基づき、新規なアルゴリズムに従って、低温保存溶液の新たな流量を計算する。このアルゴリズムは、ショックの危険性を低減すると共に処理時間を最小限にするように選択された、赤血球のオスモル濃度における直線的な増大をもたらす。ポンプ速度を動的に調節することによって、コントローラは低温保存プロセス全体を通じて、低温保存溶液を計算された流量でもって配送する。
【００１５】
回復プロセスの間、分離ボウルを含む回復用ハーネスと洗浄液が、同様にしてシステムに装填される。解凍された赤血球は、好ましくは振動台上に置かれ、洗浄液と分離ボウルに対して二つのポンプによって結合される。赤血球の回復についてコントローラは、赤血球を希釈するための洗浄液の第一の容量の配送を監視し、統制するように構成されている。具体的には、コントローラは第二の新規なアルゴリズムに従い、希釈容量の洗浄液が赤血球に対して配送される割合を動的に調節する。第二のアルゴリズムは、やはり既に配送された洗浄液の計算された容量に依存するものであり、ショックを最小限にすると共に希釈時間を短縮するよう選択された、赤血球のオスモル濃度における直線的な減少をもたらす。二つのポンプの速度を動的に調節することにより、コントローラは希釈プロセス全体を通じて、洗浄液を計算された流量でもって配送する。赤血球は希釈後に、分離ボウルに移すことができ、残存している低温保存剤を細胞から洗い出すために、付加的な洗浄液を導入することができる。
【００１６】
好ましい実施例においては、低温保存溶液は好ましくは、赤血球に到達する前に抗菌フィルタを介して給送される。低温保存溶液を濾過し、それによって潜在的な汚染物質を除去することにより、その後に回復される赤血球の実質的により長い貯蔵寿命を可能にすることができる。加えて、回復プロセスの間に、解凍された赤血球は最初、洗浄液を導入するより前に、ある容量の高張液で希釈される。この高張液は解凍された赤血球のオスモル濃度に近いオスモル濃度を有し、ショックの危険性をさらに低減させる。さらにまた、回復プロセスを乗り切ることのできない弱い細胞の崩壊から生ずる破片を除去するために、付加的な洗浄サイクルを行うことが好ましく、洗浄された赤血球は保存液中に懸濁されてその貯蔵寿命がさらに延長される。低温保存プロセス及び回復プロセスの各々のステップは、さらに、コントローラの管理の下にシステムによって自動的に実行され、エラーと全体の処理時間が大きく低減される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の上記の利点、及びさらなる利点は、添付図面との関連において以下の説明を参照することによってより良好に理解しうる。
【００１８】
図１は、本発明による改良された低温保存／回復システム100のブロック図である。このシステム100はコントローラ102と、振動台104と、第一のポンプ106と、遠心器駆動ユニット108と、第二のポンプ110とを含んでいる。遠心器駆動ユニット108は好ましくは、赤血球の洗浄に関連して、以下に述べるように分離ボウルを受容するように構成される。コントローラ102は、振動台104、二つのポンプ106, 110、及び遠心器駆動ユニット108に対して作動を行うよう結合されており、また複数の入力／出力装置に対して結合されていてもよい。例えばコントローラ102は好ましくは、システムのオペレータに対して情報を提示するためにディスプレイスクリーン112に対して結合され、またレポートその他の情報を印刷するために、プリンタ114に対して結合される。システムのオペレータは、入力装置116（例えばキーボード及び／又はマウス）によって、コントローラ102に情報を供給することができる。二つのポンプ106と110、遠心器駆動ユニット108、ディスプレイスクリーン112、入力装置116、及びコントローラ102は、全てをハウジング118内に配置することができる。
【００１９】
好ましい実施例においては、コントローラ102は一つ又はより多くの中央処理ユニット（ＣＰＵ）と関連するメモリ装置を含み、メモリ装置は後述するようにして本発明のステップを実行するための、実行可能なソフトウェア命令を含むことができる。二つのポンプ106, 110は好ましくは、双方向の蠕動ポンプであり、一回転当たり約１mlの液体をもたらす。各々のポンプ106, 110は好ましくは、光学的空気検出器（図示せず）を含み、ポンプに結合されたラインに空気が存在するかどうかを判定する。本発明にとって好適な構成部品は、ヘモネティクス社のモービルコレクションシステム（ＭＣＳ）No.8150における構成部品と類似のものである。
赤血球の低温保存
まず、約450mlの全血がドナーから、抗凝固剤を入れた第一のバッグに採血される。採血される全血の実際の容量と、それに対応するヘマトクリット値は、低温保存の後の回復段階に際して用いられる分離ボウルの大きさに依存しうることが理解されねばならない。この全血は常法により、約４℃で貯蔵されうる。次に全血は遠心分離されて、常法により、赤血球が他の血液成分から分離される。例えば、全血は重力の1615倍の力で４分間遠心分離され、赤血球が分離される。全血を遠心分離するための設備と手順は当業者には周知のところであり、ここで説明する必要はない。分離された赤血球（ＲＢＣ）もまた、約４℃で短時間貯蔵することができる。しかしながら低温保存プロセスを開始する前には、赤血球と低温保存溶液は好ましくは、室温（例えば22−30℃）に加温される。
【００２０】
図１を参照すると、好ましくは低温保存ハーネスが、システム100上に装填される。より具体的には、低温保存溶液120の瓶が第一のポンプ106に対し、第一のライン122によって接続される。在来のスパイク式コネクタとドリップ式チャンバ（図示せず）を用いてライン122を瓶120に接続してもよく、また開放位置と閉鎖位置の間で可動なクランプ又は空気圧バルブ124をライン122に配置して、第一のポンプ106に対する低温保存溶液の流れを制御することができる。好ましい実施例においては、低温保存溶液は57.1重量％の濃度を有するグリセリン溶液であり、これは一般に、500ml入りのガラス瓶で市販されている。低温保存溶液120は、ハウジング118に取着された点滴用（ＩＶ）ポール（図示せず）から吊り下げることができる。第二のライン126が、第一のポンプ106を赤血球の容器128に接続する。この容器128は好ましくはチューブセグメント128aを含み、これは殺菌接続装置（ＳＣＤ）130によって、第二のライン126に接続できる。ＳＣＤ130は、テルモ社のモデル312の如きものであり、二つのチューブセグメントを殺菌状態で溶着させるための周知の装置である。
【００２１】
第二のライン126に配置されているのは、圧力プローブ132と、関連する抗菌フィルタ134である。このフィルタ134は好ましくは、ポール／ゲルマンサイエンス社のSuper IV-3空気除去フィルタの如き、0.2マイクロメートルの親水性フィルタである。圧力プローブ132は、好ましくはフィルタ134とＳＣＤ溶着部130の間に配置され、対応する圧力信号を主コントローラ108に送って、ＳＣＤ溶着部が不注意で再シールされないこと、及び容器128が過剰充填されないことを確かめる。ライン126を通って流れる低温保存溶液の無菌性を確実にするために、0.2マイクロメートルの親水性フィルタ136を圧力プローブ132にも使用する。好ましい実施例では、ライン122と126は、第一の蠕動ポンプ106を介して装填される、単一の連続したラインである。
【００２２】
図２Ａと図２Ｂは、本発明による低温保存プロセスに関連するステップ200のフローチャートである。上述したようにして低温保存ハーネスをシステム100上に装填した後、システムのオペレータは好ましくは、容器128内の赤血球の正味重量とヘマトクリット値をブロック202で示すようにシステム100に入力し、ブロック204で示すようにこの容器128を振動台104上に置く。コントローラ102は次いで、ブロック206及び208で示すように、容器128内の濃縮赤血球の容積を計算し、また濃縮赤血球に配送される低温保存溶液の所望の容量を計算する。濃縮赤血球の容量Viは、好ましくは次の式によって決定される。
Vi＝ＮWi／［1.1×Hctｉ／100＋1.026×（１−Hctｉ／100）］      （１）
式中、ＮWiは低温保存前の濃縮赤血球の正味重量（グラム）であり、Hctｉは低温保存前の赤血球のヘマトクリット値（％）である。
【００２３】
濃縮赤血球と混合すべき低温保存溶液の全容量Vgは、好ましくは次の式に従って算出される。
Vg＝Cf／（Ci−Cf）×Vi×（１−Hctｉ／100＋Hctｉ×Ｗ／1000） （２）
式中、Cfは低温保存プロセスの後の濃縮赤血球中の低温保存剤の目標濃度（％）であり、Ciは低温保存溶液中の低温保存剤の濃度（％）であり、またＷは濃縮赤血球中の水の容量パーセントである。
【００２４】
Ｗ、Ci及びCfの値はオペレータにより、入力装置116を介してシステム100へと入力されることができる。或いはコントローラ102を相応のデフォルト値でもって、通常の仕方で予め構成しておくことができる。好ましい実施例では、主たるコントローラ102は、72％に設定されたＷと、57.1％（最も一般的に市販されている形態のグリセリンの濃度）に設定されたCiと、−80℃で貯蔵するために望ましい濃縮赤血球中のグリセリンの濃度である40％に設定されたCfでもって、予め構成される。
【００２５】
次に、オペレータは瓶120のドリップチャンバをピンチで挟み、ブロック210で示すようにして、ライン122を低温保存溶液の初期容量でプライミングする。しかしながらこの時点では、バルブ124は閉じたままであるのが好ましい。オペレータは次いで、ブロック212に示すようにして（例えば「スタート」ボタンを押すことにより）、入力装置116を介してコントローラ102に関わる。ブロック214で示すように、コントローラ102は第一のポンプ106と、好ましくは３Hzで動作しピークトゥピーク振幅が1.5インチである振動台104を付勢する。第一のポンプ106は好ましくは、30ml／分の初期流量で付勢され、そしてブロック216で示すように、コントローラ102は対応する空気検出器の出力を監視することにより、液体がポンプ106に達したことをチェックする。10mlの給送動作の後でも液体が検出されなかった場合には、コントローラ102はポンプ106を消勢し、ブロック218に示すようにディスプレイ112上にエラーメッセージを発生して、オペレータがライン122が閉塞しているかどうかをチェックすべきであることを示す。液体が検出された場合には、コントローラ102は次に、ブロック220で示すように、圧力プローブ132を介して容器128内の圧力上昇を監視する。
【００２６】
圧力が100mmHgを越えた時点で、コントローラ102は好ましくは、ブロック222で示すようにバルブ124を開放し、ポンプの回転数に基づいて、ポンプ106により容器128へと配送される低温保存溶液の容量を計量し始める。液体の検出後、約５mlの給送動作があった後でも圧力が100mmHgに達していない場合には、コントローラ102は好ましくは、ポンプ106を消勢し、ブロック224に示すようにディスプレイ112上にエラーメッセージを発生する。このエラーメッセージは、オペレータにライン122, 126の漏れをチェックするように要求するものであってよい。圧力が所望のレベルに到達し、バルブ124が開放されたものとすると、コントローラ102は、容器128内の赤血球に対して所定容量Vgの低温保存溶液を配送するように動作を続行する。
【００２７】
57.1％のグリセリン溶液のオスモル濃度（例えば、約7230mOsm/KgＨ2Ｏ）と容器128内の濃縮赤血球のオスモル濃度（例えば、約320mOsm/KgＨ2Ｏ）の間の大きな差に基づき、赤血球は低温保存に際して、高張性ショックと細胞の損傷を非常に受けやすい。すなわち、グリセリンは実際のところ細胞膜を通って拡散し、従って厳密な意味では「本当の」オスモライトではないが、赤血球とグリセリン溶液の間のオスモル濃度の大きな相違により、グリセリンが細胞中へと拡散するよりもずっと速い速度で、水が赤血球から「汲み」出される。かくして細胞膜は、特にこのプロセスの初期段階の間に大きな応力を受け、細胞崩壊の可能性を生ずる危険がある。グリセリンがより多く赤血球中へと拡散するにつれて、赤血球のオスモル濃度は増大し、それによって低温保存溶液との間のオスモル濃度の相違、及びそれによるショックの危険性は低減する。従来技術の技法の下では、グリセリンは当初、赤血球の損傷の可能性を限定するために、少量の、固定された投与量で添加される。しかしながらこの手法は時間消費型であり、労働集約的であり、またエラーを生じやすい。
【００２８】
本発明によれば、低温保存溶液は好ましくは、赤血球に対して連続的に配送される。具体的には、低温保存溶液は、赤血球のオスモル濃度が時間と共に線形に増大する（例えばd（オスモル濃度）／dt＝一定）ような仕方で配送される。かくして本発明は、赤血球のオスモル濃度の増大を利用して、低温保存溶液の配送速度を増大させる。さらにまた、赤血球に対する低温保存溶液の添加速度を増大させることにより、プロセスを完了するのに必要な全体的な時間を大きく短縮させることができる。
【００２９】
具体的には、主たるコントローラ102は、低温保存溶液の所望の流量を連続的に計算し、この所望の流量を達成するようにポンプ106の動作速度を動的に調節する。低温保存溶液の流量Fgは、好ましくは次の式によって計算される。
Fg＝Ｋ[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vg]2／[Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Og)]  （３）
式中、Ｋは赤血球のオスモル濃度の選択された増加率（mOsm/KgＨ2Ｏ/分）であり、Viは低温保存する前の赤血球の容量であり、Vgは現在の流量計算よりも前に既に赤血球に添加されている低温保存溶液の容量であり、Oiは低温保存の前の赤血球のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）であり、Ogは低温保存溶液のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）である。
【００３０】
この低温保存溶液の流量の決定は、赤血球に対して既に添加された低温保存溶液の容量（Vg）に依存しているから、初期流量はコントローラ102により、式（１）とは無関係に決定されねばならない。初期流量F0は、好ましくは次のようにして決定される。
F0＝Ｋ×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Og）      （４）
加えて、所与の時点ｔにおいて赤血球により処理された低温保存溶液の容量は、次のようにして計算される。
Vg＝Ｋ×Vi×（１−0.28×Hctｉ/100）×ｔ／（Oi−Og−Ｋ×ｔ）      （５）
そして、赤血球へと所要量の低温保存溶液を配送するのに必要とされる合計時間Ｔは、次のようにして計算される。
Ｔ＝Vg×（Oi−Og）／Ｋ／［Vi×（１−0.28×Hctｉ/100）＋Vg］      （６）
主たるコントローラ102は好ましくは、常法によって予め構成されて、上述した式（３）から（６）に従って、各々の値を決定するようにされる。パラメータＫ、Oi及びOgはオペレータにより入力されてもよく、またコントローラ102のメモリ装置内に予め構成されていてもよいことが理解されねばならない。好ましい実施例では、コントローラ102は約500に設定されたＫと、320に設定されたOiと、7230に設定されたOgとをもって予め構成される。
【００３１】
ブロック226に示すように、コントローラ102は、ポンプ106の動作速度を相応に設定することにより、瓶120からの低温保存溶液の配送を初期流量F0で開始する。その後ブロック228に示すように、コントローラ102は式（５）を用いて、容器128に既に添加された低温保存溶液の容量Vgを連続的に判定する。次にコントローラ102は、ブロック230に示すようにして、計算された低温保存溶液の容量が、所望の濃度を得るために選択した望ましい容量に等しいか否かを判定する。等しくない場合には、ブロック232に示すように、コントローラ102は式（３）から、新たな流量Fgを計算する。次いでポンプ106は、ブロック234に示すように、この新たな流量を達成するように調節される。最初の計算とそれに対応した調節を行う前に、コントローラ102は、少なくとも１mlの低温保存溶液が初期流量F0で給送されてくるのを待つことができる。
【００３２】
好ましい実施例においては、コントローラ102は上述したプロセスを実行するソフトウェアループに従って、リアルタイムで新たな流量Fgを計算し、ポンプ速度を調節する。コントローラ102のプロセッサとメモリ部品の動作特性に応じて、ポンプ速度の計算と調節は、200msごとのオーダで実行することができる。そうではあるが、コントローラ102は、どのような所定の時間間隔で新たな流量Fgを計算するようにプログラムされてもよいことが理解されねばならない。また、流量の変化がポンプを調節可能な最小の増分よりも実質的に小さい場合には（例えば、１ml／分の増分で調節可能なポンプについて1/2ml／分未満）、ポンプ速度の変更は行われないことも理解されるべきである。
【００３３】
上記のようにして決定された、低温保存溶液の全容量Vgが容器128に配送されたならば、コントローラ102はポンプ106を消勢し、そして短時間の後に（例えば30秒後）、ブロック236で示すように振動台104を停止する。このとき容器128からのチューブセグメント128aはライン126から切り離し、ヒートシールすることができる。ブロック238で示すように、情報として特に、濃縮赤血球のユニット（単位）、オペレータ、献血センター、日付、当初の血液ユニットの正味重量、当初の血液ユニットのヘマトクリット値、当初の血液ユニットの容量、添加された低温保存溶液の容量、及び低温保存プロセスの所要時間を識別するラベルを、コントローラ102によりプリンタ114で印刷することができる。このラベルは識別を行う目的で、容器128に取着される。
【００３４】
低温保存プロセス後の容器128内の液体の全容量は約700-800mlであり、これは約400−500mlの低温保存溶液に懸濁された約200mlの「純粋な」赤血球（及び少量の血漿）を含むものである。好ましくは、容器128はシステムのオペレータによってバッグで遠心分離され、上清の低温保存溶液が常法によって除去されて、ブロック240で示すように、冷凍すべき約200mlの純粋な赤血球（約300mlの全容量）が残される。バッグでの遠心分離は、容器を高速で回転させることを包含するものであるが、当業者には周知のところであり、ここで詳細に説明する必要はない。これによって低温保存プロセスは完了し、グリセリン化された赤血球は−80℃で凍結することができる。
【００３５】
システム100と共に用いる抗菌フィルタ134のタイプに応じて、ライン126の圧力をある限度内に保つ必要が生じうることが理解されねばならない。例えばポール／ゲルマンサイエンス社の抗菌フィルタの場合、圧力は310kN/m2（又は45ポンド／平方インチ）を越えてはならない。フィルタ134の圧力をこの限度内に維持するために、コントローラ102により許容される最大の流量は80ml／分を越えてはならない。従って、式（３）に従って計算された低温保存溶液の流量が、対応するポンプ速度として80ml／分を越えるものを要求する場合でも、コントローラ102は80ml／分を越えない。
【００３６】
示してきたように、本発明は、低温保存用に赤血球を準備するための、実質的に改良されたシステムを提供する。ヒドロキシエチル澱粉（ＨＥＳ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の、グリセリン以外の他の低温保存溶液も、本発明について使用可能であることが理解されるべきである。さらにまた、赤血球以外の他の血液成分も、上述した低温保存手順により処理しうることが理解されねばならない。また異なる温度での貯蔵のために、低温保存剤について他の目標濃度Cfを選択しうることも理解すべきである（例えば−160℃での貯蔵のために30％）。
凍結された赤血球の回復
図３は、前もって凍結された赤血球を回復するように構成された、システム100のブロック図である。上述したように、システム100は、二つのポンプ106, 110、遠心器駆動ユニット108、振動台104、ディスプレイ112、及びプリンタ114に対して作動を行うよう結合されたコントローラ102を含んでいる。入力装置116はシステムのオペレータに対し、データその他の情報をシステム100に入力することを許容する。前もって凍結された容器128内の赤血球を回復するためには、好ましくは別の回復用ハーネスをシステム100に装填する。具体的には、三つの異なる液体バッグ144, 146及び148が、第一のライン150と三方向コネクタ152によってポンプ110に接続される。バッグ144は好ましくは、ヘモネティクス社のＡＳ−３のような保存液を含んでいる。バッグ146は好ましくは洗浄液（例えば0.9％の塩化ナトリウムと0.2％のグルコースの溶液）を含んでおり、またバッグ148は好ましくは、高張液（例えば12％の塩化ナトリウム溶液）を含んでいる。バッグ148に収容されている高張液は好ましくは、容器128内の解凍された赤血球のオスモル濃度にほぼ等しいオスモル濃度を有している。各々のバッグ144, 146及び148に関連させて、対応する空気圧式バルブ154, 156及び158が設けられており、これらは開放位置と閉鎖位置の間で可動とされる。
【００３７】
別のライン160がポンプ110をＹ形コネクタ162に接続し、また好ましくは抗菌フィルタ164を含むが、これは0.22マイクロメートルの親水性フィルタでありうる。二方向バルブ168を含む第三のライン166が、ポンプ106の片側に接続されている。バルブ168の片側にＳＣＤ130によって接続されているものは、容器128のチューブセグメント128aであり、これはやはり振動台104の上に置かれている。容器128内の赤血球は好ましくは、振動台104の上に置かれる前に、周知のようにして温浴中で解凍される。最終の回復された赤血球のための収集バッグ170は、二方向バルブ168の他の側に予め接続しておくことができる。第三のライン166には、圧力プローブ132と関連のフィルタ136が配置されている。四番目のライン172がポンプ106をＹ形コネクタ162に接続している。Ｙ形コネクタ162の出口は五番目のライン174によって、分離ボウル178の入口176に結合されており、このボウルは遠心器駆動ユニット108に装填可能である。遠心分離ボウル178の出口180は、空気圧バルブ185を有するライン184により、廃棄物バッグ182に接続されうる。第二の圧力プローブ186と関連の抗菌フィルタ188が、好ましくはこの第六のライン184に配置される。好ましい実施例では、ライン150と160、ライン172と166は、対応するポンプ110, 106を通して装填される、単一の連続したラインである。
【００３８】
分離ボウル178は、275mlの回転する容積部を有し、偏向手段と短い血漿用コアを備えたブロー成形されたボウルであることができ、ヘモネティクス社の一連の275mlのブロー成形ボウルと類似のものでありうる。偏向手段（図示せず）はボウルの内部を二つのチャンバ（分離用チャンバと洗浄用チャンバ）に分割するが、これは赤血球の洗浄を促進させるものである。
高張液による解凍された赤血球の希釈
解凍された赤血球が40％の低温保存剤（例えばグリセリン）濃度を有しているとすると、解凍された赤血球のオスモル濃度は5200mOsm/KgＨ2Ｏのオーダの筈である。在来の洗浄液（例えば0.9％の塩化ナトリウムと0.2％のグルコースの溶液）のオスモル濃度は、大体300mOsm/KgＨ2Ｏである。この大きなオスモル濃度差により、赤血球は高張性ショックに曝され（即ち赤血球は急速に水を取り込む）、結果的に回復プロセスの間に細胞に損傷が生じうる。高張性ショックの危険性を低減させるために、赤血球は好ましくはまず、解凍された赤血球と同じオーダのオスモル濃度を有する高張液で希釈される。解凍された赤血球を高張液で希釈することにより、幾らかの低温保存溶液が細胞から引き出されて赤血球の上清の容量が増加し、回復プロセスの間の赤血球の高張性ショックの危険性が低減される。
【００３９】
高張液の添加はまた、赤血球のオスモル濃度の僅かな減少をももたらす。より詳しくは、高張液で希釈した後の解凍された赤血球のオスモル濃度Ophは、次の式で与えられる。
Oph＝（Vt×Ot＋Vh×Oh）／（Vt＋Vh）      （７）
式中、Vtは解凍された赤血球の容量（ml）であり、Otは解凍された赤血球のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）であり、Vhは解凍された赤血球に添加された高張液の容量（ml）であり、Ohは高張液のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）である。
【００４０】
好ましい実施例では、約4000mOsm/KgＨ2Ｏのオスモル濃度を有する12％塩化ナトリウムの高張液50mlが用いられて、希釈された赤血球について4800−5300mOsm/KgＨ2Ｏという所望のオスモル濃度と、所望の上清バッファの容量が達成される。かくして、回復プロセスの第一段階の一つの手順は、約50mlの高張液を解凍された赤血球と混合することである。
【００４１】
図４Ａから図４Ｄは、好ましい赤血球回復プロセスに対応するステップ400のフローチャートである。回復用ハーネスが適切に装填され、容器128が振動台104の上に配置されたなら、オペレータは好ましくはブロック402で示すようにして、システム100を始動させる。これに応じて、ブロック404で示すようにしてコントローラ102は振動台104を付勢するが、これは好ましくは３Hzで動作し、ピークトゥピーク振幅が1.5インチである。加えて、ブロック406で示すように、高張液のバッグ148（好ましくは12％の塩化ナトリウム溶液50mlが充填されている）に接続されたバルブ158が開放され、ポンプ110が付勢されて、液体を右から左へと（図３で見て）フィルタ164に向けて、約60ml／分の速度で移動させる。コントローラ102はまた、ポンプ110に関連している空気検出器をも監視している。具体的には、コントローラ102はブロック408で示すように、ポンプ110で５回の給送用回転があったにもかかわらず、空気が依然として検出されるか否かをチェックする。検出されたなら、ブロック410で示すように、コントローラ102は好ましくはポンプ110を消勢し、ディスプレイ112上にエラーメッセージを発生する。ポンプ110で液体が検出されたなら、ブロック412で示すように、コントローラ102はポンプ110を通過する液体を計量することにより、大体５mlの高張液でもってフィルタ164をプライミングする。
【００４２】
コントローラ102は次に、ポンプ106を右から左の方向（図３で見て）に付勢し、バルブ168を動かして、ブロック414で示すように容器128に対する液体連通をもたらす。バッグ148からの高張液はポンプ110に流れ、フィルタ164とＹ形コネクタ162を通ってポンプ106に至る。ポンプ106からは、高張液はバルブ168を通り、容器128に流れる。好ましくは、コントローラ102はポンプ110を150ml／分の流量で作動させ、またポンプ106をポンプ110の作動速度より約５％遅い流量で作動させる。ポンプ106をポンプ110より５％減で作動させることにより、コントローラ102は、容器128に空気が殆ど、或いは全く導入されないことを確実にする。コントローラ102はまた、ブロック416で示すようにポンプ110の圧力を監視して、それが所定の限度内にあることを確実にする。ポンプ110の圧力が、例えば±150mmHgの範囲を越える場合には、コントローラ102は好ましくは両方のポンプ106, 110を消勢して、ブロック418で示すようにエラーメッセージを発生する。所望量の高張液（例えば各種のラインにおける容量を考慮して50ml）がポンプ110を通過して移動した時点で、ブロック420で示すように高張液バッグ148のバルブ158は閉じられ、高張液による解凍された赤血球の初期希釈が完了する。
洗浄液による解凍された赤血球の希釈
解凍された赤血球はまた、溶液バッグ146からの、所望量の洗浄液で希釈される。しかしながら、高張液での希釈後の解凍された赤血球のオスモル濃度は約4900mOsm/KgＨ2Ｏであるのに対し、0.9％の塩化ナトリウムと0.2％のグルコースの溶液の如き洗浄液のオスモル濃度は約300mOsm/KgＨ2Ｏであり、高張性ショックの危険がある。これは洗浄液が赤血球に添加されるためである（洗浄液の水分は細胞中へと、低温保存剤が細胞から拡散して出てくるよりも速く入り込むため、赤血球の膨潤を生ずる）。この危険性を最小限にするために、また洗浄時間を最短にするために、コントローラ102は洗浄液の所望の希釈容量が赤血球へと配送される速度を動的に調節して、赤血球のオスモル濃度を時間をかけて線形に減少させる（例えばd（オスモル濃度）／dt＝一定）。追加的に洗浄液が添加されるにつれての、赤血球のオスモル濃度の一定の減少を維持することにより、赤血球は高張性ショックを受けずに済み、その一方で幾らかの低温保存溶剤はやはり細胞から拡散して出ていくようになる。
【００４３】
この流量Fsは、赤血球により既に処理された洗浄液の関数として、以下の式によって決定しうる。
Fs＝KD［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)＋Vs］2／［Vi×(Ｗ×Hctｉ/100)×(Oi−Os)］  （８）
式中、KDはオスモル濃度の所望の減少速度（mOsm/KgＨ2Ｏ／分）であり、Viは高張液で希釈した後の解凍された赤血球の容量（ml）であり、Hctｉは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のヘマトクリット値（％）であり、Vsは解凍された赤血球に対して既に配送された洗浄液の容量（ml）であり、Oiは高張液で希釈した後の解凍された赤血球のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）であり、Osは洗浄液のオスモル濃度（mOsm/KgＨ2Ｏ）である。
【００４４】
洗浄液の流量の決定は、赤血球に対して既に配送された洗浄液の容量Vsに依存しているから、初期流量は式（８）とは別個に決定されねばならない。洗浄液の初期流量Fsoは、次のようにして求めるのが好ましい。
Fso＝KD×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）／（Oi−Os）      （９）
所与の時点ｔにおいて、解凍された赤血球により処理された洗浄液の容量は、次のようにして計算される。
Vs＝KD×Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）×ｔ／（Oi−Os−KD×ｔ）      （10）
同様にして、所望の希釈量の洗浄液を配送するのに必要な合計時間Ｔは、次のようにして計算される。
Ｔ＝Vs×（Oi−Os）／KD／［Vi×（Ｗ×Hctｉ/100）＋Vs］      （11）
所望量Vslの洗浄液で希釈した後の赤血球のオスモル濃度Oslは、次の式により与えられる。
Osl＝（Vh×Oph＋Vsl×Os）／（Vh＋Vsl）      （12）
最終的なオスモル濃度である約2835mOsm/KgＨ2Ｏを得るためには、赤血球は約340mlの洗浄液で希釈しなければならないが、これは単に、容器128の容量の関数である。より具体的には、容器128が800mlの容量を有し、350mlの低温保存赤血球と50mlの高張液を既に含有しているものとすると、容器の容量を越えずに添加できるのは、340ml程度だけということになる。従ってコントローラ102は、式（８）により周期的に決定されるた流量に応じて、合計で340mlの洗浄液を赤血球へと配送する。
【００４５】
具体的には、バルブ158が閉じられると、ブロック422で示すようにして、コントローラ102は洗浄液のバルブ156を開く。次いで、最後の高張液が容器128に到達した後、洗浄液が容器128に入ろうとしたとき（即ち十分な量がポンプ110を通って移動して、中間にあるラインと構成部品を充填したとき）に、好ましくはコントローラ102はブロック424で示すように、式（９）により、初期流量Fsoにおいて容器128への洗浄液の配送を開始する。コントローラ102はまた、容器128に配送されている洗浄液の全容量の計量を開始し、この量の値をディスプレイ112に表示することができる。コントローラ102はブロック426で示されているように、解凍された赤血球に対して配送される洗浄液の容量を連続的に判定し、この量が所望量（例えば340ml）に等しいか否かをブロック428に示すように判定する。等しくない場合には、コントローラ102はブロック430で示すように、赤血球に対して既に配送された現在の容量に基づいて、式（８）に従って洗浄液の流量を再計算し、ブロック432で示すように、新たな流量を達成するようにポンプ110及び106の速度を対応して調節する。この場合にも、コントローラ102は好ましくは、新たな流量値Fsを計算し、ポンプ速度をリアルタイム（例えば200msごとのオーダ）で調節する。
【００４６】
コントローラ102はまた、ポンプ106の圧力を監視して、それが選択した範囲内（例えば±150mmHg）にあることを確実にする。圧力がこの選択範囲を越える場合には、コントローラ102は好ましくは、ポンプ106及び110を消勢して、ディスプレイ112に警告又はエラーメッセージを発生する。
【００４７】
所望量の洗浄液が容器128内の赤血球に配送された時点で、ブロック434に示すように、コントローラ102は好ましくはポンプ106, 110を消勢し、バルブ156を閉じることによって、バッグ146からの洗浄液の供給を遮断する。ブロック436に示すように、コントローラ102は好ましくは、ポンプ106, 110の消勢の後さらに10秒間にわたり、振動台104が動作を続けることを許容する。
上清の除去
この時点で容器128は、解凍された赤血球の容量に加えて、バッグ148, 146のそれぞれからの高張液と洗浄液による希釈容量を含んでいる。システム100は好ましくは、この溶液の軽い相（即ち上清）を、遠心分離によって赤血球から分離する。具体的には、ブロック438で示すように、コントローラ102は遠心器駆動ユニット108を付勢して、遠心分離ボウル178を約8000rpmで回転させる。コントローラ102は次に、ブロック440で示すように、ポンプ106を付勢して、赤血球を容器128から遠心分離ボウル178へと左から右の方向に（図３で見て）給送する。ポンプ106は、最大のボウル178充填速度（例えば200ml／分）で動作することができる。コントローラ102はまた、ポンプの回転に基づいて、遠心分離ボウル178に流入する流体の容量を計量する。遠心分離ボウル178の回転は、重い赤血球をボウルの内壁に向けて外方向へと押しやり、これに対して上清（高張液及び洗浄液を含む）は、赤血球の半径方向内側に位置する環状の領域に集められる。この上清は、ボウル178の出口180を通って押し出され、廃棄物バッグ182に集められる。ボウル178は好ましくは、光学ラインセンサ（図示せず）を含み、これはボウル178を出ていく流体を監視して、より光吸収性の高い赤血球が廃棄物バッグ182に排出されないことを確実にする。
第一のすすぎ段階
ボウル178がまだ回転している状態で、好ましくはある容量（例えば100ml）の洗浄液が、ブロック442で示すように、一定の流量（例えば50ml／分）でもって、ポンプ110の動作を通じて添加される。高張液と洗浄液を含む、対応する容量（例えば100ml）の上清が除去される。コントローラ102は次いで、ブロック444に示すように、遠心器駆動ユニット108を消勢し、ボウル178を停止させ、約45秒間にわたり、赤血球と残りの上清が再混合されるようにする。
洗浄液による解凍された赤血球の第二の希釈
次に、ブロック446で示すように、好ましくは分離ボウル178の内容物（約280ml）が、ポンプ106の動作を通じて右から左の方向（図３に関して）へと、容器128に戻るよう給送される。ポンプ速度は約200ml／分でよい。ボウル178の内容物が容器128に戻された時点で、ブロック448で示すように、コントローラ102は好ましくは振動台104を付勢して、容器128へと第二の容量の洗浄液を洗浄液バッグ146から配送する。より詳しくは、ブロック424及び432のステップに関して上述したように、式（９）及び（８）のそれぞれによる初期流量及び動的流量に従って、コントローラ102は好ましくは、約410mlの洗浄液を配送する。この場合にも、この410mlの洗浄液というのは、単に容器128の容量の関数である。具体的には、容器128は約250−260ml（即ちボウルの容量）の流体を有するから、さらに410mlというのが、全容量を収容可能容量（例えば800ml）以下に保つことになる。この第二の容量の洗浄液が赤血球に対して添加された後に、ブロック450で示すように、コントローラ102は振動台104を消勢する。この時点で、赤血球は一容量の高張液と、二容量の洗浄液で希釈されたことになる。赤血球のオスモル濃度は、洗浄液のオスモル濃度に近くなければならない。次の段階は、残余の低温保存剤を赤血球から洗い出すことである。
【００４８】
上記のステップを繰り返すことにより、解凍された赤血球に対してさらなる希釈を行いうることが理解されねばならない。
洗浄段階
好ましい実施例では、システム100は、希釈された赤血球が遠心分離ボウル178内にある状態で、５回の別々の洗浄段階を実施する。これらの洗浄段階が行われるのは、赤血球内部の低温保存剤を完全に除去し、また凍結及び回復プロセスを無傷で乗り切ることができない弱い細胞からの破片（例えば壊れた細胞膜、フリーヘモグロビンなど）を除去するためである。洗浄段階の各々について、洗浄液の容量、ボウル178内へのその流量、及び後述する平衡時間は、赤血球のオスモル濃度が時間をかけて線形に変化するように選択される。まず、コントローラ102はブロック452で示すように遠心器駆動ユニット108を付勢して、ボウル178を約8000rpmで回転させ、またブロック454で示すように、希釈された赤血球を容器128から遠心分離ボウル178へと、ポンプ106を介して給送する。このポンプの速度は、移送の当初は150ml／分のオーダ、最後は50ml／分のオーダであることができる。次にコントローラ102は、ブロック456で示すように、約150mlの洗浄液をバッグ146から、回転しているボウル178へと配送するように動作する。洗浄液は、約50ml／分で配送されうる。これらの値は、赤血球のオスモル濃度にほぼ線形な変化をもたらすように、実験的に求められたものである。ブロック458で示すように、ボウル178内で生成された上清は除去され、廃棄物バッグ182に集められる。所望量の洗浄液が添加され、上清が除去された後に、ブロック460で示すように、コントローラ102は駆動ユニット108の制動機構を付勢して、ボウル178を停止させる。回転しているボウル178を停止させるには、典型的には約15秒間を要する。ボウル178は好ましくは、所定の平衡遅延時間（例えば45秒間）にわたり静置される。この平衡遅延は、赤血球のオスモル濃度が変化し続けるのを可能にする。
【００４９】
平衡遅延の間に、ブロック462で示すように、ボウルの内容物のある設定容量（例えば20ml）を、ポンプ106によって容器128へと給送しうる。これはボウルの頭部を再吸引することを可能にし、次の洗浄段階の間の赤血球のロスを限定する。ブロック464で示すように、コントローラ102は次に遠心器駆動ユニット108を付勢して、予め設定した長さの時間（例えば60秒間）にわたってボウル178を約8000rpmで回転させ、先に除去した容量の液体（20ml）をボウル178に戻す。これによって第一の洗浄段階が完結する。
【００５０】
ブロック466で示すように、コントローラ102は次に、別の洗浄段階を行うか否かを決定する。行う場合には、コントローラ102は好ましくはステップ456から466を繰り返す。上述したように、好ましい実施例では、希釈された赤血球に対して５回の洗浄段階が実行される。第二の洗浄段階は好ましくは、約100ml／分で配送される洗浄液を用いるが、第三から第五の洗浄段階の各々は、150ml／分で配送される300mlの洗浄液を用いる。
保存液中への回復した赤血球の懸濁
洗浄段階を完了した後、コントローラ102は洗浄した赤血球を保存液中に懸濁するよう動作する。洗浄した赤血球の懸濁は、複数の段階でもって実行しうる。より具体的には、ボウル178が約8000rpmで回転している状態で、ブロック468で示すように、バッグ144から予め設定した容量（例えば80ml）の保存液がボウル178へと、好ましくは一定の流量（例えば80ml／分）で配送される。ブロック470で示すように、遠心器駆動ユニット108は次いで制動され、ボウル178が停止される。赤血球の最終的なヘマトクリットを増大させるために、廃棄物バッグ182へのバルブ185は好ましくは制動の間に、このバルブが開放される最後の保存サイクルの場合を除いて閉じられ、それによって付加的な上清が除去され、廃棄物バッグ182に集められることが可能になる。ボウル178はまたブロック472で示すように、所定の休止時間（例えば45秒間）にわたって静置される。この休止時間は、ボウルの内容物（即ち赤血球と保存液）が相互に混合し、均質な赤血球懸濁液となることを可能にする。休止時間の後、ブロック474で示すように遠心器駆動ユニット108は再度始動され、ボウル178は約8000rpmでもって、適切な赤血球の沈降を達成するのに十分な時間（例えば60秒間）だけ回転される。
【００５１】
コントローラ102は次に、ブロック476で示すように、洗浄された赤血球の懸濁が完了したか否かを判定する。完了していなければ、コントローラ102は好ましくは、上述したようにしてステップ468から476を繰り返す。好ましい実施例では、コントローラ102は保存サイクルを一回行う。この時点において、赤血球からは低温保存剤が洗い出され、また赤血球は保存液中に懸濁されている。ブロック478で示すように、コントローラ102は遠心器駆動ユニット108を消勢し、次いでブロック480で示すように、洗浄され懸濁された赤血球を最終の収集バッグ170へと給送する。この赤血球は約20ml／分の流量でもって、ポンプ106を右から左の方向（図３に関して）に動作させることによって移送される。
【００５２】
上清の洗浄液を保存液で置換し、低温保存の際に低温保存溶液を濾過し、赤血球を洗浄する（弱い細胞を除去するため）ことにより、最終の回復された赤血球は使用する前に、４℃で約二週間にわたって貯蔵することができる。この長くなった貯蔵期間は、従来技術の装置でもって得ることのできる、典型的には24時間という貯蔵時間を遙かに凌駕するものである。
【００５３】
ここで説明した低温保存プロセス及び回復プロセスは、別個に具現化し実行しうるものであることが理解されねばならない。
【００５４】
以上の記述は、本発明の特定の実施例に向けられたものである。しかしながら、ここに記載した実施例に対し、その利点の幾つか又は全てを伴いながら、他の変更や修正を行いうることは明らかである。そこで添付の特許請求の範囲は、そうした変更や修正の全てを、本発明の範囲内に入るものとしてカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  低温保存のために赤血球のユニットを準備するよう構成された、本発明の改良されたシステムの非常に概略的なブロック図である。
【図２Ａ】  赤血球のユニットを低温保存するための好ましい方法のフローチャートである。
【図２Ｂ】  赤血球のユニットを低温保存するための好ましい方法のフローチャートである。
【図３】  低温保存された赤血球のユニットを回復するよう構成された、図１の改良されたシステムの非常に概略的なブロック図である。
【図４Ａ】  前もって凍結された赤血球を回復するための、好ましい方法のフローチャートである。
【図４Ｂ】  前もって凍結された赤血球を回復するための、好ましい方法のフローチャートである。
【図４Ｃ】  前もって凍結された赤血球を回復するための、好ましい方法のフローチャートである。
【図４Ｄ】  前もって凍結された赤血球を回復するための、好ましい方法のフローチャートである。
【符号の説明】
100  システム
102  コントローラ
104  振動台
106, 110  ポンプ
108  遠心器駆動ユニット
112  ディスプレイ
114  プリンタ
116  入力装置
128  容器
144, 146, 148  バッグ
154, 156, 158  バルブ
170  収集バッグ
182  廃棄物バッグ
【図１】
0004739525.tif 000002
【図２Ａ】
0004739525.tif 000003
【図２Ｂ】
0004739525.tif 000004
【図３】
0004739525.tif 000005
【図４Ａ】
0004739525.tif 000006
【図４Ｂ】
0004739525.tif 000007
【図４Ｃ】
0004739525.tif 000008
【図４Ｄ】
0004739525.tif 000009