(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞分離装置用遠心分離室であって、分離流路（３）を有し、この分離流路が、管状の少なくとも１つの流路部分からなり、この流路部分が、分離されるべき細胞懸濁液、特に血液用の入口（８）と細胞懸濁液の１分画用の少なくとも１つの出口（５）とを有し、前記流路部分若しくは各流路部分の進路が、流路断面に現れる流路側壁間の中心線を上下方向から見て示される点の軌跡によって描かれ、この線が遠心分離室の回転軸（２）の周りで渦巻いているものにおいて、
分離流路（３）の前記流路部分若しくは各流路部分の進路を描く線が、半径方向外側にある流路末端（４）から勾配を徐々に高めて半径方向内側にある流路末端（６）へと二次元空間内で延びる螺旋（Ｓ）であり、この螺旋上の１箇所（Ａ）における勾配が、回転軸線（２）を中心とする円（Ｋ）のこの箇所における接線（Ｔ１）とこの箇所における螺旋の接線（Ｔ２）との間の角度αとして定義されていることを特徴とする遠心分離室。
【請求項２】
複数の流路部分からなる分離流路（３）の半径方向外側にある流路部分の進路を描く線（Ｓ）が、半径方向外側にある流路部分に続く半径方向内側にある流路部分の各箇所における勾配よりも小さな勾配を線の各箇所に有することを特徴とする、請求項１記載の遠心分離室。
【請求項３】
分離流路が遠心分離室の回転軸（２）近傍にまで延びていることを特徴とする、請求項１又は２記載の遠心分離室。
【請求項４】
細胞懸濁液の１分画、特に赤血球分画用の出口（５）が、流路（３）の半径方向外側にある末端（４）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の遠心分離室。
【請求項５】
細胞懸濁液の第２分画、特に血漿分画用の第２出口（７）が、流路（３）の半径方向内側にある末端（６）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の遠心分離室。
【請求項６】
分離されるべき細胞懸濁液、特に血液用の入口（８）が、流路（３）の半径方向内側にある末端（６）と半径方向外側にある末端（４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の遠心分離室。
【請求項７】
細胞懸濁液の第３分画、特に血小板分画用の第３出口（９）が、流路（３）の入口（８）と半径方向内側にある末端（６）との間に配置されていることを特徴とする、請求項６記載の遠心分離室。
【請求項８】
第３細胞懸濁液、特に血小板分画用の第３出口（９）が、分離流路（３）の半径方向外側にある側壁（１１）に実質的に流路の全高にわたって延設されるくぼみ（１５）内に配置されていることを特徴とする、請求項７記載の遠心分離室。
【請求項９】
入口（８）と出口（５、７、９）が分離流路（３）の全長にわたって実質的に等間隔に分散配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の遠心分離室。
【請求項１０】
分離流路（３）の進路を描く螺旋（Ｓ）が、流路（３）の外側にある末端（４）から出発して、その長さの実質的に第１半部にわたって５°未満の勾配を有し、第２半部では５°よりも大きい勾配を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の遠心分離室。
【請求項１１】
分離流路（３）の横断面が全長にわたって一定していることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の遠心分離室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に血液を複数の分画（fraction）に分離するための細胞分離装置（cell separator）用遠心分離室に関する。
【０００２】
【従来の技術】
血液を個々の成分に分離するのに利用される細胞分離装置は遠心分離室を備えている。
公知の細胞分離装置の遠心分離室は分離流路を有し、分離されるべき細胞懸濁液がこの分離流路に導入される。遠心力の影響を受けて分離流路内でさまざまな分画、例えば血小板（ＰＬＴ）、赤血球（ＲＢＣ）、多血小板血漿（ＰＲＰ）及び乏血小板血漿（ＰＰＰ）への分離が行われ、これらが室から抽出される。
【０００３】
血液を複数の分画に分離するための公知の細胞分離装置の遠心分離室は一般に使い捨用に指定されている。一体な遠心分離室と２部分からなる遠心分離室が公知である。２部分からなる遠心分離室では、剛性ユニット内に挿入される軟質薄膜材によって分離流路が形成される。
【０００４】
公知の一体な又は２部分からなる遠心分離室の分離流路は単段又は多段に構成されている。
多段分離流路を有する遠心分離室は、個々の流路部分の間の移行領域内での乱流によって、既に分離された細胞が他の分画内に連行されることがある欠点を有する。例えば、既に分離された血小板が一部又は完全に血漿と混合され又は白血球が不純物として巻き上げられる危険がある。
それに対して、単段分離室はこれまで、特に血小板の分離が不正確又は不十分である点が目につく。というのもこの場合血小板はいわゆるバフィーコート（buffy coat）から得られ、後者は当然に白血球で強く汚染されているからである。
【０００５】
ＤＥ−Ａ−２８ ２１ ０５５は血液を複数の分画に分離するための多段遠心分離室を述べており、この遠心分離室の分離流路は半径の異なる複数の円弧状部分からなり、これらの部分は移行領域又は堤部によって相互に明確に分離されている。流路の部分はそれらの勾配が著しく相違しており、流路部分の勾配はそれに続く部分に移行する箇所に折曲げ箇所を有する。
【０００６】
複数の部分でその分離流路が構成される遠心分離室はＵＳ−Ａ−４ ３４２ ４２０からも公知である。この分離流路は外方に延びる入口領域と、回転軸を中心とする円軌道上を延びる中央領域と、回転軸へと接近する末端領域とを有する。
【０００７】
ＵＳ−Ａ−４ ３５６ ９５８は、螺旋状分離流路を有する単段分離室を開示している。この分離流路は、室の回転軸へと接近するのではなく室の縁領域で成端するように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、細胞懸濁液の分離がごく均一に汚染なしに行われる細胞分離装置用遠心分離室を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決は本発明によれば請求項１の特徴によって行われる。
細胞懸濁液のごく均一で汚染のない分離は、勾配が一定するように、又は漸増するように設計された、連続的に延びる流路形状によって達成されることが判明した。
分離流路の個々の部分が不連続箇所のない連続的螺旋状進路であるので乱流が防止され、流路内に層流を生成することができる。
分離流路は単数又は複数の流路部分で構成しておくことができ、個々の流路部分の間にある領域で液が分離室に供給され又は液がそこから排出される。これらの領域内で分離流路の内壁と外壁は当然に連続的進路を有することができない。
本発明による遠心分離室は特に、全血（whole blood）を複数の分画、つまり赤血球及び／又は血小板及び／又は血漿に分離するのに利用される。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様は従属請求項の対象である。
好ましい実施態様では、分離流路が遠心分離室の回転軸の中心近傍にまで延びている。
遠心分離室の他の好ましい実施態様では、赤血球分画出口が、流路の半径方向外側にある末端に配置されている一方、血漿分画出口は流路の半径方向内側にある末端に配置されている。分離されるべき細胞懸濁液用の入口は、好ましくは、赤血球分画出口と血漿分画出口との間に配置されている。血小板分画出口は、好ましくは、血液入口と血漿分画出口との間に配置されている。
【００１１】
この好ましい実施態様では、その分離流路が漸増勾配を有する遠心分離室の諸利点が特別顕著となる。流路の半径方向外側にある領域に赤血球が過度に密にたまることがないことは、流路の漸増勾配によって達成される。それ故に、赤血球のヘマトクリット値は半径方向外側にある領域では８０〜９０％Ｈｃｔの最大値を超えることがない。これは、流路の外側領域における高いヘマトクリット値が血漿内への血小板の半径方向内向き流を防止する限りで有利である。更に、血漿が支障なく流路全長にわたって半径方向内方に血漿出口へと流れ得ることが確保される。
遠心力の低下に伴って勾配が徐々に強まるので、血小板は遠心力の故に流路の更に内側にある領域から血小板出口へと逆戻りすることができる。
【００１２】
他の好ましい実施態様では、血小板分画出口が、流路の半径方向外側にある側壁に分離流路の全高にわたって延設されるくぼみ内に配置されており、このくぼみから血小板はごく効率的に抽出することができる。赤血球上のバフィーコート層から血漿出口への血漿流によって連行される血小板も、流路の漸増勾配によって半径方向内側にある領域から逆戻りしてくぼみ内に達する血小板も、このくぼみ内に落下する。
血小板出口は有利にはくぼみの下半部内、好ましくはくぼみの半径方向外側にある部分内、にある。
【００１３】
半径方向外側にある末端に赤血球出口、そして半径方向内側にある末端に血漿出口を有する分離流路は、溶液又は血液を予備充填するとき容易に通気することができる。なぜならば、気泡は遠心力の影響を受けて半径方向内側にある末端へと追いやられ、そこで血漿出口を通して残さなしに除去することができるからである。
分離流路の横断面は全長にわたって好ましくは一定している。しかし、長手方向で横断面が連続的に変化する分離流路を設けることも可能である。
【００１４】
遠心分離室は一体な室として構成しておくことができ、遠心分離流路はハウジング体の構成要素である。しかし遠心分離室を２部分で構成することも可能であり、その際、分離流路はチューブ又は薄膜材料からなる軟質流路としてハウジング体内に嵌め込まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面を参考に本発明の１実施例を以下に詳しく説明する。
この遠心分離室は細胞分離装置内に挿入される円形ハウジング体１を含む。細胞分離装置内でハウジング体１が垂直回転軸２の周りを回転する。ハウジング体１が分離流路３を担持しており、この分離流路は遠心分離室の回転軸２の周りに延びている。
【００１６】
分離流路は外側にある末端４に赤血球（ＲＷＣ）（図面にはＲＢＣと表示）用第１出口５を有し、内側にある末端６に血漿（ＰＬＳ）用第２出口７を有する。赤血球出口５と血漿出口７との間に分離流路３は分離されるべき全血（ＷＢ）用の入口８を有し、全血入口８と血漿出口７との間には血小板（ＰＬＴ）用第３出口９が配置されている。入口と出口は流路全長にわたって実質的に等間隔で分散配置されている。
【００１７】
分離流路３の進路と、全血若しくはその分画を供給若しくは排出するための接続口の配置は、図２〜図４を参考に以下に詳しく説明される。
分離流路３はその長さに沿って同じ横断面を有し、内側にある側壁１０と外側にある側壁１１と下壁１２と上壁１３とによって限定される（図３）。
分離流路３の進路は側壁１０、１１の間の中心を延びる線によって描かれ、この線は螺旋Ｓの形で遠心分離室の回転軸２の周りで渦巻いて回転軸へと向かっている。
【００１８】
回転流路の進路を描く螺旋Ｓの勾配は外側にある流路末端４から内側にある流路末端６へと連続的に増加しており、螺旋上の１箇所における勾配は回転軸を中心とする円のこの箇所における接線とこの箇所における螺旋の接線との間の角度として定義されている。
【００１９】
分離流路の進路を描く螺旋Ｓ上の１箇所が図２に符号Ａとされている。符号Ｋとされた円上にこの箇所Ａと遠心分離室の回転軸２がある。箇所Ａにおける勾配は円Ｋのこの箇所Ａにおける接線Ｔ１と流路の進路を描く螺旋Ｓの箇所Ａにおける接線Ｔ２との間の角度αとして定義されている。
【００２０】
分離流路３の進路は次式で表される。
Ｒ＝R0(1-(phi/phi0)y）
Ｒ＝流路の進路を描く螺旋Ｓのｐｈｉ箇所における半径方向距離
Ｒ０＝流路の進路を描く螺旋Ｓの外側流路初端における半径方向最大距離
ｐｈｉ＝検討した流路箇所の角度
ｐｈｉ０＝流路の総角度
ｙ＝勾配パラメータ
【００２１】
流路の進路を描く螺旋Ｓは、外側にある流路末端４から出発して実質的に長さの第１半部にわたって５°未満の勾配を有し、第２半部には５°よりも大きい勾配を有する。勾配パラメータｙは１５００未満である。
全血入口８は好ましくは、勾配が１°未満の流路箇所にあり、血小板出口９は好ましくは、勾配が５°よりも大きい流路箇所にある。
【００２２】
運転中、全血は入口８から室に供給され、赤血球は出口５から、血漿は出口７から、そして血小板は出口９から抽出される。漸増勾配に基づいて血小板は、更に内側にある流路領域から血小板出口へと逆戻りすることができる。赤血球と多血小板血漿との間の界面の位置は、分離室から血漿を抽出するポンプの抽出速度を介して、血小板出口９が界面よりも半径方向で更に内側にくるように調整される。
【００２３】
図４は血小板出口９の高さで分離流路３を断面で示す。この場合、外側にある側壁１１は半径方向外方に延びてくぼみ１５を形成し、次に再び半径方向内方に延びている。くぼみの底で、外側にある側壁に血小板出口９が配置されている。流路全高にわたるくぼみ１５は、それが流路横断面を流れの点でさして変えず、流れが層状に抽出部を介して流れるように構成されている。分離流路の外側にある部分の外壁は斜め外方に延びる壁に移行しており、この壁に続く壁は斜め内方に延びて、次に半径方向内側にある流路部分へと移行している。血小板抽出ポートは、両方の壁が合流する分離流路箇所にある。
赤血球上のバフィーコート層から血漿出口７への血漿流によって連行される血小板も、流路の漸増勾配によって半径方向内側領域から逆戻りする血小板も、くぼみ１５内に落下する。
【００２４】
図５は他の実施態様の遠心分離室の分離流路の進路を示しており、対応する部品には同じ符号が付けてある。分離室の進路を描く螺旋Ｓは、準線として流路中心を示す次式によって表される。
【００２５】
Ｒ＝R0(1-(phi/phi0)y1−phi/phi1・y2)
Ｒ＝分離流路の進路を描く螺旋のｐｈｉ箇所における半径方向距離
Ｒ０＝外側にある流路初端の半径方向最大流路距離
ｐｈｉ＝検討した流路箇所の角度
ｐｈｉ０＝流路の総角度
ｐｈｉ１＝角度パラメータ
ｙ１＝勾配パラメータ１
ｙ２＝勾配パラメータ２
【００２６】
勾配パラメータｙ１は１５００未満、勾配パラメータｙ２は１０未満であり、ｐｈｉ１／ｐｈｉ０は０．３よりも大きい。
【００２７】
漸増勾配を有する分離流路３の他の進路例が図６に、ここでは次式に従って、示してある。
Ｒ＝R0-y1／phi1・phi＋(1／(y3^((phi-phi3)／(phi+1))＋1)−1)／y2・phi
Ｒ０＝半径方向最大流路距離
ｐｈｉ１＝角度パラメータ１
ｙ２＝勾配パラメータ２
ｙ１＝ｐｈｉ１における円偏差
ｐｈｉ０＝総角度
ｙ３＝急峻さ
ｐｈｉ３＝漸増部分
ｐｈｉ＝検討した流路箇所の角度
【００２８】
更に、流路は＞３６０°の角度周長を有することができる。
図７が示す分離流路３の進路は２７０°にわたってごく小さな勾配を有し、次に勾配は漸増的に５４０°まで増加している。このような流路を有する分離室は、超多血小板血漿を得るのに適している。この血漿は半径方向で最も内側の箇所で抽出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】遠心分離室の略示図である。
【図２】図１の遠心分離室の分離流路の進路を示す。
【図３】図１の分離流路を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す拡大断面図である。
【図４】図１の分離流路をＩＶ−ＩＶ線に沿って示す拡大断面図である。
【図５】他の実施例の遠心分離室の分離流路の進路を示す。
【図６】他の実施例の遠心分離室の分離流路の進路を示す。
【図７】他の実施例の遠心分離室の分離流路の進路を示す。
【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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