JP5298392B2 - 液体濾過システム - Google Patents

Description

本発明は、生物体液を治療上価値ある化合物に処理するための液体濾過システムに関する。より詳しくは、本発明は、提供された血液を治療上価値ある化合物に処理するための液体濾過システムに関する。とりわけ、本発明は、改良されたオープンループおよびクローズループのシステムを用いて、提供された血液からすべての血液製品の回収を実質的に増大させることを通じて、提供された血液を治療上価値ある化合物に処理するための液体濾過システムに関する。

血液を処理する方法および装置は当業界においてよく知られている。ジェラシーに付与された米国特許第３８９２２３６号は、人間のドナーから血液を連続的に引き出し、顆粒性白血球の分離とともにドナーの血液を強制的に体外循環させ、白血球の少ない全血を重力によりドナーに戻すための装置を示している。

マコビッチに付与された米国特許第５１２６０５４号は、液体搬送システムの搬送ラインから気体を排出するための排出手段を示している。この液体搬送システムは、ハウジングと、搬送ラインと流通可能なようにハウジングに支持された第１の、液体湿潤可能な微孔膜と、ハウジングの外側に向けて第１の微孔膜上に重ね合わせた第２の、液体湿潤不能且つ気体透過性の微孔膜とを有している。第１の微孔膜が搬送液によって湿潤化されない限り、搬送システム中の気体がシステムから排出される。

マコビッチに付与された米国特許第５４５１３２１号は、気体入口および／または気体出口を有する生物体液処理アセンブリを示している。

これらの装置は概して満足できるものではあるが、従来技術の方法および装置の幾つかは、液体処理装置の様々な要素に生物体液が大量に捕捉される余地を残している。マコビッチに付与された上述の特許第５４５１３２１号は、捕捉血液の背後の一定量の気体を用いて該血液をこれら要素から指定の回収バッグに押し込めることによって、あるいは、圧力差により捕捉血液を指定の回収バッグに引き入れることによって、血液処理システムの様々な要素に捕捉された血液を回収するものであるが、このシステムはなお幾つかの不利を有している。一つの不利は、一またはそれ以上の液体湿潤不能且つ気体透過性の微孔膜を必要とすることである。この要求は、液体湿潤型微孔膜を上回るコスト増に結びつく。

したがって、当業者は引き続き、生物体液処理システムから生物体液を最適に回収することができ、コスト縮減可能であって使用が容易であり、発展した新規のオープンループおよびクローズループのシステムを持つ方法および装置、並びにそれに関連してこの目的を達成することのできる方法を探し求めている。

従来技術の問題点は、新規な生物体液濾過システムを利用した本発明によって解決される。本発明の生物体液濾過システムは、該システムの中に、そこから外へ、あるいはその内部において搬送される気体が、生物体液と上流側および下流側の気体入口および出口ハウジングないし通気手段との接触を防止し、あるいは生物体液が体液濾過または白血球除去装置をバイパスしてしまうことを防止する態様に配置され、あるいは形状付与された搬送路を有する。気体は、上流側および下流側の気体入口ハウジングないし通気手段内のポーラスな媒体を介して、生物体液濾過システム内に、またはシステム外に搬送される。各ハウジングないし通気手段は、搬送路内の気体柱によって生物体液から分離され、且つ、この気体柱を通じて生物体液に通じている。上流側気体入口ハウジングないし通気手段は未濾過の生物体液に通じており、下流側入口ないし通気手段は濾過された生物体液に通じている。

本発明の液体濾過システムは、ａ）入口と出口とを有する白血球除去装置と、ｂ）前記白血球除去装置の上流側且つ上方に配置され、出口を有する血液容器と、ｃ）前記血液容器の出口と前記白血球除去装置の入口とに液通して設けられる第１管路と、ｄ）前記白血球除去装置の下流側に配置され、入口を有する収容容器と、ｅ）前記収容容器の入口と前記白血球除去装置の出口とに液通して設けられる第２管路と、ｆ）上流側通気路であって、その一部が、濾過された血液が前記上流側通気路に接続された上流側気体入口ハウジング内に配置されたポーラスな媒体層と接触しないよう十分な高さ位置に配置されているところの前記上流側通気路と、ｇ）前記収容容器上に配置され、前記白血球除去装置に液通して設けられる下流側通気路と、ｈ）前記上流側通気路に接続された前記ハウジングの入口と出口との間に挟まれた少なくとも一つの前記ポーラスな媒体層と、を有してなることを特徴としている。一つの実施形態において、このシステムは、さらに、前記下流側通気路に接続された下流側気体入口ハウジングを有し、該下流側気体入口ハウジングの入口と出口との間に少なくとも一つの第２のポーラスな媒体層が挟まれてなる。他の実施形態において、このシステムは、前記上流側通気路がループ部を含み、血液の実質的全量が前記血液容器から排出されるまで、前記血液濾過システム内に気体が入り込むことを防止する。

前述のマコビッチに付与された米国特許第５４５１３２１号は、血液等の生物プロセスを濾過するための生物体液処理アセンブリを示している。マコビッチの装置の一例が図１に示されている。この装置は、第１管路３１で白血球除去装置３２と連結されている血液回収バッグ３０を有する。白血球除去装置３２は第２管路３３で血液収容バッグ３４と連結されている。カバーないしキャップ３６を有する気体入口３５が回収バッグ３０の下流で第１管路３１に液通して設けられ、気体出口３７は白血球除去装置３２の下流で第２管路３３に設けられている。

この従来技術の一実施例において、第１クランプ３８は、血液回収バッグ３０の下流であって且つ気体入口３５の上流において第１管路３１に位置しており、第２クランプ３９は、気体出口３７の下流において第２管路３３に位置している。典型的な処理において血液回収バッグ３０は滅菌されており、図示のように管路３１に接続されている。気体入口３５は、カバーないしキャップ３６に加えて、ハウジング４１と、ポーラスな媒体バリアー４２を備えている。バリアー４２についてのそれ以上の詳細は米国特許第５４５１３２１号を参照することによって得られるであろう。

血液処理開始前に、入口クランプ３８、出口クランプ３９および気体入口３５はすべて閉じられている。入口クランプ３８を開くことによって血液処理が開始され、血液回収バッグ３０からの血液排出を許容する。血液柱が第１管路３１を通って白血球除去装置３２に流れ込み、血液処理システム内のあらゆる気体を追放する。気体入口が閉じられているので、血液が気体入口装置３５に入り込むことはない。第２クランプ３９は閉じられているので、追放された気体は気体出口３７からシステム外へ排出される。実質的にすべての気体が第１管路３１および気体出口３７に通じている第２管路３３の一部を通って排出されると、血液流は、気体出口３７の液体親和性に欠けるベアラー（liquiphobic bearer）で動かなくなって止まる。

気体出口３７が湿潤されると直ちに第２の出口クランプ３９を開き、濾過された血液を血液収容バッグ３４に流入させる。気体出口３７は湿潤されたポーラスな媒体でシールされているので、出口クランプ３９を開く前に気体出口を閉じる必要はない。システム内に平衡が得られて血液の流れが停止するまで、血液は、折り畳み可能な血液容器ないしバッグ３０から白血球除去装置３２を通って血液収容バッグ３４に流れ込む。このとき、血液のすべてが白血球除去装置３２による処理を受け終わっているわけではない。第１管路３１、濾過装置３２および第２管路３３は血液で充満している。

気体入口３５からカバーないしキャップ３６を取り除くことによって、気体が処理システム内に入り込み、血液を白血球除去装置３２に通入させようとする。しかし、白血球除去装置３２内の濾過媒体３２Ａは湿潤されているため、気体がフィルタの上流室に充満したときに血液流が停止する。血液流が停止したとき、第２の出口クランプ３９を閉じる。

このとき、白血球除去装置３２の下流側および第２管路３３の全体に血液が充満していることが分かるであろう。血液および血液製品に対する要求がますます増大していることから、当業者は血液回収率を高めるよう努力し続けており、従来技術装置内に比較的多量の血液が残されることはもはや満足できるものではない。

従来技術装置に存在する回収率の問題を解消するため、図２に示されるオープンループ構造が開発された。ここには、濾過媒体４６、入口４７および出口４８を備えた白血球除去装置４５を有する生物体液濾過システム４４が示されている。白血球除去装置４５は、ここに参考として組み入れられる仮出願第６０／０８３４８４号に示される生物体液フィルタのようなものであってよく、あるいはその他のあらゆる適当な体液濾過ないし白血球除去装置を用いることができる。

血液容器４９は上記白血球除去装置４５の上流側且つそれよりも高い位置に設けられる。血液容器４９は第１管路５０を介して上記白血球除去装置４５に接続され、すなわちこれと液通される。

上記白血球除去装置４５の下流側にも血液収容容器５２が設けられる。白血球除去装置４５は第２管路５４を介して血液収容容器５２と接続されている。上流側通気路５６が第１管路５０と液通して設けられ、下流側通気路５８が濾過媒体４６の下流側で白血球除去装置４５と液通して設けられている。

入口クランプ６０および出口クランプ６１を設けることができる。一つまたはそれ以上の入口クランプ６０および／または出口クランプ６１を設けることも本発明の範囲内であることを理解すべきである。

上流側通気路５６は、上流側気体入口ハウジング６４に接続された通気路６２の形態を取り得る。通気路６２は、実質的にすべての体液が血液容器４９から排出されるまで気体が生物体液濾過システム４４内に引き込まれることを防止するために、Ｕ字部６２Ａを有することができる。通気路６２の他端は、常に血液容器４９内の体液レベルを越えて位置するよう、十分な高さになければならない。

上流側気体入口ハウジングないし通気路６４は入口６５および出口６６を有する。ポーラスな媒体６７の少なくとも一つの層が入口６５と出口６６との間にシール関係をもって挟まれている。ポーラスな媒体はバクテリア捕捉媒体、ウイルス捕捉媒体またはその他の適当な媒体であってよい。

同様にして、下流側通気路５８は、入口７２と出口７３とを有する下流側気体入口ハウジングないし通気手段７１に接続された第２通気路７０よりなるものとすることができる。入口７２の開閉に関連してキャップまたは他の蓋材７４を用いることができる。ハウジング７１内において入口７２と出口７３の間には第２のポーラス媒体７６が挟まれている。第２のポーラス媒体７６もまたバクテリア捕捉媒体、ウイルス捕捉媒体またはその他の適当な媒体であってよい。

図示のように、上流側気体入口ハウジング６４と下流側気体入口ハウジング７１は、上流側通気路５６のポーラス媒体６７と下流側通気路５８のポーラス媒体７６との間の液通を防止するバリアないし壁８１を有するところの単一の新規な入口装置８０内に設けることができる。したがって上流媒体６７と下流媒体７６は単一のシートで形成することができる。

上流側通気路５６と下流側通気路５８は、濾過された血液製品が決してポーラス媒体６７には接触しないようにそれらが配置される限り、実施し得るいかなる位置に配置してもよい。図示の好適な実施例では、ハウジング６４内に収容されたポーラス媒体６７が血液容器４９の上方に設けられているが、他の配置も本発明の範囲内である。

本発明の実施例である血液処理方法において、入口クランプ６０と出口クランプ６１は当初は閉じられている。下流側通気路５８、ハウジングないしハウジング部７１の入口７２を被覆するキャップないし蓋材７４も適所にある。

入口クランプ６０を開いて生物体液を第１管路５０に流下させることによって血液処理が開始される。体液が合流点５０Ａを越えて流れると、体液の幾ばくかは通気路６２を通って上流側通気路５６内に入り込む。合流点５０Ａとループ部の底６２Ａとの間の所定且つ所望の長さ（図２に寸法Ａで示される）の液柱によって、生物体液容器４９から実質的にすべての生物体液が排出されるまでの間、システム内に気体が入り込むことが防止される。

上流側通気路５６は、合流点５０Ａの圧力を測定する圧力計として考えることができる。血液容器４９内の液面が低下するにつれて合流点５０Ａの圧力は低下し、したがって通気路６２内の液高さが減少する。実質的にすべての体液が血液容器４９から排出されると、通気路６２内の液柱に作用する大気圧によって、上流側通気路５６内の液体のすべてを管路５０内に排出させる。上流側通気路５６は大気に開放されているので、通気路６２に残存する液体は管路５０内に排出される。すなわち、図２における寸法Ａは、上述の一連のイベントが起きるに十分なだけの距離を持っていなければならない。このとき、濾過媒体４６の下流側にある白血球除去装置４５、および、白血球除去装置４５と血液収容容器５２との間にある第２管路５４にはすべて濾過された生物体液が充満している。

かくして、下流側通気路５８、ハウジングないしハウジング部７１の入口７２を被覆しているキャップないし蓋材７４を開くことによって、白血球除去装置４５において濾過媒体４６の下流側にある濾過生物体液ないし血液を回収することができるようになる。キャップ７４に代えてクランプ（図示せず）を第２通気手段７０に用いてもよい。

このステップの後、従来技術装置によっては回収できなかった実質的にすべての血液も血液収容容器５２内に収容される。収容容器５２および／または血液収容容器５２の分離点よりも下流側の第２管路５４内にあるいかなる気体も、血液収容容器５２をゆっくりと押しつぶすことによって第２管路５４内に押し戻すことができ、次いで、出口クランプ６１を閉じることができる。

今や明らかなように、図２に示される構造は、収容容器５２から実質的にすべての生物体液を白血球除去装置４５を介して排出させるための簡単な方法を提供する。加えて、その好適な実施例における生物体液濾過システム４４は、入口装置８０に単一のハウジングとポーラス媒体の単一層を使用するだけで、実質的にすべての濾過生物体液を回収する。システムはより少ない部品点数で、製造がより簡単であり、より低廉なユニット当たりの生物体液処理コストで、より多量の生物体液を回収する。

図２に示される構造の変形例が図３〜図５に示されている。幾つかの図において同じ符号は対応する部材を指している。これまでの記述を参照すれば、当業者はこれらの動作を容易に理解することができるであろう。

上流側気体入口５６だけを有するとともにサテライトバッグ８３を有する本発明の変形例が図１２に示されている。サテライトバッグ８３はサテライト管路８４を介して血液収容容器５２と液通して接続されている。サテライトクランプ８５はサテライト管路８４を開閉する。この本発明実施例では、収容容器５２から排出された気体をと出するためにサテライトバッグが用いられている。サテライトバッグ８３の容積は、排出された気体の全量を受け入れるに十分なものでなければならない。すべての血液が収容容器５２に入り込んだ後、容器をゆっくり押し潰して、すべての気体をサテライトクランプ８５を越えて排気させ、この時点でサテライトクランプ８５を閉じる。

ここで図６を参照すると、ここにはクローズループの生物体液濾過システム９０が示されている。既述したオープンループシステムにおけると同様、濾過媒体４６、入口４７および出口４８を有する白血球除去装置４５が設けられる。濾過媒体４６は入口４７と出口４８の間にシール関係をもって挟まれている。システム９０はさらに、第１管路５０により白血球除去装置４５の入口４７に接続されている血液容器４９を含む。先と同様に入口クランプ６０が設けられている。

白血球除去装置４５の下流側に設けられているのが血液収容容器５２である。第２管路５４が、白血球除去装置４５の出口４８と血液収容容器５２の入口との間に接続されている。上流側気体入口５６および下流側気体入口５８に代えて用いられているのが、バイパスクランプ９２によって開閉可能なバイパス路９１である。バイパス路９１の第１端は血液容器４９の出口付近と液通して接続されており、バイパス路９１の他端は血液収容容器５２の入口付近と液通して接続されている。バイパス路９１のループ部９３は、血液容器４９が血液で充満したときにも血液はループ部９３に達することがなく、したがってバイパス路９１を通る血液流が存在しないように配置される。そのような位置の一つが図６に示されており、ループ部９３が血液容器４９の上方にある。

ループ部９３に代えて一方向チェックバルブ（逆止弁）または他の装置を用いて、濾過装置の上流側にある未濾過の生物体液が、気体柱によって常に、白血球除去装置４５の下流側にある濾過生物体液から離れるようにしてもよい。ループ部９３およびバイパス路９１の位置もこれを達成するために変更することができる。

このクローズループの生物体液濾過システム９０を操作する方法はオープンループシステムに関して用いられる方法とは幾つかの点において異なっている。図６に示されるように、従来技術で必要とされていた気体入口または気体出口の装置が設けられていないため、もう一つのバイパスクランプ９２が必要となる。血液処理の開始前に入口クランプ６０を閉じ、バイパスクランプ９２を開く。入口クランプ６０を開いて、血液が血液容器４９から第１管路５０を通って白血球除去装置４５に排出され、さらにこれを通って血液収容容器５２に流入することを許容することによって、血液処理が開始される。バイパス路９１のループ部９３が十分な高さに位置しているため、血液が白血球除去装置４５をバイパスすることはない。クローズループの生物体液濾過システム内の気体は血液流によって血液収容容器５２内に排出される。血液容器４９がほとんど空の状態に近づくにつれて、収容容器５２内に貯えられた気体が自動的にバイパス路９１を通って血液容器４９内に流入し、血液の実質的全量が白血球除去装置４５を通って処理されることを許容する。留意すべき重要なことは、このとき白血球除去装置４５において濾過媒体４６の下流側にある室は血液で充満しており、白血球除去装置と血液収容容器５２との間の第２管路５４もまた同様であるということである。もしも収容容器５２内に少量でも気体が残存しているとしても、出口クランプ６１を閉じ、血液収容容器５２をゆっくり押し潰し、バイパスクランプ９２を閉じることによってそれをバイパス路９１に排出することができる。このクローズループ生物体液濾過システムでは、白血球除去装置４５において濾過媒体４６の下流側にある室は血液排出されず、このことは第２管路５４でも同様である。しかしながら、従来技術の入口装置と出口装置が割愛されており、よりシンプルな構成のシステムが提供される。

クローズループ生物体液濾過システム９０のさらに別の変形例が図７〜図１１に示されている。これまでの記述を参照すれば、当業者はこれらの動作を容易に理解することができるであろう。

従来技術の生物体液濾過システムの立面図である。 オープンループの生物体液濾過システムの構造の立面図である。 図２に示す構造の変形を示す立面図である。 図２に示す構造の別の変形を示す立面図である。 図２に示す構造の別の変形を示す立面図である。 クローズループの生物体液濾過システムの構造の立面図である。 図６に示す構造の変形を示す立面図である。 図６に示す構造の別の変形を示す立面図である。 図６に示す構造の別の変形を示す立面図である。 図６に示す構造の別の変形を示す立面図である。 図６に示す構造の別の変形を示す立面図である。 サテライトバッグを用いた構造の立面図である。

Claims (3)

1. ａ）入口と出口とを有する白血球除去装置と、
   ｂ）前記白血球除去装置の上流側且つ上方に配置され、出口を有する血液容器と、
   ｃ）前記血液容器の出口と前記白血球除去装置の入口とに液通して設けられる第１管路と、
   ｄ）前記白血球除去装置の下流側に配置され、入口を有する収容容器と、
   ｅ）前記収容容器の入口と前記白血球除去装置の出口とに液通して設けられる第２管路と、
   ｆ）上流側通気路であって、その一部が、濾過された血液が前記上流側通気路に接続された上流側気体入口ハウジング内に配置されたポーラスな媒体層と接触しないよう十分な高さ位置に配置されているところの前記上流側通気路と、
   ｇ）前記収容容器上に配置され、前記白血球除去装置に液通して設けられる下流側通気路と、
   ｈ）前記上流側通気路に接続された前記上流側気体入口ハウジングの入口と出口との間に挟まれた少なくとも一つの前記ポーラスな媒体層と、
   を有してなる液体濾過システム。
2. さらに、前記下流側通気路に接続された下流側気体入口ハウジングを有し、該下流側気体入口ハウジングの入口と出口との間に少なくとも一つの第２のポーラスな媒体層が挟まれてなる、請求項１記載の液体濾過システム。
3. 前記上流側通気路がループ部を含み、血液の実質的全量が前記血液容器から排出されるまで、前記液体濾過システム内に気体が入り込むことを防止する、請求項１記載の液体濾過システム。

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