專利名稱:分離血漿的方法和設備的制作方法
本發(fā)明涉及一種方法和設備，其中使用薄膜型血漿分離器分離血漿，不需要使健康供血者或病人的血液在外部循環(huán)，但是由于采用了重復式采集和回流血液的半連續(xù)系統(tǒng)，其效率近似地相等于外部連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)的效率。
一種熟知的聚集血漿的方法是，離心分離取自健康供血者并采集于血袋中的全血，最近研制了一種設備，用于利用半連續(xù)的或連續(xù)的離心作用來從單一的供血者得到大量的血漿。薄膜型血漿分離器也已經(jīng)出現(xiàn)，使得無論在什么地方都能夠方便地分離大量的血漿，并在所謂血漿交換療法的領域中進行了許多研究。在血漿交換療法中，從患有嚴重的免疫學或新陳代謝疾病的病人身上分離大量的血漿，而后給病人補充從健康供血者身上采集來的血漿。從健康供血者得到的血漿，也用于下述目的，如嚴重病人的營養(yǎng)供應，凝血因子的供應，免疫功能的增添，而對此種血漿的需求愈來愈增加。因此，大量的研究正導致一些從健康的供血者身上安全、廉價而方便地得到大量血漿的方法。薄膜型血漿分離器特別有前途，因為它的特點是分離速度比連續(xù)離心機更高，并且運用時可以不需要昂貴的專用設備。
但是，使用薄膜連續(xù)分離血漿的常規(guī)方法，需要對靜脈在兩個部位進行穿刺，也就是從供血者采集血液的部位，和血液回流到供血者的部位，同時也需要進行血液的體外連續(xù)循環(huán)。因此，傷害供血者的危險性很大。而且，由于提供了一個血漿泵以防止因血液回流方面的阻抗引起的傳輸壓(TMP)的升高而造成的溶血作用，分離器只能在低于最高性能的條件下操作。這一點降低了分離效率。
使用薄膜半連續(xù)分離血漿的常規(guī)方法，由于血液在分離過程中的濃縮，在血液從儲血器回流時分離器的阻抗升高。結(jié)果損傷了血細胞，延長了血液回流時間的周期。雖然可以提供一根旁通管以緩和此問題，但會造成時間的損失，損失的時間等于旁通管所需的時間。此外，由于單泵系統(tǒng)中分離器的內(nèi)部傳輸壓在血液回流時成為負壓，使得采集的血漿往后流動，因此必須在血液回流時中斷分離過程，或提供血液回流泵和開關閥門。
本發(fā)明被設計來解決先有技術中的上述問題，發(fā)明的一個目的是提供一種分離血漿的方法和設備，其中供血者的靜脈只需要穿刺一個部位，體外血液循環(huán)的危險得以避免，而血漿能夠在從血液采集到血液回流的過程中被連續(xù)地分離，由此使得采集血漿的效率高于至今為止用連續(xù)系統(tǒng)所得到的效率，盡管采用了一種間歇式地采集和回流血液的半連續(xù)的血漿分離方法。
按照本發(fā)明，上述目的是依靠提供一種血漿分離方法來達到的，該方法包括通過輸血機構引入血液，通過循環(huán)機構將引入的血液輸入薄膜型血漿分離機構以從血液分離血漿，在儲血器機構中匯集一部分形成的濃縮血液，重復使其余部分濃縮血液與新引入血液一起濃縮的過程，當引入預定量的血液結(jié)束時通過輸血機構排出血液，以及即使在排血階段通過濃縮過程濃縮血液。
按照本發(fā)明的方法，濃縮血液的血液循環(huán)流路被連接成沿一個方向連續(xù)地操作，此方向與由輸血機構進行的血液的引入和排出無關。血液輸入機構是這樣連接的，使得從血液引入周期變換成血液排出周期不需要停頓時間。
按照本發(fā)明，上述目的是依靠提供一種血漿分離設備來達到的，該設備包括從血液分離血漿用的薄膜型血漿分離機構，包括一個將血液回流到血漿分離機構的血漿循環(huán)流路，回流的血液由于血漿分離機構分離血漿而濃縮了，包括在血液循環(huán)流路內(nèi)部循環(huán)血液用的循環(huán)機構，包括連接到循環(huán)流路上或在循環(huán)流路中提供的儲血器機構，以及將血液引入儲血器機構或?qū)⒀号懦鰞ρ鳈C構的輸血機構。
按照本發(fā)明，薄膜型血漿分離機構裝備了改變分離機構內(nèi)部血液通過截面積的機構。儲血器機構包括一個由柔軟的合成樹脂構成的密封袋。引入和排出血液的輸血機構包括一個能正向和反向轉(zhuǎn)動的滾子泵。
本發(fā)明的設備還至少包括兩個泵，一個用于驅(qū)動輸血機構，另一個用于驅(qū)動循環(huán)機構。
本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點，可以明顯地從下列結(jié)合附圖的敘述中看出。在附圖中，同樣的參考符號在所有各圖中標記相同的或相似的部件。
圖1(A)是表示按照本發(fā)明實行的一種血漿分離方法實施方案所用的血漿分離設備的透視圖;
圖1(B)是按照本發(fā)明實行的一種血漿分離方法實施方案所用的血漿分離設備的流路圖;
圖1(C)是表示一種血漿分離器的實施方案的放大截面圖;
圖1(D)是表示與圖1(C)的分離器在操作上連接的加壓裝置的放大截面圖;
圖2(A)和2(B)是說明實施本發(fā)明的血漿分離方法所用的血漿分離設備在采集和回流血液時的操作原理的方塊圖;
圖3是說明分離的血漿量和設備的操作時間之間關系的圖形;
圖4是利用血漿分離設備來實施被舉例方案的血漿分離方法的實驗的流路圖;
圖5是表明常規(guī)的連續(xù)型血漿分離方法的實驗流路圖;
圖6(A)和6(B)是說明實施被舉例方案的血漿分離方法所用的血漿分離設備改型的操作原理的方塊圖;
圖7是按照本發(fā)明血漿分離方法第二實施方案所用的血漿分離設備的流路圖;
圖8(A)和8(B)是說明本發(fā)明的血漿分離方法第二方案實施所用的血漿分離設備在采集和回流血液時的操作原理的方塊圖;
圖9是表明按照本發(fā)明所述的血漿分離方法第二實施方案的實驗流路圖;
圖10是表明常規(guī)的連續(xù)型分離方法的實驗流路圖;
圖11(A)、11(B)、12(A)和12(B)是說明按照本發(fā)明所述的血漿分離方法第二實施方案所用的血漿分離設備的改型的方塊圖。
按照本發(fā)明所述的從血液分離血漿的方法，是依靠附圖中具體表現(xiàn)的設備來實施的。圖1(A)是表示按照本發(fā)明實行的一種血漿分離方法實施方案所用的血漿分離設備的透視圖，圖1(B)是圖1(A)中表示的血漿分離設備的流路圖，圖2(A)和2(B)是說明實施本發(fā)明的血漿分離方法所用的血漿分離設備在采集和回流血液時的操作原理的方塊圖。
參考圖1(A)，本發(fā)明的血漿分離設備包括一個薄膜型血漿分離器1，一個連接分離器1的再循環(huán)泵3，一個連接再循環(huán)泵3的壓力監(jiān)控空氣室5，一個連接空氣室5的壓力計6，一個連接分離器1和空氣室5之間管線的輸血泵7，一個連接分離器1和再循環(huán)泵3之間管線的儲血器8，一個連接輸血泵7的替換液體泵9，一個連接泵9的抗凝劑10的容器，一個連接泵9的替換液體11的容器，以及連接分離器1的血漿采集容器12。血漿分離設備也包括一個空氣泡檢測器13，一個負壓檢測器14，一個選擇抗凝劑10或替換液體11的開關閥門15，一個顯示和控制部分17，一個靜脈穿刺針頭18，以及一個用作改變分離器1中血流通過截面的調(diào)節(jié)機構的加壓裝置19。
如圖1(B)流路圖中所示，血漿分離設備利用薄膜型分離器1從血液分離血漿，設備包括一個通過再循環(huán)泵3使形成的濃縮血液從血漿分離器1的血液出口2流至分離器1的血液入口4進行再循環(huán)的血液循環(huán)流路，并通過可以反向轉(zhuǎn)動的輸血泵7從一個供血者或病人身上采集血液，流入再循環(huán)泵3和血漿分離器1的血液入口4之間的循環(huán)流路的管線。從血漿分離器1的血液出口2出來的一些濃縮血液，從導向再循環(huán)泵3的流路分支出來，采集到儲血器8中，使輸入血漿分離器1的血液量能固定下來。設備這樣配置，使得儲血器8和循環(huán)流路中的血液能夠通過輸血泵7的反向轉(zhuǎn)動而回流到人身上去。流入再循環(huán)流路的血漿分離器1中的血液的壓力，由連接壓力監(jiān)控空氣室5的壓力計6監(jiān)控。
現(xiàn)在讓我們描述舉例說明的實施方案的血漿分離設備的操作。
起動泵7，從總流路的終點引入生理鹽水或類似物質(zhì)，以灌注總流路的內(nèi)部。灌注之后，使再循環(huán)泵3起動操作，以形成血液循環(huán)流路，之后，正向轉(zhuǎn)動泵7，從總流路終點的針頭18引入血液。此時，應當通過替換液體泵9的操作，使諸如肝素、枸櫞酸-枸櫞酸鹽-葡萄糖溶液或枸櫞酸鈉溶液之類的抗凝劑10與血液混合。已經(jīng)進入再循環(huán)流路的血液通過血漿分離器1，血漿在分離器中與血液分離，而后采集在血漿采集容器12中。同時，由于血漿分離器1中的分離過程而形成的濃縮血液，通過再循環(huán)泵3在流路中循環(huán)，受到從供血者新得到的血液的稀釋，重新引入血漿分離器1，在分離器中重新進行濃縮。一部分流出分離器1的濃縮血液，匯集在儲血器8中。儲血器8最好包括一個由柔軟的合成樹脂構成的密封袋，因為此種結(jié)構的儲血器會自動地隨壓力的變化而變化。
一當從供血者身上采集了預定量的血液，輸血泵7就反向轉(zhuǎn)動，使儲血器8中的濃縮血液流回到再循環(huán)流路中去。于是濃縮的血液進入再循環(huán)流路，通過再循環(huán)流路流動，一些濃縮的血液通過輸血泵7回流到供血者身上，其余的從血液入口4重新進入血漿分離器1，在那里血液重新濃縮。這種濃縮血液的一部分通過輸血泵7流回到例如供血者的身上。重復這一過程，可以從供血者的血液中連續(xù)地分離血漿。在這一過程期間，再循環(huán)流路中的血液量必須大于流回供血者的血液量。換句話說，再循環(huán)的血液量為泵3產(chǎn)生的血流量減去泵7產(chǎn)生的血流量。此時可以通過泵9將生理鹽水或葡萄糖溶液之類稀釋溶液11供給供血者，而不要給抗凝劑10。注意，由于在血液采集時血液流入儲血器8，而在血液回流時血液從儲血器8流出，因此將有規(guī)定量的血液通過薄膜型血漿分離器1循環(huán)。
最好是一種如圖1(C)的放大截面圖所示的分離器用作血漿分離器1。下面描述這種分離器。
分離器1由一個箱子構成，箱子包括一個圓柱形的箱體100和一個活板104，活板也充作分離器蓋。箱體100的底部中心有一個體液(血液)流入口101，側(cè)壁有一個過濾殘余物(濃縮血液)流出口102?；畎?04有兩個濾液(血漿)流出口103，在活板104的外周緣部分附著一個圓環(huán)105。箱子內(nèi)部放置許多薄膜過濾器112。每個過濾器112包括兩個圓形的過濾膜107a和107b，它們從上下包圍一個圓形的濾液流通過成形板106，成形板由屏篩構成，中心有開孔111，在靠近板的邊緣部分設沒兩個濾液通道108。每個薄膜過濾器112不但有圍繞中心開孔的內(nèi)周緣部分，而且有外周緣部分，內(nèi)外周緣用熱熔或膠粘劑密封，在每個濾液通道108的外緣連接了密封件109。應當注意到，濾液流通過成形板106不限于上述的屏篩;最重要的是要保證濾液流通過。
在相鄰的薄膜過濾器112之間排列著圓形的體液流通過調(diào)節(jié)板110，具有與過濾器112相對應的中心開孔111′和濾液通道108′，在其上下表面有許多凸出部分。注意每個濾液通道108′的外周緣部分的形狀是平的。在分離器1的箱體100的上下內(nèi)側(cè)面處，各有一個圓形的體液流通過調(diào)節(jié)板113，板的一個側(cè)面上有許多凸出部分。一塊調(diào)節(jié)板113被排列成其凸出部分與最上面的薄膜過濾器112的上表面緊靠接觸，而另一塊調(diào)節(jié)板113被排列成其凸出部分與最下面的薄膜過濾器112的下表面緊靠接觸。每塊體液流通過調(diào)節(jié)板113具有與過濾器112相對應的中心開孔111′和濾液通道108″。注意每個濾液通道108″的外周緣部分的形狀是平的。薄膜過濾器112和體液流通過調(diào)節(jié)板110、113以所述方式堆疊，插入箱體100，全體加壓蓋上活板104，以使組裝件整齊地裝入箱體100，而圓環(huán)105在活板104和箱體100之間形成液密的密封。這樣形成的組裝件，就是血漿分離器1。由于活板104施加的壓力，薄膜過濾器112和體液流通過調(diào)節(jié)板110、113在濾液通道108、108′、108″的外周緣部分處依靠密封件109結(jié)合成整體，因此這些通道彼此相通。應該注意到，圖1(C)描繪的薄膜厚度、凸出部分的大小和各層之間的間距，是放大了的。
圖1(D)是表示加壓裝置19〔圖1(A)〕細節(jié)的截面放大圖。裝置中有一個形狀合適的基座211和一個能夠在軸向自由移動的加壓棒212。加壓棒212的頂部有一塊加壓板213，它能夠圍繞加壓棒的軸自由地轉(zhuǎn)動。一個框架形的夾具214附著在基座211上，它能隨著加壓板213同軸地轉(zhuǎn)動。夾具214能夠容納分離器1，容納的方式是使得分離器1的活板104緊靠加壓板213。夾具214有兩個夾具鎖扣機構215，因此夾具能以預定的相對于基座211的轉(zhuǎn)動位置固定在基座211上。
因而支承血漿分離器1的配置的特點是，加壓板213不僅能與加壓棒212一起沿棒的軸向移動，而且也能夠圍繞加壓棒的軸自由轉(zhuǎn)動，夾具214不僅能沿加壓棒212的軸向移動，而且也能夠隨加壓板213同軸地轉(zhuǎn)動，而夾具鎖扣機構215能使夾具214以預定的轉(zhuǎn)動位置固定在基座211上。
基座211可以由任何合適的材料構成，可以具有任何適當?shù)男螤?。例如，基?11可以具有圓柱形構型，由鑄鐵構成。加壓棒212安裝在基座211上，從基座上伸出，可以沿軸向自由地移動由夾具214夾住的活板104。在舉例說明的實施方案中，加壓棒212由基座211和附著在基座211上的軸承架216支承。轉(zhuǎn)動旋鈕217，可使加壓棒212沿軸向自由地移動，從而傳遞一個很大的軸向推力。在旋鈕217和加壓棒212之間插入一個直線運動機構，該機構用來將旋鈕217的水平運動轉(zhuǎn)變?yōu)榧訅喊?12的軸向運動。此機構可以是任何合適的結(jié)構，但在舉例說明的實施方案中，此機構包括一個與旋鈕217配接的蝸桿螺釘218，和一個與蝸桿螺釘218咬合的蝸桿219。加壓棒212與蝸桿219上的陰螺紋咬合，并通過滑動鍵或花鍵220由軸承架216(主要由基座211)支承，花鍵220防止了加壓棒212旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動旋鈕217，使蝸桿219和與它咬合的蝸桿螺釘218旋轉(zhuǎn)，蝸桿219轉(zhuǎn)動時與加壓棒212螺紋咬合。因為加壓棒是不可轉(zhuǎn)動的，它沿軸向自由移動。
應當注意到，軸承架216實質(zhì)上是基座211的一部分。旋鈕217轉(zhuǎn)動的程度由指示器221指示。
加壓板213裝在加壓棒212伸出的端部，可以圍繞加壓棒的軸轉(zhuǎn)動，并隨加壓棒一起沿軸向移動，因而對血漿分離器1的活板104施加壓力。
在舉例說明的實施方案中，加壓板213由圓盤部分213和裙板部分232構成，裙板部分232與圓盤部分連接，罩住了軸承架216的法蘭盤部分261。加壓板213以這樣一種方式牢靠地裝配在加壓棒212上，使得裙板部分232罩住牢靠地旋緊在加壓棒212上的軸承法蘭盤222上。
圍繞加壓板213的夾具214安裝在基座211上，要使得它能夠與加壓棒212一起同軸地轉(zhuǎn)動。夾具214有一個框架形結(jié)構，由框架部分241和艙蓋部分242構成，框架部分241在面向加壓板213的位置有一個空腔，用來接受血漿分離器1，艙蓋部分242用來封閉框架部分241的空腔。夾具214以這樣一種方式牢靠地夾持住分離器1的箱體100，使通向分離器容器的開孔面對加壓板213。
在舉例說明的實施方案中，夾具214的框架部分241由前面部分241a和一對側(cè)面部分241b構成。艙蓋部分242由加壓部分242a和臂架部分242b構成。艙蓋部分242可以相對于框架部分241打開和關閉，當關閉時，可以利用固定機構223鎖住。前面部分241a可以轉(zhuǎn)動地圍繞軸承架216的外周緣面裝配，并由基座211和軸承架216的法蘭盤261包圍。兩個側(cè)面部分241b從前面部分241a的兩端平行于加壓棒212的軸而延長，以便包圍加壓板213，每個側(cè)面部分241b有一個承受凸出部分243，分離器1就放置在上邊。艙蓋部分242的臂架部分242b與加壓部分242a整體成形，跨接在框架部分241的兩個側(cè)面部分241b上。臂架部分242b的一端用銷釘軸244樞軸式連接到一個側(cè)面部分241b的一端，使得臂架部分242b的另一端可以圍繞樞軸點擺動。臂架部分242b中有一個縫槽(圖中未示出)，它從上述另一端延伸到加壓部分242a的臂架部分242a的交接部分。在關閉狀態(tài)時，把固定機構223裝入縫槽，就把艙蓋部分242鎖住在前面部分241a上了。
固定機構223的一端331用銷釘224樞軸式地連接到側(cè)面部分241b上，而其另一端包含一個鎖扣部分332。在固定機構223裝入艙蓋部分242中加工成的縫槽內(nèi)之后，鎖扣部分332與臂架部分242b的可以打開的一端的側(cè)面從外邊緊靠接觸，以把艙蓋部分242鎖住在適當?shù)奈恢?。最好并作為例子，固定機構223有一個艙蓋鎖扣機構，用來維持臂架部分242b的可打開端和相應的側(cè)面部分241b之間的鎖定。
夾具鎖扣機構215有一個鎖定槽251，一個裝在銷釘桿252一端的鎖扣凸出部分251a，一個彈性元件253，以及一個鎖扣釋放桿254。鎖定槽251設在軸承架216的外周緣表面上(實質(zhì)上設在基座211的對著夾具214的位置)。銷釘桿252裝在夾具214中，它有鎖扣凸出部分251a、彈性元件253和鎖扣釋放桿254。銷釘桿252連結(jié)鎖扣釋放桿254，而銷釘桿252一端的鎖扣凸出物251a，在夾具214的規(guī)定轉(zhuǎn)動位置，由彈性元件彈入鎖定槽251而咬合。彈性元件253可以是任何合適的機構，如彈簧。
鎖扣釋放桿254應當裝在理想的位置，可以在徑向也就是在垂直于夾具214旋轉(zhuǎn)面的方向運轉(zhuǎn)。在舉例說明的實施方案中，鎖扣釋放桿254裝在側(cè)面部分241b的外表面上，其位置貼近基座211，并在中間點上由一個銷釘軸255樞軸式地支承，支承的方式是使得鎖扣釋放桿254的兩端都能夠向外擺動到與加壓棒的軸成直角。
銷釘桿252、彈性元件253和鎖扣釋放桿254均裝在兩個直徑相對的位置，也就是在夾具214的周圍相距180°的兩個位置。因此，當夾具214轉(zhuǎn)動180°以在一個包含加壓棒212的平面內(nèi)使兩個側(cè)面部分定位時，夾具214將自動地鎖住在基座211上。
為了保證加壓板213和夾具214的轉(zhuǎn)動，在軸承座216和夾具214之間裝了止推軸承226，而在軸承法蘭盤222和加壓板213之間安裝了止推軸承227。
在操作中，兩個夾具鎖扣機構215的鎖扣凸出部分251a中的任何一個，與鎖定槽251相嚙合，以把夾具214鎖住在基座211上，在這些條件下，夾具214的艙蓋部分242水平地打開，分離器1的體液入口101指向上，而分離器1通過夾具214的敞開口放入其中，使活板104面向加壓板213。隨后關上艙蓋部分242，將固定機構223裝入艙蓋部分242中加工成的縫槽，用艙蓋鎖扣機構將艙蓋部分鎖住為關閉狀態(tài)。
來回轉(zhuǎn)動旋鈕217，可使活板104上下移動。上下移動活板104，引起血漿分離器1中血流通過的截面積發(fā)生變化。在血漿分離器1中循環(huán)的血液是濃縮的，因此，無論何時當血漿從血液分離出來時，血液的粘度就升高。結(jié)果，血液在分離器1內(nèi)部的流動逐漸地變得較為困難了，壓力損失增加了，傳輸壓升高了。如果不制止，這會導致溶血作用，也就是會導致對血紅細胞的損害。因此，如果轉(zhuǎn)動旋鈕217而使活板104降低，血流通過的截面積就增大，由此減小分離器1內(nèi)部的壓力損失，并調(diào)節(jié)傳輸壓至一個規(guī)定的范圍內(nèi)，從而防止了溶血作用。血漿分離器1從而能夠從流入的血液中完全地分離出血漿來。
利用所說明實施方案的血漿分離方法用的血漿分離設備，濃縮了一次并匯集在儲血器8中的血液，通過再循環(huán)流路重新循環(huán)，在血液回流到人體的時間內(nèi)，由分離器1重新濃縮，因此即使當血液回流時血漿也是在采集的。這使得當血液回流時，分離能夠繼續(xù)進行而不需要中斷。
讓我們參考圖2(A)和2(B)來稍微更加詳細地描述這一過程。圖2(A)說明血液采集周期。輸血泵(P1)7正向轉(zhuǎn)動，從供血者抽血，把血液輸入循環(huán)流路。再循環(huán)泵(P2)3總是正向轉(zhuǎn)動，使血液通過血漿分離器(PS)1循環(huán)，血漿在該處分離出來，并貯存在血漿采集容器中，該容器在圖2(A)中沒有示出。從這一分離過程中形成的濃縮血液，從血漿分離器1流出，由于泵3的作用而流入循環(huán)流路。一些濃縮血液進入儲血器(R)8，其余的重新進入血漿分離器1的入口一側(cè)，而后與被分離器上游的輸血泵7從供血者身上引入的新鮮血液相混合。濃縮血液和新鮮血液的混合物受到血漿分離器1的血漿分離。而后重復上述步驟。
圖2(B)表示當預定量的血液已被引入系統(tǒng)時進行的血液回流周期。此處輸血泵7反向操作，使血細胞部分從再循環(huán)泵3和血漿分離器1的入口一側(cè)之間的點上向供血者回流。但是，如上所述，再循環(huán)泵3繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動。因此，在采集周期內(nèi)匯集在儲血器8中的濃縮血液現(xiàn)在正從儲血器退出，而由泵3引入循環(huán)流路。如上所述，這種濃縮血液的一部分由于輸血泵7的作用而回流到血漿分離器1上游的供血者那里去，其余部分進入血漿分離器1再次受到血漿分離，因而重新濃縮。于是可以理解，即使當血液正回流到供血者那兒去時，血液分離也仍在進行。
圖3是表示分離的血漿量和設備的操作時間之間的關系的圖形。曲線510代表用常規(guī)的半連續(xù)薄膜型血漿分離設備獲得的結(jié)果，曲線500表示用舉例說明的實施方案獲得的結(jié)果。曲線500表明，即使在血液回流期間，血液分離也仍然進行，因此效率比較高。曲線510表示，由于在血液回流期間分離暫時停止，要分離與曲線500相等的血漿量，需要更長的時間。
圖4說明本發(fā)明的血漿分離方法的一種實施方案的實驗裝置例子。在實驗中，使用了一個薄膜型血漿分離器1′，分離器中疊放了八層多孔膜，每層膜由孔徑為0.45微米的醋酸纖維素構成，形狀為環(huán)形，內(nèi)徑3.6厘米，外徑10厘米。薄膜的有效膜表面積為546.6平方厘米。包括分離器1′的總流路，配置如圖。應當注意到，薄膜型血漿分離器不限于平面薄膜型構造，因為也能夠利用空心纖維型血漿分離器。在錐形燒瓶20中準備三升新鮮牛血(血細胞比容42%)，用枸櫞酸-枸櫞酸鹽-葡萄糖作為抗凝劑，血液在37℃的水浴21中用攪拌器攪拌。含牛血的燒瓶20作為模擬供血者。在總流路內(nèi)部充滿生理鹽水溶液之后，使輸血泵7轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生60毫升/分的血液流動速率(QB)。同時，使再循環(huán)泵3轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生110毫升/分的血液流動速率(QR)。血漿分離立即開始，用量筒23接收分離出來的血漿，以測量積聚的血漿總量(V)。同時，在必要的時間內(nèi)用連接到空氣室5上的壓力計6測量血液流入壓力(P)，以0分鐘作為血液提取的起點。當提取的血液總量達到500毫升的數(shù)值時，輸血泵7就反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生60毫升/分的回流流動速率，而再循環(huán)泵3以更高的速度轉(zhuǎn)動，將血液流動速率提高到160毫升/分，從而使血液回流到燒瓶20。在血液回流的結(jié)尾，錐形燒瓶20重新裝入其量等于量筒23中采集的血漿量的生理鹽水24。重復上述過程，產(chǎn)生下面表1中顯示的實驗結(jié)果
表1中，采集/回流流速欄中的正號表示血液采集，而負號表示血液回流。
為比較起見，本發(fā)明人利用現(xiàn)時被認為最有效的連續(xù)分離方法，如圖4實驗中一樣地用三升混合了枸櫞酸-枸櫞酸鹽-葡萄糖的新鮮牛血，進行了一個血漿分離實驗。圖5中表示的實驗裝置所使用的血漿分離器1′，其規(guī)格特性與圖4實驗中利用的分離器1′相同。得到的結(jié)果示于表2。
在圖4和圖5的實驗中，分離器1中血流通過的截面積用加壓裝置控制，使得壓力不超過150毫米汞柱。
表1和表2的比較表明，使用舉例說明的實施方案的分離方法，500毫升的血漿能在少于26分鐘的時間內(nèi)采集，而使用圖5的連續(xù)分離方法。采集500毫升血漿要花費30分鐘。由此可以判斷，按照舉例說明的實施方案，從血液中分離血漿的效率比較高。
圖6(A)和圖6(B)是本發(fā)明的一種改型的方塊圖。在此處說明的配置中，儲血器8合并在再循環(huán)流路中。圖6(A)說明血液采集時的操作，圖6(B)表示血液回流時的操作。所得到的結(jié)果與圖2(A)和圖2(B)的配置所得到的結(jié)果相同。但是，使用圖2(A)和圖2(B)中顯示的裝置，濃縮血液藏在儲血器8中，使得儲血器8中血液的濃度大體上恒定。另一方面，使用圖6(A)和圖6(B)中顯示的裝置，儲血器8中的血液被連續(xù)地循環(huán)，在所有時間內(nèi)都在濃縮，因此儲血器內(nèi)部的血液濃度是變化的。
下面描述本發(fā)明的第二實施方案。圖7是實施本發(fā)明所述的血漿分離方法第二方案所用的血漿分離設備的流路圖，而圖8(A)和圖8(B)是說明實施血漿分離方法第二方案所用的血漿分離設備的血液采集和回流操作原理的方塊圖。與圖1(A)和圖1(B)中表示的部件相似的部件，用相同的參考符號標記。設備的第二方案包括一個位于再循環(huán)泵3和儲血器8之間管線中的三通閥門31，一個生理鹽水溶液容器32，一個連接在三通閥門31和生理鹽水溶液容器32之間的輸液裝置33。數(shù)字34表示供血者的前臂。與第一方案不同，從供血者來的血液直接引入儲血器8，而不是直接輸入血液循環(huán)流路。
在本發(fā)明第二實施方案的操作中，打開三通閥門，起動泵3，用從輸液裝置33引入的生理鹽水溶液32充滿總流路。其次，驅(qū)動輸血泵7，從插入供血者前臂34的靜脈中的針頭18采集血液。在針頭18和輸血泵7之間的管道中，可以裝備監(jiān)控從供血者采集血液狀況的負壓監(jiān)控器14和一個三通接頭35，而變換閥門15和以正比于輸血泵7操作速率的速率驅(qū)動泵9，可以使抗凝劑10或生理鹽水11與血液混合。依靠輸血泵7的操作而采集的全血，開始匯集在由柔軟的合成樹脂構成的儲血器8中。同時，再循環(huán)泵3被起動，因此，匯集在儲血器8中的血液通過空氣室5從血液入口4流入血漿分離器1。在分離器1內(nèi)分離的血漿，從濾液流出口50通過打開的閥門42流入再循環(huán)流路的管道，采集到血漿采集容器(采集袋)12中。
由于分離血漿而在分離器中形成的濃縮血液從血液出口2流出，回流到儲血器8，在那里與新采集的血液混合，而后依靠泵3，與新鮮血液一起重新從儲血器8輸入分離器1。重復這一過程能使血漿以連續(xù)的方式從血液中分離出來。儲血器8中血液的濃度，由壓力計6監(jiān)控。
當由于輸血泵7的運轉(zhuǎn)而從供血者采集預定量的血液的過程結(jié)束時，接通閥門15，使得可以由于泵9的運轉(zhuǎn)而將其量等于分離的血漿量的替換生理鹽水或葡萄糖11供給供血者。同時，輸血泵7反向轉(zhuǎn)動，使儲血器8中的血液回流到供血者。再循環(huán)泵3即使在血液回流期間也仍然繼續(xù)運轉(zhuǎn)，因此血漿分離器1繼續(xù)將血液濃縮到最終指標的濃度。一當濃縮血液已經(jīng)回流到供血者之后，輸血泵7重新正向轉(zhuǎn)動以開始從供血者采集新鮮血液，使得上述過程可以重復。
于是，如本發(fā)明第一方案中一樣，上述第二方案也使得儲血器8中的濃縮血液當血液回流時仍然受到濃縮，從而即使在過程的回流階段，也仍然能夠從濃縮血液分離血漿。因此，血漿分離量和設備操作時間之間的關系，與圖3中圖形所表示的相似，從而得到大致相同的效果，使得能夠高效率地采集血液。
下面描述的是表明第二方案血漿分離方法的實驗。裝置示于圖9。
在錐形燒瓶20中準備三升新鮮牛血(血細胞比容42%)，用枸櫞酸-枸櫞酸鹽-葡萄糖作為抗凝劑，血液用恒溫水浴21保持在37℃的溫度。同時，燒瓶20中的血液用攪拌棒22攪拌，因為靜止時血液會分離。其次，起動泵3，用最小量的必需生理鹽水溶液充滿總流路，使輸血泵7轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生60毫升/分的血液流動速率，并將血液引入儲血器8中。
同時，使用再循環(huán)泵3轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生150毫升/分的血液流動速率，將血液通過空氣室5引入薄膜型分離器1′，而后使血液從分離器1′回流到儲血器8，由此產(chǎn)生循環(huán)流動。在這一閉合流路充滿血液的同時，濾液口口50打開，將分離的血漿采集在量筒23中。用連接空氣室5的壓力計6監(jiān)控由泵3輸入分離器1′的血液的壓力。薄膜型血漿分離器1′由八層疊放的平面型多孔膜組成，每層膜由粒徑為0.45微米的醋酸纖維素構成，形狀為環(huán)形，內(nèi)徑3.6厘米，外徑10厘米。薄膜的有效膜表面積為546.6平方厘米。血漿分離器1′充入12毫升血液。為了保持過濾壓力恒定，分離器1′的結(jié)構要使得血液流通過的截面積隨壓力計6監(jiān)控的儲血器8中血液的濃度而變。分離器1′也可以配一種空心纖維型的薄膜構造，雖然并不用它。實驗結(jié)果示于表3。
操作時間欄代表在血液采集開始后立即起算的經(jīng)過時間。例如，表中表示500毫升血漿的分離時間為31分鐘。QB1表示輸血泵7的輸血速率，此處正號表示血液采集，負號表示血液回流。QB2表示由再循環(huán)泵3進行的血液流動速率。P表明，通過用壓力計6監(jiān)控血漿分離器1′入口處的壓力，可以控制血流通過的壓力，使它保持在大致恒定的數(shù)值。V代表分離的血漿總量，它表明，即使當血漿回流到供血者那里去的時候，分離也在進行。在血液回流時，與血漿分離量相等的生理鹽水24，被回流到燒瓶20去。從燒瓶20采集入儲血器8的最大血液量為500毫升。
為比較起見，本發(fā)明人用三升混合了枸櫞酸-枸櫞酸鹽-葡萄糖的新鮮牛血(血細胞比容40%)和圖9的薄膜型血漿分離器1′，做了一個血漿分離實驗。如圖10中所示，血漿用常規(guī)的連續(xù)過程分離。在燒瓶20中準備的牛血，在恒溫浴21中保持在37℃，并在燒瓶20中利用攪拌器22攪拌均勻。在采集流速為60毫升/分時，血液由輸血泵7通過空氣室5輸入分離器1′，分離的血漿由分離器1′的濾液流出口50采集到量筒23中。其量等于分離血漿量的生理鹽水51由泵52引入第二空氣室5′，在那里鹽水溶液與濃縮血液混合。生理鹽水和濃縮血液的混合物回流到燒瓶20，用分別連接空氣室5和5′的壓力計6和6′監(jiān)控分離器1′流入流出端上的壓力，而分離器1′內(nèi)部的液流通過壓力被調(diào)節(jié)到所產(chǎn)生的壓力損失與上述實驗中所得到的相似。實驗結(jié)果如表4所示。
操作時間欄代表從分離開始到結(jié)束或血液回流所經(jīng)過的時間。明確地說，表4表明，在37分鐘內(nèi)得到500毫升血漿，而結(jié)束包括血液回流在內(nèi)的全部操作需要38分鐘。
血液流速率是由泵7確立的速率，流入壓力和流出壓力是分別由壓力計6和6′測得的壓力，而分離的血漿量是由量筒23測得的總積聚量。
對表3和表4的比較清楚地表明，實施第二方案的血漿分離方法所用的血漿分離設備分離血漿的效率，比常規(guī)的連續(xù)分離方法更高。
圖11(A)和圖11(B)是表示圖7和圖8第二實施方案改型的方塊圖。此處從輸血泵7來的血液并不直接流入儲血器8。圖12(A)和圖12(B)是表示第二實施方案另一改型的方塊圖。此處儲血器8裝在再循環(huán)流路的外邊，從輸血泵7來的血液并不直接流入儲血器8。圖11和圖12中的(A)都說明血液采集期間的操作，而(B)都說明血液回流期間的操作。從圖11和圖12的裝置得到的效果，與圖8所示第二實施方案得到的效率相似。在圖8的情形下，從輸血泵7來的血液和從血漿分離器1來的濃縮血液，在儲血器8中混合，而在圖11和圖12中，只有從血漿分離器1來的濃縮血液流入儲血器8。
因為本發(fā)明可以作出許多顯然大不相同的實施方案而并不偏離發(fā)明的精神和范圍，所以可以理解，除了如附錄的專利權利要求
書所確定的以外，本發(fā)明并不限于特定的實施方案。
按照本發(fā)明以上所述，通過一種半連續(xù)的方法和設備從血液分離血漿，從而將固定量的血液重復地采集入儲血器并從儲血器回流出來，而不需要進行供血者或病人的體外連續(xù)循環(huán)。因此，不像常規(guī)的連續(xù)裝置方式那樣需要供血者或病人在兩個部位穿刺，而是只需要在一個部位穿刺就足夠了。因而，一位健康的供血者不需要冒外部循環(huán)的危險。而且，因為血漿分離即使在血液回流期間也仍然繼續(xù)進行，并且因為不需要如先有技術連續(xù)系統(tǒng)中那樣在低于最高性能的條件下操作分離器，與至今為止被認為效率最高的常規(guī)外部循環(huán)型連續(xù)分離系統(tǒng)相比，用一個同樣的血漿分離器，能夠得到相等或更高的分離效率。因此本發(fā)明能在更短的時間內(nèi)采集血液。
按照本發(fā)明的血漿分離方法，濃縮血液的血漿循環(huán)流路沿一個方向連續(xù)運轉(zhuǎn)，與血液通過輸血機構而進行的引入和排出無關。這意味著，血漿分離能夠連續(xù)進行而不中斷，使得能夠改善分離效率。此外，因為從血液引入周期到血液排出周期的轉(zhuǎn)換不存在停頓間歇，血漿分離的效率就更高了。
在本發(fā)明的血漿分離設備中，薄膜型血漿分離機構能夠使它的血流通過截面積變化。這使得即使當血液粘度變化時，也能抑制壓力損失的增加和穩(wěn)定傳輸壓，從而防止溶血作用。因為儲血器機構可以包括一個由柔軟的合成樹脂構成的密封袋，所以它能夠自動地適應壓力的變化。其次，因為引入和排出血液的輸血機構可以只包括一個可逆的滾子泵，所以設備費用能夠由于只需要使用一個滾子泵而降低。
本發(fā)明的血漿分離設備至少有兩個泵，一個用來驅(qū)動輸血機構，另一個用來驅(qū)動循環(huán)機構。這使得能夠獲得更高的血漿分離效率，因為血液的引入、排出和循環(huán)能夠同時進行。
權利要求
1.一種從血液中分離血漿的方法，其特征是包括的步驟為(a)通過輸血機構引入血液；(b)通過循環(huán)機構將引入的血液輸入薄膜型血漿分離機構，從而從引入的血液中分離血漿、分離去血漿的血液形成濃縮血漿；(c)將一部分由血漿分離機構形成的濃縮血液匯集在儲血器機構中；(d)將血漿分離機構出來的其余部分濃縮血液與利用輸血機構新引入的血液一起重新濃縮；(e)在通過輸血機構引入預定量血液的過程結(jié)束后，通過輸血機構排出血液；(f)通過循環(huán)機構使血液從儲血器機構出來流過血漿分離機構而循環(huán)，從而即使在步驟(e)中也能濃縮血液。
2.按照權利要求
1所述的方法，特征在于該方法中血液的濃縮沿一個方向連續(xù)進行，與血液通過輸血機構的引入和排出無關。
3.按照權利要求
1所述的方法，特征在于該方法中，當從血液引入周期轉(zhuǎn)變?yōu)檠号懦鲋芷跁r，血液通過輸血機構的引入的排出是不停歇地進行的。
4.一種從血液中分離血漿的方法，其特征是所包括的步驟為(a)通過輸血機構將血液引入儲血器，該儲血器適合于暫時地匯集引入的血液;(b)通過循環(huán)機構把血液從儲血器機構輸入薄膜型血漿分離機構，從而從引入儲血器的血液中分離血漿。分離去血漿的血液形成濃縮血液;(c)將一部分由血漿分離機構形成的濃縮血液匯集在儲血器機構中;(d)將血漿分離機構出來的其余部分濃縮血液與利用輸血機構新引入的血液一起重新濃縮;(e)在通過輸血機構引入預定量血液的過程結(jié)束后，通過輸血機構排出血液;(f)通過循環(huán)機構使血液從儲血器機構出來流過血漿分離機構而循環(huán)，從而即使在步驟(e)中也能濃縮血液。
5.按照權利要求
4所述的方法，其特征在于該方法中血液的濃縮沿一個方向連續(xù)進行，與血液通過輸血機構的引入和排出無關。
6.按照權利要求
4所述的方法，在該方法中，當從血液引入周期轉(zhuǎn)變?yōu)檠号懦鲋芷跁r，血液通過輸血機構的引入和排出是不停歇地進行的。
7.一種從血液中分離血漿的設備，其特征是它包括薄膜型血漿分離機構，用于從血液中分離血漿，分離去血漿的血液形成濃縮血液;血液循環(huán)流路，用于將由于上述血漿分離機構分離血漿而濃縮的血液回流到上述血漿分離機構;循環(huán)機構，用于使血液在上述血液循環(huán)流路內(nèi)循環(huán);儲血器機構，連續(xù)接到上述血液循環(huán)流路上;輸血機構，用于將血液引入上述儲血器機構和從上述儲血器機構排出血液。
8.按照權利要求
7所述的設備，其特征在于上述薄膜型血漿分離機構裝備了用于改變被限定的血流通過截面積的機構。
9.按照權利要求
7所述的設備，其特征在于上述儲血器機構包括一個由柔軟的合成樹脂構成的密封袋。
10.按照權利要求
7所述的設備，其特征在于上述輸血機構包括一個能正向和反向轉(zhuǎn)動的滾子泵。
11.按照權利要求
7所述的設備，其特征是還至少包括兩個泵，一個用于驅(qū)動上述輸血機構，另一個用于驅(qū)動上述循環(huán)機構。
12.按照權利要求
7所述的設備，其特征是還至少包括兩個含液體的容器和輸液機構，輸液機構在操作上與上述輸血機構連接，以選擇性地按預定比例將液體從上述含液體的容器輸送到上述輸血機構。
13.按照權利要求
12所述的設備，其特征是一個上述含液體容器中所含的液體為抗凝劑，在另一個上述含液體容器中所含的液體為替換液體，替換液體的量等于被分離血漿的量。
14.一種從血液中分離血漿的設備，其特征在于它包括薄膜型血漿分離機構，用于從血液中分離血漿，分離去血漿的血液形成濃縮血液;血液循環(huán)流路，用于將由于上述血漿分離機構分離血漿而濃縮的血液回流到上述血漿分離機構;循環(huán)機構，用于使血液在上述血液循環(huán)流路內(nèi)循環(huán);儲血器機構，設置在上述血液循環(huán)流路中;輸血機構，用于將血液引入上述儲血器機構和從上述儲血器機構排出血液。
15.按照權利要求
14所述的設備，其特征是上述薄膜型血漿分離機構裝備了用于改變被限定的血流通過截面積的機構。
16.按照權利要求
14所述的設備，其特征是上述儲血器機構包括一個由柔軟的合成樹脂構成的密封袋。
17.按照權利要求
14所述的設備，其特征是上述輸血機構包括一個能正向和反向轉(zhuǎn)動的滾子泵。
18.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于還至少包括兩個泵，一個用于驅(qū)動上述輸血機構，另一個用于驅(qū)動上述循環(huán)機構。
19.按照權利要求
14所述的設備，其特征在于還至少包括兩個含液體的容器和輸液機構，輸液機構在操作上與上述輸血機構連接，以選擇性地按預定比例將液體從上述含液體的容器輸送到上述輸血機構。
20.按照權利要求
19所述的設備，其特征是一個上述含液體容器中所含的液體為抗凝劑，在另一個上述含液體容器中所含的液體為替換液體，替換液體的量等于被分離血漿的量。
專利摘要
一種用于半連續(xù)地從血液中分離血漿的方法和設備，能夠周期性地從供血者采集血漿和將血液回流給它。血液通過循環(huán)機構輸入薄膜型血漿分離機構以分離血漿。一部分濃縮血液匯集于儲血器，其余部分與新引入血液混合再輸入血液分離機構。當供血者輸出預定量血液后，留于系統(tǒng)中的一部分血液通過輸血流路回流給供血者，其余部分再分離血漿和濃縮。因此在血液引入和回流兩個周期內(nèi)，都不停頓地進行血液的分離。
文檔編號A61M1/34GK85106641SQ85106641
公開日1987年3月25日 申請日期1985年9月3日
發(fā)明者渡邊正春, 大澤孝明 申請人:泰爾茂株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan