專利名稱：血液抽取和處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種血液抽取裝置和用于血液處理的方法?？梢詫⒀哼^濾并除去不需要的物質，可加入其它物質，或者可以對血液作其它處理，然后，例如在外科手術過程中，將血液注入患者體內。
對患者所作的血液抽取和處理，常規(guī)地是以處理患者自身血液或從其它人身上得到的血液，然后注入到患者體內的方式進行的?？梢詾橹委熌康牡膶ρ哼M行處理以除去多種血液成分。血液透析是除去腎功能衰竭患者血液中的代謝廢物的一種普遍使用的處理方法。來自患者的血液通過透析膜，該膜可除去這些廢物。然后，處理過的血液再返回患者體內。血漿除去法是一種類似的血液處理方法，它利用切線流動膜分離去掉血液中的血漿成分，如膽固醇，以治療各種各樣的疾病。要選擇膜孔的大小以便在切線或交叉流動分離機上去除不需要的血漿成分。血液濃縮器利用了允許水分擴散的具有非常小的孔或無孔的膜來去除過分稀釋的血液中的水分和電解液?？梢栽谝粋€儀器上對血液進行相似處理，該儀器利用生物化學反應來改變存在于血液中的生物成分，以此作為對某種特定疾病的治療。例如，可將酶涂在膜表面或固定的凝膠上，并且在玻璃試管內，通過這些涂酶表面的血漿循環(huán)，血液成分如膽紅素或酚鉍可被葡萄糖酸化或硫酸化。常規(guī)的血液處理要加入抗凝血劑以防止血液在體外時發(fā)生凝固。
可以在外科手術期間對血液進行處理，允許從創(chuàng)口或切口中流出的血液被重新注入患者體內。這被稱為手術中的自體輸血。這種處理可包括抗凝血和除去大于紅細胞的分子(從創(chuàng)口上脫落的碎屑或血塊)。該處理可包括去除血漿和被損傷的血液組織成分(即游離血漿血紅蛋白)，和抗凝血劑，可加入或不加入幫助去除血漿和代替某些丟失的液體的鹽沖洗液。
對于在血液返回患者體內之前對血液細胞的清洗技術和裝置已存在一段時間了。在這種技術中，利用離心機分批地分離和清洗紅細胞，且紅細胞在血液注入患者體內之前又重新懸浮在一種平衡鹽溶液中。這是一種相對緩慢的處理方法，這種裝置復雜且昂貴，并且需要相當?shù)募夹g才能操作。
最近，如在1986年12月23日授予Charles C.Reed和Denton A.Cooley的美國專利4，631，050中所公開的，利用一種自體輸血系統(tǒng)，其中離心機被一個超濾組件所代替。該裝置利用了一個接收腔，該腔有一個至少部分地連接到其內表面的半透膜。該腔被加壓以使在膜和液體間產生一個相當大的壓力差，并且小分子在壓力作用下脫離血液通過半透膜，而半透膜阻止了紅細胞通過。此后，清洗液被注入接收腔內以幫助除去血漿，且?guī)в幸恍┣逑匆旱难毎粡那恢腥〕?，重新注入患者體內。
美國專利4，631，050中的系統(tǒng)和方法具有若干問題。問題之一是形成了一個厚的紅細胞層，并存積在超濾膜上。這就需要在膜兩邊提供一個相對高的壓力以獲得任何切實可行的血漿去除率。這就限制了過濾速率。而且，當受到壓力差時，存積在膜上的紅細胞可能被破壞，進而，被回收重新注入患者體內的被破壞的紅細胞比例受到限制。更進一步講，美國專利4，631，050中的裝置利用了滾筒泵，它本身就會破壞紅細胞，所以仍會進一步降低重返患者體內的紅細胞比例。此外，沒有將清洗液和血液均勻混合以得到有效的清洗的手段。而且，清洗液是在任何超濾之前加入的，這就需要相對大量的清洗液來去除血漿。美國專利4，631，050的裝置僅提供分批加入的清洗液而不是連續(xù)加入清洗液，因此不能象需要的那樣有效的清洗。
在血漿去除法中，膜切線流動分離機已被作為離心分離的替換裝置用來從血液中去除血漿。1984年9月25日重新授予R.P.Popovich，J.W.Moncrief和G.D.Antwiler的美國專利Re.31，688公開了一種這樣的處理方法。這種處理方法還，例如，在1985年阿姆斯特丹由Y.Shiokawa和N.Inoue編緝的醫(yī)學摘錄一書的第70頁-77頁中，由M.Tamura和M.Kasai以“關于治療學中的血漿去除法的現(xiàn)代實踐”的題目發(fā)表，在同一書的第78-85頁，還由E.Yamazaki等人發(fā)表了同樣內容。然而，還不知道這種膜切線流動分離機在具有非常不同的問題的自體輸血中是還有用，也沒有用過。在血漿去除法中，需要有一個如來自血管的，始終如一的全血供應，且血流以相對恒定的速率流動。在自體輸血中，血液速率從零開始變到出現(xiàn)在血漿去除法中的速率許多倍，并可在手術過程中周期性地像這樣反復變化數(shù)次。還有，流過的不是全血，而是液體混合物，其中包括受到外傷的血液，血塊，碎屑，截留的氣體及類似物。切線流動離心機一般情況下不能夠處理這樣一種混合物，并且如果試圖利用血漿去除切線離心裝置分離這樣一種混合物的話，則裝置將可能會被損壞并/或阻塞。
現(xiàn)行的用于手術中自體輸血、血漿去除、血液濃縮、血液透析，和血液處理的系統(tǒng)一般具有若干問題。它們都是昂貴的并且需要受過訓練的操作人員，也需要許多時間來安裝和使用的復雜的電子機械系統(tǒng)。這些系統(tǒng)是手動的或半自動的，而不是全自動的。它們不具備固有的安全性，而是需要傳感器和安全保護裝置以及需要特別注意確保安全操作。血液處理經(jīng)常是在低于所希望的速率下進行。測量及混合抗凝血劑和血液一般是不充分的，這將導致不充分抗凝血和凝固或抗凝血過量，更多的抗凝血劑消耗，并需要在血液返回患者體內之前去掉這些過剩量(或所有抗凝血劑)。使用這些系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)保留的血液成分被破壞或過多地除去了希望保留的血液成分。希望重返患者體內的血液保留住接近100%的紅細胞和有效比例的血小板。
本發(fā)明，在某些實施例中，試圖使用所有上面提到的血液抽取和處理應用，而其它實施例則試圖使用在自體輸血中，并致力于克服一個或更多個上述裝置存在的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個特別適合于自體輸血的實施例，提供了一個血液抽取，過濾和分離裝置。一個過濾器，接收血細胞、血小板、血液及懸浮物的混合物，并去除多于血細胞的至少一部分懸浮物。該過濾器具有一個出口，最后得到的過濾后的混合物由此排出。一個主泵具有一個抽吸腔，該腔有一個用來接收已過濾的混合物的入口和一個泵出口，過濾后的混合物由此出口被抽出去。檢驗閥裝置位于該出口和泵入口之間，它的作用是防止由抽吸腔進入過濾器的流動和當過濾后的混合物未被抽出泵出口時，允許從過濾器出口到泵入口的流動。一個切線流動分離機有一個具有多孔膜的狹窄通道，多孔膜具有一個面向內的和一個面向外的表面，并沿著通道延伸，該通道直徑不大于約500微米。該通道沿分離機內部延伸到外部。傳送裝置的作用是將過濾后的混合物在一定壓力下從抽吸腔傳送到通道，該存在于通道中的壓力足以促使血液通過多孔膜，并以一個足以防止血細胞和血小板阻塞或通過多孔膜的流動速率流過通道。液體除去裝置的作用是除去向外的表面上的血液。膜外表面附近的壓力保持小于通道內的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的一個用于許多血液處理方法中的附加實施例，公開了一個血液抽取和液體輸入裝置。該裝置有一個具有一個抽吸副腔的主泵，該腔具有一個用來接收血液的泵入口和一個泵出口，所說的血液由此出口抽出，該主泵具有一個基本上是雙凹的主泵腔，該腔被一個主泵隔膜分為抽吸副腔和增壓副腔。一個血液傳送系統(tǒng)將血液傳送到泵入口。閥裝置存在于血液傳送系統(tǒng)和泵入口之間，用來(1)防止血液從抽吸副腔返流入血液傳遞系統(tǒng)和(2)當血液未被從泵出口中抽出時，允許血液從血液傳送系統(tǒng)流向泵入口。用于確定主要的抽吸腔是否基本上充滿的裝置。主泵增壓裝置用來根據(jù)主泵抽吸腔基本上充滿增加主泵增壓副腔的壓力，該壓力足以迫使基本上所有血液流出泵出口。一個液體輸入泵被設置用來將液體傳送到血液中。用于根據(jù)主泵抽吸的開始與結束分別起動和關閉液體輸入泵的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個用于許多血液處理方法的實施例，公開了一個血液抽取和處理裝置。該裝置包括一個剛性的主泵外殼，它具有一個限定了一個雙凹面腔的內壁結構。一個主要隔膜沿其周邊密封到該內壁結構上，主泵隔膜將腔體分為一個增壓副腔和一個沖程副腔。隔膜具有足以使其與內壁結構基本相吻合的形狀和尺寸以限定任何一個所說的副腔，并由具有足夠的彈性以允許其與內壁結構基本相吻合從而限定任何一個所說副腔的一種材料構成，因此，由于隔膜的移動與彈性，每個所說副腔的大小可在基本上為零的容積和基本上為所說腔的容積之間變化。內閥裝置用來將血液傳送到所說的沖程腔并防止回流。外閥裝置用來允許血液離開該沖程腔并防止回流。用于控制流出該沖程腔的血流速率的裝置。用于在受控的速率下給增壓副腔加壓的裝置，所加壓力足以促使隔膜基本上與內壁結構相吻合從而限定該沖程腔以便通過外閥裝置排出基本上所有的沖程副腔中的血液。用于在受控速率下給增壓副腔減壓的裝置，壓力足以促使隔膜與內壁結構基本上相吻合以限定該增壓副腔。用于測量沖程副腔已基本充滿的時間并當其基本充滿時啟動增壓裝置的裝置。還有用于處理流向或流出主泵的血液的裝置。
還根據(jù)本發(fā)明的另一個特別適用于自體輸血的實施例，公開了一種從血漿中分離血細胞的方法。一種健康血細胞、血小板、血漿、懸浮物和截留氣體的混合物被過濾并去除泡沫以除去至少一部分懸浮物和至少一部分截留氣體而形成一種去除泡沫的和過濾后的混合物。除去泡沫的和過濾后的混合物被從具有狹窄通道的切線流動離心機中抽出，該狹窄通道有一個具有一個向內的表面和一個向外的表面、并沿通道延伸的多孔膜，通道直徑不大于500微米。通道從分離機的內部向外部延伸。來自抽吸腔中的已過濾的混合物在存在于通道中的一定壓力下被傳送到通道，該壓力足以迫使血漿通過多孔膜并以一個足以防止血細胞和血小板阻塞或通過該多孔膜的流速流過通道。通過在膜的向外表面附近保持一定壓力，該壓力小于通道中的壓力，而將血漿從膜外表面除去。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的裝置與方法，當有切線流動離心機時，在其中膜的兩端以相對較低的壓力差進行工作。紅細胞和血小板不是存積在膜上，而是被不停地攪拌并沿著膜流動。這樣，當膜孔小于紅細胞和血小板時，流動性地防止了細胞在膜上的沉積以及防止同時發(fā)生的阻塞膜孔，和當膜孔大于紅細胞和血小板時，流動性地防止通過該膜。血漿加上紅細胞和血小板流過通道的速度應保持足夠高以使所需的切線流動維持足夠低，從而將紅細胞和血小板的損傷降低在最小限度?？梢约尤肭逑匆海虼讼♂屢河兄谌コ梢酝ㄟ^膜的血液物質。可以在血漿和紅細胞流過通道的全部時間內加入清洗液，以達到高效處理。
本發(fā)明的泵提供了以具有對血細胞和血小板的損傷最小的受控速率所進行的抽取，并用于多種血液處理應用中?？梢约尤肟鼓獎┤芤汉?或其它液體，例如清洗液，如一般的鹽水的稀釋液，治療試劑，診斷物質如對比劑等，加入的與待抽取的血量成正比從而確定了血液、抗凝血劑溶液、清洗液等的容積比。或者，血液可用其它方法處理，例如，利用血液透析法，血液濃縮法、血漿去除法、生物化學反應，或其它方法。該系統(tǒng)的實施例可以用于血液去除與存儲，手術中的自體輸血，或以往外科手術帶有血液返回的胸部血液引流。
通過參考附圖的圖示將會更好地理解本發(fā)明，附圖中，所有相同的號碼代替相同的部分，且其中

圖1用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種方法及裝置;
圖2用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的一個實施例;
圖3用圖解法表示了一個根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的一部分的實施例;
圖4用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的一部分的替換的實施例;
圖5用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的一部分的另一個替換的實施例;
圖6用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的一部分的另外一個替換的實施例;
圖7用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的一部分的再一個替換的實施例;和圖8用圖解法表示了仍是根據(jù)本發(fā)明的一個裝置的一部分的另一個替換的實施例。
圖1用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一個血液過濾和切線流動血細胞和血小板清洗裝置10。裝置10包括一個除泡沫和粗過濾部件11，其中包括一個帶有入口14的除泡器12，入口14的作用是接收一種待分離的健康血細胞、血小板、血液(包括血漿)，懸浮物和截留氣體的混合物。除泡器12能夠從混合物中除去至少一部分被截留的氣體，從而形成一種除去泡沫的混合物。這里使用的“截留氣體”一詞包括以氣泡和泡沫形式存在的氣體，加上可能由吸棒16在未抽取血液時吸進的大的氣塊。
待分離的健康血細胞、血小板、血液、懸浮物和截留氣體的混合物，一般利用位于入口14上部的從真空源18到除泡器12的真空，用吸棒16吸入的。真空源18在液面以上，即在除泡器12中與未充液體的腔19相通。因此，真空源18不會除去有效量的血細胞和血液，真空源18確實會除去至少一部分，通常大部分的截留氣體。
一個一般性地提供粗過濾以除去血塊和其它相對較大的分子的過濾器20，在該實施例中被表示為元件11的一部分，其作用是為了在除泡器12除泡過程中或之后從待分離的混合物中除去至少一部分(大分子部分)懸浮物，形成一種已過濾的混合物。還可設想，除泡可在過濾之后進行或過濾可在血液抽取之后進行，實際上，可以使用兩個過濾器，一個在血液抽取之前，另一個在血液抽取之后。
根據(jù)圖1所表示的該實施例，過濾器20和除泡器12都是單一的除泡和過濾元件11的一部分，盡管可以用獨立的元件代替。在操作時，待分離的健康血細胞、血小板、血液、懸浮物和截留氣體的混合物通過入口14進入除泡和過濾元件11，并且，在健康的血細胞、血小板、血液和懸浮物到達過濾器20的同時，截留氣體被真空源18從腔體19中抽走。在健康血細胞、血小板和血液，及一般為一部分(小于血紅細胞和小于血小板的那些碎屑)的懸浮物通過過濾器20、以用作如下所述的治療的同時，至少一部分懸浮物(大于血紅細胞的分子)存積在過濾器20上。
一個主泵24，有一個帶有一個泵入口28的沖程腔或抽取腔26。盡管圖1表示了活塞泵，且盡管這種泵在本發(fā)明的某些實施例中可以使用，但是隔膜式泵被優(yōu)選以將細胞和血小板的損傷降到最低限度，并允許該隔膜式泵作為一個廉價的一次性組件的一部分。設置泵入口28是為了接收除泡的和過濾的混合物。一個泵出口30與抽吸腔26相通，作為除泡和過濾后的混合物的出口。在除泡和過濾元件11的出口32和泵出口28之間，設置了一個閥34，如圖示的浮子檢驗閥，作為當除泡和過濾后的混合物沒有被抽出泵出口30時，防止血液從抽吸腔26返流向除泡和過濾元件11并允許血流從除泡和過濾元件出口32流向泵入口28的裝置。在實踐中，抽吸腔26充以由棒16吸入的一批血液和其它液體，這批液體被抽出抽吸腔26，然后，再將另一批血液收集在抽吸腔26中，等等。由于在一個操作過程中，血流速度有很大變化，泵24經(jīng)常會空載，即接收到一點或根本接收不到血液，并且只是偶然地進行抽吸。
一個切線流動分離機36構成了本發(fā)明的一個實施例的一個重要部分。切線流動分離機36有第一和第二分隔開的薄膜38和40，它們具有各自的向內的表面42和44及各自向外的表面46和48。對于含水的溶液，兩種薄膜都是可滲透的，且第二薄膜40將允許液體和小于紅細胞和血小板(血小板稍小于紅細胞)的懸浮物通過它。最好第二薄膜40的孔足夠小，以致于不允許紅細胞或血小板通過，因為，如果流動被中斷，則一些紅細胞和血小板就會通過膜孔，導致這些細胞和血小板的丟失。但是，孔也可以足夠大以允許紅細胞和血小板通過第二薄膜40，因為在流動期間，細胞和血小板被流動地防止了通過膜孔。向內的表面42和44限定了一個通過通道50的狹窄的流動，兩者間距不大于100個紅細胞直徑(不大于500微米)，最好不大于300微米，通道50從分離機入口52向出口54延伸?？梢栽谇芯€流動分離機36上使用若干個平行的或串行的這種通道50。通道50可以是，例如，具有多孔膜壁的一束空心纖維，或是多個由膜片制成的一般為平直的通道50。
通過導管56和閥57，如圖示的檢驗閥，二者一起作為傳送裝置，來自抽吸腔26的液體被通常以基本上為抽吸壓力P的壓力傳送到通道50，特別是傳送到分離機入口52。一個旁路閥59允許除泡的和經(jīng)過濾的血液返回到貯血袋80中，并基本上直接輸給患者而不必使用切線流分離機36或清洗操作。當待分離的血液相對較干凈和未被破壞時，可以用這種方式。而且，如果來自主泵24的血流速度超過了分離機36所能承受的血流速度，例如，如果在操作過程中有一段時間抽吸過量的話，旁路閥59會自動打開。這種情況可被流量計61探測到且閥59可以是一個被流量計驅動的電磁閥。旁路閥59和相連的導管也可以與本發(fā)明的其它實施例結合使用。
圖1還表示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的清洗液傳送裝置58。一個清洗液源60和一個清洗液泵62，其作用是在施于第一薄膜38的外表面46上的壓力P1作用下傳送清洗液，P1充分大于P，進而清洗液經(jīng)過第一薄膜38流入通道50。通常清洗液經(jīng)過第一薄膜38流入，并沿通道50的長度方向流動以提供連續(xù)的被分配的稀釋和清洗作用。
液體去除裝置，在該實施例中表示的導管64，廢液由此被除去，其作用是用來將血液混合物、非常小的物質(小于紅細胞和血小板)和來自第二薄膜40的向外的表面48的廢液除去。第二薄膜40的外表面48附近的壓力P1維持在小于壓力P。如需要，具有圖7所示特征的泵65可被包含在導管64中，以進一步控制血漿流速和壓力差P-P2。
壓差P1-P和P-P2應維持在使清洗液以所希望的速度通過第一膜薄38流入中央狹窄的貫通的通道50的水平上。薄膜38通常在其內表面42的全長上均勻地分配清洗液給正在流動的血液中。帶有清洗液的血液一般也是在第二薄膜的內表面44的全長上被除去，該內表面限定了中央狹窄貫通通道50。血液和清洗液在通道50內由于相對較高的血流速度而完全混合。與分離前加入清洗液相比較，這種加清洗液的方法的優(yōu)越性是相當多的。首先，當清洗液流過通道50時，不斷地稀釋血液，使得通道50內各部分的血粘度都降低了，結果血液去除速率更高。其次，伴隨血漿去除的順序的或連續(xù)的稀釋作用，導致了流速降低及清洗液的消耗，和更高效地去除不需要的成分(例如，小于紅細胞和血小板的懸浮物，同樣還有抗凝血劑)。
流過通道50的血液速度必須在一個范圍內，使得能夠實現(xiàn)一種流動方式，在這種方式中，第二薄膜40附近立即流動性地形成一個液體邊界層，這樣就流動性地防止了血細胞和血小板層積在多孔膜40上并將其阻塞。實際上，有可能使用具有大得足以使血細胞和或血小板通過的孔的一種多孔的第二薄膜40，而由于薄膜40附近的切線力的作用流動性地防止了血細胞和/或血小板的通過。從根本上說，液體流速V，必須維持在適當值，如所知的血漿去除法，以使細胞既不會阻塞也不會通過第二薄膜40的孔。因此，以所知的血漿去除法的方式，流動性地防止了細胞和血小板在第二膜40上的存積或通過該膜。這樣就增加了流過薄膜40的血漿量，并防止了細胞和血小板的損傷，或將這種損傷降到最小限度。血液液速不應過高，否則會發(fā)生有效地紅細胞和血小板損傷。一般情況下，流過通道50的血液流速V應在從約每分鐘50厘米至1000厘米的范圍內，最好在每分鐘200至500厘米范圍內?；谕ǖ乐睆綇募s100微米至250微米的前提下，更寬的范圍對應的切線速率為從約1000/秒至約2500/秒。
分離機血液貫通通道50內的紅細胞、白細胞和血小板與液體的完全混合增加了流動速率，在該速率下，可以通過降低薄膜40附近的這些細胞的常規(guī)濃度，將液體從多孔膜40上去除。這種混合部分地由高血流速度得到。利用血液貫通通道50中的壓力或流動的脈動，(這可例如通過利用的薄膜40(血漿一側)的外表面48附近產生脈動而產生)可提供輔助的混合。這種脈動可以替換地疊加在血液泵24的驅動氣體上、清洗液泵62上，血液貯存器169，清洗液貯存器175或廢液貯存器(未圖示)上。這可伴隨著，例如，使用一個循環(huán)電磁閥503(圖6)，為最佳混合提供一個特定頻率和壓力、流量或容量。流動控制閥或節(jié)流孔505，507可被調節(jié)或選擇而得到適當?shù)拿}動值。這些脈動可被用來改變從血液到血漿的壓力差，從而足以周期性地反向沖洗薄膜40。它們也可被用來移動薄膜40本身從而足以造成血液混合。
壓力P2一般接近大氣壓力，因為導管64通常僅通向廢液貯存器(未圖示)。然而，可以利用減低的壓力或甚至可利用高于大氣壓的壓力。重要的是P1要大于P，而P必須大于P2。一般壓力P要超過壓力P2約25毫米汞柱到約150毫米汞柱，最好為約50毫米汞柱至100毫米汞柱。一般壓差P1-P將落在從約1毫米汞柱至50毫米汞柱的范圍內，最好從約5毫米汞柱至25毫米汞柱?？梢岳孟鄬^低的壓差P-P2，由于細胞和血小板不會存積在或阻塞住第二薄膜40。
如圖7所示，一個廢液泵65可以被用來控制廢液的去除速率因此能控制壓力P2。圖7表示了一個圖2所示實施例的一種改進，其中廢液泵65接收從分離機136和236流出的廢液流出物(被由泵65產生的抽吸作用所控制)并排出廢液以待處理。然而廢液泵還可以與本發(fā)明的其它實施例一起使用，例如，當只有一個分離機36時。合適的廢液泵65可以是一種具有與圖2和圖3所示主泵124相同性質的隔膜式泵。但是，廢液泵65與主泵124是異步操作的，即當主泵124抽吸液體時，廢液泵65充滿液體，而當主泵124充滿液體時，廢液泵65正在通過一個出口線性檢驗閥抽吸廢液。如果需要，廢液泵65可以一個固定流動速率進行工作。這可以通過加入一個流量計621，一個壓力傳感器616，一個壓力源618，一個真空源614，適當?shù)某隹?11和619，電磁閥623和625及一個與圖3所示性質相同的控制器和定時器83以控制通向廢液泵65的加壓一側的導管612中的真空來實現(xiàn)。
圖8(結合圖2參看)表示了可被用來控制清洗液泵162工作的裝置。將所示的控制方案與圖7所示裝置結合起來用于控制廢液泵65工作，當輸入到主泵124的血細胞比容是一個小于給定百分比的選擇值(例如，在5%-40%范圍內)時，可協(xié)調地選擇兩泵162和65的抽吸容量以產生一個給定百分比的從分離機136、126輸出的細胞比容(通常大40%-60%范圍內)。對于清洗泵162的必要控制可通過加入一個流量計721，一個壓力傳感器716，一個壓力源718，一個真空源714，合適的出口711和719，電磁閥723和725及控制通向清洗泵162加壓一側的導管712中的壓力的控制器和定時器83來完成?？刂破骱投〞r器83可以適當?shù)乜刂瞥隹?19的大小在一個實施例中，由廢液泵65每次動作抽取的容量可以是一個固定量，而由清洗泵162每次動作抽取的容量可以是變化的，以提供一個所需要的輸出血細胞比容。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了抗凝血劑傳送裝置，在圖1所示實施例中為一個抗凝血劑源66，抗凝血劑由此處被一個抗凝血劑泵68以溶液的形式在吸棒16和入口14之間傳送到待分離的健康血細胞、血液、懸浮物及截留氣體的混合物中?？鼓獎┮胙b置是期望有的，因為沒有抗凝血劑，待分離的混合物可能會在血液抽取和處理系統(tǒng)中形成血塊。更進一步說，有必要提早加入抗凝劑以防止血液在通過連接吸棒的導管和過濾器20時發(fā)生凝固。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，清洗液泵62和抗凝血劑泵66隨著主泵24的抽取而產生動作，進而，由主泵24抽入的每一批血液都接收一個適當劑量的抗凝血劑和清洗液，這由圖1的虛線70以圖示表示出來。在圖1中，傳感器72感應主泵24的活塞的“滿載”位置。一般當當抽吸腔26完全充滿時，主泵24的動作開始。同時，抗凝血劑泵68和清洗泵62的抽吸腔69和63已被分別通過適當?shù)拈y71和73、分別來自液源66和60的液體完全充滿。泵62和68的動作一般是與主泵24的動作同時發(fā)生的。雖然被表示的是檢驗閥，但可以利用適當控制其開和閉的其它類型的閥。
當由吸棒16吸入的血液量很少時，希望有促使抗凝血劑流動的裝置。在這樣一個例子中，主泵24不是每次都動作，可以向吸入的血液中提供不太充足的抗凝血劑以防止血液在粗過濾元件11中凝固。這可以通過電子控制和定時器83來完成，它能夠以一個選擇好的速率促使抗凝血劑泵68動作，而與主泵24的動作無關。一般情況下，只有當主泵24在一段選擇的時間之后沒有動作時，抗凝血劑泵68才進行獨立的動作。電子控制和定時器83能夠被有效地用于對主泵124，清洗液泵62和廢液泵63的控制和定時。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例(例如，如圖2和圖3所示)，主泵124具有隔膜式泵的性質。這樣，與滾筒泵和活塞泵相比，能把細胞和血小板在抽取過程中的損傷降低到最低限度。隔膜式泵124包括一個剛性外殼100，它限定了一個雙凹面腔102，該腔被隔膜74分隔成為一個沖程開血液抽吸副腔26和一個增壓副腔104。當抽吸副腔26充滿，這一事實，例如，被一個壓力測量傳感器172(見圖3)被檢測到，當來自加壓氣源204(例如，一個空氣泵或氣缸)的空氣在增壓副腔104中以恒定速率流動時，該傳感器可檢測到其中的壓力值。如果壓力在一個選擇好的時間間隔內增加到閾值以上，這表明抽吸副腔26已充滿，加壓還要持續(xù)一段時間，以充分將所有血液從抽吸副腔26中抽出。如果增壓副腔104中的壓力未達到閾值，則在選擇好的時間間隔結束時不再繼續(xù)加壓。在一個時間延遲之后，再重復這一對過程直至達到閾值。
注意到，當抽取副腔26未充滿時，就達不到閾值，因為抽吸副腔26通過打開的浮子閥34(浮子35位于其閥座下面)與一個部分真空相通。當抽吸副腔26充滿液體時，浮子35向上浮動，頂住其閥座37，從而閉合。由于閥34的閉合，增壓副腔104中的壓力升高到閾值以上，達到進入血漿分離機36的壓力P。然后，將一種流體，例如空氣，抽入到增壓腔104中，持續(xù)抽入一段足夠的時間以排空抽吸到腔26。然后在圖2中，隔膜74受到向右的力，直到與雙凹面腔102的腔壁形狀相吻合。此時，主泵124的動作就完成了。
在抽取時間段結束時，來自除泡和過濾元件11的已除泡和過濾的混合物可以再次流過球閥34并開始重新注入抽吸腔26。浮子閥34的浮子35一般具有0.8至1.0的比重。這確保了，當抽吸腔26充滿時，浮子35將浮在液面頂部，并將關閉浮子閥34。還保證了，任何空氣和氣泡將不會具有足以使浮子閥34關閉的密度，進而空氣和氣泡將被上向從抽吸腔26中排出。
正如前面已敘述過的，主泵124的動作可是以在同一抽取時間間隔內(一個抽出動作)啟動清洗液泵162和抗凝血劑泵168的動作，因此，當壓力被引入到主泵124的增壓副腔104中時，在類似的隔膜式泵162和168中會發(fā)生同樣的作用。對于各種泵124，162和168啟動的控制，可以通過使用一個方便的電子控制/定時器83來完成，在接收到一個來自傳感器172的適當?shù)男盘枙r，如圖中用虛線85所表示的，該電子控制/定時器83打開電磁閥87，而使電磁閥89關閉。電磁閥87與一個氣壓源204相連，而電磁閥89與一個真空源91相連。由于閥87的閉合，閥89可被打開以將增壓副腔104抽空并如在圖2和圖3中將隔膜74向左拉。所示的各種不同的閥99是帶啟動裝置的或自動開啟的檢驗閥，它們以與泵對應的適當?shù)捻樞虼蜷_。這樣的閥可以是浮子閥，機械檢驗閥，電磁閥，或者是電動機械管的壓緊閥。
最好可包括流量控制裝置202，如流量控制閥或固定的節(jié)流孔，以便調節(jié)或控制流入增壓副腔104的空氣流動速率。這保證了被壓力傳感器172所感應到的氣壓是由增壓副腔104中的壓力所決定的，而不是由氣壓源204的壓力決定的。流量控制裝置202還部分地控制了流出抽吸腔26的血液流速。
參照圖3和圖7，電子控制和定時器83能夠提供電子定時功能，將電磁閥87、89、623，和625打開和關閉。當主泵124(圖3中的)充滿血流時，電子控制和定時器83能夠將電磁閥87打開，并把氣壓加在主泵124上。這就開始了血液的排放。源氣壓可相對高一些(5到15帕斯卡)而且流量控制孔202相對小些，以便于由空氣流過孔202而產生的壓差明顯地大于由通過主泵外流檢驗閥的血液、由流過分離機136，236的血液和由于血液袋的高度所產生的壓差。
所有的血流壓差一般地在約0.5帕至3帕范圍內，這依賴于隨血液的血細胞比容而變化的血液粘度。內部血液血細胞比容是5-40%(紅細胞占全部抽取血液的容量百分比)范圍內的任何標稱值。由于空氣流動壓差占主導作用，則從主泵24排放出全部血液所需的時間幾乎不隨血液血細胞比容而變化，這就是目的之所在。這個時間等于主泵(動作)容積除以空氣流動速率。血液容積的改變與空氣容積的改變是相等的。電子定時的排放(抽吸)時間末期和血液充盈時間初期在時間上被設置稍長于計算得到的時間間隔從而達到排空，以便確保主泵24完全排放。所希望的通過血漿分離機136，236的恒定流量狀態(tài)接近于具有一個長的排放時間和一個短的充滿時間。例如，對于一個20秒的全部循環(huán)時間，實際排放時間可以約為16秒，而定時的時間為17秒排放和3秒充滿。根據(jù)這個操作方案，實際排放占總(循環(huán))時間的80%，或盡可能地接近實際可行的時間的約100%，且接近到足以有效地利用血漿分離機136、236。電子控制和定時器83設置的充盈時間足夠長(稍長于實際充滿時間)以保證總是完全充滿。實際充滿時間由充滿的真空值充滿的針閥或節(jié)流孔所控制。
借助于開始加壓排放，主泵124來檢測充滿。電子控制和定時器83檢查通往主泵124的空氣驅動管線上的壓力升高情況。該氣壓實際上與血壓相同，因為在彈性隔膜74兩端(當主泵124充滿或排空時，它未被其外殼所支持)沒有壓力差。如果主泵124未充滿血液，浮子閥34將不會關閉，且當排放加壓開始以后，在一段選擇時間內，例如，一秒，檢測時，壓力將不會上升到高于儲存器真空值。當排放加壓結束時，有一段用來充滿的例如2秒鐘的時間延遲，然后排放加壓再次開始。當主泵124充滿血液時，排放的開始關閉了浮子閥，而且空氣驅動壓升到高于一個“排放閾值”壓(約+10毫米汞柱)。當超過這“閾值”壓時，電子控制和定時器83不會中止排放，而是繼續(xù)排放一段時間(即，17秒的總時間)。
當主泵排放完成時，驅動氣壓升高，且隔膜緊貼著剛性泵外殼。一個“最大壓力閾值”被設置(或許為4帕)，達到此值時，排放立即中止并且充滿開始。但不會開始一個新的排放循環(huán)直到過了整個循環(huán)時間(即20秒)之后。
該最大壓力排放中止避免了主泵124受到高壓影響，并指示驅動器邏輯線路，血液排放已全部完成。如果到了定時的排放末期而沒有最大壓力閾值信號或中止，則這表示還沒有完成全部排放并給使用者一個(錯誤操作)警告。這對于操縱血液泵使其總是完全充滿或完全排空是有利的。
清洗泵62的操作與主泵124相同，只是清洗泵62的排放僅當主泵124的排放繼續(xù)時才繼續(xù)，即當主泵124充滿時才繼續(xù)進行。兩個泵在同時開始排放，檢測并觀察各個泵是否在同時充滿，并同時開始充滿。清洗泵流量是如下所述可變的。清洗泵62總是完全充滿，但不完全排空。
廢液泵65與主泵124同時啟動，但其充滿持續(xù)時間是主泵124的排放持續(xù)時間，而其排放時間是主泵124的充滿時間。沒有檢測脈沖來確定廢液泵是否充滿。它總是被完全排空，但不完全充滿。
基本的控制原理就是保持主泵124在一個平均流速，從而將廢液泵65保持在一個平均流速，并且改變清洗液泵62的流速以得到一個依賴于內部血液血細胞比容(是電子控制和定時器83從由壓力換能器172所測得的主泵124的驅動壓力值中確定的)并且產生一個35%-65%(標稱50%)的外部比容的流速。
如果，例如，主泵124的流速為一個250毫升/分的平均值，則廢液泵65的流速在未加入清洗液的5%的內部血細胞比容的條件下，被選擇給出一個4%的輸出血細胞比容。這等于除去了92%未加入任何清洗液時最初存在的血漿。只要外部血細胞比容維持在所希望的35%至65%范圍內，甚至清洗液流量的一個大的偏差也是可以允許的。
以剛才所述方式所進行的操作提供了一個與內部血細胞比容(如在5%至40%范圍內)和血源(快速抽取且相對未損傷的;與骨屑和脂肪混合的;或高度溶血的;)無關的基本恒定的外部血液血細胞比容(如在40%-60%范圍內);清洗液的加入得到了90%或高于90%的血漿去除效率;血漿分離機136、236的最小表面區(qū)域;并且保持血液的高質量(由泵和分離機引起的溶血低;血小板的高回收率)。
可以替換地使用一個儲液器169，例如，一個隔膜儲液器，來貯存由主泵124排出的一些血液，以便提供一個額外的容量以應付手術過程中周期性出現(xiàn)的很高的血液流速。而且，在由主泵124抽入的每一批血液之間，即，當主泵124未動作的那段時間期間，可以保持一個相對恒定的通過切線分離機136的流速。通過利用來自氣壓源171中的加壓氣體，儲液器169可被起動而推動血液通過切線分離機136，全部參見圖2。對于抗凝血劑和清洗液，可分別利用類似的儲液器173和175，并分別利用氣壓源177和179，注意所有的氣壓源都可與一個單個的泵或源相聯(lián)，所有的真空源也如此。
使用一個隔膜式泵是特別有利的，因為這樣一個泵對于由這種泵抽入的任何紅細胞和血小板來說，確實只有極小的損傷，而且它結構簡單且便宜，進而可以是一種例如由透明塑料制成的一次性元件。一次性泵具有，與已有使用相比，不會包含病毒、細菌等優(yōu)點。讓清洗泵162和抗凝血劑泵168也是隔膜式泵是方便的，因為這樣可使與測量加入到從創(chuàng)口回收的血液中的抗凝血劑一起進行的協(xié)調操作很容易進行(利用氣動驅動)，該抗凝血劑的量與被主泵124抽吸的血液量成比例。同樣，被清洗液泵162抽吸的清洗液量與被主泵124抽吸的溶液量成比例，進而供給適當劑量的清洗液。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，主泵124的隔膜74(和，如存在的話，一般清洗液泵162和抗凝血劑泵168的隔膜)在其周邊93與內壁結構密封以限定腔102，并且所具有的形狀和大小足以基本上與內壁結構相吻合，而不被拉長或擴展，沿著隔膜74的適當一側，限定每個副腔104和26。因此，在增壓腔104的加壓過程中，隔膜74不必彈性地拉伸且不必彈性地擴展但必須在其移動過程中能產生變形。隔膜74的材料可以是彈性塑料(例如增塑的乙烯樹酯)，彈性橡膠(例如，聚氨酯，硅橡膠)或任何所希望的材料，只要它能滿足上述需要并不會對血細胞和血小板產生有害影即可。
圖2還表示了在將重新懸浮的血細胞重新入到患者體內之前，使用一種最佳小栓塞過濾器78。一般將使用一種彈性血液袋80，以便提供一個相對恒定的壓力差并控制將重新懸浮的血細胞和血小板引入患者體內的速度。
圖2表示一個用在本發(fā)明的特定實施例中的一個切線分離機136，它不同于圖1的切線流動分離機36。切線流動分離機136具有一個一般可與切線流動分離機136外壁同軸的管狀膜140，小于紅細胞和血小板的血漿和懸浮物將由此通過，而只要流動開始，紅細胞和血小板將不會由此通過。例如，穿過膜140的孔可以小于約5微米，近似一個紅細胞(和一個血小板)的直徑。也可以使用大得足以允許紅細胞和血小板通過的孔，而利用流速來防止這種通過。
在圖2的實施例中，清洗液不是通過膜加入的。清洗液可以，但不是必須的，從切線流動分離機136的進液端(例如通過管線181)和/或其中心(例如通過管線183)加入，全部如圖示。如果不加清洗液，分離機136只去除血漿和小的碎屑。這就提供了一種可以更有效地清洗細胞和血小板或不用清洗就可以返送回患者體內的被濃縮的紅細胞和血小板溶液。如果需要外加的液體，清洗液可以在分離機136的出液端加入(例如，通過管線185)。
如果需要，一個附加的分離機236可以加在分離機136的出液端。該附加的分離機236可以既具有分離機36也具有分離機136的性質，并可以被包含在與分離機136同樣的外殼或結構中。150可以是若干個通道，例如，在具有多孔膜壁的一束空心圓筒狀纖維中，或者是若干個由膜片制成的平直通道。適當?shù)拈y99，如圖2中所示，可以控制并引導所需的液流。
通過管線183或者如果還使用分離機236的話，通過管線185加入清洗液有個主要的好處就是在液體去除后得到稀釋液，而結果得到的分離液除去了更多的進入到分離機136的血液中的原始液體。這與需要在入口引入分離機136的清洗液量比較，允許使用更少量的清洗液就能使原始血液的減少量百分比相同。
圖4表示了用來測量抽吸副腔26已充滿的時間一個替換的方法。在圖4的實施例中，任何單向閥都可被用作檢驗閥234，即，不必一定是一個浮子閥。增壓副腔304有一個例如，通過一個限定流量的節(jié)流孔308，與大氣相通的口306。當隔膜374阻塞了入口310，306，或把二者都堵上時，空氣不能通過口306向內流入增壓副腔304并由那里通過流量控制閥或節(jié)流孔311進入一個與一個帶有入口310的真空源314相通的管腔312。因此，管腔312中的壓力向著真空源314產生的壓力下降。一個壓力換能器316檢測管腔312中的壓力，并且當壓力達到一個(低)壓力閾值時，就開始把加壓氣體通過一個節(jié)流孔319，從一個壓力氣源318在一個事先選擇好的時間段內引入到增壓副腔304內。節(jié)流孔308充分限制了向外的流量以便于隔膜可從抽吸副腔26中排放出所有血液或者可利用一個單向閥99來防止當304被增壓時，氣體流出口306。
當血液被吸棒16吸入時，希望血流與一個持續(xù)的抗凝血劑流以需要的抗凝血劑與血液的比例相混合。如圖5所示的本發(fā)明的一個實施例可被用來完成這一操作。兩個氣體驅動隔膜式泵468A，468B被來用抽吸抗凝血劑。這些泵改變抗凝血劑排放以提供恒定或近似恒定的流量。這些泵的來自抗凝血劑源466的抗凝血劑充滿和排放時間則必須近似相等。兩個泵的全部排放時間基本上與由主泵(圖5未示出)抽入的一批血液的整個循環(huán)時間(排放加充滿)基本上相等。當主泵排放時，抗凝血劑泵開始排放。只要主泵排放，每一個抗凝血劑泵468A，468B各自先后排放一段單獨時間。然后，當血液被抽吸時，抗凝血劑泵468A，468B產生一個持續(xù)的抗凝血劑流動?？鼓獎┍?68A與主泵的血液抽吸同時開始。這是在電子控制和定時器483的控制下實現(xiàn)的。最初，電磁閥403和407是打開的，而401和405是關閉的。當主泵開始動作時，它的動作閥407關閉，閥401打開。當抗凝血劑泵468A在時間t1排空時，則電子控制和定時器483關閉閥401并打開閥407，關閉閥403并打開閥405。在時間t2。當泵468B排空時，閥轉回到它們的最初狀態(tài)。在時間t2，主泵已完成了一個全部的動作循環(huán)(已傳送了一批血液并已重新充滿)，并且充滿準備再次動作。主泵總的血液抽吸流速(在動作期間的抽吸量與充滿期間的零流量的平均值)近似等同于如由吸棒的設計和真空度確定的在吸棒16處的血液抽吸速率。這樣可以比以在血液抽吸期間向血液提供恒定比例的抗凝血劑方式加入圖2所示儲液器173更好地工作。
根據(jù)本發(fā)明的一種自體輸血方法，一種健康的血細胞、血小板、血液，懸浮物和截留氣體的混合物被從患者身上提取出來。該混合物被去泡以除去截留氣體并被過濾以除去至少一部分懸浮物。得到的過濾后混合物進入主泵24的抽吸腔26中，并當抽吸腔26充滿之后，在壓力作用下被從主抽吸腔26中抽出。這就防止了從抽吸腔26向過濾裝置的反向流動。每當過濾后的混合物未被從泵出口30中抽出時，允許從過濾裝置向泵入口的流動。過濾后混合物通過切線流動分離機36，136或236中的既可是一對膜38、40之間，也可沿膜140(如可能的情況)的一個狹窄通道50、150中被抽出，通道50，150的高度不高于500微米。來自抽吸腔26或126的過濾后的混合物在通道50，150中的壓力下被送至通道50，150，該壓力足以迫使血液和小的碎屑通過膜40或140排出，并且該混合物以一個足以防止血細胞阻塞或能通過多孔膜40或140的流動速率流過通道50，150。
在使用分離機36的情況下，清洗液橫向流入通道50的狹窄液流。血液和清洗液被從第二薄膜40的向外表面去除。在具有前面所公開的尺寸大小的薄膜的兩端維持一定的壓力差。在分離機136被單獨使用或與一個或更多個附加的分離機236結合使用的情況下，清洗液既可以不加，也可以在分離機之前，之中或之后與血液混合，或者在這些位置的任意組合處混合。
本發(fā)明提供了一種血液抽吸和處理系統(tǒng)10，其中的實施例可被用于手術中的自體輸血，血漿去除、血液透析，血液濃縮和其它治病的和/或診斷的血液處理應用中。該系統(tǒng)可提供血液過濾，血漿分離，用于血漿去除和置換的被計量的抗凝血劑傳送和被計量的清洗液的傳送。
雖然本發(fā)明已被結合其特定的實施例加以描述，但可以理解，它可以更進一步的改進，而且這種應用試用圖來包羅本發(fā)明的任何改變，應用或修改，這些改變，應用或修改一般是按照本發(fā)明的原理，并包括這樣一些偏離本發(fā)明的內容，這些偏離都在與本發(fā)明有關的技術領域中的公知的或常規(guī)的做法范圍內，并且可以被應用于在此之前公開的一些基本技術特征中，而且會落在本發(fā)明的范圍及附注的權利要求限定的范圍之內。
權利要求
1.一種血液過濾、抽吸和切線流動分離裝置，包括一個被連接用來接收來自患者的血細胞，血小板，血液和懸浮物的混合物并能夠去除至少一部分大于血細胞的所說的懸浮物，從而形成一種過濾后的混合物的過濾器，所說過濾器具有一個出口，過濾后的混合物由此排出；一個帶有抽吸腔的主泵，該腔具有一個設置用來接收所說過濾后混合物的泵入口和一個泵出口，所說過濾后的混合物由此抽出；位于所說過濾器出口和所說泵入口之間的閥裝置，用于(1)防止血液由吸腔返流到所說過濾器和(2)當所說的過濾后混合物沒有被抽出所說泵出口時，允許血液從所說過濾器出口流向所說泵入口；一個切線流動分離機，具有一個多孔膜的狹窄通道，該薄膜具有一個向內的和一個向外的表面，并沿所說通道延伸，所說通道直徑不大于500微米，所說通道從一個分離機入口向一個分離機出口延伸；傳送裝置，用來將所說的過濾后混合物從所說抽吸腔傳送到所說分離機入口以在所說通道中提供一個足以使血液通過所說多孔膜的壓力和一個足以防止所說血細胞和血小板阻塞或通過所說多孔膜的流過所說通道的流速；液體去除裝置，用于將血液與所說薄膜的所說外表面相分離，所說第二薄膜的所說外表面附近的壓力小于所說通道中的壓力；及用來將血細胞和血小板從所說分離機出口重新送回患者體內的裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括一個除泡器，具有一個入口，用來接收一種待分離的所說血細胞、血小板、血液、懸浮物和截留氣體的混合物，所說除泡器適于從所說混合物中除去至少一部分所說截留氣體，所說除泡器被聯(lián)接用來將所說混合物傳送到所說的過濾器。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種裝置，其中所說主泵是一個隔膜式泵。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種裝置，其中所說的主隔膜式泵包括一個被一個隔膜分隔為一個抽吸副腔和一個增壓副腔的大體上雙凹面的腔，所說隔膜是可移動的，限定所說抽吸副腔基本上等于所說雙凹面腔的內容積;并進一步包括用于給所說增壓副腔加以足夠壓力以迫使所說過濾后混合物排出所說泵出口的裝置。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種裝置，進一步包括設置一個抗凝血劑泵以便在所說待分離混合物進入除泡器之前將抗凝血劑傳送到所說待分離混合物中。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種裝置，進一步包括用于隨所說主泵抽吸的啟動和關閉分別啟動和關閉所說抗凝血劑泵的裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種裝置，其中所說的抗凝血劑泵是一個抗凝血隔膜式泵。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種裝置，進一步包括用于將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種裝置，其中所說的清洗液傳送裝置是一個清洗液泵。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種裝置，進一步包括用于隨著所說主泵抽吸的啟動和關閉而分別啟動和關閉所說清洗液泵的裝置。
11.根據(jù)權利要求10所述的一種裝置，其中所說的清洗液泵是一個清洗液隔膜式泵。
12.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括用于將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
13.根據(jù)權利要求12所述的一種裝置，其中所說的清洗液傳送裝置是一個清洗液泵。
14.根據(jù)權利要求13所述的一種裝置，進一步包括用于隨著所說主泵抽吸作用的啟動與關閉而分別啟動和關閉所說清洗液泵的裝置。
15.根據(jù)權利要求14所述的一種裝置，其中所說清洗液泵是一個清洗液隔膜式泵。
16.根據(jù)權利要求15所述的一種裝置，其中所說的主泵是一個主隔膜式泵。
17.根據(jù)權利要求16所述的一種裝置，其中所說液體去除裝置包括一個廢液泵。
18.根據(jù)權利要求17所述的一種裝置，進一步包括用來控制所說主泵的抽吸時間大于其充液時間的裝置;及用來控制廢液泵使其具有與所說主泵的抽吸時間相對應的充滿時間和具有與主泵充滿時間相對應的抽吸時間的裝置。
19.根據(jù)權利要求18所述的一種裝置，其中所說的清洗液和泵及所說的廢液泵的抽吸容量要協(xié)調一致地選擇以便當輸入到主泵的血細胞比容是一個小于一個給定百分比的選擇值時，產生一個由分離機輸出的該給定百分比的血細胞比容。
20.根據(jù)權利要求19所述的一種裝置，其中所說的給定百分比在從約40%至約60%的范圍內，且所說的選擇值在從約5%至約40%的范圍內。
21.根據(jù)權利要求19所述的一種裝置，其中所說的廢液泵抽吸容量是固定的，且所說的清洗液抽吸容量是變化的，從而提供一個從分離機輸出的給定百分比的血細胞比容。
22.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，其中在所說通道中的壓力超過第二膜外表面附近的壓力從約25毫米汞柱至150毫米汞柱。
23.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，其中所說的閥裝置是一個浮子閥。
24.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括用來從靠近患者的位置收集血液并將所說血液送到所說入口的血液收集裝置。
25.根據(jù)權利要求24所述的一種裝置，其中所說的除泡器和所說的過濾器被組合為一個單獨的除泡和過濾元件;所說元件包括一個具有一個上部無液體充滿區(qū)域的上腔室;及其中所說的血液收集裝置包括一個將所說的待分離混合物傳送到所說的除泡器的導管和用于部分地排空所說的上部區(qū)域，使其中的壓力低于周圍大氣壓力的真空裝置。
26.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括設置了一個抗凝血劑泵，用來在將所說血液引入所說過濾器之前把抗凝血劑送到所說的血液中。
27.根據(jù)權利要求26所述的一種裝置，進一步包括用于隨著所說主泵抽吸的開始與中止分別啟動和中止所說抗凝血劑泵的裝置。
28.根據(jù)權利要求27所述的一種裝置，其中所說的抗凝血劑泵是一個抗凝血劑隔膜式泵。
29.根據(jù)權利要求28所述的一種裝置，進一步包括用于將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
30.根據(jù)權利要求29所述的一種裝置，其中所說的清洗液傳送裝置是一個清洗液泵。
31.根據(jù)權利要求30所述的一種裝置，進一步包括用于隨著所說主泵抽吸作用的開始與結束分別啟動和中止所說清洗液泵的裝置。
32.根據(jù)權利要求31所述的一種裝置，其中所說的清洗泵是一個清洗液隔膜式泵。
33.根據(jù)權利要求26所述的一種裝置，進一步包括用于貯存排出抗凝血劑泵的一部分抗凝血劑的抗凝血劑泵存儲裝置;和抗凝血劑計量裝置，用于在所說的抗凝血劑泵尚未將抗凝血劑傳送到所說的待分離混合物之前，計量傳送給所說的待分離混合物的所說抗凝血劑的所說部分。
34.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，其中所說的切線流動分離機包括一個具有一個向內的表面和一個向外的表面并沿所說通道延伸的附加的水溶液可滲透薄膜;及進一步包括清洗液傳送裝置，用來以一個足夠高的壓力將清洗液傳送到所說附加薄膜的外表面，進而所說清洗液通過薄膜并進入所說通道。
35.根據(jù)權利要求34所述的一種裝置，其中所說的清洗液傳送裝置是一個清洗液泵。
36.根據(jù)權利要求35所述的一種裝置，進一步包括用來隨著主泵抽吸作用的開始與結束分別啟動和中止清洗液泵的裝置。
37.根據(jù)權利要求1所述的一種，進一步包括主泵存儲裝置，用來貯存由所說泵出口排出的一部分過濾后混合物;及過濾后混合物計量裝置，用來在所說主泵尚未將所說過濾后混合物抽出所說泵出口時，計量到達所說通道的所說部分的所說過濾后混合物。
38.根據(jù)權利要求37所述的一種裝置，進一步包括一個抗凝血劑泵，被設置用來在將所說待分離混合物引入所說除泡器之前，將抗凝血劑傳送給所說混合物。
39.根據(jù)權利要求38所述的一種裝置，進一步包括用來貯存排出所說抗凝血劑泵的一部分抗凝血劑的抗凝血劑泵存儲裝置;和抗凝血劑計量裝置，用來在所說抗凝血劑泵尚未將所抗凝血劑傳送給所說待分離混合物時，計量傳送給所說待分離混合物的所說部分的所說抗凝血劑。
40.根據(jù)權利要求39所述的一種裝置，進一步包括用來將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
41.根據(jù)權利要求40所述的一種裝置，進一步包括用來貯存來自所說清洗液傳送裝置的一部分清洗液的清洗液存儲裝置;和清洗液計量裝置，用來在所說清洗液傳送到所說通道時，計量將要送到所說通道的所說部分的所說清洗液。
42.根據(jù)權利要求37所述的一種部分，進一步包括用來將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
43.根據(jù)權利要求42所述的一種裝置，進一步包括用來貯存來自所說清洗液傳送裝置的一部分清洗液的清洗液存儲裝置;和清洗液計量裝置，用來在所說清洗液傳送裝置尚未將清洗液傳送到所說通道時，計量將要傳送到所說通道的所說部分的所說清洗液。
44.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括用于將清洗液傳送到所說通道的清洗液傳送裝置。
45.根據(jù)權利要求44所述的一種裝置，進一步包括用來貯存所說部分的來自所說清洗液傳送裝置的所說清洗液的清洗液存儲裝置;和清洗液計量裝置，用來在所說清洗液傳送裝置尚未將清洗液傳送到所說通道之時，計量所說部分的將要傳送到所說通道的所說清洗液。
46.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括旁路裝置，用來隨著來自所說泵出口的流速超過所說切線流動分離機所能承受的流量，旁路所說切線流動分離機周圍的、排出所說泵出口的過濾后混合物。
47.根據(jù)權利要求1所述的一種裝置，進一步包括用來在所說通道中產生脈動的脈動發(fā)生裝置。
48.一種血液抽吸和液體引入裝置，包括一個帶有一個抽吸副腔的主泵，具有一個設置用來接收血液的泵入口和一個泵出口，所說血液由泵出口被抽出，所說主泵有一個被一個主泵隔膜分隔成一個所說抽吸副腔和一個增壓腔的基本上雙凹面的主泵腔;一個用于將血液傳送到所說泵入口的血液傳送系統(tǒng);位于所說血液傳送系統(tǒng)和所說泵入口之間的閥裝置，用于(1)防止血液從所說抽吸副腔返流入所說血液傳送系統(tǒng)和用于(2)當血液未被由所說泵出口抽出時，允許血流由所說血液傳送系統(tǒng)流向所說的泵入口;用于檢測所說主泵抽吸副腔是否基本充滿的裝置;主泵增壓裝置，用來隨著主泵抽吸副腔基本充滿，給所說主泵增壓副腔加以足夠的壓力以迫使基本上所有的所說血液排出所說主泵出口;一個液體引入泵，設置用來將某種液體傳送給所說血液;和分別隨著所說主泵抽吸作用的開始與結束，用來分別啟動和中止所說液體引入泵的裝置。
49.根據(jù)權利要求48所述的一種裝置，其中所說的血液是一種待分離混合物的一部分，其中包括健康的血細胞，血小板，血漿和懸浮物，和其中所說的血液傳送系統(tǒng)包括連接用來接收所說待分離混合物并能夠去除至少一部分所說懸浮物以形成一種過濾后混合物的一個過濾器，所說過濾器具有排放所說過濾后混合物的出口。
50.根據(jù)權利要求49所述的一種裝置，其中所說血液傳送系統(tǒng)進一步包括一個除泡器，它有一個用于接收所說待分離混合物的入口，并能夠除去至少一部分存在其中的任何截留氣體并將得到的除泡后混合物傳送給所說過濾器。
51.根據(jù)權利要求50所述的一種裝置，其中所說的血液傳送系統(tǒng)進一步包括血液和懸浮物收集裝置，用來從鄰近的患者身上收集血液和懸浮物并將所說血液和懸浮物傳送到所說入口。
52.根據(jù)權利要求51所述的一種裝置，其中所說除泡器和所說過濾器被組合成為一個單獨的除泡和過濾元件;所說元件包括具有一個上部無液體充滿區(qū)域的一個上腔室;和其中所說的血液和懸浮物收集裝置包括一個用來將所說待分離混合物傳送給所說除泡器的導管和用于部分地排空上部區(qū)域以使其中的壓力低于周圍大氣的壓力的真空裝置。
53.根據(jù)權利要求48所述的一種裝置，其中所說的液體泵具有一個被隔膜分成一個液體泵抽吸副腔和一個液體泵增壓副腔的基本雙凹的腔室以及其中所說的主泵加壓裝置，與給所說雙凹主泵增壓副腔加壓同步地，還給所說液體泵增壓副腔加以足夠使所說液體基本上從所說液體泵的抽吸副腔中排空的壓力。
54.根據(jù)權利要求53所述的一種裝置，其中所說的由所說液體引入泵傳送的液體包括抗凝血劑。
55.一種血液抽吸和處理裝置，包括一個具有限定一個雙凹腔的一個內壁結構的剛性主泵外殼;一個在其周邊與所說內壁結構密封的主泵隔膜，所說主泵隔膜將說腔室分隔為一個增壓副腔和一個沖程副腔，所說隔膜具有的形狀和大小足以與所說內壁結構基本上相吻合，以限定任何一個所說副腔，并且由一種具有足夠彈性的材料構成，以便允許所說隔膜與所說內壁結構基本吻合以限定每一個所說副腔，進而，由于隔膜的移動及彈性，每一個所說副腔可以在尺寸上從基本上零容積到基本上為所說腔室的容積之間變化;內閥裝置，用來將血液傳送給所說沖程副腔，并防止通過那里返流;外閥裝置，用來允許血液離開所說沖程副腔并防止血液流回到?jīng)_程副腔中;用來在一個受控速率下給所說增壓副腔充分加壓以促使所說隔膜基本與所說內壁結構吻合而限定所說沖程副腔，并將所說沖程副腔中的基本上所有的血液通過所說外閥裝置排出的裝置;用來在一個受控速率下給所說增壓副腔充分減壓以促使所說隔膜基本與所說內壁結構吻合從而限定所說增壓副腔的裝置;用來檢測所說沖程副腔已基本充滿的時間和當所說沖程副腔已基本沖滿時，啟動所說增壓裝置的裝置;和用來處理流向或流出所說主泵的血液的裝置。
56.根據(jù)權利要求55所述的一種裝置，其中所說的用來檢測所說沖程腔基本充滿時間的裝置包括當一種加壓氣體被加入到所說增壓副腔中時，用來檢測其中的壓力變化的裝置。
57.根據(jù)權利要求56所述的一種裝置，其中所說的內閥裝置包括一個浮子閥，其中有一個具有約0.8和1.0的比重的浮子。
58.根據(jù)權利要求55所述的一種裝置，進一步包括用來周期性地驅動所說增壓裝置的裝置;在所說周期性驅動裝置啟動時，用來檢測所說增壓副中的壓力增長率的裝置;和如果所說增壓副腔中的所說壓力增長率小于代表所說浮子閥關閉的一個選擇值的話，用來應急操作所說增壓裝置的裝置。
59.根據(jù)權利要求55所述的一種裝置，其中所說的血液處理裝置分離或改變血液中的某一組分。
60.根據(jù)權利要求55所述的一種裝置，其中所說的血液處理裝置從血液中分離出大于紅細胞的組分。
61.根據(jù)權利要求60所述的一種裝置，其中所說的血液處理裝置包括一個用來通過一個多孔膜分離小于紅細胞和血小板的組分的切線流動分離機。
62.根據(jù)權利要求55所述的一種裝置，其中所說的血液處理裝置包括一個用來通過一個多孔膜分離小于紅細胞和血小板的組分的切線流動分離機。
63.一種從血漿中分離血細胞的方法，包括對一種由健康血細胞、血小板、血漿、懸浮物和截留氣體組成的一混合物進行過濾和除泡以從中分離出至少一部分所說懸浮物和至少一部分的截留氣體，從而形成一種去泡和過濾后的混合物;將所說除泡和過濾的混合物抽入一個切線流動分離機的入口，該分離機有一個具有一種多孔膜的狹窄的流動通道，多孔膜具有一個向內的表面和一個向外的表面并沿通道延伸，通道直徑不大于500微米，所說通道由所說分離機內部向一個分離機外部延伸，所說的抽吸在所說通道中產生了一個足以迫使血細胞阻塞或通過多孔膜的流過通道的流速;和通過在所說膜的向外的表面附近保持一個小于通道中的壓力，從膜的向外表面上分離血漿。
64.根據(jù)權利要求63所述的一種方法，進一步包括將清洗液傳送到所說通道。
65.根據(jù)權利要求64所述的一種方法，進一步包括與所說除泡和過濾后混合物抽吸的開始與結束基本上同步進行的開始和中止傳送所說清洗液。
66.根據(jù)權利要求65所述的一種方法，進一步包括在所說的待分離混合物除泡之前，將抗凝血劑傳送給所說的待分離混合物。
67.根據(jù)權利要求66所述的一種方法，進一步包括與所說除泡和過濾后混合物抽吸作用的開始與結束基本上同步的開始和中止傳送所說的抗凝血劑。
68.根據(jù)權利要求63所述的一種方法，進一步包括在除泡前將抗凝血劑傳送給所說待分離混合物。
69.根據(jù)權利要求68所述的一種方法，進一步包括與所說除泡和過濾后混合物抽吸作用的開始與結束基本同步地開始和中止傳送所說的抗凝血劑。
70.根據(jù)權利要求63所述的一種方法，其中所說的切線流動分離機包括一個具有一個向內的表面和一個向外的表面并沿通道延伸的附加膜，及進一步包括以一個足夠高的壓力將清洗液傳送到所說附加膜的向外的表面，進而所說的清洗液從那里通過并進入所說通道。
71.根據(jù)權利要求70所述的一種方法，進一步包括與所說除泡和過濾后混合物抽吸的開始與結束基本同步地開始和中止傳送所說的清洗液。
72.根據(jù)權利要求71所述的一種方法，進一步包括在除泡之前將抗凝血劑傳送給所說的待分離混合物。
73.根據(jù)權利要求72所述的一種方法，進一步包括與所說除泡和過濾后混合物抽吸作用的開始與結束基本同步地開始和中止傳送所說抗凝血劑。
74.一種血液抽吸和處理裝置，包括一個帶有一抽吸副腔的主泵，具有一個設置用來接收血液的泵入口和一個泵出口，所說血液被由此抽出;一個用來將血液傳送到所說泵入口的血液傳送系統(tǒng);位于所說血液傳送系統(tǒng)和所說泵入口之間的閥裝置，用來(1)防止血液從所說抽吸副腔返流入所說血液傳送系統(tǒng)以及用來(2)當血液未從所說泵出口抽出時，允許血液由所說血液傳送系統(tǒng)流入所說泵入口;用來檢測所說主泵抽吸副腔基本充滿時間的裝置;隨著所說主泵抽吸副腔基本上充分地充滿以迫使基本上所有的所說血液排出所說泵出口，用來啟動所說的泵將血液從所說的主泵抽吸副腔中抽出的裝置;一個設置用來將清洗液傳送給所說血液的清洗液泵;用來測定到達所說主泵抽吸副腔的內部血液血細胞比容的裝置;及當隨內部血液血細胞比容而變化的清洗液具有適當劑量以便隨著所說清洗液的引入而產生屬于一個選擇范圍內的輸出血液血細胞比容時，用來控制清洗液泵的液體傳送的裝置。
75.根據(jù)權利要求74所述的一種裝置，進一步包括用于將外部血液傳送給患者的裝置。
76.根據(jù)權利要求74所述的一種裝置，進一步包括帶有一個狹窄通道的一個切線流動分離機，該通道有一個具有一個向外表面和一個向內表面并沿所說通道延伸的多孔膜，所說通道直徑不大于約500微米，所說通道從一個分離機內部延伸到一個分離機外部;用來將所說的過濾后混合物從所說的抽吸副腔傳送到所說的分離機內部，并在所說通道中提供一個足夠的壓力以迫使血液通過所說多孔膜及足夠的通過所說通道的流速以防止所說紅細胞和血小板阻塞或通過所說多孔膜的裝置;用來將血液從所說薄膜的向外的表面去除的液體去除裝置，所說第二薄膜的所說向外的表面附近的壓力小于所說通道中的壓力;及用來將血細胞和血小板從所說分離機外部傳送給患者的裝置。
77.根據(jù)權利要求76所述的一種裝置，其中所說的液體去除裝置包括一個廢液泵，及其中所說主泵和所說廢液泵都是隔膜式泵;且進一步包括用來控制所說主泵的抽吸時間長于其充滿時間的裝置;及用來控制廢液泵使其具有一個與所說主泵抽吸時間相對應的充滿時間，且具有一個與所說主泵充滿時間相對應的抽吸時間的裝置。
78.根據(jù)權利要求77所述的一種裝置，其中所說的清洗液泵和所說的廢液泵的抽吸容量被協(xié)調地選擇以便于當輸入到所說主泵的血細胞比容是小于一個給一百分比的一個選擇值時，提供一個由分離機輸出的所說給定百分比的血細胞比容。
79.根據(jù)權利要求78所述的一種裝置，其中所說的給定百分比位于從約40%到約60%的一個范圍內，且所說的選擇值位于從約5%到40%的一個范圍內。
全文摘要
當血液泵充滿血液時，這充滿狀態(tài)被檢測并將一批血液從泵中完全排空用來輸送給患者。一個第二泵，當血液被分離時，將抗凝血劑抽入血液中。每次血液泵排出其內含物時，該第二泵也排出其內含物。血液中的懸浮物質被一個過濾器除去空氣被一個除泡器除去；液體和非常小的物質可在一切線流動分離機中被除去。用一第三泵在該分離機的血液中加入一種清洗液。當血液泵排空時，第三泵也被排空，且此后重新充滿清洗液。所述三個泵最好是雙凹面隔膜式泵。
文檔編號A61M1/34GK1053192SQ9010985
公開日1991年7月24日 申請日期1990年11月13日 優(yōu)先權日1989年11月13日
發(fā)明者托馬斯·C·魯賓遜, 索蒂里斯·基特里拉基斯 申請人:達沃爾有限公司