专利名称：用于在闭环液流系统中连续除去亚微米尺寸的颗粒的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于从血液或其他液体连续除去亚微米尺寸的颗粒的方法和设备。
背景技术：
在现有技术中，存在意图在身体内控制输送生物学活性物质的一系列微粒载体。它们的尺寸在微米至亚微米的范围内，且它们的组成涵盖有机物(例如聚合物、脂质、表面活性剂、蛋白质)至无机物(磷酸钙、硅酸盐、0(^6、015、21156、金和其他的)的范围内。这些微粒载体中的每ー种被设计为携帯化学上或生物化学上反应性物质，井随着时间或在特 定的位置或两者释放反应性物质。单个微粒载体的尺寸和它们的承载能力受合成中所使用的材料的量、组分组装的形态学和组分的特定组成所控制。合成的微粒载体具有能够溶解或能够结合意图用于最終的输送的化学上或生物化学上反应性物质的双重功能。潜在的假设是包封的反应性物质将最終被释放，使得它们可以进行它们的预期功能。微粒载体本身通常并不參与释放功能，但以下除外它们调节它们携帯的反应性物质的释放的定时或定位，且载体组分必须随时间分解或作为不会造成任何损害的无活性和无毒物质保留。在医学领域中，这样的颗粒载体已经用于充当人造血液产品中的人造氧载体(AOC)。人造血液是被制造以作为将氧气和ニ氧化碳运输遍及身体的红血球的替代物的产品。然而，真正血液的功能是复杂的，且人造血液的开发通常集中在仅满足特定功能，即气体交換-氧气和ニ氧化碳。全血提供不能由AOC复制的许多不同的功能。可与自体血液混合的人造血液可以在手术期间支持患者并在具有有限的卫生保健、供血和储藏设备或具有暴露于疾病的高风险的新兴国家中支持输血服务，因为筛选程序太昂贵。AOC是不依赖于交叉配血的血液替代物，且血型检定将意味着在血液可用性上没有延迟，并可能意味着在患者的生死之间的差异。在现有技术医疗应用中，期望来自微粒载体的残余材料随时间被代谢和/或排泄。然而，用患者的天然代谢作用处置微粒载体是极其困难的。开发改进的AOC的另ー个动机是，尽管供血筛选上的显著的进步，但仍对2°C -6°C下42天的有限保存期存在关注。在现代科学时代，数十年的大量学术、エ业研究工作、临床试验和花费几十亿美元已经产生两个主要类别的A0C，即乳化的全氟化碳(PFC)和聚合的血红蛋白(Hb)。尽管这两种类型的AOC各自具有ー些优点，但在美国至今没有ー种被批准用于临床使用。化学上和生物学上惰性的、乳化的、已灭菌的全氟化碳(PFC)在低温2_5°C下储存稳定超过一年。此外，PFC的生产相对便宜且可以被制备为没有任何生物材料，消除了经由输血传播传染病的可能性。因为它们不溶于水，所以它们必须与能够将PFC的微小液滴悬浮在血液中的乳化剂组合。在由巨噬细胞/单核细胞系统消化乳化剂之后，全氟化碳在体内最终经由肺排出。此外，PFC是可以比血浆溶解多约五十倍的氧气但比红血球溶解较少的氧气的生物学惰性材料。例如,如果可以通过使患者呼吸具有约180_ Hg的氧气分压的空气来使肺中的氧气的分压增加至120mm Hg,那么由按体积计70%血液和30%全氟化碳组成的混合物可以提供所需的5ml氧气每IOOml血液。
全氟化碳(PFC)比水溶解更多的氧气，但仍小于正常血液。为了供应所需量的流通的氧气，患者可能需要补充的氧气。高度疏水性的PFC需要乳化剂来稳定血液中的液滴。这些乳化剂与血液中存在的蛋白质和乳化剂相互作用，导致不稳定性。因此，血液中不能耐受大量流通的PFC。少量的PFC从血液逸入肺中，在肺中PFC被汽化并被呼出。大量的PFC和乳化剂可以对肺功能具有不利影响。基于交联的、聚合的或封装的血红蛋白(pHb)的人造氧载体(AOC)与在前述段中描述的基于全氟化碳的AOC相比是后来者且正吸引越来越多的关注，因为它们的氧输送特征与红血球(下文被称为RBC)的氧输送特征相似。聚合的血红蛋白(pHb)结合O2和CO2，且结合机理非常像红血球(RBC)的结合机理，但甚至留在循环中的少量未聚合的Hb也可以变得极毒。作为人造氧载体(AOC)，大量的Pffi需要被注入人中。过早分解可以增加毒性的风险，且这么大的量可以使身体的天然除去过程负担过重。聚合的Hb仍是昂贵的。动物源的Hb有转移疾病的危险，尤其是基于朊病毒的疾病。重组体是有希望的方法。其需要高质量的分离和纯化程序，这增加了成本。尽管基于聚合的血红蛋白(Hb)的AOC产品和基于全氟化碳(PFC)的AOC产品两者向细胞和组织输送显著量的氧气，但它们的副作用例如一氧化氮相关的血管收缩、中风、心搏停止、流感样症状和长期化学毒性，已经迫使在美国終止所有的临床试验。通过代谢分解降低被注入到身体的相对大量的AOC的毒性的竭尽全力的努力已经失败。鉴于意图用于在身体内控制输送生物学上活性物质的人造血液产品和微粒载体所遇到的许多问题，已经开发了微粒人造氧载体(AOC)，其最小化现有技术中关于非微粒AOC的上述问题。微粒AOC被设计为在闭环流体循环系统中不断循环，较少经历湍流破坏、化学分解或碎屑的累积，且能够交换小离子和气体。然而，尽管微粒AOC人造氧载体最小化了上面描述的早期AOC的问题，但它们在血液中迟早会分解，所以在本领域需要一种在它们已经起到它们作为人造氧载体的用途的作用之后从身体除去它们的方法。发明概述通过本发明来满足前一段中描述的现有技术中的需求。为了满足上面列出的现有技术中的需求，本发明是专用的离心机转子，该离心机转子利用密度梯度分离来有效地从血液或其他生物流体除去微粒人造氧载体(下文被称为可回收的AOC或rAOC)。此外，一旦rAOC的医疗用途实现就从患者系统回收rAOC以便减轻对已经受危害的患者的生理应力。对于本发明，微粒rAOC可以在任何所需的时间使用采用密度梯度离心法(可以用磁场、亲和过滤或其他方法补充)的连续流分离来回收，而不会遭受损伤，或对可能已经存在于流动的流体中的其他材料造成损伤。本发明的其他应用包括从循环血液除去和集中转移性癌细胞、回收低拷贝的哺乳动物细胞、细菌细胞或病毒细胞、以及组织和器官成像。取决于应用，这些材料在它们的尺寸和组成方面的具体设计要求可以变化，但它们全部所共有的是早期概述的性质和使用在前述段中列出的方法从循环流体连续回收的定制能力。为了从血液除去载体颗粒，可以使用以下连续流分离方法中的ー种或多种(a)离心分离、(b)磁场和/或(C)亲和过滤，而不会遭受损伤，或对可能已经存在流动的流体中的其他材料造成损伤。预期在微粒rAOC已经执行它们的功能之后但在微粒rAOC降解和随后发展不利的副作用之前，尽快地从血流除去微粒rAOC。为了满足对于本发明的上述微粒rAOC颗粒在它们的使用期间从血液的可回收性的标准，微粒材料必须是填充有高密度全氟化碳(PFC)和/或多聚血红蛋白(pHb)液体的亚微米尺寸的(50nm-700nm)中空颗粒。中空颗粒具有ー个或两个硬的增强壳。这些微粒壳的外表面包覆有包含暴露的官能团(C00H、NH2、SH等)的分子，这些分子便于多于ー种颗 粒或蛋白质如抗体、细胞受体靶、多聚血红蛋白、血红蛋白等的交联。本发明的单壳包覆的乳剂颗粒(rAOC)比血液的其他组分例如红血球、白血球和血浆具有更高的密度。因此，离心力可以用于分离该颗粒与其他血液组分，但使用密度梯度而不是如现有技术中的沉降速度法。在现有技术中，红血球是在离心カ场中运动得最远的颗粒，但对于本发明，新颖的AOC是在离心力场中运动得最远的颗粒。由于AOC是在离心力场中运动得最远的颗粒，所以它们可以与所有其他血液组分分离。血液中的rAOC具有比血液高的密度，且通过利用了 rAOC颗粒的较高密度来实现它们的分离的连续流密度梯度离心分离来从血液分离。亲和过滤也可以用于从血液分离rAOC纳米或亚纳米尺寸颗粒。此外，顺磁材料可以添加到每ー个纳米微粒中较高密度的PFC中，且磁化率用于回收聚合的血红蛋白。包含顺磁材料和抗磁材料(天然的血液组分)的流动液体在离心分离期间必须暴露于磁场，使得它们在流动的方向上使具有顺磁材料的颗粒偏离抗磁颗粒，因此使得可以分离和收集两种类型的颗粒。附图描述结合附图阅读以下详细描述之后将更好地理解本发明，在附图中图I是利用密度梯度分离以有效地从血液或其他生物流体除去微粒人造氧载体的新颖离心机的透视图；图2是新颖离心机的俯视图，其更好地示出离心机中使用的新颖转子；图3是离心机的新颖转子的线性图示；图4是利用密度梯度分离以有效地从血液或其他生物流体除去微粒人造氧载体的新颖离心机的操作所需要的电路的框图；图5A和图5B是被优化用干与所描述的发明一起使用的亚微米尺寸的血液替代物的透射电子显微镜图像；图6是显示单壳的rAOC如何被构造的横截面图；且图7是双壳的、双芯氧载体(DCOC)的横截面图，双壳的、双芯氧载体(DCOC)包装PFC乳剂芯，PFC乳剂芯被第一壳包装，第一壳的外部上是聚HB，聚HB被第二壳包装；且详细描述意图用于在身体内控制输送生物学上活性物质或药物或意图用作人造氧载体(AOC)的现有技术包覆的微粒载体在血液中迟早会分解，所以在本领域需要ー种在它们已经起到它们的用途的作用之后从身体除去它们的方法。下文，仅AOC被特别提及，但此教导还适用于意图用于在身体内控制输送生物学上活性物质或药物的微粒载体。为了满足对于可以暂时代替血液的包覆的/微粒人造氧载体的标准，和满足对于使用本发明从血液回收这样包覆的AOC(下文仅被称为可回收的rAOC)的标准，本文描述的rAOC是必须为围绕高密度全氟化碳(PFC)乳化的纳米微粒的亚微米尺寸的(50-1000nm)中空颗粒的具有壳12的微粒(參见图5A和图5B)。增强壳12是硬的并由以下物质的组合组成脂质和无机材料比如磷酸钙、硅酸盐或生物相容的有机聚合物，例如但不排他地 聚己酸内酷、聚乳酸、聚こ醇酸、聚氧化こ烯、壳聚糖或软骨素。rAOC纳米乳剂芯颗粒11比血液更稠密，且较高的密度用于使用专用离心机从血液回收它们。在图5、图6和图7中示出这样有壳的rAOC并參考图5、图6和图7非常简洁地描述这样有壳的rAOC。简单地，用于从血液除去这样的rAOC的本发明的新颖装置包括具有新颖离心机转子24，离心机转子24产生密度梯度，密度梯度将rAOC从血液分离。在现有技术中，混合组分的分离是基于沉降速度。这是可能的，因为rAOC的密度是I. 98g/ml，而大部分血液组分的密度仅稍微超过I. 0g/ml。将从身体抽出的血液和rAOC的混合物输入到离心机的特定位置，在该位置处，离心机转子24的旋转使血液以ー个方向流动，而rAOC以相反方向流动，然后它们两者都被从离心机除去。在分离的rAOC被回收之前，将rAOC流样品从离心机除去并输入到寻找任何红血球的红血球(RBC)传感器中。如果检测到任何红血球，那么系统的电子设备调节输入RBC和rAOC和从离心机除去RBC和rAOC的泵的速度，直到在从离心机除去的rAOC中没有检测到RBC。此外，还可以调节离心机内部的新颖转子的旋转速度。这在图4中示出并參考图4在下文更详细地描述。图I是利用密度梯度分离以有效地从血液(RBC)或其他生物流体除去微粒人造氧载体(rAOC)的新颖离心机转子24的透视图。离心机的壳和穿过壳的输入口和输出口在图I中未示出，以使图更简单，因而本发明可以被更好地理解。转子24包括圆形的转子基部25，转子基部25安装在电动机驱动的转动轴(未示出)的轴27上。如图I所示的，对于本文示出的和描述的转子24配置，转子基部25以逆时针方向旋转。基于转子元件26a和26b的布置和它们在转子基部25上的位置，该方向是重要的，以产生基于密度的梯度，该基于密度的梯度从在ロ 31被输入到离心机的RBC和rAOC的混合物分离RBC(在ロ 29输出)与rAOC(在ロ 28输出)。距离d3、d4和dr在所有的图I、图2和图3中示出以更好地理解各图如何彼此相关。转子26a、26b的厚度是0. 5cm,宽度是2cm，且长度是15cm，且转子的体积将是仅15ml。转子24由两个弯曲元件26a和26b组成，两个弯曲元件26a和26b被结合在一起以形成被定向为垂直于转子基部25的弯曲元件26a、26b。元件26b的曲率稍微大于元件26a的曲率，且弯曲的复合元件26a、26b偏置在转子基部25上，如图I中可以看见的，但在图2的俯视图中更好地看出。在图I中，弯曲元件26a、26b的远左端和远右端向外弯曲少量，以将分离的全血流引导向输出ロ 29并将分离的/回收的rAOC引导向输出ロ 28，其中它们经由它们相应的通过离心机的壳壁(未示出)的ロ 28、29(未示出)离开离心机。元 件26a和26b的不同曲率以及复合弯曲元件26a、26b在转子基部25上的位置在图I中产生不同的距离d3、d4和dr，其中d4 > dr > d3。图I、图2和图3中示出这些距离以帮助理解所有图中的转子24。如图I、图2和图3中所示的，全血(RBC)和AOC的混合物通常被从身体(未示出)取出并在输入口 31被输入到离心机。如上所述，转子26a、26b的长度是15cm,但姆单位时间分离能力可以通过将转子26a、26b的宽度扩大至大于2cm来增加。在本发明的可选择的实施方式中，转子段26a和26b的曲率可以是相同的。图2是离心机中使用的新颖转子24的俯视图。如前所述，转子元件26a和26b的不同曲率和复合转子元件26a、26b在转子基部25上的偏置在图2中最好地看出。更特别地，带形的转子26a、26b是具有重叠端部的椭圆体的一般形状。由于转子26a、26b在基部25上是偏离中心的，产 生了具有高离心力、中离心カ和低离心カ的区域，这取决于距旋转轴27的距离。如前所述，弯曲的复合元件26a、26b的远左端和远右端向外弯曲少量，以将分离的全血(RBC)流引导向输出口 29并将分离的/回收的rAOC引导向输出口 28，其中它们经由它们相应的通过离心机的壳壁(未示出)的ロ 28、29(未示出)离开离心机。复合转子元件26a、26b的曲率和它们在转子基部25上的位置在该图中最好地看出。其中RBC和rAOC的复合混合物被输入到离心机的输入31偏离转子元件26a和28b的接合处，且依据如所示的圆周距离“X”，更接近rAOC输出口 28。其原因在此详细描述中进ー步描述。其他输入口和输出ロ之前已经參考图I进行描述，所以在此不重复描述。尽管在图I和图2中示出两个转子段，但在本发明的可选择的实施方式中，可以具有多于两个转子段。图3是离心机的新颖转子24的线性图示。该图示出在复合转子元件26a、26b的表面和转子24的旋转轴27之间的距离如何变化。因此，在转子24的不同区域处的离心力的大小通过距旋转轴27的距离来描述，所述旋转轴27被展开并如图2的顶部处的虚线所示出。距离d3、d4和dr在所有的图I、图2和图3中示出以更好地理解各图如何彼此相关。距离的变化速率基本上是线性的，除了当转子元件26a接触转子元件26b吋。这是由于元件26a的曲率不同于元件26b的曲率的事实。在本发明的可选择的实施方式中，距离的变化速率可以是均一的，且在另一个可选择的实施方式中，变化速率可以是非线性的。在转子元件26a、26b的表面和轴27之间的距离d3、d4和dr被示出以连接图3与图I和图2。示出了输入口 31和输出ロ 28、29和30以及它们相对于转子24的线性描绘的相对位置。从在闭环系统中与密度梯度离心机连接的人获得的包括rAOC的全血在输入口 31被输入到离心机。全血与rAOC分离，因为rAOC的密度大于全血和其单个组分中的任ー种的密度。将全血在输出ロ 29输出并返回至从其抽出血液和rAOC的人中。将rAOC在ロ 28输出并储存以供将来使用或处置。此外，在靠近rAOC经由rAOC输出口 28离开离心机的位置的特定位置，将少量样品从密度梯度离心机取出并在监测输出口 30离开离心机。将样品输入到控制电路38的红血球传感器32以检查对于将要离开离心机的rAOC的任何剰余的红血球(RBC)的存在。这在图4中更好地示出并參考图4来描述。如果检测到任何RBC，那么控制电路38调节是电路38的一部分的血液和rAOC泵36和37的速度以允许离心机在rAOC到达监测输出ロ 30之前将任何剩余的RBC从rAOC中完全分离。该反馈操作确保仅rAOC离开rAOC输出ロ 28。随着新颖转子24围绕其轴27 (图I和图2)转动而在密度梯度离心机中产生的离心力场在输出ロ 28和29之间产生变化的密度梯度场。取决于转子元件26a和26b的形状、它们如何结合和它们如何被定位在转子基部25上，该密度场可以均一地变化或其可以非线性地变化。结果是较低密度的全血部分与较高密度的rAOC部分分离。在可选择的实施方式中，另ー个输出口可以被加在输出ロ 28和29之间的某处以分离血液的中间密度部分。分离的全血和rAOC通过它们的相应的输出口被抽出，如之前所描述的。所收集的全血可以经历另外的分级分离。例如，另外的分级分离可以用于以本领域已知的方式从全血分离血小板和白血球。更特别地，当新颖转子24转动时，其产生的密度梯度场使全血的较低稠密的、较快运动的部分向全血输出口 29运动,然而,较稠密的rAOC向具有最大离心カ的室的区域移动。通过选择合适的流体经离心机的流入和流出速率、转子的物理尺寸和离心机中的转子的旋转速度，较快运动的细胞和较慢运动的细胞可以从分离室被単独取出井随后被收集。以该方式，白血球和血小板可以被分离并随后收集在単独的收集储器中。因此，密度离心分离和淘析离心法的组合提供基于密度和沉降速度性质两者分离血液组分的方法。离心机转子26a、26b的基本设计是距旋转轴稍微偏离中心设置的带形的半圆形转子，如图I和图2所示的。图I是在旋转的转子基部25上的转子26a、26b的三维图，且图2是在旋转的转子基部25上的转子26a、26b的俯视图。在图3中，转子26a、26b被示出为以线性配置展开以帮助示出转子基部25上的转子相对于旋转轴27的位置。半圆形转子26a、26b由两个弯曲段26a和26b组成，一个段(26b)比另ー个段 (26a)稍微更远离旋转轴27且因此经历较高离心力，而另ー个段(26a)比段(26b)更靠近旋转轴且因此经历较小离心力。血液和高密度颗粒(rAOC)的混合物进入较高离心カ段26b的外壁，如图I、图2和图3中的“全血和rAOC输入31”所指示的。參考图3，当离心分离开始时，输入混合物31的rAOC保持在最远外部转子段26b的壁，因为其是最稠密的材料井向较高离心カ场运动。这在图3的右侧，且输出被表示为“rAOC匕流”。在图I和图2中，这是顺时针方向，且输出被表示为“rAOC输出28”。所有的血液组分向图3左边，向更靠近转子段26a运动，因为它们的密度较小且它们基本上浮在rAOC之上。在图I和图2中，这是逆时针方向且血液组分输出被表示为“全血输出29”。更特别地，当血液和rAOC继续在输入31 (在
图1_3示出)处被注入转子26a、26b时,血液组分向较低离心力场运动,而rAOC向较高离心カ场运动。带形的转子24的厚度是仅5mm。rAOC和血液的分离被非常迅速地进行并基于颗粒的密度形成层。由于分离被迅速地完成，所以可以使rAOC和血液流入速率維持充分地快速以使过程成为“连续流密度分离”。如上所述，rAOC在最高离心カ的末端在输出28离开转子，而血液组分在最低离心カ的末端在输出29运动离开转子。半圆形转子在段26a和26b的接合处附近具有小的偏置、弯曲和突出部以使rAOC与血液的分离完全。在图I、图2和图3，这由数字40表示，但在图2和图3中最好地看出偏置40。更特别地，可以通过在做出两层的特别的分离的部位处产生突出部来增强离心カ的变化，因为它们的沉降系数主要是(1-P/S)的函数，当建立密度平衡吋，微粒将被定位为靠近转子的外壁。在rAOC的出口 28附近，具有监测输出ロ 30，从监测输出ロ 30取出向rAOC输出28流动的少量rAOC样品以测试rAOC的纯度。rAOC的测试在图4示出并參考图4描述。rAOC的纯度在rAOC的离心回收期间可能随时间缓慢变化，所以必须调节泵36和37的相对流量以维持rAOC输出在其ロ 28处的纯度。rAOC和血液的所有流出量相加应等于血液和rAOC的流入量，即Fbr = Fr+Fm+Fb。在图4是利用密度梯度分离以有效地从血液或其他生物流体除去微粒人造氧载体(rAOC)的新颖离心机的成功操作所需要的电路的框图。电路首先包括红血球(RBC)传感器32，该传感器32接收之前所述的来自离心机的监测输出30的样品输出。用分光光度法检测在输出30取出的样品中的任何污染的低密度RBC的浓度。来自RBC传感器32的输出通过放大器33放大并然后输入到两个逻辑电路34和35。电路34和35被编程为响应于来自传感器32的任何输出以提供将改变泵36和37的操作的输出信号，由此可以改变在血液输出29处流出的较低密度血液的流量和在血液输出28处流出的较高密度rAOC的流量中的任一个或两者。此外，可以具有可编程逻辑电路38，可编程逻辑电路38响应于来自传感器32的输出并与逻辑电路34和35合作，在39处向使转子24旋转的电动机提供输出以改变其旋转速度。
图5A和图5B示出有壳的rAOC颗粒11的典型的电子显微镜照片。这些新颖rAOC颗粒11的壳12包覆有包含暴露的官能团(C00H、NH2、SH等)的分子，这些分子便于多于一种颗粒或蛋白质如抗体、细胞受体靶、多聚血红蛋白、血红蛋白等的交联。外部的环或壳12是气体可渗透的磷酸钙或聚合物包覆层，而内部是包含血红蛋白(HB) 13纳米微粒和/或全氟化碳(PFC) 14纳米微粒的携氧中心。非常简要地，如下制备单壳rAOC 11。纳米乳剂颗粒13由全氟辛基溴(PFOB) 21、I，2- ニ油酰-sn-甘油-磷酸盐(DOPA) 22和水的混合物，优选地通过搅拌过程而制成，但可以利用本领域中已知的其他方法。全氟辛基溴(PFOB)纳米微粒11的外表面具有围绕纳米乳剂颗粒21的1，2- ニ油ニ油酰-sn-甘油-磷酸盐(DOPA) 22的表面。未被包覆的(未矿化的)纳米乳剂颗粒13具有通过使用磷脂酸产生的PO3-的带负电荷的表面以使纳米乳剂颗粒稳定。因为纳米乳剂颗粒的合成在碱性条件下进行，所以纳米乳剂的表面电荷密度是相当高的，具有接近_50mV的4电势。为了包覆带负电荷的纳米乳剂颗粒13，它们可以与2:00iil的0. IM磷酸溶液混合。接着，加入CaCl2溶液，随后加入CEPA溶液以包覆纳米乳剂颗粒并阻止进ー步的磷酸钙沉积。在该过程中，来自磷酸的带正电荷的钙离子被吸引到纳米乳剂颗粒13(D0PA)的表面上的带负电荷的P03-，如图6所示的。钙离子在纳米乳剂颗粒周围的累积使局部浓度增加超过磷酸钙沉淀的稳定点，导致磷酸钙沉淀到纳米乳剂颗粒上以形成売。完成的有壳颗粒有效地起到血液中的氧载体的作用。可以加入第二壳和第二氧载体，如图7所示的。首先，将聚赖氨酸/Hb—层ー层沉积到如上述制备的第一壳的带负电荷的羧酸化表面上。然后，将全氟化碳(PFC)和多聚血红蛋白(聚m)的混合物包覆在第一売上，且相同的先前所述的方法用于将第二壳置于PFC和聚HB之上。第二壳使得rAOC颗粒更坚固和甚至更好地能够经得起使用上述连续流密度梯度分离技术从循环血液回收。完成的有壳颗粒有效地起到血液中的氧载体的作用。本文教导和要求权利的新颖密度梯度分离技术可以用于分离具有不同密度的物质的其他混合物。其可以用于从循环血液分离和除去转移性癌细胞。其还可以用于从血液回收低拷贝的哺乳动物细胞、细菌细胞或病毒细胞。其还可以用于除去添加到血液的材料以增强组织和器官成像。取决于应用，这些材料在它们的尺寸和组成方面的具体设计要求可以变化，但为它们全部所共有的是早前概述的性质和从循环流体连续回收的定制能力。尽管本文描述的内容是本发明的优选的实施方式，但本领域技术人员应理解，可以进行许多改变而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于从组分混合物中分离具有不同密度的组分的离心机转子，所述转子包括 转子基部，其具有中心轴，且当所述离心机在使用中时，所述转子基部围绕所述中心轴旋转； 第一转子元件，其是弯曲的并附接于所述转子基部且具有远离所述转子基部延伸的定向，所述第一转子元件具有第一端部和第二端部；和 第二转子元件，其是弯曲的并附接于所述转子基部且具有远离所述转子基部延伸的定向，所述第二转子元件具有第一端部和第二端部，所述第一转子元件的所述第二端部连接于所述第二转子元件的所述第一端部以形成复合转子元件； 其中所述复合转子元件被定位在所述转子基部上，使得所述第一转子元件的所述第一端部和所述第二转子元件的所述第二端部的所述第二端部处于距所述中心轴不同的距离。
2.根据权利要求I所述的离心机转子，还包括 离心机壳体，所述转子基部上的所述复合转子元件被安装在所述离心机壳体中并在所述离心机壳体中旋转； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的第一输出口，用于除去输入到所述离心机壳体的所述组分混合物的第一组分； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的第二输出口，用于除去输入到所述离心机壳体的所述组分混合物的第二组分，在所述第一输出口和所述第二输出ロ之间的间距是与在所述第一转子元件的所述第一端部和所述第二转子元件的所述第二端部之间的间距基本上相同的间距； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的输入ロ，所述组分混合物通过所述输入口输入到所述离心机壳体，所述第二转子元件的所述第二端部比所述第二转子元件的所述第一端部更靠近所述输入ロ，所述第二转子元件的所述第一端部连接于所述第一转子元件的所述第二端部以形成所述复合转子元件。
3.根据权利要求2所述的离心机转子，其中当具有安装在其上的复合转子元件的所述转子基部在所述离心机壳体内部旋转时，所述复合转子元件在所述转子基部上的所述定向产生密度梯度，所述密度梯度使被输入到所述离心机壳体的所述组分混合物的两种组分分离，其中所述两种组分具有不同的密度，且所述两种组分中的第一种在所述离心机壳体内部以第一方向运动并在所述第一输出口从所述离心机壳体除去，而所述两种组分中的第二种在所述离心机壳体内部以第二相対的方向运动并在所述第二输出口从所述离心机壳体除去。
4.根据权利要求3所述的离心机转子，还包括 通过所述离心机壳体的所述侧壁的监测ロ，所述监测ロ比所述输入ロ更靠近所述第二转子元件的所述第二端部处的所述第二输出ロ，所述监测ロ用于取出向所述第二输出ロ运动的所述两种组分中的所述第二种的样品，所述样品用于确定所述两种组分中的所述第一种是否已经与所述第二组分分离。
5.根据权利要求4所述的离心机转子，还包括 向外延伸的端部，其在所述第一转子段的所述第一端部处和在所述第二转子段的所述第二端部处， 其中当所述转子在所述离心机壳体内部转动时，这两个端部产生将所述组分混合物的所述第一组分推向所述第一输出口并将所述组分混合物的所述第二组分推向所述第二输出口的压力。
6.根据权利要求5所述的离心机转子，还包括 传感器，其连接于所述监测输出ロ以监测向所述第二输出ロ运动并在所述监测ロ被取出的所述两种组分中的所述第二种的样品是否存在任何所述两种组分中的所述第一种，如果存在任何所述两种组分中的所述第一种，那么所述传感器产生输出信号；和 电子设备，其接收来自所述传感器的所述输出信号，所述电子设备造成所述两种组分中的所述第一种在所述第一输出ロ处从所述离心机除去的速率的变化，并改变所述两种组分中的所述第二种在所述第二输出ロ处从所述离心机除去的速率，以消除在所述监测输出ロ取得的所述样品中的任何所述两种组分中的所述第一种的存在，因此确保在所述第二输出口离开所述离心机的所述两种组分中的所述第二种中不存在所述两种组分中的所述第ー种。
7.根据权利要求6所述的离心机转子，其中所述电子设备还造成所述组分混合物被输入到所述离心机壳体的速率的变化，以确保在所述第二输出ロ离开所述离心机的所述两种组分中的所述第二种中不存在所述两种组分中的所述第一种。
8.根据权利要求2所述的离心机转子，还包括 通过所述离心机壳体的所述侧壁的监测ロ，所述监测ロ比所述输入ロ更靠近所述第二转子元件的所述第二端部处的所述第二输出口，所述监测ロ用于取出向所述第二输出ロ运动的所述两种组分中的所述第二种的样品，所述样品用于确定所述两种组分中的所述第一种是否已经与所述第二组分分离。
9.根据权利要求8所述的离心机转子，还包括 向外延伸的端部，其在所述第一转子段的所述第一端部处和在所述第二转子段的所述第二端部处， 其中当所述转子在所述离心机壳体内部转动时，这两个端部产生将所述组分混合物的所述第一组分推向所述第一输出口并将所述组分混合物的所述第二组分推向所述第二输出口的压力。
10.根据权利要求9所述的离心机转子，其中当具有安装在其上的复合转子元件的所述转子基部在所述离心机壳体内部旋转时，所述复合转子元件在所述转子基部上的所述定向产生密度梯度，所述密度梯度使被输入到所述离心机壳体的所述组分混合物的两种组分分离，其中所述两种组分具有不同的密度，且所述两种组分中的第一种在所述离心机壳体内部以第一方向运动并在所述第一输出口从所述离心机壳体除去，而所述两种组分中的第ニ种在所述离心机壳体内部以第二相対的方向运动并在所述第二输出口从所述离心机壳体除去。
11.根据权利要求4所述的离心机转子，还包括 传感器，其连接于所述监测输出口以监测向所述第二输出ロ运动并在所述监测ロ被取出的所述两种组分中的所述第二种的样品是否存在任何所述两种组分中的所述第一种，如果存在任何所述两种组分中的所述第一种，那么所述传感器产生输出信号；和 电子设备，其接收来自所述传感器的所述输出信号，所述电子设备造成所述两种组分中的所述第一种在所述第一输出ロ处从所述离心机除去的速率的变化，并改变所述两种组分中的所述第二种在所述第二输出口处从所述离心机除去的速率，以消除在所述监测输出ロ取得的所述样品中的任何所述两种组分中的所述第一种的存在，因此确保在所述第二输出口离开所述离心机的所述两种组分中的所述第二种中不存在所述两种组分中的所述第ー种。
12.根据权利要求11所述的离心机转子，其中所述电子设备还造成所述组分混合物被输入到所述离心机壳体的速率的变化，以确保在所述第二输出ロ离开所述离心机的所述两种组分中的所述第二种中不存在所述两种组分中的所述第一种。
13.根据权利要求12所述的离心机转子，其中当具有安装在其上的复合转子元件的所述转子基部在所述离心机壳体内部旋转时，所述复合转子元件在所述转子基部上的所述定向产生密度梯度，所述密度梯度使被输入到所述离心机壳体的所述组分混合物的两种组分分离，其中所述两种组分具有不同的密度，且所述两种组分中的第一种在所述离心机壳体内部以第一方向运动并在所述第一输出口从所述离心机壳体除去，而所述两种组分中的第ニ种在所述离心机壳体内部以第二相対的方向运动并在所述第二输出口从所述离心机壳体除去。
14.一种用于将全血与具有高于所述全血中的任何组分的密度的其他人造血液分离的离心机转子，所述转子包括 转子基部，其具有中心轴，且当所述离心机在使用中时，所述转子基部围绕所述中心轴旋转； 第一转子元件，其是弯曲的并附接于所述转子基部且具有远离所述转子基部延伸的定向，所述第一转子元件具有第一端部和第二端部；和 第二转子元件，其是弯曲的并附接于所述转子基部且具有远离所述转子基部延伸的定向，所述第二转子元件具有第一端部和第二端部，所述第一转子元件的所述第二端部连接于所述第二转子元件的所述第一端部以形成复合转子元件； 其中所述复合转子元件被定位在所述转子基部上，使得所述第一转子元件的所述第一端部和所述第二转子元件的所述第二端部的所述第二端部处于距所述中心轴不同的距离。
15.根据权利要求14所述的离心机转子，还包括 离心机壳体，所述转子基部上的所述复合转子元件被安装在所述离心机壳体中并在所述离心机壳体中旋转； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的第一输出口，用于从输入到所述离心机壳体的所述人造血液除去所述全血； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的第二输出口，用于除去连同所述全血一起输入到所述离心机壳体的较高密度的人造血液，在所述第一输出口和所述第二输出ロ之间的间距是与在所述第一转子元件的所述第一端部和所述第二转子元件的所述第二端部之间的间距基本上相同的间距； 通过所述离心机壳体的所述侧壁的输入ロ，全血和人造血液的混合物通过所述输入ロ输入到所述离心机壳体，所述第二转子元件的所述第二端部比所述第二转子元件的所述第一端部更靠近所述输入ロ，所述第二转子元件的所述第一端部连接于所述第一转子元件的所述第二端部以形成所述复合转子元件。
16.根据权利要求15所述的离心机转子，其中当具有安装在其上的复合转子元件的所述转子基部在所述离心机壳体内部旋转时，所述复合转子元件在所述转子基部上的所述定向产生密度梯度，所述密度梯度使所述全血与所述人造血液分离，其中所述全血中的组分具有比所述人造血液低的密度，且所述全血中的第一种在所述离心机壳体内部向所述第一输出口运动并在所述第一输出口从所述离心机壳体被除去，而所述人造血液在所述离心机壳体内部向所述第二输出ロ运动并在所述第二输出ロ从所述离心机壳体被除去。
17.根据权利要求16所述的离心机转子，还包括 通过所述离心机壳体的所述侧壁的监测ロ，所述监测ロ比所述输入ロ更靠近所述第二转子元件的所述第二端部处的所述第二输出口，所述监测ロ用于取出向所述第二输出ロ运动的所述人造血液样品，所述样品用于确定所述全血是否已经完全与所述人造血液分离。
18.根据权利要求17所述的离心机转子，还包括 向外延伸的端部，其在所述第一转子段的所述第一端部处和在所述第二转子段的所述第二端部处， 其中当所述转子在所述离心机壳体内部转动吋，这两个端部产生将所述全血推向所述第一输出口并将所述人造血液推向所述第二输出口的压力。
19.根据权利要求18所述的离心机转子，还包括 传感器，其连接于所述监测输出ロ以监测向所述第二输出ロ运动并在所述监测ロ被取出的所述人造血液样品以测试任何全血组分的存在，如果存在任何所述两种组分中的所述第一种，那么所述传感器产生输出信号；和 电子设备，其接收来自所述传感器的所述输出信号，所述电子设备造成所述两种组分中的所述第一种在所述第一输出口处从所述离心机除去的速率的变化，并改变所述两种组分中的所述第二种在所述第二输出ロ处从所述离心机除去的速率，以消除在所述监测输出ロ取得的所述样品中的任何所述两种组分中的所述第一种的存在，因此确保在所述第二输出口离开所述离心机的所述两种组分中的所述第二种中不存在所述两种组分中的所述第ー种。
20.根据权利要求19所述的离心机转子，其中所述电子设备还造成所述全血和人造血液的混合物被输入到所述离心机壳体的速率的变化，以确保在所述第二输出ロ离开所述离心机的所述人造血液中不存在所述全血组分。
全文摘要
一种用于从血液和其他液体连续除去亚微米尺寸的人造氧载体(rAOC)和其他材料例如癌细胞和细菌的方法和设备。具有弯曲形状的离心机转子偏置在旋转转子基部上并根据距转子基部的轴的距离产生低离心力到高离心力的邻接区。这产生密度梯度场，密度梯度场将输入到离心机中的具有不同密度的材料分离，所述材料经由不同的输出口离开。监测器在带有rAOC的任何红血球(RBC)离开离心机之前检测带有rAOC的任何红血球(RBC)。如果存在任何被检测的RBC，那么逻辑电路改变转子的旋转速度，以及将分离的血液和rAOC输入到离心机和从离心机除去分离的血液和rAOC的泵的流量，直到在离开离心机的rAOC中没有RBC。
文档编号B01D33/15GK102655922SQ201080048189
公开日2012年9月5日 申请日期2010年8月24日 优先权日2009年8月25日
发明者希罗希·密苏卡米, 艾格尼丝·奥斯塔芬 申请人:希罗希·密苏卡米, 艾格尼丝·奥斯塔芬