SISTEMA DE CONTROL Y MONITORIZACION PARA EL PROCESAMIENTO DE SANGRE.

Un sistema para procesamiento de sangre que separa componentes fluidos,

que comprende: un sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad (100) que tiene una cámara de separación (150) que gira alrededor de un eje de rotación central (160); una fuente de luz (110) en comunicación óptica con dicho sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad para proveer un haz de luz incidente para iluminar una región de observación (220) en dicha cámara de separación (150) de dicho sistema de procesamiento centrífugo de densidad, generando así luz transmitida, dispersada o ambas desde dicha región de observación (220); un elemento de recogida de luz (120) en comunicación óptica con dicho sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad para recoger por lo menos una porción de dicha luz desde dicha región de observación (220) y para dirigir por lo menos una porción de dicha luz de dicha región de observación hacia un detector (130); caracterizado porque el detector es un detector bidimensional (130) posicionado para recibir y detectar dicha luz desde una región de observación (220) provista por dicho elemento de recogida de luz (110), midiendo de este modo una distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz desde dicha región de observación; y caracterizado porque el detector es dicha distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz que comprende una imagen de un puerto de extracción (865) en la región de observación y la imagen de del puerto de extracción provee una medición de la composición de componentes celulares en dicho puerto de extracción (865)

La recogida y el procesamiento de sangre a gran escala juegan papeles importantes en el sistema sanitario mundial. En la recogida de sangre a gran escala convencional, la sangre es extraída del donante o paciente, separada en sus diversos hemoderivados mediante centrifugación, filtración y/o elutriación y conservada en recipientes estériles para infusión futura en un paciente para uso terapéutico. Los hemoderivados separados típicamente incluyen fracciones correspondientes a glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas y plasma. La separación de la sangre en sus componentes puede realizarse continuamente durante la recogida o puede realizarse con posterioridad a la recogida en partidas, particularmente con respecto al procesamiento de muestras de sangre completa. La separación de sangre en sus diversos componentes bajo condiciones altamente estériles es crítica para la mayoría de las aplicaciones terapéuticas.

Recientemente, se han adoptado técnicas de recogida de sangre de aféresis en muchos centros de recogida de sangre a gran escala en donde se colecta un componente seleccionado y el resto de la sangre es retornado al donante durante la recogida. En la aféresis, la sangre es extraída de un donante e inmediatamente separada en sus componentes a través de métodos de procesamiento de sangre en línea. Típicamente, el procesamiento de sangre en línea se provee por centrifugación de densidad, filtración y/o técnicas de separación basadas en difusión. Uno o más de los hemoderivados separados se recogen y almacenan en recipientes estériles, mientras que los hemoderivados restantes se recirculan directamente al donante. Una ventaja de este método es que permite la donación más frecuente de un donante individual porque se recoge y purifica solamente un hemoderivado seleccionado. Por ejemplo, un donante que se somete a aféresis de plaquetas, donde las plaquetas se recogen y los hemoderivados no plaquetarios se regresan al donante, puede donar sangre con una frecuencia de una vez cada catorce días.

El procesamiento de sangre de aféresis también cumple un papel importante en un gran número de procedimientos terapéuticos. En estos métodos, la sangre es extraída de un paciente que se somete a terapia, y una fracción seleccionada es recogida mientras que el resto se regresa al paciente. Por ejemplo, un paciente puede someterse a leucoféresis antes de la radioterapia, en la que el componente de glóbulos blancos de su sangre se separa, recoge y conserva para evitar la exposición a la radiación. Alternativamente, se pueden emplear técnicas de aféresis para realizar el intercambio de glóbulos rojos en pacientes con trastornos hematológicos tales como anemia drepanocítica y talasemia, donde el componente de glóbulos rojos de un paciente es extraído y el concentrado de eritrocitos donado se provee al paciente junto con los hemoderivados restantes. Además, se puede utilizar la aféresis para efectuar una disminución terapéutica de plaquetas en pacientes que padecen trombocitosis y el intercambio terapéutico de plasma en pacientes que padecen enfermedades autoinmunitarias.

Tanto la recogida de sangre convencional como los sistemas de aféresis por lo general emplean métodos de centrifugación diferencial para separar la sangre en sus diversos hemoderivados. En la centrifugación diferencial, la sangre circula a través de una cámara de separación estéril que gira a altas velocidades de rotación alrededor de un eje de rotación central. La rotación de la cámara de separación crea una fuerza centrífuga dirigida a lo largo de ejes de rotación de separación orientados perpendiculares al eje de rotación central del dispositivo centrífugo. La fuerza centrífuga generada tras la rotación separa las partículas suspendidas en la muestra de sangre en fracciones discretas que tienen diferentes densidades. Específicamente, una muestra de sangre se separa en fases discretas correspondientes a una fracción de mayor densidad que comprende glóbulos rojos y una fracción de menor densidad que comprende plasma. Además, una fracción de densidad intermedia que comprende plaquetas y leucocitos forma una capa de interconexión entre los glóbulos rojos y el plasma. Las descripciones de los dispositivos para centrifugación sanguínea se proveen en la patente estadounidense No. 5,653,887 y en la solicitud de patente estadounidense No. 10/413,890.

Para lograr una separación de sangre continua y de alto rendimiento, se proveen puertos de extracción o recogida en la mayoría de las cámaras de separación. Los puertos de extracción son capaces de retirar material de la cámara de separación en caudales ajustables y, típicamente, se disponen en posiciones seleccionadas a lo largo del eje de separación correspondiente a los hemoderivados discretos. Para asegurar que el fluido extraído que sale de un puerto de extracción seleccionado se limite realmente a una sola fase, no obstante, deben posicionarse límites de la fase entre los hemoderivados separados a lo largo del eje de separación, de modo tal que un puerto de extracción se contacte con una sola fase. Por ejemplo, si la fracción que contiene glóbulos blancos se encuentra demasiado próxima al puerto de extracción correspondiente al plasma enriquecido con plaquetas, los glóbulos blancos pueden ingresar en la corriente de plasma enriquecido con plaquetas que sale de la cámara de separación, degradando así el grado de separación logrado durante el procesamiento sanguíneo. Si bien el procesamiento de sangre convencional mediante centrifugación es capaz de lograr una separación eficiente de hemoderivados individuales, las purezas de los componentes individuales obtenida usando este método con frecuencia no es óptima para uso en muchas aplicaciones terapéuticas. Por ejemplo, la separación por centrifugación de muestras sanguíneas no es capaz de producir de manera uniforme (99% de las veces) derivados plaquetarios separados que tengan menos de 1 x 106 glóbulos blancos cada 3 x 1011 plaquetas recogidas. La presencia de glóbulos blancos en los productos plaquetarios aumenta los riesgos de exposición vírica y complicaciones inmunológicas tras la infusión en un paciente.

Como consecuencia de la imposibilidad de lograr niveles de pureza óptimos usando separación por centrifugación sola, se ha desarrollado una serie de técnicas de separación complementarias basadas en filtración, elutriación y afinidad para lograr las purezas óptimas necesarias para el uso de hemoderivados como agentes terapéuticos. Estas técnicas, no obstante, con frecuencia reducen el rendimiento general y pueden reducir la eficacia terapéutica de los hemoderivados recogidos. Los métodos y dispositivos ilustrativos de procesamiento sanguíneo a través de métodos basados en filtración, elutriación y afinidad se describen en la patente estadounidense de serie No. 6,334,842 y en la solicitud de patente internacional de serie No. PCT/US03/117764.

La pureza de los hemoderivados extraídos usando centrifugación de densidad actualmente es limitada por el control de la posición de las capas que limitan con la fase entre los componentes separados provistos por dispositivos y métodos de centrifugación convencionales. La posición de los límites de fase a lo largo del eje de separación depende de una cantidad de variables. En primer lugar, las posiciones de los límites de fase dependen de los caudales relativos de los hemoderivados individuales fuera de la cámara de separación. En segundo lugar, las posiciones de los límites de fase dependen de la velocidad de rotación de la cámara de separación alrededor del eje de rotación central y de la temperatura de la sangre que se somete a separación. En tercer lugar, las posiciones de los límites de fase varían con la composición de la sangre que se somete a procesamiento. La composición de la muestra de sangre puede variar en gran medida de un donante a otro y/o de un paciente a otro. Además, la composición sanguínea puede variar de manera significativa como una función de tiempo en un donante o paciente determinado, especialmente a medida que la sangre se recicla a través de la cámara de separación múltiples veces. Dada la sensibilidad de la posición de los límites de fase a muchas variables que cambian de una persona a otra y durante el procesamiento, es importante monitorizar la posición de los límites de fase durante el procesamiento de la sangre para garantizar que se mantengan condiciones óptimas de separación y que se logre la pureza deseada de los hemoderivados seleccionados. Asimismo, la caracterización precisa de las posiciones de los límites de fase permite ajustar y optimizar las condiciones de separación para cambios en la composición...

1. Un sistema para procesamiento de sangre que separa componentes fluidos, que comprende:

un sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad (100) que tiene una cámara de separación (150) que gira alrededor de un eje de rotación central (160); una fuente de luz (110) en comunicación óptica con dicho sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad para proveer un haz de luz incidente para iluminar una región de observación (220) en dicha cámara de separación (150) de dicho sistema de procesamiento centrífugo de densidad, generando así luz transmitida, dispersada o ambas desde dicha región de observación (220); un elemento de recogida de luz (120) en comunicación óptica con dicho sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad para recoger por lo menos una porción de dicha luz desde dicha región de observación (220) y para dirigir por lo menos una porción de dicha luz de dicha región de observación hacia un detector (130); caracterizado porque el detector es un detector bidimensional (130) posicionado para recibir y detectar dicha luz desde una región de observación (220) provista por dicho elemento de recogida de luz (110), midiendo de este modo una distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz desde dicha región de observación; y caracterizado porque el detector es dicha distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz que comprende una imagen de un puerto de extracción (865) en la región de observación y la imagen de del puerto de extracción provee una medición de la composición de componentes celulares en dicho puerto de extracción (865).

2. El sistema según la reivindicación 1 en el que dicha distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz de la región de observación (220) comprende una imagen de al menos una porción de dicha cámara de separación (150).

3. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el detector bidimensional (130) genera una señal de salida correspondiente a dicha distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz de dicha región de observación (220).

4. El sistema según la reivindicación 3 que además comprende un controlador de un dispositivo de centrifugación (225) para recibir la señal de salida generada por el detector bidimensional (130) y para ajustar un parámetro operativo del sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad (100), donde dicho controlador del dispositivo de centrifugación está en comunicación con el detector bidimensional (130).

5. El sistema según la reivindicación 4, en el que dicho parámetro operativo se selecciona del grupo que consiste en:

un caudal de un componente de fluido fuera de la cámara de separación (150); un caudal de fluido hacia la cámara de separación (150); y el índice de rotación de la cámara de separación (150) alrededor del eje de rotación central.

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicha distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz desde la región de observación (220) comprende una imagen de un límite de fase entre hemoderivados ópticamente diferenciables.

7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la distribución bidimensional de las intensidades de dicha luz provee una medición de la composición de los hemoderivados separados.

8. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la imagen del puerto de extracción (865) de la cámara de separación (150) provee una medición del flujo de componentes celulares a través del puerto de extracción (865).

9. El sistema según cualquier de las reivindicaciones precedentes, en el que el detector bidimensional (130) provee mediciones simultáneas de una posición de por lo menos un límite de fase entre hemoderivados ópticamente diferenciables a lo largo de

dicho eje de separación (160) de dicho sistema de procesamiento de sangre centrífugo de densidad (100) y la composición de los hemoderivados en el puerto de extracción

(865) de la cámara de separación (150).

10. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el detector bidimensional (130) se selecciona del grupo que consiste en:

un dispositivo acoplado a carga; una ordenación de fotodiodos bidimensional; una ordenación fotoconductora bidimensional; una ordenación piroeléctrica bidimensional; una cámara CCD; y un detector semiconductor de óxido de metal complementario.

11. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende una fuente de luz adicional (230), donde dicha fuente de luz (110) ilumina un primer lado de dicha cámara de separación (150) y dicha fuente de luz adicional ilumina un segundo lado de dicha cámara de separación (150), y donde dichos primero y segundo lados son lados diferentes.

12. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha región de observación (220) comprende:

una cámara de extracción (1105) que tiene una primera superficie óptica externa (1130) y una segunda superficie óptica externa (1135), donde dicha primera y segunda superficies ópticas de dicha cámara de extracción son superficies planares opuestas; y donde dicho puerto extracción (865, 1110, 1115) tiene una primera superficie óptica externa (1146) y una segunda superficie óptica externa (1147), donde dichas primera y segunda superficies externas de dicha cámara de extracción son superficies planares opuestas; donde dicha primera superficie óptica de dicha cámara de extracción y dicha primera superficie óptica de dicho puerto de extracción están ambas en la profundidad de campo del elemento de recogida de luz.

13. El sistema según la reivindicación 12, en el que la primera superficie óptica (1130) de dicha cámara de extracción (1105) y dicha segunda superficie óptica (1135) de dicho puerto de extracción están ambas sustancialmente en el mismo plano.

14. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende un marcador de calibración (740, 742), en el que dicho marcador de calibración se encuentra en dicha región de observación.