專利名稱：用于去除生物液體中污染物質活力的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理諸如血液和血液成分的生物液體的方法和裝置。本發(fā)明特別涉及去除這些生物液體中象病毒一類的污染物質活力的方法和裝置。
背景技術：
人類的血液既包括細胞成分又包括非-細胞成分。血液中的細胞成分包括紅血球(RBC)，白血球(WBC)，和血小板。血漿是血液的非-細胞成分并為液態(tài)介質，細胞成分懸浮于其中。血漿還包括其它各種成分，例如蛋白質(例如纖維蛋白原，白蛋白，和球蛋白)，電解質和代謝產(chǎn)物。
如所周知，病毒，諸如肝炎或HIV病毒可存留在人類的血液中。存在于血液中的病毒可以是“細胞內”的，即，存在于血液細胞成分之一例如白血球中，它們或者是“細胞外”的，即，游離存在于血漿中。例如，肝炎病毒基本上是細胞外的病毒，巨細胞病毒(引起皰疹的病毒)主要是一種細胞內病毒，而HIV病毒(引起愛滋病的病毒)既可在細胞內存在也可在細胞外存在。無論病毒存在于何處，血流中病毒的存在不僅形成宿主被感染和患病的風險，而且，如果血液或血液成分被采集和輸血，也會造成受體的風險。
因此，醫(yī)學團體試圖通過開發(fā)自血流中去除病毒或其它使病毒失去活力的方法與裝置，以減少輸入被活性病毒污染的血液的風險。例如，這些設想中的一個包括過濾血液和/或血液成分以去除所攜帶的細胞內病毒，例如在白血球中的病毒，參見Rawal etal.,“Reduction of humar immunodeficiency virus-infected cells from donor blood by leukocytefiltration”Transfusion,pp.460-462(1989)。盡管血液和/或血液成分的過濾在去除細胞內病毒具有一定的效果，但去除細胞外病毒通常是無效的，因為這種病毒通常特別小以致用現(xiàn)在可購到的過濾器無法捕捉到它們。
消除血液中病毒活力的其它方法，特別是細胞外病毒，包括血漿蒸汽消毒以消除病毒的活力。還有，其它方法包括使用“洗凈劑”以清洗含有任何病毒的血液和/或血液成分，或者是將血液成分冰凍，融化和清洗以消除病毒。
最近的一種消除病毒活力的方法為采用光化學介質和光照的方法處理血液或血液成分。當光化學介質被適當波長的光激活時，光化學介質或者可以直接殺死病毒，或者間接地抑制病毒的復制能力，從而在任何一種情況下都使病毒“除去活力”。如同在這里所使用的，術語“除去活力”(及其形式)意味著例如病毒等污染物質的真正的毀滅，根除，或者對污染物質的直接或間接的效果阻止其復制的能力或對活的受體產(chǎn)生有害影響的能力。
采用了或公開了一些用以除去血液中病毒活力的周知的光化學介質。它們包括，例如，在美國專利No.5,459,030中所描述的補骨脂素(曾用于除去采集的血小板中的病毒的活力)。其它已公開的用于除去血液中病毒活力的光化學介質包括由苯并卟啉衍生的光激活藥物族，如在美國專利No.5,536,238中所描述的，該專利已轉讓給本申請的受讓人并在這里引作參考文獻。還有其它可考慮用于除去生物液體中病毒活力的光化學介質為酚噻嗪染料族中的化合物，其中非限定地包括甲苯胺藍O，天藍A，天藍B，天藍C，硫堇亞甲藍和亞甲綠。
為使光化學介質能夠除去病毒的活力，用以照射光化學介質的光的波長必須是能被光化學介質所吸收的。如美國專利No.5,527,704中所描述的，該專利已轉讓給本申請的受讓人并在這里引作參考文獻，在使用亞甲藍時，眾所周知亞甲藍吸收波長在約550到700nm的光波。
如現(xiàn)在所了解的，被光激活的亞甲藍分子變成可除去病毒活力的二級和三級反應的催化劑。特別是，如同亞甲藍這樣的光化學介質的激活，被認為可以導致產(chǎn)生單態(tài)氧，而單態(tài)氧是可以增強二級和三級反應的。在Tuite et al.,”Photochemical interactions ofmethylene blue and analogues with DNA and other biologicalsubstrates,”J.Photochem,Photobiol.B.Biol.,21,(1993)中陳述了關于亞甲藍的光物理學及其對蛋白質，核酸，病毒和細菌的光動力學作用的詳細的討論，在這里將其引作參考文獻。
如歐洲專利No.0196515中所描述的，除起到除去病毒活力反應催化劑的作用以外，光化學介質(當其被光激活時)，例如亞甲藍還可導致對血漿蛋白質和特別是對治療用蛋白質的損傷，在這里該專利被引作參考文獻。如歐洲專利No.0196515中所陳述的和這里所使用的，治療用蛋白質包括任何具有對治療疾病有用的性質的生物活性蛋白質。這些蛋白質的例子包括人血漿蛋白，例如因子Ⅷ,Von Willebrand因子，因子Ⅸ，因子Ⅹ，因子Ⅺ,Hageman因子，這些因子被激活的形式包括凝血酶原，抗-凝血酶Ⅲ，纖連蛋白，血纖維蛋白溶酶原，免疫血清球蛋白，修飾的免疫球蛋白，白蛋白，1-抗胰蛋白酶，和前激肽釋放酶。在本發(fā)明之前，一種能夠以對治療用蛋白質損傷最小提供對病毒最大殺傷的系統(tǒng)是很難被考慮的，因為所產(chǎn)生的單態(tài)氧的增加同樣被認為會引起蛋白質的損傷。
為使用光化學介質除去病毒活力也已開發(fā)出了各種裝置。例如，已轉讓給本申請的受讓人的美國專利No.5,300,019,該項專利在這里也被引入?yún)⒖嘉墨I，其中描述了一種利用光化學介質用以處理含有生物污染物質的液體的裝置。在美國專利No.5,300,019中，含有一種污染物質，例如病毒，的血液和一種光化學介質由一個源容器通過處理室泵送到收集容器。在處理室血液暴露于激活光化學介質的光源，因而在處理室內血液已被處理。為保證血液充分地和均勻地暴露于光源，血液(連同污染物質和光化學介質)在處理室中被連續(xù)地攪拌。在處理后，血液被收集在收集容器中。在該專利中所描述的光化學介質為苯并卟啉。
在美國專利No.5,527,704中，該專利也被引入?yún)⒖嘉墨I，一個單獨的血液或血液成分的容器設置在面對的兩排發(fā)光二極管之間。容器包括有血液成分(血漿)，病毒污染物質和一定數(shù)量的亞甲藍。容器被發(fā)光二極管照射，該二極管可發(fā)出波長約為620-670mm的光以激活亞甲藍。血液或血液成分的容器接受光照射的時間約5分鐘。
雖然已有技術中的方法和裝置代表了除去生物液體如血液或血液成分中的污染物質例如病毒中的進步，但仍有改進的余地。例如，有關的主要方面之一就是要以100％地消除活力為目標，從而更好地保證去除絕大部分污染物質的活力。更具體地說，生物液體在光源的照射下應能以對治療用蛋白質的最小損傷達到最大地消除病毒的活力。另外，光源照射生物液體的時間要短以提高處理效率和降低成本。還要求光源對生物液體的照射在使用中是大體均勻的，并且優(yōu)選地不需要對血液和/或血液成分進行連續(xù)地攪拌。由于生物液體例如血液或血液成分通常采集并存儲在塑料容器中，希望能同時處理多于一個的單元或容器，而對消除病毒活力沒有副作用，以提高效率。
發(fā)明概述本發(fā)明一般包括用于去除生物液體中污染物質活力的方法與裝置。按照本發(fā)明的一個方面，裝置至少包括一個壁，該壁確定了一個室和室內一定數(shù)量的含有一種或多種污染物質的生物液體。生物液體還包括一種光化學介質。光化學介質在一定的光源照射下可運轉從而消除至少一些污染物質的活力。為提高光化學介質消除活力的效果，裝置帶有一種高強度的光源，該光源可提供強度至少為30mW/cm2的光。室壁至少有一部分可以允許光源發(fā)射的光接觸到液體。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，生物液體為血液成分例如血漿，光化學介質為酚噻嗪染料例如亞甲藍。光源可以包括一種鈉光，一個可操作地與光源相連接的控制系統(tǒng)，和一個或多個用以使接觸生物液體的光保持在約1和100J/cm2之間的傳感器。
室可以是柔性的塑料容器，一個或多個這樣的室被放置在一個可繞光源相對轉動的支架上。為提供更為完全和均勻地與液體的光接觸，相對于點源的光，光源可以延伸以便沿光源長度提供光照。
本發(fā)明還致力于一種用光處理生物液體的裝置，其特征在于裝置具有一個外殼，該外殼確定了一個內室和在設置在該室中的一個光源。外殼包括一個反射內表面，并適宜于在光源和外殼的可反射內表面之間的室中容納大量的生物液體。光直接由光源穿過液體并因反射而由內表面射入液體。
另一方面，本發(fā)明還致力于用以基本上消除含有光化學介質和其它，化合物的生物液體中的污染物質活力的方法。該方法包括使液體與具有可激活光化學介質的強度的光相接觸，該強度基本上至少約為30mW/cm2以消除污染物質的活力。在本發(fā)明的一個方面，生物液體包括有其它化合物，這些化合物優(yōu)選不因光源產(chǎn)生相反的影響。另一方面，對接觸生物液體的光量和接觸的時間進行監(jiān)測，如果需要可進行控制。在生物液體為血漿和光化學介質為亞甲藍時本發(fā)明得到特別的應用。
在另一方面，本發(fā)明致力于一種通過提供大量的亞甲藍并使亞甲藍與強度至少為30mW/cm2的光相接觸以激活亞甲藍的方法。亞甲藍可以置于生物液體中并且與光接觸的時間可以在約0.3到30分鐘之間。
附圖簡述

圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的裝置的透視圖；圖2為圖1中裝置的分解透視圖，其中，為得到內部結構較好的視圖，外殼部分被移開；圖3為圖1中裝置的透視圖，其外殼被移開以顯示內部裝置；圖3a為一個容器的透視圖，該容器懸掛在一個吊鉤上，而容器的夾持器處于打開的狀態(tài)；圖3b為圖3a中容器的透視圖，其中容器的夾持器處于關閉的狀態(tài)；圖3c為懸掛在吊鉤上的容器的側視圖，且容器夾持器在打開的位置上；圖3d為圖3c中容器在容器夾持器為關閉位置時的側視圖；圖4為圖3中裝置的前視圖；圖5為圖3中裝置的側視圖；圖6為圖1中裝置的頂視圖，其中外殼的頂部被移開；圖7為圖5中裝置沿6-6線截取的橫-剖面圖；和圖8為表示本發(fā)明的控制系統(tǒng)的框圖。
圖9表示在500-700nm之間的高壓鈉光的標準譜分布圖。
附圖詳述現(xiàn)在來考察附圖，本發(fā)明大體上體現(xiàn)在圖1中所描述的裝置10中，該裝置有時被稱為光箱。如圖1所示，光箱10包括通常為圓柱形的外殼12，外殼具有一個頂部或蓋14，一個中間部分16，和一個底部18。中間部分可包括一個控制盤20用以操作控制光箱的運作。中間部分的門22為進入光箱10內部的入口。門22既可鉸接也可以如圖1所示是可滑動的。光箱10還可以包括可伸縮的溢出盤(未示出)用以采集由光箱10內溢出的液體。
圖2為光箱10的分解視圖，表示其基本的部件部分。特別是，所述的光箱10包括一個基座組件23，該基座組件支撐著位于中央的光源24和快門組件26。一個光透明管28位于基座組件之上并在其上端支持著一個用以繞透明管和光源旋轉的支架組件30。支架組件通常為一個柱狀六邊形構架，用以夾持至少一個裝有待處理的生物液體的基本上透明的塑料容器32。為防止使用者受到光源過度的照射，外殼12和特別是頂部和中間部分將支架和光源封住。
首先著手討論基座組件23，基座組件具有一個最下部的基盤34和一個由剛性鉛垂支撐部件38支撐在基盤上的凸起的平臺36?；P和平臺之間的空間可容許快門裝置26伸縮，提供安裝用于冷卻光箱不同部位的冷卻扇39a和39b的位置，以及包括光源24的連接插座。
光源24通常居中地連接在基座組件23上，更具體地說是在平臺36上。光源優(yōu)選地包括一個細長管以便為光箱10內部提供均勻的照度。光源24可以是任何照明器或燈泡，優(yōu)選能夠發(fā)射出高強度的光。
具體地講，光源24可以是任何照明器或燈泡，它應能提供一定波長和強度效果的光，可以(a)消除待處理的生物液體中污染物質的活力，或更精確地講(b)激活用于處理生物液體的光化學介質(如果存在的話)。例如，如果光化學介質是亞甲藍，光源須能提供多于25％的光為波長范圍約在550-700nm的可視光譜范圍內的光，以達到較高的效率和產(chǎn)生較低的熱量。
另外，光源24應能提供一種高強度的光，它能夠最大限度地激活光化學介質，而對生物液體中的其它所需要的成分沒有明顯地損害。例如，如同在這里所使用的，高強度意味著在生物液體或其容器測得的強度至少為30mW/cm2。例如，在亞甲藍的情況下，強度應至少為30mW/cm2，優(yōu)選在生物液體(或其容器)處測得的為85-130mW/cm2之間，波長在550-700nm之間。當然，其它光化學介質可能在不同的強度和波長下被激活?？捎靡约せ罟饣瘜W介質的光源的例子包括高壓鈉燈，鹵素燈，硫燈，金屬檢鹵燈或氙燈。這些燈的一種為高壓鈉氣燈，該燈包括一個位于透明的或鍍膜的外層燈泡中的陶瓷例如氧化鋁(Al2O3)的弧形管，燈泡帶有一種裝置或大型螺絲燈座以裝入插座中(在基座組件22中)。這種鈉燈由PhillipsLighting出售，商品名稱為Ceramalux，型號為No.C1000S52。
為保護光源和使用者，如圖2,3和4所示，光箱10包括可伸縮的快門組件26，快門裝置在例如裝載和開始操作時將光源24圍起，并在裝載完成和光已充分激勵后縮回?？扉T組件26包括一個圓柱形管41，當管升起時將光源屏蔽。該管具有一個連接在快門壁51上的上部徑向法蘭26a。快門的移動是由如圖4所示的快門驅動馬達50以小齒輪齒條傳動實現(xiàn)的。
如上所述，快門26的頂部包括一個頂部法蘭26a，當快門26縮回時法蘭蓋住平臺36在管28內的大部分。26a的上表面是可反射的以便進一步向光箱內部配光。法蘭優(yōu)選涂以高反射材料，例如由Alcoa Brite Products出售的White91。
如上所述和圖2所示，光箱帶有圓柱形管28，該管連接在基座組件22的平臺36的頂部。如圖6所示，為防止待處理的液體不適當?shù)厥軣?，?8將光箱10的內部劃分為一個光源區(qū)40和一個在管28和外殼12之間的液體處理區(qū)42。如圖2所示，管28封閉了光源24和可伸縮的快門26。管28由能使光源發(fā)出的光基本上透過的任何材料和耐熱的材料制成。具有良好的光傳播和熱性能的適用材料包括多種丙烯酸聚合物，雖然其它材料也是可用的。另外，可以采用對所需波長是透明的而反射不需要的波長的材料制作管28的內(或外)表面，或在面上涂以該種材料。例如，管28的表面可以包括一種可以除去對激活光化學介質無用的紫外光(UV)或其它光的材料。管28的表面還可包括可以除去紅外光的材料，因紅外光額外地產(chǎn)生不需要的熱量(這將會對生物液體加熱)。所說的這種材料帶有一個膜，該膜由PET襯底上面噴涂金屬層形成。這種膜由Southwall Technologies以品名Altair ALT-M-20銷售。為連接和轉動支架30，管28頂部帶有一個馬達和支架連接板44，如圖2所示。連接板44大體上敞開著，以使光源區(qū)40內產(chǎn)生的熱量由管28的頂部散出(并通過外殼中的一個出口)。
如圖2和3所示，驅動馬達懸掛在連接板44上，驅動馬達的軸穿過板44延伸并連接到支架30的上構架件上以使支架繞其中心軸48轉動。馬達46用連接導線(未示出)連接到電源上。另外，馬達46可以放置在其它地方，在另外的實施例中，馬達46可以放置在例如基板34和平臺36之間，而支架可以連接在平臺36上的一個大支撐環(huán)上，以便繞光源旋轉。在本實施例中，如熟悉此項技術的人所了解的，馬達可以通過齒輪或傳動帶驅動支架。
無論馬達46裝在什么地方，馬達46應該是馬達特性可以精確控制的類型，具體地講，應允許支架組件30作遞增的轉動。步進電動機對于熟悉此項技術的人來講是眾所周知的，并可由制造商，例如Applied Motion Products of Watsonville,CA處購得。
為夾持生物液體例如血漿袋，支架，通常為30，被配置在外殼11內。如圖2-5所示，支架30包括一個頂撐架25a和一個底撐架25b以及其間的骨架25c，形成一個通常為柱形的構架以支撐待處理的生物液體袋。由圖2可清楚地看出，撐架25a和25b是六角形的，形成一個六角柱形構架，六角形的每一個側邊確定了構架上的一個袋子的接受區(qū)。自然，包括有頂撐架25a，底撐架25b和鉛垂骨架25c的支架組件30可形成其它規(guī)則的多邊形結構，以放置不同數(shù)量的容器(例如，柱形構架可以是三角形，八邊形或其它形狀)。
如由圖3a-3d和4-5所清楚看到的，頂撐架25a包括吊鉤50以懸掛諸如血漿或其它血液成分的生物液體的容器或袋子。吊鉤50位于支架的每個六邊形側邊上，使柔性的裝有諸如血漿的生物液體的塑料容器32(示于圖3-3(a-d))被吊在袋子接受區(qū)內。在每個袋子接受區(qū)內，一對鉛垂的固定桿52在頂撐架和底撐架25a和25b之間延伸，形成內部框架，生物液體容器32可受到其擠壓，使容器內液體分布得更為均勻以便處理。為此，支架24的每個袋子接受區(qū)，包括一個袋子夾持器54以擠壓袋子使液體分布更為均勻以便處理。袋子夾持器54帶有一個鉸接于底撐架25b上用作開啟和關閉的線支架。每個袋子接受區(qū)的頂部(在吊鉤50的上方)帶有一個彈鍵56，以便在關閉時夾持住夾持器54。
因此，如圖3a-3d所示，當充有生物液體的塑料容器32由吊鉤50吊起，夾持器54設置在容器上方并將其定位鎖定，夾持器40的水平桿58將液體(由于重力，液體傾向于聚集在容器32的下部)壓向內部的鉛垂內桿，從而使整個容器32中的生物液體分布得更為均勻。
容器32通常由適合于儲存諸如血漿或血液成分等生物液體和光化學介質的任何透明材料制成。優(yōu)選地，容器32由諸如聚合物材料或聚合物混合物等塑料制成。適合本發(fā)明使用的容器在美國專利No.5,514,106中有所描述，并被引入?yún)⒖嘉墨I，美國專利申請系列No.08/121,820,也被列入?yún)⒖嘉墨I，和/或美國專利申請，其題目為“Systems and Methods for Removing ViralAgents from Blood”，姓名為Robert Herman,JohnChapman,Sun Chong-Sun,Jean M.Mathias,VeroniqueMayadoun,Serge Degheidere和Daniel Bischof，申請日為1996年10月28日，在這里也被引入?yún)⒖嘉墨I。
圖2中所示的具體的支架最多可容納6個裝有生物液體的容器(每個小室中一個容器)。自然，應該理解，支架30根據(jù)可能和/或需要，可具有更多的或更少的袋子接受區(qū)。事實上，支架30可由平臺26上移走，換成能夠夾持例如3個大些的容器或更小些(例如8個)容器的夾持器。
如圖4-6所示，支架24還可包括楔形或V-型反射器60，反射器沿垂直部件25c每隔一個袋子接受區(qū)地進行配置，以反射來自光源24的光(和那些已透過容器32的光)。如圖6所清楚顯示的，反射器60的表面62形成朝向光箱10內部的角，具體地講，使楔的頂部對準光源24。反射器60的表面62可由兩個或更多的角組成，或通常為一光滑的凹面。反射器60，和特別是面62可以涂鍍，包以任何高反射的材料或由其制作而成，因而不會顯著降低反射回到容器上的光強和/或光能。一種熟知的這類材料的產(chǎn)品名稱為Everbrite95，由Alcoa Brite生產(chǎn)銷售。Everbrite95包括一個高反射的銀層，銀是噴鍍在一層聚乙烯對酞酸鹽(PET)膜上的。然后經(jīng)處理的PET膜被粘結在鋁或鋼的基墊上。
如上所述，支架組件30被外殼12所包圍。外殼12的內表面64(如圖2所示)也是由與如上所述用于反射器60的材料相似或相同的材料涂鍍，包裹或制作而成的高反射面。裝有由高反射材料制成的內表面使得由光源24照射的光(和穿過容器32傳輸?shù)墓?被反射回到容器上，內表面的高反射性質使反射到容器的光強度的降低為最小。這有助于為液體提供基本上均勻的曝光，以及各容器間均勻的照度。
最后，光箱10包括風扇39a和39b。扇39a通過管28將冷風吹進光源區(qū)以冷卻光源34。扇39b將冷風吹過液體處理區(qū)42以防止容器32在被支架24旋轉時受熱。
圖8概括地用圖描述的一個利用計算機的可編程序的控制系統(tǒng)可用以控制光箱10的運作。如圖8所示，系統(tǒng)可檢測，監(jiān)視和控制光箱運作的各個方面，諸如啟動，放置容器，容器的處理和取下容器等光箱操作的各階段。不同階段的啟動可以由操作人員通過控制板20或由控制系統(tǒng)自動地進行。例如，在“啟動”階段，控制系統(tǒng)檢測光源的運行以確定其是否正確地運行。作為核查光源24的一部分，控制系統(tǒng)啟動光源24，將快門26升起，并在預熱階段以后量測光源所產(chǎn)生的能量。(或者，可以在降下快門26的情況下量測光源所產(chǎn)生的能量)。如果能量在處理生物液體的可接受的范圍內，光源24即被關閉并降下快門26。(或者，光源保持開啟并被快門26所包圍直到容器處理階段的時刻。)根據(jù)光能的讀數(shù)，控制系統(tǒng)可計算出估計的處理時間。如果控制系統(tǒng)確定光箱部件在正確地運行，操作人員可指令控制系統(tǒng)(或控制系統(tǒng)自動地這樣作)進行系統(tǒng)操作的“容器放置”階段。
在容器放置階段中，控制系統(tǒng)確定支架類型和需處理的袋子的數(shù)量。在放置容器時，支架24可自動地行進以使支架能夠平衡地裝載。例如，如果支架的設計是可夾持6個容器，支架的行進應能環(huán)繞支架24均勻地分配容器39。因此，例如如果在一個能夠夾持六個容器的支架上只有4個容器需要處理，支架應能將第一個容器放置在第一個位置上，然后自動地行進到正對著第一位置的位置上。支架然后即可放置第三個容器并行進到正對著第三位置的位置上以放置第四個容器。如上所述使支架平衡可使其在照射階段中更可靠地使每個容器接受大體相同的光量，并基本不會使容器被相鄰的容器擋住光線。這也可減少馬達的過度磨損和承受不平衡的荷載。
另外，在容器放置階段，系統(tǒng)還要檢查和記錄容器的詳細數(shù)據(jù)，如果生物液體為血液或血液成分，就要檢查血液或血液成分是否適宜于處理(例如，該成分為血漿)。例如，容器可帶有可識別產(chǎn)品代碼和批號以及其它關于血液供應(例如，成分的類型)的詳細說明的條形碼或其它標示符。如果控制系統(tǒng)確認出一個不正確的代碼，批號或其它毛病，系統(tǒng)將對容器做出標記和/或警告操作人員。
在容器放置階段以后，操作人員可以指令系統(tǒng)進行下一個階段，即容器處理階段。在容器處理階段中，器具再次通過一系列檢查以保證其組成部件諸如光源正常地運行。如果光源已被關閉(在啟動階段以后)，則光源被啟動并能在快門26被降下之前達到其所需的強度。這防止了容器32受到未達到所需強度的光的照射，這種光是光譜不穩(wěn)定的或不需要的。
光箱10包括，作為其控制系統(tǒng)的一個部分，傳感器66和68，用以監(jiān)測光源24發(fā)射出的光量和通過容器32中的生物液體傳輸?shù)墓饬?。如圖2所示，傳感器66可位于管28上或靠近管的地方，以量測并監(jiān)視由光源24直接接觸到生物液體的光量。一個第二傳感器68可放置在外殼12的內表面或靠近它的地方，以量測并監(jiān)視通過生物液體傳輸以反射回到容器32的光量。另外，控制系統(tǒng)可使用一個傳感器作為主要的傳感器和一個第二傳感器作為后備或校核。在另一個實施例中，控制系統(tǒng)可通過量測生物液體接受光源曝光的時間總量并算出生物液體接受的能量以監(jiān)測生物液體的處理。還有，控制系統(tǒng)可以在逐個容器的基礎上監(jiān)測每個容器，或監(jiān)測整個處理過程，從而獲得容器的平均處理狀況。
控制系統(tǒng)可以編制出程序，確定光源直接發(fā)射出的光量和通過容器32傳輸?shù)墓饬渴欠癯浞值米阋杂行У靥幚砩镆后w。因此，如果光箱用于消除帶有光化學介質的血液或血液成分中病毒的活力，控制系統(tǒng)可以編制出程序以確定光量是否在激活光化學介質所需的范圍之內，或換句話說，是否在消除污染物質活力所需的范圍之內。
例如，如果生物液體為血漿和光化學介質為亞甲藍，控制系統(tǒng)可以編制出程序以確定接觸到容器(由兩側)的光能是否在預定的曝光范圍之內。如果傳感器66和68確定一個或更多的容器沒有被充分地照射，則可延長處理時間以使欠缺的容器得到附加的處理，但又不使已在優(yōu)選的強度范圍內的其余容器過分地曝光。如果對欠缺的容器的進一步處理導致其它容器的過分曝光，將不會提供進一步的處理，控制系統(tǒng)將對欠缺的容器做出標記或以警告操作人員欠缺的容器沒有得到充分的處理。
上述的光箱10可用來以光處理任何液體，但對于用光處理血液或其它生物液體特別有用，更準確地說，對于消除血液或血液成分中的病毒活力特別有效。
光箱10允許同時處理多個生物液體的容器或單元。這使得每個單位處理的成本較低。能處理多個生物液體容器或單元的能力使減少處理中心成為可能，因為，要處理給定數(shù)量的生物液體只需要很少的器具就夠了。光箱10是很小巧的(約32英寸高×30英寸寬×18英寸)，因此需要很小的空間，并使其可以更為方便地放置在不同的地方。
雖然光箱10的操作將從以消除血液中病毒活力為目的用光處理血液的角度予以描述，但應該理解本發(fā)明將不受下述特定的例子的限制，也不限于消除血液或血液成分的病毒活力。
按照用光處理生物液體的方法，含有光化學介質和污染物質的生物液體的容器32被放置在光箱10的支架30上。如在這里所使用的，污染物質系指任何有害的生物物質，特別是包括細菌，寄生蟲和病毒。如上所述，容器32可由支架30的吊鉤50吊起并由袋子夾持器54緊固。在放置容器32和啟動光源期間，可伸縮的快門26應處于關閉的位置，以屏蔽操作人員以及在光源達到其所需的強度以前擋住容器32使不受光源照射。在下述情況應將容器屏蔽使不受光源照射，即當容器正準備激活和當容器已放置在支架上時，這是避免在其它容器放置在支架上之前某些容器受到照射，以保證容器得到均勻的處理。在可能為不穩(wěn)定光譜時也要屏蔽容器使不受光源的照射。一個光譜不穩(wěn)定的光源導致對容器所接受的可用能量(即，在光化學介質吸收光譜帶的能量)的讀數(shù)誤差。光源一旦達到其所需的強度，即可放下可伸縮快門26a并使容器32接受曝光。
在一個預定的時間段內，支架30繞其中心軸48旋轉。根據(jù)本發(fā)明，生物液體的標準曝光時間可以是0.3和30分之間的任何時間，或更優(yōu)選1到5分。曝光的時間取決于接觸到容器的光能量和其中的液體。如上所述，如果待處理的液體是血漿，光化學介質為按下述比例配制的亞甲藍，血漿容器32需用波長范圍與光化學介質的吸收光譜帶(例如，對于亞甲藍其相應的波長為550-700nm)相應，且其能量在17-31J/cm2范圍內的光進行處理。如果任何一個容器未能以所需范圍內的能量曝光，該過程或處理應延長。
支架30的旋轉也為生物液體提供了均勻的處理。旋轉支架30保證了每個容器的液體處理區(qū)42的每個部分曝光的時間相同。旋轉也保證了每個容器通過例如風扇39b被均勻地冷卻。
根據(jù)本發(fā)明，可以相信含有選定數(shù)量的亞甲藍的生物液體諸如血液或血漿與高強度的光共同使用將會增強亞甲藍的殺病毒效果。和一個可提供低強度光的燈相比，相信使用高強度的光接觸生物液體將會增加單位時間內接觸亞甲藍分子的光子的數(shù)量，并且，如果這些光子具有與亞甲藍吸收波長(在自由空間)相應的能量，將會增加單態(tài)氧的生成，產(chǎn)生造成消除例如血漿中的病毒活力的二級反應。根據(jù)本發(fā)明，亞甲藍相對于血漿的優(yōu)選比例約在1∶20到1∶35之間，但可以是1∶200到1∶350。因此，當血漿的容積為通常的200和350ml時，可以使用1-10ml的亞甲藍。亞甲藍的濃度約在1到10μM之間，優(yōu)選約為1μM。
如上所述，亞甲藍被波長在約550和700nm之間，且峰值在663 nm的光所激活。應該了解吸收這一范圍內的光是為了激活亞甲藍，而對血漿或血漿蛋白(其所吸收的光主要在300至560nm之間)沒有明顯的副作用。另外，為在短時間內達到最大殺病毒效果，照射在生物液體或容器的光強應大于30mW/cm2，優(yōu)選在生物液體處(或在容器上)量測得到的光強在85-130mW/cm2之間，且波長范圍在550-700nm。
在一個例子中，摻入假性狂犬病病毒(PRV)的新鮮冰凍血漿單元，經(jīng)白細胞過濾器(leukoreduction filter)處理，并用與光箱10大體相似的原型光箱以高壓鈉光照射。在一個試驗中，單獨一包310ml摻入PRV(1∶10摻入)和10ml亞甲藍的血漿，用高壓鈉光照射達8分鐘，高壓鈉光在550-700的吸收范圍(當跨越帶寬約350-800nm量測時相應于137mW/cm2)內量得的光強約為119mW/cm2。在0.5,1.0,2.0,4.0和8.0分的時段用常規(guī)的噬斑測定法量測病毒的含量。另外，在上述的時段還量測了5ml等分試樣中的病毒含量。
除上述的以外，在光箱10中還做了對包括一個摻有PRV的血漿和亞甲藍(如上所述)的容器和5個血漿(未摻入)容器進行處理的區(qū)別試驗。所使用的光強在550-700的吸收范圍(當跨越帶寬約350-800時相應于133mW/cm2)內量測為115mW/cm2，并在上述時間段取樣。病毒的含量是根據(jù)通常的噬斑測定法在5ml等分試樣中量測的。這些試驗的結果示于表1。
表1亞甲藍消除病毒活力時單個亞甲藍血漿容器與多個(6)亞甲藍血漿容器的比較
*在約350-800nm的范圍內量測。
表2
表3
<p>如表1所示，利用傳統(tǒng)的噬斑測定法測定，在照射1分鐘后極少量的感染性病毒可由血漿中回收。驗明在曝光超過2分鐘的樣本中無可回收的病毒。因此，可以說受病毒污染的血漿經(jīng)采用亞甲藍和高強度的光曝光處理，在短時間內(例如，約2分鐘)即造成消除全部病毒的活力。另外，一次使用多于一個容器不會明顯地影響病毒殺傷水平。
與其它能提供相同或相似能量(經(jīng)常用Joules/cm2或J/cm2表示)的裝置和方法相比，本發(fā)明的裝置和方法可以提供更為有效的病毒殺傷。能量是光強與時間的乘積。根據(jù)本發(fā)明，可以看出增加光強較增加曝光時間可以產(chǎn)生更大的生物學效應(諸如病毒的殺傷和/或治療用蛋白的恢復)。換句話說，光強增大的能量水平較曝光時間增加所得到的大體相同的能量水平可獲得較大的生物學效應。
例如，一些血漿單元(每個單元約為300-310ml)摻入假性狂犬病病毒，達到病毒量最終約為6×105PFU/ml。血漿單元經(jīng)過濾以除去細胞內污染物質并收入處理容器，每個容器中裝有10ml亞甲藍。以高壓鈉光照射帶有亞甲藍的血漿，在550-700nm的吸收范圍內(當跨越帶寬約350-800nm量測時在生物液體或容器上相應于140mW/cm2)提供約120mW/cm2的光強。使用傳統(tǒng)的噬斑測定法在不同的能量水平上量測了遺留的病毒總量。所得結果示于表2。
另一批血漿單元(每個單元約300-315ml)也摻入假性狂犬病病毒，達到最終病毒量約為1×106PFU/ml。這些單元的血漿經(jīng)過過濾以除去細胞內污染物質并裝入每個袋子里含有10ml亞甲藍的相同的處理容器中以達到1μM的濃度。帶有亞甲藍的血漿單元用白熒光照射，當跨越帶寬約350-500nm時在容器上量測所得的所提供的光強約為24mW/cm2。利用傳統(tǒng)的噬斑測定法，在不同的能量水平上量測了遺留的病毒的總量。所得結果示于表2。
由表2可以看出，光強和劑量是由帶寬350-800nm內量測到的。如果光強和劑量是在亞甲藍的吸收譜(550-700)內量測的，鈉光的光強將為121mW/cm2而劑量將是左手列自頂?shù)降诪?,1.7,7,14和28。類似地，對于白熒光，光強將為12mW/cm2，而劑量將是第三列自頂?shù)降诪?,0.5,2.5,7.5和15。
因此，如表2所示，白熒光在550-700nm的吸收帶寬內(當跨越帶寬約350-800nm量測時相應于約15J/cm2)于容器上量測到的能量水平約為7～J/cm2，記錄到的病毒的減少對數(shù)值(LRV)為4.8，而高壓鈉光在550-700nm的吸收帶寬內(當跨越帶寬約350-800nm量測時相應于約16J/cm2)于容器上量測得到的能量水平約14J/cm2，記錄的LRV大于6.2。
本發(fā)明的裝置和方法使減少對治療用蛋白的損害成為可能。例如，準備了帶有10ml亞甲藍的約235ml的樣本(以求達到約1.1μM的濃度)。一個樣本用白熒光處理，當在吸收帶寬550-700nm內量測時，在容器上提供8.8mW/cm2的光強，而另一個樣本用高壓鈉光處理，當在波長帶寬550-700nm內量測時，在容器上提供121mW/cm2的光強。如表3所示，當高壓鈉光曝光約2分鐘后，找不到可回收的病毒，而纖連蛋白的恢復約為88％。相反，在用白熒光曝光30分鐘后，未能全部殺死病毒并導致約81％的纖連蛋白恢復。
根據(jù)所附權利要求書，這里所描述的實施例和方法的各種修改是可能的。
權利要求
1．用于消除生物液體中污染物質的活力的裝置，包括至少包括一個可以確定一個室的壁；在所說的室中的一定數(shù)量的生物液體，所說的生物液體中帶有一種或多種污染物質；在所說的生物液體中的一定數(shù)量的光化學介質，在受到光源曝光時該介質可運轉以至少消除一部分所說的污染物質的活力；一個光源用以提供具有光強至少約30mW/cm2的光；和所說的室的壁的至少一部分可以使所說的光源的光接觸到所說的液體。
2．根據(jù)權利要求1的裝置，其中所說的生物液體包括血液或一種血液成分。
3．根據(jù)權利要求1的裝置，其中所說的生物液體包括血漿。
4．根據(jù)權利要求1的裝置，其中所說的光化學介質在接觸到來自所說的光源的光時將產(chǎn)生單態(tài)氧，所說的光化學介質選自酚噻嗪染料，補骨脂素，部花青，卟啉，pthalocyanines，甲苯胺和黃素。
5．根據(jù)權利要求4的裝置，其中所說的光化學介質包括亞甲藍。
6．根據(jù)權利要求1的裝置，其中所說的光源包括一種高壓鈉光源。
7．根據(jù)權利要求1的裝置，其中所說的室包括一個柔性的塑料容器，該容器對來自所說的光源的光是透明的。
8．根據(jù)權利要求1的裝置，還包括一個系統(tǒng)，用以檢測接觸到所說的生物液體的光量。
9．根據(jù)權利要求8的裝置，還包括一個可操作地連接在所說的傳感器和所說的光源上的控制系統(tǒng)，用以控制接觸到所說的生物液體的光量在約20到36J/cm2之間。
10．根據(jù)權利要求9的裝置，其中所說的控制系統(tǒng)確保所說的光源是細長的并沿其長度發(fā)光。
11．用以消除生物液體中的污染物質活力的裝置，包括確定一個室的裝置；在所說的室內的一定數(shù)量的生物液體，所說的生物液體包括一種或多種污染物質；在所說的生物液體中的一定數(shù)量的光化學介質，介質在曝光于一種光源時可運轉以消除至少一些所說的污染物質的活力；用光接觸所說的生物液體的裝置，光具有至少約30mW/cm2的強度；和其中確定所說的室的裝置的至少一部分允許所說的光穿過進入所說的液體。
12．根據(jù)權利要求11的裝置，其中所說的確定一個室的裝置包括一個柔性的塑料容器，該容器對來自所說的光源的光是透明的。
13．根據(jù)權利要求11的裝置，還包括一個外殼，在所說的外殼內具有至少一個內壁和一個支架，所說的室位于所說的外殼的內壁和所說的支架之間。
14．根據(jù)權利要求11的裝置，其中用來以光接觸所說的生物液體的裝置包括一個細長的光源。
15．根據(jù)權利要求11的裝置，其中所說的光源包括一種高壓鈉光源。
16．根據(jù)權利要求11的裝置，還包括用以監(jiān)視接觸到所說的液體的光量的裝置。
17．根據(jù)權利要求11的裝置，還包括使所說的室中的所說的液體能大體上均勻分布的裝置。
18．根據(jù)權利要求12的裝置，其中所說的生物液體裝在一些塑料容器中，容器放置在所說的光源的周圍。
19．根據(jù)權利要求18的裝置，還包括用以圍繞所說的光源旋轉所說的塑料容器的裝置。
20．根據(jù)權利要求11的裝置，還包括用以將穿過所說的液體的光反射回到所說的液體的裝置。
21．用光處理生物液體的裝置，包括一個光源；通常環(huán)繞所說的光源呈環(huán)形布置的支架；所說的支架適宜于夾持選定數(shù)量的生物液體。
22．根據(jù)權利要求21的裝置，其中所說的支架和所說的光源是可以相對轉動的。
23．根據(jù)權利要求22的裝置，其中所說的光源是不動的而所說的支架環(huán)繞所說的光源轉動。
24．根據(jù)權利要求21的裝置，其中所說的支架適宜于夾持至少一個柔性的生物液體容器。
25．根據(jù)權利要求21的裝置，其中所說的光源可提供一種高強度的光。
26．根據(jù)權利要求25的裝置，其中所說的光源可提供一種具有光強至少約30mW/cm2的光。
27．根據(jù)權利要求26的裝置，其中所說的光源所發(fā)射的光至少一部分具有約在570到690nm之間的波長。
28．根據(jù)權利要求25的裝置，其中所說的光源包括一種高壓鈉光源。
29．根據(jù)權利要求21的裝置，還包括至少一個光傳感器用以監(jiān)視所說的光源所發(fā)射的光量。
30．用光處理生物液體的裝置，包括確定一個內室的外殼；放置在所說的室中的一個光源；所說的外殼包括一個可反射的內表面，并且所說的裝置適宜于在所說的光源和所說的可反射內表面之間夾持一定數(shù)量的生物液體。
31．根據(jù)權利要求30的裝置，其中所說的外殼的反射面通常為環(huán)形的。
32．根據(jù)權利要求30的裝置，其中所說的裝置適宜于在所說的內室里夾持一些柔性的生物液體容器。
33．根據(jù)權利要求31的裝置，其中所說的光源可提供高強度的光。
34．根據(jù)權利要求33的裝置，其中所說的光源可提供具有強度至少為30mW/cm2的光。
35．根據(jù)權利要求33的裝置，其中所說的光源所發(fā)射的光至少一部分具有在570和690nm之間的波長。
36．根據(jù)權利要求33的裝置，其中所說的光源包括一種高壓鈉光源。
37．根據(jù)權利要求33的裝置，還包括一個傳感器用以量測由所說的光源直接接觸到所說的生物液體的光量。
38．根據(jù)權利要求31的裝置，其中所說的光源是細長的并沿其長度發(fā)光。
39．根據(jù)權利要求38的裝置，還包括一個控制系統(tǒng)以保證由所說的光源直接照射和由所說的反射面反射接觸到所說的生物液體的光量等于或大于選定的最小量。
40．一種用以基本上消除含有光化學介質的生物液體中污染物質活力的方法，所說的方法包括用光接觸所說的液體，提供至少為30mW/cm2的光強以激活所說的光化學介質并基本上消除所說的污染物質的活力。
41．根據(jù)權利要求40中所說的方法，其中所說的生物液體包括其它化合物，而所說的光源對所說的其它化合物基本上不產(chǎn)生有害的影響。
42．根據(jù)權利要求40中所說的方法，還包括接觸所說的液體的時段少于約9分鐘。
43．根據(jù)權利要求42中所說的方法，還包括監(jiān)視接觸到所說的生物液體的光量。
44．根據(jù)權利要求43中所說的方法，還包括控制所說的光接觸到所說的生物液體的時間總量。
45．根據(jù)權利要求40中所說的方法，包括將所說的生物液體引入到一個含有所說的光化學介質的容器。
46．根據(jù)權利要求40中所說的方法，還包括在所說的接觸步驟中的至少一部分時間對所說的光源和所說的生物液體進行冷卻。
47．根據(jù)權利要求40中所說的方法，其中生物液體為血漿，而光化學介質為亞甲藍。
48．根據(jù)權利要求47中所說的方法，其中血漿的體積在約235到310ml之間，亞甲藍的體積約為10ml。
49．根據(jù)權利要求47中所說的方法，其中亞甲藍與血漿的比例在約1∶20到1∶35之間，并得到亞甲藍的濃度在約1到10微摩爾之間。
50．一種用以激活亞甲藍的方法，包括提供一定數(shù)量的亞甲藍；將所說的亞甲藍與具有強度至少約30mW/cm2的光相接觸。
51．根據(jù)權利要求50中所說的方法，其中亞甲藍被放入生物液體中。
52．根據(jù)權利要求50中所說的方法，其中包括接觸所說的亞甲藍的時段不大于5分鐘。
53．根據(jù)權利要求50中所說的方法，包括以具有強度在約100-150mW/cm2之間的光接觸所說的亞甲藍。
54．根據(jù)權利要求11的裝置，其中所說的光源包括一種高壓鈉光源。
55．根據(jù)權利要求21的裝置，還包括一個可伸縮的快門用以屏蔽所說的光源。
全文摘要
用光處理生物液體和消除生物液體中污染物質活力的裝置和方法。生物液體與一個光源(24)相接觸,該光源為生物液體提供高強度的光。生物液體可以帶有一定數(shù)量的光化學介質,這些光化學介質在被光激活時是可運轉的,從而至少使一些污染物質失去活力。該裝置包括一個光箱(10),它包括一個包圍光源(24)的可伸縮的快門組件(26)?？扉T組件(26)包括一個柱形管(41),當其升起時,可以屏蔽光源(24)。另外,連接在基座組件(22)的平臺(36)上的柱形管(28)包圍著光源(24)和快門組件(26)。
文檔編號A61L2/08GK1213317SQ97193018
公開日1999年4月7日 申請日期1997年10月23日 優(yōu)先權日1996年11月19日
發(fā)明者J·R·查普曼, P·R·H·斯塔克, M·A·雷德, D·N·拉森, D·F·庫法羅 申請人:巴克斯特國際有限公司