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Die Erfindung betrifft ein System zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit zur Verwen- dung mit einer Zentrifuge, umfassend mindestens einen in einen Zentrifugenbecher einzupassen- den Behälter und ein Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit, umfassend das
Gewinnen einer biologischen Flüssigkeit in einem ersten Behälter eines Systems zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, das einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter sowie eine zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter angeordnete Filteranordnung umfasst, das Einbringen des ersten Behälters und des zweiten Behälters in einen Zentrifugenbecher.
Die Entwicklung von Kunststoffbeuteln zum Sammeln von Blut hat die Auftrennung von ge- spendetem Vollblut in seine verschiedenen Komponenten und in analoge Produkte erleichtert, wobei diese unterschiedlichen Blutprodukte (z. B. Blutplättchenkonzentrate) als ein Transfusions- produkt verfügbar gemacht werden.
Im Lauf der Zeit und aufgrund von umfangreichen Forschungen und klinischen Daten haben sich die Transfusionspraktiken stark geändert. Ein Aspekt der gegenwärtigen Praxis ist darin zu sehen, dass Vollblut selten verabreicht wird ; vielmehr werden an Patienten, die einen Bedarf an roten Blutkörperchen haben, gepackte rote Blutkörperchen, an Patienten, die einen Bedarf an Blut- plättchen haben, ein Blutplättchenkonzentrat, und an Patienten, die einen Bedarf an Plasma ha- ben, Plasma verabreicht. Aus diesem Grund ist die Auftrennung von Blut in seine Bestandteile von wesentlichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert.
Dies wird nirgends stärker deutlich, als bei der Behandlung der verstärkten Schädigung des Immunsystems eines Patienten, die durch die derzeit bei der Chemotherapie von Krebspatienten eingesetzten höheren Dosen und stärkeren Arzneimittel hervorgerufen werden. Diese aggressiveren chemotherapeutischen Vorgehensweisen sind direkt mit einer Verringerung des Gehalts an Blutplättchen im Blut bis auf abnormal niedrige Werte verbunden ; damit einhergehende innere und aussere Blutungen erfordern zusätzlich häufigere PC-Transfusionen. Dadurch wird von Blutbanken verlangt, die Blutplättchenmenge pro Einheitsmenge an Blut zu erhöhen.
Ein typisches, in den Vereinigten Staaten angewandtes Verfahren zur Auftrennung in die Komponenten besteht im Citrat-Phosphat-Dextrose-Adenin-System (CPDA-l)-System, das sich einer Reihe von Stufen bedient, um das gespendete Blut in drei Komponenten aufzutrennen, wobei jede einzelne Komponente von erheblichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert ist. Das Verfahren bedient sich typischerweise eines Blutsammelbeutels, der einstückig über einen flexiblen Schlauch mit mindestens einem und vorzugsweise zwei oder mehr Satellitenbeuteln verbunden ist.
Unter Zentnfugation kann das Vollblut durch differentielle Sedimentation in so wertvolle Blutkomponenten, wie Plasma, gepackte rote Blutkörperchen (PRC) in klarem Plasma suspendierte Blutplättchen (an Blutplättchen reiches Plasma oder PRP), B ! utp) ättchenkonzentrat (PC) und Kryopräzipitat (das eine gesonderte Bearbeitung erfordern kann) aufgetrennt werden.
Ein typisches Sammel- und Verarbeitungsverfahren von Vollblut kann folgende Stufen umfassen : (1) Eine Einheitsmenge des gespendeten Vollblut (etwa 450 mg gemäss der Praxis in den Vereinigten Staaten) wird aus der Vene des Spenders entnommen und direkt im Blutsammelbehälter, der das Nährstoffe und Antikoagulationsmittel enthaltende CDPA-1 enthält, gesammelt.
(2) Der Blutsammelbeutel wird zusammen mit seinen Satellitenbeuteln zentrifugiert (Zentrifugation mit langsamer Drehzahl oder"soft-spin"-Zentrifugation), wobei die roten Blutkörperchen sich als PRC im unteren Bereich des Blutsammelbeutels anreichern und im oberen Teil des Beutels eine Suspension von PRP zurückbleibt.
(3) Der Blutsammeibeutel wird sorgfältig ohne Störung der Grenzfläche zwischen der überstehenden PRP-Schicht und der sedimentierten PRC-Schicht in eine als"Piasmaextraktor" bekannte Vorrichtung gebracht. Der Plasmaextraktor oder-expressor umfasst typischerweise eine Vorderund eine Hinterplatte. Die beiden Platten sind an ihren unteren Enden miteinander gelenkartig verbunden und durch eine Feder so gegeneinander vorgespannt, dass im Beutel ein Druck von etwa 90 mm Quecksilber entsteht.
Der Blutsammelbeutel wird zwischen die beiden Platten gebracht und ein Ventil, eine Dichtung oder ein Verschluss in oder am flexiblen Schlauch wird geöffnet, wodurch das überstehende PRP in einen ersten Satellitenbeutel fliessen kann. Mit dem Ausfliessen des PRP aus dem Blutsammelbeutel steigt die Grenzfläche zum PRC an Bei der gegenwärtigen Praxis muss die Bedienungsperson die Lage der steigenden Grenzflache genau beobachten und den Verbindungsschlauch abklem-
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men, wenn nach ihrer Beurteilung möglichst viel PRP übertragen worden ist, ohne dass rote Blut- körperchen in den ersten Satellitenbeutel gelangen können. Dies ist ein arbeit-un zeitaufwendi- ger Vorgang, bei dem die Bedienungsperson den Beutel visuell überwachen und nach entspre- chender Überlegung selbständig entscheiden muss, wann der Verbindungsschlauch zu schliessen ist.
Der Blutsammelbehälter, der nunmehr nur PRC enthält, kann abgetrennt und bei 40C bis zum
Bedarf für die Transfusion an einen Patienten gelagert werden, oder es kann ein Ventil oder ein Verschluss im Schlauch geöffnet werden, so dass das PRC in einen Satellitenbeutel übertragen wird, wobei man entweder den durch den Plasmaextraktor erzeugten Druck verwendet oder die
Blutsammelvorrichtung in eine Druckmanschette legt oder durch Anheben ein schwerkraftbedingtes Fliessen hervorruft.
(4) Der PRP-enthaltende Satellitenbeutel wird dann zusammen mit einem weiteren Satelliten- beutel aus dem Extraktor entnommen und bei einer erhöhten G-Kraft (Hochgeschwindigkeitszentrifugation oder"hard-spin"-Zentrifugation) zentrifugiert, wobei Zeit und Drehzahl so eingestellt werden, dass sich die Blutplättchen im unteren Bereich des PRP-Beutels anreichern. Nach beendeter Zentrifugation enthält der PRP-Beutel die sedimentierten Blutplättchen in seinem unteren Bereich und klares Plasma in seinem oberen Bereich.
(5) Der PRP-Beutel wird sodann in den Plasmaextraktor gebracht. Der Grossteil des klaren Plasmas wird in einen Satellitenbeutel gedrückt, wobei der PRP-Beutel dann nur mehr die sedimentierten Blutplättchen und etwa 50 ml Plasma enthält. Sodann wird in einer weiteren Stufe diese Blutplättchenzusammensetzung zur Bildung eines Blutplättchenkonzentrats (PC) dispergiert. Der PRP-Beutel, der nunmehr ein PC-Produkt enthält, wird sodann abgelöst und bis zu 5 Tagen bei 20- 240C gelagert, bis er für eine Blutplättchentransfusion benötigt wird. Bei einer einzigen Blutplättchentransfusion können mehrere Blutplättchen-Einheiten (z. B. von 6 bis 10 Spendern, wenn eine Transfusion an einen erwachsenen Patienten vorgesehen ist) vereinigt werden.
(6) Das Plasma im Satellitenbeutel kann selbst zur Transfusion an einen Patienten verwendet werden oder es kann durch komplexe Verfahren in eine Reihe von weiteren wertvollen Produkten aufgetrennt werden.
Zu den von CPDA-1 abweichenden gebräuchlichen Systemen gehören Adsol, Nutricell und SAG-M. Bei diesen letztgenannten Systemen enthält der Sammelbeutel nur Antikoagulationsmittel, und die Nährstofflösung kann vorher in einem Satelliten beutel plaziert werden. Diese Nährstofftö- sung wird in das PRC nach Abtrennung des PRP vom PRC übertragen, wodurch man eine höhere Ausbeute an Plasma und eine längere Lagerbeständigkeit für das PRC erzielt.
Im Hinblick darauf besteht ein wachsendes Bedürfnis nach einem wirkungsvollen System und Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Flüssigkeit (z. B. Vollblut) in ihre Komponenten. Das Personal von Blutbanken hat auf dieses verstärkte Bedürfnis nach Blutkomponenten durch den Versuch, die PRC- und PC-Ausbeuten auf verschiedenen Wegen zu erhöhen, reagiert. Beim Abtrennen der PRC- und PRP-Fraktionen (z. B. in der vorstehenden Stufe 3) hat das Personal von Blutbanken versucht, mehr PRP vor dem Unterbrechen des Stroms aus dem Blutsammelbeutel herauszudrücken, dies hat sich aber häufig als kontraproduktiv erwiesen, da das PRP und das anschliessend daraus extrahierte PC häufig mit roten Blutkörperchen verunreinigt sind, was dem normalerweise hellgelben PC eine rosafarbene oder rote Färbung verleiht.
Die Anwesenheit von roten Blutkörperchen im PC ist so sehr unerwünscht, dass rosafarbenes oder rotes PC häufig verworfen oder einer Rezentrifugation unterworfen wird, wobei beide Vorgänge die Bearbeitungskosten erhöhen und arbeitsaufwendig sind. Infolgedessen ist das Personal von Blutbanken zur Übervorsichtigkeit gezwungen, indem es den Fluss des PRP stoppt, bevor es vollständig herausgedrückt ist. Somit bleibt das PC zwar unkontaminiert, jedoch kann es zu einem Verwerfen von nicht herausgedrücktem Plasma, das ein wertvolle Produkt darstellt, kommen.
Dies spiegelt ein weiteres Problem wider, wenn man versucht, die Ausbeute an einzelnen Blutkomponenten zu steigern. Obgleich jede einzelne Komponente wertvoll ist, kann eine Ersparnis, die sich durch eine Steigerung der Ausbeute ergibt, durch erhöhte Arbeitskosten ausgeglichen werden, wenn die Bedienungsperson des Verarbeitungssystems zur Erhöhung der Ausbeute eine standige und sorgfältige Überwachung des Systems vornehmen muss.
Das System bzw. Verfahren der vorliegenden Erfindung mildern die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten und gewährleisten ferner eine höhere Ausbeute an hochwertigerem PRC und PC.
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Die Abtrennung der verschiedenen Blutkomponenten unter Anwendung der Zentrifugation ist von einer Anzahl an anderen Schwierigkeiten begleitet Wird beispielsweise PRP zur Erzielung einer Schicht, die vorwiegend aus am Boden des PRP-enthaltenen Beutels konzentrierten Blut- plättchen besteht (z. B. vorstehende Stufe 4), so neigen die auf diese Weise konzentrierten Blut- plättchen dazu, ein dichtes Aggregat zu bilden, das im Plasma unter Bildung eines Blutplättchen- konzentrats dispergiert werden muss. Die Dispersionsstufe wird üblicherweise durch mässiges
Mischen vorgenommen, indem man beispielsweise den Beutel auf eine sich bewegende Tafel, die sich mit einer einer Präzession aufweisenden Schrägbewegung dreht, legt.
Dieser Mischvorgang erfordert mehrere Stunden, was eine möglicherweise unerwünschte Verzögerung darstellt, und viele Forscher nehmen an, dass dabei ein partiell aggregiertes Blutplättchenkonzentrat gebildet wird. Es wird ferner angenommen, dass die Blutplättchen durch die bei der Zentrifugation angelegten Kräfte beschädigt werden können.
Schliesslich besteht ein Problem bei der Abtrennung von verschiedenen Blutkomponenten unter Verwendung eines Mehrbeutelsystems und unter Zentrifugation darin, dass sehr wertvolle Blutkom- ponenten in den die verschiedenen Beutel verbindenden Leitungen und in den Vorrichtungen, die im System verwendet werden können, zurückgehalten werden.
Neben den vorstehend aufgeführten Komponenten enthält Vollblut weisse Blutkörperchen (insgesamt als Leukozyten bekannt) verschiedener Typen, von denen die wichtigsten Typen die Granulozyten und Lymphozyten sind. Weisse Blutkörperchen gewährleisten einen Schutz gegen bakterielle und virale Infektionen. Die Transfusion von Blutkomponenten, deren Leukozytenanteil nicht verringert worden ist, ist nicht ohne Risiko für den Transfusionspatienten. Einige dieser Risiken sind im US-Patent 4, 923, 620 und im US-Patent 4, 880, 548, die durch Verweis zum Gegenstand der vorstehenden Ausführungen gemacht werden, näher beschrieben.
Beim vorstehend beschriebenen Zentrifugierverfahren zur Abtrennung von Blut in die drei grundlegenden Fraktionen sind die Leukozyten in wesentlichen Mengen sowohl in der Fraktion der gepackten roten Blutkörperchen als auch in der Fraktion des blutplattchenreichen Plasmas vorhanden. Nunmehr gilt es allgemein als sehr wünschenswert, die Leukozytenkonzentration dieser Blutkomponenten soweit wie möglich zu verringern. Obgleich es kein festes Kriterium gibt, wird im allgemeinen angenommen, dass sich zahlreiche unerwünschte Transfusionswirkungen verringern liessen, wenn der Leukozytenanteil vor der Verabreichung an den Patienten um einen Faktor von etwa 100 oder mehr verringert werden könnte.
Dies kommt einer Verringerung des durchschnittlichen Gesamtanteil an Leukozyten in einer einzigen PRC-Einheit auf weniger als etwa 1 x 106 und in einer PRP- oder PC-Einheit auf weniger als etwa 1 x 105 nahe. Bisher gemachte Versuche, dieses Ziel zu erreichen, basieren auf der Verwendung von gepackten Fasern, die im allgemeinen als Filter bezeichnet werden. Es hat jedoch den Anschein, dass Verfahren, die sich der Filtration auf der Basis einer Grössentrennung bedienen, aus zwei Gründen nicht zum Erfolg führen können. Erstens können Leukozyten grösser als etwa 15 im (z. B. Granulozyten und Makrozyten) sein oder auch eine Grösse von nur 5 bis 7 Ilm aufweisen, z. B. Lymphozyten. Zusammen stellen Granulozyten und Lymphozyten den Hauptteil sämtlicher Leukozyten in normalem Blut dar.
Rote Blutkörper- chen weisen einen Durchmesser von etwa 7 sam auf, d. h. sie haben etwa die gleiche Grösse wie Lymphozyten, eine der beiden Hauptklassen von Leukozyten, die entfernt werden müssen. Zweitens können alle diese Zellen einer Deformation unterliegen, so dass sie durch Öffnungen, die kleiner als ihre normale Grösse sind, passieren können. Demgemäss hat sich weitgehend die Auffassung durchgesetzt, dass eine Entfernung von Leukozyten vorwiegend durch eine Adsorption an den Innenflächen von porösen Medien und weniger durch eine Filtration erreicht werden kann.
Eine Verminderung der Leukozyten ist besonders in Bezug auf eine Blutkomponente, wie PC, wichtig Durch differentielle Zentrifugation von Blutkomponenten hergestellte Blutplättchenkonzentrate weisen unterschiedliche Grade der Leukozytenkontamination auf, die in Zusammenhang mit der Zeit und der Grösse der während der Zentrifugation entwickelten Kraft stehen. Der Grad der Leukozytenkontamination in unfiltrierten, herkömmlichen Blutplättchenpräparaten von 6 bis 10 gepoolten Einheiten betragt im allgemeinen etwa 5 x 108 oder mehr. Es wurde nachgewiesen, dass ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von 81 bis 85 % ausreichend ist, um das Auftreten von fiebrigen Reaktionen auf Blutplättchentransfusionen zu vermindern.
Verschiedene andere, neuere Untersuchungen berichten über eine Verringerung der Alloimmunisierung und der Blutplätt- chen-Widerstandsfähigkeit bei Konzentrationen einer Leukozytenkontamination unter etwa 1 x 107
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pro Einheit. Für eine einzelne Einheit von PC mit einem durchschnittlichen Grad der Leukozyten- kontamination (gemäss derzeitiger Praxis) von etwa 7 x 107 Leukozyten liegt das nach der Filtration zu erreichende Ziel bei weniger als 1 x 106 Leukozyten. Die vorliegenden Untersuchungen emp- fehlen daher, dass eine Verringerung der Leukozytenkontamination von mindestens zwei log (99 %) wünschenswert ist. Neuere Untersuchungen empfehlen, dass eine drei log (99, 9 %) oder sogar eine vier log (99, 99 %) -Verringerung erheblich günstiger sein sollte.
Ein weiteres wünschenswertes Kriterium besteht in einer Verringerung des Verlustes an Blut- plättchen auf etwa 15 % oder weniger, bezogen auf die ursprüngliche Blutplättchenkonzentration.
Blutplättchen sind für ihre "klebrige" Beschaffenheit bekannt, eine Bezeichnung, die die Tendenz von in Blutplasma suspendierten Blutplättchen zur Haftung an beliebigen nicht-physiologischen
Oberflächen, denen sie ausgesetzt sind, widerspiegelt. In zahlreichen Fällen haften sie auch stark aneinander.
In einem beliebigen System, das von der Filtration zur Entfernung von Leukozyten aus einer
Blutplättchensuspension abhängt, besteht ein wesentlicher Kontakt zwischen Blutplättchen und den Innenflächen der Filteranordnung. Die Filteranordnung muss so beschaffen sein, dass die Blut- plättchen eine minimale Haftung an den Innenflächen der Filteranordnung aufweisen und diese
Flächen beim Kontakt nicht erheblich beeinträchtigen.
Umfasst die Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten eine poröse Struktur, so besteht die Tendenz, dass sich Mikroaggregate, Gele, Fibrin, Fibrinogen und Fettkügelchen an oder innerhalb der Poren anreichern und diese unter Hemmung des Durchflusses blockieren. Herkömmliche Verfahren, bei denen der Filter zur Entfernung von Leukozyten aus PRC einer Vorkonditionierung durch Durchleiten von Kochsalzlösung durch die Filteranordnung unterzogen wird, wobei gegebenenfalls nach der Filtration eine Spülung mit Kochsalzlösung erfolgt, sind unerwünscht, da der Flüssigkeitsanteil bei der Transfusion übermässig erhöht wird, was eine mögliche Überbelastung des Kreislaufsystems des Patienten mit Flüssigkeit bedeutet Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Entfernung von (Verarmung an)
Leukozyten, die Leukozyten und die anderen Elemente mit hohem Wirkungsgrad und ohne Verstopfung entfernt und keine Vorkonditionierung vor der Verarbeitung von aus frisch entnommenem Blut abgeleitetem PRC sowie keine Spülung nach der Filtration zur Rückgewinnung von im Filter verbliebenen roten Blutkörperchen erfordert.
Aufgrund der hohen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit von Blutkomponenten soll eine zur Entfernung von Leukozyten aus biologischen Flüssigkeiten verwendete Vorrichtung mit einem porösen Medium den höchstmöglichen Anteil der im gespendeten Blut vorhandenen Komponente liefern. Eine ideale Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten aus PRC oder PRP sollte billig und relativ klein sein, und dazu in der Lage sein, rasch Blutkomponenten, die aus einer oder mehreren Einheiten einer biologischen Flüssigkeit (z. B. Spendervollblut) erhalten worden sind, zu verarbeiten, in beispielsweise weniger als etwa 1 Stunde.
Idealerweise soll diese Vorrichtung den Leukozytengehalt auf den geringstmöglichen Grad vermindern, wobei die Ausbeute an einer wertvollen Blutkomponente maximiert, und teure, komplizierte und arbeitsaufwendige Bemühungen durch die zur Bedienung des Systems abgestellte Person minimiert werden sollen. Die Ausbeute der Blutkomponente soll maximiert und gleichzeitig eine beständige und physiologisch aktive Komponente geliefert werden, indem man beispielsweise eine Schädigung aufgrund einer Zentrifugation und/ oder die Anwesenheit von Luft oder Gas minimiert. Es kann auch bevorzugt sein, dass das PRCporöse Medium zur Entfernung von Blutplättchen sowie von Fibrinogen, Fibrinsträngen, kleinen Fettkügelchen und anderen Komponenten, wie Mikroaggregaten, die in Vollblut vorhanden sein können, befähigt 1St.
Definitionen
Die folgenden Definitionen werden in Bezug auf die Erfindung verwendet.
(A) Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit : antikoaguliertes Vollblut (AWB) ; aus AWB erhaltene gepackte rote Blutkörperchen ; aus AWB erhaltenes blutplättchenreiches Plasma (PRP) ; aus AWB oder PRP erhaltenes Blutplättchenkonzentrat (PC) ; aus AWB oder PRP erhaltenes Plasma ; aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte rote Blutkörperchen ; und aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte Blutplättchen.
Der Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit umfasst auch beliebige behandelte oder unbehandelte Flüssigkeiten in Verbindung mit lebenden Organismen, insbesondere Blut, Voll-
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blut, warmes oder kaltes Blut und gelagertes oder frisches Blut ; behandeltes Blut, wie mit einer physiologischen Kochsalzlösung, einschliesslich (aber ohne Beschränkung hierauf) einer Kochsalz- lösung, Nährlösung und/oder antikoaguiterenden Lösungen ; eine oder mehrere Blutkomponenten, wie Blutplättchenkonzentrat (PC), blutplättchenreiches Plasma (PRP), blutplättchen freies Plasma, blutplättchenarmes Plasma, Plasma oder gepackte rote Blutkörperchen (PRC), analoge Blutpro- dukte, die aus Blut oder einer Blutkomponente oder aus Knochenmark abgeleitet sind.
Die biologi- sche Flüssigkeit kann Leukozyten enthalten oder zur Entfernung von Leukozyten behandelt worden sein. Der hier verwendete Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit bezieht sich auf die vorstehend beschriebenen Komponenten und auf ähnliche Blutprodukte oder biologische Flüssigkeiten, die auf andere Weise und mit ähnlichen Eigenschaften erhalten worden sind. Erfindungsgemäss werden alle diese Blutprodukte oder biologischen Flüssigkeiten auf die hier beschriebene Weise verarbeitet.
(B) Vollblut-Einheit : Blutbanken in den Vereinigten Staaten nehmen dem Spender üblicherweise etwa 450 ml Blut in einem Behälter, der ein Antikoagulationsmittel zur Verhinderung der Blutge- rinnung enthält, ab. Jedoch variiert die abgenommene Menge von Patient zu Patient und von Blutspende zu Blutspende. Die während einer derartigen Blutspende entnommene Menge wird hier als Vollblut-Einheit definiert.
(C) Einheit von gepackten roten Blutkörperchen (PRC), blutplättchenreichem Plasma (PRP) oder Blutplättchenkonzentrat (PC) : Hier wird der Ausdruck "Einheit" gemäss der Praxis in den Vereinigten Staaten verwendet. Eine Einheit von PRC, PRP, PC oder roten Blutkörperchen oder Blutplättchen in einer physiologischen Flüssigkeit oder in Plasma ist die Menge, die von einer VollblutEinheit abgeleitet ist. Sie kann sich auch auf die während eines einzelnen Blutspendevorgangs abgenommene Menge beziehen Typischerweise variiert das Volumen einer Einheit. Beispielsweise variiert das Volumen einer Einheit von PRC in erheblichem Masse je nach dem Hämatokrit (Vol.-% der roten Blutkörperchen) des abgenommenen Vollblut, wobei dieser Wert üblicherweise im Bereich von etwa 37 bis etwa 54 % liegt.
Der gleichzeitige Hämatokrit von PRC, der im Bereich von etwa 50 bis etwa 80 % variiert, hängt teilweise davon ab, ob die Ausbeute an dem einen oder anderen Blutprodukt minimiert werden soll. Die meisten PRC-Einheiten liegen im Bereich von etwa 170 bis etwa 350 ml, jedoch ist eine Abweichung nach unten und nach oben nicht ungewöhnlich. Mehrfacheinheiten von einigen Blutkomponenten, insbesondere Blutplättchen, können gepoolt oder vereinigt werden, typischerweise, indem man 6 oder mehr Einheiten vereinigt.
(D) An Plasma verarmte Flüssigkeit :
Eine an Plasma verarmte Flüssigkeit bedeutet eine beliebige biologische Flüssigkeit, aus der eine bestimmte Menge an Plasma entfernt worden ist, beispielsweise auf die blutplättchenreiche Flüssigkeit, die nach Abtrennen von Plasma aus PRP erhalten wird, oder auf die Flüssigkeit, die nach Entfernen von Plasma aus Vollblut zurückbleibt.
(E) Poröses Medium : Dieser Ausdruck bezieht sich auf das poröse Medium, durch das eine oder mehrere Blutkomponenten oder biologische Flüssigkeiten passieren. Das PRC-poröse Medium bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in der gepackten Erythrozytenkomponente. Das blutplättchen- oder PRP-poröse Medium bezieht sich allgemein auf beliebige Medien, die eine Verarmung an Leukozyten in Nicht-PRC-Blutkomponenten, d. h. in PRP oder in PC, bewirken. Das Erythrozyten-Barrieremedium blockiert die Passage der roten Blutkorperchen und bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in PRP in grösserem oder geringerem Umfang, wobei es den Durchgang von Blutplättchen ermöglicht.
Wie nachstehend näher ausgeführt, kann das poröse Medium zur Verwendung in Zusammenhang mit PRC aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern (oder aus anderen Materialien von ähnlicher Oberflächengrösse und Porengrösse) die mit Blut verträglich sind, gebildet sein. Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben Vorzugsweise liegt die kritische Benetzungsoberflä- chenspannung (CWST) des porösen Mediums innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie nachstehend erwähnt ist, und wie vom jeweils beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Die porösen Flächen des Mediums können modifiziert oder behandelt werden, um den gewünschten CWST-Wert zu erzielen.
Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRC-porösen Mediums typischerweise etwa oberhalb 53 dyn/cm
Das poröse Medium zur Verwendung mit PRP kann aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern oder einem anderen porösen Material, das mit Blut verträglich ist, gebildet werden.
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Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben. Vorzugsweise liegen der CWST-Wert und das zeta-Potential des porösen Mediums innerhalb bestimmter Bereiche, wie nachstehend beschrieben wird und vom beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRP-porösen Mediums typischerweise oberhalb von etwa 70 dyn/cm.
Die porösen Medien können mit einer zwischen den Behältern angeordneten Leitung verbun- den sein. Sie können in einem Gehäuse angeordnet sein, das wiederum mit der Leitung verbunden ist. Der hier verwendete Ausdruck Filteranordnung betrifft das poröse Medium, das in einem geeig- neten Gehäuse angeordnet ist. Eine beispielhafte Filteranordnung kann eine Anordnung oder Vor- richtung zur Verarmung an Leukozyten oder eine Erythrozyten-Barriereanordnung umfassen. Ein
System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, beispielsweise ein System zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut kann poröse Medien, vorzugsweise Filteranordnungen, umfassen. Vor- zugsweise bildet das poröse Medium einen Festsitz an seinen Kanten, wenn es in das Gehäuse eingesetzt wird.
Das poröse Medium kann als eine flache Folie, eine verstärkte Folie, eine Bahn oder eine
Membran ausgestaltet sein. Das poröse Medium kann vorgeformt und in Form von Hohlfasern kon- figuriert sein, obgleich keine Beschränkung der Erfindung hierauf beabsichtigt ist.
(F) Das Hohlraumvolumen ist das gesamte Volumen sämtlicher Poren innerhalb eines porösen
Mediums. Das Hohlraumvolumen wird nachstehend als prozentualer Anteil des scheinbaren Volu- mens des porösen Mediums angegeben.
In dem System bzw. Verfahren der vorliegenden Erfindung wird z. B. eine Verarmung an Leukozyten in einer biologischen Flüssigkeit (z. B. PRC oder PRP) zum Zeitpunkt der Verarbeitung, die in den Vereinigten Staaten im allgemeinen innerhalb von etwa 6 bis 8 Stunden nach der Blutentnah- me erfolgt, vorgenommen. Somit werden beim Übertragen einer biologischen Flüssigkeit aus dem
Beutel, in dem sie enthalten ist, Leukozyten durch das entsprechende poröse Medium entfernt und eine an Leukozyten verarmte biologische Flüssigkeit wird im Satellitenbeutel gewonnen. Erfindungsgemäss wird ein System bereitgestellt, bei dem eine biologische Flüssigkeit, wie Vollblut, zur
Bildung von PRP und PRC verarbeitet wird.
PRP erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem ersten Satellitenbeutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP anordnet ; PRC erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem zweiten Satelliten beutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC anordnet.
Die Erfindung umfasst ein Zentrifugationssystem, bei dem eine (oder beide) der zwischengeschalteten Filteranordnungen in Zusammenwirkung mit einem Zentrifugenbecher so angeordnet wird oder werden, dass die Filteranordnung, das poröse Medium in der Filteranordnung und die Blutbeutel nicht durch die während des Zentrifugationsverfahrens erzeugten sehr grossen Kräfte beschädigt werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass bei dem eingangs genannten System eine Filteranordnung, die über Schlauchleitungen in Flüssigkeitsverbindung mit dem Behälter steht, und eine zur Aufnahme der Filteranordnung geeignete und in den Zentrifugenbecher einsetzbare Trägereinrichtung vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist zumindest eine Filteranordnung ausserhalb des Zentrifugenbechers angeordnet.
Insbesondere kann zumindest eine Filteranordnung von der Trägereinrichtung aufgenommen sein, die auf oder teilweise in dem Zentrifugenbecher ruht.
Vorzugsweise ist die Filteranordnung so positioniert, dass während des Zentrifugierens in der Position der Filteranordnung Kräfte auftreten, die nicht grösser als 60% der Kräfte sind, die auf den Boden des Zentrifugenbechers aufgebracht werden.
Oder die Filteranordnung ist so positioniert, dass in der Position der Filteranordnung wahrend des Zentrifugierens Kräfte auftreten, die nicht grösser als 40% der Kräfte sind, die auf den Boden des Zentrifugenbechers aufgebracht werden.
Bei dem eingangs genannten Verfahren wird die Filteranordnung im Abstand vom Boden des Zentrifugenbechers mit Hilfe einer Trägereinrichtung, die in den Zentrifugenbecher einsetzbar ist, positioniert und darauffolgend wird das in den Zentrifugenbecher eingebrachte System in bekannter Weise zentrifugiert.
Das erfindungsgemässe System bzw. Verfahren kann auch ein Barrieremedium für rote Blutkör-
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perchen umfassen, das die Passage einer Komponente der biologischen Flüssigkeit ermöglicht, jedoch die Passage von weiteren Komponenten durch das Medium verhindert, wodurch die Not- wendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung durch eine Bedienungsperson entfällt und der Wir- kungsgrad der Trennung der biologischen Flüssigkeit, wie Vollblut, in eine oder mehrere Kompo- nenten erhöht wird.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verarbeitungssystems für eine biologische Flüssigkeit, wobei die biologische Flüssigkeit durch zentrifugale Abtrennung in Kompo- nenten aufgetrennt wird. Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Aus- führungsform einer Filteranordnung, eines Zentrifugenbechers und einer Haltevorrichtung, um die
Filteranordnung in geeigneter Stellung am Becher zu halten.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten einer bio- logischen Flüssigkeit, vorzugsweise Blut, umfassend einen ersten Behälter sowie eine Leitung zur
Verbindung des ersten Behälters mit einem zweiten Behälter, wobei zwischen dem ersten Behälter und einem zweiten Behälter eine Filteranordnung, z. B. in Form eines porösen Mediums angeord- net ist. Beim porösen Medium kann es sich um ein Medium zur Verarmung an Leukozyten, ein Bar- rieremedium für rote Blutkörperchen, eine Anordnung, die ein Medium zur Verarmung an Leukozy- ten und ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfasst, oder um Kombinationen davon han- deln. Die Verarbeitungsanordnung kann ferner weitere Behälter, poröse Medien und Leitungen zur
Verbindung der Behälter und der porösen Medien umfassen.
Ein beispielhaftes System zum Gewinnen und Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit ist in
Fig. 1 gezeigt. Das System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit ist allgemein mit 10 bezeichnet. Es kann folgendes umfassen : einen ersten Behälter oder Sammelbeutel 11, eine Nadel oder Kanüle 1, die zur Einführung in den Spender geeignet ist ; eine fakultative Barriereanordnung
12 für rote Blutkörperchen ; eine erste Anordnung 13 zur Entfernung von Leukozyten ; einen zweiten
Behälter (erster Satelliten beutel) 41 ; einen fakultativen vierten Behälter (dritter Satelliten beutel) 42 ; eine zweite Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten ; und einen dritten Behälter (zweiter
Satellitenbeutel) 18.
Die einzelnen Anordnungen oder Behälter können durch Schläuche, vorzugsweise flexible Schlauche 20,21, 25,26, 27 oder 28 in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen.
Die erste Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfasst vorzugsweise ein poröses Medium zur Passage von PRP ; die zweite Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfasst vorzugsweise ein poroses Medium, das zur Passage von PRC geeignet ist. Ferner können im oder am Schlauch oder in den Sammel- und/oder Satellitenbeuteln ein Verschluss, Ventil, Klemme oder Übertragungs-
Schenkelverschluss oder Kanüle (nicht abgebildet) angeordnet sein. Der Verschluss (oder die Verschlüsse) wird (werden) geöffnet, wenn Flüssigkeit zwischen den Beuteln transportiert werden soll.
Eine beliebige Anzahl und Kombinationen von Anordnungen, porösen Medien, Behältern und Leitungen sind geeignet. Der Fachmann erkennt, dass die hier beschriebene Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen, die ebenfalls unter die Erfindung fallen, neu verwirklicht werden kann.
Nachstehend werden die einzelnen Komponenten der Anordnung näher beschrieben.
Die Behälter, die in der Anordnung zur Verarbeitung von biologischen Flüssigkeiten verwendet werden, konnen aus beliebigen Materialien gefertigt sein, die mit einer biologischen Flüssigkeit wie Vollblut, oder einer Blutkomponente verträglich sind und die eine Zentrifugations- und Sterilisationsumgebung aushalten können. Eine Vielzahl von derartigen Behältern ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Sammel- und Satellitenbeutel für Blut typischerweise aus weichgemachtem Polyvinylchlorid hergestellt, z. B. aus mit Dioctylphthalat, Diethylhexylphthalat oder Trioctyltrimellitat weichgemachtem PVC Die Beutel können auch aus einem Polyolefin, Polyurethan, Polyester und Polycarbonat hergestellt sein.
Beim hier verwendeten Ausdruck "Schlauch" kann es sich um eine beliebige Leitung oder eine Einrichtung handeln, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Behältern herstellt. Typischerweise wird der Schlauch aus dem gleichen flexiblen Material, wie er für die Behälter verwendet wird, hergestellt, vorzugsweise aus weichgemachtem PVC. Der Schlauch kann sich in das Innere des Behälters erstrecken und kann beispielsweise als Siphon verwendet werden. Es kann eine Anzahl von Schläuchen vorliegen, die eine Flüssigkeitsverbindung mit amtlichen einzelnen Behältern gewährleisten. Die Schläuche können in verschiedener Weise eingerichtet sein. Beispielsweise können mindestens zwei Schläuche am Kopf des Sammelbeutels oder am Boden des Beutels oder jeweils ein Schlauch an jedem Ende des Beutels eingerichtet sein.
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Zusätzlich können die Schläuche, Anordnungen, poröse Medien und Behälter so eingerichtet sein, dass sie unterschiedliche Fliesswege definieren. Beispielsweise kann bei Verarbeitung von Vollblut das PRP entlang eines ersten Fliesswegs fliessen, z. B. durch die Barriereanordnung für rote
Blutkörperchen (falls vorhanden), eine PRP-Leukozytenentfernungsanordnung und in einen Satellitenbeutel (z. B. einen zweiten Behälter). In ähnlicher Weise kann das PRC entlang eines zweiten
Fliesswegs fliessen, z. B. durch die PRC-Leukozytenentfernungssanordnung und in einen Satelliten- beutel (z. B. einen dritten Behälter). Da unabhängige Fliesswege vorhanden sein können, können biologische Flüssigkeiten (z.
B. PRP und PRC) gleichzeitig oder nacheinander darin fliessen.
Ein Verschluss, Ventil, Klemme, Übertragungsschenkelverschluss oder dgl. befindet sich typischerweise in oder am Schlauch. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf den zur Fertigung der
Behälter-oder der Behälter-Verbindungsleitung verwendeten Materialtyp beschränkt sein.
Die Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien hängt teilweise von der gewünschten Funktion, z. B. Blockierung von roten Blutkörperchen oder Leukozytenentfernung, ab. Eine bevorzugte Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien ist eine Matte oder Bahn aus Fasern, die vorzugsweise thermoplastisch sind. Die Fasern der porösen Medien können beliebige Fasern umfassen, die mit biologischen Flüssigkeiten verträglich sind. Es kann sich entweder um natürliche oder synthetische Fasern handeln. Die Fasern werden vorzugsweise behandelt oder modifiziert, um den CWST-Wert zu erreichen oder zu erhöhen. Beispielsweise können die Fasern einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sein, um die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) der Fasern zu erhöhen.
Beispielsweise weisen die behandelten oder unbehan- delten Fasern, die im porösen PRC-Medium verwendet werden, einen CWST-Wert von mehr als etwa 53 dyn/cm auf ; für das poröse PRP-Medium liegt der Wert oberhalb von etwa 70 dyn/cm. Ferner können die Fasern verklebt, verschmolzen oder anderweitig aneinander befestigt sein, oder sie können mechanisch verwoben sein. Weitere poröse Medien, z. B. geschäumte Kunststoffe mit offener Zellstruktur, die gemäss den vorstehenden Ausführungen einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sind, können in ähnlicher Weise verwendet werden.
Barriereanordnungen für rote Blutkörperchen, die beispielsweise zwischen dem Blutsammelbeutel und dem PRP-Beutel angeordnet sind, entfernen im allgemeinen etwa 85 bis 99 % oder mehr der eintretenden Leukozyten, was eine Entfernungsrate darstellt, die möglicherweise nicht ausreicht, in zuverlässiger Weise auf eine Restleukozytenzahl von weniger als 106 Leukozyten pro PC-Einheit zu gelangen. Eine Hauptfunktion dieser Anordnung ist jedoch die Wirkung als ein auto- matisches "Ventil" während des Dekantiervorgangs durch augenblickliches Beenden des Stroms einer biologischen Flüssigkeit, z. B. der überstehenden Schicht (wie PRP), zum Zeitpunkt, an dem die roten Blutkörperchen in Kontakt mit dem eine poröse Oberfläche aufweisenden porösen Medium gelangen.
Der Mechanismus dieser ventilähnlichen Wirkung ist nicht ganz klar, es kann sich jedoch um eine Aggregation der roten Blutkörperchen beim Erreichen der porösen Oberfläche handeln, wobei eine Barriere gebildet wird, die ein weiteres Fliessen der überstehenden Schicht durch das poröse Medium verhindert oder blockiert.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Sedimentschicht, wie PRC, beim Auspressen aus dem Sammelbeutel durch eine Vorrichtung mit einem Element zur Leukozytenentfernung bearbeitet werden, um den Leukozytengehalt der Sedimentschicht zu verringern.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Erfindung eine Trägereinrichtung, die eine Filteranordnung, die ein poröses Medium umfasst, oder eine oder mehrere Komponenten einer Anordnung während der Zentrifugation an Ort und Stelle festhält, so dass sie durch die während der Zentrifugation erzeugten Beanspruchungen nicht beschädigt werden.
Die Vorrichtung 10 zum Sammeln und Verarbeiten von Blut mit einem oder mehreren Satellitenbeuteln, die über eine Leitung befestigt oder verbunden sind, kann als Einheit zur Abtrennung von Komponenten aus Vollblut verwendet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigte beispielhafte Ausgestaltung näher erläu- tert. Während der Zentrifugationsstufe, bei der die roten Blutkörperchen am Boden des Sammelbeutels konzentriert werden, können Kräfte bis zum etwa 5000-fachen der Schwerkraft (5000 G) oder mehr erzeugt werden.
Daher ist der Sammelbeutel vorzugsweise flexibel, was auch für die anderen Beutel gilt, wodurch sie sich am Boden und an den Wänden eines Zentrifugenbechers 120 anlegen können, so dass die Beutel selbst nur einer geringen oder gar keiner Beanspruchung unterzogen werden.
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Im Gegensatz zur flexiblen und biegsamen Beschaffenheit der Beutel und Schläuche, ist das poröse Medium typischerweise in einem starren Kunststoffgehäuse enthalten (die Kombination wird als Filteranordnung bezeichnet). Das PRC-Gehäuse weist typischerweise grössere Abmessun- gen als das PRP-Gehäuse auf, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung oder Beschä- digung beim Zentrifugieren erhöht ist. Beispielsweise kann eine typische PRC-Filteranordnung etwa 20 g (etwa 0,04 lb) wiegen, jedoch ist ihr effektives Gewicht unter Zentrifugationsbedingun- gen von 5000 G etwa 5000-fach grösser oder etwa 100 kg. Bei herkömmlichen Zentrifugationssy- stemen ist es daher schwierig, ein Brechen des Kunststoffgehäuses zu vermeiden.
Auch wenn man die PRC-Filteranordnung sehr vorsichtig in den Zentrifugenbecher bringt, besteht die Gefahr einer Beschädigung des Kunststoffschlauchs oder der Beutel. Ferner ist es unerwünscht, den Zen- trifugenbecher so zu vergrössern, dass er die Filteranordnung während der Zenrifugationsstufe auf- nimmt, da dies nicht nur den Einsatz einer grösseren und kostspieligeren Zentrifuge erfordern wür- de, sondern es auch notwendig machen würde, tausende von Bedienungspersonen bei der Blut- verarbeitung umzuschulen, um sie in die Lage zu versetzen, die Blutbeutel fachgerecht in einen neuartigen Zentrifugenbecher einzusetzen.
Demzufolge ist es wünschenswert, dass ein verbessertes System oder Garnitur zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut mit bereits vorliegenden Zentrifugenbechern eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäss ist es bevorzugt, die PRC-Filteranordnung an einer Stelle anzubringen, die in
Entfernung von der grössten G-Kraft liegt ; diese Stelle befindet sich vorzugsweise ausserhalb oder teilweise ausserhalb des herkömmlicherweise verwendeten Zentrifugenbechers, der in Fig. 2 ge- zeigten Art.
In Fig. 2 stellt der Becher 120 einen Zentrifugenbecher dar, der gegenwärtig in Blutbanken üblich ist Diese Becher weisen typischerweise starke Wände aus hochfestem Stahl auf. Die Wände umschliessen einen Freiraum 121, in den Blutbeutel, deren Satellitenbeutel und die dazwischen angeordneten Schläuche gebracht werden können. Die zum Festhalten einer Filteranordnung verwendete Tragereinrichtung 122 kann aus einem beliebigen hochfesten Material hergestellt sein, vorzugsweise aus Metall oder einer Metallegierung, wobei Titan oder rostfreier Stahl aufgrund Ihrer
Festigkeit und der einfachen Handhabung unter hygienischen Bedingungen bevorzugt werden. Der untere Bereich 123 der Trägereinrichtung 122 ist so ausgestaltet, dass er in den Hohlraum 121 hineinpasst, vorzugsweise in einer Tiefe von etwa 0, 5 bis etwa 1 cm.
Federklammern oder andere
Mittel können dazu verwendet werden, die Trägereinrichtung 122 im Becher 120 zu positionieren und/oder festzuhalten. Eine im oberen Bereich der Trägereinrichtung 122 angeordnete Rille 124 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie die Auslassöffnung der Filteranordnung 114 aufnimmt und es ermöglicht, dass der Bodenbereich der Filteranordnung 114 auf den flachen oberen Flächen der Trägereinrichtung 122 neben der Rille 124 verbleibt. Der zentrale Bereich 126 der Rille 124 kann so proportioniert sein, dass die Öffnung 125 der Filteranordnung 114 in zumindest einen Teil der Rille 124 unter Erzielung eines Reibungssitzes passt.
Die Enden der Rille 124 sind vorzugsweise auf eine solche Breite reduziert, dass ein mit dem Einlass und dem Auslass der Filteranordnung 114 verbundener flexibler Schlauch 112 festgehalten wird, was die Stabilisierung der Filteranordnung 114 beim Aufsetzen auf die Trägereinrichtung 122 erleichtert. Die nicht unterstützten Bereiche des flexiblen Schlauchs 112 fallen dann in den Becher und stehen in Verbindung mit dem Rest der damit enthaltenen Blutsammelgarnitur. Vorzugsweise hält die Trägereinrichtung 122 die Filternordnung 114 in der Weise, dass die Ebene des porosen Mediums im wesentlichen normal zu der während des Betriebes der Zentrifuge gehaltenen G-Kraft liegt.
Ferner sollen die Trägereinrichtung und die Filteranordnung an oder im Zentrifugenbecher so angeordnet sein, dass sie die normale, freischwingende Bewegung des Bechers 120 in der Zentrifuge während der Rotation nicht beeinträchtigen.
Da der PRP-Filter typischerweise relativ klein und sehr leicht ist, kann er im Becher zusammen mit den Beuteln und dem Schlauch angeordnet werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann jedoch die Rille 124 so ausgestaltet sein, dass sie mehr als eine Filteranordnung aufnimmt, z. B. sowohl eine PRC- als auch eine PRP-Filteranordnung.
Gemass einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine grössere Trägereinrichtung eingesetzt werden, um eine erste Filteranordnung zu halten und eine zweiter Trägereinrichtung, die eine zweite Filteranordnung halt, kann oben auf die erste Trägereinrichtung und Filteranordnung aufgesetzt werden Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Konstruktionen, Ausgestaltungen
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und/oder Einrichtungen verwendet werden können, um diese Funktionen zu erreichen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Positionierung und der Art und Weise, in der das poröse Medium, insbesondere das PRC-Medium während des Zentrifugenbetriebs am Zentri- fugenbecher befestigt wird. Versuche mit einer Anzahl von Testfiltergehäusen, die so gebaut waren, dass sie in den Zentrifugenbecher passten, haben in überzeugender Weise gezeigt, dass das
Gehäuse beim Zentrifugieren häufig die Ursache von Perforationen der Schlauchleitungen ist. Fer- ner ist es sehr schwierig, ein Gehäuse so zu konstruieren, dass es in zuverlässiger Weise bruch- sicher ist. Ausserdem sind herkömmliche Zentrifugenbecher so konstruiert, dass sie die herkömmli- chen Blutsammelgarnituren aufnehmen, die keine Filterelemente aufweisen.
Eine Einpassung des zusätzlichen Volumens einer PRC-Filteranordnung in einen herkömmlichen Becher war daher sehr schwierig. Diese ernsthaften Probleme wurden beseitigt, indem man die PRC-Filteranordnung an einer Trägereinrichtung ausserhalb des Bechers befestigte. Dies gewährleistet eine angemessene
Unterstützung der Filteranordnung, indem man einen unterstützenden Flanschbereich 127 der Trägereinrichtung 122 (Fig. 2) anordnet, der die Umfangslinie des Zentrifugenbechers aufnimmt. Fer- ner ist die Trägereinrichtung 122 vorzugsweise oberhalb des Becherkopfes angeordnet, eine Stel- le, die sich wesentlich näher am Rotationszentrum der Zentrifuge befindet, so dass die Kraft, der die
Filteranordnung unterworfen wird, nur etwa 40 bis etwa 60 % der Kraft am Boden des Bechers 120 beträgt.
Ferner halten die engen Schlitze an den beiden Enden der Trägereinrichtung die Schlauchverbindungen fest und gestatten es den Schläuchen in die Schale zu fallen. Überraschenderweise hatten die hängenden Bereiche der Schläuche den Zentrifugationsvorgang sehr gut aus.
Das erfindungsgemässe System kann in Verbindung mit anderen Anordnungen oder porösen Medien verwendet werden, einschliesslich Filtrations- und/oder Trennvorrichtungen, z. B. einer Vorrichtung zum Entfernen von Leukozyten aus einer Blutplättchen enthaltenden Lösung oder Konzentrat. Beispielhafte Vorrichtungen sind im US-Patent 4 880 548 und im US-Patent 4 925 572, die hier vollinhaltlich durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden, beschrieben.
Gehäuse lassen sich aus einem beliebigen geeigneten undurchlässigen Material unter Einschluss eines undurchlässigen thermoplastischen Materials herstellen. Z. B. kann das Gehäuse vorzugsweise durch Spritzgiessen aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Polymeren, wie einem Acryl-, Polystyrol- oder Polycarbonatharz, hergestellt werden. Ein derartiges Gehäuse lässt sich nicht nur leicht und wirtschaftlich herstellen, sondern ermöglicht auch die Beobachtung der Passage der Flüssigkeit durch das Gehäuse.
Das Gehäuse, in dem das poröse Medium eingeschweisst oder fest sitzend eingepasst ist, ist so konstruiert, dass es eine zweckmässige Anwendung, eine rasche Vorbereitung und einen wirksamen Luftausschluss ermöglicht. Obgleich es für das Gehäuse eine Vielzahl von Gestaltungsmöghchkei- ten gibt, umfasst das erfindungsgemässe Gehäuse für das poröse Medium vorzugsweise ein Gehäuse, wie es in den US-Patenten 4 880 548,4 923 620 und 4 925 572 beschrieben ist, das im allgemeinen ähnlich der Ausgestaltung des Gehäuses 114 in Fig. 2 ist.
Erfindungsgemäss soll die Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten der biologischen Flüssigkeit in der Lage sein, drastischen Sterilisations- und Zentrifugationsumgebungen standzuhalten, die typischerweise aus einer Strahlungssterilisation (bei etwa 2, 5 Megarad) und/oder Autoklavisierung (bei etwa 110 bis etwa 1200C für etwa 15 bis 60 Minuten) und/oder einer Zentrifugation (typ- scherweise etwa 2500 bis 3500 G für etwa 5 bis 15 Minuten ; jedoch kann je nach der Komponente der biologischen Flüssigkeit, für die eine maximale Gewinnung vorgesehen ist, die Zentrifugation bei etwa 5000 G für etwa 10 bis 20 Minuten erfolgen) bestehen.
Im allgemeinen wird unter Hinweis auf die Figuren die biologische Flüssigkeit (z. B. Spendervollblut) direkt in einem ersten Behälter wie dem Sammelbeutel 11 aufgenommen. Der Sammelbeutel 11 kann dann mit oder ohne anderen Elementen des Systems, wie einem zweiten Behälter und einer Filteranordnung 114 in einer Zentrifugiereinrichtung, wie einem Zentrifugenbecher 120 angeordnet werden. Vorzugsweise wird die Filteranordnung 114 in einem Abstand zum Boden des Zentrifugenbechers 120 unter Verwendung einer Vorrichtung angeordnet, die geeignet ist, Beschädigungen der Filteranordnung 114 aufgrund von Spannung durch die Zentrifugalkräfte zu vermeiden. Z. B. kann die Filteranordnung 114, wie oben beschrieben, durch Verwendung einer Tragereinrichtung 122 wie einer Klammer im Abstand vom Boden des Zentrifugenbechers 120 gehalten werden.
Der Sammelbeutel 11 (mit oder ohne weitere Elemente des Systems) kann dann zentrifugiert werden, um die biologische Flüssigkeit in eine überstehende Schicht 31 und eine Sediment-
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schicht 32 aufzutrennen. Nach der Zentrifugation handelt es sich bei Verwendung von Vollblut bei der überstehenden Schicht vorwiegend um PRP und bei der Sedimentschicht vorwiegend um
PRC. Die biologische Flüssigkeit kann dann aus dem Sammelbeutel als getrennter Überstand bzw.
Sedimentschichten ausgepresst werden. Es kann eine Klemme oder dgl. zwischen dem Sammel- beutel 11 und dem flexiblen Schlauch 25 oder Innerhalb des Schlauches vorhanden sein, um die überstehende Flüssigkeit am Fliessen und am Eintritt in die falsche Leitung zu hindern.
Eine Bewegung der biologischen Flüssigkeit durch das System wird erreicht, indem man einen
Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem Bestimmungsort der biologischen Flüssigkeit (z. B. ein Behälter, wie ein Satellitenbeutel oder eine Nadel am Ende einer Leitung) aufrechterhält. Das erfindungsgemässe System eignet sich zur Verwendung mit herkömmlichen Vorrichtungen zum Erreichen des Druckunterschieds, z. B. einer Auspressvorrichtung (Expressor). Als Beispiele für Einrichtungen zum Erreichen dieses Druckunterschieds kommt ein Schwerkraftgefälle, das Anlegen von Druck an den Sammelbeutel (z. B. von Hand oder mit einer Druckmanschette) oder das Einbringen des weiteren Behälters (z. B. Satellitenbeutels) In eine Kammer (z.
B. eine Vakuumkammer), die einen Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem anderen Behälter herstellt, in Frage. Es fällt auch unter die Erfindung, Expressoren zu verwenden, die über den gesamten Sammelbeutel hinweg einen im wesentlichen gleichen Druck erzeugen.
Beim Übergang der biologischen Flüssigkeit aus einem Beutel in den nächsten Beutel kann diese mindestens ein poröses Medium passieren. Typischerweise kann die biologische Flüssigkeit, wenn es sich dabei um die überstehende Schicht (z. B. PRP) handelt, aus dem Sammelbeutel durch eine oder mehrere Vorrichtungen oder Anordnungen treten, die eine oder mehrere poröse Medien umfassen, z. B. ein Medium zur Entfernung von Leukozyten, ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen, ein poröses Medium, das die Barriere für rote Blutkörperchen mit der Entfernung von Leukozyten in einem porösen Medium vereinigt oder ein Medium zur Entfernung von Leukozyten mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen in serieller Anordnung.
Die überstehende Schicht 31 wird aus dem ersten Behälter 11 ausgepresst, bis der Fluss unterbrochen wird, typischerweise durch Verschliessen einer Klemme in der Leitung 20 oder automatisch, wenn die Anordnung ein Barrieremedium 12 für rote Blutkörperchen umfasst. Vorzugsweise gelangt die überstehende Schicht durch ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen und sodann durch ein Medium zur Entfernung von Leukozyten. Die überstehende Schicht ist sodann nach Passage durch das Medium zur Entfernung von Leukozyten In Bezug auf Leukozyten verarmt. Eine weitere Verarbeitung kann gegebenenfalls stromabwärts vom Medium zur Entfernung von Leukozyten erfolgen, entweder in Verbindung mit dem System oder nach Abtrennung aus dem System.
Die Sedimentschicht 32 im Sammelbeutel 11 kann durch eine Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten und in einen Behälter 18, z. B. eine Satellitenbeutel, geleitet werden. Typischerweise wird der Sammelbeutel 11, der nunmehr vorwiegend rote Blutkörperchen enthält, einem Druckunterschied unterworfen, wie vorstehend erwahnt, um die Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten vorzubereiten und den Fliessvorgang einzuleiten.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem die Gewinnung von verschiedenen biologischen Flüssigkeiten, die in verschiedenen Elementen des Systems eingeschlossen oder zurückgehalten sind, maximiert, indem man entweder dafür sorgt, dass ein hinter der eingeschlossenen oder zurückgehaltenen biologischen Flüssigkeit vorliegendes Gasvolumen die Flüssigkeit durch diese Elemente und in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium drückt oder indem man die eingeschlossene oder zurückgehaltene Flüssigkeit in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium durch einen Druckunterschied (z. B. durch Schwerkraftgefälle, eine Druckmanschette, Saugen und dgl.) zieht.
Dies gewahrleistet eine vollständigere Entleerung des Behälters, der Anordnung oder des porösen Mediums. Nachdem sich der Behälter vollständig entleert hat, wird der Fluss automatisch unterbrochen.
Um ein besseres Verständnis der hier beschriebenen Erfindung zu gewährleisten, werden die folgenden Beispiele, die sich mit der Anwendung der vorliegenden Erfindung befassen, vorgelegt.
Diese Beispiele dienen nur Erläuterungszwecken und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken.
Beispiele 1 bis 5
Die zur Ausführung der Beispiele verwendeten Blutsammelsets entsprachen im allgemeinen
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Fig. 1 ohne die fakultative Anordnung des Barrieremediums für rote Blutkörperchen. Das Verfahren entsprach dem vorstehend beschriebenen Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 2 für die erste Zentrifugationsstufe.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP wurde zu einem zylindrischen Filterelement von 2, 5 cm Durchmesser und 0, 33 cm Dicke vorgeformt, wobei man PBT-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von cm und einer Dichte von 1, 38 g/cm3 einsetzte, die einer Oberflächenbehandlung gemäss dem im US-Patent 4, 880, 548 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat- und Methacrylsäure-Monomeren in einem Gewichtsverhältnis von 0, 3 : 1 unterzogen worden waren. Das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 95 dyn/cm und ein zeta-Potential von -11, 4 Millivolt beim pH-Wert des Plasmas (7, 3) auf. Die Faseroberfläche betrug 0, 52 m2 und das Hohlraumvolumen 80 %.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC wurde gemäss den Gleichungen (3) und (4) so berechnet, dass sich ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von besser als log 3 (d. h. > 99, 9 % Verringerung des Leukozytengehalts) ergab. Dies wurde unter Verwendung
EMI12.1
gen (3) und (4) erforderlich waren. Um den Wirkungsgrad der Leukozytenentfemung weiter zu erhöhen, wurde das Hohlraumvolumen auf 81 % vermindert. Diese Veränderungen führten zu einer Anhebung des Wirkungsgrads auf mehr als log 4 (d. h. > 99, 99 %). Wenn das PRC durch dieses in einem Gehäuse von 6, 4 cm Durchmesser befindliche Filtermedium gepresst wurde, ergaben sich bei einem angelegten Druck von 90 mm Hg Fliesszeiten im gewünschten Bereich von 10 bis 40 Minuten.
Die Faseroberflächen waren gemäss US-Patent 4, 925, 572 unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat und Methylmethacrylat in einem Gewichtsverhältnis von 0, 27 : 1 modifiziert worden ; das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 66 dyn/cm auf.
Dem vorstehend beschriebenen porösen PRC-Medium ging ein Vorfilter voraus, der aus fünf Schichten von durch Schmelzblasen hergestellten PBT-Bahnen bestand, die in der nachstehend angegebenen Reihenfolge zu einer Gesamtdicke von 0, 25 cm übereinandergelegt waren.
EMI12.2
<tb>
<tb>
Gewicht, <SEP> Faserdurchmesser, <SEP> CWST-Wert
<tb> Grad <SEP> mg/cm2 <SEP> zum
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 12 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 002 <SEP> 9 <SEP> 50
<tb> 2, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 66
<tb> 5, <SEP> 2-10, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 66
<tb>
In den einzelnen Beispielen wurde eine einzelne Bluteinheit von freiwilligen Blutspendern verwendet. Die Bluteinheit wurde in einem Blutsammelset der in Flg. 1 gezeigten Art (ohne die fakultative Anordnung mit dem Barrieremedium für rote Blutkörperchen) gesammelt, wobei der Sammelbeutel des Sets vorher mit 63 ml CPDA-Antikoagulationsmittel gefüllt war.
Das von den verschiedenen Spendern gewonnene Blutvolumen ist in Spalte te) von Tabelle 11 angegeben. Das Sammelset wurde in den Zentrifugenbecher von Fig. 2 gemäss üblicher Blutbankpraxis eingesetzt, mit der Ausnahme, dass der PRC-Filter an der Trägereinrichtung angebracht wurde, die wiederum am oberen Bereich des Zentrifugenbechers angebracht wurde, wodurch der PRC-Filter ausserhalb und oberhalb des Zentrifugenbechers befestigt wurde.
Die Zentrifuge wurde sodann 3 Minuten mit einer 2280 G (am Boden des Bechers) entsprechenden Drehzahl rotiert, wodurch die roten Blutkörperchen im unteren Bereich des Sammelbeutels sedimentierten. Sodann wurde die Klammer entfernt und der Sammelbeutel wurde vorsichtig ohne Aufwirbeln des Inhalts in einen Plasmaextraktor übertragen, der mit einer Feder auf einen Druck von etwa 90 mm Hg gebracht worden war. Durch Aufbrechen des Verschlusses, der den Sammelbeutel mit dem PRP-Filter verband, und durch anschliessendes Aufbrechen des Verschluses, der den PRP-Filter mit dem Satellitenbeutel verband, konnte die überstehende PRP-Schicht aus dem Sammelbeutel durch den PRP-Filter in den Satellitenbeutel fliessen.
Beim Austritt des PRP stieg die Grenzfache zwischen PRC und PRP im Sammetbeutel an, wobei der Fliessvorgang
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etwa 10 bis 20 Minuten andauerte, bis das gesamte PRP durch den PRP-Filter getreten war ; zu diesem Zeitpunkt wurde der Fliessvorgang abrupt und automatisch abgebrochen, als die Front der PRC-Schicht den PRP-Filter erreichte. Der Schlauch wurde sodann neben dem Sammelbeutel und neben dem Satellitenbeutel abgeklemmt. Der Schlauch zwischen den beiden Klemmen und dem PRP-Filter wurde abgeschnitten. Das im Satelliten beutel gesammelte PRP wurde sodann gemäss üblicher Blutbankpraxis unter Bildung von an Leukozyten verarmtem PC und Plasma verarbeitet.
Die Volumina an PC und Plasma sind In Tabelle 11 zusammen mit der Anzahl der restlichen Leukozyten im PC angegeben.
Der Sammelbeutel, der nunmehr nur die sedimentierten roten Blutkörperchen enthielt, wurde aus dem Plasmaextraktor entnommen. 100 ml AS3-Nahrlösung, die vorher in den anderen Satelli- tenbeutel gegeben worden waren, wurden durch den PRC-Filter in den Sammelbeutel übertragen.
Der Inhalt des Sammelbeutels wurde sodann gründlich vermischt. Bei einem durch Schwerkraftgefälle angelegten Druck von etwa 120 mm Hg wurde das PRC im Sammelbeutel zunächst einer Verarmung an Leukozyten unterzogen, indem man es durch den PRC-Filter zum Satellitenbeutel leitete. Das PRC stand nunmehr je nach Bedarf für die Transfusion an einen Patienten zur Verfügung. Volumina, Hämatokritwerte und die Anzahl der restlichen Leukozyten im PRC sind in Tabelle 11 aufgeführt.
Die in der Tabelle angegebenen Leukozytenzahlen spiegeln die Empfindlichkeit der Verfahren wider, die zur Bestimmung der Anzahl der restlichen Leukozyten in den PRC- und PC-Ausflusspro- dukten verwendet wurden. Tatsächlich wurden keine Leukozyten in den einer Leukozytenverarmung unterzogenen Abflussprodukten sämtlicher Proben nachgewiesen.
Parallele Versuche unter Verwendung von empfindlicheren (aber arbeitsaufwendigeren) Testverfahren zeigen, dass der Wirkungsgrad der Leukozytenverarmung etwa um den Faktor 10 bis 100, besser ist als es die Daten in der Tabelle anzeigen.
EMI13.1
EMI13.2
<tb>
<tb> Test <SEP> 1 <SEP> Test <SEP> 2 <SEP> Test <SEP> 3 <SEP> Test <SEP> 4 <SEP> Test <SEP> 5
<tb> gesammeltes
<tb> Vollblut <SEP> (mi) <SEP> 407 <SEP> 387 <SEP> 399 <SEP> 410 <SEP> 410
<tb> Vollblut
<tb> Hct <SEP> (%) <SEP> 45 <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> 41 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP>
<tb> PRP-Filtrationszeit <SEP> (min) <SEP> 16 <SEP> 11 <SEP> 14 <SEP> 15 <SEP> 19
<tb> PRP-Volumen <SEP> (mil) <SEP> 211 <SEP> 173 <SEP> 196 <SEP> 177 <SEP> 232
<tb> PC-Volumen <SEP> (mil) <SEP> 47 <SEP> 52 <SEP> 49 <SEP> 69 <SEP> 61
<tb> restliches
<tb> WBC-PC* <SEP> < 1 <SEP> Ox105 <SEP> < 1, <SEP> 1x105 <SEP> < 1,
<SEP> 1x105 <SEP> < 1, <SEP> 5x1 <SEP> 05 <SEP> < 1, <SEP> 3x1 <SEP> 05 <SEP>
<tb> PRC-Filtrationszeit <SEP> (min) <SEP> 15 <SEP> 18 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> PRC-Vo <SEP> ! <SEP> umen <SEP> (m <SEP> !) <SEP> 285 <SEP> 318 <SEP> 301 <SEP> 306 <SEP> 288
<tb> PRC-Hct <SEP> (%) <SEP> 64, <SEP> 5 <SEP> 67 <SEP> 51 <SEP> 52, <SEP> 5 <SEP> 60, <SEP> 5 <SEP>
<tb> restliches
<tb> WBC-PRC* <SEP> < 7, <SEP> 3x10" <SEP> < 8, <SEP> 0x10" <SEP> < 7, <SEP> 5x10" <SEP> < 7, <SEP> 7x10" <SEP> < 7, <SEP> 2x10" <SEP>
<tb> * <SEP> pro <SEP> Einheit
<tb>
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Vorstehend wurde die Erfindung ausführlich beschrieben und durch Beispiele erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Ausführungsformen zugänglich ist und nicht auf die speziellen Ausführungsformen der Beispiele beschränkt ist.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass diese speziellen Ausführungsformen die Erfindung nicht beschränken sollen, sondern im Gegenteil die Erfindung sämtliche Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die unter den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, umfassen soll.
PATENTANSPRÜCHE :
1. System zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit zur Verwendung mit einer Zentrifu- ge, umfassend mindestens einen in einen Zentrifugenbecher einzupassenden Behälter, gekennzeichnet durch mindestens eine Filteranordnung (114), die über Schlauchleitungen (112) in Flüssigkeitsverbindung mit dem Behälter steht, und eine zur Aufnahme der Filter- anordnung (114) geeignete und in den Zentrifugenbecher (120) einsetzbare Trägereinrich- tung (122).