DE102004013960A1

DE102004013960A1 - Verfahren und Vorrichtung zur nicht-invasiven Bestimmung des Hämoglobingehaltes mit Sedimentationsunterstützung

Info

Publication number: DE102004013960A1
Application number: DE200410013960
Authority: DE
Inventors: Moritz Dr.med. Friebel; Martina Dr.rer.nat. Meinke; Jürgen Dr.rer.nat. Helfmann; Gerhard Prof. Dr.-Ing. Müller
Original assignee: Laser und Medizin Technologie GmbH
Current assignee: Laser und Medizin Technologie GmbH
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätssicherung von Erythrozytenkonzentraten mittels nicht-invasiver, optischer Bestimmung des extrazellulären Hämoglobingehalts am Blutbeutelsystem mit Hilfe der Sedimentation zellulärer Blutbestandteile, ohne den sterilen geschlossenen Blutbeutel öffnen zu müssen. Dabei werden zur Sedimentation von Erythrozyten geeignete Vorrichtungen genutzt, wie z. B. stehende oder langsam laufende Ultraschallwellen und/oder ein inhomogenes Magnetfeld oder eine mechanische Vorrichtung zur Beschleunigung der Blutbestandteile.

Description

Aufgabenstellung
Das Gesamtziel ist eine Qualitätssicherung von Erythrozytenkonzentraten in einem vertretbaren Zeitraum von ca. 10 Minuten. Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens soll die Verwerfung von noch intakten Blutkonserven vermieden und damit dem chronischen Konservenmangel entgegengewirkt und die Kosten reduziert werden.
Die optische Messung der Hämolyse als auch die Entfernung der Erythrozyten aus dem Messbereich müssen ohne konstruktive Veränderungen an den existierenden und zugelassenen Blutbeuteln möglich sein.
An diesen Vorgang werden weiterhin mehrere Qualitätskriterien gestellt:

1. Ein möglichst großer nichtstreuender Bereich, mindestens aber 3 mm hoch, soll geschaffen werden
2. Die Konzentration an Erythrozyten muss unter 1 × 10⁷ Erythrozyten/mL liegen damit die optische Messung mit der erforderlichen Genauigkeit möglich ist.
3. Die Sedimentationsbeschleunigung darf keine Kavitation und keine Hämolyse erzeugen.
4. Die Dauer für die Schaffung der erythrozytenarmen Zonen muss unter 15 Min. liegen

Qualitätssicherung von Blutkonserven: Unter idealen Lagerbedingungen bei Temperaturen von 4 ± 2°C beträgt die Haltbarkeit der Konserven in maximal 49 Tage. Nicht genutzte, gekühlt gelagerte Blutpräparate werden nach Ablauf des Verfallsdatums und in vielen Blutbanken sicherheitshalber eine Woche vorher, ohne weitere Prüfung verworfen. Von der Blutbank ausgegebene, aber nicht verwendete Konserven, die von anderen Stationen oder Krankenhäusern zurück in die Blutbank kommen, dürfen zur Prüfung ihrer Verwendbarkeit nicht geöffnet werden, da sie sonst kontaminiert werden könnten. Die Qualitätsprüfung der Blutkonserve erfolgt allein durch Sichtkontrolle eines Facharztes gegebenenfalls nach 24 h Lagerung im Kühlraum. Die Einhaltung der Kühlkette muss durch den Arzt, der die Konserve entgegen nimmt durch Unterschrift bescheinigt werden. Eine weitere Kontrolle wird nicht durchgeführt. Da aber eine Unterbrechung der Kühlkette in vielen Fällen nicht ausgeschlossen werden kann, und nur eine Stunde Lagerung bei Raumtemperatur die Haltbarkeitsdauer um ca. eine Woche verkürzt, werden diese Konserven möglicherweise aus Sicherheitsgründen vorzeitig verworfen.

Der Zustand der Erythrozytenkonzentrate wird maßgeblich durch die Hämolyse bestimmt, die sich im Wesentlichen aus dem freigesetzten Hämoglobin der zugrundegegangenen Erythrozyten und dem Hämatokrit der Probe ermitteln lässt. Die Hämolyse darf in einer verwendbaren Konserve 0,8 % nicht überschreiten. Diese Grenze wurde durch invasive Messungen ermittelt. Hierbei wird im der Gehalt des freien Hämoglobins durch Transmissionsmessungen im Überstand nach Zentrifugation ermittelt und ins Verhältnis zum Gesamthämoglobingehalt gesetzt. Die einmal geöffneten Konserven dürfen nicht mehr verwendet werden.

Zur augenblicklichen Qualitätssicherung wird je nach Probendurchsatz eine entsprechende Anzahl von Blutkonserven stichprobenartig parallel als Qualitätskontrollen mit gelagert und am Ende geöffnet und auf Qualität geprüft. Damit wird nur sichergestellt, dass die Gewinnung und Lagerung prinzipiell den Vorschriften entspricht. Für ausgegebene Proben die wieder zurückkommen, bei Zukauf aus anderen Ländern, oder auch im speziellen Zweifelsfall gibt es außer der Sichtkontrolle keine Überprüfung.

Derzeit ist keine Methode bekannt, die eine objektive Überprüfung einer geschlossenen Blutkonserve auf deren Eignung zur Transfusion durchführt.

Ultraschallsedimentation: Der Einsatz von Ultraschall in biologischen Systemen ist vielseitig. Er wurde z.B. zur Agglutination von mit Antikörpern belegten Latexpartikeln, zur Separation von Hefezellen, zur Entfernung von Bakterien aus Batchsystemen und allgemein zur Beeinflussung von Mikropartikeln eingesetzt. Hierbei wird durchgehend mit stehenden Wellen gearbeitet wobei das Auftreten von Kavitationen möglichst verhindert wird. Es wird dazu ein Frequenzbereich von 1- 4,5 MHz eingesetzt.

Der Effekt auf die Erythrozytenagglutination und -Aggregation wurde von Pohl et. al. untersucht. Hierbei wird die Entstehung von stehenden Wellen vermieden und einerseits fokussierende Schallköpfe bei 2 und 10 MHz eingesetzt, und andererseits auch ein planarer Schallkopf mit 6 mm Durchmesser und 1,55 MHz verwendet In dem Paper werden die unterschiedlichen Ergebnisse zum Einfluss des Ultraschalls diskutiert. Generell wird den verschiedenen Blutgruppen eine unterschiedliche Aggregierung/Agglutinierung zugeschrieben.

In der Arbeit von Cousins et. al. wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Absenkung mit Ultraschall an frischen mit EDTA versetzen Vollblutproben mit Zentrifugation vergleicht. Hierbei wird ein zylindrischer Schallkopf, in dem die Blutprobe zentrisch gehalten wird verwendet. Es wurden 1,5 und 3,4 MHz in einem gepulsten Verfahren angewendet. Die Blutprobe befindet sich in einem klassischen Zentrifugenröhrchen, welches oben offen ist. Die Ergebnisse zeigen, dass eine rasche Sedimentation (ca. 6 Min.) erreicht werden kann, mit einer 99,6 %igen Effizienz und 1,9 × 10⁷ Zellen pro mL im Überstand (1MHz). Dies steht einer Effizienz von 99,9% und 6 × 10⁵ Zellen/mL bei der Zentrifugation gegenüber. Hierbei muss ergänzt werden, dass sich frisches Vollblut innerhalb ein bis zwei Stunden vollständig absenkt (Blutsenkung). In der Regel sind schon nach einer halben Stunde klare Überstände zu erhalten.

Diese Anwendung muss nun auf einen Blutbeutel übertragen werde, bzw. den damit verbundenen Schlauch. Hierbei handelt es sich um einen flexiblen Schlauch aus Weich- PVC, dessen Dämpfung des Ultraschalls nicht bekannt ist. Die Separation muss an dem geschlossenen System stattfinden und darf keine direkte Hämolyse induzieren noch wesentlich zur Temperaturerhöhung führen, da diese wiederum zu Hämolyse führt. Weiterhin stellen die Erythrozytenkonzentrate eine besondere Herausforderung dar: es liegen hier gespülte Erythrozyten ohne Plasmaproteine vor, welche bei normalen Citratblut zur Aggregatbildung wesentlich beitragen. Bei längerer Lagerung der Blutkonserven verändert sich der pH-Wert und die Zellen quellen auf, so dass der Dichteunterschied zwischen Zellen und Medium abnehmen und die Sedimentation erschwert wird. Dies ist der Grund weshalb bei älteren Konserven die unbeeinflusste Sedimentation in den Schläuchen bis zu 4 Tagen dauern kann. Demnach gilt es zu klären, ob mit Hilfe von Ultraschall auch hier eine ausreichende Separation von Lagerungsmedium und Zellen erhalten werden kann, so dass eine optische Messung erfolgreich und reproduzierbar durchgeführt werden kann.

Magnetfeld unterstützte Sedimentation: Eine weitere Möglichkeit bietet die Magnetfeld unterstützte Sedimentation. Hierzu sind Untersuchungen zum Verhalten der Erythrozyten in hohen Magnetfeld allgemein zur Orientierung der Erythrozyten und zur Sedimentation aus der Literatur bekannt. Es werden Magnetfelder 1 bis 6,4T angewendet. Die Erythrozyten orientieren sich im Magnetfeld und beschleunigen die Sedimentation der Erythrozyten. Der zeitliche Vorteil ist aber nach meinem Wissen wesentlich geringer (verstärkt um ca. 25% gegenüber unbeeinflusster Sedimentation bei 1g) als bei der Ultraschallunterstützung, die der Zentrifugation nahe kommt. Dennoch wäre die Nutzung von magnetischen Feldern zur Sedimentation der Erythrozyten im Blutschlauch ebenfalls eine Möglichkeit.

Zentrifuagtion: Der Einsatz von Zentrifugen zur Sedimentation von Suspensionen ist ein weitverbreitetes Verfahren. Firmen wie z.B. Beckman Coulter stellen verschiedene Modelle her, wobei die Probe immer in ein Probenröhrchen überführt wird. Dies wird zur Qualitätssicherung in der Routineanalytik zur Bestimmung des freien Hämoglobins durchgeführt, nachdem die Probe dem Blutbeutel entnommen wurde. Die Zentrifugation erfolgt bei einer Beschleunigung von 2000 g innerhalb von 5 Minuten. Diese Konserve muss, da sie geöffnet wurde, verworfen werden.

Weiterhin werden die kompletten Konservensysteme direkt nach der Blutabnahme zentrifugiert um die Erythrozyten von Plasma im Transferbeutel zu trennen. Hierbei werden die drei Beutel (Transferbeutel, mit Vollblut gefüllt, und zwei leere Beutel) mit den dazugehörigen Schläuchen in eine Schale deponiert und in sehr große (ca. 1m³) Zentrifugen zentrifugiert. Danach werden das Plasma und die Erythrozyten in einer speziellen Vorrichtung in die entsprechenden Aufbewahrungsbeutel überführt.

Nach unserer Kenntnis gibt es keine Vorrichtungen, die eine Zentrifugation an einem Schlauch durchführt, der mit einem Beutel verbunden ist.

Erfindungsgemäße Lösung

LMTB hat ein nicht vorveröffentlichtes optisches Verfahren entwickelt ( DE 102 23 450.7 ), das den extrazellulären Hämoglobingehalt für die Überprüfung der Erythrozytenkonzentrate im Blutbeutel bestimmt. Mit Hilfe dieses Sensors wird der extrazelluläre Hämoglobingehalt ohne Eingriff in den Blutbeutel, sozusagen ,unblutig', im Bereich von 0,01 bis 0,5 g/dl mit 1% Genauigkeit bestimmt, sofern keine Erythrozyten die Messung stören. Die Bestimmung erfolgt an einem, mit dem Beutel verbundenen Schlauch nach Sedimentation der Erythrozyten im Lagerungsmedium durch Transmissionsmessungen bei zwei Wellenlängen (Abbildung 2). Da diese Schläuche bei den gängigen Blutbeutelsystemen vorhanden sind, ist keine Änderung in der Produktion der Blutbeutel erforderlich.

Dieses Verfahren setzt voraus, dass die Hämoglobinwerte im Schlauch mit denen im Beutel vergleichbar sind. Für diesen Vergleich wurden von beiden Gefäßen nach Durchmischung mit der Ausrollzange Proben genommen und der Hämoglobingehalt nach Zentrifugation mit der Labormethode (Transmissionsmessung am UV/VIS-Spektrometer) bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hämolysewerte im Schlauch stets geringfügig höher liegen als die im Beutel. Die Differenz ist unabhängig vom Hämoglobinabsolutbetrag und beträgt im Mittel +0,007 g/dL. Dies ist wahrscheinlich auf die Induzierung einer leichten Hämolyse durch das Ausrollen zurückzuführen.

Zur weiteren Validierung wurden Schlauchsegmente vom Beutel abgetrennt, zentrifugiert mit Hilfe dieses Sensors der Hämoglobingehalt bestimmt. Der freie Hb-Gehalt wurde in 11 Segmenten mit Hilfe des BBS zerstörungsfrei gemessen und anschließend zerstörend in der klinischen Chemie bestimmt. Hierbei handelt es sich um 14 Pilotsegmente und um 4 Segmente, die extra befüllt wurden. Der Vergleich der Messungen ist in Abbildung 3 dargestellt. Der Korrelationsfaktor beträgt 0,91.

Die Untersuchungen des gesamten Verfahrens stehen erst am Anfang und es wurden erst 5 Proben untersucht. Aufgrund der personellen wie zeitlichen Begrenztheit sollten die Proben nach Durchmischung erstmalig nach 48 h Stunden mit dem BBS vermessen werden, da die Annahme vorlag, dass in diesem Zeitraum die meisten Proben abgesetzt sein sollten. Bei drei Proben mit höherem freiem Hämoglobingehalt (0,10; 0,13 und 0,24g/dL) war dies nicht der Fall. Die Daten der beiden anderen Proben sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1: Hämoglobinwerte in g/dl nach den im Text beschriebenen Verfahren

Die ersten Messungen zeigen, dass ältere Konserven bzw. Konserven mit höherem freiem Hämoglobingehalt mehr als 48 h zum ausreichenden Absetzen der Erythrozyten benötigen. Die Werte der ersten messbaren Proben zeigen, dass der Hb in der Konserve -bestimmt in der klinischen Chemie- mit dem im Schlauch nach dem genannten optischen Verfahren gemessen, vergleichbar sind.

Die Zeitdauer für die Messungen ist eindeutig zu lang um dass das Verfahren praktisch eingesetzt werden kann. Weiterhin ist es nicht möglich den Sedimentationszustand vorauszuberechnen, bzw. den Messzeitpunkt festzulegen um das Verfahren reproduzierbar anzuwenden.

Konkret soll in einem ersten Ausführungsbeispiel durch den Einsatz von Ultraschall (US) eine Auftrennung von Erythrozyten und Lagerungsmedium erfolgen, die erst die Anwendung eines neuartigen optischen Verfahren, welches den freien Hämoglobingehalt an einem mit dem Beutel verbunden Schlauch nach Absetzen der Erythrozyten bestimmt, möglich macht.

Für die optische Messung des Hämoglobins führt eine unbekannte und zu hohe Konzentration an streuenden Erythrozyten zu einer Störung, die die Messgenauigkeit reduziert bzw. in einem akzeptablen Zeitraum unmöglich macht. Die unbeeinflusste Sedimentation beträgt mindestens 24 h und kann bei älteren Proben bis zu 3 Tagen dauern. So lange können gerade seltene Blutgruppen nicht zurückgehalten werden. Einige Konserven werden bis zu 6 mal ausgegeben, so dass eine sofortige Wiederverfügbarkeit erforderlich ist.

Durch ein stehendes Ultraschallwellenfeld sollen auf die Erythrozyten Kräfte ausgeübt werden, die einen erythrozytenarmen Bereich für die optische Messung schaffen.

Das Prinzip, das hierfür genutzt und optimiert werden soll, ist der Schallstrahlungsdruck, der an der Grenzfläche zweier Materialien (Erythrozyten und Flüssigkeit) von deren Materialeigenschaften Dichte und Schallgeschwindigkeit abhängt. Im Resultat führt dieser Druck zu einer Kraft die die Bewegung der Erythrozyten zu den Knotenflächen (Nodalflächen) des Schallfeldes hin bewirkt. Das wesentliche Ziel ist somit geeignete stehende (oder auch langsam bewegliche) Schallfelder zu erzeugen, die einen geeigneten freien Bereich erzeugen.

Die Separation durch US darf keinerlei Hämolyse erzeugen, obwohl der Ultraschall zum Aufschließen von Zellen und Homogenisieren genutzt wird. Diese Prozesse beruhen in der Hauptsache auf der Kavitationswirkung von US, die hier konsequenterweise unterbunden werden muss. Die Kavitationsschwelle (der Unterdruck der für die Erzeugung von Kavitation notwendig ist) ist neben den Materialeigenschaften (Flüssigkeit, gelöste Gase, Umgebungsdruck) sehr stark von der Frequenz des USs abhängig und nimmt mit steigender Frequenz deutlich zu. Ab ca. 1 MHz wird damit eine Kavitationsfestigkeit erreicht, die für die Zellseparation ausreichen sein dürfte.

Um diese Ziele und Qualitäten zu erreichen sind die wesentlichen technischen Ziele dieses Vorhabens, die Schaffung einer geeigneten Anordnung zur Einkopplung von Leistungsultraschall im MHz-Bereich, der die genannten Qualitätskriterien erfüllt. Da die Blutbeutel nicht geändert werden können (ohne die Zulassung zu verlieren) müssen bei dieser speziellen Anwendung die genannten Kriterien allein durch eine konstruktive innovative Schallfelderzeugung erfüllt werden.

Die konstruktiven Freiheiten des Schallfeldes, die im Vorhaben untersucht werden sollen, beinhalten folgende Möglichkeiten:

• Frequenz, Puls/Pausenverhältnis, Leistung
• Schallwellenfronten horizontal oder vertikal in Relation zur Gravitation
• Schalldruckgradienten zum Transport der Erythrozyten aus den Nodalebenen.

In einem Funktionsmuster sollen die im Projekt gewonnenen Erfahrungen zum Separieren von Medium und Erythrozyten mit der optischen Messung zur Bestimmung des freien Hämoglobins kombiniert und getestet werden.

Zweites Ausführungsbeispiel Zentrifugation: Für die Trennung der Erythrozyten von Lagermedium im Schlauch wurde zwei Ideen entworfen, die in einer Handskizze in Abbildung 4 dargestellt sind.

Für die Sedimentation am Schlauch ist es wichtig, dass das Schlauchende in eine Rotationsbewegung versetzt wird, ohne eine Verdrillung des Schlauches zu verursachen. Dazu kann z.B. ein kegelradgetriebener Rotor mit einem über ein Kegelradgetriebe gekoppeltes Aufnahmeröhrchen verwendet werden, so dass die Schlauchverdrillung durch eine Gegenrotation ausgeglichen wird.

Eine weitere Möglichkeit bietet eine biegsame Hohlwelle, die den Schlauch stabilisiert, so dass er sich in dem drehbar gelagerten Zentrifugenrohr nicht verdrillt. Die biegsame Hohlwelle kann beispielsweise aus einer Schraubenfeder gefertigt werden.

Gegebenenfalls ist eine Verknüpfung der beiden Konstruktionsprinzipien notwendig. Nicht dargestellt ist der entsprechende Massenausgleich. Die Konstruktion sollte sehr leicht sein, so dass die gesamte Vorrichtung als kleines Tischgerät zu realisieren ist. In beiden Ausführungen ist eine Klemmvorrichtung am beutelseitigen Ende des Schlauches vorzusehen, die einerseits den Schlauch hält und andererseits das aufzutrennende Volumen begrenzt.

Drittes Ausführungsbeispiel Magnetfeld: Weiterhin kann zur Sedimentation der Einsatz von einem geeigneten magnetischen Feld benutzt werden. Dieses kann in einem abgeschirmten oder durch Gegenmagnetisierung ausgeglichen Gehäuse geschehen, welches im klinischen Alltag keine Störungen verursacht. Eine entsprechende zeitliche Varianz des Magnetfeldes, die zur Trennung von Lagermedium und Erythrozyten geeignet ist, ist ebenfalls erfindungsgemäß.

Erfindungsgemäß ist eine beliebige Kombination der Merkmale der Ausführungsbeispiele sowie weitere bekannte Techniken, die eine Sedimentation der Erythrozyten beschleunigen.

Beschreibung der Zeichnungen
1 Vorrichtung zur Sedimentation mit Ultraschall

A) Durch die Überlagerung der Ultraschallwellen vom Ultraschallwandler 26 und der Wellen, die am Reflektor 30 reflektiert werden, entsteht ein stehendes Ultraschallwellenfeld.
B) Erzeugung des Wellenfeldes durch die Reflexion der Schallwellen am Schlauchmantel 27
C) Erzeugung von zylindrischen Ultraschallwellen durch einen entsprechend geformten Wandler 31 und Reflexion an einem zylindrischen Reflektor 32D
D) Veränderung der Querschnittsform des Schlauchmantels 27, der in der Querschnittsform so verändert ist, dass die Wellenfronten weniger deformiert sind.
E) Reflexion der Ultraschallwellen am Schlauchmantel 27, der in der Querschnittsform so verändert ist, dass die Wellenfronten weniger deformiert sind.

2 Schematische Darstellung des optischen Messprinzips zur Bestimmung der Hämoglobinkonzentration. Licht einer Lichtquelle der Wellenlänge A 1 und einer Lichtquelle der Wellenlänge B 2 wird zum Teil durch den Blutschlauch 3 zum Detektor 6 transmittiert. Ein anderer Teil wird durch den halbdurchlässigen Spiegel 4 auf den Detektor 5 gelenkt.
3 Vergleich von Hämoglobinbestimmungen an Segmenten: zerstörungsfrei mit dem optischen Sensor BBS und zerstörend in der klinischen Chemie. Der freie Hämoglobingehalt wurde in 18 Segmenten mit Hilfe des BBS zerstörungsfrei gemessen und anschließend zerstörend in der klinischen Chemie bestimmt. Hierbei handelt es sich um 14 Pilotsegmente und um 4 Segmente, die extra befüllt wurden. Die Übereinstimmung ist sehr gut.
4 Vorrichtungen zur Sedimentation mit Hilfe von Rotationsbeschleunigung

A) unter Verwendung eines Kegelradgetriebes. Hierzu wird ein Rotor 20 mit einem über ein Kegelradgetriebe 16 mit dem Gehäuse 22 gekoppeltes, drehbar im Rotor gelagertes Aufnahmeröhrchen 17 für das Schlauchende 12 verwendet, so dass die mit der Rotordrehung verbundene Verdrillung des Schlauches 12 durch eine Gegenrotation des Aufnahmeröhrchens 17 ausgeglichen wird. Mit Hilfe einer beweglichen Schlauchklemme 10 kann der zu untersuchende Schlauchinhalt für die Zeit der Untersuchung abgeklemmt werden.
B) unter Verwendung einer biegsamen Hohlwelle 24 deren oberes Ende fest mit dem Gehäuse 22 und deren unteres Ende fest mit dem drehbar im Rotor gelagerten Aufnahmeröhrchen verbunden ist. Der in der Hohlwelle geführte Schlauch 12 wird damit gegen Verdrillung stabilisiert, so dass er sich in dem drehbar gelagerten Aufnahmeröhrchen 17 nicht verdrillt. Die biegsame Hohlwelle kann beispielsweise aus einer Schraubenfeder gefertigt werden.

1: Lichtquelle 1
2: Lichtquelle 2
3: Messschlauch im Querschnitt
4: Teildurchlässiger Spiegel
5: Detektor zur Lichtintensitätsmessung
6: Detektor zur Transmissionsmessung
10: Bewegliche Schlauchklemme
12: Probenschlauch
14: Tellerrad
16: Kegelrad
17: Aufnahmeröhrchen
18: Lager
20: Antrieb
21: Antriebslager
22: Gehäuse
24: biegsame Hohlwelle
25: Lager
26: Ultraschallwandler
27: Schlauchmantel
28: Schlauchlumen mit Blut
29: Ultraschall-Übertragungsmedium
30: Ultraschall-Reflektor
31: Zylindrisch geformter Ultraschall
32: Zylindrisch geformter Ultraschall-Reflektor

Claims

Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Sedimentation zelluläre Blutbestandteilen, die sich in einem sterilen geschlossenen Behälter befinden, beschleunigt sedimentieren ohne den sterilen geschlossenen Behälter zu öffnen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sterile geschlossene Behälter der Anschlussschlauch eines Blutbeutels ist, in dem sich Erythrozyten befinden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sedimentation von Erythrozyten stehende oder langsam laufende Ultraschallwellen genutzt werden, bei denen sich die Erythrozyten in den Knotenflächen des Ultraschallfeldes konzentrieren und dadurch beschleunigt sedimentieren.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallfrequenz zwischen 10 kHz und 10 MHz liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Reflektor hinter dem Schlauch des Blutbeutels die Ultraschallwellen so reflektiert werden, dass die einlaufende und die reflektierte Welle in der Überlagerung eine stehende oder langsam laufende Welle bilden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Schlauchwand des Blutbeutels die Ultraschallwellen so reflektiert werden, dass die einlaufende und die reflektierte Welle in der Überlagerung eine stehende oder langsam laufende Welle bilden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der üblicherweise zylindrische Schlauch durch eine geeignete Fixierung in eine Form gebracht wird, bei der Schlauchteile als planparallele Wand vorliegen, so dass eine eingehende plane Ultraschallwelle als plane Welle hindurchgeht und als plane Welle reflektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sedimentation von Erythrozyten ein inhomogenes Magnetfeld genutzt wird, in dem die Erythrozyten aufgrund des magnetischen Momentes im Hämoglobin in Richtung des magnetischen Feldgradienten eine Kraft erfahren.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Blutschlauchs ein statisches Magnetfeld mit einem magnetischen Feldgradienten parallel zur Gravitation erzeugt wird, das durch die sogenannte Kelvin Kraft als Unterstützung der gravitationsbedingten Sedimentation wirkt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sedimentation von Erythrozyten eine mechanische Bewegung des Schlauches genutzt wird, die zu hohen Beschleunigungen im Schlauch führt.
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Sedimentation zelluläre Blutbestandteilen, die sich in einem sterilen geschlossenen Behälter befinden, beschleunigt sedimentieren ohne den sterilen geschlossenen Behälter zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der sterile geschlossene Behälter der Anschlussschlauch eines Blutbeutels ist, in dem sich Erythrozyten befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 11 zur Zentrifugation des Blutbeutelschlauches, der aus einem drehbaren, angetriebenen Rotor besteht, der das Schlauchende aufnimmt, dessen Längsachse zur Drehachse der Rotors ein Winkel zwischen 0 und 90° aufweist und einer feststehenden Halterung in die das proximale Schlauchstück fest eingeklemmt wird, wobei der Schlauch mit dem Beutel immer verbunden bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine mechanische Vorrichtung die Verdrillung des Schlauches bei der Rotation des Schlauches verhindert wird.
Vorrichtung zur Zentrifugation des Blutbeutelschlauches nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch in einer biegsamen Hohlwelle geführt ist, die ihrerseits drehbar im Rotor gelagert ist, so dass durch die nicht gegebene Verdrillbarkeit der Hohlwelle eine resultierende Gegendrehung des Schlauchendes erreicht wird, die eine Verdrillung des Schlauches, hervorgerufen durch die Rotation des Rotors verhindert.
Vorrichtung zur Zentrifugation des Blutbeutelschlauches nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchende im Rotor in einer Röhre geführt ist, die mittels eines Kegelgetriebes bei Umlauf des Rotors selbsttätig eine Gegendrehung des Schlauchendes ausführt, die die durch die Rotation hervorgerufene Verdrillung genau kompensiert.
Vorrichtung zur Zentrifugation des Blutbeutelschlauches nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum im Zenrifugenrotor, der das Schlauchende aufnimmt eine Größe aufweist, dass auch distal des Pobenschlauchstückes vorhandene Schlauchsegmente (Kreuzprobe) Platz finden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Ultraschallschwinger Ultraschallwellen generiert werden, die das innere Lumen des Schlauchs am Blutbeutels durchlaufen und danach partiell reflektiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektor auf der dem Ultraschallschwinger gegenübergelegenen Seite des Schlauches angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchwand als Reflektor dient.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Überlagerung von einlaufender und reflektierter Ultraschallwelle ein stehendes oder langsam laufendes Ultraschallwellenfeld entsteht, in dem sich ein Teilstück des blutgefüllten Schlauches befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor gleichzeitig ein Ultraschallschwinger ist, der mit dem ersten Ultraschallschwinger synchronisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der blutgefüllte Schlauch durch eine geeignete Fixierung in eine Form gebracht wird, bei der Schlauchteile als planparallele Wand vorliegen, so dass eine eingehende plane Ultraschallwelle als plane Welle hindurchgeht und als plane Welle reflektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallschwinger und Reflektor zylindersymmetrisch um den blutgefüllten Schlauch angeordnet sind, so dass sich zylinderförmige Ultraschall-Knotenflächen ausbilden.
Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall durch einen piezoelektrischen Wandler generiert wird, der resonant im Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 MHz Ultraschall generiert.
Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall an den Schlauch geleitet wird, so dass ein guter Schallkontakt erzeugt und gleichzeitig der Schlauch gekühlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall getaktet eingesetzt wird, so dass in der Phase mit Ultraschall die Erythrozyten in die Knotenflächen bewegt werden und in der Pausenzeit ohne Ultraschall die zusammengeballten Erythrozyten sedimentieren.
Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch gleichzeitig oder nicht gleichzeitig von Licht einer oder mehrerer Wellenlänge bestrahlt werden und durch Messen des rückgestreuten oder transmittierten Lichts die Konzentration des Hämoglobins oder die Konzentration an Erythrozyten bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Messungen der Erythrozytenkonzentration der erreichte Grad der Sedimentation bestimmt wird und anhand von Hämoglobinkonzentrationsmessungen die Hämolyse berechnet wird.