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Verfahren und Vorrichtung zum sterilen Füllen von Infusionslösungen
in dünnwandige Kunststoffbehälter, zur sterilen Lösungsbereitung aus festen und
flüssigen Substanzen in denselben und zur sterilen Entnahme aus denselben Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sterilen Füllen von Infusionslösungen
in dünnwandige Kunststoffbehälter, zur sterilen Lösungshereitung aus festen und
flüssigen Substanzen in denselben und zur steilen Entnahme aus denselben.
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B lutersatzflüssigkeit und Heilmittel enthaltende Lösungen, im allgemeinen
Infusionslösungen genannt, sind heute entweder in geräumiger Ampullen oder in gummiverschlossenen
Gasflaschen abgefüllt im Gebauch. In neuerer Zeit versucht man, auch terme plastische
Kunststoffe zum Verpacken von Infusionslöst,ngen und zum Lagern von Blut heranzuziehen,
um verechiedenen Nachteilen der Glaspackung auszuweichen. So sind z. B. Ampullen
aus elastischem Material bekanntgeworden, die die übliche Ampullenform mit rundem
Hohlkörper und Halsansatz beibehalten und die durch einen Dorn von innen her angestochen
werden. Diese Ampullen sind aber für Infusionslösungen nicht geeignet, da sie ein
Entleeren in ein Schlauchlsys.tem unter sterilen Bedingungen nicht ermöglichen.
Auch sind flexible Kunststoffbeutel aus weichem Polyvinylchlorid für solche Zwecke
bekanntgeworden, die jedoch vom physiologischen Standpunkt aus nicht unbedenklich
erscheinen, da die Gefahr des Weichmacherwanderns, besonders hei langem Lagern,
besteht. Auch handelt es sich bei diesen Beuteln um teilweise recht komplizierte
Gebilde mit einige schweiften verschlossenen Stutzen oder Schläuchen zur sterilen
Entnahme. Das Problem des sterilen. Abfüllens-das Material verträgt keine Hitzesterilisation
- erscheint noch weicht befriedigend gelöst, so daß dabei die wirtschaftlichen Vorteile
gegenüber der Glaspackung mehr als verlorengehen. Die Prüfung der heute zur Verfügung
stehenden Kunststoffe auf phys,iologische Verträglichkeit, einfache Verarbeitbarkeit
(Schweißen) und Wirtschaftlichkeit für das Packen von Infusionslösungen hat vor
allem Polyäthylen geeignet erscheinen lassen. Die Entwicklung auf dem Kunststoffsektor
wird hier allerdings sicher noch weitere Fortschritte bringen.
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Es ist auch ein Infusionsbeutel aus Polyäthylen bekanntgeworden,
der mit besonderer Entnahme vorrichtung nicht ausgestattet ist und daher seine kontinuierliche
Herstellung durch einfaches Unterteilen eines bereits gefüllten längeren Schlauches
durch Schweißnähte ermöglicht. Die Infusionslösung wird hier durch ein besonders
geformtes Entnahme gerät, das von außen her in den Beutel eingestochen und dann
befestigt wird, entnommen. Das hat aber den Nachteil, daß durch das Einstechen Keime
von der in sterilen Beutelaußenwand in die Infusionslösung eingeschleppt werden
können. Auch bietet die kontinuierliche Herstellung mehrerer Beutel auf einmal nicht
die erwarteten Vorteile) da die Manipulation
eines lange vorgefüllten Schlauches,
die exakte Dosierung und andere technische Schwierigkeiten das Arbeitstempo sehr
herabsetzen. Auch muß bei dem sterilen Füllen des Schlauches mit großer Vorsicht
vorgegangen werden, dla bei Insterilität nur eines Beutels die ganze Serie ausgeschieden
werden muß, um spätere Zwischenfälle zu vermeiden. Ein steriles Abfüllen von Einzelbeuteln
aber durch jeweiliges Anstehen von außen her durch eine Injekti,onsnadel oder ein
anderes geeignetes Einstichgerät bedingt wieder die Gefahr der Einschleppung von
Keimen von der unsterilen Außenseite des Beutels. Abgesehen davon ist ein Einstechen
in die Wandung des leeren Beutels, bei dem ja die beiden Wände dicht aufeinander
liegen, schwer möglich, ohne die gegenüberliegende Wand zu beschädigen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, das das sterile Füllen
von in sich bereits geschlossenen Beuteln oder Schläuchen aus geeigneten Kunststoffen
mühelos möglich macht. Auch das sterile Zumischen von festen oder flüssigen Medikamenten
in die Infusionslösung vor Gebrauch sowie die sterile Entnahme aus dem Beutel ist
Gegenstand der Erfindung.
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Verschiedene Kunststoffe, darunter Polyäthylen, haben die Eigenschaft,
sich bei Anwendung von Zug nach anfänglich sehr geringfügiger elastilscher Dehnung
auf das Vielfache ihrer ursprünglichen Länge recken zu lassen, wobei das Material
in gleichem
Maße an Dicke verliert, unelastisch wird, um bei Ulxerbeanspruchung
zu reißen. Diese Materialeigenschatten haben zur Folge, daß ein Gegenstand, der
in eine gespannte Kunststoffolie gedrückt wird, diese Folie in Richtung des Druckes
ausweitet oder reckt, so daß er bei geeigneter Form dicht von der Folie umkleidet
wird.
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Die vorliegende Erfindung macht sich nun die verschiedenen Eigenschaften
des Kunststoffmaterials zunutze. In die leeren Behälter aus dünnwandigem Kunststoff
werden erfindungsgemäß vor der Sterilistation röhrenförmige, mit einer stumpfen
Mündung versehene Elemente eingeschlossen, die nach der Sterilisation des Behälters
zu dessen Füllen bzw. späteren Entleeren oder auch für das Zumischen von festen
oder flüssigen Substanzen in den gefüiften Behälter an beliebiger oder vorbestimmter
Stelle durch die Beutelwandung in ein jeweils dem Vervendungszwecl; angepaßtes,
von außen herangebrachtes, innen steriles, elastisches Kupplungseiement gedrückt
werden, wobei die Behältenvandung zuerst zylindrisch verformt, dann durchstoßen
und zwischen das innere röhrenförmige und das äußere elastische Kupplungselement
eingeklemmt wird, so daß das Innere des Behälters mit der Einfüll-, Zumisch- oder
Entnahmevorrichtuug in festen und sterilen Eingriff gebracht wird. Nach erfolgter
Füllung wird das elastische Kupplungselement abgeklemmt und der Teil des Behälters,
durch den die Füllung erfolgte, zusammen mit den Kupplnugselementen durch eine gerade
Schweiß naht abgetrennt.
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Der Vorgang kann auch so vor sich gehen, daß ein steriles Schlauchstück
von außen in gleicher Weise auf das Röhrchen aufgesetzt wird, bis die Beutelwand
gereckt und durchstoßen ist und durch das vorgleitende Röhrchen zwischen dieses
und die Schlauchwand eingeklemmt ist. Dann wird das Schlauchstück mittels einer
Glasolive od. ä. an die sterile Abfüllleitung angeschlossen. Das Beutelende, in
dem sich das Röhrchen mit dem abgeklemmten Schlauchende befindet, wird jetzt durch
eine einfache Sclnveißnaht abgetrennt und vom Beutel abgeschnitten, wobei man auch
gleich etwa im Beutel anwesende Luft mit abtrennen kann.
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Der Entnahmevorgang ist im Prinzip der gleiche: ein in dem gefüilten
Beutel befindliches Röhrchen wird von innen nach außen in einen sterilen, elastischen
Körper gedrückt, z. B. ein Schlauchstück oder ein durchbohrter Gummistopfen, wodurch
die gerechte Beutelrand sich dicht an das Röhrchen anlegt und von dem elastischen
Körper außen umfaßt und festgehalten wird. So kommt es zu einer absolut dichten,
sehr fest haftenden Verbindung zwischen Beutel und Entnahmegerät, durch die das
sterile Abfließen der Infusionslösung erfolgt. Zweckmäßig ist das sterile Schlauchstück
bereits an eine Tropfenzählvorrichtung angeschlossen, die wiederum das Schlauchsystem
für die Infusion trägt. Durch das Eröffnen des Beutels von der sterilen Innenwand
her und den schan beim Füllen beschriebenen Vorgang ist eine Infektion der Infusionslösung
ausgeschlossen.
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Auch kann der Beutel an jeder beliebigen Stelle angezapft werden,
da die untere Ausflußöffnung des kombinierten Schlauch systems in der Praxis immer
tiefer als der tiefste Punkt des Beutels liegt, so daß eine Heberxvirkung besteht,
durch die der Beutel dank seiner Flexibilität bis zum letzten Rest entleert wird.
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Einen großen Vorteil bedeutet es, daß durch Zwischenschaltung eines
kurzen, in seinem Lumen dem Entnahmeröhrchen entsprechenden Schlauch-
stückes jedes
beliebige Infusionslösungsentnahme system an den Beutel angeschlossen werden kann.
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Auch besteht durch diese Schlauchkupplung die Möglichkeit, Injektionsflüssigkeiten,
die der Infusionslösung von Beginn der Infusion beigefügt werden sollen, zuzusetzen,
indem man die Injektion mittels Spritze in das Schllauichstück verabfolgt und die
Flüssigkeit durch Anheben der Schlauchkupplung in den Beutel zurückfließen läßt.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht als Kupplung einen
durchbohrten Gummistopfen (oder Überwulrfkappie) vor. Dieser bildet den oberen Abschluß
einer Tropfkarmner. Das EntnNah,meröhrchen ist dann so ausgebildet, daß es nach
Anschluß aus dem Gummistopfen in die Tropfkammer hineinragt und so die Bildung wählbarer
Tropfen bewerkstelligt.
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Dasselbe Verfahren kann auch zum Auflösen von festen Stoffen, die
in Lösung nicht haltbar sind, und daher erst kurz vor Gebrauch gelost werden können,
Anwendung finden. Die Substanz ist in eine Röhre gepackt, die auf der einen Seite
von einem durchbohren Gummistopfen, auf der anderen von einem dicht sitzenden Kolben
mit Druckstange verschlossen ist, wobei die Substanz nur die Hälfte der Röhre ausfüllt,
so daß der Kolben noch Spielraum zum Aufwärtsbeweigen hat. Nach Kuppeln dieser einer
Injektiiioassipritze ähnlichen Vorrichtung an den Beutel an beliebiger Stelle, wie
dies oben schon beschrieben wurde, wird durch Aufziehen des Kolbens Flüssigkeit
aus dem BeuteL in die Röhre gesaugt, wodurch zuerst eine Aufschwemmung der festen
Substanz in die Röhre erzielt wird. Durch mehrmaliges Auf- und Abschieben des Kolbens
in der Röhre wird die Substanz vollständig in den Beutel gespült, wo sie durch Hin-und
Herschaukeln in der Flüssigkeit leicht in Lösung gebracht werden kann. Um ein geringes
Gewicht der oben geschilderten Vorrichtung zu erreichen, wird diese aus leichtem
Kunststoff gefertigt. Der hier beschriebene Vorgang kann auch mit jeder Injektionsspritze
durchgeführt werden, die an ihrem Nadelkonus einen geeigneten Gummischlauch trägt.
Die Spritze braucht nur von oben her mit Substanz gefüllt und nach Anbringen des
Gummischlauches nach einer bekannten Methode sterilisliert zu werden. Noch einfacher
ist es, die bereits sterile Injektionsspritze von oben her mit Tabletten des aufzulösenden
Stoffes zu füllen, die bereits steril in Röhrchen verpackt geliefert werden können.
Zweckmäßig wird man nach erfolgtem Lösen der Substanz den Schilauch abgeklemmt am
Beutel steckenlassen und die Injektionsspritze abziehen.
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Da es darauf ankommt bei derartigen Zumischungen zur Infusionslösung
möglichst wenig Luft (auch sterile) in den Beutel gelangen zu lassen, wird vorgeschlagen,
statt der Spritze einen einseitig geschlossenen Gummischlauch, wie er als Pumpe
fiir Tropfröhrchen Verwendung findet, mit der festen Substanz zu füllen und steril
zu verpacken. Das Einbringen der Substanz in die Lösung des Beutels geschieht dann
nach Kuppeln mit demselben durch Quetschen des kleinen Gummiballons.
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Die Erfindung sieht verschiedene Ausführungsformen und Materialien
für die erwähnten Einfüll-und Entnahmeröhrchen vor. Als zweckmäßig hat sich erwiesen,
die Mündung, mit der der Durchtritt durch die Beutelrand erfolgen soll, schräg abgeschnitten
auszubilden. Da,duroh, daß die Mündung abgeschrägt ist, wird erreicht, daß das gereckte
Häutchen der Beutelwand immer an der vordersten Kante reißt, und daß so das Röhrchen
durch den gebildeten Schlitz
durchschl,üpfen kann, ohne mit der
eventuell unsterilen Außenfläche der Haut in Berührung zu kommen. Dabei soll die
vorderste Kante nicht zu scharf sein, damit während des Kupplungsvorganges das Material
der Beutelwand genügend Gelegenheit hat, sich zu recken, bevor es schlitzförmig
einreißt und die Mündung freigibt. Weiter hat sich als zweckmäßig erwiesen, das
vordere Ende des Entnahmeröhrchens etwa 1 cm lang leicht konisch zu gestalten, das
anschließende Stück etwa 2 bis 3 cm lang jedoch zylindrisch. Durch das konische
Stück wird erreicht. daß die Einführung des Röhrcliens. durch die Beutelwand in
das äußere Entuahmeorgan oder elastische Kupplungsstück erleichtert wird, während
das zylindrische Stück den dichten Einschluß des gereckten, vorn geplatzten Teiles
der Beutelwand zwischen elastischem Außenteil und Röhrchen, also die Sterilität
gewährLeistet und damit auch den festen Sitz des äußeren Organs an der Beutelwand
bedingt. Den Ab schluß des Röhrchens bildet eine Verdickung oder eine Abschlußplatte,
die den Druck, der durch das Aufdrücken des Außenorgans bei dem Kuppeln entsteht,
aufnimmt, ohne die gegenüberliegende Beutelwand zu beschädigen.
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Eine andere Aus.führungsform sieht eine Fortführung des Röhrchens
über diese Scheibe vor, um ein handliches Griffstück, das durch die Beutelwände
hindurch mit zwei Fingern festgehalten werden kann, für den Kupplungsvorgang zu
erhalten. Wieder eine andere Ausiführungsform sicht ein Röhrchen vor, das für zwei
Kupplungen geeignet ist, indem es von einem durchbohrten, verstärkten Mittelteil
zwei oben beschriebene Röhrchen, aussendet. Diese beiden Röhrchen können auf einer
Achse liegen, sie können aber auch in einem Winkel zueinander stehen. Die Mittelbohrung
kann eine durchlaufende sein. Es ist aber auch d.aran gedacht, die Bohrungen der
beiden Röhrchen getrennt in dem verdickten Mittelstück enden zu lassen. Diese beschriebenen
Doppelröhrchen können sowoh1 für zweimalige Infusion aus einem Beutel als auch zum
Zumischen und Lösen von festen Substanzen wie oben beschrieben Anwendung finden.
Für das Füllen des Beutels wird ein schräg abgeschnittener, steifwandiger Polyäthylenschlauch
Verwendung finden, der für den Abfüllungsvorgang genügende Festigkeit und Sicherheit
bietet. Je nach Anwendungszweck sind aber noch verschiedene Formen für das Entnahme-
oder Zumischröhrchen denkbar.
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Die Erfindung sieht auch vor, die Röhrchen aus verschiedenem Material
zu fertigen, deren spezifisches Gewicht teils unter 1, teils über 1 liegt, so daß
das Röhrchen in der Lösung nach oben steigt bzw. untergeht. So läßt sich auf elegante
Weise eine deutliche Trennung von Röhrchen, die für verschiedene Zwecke ausgebildet
sind, im geschlossenen Beutel erzielen.
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Zum Beispiel kann das Entnahmeröhrchen aus Polyamid gefertigt sein,
wodurch es auf den tiefsten Punkt des Beutels sinkt, während das Zumischungsröhrchen
aus Polyäthylen gefertigt ist und im oberen Teil des Beutels schwimmt. Diese Eigenschaften
kann man dazu benutzen, bei geeigneter Formgebung des Beutels die Röhrchen mühelos
an jene Stelle des Beutels zu befördern, die für das Kuppeln mit einem Außenorgan
am günstigsten erscheint. Es ist auch vorgesehen, durch Kombination. zweier Werkstoffe
mit verschiedenem spezifischem Gewicht dem in der Lösung befindlichen Röhrchen eine
bestimmte Lage zu geben. Zum Beispiel kann man auf ein Röhrchen aus Polyamid eine
Scheibe aus Polyäthylen bis zur Anschiagscheibe aufschieben, wodurch die Mündung
des
Röhrchens in der Lösung nach unten zeigen wird.
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Natürlich ist au;ch die umgekehrte Kombination der Werkstoffe möglich.
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Auch die Form des Beutels kann für die vorliegende Erfindung zweckmäßig
gestaltet werden. So hat es sich z. B. als vorteilhaft erwiesen, auf der einen Querseite
des Beutels in der Mitte zwei parallele, senkrecht in den Beutel hineinragende,
kurze Schweißnähte anzubringen, zwischen denen die Röhrchen für das Zumischen, Entnehmen
und Füllen eingeführt werden, bevor der Beutel verschlossen wird. Das Füllröhrche,n
ist das letzte, da es zuerst in Atktion tritt, und nach Füllen mit dem Beutelrand
abgeschweiß wird. Noch zweckmäßiger ist ein schmaler, durch Schweißnähte begrenzter
Kanal, der aus dem Beutelinneren in der Mitte der einen Querseite herausführt. Die
Röhrchen, werden hier wieder in derselben Reihenfolge eingeschoben, und nach Füllen
und Abtrennen des Füllröhrchens bleibt das Entnahmeröhrchen in dem von drei Schweißnähten
begrenzten Kanal mit der Schrägspitze nach außen gerichtet. Auch an eine feste Umgrenzung
des Entnahmeröhrchens durch Schweißnähte ist gedacht. So kann das Kuppeln mit dem
Entuahmeorgan an einer fest begrenzten Stelle erfolgen, so daß ein am Beutel angebrachter
Maßstab die entnommenen bzw. die noch enthaltenen ccm Lösung anzeigen kann. Eine
andere Ausführungsform sieht vor, daß die Schweißnähte für die Beutelbegrenzung
so angeordnet sind, daß das Entnahmeröhrchen bei hängendem Beutel immer an den tiefsten
Punkt sinkt, so daß auch bei verschiedenen Beuteln das Kuppeln immer an der gleichen
Stelle erfolgt. Dafür ist es zweckmäßig, den Schlauch schräg zu seiner Längsrichtung
in rhombenförmige Abschnitte zu unterteilen. Das Füllen erfolgt dann in einem der
beiden spitzen Winkel des Beutels, wobei nach Abschweißen der Füllecke die Öffnung,
durch die das Füllen erfolgte, nach Entfernen des Röhrchens durch eine ringförmige
Umschweißung zu einer Aufhängevorrichtung ausgebildet werden kann.
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Es ist auch vorgesehen, dem Beutel entlang einer seiner B.egrenzungsschweißnähte
ein in Lumen und Länge für den Anschluß eines Infusionssystems geeignetes Schlauchstück
beizufügen, das durch eine weitere Schweißnaht eingeschlossen ist und vor dem Füllen
mit dem Beutel mitsterilisiert wird.
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Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren für das
Herstellen von Blutkonserven und für die Durchführung von Bluttransfusionen. Hier
kommt es wesentlich auf eine einfach durchführbare Methode zum sterilen Abfüllen
des Spenderblutes an, wie sie in dem vorliegenden Verfahren gezeigt wird.
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Der mit der gerinnungshemmenden Flüssigkeit versehene Beutel ist raumsparend
lagerbar und jederzeit betriebsbereit. Der Luftausschluß verhindert die Gefahr einer
Infektion oder einer Luftembolie und ermöglicht das schaumfreie Durchmischen des
Blutes mit der Citratlösung. Die Flexibilität des Beutels ermöglicht die Blutentnahme
ohne Vakuum. Durch Verwendung einer einfachen Unterdruckapp aratur, in die der Beutel
eingelegt wird, kann jedoch auch unter Anwendung von Vakuum Blut abgezapft werden.
Für getrennte Infusion von Plasma und Erythrozytensediment eignet sich besonders
die Anwendung von Entnahmeröhrchen mit verschiedenem spezifischem Gewicht, so daß
das Röhrchen für Plasma im Beutel obenauf schwimmt, während das Röhrchen für die
Entnahme des Sediments am tiefsten Punkt des Beutels ruht. Bei intraarterieller
Bluttransfusion kommt die Sauerstoffdurchlässigkeit des Polyäthylens
der
notwendigen Oxygenisierung des Blutes sehr zustatten, da diese durch den geschlossenen
Beutel erfolgen kann. Auch für die Druckinfusion ist der Beutel besonders geeignet,
da der Druck auf den geschlossenen Beutel direkt mit der Hand ohne die dJefallr
einer Luftembolie ausgeführt werden kann.
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Fig. 1. 2 und 4 stellen den Vorgang des Aufdrücken des elastischen
Einfüll- odler Entnahme organs auf das entsprechende Röhrchen von der Seite reseh~l1
dar. Mit 1 ist die Beutelrand bezeichnet.
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2 ist das Röhrchen, und 3 ist der Schlauch. Fig. 3 zeigt, von vorn
gesehen, das Abgleiten der geplatzten >erecliten Folie entlang der schrägen Röhrchenmündung.
Fig. 5 zeigt einen angeschlossenen Tropfenzähler 4, der mit einem Gummistopfen 5
verschlossen ist. Fig. 6 zeigt die Vorrichtung zum Einbringen von festen Substanzen
in den Beutel, wobei 6 den beweglichen Kolben darstellt, 7 den Gummistopfen und
8 den röhrenförmigen Behälter für die feste Suhstanz 9. Fig. 7 und 8 zeigen Formen
von Entnahmeröhrchen. Fig.9 bis 11 zeigen verschiedene Formen von Beuteln, wobei
die doppelten Linien Schweiß nähte darstellen. Die gestrichelte Linie A-B in Fig.
10 bezeichnet die Stelle, bei der nach Füllen des Beutels abgeschweißt und abgetrennt
wird. 10 in Fig. 11 stellt einen beigepacliten Gummischlauch dar. Fig. 12 zeigt
einen aufgehängten, gefüllten, bereits angeschlossenen Beutel in Seitenansicht.
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PATENT.ç:;SPP, tCHEw 1. Verfahren zum sterilen Füllen von Infusionslösungen
und Blut in dünnwandige Behälter aus Kunststoff, zur sterilen Lösungsbereitung aus
festen oder flüssigen Substanzen mit den Infusionslösungen in den Behältern und
zur sterilen Entnahme der Lösungen (Blut) aus denselben, dadurch gekennzeichnet,
daß in die leeren Behälter vor der Sterilisation röhrenförmige, mit einer stumpfen
Mündung versehene Elemente eingeschlossen werden, die nach der Sterilisation des
Behälters zu dessen Füllen bzw. späterem Entleeren oder auch für das Zumischen von
festen oder flüssigen Substanzen in den gefüllten Be hälter an beliebiger oder vorbestimmter
Stelle durch die Beutelwandung in ein jeweils dem Verxvendungsznveck angepaßtes
von außen herangebrachtes, innen steriles, elastisches Rupplungselement gedrückt
werden, wobei die Behälterwandung zuerst zylindrisch verformt, dann durchstoßen
und zwischen das innere röhrenförmige und äußere elastische Kupplungselement eingeklemmt
wird, so daß das Innere des Behälters mit der Einfüll-. Zumisch- oder Entnahmevorrichtung
in festen und sterilen Eingriff gebracht wird.