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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kapillaren zur Separation von Bestandteilen
von Flüssigkeiten, die
durch Gewichts- oder Gravitationskräfte separierbar sind. Die Erfindung
betrifft insbesondere auch Kapillaren zur Separation von Blutbestandteilen.
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Für die medizinische
Betreuung ist es wichtig, Ergebnisse von Laboruntersuchungen schnellstmöglich zur
Verfügung
zu haben. Diese Notwendigkeit ergibt sich einerseits aus bestimmten
Notfallparametern, bei denen der Zustand des Patienten Sofortmaßnahmen
erfordert. Sie ergibt sich andererseits aber auch in der Arztpraxis,
um für
den Patienten unmittelbar weitere therapeutische Maßnahmen festzulegen.
Deshalb werden bestimmte Laboruntersuchungen mehr und mehr aus dem
Labor ausgelagert und zum so genannten „Point of Care" (POCT) verlagert.
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Es
gibt eine Reihe von Geräten,
die solche Aufgaben erfüllen,
darunter Untersuchungen im Vollblut, z. B. Glucose oder HbAlc, oder
es werden Einrichtungen zur Plasmagewinnung vorgeschaltet. Nachteilig
ist dabei, dass in den Fällen
der Plasmagewinnung venöses
Blut verwendet werden muss, weil verfügbare Kapillarblutmengen meist
nicht ausreichen, um genügend
Plasma zu gewinnen. Die Gewinnung von Venenblut stellt eine höhere Belastung des
Patienten dar und darf auch nur von medizinischem Fachpersonal durchgeführt werden.
Das Venenblut wird geeignet stabilisiert und anschließend werden
in einer Zentrifuge unter Anderem die Erythrozyten abgetrennt.
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Eine
bisher für
die Analyse von Bestandteilen des Kapillarblutes verwendete Methode
ist die Nutzung von mit Reagenzien beschichteten Kapillarküvetten.
Dabei werden Küvetten
mit extrem dünnen Schichtdicken
mit den für
die Reaktion benötigten Reagenzien
beschichtet. Die Reagenzien liegen dann als trockener Film vor.
Durch die Kapillarkräfte in
die Küvette gesaugtes
Blut löst
die Reagenzien, wodurch die gewünschte
Reaktion in Gang gesetzt wird.
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Eine
weitere Methode ist die Benutzung von Kapillaren, die sich mit wenigen μl Blut füllen, welches
danach in einer größeren Menge
eines Reagenzes verdünnt
wird, indem die Kapillare in einem mit dieser Lösung gefüllten Gefäß ausgeschüttelt wird. Eine Sonderform
dieser Kapillaren ist die sogenannte Open-End-Kapillare. Eine solche
Kapillare ist an beiden Seiten offen. Sie zeichnet sich dadurch
aus, dass sie eine Sollbruchstelle besitzt, welche sich in der Mitte
der Kapillare befindet. Durch diese Anordnung kann die Kapillare
von beiden Seiten aus befüllt
werden und es wird immer die gleiche Probenmenge gewonnen. Nach
dem Befüllen über die
Sollbruchstelle hinaus kann die Außenseite der Kapillare durch
Abwischen gereinigt werden. Die Kapillare wird danach an der Sollbruchstelle
gebrochen und der exakt gefüllte
Teil wird zur Analyse verwendet, was die Reproduzierbarkeit und
Richtigkeit der gewonnenen Probenmenge erhöht.
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Bei
allen diesen Methoden und Kapillaren können durch die Beschränkung auf
Vollblut infolge des störenden
Einflusses des Hämoglobins,
welches in den Erythrozyten enthalten ist, nur wenige klinische
Parameter gemessen werden.
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Ziel
der Erfindung ist es, diese Nachteile durch eine geeignete Methode
und Kapillare zur Separierung der Erythrozyten zu beheben. Die erfindungsgemäße Methode
bzw. Kapillare ist aber auch für
die Separation von Bestandteilen anderer Flüssigkeiten geeignet.
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Erfindungsgemäß werden
diese Nachteile dadurch beseitigt, dass die bekannte Open-End-Kapillare modifiziert
wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Kapillare zur Separation von
Flüssigkeitsbestandteilen
durch Gravitations- oder Zentrifugalkräfte bereitgestellt, umfassend:
- – einen
an beiden Enden offenen zylindrischen Hohlkörper; und
- – eine
erste Sollbruchstelle, die näher
an einem ersten Ende angeordnet ist als an dem zweiten Ende.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die erste Sollbruchstelle so angeordnet, dass zwischen der ersten
Sollbruchstelle und dem ersten Ende ein Volumen in dem Hohlkörper definiert
wird, das mindestens dem maximalen Volumen eines schwereren zu separierenden
Bestandteils der Flüssigkeit
bei vollständig
gefüllter
Kapillare entspricht.
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Im
Kontext dieser Anmeldung wird der bei einer gegebenen Separation – wie beispielweise
durch Zentrifugieren – separierte
schwerere Bestandteil auch als Sediment oder Bodensatz bezeichnet.
Dies schließt
sowohl feste, flüssige
als auch gemischte Bestandteile ein. Bei der Separation wird das
erste Ende der Kapillare verschlossen, so dass sich der schwerere
Bestandteil zwischen erstem Ende und erster Sollbruchstelle ansammelt.
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Die
Sollbruchstelle muss daher abhängig von
der zu separierenden Flüssigkeit
und der Separationsmethode so angeordnet werden, dass unter diesen
vorgegebenen Bedingungen in jedem Fall eine sichere Trennung zwischen
dem leichteren, zu gewinnenden Bestandteil und dem zu verwerfenden Rest,
d. h. dem schwereren Bestandteil erzeugt werden kann.
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Für das Beispiel
der Trennung von Blutbestandteilen bedeutet dies, dass selbst bei
hohen Hämatokritkonzentrationen
eine klare Trennung zwischen dem Plasma und dem zu verwerfenden
Rest erzeugt werden muss. Die Sollbruchstelle wird daher derart
angeordnet, dass sich selbst bei einer maximal möglichen bzw. als maximal angenommenen
Hämatokritkonzentration
und bei vollständig
gefüllter
Kapillare zwischen erster Sollbruchstelle und dem zweiten, offenen
Ende der Kapillare nur Plasma befindet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Kapillare weiter
- – mindestens
eine zweite Sollbruchstelle, die auf der dem ersten Ende abgewandten
Seite der ersten Sollbruchstelle angeordnet ist;
wobei
die mindestens eine zweite Sollbruchstelle so angeordnet ist, dass
zwischen der ersten Sollbruchstelle und der mindestens einen zweiten
Sollbruchstelle ein vorgegebenes Volumen in dem Hohlkörper definiert
wird.
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Eine
einfache Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kapillare
mit nur einer Sollbruchstelle hat den Nachteil, dass der Vorteil
der Open-End-Kapillare, eine exakte Probenmenge zu gewinnen, verloren
geht. Diesen Nachteil kann man gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
beseitigen, indem mehrere, mindestens aber zwei Sollbruchstellen
an der Kapillare vorgesehen werden. Dadurch kann das beispielsweise
mit Plasma gefüllte Mittelstück zwischen
erster und zweiter Sollbruchstelle zur Analyse verwendet werden,
wobei weitere verbleibende Stücke
der Kapillare verworfen werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Kapillare mindestens drei Sollbruchstellen, wobei die Sollbruchstellen
so angeordnet sind, dass zwischen jeweils zwei Sollbruchstellen
ein vorgegebenes Volumen in dem Hohlkörper definiert wird.
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Durch
diese Ausführungsform
kann eine Probenverteilung auf mehrere mit unterschiedlichen Reagenzien
gefüllte
Gefäße realisiert
werden, indem man die jeweiligen Zwischenstücke auf diese Gefäße verteilt.
Das zwischen jeweils zwei Sollbruchstellen definierte Volumen kann
je nach den Anforderungen ausgelegt werden, d. h. insbesondere,
dass es zwischen jeweils zwei Sollbruchstellen gleich sein kann, aber
auch zwischen je zwei Sollbruchstellen unterschiedlich.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das erste Ende markiert. Da es bei der erfindungsgemäßen Kapillare
auf darauf ankommt, das richtige Ende, im Kontext der Anmeldung
das erste Ende, zu verschließen,
erleichtert eine solche Markierung die Handhabung. Es kann so sichergestellt
werden, dass bei der Handhabung keine Fehler gemacht werden, wie
etwa, dass das zweite Ende verschlossen wird, so dass korrekte und
reproduzierbare Analyseergebnisse sichergestellt werden.
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Die
Markierung kann dabei eine oder eine Kombination der folgenden Markierungen
sein
- – farbliche
Markierung;
- – Oberflächenstruktur-Markierung.
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Eine
Oberflächenmarkierung
kann etwa durch Aufbringen einer Struktur wie etwa einer angerauten,
matten Oberfläche,
von Einritzungen bzw. Gravierungen oder dergleichen erzielt werden.
Weitere Möglichkeiten
schließen
eine ringförmige
Einschnürung
oder Ausbuchtung der Kapillaren-Außenseite ein. Vorteilhafterweise
können
farbliche und strukturelle Markierung kombiniert werden, um die Handhabungssicherheit
weiter zu verbessern.
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Bevorzugt
besteht der zylindrische Hohlkörper
aus einem durchsichtigen Material wie beispielsweise Glas. Dadurch
kann eine Kontrolle des Inhalts einer gefüllten Kapillare erfolgen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einer Sollbruchstelle.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit zwei Sollbruchstellen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Kapillare gezeigt.
Sie besteht aus einem zylindrischen durchsichtigen Hohlkörper 2,
der ein erstes Ende 4 und ein zweites Ende 6 aufweist.
Eine Sollbruchstelle 8 ist näher an dem ersten 4 als
an dem zweiten Ende 6 angeordnet, d. h. der Abstand a zwischen
erstem Ende 4 und Sollbruchstelle 8 ist größer als
der Abstand b zwischen Sollbruchstelle 8 und dem zweiten Ende 6.
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Gezeigt
ist hier eine Situation nach einer erfolgten Separierung einer Flüssigkeit.
Dabei befinden sich die separierten Bestandteile (hier schwarz dargestellt)
in dem Volumen des Hohlkörpers
zwischen Sollbruchstelle 8 und erstem Ende 4 (das
hier offen gezeigt ist, aber zumindest während der Separation geschlossen
ist). Der zu gewinnende Überstand
(hier gepunktet dargestellt) befindet sich oberhalb der Sollbruchstelle 8,
d. h. zwischen Sollbruchstelle 8 und dem zweiten Ende 6,
wobei ein Leervolumen (hier mit gestrichelten Linien umrandet dargestellt) oberhalb
des Überstands
verbleiben kann.
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Es
ist wichtig, dass die Sollbruchstelle an einer Position angeordnet
ist, so dass selbst bei einem maximalen Volumen der separierten
Bestandteile der Überstand
frei davon bleibt. Daher ist die Sollbruchstelle 8 derart
angeordnet, dass das zwischen ihr und dem ersten Ende 4 definierte
Volumen mindestens dem maximalen zu erwartenden Volumen der separierten
Bestandteile entspricht, sofern die Kapillare vollständig gefüllt ist.
Bei nicht vollständiger
Füllung bleibt
diese Sicherheitsmarge dann erst recht erfüllt.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform mit
zwei Sollbruchstellen gezeigt. Diese Ausführungsform, die ansonsten ähnlich der
von 1 ist, bietet den Vorteil, dass zwischen den Sollbruchstellen
ein definiertes Volumen eingeschlossen ist. Der Überstand erstreckt sich in
diesem gezeigten Beispiel von unterhalb der ersten bis oberhalb
der zweiten Sollbruchstelle. Diese Ausführungsform stellt reproduzierbare
Analyseergebnisse sicher, da das Probenvolumen durch die Position
der zwei Sollbruchstellen exakt vorgegeben werden kann.
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Im
Folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf das Beispiel der
Separation von Blutplasma und Erythrozyten erläutert werden. Dies stellt aber
keine Einschränkung
der Erfindung dar. Die erfindungsgemäße Kapillare kann natürlich ebenso
für die
Separation von anderen Flüssigkeiten
verwendet werden, die durch Gewichts- oder Gravitationskräfte separierbar
sind.
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Durch
die Versetzung der Sollbruchstelle in Richtung eines Endes der Kapillare
kann erreicht werden, dass nach Zentrifugation der nun an einem Ende
verschlossenen und nahezu vollständig
gefüllten
Kapillare sich die Erythrozyten an einem Ende der Kapillare konzentrieren
und der Überstand
als Plasma für
die Messung zur Verfügung
steht. Die Anordnung der Sollbruchstelle wird dabei so gewählt, dass
selbst bei hohen Hämatokritkonzentrationen eine
klare Trennung zwischen dem Plasma und dem zu verwerfenden Rest
erzeugt wird.
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Allerdings
hat diese Ausführungsform
der Kapillare noch den Nachteil, dass der Vorteil der Open-End-Kapillare
verlorengeht, der darin besteht, dass eine exakte Probenmenge gewonnen
werden kann. Diesen Nachteil kann man durch eine Ausführungsform
beseitigen, die mehrere, mindestens aber zwei Sollbruchstellen an
der Kapillare aufweist. Damit kann das mit Plasma gefüllte Mittelstück bzw. können die
jeweils zwischen zwei Sollbruchstellen definierten Volumina zur
Analyse verwendet werden, wobei die verbleibenden Endstücke verworfen
werden.