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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blutseparationsvorrichtung zum Separieren von Blut unter Einfluss einer während eines Zentrifugiervorgangs in einer Zentrifuge erzeugten Zentrifugalkraft. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Blutseparationsvorrichtung, bei der sich die Blutkomponenten nach dem Zentrifugiervorgang in getrennten Behältnissen befinden.
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Es ist bekannt, dass in einem Blutbeutel aufgenommenes Blut unter Einfluss einer während eines Zentrifugiervorgangs erzeugten Zentrifugalkraft in einzelne Komponenten entsprechend dem spezifischen Gewicht der Komponenten in Richtung der Zentrifugalkraft separiert wird. Anschließend ist es erforderlich, die einzelnen Komponenten jeweils in ein dafür vorgesehenes Behältnis zu überführen, so dass die Blutkomponenten einzeln für Untersuchungen und/oder therapeutische Zwecke zur Verfügung stehen.
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Bei konventionellen Arbeitsverfahren wird daher das Blut zuerst zentrifugiert, so dass die einzelnen Blutkomponenten in Schichten getrennt im Blutbeutel vorhanden sind. Anschließend werden der Blutbeutel und dazugehörige Komponentenbeutel aus der Zentrifuge genommen und in eine separate Blutseparationsvorrichtung eingebracht, in der Blutkomponenten aus dem Blutbeutel in die Komponentenbeutel überführt werden. Bei diesem Vorgehen sind jedoch mehrere zeitaufwändige Arbeitsschritte erforderlich, so dass sich die einzelnen Blutkomponenten in der Zeit zwischen dem Zentrifugieren und dem Überführen in die dafür vorgesehenen Komponentenbeutel unter Verwendung der separaten Blutseparationsvorrichtung erneut vermischen.
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Aus diesem Grund sind im Stand der Technik Arbeitsverfahren, wie beispielsweise aus
DE 29 38 367 A1 , bekannt, bei denen das Blut während eines Zentrifugiervorgangs im Blutbeutel in die einzelnen Blutkomponenten separiert wird. Anschließend werden beim Auslaufen des Zentrifugenrotors die einzelnen Blutkomponenten mit Hilfe von Druckluft oder Hydraulikdruck aus dem Blutbeutel verdrängt, so dass die Komponenten jeweils über eine Leitung in einen oder mehrere Satellitenbeutel überführt werden. Zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens ist jedoch eine spezielle Zentrifuge erforderlich, die einen Druckluftanschluss bzw. eine Hydraulikleitung für einen Aufnahmebehälter in der Zentrifuge bzw. einen Zentrifugenkorb bereitstellt, in den der Blutbeutel mit dem zu separierenden Blut eingebracht wird. Der Aufbau einer derartigen Zentrifuge erfordert, verglichen mit Zentrifugen, die ausschließlich zum Separieren des Bluts verwendet werden, einen höheren technischen Aufwand, was zu hohen Anschaffungskosten für diese Zentrifugen führt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige und einfach zu verwendende Blutseparationsvorrichtung bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung soll insbesondere für konventionelle Zentrifugen anwendbar sein, die keinen Druckluftanschluss bzw. Hydraulikanschluss aufweisen. Folglich können der technische Aufwand sowie die hohe Kosten für die Anschaffung einer neuen Zentrifuge vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, indem die einzelnen Blutkomponenten durch einen Verdrängungskörper aus dem Blutbeutel verdrängt werden, der so geformt ist, dass er eine im Wesentlichen zur Zentrifugalkraft senkrechte Presskraft mit Hilfe einer während des Zentrifugierens erzeugten Zentrifugalkraft und/oder mit Hilfe einer Federkraft erzeugt. Die einzelnen Blutkomponenten gelangen anschließend in entsprechende Komponentenbeutel, wobei eine Einlassöffnung jedes Komponentenbeutels über eine Leitung, in der ein steuerbares Ventil angeordnet ist, mit einer Ausgangsöffnung des Blutbeutels verbunden ist. Die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung weist darüber hinaus eine Steuereinheit auf, die nach Beendigung des Zentrifugiervorgangs jedes Ventil so lange öffnet, bis die diesem Ventil zugeordnete Blutkomponente infolge der Verdrängung mit Hilfe der durch den Verdrängungskörper erzeugten Presskraft in den zugeordneten Komponentenbeutel gelangt ist. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Überführen der einzelnen Blutkomponenten in die entsprechenden Komponentenbeutel beim Auslaufen des Zentrifugenrotors durchgeführt.
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Es ist anzumerken, das eine Presskraft, die mit Hilfe der Zentrifugalkraft und/oder der Federkraft erzeugt wird, bereits beim Einbringen des Blutbeutels in die Blutseparationsvorrichtung auf den Blutbeutel drückt. Durch ein von einer Steuereinheit gesteuertes Öffnen und Schließen der Ventile in den Leitungen vom Blutbeutel zu den Komponentenbeuteln kann jedoch das Fließen der einzelnen Blutkomponenten zu den entsprechenden Komponentenbeutel gezielt beeinflusst werden, so dass es nicht erforderlich ist, die Presskraft, wie in
DE 29 38 367 A1 beschrieben, nach dem Separieren des Bluts in die einzelnen Blutkomponenten anzulegen.
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In der folgenden Beschreibung werden Modifikationen der erfindungsgemäßen Blutseparationsvorrichtung sowie unterschiedliche Ausführungsformen zum Separieren der einzelnen Blutkomponenten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine erste Modifikation einer Blutseparationsvorrichtung;
- 2 die erste Modifikation der Blutseparationsvorrichtung, in die eine Steuereinheit sowie ein Blutbeutel und zwei Komponentenbeutel eingebracht sind, bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 3 die erste Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform nach Beendigung eines Zentrifugiervorgangs, bei dem Blut in einzelne Komponenten separiert wird;
- 4 die erste Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der eine der Blutkomponenten vom Blutbeutel über eine Leitung in einen der Komponentenbeutel gelangt ist;
- 5 die erste Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der eine andere Blutkomponente vom Blutbeutel über eine andere Leitung in einen anderen Komponentenbeutel gelangt ist;
- 6 eine dritte Modifikation einer Blutseparationsvorrichtung;
- 7 die dritte Modifikation der Blutseparationsvorrichtung, in die die Steuereinheit sowie der Blutbeutel und die zwei Komponentenbeutel eingebracht sind, bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 8 die dritte Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform nach Beendigung des Zentrifugiervorgangs, beim dem das Blut in die einzelnen Komponenten separiert wird;
- 9 die dritte Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der eine der Blutkomponenten vom Blutbeutel über eine Leitung in einen der Komponentenbeutel gelangt ist;
- 10 die dritte Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der eine andere Blutkomponente vom Blutbeutel über eine andere Leitung in einen anderen Komponentenbeutel gelangt ist;
- 11 die erste Modifikation der Blutseparationsvorrichtung bei Verwendung gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der abwechselnd eine erste Klemme und eine zweite Klemme geöffnet werden, so dass Blutplasma bzw. Erythrozyten über entsprechende Leitungen in einen jeweiligen Komponentenbeutel gelangen.
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Die erfindungsmäße Blutseparationsvorrichtung 4 kann unter Verwendung von unterschiedlichen Modifikationen verwirklicht werden. Aus diesem Grund werden zunächst die unterschiedlichen Modifikationen beschrieben. In einem späteren Abschnitt der Beschreibung werden die unterschiedlichen Ausführungsformen zur Verwendung der erfindungsgemäßen Blutseparationsvorrichtung 4 erläutert. Es ist anzumerken, dass die unterschiedlichen Ausführungsformen mit allen Modifikationen der Blutseparationsvorrichtung 4 ausgeführt werden können.
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1 und 2 zeigen den Aufbau einer Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß einer ersten Modifikation. Die Blutseparationsvorrichtung 4 weist eine erste Kammer 4a, eine zweite Kammer 4b und eine Kammer 4c für eine Steuereinheit 5 auf. In der ersten Kammer 4a ist ein Verdrängungskörper 8 angeordnet, der eine Hebelanordnung aufweist, die an einer Wandung der ersten Kammer 4a an einer Rotationsachse 11 drehbar angebracht ist. Die Wandung ist dabei, wie in den Figuren zu sehen, eine Wandung der ersten Kammer die zur Außenseite der Blutseparationsvorrichtung 4 gerichtet ist. Der Verdrängungskörper 8 ist dafür vorgesehen, dass er eine Presskraft Fp erzeugt, um die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c aus dem Blutbeutel 12 zu drücken, so dass diese in entsprechende Komponentenbeutel 13 bzw. 14 gelangen.
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In der ersten Modifikation ist der Verdrängungskörper 8 so geformt, dass er die Presskraft Fp mit Hilfe einer beim Zentrifugieren erzeugten Zentrifugalkraft Fz und mit Hilfe einer Federkraft Ff erzeugt.
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Zum Erzeugen der Presskraft Fp mit Hilfe der Zentrifugalkraft Fz weist die Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8 ein Gewicht 8a auf, dessen Schwerpunkt, wie in 2 zu sehen, zu einer vertikal durch die Rotationsachse 11 verlaufenden y-Achsenrichtung in Richtung der zweiten Kammer 4b, d.h. in den Figuren nach links, versetzt angeordnet ist. Folglich verursacht die Zentrifugalkraft Fz ein Drehmoment an der Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8s entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch die Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8s in Richtung der zweiten Kammer 4b gedrückt wird. Ein oberer Abschnitt der Hebelanordnung, der in einem vorgegebenen Winkel, wie z.B. 45°, zum unteren Abschnitt der Hebelanordnung in Richtung einer Außenseite der Blutseparationsrichtung abgewinkelt ist, wird aufgrund der Drehung in Richtung der gegenüberliegenden Wandung gedrückt und ist im Wesentlichen parallel zu einer innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a. Der obere Abschnitt verteilt daher die Presskraft Fp, die durch die Zentrifugalkraft Fz erzeugt wird, auf eine größere Fläche der innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a. Zudem stellt diese abgewinkelte Auslegung des Hebelarms den Vorteil bereit, dass der untere Abschnitt des Hebelarms weiter nach links gedreht werden kann, wodurch das anliegende Drehmoment vergrößert wird, da das Gewicht 8a des Verdrängungskörpers 8 zur vertikal durch die Rotationsachse 11 verlaufenden y-Achsenrichtung weiter nach links verschoben ist.
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Zusätzlich weist die Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß der ersten Modifikation eine Feder 9 auf, deren eines Ende an der Wandung der ersten Kammer 4a und deren anderes Ende am Verdrängungskörper 8 angebracht ist, so dass eine Federkraft Ff der Feder eine Presskraft Fp erzeugt, die im Wesentlichen zur der mit Hilfe der Zentrifugalkraft Fz erzeugten Presskraft gleichgerichtet ist. Die Federkraft der Feder 9 kann mit Hilfe einer Führungsschiene dadurch eingestellt werden, dass der Federweg durch verschieben des daran angebrachten Endes den Federweg der Feder 9 verändert wird. Wird das angebrachte Ende der Feder 9 nach oben verschoben, wird der Federweg verkürzt und die Federkraft Ff nimmt ab. Wird das angebrachte Ende der Feder 9 nach unten verschoben, wird der Federweg verlängert und die Federkraft Ff nimmt zu. Die resultierende Presskraft Fp, die auf den Blutbeutel 12 drückt, ist folglich die Summe aus der mit Hilfe der Zentrifugalkraft Fz erzeugten Presskraft und der mit Hilfe der Federkraft Ff erzeugten Presskraft. In einem Zustand, in dem kein Blutbeutel 12 in der ersten Kammer 4a aufgenommen ist, wird der Verdrängungskörper 8 somit, wie in 1 sowie in 2 gestrichelt dargestellt, an die innenliegende Wandung der ersten Kammer 4a gedrückt.
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Die Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß einer zweiten Modifikation (in den Figuren nicht gezeigt) weist kein Gewicht 8a an der Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8 auf. Folglich wird die Presskraft Fp fast ausschließlich durch die Federkraft Ff der Feder 9 erzeugt. Lediglich die Zentrifugalkraft Fz, die an der Masse der Hebelanordnung selbst angreift, erzeugt eine vernachlässigbare Presskraft. Die Federkraft Ff ist dabei durch Auslegung der Feder selbst oder durch Verschieben des einen Endes an der Führungsschiene 10 so auszulegen, dass die durch die Federkraft Ff erzeugte Presskraft, die folglich der gesamten erzeugten Presskraft entspricht, ausreicht, dass die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c aus dem Blutbeutel 12 gedrückt werden und über die entsprechenden Leitungen in die dafür vorgesehenen Komponentenbeutel 13 und 14 gelangen. Bei der zweiten Modifikation wird der Verdrängungskörper 8 aufgrund der Federkraft Ff der Feder 9 ebenfalls, ähnlich wie in 1, an die innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a gedrückt.
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Die Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß einer dritten Modifikation ist in 6 gezeigt und erzeugt die erforderliche Presskraft Fp ausschließlich mit Hilfe der beim Zentrifugieren erzeugten Zentrifugalkraft Fz. Aus diesem Grund weist der Verdrängungskörper 8 gemäß der dritten Modifikation eine größere Masse als der Verdrängungskörper 8 gemäß der ersten und der zweiten Modifikation auf, so dass die mit Hilfe der Zentrifugalkraft Fz erzeugte Presskraft Fp, die folglich der gesamten erzeugen Presskraft entspricht, ausreicht, um die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c aus dem Blutbeutel 12 zu drücken. Die Masse der Hebelanordnung ist dabei so am Verdrängungskörper 8 verteilt, dass der Schwerpunkt des Verdrängungskörpers zu einer vertikal durch die Rotationsachse 11 verlaufenden y-Achsenrichtung nach links verschoben ist. Dadurch ist der Verdrängungskörper 8 in einem Ausgangszustand, wie in 6 und in 7 gestrichelt gezeigt, in Richtung der innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a ausgelenkt. Durch diese Gewichtsverteilung und dem daraus resultierenden nach links verschobenen Schwerpunkt wird sichergestellt, dass unter Einfluss der erzeugten Zentrifugalkraft Fz ein Drehmoment an der Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8 angreift, das entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet ist. Folglich wird die Presskraft Fp erzeugt, die in Richtung der innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a drückt. Wie bei der ersten und zweiten Modifikation ist ein oberer Abschnitt der Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8 in Richtung zur Außenseite der Blutseparationsrichtung in einem vorgegebenen Winkel abgewinkelt. Auf diese Weise wird die Presskraft Fp ebenfalls auf einer größeren Fläche verteilt und ein unterer Abschnitt des Verdrängungskörpers kann weiter nach links ausgelenkt werden.
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Die Blutseparationsvorrichtung 4 der ersten bis zur dritten Modifikation weist somit den Verdrängungskörper 8 auf, der eine Presskraft Fp in Richtung der innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a mit Hilfe der während eines Zentrifugierens erzeugten Zentrifugalkraft Fz und/oder mit Hilfe der durch die Feder 9 bereitgestellten Federkraft Ff erzeugt. Der Blutbeutel 12 wird somit, wie in 2 gezeigt, in einem eingebrachten Zustand, durch den Verdrängungskörper 8 an die innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a gedrückt, so dass die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c aus dem Blutbeutel 12 gedrückt werden können.
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Demzufolge benötigt die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung 4 zum Erzeugen der Presskraft Fp keinen zusätzlichen Druckluft- oder Hydraulikanschluss. Es ist daher möglich, die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung 4 als einen offenen Behälter, nachfolgend als Zentrifugeninlet oder Inlet bezeichnet, auszubilden, dessen Außengestalt an die Innenform eines Aufnahmebehälters einer konventionellen Zentrifuge anpassbar ist. Die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung 4 kann daher für bereits vorhandene Zentrifugen ohne Druckluft- oder Hydraulikanschluss verwendet werden, wodurch eine kostenaufwändige Anschaffung einer speziellen Zentrifuge, die einen hohen technischen Aufwand erfordert, vermieden wird.
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Im Folgenden wird die Verwendung der Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass die in den Aufnahmebehälter eingebrachte Blutseparationsvorrichtung 4 aufgrund der erzeugten Zentrifugalkraft Fz um 90° gegen den Uhrzeigersinn ausgelenkt wird, da der Aufnahmebehälter einer Zentrifuge für gewöhnlich am oberen Ende in der Mitte drehbar an einem Rotor der Zentrifuge drehbar angebracht ist. Demzufolge befindet sich die erste Kammer 4a während des Zentrifugierens oberhalb der zweiten Kammer 4b. Die Hebelanordnung des Verdrängungskörpers 8 wird somit beim Zentrifugieren nach unten gedrückt. Diese Anordnung bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Gewichtskraft der Hebelanordnung in Verbindung mit dem verschobenen Schwerpunkt der Hebelanordnung sicherstellt, dass der Verdrängungskörper 8 die Presskraft Fp in Richtung der innenliegenden Wandung der ersten Kammer 4a drückt. Zum Zweck einer einfacheren Beschreibung werden die Richtungen im Folgenden jedoch wie in den Figuren angegeben.
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In der ersten Ausführungsform sind der Blutbeutel 12 und die Komponentenbeutel 13 und 14 gemäß einer sog. Top-Top-Spezifikation angeordnet. Das bedeutet, dass die Leitungen zu den beiden Komponentenbeuteln 13 und 14 am selben Ende, z.B. an einem oberen Ende, des Blutbeutel 12s angeschlossen sind. Der Blutbeutel 12 weist eine Öffnung auf, an der eine Leitung 12a angeschlossen ist, die sich an einer Y-Abzweigung in zwei Leitungen 13a und 14a aufteilt, die mit einem entsprechenden Komponentenbeutel 13 bzw. 14 verbunden sind. In der Leitung 12a ist ein Brechventil angeordnet, so dass der Blutbeutel 12 in einem Ausgangszustand sicher verschlossen ist. Die Leukozyten des Bluts 16, das im Blutbeutel 12 aufgenommen ist, können vorab mit Hilfe eines Leukozytenfilters entfernt werden.
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In den 2 und 7 wird der Ausgangszustand gezeigt, bevor die Blutseparationsvorrichtung 4 in die Zentrifuge eingebracht wird. Der mit dem zu separierendem Blut 16 gefüllte Blutbeutel 12 mit dem intakten Brechventil wird in die erste Kammer 4a eingebracht, indem der Verdrängungskörper 8 per Hand nach rechts in Richtung der außenliegenden Wandung gedrückt wird, an der der Verdrängungskörper 8 drehbar angebracht ist. In den 2 und 7 ist die Ausgangslage des Verdrängungskörpers 8 durch eine strichpunktierte Linie gezeigt, und die Handlung des Nach-Hinten-Drückens wird durch einen gebogenen durchgezogenen Pfeil beschrieben. Nachdem der Verdrängungskörper 8 losgelassen wird, drückt dieser auf den Blutbeutel 12, wobei die Presskraft Fp bei Modifikationen mit einer Federkraft Ff im Ausganszustand höher als bei Modifikationen ohne Federkraft Ff ist. Durch das intakte Brechventil wird jedoch verhindert, dass Blut 16, das noch nicht in die einzelnen Blutkomponenten separiert ist, aus dem Blutbeutel 12 gedrückt wird und in die Komponentenbeutel 13 und 14 gelangt.
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Eine Steuereinheit 5 wird in die Kammer 4c der Blutseparationsvorrichtung eingebracht und ist so ausgelegt, dass sie eine Verteilung der Blutkomponenten 16a, 16b und 16c auf die Komponentenbeutel 13 und 14, indem sie Ventile in den einzelnen Leitungen 12a, 13a und 14a entsprechend öffnet und schließt. Die Steuereinheit 5 weist aus diesem Grund darauf einen Mikrocomputer oder eine andere logische Einheit auf, der einen Speicher aufweisen kann, auf dem ein entsprechendes Softwareprogramm gespeichert ist, das die Verteilung der Blutkomponenten 16a, 16b, 16c steuert. Die Ventile sind bei den vorliegenden Modifikationen durch Klemmen ausgebildet, die jeweils mit Hilfe eines Elektromotors 15 angetrieben werden, die wiederum von dem Mikrocomputer der Steuereinheit 5 angesteuert werden. Die Klemmen sowie die dazugehörigen Elektromotoren 15 sind ebenfalls an der Steuereinheit angebracht und die Steuereinheit 5 wird vorteilhafterweise mit Hilfe einer unabhängigen Energieversorgung, wie etwa Batterien, betrieben, so dass keine äußeren Anschlüsse erforderlich sind, wodurch der technische Aufwand der erfindungsgemäßen Blutseparationsvorrichtung 4 weiter reduziert wird. Aufgrund des geringen Energiebedarfs des Elektromotors und des Mikrocomputers reichte eine Ladung der Batterien für mehrere Separationsvorgänge.
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Die Leitungen 12a, 13a und 14a werden wie folgt in die Klemmen eingebracht und am Inlet angeordnet. Die Leitung 12a, die an der Öffnung des Blutbeutels 12 angeschlossen ist, wird durch eine erste Klemme geführt, die in einem oberen Abschnitt der Steuereinheit 5 angeordnet ist, der aus dem Inlet hervorragt. Die erste Klemme wird anschließend verschlossen, da das Brechventil zu öffnen ist, wenn das Inlet in die Zentrifuge eingebracht wird. Auf diese Weise wird auch nach dem Öffnen des Brechventils verhindert, dass nicht separiertes Blut 16 durch die bereits anliegende Presskraft Fp in einen der Komponentenbeutel 13 und 14 gelangt.
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Anschließend wird die Leitung 12a an der Außenseite des Inlets, die sich in den Figuren näher am Betrachter befindet, entlang der Wandung zwischen der Kammer 4c für die Steuereinheit 5 und der zweiten Kammer 4b nach unten verlegt und anschließend an der äußeren Bodenfläche des Inlets auf die andere Seite des Inlets (nach hinten in den Figuren) geführt. Damit die Leitung beim Einbringen in den Aufnahmebehälter der Zentrifuge nicht abgedrückt oder geknickt wird, ist eine Nut 7 in die äußere Fläche des Inlets eingebracht. Die Y-Abzweigung befindet sich bei dieser Verlegung der Leitung im Bereich der Mitte der äußeren Bodenfläche und ist in eine dafür vorgesehene Vertiefung einzubringen. Von dort aus verlaufen zwei Nuten 7 an der Außenseite des Inlets, um die Leitungen 13a und 14a jeweils einzeln in einer dafür bereitgestellte Nut 7 aufzunehmen. In einem oberen Abschnitt des Inlets sind zwei Halterungen 6 an der Steuereinheit angeordnet, in die die Leitungen 13a und 14a einfügbar sind. Auf diese Weise sind die Leitungen 12a, 13a und 14a am Inlet befestigt und die umlaufenden Nuten 7 sowie die Vertiefung für die Y-Abzweigung ermöglichen es, dass das Inlet in den Aufnahmebehälter eingebracht werden kann, ohne dass eine der Leitungen abgedrückt oder die Y-Abzweigung zerstört wird.
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Die Leitungen 13a und 14a, die mit den Komponentenbeuteln 13 bzw. 14 verbunden sind, werden durch eine zweite Klemme geführt, wobei die zweite Klemme so ausgebildet ist, dass sie beide Leitungen aufnimmt. Die zweite Klemme ist darüber hinaus so ausgebildet, dass sie nur eine der beiden Leitungen öffnet, während die jeweils andere Leitung unterbrochen wird. Folglich kann ein Transport einer Blutkomponente 16a, 16b, 16c nur in einen der beiden Komponentenbeutel 13 und 14 erfolgen. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die diese Art für die Klemme verwendet wird und es können beispielsweise auch zwei einzelne Klemmen verwendet werden, wenn sichergestellt ist, dass zur selben Zeit nur eine der beiden Klemmen geöffnet ist.
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Anschließend werden die Komponentenbeutel 13 und 14 in der zweiten Kammer 4b angeordnet, das Brechventil des Blutbeutel 12s geöffnet und das Inlet in einen Aufnahmebehälter einer Zentrifuge formschlüssig eingesetzt. Das Öffnen des Brechventils kann dabei auch erst nach Einsetzen des Inlets in den Aufnahmebehälter der Zentrifuge erfolgen. Durch die Verlegung der Leitungen 12a, 13a und 14a in den Nuten 7 an der Außenseite des Inlets wird beim Einbringen in den Aufnahmebehälter sichergestellt, dass die einzelnen Leitungen 12a, 13a und 14a nicht abgedrückt oder beschädigt werden. Zudem wird durch die Verlegung der Leitungen 12a, 13a und 14a um das Inlet herum verhindert, dass die einzelnen Leitungen 12a, 13a und 14a aus der Öffnung des Inlets hervorragen, so dass ein Risiko eines Verhakens mit anderen Teilen der Zentrifuge verringert bzw. vermieden wird.
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Es ist anzumerken, dass der Verdrängungskörper 8, wie oben beschrieben, bereits auf den Blutbeutel 12 drückt. Es wird jedoch auch nach dem Aufbrechen des Brechventils durch die geschlossene erste Klemme sichergestellt, dass kein Blut 16 in einen der Komponentenbeutel 13 und 14 gelangt. Die zweite Klemme ist beim Einbringen in die Zentrifuge so konfiguriert, dass die Leitung 13a zum Komponentenbeutel 13 geöffnet und die Leitung 14a zum anderen Komponentenbeutel 14 unterbrochen ist.
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Sind ein oder mehrere Inlets in die dafür vorgesehenen Aufnahmebehälter am Zentrifugenrotor eingebracht, wird die Zentrifuge gestartet. Zum Separieren von Blut 16 ist eine Zentrifugalkraft Fz im Bereich von 1500 g bis 3000 g erforderlich, wozu bei typischen Zentrifugen, die für Blutbeutel 12 vorgesehen sind, eine Drehzahl im Bereich von 3000 Umdrehungen pro Minute einzustellen ist. Wie weiter oben beschrieben, wird die Blutseparationsvorrichtung 4 etwa um 90° gegen den Uhrzeigersinn ausgelenkt. Die Zentrifugalkraft Fz wirkt folglich, wie in den Figuren dargestellt, von oben nach unten. Nach 5 bis 15 Minuten kann der Zentrifugiervorgang beendet werden. Der Zentrifugiervorgang ist im Rahmen dieser Erfindung als der Vorgang definiert, bei dem die Zentrifuge die erforderliche Zentrifugalkraft Fz bereitstellt. Ein Anfahren bzw. ein Auslaufen des Rotors der Zentrifuge ist folglich nicht Teil des Zentrifugiervorgangs.
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Während des Zentrifugiervorgangs wird das Blut 16, wie in den 3 und 8 gezeigt, in die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c aufgeteilt. Die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c sind entsprechend ihrem spezifischen Gewicht in Richtung der Zentrifugalkraft Fz angeordnet, wobei Blutkomponenten 16a, 16b und 16c mit einem höheren spezifischen Gewicht weiter außen, in den Figuren weiter unten, angeordnet sind. Die Richtung, in der die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c angeordnet sind, wird auch als Separationsrichtung bezeichnet. Die einzelnen Blutbestandteile in der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere Blutplasma 16a, Buffy-Coat 16b und Erythrozyten 16c.
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Die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung 4 weist einen Lage-Sensor auf, der so ausgebildet ist, dass er die Lage des Buffy-Coat im Blutbeutel 12 bestimmt. Es ist somit möglich den Hämatokrit des separierten Bluts 16 zu bestimmen. Der Lage-Sensor wird zudem für die weiter unten beschriebene zweite Ausführungsform verwendet.
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Nach Beendigung des Zentrifugiervorgangs läuft der Zentrifugenrotor mit etwa 500 Umdrehungen pro Minute aus. Während der Rotor ausläuft, werden die Blutkomponenten 16a, 16b und 16c in die entsprechenden Komponentenbeutel 13 und 14 überführt, so dass sie für Untersuchungen und/oder therapeutische Maßnahmen zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund wird als erstes die erste Klemme geöffnet und der Verdrängungskörper 8, der bereits mit der Presskraft Fp auf den Blutbeutel 12 drückt, drückt die Blutkomponenten 16a, 16b und 16c in Richtung der Separationsrichtung aus dem Blutbeutel 12. Ein Überführen der Blutkomponenten 16a, 16b und 16c während des Auslaufens bietet darüber hinaus den Vorteil, dass ein erneutes Vermischen der einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c vermieden wird, wenn der Blutbeutel 12 für längere Zeit wieder in einer vertikalen Ausrichtung gelagert wird, wie es beispielsweise bei Verwendung einer separaten Blutseparationsvorrichtung erforderlich ist.
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Demzufolge wird zuerst das Plasma 16a, wie in den 4 und 9 gezeigt, aus dem Blutbeutel 12 gedrückt wird und gelangt über die Leitungen 12a und 13a in den für Plasma vorgesehenen Komponentenbeutel 13.
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Die Steuereinheit weist einen Sensor 17, der ermittelt, ob eine einer Klemme zugeordnete Blutkomponente vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt ist, und somit feststellt, dass eine Blutkomponente vollständig in den dafür vorgesehenen Komponentenbeutel 13 und 14 gelangt ist. Bei der vorliegenden Modifikationen wird zu diesem Zweck ein Farbsensor verwendet. Der Sensor 17 erkennt folglich eine Farbeänderung, die im Bereich der Öffnung des Blutbeutels 12 auftritt ermöglicht es dadurch, dass die Steuereinheit 5 beispielsweise feststellen kann, dass das gelbliche Plasma 16a vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt ist. Falls die Steuereinheit 5 unter Verwendung des Sensors 17 feststellt, dass das Plasma 16a vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt ist, schaltet das die zweite Klemme um, so dass die Leitung 14a geöffnet und die Leitung 13a geschlossen ist. Die erste Klemme, durch die die Leitung 12a geführt ist, bleibt weiterhin geöffnet, so dass ein Fließweg von der Öffnung des Blutbeutels 12 über die Leitungen 12a und 14a zu der Öffnung des zweiten Komponentenbeutels 14 vorhanden ist.
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Aufgrund der weiterhin vorhandenen Zentrifugalkraft Fz und/oder der Federkraft Ff wird weiter die zur Richtung der Zentrifugalkraft Fz im Wesentlichen senkrechte Presskraft Fp erzeugt, die auf den Blutbeutel 12 drückt, und der Buffy-Coat wird, wie in den 5 und 10 zu sehen, aus dem Blutbeutel 12 gedrückt und gelangt auf diese Weise in den zweiten Komponentenbeutel 13 und 14 14. Wenn die Steuereinheit mit Hilfe des Sensors 15 feststellt, dass der Buffy-Coat vollständig in den dafür vorgesehenen Komponentenbeutel 13 und 14 gelangt ist, schließt sie das erste Ventil, so dass die Leitung 12a unterbrochen ist. Demzufolge werden die Erythrozyten nicht mehr aus dem Blutbeutel gedrückt und die unterschiedlichen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c befinden sich im Blutbeutel 12 sowie den vorgesehenen Komponentenbeuteln 13 und 14 und können einzeln weiter verarbeitet oder untersucht werden.
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Es ist nicht zwingend erforderlich, dass der Sensor 17 verwendet wird, um zu bestimmen, dass das Plasma 16a bzw. der Buffy-Coat 16b vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt ist. Die Steuereinheit 5 kann auch die Menge der aus dem Blutbeutel 12 ausgedrückten separierten Blutkomponenten 16a, 16b und 16c jeweils mit Hilfe einer empirisch ermittelten Zeitdauer t1 bestimmen. Dieses Vorgehen kann insbesondere dann verwendet werden, wenn bestimmt werden soll, dass der Buffy-Coat vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt ist, da diese Schicht eine geringe Dicke aufweist und deshalb ein Sensor 17 mit einer hohen Auflösung erforderlich ist.
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Nachdem der Rotor der Zentrifuge angehalten ist, kann das Inlet aus dem Aufnahmebehälter genommen werden und der Blutbeutel 12 mit den Erythrozyten 16c sowie die beiden Komponentenbeutel 13 und 14 mit dem Plasma 16a bzw. dem Buffy-Coat 16b können aus dem Inlet genommen werden.
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Demzufolge bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c beim Stillstand der Zentrifuge bereits in getrennten Behältnissen zur Verfügung stehen. Gegenüber konventionellen Arbeitsverfahren, bei denen die Blutkomponenten 16a, 16b und 16c erst nach Auslaufen der Zentrifuge getrennt werden, stellt die erfindungsgemäße Blutseparationsvorrichtung 4 den Vorteil bereit, dass sich die Blutkomponenten 16a, 16b und 16c in der Zeit zwischen dem Zentrifugieren und dem Ausdrücken der einzelnen Blutkomponenten 16a, 16b und 16c unter Verwendung einer separaten Vorrichtung nicht vermischen. Zudem sind, verglichen mit einem Arbeitsverfahren, bei dem die Blutkomponenten 16a, 16b und 16c durch eine separate Vorrichtung getrennt werden, weniger Arbeitsschritte erforderlich, wodurch eine Zeitersparnis erreicht wird.
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Im Folgenden wird eine Verwendung der erfindungsgemäßen Blutseparationsvorrichtung 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Eine erste Modifikation bei Verwendung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist beispielhaft in 11 gezeigt. Es ist jedoch festzuhalten, dass jede andere Modifikation der erfindungsgemäßen Blutseparationsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden kann. In der zweiten Ausführungsform sind der Blutbeutel 12 und die Komponentenbeutel 13 und 14 gemäß einer sog. Top-Bottom-Spezifikation angeordnet. Das bedeutet, dass die beiden Komponentenbeutel 13 und 14 an unterschiedlichen Enden bzw. an einem oberen Ende und einem unteren Ende des Blutbeutels 12 angeschlossen sind. Der Blutbeutel 12 weist daher zwei Öffnungen auf, an denen die Leitungen 13a bzw. 14a direkt angeschlossen sind. Die Leitung 12a und die Y-Abzweigung werden bei dieser Konfiguration somit nicht benötigt. In den Leitungen 13a und 14a ist jeweils ein Brechventil angeordnet, so dass der Blutbeutel 12 in einem Ausgangszustand sicher verschlossen ist.
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Der Blutbeutel 12 und die Komponentenbeutel 13 und 14 werden, wie in 11 gezeigt, vor dem Zentrifugieren in das Inlet eingebracht, wobei der Blutbeutel 12 in der ersten Kammer 4a und die beiden Komponentenbeutel 13 und 14 in der zweiten Kammer 4b angeordnet sind. Bei der zweiten Ausführungsform ist, wie bereits erwähnt, eine Öffnung des Blutbeutels 12, die mit dem Komponentenbeutel 13 über die eine Leitung 13a verbunden ist, oben und eine andere Öffnung des Blutbeutels 12, die mit dem Komponentenbeutel 14 über die andere Leitung 14a verbunden ist, unten angeordnet. Um die Verteilung der Blutkomponenten 16a, 16b und 16c zu steuern, werden die Leitungen 13a bzw. 14a in eine erste Klemme bzw. eine zweite Klemme eingebracht, die einen Fließweg in den Leitungen 13a und 14a vor einem Zentrifugieren unterbrechen. Anschließend können die beiden Brechventile in den Leitungen 13a und 14a geöffnet werden und das Inlet kann in den Aufnahmebehälter der Zentrifuge eingebracht werden. Wie oben beschrieben, können die Brechventile auch erst nach Einbringen des Inlets in den Aufnahmebehälter geöffnet werden.
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Wie in der ersten Ausführungsform wird das Blut während des Zentrifugiervorgangs in die einzelnen Blutkomponenten, Plasma 16a, Buffy-Coat 16b und Erythrozyten 16c, aufgeteilt.
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Insbesondere der Schritt zum Aufteilen der einzelnen Komponenten auf die Komponentenbeutel 13 und 14 und den Blutbeutel 12 unterscheidet sich gegenüber der ersten Ausführungsform. Der Verdrängungskörper 8 drückt mit Hilfe der Zentrifugalkraft Fz und/oder der Federkraft Ff auf den Blutbeutel 12 und es werden abwechselnd die erste Klemme, in die die Leitung 13a eingebracht ist, und die zweite Klemme, in die die Leitung 14a eingebracht ist, geöffnet. Auf diese Weise gelangt entweder das Plasma 16a durch die Öffnung am oberen Ende des Blutbeutels 12 über die Leitung 13a in den Komponentenbeutel 13 oder die Erythrozyten 16c gelangen durch die Öffnung am unteren Ende des Blutbeutels 12 über die andere Leitung 14a in den anderen Komponentenbeutel 14. Im Gegensatz zur Verwendung gemäß der ersten Ausführungsform verbleibt der Buffy-Coat 16b im Blutbeutel 12 und die Erythrozyten 16c werden in den Komponentenbeutel 14 transportiert. In der zweiten Ausführungsform ist es zwingend erforderlich, das mit Hilfe von Sensoren 17 bestimmt wird, ob das Plasma 16a und die Erythrozyten 16c vollständig aus dem Blutbeutel 12 gedrückt sind. Zu diesem Zweck ist einer weiterer Sensor 17 im Bereich der unteren Öffnung des Blutbeutels 12 anzuordnen.
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In der zweiten Ausführungsform steuert die Steuereinheit 5 die erste Klemme und die zweite Klemme abwechselnd, um den Buffy-Coat in einem vorgegebenen Bereich des Blutbeutels 12 zu halten. Die Lage des Buffy-Coat wird dabei mit Hilfe des oben beschriebenen Lagesensors ermittelt. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Buffy-Coat von der Position, an der er nach Beendigung des Zentrifugiervorgangs angeordnet ist, bis zu einer der beiden Öffnungen gedrückt wird. Dadurch können Verunreinigungen mit Buffy-Coat an der Innenwand des Blutbeutels 12 reduziert werden, die anschließend in den im Blutbeutel 12 verbleibenden Erythrozyten vorhanden sind. Die zweite Ausführungsform, bei der der Blutbeutel und die Komponentenbeutel gemäß einer Top-Bottom-Anordnung verwendet werden, bietet somit den Vorteil, dass nicht zwingend ein Leukozytenfilter erforderlich ist.
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Nachdem der Rotor der Zentrifuge angehalten ist, kann das Inlet aus dem dafür vorgesehenen Aufnahmebehälter genommen werden und die beiden Komponentenbeutel 13 und 14, die das Plasma 16a bzw. die Erythrozyten 16c aufweisen, und der Blutbeutel 12, der den Buffy-Coat 16b aufweist, können aus dem Inlet genommen werden. Wie die erste Ausführungsform stellt die zweite Ausführungsform den Vorteil bereit, dass die Komponenten bereits während des Auslaufens der Zentrifuge auf die einzelnen Komponentenbeutel 13 und 14 und den Blutbeutel 12 aufgeteilt werden. Somit wird ein erneutes Vermischen der Komponenten in der Zeit bis zu einem Einbringen in eine Separationsvorrichtung vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2938367 A1 [0004, 0007]
