DE2100209C

DE2100209C - Device for separating blood plasma from other blood components

Info

Publication number: DE2100209C
Application number: DE19712100209
Authority: DE
Inventors: William Fred Framingham Agranat Edward Alan Weston Rigopu los Peter Nicholas Boxford Mass Blatt (V St A)
Original assignee: Amicon Corp Lexington Mass V St A
Current assignee: Amicon Corp Lexington Mass V St A
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1972-12-14

Description

Lösungen zu bewirken vermag. Dieser Ausdruck soll sowohl anisotrope als auch Tiefenfilter-Membranen umfassen. Wenn auch anisotrope Membranen bevorzugt werden, sofern sie ohne weiteres erhältlich sind, besteht ein besonders überraschendes Merkmal der Erfindung darin, daß beim Blutauftrennverfahren homogene Tiefenfilter verwendet werden können.Able to bring about solutions. This term is intended to include both anisotropic and depth filter membranes include. Although anisotropic membranes are preferred if they are readily available, A particularly surprising feature of the invention is that in the blood separation process homogeneous depth filters can be used.

Im folgendes sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigtThe following are two preferred embodiments of the invention with reference to the drawings explained in more detail It shows

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer einen engen Durchgang bzw. Kanal aufweisenden Ultrafiltrier-Zelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 1 is a partially sectioned side view an ultrafiltration cell of the invention having a narrow passage or channel Contraption,

F i g 2 eine von der Unterseite her gesehene perspektivische Darstellung des Behälters rad der Strömungs-Leiteinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1,F i g 2 is a perspective view of the container wheel from the underside Flow-guiding device of the device according to FIG. 1,

F i g. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsforni der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Einrichtung zum Anschließen einer Subkutan-Nadel Ivw. -Spritze aufweist, undF i g. 3 is an exploded perspective view Representation of a modified embodiment the device according to the invention, which has a device for connecting a hypodermic needle Ivw. -Syringe, and

F i g. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß f i g. 3 im Betrieb.F i g. 4 shows a side view of the device according to FIG. 3 in operation.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ultrafiltrations-Zelle 10 weist eine obere Kappe 12, eine Boden-Kappe 14 und eine Zylinder-Anordnung 16 auf. Der Zylinder ist mit Hilfe einer Kipp-Spannanordnung 18, eines oberen O-Rings 20 und eines unteren O-Rings 22 zwischen den Kappen 12 und 14 verspannt und abgedichtet.The ultrafiltration cell shown in FIGS. 1 and 2 10 includes a top cap 12, a bottom cap 14, and a cylinder assembly 16 on. The cylinder is by means of a tilting clamp assembly 18, an upper O-ring 20 and a lower O-ring 22 clamped between the caps 12 and 14 and sealed.

Die Kappe 12 weist ein Überdruck-Ventil 24 und eine Einrichtung zum Durchleiten von Fluidum über die Membran mit einem Zulaß 25 auf, der an eine Druckgasquelle anschließbar ist, um die in einem Behälter 28 befindliche Flüssigkeit unter Druck zu setzen.The cap 12 has an overpressure valve 24 and a device for passing fluid through it the membrane with an inlet 25, which can be connected to a source of pressurized gas to the in a To place container 28 located liquid under pressure.

Auf der Boden-Kappe 14 ruht eine makroporöse Tragplatte 30 aus gesintertem Polypropylen, über welcher sich eine aus Zelluloseester bestehende Filter-Membran 32 mit einer mittleren Porengröße von 0,45 ± 0,02 μ befindet. Der untere O-Ring 22 ist gegen den Umfang der Membran 32 verpreßt und bildet somit eine wirksame Randabdichtung.A macroporous support plate 30 made of sintered polypropylene rests on the bottom cap 14 which consists of a cellulose ester filter membrane 32 with an average pore size of 0.45 ± 0.02 μ. The lower O-ring 22 is pressed against the circumference of the membrane 32 and thus forms an effective edge seal.

Die Zylinder-Anordnung 16 weist den Behälter 28 sowie eine Öffnung 34 auf, die vom Behälter 28 in eine spiralige Strömungsbahn 36 übergeht, welche durch an der Bodenfläche 39 der Anordnung 16 vorgesehene Spiral-Nuten 38 gebildet wird. Diese Strömungsbahn 36 ist 3,2 mm breit und 0,25 mm hoch. Sie folgt einer spiraligen Bahn in einer parallel zur Membran-Oberfläche liegenden Ebene und läuft in einem Fluidum-Auslaß 40 aus, über welchen zurückgehaltene Flüssigkeit mittels einer Leitung 41 aufgefangen oder zur weiteren Konzentration zurückgeführt werden kann. Das Filtrat, d. h. diejenige Fraktion des Stoffs, welche durch das Filter hindurchtritt, wird über eine in die Boden-Kappe eingelassene Leitung 42 aus der Zelle abgeführt.The cylinder assembly 16 includes the container 28 and an opening 34 that extends from the container 28 in FIG a spiral flow path 36 passes over, which is provided by on the bottom surface 39 of the arrangement 16 Spiral grooves 38 are formed. This flow path 36 is 3.2 mm wide and 0.25 mm high. It follows a spiral path in a plane parallel to the membrane surface and runs into a fluid outlet 40, via which retained liquid is collected by means of a line 41 or can be returned for further concentration. The filtrate, i.e. H. the one Fraction of the substance which passes through the filter is deposited over a into the bottom cap drained line 42 discharged from the cell.

Bei einem Durchführungsbeispiel wurde eine mit ACD behandelte Probe Gesamtblut in den Behälter 28 eingeführt und unter einer Treibkraft von 0,14 kg/cm² (absolut) in eine Plasma-Fraktion und eine Zellen-Fraktion aufgetrennt. Das Gesamlblul wurde durch dieöffnung34 in der Zylinder-Anordnung 16 geleitet und strömte sodann in der spiraligen Strömunesbalin 36 über die Oberfläche der Membran Eine Blutplasma-Fraktion trat durch die Filter-Membran 32 hindurch und wurde unter Atmos phärendruck über die Leitung 42 aufgefangen. Etwa 6O°/o des Plasmagehalts des Bluts wurden so gewonnen, und es gaben sich in dem so gewonnenen Plasma keine Anzeichen für Hämolyse.In one working example, a sample of whole blood treated with ACD was introduced into the container 28 and separated into a plasma fraction and a cell fraction ^{under a driving force of 0.14 kg / cm 2 (absolute).} The whole blood was passed through the opening 34 in the cylinder arrangement 16 and then flowed in the spiral flow unbalin 36 over the surface of the membrane. A blood plasma fraction passed through the filter membrane 32 and was collected via the line 42 under atmospheric pressure. About 60% of the plasma content of the blood was obtained in this way and there was no evidence of hemolysis in the plasma so obtained.

Obgleich die optimale Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung mit einem Arbeitsdruck von 0,14 bis 0,28 kg/cm² (absolut) gewährleistet wurde, wird darauf hingewiesen, daß auch höhere Arbeitsdrucke angewandt werden können, wenn besondere Sorgfalt auf glatte Blut-Berührungsflächen gelegt wird, so daß eine übermäßige mechanische Scherbeanspruchung der gebildeten Blut-Elemente vermieden wird. In dieser Hinsicht ist beispielsweise eine strömungsgünstige oder glattflächige Wand mit sanft gerundeten Ecken der Öffnung 34 vorteilhaft, im allgemeinen ist jedoch ein Niederdruck-Verfahren zur Anwendung bei Not-Blutspendevorgängen am ao günstigsten.Although the device shown works optimally with a working pressure of 0.14 to 0.28 kg / cm ² (absolute), it should be noted that higher working pressures can also be used if special care is taken with smooth blood contact surfaces so that excessive mechanical shear stress on the blood elements formed is avoided. In this regard, for example, a flow-favorable or smooth-surfaced wall with gently rounded corners of the opening 34 is advantageous, but in general a low-pressure method for use in emergency blood donation procedures is the most favorable.

In F i g. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Vorrichtung, die sich am vorteilhaftesten für analytische Arbeiten eignet, wird eine Subkutana5 Spritze 50 zur Entnahme einer Blutprobe von einem Patienten verwendet. Die nicht dargestellte Nadel der Spritze wird nach der Blutentnahme abgenommen, und die Spritze wird mit Hilfe einer Anschlußeinrichtung 52, wie einer Luerschen Kupplung 54, an einer Filtrations-Zelle 56 mit einer oberen Halteplatte 58, einer Filter-Membran 60, einer porösen, aus gesintertem Polyäthylen bestehenden Tragscheibe 62 und einer unteren Halteplatte 64 befestigt. In Fig. 3 shows a modified embodiment of the device according to the invention. at This device, which is most suitable for analytical work, becomes a subcutaneous tissue5 Syringe 50 used to collect a blood sample from a patient. The needle, not shown the syringe is removed after the blood has been drawn, and the syringe is connected with the aid of a connection device 52, like a Luerian coupling 54, on a filtration cell 56 with an upper retaining plate 58, a filter membrane 60, a porous, made of sintered polyethylene support disk 62 and a lower holding plate 64 attached.

Die Halteplatte 58 weist einen Spiralsteg auf. der eine flache Strömungsbahn 66 mit einer Tiefe ν on etwa 0,15 mm, einer Breite von 0,5 cm und einer Länge von 70 cm zwischen einer Einlaßöffnung 68 und einer Auslaßöffnung 70 festlegt. Die Halteplatte 64 ist mit einem Filter-Auslaß 71 versehen.The holding plate 58 has a spiral web. which has a flat flow path 66 with a depth ν on about 0.15 mm, a width of 0.5 cm and a length of 70 cm between an inlet port 68 and an outlet opening 70 defines. The holding plate 64 is provided with a filter outlet 71.

Zur Gewährleistung optimal reproduzierbarer Filterergebnisse hat es sich als vorteilhafter erwiesen, die vorstehend beschriebene Vorrichtung mit einer zwangsläufigen Überdruck-Regelung zu versehen, anstatt sich auf den durch mehrere verschiedene Bedienungsperson von Hand ausgeübten Druck zu verlassen. Zu diesem Zweck ist eine Federeinrichtung 72 mit ihrem einen Ende 74 an einem Stutzen des Auslasses 71 angebracht. Das andere Ende 76 der Feder vermag gegen einen Kolben der Subkutan-Spritze 50 zu drücken. Wenn die Federeinrichtung 72 so angeordnet ist, daß sie den Kolben 78 beaufschlagt, wird ein geregelter Druck von beispielsweise etwa 0,18 kg/cm² (absolut) für das Filtern des Bluts erzeugt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß eine Bedienungsperson eine Anzahl dieser Vorrichtungen gleichzeitig anwenden kann, da sie wählend des Filtriervorgangs keiner genauen Aufmerksamkeit bedürfen.To ensure optimally reproducible filter results, it has proven to be more advantageous to provide the device described above with a positive overpressure control instead of relying on the pressure exerted manually by several different operators. For this purpose, a spring device 72 is attached with its one end 74 to a connecting piece of the outlet 71. The other end 76 of the spring is able to press against a plunger of the hypodermic syringe 50. When the spring device 72 is arranged to act on the piston 78, a regulated pressure of, for example, about 0.18 kg / cm ² (absolute) is generated for filtering the blood. Another advantage is that an operator can use a number of these devices at the same time since they do not require close attention while choosing the filtering process.

Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Analysevorrichtung gemäß Fig. 3 im Betrieb. Hierbei wird eine Plasma-Fraktion des Bluts in einem Gefäß 82 gesammelt, während die anderen Blut-Komponenten in einem Gefäß 80 aufgefangen werden.FIG. 4 shows a schematic representation of the analysis device according to FIG. 3 in operation. Here, a plasma fraction of the blood is collected in a vessel 82, while the other Blood components are collected in a vessel 80.

Unter Verwendung einer Zclluloseester-Mcmbrun vorstellend beschriebener Art wurde eine Hämolyse von weniger als 0,1 ⁿ/n beobachtet, und das gewon-Using a cellulose ester matrix of the type described, a hemolysis of less than 0.1 ⁿ / n was observed, and the

nene Plasma unterschied sich nicht feststellbar von dem durch herkömmliches Zentrifugieren gewonnenen. Aus einer 10-ml-Probc frischen Bluts, die aus einer nurmalen Blutzentrifüge gewonnen wurde, wurden in einer Filtrierzeit von 15 bis 20 Minuten etwa 3,0 bis 3,4 ml Plasma gewonnen. Ähnliche Ergebnisse wurden unter denselben Bedingungen bei Verwendung einer Polycarbonat-Membran von 0,025 bis 0,25 mm Dicke mit einer Porengröße von 0,5 ± 0,06 μ erzielt.The plasma did not differ noticeably from that obtained by conventional centrifugation. From a 10 ml probc of fresh blood drawn from a single blood centrifuge was obtained in a filter time of 15 to 20 minutes about 3.0-3.4 ml of plasma recovered. Similar results were obtained under the same conditions Use of a polycarbonate membrane 0.025 to 0.25 mm thick with a pore size of 0.5 ± 0.06 μ achieved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the separation of blood plasma from other blood components, characterized through a container to hold the whole blood to be fractionated, through a filter membrane with a pore

Flow directing device for directing whole blood from the container over the surface of the Membrane in a zone with a maximum

lowing device for propelling the whole blood to be fractionated through the flow path with a pressure gradient of 0.07 to

obvious when wounds incurred during military operations need to be treated or if the donor has a rare blood type that has an emergency need

However, blood fractionation of the type outlined above does not become so common in practice made as it would be desirable as there is no really effective setup yet available to carry out this procedure

diameter from about 0.1 to 0.8 μ, through an io stands. In general, this species becomes the blood fracan the one side of the membrane provided tioning so far made that initially the blood donated by a donor using facilities known to most blood donors is tapped into a blood bag so that

Depth of 0.5 mm, measured perpendicular to the men; and is transferred through a pressure generating device, then the blood with a

Speed is spun, at which an optimal separation of the plasma from the other blood components achieved damage to the blood

1.05 kg / cm ² and with a flow rate of 20 cells is, however, practically avoided, thereupon speed of 0.6 to 15 m / min above the surface of the plasma by compressing the blood bag of the membrane. or the fume cupboard is separated into a receptacle

2. Device according to claim 1, characterized and finally the structural components according to indicates that the container from the flask is returned to the donor using the usual transfusion method a hypodermic syringe is that the pressure 25 are incorporated.

generating device of the piston of the sub- This process requires not only comparative

cutaneously syringe and that the syringe removably _we j _se expensive devices, but covered with the membrane and the flow-Leitcinrich- h _AUC such a large number of Behandlungsschrittung is connected. ten that the possibility of contamination

3. Device according to claim 1, characterized in that cell damage and / or cell damage among the comparative that the filter membrane has a wise harsh environmental conditions considerably pore diameter of about 0.4 to 0.7 μ. is increased, as it is at accident sites, with military

4. Apparatus according to claim 2, characterized ge operations, etc., indicates that an additional spring is also provided for In addition there are numerous cases in which automatic actuation of the plunger of the sub-35 is desirable to remove the blood components from the cutaneous syringe is. _nei , _{7 oh} _n e some of them can be returned to the donor so that diagnostic tests can be carried out without hindrance by one of the cell or plasma components formed.

40 The object of the invention, on the other hand, is to provide a

Device for simple fractionation of total blood into a plasma and a cell component through which the components are only subjected to low stresses.

The invention relates to a device for _{dissolving this} device should be readily adaptable to previously separating blood into a plasma and cell-conventional blood donation method and the fraction.

return of the plasma-free component practically at the same time as the blood donation or allow fraction for donor.

The object is achieved by the invention specified in claim 1.

It is important that the filtered blood flow in a flow path that is practically parallel and within 0.5 mm of the membrane surface

When drawing blood from a blood donor, it is often desirable to have the cell components

to be returned to the donor so that 50 more figurative blood withdrawals become possible. If only the plasma component of the blood is desired for emergencies can be the structural components of the blood, namely the red and white blood cells

and platelets, discarded per se or for Toggle ₅₅ j | e _g T'Ein attempt "dieΓ same membranes

their purposes are used, but they can also use conditions in which the overall

Advantageously, the donor zurückerstat- _b _ut i _by conventional filtering process by the

be switched. This recirculation is particularly important because membrane is printed, i. H. putting the blood over

essential, because it firstly in the dispenser _e j _ner filter membrane into a container placed

two weeks, and not just two months from _now , like 6o and a pressure gradient across the membrane

If the plasma-free _{composition is not returned, the} plasma fraction will pass through the membrane

nente to him is the case, can recover so far that pushing or pulling leads to an almost ocular

he is able to donate blood again and for the second "visual clogging" of the membrane,

the temporary weakness of some donors after The term used in the description

Withdrawal of about two liters of blood is avoided. 6 ₅ “filter membrane” refers to a filter that is used in

The importance of a donor's ability to be available in and form thin webs

equally short periods of time repeated separation of very small particulate or blood

Being able to donate is especially important in cases of suspensions or molecular components