DE2116497B2

DE2116497B2 - Filter zum behandeln von menschlichem blut

Info

Publication number: DE2116497B2
Application number: DE19712116497
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Swank, Roy Laver, Portland, Oreg (V St A)
Priority date: 1971-04-05
Filing date: 1971-04-05
Publication date: 1973-04-26
Also published as: DE2116497A1; DE2116497C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter zum Behandeln von menschlichem Blut, das Plättchen-Leukozyten Ansammlungen enthält, mit einem Behälter, der eine

65 Einrichtung zum Einführen von gelagertem Blut und einen Auslaß aufweist, und in dem ein Blutknotennlter und niederstromseitig desselben ein Feinfilter angeordnet sind, wobei das Feinfilter eine Lage eines fes^n, faserhaltigen, das Blut nicht nachteilig beeinträchtigenden Materials aufweist, dessen Fasern Zusammenballungen binden, und niederstromseitig des Feinfilters ein weiteres schichtförmiges Filterteil zur Filterung von Fiberfiltermaterials liegt Ein Filter dieses Aufbaus ist durch die USA.-Patentschrift 3 448 041 bekannt.

Bei Bluttransfusionen und Herzoperationen ist es bereits zur Routine geworden, Blut zu verwenden, das von einer Blut-Bank stammt. Dies wird vorbereitet, in dem man das Blut von Gebern abnimmt, ein Konservierungsmittel zugibt und anschließend das Blut unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen bevorratet, bis die Verwendung gefordert wird.

Ob das Blut nun direkt bei Transfusionen oder bei einer Herzoperation verwendet wird, es wird manchmal beim Patienten ein Stillstand der Zirkulation oder anderer Reaktionen beobachtet, die nicht aui mangelnde Übereinstimmung der Blutgruppen zurückzuführen ist. Obschon die Ursache dieses bedauernswerten Ergebnisses unbekannt ist, hat man doch festgestellt, daß dies eine Funktion der Dauer der Aufbewahrung des Blutes ist. Demzufolge ist es üblich geworden, das von einer Blut-Bank stammende Blut wegzuwerfen, nachdem es eine bestimmte Zeit lang bevorratet wurde.

Ein anderes schwieriges Problem besteht dann, wenn das Blut bei einer Herzoperation, Nierensteinentfernung usw. behandelt wird. Hierbei tritt nicht nur eine Alterung des Blutes ein. wodurch schädliche Bestandteile erzeugt werden, sondern es wird auch mit von außen kommenden Material verunreinigt. z. B. Epithelium, Stücken von Muskeln, Fett, Teile von Nähten und eingeschlossener Luft. Dieses Fremdmateria! muß entfernt werden, damit die Operation erfolgreich verlaufen kann.

Der Lrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter zum Behandeln von Blut zu schaffen, das für Transfusionen und Herzoperationen Verwendung finden soll, wodurch das erwähnte Problem gelöst werden soll, nämlich Reduzierung der Wahrscheinlichkeit von Transfusions-Reaktionen infolge Ausfalls der Zirkulation und hiermit zusammenhängenden Erscheinungen sowie die Möglichkeit, das von einer Blut-Bank stammende Blut auch dann zu verwenden, wenn es eine größere Zeitlang bevorratet worden ist.

Dabei soll ein kontinuierlicher Blutfilter mit hoher Kapazität geschaffen werden, der gleichzeitig filiert und Kohlensäure aus dem Blut entfernt.

In der nun folgenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Filters, der bei einer Bluttransfusion verwendet wird,

F i g. 2 und 3 Draufsichten auf Stützelemente, die bei dem Filter nach Fig. 1 Verwendung finden, und

F i g. 4 und 5 Diagramme zur Darstellung der Wirkung der Faser-Durchmesser und der Filterdicke auf die Wirksamkeit des Filters.

Man hat festgestellt, daß bei der Verwendung von Blut einer Blut-Bank die Leukozyten und Plättchen-Bestandteile altern und Eigenschaften entwickeln, die für die obenerwähnten Komplikationen bei der Trans-

fusion verantwortlich sind. Diese Alterung ist auf aus rostfreiem Stahl oder einen anderen geeigi

zweifache Weise klar. Zunächst werden einige der Material. Die Siebgröße ist so dimensioniert,

plättchen klebrig. Als zweites bilden eilige der Platt- irgendwelche Blutknoten in dem Blut ausgesieo

chen Zusammenballungen mit einigen der Leuko- werden. . .

Tvten Diese Anhäufungen sind Lunächst für die ent- 5 Die Stütze 28 führt darüber hinaus das Blut in aen

geeen°esetzten Wirkungen verantwortlich, die sich mittleren Bereich des Rohres. Hierzu enthält es einen

!reeben wenn altes Blut bei Bluttransfusionen Ver- Ring, der an den Innenwandungen des Rohres xu

Wendung findet befestigt ist und einen nach innen ragenden Rmg-

We°en tier Zusammenhänge zwischen dem gealter- flansch 38 aufweist. Dieser zeigt nach innen ragenuc

ten Bestandteil des bevorrateten Blutes und den io Ansätze 40, wie insbesondere der F ι g. 2 entnonime

Komplikationen bei der Transfusion, wenn das Blut werden kann. .

in der praktischen Medizin angewendet wird, kommt Andererseits dienen die Stützen 30, 3- dazu,

der Entfernung dieser gealterten Bestandteile vor der Filtermaterial zu halten. Jede Stutze zeigt merzu

Transfusion und während der Herzoperation eine einen Ring 42, durch den charakteristische KJeuz

offenbar sehr starke Bedeutung zu. »5 stücke 44 gehalten sind. Der Ring 42 ist ähnlich dem

Durch die Erfindung wird ein Filter zur Entfernung Ring 36 angeleimt oder in anderer Weise an aei

dieser Komponenten geschaffen. Innenwand des Rohres befestigt , .

Die Fisl bis 3 zeigen ein Filter für die beson- Auf diese Weise bilden die drei Srutznnge drei

dere Verwendung bei Transfusionen. Der Filter weist Kammern 46, 48 und 50 von progressiv ^klem."^"

ein Rohr 10 auf, das aus einem steifen Material wie 20 Volumina. Diese Kammern halten nun das ruus

C-I.i* hergestellt werden kann, das aber vorzugsweise material, durch das die gewünschte Fütnerwirkune

ans einem nichtpvrogenen. sterilisierbaren elastischen erzielt wird. _{n t}.

M rial oefertigt ist wie weiches Polväthvlen. Dieses Die Kammern 46 und 48 enthalten da - r»tennaic-

M-erial macht aus dem Rohr eine Handpumpe, so rial 52 und 52«, das zum Entfernen der Blutgennsel HaIi ler Blutstrom durch den Filter durch langsames 25 und der gealterten Leukozyten und rlaltcnen "*

Zrsammendrücken der weichen Wandungen be- stimm, ist. Bei dieser Anwendung muß das H«er-

fc.,;-..ni«t werden kann, wie dies durch die unter- material an diesen gealterten Teilchen wahlweise

S". >;,nen Linien in Fi _e. 1 gezeigt ist. kleben, es muß auch ein freier Durchgang der ande-

dV das Blut vorzugsweise mittels Schwerkraft ren Bestandteile des Blutes ermöglicht sein es mub du-',* die Vorrichtung gefördert wird, ist das Rohr 30 cine große Zone einer Absorb.erfiache haben «muß

10 ή der Regel senkrecht angeordnet und zeigt an nichtpyrogen sein, es dart nicht pappen es dar η cm

sei"-m oberen Ende einen Einlaßkanal und an seinem zusammenfallen oder verstop en und sehheBUcn

,,· —n Ende einen Auslaß darf nicht die entgegengesetzte Wirkung dadurch

^Ur_m die AnSuni des" Filters bei der Bluttrans- eintreten, daß eine wiederholte Erwärmung oder [U- .11 zu erleichtern, "ist der Einlaßkanal des Rohres 35 chemische Sterilisation eintritt.

".λ osweise mit einem hohlen eindringenden Dorn Um diesen Erfordernissen Rechnung zu tragen.

Γ vorsehen der die Kappe 14 der Flasche If. mit muß das Filtermaterial in Te.lchenform oder Fasern

dein Blut der Blut-Bank durchstoßen kann. vorliegen, die in eine weiche

m Blut der Blut-Bank durchstoßen kann. vorliege

llicser Dorn 12 erstreckt sich vorzugsweise in das Matte geformt werden können,

R₁₁₁₁-10 und wirkt daher als eine Meßvorrichtung. 40 um Durchgange oder Kanäle

J a; ^ _der Blutablauf mengenmäßig erfaßt werden zu eräugen. Der

k mi Das offene untere Ende des Rohres 10 ist mit der einzelnen Teilchen de

einer' Kappe 19 mit einer einstückigen Ventilkammer Bedeutung fur die Bestimmung d" &gnung.

H versehen und zeigt darüber hinaus eine Ablauf- Im allgemeinen soll das Material ν.κ im nac«

I„„«22. Ein Kugehemü-24 ist in der Ventilkam- ₄₅ folgenden noch *^^*^**™^

m,-r /ur besseren Kontrolle des Blutdurchflusses beim mit einer Lange nicht großer als j ^

Pumpen des Rohres 10 angeordnet. Dieses Kugel- und einen Durchmesser von .^f' ^a'^s ν S kann aber entfallen, wenn der Blutkopf des millimeter vorzugsweise wenig er als 30

Das Rohr 10 schafft auf diese Weise ein Gehäuse 55 haften, wobei sie die Knoten mit

34 SSÄS de, großen K,ü_mpche„ und

teilung über den ganzen Filter zu ermöglichen, wodurch die Kapazität vergrößert wird. Niederstromseitig sollte eine Menge des Filtermaterials vorgesehen sein, das gleichfalls verhältnismäßig lose gepackt ist. Dadurch wird eine große Oberfläche geschaffen, die erforderlich ist, um wahlweise die gealterten Bestandteile mit kleineren Abmessungen zu absorbieren.

Die Kammer 46 und in einem gewissen Umfang der Innenraum des dornförmigen Knotenfilters 34 nimmt daher etwas loser gepacktes Filtermaterial auf. Die Mittenöffnung und die nach innen gerichteten Vorsprünge 40 der Stütze 28 ermöglichen dem Filtermaterial, sich als flockige Schicht über die Stütze abzulagern, ohne daß es von der Kammer darunter frei entweichen kann.

Die Kammer 48 nimmt etwas dichter gepacktes Filtermaterial 52 a auf. Im allgemeinen kann es durchschnittlich zwei- bis vierfach dichter als das Filtermaterial der Kammer 46 gepackt sein, d. h. bis zu einer Dichte von 0,1 bis 0,4 g pro ecm.

In der Kammer 50 ist ein schwammiger Filter 54 aufgenommen, dessen Funktion es ist, zu erreichen, daß Fragmente des Filtermaterials in den übergeordneten Kammern daran gehindert werden, die Leitung 26 zu erreichen, und auf diese Weise in den Blutstrom des Patienten zu gelangen. Der schwammige Filter hat vorzugsweise eine Porengröße von 60 bis 100 Poren pro 6,45 cm². Vorzugsweise besteht der Filter aus porösem Polyurethan oder anderem porösen Kunststoff. Der Filter kann aber auch aus rostfreiem Stahlsieb oder einem Schwamm bestehen.

Die Bedeutung des Durchmessers des Filterelementes und des Ausmaßes der Zusammendrückung in der Kammer 48 ist durch Versuche bestimmt worden, deren Ergebnisse in den F i g. 4 und 5 zusammengestellt sind.

Um die Wirkung des Durchmessers des Filtermaterials zu ermitteln, wurde die Vorrichtung nach F i g. 1 mit Filtermaterial aus verschiedenen Stoffen und mit verschiedenen Querschnitts-Dimensionen gefüllt. Das seit mehreren Wochen über das zulässige Datum hinaus in der Blut-Bank ruhende Blut wurde bei Raumtemperatur durch die Vorrichtung unter Einwirkung der Schwerkraft geführt.

Das so behandelte Blut wurde anschließend zusammen mit den verbleibenden durch die Lagerung gealterten Komponenten getestet, wobei es sich um klebende Plättchen, Leukozyten und Knoten dieses Blutes handelt, wobei das Blut durch den Druck einer Versuchsvorrichtung gefördert wird (USA.-Patentschrift 3 266 299), wobei der entwickelte Filterdruck gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt und F i g. 4 graphisch veranschaulicht.

Der Tabelle und der graphischen Darstellung kann entnommen werden, daß die Wirksamkeit der Behandlung wesentlich von dem Durchmesser der Teile der Fiber-Packung abhängt. Für eine gute Wirksamkeit sollten die Fiber einen Durchmesser von kleiner als 60 Mikromillimeter haben, vorzugsweise kleiner als 30 Mikromillimeter. Wenn der Durchmesser abnimmt, steigt die Wirksamkeit der Entfernung der gealterten Blutkomponenten stark an.

Um die Wirksamkeit von zusammengedrücktem Material

Polyamid

Polyesterharz

Glaswolle

Stahlwolle

Nichtrostende Stahlwolle

Baumwolle

Polyesterharz

Zellulose (entfibertes
Papier)

Durchschnittlicher Faser-Durchmesser in

Filterpressendruck (in mm

58 + 6

42 + 4

26 ± 2

20 ± 2

14 + 1

13 + 1

17 ± 1

20 ± 4

10 + 2

28 ± 4

50 + 10

20 + 4

20 ± 5

30 und kleiner

180 96 27 16 20 23 25 39 24 36

120 33 25 25

40

Filtermaterial in der Kammer 48 nun zu testen, wurden Proben mit knotenfreiem Blut mittels der Schwerkraft durch Filterpackungen mit verschiedener Dichte zum Durchfluß gebracht. In jedem Falle wurde die gleiche Menge Blut verwendet, und die Zeit für den Durchlauf durch den Filter wurde notiert. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 5 zusammengestellt.

Es soll bemerkt werden, daß ein Schnittpunkt der Kurve bei einer Dichte von etwa 0,2 g pro ecm erscheint. Bei niedriger Dichten wird eine wirksame Filtrierung nicht erzielt. Bei höheren Dichten ist die Filter-Durchlaufgeschwindigkeit für praktische Zwecke zu langsam.

Bei der Verwendung des Filters fließt das Blut von dem Behälter 16 durch den hohlen Dorn 12, der das Blut tropfenweise mißt und anschließend in das weiche zusammendrückbare Rohr 10 weiterleitet. Hier fließt es zunächst durch den Knoten-Filter 34, der die Knoten aussiebt und gelangt dann auf dem Flansch 38 der Stütze 28, die das Blut in die Mitte des Rohres richtet.

In dem Knoten-Filter 34 und zu einem größeren Umfang in der Kammer 46, durch die das Blut zunächst fließt, erfolgt eine Kontaktnahme mit dem lose gepackten Filtermaterial 52 in der Kammer 46. Dadurch werden die größeren Ansammlungen entfernt.

Als nächstes fließt das Blut durch das dicht gepackte Filtermaterial 52 a in der Kammer 48, in der die gealterten Leukozyten und größeren Ansammlungen entfernt werden.

Als nächstes durchströmt das Blut einen Schwamm oder Siebfilter 54, das die Partikeln des Filtermaterials daran hindert, die Vorrichtung zu verlassen und in den Blutstrom des Patienten einzutreten.

Hierbei kann der obere weiche verformbare Teil des Rohres 10 langsam zusammengedrückt werden und kann anschließend wieder zurückexpandieren. Hierdurch wird das Blut durch den Filter gepumpt und macht eine schnelle Transfusion in Notfällen möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Filter zum Behandeln von menschlichem Blut, das Plättchen-Leukozyten Ansammlungen enthält, mit einem Behälter, der eine Einrichtung zum Einführen von gelagertem Blut und einen Auslaß aufweist, und in dem ein Blutknotennlter und niederstromseitig desselben ein Feinfilter angeordnet sind, wobei das Feinfilter eine Lage eines festen, faserhaltigen, das Blut nicht nachteilig beeinträchtigenden Materials aufweist, dessen Fasern Zusammenballungen binden, und niederstromseitig des Feinfilters ein weiteres schichtförmiges Filterteil zur Filtering von Fiber- nltermaterials liegt, d a rf »irr h gekennzeichnet, daß sich an die genannte Lage (52) des Feinfilters in Durchflußrichtung eine weitere Feinfilterlage (52 a) soviel größerer Dichte anschließt, daß Zusammenballungen kleinerer Grö- so ßen entfernt werden.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) elastisch verformbare Seitenwandungen an der Einlaßseite der Filteranordnung aufweist, die zusammengedrückt und expandiert werden können.

3. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes perforiertes Stützteil (28) zwischen dem Blutknotenfilter (34) und di. r ersten Lage (52). welches das Blutknotennlter abstützt und die erste Lage zusammendrückt, ein zweites perforiertes Stützteil (30) zwischen der ersten und der zweiten Lage (52a). das die erste Lage (52) abstützt und die zweite Lage zusammendrückt.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blutknotennlter (34) ein kuppeiförmiges Sieb aufweist, das an seinem offenen Ende ;im ersten Stützteil abgestützt ist, wobei dieses eine Mittenöffnung aufweist, durch die die erste Lage (52) in den durch das Sieb begrenzten Raum hineinragt.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen ragenden Vorsprünge an dem ersten Stützteil (28) mit der ersten Lage derart im Eingriff stehen, daß ein freies Entweichen derselben in den durch das Sieb begrenzten Raum verhindert wird.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (24) in der Nähe des Auslasses angeordnet ist.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage (52«) Fibermaterial mit einer Dichte von etwa 0,1 bis 0,4 g pro ecm aufweist.

8. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinfilter Fibern mit einem Durchmesser aufweist, der nicht größer als 30 Mikromillimeter ist, wobei die Dichte der zweiten Lage (52 a) ungefähr 0,2 g pro ecm und die Dichte der ersten Lage (52) etwa V4 bis ¹Zs der Dichte der zweiten Lage beträgt.