DE2356353B1 - Vorrichtung zum Filtern von Blut - Google Patents

Description

Für die Blutübertragung beim Menschen bestimmtes Blut wird in der Regel bei seiner Abnahme vom Spender mit einer Lösung versetzt, welche durch Bindung der Kalziumionen das Gerinnungssystem des Blutes inaktiviert und so die Gerinnung des entnommenen Blutes bis zur Transfusion verhindert. Der natürliche Prozeß der Blutgerinnung ist am ehesten mit einem Gelierungsvorgang vergleichbar, d. h. die gesamte Blutmenge bildet einen einzigen Klumpen. Dieser Vorgang ist durch den Zusatz von stabilisierenden Lösungen unterbunden, nicht jedoch die Entstehung von kleinen Aggregaten, welche in erster Linie aus sich zusammenklumpenden Blutplättchen, den Thrombozyten, und aus weißen Blutkörperchen, den Leukozyten, bestehen. In zweiter Linie nehmen auch rote Blutkörperchen an diesem Prozeß teil, indem sie an das sich bildende Aggregat angeklebt oder in es eingelagert werden. Diese feinen Aggregate haben für den Empfänger des Blutes keinen Nutzen, sie schaden ihm vielmehr dadurch, daß feine Kapillaren der Lunge durch diese Gerinsel vorübergehend oder auch dauernd verstopft werden. Eine Erkrankung der Lunge kann die Folge sein und den Tod des Patienten herbeiführen.

Die Kenntnis von der Notwendigkeit, Blut vor der Transfusion einer Filtration zu unterziehen, ist Allgemeingut der Medizin. Jedes zur Blutübertragung bestimmte System ist daher mit einem Filtersieb ausgestattet, wie es auch die Pharmakopoen einzelner Länder bindend vorschreiben.

Der Wirksamkeit von netz- oder siebartigen Filtern sind dadurch Grenzen gesetzt, daß bei zu feiner Maschenweite das Filter rasch verstopft wird und keine hinreichend große Blutmenge gefiltert werden kann. Herkömmliche netz- oder siebartige Blutfilter haben Maschenweiten von 200 Mikron, seltener von 100 Mikron. In neuerer Zeit werden auch Maschenweiten von 40 Mikron angewendet.

Diese Filter halten größere Aggregate zurück, womit zweifellos ein nützlicher Effekt für den Patienten erzielt wird, da größere Blutaggregate kleinere Stammarterien der Lunge verschließen können, in deren Gefolge eine relativ große Zahl von Lungenkapillaren liegt, die durch ein einziges größeres Gerinnsel somit von der Durchblutung abgeschnitten werden würden. Aggregate in einer Dimension, die durch solche netz- oder siebartigen Filter zurückgehalten werden können, sind jedoch relativ selten, verglichen mit der Häufigkeit der wesentlich kleineren Aggregate, deren Dimension zwischen 10 und 25 Mikron liegt. Diese Aggregate sind außerdem von plastischer Beschaffenheit und können infolge ihrer Verformbarkeit auch scheinbar zu enge Poren noch passieren. Daneben ist zu erwähnen, daß auch die größeren Aggregate Filter passieren können, da sie leicht zerlegbar sind, so daß ihre kleineren, aber immer noch gefährlichen Bruchstücke hinter einem Filternetz auftauchen.

Zur Entfernung der Mikroaggregate schlug Swank 1961 die Filtration von Blut mit Filtern aus Fasermaterialien vor (The New England Journal of Medicine, Band 265,1961, S. 728 bis 733). Er konnte die Wirksamkeit solcher Filter durch eine bestimmte von ihm entwickelte Versuchsanordnung nachweisen. Bei dieser Versuchsanordnung wird der sich an einem Testfilter aufbauende Staudruck als abhängige Variable bestimmt. Verwendet man ein Testfilter von genormter Oberfläche und konstanter Porengröße und leitet Blut mit einer genormten konstanten Geschwindigkeit durch dieses hindurch, so baut sich auf der Anströmseite des Filters ein Staudruck auf, der zunächst nur von der Viskosität des Blutes abhängt, innerhalb kurzer Zeit aber dadurch zunimmt, daß das Strombett sich verengt durch die Verstopfung von Filtermaschen durch aufgefangene Blutaggregate.

In der Methode nach Swank wird ein Metallsieb mit quadratischen Öffnungen von 20 Mikron Kantenlänge benutzt. Die Bewährung von Fasermaterial in der Aufgabe, Aggregate aus Blut zu entfernen, die sich mit der Methode nach Swank beweisen ließ, führte zu der Konstruktion von Blutfiltern, wie sie beispielsweise in der DT-AS 1 928 052 und 2 116 497 beschrieben sind.

Derartige Filter haben konstruktive und funktionell Mängel, die ihren Nutzen für die klinische Anwendung am Patienten zweifelhaft erscheinen lassen. Das Einpressen von Fasermassen in ein Gehäuse führt zwang-

läufig zu gewissen Unregelmäßigkeiten der Packungsdichte. Besonders am Rand der Packung bildet sich ein Spalt zwischen dem Faserpfropfen und der glatten Gehäusewand. Das durch das Filter hindurchgeleitete Blut wird naturgemäß die weiteren Strömungswege bevorzügen, d. h. also, das Filter auf den Wegen passieren, wo die Filtrationsleistung weniger gut ist oder sogar völlig fehlt. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Fasermaterial besteht darin, daß die Faseransammlung durch gesonderte Stützvorrichtungen in Form von Sieben auf der Anström- und der Abströmseite gehalten werden muß. Ein weiterer, für den Patienten besonders schwerwiegender Nachteil ist es, daß stets die Möglichkeit gegeben ist, daß einzelne Faserbruchstücke oder kürzere Faserenden vom Blutstrom in mehr oder weniger großer Zahl durch die nachgeschalteten Stützvorrichtungen mitgeschwemmt werden können und in die Lunge des Patienten gelangen, wo sie Anlaß zur Fremdkörpergranulombildung sind. Diese Fremdkörpergranulombildung als Folge von über das Venensystern eingeschwemmten faserigen oder anderen Fremdkörpern ist eine bekannte Gefahr.

Die Überprüfung der von Swank veröffentlichten Befunde ergab überraschenderweise, daß die Resultate der Filtration von Blut durch Fasermaterialien nicht nur z. B. von der Dicke und der Verdichtung der Fasermaterialien abhängen, sondern auch von der Maschenweite des bei der anschließenden Testung verwendeten Filters. Bei der Verwendung eines Filters mit geringerer Maschenweite als sie das von Swank selbst verwendete Sieb aufweist, beispielsweise 14 + 3 Mikron an Stelle der von Swank angegebenen 20 Mikron, zeigte es sich, daß Blut, welches nach der Methode von Swank (Testfilter mit einer Maschenweite von 20 Mikron) scheinbar frei von Aggregaten war, bei Verwendung eines Testfilters von 14 + 3 Mikron hingegen erkennen ließ, daß es eine große Anzahl von Aggregaten enthielt, die geeignet waren, das Testfilter zu verstopfen. Da die scheibenförmigen Erythrozyten einen größten Durchmesser von etwa 7,5 Mikron haben, gehören bei einer Bluttransfusion Teilchen von mehr als 10 Mikron Durchmesser bereits zu den unerwünschten Blutbestandteilen, weil es sich hier nur um die absterbenden Leukozyten oder Aggregate handeln kann.

Die bekannten Methoden der Filtration von Blut wurden daher mit einem feineren Testfilter überprüft. Bei dieser Versuchsanordnung wurde ein sogenanntes Millipore-Filter mit einer Porenweite von 14 ± 3 Mikron verwendet, welches eine kreisrunde Fläche von 25 mm Durchmesser bedeckt. Das zu prüfende Blut wird mit einem konstanten Druck durch dieses Filter gepreßt, und in Modifikation der von Swank angegebenen abhängigen Variablen wird das Volumen bestimmt, welches durch das Filter bis zu seiner vollständigen Verstopfung hindurchgelangt.

Typische Werte dieser Methode sind etwa folgende: Bei einem Druck von 200 mm Hg können von frisch abgenommenem ACD-Blutkonservenblut etwa 50 ml das Filter bis zu seiner vollständigen Verstopfung passieren. Die Entstehung von Aggregaten in dieser Blutkonserve wird dadurch deutlich, daß mit zunehmender Lagerung schon eine immer geringer werdende Blutmenge ausreicht, um das Testfilter zu verstopfen. So könnten z. B. nach 24 Stunden 20 ml, nach 48 Stunden 12 ml, nach 72 Stunden 8 ml und nach 10 Tagen 6 ml ausreichen, um das Filter vollständig zu verstopfen. Daß auch durch das Testfilter mit einer Porengröße von 14 ± 3 Mikron das Blut nicht vollständig gefiltert werden kann, wird dadurch deutlich, daß Blut, welches mit dem Testfilter vorgefiltert wurde, anschließend nicht in unbeschränkter Menge durch dasselbe geleitet werden kann, sondern daß die 3- bis lOfache Menge ein zweites nachgeschaltetes, ebenso weitporiges Testfilter verstopft.

Mit der beschriebenen Methode wurden herkömmliche Siebfilter mit Maschenweiten von 40 Mikron ebenso untersucht, wie Filter, bei denen Fasern als Filtermaterial eingesetzt wurden. Es zeigte sich, daß konventionelle Siebfilter auch bei Maschenweiten von 40 Mikron nur dann eine Wirksamkeit zeigen, wenn das Blut überwiegend sehr große und keine kleinen Aggregate in der Größenordnung unter und um 20 Mikron enthält. Ferner wurde festgestellt, daß Packungen von Fasern praktisch wirkungslos sind, wenn nicht große Aggregate im Blut vorhanden sind, die in dem relativ losen Fasergewirr hängenbleiben können.

R. T. S ο 1 i s und M. B. G i b b s (Filtration of the Microaggregates in Stored Blood, »Transfusion« 12, 245 bis 250, 1972) fanden, daß in ungefiltertem Konservenblut rund 80% der vorhandenen Aggregate einen Durchmesser von weniger als 20 Mikron haben. Derartige Aggregate können aber mit der Originalmethode von Swank, weiche die Grundlage für das Postulat der Wirksamkeit von Faserfiltern ist, nicht erfaßt werden.

S ο 1 i s und G i b b s geben ferner an, daß Filter aus Dacron-Faser auch kleine und mittlere Partikel entfernen. Das von ihnen beschriebene Filter aus Dacron-Faser besteht aus einem Siebfilter mit einer zuerst losen und dann dichten Packung von Dacron-Faser mit einer Dichte von 0,2 g/cm³. Auch nach der DT-AS 2 116 497 wird eine Dichte von 0,2 g/cm³ als am günstigsten angesehen.

Die Überprüfung von Filtern aus Fasermaterial ergab, daß diese nach der Testmethode mit einem Testfilter von 14 ± 3 Mikron Porenweite dann eine sichere Wirksamkeit haben, wenn sie auf etwa 0,7 g/cm³ verdichtet sind. Dies ist etwa das Maximum an Verdichtung, das ohne Veränderung der Fasergeometrie erreicht werden kann.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Faserfilter ist neben schlechter Wirksamkeit die mangelhafte Abdichtung des Faserpfropfens am Rand. Außerdem sind besondere Stützorgane notwendig, um den Faserpfropfen zu halten. Schließlich ist der Patient durch vereinzelt, insgesamt jedoch in großer Zahl abgeschwemmte Fasern gefährdet.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Filter aus Fasern für das Filtern von Blut herzustellen, durch die die vorstehend beschriebenen Nachteile weitgehend vermieden werden, insbesondere, was das gefährliche Mitschwemmen von Faserbruchstücken durch den Blutstrom anbetrifft.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Filtermaterial aus einer Mischung von Fasern mit verschieden hohen Erweichungsbereichen oder einer Mischung von Fasern, von denen wenigstens eine der Komponenten durch Erhitzen zum Erweichen gebracht werden kann, besteht, die in einer gleichmäßigen Schicht unter Erhitzen auf eine Temperatur, die in den Erweichungsbereichen des Anteils der Faser mit dem niedrigsten Erweichungsbereich fällt, zusammengepreßt ist.

Das Zusammenpressen kann z. B. zwischen zwei erhitzten Metallischen bzw. -walzen erfolgen. Als Walzen werden zweckmäßigerweise hochpolierte Metall-

walzen verwendet. Das Zusammenpressen kann auch mittels Etagenpressen bei üblichen Drucken vorgenommen werden.

Infolge des Erweichens eines Teiles der Fasern wird die zusammengepreßte Fasermischung in dieser verdichteten Form dauerhaft fixiert. Die einzelnen in der Faserpackung vorhandenen Fasern mit höherem oder ohne Erweichungsbereich werden durch das Anhaften der erweichten und dadurch klebenden Faseranteile so ausreichend fest miteinander verbunden, daß beim Filtern von Blut durch das erfindungsgemäße Faserfiltermaterial keine Fasern durch den Blutstrom mitgeschwemmt werden.

Das Komprimieren und Thermofixieren der Fasermischungen wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß feste Filterplatten erhalten werden, die für den Gebrauch eine Dichte von etwa 0,2 bis etwa 3,5 g/cm³, vorteilhafterweise von etwa 0,7 g/cm³ und eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 30 mm, vorteilhafterweise von etwa 1,5 bis 3 mm haben.

Als Fasern für das erfindungsgemäß verwendete Faserfiltermaterial kommen alle Blut nicht schädigenden Fasern in Betracht, wobei in der Mischung wenigstens eine Faser, die gegenüber der anderen Faserkomponente oder gegebenenfalls den mehreren anderen Faserkomponenten einen niedrigeren Erweichungsbereich hat, in genügender Menge vorhanden ist. Beispiele für geeignete Fasern sind synthetische Fasern aus Polyestern, Polyamiden, Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, ferner Wolle, Baumwolle, sowie Fasern aus Metallen, Legierungen von Metallen, Glas, Asbest usw.

Geeignete Fasermischungen sind z. B. eine Mischung von Polyesterfaser mit Polyamidfaser im Verhältnis von etwa 80 zu etwa 20%, wobei die Polyamidfaser die Faser mit dem niedrigeren Erweichungsbereich ist; oder von Polyesterfaser und Polyvinylchloridfaser im Verhältnis von etwa 70 zu etwa 30%, wobei die Polyvinylchloridfaser die Faser mit dem niedrigeren Erweichungsbereich ist. Die Erweichungsbereiche liegen für die Polyvinylchloridfaser um etwa 110⁰C, für die Polypropylenfaser um etwa 140°C, für eine Polyamidfaser um etwa 160° C und für eine Polyesterfaser aus PoIyäthylenterephthalat um etwa 180° G.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß auf der zusammenzupressenden Fasermischung noch eine zusätzliche, nur aus Fasern mit niedrigem Erweichungsbereich bestehende Schicht aufgebracht ist.

Im allgemeinen kann der Anteil der Fasern mit dem niedrigsten Erweichuhgsbereich geringer sein als der Faseranteil mit höherem oder ohne Erweichungsbereich.

Die erfindungsgemäß verwendeten Faserfilterplatten sind feste, in der Struktur den Holzfaserplatten ähnliche Körper. Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung der Filterelemente zum Filtern von Blut besteht noch darin, daß sie ohne Stützmittel, wie z. B. Siebe, in Filtergehäuse eingebaut werden können.

Die Benetzbarkeit des Filtermaterials kann durch Behandeln mit Säuren, z. B. mit verdünnter Salzsäure, verbessert werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Eine 8 Tage nach Vorschrift gelagerte Konserve von mit ACD stabilisiertem menschlichen Blut diente als Prüfobjekt, an dem die Wirksamkeit verschiedener Faserfiltermaterialien bestimmt wurde. Nach sorgfältigem Durchmischen des Blutes wurde mit einem der Norm entsprechenden Blutübertragungsgerät Blut dieser Konserve verschiedenen Filtern wie folgt zugeleitet:

a) dem eigentlichen Testfilter mit einer Porengröße von 14 ± 3 Mikron,

b) einem durch Zusammenpressen auf eine Dichte von 0,4 g/cm³ gebrachten bekannten Polyester-

r₅ vliesmaterial mit einer Dicke von 2,6 mm,

c) einer erfindungsgemäßen, aus einem Gemisch von Fasern mit verschiedenen Erweichungspunkten hergestellten Filterplatte von einer Dichte von etwa 0,7 g/cm³ und einer Dicke von etwa l,5_mm.

Es wurden jeweils zwei Versuche durchgeführt.

Bei Versuch a wurde das Testfilter durch das direkt der Blutkonserve entnommene Blut in einer Menge von 5,5 bzw. 6;5 ml verstopft.

Durch nach Versuch b vorgefiltertes Blut wurde das Testfilter bei beiden Versuchen durch je 9 ml Blut verstopft.

Blut, welches nach Versuch c durch die Filterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung vorgefiltert wurde, verstopfte das Testfilter bei beiden Versuchen erst durch eine Menge von je 14,5 ml Blut.

Aus diesen Versuchen kann geschlossen werden, daß die Anzahl der vom Restfilter mit einer Porengröße von 14 ± 3 Mikron auffangbaren Aggregate durch die Vorfiltration mit dem Filtermaterial nach b auf etwa 70% und durch Vorfiltration mit der Filterplatte nach c auf etwa 40% reduziert wurde.

Beispiel 2

Als Versuchsobjekt diente 8 Tage altes, durch ACD stabilisiertes menschliches Blut. Untersucht wurde die Wirksamkeit eines Faserfiltermaterials von einer Dichte von 0,7 g/cm³, welches gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Mischung von 70% einer Polyesterfaser und 30% einer Polyvinylchloridfaser durch Komprimieren und gleichzeitiges Thermofixieren hergestellt wurde. Um die Benetzbarkeit dieses Faserfiltermaterials zu verbessern, wurde es 2 Stunden bei Zimmertemperatur mit 6-normaler Salzsäure gespült, dann in demineralisiertem Wasser gewässert und schließlich getrocknet.

Ein Testfilter mit einer Porenweite von 14 ± 3 Mikron wurde, wie bereits in Beispiel 1 gezeigt, schon durch eine Menge von 5,5 ml Blut verstopft. Nach Vorfiltration des Blutes durch die erfindungsgemäße Filterplatte wurde in zwei Versuchen festgestellt, daß bei anschließender Filtration durch das Testfilter mit

14 + 3 Mikron Porenweite dieses Filter durch 14 bzw.

15 ml des vorgefilterten Blutes verstopft wurde.

Daraus ergibt sich, daß die Anzahl der vom Restfilter auffangbaren Aggregate durch die Vorfiltration des Blutes mit der Faserfilterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung auf etwa 30% reduziert wurde.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Filtern von für die Blutübertragung bestimmtem Blut, bestehend aus einem Gehäuse, welches eine Einlaßeinrichtung für das zu filternde und eine Auslaßvorrichtung für das gefilterte Blut hat und in dessen Innern ein Filter aus Blut nicht schädigenden Fasern angeordnet ist, d a durch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus einer Mischung von Fasern mit verschieden hohen Erweichungsbereichen oder aus einer Mischung von Fasern, von denen wenigstens eine der Faserkomponenten durch Erhitzen zum Erweichen gebracht werden kann, besteht, die in einer gleichmäßigen Schicht unter Erhitzen auf eine Temperatur, die in den Erweichungsbereich des Anteils der Faser mit dem niedrigsten Erweichungsbereich fällt, zusammengepreßt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial eine Dichte von etwa 0,2 bis etwa 3,5 g/cm³, vorzugsweise von etwa 0,7 g/cm³, und eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 30 mm, vorzugsweise von etwa 1,5 bis 3 mm hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filtermaterial der Anteil der Fasern mit dem niedrigsten Erweichungsbereich geringer ist als der Faseranteil mit höherem oder ohne Erweichungsbereich.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filtermaterial der Anteil der Fasern mit dem niedrigsten Erweichungsbereich etwa 20 bis 40% beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial zu 80% aus einer Polyesterfaser und zu 20% aus einer Polyamidfaser besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial zu 70% aus einer Polyesterfaser und zu 30% aus einer Polyvinylchloridfaser besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Filtermaterial noch eine zusätzliche, nur aus einer Faser mit niedrigem Erweichungsbereich bestehende Schicht aufgebracht ist.