DE2828512A1 - Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymenInfo
- Publication number
- DE2828512A1 DE2828512A1 DE19782828512 DE2828512A DE2828512A1 DE 2828512 A1 DE2828512 A1 DE 2828512A1 DE 19782828512 DE19782828512 DE 19782828512 DE 2828512 A DE2828512 A DE 2828512A DE 2828512 A1 DE2828512 A1 DE 2828512A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- enzyme
- body fluid
- chamber
- liquid
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
- A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/34—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration
- A61M1/342—Adding solutions to the blood, e.g. substitution solutions
- A61M1/3441—Substitution rate control as a function of the ultrafiltration rate
- A61M1/3448—Substitution rate control as a function of the ultrafiltration rate by mechanically linked pumps in both ultra-filtrate and substitution flow line
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/34—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration
- A61M1/3472—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration with treatment of the filtrate
- A61M1/3475—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration with treatment of the filtrate with filtrate treatment agent in the same enclosure as the membrane
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/34—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration
- A61M1/3472—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration with treatment of the filtrate
- A61M1/3493—Filtering material out of the blood by passing it through a membrane, i.e. hemofiltration or diafiltration with treatment of the filtrate using treatment agents in suspension
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
- A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
- A61M1/3687—Chemical treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
- A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
- A61M2205/3303—Using a biosensor
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
PAl r.r» » "··
2*28512
S München, den £7, Juni 1978
101/036
Dr. Eduard Fresenius Chemisch-pharmazeutische Industrie KG
Apparatebau KG., 6380 Bad Homburg v.d.H.
Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung von in einer Körperflüssigkeit, insbesondere Blut,
gelösten Substanzen mit Enzymen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chemischen
Umsetzung von gelösten Komponenten in Blut oder Blutserum oder anderen Körperflüssigkeiten mit Hilfe von Enzymen zu
therapeutschen Zwecken in der Medizin nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die Erfindung
eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Der Einsatz von Enzymen hat für die Medizin großes Interesse, insbesondere zur Beeinflussung von Stoffwechselfunktionen,
zum Ausgleich angeborener oder erworbener Hormon- und Enzymdefekte, zur Elimination endogener und exogener Gifte u. dgl.
Eine mögliche Anwendung ist z. B. die Korrektur einer Hyperglykämie durch den Einsatz von Glucose umsetzenden
Enzymen. Die Glucose wird in diesem Falle in Reaktionsprodukte umgewandelt, die anderweitig im körpereigenen Stoffwechsel
verarbeitet werden können. Korrekturen im Aminosäurenhaushalt zu therapeutischen Zwecken können durch Anwendung
von Desaminsaen und Transaminasen durchgeführt werden. Für die Therapie bestimmter Tumoren sowie zur Immunsuppression
ist speziell die Anwendung des Enzyms L-Asparaginase von Interesse.
Dr.Hk/Du. 909883/0113
Der Einsatz von Enzymen stößt jedoch auf grundsätzliche Schwierigkeiten, u. a. weil die zugeführten Wirkstoffe
bei direkter Anwendung unkontrolliert auch mit solchen körpereigenen Bestandteilen in Berührung kommen, mit denen
sie in unbeabsichtigter Weise reagieren oder an denen sie unbeabsichtigte Reaktionen auslösen. Diese Reaktionen können
entweder zu einer Schädigung körpereigener Funktionen führen oder umgekehrt zu einer Beeinträchtigung des Wirkstoffes.
Da es sich bei den verfügbaren Enzymen gewöhnlich um körperfremde Eiweißsubstanzen handelt, kommt es insbesondere
zu Unverträglichkeiten im Sinne von Antigen-Antikörper-Reaktionen.
Es ist bekannt, daß diese Unverträglichkeiten bei der Anwendung von Enzymen teilweise dadurch beseitigt werden
können, daß die Enzyme in immobilisierter Form angewendet werden. Hierbei sind die Enzyme an ein Trägermaterial gebunden,
z. B. an ein Kunststoffgranulat, an Kunststofffolien
oder an anorganische Trägermaterialien. (Vgl-. L.D.Bowers u. P.W.Carr:Applications of immobilized enzymes
in analytical chemistry, in: Anal. Chem. j48 (1976), 544 A ff. ;
S.C. Martiny and O.J. Jensen: An enzymejelectrode based on
immobilized glucose oxidase, in: M. Kessler et al.: Ion and enzyme electrodes in biology and medicine, Urban + Schwarzenberg,
München-Berlin-Wien (1976), 198 ff.).
Allerdings wird hierdurch die Wirksamkeit der Enzyme teilweise drastisch vermindert. Bestimmte Enzyme lassen sich
nur äußerst schwierig oder garnicht in immobilisierter
Form darstellen, so daß die Immobilisierung der Enzyme keine allgemein anwendbare Methode darstellt. Darüber hinaus
ist in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen, daß alle unmittelbar mit den zu behandelnden Körperflüssigkeiten,
909883/0113
z. B. Blut, in Berührung kommenden Substanzen absolut
keimfrei sein müssen. Dies bedeutet eine zusätzliche Erschwernis für den Einsatz immobilisierter Enzyme, da eine
nachträgliche Sterilisation mit den üblichen Verfahren in der Regel zu einer Aufhebung der Enzymaktivität führt.
Es hat außerdem Vorschläge gegeben, Enzyme in mikroverkapselter Form als Medikament einzusetzen. Dies wirft jedoch
herstellungstechnisch erhebliche Probleme auf.
Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein leicht durchführbares Verfahren
zur Umsetzung in Körperflüssigkeiten gelöster Bestandteile zur Verfügung zu stellen, bei dem alle Enzyme in beliebiger
Form, insbesondere aber in ihrer normalen hochaktiven Form als Lösung oder Suspension eingesetzt werden können, ohne
daß eine Unverträglichkeit vom Typ der Antigen-Antikörper-Reaktion auftritt. Gleichzeitig bezweckt die Erfindung,
alle Beeinträchtigungen durch Verschmutzung oder unerwünschte Nebenreaktionen von dem Enzym fernzuhalten. Die
Erfindung soll außerdem die Voraussetzung schaffen, daß die zu behandelnde Körperflüssigkeit nur mit solchen Teilen
der Vorrichtung in Berührung kommt, die mit üblichen einfachen Verfahren keimfrei gemacht werden können. Ein weiteres
Ziel liegt darin, die Wirkung des Enzyms kontrollieren und steuern zu können, was z. B. bei mikroverkapselten
Enzymen nach ihrer Verabreichung nicht mehr möglich wäre.
Die Erfindung sieht die therapeutsche Anwendung von Enzymen
in der Weise vor, daß die Körperflüssigkeit, z. B. Blut, durch einen Reaktor außerhalb des Körpers geleitet
wird, wobei der Reaktor das Enzym oder eine Kombination von Enzymen enthält. Es wird zu diesem Zweck, im Falle
909883/01 13
der Behandlung von Blut, ein extracorporaler Blutkreislauf geschaffen, der einen Katheter für die Entnahme des
Blutes, einen zweiten Katheter für die Rückführung des Blutes, sowie Schlauchleitungen zwischen dem Entnahmekatheter
und dem Eingang des Enzymreaktors bzw. zwischen dem Ausgang des Enzymreaktors und dem Rückführungskatheter
umfaßt. Zur Erreichung einer kontrollierten Durchflußgeschwindigkeit der Körperflüssigkeit kann eine Schlauchpumpe
eingefügt werden. Bei entsprechender technischer Ausführung ist auch eine Gestaltung als am oder im Körper
tragbares System möglich.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung
ausführlicher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitskreislaufes einer einstufigen Behandlungseinrichtung
mit enzymatischer Umsetzung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit mehrstufiger enzymatischer Umsetzung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit Zuführung einer zusätzlichen Reaktionskomponente;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erweiterten Einrichtung mit Überwachungseinrichtungen;
Fig. 5 einen Enzymreaktor mit der Möglichkeit der Zu- und Abführung von Gasen
und
Fig. 6 einen Enzymreaktor mit einer anderen Art der Zu- und Abführung von Gasen.
Fig. 6 einen Enzymreaktor mit einer anderen Art der Zu- und Abführung von Gasen.
909883/0113
In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform der Erfindung
schematisch dargestellt. Wichtigster Bestandteil der Einrichtung ist der Enzymreaktor 1. Er besteht dem Prinzip
nach aus zwei Kammern 2 und 3, die durch eine Membran 4 miteinander in Verbindung stehen. Die Kammer 2 wird von
der zu behandelnden Körperflüssigkeit durchströmt, die Kammer 3 ist mit einer Enzymlösung oder -suspension gefüllt.
Die Membran 4 ist hinsichtlich ihres Materials, ihrer Struktur und ihrer Dimensionen so gewählt, daß sie
für Substanzen mit relativ geringer Molekülgröße eine hohe Durchlässigkeit aufweist, während sie für Makromoleküle
und korpuskulare Bestandteile undurchlässig ist. Membranen mit diesen Eigenschaften, die als semipermeable Membranen
bezeichnet werden, sind bekannt und werden u. a. in künstlichen Nieren benutzt, um.unerwünschte niedermolekulare
Stoffe durch Diffusion aus dem Blut zu entfernen. Als Membranwerkstoffe kommen u. a. Cellulosederivate, Polyacrylnitril,
Polysulfon und Polycarbonat in Betracht.
Die Kammer 3 des Enzymreaktors wird mit der Enzymlösung oder -suspension gefüllt, indem die Klemme 5 an der Schlauchverbindung
6 geöffnet und dadurch die Verbindung zum Vorratsgefäß 7 hergestellt wird. Gleichzeitig wird die Klemme
am zweiten Anschluß der Kammer 3 geöffnet, um die verdrängte Luft entweichen zu lassen. Danach wird die Klemme 8 wieder
geschlossen.
Der Kreislauf der zu behandelnden Körperflüssigkeit hat in der zuführenden Leitung 13 zum Enzymreaktor eine Schlauchpumpe
9, die auf eine bestimmte Fördermenge pro Zeiteinheit eingestellt werden kann. Nach Passieren des Reaktors wird
die Flüssigkeit über eine Luftfalle 10 wieder zurückgeleitet. An die Luftfalle kann nach Bedarf ein Manometer 11 mit ein-
909883/0113
stellbaren Grenzwertmarken zur selbsttätigen überwachung
des Druckes angeschlossen werden. Letzteres ist u. a. von Interesse, um sicherzustellen, daß im Falle eines Defekts
der Membran 4 die Enzymlösung oder -suspension aus der Kammer 3 nicht in die Kammer 2 fließt. Es ist zu diesem
Zweck vorgesehen, daß das Vorratsgefäß 7 nach dem Füllen in eine tiefere Stellung 71 gebracht wird, um den Druck
in der Kammer 3 abzusenken. Die untere Grenzwertmarke am Manometer 11 wird dann auf einen Wert eingestellt, der über
diesem in der Kammer 3 herrschenden Druck liegt. Falls der Druck in der Luftfalle und somit in der Kammer 2 unter den
eingestellten unteren Grenzwert sinkt, wird über den Grenzwertkontakt automatisch das Schlauchquetschventil 12 in der Rückleitung
14 geschlossen und die Schlauchpumpe 9 stillgesetzt. Damit ist
gewährleistet, daß der Druck in der Kammer 2 stets höher bleibt als der Druck in der Kammer 3, so daß auch im Störungsfall
die Enzymlösung oder -suspension nicht in die Körperflüssigkeit übergeht.
Die Funktion des Enzymreaktors beruht darauf, daß niedermolekulare
Bestandteile der Körperflüssigkeit durch die semipermeable Membran 4 in die mit der Enzymlösung oder
-suspension gefüllte Kammer 3 gelangen. Sie werden dort entsprechend den spezifischen Katalysatoreigenschaften zur
Reaktion gebracht. Die entstehenden Reaktionsprodukte, die ebenfalls niedermolekular sind, gelangen umgekehrt durch
die Membran 4 in die Körperflüssigkeit zurück. Dieser Austausch beschränkt sich entsprechend der Durchlässigkeitscharakteristik
der Membran 4 auf die niedermolekularen Bestandteile. Ein Direktkontakt zwischen dem Enzym und den
höhermolekularen und korpuskularen Bestandteilen der Körperflüssigkeit
ist vollständig verhindert, so daß die in der Einleitung genannten Störeffekte, insbesondere Antigen-Antikörper-Reaktionen,
ausgeschlossen sind.
909883/0113
Um eine hohe Austauschintensität zu erreichen, ist u. a. eine ausreichend große Membranfläche notwendig, wobei
jedoch das Füllvolumen der Kammern 2 und 3 möglichst gering bleiben sollte. Stoffaustauscher, die diese Bedingungen
erfüllen, sind von anderen Anwendungen her bekannt.
In Fig. 2 ist eine erweiterte Anordnung zur mehrstufigen enzymatischen Umsetzung dargestellt. Hierfür werden im
vorliegenden Falle zv/ei Enzymreaktoren 20 und 21 eingesetzt. Außerdem werden mit Hilfe der Pumpen 22 und 23 aus den
Vorratsgefäßen 24 und 25 dem Blut Infusionslösungen zugeführt,
die bei bestimmten Arten von Reaktionen notwendig sind, wenn ein benötigter Reaktionspartner in der Körperflüssigkeit
nicht oder nicht in ausreichender Menge vorhanden ist. Ein Beispiel hierfür ist die Zufuhr von Ketosäuren
bei enzymatischen Transaminierungen.
Fig. 3 zeigt noch einen anderen Weg für die Zufuhr einer Hilfsflüssigkeit, um einen für den Reaktionsablauf notwendigen
Reaktionspartner einzubringen. Die Zufuhr erfolgt in diesem Falle aus dem Vorratsgefäß 32 durch die Pumpe 31 in
die enzymseitige Kammer 3 des Enzymreaktors 1. Die Volumenkonstanz wird aufrechterhalten, indem mittels der Pumpe 33
eine gleichgroße Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit aus dem System entfernt und in ein Abfallgefäß 36 abgeschieden wird.
Die Pumpen 31 und 33 können zu diesem Zweck, wie in Fig. 3 angedeutet, mechanisch gekoppelt sein. Die Abführung der
überschüssigen Flüssigkeit erfolgt über ein Filter 34, das für das Enzym undurchlässig ist. Um eine Schichtbildung
auf der Membran des Filters 34 zu vermeiden, werden die Primärseite des Filters 34 und die Kammer 3 des Enzymreaktors
ständig mit Hilfe der Pumpe 35 durchspült.
909883/0113
In Fig. 4 ist eine weiter vervollständigte Meßeinrichtung schematisch dargestellt. Die hier vorgesehenen Erweiterungen
berücksichtigen besonders die Notwendigkeit einer genauen Überwachung und Absicherung der Funktion bei der Anwendung
im extracorporalen Blutkreislauf eines Patienten. Der Blutkreislauf, zu dem die Schlauchpumpe 9, die Kammer 2 des
Enzymreaktors, die Luftfalle 10 und das Schlauchquetschventil 12 gehören, wird hinsichtlich unzulässiger Druckabweichungen
durch das Manometer 11 mit Grenzwertmeldung überwacht. Durch die Kontaktgabe wird bei Grenzüberschreitung
selbsttätig die Schlauchpumpe 9 angehalten und das Schlauchquetschventil 12 geschlossen. Die Druckdifferenz zwischen
der blutseitigen Kammer 2 und der enzymseitigen Kammer 3 des Enzymreaktors 1 wird mit einem Differenzdruckmanometer
36 überwacht, das zwischen der blutseitigen Luftfalle 10 und einer zweiten, auf der Enzymseite angeordneten Luftfalle
37 angeschlossen ist. Es soll damit kontrolliert und sichergestellt
werden, daß der Druck in der Kammer 2 stets höher als der Druck in der Kammer 3 bleibt, um zu verhindern, daß
in einem Störungsfall, insbesondere bei einem Leck der Membran 4, Enzymlösung oder -suspension in das Blut gelangt.
Es ist hierzu vorgesehen, daß die Funktion der Pumpen 31 und 33 von dem Differenzdruckmanometer 36 über das Steuergerät
38 beeinflußt wird, und zwar vorzugsweise so, daß die Pumpe 31 im Normalfall mit konstanter vorgewählter Geschwindigkeit
arbeitet, während die Pumpe 33 über das Steuergerät
38 in ihrer Geschwindigkeit so angepaßt wird, daß ein konstanter oder nur in vorbestimmten Grenzen schwankender Differenzdruck
auftritt. Es kann jedoch auch umgekehrt die Pumpe 33 mit konstanter vorgewählter Geschwindigkeit betrieben
und die Pumpe 31 über das Steuergerät 38 beeinflußt werden. Falls der Differenzdruck sich abweichend von der
909883/0113
normalen Funktion so verändert, daß sich der Druck in der Kammer 3 zu stark dem Druck in der Kammer 2 annähert, werden
die Pumpen 31 und 33 über das Steuergerät zusätzlich beeinflußt, z. B. in der Weise, daß die Pumpe 31 stillgesetzt
wird und die Pumpe 33 weiter so lange betrieben wird, bis der Differenzdruck seinen Normalwert erreicht.
Als Meß- und Überwachungseinrichtung ist außerdem ein Analysegerät
in die Einrichtung integriert. Es besteht aus der Mehrfach-Meßsonde 39 und dem Anzeige- und überwachungsteil
40. Ein Meß- und Überwachungskanal dieser Einrichtung dient dazu, ein eventuelles Leck der Membran 4 automatisch zu erkennen.
Das in diesem Falle in die Enzymlösung gelangende Blut wird mit einem optischen Sensor festgestellt, der Bestandteil
der Meßsonde 39 ist. Andere in der Meßsonde 39 enthaltene Sensoren in Form ionenselektiver, gassensitiver
oder enzymatischer Meßfühler dienen zur Überwachung des Elektrolyt- und Säure-Basen-Haushalts und evtl. weiterer
Analysendaten des Patienten. Weitere Meß- und Überwachungskanäle können der direkten Überwachung der im Enzymreaktor
ablaufenden Reaktionen dienen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet hinsichtlich der kontinuierlichen Bestimmung
wichtiger Analsysenwerte des Patienten den besonderen Vorteil, daß hierzu keine Blutentnahme notwendig ist. Auf Grund
des Stoffaustausches im Enzymreaktor findet hinsichtlich aller niedermolekularen Bestandteile, die nicht an den
enzymatischen Reaktionen beteiligt sind, ein Konzentrationsausgleich zwischen den beiden Kammern des Reaktors statt,
so daß die im kontinuierlichen Durchfluß auf der Enzymseite gemessenen Werte in sehr guter Näherung mit den Blutwerten
übereinstimmen. Im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Direkt· messung im Blut werden durch diese Eigenschaft des Systems
alle durch die Unverträglichkeit zwischen Meßmedium und Meßsystem aufgeworfenen Probleme ohne zusätzlichen Aufwand
gelöst.
909883/0113
Einige enzymatische Reaktionen laufen unter Beteiligung von Gasen als Reaktionspartner ab. Beispielsweise tritt bei
Anwendung von Oxidasen ein Verbrauch von Sauerstoff ein. Nicht in allen Fällen ist es möglich, den durch die Umsetzung
bedingten Gasbedarf aus dem in der zu behandelnden Körperflüssigkeit in gelöster Form vorhandenen Gasgehalt zu decken.
Das hier angewandte Verfahren erlaubt es, Reaktionsgase in besonders vorteilhafter Art in die Reaktion einzubringen
oder auch umgekehrt bei der Reaktion freiwerdende Gase zu entfernen.
Eine entsprechende Ausgestaltung sieht vor, daß die das Enzym enthaltende Kammer des Enzymreaktors durch eine zusätzliche
gasdurchlässige Membran gegen eine weitere Kammer abgegrenzt ist, die von einem Gas oder einer gelöstes Gas
enthaltenden Flüssigkeit durchströmt wird. Diese Anordnung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Das in der Kammer
befindliche Gas kann auf Grund eines Konzentrationsgefälles durch die gasdurchlässige Membran 50 in die Kammer 3 diffundieren,
die die Enzymlösung oder -suspension enthält. Umgekehrt können bei der Reaktion gebildete Gase aus der
Kammer 3 durch die gasdurchlässige Membran 50 in die Kammer 51 gelangen.
In Fig. 6 ist schematisch eine andere Art der Gaszuführung
bzw. -abführung dargestellt. Das zugeführte Gas wird in diesem Falle über die Leitung 52 in die Enzymlösung oder
-suspension eingeleitet und durchsetzt diese in Form kleinster Gasblasen. Am anderen Ende kann das überschüssige Gas
bzw. auch das bei der Reaktion freigesetzte Gas über die Leitung 53 abgeführt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit,
909883/0113
2S28512
-yr-
die Gaszu- und -abführung zwar in der in Fig. 6 gezeigten Art, jedoch in einem separaten Gefäß durchzuführen, wobei
dieses Gefäß in einen entsprechend Fig. 3 gestalteten Kreislauf der Enzymlösung eingefügt wird.
909883/0113
L e e r s e i t
Claims (21)
1. Verfahren zur Umsetzung von in einer Körperflüssigkeit gelösten
Substanzen mit Enzymen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Körperflüssigkeit der einen Seite einer semipermeablen Membran zugeführt wird, an deren anderer Seite sich mindestens
ein Enzym befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym seinerseits in einer Flüssigkeit gelöst oder suspendiert
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerflüssigkeit des Enzyms der anderen Seite der Membran ständig zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperflüssigkeit ein an dem Reaktionsablauf
teilnehmender Reaktionspartner in einer Hilfsflüssigkeit gelöst oder suspendiert zugeführt wird.
ORJGINAL INSPECTED
Dr.Hk/Du.
909883/0113
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurcn gekennzeichnet, daß
der Körperflüssigkeit eine der zuströmenden Hilfsflüssigkeit
äquivalente Flüssigkeitsmenge ständig entzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entzug der überschüssigen Flüssigkeitsmenge über ein für das Enzym undurchlässiges Filter geschieht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der an der semipermeablen Membran
herrschende Differenzdruck ständig überwacht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Enzym ein anper Reaktion teilnehmendes Gas zugeführt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch eine gasdurchlässige Membran in die Enzymlösung
oder -suspension eingeführt wird.
Einrichtung zur Umsetzung von in einer Körperflüssigkeit gelösten Substanzen mit Enzymen zwecks Ausführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Enzymreaktor (1) mit zwei Kammern (2, 3), die über eine semipermeable Membran (4) miteinander in Verbindung stehen,
wobei die eine Kammer (2) mit Zu- und Ableitungen (13, 14) für den Durchfluß der Körperflüssigkeit und die andere Kammer
(3) mit einer Zuführvorrichtung (6) für mindestens ein Enzym versehen ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens eine
in den Kreislauf der Körperflüssigkeit einbezogene Luftfalle (10) .
909883/0113
12. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine
mit dem Kreislauf der Körperflüssigkeit verbundene Drucküberwachungsvorrichtung
(11), die bei Druckabfall den Flüssigkeitskreislauf unterbricht.
13. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein an den Flüssigkeitskreislauf angeschlossenes registrierendes
Analysegerät (40).
14. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere hintereinander in den Kreislauf (13, 14) der Körperflüssigkeit
einbezogene Enzymreaktoren (20, 21) zur mehrstufigen enzymatischen Umsetzung.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch mindestens
eine Zuführvorrichtung (22, 23) für eine Flüssigkeit, die als Träger eines zusätzlichen Reaktionspartners für
die Körperflüssigkeit dient.
16. Einrichtung zur Ausführung, des Verfahrens nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (31, 33) für die Zu- und Abfuhr der Hilfsflüssigkeit miteinander gekoppelt
sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Differenzdruckmanometer (36), das zwischen einer bezüglich
des Enzymreaktors (1) blutseitigen Luftfalle (10) und einer enzymseitigen Luftfalle (37) angeschlossen ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckmanometer (36) mit einem Steuergerät (38)
verbunden ist, das die Pumpen (31, 33) für die Enzymlösung oder -suspension bzw. die Hilfsflüssigkeit beherrscht.
909883/0113
19. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine dritte Kammer (51) des Enzymreaktors,
die durch eine gasdurchlässige Membran (50) gegen / die das Enzym enthaltende Kammer (3) abgegrenzt ist.
20. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kammer (3) für
die Enzymlösung oder -suspension eine Düse (52) zur Zuführung
eines Gases in Form kleiner Gasblasen befindet.
21. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Abzugsvorrichtung (53) für das überschüssige
Gas aus der Reaktorkammer.
909883/01 13
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782828512 DE2828512A1 (de) | 1978-06-29 | 1978-06-29 | Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymen |
GB7919100A GB2029261A (en) | 1978-06-29 | 1979-06-01 | Method and device for converting substances dissolved in a body fluid with enzymes |
FR7915522A FR2429596A1 (fr) | 1978-06-29 | 1979-06-18 | Procede pour faire reagir des substances en solution dans un liquide physiologique avec des enzymes et dispositif pour sa mise en oeuvre |
JP8084779A JPS5532584A (en) | 1978-06-29 | 1979-06-28 | Method of converting matter dissolved in body fluids by enzyme and its device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782828512 DE2828512A1 (de) | 1978-06-29 | 1978-06-29 | Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2828512A1 true DE2828512A1 (de) | 1980-01-17 |
Family
ID=6043077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782828512 Withdrawn DE2828512A1 (de) | 1978-06-29 | 1978-06-29 | Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5532584A (de) |
DE (1) | DE2828512A1 (de) |
FR (1) | FR2429596A1 (de) |
GB (1) | GB2029261A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0038203A2 (de) * | 1980-04-16 | 1981-10-21 | Kuraray Co., Ltd. | Vorrichtung zur Behandlung von Blut |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1984001959A1 (en) * | 1982-11-16 | 1984-05-24 | Univ California | Rapid production of biological products by fermentation in a densely-packed microbial membrane reactor |
-
1978
- 1978-06-29 DE DE19782828512 patent/DE2828512A1/de not_active Withdrawn
-
1979
- 1979-06-01 GB GB7919100A patent/GB2029261A/en not_active Withdrawn
- 1979-06-18 FR FR7915522A patent/FR2429596A1/fr not_active Withdrawn
- 1979-06-28 JP JP8084779A patent/JPS5532584A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0038203A2 (de) * | 1980-04-16 | 1981-10-21 | Kuraray Co., Ltd. | Vorrichtung zur Behandlung von Blut |
EP0038203A3 (en) * | 1980-04-16 | 1982-02-03 | Kuraray Co. Ltd. | Blood treatment apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2029261A (en) | 1980-03-19 |
FR2429596A1 (fr) | 1980-01-25 |
JPS5532584A (en) | 1980-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3616062C2 (de) | ||
EP0273258B1 (de) | Anordnung zur Untersuchung eines flüssigen Mediums und Verfahren zum Betrieb der Anordnung | |
EP1197236B1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Intraperitonealvolumens und Vorrichtung zur Peritonealdialyse | |
EP0631789B1 (de) | Vorrichtung zum Gasaustausch, insbesondere Oxygenierung in Blut | |
DE2259787C3 (de) | Künstliche Niere mit genauer Einstellung des Ultrafiltratdurchsatzes | |
EP0898974B1 (de) | Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Bestimmung von Parametern der Hämodialyse, sowie Verfahren zu ihrer Bestimmung | |
DE3620873C2 (de) | ||
DE1598079A1 (de) | Anordnung zur Blutanalyse | |
EP2396052A1 (de) | Vorrichtung zur behandlung einer biologischen flüssigkeit | |
DE2746291A1 (de) | Portables chemisches reaktionsgefaess zur verwendung als kuenstliche niere | |
DE2458405A1 (de) | Filterhalter | |
DE1791186B1 (de) | Dialysator fuer den Gebrauch als Kuenstliche Niere | |
EP0407737B1 (de) | Verfahren zur Prüfung einer Hämodialysemembran | |
DE2549835A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur sterilitaetspruefung von fluiden | |
EP0212127A1 (de) | Vorrichtung zur Hämodiafiltration | |
DE2737922A1 (de) | Kuenstliche endokrine druese | |
CH638990A5 (de) | Vorrichtung zum ueberfuehren von blutgasproben aus einem blutgefaess zu einem gasanalysator. | |
EP1315553B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur separation von ungelösten bestandteilen aus biologischen flüssigkeiten | |
DE2658101A1 (de) | Verfahren zur messung der konzentration von niedrigmolekularen verbindungen in komplexen medien, vorzugsweise bei medizinischen behandlungen, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
EP1870033B1 (de) | Vorrichtungen und Verfahren zum Nachweisen eines Analyten | |
DE102008061432A1 (de) | Separationssystem für Zellen, Zellkultursystem mit Zell-Separator und Verfahren zur Zellseparation | |
EP0224800B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Kultivieren von Zellen | |
DE2334230A1 (de) | Einrichtung zur entfernung harnpflichtiger stoffe aus dem menschlichen blut | |
DE2828512A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur umsetzung von in einer koerperfluessigkeit, insbesondere blut, geloesten substanzen mit enzymen | |
DE3436748A1 (de) | Vorrichtung zur automatischen effektivitaetsbestimmung bei der haemodialyse |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |