DE3001426A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von blutplasma - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung von blutplasma

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DE3001426A1
DE3001426A1 DE19803001426 DE3001426A DE3001426A1 DE 3001426 A1 DE3001426 A1 DE 3001426A1 DE 19803001426 DE19803001426 DE 19803001426 DE 3001426 A DE3001426 A DE 3001426A DE 3001426 A1 DE3001426 A1 DE 3001426A1
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Gaylord L Berry
James H De Vries
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Baxter Travenol Laboratories Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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Description

300H26
Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte
Registered Representatives - 5 - before the
European Patent Office
Möhlstraße 37 Baxter Travenol Laboratories, Inc. D-8000 München 80
Deerfield, 111,, U. S. A. Tel.: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkl d
Telegramme: ellipsoid
15. Jan. 1980
F-900
V-erfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, et\i/a eine Membran-Plasmapheresevorrichtung, in welcher ein Plasmafiltrat mit einem bestimmten Mittel zur Entgiftung, Reinigung, Umformung, Umsetzung, Beseitigung von Stoffen, Zugabe von Stoffen oder zu anderen Zwecken behandelt werden kann.
Die Verwendung von mikroporösen Membranen für die Blutplasmatrennung hat sich in bestimmten Fällen als u/irksamer Ersatz für einen Zentrifugen-Blutzellenabscheider erwiesen. Die Trennung von Plasma vom Gesamtblut mittels einer mikroporösen Membran (sog. Membran-Plasmapherese) erweist sich als wesentlich kostensparender und ggf. beträchtlich wirksamer als die Blutzellentrennung mittels einer Zentrifuge.
Eine Membran-Plasmapheresevorrichtung, bei welcher eine Reaktorkammer zwischen zwei mikroporösen Membranen festgelegt ist und das Blutplasma durch die erste Membran vom Gesamtblut abgefiltert wird, um dann in die Reaktorkammer einzutre-
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ten und durch die andere Membran hindurchzutreten, ist von Castino u.a. in "Microemboli-Free Blood Detoxification Utilizing Plasma Filtration", XXII. Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, S. 367 - 645 (1976), beschrieben.
Es hat sich gezeigt, daß es häufig unerwünscht ist, das Plasma in unmittelbare Berührung mit dem Behandlungsmittel zu bringen, z.B. das Plasma unmittelbar durch das Behandlungsmittel zu führen, wie dies im oben genannten Artikel beschrieben ist. Es erweist sich jedoch als äußerst wünschenswert, eine Vorrichtung zu benutzen, welche die gleichzeitige, wirksame Plasmapherese und Plasmabehandlung zuläßt und die nach einmaliger Benutzung verworfen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, insbesondere einer Membran-Plasmapheresevorrichtung, die einfach aufgebaut und wirtschaftlich herzustellen ist, welche die Behandlung von Blutplasma ohne die Notwendigkeit für eine Filtrierung des Plasmas unmittelbar durch eine Behandlungs-Reaktionskammer zuläßt, welche als einmal benutzbares Gerät ausgebildet sein kann und welche eine dynamische Strömung des Plasma-Behandlungsmittels im Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, in welcher Gesamtblut zur Lieferung eines Plasmafiltrats durch eine mikroporöse Membran mit einer Porengröße von 0,1 - 2 ,um filtrierbar ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine die mikroporöse Membran enthaltende Filterzelle mindestens ein Membran-Tragelement und mindestens eine von diesem getragene Behandlungs-Membran aufweist, daß zwischen das bzw. jedes Membran-Tragelement und die bzw. jede Behandlungs-Membran ein Plasmabehandlungsmittel eingefüllt ist, daß jede Behandlungs-Membran auf Abstand von der betreffenden mikroporösen Membran angeordnet ist und mit dieser
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eine Plasmakammer festlegt, daß die Behandlungs-Membran einen Übergang (transfer) zwischen dem Behandlungsmittel und dem Plasma in der Plasmakammer zuläßt und daß Mittel zum Zulassen von Gesamtblut zur einen Seite der mikroporösen Membran-(en) und Mittel zum Abziehen des behandelten Blutplasmas aus der Plasmakammer vorgesehen sind.
Dabei wird das Plasma-Behandlungsmittel zwischen dem Membran-Tragelement und der Behandlungs-Membran umgewälzt.
In bevorzugter Ausführungsform weist eine Plasmafilterzellenanordnung einen Bluteinlaß, einen Blutauslaß und einen Plasmaeinlaß auf. Zwei mikroporöse Membranen legen zwischen sich eine Blutströmungsbahn fest. Je ein. Membran-Trag ist auf gegenüberliegenden Seiten der beiden mikroporösen Membranen angeordnet. Zwischen jedem Tragelement und je einer mikroporösen Membran ist (jeweils) eine Behandlungsmembran angeordnet.
Zwischen jedes Tragelement und die Behandlungsmembran ist ein Plasmabehandlungsmittel schichtartig eingefügt. Bluteinlaß und -auslaß sind an die Blutströmungsuahn zwischen den mikroporösen Membranen angeschlossen, während der Plasmaauslaß mit den Plasmakammern verbunden ist.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht einer Filterzellenanordnung mit Merkmalen nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Blutplasma-Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 3 eine der besseren Übersichtlichkeit halber teilweise weggebrochene, auseinandergezogene perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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-B -
Die in den Figuren dargestellte Filterzellenanordnung 10 ist vorzugsweise als Einwegvorrichtung aus extrudierten oder geformten Kunststoffteilen hergestellt und für den Gebrauch an einem steifen, für Dauerbenutzung vorgesehenen Halter anbringbar. Eine derartige Haltervorrichtung zum Verspannen der Filterzellenanordnung 10 ist beispielsweise in Fig. 16 der USA-Patentanmeldung Serial No. 942 077 (13.9.1978) dargestellt.
Die Filterzellenanordnung 10 enthält zwei auf Abstand angeordnete mikroporöse Membranen 12, 14, die zwischen sich eine Blutströmungsbahn 16 festlegen und welche die Plasmapheresemembranen bilden, welche das Plasma des Gesamtbluts durchlassen, das Zellenmaterial jedoch zurückhalten. Diese Membranen besitzen jeweils eine Porengröße von 0,1 - 2 ,um, vorzugsweise eine mittlere Porengröße von etwa 0,65 ,um. Die Membranen 12, 14 besitzen ein Porenvolumen (void volume) von mehr als 60 Ii, vorzugsweise ein mittleres Porenvolumen von etwa 80 %. Die Membranen 12, 14 bestehen vorzugsweise aus einem polymeren Material, wobei die Poren eine vergleichsweise gewundene Strömungsbahn bilden. Die Membranen 12, 14 besitzen dabei eine Dicke von 0,05 - 02 mm.
Ein Maschengitter oder Sieb 18 trennt die Membran 12 von einer Massendurchsatzmembran (mass transfer membrane) 20, wobei im Raum zwischen den Membranen 12 und 20 eine Plasmakammer 22 festgelegt ist. Ebenso trennt ein Maschengitter oder Sieb 24 die Membran 14 von einer Massendurchsatzmembran 26, die zusammen mit der Membran 14 eine Plasmakammer 28 festlegt.
Die Membranen 20 und 26 ähneln vorzugsweise den für die Dialyse verwendeten Membranen; sie können aus üblichen, halbdurchlässigen Membranen, z.B.aus Cuprophan (eingetr. Warenzeichen), bestehen.
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Ein Maschengitter oder 5ieb 30 trennt die Membran 20 von einem Membran-Tragelement 32, vi/obei im Raum zwischen der Membran 20 und dem Tragelement 32 eine Behandlungsmittelkammer 34 festgelegt ist. Ebenso trennt ein Maschengitter bzw. Sieb 36 die Membran 26 von einem Tragelement 38, das zwischen sich und der Membran 26 eine Behandlungsmittelkammer 40 festlegt.
Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, stehen ein Gesamtbluteinlaß 42 und ein Blutauslaß 44 mit der Blutströ'mungsbahn 16 in Verbindung. Ein mit den Plasma(filtrat)kammern 22 und 28 in Verbindung stehender Plasmaauslaß 46 dient zum Austragen des behandelten Blutplasmas. Geu/ünschtenf alls kann der Plasmaauslaß 46 an den Blutauslaß 44 angeschlossen sein, so daß das behandelte Plasma im Blutauslaß 44 mit dem plasmaarmen Blut zur Rückführung zum Patienten wiedervereinigt werden kann.
In den Behandlungsmittelkammern 34 und 40 ist ein Plasma-Behandlungsmittel angeordnet, das aus Aktivkohle, einem Ionenaustauschharz, einem immobilisierten (immunisierten) Antigen oder einem beliebigen anderen, für die jeweilige Plasmabehandlung geeigneten Mittel bestehen kann.
Obgleich das Behandlungsmittel in den Kammern 34 und 40 unbeweglich sein kann, wird es vorzugsweise durch diese Kammern hindurch gewälzt, um eine möglichst wirksame Massenübertragung (mass transfer) zwischen diesem Mittel und dem Plasma zu erreichen. Zu diesem Zweck sind ein Behandlungsmittel-Einlaß 48 und ein -Auslaß 50 vorgesehen, die mit den Kammern 34 und 40 in Verbindung stehen.
Die Verbindung zwischen den Einlassen und Auslassen einerseits- und den betreffenden Kammern andererseits ist in Fig. 3 näher veranschaulicht. Gemäß Fig. 3 besteht der Bluteinlaß 42 aus einem Rohr(stutzen), dessen Außenfläche in Bohrungen 52, 53, 54 und 55 verschweißt oder verklebt ist, so daß sich die Auslaßöffnung des Rohrs 42 in die zwischen den Membranen 12
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und 14 festgelegte Blutströmungsbahn 16 erstreckt. Auf ähnliche Weise besteht der Blutauslaß 44 aus einem Rohrstutzen), dessen Außenfläche in Bohrungen 56, 57, 58 und 59 verklebt oder verschweißt ist und dessen Einlaßöffnung sich in der Blutströmungsbahn 16 befindet.
Ein Plasmasammelstutzen 46 ist mit einer Bohrung 60 verbunden, um das innerhalb einer Strecke 61 und einer anderen Strecke 62 anfallende Blutplasma zu sammeln bzu/. abzuziehen; die Strecken 61 und 62 sind dabei mit den Plasmasammelkammern 22 bzu/. 28 verbunden.
Der Einlaß 48 für das Behandlungsmittel ist mit einer Strecke 64 verbunden, während der Auslaß 50 für das Behandlungsmittel an eine Strecke 66 angeschlossen ist. Diese beiden Strecken 64, 66 stehen mit der Behandlungsmittelkammer 40 in Verbindung. Das Membran-Tragelement 32 entspricht dem Membran-Tragelement 38, so daß die nicht sichtbare Unterseite des Tragelements 32 ähnliche Durchgänge wie die Durchgänge 64 und 66 und eine ähnliche Behandlungsmittelkammer 34 wie die in Fig. 3 sichtbare Behandlungsmittelkammer 40 festlegt. Die auf den Behandlungsmittel-Einlaß 48 ausgerichteten Bohrungen ermöglichen eine Strömung des Behandlungsmittels in beide Behandlungsmittelkammern 34 und 40. Die auf den Behandlungsmittel-Auslaß 50 ausgerichteten Bohrungen, welche den auf den Einlaß 48 ausgerichteten Bohrungen diagonal gegenüberliegen, ermöglichen eine Strömung des Behandlungsmittels durch die Kammern 34 und 40 und aus dem Behandlungsmittel-Auslaß 50 heraus.
Ersichtlicherweise wird mit der Erfindung also eine Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma geschaffen, welche die gleichzeitige Plasmapherese und Plasmafiltratbehandlung mittels einer nach einmaliger Benutzung verwerfbaren Filterzelle ermöglicht, die für die kontinuierliche Plasmapherese geeignet ist. Über die beschriebenen Behandlungsmittelkammern kann ein geeignetes Behandlungsmittel in die Vorrich-
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tung gefördert und darin umgewälzt und nach Bedarf ergänzt oder erneuert werden, wobei sowohl die Menge des eingesetzten Behandlungsmittels als auch der Druck über die Membranen regelbar sind. Infolgedessen kann die Bedienungsperson den gewünschten Massendurchsatz (mass transfer) sowohl des Blutplasmas als auch des Behandlungsmittels einstellen.
Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.
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Claims (15)

  1. 300U26
    Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte
    Registered Representatives
    before the
    European Patent Office
    MöhlstraBe 37 Baxter Travenol Laboratories, Inc. D-8000 München 80
    Deerfield, 111., L). S. A. Tel.· 089/982085-87
    Telex: 05 29802 hnkl d
    Telegramme: ellipsoid
    16, Jan. 1980
    F-900
    Patentansprüche
    Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, in welcher Gesamtblut zur Lieferung eines Plasmafiltrats durch eine mikroporöse Membran mit einer Porengröße von 0,1 - 2 ,um filtrierbar ist,dadurch gekennzeichnet, daß eine die mikroporöse Membran (12,14) enthaltende Filterzelle (10) mindestens ein Membran-Tragelement (32,3B) und mindestens eine von diesem getragene Behandlungs-Membran (20,26) aufweist, daß zwischen das bzw. jedes Membran-Tragelement und die bzw. jede Behandlungs-Membran ein Plasmabehandlungsmittel eingefüllt ist, daß jede Behandlungs-Membran (20,26) auf Abstand von der betreffenden mikroporösen Membran (12, 14) angeordnet ist und mit dieser eine Plasmakammer (22, 28) festgelegt, daß die Behandlungs-Membran (20, 26) einen Übergang (transfer) zwischen dem Behandlungsmittel und dem Plasma in der Plasmakammer (22, 28) zuläßt und daß Mittel (42, 44) zum Zulassen von Gesamtblut zur einen Seite der mikroporösen Membran(en) (12, 14) und Mittel (46 - 50) zum Abziehen des behandelten Blutplasmas aus der Plasmakammer (22, 28) vorgesehen sind .
    030032/OÜ9A
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48, 50) zum Umwälzen des Plasmabehandlungsmittels zwischen den Membran-Tragelementen und der (jeweiligen) Behandlungsmembran vorgesehen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Behandlungsmembran und der mikroporösen Membran Abstandselemente (18, 24) vorgesehen sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente Maschengitter bzw. Siebe sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einführen von Gesamtblut ein Bluteinlaß und ein Blutauslaß (42, 44) sind, die mit der einen Seite der mikroporösen Membran(en) in Verbindung stehen.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwälzung von Plasmabehandlungsmittel einen entsprechenden Einlaß und einen entsprechenden Auslaß umfassen, die mit dem zwischen Behandlungs-Membran und Membran-Tragelement festgelegten Raum in Verbindung stehen.
  7. 7. Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, in welcher Gesamtblut zur Lieferung eines Plasmafiltrats durch eine mikroporöse Membran mit einer Porengröße von 0,1 - 2 ,um filtrierbar ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine mikroporöse Membran enthaltende Filterzelle mindestens ein Membran-Tragelement und mindestens eine von diesem getragene Behandlungsmembran aufweist, daß zwischen das bzw. jedes Membran-Tragelement und die bzw. jede Behandlungsmembran ein Plasmabehandlungsmittel' eingefüllt ist, daß ein Behandlungsmittel-Einlaß und ein -Auslaß mit dem zwischen Behandlungsmembran und Tragelement festgelegten Raum in Verbindung stehen, um das Plasmabehandlungs-
    030032/0594
    300U26
    mittel zwischen Tragelement und Behandlungsmembran umzuwälzen, daß zwischen der Behandlungsmembran und der betreffenden mikroporösen Membran Abstandselemente zur Bildung einer Plasmakammer zu/ischen beiden Membranen angeordnet sind, daß die Behandlungsmembran einen Übergang (transfer) zu/ischen dem Behandlungsmittel und dem Blutplasma in der Plasmakammer zuläßt, daß ein Bluteinlaß und ein Blutauslaß mit der einen Seite der mikroporösen Membran in Verbindung stehen, um Blut an der einen Seite dieser Membran umzuwälzen, und daß Mittel zum Abziehen des behandelten Blutplasmas aus der Plasmakammer vorgesehen sind.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmembran mittels eines Maschengitters bzw. Siebs auf Abstand von der mikroporösen Membran angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung zur Behandlung von Blutplasma, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Filterzellenanordnung mit einem Bluteinlaß, einem Blutauslaß und einem Plasmaauslaß, durch zwei mikroporöse Membranen, die zwischen sich eine Blutströmungsbahn festlegen und die eine Porengröße von 0,1 - 2 ,um besitzen, durch zwei auf gegenüberliegenden Seiten der beiden mikroporösen Membranen angeordnete Membran-Tragelemente, durch je eine zwischen jedem Tragelement und der benachbarten mikroporösen Membran angeordnete Behandlungsmembran, durch Mittel, um die jeweilige Behandlungsmembran auf Abstand von der betreffenden mikroporösen Membran zu halten und zwischen beiden jeweils eine Plasmakammer festzulegen, durch ein zwischen jedes Membran-Tragelement und die betreffende Behandlungsmembran eingefülltes Plasma-Behandlungsmittel, durch Mittel zur Verbindung von Bluteinlaß und -auslaß mit der Blutströmungsbahn zwischen den mikroporösen Membranen und durch Mittel zur Verbindung des Plasmaauslasses mit den Plasmakammern.
    030O32/0594
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen EinlaQ und einen Auslaß für Plasma-Behandlungsmittel sowie Mittel zur Verbindung dieses Einlasses und dieses Auslasses mit Stellen zwischen jedem Membran-Tragelement und der betreffenden Behandlungsmembran zwecks Bildung einer Umwälzbahn für das Plasma-Behandlungsmittel aufweist»
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente Maschengitter bzw. Siebe sind.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmembran eine Porengröße von weniger als 0,1 ,um besitzt.
  13. 13. Verfahren zur kontinuierlichen Blutplasmabehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß Gesamtblut zur einen Seite einer mikroporösen Membran mit einer Porengröße von 0,1 - 2 ,um zugelassen wird, um in einer Plasmakammer an der anderen Seite dieser Membran ein Plasmafiltrat zu gewinnen, daß das Plasmafiltrat mit einer Behandlungsmembran kontaktiert wird, die auf der von der Plasmakammer abgewandten Seite mit einem Plasma-Behandlungsmittel in Verbindung bzw. Berührung steht, wobei das Plasmafiltrat aufgrund des Massendurchsatzes (mass transfer) behandelt wird, und daß das behandelte Plasma aus der Plasmakammer abgezogen wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das plasmaarme Gesamtblut abgezogen und das behandelte Plasma zur Rückführung zu einem Patienten mit dem abgezogenen plasmaarmen Blut vermischt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtblut gleichzeitig durch mehrere mikroporöse Membranen gefiltert wird und daß die Plasmafiltrate mit mehreren Behandlungsmembranen gleichzeitig kontaktiert werden.
    030032/059A
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