DE3810779A1 - Filterelement zur abtrennung von cholesterinhaltigen praezipitaten aus blutplasma - Google Patents
Filterelement zur abtrennung von cholesterinhaltigen praezipitaten aus blutplasmaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Filterelement
für die Abtrennung von cholesterinhaltigen Präzipitaten aus
Blutplasma und seine Verwendung bei der dynamischen
Filtration bzw. bei der Filtration nach dem Cross-Flow-Prinzip.
Der Gehalt an Low Density Lipoproteinen (LDL) im menschlichen
Blutplasma ist positiv, derjenige an High Density
Lipoproteinen (HDL) negativ, mit dem das Herzinfarkt-Risiko
korreliert. Malchesky et al. (US-PS 43 50 156 bzw. EP-A
0 041 350) haben deshalb vorgeschlagen, Patienten, die an
Hypercholesterämie leiden, mit Hilfe der Plasmapherese zu
behandeln. Sie sehen dabei vor, daß die cholesterinhaltigen
Blutbestandteile mit Hilfe geeigneter Maßnahmen - z. B. der
Zugabe von Heparin - abtrennbar gemacht und durch Filtration
aus dem Blutplasma abgetrennt werden.
Eine elegante Methode hierfür haben Seidel et al. angewendet
lt. DE-OS 31 35 814. Ihr Verfahren vermag HDL im
Plasma zu halten und LDL zusammen mit dem in Herzinfarkt-Risikopatienten
pathologisch überhöhten Fibrinogen abzutrennen.
Sie nutzen hierfür die Tatsache aus, daß sich HDL
und LDL sowohl in ihren Molekulargewichten als auch in
ihrem HLB (hydrophil-lipophile Balance) unterscheiden (A. K.
J. Koumans, A. P. Wildschut, Nutrition and Atherosclerosis:
Some Neglected Aspects, Clin. Cardiol 8/1985), S. 549.
Bei diesem Verfahren wird das durch Plasmapherese gewonnene
Blutplasma verdünnt und im pH-Wert abgesenkt. Dadurch
erhalten die Lipoproteine wie das Fibrinogen positive Überschuß-Ladungen,
die mit dem im Puffer zugegebenen Heparin
als Polyanion komplexieren. LDL fällt als Komplex mit hohem
Hydrophob-Anteil aus, dessen schmalzige Beschaffenheit ein
Abfiltrieren unerfreulich gestaltet. Aus diesem Grund
schlagen Roßkopf et al. in DE-OS 33 10 727 zu seiner Abtrennung
eine drucklose Cross-Flow-Filtration mit Hilfe einer
großflächigen Filterkerze vor, in welcher eine Polycarbonatmembran
verwendet wird. Für diesen Filter werden im
Anwendungsfall fast zwei m² Membran verwendet, weil ein
Großteil der Fläche durch das Präzipitat blockiert wird.
Aus medizinischer Sicht ist das mit dieser Filterausführung
verbundene große Totvolumen ein Nachteil. Trotz Verdünnung
des Plasmas mit Acetatpuffer wird dem Körper ein großes
Plasmavolumen entzogen, welches am Ende der Behandlung
möglichst weitgehend zurückzugeben ist.
Eine zwingende Erfordernis des beschriebenen Verfahrens ist
die Notwendigkeit, dem Blutplasma wieder den Überschuß an
Heparin zu entziehen, in welchem ausgefällt wurde. Es wird
bei den Verfahren nach DE-OS 31 35 814, Seidel et al., in
einer Adsorptionskolonne an einen Anion-Austauscher festgehalten.
Anschließend wird das gereinigte Plasma - in pH
und Volumen korrigiert - zusammen mit den zellulären Blutbestandteilen
dem Patienten zurückgegeben.
Der Erfindung liegt daher die Gestaltung eines effizienten
Filters zur Abtrennung der Heparin-Komplexe der
pathologischen Plasmabestandteile zugrunde. Eine große
Leistungsdichte, d. h. kleines Volumen sollte das extracorporale
Plasmavolumen minimieren und trotzdem die
erforderlichen Kapazitäten schaffen. Ein zusätzliches Ziel
ist es, in dem vielstufigen Verfahren nach dem Stand der
Technik z. B. nach DE-OS 31 35 814 die Präzipitat-Abtrennung
und die Abtrennung des Heparin-Überschusses in einem
Vorgang zu vereinen.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel nach den Merkmalen des
Hauptanspruches dadurch erreicht, daß der Trennmembran
Adsorptionsflächen vor- und gegebenenfalls nachgeschaltet
werden. Diese großflächigen Adsorptionsflächen für die
Präzipitate bzw. für Heparin sind möglichst frei zugänglich.
Bei großer Adsorptionskapazität gewährleisten sie
einen drucklosen Durchgang der zu filtrierenden Flüssigkeit
auch dann noch, wenn sie bereits weitgehend mit den zu
adsorbierenden Materialien belegt sind. Die Druckverhältnisse
in diesem Filter werden durch die zwischen die
Adsorptionsflächen gelegten mikroporösen Membranen
bestimmt. Dadurch wird erfindungsgemäß eine Kanalbildung
durch das offene Adsorbens und damit Präzipitat-Durchbrüche
verhindert.
Erfindungsgemäß ist die Kombination in dem mehrschichtigen
Adsorptions-Filtrations-Verbund so ausgestaltet, daß mit
dem Plasma samt Präzipitat ein hydrophobes Vlies kontaktiert
wird. Als nächste Schicht folgt eine möglichst
hydrophile mikroporöse Membran, anschließend eine Adsorptionsschicht
mit positiven Ladungen. Dies kann z. B. eine
Membran aus DEAE-Cellulose oder ein Vlies mit DEAE-Gruppen
(z. B. DEAE-Papier der Firma Serva) sein oder andere positiv
geladene Membranen, wie sie z. B. von der Firma Pall unter
Bezeichnung Posidyne oder AMF-Cuno unter Bezeichnung
Zetaplus auf den Markt gebracht werden. Eine besonders
bevorzugte Ausführungsform ist ein Endlosfaden-Vlies mit
positiven Ladungen, wie es - in Analogie zur Ausrüstung von
Membranen in den Patentschriften der Firma Pall und AMF-Cuno
- aus ungeladenen Endlosfaden-Vliesen hergestellt
werden kann.
Filter mit den erfindungsgemäßen mehrschichtigen Filtermedien
können in bekannter Weise in Form von plissierten
Filtern (z. B. wie bei einem Filter nach der DE-OS 33 44 374
der Firma Sartorius) oder in anderen, die Cross-Flow-Anwendung
ermöglichenden Konfigurationen hergestellt
werden. Bevorzugt werden Ausführungsformen mit hoher
Leistungsdichte, d. h. mit kleinem Totvolumen.
Ein Filter, welches in seinem äußeren Aufbau einem gefalteten
Filterelement lt. DE-OS 33 44 374 der Firma Sartorius
GmbH entspricht, besteht aus einer gefalteten (plissierten)
Membran zwischen zwei Stützvliesen. Durch Abdichtung
zwischen den Filtrationsschichten und dem Gehäuse mit Hilfe
von Vergußmasse (z. B. Polyurethan) ist das Gerät in zwei
Kammern geteilt. Durch die 1. Kammer wird das Plasma
rezirkuliert, in welchem das Präzipitat ausgefällt wurde.
Die Vliese des Filters sind hydrophobe Endlosfaden-Vliese
aus Polyester mit einem Flächengewicht von ca. 50 g/m² und
einer Fadenstärke von ca. 2 detex. Die mikroporöse Membran
als folgende Schicht besteht aus einer Polyamid 6.6-Membran
mit den Porengrößen von 0,45 bzw. 0,8 µm. Bei einer
Membranfläche von 0,2 m² betrug die präzipitatseitig
installierte hydrophobe Adsorptionsfläche 3,5 m².
In outdated Humanplasma wurde nach DE-OS 31 35 814 mit
Acetat-Puffer und Heparin ein Präzipitat ausgefällt. Das
Plasma mit dem gelblich-milchigen Niederschlag wurde durch
die 1. Kammer des Filters rezirkuliert. Der eingangsseitige
Druck am Filter war 0,04 bar. Im Beispiel 1 (Porenweite
0,45 µm) reichte eine hydrostatische Druckdifferenz von ca.
50 cm Wassersäule zur Filtration aus, in Beispiel 2 (Porenweite
0,8 µm) leerte sich das System bereits bei einer
Höhendifferenz von 5-10 cm. Das gereinigte Plasma war
klar und schwach gelblich.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
In einem weiteren Versuch wurde bei der Filtration Heparin
eliminiert:
Die Durchführung erfolgte wie bei Beispiel 2. Hinter der Nylon-Membran wurde ein offenes DEAE-Papier der Firma Serva (Nr. 43062) verwendet. Das klare Plasma erwies sich als frei von Heparin.
Die Durchführung erfolgte wie bei Beispiel 2. Hinter der Nylon-Membran wurde ein offenes DEAE-Papier der Firma Serva (Nr. 43062) verwendet. Das klare Plasma erwies sich als frei von Heparin.
Der Erfindungsgedanke ist in verschiedenen Ausführungsformen
realisierbar. Die nach dem Stand der Technik
bekannten Möglichkeiten Filterelemente in verschiedener
Anordnung in den verschiedensten Gehäusen unterzubringen,
wird daher in der nachfolgenden schematischen Darstellung
erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Gehäuse mit
eingelagertem Filterelement,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch das
erfindungsgemäße Filterelement,
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch das Filterelement
mit Gehäuse nach der Schnittlinie 3-3 in
Fig. 4,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Einheit nach der
Schnittlinie 4-4 in Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein aus drei Faltenblöcken
aufgebautes, im ringförmigen Gehäuseteil vormontiertes
Filterelement,
Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform des Gehäuseaufbaues,
Fig. 7 ein Gehäuseende mit abgewandelten Fluidanschlüssen
in Seitenansicht, teilweise geschnitten einer bevorzugten
Ausführungsform,
Fig. 8 eine Stirnansicht dazu,
Fig. 9 einen Detailschnitt durch die Gehäuseverbindung an
den Längsseiten unter Einschluß der Endfalten der
Filterelemente und
Fig. 10 eine Detailvergrößerung gemäß dem Ausschnitt 10 in
Fig. 9.
Gemäß Fig. 1 ist das Filterelement 6 mit seinen Rändern
dichtend zwischen den beiden Filtergehäuseteilen 1 und 2
eingeklemmt.
Das Filterelement 6 trennt im Retentatraum 10 des Filtergehäuses
mit zwei Anschlüssen 3 und 4 vom Permeatraum 11
mit einem Permeatauslaß 5.
Gemäß Fig. 2 besteht das Filterelement 6 aus einem hydrophoben
Vlies 7 mit Präzipitat adsorbierenden Eigenschaften,
einer stromabwärts nachfolgenden mikroporösen und hydrophilen
Membran 8, welche die Druckverhältnisse im Filterelement
steuert und einem vorzugsweise positiv geladenen
hydrophilen Stützvlies 9 mit drainierender Wirkung. Das zu
behandelnde Blutplasma rezirkuliert in der Retentatkammer
10 und überströmt nach dem Cross-Flow-Prinzip das
Filterelement 6 durch die Fluidanschlüsse 3 und 4. Das
Präzipitat wird über den Permeatauslaß 5 abgeführt.
Die nachfolgend beschriebenen praktischen Ausführungsbeispiele
zeigen Filtereinheiten mit großer Filterfläche
bzw. Adsorptionsfläche auf engem Raum, großer Packungsdichte
und sehr geringem Totvolumen.
Gemäß Fig. 3 und 4 besteht die Filtereinheit aus den beiden
identischen Gehäuseschalen 12 mit Anschlüssen 19, die in
Gehäusequerrichtung verlaufende Flüssigkeitsverteiler 19′
übergehen.
Zwischen beiden Gehäuseschalen 12 ist ein ringförmiges
Gehäuseteil 13 angeordnet, welches mit Dichtflanschen
ausgestattet und mit entsprechenden Dichtflanschen der
Gehäuseschalen 12 dichtend verbunden ist, wobei die
Dichtung 17 entweder durch Ultraschallschweißung oder durch
Verklebung erzeugt werden kann. In der unteren Gehäuseschale
12 ist in plissierter Form das Präzipitat adsorbierende
hydrophobe Filterelement 15 angeordnet, welches mit
seinen Faltenkanten in Längsrichtung des Gehäuses 12, 13
verläuft und dessen Endfalten 17′ an Dichtlippen 13′ des
ringförmigen Gehäuseteils 13 dichtend anliegen. In gleicher
Weise ist in Strömungsrichtung nachgeschaltet ein plissiertes
Membranfilterelement 16, welches das eigentliche zu
gewinnende Permeat hindurchläßt. Die Stirnflächen der
beiden Filterpakete 15, 16 sind im Gehäuse 12, 13 durch
Vergußmasse 14 abgedichtet, die durch Gehäuseöffnungen 13′′
z. B. im mittleren Gehäuseteil 13 eingebracht werden kann.
Das zu filtrierende Medium strömt in die untere Gehäuseschale
12 in den einen Anschluß 19 ein, überströmt die in
Längsrichtung verlaufenden Falten des adsorbierenden
Filterelementes 15 und verläßt die untere Gehäuseschale
durch den anderen Auslaß 19, wobei die Überströmung nach
dem Cross-Flow-Prinzip erfolgt. Die vom Filterelement 15
nicht adsorbierten Bestandteile der Flüssigkeit durchdringen
das Filterelement 15 und durchdringen ihrerseits
nach dem statischen Filtrationsprinzip das eigentliche
Membranfilterelement 16, wobei das Permeat aus dem einen
oder anderen oder aus beiden Anschlüssen 19 der oberen
Gehäuseschale abgezogen werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist dem eigentlichen
Membranfilterelement 16 ein weiteres Filterelement 15′
ebenfalls in plissierter Form mit adsorbierenden Eigenschaften
nachgeschaltet. Ohne daß die Gehäuseabmessungen
und die Formen abgeändert werden müssen, erfolgt die
Unterbringung von drei Filterelementen durch Verringerung
der Plissierhöhe der einzelnen Falten.
Fig. 6 zeigt einen Detailpunkt bezüglich der Verbindung des
ringförmigen Gehäuseteiles 13 mit den beiden schalenförmigen
Gehäuseteilen 12 und die Anordnung von Öffnungen 13′′
zum Einspritzen einer fließfähigen und aushärtbaren Vergußmasse
14 für die Stirnseiten der Faltenpakete 15, 15′, 16
bzw. auch für die mögliche Einbringung von Vergußmasse 14
für die Abdichtung der Endfalten in Längsrichtung.
Die Anordnung eines ringförmigen Gehäuseteiles 13 zwischen
zwei identischen schalenförmigen Gehäuseteilen 12 hat den
Vorteil, daß gegebenenfalls durch unterschiedlich hohe
ringförmige Gehäuseteile Filtereinheiten mit unterschiedlich
großen Filterflächen geschaffen werden können, indem
die Plissierhöhe der Falten verändert wird und die Filtereinheiten
aus identischen Gehäuseschalen 12 und unterschiedlich
hohen ringförmigen Gehäuseteilen 13 gebildet
werden können.
Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 7 bis 9 sind
die Anschlüsse 19 an den Stirnseiten angeordnet. Die
Gehäuseverbindung 17 an den Längsseiten schließt dabei die
Endfalten 17′ der beiden Filterelemente 15, 16 partikeldicht
z. B. durch Klemmung und/oder Ultraschallverschweißung ein.
Das Filterelement 16 besteht hierbei aus der stromaufwärts
liegenden mikroporösen Membran 8 und dem Stützvlies 9 gemäß
Fig. 2, die gemeinsam zu einem Faltenpaket plissiert sind.
Daraus ergibt sich für das stromaufwärts vorgelagerte
Filterelement 15 eine gegenüber dem Filterelement 16
größere Faltenanzahl und Adsorptionsfläche.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß auf engstem
Raum große Adsorptions- und Filterflächen mit geringem
Totvolumen untergebracht sind. Anders als bei runden
Filterkerzen nach dem Stand der Technik mit radial nach
außen sich erweiternde Faltenöffnungen, liegen hier die
Faltenöffnungen sowohl auf der Retentatseite (Adsorptionsseite)
als auch auf der Permeatseite zur Reduzierung des
Totvolumens eng aneinander und gehen in kleinvolumige
Strömungskammern über.
Claims (16)
1. In einem Gehäuse (1, 2) mit mehreren Fluidanschlüssen
(3, 4, 5) für die dynamische Filtration einschließbares
Filterelement (6) zur Abtrennung von cholesterinhaltigen
Präzipitaten aus Blutplasma, gekennzeichnet
durch ein Präzipitat absorbierendes hydrophobes
plissiertes und enge Faltenöffnungen aufweisenden
Filtermedium (7) und eine stromabwärts nachfolgende
mikroporöse, hydrophile und die Druckverhältnisse im
Filterelement steuernde Membran (8), welche gegebenenfalls
durch eine drainierende Stützschicht (9) ergänzt
ist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein
zusätzliches, positiv geladenes Adsorptionsmedium (9)
auf der dem hydrophoben Adsorptionsmedium (7) abgewandten
Seite der mikroporösen Membran (8).
3. Filterelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydrophobe, Adsorptionsmedium (7)
durch ein Polyester-Endlosfaden-Vlies gebildet ist.
4. Filterelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die hydrophile mikroporöse Membran (8)
durch eine Nylon-Membran gebildet ist.
5. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das positiv geladene Adsorptionsmedium (9) durch
eine Membran oder ein Vlies mit Anionen-Austauschereigenschaft
gebildet ist.
6. Filterelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Membranfilterelement (16) aus einem
dicht in Falten gelegten Filterblatt mit Drainageschichten
gebildet ist und zusammen mit dem plissierten
Filtermedium (7) in einem umschließenden Gehäuse (12, 13)
aus Kunststoff mit diesem zu einer Einwegfiltereinheit
vereint ist.
7. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das adsorbierende Filterelement (15) und
das Membranfilterelement (16) unmittelbar ohne Sammelleitung
als Faltenpakete aneinander anschließen.
8. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 und 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Membranfilterelement (16) ein
Filterelement (15′) mit Adsorptionseigenschaften
nachgeordnet ist.
9. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus mindestens zwei
länglichen Gehäuseschalen (12, 12) aufgebaut ist und die
Faltenkanten der Filterelemente (15, 15′, 16) in Gehäuselängsrichtung
verlaufen und die Versorgungsanschlüsse
(19) und Entsorgungsanschlüsse (19) in quer über die
Faltenkanten verlaufende Verteiler (19′) übergehen und
die Endfalten der Faltenpakete (15, 15′, 16) an den Längswänden
der Gehäuseschalen (12, 12, 13) dichtend anliegen
und die Stirnseiten der Faltenpakete (15, 15′, 16) an den
Gehäusestirnseiten (14) abgedichtet sind.
10. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus drei Gehäuseformteilen
nämlich einem mittleren ringförmigen Gehäuseteil
(13) und zwei Schalenteilen (12) gebildet ist, die
die Filterelemente (15, 15′, 16) einschließen und dichtend
miteinander verbunden sind.
11. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (12, 13) aus Kunststoff
gebildet sind und diese und die Filterelemente
(15, 15′, 16) unlösbar verbunden sind.
12. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (12, 13) durch
Verschweißung verbunden sind.
13. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Endfalten (17′) der Faltenpakete
(15, 15′, 16) durch Preßdichtungen (7) des
ringförmigen Gehäuseteiles (13) abgedichtet sind.
14. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Faltenpakete
(15, 15′, 16) durch in das Gehäuse (12, 13) einspritzbare
Kunststoffmasse (14) abgedichtet sind.
15. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 6 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Endfalten (17′) der Filterelemente
(15, 16) in der längsseitigen Gehäuseverbindung
(17) partikeldicht eingeschlossen sind.
16. Einwegfiltereinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Endfalten (17′) zwischen den
Längsflaschen der Gehäuseteile (12) durch Klemmung
dichtend gehalten und die Gehäuseteile (12) durch
Ultraschallschweißung verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3810779A DE3810779A1 (de) | 1987-04-09 | 1988-03-30 | Filterelement zur abtrennung von cholesterinhaltigen praezipitaten aus blutplasma |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3712044 | 1987-04-09 | ||
DE3810779A DE3810779A1 (de) | 1987-04-09 | 1988-03-30 | Filterelement zur abtrennung von cholesterinhaltigen praezipitaten aus blutplasma |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3810779A1 true DE3810779A1 (de) | 1988-10-20 |
Family
ID=25854502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3810779A Withdrawn DE3810779A1 (de) | 1987-04-09 | 1988-03-30 | Filterelement zur abtrennung von cholesterinhaltigen praezipitaten aus blutplasma |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3810779A1 (de) |
Cited By (3)
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EP0488095A1 (de) * | 1990-11-27 | 1992-06-03 | W.R. Grace & Co.-Conn. | Hochwirksame Abtrennung von lipoproteinischem Cholesterol niedriger Dichte aus Vollblut |
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EP1327472A1 (de) * | 2002-01-10 | 2003-07-16 | Filterwerk Mann + Hummel Gmbh | Filterelement zur Entölung eines Gasstroms |
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1988
- 1988-03-30 DE DE3810779A patent/DE3810779A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SARTORIUS AG, 3400 GOETTINGEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |