GEBIET DER ERFINDUNG
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Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Separieren einer zuvor ausgewählten Phase
einer Flüssigkeitsprobe, wie Blut, die in einer Kammer enthalten
ist, und bezieht sich auf Mittel zum Ordnen der Phasen einer
Flüssigkeitsprobe, die in einer Kammer enthalten ist, durch
Drehen der Kammer um ihre Längsachse. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zum Ansammeln einer Blutprobe
in eine rohrförmigen Kammer, zum Separieren der Phasen der
Blutprobe durch Rotieren der rohrförmigen Kammer um ihre
Längsachse und zum Gewinnen der separierten Phasen in einer
Phasenreihenfolge von der Kammer.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Für diagnostische und überwachende Zwecke zu analysierendes
Blut wird herkömmlicherweise durch Venipunktur mittels einer
speziellen Kanüle oder Nadel, die an einer Spritze oder einem
evakuierten Aufnahmerohr angebracht ist, aufgenommen. Solche
Aufnahmetechniken und -Vorrichtungen müssen einfach und
flexibel verwendbar sein, wegen der großen Anzahl von Blutproben,
die bearbeitet werden, und wegen den Anforderungen für
Zusatzmittel, variable Volumina und Anpassung an individuelle
medizinische Bedingungen.
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Separieren der Phasen der Bestandteile, Serum oder Plasma von
den Zellen, ist oft notwendig zur Laboranalyse und wird
normalerweise mittels Zentrifugen oder, gelegentlich, mittels
Filtration durchgeführt. Dieses Separieren kann das Fraktionieren
von kleineren sowie größeren Komponenten benötigen. Die
Phasen werden am besten in einem inerten Behälter, der
physisch und chemisch isoliert ist, aufbewahrt, sobald sie
separiert sind, um Beeinflussung der Analysekonzentrationen zu
vermeiden. Es kann notwendig sein, sie unter kontrollierten
Umgebungsbedingungen der Temperatur, der Luft oder des Lichtes
zu lagern.
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Das Blut und seine Fraktionen haben Charakteristiken bezüglich
Volumen, Farbe und Trübung, von welchen es wichtig ist, daß
der Analytiker Notiz nimmt, da diese sich auffolgende
Analysen auswirken können. Das Blut kann infektiöse Mittel
enthalten und sollte isoliert gehalten werden, vorzugsweise in einem
geschlossenen System, um das Laborpersonal in einem
reduzierten Ausmaß denselben auszusetzen. Blutproben können bearbeitet
werden, entweder in kleiner Anzahl in Arztpraxen, wo
Kompaktheit und Einfachheit der Verwendung notwendig ist, oder in
großer Anzahl in Kliniken und Krankenhäusern, wo Effektivität
und sichergestellte Identifizierung notwendig sind und
Automatisierung wünschenswert ist.
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Daher existiert eine Notwendigkeit für eine Blutsammel- und
-separiervorrichtung oder -system, die bzw. das folgende
Merkmale in sich verbindet: Möglichkeit des Separierens von
Blutphasen unter Bedingungen, die das Personal in Grenzen dem Blut
aussetzt separiertes und unverändertes Halten dieser Phasen;
Überwachen von Gesamtcharakteristiken der Phasen; leichte
Anpaßbarkeit an verschiedene Blutsammelbedingungen; und
Flexibilität bezüglich einer alleinigen Verwendung oder der
Integration in automatisierte Systeme.
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Serum und Plasma werden normalerweise als Analyseproben
verwendet. Wenn ein Serum gewünscht wird, muß der Probe erlaubt
werden, zu gerinnen oder zu koagulieren, bevor weitere
Separation versucht wird. Aktivierung dieser Gerinnungsbildung kann
als eine Konsequenz des Kontakts nit dem Glas des
Aufnahmerohrs,
in welches das Blut aufgenommen wurde, auftreten und
durch das Hinzufügen von unterschiedlichen
Gerinnungsaktivierungsmaterialien, wie in U.S. Patent Nr. 4,189,382 von Zine
beschrieben, erhöht werden. Wenn Plasma gewünscht wird, muß
die Probe ein Antikoagulat haben, das mit ihr direkt nach dem
Aufnehmen gemischt wird. Für diesen Zweck werden solche
Antikoagulatmaterialien normalerweise in die
Blutsammelvorrichtungen zum Zeitpunkt der Herstellung angeordnet.
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Die am häufigsten verwendeten Blutsammelvorrichtungen sind
evakuierte Rohre. Sie sind durch Vorteile und Nachteile in
bestimmten Situationen gekennzeichnet. Das vorevakuierte
Blutaufnahmerohr (wie von Kleiner in U.S. Patent Nr. 2,460,641
beschrieben) hat die folgenden Vorteile: Sein Inneres bleibt
steril ohne zusätzliche Verpackung, wenn sterilisiert;
Einfachheit des Aufbaus und der Verwendung, da seine Grundform
aus nur einem Glasrohr besteht, welches permanent an einem
Ende mit einem Gummistopfen in dem offenen Ende geschlossen
ist; und es ist selbstdichtend, wenn das Blutziehen
abgeschlossen ist und die Kanüle, welche verwendet wurde, um den
Gummistopfen zu durchbohren, entfernt worden ist.
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Die Blutplasma- oder -serumsphase wird einfach von den
Blutzellen oder Gerinnungsphasen durch Zentrifugieren abgetrennt,
da sich die spezifischen Gewichte dieser beiden Phasen
voneinander unterscheiden. Die empfohlene und gängige Praxis ist,
die Probe mit einer Relativzentripedalbeschleunigung von 1000
bis 1200 Erdbeschleunigungen für 10 Minuten zu zentrifugieren.
Verschiedene Materialien und Vorrichtungen sind beschrieben
worden, um das Serum oder Plasma von der zellularen Phase
physisch abzutrennen, die entweder während des Zentrifugierens
aktiviert werden oder, nachdem das Separieren abgeschlossen
ist, angelegt werden. Diese umfassen gelartige
Zusammensetzungen mit Dichten zwischen den Phasen, wie, beispielsweise, in
U.S. Patent Nr. 4,350,593 von Kessler und U.S. Patent Nr.
3,852,194 und 4,083,784 von Zine beschrieben. Solche
Substanzen, wie herkömmlicherweise verwendet, werden in den
evakuierten Blutaufnahmerohr zum Zeitpunkt der Herstellung versiegelt
und werden unter dem Einfluß der korrekten Zentrifugalkraft
auf eine Barriere zu und von derselben weg wandern, wobei die
Barriere die Grenzfläche zwischen den Blutphasen bildet. Ein
Problem mit solchen Materialien ist, daß sie, obwohl sie aus
Substanzen mit niedriger chemischen Reaktivität hergestellt
worden sind, dennoch Substanzen enthalten, welche das Serum
oder Plasma kontaminieren werden (so wie geringe Mengen
einiger Metalle, die als Katalysatoren für die Bildung dieser
Zusammensetzungen verwendet werden). Einige Substanzen, welche
durch Blutanalysen bestimmt werden (wie niedrige
Konzentrationen an organisch lösbaren, hydrophoben Arzneimitteln), können
sigifikant adsorbiert oder absorbiert werden aus der Probe
durch solche gelartigen Materialien, was zu inkorrekten
Analysen führt. Andere Separatoren, die aus einer Vielzahl von
steckerartigen Objekten bestehen, sind verwendet worden, wie,
beispielsweise, in U.S. Patent Nr. 4,492,634 von Villa-Real,
U.S. Patent Nr. 3,508, 653 von Coleman, U.S. Patent Nr.
4,417,981 von Nugent, U.S. Patent Nr. 4,425,235 von Cornell
und U.S. Patent Nr. 4,369,117 von White beschrieben.
Unglücklicherweise sind diese Vorrichtungen teurer in ihrer
Herstellung und beim Einführen in das vorevakuierte Aufnahmerohr, und
die Barrieren, die sie bereitstellen, sind nicht zuverlässiger
oder effektiver als die einfachen, billigeren, gelartigen
Trennmaterialien.
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Unabhängig von den relativen Kosten der steckerartigen
Barriere ist das Hauptproblem solcher bekannter Barrieren, daß es
während der Blutansammlung nicht möglich ist, Blut davon
abzuhalten, zwischen den Rohrverschluß und die
Barrierevorrichtung einzudringen. Coleman, U.S. Patent Nr. 3,508,653,
beschreibt eine steckerartige Barriere, die entfernbar an dem
Stopfen angebracht ist, zeigt aber nicht, wie Blut davon
abgehalten
wird, zwischen den Stopfen und die steckerartige
Barriere einzudringen. Tatsächlich behauptet er, daß der Stecker
nicht an den Stopfen angebracht werden muß, sondern nur davon
abgehalten werden muß, sich vor dem Zentrifugieren zu bewegen.
Da die Barriere von Coleman ein Fließen der Flüssigkeit um sie
herum erlauben muß, wenn Druck angelegt ist, folgt, daß der
Raum zwischen der Barriere und dem Stopfen, zusammen mit dem
Rest des Rohrs, vor dem Blutaufnehmen evakuiert wird. Wenn der
Raum zwischen dem Stopfen und der Barriere evakuiert ist, kann
das Blut dazu gezwungen werden, den Raum zwischen diesen
beiden Teilen aufzufüllen. Dies ist komplett inakzeptabel, da es
keinen bestimmten Weg des Isolierens der zellularen
Blutkomponente des Bluts, das zwischen der Barriere und dem Stopfen
angeordnet ist, von dem abgetrennten Serum oder Plasma gibt,
wodurch der Effekt der Barriere aufgehoben wird. Sowohl
Nugent, U.S. Patent Nr. 4,417,981, als auch Adler, U.S. Patent
Nr. 3,929,646, probieren, dieses Problem durch Bereitstellen
eines Weges für das komplette Blut anzugehen, entlang dem das
Blut um und hinter die steckerartige Barriere während der
Probenansammlung oder -zentrifugierung sich bewegen kann. Jedoch
sind diese Durchgänge, in der Praxis, sobald Blut, das
zwischen dem Stopfen und der Barriere angeordnet ist, geronnen
ist, nicht ausreichend, um sicherzustellen, daß die zellulare
Komponente des zwischenliegenden Blutes auf die andere Seite
der Barriere während des Zentrifugierens wandern wird. Sowohl
Nugent als auch Cornell, U.S. Patent Nr. 4,425,235, probieren,
dieses Problem dadurch anzugehen, daß ein Migrationsgel in
ihren steckerartigen Barrieren enthalten ist, aber dies hebt
die Vorteile fester Barrieren gegenüber Gelbarrieren auf.
White, U.S. Patent Nr. 4,369,117, geht diesem Problem durch
Einfügen seiner steckerartigen Barrieren in das Aufnahmerohr,
nachdem das Blutaufnehmen stattgefunden hat, aus dem Weg. Dies
ist nicht wünschenswert, da ein zusätzlicher, gefährlicher
Arbeitsschritt beim Bedienen eines offenen Rohrs benötigt wird.
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Ein zusätzliches Problem bei vielen Barrieren ist die nicht
komplette Isolierung des Serums oder Plasmas von der
zellularen Phase. In dem Fall von gelartigen Barrieren kann heftiges
Schütteln, wie es auftreten kann, wenn die Probe per Schiff
oder per Post zu einem Untersuchungslabor versendet wird, die
Versiegelung durchbrechen, die von der Barriere bereitgestellt
wird. Wenn die Isolierung, die von der Barriere geliefert
wird, nicht komplett oder unterbrochen ist, werden
Wechselwirkungen der separierten Phasen zu ungenauen Analyseresultaten
führen. Ferner wird verlängerter Kontakt der Blutphasen mit
einem gelartigen Barriereseparator das Ausmaß an
Analysefehlern erhöhen, die durch Wechselwirkung zwischen dem Blut und
der Barriere hervorgerufen werden. Daher ist es bei den
meisten dieser Vorrichtungen notwendig, die Phasen voneinander zu
separieren, bald nachdem das Blut aufgenommen worden ist, und
das abseparierte Plasma oder Serum zu einem anderen Behälter
für längere Lagerung oder Transport zu übermitteln. Probleme,
die dann auftauchen, sind, daß die übermittelte Probe
inkorrekt identifiziert werden kann und der Prozeß des Übermittelns
den Verwender möglicherweise gefährlichem oder infektiösem
Blut aussetzt.
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Ein Teil des Serums oder Plasmas kann komplett isoliert werden
nach dem Zentrifugieren mittels einer Vorrichtung, die in das
offene Ende des Aufnahmerohrs eingefügt wird und den
Einwegfluß des Serums von dem Aufnahmerohr in einen separaten
Probenbehälter über ein Filter ermöglicht, welches das Eindringen
von allem Fibrin in die Serum- oder Plasmaprobe verhindert.
Fibrin in Blutserum kann Blutanalysemaschinen zum Verstopfen
bringen; daher filtern viele klinische Chemielabors alles
Serum als eine Vorsichtsmaßnahme. Solche Filtervorrichtungen
sind, beispielsweise, in U.S. Patent Nr. 4,464,254 von Dojki,
U.S. Patent Nr. 3,929,646 von Adler, U.S. Patent Nr. 4,602,995
von Cassaday beschrieben und werden hergestellt und vertrieben
unter dem Namen "Serum/Plasma-Filter" von W. Sarstedt, Inc. Es
ist möglich, die Blutphasen mit solch einer Vorrichtung so zu
isolieren, daß Diffusion von Ionen oder andere Wechselwirkung
zwischen den Phasen vermieden wird. Jedoch benötigt ihre
Verwendung zusätzliche Manipulation des Aufnahmerohrs, folglich
Aussetzen des Verwenders mit der Blutprobe und Risiko der
Kontaminierung durch die Probe. Verwandte Vorrichtungen verwenden
mehrfach flexible Behälter mit einer Einrichtung zum, Fließen
von Blutfraktionen von der Aufnahmebluttasche in ein separates
Reservoir (beispielsweise, U.S. Patent Nr. 4,447,220 von
Eberle und U.S. Patent Nr. 4,322,298 von Persidsky), aber dies
sind sperrige, komplexe Systeme nur für das Separieren von
antikoaguliertem Blut und sind nicht geeignet zum Aufnehmen
und Präparieren der Proben für klinische Routineanalysen.
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Für die meisten Analysen von zentrifugierten Blutproben ist es
notwendig, einen Teil der Probe in andere Behälter, wie
Analysenprobentassen zu spenden. Gegenwärtig wird dies auf eine
Anzahl von Wegen erreicht. Die gebräuchlichste Methode ist,
den Stopfen zu entfernen und eine Tropfenpipette zu verwenden,
um einen Teil der Probe von dem offenen Rohr zu dem anderen
Behälter zu überführen. Diese Prozedur ist gefährlich
insofern, daß das Entfernen des Stopfens Aerosole erzeugen kann,
die infektiöse Mittel enthalten, und Handhaben eines offenen
Probenrohrs bringt Gefahr bezüglich des Verschüttens der Probe
mit sich. Ein anderes gängiges Verfahren des Spendens einer
Probe in zusätzliche Behälter ist, den Stopfen zu entfernen
und einfaches Abgießen in die zusätzlichen Behälter. Dieses
Verfahren ist noch gefährlicher als das erste, da es
Geschicklichkeit fordert, um eine kleine Menge an Serum oder Plasma
ohne Verschütten abzugießen.
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Einige Vorrichtungen sind gemacht worden, welche probieren,
diese Gefahren anzusprechen. Eine solche Vorrichtung ist die
Tip-Top TM Dispenser Cap, die von Helena Laboratories of
Beaumont, Texas, hergestellt wird. Der Tip-Top-Spender wird an
dem offenen Ende eines zentrifugierten Blutaufnahmerohrs
angebracht, invertiert und dann gedrückt, um einen Teil der Probe
dazu zu bringen, durch eine Öffnung in einer Probentasse
gespendet zu werden. Die Hauptschwierigkeit mit dem Tip-Top-
Spender und anderen ähnlichen Spendern ist, daß sie immer noch
den gefährlichen Arbeitsschritt des Entfernens des Stopfens
von dem Blutaufnahmerohr benötigen. Eine Vorrichtung, die das
Entfernen des Stopfens zum Spenden einer Blutprobe nicht
erfordert, ist das CleanTech TM System, das von Clean Tech SCI
AG von Langenthal Schweiz hergestellt worden ist. Das Clean-
Tech System besteht aus mehreren Koinponenten, die eine Kanüle
zum Durchbohren des Stopfens, eine Maschine zum Einfügen der
Kanüle in den Stopfen, eine Pipette zum Zugang zu der Probe
durch den Stopfen und eine Pumpe, die an der Pipette
angebracht ist, um die Probe aus dem Rohr abzuziehen, enthalten.
Diese Vorrichtung geht weit bezüglich des Ansprechens der
Gefahren des Spendens einer Probe, aber sie ist eine relativ
komplexe Vorrichtung und benötigt mehrere Arbeitsschritte beim
Verwenden.
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In einigen Situationen ist die Verwendung von herkömmlichen
Zentrifugen zum Abseparieren von Serum oder Plasma von der
zellularen Komponente der Blutprobe nicht wünschenswert, da
dadurch eine große und teure Zentrifuge benötigt wird, die am
besten zum simultanen Separieren von Chargen unterschiedlicher
Proben geeignet ist. Dieser Betrieb ist ineffizient, wenn
serielles Analysieren von einzelnen Proben dringend benötigt
wird. Zeit wird auch benötigt, um ordnungsgemäß den
Zentrifugenrotor auszubalancieren, um übermäßiges Vibrieren zu
verhindern, was die Maschine und die Proben beschädigen kann. Eine
Vorrichtung wie die "StatSpin"-Axialzentrifuge, die von
Norfolk Scientific, Inc. (Norwood, MA) entwickelt und hergestellt
wird, kann diese Separation für eine einzige Probe schneller
durchführen, jedoch ist die von dieser Vorrichtung verwendete
Technik auf antikoaguliertes Blut beschränkt, das in einer
herkömmlichen Blutsammelvorrichtung separat aufgenommen und in
eine spezialisierte Zentrifugenkammer übermittelt worden ist,
die ein gelartiges Separiermaterial umfaßt. Ferner erhöht
diese Übermittlung die Gefahr der Kontamination und des Verlusts
der Probe, der Fehlidentifizierung und des Aussetzens der
Bedienperson mit möglicherweise infektiösem Material in dem
Blut. Die Verwendung eines zusätzlichen Behälters erhöht die
Kosten zum Analysieren einer Probe.
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Ähnliche Einwendungen und Nachteile treffen auf die "ACR-90"-
Zentrifugenkammer, den Rotor und den "Airfuge"-Antrieb zu, die
von Spinco Division of Beckman Instruments, Inc. (Palo Alto,
CA) hergestellt und verkauft werden. Dieser Rotor ist mit zwei
Kammern versehen und zum Isolieren von großen Lipidteilchen
aus Lipämieseren gedacht. Mit hohen Drehgeschwindigkeiten
(typischerweise größer als 90.000 Drehungen pro Minute)
deformiert die Plastikkammer, wodurch der weniger dichten
Lipidphase erlaubt wird, zu der zweiten Kammer zu wandern, wo sie
eingeschlossen wird. Andere Axialschleuderzentrifugenrotoren, mit
einem einzigen Volumen, das häufig durch Flügel unterteilt
ist, sind als "Zonenrotoren" gut bekannt und werden zum Ernten
von Teilen aus einem großen Volumen (0,3 - 1,7 Liter) einer
verdünnten Flüssigkeit verwendet, wie Präparationen von
Impfstoffen von Virologen und anderer solcher makromolekularer
Isolierstoffe (Anderson, N.G.: Preparative zonal
centrifugation. Methods of Biochemical Analysis 1967; 15: 217-310).
Zonenrotoren können während des Drehens (dynamisch) be- und
entladen werden über eine Drehdichtung. Eine Majorität kann nicht
statisch be- oder entladen werden, während ein kleiner Teil
nicht dynamisch be- oder entladen werden kann. In jedem Falle
werden sie normalerweise zum Ultrazentrifugieren mit
Drehgeschwindigkeiten von 20.000 bis 60.000 Drehungen pro Minute
verwendet. Flüssigkeiten werden mittels einer Pumpe geladen
und von dieser durch Verschieben mit Luft oder einer dichteren
Flüssigkeit, die während des Drehens eingepumt wird, entladen.
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Ein Zentrifugenrotor mit einer einzigen Kammer, die axial
gedreht wird, und einem variablen Volumen, der zum Separieren
von Plasma von Blut verwendet werden kann, wurde von Brown in
U.S. Patent Nr. 4,530,691 beschrieben. Diese Vorrichtung ist
zum Präparieren von Blutfraktionen für therapeutische
Verwendung gedacht und stützt sich auf das Fraktionieren durch
Zentrifugieren und Isolieren dieser Fraktionen mittels Ablassen
von Druck, der von einem gefederten, bewegbaren Dorn auf eine
flexible Kammer ausgeübt wird. Auf diese Weise können die
zellularen Komponenten mit höherer Dichte aus dem äußeren Radius
und das Plasma über den Mittelpunkt durch Flüssigkeitskanäle
entfernt worden, während der Rotor in Bewegung ist. Keiner
dieser Technologien (weder Zonalultrazentrifugieren noch eine
Zentrifuge mit einem bewegbaren Dorn) ist zum Fraktionieren
von Blutproben geeignet, wie normalerweise für klinische
Analysen gefordert. Die Volumina sind zu groß; sie benötigen die
Verwendung von Antikoagulaten und können nicht verwendet
werden mit komplett geronnenem Blut; und sie sind nicht leicht
anpaßbar an automatisierte Prozeduren.
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Prozeduren zum Blutseparieren und -analysieren setzt
Laborpersonal infektiösen Mitteln aus, die durch Kontakt mit Blut
übermittelt werden können; z.B. Hepatitis oder erworbenes
Immunschwächesyndrom. Außerdem ist herkömmliches
Chargenbearbeiten zum Blutprobenseparieren laborintensiv und im
allgemeinen nicht automatisiert worden, während andere Verfahren in
klinischen Labors automatisiert worden sind. Automatisierung
von Blutseparierung kann Laborpersonal effizient von den
Gefahren beim Blutverarbeiten trennen, während theoretisch die
Geschwindigkeit der kompletten Analyseprozedur erhöht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, eine
verbesserte Separiervorrichtung zum Aufteilen separierter Phasen
einer Flüssigkeit innerhalb eines flüssigkeitstragenden Rohrs
zu liefern.
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Gemäß der gegenwärtigen Erfindung wird eine
Separiervorrichtung geliefert, die in ein flüssigkeitstragendes Rohr zum
Aufteilen getrennter Phasen der Flüssigkeit positionierbar ist,
gekennzeichnet durch:
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einen ersten Bereich, der gleitbar innerhalb eines Rohrs ist,
um das Rohrinnere in eine erste Kammer und eine zweite Kammer
aufzuteilen, wodurch keine Flüssigkeitsverbindung zwischen der
ersten Kammer und der zweiten Kammer vorhanden ist; und
einen zweiten Bereich, der an dem ersten Bereich angebracht
und ausgestaltet ist, um einen Zwischenraum in der
Separiervorrichtung festzulegen, wobei der zweite Bereich eine
Durchführung aufweist, die durch denselben ausgebildet ist zum
Erlauben der Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Zwischenraum
und der ersten Kammer.
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Die Separiervorrichtung der gegenwärtigen Erfindung liefert
eine physische Barriere zwischen den Phasen der Proben, so daß
die Separation der Phasen über eine lange Zeitperiode
aufrechterhalten werden kann. Auch ist es möglich, die
Separiervorrichtung der gegenwärtigen Erfindung in einer herkömmlichen
Zentrifuge zu verwenden.
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Die gegenwärtige Erfindung ermöglicht das Liefern einer
Blutsammel- und -separiervorrichtung, die eine evakuierte
rohrförmigen Kammer, eine Blutsammeleinrichtung, die auf herkömmliche
Weise mit erhältlichen Blutaufnahmekanülen zum Aufnehmen von
Blut verwendet werden kann und
Gerinnungsaktivierungsmaterialien, chemische Zusatzstoffe oder Antikoagulate, wie benötigt,
enthält; ein Separiermittel, das aus einer Vorrichtung zum
Drehen der rohrförmigen Kammer um ihre eigene Längsachse
besteht; und ein Mittel zum Verschieben einer Unterteilung
innerhalb der rohrförmigen Kammer umfaßt, während die
rohrförmige
Kammer so gedreht wird, daß die separierten Phasen der
Blutprobe in ein Einschlußuntervolumen innerhalb der
rohrförmigen Kammer zum Erhöhen der Dichte versetzt werden.
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Ferner liefert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung eine Anzeige bezüglich der Phase der Probe, die in das
Einschlußuntervolumen verschoben worden ist. Das bevorzugte
Ausführungsbeispiel umfaßt auch ein Verschlußmittel zum
Versiegeln der rohrförmigen Kammer und ein Verbindungsmittel zum
Verbinden des Verschlußmittels mit dem Separiermittel, so daß
Flüssigkeit nicht zwischen den beiden angeordnet sein kann,
wenn sie miteinander verbunden sind.
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Damit die Erfindung einfacher verstanden werden kann, werden
jetzt Ausführungsformen derselben anhand von Beispielen mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Fig. 1a zeigt die Blutsammel- und -separiervorrichtung
dieser Anmeldung.
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Fig. 1b ist eine vergrößerte Ansicht der Tassen- und
Separieranordnungen der Blutsammel- und
-separiervorrichtung.
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Fig. 1c ist ein Querschnitt der Blutsammel- und
-separiervorrichtung durch die Separieranordnung.
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Fig. 2 zeigt die Blutsammel- und -separiervorrichtung
dieser Erfindung, die zum Ziehen einer Blutprobe aus
einem Blutgefäß verwendet wird.
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Fig. 3 zeigt die Blutsammel- und -separiervorrichtung, die
um ihre Längsachse gedreht wird, um ein Separieren
der Blutprobe in ihre dichtere zellulare Komponente
und ihre weniger dichte, nicht zellulare Komponente
herbeizuführen.
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Fig. 4a zeigt die Aufteilung der Blutprobe innerhalb der
Blutsammel- und -separiervorrichtung.
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Fig. 4b ist ein Querschnitt der Blutsammel- und
-separiervorrichtung durch die Separieranordnung, während die
Blutprobe unterteilt wird.
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Fig. 4c ist eine vergrößerte Längsschnittansicht der
Koppelstiftspitze und der Separieranordnung.
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Fig. 5a zeigt die zellulare Komponente der Blutprobe
innerhalb der Blutsammel- und -separiervorrichtung, die
die Separieranordnung auffüllt und den optischen Weg
über die Separiereinrichtung blockiert.
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Fig. 5b ist ein Querschnitt der Blutsammel- und
-separiervorrichtung durch die Separieranordnung, wobei die
zellulare Komponente der Blutprobe die
Separieranordnung füllt.
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Fig. 6 zeigt die Blutsammel- und -separiervorrichtung nach
Beendigung der Axialbearbeitung, wobei die zellulare
Komponente von der nicht zellularen Komponente der
Blutprobe innerhalb der Vorrichtung getrennt ist.
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Fig. 7 zeigt die eingebettete Kennzeichnung, die an der
Blutsammel- und -separiervorrichtung angebracht ist,
die vor einem optischen Sensor rotiert wird.
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Fig. 8a zeigt die Flüssigkeitsspendevorrichtung dieser
Anmeldung.
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Fig. 8b zeigt die Flüssigkeitsspendevorrichtung, die an der
Blutsammel- und -separiervorrichtung angebracht ist.
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Fig. 8c zeigt die kombinierte Flüssigkeitsspende- und
Blutsammel- und -separiervorrichtung, die zum Spenden
einer separierten Blutprobe verwendet wird.
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Fig. 9 zeigt ein Separiermittel, das verwendet werden kann,
um axiales Separieren einer Blutprobe, die innerhalb
der Blutsammel- und -separiervorrichtung dieser
Anmeldung enthalten ist, verwendet werden kann.
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Fig. 10 zeigt ein Funktionsdiagramm des Meß- und
Steuermittels, das verwendet werden kann, um das
Separiermittel von Fig. 9 zu steuern und zu überwachen.
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Fig. 11 zeigt die äußere Verkapselung des Separiermittels
von Fig. 9.
BESCHREIBUNG VON BESTIMMTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Nun wird sich auf die Zeichnungen im Detail bezogen, und
Fig.en 1 bis 7 illustrieren das bevorzugte Ausführungsbeispiel
einer Probensammel- und -separiervorrichtung der gegenwärtigen
Erfindung.
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Die bevorzugte Probensammel- und -separiervorrichtung 10, die
in den Fig.en 1a bis 1c gezeigt ist, besteht aus einer
rohrfärmigen Kammer 12 und einer geformten Deckelanordnung 14.
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Die ringförmige Kammer 12 ist vorzugsweise aus Glas, Plastik
oder irgendeinem anderen transparenten oder lichtdurchlässigen
und chemisch inerten Material oder einer Kombination solcher
Materialien, gebaut, hat eine vorherbestimmte Länge und eine
Form mit konstantem Querschnitt und weist ein geschlossenes
Ende und ein offenes Ende, das geformt ist, um die
Deckelanordnung 14 aufzunehmen und von derselben adequat abgedichtt zu
werden, auf. Die rohrförmige Kammer 12 kann auch nicht
entfernbare, maschinenlesbare Markierungen 16, wie ein
Streifencode, enthalten, der um den Außenumfang besagter rohrförmigen
Kammer 12 angeordnet ist. Besagte Markierungen ermöglichen,
daß eine spezielle Probensammel- und -separiervorrichtung 10
in einzigartiger Weise identifiziert werden kann, während sie
um ihre Längsachse gedreht wird. Besagte Markierungen 16
können an dem Äußeren der rohrförmigen Kammer 12 angebracht sein,
oder können zwischen Lagen angeordnet sein, die die Wände der
rohrförmigen Kammer 12 bilden, wodurch sie innerhalb besagter
rohrförmigen Kammer eingebettet sind. Die rohrförmige Kammer
12 kann auch so ausgebildet sein, daß sie eine
Befestigungslippe 18 enthält. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Befestigungslippe 18 in der rohrförmigen Kammer 12 um den
Außenumfang des offenen Endes besagter rohrförmigen Kammer
ausgebildet und erlaubt der Flüssigkeitsspendevorrichtung
dieser Erfindung, sicher an der bevorzugten Ausführungsform durch
Drücken über besagte Befestigungslippe befestigt zu werden.
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Die Deckelanordnung 14 umfaßt ein durchbohrbares
Verschlußsegment 20 und eine Separieranordnung 22, die über eine lösbare
Verbindung 24 angebracht sind. Die Deckelanordnung 14 ist so
aufgebaut, daß sie das Loslösen der Separieranordnung 22 von
dem Verschlußsegment 20 an der lösbaren Verbindung 24
ermöglicht, wenn ein Koppelstift 70 von Fig. 4a durch besagtes
Verschlußsegment 20 gezwungen wird. Das Verschlußsegment 20 und
die Separieranordnung 22 haben Verbindungsflächen, die so
geformt sind, daß die Separieranordnung 22 mit dem
Verschlußsegment 20 verriegelt ist und davor bewahrt wird, von dem
Verschlußsegment 20 vor dem Betrieb besagten Koppelstifts sich
loszulösen. Die von den Verriegelungsflächen bewerkstelligte
Verriegelung weist eine ausreichende Stärke aus, um zu
ermöglichen, daß eine Probe, die in der Probesammel- und
-separiervorrichtung
10 enthalten ist, durch herkömmliches
Zentrifugieren getrennt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
besagte Verbindungsoberflächen abgeschrägt, um zu verriegeln.
Die Separieranordnung 22 ist mit einer konvexen Oberfläche 26
und das Verschlußsegment 20 mit einer entsprechend flachen
Oberfläche 28 ausgeformt. Wenn besagte Separieranordnung und
besagtes Verschlußsegment miteinander verbunden werden, drückt
die konvexe Oberfläche 26 gegen die flache Oberfläche 28, so
daß eine unter Druck stehende Abdichtung zwischen der
Separieranordnung 22 und dem Verschlußsegment 20 geliefert wird,
die geeignet ist, um Blut davon abzuhalten, zwischen dem
Verschlußsegment 20 und der Separieranordnung 22 während der
Blutansammlung angeordnet zu sein. Obwohl eine abgeschrägte
Form bei dieser Ausführungsform verwendet wird, um eine
lösbare Verbindung zu liefern, können andere Mittel, wie
Klebstoffe, die angebracht werden, um eine dichtende
Zwischenfläche zu liefern, auch verwendet werden. Die Verwendung einer
schräg geformten Verbindung ist als solche nicht als eine
Beschränkung des Patentes gedacht.
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Besagtes Verschlußsegment 20 ist vorzugsweise aus einem
selbstheilenden, eine medizinische Qualität aufweisenden,
Brombutylkautschuk ausgebildet. Das Verschlußsegment 20 bildet
eine Dichtung mit der Innenwand der rohrförmigen Kammer 12,
die angemessen ist, um zu ermöglichen, daß besagte rohrförmige
Kammer vorevakuiert wird, um die Blutprobenansammlung zu
unterstützen.
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Die Separieranordnung 22 ist von einem Abdichtelement 30 und
einer Einfügung 32 umfaßt. Das Abdichtelement 30 ist so
ausgebildet, daß es eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen
sich selbst und der Einfügung 32 und eine ähnliche Abdichtung
mit der rohrförmigen Kammer 12 liefert. Beide Abdichtungen
sind angemessen, um zu verhindern, daß Blutzellen von einer
Blutprobensammelkammer 34 (von Fig. 4a) um die
Separieranordnung
22 herum in eine Serumsammelkammer 36 (auch von Fig. 4a)
zu passieren, wenn besagte Separieranordnung 22 verschoben
wird. Eine Durchführung 38 mit einem X-förmigen Querschnitt
ist in der Einfügung 32 ausgebildet und an einem Ende zu der
Blutprobensammelkammer 34 hin offen und geschlossen an dem
anderen Ende, außer bezüglich einer Flußbeschränkung 40, die
der Flüssigkeit erlaubt, in ein Zwischenvolumen 42 zu fließen.
Die Durchführung 38 umfaßt ein axiales Mittelteil 37, das sich
im wesentlichen entlang der Längsachse der rohrförmigen Kammer
12 erstreckt. Vier Schlitze 39, die äquidistant um die Achse
der Durchführung 38 herum angeordnet sind, sind benachbart zu
dem Mittelteil 37 der Durchführung 38 angeordnet und
erstrekken sich von demselbe radial nach außen. Das Zwischenvolumen
42 ist ein Volumen, das durch die obere Innenoberfläche des
Abdichtelements 30 und die obere Außenoberfläche der Einfügung
32 festgelegt wird und zwei Zwecken dient: erstens erlaubt
besagtes Zwischenvolumen, daß das Blut in die
Blutprobensammelkammer 34 gezogen wird, ohne die Notwendigkeit, daß eine
Blutsaugenadel das Abdichtelement 30 genau auf der Mittelachse
durchbohrt; und zweitens fungiert das Zwischenvolumen 42,
während Flüssigkeit durch die Durchführung 38 beim
Axialseparieren hindurchtritt, als eine zweite Zentrifugenkammer, die
schwerere Komponenten der Flüssigkeit, wie Blutzellen,
einfängt, bevor diese in die Serumsammelkammer 36 eindringen.
Sowohl das Abdichtelement 30 als auch die Einfügung 32 sind im
wesentlichen transparent und vorzugsweise aus einem
thermoplastischen Material, wie Dupont's Elvax 150 TM, hergestellt. In
der Praxis kann das Abdichtelement 30 durch Eingießen besagten
Dichtelements in das Abschlußsegment 20 hergestellt werden,
das vor der Eingießhandlung ausgebildet worden ist.
Vorteilhafterweise hat Dupont's Elvax 150 TM Klebeeigenschaften, die
dazu führen, daß das Abdichtelement 30 mit dem
Verschlußelement 20 während der Eingießhandlung zusammenklebt.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, wenn eine Blutsaugenadel 50, deren
eines
Ende in ein Blutgefäß 52 eines Patienten eingefügt wird,
die Deckelanordnung 14 durchbohrt, wird eine Blutprobe 54
mittels eines zuvor aufgebauten Vakuums in die
Blutprobensammelkammer 34 über das Zwischenvolumen 42 und die Flußbeschränkung
40 gezogen. Das Entfernen der Blutsaugenadel 50 gestattet, daß
das von der Blutsaugenadel 50 in der Deckelanordnung 14
erzeugte Loch im wesentlichen wieder abgedichtet wird.
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Fig. 3 zeigt die Probensammel- und -separiervorrichtung 10,
die um ihre Längsachse gedrecht wird, so daß ein
konzentrisches Ordnen von Blut in eine zellulare Komponente 60 und eine
nicht zellulare Komponente 62 stattfindet.
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Die Fig.en 4a und 4b illustrieren den Separiervorgang, wenn
ein Koppelstift 70 durch das durchbohrbare Abschlußsegment 20
eingeführt ist. Besagtes Abschlußsegment 20 bildet eine
Abdichtung um besagten Koppelstift 70, so daß die
Probensammelund -separiervorrichtung 10 hermetisch dicht bleibt. Der
Koppelstift 70 dreht sich mit der Probensammel- und
-separiervorrichtung 10 und fungiert als eine Verbindung, um eine axiale
Kraft auf die Separieranordnung 22 zu übertragen. Diese Kraft
führt dazu, daß die Separieranordnung 22 von dem
Verschlußsegment 20 entlang der lösbaren Verbindung 24 losgelöst und
entlang der Länge der rohrförmigen Kammer 12 verschoben wird.
Diese Verschiebung verkleinert das Volumen der
Blutprobensammelkammer 34 und vergrößert das Volumen der Serumsammelkammer
36, die entsteht, wenn die Separieranordnung 22 von dem
Abschlußsegment 20 losgelöst wird.
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Während sich die Separieranordnung 22 axial entlang der
rohrförmigen Kammer 12 durch den Koppelstift 70 verschiebt,
durchbohrt ein kanülenartiger Kanal 72 an der Spitze des
Koppelstifts 70 das Abdichtelement 30 und erzeugt eine Öffnung 74.
Der kanülenartige Kanal 72 ermöglicht, daß Flüssigkeit, die
nahe der Längsachse der rohrförmigen Kammer 12 angeordnet ist,
von der Blutprobensammelkammer 34 durch die Durchführung 38
und die Flußbeschränkung 40 in das Zwischenvolumen 42 und dann
durch den kanülenartigen Kanal 72 in die Serumsammelkammer 36
gelangt. Luft ist die erste Flüssigkeit, die von der
Blutprobensammelkammer 34 in die Serumsammelkammer 36 gelangt, aber,
da das Volumen besagter Blutsammelkammer verkleinert wird,
dringt auch die nicht zellulare Komponente 62 in besagte
Serumsammelkammer ein. Während die Separieranordnung 22 weiter
entlang der rohrförmigen Kammer 12 bewegt wird, beginnt die
zellulare Komponente 20 die Durchführung 38 zu betreten. Der
Aufbau der Durchführung 38 ist derart, daß eine
Zentrifugalkraft die zellulare Komponente 60 dazu bringt, in die
Durchführung 38 einzudringen, um nach und nach die Schlitze 39 von
den radial am weitesten außen liegenden Enden der Schlitze 39
nach innen zu dem Mittelteil 37 der Durchführung 38
aufzufüllen. Da sich die zellulare Komponente 60 in die Schlitze 39
bewegt, wird der Lichtweg, entlang dem Licht von einer Quelle
32 fortschreitet, um einen Sensor 80 zu erreichen, aufgrund
des Lichtbehinderungseffekts der zellularen Komponente 60
immer kleiner in seinem Querschnitt. Ferner wird das Licht von
dem Sensor schließlich gezwungen, im wesentlichen komplett
durch das Mittelteil 37 der Durchführung 38 hindurchzugehen,
da sich die zellulare Komponente radial nach innen durch die
Schlitze bewegt. Das Licht dringt dann wieder ein und tritt
durch die Einfügung 32 hindurch und wird von dem optischen
Sensor 80 empfangen. Das Resultat des oben beschriebenen
Zwangs ist, daß das Licht, das den optischen Sensor 80
erreicht, indikativ für die optischen Parameter besagter
Blutprobe in dem Mittelteil 37 der Durchführung 38 ist.
Insbesondere, da das Licht von der Quelle 32 dazu gezwungen wird,
durch das Mittelteil 37 der Durchführung 38 hindurchzutreten,
wird jede folgende Versperrung des Lichthindurchtretens durch
das Mittelteil 37 (wie es auftreten würde, wenn die zellulare
Komponente 60 das Mittelteil 37 gerade vor dem Bewegen in
Richtung der Serumsammelkammer 36 betreten würde) zu einer
erheblichen Änderung der Größe des Ausgangssignal des Sensors
80 führen. Solch eine erhebliche Veränderung des
Sensorausgangssignals liefert ein präzises Indiz dafür, beispielsweise,
wann der Separierprozeß angehalten werden muß, um dadurch zu
verhindern, daß die zellulare Komponente 60 die
Serumsammelkammer 36 betritt.
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Wie in den Fig.en 5a und 5b gezeigt, behindert die zellulare
Komponente, wenn sie in das Mittelteil 37 der Durchführung 38
eintritt, das Licht. Diese Behinderung wird dann durch den
optischen Sensor 80 erfaßt, was das Beendigen der
Probenseparierung bedeutet. wie zuvor beschrieben, wenn es passieren
sollte, daß ein kleiner Teil der zellularen Komponente 60 sich
durch die Flußbeschränkung 40 bewegt, ohne von dem optischen
Sensor 80 erfaßt zu werden, wird er in das Zwischenvolumen 42
gelangen, wo die Zentrifugalkraft dafür sorgen wird, daß er
sich von der Achse wegbewegt und an den Rand besagten
Zwischenvolumens gefangen gehalten wird.
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Fig. 6 illustriert die Aufnahme- und Separiervorrichtung 10
nach Verschiebung besagter Separieranordnung 22 und nachdem
die Rotation der Blutsammel- und -separieranordnung 10
angehalten worden ist. Das Entfernen des kanülenartigen Kanals 72
aus dem Abdichtelement 30 gestattet der Öffnung 74, sich zu
schließen und effektiv die Flüssigkeit in der
Blutprobensammelkammer 34 von der Flüssigkeit in der Serumsammelkammer 36
zu isolieren.
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Obwohl in dieser Implementierung ein optisches Verfahren
verwendet wird, um zu erfassen, wann die Grenzfläche zwischen den
Blutzellen und dem Serum erreicht ist, ist es klar, daß eine
Anzahl von anderen Kriterien (das heißt Unterschiedlichkeiten
in der Viskosität, der Dichte oder der magnetischen
Eigenschaften) vorhanden sind, die statt dessen verwendet werden
können. Ebenso ist es klar, daß, obwohl in diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel eine Durchführung 38 verwendet wird, um
Licht durch das Mittelteil 37 der Separieranordnung zu führen,
andere, ähnliche Mittel zum Bereitstellen dieser Funktion
vorhanden sind. Beispielsweise würde das Bilden von radialen
Armen aus einem opaken Material in einen transparenten Separator
Licht auf eine Weise analog zu der X-förmigen Durchführung 38
der gegenwärtigen Ausführungsform führen.
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Zusätzlich zum Bereitstellen eines Flüssigkeitswegs liefert
der schmale Durchmesser der Öffnung des kanülenartigen Kanals
72 eine effektive Methode zum Filtern von Fibrin, das von dem
Serum, das in die Serumsammelkammer 36 gelangt, abgetrennt
ist. Die Blutsammel- und -separieranordnung 10 ermöglicht
sowohl die Separierung von Serum und Zelle und Fibrin und Zelle,
was mit einer Handlung erreicht werden kann.
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Fig. 7 zeigt die maschinenlesbaren Markierungen 16 (in diesem
Fall ein Streifencode), die an die Probensammel- und
-separiervorrichtung 10 angebracht sind und an einen optischen
Identifiziersensor 90 (in diesem Fall ein Streifencodeleser)
vorbeigedreht werden. Vorteilhafterweise muß eine Vorrichtung,
die ein Separieren von Blut erreichen kann, wie hier
beschrieben, besagte Blutsammel- und -separiervorrichtung rotieren,
wie gezeigt, und kann daher zum Identifizieren der Probe
verwendet werden.
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Fig. 8a zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Flüssigkeitsspendevorrichtung. Eine Flüssigkeitsspendevorrichtung 100
liefert ein Mittel zum Spenden einer Probe aus der
Probensammel- und -separiervorrichtung der gegenwärtigen Erfindung
derart, daß ein Entfernen des Stopfens von besagten Rohr nicht
benötigt wird. Die Flüssigkeitsspendevorrichtung 100 umfaßt
eine Spendespitze 102, einen konischen Kolben 104, eine
flexible Einfassung 106 und eine Pipetteneinfügung 108. Die
Pipetteneinfügung 108 umfaßt einen hohlen Dorn 110 und eine feste
Rückplatte 112 und ist vorzugsweise aus einem Stück aus einem
Plastik, wie ein hochschlagfestes Styren, ausgebildet. Wie nun
Fig. 8b zu entnehmen ist, ermöglicht der hohle Dorn 110 einen
Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Inneren der
Probensammelund -separiervorrichtung 10 und dem Inneren des konischen
Kolbens 104, und dadurch liefert es einen Weg für die
Flüssigkeit, die in der Probensammel- und -separiervorrichtung 10
enthalten ist, um in den konischen Kolben 104 einzutreten. Die
Außenkante der festen Rückplatte 112 dichtet gegen die Wände
des konischen Kolbens 104 ab, um die in besagten Kolben
enthaltene Probe davon abzuhalten, um die feste Rückplatte 112 zu
entweichen. Die flexible Einfassung 106 erstreckt sich über
die feste Rückplatte 112 hinweg und dichtet gegen das
Verschlußsegment 20 und die Außenfläche der Probensammel- und
- separiervorrichtung 10 ab. Besagte flexible Einfassung enthält
eine Einschnappklinke 114 um die untere Innenumrandung
besagter flexiblen Einfassung, und, wenn die flexible Einfassung
106 über das Verschlußsegment 20 und die Befestigungslippe 18,
die auf dem Äußeren der Probensammel- und -separiervorrichtung
10 ausgebildet ist, gedrückt wird, breitet sich die
Einschnappklinke 114 über besagte Befestigungslippe 18 aus greift
an dieselbe an. Die Spendespitze 102 ist integral mit dem
konischen Kolben 104 und enthält eine Durchführung 116 mit einem
Durchmesser von vorzugsweise 0,38 bis 0,51 mm, die sich von
dem Inneren des konischen Kolbes 104 zu dem Äußeren der
Spendespitze 102 erstreckt. Die Spendespitze 102, der konischen
Kolben 104 und die flexible Einfassung 106 sind vozugsweise
aus einem Teil aus einem Plastik, wie Polypropylen,
ausgebildet.
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Fig. 8c zeigt die Verwendung der Flüssigkeitsspendevorrichtung
100, die zum Spenden einer Flüssigkeit 98 aus der
Probensammel- und -separiervorrichtung 10 in einen Rezeptor 118
verwendet wird. Im Gebrauch wird die Flüssigkeitsspendevorrichtung
100 in die Probesammel- und -separiervorrichtung 10 eingefügt,
nachdem die enthaltene Probe separiert worden ist. Der hohle
Dorn 110 wird durch das Verschlußsegment 20 hindurchgedrückt,
so daß die feste Rückplatte 112 auf dem Verschlußsegment 20
auf sitzt und die Einschnappklinke 114 an die Befestigungslippe
18 angreift. Sobald die Flüssigkeitsspendevorrichtung 100 an
die Probensammel- und -separiervorrichtung 10 angebracht ist,
kann die komplette Anordnung umgedreht werden, und
Flüssigkeit, die in der rohrförmigen Kammer 12 enthalten ist, kann
gespendet werden durch wiederholtes Pressen des konischen
Kolbens 104. Die Größe der Durchbohrung 116 in der Spendespitze
102 ist derart, daß die Flüssigkeit in der Probensammel- und
-separiervorrichtung 10 leicht mit einem halbstetigen Fluß
gespendet wird. Die Wanddicke der Spendespitze 102 ist größer
als die des konischen Kolbens 104, so daß die Spendespitze 102
nicht kollabiert, wenn der konische Kolben 104 gedrückt wird.
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Fig. 9 illustriert eine Vorrichtung, welche, wie hier
beschrieben, Blutseparierung einer Probe durchführen kann, die
in der bevorzugten Probensammel- und -separiervorrichtung
dieser Erfindung enthalten ist. Diese Vorrichtung wird im
Anschluß als ein Axialsepariermodul bezeichnet.
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Im allgemeinen wird die Probensammel- und -separiervorrichtung
10 zwischen einer Führung 120 und einem Rator 122 eingeklemmt
und mit hoher Geschwindigkeit mittels eines Rotationsmotors
124 gedreht. Der Koppelstift 70 gleitet durch die Führung 120
hindurch und rotiert dennoch sowohl mit besagter Führung als
auch besagter Blutsammel- und -separiervorrichtung. Der
Koppelstift 70 wird axial durch ein Koppelstiftlager 128 geführt,
das an einem Koppelstiftblock 130 angebracht ist. Der
Koppelstiftblock 130 wird durch einen Schubantriebsmotor 32 bewegt,
was dazu führt, daß besagter Koppelstift das Verschlußsegment
20 durchbohrt, die Separieranordnung 22 von besagten
Verschlußsegment losgelöst wird und besagte Separieranordnung
entlang der rohrförmigen Kammer 12 verschoben wird. Lager 134
tragen die Führung 120 und erlauben besagter Führung, sich mit
einem minimalen Reibungswiderstand zu drehen. Ein Sensorblock
136 ist mit dem Koppelstiftblock 130 über einen
Verbindungsstab 138 derart verbunden, daß der optische Sensor 80, der an
besagtem Sensorblock angebracht ist, in Ausrichtung mit der
Separieranordnung 22 bleibt, während sie durch besagten
Koppelstift axial verschoben wird. Sowohl der Koppelstiftblock
130 als auch der Sensorblock 136 gleiten entlang
Ausrichtungsstäben 142 und 144. Ein Rahmen 146 wird verwendet, um die
Dreh- und Schubbewegungsanordnungen des Axialsepariermoduls
auszurichten. Die kleine Masse und der kleine
Reibungswiderstand des Rotors 122, des Koppelstifts 70, der Führung 120 und
der Blutsammel- und -separiervorrichtung 10 ermöglichen
schnelle Rotationsbeschleunigungen und Geschwindigkeiten, die
erreicht werden und dramatisch die Zeit reduzieren können, in
welcher eine Probe, die in der Blutsammel- und
-separiervorrichtung 10 gesammelt wird, gedreht werden muß, im Vergleich
zu einer herkömmlichen Zentrifuge.
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Fig. 10 ist ein Schema der Steuer- und Meßschaltung des
Axialsepariermoduls. Eine Geschwindigkeitssteuerung des
Rotationsmotors 124 wird mittels eines Steuercomputers 152 und einer
Rotationsgeschwindigkeitssteuerschaltung 154 bewerkstelligt.
Der Steuercomputer 152 produziert ein Signal proportional zu
einer gesetzten Rotationsgeschwindigkeit des Rohrs. Die
Rotationsgeschwindigkeitssteuerschaltung 154 bringt den
Rotationsmotor 124 dazu, mit einer Geschwindigkeit, die repräsentativ
für dieses Signal ist, zu rotieren.
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Eine Geschwindigkeitssteuerung des Schubantriebsmotors 132
wird mittels des Steuercomputers 152 und einer
Schubgeschwindigkeitssteuerschaltung 158 bewerkstelligt. Der Steuercomputer
152 produziert ein Signal proportional zu einer gesetzten
Schubgeschwindigkeit für den Koppelstift 70. Die
Lineargeschwindigkeitssteuerschaltung 158 sorgt dafür, daß der
Schubantriebsmotor
132 den Koppelstift 70 mit einer Geschwindigkeit
proportional zu diesem Signal vor- oder zurückbewegt.
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Wie Fig. 10 zeigt, können Sensoren, die an dem
Axialsepariermodul angebracht sind, wenn die Probesammel- und
-separiervorrichtung 10 dreht, verwendet werden, um Informationen über die
Probe zu sammeln. Der optische Sensor 80 und die Lichtquelle
82, die mechanisch verbunden sind mit der Bewegung des
Koppelstifts 70 und vorpositioniert sind, um koplanar mit der
Separieranordnung 22 zu sein, werden verwendet, um die Präsenz von
Zellen in dem Mittelpunkt der Durchführung 38 zu fühlen. Drei
Emitter- und Detektorpaare 162, 164 und 166 verwenden
Farbfilter 168, um ein Signal abzugeben, das indikativ für die Farbe
und das Trübungsausmaß der separierten Flüssigkeit ist, wie
vonnöten sein würde, um die Präsenz von, beispielsweise,
Hämolysin, Ikterus und Lipämie des Serums oder Plasmas, das von
der Probe wiedergewonnen wurde, zu messen. Zusätzlich kann der
Steuercomputer 152 die Signale verwenden, die von dem
optischen Sensor 80 und den Emitter- und Detektor-Paaren 162, 164
und 166 produziert werden, um zu bestimmen, wann optimale
Separierung der Blutprobe stattgefunden hat. Ein
Linearpositionssensor 170 liefert eine genaue Messung des Abstandes, um
den sich die Separieranordnung 22 innerhalb der rohrförmigen
Kammer 12 bewegt hat. Der Linearpositionssensor 170 kann, wenn
in Zusammenarbeit mit dem optischen Sensor 80 verwendet,
helfen, das Volumen des Serums oder Plasmas zu bestimmen, das
soweit wiedergewonnen wurde, durch Messen des Volumens, das
von der Separieranordnung 22 von dem Zeitpunkt an, an welchem
das Serum oder Plasma erstmals begonnen hat, den Mittelpunkt
der Durchführung 38 zu betreten, überstrichen worden ist. Die
Identität besagter Probe wird durch den Streifencodeleser 172
erfaßt, der den Streifencode 174 liest, der eingebettet ist in
oder angebracht ist an der Seite des Rohrs, während es dreht.
Eine Streifencodeleserschnittstelle 160 übermittelt die
Leseinformation zu dem Steuercomputer 152. Der Steuercomputer
152, dem das Rohridentitätseingangssignal gegeben wird, könnte
dann auf eine allgemeine Labordatenbank zugreifen, um den
durchzuführenden Test zu bestimmen (einschließlich des
Volumens des benötigten Serums) oder um die Datenbank eines
Patienten zu aktualisieren, wenn Lipämie oder übermäßiges
Hämolysin in dem Serum erfaßt wird.
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Mehrere Sensoren erfassen die Bedingungen der Umgebung des
Axialsepariermoduls. Ein optischer Reflexionssensor 176 und
ein Phasenverriegelungsschleifenkreis 178 verwenden den
Streifencode 174, um ein Signal proportional zu der Geschwindigkeit
der Rotation des Rohrs zu produzieren. Der Steuercomputer 152
verwendet dieses Signal, um die Zentrifugalkraft zu berechnen,
die in dem Rohr hergestellt wird, und um somit, für eine
gegebene Drehgeschwindigkeit, die Miniinaldrehzeit zu bestimmen,
die für eine adequate Separierung der Blutprobe benötigt wird.
Ein Beschleunigungsmesser 180 produziert zusammen mit einem
Maximalamplitudendeketor 182 ein Signal proportional zu der
maximalen momentanen Vibration der Axialsepariermodulstruktur,
um stark abnormales Verhalten des Betriebs zu erfassen. Ein
Temperatursensor 184 wird verwendet, um die Temperatur
innerhalb des Axialsepariermoduls anzuzeigen und zu ermöglichen,
irgendeinen Anstieg der Reibungswärmenerzeugung zu beobachten.
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Fig. 11 ist eine Illustration der bevorzugten Ausführungsform
des Axialsepariermoduls 190, wie sie im Gebrauch erscheinen
wird. Blutproben 192 werden per Hand in die Eingabeschale 194
geladen. Der Axialsepariermodul nimmt der Reihe nach
Probenrohre aus der Eingabeschale 194 und bearbeitet sie. Nachdem
jede Probe separiert worden ist, wird sie in die Ausgabeschale
196 ausgeworfen. Der Blutsepariervorgang wird durch Laden
eines Rohrs (oder Rohre) in die Eingabeschale initiiert. Sobald
das Verfahren initiiert worden ist, ist keine weitere
Benutzerintervention vonnöten, außer dem Entfernen bearbeiteter
Proben aus der Ausgabeschale 196. Alle Abweichungen von der
erwarteten Vibration oder dem erwarteten Temperaturniveau der
Probe werden von der Steuer- und Meßschaltung von Fig. 10
erfaßt, die dann den Betrieb der Maschine unterbricht und einen
Alarm ertänen läßt. Sobald der Separierprozeß abgeschlossen
ist und ein Probenrohr in die Ausgabeschaltung 196 ausgeworfen
worden ist, kann Serum oder Plasma aus dem bearbeiteten
Blutaufnahmerohr entweder mittels herkömmlicher Verfahren oder
durch Verwendung der Flüssigkeitsspendevorrichtung dieser
Erfindung (gezeigt in den Fig. 8a bis 8c) extrahiert werden.
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Da viele Veränderungen des Aufbaus der obigen
Probensammelund -separierbehälter, des Axialsepariermoduls und der
Anwendungen der Vorrichtung und des Verfahrens dieser Erfindung
gemacht werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung
abzuweichen, ist es gedacht, daß das ganze Material, das in obiger
Beschreibung enthalten ist oder in den beiliegenden
Zeichnungen gezeigt ist, interpretiert werden soll als beispielhaft
und nicht in einem beschränkenden Sinn. Beispiele und
Ausführungsformen, die nicht von dem Rahmen dieser Offenbarung
abweichen sind: eine Änderung des Aufbaus des Verschlußsegments,
die nicht den Betrieb des lösbaren Verbindens (hier
beschrieben) zwischen dem Verschlußsegment und der Separieranordnung
betrifft; eine Modifikation des Separierelements zum
Erleichtern seiner Konstruktion aus einer einzigen Komponente; das
Hinzufügen von Blutgerinnungsaktivatoren oder Antikoagulatoren
zu den Probenbehältern; eine Veränderung der rohrförmigen
Kammer, um die Befestigungslippe durch ein selbstschneidendes
Gewinde, einen Bayonettverschluß oder andere mechanische
Verbindungsmittel zu ersetzen; das Hinzufügen eines
Filterelements zu der Flüssigkeitsspendevorrichtung, um Fibrin aus
einer separierten Serumsprobe herauszufiltern; oder Modifikation
des Axialsepariermoduls, um eine andere
Antriebs/Lager-Kombination zu verwenden. Demgemäß ist die Erfindung nur gemäß den
anhängenden Ansprüchen beschränkt.