DE69836621T2

DE69836621T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von aus blut oder plasma bestehenden lösungen bekannter konzentration

Info

Publication number: DE69836621T2
Application number: DE69836621T
Authority: DE
Inventors: Niels Erik Holm; Glenn A. Jorgensen
Original assignee: Bristol Myers Squibb Co
Current assignee: Vivolution Birkerod Dk AS
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: WO1998030887A1; DK0951642T3; CA2277861A1; DE69836621D1; AU6238598A; ATE348328T1; PT951642E; JP3805795B2; EP0951642B1; IL130729A0; US5955026A; JP2001508179A; ES2274565T3; EP0951642A4; AU723430B2; BR9808885A; EP0951642A1; NZ336396A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Separieren von Komponenten, z.B. Fibrinmonomer, aus Blut oder Plasma. Die Erfindung betrifft außerdem solche Vorrichtungen und Verfahren, in welchen die Konzentration einer resultierenden Lösung dieser Komponente unter Verwendung von Sensoren, z.B. optischen Sensoren, bestimmt oder gesteuert werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Die WO 96/16714 offenbart einen Behälter zum Separieren einer Blut- oder Plasmakomponente, z.B. Fibrinmonomer, aus Blut oder Plasma durch eine Zentrifugation um eine vertikale Achse. Dieser Behälter weist eine erste ringförmige Kammer auf, die von einer äußeren zylindrischen Wand und einer inneren zylindrischen begrenzt ist, wobei sich beide Wände koaxial um eine gemeinsame Achse erstrecken, und weist eine obere Wand und eine untere Wand auf, wobei die untere Wand von einem in der ersten Kammer verschiebbaren Kolben gebildet wird. Der Behälter weist außerdem eine zweite Kammer auf, die unterhalb der ersten Kammer untergebracht ist und über ein erstes Leitungsrohr mit der ersten Kammer in Verbindung steht. Die zweite Kammer ist durch die äußere zylindrische Wand, die untere Wand der ersten Kammer und durch eine zweite untere Wand begrenzt. Diese zweite Kammer dient als Reaktionskammer zur Aufnahme von Plasma und zur Behandlung des Plasmas, um die gewünschte Komponente zu gewinnen. Beispielsweise wandelt eine Behandlung von Plasmafibrinogen mit Thrombin oder einem thrombinähnlichen Enzym das Fibrinogen in Fibrinmonomer um, das spontan zu einem nichtvernetzten Fibrinpolymer polymerisiert. Wird für die oben beschriebene Reaktion dieser Behälter in einer Zentrifuge angeordnet, so ist ermöglicht, daß während der Zentrifugation das nichtvernetzte Fibrinpolymer aus dem Plasma separiert wird und an einer äußeren Wand der Reaktionskammer abgelagert wird. Wenn anschließend der Kolben betätigt wird, wird das restliche Plasma aus der Reaktionskammer entfernt. Danach wird ein Lösungsmittel hinzugefügt, um das so abgelagerte nichtvernetzte Fibrinpolymer aufzulösen und die gewünschte Fibrinmonomer-Lösung herzustellen. Wie detailliert in der EP 592242 beschrieben ist, ist diese Fibrinmonomer-Lösung zum Beispiel in Fibrinabdichtungsverfahren sehr nützlich. Es ist erwünscht, Vorrichtungen wie die in der US 5 603 845 , WO 96/16713, WO 96/16714 und WO 96/16715 beschriebenen zu verwenden, um Blutprodukte wie beispielsweise Fibrinabdichtungskomponenten unmittelbar zum Zeitpunkt des chirurgischen Eingriffs herzustellen, so daß autologes Blut verwendet werden kann. Es kann auch aus Sicht eines Chirurgen erwünscht sein, Abdichtungsprodukte zu verwenden, die von einem Arbeitsgang zum anderen verhältnismäßig einheitlich sind. Dies ist jedoch für frisch hergestellte Produkte fast unmöglich, da in menschlichen Patientenpopulationen eine Fibrinogenkonzentration im menschlichen Blut um ±300% variieren kann und frisch hergestellte Abdichtungskomponenten aus individuellen Quellen auch variieren werden. Die meisten Menschen haben Fibrinogenspiegel zwischen 2 und 6 mg/ml Plasma und einige Menschen haben so wenig wie 1 mg/ml und einige haben so viel wie 10 mg/ml (Fibrinogenplasma).
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung bereitzustellen, die als Antwort auf die in der Reaktionskammer vorhandene Menge einer polymerisierten Form einer Komponente eine Steuerung der Zufuhr von Lösungsmittel erlaubt.
Zur Erfüllung der obigen Aufgabe wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die gemäß der Erfindung eine Meßvorrichtung zum Messen der Menge der Ablagerung der polymerisierten Komponente an der äußeren Wand aufweist, sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Zugabe eines Lösungsmittels als Antwort auf diese Menge der Komponente aufweist.
Die Meßvorrichtung kann gemäß der Erfindung vorteilhaft angepaßt sein, um die Menge der polymerisierten Form der gewünschten Blut- oder Plasmakomponente zumindest unmittelbar vor und während der Zugabe des Lösungsmittels kontinuierlich zu messen.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung eine optische Vorrichtung sein und diese optische Vorrichtung kann gemäß der Erfindung ein Photometer sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist nachstehend detaillierter mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
1 ist eine axiale Schnittansicht eines Behälters zum Separieren von Fibrinmonomer aus Blutplasma;
2 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Handhabung eines Behälters des in 1 gezeigten Typs;
2a ist eine zweite schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 stellt einen Graph dar, der Messungen eines Photometers, aufgetragen gegen die Zeit, zeigt.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Lösungen einer Blut- oder Plasmakomponente in bekannten oder gesteuerten Konzentrationen bereit. Dies stellt die einzigartige Fähigkeit dar, solche Lösungen in einer automatisierten Zentrifugeneinheit in weniger als 30 Minuten herzustellen, so daß frisch hergestellte und vorzugsweise autologe Komponenten verwendet werden können. Der mögliche Nachteil einer Verwendung von frisch hergestellten Komponenten oder Lösungen, d.h. die Tatsache, daß Komponentenspiegel von Patient zu Patient variieren können, wird in der vorliegenden Erfindung überwunden. Es kann nicht nur die Konzentration einer Komponentenlösung, z.B. einer Fibrinmonomer-Lösung, bestimmt werden, sondern es kann auch als Antwort auf diese Bestimmung die Menge eines zur Herstellung der Lösung verwendeten Lösungsmittels oder Puffers gesteuert werden, so daß eine beliebige gewünschte Konzentration hergestellt werden kann.
Im wesentlichen beinhalten das Verfahren und die Vorrichtung ein Einführen von Blut oder Plasma in einen Behälter, der eine lichtdurchlässige Wand hat, und eine Bereitstellung einer Reaktion, die eine polymerisierte Form der Komponente ergibt, die an der Wand abgelagert wird. Eine optische Messung der Differenz zwischen dem Lichtdurchlaß durch die Wand allein und dem Lichtdurchlaß durch die Wand mit dem Polymer daran kann mit der Gesamtmenge der Komponente aus der Blut- oder Plasmaprobe in Beziehung gebracht werden. Auf diese Weise verwendet, sind die vorliegenden Vorrichtungen und Verfahren nützlich, um die Konzentration der Komponente in dem Blut oder Plasma zu bestimmen. Ferner ist dadurch, daß man die Menge eines Lösungsmittels oder Puffers kennt, die zu verwenden ist, um die polymerisierte Komponente zu solubilisieren, um die gewünschte Komponentenlösung zu ergeben, die Konzentration der resultierenden Lösung sofort verfügbar. Wenn die optische Bestimmung der Konzentration der Komponente im Blut oder Plasma (oder die Bestimmung der Menge der polymerisierten Komponente) durchgeführt worden ist, können ferner diese Daten verwendet werden, um die zum Solubilisieren des Polymers zu verwendende Menge des Puffers oder Lösungsmittels zu steuern, um Lösungen in gewünschten Konzentrationen herzustellen. Wenn ferner der Puffer oder das Lösungsmittel außerdem so verwendet wird, daß die resultierenden Lösungen einen speziellen pH-Wert oder pH-Wert-Bereich haben, können Grenzen der minimalen und maximalen Menge des verwendeten Puffers oder Lösungsmittels angewendet werden. Wenn zum Beispiel eine Plasmafraktion reagiert, um ein Fibrinpolymer zu bilden, und ein pH-4-Acetatpuffer verwendet wird, um das Polymer zu solubilisieren, um eine gewünschte Fibrinmonomer-Lösung herzustellen, können minimale und maximale Puffermengen in den Prozeß und die Vorrichtung einprogrammiert werden, um den resultierenden pH innerhalb eines gewünschten Bereichs, z.B. 4,0–4,5, zu halten. Dies beschränkt natürlich etwas die Fähigkeit, aus Blutquellen, die um ±300% variierende Fibrinogenspiegel haben, wie beispielsweise in der menschlichen Population, Lösungen einer konstanten Konzentration herzustellen. Selbst wenn man diese Beschränkung berücksichtigt, können die vorliegenden Verfahren Fibrinmonomer-Lösungen von ungefähr 20 mg/ml ±25% unter Aufrechterhaltung des pH-Werts zwischen 4,0–4,5 bereitstellen. Dies bedeutet eine beachtliche 10fache Erhöhung der Reprodu zierbarkeit einer frisch hergestellten oder autologen Fibrinmonomer-Lösung. Es ist auch wichtig, zu erwähnen, daß die vorliegenden optischen Meßvorrichtungen und -verfahren eher verwendet werden, um Mengen/Konzentrationen von Komponenten in einem Behälter zu messen, der mit hohen Drehzahlen, z.B. bis zu 9000–1000 U/min, rotiert, als daß eine optische Messung in einer feststehenden Position vorgenommen wird. Es war unerwartet, daß sich solche genauen und reproduzierbaren Daten ergeben würden. In der Tat wird vermutlich deshalb eine genauere Messung erzielt, weil der sich schnell bewegende Behälter einen besseren Durchschnitt des vorhandenen Materials bereitstellt. In dieser Anmeldung ist die vorliegende Erfindung durchwegs mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, z.B. bevorzugte Vorrichtungen, Behälter und Methoden, die zur Herstellung von Fibrinmonomer-Lösungen aus Vollblut oder Plasma nützlich sind. Jedoch werden Fachleute ohne weiteres verstehen, daß unter Verwendung der hier beschriebenen allgemeinen Verfahren auch andere Blut- oder Plasmakomponenten hergestellt oder extrahiert werden können.
Der Behälter von 1 ist aus der obigen WO 96/16714 bekannt und ist aus im wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen aufgebaut, was bedeutet, daß der Behälter in eine in 2 gezeigte Zentrifugenvorrichtung gestellt werden kann, um so um eine zentrale Achse 1 zentrifugiert zu werden. Der Behälter ist vorzugsweise aus einem medizinisch verwendbaren Kunststoffmaterial hergestellt, und ein Polycarbonat-Material ist bevorzugt. Selbstverständlich sollte das Material in dem Wellenlängenbereich des verwendeten optischen Sensors lichtdurchlässig sein. Der Behälter weist einen äußeren Behälterteil 2 und einen inneren Behälterteil 3 auf, die ganz ineinander sitzen und überall eng aneinander liegen, mit der Ausnahme des Abschnitts, wo ein sich axial erstreckender zwischenliegender Kanal 4 bereitgestellt ist. Der Kanal 4 ist durch eine in dem inneren Behälterteil 3 geformte Rille bereitgestellt. Die zwei Behälterteile 2 und 3 weisen ihre jeweiligen Böden 5 und 6 auf, wobei diese Böden eine zentrale Öffnung 7 umgrenzen, die den Durchgang einer Kolbenstange 8 erlaubt. Um die Öffnung 7 herum weisen die zwei Behälterteile sich axial erstreckende Abschnitte 9 bzw. 10 auf, die sich eng an der hohlen Kolbenstange 8 in eine Richtung weg vom Inneren der Behälterteile erstrecken. Der äußere Behälterteil 2 liegt entlang eines kurzen, sich radial erstreckenden Flansches 11, der mit einer Aussparung 12 versehen ist, die einen Dichtungsring 13 aufnimmt, an der hohlen Kolbenstange 8 an.
Wie in 1 gezeigt, setzt der Kanal 4 zwischen dem inneren und dem äußeren Behälterteil seinen Weg weiter fort, nämlich von den zylindrischen äußeren Wänden des inneren und äußeren Behälterteils aus entlang der Böden 5, 6 und der axialen Abschnitte 9 und 10 bis zu der Öffnung unmittelbar unterhalb des Dichtungsrings 13 in der Öffnung 7. Der an der Öffnung 7 anliegende axiale Abschnitt 10 des inneren Behälterteils 3 ist so bemessen, daß um die hohle Kolbenstange 8 herum ein schmaler, aber freier Durchgang zum Innenraum der Behälterteile 2 und 3 besteht.
Der äußere Behälterteil 2 weist einen zylindrischen Abschnitt eines einheitlichen Durchmessers auf, siehe 1. Nach unten, gesehen in bezug auf die Zeichnung, setzt sich dieser Abschnitt über einen kurzen Übergangsabschnitt 15, der eine kegelstumpfförmige innere Oberfläche 16 bildet, in einen zylindrischen Abschnitt 14 eines etwas größeren Durchmessers fort. Der innere Behälterabschnitt 3 endet an dem Ort, wo sich der Übergangsabschnitt 15 des äußeren Behälterteils 2 in den zylindrischen Abschnitt 14 eines größeren Durchmessers fortsetzt. Das untere Ende des inneren Behälterteils 3 weist eine kegelstumpfförmige äußere Oberfläche 17 auf, deren Form der Form der kegelstumpfförmigen Oberfläche 16 an der inneren Seite des äußeren Behälterteils 2 entspricht. Eine äußere und eine innere ringförmige Scheibe 19 bzw. 20 sind unmittelbar unterhalb des unteren Endes des inneren Behälterteils 3 vorgesehen, der in einer radialen Oberfläche 18 endet. Diese Scheiben liegen eng aneinander, abgesehen von der Tatsache, daß sie zwischen sich einen Kanal 21 begrenzen, der sich in einer axialen Ebene von einer zentralen Öffnung 22 aus und weiter zur Innenseite des äußeren Behälters 2 erstreckt, wo der Kanal 21 über einen sich axial erstreckenden Abschnitt 23 mit dem zwischen dem äußeren Behälterteil 2 und dem inneren Behälterteil 3 angeordneten Kanal 4 in Verbindung steht. Der Kanal 21 und der sich axial erstreckende Abschnitt 23 sind durch eine Rille in derjenigen Seite der inneren Scheibe 20, die der äußeren Scheibe 19 zugewandt ist, auf eine geeignete Weise bereitgestellt. Die zwei Scheiben 19 und 20 sind mit einem solchen schrägen Verlauf geformt, daß sie im wesentlichen kegelstumpfförmige innere und äußere Oberflächen aufweisen und dadurch nach unten zur zentralen Öffnung 22 hin geneigt sind, in eine Richtung weg von der Öffnung 7 der hohlen Kolbenstange 8 im äußeren Behälterteil 2 und inneren Behälterteil 3. 1 zeigt auch, daß die innere Scheibe 20 eine radiale Oberfläche 24 aufweist, die an der angrenzenden radialen Oberfläche 18 des inneren Behälterteils 3 anliegt. Die radiale Oberfläche 24 der inneren Scheibe 20 ist mit einer Aussparung 25 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 26 versehen.
Die zwei Scheiben 19 und 20 werden mittels eines Deckels 17, der den äußeren Behälterteil 2 nach unten hin schließt, in einer Position gehalten, in welcher sie an der radialen Oberfläche 18 des inneren Behälterteils 3 anliegen. Dieser Deckel 17 weist einen manschettenförmigen Umfangsabschnitt 28 auf, der angepaßt ist, um eng an der inneren Seite des äußeren Behälterteils 2 anzuliegen, an welcher er auf eine geeignete Weise befestigt ist, wie beispielsweise mittels eines einrastenden Eingriffs zwischen einer Umfangsrippe 29 an der äußeren Seite der Manschette 28 und einer entsprechenden Umfangsrille 30 an der inneren Seite des äußeren Behälterteils 2. Eine dichte Verbindung ist mittels eines Dichtungsrings 31 in einer Umfangsaussparung 32 am äußeren Rand der äußeren Scheibe 19 sichergestellt. Der Deckel 27 weist außerdem eine relativ dünne Wand 32 auf, die angepaßt ist, um den unteren Boden des Behälters in der in 1 gezeigten Position zu bilden. Diese Wand 32 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur äußeren und inneren Scheibe 19 und 20, so daß sich die Wand 32 von der inneren Seite der Manschette 27 in einem an die Scheiben 19 und 20 angrenzenden Abschnitt aus und abwärts zu einem Abschnitt hin erstreckt, der im wesentlichen auf einer Höhe mit dem unteren Rand 33 des äußeren Behälterteils 2 ist. Um diese relativ dünne Wand 32 zu verstärken, ist in regelmäßigen Abständen eine radiale Verstärkungsrippe 34 vorgesehen, wobei nur eine dieser Rip pen in 1 zu sehen ist. Diese Rippe 34 ist teilweise mit einem außerhalb der Wand 32 angeordneten Abschnitt und teilweise mit einem innerhalb der Wand 32 angeordneten Abschnitt geformt, siehe 1. Der letztgenannte innere Abschnitt ist mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet und ist so geformt, daß er an der unteren Seite der äußeren Scheibe 19 anliegt, mit dem Ergebnis, daß er das Halten der Scheiben 19 und 20 in einer zuverlässigen Position unterstützt.
Eine Trenneinrichtung 36 ist zwischen der äußeren Scheibe 19 und dem Deckel 27 angeordnet. Diese Trenneinrichtung 36 weist ein zentrales Rohrstück 37 auf. Dieses Rohrstück ist an einem Stift 38 angebracht, der axial nach innen vorspringt und integral mit der Wand 32 des Deckels 27 geformt ist. Dieses Rohrstück 37 ist integral mit einer Umfangswandscheibe 39 geformt, die sich von dem Rohrstück 37 aus so nach außen erstreckt, daß sie anfänglich etwas nach unten zur Wand 32 des Deckels 27 hin geneigt ist, wonach sie sich entlang eines kurzen axialen Verlaufes erstreckt, um sich im weiteren Verlauf im wesentlichen parallel zur Wand 32 des Deckels zu erstrecken. Die Wandscheibe 39 endet in einem kurzen, sich radial erstreckenden Rand 40, der auf einer Schulter 41 an den Rippenabschnitten 35 des Deckels 27 ruht. Eine ringförmige Filtereinheit 42 ist zwischen dem äußeren Rand 40 der Wandscheibe 39 und der unteren Seite der äußeren Scheibe 19 angeordnet. Diese ringförmige Filtereinheit 42 liegt an einer im wesentlichen radial geformten Oberfläche 43 an der angrenzenden äußeren Seite der äußeren Scheibe 19 an.
Um eine Stabilität der Trenneinrichtung 36 sicherzustellen, sind außerdem radiale Verstärkungsrippen, mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet, zwischen dem Rohrstück 37 und der Wandscheibe 39 eingesetzt.
Eine Kapsel, allgemein mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnet, ist in dem zum Deckel 27 entgegengesetzten Ende des Rohrstücks 37 der Trenneinrichtung 36 eingesetzt. Die Kapsel weist ein längliches Rohrstück 46 auf, das integral mit einer radialen Scheibe 47 geformt ist und zwei zusätzliche radiale und ringförmige Scheiben 48 und 49 trägt. Diese radialen Scheiben 48 und 49 sind mittels Preßsitzes an ihrer jeweiligen Seite der festen Scheibe 47 angebracht. Mit Hilfe von Umfangsschultern 50 bzw. 51 an dem Rohrstück 46 sind die abnehmbaren Scheiben 48 und 49 in ihrem entsprechenden Abstand zum festen Ring 47 angepaßt. Die drei Scheiben 47, 48 und 49 haben alle den gleichen Außendurchmesser und tragen entlang ihrer jeweiligen Ränder eine verschiebbar angebrachte Umfangsmanschette 52.
Wie in der Zeichnung gezeigt, liegt die untere Scheibe 49 an dem oberen Ende des Rohrstücks 37 der Trenneinrichtung 36 an, wodurch die Position der Kapsel 45 in axialer Richtung festgelegt ist. Diese Position ist außerdem so festgelegt, daß, wenn die verschiebbare Manschette 52 der Kapsel 45 in axialer Richtung verschoben wird, sie über ihr unteres Ende in einen Dichtungseingriff mit der innersten Kante 53 der äußeren Scheibe 19 in der zentralen Öffnung 22 kommt, siehe Zeichnung. In dieser Position der Manschette 52 besteht immer noch eine Verbindung zwischen dem Raum innerhalb der inneren Scheibe 20, die die Manschette 52 umgibt, und der Einlaßöffnung in den Kanal 21 zwischen der äußeren Scheibe 19 und der inneren Scheibe 20. Die axiale Länge der verschiebbaren Manschette 52 ist so angepaßt, daß während der axialen Abwärtsverschiebung der Manschette 52 der Eingriff mit der äußeren Scheibe 20 erfolgt, bevor sich das obere Ende der Manschette 52 von dem festen Ring 47 löst, siehe Zeichnung. Außerdem ist der Innendurchmesser der Manschette 52 an den Außendurchmesser des sich axial erstreckenden Abschnitts der Wandscheibe 39 der Trenneinrichtung 36 angepaßt, so daß eine weitere Abwärtsverschiebung der Manschette 52 zum Deckel 27 hin bewirkt, daß die Manschette 52 fest mit der Trenneinrichtung 36 in Eingriff ist, sobald sie den Eingriff mit der äußeren Scheibe 19 gelöst hat. Außerdem entspricht die Länge des axialen Abschnitts der Trenneinrichtung 36 der axialen Länge der Manschette 52, so daß die Manschette 52 in der untersten Position im wesentlichen vollständig von der Trenneinrichtung 36 aufgenommen ist.
Wie in der Zeichnung gezeigt, weist die hohle Kolbenstange 8 einen Umfangskolben 55 innerhalb des äußeren Behälterteils 2 und des inneren Behälterteils 3 auf, wobei der Kolben 55 durch einen Dichtungsring 56 dicht mit der inneren Seite des inneren Behälterteils 3 im Eingriff ist.
Innerhalb der hohlen Kolbenstange ist eine Luer-Kupplung 57 geformt, um eine herkömmliche Spritze 58 mit einem als Kolben wirkenden Stopfen 59 aufzunehmen, der auf den Inhalt der Spritze 58 wirkt. Die Kupplung 57 ist im wesentlichen wie ein Rohrstück geformt, das über einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 60 mit einer zentralen Öffnung 61 in dem Kolben 55 in Verbindung steht. Das Rohrstück 57 ist mit einem radial nach innen vorspringenden Gewebe 62 versehen, um das Fluid, das die Spritze 58 verläßt, von einem axialen Pfad weg und dadurch um das darunter liegende längliche Rohrstück 46 im Innern der Kapsel 45 herum zu lenken. Das letztgenannte Rohrstück 46 hat eine solche Länge und solche Abmessungen, daß es mit dem Rohrstück 57 im Innern der hohlen Kolbenstange 8 in dichtem Eingriff sein kann, wenn der Kolben 55 in seiner tiefsten Position in der Nähe des Deckels 27 ist. Um die obige Dichtungsverbindung zu begünstigen, ist die innere Seite des Rohrstücks 57 an dem Ende, das an den Kolben 55 angrenzt, mit einem allmählich abnehmenden Durchmesser versehen.
Um die zentrale Öffnung 61 des Kolbens herum ist eine axial vorspringende Schürze 63 integral mit dem Kolben 55 geformt. Diese Schürze 63 ist mit einem solchen Durchmesser und einer solchen Länge gebildet, daß sie durch eine geeignete Verschiebung des Kolbens 55 die oben erwähnte Verschiebung der verschiebbaren Manschette 52 der Kapsel 45 in die erwähnten Positionen bewirken kann, in welchen sie mit dem inneren Rand 53 der durch die zwei Scheiben 19 und 20 hindurchgehenden zentralen Öffnung 22 in Eingriff ist, in Anschluß daran mit der Trenneinrichtung 36 in Eingriff ist.
Wie gezeigt, ist an der oberen Innenseite der Behälterteile 2 und 3 um den hohlen Kolben herum eine elastische ringförmige Lippendichtungseinrichtung 64 angebracht, siehe 1. Diese Lippendichtungseinrichtung 64 ist angepaßt, um einen unerwünschten Durchgang von Fluid aus dem Inneren der Behälterteile 2 und 3 zu dem Kanal 4 zu verhindern, sie erlaubt aber den Durchgang von Fluid, wenn von dem Kolben 55 eine Kraft ausgeübt wird.
Wie im oberen Teil von 1 gezeigt, ist durch eine Öffnung 66 in dem äußeren und dem inneren Behälterteil 2 bzw. 3 eine Verbindung zu einem Schlauch 65 bereitgestellt. Diese Verbindung ist bekannt und deshalb nicht detaillierter gezeigt, sie erlaubt aber eine Unterbrechung zum Schlauch, wenn erwünscht. Auf eine herkömmliche Weise ist zusätzlich eine Luftauslaßöffnung mit einem geeigneten Filter bereitgestellt und daher weder gezeigt noch detaillierter beschrieben.
Von dem Gebiet zwischen der Trenneinrichtung 36 und dem Deckel 27 aus und den gesamten Weg aufwärts durch das Innere des Rohrstücks 37 der Trenneinrichtung 36 und durch das Innere des Rohrstücks 46 der Kapsel 45 ist ein Durchgang 69 bereitgestellt. Dieser Durchgang 69 erlaubt eine Übertragung von Fluid von dem besagten Gebiet aus zu der Spritze 58, wenn das letztgenannte Rohrstück 46 mit dem Rohrstück 57 im Inneren der Kolbenstange 8 verbunden ist. In dem Deckel 27 ist der Durchgang 66 am tiefsten Abschnitt des Stifts 38 dadurch bereitgestellt, daß der Stift 38 mit einer ebenen axialen Oberfläche geformt ist, wobei der Stift einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat. Folglich ist ein Raum zwischen dem Stift und dem angrenzenden Abschnitt der inneren Seite des Rohrstücks 37 bereitgestellt. Ein Gebiet 67 ist unmittelbar oberhalb des Stifts 38 bereitgestellt, wo die Trenneinrichtung 36 einen etwas verringerten Innendurchmesser hat. Auf diese Weise ist es möglich, einen kleinen Filter 68 unmittelbar oberhalb dieses Gebiets anzuordnen, siehe 1, wodurch das Fluid durch den Filter hindurch gehen muß, bevor es in das Rohrstück 46 der Kapsel 45 eintritt.
Der beschriebene Behälter weist eine erste ringförmige Kammer 70 auf, die einwärts durch den hohlen Kolben 8 begrenzt ist, der eine zylindrische innere Wand 71 bildet, und auswärts durch eine zylindrische äußere Wand 27 begrenzt ist, die von dem äußeren Behälterteil 2 und dem inneren Behälterteil 3 gebildet wird. In der herkömmlichen Verwendungsposition, siehe 1, ist die ringförmige Kammer 70 nach oben hin durch eine obere Wand 73 begrenzt, die von dem Boden 5 und 6 des äußeren Behälterteils 2 bzw. des inneren Behälterteils 3 gebildet wird. Nach unten hin ist die ringförmige Kammer 70 durch eine untere Wand 74 begrenzt, die von dem Kolben 55 gebildet wird. Eine zweite Kammer 75 ist unterhalb des Kolbens 55 umgrenzt, wobei diese zweite Kammer nach außen hin durch die gleiche zylindrische Außenwand 72 wie die erste Kammer 70 begrenzt ist. Nach unten hin ist die zweite Kammer 75 durch eine zweite untere Wand 76 begrenzt, die von der äußeren Scheibe 19 und der inneren Scheibe 20 gebildet wird. Die Kapsel 45 ist zentral im Inneren der zweiten Kammer 75 untergebracht. Eine dritte Kammer 77 ist unterhalb der zweiten unteren Wand 76 bereitgestellt und diese dritte Kammer 77 ist durch die Trenneinrichtung 36 und die ringförmige Filtereinheit 42 begrenzt. Außerdem steht diese dritte Kammer 77 über den Durchgang, der von der zentralen Öffnung 22 in der äußeren Scheibe 19 und der inneren Scheibe 20 gebildet wird, mit der zweiten Kammer 75 in Verbindung. Schließlich ist eine vierte Kammer 78 unterhalb der Trenneinrichtung 36 bereitgestellt, wobei diese vierte Kammer 78 nach unten hin durch die Wand 32 des Deckels 27 und überdies durch einen Abschnitt der Manschette 28 des Deckels 27 und einen Abschnitt der unteren Seite der äußeren Scheibe 19 begrenzt ist.
Wie oben beschrieben, eignet sich der betreffende Behälter hauptsächlich zum Separieren einer Komponente, beispielsweise Fibrinmonomer, aus Blut, und zu diesem Zweck wird die zweite Kammer 75 und vorzugsweise die obere Kammer 80 der Kapsel 46 vorab mit einem geeigneten Enzym gefüllt, das die Abspaltung von Fibrinopeptiden A und/oder B aus Fibrinogen katalysieren kann, d.h. Fibrinogen in Fibrin umwandeln kann, wie beispielsweise Batroxobin. Wie aus der EP-PS Nr. 592242 zu verstehen ist, kann ein beliebiges thrombinähnliches Enzym verwendet werden. Zu diesen Enzymen zählen Thrombin selbst oder irgendein anderes Material mit ähnlicher Wirksamkeit, wie beispielsweise Ancrod, Acutin, Venyyme, Asperase, Botropase, Crotabase, Flavorxobin, Gabonase und das bevorzugte Batroxobin. Batroxobin kann chemisch an Biotin gebunden werden, das eine synthetische Substanz ist, die erlaubt, Batroxobin auf eine herkömmliche bekannte Weise mit Hilfe von Avidin in einer Avidin-Agarose-Zusammensetzung einzufangen. Dementsprechend befindet sich Avidin-Agarose in der untersten Kammer 81 der Kapsel. Sowohl die Biotin-Batroxobin-Zusammensetzung als auch die Avidin-Agarose-Zusammensetzung sind relativ einfach in die entsprechende Kam mer 80 und 81 innerhalb der Kapsel 45 zu füllen, bevor die Kapsel in der Vorrichtung angeordnet wird.
Schließlich ist noch eine Spritze 58 angeordnet, wobei die Spritze einen pH-4-Puffer enthält, der aus einem mit Essigsäure verdünnten Acetat hergestellt ist. Die Spritze 58 wird später zur Aufnahme der gewünschten Fibrinmonomer-Lösung verwendet.
Ein anderer im Stand der Technik bekannter Puffer kann auch verwendet werden. Das Wiederauflösungspuffermittel kann irgendeine saure Pufferlösung sein, vorzugsweise eine mit einem pH zwischen 1 und 5. Geeignete Beispiele dafür sind Essigsäure, Succinsäure, Glucuronsäure, Cysteinsäure, Crotonsäure, Itakonsäure, Glutonsäure, Ameisensäure, Asparginsäure, Adipinsäure und Salze davon. Succinsäure, Asparginsäure, Adipinsäure und Salze der Ameisensäure, z.B. Natriumacetat, sind bevorzugt. Außerdem kann mit Hilfe eines chaotropen Mittels die Solubilisierung bei einem neutralen pH durchgeführt werden. Geeignete Mittel sind Harnstoff, Natriumbromid, Guanidinhydrochlorid, KCNS, Kaliumjodid und Kaliumbromid. Konzentrationen und Volumina eines solchen sauren Puffers oder eines solchen chaotropen Mittels sind in der EP-PS Nr. 592242 beschrieben.
Während oder unmittelbar nach der Zugabe von Blut wird die Kolbenstange 8 so weit in das Innere des Behälters geschoben, daß die verschiebbare Manschette 52 der Kapsel 45 nach unten in einen Dichtungseingriff mit dem Durchgang durch die untere Wand 76 der zweiten Kammer 77 bewegt wird. Die Folge ist, daß gleichzeitig ein Zugang zu der Biotin-Batroxobin-Zusammensetzung innerhalb der obersten Kammer 80 der Kapsel geöffnet wird.
Wenn der Behälter für eine Verwendung bereit ist, wird auf herkömmliche Weise eine Blutprobe durch eine nicht gezeigte Nadel und den Schlauch 65 in die erste Kammer eingeführt, wobei dieser Blutprobe ebenfalls auf eine herkömmliche Weise vorzugsweise ein Antikoagulans beigemischt ist. Während der Zuführung des Bluts durch den Schlauch 65 und die Öffnung 66 in das Innere der ersten Kammer 70 wird auf eine herkömmliche Weise Luft aus der Kammer entfernt. Nach der Zuführung des Bluts wird der Schlauch 65 abgenommen und wird die Öffnung 66 dicht verschlossen. Anschließend wird der Behälter mit dem Blut in einer Zent rifugenvorrichtung angeordnet, die unter anderem dabei hilft, die verschiedenen Abschnitte dicht zusammenzupressen. Die Zentrifugenvorrichtung ist nachstehend beschrieben und bewirkt eine Drehung des Behälters um die Drehachse 1. Als Folge der Zentrifugation wird in der ersten Kammer 70 aus dem Blut eine Plasmafraktion separiert, die sich radial innerhalb des restlichen Teils des Bluts ablagert, wobei der restliche Teil die roten und die weißen Blutzellen enthält. Wie in der EP-PS Nr. 592242 beschrieben, können durch Variieren der Drehzahl und Zeitdauer der Zentrifugation die Plättchen je nach Wunsch in einer von beiden Fraktionen vorhanden sein.
Wenn sich die Grenzfläche zwischen dem Plasma und dem restlichen Teil des Bluts stabilisiert hat, d.h. wenn die Separation vollständig abgeschlossen ist, wird damit begonnen, durch Herausziehen der Kolbenstange 8 und folglich des Kolbens 55 das Volumen der ersten Kammer 70 zu verringern. Als Folge strömt zuerst eine mögliche innere Luftschicht durch die Kanäle 4 und 21 in die zweite Kammer 75 und eine Weiterbewegung des Kolbens 55 hat zur Folge, daß auch das Plasma zu der zweiten Kammer 75 fließt. Die Bewegung des Kolbens 55 wird gestoppt, wenn die gesamte Plasmaschicht in die zweite Kammer 75 gedrückt ist, d.h. wenn die Grenzfläche zwischen der Plasmafraktion und dem restlichen Teil des Bluts die innere Wand 71 der ersten Kammer 70 erreicht hat.
In der zweiten Kammer 75 kommt die Plasmafraktion in Kontakt mit dem Enzym Batroxobin, mit dem Ergebnis, daß aus der Plasmafraktion Fibrinmonomer freigesetzt wird, das sofort zu einem nichtvernetzten Fibrinpolymer polymerisiert. Dieser Prozeß läuft ab, während der Behälter weiter zentrifugiert wird, mit dem Ergebnis, daß Fibrinpolymer wirkungsvoll aus dem restlichen Teil der Plasmafraktion separiert wird, wobei das Fibrinpolymer durch eine Reaktion der Biotin-Batroxobin-Zusammensetzung gebildet wird und als eine viskose Schicht entlang der zylindrischen äußeren Wand 72 abgelagert wird. Wenn diese Separation abgeschlossen ist, wird die Zentrifugation gestoppt, wodurch der restliche relativ fluide Teil der Plasmafraktion leicht in die erste Kammer 70 zurück gedrückt werden kann, indem der Kolben 55 zuerst angehoben wird, um Luft aus der ersten Kammer 70 zur zweiten Kammer 75 zu übertragen, und anschließend der Kolben 55 nach unten gedrückt wird. Diese Übertragung kann relativ einfach und schnell durchgeführt werden, bevor die viskose Schicht mit dem Fibrinpolymer die Öffnung des Kanals 21 erreicht. Gegebenenfalls können weitere Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, daß die viskose Schicht den Einlaß des Kanals 21 zu schnell erreicht, wie beispielsweise Bereitstellen eines Rings mit nach oben vorspringenden Zähnen 82, mit punktierten Linien gezeigt, am Boden 76.
Nachdem der restliche Teil der Plasmafraktion aus der zwei ten Kammer 75 ausgestoßen worden ist, wird die verschiebbare Manschette 52 der Kapsel 45 weiter nach unten verschoben, so daß ein Zugang zur untersten Kammer 81 ermöglicht wird. Gleichzeitig oder in Verbindung mit letzterer Verschiebung der Manschette wird mit Hilfe einer von außerhalb einwirkenden Spindel der Stopfen oder Kolben 59 der Spritze 58 ganz nach unten gedrückt, so daß der pH-4-Puffer zur zweiten Kammer 75 übertragen wird, was durchgeführt werden kann, während ein zentrifugales Rühren gestartet wird. Die Zugabe des pH-4-Puffers sorgt dafür, daß sich Fibrinpolymer darin löst, und die Anwesenheit der Avidin-Agarose-Zusammensetzung in der unteren Kammer 81 in der Kapsel 45 hat zur Folge, daß die Biotin-Batroxobin-Zusammensetzung auf eine herkömmliche Weise durch das Avidin gebunden wird. Ein weiteres Verschieben des Kolbens 55 bewirkt, daß die verschiebbare Manschette 52 der Kapsel 45 mit der Trenneinrichtung 36 in Eingriff kommt und den Eingriff mit der unteren Wand 76 löst, mit dem Ergebnis, daß ein freier Zugang zur dritten Kammer 77 bereitgestellt wird. Demzufolge kann der Inhalt der zweiten Kammer 75 frei nach unten in die dritte Kammer 77 fließen. Vorzugsweise wird das Wiederauflösen während eines zentrifugalen Rührens durchgeführt, das eine Zentrifugation und eine Reihe von Stops/Starts von Vorwärts/Rückwärts-Rührbewegungen beinhaltet.
Ein fortgesetztes Zentrifugieren hat den Effekt, daß die Fibrinmonomer-Lösung in der dritten Kammer durch die ringförmige Filtereinheit 42, die die relativ großen Agarosepartikel und das daran gebundene Batroxobin zurückhalten kann, separiert werden kann. Wenn als Folge der oben genannten Zentrifugation die Fibrinmonomer-Lösung in die unterste vierte Kammer 78 gebracht worden ist, wird die Zentrifugation gestoppt und wird die Fibrin-I-Lösung durch ein erneutes Zurückziehen des Kolbens 59 auf eine einfache Weise in die Spritze 58 übertragen, wobei das oberste Ende des Rohrstücks 46 der Kapsel 45 mit dem Rohrstück 57 im Eingriff ist, wodurch die Verbindung mit der Spritze 58 hergestellt ist.
Die beschriebene Handhabung des in 1 gezeigten Behälters wird in einer Zentrifugenvorrichtung des Typs durchgeführt, der schematisch in 2 gezeigt ist.
Die in 2 gezeigte Vorrichtung weist einen tragenden Drehtisch 101 auf, der mittels eines Kugellagers 102 drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, das nicht detaillierter gezeigt ist. Der tragende Drehtisch 101 ist integral mit einer vertikalen Antriebswelle 103 gebildet. Die Antriebswelle ist über eine Kupplung 104 mit einem Motor 105 verbunden, wodurch sich der tragende Drehtisch um eine vertikale Drehachse drehen läßt. Koaxial mit der Drehachse ist eine Betätigungsstange 106 drehbar innerhalb der Drehwelle 103 des tragenden Drehtisches 101 gelagert, wobei die Betätigungsstange 106 über eine Kupplung 107 auf solche Weise an einen Spindelmotor 108 mit einer Spindel 109 angeschlossen ist, daß, wenn der Spindelmotor 106 eingeschaltet ist, die Betätigungsstange 106 vertikal nach oben oder nach unten verschoben werden kann, um einen an dem tragenden Drehtisch 101 angeordneten Behälter 110 zu greifen oder freizugeben.
Der Behälter 110 wird an der Oberseite des tragenden Drehtisches angeordnet, wobei der Behälter des in 1 gezeigten Typs ist. Der Kolben 55 des Behälters 110 wird mit Hilfe der rohrförmigen Kolbenstange 8 angetrieben, die vom oberen Ende des Behälters 110 aus nach oben vorspringt, siehe 1. Die Kolbenstange 8 wird mit Hilfe einer Greifeinrichtung 113 betätigt, die wiederum durch einen Spindelmotor 115 über eine Spindel 116 und eine integral damit verbundene Betätigungsstange (nicht gezeigt) betätigt wird. Die von dem Motor 115 angetriebene Spindel 116 betätigt über diese Betätigungsstange auch den Kolben 59 der Spritze 58, siehe 1.
Die Greifeinrichtung 113 ist ferner über ein Kugellager drehbar in einem Gehäuse 118 gelagert. Das Gehäuse 118 und der Spindelmotor 115 sind an einem gemeinsamen Träger angebracht, der mit punktierten Linien beim Bezugszeichen 119 angedeutet ist. Dieser Träger 119 ist verschiebbar an einer Schiene 120 angebracht und wird von einem Motor 121 daran vertikal verschoben. Der Motor 121 wirkt über eine Kugelspindel mit einer stationär in der Vorrichtung angebrachten Kugelmutter 123 auf eine solche Weise zusammen, daß eine Drehung der Kugelspindel 122 durch den Motor 121 eine Bewegung des Trägers 119 und folglich der Greifeinrichtung 113 entlang der Schiene 20 bewirkt.
Gemäß den vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren kann die Zugabe der Menge von pH-4-Puffer und folglich die Betätigung der Spritze 58, siehe 1, gemäß einer vorab festgelegten hinzuzufügenden Puffermenge erfolgen oder kann als Antwort auf die in der zweiten Kammer 75 des Behälters 110 vorhandene Menge von nichtvernetztem Fibrinpolymer erfolgen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die in der zweiten Kammer 75 vorhandene Menge an Fibrinpolymer mit Hilfe eines Photometers 130 gemessen, das stationär in der Vorrichtung vor der Position der zweiten Kammer 75 angeordnet ist. Das Photometer weist eine lichtemittierende Vorrichtung und einen Lichtsensor (nicht gezeigt) auf, der so angeordnet ist, daß die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand des Behälters 110 gemessen werden kann. Irgendein Lichtemitter kann verwendet werden, abhängig vom Material der Wand. Bevorzugte Lichtemitter haben einen Wellenlängenbereich von 400 bis 1100 Nanometer. Bevorzugt sind LEDs mit einer Wellenlänge von 920 oder 654 mm. Das Modell SFH460 von Siemens ist für diesen Zweck geeignet. Dieses Photometer 130 mißt die Menge an Fibrinpolymer an der äußeren Wand der zweiten Kammer 75, indem die Abnahme der Lichtintensität, die durch die Kammerwand mit dem Polymer daran hindurch gelassen wird, im Vergleich zu einer Referenzmessung des Lichtdurchlasses durch die Wand allein beobachtet wird. Die Transmissionsmessungen können kontinuierlich durchgeführt werden, zumindest während des Zeitraums, der unmittelbar vor Zugabe des pH-Puffers beginnt und der endet, nachdem diese Zugabe beendet ist. Zu Beginn dieses Zeitraums wird die Dicke und folglich die Menge des Fibrinpolymers erfaßt und darauf basierend wird die hinzuzufügende Menge pH-4-Puffer bestimmt. Letztere Bestimmung der Menge des pH-4-Puffers wird in einer Steuereinheit 131 durchgeführt, die über eine Leitung 132 Information über die gemessenen Werte des Photometers empfängt. In Anschluß daran aktiviert die Steuereinheit 131 über eine Leitung 133 den Motor 115, um die Spindel 116 und folglich die Betätigungsstange anzutreiben, die wiederum den Kolben 59 der Spritze 58 betätigt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, ist ein zweites Photometer 130' zu sehen. Wie oben beschrieben, ist während der Ablagerung der polymerisierten Komponente aus dem flüssigen Plasma/Serum an die lichtdurchlässige Kammerwand die Lichtausstrahlung des Lichtemitters vorzugsweise kontinuierlich. 2a zeigt, teilweise im Querschnitt, die Beziehung zwischen der polymerisierten Komponente, der Flüssigkeit (Plasma oder Serum) und dem Kolben 55 während der zentrifugalen Ablagerung der polymerisierten Komponente an der Wand. Da die Flüssigkeit einen Einfluß auf die Genauigkeit der mit dem ersten Photometer 130 beobachteten Daten haben kann, ist das zweite Photometer 130' in einer Position angeordnet, wo zu erwarten ist, daß es Licht durch die Wand und die Flüssigkeit ausstrahlt, aber nicht durch die polymerisierte Komponente. Ein Vergleich dieser Meßdaten kann den möglichen Einfluß der Flüssigkeit auf die Genauigkeit der Meßdaten ausschließen.
Es ist auch nützlich, zu erwähnen, daß in einer anderen bevorzugten Ausführungsform das oder die mehreren Photometer 130 und 130' moduliert sein sollten, so daß der Detektorabschnitt "eingeschaltet" bleibt, aber der LED-Puls "ein- und ausgeschaltet" ist. Auf diese Weise kann der Detektorabschnitt der Photometer Hintergrundlicht berücksichtigen (und programmiert sein, dieses zu ignorieren), das in der Nähe der vorliegenden Vorrichtung sein kann. Die Modulation der LEDs ist vorzugsweise bei einer Frequenz, die nicht gleich oder nicht ein Vielfaches der Drehzahl der Zentrifuge ist.
3 zeigt einen Graph der Messungen des Photometers, aufgetragen gegen die Zeit. Der Graph zeigt die Messungen des Photometers vom Start der Zentrifugenvorrichtung an bis zum Ende der Zugabe des pH-4-Puffers in die zweite Kammer 75. Der Ab schnitt des Graphen zwischen A und B zeigt die Meßdaten, die gewonnen werden, wenn der Kolben 55 in einer unteren Position ist und den Durchgang für das Signal des Photometers blockiert. Bei C ist der Kolben angehoben und das Photometer mißt den Lichtdurchlaß durch das Kunststoffmaterial allein, aus welchem der Behälter besteht, während die zweite Kammer 75 immer noch leer ist. Die Messung bei C wird zum Kalibrieren des Photometers verwendet, so daß die nachfolgenden Messungen die Transparenz des Behälters 110 berücksichtigen, die von Behälter zu Behälter unterschiedlich ist. Von C bis D wird das Plasma zusammen mit etwas Luft zur zweiten Kammer 75 übertragen. Von D bis E wird die Luft in dem Plasma entfernt und das Enzym, beispielsweise Batroxobin, wird in der zweiten Kammer 75 freigesetzt. Um den Punkt E herum liefern die Messungen auch Information über Merkmale, wie beispielsweise Konzentration und Klarheit des Bluts, die von Blut zu Blut variieren können. Von E bis D wird das nichtvernetzte Fibrinpolymer aus der Plasmafraktion freigesetzt. Von F bis G wird der restliche, relativ fluide Anteil der Plasmafraktion zur ersten Kammer 70 übertragen, indem durch Anheben des Kolbens 55 zuerst Luft aus der ersten Kammer 70 zur zweiten Kammer 75 gezogen wird. Dann wird durch Senken des Kolbens 55 die restliche fluide Plasmafraktion zur ersten Kammer 70 übertragen. Während dieser Zeit wird mehrmals zentrifugiert und mehrmals der Kolben betätigt, mit dem Ergebnis, daß die gesamte fluide Plasmafraktion aus dem Fibrinpolymer entfernt ist. Bei G zeigt die Messung die Dicke des reinen Fibrinpolymers und somit die in der zweiten Kammer 75 vorhandene Menge Fibrinpolymer. Auf der Basis dieser Messung wird die hinzuzufügende Menge pH-4-Puffer bestimmt. Zwischen G und H erfolgt das Auflösen des Fibrinpolymers mit Hilfe des zugeführten pH-4-Puffers.
Wenn die gewünschte Menge pH-4-Puffer hinzugefügt worden ist, wird die Betätigung des Kolbens 59 der Spritze 58 gestoppt. Die in der Spritze 58 gegebenenfalls verbleibende Menge pH-4-Puffer wird erst später in die zweiten Kammer ausgestoßen und zwar unmittelbar bevor das Rohrstück 46 mit der Spritze 58 verbunden wird, um die Fibrinmonomer-Lösung aus der vierten Kammer 78 zu saugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie oben diskutiert, kann die an der Wand abgelagerte Menge Fibrinpolymer unter Verwendung eines Photometers bestimmt werden, das eine Lichtquelle, z.B. LED, Laser oder einen anderen Lichtemitter, und einen Sensor aufweist, der angeordnet ist, um die Abnahme des Lichtdurchlasses durch die Kammerwand zu messen, während das Fibrin daran abgelagert wird. Irgendein geeignetes Photometer kann verwendet werden und der Wellenlängenbereich der Lichtquelle wird in Hinblick auf den Empfindlichkeitsbereich des abgelagerten Materials und unter Berücksichtigung des Wandmaterials gewählt. Im Falle der Ablagerung von Fibrinpolymer an der Kammerwand hat sich eine lichtemittierende Diode (LED), die Licht einer Wellenlänge von 654 Nanometer emittiert, als nützlich erwiesen. Die Abnahme des Lichtdurchlasses wird dadurch erreicht, daß vor einer Ablagerung von Fibrinpolymer eine Referenzmessung (R) des Lichtdurchlasses durch die Kammer durchgeführt wird und dann der endgültige Lichtdurchlaß (F) gemessen wird, nachdem die Fibrinpolymerablagerung abgeschlossen ist. Eine Korrelation zwischen dem natürlichen Logarithmus eines Vergleichs dieser Lichtdurchlaßintensitäten und der Fibrinmasse kann wie folgt ausgedrückt werden: Fibrinmasse = C·ln((R/F) (1)wobei C ein Komponentenkoeffizient, z.B. ein Fibrinkoeffizient, ist.
Der Fibrinkoeffizient (C) kann experimentell ermittelt werden, indem der Prozeß gestoppt wird und in einer Reihe von Durchgängen die Fibrinmasse für beobachtete Werte von ln(R/F) gemessen wird. Durch eine graphische Darstellung der experimentell gemessenen Fibrinmasse in Abhängigkeit von der beobachteten Abnahme des Lichtdurchlasses, ist es möglich, einen Fibrinkoeffizienten zu bestimmen (die Steigung der dargestellten Linie).
Danach geben die gemessenen Abnahmen des Lichtdurchlasses, ausgedrückt als ln(R/F), multipliziert mit dem Fibrinkoeffizienten die gebildete Menge Fibrinpolymer an und die Kenntnis einer vorgegebenen Menge Lösungsmittel oder Puffer, die zu verwenden ist, um das Fibrinpolymer zu solubilisieren, liefert die Konzentration der resultierenden Fibrinmonomer-Lösung. Es ist offensichtlich, daß der Komponentenkoeffizient für verschiedene Prozesse und verschiedene Blut- oder Plasmakomponenten neu ermittelt werden müßte. Diese Konzentration kann wie folgt ausgedrückt werden:
wobei Conc die Konzentration,
V_T das Gesamtvolumen und V_T = Fmass + V_B ist, wobei V_B der Wert des Puffers oder der Lösung ist, der/die hinzugefügt wird, um das Fibrin zu solubilisieren.
Gemäß dem oben beschriebenen Prozeß hat es sich auch herausgestellt, daß etwas Serum oder andere Proteine aus der Blut- oder der Plasmaquelle in und nahe dem an der Wand abgelagerten Fibrinpolymer eingefangen werden. Tatsächlich kann die wirkliche Fibrinmasse nur ein kleiner Teil der abgelagerten Fibrin/Serum-Masse sein. Dies hängt von dem verwendeten Prozeß ab, d.h. dies kann entsprechend der Drehzahl (U/min) und Dauer der Zentrifugation während der Ablagerung des Fibrinpolymers an der Wand variieren. Beispielsweise hat es sich herausgestellt, daß beim Zentrifugieren von Plasma (gewonnen aus 120 ml Blut) mit ungefähr 9000 U/min für ungefähr 5 bis 10 Minuten in Anwesenheit von ausreichenden Mengen Enzym, das Fibrinogen in Fibrin umwandelt, die wirkliche Fibrinmasse nur ungefähr 5 bis 10% der Fibrin/Serum-Masse ist, die an der Wand abgelagert wird. In dem Fall, daß Serum vorhanden ist, kann die Konzentration wie folgt ausgedrückt werden:
wobei V_S das Volumen von Fibrin und von im Fibrin zurückgehaltenem Serum ist.
Es ist experimentell ermittelt worden, daß das Volumen (VS) aus Fibrin + Serum eine lineare Beziehung mit der Fibrinmasse hat, was wie folgt ausgedrückt werden kann: VS = a + b·Fibrinmasse (4) wobei a das Volumen des Serums allein und
b das Volumen von Fibrin pro mg Fibrin + Serum ist.
Sowohl (a) als auch (b) können durch graphische Darstellung der gemessenen (Fibrin + Serum)-Masse in Abhängigkeit von der Fibrinmasse experimentell bestimmt werden, wobei (a) der y-Abschnitt und (b) die Steigung der dargestellten Linie ist.
Ersetzen von "Fibrinmasse" in Formel (5) in beiden Fällen durch Formel (1) liefert den folgenden Ausdruck:
Somit kann für einen gegebenen Prozeß, in welchem C, a und b wie oben beschrieben experimentell bestimmt worden sind und in welchem das Volumen (V_B) des Solubilisierungspuffers bekannt ist, die Konzentration einer Blutkomponentenlösung, z.B. einer Fibrinmonomer-Lösung, bestimmt werden, indem die Abnahme des Lichtdurchlasses durch ein abgelagertes Polymer, aus welchem die Lösung hergestellt wird, beobachtet wird und obige Formel (6) verwendet wird.
Mit anderen Worten, eine mikroprozessorgesteuerte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit der Formel und mit den experimentell bestimmten obigen Koeffizienten für einen gegebenen Prozeß programmiert werden, so daß Signale aus den Photometermessungen durch die Kammerwand vor und nach Ablagerung der polymerisierten Komponente den Mikroprozessor ermöglichen, die Konzentration der Blutkomponentenlösung zu bestimmen, die sich aus der Solubilisierung der polymerisierten Komponente mit einer bekannten Menge Puffer oder Lösungsmittel ergeben wird. Ferner können gemäß der vorliegenden Erfindung Dosierabgabeeinrichtungen für den Puffer oder das Lösungsmittel bereitgestellt sein, so daß variierende Mengen Puffer oder Lösungs mittel verwendet werden können, um die polymerisierte Blutkomponente in die gewünschte Lösung zu solubilisieren.
Auf diese Weise kann unabhängig von der Anfangskonzentration der Komponente im Blut eine Lösung einer gewünschten Konzentration der Blutkomponente hergestellt werden, indem die abgelagerte Menge von Fibrinpolymer (und Serum) bestimmt wird und als Antwort auf diese Information eine Menge Puffer zugeführt wird, wodurch sich von Arbeitsgang zu Arbeitsgang die gleiche Konzentration ergibt. Dies wird erreicht, indem die Gleichung (6) wie nachstehend umgeschrieben wird, um sie nach der Menge Puffer (V_B) aufzulösen, die benötigt wird, um eine Lösung der gewünschten Konzentration (Conc) herzustellen. VB = C·ln(R/F)·((1/Conc) – b) – a
Somit liefert die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Lösungen von Blutkomponenten, z.B. Fibrinmonomer-Lösungen, in gewünschten konstanten Konzentrationen, selbst wenn mit Blut oder Plasma gestartet wird, das variable Anfangskonzentrationen von Fibrinogen, z.B. 1 bis 10 mg/ml, hat, wie sie in der menschlichen Bevölkerung anzutreffen sind.
Die Erfindung ist mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Viele Modifikationen in bezug auf Photometer, Vorrichtung, Behältermaterialien, Prozeß und gewünschte Komponenten können vorgenommen werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Lösung einer Blut- oder Plasmakomponente und Bestimmen der Konzentration dieser Komponente in der Lösung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Unterwerfen von Blut oder Plasma in einer Kammer (75) einer Vorrichtung, die eine lichtdurchlässige Wand (72) aufweist, Bedingungen, welche die Bildung einer polymerisierten Form der Komponente aus dem Blut oder Plasma katalysieren; b) Ablagern der polymerisierten Form der Komponente auf der lichtdurchlässigen Wand (72); c) Verwenden eines Vergleichs von Intensitäten einer konstanten Lichtdurchstrahlung durch die lichtdurchlässige Wand (72) mit und ohne die polymerisierte Komponente darauf, um die Menge der polymerisierten Komponente zu bestimmen; und d) Kombinieren der in Schritt c) gewonnenen Information mit der Menge Puffer oder Lösungsmittel, die zum Solubilisieren der polymerisierten Komponente in die Lösung der Blut- oder Plasmakomponente verwendet wird, um die Konzentration der Komponente in der Lösung zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blut- oder Plasmakomponente Fibrinmonomer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierte Form der Polymermasse der Komponente aus dem Vergleich von Lichtdurchlaßintensitäten unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt wird: Polymermasse = C·ln(R/F)wobei C ein Komponentenkoeffizient ist; R die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand allein ist; und F die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand plus Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen konstanten Prozeß der Herstellung einer gegebenen Komponentenlösung der Komponentenkoeffizient C die Steigung einer Kurve in einer graphischen Darstellung der gemessenen Polymermasse in Abhängigkeit von ln(R/F) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich die Konzentration Conc aus der folgenden Formel bestimmen läßt:
wobei V_B das hinzuzugebende Volumen Puffer oder Lösungsmittel ist; C ein Komponentenkoeffizient ist; R die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand allein ist; und F die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand plus Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwas Plasmaserum in und in der Nähe der polymerisierten Komponente zurückgehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Konzentration Conc aus der folgenden Formel bestimmen läßt:
wobei V_B das Volumen von Puffer oder Lösungsmittel ist; a das Volumen von Serum allein ist; b das Volumen des Polymers pro mg Polymer/Serum-Masse ist; C ein Komponentenkoeffizient ist; R die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand allein ist; und F die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand plus Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antwort auf die Bestimmung der Menge der polymerisierten Komponente in Schritt (c) die Menge Puffer oder Lösungsmittel gesteuert wird, um eine gewünschte Konzentration der Komponentenlösung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Menge V_B Puffer oder Lösung durch Einsetzen der gewünschten Konzentration Conc in die folgende Gleichung bestimmen läßt: VB = C·ln(R/F)((1/Conc) – b) – awobei: a das Volumen von Serum allein ist; b das Volumen des Polymers pro mg Polymer/Serum-Masse ist; C ein Komponentenkoeffizient ist; R die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand allein ist; und F die Lichtdurchlaßintensität durch die Wand plus Polymer ist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Lösung einer Blut- oder Plasmakomponente, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Konzentration der Komponente aufweist, mit: a) einer Einrichtung zur Ablagerung einer polymerisierten Form der Komponente aus dem Blut oder Plasma auf einer lichtdurchlässigen Wand (72) einer Reaktionskammer (75) der Vorrichtung; b) eine optische Einrichtung (130) zum Bestimmen der auf der Außenwand (72) abgelagerten Menge der polymerisierten Komponente; c) eine Einrichtung zum Solubilisieren des Polymers mit einem Lösungsmittel, um die Lösung der Komponente bereitzustellen; und d) eine Einrichtung zum Berechnen der Konzentration der Lösung aus der Menge der abgelagerten polymerisierten Komponente und der verwendeten Menge Lösungsmittel.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente ein Fibrinmonomer ist, ausgewählt aus Fibrin I, Fibrin II oder des-BB-Fibrin.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagerungseinrichtung aufweist: i) eine Reaktionskammer (75) mit einer Außenwand (72), wobei die Reaktionskammer (75) das Blut oder Plasma empfängt und außerdem ein Reagens enthält, um die Polymerisation der Komponente aus dem Blut oder Plasma zu katalysieren, oder außerdem ein Einrichtung zum Einführen des Reagens in die Kammer aufweist; und ii) eine Einrichtung zum Drehen der Kammer (75) um eine Längsachse, so daß, wenn das Blut oder Plasma in der Kammer (75) zentrifugiert wird und dem Reagens ausgesetzt wird, die Komponente als ein Polymer an der Außenwand (72) abgelagert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (130) ein Photometer aufweist, das wiederum eine oder mehrere Lichtquellen einer konstanten Wellenlänge und dazugehörige Sensoren aufweist, wobei die Lichtquellen so in der Vorrichtung angeordnet sind, daß die Intensitätsdifferenz zwischen dem Lichtdurchlaß durch die Reaktionskammerwand allein und dem Lichtdurchlaß durch diese Wand mit daran angeordneter polymerisierter Komponente gemessen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Photometer (130) in einer Signalverbindung mit einer Steuereinrichtung (131) ist, die die zum Solubilisieren der Komponente zu verwendende Menge des Lösungsmittels so dosiert, daß eine Lösung einer gewünschten Konzentration hergestellt wird.