ES2670934T3

ES2670934T3 - Filtración de sangre

Info

Publication number: ES2670934T3
Application number: ES13741946.1T
Authority: ES
Inventors: Jean I. Montagu; William Bell; Sasha MONTAGU
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2018-06-04
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: WO2014025490A1; US20220330859A1; US9427707B2; US20170065217A1; US11766202B2; CA2881634C; AU2013300110A1; US20200375518A1; EP2882340B1; EP2882340A1; US10531822B2; CA2881634A1; JP6359536B2; AU2013300110B2; JP2015528328A; US20140042094A1

Abstract

Un dispositivo de filtración para filtración de sangre y obtener suero o plasma en un recipiente que comprende: un recipiente preevacuado que incluye extremos de entrada y de salida con acceso en ambos extremos, un filtro localizado dentro del recipiente, y un elemento o dispositivo de control limitador del caudal localizado corriente arriba del filtro y diseñado para limitar el diferencial de presión a través del filtro, el elemento o dispositivo de control del caudal incluyendo restricción capilar para limitar el flujo de sangre mientras que sigue permitiendo el flujo de sangre continuo dentro de dicho recipiente preevacuado y después de esta restricción capilar la sangre fluye sin impedimentos dentro del recipiente hacia el filtro eliminando sustancialmente la hemólisis asociada con el filtro.

Description

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DESCRIPCION

Filtración de sangre Campo técnico

La presente invención se refiere a la extracción de fluido de características deseadas a partir de una muestra de fluido pequeña, al aislamiento de partículas relativamente grandes a partir de una muestra pequeña y a la realización de ensayos y actividades similares con las sustancias separadas.

La presente invención se refiere específicamente a la extracción rápida, conveniente, económica y estéril del plasma sanguíneo, suero sanguíneo y otro fluido a partir de una muestra pequeña de sangre completa. Se refiere también al aislamiento de glóbulos rojos y otros componentes a partir de una muestra pequeña y usando pequeñas cantidades de un fluido filtrado, derivado de la sangre, en concentraciones naturales o diluidas para realizar ensayos de bioarray y otras actividades tales como procedimientos de diagnóstico y analíticos. Con respecto a la fuente de sangre que se debe utilizar, la invención es muy útil para extraer sangre directamente, y también es muy útil con la sangre fresca extraída previamente dentro de un tubo de recogida habitual o de otra manera, y con sangre almacenada que se ha tratado en fresco para evitar la aglutinación.

Como se usa en la presente invención, "Plasma Sanguíneo" se refiere al componente líquido de la sangre completa que constituye aproximadamente la mitad del volumen de la sangre, constituyendo los glóbulos rojos el resto del volumen. "Suero Sanguíneo" se refiere al componente líquido de la sangre completa del cual se han eliminado los glóbulos rojos y las plaquetas sanguíneas.

Antecedentes

Como se ha realizado tradicionalmente, un conjunto de análisis de sangre en adultos necesita extraer sangre completa con 3 a 6 de los tubos de recogida de sangre evacuados previamente bien conocidos (por ejemplo, Vacutainer™, Becton Dickinson and Company, East Rutherford, N.J.), cada uno con normalmente una capacidad de 2 a 10 mililitros. El plasma o suero se obtiene normalmente cuando la sangre completa recogida de esta manera se procesa por centrifugación o filtración, realizada en algunos minutos a partir del momento de la extracción de la muestra a menos que se haya añadido una sustancia estabilizadora para permitir la separación retardada.

La disponibilidad de ensayos biológicos sensibles ha permitido también realizar análisis precisos empleando volúmenes de muestras mucho más pequeños que los empleados con anterioridad. Por ejemplo, están disponibles análisis múltiples que se pueden realizar empleando menos de 0,1 mililitros del fluido, usando técnicas de bioarray. Un dispositivo no muy simple, económico y fácilmente utilizable ha estado disponible comercialmente para proporcionar extracción de suero o plasma para este volumen de tamaño.

Los plazos típicos para obtener plasma o suero pueden variar desde 10 minutos cuando hay una centrífuga en el sitio hasta más de una hora cuando está dentro de las instalaciones. El plazo puede ser días si las muestras deben ser transportadas hasta ubicaciones remotas. Estos plazos frustran el valor de los diagnósticos in situ permitidos por las nuevas tecnologías de bioarray (biochip). El mayor beneficio de la tecnología de biochip es ofrecer un diagnóstico dentro de 15 a 60 minutos, ahorrando un tiempo fundamental para la intervención así como ahorrando costes.

La recogida de sangre completa en pequeño volumen, per se, sin embargo, ha estado disponible durante mucho tiempo. Se desarrolló originalmente para los análisis de sangre para lactantes y animales pequeños. Para este fin, los tubos de recogida evacuados han estado disponibles para extraer una fracción de un mililitro o algunos mililitros de sangre. (También se han obtenido tradicionalmente volúmenes de sangre extremadamente pequeños mediante el uso de una herida por punción. Por ejemplo, el dedo se pincha con una lanceta y después se aprieta hasta que se obtiene una gota de fluido, por ejemplo, 10-20 microlitros).

En general, los procedimientos actuales para conseguir volúmenes pequeños de suero a partir de sangre completa implican normalmente numerosas etapas y emplean múltiples piezas de equipamiento y artículos desechables. Para estos fines están disponibles kits de muchas fuentes, siendo ejemplos: Unopette® (Becton Dickinson and Company); tubos para microhematocritos y capilares Fisherbrand® (Fisher Scientific Company, Hampton N.H.); y kit de extracción de sangre capilar StatSampler® (StatSpin, Norwood, Mass.). Cada uno de ellos cuenta con múltiples componentes separados para realizar funciones de recogida, procesamiento y recuperación de muestras.

Se han realizado muchos intentos de desarrollar dispositivos más convenientes, pero ningún dispositivo de filtración portátil seguro, simple y de fácil uso está disponible que pueda producir suero o plasma sin hemólisis.

El estado de la técnica en el campo general incluye las patentes de

4.477.575

5.413.246

6.045.699

6.506.167

7.767.466

4.540.492

5.471.994

6.170.671

6.516.953

4.828.716

5.555.920

6.261.721

6.537.503

4.883.068

5.681.529

6.225.130

6.659.288

7.744.820; 7.927.810; y 7.993.847

4.906.375

5.683.355

6.406.671

6.659.975

4.960.130

5.759.866

6.410.334

6.755.802

y US 2010/0093551.

los EE. UU 5.030.341; 5.876.605; 6.465.256; 6.803.022;

. 2.460.641 5.181.940 5.919.356 6.471.069 6.821.789

; 3.814.258 5.308.508 5.979.669 6.479.298 7.070.721

.; 4.343.705; 5.364.533; 5.996.811; 6.497.325; 7.153.477;

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Se reconoce que es deseable trabajar rápida y eficazmente con muestras de sangre del orden de un volumen de 1 miNilitro. La mayoría de analizadores de proteínas, por ejemplo, requieren 10 a 100 microlitros por análisis y es común emplear más o menos 10 análisis. Los estuches de biomarcadores multiplexados, por ejemplo, aquellos que emplean micromatrices, normalmente se realizan de 8 a 12 ensayos simultáneamente, y exigen menos de 100 microlitros de suero o plasma para el conjunto de ensayos.

Los dispositivos y técnicas permitidas por la presente divulgación, satisfacen de forma económica y rápida la necesidad para obtener suero sanguíneo adecuado y otros fluidos derivados de la sangre a partir de muestras de sangre completa de volumen pequeño. No se emplean ni la separación centrífuga ni otras técnicas inconvenientes, mientras que se puede lograr la separación estéril en el punto de recogida o punto de tratamiento del paciente.

El nivel de hemólisis, la presencia de hemoglobina dentro del plasma o suero como resultado del daño celular, puede no interferir en la mayoría de pruebas diagnósticas y específicamente en la mayoría de pruebas ELISA o de proteínas, pero una hemólisis en exceso podría ser indicativa de afecciones de salud del paciente que necesitarían ser consideradas y, en consecuencia, llevar a un diagnóstico erróneo. De manera más específica, la presencia de hemoglobina en el suero puede producir una lectura errónea de la concentración de potasio en la sangre. Por estas razones se han establecido cuantificaciones deseables de hemólisis de valor bajo.

En consecuencia, para ser práctico, un dispositivo procesador de la extracción de plasma o suero necesita mantener al mínimo el daño a los glóbulos rojos.

Es importante considerar además que la punción venosa provoca habitualmente la rotura de algunos glóbulos rojos de manera que las normas que se han establecido para definir los niveles de hemólisis aceptable dejan poco espacio para una hemólisis adicional mediante las características de separación del suero. Esto ocurre allí donde los dispositivos anteriores no han logrado satisfacer normas estrictas.

La patente de EE. UU. 4.477.575 enseña el uso de fibras de vidrio con un diámetro de 1 a 4 micrómetros puede usarse eficazmente para separar células del plasma o suero en un dispositivo tipo jeringa de despresurización. El uso de este tipo de fibra de vidrio se ha adoptado en los últimos procesos así como el procedimiento de extracción de suero por succión/despresurización, como se ejemplifica por la patente de EE. uU. 5.364.533 que emplea la preevacuación de un dispositivo.

El estado de la técnica posterior según se ejemplifica en las Patentes de EE. UU. 7.744.820, 7.927.810 y 7.993.847 y el documento US 2007/0082370 describen la recogida de sangre y la separación de suero usando una pluralidad de tubos interconectados de presión negativa interna así como el uso de fibras de vidrio como medio de filtrado. Este estado de la técnica intenta controlar la hemólisis por estratificación de la porosidad de la filtración usando una membrana con una relación de huecos inferior al 30 % y/o propiedades de retención alteradas de los medios de columna de filtración.

La Patente de EE. UU. 5.876.605 usa de manera similar fibra de vidrio y procura minimizar la hemólisis con una mezcla adecuada de la sangre con una solución acuosa.

Las Patentes de EE. UU. 5.979.669, 5.996.811, 6.045.699 y 6.170.671 también usan un filtro de fibra de vidrio como material de filtrado e incorporan medios para regular el flujo de salida de filtrado para recibir la variación en hemólisis de hematocritos y de control. Todas muestran cómo un número de dispositivos tubulares interconectados crean una diferencia de presión mediante la conexión a una bomba o dispositivo de succión. Normalmente la membrana de filtro de salida final se construye para regular el flujo de salida de suero.

La Patente de EE. UU. 5.979.669 enseña "En otro aspecto de la unidad de filtrado de sangre de la invención, se proporciona un miembro regulador del área de flujo sobre el material de filtración de sangre sobre el lado de salida del filtrado que es, en general, la membrana microporosa. El elemento regulador del área de flujo está compuesto de material impermeable a los líquidos, y tiene una abertura que tiene un área más pequeña que el material de filtración de sangre que regula de ese modo de tal manera que el filtrado fluye fuera a través de la abertura. Un área adecuada de la abertura es aproximadamente 20 a 90 %, preferentemente aproximadamente 50 a 90 % del área de material de filtración de sangre sobre el lado de salida del filtrado".

"El elemento regulador del área de flujo puede estar formado por varias cintas adhesivas comerciales, película de plástico, lámina de plástico delgada o similares, y el adhesivo se puede aplicar a la cara de adhesión del material de filtración de sangre".

Las Patentes de EE. UU. 5.364.533 y 5.979.669 enseñan el uso de una cantidad de sucesiones separables e interconectadas de tubos para crear una diferencia de presión a través de un ensamblaje de filtro para obtener plasma mediante filtración.

Las Patentes de EE. UU. 6.506.167, 6.659.288 y 6.045.699 sugieren el uso de una columna de filtración estratificada así como una secuenciación activa externa de la presión diferencial controlada que fuerza a la sangre a través de la columna de filtrado o el dispositivo entero desde la entrada de sangre hasta la salida de filtrado.

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La Patente de EE. UU. 6.045.699 enseña que se puede construir un dispositivo de filtrado adecuadamente sin hemólisis en el que el diferencial de presión a través de un ensamblaje de filtro de un dispositivo evacuado está controlado activamente desde una fuente de presión conectada externa al dispositivo de filtro. Enseña a secuenciar el diferencial de presión con un secuenciador de presión en el que la filtración comienza con un diferencial de presión bajo que "aumenta de manera controlable" conforme progresa la filtración. La patente enseña el uso de un equipamiento externo activo tal como una bomba peristáltica o una jeringa. Enseña a "rastrear" una variación diferente de presión con el tiempo y "ajustar la velocidad de succión o presurización".

La Patente de EE. UU. 7.993.847 enseña el uso de un ensamblaje de filtro en el que un filtro de salida de membrana, de manera pasiva, regula el diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro, procurando producir una muestra de suero sustancialmente sin hemólisis.

El filtro de salida de la membrana tiene una cantidad de aperturas de tamaño micrométrico. Pero tal membrana es totalmente inefectiva para limitar el flujo de aire a través de la misma ya que las moléculas de aire tienen dimensiones inferiores al angstrom. Una membrana de este tipo es eficaz solo para limitar el flujo de líquido y tener cualquier efecto mucho después en el proceso de filtración cuando la sangre ya ha alcanzado y el suero o el plasma ya han circulado a través del ensamblaje de filtro. Un dispositivo de este tipo comienza el proceso de filtración con un diferencial de presión máximo a través del ensamblaje de filtro y es insuficiente para controlar la hemólisis hasta el nivel bajo necesario.

Un intento anterior realizado por uno de nosotros para satisfacer la presente necesidad se muestra en el documento US2010/0093557. Requiere movimientos manuales repetidos y otros inconvenientes, y carece de geometría de elemento o dispositivo limitador del diferencial de presión o del caudal crítico que se describirá a continuación. Como muchos otros intentos de satisfacer la necesidad, no se ha comercializado. El documento JP2007000536 desvela un recipiente de recogida de muestras al vacío que previene la destrucción de glóbulos rojos durante una recogida de sangre en un recipiente y separa la sangre en glóbulos rojos y plasma sanguíneo o sueros sanguíneos en un corto período de tiempo. El recipiente de recogida de muestras al vacío está equipado con un cuerpo principal cilíndrico del recipiente con una abertura y un cuerpo taponador fijado a la abertura. El cuerpo principal tiene el primer espacio interno en el que se recoge la sangre y el segundo espacio interno para contener el plasma sanguíneo o los sueros sanguíneos separados de la sangre. Se dispone un filtro separador de sangre entre los primeros y segundos espacios internos y se forma mediante la acumulación de fibras para separar la sangre en los glóbulos rojos y el plasma sanguíneo o sueros sanguíneos. Se proporciona un material amortiguador en el primer espacio interno de tal manera que la sangre entra en contacto con el material amortiguador delante del filtro separador de sangre cuando la sangre se recoge en el primer espacio interno y previene la destrucción de los glóbulos rojos.

Sumario

La presente invención enseña cómo producir un dispositivo totalmente independiente con algunas partes capaces de inducir condiciones de diferencial de presión controladas que permite el suministro de suero o plasma adecuadamente sin hemólisis a partir de la sangre. La sangre puede ser sangre completa sin diluir que se ha extraído simultáneamente de un sujeto. La sangre puede obtenerse a partir de otro vaso.

El objeto de la presente invención es ofrecer un procedimiento de filtración de sangre para obtener suero que recibe las variaciones de hematocritos y suministra un nivel aceptable de hemólisis. La presente invención contrasta de dos modos con el estado de la técnica. En primer lugar, la presente invención enseña cómo minimizar la hemólisis mediante el control pasivo del diferencial de presión forzado por la sangre a través del ensamblaje de filtro. En segundo lugar, la presente invención enseña cómo controlar en un modo pasivo el diferencial de presión forzado por la sangre a través del ensamblaje de filtro controlando el caudal de entrada de sangre antes de contactar con el ensamblaje de filtro.

Además, la presente invención en contraste con el estado de la técnica, enseña cómo construir un dispositivo de filtro de este tipo usando un único tubo, minimizando de esta manera los costes de fabricación.

Otro aspecto de la presente invención es ofrecer un procedimiento de extracción mediante filtración de un volumen de suero a partir de sangre con un mínimo de hemólisis.

La presente invención enseña cómo secuenciar de manera totalmente pasiva el diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro de un dispositivo evacuado y producen suero sustancialmente sin hemólisis. Cuando se introduce la sangre en el dispositivo, se provoca que la filtración se realice solo con un diferencial de presión que crece lentamente seguido por un diferencial de presión que disminuye muy lentamente y la terminación del proceso. La presente invención enseña de manera pasiva el control del diferencial de presión a través de un ensamblaje de filtro en un dispositivo evacuado a través del control del caudal de entrada de sangre. El control del diferencial de presión surte efecto cuando la sangre entra en el dispositivo en contraste con la enseñanza de la patente 7.993.847 donde comienza el control mucho más tarde y solo después de que una cantidad de sangre haya llegado y el plasma o el suero hayan circulado a través del ensamblaje de filtro entero.

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Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente la magnitud del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado separado por un elemento de filtro cuando la sangre entra en un extremo como se muestra en las Fig. 1A y 1B.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente el índice de cambio del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado separado por un elemento de filtro cuando la sangre entra en un extremo como se muestra en las Fig. 1A y 1B.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente la magnitud del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado separado por un elemento de filtro controlando el índice de entrada de la sangre en el dispositivo como se muestra en la Fig. 1a.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente el índice de cambio del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado separado por un elemento de filtro controlando el índice de entrada de la sangre en el dispositivo como se muestra en la Fig. 1A.

Otro aspecto de la presente invención es un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado que contiene en su región central un elemento de filtro y un elemento controlador del caudal construido de tal manera que cuando la sangre entra en el dispositivo por medio del elemento controlador del caudal, la magnitud del diferencial de presión a través del elemento de filtro se controla por el elemento de control del caudal como se muestra en la Fig. 1B.

Otro aspecto de la presente invención es un dispositivo de tipo tubo portátil evacuado que contiene en su región central un elemento de filtro y un elemento controlador del caudal construido de tal manera que cuando la sangre entra en el dispositivo por medio del elemento controlador del caudal el índice de cambio del diferencial de presión a través del elemento de filtro se controla por el elemento de control del caudal como se muestra en la Fig. 1B.

Se prevé que el dispositivo se use en vez de un dispositivo de recogida de sangre preevacuado común tal como un BD Vacutainer™ y puede suministrar suero o plasma por filtración directamente sin el uso de una centrífuga. Incorpora una sección de control del caudal que precede el filtro, que puede ser interno al tubo evacuado o externo. La sangre se extrae en el dispositivo parcialmente evacuado y con el caudal apropiado atraviesa hasta y a través un ensamblaje de filtro que captura células pero permite que el suero o plasma fluya a través dentro de una cámara de recogida.

El dispositivo permite una extracción simple y rápida de suero o plasma sanguíneo en cantidades de mililitros desde una muestra de sangre recogida. El dispositivo también puede proporcionar la adición de un agente que puede recubrir el filtro o el tubo. La extracción por jeringa del suero sanguíneo a partir de un dispositivo se puede conseguir por medio de un septo de acceso situado en el extremo corriente abajo del tubo de recogida. El dispositivo permite que todas las funciones se realicen rápidamente, sin exposición del personal a las agujas, y con el peligro mínimo de exposición del operario a la muestra o contaminación de la muestra mientras que se posibilita que se usen procedimientos de tubos de recogida evacuados estándar.

En implementaciones preferidas, la invención es un dispositivo de separación de sangre en la forma de un ensamblaje tubular cilíndrico similar en su forma a un Vacutainer™ de 6 ml. Incorpora un elemento de control del caudal de entrada y a partir de una muestra de sangre extraída algo inferior a 2 mililitros produce aproximadamente un volumen de 0,25 mililitros de suero sanguíneo prácticamente libre de hemoglobina.

En algunas implementaciones preferidas el elemento de control del caudal de entrada puede ser interno al dispositivo de tipo tubo.

En otras implementaciones preferidas, el elemento de control del caudal de entrada puede ser externo al dispositivo de tipo tubo.

En algunas implementaciones preferidas, la invención incorpora, dentro de la cámara de entrada de sangre, un elemento elásticamente comprimible tal como un miembro de celda cerrada de plástico elástico o espuma de caucho o una bolsa rellena de aire que regula el índice de evolución de la diferencia de presión a través del ensamblaje de filtro cuando la sangre entra en la región del elemento comprimible.

Preferentemente, no se permite que entre aire ni gas en ninguna parte del dispositivo hasta que el proceso de filtración haya sido completado y la cámara de suero haya sido llevada a presión atmosférica dejando que el aire a presión atmosférica entre a través del septo de acceso de suero o a través de un puerto equivalente. Este proceso emplea aproximadamente 1 o 2 minutos.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente la magnitud del diferencial de presión a través de ambos extremos del dispositivo de tipo tubo portátil presurizado separado por un elemento de filtro cuando la sangre entra en un extremo como se muestra en las Fig. 1D y 1E.

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Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente el índice de cambio del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil

evacuado separado por un elemento de filtro cuando la sangre entra en un extremo como se muestra en las Fig. 1D

y 1E.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento mecánicamente simple para controlar pasivamente la magnitud del diferencial de presión a través de ambos extremos de un dispositivo de tipo tubo portátil presurizado separado por un elemento de filtro controlando el índice de entrada de la sangre en el dispositivo como se muestra en la Fig. 1c.

presurizado separado por un elemento de filtro controlando el índice de entrada de la sangre en el dispositivo como

se muestra en la Fig. 1C.

El dispositivo de filtro de sangre independiente depende de la geometría de flujo para suministrar el suero o plasma sanguíneo sin niveles perjudiciales de hemoglobina. Depende fundamentalmente de un el elemento o dispositivo de control que limita el diferencial de presión o caudal corriente arriba que limita el índice de cambio de diferencial de presión a través del elemento de filtro. Las versiones preevacuadas se pueden usar para extraer simultáneamente sangre de un ser humano vivo y proporcionan el diferencial de presión a través del elemento de filtro entre un colector evacuado y un extremo de suministro abierto a la atmósfera. Una unidad se puede presurizar por el movimiento manual empleando la forma externa de un tubo de recogida de sangre parcialmente relleno como un pistón para producir presión antes del elemento o dispositivo de control para crear el diferencial de presión a través del elemento de filtro hasta un colector ventilado a la atmósfera. El elemento o dispositivo de control se desvela de numerosas formas, incluyendo constricciones de flujo especialmente dimensionadas y disposiciones adaptables.

Las características descritas en las páginas precedentes se incluyen en el siguiente sumario:

En un primer aspecto, la invención presenta un dispositivo de filtración para filtración de sangre para obtener suero o plasma en un recipiente, el recipiente teniendo acceso en ambos extremos, un filtro localizado dentro del recipiente y un elemento o dispositivo de control que limita el caudal o diferencial de presión, el elemento o dispositivo limitador situado corriente arriba del filtro.

Las implementaciones preferidas de este aspecto de la invención pueden incorporar uno o más de los siguientes:

El recipiente puede ser parcialmente evacuado. El elemento o dispositivo de control limitador puede localizarse fuera del recipiente. El elemento o dispositivo de control limitador puede estar incorporado con un ensamblaje de aguja para extracción de sangre. El dispositivo de filtración puede estar ajustado con un elemento o dispositivo de control limitador del caudal entrante. El recipiente durante la operación puede estar parcialmente presurizado. El elemento o dispositivo de control limitador puede estar localizado dentro del recipiente. El elemento o dispositivo de control limitador puede ser un elemento o dispositivo de restricción de flujo. El elemento o dispositivo de restricción de flujo puede estar en forma de un orificio u orificios en un disco bloqueador de flujo. El elemento o dispositivo de restricción de flujo puede estar en forma de o puede comprender una longitud seleccionada de tubo capilar. El elemento o dispositivo de restricción de flujo puede estar en la forma de o puede comprender una malla fina o espuma porosa. El elemento o dispositivo de restricción de flujo puede estar en la forma de o puede comprender un paso definido por un segmento de tipo tornillo. El dispositivo de filtración puede tener un elemento o dispositivo de control limitador construido para limitar la presión diferencial a través de la sangre en el lado de entrada del filtro. El dispositivo de filtración puede tener un elemento o dispositivo de control limitador que precede al filtro que limita la entrada de caudal de sangre completa. El dispositivo de filtración puede tener un elemento o dispositivo de control limitador que precede al filtro que define la entrada de caudal con aumento de presión en la sangre completa. El dispositivo de filtración puede ser transportable o portátil, y puede incluir un volumen dimensionado para la sangre extraída de un ser humano vivo. El material del filtro puede comprender microfibras de vidrio y membrana microporosa sobre un soporte de localización. el recipiente puede ser un tubo. El dispositivo de filtración puede tener un septo de acceso en el extremo de entrada del recipiente o tubo. El dispositivo de filtración puede tener un septo de acceso en el extremo de salida del recipiente o tubo. El dispositivo de filtración puede tener, en el extremo de salida del recipiente o tubo, un elemento extraíble en forma de un tapón terminal con una cavidad de contención de suero o plasma. El dispositivo de filtración puede incluir un volumen preevacuado para extraer la sangre de una fuente. El volumen puede ser preevacuado para extraer sangre de un ser humano vivo. El dispositivo de filtración puede ser construido para controlar el caudal de sangre entrante en un recipiente o tubo que contiene un filtro en su región central de tal manera que el índice de aumento del diferencial de presión entre los dos lados del filtro permanece inferior a 30 mmHg por segundo. El dispositivo de filtración puede estar construido para limitar el índice de aumento para que permanezca inferior a 20 mmHG por segundo. El dispositivo de filtración puede ser construido, por la posición axial del filtro en el recipiente o tubo, para controlar el índice de aumento del diferencial de presión entre los lados del filtro para que permanezca inferior a 30 mmHg por segundo. El dispositivo de filtración puede ser construido para limitar el índice de aumento de diferencial de presión para que permanezca inferior a 20 mmHg por segundo. El dispositivo de filtración puede ser preevacuado para inducir el

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flujo de la sangre completa en el dispositivo, y puede ser construido para definir el caudal de sangre entrante en el volumen en el lado de entrada del filtro para aumentar el diferencial de presión a través del filtro en un caudal inferior a 30 mmHg por segundo. El dispositivo de filtración puede ser construido para limitar el índice de aumento de diferencial de presión para que permanezca inferior a 20 mmHg por segundo. El recipiente puede ser un tubo y el diferencial de presión puede estar entre los extremos del tubo. El elemento o dispositivo de control limitador puede ser una inserción de un volumen de celda cerrada comprimible. El dispositivo de filtración, después de la recogida de sangre, se puede construir para ser presurizado por la acción manual del usuario para producir la presión sobre la sangre extraída para forzar la sangre a través del elemento o dispositivo de control, y a través del filtro, hasta un colector ventilado. El dispositivo de filtración se puede adaptar para su uso con un primer miembro tubular que es un miembro de recogida de sangre preevacuado, y el dispositivo puede comprender un miembro preajustado en su forma para recibir el primer miembro tubular y para moverse con respecto al primer miembro tubular para producir la presión positiva, que precede un elemento de restricción del flujo sanguíneo interno entero.

El diferencial de presión a través del filtro puede estar limitado hasta menos de 30 mmHg por segundo. El diferencial de presión a través del filtro puede estar limitado hasta menos de 20 mmHg por segundo. El caudal a través del filtro puede ser aproximadamente 2 a 10 cm3 por minuto. El caudal puede ser entre 3 a 6 cm3 por minuto. El dispositivo se puede construir para producir un volumen de entre aproximadamente 1 a 2 cm3 de filtrado. El dispositivo se puede construir para producir un volumen de aproximadamente 1,5 cm3 de filtrado. El elemento o dispositivo de control limitador puede ser un elemento tubular entre A pulgada (1,27 cm) y 4 pulgadas (10,16 cm) en longitud y puede tener un diámetro interno entre aproximadamente 0,008 (0,020 cm) y 0,013 pulgadas (0,033 cm). En otro aspecto, la invención comprende un procedimiento de obtención de suero o plasma sanguíneo usando el dispositivo de filtración de acuerdo con el primer aspecto descrito solo o junto con cualquier otra característica mencionada.

Los principales beneficios ofrecidos por los dispositivos son:

Ahorro de costes

Simplicidad de operación

Suministro de plasma inferior a tres minutos

Disponibilidad de suero en el punto de cuidado

Protección del operario en la exposición

Libertad de contaminación de la muestra

Eliminación de la necesidad para una centrífuga

Los detalles de una o varias realizaciones de la invención se exponen en los dibujos adjuntos y la siguiente descripción. Otras características, objetos y ventajas de la invención resultarán aparentes a partir de la descripción y dibujos y de las reivindicaciones.

En las Figs. 1-6, la geometría de un elemento o dispositivo de control limitador del caudal o diferencial de presión corriente arriba del filtro se usa para definir las condiciones con los tubos preevacuados. Los tubos pueden ser tubos de recogida de sangre. En las Figs. 7-9 la geometría se usa con respecto a un sistema presurizado.

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 ilustra el estado de la técnica;

La Fig. 1A indica en forma de diagrama los flujos de los dispositivos de acuerdo con la presente invención que tiene un regulador de flujo corriente arriba de un dispositivo de recogida de sangre preevacuado que contiene un ensamblaje de filtro, teniendo el dispositivo mostrado una carcasa tubular;

La Fig. 1B similar a la Fig. 1A, indica los flujos de dispositivos que tienen un regulador de flujo o presión dentro de un dispositivo de recogida preevacuado, corriente arriba de un ensamblaje de filtro dentro del dispositivo, teniendo el dispositivo mostrado una carcasa tubular;

La Fig. 1C indica en forma de diagrama los flujos de los dispositivos de acuerdo con la presente invención que tienen un regulador de flujo corriente arriba de un dispositivo de recogida de sangre presurizado que contiene un ensamblaje de filtro, teniendo el dispositivo mostrado una carcasa tubular;

La Fig. 1D similar a la Fig. 1C, indica los flujos de dispositivos que tienen un regulador de flujo o presión dentro de un dispositivo de recogida presurizado, corriente arriba de un ensamblaje de filtro dentro del dispositivo, teniendo el dispositivo mostrado una carcasa tubular

La Fig. 2 es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo un regulador de flujo capilar entre la primera (A) y segunda (B) cámaras de contención de sangre corriente arriba del ensamblaje de filtro dentro de una carcasa tubular y un septo de acceso penetrable por aguja en el extremo del tubo para suero o plasma;

La Fig. 2A es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo un regulador de flujo capilar entre la primera (A) y segunda (B) cámaras de contención de sangre corriente arriba del ensamblaje de filtro dentro de una carcasa tubular y un tapón terminal de ajuste deslizante extraíble que define una cámara de contención para suero o plasma;

La Fig. 2B es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo un regulador de flujo capilar entre la primera (A) y segunda (B) cámaras de contención de sangre corriente arriba

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del ensamblaje de filtro y una cámara de contención de extremo sellado pero extraíble para suero o plasma, que está sellado y contenido con respecto a la carcasa tubular por un dispositivo de acoplamiento de bayoneta;

La Fig. 2C es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1A, el dispositivo teniendo un regulador de flujo corriente arriba de la entrada a una cámara de contención de sangre que precede al ensamblaje de filtro y una cámara de contención del extremo sellado pero extraíble para el suero o plasma sanguíneo, que está sellado y contenido con respecto a la carcasa tubular por un dispositivo de acoplamiento de bayoneta, la figura ilustra además el brazo de un sujeto humano (escala reducida) y la aguja de recogida de sangre habitual y tubo de conexión para conducir la sangre desde el sujeto;

La Fig. 2D es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo un regulador de flujo en forma de un paso helicoidal definido de rosca de tornillo estrecho, entre la primera (A) y segunda (B) cámaras de contención de entrada corriente arriba del ensamblaje de filtro y una cámara de contención de extremo sellado pero extraíble para suero o plasma, que está sellado y contenido con respecto a la carcasa tubular por un dispositivo de acoplamiento de bayoneta;

La Fig. 2E es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo un paso regulador del flujo del orificio entre una cámara de contención de sangre corriente arriba del ensamblaje de filtro y una cámara de contención de extremo sellado, extraíble, para suero o plasma, que está sellado y contenido con respecto a la carcasa tubular por un dispositivo de acoplamiento de bayoneta;

La Fig. 2F es una implementación del dispositivo ilustrado de forma genérica en la Fig. 1B, el dispositivo teniendo una bolsa reguladora de flujo plegable elásticamente (es decir, bolsa rellena de aire o masa de espuma tipo caucho plegable) dentro de una cámara de contención de sangre de entrada corriente arriba del ensamblaje de filtro y una cámara de contención de extremo sellado, extraíble, para suero o plasma, que está sellado y contenido con respecto a la carcasa tubular por un dispositivo de acoplamiento de bayoneta; La Fig. 3 es una fotografía de un ensamblaje de regulador de flujo y de recogida de sangre y una guía de inserción separada para su uso con un dispositivo de acuerdo con la Fig. 1A, mientras que la Fig. 3a ilustra los detalles de un ejemplo de tubo flexible y regulador de flujo externo corriente arriba de la porción de unidad de filtro/recogida del dispositivo; La Fig. 4 es una vista en sección transversal y la Fig. 4' es una vista superior de una implementación de un soporte en forma de taza para el elemento regulador de flujo capilar útil en implementaciones de acuerdo con las Figs. 2, 2A, y 2B;

La Fig. 4A es una sección transversal lateral de un regulador de flujo de recorrido helicoidal (constrictor) formado por una rosca de tornillo dentro del alojamiento tubular del dispositivo de la Fig. 2D mientras que la Fig. 4A' es una vista lateral del elemento que define una rosca de tornillo;

Las Figs. 5 y 6 son gráficos de presión contra tiempo de las presiones dentro de un dispositivo de recogida de sangre preevacuado con ensamblaje de filtro interno respectivamente sin control de flujo, y el control de flujo del dispositivo de acuerdo con la Fig. 1A que emplea el regulador de flujo de la Fig. 3A;

La Fig.7 es una sección transversal longitudinal de un ensamblaje de dispositivo de filtro y un tubo de recogida que mantiene la sangre en posición para ser insertada dentro del dispositivo de filtro, aquí el tubo de recogida mostrado se ajusta con un septo de acceso;

La Fig. 7A muestra un tubo de recogida en el proceso de ser insertado en el dispositivo de filtro;

La FIG. 8 es una sección transversal longitudinal de un ensamblaje de dispositivo de filtro y un tubo de recogida que mantiene la sangre totalmente insertada en el dispositivo de filtro y después de la apertura de la "Cámara de Contención de Suero" a presión atmosférica;

Las Fig. 9A, 9B y 9C muestran dispositivos reguladores de flujo de transferencia de sangre localizados encima del filtro de fibra de vidrio;

Los símbolos de referencias similares en los distintos dibujos indican elementos similares.

Descripción detallada

La presente invención proporciona un dispositivo de filtración para filtrar sangre para obtener suero o plasma en un recipiente que contiene: un recipiente preevacuado que incluye extremos de entrada y de salida con acceso en ambos extremos, un filtro localizado dentro del recipiente, y un elemento o dispositivo de control que limita el caudal localizado corriente arriba del filtro y diseñado para limitar el diferencial de presión a través del filtro, el elemento o dispositivo de control del caudal incluyendo restricción capilar para limitar el flujo de sangre mientras que sigue permitiendo el flujo de sangre continuo dentro de dicho recipiente preevacuado y después de esta restricción capilar la sangre fluye sin impedimentos dentro del recipiente hacia el filtro eliminando sustancialmente la hemólisis asociada con el filtro. En la implementación preferida actualmente el dispositivo comprende un ensamblaje en forma de tubo cerrado en cada extremo con un septo de acceso penetrable por aguja. El septo de acceso de entrada de sangre localizado en un extremo del tubo se conecta para la entrada de sangre a la cámara de contención de sangre y el septo de acceso de salida localizado en el otro extremo del tubo está opuesto a la cámara de recogida de suero/plasma y puede funcionar como el puerto de entrada de aire para terminar el proceso de filtración. Un ensamblaje de filtro se fija en su lugar en la región central del tubo. Un segmento de control del flujo de sangre pasivo puede estar situado entre el septo de acceso de entrada de sangre y el ensamblaje de filtro (Fig. 1B) o puede ser externo, precediendo el dispositivo (Fig. 1A). Las Figs. 1A y 1B ilustran las geometrías de flujo basadas en la preevacuación del recipiente o tubos. Las implementaciones preferidas se muestran en las Figs. 2-6. Las Figs. 1C y 1D ilustran geometrías de flujo similares basadas en la presurización del recipiente o tubo, cuyas implementaciones similares preferidas se muestran en las Figs. 1-9.

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El septo de acceso de entrada está adaptado para ser perforado por un ensamblaje de aguja de recogida de sangre (penetrable por aguja) estándar y define un extremo de la cámara libre para aceptar la muestra de sangre para filtración. Un segmento regulador del caudal adyacente a este septo de acceso regula el caudal de sangre que se aproxima al ensamblaje de filtro y define el diferencial de presión que dirige el proceso de filtración en la unidad preevacuada. El ensamblaje de filtro se diseña preferentemente para cubrir toda el área transversal del tubo. El ensamblaje de filtro captura los componentes celulares de la sangre y permite el paso de los componentes del suero o plasma. El ensamblaje de filtro preferentemente termina con un elemento sellado periféricamente que evita el flujo alrededor (desviación del flujo) del producto de sangre y un retenedor axial presionado o moldeado en su sitio.

La ubicación axial del ensamblaje de filtro y el nivel de presión (vacío) del punto de partida del dispositivo preevacuado puede usarse para coordinar los cambios de diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro.

Un volumen de medios comprimibles elastoméricos o un elemento plegable elásticamente puede estar situado en la cámara libre para aceptar la muestra de sangre como se muestra en la Fig. 2F para modular el diferencial de presión. Preferentemente, se puede utilizar esponja o espuma de silicona de celda cerrada fabricada en caucho natural, o Nitrilo, con durómetro inferior a una dureza Shore 45, o una bolsa parcialmente rellena de aire, por ejemplo.

El extremo terminal del tubo forma la cámara de baja presión que induce el proceso de filtración y es la cámara de recogida de suero. Está cerrada con un segundo septo de acceso a través del cual el aire atmosférico puede entrar para equilibrar la presión a través del ensamblaje de filtro para terminar la filtración, y para la posterior eliminación de material filtrado por medio de una aguja y una jeringa.

En estas implementaciones preferidas actualmente mostradas en la FIG. 2, el septo de acceso de recogida de suero tiene un espacio hueco dimensionado para mantener todo el filtrado y puede quitarse del tubo por deslizamiento para la aspiración de suero con una pipeta.

En otra implementación el segmento de cierre de recogida de suero puede ser rígido y mantenido en su sitio con una junta tórica presionada simple, como se muestra en la FIG. 2A,o puede ser separable por medio de un conector de bayoneta, como se muestra en la FIG. 2B, para implementar la despresurización y el acceso al filtrado.

En implementaciones preferidas, una región adyacente al septo de acceso de entrada de sangre del tubo se dedica para contener la muestra de sangre que se debe filtrar hasta que se haya realizado la filtración y para retener toda la sangre y componentes de la sangre extraños, líquidos y gaseosos.

Un aspecto de la invención es la incorporación de un controlador/regulador del caudal de sangre de entrada antes de la etapa de filtración, Fig. 1A. En determinadas realizaciones preferidas el controlador/regulador del caudal de sangre se localiza dentro del dispositivo, Fig. 1B.

En determinadas realizaciones preferidas, el controlador/regulador del caudal limita el caudal de sangre que entra en el ensamblaje de filtro. FIG.2 y Fig. 4b

En otra realización, el controlador/regulador/limitador se localiza entre el septo de acceso y el ensamblaje de filtro como se muestra en la FIG. 2 D; Las FIGS. 4A y 4A' muestran detalles del limitador (constrictor).

En otra implementación, la función de regulación del caudal se puede implementar externamente desde el ensamblaje en forma de tubo, Fig. 1A. Una implementación preferida se muestra en la Fig. 2C y se incorpora en el ensamblaje de aguja de suministro de sangre, Figs. 3 y 3A.

En varias implementaciones, la función de regulación del caudal se puede implementar en la entrada del ensamblaje de filtro o dentro del ensamblaje de filtro o una combinación de ambos.

Las implementaciones preferidas tienen una o más de las siguientes características:

El interior del ensamblaje de tubo puede ser evacuado insertando el septo de acceso para cerrar el tubo corriente arriba mientras que el ensamblaje está en una cámara de baja presión o perforando el septo de acceso instalado con una aguja conectada a una bomba de vacío. Se espera que el vacío se mantenga durante un mínimo de un año.

El dispositivo incorpora un filtro o ensamblaje de material de filtro al que se expone la sangre que entra en el tubo corriente arriba. En realizaciones preferidas el ensamblaje de filtro puede tener 3 constituyentes:

• Un primer componente que dispersa rápidamente la sangre a través de toda la sección del ensamblaje de filtro. Preferentemente es un material muy poroso y muy hidrofílico tal como material de filtro Porex POR 410 o POR 4711. En otra construcción, la capa superior del siguiente elemento de filtro se puede acondicionar para realizar esta función.

• Un segundo elemento de filtro, un espesor adecuado de material de filtro de fibra de vidrio tal como microfibras

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de vidrio Johns-Manville MicroStrand con un diámetro entre 1 y 4 micrómetros y envasado en densidad entre 0,2 y 0,5 g/ml. preferentemente el espesor es de entre 10 y 20 mm.

• Un tercer componente es una membrana microporosa capaz de bloquear el paso de restos celulares así como restos de fibras de vidrio y preferentemente permite el paso de partículas o moléculas inferiores a 0,6 micrómetros tales como plasma o suero. Sirve también para evitar el flujo alrededor del ensamblaje de filtro y está sellado con el tubo sobre su periferia axial por medio de un anillo de compresión que presiona axialmente contra un borde interno del tubo. Este tercer componente es preferentemente un material de filtro adaptable de aproximadamente A mm de espesor tal como se puede obtener de T.W. Tremont. Se pueden usar otros procedimientos de sellado tales como unión, unión térmica y soldadura ultrasónica.

El ensamblaje de filtro se retiene y soporta axialmente cerca de la mitad del tubo con un miembro de tamizado perforado. La densidad de fibra de vidrio adecuada se mantiene por compresión axial contra dicho miembro de tamizado. La sección del tubo entre el septo de acceso de entrada y el ensamblaje de filtro ofrece una cámara de contención para la sangre entrante antes de que circule a través del material de filtrado.

Se considera que el material de filtro de fibra de vidrio de baja densidad atrapa los glóbulos rojos gradualmente envolviendo en primer lugar los componentes grandes de glóbulos rojos y después los componentes más pequeños de glóbulos rojos en la estructura espacial mientras que permite que las moléculas más pequeñas circulen a través del mismo.

La invención enseña a suministrar células dentro y a través del ensamblaje de filtro con una fuerza mínima y controlable derivada de un diferencial de presión controlado entre la sangre que entra en el ensamblaje de filtro y la sección de recogida de suero del tubo. El diferencial de presión se controla para inducir una velocidad baja de los componentes de la sangre empezando en la etapa inicial de filtración para minimizar la fuerza de cizalladura sobre las células, o el impulso de daño por colisión con las fibras de vidrio del ensamblaje de filtro o con las células alojadas en un enredo de fibra de vidrio, de tal manera que se evite una hemólisis en exceso.

Sabemos que los glóbulos rojos son fuertes cuando se someten a variaciones de presión sustanciales, pero muy frágiles en la cizalladura. Esto puede explicar por qué un caudal más lento reduce la hemólisis. Otra explicación es que los glóbulos rojos pueden estallar al impactar con las fibras de vidrio del filtro y que el daño del impacto se puede reducir o eliminar si la velocidad de irrupción se mantiene lo bastante baja. Existe también la posibilidad de que el daño a las células esté provocado por un diferencial de presión alto a través del filtro de fibras de vidrio, que aprieta los glóbulos rojos en una condición de cizalladura extrema dentro de los canales de filtro más pequeños provocando una mayor tensión de cizalladura que hace estallar las células. En este último caso, cuanto más largo es el diferencial de presión alto, más daño en los glóbulos rojos ocurrirá. Las Figuras 5 y 6 muestran que un diferencial de presión alto persiste sustancialmente más largo cuando el caudal de entrada es mayor. Se ha observado durante los experimentos que la introducción de un diferencial de presión alto repentino eliminando el septo de entrada de sangre y exponiendo el lado de entrada del filtro a presión atmosférica da como resultado invariablemente una cantidad inaceptable de hemólisis, y por lo tanto, cualquiera que sea la causa o causas del daño de glóbulos rojos, se debe evitar el exceso de diferencial de presión.

Esto se consigue por un dimensionamiento adecuado del volumen de recepción de sangre, el dispositivo (o dispositivos) de control del caudal, el volumen y la densidad de las microfibras de vidrio, el volumen total del tubo, así como el nivel inicial de despresurización del dispositivo, la optimización se encontrará por una serie de ensayos razonables.

La presente invención también enseña a suministrar sangre en una condición en la que en el proceso de inyección de sangre se establece temprano una barrera entre las partes del tubo sobre cada lado del ensamblaje de filtro. La sangre que entra en la región de alimentación del ensamblaje de filtro se difunde rápidamente a través de los medios hidrofílicos y crea un sello estanco al aire. En consecuencia, la condición de presión en el tubo corriente abajo del ensamblaje de filtro se altera un poco por la inyección de sangre. En contraste, la presión dentro del segmento del tubo corriente arriba desde el ensamblaje de filtro se eleva sustancialmente por la introducción de sangre. Esta condición crea un diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro que empuja las moléculas pequeñas contenidas en el suero a circular a través del ensamblaje de filtro.

La invención enseña cómo regular el diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro. Esto se consigue mejor por el control del caudal entrante de sangre ya que altera la presión en el tubo corriente arriba desde el ensamblaje de filtro y, más específicamente, la región del tubo en contacto directo con el ensamblaje de filtro. El ensamblaje de filtro está en relación de cooperación con la sangre que se difunde rápidamente a través del mismo por la tensión superficial así como por el diferencial de presión. La hemólisis tiene lugar cuando la sangre circula a través del filtro y está fuertemente afectada por las fuerzas de presión y el caudal a través del ensamblaje de filtro. Poca hemólisis, si la hay, tiene lugar cuando la sangre entra en el depósito de alimentación, se cree, basándose en la experiencia voluminosa con dispositivos de tipo Vacutainer™.

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La presión dentro del tubo está alterada por la introducción del volumen de sangre. Considerando la Ley de los Gases Ideales:

PV = nRT

en la que P es la presión del gas, V es el volumen de gas, n es la cantidad de sustancia de gas (también conocida como número de moles), T es la temperatura del gas y R es la constante de los gases ideales, o universal, igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro.

En unidades de SI, n se mide en moles, y T en Kelvin. R tiene el valor 8,314 J^K^mol-1 o 0,08206 L^atm^mol-1^K-1. Considerando la temperatura constante, normalmente la temperatura del cuerpo humano, la ecuación se simplifica a:

PV = Constante

La despresurización inicial de ambos extremos del ensamblaje de tubo puede ser desde 250 hasta 700 mmHg. La presión atmosférica es normalmente 760 mmHg. La sangre, después de humedecer el lado de alimentación de los medios de filtro, establece una barrera superficial estanca a los gases casi inmediatamente, evitando el transporte de intercambio de aire entre los dos extremos del tubo. Las mediciones muestran que aproximadamente 0,5 cm3 son suficientes para formar un sellado: esto ocurre dentro de 6-8 segundos cuando el caudal se mantiene lo bastante bajo para evitar la hemólisis y dentro de 1-2 segundos en caudales mayores. Así, si la sangre sigue entrando con un caudal elevado de flujo, el aire atrapado se comprime y la presión aumenta en consecuencia. La presión en el tubo corriente arriba desde el ensamblaje de filtro puede aumentar hasta cerca de la presión atmosférica mientras que la presión corriente abajo permanece baja. Esto provoca un diferencial de presión alto a través del ensamblaje de filtro, y los glóbulos rojos se impulsan a la fuerza en las fibras de vidrio, provocando la hemólisis. Esta es una condición análoga a la abertura del septo de acceso a presión atmosférica después de la inyección de sangre; se sabe que esto resulta en un nivel alto de hemolisis. Esta condición de presión se ejemplifica en la Fig. 5 mostrando un caudal de diferencial de presión promedio de 56 mmHg/seg.

Un caudal lento de entrada de la sangre en el tubo deja tiempo para que la sangre empiece a pasar a través de los medios de filtro; el aire atrapado se seguirá comprimiendo por la sangre entrante aunque mucho menos, dando como resultado un diferencial de presión más pequeño a través del filtro y por lo tanto una hemólisis mínima. Esta condición de presión se ejemplifica en la Fig. 6 mostrando un caudal de diferencial de presión inicial promedio de 13,3 mmHg /seg.

Los caudales de sangre de entrada, las condiciones de presión iniciales, los volúmenes de ambos segmentos, corriente arriba y corriente abajo desde el ensamblaje de filtro así como la construcción correcta del filtro pueden optimizarse para recibir el intervalo de viscosidad de plasma encontrado en la práctica.

Como el ensamblaje de filtro se termina con unos medios de porosidad submicrométrica, el volumen total de alimentación de sangre se limita al espacio libre corriente arriba desde el ensamblaje de filtro menos el volumen del material de filtro teniendo en consideración el suero filtrado en el tubo corriente abajo. El proceso de filtración de suero es autolimitador y breve, 15 a 30 segundos normalmente.

Usando este tubo de recogida de sangre es posible llevar a cabo la recogida y la separación de sangre de una manera eficaz por el siguiente procedimiento:

Después de meter la aguja de extracción de sangre en un vaso sanguíneo (a presión atmosférica) o una vena (cerca de la presión atmosférica) la aguja de recogida de sangre perfora a través el septo de acceso de entrada de sangre del dispositivo. Las Figuras 3 y 3a muestran un kit de toma de muestras de sangre típico: la aguja para extracción de sangre es aquella con el dispositivo de mariposa. En este punto, la sangre se extrae en el segmento de acumulación del tubo debido a la presión negativa dentro del dispositivo entero. La sangre rellenará aproximadamente este segmento.

Poco después de que la sangre entra en el segmento de acumulación se propaga dentro de la parte frontal del ensamblaje de filtro creando un sellado que evita el paso a través del mismo de las moléculas de gas. La entrada de sangre reduce el espacio ocupado por las moléculas de aire dentro del dispositivo.

Al principio del proceso, debido a la preevacuación, el dispositivo entero está a un nivel bajo de presión, posiblemente 100 mmHg. La entrada de sangre lenta rellena lentamente el volumen disponible previamente para las moléculas de aire y en consecuencia la presión dentro de ese espacio aumenta lentamente de acuerdo con la Ley de los Gases Ideales.

En la realización preferida, el dispositivo es similar a un Vacutainer de 6 cm3. Tiene un diámetro interior uniforme de aproximadamente 10,5 mm y un espesor de pared de aproximadamente 1 mm. La cámara de entrada de sangre, el regulador de flujo y el ensamblaje de filtro tienen una longitud de aproximadamente 33 mm y el tubo global aproximadamente 80 mm.

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El ensamblaje de filtro está formado con aproximadamente 0,35 gramos de microfibras de vidrio Micro-Strand 108 A o 108 B de Johns Manville o equivalente con diámetro nominal de 1,8 micrómetros teniendo una densidad neta de 0,15 y 0,5 y preferentemente aproximadamente 0,027 gramos por centímetro cúbico. (En otras realizaciones, se pueden usar 0,5 gramos de las microfibras, o dentro del intervalo de 0,35 gramos a 0,5 gramos, se pueden usar 0,415 gramos).

El segmento de fibra de vidrio se puede cubrir en su entrada con una capa de filtro muy hidrofílica tal como material de filtro Porex™ POR 41210 o POR 4711 y en su salida con un filtro de porosidad de 0,6 micrómetros. (En otra realización, el material de filtro de porosidad de 1,0 micrómetros se puede usar para aprovechar las mejores propiedades de cizalladura que pueda tener).

Un regulador del control de flujo se localiza entre el septo de acceso de entrada de sangre y el segmento de ensamblaje de filtro. Puede tratarse de un elemento cilíndrico fino en forma de taza que contiene en su centro un tubo capilar flexible con un diámetro interior de 0,25 mm y una longitud de 40 o 50 mm como se muestra en la Figura 3A.

El caudal de sangre que entra en el dispositivo a través del septo de acceso es bastante bajo, aproximadamente 0,05 cm3/seg. a 0,1 cm3/seg y cuando la sangre ha rellenado aproximadamente el segmento de acumulación, la aguja de recogida de sangre puede desconectarse del septo de acceso de una manera que no permite que penetre aire o gas en el dispositivo. Este proceso emplea de 15 a 30 segundos.

El diferencial de presión que actúa sobre la sangre contra el ensamblaje de filtro se eleva lentamente de manera pasiva hasta aproximadamente 330 mmHg y se establece en 150 mmHg dentro de 1 a 3 minutos cuando la separación de suero puede finalizarse permitiendo que el aire a presión atmosférica entre en el extremo del tubo para suero.

Debido a esta diferencia de presión, la sangre gana una tendencia a fluir a través del segmento de regulación del caudal y en el ensamblaje de filtro y hacia el extremo corriente abajo del tubo. El regulador del caudal evita la irrupción rápida de glóbulos rojos y moléculas de suero. Sin embargo, debido a que el ensamblaje de filtro captura células y solo permite el paso a través a moléculas o partículas inferiores a 0,6 micrómetros solo el suero o plasma o la hemoglobina se dejan pasar a través y acumularse en el extremo del tubo corriente abajo. Así, la separación de la sangre se realiza poco después de que se haya recogido.

Después de la finalización de la recogida de suero, el septo de acceso de suero se puede perforar o separar para la recogida de plasma y su posterior procesamiento.

El dispositivo regulador de flujo está preferentemente en forma equivalente a una longitud de canal de sección transversal pequeña (aunque muchas veces a la anchura de glóbulos rojos). El caudal de sangre necesita ser tal que la sangre que entra en la sección de filtro de fibras de vidrio no cause daño a los glóbulos rojos localizados previamente en el laberinto de fibras de vidrio que forman la parte principal del filtro. El dispositivo de control de flujo permite un caudal estable y evita que se produzca un estallido de flujo. El proceso puede adaptarse al intervalo esperado de viscosidades de sangre.

En otra realización preferida, el controlador del caudal se incorpora en el ensamblaje de aguja de recogida de sangre y consiste en un canal capilar restringido de aproximadamente 25 a 50 mm de largo con un diámetro entre 0,25 mm y 0,30 mm.

En otra realización preferida, el controlador del caudal de sangre está en la forma de un canal circular creado cuando se inserta un tornillo en un cilindro liso de diámetro acoplado. La sección del canal creada de esta manera y su longitud -el número de veces del diámetro- limita el caudal posible para un fluido de viscosidad definida y un diferencial de presión definido que actúa sobre el fluido. Este constrictor de tornillo se muestra en la FIG. 2D y Fig 4A. El canal en la realización preferida tiene un equivalente de sección a aquel de un tubo de diámetro de 0,25 mm y 0,30 mm y una longitud de 25 y 50 mm.

Caudal y geometría de flujo

El caudal preferido es de aproximadamente 2 a 10 cm3 por minuto y preferentemente 3 a 6 cm3 por minuto hasta un volumen de 1 a 2 cm3 preferentemente 1,5 cm3.

El caudal de restricción capilar para la sangre se puede derivar de la ley de Hagen-Poiseuille:

Q = K .AP. nR4 /8L^

En la que:

K: es una constante Q: caudal R: radio capilar

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L: longitud capilar AP: caída de presión p: viscosidad de la sangre

Considerando que es deseable limitar el diferencial de presión y mantener un caudal práctico es posible seleccionar diámetros de tubo alternativos y la longitud de tubo correspondiente para el dispositivo de control de caudal sea interno o externo o disco deflector, situado en el lado de entrada del ensamblaje de filtro, ajustado con uno o numerosos orificios.

Si se elige un deflector equivalente con un único orificio la ley de Hagen-Poiseuille sugiere un deflector de 1 mm de espesor con un orificio de diámetro de 0,1 mm o un deflector de 1/16 pulgadas (0,15875 cm) de espesor con un orificio de diámetro de 0,005 pulgadas (0,0127 cm) como se muestra en la Fig. 2E.

Si se desea conservar la longitud del tubo flexible de 12 pulgadas (30,48 cm) de ensamblajes de extracción de sangre comerciales, y lograr el control de caudal en una implementación de extracción de sangre, solo por la construcción especial del tubo, haciendo eficazmente el tubo mismo el elemento de control limitador, la ley de Hagen-Poiseuille instruye que el tubo debería tener un diámetro interno de aproximadamente 0,015 pulgadas (0,0381 cm), considerablemente más pequeño que el de los dispositivos de extracción de sangre comerciales. Un diseño alternativo es la introducción de una sección de tubo inferior a la longitud total del tubo de extracción de sangre que tiene un diámetro reducido. De acuerdo con una implementación preferida, una sección de 2 a 4 pulgadas (5,08 a 10,16 cm) de tubo de 0,012 pulgadas (0,03048 cm) de diámetro se emplea dentro de la longitud de 12 pulgadas (30,48 cm) de aguja a aguja, como se presenta en el presente documento.

La ley de Hagen-Poiseuille es aplicable a fluidos newtonianos. La sangre es un fluido no newtoniano y esto se expresa especialmente cuando los capilares o los canales de flujo rígidos son sea demasiado estrechos o demasiado largos. Se ha comprobado experimentalmente que la ley de Hagen-Poiseuille es útil para los presentes fines, y es especialmente aplicable al constrictor de flujo preferido, del orden de 0,011 pulgadas (0,02794 cm) de diámetro interno y 2 pulgadas (5,08 cm) de longitud.

Se ha comprobado experimentalmente que la ley no se aplica a capilares de 0,004 o 0,005 pulgadas (100 y 125 micrómetros) en un diámetro interno.

También se ha comprobado que la extensión de la longitud de un tubo rígido hasta 24 pulgadas (60,96 cm) daña los glóbulos rojos y provoca hemólisis.

Las dimensiones preferidas para un elemento de control limitador tubular están entre aproximadamente A pulgada (1,27 cm) y 4 pulgadas (10,16 cm) de longitud y ID entre aproximadamente 0,008 y 0,013 pulgadas (0,02032 y 0,03302 cm). De otra manera, el índice de aumento del diferencial de presión entre el segmento de entrada de sangre del dispositivo y el segmento de recogida de suero se puede regular con la inserción de un elemento comprimible que funciona como un amortiguador de presión de entrada en el segmento de entrada de sangre del dispositivo.

De otra manera el índice de aumento del diferencial de presión entre el segmento de entrada de sangre del dispositivo y el segmento de recogida de suero puede ser facilitado con las relaciones de volumen apropiadas definidas por la localización axial del ensamblaje de filtro.

Operación presurizada

En otros usos de control de presión o caudal corriente arriba de un filtro de sangre usando un caudal simple o elemento o sección de control de presión como se ha descrito en el presente documento, el diferencial de presión a través del ensamblaje de filtro se puede obtener presurizando la sangre corriente arriba del elemento o sección de control hasta la presión atmosférica y ventilando el lado corriente abajo del ensamblaje de filtro a la atmósfera.

Los separadores de sangre muy útiles que implementan este enfoque pueden usar un recipiente para sangre, por ejemplo, un tubo de recogida de sangre evacuado convencional, como un pistón de una carrera nuevo para producir la presión corriente arriba de la sangre. El dispositivo separador de sangre puede tener la forma de un tubo abierto que precede a un ensamblaje de filtro, en el cual se desliza el recipiente para sangre. Esto produce un acoplamiento sellado con la pared del tubo para producir la acción de bombeo. Durante esta acción, el ensamblaje de filtro y el siguiente colector de filtrado se cierran a la atmósfera. El movimiento del recipiente se emplea para aumentar la presión del aire por todo el volumen cerrado. A continuación, después de la ventilación del colector de filtrado, la presión de aire encima de la sangre del recipiente se emplea para dirigir la sangre a través del elemento o sección de control y el ensamblaje de filtro en el colector postventilado.

En referencia a las Figs. 7-9, se muestra una implementación en la que el dispositivo separador de sangre 8 se usa con un tubo de recogida 10 evacuado convencional tal como está disponible de Becton Dickinson and Company con la marca registrada Vacutainer™). Cuando el tubo 10 se invierte con su sello de acceso de caucho 10a abajo, la sangre previamente recogida puede alcanzar el nivel L, ocupando un 70 % del espacio de recogida dentro del tubo.

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En esta etapa el colector de filtrado 14 se sella al cuerpo del dispositivo separador de sangre 8. Manteniendo el dispositivo 8 verticalmente, el extremo abierto arriba, un usuario introduce el tubo de recogida invertido 10 y presiona suavemente hacia abajo en el cuerpo mayor tubular 12 del dispositivo separador 8 para perforar el septo 10a del tubo de recogida 10 con una aguja hipodérmica opuesta 20 que forma un regulador de flujo capilar o elemento de control. La carrera hacia abajo del tubo de recogida 10 primero provoca que se comprima el aire solo en el volumen cerrado debajo. Como se muestra en la Fig. 8 el tubo de recogida 10 puede desplazarse para insertarse totalmente en el dispositivo separador 8. Pero entre el septo 10a del tubo de recogida 10 alcanza la aguja hipodérmica sobresaliente 20 y se perfora por la misma, la presión dentro del dispositivo 8 y el tubo de recogida 10 se equilibra.

Para iniciar la acción de filtración, la Cámara de Recogida de Suero (colector de filtrado) 14 se abre después parcialmente, permitiendo que el aire se escape desde el colector y llevando la región corriente abajo desde el ensamblaje de filtro F hasta la presión atmosférica, creando así una diferencia de presión a través del ensamblaje de filtro F.

Al suceder esto, la presión de aire sobre la sangre dentro del tubo de recogida 10 se vuelve relativamente superior que aquella debajo del ensamblaje de filtro F. Esto establece una segunda acción equilibrante automática, en la que la presión de aire superior en el tubo de recogida 10 fuerza el flujo de sangre fuera del tubo de recogida, hacia abajo a través de la aguja hipodérmica 20, dentro del espacio sobre el ensamblaje de filtro F. En esta implementación, el diferencial de presión sobre la presión atmosférica dirige así la sangre a través del control de flujo y los medios de filtro.

Preferentemente, el volumen comprimido es pequeño comparado con el volumen original total del dispositivo. Cuando el tubo de recogida se empuja hacia su posición detenida, el volumen restante "libre" del dispositivo puede ser un poco pequeño.

El "volumen restante libre" consiste en la Cámara de Recogida de Suero 14 y el ensamblaje de filtro F así como el ensamblaje de regulación de flujo 20.

El diferencial de presión establecido se controla por la Ley de los Gases Ideales:

PV = Constante.

Las condiciones iniciales cuando el tubo de recogida está próximo a introducirse en el dispositivo P es presión atmosférica.

Considerando que el diámetro interior del diámetro interno del cuerpo principal es 11,0 mm en su extremo abierto es aproximadamente igual al diámetro del septo deformable del tubo de recogida evacuado (Vacutainer™) de tal manera que el tubo de recogida se puede insertar sin dificultad en alineación con su longitud total de 50,5 mm. El diámetro interno del cuerpo principal 12 está ligeramente ahusado de tal manera que puede fabricarse fácilmente mediante moldeo por inyección o de otra manera. Si el diámetro interior del cuerpo principal, 50 mm hacia abajo desde el nivel de entrada es 10,5 mm, el volumen de aire desplazado mediante la inserción del tubo de recogida es 4,58 cm3.

La cámara de recogida de suero es aproximadamente 0,5 cm3 y el volumen en vacío del ensamblaje de filtro aproximadamente 1,0 cm3 con el control de presión y la región de acoplamiento añadiendo hasta 0,75 cm3, el volumen total restante se añade a 2,25 cm3.

El volumen de aire original fue 6,83 cm3.

El "Vacutainer de 1,8 cm3" tiene un volumen interno igual a 2,25 cm3. y cuando se rellena con 1,8 cm3 de sangre produce un volumen en vacío de 0,45 cm3.

El volumen final de aire es por lo tanto 2,25 +0,45 = 2,7 cm3.

La Ley de los Gases Ideales indica que la presión en el dispositivo comprimido debería ser:

1x6,83/2,7 = 2,5 atmósferas

Esta es la presión del aire dentro del tubo de recogida de sangre. Cuando la "cámara de recogida de suero" se abre a la presión atmosférica el diferencial de presión expulsa la sangre fuera del tubo de recogida de sangre.

Dentro del Vacutainer se aplica la Ley de los Gases Ideales. Antes de abrir la cámara de recogida de suero a la presión atmosférica, las condiciones fueron:

P = 2,5 atmósferas V= 0,45 cm3

La apertura de la "cámara de recogida de suero" a la presión atmosférica llevará esta presión hasta el interior del Vacutainer y el volumen de aire será:

V= 1,125 cm3

Y aproximadamente 0,675 cm3 de sangre se fuerza a través de la sección de control de flujo, el filtro y finalmente se 5 empuja el suero o plasma dentro de la cámara de recogida de suero.

Aproximadamente 0,25 cm3 de plasma se recogen en la "cámara de recogida de suero".

Con respecto al caudal y geometría de flujo, se aplican las consideraciones y hallazgos descritos bajo el título CAUDAL Y GEOMETRÍA DE FLUJO.

Se ha descrito una cantidad de realizaciones de la invención. Sin embargo, se entenderá que se pueden hacer 10 varias modificaciones sin apartarse del ámbito de la invención. Por ejemplo, el elemento o dispositivo de control que limitan el caudal o diferencial de presión pueden tener la forma de una sección de pared de tubo adaptable que tiende a expandirse hacia fuera para aumentar el volumen en respuesta a la presión. En consecuencia, otras realizaciones están dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de filtración para filtración de sangre y obtener suero o plasma en un recipiente que comprende:

un recipiente preevacuado que incluye extremos de entrada y de salida con acceso en ambos extremos, un filtro localizado dentro del recipiente, y

un elemento o dispositivo de control limitador del caudal localizado corriente arriba del filtro y diseñado para limitar el diferencial de presión a través del filtro, el elemento o dispositivo de control del caudal incluyendo restricción capilar para limitar el flujo de sangre mientras que sigue permitiendo el flujo de sangre continuo dentro de dicho recipiente preevacuado y después de esta restricción capilar la sangre fluye sin impedimentos dentro del recipiente hacia el filtro eliminando sustancialmente la hemólisis asociada con el filtro.
2. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 en el que el elemento o dispositivo de control localizado fuera del recipiente.
3. El dispositivo de filtración de la reivindicación 2 en el que el elemento o dispositivo de control integrado con un ensamblaje de aguja para extracción de sangre.
4. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 en el que el elemento o dispositivo de control localizado dentro del recipiente.
5. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 en el que el elemento o dispositivo de control del caudal incluye el elemento o dispositivo de restricción de flujo que está en forma de, o comprende, un paso definido por un segmento de tipo tornillo.
6. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que es transportable o portátil, e incluye un volumen dimensionado para la sangre extraída de un ser humano vivo.
7. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el material del filtro comprende microfibras de vidrio y membrana microporosa sobre un soporte de localización.
8. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el recipiente es un tubo.
9. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene un septo de acceso en el extremo de entrada del recipiente o tubo; o

que tiene un septo de acceso en el extremo de salida del recipiente o tubo; y, preferentemente,

en el que el septo de acceso se perfora por una aguja que recibe dicho flujo de sangre desde el elemento de control limitador del caudal.
10. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones 1 - 9 anteriores que tiene, en el extremo de salida del recipiente o tubo, un elemento extraíble en forma de un tapón terminal con una cavidad de contención de suero o plasma.
11. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye un volumen preevacuado para extraer la sangre desde una fuente; y, preferentemente,

en el que el volumen se preevacúa para extraer sangre de un ser vivo.
12. El dispositivo de filtración de cualquiera de las reivindicaciones precedentes construido para controlar el caudal de sangre entrante en un recipiente o tubo que contiene un filtro en su región central, de tal manera que el índice de aumento del diferencial de presión entre los dos lados del filtro permanece inferior a 30 mmHg por segundo; y construido preferentemente para limitar el índice de aumento para que permanezca inferior a 20 mmHg por segundo.
13. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 después de la recogida de sangre, construido para ser presurizado por la acción manual del usuario para producir la presión sobre la sangre extraída para forzar la sangre a través del elemento o dispositivo de control, y a través del filtro, hasta un colector ventilado.
14. El dispositivo de la reivindicación 1 en el que el caudal de flujo a través del filtro es aproximadamente 2 a 10 cm3 por minuto; y, preferentemente,

en el que el caudal está entre 3 a 6 cm3 por minuto.
15. El dispositivo de la reivindicación 1 en el que la restricción capilar incluye un elemento tubular entre 1,27 cm y 10,16 cm de longitud y tiene un diámetro interno entre aproximadamente 0,02032 y 0,03302 cm.
16. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 en el que el elemento de control limitador del caudal se construye para proporcionar dicha restricción capilar de acuerdo con la ley de Hagen-Poiseuille para un radio capilar, longitud capilar y caída de presión designados.

limitador está limitador está limitador está
17. El dispositivo de filtración de la reivindicación 8 en el que el tubo tiene un diámetro interior uniforme.
18. El dispositivo de filtración de la reivindicación 1 en el que la restricción capilar para limitar el flujo de sangre incluye un canal de aproximadamente 30,48 cm de largo.
19. Un procedimiento para obtener suero o plasma sanguíneo usando el dispositivo de filtración de cualquiera de las 5 reivindicaciones anteriores.