NO128592B - - Google Patents

Description

Engangsfilterelement for filtrering av

menneskelig blod.

Et alvorlig problem ved bruken av kardiopulmonære omfør-ingsteknikker, selv om disse er meget forbedret i de siste år, er den betydelige risikoen for hjerneskade. "Medical World News", 17. juli 1970, side 29, beskriver at flere studier av kirutgiske pasienter med åpnede hjerter har henledet oppmerksomheten på de neurologiske komp-likasjoner som kan plage dem i løpet av den post operative periode, hvor svekket bevissthet og forstyrret oppførsel er de ^mest vanlige. Ingen har vært i stand til å forklare grunnen til dette.

Patterson og Kessler beskriver i "The Annals of Thoracic Surgery", vol. 9, nr. 3, mars 1970, sidene 221 til 228; "Surgery, Gynecology & Obstetrics", september 1969, vol. 129, sidene 505 til Kfr. kl. 12d-25/03 510, resultatene av en serie forsøk som studerte virkningen av oksy-genatorer på blodet under kardiopulmonær omføring. Patterson og Kessler påviste at selv om kardiopulmonær omføring har vist seg å

være et betydelig terapeutisk verktøy, så aldrer de mest brukte oksy-genatorer på en måte blodet, noe som eventuelt kan resultere i skade på det gjennomstrømmede ved.- Identiteten av det toksiske stoff var ikke klar, men det var tegn som tydet på at partikkelformige stoffer var ansvarlige, spesielt mikroemboli av silikon, gass, aggregerte blodelementer og denaturert lipoprotein. Ved bruk av ultralyd-teknikker i et spesielt konstruert detektorkammer, viste Patterson og Kessler at b lodoksygenatorer fremstilte mikroemboli i store mengder, og videre bemerket de at det forhold med hvilket oksygen og blod ble blandet sto i nær forbindelse med dannelsen av mikroemboli. Filtrene som ble brukt i dette arbetidet kunne imidlertid ikke fjerne store antall mikroemboli fra blodet, sammenlignet med. en kaninlunge som ble benyttet som filter.

Dette arbeid førte Patterson, Brennan og Kessler til å bringe mikroemboliet i sammenheng med den betydelige depresjon i hjernemetabolisme som ble funnet etter kardiopulmonær omføring.. I forsøk utført på laboratoriehunder, ved delvis kardiopulmonær omfør-ing, med hovedsakelige studier av cerebralblodstrøm og cerebrale metaboliske hastigheter for oksygen, glykose, C02 og laktat, konsta-terte de at partikkel (mikroemboli) tellinger når dyrene ble underkastet kardiopulmonær omføring, ga et gjennomsnitt på 8000 pr. minutt* Gjennomsnittlige verdier for cerebral blodstrøm falt 25%, de cerebrale ' metaboliske hastigheter for oksygen falt ^ 5%, CC^-produksjonen i hjernen falt 50% og glykosemetabolismen falt 6%, og disse forandringer var ikke umiddelbart reversible. Deretter ble det anbragt et filter i arterien, hvoretter partikkeltellingen.ga et gjennomsnitt på kun 240 pr. minutt, og det var intet fall i cerebralblodstrømmen, tvertimot det var en lett økning. En lignende økning ble bemerket ;i strømmen i kontrolldyr forbundet til oksygenatorpumpen kun et kort øyeblikk og deretter øyeblikkelig løst igjen. Imidlertid, med filteret i kretsen, falt de cerebrale metaboliske.hastigheter for oksygen og glykolse kun 9%- og 16% henholdsvis, og vendte tilbake til nor-malverdi ±\ time senere. ;Filteret som ble. benyttet ved disse studier var en plate av rustfri stålduk med en diameter på 152,4 mm med en enhetlig pore-størrelse på 25 mikron. Selv om imidlertid dette filteret er egnet for hunder, kunne det ikke føres blod i de strømningshastigheter som var nødvendig for voksne mennesker gjennom dem uten alvorlig hemo-lyse, på grunn av det relativt lave overflateareal, slik som Patterson og Twichell har beskrevet i et til nå ikke publisert arbeid. For voksne mennesker er høye hastigheter for blodstrømmen nødvendig hvis trauma skal unngås. Videre er et rustfritt stålfilter ikke praktisk for bruk når det gjelder menneskelig blod, da det er for kostbart til å kunne kastes etter bruk, og det er for vanskelig og tidskrevende å rense det slik at det kan brukes om igjen. ;Ifølge foreliggende oppfinnelse frembringes det et filterelement som er istand til å behandle menneskelig blod i en tilstrek-kelig høy strømningshastighet til at det kan brukes ved kardiopulma-nær omføring og massive blodtransfusjoner, og samtidig, da det er laget av et billig plaststoff, kan kasseres etter bruk. Det benytt-ede plaststoff er inert overfor blod, og maskeåpning i filterelementet er fiksert slik at den ikke forandres ved bruk eller ved tempera-turen, delvis på grunn av arten av plastfilamentmaterialet, og delvis på grunn av den måte med hvilken filamentene er fiksert mot relativ fortrengning i elementet. ;Filterelementet ifølge oppfinnelsen består av en vevet plastikkduk med kvadratisk vevnad av polyestermonofilamenter med en maskeåpning innen området fra omkring 25 til 53 mikron, og et åpent areal innen området fra omkring 23 til k0%. Filamentene er låst på plass i krysningspunktene. Diameteren av monofilamentene er viktig ved bestemmelse både av maskeåpning og. prosentualt åpent areal, og det sistenvnte er viktig for å opprettholde en høy blodgjennom-strøm-ningshastighet gjennom filteret. Monofilamentene har en diameter innen området fra omkring 25 til omkring 50 mikron. ;Slik det er brukt heri, betyr uttrykket "filterark" det filtrerende ark i et filterelement. Uttrykket "filterelement" betyr et filterark arrangert i en struktur som sikrer fluidstrøm gjennom filterarket når elementet er anbragt i et hus, på tvers av strøm-nings linjen fra inntaket til uttaket. Uttrykket "filterenhet" ;betyr filterelementet pluss et hus som er utstyrt i det minste med et inntak og et uttak. ;De fleste polyestermonofilamenter som er oppnåelige idag er polyestere av etylenglykol og tereftalsyre, kommersielt oppnåelige under navnet "Dacron". Polyestermonofilamenter kan også lages av andre polymere av alkylenglykoler og dikarboksylsyrer, vanligvis aro-matiske syrer, men også cykloalifatiske og alifatiske syrer, av hvilke propylenglykol-1,2, butylenglykol-2,3 og 1,2 og pentylenglykol-1,2-2,3 og "1)3, foresteret med tereftalsyre eller alkylsubstituerte tereftal-syrer, eller ådipinsyre eller suberinsyrer, eller cykloheksan-1,4 dikarboksylsyre, er gode eksempler. Etylenglykol-tereftalsyre-polyestermonofilamenter er foretrukket, på grunn av deres oppnåelighet og lave omkostninger. Imidlertid kan polyestere av andre glykoler og syrer benyttes. ;Eksempler på polyestermonofilament-siktduker som kan benyttes som filterelementer ifølge oppfinnelsen, er laget av polyester-monof ilament med en diameter på.40 mikron med en mesh åpning på 53 mikron og med 3358 åpent aréal, en maskeåpning på 44 mikron med 2758 åpent areal og en maskeåpning på '37 mikron med 21% åpent areal. ;Monofilamentene er låst i stilling ved krysningspunktene. Låsingen ikke bare øker styrken og stivheten, men fikserer også porene mot forandring i dimensjonene ved bruk,'noe som er ekstremt viktig. Hvis porene er for små, under omkring 25 mikron, fjerner de verdifulle blodbestanddeler slik som blodceller, noe som selvfølgelig er uønsket. Hvis de på den annen side er for store, tillater de passering av'mikroemboli, noe som er imot filterets hensikt. ;Slike filterark kan passes inn i engangsfilterelementer ;av enhver-type og konstruksjon. Por maksimalt åpnet aréal og høy strømningshastighet i et definert rom, er filterarket helst korrugert eller brettet, for å gi et høyt overflateareal. En egnet konfigurasjon for filterelementet er hvor filterarket er foldet til en korrugert sylinder, hvis åpne ender er lukket med eridekapper, som be-grenser adgangen for filtratstrømningslinjen å strømme gjennom filteret, slik at filtratstrømningslinjen kommer i forbindelse med minst en av endekappene. ;Endekappene er også foretrukket av plaststoff, og kan være av polyesterharpiks. Endekappene kan bindes'til filterarket ved bruk av en tetningsforbindelse eller et adhesiv av vanlig type. For imidlertid å sikre en baktérietett forsegling, er det foretrukket å smelte endekappene til filterarket og i denne hensikt er det foretrukket å benytte et polyolefin slik som polyétylen eller polypropylen. Andre'plaststoffer som kan brukes som endekapper omfatter polyamider, polyvinylklorid, polyvinylidenklorid, polykarbonater såvel som "tef-lon", polytetrafluoretylen-og "Kel-F", polytrifluorkloretylen, men disse er mer vanskelige å binde. ;For å understøtte filterarket slik at dette opprettholder sin form, spesielt en korrugert form, er det å foretrekke å anbringe en porøs støtte utvendig for filterarket, og spesielt direkte ved siden av eller i kontakt med filterarket både på oppstrøms- og ned-strømssiden. Støttestoffet er stivere enn filterarket og er helt fleksibelt, og også helst et plaststoff, slik at det kan bindes til den samme endekappe i filterelementet. Et foretrukket støttematerial er "vexar" dugg (ekstrudert polypropylennetting). Et hvilket som helst perforert ark med en ujevn overflate, det vil si gjennomhullet, rynket eller stukket kan benyttes. Eksempler er polypropylenark, polyetylenark, polyvinylidenkloridark, og andre typer plaststoffer av den type som vanligvis benyttes til endekapper kan benyttes når det har en slik ujevn overflate, slik at det frembringes'drenering og slik at blokkering av filterarket med støttearket forhindres. ;Foretrukne utførelsesformer ifølge oppfinnelsen er illu-strert i tegningene, hvori: fig. 1 er et forstørret snitt av et polyestermonofilament-duggfiltark ifølge oppfinnelsen, ;fig. 2 er et isometrisk riss av et filterelement som benytter filterarket i fig. 1, ;fig. 3 viser et tverrsnitt langs linjen 3~3 i fig- 2, sett i pilens retning, ;fig. 4 viser et lengdesnitt gjennom en filterenhet som benytter et filterelement ifølge fig. 2, ;fig. 5 viser et perspektivriss av en annen utførelsesform av et filterelement ifølge oppfinnelsen, ;fig. 6 viser et lengdesnitt av filterelementet i fig. 5, langs linjen 6-6 og sett i retning pilene, og ;fig. 7 viser et tverrsnitt av filterelementet i fig. 5, langs linjene 7-7 og sett i pilens retning. ;Filterarket vist i fig. 1 er en sintringsbundet polyester-monof ilamentduk med kvadratisk vevnad med en maskeåpning på ca. 40 mikron, en monofilamentdiameter på 40 mikron og 27$ åpent areal. Veftmonofilamentene 1 er bundet til varpmonofilamentene 2 på krys-nignspunktene 3, og definerer derved 40 mikron porer 4 i mellomrom-mene . ;Filterelementet 5 som vises i fig. 2-4, benytter et slikt filterark 6 i korrugert form, foldet inn i en sylinder hvis åpne ender er lukket ved endekapper 7 og 8 av, polypropylen. Endekappen 7 har en sentral åpning 9 og en fast, fremragende, ringformet forbindelse 10 som fører direkte til uttaket i filterhuset. Eksternt og internt for det korrugerte filterark befinner det seg beskyttende støtteark 11 og 12 av "vexar"-polypropylennetting, 50 mesh, og kon-sentrisk til denne korrugerte trearks sammensetning befinner det seg en stiv perforert, polypropylenkjerne 14. Endekappene er smeltet 'til filterarket 6 og "vexar"-arkene 11 og 12. ;Filterenheten som er vist i fig..4. omfatter et filterhus. ;15 laget i to deler 16 og 17, bundet sammen ved sammensmeltning i de ;tilpassede deler 18 og 19» Hver. husandel 16 og 17 har. en ledpings-forbindelse 20 og 21 fast forbundet til seg for å gjennomføre en rør-ledningsforbindelse i et blodsirkulasjonssystem, slik.som et kardio-pulmonært omføringsblodsirkulasjonssystem, eller et transfusjonssy-stem. Ledningsforbindelsene som er vist, er tilpasset den indre diameter på 9)52 mm for et rør 27. Husdelene er laget av plast, slik som polypropylen. Rørforbindelsen 20 i den viste utførelsesform tjener som inntak, og rørforbindelsen 21 som uttak, men fluidstrømmen kan også være i den motsatte retning hvis ønskelig, uten å.foreta noen forandringer i den viste konstruksjon. ;Filterelementet 5 er i den ende hvor endekappen 7 befinner seg festet til husveggen ved sømmen 28 via en sirkelformet forbindelse 10 som passer akkurat i sømmen og er bundet til denne. Det er således en direkte forbidnelse som er lekkasjetett og.bakterietett mellom det indre 26 av filterelementet 5 og forbinctelsesrøret 27 som er festet til rørforbidnelsen 21 viaea muffe 39- ;Rørforbindelsen 20 har en kurvet barriere 29 som strekker seg innover, som fortsetter til og. støter mot en fordypning 40 i endekappen 8, og som strekker seg over et segment av en sirkel i den del av huset 16 som er nærliggende luftehullet 30 .og som tjener til å dirigere strømmen fra inntakspassasjen 31 vekk fra luftehullet. Dette understøtter avluftning av gass slik som luft fra filterenheten når den først er tatt i bruk,, uten påvirkning på innkommende fluidstrøm. ;Luftehullet 30 er dannet i en fordypning 32 i husdelen 16 i en nippel 33 som retter seg utover med en skrådd gjennomboring 3.4. Endespissen av nippelen 33 har fire utadrettede spor 36 som er anbragt slik at de samvirker med de indre dobbeltgjenger 37 av den fjernbare hette 38. Hetten har en skrådd plugg 39 som er tilpasset gjennomboringen 34, slik at skråningen i pluggen 37 og gjennomboringen 34 ;er den samme og således forsegler luftehullet slik at dette utgjør en lekkasjetett og bakterietett forsegling. ;Det vil være tydelig at dette er en enkelt filterenhet som lett kan fremstilles av plast ved ekstrudering eller kompresjonsform-ing eller ved støping i to husdeler, en kappe og et filterelement, og at alle deler deretter bindes permanent sammen. Enheten kan således massefremstilles ved lave omkostninger til lett reproduserbare standard spesifikasjoner og kan kastes etter bruk. Den lille kapasitet, mindre enn 500 cm^ og helst mindre enn 250 cm^, gjør den spesielt vel-egnet for enhver type blodsirkulasjonssystem. ;Hvis ønskelig kan forbindelsene 20 og 21 skje ved "Luer"-låser, for å lette forbindelser til standard fittings av andre typer medisinsk utstyr. Luftingsnippelen 38 slik den er vist, har en "Luer"-låsfitting for en standard "Luer"-låsehette. ;Filterelementet 50 i fig. 5~7 har et tre-sjikt sammensatt filterark 6 og støtteark 11 og 12 i korrugert tekningsform, méd de korrugerte folder 51 liggende i planet for filterelementet slik at de overlapper hverandre. Det hele er varmeforseglet ved 52 langs de fire sider (eller langs tre sider hvis det er foldet' i seg selv). Elementet har en rørforbindelse via røret 53 som strekker seg inn i det åpne indre 54 elementet og som slutter i en beskyttet spiss 55-Den eneste tilgang til og fra røret er via filterarket 6. Røret 53" kan tjene som uttaksrør for en filtratstrøm ved vanlig bruk, men den kan også tjene som inntak når strømmen gjennom filteret 6 er i mot-satt retning. : Denne type filterelement er spesielt brukbar i en fleksibel filterenhet av posetypen, hvori røret 53 kan strekkes til utsiden av posen 56 (vist med stiplede linjer i fig. 5) og kan varme-forsegles til posen på samme måte som til filterelementet. Den andre enden av posen har et inntaks- (eller uttaks-) rør 57 for tilgang til ;.dtn andre siden av filterelementet. ;Denne type filterelement er spesielt brukbar til blod-filtrering i de tilfeller hvor det kan innebygges i en standard blod-pose, men kan også ha andre bruksområder, og enhver type filterark kan benyttes såvel som enhver type hus. ;Den korrugerte-konfigurasjon av filterarket i dette ele-ment gir et høyt overflateareal, og det overlappende arrangement av det korrugerte filter gjør det mulig å frembringe en flat pose uten behov for kjernestøtte, da rommene mellom platene tjener som forbindelser, mens samtidig plateoverlappingsstrukturen gir.strukturell støtte.. De ytre støttesjikt av tre-sjiktsammensetningen er av et varmemykbart stoff, mens filterarket ikke påvirkes under de beting-elser ved hvilke de ytre sjikt blir myke, slik at de sistnevnte kan smeltes s.ammen til en lekkasjetett varmef or segling gjennom filterark-porene uten å forringe filterarket. Varmeforseglingen bevirkes lett ved høyfrekvensoppvarming, <p>g alle varmeforseglinger kan skje samtidig, inkludert varmef orseglingen med røret.., ;Bemerkbare resultater, er oppnådd ved bruk av filterelementer ifølge oppfinnelsen i en filterenhet av en struktur lik' den som er vist i fig. 3-4, ved kardiopulmonær omføring. De følgende eksempler viser slik bruk ved bruk av et filter med 6 x 9 cm utven-dige dimensjoner i en filterenhet hvis fluidvolum er 240 cm^, helt fremstilt av popypropylen bortsett fra polyestermonofilamentdukfilter-elementet med kvadratisk vevnad. Det totale overflateareal for filterarket i filterelementet var 645 cm 2. ;Enheten ble prøvet i en kardiopulmonær omføringskrets, hvor et hode i en dobbelthodet valsepumpe resirkulerte blod gjennom omtrent 300 cm 9,52 mm plastrør, og et kardiotomy sugereservoar an* bragt 78 cm over pumpen. , Blodtrykket ble kontrollert før og etter filteret. Det andre pumpehodet ble brukt til å drive blod i en Birke1 som var lik den første, bortsett fra at den ikke inneholdt et filter. Hver krets omfattet 750 cm'<5> blodbankblod. Gjennomstrømningen ble fortsatt i 4 timer i en strømningshastighet på 4 liter pr. minutt. Prøver av blodet ble tatt periodisk og undersøkt for hematokrit, plasma-hemoglobin, plasma-elektroforese, plasma-lipoproteinelektro-forese, kolesterol og blodplater. Trykktapet over filteret,ble målt i løpet av gjennomstrømningen og også ved slutten av denne, i hvilket tidsrom strømningshastigheten ble variert fra 0 til 6 liter pr. minutt. Ved tre prøver var økningen av plasna-hemoglobin i det gjennom-strømmede blod i løpet av 4 timer i en mengde på 4 liter pr. minutt omtrent den samme, enten filter ble benyttet eller ikke, noe som viste at filteret hadde liten ugunstig virkning.. Blodplatekonsentrasjonen ved slutten av forsøket var redusert 42 til 6658 i kretsen med filter og 46 til 60% i kretsen uten, noe som igjen viste at filteret hadde liten ugunstig virkning.

I løpet av de 4 timers gjennomstrømning med 4 liter pr. minutt, var trykktapet over filteret mellom 8 og 40 mm kvikksølv i 5 separate prøver. Den totale mengde plasma-protein sank med et gjennomsnitt på 10$ i kretsen uten filter og 11% i kretsen med filter. Proteinfraksjonene sank 4 til 1955, i et uregelmessig mønster. Plasma-kolesterolet sank med et gjennomsnitt på 5% hvis filteret var ute-lukket, og med 1^% når filteret var tilstede.-

Filteret er brukt ved kardiopulmonær omføring i serier av forsøk på en liten gruppe pasienter som var underkastet hjerteåpnings-kirurgi, og ga tilfredsstillende resultater. Ingen av pasientene har vist noe tegn til cerebral skade.

Claims (4)

1. Engangsfilterelement (5) for filtrering av menneskelig blod, i det vesentlige uten å fjerne normale og ønskelige blodbestanddeler, med høy strømningshastighet, til bruk i sirkulasjonssystemer for menneskelig blod for å fjerne mikroemboli, med et filterark (6) og innretninger for føring av blod gjennom filterarket anbragt i blodstrømslinjen, karakterisert ved at filteret (6) er en vevet plastikkduk av polyestermonofilamenter (1,2) med kvadratisk vevnad, med en maskeåpning (4) innen området fra 25 til 53 mikron, fortrinnsvis 35 til 45 mikron, og et åpent areal innen området fra 2355 til 40%, fortrinnsvis 3055 til 3555, og hvor filamentene (1,2) er låst på plass ved krysspunktene (3)-

2. Engangsfilterelement ifølge krav 1, karakterisert ved at monofilamentene (1,2) har en diameter innen området fra 25 til 50 mikron.

3. Engangsf ilterelement ifølge krav 1,. karakterisert ved at polyestermonofilamentene (1,2) består av en polyester av etylenglykol og tereftalsyre.

4. Engangsfilterelement ifølge krav 1, karakterisert ved at filamentene (1,2) er varmebehandlet for å feste dem på plass.