DE10134913C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Blutpräparation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenpräparation, insbesondere eine Vorrichtung zur Handhabung und Behandlung von Blutproben, wie z. B. zum Trennen von Blutproben durch Zentrifu­ gation und zur Modifizierung von Blutproben durch Zusatzstoffe zur Vorbereitung einer Kryokonservierung der Blutproben sowie eine Präparationsstation und ein Verfahren zur Blutpräparation, insbesondere zur Vorbereitung von Blutproben für die Kryokonser­ vierung.

Es ist bekannt, zur Kryokonservierung von Blutproben zunächst aus einer Blutspende eine Blutkonserve für den einfrierfertigen Zustand zu präparieren. Die Präparation umfasst insbesondere erstens eine Auftrennung der Blutspende in eine Erythrozyten­ suspension, die kryokonserviert werden soll, und Restbestandtei­ le und zweitens den Zusatz eines Kryoadditives zur Erythrozyten­ suspension. Bei herkömmlichen Verfahren erfolgt die Handhabung der Blutproben unter Verwendung von flexiblen Blutbeuteln, wie es schematisch in Fig. 6 illustriert ist. Eine Blutspende wird in einem ersten Blutbeutel 1' bereitgestellt und zentrifugiert. Nach dem Zentrifugieren ist die Blutspende in das Sediment und den Überstand (Plasma) getrennt. Der Überstand wird ggf. in ei­ nen Abfallbehälter 4' abgezogen. Die Erythrozytensuspension wird in einen weiteren Blutbeutel 2' umgefüllt, dem zur Bereitstel­ lung der einfrierfertigen Konserve ein Kryoadditiv zugesetzt wird. Die illustrierte Verwendung von Blutbeuteln, die bspw. in DE 298 05 538 und WO 00/38762 beschrieben wird, besitzt die fol­ genden Nachteile.

Ein Hauptproblem betrifft die Handhabung der Blutbeutel. Da die Blutbeutel keine feste Form besitzen, muss insbesondere zur Er­ haltung der Phasengrenze nach der Zentrifugation ein schonender Umgang mit den Blutbeuteln vorgesehen sein. Bei den genannten herkömmlichen Systemen sind zwar Vorrichtungen zur Halterung und zum Transport der Blutbeutel vorgesehen. Diese Vorrichtungen sind jedoch nur sehr eingeschränkt automatisierbar. Es müssen eine manuelle Beschickung der Vorrichtungen und eine laufende Überwachung des Betriebes erfolgen. Des Weiteren sind die Blut­ beutel bei den herkömmlichen Vorrichtungen über flexible Schläu­ che miteinander verbunden. Zur Trennung von Erythrozytensuspen­ sion und Überstand muss die Phasengrenze am Blutbeutel oder am Schlauch detektiert werden. Wegen der Flexibilität der jeweili­ gen Behältnisse besteht das Risiko einer Fehldetektion und damit einer Fehlfunktion bei der Präparation.

Weitere Nachteile ergeben sich aus Sterilitätsproblemen beim Um­ gang mit den Blutbeuteln. Die Schlauchverbindungen müssen steril an die Blutbeutel angeschlossen und nach dem jeweiligen Verfah­ rensschritt abgetrennt und verschweißt werden. Bei jedem Präpa­ rationsschritt müssen aufwendige Vorkehrungen zur Erhaltung der Sterilität und Pyrogenfreiheit der Blutproben getroffen werden.

Die herkömmliche Blutbeutelpräparation ist auch wegen der Ver­ wechslungsgefahr problematisch. Wenn während der Präparation ein Blutbeutel verwechselt wird oder eine Kreuzkontamination zwi­ schen Blutbeuteln auftritt, so kann dies verheerende Folgen für den Empfänger der Blutspende haben. Zum Ausschluss der Verwechs­ lungsgefahr müssen bei herkömmlichen Systemen aufwendige Sicher­ heitsmaßnahmen realisiert werden.

Ein weiterer Nachteil der in WO 00/38762 beschriebenen Technik besteht in deren spezifischen Zuschnitt auf die Stammzellenprä­ paration. Bei der Trennung von Stammzellen aus biologischen Flüssigkeitsproben ist lediglich ein sehr geringer Stammzellen­ gehalt aus den Proben abzutrennen. Dies ermöglicht den Einsatz spezieller Zentrifugationstechniken und eine geringere Empfind­ lichkeit in Bezug auf die Verwendung von Blutbeuteln.

In der modernen Medizin und im Katastrophenschutz besteht ein Interesse an vergrößerten Blutbanken mit einem breiten Spektrum verschiedenster Bluttypen. Zur Herstellung moderner Blutbanken ist eine Automatisierung der Konservenpräparation erforderlich. Wegen des Automatisierungsbedarfes ist die Anwendbarkeit her­ kömmlicher Präparationsvorrichtungen eingeschränkt.

Die illustrierten Probleme bei der Handhabung von Blutproben be­ stehen nicht nur bei der Vorbereitung von Konserven für die Kryokonservierung. Ein entsprechender Bedarf nach steriler, au­ tomatisierter und sicherer Probenhandhabung besteht auch bei der Bearbeitung von biologischen Zellsuspensionen für therapeutische Zwecke.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Präparation suspendierter biologischer Proben bereitzustel­ len, mit der die Nachteile herkömmlicher Systeme überwunden wer­ den und die insbesondere für eine automatisierbare und sichere Handhabung einer Vielzahl von Proben geeignet ist. Ferner soll ein verbessertes System zur Präparation von Kryokonserven, wie z. B. Blut-Kryokonserven geschaffen werden sowie ein neuartiges Verfahren zur Handhabung biologischer suspendierter Proben, das insbesondere automatisierbar und sicher durchführbar ist.

Diese Aufgaben werden mit einer Präparationsvorrichtung, eine Präparationsstation und einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1, 9 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Grundidee der Erfindung ist es, eine Präparationsvorrichtung bereitzustellen, die mindestens zwei Behältnisse zur Aufnahme der zu behandelnden Suspensionsproben aufweist, wobei die Behältnisse im Unterschied zu herkömmlichen Systemen durch relativ zueinander ortsfest positionierte Kammern mit festen Wänden ge­ bildet werden. Die Kammern sind über einzeln betätigbare Lei­ tungsverbindungen miteinander verbunden oder mit Anschlussstü­ cken zur optionalen Ausbildung von Leitungsverbindungen zwischen den Kammern ausgestattet. Die erfindungsgemäße Präparationsvor­ richtung ist gemäß einer ersten Ausführungsform durch einen in­ tegralen Aufbau gebildet, bei dem die Kammern in einem Kammer­ körper geformt sind, an dessen einem Ende die Leitungsverbindun­ gen ansetzbar oder einstellbar sind. Gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform umfasst die Präparationsvorrichtung ein Rahmengestell, in das die Kammern einzeln einsetzbar sind. Die Anschlussstücke der einzelnen Kammern sind sämtlich auf einer (z. B. unteren) Seite des Rahmengestells angeordnet. Je nach Bedarf werden die zunächst mit einem Septum verschlossenen Anschlussstücke geöff­ net und über Leitungsverbindungen paarweise in Verbindung ge­ bracht. Die Gestaltung mit einzelnen Kammern ist gemäß einer dritten Ausführungsform derart ausgebildet, dass das Rahmenge­ stell mit einer Ventilplatte mit Leitungsverbindungen ausgestat­ tet ist, über die die einzelnen Kammern paarweise verbunden wer­ den können. Die Ausbildung der Präparationsvorrichtung als inte­ graler Aufbau oder als Gestellaufbau mit mindestens zwei Kammern besitzt die Vorteile, dass die Präparationsvorrichtung im Rahmen eines automatisierten Verfahrensablaufes einen sicher greif- und manipulierbaren Gegenstand darstellt und dass die Probenhandha­ bung, insbesondere die unabhängige Vorbefüllung der Kammern, die Behandlung von Proben in den Kammern und die Überführung der Proben zwischen den Kammern, vereinfacht wird. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung zur Herstellung von Blutproben für die Kryokonservierung sind vorzugsweise mindes­ tens drei Kammern vorgesehen.

Gemäß der genannten ersten Ausführungsform der Erfindung sind die Kammern vorzugsweise in Form von geraden Kreiszylindern in einem Kunststoffkörper gebildet, an dessen einem Ende eine Ventilplatte angebracht ist, die mindestens eine Leitungsverbindung zur Kopplung von jeweils zwei Kammern enthält. Der Aufbau mit einem integralen Kunststoffkörper besitzt den Vorteil, dass die Präparationsvorrichtung als Einwegprodukt herstellbar ist, so dass Sterilitäts- und Verwechslungsprobleme ausgeschlossen wer­ den können. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine hohe Stabili­ tät der Präparationsvorrichtung insbesondere bei Zentrifugati­ onsvorgängen.

Die genannten zweiten und dritten Ausführungsformen der Erfin­ dung stellen jeweils einen modularen Aufbau dar. Die Kammern können als Einwegprodukte verwendet werden. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich beim Rahmenaufbau ein relativ geringes Ge­ wicht.

Die Übertragung von Proben zwischen den Kammern erfolgt vorzugs­ weise durch einen hydrostatischen Druck, der als Gasdruck oder vorzugsweise mit Druckstempeln ausgeübt wird, die jeweils in den Kammern angeordnet sind. Alternativ ist es möglich, den Druck mit einem mechanisch betätigbaren Kolben zu übertragen (z. B. mit einem Pleuelgestänge). Die Kammern der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung bilden bei dieser Gestaltung Kolben- Druckerzeuger, die sowohl zur Aufnahme der jeweiligen Proben als auch zur Übertragung der Proben in benachbarte Kammern einge­ richtet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Gestaltung besteht die Präpara­ tionsvorrichtung, insbesondere die Kammern als Hauptkomponenten, zumindest teilweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial. Bei Verwendung von nicht-transparentem Material besitzen die Kammern vorzugsweise mindestens ein transparentes Fenster zur optischen Detektion. Es wird eine zuverlässige und reproduzier­ bare optische Detektion von Probeneigenschaften, insbesondere der Lage der Phasengrenze nach einer Zentrifugation, ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Präparationsstation, die mit der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung ausgestattet ist und des Weiteren eine Druckeinrichtung zur Probenübertragung zwischen den Kammern, eine Detektoreinrichtung zur Messung von Probeneigenschaften in den Kammern und eine Stelleinrichtung zur selektiven Kopplung von Kammern aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Präparation von Suspensionen, die biologisch relevante Komponenten, wie z. B. Zellen, Zellbestandteile oder Makromoleküle, enthalten, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass alle Prä­ parationsschritte mit der gesamten Präparationsvorrichtung durchgeführt werden, die verschiedene Kammern zur Aufnahme von Proben in verschiedenen Präparationsstadien enthält.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile für die Probenprä­ paration, insbesondere für die Herstellung von Blut- Kryokonserven. Der Präparationsprozess ist zur Erhöhung der Pro­ duktivität bei der Konservenherstellung, d. h. zur Erzielung ei­ nes möglichst hohen Konservendurchsatzes, automatisierbar, wobei gleichzeitig die Herstellungsqualität gesteigert und unabhängig von der Handfertigkeit eines Bedieners aufrechterhalten wird. Eine erfindungsgemäß hergestellte Blutkonserve erfährt bereits durch die Verwendung der Präparationsvorrichtung eine Qualitäts­ steigerung, ohne dass die Präparation wesentlich verteuert wird.

Die erfindungsgemäße Präparationsvorrichtung ist während der Präparationsprozedur nach außen hin absolut abgeschlossen. Sie tritt lediglich einmalig jeweils beim Befüllen und beim Entlee­ ren in Kontakt mit der Umgebung. Beispielsweise erfolgt die Vor­ behandlung einer Konserve bis zum Erlangen des einfrierfertigen Zustandes absolut steril. Vorteilhafterweise wird das Öffnen, Verbinden und Verschließen von Beuteln und Verbindungsschläuchen entsprechend den herkömmlichen Systemen vermieden. Die Suspensionsprobe verlässt während der Präparationsschritte nicht die Präparationsvorrichtung. Eine Verwechslung z. B. von Blut ver­ schiedener Spender oder eine Kontamination durch Fremdblut oder Mikroorganismen sind ausgeschlossen. Die Identität des Spender­ blutes ist garantiert. Der Präparationsvorgang wird stark be­ schleunigt, da Arbeitsschritte, die bei herkömmlichen Systemen ggf. mehrfach notwendig sind, erfindungsgemäß vollständig ent­ fallen können. Ein teilweiser oder vollständiger Probenverlust oder eine Kontamination der Arbeitsumgebung einschließlich des Laborpersonals durch undichte Schlauchverbindungen werden bei der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung ausgeschlossen.

Die erfindungsgemäße Präparationsvorrichtung bildet ein festes Behältnis, das im Vergleich mit herkömmlich verwendeten Blutbeu­ teln ein definiertes und reproduzierbares Greifen und Handhaben der Vorrichtung und der an dieser angebrachten Ventile und/oder Stutzen ermöglicht. Das Greifen oder Positionieren und Klemmen von Verbindungsschläuchen entfällt, wenn die mindestens eine Verbindungsleitung in die Präparationsvorrichtung integriert ist und somit ein reproduzierbares und mehrfaches Verbinden der ein­ zelnen Kammern auf kürzestem Weg ermöglicht. Durch die kurzen Wege und die Wahl eines geeigneten Querschnittes der jeweiligen Verbindungsleitung lässt sich die Transferzeit zur Übertragung von Proben zwischen den Kammern optimieren. Der Aufbau der Vor­ richtung ermöglicht ein definiertes Positionieren der mindestens einen Verbindungsleitung. Ein versehentliches Verbinden von ak­ tuell nicht kooperierenden Kammern wird ausgeschlossen. Ein De­ formieren oder Quetschen der Kammern wird erfindungsgemäß ver­ mieden. Eine z. B. durch Zentrifugation eingestellte Phasentren­ nung von Probenbestandteilen kann durch einen Greifvorgang nicht verwischt werden.

Die feste und vorzugsweise symmetrische Anordnung der Kammern in einer erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung ermöglicht ein schnelles und definiertes Positionieren der jeweils interessierenden Kammer in einem Präparationssystem unabhängig vom Verfah­ rensschritt. Alle Sensoren und Aktoren sind automatisch korrekt positioniert. Es wird ein erhöhter, fehlerfreier Durchsatz er­ zielt. Beispielsweise lassen sich mit einer erfindungsgemäß Prä­ parationsvorrichtung rund dreifach mehr Kryokonserven pro Zeit­ einheit präparieren. Die Präparationsvorrichtung ermöglicht eine freie Materialwahl und Dimensionierung der Außenform der Kammer­ anordnung. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung ohne Weiteres mit herkömmlichen Zentrifugiereinrichtungen verwendet werden.

Durch die Herstellung der Präparationsvorrichtung aus kosten­ günstigen Kunststoffmaterialien können große Stückzahlen der Vorrichtung in Spritzgieß- oder Extrusionstechniken hergestellt werden. Dies ist für die erfindungsgemäße Verwendung der fest bewandeten Kammern als Einwegprodukte von Vorteil.

Insbesondere bei der Präparation von Blutproben ergeben sich zu­ sätzlich die folgenden Vorteile. Für Blutspendedienste entsteht bei Einsatz der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung kein wesentlicher Zusatzaufwand. Es werden keine Mehrfachbeutelsyste­ me erforderlich. Die Präparationsvorrichtung kann direkt mit ei­ nem einfachen Spendebeutel (Einfachblutbeutel) gekoppelt werden. Der bei herkömmlichen Verfahren ggf. in den Abfall gelangende oder nur mit großem Aufwand gewinnbare Überstand (Plasma und "Buffy Coat") steht erfindungsgemäß bei Bedarf als zusätzliches Endprodukt zur Verfügung. Die Präparationsvorrichtung liefert auch Vorteile bei der nach der Präparation vorgesehenen Befül­ lung von Einfrierbeuteln. Ein befüllter Einfrierbeutel kann im angedockten Zustand an der Präparationsvorrichtung mit dieser einfach und steril entlüftet werden, in dem die jeweilige Kammer mit einem Unterdruck beaufschlagt wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Phantomansicht einer Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung in teilweise auseinander gezogenem Zustand,

Fig. 2 eine Illustration der Einbindung der Präparations­ vorrichtung gemäß Fig. 1 in eine Vorrichtung zur Herstellung von Blutkonserven,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Kammerendes der Präparationsvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 Illustration einer abgewandelten Ausführungsform ei­ ner erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsge­ mäß verwendeten Einzelkammer, und

Fig. 6 eine Illustration einer herkömmlichen Präparations­ technik (Stand der Technik).

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prä­ parationsvorrichtung 100 in schematischer Phantomansicht darge­ stellt. Die Präparationsvorrichtung 100 umfasst einen Kammerkör­ per 10, in dem drei Kammern zur Aufnahme von Suspensionsproben gebildet sind, eine Übertragungseinrichtung 20, bestehend aus einer Ventilplatte 22 und mindestens einer Verbindungsleitung 22, eine Stempeleinrichtung 30 mit mehreren Druckstempeln 31 bis 33 und eine Deckplatte 40, die den oberen Abschluss des Kammer­ körpers 10 bildet. Der Kammerkörper 10 ist einstückig aus einem transparenten Kunststoffmaterial (z. B. PMMA, Cycloolefin- Copolymere, Polyamid, Polycarbonat, PCHP, Polyester oder Poly­ sulfone) geformt. Er besitzt die äußere Form eines geraden Kreiszylinders mit einer ebenen Oberseite 11 und einer ebenen Unterseite 12. Im Inneren des Kammerkörpers 10 sind die drei zylinderförmigen Kammern 13, 14 und 15 zur Probenaufnahme gebil­ det. Am oberen Ende des Kammerkörpers 10 münden die Kammern frei in die Oberseite 11. Am unteren Ende besitzt jede Kammer eine Verjüngung 16 mit einem Anschlussstutzen 17, wie es vergrößert in Fig. 3 illustriert ist. Der Anschlussstutzen 17 mündet je­ weils in die Unterseite 12 des Kammerköpers 10.

Zur Anwendung bei der Präparation von Blutproben besitzt die Präparationsvorrichtung 100 bspw. einen Durchmesser von ca. 18 bis 20 cm, wobei die Höhe des Kammerkörpers 10 ca. 10 bis 12 cm beträgt und die Kammern 13 bis 15 jeweils einen Innendurchmesser von ca. 6 bis 8 cm besitzen. Eine Kammer besitzt vorzugsweise ein Volumen im Bereich von 400 ml bis 600 ml. Die Kammern 13 bis 15 sind vorzugsweise relativ zur Achse des Kammerkörpers 10 sym­ metrisch verteilt angeordnet.

Die Übertragungseinrichtung 20 ist zur Übertragung von Proben zwischen den Kammern 13 bis 15 eingerichtet. Die Ventilplatte 21 ist drehbar an der Unterseite 12 des Kammerkörpers 10 befestigt. In die ebenfalls aus Kunststoffmaterial hergestellte Ventilplat­ te 21 ist die Verbindungsleitung 22 integriert, die einen Über­ strömkanal bildet. An den Mündungen der Verbindungsleitungen 22 auf der inneren Seite der Verbindungsplatte 21, die an die Un­ terseite 12 des Kammerkörpers 10 angrenzt, oder an den An­ schlussstutzen 17 der einzelnen Kammern (siehe Fig. 3) sind Dichtungsringe aus einem elastischen Material (z. B. PTFE) ange­ bracht. Neben der Dichtfunktion können die Dichtungsringe (nicht dargestellt) auch als Rasteinrichtungen dienen. Bei Drehung der Verbindungsplatte 21 rasten die Dichtungsringe an den gewünsch­ ten Positionen der Anschlussstutzen oder der Mündung der Verbin­ dungsleitung 22 ein, wenn diese gerade zueinander ausgerichtet sind.

Die Ventilplatte 21 besitzt eine Ventilfunktion, da in der Regel Flüssigkeit immer nur in einer Richtung von einer Kammer zur benachbarten Kammer gepumpt wird. Zum Ausschluss einer Fehlbedie­ nung kann an der Ventilplatte 21 oder am Kammerkörper 10 eine Vorrichtung zur erzwungenen Vorgabe einer bestimmten Drehrich­ tung und/oder eine Wiederholsperre vorgesehen sein. Diese Vor­ richtung umfasst bspw. eine Verzahnung, die eine Rückwärtsdre­ hung ausschließt, und/oder eine zusätzliche Arretierhilfe.

Der Aufbau der Ventilplatte 21 kann anwendungsabhängig abgewan­ delt werden (siehe Fig. 4). Es können mehrere Verbindungslei­ tungen vorgesehen sein. Die mindestens eine Verbindungsleitung kann mit einer Sperr- oder Ventileinrichtung ausgestattet sein. In der Ventilplatte können vorzugsweise zusätzliche Durchgangs­ öffnungen zur Beschickung der Kammern vorgesehen sein. Die Be­ schickung kann aber auch von der oberen Seite her erfolgen.

Zum Probentransport zwischen den Kammern werden die Proben mit einem Druck beaufschlagt. Unter der Wirkung eines Überdruckes in der Kammer, von der die Übertragung ausgeht, wird die Probe über den Überströmkanal in der Ventilplatte 21 übertragen. Der Über­ tragungsdruck wird mit einer Druckeinrichtung aufgebracht, die Teil der Präparationsstation (siehe Fig. 2) ist, in der die er­ findungsgemäße Präparationsvorrichtung vorzugsweise verwendet wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Druck mit einer Stempeleinrichtung 30 übertragen, die in den Kammern 13 bis 15 jeweils einen Druckstempel 31 bis 33 aufweist. Die Druckstempel 31 bis 33 bestehen aus Kunststoffkör­ pern z. B. in Zylinderform, die formschlüssig in die jeweilige Kammer eingepasst sind. Jeder Druckstempel weist mindestens eine umlaufende Dichtlippe auf, die ggf. auftretende Spalte zwischen den Druckstempeln und den Kammerinnenwänden abdichtet. Die Dichtlippen verhindern ein Durchlauf des Kolbens durch die flüs­ sigen Proben bei Druckbeaufschlagung. Die Kolben mit den Dicht­ lippen bestehen aus einem Kunststoffmaterial (z. B. PTFE). Der Einsatz der Druckstempel 31 bis 33 in den Kammern besitzt den Vorteil, dass bei einer Bewegung der Präparationsvorrichtung 100 eine Probenbewegung in den Kammern verhindert wird, wenn die Druckstempel jeweils auf den Flüssigkeiten aufgesetzt sind. Nach einer Zentrifugation wird vorteilhafterweise eine Aufhebung der Phasengrenze zwischen den Fraktionen vermieden.

Die Druckstempel 31 bis 33 können gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform jeweils eine zentralen Bohrung (gestrichelt einge­ zeichnet) mit einem Verschluss (z. B. einem Septum) aufweisen. Dies ermöglicht einen Zugriff zu den Proben oder Zusatzflüssig­ keiten in den Kammern von der Oberseite der Vorrichtung 100 her.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann auf die Verwendung der Druckstempel auch verzichtet werden. In die­ sem Fall wird der Übertragungsdruck direkt auf die Flüssigkeits­ oberfläche in der jeweiligen Kammer gegeben. Bei dieser Gestal­ tung sind die oberen Enden der Kammern an der Oberseite vorzugs­ weise mit einem Sterilfiltereinsatz ausgestattet, der nur für das jeweilig verwendete sterile Druckmedium (z. B. Luft, inertes Gas) durchlässig ist. Der Aufbau ohne Druckstempel besitzt die Vorteile eines vergrößerten Innenvolumens und vereinfachten Auf­ baus der Kammern und damit einer Kostenersparnis.

Die obere Deckplatte 40 dient dem Abschluss der Präparationsvor­ richtung 100. Sie ist fest auf dem Kammerkörper 10 angebracht und besitzt Durchtrittöffnungen oder Anschlussstutzen 41, die jeweils mit den oberen Enden der Kammern 13 bis 15 ausgerichtet sind. Die Anschlussstutzen 41 dienen der Verbindung von einzel­ nen oder gleichzeitig allen Kammern mit der Druckeinrichtung und/oder Beschickungseinrichtungen.

Der Verfahrensablauf zur Herstellung einer Blut-Kryokonserve un­ ter Verwendung einer erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung wird im Folgenden unter Bezug auf Fig. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt die Präparationsvorrichtung 100 analog zur Darstellung ge­ mäß Fig. 1 in Kombination mit Teilen der Präparationsstation.

Die Komponenten der Präparationsvorrichtung 100 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.

Zur Präparationsstation gehören insbesondere die Druckeinrich­ tung 50, eine Detektoreinrichtung 60, eine Stelleinrichtung 70 und eine Steuereinrichtung 80. Die Druckeinrichtung 50 umfasst vorzugsweise einen Druckerzeuger 51 mit einem Motor 52 und einem Pumpenteil 53. Alternativ umfasst die Druckeinrichtung 50 eine Hebeleinrichtung mit einer Pleuelstange. Die mechanische Kraft­ übertragung besitzt den Vorteil, dass die Positionierung der Druckstempel mit einer erhöhten Präzision erfolgen kann. Gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann der Drucker­ zeuger auch durch eine Druckquelle (z. B. Druckgasflasche) mit einem Regelventil gebildet werden.

Die Detektoreinrichtung 60 umfasst insbesondere mindestens ein lichtempfindliches Element 61 zur Erkennung der Phasengrenze. Das lichtempfindliche Element 61 kann anwendungsabhängig mit (nicht dargestellten) Filtereinrichtungen ausgestattet sein. Es können auch mehrere lichtempfindliche Elemente entsprechend den Positionen der Kammern angeordnet sein. Anwendungsabhängig kön­ nen auch andere Detektoren zur Erfassung von Probeneigenschaften vorgesehen sein, wie sie an sich aus der Analytik bekannt sind (z. B. Spektralphotometer, Widerstandsmesser zur Dichtebestim­ mung). Die Kammern können auch eine sich jeweils über ihre Länge erstreckende Skalierung zur optischen Kontrolle des Füllstandes, der Position der Druckstempel oder der Position der Phasengrenze aufweisen. Die Detektoren können ferner an anderen Komponenten der Präparationsvorrichtung, z. B. an einer Verbindungsleitung in der Ventilplatte, vorgesehen sein.

Zur Verstellung der oben erläuterten Ventilplatte 21 umfasst die Stelleinrichtung 70 ein Betätigungselement 71 und einen Stellmo­ tor 72. Das Betätigungselement 71 besitzt die Form einer Platte mit mindestens einem Vorsprung 73, der mit mindestens einer ent­ sprechenden Ausnehmung (nicht dargestellt) auf der Unterseite der Ventilplatte 21 zusammenwirkt. Der Vorsprung 73 greift in die Ausnehmung ein und verdreht die Ventilplatte 21 bei Betäti­ gung des Stellmotors 72 in die gewünschte Position, so dass je­ weils eine Kammer geöffnet oder geleert werden kann, jeweils zwei Kammern über die Verbindungsleitung 22 verbunden sind oder alle drei Kammern verschlossen sind.

Die Steuereinrichtung 80 ist mit den Komponenten 50, 60 und 70 des Präparationssystems verbunden. Je nach Betriebszustand und dem von der Detektoreinrichtung 60 gelieferten Detektorsignal werden in der folgenden Weise der Druckerzeuger 50 und die Stelleinrichtung 70 betätigt. Bei halbautomatischem oder manuel­ lem Betrieb werden die entsprechenden Schritte zumindest teil­ weise durch einen Bediener durchgeführt.

In einem Startzustand sind die Kammern der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung 100 wie folgt beschickt. In der ersten Kammer 13 befindet sich eine Blutspende. Die Blutspende wird aus einem Spenderbeutel in die erste Kammer 13 gefüllt, was ggf. un­ ter Ausübung eines unterstützenden Unterdruckes erfolgt. Die zweite Kammer 14 ist mit einer Waschlösung gefüllt. In der drit­ ten Kammer 15 befindet sich ein Kryoadditiv. Im Startzustand ist die erste Kammer 13 vollständig gefüllt, während die übrigen Kammern 14, 15 lediglich teilweise befüllt sind. In diesen Kam­ mern ist so viel Volumen frei, wie es zur Übernahme der Erythro­ zytensuspension nach der Zentrifugation (siehe unten) erforder­ lich ist. Die Ventilplatte 21 wird nach dem Startzustand (alle verschlossen) so eingestellt, dass bspw. die erste und zweite Kammer 13, 14 verbunden sind. Vorteilhafterweise ist trotz der Verbindung im druckfreien Zustand über die Verbindungsleitung im Wesentlichen kein Flüssigkeitsaustausch gegeben.

In einem ersten Präparationsschritt wird der Kammerkörper mit den befüllten Kammern mit einer Zentrifugationseinrichtung zentrifugiert. Die (nicht dargestellte) Zentrifugationseinrich­ tung besitzt die Bauform einer an sich bekannten Großzentrifuge mit einzelnen Zentrifugenbechern, in denen eine Vielzahl von Präparationsvorrichtungen gleichzeitig zentrifugiert werden kön­ nen. Während der Zentrifugation erfolgt lediglich die Auftren­ nung der Blutspende in die Fraktionen. Eine Verschiebung der Druckstempel 31 bis 33 erfolgt nicht. Während der Zentrifugation sind die Kammern verschlossen.

Der Zustand der Präparationsvorrichtung nach der Zentrifugation ist in Fig. 2 dargestellt. In der ersten Kammer 13 sind die ge­ bildeten Fraktionen der Blutspende mit dem Erythrozytensediment 1 der sog. "Buffy Coat"-Schicht 2 und dem Plasmaüberstand 3 il­ lustriert. Das Erythrozytensediment 1 umfasst betriebsabhängig einen Volumenanteil von ca. 45% der Kammer 13. Der Volumenan­ teil hängt insbesondere von der Zentrifugationsgeschwindigkeit ab. Bei einer höheren Geschwindigkeit ergibt sich eine höhere Packungsdichte der Erythrozyten und damit ein geringerer Volu­ menanteil. Die "Buffy-Coat"-Schicht 2 ist ein thrombozyten- und leukozytenhaltiger Belag mit einer gräulichen Färbung, der sich nach der Zentrifugation zwischen den tiefroten Erythrozytensedi­ ment 1 und dem hellroten Plasmaüberstand 3 ausbildet.

Nach der Zentrifugation wird die Präparationsvorrichtung 100 in die Präparationsstation eingesetzt. Die Ventilplatte 21 wird in Durchlassrichtung zwischen die erste und zweite Kammer 13, 14 gedreht. Dies erfolgt manuell, z. B. mit einem Noppenschlüssel oder mit der Stelleinrichtung 70 (siehe oben). Die erste Kammer 13 wird mit einem Überdruck beaufschlagt. Unter der hydrostati­ schen oder mechanischen Druckeinwirkung bewegen sich der Druckstempel 31 nach unten und der Druckstempel 32 nach oben. Die aufgetrennte Blutspende wird in die zweite Kammer 14 über­ tragen. Dieser Präparationsschritt wird beendet, sobald die am unteren Ende der ersten Kammer 13 angeordnete Detektoreinrich­ tung 60 die "Buffy Coat"-Schicht 2 erfasst. In diesem Zustand ist sichergestellt, dass in dem verjüngtem Bereich 16 (siehe Fig. 3) und der Verbindungsleitung noch ausschließlich Erythrozy­ tensediment vorhanden ist. Wenn die "Buffy Coat"-Schicht 2 er­ fasst worden ist, wird die Druckübertragung gestoppt. Danach wird die Ventilplatte in Verschlussstellung gebracht. Dies er­ folgt entweder unmittelbar bei Detektion der Schicht 2 oder zeitlich verzögert, so dass Konzentratreste aus dem verjüngten Bereich 16 noch in die Verbindungsleitung gelangen können.

Die in die zweite Kammer 14 übertragenen Erythrozyten vermengen sich mit der Waschlösung. Die Waschlösung umfasst bspw. physio­ logische Kochsalzlösung. Es folgt eine weitere Zentrifugation, in deren Ergebnis sich die behandelten Erythrozyten als Konzent­ rat wiederum im unteren Teil der zweiten Kammer 14 sammeln, wäh­ rend die übrige Waschlösung den Überstand bildet.

In einem weiteren Präparationsschritt wird analog zu der be­ schriebenen Weise das gewaschene Erythrozytensediment in die dritte Kammer 15 übertragen. Hierzu wird die Ventilplatte 21 so verdreht, dass die Verbindungsleitung 22 zwischen der zweiten und dritten Kammer 14, 15 angeordnet ist. Außerdem wird der Druckverteiler 56 entsprechend verstellt. Die Druckübertragung wird wiederum in Abhängigkeit vom Detektorsignal der Detektor­ einrichtung 60 gesteuert. Es kann an der zweiten Kammer 14 ein weiterer Sensor (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Alternativ ist es möglich, die Präparationsvorrichtung 100 zu dem Sensor 61 hin zu verdrehen, so dass die Phasengrenze in der zweiten Kammer 14 erfasst werden kann.

Nach Übertragung des gewaschenen Erythrozytensedimentes in die dritte Kammer 15 erfolgt dort die Vermengung mit dem Kryoaddi­ tiv. Als Kryoadditiv werden die an sich bekannten Zusatzstoffe verwendet. Das Kryoadditiv umfasst bspw. eine Lösung aus wasser­ löslichem Stärkederivat.

Nach Übertragung der gewaschenen Erythrozyten in die dritte Kam­ mer 15 und Vermengung mit dem Kryoadditiv ist die Kryokonserve einfrierfertig. Es folgt die Übertragung in den anwendungsabhän­ gig gewählten Behälter, z. B. einen Kryobeutel, in dem der Ein­ friervorgang erfolgt. Vorteilhafterweise ist nach Abschluss der Präparation in der ersten Kammer 13 der Plasmaüberstand als spenderspezifisches Restprodukt vorhanden. Anwendungsabhängig kann das Plasma einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Einzelheiten einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Gestaltung der erfindungsgemäßen Präparationsvorrichtung sind in Fig. 4 dargestellt. Die Unterschiede beziehen sich auf die Ausbildung der Ventilplatte 21. Im obersten Teilbild von Fig. 4 ist die Unterseite 12 des Kammerkörpers 10 mit den Kammern 13 bis 15 il­ lustriert. Jede Kammer besitzt eine Ein- und Auslassöffnung in Form eines Anschlussstutzens 17 (siehe Fig. 3). An jedem An­ schlussstutzen 17 ist ein O-Dichtring 18 vorgesehen. In der Mit­ te des Kammerkörpers 10 befindet sich entsprechend der Zylinder­ achse eine Gewindebohrung 19 zur Befestigung der Ventilplatte 21.

Im mittleren Teilbild von Fig. 4 ist die Ventilplatte 21 ein­ zeln dargestellt. Bei dieser Gestaltung sind zwei Verbindungs­ leitungen (oder Überströmkanäle) 22, 23 vorgesehen, die so ange­ ordnet sind, dass mit einer der Verbindungsleitungen 22 oder 23 jeweils zwei Kammern verbunden werden können, während die je­ weils andere Verbindungsleitung 22 oder 23 verschlossen ist. Die Verwendung von zwei Verbindungsleitungen besitzt den Vorteil ge­ ringerer Verstellwege bei der Einstellung der Kammerverbindungen bei den einzelnen Präparationsschritten. In der Ventilplatte sind drei Ein- und Auslassbohrungen 24 vorgesehen, die so ange­ ordnet sind, dass wenn eine der Ein- und Auslassbohrungen 24 mit einem der Anschlussstutzen 17 ausgerichtet ist, die anderen An­ schlussstutzen jeweils verschlossen bleiben.

Die Ventilplatte 21 besitzt einen umlaufenden O-Dichtring 25, der eine zusätzliche Dichtung gegenüber der Unterseite 12 des Kammerkörpers 10 bereitstellt. Das Bezugszeichen 26 bezieht sich auf die Drehachse und das Lager der Ventilplatte 21.

Im unteren Teilbild von Fig. 4 ist die Ventilplatte 21 und die Unterseite 12 des Kammerkörpers 10 im zusammenmontierten Zustand dargestellt. Wird die Ventilplatte 21 vom dargestellten Zustand nach links gedreht, so werden zunächst mit der Verbindungslei­ tung 22 die Kammern 13 und 14 verbunden und bei der weiteren Verstellung werden die Kammern 14 und 15 über die Verbindungs­ leitung 23 verbunden. Damit können mit einem kurzen Stellweg die beiden oben erläuterten Präparationsschritte ausgeführt werden.

Die in den Fig. 1 bis 4 illustrierte Ausführungsform der Er­ findung kann je nach Aufgabenstellung vielfältig modifiziert werden. So können bspw. zur Durchführung weiterer Präparations­ schritte im Kammerkörper weitere Kammern zur Aufnahme weiterer Zusatzstoffe vorgesehen sein. Anstelle der 120°-Anordnung können die Kammern auch anderweitig im Kammerkörper oder einem Rahmen­ gestell (siehe unten) angeordnet werden. Die Beschickung der Kammern kann anwendungsabhängig von der Ober- oder Unterseite her erfolgen. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Schlauch- oder Pipettiersystemen. Gemäß einer bevorzugten Ges­ taltung der Erfindung sind die Einlassöffnungen der Kammern ge­ rade an die Außendurchmesser von standardisierten Flüssigkeits­ pipetten oder Schlauchadapter angepasst, so dass diese zur Be­ schickung einfach angesetzt und betätigt werden können. Die Prä­ parationsvorrichtung kann anwendungsabhängig in ihrer Größe be­ liebig skaliert werden. Die Übertragungseinrichtung mit der Ven­ tilplatte kann durch eine fest eingestellte Anordnung mehrerer Verbindungsleitungen mit betätigbaren Ventilen ersetzt werden.

An der Außenseite des Kammerkörpers können zusätzliche Greif- oder Befestigungseinrichtungen zur Handhabung des Kammerkörpers und/oder zum Einsatz in eine Zentrifuge vorgesehen sein.

Der Kammerkörper mit den integrierten Kammern kann erfindungsge­ mäß durch eine Anordnung einzelner Kammern in einem Rahmenge­ stell ersetzt werden. Diese Gestaltung besitzt Vorteile in Bezug auf eine separate Befüllung der einzelnen Kammern vor der Zusam­ mensetzung zur Präparationsvorrichtung und die Entsorgung der Kammern nach Verwendung. Als Rahmengestell kann jede geeignete Struktur verwendet werden, in die die Kammern entsprechend der gewünschten Anordnung fixiert einsetzbar sind und die eine genü­ gende Stabilität bei der Zentrifugation besitzt. Je nach der Gestaltung der Kammern ist die Struktur des Rahmengestells ange­ passt.

Werden als Kammern fertige Kolbenspritzen mit geeigneten Kolben­ durchmessern verwendet, so besitzt das Rahmengestell Ausnehmun­ gen zur Aufnahme der Spritzenkolben. Wenn die Einzelkammern durch gerade Rohrkörper gebildet sind, werden die Ausnehmungen des Rahmengestells entsprechend angepasst. Am Boden des Rahmen­ gestells sind ggf. konisch vorgeformte Kammerböden vorgesehen, wie dies in Fig. 5 illustriert ist.

Fig. 5 zeigt eine Einzelkammer in schematischer Schnittansicht. Zwei oder mehr derartige Einzelkammern (z. B. entsprechend der obigen Gestaltung drei Einzelkammern) sind an einem Rahmenge­ stell (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Einzelkammer 90 um­ fasst eine Kammerwand 91 in Form eines geraden Kreiszylinders und einen sich verjüngenden Teilbereich 92, der in einem ent­ sprechend geformten Stützsockel 93 ruht, der Teil des Rahmenge­ stells ist. Im Inneren der Einzelkammer 90 befindet sich der Druckstempel (siehe oben). Der Druckstempel ist bei dieser Ges­ taltung nicht zylinderförmig, sondern als Stempelplatte 94 mit einem außen umlaufenden Dichtring 97 ausgebildet. Die Stempelplatte 94 besteht beispielsweise aus PMMA. Der Dichtring 97 ist ein z. B. aus PTFE bestehendes Formteil, das formschlüssig über den äußeren Rand der Stempelplatte 94 gezogen ist. Der Quer­ schnitt des Dichtringes 97 besitzt eine U-Form, deren offenen Enden zwei Dichtlippen bilden. Durch diese Formgebung wird ein dichtendes Anlegen der Dichtlippen an die Kammerwand sicher­ stellt. Die Oberseite der Einzelkammer 90 ist mit einer Deck­ platte 95 verschlossen, die eine Durchtrittsöffnung 96 zum Durchlass des Druckmediums aufweist.

Die Einzelkammer 90 besitzt bspw. ein Volumen von 470 ml bei ei­ nem Durchmesser von ca. 80 mm, einer Länge der Kammerwand 91 von ca. 110 mm und einer Höhe des Stützsockels 93 von ca. 30 mm. Der Teilbereich 92 grenzt ein Teilvolumen von ca. 30 ml ab.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Blutpräparation kann abweichend von der oben erläuterten Zentrifugation der gesamten Präparationsvorrichtung die folgende Einzelkammerzentrifugation vorgesehen sein. Dabei wird die jeweils interessierende Einzel­ kammer (z. B. gemäß Fig. 5) aus dem Rahmengestell entnommen und separat zentrifugiert. Vor oder nach der Zentrifugation ist die Einzelkammer im Rahmengestell zur Durchführung der übrigen Schritte der Probenpräparation angeordnet. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, falls zur Zentrifugation keine passende Zentrifuge zur Verfügung steht.

Claims (13)

1. Präparationsvorrichtung (100) zur Behandlung von Suspensi­ onsproben, insbesondere zur Präparation von Blut-Kryokonserven, mit einer Anordnung von mindestens zwei Behältnissen zur Aufnah­ me der Suspensionsproben, von Probenteilen und/oder von Zusatz­ stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältnisse als Kammern (13 bis 15, 90) mit festen Wänden gebildet und relativ zueinander ortsfest angeordnet sind und ei­ ne Übertragungseinrichtung (20) mit mindestens einer Verbin­ dungsleitung (22) vorgesehen ist, über die die Kammern (13 bis 15) miteinander verbindbar sind.

2. Präparationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kammern (13 bis 15) in einem einstückigen Kammerkörper (10) gebildet sind.

3. Präparationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kammern (90) als Einzelkammern lösbar in ei­ nem Rahmengestell befestigt sind.

4. Präparationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Kammern oder der Kammerkörper (10) aus einem transparenten Material bestehen.

5. Präparationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (13 bis 15) die Gestalt gerader Hohlzylinder besitzen, die von einer Oberseite (11) bis zu einer Unterseite (12) des Kammerkörpers (10) verlaufen, wobei an der Unterseite (12) jede Kammer (13 bis 15) einen Anschlussstutzen (17) aufweist, mit dem jeweils ein Ende der mindestens einen Verbindungsleitung (22) verbunden wer­ den kann.

6. Präparationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Kammer ein Druckstempel (31 bis 33) vorgesehen ist.

7. Präparationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass jeder Druckstempel (31 bis 33) eine umlaufende Dichtlippe aufweist.

8. Präparationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrich­ tung (20) durch eine Ventilplatte (21) gebildet ist, in der min­ destens eine Verbindungsleitung (22) integriert ist, wobei die Ventilplatte (21) verdrehbar angeordnet ist.

9. Präparationsstation zur Präparation von Suspensionsproben, mit:
mindestens einer Präparationsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
einer Druckeinrichtung (50), die zur Erzeugung eines Über- oder Unterdruckes in einer der Kammern (13 bis 15) eingerichtet ist,
einer Detektoreinrichtung (60) zur Erkennung einer Phasengren­ ze in einer der Kammern (13 bis 15),
einer Stelleinrichtung (70), die ein Betätigungselement (71) aufweist, mit dem die Übertragungseinrichtung (20) derart ein­ stellbar ist, dass jeweils zwei Kammern über die mindestens eine Verbindungsleitung (22) verbunden sind, und
einer Steuereinrichtung, die mit der Druckeinrichtung (50), der Detektoreinrichtung (60) und der Stelleinrichtung (70) ver­ bunden und zur Betätigung der Druckeinrichtung (50) und der Stelleinrichtung (70) in Abhängigkeit von einem Detektorsignal der Detektoreinrichtung (60) eingerichtet ist.

10. Präparationsstation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinrichtung (50) einen pneumatischen Druckerzeuger oder einen mechanischen Druckerzeuger mit Pleuelstangen auf­ weist.

11. Verfahren zum Präparieren von Suspensionsproben oder von Blut-Kryokonserven unter Verwendung einer Präparationsvorrich­ tung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass abwechselnd eine Behandlung einer Probe in min­ destens einer der Kammern (13 bis 15, 90) und eine Übertragung mindestens eines Teils der Probe zwischen zwei Kammern erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenbehandlung eine Zentrifugation der Probe und/oder eine Behandlung der Probe mit Zusatzstoffen umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zentifugation der Probe die gesamte Präparationsvorrichtung (100) oder eine Einzelkammer (90) zentrifugiert wird.