DE20305506U1

DE20305506U1 - Vorrichtung zur automatischen Filtration

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Publication number: DE20305506U1
Application number: DE20305506U
Authority: DE
Original assignee: Lmb Technologie GmbH
Current assignee: Lmb Technologie GmbH
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2013-04-05
Also published as: DE10315484A1

Abstract

Filtrationsvorrichtung zur Filtration einer Substanz, die aufweist:
eine erste Aufnahme (3) zum Aufnehmen mindestens eines ersten Behältnisses (6), und
eine Filtereinrichtung (5) zur Filtration der Substanz, gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit (1), und
ein Gewichtsmesssystem, das eine erste Gewichtsmesszelle (8, 9) und eine zweite Aufnahme (4) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration von Substanzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten, die zumindest teilweise biologisches Material enthalten. D.h. Flüssigkeiten, die ihren Ursprung im lebenden Organismus haben, wie das z.B. bei Blut oder Blutprodukten tierischen oder menschlichen Ursprungs der Fall ist.
Gerade bei Filtervorgängen im medizinischen Bereich ist es notwendig die Qualität des Filtrats auf das Genaueste zu überprüfen. Zum Beispiel sei hier auf die Filtration von gespendenten Blut verwiesen. Um die Verträglichkeit von gespendetem Blut für den Patentien zu erhöhen, ist es sinnvoll und seit Kurzem für Blutspendedienste auch verpflichtend, Leukozyten (weiße Blutkörperchen) aus dem Vollblut zu filtern. Diese Art der Leukozytendepletion verhindert, dass Krankheitserreger, die an den Leukozyten haften, den ohnehin schon immungeschwächten Patienten belasten.
In den "Richtlinien zur Gewinnung von Blut und Blutbestandteilen zur Anwendung von Blutprodukten" (Veröffentlichung im Bundesgesundheitsblatt 43,7 (2000) S.555– 589) ist eine stichprobenartige Untersuchung des Filtrats von Spenderblut vorgesehen. Bei einer derartigen Stichprobe wird unter anderem der Restleukozytengehalt im Filtrat gemessen. Durch die Filtration und die anschließende stichprobenartige Untersuchung entstehen Mehrkosten, die das Gesundheitssystem tragen muss.
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Qualitätskontrolle des Spenderbluts lediglich um Stichproben. Somit liegt der Qualitätskontrolle eine statistische Auswertung zu Grunde, die immer bestimmte Fehlerraten akzeptieren muss, um eine Überprüfung aller Filtrate zu umgehen. Dieses kalkulierte Risiko mag angesichts der Vielzahl von Filtraten gering erscheinen, und unter Berücksichtigung des Aufwands für die Untersuchungen aller Filtrate auch vertretbar, für den von dem Restrisiko betroffenen Patienten ist das Restrisiko jedoch immer zu hoch.
Die US 6,428,712 B1 offenbart Filtrationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und offenbart genauer gesagt eine Filtrationsvorrichtung zur Filtration einer Substanz, die aufweist: eine erste Aufnahme zum Aufnehmen mindestens eines ersten Behältnisses, und eine Filtereinrichtung zur Filtration der Substanz. Genauer gesagt wird in dieser Patentschrift eine Vorrichtung vorgestellt, das biologische Flüssigkeiten unter Zuhilfenahme der Schwerkraft filtriert. Das Filtrationssystem ist aus zwei Beuteln, die über ein Leitungssystem verbunden sind, in dem ein Filter vorgesehen ist, ausgebildet. Insbesondere wird Vollblut filtriert. Dabei fließt Vollblut durch einen speziellen Filter, auf dem Leukozyten abgeschieden werden. Übrig bleibt das flüssige Blutplasma und rote Blutkörperchen.
Es ergibt sich daher der Nachteil, dass die Güte des Filtervorgangs nicht bewertet werden kann, sondern das Filtrat, wie zuvor beschrieben, strichprobenartig nach statistischen und somit zufälligen Gesichtspunkten ausgewählt und untersucht werden muß. Ferner ist es nicht möglich die Funktionsweise des Filters während des Filtervorgangs zu überwachen. Zum Beispiel kann es zu einem Verstopfen des Filters kommen, oder der Filter kann beschädigt sein, so dass das Blut zumindest teilweise unge filtert durch den Filter fließen kann.
Der Filtervorgang kann dadurch unwirtschaftlich werden, dass er eine zu lange Zeitdauer in Anspruch nimmt, oder das gespendete Blut kann unbrauchbar werden, da das Filtrat trotz Filtration mit Leukozyten belastet ist. In derartigen Fällen bleibt nur eine aufwendige Nachbearbeitung in der das Spenderblut nochmals gefiltert wird, wobei aber das ursprüngliche, geschlossene und sterile System nicht mehr verwendet werden kann. Voraussetzung für eine Nachbearbeitung ist allerdings, dass der federhafte Filtervorgang entdeckt wird. Wird er nicht entdeckt bleibt nur noch die Hoffnung, dass das betroffene Filtrat zur Stichprobe wird.
Ein weiterer Nachteil der zuvor beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass die genaue Menge des Filtrats, das heißt in diesem Fall die Menge des dem Patienten zu verabreichenden Blutplasmas, nicht automatisch überprüft wird. Das heißt, es ist ein gesonderter Arbeitsschritt notwendig, in dem das Gewicht des Blutplasmas gemessen wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Filtration einer Substanz zu schaffen, bei der der Filtervorgang und der verwendete Filter überwacht wird und somit Daten über Qualität und Menge des Filtrats erfaßt werden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Genauer gesagt wird gemäß einem ersten Aspekt der Er findung die zuvor erwähnte Aufgabe durch eine Filtrationsvorrichtung zur Filtration einer Substanz gelöst, wobei die Vorrichtung eine erste Aufnahme zum Aufnehmen eines ersten Behältnisses und eine Filtereinrichtung aufweist, und gekennzeichnet ist durch eine Steuereinheit, sowie ein Gewichtsmesssystem, das eine Gewichtsmesszelle und eine zweite Aufnahme aufweist.
Die Erfindung besteht demnach aus einer Vorrichtung mit einem ersten Behälter, der die ungefilterte Substanz, zum Beispiel Blut oder ein Blutprodukt, faßt, und einem Filter, der zwischen dem zu filternden Substrat und dem Filtrat angeordnet ist. Eine mit der Gewichtsmesszelle in Verbindung stehende Steuereinheit erfaßt nun je nach Ausführungsform die Gewichtszunahme des Filtrats, bzw. die Gewichtsabnahme der zu filternden Substanz, und schließt dadurch auf den Zustand des Filters, die Qualität des Filtervorgangs und somit auf die Qualität des Filtrats. Die Auswertung der Steuereinheit wird dem jeweiligen Filtrat zugeordnet, bzw. dem Anwender während des Filtervorgangs angezeigt. Durch den Aufbau des Gewichtsmesssystems, bestehend aus Gewichtsmesszelle und einer zweiten Aufnahme, kann das Gewicht zumindest eines Behälters bei der Auswertung durch die Steuereinheit unberücksichtig bleiben.
Durch eine Überwachung der Gewichtsreduktion bzw. der Gewichtszunahme, kann sowohl dem Anwender der Zustand der Filtration angezeigt werden als auch eine Verlaufskurve des Filtervorgangs aufgezeichnet werden. Die aufgezeichnete Verlaufskurve kann die Steuereinheit einem bestimmten Filtrat zuweisen, so dass für die Weiterverarbeitung oder Weiterverwendung des Filtrats ersichtlich ist, ob die Filtration erfolgreich verlaufen ist, und ob somit die erforderlichen Qualitätskriterien eingehalten werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein System zur Filtration mehrerer Substanzen gelöst, wobei das System mehrere Filterplätze aufweist, die jeweils aus einer zuvor beschriebenen Filtrationsvorrichtung bestehen.
Somit können mehrere Substanzen gleichzeitig gefiltert werden, und es ist möglich einer zentralen Steuereinheit Auswertungen der Prozesse der einzelnen Filterplätze zu überlassen. Vorteilhaft ist dabei, dass nur eine Steuereinheit die Filtervorgänge einer Vielzahl von zu filternden Substraten überwacht, und deshalb die die Steuereinheiten der einzelnen Filterplätze vergleichsweise einfach aufgebaut sein können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel die Qualitätskontrolle bei Blut oder Blutprodukten entscheidend verbessert werden, da es nunmehr möglich ist die notwendigen Stichproben unter Zuhilfenahme der Auswertungen der Steuereinheit vorzunehmen.
Andere Merkmale, Aspekte und voreilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung detaillierter erläutert.
Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, welche die wirkenden Schwerkraft verwendet;
2 eine Verlaufskurve der Gewichtsabnahme der Substanz in einem ersten Behältnis der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Flussdiagramm der Auswertung der bei der Filtration gewonnenen Filtrationsdaten;
4 eine zweite Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, welche die wirkenden Schwerkraft verwendet;
5 eine dritte Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, die eine Pumpvorrichtung verwendet;
6 eine Seitenansicht eines Systems zur Filtration mit mehreren Filterplätzen gemäß einer vierten Ausführungsform; und
7 eine Vorderansicht des Systems zur Filtration mit mehreren Filterplätzen gemäß der vierten Ausführungsform.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, welche die wirkenden Schwerkraft verwendet.
Eine Steuereinheit 1 ist, wie auch ein Gewichtsmesssystem aus einer Aufnahme 4 und einer ersten Gewichtsmesszelle 8, an einem Rahmen 2 befestigt. Der Rahmen 2 ist, wie auch alle anderen mechanischen Bauteile der Filtrationsvorrichtung, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt. Ein mit Vollblut gefülltes erstes Behältnis 6 ist an einer Aufnahme 3 befestigt und mit einem Filter bzw. einer Filtereinrichtung 5, sowie mit einem zweiten Behältnis 7 verbunden. Das erste und zweite Behältnis 6 bzw. 7, sowie der Filter 5 können als ein einziges geschlossenes, steriles System ausgebildet sein. Dabei kann der Filter 5 als eigenständige Vorrichtung ausgebildet sein oder in einem des ersten und zweiten Behältnisses 6 bzw. 7 integriert sein. Der Abstand zwischen der Aufnahme 3 und der Aufnahme 4 ist derart eingestellt, dass das zweite Behältnis 7 auf der Aufnahme 4 aufliegt. Das Gewicht des zweiten Behältnisses 7 wird somit nicht von der Gewichtsmesszelle 8 erfasst.
Erst nach einer vorbestimmten Ruhephase wird das erste Behältnis 6 mit dem Filter 5 und dem zweiten Behältnis 7 in Flüssigkeitsverbindung gebracht, um Fehlmessungen und damit Fehlermeldungen durch etwaige Erschütterungen zu vermeiden. Das Vollblut fließt nun aufgrund der wirkenden Schwerkraft über das Leitungssystem durch den Filter 5 und in das zweite Behältnis 7. Die Steuereinheit 1 stellt im gleichen Augenblick eine Gewichtsreduktion in dem ersten Behältnis 6 fest und erfasst somit den Start der Filtration. Mittels einer zweiten Gewichtsmesszelle 10 wird das Gewicht eines Filtrats gemessen.
Die Steuereinheit 1 kann zum Beispiel als industrieller Single-Board-PC mit einem Bus des Standards PC 104 zum Anschluss an andere elektronische Bauteile ausgebildet sein. Alle notwendigen Programme und Daten sind in einem Flash-Speicher gespeichert. Ein spezielles Multifunktionsboard liefert digitale Ausgangssignale für Leuchtdioden, die Betriebsdaten für den Anwender visualisieren. Darüber hinaus ist in dem Multifunktionsboard ein 14-Bit-A/D-Wandler vorgesehen, der analoge- Eingangssignale der ersten und zweiten Gewichtsmesszelle 8 bzw. 10 zu digitalen Signalen wandelt. Ferner kann die Steuereinheit 1 mit einer Wireless-LAN-PCMCI-Karte zur kabellosen Datenübertragung ausgestattet sein. Die Bedienung der Vorrichtung erfolgt über ein mit einer LCD-Anzeige ausgestattetes Bedienfeld.
2 zeigt eine Verlaufskurve der Gewichtsabnahme der Substanz in einem ersten Behältnis der ersten Ausführungsform der Erfindung und 3 zeigt ein Flussdiagramm der Auswertung der bei der Filtration gewonnenen Filtrationsdaten.
Es wird nun die Überwachungsfunktion der Filtrationsvorrichtung näher erläutert. In der Steuereinheit 1 sind bzw. werden Verlaufskurven ordnungsgemäßer Filtrationen für verschiedene Filter 5 gespeichert (3, S100), wobei ein Beispiel derartiger Verlaufskurven in 2 gezeigt ist. Diese Verlaufskurven stellen eine Referenz für die während der Filtration aufgezeichnete Verlaufskurve (V) dar. Bei den Verlaufskurven dieser Ausführungsform handelt es sich um die Abnahme des Gewichts m des Vollbluts in dem Behältnis 6 über die Zeit t. Stellt die Steuereinheit 1 eine Abweichung von dieser Verlaufskurve fest, wird überprüft, ob es sich um eine zu rasche, oder eine zu langsame Gewichtsreduktion handelt (3, S200, S300).
Eine zu rasche Gewichtsreduktion liegt vor, wenn die Verlaufskurve V steiler ist als die Referenz (3, S200). Eine zu langsame Gewichtsreduktion liegt vor, wenn die Verlaufskurve V flacher ist als die Referenz (3, S300). Liegt eine zu rasche Gewichtsreduktion vor, so läßt sich darauf schließen, dass das Blut zu schnell durch den Filter 5 fließt und deshalb eine Beschädigung des Filters 5 vorliegt (3, S400). Fließt das Blut zu langsam durch den Filter 5, kann auf einen verstopften Filter 5 geschlossen werden (3, S600). In beiden Fällen gibt die Steuereinheit 1 entsprechende Signale an den Anwender aus. Diese Ausgabe kann zum Beispiel über verschiedenfarbige Leuchtdioden und unterschiedliche Leuchtfrequenzen erfolgen. Wird festgestellt, dass keine Abweichung von der Referenz vorliegt, so wird der Verlauf der Filtration nach einer Ausgabe eines entsprechenden Meldung (3, S500) weiterhin aufgezeichnet (3, S100), wobei in den anderen Fällen die Filtration abgebrochen werden kann (nicht dargestellt). Die Frequenz der Gewichtsmessung kann vom Anwender über einen oder mehrere Parameter festgelegt werden.
Ferner besteht die Möglichkeit, zu jedem Zeitpunkt der Filtration, jedoch auch vor oder nach der Filtration, Daten in die Steuereinheit 1 einzulesen. So können insbesondere Anwenderdaten oder Daten eines Mitarbeiters, der mit einer Kontrollaufgabe betraut ist und sozusagen als Systemadministrator fungiert, zum Beispiel über Barcodes in die Steuereinheit 1 eingelesen werden. Darüber hinaus können ebenso Barcodes verwendet werden, die der Identifizierung des Vollbluts, einer bestimmten Lotnummer, der Filtrationsvorrichtung, des Spenders usw. dienen. Welche Barcodes tatsächlich verwendet werden, ist individuell einstellbar. Zur Vereinfachung des Einlesevorgangs ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinheit 1 einen Barcode, der sich auf dem ersten Behältnis 6 befindet, beim Anbringen des ersten Behältnisses 6 an der Aufnahme 3 automatisch, d.h. abhängig von dem gemessenen Gewicht, einliest.
Nach Beendigung der Filtration bleiben die ausgewerteten Daten in der Steuereinheit 1 gespeichert, so dass sie weiter verarbeitet und zum Beispiel dem jeweiligen Filtrat zugewiesen werden können. So kann zum Beispiel jedes zweite Behältnis 7 als Blutplasmabeutel mit einem Etikett versehen werden, das Aufschluß über die Qualität der Filtration gibt.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, welche die wirkenden Schwerkraft verwendet.
Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass eine Gewichtsmesszelle 9 an der Aufnahme 4 angebracht ist und nun die Aufnahme 3 die Gewichtsmesszelle 9 von dem Gewicht mindestens des ersten Behältnisses 6 entlastet. Dadurch wird nicht die Gewichtsreduktion, sondern die Gewichtszunahme des Filtrats, das heißt des Blutplasmas, gemessen, wodurch sich die Verlaufskurven entsprechend ändern. Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass, falls der Filter 5 nicht in dem Plasmabeutel 7, sondern in dem Leitungssystem zwischen dem ersten Behältnis 6 und dem zweiten Behältnis 7 angeordnet ist, die Gewichtsmesszelle 9 von dem Gewicht des ersten Behältnisses 6, des Filters 5 und des Leitungssystems dazwischen entlastet ist. Darüber hinaus kann bei dieser Anordnung das Endgewicht des Filtrats durch die Gewichtsmesszelle 9 bestimmt werden, so dass keine gesonderte zweite Gewichtsmesszelle 10 intergriert werden muß.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Filtrationsvorrichtung, die eine Pumpvorrichtung verwendet.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht im Wesentlichen der ersten und/oder der Ausführungsform mit dem Unterschied, dass sie auf eine Anordnung verzichtet, die ausschließlich mit Hilfe der Schwerkraft arbeitet, und verwendet statt dessen ein Pumpsystem, um das Blut von dem ersten Behältnis 6 durch den Filter 5 in das zweite Behältnis 7 zu befördern. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Filtervorgang mit konstantem Druck durchzuführen, da der auf den Filter 5 wirkende Druck nicht mehr von dem Vollblut in dem ersten Behältnis 6 abhängig ist. Damit ist eine exaktere Bestimmung der Abweichung von einer vorbekannten Verlaufskurve bzw. Referenz möglich.
6 zeigt eine Seitenansicht eines Systems zur Filtration mit mehreren Filterplätzen gemäß einer vierten Ausführungsform und 7 zeigt eine Vorderansicht des Systems zur Filtration mit mehreren Filterplätzen gemäß der vierten Ausführungsform.
Ein System zur Filtration von Vollblut, das mehrere Filterplätze aufweist ist in den 6 und 7 gezeigt. wie in den 4 und 5 dargestellt, können die einzelnen Filterplätze sowohl mit ihren Rückseiten aneinander angeordnet sein, als auch seitlich aneinandergereiht sein. Eine zentrale Steuereinheit 11 kann die Aufgaben für die einzelnen Filterplätze übernehmen. Der restliche Aufbau und die restliche Funktionsweise entsprechen einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, so daß hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.

Claims

Filtrationsvorrichtung zur Filtration einer Substanz, die aufweist: eine erste Aufnahme (3) zum Aufnehmen mindestens eines ersten Behältnisses (6), und eine Filtereinrichtung (5) zur Filtration der Substanz, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (1), und ein Gewichtsmesssystem, das eine erste Gewichtsmesszelle (8, 9) und eine zweite Aufnahme (4) aufweist.
Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (3), die Steuereinheit (1) und das Gewichtsmesssystem an einem gemeinsamen Rahmen (2) befestigt sind.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aufnahme (4) die erste Gewichtszelle (8) zumindest von dem Gewicht eines zweiten Behältnisses (7) entlastet.
Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Behältnis (6, 7) und. die Filtereinrichtung (5) als geschlossenes, steriles System ausgebildet sind.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Behältnis (6, 7) derart gekoppelt sind, dass die Substanz zumindest aufgrund der auf sie einwirkenden Schwerkraft von dem ersten Behältnis (6) in das zweite Behältnis (7) fließt.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Gewichtsmesszelle (10) zur Messung des Filtratgewichts.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (3) die erste Gewichtsmesszelle (9) zumindest von dem Gewicht des ersten Behältnisses (6) entlastet.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz durch eine Pumpeinrichtung (12) von dem ersten Behältnis (6) in das zweite Behältnis (7) gefördert wird.
Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) derart ausgebildet ist, dass Daten über die Gewichtsreduktion der Substanz des ersten Behältnisses (6) oder die Gewichtszunahme des Filtrats des zweiten Behältnisses (7) ausgewertet werden und dadurch der Zustand der Filtereinrichtung (5), der Filtervorgang selbst und/oder die Qualitat des Filtrats überwacht wird.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (5) aus mindestens einem Filter, sowie einer Zu- und einer Ableitung besteht.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) derart ausgebildet ist, dass sie jedem Filtrat eine Auswertung zuweist.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz eine Flüssigkeit ist.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz eine zumindest teilweise biologische Substanz ist.
Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest teilweise biologische Substanz tierisches oder menschliches Blut oder ein Blutprodukt davon ist.
Filtrationsvorrichtung nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Barcodes zum Identifizieren von Filtrationsvorrichtung, Anwender und Substanz von der Steuereinheit (1) einlesbar sind.
System zur Filtration einer Substanz, das mehrere Filterplätze aufweist, die jeweils durch eine Filtrationsvorrichtung gemäß einem der vorangestellten Ansprüche ausgebildet sind.
System zur Filtration einer Substanz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine zentrale Steuereinheit (11) aufweist.