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Vorrichtung zum Trennen von klarem Blutserum von Fibrinfasern
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und anderen suspendierten Feststoffen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung, mit der eine überstehende Flüssigkeit von einer Mischung von nicht
mischbaren Flüssigkeiten oder einem Schlamm, die durch Zentrifugieren oder Stehenlassen
voneinander getrennt wurden, filtert, isoliert und zur Entnahme von Proben oder
Aufbewahrung enthält.
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Die Erfindung ist insbesondere für Blutserum anwendbar, das in automatischen
klinischen Analysiergeräten verwendet werden soll.
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Um die Bedingungen und Probleme, die mit der klinischen Laborpraxis
zusammenhängen, zu verstehen, wird auf folgendes hingewiesen: 1. Klinische Laboratorien,
die automatische Analysiergeräte verwenden, verarbeiten häufig hundert von Blutproben
pro Tag. Jede einzelne Probe kann eine große Anzahl von Bestimmungen erfordern.
Häufig wird mehr als ein Analysiertyp benötigt, um die gewünschten Analysen zu erhalten.
Daher ist es ein Problem von großer Komplexitat und Bedeutung, die Identität einer
großen Anzahl von Proben und zugehörigen vielfältigen Testresultaten bezüglich einer
bestimmten Blutprobe beizubehalten. Irrtümer bei der Identifizierung
der
Proben können möglicherweise sogar zum Tod eines Patienten beitragen.
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2. Die automatischen Probenehmer existierender klinischer Analysiergeräte
sind in verschiedener Weise durch mechanische Erwägungen beschränkt. Beispielsweise
müssen die serumenthaltenden Gefäße, das von dem Probenehmer aufgesaugt werden soll,
gleichmäßige Abmessungen, insbesondere bezüglich der Höhe aufweisen, so daß der
Probenehmer exakt hineingeführt und funktionieren kann. Hierzu werden normalerweise
die Serumproben zur Probenahme in eine Reihe von gleichförmigen Probenahmetassen,
die in einem geeigneten Gestell enthalten sind, überführt. Jedoch erfordert eine
solche Überführung des Serums zu einer Probenahmetasse, dass die neue Tasse in irgendeiner
Form eine Kennzeichnung bekommt, wodurch eine potentielle Quelle für Identifizierungsirrtümer
erzeugt wird.
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3. Irgendein Volumen einer Serumprobe, das nach der Analyse übrig
bleibt, wird im klinischen Laboratorium für einige Tage routinemäßig aufbewahrt,
so daß gegebenenfalls eine nochmalige Analyse vorgenommen werden kann. Meistens
wird das verbleibende Serum in spezielle einzelne Behälter zum kühlen Aufbewahren
dekantiert. Hierbei besteht wiederum - das Problem einer zusätzlichen Überführung
und einer weiteren Kennzeichnung, wodurch erneut eine weitere Quelle für Identifizierungsirrtümer
geschaffen wird.
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4. Ein weiteres Problem besteht darin, daß durch jede Uberführung
des Serums von einem Gefäß in ein anderes eine chemische Kontamination der Probe
erzeugt werden kann. Darüber hinaus besteht bei jedem Überführen durch Dekantieren
oder
Pipettieren die Gefahr einer Kontamination des technischen Personals mit krankhaftem
Serum.
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5. Automatische klinische Analysiergeräte stellen häufig selbst ein
Problem dar, da sie insbesondere durch kleine Teilchen verstopft werden können.
Jedes Serum, das zentrifugiert wurde, erfordert noch ein Filtern.
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6. Es ist bekannt, daß Blutserum vollständig von Blutzellen sobald
als möglich isoliert werden sollte, da ionische und osmotische Austauschvorgänge
über die Zellwandungen zwischen dem Serum und den Zellen stattfinden. Unvollständige
oder verzögerte Isolierung dieser Blutkomponente können daher zu ungenauen Analyseergebnissen
führen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung, die filtert, isoliert
und als nachfolgender Probenbehälter für die überstehende Flüssigkeit von einer
Mischung von unmischbaren FlAssigkeiten oder einem Schlamm dient, der abgesetzt
wurde. Die Vorrichtung ist insbesondere für Blutserumproben verwendbar, die in automatischen
klinischen Analysiergeräten verwendet werden sollen. Im allgemeinen besteht sie
aus einem äußeren Blutröhrchen, einem inneren einschiebbaren Kolbenröhrchen, einem
Kolbenkopf, der ein abwärts gerichtetes Einlassrohr aufweist, auf dem eine gleitend
entfernbare Kolbendichtung angeordnet ist, und ein Ventil mit einer vorgespannten
Membran am oberen Ende des abwärts gerichteten Einlassrohrs.
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Hierbei ist es wichtig, daß das Kolbenröhrchen teleskopartig abwärts
in die Zellmasse in dem Blutröhrchen geschoben werden kann, nach-dem das Serum isoliert
und gefiltert ist, ohne daß das Kolbenröhrchen zunächst entfernt oder das Serum
dekantiert werden muß, wodurch sich verschiedene Vorteile ergeben:
a)
Das Einschieben des Kolbenröhrchens in das Blutröhrchen zu einer Anordnung mit gleichmäßiger
Höhe, wobei der obere Rand des Kolbenröhrchens im wesentlichen bündig mit dem oberen
Rand des Blutröhrchens ist, ergibt eine minimale und gleichmäßige Höhe der Einrichtung
und erlaubt eine automatische Probenahme zur direkten Entnahme von Serum aus dem
Kolbenröhrchen, das in dem Blutröhrchen angeordnet ist.
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b) Ein Dekantieren des Serums aus der Vorrichtung ist unnötig, so
daß auf diese Weise die Arbeit verringert und eine mögliche Kontamination der Probe
minimalisiert wird.
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c) Ein Probenehmen aus dem Kolbenröhrchen, das in dem Blutröhrchen
angeordnet ist, das die originale Identifizierung trägt, vermeidet die Arbeit eines
Kennzeichnens eines Hilfsgefäßes und verringert somit Identifizierungsirrtümer.
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d) Ein Probenehmen aus dem Kolbenröhrchen schaltet die Kosten für
ein oder mehrere Hilfsgefäße aus.
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e) Das Serum kann sicher in der Vorrichtung, aus der Proben entnommen
wurden, aufbewahrt werden, ohne daß Hilfsgefäße verwendet werden müssten. Dies verringert
Laborarbeit, mögliche Kontamination und mögliche Identifizierungsirrtffimer. Ferner
werden hierdurch die Kosten für Hilfsgefaße ausgeschaltet.
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f) Da ein Dekantieren des Serums ebenso wie ein Entfernen des Kolbenröhrchens
aus dem Blutröhrchen nicht erforderlich ist, wird die mögliche Kontamination des
Labor-Personals minimalisiert.
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Eine weitere Eigenschaft der Vorrichtung besteht darin, daß das gesammelte
und gefilterte Serum von den Blutzellen durch eine mechanische Barriere getrennt
werden, wodurch ionische oder osmotische Austauschvorgänge auch während einer längeren
Aufbewahrungszeit verhindert werden.
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Ferner wird während der Benutzung der Vorrichtung der Dichtungsring
von der Oberfläche des Serums, das gesammelt werden soll, durch eine Luftsäule getrennt.
Hierdurch wird das Abstreifen von Zellen oder anderen Rückständen von der Innenwand
des Blutröhrchens in das zu sammelnde Serum verhindert. Eine Kontamination aus dieser
Quelle könnte bei bestimmten Analysen (beispielsweise Enzymen) von Wichtigkeit sein.
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Ferner kann die Vorrichtung auch in Laboratorien verwendet werden,
in denen die Analysen manuell vorgenommen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit weggebrochenen Teilen zu Beginn des Filtervorgangs.
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Figur 2 zeigt eine Ansicht ähnlich derjenigen von Figur 1 nach dem
Eintritt des abgetrennten Serums in das Kolbenröhrchen und nach dem Hochziehen des
Kolbenröhrchens um etwa o,64 cm.
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Figur 3 zeigt die Vorrichtung nach Beendigung des Filtriervorgangs
und Abstreifen des Dichtungsrings sowie nach vollständigem Einschieben des Kolbenröhrchens
in das Blutröhrchen.
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Figur 4 zeigt auseinandergezogen den unteren Teil des Kolbenröhrchens
und den Kolbenkopf im Schnitt.
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Figur 5 zeigt die Anordnung der Kolbenkopfteile am unteren Ende des
Kolbenröhrchens teilweise im Schnitt.
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Figur 6 zeigt ausschnittweise eine wahlweise Verbreiterung des oberen
Endes des Kolbenröhrchens.
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Figur 7 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform des Kolbenkopfes
mit konischer oberer Außenfläche.
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Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist das äußere
oder Blutröhrchen 11 ein zylindrisches Röhrchen derart, in welchen Blutproben allgemein
zum Labor geliefert werden.
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Ein inneres Kolbenröhrchen 12 aus Plastikmaterial ist teleskopartig
in das Blutröhrchen 11 hineinbewegbar, wobei sein unteres Ende einen Kolbenkopf
13 aufweist, der aus einem festen Plastikkörper 14 besteht, der einen nach oben
gerichteten kalottenartigen Teil 15 mit einem sich nach unten erstreckenden Mantel
16 aufweist, dessen äußere Oberfläche im unteren Ende des Kolbenröhrchens 12 dicht
hineinpasst. Der nach unten gerichtete Mantelring 16 des zylindrischen Körpers kann
ferner mit einem nach außen gerichteten Rand 16A versehen sein, auf den das untere
Ende 17 des Kolbenröhrchens 12 angeordnet wird. Der Plastikkörper 14 des Kolbenkopfs
13 besitzt ein einstückig damit verbundenes abwärts gerichtetes rohrförmiges Teil
18 mit geringerem Durchmesser als der kalottenförmige Teil 15, wobei der rohrförmige
Teil 18 mit dem Inneren des kalottenförmigen Teils 15 über einen mit einer Öffnung
versehenen Ventilsitz 19 in Verbindung steht, der sich aufwärts bis zu oder geringfügig
über die Höhe des Randes 20 des oberen Teils 15 erstreckt. Ein flexibler Dichtungsring
21 aus Gummi oder einem anderen weichen Polymer, der einen dünneren äußeren Abschnitt
22 aufweist, der in dichtendem Gleitkontakt mit der Innenwandung 23 des Blutröhrchens
11 besteht, besitzt eine mittlere Öffnung 24, die
in gleitendem
Reibkontakt mit der Außenfläche des abwärts gerichteten rohrförmigen Teils 18 steht.
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Eine elastische Membran 25 ist auf oder über dem Rand 20 des oberen
Teils 15 des Körpers 14 befestigt und steht in ihrer Mitte mit der oberen Außenfläche
des Ventilsitzes 19 in Verbindung. Die Membran 25 ist vorzugsweise eine Gummiabdämmung
von etwa o,o4 cm Dicke und ist mit einer oder mehreren kleinen Öffnungen 29 versehen,
die entfernt von dem Ventilsitz 19 angeordnet sind, um gefiltertes Serum in den
oberen Teil des Kolbenröhrchens 12 einzulassen.
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Die Membran 25 ist vorzugsweise über dem oberen Teil des Körpers 14
befestigt, indem sie während des Zusammenbaus zwischen dem unteren Ende des Kolbenröhrchens
12 und dem oberen Teil 15 des Körpers 14 eingespannt wird. Die auf diese erreichte
Dehnung ist wichtig für die Ventilfunktion, da hierdurch ein positiver Sitz der
Membran auf dem Ventilsitz 19 sichergestellt wird. Die Dehnung der Membran kann
in einer vorbestimmten Weise durch das Ändern von bestimmten Formen des festen Körpers
14 variiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, Ventile zu erhalten, die sich
nur dann öffnen, wenn Druckdifferenzen erzeugt werden, die vorbestimmte Werte überschreiten.
Eine Ausnehmung 27 kann in der äußeren zylindrischen Oberfläche des Körpers 14 vorgesehen
sein, um den Außenrand der Membran 25 aufzunehmen.
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Die Filtermittel 28 bestehen aus faserigen oder porösen Materialien
wie synthetischen Fasern, Glasfasern, porösen Polymeren oder dergleichen, die die
Form von Kissen oder Pfropfen besitzen, um mit Reibschluss in die rohrförmige öffnung
18A zu passen. Das Filtermaterial darf nicht mit dem hindurchfliessenden Serum reagieren.
Faseriges Zelluloseacetat oder gesintertes
Polyäthylen sind geeignet,
wenn die effektive Porengröße des Filters im Bereich von 10 bis 700 ji sein soll.
Das Filtermaterial 28 wird mit Reibschluss in den abwärts gerichteten rohrförmigen
Teil 18 eingesetzt.
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Eventuell ist der aufwärts gerichtete Teil 15 des Körpers 14 mit einer
konischen Oberfläche abgesehen von dem Ventilsitz 19 mit seiner Öffnung 30 versehen,
wie in Figur 7 gezeigt ist.
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Die Betätigung der Vorrichtung ergibt sich aus den Figuren 1 bis 3,
wobei in Figur 1 das Kolbenröhrchen 12 in dem Zustand gezeigt ist, in dem es gerade
in das Blutröhrchen 11 eintritt, in dem die Blutzellen vom Serum durch Zentrifugieren
abgesetzt wurden. Der Dichtungsring 21, der mit Reibschluss auf dem abwärts gerichteten
rohrförmigen Teil 18 des Kolbenkopfs 13 sitzt, steht in dichtendem Kontakt mit der
Innenwand des Blutröhrchens 11 oberhalb der Höhe des darin enthaltenen Serums, während
das untere Ende des abwärts gerichteten Rohrteils 18 in Berührung mit der Oberfläche
des Serums steht. Ein Luftkissen wird zwischen den Dichtungsring 21 und der Oberfläche
des Serums aufrecht erhalten. Dieses Luftkissen verhindert, daß irgendwelche intakten
Blutzellen, Überbleibsel oder chemisch aktive Reste, die von der Innenwand des Blutröhrchens
11 durch den Dichtungsring 21 abgestreift werden, mit dem zu filternden und zu sammelnden
Serum in Berührung geraten und dieses kontaminieren, wenn das Kolbenröhrchen abwärts
bewegt wird. Das gefilterte Serum strömt durch die Öffnung 30 im Ventilsitz 19 und
durch die kleinen Öffnungen 29 in der Membran 25 in das Kolbenröhrchen 12 oberhalb
des Kolbenkopfes 13.
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Bei der Benutzung wird die Abwärtsbewegung beendet, wenn das untere
Ende des abwärts gerichteten rohrförmigen Teils 18 die
Masse der
verdichteten Zellen in den Blutröhrchen 11 erreicht.
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An diesem Punkt kann der Benutzer zwei alternative Wege einschlagen,
die von dem Verwendungszweck abhängen.
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Wenn das Serum manuell analysiert werden soll oder wenn ein Teil des
gefilterten Serums zur sofortigen Verwendung dekantiert und das verbleibende Serum
zum zukünftigen Dekantieren aufbewahrt werden soll, wird das Kolbenröhrchen 12 um
etwa o,32 bis o,64 cm hochgezogen. Eine derartige Aufwärtsbewegung bewirkt, daß
sich der abwärts gerichtete rohrförmige Teil 18 in der mittleren Öffnung 24 des
Dichtungsrings 21 gleitend aufwärts bewegt. Der Dichtungsring 21 bleibt aufgrund
seiner Reibung mit den Wänden des Blutröhrchens 11 und aufgrund'des Vakuums stationär.
Dies ist in Figur 2 dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, daß sowohl der abwärts
gerichtete rohrförmige Teil 18 als auch das Kolbenröhrchen 12, daß das gefilterte
Serum enthält, vollständig von den Blutzellen isoliert sind. Ferner bleibt der Luftraum
oberhalb der Zellen durch den Dichtungsring 21 abgedichtet und ein Dekantieren des
gefilterten Serums kann ohne Beeinflussung durch die Blutzellen vorgenommen werden.
Das Aufbewahren des gefilterten Serums in den entsprechenden Blutröhrchen, das seine
originale Kennzeichnung trägt, ist hierbei zweckmäßig.
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Wenn dagegen das gefilterte Serum in einem automatisch arbeitenden
Analysiergerät verwendet werden soll, wird das Kolbenröhrchen 12 um o,95 cm oder
mehr hochgezogen, wodurch der rohrförmige Teil 18 vollständig aus der mittleren
Öffnung 24 des Dichtungsrings 21 austritt. Der Dichtungsring 21 wird in seiner horizontalen
Position in den Blutröhrchen 11 verbleiben. Nun wird das Kolbenröhrchen 12 erneut
abwärts in das Blutröhrchen 11 bewegt, wobei der abwärts gerichtete rohrförmige
Teil 18 den Dichtungsring 21 on seinem Platz entfernt
und ihn in
die Blutzellenmasse abwärts drückt. Das Kolbenröhrchen 12 wird weiter abwärts gedrückt,
bis seine obere Erweiterung im oberen Teil des Blutröhrchens 12 ist. Dies ist in
Figur 3 dargestellt, wobei das Serum von den Blutzellen durch die Ventilmembran
25 isoliert ist. Die während des Zusammenbaus der Vorrichtung auf die Membran 25
ausgeübte Zugspannung verhindert ein Aufwärtsströmen der zellenenthaltenden Flüssigkeit,
selbst wenn der Flüssigkeitsdruck des Serums auf Null reduziert wird.
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Die Vergrößerung des oberen Endes 12A des Kolbenröhrchens 12 dient
verschiedenen Zwecken. Zunächst bewirkt die Vergrößerung eine positive Ausrichtung
der Achsen des Kolbenröhrchens 12 und des Blutröhrchens 11. Eine derartige Ausrichtung
ist für die Verwendung in einem automatisch arbeitenden Analysiergerät notwendig.
Ferner dient die Verbreiterung als Füllstück zwischen der Innenwand des Blutröhrchens
11 und der Außenwand des Kolbenröhrchens 12. Außerdem dient die Verbreiterung zum
Befestigen des Kolbenröhrchens 12 bezüglich des Blutröhrchens 11, wenn beide Röhrchen
vollständig ineinander geschoben sind.
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Dies vermindert die Möglichkeit des Verspritzens von roten Blutkörperchen,
wenn die Anordnung versehentlich während der Aufbewahrung umgekippt wird (das Kolbenröhrchen
12 wird zur Aufbewahrung normalerweise verstopft werden).
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Die in Figur 3 dargestellte Anordnung ermöglicht die Verwendung einer
geeigneten automatischen Probenahmeeinrichtung, wie sie im Zusammenhang mit klinischen
chemischen Analysiergeräten verwendet wird, um von einem Gestell mit Rohren mit
gleichmässiger und minimaler Höhe Bruchteile an Serum zu entnehmen.
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L e e r s e i t e