DE3855891T2

DE3855891T2 - Gerät zur Behandlung mittels Zentrifugieren

Info

Publication number: DE3855891T2
Application number: DE3855891T
Authority: DE
Inventors: Richard I Brown; David E Cerny; John T Foley; Sidney Smith
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Fenwal Inc
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2008-01-30
Also published as: EP0299054B1; DE3884871D1; DE3884871T2; EP0486480B1; DE3856327T2; EP0299054A4; WO1988005691A1; US4834890A; JP2556741B2; EP0486480A3; JPH01502029A; DE3855891D1; EP0486480A2; DE3856327D1; EP0765687B1; EP0299054A1; CA1317917C; EP0765687A1; US5316666A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung ist nützlich auf dem Gebiet der Trennung von Blutbestandteilen sowie dem Sammeln derselben. Im spezielleren ist die Erfindung nützlich beim Sammeln von Blutplättchen oder Plasma von freiwilligen Spendern an nur vorübergehend eingerichteten, von medizinischen Einrichtungen entfernten Orten mittels tragbarer, leichter Gerätschaften, die sich leicht transportieren lassen.

Hintergrund der Erfindung

Das Sammeln von Blut von freiwilligen Spendern ist zu einer sehr erfolgreichen und hoch entwickelten Tätigkeit geworden. Die Entwicklung von mit einer einzigen Nadel arbeitenden Einmal-Blutsammelsets bzw. Blutspendesets für den einmaligen Gebrauch schafft ein sicheres, relativ kostengünstiges und für den Spender angenehmes Mittel zur Verwendung beim Blutspendevorgang. Solche Sets haben ein im großen Umfang erfolgendes Sammeln von Blut von freiwilligen Spendern an Orten, wie Kirchengebäuden, Schulen oder Büros ermöglicht, die entfernt von medizinischen Einrichtungen gelegen sein können. Die Verfügbarkeit freiwilliger Spender ist deshalb wichtig, weil solche Spender tendentiell relativ gesund sind. Außerdem bilden sie ein potentiell viel größeres Reservoir für Spenderblut als dies von der Gruppe der bezahlten Spender erhältlich ist.
In den letzten Jahren ist die Verarbeitung von Vollblut von einem Spender routinemäßig so erfolgt, daß sie das Trennen des Bluts in therapeutische Bestandteile beinhaltet. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich um rote Blutkörperchen, Blutplättchen und Plasma. Es sind verschiedene Techniken und Geräte entwickelt worden, um das Sammeln von Vollblut sowie das anschließende Abscheiden therapeutischer Bestandteile von diesem zu erleichtern.
Das Sammeln von Blutplättchen oder Plasma von freiwilligen Spendern ist im Gegensatz zum Sammeln von Vollblut nicht annähernd so erfolgreich geworden. Als Ergebnis hiervon stammt ein großer Teile des heutzutage gesammelten Plasmas von bezahlten Spendern und nicht von freiwilligen Spendern. Es wäre äußerst wünschenswert, wenn man das Sammeln bzw. Spenden von Plasma aufwerten könnte, so daß es in viel stärkerem Ausmaß zu einer auf Freiwilligen basierenden Tätigkeit wird, als dies derzeit der Fall ist.
Für das Sammeln von Blutplättchen oder Plasma sind verschiedene Verfahren bekannt. Zum Beispiel kann eine Bluteinheit einem menschlichen Spender in einer herkömmlichen Weise entnommen und in einem Blutbeutel oder einem anderen Standard- Sammelbehälter gesammelt werden. Diese Bluteinheit kann dann mittels einer Zentrifuge verarbeitet werden, um das Plasma von den anderen Bestandteilen der Bluteinheit zu trennen. Die abgeschiedenen Blutplättchen und das abgeschiedene Plasma können anschließend aus dem Blutbeutel entfernt werden. Obwohl sich auf diese Weise alle Blutbestandteile verwenden lassen, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß der Spender die gesamte Bluteinheit, aus der das Plasma entzogen worden ist, in seinem Körper wieder erneuern muß. Der Erneuerungsvorgang kann 6 bis 12 Wochen dauern, und während dieser Zeit kann der Spender nicht wieder Blut spenden. Außerdem liefert dieses Verfahren nur einen geringen Teil des pro Spender erzielbaren Plasmas als Ausbeute.
Bei einer Modifizierung des obigen Systems kann eine Plasmapherese durch Zentrifugieren zum Zeitpunkt des Spendens durchgeführt werden. Der plasmalose Teil des Bluts wird dann dem Spender unmittelbar wieder zugeführt. Dieses Verfahren gestattet zwar ein häufigeres Spenden, häufig bis zu einmal pro Woche, doch das Blut wird zum Zentrifugieren von dem Spender körperlich getrennt.
Eine solche körperliche Trennung ist wegen der Kosten und der Komplexität der Systeme und Verfahrensweisen unerwünscht, die zur Minimierung des Risikos eines Fehlers beim gleichzeitigen Arbeiten an mehreren Spendern entwickelt worden sind. Außerdem könnte die körperliche Trennung des Bluts von dem Spender möglicherweise Bedenken beim Blutspende-Personal hervorrufen, daß man infektiösen Stoffen in dem gesammelten Blut ausgesetzt wird, falls Fluidtropfen oder Lekkagen auftreten.
Trennsysteme, bei denen das gesammelte Vollblut nicht körperlich von dem Spender getrennt wird, sind ebenfalls bekannt. Dabei kann es sich entweder um chargenweise oder kontinuierlich arbeitende Systeme handeln.
Ein kontinuierliches, auf einer Zentrifuge basierendes System ist in der US-A-3 655 123 von Judson et al. mit dem Titel "Continuous Flow Blood Separator" offenbart. Das System der US-A-3 655 123 verwendet zwei Nadeln, nämlich eine Ausströmnadel und eine Einströmnadel. Einem Spender wird Voliblut über die Ausströmnadel entnommen. Das Vollblut füllt einen Pufferbeutel. Das Blut aus dem Pufferbeutel läuft unter der Wirkung der Schwerkraft in eine Zentrifuge. Das System des Patents von Judson et al. verwendet die Zentrifuge zum Abscheiden von Blutbestandteilen. Das Plasma kann in einem Behälter gesammelt werden. Die roten Blutkörperchen können über die Einströmnadel dem Spender zurückgegeben werden.
Es sind verschiedene Systeme bekannt, die ringförmige Trennkammern für die Plasmapherese verwenden. Z.B. offenbart die US-A-4 531 932 von Luppin et al. mit dem Titel "Centrifugal Plasmapheresis Device" ein System, das eine Zentrifuge mit einem rotierenden ringförmigen Rotor beinhaltet. Eine zentral angeordnete, rotierende Dichtung koppelt stationäre Fluidströmungsleitungen mit dem sich drehenden Rotor.
Vollblut wird einem Spender entnommen, durch die rotierende Dichtung geleitet und in dem sich drehenden Rotor eine Trennung hervorrufenden Rotationskräften ausgesetzt. Das abgeschiedene Plasma wird abgezogen, und konzentrierte Vollblutzellen werden durch die rotierende Dichtung zurückgeführt und dem Spender wieder zurückgegeben.
Ähnliche Arten von Systemen, die drehbare verfügbare ringförmige Trennkammern verwenden, die über Rotationsdichtungen mit stationären Schlauchelementen gekoppelt sind, sind in den US-Patenten Nr. 4 387 848, 4 094 461, 4 007 871 und 4 010 894 offenbart.
Ein zu berücksichtigender Aspekt bei der Verarbeitung von Vollblut ist das Erfordernis, daß die Verarbeitung unter sterilen Bedingungen stattfindet. Ein zweiter zu berücksichtigender Aspekt ist das Erfordernis, daß die Verarbeitung derart stattfindet, daß die Lagerfähigkeit auf ein Maximum gebracht ist. Wenn die Verarbeitung nicht innerhalb eines einzigen abgedichteten Systems stattfindet, werden die zulässige Lagerzeit und die nutzbare Lebensdauer der Blutbestandteile beträchtlich verkürzt. In einem geschlossenen System verarbeitete Bestandteile können vor ihrer Verwendung vier bis sechs Wochen oder länger aufbewahrt werden. Dagegen müssen Vollblut oder Bestandteile davon innerhalb von 24 Stunden verwendet werden, wenn die Systemdichtung zerstört wird.
Zur Förderung der gewünschten Ziele einer sterilen Verarbeitung innerhalb eines einzigen abgeschlossenen bzw. abgedichteten Systems kann eine Familie von Doppelelement-Zentrifugen zur Bewerkstelligung einer Blutzellenabscheidung verwendet werden. Ein Beispiel dieses Typs von Zentrifuge ist in dem US-Patent Nr. RE 29 738 von Adams offenbart, das den Titel trägt "Apparatus for Providing Energy Communication Between a Moving and a Stationary Terminal".
Wie mittlerweile allseits bekannt ist, ist es aufgrund der Eigenschaften solcher Doppelelement-Zentrifugen möglich, einen ein Fluid, wie eine Einheit Spenderblut, enthaltenden Behälter rotationsmäßig zu bewegen sowie einen abgeschiedenen Fluidbestandteil, wie Plasma, in einen stationären Behälter außerhalb der Zentrifuge zu leiten, ohne daß dabei rotierende Dichtungen verwendet werden. Solche Behältersysteme können als geschlossene, sterile Transfersets ausgebildet sein.
Das Adams-Patent offenbart eine Zentrifuge mit einem äußeren drehbaren Element und einem inneren drehbaren Element. Das innere Element ist in dem äußeren Element angeordnet und von diesem drehbar getragen.
Das äußere Element dreht sich mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die normalerweise als ein Omega bezeichnet wird, und das innere drehbare Element dreht sich mit der doppelten Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Gehäuses oder zwei Omega. Es ist daher eine Differenz von einem Omega in der Rotationsgeschwindigkeit der beiden Elemente vorhanden. Für die Zwecke des vorliegenden Dokuments bezieht sich der Begriff "Doppelelement-Zentrifuge" auf Zentrifugen des Adams-Typs.
Die Doppelelement-Zentrifuge des Adams-Typs ist deshalb besonders vorteilhaft, weil, wie vorstehend erwähnt -wurde, keine Dichtungen zwischen dem rotationsmäßig bewegten Fluidbehälter und den sich nicht bewegenden Bestandteil-Sammelbehältern erforderlich sind. Das System des Adams-Patents schafft einen Weg zur Verarbeitung von Blut zu einzelnen Bestandteilen in einem einzigen, abgedichteten, sterilen System, bei dem Vollblut von einem Spender in die Zentrifuge eingeleitet werden kann, während die beiden Elemente der Zentrifuge rotationsmäßig bewegt werden.
Eine Alternative zu der Vorrichtung des Adams-Patents ist in der US-A-4 056 224 von Lolachi "Flow System for Centrifugal Liquid Processing Apparatus" dargestellt. Das System des Lolachi-Patents beinhaltet eine Doppelelement-Zentrifuge des Adams-Typs. Das äußere Element der Lolachi-Zentrifuge wird durch einen einzigen Elektromotor rotationsmäßig bewegt, der über Riemen und Wellen mit dem inneren drehbaren Gehäuse gekoppelt ist.
Die US-A-4 108 353 von Brown "Centrifugal Apparatus with Oppositely Positioned Rotational Support Means" offenbart eine Zentrifugenkonstruktion des Adams-Typs, die zwei separate Elektromotoren aufweist. Ein Elektromotor ist durch einen Riemen mit dem äußeren Element gekoppelt und dreht das äußere Element mit einer gewünschten Soll-Rotationsgeschwindigkeit. Der zweite Motor ist innerhalb des rotierenden äußeren Elements getragen und dreht das innere Element mit der gewünschten, höheren Geschwindigkeit, nämlich der doppelten Geschwindigkeit des äußeren Elements.
Die US-A-4 109 855 von Brown et al. "Drive System for Centrifugal Processing Apparatus" offenbart noch ein weiteres Antriebssystem. Das System des Patents von Brown et al. besitzt eine äußere Welle, die zum rotationsmäßigen Bewegen des äußeren Elements mit einer ausgewählten Geschwindigkeit an dem äußeren Element angebracht ist. Eine innere Welle, die koaxial zu der äußeren Welle ist, ist mit dem inneren Element gekoppelt. Die innere Welle dreht das innere Element mit der doppelten Rotationsgeschwindigkeit wie das äußere Element. Ein ähnliches System ist offenbart in der US-A-4 109 854 von Brown "Centrifugal Apparatus with Outer Endosure".
Zentrifugen des Typs, wie sie in den vorstehenden genannten Patenten von Brown et al. und Brown offenbart sind, können in Verbindung mit einem abgedichteten Fluidströmungs-Transferset des in der US-A-4 379 452 von DeVries offenbarten Typs verwendet werden. Die Offenbarung des DeVries-Patents wird hiermit durch Bezugnahme einbezogen. Das Set des DeVries-Patents beinhaltet einen Blutsammelbehälter mit einer etwas länglichen Gestalt ähnlich der Form von Standard-Blutsammelsets. Eine Ausführungsform dieses kombinierten Systems ist das CS3000-Zellenabscheidungssystem, das von der Firma Travenol Laboratories, Inc. vermarktet wird.
Der CS3000 beinhaltet eine Doppelelement-Zentrifuge in Kombination mit einem abgedichteten Set des in dem DeVries-Patent offenbarten Typs. Es handelt sich dabei um ein kontinuierlich arbeitendes System, bei dem der Spender zwei Nadeleinstiche erhalten muß. Solche Systeme wurden und werden in Blutzentren für die Plasmapherese und die Blutplättchenpherese extensiv verwendet.
Bei dem CS3000 handelt es sich um eine große und teure Einheit, bei der keine Tragbarkeit beabsichtigt ist. Außerdem sind die Transfersets des DeVries-Typs in ihrer Anbringung und Verwendung recht komplex. Ferner sind sie auch eine Größenordnung teurer als ein Multibehälter-Blutsammelset des Standard-Typs.
Eine weitere Alternative zu der Adams-Konstruktion ist in der US-A-4 530 691 von Brown "centrifuge with Movable Mandrel" dargestellt. Die Beschreibung und die Figuren dieses Brown-Patents werden hiermit durch Bezugnahme einbezogen. Die Zentrifuge dieses letzteren Brown-Patents ist ebenfalls vom Adams-Typ. Diese letzere Zentrifuge besitzt jedoch ein äußeres Element, das zum leichten Öffnen gelenkig angebracht ist. Wenn der angelenkte obere Abschnitt von dem unteren Abschnitt weggeschwenkt wird, nimmt er das drehbare innere Element mit sich.
Das innere Element trägt eine Aufnahmekammer mit einem unter Federvorspannung stehenden Dorn, der kontinuierlich gegen einen abgedichteten, Blut enthaltenden Behälter drückt, der innerhalb der Aufnahmekammer positioniert ist. Das System des letzteren Brown-Patents offenbart außerdem die Verwendung von zwei separaten Elektromotoren zum rotationsmäßigen Bewegen des inneren und des äußeren Elements. Die Motoren sind an ein Steuersystem angeschlossen.
Die US-A-4 386 730 und die US-A-4 708 712 geben jeweils eine Zentrifugenvorrichtung mit einer Trennkammer in der Form einer Schleife an, um die roten Blutkörperchen von dem Vollblut zu trennen. Ein erster Bereich der Kammer ist gegenüber der Drehachse der Kammer versetzt. Das Vollblut fließt durch einen Einlaß und im Innenraum der Kammer in einer ersten Richtung. Eine Gegenströmung aus roten Blutkörperchen in der entgegengesetzten Richtung zu einem Auslaß für rote Blutkörperchen wird durch den Versatz verursacht.
Die US-A-4 708 712 offenbart eine Beabstandung des Auslasses für rote Blutkörperchen um ungefähr 450 weg von dem Einlaß in der Gegenströmungsrichtung. Die US-A-4 386 730 offenbart einen Einlaß und einen Auslaß für rote Blutkörperchen in einer wechselseitig benachbarten Anordnung.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf für Verfahren und zugehörige Vorrichtungen zur Blutplättchen- oder Plasmapherese, die sich bei freiwilligen Spendern an verschiedenen, vorübergehend eingerichteten Stellen in einfacher Weise veerwenden lassen. Ein solches Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sollten von technischem Personal verwendet werden können, dessen Geschicklichkeitsstand dem Geschicklichkeitsniveau entspricht, das man heutzutage in Blutspendezentralen auffreiwilliger Basis vorfindet. Außerdem sollten sich sowohl das Verfahren als auch die zugehörige Vorrichtung in einfacher Weise zu Orten, wie Kirchen oder Schulen, tragen lassen, wo Blutspendezentren vorübergehend eingerichtet werden. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise im wesentlichen unabhängig. Die zur Durchführung des Verfahredns erforderlichen Gerätschaften sollten relativ kostengünstig sein, und das mit dem Blut in Berührung tretende Set ist jedes Mal nach der Entnahme des Plasmas von einem einzigen Spender zu entsorgen.
Die Merkmale der Erfindung sind im Anspruch 1, der sich auf eine Zentrifugalverarbeitungsvorrichtung bezieht, sowie im Anspruch 6 angegeben, der sich auf eine Trennkammer bezieht. Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6 basieren auf der US-A-4 386 730, und die sich davon abhebenden Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den kennzeichnenden Teilen dieser Ansprüche angegeben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische, freagmentarische und teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Pheresesystems und eines Phereseverfahrens;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Aufnahmekammer der Fig. 1;
Fig. 3A und 3B zeigen schematisch ein spezielles Transferset und Phereseverefahren;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicvht entlange der Ebene 4-4 der Fig. 3B;
Fig. 5A zeigt eine von oben gesehene Draufsicht auf eine Trennkammer zur Erläuterung des Pheresevorgangs;
Fig. 5B zeigt eine Perspektivansicht der Trennkammer und des Pheresevorgangs, wie sie in Fig. 5A dargestellt sind;
Fig. 5C zeigt eine Perspektivansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Trennkammer unter Darstellung des Pheresevorgangs in dieser;
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung des sich ändernden Hämatokritwerts von Fluid in einer rotierenden Trennkammer als Funktion des Abstandes entlang der Trennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A zeigt eine von oben gesehene Draufsicht auf eine alternative Trennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7B zeigt eine Perspektivansicht der alternativen Trennkammer der Fig. 7A;
Fig. 8 zeigt einen schematischen Fluidströmungskreislauf zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Zweikammer-Trennvordrichtung;
Fig. 10 zeigt einen schematischen Fluidströmungskreislauf unter Darstellung eines alternativen Verfahrens zur Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 zeigt einen schematischen Fluidströmungskreislauf unter Darstellung eines alternativen Verfahrens zur Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Detailbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein einfach zu transportierendes System 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 10 beinhaltet eine Doppelelement-Zentrifuge 12 relativ leichten Gewichts und ein zugehöriges Fluidströmungs-Transferset 14.
Bei der Doppelelement-Zentrifuge 12 handelt es sich um eine des Adams-Typs, die eine stationäre Halterung 20 aufweist, auf der ein erster Motor 22 angebracht ist. Der erste Motor 22 besitzt eine rotierende Ausgangswelle 24, die sich mit einer ersten Winkelgeschwindigkeit dreht, welche normalerweise als ein Omega bezeichnet wird. An der Drehwelle 24 fest angebracht ist ein Joch 26. Das Joch 26 trägt einen zweiten Elektromotor 28. Der Elektromotor 28 besitzt eine rotierende Ausgangswelle 30. Die Welle 30 dreht sich mit einer Winkelgeschwindigkeit, die doppelt so hoch ist wie die der Welle 24 und normalerweise als zwei Omega bezeichnet wird. Der Motor 28 ist an Gelenkpunkten 36 und 38 an dem Joch 26 schwenkbar angebracht.
An der Drehwelle 30 ist eine zylindrische Aufnahmekammer 40 angebracht. Die Einzelheiten der Kammer 40 sind in Fig. 2 detailliert dargestellt. Die Aufnahmekammer 40 wird durch die Welle 30 rotationsmäßig bewegt. Die Kammer 40 beinhaltet einen Bereich 40a, der für ausgewählte Eingangs-Strahlungsenergie transpärent ist. Die Kammer 40 besitzt einen zylindrischen äußeren Umfangsbereich 42. Von dem äußeren Bereich 42 beabstandet befindet sich ein allgemein zylindrischer innerer Umfangsbereich 44. Zwischen dem äußeren Bereich 42 und dem inneren Bereich 44 befindet sich ein selektiv geformter ringförmiger Schlitz 46. Der Schlitz 46 besitzt ein geschlossenes Ende 46a. Der Schlitz 46 nimmt eine Trennkammer 50 in gleitbarer Weise auf. Die Kammer 40 besitzt einen Außendurchmesser in der Größenordnung von 152 mm (6 Inch) und eine innere Länge in der Größenordnung von 58 mm (2,3 Inch). Der Schlitz 46 besitzt eine Länge in der Größenordnung von 53 mm (2,1 Inch). Die Breite des Schlitzes 46 liegt in der Größenordnung von 5 mm (0,2 Inch).
Die Trennkammer 50 befindet sich über eine flexible Mehrkanalleitung 52 in Fluidströmungsverbindung mit dem Rest des Sets 14. Ein proximales Ende 54 der flexiblen Fluidströmungsleitung 52 ist an die Trennkammer 50 angeschlossen.
Die Fluidströmungsleitung 52 wird von einem stationären Drehmomentarm 46 getragen. Die Verwendung solcher Drehmomentarme ist den Fachleuten auf dem Gebiet der Verwendung von Doppelelement-Zentrifugen des Adams-Typs allgemein bekannt. Ein distales Ende 60 des Fluidströmungsleitung 52 teilt sich in eine Mehrzahl einzelner flexibler Leitungen 60a, 60b und 60c auf. Die distalen Enden 60a, 60b und 60c befinden sich jeweils in Fluidströmungsverbindung mit einem jeweiligen Behälter, wie dies in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist.
Die Leitungen 60a, 60b und 60c können aus verschiedenen flexiblen Kunststoffen medizinischer Güte gebildet werden.
Das System 10 beinhaltet weiterhin ein Steuersystem 66, das an die Motoren 22 und 28 angeschlossen ist. Steuersysteme zur Verwendung bei Doppelelement-Zentrifugen des Adams-Typs sind in der Technik bekannt. Ein Typ eines geeigneten Steuersystems ist ein Proportional-Integral-Differential-Steuersystem. Verschiedene der eingangs genannten Patente offenbaren verschiedene Wege zum rotationsmäßigen Bewegen und Steuern von Doppelelement-Zentrifugen.
Das Steuersystem 66 erhält eine Rückkopplung von Vibrations- und Fluidlecksensoren 68 und 70. Die Sensoren 68 und 70 sind durch ein stationäres Aufhängungssystem 72 fest gehaltert. Das System 72 kann mit elastischen Elementen 74 verbunden sein, um die Zentrifuge 12 während des Betriebs zu stabilisieren.
Eine Strahlungsenergiequelle 76 ist an dem 2ω-Motor 28 angebracht. Die Quelle 76 richtet einen Strahlungsenergiestrahl 76a in Richtung auf den Strahlungsenergie-Übertragungsbereich 40a der drehbaren Kammer 40. Der Bereich 40a ermöglicht dem Strahlungsenergiestrahl 76a ein Auftreffen auf einen Grenzschichtbereich der Trennkammer 50. Ein Bereich 76b des Strahls 76a tritt durch den Grenzschichtbereich der Trennkammer 50 hindurch und aus diesem heraus, um an einem Grenzschichtsensor 80 detektiert zu werden.
Bei der Quelle 76 kann es sich um einen beliebigen Emitter für Strahlungsenergie, wie Infrarotlicht oder Glühlicht, handeln. Bei dem Sensor 80 könnte es sich um einen beliebigen, kompatiblen, auf Energie ansprechenden Detektor handeln. Der Grenzschichtsensor 80 kann zum Detektieren der Lage der Grenzschicht zwischen dem abgeschiedenen Plasma und den dicht gepackten roten Blutkörperchen in der Trennkammer 50 während des Zentrifugiervorgangs verwendet werden. Der Sensor 80 ist ebenfalls an das Steuersystem 66 angeschlossen.
Fig. 2 zeigt die Gestalt des Schlitzes 46 in der Aufnahmekammer 40. Der Schlitz 46 besitzt zwei voneinander beabstandete ringörmigen Flächen 46b, 46c. Diese Beabstandung liegt in der Größenordnung von 5 mm (0,2 Inch). Der Schlitz 46 weist eine nach unten gerichtete Öffnung 46d auf. Die Trennkammer 50 wird durch die öffnung 46d in den Schlitz 46 geschoben. Falls erforderlich, kann die öffnung 46d durch eine Metallabdeckung abgedeckt werden, um die Trennkammer 50 zu Beginn in Position zu halten. Sobald die Kammer 40 in Rotation versetzt wird und die Kammer 50 mit Fluid gefüllt worden ist, bauen die Rotationskräfte angemessene Reibungskräfte auf, so daß die Trennkammer 50 in ihrer Position festgesetzt ist.
Die Kammer 40 kann durch Formen aus Polycarbonat, einem transparenten Kunststoff, gebildet sein. Der Strahlungsenergiestrahl 76a kann dieses Material leicht passieren. Die Kammer 40 kann wahlweise bemalt oder maskiert sein, um diejenigen Bereiche abzugrenzen, durch die die Strahlungsenergie 76a hindurchtreten kann.
Die Fig. 3a und 3b zeigen in schematischer Weise die Details des Fluidtransfersets 14 sowie eine Art der Benutzung des selben. In den Fig. 3a und 3b bezeichnen Pfeile entlang einer Leitung bzw. eines Schlauchelements eine Fluidströmungsrichtung.
Das Set 14 besitzt zusätzlich zu der Trennkammer 50 und der Mehrkanalleitung 52 einen Vollblut-Sammelbehälter 86. An dem Sammelbehälter 86 ist eine Entnahmeleitung 88 angebracht, die an einem freien Ende in einer Entnahmekanüle 88a endet.
Die Entnahmekanüle 88a dient zum Einführen in eine Vene eines Spenders. Das Set 14 beinhaltet weiterhin einen Plasmasammelbehälter 90 und einen Nährstoffbehälter 92 für rote Blutkörperchen.
Die Lösung in dem Behälter 92 ist von bekannter Art zur Zufuhr von Nährstoffen zu den dicht gepackten roten Blutkörperchen nach dem Plasmapheresevorgang. Solche Lösungen enthalten Dextrose, Natriumchlorid, Mannit und Adenin. Eine geeignete Lösung wird von der Firma Travenol Laboratories, Inc. unter dem Warenzeichen ADSOL vermarktet. Der Behälter 92 ist mittels eines durchstoßbaren Elements 92a dicht verschlossen, das bei einem geeigneten Punkt im Plasmapheresevorgang durchstoßen werden kann.
Das Set 14 wird zu Beginn zum Sammeln einer Einheit Blut in dem Vollblut-Sammelbehälter 86 unter Einsatz herkömmlicher Verfahrensweisen verwendet. Sobald die Einheit Vollblut 86 entnommen worden ist, wird die Kanüle 88a aus dem Arm des Spenders entfernt, und der Schlauch 88 wird durch Heißsiegeln verschlossen. Das Set 14 bildet nun ein geschlossenes steriles System. Die Trennkammer 50 wird in dem Schlitz innerhalb der drehbaren Aufnahmekammer 40 positioniert. Die Trennkammer 50 kann dann in Rotation versetzt werden.
Eine Vollblutpumpe 94 kann verwendet werden, um Vollblut aus dem Behälter 86 in dosierter Weise in die Kammer 50 zu leiten, um dort in konzentrierte rote Blutkörperchen und Blutplasma getrennt zu werden. Das Plasma kann nach der Abscheidung in den Behälter 90 abgeleitet werden. Eine zweite Pumpe 96 kann verwendet werden, um die konzentrierten roten Blutkörperchen in den die Nährstoff lösung enthaltenden Behälter 92 zu pumpen. Die Behälter 90 und 92 können dann durch Heißsiegeln verschlossen und von dem übrigen Set 14 getrennt werden.
Während das Set und das Verfahren der in Fig. 3a und 3b dargestellten Art in erster Linie für die Verarbeitung von Vollblut auf der Basis von Chargen geeignet sind, sollte es auch möglich sein, die weißen Blutkörperchen in großem Ausmaß aus dem Plasma abzuscheiden. Es ist bekannt, daß von Zeit zu Zeit die einem Empfänger infusionierten weißen Blutkörperchen von einem Spender eine Abstoßreaktion hervorrufen können. Das Entfernen dieser weißen Blutkörperchen wäre somit sowohl wünschenswert als auch von Nutzen.
Bei einer bevorzugten Betriebsweise besitzt die Trennkammer 50 ein Volumen in der Größenordnung von 80 bis 90 ml. Die bevorzugten Abscheidungs-Zentrifugationsdrehzahlen liegen in einem Bereich in der Größenordnung von 3800 bis 4200 min&supmin;¹.
Fig. 4, bei der es sich um eine Schnittansicht entlang der Ebene 4-4 der Fig. 3b handelt, zeigt die allgemeine Form der Kammer 50 vor dem Zentrifugiervorgang. Die Kammer 50 kann zur Schaffung voneinander beabstandeter Wände 50d, 50e aus einem einzigen Kunststoff-Flachmaterialstück gebildet sein. Dieses Flachmaterialstück wird um sich selbst zusammengelegt und in einem Bereich 51 in abgedichteter Weise verschlossen. Daraus ergibt sich ein Innenvolumen 51a. Das der Trennung unterzogene Fluid strömt in diesem Volumen.
Die Fig. 5A bis 5C zeigen in schematischer Weise den Trennvorgang bei Rotation der Trennkammer 50. Wie in den Fig. 5A bis 5C dargestellt ist, werden die Kammer 40 und die Trennkammer 50 in einer Richtung 100 rotationsmäßig bewegt. Vollblut wird an der Eintrittsöffnung 50a eingeleitet und fließt in einer Richtung 102 in die Trennkammer 50 hinein. Die Vollblut-Eintrittsöffnung 50a ist in bezug auf das Zentrifugalkraftfeld F zentral angeordnet.
Unter dem Einfluß des Zentrifugalkraftfelds F trennt sich das Vollblut in dicht gepackte rote Blutkörperchen mit hoher Dichte in einem äußeren ringförmigen Bereich 104 (Bereich hoher Gravitationsbeschleunigung), der angrenzend an den die maximale Zentrifugalkraft aufweisenden Bereich 42 der drehbaren Kammer 40 sowie angrenzend an die äußere Wand 50e der Trennkammer 50 angeordnet ist. Das eine niedrigere Dichte aufweisende Plasma wird in einem inneren ringförmigen Bereich 106 (Bereich niedriger Gravitationsbeschleunigung) abgeschieden, der angrenzend an einen eine relativ geringere Zentrifugalkraft aufweisenden Bereich benachbart dem inneren Bereich 44 und angrenzend an die Innenwand 50d der Trennkammer 50 angeordnet ist. Zwischen dem äußeren ringförmigen Bereich 105 dicht gepackter roter Blutkörperchen und dem inneren ringförmigen Bereich 106 des Plasmas bildet sich eine wesentlich kleinere Schicht 108 aus Blutplättchen in einem Bereich mittlerer Gravitationsbeschleunigung.
Es kann eine Fläche 110 vorgesehen sein, die in einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die Strömungsrichtung 102 angeordnet ist. Die Fläche 110 schafft eine sehr scharfe und äußerst übertragungsfähige Grenzschicht zwischen dem Bereich des Plasmas 106 und dem Bereich der dicht gepackten roten Blutkörperchen 104. Die einfallende Strahlungsenergie 76a tritt durch das Flächenelement 110, das für diese im wesentlichen transparent ist, hindurch und aus dem transparenten Bereich 40a der Kammer 40 als Ausgangs-Strahlungsenergiestrahl 76b heraus. Bei Detektion durch den Grenzschichtsensor 80 kann die exakte Lage der Grenzschicht zwischen dem Plasma in dem Bereich 106 und den dicht gepackten roten Blutkörperchen in dem Bereich 104 bestimmt werden.
Die Austrittsöffnung 50b für das blutplättchenarme Plasma befindet sich angrenzend an die einer niedrigen Kraft ausgesetzten Innenfläche 50d der Trennkammer 50. Blutplättchenarmes Plasma kann von dort unter der Steuerung des Steuersystems 66 in Abhängigkeit von der erfaßten Lage der Grenzschicht zwischen den roten Blutkörperchen und dem Plasma an der Fläche 110 abgezogen werden.
Die Restfluid-Austrittsöffnung 50c, durch die die dicht gepackten roten Blutkörperchen abgezogen werden können, ist nahe der einer relativ hohen Kraft ausgesetzten äußeren Fläche 50e der Trennkammer 50 angrenzend an die äußere Umfangsfläche 40a angeordnet.
Die transparente Fläche 110 kann als Teil der Trennkammer 50 ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Fläche 110 an der drehbaren Kammer 40 angebracht sein. In diesem Fall kann ein Bereich der Kammer 50 angrenzend an diese positioniert werden.
In Abhängigkeit von der Lage des ringförmigen Bereichs 108 der Blutplättchen in bezug auf die Fläche 110 kann das System 10 in mehreren verschiedenen Betriebsweisen arbeiten.
Wenn sich die Lage des Bereichs 108 in die Nähe eines inneren Endes 110a der Fläche 110 bewegt hat, treten die Blutplättchen durch die öffnung 50b aus, so daß sich ein blutplättchenreiches Plasma als abgeschiedener Fluidbestandteil ergibt.
Wenn der Bereich 108 zentral angeordnet ist, wie dies in Fig. 5A gezeigt ist, sammeln sich die Blutplättchen in der Kammer. Blutplättchenarmes Plasma fließt dann aus der Öffnung 50b heraus. Auf diese Weise strömt das Plasma kontinuierlich nach innen durch den Blutplättchenbereich 108. Dies fluidisiert die Blutplättchen und reduziert ein Absetzen und Zusammenballen des Blutplättchenkonzentrats auf ein Minimum.
Bei einer dritten Betriebsweise kann der Blutplättchenbereich 108 nahe einem äußeren Bereich 110b positioniert werden. In diesem Fall werden die Blutplättchen über die Öffnung 50c zusammen mit den dicht gepackten roten Blutkörperchen aus der Kammer ausgespült.
Wie in Fig. 5C dargestellt ist, kann auch ein Damm 112 angrenzend an die Plasmaaustrittsöffnung 50b vorgesehen sein. Wie nachfolgend noch erläutert wird, bewirkt der Damm 112 ein Zurückhalten von Fluid, wie Luft, in der Kammer 50 während des Hochfahrens des Zentrifugiervorgangs.
Wie im Fall der Fläche 110 kann auch der Damm 112 in integraler Weise entweder mit der Trennkammer 50 ausgebildet sein oder als Teil der drehbaren Kammer 40 ausgebildet sein.
Es versteht sich, daß die Fig. 5A bis 5C schematischer Art sind und zur Darstellung des Trennvorgangs dienen. Die Form der Trennkammer 50 während des Pheresevorgangs wird durch die Formgebung des Schlitzes 46 bestimmt.
Die graphische Darstellung der Fig. 6 zeigt die zu erwartende Änderung des Hämatokritwerts beim Einleiten von Vollblut durch die Eintrittsöffnung 50a und Bewegung desselben entlang der rotierenden Trennkammer 50. Bei Annahme eines Eingangs-Hämatokritwerts in der Größenordnung von 0,45, liegt der Hämatokritwert der austretenden, dicht gepackten roten Blutkörperchen im Bereich zwischen 0,80 und 1,0. Eine der Funktionen der in dem Behälter 92 vorgesehenen Nährmischung besteht in der Wiederherstellung des Hämatokritwerts der dicht gepackten roten Blutkörperchen auf einen derartigen Wert, daß eine Infusion in einen Empfänger möglich ist.
Die Fig. 7A und 7B zeigen schematisch eine Trennkammer 51 gemäß der Erfindung. Bei der Trennkammer 51 wird Vollblut in die Kammer an einer zentral angeordneten Eintrittsöffnung 51a eingeleitet. Im Gegensatz zu der Trennkammer so ist eine Austrittsöffnung 51c für die konzentrierten roten Blutkörperchen an demselben Ende der Kammer 51 wie die Vollblut- Eintrittsöffnung 51a vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die roten Blutkörperchen in entgegengesetzter Richtung zu dem Eintrittsstrom des Vollbluts abgezogen. Die Austrittsöffnung 51c befindet sich nahe der einer hohen Kraft ausgesetzten äußeren Umfangswand der Trennkammer 51. Innerhalb der Kammer 51 gibt es somit zwei Fluidströmungsrichtungen.
Die Kammer 51 beinhaltet außerdem eine Zusatzrampe 111, um die dicht gepackten Blutkörperchen in Richtung auf die Abzugöffnung 51c für die dicht gepackten Blutkörperchen zu drängen bzw. drücken. Diese Strömung ist entgegengesetzt zu der Strömung des Vollbluts 51a. Die Rampe 111 kann in integraler Weise als Teil der Trennkammer 51 ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann die Rampe 111 als Teil der drehbaren Kammer 40 ausgebildet sein.
Fig. 8 zeigt noch ein weiteres System 120, das die längliche flexible Trennkammer 50 beinhaltet. Das System 120 ist ein auf Zentrifugierung basierendes Pheresesystem, bei dem entweder blutplättchenarmes Plasma oder Blutplättchenkonzentrat als aus dem Vollblut abgeschiedene Bestandteile geliefert werden können.
Das System 120 beinhaltet ein Fluidströmungs-Transferset 122, das in Verbindung mit der Doppelelement-Zentrifuge 12 verwendbar ist. Das Transferset 122 beinhaltet die Entnahmeleitung 88 mit der zugehörigen Kanüle 88a. In dem Set 122 wird die Kanüle 88a zum Entnehmen von Vollblut von einem Spender sowie zum Zurückführen von konzentrierten roten Blutkörperchen und/oder Plasma zu dem Spender während des Pheresevorgangs verwendet. Das System 120 soll während des gesamten Pheresevorgangs kontinuierlich an den Spender angeschlossen bleiben.
Die Entnahme-/Rückführleitung 88 ist an einem Verzweigungsverbinder 124 an jeweilige Schlauchleitungen 126, 128 und 130 angeschlossen. Das Schlauchelement 126 ist über eine Antikoagulans-Pumpe 132 mit einem Antikoagulans-Behälter 134 verbunden. Das Schlauchelement 128 ist über einen Verbinder 136 und eine Blutförderpumpe 138 an die Vollblut-Eintrittsöffnung 50a der Trennkammer 50 angeschlossen.
Die für abgeschiedenen Bestandteil verwendete Austrittsöffnung 50b der Trennkammer so ist über ein Schlauchelement 140 an eine Plasmapumpe 141 angeschlossen. Ein Schlauchelement 142 ist abwechselnd entweder an einen Behälter 144 für abgeschiedenen Bestandteil oder an ein Schlauchelement 146 angeschlossen. Das Element 146 speist entweder ein Reservoir 148 oder eine Blasenfalle/einen Blasendetektor 150 in der Rücklaufkanalleitun 130. Klemmen 1 bis 6 werden von Hand geöffnet und geschlossen, um die gewünschten Strömungsrichtungen zu regeln.
Die Restfluid-Austrittsöffnung 50c ist über ein Schlauchelement 147 und ein Verbindungselement 149 an die Blasenfalle/den Blasendetektor 150 angeschlossen.
Im Betrieb wird das Set 122 über die Kanüle 88a an den Spender angeschlossen. Die Kammer 50 wird in der vorstehend erläuterten Weise in der Aufnahmekammer der Doppelelement-Zentrifuge 12 positioniert. Die Klemmen 1, 4 und 5 werden geöffnet. Die Klemmen 2, 3 und 6 werden geschlossen.
Dem Spender wird Vollblut über die Leitung 128 entnommen. Gleichzeitig wird Antikoagulans über die Leitung 126 in das Vollblut eingebracht. Die Blutförderpumpe 138 entnimmt dem Spender das Blut mit einer Rate von ca. 70 ml/min. Die Pumpe 138 führt das entnommene Blut ebenfalls mit derselben Rate der Eintrittsöffnung 50a der rotierenden Trennkammer 50 zu.
Die rotierende Trennkammer 50 trennt das Vollblut in blutplättchenarmes Plasma an der Austrittsöffnung 50b und rote Blutkörperchen an der Austrittsöffnung 50c. Die roten Blutkörperchen von der Austrittsöffnung 50c werden in dem Reservoir 148 gesammelt, und gleichzeitig wird blutplättchenarmes Plasma in dem Behälter 144 gesammelt.
Wenn der dem Reservoir 148 zugeordnete Volumen- und Gewichtsdetektor anzeigt, daß darin ein maximales extrakorporales Volumen gesammelt worden ist, werden die Klemmen 1, 4 und 5 geschlossen. Die Klemmen 2, 3 und 6 werden geöffnet.
Die konzentrierten Blutkörperchen in dem Reservoir 148 werden über die Förderpumpe 138 ein zweites Mal durch die Trennkammer 50 gepumpt. Austrittsfluid aus der Trennkammer 50 wird über die Leitungen 140 und 147 durch die Blasenschleuse 150 geleitet und über die Leitung 130 durch die Kanüle 88a wieder zurück zu dem Spender geführt. Zeigt der Gewichts- und Volumendetektor an, daß das Reservoir 148 ausreichend leer ist, wird der Entnahmevorgang wieder aufgenommen.
DaS System 120 ist daher in der Lage, blutplättchenarmes Plasma in dem Behälter 144 zu sammeln. Außerdem werden die Blutplättchen in dem Bereich 108 der Trennkammer 50 gesammelt. Anschließend an das Sammeln des Plasmas kann der Behälter 144 ausgetauscht werden, und die Blutplättchen können abgezogen und in dem Austauschbehälter gesammelt werden.
Die Dichten der Blutplättchen, die auf diese Weise gesammelt und entnommen werden können, liegen im Bereich von 200 Milliarden bis 300 Milliarden Zellen in 100 ml Fluid. Derartige Dichten können 3 bis 4 Zyklen der Vollblutentnahme von dem Spender erfordern, um die erforderliche Blutplättchen-Konzentration in der Trennkammer 50 aufzubauen.
Alternativ hierzu kann das blutplättchenarme Plasma auch in das Reservoir 148 gepumpt und nach dem zweiten Durchlauf dem Spender wieder zugeführt werden. Das Blutplättchenkonzentrat kann dann in dem Behälter 144 gesammelt werden.
Fig. 9 zeigt eine Zweikammer-Trenneinrichtung 160 mit zwei Kammern 162 und 164. Die Fluidtrennkammer 162 weist eine Vollblut- Eintrittsöffnung 162a auf, die an einem Eintrittsende des Bereiches 162 zentral angeordnet ist. Eine Austrittsöffnung 162c für konzentrierte rote Blutkörperchen ist ebenfalls der Eintrittsöffnung 162a benachbart vorgesehen. Die Kammer 162 weist somit in diesen Bereich einströmendes Voliblut sowie aus diesem Bereich ausströmende, dicht gepackte rote Blutkörperchen auf. Die Kammer 162 kann ein relativ kleines Volumen in der Größenordnung von 20 bis 30 ml aufweisen.
Abgeschiedenes blutplättchenreiches Plasma kann über eine Leitung 166 aus der Kammer 162 abgezogen werden. Das blutplättchen reiche Plasma kann dann in der zweiten Kammer 164 in blutplättchenarmes Plasma und Blutplättchen getrennt werden. Die Blutplättchen sammeln sich in der zweiten Kammer 164 entlang der äußeren, einer hohen Kraft ausgesetzten Wand 164a. Die zweite Kammer 164 weist eine Austrittsöffnung 162b auf. Das blutplättchenarme Plasma kann dem Spender wieder zugeführt werden. Die Kammer 164 kann ein Volumen in der Größenordnung von 50 bis 60 ml aufweisen.
Fig. 10 zeigt ein System 170, das zur Blutplättchenpherese verwendbar ist. Das System 170 beinhaltet ein Wegwerf-Fluidtransferset 172 für den Einmalgebrauch. Das Set 172 besitzt die zweiteilige Trennkammer 160 der Fig. 9. Andere Elemente des Sets 172, die Elementen des zuvor beschriebenen Sets 122 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die zweiteilige Kammer 160 wird in der Aufnahmekammer der Doppelelement-Zentrifuge 12 positioniert. Die Klemmen 1, 4 und 6 werden geöffnet. Die Klemmen 2, 3 und 5 werden geschlossen. Das Set 172 kann an einer automatisch arbeitenden Einrichtung angebracht werden, die die Klemmen 1 bis 6 automatisch betätigen könnte.
Im Betrieb wird das Set 172 mittels der Kanüle 88a an den Spender angeschlossen. Vollblut wird dem Spender durch die Kanüle 88a entnommen. Das Vollblut fließt durch die Leitung 88, die Leitung 128 und wird über die Blutförderpumpe 132 in die Eintrittsöffnung 162a der Trennkammer 160 mit einer Rate von 70 ml/min gepumpt.
Konzentrierte rote Blutkörperchen von der Austrittsöffnung 162c fließen über die Leitung 147 in das Reservoir 148. Blutplättchenreiches Plasma fließt über das Schlauchelement 166 in die rotierende Blutplättchen-Trennkammer bzw. Abscheidekammer 164. Bei dem aus der Blutplättchen-Trennkamer über die Austrittsöffnung 162b ausströmenden Ausgangsfluid handelt es sich um blutplättchenarmes Plasma. Das blutplättchenarme Plasma wird über die Plasmapumpe 141 in der Leitung 146 in das Reservoir 148 gepumpt. Während das Vollblut den Trennkammerbereich 162 durchläuft und das blutplättchenarme Plasma in der Blutplättchenkammer 164 abgeschieden wird, sammeln sich die Blutplättchen weiterhin in der Kammer 164.
Wenn der dem Reservoir 148 zugeordnete Volumen- und Gewichtsdetektor anzeigt, daß sich ein maximales extrakorporales Volumen entnommenen Blutes in dem Set 172 angesammelt hat, wird das entsprechender Detektorsignal erzeugt. Die Bedienungsperson oder die automatische Einrichtung schließt dann die Klemmen 1 und 4. Die Bedienungsperson oder die automatische Einrichtung öffnet dann die Klemmen 2 und 3. Fluid in dem Reservoir 148 wird über die Förderpumpe 38 ein zweites Mal durch die Trennkammer 160 gepumpt. Dieses Fluid beinhaltet Plasma und dicht gepackte rote Blutkörperchen, die sich zuvor darin angesammelt haben, so daß eine zweite Möglichkeit zum Sammeln derjenigen Blutplättchen geschaffen wird, die in dem ersten Durchlauf nicht gesammelt worden sind. Bei geschlossener Klemme 4 strömt jedoch das Ausgangsfluid in der Leitung 147 und der Leitung 146 durch die Blasenfalle/den Blasendetektor 150 sowie durch die Leitung 130 und wird dem Spender über die Leitung 88 und die Kanüle 88a wieder zugeführt.
Wenn das Reservoir 148 ausreichend geleert worden ist, erzeugt der Volumen-/Gewichtsdetektor wiederum ein Anzeigesignal. Die Bedienungsperson oder die automatische Einrichtung schließt wiederum die Klemmen 2 und 3 und öffnet die Klemmen 1 und 4, um den Entnahmezyklus wieder zu starten. Vollblut wird dem Spender wiederum mit einer Rate von 70 ml/min entnommen. Dieser Vorgang kann so oft wie gewünscht wiederholt werden, um die gewünschte Menge Blutplättchen in der Kammer 164 zu sammeln.
Nachdem die gewünschte Menge Blutplättchen in der Kammer 164 gesammelt worden ist, können die Klemmen 1, 3 und 6 geschlossen und die Klemme 5 geöffnet werden. Die Blutplättchen müssen dann wieder in Suspension gebracht werden, z.B. durch Schütteln der Blutplättchenkammer 164. Die Blutplättchen können von der Kammer 164 mittels der Pumpe 141 in den Blutplättchen-Sammelbehälter 174 gepumpt werden. Durch dieses Verfahren können Blutplättchen in der Größenordnung von 4 x 10¹¹ Zellen von einem einzigen Spender gewonnen werden. Dies stellt einen Wert von ca. 90 % der Blutplättchen dar, die in dem dem Spender entnommenen Blut vorhanden waren.
Fig. 11 zeigt ein alternatives System 180, das ein Wegwerf- Fluidtransferset 182 für den Einmalgebrauch beinhaltet. Das Transferset 182 beinhaltet die Entnahme-/Rückführkanüle 88a und die zugehörige Leitung 88. Vollblut wird durch ein Leitungselement 184, das an einen Eingang der Blasenfalle/des Blasendetektors 150 angeschlossen ist, geleitet, und konzentrierte Blutkörperchen werden durch dieses Leitungselement zurückgeführt. Ausgangsfluid von der Blasenfalle/dem Blasendetektor 150 strömt über eine Zweiweg-Pumpe 186 bei einer Eintrittsöffnung 188b in ein Reservoir 188. Ein Umlenkelement 188d in dem Behälter 188 lenkt und regelt den Fluidstrom zwischen den Öffnungen 188a, 188b und 188c.
Während des Entnahmevorgangs wird Vollblut, das durch die Leitung 184 und die Leitung 184a hindurch und in die Eintrittsöffnung 188B des Reservoirs 188 strömt, durch das Element 188D umgelenkt und strömt aus der Öffnung 188A heraus. Der aus der Öffnung 188A durch eine Leitung 189 strömende Austritts-Vollblutstrom wird durch die Förderpumpe 190 mit einer Strömungsrate von 70 - 80 ml/min in die Eintrittsöffnung 162a der zweiteiligen Trennkammer 160 gepumpt.
In der Kammer 162 abgeschiedene rote Blutkörperchen strömen durch die Leitung 192 in die Eintrittsöffnung 188C des Reservoirs 188 und werden dort gesammelt. Unter der Annahme, daß die Klemme 2 geschlossen und die Klemme 1 geöffnet ist, strömt in der Blutplättchenkammer 164 abgeschiedenes blutplättchenarmes Plasma durch die Austrittsöffnung 162b und die Pumpe 141 durch eine Fluidströmungsleitung 194 hindurch ebenfalls in das Reservoir 188.
Im Betrieb wird das Set 182 mittels der Kanüle 88a an den Spender angeschlossen. Die Kammer 160 wird in der Aufnahmekammer der Doppelelement-Zentrifuge 12 positioniert. Die Klemme 1 wird geöffnet und die Klemme 2 geschlossen.
Vollblut wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise mit einer Rate von 70 bis 80 ml/min durch die Leitung 184 entnommen. Wenn das Reservoir 188 mit einem vorbestimmten maximalen extrakorporalen Volumen gefüllt ist, erzeugt der Volumen-/Gewichtsdetektor ein entsprechendes Signal. Zu dieser Zeit wird die Zweiweg-Pumpe 186 umgeschaltet. Das Fluid wird dann von dem Reservoir 188 durch die Öffnung 118b heraus über die Fluidströmungsleitung 184a und die Blasenfalle/den Blasendetektor 150 in die Fluidströmungsleitung 184 geleitet. Das Fluid wird dann dem Spender über die Leitung 88 und die Kanüle 88a wieder zugeführt.
Die Rückführrate für die konzentrierten Zellen, die rote Blutkörperchen und Plasma beinhalten, liegt in der Größenordnung von 130 bis 150 ml/min. Diese wesentlich erhöhte Rückführfluidströmungsrate schafft den wichtigen Vorteil, daß die zum Zurückführen der konzentrierten Zellen zu dem Spender erforderliche Zeit in etwa die Hälfte der für einen Entnahmezyklus erforderlichen Zeit beträgt. Während die konzentrierten Zellen dem Spender wieder zugeführt werden, wird Fluid weiterhin von dem Reservoir 188 über die Öffnung 188a und die Förderpumpe 190 durch die Trennkammer 160 hindurch und über die Öffnung 188c zurück zu dem Spender gepumpt. Eine zusätzliche Volumenströmungsrate kann direkt von dem Reservoir 188 kommen. Die Blutplättchen sammeln sich weiterhin in der Kammer 164 an.
Der Entnahmezyklus kann dann wieder gestartet werden, und eine zusätzliche Menge Blut kann dem Spender entnommen werden. Wenn die gewünschte Menge von Blutplättchen in der Kammer 164 gesammelt worden ist, können die Klemme 1 geschlossen und die Klemme 2 geöffnet werden. Die Blutplättchen müssen dann wieder in Suspension gebracht werden. Mittels der Pumpe 141 können die Blutplättchen in der Kammer 164 dann in den Behälter 198 gepumpt werden. Unter Verwendung des Systems und der Vorrichtung der Fig. 11 lassen sich Blutplättchenmengen in der Größenordnung von 4 x 10¹¹ Zellen in einem Zeitintervall in der Größenordnung von 50 Minuten sammeln.
Hinsichtlich des Ausführungsbeispiels der Fig. 5c ermöglicht die Verwendung des dort dargestellten Damms bzw. Abstandsstücks 112 ein Vorbereiten bzw. Füllen eines trockenen Fluidtransfersystems mit Vollblut und verhindert das Auftreten potentieller Luftbarrieren, die die Strömung von Plasma und/oder Blutplättchen in den Fluidströmungsleitungen während der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Zentrifugation behindern würden. Das Abstandsstück bzw. der Damm 112 kann, wie bereits erwähnt, als Teil der Trennkammer 50 ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann er als Teil der drehbaren Aufnahmekammner 40 ausgebildet sein.
Viele der bekannten Blutzellen-Abscheidungssysteme müssen vor dem Pheresevorgang mit Kochsalzlösung gefüllt werden. Dadurch ist es notwendig, einen Behälter mit steriler Kochsalzlösung als Teil des Transfersets mitzuliefern. Während des Aufbaus wird eine durchstoßbare Dichtung in dem Kochsalzlösungs-Behälter durchstoßen, so daß die Kochsalzlösung in die Trennkammer fließen und jegliche darin vorhandene Luft ausspülen kann, wodurch eine mit Flüssigkeit gefüllte Trennkammer geschaffen wird.
Die Trennkammer 50 in der Fig. 5C benötigt keine Verwendung einer Kochsalzlösung zum vorbereitenden Füllen. Die verschiedenen Öffnungen sind an der Trennkammer 50 derart positioniert worden, daß den unterschiedlichen Fluiddichten Rechnung getragen wird. Die Öffnungen liegen in verschiedenen Ebenen des Zentrifgulkraftfeldes F. Zum Beispiel ist die Vollblut-Eintrittsöffnung 50A in bezug auf das Kraftfeld zentral angeordnet. Die Plasamaustrittsöffnung 50B ist der einer relativ niedrigen Kraft ausgesetzten Innenwand der Trennkammer 50 benachbart angeordnet. Die Restfluid-Austrittsöffnung 50c für die konzentrierten oder dicht gepackten roten Blutkörperchen ist der der maximalen Kraft ausgesetzten Außenwand der Trennkammer 50 benachbart angeordnet.
Das Lenken der Fluide zu den verschiedenen Austrittsöffnungen erfolgt mittels im wesentlichen starrer Umlenkelemente, wie dem Abstandsstück oder dem Damm 112 angrenzend an die Austrittsöffnung 50B für abgeschiedenen Bestandteil oder Plasma. Ein Abstandsstück oder Damm 112A ist der Austrittsöffnung 50C für die konzentrieren roten Blutkörperchen zugeordnet. Die in Fig. 5C dargestellte und als Teil der äußeren Wand 40a der Aufnahmekammer 40 ausgebildete Grenzschichtfläche 110 lenkt den Fluß der abgeschiedenen Plasmazellen.
Die Dämme oder Abstandsstücke 112 und 112A dienen auch zum Verhindern eines Einströmens von Luft durch die Plasmaöffnung. Da Luft eine niedrigere Dichte als Plasma besitzt, bleibt eine gewisse Menge Luft im innersten Bereich der Trennkammer 50 zurück. Diese Luft wird bei höheren Zentrifugendrehzahlen auch komprimiert.
Das sich durch Luft in dem System stellende Problem ist ein Resultat von durch das Zentrifugalkraftfeld F hervorgerufenen Druckkräften Diese Kräfte sind proportional zu dem Quadrat des Radius der Aufnahmekammer sowie zu dem Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit der Aufnahmekammer und der Trennkammer 50 zusammen mit der Dichte des Fluids. Wenn Luft in die der Austrittsöffnung 50B zugeordnete Fluidströmungsleitung gelangt, tritt in dieser Leitung ein Druckabfall auf. Dieser Druckabfall kann die Plasmapumpe dazu zwingen, den Schlauch zuzuklemmen und den Plasmafluß zu stoppen, da ein zu hoher Unterdruck in der Leitung erforderlich ist. Alternativ hierzu kann die Pumpe das Plasma von Gas befreien.
Zur Überwindung dieses Zustands ist es erforderlich, die Aufnahmekammer 40 und die Trennkammer 50 zu verlangsamen, bis die Plasmapumpe diesen Druckabfall überwinden kann. Aus diesem Grund wird bei den bekannten Vorrichtungen Kochsalzlösung verwendet, um die gesamte Luft aus der Trennkammer und den zugehörigen Fluidströmungsleitungen auszutreiben. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5C dagegen verhindern die Abstandsstücke oder Dämme 112 und 112a eine Bewegung der Luft aus der Trennkammer 50 heraus, indem sie ein Reservoir schaffen, durch das die Luft innerhalb der Kammer eingeschlossen bleibt, während ein bei niedriger Drehzahl ausgeführtes Füllen mit Blut erfolgt. Bei Betrieb mit hoher Drehzahl komprimiert der durch die Zentrifugalkraft hervorgerufene Druck diese Luft in Richtung von dem Damm 112 weg. Das Vorhandensein einer geringen Menge Luft in der Kammer führt zu keiner Beeinträchtigung des Pheresevorgangs, solange die Luft nicht in die der Austrittsöffnung der Kammer zugeordneten Fluidströmungsleitungen entweichen kann.

Claims

1. Zentrifugalverarbeitungsvorrichtung zum Trennen von Vollblut in rote Blutkörperchen und einen Plasmabestandteil, wobei die Vorrichtung eine hohle, langgestreckte Trennkammer (51) enthält, die folgendes aufweist: voneinander beabstandete erste und zweite Wände (50d, 50e), die eine Trennzone bilden, wobei die zweite Wand (50e) von der Rotationsachse weiter entfernt angeordnet ist als die erste Wand (50d), so daß im Betrieb die erste Wand (50d) eine Seite niedriger Beschleunigung der Trennzone bildet und die zweite Wand (50e) eine Seite hoher Beschleunigung der Trennzone bildet, so daß sich dadurch der Plasmabestandteil angrenzend an die erste Wand (50d) abscheidet und die roten Blutkörperchen sich angrenzend an die zweite Wand (50e) abscheiden, wobei ein Bereich mittlerer Beschleunigung zwischen den Wänden vorhanden ist, in welchem sich ein Übergang zwischen den roten Blutkörperchen und dem Blutplättchenbestandteil ausbildet; eine Vollblut- Einlaßöffnung (51a), um Vollblut in einer ersten Richtung in die Trennzone einzuleiten; und eine Auslaßöffnung (51c) für rote Blutkörperchen, die angrenzend an die Einlaßöffnung (51a) und angrenzend an die zweite Wand (50e) angeordnet ist, um die roten Blutkirperchen, die in einer zweiten Richtung fließen, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, von der Seite hoher Beschleunigung der Trennzone abzuführen, wobei die Trennzone längs der Rotationsachse in der ersten Strömungsrichtung frei von Gefälle ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der radiale Abstand der zweiten Wand (50e) von der Rotationsachse als auch der radiale Abstand zwischen der ersten Wand (50d) und der zweiten Wand (50e) in der ersten Strömungsrichtung abnehmen, um eine Rampeneinrichtung (111) zu bilden, die sich längs der zweiten Wand (50e) zu der Auslaßöffnung (51c) hin erstreckt, um die Strömung der roten Blutkörperchen längs der Rampeneinrichtung (111) in der zweiten Richtung zu der Auslaßöffnung (51c) hin zu richten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einlaßöffnung (51a) dichter an der Rotationsachse angeordnet ist als die zweite Auslaßöffnung (51c).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rampeneinrichtung (111) integral als Teil der Trennkammer (51) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung eine Aufnahmekammer (40) aufweist, in der die Trennkammer aufgenommen ist, wobei die Aufnahmekammer (40) eine Rampenoberf läche besitzt, welche die Rampeneinrichtung (111) längs der zweiten Wand (50e) der Trennkammer bildet, wenn die Aufnahmekammer die Trennkammer in ihrem Inneren aufnimmt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammer einen zweiten Auslaß (166) aufweist, der mit einer zweiten Kammer (164) verbunden ist, um den Plasmabestandteil aus der ersten Kammer in die zweite Kammer (164) zu überführen, um Blutplättchen aus dem Plasmabestandteil in der zweiten Kammer abzuscheiden.

6. Hohle, langgestreckte Kammer (51) zur Verwendung in einem rotierenden Feld, um Vollblut in rote Blutkörperchen und einen Plasmabestandteil zu trennen, die folgendes aufweist: erste und zweite, voneinander beabstandete Wände (50d, 50e), die eine Trennzone bilden, in der sich rote Blutkörperchen in dem rotierenden Feld aus dem Vollblut abscheiden, wobei die erste Wand (50d) eine Seite niedriger Beschleunigung der Trennzone besitzt, die sich radial dichter an der Rotationsachse befindet als die zweite Wand (50e), die eine Seite mit hoher Beschleunigung der Trennzone aufweist, wobei die Kammer einen Einlaßbereich besitzt, der mit der Trennzone in Verbindung steht; eine erste Öffnung (51a) in dem Einlaßbereich, um Vollblut in den Einlaßbereich einzuleiten für eine Strömung in einer ersten Strömungsrichtung in die Trennzone, und zwar zur Trennung in rote Blutkörperchen zu der Seite hoher Beschleunigung der Trennzone hin und in den Plasmabestandteil zu der Seite niedriger Beschleunigung der Trennzone hin; und eine zweite Öffnung (51c), die an die erste Öffnung (51a) in dem Einlaßbereich angrenzt, um rote Blutkörperchen, die in einer zweiten Richtung fließen, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, von der Seite hoher Beschleunigung der Trennzone zu sammeln, wobei die Trennzone längs der Rotationsachse in der ersten Strömungsrichtung frei von Gefälle ist, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der zweiten Wand (50e) von der Rotationsachse in der ersten Strömungsrichtung von dem Einlaßbereich längs der Trennzone abnimmt und daß der radiale Abstand zwischen der ersten Wand (50d) und der zweiten Wand (50e) in der ersten Strömungsrichtung abnimmt, um rote Blutkörperchen in der Trennzone zu zwingen, längs der Seite hoher Beschleunigung der Trennzone in der zweiten Strömungsrichtung zu dem Einlaßbereich hin zu fließen, und zwar zur Sammlung durch die zweite Öffnung (51c).