DE68910311T2

DE68910311T2 - Kompakter Plasmaseparator und Vorrichtung mit einem solchen Separator.

Info

Publication number: DE68910311T2
Application number: DE89109534T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Aoki; Takeaki Hagihara
Original assignee: Asahi Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2009-05-27
Also published as: AU623652B2; EP0399083A1; EP0399083B1; AU3522689A; US5008012A; CA1325175C; DE68910311D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen kompakten Plasmaseparator und eine einen solchen enthaltende Vorrichtung. Spezieller betrifft die Erfindung einen kompakten Plasmaseparator mit einem Gehäuse mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung, einer Blut-Entnahmeeinrichtung und mindestens einer Öffnung zum Entnehmen von Plasma sowie mehreren in einem Gehäuse angeordnete poröse Hohlfasern, die eine mittlere wirksame Länge nicht über 200 mm und eine Membranoberfläche nicht über 0,3 m² aufweisen, wobei die mittlere wirksame Länge in einer speziellen Beziehung zum mittleren Innendurchinesser der porösen Hohlfasern steht. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit dem oben genannten kompakten Plasmaseparator und mit einer daran angeschlossenen Blutzuführungs-Durchleiteeinrichtung oder Blutzuleitungskanal-Einrichtung, einer Blutentnahme-Durchleiteeinrichtung oder Blutentnahmekanal- Einrichtung sowie einer Plasmaentnahme-Durchleiteeinrichtung oder Plasmaentnahmekanal-Einrichtung.
Durch die Verwendung des kompakten Plasmaseparators und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann wirkungsvolle, leistungsfähige Trennung von Vollblut in Plasma und Blutteilchen trotz der kleinen Abmessung des Plasmaseparators erzielt werden. Unter Verwendung des kompakten Plasmaseparators und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird eine Plasmasammelrate, wie sie später definiert wird, von 60 % oder mehr erzielt.

Diskussion des einschlägigen Standes der Technik

In den letzten Jahren wird auf dem Gebiet medizinischer Behandlung die Trennung von Blut durch poröse Membranen zunehmend anstelle des herkömmlichen Zentrifugaltrennverfahrens verwendet. Techniken zum Trennen von Blut in verschiedene Blutkomponenten gemäß einem Membrantrennverfahren werden insbesondere benutzt. Unter solchen Techniken wird die Technik, die einen Plasmaseparator verwendet, der dazu in der Lage ist, Blut in Teilchenbestandteile und Plasmabestandteile zu trennen, für verschiedene medizinische Behandlungszwecke verwendet. Ein Beispiel einer solchen medizinischen Behandlung findet sich bei Plasmaaustauschtherapie, bei der das Plasma eines patienten, der an einer durch eine anomale Plasmakomponente verursachten Krankheit leidet, abgetrennt und ausgesondert wird, um durch frisches Plasma von einer gesunden Person ersetzt zu werden. Ein anderes Beispiel einer solchen medizinischen Behandlung findet sich bei Plasmareinigungstherapie, bei der das Plasma abgetrennt und gereinigt und dann zu einem Patienten rückgeführt wird. Weitere Beispiele für solche medizinische Behandlung finden sich bei Plasmasammlung, bei der nur das Plasma einer gesunden Person gesammelt wird, und bei Plasmaabtrennung aus eingelagertem Blut, bei der das eingelagerte Blut in Blutteilchenbestandteile und Plasmabestandteile zerlegt wird.
Im Stand der Technik erfolgten verschiedene Vorschläge zum Verbessern der Plasmasammelrate beim Zerlegen von Vollblut in Plasmabestandteile und Blutteilchenbestandteile unter Verwendung poröser Membranen. Z. B. wurde vorgeschlagen, eine poröse Membran mit großer Oberfläche zu verwenden, z. B. eine poröse Hohlfasermembran mit einer Oberfläche von mindestens 0,5 m². Ferner wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Plasmasammelrate dadurch maximiert wird, daß die Länge eines Plasmaseparators erhöht wird, in dem Hohlfasern angeordnet sind. Es wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein eine Pumpe enthaltender Blutumwälzkreis in einem Blutflußkreis außerhalb des Körpers mit einem Plasmaseparator vorhanden ist, wobei das Blut mit erhöhter Strömungsrate durch den Plasmaseparator umgewälzt wird. Ferner wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine poröse Membran mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, um eine hohe Scherrate zu erzielen. Jedoch haben diese herkömmlichen Verfahren Nachteile, da die Menge an Blut, das außerhalb des Körpers umgewälzt werden muß, groß ist, was zur Folge hat, daß die Belastung von Patienten oder Freiwilligen hoch ist. Darüber hinaus sind diese herkömmlichen Verfahren nachteilig, weil die Gefahr von Hämolyse besteht und weil das Handhaben der Vorrichtung nicht einfach ist.
Kompakte Plasmaseparatoren sind im Stand der Technik bekannt, z. B. aus EP-A-0 114 698, die ein Gehäuse und in diesem angeordnete poröse Hohlfasermembranen aufweisen. Die Membranen weisen eine Oberfläche bis zu 0,3 m² und eine mittlere wirksame Länge der Hohlfasern von bis zu 200 mm auf. Jedoch war die Leistungsfähigkeit der bekannten, kompakten Plasmaseparatoren nicht wunschgemäß. Z. B. weist Plasmapur (Handelsname eines von Organon Teknika N.V., Niederlande hergestellten und verkauften Plasmaseparators) ein Gehäuse und in diesem angeordnete poröse Hohlfasermembranen aus Polypropylen mit einer Membranoberfläche von 0,07 m², einer mittleren wirksamen Länge der Hohlfasern von 150 mm und einem mittleren Innendurchmesser der Hohlfasern von 300 um auf. Die später definierte Plasmasammelrate, wie sie bei einer Blutdurchflußrate von 100 ml/min unter Verwendung von Rinderblut, dem ACD zugesetzt war, mit einem Hämatokritwert von 45 % gemessen wurde, beträgt nur 47,6 %.
Das US-Patent Nr. 4,668,399 (auch das US-Patent Nr. 4,729,829, das eine Trennung aus dem US-Patent Nr. 4,668,399 ist) offenbart einen kompakten Plasmaseparator mit porösen Hohlfasern mit einem Verhältnis (L/D) der wirksamen Länge (L cm) zum Innendurchmesser (D cm) von nicht mehr als 16,400 cm&supmin;¹ D, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, das einen Bluteinlaß zum Zuführen von Blut zu den Fasern, einen Auslaß zum Wegleiten von Auslaßblut (an Plasma verarmtes Blut) aus den Fasern und einen Plasmaauslaß zum Wegleiten von Plasma aus dem Separator aufweist. Im Plasmaseparator gemäß diesem Patent ist die Blutdurchflußrate dann, wenn es im Stationärdurchfluß-Modus betrieben wird, gering, so daß der Plasmaseparator eine schlechte Plasmasammelrate zeigt. Daher sind im US-Patent auch ein Umwälzverfahren und ein Impulsdurchflußverfahren vorgeschlagen, um eine erhöhte Plasmaausbeute zu erzielen, da bei solchen Verfahren die Blutdurchflußrate erhöht werden kann. Jedoch weisen das dort beschriebene Umwälzverfahren und das Impulsdurchflußverfahren Nachteile dahingehend auf, daß die Vorrichtung nicht einfach ist, die Handhabung nicht einfach ist und die einem Patienten entnommene Blutmenge unvermeidlicherweise groß ist. Darüber hinaus weisen diese Verfahren Nachteile auf, weil es wahrscheinlich ist, daß Hämolyse in einer bei den Verfahren verwendeten Umwälzpumpe auftritt, und weil es wahrscheinlich ist, daß Blut aufgrund der Verwendung der Umwälzpumpe usw. mit Fremdmaterialien in Berührung kommt.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf die Entwicklung eines kompakten Plasmaseparators, der frei von den oben angegebenen Nachteilen des Standes der Technik ist, haben die Erfinder umfangreiche und intensive Untersuchungen ausgeführt. Im Ergebnis wurde unerwarteterweise herausgefunden, daß, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist (die später erläutert wird), eine lineare Beziehung zwischen L/D² und der Plasmasammelrate des Plasmaseparators besteht. In L/D² repräsentiert L die mittlere wirksame Länge (mm) von in einem Plasmaseparator angeordneten Hohlfasern und D repräsentiert den mittleren Innendurchmesser (mm) der Hohlfasern. D. h., daß unerwarteterweise herausgefunden wurde, daß dann, wenn L/D² (mm&supmin;¹) erhöht wird, die Plasmasammelrate linear ansteigt. Anders gesagt, wurde unerwarteterweise herausgefunden, daß ein kompakter Plasmaseparator mit gewünschter Plasmasammelrate erhalten werden kann, wenn der Wert von L/D² erhöht wird. Vom Gesichtspunkt praktischer Anwendung aus gesehen, sollte der Wert von L/D² mindestens 2000 mm&supmin;¹ betragen. Die Erfindung wurde auf Grundlage der obigen neuartigen Erkenntnis fertiggestellt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen kompakten Plasmaseparator anzugeben, durch den Plasmaabtrennung mit hoher Plasmasammelrate ausgeführt werden kann, ohne daß die Gefahr von Hämolyse zur Zeit des Plasmaabtrennvorgangs besteht, und ohne Gefahr von Blutkoagulation und Hohlraumverstopfung
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die einen Plasmaseparator der obigen Art angibt.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den nur zur Veranschaulichung dienenden und damit die Erfindung nicht beschränkenden Zeichnungen noch vollständiger verstanden werden. Für die Zeichnungen gilt:
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Form eines erfindungsgemäßen kompakten Plasmaseparators;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit kompaktem Plasmaseparator;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem oben genannten Wert L/D² und der Plasmasammelrate eines Plasmaseparators zeigt; und
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem maximalen Porendurchmesser poröser Hohlfasern und dem später definierten Hämolysedruck zeigt.
In den Fig. 1 bis 4 sind gleiche Teile oder Abschnitte durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bei der Erfindung ist ein kompakter Plasmaseparator mit einem Gehäuse mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung zum Zuleiten von Blut zum Gehäuse, einer Blut-Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen von Blut aus dem Gehäuse und mindestens einer Öffnung zur Plasmaentnahme sowie mit mehreren porösen Hohlfasern mit im wesentlichen gleicher Länge versehen. Die Fasern sind in im wesentlichen paralleler Beziehung angeordnet und in ihren beiden Endbereichen miteinander verbunden, um ein Bündel zu bilden. Jede poröse Hohlfaser des Bündels weist Öffnungen an ihren beiden Enden auf. Jede poröse Hohlfaser weist eine membranförmige, poröse Harzmatrix auf, die Poren und Öffnungen an beiden Oberflächen enthält, wobei die Poren mit den Öffnungen so zusammenwirken, daß Durchgänge gebildet werden, die sich zwischen den beiden Oberflächen der Harzmatrix erstrecken. Das Bündel ist im Gehäuse entlang der Länge desselben angeordnet, und beide Endbereiche der Hohlfasern des Bündels sind flüssigkeitsdicht mit der Blut- Zuleitungseinrichtung bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden. Die Blut-Zuleitungseinrichtung und die Blut-Entnahmeeinrichtung stehen dadurch über das Hohlfaserbündel in Verbindung. Die porösen Hohlfasern weisen eine mittlere wirksame Länge (L mm) nicht über 200 mm und eine Membranoberfläche (S m2) nicht über 0,3 m² auf. Die mittlere wirksame Länge (L mm) ist als Mittelwert der Längen der porösen Hohlfasern vermindert um die Längen der beiden Endbereiche der porösen Hohlfasern definiert, in denen die Fasern miteinander verbunden und flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind.
Die Membranoberfläche (S m²) ist durch die folgende Formel definiert:
S = nπDL x 10&supmin;&sup6;,
wobei n die Anzahl poröser Fasern ist, L definiert ist wie oben angegeben und D der mittlere Innendurchmesser (mm) der porösen Hohlfasern ist.
Die mittlere wirksame Länge (L mm) und der mittlere Innendurchmesser (D mm) genügen der folgenden Beziehung:
20.000 ≥ L/D² (mm&supmin;¹) ≥ 2000.
Wie oben beschrieben, ist es für die Erfindung wesentlich, daß die mittlere wirksame Länge (L mm) und der mittlere Innendurchmesser (D mm) der porösen Hohlfasern der folgenden Beziehung genügen:
20.000 > L/D² (mm&supmin;¹) ≥ 2000.
Hinsichtlich dieses charakteristischen Merkmals der Erfindung erfolgt nun eine weitere Erläuterung.
Die Erfinder haben verschiedene poröse Hohlfasern mit verschiedenen Innendurchmessern hergestellt und die hergestellten porösen Hohlfasern in verschiedenen Gehäusen mit verschiedenen Längen angeordnet, um verschiedene Plasmaseparatoren zu erzeugen. Die in jedem plasmaseparator angeordneten porösen Hohlfasern wiesen eine Membranoberfläche nicht über 0,3 m² und eine mittlere wirksame Länge nicht über 200 mm auf, und die Plasmaseparatoren wiesen Werte von L/D² von 1000 bis 3500 mm&supmin;¹ auf (wobei L die mittlere wirksame Länge der porösen Hohlfasern und D den mittleren Innendurchmesser der porösen Hohlfasern repräsentiert). Unter Verwendung jedes der Plasmaseparatoren wurde ein Plasmaabtrenntest ausgeführt und die Plasmasammelrate (nachfolgend häufig mit "Rpc" abgekürzt) jedes plasmaseparators wurde durch die folgende Formel berechnet:
wobei FP die plasmafiltrierrate (ml/min) repräsentiert, die diejenige Menge an Plasma ist, die durch den plasmaseparator pro Minute bei einem an der Membran abfallenden Druck von 50 mmHg ist; QB die Durchflußrate eingeleiteten Bluts repräsentiert (ml/min) und Ht den Hämatokritwert (%) von Blut repräsentiert.
Aus den versuchsergebnissen stellte sich unerwarteterweise heraus, daß eine lineare Beziehung zwischen L/D² (mm&supmin;¹) und der Plasmasammelrate (Rpc) besteht, wie in Fig. 3 dargestellt. Es wurde auch herausgefunden, daß ein plasmaseparator, der eine Plasmasammelrate von 60 % oder mehr aufweist, durch Verwendung poröser Hohlfasern mit einer mittleren wirksamen Länge (L) und einem mittleren Innendurchmesser (D), die der Beziehung L/D²) ≥ 2000 (mm&supmin;¹) genügen, erhalten werden kann. Im Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, daß es durch Einstellen der mittleren wirksamen Länge (L) und des mittleren Innendurchmessers (D) zum Erfüllen der oben angegebenen Beziehung möglich ist, die Größe des Plasmaseparators einzustellen und insbesondere die Größe eines Plasmaseparators zu minimieren, der eine Plasmasammelrate von 60 % oder mehr aufweist.
Es ist wichtig, daß der Plasmaseparator eine Plasmasammelrate von 60 % oder mehr aufweist. Dies wird aus den folgenden Tatsachen verständlich:
(1) Im Stand der Technik bestand starke Nachfrage nach einem praxisgerechten, kompakten Plasmaseparator (L: nicht größer als 200 mm, und Membranoberfläche: nicht größer als 0,3 m²) mit einer Plasmasammelrate von 60 % oder mehr.
(2) In Gyomu Kijun (Geschäftsstandard) der japanischen Rotkreuz-Vereinigung besteht für eine Vorrichtung zum Abtrennen von Plasma aus Blut eine Forderung, daß 90 ml Plasma aus 230 ml konserviertem Blut (Vollblut: 200 ml, Konservierungsstoff: 30 ml) abgetrennt werden sollen, und auch ein Erfordernis für Blutsammlung, daß die Untergrenze von Ht etwa 40 % beträgt. Die Plasmasammelrate (RPC), die zum Erhalten von 90 ml Plasma aus 200 ml Vollblut mit einem Ht-Wert von 40 % erforderlich ist, kann wie folgt berechnet werden: Volumen des erhaltenen Plasmas Vollblutvalumen
(3) Wenn ein Plasmaseparator für therapeutische Zwecke oder zum Zerlegen von Blut in Plasma und Blutzellenkomponenten verwendet wird, ist es bevorzugt, daß Plasma in großer Menge innerhalb kurzer Zeit gesammelt wird. Daher ist eine hohe Plasmasammelrate, d. h. 60 % oder mehr, bevorzugt.
(4) Bei Plasmaabtrennung unter Verwendung eines Zentrifugalseparators beträgt die Plasmasammelrate im allgemeinen 60 % oder mehr. Demgemäß ist es auch vom Gesichtspunkt der praktischen Anforderungen aus für einen kompakten Plasmaseparator mit porösen Hohlfasern kritisch, daß er eine Plasmasammelrate von 60 % oder mehr aufweist.
Die mittlere wirksame Länge (L) ist als Mittelwert der Längen der porösen Hohlfasern vermindert um die Längen der beiden Endbereiche der porösen Hohlfasern definiert, in denen die Fasern miteinander verbunden sind und flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind. In der Praxis wird der Wert für die mittlere wirksame Länge dadurch erhalten, daß die maximale wirksame Länge der porösen Hohlfasern (nachfolgend als "l max" bezeichnet) und die Minimallänge der porösen Hohlfasern (nachfolgend als "l min" bezeichnet) gemessen werden, l max und l min addiert werden, um die Summe zu erhalten, und die Summe durch 2 geteilt wird, um den Mittelwert von l max und l min zu erhalten. Dieser Mittelwert ist bei der Erfindung als mittlere wirksame Länge (l) definiert. Der mittlere Innendurchmesser (D) wird dadurch bestimmt, daß Werte d, wie sie nachfolgend definiert sind, unter Verwendung von 30 porösen Hohlfasern gemittelt werden. Der Wert "d" jeder Hohlfaser wird dadurch ermittelt, daß eine Projektion des vergrößerten Querschnitts der porösen Hohlfaser z. B. durch einen Projektor erfolgt, der größte Innendurchmesser der projizierten porösen Hohlfaser und der kleinste Innendurchmesser der projizierten Hohlfaser gemessen wird, ein tatsächlicher größter Innendurchmesser der porösen Hohlfaser (nachfolgend als "d max" bezeichnet) und ein tatsächlicher kleinster Innendurchmesser der porösen Hohlfaser (nachfolgend als "d min" bezeichnet) berechnet werden, d max und d min addiert werden, um die Summe zu erhalten, und die Summe durch 2 geteilt wird, um den Mittelwert von d max und d min zu erhalten, der der oben angegebene Wert "d" ist. Die obige Messung wird für 30 poröse Hohlfasern ausgeführt, die willkürlich ausgewählt sind. Die 30 Werte d werden gemittelt, und der Mittelwert wird bei der Erfindung als mittlerer Innendurchmesser (D) definiert. Wenn die mittlere wirksame Länge 200 mm ist (was das Maximum des Bereichs für die mittlere wirksame Länge bei der Erfindung ist), sollte das Maximum des mittleren Innendurchmessers 0,316 mm sein, um die Beziehung L/D² (mm&supmin;¹) ≥ 2000 zu erfüllen. Die Größe eines Plasmaseparators kann sowohl in der Länge als auch der Dicke verkleinert werden, solange die Beziehung L/D² (mm&supmin;¹) ≥ 2000 erfüllt ist.
Wie aus Fig. 3 erkennbar, wird die Plasmasammelrate unabhängig von einer Zunahme des Wertes von L/D² nahezu konstant, nachdem der Wert von L/D² ein Niveau von etwa 3000 m&supmin;¹ erreicht hat. Jedoch wird das Ziel der Erfindung erreicht, solange die Plasmasammelrate mindestens 60 % beträgt.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist dort ein schematischer Querschnitt einer Form eines erf indungsgemäßen kompakten Plasmaseparators dargestellt. Der kompakte Plasmaseparator weist ein Gehäuse l auf, das mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung 4, einer Blut-Entnahmeeinrichtung 5 und einer Öffnung 6 zur Plasmaentnahme versehen ist. Zusätzlich kann der kompakte Plasmaseparator eine Öffnung 7 zur Drucküberwachung aufweisen. Der Plasmaseparator enthält eine Vielzahl poröser Hohlfasern 2 mit im wesentlichen derselben Länge, die im wesentlichen in paralleler Beziehung angeordnet sind und miteinander in ihren beiden Endbereichen über einen Kleber 3 verbunden sind, um ein Bündel zu bilden. Das Verbinden in den Endbereichen der Hohlfasern kann alternativ durch Schmelzverbindung erfolgen. Jede poröse Hohlfaser 2 des Bündels weist Öffnungen an ihren beiden Abschlußenden auf. Das Bündel ist im Gehäuse 1 entlang der Länge desselben angeordnet. Beide Endabschnitte der Hohlfasern 2 des Bündels sind über einen Kleber flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung 4 bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung 5 verbunden, um dadurch eine Verbindung zwischen der Blut-Zuleitungseinrichtung 4 und der Blut-Entnahmeeinrichtung 5 durch das Bündel der Hohlfasern 2 herzustellen.
Der erfindungsgemäße Plasmaseparator wird hauptsächlich zum Zerlegen von Blut in einen BIutzellenanteil und einen Plasmaanteil verwendet. Zur praktischen Nutzung der Zerlegung von Blut in einen Blutzellenanteil und einen Plasmaanteil gehören z. B. therapeutische Behandlungen wie Plasmaaustausch und Plasmareinigung; Sammeln von Plasma gesunder Menschen und Zerlegung konservierten Blutes. Der Plasmaseparator kann auch dazu verwendet werden, eine Körperflüssigkeit in einen flüssigen Anteil und einen festen Anteil zu zerlegen. Z. B. kann der Plasmaseparator als Bauchwasserbehandlungsvorrichtung zum Abtrennen von Krebszellen aus karzinomatösem Bauchwasser verwendet werden. Der erfindungsgemäße kompakte Plasmaseparator kann einfach zu einer Vorrichtung verbaut werden, die in der Praxis dazu verwendet werden kann, Plasma aus Vollblut abzutrennen. Daher wird in einer anderen Erscheinungsform der Erfindung eine kompakte Plasmatrennvorrichtung angegeben, die umfaßt:
(a) einen kompakten Plasmaseparator, enthaltend ein Gehäuse, das mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung zum Einleiten von Blut in das Gehäuse, mit einer Blut-Entnahmeeinrichtung zur Entnahme von Blut aus dem Gehäuse und mindestens eine Öffnung zur Entnahme von Plasma versehen ist, und
eine Vielzahl von porösen Hohlfasern von im wesentlichen gleicher Länge, wobei diese Fasern im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und an beiden Endteilen unter Bildung eines Bündels miteinander verbunden sind, wobei jede poröse Hohlfaser dieses Bündels Öffnungen an ihren beiden Enden hat und jede poröse Hohlfaser dieses Bündels eine membranförmige poröse Harzmatrix umfaßt, in deren Inneren Poren und an deren beiden Oberflächen Öffnungen vorhanden sind, wobei diese Poren mit diesen Öffnungen zusammenwirken, so daß Durchgänge gebildet werden, die sich zwischen beiden Oberflächen der Harzmatrix erstrecken,
wobei dieses Bündel in diesem Gehäuse in Richtung der Länge des Gehäuses angeordnet ist,
diese beiden Endteile der Hohlfasern des Bündels flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung und der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind, so daß die Blut-Zuleitungseinrichtung und die Blut-Entnahmeeinrichtung auf diese Weise durch das Hohlfaserbündel miteinander in Verbindung stehen,
wobei die porösen Hohlfasern eine durchschnittliche wirksame Länge (L mm) von nicht mehr als 200 mm und eine Membranoberfläche (S m²) von nicht mehr als 0,3 m² haben,
wobei die durchschnittliche wirksame Länge (L mm) definiert ist als der Durchschnitt der Längen der porösen Hohlfasern minus die LÄngen der beiden Endteile dieser porösen Hohlfasern, an denen die Fasern miteinander verbunden sind und flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung und der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind,
wobei diie Membranoberfläche (S m²) durch die Formel:
S = nπDL x 10&supmin;&sup6;
definiert ist, worin n die Zahl der porösen Hohlfasern ist, L die durchschnittliche wirksame Länge ist und D der durchschnittliche Innendurchmesser (mm) der porösen Hohlfasern ist,
wobei die durchschnittliche wirksame Länge (L mm) und der durchschnittliche Innendurchmesser (D mm) der folgenden Beziehung
20 000 ≥ LD² (mm&supmin;¹) ≥ 2000
genügen,
(b) eine Blutzuführungs-Durchleiteeinrichtung zum Zuführen von Blut in die Blut-Zuleitungseinrichtung, wobei die Blutzuführungs-Durchleiteeinrichtung eine erste Leitung, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung des Plasmaseparators verbunden ist, eine zweite Leitung, an deren einem Ende eine Blut-Einlaßöffnung vorgesehen ist, und eine Einrichtung zum Transportieren von Blut umfaßt, wobei die Einrichtung zum Transportieren von Blut zwischen den anderen Enden der ersten und der zweiten Leitung angeordnet und mit diesen flüssigkeitsdicht verbunden ist,
(c) eine Blutentnahme-Durchleiteeinrichtung zum Abziehen von Blut aus der Blut-Entnahmeeinrichtung, wobei die Blutentnahme-Durchleiteeinrichtung eine dritte Leitung aufweist, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Blut-Entnahmeeinrichtung des Plasmaseparators verbunden ist und eine Blut- Austrittsöffnung (15) an ihrem anderen Ende aufweist, und
(d) eine Plasmaentnahme-Durchleiteeinrichtung zum Abziehen von Plasma aus der Plasma-Entnahmeöffnung, wobei die Plasmaentnahme-Durchleiteeinrichtung eine vierte Leitung aufweist, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Plasmaentnahmeöffnung des Plasmaseparators verbunden ist und an ihrem anderen Ende eine Plasma-Auslaßöffnung aufweist.
Wie aus Fig. 2 erkennbar, ist dort eine Form der erfindungsgemäßen kompakten Plasmatrennvorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung weist (a) eine Plasmaseparator 8 und (b) eine Blutzuleitungskanal-Einrichtung auf, mit einer ersten Leitung, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der (nicht dargestellten) Blut-Zuleitungseinrichtung 4 des Plasmaseparators 8 verbunden ist, einer zweiten Leitung mit einem Bluteinlaß l3 an ihrem einen Ende, und einer Blutfördereinrichtung 10 (z. B. einer Pumpe), die zwischen den anderen Enden der ersten und zweiten Leitung angeordnet und an diese flüssigkeitsdicht über eine Tropfkammer 11 verbunden ist.
Die Vorrichtung weist auch folgendes auf:
(c) eine Blutentnahmekanal-Einrichtung mit einer dritten Leitung, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der (nicht dargestellten) Blutentnahme-Einrichtung 5 des Plasmaseparators 8 über eine Trockenkammer 12 verbunden ist und die an ihrem anderen Ende einen Blutauslaß 15 aufweist, und
(d) eine Plasmaentnahmekanal-Einrichtung mit einer vierten Leitung, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der (nicht dargestellten) Öffnung zur Plasmaentnahme 6 des Plasmaseparators 8 verbunden ist, und die an ihrem anderen Ende einen Plasmaauslaß 14 aufweist.
Die porösen Hohlfasern bestehen aus einer membranförmigen, porösen Harzmatrix, in deren Innerem Poren und an deren beiden Oberflächen Öffnungen vorhanden sind, wobei die Poren mit den Öffnungen so zusammenwirken, daß Durchgänge gebildet sind, die sich zwischen den beiden Oberflächen der Harzmatrix erstrecken. Die membranförmige, poröse Harzmatrix kann aus einem hydrophilen Material wie Zellulose, einem Zellulosederivat, einem wasserunlöslichen Polyvinylalkohol und einem Copolymeren von Ethylen und Vinylalkohol und einem hydrophoben Material wie einem Polyolef in (z. B. Polyethylen oder Polypropylen), einem Polysulfon und einem Polytetrafluorethylen hergestellt sein.
Für die Porosität der porösen Hohlfasermembran, wie sie bei der Erfindung zu verwenden ist, besteht keine besondere Beschränkung. Jedoch liegt die Porosität der Membran vorzugsweise im Bereich von 65 % bis 80 %, bevorzugter von 70 % bis 80 %. Dieser bevorzugte Porositätsbereich ist hoch im Vergleich zu den Porositätsbereichen bei herkömmlichen Membranen zur Plasmaabtrennung. Die Porosität wird unter Verwendung des Porenvolumens der Membran berechnet, wie es durch ein Quecksilberporosimeter gemessen wurde. Wenn die Porosität unter 65 % liegt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Durchlaßrate für das Plasma durch die Poren der Membran der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für die Plasmasammelrate ist. Daher ist zum Erzielen einer hohen Plasmasammelrate die Verwendung eines hohen Drucks über die Membran erforderlich, was in der Praxis nachteilig ist. Wenn andererseits die Porosität 80 % übersteigt, wird die mechanische Festigkeit der Membran gering, was zur Gefahr führt, daß die Membran während der Plasmaabtrennung zerstört wird. Ferner ist es, da die Steifigkeit der Membran gering wird, in der Praxis schwierig, bei einer porösen Hohlfaser, die aus einer in einem Gehäuse angeordneten Membran besteht, die Hohlstruktur mit kreisförmigem Querschnitt aufrechtzuerhalten.
Wenn die Porosität im Bereich von 70 % bis 80 % liegt, nimmt die Plasmafiltrierrate FP mit zunehmendem Druck über die Membran zu, jedoch erreicht die Plasmafiltrierrate FP auf dem Niveau ein Plateau, auf dein der Druck über die Membran 50 mmHg wird. D. h., daß FP nicht vom Druck über die Membran, sondern von anderen Faktoren als dem Druck über die Membran abhängt.
Wenn daher die oben angegebene Beziehung
und die Proportionalitätsbeziehung zwischen L/D² und RPC berücksichtigt wird, steht, wenn die Porosität im Bereich von 70 % bis 80 % liegt, FP bei einem Druck über die Membran von 50 mmHg oder mehr beinahe in direkter Proportionalität zu QB(1 - Ht x 10&supmin;²)L/D² unabhängig vom Druck über die Membran.
Der mittlere Porendurchmesser der bei der Erfindung zu verwendenden Porösen Hohlfasern liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 um bis 0,5 um, bevorzugter im Bereich von 0,1 um bis 0,45 um. Der Plasmaseparator muß dazu in der Lage sein, die Plasmakomponente von der Blutzellenkomponente abzutrennen. D. h., daß der Plasmaseparator dazu in der Lage sein muß, die Bestandteile der Plasmakomponente von Bestandteilen der Blutzellenkomponente abzutrennen, die beide Größen aufweisen, die sehr dicht beieinander sind, d. h., es muß der Bestandteil der Plasmakomponente mit der größten Abmessung, d. h. Proteinsubstanzen mit hohem Molekulargewicht mit einer Größe von einigen 100 Å (z. B. 0,03 um) vom kleinsten Bestandteil der Blutzellenkomponente abgetrennt werden, d. h. den Blutplättchen mit einer Größe von 1 bis 2 um. Um eine solche Trennung zu erzielen, liegt der mittlere Porendurchmesser vorzugsweise im oben angegebenen Bereich von 0,1 um bis 0,5 um.
Der mittlere Porendurchmesser wird wie folgt bestimmt. Der Porendurchmesser und das Porenvolumen der Membran werden durch ein Quecksilberporosimeter gemessen. Der Logarithmus des Durchmessers wird auf der Abszisse und das Porenvolumen wird auf der Ordinate aufgetragen, um eine Verteilungskurve für den Porendurchmesser zu erhalten. So wird das gesamte Porenvolumen als Fläche definiert, die durch die Abszisse und die Verteilungskurve für den Porendurchmesser festgelegt ist. Parallel zur Ordinate wird eine vertikale Linie so gezogen, daß das Gesamtporenvolumen halbiert ist. Der Wert des Porendurchmessers auf der Abszisse an diesem Punkt, der von der oben angegebenen vertikalen Linie gekreuzt wird, wird als "mittlerer Porendurchmesser" bezeichnet. Wenn der mittlere Porendurchmesser 0,1 um oder mehr ist, beträgt das Durchlaßverhältnis für LDL (Low-Density-Lipoprotein = Lipoprotein geringer Dichte, dessen geschätzte Molekülgröße 0,03 um ist), das der Bestandteil maximaler Größe der Plasmakompomente ist, ungefähr 100 %. Wenn der mittlere Porendurchmesser 0,5 um oder weniger ist, beträgt das Durchlaßverhältnis für Blutplättchen mit einer Größe von 1 um oder mehr 0 % im Fall einer Plasmaabtrennmembran, die eine Normalverteilung des Porendurchmessers aufweist. Ferner ist es, wenn Plasmaabtrennung mit porösen Hohlfasermembranen mit einem maximalen Porendurchmesser von mehr als 0,5 um bei einem TMP (Trans-Membrane Pressure = Druck über eine Membran) von 75 mmHg ausgeführt wird, wahrscheinlich, daß Hämolyse für Blutzellen zu beobachten ist, die durch die Hohlfasermembranen strömen, während dann, wenn Plasmaabtrennung mit porösen Hohlfasermembranen mit einem maximalen Porendurchmesser von 0,5 um oder mehr ausgeführt wird, keine Hämolyse beobachtet wird. Wenn ein maximaler Porendurchmesser von 0,5 um oder weniger und ein mittlerer Porendurchmesser von 0,1 um bis 0,45 um verwendet werden, wird ein Druckabfall bei fehlender Hämolyse von 150 mmHg oder mehr (der TMP ist 75 mmHg oder mehr) erzielt, was es ermöglicht, einen kompakten Plasmaseparator herzustellen, der frei von der Gefahr ist, daß Hämolyse verursacht wird.
Die hier verwendete Bezeichnung "maximaler Porendurchmesser" bedeutet einen maximalen Porendurchmesser, der durch ein Verfahren bestimmt wird, wie es unten angegeben ist, und zwar gemäß dem Prinzip von ASTM-F316-70. D. h., daß dem Inneren der in Ethanol eingetauchten porösen Mohlfaser Luft unter Druck zugeführt wird, der erhöht wird, und daß der Druck, bei dem Luftblasen an der Außenwandfläche und der Hohlfaser auftreten, als Blasenpunktdruck verwendet wird. Der Blasenpunktdruck wird unter Verwendung einer in ASTM- F316-70 gegebenen Formel in einen Porendurchmesser umgewandelt, der als "maximaler Porendurchmesser" bezeichnet wird.
Im allgemeinen nimmt, wenn Blut in poröse Hohlfasern strömt, der Hämatokritwert des Bluts zu, wenn die Plasmakomponente durch die Fasermembranwand läuft, und so steigt der Widerstand für den Durchlauf des Bluts an. Dieser erhöhte Widerstand erhöht seinerseits den Filtrierdruck. Daher ist nicht nur die Gefahr von Hämolyse erhöht, sondern es besteht auch die Wahrscheinlichkeit, daß Hohlraumverstopfung auftritt, was eine zeitliche Abnahme des Plasmaflusses hervorruft. Jedoch kann eine zeitliche Abnahme des Plasmaflusses beinahe vollständig verhindert werden, wenn der erfindungsgemäße kompakte Plasmaseparator verwendet wird, bei dem poröse Hohlfasern mit einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,45 um verwendet werden.
Der mittlere Innendurchmesser der bei der Erfindung zu verwendenden porösen Hohlfasern liegt vorzugsweise im Bereich von 100 um bis 316 um. Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht eine lineare Beziehung zwischen L/D² (mm&supmin;¹) und der Plasmasammelrate, und beim Herstellen eines kompakten Plasmaseparators (L = 200 mm oder weniger, S = 0,3 m² oder weniger) mit hoher Plasmasammelrate werden um so bessere Ergebnisse erzielt, je kleiner der Innendurchmesser der Hohlfaser ist. Wenn eine Plasmasammelrate von 60 % oder mehr zu erzielen ist, muß der Innendurchmesser der Hohlfaser 316 um oder weniger betragen, wie es aus der Beziehung L/D² ≥ 2000 ersichtlich ist. Wenn andererseits der Innendurchmesser kleiner als 100 um ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß der Druckverlust von Blut entlang der Faserlänge in nachteiliger Weise hoch ist.
Unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten kompakten Plasmatrennvorrichtung wird die Plasmasammelrate wie folgt gemessen. Während mit einem Magnetrührer 18 gerührt wird, wird frisches Rinderblut 9 (Ht = 35 + 2 %), dem ACD zugesetzt ist, mit einer Strömungsrate (QB) von 50 ± 5 ml/min durch ein Druckmanometer P&sub1; in den Plasmaseparator 8 geleitet. Das Druckmanometer P&sub1; mißt den Blutdruck des durch die Blutfördereiririchtung 10, z. B. eine Pumpe, in den Plasmaseparator eingeleiteten Bluts. Der Blutdruck des aus dem Plasmaseparator entnommenen Bluts, der durch ein mit der Tropfkammer 12 verbundenes Druckmanometer P&sub2; gemessen wird, wird durch einen Blutauslaß 15, z. B. durch einen mit der Blut-Entnahmeeinrichtung des Plasmaseparators verbundenen Schraubhahn auf 0 mmHg eingestellt. So wird das Blut im Plasmaseparator 8 in Plasma und in mit Blutzellen angereichertes Blut zerlegt. Das Plasma 16 und das mit Blutzellen angereicherte Blut 17 werden getrennt gesammelt. Die Plasmafiltrierrate (FP) (ml/min) wird gemessen, und die Plasmasammelrate (RPC) wird abhängig von der oben angegebenen Formel bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Der oben angegebene Druck über die Membran (TMP) wird wie folgt bestimmt. Der Blutdruck auf der Blutzuführungsseite des Plasmaseparators [nachfolgend als "Druck (A)" bezeichnet], der Blutdruck auf der Blutentnahmeseite des Plasmaseparators [nachfolgend als "Druck (B)" bezeichnet] und der Plasmadruck (nachfolgend als "Druck (C)" bezeichnet] werden durch Druckmanometer gemessen, und zwar P&sub1;, wie mit der Tropfkammer 11 verbunden, P&sub2;, wie mit der Tropfkammer 12 verbunden, und P3, wie mit der Öf fnung 7 (Fig. 1) zum Überwachen des Plasmadrucks verbunden. Aus diesen Blutdrücken (A), (B) und (C) wird der Wert TMP aus der Formel (A-B)/2-C berechnet.
Die hier angegebene "Membranoberfläche (S)" ist durch die folgende Formel festgelegt:
S = nπDL,
wobei L die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern ist, D der mittlere Innendurchmesser der Hohlfasern ist und n die Anzahl von Hohlfasern ist.
Vom Standpunkt des Verringerns der Belastung eines Patienten wird die Menge an Blut, die dem Körper des Patienten zu einem Zeitpunkt zu entnehmen ist, vorzugsweise minimiert, und daher ist es bevorzugt, daß die Oberfläche der Membran klein ist. Darüber hinaus zeigt das einem lebenden Körper entnommene Blut verschiedene ungünstige Vitalreaktionen, wenn es mit Fremdsubstanzen in Berührung kommt. Durch Minimieren der Membranoberfläche kann auch die Gefahr derartiger ungünstiger Reaktionen minimiert werden. Bei der Erfindung ist die Membranoberfläche nicht größer als 0,3 m².
Für das Verfahren zum Herstellen einer porösen Hohlfaser steht keine besondere Beschränkung. Eine poröse Hohlfaser kann durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden, wie durch Naßspinnen, Trockenspinnen, Schmelzspinnen oder dergleichen. Was eine durch Naßspinnen erhaltene poröse Hohlfaser betrifft, weist eine solche, obwohl sie herkömmlicherweise für einen Plasmaseparator verwendet wird, die Gefahr des Herauslösens von Zusatzstoffen oder eines organischen Lösungsmittels auf und sie weist schlechte Zugeigenschaften auf. Ferner ist, wenn Naßspinnen zum Herstellen einer Hohlfaser mit einem Innendurchmesser von 100 um bis 316 um wie bei der Erfindung verwendet wird, das Kontrollieren des Porendurchmessers der Hohlfaser nicht einfach, da Koagulationssteuerung für die Innenwand der Hohlfaser beim Naßspinnen in dem Verfahren innewohnender Weise schwierig ist. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer Hohlfaser, wie sie bei der Erfindung zu verwenden ist, ist ein Thermoformprozeß (siehe USP-4,401,567). Ein Streckperforierverfahren wird besonders bevorzugt, bei dem ein kristallines Polymer gesponnen wird, z. B. durch Schmelzspinnen, und Kaltstrecken unterzogen wird, um Spaltungen entlang Kristallamellen des Polymers hervorzurufen, und es dann einem Heißstrecken unterzogen wird, um eine Ausdehnung der Spaltstellen zu erzielen. Bei diesem Verfahren wird eine perforierte Struktur durch Anwenden eines physikalischen Streckprozesses hergestellt, ohne daß irgendwelche Zusatzstoffe oder Lösungsmittel dem Polymermaterial zugegeben werden. Dieses Verfahren ist bevorzugt, da das Einstellen des Porendurchmessers einer Hohlfaser einfach ist, da keine Schwierigkeit betreffend ein zurückbleibendes Lösungsmittel besteht und da die mechanische Festigkeit der erhaltenen Hohlfaser aufgrund der Ausrichtung der Moleküle unabhängig vom Vorhandensein einer großen Anzahl von Poren hoch ist. Wie oben beschrieben, kann der erfindungsemäße kompakte Plasmaseparator einfach in eine Vorrichtung eingebaut werden, die in der Praxis zum Abtrennen von Plasma aus Vollblut verwendet werden kann. Mit dieser Vorrichtung kann Plasmaabtrennung mit hoher Plasmasammelrate erfolgen, ohne Hämolysegefahr zum Zeitpunkt des Plasmaabtrennvorgangs und ohne die Gefahr von Blutkoagulation und Hohlraumverstopfung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, die nicht so ausgelegt werden sollen, daß der Schutzbereich der Erfindung begrenzt wird.

Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Ein Polyethylen hoher Dichte (HI-ZEX 2208J, ein Erzeugnis von Mitsui Petrochemical Co., Japan) mit einer Dichte von 0,968 g/cm³ und einem Schmelzindex von 5,5, wie gemäß ASTM D1238 gemessen, wird aus einer ringförmigen Hohlfaser-Spinndüse mit einem Ringdüsen-Außendurchmesser von 34 mm und einem Ringdüsen-Innendurchmesser von 26 mm (Schlitzbreite: 4 mm) bei einer Extrudiertemperatur von 150ºC und einer Polymerextrusionsrate von 16 g/min und einer Aufwickelrate von 230 m/min extrudiert. Die so erhaltene Hohlfaser wird einem Temperprozeß bei 115ºC für zwei Stunden unterzogen. Die getemperte Hohlfaser wird dann bei Raumtemperatur mit einem Streckverhältnis (Verhältnis der Länge der gestreckten Hohlfaser zur Länge der Hohlfaser vor dem Strecken, ausgedrückt durch Vielfache) des 1,33-fachen dadurch kaltgestreckt, daß die getemperte Hohlfaser durch Streckwalzen hindurchgeleitet wird, die so angeordnet sind, daß sich ein Streckpfad von 200 mm ergibt. Dann wird die kaltgestreckte Hohlfaser aufeinanderfolgend bei 78ºC, 95ºC und 98ºC mit Streckverhältnissen von 78ºC, 95ºC und 98ºC des 3-fachen, 1,28-fachen bzw. 1,14-fachen heißgestreckt. Das Verhältnis (%) der Länge der gestreckten Hohlfaser zur ursprünglichen Länge der Hohlfaser vor dem Kaltstrecken und Heißstrecken ist 480 %. Die so gestreckte Hohlfaser wird bei 115ºC für 2 Minuten unter Wärme abgelagert, um dadurch eine poröse Polyethylen-Hohlfaser zu erhalten.
Die Polyethylen-Hohlfaser wird in eine Lösung eines Polyethylenvinylalkohols (Soanol Z, hergestellt und verkauft von The Nippon Synthetic Chemicals Industry Co., Ltd., Japan) mit einem Ethylengehalt von 79 Mol-% in 60 %-iger (V/V) wässriger Ethanollösung mit einer Polyethylenvinylalkohol- Konzentration von 1,0 Gew.-% eingetaucht und für 1 Minute bei 55ºC in der Lösung gehalten. Dann wird die Hohlfaser der Lösung entnommen und bei 60ºC für 1,5 Stunden an Luft getrocknet. Die sich ergebende Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser (D) von 0,310 mm und eine Porosität von 73 % auf. Die Hohlfaser wird in geeignete Länge zerschnitten, um eine mittlere wirksame Länge der Hohlfasern von 190 min zu erhalten, wenn die Hohlfasern verbunden werden, um ein Bündel zu formen, wie dies unten beschrieben wird, um dadurch 1000 geschnittene Hohlfasern zu erhalten. Ein Bündel mit 1000 geschnittenen Hohlfasern wird in ein zylindrisches Gehäuse aus Polycarbonat mit einer Öffnung zur Plasmaentnahme und einer Öffnung an seiner Seitenwand, die mit einem Plasmadruckmanometer zu verbinden ist, so eingesetzt, daß die Fasern in im wesentlichen paralleler Beziehung angeordnet und im Gehäuse entlang dessen Länge ausgerichtet sind. Dann werden die beiden Endbereiche der Hohlfasern des Bündels und die beiden Endbereiche der inneren Seitenwand des zylindrischen Gehäuses aus Polycarbonat durch ein Zentrifugalschmelzverfahren unter Verwendung eines Epoxidharzklebers verklebt, um eine Baugruppe zu erhalten. Die beiden Enden der sich ergebenden Baugruppe werden abgeschnitten, um die Enden der Hohlfasern zu öffnen, und eine Endkappe mit Öffnung wird dann an jedem der Endbereiche der Baugruppe angebracht, wie in Fig. 1 dargestellt, um eine Blut-Zuleitungseinrichtung und eine Blut-Entnahmeeinrichtung so zu bilden, daß die beiden Endbereiche der Hohlfasern flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind. Im Ergebnis stehen die Blut-Zuleitungseinrichtung und die Blut-Entnahmeeinrichtung über das Bündel der Hohlfasern miteinander in Verbindung. So wird ein Plasmaseparator erhalten, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die mittlere wirksame Länge (L) der Hohlfasern des Plasmaseparators beträgt 190 mm, und das Verhältnis der mittleren wirksamen Länge der Hohlfasern zum Quadrat des mittleren Innendurchmessers der Hohlfaser ist (L/D²) = 2000 mm&supmin;¹.
Unter Verwendung des so erhaltenen Plasmaseparators wird eine Plasmatrennvorrichtung aufgebaut, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und die Plasmasaminelrate wird wie folgt gemessen. Frisches Rinderblut 9 (Ht = 35 ± 2 %), dem ACD zugesetzt ist, wird mit einer Pumpe 10 durch ein Druckmanometer P1 zum Messen des Blutdrucks des in den Plasmaseparator eingeleiteten Bluts mit einer Durchflußrate (QB) von 50 ml/min in den Plasmaseparator 8 geleitet. Der Blutdruck des dem Plasmaseparator entnommenen Bluts, der durch das Druckmanometer P2 gemessen wird, wird durch den mit der Blut-Entnahmeeinrichtung des Plasmaseparators verbundenen Schraubhahn 15 auf 0 mmHg eingestellt. So wird das Blut durch den Plasmaseparator in Plasma und in mit Blutzellen angereichertes Blut aufgetrennt, und das Plasma 16 und das mit Blutzellen angereicherte Blut 17 werden getrennt gesammelt. Die Plasmafiltrierrate (FP) (ml/min) wird gemessen, und die Plasmasammelrate (RPC) wird gemäß der oben angegebenen Formel ermittelt. Ferner wird der Ht-Wert des mit Blutzellen angereicherten Bluts auf dieselbe Weise, wie oben angegeben, bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Im wesentlichen derselbe Ablauf, wie oben angegeben, wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Ringöffnung-Außendurch messer, der Ringöffnung-Innendurchmesser und die Aufwickelrate so verändert werden, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist, um dadurch verschiedene Hohlfasern mit verschiedenen Innendurchmessern zu erhalten, wie in Tabelle 1 dargestellt. Unter Verwendung der Hohlfasern werden Plasmaseparatoren mit verschiedenen mittleren wirksamen Längen der Hohlfasern, wie in Tabelle 1 dargestellt, einzeln aufgebaut. Dann werden unter Verwendung jedes des Plasmaseparators die in Fig. 2 dargestellten Plasmatrennvorrichtungen einzeln aufgebaut, und Rinderblut wird auf dieselbe Weise, wie oben angegeben, durch die Vorrichtung in Plasma und in mit Blutzellen angereichertes Blut zerlegt. Ferner wird die Plasmasammelrate (RPC) des mit Blutzellen angereicherten Bluts auf dieselbe Weise, wie oben angegeben, bestimmt.
Auf Grundlage der in Tabelle 1 dargestellten Daten ist die Beziehung zwischen der Plasmasammelrate (RPC) und dem Wert L/D² durch das in Fig. 3 gezeigte Diagramm repräsentiert. Wie aus Fig. 3 erkennbar, wenn der L/D² 1000 bis 3000 mm&supmin;¹ ist, wird eine lineare Beziehung erzielt. Ferner ist aus Fig. 3 erkennbar, daß es zum Erzielen einer Plasmasammelrate von mindestens 60 % erforderlich ist, eine Hohlfaser mit einem Wert L/D² von 2000 mm&supmin;¹ oder mehr zu verwenden.
Darüber hinaus ist es ebenfalls erkennbar, daß, obwohl die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern des erfindungsgemäßen Plasmaseparators klein ist, eine hohe Plasmasammelrate erzielt wird. Insbesondere ist der Plasmaseparator des Beispiels 5 extrem kompakt, d. h., daß die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern 90 mm beträgt und der Durchmesser des Plasmaseparators 7,5 mm beträgt. Selbst bei Verwendung dieses Plasmaseparators wird eine extrem hohe Plasmasammelrate, d. h. eine Plasmasammelrate von 86 % erzielt.
Andererseits weist der Plasmaseparator des Vergleichsbeispiels 1 mit einem Wert von L/D² von 1700 mm&supmin;¹ große Abmessung auf, d. h., daß die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern 230 mm beträgt und der Durchmesser des Plasmaseparators 18 mm beträgt. Trotzdem ist die Plasmasammelrate nicht hoch, nämlich nur 53 % Tabelle 1 Außendurchmesser der Spinndüse (mm) Innendurchmesser der Spinndüse (mm) Aufwickelrate (m/min) Mittlerer Durchmesser der Hohlfaser (D, mm) Mittlere wirksame Länge der Hohlfaser (L, mm) Oberfläche der Hohlfasern (m²) Porosität der Hohlfasern (m²) Ht-Wert des mit Blutzellen angereicherten Bluts (%) Beispiel Vergleichsbeisp.

Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiele 4 bis 6

Im wesentlichen derselbe Ablauf wie beim Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Heißstrecktemperaturen verändert werden, wie dies in Tabelle 2 dargestellt ist, um verschiedene Plasmaseparatoren mit verschiedenen Porendurchmessern und verschiedenen maximalen Porendurchmessern zu erhalten, wie in Fig. 2 dargestellt, die jeweils eine mittlere wirksame Hohlfaserlänge von 200 mm und einen mittleren Hohlfaserinnendurchmesser von 290 ± 10 um aufweisen. Unter Verwendung jedes der Plasmaseparatoren wird Blut in Plasma und in mit Blutzellen angereichertes Blut im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 zerlegt, mit der Ausnahme, daß der Druck über die Membran (TMP) schrittweise von 25 auf 50, 75, 100, 150, 200, 250 und schließlich 300 mmHg erhöht wird und die Hämoglobin(Hb)-Konzentration des gesammelten Plasmas für den jeweiligen Wert TMP unter Verwendung eines üblichen Hämoglobinometers gemessen wird. Übrigens wird der Wert TMP wie folgt bestimmt. Der Blutdruck (A) auf der Blutzuleitungsseite des Plasmaseparators, der Blutdruck (B) auf der Blutentnahmeseite des Plasmaseparators und der Plasmadruck (C) werden durch Druckmanometer P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; gemessen. Aus diesen Blutdrücken (A), (B) und (C) wird der Wert von TMP durch die Formel (A-B)/2 - C berechnet. Die Hb-Konzentrationen des Plasmas werden mit der freien Hb-Konzentration des ursprünglichen, frischen Rinderbluts verglichen. Wenn kein deutlicher Unterschied zwischen der Hb-Konzentration des gesammelten Plasmas und der freien Hb-Konzentration des ursprünglichen frischen Rinderbluts beobachtet wird, bedeutet dies, daß während der Plasmaabtrennung keine Hämolyse des Bluts hervorgerufen wird. Wenn jedoch ein deutlicher Unterschied besteht, bedeutet dies, daß Hämolyse hervorgerufen wird. Durch Vergleich der Hb-Konzentrationen des bei verschiedenen Werten von TMP erhaltenen Plasmas mit der freien Hb-Konzentration des ursprünglichen, frischen Rinderbluts wird der maximale Wert von TMP, bei dem keine Hämolyse hervorgerufen wird, ermittelt (nachfolgend als "Hämolysedruck" bezeichnet). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Auf Grundlage der in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse ergibt sich die Beziehung zwischen dem maximalen Porendurchmesser der Hohlfaser und dem Hämolysedruck, wie er in dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm angezeigt ist.
Ferner wird die Durchlässigkeit für Lipoprotein geringer Dichte (LDL) beim oben angegebenen Hämolysedruck ermittelt. LDL ist ein repräsentatives Beispiel für Proteine mit hohem Molekulargewicht, wie sie in einem Plasma vorhanden sind. Daher ist die Durchlässigkeit für LDL als Kriterium zum Abschätzen, ob im wesentlichen alle der Komponenten des Plasmas durch die Membran hindurchgelassen werden oder nicht, von Nutzen. Die Ermittlung der Durchlässigkeit für LDL wird wie folgt ausgeführt. Die LDL-Konzentration (E) des ursprünglichen, frischen Rinderbluts und die LDL-Konzentration (F) des gesammelten Plasmas werden durch Trübungsmessung ermittelt (H. R. Scholnick, M. Burstein & H. A. Eder: A simple method for the detection and identification of various types of hyperlipoproteinemia, Protides Biol. Fluids, l9: 189, 1972). Die Durchlässigkeit für LDL (%) wird durch die Formel F/E x 100 berechnet, Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Heißstrecktemperatur (ºC) Mittlerer Porendurchmesser der Hohlfasermembran (um) Maximaler Porendurchmesser der Hohlfasermembran (um) Hämolysedruck (mmHg) Durchlässigkeit für LDL (%) Beispiel Vergleichsbeipiel
Wie aus Tabelle 2 und Fig. 4 erkennbar, ist der Hämolysedruck 50 mm Hg oder höher, wenn der maximale Porendurchmesser der Hohlfasermembran nicht größer als 0,5 um ist. D. h., daß ein relativ hoher Blutdruck zum Ausführen von Plasmaabtrennung ausgeübt werden kann und daher die Plasmaabtrennung mit hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden kann. Dies bedeutet, daß dann, wenn der maximale Porendurchmesser der Hohlfasern nicht größer als 0,5 um ist, eine zufriedenstellende Plasmasammelrate selbst dann ohne Hervorrufen von Hämolyse ausgeführt werden kann, wenn die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern kurz ist. Daher kann ein kompakter Plasmaseparator erhalten werden.
Ferner wird, wie dies aus Tabelle 2 erkennbar ist, wenn der mittlere Porendurchmesser der Hohlfaser 0,1 um oder größer ist, im wesentlichen die Gesamtmenge (96 - 100 %) an LDL durch die Hohlfasermembranen hindurchgeleitet. Dies bedeutet, daß alle Plasmakomponenten durch die Hohlfasermembranen hindurchgeleitet werden.

Beispiel 11

Ein Polyethylen hoher Dichte (HI-ZEX 2208J, ein Erzeugnis von Mitsui Petrochemical Co., Japan) mit einer Dichte von 0,968 g/cm³ und einem Schmelzindex von 5,5, wie gemäß ASTM D1238 gemessen, wird aus einer ringförmigen Hohlfaser-Spinndüse mit einem Ringdüse-Außendurchmesser von 35 mm und einem Ringdüse-Innendurchmesser von 25 mm (Schlitzbreite: 5 mm) bei einer Extrudiertemperatur von 150ºC und einer Polymerextrusionsrate von 15 g/min und einer Aufwickelrate von 500 in/min extrudiert. Die so erhaltene Hohlfaser wird einem Temperprozeß bei 115ºC für 2 Stunden unterzogen. Die getemperte Hohlfaser wird dann bei Raumtemperatur mit einem Streckverhältnis (Verhältnis der Länge der gestreckten Hohlfaser zur Länge der Hohlfaser vor dem Strecken, ausgedrückt durch Vielfache) des 1,33-fachen dadurch kaltgestreckt, daß die getemperte Hohlfaser durch Streckwalzen hindurchgeleitet wird, die so angeordnet sind, daß sich ein Streckpfad von 200 mm ergibt. Dann wird die kaltgestreckte Hohlfaser aufeinanderfolgend bei 78ºC, 95ºC und 98ºC mit Streckverhältnissen bei 78ºC, 95ºC und 98ºC des 3-fachen, 1,28-fachen bzw. 1,14-fachen heißgestreckt. Das Verhältnis (%) der Länge der gestreckten Hohlfaser zur ursprünglichen Länge der Hohlfaser vor dem Kaltstrecken und dem Heißstrecken beträgt 480 %. Die so gestreckte poröse Hohlfaser wird in eine Polyethylenvinylalkohol-Lösung im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 eingetaucht, um die Gesamtfläche der Hohlfaser mit Polyethylenvinylalkohol zu beschichten. Die sich ergebende Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser von 160 um, eine Meinbrandicke von 40 um, eine Porosität von 73 %, einen mittleren Porendurchmesser von 0,28 um, einen maximalen Porendurchmesser von 0,33 um und eine Wasserdurchlässigkeit von 5,3 1/Std. m² mmHg auf. Ein Bündel mit 3000 so erhaltenen porösen Hohlfasern wird in ein zylindrisches Kompaktgehäuse mit einem Innendurchmesser von 18 mm eingesetzt, das an seiner Seitenwand eine Öffnung zur Plasmaentnahme und eine mit einem Plasmadruckmanometer zu verbindende Öffnung aufweist, und die beiden Endabschnitte der Hohlfasern und die beiden Endabschnitte der inneren Seitenwand des Kompaktgehäuses werden unter Verwendung eines Polyurethanharzklebers auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 miteinander verbunden, so daß die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern 73 mm wird, um dadurch einen Plasmaseparator zu erhalten. Der Abstand zwischen einem Ende auf der Blutzuleitungsseite des Plasmaseparators und dem anderen Ende auf der Blutentnahmeseite des Plasmaseparators beträgt 125 mm, und die Gesamtmembranoberfläche und der Wert L/D² der Hohlfasern des kompakten Plasmaseparators sind 0,11 m² bzw. 2900 mm&supmin;¹. Unter Verwendung des kompakten Plasmaseparators wird frisches Rinderblut mit einem Hämatokrit(Ht)-Wert von 45 % und einer freien Hb-Konzentration von 17 mg/dl, dem ACD zugesetzt ist, mit einer Blutdurchflußrate (QB) von 100 ml/min durch den Plasmaseparator geleitet, und die Plasmafiltrierrate (FP) und die Plasmasammelrate (RPC) werden gemäß demselben Verfahren wie beim Beispiel 1 gemessen. Ferner werden der Blutdruck (A) auf der Blutzuleitungsseite des Plasmaseparators und der Blutdruck (B) auf der Blutentnahmeseite des Plasmaseparators durch Druckmanometer P&sub1; und P&sub2; gemessen. Aus diesen Blutdrücken (A) und (B) wird der Druckverlust im Plasmaseparator durch die Gleichung A - B berechnet. Darüber hinaus wird die Hämoglobin(Hb)-Konzentration im gesammelten Plasma auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 6 gemessen.
Die Ergebnisse sind die folgenden. Die Plasmafiltrierrate (Fp), die Plasmasammelrate (RPC), der Druckverlust im Plasmaseparator und die Hämoglobin(Hb)-Konzentration im kompakten Plasmaseparator sind 41 ml/min, 75 %, 220 mmHg bzw. 17 mg/dl. Wie es aus den Ergebnissen erkennbar ist, beträgt die Plasmasammelrate (RPC) 75 %, obwohl der wie oben hergestellte Plasmaseparator extrem kompakt ist, d. h. eine Länge von nur 125 mm aufweist. Ferner besteht, wie es aus den Ergebnissen erkennbar ist, kein Unterschied zwischen der freien Hb-Konzentration des Rinderbluts und der Hb-Konzentration des abgetrennten Plasmas; das Rinderblut kann also stabil in Plasma und mit Blutzellen angereichtes Blut zerlegt werden, ohne daß Hämolyse auftritt.

Vergleichsbeispiel 7

Unter Verwendung von Plasmaflo(R) AP08H (hergestellt und verkauft von Asahi Medical Co., Ltd., Japan) als Plasmaseparator, der Hohlfasern aus Zellulosediacetat aufweist, die durch ein Naßspinnverfahren hergestellt wurden, werden FP und RPC auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 11 bestimmt.
Der oben angegebene Plasmaseparator AP-08H weist große Abmessungen auf und verfügt über 4800 Hohlfasern mit einem mittleren Innendurchmesser (D) von 300 um, einer mittleren wirksamen Länge (L) von 207 mm und einer Gesamtmembranoberfläche von 0,8 m². Der Abstand zwischen den beiden Enden des Plasmaseparators beträgt 283 mm und der Innendurchmesser des Gehäuses des Plasmaseparators beträgt 43,5 mm. Der Wert L/D², FP und RPC betragen 1900 mm&supmin;¹, 32 ml/min bzw. 58 %. Obwohl die Gesamtmembranoberfläche des Plasmaseparators im Vergleich zu derjenigen des Plasmaseparators des Beispiels 11 extrem groß ist, d. h., obwohl die Membranoberfläche des Plasmaseparators des Vergleichsbeispiels 7 0,8 m2 beträgt, während die Membranoberfläche des Plasmaseparators des Beispiels 11 nur 0,11 m² beträgt, beträgt die Plasmasammelrate des Plasmaseparators des Vergleichsbeispiels 7 nur 58 %, was deutlich kleiner ist als diejenige des kompakten Plasmaseparators des Beispiels 11, die 75 % beträgt,

Beispiel 12

Ein Polyethylen hoher Dichte (HI-ZEX 2208J, ein Erzeugnis von Misui Petrochemical Co., Japan) mit einer Dichte von 0,968 g/cm³ und und einem Schmelzindex von 5,5, wie gemäß ASTM D1238 gemessen, wird aus einer ringförmigen Hohlfaser-Spinndüse mit einem Ringöffnung-Außendurchmesser von 35 mm und einem Ringöffnung-Innendurchmesser von 25 mm (Schlitzbreite: 5 mm) bei einer Extrusionstemperatur von 150ºC und einer Polymerextrusionsrate von 15 g/min und einer Aufwikkelrate von 400 m/min extrudiert. Die so erhaltene Hohlfaser wird einem Tempervorgang bei 115ºC für 2 Stunden unterzogen. Die getemperte Hohlfaser wird dann bei Raumtemperatur mit einem Streckverhältnis (Streckverhältnis der Länge der gestreckten Hohlfaser zur Länge der Hohlfaser vor dem Strekken, ausgedrückt durch Vielfache) des 1,33-fachen dadurch kaltgestreckt, daß die getemperte Hohlfaser durch Streckwalzen hindurchgeführt wird, die so angeordnet sind, daß sich ein Streckpfad von 200 mm ergibt. Dann wird die kaltgestreckte Hohlfaser aufeinanderfolgend bei 78ºC, 92ºC und 95ºC mit Streckverhältnissen bei 78ºC, 92ºC und 95ºC des 3-fachen, 1,28-fachen bzw. 1,14-fachen heißgestreckt. Das Verhältnis (%) der Länge der gestreckten Hohlfaser zur ursprünglichen Länge der Hohlfaser vor dem Kaltstrecken und dem Heißstrecken beträgt 480 %. Die so gestreckte poröse Hohlfaser wird in im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 in eine Polyethylenvinylalkohol-Lösung eingetaucht, um die Gesamtfläche der Hohlfaser mit Polyethylenvinylalkohol zu beschichten. Die sich ergebende poröse Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser von 210 um, eine Membrandicke von 50 um, eine Porosität von 74 %, einen mittleren Porendurchmesser von 0,22 um, einen maximalen Porendurchmesser von 0,27 um und eine Wasserdurchlässigkeit von 4,7 1/Std. m² mmHg auf. Ein Bündel von 2100 so hergestellten porösen Hohlfasern wird in ein zylindrisches Kompaktgehäuse mit einem Innendurchmesser von 20 mm eingesetzt, das an seiner Seitenwand eine Öffnung zur Plasmaentnahme und eine mit einem Plasmadruckmanometer zu verbindende Öffnung aufweist, und beide Endabschnitte der Hohlfasern und beide Endabschnitte der inneren Seitenwand des Kompaktgehäuses werden im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel l unter Verwendung eines Polyurethanharzklebers so verklebt, daß die mittlere wirksame Länge der Hohlfasern 97 mm wird, um dadurch einen Plasmasepartor zu erhalten. Der Abstand zwischen einem Ende auf der Blutzuleitungsseite des Plasmaseparators und dem anderen Ende auf der Blutentnahmeseite des Plasmaseparators beträgt 149 mm, und die Gesamtmembranoberf läche der Hohlfasern im kompakten Plasmaseparator und der Wert L/D² der Hohlfasern sind 0,13 m² bzw. 2200 mm&supmin;¹. Unter Verwendung des kompakten Plasmaseparators wird frisches Rinderblut mit einem Hämatokrit(Ht)-Wert von 40 und einer freien Hb-Konzentration von 15 mg/dl, dem ACD zugesetzt ist, mit einer Blutdurchflußrate (QB) von 100 ml/min durch den Plasmaseparator geleitet. 5 min, 15 min und 30 min nach Beginn der Plasmaabtrennung werden die Plasmafiltrierrate (FP), der Ht-Wert des mit Blutzellen angereicherten Bluts, die Plasmasammelrate (RPC), der Druckverlust im Plasmaseparator (ΔP) und die Hämoglobin(Hb)-Konzentration im gesammelten Plasma im wesentlichen mit denselben Verfahren wie beim Beispiel 11 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Wie es aus den Ergebnissen in Tabelle 3 erkennbar ist, verringert sich die Plasmasammelrate, obwohl der wie oben angegeben hergestellte Plasmaseparator extrem kompakt ist, im zeitlichen Ablauf nicht, und 3,5 l Blut können stabil in Plasma und mit Blutzellen angereichertes Blut zerlegt werden, ohne daß Hämolyse auftritt.

Vergleichsbeispiel 8

Im wesentlichen derselbe Ablauf wie beim Beispiel 11 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Heißstrecktemperaturen jeweils auf 96ºC, 110ºC und 11ºC geändert werden, um dadurch eine mit Polyethylenvinylalkohol beschichtete Hohlfaser zu erhalten. Die so erhaltene Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser von 210 um, eine Membrandicke von 50 um, eine Porosität von 75 %, einen mittleren Porendurchmesser von 0,52 um, einen maximalen Porendurchmesser von 0,58 um und eine Wasserdurchlässigkeit von 17 1/Std. m² mmHg auf.
Unter Verwendung von 2000 so erhaltenen Hohlfasern wird ein kompakter Plasmaseparator im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 12 hergestellt. Die Membranoberfläche der Hohlfasern im kompakten Plasmaseparator beträgt 0,13 m², und der Wert L/D² der Hohlfasern ist 2200 mm¹.
Unter Verwendung des kompakten Plasmaseparators wird eine Plasmaabtrennung im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 12 ausgeführt, und die Plasmafiltrierrate (FP), der Ht-Wert des mit Blutzellen angereicherten Bluts, die Plasmasammelrate (RPC), der Druckverlust im Plasmaseparator (ΔP) und die Hämoglobin(Hb)-Konzentration im gesammelten Plasma werden mit im wesentlichen denselben Verfahren wie beim Beispiel 11 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Da der maximale Porendurchmesser und der mittlere Porendurchmesser jeweils 0,5 um oder mehr betragen, was extrem groß im Vergleich zu den Werten des Plasmaseparators beim Beispiel l2 ist, ist die wasserdurchlässigkeit der Hohlfaser hoch, d. h. 17 l/Std. m² mmHg, im Vergleich zu derjenigen des Plasmaseparators des Beispiels 12, die 4,7 l/Std. m² mmHg beträgt. Wie es aus den Ergebnissen in Tabelle 3 erkennbar ist, nimmt jedoch dann, wenn der Plasmaseparator des Vergleichsbeispiels 8 verwendet wird, die Plasmasammelrate im Verlauf der Zeit zu, und es tritt Hämolyse auf. Tabelle 3 Ursprüngliches Vollblut Beispiel Vergleichsbeispiel Blutdurchflußzeit (min) Mittelwert Hinweis 1) Ht-Wert des mit Blutzellen angereicherten Bluts. 2) Freie Hämoglobinkonzentration des Plasmas.

Beispiel 14

Unter Verwendung des beim Beispiel 3 hergestellten Plasmaseparators wird Blut in Plasma und in mit Zellen angereichertes Blut im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 zerlegt, mit der Ausnahme, daß der Wert von TMP verändert wird, wie dies in Tabelle 4 dargestellt ist, und die Plasmafiltrierrate (FP) gemessen wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.

Beispiel 15

Eine Hohlfaser wird im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Verhältnis (%) der Länge der gestreckten Hohlfaser zur ursprünglichen Länge der der Hohlfaser vor dem Kaltstrecken und Heißstrecken auf 400 % geändert wird. Die so hergestellte Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser von 0,24 mm, einen mittleren Porendurchmesser von 0,28 um, eine 20 Porosität von 66 % und eine Wasserdurchlässigkeit von 5,8 l/Std. mm² mmHg auf. Aus der Hohlfaser wird ein Plasmaseparator im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 hergestellt. Dann wird Blut unter Verwendung des Plasmaseparators in im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 in Plasma und in mit Zellen angereichertes Blut zerlegt, und die Plasmafiltrierrate (Fp) wird ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 9

Eine Hohlfaser wird im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Verhältnis (%) der Länge der gestreckten Hohlfaser zur ursprünglichen Länge der Hohlfaser vor dem Kaltstrecken und Heißstrecken auf 250 % geändert wird. Die so hergestellte Hohlfaser weist einen mittleren Innendurchmesser von 0,24 mm, einen mittleren Porendurchmesser von 0,22 um, eine Porosität von 60 % und eine Wasserdurchlässigkein von 4,4 l/Std m² mmHg auf. Aus der Hohlfaser wird im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 ein Plasmaseparator hergestellt. Dann wird unter Verwendung des Plasmaseparators im wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 14 Blut in Plasma und in mit Zellen angereichertes Blut zerlegt, und die Plasmafiltrierrate (FP) wird ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
Wie es aus Tabelle 4 erkennbar ist, nimmt, wenn die Porosität der Hohlfasern des Plasmaseparators 65 % oder mehr beträgt, die Plasmafiltrierrate (FP) trotz der Zunahme des Werts von TMP auf mehr als 50 mmHg im wesentlichen nicht mehr zu. Andererseits nimmt, wenn die Porosität weniger als 65 % beträgt, die Plasmafiltrierrate abhängig von der Zunahme des Werts von TMP zu, selbst wenn der Wert von TMP 50 mmHg überschreitet. Tabelle 4 Mittlerer Innendurchmesser der Hohlfaser (mm) Porosität der Hohlfaser (%) Mittlerer Porendurchmesser der Hohlfaser (um) Wasserdurchlässigkeit der Hohlfaser (1/m² Std. mmHg) Beispiel Vergleichsbeispiel

Claims

1. Kompakter Plasmaseparator, der umfaßt ein Gehäuse (1), das mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung (4) zum Einleiten von Blut in das Gehäuse, mit einer Blut-Entnahmeeinrichtung (5) zur Entnahme von Blut aus dem Gehäuse und mindestens einer Öffnung (6) zur Entnahme von Plasma versehen ist, und

eine Vielzahl von porösen Hohlfasern (2) von im wesentlichen gleicher Länge, wobei diese Fasern im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und an beiden Endteilen unter Bildung eines Bündels miteinander verbunden sind, wobei jede poröse Hohlfaser dieses Bündels Öffnungen an ihren beiden Enden hat und jede poröse Hohlfaser dieses Bündels eine membranförmige poröse Harzmatrix umfaßt, in deren Inneren Poren und an deren beiden Oberflächen Öffnungen vorhanden sind, wobei diese Poren mit diesen Öffnungen zusammenwirken, so daß Durchgänge gebildet werden, die sich zwischen beiden Oberflächen der Harzmatrix erstrecken,

wobei dieses Bündel in diesem Gehäuse in Richtung der Länge des Gehäuses angeordnet ist,

diese beiden Endteile der Hohlfasern des Bündels flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung und der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind, so daß die Blut- Zuleitungseinrichtung und die Blut-Entnahmeeinrichtung auf diese Weise durch das Hohlfaserbündel miteinander in Verbindung stehen,

wobei die porösen Hohlfasern eine durchschnittliche wirksame hänge (L mm) von nicht mehr als 200 mm und eine Membranoberfläche (S m²) von nicht mehr als 0,3 m² haben,

wobei die durchschnittliche wirksame Länge (L mm) definiert ist als der Durchschnitt der Längen der Porösen Hohlfasern minus die Längen der beiden Endteile dieser porösen Hohlfasern, an denen die Fasern miteinander verbunden sind und flussigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung bzw. der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind,

wobei die Membranoberfläche (S m²) durch die Formel :

S = nπDL x 10&supmin;&sup6;

definiert ist, worin n die Zahl der porösen Hohlfasern ist, L die durchschnittliche wirksame Länge ist und D der durchschnittliche Innendurchmesser (min) der porösen Hohlfasern ist,

wobei die durchschnittliche wirksame Länge (L mm) und der durchschnittliche Innendurchmesser (D mm) der folgenden Beziehung

20 000 ≥ l/D² (mm&supmin;¹) ≥ 2000

genügen.

2. Plasmaseparator gemäß Anspruch 1, worin die porösen Hohlfasern eine Porosität von 65 bis 80 % haben.

3. Plasmaseparator gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die porösen Hohlfasern einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,1 bis 0,5 um haben.

4. Plasmaseparator gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 3, worin die porösen Hohlfasern einen maximalen Porendurchmesser von 0,5 um oder weniger haben.

5. Plasmaseparator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der durchschnittliche Innendurchmesser im Bereich von 100 bis 316 um liegt.

6. Kompakte plasmatrennvorrichtung, die umfaßt :

(a) einen kompakten Plasmaseparator (8), enthaltend

ein Gehäuse (1) das mit einer Blut-Zuleitungseinrichtung (4) zum Einleiten von Blut in das Gehäuse, mit einer Blut-Entnahmeeinrichtung (5) zur Entnahme von Blut aus dem Gehäuse und mindestens einer Öffnung (6) zur Entnahme von Plasma versehen ist, und

wobei die porösen Hohlfasern eine durchschnittliche wirksame Länge (L mm) von nicht mehr als 200 mm und eine Membranoberfläche (S m²) von nicht mehr als 0,3 m² haben,

wobei die durchschnittliche wirksame Länge (L min) definiert ist als der Durchschnitt der Längen der porösen Hohlfasern minus die Längen der beiden Endteile dieser porösen Hohlfasern, an denen die Fasern miteinander verbunden sind und flüssigkeitsdicht mit der Blut-Zuleitungseinrichtung und der Blut-Entnahmeeinrichtung verbunden sind,

wobei die Membranoberfläche (S m²) durch die Formel

S = nπDL x 10&supmin;&sup6;

definiert ist, worin n die Zahl der porösen Hohlfasern ist, L die durchschnittliche wirksame Länge ist und D der durchschnittliche Innendurchmesser (mm) der porösen Hohlfasern ist,

20 000 ≥ L/D2 (mm&supmin;¹) ≥ 2000

genügen,

(b) eine Blutzuführungs-Durchleiteeinrichtung zum Zuführen von Blut in die Blut-Zuleitungseinrichtung, wobei die Blutzuführungs-Durchleiteeinrichtung eine erste Leitung, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Blutzuleitungseinrichtung des Plasmaseparators verbunden ist, eine zweite Leitung, an deren einem Ende eine Blut-Einlaßöffnung vorgesehen ist, und eine Einrichtung zum Transportieren von Blut umfaßt, wobei die Einrichtung zum Transportieren von Blut zwischen den anderen Enden der ersten und der zweiten Leitung angeordnet und mit diesen flüssigkeitsdicht verbunden ist,

(c) eine Blutentnahme-Durchleiteeinrichtung zum Abziehen von Blut aus der Blut-Entnahmeeinrichtung, wobei die Blutentnahme-Durchieiteeinrichtung eine dritte Leitung aufweist, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Blut-Entnahmeeinrichtung des Plasmaseparators verbunden ist und eine Blut- Austrittsöffnung (15) an ihrem anderen Ende aufweist, und

(d) eine Plasmaentnahme-Durchleiteeinrichtung zum Abziehen von Plasma aus der Plasma-Entnahmeöffnung, wobei die plasma-Entnahme-Durchleiteeinrichtung eine vierte Leitung aufweist, deren eines Ende flüssigkeitsdicht mit der Plasmaentnahmeöffnung des Plasmaseparators verbunden ist und an ihrem anderen Ende eine Plasma-Auslaßöffnung (14) aufweist.