DE69417549T2

DE69417549T2 - Verfahren zur schätzung des durchschnittlichen faserdurchmessers von unterschiedlichen filtrationsmitteln

Info

Publication number: DE69417549T2
Application number: DE69417549T
Authority: DE
Inventors: Daniel Lynn; Shmuel Sternberg
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1999-11-25
Anticipated expiration: 2014-12-21
Also published as: DE69417549D1; EP0684866A4; WO1995017236A1; EP0684866B1; AU685573B2; AU1443895A; JPH08509991A; CA2155732A1; ZA9410258B; US6032807A; EP0684866A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrelation des mittleren Faserdurchmessers mit dem Betriebsverhalten für verschiedene Filtrationsmedien, von denen jedes eine Matrix aus Polyesterfasern, Glasfasern und Celluloseacetatfasern (Fibrets) aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Der Großteil des zur Zeit von Spendern gesammelten Vollbluts wird nicht als solches gelagert und für eine Transfusion verwendet. Stattdessen wird das Vollblut in klinisch erprobte Komponenten (typischerweise rote Blutzellen, Plättchen und Plasma) aufgetrennt, die dann individuell gelagert und verwendet werden, um eine Vielzahl spezifischer Zustände und Erkrankungen zu behandeln. Die roten Blutzellen werden z. B. zur Behandlung von Anämie verwendet; das Plättchenkonzentrat wird zur Kontrolle von Thrombocytopenie-Bluten verwendet, und das Plättchen-arme Plasma wird als Volumenexpander oder als Quelle für den Gerinnungsfaktor VIII zur Behandlung von Hämophilie verwendet.
Zum Sammeln, Verarbeiten und Lagern dieser Blutkomponenten haben Kunststoffbeutel weitverbreitete Anwendung und Akzeptanz gefunden.
Beim Sammeln von Vollblut-Komponenten zur Transfusion ist es zweckmäßig, die Gegenwart von Verunreinigungen oder anderen Materialien, die beim Empfänger unerwünschte Nebenwirkungen ver ursachen könnten, zu minimieren. Aufgrund möglicher fiebriger Reaktionen wird es im allgemeinen als zweckmäßig angesehen, rote Blutzellen im wesentlichen leukocytenfrei zu transfundieren, insbesondere bei Empfängern, die häufigen Transfusionen unterliegen.
Eine Möglichkeit zum Entfernen von Leukocyten besteht im Waschen der roten Blutzellen mit Salzlösung. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und wenig effizient, weil es die zur Transfusion verfügbare Zahl der roten Blutkörperchen verringern kann.
Ein anderer Weg zur Entfernung von Leukocyten ist der durch Filtration. Um dies in üblichen Blutbeutelsystemen zu erreichen, werden Systeme und Methoden beschrieben in US-A-4596657 und US-A-4767451, sowie im US-A-4810378 und US-A-4855063. Andere Systeme und Methoden zur Entfernung von Leukocyten in Blutbeutelsystemen werden in US-A-4997577 und US-A-5128048 beschrieben. In diesen Anordnungen wird eine In-line-Filtrationsvorrichtung verwendet.
In der Vergangenheit wurden faserförmige Filtermedien zur Leukocytenverarmung durch ihren mittleren Faserdurchmesser charakterisiert. Die US-A-4701267 beschreibt und beansprucht z. B. ein Leukocyten-Filter aus einem Faservlies, worin die Fasern des Vlieses einen mittleren Durchmesser von 0,3 um bis weniger als 3 um besitzen.
Es ist jedoch nicht möglich, den durchschnittlichen Faserdurchmesser einer komplexen Matrix aus mehreren Fasern, wie der, die im zweiten Medienbereich 30 vorhanden ist, wo eine Leukocytenverarmung stattfindet, physikalisch zu messen und zu quantifizieren. Der Grund hierfür ist nicht nur die Kompliziertheit der physikalischen Struktur der Matrix, sondern auch die Geometrie der Fasern (Fibrets), die einen Teil der Matrix bilden.
Die US-A-4274914 beschreibt die Natur der Fasern (Fibrets), die auch "fibrillierte Teilchen" genannt wurden. Typischerweise besitzen sie Gesamtlängen von weniger als ca. 1000 um, und Gesamtbreiten von ca. 0,1 bis 50 um. Sie umfassen Fasern, von denen Verzweigungen feiner Minifasern (Fibrillen genannt) radial nach außen verlaufen. Die Fibrillen sind extrem klein, z. B. mit einem Durchmesser von weniger als 0,01 um. Es ist nicht möglich, den Durchmesser der Vielzahl von Fibrillen, die in jeder Schicht 40 vorhanden sind, zu messen und dann zu mitteln.
Trotzdem verbleibt der mittlere Faserdurchmesser eine Eigenschaft, die zur Korrelation der physikalischen Struktur mit dem gewünschten Betriebsverhalten (Leistungsfähigkeit) brauchbar ist.
In einem Aspekt wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Quantifizierung des mittleren Faserdurchmessers in komplexen Mehrfaser-Matrices bereitgestellt, auch dann wenn der Durchmesser einer oder mehrerer der Fasern nicht physikalisch bestimmt werden kann.
Die Merkmale der Erfindung sind im Anspruch 1 angegeben.
Die US-A-4157967 beschreibt ein Blutfilter, das Schichten aus Filterkissen in einem Stapel angeordnet aufweist, wobei jedes Kissen nicht gewebte Fasern aufweist.
Die US-A-5190657 beschreibt ein Filtermaterial, das eine Nadelfilzmatte aufweist mit ineinandergreifenden Fasern, und mit in Zwischenräumen zwischen den Fasern eingeschlossenen feinen Fibrillen.
Es wurde festgestellt, daß das Faserdurchmesser-Zahlenmittel, wie es gemäß Anspruch 1 berechnet wird, verwendet werden kann, um verschiedene physikalische und Betriebsverhaltenseigenschaf ten des komplexen Mediums zur Leukocytenabreicherung in Korrelation zu bringen. Ein Faserdurchmesser-Zahlenmittel von nicht mehr als ca. 0,23 um, wie vorstehend bestimmt, korreliert mit einer akzeptierbaren Log-Verringerung von Leukocyten im Vollblut bei einer akzeptierbaren Vollblut-Fließrate.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Blutsammelanordnung;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Filtervorrichtung, die mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung verbunden ist, und zeigt die Filterkissenanordnung und das diese umgebende Gehäuse;
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene seitliche Schnittansicht der ersten, zweiten und dritten Medienbereiche der in Fig. 2 dargestellten Filterkissenanordnung;
Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht der Bildung der peripheren Abdichtung um die ersten, zweiten und dritten Medienbareiche zur Ausbildung der Filterkissenanordnung unter Verwendung einer Ultraschall-Versiegelung;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der in Fig. 4 ausgebildeten Filterkissen-Verbundanordnung;
Fig. 6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Zusammenbaus des Filtergehäuses an die Filterkissen-Verbundanordnung unter Verwendung einer Radiofrequenz-Verschweißung;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 6 ausgebildeten Filtervorrichtung;
Fig. 8 ist ein fragmentarischer Querschnitt durch das Zentrum eines Durchlasses in der Wand der Filtervorrichtung der Fig. 7;
Fig. 9 ist eine fragmentarische Darstellung einer Materialbahn, die eine Anfangsstufe der Herstellung der in Fig. 8 dargestellten Durchlasses zeigt;
Fig. 10 ist eine fragmentarische Darstellung, die eine weitere Stufe in der Herstellung der in Fig. 8 dargestellten Durchlasses zeigt;
Fig. 11 ist eine fragmentarische Ansicht, die den fertiggestellten Durchlaß in der Filtervorrichtung zeigt;
Fig. 12 ist ein zentraler Querschnitt, der die Komponenten bei der Herstellung des Durchlaßes vor ihrer Erhitzung zeigt;
Fig. 13 ist ein Querschnitt der in Fig. 12 dargestellten Komponenten während der Heizstufe;
Fig. 14 ist ein Querschnitt entlang der Linie 14-14 der Fig. 13;
Fig. 15 ist eine erfindungsgemäß berechnete Tabelle, die die Zahl der mittleren Faserdurchmesser für ein komplexes Filtrationsmedium zeigt, das einen bestimmten Gewichtsprozentsatz an Polyesterfaser/Kernhülle, Glasfasern, und Celluloseacetatfasern (Fibrets) aufweist;
Fig. 16 zeigt das Faserdurchmesser-Zahlenmittel des komplexen Mediums (X-Achse) gegen die mittlere Fließporengröße des Mediums (Y-Achse) aufgetragen, auf der Basis empirischer Daten, und zeigt eine Tendenz zur Korrelation dieser beiden strukturellen Charakteristika;
Fig. 17 zeigt das Faserdurchmesser-Zahlenmittel des Mediums (X-Achse) gegen die Fließzeit des Vollblutes durch das Medium (Y-Achse) aufgetragen, auf der Basis empirischer Daten, und zeigt eine Tendenz zur Korrelation der strukturellen Charakteristika (Faserdurchmesser) mit einem erwarteten Betriebsverhalten (Fließzeit); und
Fig. 18 zeigt die mittlere Fließporengröße des Mediums (X- Achse) aufgetragen gegen die Log-Verarmung an Leukocyten in Vollblut (Y-Achse), das durch das Medium läuft, auf der Basis empirischer Daten, und zeigt eine Tendenz, die die physikalischen Eigenschaften (mittlere Fließporengröße) mit einem erwarteten Betriebsverhalten (Leukocytenverarmung) korreliert.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

In Fig. 1 ist eine Blutsammelanordnung 10 dargestellt. In der dargestellten Anordnung dient die Anordnung 10 zur Filtration von Leukocyten von roten Blutzellen vor der Transfusion.
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung weist die Anordnung 10 einen Transferbeutel oder Behälter 12 auf. Der Transferbeutel 12 weist einen integral angeschlossenen Transferschlauch 14 auf. In der dargestellten Anordnung weist der Schlauch 14 an seinem distalen Ende eine übliche Blutbeutelspitze 26 auf. Wie dies später erläutert wird, können auch andere Arten aseptischer oder steriler Verbindungen verwendet werden.
Der Transferschlauch 14 trägt auch eine In-line-Filtervorrichtung. Wie dies am besten die Fig. 2 und 7 zeigen, weist die Filtervorrichtung 16 ein Gehäuse 18 aus zwei Teilen auf, das eine Filterkissenanordnung 20 umschließt. Die Filterkissenanordnung 20 soll zur Entfernung von Leukocyten von roten Blutzellen verwendet werden.
Das System 10 weist ferner einen Ventilationsweg 22 auf. Der Ventilationsweg 22 führt auch zum Transferbeutel 12, umgeht aber die Filtervorrichtung 16.
Der Ventilationsweg 22 weist ein In-line-Rückschlagventil 24 auf. Das Ventil 24 ermöglicht einen Durchfluß durch den Weg 22 vom Transferbeutel 12 zur Spitze 26, blockiert aber einen Durchfluß durch den Weg 22 von der Spitze 26 zum Transferbeutel 12.
Der Beutel 12 und der mit der Anordnung 10 verbundene Schlauch 14/22 kann aus üblichen anerkannten Kunststoffmaterialien medizinischer Qualität hergestellt sein, wie z. B. aus mit Di-2- ethylhexylphthalat (DEHP) plastifiziertem Polyvinylchlorid. Zur Ausbildung der verzweigten Wege 14/22 können konventionelle "Y" oder "T"-Verbindungen 28 verwendet werden.
Bei der Verwendung wird die Spitze 26 in eine Öffnung eines konventionellen primären Blutsammelbeutels (nicht dargestellt) eingeführt. Der primäre Beutel enthält rote Blutzellen, die vorher vom Vollblut durch Zentrifugieren abgetrennt wurden.
Die roten Blutzellen fließen aufgrund der Schwerkraft vom primären Beutel in den Transferschlauch 14 und durch die Filtervorrichtung 16. Die Filterkissenanordnugn 20 entfernt Leukocyten von den roten Blutzellen, wenn diese durch die Vorrichtung 16 laufen.
Das Rückschlagventil 24 verhindert einen gleichzeitigen Fluß durch den Ventilationsweg 22.
Die roten Blutzellen, von denen alle oder ein Teil der Leukocyten entfernt wurden, verlassen die Filtervorrichtung 16 und treten in den Transferbeutel 12 ein.
Nachdem sich der mit der Spitze 26 verbundene primäre Beutel geleert hat und die Strömung aufhört, klemmt der Anwender den Transferschlauch 14 unmittelbar oberhalb und unterhalb der Filtervorrichtung 16 ab. Der Anwender quetscht dann manuell den Transferbeutel 12 zusammen, um daraus Luft auszudrücken. Die Luft fließt durch den Ventilationsweg 22, unter Umgehung der Filtrationsvorrichtung 16, und zurück zum Primärbeutel 16.
Der Anwender entfernt dann die Klemmen oberhalb und unterhalb der Filtervorrichtung 16. Der nun in der Anordnung 10 stromauf wärts von der Filtervorrichtung 16 vorhandene Luftdruck zwingt restliche rote Blutzellen durch die Filtervorrichtung 16 und in den Transferbeutel 12.
Der Transferbeutel 12 kann nun von der Anordnung 10 zur Lagerung und Transfusion der an Leukocyten verarmten roten Blutzellen abgenommen werden.
Die Abnahme kann unter Verwendung einer konventionellen Wärmeversiegelungsvorrichtung (z. B. der Hematron(R)-dielektrischen Versiegelungsvorrichtung, vertrieben von Baxter Healthcare Corporation), die im Transferschlauch 14 stromabwärts von ihrer Verbindung mit dem Ventilationsweg 22 eine hermetische Abdichtung ausbildet.
In einer alternativen Anordnung (nicht dargestellt) kann der Transferschlauch 14 anstelle des Endes 26 eine sterile Verbindungseinrichtung aufweisen, die mit einer vom primären Beutel getragenen sterilen Verbindungseinrichtung zusammenpaßt. Der Anwender bringt die zusammenpassenden sterilen Verbindungseinrichtungen zum Zeitpunkt der Verwendung zusammen. Sterile Verbindungseinrichtungen, die für diesen Zweck verwendet werden können, werden beschrieben in US-A-4157723 und US-A-4265280.
Alternativ kann die sterile Verbindung auf die im US-A-4412835 (Spencer) beschriebene Weise durchgeführt werden. In dieser Anordnung wird zwischen einem Bereich des Transferschlauches 14 und einem vom primären Beutel getragenen Schlauch eine Abdichtung ausgebildet.
Es werden nun weitere Einzelheiten der Filtervorrichtung 16 beschrieben.

Die Filtrationsvorrichtung

Die Filtrationsvorrichtung 16 kann auf verschiedene Weise konstruiert sein.
In der dargestellten Anordnung (am besten in Fig. 2 und 7 dargestellt) weist das äußere Gehäuse 18, das die Filterkissenanordnung 20 umschließt, zwei Folien 44 und 46 aus einem flexiblen Kunststoff auf. Das Gehäuse 18 ist dadurch "weich", und nicht starr.
In der dargestellten Anordnung weist die Filtervorrichtung 16 auch tangentiale seitliche Durchlässe auf, wobei ein Durchlaß 36 (in der Folie 44) als Einlaß und der andere Durchlaß 38 (in der Folie 46) als Auslaß dient.
Die Durchlässe 36 und 38 sind um 180º versetzt an den gegenüberliegenden Strömungsseiten der Filtervorrichtung 16 angeordnet (siehe die Fig. 1 und 2). Diese Orientierung erleichtert das Aufstellen und die Anwendung der Filtervorrichtung 16 unter Schwerkraft-Fließbedingungen, wie dies die Fig. 1 und 7 zeigen.
Die tangentialen, gegenüberliegend angeordneten Durchlässe 36 und 38 ermöglichen den direkten Anschluß des Transferschlauches 14 ohne Abknicken oder Biegen. Die tangentialen, gegenüberliegend angeordneten Durchlässe 36 und 38 ermöglichen auch, daß die Filtervorrichtung 16 während der Verwendung in vertikaler Lage aufgehängt werden kann. Diese vertikale Lage ermöglicht es, daß in der Filtervorrichtung 16 eingeschlossene Luft durch die Filterkissenanordnung 20 während des Primens ventiliert wird, wodurch ein Lufteinschluß und die Notwendigkeit für eine zusätzliche Entlüftung vermieden werden.
Weitere Einzelheiten der Durchlässe 36 und 38 werden später beschrieben.
Das flexible Gehäuse 18 vermeidet die Handhabungs- und Verarbeitungsprobleme, die in der Vergangenheit im Zusammenhang mit starren Filtergehäusen auftraten. Zum Unterschied von einem starren Gehäuse durchsticht das flexible Gehäuse 18 damit verbundene Beutel nicht, die ebenfalls aus flexiblen Kunststoffen sind. Zum Unterschied von einem starren Gehäuse paßt sich das flexible Gehäuse 18 Spannungs- und Drucksituationen, die während der Verwendung induziert werden, an.
Die flexible Folie 44 auf der Einlaßseite der Filtervorrichtung 16 expandiert unter dem Fluid-Verdichtungsdruck der Schwerkraftströmung. Es schafft somit eine natürliche Druckverteilung, die das Fluid um die Einlaßfläche der Filterkissenanordnung 20 gleichmäßig verteilt. Dies stellt sicher, daß eingeschlossene Luft ventiliert wird, und daß das Fluid durch die Filterkissenanordnung 20 unter gleichmäßigem Druck und gleichmäßiger Verteilung fließt.
Wenn die Distanz zwischen der Filtervorrichtung 16 und dem Ausgangsstoffbehälter eine entsprechende Größe (ca. 0,75 m) aufweist, ist der Fluid-Verdickungsdruck innerhalb der Einlaßseite ausreichend, damit die Filtervorrichtung selbstfüllend wird. Es ist nicht erforderlich, daß der Anwender die Filtervorrichtung 16 "durch Druck füllt", indem er den Ausgangsstoffbehälter drückt.
Wenn sich der Fluidbehälter leert, wird stromab von der Filtervorrichtung 16 ein negativer Druck ausgebildet. Weil die Einlaß- und Auslaßfolien 44 und 46 des Gehäuses 18 flexible sind, werden sie um den von der Filterkissenanordnung 20 erfüllten Raum zusammenfallen. Dadurch läuft Fluid von der Auslaßseite ohne Anwendung einer zusätzlichen Luftventilation ab.
Das flexible Gehäuse 18 reißt außerdem während einer Hitzesterilisation nicht. Das flexible Gehäuse 18 behindert während der Sterilisationsverfahren auch nicht eine Wärmepenetration. Stattdessen paßt sich das Gehäuse 18 einer gleichmäßigen Wärmepenetration in die Filterkissenanordnung 20 an.
In der dargestellten Anordnung weist die Filterkissenanordnung 20, wie dies am besten die Fig. 3 zeigt, einen Verbund aus 3 Medienbereichen 28/30/32 auf.
Der erste Medienbereich 28 dient als Vorfilter. Sein Zweck ist es, Mikroaggregate zellulärer Blutkomponenten, die sich in roten Blutzellen nach dem Sammeln bilden können, zu entfernen.
Der zweite Medienbereich 30 dient als Leukocytenentfernungsfilter.
Der dritten Medienbereich 32 dient als Verteiler. Er hält die trotz eines negativen Fluidverdichtungsdrucks, der die stromabwärtige Seite des flexiblen Gehäuses 18 (d. h. die flexible Folie 46) gegen den dritten Medienbereich 32 drückt, die stromabwärtige Seite der Filterkissenanordnung 20 für einen Fluiddurchfluß offen.
Wie dies am besten die Fig. 2 und 5 zeigen, verbindet ein verschweißter Bereich 34 die drei Medienbereiche 28/30/32 an ihrem Umfang. Mindestens einer der Medienbereiche 28/30/32 verläuft oberhalb und unterhalb der verschweißten Peripherie 34. Der Bereich 34 wird durch Anwendung von Hitze und Druck ausgebildet, wie dies später beschrieben wird.
In der dargestellten Anordnung (siehe Fig. 5) ist die Kissenanordnung 20 im wesentlichen symmetrisch im Hinblick auf den verschweißten Bereich 34; d. h., die Dicke der Filterkissenanordnung 20, die sich über den verschweißten Bereich 34 erhebt, ist im wesentlichen die gleiche wie die Dicke der Filterkissen anordnung, die sich unterhalb des abgedichteten Bereiches 34 befindet.
Der verschweißte Bereich 34 weist eine starre flache Oberfläche auf. Sie verbindet die Peripherien der Medienbereiche 28/30/32 miteinander. Dadurch wird verhindert, daß zu filtrierendes Fluid aus einem oder mehreren der Medienbereiche 28/30/32 ausläuft oder diese umgeht.
Wie dies später näher beschrieben wird, bildet die starre flache Oberfläche des Dichtungsbereiches 34 auch eine Oberfläche aus, an die das flexible Gehäuse 18 befestigt werden kann.

Der erste Medienbereich

Obwohl die Bestandteile des ersten Medienbereichs 28 variieren können, weist die Anordnung des ersten Medienbereichs 28 eine Anordnung von drei nicht gewebten Polyesterfasermatten auf. Der Bereich 28 besitzt eine Gesamtdicke von ca. 2 mm.
In der Anordnung differieren die Fasern in den drei Mattenschichten im Denier-Wert. Die erste Mattenschicht umfaßt Polyesterfasern mit 1,0 Denier (erhältlich von Hoechst Corporation, als L30-Faser). Die zweite Mattenschicht umfaßt Polyesterfasern mit 1,5 Denier (erhältlich von Hoechst Corporation, als 224 Faser). Die dritte Mattenschicht umfaßt Polyesterfasern mit 3,0 Denier (ebenfalls als Hoechst 224 Faser erhältlich).
Die Komponenten der Anordnung können von Hoechst Corporation bezogen werden.

Der zweite Medienbereich

In der Anordnung (siehe Fig. 3) weist der zweite Medienbereich 30 5 individuelle Schichten aus einem nicht gewebten Fasermedium auf, die übereinander gestapelt angeordnet sind.
In der Anordnung besitzt jede Schicht 40 des zweiten Medienbereichs 30 die gleiche Zusammensetzung. Jede Schicht. 40 weist eine Bahn aus miteinander verbundenen Polyesterfasern, Glasfasern und Celluloseacetatfasern (Fibrets) auf, die nach der Lehre der US-A-5190657 hergestellt sind.
Obgleich die Dicke jeder individuellen Schicht 40 variieren kann, weist in der dargestellten Anordnung jede individuelle Schicht 40 eine nominell Dicke von ca. 2 mm auf. Die Verbunddicke des fünfschichtigen zweiten Medienbereichs 30 beträgt deshalb ca. 10 mm.
Die genaue Zusammensetzung und Mischung der Faserkomponenten innerhalb jeder Schicht 40 kann variieren. In der Anordnung besteht das Gemisch aus miteinander verbundenen Fasern in jeder Schicht 40 aus ca. 75 Gew.-% Polyesterfasern mit 0,5 Denier (hergestellt von Teijin Corporation, Typ TK04 N), ca. 10 Gew.-% Mikroglasfasern (von Schuller Corporation, Typ Code 106), und ca. 5 Gew.-% Celluloseacetatfibrets (von Hoechst Corporation).
Die miteinander verbundenen Fasern in jeder Schicht 40 werden an einer Kernhüllenstruktur aus Polyolefinfasern (hergestellt von Chisso Corporation, Typ EKC), die ca. 10 Gew.-% der Schicht ausbildet, getragen.
Um das Auftreten eines Teilchenverlustes zu verringern, wird jede Schicht 40 vorzugsweise nach der Ausbildung durch Aufsprühen einer Acrylemulsion beschichtet. Die Acrylemulsionsbeschichtung dient dazu, um das Auftreten eines Teilchenverlustes innerhalb der Kissenanordnung 20 beträchtlich zu verringern.
Empirisch wurde festgestellt, daß die Emulsion, die auf die Schicht 40 aufgesprüht wird, nicht mehr als 0,3 Vol.-% Acryl betragen sollte. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung einer Emulsion mit mehr als 0,3 Vol.-% Acryl die Leukocyten-Abreicherungsfähigkeit der Schicht 40 verringert. Es wird angenommen, daß die Verringerung auftritt, weil die Dicke der auf die Fasern applizierten Beschichtung beginnt, die gewundenen Fluidwege durch die Schicht 40 einzuengen.
Ein Acrylvolumen von 0,3% oder weniger in der Emulsion maximiert den beabsichtigten Anti-Streueffekt, ohne die Leukocyten- Abreicherungsfähigkeit der Schicht 40 zu verringern.
In der Anordnung wird eine 0,25% Acrylemulsion von Rohm & Haas (Typ HA8) verwendet. Jede so beschichtete Schicht 40 erfüllt die AAMI-Teilchenverlusterfordernisse für Filtrationsvorrichtungen.
Es wurde außerdem festgestellt, daß, um die Leukocyten-Entfernungseffizienz des zweiten Medienbereichs 30 zu maximieren, die Verbunddicke für den zweiten Bereich 30 ca. 6 mm überschreiten sollte, aber nicht ca. 10 mm. Vorzugsweise sollten mehrere Schichten verwendet werden, um diese nominellen Verbunddicke zu erhalten.
Eine signifikante Erhöhung der Leukocytenentfernung wird beobachtet, wenn, im Vergleich zu 3 individuellen 2 mm-Schichten, 4 individuelle Schichten mit einer nominellen Dicke von je 2 mm verwendet werden. Eine weitere Erhöhung wird beobachtet, wenn noch eine fünfte 2 mm-Schicht hinzugefügt wird.
Die weitere Hinzufügung von mehr als 5 individuellen Schichten (wodurch die gesamte nominellen Verbunddicke von ca. 10 mm überschritten wird) erhöht die Leukocyten-Entfernungseffizienz nicht weiter. Über ca. 10 mm hinaus verringert jedoch ein stei gender signifikanter Zuwachs die Fließraten durch das Kissen, was die erhöhte Entfernungseffizienz ausgleicht.
Es wird angenommen, daß mehr als 3, und optimal 5, individuelle Schichten von 2 mm Dicke ein effektives Gleichgewicht zwischen der Fließrate und der Leukocyten-Entfernungseffizienz darstellen. Die 5 Schicht-Kissenanordnung für den zweiten Medienbereich entspricht den AABB-Richtlinien, die ein Ausflußvolumen fordern, das mindestens 90% des Eingabevolumens darstellt.
Die 5 Schicht-Kissenanordnung entfernt außerdem Leukocyten aus roten Blutzellen auf wirksame Weise, und ergibt eine 3 bis 5 Log-Verringerung der Leukocytenzahl.

Der dritte Medienbereich

Der dritte Medienbereich 32 weist einen Fluidverteiler auf, um einen gleichmäßigen Ausfluß aus der Filterkissenanordnung 20 durch den Auslaß 38 zu fördern.
Bei der Verwendung bildet der Schwerkraftfluß durch die Filtervorrichtung 16 einen positiven Fluid-Verdichtungsdruck auf der stromaufwärtigen Seite des Gehäuses 18 (d. h. der Folie 44, die zur ersten Medienregion 28 gerichtet ist) aus. Dieser positive Druck verursacht, daß die stromaufwärtige Folie 44 des flexiblen Gehäuses 18 sich wie ein Ballon nach außen biegt.
Bei der Verwendung bildet sich an der stromabwärtigen Seite des Gehäuses 18 (d. h. der Folie 46, die gegen die dritte Medienschicht 32 gerichtet ist) ein negativer Verdichtungsdruck aus, wenn die Fluidquelle sich leert. Dieser negative Druck bewirkt, daß die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Folien 44 und 46 sich nach innen biegen.
In Abwesenheit des dritten Medienbereichs 32 würde die nach innen gebogene stromabwärtige Folie 46 direkt gegen die stromabwärtige Schicht 40 der Kissenanordnung 20 drücken und diese abdichten. Mit anderen Worten würde in Abwesenheit des dritten Medienbereichs 32 der negative Verdichtungsdruck die stromabwärtige Seite des flexiblen Filtergehäuses 18 verschließen.
Der dritte Medienbereich 32 unterbricht den verschließenden Oberflächenkontakt zwischen der stromabwärtigen Seite des Gehäuses und dem zweiten Medienbereich 30, und hält den Durchflußweg bei negativem Verdichtungsdruck offen.
Der dritte Medienbereich 32 kann an der inneren Oberfläche der Auslaßfolie 46 des Gehäuses 18 eine geprägte oder texturierte Oberfläche aufweisen.
In der dargestellten Anordnung weist der dritte Medienbereich 32 ein Filtergewebe aus einem Maschengewebe oder Maschenware auf. Der Bereich 32 weist vorzugsweise eine Schicht aus Polyesterfaser-Maschenware auf, wie z. B. eine 70 Denier-Polyestermaschenware von DuPont (Typ 34).
Wie dies die Fig. 3 zeigt, sind der erste, zweite und dritte Medienbereich 28/30/32 einer über dem anderen gestapelt angeordnet. Wie die Fig. 4 zeigt, werden die Bereiche 28/30/32 um ihre Peripherien durch Druck und Wärme unter Ausbildung der Abdichtung 34 und der im wesentlichen symmetrischen Kissenanordnung 20, wie in Fig. 5 dargestellt, miteinander verschweißt.
In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Kissenanordnung 20 einen Gesamtdurchmesser (an der peripheren Abdichtung 34) von ca. 8,6 cm (3,4 Inch), und eine Gesamthöhe von ca. 1,3 cm (0,5 Inch). Die periphere Abdichtung 34 selbst besitzt eine Dicke von ca. 1 mm (0,044 Inch) und eine Breite von ca. 6 mm (0,226 Inch).
Zur peripheren Verschweißung der Bereiche 28/30/32 können verschiedene Verfahren verwendet werden. In der Anordnung (wie in Fig. 4 dargestellt) werden die Bereiche durch Ultraschall miteinander verschweißt. Die Betriebsbedingungen zur Herstellung der Ultraschallverschweißung können gemäß den verwendeten Materialien variieren.
Eine repräsentative Anordnung verwendet ein Ultraschallschweißgerät, das einen Elektrodenarm 35 und einen Amboß 37 aufweist. Der Elektrodenarm 35 wird bei 20 KHz betrieben, und in einem Bereich von 100 bis 300 Watt eingestellt. Der Elektrodenarm 35 wird bei einer Temperatur von ca. 29ºC (85ºF) betrieben, und mit einer Verschweißzeit von ca. 1,8 Sekunden, einer Haltezeit von ca. 3,0 Sekunden, einer Schweißverzögerung von ca. 1,0 Sekunde, einem Nachburst von ca. 0,10 Sekunden, und einem Druck von ca. 723.10³ Pascal (105 PSI).
Die Symmetrie der Filterkissenanordnung 20 maximiert die zur Leukocytenentfernung verfügbare Oberfläche, weil die periphere Abdichtung 34 nur einen relativ kleinen Bereich der gesamten Kissenanordnung 20 einnimmt.
Die Symmetrie der Kissenanordnung 20 vereinfacht auch den Einbau der Kissenanordnung 20 im Gehäuse 18 der Filtervorrichtung 16, wie dies gleich gezeigt wird.

Das Filtergehäuse

Wie die Fig. 6 zeigt, weist das Gehäuse 18 der Filtervorrichtung zwei Folien 44 und 46 aus einem flexiblen inerten thermoplastischen Material auf. Es kann z. B. ein plastifiziertes Polyvinylchlorid medizinischer Qualität verwendet werden.
Die Folien 44 und 46 werden an ihrem Umfang durch Anwendung von Hitze und Druck gegen gegenüberliegende Seiten der peripheren Abdichtung 34 der Filterkissenanordnung 20 verschweißt.
Die Folie 44 liegt über dem ersten Medienbereich 28 der Filterkissenanordnung 20. Die Folie 46 liegt über dem dritten Medienbereich 32 der Filterkissenanordnung 20.
Wie dies am besten die Fig. 6A zeigt, bilden die verschweißten äußeren Bereiche der Folien 44 und 46 eine integrierte oder Verbundabdichtung 48. Der innere Teil 49 der Abdichtung 48 verbindet das Material der Folien 44/46 mit der peripheren Abdichtung 34 der Filterkissenanordnung 20 integral. Der äußere Teil 51 der Abdichtung 48 verbindet das Material der Folien 44/46 miteinander.
Das Äußere der Folien 44 und 46 paßt sich der symmetrischen Form der umschlossenen Filterkissenanordnung 20 an.
Die integrierte Abdichtung 48 umschließt die Filterkissenanordnung 20 zwischen den Gehäusenfolien 44/46 in einem direkten einstufigen Verfahren.
Die integrierte Abdichtung 48 kann auf verschiedene Weise erzielt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform (siehe Fig. 6) wird eine Radiofrequenz (RF)-Schweißvorrichtung, die obere und untere Formwerkzeuge 53 und 55 (siehe Fig. 6) aufweist, verwendet.
Die Betriebsbedingungen zur Ausbildung der Abdichtung 48 können abhängig von den verwendeten Materialien variieren. Ein repräsentatives Verfahren verwendet einen 12 Kilowatt RF-Generator und legt zwischen den 2 Formwerkzeugen 53 und 55 Drucke von über 1000 Pfund an, um die Abdichtung 48 auszubilden. Da die periphere Abdichtung 34 der Kissenanordnung 20 nicht selbst RF- versiegelbar ist, muß ein hoher Druck angewendet werden, um die Kunststofffolien 46/48 an die Abdichtung 34 im inneren Bereich 49 der Abdichtung 48, wie in Fig. 6A dargestellt, integral zu binden.
Wie vorstehend beschrieben, weist die Filtervorrichtung 16 einen Einlaß 36 und einen Auslaß 38 auf. Die Durchlässe 36 und 38 sind mit dem Transferschlauch 14 verbunden, um rote Blutzellen in und aus der Filtervorrichtung 16 zu führen.
In der dargestellten Anordnung sind die Durchlässe 36 und 38 von der integrierten Abdichtung 48 beabstandet angeordnet. Die Durchlässe 36 und 38 verlaufen in Bezug auf die Filterkissenanordnung 20 tangential. Der Einlaß 36 ist mit der Folie 44 verbunden, während der Auslaß 38 mit der Folie 48 verbunden ist.
Die Durchlässe 36 und 38 werden in ihren entsprechenden Folien 44/46 ausgebildet, bevor die integrierte Abdichtung 48 hergestellt wird. Das Verfahren zur Ausbildung jedes Durchlaßes 36/38 in den Folien 44/46 wird in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 08/121344, angemeldet am 14. September 1993, mit dem Titel "Medical Container Port" beschrieben.
Da beide Durchlässe 36/38 auf gleiche Weise ausgebildet werden, wird nur die Ausbildung des Einlaßes 36 detailliert beschrieben.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wird in der Folie 44 an einer vom Umfang der Folie 44 beabstandeten Stelle ein Schlitz 50 ausgebildet. Dieser Schlitz 50 wird in der Folie 44 ausgebildet, bevor sie an die Filterkissenanordnung 20 integral angeschweißt wird.
Der Schlitz 50 wird in einer Länge ausgebildet, um gerade den äußeren Durchmesser eines Schlauches 52 aus thermoplastischem Material aufnehmen zu können (siehe Fig. 10).
Wie in den Fig. 12 bis 14 dargestellt, wird ein Paar gegenüberliegender Formwerkzeuge 54 und 56 an gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes 50 und des Schlauches 52 positioniert. Ein Dorn 58 mit einem Außendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Schlauches 52 entspricht, wird in den Schlauch 52 eingeführt, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Die Formwerkzeuge 54 und 56 sind mit abgestimmten konkaven Vertiefungen 60 und 62 versehen, die zusammen eine kreisförmige Bohrung bilden. In den Vertiefungen 16 bzw. 62 sind zentrale Kerben ausgebildet.
Die Folie 44, die Formwerkzeuge 54 und 56, der Schlauch 52, und der Dorn 58 werden allen zusammen in die in Fig. 13 dargestellte Position gebracht. Vorzugsweise wird ein Stop vorgesehen, um die Formwerkzeuge 44 und 46 genau voneinander zu beabstanden.
Dann wird Radiofrequenz (RF)-Energie über die Formwerkzeuge 54 und 56 und den Dorn 58 angelegt, um das thermoplastische Material des Schlauches 52 und der Folie 44 zu erweichen. Die Formwerkzeuge 54 und 56, die relativ kühl bleiben, wirken als Form für das erweichte Material.
Das Material des Schlauches 52 fließt, wie angegeben, in die Kerben 64 und 66, um einen Wulst oder einen Grat 68 des Materials auszubilden. Der Grat 68 verstärkt die Verbindung zwischen dem Schlauch 52 und dem Schlitz 50 in der Folie 44.
Eine Vertiefung 70 mit leicht verringerter Dicke wird in der Folie 44, die den kompletten Durchlaß 36 umgibt, ebenfalls ausgebildet. Der resultierende Durchlaß 36 wird somit an seiner potentiell schwächsten Stelle verstärkt und ist dazu fähig, einem wesentlichen Druck zu widerstehen.
Nach einer kurzen Abkühlungsperiode härtet das thermoplastische Material ausreichend aus, und die Formwerkzeuge 54 und 56 und der Dorn 58 können weggenommen werden.
Die Anordnung der Durchlässe 36 und 38 auf den Folien 44 und 46 und von der integrierten Abdichtung 48 entfernt schafft die Notwendigkeit ab, die Durchlässe 36 und 38 durch die integrierte Abdichtung 48 zu bringen. Die Durchlaßanordnung rundet außerdem das direkte einstufige Abdichtungsverfahren zur Integration des Gehäuses 18 und der Filterkissenanordnung 20 ab.
In einer Anordnung ist jede Folie 44 und 46 aus Polyvinylchlorid mit einer Dicke von ca. 0,38 mm (0,015 Inch) ausgebildet. Es wird ein Durchlaßschlauch 52 mit einer Wanddicke von ca. 0,5 mm (0,02 Inch), einem Außendurchmesser von ca. 5,8 mm (0,228 Inch) und einer Länge von ca. 19,0 mm (0,75 Inch) verwendet. Der Dorn 58 ist vorzugsweise ca. 0,08 mm (0,003 Inch) kleiner als der Innendurchmesser des Schlauches 52, und der Dorn 58 verläuft ca. 7,6 mm (3/10 Inch) über das Ende des Schlauches 52.
Für die dielektrische Erhitzungsstufe wird RF-Energie über einen Schaltmechanismus appliziert, der zuerst Energie zum Dorn 58 führt, und dann zu den gegenüberliegenden Formwerkzeugen 54 und 56. Vorzugsweise wird ein mechanischer Stop verwendet, um sicherzustellen, daß die 2 Formwerkzeuge ca. 0,3 mm (0,012 Inch) voneinander getrennt liegen. Da die Formwerkzeuge durch das dielektrische Erhitzen nicht stark erhitzt werden, können sie nach einer kurzen Abkühlperiode entfernt werden.
Im allgemeinen ist ein Schlauch 52 bevorzugt, der eine Wanddicke aufweist, die ca. 20 bis 70% dicker ist als die Folie 44/46. Dies stellt sicher, daß eine angemessene Menge an thermoplastischem Material zur Ausbildung der Rippe 40 in der fertiggestellten Durchlaßöffnungsverbindung verfügbar ist. Bevorzugt ist es auch, daß der Schlitz 50 nicht länger ist als der Durchmesser des Schlauches 52, wodurch ein fester anfänglicher Sitz zwischen der Folie 44 und dem Schlauch 52 sichergestellt wird.
Die Folie 44/46, die den Durchlaß 36/38 umgibt, weist vorzugsweise eine Dicke von mindestens 80% der ursprünglichen Dicke der Folie 44/46 auf. Die Wand des Schlauches 52 ist auf ca. 60 bis 70% ihrer ursprünglichen Dicke verdünnt.
Das integrierte Gehäuse 18 und die Filterkissenanordnung 20 erlauben die Herstellung einer festen, fluiddichten und doch flexiblen Filtervorrichtung 16.

Charakterisierung des Mediums zur Leukocyten-Abreicherung

Das Verfahren, das die Merkmale der Erfindung verkörpert, umfaßt 4 Stufen.
In Stufe (1) wird die Dichte und der Durchmesser solcher Faserkomponenten bestimmt, die mit konventionellen Methoden pysikalisch gemessen werden können. In der beschriebenen Ausführungsform wird die Dichte in g/cm³ ausgedrückt, und der Durchmesser in cm (oder um). Es können jedoch auch andere Maßeinheiten verwendet werden, solange sie während des ganzen Berechnungsverfahrens konsequent angewendet werden.
In Stufe (2) wird der Durchmesser jeder Faserkomponente, deren Durchmesser nach konventionellen Methoden nicht physikalisch gemessen werden kann, bestimmt. Die Bestimmung basiert auf dem Flächen/Gewicht-Verhältnis (A/W) der Faser und der Dichte des Faserpolymers. A/W wird in cm²/g ausgedrückt, und die Dichte in g/cm³. Nach Stufe (2) wird dann der Durchmesser der Fasern unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
worin bedeuten:
d den Durchmesser der Faser (in cm, oder, durch Multiplizieren von cm mit 10000, in um);
ρ die Dichte der Faser (in g/cm³); und
A/W das Flächen/Gewicht-Verhältnis der Faser (in cm²/g).
In Stufe (3) wird die Länge jedes in 1 g der Matrix vorhandenen Fasermaterials unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
worin bedeuten:
i die spezielle Faser;
Li die Länge der speziellen Faser (in cm/g);
Qi den Gewichtsanteil der speziellen Faser (ausgedrückt als Dezimalzahl, z. B. 10% = 0,1);
π 3, 1417;
di den Durchmesser der speziellen Faser (in cm);
ρi die Dichte der speziellen Faser (in g/cm³).
Die Länge Li kann vereinfacht als Verhältnis bezogen auf die kürzeste in der Matrix vorhandene absolute Faserlänge ausgedrückt werden. Diese vereinfachende Umrechnung vermeidet das Arbeiten mit großen Zahlen (was insbesondere von Vorteil ist, wenn die Berechnung manuell durchgeführt wird) und wird durch geführt, indem man jede Faserlänge durch die Länge der kürzesten vorhandenen Faser dividiert. Die umgerechnete Zahl ist dimensionslos und wird als Anzahl Längen pro Längeneinheit der kürzesten in der Matrix vorhandenen Faser ausgedrückt. Alternativ kann die Länge Li während des Berechnungsverfahrens in ihrer unvereinfachten Form (ausgedrückt in cm/g) beibehalten werden.
In Stufe (4) wird das Durchmesser-Zahlenmittel für alle in der Matrix vorhandenen Fasern berechnet, indem man das Produkt der Länge Li (ausgedrückt in cm/g) und des Durchmessers, durch die Länge Li (in cm/g) dividiert, für jede Faser addiert, unter Verwendung der folgenden Gleichung:
worin bedeuten:
i die Faser;
Li die Länge der Faser (in cm/g)
di der Durchmesser der Faser (in cm).
Das nachfolgende Beispiel 1 wendet die vorstehend beschriebenen Methode an, um den mittleren Durchmesser der in einer individuellen Schicht 40 des zweiten Mediumbereichs 30 vorhandenen Fasern zu berechnen.

Beispiel 1

Jede individuelle Schicht 40 umfaßt die folgenden Faser: Polyester und Kernhülle - 85 Gew.-%
Glasfasern - 10 Gew.-%
Celluloseacetatfasern (Fibrets) - 5 Gew.-%
Stufe (1): Die Dichte und der Durchmesser der Polyester- und Glasfasern können nach konventionellen Methoden bestimmt werden als:
Glasfasern
Dichte = 2,5 g/cm³; und
Durchmesser = 0,000065 cm (0,65 um)
Polyester (einschließlich der Kernhülle)
Dichte = 1,38 g/cm³; und
Durchmesser = 0,001 cm (10 um).
Stufe (2): Der Durchmesser der Celluloseacetatfasern kann mittels konventioneller Methoden nicht bestimmt werden. Der Durchmesser wird deshalb auf der Basis des Flächen/Gewicht-Verhältnisses der Celluloseacetatfasern und der Dichte des Celluloseacetats (beide können konventionell bestimmt werden) wie folgt berechnet:
Fläche/Gewicht-Verhältnis des Celluloseacetat (für Fibret- Fasermaterial): 200000 cm²/g: und
Dichte des Celluloseacetats (für Fibret-Fasermaterial): 1,28 g/cm³
Der berechnete Durchmesser der Fibrets beträgt 0,00001563 cm (0,1563 um).
Stufe (3): Die Länge der Polyesterfasern, Glasfasern und Fibrets in 1 g der Schicht 40 wird wie folgt bestimmt:
Die kürzeste Faserlänge besteht aus Polyester, und wird mit 784639,5 cm pro g der Schicht 40 berechnet; und, wenn sie für Vereinfachungszwecke durch die Länge dividiert wird, so ist
LPolyester = 1.
Die Faserlänge der Glasfasern wird mit 12060463 cm pro g der Schicht 40 berechnet; und, wenn sie zur Vereinfachung durch die Länge des Polyesters (784639,5) dividiert wird, ist LGlasfaser 15,371 cm pro cm Polyesterfaser; und
Die Faserlänge der Fibrets wird mit 204000000 cm pro g der Schicht 40 berechnet, und wenn sie zur Vereinfachung durch die Länge des Polyesters (784639,5) dividiert wird, so ist LFisret 260,598 cm pro cm Polyesterfaser.
Stufe (4): Durch Zusammenaddieren des Produktes aus der Länge Li (ausgedrückt in cm/cm Polyester) und des Durchmessers di, dividiert durch die Länge Li (ausgedrückt in cm/cm Polyester) für jede Faser (wenn "i" Polyester bedeutet, dann Glasfaser, und dann Fibrets) wird das Faserdurchmesser-Zahlenmittel der in jeder Schicht 40 vorhandenen Fasern mit 0,0000219 cm (0,219 um) berechnet.
Die Änderung im Faserdurchmesser-Zahlenmittel für eine bestimmte Schicht 40 als Reaktion auf Veränderungen in den relativen Gew.-%-Anteilen der einzelnen Fasern kann berechnet und unter Verwendung eines üblichen Computerprogramms in Form einer Tabelle angegeben werden.
Die Fig. 15 zeigt eine repräsentative, nach der vorstehend angegebenen Methode berechnete Tabelle der Faserdurchmesser-Zahlenmittel für eine Mediumschicht, die Polyesterfaser/Kernhülle (d = 10 um und ρ = 1,38 g/cm³); Glasfasern (d = 0,65 um und ρ = 2,5 g/cm³); und Celluloseacetatfibrets (A/W = 200000 cm²/g und ρ = 1,28 g/cm³) umfaßt. Die Fig. 15 zeigt die Veränderung im Faserdurchmesser-Zahlenmittel bei einer Veränderung der Gew.-%- Anteile von Glasfasern (Y-Achse) und/oder Fibrets (X-Achse), wobei die Polyester/Kernhülle den restlichen Prozentsatz ausmacht.
Wie das nachstehende Beispiel 2 zeigt, definiert das Faserdurchmesser-Zahlenmittel eine brauchbare Eigenschaft zur Korrelation der physikalischen Struktur mit dem Betriebsverhalten in einem komplexen aus mehreren Fasern bestehenden Medium zur Leukocytenabreicherung. Das Faserdurchmesser-Zahlenmittel kann während der Entwicklung eines solchen komplexen Mediums zur Vorhersage eines erwarteten Betriebsverhaltens dienen. Es kann auch als praktischer Qualitätskontrollparameter zur Überwachung der Herstellung eines solchen komplexen Mediums dienen.

Beispiel 2

Die Tabelle 1 gibt die Ergebnisse empirischer Tests an, mit denen Veränderungen in der Leukocytenabreicherung (in Vollblut), in der mittleren Fließporengröße, und in der Vollblut- Durchflußzeit in einem komplexen Medium zur Leukocytenabreicherung, das Polyester, Glasfasern und Fibret-Fasern umfaßt, und in Kissen verschiedener Dicken und mit verschiedenem Faserdurchmesser-Zahlenmittel angeordnet ist, bestimmt wurden.

Tabelle 1

Probe 1

Gew.-%

Glasfaser 10%
CA-Fibrets 5%
Polyester 75%
Kernbinder 10%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,219 um
Dicke (mm) 2,1 2,1
Maximale Porengröße 17,110 um
Minimale Porengröße 2,529 um
Mittlere Fließporengröße 5,028 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 86 min 127 min
Log-Abreicherung 0,43 0,25

Probe 2

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 3%
Polyester 83%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,250 um
Dicke (mm) 1,9 2,1
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 40,067 um
Mittlere Fließporengröße 8,925 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 39 min 46 min
Log-Abreicherung 0,31 0,19

Probe 3

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 3%
Polyester 83%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,250 um
Dicke (mm) 2,2 2,4 2,1
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 3,875 um
Mittlere Fließporengröße 8,68 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 42 min 66 min 38 min
Log-Abreicherung 0,27 0,06 0,49

Probe 4

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 7%
Polyester 73%
Kernbinder 13%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,197 um
Dicke (mm) 2,5 2,2
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 2,721 um
Mittlere Fließporengröße 5,412 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 79 min 67 min
Log-Abreicherung 0,41 0,42

Probe 5

Gew.-%

Glasfaser 13%
CA-Fibrets 7%
Polyester 73%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,206 um
Dicke (mm) 2,05 2,3 2,3
Maximale Porengröße 13,72 um
Minimale Porengröße 2,145 um
Mittlere Fließporengröße 3,682 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 329 min 405 min 204 min
Log-Abreicherung 1,07 0,06 0,94

Probe 6

Gew.-%

Glasfaser 13%
CA-Fibrets 3%
Polyester 71%
Kernbinder 13%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,267 um
Dicke (mm) 2,15 2,35 2,1
Maximale Porengröße 15,81 um
Minimale Porengröße 2,721 um
Mittlere Fließporengröße 4,836 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 159 min 327 min 132 min
Log-Abreicherung 1,11 0,07 0,93

Probe 7

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 5%
Polyester 81%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,213 um
Dicke (mm) 2,5 2,1 2,3
Maximale Porengröße 25,49 um
Minimale Porengröße 3,49 um
Mittlere Fließporengröße 6,565 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 75 min 123 min 60 min
Log-Abreicherung 0,5 0 0,59

Probe 8

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 7%
Polyester 76%
Kernbinder 10%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,197 um
Dicke (mm) 2,1 2,2
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 2,529 um
Mittlere Fließporengröße 5,219 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 98 min 136 min
Log-Abreicherung 0,35 0,24

Probe 9

Gew.-%

Glasfaser 10%
CA-Fibrets 7%
Polyester 76%
Kernbinder 2%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,202 um
Dicke (mm) 2 2,3 2,5
Maximale Porengröße 18, 64 um
Minimale Porengröße 2,145 um
Mittlere Fließporengröße 4,067 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 250 min 146 min
Log-Abreicherung 0,46 0,86

Probe 10

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 3%
Polyester 77%
Kernbinder 13%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,250 um
Dicke (mm) 2,3 2,3
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 4,067 um
Mittlere Fließporengröße 7,526 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 37 min 35 min
Log-Abreicherung 0,21 0,36

Probe 11

Gew.-%

Glasfaser 13%
CA-Fibrets 3%
Polyester 77%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,267 um
Dicke (mm) 2,2 2,4
Maximale Porengröße 20,48 um
Minimale Porengröße 2,914 um
Mittlere Fließporengröße 5,142 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 124 min 133 min
Log-Abreicherung 0,9 1

Probe 12

Gew.-%

Glasfaser 13%
CA-Fibrets 5%
Polyester 72%
Kernbinder 10%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,225 um
Dicke (mm) 2,3 2,3
Maximale Porengröße 18,64 um
Minimale Porengröße 2,336 um
Mittlere Fließporengröße 4,643 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 151 min 121 min
Log-Abreicherung 0,49 0,56

Probe 13

Gew.-%

Glasfaser 10%
CA-Fibrets 3%
Polyester 77%
Kernbinder 10%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,259 um
Dicke (mm) 2,25 2
Maximale Porengröße 33,77 um
Minimale Porengröße 3,49 um
Mittlere Fließporengröße 6,565 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 101 min 59 min
Log-Abreicherung 0,3 0,46

Probe 14

Gew.-%

Glasfaser 10%
CA-Fibrets 5%
Polyester 72%
Kernbinder 13%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,219 um
Dicke (mm) 2,2 2,45 2,05
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 2,721 um
Mittlere Fließporengröße 5,412 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 185 min 109 min 92 min
Log-Abreicherung -0,07 0,65 0,57

Probe 15

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 7%
Polyester 79%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,197 um
Dicke (mm) 2 2
Maximale Porengröße 50 um
Minimale Porengröße 3,106 um
Mittlere Fließporengröße 5,989 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 76 min 57 min
Log-Abreicherung 0,25 0,36

Probe 16

Gew.-%

Glasfaser 13%
CA-Fibrets 7%
Polyester 67%
Kernbinder 13%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,206 um
Dicke (mm) 2 2,5
Maximale Porengröße 14,69 um
Minimale Porengröße 2,145 um
Mittlere Fließporengröße 3,875 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 270 min 208 min
Log-Abreicherung 0,47 0,97

Probe 17

Gew.-%

Glasfaser 7%
CA-Fibrets 5%
Polyester 81%
Kernbinder 7%
Faserdurchmesser-Zahlenmittel 0,213 um
Dicke (mm) 2,3 2,4
Maximale Porengröße 33,77 um
Minimale Porengröße 3,297 um
Mittlere Fließporengröße 5,989 um
Gemessen mit dem CoulterTM-Porometer II
Vollblutfließzeit/35 ml 72 min 81 min
Log-Abreicherung 0,43 0,17
Fig. 16 zeigt das Faserdurchmesser-Zahlenmittel (X-Achse) gegen die mittlere Fließporengröße (Y-Achse) aufgetragen, auf der Basis der in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse. Die Fig. 16 zeigt eine Tendenz, die diese zwei strukturellen Charakteristika korreliert.
Fig. 17 zeigt das Faserdurchmesser-Zahlenmittel der Schicht (X-Achse) gegen die Fließzeit des Vollblutes (Y-Achse) aufgetragen, auf der Basis der in Tabelle 1 aufgelisteten Ergebnisse. Die Fig. 17 zeigt ebenfalls eine Tendenz, die die strukturelle Charakteristika (Faserdurchmesser) mit einem erwarteten Betriebsverhalten (Fließzeit) korreliert.
Fig. 18 zeigt die mittlere Fließporengröße (X-Achse) gegen die Log-Leukocyten-Abreicherung in Vollblut (Y-Achse) aufgetragen, auf der Basis der in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse. Die Fig. 18 zeigt auch eine Tendenz, die die physikalischen Charak teristika (mittlere Fließporengröße) mit einem erwarteten Betriebsverhalten (Leukocytenabreicherung) korreliert.
Die Fig. 16 bis 18 stellen eine angemessene Basis dafür dar, ein Faserdurchmesser-Zahlenmittel von nicht mehr als 0,23 um als eine Charakteristik der komplexen Medienschicht auszuwählen. Dieses Faserdurchmesser-Zahlenmittel korreliert mit einer akzeptierbaren Log-Leukocytenverringerung in Vollblut bei einer akzeptierbaren Vollblut-Fließrate.
Insbesondere entspricht ein Faserdurchmesser-Zahlenmittel von 0,23 um einer mittleren Fließporengröße von ca. 5 bis 6 um, wie dies die Kurve der Fig. 16 zeigt. Eine mittlere Fließporengröße von 5 bis 6 um entspricht wieder einem Bereich steigender Leukocytenabreicherung in der in Fig. 18 dargestellten Kurve. Das Zahlenmittel von 0,23 um korreliert auch mit einem Bereich einer stabilen akzeptierbaren Blutfließzeit auf der in Fig. 17 dargestellten Kurve.
Durch Spezifizieren eines Faserdurchmesser-Zahlenmittels von mehr als 0,23 um erhöht man die mittlere Fließporengröße des Mediums, wie dies die Fig. 16 zeigt. Dadurch wird aber wieder die erwartete Leukocytenabreicherung vom günstigeren Bereich der Leukocytenverringerungskurve wegverschoben (wie dies die Fig. 18 zeigt), und ohne erwartete entsprechend günstige Verschiebung der Blutfließzeit (wie dies die Fig. 17 zeigt).
Die nachfolgenden Ansprüche geben die Merkmale der Erfindung an.

Claims

1. Verfahren zur Korrelation des mittleren Faserdurchmessers mit dem Betriebsverhalten für verschiedene Filtrationsmedien, von denen jedes eine Matrix aus Polyesterfasern, Glasfasern und Zelluloseacetatfasern (Fibrets) umfaßt und ein verschiedenes Durchmesser-Zahlenmittel der Polyesterfasern, Glasfasern und Zelluloseacetatfasern aufweist, mit den Stufen:

1.(a) Bestimmen der Länge jeder der in einer Matrixprobe jedes Mediums vorhandenen Fasern unter Verwendung der folgenden Gleichung:

worin bedeuten:

i die spezielle Faser (Polyester, Glasfasern, und Zelluloseacetatfasern);

Li die Länge (in cm) der speziellen Faser pro g der Probe;

Qi den Gewichtsanteil der speziellen Faser (ausgedrückt als Dezimalzahl, z. B. 10% = 0,1);

π 3,1417;

di den Durchmesser der speziellen Faser (in cm); und

ρi die Dichte der speziellen Faser (in g/cm³), und worin der Durchmesser der Zelluloseacetatfasern gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet ist:

worin bedeuten:

d den Durchmesser der Zelluloseacetatfasern (in cm, oder in um durch Multiplizieren der Zentimeter mit 10000);

ρ die Dichte des Zelluloseacetats, aus dem die Fasern gebildet werden (in g/cm³); und

A/W das Fläche/Gewicht-Verhältnis der Zelluloseacetatfasern (in cm²/g), und

1.(b) Bestimmen des Durchmesser-Zahlenmittels für alle in der Matrixprobe vorhandenen Fasern (einschließlich der Fibrets), indem man für jede Faser das Produkt der Länge (ausgedrückt in cm/g) und des Durchmessers durch die Länge Li (in cm/g) für jede Faser addiert unter Verwendung der folgenden Gleichung:

2. Feststellen des speziellen Betriebsverhaltens für jedes der Filtrationsmedien, und

3. Darstellen des festgestellten Betriebsverhaltens als Funktion des Durchmesser-Zahlenmittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (1(a)) die Länge Li ausgedrückt wird als Verhältnis bezogen auf die kürzeste in der Matrix vorhandene absolute Faserlänge, indem man jede Faserlänge durch die Länge der kürzesten vorhandenen Faser dividiert, wobei Li dann ausgedrückt wird als cm pro cm der kürzesten vorhandenen Faser.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filtrationsmedium (30) Schichten (40) von ineinandergreifenden Fasern und Fibrets mit einer Gesamtdicke von mehr als 6 mm und nicht mehr als 10 mm aufweist.