NL8503215A - Inrichting voor het scheiden en isoleren van bloed- of beenmergcomponenten. - Google Patents

Description

- 1 - '

Inrichting voor het scheiden en isoleren van bloed- of beenmergcomponenten.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het door middel van centrifugeren scheiden van bloed of beenmerg in zijn componenten en het isoleren van die componenten, waarin als containers voor het bloed resp. beenmerg een uitgangsreservoir wordt toegepast dat via een uitstroom-5 leiding is verbonden met één of meer opvangreservoirs.

Bloed bestaat uit vier componenten, die in volgorde van toenemend soortelijk gewicht zijn: bloedplasma, bloedplaatjes, witte bloedcellen en rode bloedcellen. Bij de rode bloedcellen wordt nog onderscheid gemaakt tussen de oude cellen - de gerocyten - en de nieuw-gevormde cellen - de 10 neocyten. De gemiddelde levensduur van een rode bloedcel is circa 90 dagen. ’Nieuwe' cellen zullen dus nog relatief lang kunnen leven, wat in geval van bloedtransfusie van groot belang kan zijn. - Het soortelijk gewicht van rode bloedcellen neemt toe naarmate ze ouder worden, zodat met behulp van centrifugeren een zekere verdeling naar leeftijd van de rode bloedcel-15 len is te realiseren. Witte bloedcellen en bloedplaatjes - tesamen wel genoemd ’buffycoat’ - maken in totaal circa 1% uit van een volume van normaal bloed. Ca. 45% van het totaal volume wordt ingenomen door rode bloedcellen en na centrifugeren zijn in een laag daarvan, met een volume van ca. 10% van het totale uitgangsvolume, ca. 50% van de neocyten verzameld.

20 Zowel de componenten die de buffy-coat vormen als neocyten worden volgens een bekend proces van elkaar gescheiden en daarna geïsoleerd.

Zie daartoe bijvoorbeeld het Europese octrooi no. 0026417. Een grote moeilijkheid hierbij is om vooral de relatief kleine fracties - de witte cellen, de plaatjes en de neocyten - zonder dat veel verlies optreedt door 25 bijvoorbeeld contaminatie aan de grensvlakken - te isoleren.

Doel van de uitvinding is, om vooral ook de genoemde in relatief kleine hoeveelheden aanwezige componenten, nadat ze in het uitgangsreservoir zijn gescheiden, op efficiënte wijze te kunnen isoleren.

De inrichting volgens de uitvinding vertoont hiertoe het kenmerk dat 30 de uitstroomleiding een flexibele slang is met een inhoud die tenminste gelijk is aan het totale volume van de in het uitgangsreservoir aanwezige witte bloedcellen, bloedplaatjes en eventueel neocyten en dat de inrichting is voorzien van zodanige middelen voor het opslaan van de slang, dat tijdens het centrifugeren, van buiten naar binnen, in de richting van 35 de centrifuge-arm gezien, de g-waarde in de slang continu af neemt.

De slang vormt de verbinding tussen het uitgangsreservoir en het (de) opvangreservoir(s). Wanneer na scheiding van de componenten in het uit- ·**-·» » . ··? - 2 - gangsreservoir de vloeistof op de één of andere wijze uitgepompt wordt via een opening in dat reservoir, gericht naar de centrifuge-as, zal eerst het relatief lichte bloedplasma inde'.slang terecht komen en van daar in het desbetreffende opvangreservoir. Daarna zal de buffy-coat in de slang stro-5 men; de plaatjes voorop, gevolgd door de witte cellen - en daar achter zullen de neocyten volgen of althans neocyten-rijke rode bloedcellen.

Doordat de g-waarde in de slang tijdens centrifugeren in de stroomrichting continu afneemt kan de slang in een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn opgewikkeld op een haspel, waarvan de 10 as loodrecht staat op de centrifuge-as en waarvan de doorsnede loodrecht op de as cirkelvormig is, terwijl de naast elkaar gelegen windingen van de slang steeds met de iso-g-lijnen een positieve hoek maken, waarvan de grootte varieert met de dikte van de slang, de diameter van de haspel en de afstand tot de centrifuge-as.

15 Onder iso-g-lijnen worden verstaan: gesloten lijnen met gelijke g- waarde rondom het oppervlak van de haspel. Deze lijnen zijn niet dezelfde als de cirkelvormige doorsneden van de haspel.

De windingen van de slang liggen dan, gezien in de richting van de haspel-as, naast elkaar, doordat de toeneming in dikte van de rand van de 20 flens over de eerste wikkeling in de wikkelrichting gelijk is aan de dikte van de slang.

Voor een goede werking van de inrichting volgens de uitvinding is de dimensionering van de slang waarin de te isoleren componenten zich na uitpompen uit het uitgangsreservoir bevinden, van groot belang.

25 Indien de inrichting volgens de uitvinding wordt gebruikt voor het scheiden en isoleren van witte bloedcellen en bloedplaatjes uit bloed, vertoont een voorkeursuitvoering van een dergelijke inrichting het kenmerk dat het volume van de slang tenminste 1% bedraagt van het volume van het bloed in het uitgangsreservoir en dat de binnendiameter van de slang ten 30 hoogste 5 mm bedraagt.

Wanneer de diameter van de slang groter is dan 5 mm blijkt nadat het centrifugeerproces is gestopt,aan het grensvlak van de beide componenten een relatief aanzienlijke contaminatie op te treden.

Wanneer de inrichting volgens de uitvinding niet alleen voor het 35 scheiden en isoleren van witte cellen en plaatjes uit bloed, maar ook van neocyten wordt gebruikt, dient het volume van de slang tenminste 11% van het volume van het bloed in het uitgangsreservoir te bedragen. De eis, dat om contaminatie aan een grensvlak te voorkomen de diameter van de ν' · V i - 3 - slang maximaal 5 mm bedraagt, geldt niet voor dat deel van de slang waarin zich de neocyten bevinden· In geval de hoeveelheid bloed in het uitgangs-reservoir bijvoorbeeld 500 ml bedraagt, kan de slang bestaan uit een eerste stuk - dat uitmondt in het opvangsreservoir voor het plasma - met een 5 lengte van 70 cm en een diameter van 1 cm. - Voordeel van een dergelijke tweedeling van de slang is, dat niet gewerkt hoeft te worden met een lange, en dus moeilijk hanteerbare slang van 250 cm lengte.

Opgemerkt wordt, dat wanneer het uitgangsmateriaal beenmerg is in plaats van bloed, voor het opvangen en daarna isoleren van de componenten 10 van de buffy-coat de inhoud van de slang tenminste 4% van het uitgangs-volume van het beenmerg dient te bedragen. De reden is, dat beenmerg relatief veel meer witte bloedcellen bevat. Aan de diameter van de slang worden minder stringente eisen gesteld. - Zo kan deze in het geval van beenmerg bijvoorbeeld 1 cm bedragen.

15 Een alternatief voor een dunne slang met haspel zou kunnen zijn een slang met uitstulpingen op de plaats waar resp. plaatjes, witte cellen en neocyten zich verzamelen. Deze uitstulpingen zijn gescheiden door nauwere gedeeltes van de slang en kunnen daar dan worden af geklemd.

Om de kans op contaminatie van de componenten met een relatief klein 20 volume, zowel onderling als van de plaatjes met bloedplasma en van neo-cyten-rijk met neocyten-arm bloed te verkleinen, is het van belang om de snelheid waarmee deze componenten in de slang stremen te maximeren. Om toch het totale proces van scheiden en isoleren in zo kort mogelijke tijd te kunnen uitvoeren is het van voordeel om volgens een verder kenmerk van 25 het gesloten systeem volgens de uitvinding dit te voorzien van -, of te laten samenwerken met middelen waarmee in afhankelijkheid van de component die het uitgangsreservoir verlaat, de snelheid waarmee die component uit het reservoir stroomt, kan worden geregeld. Een dergelijk middel kan bijvoorbeeld een sensor zijn, die afhankelijk van de component die hij 'ziet 30 passeren' de uitstroomsnelheid regelt.

In een voorkeursuitvoering van het systeem volgens de uitvinding is dit, wanneer zowel neocyten als witte bloedcellen als bloedplaatjes moeten worden geïsoleerd, daardoor gekenmerkt dat het uitgangsreservoir is voorzien van een bij voorkeur bolvormig lichaam met een soortelijke massa die 35 kleiner is dan die van de neocyten en groter dan die van de witte bloedcellen en dat de uitgangsopening van het uitgangsreservoir naar de slang een zodanige vorm heeft dat deze door het bolvormige lichaam, wanneer dit er tegenaan ligt gedeeltelijk wordt afgesloten.

* ·* * .— . . .

»· .· ^ ώ » + * - 4 -

Wanneer de buffy-coat-componenten en daarna de neocyten in de slang zijn gestroomd, zal het bolletje de uitstroomopening gedeeltelijk afsluiten, zodat een verder instromen van rode cellen in de slang langzamer zal verlopen en de kans op contaminatie in de slang wordt verkleind.

5 In een andere voorkeursuitvoering is het middel een sensor die in de inrichting aanwezig is, die het uitstromen van de eerste cellen van een component registreert en daarmee samenhangend de uitstroomsnelheid regelt.

De uitstroomsnelheid kan ook tijdens het centrifugeren worden verlaagd, wanneer een uitgangsreservoir met een bepaalde vorm wordt toegepast. 10 Een derglijk uitgangsreservoir vertoont aan de kant waar het met de uit-stroomleiding is verbonden een vernauwing van een zodanige vorm, dat wanneer tijdens centrifugeren de bloedplaatjes de uitstroomleiding beginnen binnen te stromen, de uitstroomsnelheid wordt teruggebracht. De in het uitgangsreservoir, na uitstromen van het bloedplasma, achterblijvende 15 massa van rode cellen, witte cellen en bloedplaatjes vertoont een zodanige viscositeit, dat wanneer deze massa tot een vormverandering wordt gedwongen, bij een bepaalde hoeveelheid toegevoerde energie de stroomsnelheid afneemt. Door de vorm van de vernauwing af te stemmen op de genoemde viscositeit en op de hoeveelheid van de genoemde cellen kan worden be-20 reikt dat op het moment waarop de bloedplaatjes de uitstroomopening hebben bereikt, de uitstroomsnelheid begint af te nemen. Onder een vernauwing wordt in dit verband verstaan: iedere vorm van het uitgangsreservoir die wanneer de betreffende massa het betreffende deel van het reservoir instroomt tot een toenemende stromingsweerstand leidt.. Bijvoorbeeld kan de 25 uitstroomkant van een overigens cylindervormig reservoir een konische vorm hebben. De hoek van de kamers wordt dan zo gekozen, dat een gewenste verlaging van de uitstroomsnelheid het resultaat is.

Voor het isoleren van de componenten die zich op een gegeven moment in de slang bevinden kunnen diverse methoden worden toegepast. Bijvoor-30 beeld kan de slang met behulp van klemmen die aangrijpen ter plaatse van een grensvlak tussen componenten in compartimenten worden verdeeld, waarna de inhoud van ieder compartiment eruit wordt gedrukt in een daarvoor bestemde kamer.

In een voorkeursuitvoering volgens de uitvinding is het compartiment 35 van de slang waarin de neocyten worden verzameld, afsluitbaar verbonden met een hulpkamer, waarin na stopzetting van het centrifugeerproces, de neocyten worden opgevangen. - Een dergelijke kamer kan ook worden gebruikt bij het plaatjes-compartiment en bij het compartiment voor de witte bloed- v f Ó .......... ΐφτ ' _ C _ cellen.

Voor het isoleren van de verschillende componenten die .zich in een slang bevinden, is het van voordeel een plateau te gebruiken waarop de gevulde slang met eventueel daaraan gekoppelde hulpkamer(s), nadat deze 5 is uitgerold, kan worden bevestigd. Een dergelijk plateau is voorzien van over een rail die langs de op het plateau bevestigde slang loopt, verschuifbare klemmen. Deze klemmen kunnen ter plaatse waar zich in de slang een scheidingsvlak tussen 2 componenten bevindt op de slang worden geklemd, zodat de eerder genoemde compartimenten worden gevormd.

10 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Pig. 1 een perspectivisch aanzicht toont van een haspel voor het opslaan van de slang,

Fig. 2 schematisch een gesloten systeem volgens de uitvinding toont, 15 waarin de slang bestaat uit twee delen van verschillende dikte en waarin het uitgangsreservoir een bolvormig lichaam bevat,

Fig. 3 eveneens schematisch een gesloten systeem volgens de uitvinding toont, waarbij delen van de slang zijn voorzien vein afsluitbare hulp-kamers en het geheel is bevestigd op een plateau voorzien van een rail 20 met klemmen.

In fig. 1 is een haspel 1 met haspelas 10 getekend die is verbonden met een konische kap 2, die in gebruik over de voorkant van het uitgangsreservoir valt. De - niet getekende - flexibele slang die is aangesloten op de uitstroomopening van het uitgangsreservoir wordt in naast elkaar 25 gelegen windingen gewikkeld om het haspelvlak 3, dat wordt begrensd door de opstaande randen 4 en 5. De slang komt de haspel binnen via de opening 6. De dikte 7 van de rand 4 neemt vanaf de opening 6, in de wikkelrichting 8 continu toe tot een dikte 9, waarbij het verschil tussen de dikten 7 en 9 overeenkomt met de diameter van de gebruikte slang. Wanneer bij het op-30 wikkelen van de slang, deze tegen de rand 4 wordt aangelegd en opvolgende wikkelingen steeds tegen de voorgaande worden gelegd, wordt op eenvoudige wijze een spiraalvormige opwikkeling van de slang op het haspelvlak 3 verkregen, waarbij de g-waarde in de slang continu afneemt. De vorm van het haspelvlak 3, dat loodrecht op de haspelas 10 een cirkelvormige doorsnede 35 heeft, wordt bepaald door de voorwaarde, dat de afstand van de slang tot de centrifugeas, die in gebruik loodrecht staat op de haspelas 10, vanaf het begin van de slang, naar het einde toe, continu af neemt.

In fig. 2 is schematisch het gesloten systeem volgens de uitvinding f' ~ ' .· ♦ - 6· - weergegeven, zoals dat wordt gebruikt voor bloed als uitgangsmateriaal. Voordat wordt gecentrifugeerd, bevindt het te scheiden bloed zich in het uitgangsreservoir 11. Nadat in dit reservoir door centrifugeren de gewenste scheiding is gerealiseerd, wordt de inhoud van het reservoir via de 5 uitstroomopening 12 uit het reservoir gepompt. Eerst komt het bloedplasma naar buiten en stroomt door de flexibele slang 13 naar het opvangreservoir 14. De slang 13 bestaat uit een eerste deel 13', met een binnen-diameter van ten hoogste 5 mm en waarvan de inhoud tenminste 1% bedraagt van het totale volume van het uitgangsmateriaal en een tweede deel 13", 10 waarvan de binnendiameter bijvoorbeeld 1 cm is en waarvan de inhoud tenminste ca. 10% van het totale volume van het uitgangsmateriaal is. In het slangdeel 13' wordt de buffy-coat verzameld en in het slangdeel 13" de neocyten.

Met 29 is een bolletje aangegeven, met een soortelijke massa die 15 kleiner is dan die van de neocyten en groter dan die van de witte bloedcellen. Dit bolletje 29 sluit de uitstroomopening gedeeltelijk af, wanneer de laatste witte bloedcellen tijdens het uitpompen de uitstroomopening 12 zijn gepasseerd. - Daardoor wordt de uitstroomsnelheid verlaagd, zodat contaminatie aan de grensvlakken van de buffy-coat-componenten wordt 20 tegengegaan.

In fig. 3 wordt nogmaals het gesloten systeem volgens fig. 2 getoond met het uitgangsreservoir 11, de flexibele slang 13 en het opvangreservoir 14. - De flexibele slang 13 heeft in dit uitvoeringsvoorbeeld één uniforme diameter. Wanneer na een bepaalde tijd pompen de componenten -25 de bloedplaatjes, de witte bloedcellen en de neocyten - zich gescheiden van elkaar in de flexibele slang bevinden, dient nog de isolatie plaats te vinden. Dit kan worden gerealiseerd door de slang met behulp van klemmen 16, 17, 18 en 19 te verdelen in compartimenten 20, 21 en 22, overeenkomend met de verschillende componenten. De inhoud van ieder comparti-30 ment wordt dan verzameld in bijvoorbeeld hulpkamers 23, 24, waarvan er twee zijn getekend, die via breekverbindingen 25, 26 met de bijbehorende compartimenten zijn verbonden.

Om de in de slang aanwezige, vanelkaar gescheiden componenten gemakkelijk te kunnen isoleren, kan deze in uitgerolde toestand worden be-35 vestigd op een plateau 27, dat is voorzien van een rail 28, waarlangs de klemmen 16', 17', 18' en 19' kunnen worden bewogen. - Deze klemmen kunnen dan op de plaats waar zich in de slang 13 een scheidingsvlak tussen componenten bevindt op de slang worden geklemd, aldus de genoemde compartimen- „ - 1 0 - 7 - ~ ..... /\ .............."'Tur ten 20, 21 en 22 vormend. De inhoud daarvan kan vervolgens in de hulp-kamers 23 en 24 worden gedrukt.

Indien gebruik wordt gemaakt van een slang met uitstulpingen i.p.v. een dunne slang met haspel, corresponderen de compartimenten 20, 21 en 22 met deze uitstulpingen. De dimensies voor de uitstulpingen zouden kunnen zijn: voor de plaatjes 2 cm (inwendige diameter 1,5 cm), voor de witte cellen 3 cm (inwendige diameter 1,5 cm), en voor de neocyten 4 cm (inwendige diameter 4 cm). Een plateau waarlangs de klemmen worden bewogen is in dit geval niet nodig omdat afklemmen altijd plaats vindt bij de stukjes slang (1 cm lengte) die zich tussen de uitstulpingen bevinden.

Z - * '

Claims (11)

1. Inrichting voor het door middel van centrifugeren scheiden van bloed of beenmerg in zijn componenten en het isoleren van die componenten, waarin als container voor het bloed resp. beenmerg een uitgangsreservoir wordt toegepast, dat via een '.uitstroomleiding is verbonden met één of 5 meer opvangreservoirs met het kenmerk dat de uitstroomleiding een flexibele slang is met een in-houd die tenminste gelijk is aan het totale volume van de in het uitgangsreservoir aanwezige witte bloedcellen, bloedplaatjes en eventueel neocyten en dat de inrichting is voorzien van zodanige middelen voor het 10 opslaan van de slang, dat tijdens het centrifugeren, van buiten naar binnen, in de richting van de centrifuge-arm gezien, de g-waarde in de slang continu afneemt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de middelen worden gevormd door een haspel, waarvan de 15 as loodrecht staat op de centrifuge-as en waarvan de doorsnede loodrecht op de as cirkelvórmig is, terwijl de naast elkaar gelegen windingen van de slang steeds met de iso-g-lijnen een positieve hoek maken, waarvan de grootte varieert met de dikte van de slang, de diameter van de haspel en de afstand tot de centrifuge-as.

3. Gesloten systeem ten gebruike in een inrichting volgens conclusie 1 of 2 voor het scheiden en isoleren van witte bloedcellen en bloedplaatjes uit bloed met het kenmerk dat het volume van de slang tenminste 1% bedraagt van het volume van het bloed in het uitgangsreservoir en dat de binnendiameter 25 van de slang ten hoogste 5 mm bedraagt.

4. Gesloten systeem ten gebruike in een inrichting volgens conclusie 1 of 2 voor het scheiden en isoleren van witte bloedcellen, bloed plaatjes en neocyten uit bloed met het kenmerk dat het volume van de slang tenminste 11% bedraagt van het 30 volume van het bloed in het uitgangsreservoir, waarbij althans het deel van de slang dat is aangesloten aan het opvangreservoir en dat een volume heeft van tenminste 1% van het volume van het bloed in het uitgangsreser-vqir een binnendiameter heeft van ten hoogste 5 mm.

5. Gesloten systeem volgens conclusie 3 of 4 35 met het kenmerk dat het is voorzien van, of samenwerkt met middelen waarmee in afhankelijkheid van de component die het uitgangsreservoir verlaat, f ,, V -o. j :J - 9 - de snelheid waarmee die component uit het reservoir stroomt, kan worden geregeld.

6. Gesloten systeem volgens conclusie 4 en 5 « met het kenmerk dat het uitgangsreservoir is voorzien van een bij voor-5 keur bolvormig lichaam met een soortelijke massa die kleiner is dan die van de neocyten en grooter dan die van de witte bloedcellen en dat de uit-gangsopening van het uitgangsreservoir naar de slang een zodanige vorm heeft dat deze door het bolvormige lichaam, wanneer dit er tegenaan ligt gedeeltelijk wordt afgesloten.

7. Gesloten systeem volgens conclusie 5 met het kenmerk dat het samenwerkt met een in de inrichting aanwezige sensor, die het passeren van de eerste cellen van een component door de uit-stroomopening registreert en in samenhang daarmee de uitstroomsnelheid regelt.

8. Gesloten systeem volgens conclusie 3 of 4 met het kenmerk dat het uitgangsreservoir aan de kant waar dit met de uitstroomleiding is verbonden, een vernauwing vertoont van een zodanige vorm, dat wanneer tijdens centrifugeren de bloedplaatjes de uitstroom-leding beginnen binnen te stromen, de uitstroomsnelheid wordt terug- 20 gebracht.

9. Gesloten systeem volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het - vanuit het uitgangsreservoir gezien - eerste gedeelte van de slang afsluitbaar is verbonden met een hulpkamer.

10. Gesloten systeem volgens één of meer der conclusies 1-9 25 met het kenmerk dat de delen van de slang die na centrifugeren en uit-pompen de bloedplaatjes, de witte bloedcellen en de neocyten bevatten, ieder afsluitbaar zijn verbonden met een hulpkamer.

11. In hoofdzaak vlak plaatvormig lichaam, voorzien van middelen om de uitgerolde slang met eventuele hulpkamers daartegen te bevestigen en 30 voorzien van langs de uitgerolde slang verschuifbare klemmen, waarmee delen van de slang kunnen worden af geklemd. * ' x »