DE2845364C2

DE2845364C2 -

Info

Publication number: DE2845364C2
Application number: DE2845364A
Authority: DE
Inventors: Herbert M. Silver Spring Md. Us Cullis; James H. Mc Henry Ill. Us De Vries
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 1998-10-19
Also published as: US4146172A; DE2845364A1; FR2406478B1; JPS6314628B2; JPS5464893A; DE2845364C3; GB2006058A; GB2006058B; CA1090749A; FR2406478A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Blutbehandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sie aus der DE-AS 16 17 341 bekannt ist.

Bei der in-vivo-Blutbehandlung wird einem Spender Blut entnommen und mittels einer Blutbehandlungsvorrichtung in seine verschiedenen Bestandteile aufgetrennt. Ein Teil der Bestandteile wird zum Spender zurückgeführt, während andere Bestandteile zwischengelagert oder unmittelbar auf eine andere Person übertragen werden. Die Bearbeitungsvorrichtung soll möglichst kontinuierlich arbeiten, wobei das innerhalb der Vorrichtung befindliche Blutvolumen möglichst gering sein soll. Die Sterilitätsbedingungen müssen leicht einzuhalten sein. Weiterhin müssen die abgetrennten Komponenten von einem gleichbleibend hohen Reinheitsgrad sein.

Aus der US-PS 34 89 145 ist eine Blutbehandlungsvorrichtung bekannt, bei welcher der Läufer einer Zentrifuge mit zwei Kammern ausgestattet ist, denen über ein Dreh-Übertragungssystem Blut zu- bzw. von denen Blut abgeführt wird. Die Kammern weisen in Radialrichtung gesehen weit auseinanderstehende Wände auf. Bei einer derartigen Blutbehandlungsvorrichtung kommt es beim Zentrifugieren zu einer erheblichen Coriolis-Strömung innerhalb der Kammer, so daß die sich trennenden Komponenten wieder vermischt werden.

Aus der eingangs genannten DE-AS 16 17 341 ist eine Blutbehandlungsvorrichtung bekannt, bei welcher Kunststoffbeutel in die Läufer-Kammern eines Zentrifugenläufers eingelegt sind, so daß das Blut nicht direkt in die Kammern gefüllt wird, was eine Vereinfachung des Einhaltens der Sterilitätsbedingungen gegenüber der zuvor erläuterten Behandlungsvorrichtung mit sich bringt. Dadurch aber, daß die Kunststoffbeutel in den üblichen Zentrifugenbechern sitzen, ergibt sich eine Kammer-Form, bei welcher wiederum erhebliche Coriolis-Kräfte auftreten, die zu einem geringen Trennungs- Wirkungsgrad führen. Abgesehen von dieser Wiedervermischung ist bei beiden beschriebenen Behandlungsvorrichtungen ein relativ großes "Totvolumen" vorgegeben, so daß diejenige Blutmenge, die zur Füllung der gesamten Anlage notwendig ist, sehr groß wird.

Ausgehend von diesem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dahingehend weiterzubilden, daß ein niedriges Totvolumen gepaart mit guten Trennungseigenschaften erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Der Anspruch 6 gibt eine Vorrichtung für das Abtrennen von Thrombozyten an, bei der dieselbe Aufgabe gelöst ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 und 7 bis 17 angegeben.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschema der Behandlungsvorrichtung,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer bevorzugten Zentrifuge für die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung des Läufers der Vorrichtung nach Fig. 2 zur Darstellung der Trennkammern vor dem Einsetzen in den Läufer,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Kammer für die Abtrennung von roten Blutkörperchen mit dem zugeordneten Träger der Vorrichtung,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung der Thrombozyten-Trennkammer mit zugeordnetem Träger,

Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene, auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Erythrozyten- Trennkammer mit zugeordnetem Träger,

Fig. 7 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung der Erythrozyten-Trennkammer zur Verdeutlichung ihrer jeweiligen Radien,

Fig. 9 eine schematische Vorderansicht der Trennkammer nach Fig. 8 zur Verdeutlichung ihrer Arbeitsweise,

Fig. 10 eine schematische Aufsicht auf die Trennkammer nach Fig. 8 zur Darstellung ihrer jeweiligen Radien,

Fig. 11 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung der Thrombozyten-Trennkammer zur Darstellung ihrer jeweiligen Radien,

Fig. 12 eine schematische Vorderansicht der Trennkammer von Fig. 11 zur Verdeutlichung ihrer Arbeitsweise und

Fig. 13 eine schematische Aufsicht auf die Trennkammer nach Fig. 11 zur Darstellung ihrer jeweiligen Radien.

In den Figuren besitzen die Abkürzungen folgende Bedeutung:
PPP = an Thrombozyt arme Plasmakomponente
PRP = an Thrombozyt reiche Plasmakomponente
RBC = Erythrozytkomponente
WB = Gesamtblut
RB = Restliche Plasmakomponente

Gemäß Fig. 1 besteht die Behandlungsvorrichtung für die Thrombozytgewinnung aus einem mit 11 bezeichneten, einmal benutzbaren Strömungssystem aus Polyvinylchlorid (PVC) oder einem anderen, mit Blut verträglichen Material. Die Vorrichtung ist in Verbindung mit einem Blutspender 13, dem das Blut entnommen und zu dem es nach der Verarbeitung wieder zurückgeführt wird, und mit einer Zentrifugiervorrichtung 12 dargestellt, in welcher Teile des Leitungssystems während der Blutbehandlung Zentrifugalkräften ausgesetzt werden.

Das Strömungssystem 11 umfaßt einen Nadelanschluß 14 mit einer geeigneten (Hohl-)Nadel 15, mittels welcher das Gesamtblut dem Spender entnommen wird. Eine Antikoagulationslösung, etwa "Säurecitratdextrose" oder Heparin, wird von einem Behälter 16 aus über ein Schlauchsegment 17 und eine Peristaltikpumpe 18 herkömmlicher Konstruktion am Nadelanschluß 14 in das Gesamtblut eingeleitet. Eine der Pumpe 18 vorgeschaltete, manuell bedienbare Schlauchklemme 19 ermöglicht das Auswechseln des Behälters 16 gegen einen vollen Behälter, wenn die Antikoagulationslösung verbraucht ist. Während der Blutbehandlung arbeitet die Pumpe 18 mit einer gleichbleibenden, geregelten Fördermenge, die auf die Strömungsmenge des Gesamtbluts durch das System abgestimmt ist, so daß dabei eine bemessene Menge an Antikoagulationslösung zu dem vom Spender entnommenen Blut hinzugefügt wird.

Zur Ermöglichung eines Entlüftens des Systems 11 vor Einleitung des Bluts sind Vorkehrungen zum Vorfüllen des Systems mit einer Salzlösung aus einem Behälter 22 getroffen. Der Behälter ist über ein Schlauchstück 23 und ein von Hand betätigbares Ventil 24 mit einem Schlauchstück 21 verbunden. Vor der Einführung des Bluts in das System wird die Lösung aus dem Behälter 22 durch das System geleitet, um Luft auszutreiben.

Das mit der koagulationshemmenden Lösung versetzte Gesamtblut fließt sodann durch einen verschlossenen Venenfühler 26, welcher die Flüssigkeitsströmung durch das System ständig überwacht. Bei einer Unterbrechung oder Drosselung der Strömung, wie sie aufgrund einer zusammengedrückten Vene, eines Blutklumpens oder einer abgeknickten Schlauchleitung vorkommen kann, unterbricht der Fühler 26 den Betrieb des Strömungssystems bei gleichzeitiger Auslösung eines Alarms, um das medizinische Personal von der Störung zu unterrichten. Dieser Venenfühler 26 kann bezüglich Aufbau und Arbeitsweise von herkömmlicher Art sein und beispielsweise aus einem Stück eines Schlauches bestehen, dessen Durchmesser durch einen Mikroschalter oder einen ähnlichen elektrischen Meßfühler überwacht wird. Im Fall einer Drosselung der Strömung wird dieses Schlauchstück unter dem im Strömungssystem herrschenden Druck verformt, wobei das vom Fühler gelieferte Signal durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung für die Unterbrechung des Betriebs des Strömungssystems und für die Alarmauslösung benutzt wird. Andere Arten von geschlossenen Venenfühlern, welche dieselbe Schutzfunktion zu bieten vermögen, können an zweckmäßigen Stellen vorgesehen sein.

Nach dem Durchgang durch den Fühler 26 strömt das Gesamtblut mit der Antikoagulationslösung durch eine zweite Peristaltikpumpe 27, die eine genau bemessene Durchsatzmenge durch das System festlegt. Die Pumpe 27 ist vorzugsweise mit der Peristaltikpumpe 18 einheitlich verbunden oder anderweitig mit ihr synchronisiert, so daß die vom Vorratsbehälter 16 zugeführte Menge an Antikoagulationslösung in einem festen Verhältnis zu der durch die Pumpe 27 bestimmten Durchsatzmenge im System bleibt. Zu diesem Zweck können die beiden Peristaltikpumpen 18 und 27 durch einen gemeinsamen Motor 28 angetrieben werden.

Hinter der Peristaltikpumpe 27 strömt das Gesamtblut durch einen Hoch/Niederdruck-Monitor 29, welcher den Betrieb des Strömungssystems unterbricht, wenn der darin herrschende Druck außerhalb eines vorbestimmten Betriebsbereichs zu liegen kommt. Vom Monitor 29 aus fließt das Blut über ein Schlauchstück 30 zu einer Erythrozyten-Trennkammer 31, die am Läufer einer Zentrifuge 12 montiert und im Betrieb der Vorrichtung einer Zentrifugalkraftwirkung ausgesetzt ist. Zur Begünstigung der Strömung zwischen der rotierenden Trennkammer 31 und den feststehenden Teilen der Vorrichtung kann ein Teil des Schlauchstücks 30 einen von mehreren Durchgängen in einem Mehrfachdurchgang-Verbindungsstück 32 umfassen, welches die Verbindung zwischen den rotierenden und feststehenden Teilen der Vorrichtung herstellt. Wie noch näher beschrieben werden wird, wird dieses Verbindungsstück von der Zentrifuge 12 so getragen, daß eine dichtungslose Strömungsmittelverbindung ohne ein Verdrehen der Leitungen aufrechterhalten wird.

Die Aufgabe der Erythrozyten-Trennkammer 31 besteht darin, die Erythrozyten- (RBC) und Leukozyten-Komponenten (WBC) vom Gesamtblut abzutrennen. Da der größte Teil des Trennungsprodukts aus der Erythrozytenkomponente besteht, wird das gesamte Trennprodukt (RBC + WBC) im folgenden als Erythrozytenkomponente (RBC) bezeichnet. Diese abgetrennte RBC-Komponente fließt von der Trennkammer durch ein Schlauchstück 33, das einen anderen Durchgang im Verbindungsstück 32 bildet. Das Restblut und die Antikoagulationslösung, die eine mit Blutplättchen angereicherte Plasmakomponente (PRP) bilden, fließen von der Trennkammer 31 über ein Schlauchstück 34 zu einer Pumpenanordnung 35 mit einstellbarer Fördermenge.

Die Aufgabe der Pumpenanordnung 35 besteht in der Förderung der PRP-Komponente aus der Trennkammer 31 mit einer Durchsatzrate, die auf die Abtrennmenge der roten Blutkörperchen abgestimmt ist, so daß die Trennung der PRP- und RBC-Komponenten in der Trennkammer fortlaufend vor sich gehen kann. Dies wird innerhalb der Pumpenanordnung 35 grundsätzlich durch eine Peristaltikpumpe 36 mit zugeordnetem Erythrozyten komponenten-Detektor 37 erreicht. Diese Pumpe wird periodisch umgeschaltet, um zunächst die PRP- Komponente und sodann die RBC-Komponente aus der Trennkammer abzunehmen. Bei Feststellung der RBC- Komponente durch den Detektor 37 wird die Pumpe 36 abgestellt und kurzzeitig (zur Förderung in Gegenrichtung) umgeschaltet, um die RBC-Komponente zur Trennkammer zurückzufördern und den Trennvorgang innerhalb der Trennkammer wieder einzuleiten.

Hinter der Pumpenanordnung 35 wird die PRP-Komponente über ein Leitungsstück 38, dessen einer Abschnitt einen weiteren Durchgang im Verbindungsstück 32 bildet, zu einer Thrombozyten-Trennkammer 40 geleitet. In der Kammer 40 werden die Thrombozyten von der PRP-Komponente getrennt, so daß eine an Thrombozyten arme Plasmakomponente (PPP) zurückbleibt, die über ein Leitungsstück 41 zu einem Y-Anschluß 42 geleitet wird, in welchem die PPP-Komponente mit der in der Trennkammer 31 abgetrennten PRC-Komponente vereinigt wird. Die resultierende Flüssigkeit, die im wesentlichen aus an Thrombozyten armem Gesamtblut besteht, fließt über ein Leitungsstück 43 zu einem Blasendetektor und Druckwächter 44. Der Druckwächter 44, der bezüglich Konstruktion und Arbeitsweise von herkömmlicher Art sein kann, überwacht das an Thrombozyten arme Gesamtblut im Leitungsstück 43 ständig auf das Vorhandensein von Blasen oder auf außerhalb des vorgesehenen Bereichs liegende Drücke, wobei er beim Auftreten eines dieser Zustände ein Steuersignal zur Beendigung der Blutverarbeitung und zur Auslösung eines Alarms abgibt. Hinter dem Druckwächter 44 fließt die genannte Blutkomponente über ein Leitungsstück 45 zu einem elektrisch gesteuerten Ventil 46, welches beim Auftreten von Blasen oder bei einem Druckabfall die Strömung durch das System durch Verschließen des Leitungsstücks unterbricht. Anschließend strömt das Blut durch eine Entlüftung- Expansionskammer 47, die ein Entlüftungsventil 48 aufweist, über welches die im System enthaltene Luft über ein Leitungsstück 49 zum Behälter 22 zurückgeleitet wird. Ein Leitungsstück 51 verbindet die Entlüftungskammer 47 mit dem Blutspender.

Wahlweise kann ein Infusionsbehälter 52 über ein Leitungsstück 51 mit dem Leitungsstück 53 verbunden sein, um Durchsatzmengenschwankungen in dem an Thrombozyten armen Gesamtblut bei der Rückführung zum Blutspender zu vermindern. Wenn ein solcher Behälter vorgesehen ist, kann im Leitungsstück 51 ein Rückschlagventil 50 vorgesehen sein, um eine Gegenströmung vom Blutspender zu verhindern. Das Leitungsstück 51 ist mit einem zweiten Nadelanschluß 55 verbunden, an den eine Nadel 56 angeschlossen ist, über welche das behandelte Blut zum Spender zurückgeführt wird.

Gemäß Fig. 2 kann die Blutbehandlungsvorrichtung 11 in Verbindung mit einer dichtungslosen Zentrifugiervorrichtung verwendet werden, vgl. dazu z. B. die DE-OS 26 12 988. Diese Zentrifugiervorrichtung umfaßt grundsätzlich eine Rotorantriebseinrichtung 60, mit welcher ein Läufer 61 mittels einer tragenden Hohlwelle 62 unter Lagerung verbunden ist. Die Antriebsanordnung 60 ist ihrerseits mittels einer lotrechten Antriebswelle 64 in einer vorrichtungsfesten Nabenanordnung 63 gelagert. An der Rotorantriebseinrichtung ist ein Führungsrohr 65 montiert.

Die beiden Trennkammern 31 und 40 der Vorrichtung sind auf den Läufer 61 aufgesetzt. Eine Strömungsmittelverbindung zwischen den beiden Trennkammern, die mit dem Läufer umlaufen, und den drehfesten Teilen der Vorrichtung erfolgt über das fünf Durchgänge aufweisende Verbindungsstück 32, das sich von einer zentralen Stelle auf der Drehachse des Läufers abwärts durch das Zentrum der Antriebswelle 64, über das Führungsrohr 65 radial auswärts und aufwärts zu einer festen, axial ausgerichteten Stelle erstreckt, die durch einen Tragarm 67 bestimmt wird. Durch die Verlegung des Verbindungsstücks 32 in Kombination mit der Anordnung des Läufers 61 und der Rotorantriebseinrichtung 60, die mit einem Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 gleichsinnig angetrieben werden, wird eine Strömungsverbindung zu den Trennkammern 31 und 40 hergestellt, ohne daß sich das Verbindungsstück dabei verdreht. Das Verbindungsstück wird dabei bei der Drehung des Läufers 61 vielmehr lediglich einer Durchbiegung oder wiederholten teilweisen Verdrehung um seine Achse über Winkel von nicht mehr als 180° unterworfen.

Das Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 zwischen dem Läufer und der Antriebseinrichtung 60 wird durch zwei an der Antriebseinrichtung 60 gelagerte Zwischenriemenscheiben 68 und einen Treibriemen 69 hergestellt. Der Antriebsriemen ist über diese beiden Riemenscheiben geführt und an der einen Seite um eine feststehende, ringförmige Riemenscheibe 70 und an der anderen Seite um eine Rotor- Antriebsriemenscheibe 71 herumgelegt, die vom unteren Ende der Rotor-Antriebswelle 62 getragen wird. Wenn die Rotor- Antriebseinrichtung 60 durch einen Motor 72 und einen die Welle 64 antreibenden Treibriemen 73 im Uhrzeigersinn in Drehung versetzt wird, führt der Treibriemen 69 eine im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Läufers 61 ein. Wenn die feststehende Riemenscheibe 70 und die Rotor-Antriebsriemenscheibe 71 jeweils denselben Durchmesser besitzen, beträgt die Drehzahl des Läufers 61 genau das Doppelte der Drehzahl des Rotorantriebs 60, und zwar aufgrund des direkten 1 : 1-Antriebsverhältnisses zwischen den Riemenscheiben 70 und 71 sowie der Planetenbewegung der Riemenscheiben 68 um die Drehachse des Rotorantriebs 60.

Die Blutbehandlungsvorrichtung wird vorzugsweise als einheitliches, einmal benutzbares Gerät hergestellt, in welchem das Verbindungsstück 32 enthalten ist. Für den Einbau dieser Vorrichtung in die Zentrifugenvorrichtung kann das freie Ende des Verbindungsstücks vom Tragarm 67 her nach unten durch das hohle Führungsrohr 65 hindurch und dann durch die Rotor-Hohlwelle 62 hindurch aufwärts hindurchgeführt werden. Sodann wird das andere Ende des Verbindungsstücks mit den anderen Bauteilen der Vorrichtung verbunden. Da die Vorrichtung im montierten Zustand geschlossen und abgedichtet ist, wird jede Beeinträchtigung der Sterilität der Vorrichtung vermieden. Nach Gebrauch kann das gesamte Strömungssystem von der Zentrifugenvorrichtung getrennt und verworfen werden.

Gemäß Fig. 3 wird Einbau und Ausbau der Trennkammern 31 und 40 in den bzw. aus dem Läufer 61 der Zentrifuge dadurch vereinfacht, daß zugeordnete Träger 80 und 81 für diese Trennkammern vorgesehen sind. Diese Träger, die jeweils zwei im wesentlichen rechteckige Platten umfassen, zwischen denen die betreffende Trennkammer angeordnet ist, werden in entsprechende Taschen 82 bis 85 im Läufer 61 eingesetzt. Diese Taschen können, wie dargestellt, entweder paarweise in oberen und unteren, parallelen waagerechten Rotorplatten vorgesehen oder als Teil eines massiven Rotorkerns ausgebildet sein. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Taschen und Trägerplatten aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium, bestehen, so daß sich die Temperatur des die Trennkammern durchströmenden Bluts leichter regeln läßt. Zu diesem Zweck kann ein Widerstandsheizelement 86 (Fig. 1) oder ein anderes aktives thermisches Element, etwa ein Heißluftgebläse, in thermischer Verbindung mit dem Läufer angeordnet sein, um die Trägerplatten während der Behandlung auf eine gewünschte Temperatur, typischerweise die Körpertemperatur von 37° C, zu erwärmen. Hierdurch wird eine gleichbleibendere und wirksamere Absetzung gewährleistet, während gleichzeitig die Möglichkeit für Wärmeschocks bei der Rückführung des behandelten Bluts in den Spender weitgehend ausgeschaltet wird.

Gemäß den Fig. 4 und 6 bis 8 bestehen die Seitenwände der Erythrozyten- Trennkammer 31 jeweils aus Folien 87 a und 87 b aus Polyvinylchlorid oder einem anderen, mit Blut verträglichen Kunststoff, die auf passende Weise längs einer Naht 108 miteinander verbunden sind und zwischen sich eine Kammer 89 bilden, die einen vergleichsweise schmalen, abgerundeten Unterteil und einen vergleichsweise breiten Oberteil aufweist. Das zu behandelnde Blut wird über das Leitungsstück 30 in den gemäß Fig. 4 unteren Abschnitt dieser Kammer über einen Einlaß-Durchgang 90 eingeleitet, der durch eine Innenwand 95 längs der einen Seite der Kammer gebildet sein kann, und zwar entweder durch Zusammendrücken der Folien 87 a und 87 b durch an den Innenflächen der Trägerplatten vorgesehene Rippen 93 a bzw. 93 b oder durch Anordnung einer Schweiß- oder Klebenaht zwischen den Folien. Wahlweise kann der Durchgang durch ein Schlauchstück gebildet sein, das vom Schlauchstück 30 in die Kammer hinein abgeht.

Unter dem Einfluß einer Zentrifugalkraft wird das in der Trennkammer befindliche Gesamtblut in seine Bestandteile getrennt, wobei sich die schwereren roten und weißen Blutkörperchenkomponenten innerhalb der Trennkammer in Sammelbereichen absetzen, welche den Stellen größter radialer Entfernung von der Drehachse des Läufers entsprechen, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform der oberen linken und rechten Schulter der Trennkammer. Die weniger dichte, an Blutplättchen reiche Plasmakomponente verbleibt im wesentlichen außerhalb dieser Sammelbereiche, nämlich in einem Bereich, der sich von der zwischen den Schulterteilen verlaufenden oberen Grenze der Trennkammer nach unten erstreckt.

Die abgetrennte RBC-Komponente wird aus der Trennkammer 31 über zwei an deren oberem Rand angeordnete Auslässe 91 und 92 abgeführt, die mit den Sammelbereichen der Trennkammer in Verbindung stehen. Diese Auslässe sind jeweils über kurze Schlauchstücke mit einer Y-Kupplung (Fig. 8) und über diese mit dem Schlauchstück 33 verbunden. Ein zusätzlicher, mittig zwischen den Auslässen 91 und 92 angeordneter und gegenüber der Oberkante der Trennkammer geringfügig versetzter Auslaß 96 dient zum Austragen der PRP-Komponente aus der Trennkammer über ein Schlauchstück 34.

Obgleich die Sammelbereiche, in denen sich bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Erythrozytenkomponente sammelt, aufgrund der Konfiguration der Trennkammer an deren beiden oberen Ecken bzw. Schultern angeordnet sind, können sie ersichtlicherweise bei anderen Trennkammerkonfigurationen an anderer Stelle liegen. Im Fall einer im wesentlichen rechteckigen Trennkammer, die ohne Neigung zur Drehachse im wesentlichen senkrecht zum Radius des Läufers angeordnet ist, liegen die Sammelbereiche beispielsweise an den beiden lotrechten Rändern der Kammer.

Gemäß den Fig. 5 und 11 bis 13 bestehen die Seitenwände der Thrombozyten-Trennkammer 40 aus Folien 97 a und 97 b eines mit Blut verträglichen Kunststoffs, die unter Bildung einer Innenkammer 94 von im wesentlichen rechteckiger Form miteinander verbunden sind. Ein an der einen oberen Ecke der Trennkammer vorgesehener Einlaß 98 dient zur Einführung der PRP-Komponente vom Leitungsstück 38 her in die Trennkammer, während über einen an der anderen oberen Ecke vorgesehenen Auslaß 99 die PPP-Komponente über das Leitungsstück 41 aus der Trennkammer austragbar ist. Eine in der Trennkammer 40 vorgesehene Trennwand 88, die entweder durch eine Klebe- oder Schweißnaht zwischen den Folien oder durch Zusammenpressen der Folien mittels entsprechend angeordneter Rippen an den Trennkammer-Trägerplatten gebildet sein kann, legt innerhalb der Trennkammer eine gewundene Strömungsbahn zwischen dem Einlaß 98 und dem Auslaß 99 fest. Auf diese Weise wird die Effektivlänge der Strömungsbahn vergrößert, so daß hierdurch der Wirkungsgrad der Trennkammer erhöht wird.

Gemäß den Fig. 6 und 7 besteht der Trennkammer-Träger 80 aus zwei rechteckigen Platten 100 und 101 aus Metall oder einem anderen Werkstoff mit hohem Wärmeleitvermögen. Die Platten 100 und 101 besitzen in ihren Innenflächen Vertiefungen 102 bzw. 103, die bei gegeneinander angesetzten Platten Aufnahmeräume für die Trennkammer 31 bilden. Mehrere in den Innenflächen dieser Platten ausgebildete Nuten 107 bilden Durchgänge für die der Trennkammer zugeordneten Leitungsstücke.

Wenn die Trennkammer 31 mit Blut gefüllt wird, dehnen sich die Folien 87 a und 87 b in die Vertiefungen 102 bzw. 103 hinein aus, so daß die endgültigen Abmessungen der Trennkammer durch diese Vertiefungen bestimmt werden. Der hierbei auf die Naht 108 einwirkende Druck wird durch eine an der Platte 100 vorgesehene innere Rippe 109 gemildert, welche um die Vertiefung 102 umläuft. Diese Rippe preßt die Folien 87 a und 87 b um die Ränder der Vertiefungen 102 und 103 gegeneinander, so daß unabhängig von Maßabweichungen der Trennkammer-Schweißnaht infolge von Autoklavenbehandlung oder Fertigungstoleranzen der Umriß der Kammer 89 innerhalb der Naht 108 genau festgelegt wird.

Wenn die Trennkammer 31 in die Taschen 82 und 84 eingesetzt ist, liegt sie im allgemeinen in einer Ebene, welche tangential zum Läufer 61 bzw. senkrecht zu seinem Radius liegt und unter einem Winkel β gegenüber der Läufer-Drehachse geneigt ist. Infolgedessen kommen die in den Schulterbereichen liegenden Sammelbereiche der Trennkammer gegenüber der Drehachse auf einem Radius R₃ zu liegen, der größer ist als der Radius R₁ zum Plasmasammelauslaß 96 und als der Radius R₂ am Unterteil der Trennkammer. Beim Zentrifugieren setzen sich somit die schwereren RBC-Komponenten in den Schulterbereichen der Trennkammer ab, während das Gesamtblut über den Durchgang 90 einströmt. Im Laufe der Zeit verlagert sich diese Komponente unter Absetzung in einen Bereich, der von den Schultern der Trennkammer längs deren Seiten verläuft, so daß eine Grenze 110 a (Fig. 9) zwischen den RBC- und den PRP- Komponenten gebildet wird. Die RBC-Komponente wird über die Auslässe 91 und 92 abgenommen, während die verbleibende, vergleichsweise leichtere PRP-Komponente über den Auslaß 96 ausgetragen wird.

Aufgrund der Grenze 110 a, die ziemlich genau dem Profil der Trennkammerwände angepaßt ist, wird zur Gewährleistung eines maximalen Abtrennwirkungsgrads eine größtmögliche Grenzfläche zwischen den beiden Blutkomponenten erzielt. In der Praxis wird dies in erster Linie durch den Neigungswinkel β erreicht, der so gewählt ist, daß die Grenzlinie im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden der Trennkammer zu liegen kommt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liefert ein Winkel β von etwa 1° gute Ergebnisse bei einer Trennkammer von 76 mm Breite und 138 mm Höhe auf einem Radius von 10 cm.

Durch die Pumpenanordnung 35 wird die sich im Bereich des Auslasses 96 sammelnde PRP-Komponente aus der Trennkammer abgesaugt, so daß sich dieser Plasma-Sammelbereich, wie durch die Grenzlinien 110 a-110 c angedeutet, fortlaufend verkleinert. Wenn die Fördermenge größer ist als die Abtrenngröße dieser Plasmakomponente, ist letztere schließlich vollständig entleert worden, worauf die RBC-Komponente über den Auslaß 96 abgesaugt wird.

Wenn diese Komponente durch den Detektor 37 festgestellt wird, wird die Pumpe so lange umgeschaltet, bis diese RBC-Komponente zur Trennkammer zurückgeführt worden ist, worauf der Trennvorgang wieder eingeleitet wird.

Der Sammelauslaß 96 kann auf einem kleineren Radius als die Auslässe 91 und 92 angeordnet sein, um die Komponententrennung dadurch zu verbessern, daß ein größerer Prozentsatz der PRP-Komponente abgezogen wird, bevor die RBC- Komponente ausgetragen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die RBC-Komponente aufgrund ihrer größeren Dichte bestrebt ist, sich an der Rückwand der Trennkammer anzusammeln.

Durch den flachen Querschnitt und die tangentiale Anordnung der Trennkammer 31 werden die Auswirkungen von Coriolis- Kräften innerhalb der Trennkammer weitgehend vermindert. Gemäß Fig. 10 wirkt der sich zwischen den Schultern und der Trennkammermitte fortschreitend vergrößernde Radius der Trennkammer einer durch deren Rotation eingeführten Umwälzung des Strömungsmittels entgegen. Diese Tatsache läßt sich durch die auf den Radien R₃ und R₄ liegenden Kreisbögen 118 bzw. 119 verdeutlichen, die über die Trennkammerwände nach außen ragen. Die für eine Coriolis-Zirkulation in der Trennkammer erforderliche radiale Strecke ist somit nicht vorhanden, so daß nur eine minimale Vermischung zwischen den beiden getrennten Komponenten eintritt.

Ein weiteres Erfordernis für optimale Ausbeute und Reinheit besteht darin, daß Absetzgeschwindigkeit und Verweilzeit innerhalb der Trennkammer genau geregelt werden. Da die Absetzgeschwindigkeit eine Funktion der Größe der Zentrifugalkraft ist, während die Gesamtmenge der abgesetzten RBC- Komponente bei einer Trennkammer eines vorgegebenen Volumens von der Verweilzeit des Bluts im Fliehkraftfeld abhängt, müssen sowohl Durchsatzgeschwindigkeit als auch Drehzahl genau gesteuert werden, wenn optimale Ergebnisse erzielt werden sollen. Vorzugsweise wird bei einer Trennkammer mit einer Breite von 76 mm, einer Höhe von 138 mm und einem Volumen von 45 ml sowie einer Läuferdrehzahl von 1400 U/min und einem Radius R₁ von etwa 10 cm die durch die Trennkammer fließende Flüssigkeit einer Fliehkraft von etwa 220 G unterworfen. Bei einer Durchsatzmenge von 33 ml/min wird unter optimalen Bedingungen im Fall eines typischen Bluts mit einem Hämatocrit von 42 eine Ausbeute von etwa 18 ml/min an PRP-Komponente realisiert.

Gemäß Fig. 11 kann die Thrombozyten- Trennkammer 40 einen bogenförmigen Querschnitt mit konstantem Radius R₆ zur Drehachse des Läufers besitzen. Bei dieser Andordnung wird die PRP- Komponente bei ihrer Strömung vom Einlaß 98 zum Auslaß 99 mit einer praktisch gleichmäßigen Zentrifugalkraft beaufschlagt. Infolgedessen erfolgt die Absetzung längs der in der Trennkammer festgelegte, gewundenen Strömungsbahn gleichmäßig, so daß sich die Blutplättchen gleichmäßig an den Kammerwänden ablagern.

Der Trennkammer-Träger 81 besteht aus zwei gewölbten Platten 114 und 115, die in die Taschen 83 und 85 des Läufers 61 einsetzbar sind. Die Kammer 40 wird in einen zwischen diesen Platten durch in diesen ausgebildete Vertiefungen festgelegten Aufnahmeraum eingesetzt. Die Oberkante der Trennkammer 40 kann unter einem Winkel α zur Drehachse des Läufers geneigt sein, so daß der Radius R₆ an ihrer Unterseite größer ist als der Radius R₅ an ihrer Oberseite. Hierdurch werden in der Trennkammer eingeschlossene Blasen zur Oberseite der Trennkammer gedrängt, von wo aus sie leichter aus der Anlage entfernt werden können.

Zur Erzielung einer wirksamen Absetzung der RBC- Komponente in der Trennkammer 31 ist es wünschenswert, eine vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit durch die Trennkammer hindurch aufrechtzuerhalten; aus diesem Grund ist der Innenraum der Trennkammer vorzugsweise vergleichsweise klein, typischerweise 45 ml groß. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten werden die verhältnismäßig leichten Blutplättchen bzw. Erythrozyten der Fliehkraftwirkung nicht lange genug ausgesetzt, um eine nennenswerte Absetzung stattfinden zu lassen, so daß praktisch alle Blutplättchen mit der PRP-Komponente aus der Trennkammer 31 abgeführt werden. Eben diese PRP-Komponente wird durch die Pumpenanordnung 35 in den Thrombozyten- Sammelbeutel 40 gefördert. Wegen der Notwendigkeit für eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzmenge in der Erythrozyten-Trennkammer kann in dieser eine höhere Zentrifugalkraft als in der Thrombozyten-Sammelkammer wünschenswert sein. Infolgedessen kann die Erythrozyten- Trennkammer in einem größeren Abstand von der Drehachse angeordnet werden als die Thrombozyten-Sammelkammer, so daß in ersterer beispielsweise eine Zentrifugalkraft von etwa 280 G und in letzterer eine solche von etwa 220 G erzeugt wird.

Vorzugsweise wird in der Thrombozyten- Sammelkammer 40 eine vergleichsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit eingehalten, um den eine vergleichsweise geringe Masse besitzenden Blutplättchen mehr Zeit zur Verfügung zu stellen, sich unter dem Einfluß der Fliehkraft abzusetzen. Aus diesem Grund ist diese Sammelkammer vorzugsweise mit einem größeren Volumen ausgelegt als die Erythrozyten- Trennkammer, so daß sich eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit durch den betreffenden Beutel ergibt. Durch diese niedrigere Strömungsgeschwindigkeit wird auch die Möglichkeit für die Entstehung von potentiell schädlichen Scherkräften zwischen den Blutplättchen beim Absetzen derselben vermindert. Die Thrombozyten-Trennkammer kann typischerweise ein Volumen von etwa 160 ml besitzen, wodurch eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet wird, ohne daß dies zu Lasten der Gesamtaufgabe der Vorrichtung ginge, nämlich ein möglichst geringes Volumen des zu behandelnden Bluts einzuhalten.

In der Praxis läßt sich mit einer Erythrozyten-Trennkammer von 45 ml Volumen und einer Thrombozyten-Trennkammer von 160 ml Volumen ein Gesamtvolumen des Systems von etwa 300 ml realisieren. Dieser Wert liegt zufriedenstellend innerhalb der ein maximales Volumen von 600 ml verlangenden Konstruktionsvorschriften gemäß der eingangs genannten USA-Behörde, die ein derartiges Volumen als größte Bluteinheit vorschreibt, welche dem menschlichen Körper auf einmal entnommen werden darf.

Das gesamte Strömungssystem mit den beiden Trennkammern wird vorzugsweise als verschlossenes, im voraus sterilisiertes System hergestellt, das nach einmaliger Benutzung verworfen werden kann. Es ist vorgesehen, die Thrombozyten- Trennkammer 40 nach Gebrauch von den mit ihr verbundenen Leitungsstücken 38 und 41 zu trennen bzw. abzuschneiden, um die Entnahme der gesammelten Thrombozyten zu erleichtern. Ebenso ist vorgesehen, daß die ACD- und Vorfüllösungen zu Vermeidung einer Beeinträchtigung der Sterilität des Systems in getrennten, sterilen Behältern geliefert werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer Anlage zur Gewinnung von Thrombozyten beschrieben ist, läßt sich der Erfindungsgedanke selbstverständlich auch auf die Durchführung anderer Operationen anwenden, beispielsweise auf die Plasmapherese, bei welcher die PPP-Komponente nicht mit der RBC-Komponente wiedervereinigt, sondern statt dessen zur Aufbewahrung zu einem Behälter geleitet oder unmittelbar durch Infusion zu einem Patienten übertragen wird.

Obgleich die Trennkammern als Kunststoffbeutel dargestellt und beschrieben sind, die durch eine Schweißnaht zwischen zwei Kunststoffolien gebildet sind, können diese Trennkammern auch nach anderen Verfahren, beispielsweise durch Blasformen, hergestellt werden. Falls sich dies als vorteilhaft erweisen sollte, können diese Trennkammern auch mit starren Wänden ausgebildet werden, so daß die Notwendigkeit für die Träger 80 und 81 entfällt.

Bezugszeichenliste

11 Strömungssystem
12 Zentrifugiervorrichtung
13 Blutspender
14 Nadelanschluß
15 Nadel
16 Behälter (Antikoagulationsmittel)
17 Schlauchsegment
18 Erste Peristaltikpumpe
19 Schlauchklemme
21 Schlauchstück
22 Behälter (Kochsalzlösung)
23 Schlauchstück
24 Ventil
26 Venenfühler
27 Peristaltikpumpe
28 Motor
29 Hoch-/Niederdruckmonitor
30 Einlaß-Schlauchstück
31 Erste Trennkammer
32 Mehrfachdurchgang-Verbindungsstück
33, 34 Schlauchstück
35 Pumpenanordnung (einstellbar)
36 Peristaltikpumpe
37 Erythrozytenkomponenten-Detektor
38 Leitungsstück
40 Zweite Trennkammer
41 Leitungsstück
42 Y-Anschluß
43 Leitungsstück
44 Blasendetektor und Druckwächter
45 Leitungsstück
46 Ventil
47 Entlüftungs-Expansionskammer 48 Entlüftungsventil
49 Leitungsstück
50 Rückschlagventil
51 Leitungsstück
52 Infusionsbehälter
53 Leitungsstück
55 Zweiter Nadelanschluß
56 Zweite Nadel
60 Rotorantriebseinrichtung
61 Zentrifugenläufer
62 Hohlwelle
63 Nabenanordnung
64 Antriebswelle
65 Führungsrohr
67 Tragarm
68 Zwischenriemenscheibe
69 Treibriemen
70 Riemenscheibe
71 Rotor-Antriebsriemenscheibe
72 Motor
73 Treibriemen
80 Träger
81 Träger
82 bis 85 Taschen
86 Widerstandsheizelement
87 a, 87 b Seitenwand
88 Trennwand
89 Kammer
90 Einlaß-Durchgang
91, 92 Auslaß
93 a, 93 b Rippen
94 Innenkammer
95 Innenwand
96 Auslaß
97 a, 97 b Seitenwände
98 Einlaß
99 Auslaß
100, 101 Platte
102, 103 Vertiefung
107 Nut
108 Naht
109 Druckdichtung (innere Rippe)
110 a, b, c Grenzlinien
114, 115 Platte
118, 119 Kreisbogen

Claims

1. Blutbehandlungsvorrichtung für das Abtrennen der Erythrozytenkomponente (RBC) mit roten Blutkörperchen von Gesamtblut (WB) durch Zentrifugieren in einer Trennkammer (31), die zwei in Radialrichtung gesehen voneinander beabstandete Seitenwände (87 a, 87 b) sowie einen Einlaß (30, 90) zum Einführen des Gesamtbluts (WB) längs einer Strömungsbahn und Auslässe (91, 92, 96) zum Abführen der Erythrozytenkomponente (RBC) und der restlichen Plasmakomponente (RB) aus zugehörigen Sammelbereichen der Trennkammer (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (87 a, 87 b) der Trennkammer (31) derart dicht nebeneinander liegend angeordnet sind, daß keine Zirkulation eintritt, und daß die Trennkammer (31) in einer Ebene angeordnet ist, die zur Drehachse entweder parallel oder geneigt gelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geneigt gelegener Trennkammer (31) das eine, drehachsennähere Ende der Trennkammer (31) breiter als ihr anderes Ende ist und daß letzteres abgerundet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe je eine Auslaßöffnung (91, 92) an den Schultern des einen Endes der Trennkammer (31) umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (90) in der Nähe des anderen Endes der Trennkammer (31) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abnahmeeinrichtung (14, 15) zum Entnehmen des zu behandelnden Blutes von einem Blutspender (13) und eine Infusionseinrichtung (55, 56) zum Rückführen des behandelten Bluts zum Spender (13) vorgesehen sind.

6. Blutbehandlungsvorrichtung für das Abtrennen der Thrombozyten von Gesamtblut (WB) unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Trennkammer (40) zum Gewinnen der Thrombozytenkomponente aus der restlichen Plasmakomponente vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (97 a, 97 b) der zweiten Trennkammer (40) derart dicht nebeneinander liegend angeordnet sind, daß keine Zirkulation eintritt und daß die zweite Trennkammer (40) in einer Ebene angeordnet ist, die zur Drehachse entweder parallel oder geneigt gelegen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (97 a, 97 b) der zweiten Trennkammer (40) einen im wesentlichen parallel zur Drehachse konstanten Radialabstand (R₅, R₆) besitzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Innenraum der zweiten Trennkammer (40) einen rechteckigen Umriß besitzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trennkammer (40) derart geneigt ist, daß ihre Oberseite auf einem größeren Radius (R₅) um die Drehachse liegt als ihre Unterseite.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen Y-Anschluß (42), in welchem die aus der zweiten Trennkammer (40) austretende thrombozytenarme Komponente (PPP) der restlichen Plasmakomponente (RB) und die aus der ersten Trennkammer (31) kommende Erythrozytenkomponente (RBC) der restlichen Plasmakomponente (RB) vereinigt werden.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Trennkammern (31, 40) aus einem flexiblen, mit Blut verträglichen Werkstoff bestehen und daß ein Zentrifugen-Läufer (61) vorgesehen ist, der Tragmittel (80, 81) aufweist, welche die jeweilige Trennkammer (31, 40) in ihrer Stellung halten.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Trennkammern (31, 40) ausdehnbar ausgebildet und flach zusammenlegbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkammer (31, 40) aus zwei Folien eines mit Blut verträglichen Kunststoffes mit einer Umfangnaht zwischen den Folien besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmittel (80, 81) so ausgebildet sind, daß sie aus dem Läufer (61) herausnehmbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmittel zwei steife Platten (100, 101; 114, 115) aufweisen, die zwischeneinander den Raum für die Aufnahme der Trennkammer (31, 40) festlegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmittel (80, 81) eine einwärts von der Umfangsnaht der Trennkammer (31, 40) gelegene Druckdichtung (109) aufweisen.