DE60314413T2

DE60314413T2 - Verfahren und vorrichtung zur isolierung von plättchen aus blut

Info

Publication number: DE60314413T2
Application number: DE60314413T
Authority: DE
Inventors: Randel San Diego DORIAN; Richard Wood San Francisco STORRS; Scott San Francisco KING
Original assignee: Hanuman LLC
Current assignee: Hanuman LLC
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: DE60314413D1; WO2003092894A2; CA2483931A1; CA2483931C; US8474630B2; EP1509326B1; US20090101599A1; US7837884B2; US7470371B2; JP2005524451A; US20130294983A1; US20030205538A1; ATE364446T1; US8950586B2; EP1509326A2; JP4511922B2; US20050186120A1; AU2003265160B2; WO2003092894A3; US20110065183A1

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur raschen Fraktionierung von Blut zu Erythrozyten, Plasma und Blutplättchenfraktionen. Jede Fraktion kann für den Gebrauch behalten oder dem Blutspender zurückgegeben werden. Geeignete, hochkonzentrierte Blutplättchenfraktionen weisen Blutplättchenkonzentrationen auf, die über das Zweifache der Konzentration in antikoaguliertem Vollblut vor der Verarbeitung von mehr als 2 × 10⁶ Blutplättchen/μl hinausgehen. Die Erfindung ist für die rasche Herstellung von autologen konzentrierten Blutplättchenfraktionen besonders wertvoll, um die Heilung zu unterstützen oder zu beschleunigen.
Beschreibung des Stands der Technik
Blut kann fraktioniert und die unterschiedlichen Blutfraktionen für verschiedene medizinische Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann Anämie (geringe Erythrozytenkonzentration) mit Infusionen aus Erythrozyten behandelt werden. Thrombopenie (geringe Blutplättchenkonzentration) kann mit Infusionen aus Blutplättchenkonzentrat behandelt werden.
Unter Schwerkrafteinwirkung oder Zentrifugalkraft setzt sich Blut spontan in drei Schichten ab. Im Gleichgewicht ist die oberste Schicht mit geringer Dichte ein strohfarbenes klares Fluid, genannt Plasma. Plasma ist eine wässrige Lösung aus Salzen, Metaboliten, Peptiden und zahlreichen Proteinen, die von kleinen (Insulin) zu sehr großen (Komplementfaktoren) Proteinen reichen. Der Einsatz von Plasma an sich ist in der Medizin eingeschränkt, aber kann weiterfraktioniert werden, um Proteine zu ergeben, die beispielsweise zur Behandlung von Hämophilie (Faktor VIII) oder als Hämostatikum (Fibrinogen) verwendet werden.
Die unterste Schicht mit hoher Dichte ist ein tiefrotes viskoses Fluid, das kernlose rote Blutkörperchen (Erythrozyten) umfasst, die auf Sauerstofftransport spezialisiert sind. Die rote Farbe wird durch eine hohe Konzentration an cheliertem Eisen oder Häm verliehen, die für das hohe spezifische Gewicht von Erythrozyten verantwortlich ist. Nach Blutgruppe eingeteiltes Erythrozytenkonzentrat eignet sich zur Behandlung von beispielsweise durch Bluten verursachte Anämie. Das aus Erythrozyten bestehende relative Volumen von Vollblut wird Hämatokrit genannt und Hegt bei gesunden Menschen im Bereich von etwa 38 bis etwa 54 %.
Die Zwischenschicht ist die Kleinste, die auf der Erythrozytenschicht und unterhalb des Plasmas als dünnes, weißes Band erscheint, und wird als „Buffy Coat bezeichnet. Der „Buffy Coat" selbst verfügt über zwei Hauptblutbestandteile, nukleierte Leukozyten (weiße Blutkörperchen) und anukleare kleinere Körper, genannt Blutplättchen (oder Thrombozyten). Leukozyten verleihen Immunität und tragen zur Beseitigung von Zellresten bei. Blättchen dichten Risse in den Blutgefäßen ab, um die Blutung zu stoppen und versorgen die Wundstelle mit Wachstums- und Wundheilungsfaktoren.
Extraktion von Blutplättchen
Die Extraktion von Blutplättchen aus Vollblut ist bereits gut untersucht (Pietersz 2000). In der Transfusionsmedizin wird beabsichtigt, eine Transfusion bei jedem Patienten nur mit dem jeweils erforderlichen Blutbestandteil zu machen, womit das Ziel von Blutzentren ist, möglichst reine Blutbestandteile, also mit dem geringsten Anteil an verunreinigten Zellen, herzustellen. Blutplättchen sind am schwierigsten zu isolieren und zu reinigen. Basierend auf Daten von Pietersz (2000) bleibt eine große Fraktion an Blutplättchen innerhalb der sich abgesetzten Erythrozyten sogar unter optimalen Zentrifugationsbedingungen (über einen langen Zeitraum bei niedriger Geschwindigkeit) gefangen.
Über die Jahre wurden Zentrifugationsverfahren entwickelt, um Blutplättchen von roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen und Plasma abzutrennen. Diese Verfahren trennen die Blutbestandteile sowohl in Kunststoffbeutelsystemen als auch in Apheresevorrichtungen und neuerdings in Spezialvorrichtungen ab. Historisch gese hen wurden die meisten Blutplättchenkonzentrate aus Spendern gewonnen und zur Behandlung von Thrombozytopenie, also allogenisch, eingesetzt. In jüngerer Zeit wurden die Blutplättchenkonzentrate verwendet, um Wundheilung zu beschleunigen, und autologe Blutplättchenkonzentrate (Sequestration von Blutplättchen zur Behandlung des Blutplättchenspenders) kommen vermehrt zum Einsatz.
Leukozytenreduktion
Die sowohl aus Zweisein-Laborverarbeitungsverfahren als auch Aphereseverfahren resultierenden Blutplättchenkonzentrate (PC) enthalten Spenderleukozyten. Es ist erwiesen, dass weiße Zellen die Blutplättchenspeicherung beeeinträchtigen und nach der Transfusion aufgrund von Zytokinbildung eine negative Wirkung haben können. Die Entfernung von Leukozyten (Leukozvtenreduktion) aus Blutplättchenreichem Plasma (PRP) und PC stellt ein großes Problem dar, weil nicht autologe Leukozyten (allogene Leukozyten) und die von ihnen gebildeten Zytokine durch die Leukozyten des Empfängers eine starke Reaktion hervorrufen können. 1999 empfahl die FDA-Blutprodukt-Ratskommission eine Routine-Leukozytenreduktion sämtlicher Nicht-Leukozyten-Blutbestandteile in den USA (Holme 2000). Daher liegt der Schwerpunkt im Stand der Technik hauptsächlich auf der Leukozvtenreduktion von Blutplättchenkonzentraten, weil nicht autologe Leukozyten schädliche Immunreaktion hervorrufen. Da das erfindungsgemäße Verfahren eine praktische Möglichkeit zur raschen Abnahme autologer Blutplättchen aus dem Patientenblut bereitstellt, stellen Immunreaktionen kein Risiko dar, und die Gegenwart von Leukozyten hat nur geringe bzw. gar keine Bedeutung.
Autologe Blutplättchen
Autologe Blutplättchen haben sich verglichen mit allogenen Blutplättchen als vorteilhaft erwiesen. Bedenken hinsichtlich Krankheitsübertragung und immunogener Reaktionen, die mit allogenen oder xenogenen Herstellung assoziiert werden, werden verringert. Die Tatsache, dass ein autologes Präparat beim operativen Eingriff zubereitet wird, reduziert die mit Probenfehlmarkierungen in Verbindung gebrachten Risi ken, zu denen es in einem Laborsystem kommen kann. Die Verwendung von autologen Blutplättchen macht zeitaufwändige Screening-Tests nicht mehr erforderlich. Die Blutplättchenaktivierung hat weniger Zeit, sich zu entwickeln. Im Gegensatz zu Speicherblutplättchen, die teilweise aktiviert werden, stellte sich heraus, dass der Aktivierungsstatus autologer Blutplättchen bei der Erstvorbereitung jenem im ursprünglichen Vollblut ähnlich ist (Crowther 2000).
Blutplättchen können als Zusatz bei der Wundheilung verwendet werden. Knighton beschreibt das Aufbringen von autologen Blutplättchen-Releasaten auf Wunden, um die Heilung zu verbessern (Knighton 1986). Neuere Studien setzen die Blutplättchen selbst ein. Marx beschreibt Blutplättchenpräparate, die die Knochenheilung nach Zahnimplantateinsetzungen dramatisch beschleunigen (Marx 1998). Andere Forscher erheben ähnliche Ansprüche für andere medizinische Verfahren, beispielsweise für die Behandlung von Makulalöchern (Gehring 1999), verbesserte Heilung nach kosmetischen Operationen (Man 2001) und Einsatz bei Hämostasen (Oz 1992).
In den letzten Jahren wurden Vorrichtungen, die ursprünglich zum Waschen von Erythrozyten aus vergossenem Blut (Autotransfusionsvorrichtungen) erfunden wurden, umgestellt, um die Abtrennung von autologen Blutplättchen, üblicherweise intraoperativ zu ermöglichen. Dieses Verfahren weist den wichtigen Vorteil auf, dass autologe Leukozyten keine Reaktion bei Patientenleukozyten hervorrufen, weil sie eigene Leukozyten sind, sodass die Entfernung von Leukozyten aus den Blutplättchenkonzentraten nicht weiter wichtig ist. Die Sequestration von PRP verringert beispielsweise die allogene Transfusion bei Herzeingriffen (Stover 2000). Autotransfusionsvorrichtungen zahlreicher Hersteller (z.B. ElectroMedics 500) können verwendet werden, um autologe Blutplättchenpräparate mit hohen Blutplättchenkonzentrationen herzustellen.
Die zur Herstellung von autologen Blutplättchenkonzentraten verwendeten Autotransfusionsgeräte erfordern geschultes Bedienungspersonal und nehmen viel Zeit und Geld in Anspruch. Die meisten Vorrichtungen benötigen ein großes Erstvolumen an Blut. Die ElectroMedics-500-Vorrichtung entnimmt durch einen während des Ein griffs platzierten zentralen Venenkatheter 400 bis 450 ml autologes Vollblut. Bei der Blutentnahme setzt der Separator zur Antikoagulationserzielung Citratphosphatdextrose (CPD) zu. Das Blut wird anschließend in seine drei Hauptbestandteile zentrifugiert. Ganz unten bildet sich die Schicht aus roten Blutkörperchen, in der Mitte die Blutplättchenkonzentratschicht und ganz oben die PPP-Schicht (Blutplättchenarme Plasmaschicht). Der Zellenseparator trennt die einzelnen Schichten jeweils inkrementell, von der am wenigsten dichten bis zur dichtesten ab; daher trennt er zuerst das PPP (etwa 200 ml) und dann das PC (etwa 70 ml) ab und lässt die restlichen roten Blutkörperchen (etwa 180 ml) zurück. Ist das PPP einmal entfernt, wird die Zentrifugengeschwindigkeit auf 2.400 U/min verringert, um eine präzise Abtrennung des PC von den roten Blutkörperchen zu ermöglichen. Eigentlich sind die zuletzt synthetisierten Blutplättchen, die die höchste Aktivität aufweisen, größer und vermischen sich mit dem oberen 1 mm an roten Blutkörperchen, sodass diese Schicht im PRP-Produkt enthalten ist, wodurch ein Rotstich verliehen wird.
Vor kurzem wurden Vorrichtungen eingeführt, die spezifisch dafür entwickelt wurden, autologe Blutplättchenkonzentrate intraoperativ herzustellen; wie beispielsweise das SmartPReP Autologous Platelet Concentrate System (Harvest Autologous Hemobiologics, Norwell, MA, USA). Es benötigt 90 bis 180 cm³ Blut im Vergleich zu 500 cm³ Blut, die in meisten Autotransufsionsmaschinen erforderlich sind. Ferner sind zwei weitere Produkte kurz vor der Markteinführung, The PlasmaSeal Device (Plasma-Seal, San Fransisco, CA, USA) und The Platelet Concentrate Collection System (Implant Innovations, Inc., Palm Beach Gardens, FL, USA). Obwohl diese Vorrichtungen die Kosten und erforderliche Zeit etwas reduziert haben, ist für die bisher auf den Markt gebrachten Vorrichtungen geschultes Bedienungspersonal nötig. Daher bleibt die Nachfrage nach einfachen und schnellen automatisierten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Blutplättchenkonzentraten bestehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur einfachen und raschen Herstellung von autologen Blutplättchenkonzentraten aus antikoaguliertem Vollblut. Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Darstellung umfasst zahlreiche Beschreibungen von Abläufen innerhalb des Spinnrotors. Innerhalb des Referenzrahmens des Rotors sind die Auswirkungen der Schwerkraft im Vergleich zu jenen der Zentrifugalkraft minimal. Daher bedeutet im Rotor „oben" das Ende der Röhre, das näher an der Achse liegt und „unten" das Ende der Röhre, das sich näher am Umfang des Rotors befindet.
Nachstehend sind durch die Erfindung erzielbare Vorteile angeführt:
Es kommt zu keiner Ansammlung von Blutplättchen durch Pelletieren an Oberflächen;
die Verwendung eines Schwimmers mit einer Dichte, die unter der Dichte der Erythrozyten liegt und größer als jene des Vollbluts ist, das sich durch das Gemisch nach oben bewegt, wenn sich die Erythrozyten während des Zentrifugierens absetzen, sanft die Erythrozyten durchbricht, um eingeschlossene Blutplättchen freizusetzen, wodurch die Blutplättchenausbeute stark ansteigt;
die Vorrichtungen können völlig automatisiert sein und keinen Benutzereingriff zwischen zuerst dem Laden und Starten der Vorrichtung und zweitens dem Aufnehmen des Blutplättchenkonzentrats erfordern;
unterschiedliche Blutmengen können von der gleichen Vorrichtung verarbeitet werden;
Blut mit unterschiedlichen Hämatokriten und unterschiedlichen Plasmadichten können von der gleichen Vorrichtung verarbeitet werden;
die Konzentration der Blutplättchen im Produkt kann je nach Bedarf variiert werden;
die Verarbeitung umfasst nur einen einzigen Zentrifugierungsschritt;
die Verarbeitung erfolgt rasch.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis der Erfindung und vieler damit einhergehender Vorteile ergibt sich durch den Verweis auf die nachstehende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, worin;
1 eine schematische Querschnittszeichnung einer Abtrennvorrichtung gemäß der Erfindung ist;
2 die Vorrichtung von 1 zeigt, worin der Taucher der Spritze erhöht vorliegt, und der Spritzenzylinder mit Blut befüllt Ist;
3 die Vorrichtung von 1 zeigt, nachdem der Taucher in eine Position abgesenkt worden ist, die das Blut in die Innenröhre drängt;
4 die Vorrichtung von 1 zeigt, nachdem ein Teil des Bluts zwischen dem Schwimmer und der Innenröhre durchgeströmt ist, wodurch es zur Befüllung der Basis der Innenröhre kommt;
5 die Vorrichtung von 1 zeigt, nachdem sich das Blut in die Erythrozytenfraktion, worin der Schwimmer liegt, in die Plasmafraktion oberhalb des Schwimmers und in den „Buffy Coat" oder die Blutplättchenschicht im Aufnahmehohlraum abgetrennt hat;
6 die Vorrichtung von 1 zeigt, nach Anschließen einer frischen Spritze an die Luer-Öffnung;
7 eine Vorrichtung von 1 mit erhöhtem Spritzentaucher zeigt, nach Entnahme von Blutplättchen aus dem Aufnahmehohlraum in den Spritzenzylinder;
8 eine isometrische Ansicht eines alternativen Schwimmer-Designs zur Abtrennung der Vorrichtung von 1 ist, wobei die Basis des Schwimmers eine Halbkugelform aufweist;
9 eine schematische Querschnittsansicht einer Taucher-Schwimmer-Ausführungsform der Erfindung ist;
10 eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach Einbringen von antikoaguliertem Blut in die Abtrennkammer ist;
11 eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach der Zentrifugalabtrennung von Blut in Erythrozyten-, Plasma- und Blutplättchenschichten ist;
12 eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach Einbringen einer Spritzennadel ist;
13 eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach dem Absinken des Tauchers auf einen Pegel, bei dem er am Schwimmeranschlagstück anstößt;
14 eine schematische Diagrammansicht einer alternativen Ausführungsform ist, die in Bezug zur Ausführungsform von 9 steht und das Einbringen von Blut durch eine getrennte Befüllungsöffnung der Ausführungsform zeigt;
15 ein schematisches Diagramm einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Schwimmer-Taucher-Vorrichtung der Erfindung, einschließlich einer an der Kappe angebrachten biegsamen Schnorchelröhre, ist;
16 eine schematische Querschnittsansicht einer Taucher-Schwimmer-Ausführung der Erfindung nach der Zentrifugation und vor der Entfernung der Blutplättchenschicht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Blutplättchen-Abtrennvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 18 mit mehreren Ausführungsformen. Sämtliche Ausführungsformen umfassen einen Zentrifugalspin-Abtrennbehälter, der einen Hohlraum mit einer längs verlaufenden Innenoberfläche aufweist. Innerhalb des Hohlraums ist ein Schwimmer angeordnet. Der Schwimmer weist eine Basis und eine Blutplättchen-Sammeloberfläche oberhalb der Basis auf. Der Schwimmer weist eine Außenoberfläche auf. Im Allgemeinen kann der Abstand zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche des Hohlraums weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, insbesondere weniger als 0,03 mm, betragen. Für Ausführungsformen mit einer flexiblen Röhre können die Oberflächen miteinander in Kontakt stehen. Die Blutplättchen-Sammeloberfläche weist eine solche Position auf dem Schwimmer auf, dass dieser unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen angeordnet ist, wenn der Schwimmer im vollständig abgetrennten Blut suspendiert ist.
Patientenblut kann mittels Phlebotomienadel oder Zentralvenenkanüle oder anderer Vollblut-Sammelmittel erhalten werden. Das Blut wird sofort mit einem Antikoagulans, wie z.B. ACD-A oder Heparin, vermischt.
1 ist eine schematische Querschnittszeichnung einer erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung. Die Blutplättchen-Sammelvorrichtung dieser Ausführungsform umfast eine flexible Innenröhre 2 mit einer Innenoberfläche 4 und einem innerhalb der flexiblen Innenröhre angeordneten Schwimmer 6. Der Schwimmer weist eine Außenoberfläche 8 in dichtendem Eingriff mit der Innenoberfläche der flexiblen Röhre auf, wenn sich die Röhre in neutralem Druckzustand befindet. In diesem Zustand verhin dert der dichtende Eingriff die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der flexiblen Röhre.
Die Außenoberfläche 8 des Schwimmers 6 löst sich aus dem Kontakt mit der Innenoberfläche 4 der flexiblen Röhre 2, wenn der Druck in der flexiblen Röhre unter Zentrifugation ansteigt. Dadurch wird die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der flexiblen Röhre sowie die freie Bewegung des Schwimmers innerhalb der Röhre ermöglicht.
Der Schwimmer weist einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum 10 mit einer Blutplättchen-Sammeloberfläche 16 in einer Position unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen im abgetrennten Blut nach erfolgter Zentrifugation auf. Der Schwimmer 6 weist einen Blutplättchen-Sammelkanal 11 und einen Blutplättchen-Entnahmekanal 12 auf, die mit dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum 10 kommunizieren, um abgetrennte Blutplättchen nach erfolgter Zentrifugation zu entfernen.
Der Schwimmer 6 umfasst ein proximales Segment 13 mit einer distalen Oberfläche 14 und ein distales Segment 15, das keine proximale Oberfläche 16 aufweist, die der distalen Oberfläche 14 gegenüberliegt. Die distale Oberfläche 14 und die proximale Oberfläche 16 definieren den Blutplättchen-Aufnahmehohlraum 10. Der Schwimmer 6 weist ein spezifisches Gewicht auf, das weniger als das spezifische Gewicht von Erythrozyten und größeres als das spezifische Gewicht von Plasma ist, sodass im Ruhezustand die „Buffy-Coat"-Blutplättchenschicht zwischen den oberen und unteren Elementen des Schwimmers sequestiert wird. Für eine optimale Blutplättchengewinnung ist es entscheidend, dass der Schwimmer von der Basis der Röhre aufsteigt, wenn sich die Erythrozyten absetzen. Dies erfordert, dass der Schwimmer eine dichte aufweist, die größer als jene des Vollbluts ist.
Die erfindungsgemäße Blutplättchen-Sammelvorrichtung umfasst einen im Wesentlichen nicht flexiblen Außenbehälter 18, der die Innenröhre 2 umschließt. Die Innenoberfläche 22 des Außenbehälters 18 schränkt die Ausdehnung der Innenröhre ein, wenn der Druck in der Innenröhre 2 während der Zentrifugation steigt.
Der Außenbehälter umfasst eine Öffnung 20 zum Einbringen von Blut in die Innenröhre zu Beginn des Blutplättchen-Abtrennverfahrens und zur Entfernung von Blutplättchen aus dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum 10 durch die Kanäle 11 und 12 am Ende des Blutplättchen-Abtrennverfahrens. Die Öffnung kann mit einer Luer-Lock-Verbindung zum Anschließen an eine Füllspritze und mit einer Spritze zur Entfernung von Blutplättchen bereitgestellt sein.
Der Lüftungskanal 17 lässt Luft durch den Kanal 12 nach oben strömen während Blut in den Abtrennkanal 19 eingebracht wird.
In dieser Ausführungsform wird die Nadel oder die kleine Röhre 23 vorzugsweise an die Luer-Lock-Vorrichtung 20 befestigt. Die Röhre 23 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser des Kanals 12 ist, damit diese im Kanal 12 frei gleitbar bleibt, wenn der Schwimmer 6 während der Zentrifugation nach oben steigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem einfachen Vorgang zur Herstellung von Blutplättchen verwendet werden. Der Vorgang umfasst die Sammlung von Blut, das ein Antikoagulans, wie z.B. Heparin, Citrat oder EDTA, enthält, in einer Spritze; das Befüllen der Abtrennröhren mit dem antikoagulierten Blut aus der Spritze; Zentrifugation zur Abtrennung des Bluts in Erythrozyten-, Plasma- und Blutplättchen-Buffy-Coat-Fraktionen; und die Entfernung der Blutplättchen-Buffy-Coat-Fraktion mit einer anderen Spritze.
Der Schwimmer kann aus zwei Kegeln bestehen, dessen Basen optional konkav sind. Der Abtrennkammerhohlraum weist vorzugsweise eine konkave Basis auf, die der Form des unteren Kegels entspricht, sodass wenn sich die Boje in ihrem Anfangszustand befindet, und zwar an der Basis des Hohlraums ruhend, liegt ein kleiner Raum zwischen der Basis der unteren Boje und der Basis des Hohlraums vor. Die flexible Röhre 2 ist vorzugsweise ein Elastomerschlauch mit einem Innendurchmesser, der kleiner als der größte Außendurchmesser des Schwimmers ist, sodass der Schwimmer fest an seinem Platz gehalten wird. Der Außendurchmesser der fle xiblen Röhre 2 ist kleiner als der Innendurchmesser des starren Zylinders 18, sodass ein Raum zwischen der Innenröhre und dem starren Zylinder vorliegt. Kleinteilchen, wie z.B. glatte Kügelchen, z.B. Kugellager, können in dem Raum zwischen den zwei Kegeln bereitgestellt sein, um Blutplättchen in der Blutplättchen-Buffy-Coat-Schicht zu dispergieren. Der Kanal 12 endet etwas oberhalb der Basis des Schwimmers 6. Ein steriles Lüftungsloch 21 ermöglicht das Strömen von Luft in die sowie aus der Vorrichtung.
Die 2 bis 7 sind schematische Querschnitts-Sequenzzeichnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den verschiedenen Phasen des Abtrennverfahrens.
2 zeigt den Taucher 24 der Spritze 26 in erhöhter Stellung, und der Spritzenzylinder 28 ist mit Blut 30 befüllt.
3 zeigt den Taucher 24 in abgesenkter Stellung, die das Blut 30 in die Innenröhre 2 drängt.
4 zeigt die Position nachdem ein Teil des Blutes 30 zwischen dem Schwimmer und der Innenröhre 2 während der Zentrifugation hindurchgeströmt ist, wodurch sich die Basis 32 der Innenröhre füllt.
5 zeigt die Blutbestandteile nach erfolgter Zentrifugation über einen Zeitraum, der ausreicht, um die Blutbestandteile in die Erythrozytenfraktion 34, in welcher der Schwimmer 6 schwimmt, die Plasmafraktion 36 oberhalb des Schwimmers 6 und die Buffy-Coat- oder Blutplättchenschicht 38 im Aufnahmehohlraum 10 abzutrennen. Nach beendeter Zentrifugation bleibt das Blut fraktioniert in seinen drei Bestandteilen bestehen, und die Position dieser Bestandteile bleibt in Bezug auf den Schwimmer gleich. Der Elastomerschlauch 2, der nicht mehr unter dem von der Zentrifugalkraft erzeugten Druck steht, ist vom starren Zylinder 18 weggeschrumpft und hält die Boje an ihrer Stelle.
Überraschenderweise bleibt in vorliegender Erfindung eine viel geringere Fraktion von Blutplättchen mit dem Erythrozytenkonzentrat verbunden, was höhere Ausbeuten von sequestierten Blutplättchen ermöglicht. Der sich während der Absetzung von Erythrozyten von der Basis nach oben bewegende Schwimmer macht das Erythrozytenkonzentrat flüssig, um die Blutplättchen freizusetzen, sodass sie sich besser nach oben bewegen können, um sich mit der Buffy-Coat-Schicht zu vereinigen.
Wenn resuspendierte Teilchen in der Blutplättchenaufnahme vorliegen, kann die gesamte Vorrichtung geschüttelt oder gedreht werden, sodass die Teilchen im Raum zwischen den beiden Kegeln herumgewirbelt werden, wodurch die Buffy-Coat-Schicht zu einer homogenen Suspension zerrissen und vermischt wird. Alternativ dazu können die Blutplättchen resuspendiert werden, indem mit der Sammelspritze in den Blutplättchen enthaltenden Teilraum hinein und aus diesem hinaus gespritzt wird. Alternativ dazu kann eine Luftblase in den Blutplättchen enthaltenden Teilraum eingeschlossen oder darin eingebracht werden, und die Blutplättchen können durch Schütteln, Wenden oder Rollen der Vorrichtung resuspendiert werden. Die suspendierte Buffy-Coat-Schicht wird anschließend mit der Luer-Öffnung 20 entnommen. Das entfernte Volumen wird durch Luft, die durch ein Luftloch 21 in die Vorrichtung gelangt, verdrängt.
6 zeigt die Vorrichtung mit einer an die Luer-Öffnung 20 angeschlossenen Spritze 40.
7 zeigt den Spritzentaucher 42 in erhöhtem Zustand nachdem Blutplättchen 46 oberhalb der Blutplättchen-Sammeloberfläche 16 im Aufnahmehohlraum 10 in den Zylinder 44 der Spritze gezogen wurden. Die suspendierte Blutplättchenschicht wurde mit der Luer-Öffnung 20 entnommen. Das entfernte Volumen wird durch Luft entfernt, die durch ein steriles Luftloch 21 in die Vorrichtung und weiter in die Blutplättchenaufnahme 10 gelangt. Die Spritze 40, welche die Blutplättchen 46 enthält, wird anschließend entfernt, um die Blutplättchen dem jeweiligen behandelnden Arzt zur Verfügung zu stellen (nicht angeführt).
8 ist eine isometrische Ansicht der Schwimmerkomponente 90 mit einer Blutplättchenaufnahme 92, einem Lüftungskanal 93, der sich in das Innere der Sammelröhre 96 erstreckt, und einem Blutplättchen-Ablasskanal 94, der sich von der Blutplättchenaufnahme 92 in das Innere der Sammelröhre 96 erstreckt. Diese Ausführungsform weist eine halbkugelförmige Basis 98 auf. Der Zylinder weist vorzugsweise einen konkaven Boden auf, der dem halbkugelförmigen Boden 98 entspricht, sodass wenn sich die Boje in ihrem Anfangszustand befindet, und zwar nahe des Bodens des Zylinders ruhend, der Raum zwischen dem Schwimmer und dem Boden minimiert wird. Der Vorsprung 97, der sich vom Grund des halbkugelförmigen Bodens 98 erstreckt 98 gewährleistet, dass ein Raum zwischen dem Boden der untersten Boje und dem Boden des Zylinders beibehalten wird, um ein Haftenbleiben des Schwimmers an den Boden der Röhre unter Vakuum zu verhindern.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Taucher-Schwimmer-Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind ein axial konzentrischer Schwimmer 100 und Taucher 102 innerhalb des Mittelhohlraums 103 der starren Röhre oder des Zylinders 104 mit einer Kappe 106 enthalten. Die Kappe 106 weist ein Lüftungsloch 108 auf, um Luft in und aus der Röhre zu lassen, wenn Blut zugesetzt oder Blutplättchen entfernt werden. Sie umfasst eine Luer-Öffnung 110, um eine zum Einbringen von Blut in den Zylinder verwendete Nadel oder Röhre aufzunehmen und um Fluid aus dem Zylinder zu entfernen.
Der Schwimmer 100 weist eine untere Oberfläche 112 mit einem hervorstehenden Abstandshalter 113 auf, der auf dem Boden 114 der Röhre liegt bevor antikoaguliertes Blut in den Separator eingebracht wird. Der Schwimmer weist eine obere Oberfläche 115 auf, die so angeordnet ist, dass sie im abgetrennten Blut unmittelbar unterhalb der Blutplättchenschicht liegt. Die obere Struktur des Schwimmers umfasst einen Vorsprung 116, dessen oberste Kante 118 als Anschlagstück dient, um die Abwärtsbewegung des Tauchers 102 während des Vorgangs einzuschränken. Ein Blutplättchen-Sammelkanal 120 ist in der Mitte des Schwimmers angeordnet. Blutplättchen-Ablasskanäle 122 erstrecken sich vom Pegel der Oberfläche 115 zum Inneren des Blutplättchen-Sammelkanals 120.
Der Schwimmer 100 weist eine geringere Dichte als die abgetrennten Erythrozyten und eine größere Dichte als Plasma auf, sodass er auf der Erythrozytenschicht bei einem Pegel schwimmt, bei dem die Blutplättchen-Sammeloberfläche 115 unmittelbar unterhalb der Blutplättchenschicht angeordnet wird, wenn das Blut in seine Bestandteile abgetrennt wird. Für eine optimale Blutplättchengewinnung ist es entscheidend, dass sich der Schwimmer vom Boden der Röhre nach oben bewegt, wenn sich die Erythrozyten absetzen. Dies erfordert, dass der Schwimmer eine größere Dichte als Vollblut aufweist.
Der Taucher 102 kann optional eine Außenoberfläche 124 aufweisen, die von der Innenoberfläche 126 der Röhre 104 beabstandet oder damit in gleitendem Eingriff steht. In der veranschaulichten Ausführungsform sind Dichtungselemente 128 und 130, die O-Ringe sein können, bereitgestellt, um das Austreten von Flüssigkeit zwischen dem Taucher und der Röhre zu verhindern, wenn der Taucher zum Schwimmer hinbewegt und das Produkt entnommen wird.
Der Taucher weist eine untere Oberfläche 132 und eine Fluidaustritts- oder Schnorchelröhre 134 auf. Wenn der Taucher nach unten zum Schimmer hinbewegt wird, lässt der von dieser unteren Oberfläche 132 ausgeübte Druck Flüssigkeit unterhalb des Tauchers 102 nach oben durch die Schnorchelröhre 134 in den Hohlraum oberhalb des Tauchers austreten.
Der Taucher ist mit einem Mittelkanal 136 bereitgestellt, durch den eine Röhre oder eine Nadel eingebracht wird, um blutplättchenreiches Fluid aus dem Raum zwischen dem untersten Teil des Tauchers und dem obersten Teil des Schwimmers zu entfernen.
Auch wenn diese Ausführungsform mit einer Außenröhre und einem Schwimmer und einem Taucher mit übereinstimmender Zylinderaußenform dargestellt ist, ist es Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung klar, dass der Außenbehälter jede beliebige Innenform aufweisen kann, die mit den Dimensionen des Schwimmers und jenen des Tauchers übereinstimmt, wie etwa ein Hohlraum in quadratischer oder anderer poly gonaler Form, zusammen mit einem Schwimmer und einem Taucher mit entsprechender polygonaler Außenform. Eine zylinderförmige Anordnung ist von Vorteil.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach dem Einbringen von antikoaguliertem Blut 138 in die Abtrennkammer 103 durch eine Röhre 140 aus einer Spritze 142.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach der Zentrifugalabtrennung des Bluts in Erythrozyten-(144), Plasma-(146) und Blutplättchen-(148) Schichten. Der Schwimmer 100 hat sich nach oben bewegt, um die Blutplättchen-Sammeloberfläche 115 unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen 148 anzuordnen.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach dem Einbringen einer Spritzennadel 150 der Spritze 143 in den Mittelkanal 136 des Tauchers 102.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform von 9 nach der Absenkung des Tauchers 102 durch Nach-unten-Drücken der Spritze 143 auf einen Pegel, wodurch deren untere Oberfläche 132 mit der Anschlagspitze 118 des Schwimmers 100 kontaktiert wird. Das vom Taucher 102 verdrängte Plasma wurde durch die Schnorchelröhre 134 austreten gelassen.
Durch das Zurückziehen des Kolbens 150 der Spritze 143 wird ein blutplättchenreiches Gemisch aus der Blutplättchenschicht durch die Kanäle 122 und 120 (9) und nach oben durch die Röhre 150 in die Spritzenröhre 145 gezogen. Durch die Anordnung der Schnorchelröhre 134 oberhalb des Flüssigkeitspegels wird ein Luftstrom bereitgestellt, um jenen Raum zu füllen, der durch die Entfernung der Blutplättchensuspension entstanden ist.
14 ist eine Variation der in 9 gezeigten Ausführungsform, mit einer zusätzlichen optionalen Öffnung 151. Diese Ansicht zeigt Blut 154, das durch die Öffnung 151 aus der Spritze 142 eingebracht wird und den Kanal 136 hinunter in die Abtrennkammer 103 strömt.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Taucher-Schwimmer-Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind ein axial konzentrischer Schwimmer 160 und Taucher 162 innerhalb des Abtrennkammerhohlraums 163 der starren Röhre oder des Zylinders 164 mit einer Kappe 166 enthalten. Der Schwimmer weist eine Blutplättchen-Sammeloberfläche 165 auf, die so angeordnet ist, dass sie sich im abgetrennten Blut unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen befindet. Die Kappe 166 weist ein Lüftungsloch 168 auf, um das Austreten von Luft aus der Röhre zu ermöglichen, wenn Blut in deren Inneres eingebracht wird. Der Schwimmer weist auch eine Luer-Öffnung 170 auf, die eine Nadel oder Röhre zum Einbringen von Blut in die Abtrennkammer 163, sowie eine andere Nadel oder Röhre zum Entfernen von Fluid, das Blutplättchen nahe an die Blutplättchen-Sammeloberfläche 165 angrenzend enthält, nach der Zentrifugation aufnimmt.
Der Schwimmer 160 weist eine untere Oberfläche 172 auf, die auf dem Boden 174 der Röhre ruht bevor antikoaguliertes Blut in den Separator eingebracht wird. Die obere Struktur des Schwimmers umfasst einen Vorsprung 176, dessen oberste Kante 178 als Anschlagstück dient, um die Abwärtsbewegung des Tauchers 162 während des Vorgangs einzuschränken. Ein in der Mitte des Schwimmers angeordneter Blutplättchen-Sammelkanal 180 kommuniziert mit dem Blutplättchen-Ablasskanal 182, der sich vom Pegel der Oberfläche 165 erstreckt.
Der Schwimmer 160 weist eine geringere Dichte als die abgetrennten Erythrozyten und eine größere Dichte als Plasma auf, sodass er auf der Erythrozytenschicht bei einem Pegel schwimmt, bei dem die Blutplättchen-Sammeloberfläche 165 unmittelbar unterhalb der Blutplättchenschicht angeordnet wird, wenn das Blut in seine Bestandteile abgetrennt wird. Für eine optimale Blutplättchengewinnung ist es entscheidend, dass sich der Schwimmer vom Boden der Röhre nach oben bewegt, wenn sich die Erythrozyten absetzen. Dies erfordert, dass der Schwimmer eine größere Dichte als Vollblut aufweist.
Wenn sich der Taucher 162 nach der Zentrifugation zum Schwimmer 160 hinuntersenkt, steigt Plasma durch die flexible Schnorchelröhre 188 in den Raum 186 oberhalb des Tauchers 162. Wenn Blutplättchen durch eine Röhre entfernt werden, die sich durch den Mittelkanal 184 (wie in 13 gezeigt eingebracht) erstreckt, strömt Luft durch die Röhre 188 durch ihre Einlassöffnung am obersten Teil der Röhre (oberhalb des Flüssigkeitspegels), um die entfernte Flüssigkeit zu ersetzen.
Der Taucher wird an seinem höchsten Pegel gezeigt, um das Einbringen einer maximalen Menge Blut in die Abtrennkammer zu ermöglichen, wobei die Maximalhöhe durch den obersten Teil 190 der Röhre, die an der Kappe 166 anstößt, begrenzt ist. Diese vollständige Ausdehnung wird durch die Flexibilität der Schnorchelröhre 188 ermöglicht.
16 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Taucher-Schwimmer-Ausführungsform der Erfindung nach der Zentrifugation und vor der Entfernung der Blutplättchenschicht. In dieser Ausführungsform ist ein Schwimmer 200 im Mittelhohlraum 202 der starren Röhre oder des Zylinders 204 mit einer Kappe 206 enthalten. Die Kappe 206 weist ein Lüftungsloch 208 auf, um Luft in und aus der Röhre zu lassen, wenn Blut zugesetzt oder Blutplättchen entfernt werden. Sie umfasst eine Luer-Öffnung 210, um eine zum Einbringen von Blut in den Zylinder verwendete Nadel oder Röhre aufzunehmen und um Fluid aus dem Zylinder zu entfernen sowie eine Öffnung 212 zum Aufnehmen einer Spritzennadel (nicht angeführt) zum Sammeln von Blutplättchen nach erfolgter Zentrifugation.
Der Schwimmer 200 weist eine untere Oberfläche 214 mit einem hervorstehenden Abstandshalter 216 auf, der auf dem Boden der Röhre liegt bevor antikoaguliertes Blut in den Separator eingebracht wird. Der Schwimmer bewegt sich während der Zentrifugation in der Erythrozytenschicht nach oben. Der Schwimmer 200 weist eine obere Oberfläche 218 auf, die so angeordnet ist, dass sie im abgetrennten Blut unmittelbar unterhalb der Blutplättchenschicht liegt. Die obere Struktur des Schwimmers umfasst einen Vorsprung 220, der sich oberhalb der Blutplättchen- oder der Buffy-Coat-Schicht erstreckt.
Der Schwimmer 200 weist eine geringere Dichte als die abgetrennten Erythrozyten und eine größere Dichte als Plasma auf, sodass er auf der Erythrozytenschicht bei einem Pegel schwimmt, bei dem die Blutplättchen-Sammeloberfläche 218 unmittelbar unterhalb der Blutplättchenschicht angeordnet wird, wenn das Blut in seine Bestandteile abgetrennt wird. Für eine optimale Blutplättchengewinnung ist es entscheidend, dass sich der Schwimmer vom Boden der Röhre nach oben bewegt, wenn sich die Erythrozyten absetzen. Dies erfordert, dass der Schwimmer eine größere Dichte als Vollblut aufweist.
Die „taucherlose Tauchervorrichtung" von 16 ist die einfachste und am kostengünstigsten herzustellende Vorrichtung. Der Benutzer kann den Blutplättchenkonzentrationsfaktor ohne weiteres durch Entfernen von mehr oder weniger blutplättchenarmen Plasmas vor dem Resuspendieren der Blutplättchen variieren. Dies erfordert mehr Aufmerksamkeit seitens des Benutzers sowie Sorgfalt, um die gewünschte Menge an plättchenarmem Plasma genau zu entfernen. Das Schirm-Schwimmer-System von 1 und das Taucher-Schwimmer-System von 9 stellen bessere Reproduzierbarkeit bereit als die einfache Schwimmerausführungsform von 16.
Die vorliegende Erfindung wird durch nachstehende, nicht einschränkende Beispiele weiter veranschaulicht.
Beispiel 1
Schirm-Schwimmer-Vorrichtung
Eine Blutplättchen-Konzentrationsvorrichtung mit Schirmanordnung vom in 1 dargestellten Typ wurde zusammengebaut. Der Schwimmer bestand aus Polyethylen und Polycarbonat, und zwar zu einem solchen Anteil, dass die Gesamtdichte 1,06 g/ml betrug. Der Außendurchmesser des Schwimmers betrug 2,62 cm und dessen Gesamtlänge 4,57 cm. Der im Blutplättchen-Aufnahmehohlraum vorliegende Schwimmer wurde zusammen mit zwei Edelstahlkugeln mit 0,32 cm Durchmesser in das abgedichtete Ende einer flexiblen Siliconkautschukröhre eingebracht. Die flexible Röhre wies einen Innendurchmesser von 2,54 cm, eine Wanddicke von 0,08 cm und ein abgedichtetes distales Ende auf. Die den Schwimmer enthaltende flexible Röhre war in einer starren Polycarbonatröhre mit einem Innendurchmesser von 2,86 cm und einer Länge von 11,43 cm untergebracht. Der oberste Teil der flexiblen Röhre wurde über den obersten Teil der starren Röhre gefaltet und eine Kappe mit einer 7,62 cm langen Röhre 23 (siehe 1) über dem gefalteten obersten Teil der flexiblen Röhre angebracht, wobei die Röhre 23 mit Kanal 12 in Eingriff stand.
Die Vorrichtung wurde mit 30 ml frisch entnommenem Vollblut, das mit CPDA-1 anti-koaguliert war, befüllt. Die Vorrichtung wurde in einer IEC-Centra-CL2-Zentrifuge 30 min bei 3.000 U/min zentrifugiert. Nach erfolgter Zentrifugation wurde die Röhre stark geschüttelt, um die sich im Blutplättchen-Aufnahmehohlrau^m befindlichen Blutplättchen durch die von den Edelstahlkugeln induzierten Bewegung zu resuspendieren. Es wurden 5 cm³ Blutplättchenkonzentrat aus dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum durch die Blutplättchen-Extraktionsröhre (23) entfernt.
Die Blutplättchenzahl wurde auf folgende Weise bestimmt: 0,5 cm³ dieser Probe wurde mit 10 cm³ des isotonischen Verdünners Isoton II verdünnt und bei 500 g (Erdbeschleunigung) 1,5 min zentrifugiert. 0,5 cm³ dieser verdünnten Probe wurden in weiteren 10 cm³ Isoton II verdünnt und Teilchen, die größer als 3 fl. waren, auf einem Coulter-Z-1-Teilchenmessgerät gezählt. Das Ergebnis wurde mit der Anzahl an Teilchen in einer ähnlich behandelten Vollblutprobe verglichen. Diese kleinen Teilchen behandelter Proben stellen die Blutplättchen dar. Die Probe des Blutplättchenkonzentrats enthielt 66 % der Blutplättchen, die im eingebrachten Vollblut vorlagen, und zwar in einer 2,86-fach höheren Konzentration als im Vollblut.
Die in 1 gezeigte „Schirm"-Vorrichtung ist die schwierigste und am teuersten herzustellende, jedoch am einfachsten zu verwendende Vorrichtung. Die Erythrozytenkonzentration ist in diesem Produkt variabler. Dies ergibt sich aus den unterschiedlichen Plasmadichten, und die Hämatokrit-abhängige Variabilität ist in der Menge der Verdrängung des Fluids durch Kontraktion des elastomeren Schlauchs während der Verlangsamung vorhanden.
Beispiel 2
Taucher-Schwimmer-Vorrichtung mit Schnorchel
Eine Blutplättchen-Konzentrationsvorrichtung vom in 9 dargestellten Typ wurde zusammengebaut. Der Schwimmer bestand aus Polyethylen und Polycarbonat, und zwar zu einem solchen Anteil, dass die Gesamtdichte 1,08 g/ml betrug. Der Außendurchmesser des Schwimmers betrug 2,535 cm und dessen Gesamtlänge 1,2 cm. Der Schwimmer wurde in eine starre Polycarbonatröhre mit einem Innendurchmesser von 2,540 cm und einer Länge von 11,43 cm eingebracht. Der Boden der starren Röhre wurde abgedichtet.
Die Vorrichtung wurde mit 25 cm³ frisch entnommenem Vollblut, das mit CPDA-1 antikoaguliert war, befüllt. Die Vorrichtung wurde in einer IEC-CRU-5000-Zentrifuge 15 min bei 1.800 U/min zentrifugiert. Nach erfolgter Zentrifugatlon wurde der Taucher hinuntergedrückt, indem eine mit einer 10-cm³-Spritze verbundene stumpfe Injektionskanüle durch die Mittelzugangsöffnung eingebracht wurde, bis sie am Anschlagstück auf dem obersten Teil des Schwimmers anstieß. Die Vorrichtung wurde stark geschüttelt, um die Blutplättchen im Blutplättchen-Aufnahmehohlraum zu resuspendieren nachdem 0,5 cm³ durch die Injektionskanüle (Blutplättchenextraktionsröhre) entnommen wurden. Weitere 3,5 cm³ an Blutplättchenkonzentrat wurden aus dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum durch die Injektionskanüle (Blutplättchenextraktionsröhre) entfernt.
0,5 cm³ dieser Probe wurde mit 10 cm³ des isotonischen Verdünners Isoton II verdünnt und bei 500 g (Erdbeschleunigung) 1,5 min zentrifugiert. 0,5 cm³ dieser verdünnten Probe wurden in weiteren 10 cm³ Isoton II verdünnt und Teilchen, die größer als 3 fl. waren, auf einem Coulter-Z-1-Teilchenmessgerät gezählt. Das Ergebnis wurde mit der Anzahl an Teilchen in einer ähnlich behandelten Vollblutprobe verglichen. Diese kleinen Teilchen behandelter Proben stellen die Blutplättchen dar. Die Probe des Blutplättchenkonzentrats enthielt 69 % der Blutplättchen, die im eingebrachten Vollblut vorlagen, und zwar in einer 4,30-fach höheren Konzentration als im Vollblut.
Die in 9 gezeigte „Taucher"-Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie kostengünstig herzustellen ist und eine geringere Variabilität an prozentuellen Erythrozyten im Produkt aufweist.
Die Taucher-Schwimmer-Kombination stellt einen größeren Konzentrationsfaktor bereit, weil das Volumen zwischen Taucher und Schwimmer kleiner sein und dennoch der gesamte Bereich an Plasmadichten untergebracht werden kann, während der Pegel der Buffy-Coat-Schicht innerhalb des Zwischenraums gehalten wird.
Beispiel 3
Taucher-Schwimmer-Vorrichtung ohne Schnorchel
Eine Blutplättchen-Konzentrationsvorrichtung vom in 9 dargestellten Typ wurde ohne die Schnorchelröhre zusammengebaut, sodass die einzige Fluidkommunikation zwischen dem Raum unterhalb des Tauchers und dem Raum oberhalb des Tauchers durch einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum gegeben war. Der Schwimmer bestand aus Polyethylen und Polycarbonat, und zwar zu einem solchen Anteil, dass die Gesamtdichte 1,08 g/ml betrug. Der Außendurchmesser des Schwimmers betrug 2,535 cm und dessen Gesamtlänge 1,2 cm. Der Schwimmer wurde in eine starre Polycarbonatröhre mit einem Innendurchmesser von 2,540 cm und einer Länge von 11,43 cm eingebracht. Der Boden der starren Röhre wurde abgedichtet.
Die Vorrichtung wurde mit 25 cm³ frisch entnommenem Vollblut, das mit CPDA-1 antikoaguliert war, befüllt. Die Vorrichtung wurde in einer IEC-CRU-5000-Zentrifuge 15 min bei 1.800 U/min zentrifugiert. Nach erfolgter Zentrifugation wurde der Taucher hinuntergedrückt, indem eine mit einer 10-cm³-Spritze verbundene stumpfe Injektionskanüle durch die Mittelzugangsöffnung eingebracht und solange auf den Körper der Spritze gedrückt wurde, bis sie am Anschlagstück auf dem obersten Teil des Schwimmers anstieß. Beim Hinunterdrücken des Spritzenkörpers sammelte sich blutplättchenarmes Plasma darin. Die Spritze, welche das blutplättchenarme Plasma enthielt, wurde entfernt und eine zweite Spritze an der Nadel angebracht. Die Vorrichtung wurde stark geschüttelt, um die Blutplättchen im Blutplättchen-Aufnahme hohlraum zu resuspendieren nachdem 0,5 cm³ durch die Injektionskanüle (Blutplättchenextraktionsröhre) entnommen wurden. Weitere 3,5 cm³ an Blutplättchenkonzentrat wurden aus dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum durch die Injektionskanüle (Blutplättchenextraktionsröhre) entfernt.
0,5 cm³ dieser Probe wurden mit 10 cm³ des isotonischen Verdünners Isoton II verdünnt und bei 500 g (Erdbeschleunigung) 1,5 min zentrifugiert. 0,5 cm³ dieser verdünnten Probe wurden in weiteren 10 cm³ Isoton II verdünnt und Teilchen, die größer als 3 fl. waren, auf einem Coulter-Z-1-Teilchenmessgerät gezählt. Dieses Ergebnis wurde mit der Anzahl an Teilchen in einer ähnlich behandelten Vollblutprobe verglichen. Diese kleinen Teilchen behandelter Proben stellen die Blutplättchen dar. Die Probe des Blutplättchenkonzentrats enthielt 74 % der Blutplättchen, die im eingebrachten Vollblut vorlagen, und zwar in einer 4,61-fach höheren Konzentration als im Vollblut. Da diese Konzentration viel höher ist und die Blutplättchenkonzentration in der Erythrozytenschicht viel geringer ist als jene, die durch einfache Zentrifugation unter vergleichbaren Bedingungen ohne Schwimmer erhalten wurde, ist es klar, dass der Erythrozytensuspensionsstrom zwischen den Wänden des Schwimmers und der Röhre während der Zentrifugation die Erythrozyten sanft durchbricht und eingeschlossene Blutplättchen freisetzt, wodurch diese in der Blutplättchen- oder Buffy-Coat-Schicht gesammelt werden können.
In der in diesem Beispiel verwendeten „Taucher"-Vorrichtung ohne Schnorchel wird das blutplättchenarme Plasma in einer Spritze gesammelt, während der Taucher nach unten gedrückt wird. Dadurch werden sämtliche Vorteile von „Standard"-Taucher-Vorrichtungen zusätzlich zur Bereitstellung von blutplättchenarmem Plasma in einer Spritze für beliebige Benutzer, beispielsweise als Hämostat bereitgestellt.
Eine Reihe von alternativen Anordnungen der Vorrichtung sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung möglich. Die zwei Kegel, die die Boje umfassen, können beispielsweise durch Trichter oder Kegel ersetzt werden, die Konkavitäten aufweisen, welche zwischen den verschiedenen Teilräumen kommunizieren und sedimentierende Zellen zwischen den Teilräumen während der Absetzung leiten. Eine vollständige Fluidisolierung der verschiedenen Teilräume ist nicht erforderlich, mit der Maßgabe, dass jegliche Öffnungen zwischen Teilräumen ausreichend klein sind, um ein beträchtliches Vermischen der Fraktionen während der Handhabung, Resuspension und Entnahme der Buffy-Coat-Schicht zu verhindern. Bei Bedarf können Mittel zur Gewinnung von blutplättchenarmem Plasma und Erythrozyten bereitgestellt werden. Die Röhre und der Kanal, durch welche Blut eingebracht und die Buffy-Coat-Schicht entnommen wird, muss nicht konzentrisch oder starr sein. Der elastomere Schlauch kann durch ein komprimierbares Material, z.B. Schaum, ersetzt werden, mit der Maßgabe, dass die Innenoberfläche, welche mit Blut kontaktiert wird, glatt ist und Blutplättchen weder einschließt noch aktiviert.
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Claims

Blutplättchen-Abtrennvorrichtung, umfassend einen Zentrifugalschleuder-Abtrennbehälter, der einen Hohlraum mit einer längs verlaufenden Innenoberfläche aufweist; einen innerhalb des Hohlraums angeordneten Schwimmer; wobei der Schwimmer eine geringere Dichte als die Dichte von Erythrozyten und eine größere Dichte als die Dichte von Plasma hat; wobei der Schwimmer eine Basis und eine Blutplättchen-Sammeloberfläche oberhalb der Basis aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutplättchen-Sammeloberfläche auf dem Schwimmer an einem Pegel positioniert ist, bei dem sie unmittelbar unterhalb des Pegels von Blutplättchen nach der Zentrifugation angeordnet wird.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Hohlraum eine zylinderförmige Innenoberfläche aufweist und der Schwimmer eine zylinderförmige Außenoberfläche aufweist.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 2, worin der Abstand zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche des Hohlraums weniger als 0,5 mm beträgt.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Außenoberfläche des Schwimmers in gleitendem Eingriff mit der Innenoberfläche des Hohlraums steht.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 4, worin der Schwimmer eine Einheitsstruktur mit einem proximalen Segment, das eine distale Oberfläche aufweist, und einem distalen Segment, das eine der distalen Oberfläche gegenüberliegende proximale Oberfläche aufweist, umfasst, wobei die distale Oberfläche und die proximalen Oberflächen einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum definieren, und wobei die obere Oberfläche des Blutplättchen-Aufnahmehohlraums die Blutplättchen-Sammeloberfläche definiert.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 5, worin die Zentrifugalschleuder-Abtrennvorrichtung eine im Wesentlichen starre Röhre ist und der Schwimmer ein proximales Segment mit einer distalen Oberfläche und ein distales Segment mit einer der distalen Oberfläche gegenüberliegenden proximalen Oberfläche umfasst, wobei die distale Oberfläche und die proximalen Oberflächen einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum definieren.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin eine obere Oberfläche des Schwimmers die Blutplättchen-Sammeloberfläche bildet und die Vorrichtung einen oberhalb des Schwimmers und im Wesentlichen axial konzentrisch mit dem Schwimmer und dem Hohlraum angeordneten Taucher umfasst, wobei der Taucher eine zylinderförmige Außenoberfläche aufweist, die von der Innenoberfläche des Hohlraums beabstandet ist; wobei der Boden des Tauchers eine der Blutplättchen-Sammeloberfläche gegenüberliegende Plasmaexpressionsoberfläche definiert; und sich ein Flüssigkeitsabscheidungsdurchlass durch den Taucher zur Plasmaexpressionsoberfläche hin erstreckt.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 7 mit zumindest einer Dichtung zwischen der Außenoberfläche des Tauchers und der Innenoberfläche des Hohlraums, wobei die Dichtung in dichtendem Eingriff mit den Außen- und Innenoberflächen steht.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 6, worin die Oberseite des Schwimmers eine oberhalb der Plasma-Sammeloberfläche angeordnete Anschlagoberfläche umfasst.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 5, worin die Zentrifugalschleuder-Abtrennvorrichtung eine im Wesentlichen starre Röhre ist und der Schwimmer eine zylinderförmige Außenoberfläche aufweist, wobei der Schwimmer ein proximales Segment mit einer distalen Oberfläche und ein distales Segment mit einer der distalen Oberfläche gegenüberliegenden proximalen Oberfläche umfasst, wobei die distale Oberfläche und die proximalen Oberflächen einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum definieren.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 1, worin der Hohlraum in Form einer biegsamen Röhre vorliegt, wobei der Schwimmer eine bei neutralem Druckzustand mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre in Eingriff stehenden Außenoberfläche aufweist und ausgebildet ist, um sich in einem erhöhten Druckzustand vom Eingriff mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre zu lösen.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin der Eingriff zwischen dem Schwimmer und der Außenoberfläche des Schwimmers ausgebildet ist, um die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre bei neutralem Druckzustand zu verhindern.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin sich die Außenoberfläche des Schwimmers in erhöhtem Druckzustand, der sich während der Zentrifugation ergibt, vom Kontakteingriff mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre löst, wodurch die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre sowie die Bewegung des Schwimmers innerhalb des Zylinders in eine Position ermöglicht wird, bei der die Blutplättchen-Sammeloberfläche unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen angeordnet ist.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 11, worin der Schwimmer bei neutralem Druckzustand eine mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre in dichtendem Eingriff stehende Außenoberfläche aufweist, wobei der dichtende Eingriff die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre bei neutralem Druckzustand verhindert; wobei in einem erhöhtem Druckzustand der Kontakteingriff der Außenoberfläche des Schwimmers mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre gelöst wird, wodurch die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre im erhöhten Druckzustand sowie die Bewegung des Schwimmers innerhalb des Zylinders ermöglicht wird; wobei der Schwimmer einen Blutplättchen-Aufnahmehohlraum mit einer Blutplättchen-Sammeloberfläche aufweist, die unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchenphase im abgetrennten Blut nach der Zentrifugation vorliegt; und wobei der Schwimmer einen Kanal aufweist, der mit dem Blutplättchen-Aufnahmehohlraum verbunden ist, um die abgetrennten Blutplättchen nach der Zentrifugation zu entfernen.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 14, worin der Schwimmer ein proximales Segment mit einer distalen Oberfläche und ein distales Segment mit einer der distalen Oberfläche gegenüberliegenden proximalen Oberfläche aufweist, wobei die distale Oberfläche und die proximalen Oberflächen den Blutplättchen-Aufnahmehohlraum definieren.
Blutplättchen-Abtrennvorrichtung nach Anspruch 15, worin der Zentrifugalschleuder-Abtrennbehälter eine Öffnung zum Einbringen von Blut ins Röhreninnere zu Beginn des Blutplättchen-Abtrennverfahrens und zur Entfernung von Blutplättchen aus dem Röhreninneren bei Abschluss des Blutplättchen-Abtrennverfahrens aufweist.
Blutplättchen-Sammelvorrichtung nach Anspruch 16, worin die Öffnung eine Luer-Lock-Spritzenverbindung aufweist.
Blutplättchen-Sammelvorrichtung nach Anspruch 14, worin der Zentrifugalschleuder-Abtrennbehälter eine Innenoberfläche zur Ausdehnungshemmung des Röhreninneren während der Zentrifugation aufweist.
Verfahren zum Abtrennen von Blutplättchen aus Vollblut durch Zentrifugation in einer Abtrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Einbringen von Vollblut in den Hohlraum, b) Ausüben von Zentrifugalkräften auf den Behälter in Axialrichtung des Hohlraums zu einem distalen Ende desselben, was bewirkt, dass sich Erythrozyten am distalen Ende konzentrieren, sich Plasma am proximalen Ende ansammelt und sich Blutplättchen in einer Blutplättchenlage zwischen den Erythrozyten- und Plasma-Ansammlungen ansammeln, worin sich der Schwimmer während der Ausübung der Zentrifugalkräfte durch die sich absetzenden Erythrozyten bewegt, wobei die Bewegung des Schwimmers die eingeschlossenen Blutplättchen freisetzt, wodurch sie sich in der Blutplättchenphase, die nahe an die Blutplättchen-Sammeloberfläche angrenzt, ansammeln, und c) Entfernen der Blutplättchen aus der Blutplättchen-Sammeloberfläche.
Verfahren nach Anspruch 19, worin der Abstand zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche des Hohlraums weniger als 0,5 mm beträgt, wobei die Blutplättchen-Sammeloberfläche so auf dem Schwimmer vorliegt, dass sie unmittelbar unterhalb des Pegels von Blutplättchen angeordnet wird, wenn der Schwimmer im vollständigen abgetrennten Blut suspendiert ist; und worin in Schritt (a) die Menge des eingeführten Vollbluts ausreicht, um den Pegel der Blutplättchen nach erfolgter Zentrifugation an der Blutplättchen-Sammeloberfläche anzuordnen.
Verfahren nach Anspruch 20, worin der Schwimmer unter Ausübung von Zentrifugalkräften eine größere Dichte als Vollblut aufweist, wobei sich der Schwimmer zum proximalen Ende hin durch die sich absetzenden Erythrozyten bewegt, die eingeschlossenen Blutplättchen freisetzt, damit sich diese nahe an die Blutplättchen-Sammeloberfläche angrenzend ansammeln können, wodurch sich die Menge der zur Entfernung verfügbaren Blutplättchen erhöht.
Verfahren nach Anspruch 20, worin die Vorrichtung einen oberhalb des Schwimmers angeordneten Taucher, der im Wesentlichen axial konzentrisch mit dem Schwimmer und dem Hohlraum vorliegt, wobei der Taucher über eine zylinderförmige Außenoberfläche aufweist, die von der Innenoberfläche des Hohlraums beabstandet ist; der Boden des Tauchers eine der Blutplättchen-Sammeloberfläche gegenüberliegende Plasmaexpressionsoberfläche definiert; und einen Fluidabscheidungsdurchlass umfasst, der sich durch den Taucher durch die Plasmaexpressionsoberfläche erstreckt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Einbringen von einer Menge Vollblut in den Hohlraum, wobei die Menge des Vollbluts ausreicht, um den Pegel der Blutplättchen nach erfolgter Zentrifugation an der Blutplättchen-Sammeloberfläche anzuordnen. b) Ausüben von Zentrifugalkräften auf den Zentrifugalschleuder-Abtrennbehälter in Axialrichtung des Hohlraums zum distalen Ende hin, was bewirkt, dass sich Blutzellen am distalen Ende konzentrieren, sich Plasma am proximalen Ende ansammelt und sich Blutplättchen an der Blutplättchen-Sammeloberfläche ansammeln, c) Vorbewegen des Tauchers in Axialrichtung zur Oberseite des Plasmas hin bis die Plasmaexpressionsoberfläche nahe der Blutplättchen-Sammeloberfläche angeordnet und davon beabstandet ist, d) Ausdehnen einer Blutplättchen-Extraktionsröhre durch den Flüssigkeitsabscheidungsdurchlass bis dessen Ende die Blutplättchenlage kontaktiert; und e) Entfernen des Blutplättchenkonzentrats durch die Blutplättchen-Extraktionsröhre.
Verfahren nach Anspruch 22, worin die Oberseite des Schwimmers eine oberhalb der Plasma-Sammeloberfläche angeordnete Anschlagoberfläche aufweist und der Taucher in Axialrichtung vorbewegt wird bis die Plasmaexpressionsoberfläche die Anschlagoberfläche kontaktiert.
Verfahren nach Anspruch 19, worin der Hohlraum in Form einer biegsamen Röhre mit einer Innenoberfläche und einem distalen Ende bereitgestellt ist; wobei der Schwimmer innerhalb der flexiblen Innenröhre angeordnet ist; wobei der Schwimmer eine bei neutralem Druckzustand mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre eingreifende Außenoberfläche aufweist, wobei der Eingriff zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre im Wesentlichen die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre verhindert; wobei der Schwimmer eine unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen im abgetrennten Blut nach der Zentrifugation angeordnete Blutplättchen-Sammeloberfläche aufweist; und worin in Schritt (a) Vollblut in das Röhreninnere eingebracht wird; während in Schritt (b) die Zentrifugalkräfte bewirken, dass die Außenoberfläche des Schwimmers vom Eingriff mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre gelöst wird, wodurch die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre sowie die Bewegung des Schwimmers innerhalb der Röhre ermöglicht wird; und bewirkt wird, dass sich Erythrozyten am distalen Ende konzentrieren und sich Blutplättchen am Pegel unmittelbar oberhalb der Blutplättchen-Sammeloberfläche ansammeln.
Verfahren nach Anspruch 24, worin sich die Flüssigkeit ausschließlich zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre während der Zentrifugation bewegt.
Verfahren nach Anspruch 24, worin die biegsame Innenröhre ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist; wobei die Außenoberfläche des Schwimmers bei neutralem Druckzustand in dichtendem Eingriff mit der Innenoberfläche der biegsamen Röhre steht, wobei der dichtende Eingriff die Bewegung von Fluid zwischen der Außenoberfläche des Schwimmers und der Innenoberfläche der biegsamen Röhre bei neutralem Druckzustand verhindert; wobei der Schwimmer eine Blutplättchen aufnahme aufweist, deren Blutplättchen-Sammeloberfläche sich unmittelbar unterhalb des Pegels der Blutplättchen in abgetrenntem Blut nach der Zentrifugation befindet; worin in Schritt (a) eine Vollblutmenge in das Röhreninnere unter erhöhtem Druckzustand eingebracht wird, wobei die Vollblutmenge ausreicht, um den Pegel der Blutplättchen nach erfolgter Zentrifugation nahe am Pegel der Blutplättchen-Sammeloberfläche angrenzend anzuordnen; und in Schritt (b) bewirkt wird, dass sich Blutzellen am distalen Ende der Röhre konzentriert, sich Plasma am proximalen Ende ansammelt und sich Blutplättchen an einem Pegel nahe an die Blutplättchen-Sammeloberfläche angrenzend ansammeln.
Verfahren nach Anspruch 26, worin die Innenröhre in einer damit koaxial vorliegenden starren Außenröhre angeordnet wird, wobei die Außenröhre eine Innenoberfläche aufweist, um die Ausdehnung der Innenröhrenwand während der Zentrifugation einzuschränken.