DE3302383A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von blutplasma - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von blutplasma

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Description

Blutplasma"
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein Verfahren zur Gewinnung von Blutplasma bei einer Blutentnahme von lebenden Körpern, unter Verwendung einer Injektionskanüle nach einer Stauung der entnahmefähigen Blutgefäße unter zusätzlicher Ausnutzung der Schwerkraft. Auch wenn dieses Verfahren in erster Linie bei menschlichen Blutspendern Verwendung findet, so ist es doch auch bei allen Warmblütern bzw. Säugetieren anwendbar.
Bisher wurde eine Menge von ca. 500 Milliliter Blut vom menschlichen Spender in einem Blutbeutel gesammelt und zentrifugiert; das sich als überstand absondernde Blutplasma wurde dekantiert und die Erytrozyten wurden nach Aufschwemmung in einer sterilen Kochsalzlösung dem Blutspender retransfundiert. Die angewendete Zentrifugation erfolgte räumlich getrennt vom Blutspender .
Es sind auch kontinuierliche und halbkontinujsrliche Zentrifugationssysteme für eine Plasmapherese in Anwendung. Alle Systeme erfordern jedoch einen hohen Apparateaufwand, sind entsprechend kostenaufwendig und in bestimmten Fällen auch .zeitaufwendig.
(nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren des oben angegebenen Typs zu schaffen,welches nicht nur unter einem äußerst geringen Apparateaufwand durchgeführt werden kann, sondern auch in seiner Wirkung verblüffend einfach ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zwischen die Injektionskanüle und eine Sammelstelle für Blutplasma sowie eine davon getrennte Sammelstelle für Blut als einzige Trennvorrichtung eine Plasmafiltereinheit eingeschaltet wird.
Die Verwendung eines Plasmafilters ist zwar grundsätzlich bei der therapeutischen Plasmapherese bekannt. Hierbei wird kontinuierlich durch Punktion eines zentralvenösen Gefäßes dem Patienten Blut entnommen und mit einer Fließgeschwindigkeit von 50 - 250 ml/min durch ein "Trennungssystem" gepumpt, welches einen Plasmafiltratfluß von 10-80 ml/min liefert. Gleichzeitig erfolgt der Ersatz des entzogenen Plasmas mittels einer geeigneten Eiweißlösung ( z£. Humanalbumin oder tiefgefrorenes Plasma) . Die entsprechende Behandlung dauert 1-3 Stunden wobei in etwa 1-5 Liter Plasma ausgetauscht werden. Als "Trennsystem" kann entweder eine kontinuierlich arbeitende Zentrifuge oder auch ein sogen. Membranfilter eingesetzt werden; ein derartiger Membranfilter hat eine Oberfläche von
2
1000 - 5000 cm . Als Membrane kommen entweder Hohlfasern oder Flachmembranen in Frage; die Membran hat eine Porengröße, welche einen ungehinderten Durchtritt aller Plasmaproteine ermöglicht, jedoch alle geformten und zellularen Elemente des Blutes zurückhält; unter bestimmten geometrischen und flußdynamischen Voraussetzungen ist die Gewinnung eines zell- und hämoglobinfreien Plasmas gewährleistet. Eine derartige Plasmafiltration erfordert stets Blutpumpen, diverse Monitore usw.
Auch die Versuche, Membrane für die Spenderplasmapherese einzusetzen (US-PS 4 212 742) setzte stets den Einsatz einer komplizierten Apparatur voraus, wie Blutpumpen, da ofb ein zweiter
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Kreislauf zur Rezirkulation des Blutes durch den Filter notwendig wurde. Außerdem wurden Sicherheitsmonitore und umfangreiche Einwegmaterialien ( z.B. Schlauchsysteme mit speziellen Pumpsegmenten, Tropfkammern mit Verbindungsstücken und Übertragungsleitungen zu den Monitoren etc.) eingesetzt. Im Ergebnis ist festzustellen, daß diese Versuche noch aufwendiger waren als die oben angeführte Zentrifugenmethode.
Nach einer bevorzugten Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Rückleitung des Blutes zum lebenden Körper in geänderter Schwerkraftlage dieselbe Plasmafiltereinheit benutzt.
Vor dem Durchlaufen der Plasmafiltereinheit kann dem Blut kontinuierlich ein Antikoagulans hinzugefügt werden.
Bei einer üblichen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nur ein Schlauch von der Injektionskanüle zur Plasmafiltereinheit und jeweils ein Schlauch zu den Sammelstellen vorgesehen; die Sammelstelle für Blutplasma kann - in üblicher Weise - als transport- und lagerfähiger Beutel o.dgl. ausgebildet sein. Auch die Sammelstelle für Blut kann als Beutel für das unmittelbar .rückzuführende Blut ausgebildet sein.
Die Plasmafiltereinheit kann aus in Fließrichtung ausgerichteten Hohlfasern oder Flachmembranen bestehen; die Hohlfasern können einen Innendurchmesser von 250 - 450 u ,vorzugweise 300 - 400 u aufweisen; die Flachmembranen können zwischen 250 - 450 u , vorzugsweise 300 - 400 η beabstandet sein. (Blutfilmdicke).
Die Hohlfasern oder Flachmembranen können in einer Länge von 5-30, vorzugsweise 5 - 15 cm Verwendung finden.
Da das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung der Spenderplasmapherese ohne Blutpumpen, Tropfkammern oder anderen Apparaturen - mit Ausnahme des Filters selbst - auskommt ist nicht nur ein Verfahren geschaffen worden, das mit einem Minimum an Apparaten anwendbar ist, sondern das auch äußerst raumsparend ist und ohne Anwendung von Fremdenergieen auskommt.
Die Erfindung bezieht sich dabei auch auf eine besonders einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einer Injektionskanüle, einem Zuführungsschlauch, einem Filter, zwei Ableitungsschläuchen und zwei Sammelbeuteln besteht. Hierdurch wird eine raumsparende z.B. in einer Packung in den Handel bringbare Einheit geschaffen.
In der Praxis wird so vorgegangen, daß bei einer üblichen Blutspende dem Spender eine Druckmanschette zwischen Achsel und Ellbogen am Arm angelegt wird. Die Manschette wird in üblicher Weise so aufgepumpt, daß der sich ergebende Druck kleiner als der diastolische aber größer ist als der normale venöse Druck. Es erfolgt dann die Punktion einer großen Vene in der Ellbeuge mit einer für Blutspenden üblichen Nadel. Der Blutsammelbehälter ist ca. 3 5 - 90 cm, vorzugsweise 35 - 100 cm unterhalb der Punktionsstelle gelagert; das Plasma wird in einem zweiten Sammelbeutel aufgefangen, der an den Plasmaauslaufstutzen der Filtereinheit angeschlossen ist. Hierbei ist darauf zu achten, daß alle im System verwendeten Paßstücke und Verbindungen einen Innendurchmesser von mindestens 0,5 cm haben sollten, um einen möglichst geringen hydraulischen Widerstand zu erbringen. Sollten engere Teile benötigt werden, um Verbindungen zwischen verschiedenen Systemabschnitten herzustellen, sollten diese sehr kurz gewählt werden.
Für die Filtereinheit ist eine mikroporöse Membran zu verwenden. Zur Gewinnung aller Plasmaproteinkomponenten aus dem Vollblut sollte der Siebkoeffizient für diese annähernd 1,0 betragen. In besonderen Fällen können jedoch Membranen bevorzugt werden, die eine Permeabilität nur für einige wenige Plasmaproteine aufweisen, z.B. zur Gewinnung von Albumin.
Der Filter soll eine besondere Geometrie aufweisen.
Sofern der Filter bzw, die Membran aus Hohlfasern besteht, sollte der Innendurchmesser der Hohlfasern zwischen 250 - 450 ii,
vorzugsweise 300 -400u liegen. Auch wenn Filter unterhalb dieser Werte bzw. oberhalb dieser Werte einsetzbar sind, würde im ersten Fall der Blutfluß pro Zeiteinheit durch den Filter zu gering sein und im zweiten Fall das Verhältnis der Plasmafiltrationsrate zur Blutflußrate zu gering sein. Die zur Filtration benutzte Hohlfaserlänge kann zwischen 5 und 30 cm schwanken; Längen von 5 - 15 cm werden jedoch bevorzugt, da eine Fäserverlängerung über diesen Bereich hinaus keine deutliche Steigerung der Filtratflußrate bewirkt. Die Anzahl der Fasern kann zwischen 500 und 3000 variieren. Bei vorgegebenem Innendurchmesser der Hohlfasern und vorgegebener Länge nimmt die Filtratflußrate linear mit der Blutflußrate und der Anzahl der Hohlfasern zu. ·
Dies bedeutet, daß die Wahl der Hohlfaserzahl einen Kompromiß zwischen den Kosten für den Filter und der Behandlungsdauer darstellt.
Ähnliche Betrachtungen gelten auch für den Flachmembranfilter. In diesem Fall sollte die Blutschichtdicke zwischen 250 und 450-u variieren. Auch die Länge sollte zwischen 5 - 30, vorzugsweise 5 - 15 cm ausmachen. Um diesen Anforderungen zu
entsprechen, müssen die Schichtdicke und die Anzahl der Schichten bei optimaler Filterausführung so angepaßt sein, daß sich eine
Gesamtoberfläche zwischen 500 und 3000 cm ergibt. Wenn Schichtdicke und Länge gewählt sind, ergibt sich daraus eine Filtrationsgeschwindigkeit proportional zur Oberfläche; die Wahl der Oberfläche stellt wiederum einen Kompromiß zwischen den Kosten · für Material und der Behandlungsdauer dar.
Eine Gerinnung von Blut und Blutplasma im eben aufgeführten System wird wie folgt verhindert: Vor Anwendung des Filters wird dieser mit einer Elektrolytlösung mit Heparin oder ACD-Zusatz als Antikoagulans gespült. Eine gerinnungshemmende Lösung wird kontinuierlich in das System während der Spende über ein weitlumiges T-Stück oder eine Punktionsstelle im Schlauchsystem unmittelbar anschließend an die Kanüle eingeführt.
Nachdem ungefähr 500 ml Blut vom Spender gewonnen worden sind, kann der im Blutsammelbeutel aufgefangene Blutanteil entweder über den Filter dem Spender zurückgeführt, oder im Bypass dem Spender zurückgeführt werden; es kann auch über den Filter ohne zusätzliche Filtration dem Spender zurückgeführt oder über den Filter zur Gewinnung von zusätzlichem Blutzellkonzentrat ohne Rückführung zum Spender geleitet werden.
Wird das Blutzellkonzentrat dem Spender zurückgegeben, so wird die Druckmanschette am Arm entfernt und der Blutsammelbehälter in einer Höhe von 30 - 280 cm über dem Spender angebracht. Falls gewünscht kann der Rückfluß des Blutes zum Spender dadurch erhöht werden, daß man einen zusätzlichen Druck (weniger als 200 mmHg) auf den Blutsammelbeutel ausübt.
Filter, Schlauchsysteme sowie Sammelbehälter und Kanüle können kommerziell vorgefertigt und steril als eine Verpackungseinheit in den Handel gebracht werden.
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Nachfolgend werden zwei detaillierte Beispiele für die Anwendung .des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail beschrieben:
Beispiel 1
Ein für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbares System wurde aus folgenden Teilen zusammengestellt:
(1) Infusionsnadel (2,54 cm lang; Innendurchmesser 1,4 mm), Abbot-Artikel-Nr. 4716),
(2) arterielles Schlauchsystem der Firma Amicon, Artikel-Nr. D-2OSk (Schlauchinnendurchmesser 3/16 Zoll; alle Paßstücke weitlumig),
(3) Travenol CPS-10 Plasmafilter. Aktive Hohlfaserlänge ungefähr 21 cm, Gesamtlänge des Moduls 26 cm.
800 Plasmaphan-Hohlfasern (Enka) Faserinnendurchmesser 320 330 χ 10~6 m,
(4) Venöses Schlauchsystem der Firma Amicon, Artikel-Nr. D-20SK (Schlauchinnendurchmesser 3/16 Zoll, alle Paßstücke weitlumig),
(5) ACD-Adenin-Blutbeutel 500 ml, Fenwal, Artikel-Nr. R 0817.
Die Teile wurden in der angegebenen Reihenfolge miteinander verbunden mit dem Unterschied, daß der Blutbeutel nicht wie üblich direkt mit der Entnahmenadel verbunden war, sondern an das venöse Schlauchsystem angekoppelt wurde. Die im Blutbeutel enthaltene Zitratlösung wurde vor Gebrauch verworfen. Während der Plasmaspende erfolgte eine kontinuierliche
(2 ml/min) Infusion von ACD-Lösung BP, Formel A, Firmal Travenol (22,4 g/l wasserlösliche Dextrose BP, 22 g/l Natrium-Zitrat, 8 g/l Zitronensäure-Monohydrat) in das System zwischen Punktionsnadel und Plasmafilter.
Auf der Zeichnung sind zwei Anwendungsbeispiele der Erfindung, stark schematisiert dargestellt; es zeigt:
Fig. 1 eine Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 eine zweite Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vor Gebrauch wurde der Filter mit zwei Liter einer Kochsalzlösung, die Heparin (5000 IU/1) enthielt, gespült. Ein Spender wurde über die Punktion einer gestauten Ellenbeugenvene eines Arms 1 an das System angeschlossen. Ein Blutsammelbehälter 4 wurde in einer Höhe 2 von ca. 80 cm unterhalb der Punktionsstelle 3 gelagert. Nach 14 Minuten waren 365 g Blut in den Blutsammelbehälter 4 (ungefähr 25 ml/min) und 140 ml Plasma (ungefähr 10 ml/min) im Blutplasmabehälter'5 gewonnen.
Die Kanüle war über einen sterilen Schlauch 6 mit einem lichten Durchmesser von 0,5 cm mit dem oben beschriebenen Filter 7 verbunden, von dem das Blutplasma über den Schlauch 8 nach Passage durch die Membran abgeleitet wurde, während das Blutzellkonzentrat über einen Schlauch 9 dem Blutsammelbehälter 4 zugeführt wurde, über das Anschlußstück 10 wurde dem Schlauch 6 ein gerinnungshemmendes Mittel kontinuierlich beigegeben.
Im Plasma konnte eine Hämolyse spektralphotometrisch nicht nachgewiesen werden. Die Eiweißkonzentrationen des gesammelten Plasmas wurden mit dem nicht filtrierten Ausgangsblut des
/Z-
Spenders verglichen. Dabei konnten keine Konzentrationsunterschiede für Albumin, IgG,IgM und ß-Lipoprotein festgestellt werden. Die Proteinanalysen wurden mit einem Laser-Nephelometer durchgeführt. In diesem ersten Experiment wurde das Blutzellkonzentrat dem Spender nicht zurückgegeben.
Beispiel 2 .
Ein System wurde genauso wie in Beispiel 1 zusammengestellt mit dem einzigen Unterschied, daß ein Plasmaflux P2 Plasmafilter der Firma Fresenius eingesetzt wurde (aktive Hohlfaserlänge ungefähr 20 cm, Gesamtmodullänge ungefähr 25 cm. Ungefähr 2400 Plasmaphan-Hohlfasern (Enka) Innendurchmesser 330 χ 10 m).
Die in Beispiel 1 und 2 verwendeten Filter enthielten den gleichen Membrantyp, jedoch war die Hohlfaseranzahl in dem Filter von Beispiel 2 ungefähr dreimal so groß.
Ein anderer Blutspender als in Beispiel 1 wurde wie beschrieben, an das System angeschlossen. Der Blutsammelbehälter wurde 80 cm unterhalb der Punktionsstelle gelagert. Nach 8 Minuten waren 330 ml (ungefähr 40 ml/min) und 160 ml Plasma (ungefähr 20 ml/min) gesammelt. Die erzielten Flußraten waren beide höher als in Beispiel 1 bei vergleichbarer Filtratfraktion.
Nachdem der Spender von dem System abgetrennt war, wurde nach Fig. 2 der Blutsammeibeutel 4 in einer Höhe 11 von ca. 180 cm über einem Reservoir, das in diesem Fall den Arm 12 des Spenders simulierte, angebracht. Das im ersten Schritt gewonnene Blutkonzentrat wurde nun in umgekehrter Richtung durch den Filter in das Reservoir geleitet. Die Blutflußrate betrug 165 ml/min, d.h., der gesamte Inhalt floß in ungefähr zwei Minuten zurück, die Plasmafiltrationsrate war 33 ml/min. Es konnten somit weitere 66 ml Plasma im Plasmabeutel 13 gewonnen werden. Als Ergebnis konnten 235 ml Plasma in nur 10 Minuten separiert werden. -10-
-β ■
Das Plasma wurde wie in Beispiel 1 analysiert. Dabei fand sich kein freies Hämoglobin und die Plasmaproteinkonzentrationen waren identisch mit denen des unfiltrierten Spenderplasmas.
Zu erwähnen ist noch, daß der Plasmasammelbehälter 5 auf der Höhe oder bis zu ca. 30 cm unterhalb des Filters 7 angeordnet werden kann; tiefere Lagen sind in Abhängigkeit vom verwendeten Filter möglich; der dadurch entstehende Unterdruck darf jedoch nicht zu einer Haemolyse führen.
-A ·
Leerseite -

Claims (12)

  1. PATENTANSP rücke
    (1))Verfahren zur Gewinnung von Bluplasma bei einer Blutentnahme von lebenden Körpern, unter Verwendung einer Injektionskanüle nach einer Stauung der entnahmefähigen Blutgefäße unter zusätzlicher Ausnutzung der Schwerkraft, dadurch gekennzeich η e t , daß zwischen die Injektionskanüle und eine Sammelstelle für Blutplasma sowie eine davon getrennte Sammelstelle für Blut als einzige Trennvorrichtung eine Plasmafiltereinheit eingeschaltet wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Rückleitung des Blutes zum lebenden Körper in geänderter Schwerkraftlage dieselbe Plasmafiltereinheit benutzt wird.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Durchlaufen der Plasmafiltereinheit dem Blut kontinuierlich ein Antikoagulans hinzugefügt wird.
    -2-
    Bonkverbindung: Bayer. V.r.inibank MOnchen, Konto 620404 (BLZ 70020270) . Poitscheckkonto■ MOnchen 27044-802 (BU 70010080)
  4. 4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schlauch von der Injektionskanüle zur Plasmafiltereinheit und jeweils ein Schlauch zu den Sammelstellen vorgesehen sind.
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstelle für Blutplasma als transport- und lagerfähiger Beutel o.dgl. ausgebildet ist.
  6. 6) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelstelle für Blut als Beutel für das unmittelbar rückzuführende Blut ausgebildet ist.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 4, o.f., dadurch gekennzeich net, daß die Plasmafiltereinheit aus in Fließrichtung ausgerichteten Hohlfasern oder Flachmembranen besteht.
  8. 8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern einen Durchmesser von 250 - 450 u, vorzugsweise 300 - 400 ii aufweisen.
  9. 9) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachmembranschichten zwischen 250 - 450 η
    vorzugsweise 300 - 400 u beabstandet sind.
  10. 10) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern oder Flachmembranschichten eine Länge von 5-30, vorzugsweise 5-15 cm aufweisen.
  11. 11) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet , daß sie aus mindestens einer Injektionskanüle, einem Einführungsschlauch, einem Filter, zwei Ableitungsschläuchen und zwei Sammelbeuteln besteht.
    -3-
  12. 12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Schläuche eine lichte Weite von 0,5 cm aufweisen.
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