DE69103297T2 - Vorrichtung zum Trennen von Blut. - Google Patents

Description

• Der vorliegende Offenbarungsgegenstand betrifft ganz allgemein Sammel- und Trennsysteme für Gesamtblut sowie insbesondere ein Blutkomponenten- Trennsystem, das sich teilweise automatisieren läßt.
• Gesamtblut wird üblich in Hauptbestandteile von weniger dichtem Plasma und dichteren roten Blutzellen (RBCS) aufgetrennt, indem man zuerst das Gesamtblut in einen Kunststoffbeutel abzieht, der als Donor- oder Primärbeutel bekannt ist. Der Inhalt der Beutel wird dann unter kontrollierten Bedingungen zentrifugiert, um einen unteren dichteren Anteil gepackter RBCs sowie einen oberen weniger dichten Plasma-Anteil zu ergeben, der reich an Plättchen sein kann (Plättchen-reiches Plasma oder PRP).
• Der Donorbeutel ist in typischer Weise durch eine Kunststoffleitung mit einem oder mehreren Begleitbeuteln verbunden, in welche abgetrennte Blutkomponenten (z.B. das PRP) durch äußere Handhabungs- bzw. Verfahrensweisen zur weiteren Verarbeitung oder zum Gebrauch hinein- bzw. herausgedrückt werden können.
• Das obige System zur Auftrennung von Blut in seine Hauptbestandteile ist seit den Jahren um 1950 eigentlich unverändert geblieben, als Blut-Beutel aus Kunststoff in großem Maßstab in den Handel gebracht wurden.
• Das klassische Verfahren zur Herstellung von Plättchen-Transfusionsprodukten aus Gesamtblut-Sammelprodukten besteht aus einer anfänglichen Zentrifugation von Gesamtblut in einem Blut-Beutel aus Kunststoff bei relativ niedriger Zentrifugalkraft, um das meiste des PRP von den roten Zellen abzutrennen. Das PRP wird üblich in einen zusätzlich angebrachten Begleit-Blut-Beutel hinausgedrückt. Im Anschluß daran erfolgt eine Zentrifugation des PRP im Begleitbeutel bei relativ hoher Zentrifugalkraft, um ein unteres Sediment von Plättchen sowie ein oberes Plättchen-armes Plasma (PPP) zu bilden. Die sedimentierten Plättchen liegen in der Form eines Pellet oder "Button" (Korn) vor, welche in einem kleinen Volumen (50 - 60 ml) von Donorplasma resuspendiert werden, um das Plättchen-Konzentrat zu ergeben.
• Bei guter Technik werden ca. 2/3 der Plättchen in einer Gesamtblut- Sammelprodukt-Einheit im Plättchen-Konzentrat gewonnen. Dies ist äquivalent zu ca. 8 x 10¹&sup0; Plättchen pro Konzentrat. Das Erreichen dieser Ausbeute an Plättchen erfordert allerdings eine strikte Einhaltung von Zentrifugationsprotokollen, häufige Kalibrierung der Zentrifugen sowie Sorgfalt des Bedienungspersonals. Die Tatsache, daß der Minimalstandard für die Plättchenausbeute bereits 5,5 x 10¹&sup0; pro Konzentrat beträgt, belegt die vom Bedienungspersonal abhängige Natur dieser Verfahrensweise.
• In neuerer Zeit haben einige Transfusions-Dienste in Europa damit begonnen, ein alternatives Verfahren der Plättchen-Bereitstellung zu untersuchen und in einigen Fällen anzuwenden, insbesondere die Bereitstellung aus "buffy coat" (Puff-Überzug). Bei diesem Verfahren wird die anfängliche Zentrifugation von Gesamtblut bei relativ hoher Zentrifugalkraft durchgeführt, um eine obere Schicht aus relativ Zell-freiem Plasma, eine Zwischenschicht aus buffy coat, enthaltend Plättchen und Leukozyten, sowie eine untere Schicht aus roten Zellen zu bilden. Der buffy coat plus entweder ein kleines Volumen von Plasma oder einem synthetischen Medium wird dann bei niedriger Zentrifugalkraft zentrifugiert, um Plättchen-Konzentrat (oberschicht) von restlichen roten Zellen und Leukozyten abzutrennen. Meßergebnisse legen es nahe, daß in dieser Weise hergestellte Plättchen eine verbesserte Qualität aufweisen, wahrscheinlich weil eine Plättchen- Aktivierung, die andernfalls in der Pelletierstufe des PRP-Zentrifugationsverfahrens auftreten würde, vermieden wird.
• Die ursprünglichen Arbeiten an buffy coat-Plättchen wurden beim Holländischen Roten Kreuz durchgeführt. Bezeichnet als Amsterdam-Verfahren, wurde dabei ein Standard-Vierer-Beutelsystem aus Kunststoff angewandt. Nach Zentrifugation von Blut und Entfernung von Plasma aus dem Hauptbeutel wurde die buffy coat-Schicht in einen leeren angeschlossenen Begleitbeutel übertragen und dann zu Plättchen-Konzentrat verarbeitet. Unter Anwendung dieses Verfahrens ermittelten Pietersz et al. (Vox Sang 1985; 49:81-85) einen Durchschnitswert von 7,2 x 10¹&sup0; Plättchen pro Konzentrat; das Volumen an gesammeltem Blut betrug bei dieser Untersuchung 500 ml. Kretschmer et al. (Infusionstherapie 1988; 15:232-239) ermittelten einen Durchschnittswert von 6,3 x 10¹&sup0; Plättchen pro Konzentrat aus 450 ml Blut-Sammelprodukten.
• Das Amsterdam-Verfahren war, bei erkennbar respektablen Plättchenausbeuten, mühsam und Labor-intensiv. Die Stufe der Uberführung von buffy coat machte es erforderlich, daß das Bedienungspersonal den Beutel zu massieren hatte, um ein Anhängen der "klebrigen" Schicht aus buffy coat zu verhindern. Diese Handhabungen können die Plättchenfunktion beeinflussen und eine Freisetzung von Granulozyt-Enzymen hervorrufen. Es bestand auch keine Möglichkeit, das Volumen an entferntem buffy coat zu steuern.
• Weitere Bemühungen sind bekannt, Plättchen-Trennverfahren zu verbessern oder sie wenigstens weniger aufwendig zu gestalten. Beispielsweise ist in US 3911918 von Turner ein Blut-Beutel offenbart, der eine Stundenglas- Form aufweist. Dieser Beutel weist einen oberteil für Plasma, einen Unterteil für RBCs und einen Mittelteil für Plättchen und weiße Blutzellen auf. Die Stundenglas-Form soll zur Positionierung von Klammer- oder Verschlußvorrichtungen an der Verbindungsstelle der getrennten Bestandteile beitragen, nachdem das Gesamtblut im Beutel zentrifugiert ist. Dieses System ist bisher nicht in nennenswertem kommerziellen Maßstab eingesetzt worden.
• In US 4608178 von A.S. Johansson und C.F. Hogman ist ein Beutelsystem aus "ober-/Unterteil" offenbart, mit welchem die oberen und unteren Anteile von aufgetrennten Blutkomponenten aus einem spezifisch ausgestalteten Beutel gleichzeitig herausgedrückt werden können, wobei in dem Beutel der als buffy coat bekannte Zwischenteil zurückgelassen wird. Das Herausdrücken aus diesem System wird durch eine Druckplatte am Beutel und Sensoren gesteuert, die die Lage der Zwischenschicht überwachen, so daß diese im Beutel verbleibt, wobei das obere Plasma aus dem oberteil und die unteren roten Blutzellen aus dem Unterteil des Beutels herausgedrückt werden. Von daher kommt die Bezeichnung Ober-/Unterbeutel. Die Sensoren in diesem System gewährleisten das gleichzeitige Herausdrücken der oberen und unteren Komponenten.
• Die oben beschriebenen Systeme sind ziemlich neuartig, und es ist noch nicht ganz klar, ob diese Systeme beizeiten bestehende Bluttrennsysteme ersetzen werden, die auf dem Einsatz eines relativ einfachen unmodifizierten Donorbeutels beruhen.
• Allerdings eröffnen die Systeme neue Wege zur Bereitstellung von Plättchen (die in dem zwischenliegenden Teil bzw. dem Teil aus buffy coat enthalten sind). Das Patent von Johansson und Hogman zeigt auf, wie dies in einer halb-automatisierten Weise zu bewerkstelligen ist. Daher stellt es potentiell einen halb-automatisierten Weg zur Plättchen-Herstellung dar.
• In einem Lösungsversuch zur Überwindung der mit dem Amsterdam-Verfahren in Zusammenhang stehenden Probleme entwickelten Johansson und Hogman (siehe oben genanntes Patent) das Beutel-System mit der Drainage des Primärbeutels von oben und unten sowie einer Sensorvorrichtung, was eine teilweise automatisierte Bluttrennung ermöglichte. Kretschmer et al. wandten diesen Systemtyp an, um Plättchen-Konzentrate aus buffy coat- Produkten bereitzustellen, und ermittelten einen Durchschnittswert von 6,7 x 10¹&sup0; Plättchen pro Einheit.
• Wir haben nun eine neue Alternative zum oben beschriebenen automatisierten System herausgefunden, deren Details nachfolgend beschrieben werden.
• Unser System zur Trennung von Blutkomponenten umfaßt einen Hauptbeutel aus Kunststoff, der Einlaß- und mindestens zwei Auslaß-Öffnungen aufweist, wobei sich alle Auslässe oben am Beutel befinden. 1 Auslaßöffnung steht in geschlossener Verbindung oder kann verbunden werden mit einem leeren Plasma-Begleitbeutel, der sich zur Aufnahme von Plasma eignet. Die andere Auslaß-Öffnung steht an einem Ende mit einem Rohr in Verbindung, das sich in den Beutel und in dessen Inneres sowie nahe an den Beutelboden erstreckt, und am anderen Ende steht sie in geschlossener Verbindung oder kann verbunden werden mit einem zweiten Beutel, der sich zur Aufnahme von roten Blutzellen eignet. In bevorzugten Ausgestaltungsformen enthält der zweite Begleitbeutel eine RBC-Konservierungslösung wie AS-3.
• Bei Gebrauch wird Gesamtblut in den Hauptbeutel über die Einlaß-Öffnung gezogen und dann zentrifugiert, um einen oberen, weniger dichten Teil aus Plasma, einen dazwischen liegenden Anteil aus buffy coat (enthaltend Plättchen) und einen unteren, dichter gepackten Anteil aus roten Blutzellen zu bilden. Dann wird Durck auf den Beutel ausgeübt, um den oberen Plasmateil durch den ersten Auslaß in den leeren Plasma-Begleitbeutel über eine herkömmliche Blut-Beutel-Verbindungsleitung zu drücken. In geeigneter örtlicher Lage entlang der Leitung sind ein Sensor oder eine Fotozelle angeordnet, die geeignet sind, eine Farbänderung wahrzunehmen, wenn die letzten Anteile des Plasma (oder die ersten Anteile des buffy coat) durch die Leitung fließen. Beispielsweise kann die Farbänderung am Startpunkt oder der Spitze des Anteils aus buffy coat den Sensor aktivieren, zu welchem Zeitpunkt der Sensor eine Klammer (oder ein Ventil) in Betrieb setzt, welche die mit der ersten Auslaß-Öffnung in Verbindung stehende Leitung verschließen.
• Ist die Leitung des ersten Auslaßweges somit geschlossen, öffnet oder setzt der Sensor gleichzeitig eine Klammer (ein Ventil) in einer Leitung in Betrieb, die den Hauptbeutel mit dem zweiten Begleitbeutel verbindet, der sich zur Aufnahme der roten Blutzellen eignet. Dies ermöglicht das Durchleiten der RBCs (aus dem Rohr, das sich in den Unterteil des Beutels erstreckt), um in den zweiten Begleitbeutel zu fließen, bis ein vorbestimtmes Volumen an buffy coat im Haupt- oder Primärbeutel verbleibt. Dadurch werden nur buffy coat und Plättchen im ursprünglichen Beutel zurückgelassen.
• Die Figur ist eine Darstellung eines bevorzugten Blut-Beutel-Trennsystems des vorliegenden offenbarungsgegenstandes.
• Unser System zur Auftrennung von Blutkomponenten und insbesondere zur Bereitstellung von Plättchen-Konzentrat aus buffy coat umfaßt einen Beutel, der Sensor-aktivierte Klammern oder Ventile aufweist, die mit jedem der Auslaß-Öffnungen als Teil des Beutels verbunden sind. Die Auslaß-Öffnung für die RBCs steht mit einer rohrförmigen Verlängerung in Verbindung, die sich in das untere des Beutelinneren erstreckt. In bevorzugten Ausgestaltungsformen ist das Rohr flexibel, um ein Brechen oder Biegen beim Zentrifugieren zu minimieren. Dies trägt auch dazu bei, ein Durchlöchern des Beutels sowie ein Brechen der Lösungsmittel-Verbindungstelle zu vermeiden, wo das Rohr mit der Auslaß-öffnung verbunden ist. Das Rohr ist vorzugsweise transparent und erstreckt sich bis innerhalb ca. 1,27 cm (1/2 Inch) des inneren Unterteils des Beutels. Vorzugsweise ist es aus herkömmlicher Blut- Beutel-PVC-Leitung hergestellt und weist eine abgeschrägte Spitze auf, um eine Blockade zu vermeiden und den Fluid-RBC-Durchfluß sicherzustellen, sogar wenn das Ende des Rohrs tatsächlich den Beutelboden berührt oder dagegen drückt.
• Ein bevorzugtes System ist ein "Dreier"-Blut-Beutel, bestehend aus einem Primär- oder Donorbeutel und zwei Begleitbeuteln, die mit dem Primärbeutel durch eine herkömmliche Blut-Beutel-Leitung vorverbunden sind. Der Primärbeutel wird durch Anwendung herkömmlicher Verfahrensweisen hergestellt, er ist jedoch dahingehend modifiziert, daß der Blut-Sammelbeutel ein RBC-Auslaßrohr aufweist, das sich von einer oben befindlichen Auslaßöffnung bis zum Boden des Beutels erstreckt, wie in Fig. 1 gezeigt. Alle Beutel und Verbindungsleitungen sind aus herkömmlichen Blut-Beutel-Kunststoffen (z.B. PVC und dgl.) hergestellt und im wesentlichen durchsichtig.
• Nach Sammeln von Gesamtblut im Beutel 3 wird die Dreier-Einheit bei relativ hoher Zentrifugalkraft zentrifugiert, um eine obere Plasmakomponente 9, eine zwischenliegende buffy coat-Komponente 13 und eine untere rote Zell-Komponente 11 zu bilden. Der Beutel 3 wird dann in eine einfache Druck-Trenn-Vorrichtung (Blut-Beutel-Entleerer) gegeben, der aus einer sich bewegenden Feder-belasteten Ausdrückplatte und einer fixierten Platte besteht. Das Trennsystem schließt 2 An-Aus-Leitungsklammern, 19 und 13, 1 auf Leitung 17 und 1 auf Leitung 27 ein, die durch einen Sensor wie durch eine Fotozelle in Betrieb gesetzt werden. Plasma fließt durch Leitung 17, während die roten Zellen durch Leitung 27 gefördert werden.
• Am Startpunkt des Herausdrückens von Plasma sind eine einfache Klammer 19 auf Leitung 17 offen und eine einfache Klammer 31 auf Leitung 27 geschlossen. Plasma wird in den Beutel 21 durch Druckausübung auf Beutel 3 gedrückt, bis rote Zellen (im buffy coat) in der Leitung 17 durch den Fotozellensensor 16 zum ersten Mal nachgewiesen werden, zu welchem Zeitpunkt sich die Klammer 19 auf der Leitung 17 in Reaktion auf ein elektrisches Signal über die Drahtverbindung 25 aus Sensor 16 schließt und sich die Klammer 31 auf Leitung 27 in Reaktion auf ein Signal über eine ähnliche Drahtverbindung 29 öffnet. Rote Zellen werden dann aus dem abgeschrägten Ende 7a der Rohrverlängerung 7 durch den oberteil von Beutel 3 in den zweiten Begleitbeutel 35 gedrückt, der eine herkömmliche Konservierungslösung für rote Zellen, wie AS-3 oder dgl. (nicht gezeigt) enthält. Das Herausdrücken wird fortgesetzt, bis nur noch ein Volumen von ca. 50 ml (der buffy coat 13) im Beutel 3 verbleibt. Dieses Volumen kann festgelegt werden, falls gewünscht, durch ein einfaches Anhalteelement zwischen der Druckplatte und der Gegenplatte, gegen die der Beutel 3 in einem ansonsten herkömmlichen Blut-Beutel-Druckentleerer gedrückt wird.
• Ein bevorzugtes Verfahren zur Verarbeitung von buffy coat zu Plättchen-Konzentrat nach der Zentrifugation stellt sich wie folgt dar. Nach dem Herausdrücken von Plasma und RBC und Ablösen des Plasma-Beutels 21 und des Beutels 35 mit den roten Zellen wird der buffy coat 13 im Primärbeutel 3 über Nacht gehalten, vorzugsweise bei Raumtemperatur unter Rühren. Eine Anzahl von Beuteln, enthaltend buffy coat, vorzugsweise 6, werden unter Verwendung einer Sterilen Vereinigungsvorrichtung (z.B. wie die in US 4507119 gezeigte) in einem Beutel zusammengefaßt, der eine Plättchen- Additivlösung enthält. Es kann ein Beutel zum Zusammenfassen von Plättchen wie der in US 4857190 von S. Wada und B. Kuhleman gezeigte verwendet werden. Die zusammengefaßten Plättchen werden bei niedriger Zentrifugalkraft zentrifugiert, um eine obere Plättchen-Konzentrat (PC)-Schicht und eine untere Schicht unerwünschter roter Zellen und von Leukozyten zu bilden. Das PC kann auch durch ein Leukozyt-Filter (z.B. wie gezeigt in US 4810378 von R.A. Carmen et al) in einen 1000 ml Aufbewahrungsbeutel aus Kunststoff mit hohen O&sub2;- und CO&sub2;-Durchlässigkeitswerten zur Aufbewahrung (z.B. wie gezeigt in US 4280497 von Warner et al) gedrückt werden.
Beispiel
• Das Dreier-Beutel-System der vorliegenden Erfindung wurde verwendet, um Komponenten zuzubereiten, einschließlich buffy coat-Plättchen-Konzentrat aus 6 individuellen Einheiten von Blut. In diesem Fall wurden die buffy coat-Produkte vielmehr einzeln als zusammengefaßt als Pool verarbeitet. Gesamtblut wurde in einem primären Blut-Beutel gesammelt, und der Beutel wurde bei 3000 x g zentrifugiert. Die Plasma-Oberschicht wurde in einen angeschlossenen leeren Begleitbeutel gedrückt, worauf das Herausdrücken der Unterschicht mit roten Zellen aus dem unteren Teil oben aus dem Primärbeutel heraus in einen angeschlossenen Beutel erfolgte, der AS-3-RBC-Konservierungslösung enthielt.
• Ca. 50 ml Zwischenschicht aus buffy coat wurden im Sammelbeutel zurückgelassen. 50 ml Plasma im angeschlossenen Begleitbeutel wurden zum buffy coat zurückgegeben. Im Anschluß daran erfolgte eine Inkubation des primärbeutelinhaltes über Nacht bei 22ºC auf einem Flachbett-Schüttler, dann wurde bei 400 x g 6 Minuten lang zentrifugiert, um das Plättchen- Konzentrat von den restlichen roten Zellen und Leukozyten abzutrennen.
• Die Plättchen-Zählungen wurden an allen Fraktionen unter Anwendung entweder eines elektronischen Zellen-Zählgeräts (Plasma und Plättchen- Konzentrat) oder eines Verfahrens von Hand durchgeführt. Die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt. Fraktion Plättchen Anzahl x 10¹&sup0; Plättchen in % von Gesamtblut Gesamtblut Plasma Rote Zellen Plättchen-Konzentrat Restlicher buffy coat
• Die Meßergebnisse zeigen, daß dieses System eine sehr gute Ausbeute an Plättchen im Plättchen-Konzentrat (8,7 ± 3,4 x 10¹&sup0; oder 68%) liefert. Von Bedeutung ist der sehr geringe Verlust von Plättchen an die Fraktion aus roten Zellen. Plättchen-Verluste an die Fraktionen aus Plasma und restlichem buffy coat können durch optimierung der Zentrifugations-Protokolle weiter herabgesetzt werden.
• Auf der Grundlage der obigen offenbarung sollten für den Durchschnittsfachmann Anderungen nun geläufig sei. Demzufolge sollen die obigen Beispiele lediglich zur Erläuterung angegeben sein, und der Umfang des hier offenbarten Erfindungsgegenstandes sollte nur durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt sein.

Claims (11)

1. System zur Auftrennung von in Gesamtblut vorliegenden Blutkomponenten, wobei das System einen Blut-Beutel (3) umfaßt, der mindestens zwei Auslaßöffnungen (17) und (27) am oberteil des Beutels aufweist, und zwar eine erste Öffnung (27) und eine zweite Öffnung (17), wobei die erste Öffnung (27) mit einem rohrförmigen Teilstück (7) in Verbindung steht, das sich in das Innere des Beutels (3) und innerhalb davon erstreckt und in einer Entfernung knapp oberhalb des Beutelbodens endet.

2. System von Anspruch 1, worin sich das rohrförmige Teilstück bis ca. 1,27 cm (1/2 Inch) vom Boden des Beutelinneren erstreckt.

3. System von Anspruch 2, worin das rohrförmige Teilstück flexibel ist und als Abschrägung endet.

4. System von Anspruch 1, worin die zweite Auslaßöffnung mit einem ersten Blut-Begleitbeutel (21) über eine Rohrleitung in Verbindung steht.

5. System von Anspruch 4, worin die mit einer äußeren Klammer (19) in Verbindung stehende Rohrleitung ein Sensorelement (16) einschließt, um das Hindurchleiten von fluidem Medium durch die Rohrleitung anzuhalten.

6. System von Anspruch 1, worin die erste Auslaßöffnung mit einem zweiten Blut-Begleitbeutel (35) über eine Rohrleitung in Verbindung steht.

7. System von Anspruch 6, worin die mit einer äußeren Klammer (31) in Verbindung stehende Rohrleitung ein Sensorelement (16) einschließt, um das Hindurchleiten von fluidem Medium durch die Rohrleitung anzuhalten.

8. System von Anspruch 5, worin das Sensorelement, auf Fühlen und Anhalten des Durchflusses in der Rohrleitung, mit einem äußeren Ventil (19) auf der Rohrleitung, die die zweite Auslaßöffnung mit dem Blut-Beutel verbindet, in Verbindung steht und dieses öffnet, so daß fluides Medium aus dem Beutel durch die Auslaßöffnung in den zweiten Begleitbeutel fließen kann.

9. Verfahren zur Auftrennung von Blut in Bestandteile, wobei Stufen umfaßt sind, in denen man

(a) Gesamtblut in einen Blut-Beutel (3) mit mindestens zwei Auslaßöffnungen (17) und (27) am Oberteil des Beutels (3) einbringt, wobei eine der Auslaßöffnungen mit einem rohrförmigen Teilstück (7) in Verbindung steht, das sich in den Beutel und innerhalb davon erstreckt und in ca. 1,27 cm (1/2 Inch) Abstand vom inneren Boden des Beutels endet,

(b) den Blut-Beutel (3) bei relativ hoher Zentrifugalkraft zentrifugiert, um einen oberen Plasma-Anteil (9), einen Zwischenanteil (13) aus buffy coat und einen unteren Anteil aus roten Blutzellen zu bilden,

(c) Druck auf den Beutel ausübt, um Plasma durch eine Auslaßöffnung aus dem Beutel herauszudrücken, und

(d) Druck auf den Beutel ausübt, um das rote Zellprotein aus dem Beutel durch das rohrförmige Teilstück herauszudrücken.

10. Verfahren von Anspruch 9, worin jede Auslaßöffnung in geschlossener Verbindung über eine Rohrleitung mit einem Begleitbeutel (21, 35) steht.

11. Verfahren von Anspruch 9, worin die Rohrleitwigen, die die Begleitbeutel mit den Auslaßöffnungen verbinden, ein Sensorelement (16) und Ventilelemente (19, 31) einschließen, welche in vorbestimmter Weise miteinander wechselwirken, um den Durchfluß durch die Auslaßöffnungen zu öffnen und zu schließen.