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Dokumentenidentifikation DE69130902T2 30.09.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0517899
Titel SYSTEME UND VERFAHREN ZUM ENTFERNEN VON VERUNREINIGUNGEN AUS FLÜSSIGKEITEN
Anmelder Baxter International Inc., Deerfield, Ill., US;
Quadra Logic Technologies Inc., Vancouver, Britisch Kolumbien/British Columbia, CA
Erfinder WOLF, Ludwig, Jr., Inverness, IL 60010, US;
FOLEY, John, T., Wheeling, IL 60046, US;
BRATTEN, William, R., Lake Villa, IL 60046, US;
STONEFIELD, Michael, Vancouver, British Columbia, CA;
KUNZ, Gary, British Columbia V6K 1J1, CA
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69130902
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 20.12.1991
EP-Aktenzeichen 929035061
WO-Anmeldetag 20.12.1991
PCT-Aktenzeichen US9109708
WO-Veröffentlichungsnummer 9211057
WO-Veröffentlichungsdatum 09.07.1992
EP-Offenlegungsdatum 16.12.1992
EP date of grant 17.02.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.1999
IPC-Hauptklasse A61L 2/08
IPC-Nebenklasse A61M 1/36   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen unter Verwendung photodynamischer Maßnahmen, und insbesondere betrifft sie die Verarbeitung von Gesamtblut und seinen Komponenten zur Lagerung und Transfusion. Spezifischer ausgedrückt betrifft die Erfindung die extrakorporale Behandlung von gesammeltem Gesamtblut und seinen Komponenten mit photosensitiven Materialien, um Viren und andere pathogene Verunreinigungen zu entfernen.

Hintergrund der Erfindung

Mit dem Aufkommen der Blutkomponententherapie wird der Großteil des zur Zeit gesammelten Blutes zur Lagerung und Verabreichung in seine klinisch erprobten Komponenten getrennt. Die klinisch erprobten Komponenten von Gesamtblut umfassen rote Blutzellen, die zur Behandlung von chronischer Anämie verwendet werden; Plättchen-armes Plasma, aus dem Gerinnungsfaktor VIII-reiches Kryopräzipitat zur Behandlung von Hämophilie erhalten werden kann; und Plättchenkonzentrate, die zur Kontrolle von thrombocytopenischen Blutungen verwendet werden.

Es ist allgemein bekannt, daß Blut infektösen Substanzen, wie z. B. Hepatitis-B-Virus, Human Immuno Deficiency (AIDS)-Virus; Herpes-Virus; und Influenza-Virus, enthalten kann. Um die Übertragung dieser infektösen Substanzen während Bluttransfusionen zu vermeiden, werden Blutspender routinemäßig überprüft und serologischen Tests zur Bestimmung der Gegenwart dieser Substanzen unterworfen. Trotzdem ist es schwierig immer sicherzustellen, daß diese infektöse Substanzen bestimmt werden.

Als Weg zum Entfernen infektöser Substanzen aus gesammeltem Blut und seinen Komponenten vor der Lagerung und Transfusion wurde die Verwendung einer photodynamischen Behandlung vorgeschlagen. Siehe Matthews et al., "Photodynamic Therapy of Viral Contaminants With Potential for Blood Bank Applications", Transfusion 28(1) (1988) 81-83. Es wurden verschiedene extrakorporale Systeme vorgeschlagen, die photodynamische Maßnahmen zur Behandlung von Blut vor der Lagerung und Transfusion vorgeschlagen haben. Siehe z. B. die US-Patente 4613322 und 4684521 (Edelson), US-Patent 4708715 (Troutner et al.), US-Patent 4727027 (Wiesehahn et al.), die US-Patente 4775625 und 4915683 (Sieber), und das US-Patent 4878891 (Judy et al.).

Das US-Patent 4915683 beschreibt die Verwendung einer einzigen fluoreszierenden Lichtquelle zur Bestrahlung von mit einem photosensitiven Mittel gemischtem Blut.

Bis jetzt war eine wirtschaftliche Anpassung der Vorteile photodynamischer Maßnahmen an die Wünsche der Blutbank-Industrie im wesentlichen erfolglos. Mit den bisher vorgeschlagenen extrakorporalen Systemen war es nicht möglich, einem akzeptierbaren Entfernungsgrad bei den relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die erforderlich sind, um therapeutische Menge von Blutkomponenten wirtschaftlich zu verarbeiten, zu erzielen.

Aus diesen und anderen Gründen blieben die vielversprechenden Hoffnungen, die an photodynamische Maßnahmen zur Behandlung von Blut aus Blutbanken vorhanden waren, im wesentlichen unerfüllt.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereit, und ein Verfahren nach Anspruch 8. Basis für die Oberbegriffe dieser Ansprüche ist die US-A-4915683.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben festgestellt, daß eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt werden können, die die relativ hohen Verarbeitungsfließgeschwindigkeiten mäßigen, und trotzdem eine annehmbar hohe Rate der Entfernung von Verunreinigungen durch photodynamische Maßnahmen erzielen. Erfindungsgemäß werden eine extrakorporale Vorrichtung und Verfahren bereitgestellt, die infektöse Substanzen aus Fluiden, wie z. B. Blut, rasch und effektiv entfernen, indem man die Fluide, denen ein photosensitives Material zugesetzt wurde, rasch an einer Reihe getrennter Strahlungsquellen vorbeifließen läßt.

Ein erfindungsgemäßer Aspekt stellt eine Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, an die ein photosensitives Material gebunden wurde, bereit. Nach dem System wird Flüssigkeit durch einen vorgegebenen Durchflußweg geführt. Das System sieht mindestens zwei getrennte Strahlungsquellen im Durchflußweg vor, die entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes an beabstandeten Stellen vorhanden sind. Jede getrennte Quelle sendet autonom Strahlung aus, die ihre eigene Bestrahlungszone aufweist. Mindestens eine dieser getrennten Strahlungsquellen weist eine Photodiode auf. Im System wird jede getrennte Strahlungsquelle bei einer ausgewählten Wellenlänge innerhalb des vorgegebenen Wellenlängenbereichs betrieben, um das an die Verunreinigungen gebundene photosensitive Material zu aktivieren.

Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Vorrichtung so betrieben, daß sie einen Flüssigkeitsdurchfluß durch eine Behandlungskammer ergibt, in der die Flüssigkeit in Folge durch mindestens zwei verschiedene Durchflußwege kanalisiert wird.

Nach diesem Aspekt weist die Vorrichtung getrennte Strahlungsquellen entlang beider Durchflußwege auf. Nach der Vorrichtung sind mindestens zwei dieser getrennten Strahlungsquellen im ersten Weg an beabstandeten Stellen entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes angeordnet. In dieser Vorrichtung sind auch mindestens zwei zusätzliche getrennte Strahlungsquellen im zweiten Durchflußweg an beabstandeten Stellen entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes angeordnet.

Die Vorrichtung weist außerdem ein Steuerelement zum Betrieb jeder getrennten Strahlungsquelle bei einer ausgewählten Wellenlänge innerhalb eines Bereiches auf, der das an die Verunreinigungen gebundene photosensitive Material aktiviert. Nach der Aktivierung werden die Verunreinigungen durch das Material eliminiert.

Durch Kanalisierung der Flüssigkeit durch verschiedene getrennte Strahlungszonen bei einer relativ hohen Durchflußgeschwindigkeit wird durch die Erfindung eine überraschend effektive kumulative Wirkung in Bezug auf das gesamte Ausmaß der Entfernung von Verunreinigungen während einer relativ kurzen Zeitdauer bereitgestellt.

Durch Verwendung getrennter Strahlungsquellen ist die Vorrichtung auch flexibel, um den Bedürfnissen verschiedener Verarbeitungsmethoden gerecht zu werden. In einer Anordnung werden durch das Steuerelement z. B. die getrennten Strahlungsquellen bei im wesentlichen der gleichen Wellenlänge betrieben. In einer anderen Anordnung werden durch das Steuerelement mindestens zwei der getrennten Strahlungsquellen mit verschiedenen Wellenlängen betrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich entlang gegenüberliegenden Seiten des ersten und des zweiten Durchflußweges mindestens zwei getrennte Strahlungsquellen. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind mindestens drei getrennte Strahlungsquellen entlang jedes Durchflußweges angebracht. Zwei der getrennten Quellen sind an beabstandeten Stellen entlang einer Seite des Durchflußweges in Richtung des Flüssigkeitsstromes angeordnet, während die andere getrennte Quelle an einer gegenüberliegenden Seite des Durchflußweges angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede getrennte Strahlungsquelle eine Photodiode auf. Jede getrennte Quelle kann dadurch so gesteuert werden, daß sie ein relativ enges Strahlungsband mit einer relativ präzisen Wellenlänge aussen det. Die Flüssigkeit läuft rasch durch diese gut definierten Strahlungsbänder hindurch, während sie behandelt wird.

Durch Verwendung von Photodioden als Strahlungsquellen können relativ niedrige Spannungen verwendet werden. Die niedrigen Spannungen verringern die Menge an vom System ausgebildeter Wärme, wodurch die Lebensfähigkeit der Flüssigkeit während der Behandlung erhalten bleibt.

Nach einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, an die ein photosensitives Material gebunden wurde, bereitgestellt. Nach diesem erfindungsgemäßen Aspekt wird die Flüssigkeit durch einen Spalt hindurchgeführt, wobei sie durch einen vorgegebenen Durchflußweg kanalisiert wird. Wenn sie durch den Durchflußweg strömt, wird die Flüssigkeit mindestens zwei getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt, die entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes an beabstandeten Stellen angeordnet sind. Mindestens eine und vorzugweise alle dieser getrennten Quellen weisen eine Photodiode auf.

In einer bevorzugten Anordnung wird die Flüssigkeit durch einen Spalt geführt wobei sie innerhalb des Spaltes in Folge durch zwei verschiedene Durchflußwege kanalisiert wird. Wenn sie durch den ersten Durchflußweg strömt, wird die Flüssigkeit mindestens zwei getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt, die entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes an beabstandeten Stellen angeordnet sind. Als nächstes durchläuft sie den zweiten Durchflußweg, wobei die Flüssigkeit wieder mindestens zwei zusätzlich getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt wird, die ebenfalls entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes an beabstandeten Stellen angeordnet sind. Jede getrennte Strahlungsquelle wird mit einer bestimmten Wellenlänge innerhalb des vorgegebenen Bereichs betrieben, um das an die Verunreinigungen gebundene photosensitive Material zu aktivieren, wenn die Flüssigkeit in Folge durch die zwei Wege strömt.

Die Erfindung kann in Umgebungen angewendet werden, wo während der Verarbeitung Sterilität und ein biologisch geschlossenes System aufrechterhalten werden müssen, und läßt sich deshalb leicht für eine Blutverarbeitung anwenden.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen, die nachfolgen, angeführt oder sind daraus ersichtlich.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, mit weggelassenen Teilen, einer Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, mit beim Betrieb geschlossener Behandlungskammer;

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei die Behandlungskammer geöffnet ist, um vor der Verwendung den Bestrahlungsbereich des damit verbundenen Durchflußwegs aufzunehmen;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der geschlossenen Behandlungskammer entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 ist die Darstellung des Bestrahlungsbereich des Durchflußweges innerhalb der Behandlungskammer, entlang der Linie 4- 4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Steuerelements, das die innerhalb der Behandlungskammer angeordneten getrennten Strahlungsquellen betreibt;

Fig. 6 ist eine perspektivisch Ansicht der Teilkomponenten des mit dem in Fig. 1 dargestellten System verbundenen Flüssigkeitsdurchflußweges, wobei die Teilkomponenten vor der Verwendung abmontiert sind;

Fig. 7 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Behandlungskammer, die eine Anordnung der getrennten Strahlungsquellen entlang des Bestrahlungsbereiches des Durchflußweges zeigt;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Behandlungskammer, die eine andere Anordnung der getrennten Strahlungsquellen entlang des Bestrahlungsbereiches des Durchflußweges zeigt.

Die Erfindung ist nicht auf die in der nachfolgenden Beschreibung oder in den Zeichnungen dargestellten Konstruktionsdetails und Anordnungen von Teilen beschränkt. Die Erfindung kann auch mit anderen Ausführungsformen auf verschiedene andere Weise durchgeführt werden. Die Terminologie und die Phrasen, die für die Beschreibung verwendet werden, sind nicht als einschränkend zu betrachten.

Beschreibung bevorzugter Ausführungformen

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 (nachfolgend als System 10 bezeichnet) zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, und die erfindungsgemäßen Merkmale darstellt. Das System 10 weist eine Behandlungsvorrichtung 12 auf, die die Flüssigkeit aus einem Behälter 14 aufnimmt und die Flüssigkeit nach der Behandlung einem Sammelbehälter 16 zuführt.

Die zu behandelnde Flüssigkeit kann variieren. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Flüssigkeit eine Komponente aus Gesamtblut, die für eine Transfusion aufbewahrt werden soll. Spezifischer ausgedrückt, besteht die Flüssigkeit aus in Plasma suspendierten roten Blutzellen. Typischerweise sind zusammen mit den roten Blutzellen auch weiße Blutzellen vorhanden. Die Flüssigkeit kann auch ein Antikoagulans und gegebenenfalls ein Aufbewahrungsmedium für die Blutkomponente umfassen. Alternativ kann die Flüssigkeit aus in Plasma suspendierten Plättchen bestehen.

In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die verunreinigende Substanz einen pathogenen Virus, wie er typischerweise im Blut enthalten ist. Die verunreinigende Substanz kann z. B. aus Hepatitis-B-Virus, Human Immuno Deficiency-Virus, Herpes-Virus oder Influenza-Virus bestehen.

Die Flüssigkeit im Behälter 14 enthält ein photosensitives Material, das eine Affinität für die in der Flüssigkeit enthaltene verunreinigende Substanz besitzt. Das photosensitive Material wird zu dem im Behälter 14 enthaltenen Blut zugegeben, nachdem das Blut von einem Spender gesammelt wurde. Die Stufe der Zugabe des photosensitiven Materials wird nachfolgend näher beschrieben.

Aufgrund seiner Affinität für die verunreinigende Substanz wird das photosensitive Material an die verunreinigende Substanz im Behälter 14 gebunden. Das photosensitive Material ist ein solches, das durch Belichtung mit Bestrahlung innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereiches aktiviert wird. Wenn es durch Bestrahlung aktiviert wurde, eliminiert das Material die verunreinigenden Substanzen.

Es können verschiedene Arten photosensitiver Materialien verwendet werden. In der beschriebenen Ausführungsform umfaßt die photosensitive Verbindung eine Reihe durch Licht-aktivierter von Benzoporphyrin abgeleiteter Substanzen. Diese Derivate werden üblicherweise als BPDs bezeichnet. BPDs sind im Handel erhältlich von Quadra Logic Technologies, Inc., Vancouver B. C., Canada.

BPDs besitzen wie andere Hämatoporphyrin-Materialien eine Affinität für die Zellwände vieler Viren, die im Blut enthalten sind. Sie binden oder lagern sich deshalb an die biologische Zellwand dieser Organismen an. Wenn sie einer Strahlung ausgesetzt werden, unterliegen die BPDs einem Energieübertragungsprozeß mit Sauerstoff unter Bildung von Singlett-Sauerstoff. Wenn der Singlett-Sauerstoff oxidiert, tötet er die biologischen Zellen, an die er angelagert war, ab. BPDs werden ausführlicher im US-Patent 4878891 (Judy et al.) beschrieben.

Erfindungsgemäß wird die verunreinigende Substanz, an die die BPDs angelagert sind, auf bestimmte Weise einer Strahlung aus gesetzt, wenn die Flüssigkeit durch die Behandlungsvorrichtung strömt.

Wie dies die Fig. 2 und 3 am besten zeigen, weist die Bestrahlungsvorrichtung 2 ein Gehäuse 18 auf, das eine Bestrahlungskammer 20 definiert. Zwei Platten 22 und 24 am Gehäuse 18 bilden die Behandlungskammer 20 aus. Die erste Platte ist am Mittelteil des Gehäuses 18 angebracht. Die zweite Platte 24 wird von einer Tür 26 getragen, die sich am Gehäuse 18 zwischen einer offenen Position (wie in Fig. 2 dargestellt) und einer geschlossenen Position (wie in Fig. 1 und 3 dargestellt) bewegt.

Wie dies am besten in Fig. 3 gezeigt wird, liegen, wenn die Tür 26 in ihrer geschlossenen Position ist, die erste und die zweite Platte 22 und 24 beabstandet voneinander gegenüber, wodurch die Begrenzungen der Behandlungskammer 20 ausgebildet werden. Der Raum zwischen den zwei Platten 22 und 24 bildet einen Spalt 28 einer bestimmten Größe, durch den die Flüssigkeit die Kammer 20 durchläuft. In der dargestellten Ausführungsform weist der Spalt 28 eine Breite von ca. 3,175 mm (0,125 Inch) auf.

Die Behandlungsvorrichtung 12 weist außerdem eine Vielzahl von Strahlungsquellen (allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet) auf, die entlang des Spaltes 28 positioniert sind. Dadurch wird die die Kammer 20 durchströmende Flüssigkeit den Strahlungsquellen 30 ausgesetzt. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Platte 22 und 24 eine Anzahl von Strahlungsquellen 30 auf.

Nach der vorliegenden Erfindung ist jede Strahlungsquelle 30 "getrennt", was bedeutet, daß jede Quelle 30 eine autonome Strahlungsquelle ist, die ihre eigene Bestrahlungszone besitzt. Dadurch, daß sie getrennt ist, kann jede Quelle 30 auch eine Strahlung emittieren, die unabhängig von der Strahlungsemission durch die anderen Quellen 30 ist.

In der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform ist jede Strahlungsquelle 30 als Photodiode ausgestaltet. Abhängig von der zu behandelnden Flüssigkeit und den Charakteristika des verwendeten photosensitiven Materials können verschiedene Arten von Photodioden verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform, in der die zu behandelnde Flüssigkeit rote Blutzellen enthält, verwenden alle Photodioden ein transparentes Aluminiumgalliumarsenid-Material (TS AlGaAs). Photodioden dieses Typs sind von Hewlett-Packard Co. im Handel erhältlich (Produktbezeichnung "HLMP-8150 15 Candella").

Diese Photodioden emittieren ein Strahlungsbau in einem relativ engen Bestrahlungswinkel von ca. 4º. Das vorbestimmte Strahlungsband hat eine relativ genaue Wellenlänge und ergibt, eine rote Farbe mit einer Peakwellenlänge von ca. 690 nm. Rote Blutzellen sind gegenüber einer Strahlung dieser Wellenlänge im wesentlichen transparent. Die BPDs sind es jedoch nicht. Die BPDs absorbieren Strahlung dieser Wellenlänge und werden aktiviert.

Wenn die zu behandelnde Flüssigkeit Plättchen enthält, würde man die Photodiode so auswählen, daß sie eine Wellenlänge aufweist, die eine blaue Farbe mit einer Peakwellenlänge von ca. 425 um ergibt. Plättchen sind gegenüber Strahlung dieser Wellenlänge im wesentlichen transparent.

In der dargestellten Ausführungsform weist jede getrennte Photodioden-Strahlungsquelle eine Minimalintensität von ca. 8,0 cd (bei 20 mA) auf, eine maximale Intensität von ca. 36,0 cd (bei 20 mA) und eine typische Intensität von ca. 15,0 cd (bei 20 mA). Jede Photodiode wird mit einer niedrigen Durchlaßspannung von ca. 2,4 V betrieben.

In der dargestellten Ausführungsform (wie dies Fig. 4 am besten zeigt) sind die getrennten Strahlungsquellen 30 an jeder Platte 22 und 24 in Gruppen oder Anordnungen 32 angeordnet. Wie die Fig. 4 zeigt, weist jede Gruppe oder Anordnung 32 eine Vielzahl von getrennten Quellen 30 auf, die in alternierenden Reihen von jeweils 4 und 5 (in Fig. 4 horizontal dargestellt) angeordnet sind. Die alternierende Zahl in jeder Reihe versetzt den Abstand der Quellen 30 zwischen benachbarten Reihen. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Anordnung 32 ca. 90 diskrete Strahlungsquellen 30 auf.

In der dargestellten Anordnung (wie dies die Fig. 2 zeigt) sind am Gehäuse 18 hinter der ersten Platte 22 vier Gruppen vorhanden (die ca. 360 getrennte Strahlungsquellen umfassen). Vier zusätzliche Gruppierungen 32 befinden sich auf der Tür 26 hinter der zweiten Platte 24. Jede Platte 22 und 24 ist aus klarem Glas oder Kunststoffmaterial, das gegenüber der durch die Quellen emittierten Strahlung durchlässig ist. In einer alternativen Anordnung (nicht dargestellt) weist nur eine der Platten 22 oder 24 die Strahlungsquellen 30 auf. In dieser Anordnung weist die andere Platte vorzugsweise eine Oberfläche auf, die die durch die Quellen 30 emittierte Strahlung in den Spalt 28 zurückreflektiert. Die Oberfläche der anderen Platte könnte z. B. mit Gold oder einem ähnlichen hochreflektierenden Material beschichtet sein, um die vorstehend beschriebenen Wellenlängen der Strahlung zu reflektieren.

Die Behandlungsvorrichtung weist eine Steuereinrichtung 34 zum Betrieb jeder getrennten Strahlungsquelle 30 auf (siehe Fig. 5). Die Fig. 5 zeigt, daß die Strahlungsquellen 30 in parallen Reihen 31 elektrisch verbunden sind, wobei jede Reihe 31 5 Quellen 30 in Reihenschaltung aufweist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, läuft die Flüssigkeit vom Behälter 14 durch die Behandlungskammer 20 zum Sammelbehälter 16, wobei sie einem bestimmten Durchflußweg 36 folgt, der die erfindungsgemäßen Merkmale verkörpert. Der Durchflußweg 36 weist einen Einlaßabschnitt 38 auf, der die Flüssigkeit von dem Behälter 14 in die Behandlungskammer 20 führt. Der Durchflußweg 36 weist auch einen Auslaßabschnitt 40, der Flüssigkeit von der Behandlungskammer 20 zum Sammelbehälter 16 führt.

Der Durchflußweg 36 weist außerdem einen dazwischenliegenden Bestrahlungsbereich 42 auf. Ein Ende des Bestrahlungsbereichs 42 kommuniziert mit dem Einlaßabschnitt 38. Das andere Ende des Bestrahlungsbereichs 42 kommuniziert mit dem Auslaßabschnitt 40.

Bei der Verwendung (wie in Fig. 1 gezeigt) befinden sich der Einlaß- und Auslaßabschnitt 38 und 40 außerhalb der Behandlungskammer 20, während der Bestrahlungsbereich 42 sich innerhalb der Behandlungskammer 20 sandwichartig zwischen des zwei Platten befindet. Die maximale Größe des Durchflußweges 36 durch den Bestrahlungsbereich 42 wird durch den zwischen den zwei Platten 22 und 24 ausgebildeten Spalt definiert.

Der Bestrahlungsbereich 42 besteht aus einem Material, das gegenüber der von den Quellen emittierten Strahlung durchlässig ist. Flüssigkeit, die durch den Bestrahlungsbereich 42 hindurchströmt, wird dadurch einer Strahlung ausgesetzt.

Der Bestrahlungsbereich 42 definiert mindestens zwei Kanäle (in Fig. 4 durch den Buchstaben C bezeichnet). Die Kanäle leiten die Flüssigkeit in verschiedenen aufeinanderfolgenden Wegen an den Strahlungsquellen vorbei. In der dargestellten Ausführungsform weist der Bestrahlungsbereich 42 achtzehn (18) aufeinanderfolgende Kanäle auf, die entsprechend mit C1 bis C18 bezeichnet sind. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die Kanäle C1 bis C18 in einer bestimmten Weise relativ zu den Strahlungsquellen 30 angeordnet.

Die Kanäle C1 bis C18 sind im Hinblick auf die Strahlungsquellen 30 so angeordnet, daß, wenn die Flüssigkeit durch jeden Kanal strömt, sie mindestens zwei getrennten Strahlungsquellen 30 ausgesetzt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Flüssigkeit mindestens 18 getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt, wenn sie jeden Kanal durchströmt. Zur Veranschaulichung sind die dem ersten Kanal C1 zugeordneten Quellen 30 in Fig. 4 mit S1 bis S18 bezeichnet.

Die Kanäle C1 bis C18 sind außerdem so angeordnet, daß, wenn die Flüssigkeit durch den nächstfolgenden Kanal strömt, sie verschiedenen getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt ist. Die 18 Strahlungsquellen S1 bis S18 im ersten Kanal C1 sind z. B. verschieden von den dem nächstfolgenden Kanal C2 zugeordneten Strahlungsquellen 30. Zusätzlich kann eine gewisse Überlappung zwischen Strahlungsquellen 30 zwischen benachbarten Kanälen vorhanden sein.

Wenn die Flüssigkeit durch den Bestrahlungsbereich 42 strömt, wird sie deshalb nicht wiederholt der gleichen Strahlungsquelle ausgesetzt. Stattdessen wird sie zahlreichen verschiedenen Strahlungsquellen ausgesetzte, von denen jede selbst eine getrennte ist. In der dargestellen Ausführungsform wird die Flüssigkeit schließlich mindestens einmal ca. 360 getrennten Strahlungsquellen ausgesetzt, wenn sie den Bestrahlungsbereich 42 durchströmt.

In der dargestellten Ausführungsform besitzen der Behälter 14, der Sammelbehälter 16 und der Bestrahlungsbereich 42 jeweils die Form eines Beutels (44, 46 bzw. 48) aus einem flexiblen inerten Kunststoffmaterial, wie z. B. weichgemachtem Polyvinylchlorid medizinischer Qualität. Jeder Beutel 44, 46 und 48 weist verschweißte Umfangskanten auf, wodurch ein verschlossener Innenbereich ausgebildet wird.

Der Bestrahlungsbereich-Beutel 48 weist außerdem eine Reihe innerer hitzeverschweißter Zonen 52 auf, die den Innenbereich in 18 miteinander verbundene Durchflußwege unterteilen. Der Durchflußweg umfaßt, wie bereits beschrieben, die Kanäle C1 bis C18.

Der Bestrahlungsbereich-Beutel 48 wird durch Nadeln 54 (siehe Fig. 2 und 4) an die erste Platte 22 angebracht. Wenn die Tür 26 geschlossen ist, leiten die im Beutel 48 ausgebildeten Kanäle C1 bis C18 die Flüssigkeit in einem schlangenförmigen Hin- und Zurück-Weg an den Strahlungsquellen 30 vorbei. Und in jedem nachfolgenden Kanal wird, wie dies ebenfalls bereits beschrieben wurde, die Flüssigkeit wieder mehreren getrennten Strahlungsquellen, die von denen im vorhergehenden Kanal verschieden sind, ausgesetzt.

In der dargestellten Ausführungsform (siehe Fig. 6) weist der Einlaßabschnitt 38 des Durchflußwegs 36 einen flexiblen Schlauch aus inertem Kunststoff 56 auf, der mit dem Einlaßende des Bestrahlungsbereich-Beutels 48 verbunden ist. Der Schlauch 56 weist ein übliches Inline-Filter 58 zur Entfernung von weißen Blutzellen aus der Flüssigkeit auf, bevor diese die Behandlungskammer 20 tritt. Das verwendete Filtermedium (nicht dargestellt) kann Baumwolle, Celluloseacetat oder eine andere synthetische Faser, wie z. B. Polyester, enthalten.

Der Schlauch 56 endet in einer ersten Verbindungsvorrichtung 60.

Der Einlaßabschnitt 38 weist außerdem einen flexiblen Schlauch 62 aus inertem Kunststoff auf, der mit dem Behälter 14 verbunden ist. Dieser Schlauch 62 weist eine zweite Verbindungsvorrichtung 64 auf, die mit der ersten Verbindungsvorrichtung 60 zusammenpaßt, um den Behälter 14 mit dem Einlaßende des Bestrahlungsbereich-Beutels 48 zu verbinden.

Obwohl verschiedene bekannte Verbindungsvorrichtungen verwendet werden können, sind in der dargestellten Ausführungsform die Vorrichtungen 60 und 64 vorzugsweise sterile Verbindungsvorrichtungen, wie z. B. solche, die beschrieben sind in den US-Patenten 4157723 und 4265280 (Granzow et al.), die durch Bezugnahme darauf hiermit Bestandteil dieser Beschreibung sind.

Bei der Verwendung transportiert eine peristaltische Pumpe 66 (siehe Fig. 1) Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsweg 3ä mit einer bestimmten Fließgeschwindigkeit. Die Fließgeschwindigkeit der Pumpe 66 variiert selbstverständlich abhängig vom Volumen der zu behandelnden Flüssigkeit, und den auferlegten Zeitbe grenzungen. Im Zusammenhang mit der dargestellten Ausführungsform ist es wünschenswert, daß 300 ml Blutkomponenten in ca. 30 Minuten behandelt werden können. Die bevorzugte Fließgeschwindigkeit beträgt deshalb ca. 10 ml/min.

Der Auslaßbereich 40 des Durchflußweges 36 weist einen flexiblen Schlauch 68 aus inertem Kunststoff auf, der mit dem Auslaßende des Bestrahlungsbereich-Beutels 48 verbunden ist. Das andere Ende des Schlauches 68 ist mit dem Sammelbehälter 16 verbunden. In einer alternativen Anordnung (nicht dargestellt), kann der Schlauch in zwei Teile getrennt sein, wie z. B. die Schläuche 56 und 62, von denen jeder eine (vorzugsweise sterile) Verbindungsvorrichtung aufweist, um den Sammelbehälter 16 mit dem Auslaßende des Bestrahlungsbereich 42 vor der Verwendung zu verbinden.

In der dargestellten Ausführungsform (siehe Fig. 6) enthält ein Zusatzbehälter 70 eine Lösung, die photosensitives Material enthält. Der Zusatzbehälter 70 weist ebenfalls einen Schlauch 72 auf, der eine dritte (vorzugsweise sterile) Verbindungsvorrichtung 74 aufweist. In dieser Anordnung weist auch der Behälter 14 einen weiteren Schlauch 76 auf, der eine vierte (vorzugsweise sterile) Verbindungsvorrichtung 78 aufweist. Durch Verbinden der dritten und vierten Verbindungsvorrichtung 74 und 78 kann das photosensitive Material vom Zusatzbehälter 70 in den Behälter 14 geführt werden, um es dort mit der zu behandelnden Flüssigkeit zu mischen. Die verbundenen Schläuche 72 und 76 bilden einen geschlossenen sterilen Weg zur Einführung des photosensitiven Materials in den Behälter 14. Sobald das photosensitive Material eingebracht wurde, kann der Schlauch 76 stromaufwärt von den miteinander verbundenen Verbindungsvorrichtungen 74 und 78 (wie in Fig. 1 dargestellt) wärmeschweißt werden, und der Zusatzbehälter 70 (mit den verbundenen Verbindungsvorrichtungen 74 und 78) entfernt werden.

Unter Verwendung der sterilen Verbindungsvorrichtungen 60, 64, 74 und 78 bildet der ausgebildete Durchflußweg 36 einen ge schlossenen, sterilen Weg zur Beförderung der Flüssigkeit vom Behälter 14 durch die Behandlungskammer 20 und in den Sammelbehälter 16.

In der Behandlungskammer 20 wird die Flüssigkeit auf die vorstehend beschriebene Weise einer Vielzahl von getrennten Strahlungsquellen 30 ausgesetzt. Jede getrennte Strahlungsquelle 30 wird durch die Steuereinrichtung 34 mit einer bestimmten Wellenlänge innerhalb des vorgegebenen Bereiches betrieben, um das an die Verunreinigungen gebundene photosensitive Material zu aktivieren, wenn die Flüssigkeit hintereinander durch die Kanäle C1 bis C18 im Bestrahlungsbereich 42 strömt. Das photosensitive Material wird durch Belichten aktiviert, und zerstört die Verunreinigungen. Die die zerstörten Verunreinigungen enthaltende Flüssigkeit wird im Behälter 16 zur Lagerung und nachfolgenden Transfusion gesammelt.

Das System 10 ermöglicht eine große Flexibilität bei der Behandlung der Flüssigkeit. Weil jede Strahlungsquelle 30 getrennt ist, kann die Steuereinrichtung 34 so ausgestaltet sein, daß sie zwei oder mehrere der Strahlungsquellen mit verschiedener Wellenlänge betreibt. Alternativ kann die Steuereinrichtung so ausgestaltet sein, daß sie zwei oder mehr der getrennten Strahlungsquellen 30 bei im wesentlichen der gleichen Wellenlänge betreibt.

Die von jeder getrennten Quelle 30 emittierte Strahlungszone kann außerdem, so wie die Intensität der Strahlung jeder Quelle 30, variiert werden.

In der dargestellten Ausführungsform, in der jede der Platten 22 und 24 eine Vielzahl von Strahlungsquellen aufweist, sind die getrennten Strahlungsquellen 30 entlang gegenüberliegender Seiten des Spaltes 28, durch den die Flüssigkeit strömt, angeordnet.

Wie Fig. 7 zeigt, können die Strahlungsquellen 30 auf den Platten 22 und 24 so angeordnet sein, daß sie sich diametral gegenüberliegen. Fig. 7 zeigt vier Paare von diametral gegenüberliegenden Quellen, die mit S1 bis S8 bezeichnet sind. In dieser Anordnung überlappen sich diametral gegenüberliegende, von den Quellen S1 bis S18 emittierten Strahlungszonen (mit 21 bis Z8 bezeichnet, entsprechend ihren Quellen S1 bis S8) direkt. Die in der Konvergenzzone CZ zwischen jeder Quelle vorhandene Strahlungsmenge wird dadurch intensiviert.

Fig. 8 zeigt eine alternative Anordnung. In dieser Anordnung liegen sich die auf den Platten befindlichen Strahlungsquellen S1 bis S6 nicht direkt gegenüber. Stattdessen sind die Quellen S1 bis S6 versetzt. In dieser Anordnung überlappen sich die durch die versetzten Quellen emittierten Bestrahlungszonen 21 bis Z6 nicht direkt. Stattdessen werden zwischen jeder getrennten Quelle S1 bis S6 überlappende seitliche Regionen ZS mit verstärkter Strahlung ausgebildet.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, an die ein photosensitives Material gebunden wurde, wobei das Material durch Belichtung mit Strahlung innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs aktiviert wird, um die kontaminierenden Substanzen zu entfernen, die aufweist:

Mittel (22, 24) zur Ausbildung eines Durchflußspaltes (28) mit einem Einlaßende und einem Auslaßende,

Mittel (42, 56, 66, 68) zur Ausbildung eines Flüssigkeitstromes vom Einlaßende des Spaltes zum Auslaßende des Spaltes, Mittel (C1-18) zur Kanalisierung der Flüssigkeit innerhalb des Spaltes in einem vorgegebenen Durchflußweg,

eine Strahlungsquelle (30) längsseits des Durchflußweges; und

Steuereinrichtungen (34) zum Betrieb der Strahlungsquelle einer ersten ausgewählten Wellenlänge innerhalb des vorgegebenen Bereiches, um das an die kontaminierenden Substanzen gebundene photosensitive Material zu aktivieren,

dadurch gekennzeichnet, daß längsseits des Durchflußweges eine Photodioden-Strahlungsquelle (30) vorgesehen ist, wobei die Photodioden-Strahlungsquelle getrennt von der ersten Strahlungsquelle (30) ist, die Strahlungsquellen an beabstandeten Stellen entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes angeordnet sind, und die Photodioden- Strahlungsquelle (30) durch die Steuereinrichtungen (34) bei einer ausgewählten Wellenlänge betrieben werden kann, die verschieden ist von der ersten ausgewählten Wellenlänge, aber innerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (30) entlang des Flüssigkeitsstromes an gegenüberliegenden Seiten positioniert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalisierungsmittel (C1-18) die Flüssigkeit innerhalb des Spaltes (28) nacheinander durch erste und zweite vorgegebene Durchflußwege kanalisieren, die getrennten Strahlungsquellen (30) längsseits eines Durchflußweges vorhanden sind, und mindestens dritte und vierte getrennte Strahlungsquellen (30) längsseits des anderen Durchflußweges an beabstandeten Stellen entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes vorhanden sind, und jede der getrennten Quellen bei einer ausgewählten Wellenlänge innerhalb des Bereichs betrieben werden kann, um das photosensitive Material zu aktivieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der getrennten Strahlungsquellen bei im wesentlichen der gleichen Wellenlänge betriebsfähig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Durchflußweg die damit assoziierten getrennten Strahlungsquellen entlang gegenüberliegenden Seiten davon aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede getrennte Strahlungsquelle eine Photodiode (30) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei getrennte Strahlungsquellen (30) entlang der oder einem der Durchflußwege positioniert ist, und zwei der getrennten Quellen an voneinander beabstandeten Stellen entlang einer Seite des Durchflußweges in der Richtung des Flüssigkeitsstromes positioniert sind, und eine der getrennten Quellen an einer gegenüberliegenden Seite des Durchflußweges positioniert ist.

8. Verfahren zur Behandlung einer Flüssigkeit, die kontaminierende Substanzen aufweist, an die ein photosensitives Material gebunden wurde, wobei das Material durch Belichtung mit Strahlung innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängebereichs aktiviert wird, um die kontaminierenden Substanzen zu entfernen, mit den Stufen:

(a) Hindurchführen der Flüssigkeit durch einen Spalt (28), wobei die Flüssigkeit innerhalb des Spaltes in einem vorgegebenen Durchflußweg kanalisiert wird, und

(b) Belichten der Flüssigkeit, wenn sie durch den Durchflußweg strömt, mit Strahlung innerhalb des vorgegebenen Wellenlängebereiches, um das an die kontaminierenden Substanzen gebundene photosensitive Material zu aktivieren, wenn die Flüssigkeit durch den Weg strömt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit in Stufe

(b) mit einer Strahlung erster und zweiter verschiedener Wellenlängen innerhalb des Bereichs belichtet, wobei die Strahlung der ersten Wellenlänge durch eine erste Strahlungsquelle (30) emittiert wird, und die Strahlung der zweiten Wellenlänge durch eine Photodioden-Strahlungsquelle (30) emittiert wird, die von der ersten Quelle getrennt ist, und wobei die Quellen entlang der Richtung des Flüssigkeitsstromes an beabstandeten Stellen positioniert sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7 durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anpruch 9, wenn abhängig von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der getrennten Strahlungsquellen bei im wesentlichen der gleichen Wellenlänge betrieben werden.







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