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Dokumentenidentifikation DE69727049T2 28.10.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000885018
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR INAKTIVIERUNG VON VERUNREINIGUNGEN IN EINER BIOLOGISCHEN FLÜSSIGKEIT
Anmelder Baxter International Inc., Deerfield, Ill., US
Erfinder CHAPMAN, R., John, Lake Villa, US;
STARK, R., Peter, Stoneham, US;
REED, A., Michael, Chelmsford, US;
LARSON, N., Dale, Newton, US;
CUFFARO, F., Daniel, Somerville, US
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69727049
Vertragsstaaten BE, CH, DE, DK, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.10.1997
EP-Aktenzeichen 979117942
WO-Anmeldetag 23.10.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/18854
WO-Veröffentlichungsnummer 9822150
WO-Veröffentlichungsdatum 28.05.1998
EP-Offenlegungsdatum 23.12.1998
EP date of grant 02.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.10.2004
IPC-Hauptklasse A61L 2/08
IPC-Nebenklasse A61M 1/36   A01N 1/02   H01J 37/20   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von biologischen Fluiden wie etwa Blut und Blutkomponenten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Inaktivieren von Verunreinigungen wie etwa Viren in solchen biologischen Fluiden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Menschliches Blut weist sowohl zelluläre als auch nichtzelluläre Komponenten auf. Die zellulären Komponenten in Blut weisen auf rote Blutzellen bzw. Erythrozyten (RBC), weiße Blutzellen bzw. Leukozyten (WBC) und Blutplättchen bzw. Thrombozyten. Plasma ist eine nichtzelluläre Komponente von Blut und ist das flüssige Medium, in dem die zellulären Komponenten suspendiert sind. Plasma weist ferner verschiedene andere Komponenten wie etwa Proteine (beispielsweise Fibrinogene, Albumin und Globuline), Elektrolyten und Metabolite auf.

Es ist wohl bekannt, daß sich Viren wie etwa das Hepatitis- oder HIV-Virus im menschlichen Blut aushalten können. Die sich in Blut aufhaltenden Viren können "intrazellulär", d. h. in einer der zellulären Komponenten von Blut wie etwa den Leukozyten enthalten sein, oder sie können "extrazellulär" sein, d, h. im Plasma frei existieren. Das Hepatitisvirus beispielsweise ist hauptsächlich ein extrazelluläres Virus, das Cytomegalievirus (das für Herpes verantwortliche Virus) ist hauptsächlich ein intrazelluläres Virus, und das HIV-Virus (das für AIDS verantwortliche Virus) findet sich sowohl intrazellulär als auch extrazellulär. Gleichgültig, wo sich das Virus aufhält, die Anwesenheit des Virus im Blutstrom stellt eine Infektions- und Erkrankungsgefahr nicht nur für den Wirt, sondern auch, falls das Blut oder eine Blutkomponente gesammelt und übertragen wird, für einen Empfänger dar.

Folglich versucht die Medizin, das Risiko einer Transfusion von Blut, das mit aktiven Viren belastet ist, zu verringern, indem Verfahren und Vorrichtungen entwickelt werden, um das Virus aus dem Blutstrom zu entfernen oder das Virus anderweitig zu inaktivieren. Ein solcher Versuch umfaßt beispielsweise die Filtration von Blut und/oder Blutkomponenten, um intrazelluläre Viren zu entfernen, die zum Beispiel in Leukozyten mitgeführt werden, Rawal et al., "Reduction of human immunodeficiency virus-infected cells from donor blood by leukocyte filtration", Transfusion, Seiten 460 bis 462 (1989). Die Filtration von Blut und/oder Blutkomponenten ist zwar beim Entfernen der intrazellulären Viren zu einem gewissen Grad wirksam; sie ist jedoch beim Entfernen von extrazellulären Viren im allgemeinen unwirksam, da solche Viren typischerweise zu klein sind, um von zur Zeit handelsüblichen Filtern abgefangen zu werden.

Andere Verfahren zum Inaktivieren von Viren und insbesondere von extrazellulären Viren in Blut umfassen die Dampfsterilisation von Blutplasma, um das Virus zu inaktivieren. Weitere Verfahren umfassen die Verwendung von "Detergentien", um das Blut und/oder die Blutkomponente von jeglichen Viren zu reinigen, oder Verfahren, bei denen die Blutkomponenten tiefgekühlt, aufgetaut und gewaschen werden, um das Virus zu entfernen.

Eine neuere Vorgehensweise zur Virusinaktivierung ist die Behandlung von Blut oder Blutkomponenten mit einem photochemischen Agens und Licht. Wenn das photochemische Agens mit Licht einer geeigneten Wellenlänge aktiviert wird, tötet es das Virus entweder direkt ab oder hemmt indirekt die Fähigkeit des Virus, sich zu replizieren, und "inaktiviert" also in beiden Fällen das Virus. Der hier verwendete Begriff "inaktivieren" (und Formen davon) bedeutet die tatsächliche Zerstörung, Ausrottung einer Verunreinigung wie etwa eines Virus oder eine direkte oder indirekte Wirkung auf die Verunreinigung, die dessen Fähigkeit, sich zu replizieren oder anderweitig einen lebenden Empfänger nachteilig zu beeinflussen, hemmt.

Es werden verschiedene bekannte photochemische Agenzien zum Einsatz bei der Inaktivierung von Viren in Blut angewandt oder beschrieben. Sie umfassen beispielsweise Psolarene (die bei der Inaktivierung von Viren in gesammelten Thrombozyten verwendet werden), wie in dem US-Patent Nr. 5 459 030 beschrieben ist. Andere photochemische Agenzien, die zur Inaktivierung von Viren in Blut beschrieben werden, umfassen die Familie von lichtaktivierten Arzneistoffen, die von Benzoporphyrin abgeleitet sind, wie in dem US-Patent Nr. 5 536 238 beschrieben ist, das auf die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde. Weitere photochemische Agenzien, die zum Einsatz bei der Inaktivierung von Viren in biologischen Fluiden in Betracht gezogen werden, sind Verbindungen aus der Familie der Phenothiazinfarbstoffe, die Toluidinblau O, Azur A, Azur B, Azur C, Thioninmethylenblau und Methylengrün aufweisen, sind aber nicht darauf beschränkt.

Damit die photochemischen Agenzien die Viren inaktivieren, muß das Licht, das auf das photochemisch Agens aufgebracht wird, eine Wellenlänge haben, die von dem photochemischen Agens absorbiert werden kann. Gemäß der Beschreibung in dem US-Patent Nr. 5 527 704, das ebenfalls auf die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, ist von Methylenblau bekannt, daß Methylenblau Licht mit Wellenlängen zwischen ungefähr 550 bis 700 nm absorbiert.

Nach dem derzeitigen Verständnis wird ein Methylenblaumolekül, das mit Licht aktiviert worden ist, ein Katalysator für sekundäre und tertiäre Reaktionen, die das Virus inaktivieren. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Aktivierung des photochemischen Agens wie etwa von Methylenblau in der Erzeugung von Singulett-Sauerstoff resultiert, was die sekundären und tertiären Reaktionen verstärkt. Eine genaue Erläuterung von Methylenblau, seiner Photophysik und photodynamischen Wirkung auf Proteine, Nucleinsäure, Viren und Bakterien findet sich in Tuite et al., "Photochemical interactions of methylene blue and analogues with DNA and other biological substrates", J. Photochem, Photobiol. B. Biol., 21, (1993).

Abgesehen davon, daß photochemische Agenzien (wenn sie mit Licht aktiviert werden) wie etwa Methylenblau als Katalysator für Virusinaktivierungsreaktionen wirken, können sie auch in einer Schädigung von Plasmaproteinen und insbesondere therapeutischen Proteinen resultieren, wie in dem EP-Patent Nr. 0196515 beschrieben ist. Wie in dem EP-Patent Nr. 0196515 angegeben ist und im vorliegenden Fall berücksichtigt wird, umfassen therapeutische Proteine jedes biologisch aktive Protein, das Eigenschaften hat, die es bei der Behandlung von Erkrankungen nützlich machen. Beispiele solcher Proteine umfassen Plasmaproteine von menschlichem Blut wie etwa Faktor VIII, von Willebrand Faktor, Faktor IX, Faktor X, Faktor XI, Hageman Faktor, die aktivierten Formen solcher Faktoren, Prothrombin, Antithrombin III, Fibronectin, Plasminogen, Immunserumglobulin, modifiziertes Immunglobulin, Albumin, 1-Antitrypsin und Präkallikrein. Vor der vorliegenden Erfindung ist ein System, das maximale Virenabtötung bei minimaler Schädigung von therapeutischen Proteinen ermöglichen kann, als unerreichbar betrachtet worden, da man die vermehrte Erzeugung von Singulett-Sauerstoff auch als für die Proteinschädigung verantwortlich ansah.

Ferner sind verschiedene Vorrichtungen zur Verwendung von photochemischen Agenzien bei der Virusinaktivierung entwickelt worden. Beispielsweise ist in dem US-Patent Nr. 5 300 019, das auf die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist, eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids, das eine biologische Verunreinigung enthält, mit einem photochemischen Agens beschrieben. Gemäß dem US-Patent Nr. 5 300 019 werden Blut, das eine Verunreinigung wie etwa ein Virus aufweist, und ein photochemisches Agens aus einem Vorratsbehälter durch eine Behandlungskammer zu einem Sammelbehälter gefördert. Während sich das Blut in der Behandlungskammer befindet, wird es einer Lichtquelle ausgesetzt, die das photochemische Agens aktiviert, während das Blut in der Behandlungskammer verarbeitet wird. Um sicherzustellen, daß das Blut der Lichtquelle ausreichend und gleichmäßig ausgesetzt wird, wird das Blut (mit Verunreinigungen und photochemischem Agens) in der Behandlungskammer kontinuierlich vermischt. Nach der Behandlung wird das Blut in dem Sammelbehälter gesammelt. Das in diesem Patent beschriebene photochemische Agens ist Benzoporphyrin.

Gemäß dem US-Patent Nr. 5 527 704 wird ein einzelner Behälter mit Blut oder einer Blutkomponente zwischen zwei einander zugewandten Arrays von LEDs plaziert. Der Behälter weist eine Blutkomponente (Plasma), eine Virusverunreinigung und eine Menge an Methylenblau auf. Der Behälter wird mit die LEDs bestrahlt, die Licht einer Wellenlänge von ungefähr 620 bis 670 nm erzeugen, um Methylenblau zu aktivieren. Der Behälter mit Blut oder der Blutkomponente wird für einen Zeitraum von ungefähr fünf (5) Minuten Licht ausgesetzt.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen stellen zwar einen Fortschritt hinsichtlich der Inaktivierung von Verunreinigungen wie etwa Viren in biologischen Fluiden wie etwa Blut oder Blutkomponenten dar; es ist jedoch immer noch Raum für Verbesserungen. Beispielsweise ist einer der Bereiche, auf die sich die Aufmerksamkeit hauptsächlich richtet, die Inaktivierung eines erheblichen Anteils der Verunreinigung besser zu gewährleisten, wobei das Ziel eine 100%ige Inaktivierung ist. Dabei ist es erwünscht, daß dann, wenn das biologische Fluid einer Lichtquelle ausgesetzt wird, eine maximale Virusinaktivierung bei minimaler Schädigung der therapeutischen Proteine erreicht wird. Es ist ferner erwünscht, daß das biologische Fluid nur kurz einer Lichtquelle ausgesetzt wird, um die Effizienz der Behandlung zu erhöhen und die Kosten zu senken. Es ist außerdem erwünscht, daß dann, wenn das biologische Fluid der Lichtquelle ausgesetzt wird, dies im wesentlichen gleichmäßig und bevorzugt ohne das Erfordernis erfolgt, das Blut und/oder die Blutkomponenten kontinuierlich zu vermischen. Da biologische Fluide wie etwa Blut oder Blutkomponenten häufig in Kunststoffbehältern gesammelt oder aufbewahrt werden, ist es außerdem erwünscht, gleichzeitig mehr als eine Einheit oder einen Behälter behandeln zu können, um die Effizienz zu verbessern, jedoch ohne eine nachteilige Auswirkung auf die Virusinaktivierung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Nach der vorliegenden Erfindung werden bereitgestellt: eine Vorrichtung nach Anspruch 1, um Verunreinigungen in einem biologischen Fluid im wesentlichen zu inaktivieren, und ein Verfahren nach Anspruch 24, um Verunreinigungen in einem biologischen Fluid im wesentlichen zu inaktivieren.

Die vorliegende Erfindung ist in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Inaktivieren von Verunreinigungen in einem biologischen Fluid verkörpert. Die Vorrichtung weist mindestens eine Wand, die eine Kammer definiert, und eine Menge an biologischem Fluid in der Kammer auf, das eine oder mehrere Verunreinigungen aufweist. Das biologische Fluid weist ferner ein photochemisches Agens auf. Das photochemische Agens ist so wirksam, daß es bei Belichtung durch eine Lichtquelle die Inaktivierung von mindestens einem Teil der Verunreinigungen bewirkt. Um die Inaktivierungswirkung des photochemischen Agens zu erhöhen, weist die Vorrichtung eine Lichtquelle hoher Intensität auf, die eine Stärke von mindestens 30 mW/cm2 ermöglicht. Mindestens ein Bereich der Wand der Kammer läßt zu, daß das von der Lichtquelle abgegebene Licht mit dem Fluid in Kontakt gelangt.

Das biologische Fluid kann eine Blutkomponente wie etwa Blutplasma aufweisen, und das photochemische Agens ist ein Phenothiazinfarbstoff wie etwa Methylenblau. Die Lichtquelle kann Natriumlicht aufweisen, und ein Steuersystem kann mit der Lichtquelle und einem oder mehreren Sensoren betriebsmäßig verbunden sein, um dafür zu sorgen, daß das Licht, das mit dem biologischen Fluid in Kontakt gelangt, zwischen ungefähr 1 und 100 Joules/cm2 ist.

Die Kammer kann ein flexibler Kunststoffbehälter sein, wobei einer oder mehrere davon von einer Trägereinrichtung getragen werden, die um die Lichtquelle herum relativ drehbar ist. Um einen vollständigeren und gleichmäßigeren Lichtkontakt mit dem Fluid zu ermöglichen, kann die Lichtquelle langgestreckt sein, damit beispielsweise im Gegensatz zu einer punktförmigen Lichtquelle Licht entlang der Länge der Lichtquelle abgegeben wird.

Die Vorrichtung zur Behandlung eines biologischen Fluids mit Licht kann ein Gehäuse, das eine Innenkammer definiert, und eine Lichtquelle aufweisen, die in der Kammer angeordnet ist. Das Gehäuse weist eine reflektierende innere Oberfläche auf und ist so ausgebildet, daß eine Menge an biologischem Fluid in der Kammer zwischen der Lichtquelle und der reflektierenden inneren Oberfläche des Gehäuses gehalten wird. Licht geht durch das Fluid direkt von der Lichtquelle und bei Reflexion von der inneren Oberfläche.

Das Verfahren, um Verunreinigungen in dem biologischen Fluid, das ein photochemisches Agens und andere Verbindungen aufweist, im wesentlichen zu inaktivieren, weist den folgenden Schritt auf In-Kontakt-Bringen des Fluids mit Licht einer Stärke, die so wirksam ist, daß das photochemische Agens aktiviert wird, und die im wesentlichen mindestens ungefähr 30 mW/cm2 ist, um die Verunreinigungen zu inaktivieren. Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das biologische Fluid andere Verbindungen auf, die bevorzugt von der Lichtquelle nicht nachteilig beeinflußt werden. Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Lichtmenge, die mit dem biologischen Fluid in Kontakt gelangt, und die Kontaktdauer überwacht und, falls gewünscht, gesteuert. Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung, wenn das biologische Fluid Blutplasma ist und das photochemische Agens Methylenblau ist.

Ein Verfahren zum Aktivieren von Methylenblau weist die folgenden Schritte auf Bereitstellen einer Menge an Methylenblau und In-Kontakt-Bringen des Methylenblau mit Licht einer Stärke von mindestens 30 mW/cm2. Das Methylenblau kann in ein biologisches Fluid eingebracht werden und kann für eine Zeitdauer zwischen ungefähr 0,3 bis 30 min mit dem Licht in Kontakt gebracht werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert;

2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Vorrichtung von 1, wobei Bereiche der äußeren Abdeckung im Hinblick auf eine bessere Ansicht der inneren Merkmale entfernt sind;

3 ist eine Perspektivansicht der Vorrichtung von 1, wobei die äußere Abdeckung entfernt ist, um das Innere der Vorrichtung zu zeigen;

3a ist eine Perspektivansicht eines Behälters, der an einem Haken hängt, und des Behälterhalters in einer offenen Position;

3b ist eine Perspektivansicht des Behälters von 3a, wobei der Behälterhalter in einer geschlossenen Position ist;

3c ist eine Seitenansicht eines Behälters, der an einem Haken hängt, und des Behälterhalters in einer offenen Position;

3d ist eine Seitenansicht des Behälters von 3c, wobei der Behälterhalter in einer geschlossenen Position ist;

4 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung von 3;

5 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung von 3;

6 ist eine Ansicht von oben auf die Vorrichtung von 1, wobei das obere Ende des äußeren Gehäuses entfernt ist;

7 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von 5 entlang der Linie 7-7; und

8 ist ein Flußdiagramm, das das Steuersystem der vorliegenden Erfindung zeigt.

9 ist ein Diagramm, das die normalisierte spektrale Verteilung von Hochdruck-Natriumlicht zwischen 500 und 700 nm zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen ist die vorliegende Erfindung allgemein in einer Vorrichtung 10 verkörpert, die in 1 gezeigt ist und manchmal als Lichtkasten bezeichnet wird. Wie 1 zeigt, weist der Lichtkasten 10 ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 12 auf, das einen oberen Bereich oder eine Abdeckung 14, einen mittleren Bereich 16 und einen unteren Bereich 18 hat. Der mittlere Bereich kann ein Bedienfeld 20 für die Steuerung des Betriebs des Lichtkastens durch einen Bediener aufweisen. Eine Tür 22 in dem mittleren Bereich gestattet Zugang in das Innere des Lichtkastens 10. Die Tür 22 kann entweder angelenkt oder, wie in 1 gezeigt, gleitbar sein. Der Lichtkasten 10 kann ferner eine zurückziehbare Überlaufwanne (nicht gezeigt) zur Aufnahme von übergelaufener Flüssigkeit aus dem Inneren des Lichtkastens 10 aufweisen.

2 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Lichtkastens 10 und zeigt seine Grundbestandteile. Dabei weist der gezeigte Lichtkasten 10 eine Basisanordnung 23 auf, die eine zentral angeordnete Lichtquelle 24 und eine Verschlußanordnung 26 abstützt. Ein lichtdurchlässiges Rohr 28 sitzt auf der Basisanordnung und stützt an seinem oberen Ende eine Trägeranordnung 39 zur Drehung um das lichtdurchlässige Rohr und die Lichtquelle ab. Die Trägeranordnung ist ein im allgemeinen zylindrischer hexagonaler Rahmen zum Halten von mindestens einem im wesentlichen durchsichtigen Kunststoffbehälter 32, der zu behandelndes biologisches Fluid enthält. Um den Benutzer davor zu schützen, daß er der Lichtquelle übermäßig ausgesetzt ist, umschließen das äußere Gehäuse 12 und insbesondere die oberen und mittleren Bereiche die Trägereinrichtung und die Lichtquelle.

Es wird zunächst die Basisanordnung 23 betrachtet. Die Basisanordnung hat eine unterste Basisplatte 34 und eine erhöhte Plattform 36, die über der Basisplatte von steifen vertikalen Stützelementen 38 abgestützt ist. Der Zwischenraum zwischen der Basisplatte und der Plattform ermöglicht das Zurückziehen der Verschlußanordnung 26, bietet Raum für die Anbringung von Kühlgebläsen 39a und 39b zum Kühlen von verschiedenen Bereichen des Lichtkastens und enthält die Befestigungsbuchse für die Lichtquelle 24.

Die Lichtquelle 24 ist im allgemeinen zentral auf der Basisanordnung 23 und speziell der Plattform 36 angebracht. Die Lichtquelle weist bevorzugt ein langgestrecktes Rohr auf, um eine gleichmäßige Beleuchtung des Inneren des Lichtkastens 10 zu ermöglichen. Die Lichtquelle 24 kann jede Leuchte oder Birne sein, die bevorzugt imstande ist, Licht hoher Stärke abzugeben.

Dabei kann die Lichtquelle 24 jede Leuchte oder Birne sein, die Licht einer Wellenlänge und Stärke abgeben kann, die wirksam sind, um (a) Verunreinigungen in dem zu behandelnden biologischen Fluid zu inaktivieren, oder genauer, um (b) das photochemische Agens (falls vorhanden), das bei der Behandlung des biologischen Fluids verwendet wird, zu aktivieren. Wenn beispielsweise das photochemische Agens Methylenblau ist, sollte die Lichtquelle mehr als 25% ihres Lichts im sichtbaren Spektrum in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 550 bis 700 nm abgeben können, damit ein besserer Wirkungsgrad und eine geringere Wärmeerzeugung erreicht werden.

Außerdem sollte die Lichtquelle 24 Licht hoher Stärke liefern, das eine maximale Aktivierung des photochemischen Agens ermöglichen kann, ohne andere erwünschte Komponenten in dem biologischen Fluid signifikant zu schädigen. Beispielsweise bedeutet im vorliegenden Fall hohe Stärke eine Stärke von mindestens 30 mW/cm2, gemessen an dem biologischen Fluid oder seinem Behälter. Beispielsweise sollte im Fall von Methylenblau die Stärke mindestens 30 mW/cm2 und bevorzugt zwischen 85 und 130 mW/cm2, gemessen an dem biologischen Fluid (oder seinem Behälter), und in einem Wellenlängenbereich von 550 bis 700 nm sein. Selbstverständlich können andere photochemische Agenzien bei anderen Stärken und Wellenlängen wirksam sein. Beispiele von Lichtquellen, die dazu verwendet werden können, photochemische Agenzien zu aktivieren, umfassen Hochdruck-Natriumlampen, Halogenlampen, Schwefellampen, Metall-Halogenid-Lampen oder Xenonlampen. Eine derartige Lampe ist die Hochdruck-Natriumdampflampe, die eine keramische Bogenentladungsröhre wie etwa Aluminiumoxid (Al2O3) in einem durchsichtigen oder beschichteten äußeren Kolben mit einem mittleren oder Goliath-Schraubsockel zur Anbringung in einer Buchse (in der Basisanordnung 23) aufweist. Eine solche Natriumlampe wird von Phillips Lighting unter dem Handelsnamen Ceramalux, Modell Nr. C1000S52 vertrieben.

Um die Lichtquelle und den Benutzer zu schützen, weist gemäß den 2, 3 und 4 der Lichtkasten 10 eine zurückziehbare Verschlußanordnung 26 auf, die die Lichtquelle 24 beispielsweise während der Lade- und Anfahrvorgänge umschließt und zurückzieht, nachdem das Laden abgeschlossen und das Licht vollständig aktiviert ist. Die Verschlußanordnung 26 weist ein zylindrisches Rohr 41 auf, das dann, wenn es angehoben ist, die Lichtquelle abschirmt. Das Rohr hat einen oberen radialen Flansch 26a, der an den Verschlußarmen 51 angebracht ist. Eine Bewegung des Verschlusses wird durch einen Verschlußantriebsmotor 53 gemäß 4 in einem Zahnstangengetriebe bewirkt.

Wie vorstehend erwähnt, weist das obere Ende des Verschlusses 26 einen oberen Flansch 26a auf, der dann, wenn der Verschluß 26 zurückgezogen ist, den größten Teil des Bereichs der Plattform 36 in dem Rohr 28 bedeckt. Die obere Oberfläche von 26a ist reflektierend, um Licht weiter in das Innere des Lichtkastens zu verteilen. Der Flansch ist bevorzugt mit einem hochreflektierenden Material, wie etwa White 91, das von Alcoa Brite Products vertrieben wird, beschichtet.

Wie vorstehend angegeben und in 2 gezeigt ist, weist der Lichtkasten ein zylindrisches Rohr 28 auf, das an dem oberen Ende der Plattform 36 der Basisanordnung 23 angebracht ist. Wie 6 zeigt, trennt das Rohr 28 das Innere des Lichtkastens 10 in einen Lichtquellenbereich 40 und einen Fluidbehandlungsbereich 42 zwischen dem Rohr 28 und dem Gehäuse 12, um übermäßige Erwärmung des zu behandelnden Fluids zu verhindern. Wie 2 zeigt, umschließt das Rohr 28 die Lichtquelle 24 und den zurückziehbaren Verschluß 26. Das Rohr 28 besteht aus jedem Material, das für das Licht, das von der Lichtquelle abgegeben wird, im wesentlichen durchlässig ist, und sollte aus einem Material bestehen, das wärmebeständig ist. Geeignete Materialien mit guten Lichtdwchlässigkeits- und Wärmeeigenschaften umfassen viele der Acrylpolymere, obwohl auch andere Materialien verwendet werden können. Außerdem kann die innere (oder äußere) Oberfläche des Rohrs 28 aus einem Material bestehen oder damit beschichtet sein, das für die gewünschten Wellenlängen durchlässig, für unerwünschte Wellenlängen jedoch reflektierend ist. Beispielsweise kann die Oberfläche des Rohrs 28 ein Material aufweisen, das Ultraviolett- (UV-) oder anderes Licht entfernt, das für die Aktivierung des photochemischen Agens nicht erforderlich ist. Ferner kann die Oberfläche des Rohrs 28 ein Material aufweisen, das Infrarotlicht entfernt, das anderenfalls unerwünschte Wärme erzeugen würde (die das biologische Fluid erwärmt). Solche Materialien weisen eine Schicht auf, die aus einem PET-Substrat besteht, auf das metallische Schichten gesputtert sind. Eine solche Schicht wird von Southwall Technologies unter dem Namen Altair ALT-M-20 vertrieben. Zur Anbringung und Drehung der Trägereinrichtung 30 weist das obere Ende des Rohrs 28 eine Motor- und Trägereinrichtungs-Montageplatte 44 auf, wie in 2 gezeigt ist. Die Montageplatte 44 ist weitgehend offen, um zuzulassen, daß Wärme, die in dem Lichtquellenbereich 40 erzeugt wird, aus dem oberen Ende des Rohrs 28 (und durch eine Lüftungsöffnung in dem Gehäuse) austritt.

Wie die 2 und 3 zeigen, ist ein Antriebsmotor an der Montageplatte 44 aufgehängt. Die Welle des Antriebsmotors erstreckt sich durch die Platte 44 und ist an einem oberen Rahmenteil der Trägereinrichtung 30 angebracht, um die Trägereinrichtung um ihre Mittelachse 48 zu drehen. Ein Motor 46 ist über Verbindungsdrähte (nicht gezeigt) mit einer Energieversorgung verbunden. Alternativ kann der Motor 46 anderswo angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Motor 46 beispielsweise zwischen der Basisplatte 34 und der Plattform 36 angeordnet sein, und die Trägereinrichtung kann an einem großen Lagerring an der Plattform 36 zur Drehung um die Lichtquelle herum angebracht sein. Bei dieser Ausführungsform könnte der Motor die Trägereinrichtung über Zahnräder oder Antriebsriemen antreiben, wie es sich für den Fachmann versteht.

Ungeachtet dessen, wo der Motor 46 angeordnet ist, sollte der Motor 46 von dem Typ sein, der eine genaue Steuerung der Motorfunktionen und insbesondere eine inkrementelle Drehung der Trägeranordnung 30 zuläßt. Ein Beispiel solcher Motoren sind Schrittmotoren. Schrittmotoren sind dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt und von Herstellern wie etwa Applied Motion Products, Watsonville, CA, erhältlich.

Um Beutel mit biologischem Fluid wie etwa Blutplasma zu halten, ist die Trägereinrichtung, die allgemein bei 30 gezeigt ist, in dem Gehäuse 12 angeordnet. Wie die 2 bis 5 zeigen, weist die Trägereinrichtung 30 eine obere Halterung 25a und eine untere Halterung 25b und ein vertikales Rahmenelement 25c dazwischen auf, um einen im allgemeinen zylindrischen Rahmen für die Halterung von Beuteln mit zu behandelndem biologischem Fluid zu bilden. Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, sind die Halterungen 25a und 25b hexagonal und bilden einen hexagonalen zylindrischen Rahmen, wobei jede Seite des Hexagons einen Beutelaufnahmebereich an dem Rahmen definiert. Selbstverständlich kann die Trägeranordnung 30 einschließlich ihrer oberen Halterung 25a, ihrer unteren Halterung 25b und ihres vertikales Rahmenelement 25c andere regelmäßige polygonale Strukturen bilden, um eine andere Anzahl von Behältern aufzunehmen. (Beispielsweise kann der zylindrische Rahmen dreieckig oder oktagonal sein oder eine andere Gestalt haben.)

Wie am besten aus den 3a bis 3d und 4 bis 5 ersichtlich ist, weist die obere Halterung 25a Haken 50 zum Aushängen von Kunststoffbehältern oder Beuteln mit biologischem Fluid wie etwa Blutplasma oder anderen Blutkomponenten auf. Ein Haken 50 ist an jeder von den hexagonalen Seiten der Trägereinrichtung angeordnet, so daß es möglich ist, flexible Kunststoffbehälter 32 (in den 3a bis 3d gezeigt) mit einem biologischen Fluid wie etwa Blutplasma in dem Beutelaufnahmebereich aufzuhängen. Ein Paar von feststehenden vertikalen Stäben 52 erstreckt sich zwischen den oberen und unteren Halterungen 25a und 25b in jedem Beutelaufnahmebereich, um innere Gegenlager zu bilden, gegen die der Behälter 32 mit biologischem Fluid gedrückt werden kann, um das Fluid in dem Behälter für die Behandlung gleichmäßiger zu verteilen. Dabei weist jeder Beutelaufnahmebereich der Trägereinrichtung 30 einen Beutelhalter 54 zum Zusammendrücken des Beutels auf, um Fluid für die Behandlung gleichmäßiger zu verteilen. Der Beutelhalter 54 weist einen Drahtrahmen auf, der zum Öffnen und Schließen an der unteren Halterung 25b angelenkt ist. Das obere Ende jedes Beutelaufnahmebereichs (über dem Haken 50} weist einen Riegel 56 zum Halten des Halters 54 in einer geschlossenen Position auf.

Wie die 3a bis 3d zeigen, drückt also dann, wenn ein Kunststoffbehälter 32, der mit biologischem Fluid gefüllt ist, an dem Haken 50 aufgehängt ist und der Halter 54 über dem Behälter angeordnet und in seiner Position verriegelt ist, ein horizontaler Stab 58 des Halters 54 das Fluid (das dazu neigt, sich durch die Schwerkraft in der unteren Hälft des Behälters 32 anzuhäufen) gegen die inneren vertikalen Stäbe und verteilt also das biologische Fluid gleichmäßiger in dem gesamten Behälter 32.

Der Behälter 32 besteht aus jedem lichtdurchlässigen Material, das zur Aufbewahrung eines biologischen Fluids geeignet ist, wie etwa Blut oder Blutkomponenten, und eines photochemischen Agens. Bevorzugt besteht der Behälter 32 aus einem Kunststoff wie etwa einem Polymermaterial oder einem Polymergemisch. Behälter, die bei der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind beschrieben in dem US-Patent Nr. 5 514 106, der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 08/121 820, die hier ebenfalls summarisch eingeführt werden, und/oder in der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Systems and Methods for Removing Viral Agents from Blood" im Namen von Robert Herman, John Chapman, Sun Chong-Sun, Jean M. Mathias, Veroinque Mayadoun, Serge Degheidere und Daniel Bischof, eingereicht am 28. Oktober 1996.

Die in 2 gezeigte spezielle Trägereinrichtung kann bis zu sechs Behälter mit biologischem Fluid aufnehmen (einen Behälter in jeder Kammer). Es versteht sich natürlich, daß die Trägereinrichtung 30 so viele oder so wenige Beutelaufnahmebereiche wie möglich und/oder erforderlich haben kann. Tatsächlich kann die Trägereinrichtung 30 von der Plattform 36 entfernt und durch eine Trägereinrichtung ersetzt werden, der beispielsweise drei größer Behälter oder mehrere (beispielsweise acht) kleinere Behälter halten kann.

Wie die 4 bis 6 zeigen, weist die Trägereinrichtung 30 ferner keilförmige oder V-förmige Reflektoren 60 entlang den vertikalen Elementen 25c und zwischen jedem von den Beutelaufnahmebereichen beabstandet auf, um Licht von der Lichtquelle 24 (das durch die Behälter 32 durchgelassen worden ist) zu reflektieren. Wie am besten aus 6 ersichtlich ist, sind die Oberflächen 62 der Reflektoren 60 zum Inneren des Lichtkastens 10 hin abgewinkelt, wobei insbesondere der Scheitel des Keils zu der Lichtquelle 24 hin ausgefluchtet ist. Die Oberfläche 62 des Reflektors 60 kann aus zwei oder mehr Winkeln zusammengesetzt sein oder kann eine im allgemeinen glatte konkave Oberfläche sein. Die Reflektoren 60 und insbesondere die Oberflächen 62 können mit jedem hochreflektierenden Material beschichtet oder bedeckt sein oder daraus bestehen, das die Stärke des Lichts und/oder der Lichtenergie, die auf die Behälter zurück reflektiert wird, nicht signifikant verringert. Ein derartiges Material ist unter seinem Handelsnamen Everbrite 95 bekannt und wird von Alcoa Brite Products vertrieben. Everbrite 95 weist eine hochreflektierende Schicht aus Silber auf, die auf eine Schicht aus Polyethylenterephthalatschicht (PET-Schicht) gesputtert ist. Die behandelte PET-Schicht wird dann mit einem Aluminium- oder Stahlsubstrat verbunden.

Wie oben beschrieben, ist die Trägeranordnung 30 von dem Gehäuse 12 umschlossen. Die innere Oberfläche 64 des Gehäuses 12 (in 2 gezeigt) ist ebenfalls mit einer hochreflektierenden Oberfläche beschichtet oder bedeckt oder besteht aus einer solchen, die gleichartig oder identisch mit dem Material ist, das für die oben beschriebenen Reflektoren 60 verwendet wird. Wenn die innere Oberfläche aus einer hochreflektierenden Oberfläche besteht, kann Licht von der Lichtquelle 24 (das durch den Behälter 32 durchgelassen worden ist) auf den Behälter zurück reflektiert werden. Die hochreflektierende Beschaffenheit der inneren Oberflächen reflektiert Licht an den Behältern mit einer minimalen Verringerung seiner Stärke zurück. Dies trägt zu einer im wesentlichen gleichmäßigen Belichtung des Fluids und zu einer gleichmäßigen Beleuchtung von Behälter zu Behälter bei.

Schließlich weist der Lichtkasten 10 die Gebläse 39a und 39b auf. Das Gebläse 39b bläst kühle Luft durch das Rohr 28 und in den Lichtquellenbereich, um die Lichtquelle 24 zu kühlen. Das Gebläse 39a bläst kühle Luft durch den Fluidbehandlungsbereich 42, um übermäßiges Erwärmen der Behälter 32 zu verhindern, während sie von dem Träger 30 gedreht werden.

Ein programmierbares computergestütztes Steuersystem, das allgemein und schematisch in 8 gezeigt ist, kann dazu verwendet werden, den Betrieb des Lichtkastens 10 zu steuern. Wie 8 zeigt, prüft, überwacht und steuert das System verschiedene Aspekte des Lichtkastenbetriebs wie etwa die Anfahr-, Behälterlade-, Behälterbehandlungs- und Behälterentladestufen des Lichtkastenbetriebs. Die verschiedenen Stufen können von dem Bediener durch das Bedienfeld 20 oder von dem Steuersystem automatisch initiiert werden. Beispielsweise prüft während der "Anfahr"-Phase das Steuersystem den Betrieb der Lichtquelle, um zu bestimmen, ob sie ordnungsgemäß funktioniert. Als Teil der Prüfung der Lichtquelle 24 aktiviert das Steuersystem die Lichtquelle 24, hebt den Verschluß 26 und mißt nach einer Aufwärmzeit die von der Lichtquelle erzeugte Energie.

(Alternativ kann die von der Lichtquelle erzeugte Energie gemessen werden, wenn der Verschluß 26 abgesenkt ist.) Wenn die Energie in einem Bereich ist, der für die Behandlung des biologischen Fluids akzeptabel ist, wird die Lichtquelle 24 abgeschaltet und der Verschluß 26 abgesenkt. (Alternativ kann die Lichtquelle angeschaltet bleiben und von dem Verschluß 26 bis zum Zeitpunkt der Behälterbehandlungsphase bedeckt sein.) Auf der Basis der Lichtenergiemeßwerte kann von dem Steuersystem eine geschätzte Behandlungsdauer berechnet werden. Wenn das Steuersystem bestimmt, daß die Lichtkastenkomponenten ordnungsgemäß funktionieren, kann der Bediener das Steuersystem anweisen, zur "Behälterlade"-Phase des Systembetriebs weiterzugehen (oder das Steuersystem kann dies automatisch tun).

Während der Behälterladephase bestimmt das Steuersystem den Trägereinrichtungstyp und die Anzahl von zu verarbeitenden Beuteln. Während des Ladens der Behälter kann die Trägereinrichtung 30 automatisch weiterbewegt werden, um eine ausgeglichene Beladung der Trägereinrichtung zu ermöglichen. Wenn beispielsweise die Trägereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie sechs Behälter hält, bewegt sich die Trägereinrichtung auf ein solche Weise weiter, daß die Behälter 32 um die Trägereinrichtung 30 herum gleichmäßig verteilt werden. Wenn also beispielsweise nur vier Behälter auf einer Trägereinrichtung zu behandeln sind, der sechs Behälter halten kann, ermöglicht die Trägereinrichtung die Anordnung des ersten Behälters in einer ersten Position und bewegt sich dann automatisch zu einer Position weiter, die der ersten Position direkt gegenüberliegt. Die Trägereinrichtung ermöglicht dann das Laden des dritten Behälters und bewegt sich zu einer Position weiter, die dem dritten Behälter direkt gegenüberliegt, um den vierten Behälter zu laden. Das Ausgleichen der Trägereinrichtung wie oben beschrieben macht es wahrscheinlicher, daß während des Beleuchtungszyklus jeder von den Behältern eine im wesentlichen einheitliche Lichtmenge aufnimmt und keiner von den Behältern durch benachbarte Behälter erheblich von Licht abgesperrt wird. Ferner verringert es übermäßigen Verschleiß des Motors und der Lager infolge von unausgeglichenen Lasten.

Außerdem kann das System während der Behälterladephase auch die Einzelheiten des Behälters prüfen und aufzeichnen und, wenn das biologische Fluid Blut oder eine Blutkomponente ist, prüfen, daß das Blut oder die Blutkomponente für die Behandlung geeignet ist (beispielsweise daß die Komponente Blutplasma ist). Beispielsweise können die Behälter Strichcodes oder andere Erkennungszeichen aufweisen, die die Produktcodes und Chargenzahlen des Behälters und andere spezielle Details über die Blutspende (beispielsweise den Komponententyp) bezeichnen. Wenn das Steuersystem einen ungültigen Code, eine ungültige Chargenzahl oder einen anderen Mangel erkennt, markiert es den Behälter und/oder warnt den Bediener.

Nach der Behälterladephase kann der Bediener das System anweisen, zu der nächsten Phase, der Behälterbehandlungsphase, weiterzugehen. Während der Behälterbehandlungsphase geht das Instrument wiederum durch eine Folge von Tests, um sicherzustellen, daß seine Bestandteile wie etwa die Lichtquelle ordnungsgemäß funktionieren. Wenn die Lichtquelle (nach der Anfahrphase) abgeschaltet worden ist, wird die Lichtquelle aktiviert, und man läßt sie ihre erforderliche Stärke erreichen, bevor der Verschluß 26 abgesenkt wird. Dies verhindert, daß die Behälter 32 einem Licht ausgesetzt werden, das seine gewünschte Stärke nicht erreicht hat und das spektral instabil oder unerwünscht sein kann.

Der Lichtkasten 10 weist als Teil seines Steuersystems Sensoren 66 und 68 zum Überwachen der von der Lichtquelle 24 abgegebenen Lichtmenge und der durch das biologische Fluid in den Behältern 32 durchgelassenen Lichtmenge auf. Wie 2 zeigt, kann der Sensor 66 an oder nahe dem Rohr 28 angeordnet sein und mißt und überwacht die Lichtmenge, die mit dem biologischen Fluid direkt von der Lichtquelle 24 aus in Kontakt gelangt. Ein zweiter Sensor 68 kann an oder nahe der inneren Oberfläche des Gehäuses 12 angeordnet sein, um die Lichtmenge zu messen und zu überwachen, die durch das biologische Fluid zur Rückreflexion auf die Behälter 32 durchgelassen wird. Alternativ kann das Steuersystem einen Sensor als den Hauptsensor und einen zweiten Sensor als Sicherung oder zur Überprüfung verwenden. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Steuersystem die Behandlung des biologischen Fluids überwachen, indem gemessen wird, wie lange das biologische Fluid dem Licht von der Lichtquelle ausgesetzt ist und die von dem biologischen Fluid aufgenommene Energiemenge berechnet wird. Ferner kann das Steuersystem die Behandlung des biologischen Fluids in jedem Behälter auf der Basis von einem Behälter nach dem anderen überwachen oder kann den gesamten Behandlungsvorgang überwachen und zu einem durchschnittlichen Behandlungsprofil für die Behälter kommen.

Das Steuersystem kann so vorprogrammiert werden, daß es bestimmt, ob die Lichtmenge, die von der Lichtquelle direkt abgegeben und durch die Behälter 32 durchgelassen wird, ausreicht, um das biologische Fluid wirkungsvoll zu behandeln. Wenn also der Lichtkasten dazu verwendet wird, ein Virus im Blut oder in einer Blutkomponente mit einem photochemischen Agens zu inaktivieren, kann das Steuersystem so vorprogrammiert werden, daß es bestimmt, ob die Lichtmenge innerhalb des Bereichs ist, der erforderlich ist, um das photochemische Agens zu aktivieren oder, anders ausgedrückt, um die Verunreinigungen zu inaktivieren.

Wenn beispielsweise das biologische Fluid Blutplasma und das photochemische Agens Methylenblau ist, kann das Steuersystem so vorprogrammiert werden, daß es bestimmt, ob die Lichtenergie, die mit dem Behälter (von beiden Seiten) in Kontakt ist, innerhalb des beabsichtigten Belichtungsbereichs ist. Wenn die Sensoren 66 und 68 bestimmen, daß einer oder mehrere von den Behältern nicht ausreichend beleuchtet worden ist, kann die Behandlungsdauer verlängert werden, um sicherzustellen, daß der mangelhafte Behälter eine zusätzliche Behandlung erfährt, jedoch ohne die übrigen Behälter, die möglicherweise innerhalb des bevorzugten Stärkebereichs sind, übermäßig zu belichten. Wenn das Vorsehen einer weiteren Behandlung des mangelhaften Behälters in einer Überbelichtung der übrigen Behälter resultieren würde, erfolgt keine weitere Behandlung, und das Steuersystem markiert den mangelhaften Behälter oder warnt den Bediener anderweitig, daß der mangelhafte Behälter nicht ausreichend behandelt worden ist.

Der oben beschriebene Lichtkasten 10 kann zur Behandlung aller Fluide mit Licht verwendet werden, ist jedoch für die Behandlung von Blut oder anderen biologischen Fluiden mit Licht und insbesondere für die Vireninaktivierung von Blut und Blutkomponenten besonders brauchbar.

Der Lichtkasten 10 ermöglicht die gleichzeitige Behandlung von mehreren Behältern oder Einheiten mit zu behandelndem biologischem Fluid. Dies resultiert in einer Kostensenkung pro behandelter Einheit. Die Tatsache, daß mehrere Behälter oder Einheiten mit biologischem Fluid behandelt werden können, ermöglicht Einsparungen des Behandlungszentrums, da weniger Instrumente für die Behandlung einer gegebenen Menge an biologischem Fluid erforderlich sind. Der Lichtkasten 10 ist ziemlich kompakt (ungefähr 32 inches hoch x 30 inches breit mal? 18 inches) und benötigt somit weniger Raum und macht es einfacher, ihn an verschiedenen Stellen aufzustellen.

Der Betrieb des Lichtkastens 10 wird zwar in Verbindung mit der Behandlung von Blut mit Licht zum Zweck der Inaktivierung von Viren in dem Blut beschrieben; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung weder auf das nachstehend beschriebene spezielle Beispiel noch auf die Virusinaktivierung von Blut oder Blutkomponenten beschränkt ist.

Nach dem Verfahren zur Behandlung eines biologischen Fluids mit Licht werden Behälter 32 mit biologischem Fluid, das ein photochemisches Agens und Verunreinigungen enthält, an der Trägereinrichtung 30 des Lichtkastens 10 angeordnet. Im vorliegenden Zusammenhang bezieht sich der Begriff "Verunreinigungen" auf jedes schädliche biologische Material und umfaßt insbesondere Bakterien, Parasiten und Viren. Wie oben beschrieben, können die Behälter 32 an Haken 50 der Trägereinrichtung 30 aufgehängt und mit dem Beutelhalter 54 befestigt werden. Während des Anordnens der Behälter 32 und während der Aktivierung der Lichtquelle ist es erwünscht, daß der zurückziehbare Verschluß 26 in der geschlossenen Position ist, um den Bediener und die Behälter 32 gegenüber der Lichtquelle abzuschirmen, bevor sie ihre gewünschte Stärke erreicht hat. Das Abschirmen der Behälter gegenüber der Lichtquelle, während sie aktiviert wird und während die Behälter an der Trägereinrichtung angeordnet werden, ist eine weitere Möglichkeit, eine gleichmäßige Behandlung der Behälter sicherzustellen, indem verhindert wird, daß einige der Behälter Licht aufnehmen, bevor die anderen an der Trägereinrichtung angeordnet worden sind. Der Verschluß schirmt ferner die Behälter gegenüber einer Lichtquelle ab, die spektral instabil sein könnte. Eine spektral instabile Lichtquelle kann falsche Meßwerte der nutzbaren Energie (d. h. der Energie in dem Absorptionsband des photochemischen Agens) verursachen, die an dem Behälter aufgenommen wird. Wenn die Lichtquelle ihre Stärke erreicht hat, wird der zurückziehbare Verschluß 26 abgesenkt, und die Behälter 32 werden Licht ausgesetzt.

Die Trägereinrichtung 30 wird für eine vorbestimmte Zeitdauer um ihre Mittelachse 48 gedreht. Nach der vorliegenden Erfindung kann die typische Belichtungsdauer des biologischen Fluids irgendwo zwischen 0,3 und 30 min oder stärker bevorzugt zwischen 1 und 5 min liegen. Die Belichtungsdauer hängt von der Lichtenergiemenge ab, die mit den Behältern und dem darin befindlichen Fluid in Kontakt gelangt. Wie oben beschrieben, ist es dann, wenn das zu behandelnde Fluid Blutplasma und das photochemische Agens Methylenblau ist, die in den nachstehenden Verhältnissen kombiniert sind, erwünscht, daß die Behälter 32 mit Blutplasma mit Energie in dem Bereich von 17 bis 31 Joules/cm2 von Licht in dem Wellenlängenbereich behandelt werden, der dem Absorptionsband des photochemischen Agens entspricht (beispielsweise wäre für Methylenblau die entsprechende Wellenlänge 550 bis 700 nm). Wenn irgendein Behälter nicht Energie innerhalb des gewünschten Bereichs ausgesetzt worden ist, kann der Vorgang oder die Behandlung verlängert werden.

Das Drehen der Trägereinrichtung 30 sorgt ebenfalls für eine gleichmäßige Behandlung des biologischen Fluids. Das Drehen der Trägereinrichtung 30 gewährleistet, daß jeder Behälter jedem Teil des Fluidbehandlungsbereichs 42 für eine gleiche Dauer ausgesetzt wird. Das Drehen stellt ferner sicher, daß jeder Behälter gleichmäßig gekühlt wird, beispielsweise durch das Gebläse 39a.

Gemäß der vorliegenden Erfindung geht man davon aus, daß die Anwendung von Licht hoher Stärke bei einem biologischen Fluid wie etwa Blut oder Blutplasma, das eine ausgewählte Menge an Methylenblau enthält, den Virenabtötungseffekt des Methylenblau verbessert. Im Vergleich mit einer Lampe, die dem biologischen Fluid Licht geringer Stärke zuführt, geht man davon aus, daß die Anwendung des Lichts hoher Stärke zum Kontakt mit dem biologischen Fluid die Anzahl von Photonen erhöht, die mit dem Methylenblaumolekül pro Zeiteinheit in Kontakt gelangen, und daß dann, wenn diese Photonen Energien haben, die den Absorptionswellenlängen (im freien Raum) von Methylenblau entsprechen, die Erzeugung von Singulett-Sauerstoff erhöht wird, was die sekundären Reaktionen bewirkt, die für die Inaktivierung der Viren beispielsweise in Blutplasma verantwortlich sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das bevorzugte Verhältnis von Methylenblau zu Blutplasma zwischen ungefähr zwischen 1 : 20 und 1 : 35, kann jedoch zwischen 1 : 200 und 1 : 350 sein. Es können also ungefähr 1 bis 10 ml Methylenblau verwendet werden, wenn das Plasmavolumen im allgemeinen zwischen 200 und 350 ml ist. Die Konzentration von Methylenblau kann zwischen ungefähr 1 bis 10 &mgr;M und bevorzugt ungefähr 1 &mgr;m sein.

Wie oben angegeben, wird Methylenblau durch Licht mit Wellenlängen zwischen ungefähr 550 und 700 nm aktiviert, wobei ein Spitzenwert bei 663 nm liegt. Das Lichtabsorptionsvermögen in diesem Bereich soll die Aktivierung von Methylenblau ohne eine signifikante negative Auswirkung auf Plasma oder Plamaproteine ermöglichen (die Licht hauptsächlich zwischen 300 und 560 nm absorbieren). Außerdem sollte im Hinblick auf eine maximale virenabtötende Wirkung in einem kurzen Zeitraum die Lichtstärke größer als 30 mW/cm2 an dem biologischen Fluid oder dem Behälter davon und bevorzugt zwischen 85 und 130 mW/cm2, gemessen an dem biologischen Fluid (oder dem Behälter davon), und in dem Wellenlängenbereich von 550 bis 700 nm sein.

Bei einem Beispiel wurden Einheiten von frischem tiefgekühltem Plasma, das mit Pseudorabiesviren (PRV) gespiket war, durch einen Leukoreduktionsfilter verarbeitet und mit Hochdruck-Natriumlicht in einem Prototyp-Lichtkasten beleuchtet, der in bezug auf das Wesentliche dem Lichtkasten 10 glich. Bei einem Experiment wurde eine Einzelpackung mit Plasma, die 310 ml Plasma, das mit PRV gespiket war (1 : 10 Spike), und 10 ml Methylenblau aufwies, bis zu acht Minuten lang mit einem Hochdruck-Natriumlicht beleuchtet, das eine Stärke von ungefähr 119 mW/cm2 hatte, gemessen im Absorptionsbereich von 550 bis 700 (was 137 mW/cm2, gemessen über den Bandbereich von ungefähr 350 bis 800 nm, entspricht). Die Virenlevel wurden in Abständen von 0,5 min, 1,0 min, 2,0 min, 4,0 min und 8,0 min unter Anwendung des herkömmlichen Plaque-Tests gemessen. Außerdem wurden auch die Virenlevel in Aliquoten von 5 ml in den oben genannten Zeitabständen gemessen.

Zusätzlich zu dem obigen Experiment wurde ein separates Experiment durchgeführt, bei dem ein Behälter mit PRV-gespiketem Plasma und Methylenblau (wie oben beschrieben) gemeinsam mit fünf Behältern Plasma (ungespiket) in dem Lichtkasten 10 behandelt wurde. Die angewandte Lichtstärke war 115 mW/cm2, gemessen in dem Absorptionsbereich von 550 bis 700 (was 133 mW/cm2, gemessen über den Bandbereich von ungefähr 350 bis 800, entspricht), und Proben wurden in den oben genannten Zeitabständen genommen. Die Viruslevel wurden gemäß dem herkömmlichen Plaque-Test und in Aliquoten von 5 ml gemessen. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Tabelle 1 angegeben.

Wie Tabelle 1 zeigt, wurde unter Anwendung des herkömmlichen Plaque-Tests nach Beleuchten für eine Minute eine minimale Menge an infektiösem Virus aus dem Plasma rückgewonnen. Kein rückgewinnbares Virus wurde in Proben nachgewiesen, die einem Beleuchten von mehr als zwei Minuten ausgesetzt waren. Es kann also gesagt werden, daß das Belichten von Blutplasma, das mit virusverunreinigt ist und mit Methylenblau und Licht hoher Stärke behandelt wird, innerhalb einer kurzen Zeitdauer (beispielsweise ungefähr 2 min) in einer vollständigen Virusinaktivierung resultiert. Ferner beeinflußt die gleichzeitige Verwendung von mehr als einem Behälter den Level der Virenabtötung nicht signifikant.

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung ergeben ferner eine wirksamere Virusabtötung als andere Vorrichtungen oder Verfahren, die die gleiche oder eine ähnliche Energiemenge (häufig in Joules/cm2 oder J/cm2 ausgedrückt) ermöglichen. Die Energie ist das Produkt der Lichtstärke und Zeit. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist entdeckt worden, daß die Erhöhung der Stärke in einer größeren biologischen Wirkung (wie etwa Virusabtötung und/oder Rückgewinnung von therapeutischem Protein) resultiert als dies eine Erhöhung der Belichtungsdauer tut. Anders ausgedrückt, mit einem Energiepegel, bei dem die Stärke erhöht worden ist, wird eine größere biologische Wirkung erzielt als mit im wesentlichen dem gleichen Energiepegel, wobei die Belichtungsdauer erhöht worden ist.

Beispielsweise wurden Blutplasmaeinheiten (ungefähr 300 bis 310 ml pro Einheit) mit Pseudorabiesviren gespiket, um eine ungefähre Virusendbelastung von 6 × 105 PFU/ml zu erhalten. Die Plasmaeinheiten wurden filtriert, um intrazelluläre Verunreinigungen zu entfernen, und in Behandlungsbehältern gesammelt, die in jedem Behälter 10 ml Methylenblau enthielten. Das Plasma mit Methylenblau wurde mit einem Hochdruck-Natriumlicht beleuchtet, das eine Stärke von ungefähr 120 mW/cm2 ergab, gemessen an dem Behälter in dem Absorptionsbereich von 550 bis 700 nm (was 140 mW/cm2 an dem biologischen Fluid oder dem Behälter davon, gemessen über den Bandbereich von ungefähr 350 bis 800 nm, entsprach). Unter Anwendung des herkömmlichen Plaque-Test wurde die verbleibende Virusmenge bei verschiedenen Energiepegeln gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Eine andere Charge von Plasmaeinheiten (ungefähr 300 bis 315 ml pro Einheit) wurde ebenfalls mit Pseudorabiesviren gespiket, um eine ungefähre Virusendbelastung von 1 × 106 PFU/ml zu erhalten. Diese Plasmaeinheiten wurden filtriert, um intrazelluläre Verunreinigungen zu entfernen, und in ähnlichen Behandlungsbehältern gesammelt, die in jedem Beutel 10 ml Methylenblau enthielten, um eine 1 &mgr;M-Konzentration zu erhalten. Die Plasmaeinheiten mit Methylenblau wurden mit einem weißen Fluoreszenzlicht beleuchtet, das eine Stärke von ungefähr 24 mW/cm2 an dem Behälter ergab, gemessen über den Bandbereich von 350 bis 500 nm). Unter Anwendung des herkömmlichen Plaque-Tests wurde die verbleibende Virusmenge bei verschiedenen Energiepegeln gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, wurden die Stärken und Dosen im Bereich von 350 bis 800 nm gemessen. Wenn diese Stärken und Dosen über dem Absorptionsspektrum von Methylenblau (550 bis 700) gemessen würde, wäre die Stärke von Natriumlicht 121 mW/cm2, und die Dosen wären von oben nach unten in der linken Spalte 0, 1,7, 7, 14 und 28. Gleichermaßen wäre die Stärke von weißem Fluoreszenzlicht 12 mW/cm2, und die Dosen wären von oben nach unten in der Spalte 3, 0, 0,5, 2,5, 7,5 und 15.

Wie Tabelle 2 zeigt, war also mit weißem Fluoreszenzlicht bei einem Energiepegel von ungefähr 7,5 J/cm2, gemessen an dem Behälter in dem Absorptionsbereich von 550 bis 700 nm (was ungefähr 15 Joules/cm2, gemessen über dem Bandbereich von ungefähr 350 bis 800 nm entsprach), die logarithmische Reduktion des Virus (LRV) ungefähr 4,8 im Vergleich mit mehr als 6,2 log bei einem Energiepegel von ungefähr 14 J/cm2, gemessen mit Hochdruck-Natriumlicht an dem Behälter in dem Absorptionsbereich von 550 bis 700 nm (was 16 J/cm2, gemessen über den Bandbereich von ungefähr 350 bis 800 nm, entsprach).

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung können auch eine geringere Schädigung der therapeutischen Proteine ermöglichen. Beispielsweise wurden Proben von ungefähr 235 ml mit ungefähr 10 ml Methylenblau präpariert (um eine Konzentration von ungefähr 1,1 &mgr;M zu erhalten). Eine Probe wurde mit weißem Fluoreszenzlicht behandelt, das eine Stärke an dem Behälter von 8,8 mW/cm2, gemessen in dem Absorptionsbereich von 550 nm bis 700 nm, ergab, und die andere Probe wurde mit einem Hochdruck-Natriumlicht behandelt, das eine Stärke an dem Behälter von 121 mW/cm2, gemessen in dem Wellenlängenbereich von 550 nm bis 700 nm, ergab. Wie Tabelle 3 zeigt, wurde nach dem Belichten mit dem Hochdruck-Natriumlicht für ungefähr 2 min kein rückgewinnbares Virus nachgewiesen, und die Rückgewinnung von Fibrinogen war ungefähr 88%. Im Gegensatz dazu ergab der Kontakt mit weißem Fluoreszenzlicht nach Belichtung für 30 min keine vollständige Virusabtötung und resultierte in einer Fibrinogenrückgewinnung von ungefähr 81%.

Im Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche sind verschiedene Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsformen und Verfahren möglich.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (10), um Verunreinigungen in einem biologischen Fluid im wesentlichen zu inaktivieren, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

    ein Gehäuse (12),

    einen Lichtquellenbereich (40) im Inneren des Gehäuses,

    eine in dem Lichtquellenbereich angeordnete Lichtquelle (24), die so ausgebildet ist, daß sie Licht einer Stärke von mindestens 30 mW/cm2 abgibt,

    einen Fluidbehandlungsbereich (42) im Inneren des Gehäuses, der eine Trägeranordnung (30) aufweist, um eine Vielzahl von Behältern (32) zum Halten des biologischen Fluids und eines photochemischen Agens zu haltern, das wirksam ist, um die Inaktivierung von mindestens einigen Verunreinigungen bei Belichtung durch die Lichtquelle zu bewirken, und

    eine Wand, die den Lichtquellenbereich von dem Fluidbehandlungsbereich trennt, wobei die Wand aus einem Material besteht, das für das von der Lichtquelle abgegebene Licht im wesentlichen transparent ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trägeranordnung (30) zur Drehung um die Lichtquelle (24) herum ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägeranordnung (30) eine obere Halterung (25a), eine untere Halterung (25b) und eine vertikale Rahmeneinheit (25c) dazwischen aufweist, um einen Rahmen zur Halterung der Behälter (32) zu bilden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die obere Halterung (25a) ferner Haken (50) zum Aufhängen der Behälter (32) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Trägeranordnung (30) eine regelmäßige Vieleckstruktur bildet, wobei jede Seite der Vieleckstruktur einen Behälteraufnahmebereich an dem Rahmen definiert, um eine Vielzahl von Behälteraufnahmebereichen zu bilden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jeder Behälteraufnahmebereich einen Behälterhalter (54) zum Zusammendrücken eines Behälters (32) aufweist, um das biologische Fluid gleichmäßig zu verteilen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Behälterhalter (54) ein Paar von vertikalen Stäben (52) und einen Drahtrahmen aufweist, wobei sich die vertikalen Stäbe zwischen der oberen Halterung (25a) und der unteren Halterung (25b) so erstrecken, daß eine innere Auflage in jedem Behälteraufnahmebereich gebildet wird, und der Drahtrahmen an der unteren Halterung angelenkt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Behälterhalter (54) ferner einen Stab (58) aufweist, der so ausgebildet ist, daß er das biologische Fluid an die vertikalen Stäbe (52) drückt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Trägeranordnung (30) ferner Reflektoren (60) aufweist, die zwischen den Behälteraufnahmebereichen beabstandet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (24) Licht einer Stärke zwischen 85 und 130 mW/cm2 abgibt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (24) eine Natriumhochdrucklampe aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Steuerungssystem aufweist, das so ausgebildet ist, daß es den Betrieb der Vorrichtung steuert.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Steuerungssystem Sensoren (66, 68) zum Überwachen der von der Lichtquelle (24) abgegebenen Lichtmenge und der durch das biologische Fluid in den Behältern (32) durchgelassenen Lichtmenge aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Steuerungssystem so ausgebildet ist, daß es die von den Behältern (32) empfangene Lichtenergiemenge selektiv einstellt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Steuerungssystem ferner so ausgebildet ist, daß es die Beladung der Behälter (32) prüft, überwacht und/oder steuert.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Steuerungssystem so ausgebildet ist, daß es eine ausgeglichene Beladung der Behälter (32) an der Trägeranordnung (30) ermöglicht.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wand ein Rohr (28) ist, das die Lichtquelle (24) umschließt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Rohr (28) aus einem Material besteht, daß ein Acrylpolymer aufweist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei eine innere Oberfläche des Rohrs (28) aus einem Material besteht oder damit beschichtet ist, das für Licht gewünschter Wellenlängen durchlässig, aber für Licht unerwünschter Wellenlängen reflektierend ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die innere Oberfläche des Rohrs (28) aus einem Material besteht oder damit beschichtet ist, das UV- oder anderes Licht entfernt, das für die Aktivierung des photochemischen Agens unnötig ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei die innere Oberfläche des Rohrs (28) aus einem Material besteht oder damit beschichtet ist, das IR-Licht entfernt.
  22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zurückziehbare Verschlußanordnung (26) aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie die Lichtquelle (24) umschließt.
  23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Kühlgebläse (39a, 39b) aufweist.
  24. Verfahren, um Verunreinigungen in einem biologischen Fluid im wesentlichen zu inaktivieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

    Bereitstellen einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 1,

    Anordnen mindestens eines Behälters (32), der ein Gemisch des Verunreinigungen aufweisenden biologischen Fluids und eines photochemischen Agens aufweist, in dem Fluidbehandlungsbereich (42), und

    In-Kontakt-Bringen des Gemischs aus dem Verunreinigungen aufweisenden biologischen Fluid und dem photochemischen Agens mit einem Licht einer Stärke von mindestens 30 mW/cm2, um das photochemische Agens zu aktivieren, damit es die Verunreinigungen im wesentlichen inaktiviert.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das biologische Fluid Verbindungen aufweist, die durch den Kontakt mit dem Licht nicht nachteilig beeinflußt werden.
  26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei das Gemisch für eine Zeitdauer zwischen 0,3 und 30 min mit dem Licht in Kontakt gebracht wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Gemisch für eine Zeitdauer zwischen 1 und 5 min mit dem Licht in Kontakt gebracht wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, das ferner den Schritt des Überwachens der mit dem Gemisch in Kontakt gebrachten Lichtmenge aufweist.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, das ferner den Schritt des Überwachsens der Zeitdauer aufweist, während der das Licht mit dem Gemisch in Kontakt ist.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei das Gemisch bereitgestellt wird, indem das Verunreinigungen aufweisende biologische Fluid mit dem photochemischen Agens vereinigt wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, das ferner das Kühlen des mindestens einen Behälters (32) aufweist.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, wobei das biologische Fluid Blut oder eine Blutkomponente ist.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei das biologische Fluid Plasma ist.
  34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, wobei das photochemische Agens ein Phenothiazinfarbstoff ist.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei das photochemische Agens Methylenblau ist.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Plasmavolumen zwischen 200 und 350 ml und das Methylenblau-Volumen zwischen 1 und 10 ml ist.
  37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, wobei das Verhältnis von Methylenblau zu Plasma zwischen 1 : 20 und 1 : 35 ist.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei die Konzentration von Methylenblau zwischen 1 und 10 &mgr;M ist.
  39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 38, wobei das Gemisch mit Licht einer Stärke zwischen 85 und 130 mW/cm2 in Kontakt gebracht wird.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39, wobei das photochemische Agens Methylenblau ist und das Gemisch mit Licht einer Wellenlänge zwischen 550 und 700 nm in Kontakt gebracht wird.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 40, wobei der mindestens eine Behälter (32) um die Lichtquelle (24) herum gedreht wird.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 39, das ferner den Schritt des Aufhängens des mindestens einen Behälters (32) an der Trägeranordnung (30) aufweist.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 42, wobei der mindestens eine Behälter (32) zusammengedrückt wird, um das Gemisch gleichmäßig zu verteilen.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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