DE3043682A1

DE3043682A1 - Blood plasma separator using membranes - with automatic control of pressures

Info

Publication number: DE3043682A1
Application number: DE19803043682
Authority: DE
Inventors: Jozef Warszawa Bukowski; Kazimierz Wayrszawa Kostrzewa; Wojciech PIATKIEWICZ
Original assignee: Polska Akademia Nauk Instytut Biocybernetyki I Inzynierii Biomed; Polska Akademia Nauk Instytut
Current assignee: Polska Akademia Nauk Instytut Biocybernetyki I Inzynierii Biomed; Polska Akademia Nauk Instytut
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-11-19
Publication date: 1981-07-30
Also published as: PL129007B1; JPS56105707A; PL221586A1

Abstract

A membrane separator for blood plasma cooperates with a trans-membrane pressure controller responsive to blood flow conditions and having three pressure sensors whose inputs are connected to the separator inputs and outputs and to the plasma chamber, and whose outputs are connected to an addition member. The output from this member and the signal from a regulating valve setter are fed to an inertie member whose output is coupled to the rotary speed control circuit of a pump which cooperates with the plasma chamber to produce the required pressure differential. The addn. member output is also coupled with a comparator which in addn. is connected to a further regulating value setter. Output from the comparator is coupled with the control circuit input. The controller ensures effective utilisation of the membrane separator over the entire range of plasma components.

Description

Einrichtung zur Trennung von Blutplasma Device for the separation of blood plasma

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Trennung von Blutplasma, d.h. mittels der sognenannten Plasmaphorese.The invention relates to a device for separating blood plasma, i.e. by means of the so-called plasmaphoresis.

Bis jetzt wurde die Trennung des Blutplasmas mit Hilfe einer Einrichtung, die auf dem Prinzip einer mechanischen Zentrifuge arbeitet, erreicht. Das dem Patienten entnommene und in besonderen, in die Zentrifuge eingelegten Behältern untergebrachte Blut war zentrifugiert und infolge der Zentrifugalkraftwirkung trat die Trennung morphologischer Elemente vom Plasma ein. Der Prozeß wurde bei erniedrigter Temperatur durchgeführt, was nach Beendigung des Zentrifugierens ein leichtes Trennen der morphologischen Elemente von Plasma ermöglichte.Until now, the separation of the blood plasma has been carried out with the help of a device which works on the principle of a mechanical centrifuge. That to the patient removed and placed in special containers placed in the centrifuge Blood was centrifuged and separation occurred due to the action of centrifugal force morphological elements from the plasma. The process was carried out at a lowered temperature carried out, which after completion of the centrifugation a slight separation of the morphological Elements of plasma made possible.

Ein großer Nachteil des oben beschriebenen Verfahrens zur Trennung des Plasmas besteht in einer sehr komplizierten und teueren Apparatur zur Durchführung des Verfahrens. Darüber hinaus ist die Unmöglichkeit einer On-line-Prozeßführung nachteilig.A major disadvantage of the separation method described above of the plasma consists of a very complicated and expensive apparatus to carry out of the procedure. In addition, there is the impossibility of on-line litigation disadvantageous.

In letzter Zeit hat die japanische Firma ASAHI einen Membran-Kapillar-Plasmaseparator entwickelt. Dieser Separator hatte als Aufgabe eine rasche, effektive und billige Online-Trennung des Plasmas von morphologischen Elementen.Recently, the Japanese company ASAHI has a membrane-capillary plasma separator developed. This separator had the task of being quick, effective and cheap On-line separation of the plasma from morphological elements.

Bei der praktischen Anwendung hat sich herausgestellt, daß dieser Separator äußerst leicht durch die morphologischen Elemente verstopft wird und dann seine Funktion nicht mehr erfüllen kann.In practical use it has been found that this Separator is extremely easily clogged by the morphological elements and then can no longer fulfill its function.

Es entstand also der Gedanke, eine Einrichtung zu entwickeln, die die Blutdurchflußverhältnisse durch den Plasma-Membranseparator kontrolliert. Die Kontrolleinrichtung sollte ständig mit dem Plasmaseparator zusammenarbeiten und mit ihm zusammen eine Einrichtung zur Membrantrennung des Plasmas bilden.So the idea arose to develop a facility that controlled the blood flow conditions through the plasma membrane separator. the Control device should constantly cooperate with the plasma separator and together with him form a device for membrane separation of the plasma.

Die von der japanischen Firma ASAHI hergestellte Einrichtung zur Membrantrennung des Plasmas besteht aus einem Membranseparator für das Plasma, der mit einem Plasmaniveauregler zusammenarbeitet.The membrane separation device manufactured by the Japanese company ASAHI of the plasma consists of a membrane separator for the plasma, which is equipped with a plasma level regulator cooperates.

Nähere Einzelheiten dieser Lösung wurden nicht bekanntgegeben.Further details of this solution were not disclosed.

Das Ziel der Erfindung liegt darin, eine effektive, volle Ausnutzung der für die Plasmatrennung bestimmten Durchfluß-Membranfilter, d.h. einen möglichst hohen Durchgangskoeffizienten für das ganze Spektrum von Plasmabestandteilen zu erreichen.The aim of the invention is to achieve an effective, full utilization the flow-through membrane filter intended for plasma separation, i.e. one if possible high transmission coefficients for the whole spectrum of plasma components reach.

Die Einrichtung zur Blutplasmatrennung gemäß der Erfindung besteht aus einem Plasma-Membranseparator und einem mit diesem Separator zusammenarbeitenden Transmembran-Druckregler.The device for blood plasma separation according to the invention exists from a plasma membrane separator and one that works together with this separator Transmembrane pressure regulator.

Der Transmembran-Druckregler enthält drei Druckaufnehmer, deren Eingänge mit dem Separatoreingang, mit dessen Ausgang sowie mit einer Plasmakammer entsprechend verbunden sind.The transmembrane pressure regulator contains three pressure transducers, their inputs with the separator inlet, with its outlet and with a plasma chamber accordingly are connected.

Die Ausgänge der Druckaufnehmer sind mit einem Summierglied verbunden, dessen Eingangssignal sowie das Signal von einem Stellwerteinsteller dem Eingang eines Trägheitsgliedes zugeführt werden. Der Ausgang des Trägheitsgliedes ist mit der Drehzahl-Steuerschaltung einer Pumpe verbunden. Diese Pumpe erzwingt den verlangten Transmembran-Druckwert. Der Ausgang des Summiergliedes ist auch mit einem Komparator verbunden, dessen zweiter Eingang mit einem weiteren Stellwerteinsteller und dessen Ausgang mit der Drehzahl-Steuerschaltung der Pumpe verbunden ist Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Membrantrennung von Plasma und Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Transmembran-Druckreglers gemäß der Erfindung.The outputs of the pressure transducers are connected to a summing element, its input signal as well as the signal from a manipulated variable adjuster to the input an inertia member. The output of the inertia link is with connected to the speed control circuit of a pump. This pump enforces the requested Transmembrane pressure value. The output of the summer is also connected to a comparator connected, its second input with a further control value adjuster and its Output is connected to the speed control circuit of the pump The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the drawing. In the drawing, FIG. 1 shows a circuit diagram of a device for membrane separation of plasma and FIG. 2 is a block diagram of a transmembrane pressure regulator according to FIG the invention.

Die Reglerschaltung enthält drei Druckaufnehmer 1, 2, 3, deren Ausgänge mit einem Summierglied 7 verbunden sind. Der Ausgang des Summiergliedes 7 ist mit dem Eingang eines Trägheitsgliedes 9 verbunden, an das auch ein Stellwerteinsteller 10 angeschlossen ist. Der Ausgang des Trägheitsgliedes 7 ist mit einer Drehzahl-Steuerschaltung 11 einer Pumpe B verbunden.The regulator circuit contains three pressure sensors 1, 2, 3, their outputs are connected to a summing element 7. The output of the summing element 7 is with connected to the input of an inertia element 9, to which a control value adjuster 10 is connected. The output of the inertia member 7 is connected to a speed control circuit 11 of a pump B connected.

Zwischen den Ausgang des Summiergliedes 7 und den Eingang der Steuerschaltung 11 ist ein Komparator 12 geschaltet, an dessen zweiten Eingang ein weiterer Stellwerteinsteller 13 angeschlossen ist.Between the output of the summing element 7 and the input of the control circuit 11 a comparator 12 is connected, at the second input of which a further manipulated variable adjuster 13 is connected.

Das Blut wird mit Hilfe einer Pumpe A einem Separator S zugeführt, in dem die Trennung der Plasmateile vom Blut erfolgt. Die getrennte Plasmamenge ist proportional dem an den Kapillarenwänden des Separators herrschenden Transmembrandruck PT. Die Druckgröße PT ist durch die Beziehung bestimmt, wobei P1 den Druck am Separatoreingang, P2 den Druck am Separatorausgang und P3 den Druck in der Plasmakammer bedeutet.With the aid of a pump A, the blood is fed to a separator S, in which the plasma parts are separated from the blood. The amount of plasma separated is proportional to the transmembrane pressure PT prevailing on the capillary walls of the separator. The pressure quantity PT is given by the relationship determined, where P1 is the pressure at the separator inlet, P2 the pressure at the separator outlet and P3 the pressure in the plasma chamber.

Der verlangte Druck # PT wird durch den Regler R aufrechterhalten, dessen Stellglied die Pumpe B darstellt, die das Plasma an den weiteren Teil der Einrichtung befördert.The required pressure # PT is maintained by the regulator R, the actuator of which is the pump B, which transfers the plasma to the further part of the Facility promoted.

Die Drücke Pl, P2, P3 werden durch die Druckaufnehmer 1, 2, 3 sowie durch Meßgeräte 4, 5, 6 gemessen. Die erhaltenen elektrischen Signale sind den Werten der gemessenen Drücke proportional und werden dem Summierglied 7 zugeführt. Am Ausgang des Summiergliedes 7 befindet sich ein Meßgerät 8, das den Wert des Transmembrandruckes PT anzeigt. Zur Aufgabe des verlangten Transmembrandruckes dient der Stellwerteinsteller 10. Der gemessene Druck PT wird mit dem aufgegebenen Druck PTN im Trägheitsglied 9 verglichen. Das Trägheitsglied sichert eine asymtotische Annäherung des Transmembrandruckes an den verlangten Wert. Vom Trägheitsglied 9 wird das aus dem Unterschied der Druckwerte # PT und PTN resultierende Signal der Drehzahl-Steuerschaltung 11 der Pumpe B zugeführt und die Pumpe erzwingt den verlangten Transmembran-Druckwert.The pressures Pl, P2, P3 are through the pressure transducers 1, 2, 3 as well measured by gauges 4, 5, 6. The electrical signals obtained are the values proportional to the measured pressures and are fed to the summing element 7. At the exit of the summing element 7 is a measuring device 8 which measures the value of the transmembrane pressure PT indicates. The control value adjuster is used to apply the required transmembrane pressure 10. The measured pressure PT is compared with the applied pressure PTN in the inertia link 9 compared. The inertia member ensures an asymtotic approximation of the transmembrane pressure to the required value. From the inertia member 9 this is obtained from the difference in the pressure values # PT and PTN resulting Speed control circuit signal 11 is fed to pump B and the pump forces the required transmembrane pressure value.

Zur Vermeidung einer Überschreitung des zugelassenen Druckwertes PT dient die aus einem weiteren Stellwerteinsteller 13 und dem Komparator 12 zusammengesetzte Schaltung, die die Pumpe B nach Überschreitung des eingestellten maximalen Druckwertes PT ausschaltet.To avoid exceeding the permitted pressure value PT is used that is composed of a further manipulated variable adjuster 13 and the comparator 12 Circuit that activates pump B after the set maximum pressure value has been exceeded PT turns off.

Die Einrichtung gemäß Erfindung wird hauptsächlich zum sogenannten Sammeln von Plasma für Verarbeitungszwecke (plasma collection) angewandt. Darüber hinaus findet die Plasmatrennung in zunehmendem Maß unmittelbar in der Heilpraxis (plasma exchange) Anwendung.The device according to the invention becomes mainly the so-called Collection of plasma for processing purposes (plasma collection) applied. About that In addition, plasma separation is increasingly found directly in therapeutic practice (plasma exchange) application.

Kurz umrissen besteht die erfindungsgemäße Einrichtung aus einem Plasma-Membranseparator, der mit einem Transmembran-Druckregler R zusammenarbeitet. Der Regler weist drei Druckaufnehmer 1, 2, 3 auf, deren Eingänge mit dem Ein- und Ausgang des Separators sowie mit der Plasmakammer entsprechend verbunden sind. Die Ausgänge der Druckaufnehmer sind an das Summierglied 7 angeschlossen, dessen Ausgangssignal dem Eingang des Trägheitsgliedes 9 zugeführt ist. Dem Trägheitsglied 9 ist auch das Signal vom Stellwerteinsteller 10 zugeführt. Der Ausgang des Trägheitsgliedes 9 ist mit der Drehzahl-Steuerschaltung 11 der mit der Plasmakammer im Membranseparator S zusammenarbeitenden Pumpe B verbunden.Briefly outlined, the device according to the invention consists of a plasma membrane separator, which works together with a transmembrane pressure regulator R. The regulator has three Pressure transducers 1, 2, 3, their inputs with the input and output of the separator and are connected to the plasma chamber accordingly. The outputs of the pressure transducers are connected to the summing element 7, the output signal of which is the input of the Inertial member 9 is supplied. The signal from the control value adjuster is also sent to the inertia element 9 10 supplied. The output of the inertia member 9 is to the speed control circuit 11 of the pump B cooperating with the plasma chamber in the membrane separator S is connected.

Der Ausgang des Summiergliedes 7 ist weiter mit dem Komparator 12 verbunden, an dessen zweiten Eingang der weitere Stellwerteinsteller 13 angeschlossen ist. Der Ausgang des Komparators 12 ist an den Eingang der Steuerschaltung 11 angeschlossen.The output of the summing element 7 is connected to the comparator 12 connected, to the second input of the further control value adjuster 13 is connected is. The output of the comparator 12 is connected to the input of the control circuit 11.

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Claims

Device for the separation of blood plasma Claims: 1. Device for the separation of blood plasma, consisting of one with a regulator for the blood flow conditions cooperating membrane separator, thereby g e k e n n -z e i c h n e t that the regulator for the blood flow ratios is a transmembrane pressure regulator.

2. Device according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the transmembrane pressure regulator has three pressure transducers (1, 2, 3) whose Inputs connected to the input and output of the separator as well as to the plasma chamber and the outputs of which are connected to a summing element (7) whose output signal and the signal from a setpoint adjuster (10) to the input of an inertia element (9) are supplied that the output of the inertia member (9) with the speed control circuit (11) a pump working together with the plasma chamber in the membrane separator (S) (B) is connected that further the output of the summing element (7) also with a Comparator (12) is connected, at the second input of a further control value adjuster (13) is connected, and that the output of the comparator (12) with the input the control circuit (11) is connected.