術(shù)語"無細(xì)胞的"描述了在其體積中沒有或基本上沒有細(xì)胞(紅細(xì)胞、 白細(xì)胞、血小板)的血漿/血清樣品,其通過例如離屯、而制備。需要基本上無細(xì)胞或無細(xì)胞 的樣品,用于后續(xù)血漿/血清分析,W防阻塞分析系統(tǒng)。
[0042] 對于實施例中的血漿分析,選擇W下分析物,其包含相關(guān)分子組。用肝素穩(wěn)定化的 全血的分析物的參考濃度范圍取決于所用的測量技術(shù)。W下示例性的分析物的參考濃度范 圍是通過來自西口子的分析裝置"Dimension"而得到的。
[0043] 來自西口子的分析裝置"Dimension"不僅可用于分析血漿,而且可用于分析血清。
[0044] 本文使用的表述"確保血漿或血清的滲透性"優(yōu)選地指待分析的上述血漿或血清 成分在過濾時無一被完全截留。優(yōu)選地,待分析的血漿或血清成分的濃度在過濾時與全血 樣品相比沒有明顯改變。更優(yōu)選地,待分析的血漿或血清成分的濃度的改變不超過約50%、 優(yōu)選地不超過約35%、更優(yōu)選地不超過約10%、最優(yōu)選地不超過約8%。
[0045] 本文使用的術(shù)語"溶血"是指例如因化學(xué)、熱或機械影響所致的紅細(xì)胞破裂,導(dǎo)致 血紅蛋白和其它內(nèi)在成分釋放到周圍液體中。溶血可W通過在血漿/血清中顯示粉紅色至 紅色色調(diào)而目測。溶血在血清和血漿樣品中經(jīng)常發(fā)生并且可W損害血液分析的實驗室測試 參數(shù)。溶血可W從兩個來源而發(fā)生。體內(nèi)溶血可能是因為病理條件例如自身免疫溶血性貧 血或輸血反應(yīng)所致。體外溶血可能是因為不適當(dāng)?shù)臉?biāo)本樣品采集、標(biāo)本樣品處理或標(biāo)本樣 品運輸所致。具體地講,溶血可能是由高壓降和高剪切或延伸率所致,其可在例如過濾過程 期間當(dāng)樣品穿過多孔過濾介質(zhì)時發(fā)生。溶血的其它重要因素是細(xì)菌污染、壓力、溫度、滲透 環(huán)境、抑值、與表面接觸、摩擦力、血液老化和未分離全血樣品的膽存時間。
[0046] 溶血程度可與具有某濃度的血紅蛋白化b、Hgb)的血漿參考溶液(參見例如,圖1) 相比而目測。與不含血紅蛋白的參考溶液具有相同顏色的血漿樣品顯示無溶血(樣品被歸 類為"0")。與包含約50mg/dl血紅蛋白的溶液具有相同的或更少的紅色的血漿樣品顯示 基本上無溶血(樣品被歸類為"η")。在運一方面,"基本上無溶血"是指血漿樣品顯示的 溶血程度仍然足夠低,W確保樣品可W通過例如來自西口子的血漿分析裝置"Dimension" 而被分析并具有令人滿意的結(jié)果。與包含約100mg/dl血紅蛋白的溶液具有相同的或更少 的紅色的血漿樣品顯示中度溶血(樣品被歸類為"m")。與包含高于100mg/dl血紅蛋白 含量的溶液具有相應(yīng)的顏色的血漿樣品顯示高度溶血(樣品被歸類為"h")。包含20、50、 100、250、300和1000mg/dl的參考溶液在圖1中提供。
[0047] 對于全血過濾,原則上有不同的過濾工藝可用。根據(jù)工藝技術(shù),過濾工藝可細(xì)分為 3種不同操作模式: ?死端過濾作為靜態(tài)操作模式 ?錯流過濾作為動態(tài)操作模式 ?淹沒式過濾系統(tǒng)在死端操作模式中,進(jìn)料流(feedflux)通常與中空纖維膜過濾介 質(zhì)表面垂直,濾液通常垂直流過中空纖維膜過濾介質(zhì),使得死端模塊作為兩端模塊而操作。 截留的所有顆粒都沉積在膜表面。所謂的覆蓋層導(dǎo)致時間依賴性、漸增的流動阻力并且通 過膜的滲透通量隨時間而減少,通常是W恒壓操作模式。在某過濾時間間隔后,必須沖洗模 塊W去除覆蓋層。通常,死端過濾是不連續(xù)工藝。
[0048] 在錯流過濾模式中,通常存在平行于在進(jìn)料一側(cè)的中空纖維膜過濾介質(zhì)表面的 流。亦在錯流模式中,分離的顆粒沉積在膜表面并構(gòu)成覆蓋層。在進(jìn)料流平行于覆蓋層時, 對于覆蓋層形成有控制機制。在膜表面引起錯流剪切力,其可將沉積顆粒從覆蓋層轉(zhuǎn)移到 進(jìn)料流中。覆蓋層可W變成穩(wěn)定狀態(tài),如果顆粒沉積和顆粒的二次夾帶之間達(dá)到平衡的話。 如果覆蓋層壓降增加的話,用過濾滲透液施加恒定的或脈沖的反向沖洗,W去除覆蓋層。
[0049] 因此,本文使用的術(shù)語"錯流過濾"是指運樣的過濾工藝:其中進(jìn)料流切向地穿過 中空纖維膜過濾介質(zhì)或另一類型的過濾介質(zhì)的表面,并且產(chǎn)生兩個引出流。滲透液或濾液 流是穿過過濾介質(zhì)的液體部分。該滲透液或濾液應(yīng)含有與起始進(jìn)料流相同的百分率的可溶 性和/或不溶性成分,條件是運些成分小于過濾介質(zhì)的孔徑。截留流是進(jìn)料流的剩余部分, 其不能穿過過濾介質(zhì),但可W繼續(xù)流過過濾介質(zhì),從而"清潔"和增厚。該"清潔"應(yīng)理解為 使用切向流將阻止更厚的顆粒堵塞膜,正如在死端過濾工藝中在濾餅中觀察到的那樣???W通過將截留物重復(fù)通過過濾介質(zhì)而增加濾液體積。除了從濾器殼體一側(cè)向另一側(cè)的脈沖 流之外,回路操作模式原則上也是可W的。
[0050] 原則上,"錯流過濾"對于本發(fā)明的目的即全血過濾而言是高度有利的,因為它特 別適于對壓力和剪切力敏感的血細(xì)胞。尤其是紅細(xì)胞對于導(dǎo)致細(xì)胞變形的靜壓降非常敏 感。沿著膜的錯流流動的應(yīng)用保持細(xì)胞在液相運動并遠(yuǎn)離膜表面,使得可用升高的跨膜壓 力進(jìn)行過濾、同時降低溶血風(fēng)險,因為高的跨膜壓力W及因高的細(xì)胞量所致的過濾介質(zhì)阻 塞可W被有效地避免。為了得到血漿/血清用于進(jìn)一步分析或膽存,通過錯流過濾而過濾 的全血樣品通常的體積為約0. 01至約10ml。
[00川本文使用的"由外而內(nèi)(outside-in)"或"外-內(nèi)(out-in)"錯流過濾描述了管狀 或毛細(xì)管狀的過濾介質(zhì)例如中空纖維膜過濾介質(zhì)的操作模式。在該操作模式中,進(jìn)料流在 外部和介于過濾模塊外殼一側(cè)的過濾介質(zhì)之間流動,濾液穿透通過過濾介質(zhì)壁到內(nèi)部。截 留通常發(fā)生在過濾介質(zhì)的外表面上,有時低程度地發(fā)生在過濾介質(zhì)本身內(nèi)。
[005引本文使用的"由內(nèi)而外(inside-out)"或"內(nèi)-外(in-out)"錯流過濾描述了相 比"外-內(nèi)"操作模式而言的中空纖維膜過濾介質(zhì)的相反的操作模式。進(jìn)料在過濾介質(zhì)內(nèi) 流動,濾液穿透通過過濾介質(zhì)壁到達(dá)外部。截留通常發(fā)生在管狀過濾介質(zhì)的內(nèi)表面上,有時 低程度地發(fā)生在過濾介質(zhì)本身內(nèi)。示例性的內(nèi)-外錯流過濾模塊見圖2。
[0053] 外-內(nèi)結(jié)構(gòu)提供了在中空纖維膜過濾介質(zhì)周圍流動的進(jìn)料量的更多靈活性,而相 比外-內(nèi)結(jié)構(gòu),內(nèi)-外結(jié)構(gòu)提供了穿過中空纖維膜過濾介質(zhì)的忍化ore)的更多限定的和均 勻流動分布。內(nèi)-外布置接近仿生學(xué)原則:當(dāng)血細(xì)胞將自身排列在血流中間,當(dāng)流速最高 時,在狹窄毛細(xì)管中的血流傾向于在臨近容器壁產(chǎn)生幾乎無細(xì)胞的邊界血漿層。認(rèn)為運樣 的細(xì)胞分布促進(jìn)過濾,因為該細(xì)胞分布降低了孔堵塞和后續(xù)溶血的風(fēng)險。
[0054] 本文使用的術(shù)語"中空纖維膜過濾介質(zhì)"是指膜過濾介質(zhì),優(yōu)選管狀或毛細(xì)管狀, 其優(yōu)選地適用于錯流過濾,更優(yōu)選地適用于內(nèi)-外過濾模式。用內(nèi)-外過濾模式,死端過濾 也是可W的。然而,錯流過濾是本發(fā)明優(yōu)選的。同樣,用外-內(nèi)過濾模式,錯流和死端過濾 也是可W的,其中也優(yōu)選錯流過濾??蒞通過稱為相轉(zhuǎn)化的技術(shù),制備運樣的中空纖維膜過 濾介質(zhì)??蓋通過溶劑蒸發(fā)、非溶劑沉淀和熱凝膠化達(dá)到相轉(zhuǎn)化。原則上,相分離工藝可w用于例如大量聚合物,但也可用于玻璃和金屬合金。然而,所述工藝也可用于陶瓷材料。
[00巧]陶瓷中空纖維膜過濾介質(zhì)在原則上可W通過如下所述的相轉(zhuǎn)化過程而制備。
[0056] 通過研磨和攬拌,制備包含至少一種陶瓷粉末材料(原粉(primarypowder))、至 少一種聚合物、和至少一種溶劑、和任選地分散劑、聚合物添加劑和/或燒結(jié)助劑的粘性紡 絲液(spinningdope)。優(yōu)選聚合物在溶劑中是可溶性的。優(yōu)選的聚合物在運一點上是例 如,聚丙締臘或聚酸諷;優(yōu)選的溶劑是例如,η-甲基-化咯燒酬。至少一種陶瓷粉末材料優(yōu) 選地包括氧化侶作為主要成分。聚合物的量占紡絲液總重量的約1重量%至約50重量%, 溶劑的量占紡絲液總重量的約10重量%至約90重量%,陶瓷粉末材料的量占紡絲液總重量 的約3重量%至約50重量%。至少一種陶瓷粉末材料優(yōu)選地具有體積中位的顆粒直徑,從 約0. 1至約2. 0化,優(yōu)選地約0. 1至約1. 5化。典型地,將更多添加劑成分與紡絲液勻漿, 例如,分散劑、聚合物添加劑、燒結(jié)助劑和其它。運些更多的添加劑成分通常使用量至多占 紡絲液總重量的約5重量%。
[0057] 勻漿后,引導(dǎo)紡絲液通過多組分噴嘴的環(huán)形橫截面,使陶瓷中空纖維膜過濾材料 具有中空纖維結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)忍液化orefluid)通過噴嘴,沿著噴嘴軸通過孔體積。紡絲液的 紡絲速率優(yōu)選地是約0. 5m/min至約15m/min。忍液的流體速度優(yōu)選地是從約0. 06m/min 至約60m/min。運是指體積流率,對于紡絲液而言通常從約0. 01升A至約5升A,對于忍 液而言通常從約0. 007升A至約2. 8升A。紡絲工藝在周圍溫度范圍約10°C至約40°C、 優(yōu)選約18°C至約30°C下進(jìn)行。施加在紡絲噴嘴前面的紡絲液上的超壓優(yōu)選低于10bar。 在更優(yōu)選的操作模式中,其低于6 bar。
[005引當(dāng)紡絲液在噴嘴口接觸非溶劑(通常水性沉淀?。┖徒佑|忍液時,紡絲液內(nèi)的溶 劑通過水而去除并且紡絲液固化(相轉(zhuǎn)化),因為聚合物在沉淀浴中不溶。典型地,忍液具 有與沉淀浴液(在其中引導(dǎo)紡絲液)相同的組成。通過讓紡絲液與忍液和沉淀浴接觸,在 中空纖維內(nèi)外表面開始內(nèi)外沉淀工藝。根據(jù)沉淀浴和忍液的溶劑含量不同并根據(jù)添加劑、 溫度和沉淀浴和忍液的粘度不同,影響了擴散過程,運在沉淀期間控制多孔膜結(jié)構(gòu)的形成。 用高擴散速率,產(chǎn)生指孔(fingerpore)結(jié)構(gòu),用低擴散速率,產(chǎn)生海綿狀膜結(jié)構(gòu)。
[0059] 當(dāng)紡絲噴嘴口浸入沉淀浴時,通常將紡絲液直接引入沉淀浴。在另一個優(yōu)選的紡 絲工藝設(shè)計中,在紡絲噴嘴口和沉淀浴表面之間調(diào)節(jié)最大長度為10cm的氣隙。優(yōu)選地,在 沉淀浴中和忍液中使用的水是經(jīng)反滲透而產(chǎn)生的無離子水,W防因來自中空纖維膜過濾介 質(zhì)生產(chǎn)的截留的離子所致的過濾期間滲透液的血漿/血清的失真(falsification)。
[0060] 固化的聚合物預(yù)先限定了中空纖維膜過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)。所得生巧纖維(green fiber)沉積在沉淀浴中,剩余溶劑分子被洗掉。然后將所得生巧纖維在約4(TC至約90°C 的溫度干燥約1小時至約24小時的時間。然后將纖維加熱并保持在約200°C至約600°C的 溫度下。在該時間內(nèi),聚合物被燒光,即從纖維中去除。然后將纖維進(jìn)一步加熱并保持在約 1000乂至約2000乂、優(yōu)選約1350。C至約1700。C的溫度達(dá)約至少1. 0小時的時間間隔、 優(yōu)選1. 5-12小時的時間間隔,陶瓷材料被燒結(jié)。在該燒結(jié)過程期間產(chǎn)生最終的陶瓷中空纖 維膜過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)。從該過程,產(chǎn)生單層陶瓷中空纖維膜過濾介質(zhì),其可經(jīng)歷進(jìn)一步表面改 性,例如通過對其進(jìn)行涂覆或通過對其進(jìn)行預(yù)處理,例如預(yù)先潤濕。
[0061] 從沉淀步驟直到燒結(jié)步驟結(jié)束,通常纖維直徑發(fā)生熱收縮。運樣的收縮為設(shè)及沉 淀步驟后起始纖維直徑的約5%至約30%。
[0062] 該過程的基本概念W及產(chǎn)生陶瓷中空纖維過濾介質(zhì)的物理和技術(shù)原理描述于已 授予的專利DE199 10 012C1。本發(fā)明人的該過程和專利DE199 10 012C1中描述的過 程有一些基本差異。所W專利DE199 10 012C1描述了運樣的過程:其中兩種聚合物溶液 用于產(chǎn)生多層材料,而在本發(fā)明人的過程中僅一種含有陶瓷粉末材料的聚合物溶液用于產(chǎn) 生單層中空纖維膜過濾介質(zhì)。此外,專利DE199 10 012C1描述了運樣的過程:其中多糖、 多糖衍生物或聚乙締醇用作聚合物,而在本發(fā)明人的過程中使用聚丙締臘或聚酸諷。此外, 專利DE199 10 012C1描述了運樣的過程:其中胺-η-氧化物用作溶劑,而在本發(fā)明人的 過程中例如,η-甲基-化咯燒酬用作溶劑,用于制備紡絲液。
[0063] 通過相轉(zhuǎn)化的中空纖維膜過濾介質(zhì)的生產(chǎn)亦描述于由本申請人提交的專利申請DE101 48 768Α1 中。
[0064] 或者,陶瓷中空纖維膜過濾介質(zhì)可W通過高壓擠出工藝來生產(chǎn),其也是基于通過 相轉(zhuǎn)化的纖維生產(chǎn)。在運種情況下,擠壓紡絲液使其通過穿孔板,而非多組分噴嘴。穿孔板 也被設(shè)計為具有多組分開口。將紡絲液的絲線(string)引入沉淀浴并且紡絲液固化為生 巧纖維幾何形狀,如前所述。施加在穿孔板前面的紡絲液上的壓力為至少20bar。
[0065] 或者,陶瓷中空纖維膜過濾介質(zhì)可W通過高壓擠出工藝而生產(chǎn),不使用相轉(zhuǎn)化 效應(yīng)。在運種情況下,從粘性聚合物烙化物或溶液中直接擠出纖維并在擠出工藝后直 接干燥和燒結(jié)。用于陶瓷中空纖維膜生產(chǎn)的該方法描述于專利申請W0 94/23829和W0 2008/016292Al〇
[0066] 將其制備后,陶瓷中空纖維膜過濾介質(zhì)應(yīng)當(dāng)帶手套來處理W防皮膚脂質(zhì)污染。
[0067] 本文使用的術(shù)語"陶瓷材料"是指用金屬和非金屬化合物制成的無機材料。陶瓷 材料可W是結(jié)晶或部分結(jié)晶或無定形的。典型地,"陶瓷材料"由"陶瓷粉末材料"制成。具 體地講,它可由陶瓷粉末材料懸浮液(在此是紡絲液)形成,得到生巧(greenbody)(在 此是生巧纖維)。通過加熱作用(加熱和燒結(jié))和后續(xù)冷卻使生巧形狀穩(wěn)定化。
[0068] 技術(shù)陶瓷材料也可分為W下不同的材料類別: -氧化物:例如氧化侶、氧化被、氧化姉、氧化錯、氧化鐵、氧化娃、氧化錠, -非氧化物:例如碳化物、棚化物、氮化物、娃化物, -復(fù)合材料:例如微粒強化的、纖維強化的氧化物和非氧化物的組合,和 -更多材料復(fù)合物:例如沸石類、巧鐵礦等。依照本發(fā)明,陶瓷材料優(yōu)選地包含金屬 氧化物,其可選自氧化侶、氧化娃、氧化鐵、氧化錠、氧化錯。優(yōu)選地,陶瓷材料主要包含氧 化侶,任選地與另一金屬氧化物(例如二氧化鐵)組合。特別優(yōu)選的是,陶瓷材料包含氧 化侶,其量為至少約98wt. -%、優(yōu)選地其量為約99wt. -%、更優(yōu)選地其量為約99. 5至約 99. 9wt. -%;和任選地更多的金屬氧化物,其量為約0至約2wt. -%、優(yōu)選地為約0. 1至約1 wt. -%、更優(yōu)選地為約0. 1至約0. 5wt. -%,基于陶瓷材料的總重量。
[0069] 本文使用的"侶氧化物"(氧化侶,Al2〇3)包含在陶瓷材料中作為α-氧化侶 (曰-ΑΙ2Ο3)或丫-氧化侶(Υ-ΑΙ2Ο3)。優(yōu)選地,用于制備陶瓷材料的氧化侶粉末的體積中位 粒徑是約0. 1至約2. 0化。
[0070] 對于中空纖維膜過濾介質(zhì),孔徑對于達(dá)到自樣品中理想地分離各成分(例如自全 血樣品分離血漿/血清)而言是重要性質(zhì)??讖娇蒞由被截留的分子的大小來限定(分子 量截止,MWCO)?;蛘?,孔徑可W由數(shù)量