PL 225365 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 225365 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 408943 (51) Int.Cl. A61B 5/15 (2006.01) A61M 1/02 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 21.07.2014 (54) Zestaw do pobierania krwi pępowinowej (73) Uprawniony z patentu: POMORSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 01.02.2016 BUP 03/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2017 WUP 03/17 (72) Twórca(y) wynalazku: BOGUSŁAW MACHALIŃSKI, Szczecin, PL ARTUR BARTKOWIAK, Szczecin, PL JACEK RUDNICKI, Szczecin, PL MACIEJ KOTOWSKI, Bezrzecze, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Monika Wielecka
2 PL 225 365 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest zestaw do pobierania krwi pępowinowej. Zestaw pozwala na przechowywanie krwi po pobraniu. Pobieranie krwi odbywa się dzięki sile grawitacji w połączeniu z układem ssącym, aby ułatwić jej pozyskanie. Potencjalne wykorzystanie komórek izolowanych z krwi pępowinowej i łożyska do standardowych celów terapeutycznych może być skuteczne pod warunkiem, że objętość pobranej krwi pozwoli na wyizolowanie co najmniej 1,5x10 7 komórek jądrzastych na 1 kg masy ciała pacjenta w celu przeprowadzenia w sposób bezpieczny udanej transplantacji. Obecnie jednak, znane techniki pobierania krwi pępowinowej umożliwiają pozyskanie nie więcej niż połowy krwi pępowinowej pozostającej po porodzie w pępowinie i łożysku. Fakt ten stanowi poważne ograniczenia użytkowe aktualnie stosowanych technik, ponieważ średnia objętość pozyskanej krwi pępowinowej i ilość zawartych w niej komórek macierzystych jest wystarczająca do przeszczepienia tylko w przypadku pacjenta o masie ciała poniżej 40 kg. Osoby dorosłe oczekujące na przeszczepy krwiotwórcze są zatem wykluczone z procedury transplantacyjnej w oparciu o jedną porcję krwi pępowinowej. Wymagają wówczas transplantacji więcej niż jednej porcji krwi pępowinowej zgodnej antygenowo, co czyni całą procedurę bardziej złożoną i znacznie droższą, lub przeszczepienia komórek krwiotwórczych pozyskiwanych ze szpiku kostnego bądź mobilizowanej krwi obwodowej, co z kolei wymaga zgodnego dawcy rodzinnego czy znalezienia w dostępnych rejestrach zgodnego dawcy allogenicznego, a nie zawsze jest to możliwe. W chwili obecnej, banki krwi pępowinowej przechowują krew pobieraną metodą grawimetryczną. Z reguły taki układ zawiera worek o objętości 250 ml, worki do gromadzenia krwi wyposażonej w rurki połączone z igłą 16G i ok. 40 ml zbiorniczek zawierający roztwór antykoagulantu. Pobieranie krwi prowadzone przez lekarza transplantologa, transfuzjologa, ginekologa/położnika lub położną pod nadzorem lekarza specjalisty jest procesem trwającym od 10 do 30 minut, przy czym koagulacja krwi w pępowinie rozpoczyna się w krótkim czasie po urodzeniu. Ze względu na małą średnicę igły (około 0,5 mm), wprowadzanej do żyły pępowinowej o średnicy 2 4 mm, czas gromadzenia krwi jest stosunkowo długi, szczególnie z zastosowaniem metody grawimetrycznej. Ma to niekorzystny wpływ na ilość pozyskanej krwi co ma bezpośrednio przełożenie na liczbę komórek macierzystych. Jak już wspomniano, średnia objętość krwi pobranej w ten sposób wynosi ok. 70 80 ml, co jest niewystarczające przy zastosowaniach terapeutycznych dla dorosłych. Obecnie większość systemów mających na celu pobranie krwi z pępowiny i łożyska podczas porodu jest skonstruowanych w oparciu o układy, które umożliwiają nakłucie/przebicie pępowiny natychmiast po porodzie przed odcięciem łożyska i wprowadzenie specjalnej igły połączonej rurką z pojemnikiem w kształcie worka. Krew znajdująca się w pępowinie i łożysku jest pobierana do specjalnego worka dzięki sile grawitacji, a mianowicie na skutek jego umieszczenia poniżej wysokości pępowiny leżącej kobiety. Zwykle worek zawiera specjalny antykoagulant i jest utrzymywany w ruchu w trakcie procesu pobierania, co powoduje, że krew jest gromadzona w sposób równomierny a następnie przechowywana w optymalnych warunkach. Średnia objętość krwi pobranej podczas porodu za pomocą powyższej metody jest szacowana na około 70 80 cm 3. Chociaż w wielu przypadkach taka ilość jest odpowiednia do izolacji zalecanej liczby komórek macierzystych, odnotowuje się jednak liczne sytuacje, w których objętość krwi jest niewystarczająca. Dlatego tak ważne jest opracowanie metody pozwalającej na szybkie i wydajne pobieranie krwi pępowinowej przy zastosowaniu zestawów umożliwiających łatwe ich pobranie oraz efektywne gromadzenie w ilościach większych niż dotychczas jakie się udaje uzyskać przy zastosowaniu metody grawimetrycznej. Z WO2007031999 znane jest urządzenie do pobierania krwi pępowinowej wyposażone w urządzenie do częściowego unieruchomienia pępowiny, które połączone jest z komorą dezynfekującą, która połączona jest rurką ze zbiornikiem na krew. Krew spływa grawitacyjnie, nie ma możliwości sterowania szybkością pobierania. Antykoagulant jest albo w zbiorniku albo się go wstrzykuje. Z tego samego opisu znana jest również aparatura do pobierania krwi pępowinowej, która składa się z worka zbiornika połączonego z trzema rurkami zakończonymi igłami. Pobieranie krwi jest grawitacyjne, gdy spada prędkość to kolejna igła wbijana jest powyżej wcześniejszego wkłucia. Z opisu wynalazku US20020183679 znane jest urządzenie z co najmniej jedną igłą pobraniową, połączoną rurką pobraniową ze zbiornikiem. Rurka pobraniowa połączona jest również dodatkową rurką ze zbiornikiem z roztworem płuczącym. Antykoagulant może pierwotnie znajdować się w zbiorniku lub może być w dodatkowym, mniejszym zbiorniku połączonym rurką łączącą z rurką pobraniową.
PL 225 365 B1 3 Zbiornik może być połączony ponadto z dwoma dodatkowymi zbiornikami (jeżeli krew rozdzieli się na frakcję to do każdego zbiornika wprowadzana jest jedna z frakcji). W celu przyspieszenia samego procesu pobierania wykorzystywane są układy, które umożliwiają zastosowanie specjalnych urządzeń obniżających ciśnienie we wnętrzu urządzenia/zbiornika gromadzącego krew w stosunku do ciśnienia krwi występującego w pępowinie i/lub łożysku. Ilość krwi pobranej jest zwiększona dzięki zastąpieniu standardowego sposobu, wykorzystującego metodę grawitacyjną, sposobem opartym wyłącznie na podciśnieniu utworzonym dzięki odsysaniu powietrza lub zastosowaniu specjalnych środków odwadniających. Systemy takie zawierają jedną lub więcej igieł do przekłuwania pępowiny i/lub łożyska, układy do pobierania krwi, takie jak zbiorniki, worki lub pojemniki próżniowe oraz urządzenia ssące, takie jak pompy próżniowe, pompy perystaltyczne lub strzykawki. Znane jest z WO2005041772 urządzenie do pobierania krwi pępowinowej, które zawiera zbiornik z elementem ssącym oraz rurkę pobraniową i co najmniej jedną igłę do pobierania krwi. Urządzenie może zawierać element mieszający. Antykoagulanty mogą być wprowadzone do zbiornika od strony rurki albo znajdować się wewnątrz zbiornika w wewnętrznym worku, który połączony jest w sposób umożliwiający przelanie antykoagulantu do zbiornika. Szybkość pobierania regulowana jest zaworami na rurce pobraniowej. Układ ten przeznaczony do pobierania i gromadzenia większej ilości krwi. Z US5097842 znane jest urządzenie do pobierania płynów ustrojowych, które pozwala za pomocą jednej igły zasilić co najmniej dwa pojemniki próżniowe lub probówki testowe. Igła połączona jest z urządzeniem rozdzielającym płyn z zaworami i komorą wlotową, dwiema komorami wylotowymi, które połączone są komorą środkową. Zawory pozwalają na zasilenie kilku pojemników. Urządzenie pozwala na zapełnienie kilku pojemników już przy jednym wkłuciu. Urządzenie to jest skomplikowane w użyciu i ma wysoki koszt. Z US5059168 znane jest urządzenie z igłą połączona z rurką z zaworem, której pierwszy wylot połączony jest ze strzykawką z tłokiem, a drugi wylot ze zbiornikiem rozdzielającym. Strzykawka umieszczona jest w szczelnym worku. Zbiornik rozdzielający ma wiele wlotów, do których można przyłączyć zbiorniki na krew. Strzykawką zasysa się krew, a następnie tłoczy się krew z wykorzystaniem specjalnego zaworu do zbiorników. Zbiorniki na krew są zamykane przez opaski uciskowe. Urządzenie jest bardzo skomplikowane i nie nadaje się do bezpośredniego wirowania po prostym oddzieleniu oraz nie nadaje się do prostej dalszej pracy po odwirowaniu. Znane są również rozwiązania, w których metoda grawitacyjna wspomagana jest przez układy ssące. Z US20130190653 znane jest urządzenie z co najmniej jedną strzykawką pobraniową, co najmniej jedną rurką, z co najmniej jednym zbiornikiem do pobierania grawitacyjnego i co najmniej jedną strzykawką. Strzykawka połączona jest bezpośrednio z rurką (połączenie to może być w miejscu wejścia rurki do zbiornika) i pozwala na zwiększenie efektywności pobierania krwi. Z EP2459245 znane jest urządzenie z co najmniej jedną igłą, co najmniej jedną rurką pobraniową, która połączona jest z co najmniej jednym zbiornikiem. Krew spływa grawitacyjnie do zbiornika. Urządzenie ma strzykawkę, która powoduje podciśnienie co najmniej równe temu, które jest niezbędne do zwiększenia ilości pobieranej krwi i mniejsze niż to które mogłoby uszkodzić łożysko. Antykoagulant znajduje się w dodatkowym zbiorniku. Strzykawka jest na stałe połączona z workiem do gromadzenia krwi, co uniemożliwia zastosowanie typowego procesu stosowanego w preparatyce krwi pępowinowej jakim jest wirowanie, gdyż w tym przypadku istnieje niebezpieczeństwo i zagrożenie pęknięcia takiego układu. Zastosowanie urządzeń ssących (samodzielnie lub w połączeniu z metodą grawitacyjną) pozwalają docelowo na wzrost ilości pobranej krwi, ale wymagają albo wysokich nakładów finansowych ze względu na skomplikowane urządzenia ssące lub są niepraktyczne w dalszych etapach preparatyki komórek macierzystych i wymagają zastosowania nowych pojemników w kolejnych etapach m.in. podczas wirowania. W wyniku ciągłego działania podciśnienia, jest możliwa koagulacja lub hemoliza krwi na etapie pobierania lub pojawienie się powikłań w postaci krwiaków, a co za tym idzie, przedwczesnego odklejenia łożyska. Dlatego konieczne jest zastosowanie prostej metody, która pozwala na szybką zmianę panującego podciśnienia podczas procesu pobierania krwi. W związku z powyższym, wydawało się konieczne opracowanie prostego układu, który sprawi, że możliwe będzie zwiększenie objętości krwi pobranej z pępowiny i łożyska, w taki sposób, aby zawartość pobranych komórek macierzystych była wystarczająca według standardów wymaganych dla celów terapeutycznych, a jednocześnie proces będzie bezpieczny dla matki w fazie bezpośrednio po urodzeniu, gwarantując naturalne wydalenie łożyska bez zagrożenia dla zdrowia pacjentki. Zestaw do pobierania krwi pępowinowej, według wynalazku, wyposażony w igłę, rurkę, strzykawkę i zbiornik, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden zbiornik połączony z co najmniej jedną igłą do pobierana krwi poprzez rurkę pobraniową i ma dwie strzykawki połączone ze zbiornikiem
4 PL 225 365 B1 poprzez rurkę z rozwidleniem lub osobne rurki. Pierwsza strzykawka zawiera antykoagulant w formie płynnej. Druga strzykawka stanowi układ ssący, wspomagający pobieranie krwi w sposób grawitacyjny. Strzykawki zastosowane w zestawie mogą być obsługiwane ręcznie lub za pomocą pomp strzykawkowych. W najprostszym wykonaniu zbiornik ma postać worka. Rozmiar zbiornika dostosowywany jest do przewidywanej ilości krwi do pobrania. Korzystnie, że rurka pobraniowa oraz rurka wyposażone są w elementy zamykające w postaci zacisków i/lub zaworów zamykających. Pozwala to na szczelne zamknięcie w zbiorniku pobranej krwi i odłączenie strzykawek bez rozszczelniania zbiornika. Elementy zamykające pozwalają na zamknięcie dopływu antykoagulantu podczas zasysania krwi drugą strzykawką. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że pobieranie krwi metodą grawitacyjną wspomagane jest prostym systemem tworzenia podciśnienia w zbiorniku w postaci strzykawki, którą w łatwy sposób można odłączyć od zbiornika z krwią. Zastosowanie strzykawki stanowiącej układ ssący pozwala na pobranie krwi zawartej w pępowinie jak również w łożysku poprzez jedno wkłucie w żyłę pępowinową. Brak konieczności przebijania łożyska jest szczególnie istotny, ponieważ wspomniane nakłuwanie zwykle pociąga za sobą ryzyko zakażenia bakteryjnego, co mogłoby wyeliminować pobraną krew z dalszej preparatyki. Układ ssący ułatwia dokładne wypełnienie i zwilżenie ścianek wewnętrznych zbiornika na krew zarówno antykoagulantem jak i docelowo krwią. Kolejną zaleta rozwiązania jest to, że pierwsza ze strzykawek jest wypełniona antykoagulantem, który można dozować do zbiornika na krew w zależności od potrzeb. Antykoagulant wstrzykiwany jest do zbiornika przed rozpoczęciem pobierania krwi i ewentualne dostrzykiwany w trakcie pobierania krwi, gdy okaże się, że krwi jest nieco więcej niż przewidywano na wstępie, tj. poprzez obliczenia tygodnia ciąży i przewidywanej z USG masy dziecka. Pozwala to na dostosowanie ilości antykoagulantu do chwilowego zapotrzebowania, co zapobiega jego nadmiernej ilości względem pobieranej krwi, co było niemożliwe w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki. Przy próbie transfuzji zbyt duża ilość antykoagulantu, a standardowo są to roztwory cytrynianowe, prowadzi do wiązania jonów wapnia i w następstwie do zaburzeń równowagi jonowej w organizmie noworodka, co zagraża poważnymi powikłaniami. W dotychczasowych rozwiązaniach nie zawsze jest również możliwe podanie w transfuzji całej objętości krwi ze względu na ograniczenia fizjologiczne (określona objętość płynów na kg m.c. w podaniu jednorazowym) z uwagi na dużą objętość antykoagulantu. Zamiast części krwi noworodek otrzymywałby głównie antykoagulant. Zastosowanie dwóch strzykawek pozwala na zachowanie maksymalnie zamkniętego układu, i zminimalizowanie możliwość zakażenia krwi w trakcie pobierania oraz uzyskanie optymalnej proporcji pomiędzy krwią i antykoagulantem. Zastosowanie rurki z rozwidleniem do połączenia strzykawek ze zbiornikiem jest o tyle korzystne, że szybciej można zaklemować jeden przewód niż dwa osobne. Ponadto, ewentualnie dodatkowo dostrzykiwany antykoagulant ma lepszy dostęp do zbiornika i strzykawki stanowiącej układ ssący i krew lepiej miesza się z antykoagulantem w trakcie ssania. Dzięki elementom zamykającym strzykawki i igła mogą być odłączone po procesie pobierania krwi od zbiornika, który pozostaje zamknięty. Po odłączeniu strzykawek zbiornik z pobraną krwią może być przechowywany lub wykorzystany do dalszej preparatyki. Wynalazek pozwala na stosowanie rozmiaru zbiornika dostosowanego do wcześniaków (mniejszy zbiornik), a układ dwóch strzykawek pozwoli na pobranie większej ilości krwi z proporcjonalną ilością antykoagulantu do dalszej preparatyki lub działań klinicznych (np. autohemotransfuzji). Pozwala to na podanie (dokonanie transfuzji) krwi pępowinowej z optymalną/minimalną ilością antykoagulantu, a nie jak do tej pory nieproporcjonalnie wielką ilość antykoagulantu i trochę krwi zgromadzonej w zagłębieniach zbiornika. Mniejszy rozmiar zbiornika z krwią ułatwia jego przechowywanie w zbiornikach z parami azotu (możliwość zastosowania mniejszych kaset mrożeniowych), a poprzez to zbankowanie większej liczby worków w tym samym zbiorniku w porównaniu do większych objętościowo (gabarytowo) worków standardowych. Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania i na rysunku, na którym na Fig. 1 uwidoczniony jest zestaw z rurką z rozwidleniem, a na Fig. 2 uwidoczniony jest zestaw z dwiema rurkami łączącymi zbiornik ze strzykawkami. P r z y k ł a d I Zestaw do pobierania krwi pępowinowej wyposażony w igłę 1 do pobierania krwi pępowinowej połączoną rurką 2 pobraniową ze zbiornikiem 3 w postaci elastycznego worka. Zestaw ma dwie strzykawki, pierwszą 4 i drugą 5 połączone ze zbiornikiem 3 poprzez rurkę 6 z rozwidleniem. Pierwsza strzykawka 4 połączona jest z pierwszym rozwidleniem rurki 6, druga strzykawka 5 połączona jest z drugim rozwidleniem rurki 6, a trzeci koniec rurki 6 połączony jest ze zbiornikiem 3. Pierwsza strzykawka 4 zawiera płynny antykoagulant. Rurka 2 pobraniową oraz rurka 6 wyposażone są w zawory zamykające 7.
PL 225 365 B1 5 Otwiera się zawór 7 na pierwszym rozwidleniu rurki 6 połączonym z pierwszą strzykawką 4. Antykoagulant wprowadza się do zbiornika 3 za pomocą pierwszej strzykawki 4 (jego ilość zależy od prognozowanej ilości krwi do pobrania). Antykoagulant wypełnia przestrzeń zbiornika 3 i zwilża jego ścianki i rurkę 6. Następnie zamyka się zawór 7 i zawór 7 na rurce 2 pobraniowej i za pomocą igły 1 wkłuwa się w żyłę pępowinową (ewentualnie w żylny układ pępowinowy). Otwiera się zawór 7 i rozpoczyna się pobieranie krwi pępowinowej do zbiornika 3 metodą grawitacyjną. Po zaobserwowaniu spadku prędkości napełniania zbiornika 3 otwiera się zawór 7 na drugim rozwidleniu rurki 6 i za pomocą drugiej strzykawki 5 (odciągnięcie tłoka strzykawki) tworzy się delikatne podciśnienie w zbiorniku 3 odpowiedzialne za dalsze pobieranie krwi. Po wypełnieniu worka lub po zakończeniu pobierania krwi zamyka się zawór 7 na rurce 2 pobraniowej. Krew znajdująca się w drugiej strzykawce 5 wtłacza się z powrotem do zbiornika 3, po czym zamyka się zawór 7 na drugim rozwidleniu rurki 6. Odłącza się obie strzykawki 4, 5 i igłę 1. Worek 3 z krwią może być przeznaczony bezpośrednio do dalszej preparatyki lub dalej przechowywany. Jeżeli podczas pobierania krwi okaże się, że jest jej więcej niż określono w prognozie przed pobraniem otwiera się zawór 7 na pierwszym rozwidleniu rurki 6 i dostrzykuje się dodatkową dawkę antykoagulantu. Po uzupełnieniu ilości antykoagulantu zamyka się zawór 7. P r z y k ł a d II Zestaw wykonany i działający analogicznie jak w przykładzie I, przy czym ze zbiornikiem 3 pierwsza strzykawka 4 połączona jest rurką 6, a druga strzykawka 5 połączona jest rurką 6. Elementy zamykające 7 mają postać zacisków. Zastrzeżenia patentowe 1. Zestaw do pobierania krwi pępowinowej wyposażony w igłę, rurkę, strzykawkę i zbiornik, znamienny tym, że ma co najmniej jeden zbiornik (3) połączony z co najmniej jedną igłą (1) do pobierana krwi poprzez rurkę (2) pobraniową i ma dwie strzykawki (4, 5) połączone ze zbiornikiem (3) poprzez rurkę (6) z rozwidleniem lub poprzez osobne rurki (6), przy czym pierwsza strzykawka (4) zawiera antykoagulant, a druga strzykawka (5) stanowi układ ssący, wspomagający ściekanie krwi w sposób grawitacyjny. 2. Zestaw do pobierania krwi pępowinowej według zastrz. 1, znamienny tym, że rurka (2) pobraniowa oraz rurka (6) wyposażone są elementy zamykające (7) w postaci zacisków i/lub zaworów zamykających.
6 PL 225 365 B1 Rysunki Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)