Kühles Blut bewahren

Ein Ery­throzyten-Konzen­trat ist eine aus roten Blutzellen, den Ery­throzyten, beste­hende Blutkon­serve. Damit diese keinen Schaden nimmt, ist sie mit ein­er genau definierten Tem­per­atur im Kühlschrank zu lagern. Durch häu­figes Öff­nen und Schließen kann diese jedoch über- oder unter­schrit­ten wer­den. Ein Mon­i­tor­ing-Sys­tem muss sich­er­stellen, dass bes­timmte Gren­zw­erte einge­hal­ten wer­den, damit der Anwen­der frühzeit­ig reagieren kann. Doch das ist gar nicht so ein­fach, denn im Blut­beu­tel selb­st darf sich aus hygien­is­chen Grün­den kein Sen­sor befind­en, und die Luft im Kühlschrank besitzt eine kom­plett andere Tem­per­aturleit­fähigkeit als das Konzen­trat. Briem Steuerung­stech­nik bietet nun passende Ref­eren­zkör­p­er für eine zuver­läs­sige Mes­sung.

Blut­banken und Kranken­häuser bewahren Blut in der Regel in speziellen Kühlschränken auf. Nach Norm sollen die Kon­ser­ven bei vier Grad Cel­sius ± zwei Kelvin gelagert sein. Wird dieser Wert über- oder unter­schrit­ten, kann dies das Pro­dukt schädi­gen. „Tem­per­aturschwankun­gen entste­hen zum einen durch die Zwei-Punkt-Regelung des Kühlschranks, die ihn kon­tinuier­lich an- und abschal­tet“, erk­lärt Joachim Keller, Qual­i­fizierungsin­ge­nieur bei Briem Steuerung­stech­nik in Nürtin­gen bei Stuttgart. „Zum anderen öffnet und schließt das Per­son­al immer wieder die Tür des Geräts, um Konzen­trate zu lagern oder zu ent­nehmen.“ Die Welt­ge­sund­heit­sor­gan­i­sa­tion schreibt in einem Leit­faden, dass Arzneimit­tel – und dazu gehören Blutkon­ser­ven – hin­sichtlich Tem­per­atur oder rel­a­tiv­er Luft­feuchtigkeit beson­ders auf­be­wahrt wer­den müssen. Die medi­zinis­chen Ein­rich­tun­gen soll­ten dies ermöglichen, aber auch über­prüfen, überwachen und aufze­ich­nen können.

Doch diese Forderung sei rel­a­tiv unge­nau definiert, meint der Experte. „Soll der Nutzer nun die Bedin­gun­gen des Lagerorts überwachen oder die im Pro­dukt?“ Das Ziel ist die sichere Lagerung der Blutkon­ser­ven und damit die Garantie, dass sich diese bedenken­los ver­wen­den lassen. „Aus unser­er Sicht ist dafür die Tem­per­atur im Pro­dukt auss­chlaggebend, nicht die Umge­bung­stem­per­atur“, sagt Joachim Keller.

Mit unter­schiedlichen ther­mis­chen Eigen­schaften Weil eine Mes­sung in der Blutkon­serve aus Grün­den der Pro­duk­t­sicher­heit und ‑hygiene auss­chei­det, überwachen Anwen­der in der Prax­is häu­fig nur die Luft im Innen­raum des Kühlschranks. Doch wegen der ther­mis­chen Eigen­schaften von Luft kann der Anwen­der aus dieser Mes­sung nur unge­nau auf die Tem­per­atur der darin gelagerten Pro­duk­te schließen. „Während sich die Luft­tem­per­atur durch das kon­tinuier­liche An- und Abschal­ten sowie durch das Öff­nen und Schließen der Schrank­tür verän­dert, bleibt die Tem­per­atur der Blutkon­serve fast kon­stant“, beschreibt Joachim Keller. „Die Tem­per­aturleit­fähigkeit von Luft liegt bei etwa 20 Quadrat­mil­lime­tern in der Sekunde, die von men­schlichem Blut bei unge­fähr 0,13 Quadrat­mil­lime­tern in der Sekunde.“ Die Fortpflanzungs­geschwindigkeit der Tem­per­aturän­derung von Luft sei somit etwa 150-mal schneller. Das bedeutet: In der Prax­is benötigt die Luft im Kühlschrank knapp fünf Minuten, um sich von vier auf sechs Grad Cel­sius zu erwär­men. Das Blut hinge­gen benötigt etwa zwei Stun­den und 45 Minuten. Die Tem­per­atur des Blut­pro­duk­tes stimmt bei Tem­per­aturän­derun­gen also nicht mit der Luft­tem­per­atur im Innen­raum des Kühlschrankes überein.

Die DIN 58371-Blutkon­ser­venkühlgeräte definiert genau, wie eine Überwachung des Ery­throzyten-Konzen­trats durchzuführen ist. So muss zusät­zlich zum Tem­per­atur­re­gler eine Sicher­heit­sein­rich­tung vorhan­den sein, deren Messsen­sor sich in min­destens einem Ref­eren­zkör­p­er befind­et, der sich­er­stellt, dass das gesamte Pro­dukt noch die zuläs­sige Tem­per­atur besitzt.

Welcher Referenzkörper passt?

Und welche Eigen­schaften muss dieser Ref­eren­zkör­p­er besitzen? „Das Mate­r­i­al sollte den gleichen
oder einen sehr ähn­lichen Tem­per­aturver­lauf wie die zu küh­len­den Blutkon­ser­ven aufweisen“,
erk­lärt Joachim Keller. Die Mess­re­sul­tate hät­ten dann eine hohe Aus­sagekraft über die tatsächliche
Tem­per­atur im Pro­dukt. Das Unternehmen hat ver­schiedene Ver­suche durchge­führt, um das
passende Mate­r­i­al für den Ref­eren­zkör­p­er zu find­en. „Für den Ver­such­sauf­bau haben wir die
Blutkon­ser­ven in einem Kühlschrank gelagert, der mit ein­er Betrieb­stem­per­atur von genau vier Grad
Cel­sius ± zwei Kelvin arbeit­et und eine Net­toka­paz­ität von 130 Litern aufweist. Im Ein­satz waren
sechs PT1000-Messfühler.

Die Blutkon­serve befand sich in einem 210-Mil­li­liter-Beu­tel. Dort haben die Fach­leute einen
Mess­füh­ler einge­bracht, um im direk­ten Kon­takt die Tem­per­atur der Ery­throzyten zu messen. „Für
den Ref­eren­zkör­p­er hat­ten wir ver­schiedene Mate­ri­alien zur Auswahl, deren thermischen
Eigen­schaften denen von Blut sehr ähn­lich sind“, berichtet Joachim Keller. Die Fir­ma entsch­ied sich für
die Flüs­sigkeit­en Glyc­erin und Propy­leng­lykol sowie den fes­ten Ther­mo­plast Poly­oxymethylen und
Alu­mini­um. Die Mess­füh­ler wur­den eben­falls in die ver­schiede­nen Flüs­sigkeit­en gelegt. Die Feststoffe
dage­gen lagen in Block­form vor, der Mess­füh­ler wurde in eine Bohrung einge­bracht. „Um die
unter­schiedlichen Tem­per­aturver­läufe ver­gle­ichen zu kön­nen, haben wir die Dat­en aller Messfühler
über den gesamten Zeitraum des Ver­suchs mit der Briem GRM Mon­i­tor­ing-Soft­ware aufgezeichnet“,
beschreibt Joachim Keller. Der Ver­such lief über zwei Tage.

Die Tem­per­aturän­derun­gen von Glyc­erin als auch von Propy­leng­lykol waren jew­eils zu hoch, um sich
als Ref­eren­zkör­p­er für Blutkon­ser­ven zu eignen. Zum Zeit­punkt der größten Erwär­mung betrug die
Tem­per­atur­dif­ferenz etwa ein beziehungsweise 1,5 Kelvin. Bei Alu­mini­um lag diese im gleichen
Zeitraum bei etwa 0,7 Kelvin. Ganz anders hinge­gen Poly­oxymethylen. Der Tem­per­aturver­lauf ist
dem der Blutkon­serve sehr ähn­lich. „Wir kon­nten anhand der Werte des Mess­füh­lers in dem
Kun­st­stoff­block die Tem­per­atur des Bluts mit ein­er max­i­malen Abwe­ichung von 0,3 Kelvin
bes­tim­men“, berichtet Joachim Keller. Im Zeitraum des stärk­sten Tem­per­at­u­ranstiegs lagen die
Tem­per­aturkur­ven sog­ar fast übere­inan­der. „Poly­oxymethylen eignet sich daher, um zuverlässige
Aus­sagen über die Tem­per­atur von Blutkon­ser­ven zu tre­f­fen, ohne die Pro­duk­t­sicher­heit zu
gefährden“, erläutert Joachim Keller. Auf­grund dieser Erken­nt­nisse hat Briem die
getesteten Ref­eren­zkör­p­er aus Poly­oxymethylen in ihr Liefer­pro­gramm aufgenommen.

Sicheres Monitoring möglich

Bei der für Blutkon­ser­ven vorgegebe­nen Lagertem­per­atur ergibt sich eine Spanne zwis­chen zwei und
sechs Grad Cel­sius. Für das Mon­i­tor­ing kön­nte der Warn­wert beispiel­sweise auf 5,5 Grad Celsius
fest­gelegt wer­den. Sobald dieser Wert im Ref­eren­zkör­p­er erre­icht ist, erfol­gt eine War­nung. „Ist
dieser Warn­wert erre­icht, hat der Anwen­der noch etwa 30 Minuten, um geeignete Maß­nah­men zu
ergreifen“, sagt Joachim Keller. „Er ist damit stets auf der sicheren Seite.“