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DE2100209B1 - DEVICE FOR SEPARATING BLOOD PLASMA FROM OTHER BLOOD COMPONENTS - Google Patents

DEVICE FOR SEPARATING BLOOD PLASMA FROM OTHER BLOOD COMPONENTS

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DE2100209B1 DE19712100209 DE2100209A DE2100209B1 DE 2100209 B1 DE2100209 B1 DE 2100209B1 DE 19712100209 DE19712100209 DE 19712100209 DE 2100209 A DE2100209 A DE 2100209A DE 2100209 B1 DE2100209 B1 DE 2100209B1
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William Fred Framingham; Agranat Edward Alan Weston; Rigopulos Peter Nicholas Boxford; Mass. Blatt (V.StA.)
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Description

Lösungen zu bewirken vermag. Dieser Ausdruck soll sowohl anisotrope als auch Tiefenfilter-Membranen umfassen. Wenn auch anisotrope Membranen bevorzugt werden, sofern sie ohne weiteres erhältlich sind, besteht ein besonders überraschendes Merkmal der Erfindung darin, daß beim Blutauftrennverfahren homogene Tiefenfilter verwendet werden können.Able to bring about solutions. This term is intended to include both anisotropic and depth filter membranes include. Although anisotropic membranes are preferred if they are readily available, A particularly surprising feature of the invention is that in the blood separation process homogeneous depth filters can be used.

Im folgenden sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe following are two preferred embodiments of the invention with reference to the drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer einen engen Durchgang bzw. Kanal aufweisenden Ultrafiltrier-Zelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung,Fig. 1 is a partially sectioned side view an ultrafiltration cell of the invention having a narrow passage or channel Contraption,

F i g. 2 eine von der Unterseite her gesehene perspektivische Darstellung des Behälters und der Strömungs-Leiteinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig.l,F i g. 2 is a perspective view of the container and the underside Flow guide device of the device according to Fig.l,

F i g. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Einrichtung zum Anschließen einer Subkutan-Nadel bzw. -Spritze aufweist, undF i g. 3 is an exploded perspective view of a modified embodiment the device according to the invention, which has a device for connecting a hypodermic needle or syringe, and

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 3 im Betrieb.FIG. 4 shows a side view of the device according to FIG. 3 in operation.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ultrafiltrations-Zelle 10 weist eine obere Kappe 12, eine Boden-Kappe 14 und eine Zylinder-Anordnung 16 auf. Der Zylinder ist mit Hilfe einer Kipp-Spannanordnungl8, eines oberen O-Rings20 und eines unteren O-Rings 22 zwischen den Kappen 12 und 14 verspannt und abgedichtet.The ultrafiltration cell shown in FIGS. 1 and 2 10 includes a top cap 12, a bottom cap 14, and a cylinder assembly 16 on. The cylinder is by means of a tilting clamp assemblyl8, an upper O-ring20 and a lower O-ring 22 clamped between the caps 12 and 14 and sealed.

Die Kappe 12 weist ein Überdruck-Ventil 24 und eine Einrichtung zum Durchleiten von Fluidum über die Membran mit einem Zulaß25 auf, der an eine Druckgasquelle anschließbar ist, um die in einem Behälter 28 befindliche Flüssigkeit unter Druck zu setzen.The cap 12 has an overpressure valve 24 and a device for passing fluid through it the membrane with a Zulaß25, which can be connected to a source of pressurized gas to the in a To place container 28 located liquid under pressure.

Auf der Boden-Kappe 14 ruht eine makroporöse Tragplatte 30 aus gesintertem Polypropylen, über welcher sich eine aus Zelluloseester bestehende Filter-Membran 32 mit einer mittleren Porengröße von 0,45 ± 0,02 μ befindet. Der untere O-Ring 22 ist gegen den Umfang der Membran 32 verpreßt und bildet somit eine wirksame Randabdichtung.A macroporous support plate 30 made of sintered polypropylene rests on the bottom cap 14 which consists of a cellulose ester filter membrane 32 with an average pore size of 0.45 ± 0.02 μ. The lower O-ring 22 is pressed against the circumference of the membrane 32 and thus forms an effective edge seal.

Die Zylinder-Anordnung 16 weist den Behälter 28 sowie eine Öffnung 34 auf, die vom Behälter 28 in eine spiralige Strömungsbahn 36 übergeht, welche durch an der Bodenfläche 39 der Anordnung 16 vorgesehene Spiral-Nuten 38 gebildet wird. Diese Strömungsbahn 36 ist 3,2 mm breit und 0,25 mm hoch. Sie folgt einer spiraligen Bahn in einer parallel zur Membran-Oberfläche liegenden Ebene und läuft in einem Fluidum-Auslaß 40 aus, über welchen zurückgehaltene Flüssigkeit mittels einer Leitung 41 aufgefangen oder zur weiteren Konzentration zurückgeführt werden kann. Das Filtrat, d. h. diejenige Fraktion des Stoffs, welche durch das Filter hindurchtritt, wird über eine in die Boden-Kappe 14 eingelassene Leitung 42 aus der Zelle abgeführt.The cylinder assembly 16 includes the container 28 and an opening 34 that extends from the container 28 in FIG a spiral flow path 36 passes over, which is provided by on the bottom surface 39 of the arrangement 16 Spiral grooves 38 are formed. This flow path 36 is 3.2 mm wide and 0.25 mm high. It follows a spiral path in a plane parallel to the membrane surface and runs into a fluid outlet 40, via which retained liquid is collected by means of a line 41 or can be returned for further concentration. The filtrate, i.e. H. the one Fraction of the substance which passes through the filter is drawn into the bottom cap 14 via a drained line 42 drained from the cell.

Bei einem Durchführungsbeispiel wurde eine mit ACD behandelte Probe Gesamtblut in den Behälter 28 eingeführt und unter einer Treibkraft von 0,14 kg/cm2 (absolut) in eine Plasma-Fraktion und eine Zellen-Fraktion aufgetrennt. Das Gesamtblut wurdedurchdieÖffnung34inderZylinder-Anordnung 16 geleitet und strömte sodann in der spiraligen Strömungsbahn 36 über die Oberfläche der Membran 32.In one working example, a sample of whole blood treated with ACD was introduced into the container 28 and separated into a plasma fraction and a cell fraction under a driving force of 0.14 kg / cm 2 (absolute). Whole blood was directed through orifice 34 in cylinder assembly 16 and then flowed in helical flow path 36 over the surface of membrane 32.

Eine Blutplasma-Fraktion trat durch die Filter-Membran 32 hindurch und wurde unter Atmosphärendruck über die Leitung 42 aufgefangen. Etwa 60 %> des Plasmagehalts des Bluts wurden so gewonnen, und es gaben sich in dem so gewonnenen Plasma keine Anzeichen für Hämolyse.A blood plasma fraction passed through the filter membrane 32 and was under atmospheric pressure intercepted via line 42. About 60%> of the plasma content of the blood was obtained in such a way and there was no evidence of hemolysis in the plasma so obtained.

Obgleich die optimale Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung mit einem Arbeitsdruck von 0,14 bis 0,28 kg/cm2 (absolut) gewährleistet wurde, wird darauf hingewiesen, daß auch höhere Arbeitsdrucke angewandt werden können, wenn besondere Sorgfalt auf glatte Blut-Berührungsflächen gelegt wird, so daß eine übermäßige mechanische Scherbeanspruchung der gebildeten Blut-Elemente vermieden wird. In dieser Hinsicht ist beispielsweise eine strömungsgünstige oder glattflächige Wand mit sanft gerundeten Ecken der Öffnung 34 vorteilhaft. Im allgemeinen ist jedoch ein Niederdruck-Verfahren zur Anwendung bei Not-Blutspendevorgängen am günstigsten.Although the device shown works optimally with a working pressure of 0.14 to 0.28 kg / cm 2 (absolute), it should be noted that higher working pressures can also be used if special care is taken with smooth blood contact surfaces so that excessive mechanical shear stress on the blood elements formed is avoided. In this regard, for example, a flow-favorable or smooth-surfaced wall with gently rounded corners of the opening 34 is advantageous. In general, however, a low pressure method is most beneficial for use in emergency blood donation procedures.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Vorrichtung, die sich am vorteilhaftesten für analytische Arbeiten eignet, wird eine Subkutan-Spritze 50 zur Entnahme einer Blutprobe von einem Patienten verwendet. Die nicht dargestellte Nadel der Spritze wird nach der Blutentnahme abgenommen, und die Spritze wird mit Hilfe einer Anschlußeinrichtung 52, wie einer Luerschen Kupplung 54, an einer Filtrations-Zelle 56 mit einer oberen Halteplatte 58, einer Filter-Membran 60, einer porösen, aus gesintertem Polyäthylen bestehenden Tragscheibe 62 und einer unteren Halteplatte 64 befestigt. In Fig. 3 a modified embodiment of the device according to the invention is shown. In this device, which is most useful for analytical work, a hypodermic syringe 50 is used to collect a blood sample from a patient. The syringe needle, not shown, is removed after the blood has been drawn, and the syringe is connected to a filtration cell 56 with an upper holding plate 58, a filter membrane 60, a porous one with the aid of a connection device 52, such as a Luerian coupling 54 Sintered polyethylene existing support plate 62 and a lower retaining plate 64 attached.

Die Halteplatte 58 weist einen Spiralsteg auf, der eine flache Strömungsbahn 66 mit einer Tiefe von etwa 0,15 mm, einer Breite von 0,5 cm und einer Lange von 70 cm zwischen einer Einlaßöffnung 68 und einer Auslaßöffnung 70 festlegt. Die Halteplatte 64 ist mit einem Filter-Auslaß 71 versehen.The holding plate 58 has a spiral ridge which has a flat flow path 66 with a depth of about 0.15 mm, a width of 0.5 cm and a length of 70 cm between an inlet port 68 and an outlet opening 70 defines. The holding plate 64 is provided with a filter outlet 71.

Zur Gewährleistung optimal reproduzierbarer Filterergebnisse hat es sich als vorteilhafter erwiesen, die vorstehend beschriebene Vorrichtung mit einer zwangsläufigen Überdruck-Regelung zu versehen, anstatt sich auf den durch mehrere verschiedene Bedienungsperson von Hand ausgeübten Druck zu verlassen. Zu diesem Zweck ist eine Federeinrichtung 72 mit ihrem einen Ende 74 an einem Stutzen des Auslasses 71 angebracht. Das andere Ende 76 der Feder vermag gegen einen Kolben 78 der Subkutan-Spritze 50 zu drücken. Wenn die Federeinrichtung 72 so angeordnet ist, daß sie den Kolben 78 beaufschlagt, wird ein geregelter Druck von beispielsweise etwa 0,18 kg/cm2 (absolut) für das Filtern des Bluts erzeugt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß eine Bedienungsperson eine Anzahl dieser Vorrichtungen gleichzeitig anwenden kann, da sie während des Filtriervorgangs keiner genauen Aufmerksamkeit bedürfen.To ensure optimally reproducible filter results, it has proven to be more advantageous to provide the device described above with a positive overpressure control instead of relying on the pressure exerted manually by several different operators. For this purpose, a spring device 72 is attached with its one end 74 to a connecting piece of the outlet 71. The other end 76 of the spring is able to press against a piston 78 of the hypodermic syringe 50. When the spring device 72 is arranged to act on the piston 78, a regulated pressure of, for example, about 0.18 kg / cm 2 (absolute) is generated for filtering the blood. Another advantage is that an operator can use a number of these devices simultaneously since they do not require close attention during the filtration process.

Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Darstellung die Analysevorrichtung gemäß Fig. 3 im Betrieb. Hierbei wird eine Plasma-Fraktion des Bluts in einem Gefäß 82 gesammelt, während die anderen Blut-Komponenten in einem Gefäß 80 aufgefangen werden.FIG. 4 shows a schematic representation of the analysis device according to FIG. 3 in operation. Here, a plasma fraction of the blood is collected in a vessel 82, while the other Blood components are collected in a vessel 80.

Unter Verwendung einer Zelluloseester-Membran vorstehend beschriebener Art wurde eine Hämolyse von weniger als 0,1% beobachtet, und das gewon-Hemolysis was performed using a cellulose ester membrane of the type described above observed by less than 0.1%, and the

nene Plasma unterschied sich nicht feststellbar von dem durch herkömmliches Zentrifugieren gewonnenen. Aus einer 10-ml-Probe frischen Bluts, die aus einer normalen Blutzentrifuge gewonnen wurde, wurden in einer Filtrierzeit von 15 bis 20 Minuten etwa 3,0 bis 3,4 ml Plasma gewonnen. Ähnliche Ergebnisse wurden unter denselben Bedingungen bei Verwendung einer Polycarbonat-Membran von 0,025 bis 0,25 mm Dicke mit einer Porengröße von 0,5 ± 0,06 μ erzielt.The plasma did not differ noticeably from that obtained by conventional centrifugation. From a 10 ml sample of fresh blood obtained from a normal blood centrifuge, Approximately 3.0 to 3.4 ml of plasma were obtained in a filter time of 15 to 20 minutes. Similar results were under the same conditions using a polycarbonate membrane of 0.025 up to 0.25 mm thick with a pore size of 0.5 ± 0.06 μ.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

1 2 augenfällig, wenn bei militärischen Operationen aufPatentansprüche: getretene Verwundungen behandelt werden müssen oder wenn der Spender eine seltene Blutgruppe besitzt, für die ein Notbedarf besteht.1 2 noticeable if during military operations on patent claims: wounds have to be treated or if the donor has a rare blood group for which there is an emergency need. 1. Vorrichtung zur Abtrennung von Blut- 5 Eine Blutfraktionierung der vorstehend umrisseplasma von anderen Blutkomponenten, ge- nen Art wird in der Praxis jedoch nicht so häufig kennzeichnet durch einen Behälter zur vorgenommen, wie dies wünschenswert wäre, da bis-Aufnahme des zu fraktionierenden Gesamtbluts, her noch keine wirklich wirkungsvolle Einrichtung durch eine Filter-Membran mit einem Poren- ZUr Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung durchmesser von etwa 0,1 bis 0,8 μ, durch eine io steht. Im allgemeinen wird diese Art der Blutfrakan der einen Seite der Membran vorgesehene tionierung bisher dadurch vorgenommen, daß zu-Strömung-Leiteinrichtung zur Leitung des Ge- nächst das von einem Spender gespendete Blut mit samtbluts vom Behälter über die Oberfläche der Hilfe von den meisten Blutspendern bekannten Ein-Membran in einer Zone mit einer maximalen richtungen in einen Blutbeutel abgezapft wird, da-Tiefe von 0,5 mm, gemessen senkrecht zur Mem- i5 nach der Blutbeutel in eine Fliehkraft-Auftrennvorbran-Oberfläche, und durch eine druckerzeu- richtung überführt wird, sodann das Blut mit einer gende Einrichtung zum Hindurchtreiben des zu Drehzahl geschleudert wird, bei welcher eine optifraktionierenden Gesamtbluts durch die Strö- male Abtrennung des Plasmas von den anderen Blutmungsbahn mit einem Druckgefälle von 0,07 bis komponenten erreicht, eine Beschädigung der Blut-1,05 kg/cm2 und mit einer Strömungsgeschwin- 20 zellen jedoch praktisch vermieden wird, daraufhin digkeit von 0,6 bis 15 m/min über der Oberfläche das Plasma durch Zusammendrücken des Blutbeutels der Membran. oder Abzug in ein Aufnahmegefäß abgetrennt wird1. Apparatus for separating blood 5 A blood fractionation of the plasma outlined above from other blood components, n en kind, is in practice, however, not characterized by a container as often as would be desirable, since the uptake of the fraction to be fractionated whole blood, no truly effective device forth r through a filter membrane having a pore tO carrying out this method are available μ diameter of about 0.1 to 0.8, is by a io. In general, this type of blood fracan on one side of the membrane has hitherto been carried out in that the flow-guiding device for guiding the next known the blood donated by a donor with complete blood from the container over the surface of the aid of most blood donors A membrane in a zone with a maximum direction is tapped into a blood bag, da depth of 0.5 mm, measured perpendicular to the membrane 5 after the blood bag in a centrifugal separator surface, and transferred by a pressure generation device is the blood then mixed with a constricting means for passing driving the is thrown to the speed at which a optifraktionierenden whole blood achieved by the currents ma le separation of plasma from the other blood mung web with a pressure gradient from 0.07 to components, damaging the blood -1.05 kg / cm 2 and with a flow rate of 20 cells, however, is practically avoided, thereupon digkeit vo n 0.6 to 15 m / min above the surface the plasma by compressing the blood bag of the membrane. or the fume cupboard is separated into a receptacle 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- und schließlich die strukturellen Komponenten nach Λ kennzeichnet, daß der Behälter aus dem Kolben üblichen Transfusionsverfahren dem Spender wieder ™ einer Subkutan-Spritze besteht, daß die druck- 25 einverleibt werden.2. Device according to claim 1, characterized un overall finally d structural components according to Λ denotes that the container from the flask conventional blood transfusion the donor consists ™ a hypodermic syringe, that the pressure be incorporated 25th erzeugende Einrichtung der Kolben der Sub- Dieses Verfahren erfordert nicht nur vergleichs-generating device of the piston of the sub- This process requires not only comparative kutan-Spritze ist und daß die Spritze abnehmbar weise aufwendige Vorrichtungen, sondern umfaßt mit der Membran und der Strömung-Leiteinrich- auch eine so große Anzahl von Behandlungsschrittung verbunden ist. ten, daß die Möglichkeit für eine Verunreinigungcutaneous syringe and that the syringe is detachable, expensive devices, but also includes such a large number of treatment steps connected to the membrane and the flow guide device. ten that the possibility of contamination 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 und/oder Zellenbeschädigung unter den vergleichskennzeichnet, daß die Filter-Membran einen weise rauhen Umgebungsbedingungen beträchtlich Porendurchmesser von etwa 0,4 bis 0,7 μ besitzt. erhöht wird, wie sie an Unfallorten, bei militärischen3. Device according to claim 1, characterized in that cell damage and / or cell damage among the comparative that the filter membrane has a wise harsh environmental conditions considerably pore diameter of about 0.4 to 0.7 μ. is increased, as it is at accident sites, with military 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Operationen usw. gegeben sein können,
kennzeichnet, daß eine zusätzliche Feder zur Außerdem gibt es zahlreiche Fälle, in denen es automatischen Betätigung des Kolbens der Sub- 35 wünschenswert ist, die Blutkomponenten abzutrenkutan-Spritze vorgesehen ist. nen, ohne einige von ihnen an den Spender zurückzuführen, so daß diagnostische Versuche ohne Behinderung durch eine der gebildeten Zellen- oder Plasmakomponenten durchgeführt werden können.4. Apparatus according to claim 2, thereby ge operations etc. can be given,
indicates that an additional spring is provided for In addition there are numerous cases in which it is desirable to automatically actuate the plunger of the sub-35 to remove the blood components from the cutaneous syringe. without returning some of them to the donor, so that diagnostic tests can be carried out without obstruction by any of the cell or plasma components formed. 40 Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine40 The object of the invention, on the other hand, is to provide a Vorrichtung zur einfachen Fraktionierung des Gesamtbluts in eine Plasma- und eine Zellenkomponente zu schaffen, durch welche die Komponenten nur geringen Beanspruchungen unterworfen werden. Λ To create a device for the simple fractionation of whole blood into a plasma and a cell component, by means of which the components are only subjected to low stresses. Λ Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf- 45 Diese Vorrichtung soll ohne weiteres an bisher " trennen von Blut in eine Plasma- und eine Zellen- übliche Blutspende-Verfahren anpaßbar sein und die fraktion. praktisch gleichzeitig mit dem Blutspenden erfol-The invention relates to an apparatus for winding 45 Di ese device is intended to previously "separating blood into plasma and a cell common blood donation procedures readily be adaptable and practical successes the fraction. Simultaneously with the blood donation Bei der Blutentnahme von einem Blutspender ist gende Rückführung der plasmafreien Komponente es häufig wünschenswert, die Zellenkomponenten bzw. Fraktion zum Spender ermöglichen,
wieder an den Spender zurückzugeben, damit hau- 5o j>ie Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 anfigere Blutentnahmen möglich werden. Wenn für Not- gegebene Erfindung gelöst.When taking blood from a blood donor, it is often desirable to return the plasma-free components to the donor,
again returned to the donor, so that HAU 5o j> i e object is made possible by the anfigere in claim 1 blood samples. If solved for an emergency given invention. fälle nur die Plasmakomponente des Bluts gewünscht Es ist wichtig, daß das gefilterte Blut in einerIf only the plasma component of the blood is desired It is important that the filtered blood is in a wird, können die strukturellen Komponenten des Strömungsbahn fließt, die praktisch parallel und Bluts, nämlich die roten und weißen Blutkörperchen innerhalb von 0,5 mm zur Membran-Oberfläche und -plättchen, an sich weggeschüttet oder für an- 55 iiegt. Ein Versuch, die gleichen Membranen unter dere Zwecke benutzt werden, sie können aber auch Bedingungen zu verwenden, bei welchen das Gesamtvorteilhafterweise dem Spender wieder zurückerstat- blut nach herkömmlichen Filtrierverfahren durch die tet werden. Diese Rückführung ist besonders deshalb Membran gedrückt wird, d. h. indem das Blut über wesentlich, weil sich dabei erstens der Spender in einer Filtermembran in einen Behälter eingebracht zwei Wochen, und nicht erst in zwei Monaten, wie 60 und ein Druckgefälle über die Membran angelegt dies bei Nichtrückführung der plasmafreien Kompo- wird, um die Plasmafraktion durch die Membran zu nente zu ihm der Fall ist, so weit erholen kann, daß drücken oder zu ziehen, führt zu einer nahezu augener erneut Blut zu spenden vermag und zum zweiten blicklichen »Verstopfung« der Membran,
die vorübergehende Schwäche mancher Spender nach Der in der Beschreibung benutzte Ausdruckis that structural components of the flow path can flow, which practically parallel and blood, namely, the red and white blood cells within 0.5 mm from the membrane surface and platelets, discarded per se or ii egt for arrivals 55th An attempt to use the same membranes for different purposes, but they can also use conditions in which the overall blood can advantageously be returned to the donor by conventional filtering methods. This return is particularly therefore the membrane is pressed, ie by the blood over substantially, because firstly the donor is placed in a filter membrane in a container two weeks, and not only in two months, such as 60 and a pressure drop across the membrane creates this Failure to return the plasma-free component, in order to nent the plasma fraction through the membrane to him, can recover so far that pushing or pulling, leads to an almost eye-to-be able to donate again blood and to the second visible "blockage" of the Membrane,
the temporary weakness of some donors after The term used in the description Entnahme von etwa zwei Litern Blut vermieden wird. 65 »Filtermembran« bezieht sich auf ein Filter, das in Die Bedeutung der Fähigkeit eines Spenders, in ver- Form dünner Bahnen zur Verfügung steht und eine gleichsweise kurzen Zeiträumen wiederholt Blut Abtrennung von sehr kleinen teilchenförmigen oder spenden zu können, ist besonders in den Fällen molekularen Komponenten aus Suspensionen oderWithdrawal of about two liters of blood is avoided. 65 "filter membrane" refers to a filter that is used in The importance of a donor's ability to be available in and a form of thin webs equally short periods of time repeated separation of very small particulate or blood Being able to donate is especially important in cases of suspensions or molecular components
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