DE2039897A1

DE2039897A1 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE2039897A1
Application number: DE19702039897
Authority: DE
Inventors: Westberg Johan Eric Hayden; Berndtsson Gunnar Ingemar; Schwartz Stephan Lars; Dr Med Unger Hans Peter Olof
Original assignee: AGA AB
Current assignee: Linde Sverige AB
Priority date: 1969-08-11
Filing date: 1970-08-11
Publication date: 1971-03-18
Also published as: FR2056830A5; NL7011835A; DE2039897B2; US3679128A; GB1329606A; BE754682A; SE332906B; JPS4936599B1

Description

Patentanwalt
Dipl.-Ing. H. Strohschänk

8 München 60 11.8.1970 -

Musäusstraß· 5 190-854P

AGA AiZl¹IEIiOLAa, Lidingö 1 (Schweden)

Zentrifuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge, insbesondere zum Leharideln von Blut, m.t einer am Botor angeordneten Kammer.

fceii:.-behandeln von Blut stellt sich oft das I'roblem, die Blutkörperchen voi:. J31uti;erum r.u trennen oder dieses durch eine andere Flüssigkeit zu ersetzen. Im letzten Falle kann ein sorgfältiges Auswaschen der Blutkörpercuen erforderlich werden, um das Blutserum so vollständig wie möglich zu entfernen.

Zum Behandeln von Blut ist ein zylindrischer Zentrifugenrotor bekannt, innerhalb dessen ein ebenfalls zylindrisches Filter angeordnet ist, wobei sich das Blut auf der Innenseite des Filters, also im Zentrum des Botors, befindet, während die Waschflüssigkeit in der Hotorkammer auf der Außenseite de;: Filters enthalten ist. Während des Zentrifugierens strömt die Waschflüssigkeit nach innen, und die Blutkörperchen werden durch eine passende Bemessung der Zentrifugalkraft im Verhältnis zur Strömung der Waschflüssigkeit in- Suspension gehalten.

Diese bekannte Apparatur ist jedoch unhandlich, schwerfällig' und relativ Kompliziert, was sie zum einen teuer macht und zum anderen die Wahrung der erforderlichen Sterilität erschwert.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mangel der bekannten Zentrifuge zu beheben und eine einfache Zentrifuge zu schaffen, die eine absolute Einhaltung steriler Arbeitsbedingungen gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen gelöst durch einen in der Kammer angeordneten kompressiblen Behälter mit mindestens einer daran angeschlossenen Verbindungsleitung, durch ein Ventil zum Absperren der Verbindungsleitung und durch eine auf das Volumen des Behälters ansprechende Steuereinrichtung.

Der Aufbau mit kompressiblen rotierenden Behältern ermöglicht auf einfache Weise die zuverlässige Wahrung der Sterilität, da sich die Behälter als Einwegverpackung aus billigem Kunststoffmaterial herstellen lassen.

Eine Reihe von Ausgestaltungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifuge sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Blut als der zu behandelnden Flüssigkeit erläutert. Dabei stellt das Blut jedoch nur ein mögliches Beispiel dar, und die erfindungsgemäß ausgebildete Zentrifuge kann ohne Weiteres auch zum Behandeln anderer Stoffe in Form eines Waschens mit einer Waschflüssigkeit in mehrfacher Wiederholung verwendet werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht} es zeigen: ,,.

Fig. 1 einen RadiaJschnitt entlang der Schnittlinie I - I in Fig. 2 durch den oberen Teil einer Zentrifuge, der deren von der Erfindung wesentlich betroffene Bauteile veranschaulicht;

Fig. 2 eine Gesamtansicht der Zentrifuge zur Veranschaulichung des Verlaufs der Verbin dun ££.;1 ei Lungen ;

Fig. 3 eine Dari;tol~lun;j der Verbindungen zwischen den Behältern und

k ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Zentrifuge .

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Fig. 1 gibt einen Eadialschnitt wieder, dem ähnliche Schnitte mit einer Versetzung um 120 bzw. um 240 entsprechen, wie Fig. 2 zeigt. Auf dem Mittelabschnitt 1 des Zentrifugenrotors sitzt eine Bodenscheibe und auf dieser ein Außenring 3» der innen drei rechteckige Gewindegänge mit drei Einlassen aufweist. Ein Innenring 5 mit passenden Gewindegängen trägt eine Deckelscheibe A. Das Volumen der so gebildeten Zentrifuge wird durch eine Steuereinrichtung 6 in zwei Kammern unterteilt. Dazu besitzt die Steuereinrichtung 6 eine starre kegelige Trennwand 7, die von einer Öffnung 8 durchsetzt wird. Zu beiden Seiten der'Trennwand 7 sind Diaphragmen 9 und 10 aus Gummi angeklemmt, wobei das Diaphragma 10 auf seiner Unterseite durch ein anvulkanisiertes weiteres Diaphragma 11 aus Gummi verstärkt ist, das ein hohes spezifisches Gewicht aufweist. Die Diaphragmen 9 und 10 sind stark vorgespannt, so daß sie sich unter Eigenspannung nach unten durchzubiegen suchen. Zwischen den Diaphragmen 9 und 10 eingeschlossen ist eine Verdrängungsflüssigkeit 12, deren Volumen der Flüssigkeitsmenge entspricht, die während des Flüssigkeitstransports in das Blut hineingebracht bzw. daraus entfernt werden soll, wie dies unten erläutert ist. Die Steuereinrichtung 6 läßt sich innerhalb des Zentrifugenrotors mit Hilfe dreier Stöpsel 13 nach oben oder nach unten verschieben, wobei die Stöpsel 13 in die Gewindegänge des Außenringes 3 eingreifen und bei ihrer Verdrehung eine Verschiebung nach oben oder nach unten erfahren.

In dem Saum zwischen der Steuereinrichtung 6 und der Bodenscheibe 2 befinden sich drei kompressible Behälter 1¹J-, 15 und 16. Zwischen der Deckelscheibe 4 und der Steuereinrichtung 6 ist ein Blutbehälter 17 angeordnet, der mit einer angepaßten Kunststoffscheibe 18 mit einer Anzahl von Kammern 19 bedeckt ist.

Ein Schirm 20. ist um einen verjüngten Teil des Mittelabschnitts 1 des Zentrifugenrotors herumgelegt, und dieser'Schirm 20 weist einen Schlitz 21 auf, durch den hindurch mit den Behältern 14, 15 und 16 verbundene ' biegsame Röhrchen 14', 15 ^v und 16^! in den Baum zwischen dem Mittelabsehnitt 1 und dem Schirm 20 hinein (Fig. 2) und über Ventile 14», 15" bzw. 16" zu dem Blutbehälter 17 hinaus gelangen.

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In Fig. 1 ist das Ventil 16" zu erkennen, es enthält einen Elektromagneten 22, der auf einen Ventilarm 23 einwirkt, der das Röhrchen 16' schleifenförmig umgibt, so daß dieses bei Erregung des Elektromagneten 22 zusammengedrückt wird. Bei Unterbrechung des Erregerstromes für den Elektromagneten 22 wird das Röhrchen 16' wieder freigegeben und für Flüssigkeit durchlässig, wobei diese Freigabe gegebenenfalls durch eine Feder erleichtert werden kann.

In Fig. k ist schematisch veranschaulicht, wie der Betrieb einer Zentrifuge 25 von einem Programmspeicher Zh aus gesteuert werden kann, der über elektrische Leitungen mit den Ventilen 1*f", 15" und 1b" sowie mit einer elektrisch betätigbaren Bremse 26 für den Zentrifugcnrotor verbunden ist, wobei anzumerken bleibt, daß die Ventile 1V', 15" und 1c" öffnen, wenn ihre Elektromagnete stromlos sind.

Im folgenden sei die Arbeitsweise der oben beschriebenen Zentrifuge anhand eines die Abtrennung des Blutplasmas von den Blutkörperchen und deren Waschung betreffenden Arbeitsbeispiels erläutert.

Dabei sei angenommen, daß die Zentrifuge für fünf Waschungen einer bestimmten Menge von beispielsweise 250 ml Blut gedacht ist. Dann wird der Behälter ΛΚ mit 5 χ 250 = 1 250 ml Waschflüssigkeit gefüllt. Die Behälter 15 und 16 bleiben leer. Sodann werden die Behälter 1^, 15 und in die untere Kammer der Zentrifuge auf die Bodenscheibe 2 eingelegt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die drei als Verbindungsleitungen dienenden Böhrchen 1^', 15' und 16' werden in der in Fig. 2 veranschaulichten Art um den Mittelabschnitt 1 des Zentrifugenrotors herumgeführt und an die Ventile Ik", 15" und 16" angeklemmt.

Danach wird die Steuereinrichtung 6 so weit eingeschraubt, bis praktisch alle Luft aus der unteren Zentrifugenkammer verdrängt ist. Die Steuereinrichtung 6 hat dann ihre untere Endstellung erreicht, jedoch befindet sich die Verdrängungsflüssigkeit 12 (250 ml) noch in ihrer unteren Lage. Wegen der erheblichen Vorspannung der Diaphragmen 9 und läßt sich die Verdrängungsflüssigkeit 12 nicht von Hand durch die

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Öffnung 8 hindurch nach oben pressen. In dieser Stellung wird die Steuereinrichtung 6 mittels irgendeines geeigneten Mittels,beispielsweise mittels einer Kontermutter festgelegt, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Anscnließend werden der Blutbehälter 17 und die Kunststoffscheibe 1.8 eingelegt, wor^· Γ Jhro drei Verbindungsleitungen mit den drei zu den Behältern lA-, 15 und 16 führenden Röhrchen. 14', 15' und 16' vereinigt werden. Schließlich wird noch die Deckelscheibe k mit dem Innenring 5 bis zu ihrer unteren Endstellung auf den Zentrifugenrotor aufgeschraubt und in geeigneter Weise festgelegt.

Dann kann die Zentrifuge in Gang gesetzt werden, und etwa drei Minuten nach Erreichen des stationären Zustandes mit ca. 1 000 g Beschleunigung am Umfang sind die Blutkörperchen zusammengepackt, und das Plasma, das etwa d-js halbe Volumen ausmacht, kann in den leeren Behälter 16 übergeführt werden. Dazu wird durch den Programmspeicher 2.k das Ventil 16" geöffnet. Damit besteht dann eine Verbindung zwischen der unteren und der oberen Kammer der Zentrifuge. Das schwere Diaphragma 10, auf dem eine die Vorspannung der Diaphragmen 9 und 10 übersteigende Zentrifugalkraft labtet, verdrängt sodann die Verdrängungsflüssigkeit 12 durch die Öffnung '.i hindurch nach oben. Dadurch wird eine entsprechende Menge an Blutplasma -IU;; dem Blutbehäl ter 17 in den Behälter 16 gedruckt. Sobald diese Überführung beendet ist, schließt der Progmmiuape.icher 2k das Ventil 16" wieder und öffnyfc dafür das Ventil i't-", so daß eine Verbindung zwischen dem liluttjoiiältor 17 und dem Behälter 1'|- entsteht. Gleichzeitig wird du? ■jx'Qt^'j-ihl dei· Zentrifuge ao weit herabgesetzt, daß die Vorspannungen der üiijjnr'i^i.uii ⁽; und 10 die auf dan schwere Diaphragma 10 wirkende Zentrifugalkraft oberwinden, uamit Betzt eine Puiupv/irkung in umgekehrter fiich-Luni7 ein, und der blutbehälter 17 füllt sich dank der AbwarbGströmung der Verdrh'ngurigüfliiiJijigkeit 12 durch die Öffnung 8 mit 250 ml Waschflüssigkeit au;., dm.·! üeliäl ter '1'|. Nach Beendigung dieaer Auffüllung wird das Ventil 1'f" wieder geschlossen, und die Drehzahl der Zentrifuge wird erhöht. Nach Erreichen der vollen Drehzahl wird der Motor gestoppt und die Zentrifuge mit Hilfe der Bremse 26 schnell abgebremst. Dabei rotiert

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die Flüssigkeit im Blutbehälter 1? weiter. Dieser Blutbehälter 17, der. flexibel ausgebildet ist, hat inzwischen die Kammern 19 umschlossen, wodurch sich eine Bührwirkung einstellt, die zu einer innigen Durchmischung der Blutkörperchen und der Waschflüssigkeit führt.

Sodann wird die Bremse 26 gelöst und die Zentrifuge erneut gestartet. Etwa drei Minuten nach Erreichen des stationären Zustandes sind die Blutkörperchen wieder zusammengepackt, und die Waschflüssigkeit kann abgezapft werden. Dazu wird das Ventil 15" geöffnet, und die Waschflüssigkeit wird in der gleichen Weise in den Behälter 15 übergeführt, wie dies oben für die Überführung des Blutplasmas in den Behälter 16 geschildert ist. Dieser Waschvorgang wird fünfmal wiederholt, worauf die Zentrifuge stillgesetzt wird.

Als Ergebnis erhält man eine gründliche Waschung der Blutkörperchen, und nur ein Minimum an Waschflüssigkeit verbleibt im Blutbehälter 17· Das Blutplasma ist in den Plasmabehälter 16 übergeführt, und die Waschflüssigkeit befindet sich im Abfallbehälter 15· Die Verdrängungsflüssigkeit 12, die sich anfangs im unteren Teil der Steuereinrichtung 6 befand, ist nun in deren oberem Teil enthalten, und der untere Teil ist daher einem erheblichen Überdruck ausgesetzt, der auf die Spannung der Diaphragmen 9 und 10 zurückgeht. Nach Lösen der Kontermuttern werden die Deckel— scheibe *f und der Innenring 5 abgeschraubt. Der Blutbehälter 17 wird von den Verbindun^sleitungen gelöst, und die Kunststoffscheibe 18 wird abgenommen. Das Anschlußröhrchen 15' zum Abfallbehälter 15 wird mit einem Ablaß verbunden, und das Ventil 15" wird geöffnet. Als Folge davon fließen 25O ml gebrauchte Waschflüssigkeit ab, so daß die Verdrängungsflüesigkeit 12 in den unteren Teil der Steuereinrichtung 6 strömt. Der Überdruck in diesem unteren'Teil verschwindet damit, und die Zentrifuge kann auseinandergenommen werden.

Ohne andere Änderung als einer Kopplung mit einein anderen Programm und einer anderen Füllung; in den Behältern kann die beschriebene Zentrifuge auch zum Auswaschen eines Schutzmittels aus gefrorenen Blutkonserven und zu deren Umwandlung in Transfusionslösungen dienen.

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Gemäß einer abgewandelten Ausführung kann die Funktion der Steuereinrichtung 6 mit Hilfe einer Änderung des Druckes über der Trennwand ausgeübt v/erden, die beispielsweise durch Abdichtung der Kammer, in der sich der Blutbehälter 1? befindet, und Zuführung des Betätigungsdruckes über eine rotierende Kupplung erzeugt werden kann.

Eine solche Zentrifuge arbeitet in der gleichen-Weise wie die"oben beschriebene, lediglich muß eine der Zentrifugenkammern luftdicht sowohl gegen die äußere Atmosphäre als auch gegen die andere Zentrifugenfcammer abgeschlossen werden, und die Pumpwirkung von der einen Kammer in die andere wird nicht durch eine Änderung der Drehzahl erhalten, sondern " durch eine Änderung des Luftdrucks in der luftdicht abgeschlossenen Kammer rund um die Behälter. Die Menge der transportierten Flüssigkeit wird bei dieser Alisführungsvariante bestimmt durch den sich bei einer bestimmten Drehzahl unter bei einem gegebenen Niveau herrschendem Gleichgewicht durch Anlage eines gewissen äußeren Überdrucks einstellenden Druck.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Zentrifugen sind zwar in erster Linie für einen Einsatz zum Behandeln von nur jeweils einem Behälter mit Blut gedacht, jedoch können ohne weiteres mehrere Zentrifugen auf einer gemeinsamen Drehachse übereinander angeordnet werden.

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Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Zentrifuge, insbesondere zum Behandeln von Blut, mit einer am Rotor angeordneten Kammer, gekennzeichnet durch einen in der Kammer angeordneten kompressiblen Behälter mit mindestenG einer daran angeschlossenen Verbindungsleitung, durch ein Ventil zum Absperren der Verbindungsleitung und durch eine auf das Volumen des Behälters ansprechende Steuereinrichtung.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen weiteren an eine Verbindungsleitung angeschlossenen kompressiblen Behälter.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Kammer für die Aufnahme des weiteren Behälters.

^f. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Kammer mit der Steuereinrichtung in der Weise zusammenwirkt, daß sie gleichzeitig von dem Volumen aller Behälter beeinflußt wird.

5· Zentrifuge nach Anspruch *f, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine die Kammern miteinander verbindende öffnung sowie in jeder Kammer einen mit der Öffnung verbundenen Steuerraum mit einer darin enthaltenen Verdränguhgsflüssigkeit aufweist.

6. Zentrifuge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern durch eine feste Viand voneinander getrennt sind, in der eine Öffnungvorgesehen ist und zu deren beiden Seiten jeweils ein einen Steuerraum bildendes Diaphragma angeordnet ist.

7. Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Wand schief zur Drehachse der Zentrifuge verläuft, und das achsnächste Diaphragma schwer genug ist, daß es bei einer bestimmten Drehzahl der Zentrifuge entgegen der Schwerkraft gegen die feüte Land angedrückt wird Und die Verdrängun;'i>i'lüt>si(_;jieit auf deren andere r>eite iii~ er führt.

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