DE2821055C2 - Zentrifugenanordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Zentrifugenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei einer aus der DE-OS 26 24 154 bekannten, mit auswechselbaren Behältern arbeitenden Zentrifugenanordnung dieser Art, die zur zweistufigen Blutzellentrennung geeignet ist, bildet der ringförmige Kanal zwei gegenläufige konzentrische Abschnitte, deren die Flüssigkeit umlenkende Verbindung die Strömung und damit die Durchflußleistung beeinträchtigen kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugenanordnung der eingangs genannten Art (für nur einmal verwendbare Behälter) zu schaffen, die eine höhere Durchflußleistung und damit eine höhere Zentrifugierkapazität ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.
• Die beschriebene Zentrifugenanordnung ist wirtschaftlich herstellbar und ermöglicht andererseits die Verwendung eines einfachen, jeweils einmal verwendbaren Flüssigkeitsbehälters, der nach Benützung weggeworfen werden kann; dabei wird Aufwand zum Reinigen und Sterilisieren vermieden, wie er bei wiederverwendungsfähigen Zentrifugenbehältern erforderlich ist.
• Ein zusätzlicher Vorteil ist neben der konstruktiv einfachen Bauform die Möglichkeit einer hohen Ausbeute bei der Auftrennung insbesondere von Blut in seine Bestandteile.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 perspektivisch ein Rotorgefäß mit einem darin angeordneten Mittelstück und herausgezogen dargestellt einen passenden Flüssigkeitsbehälter,
• Fig. 2 eine Aufsicht auf das Mittelstück gemäß Fig. 1,
• Fig. 3 einen Schnitt durch das Mittelstück gemäß Fig. 2 entlang der Schnittlinie 3-3,
• Fig. 4 und 5 Teil-Schnittansichten der Zentrifugenanordnung mit einem aus einem Teil bestehenden Rotor entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel.
• In Fig. 1 ist ein Rotorgefäß 1 zu erkennen, welches von einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung um eine Achse drehbar ist. Das Rotorgefäß kann beispielsweise aus Metall oder Plastik oder einer Kombination solcher Materialien hergestellt sein.
• Im Rotorgefäß 1 befindet sich ein Mittelstück 3, welches aus spanlos oder mittels spanender Verarbeitung herstellbar ist. Das Mittelstück 3 ist so dimensioniert, daß es in in das Rotorgefäß 1 eingesetztem Zustand mit dem Gefäß konzentrisch ausgerichtet ist. Das Mittelstück 3 kann mittels einer zentralen Buchse oder mittels Außenrandfassung oder mittels einer Vielzahl verteilter Warzen oder Stifte zentriert gehalten werden. Der Kanal 5, der im Detail noch beschrieben wird, ist oben in das Mittelstück 3 eingearbeitet. Das Mittelstück 3 weist eine mittlere Öffnung 7 auf, welche die Flüssigkeitsverbindungen zum Flüssigkeitsbehälter und eine Drehdichtung 9 aufnehmen kann. Diese mittlere Öffnung kann ebenfalls so dimensioniert sein, daß sie auf eine Mittelbuchse im Zentrifugengefäß paßt, welche ihrerseits das Mittelstück 3 in seiner Lage festhält. Das Mittelstück 3 weist des weiteren mehrere radiale Schlitze 11 in seiner Oberfläche auf, die für die Aufnahme der Flüssigkeitsverbindungen zum Behälter vorgesehen sind. Zusätzliche Löcher 12 dienen nicht nur zur dynamischen Auswuchtung des Mittelstücks 3, sondern auch als Fingerlöcher beim Einsetzen und Herausnehmen des Mittelteils 3 in das bzw. aus dem Rotorgefäß 1.
• Der Flüssigkeitsbehälter 13 besteht aus halbsteifem Plastikrohrmaterial, beispielsweise aus medizinisch geeignetem Polyvinylchlorid, und weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Zwei verschiedene Querschnittsflächen sind vorgesehen, wie noch erläutert wird. Das Rohrmaterial ist wie dargestellt spiralig ausgeformt, wobei beide Enden verschlossen sind und der Behälter im ganzen so ausgebildet ist, daß er in den Kanal 5 hineinpaßt. Flüssigkeitsanschlüsse für den Behälter sind in Form einer Vielzahl von Röhrenanschlüssen gegeben, wobei 17 als Einlaßanschluß dient. Der Auslaßanschluß 18 dient zur Entnahme der roten Blutzellen, der Auslaßanschluß 19 als Ausgang für Plasma und der Auslaßanschluß 20 als Auslaß für Blutzellenkonzentrat in Form weißer Blutzellen. Wenn der Behälter 13 wie beabsichtigt in den Kanal 5 eingelegt ist, befinden sich die Anschlüsse 17 bis 20 in den entsprechenden Schlitzen 11 des Mittelstücks 3.
• Fig. 2 ist eine Aufsicht auf das Mittelstück 3 gemäß Fig. 1 und zeigt die Anordnung der Einzelheiten, insbesondere die geometrische Anordnung der einzelnen Teile des Kanals für den Behälter.
• Es soll wiederum darauf hingewiesen werden, daß der Kanal und ebenfalls der Behälter 13 zwei verschiedene geometrische Grundformen aufweisen. Der innere, erste Teil, der sich im wesentlichen über 180° erstreckt, ist kreisförmig mit einem konstanten Radius R, bezogen auf den Mittelpunkt TC des Mittelstücks 3. Der äußere, zweite Teil des Behälters besteht aus drei bogenförmigen Stücken, die jedes einen unterschiedlichen Radius R 1 , R 2 bzw. R 3 zunehmender Größe aufweisen und die auf die von TC abweichenden Mittelpunkte C 1, C 2 bzw. C 3 bezogen sind. Die einzelnen Abschnitte A 1, A 2 bzw. A 3 des äußeren Kanalteils erstrecken sich über drei entsprechende Bögen und wiederum im wesentlichen über 180°. Diese Bogenabschnitte formen insgesamt einen spiraligen Teil für die Ansammlung von Blutzellenkonzentrat, wie noch beschrieben wird. Ein kleiner Übergangsteil TP verbindet den ersten und den zweiten Teil des Flüssigkeitsbehälters. Wie dargestellt, führt dieser Übergangsteil vom Ende des ersten, kreisförmigen Teils zum Beginn des zweiten, spiraligen Teils ein klein wenig radial nach innen. Der Einlaßanschluß 17 für das ursprüngliche Blut ist mit dem Beginn des ersten Teils des Behälters 13 verbunden. Am Ende des ersten Teils ist der Auslaßanschluß 18 für die Abnahme der roten Blutzellen vorgesehen, die gegen die äußere Wand des ersten Behälterteils zentrifugiert werden. Das Ende des Anschlusses 18 ragt in den Behälter von außen bis zur äußeren Wand hinein, so daß zusammengepreßte rote Blutzellen ohne Störung der Schichtung zu den übrigen Blutbestandteilen und zum Plasma abgezogen werden können.
• Unter Verwendung stroboskopischer Mittel kann der Bediener der Zentrifuge die Schichtung am Übergangsteil TP erkennen und die Durchflußmengen so einstellen, daß die Grenzschicht nahe der inneren Wand des ersten, kreisförmigen Behälterteils zu liegen kommt. Abgesonderte weiße Blutzellen gelangen dann mit relativ hoher Geschwindigkeit durch den Übergangsteil in den engeren spiraligen Teil des Behälters. Es hat sich gezeigt, daß eine relativ hohe Durchflußgeschwindigkeit aufrechterhalten werden muß, damit die weißen Blutzellen nicht zu Klumpen zusammenbacken, was wiederum eine Wiedersuspendierung erfordern würde. Aus diesem Grunde ist der zweite Teil des Behälters etwa viermal enger gehalten, als der Querschnitt des ersten, kreisförmigen Teils. Diese Verringerung des Querschnittes ergibt eine höhere Flußgeschwindigkeit im engeren spiraligen Teil.
• Um die weißen Blutzellen im Kanal nach außen zu treiben und die Beobachtung durch den Bediener zu erleichtern, ist für den spiralförmigen Teil des Kanals und somit auch des Behälters eine Auswärtsneigung von etwa 8° in den Abschnitten A 1 und A 2 vorgesehen. Im Abschnitt A 3 nimmt die Auswärtsneigung ab, so daß am Übergangsteil der Kanal und der Behälter senkrecht stehen. Die Neigungsanordnung kann im Querschnitt des Mittelstücks 3 in Fig. 3 deutlich erkannt werden.
• Am Ende des spiraligen Teils des Behälters ist eine Sammelkammer 23 vorgesehen. Dabei handelt es sich um ein Gefäß, in welches auf der einen Seite der engere Teil des Behälters einmündet, und zwar dicht über der Außenfläche der Sammelkammer. Ein kleine Röhre erstreckt sich von innen in die Sammelkammer, ohne jedoch deren äußeren Boden zu berühren. Diese Röhre ist der Auslaßanschluß 20 für das weiße Zellenkonzentrat. Wie bereits ausgeführt wurde, muß der Querschnitt im äußeren Behälterteil relativ klein gehalten werden, um eine große Durchflußgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Der Blutzellen-Konzentratanschluß ist etwa sechsmal enger gehalten als die anderen Anschlüsse. Der Plasmaausgangsanschluß mündet ebenfalls in das Innere der Sammelkammer 23, jedoch weniger weit nach außen als der Auslaßanschluß 20.
• Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch das Mittelstück 3 entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2 und zeigt die Neigung des spiraligen Teils des Kanals 5 und des Behälters sowie die senkrechte Anordnung beider im kreisförmigen Teil.
• Es können verschiedene auswechselbare Mittelstücke im gleichen Zentrifugengefäß verwendet werden. Wenn eine solche Auswechselbarkeit nicht erwünscht oder unnötig ist, kann auch ein aus einem Stück bestehender Rotor verwendet werden, der dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht. Solch ein Aufbau ist in der Schnittansicht gemäß Fig. 4 zu erkennen, welche zeigt, wie das Zentrifugengefäß und das Mittelstück aus einem Werkstück herstellbar sind.
• In manchen Fällen mag die Auswärtsneigung des spiraligen Teils des Kanals und des Behälters nicht erforderlich oder erwünscht sein; dann kann auch der spiralige Teil ohne Neigung, senkrecht, wie in Fig. 5 gezeigt, ausgeführt werden.

Claims (10)

1. Zentrifugenanordnung, insbesondere zur Auftrennung von Blut in dessen Bestandteile, mit einem Rotor, der einen Kanal in Form eines ringförmigen Spalts aufweist, der zur Aufnahme eines dem Kanalquerschnitt angepaßte, auswechselbaren Behälters aus halbstarrem Material dient, dessen Enden mit Zufluß- oder Abflußverbindungen koppelbar sind, wobei ein erster Teil des Kanals kreisbogenförmig und konzentrisch zur Rotorachse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter in gleicher Richtung verlaufender Teil des Kanals (5) eine angenäherte Spiralform aufweist, die durch mehrere Abschnitte (A 3, A 2, A 1) mit zunehmend größer werdenden Radien (R 3, R 2, R 1) mit gegenüber der Rotorachse versetzten Mittelpunkten (C 3, C 2, C 1) gebildet wird, und daß jeder Teil wenigstens einen Auslaß zur Aufnahme je einer Abflußverbindung von dem auch in Ringrichtung entsprechend dem Kanal (5) geformten Flüssigkeitsbehälter (13) aufweist.

2. Zentrifugenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Kanal (5) angepaßte Behälter (13) einen Einlaßanschluß (17) am Anfang des kreisbogenförmigen Teils und zwei Auslaßanschlüsse (19, 20) am Ende des spiralförmigen Teils aufweist.

3. Zentrifugenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Kanal (5) angepaßte Behälter (13) aus für medizinische Zwecke geeignetem Polyvinylchlorid besteht.

4. Zentrifugenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Kanal (5) angepaßte Behälter (13) aus einem halbsteifen Röhrenmaterial mit rechteckigem Querschnitt besteht, dessen Längskanten im wesentlichen in Richtung der Rotorachse verlaufen.

5. Zentrifugenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des spiralförmigen Teils des Kanals (5) ungefähr dem vierten Teil des Querschnitts des kreisförmigen Teils des Kanals entspricht.

6. Zentrifugenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Kanal (5) angepaßte Behälter (13) an seinem Ende eine Sammelkammer (23) aufweist, an die ein Teil der Auslaßanschlüsse (19, 20) angeschlossen ist.

7. Zentrifugenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßanschlüsse (19, 20) in radiale Richtung verschieden tief in die Sammelkammer (23) hineinragen.

8. Zentrifugenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) in seinem spiralförmigen Teil zumindest über einen Abschnitt der Länge dieses Teil gegenüber der Rotorachse geneigt ist.

9. Zentrifugenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) sich in einem tellerförmigen Mittelstück (3) befindet, das in einem Rotorgefäß (1) auswechselbar angeordnet ist.

10. Zentrifugenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelstück (3) radiale Schlitze (11) für die Aufnahme der Anschlüsse (17 bis 20) vorgesehen sind.