DE19846535A1 - Zentrifuge und Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge - Google Patents

Abstract

Eine Zentrifuge und ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge, insbesondere zur Trennung von Blut in Feststoff und Flüssigkeit, nutzen einen Beutel (37) zum Auffangen des von der Zentrifugentrommel (7) abgegebenen Feststoffes unter sterilen Bedingungen (Fig. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 12.

Eine gattungsgemäße Zentrifuge ist aus der US 5,328,441 bekannt. Beim Betreiben der in dieser Schrift dargestellten Zentrifuge wird nach dem Abschleudern der Feststoffe aus dem Schleudergut zunächst die Flüssigkeit aus der Zentrifugentrommel abgelassen und anschließend mittels einer speziell zu diesem Zweck ausgelegten Einrichtung der Feststoff aus der Zentrifugentrommel herausgeschält. Die Feststoffe werden unterhalb der Zentrifugentrommel in nicht erkennbarer Weise aufgefangen.

Wird eine Zentrifuge der vorstehend beschriebenen Art im pharmazeutischen Bereich, beispielsweise zur Gewinnung von Feststoffen aus Humanblut und/oder zur Insulin­ herstellung eingesetzt, ergibt sich das Problem einer möglichst hygienischen bzw. möglichst sterilen Handhabung der von der Zentrifugentrommel abgegebenen Feststof­ fe. Zwar ist es möglich, die Feststoffe "manuell" aus der Zentrifuge bzw. aus einem unterhalb der Zentrifuge angeordneten Behälter zu entnehmen. Eine derartige Handha­ bung erscheint allerdings in Hinsicht auf die in neuerer Zeit immer weiter verschärften Hygieneanforderungen als problematisch. Darüber hinaus besteht das Problem, daß bei einer manuellen Handhabung des Feststoffaustrages mit Verlusten zu rechnen ist, was die Ausbeute der Feststoffgewinnung herabsetzt. Gerade bei der Gewinnung von Fest­ stoffen aus Blut ist das Interesse an einer möglichst verlustfreien Feststoffgewinnung aber besonders hoch.

Die Erfindung zielt daher gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik darauf ab, eine Zentrifuge sowie ein Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge zu schaffen, mit welchen eine weitgehend verlustfreie Feststoffgewinnung aus einem Schleudergut wie Blut bei einem erhöhten Hygienestandard realisierbar ist.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel in Hinblick auf die Zentrifuge durch den Gegen­ stand des Anspruches 1 und in Hinblick auf das Verfahren zum Betreiben der Zentri­ fuge durch den Gegenstand des Anspruches 12.

Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß ein Behältnis zum Auffangen eines Teiles der von der Zentrifuge abgegebenen Bestand­ teile, insbesondere des Feststoffes, vorgesehen ist, wobei in das Behältnis ein Beutel zur Aufnahme der von der Zentrifugentrommel Feststoffe eingesetzt ist. Durch das Auffangen der Feststoffe in dem in das Behältnis eingesetzten Beutel ist eine weitge­ hend sterile Handhabung der Feststoffe möglich, denn der Beutel braucht nach einem Füll- bzw. Schleudervorgang lediglich mitsamt seinem Inhalt aus dem Behältnis ge­ nommen zu werden. Feststoffverluste beim Entleeren des Behältnisses werden ver­ mieden.

Vorzugsweise ist der Innenraum des Beutels über eine druckausgleichende Schlauch- und/oder Rohrleitung mit dem den Beutel umgebenden Raum verbunden, welche vor­ zugsweise in der Nähe der Rotationsachse der Zentrifugentrommel in das Beutelinnere mündet. In dem Raum unterhalb der Zentrifugentrommel rotiert aufgrund der Reibflä­ chen der Trommel auch die Luft mit, welche die Trommel umgibt. Diese Drehung er­ zeugt aufgrund der Zentrifugalkräfte einen Druckanstieg von innen (Drehachse) nach außen. Da zudem der Raum in inneren Bereich - also im Bereich der Rotationsachse - an den Umgebungsdruck angeschlossen ist, tritt im Außenbereich des Inneren des Beutels ein Überdruck auf. Dadurch wird der Beutel "aufgespannt" und an die ihn um­ gebenden Wandungen gedrückt, so daß ein besonders problemloses Befüllen des Beutels möglich ist.

Vorzugsweise ist die Schlauch- oder Rohrleitung vom Innenraum des Beutels in den Zwischenraum zwischen dem Beuteläußeren und der Innenwandung des Behältnisses geführt. Wird jetzt im Behälter beim Schleudern der Druck abgesenkt, um den Schleu­ dervorgang im Vakuum durchzuführen, reicht das durch die Rotation der Trommel erzeugte Druckgefälle dazu aus, den Beutel aufzuspannen. Der niedrige Druck er­ leichtert darüber hinaus die sterile Handhabung des Schleudergutes.

Bei einervveiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schlauch- oder Rohrleitung mit einem Absperrventil versehen. Das Ventil wird ge­ schlossen, um einen Kontakt der Feststoffe mit der Umgebungsluft beim Erhöhen des Druckes im Behälter nach einem Schleudervorgang zu vermeiden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge; und Fig. 2 eine teilgeschnittene Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Zentri­ fuge in gegenüber Fig. 1 veränderter Betriebsstellung beim Verschwei­ ßen eines mit Feststoff gefüllten Beutels.

Fig. 1 zeigt eine Zentrifuge 1 mit einem Gehäuse 3, auf dem die Antriebseinheit 5 ei­ ner Zentrifugentrommel 7 angeordnet ist. Leitungen 9 ermöglichen die Zu- und Abfuhr eines Schleudergutes wie Blut in die Zentrifugentrommel 7, welches in dieser in die Bestandteile Flüssigkeit und Feststoffe getrennt werden soll.

Die Zentrifugentrommel 7 ragt in einen an der Unterseite des Gehäuses 3 angeordne­ ten Behälter 11, welcher einen zylindrischen, nach unten becherartig abgeschlossenen Behälterabschnitt 13 aufweist, der druckdicht an einem oberen Behälterabschluß 15 anbringbar ist. Der Behälterabschluß 15 weist einen gestuften Ring 17 auf, an dessen Aussenwandung im geschlossenen Zustand des Behälters 11 die Innenwandung des Öffnungsbereiches des becherartigen Behälterabschnittes 13 anliegt, wobei zwischen dem gestuften Ring 17 und dem unteren Behälterabschnitt 13 ein Dichtring 19 ange­ ordnet ist. Der Behälterabschluß 15 wird komplettiert durch einen innen zum Ring 17 liegenden Dichtring 21 mit einer aufpumpbaren Dichtkammer 23, die sich im aufge­ pumpten Zustand an die Innenwandung des gestuften Ringes 17 anlegt und durch ei­ nen an der Innenwandung des Dichtring 21 liegenden Einsatzring 25 für die Sepa­ ratortrommel 7, der einen unteren zylindrischen Abschnitt 25a, einen sich daran nach oben anschließenden, sich konisch verjüngenden Abschnitt 25b und einen oberen zy­ lindrischen Abschnitt 25c umfaßt, welcher oben an der unteren Wandung 3a des Ge­ häuses 3 anliegt, die den Behälter 11 nach oben abdeckt. Durch eine durch die untere Wandung des Gehäuses 3a geführte Rohrleitung 26 wird der Separatortrommel das Schleudergut hergestellt.

Der von den unteren und oberen Behälterabschnitten 13, 15 umschlossene Raum kann Mithilfe einer (hier nicht abgebildeten) Pumpe evakuiert werden, so daß der eigentli­ che Schleudervorgang unter Unterdruck erfolgen kann.

An dem unteren Teil der Innenwandung des gestuften Ringes 15 liegt ein sich bis nahe zum Boden des Behälterabschnittes 13 erstreckender zylindrischer Mantel 27 an, der im wesentlichen parallel zur Außenwandung des Behälterabschnittes 13 verläuft und mit einer Doppelwandung 27a, 27b ausgebildet ist, wobei zwischen den Wänden 27a und 27b ein von Spülflüssigkeit durchströmbarer Raum 29 ausgebildet wird, welche über eine Zuleitung 31 zugeführt und eine (hier nicht dargestellte) Ableitung abgeleitet werden kann.

Zwischen der Dichtkammer 23 und der Innenwandung des gestuften Ringes 17 sowie der sich daran nach unten hin anschließenden Innenwandung des Mantels 27 liegt ringsum ein folienartiger Kunststoffschlauch 33, der oberhalb des Dichtringes 21 in einem ringartigen Aufnahmeraum 35 liegt und von dort nach unten in den Behälterab­ schnitt 13 gezogen werden kann.

Vor dem Start eines Schleudervorganges wird zunächst der untere Behälterabschnitt 13 mittels einer dazu geeigneten (hier nicht dargestellten) Hebevorrichtung abgesenkt (siehe Fig. 2) wobei der Kunststoffschlauch 33 aus dem Aufnahmeraum 35 nach unten gezogen Wird. Dann wird der Kunststoffschlauch 33 unterhalb des Mantels 27 und oberhalb des Behälterabschnittes 13 zusammengedrückt und in zwei eng nebeneinan­ der liegenden Bereichen beispielsweise linienartig verschweißt (Pfeile a und b), so daß ein unterer Abschluß 37b einen oberen Kunststoffbeutel a und ein oberer Abschluß für einen unteren Beutel 376 gebildet wird. Die beiden Beutel 37a und 37b werden nun im Bereich des Pfeiles c voneinander getrennt. Nachdem ferner der untere Beutel 37b aus dem unteren Behälterabschnitt 13 herausgenommen wurde, wird der untere Behälter­ abschnitt angehoben und druckdicht über den Ring 17 geführt.

Nach dem Absenken des Druckes im Behälter 11 wird der eigentliche Schleudervor­ gang gestartet, wobei die in die obere Beutelöffnung ragende Zentrifugentrommel während ihrer Rotation für ein Druckgefälle im inneren des Beutels sorgt. Da der In­ nenraum des Beutels 37a, in dem die Zentrifugentrommel rotiert, nahe der Rotati­ onsachse der Trommel zudem mittels einer Schlauch- und Rohrleitung 39 mit dem Zwischenraum 41 zwischen der Beutelaußenwand und der Innenwandung des Behält­ nisses 11 verbunden ist, legt sich der Beutel bei Drehungen der Trommel an die ihn umgebenden Wandungen. Der Feststoff gelangt daher während des Schleuderns völlig problemlos in das Beutelinnere. Beschädigungen des Beutels werden sicher vermie­ den. Nach dem Ablassen der Flüssigkeit und nach dem Entleeren der Trommel bzw. . dann, wenn der Beutel genügend mit Feststoffen gefüllt ist, wird der Druck im Behäl­ ter erhöht und der untere Behälterabschnitt abgesenkt, woraufhin die Beutelwandun­ gen verschweißt und durchtrennt werden, wonach ein neuer Schleuderzyklus gestartet werden kann. Mit Hilfe der Beutel 37 erfolgt die Feststoffgewinnung steril und mit sehr hoher Ausbeute.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Schlauch- und Rohrleitung 39 mit einem Absperr­ ventil 43 versehen werden, um die Feststoffe im Beutel 37 gegen die Umgebungsluft abzuschließen. Nach Fig. 2 verläuft die Schlauch- und Rohrleitung von der Innenwan­ dung des konischen Abschnittes 25b des Einsatzringes 25 durch das Gehäuse 3, daran anschließend durch einen unterhalb des Gehäuses 3 liegenden Ring 45 sowie durch den in den Ring 45 eingreifenden Ring 17 zum Zwischenraum 41.

Bezugszeichen

1

Zentrifuge

3

Gehäuse

5

Antriebseinheit

7

Zentrifugentrommel

9

Leitungen

11

Behälter

13

unterer Behälterabschnitt

15

oberer Behälterabschluß

17

gestufter Ring

19

Dichtring

21

Dichtring

23

aufpumpbare Dichtkammer

25

Einsatzring

26

Rohrleitung

27

zylindrischer Mantel

27

a,

27

b Doppelwandung

29

Raum

31

Zuleitung

33

Kunststoffschlauch

35

Aufnahmeraum

37

a, b Beutel

39

Schlauch- und Rohrleitung

41

Zwischenraum

43

Absperrventil

45

Ring

Claims (13)

1. Zentrifuge mit einer Zentrifugentrommel (7) zur Trennung eines zugeführten Schleudergutes, insbesondere Blut, in unterschiedliche Bestandteile, insbeson­ dere in Flüssigkeit und Feststoff, gekennzeichnet durch ein Behältnis (11), in das ein Beutel (37) zum Auffangen wenigstens eines Tei­ les der von der Zentrifugentrommel (7) abgegebenen Bestandteile, insbesondere des Feststoffes, eingesetzt ist.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Beu­ tels (37) an der oder nahe zur Rotationsachse der Zentrifugentrommel (7) über eine Schlauch- und/oder Rohrleitung (39) mit dem den Beutel (37) umgebenden Raum (41) verbunden ist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauch- und/oder Rohrleitung (39) vom Inneren des Beutels in den Zwischenraum (41) zwischen der Außenwandung des Beutels (37) und der Innenwandung des Be­ hältnisses (11) geführt ist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauch- oder Rohrleitung (39) mit einem Absperrventil (43) versehen ist.

5. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (11) einen unteren Behälterabschnitt (13) aufweist, der druckdicht an einem oberen Behälterabschluß (15) anbringbar ist, wobei die Zentrifugentrommel (7) vom oberen Behälterabschluß (15) in das Innere des Behältnisses (11) sowie in eine obere Öffnung des Beutels (37) ragt.

6. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Änsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (11) mit einem sich im wesentlichen parallel zu seiner Au­ ßenwandung Verlaufenden ringartigen Mantel (27) versehen ist.

7. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (27) eine Doppelwandung aufweist, welche von Kühlflüssigkeit durchströmbar ist.

8. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ei­ nen ringförmigen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Kunststoffschlauches (33), aus dem durch Abtrennen von Schlauchabschnitten und Verschließen der offenen Enden der Schlauchabschnitte die Kunststoffbeutel (37) bildbar sind.

9. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verschlußeinrichtung, die zum Verschließen der Schlauchabschnittes in zwei nebeneinander liegenden Bereichen ausgelegt ist.

10. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes im Behältnis (11).

11. Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ei­ nen Dichtring (21) mit aufpumpbarer Dichtkammer (23), mit welcher der Kunststoffschlauch (33) an die Innenwandung des Mantels (27) anpreßbar ist.

12. Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge, insbesondere zum Betreiben einer Zentrifuge mit den Merkmalen von wenigstens einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit die Feststoffe in einem geschlossenen Beutel aufgefangen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Trennung durch Rotation der Zentrifugentrommel im Beutelinnenraum ein Druckgefälle von außen nach innen erzeugt wird, welches den Beutel aufspannt.