DE2354368A1

DE2354368A1 - Einrichtung zur zentrifugaltrennung

Info

Publication number: DE2354368A1
Application number: DE19732354368
Authority: DE
Inventors: Eric Westberg
Original assignee: Separex SA
Current assignee: Separex SA
Priority date: 1972-11-02
Filing date: 1973-10-30
Publication date: 1974-05-16
Also published as: IT999677B; US3885735A; JPS4977263A; SE379481B; FR2205368B3; FR2205368A1

Description

PATENTANWALTS3ÜRO TiEDTKE - ''BtIKUNG. " KiNNE O 35 Λ 3RQ

TEL (0811) 539853-58 TELEX: 524845 tipat C>\BLE ADDRESS: Germaniapatent München

8 000 München 2 Bavarlarlng4 3Ö.?Öfcto*>Sf 1973 Postfach 202403

Separex SA '
Chätel-St-s-Denis (Schweiz)

Einrichtung zur Zentrifugaltrennüng

Die Erfindung befaßt sich mit der Zentrifugentrennung von Flüssigkeiten, und zwar im einzelnen mit einer Zentrifuge,die einen Zentrifugenrotor aufweist, welcher einen Behälter für die zu ■ trennende Flüssigkeit trägt und den Behälter schnell auf eine Umlaufbahn um die Rotationsachse des Rotors bewegt, wobei weiterhin Einlaß- und Auslaßleitungen vorgesehen sind, die konti·* nuierlich Flüssigkeit zu dem Behälter zuführen sowie von dem Behälter wegfördern, während letzterer auf der Umlaufbahn be-

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wegt wird. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar in. Verbindung mit der Trennung von Blut oder von anderen biologischen Flüssigkeiten, und infolgedessen wird in der nachfolgenden Beschreibung in erster Linie auf diese Anwendung Bezug genommen.

In einer Zentrifuge der vorerwähnten Art beinhaltet der kontinuierliche Transport von Flüssigkeit zwischen dem auf einer Umlaufbahn befindlichen Behälter, in welchem die Trennung stattfindet, und den stationären Zusätzen zum Fördern der Flüssigkeit zum Behälter und vom Behälter weg (diese Zusätze können eine Pumpe, eine Flüssigkeitsquelle für die zu trennende Flüssigkeit und eine oder mehrere Behälter'zur Aufnahme und zur Isolierung getrennter Fraktionen aufweisen) schwierige Abdichtungsprobleme, da die Übertragung der Flüssigkeit mittels einer Drehdichtung stattfinden tn.uß. Derartige Dichtungen besitzen typischerweise ein Drehteil, das von dem Rotor auf dessen Rotationsachse getragen wird und mit dem Behälter in Verbindung steht, sowie ein stationäres Teil, das im abgedichteten Eingriff bzw. im Dichtungseingriff mit dem Drehteil steht und mit den stationären Zusätzen für die Förderung der Flüssigkeit in Verbindung steht.

Da eine perfekte Dichtung zwischen relativ zueinander rotierenden Elementen stets schwierig zu erreichen ist, haben bekannte

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Zentrifugen oftmals den Nachteil einer Leckage zwischen den rotierenden und den stationären Teilen. Eine nach auswärts stattfindende Leckage kann die Zentrifuge beschmutzen, während eine nach einwärts stattfindende Leckage die zu trennende Flüssigkeit und/oder die abgetrennten Fraktionen verunreinigen kann. Eine solche Verunreinigung ist insbesondere bei Blut oder anderen biologischen Flüssigkeiten, die unter sterilen Bedingungen behandelt werden müssen, störend bzw.· überhaupt unerwünscht oder unzulässig.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend erläuterten Dichtungs- und Verunreinigungsprobleme tatsächlich ausgeschaltet, und die Erfindung kann so ausgeführt werden* daß eine Trenneinheit vollständig frei ist von Drehdichtungen zwischen einerseits den Räumen der Einheit, die zu trennende Flüssigkeit oder getrennte Fraktionen halten oder fördern, und andererseits dem Äußeren der Einheit. Diese Einheit kann aus relativ wenigen und preisgünstig herstellbaren Komponenten aufgebaut werden und trägt infolgedessen selbst dazu bei, daß sie als frei verfügbarer Gegenstand' und gegebenenfalls ganz oder teilweise als Wegwerfgegenstand benutzt werden kann, was insbesondere bei medizinischen und biologischen Anwendungen von großer Wichtigkeit i

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Gemäß der Erfindung wird eine Einrichtung zur Zentrifugaltrennung einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeits-Feststoffτ Gemischs in Fraktionen unterschiedlicher Dichte vorgeschlagen, und zwar mit einem Trennbehälter, der auf einem Zentrifugenrotor anbringbar und von diesem auf einer Umlaufbahn, vorzugsweise einer Kreisbahn, um eine erste Achse bewegbar ist; sowie mit Einlaß- und Auslaßleitungen zum Fördern von Flüssigkeit bzw. Flüssiglceits-Feststoff-Gemisch zum Trennbehälter hin sowie von diesem weg, während sich derselbe auf einer Umlaufbahn bewegt, wobei die Leitungen ein Verbindungsstück aufweisen, das während der Bewegung des Trennbehälters auf der Umlaufbahn nichtdrehbar auf oder in der Nähe der ersten Achse gehalten wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, das den Trennbehälter einschließt bzw. aufnimmt und ihn zum Zwecke einer kontinuierlichen bzw. fortlaufenden Rotation oder Drehung relativ zum Gehäuse um eine zweite Achse hält bzw. trägt sowie drehbar auf dem Zentrifugenrotor anbringbar ist; einen flexiblen Halter, der das Verbindungsstück und das- Gehäuse nichtdrehbar miteinander verbindet, während er die Umlaufbewegung des letzteren gestattet, wobei das Verbindungsteil nichtdrehbar auf oder in der Nähe der ersten Achse gehalten wird} sowie eine Orientierungseinrichtung, beispielsweise ein Unwucht-Gewicht, die während der Bewegung des Gehäuses auf der Umlaufbahn dahingehend wirkt, daß sie das Gehäuse in einer festen Winkelposition relativ

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zu einer Linie hält, welche sowohl die erste als auch die zweite Acfrse schneidet, so daß jeder Punkt auf dem Trennbehälter bzw. jeder Punkt des Trennbehälters stets den gleichen Abstand von der ersten Achse besitzt bzw. beibehält.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, .daß das vorstehend erwähnte Verbindungsstück bzw. das in den Ansprüchen genannte Verbindungsteil sowohl-ein gesondertes Teil wie auch ein Abschnitt der jeweiligen Leitung gelbst sein kann, über welchen die Leitung auf oder in der Nähe der ersten Achse gehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen naher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine,Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer gemäß der, Erfindung aufgebauten Zentrifuge, wobei sehematisch Zusätze dargestellt sind, die dazu dienen, Flüssigkeit in die Zentrifuge einzuspeisen und Flüssigkeit von der Zentri- . fuge her aufzunehmen»

Fig. 2 zeigt, eine teilweise Ansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Zentrifuge im Längsschnitt und in einem gegenüber der Fig. 1 Vergrößerten

Maßstab; ■-. ■ ..-■■>'

0 / ti

Fig. 3A und 3B zeigen scheraatische· Querschnittansxchten des Rotors der in Fig. 1 dargestellten Zentrifuge

Fig. k zeigt einen Längsschnitt einer Trenneinheit einer zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung;

Fig. 5 und 6 zeigen Querschnittansxchten nach den Linien V-V bzw. VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 zeigt eine teilweise im Vertikalschnitt dargestellte schematische Ansicht eines Zentrifugengeräts, das mit der in Fig. 3 dargestellten Trenneinheit versehen ist, sowie Zusätze zum .Einspeisen von Flüssigkeit zur Trenneinheit und zum Entnehmen von Flüssigkeit aus der Trenneinheit; und

Fig. 8 zeigt eine Längsschnittansicht einer Abwandlung des unteren Bereichs der Trenneinheit der Fig. 4.

Die in den Fig. 1 und 2 in mehr schematischer Form dargestellte Zentrifuge IO umfaßt eine Grundplatte 11, auf der ein hohley allgemein zylindrischer Zentrifugenrotor 12 derart gelag.ert ist, daß er in Antifriktionslagern l4_f insbesondere Kugeloder Wälzlagern, um eine horizontale Achse 13 in Umdrehung

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versetzt werden lcann. Eine Antriebseinheit, die einen Elektromotor 15 und eine Rieinenübertragung l6 sowie ein Steuer- bzw. Regelgerät und einen Bremsmechanismus (nicht dargestellt) aufweist, kann den Rotor 12 mit höher Geschwindigkeit rotieren" und ist in der Lage, die Rotationsgeschwindxgkext schnell zu vermindern« '

Innerhalb des Rotors 12 befindet sich eine Trenneinheit l8, die im Rotor Längsführungen 17 radial in ausgewählte radiale Stellungen verschiebbar ist. Die Trenneinheit l8 ist zum. Zwecke ihrer Rotation relativ zum Rotor 12 und zu den Führungen 17 um eine parallel zur Rotorachse 13, jedoch im Abstand zu dieser* verlaufenden Achse 20 in Antifriktionslagern 19» insbesondere Kugel- oder Wälzlagern, gelagert. Infolgedessen führt die Trenrieinheit l8 und demgemäß auch die Achse' 20 eine Kreisbewegung um die Rotorachse 13 aus, wenn sich der Rotor 12 in Umdrehung befindet _o

Die Trenneinheit 18,' die als ein frei verfügbarer Gegenstand ausgebildet und nach einem einzigen Gebrauch weggelegt bzw. ausrangiert werden kann, umfaßt ein.im wesentlichen zylindrisches Gehäuse oder Hüllrohr 21; einen Trennbehälter 22, der ebenfalls

im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und von dem zylindrischen Gehäuse 21 umschlossen sowie relativ zu letzterem um die vorerwähnte Achse 20 frei drehbar ist; und zwei flexible, jedoch torsionsmäßig starre Leitungen 23 und 2k, die sich konstant in

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offener Verbindung mit dem Trennbehälter 22 in der Nähe der entgegengesetzten offenen Enden des letzteren befinden und sich von entgegengesetzten Enden des Gehäuses 21 zu stationären Trägern 2k erstrecken, die auf der Grundplatte 11 vorgesehen sind und ein Teil jeder Leitung, relativ ortsfest auf der Rotorachse 13 und ohne Rotation halten.

Die Endbereiche 26 und 27 der Leitungen 23 und 2,k in der Nähe des Gehäuses 21 sind-starr und ortsfest an letzterem befestigt, und sie ragen koaxial zum Gehäuse in Ausnehmungen 28 und 29 hinein, die in den Endwänden des Trennbehälters 22 ausgebildet sind, so daß sie eine Achse oder Spindel bilden, auf welcher der Trennbehälter um die Achse 20 rotieren kann. Wie man am besten aus Fig. 2 ersieht, werden die vorerwähnten Endbereiche 26 oder 27 je durch ein Metallrohr kurzer Länge gebildet, das abdichtend bzw. abgedichtet an der Endwand des Gehäuses 21 befestigt und abdichtend bzw. abgedichtet mit einer Länge einer flexiblen Kunststoffröhre 23A verbunden ist, wobei außerdem die Kunststoffröhre von einer dichtgewickelten Spiralfeder 23B aus S'tahldraht umgeben ist.

Der Trennbehälter 22 ist rotationsmäßig bezüglich seiner Drehachse, welche durch die Achse 20 definiert ist, aus dem Gleichgewicht gebracht. Zu diesem Zwecke ist ein sich axial erstreckendes Unwucht-GeTiicht 30 an der zylindrischen Wand des

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Trennt» ehält er s angebracht. Als Folge dieser Maßnahme behält der Trennbehäl.ter 22, trenn die Trenneihheit 18 eine Kreisbewegung um die Rotörachse 5 ausführt, eine konstante Orientierung bei, d.h., eine feste Winkel- oder Rotationsposition relativ zu einer gedachten Linie, welche die Achsen 13 und 20 schneidet. Dies ist in den Fig. 3A und 3B veranschaulicht, die sehr schematische Querschnittsdarstellungen des Rotors

12 und der Trenneinheit 18 sind, wobei sich letztere in zwei unterschiedlichen Winkelpositionen befindet. Wie man aus diesen Figxiren ersieht, dreht sich der Trennbehälter 22 nicht relativ zu der sich drehenden Linie 31» welche die Rotörachse

13 und die eine Kreisbahn ausführende Achse 20 verbindet. Mit anderen Worten bedeutet das, daß sich der-Trennbehälter nicht relativ zum Rotor 12 dreht, und infolgedessen besitzt jeder Punkt auf dem Trennbehälter stets einen konstanten Abstand von der stationären Rotorachse 13- Andererseits wird das Gehäuse 21 relativ zum Rotor 12 kontinuierlich um die Achse 20, welche eine Kreisbahn durchläuft, rotiert, jedoch verändert das Gehäuse nicht seine Ausrichtung relativ zur Grundplatte 11 und zu den Trägern 25. Dies läßt sich ebenfalls aus den Figuren 3A und 3B ersehen, in denen der kleine Kreis 32 einen willkürlieh gewählten Punkt auf dem Umfang des Gehäuses darstellt.

Wie Fig. 1 zeigt, befinden sich die beiden Endausnehmungen 28 und 29 konstant in offener Verbindung mit dem Inneren des Trenn-

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behälters, und zwar an Stellen, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Achse 20 befinden. Im einzelnen befindet sich die Endausnehmung 28 an einer Stelle mit dem Trennbehälter in Verbindung, die in der Nähe des Unwucht-Gewichts -30 liegt, d.h. an einer Stelle, an welcher der Inhalt des Trennbehälters während der ICreisbahnbewegung der Trenneinheit der größten Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, während die Endausnehmung 29 an einer Stelle mit dem Trennbehälter in Verbindung steht, an welcher der Inhalt der kleinsten Zentrifugalkraft ausgesetzt ist.

Das Gehäuse 21 und der Trennbehälter 22 begrenzen zwischen sich einen ringförmigen Raum 33, der sich über die ganze Länge des Trennbehälters erstreckt und mit dem Inneren des letzteren verbunden ist, und zwar über die kleinen Zivischenräume zwischen den Endwänden des Trennbehälters und den Spindelrohren 26 und 27 j in Fig. 2 ist der Abstand zu Veranschaulichungszwecken sehr stark gedehnt worden. Infolgedessen kann Flüssigkeit, die durch eine der flexiblen Leitungen 23 und 24 in den Trennbehälter eingeführt wird, in den Raum 33 eintreten und diesen vollständig füllen, da jedoch die Verbindungen zwischen dem Gehäuse und den Leitungen wie auch das Gehäuse selbst abgedichtet sind, ist es nicht möglich, daß die Flüssigkeit aus der Trenneinheit lO austreten kann, ausgenommen durch die Leitungen.

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Nachstehend wird nunmehr der Betrieb der Zentrifuge 1Ö mit der Trenneinheit l8, näher erläutert, wobei angenommen wird, daß sie für Piasmapheresis in vivo verwendet wird. Unter Plasinapheresis in vivo versteht man den Vorgang, daß Blut von einem lebenden Spender entnommen und in Plasma und rote Blutkörperchen bzw. -zellen getrennt wird (andere Komponenten des Bluts werden hier nicht näher in Betracht gezogen), woraufhin die roten Blutkörperchen bzw. -zellen wieder in einer isotonischen physiologxschen Kochsalzlösung suspendiert und mit dieser zum Spender zurückgeführt werden, während das Plasma in einem getrennten Behälter gesammelt wird·

Die Hilfsausrüstung, die für die Plasmapheresis in vivo notwendig ist, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt, sie umfaßt einen flexiblen Bebälter 34, in dem sich sterile isotonische physiologische Kochsalzlösung (0.9 %-ige Salzlösung) befindet > 'sowie einen flexiblen Behälter 35» der eine Anticoagulant-Lösung enthält; eine Nadel 36, durch welche Blut vom Spender entnommen und durch welche weiterhin die physiologische Kochsalzlösung mit den.darin suspendierten roten Blutkörperchen bzw. -zellen zum Spender zurückgeführt wird; und eine Pumpe 37, die mit den Behältern 34 und 35 sowie mit der Nadel 36 wie auch mit einem Ende der Trenneinheit 18 verbunden ist. Ein dritter flexibler Behälter 3^₉.der eine sterile Lösung enthält, welche hier als die Einspritzlösung bezeichnet wird, ,ist mit dem anderen

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Ende der Tremieinheit verbunden.

Der interne Aufbau der Pumpe 37 bildet keinen Teil der Erfindung und wird daher nicht näher erläutert. Jedoch wird die Funktion der Pumpe aus der nachstehenden Beschreibung deutlich. Die Pumpe 37 und der Behälter 38 sind jeweils mit der Leitung 23 bzw. der Leitung 24 verbunden, und zwar mittels flexibler Leitungen 39» welche sterile Kupplungen aufweisen..

Zuerst wird der Zentrxfugenrotor 12 gestartet, und die Pumpe 37 wird so betrieben, daß sie sterile Einspritzlösung aus dem Behälter 38 in den Trennbehälter 22 zieht. Die Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Einspritzlösung in den ringförmigen Raum 33 eintritt und alle Luft aus der Trenneinheit bis zur Spitze.der Nadel 36 verdrängt.

Die. Nadel 36 wird dann in eine Vene des Spenders eingeführt, und die Pumpe 37 wird so betätigt, daß sie kontinuierlich Blut vom Spender abzieht, Anticoagulant-Lösung aus dem Behälter 35 zu dem fließenden Blut hinzufügt und das derart anticoagulant behandelte Blut in den Trennbehälter 22 pumpt. Die Einspritzlösung im Trennbehälter wird infolgedessen teilweise in den Behälter.38 zurückgedrückt. Die Zentrifugalkraft trennt im Trennbehälter das eintretende Blut in eine schwerere Fraktion der roten Blutkörperchen bzw. -zellen, die sich in dem

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Teil des Trennbehälters ansammelt, der sich radial an der äußersten Stelle bezüglich der Rotorachse 13 befindet (der obere Bereich in den Fig. 1, 2 und 3A, 3B), und in eine leichtere Fraktion des Plasmas, die sich im radialinnersten Bereich des Trennbehälters sammelt.

Wenn die Trennung des kontinuierlich eingespeisten Blutes fortschreitet, wird der Trennbehälter 22 nahezu vollständig mit einem Konzentrat von roten Blutkörperchen bzw. -zellen gefüllt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Pumpe 37 so betrieben, daß sie das Blutkörperchen- bzw. -zellen-Konzentrat aus dem Trennbehälter abzieht und es zum Spender zurückführt, nachdem die Blutkörperchen bzw. -zellen in einer physiologischen Kochsalzlösung suspendiert worden sind, die aus dem Behälter 3^ zugeführt wird. Wenn praktisch alle Blutkörperehen bzw, -zellen im Trennbehälter, und den Leitungen 23 und 39 abgezogen und durch Plasma vom Behälter 38 ersetzt worden sind, wird die Pumpe wiederum derart betrieben, daß sie Blut vom Spender abzieht und dieses Blut mit einer Anticoagulant-Lösung in den Trennbehälter einspeist, woraufhin der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird. Die Trennung des Blutes vom Spender wird daher in einer semi-kontinuierlichen Weise durchgeführt, und dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis ein genügendes Plasmävoiumen im Behälter 38 gesammelt worden ist.

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Wie man aus dor vorstehenden Erläuterung sieht, sind keine Dreh-Abdichtungen vorhanden, in denen die Flüssigkeit in dem geschlossenen Trennsystem verunreinigt werden könnte.· Die einzigen Stellen, an denen Flüssigkeit den gewünschten Strömungsweg verlassen kann, sind die kleinen Abstände zwischen den Wänden des Trennbehälters 22 und den Röhren 26 und 27, da jedoch der Raum außerhalb dieser Abstände vollständig mit der Einspritzlösung gefüllt ist, ist das Bestreben der Blutkörperchen bzw. -zellen oder des Plasmas, durch die Zwischenräume zu entkommen, praktisch ausgeschaltet, und nebenher sei außerdem darauf hingewiesen, daß das minimale Entkommen der erwähnten Substanz, welches gegebenenfalls stattfinden kann, keinen Schaden bzw. Nachteil verursacht. Die Einspritzlösung, die eine Dichte besitzt, welche nahezu gleich der kombinierten Dichte des gefüllten Trennbehälters ist, trägt außerdem dazu bei. die Rohre 26 und 27 von Radialkräften vom Trennbehälter 22 zu entlasten. Der letztere schwebt praktisch in der Einspritzlösung, und die Rohre 26 und 27 müssen nur relativ kleinen Radialkräften widerstehen.

Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der Zentrifuge und der Trenneinheit, die allgemein mit 40 bzw. 4l bezeichnet sind. Es sei zunächst auf Fig. 7 Bezug genommen, wonach die Zentrifuge 40 zusätzlich zur Trenneinheit eine Grund-

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platte 4-2., eine Abdeckung 43,, einen Elektromotor 44 mit einer nach.aufwärts gerichteten Welle 45 und einen von der Motor-■w-elle getragenen und um eine vertikale Achse 47 in. Rotation versetzbaren Rotor 46 aufweist.

Der Rotor 46 trägt in der' Nähe seines Umfangs einen kegelstumpf förtnig-lcoiiisehen Sockel 48, der relativ zum Rotor frei um eine Achse 49 rotieren kann, welche die vertikale Rotorachse 47 schneidet und mit dieser einen spitzen Winkel Öl· bildet. Der Sockel 48 dient dazu, eine kegelstumpfförmig.-konische Hülse 50 der Trenneinheit 4l aufzunehmen ujid zu halten, welche ihrerseits ein Verbindungsteil 5-t aufweist, das nichtdrehbar von der oberen Seite der Abdeckung 43 gehalten wird, sowie, einen flexiblen, jedoch torsionsmäßig starren, schlanken Körper 52, der eine nichtdrehbare mechanische Verbindung ebenso wie eine Verbindung für den Fluß eines Strömungsmittels zwischen der Hülse und dem Verbindungsteil bildet. Durch eine Rotation des Rotors 46 wird daher die Hülse bzw. das Gehäuse 50 zu einem kreisförmigen Umlauf um die Rotorachse 47 gebracht, wobei die Achse 49 einen Konus erzeugt, dessen Spitze■auf der Rotorachse liegt. Ein Gegengewicht 53 auf dem Rotor dient dazu, diesen bezüglich seiner Achse 47 auszuwuchten. ■

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Die Zusätze zum Einspeisen von Flüssigkeit in die Trenneinheit kl und zum Entnehmen von Flüssigkeit aus dieser durch das Verbindungsteil 51 enthalten eine Pumpe 5k und Leitungen · 55.

Es sei nunmehr auf Fig. k Bezug genommen, wonach die Hülse bzw« das Gehäuse 50 aus einem kegelstumpfförmig-konischen Becher 56 von kreisförmigem Querschnitt und einer Abdeckung 57 besteht, wobei letztere am Becher 56 befestigt ist und das weite Ende des Bechers schließt. Eine Schulter 58» die einstückig mit der Abdeckung ist, steht vom Gehäuse 50 aus ' axial nach außen vor und dient als Befestigung für ein Ende ' des flexiblen Körpers 52, der aus einem Paar flexibler Leitungsabschnitte 59» einem weiteren Paar gleichartiger flexibler Leitungsabschnitte 60 und einem Draht 6l besteht· Der Draht 6l ist torsionsmäßig starr und nichtdrehbar an der Schulter 58 und dem Verbindungsteil 51 befestigt, so daß eine Relativrotation des Gehäuses und des Verbindungsteils verhindert wird. Die vier flexiblen Leitungsabschnitte 59t ^O sind spiralförmig um den Draht 6l gewickelt, und die Leitungsabschnitte 59 befinden sich in konstanter offener Verbindung mit einem gemeinsamen Durchlaß 62 in der Schulter 58 und mit einem anderen gemeinsamen Durchlaß 63 im Verbindungsteil 51. In ähnlicher Weise befinden sich die Leitungsabschnitte 60 in kon-. stanter offener Verbindung mit einem gemeinsamen Durchlaß 64 in der Schulter und einem gemeinsamen Durchlaß 65 im Verbin-

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dungsteil,

Ein starres Rohr 66, das an der Schulter 58 befestigt ist und mit dem Durchlaß 62 in Verbindung steht, erstreckt sich koaxial zur Achse ^z±9 in den Becher 56 und ist drehbar von einem Rohr 57 im Trennbehälter 68 aufgenommen, so daß es den letzteren zum Zwecke einer freien Rotation relativ zum Gehäuse 50 um die Achse 49 hält bzw. lagert. Der Trennbehälter 68 besitzt die gleiche allgemeine Form wie. das Gehäuse 5O₁ mit dem er zusammen einen engen, geschlossenen ringförmigen Raum 69 begrenzt, der den Trennbehälter vollständig umgibt. Das Ende des Trennbehälters in der Nähe der Abdeckung 57 befindet sich in konstanter offener Verbindung mit dein. Schult er dur chi aß 6 V, und zwar über einen Durchlaß 70 und den dazwischen liegenden Bereich des ringförmigen Raums 69_? während sich das entgegengesetzte Ende des Trennbehälters in konstanter offener Verbindung mit dem Rohr 66 befindet, -und zwar über einen Durchlaß 71 und den benachbarten Endbereich des Rohres 67«.

Ein Unwucht-Gewicht 72 auf dem Trennbehälter 68 dient dazu, denselben in einer festen Drehposition relativ zum Rotor 46 zu halten, wenn die Trenneinheit Al auf einer Kreisbahn umläuft, während der Draht 6l eine Drehung des Gehäuses 50 relativ zum Verbindungsteil 51 und demgemäß zur Abdeckung verhindert. Wie man aus Fig. 4 ersieht, in der eine strich-

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punktierte Linie 73 die vertikale Grenzfläche zwischen getrennten Fraktionen unterschiedlicher Dichte zu einem willkürlich gewählten Zeitpunkt während des Trennvorgangs darstellt, ist das Unwucht-Gewicht 72 an einer solchen Stelle angeordnet, daß der Durchlaß 70 näher an der vertikalen Rotorachse 47 gehalten wird als der Durchlaß 71.

Die Trenneinheit 4l arbeitet in einer Weise, welche allgemein gleichartig bzw. ähnlich wie die Arbeitsweise der Trenneinheit 18 der Fig. 1 ist. Es sei angenommen, daß eine Plasmapheresis auszuführen ist, wobei zunächst sterile Einspritzlösung duirch den Durchgang 63 und die Leitungsabschnitte 59 in die sich auf einer Kreisbahn bewegende Trenneinheit eingespeist wird. Die Einspritzlösung füllt zunächst den Trennbehälter 68, dann den ringförmigen Raum 691 den Durchlaß 64, die Leitungsabschnitte 60 und den Durchlaß

Daraufhin wird Blut kontinuierlich in den Trennbehälter 68 eingespeist, und zwar über den gleichen Weg wie die Einspritzlösung, die infolgedessen durch die Durchlässe 70 und 64 allmählich aus dein Trennbehälter verdrängt wird. In dem radialäußersten Bereich des Trennbehälters, rechts von der Grenzfläche 73t werden rote Blutkörperchen bzw. -zellen konzentriert ,*während in dem radialinnersten Bereich Plasma gesammelt und aus diesem Bereich über den gleichen Weg wie die Einspritz-

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lösung verdrängt -wird,, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche der Ansammlung der roten Blutkörperchen bzw. -zellen · entspricht.

¥enn der Trennbehiilter nahezu vollständig mit dem Konzentrat roter Blutkörperchen bzw. -zellen gefüllt ist, d.h., wenn sich die Grenzfläche 73 nahe des Durchlasses 70 befindet, wird die Strömungsrichtung umgekehrt und Plasma Coder physiologische Kochsalzlösung) zum Trennbehälter zurückgeführt, so daß das Konzentrat aus roten Blutkörperchen bzw. -zellen durch, den Durchlaß 71, die Rohre 67 und 66, den Durchlaß 62, die Leitungsabschnitte 59 und den Durchlaß 63 aus der Trenneinheit verdrängt wird. . '/-'

Wie man am besten aus Fig. 7 "ersieht, ist der flexible Körper 52 nur in einer Richtung gebogen, und der Krümmungsradius ist relativ lang bzw. groß,· Infolgedessen kann der Körper 52 relativ kurz ausgebildet werden, ohne daß das Risiko eines Ermüdungsbruchs bzw, -fehlers zu befürchten ist. Unerwünschte Schwingungen des flexiblen Körpers werden durch die spiralförmige Windung der Leitungsabschnitte 59 und 60 ebenfalls praktisch ausgeschaltete Aus den Fig. k *- 7 ist außerdem ersichtlich, daß die Trenneinheit 4l aus relativ wenigen und preisgünstigen Teilen aufgebaut ist und sehr leicht in der Zentrifuge angeordnet sowie aus letzterer herausgenommen werden kann.

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Pig. 8 veranschaulicht eine Trenneinheit 80, die eine vollständig kontinuierliche Trennung^ beispielsweise von Blut, ermöglicht. Die Trenneinheit 80 weist ein Gehäuse 8l auf, das allgemein gleichartig bzw. ähnlich wie' das Gehäuse der Trenneinheit der Fig. 4 - 7 ist; eine Schulter 82 auf dem Gehäuse ist nichtdrehbar durch zwei dicht in entgegengesetzten Richtungen gewickelte, koaxiale Spiraldrahtfedern 83 und Qk mit einem Verbindungsteil verbunden, das gleich bzw. ähnlich wie das Verbindungsteil 51 ist. Drei Verbindungsrohre 85» 86, 87 stehen an einem Ende mit Schult er durchlass en 88, 89t 80 iⁿ Verbindung, und diese Verbindungsrohre können mit flexiblen, nicht dargestellten, Leitungsabschnitten verbunden werden.

Ein Trennbehälter. 91» welcher die gleiche allgemeine Form wie das Gehäuse ßl besitzt, ist in diesem Gehäuse so angebracht, daß er sich darin um eine Achse 92 drehen kann. Zu diesem Zweck ist eine kurze Metallbüchse 95 zwischen einen zylindrischen oberen Endbereich 94 des Trennbehälters und eine zylindrische innere Oberfläche der Schulter 82 eingefügt, und ein zylindriv εehes unteres Endteil 95 ist drehbar in einer entsprechenden -._ Blindausnehmung im Gehäuse 8l aufgenommen·

'"■"■

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Der obere Endteil des Trennbehälters 91 besitzt zwei geneigte Durchlässe 96 und 97, die sich von der Nähe der Achse 92 aus zu diametral entgegengesetzten Stellen in der Nähe des Umfangs des Trennbehälters erstrecken. Das obere Ende des Durchlasses 96 befindet sich in konstanter offener Verbindung mit dem. Schulterdurchlaß 88, und zwar durch einen ringförmigen Raum 98, der zwischen den beiden koaxialen Rohren 99 und 100, welche ihrerseits am Trennbehälter befestigt sind und in die Schulter O2 vorstehen, ausgebildet ist und von diesen Rohren begrenzt wird. Das obere Ende des anderen Durchlasses 97 befindet sich durch einen axialen Durchlaß 101 im oberen Endteil 9^ in konstanter offener Verbindung mit dem Schulterdurchlaß 90. Ein zur Achse 92 koaxialer Durchlaß 102 befindet sich mit seinem oberen Ende durch das innere Rohr 99 in konstanter offener Verbindung mit·dem Schulterdurchlaß 89· Abdichtungsringe IO3 und 104 verhindern eine Kurzschlußströmung zwischen den Schulterdurchlässen.

Der Trennbeliälter 91 begrenzt zwei konzentrische ringförmige Trennräume IO5 und 106, die durch eine ringförmige Wand IO7 getrennt sind. An ihren oberen Enden befinden sich beide Trennräume sowohl mit dem Durchlaß 96 als auch mit dem Durchlaß 97 in konstanter offener Verbindung, und an ihren unteren Enden befinden sich die beiden Trennräume in konstanter offener Verbindung mit dem axialen Durchlaß 102.

COPY

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Der Trennbehälter 91 ist rotationsmäßig bezüglich der Achse

92 im -Ungleichgewicht, so daß er in einer festen Winkelposition relativ zum Zentrifugenrotor gehalten wird, wenn die Trenrieinheit fil in entsprechender Weise wie semäß Fig. 7 in einer Zentrifuge auf einer Kreisbahn umläuft, und zwar ist die Winkelposition so, daß der Durchlaß 96.radial auswärts von der Rotorachse weggerichtet und der Durchlaß 97 radial nach einwärts zur Rotorachse hingerichtet ist.

Die Trenneinheit 80 wird in einer Zentrifuge benutzt, die gleich oder ähnlich wie die Zentrifuge gemäß Fig. 7 ausge- . bildet ist, und bevor die Trennung des Blutes beginnt, wird sterile physiologische Kochsalzlösung durch das Verbindungsrohr 85 in die auf einer Kreisbahn umlaufende Trenneinheit eingespeist. Die physiologische Kochsalzlösung tritt zunächst in die Trennräusne IO5, IOD ein und dann strömt sie unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zwangsweise längs der Buchse

93 in den ringförmigen Raum lOO zwischen dem Trennbehälter 91 und dem Gehäuse Öl.

Wenn die physiologische Kochsalzlösung alle Luft aus der Trenneinheit verdrängt hat, wird Blut durch das Verbindungsrohr 85 kontinuierlich in die Treimräume eingespeist. Die roten Blutkörperchen bzw. -zellen werden im radialäußersten Bereich der Trennräume gesammelt (links von der vertikalen

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·.
Grenzfläche 109), während Plasma im radialinnersten Bereich

gesammelt -Ärd. Blutkörperchen bzw. -zellen und Plasma werden durch die Verbindungsrohre 86 bzw. 07 kontinuierlich abgezogen, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Grenzfläche 109 zwischen den Stellen aufrecht erhalten wird, wo die Trennräume 105 und 106 mit dem Plasma-Entnahmedurchlaß 97 und dem Entnahmedurchlaß 102 für rote Blutkörperchen bzw. -zellen
kommunizieren.

Obwohl in der vorstehenden näheren Erläuterung der Ausführungsform der Erfindung nur auf eine Plasmapheresis Bezug genommen ist, läßt sich ohne weiteres ersehen, daß diese Ausführungsformen mit keinen oder nur geringen Abwandlungen auch in Verbindung mit anderen Flüssigkeitsbehandlungs- bzw. -verarbeitungsvorgängen, einschließlich der Zentrifugaltrennung von
Flüssigkeit in Fraktionen unterschiedlicher Dichten, benutzt
werden können. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ist das
Aus- bzw. Abwaschen von Gefrier-Konservierungsmitteln von
aufgetauten roten Blutkörperchen bzw. -zellen» Damit die Vermischung der roten Blutkörperchen bzw. -zellen mit der Waschflüssigkeit erleichtert wird, kann in diesem Falle die Treniieinheit eine Einrichtung aufweisen, durch welche die Rotation des Trennbehälters relativ zu dem Gehäuse selektiv basw»^

weise gebremst werden .kann. Eine solche Einrichtung kann eine

Wahl-

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selectiv- b?.w. wahlweise betätiftbare. magnetische oder mechanische Bremse besitzen, die Zivi sehen Hen Trennbehfil tor und dem Gehäuse wirkt. ·

Mit tier vorliegenden Erfindung \tfird sowohl ein Schutz für die !Combination aus der Zentrifuge und dem Trennbeh.fi] ter als auch für den Trennbohn'l ter für sich beansprucht.

ORlQ₁NAL

Claims

Pa t β η t a η s ρ r ü c he

1. Einrichtung zur Zentrifugaltrennung' einer Flüssigkeit in Fraktionen unterschiedlicher Dichte; mit einem Trennbe-» halter, der nuf. einem Zentrifugenrotor anbringbar und von diesem auf einer Umlaufbahn um eine erste Achse bewegbar ist; Einlaß- und Auslaßleitungen zum Fördern von Flüssig·» keit zum Trennbehälter hin sowie von diesem weg, während sich derselbe auf einer Umlaufbahn bewegt, wobei die leitungen ein Verbindüngsteil aufweisen, das währen'd der Bewegung des Trennbehälters auf der Umlaufbahn nichtdrehbar auf oder in der Nahe der ersten Achse gehalten wird, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (21, 56, 8l), das den Trennbehälter (22, 68, 91) einschließt und ihn zum Zwecke einer kontinuierlichen Rotation relativ zum Gehäuse um eine zweite Achse (20, '*9, 92) hält bzw« trägt sowie drehbar auf dem Zentrifugenrotor (12, kG) ■ anbringbar ist; einen flexiblen Halter (23« 2%, 6l, 83» 8^), der das Verbindungsteil und das Gehäuse nichtdrehbar miteinander verbindet,. während er die Umlaufbewegung des letzteren gestattet, wobei das Verbindungsteilertichtdreh-. tar auf oder in der Nahe der ersten Achse (13, %7) gehal-» ten wird; sowie eine Örxentierungseinrichtung (30, 72), die während der Bewegung, des Gehäuses auf der Umlaufbahn

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. , dahingehend wirkt, daß sie das Gehäuse in einer festen Winkelposition relativ zu einer Linie (31) hält, welche sowohl die erste (13» ^7) als auch die zweite Achse (2O, 49, 92) schneidet, so daß jeder Punkt auf dem Trennbehälter bzw. des Trennbehälters stets den gleichen Abstand von,der ersten Achse besitzt bzw. beibehält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die Leitungen (23, 24, 26, 27) in den Trennbehältern (22) an Stellen (28, 29) münden, die sich im Abstand längs der zweiten Achse (20) befinden, und ein Paar flexibler Leitungsabschnitte (23t 24) besitzen, die vom Gehäuse (21) axial in entgegengesetzten Richtungen vorstehen (Fig. 1 - 3)·

3, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch geken nz e i c h η e t, daß die Leitungen (63, 59^ 62, 66, 67, 65, 60, 64; 86, 89, 99, 102, 97, ΙΟΙ, 90, 87) in den Trennbehälter (68, 91) an Stellen (71, 70; 97, unteres Ende von 102) münden, die sich im Abstand längs der zweiten Achse (49, 92) befinden, und ein Paar flexibler Leitungsabschnitte C59s 60, 86, 8) umfassen, die axial in der gleichen allgemeinen Richtung von dem einen Ende des Gehäuses vorstehen (Fig. 4 - 7, 8).

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α Einrichtung nach Anspruch 31 -d a d ^u r C h g.e/k e η η-z e i c h η e t_t daß ein vom Gehäuse (56) konzentrisch zur zweiten Achse (**9) gehaltenes starres Rohr (66), das sich axial in den Trennbehälter (68) erstreckt, letzteren zum Zwecke der Drehbewegung um die zweite Achse drehbar lagert und eine Länge eines Strömungsdurciig&ngs !zwischen*. einem der flexiblen Leitungsabschnitte (5θ) und ©liier Stelle . C71) im■ .Trennbehälter, die axial entfernt-Vom;".dent ©linen • Ende des Gehäuses ist, definiert bsw_ö' bsgreaaa't -I

5ο Einrichtung nach Anspruch. 3 oder 4, d^:a 4 u r ©■ h . g °e ·* k e η si s e i c h η e t, daß die Leitungö» siäöa. irittesa. flesciblea. Leitusigsabschnitt (85) auftireiö0fij' "CeS* Trennbehäiter i9l) in .Verb-indua-g steht in der gleichen allgemeinen Ri'chtung *ife Stag Paar Leitungsabschnittevon dem einen Etid© aus vorsteht ξ-wobei, die Stellen 965 9?$ Leitungen in den Trennbehäiter fnündeii sind, daß sie sich in -unterschiedlichen .radialen Abständen von der ersten. Ach.se (49) befinden.,^ ifenn das Gehäuse '(SX)-auf dem ZentrifugeTSrötor. (46J angebraciit ist und' sieh der ■ Trennbehäiter in- der vorgesehenen feststt befindet» . "^:: Λ ^c

6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch geken nzeichnet, daß sich eine der Stellen (unteres Ende von 102) in der Nähe des Endes des Gehäuses (Öl) befindet, welches .entfernt von dem einen Ende (82) des Gehäuses ist, während si.ch die beiden anderen Stellen (96, 97) in der Nähe des einen Endes des Gehäuses und auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Achse (92) befinden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, d a d u rc h

g ek e η η ζ e i chne. t, daß das Gehäuse und der Trennbehälter (22, 68, 91) zwischen sich einen ringförmigen Raum (33, 69, IO8) begrenzen, der angenähert die gleiche axiale Erstreckung wie der Trennbehälter besitzt und mit einer der Leitungen (23, 2k, 60, 64, 87, 90) in Verbindung steht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch geken n.z Ve i c h η e t, daß die flexiblen Leitungsabschnitte (59, 60) spiralartig um den flexiblen Halter (6l) gewunden sind·

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter zwei Spiraldrahtfedern (33 5 84) aufweist, von denen eine innerhalb der anderen angeordnet ist und die in entgegengesetzten Richtungen dicht gewickelt sind, wobei ein Ende der Federn am Verbindungsteil (51) und das andere Ende an dem einen Ende (82) des Gehäuses (8l) befestigt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9i dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungseinrichtung eine Unwucht-Masse (30» 72) aufweist, welche von dem Trennbehälter (22, 68, 91) getragen wird und eine rotationsmäßige Unwucht des Trennbehälters bezüglich der zweiten Achse (20, 49, 92) verursacht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, g e k e η η-ze.ichnet durch einen Zentrifugenrotor (12, 46), der das Gehäuse (21, 5O, 8l) für eine kontinuierliche Rotation relativ zum Rotor um die zweite Achse (20, 49, 92) an einer von der Rotationsachse (I3, 47) des Rotors im Abstand befindlichen Stelle trägt bzw. hält ; sowie durch eine stationäre Einrichtung (25, 43), die das Verbindungsteil (angeklemmtes Teil von 23, 24; 51) in einer stationären Position

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auf oder in der Nähe der Rotationsachse des Rotors nichtdrehbar hält.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch .geken nzeichnet, daß die zweite Achse (49) einen spitzen Winkel (oL) mit der Rotationsachse (47) des Zentrifugenrotors (46) bildet.

13· Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch geken nzeichnet, daß die Stellen (70, 715 96, 97, 102), an denen die Einlaß- und Auslaßlextungen in den Trennbehälter (68, 91) münden, in unterschxedlxchen radialen Abständen von der Rotationsachse (47) des Rotors (46) angeordnet sind, wenn sich der Trennbehälter in der vorgesehenen festen Ί/inkelposition befindet.

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