DE2611307A1

DE2611307A1 - Durchflusszentrifuge

Info

Publication number: DE2611307A1
Application number: DE19762611307
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Ito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1977-09-08
Also published as: DE2611307C2; US4425112A; JPS52103762A; JPS6128382B2

Description

MÜLLER-BORE · GROEKING · EEUEEL · SCHÖN · HERTEL

J 1341/Hl

DR. WOLFGANG MOLLER-BORE {PATENTANWALT VON 1927-1975) HANS W. GROENING, D1PL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEU DIPL.-PHYS.

YOICHIRO ITO
Bethesda, Maryland 2oo34, USA

Durchflußzentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Durchflußzentrifuge, die frei von rotierenden Dichtungen ist, und insbesondere eine Durchflußzentrifuge, die einen kontinuierlichen Transport von Material in einen Zentrifugenhohlraum hinein und aus diesem Hohlraum heraus über Rohre er-■ möglicht, die direkt mit dem Hohlraum von außerhalb der Zentrifuge kommend < verbunden sind, ohne daß rotierende Dichtungen verwendet werden.

Herkömmliche Durchflußzentrifugen verwenden rotierende Dichtungen, die jedoch zu undichten Stellen zwischen den Zuström- und Abströmleitungen führen. Die rotierenden Dichtungen bilden eine Schwachstelle der Vorrichtung bezüglich der Lebensdauer. Weitere Nachteile der bekannten DurchflußZentrifugen sind der komplexe Aufbau, die Anfälligkeit ihrer Teile hinsichtlich Beschädigung und das Erfordernis einer kontinuierlichen und gleichwertigen Schmierung. Diese Nachteile sind unabhängig davon, welche Materialien im Durchfluß zentrifugiert werden sollen.

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S ΜϋίΤΟΠΕΙΓ 80 · SIEBERTSTE. 4 · POSTFACH 860720 · ICABEI.: 1ΠΤΕΒΟΡΔΤ · TEI. <08»l 471079 · TEEEX 5-23 650

Wenn diese Zentrifugen mit kontinuierlichem Durchfluß für eine Bluttrennung, beispielweise für das Sammeln von Blutzellen, verwendet werden sollen, wird der Einsatz rotierender Dichtungen kritisch, die Thrombozyten können verletzt werden, an den roten Zellen kann eine Hämolyse auftreten und es kann ein Verstopfen der Kanäle durch zugegebene Materialien und durch Schmierung der rotierenden Dichtungen eintreten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Durchflußzentrifuge zu schaffen, die keine rotierenden Dichtungen erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Durchflußzentrifuge gelöst, die einen Zentrifugenhohlraum aufweist, der so angeordnet ist, daß er sich um eine Mittelachse mit einer Winkelgeschwindigkeit von 2« dreht. Ein Bündel von Rohren, die wenigstens eine Zuflußleitung und wenigstens eine Abflußleitung bilden, ist an einem Ende mit dem Hohlraum verbunden und wird am anderen Ende fest bzw. dicht gehalten. Das Rohrbündel bildet eine Teilschleife, die radial zur Mittelachse versetzt ist. Die Teilschleife ist so angeordnet, daß sie sich um die Mittelachse mit einer WinkelgeschwindigkeitW dreht. Das Rohrbündel wird dadurch frei von Verdrehungen "-gehalten, daß es um seine eigene Achse mit -ti gegengedreht wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Durchflußzentrifuge phne rotierende Dichtungen. Die Zentrifuge hat einen Rahmen mit drei im Abstand voneinander angeordneten horizontalen Platten, die einen mittleren Hohlraum, eine Zwischenwelle und eine die Rohre haltende Hohlwelle aufweisen. Für den Antrieb des Rahmens mit einer Winkelgeschwindigkeit & ist ein Motor vorgesehen. Die Zwischenwelle wird über eine stationäre Scheibe am Motor angetrieben und treibt den Hohlraum mit einer Winkelgeschwindigkeit 2 ύ) an. Die Bewegung der

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Zwischenwelle wird auch auf die Rohre aufnehmende Hohlwelle mittels einer Scheibenkupplung übertragen, die ein Verhältnis hat, welches die Drehung der Hohlwelle bezüglich des Rahmens mit einer Winkelgeschwindigkeit von - ίύ bewirkt.

Die erfindungsgemäße Durchflußzentrifuge hat den Vorteil, daß zwischen den Zuström- und Abströmleitungen keine undichten Stellen auftreten können. Außerdem hat die Durchflußzentrifuge eine lange Lebensdauer, ist einfach und robust gebaut und kann für die direkte Bluttrennung benutzt werden, ohne daß die Thrombozyten verletzt werden und ohne daß eine Hämolyse der roten Blutzellen eintritt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer Durchflußzentrifuge, wobei der Hohlraum und eine Anzahl weiterer Teile geschnitten sind.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Zentrifugenhohlraum bzw. die Zentrifugenschale, die einen Teil der Zentrifuge von Fig. 1 bildet.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine zweite Zentrifugenschale mit einer zugeordneten Vielzahl von Zustörm- und Abströmleitungen, welche den die Schale bzw. den Hohlraum bildenden Abschnitt der Zentrifuge von Fig. 1 zur Schaffung einer kontinuierlichen allmählichen Trennung ersetzen können.

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3 durch die Zentrifugenschale.

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Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Zentrifugenschale mit einer zugeordneten Zustrom- und Abströmleitung, welche die einen Teil der Zentrifuge von Fig. 1 bildenden Schale zur Trennung der beweglichen Phase von der stationären Phase eines Zweiphasen-Lösungsmittelsystems ersetzen können.

Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5 durch die Zentrifugenschale.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausfuhrungsform einer Durchflußzentrxfuge hat einen Rahmen, der aus drei im Abstand angeordneten horizontalen kreisförmigen Platten bis 12 zusammengesetzt ist. Jede dieser Platten 1o bis ist mit einer Vielzahl von öffnungen versehen, die sich durch die Platte in der Nähe ihres ümfangs erstrecken. Entsprechende öffnungen in jeder der Platten 1o bis 12 sind axial zueinander ausgerichtet. Zwischen den Platten 1o und 11 ist eine Vielzahl von rohrförmigen Distanzstücken 13 angeordnet. Weiterhin ist eine Vielzahl von rohrförmigen Distanzstücken 14 zwischen den Platten 11 und 12 fluchtend zu den vorstehend erwähnten öffnungen angeordnet, wobei nur zwei der rohrförmigen Distanzstücke 13 und zwei der rohrförmigen Distanzstücke 14 in Fig. 1 erkennbar sind. Durch die jeweiligen axial ausgerichteten öffnungen in den Platten 1o bis 12 und durch die entsprechenden rohrförmigen Distanzstücke 13 und 14 erstrecken sich Bolzen 15, wobei jeder Bolzen 15 durch eine Mutter 16 fixiert ist. Die starr miteinander verbundenen Platten 1o bis 12 werden von einer Motorwelle 17 angetrieben, die in der Mitte an der untersten Platte 12 durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise eine Flügelmutter 18, befestigt ist. An dem Motorgehäuse 2o sitzt eine stationäre Zahnscheibe 19, die über einen Zahnriemen 21 mit einer Zahnscheibe 22 verbunden ist, die an dem unteren Ende einer Gegen- bzw. Zwischenwelle 23 befestigt ist. Die Zwischenwelle 23 erstreckt sich durch

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öffnungen in den Platten 1o bis 12, in denen jeweils Kugellager 24 bis 28 fest positioniert sind. An dem oberen Ende der Zwischenwelle 23 ist ein Zahnrad 27 befestigt. Zwischen den Platten 1o und 11 ist die Zwischenwelle 23 fest mit einer Zahnscheibe 28 verbunden.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist in weiteren öffnungen in den Platten 1o und 11 eine starre Hohlwelle 29 so angeordnet, daß sie in Kugellagern 3o und 31 drehbar gelagert ist, die in diesen zusätzlichen öffnungen in den Platten und 11 sitzen. Mit der Hohlwelle 29 ist eine Zahnscheibe fest verbunden, die über einen Zahnriemen 33 mit der Scheibe 28 gekuppelt ist.

Durch in der Mitte in den Platten 1o und 11 angeordnete öffnungen erstreckt sich eine Hohlwelle 34, die in Kugellagern 35 und 36 drehbar gelagert ist, die in den Mittelöffnungen der Platten 1o und 11 gehalten sind. Zum Abstützen des unteren Endes der Hohlwelle 34 ist ein Kugeiglei tlager 37 angeordnet. An der Hohlwelle 34 sitzt ein Zahnrad 38, das mit dem Zahnrad 27 kämmt, wobei die Zahnräder 38 und 27 ein Verhältnis von 1 : 1 haben. Das obere Ende der Hohlwelle 34 hat ein Gewinde für die Aufnahme einer Ringmutter 39.

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, hat bei der ersten Ausführungsform eine Zentrifugenschale 4o bzw. ein Zentrifugenhohlraum 4o ein Basiselement 41, das vorzugsweise aus Aluminium gebaut ist. Das Basiselement 41 hat eine mittige öffnung, durch welche sich die Hohlwelle 34 erstreckt. Das Basisteil 41 ist zwischen der Ringmutter 39 und einem Flansch 42 eingeklemmt, der sich radial nach außen von der Hohlwelle 34 über dem Zahnrad 38 erstreckt. In einer Ausnehmung, die in der Oberseite des Basiselementes 41 ausgebildet ist, ist fest ein ringförmiger transparenter Schlauch 43 aus Silikonkautschuk angeordnet. Das Basiselement 41 ist

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mit einer ersten Schulter 44 versehen, die sich radial nach außen von der Ausnehmung daran angrenzend erstreckt, in welcher der Silikonkautschukschlauch 43 angeordnet ist. Das Basiselement 41 hat eine zweite Schulter 45, die sich radial nach innen und angrenzend an die Ausnehmung erstreckt, in welcher der Silikonkautschukschlauch 43 positioniert ist. Ein ebener, in der Mitte mit einer Öffnung versehener, transparenter Kunststoffeckel 46, der vorteilhafterweise aus Methacrylharz (Lucite) besteht, ist über der Ausnehmung in dem Basiselement 41 angeordnet. Der Deckel 46 wird durch eine erste Vielzahl von Bolzen 47a und durch eine zweite Vielzahl von Bolzen 47b in seiner Stellung gehalten, die sich durch den transparenten Plastikdeckel 46 und jeweils durch das Basiselement 41 unter die jeweiligen Schultern 44 und 45 erstrecken, wobei jeder der Bolzen 47a, 47b durch eine zugeordnete Mutter gehalten ist. Der transparente Deckel 46 ist mit drei Bohrungen 48 bis 5o versehen, die in verschiedenen radialen Abständen von der Drehachse der Antriebswelle 17 angeordnet sind. Die Bohrungen 48 bis 5o stehen in Fluidverbindung mit dem Inneren des Silikonkautschukschlauches 43 über daran vorgesehene öffnungen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, enden die Bohrungen 48 bis

50 nicht in der ebenen Oberseite des transparenten Deckels 46, sondern erstrecken sich durch nippelartige Vorsprünge

51 bis 53, die von der sonst ebenen Oberseite des transparenten Deckels 46 nach oben vorstehen.

Ein Bündel 54, welches aus drei flexiblen Rohren 55, 56 und 57 besteht, ist in einer öffnung angeordnet, die koaxial zu der Antriebswelle 17 ist und beispielsweise in einer Abdeckung 58 ausgebildet sein kann, die dem Gehäuse der Zentrifuge zugeordnet ist. Das Bündel 54 von Rohren 55 bis 57 erstreckt sich radial von der Drehachse der Antriebswelle 17 nach außen zur Hohlwelle 29, nach unten durch die Hohlwelle 29, von unterhalb der Hohlwelle 29 radial nach innen und durch die Hohlwelle 34 nach oben, so daß jedes

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• /fader Rohre 55 bis 57 über dem transparenten Deckel 46 positioniert ist. Das flexible Rohr 55 wird über dem nippelartigen Vorsprung 51 auf der Oberfläche des Deckels 46 angeordnet und steht mit dem Inneren des Silikonkautschukschlauches 43 über die Bohrung 48 in Verbindung, um Blut in den Schlauch 43 einzuführen. Die freien Enden der jeweiligen flexiblen Rohre 57 und 56 sind jeweils über den nippelartigen Vorsprüngen 52 und 53 angeordnet, die an der Oberfläche des Deckels 46 ausgebildet sind, so daß sie mit dem Inneren des Silikonkautschukschlauches 43 über Bohrungen 49 bzw. 5o in verschiedenen radialen Abständen von der Drehachse der Zentrifuge in Verbindung stehen, die von der Drehachse der Antriebswelle 17 gebildet wird. Das frische Blut kann in den Silikonkautschukschlauch 43 über das flexible Rohr 55 eingeführt werden, während die flexiblen Rohre 56 und 57 .als Leitungen zum Entfernen von Plasma bzw. roten Blutzellen bzw. roten Blutkörperchen aus dem Inneren des Silikonkautschukschlauches 43 vorgesehen sind. Für die Zuführung von Blut in das flexible Rohr 55 und zum Abpumpen der Blutkomponenten aus den flexiblen Rohren 56 und 57 können geeignete, nicht gezeigte Pumpen verwendet werden.

Unter der Platte 12 ist ein Gegengewicht 59 vorgesehen, das durch einen Bolzen 6o und eine zugeordnete Mutter 61 festgelegt ist. Das Gegengewicht 59 ist radial gegenüber der Scheibe 22 und der Zwischenwelle 23 angeordnet, um den Rahmen auszuballancieren. Der Silikonkautschukschlauch 43 kann anstelle der gezeigten Fluidverbindung mit den Bohrungen 48 bis 5o mit drei innenliegenden Strömungsleitungen versehen sein, die mit den flexiblen Rohren 55 bis 57 entweder durch den transparenten Deckel 46 oder andere mit öffnungen versehene Abschnitte der Schale bzw. des Hohlraums 4ο in Verbindung stehen.

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In Betrieb treibt die Antriebswelle 17 des Antriebsmotor den Rahmen einschließlich der horizontalen Platten Io bis 12 mit einer speziell gewählten Winkelgeschwindigkeit W , beispielsweise mit 1ooo Upm. Die Zahnscheibe 22, die an der Zwischenwelle 23 sitzt, dreht sich um die Drehachse der Antriebswelle 17. Infolge seiner Verbindung über den Zahnriemen 21 mit der Zahnscheibe 19, die am Gehäuse des Antriebsmotors festgelegt ist, wird die Zwischenwelle 23 veranlaßt, sich in den Schalenlagern 24 bis 26 zu drehen. Als Folge dieser Bewegung der Zwischenwelle 23 treibt das Zahnrad 27 das Zahnrad 38 mit einer Winkelgeschwindigkeit von 2 W wegen des Übersetzungsverhältnisses von 1:1. Dadurch dreht sich die Schale 4o, die wie das Zahnrad 38 fest mit der Hohlwelle 34 verbunden ist, mit einer Winkelgeschwindigkeit von 2Q .

Gleichzeitig treibt die Zahnscheibe 28, die sich mit der Zwischenwelle 23 dreht, den Zahnriemen 23 an, der seinerseits die Zahnscheibe 22 antreibt, die an der Hohlwelle befestigt ist. Dadurch wird die Hohlwelle 29 um ihre eigene Achse mit einer Winkelgeschwindigkeit von - U gedreht. Dies hat zur Folge, daß das Bündel 54 von flexiblen Rohren 55 bis 57 nicht verdreht wird, was eine Fluidverbindung zum transparenten Silikonkautschukschlauch 43 und aus ihm heraus, ohne daß irgendwelche rotierenden Dichtungen vorhanden sind, ermöglicht. Bei einer geeigneten Auswuchtung können für die Durchflußzentrifugenschale Drehzahlen von bis zu 2ooo Upm für die Separierung von Blutkomponenten verwendet werden, für andere Zwecke sogar noch höhere Drehzahlen. Zum Nachweis der Einsatzfähigkeit der Durchflußzentrifuge wird heparinisiertes (1,5 mg/kg) Schafblut in die Zentrifuge direkt vom Tier (Gewicht 34 kg) eingeführt, während die Abströme von Plasma und roten Blutzellen nach der Probenahme zum Tier zurückgeführt werden. Die Mengenströme durch die einzelnen Leitungen werden von zwei . Rollenpumpen gesteuert, von denen eine in die Frischblut-

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- 0 -•4V

leitung und die andere in die Plasmarückführleitung eingesetzt ist, während in der dritten Leitung ein Strom fließt, der gleich der Differenz zwischen den beiden Pumpen ist. Bei einem konstanten Beschickungsmengenstrom von 6o ml/min erhält man ein von roten Blutkörperchen freies Plasma mit einem Mengenstrom von 12 ml/min bei 1ooo üpm oder 18 ml/min bei 13oo üpm. Bei einem 12 h langen kontinuierlichen Plasmastrom mit 18 ml/min werden Blut- und Plasmaproben in solchen Abständen genommen, daß Änderungen der Thrombozythenzähl untersucht werden können. Die Ergebnisse zeigen eine 5o %-ige Reduzierung der Blutthrombozytenzähl in der ersten Stunde und eine Reduzierung von 3o % der Basiswerte nach der zwölften Einsatzstunde, ohne daß irgendeine Hämolyse der roten Blutkörperchen vorliegt.

Die Zentrifugenschale 4o gemäß Fig. 1 und 2 kann ersetzt oder modifiziert werden, was von der speziell vorliegenden Aufgabe für die Zentrifuge abhängt, ohne daß dabei von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. Wenn man eine Durchflußzentrifuge dazu verwenden will, eine kontinuierliche Zellentrennung nach dem Dichtegradienten zu bewirken, ist es lediglich erforderlich, den transparenten Kunststoffdeckel 46 und den transparenten Silikonkautschukschlauch 43 von der Zentrifugenschale 4o in Fig. 1 und 2 zu entfernen. In dem Boden der Ausnehmung des Basiselementes 41, von dem der Silikonkautschukschlauch 43 entfernt worden ist, wird eine dünne Polytetrafluoräthylenfolie 62 angeordnet. Auf der Oberseite der Folie 62 wird angrenzend an die Schulter 44 ein äußerer O-Ring 63 aus Silikonkautschuk oder eine ähnliche Dichtungsscheibe aus Silikonkautschuk oder dergleichen angeordnet, um den Außenumfang der Kammer abzudichten, in welcher die Zellentrennung mit der so modifizierten Zentrifugenschale 64 ausgeführt werden soll. Ein innerer O-Ring 65 aus Silikonkautschuk oder eine

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ähnliche Dichtungsscheibe ist auf der Oberseite der Folie 62 angrenzend an die Schulter 45 zum Abdichten des Innenumfangs der Kammer angeordnet, in welcher die Zellentrennung ausgeführt werden soll. Radial nach außen erstreckt sich zwischen dem inneren O-Ring 65 und dem äußeren O-Ring 63 eine Scheidewand 66 (Fig.. 3), wodurch eine radiale Trennung in der Kammer herbeigeführt wird, in welcher die Zellentrennung erfolgen soll.

Auf den Schultern 44 und 45 wird ein transparenter Kunststoff deckel 67 aus Methacrylharz (Lucite) angeordnet, der speziell gebaut ist und zwischen seiner Unterseite und der dünnen Folie 62 eine Zentrifugenkammer bildet. Der Deckel

67 wird durch Bolzen 47a und 47b wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 in Lage gehalten.

Durch den Deckel 67 gehen auf der Seite der Scheidewand sechs Einlaßbohrungen 68 hindurch, die in der Drehrichtung der Zentrifugenschale 64 lieger,. Durch den Deckel 67 gehen auf der anderen Seite der Scheidewand 66 sechs Auslaßbohrungen 69, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Die Bohrungen

68 und 69 ermöglichen eine Fluidverbindung mit der Zentrifugenkammer, die in dem Raum zwischen der Innenfläche des transparenten Deckels und der Folie 62 gebildet wird. Jede der Einlaßbohrungen 68 endet nicht in der flachen oberen Fläche des Deckels 67, sondern erstreckt sich durch nippelartige Vorsprünge 7o, die speziell für die Aufnahme der freien Enden von flexiblen Rohren bzw. Schläuchen ausgebildet sind, die den Rohren 55 bis 57 von Fig. 1 ähnlich sind. In gleicher Weise erstreckt sich jede der Auslaßbohrungen 69 durch nippelartige Vorsprünge 71, die von der Oberseite des Deckels 67 hochstehen.

Die sechs Einlaßbohrungen 68 sind radial zur Drehachse der Zentrifugenschale 64, die von der Drehachse der Antriebswelle 17 bestimmt ist, um unterschiedliche Abstände versetzt,

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wobei der Abstand zwischen benachbarten Einlaßbohrungen 68 im wesentlichen gleich ist. In gleicher Weise sind die sechs Auslaßbohrungen 69 in verschiedenen radialen Abständen von der Drehachse der Zentrifugenschale 64 angeordnet, wobei benachbarte Auslaßbohrungen 69 im wesentlichen den gleichen Abstand voneinander haben. Die Auslaßbohrungen 69 als Gruppe sind in größeren radialen Abständen als die entsprechenden Einlaßbohrungen 68 angeordnet, wobei jede Auslaßbohrung 69 weiter radial nach außen von der Drehachse der Schale 64 als die entsprechende Einlaßbohrung 68 angeordnet ist.

Jede Einlaßbohrung 68 und jede Auslaßbohrung 69 steht in Fluidverbindung mit einer von insgesamt zwölf flexiblen, nicht gezeigten Strömungsrohren, die ein Bündel bilden und von einem Rohrmantel geschützt werden, der vorzugsweise mit Silikonfett gefüllt ist und zur Außenseite der Zentrifuge über die Hohlwelle 34 und die Hohlwelle 29 genauso wie die Rohre 55 bis 57 von Fig. 1 geführt ist.

Die sechs Einlaßbeschickungsrohre führen in Betrieb kontinuierlich Flüssigkeiten von verschiedener Dichte zu, die in der Größenordnung von der inneren zur äußeren Position der Einlaßbohrungen 64 zunimmt, so daß ein Dichtegradient innerhalb der Zentrifugenschale 64 in der darin zwischen der Innenfläche des Deckels 67 und der dünnen Folie 62 gebildeten Kammer geschaffen wird. Zellen, die in der Flüssigkeit suspendiert sind, die von der innersten öffnung zugeführt wird, bewegen sich unter dem Einfluß des Zentrifugalkraftfeldes längs einer Spiralbahn, was zu einer Trennung der Zellen nach der Dichte führt. Die auf diese Weise getrennten Zellen werden kontinuierlich durch die Auslaßbohrungen 69 in sechs Fraktionen eluiert. Es kann jede Anzahl von Fraktionen verwirklicht werden, was prinzipiell von der Anzahl der Einlaß- und Auslaßbohrungen und der zugeordneten Rohre abhängt. Obwohl im vorstehenden auf die Zellenseparie-

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, /ir.

rung speziell Bezug genommen wurde, kann die Zentrifugenschale 64 der Figuren 3 und 4 auch zur Trennung anderer Materialien als Zellen in verschiedene Fraktionen nach der Dichte verwendet werden.

Wenn die Zentrifuge von Fig. 1 zum Separieren einer mobilen Phase aus einer stationären Phase eines Zwei-Phasen-Lösungsmittelsystems oder für ein einziges System, bei welchem Teilchen einer Eluierung unter Verwendung eines einzigen Lösungsmittelsystems unterworfen werden, verwendet werden soll, ist es lediglich erforderlich, den transparenten Kunststoffdackel 46 und den Silikonkautschukschlauch 43 zu entfernen, um eine modifizierte Zentrifugenschale 72 gemäß Fig. 5 und 6 zu erhalten. Eine lange Schraube eines Rohres 73 mit einem schmalen Durchgang, welches zwei freie Enden hat, ist in der Ausnehmung angeordnet, die in dem Basiselement 41 angrenzend an die Schulter 44 gebildet ist. Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, möchte man das Rohr 73 mit dem schmalen Durchgang um einen Ring 74 herum mit Kreisquerschnitt anordnen, wobei der Ring 74 in der Ausnehmung in dem Basiselement 41 in der Nähe der Schulter 44 angeordnet ist. Obwohl nur eine Schleife des schraubenförmig gewickelten Rohres 73 mit engem Durchgang in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, können mehrere Schleifen um die Ausnehmung herum in dem Basiselement 41 vorgesehen werden. An den Schultern 44 und 45 des Basiselementes 41 ist ein transparenter Kunststoffdeckel 75 aus Methacrylharz (Lucite) angeordnet. Die beiden Enden des Rohres 73 stehen in Fluidverbindung mit Bohrungen 76 und 77_r die durch den Deckel 75 in der Nähe seines Außenumfangs ragen. Die Bohrungen 76 und 77 enden an ihrem oberen Ende nicht an der ebenen Oberfläche des Deckels 75, sondern erstrecken sich durch nippelartige Ansätze 78 und 79, die von der ebenen Fläche des Deckels 75 nach oben ragen, wobei die nippelartigen Ansätze 78 und 79 die Anbringung eines flexiblen Einlaßrohres und eines flexiblen Auslaßrohres in

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Fluidverbindung mit der Bohrung 76 bzw. 77 ermöglichen. Solche nicht gezeigte Einlaß- und Auslaßrohre entsprechen dem Rohr 55 und dem Rohr 57 von Fig. 1. Die freien Enden des schraubenförmig gewickelten Rohres 73 mit engem Durchgang sind in Fluidverbindung mit den Bohrungen 76 bzw. 77 mit Hilfe von nippelartigen Ansätzen an der Unterseite des Deckels 75 angeordnet, wobei diese Ansätze in gleicher Weise wie die nippelartigen Ansätze 78 und 79 gebaut sind. Bei manchen Verwendungszwecken können sich die freien Enden des Rohres mit engem Durchgang nach oben durch etwas erweiterte öffnungen erstrecken, die wie die Bohrungen 76 und 77 in dem Deckel 75 vorgesehen sind und in Verbindung mit den jeweiligen Einlaß- und Auslaßrohren angeordnet werden. Wie im Falle der übrigen Ausführungsformen sind die Einlaß- und Auslaßrohre nach unten durch die Hohlwelle 34, nach außen zur Hohlwelle 29, nach innen zur öffnung in dem festen Element 58 und dann jeweils zu einer Versorgung und zu einem Element geführt, welches das Material aufnehmen soll, das durch die Schraube des Rohres 73 mit schmalem Durchgang eluiert wird.

Bei geeigneten Zentrifugalkraftfeldern hält jede Windung der Schraube des Rohres 73 mit engem Durchgang die stationäre Phase des Z^^i-Phasen-Lösungsmittelsystems zurück, während die mobile Phase kontinuierlich durch das Rohr eluiert wird. Auf diese Weise wird eine Probenlösung, welche geloste Stoffe oder Teilchen enthält, einem Trennprozeß zwischen den beiden Phasen unterworfen und wird abschließend durch das Auslaßrohr abgezogen. Im Falle eines Systems mit. einem einzigen Lösungsmittel werden Teilchen in jeder Schraubenwindung einer Eluierung unterworfen und nach Größe und Dichte unter dem Einfluß des Zentrifugalkraftfeldes getrennt .

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Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Durchfluß-Zentrifugen ist sehr groß. So können diese Zentrifugen zur Plasmapherese, zum Zellenwaschen und zur Elutriation bzw. Eluierung, zur Zonenzentrifugierung und zur Gegenstrom-Chromatographie verwendet werden, um nur einige wenige Anwendungszwecke speziell zu nennen.

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Claims

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ANSPRÜCHE

1/ Zentrifuge mit einer zentralen Drehachse und einer Zentrifugenschale mit wenigstens einem Einlaßrohr und einem Auslaßrohr, wobei ein Ende eines jeden dieser Rohre mit der Schale zur Schaffung einer Fluidverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (55, 56, 57) in einem Bündel (54) angeordnet sind, das sich in einer Teilschleife nach außen aus der unmittelbaren Nähe der zentralen Achse, längs einer radial zur zentralen Achse versetzten Bahn und dann zu einer Stelle längs der zentralen Achse erstreckt, und daß Antriebseinrichtungen (19 bis 39) zum Drehen des Bündels (54) um die zentrale Achse mit einer Geschwindigkeit tu , der Schale (4o, 64, 72) um die zentrale Achse mit einer Geschwindigkeit 2(J. und des Bündels (54) um seine eigene Achse mit einer Geschwindigkeit -O vorgesehen sind.
2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auslaßrohre (56, 57) vorgesehen sind, von denen jedes an seinem einen Ende mit der Schale (4o) in unterschiedlichen radialen Abständen von der zentralen Achse verbunden ist.
3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Einlaßrohr (55) mit der Schale (4o) verbunden ist.
4. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Einlaßrohre vorgesehen sind, wobei die Einlaßrohre an einem ihrer jeweiligen Enden mit der Schale (64) in verschiedenen radialen Abständen von der zentralen Achse verbunden sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Auslaßrohren, die an einem ihrer Enden mit der Schale (64) in verschiedenen radialen Abständen von der zentralen Achse verbunden sind.
6. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich eine Trennwand (66) radial in der Schale (64) zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen an die Schale erstreckt.
7. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Einlaßrohr und ein einziges Auslaßrohr vorgesehen sind und daß ein schraubenförmig gewickeltes Rohr (73) in der Schale (72) gehalten ist, dessen eines Ende in Fluidverbindung mit dem Einlaßrohr und dessen anderes Ende in Fluidverbindung mit dem Auslaßrohr steht.
8. Zentrifuge nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenförmig gewickelte Rohr (73) um einen kreisförmigen Stab (74) gewickelt ist, der in der Schale (72) angeordnet ist.
9. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rahmen (1o bis 14), eine Hohlwelle (34), die mittig angeordnet ist, eine zur zentralen Achse koaxiale Drehachse hat und drehbar an dem Rahmen sitzt, durch einen Antriebsmotor (2o), dessen Antriebswelle mit dem Rahmen verbunden ist, um den Rahmen mit einer Winkelgeschwindigkeit to anzutreiben, durch eine Zwischenwelle (23) , die sich durch den Rahmen erstreckt, drehbar daran gehalten ist und eine Treibscheibe (22) trägt, durch eine Treibscheibe (28) und ein erstes Zahnrad (27),

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durch ein zweites Zahnrad (38), das mit dem ersten Zahnrad (27) kämmt, wobei das zweite Zahnrad fest mit der Hohlwelle verbunden ist_r durch eine festgelegte Scheibe (19), die auf der Mittelachse bezüglich der Antriebswelle des Antriebsmotors stationär angeordnet ist, wobei die Treibscheibe mit der festgelegten Scheibe für den Antrieb der Schale mit einer Winkelgeschwindigkeit 2 (Δ über die Zwischenwelle und das erste und zweite Zahnrad gekuppelt ist, durch eine weitere Hohlwelle (29), die sich durch wenigstens einen Teil des Rahmens radial nach außen von der Mittelachse erstreckt und für eine Drehung bezüglich ihrer eigenen Achse gelagert ist, und durch eine weitere Scheibe (32) , die an der v/eiteren Hohlwelle festgelegt ist, wobei diese Scheibe mit der Treibscheibe an der Zwischenwelle zum Antrieb der weiteren Hohlwelle um ihre eigene Drehachse mit einer Winkelgeschwindigkeit -U gekuppelt ist.

1o. Zentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel (54) von Einlaßrohren und Auslaßrohren in dem weiteren hohlen Rohr (29) für eine Drehung mit diesem Rohr festgelegt ist.

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