DE2848953A1

DE2848953A1 - Trennzentrifuge

Info

Publication number: DE2848953A1
Application number: DE19782848953
Authority: DE
Inventors: Juergen Baeumler
Original assignee: Heraeus Christ GmbH
Current assignee: BAEUMLER, JUERGEN, 3360 OSTERODE, DE
Priority date: 1978-11-11
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1980-05-22
Also published as: US4261507A

Description

Hanau, 9.Nov. 1978
ZPL-Zw/Rö

Heraeus-Christ GmbH, Osterode/Harz

Patent- und Gebrauchsinusterhilfsanineldung

"Trerinzentrifuge"

Die Erfindung betrifft eine Trennzentrifuge zur Abtrennung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbesondere zur Trennung von Blut oder anderen biologischen Flüssigkeiten.

Die Zentrifuge weist drei voneinander unabhängig drehbare Rotoren auf mit in dem inneren Rotor angeordnetem Separatorbehälter. Die Rotationsachsen der einzelnen Rotoren liegen in einer geraden Linie entlang ihrer gemeinsamen
Mittelachse. Der Außenrotor wird von einem Motor über einen Riementrieb angetrieben, während der mittlere Rotor durch
eine schlupffreie Verbindung mit dem Außenrotor in entgegengesetzter Drehrichtung zu diesem angetrieben wird. Der Antrieb des Innenrotors erfolgt mittels eines flexiblen, drehmomentübertragenden Elements wie einer Schraubenfeder oder Wendel. Diese Wendel nimmt auch einen mehrkanaligen Schlauch aus flexiblem Kunststoff auf, der die Verbindung zum Separatorbehälter herstellt. Bei Drehung des Außenrotors rotiert der Mittelrotor gegenläufig mit z.B. der gleichen Drehzahl wie der Außenrotor. Über die Wendel wird der Innenrotor mit
einer Drehzahl in Drehung versetzt, die dann der doppelten Drehzahl eines der beiden anderen Rotoren entspricht. ~

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Diese Ausführung hat wie die Zentrifuge nach der deutschen Offenlegungsschrift 23 5'-l 368 (Kapselrotor) den Vorteil, daß sie ohne eine drehdichte Verbindung, wie Kupplung, auskommt. Aufgrund unterschiedlichen Torsionsverhaltens der Wendel, wie Reibung und Vorzugsbiegeeigenschaft, dreht sich der Innenrotor nicht mit der gewünschten, konstanten Drehzahl, sondern weist,je nach augenblicklich vorhandenen Reibungsund Biegeeigenschaften der Wendel,einen Nach- bzw. Vorlauf auf. Ferner ist das mittels einer Wendel übertragbare Drehmoment begrenzt. Ein solcher Antrieb kann daher nur mit langen Anlauf- und Abbremszeiten gefahren werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Zentrifuge der eingangs geschilderten Art einen schlupffreien und drehstabilen Antrieb, insbesondere für den Innenrotor, zu schaffen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellt und anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zentrifuge,

einen Schnitt entlang der Linie I - I in Fig. 1, einen Schnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1, eine Zentrifuge ähnlich Fig. 1 mit einem abgeänderten Zentralbereich im Längsschnitt, einen Schnitt entlang der Linie III - III in Fig. Ί.

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-G-

Wie Fi;;. 1 erkennen läßt, besitzt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einem Gehäuse 1 einen scheibenförmigen Außenrotor 4, dessen Querschnitt insbesondere aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, der ein unteres Radiallager 2 und ein oberes Radiallager 3 in der Mittelachse des Gehäuses fluchtend übereinander aufweist und wobei das untere Lager aus zwei übereinanderstehend angeordneten Kugellagern und das obere Lager 3 aus einem längsgeteilten Gleitlager besteht. Der Außenrotor 4 umgibt einen ebenfalls scheibenförmigen Mittelrotor 5, dessen Querschnitt insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Mittelrotor 5 dreht sich in einer größeren Ausnehmung 4a de.s Außenrotors 4 um die gleiche Rotationsachse, nämlich die Mittelachse aller Rotoren und des Gehäuses 1. In einer größeren Ausnehmung 5a des scheibenförmigen Rotors dreht sich der Innenrotor 6 ebenfalls um die gemeinsame Mittelachse. Die Ausnehmung 47 im Rotor 6 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und nimmt den etwa ringförmigen Separatorbehälter 40 aus flexiblem Kunststoff auf. Der Querschnitt des Behälters 40 ist O-förmig. Die Form der Ausnehmungen 4a, 5a in den scheiben- oder plattenförmigen Rotoren 4 bzw. 5 ist in Fig. 1 deutlich erkennbar.

Der Außenrotor wird von dem Motor 7 mittels dessen Riemenscheibe 7a, dem Riemen 8 und der Riemenscheibe 9 auf der Welle 10 angetrieben.

Der Mittelrotor 5 wird schlupffrei mittels der am Gehäuse ortsfest fixierten Zahnscheibe 11, dem Zahnriemen 12, der Zahnscheibe 13, der Welle 14, der Zahnscheibe 15, dem Zahnriemen l6 und der auf dem Hohlzapfen 45 des Mittelrotors befestigten Zahnscheibe 17 mit gleicher Drehzahl, jedoch in entgegengesetzter Richtung angetrieben wie der Außenrotor.

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Der Mittelrotor 5 dreht sich, dabei innerhalb der Ausnehmung 4a des Außenrotors 4 um eine senkrechte Achse, die mit der Gehäusemittelachse fluchtet.

Die Lagerung des Mittelrotors 5 im Außenrotor 4 erfolgt im unteren Bereich über den mit dem Mittelrotor fest verbundenen Zapfen 24, dessen Ende 24a den im längsteilbaren Gleitlager 24c (zwei Lagerschalen) geführten Lagerzapfen darstellt (vordere Lagerschale nicht gezeichnet).

Im oberen Bereich ist ein Lagerzapfen 44 fest mit dem Aussenrotor 4 verbunden, so daß am unteren Zapfenteil die Kugellager 43 befestigt sind und der Hittelrotor radial und axial geführt ist.

Der Innenrotor 6 ist seinerseits mittels einer Welle 4l

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über zwei Kugellager/im Mittelrotor 5 radial und axial

geführt.

Der Antrieb des Innenrotors 6 erfolgt wie nachstehend ausgeführt:

Ein im Außenrotor 4 fixierter Mitnehmerstift 25 ragt mit seinem freien Ende in ein Zahnrad 27, so daß dieses Zahnrad 27 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und Richtung umläuft wie der Außenrotor 4. Das Zahnrad 27 weist eine exzentrisch sitzende Buchse 33 auf, in die das untere Ende des Mitnehmerstiftes 25 hineinragt. Die Buchse 33 ist nachgiebig gestaltet, um Fertigungsungenauigkeiten ausgleichen zu können.

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Das Zahnrad 27 ist über das Kugellager 26 auf demselben Hohlzapf-en 45 des Mittelrotors 5 angeordnet wie die Zahnriemenscheibe 17, die ihrerseits mittels der Riementriebe l6 und 12 sowie 3 und der Querverbindung über die Wellen und 10 mit dem Antrieb 7 verbunden sind. Schließlich ist mittels des Zahnrads 28, der Welle 29, der Zahnscheibe 30, dem Zahnriemen 3^ und der auf der Unterseite des Innenrotors 6 befestigten Riemenscheibe 32 eine Drehverbindung zwischen dem Außenrotor 4 und dem Imienrotor 6 zwangsweise hergestellt.

Die Zahnradpaarung 27 und 28 sowie der Riementrieb 30 bis und ihre Querverbindung über die ¥elle 29 sind so gewählt, da3 eine gleichsinnige Drehung und eine gleiche Drehzahl von Imienrotor 6 und innerem Ende 20 der Hülle 18 gewährleistet ist- Der Separatorbehälter 4θ ist verbunden mit einzelnen Schläuchen 46, die von einer Schutzhülle 18 aus weichelastischem Gummi, Kunststoff, einer Garnumwicklung oder ähnlichem umgeben sind und die über die Aussparungen des Mittelrotors 5 und 21 des Außenrotors 4 die Verbindung nach außen gewährleisten. Das innere Ende der Hülle 18 ist dabei mit 20 und das äußere mit 50 bezeichnet, wobei letzteres in einer Führung 19 im oberen Hals des Gehäuses 1 festgehalten werden kann. Auch die Welle 24 und der Lagerzapfen 44 weisen entsprechende Ausnehmungen für die Schutzhülle 18 der Verbindungsschläuche 46 auf, die mit 24b bzw. 44b bezeichnet sind. Die einzelnen Schlauchleitungen 46 führen zu verschiedenen Vorratsbehältern und zum Spender außerhalb der Zentrifuge, die später im Zusammenhang mit der bevorzugten Anwendung der Erfindung erläutert werden.

Das Einlegen des Separatorbehälters 4θ in den Innenrotor 6 sowie auch das Herausnehmen gestaltet sich besonders leicht bei aus der Zentrifuge herausgenommenem Innenrotor 6.

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Einrichtung für das Auswech.seIn des Innenrotors:

Der Schaft '±1 ist oben so ausgebildet, daiJ sich ein Zentrierflansch 51 anschließt. Der .Innenrotor hat einen nässenden Ansatz 53, der außen als Zylinder, innen als Kegelmantel geformt ist. Im Zentrierflansch zwangsgeführt sind zwei Segmente 52, die mit den ScherenschenkeIn 53 fest verbunden sind.

Bei Fingerdruck auf die Druckflachen 5'± der freien Scherenenden wird die Feder 55 zusammengedrückt und die Segmente bewegen sich zum Zentrum, so daß die Schrägen 56 nicht im Eingriff stehen. In dieser Position kann der Rotor eingesetzt werden. Ist das geschehen, drückt die Feder 55 die Scherenschenkel 53 bzw. die Segmente 52 nach außen, so daß die Schrägen 56 in Eingriff kommen und den Rotor vollends gegen die Auflageschulter 57 ziehen. Bei Rotation wird die Wirkung der Feder 55 durch die Zentrifugalkräfte der Scherenschenkel unterstützt.

Die bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Zentrifuge erfolgt,ohne hierauf beschränkt zu sein, bei der Plasmapherese.

Bei dieser Anwendung wird mit der Zentrifuge wie folgt gearbeitet:

Von einem neben der Zentrifuge befindlichen Spender wird auf direktem ¥ege Blut über einen Schlauch in die arbeitende Zentrifuge (ca. 1000 g) geleitet. Im Innenrohr 6 ist ein ringförmiger Separatorbehälter ¹IO untergebracht, dessen Ringform nahezu einen Vollkreis beschreibt. Der Bltitzufuhr-

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schlauch ist mit einem Ende des Behälters verbunden. Strömt nun Blut ein, so verteilt es sich, entsprechend dem herrschenden Zentrifugalfeld über den gesamten Umfang des Behälters. Am anderen Ende des Behälters sind zwei weitere Schläuche k6 angeschlossen, und zwar einer an der radial äußersten, der andere an der radial innersten Partie des Behälters ( siehe DE-PS 20 39 898).

Auf dem Wege vom Eintritt des Blutes in den Behälter zum Austrittsende hin findet wegen des Zentrifugalfeldes eine Sedimentation der schwereren Blutbestandteile (Erythrozyten) statt, so daß über den am weitesten außen liegenden Schlauchanschluß die Erythrozyten, durch den Zentrumsnächsten Schlauchanschluß das gewünschte erythrozytenfreie Plasma abgenommen werden kann. Die Erythrozyten werden dem Spender direkt nach der Trennung der Blutkoraponenten reinfundiert, nachdem die Erythrozyten eine Reinfusionsüberwachungsstrecke .passiert haben.

Das Plasma wird in einem Aufnahmebehälter gesammelt. Bei einem solchen "Melkvorgang" kann einem Spender 500 ml Plasma entnommen werden.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Zu- und Ableitungsschläuche besonders gut mechanisch mit dem im Innenrotor 6 befindlichen Behälter 'iO verbinden lassen, wenn sie als Einzelschläuche ausgeführt sind, die jedoch im Bereich der Führungen im Mittel- und Außenrotor zu einem Schlauchbündel zusammengefaßt sind. Die Bündelung erfolgt in einem Ausführungsbeispiel diirch Einziehen der Einzelschläucho in eine Wendel.

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Claims

Hanau, 9. Nov. I978 ZPL-Zw/Rö

Heraeus-Christ GmbH, Osterode/Harz

Patent- und Gebrauchsrausterhilfsanmeldung

"Trennzentrifuge"

Patentansprüche

lly Trennzentrifuge für eine Teilchen enthaltende Flüssigkeit, insbesondere biologische Flüssigkeit^ wie Blut, mit einem Separatorbehälter in einem inneren Rotor, der von einem mittleren Rotor und dieser wieder von einem äußeren Rotor umgeben ist und alle drei Rotoren unabhängig voneinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen innerem und äußerem Rotor eine Antriebsverbindung vorgesehen ist.

2. Trennzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Innenrotors mittels Zahnrad- und/oder Zahnriementrieb erfolgt.

3. Trennzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitnehmerstift im Außenrotor befestigt ist, der in ein Antriebsrad des Innenrators eingreift.

k. Trennzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad des Innenrotors am Außenrotor befestigt ist.

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5. Trennzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrotor in einer Zentrierung radial geführt und axial aushebbar ist.

6. Trennzentrifuge nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrotor über radial bewegliche Spannklauen
gegen eine Auflageschulter bewegbar ist.

7. Trennzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Spannklauen vorgesehen sind.

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8./zentrifuge nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannklauen mittels einer Schere
betätigbar sind.

9. Trennzentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Innenrotor angeordnete Separationsbehälter mittels einzelner Schläuche von Torsionsspannungen frei durch das Rotorgehäuse nach
außen geführt und mit Vorratsbehälter bzw. Spender verbunden sind.

10.Trennzentrifuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet^ daß die Verbindungsschläuche aus weich-elastischem Kunststoff oder Gummi bestehen.

11.Trennzentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschläuche zusätzlich eine Schutzhülle aufweisen.

12.Trennzentrifuge nach Anspruch H₁. dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle als Umzwiriiung und/oder Schrumpfschlauch und/oder Kunststoff- oder Metallwendel ausgebildet ist.

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13. Trennzentrifuge nach Ans-oruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle die Verbindungsschläuche auf ganzer Länge oder auf einer Teillänge umgibt.

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