DE2948177A1

DE2948177A1 - Separator fuer eine ultrazentrifuge

Info

Publication number: DE2948177A1
Application number: DE19792948177
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Bernd 6683 Spiesen Mathieu
Original assignee: Dr Eduard Fresenius Chemisch Pharmazeutische Industrie KG; Dr Eduard Fresenius Chemisch Pharmazeutische Industrie KG Apparatebau KG
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2063719A; FR2470642B1; FR2470642A1; US4330080A; GB2063719B; JPS5678648A

Description

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Dlpl.-Met Goldbach IV Dlpl.-lng. Schieferdecker WG/St.

Patentanwälte
Merrnstraß« 37 · 8^iO Of-VCSACH

Dr. Eduard Fresenius Chemisch-pharmazeutische Industrie KG Apparatebau KG. Hessenring 82

6380 Bad Homburg v.d.H.

Separator ftlr eine Ultrazentrifuge

Die Erfindung bezieht sich auf einen Separator für eine Ultrazentrifuge, der mittig angeordnete, axial nach außen mündende Zufluß- und Abflußleitungen aufweist und tellerartig ausgebildet ist, und der nahe seinem Umfang einen nahezu über den gesamten Umfang reichenden, ringförmig angeordneten Kanal mit mindestens einem Trennbereich aufweist, der gegenüber den Kanälen verbreitert ist, wobei dieser Trennbereich über annähernd radiale Kanäle mit den Zu- bzw. Abflußleitungen verbunden ist.

Aus der US.-Patentschrift 4 007 871 ist ein solcher Separator bekannt. Dieser besitzt jedoch den Nachteil, daß in den Trennbereich lediglich auf unterschiedlichen Piadien endende, annähernd radial zur Achse hin geführte Kanäle einmünden, die die unterschiedlichen, in dem Trennbereich

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sich aufbauenden Fraktionen abführen. Damit ist eine sorgfältige, genaue Trennung der Fraktionen nicht voll gewährleistet.

Hinzu kommt, daß dieser bekannte Separator aus miteinander verschweißten, weichen Folien hergestellt 1st und in einer Aufnahmevorrichtung in der Zentrifuge eingelegt werden muß und dort in einer Flüssigkeit schwimmt. Die einzuführende Flüssigkeitsmenge muß dabei sehr genau dosiert werden. E)Qr den praktischen Betrieb ist dieser bekannte Separator daher nur bedingt geeignet.

Die Erfindung bezweckt, hier Abhilfe zu schaffen. Es liegt ihr daher die Aufgabe zugrunde, einen Separator zu schaffen, der eine einwandfreie Trennung der Fraktionen, insbesondere bei der Verwendung als Durchfluß-Separator für Blut gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Separator der eingangs genannten Art vor, daß in den Trennbereich vorspringende Kanten die Einmündungsbereiche der Verbindungskanäle radial nach außen begrenzen und daß die Verbindungskanäle auf unterschiedlichen radialen Abständen in Drehrichtung hinter den Kanten in den Trennbereich einmünden.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sieh aus den beigefügten Ansprüchen.

Von Vorteil let es gemäß einer Auegestaltung_v'.der Erfindung, wenn der Separator als Scheibe ausgebildet ist, die radiale Versteifungsrippen aufweist, und in der die Kanäle als Rinnen mit einseitig gegenüber der Scheibe vorragenden Wandungen ausgeformt sind, und daß die Scheibe auf der offenen Seite der Rinnen eine ebene, kreisförmige Platte trägt, die dicht mit der Scheibe verbunden ist, etwa den gleichen Durchmesser aufweist und jeweils eine vierte Kanalwandung bildet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den die Kanäle tragenden unteren Teil einer erfindungsgemäßen Separators,

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie

II - II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Linie III - III in Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Linie IV - IV in Fig. 1 und

Fig. 5 eine Schnittansicht nach der Linie V- V der^ Fig. 1.

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Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig.

eines zweiten Ausführungsbeispiele|e der Erfindung,

Fig. 7 eine Schnittansicht nach der Linie

VII - VII in Fig. VI,

Fig. θ eine Schnittanaicht nach der Linie

VIII - VIII in Fig. VI,

Fig. 9 eine Schnittansioht nach der Linie

IX - IX in Fig. VI und

Fig. 10 eine perspektivische Draufsicht auf den Trennbereich eines erfindungsgemäßen Separators. !

Ein erfindungsgemäßer Separator umfaßt eine Grundplatte 1 mit angeformten Versteifungsrippen 2, mit der eine Deckplatte 3 abdichtend fest verbunden ist. Eine durch die Grundplatte und die Deckplatte hindurchgehende Mittelöffnung 4 dient der Halterung in einer Zentrifuge.

Die Grundplatte 1 ist, wie die Figuren 3 bis 5 besser erkennen lassen, scheibenförmig gestaltet und weist Ausformungen auf, die die weiter unten näher zu beschreibenden Kanäle bilden. Die Grundplatte ist zweckmäßig als Spritzgußteil aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt.

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DIe Abdeckplatte 3 ist nahe der Mittelachse mit Anschlußstutzen 5 bis 8 veraben, die in die Enden von Kanälen einmünden, die bis nahe an die Hittelachse herangeführt sind.

Nach dem Einlegen in eine Zentrifuge wird der Separator in Richtung des Pfeiles 9 in Fig. 1 in einer Drehbewegung angetrieben.

Von dem Anschlußstutzen 5 zur Zuführung des Blutes geht ein annähernd radial verlaufender Kanal 10 aus, der nahe dem Rand der scheibenförmigen Grundplatte 1 in einen Kanal 11 einmündet. Dieser Kanal 11 verläuft über den grüßten Teil des Umfange der Grundplatte 1 und mündet in einen weiter unten näher zu beschreibenden Trennbereich ein, an dessen Einlauf ein Kanal 12 abgezweigt ist, der in einen Rückflußstutzen 6 einmündet. Der Kanal 11 wird in Richtung der Pfeile 13 von der zu fraktionierenden Flüssigkeit durchströmt. Wie die Figuren 2 bis 4 zeigen, besitzt dieser Kanal eine verhältnismäßig große Tiefe und einen vorgegebenen Querschnitt. Drei Wandungen dieses Kanals werden von den Ausprägungen in der Grundplatte 1 gebildet, während die vierte Kanalwandung von der Deckplatte 3 gebildet wird.

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Von dem Anschlußstutzen 7 geht ein annähernd radial verlaufender Kanal 14 zu dem Trennbereich, und von dem Anschlußstutzen 8 geht ein Kanal 15 zum Trennbereich hin.

Aus den Schnittdarstellungen der Figuren 2 bis 5 ist ersichtlich, daß die Kanäle 12, 14 und 15 einen Querschnitt besitzen, der kleiner als der Querschnitt des Ringkanals 11, höchstens aber gleich dessen Querschnitt ist.

Für die Funktion des Trennbereiches des erfindungsgemäßen Separators ist die Ausgestaltung des Trennbereiches und die jeweilige Lage der Einmündung der Kanäle 12, 14 und 15 in den Trennbereich von Bedeutung. Zur Erläuterung sind daher die gchnittansichten nach den Figuren 3 bis 5 vorgesehen. Aus diesen letztgenannten Zeichnungen ist erichtlich, daß der Trennbereich eine untere Wandung Desitzt, die so gestaltet ist, daß die Höhe des Trennbereiches in Flußrichtung abnimmt. Der ringförmig verlaufende Kanal 11 setzt sich in dem Trennbereich in Form eines mit 17 bezeichneten Bereichs fort, der durch eine gegenüber 11 geringere, gegenüber dem übrigen Trennbereich größere Tiefe ausgezeichnet ist.

In Drehrichtung der Scheibe 1 ist hinter der Abzweigung des

Kanals 12 von dem Kanal 11 eine Stelle 18 ersichtlich,

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ansteigender hinter der einvxlacherer Bereich 19 des Trennbereiches beginnt. Dies ist aus den Figuren 1 und 3 deutlicher ersichtlich.

In diesem flacheren Teil des Trennbereicheβ ist eine erste Kante 20 vor den Einlauf des Kanals 14 und eine weitere Kante 21 hinter dem Einlauf dieses Kanals gebildet. Dies ist aus den Schnittansichten der Figuren 4 und 5 erkennbar.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist im folgenden unter Hinzuziehung der Darstellung der Fig. 10 näher beschrieben. Die zu fraktionierende Flüssigkeit, also z.B. Blut tritt durch den Stutzen 5 in den Kanal 10 und danach in den Kanal 11 ein und durchströmt diesen während dessen Drehbewegung. Während dieser Durohetrömung findet schon eine Trennung statt, wobei der Kanal 11 als Trennkammer arbeitet.Wegen des größeren Querschnitte dieses Kanals ist die Durchflußgeschwindigkeit niedriger als die Durchflußgeschwindigkeit in dem ZufUhrkanal 10. Am Ende dieser Trennkammer kann bereits zwischen drei Fraktionen, nämlich zwischen roten und weißen Blutkörperchen und dem Plasma unterschieden werden. Das Plasma wird über den Kanal 12 dem Anschlußstutzen 6 zugeführt. Die roten Blutkörperchen laufen durch den Bereich 17 und den Kanal 15 zum Anschlußstutzen 8.

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Um die Entnahmestelle der weißen Blutkörperchen, um die es im vorliegenden Beispiel vor allem geht, möglichst genau zu treffen, wird dieser Bereich gespreizt duroh eine Verringerung der Tiefe der Trennkammer bei zunehmender Breite. Dieser Bereich ist in den Zeichnungen mit 19 bezeichnet. Die Kante 18 "hobelt" die gewünschte Fraktion der weißen Blutkörperchen von der der roten Blutkörperchen ab und führt sie mit einem Teil des Plasmas in den Kanal 12.

Nun wird an dem Anschlußstutzen 7 des Kanals 14 ein leichter Unterdruck angelegt, dessen Größe die aus dem Bereich 19 zurückströmende Menge der Fraktion der weißen Blutkörperchen bestimmt. Hierbei dienen die Kanten 20 und 21 j der weiteren Definition aufgrund der Trennung zwischen weißen Blutkörperchen und Plasma, die in dem Bereich 19 aufgrund der Zentrifugalkraft auftritt.

Die Anschlußstutzen 5 bis 8 sind in bekannter Weise an einen Mehrfachschlauch angeschlossen, der außerhalb der Zentrifuge an einen Zuführ- bzw. Entnahmekopf angeschlossen ist. Die Ausbildung dieser Teile ist an sich bekannt und bedarf daher hier keiner weiteren Erörterung.

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Das AusfUhrungsbeispiel nach den Figuren 6 bis 9 stellt eine weitere Verbesserung des vorstehend erläuterten Ausfuhrungsbeispiels dar. Hierbei sind In der scheibenförmigen Grundplatte 60 zwei parallele Ringkanäle 61 und 62 angeordnet. Die Zuführung der zu fraktionierenden Flüssigkeit erfolgt Über einen Anschlußstutzen 63 und einen ZufUhrkanal 64 in den äußeren Ringkanal 61. Dieser mündet in einen Trennbereich 65» In welchem vor einer Kante 66 der innere Ringkanal 62 abzweigt. Der äußere Ringkanal geht in einen Rückführkanal 67 über, der in einen Anschlußstutzen 68 mündet.

Die schwerere Fraktion (rote und weiße Blutkörperchen) wird über den Kanal 67 abgeführt und das Plasma mit den darin befindlichen Blutplättchen über den Kanal 62 entgegengesetzt, d.h. in Richtung des Pfeiles 69 einer zweiten Trennkammer 70 zugeführt. Während des Durchströmens des inneren Ringkanals 62 erfolgt infolge der Zentrifugalwirkung eine weitgehende Trennung dieser beiden Fraktionen, von denen die leichtere, im angeführten Beispiel das Blutplasma Über einen Rückführkanal 71 einen Anschlußstutzen zugeführt wird. In dem Trennbereich 70 ist eine Kante vorgesehen, hinter der ein Kanal 73 zu dem Anschlußstutzen 74 führt.

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In der Wirkungsweise entspricht der Trennbereich 70 dem Bereich 19 des Ausführungsbeispiels nach Flg. 1 und die Kante 72 der Kante 20 dieses genannten Ausfuhrungsbeispiels. Der Kanal 73 entspricht dabei den mit Unterdruck beaufschlagten Kanal 14 des Ausfuhrungsbei spiels nach Fig. 1.

Da die Wanderungsstrecke der Blutplättchen in dem Kanal 62 nur etwa halb so groß ist, die Zentrifugalkraft aber nahezu gleich groß wie in dem Kanal 61 ist, kann eine wirksamere Trennung von Plasma und Blutplättchen erzielt werden, sodaß das über den Kanal 71 zurückfließende Plasma nur noch sehr wenige Blutplättchen enthält.

Demgemäß eignet sich dieses Ausführungsbeispiel besonders zur Gewinnung eines Konzentrats von Thrombozyten bzw. eines von Thrombozyten freien Blutplasma.

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Claims

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Ansprüche :

! 1.! Separator für eine Ultrazentrifuge, der mittig angeordnete, social nach außen mündende Zufluß- und Abflußleitungen aufweist und tellerartig ausgebildet ist, und der nahe seinem Umfang einen nahezu über den gesamten Umfang reichenden, ringförmig angeordneten Kanal mit mindestens einem Trennbereich aufweist, der gegenüber den Ka»> nälen verbreitert ist, wobei dieser Trennbereich über annähernd radiale Kanäle mit den Zu- bzw. Abflußleitungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trennbereich (17, 197 vorspringende Kanten (18, 20,21) die Einmündungsbereiche der Verbindungskanäle radial nach außen begrenzen und daß Verbindungskanäle(12, 14, 15) auf unterschiedlichen radialen Abständen in Drehrichtung hinter den Kanten in den Trennbereich einmünden.
2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbereich in seiner Tiefe in Flüssrichtung abnimmt.
3. Separator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal über seine gesamte Länge auf dem gleichen radialen Abstand verläuft.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Separator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungekanäle einen kleineren Querschnitt als der Ringkanal aufweisen, wobei die Summe der Querschnitte höchstens gleich dem Querschnitt des Ringkanal β ist.
5. Separator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Abflußleitungen und Rückflußkanäfle mit der Zahl der zu erhaltenden Fraktionen Übereinstimmt.
6. Separator nach einem der Ansprüche 2-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungebereiche der Rückführkanäle Querschnitte aufweisen, die der anfallenden Menge Jeder Fraktion entsprechen.
7. Separator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Rückflußkanäle (62) auf einem kleineren Radius parallel zu dem Ringkanal zurückgeführt ist und in einen zweiten Trennbereioh (70) einmündet.
8. Separator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator als Scheibe ( 1) ausgebildet ist, die radiale Versteifungsrippen (2 ) aufweist, und in der die Kanäle als Rinnen mit einseitig gegenüber der Scheibe vorragenden Wandungen ausgeformt sind, und daß

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die Scheibe auf der offenen Seite der Rinnen eine ebene, kreisförmige Platte (3) trägt, die dicht mit der Scheibe verbunden ist, etwa den gleichen Durchmesser aufweist und jeweils eine vierte Kanalwandung bildet.
9. Separator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- bzw. Rückflußleitungen nahe der Achse durch die kreis·*·

i förmige Platte nach außen geführt sind. |

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