DE4323844A1 - Waschzentrifuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Waschzentrifuge des Schwenkbechertyps mit Dekantier-Vorrichtung mit einem während des Betriebs verschließbaren Gehäuse, ferner mit einem drehangetriebenen Rotor mit Aufnahmen für Probenröhrchen, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb derselben.

Die Zentrifuge der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für die Verwendung als Waschzentrifuge zum Waschen von Erythrozyten-Proben vorgesehen, jedoch auch für andere Einsatzbereiche geeignet. Die zu dieser Erfindung führende grundsätzliche Aufgabenstellung sah unter anderem vor, eine möglichst kleine und geschlossene Waschzentrifuge für Labors mit geringem Testbedarf zu schaffen.

Es sind Zentrifugen dieses Typs bekannt, die nicht nur ein Dekantieren, sondern auch ein Füllen der Probenröhrchen mit Waschflüssigkeiten oder Lösungen bei geschlossener Zentrifuge ermöglichen. Diese an sich bekannten Ausführungen sind zum Teil mit einer Betriebsautomatik ausgerüstet, und erfordern für das Füllen, Zentrifugieren, Mischen, sowie insbesondere das Dekantieren und Abführen der hierin zur Verwendung kommenden Waschflüssigkeit einen verhältnismäßig großen Aufwand in Hinblick auf den konstruktiven Aufbau und in der Mechanik zur Ausführung der einzelnen Betriebsphasen.

Es sind aber auch darüber hinausgehende Detail-Lösungen der Probleme mit Zentrifugen dieser Typen bekannt, die zum Beispiel die Anlenkung der Probenröhrchen an das rotierende Element, das Zu- und Abführen von Flüssigkeiten über das als Rotor ausgebildete Element als Problemlösungen anbieten.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Hauptaufgabe zugrunde, eine möglichst kleine, weniger raumgreifende Waschzentrifuge zu schaffen, die mit geringerem mechanischen Aufwand die erforderlichen Betriebsabläufe ausführt.

Eine besondere Aufgabe war auf eine Problemlösung ausgerichtet, den Mischvorgang in den Probenröhrchen auf andere Weise auszuführen. Eine andere Aufgabenstellung, die zu der vorliegenden Erfindung führte, war die Vereinfachung der Füll- und Dekantiervorgänge, wobei die Vorgabe darin bestand, mit wenigen Baugruppen die Zentrifugiereinheiten in einem geschlossenen Gehäuse unterzubringen.

Gemäß dieser Aufgabenstellung sieht die vorliegende Erfindung ein einen Schleuderraum ausbildendes Gehäuse mit innenseitig des Gehäusebodens angeordnetem Ablaufring und vertikalachsig drehangetriebenen Zentrifugenrotor mit ringförmig den Rotor umgreifender Tragplatte für schwenkbar an dieser angelenkte Probenröhrchen vor, wobei in den Rotor eingeformte Aufnahmen für die Zu- und Abführung flüssiger Medien angeordnet sind. Hierbei wird ein Gehäuse in Kombination mit einem den Schleuderraum verschließbar ausbildenden, auf dem Gehäuserand auflagernden Deckel vorgesehen, der konzentrisch und vertikalachsig mit dem Rotor ausgerichtet ist. Durch den Deckel greift mindestens eine Anschluß- und Zuführdose in Verbindung mit einer integrierten Dekantiervorrichtung. Kennzeichnend besteht somit die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei kompakten Einheiten, nämlich aus einem die Zentrifugenkammer bildenden Gehäuse mit Rotor und ausschwenkbaren Probenröhrchen, sowie eingeformte Aufnahmen zur Zu- und Abführung flüssiger Medien, und einem Deckel mit Anschluß- und Zuführhülse, sowie einer Dekantiervorrichtung, wobei die Abgabe des flüssigen Mediums von der deckelseitigen stationären Anschluß- und Zuführhülse drucklos direkt in eine konzentrische Öffnung einer Verteilerkammer im Rotor erfolgt.

Die Flüssigkeit wird den Röhrchen unter Einwirkung der Zentrifugalkraft zugeführt. Ebenso erfolgt das Abführen der durch das Dekantieren von dem Röhrchen abgegeben Flüssigkeit über den Rotor in den bodenseitig des Gehäuses vorgesehenen Auffang- oder Ablaufring, wobei der freidrehende, deckelseitig betätigbare Dekantierteller in Verbindung mit der besonderen Gelenkarmausbildung der Röhrchenanlenkung am Rotor eine Schwenkung der Röhrchen von der Vertikalen bis über die Horizontale hinaus ermöglicht.

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.

In den Zeichnungen zeigt schematisch

Fig. 1 die erfindungsgemäße Zentrifuge in einer ersten Ausführungsform in der Bestückungsphase mit geöffnetem Deckel;

Fig. 2 die Zentrifuge der Fig. 1 in Grundstellung mit geschlossenem Deckel vor Beginn der Zentrifugation;

Fig. 3 die Zentrifuge der Fig. 1 in Zentrifugier- und Spülstellung;

Fig. 4 die Zentrifuge der Fig. 1 in Dekantierstellung mit abgesenktem Dekantierteller;

Fig. 5 die Zentrifuge der Fig. 1 nach dem Dekantieren bei der Zugabe der Coombs-Lösung während des Laufs;

Fig. 6 die Zentrifuge der Fig. 1 während des Schüttelns durch mehrmalige Drehrichtungsumkehr;

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Rotor der erfindungsgemäßen Zentrifuge mit 12facher Bestückung.

Die Fig. 1 zeigt hierzu schematisch die Anordnung der verschiedenen Baugruppen der Zentrifuge in der Ausgangs- oder Bestückungsphase. Als Zentrifugenkessel ist ein topfförmiges, den Schleuderraum 2 ausbildendes Gehäuse 1 aus Edelstahl vorgesehen, welches mittels eines auf dem oberen, umlaufenden Rand 4 der Gehäusewandung 5 aufliegenden Deckels 30 verschließbar ist. Der Deckel 30 kann vorzugsweise über eine Gelenkanordnung mit dem Gehäuse 1 verbunden sein.

Aus den Fig. 1-6 ist ersichtlich, daß das den Schleuderraum 2 ausbildende Gehäuse 1 als kompakte Einheit die Rotoranordnung mit Antriebseinheit (Motor 8) aufnimmt, während dem Deckel 30 eine Dekantiervorrichtung in Form eines Dekantiertellers 33 zugeordnet ist.

Die Rotoranordnung besteht aus dem eigentlichen Rotor 10, der aufsitzend auf und drehfest mit der Antriebswelle 9 des am oder im Gehäuseboden 3 angeordneten Motors 8 verbunden ist, und einem drehfest auf dem Rotor 10 angeordneten Verteilerkopf 11. Der Rotor 10 weist einen radial auswärts sich erstreckenden, umlaufenden Auflagegummi 14 für eine ringförmige Tragplatte 15 mit den daran am Umfang verteilt angelenkten Aufnahmehülsen 19 der Probenröhrchen 20 auf, sowie unterhalb der Tragplattenebene radial einwärts eingeformt einen ringförmigen Ablaufkanal 12 mit in den stationären, bodenseitigen Ablaufring 6 ausmündenden Ablaufbohrungen 13.

Wie insbesondere in den Fig. 2 bis 7 dargestellt, sind um den Umfang der am Rotor 10 festgelegten ringförmigen Tragplatte 15 die Aufnahmehülsen 19 für die Probenröhrchen 20 über Schwenkarme 16, von einer in etwa vertikalen Lage bis über eine horizontale Lage hinaus schwenkbar, angelenkt. Die Aufnahmehülsen 19 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial und sind mit einem angeformten kragenförmigen Bereich in einer Ausnehmung des oberen Schenkels 18 des Schwenkarmes 16 festgelegt, welcher mit seinem freien Ende als Anschlag für den abgesenkten Dekantierteller 33 abgebogen ist, während der untere Schenkel 17 des Schwenkarmes 16 abgewinkelt in eine entsprechend geformte Ausnehmung der Tragplatte 15 eingreift und das freie Ende desselben in seiner Länge gewichtsausgleichend gegenüber dem oberen Schenkel 18 in der Grundstellung ausgelegt ist.

In dem drehfest mit dem Rotor 10 verbundenen Verteilerkopf 11 ist konzentrisch zur Drehachse eine Verteilerkammer 21 mit einer oberen Öffnung 23 eingeformt, deren Durchmesser sich vom Öffnungsbereich zum Bodenbereich hin vergrößert, wobei im Bodenbereich der Kammer 21 radial auswärts gerichtete und um den Umfang des Rotorkopfes 11 verteilte Einspritzdüsen 22 ausmünden, deren Anzahl der Anzahl der mit Röhrchen 20 belegten Aufnahmehülsen 19 entspricht. Alternativ kann der Verteilerkopf 11 am Rotor 10 austauschbar ausgebildet sein. Der Zylinder 31 bildet erfindungsgemäß einen Zylinder 24 mit Kolben 25 und Kolbenstange 26 aus. Eine mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbundene Armatur 37 steht in Verbindung mit dem Verdrängungsraum 29 des Zylinders 24, wodurch eine gesteuerte pneumatisch betätigbare Absenkbewegung der Zuführhülse 32 mit Dekantierteller 33 gegen die Rückstellkraft einer im unteren Zylinderraum angeordneten Feder 27 ermöglicht wird.

In den Fig. 1 bis 6 sind die einzelnen Phasen des Betriebsablaufs einer Waschzentrifuge der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Wesentlich ist, daß die Zentrifugiereinheit im Gehäuse 1 konstruktiv getrennt von der die Zuführung und das Dekantieren bewirkenden, deckelseitigen Einheit aufgebaut ist.

Die Zuführung einer Waschlösung in Form einer physiologischen Kochsalzlösung erfolgt mengenmäßig dosiert durch die deckelseitige Zuführhülse 32 und wird bei laufender Zentrifuge vertikal nach unten durch die Öffnung 23 in die rotorseitige Verteilerkammer 21 abgegeben. Von dieser Verteilerkammer 21 gelangt die Waschflüssigkeit bei laufender Zentrifuge über die Einspritzdüsen 22 unter Zentrifugalkraft gleichmäßig verteilt in jedes der ausgeschwungenen 12, 16 oder 24 Probenröhrchen 20, je nach Rotorgröße, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist.

Zur besseren Aufwirbelung der Erythrozyten in den Röhrchen 20 kann der Rotor 10 abgebremst und durch ruckartigen Wechsel der Drehrichtung des Antriebsmotors 8 geschüttelt werden. Das forcierte Einspritzen bei laufender Zentrifuge hat den Vorteil, daß die Waschflüssigkeit abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit einem Einspritzdruck ausgesetzt wird, wodurch sichergestellt ist, daß durch die Zentrifugalkraft eine Schaumbildung beim Auftreffen der Waschflüssigkeit auf die Erythrozyten vermieden und somit ein Überschäumen der Suspension unmöglich gemacht wird.

Das Dekantieren wird durch das Absenken des freidrehenden Dekantiertellers 33 bei (noch) laufender Zentrifuge eingeleitet (Fig. 4). Der Dekantierteller 33 ist hierbei in der Dimensionierung und Ausführung so ausgelegt, daß alle Probenröhrchen-Gelenkschenkel 18 gleichzeitig beim Absenkvorgang erfaßt werden und daß der Dekantierteller 33 erst beim Eingriff mit diesen Schenkeln 18 mitgenommen und in Drehrichtung versetzt wird, was zudem zur Abbremsung des Rotors 10 beiträgt.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Zuführhülse 32 im Zylinderdeckel 31 fest angeordnet, und deren unteres Mündungsende ist als Zuführdüse 34 ausgebildet, die permanent im Bereich der Öffnung 23 der rotorseitigen Verteilerkammer 21 eingreift, während der Dekantierteller 33 freidrehend am unteren Ende der rohrförmigen Kolbenstange 26 der Zylinder/Kolben-Anordnung 24/25 über ein Kugellager 28 gelagert ist. Der Waschvorgang und damit das Dekantieren wird auf gleiche Weise, wie vorhergehend beschrieben durchgeführt, allerdings wird hier nur der Dekantierteller 33 allein, bei feststehendem Zuführhülse 32 pneumatisch abgesenkt. Die zuzuführende Flüssigkeit gelangt bei dieser Ausführungsform über die im Zylinderdeckel 31 befestigte Zuführhülse 32.

Die Zuführhülse 32 weist einen zur Aufnahme einer Hub-Pipetten-Spitze 36 geformten Raum auf, wodurch ermöglicht wird, eine Hub-Pipette 35 von oben in den Raum einzuführen, um damit eine dosierte Menge z. B. einer Coombs-Lösung in die rotorseitige Verteilerkammer 21 und damit, bei laufender Zentrifuge, in die Probenröhrchen 20 abzugeben, ohne einen Anschlußwechsel vornehmen zu müssen.

Es sind mit der Zentrifuge der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch andere Einsatzmöglichkeiten gegeben, die jedoch nur geringfügiger Änderungen bedürfen, und demzufolge im Rahmen des hierin Offenbarten als patentrechtlich geschützt betrachtet werden.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuse
 2 Schleuderraum
 3 Gehäuseboden
 4 oberer Gehäuserand
 5 Gehäusewandung
 6 Ablaufring (Boden)
 7 Ablaufstutzen
 8 (Antriebs) Motor
 9 (Antriebs) Welle
10 Rotor
11 Verteilerkopf
12 (ringförmiger) Ablaufkanal
13 Ablaufbohrung
14 Auflagegummi (Auflage)
15 Tragplatte (ringförmig)
16 Schwenkarm
17 unterer Schenkel
18 oberer Schenkel
19 Aufnahmehülse
20 Probenröhrchen
21 Verteilerkammer
22 Einspritzdüse
23 obere Öffnung
24 Zylinder
25 Kolben
26 Kolbenstange
27 Feder
28 Kugellager
29 Verdrängungsraum
30 Deckel
31 Zylinderdeckel
32 Zuführhülse
33 Dekantierteller
34 Zuführdüse
35 Hub-Pipette
36 Hub-Pipetten-Spitze
37 Armatur (Waschflüssigkeit)
38 Armatur (Flüssigkkeitsanschluß)

Claims (12)

1. Waschzentrifuge der Schwenkbechertype mit Dekantiervorrichtung in einem verschließbaren Schleuderraum, welcher durch ein topfförmiges Gehäuse und einem den Schleuderraum verschließbar ausgebildeten auf dem oberen Gehäuserand aufliegenden Deckel gebildet wird, der konzentrisch und vertikalachsig mit dem Rotor ausgerichtet ist, einem drehangetriebenen Zentrifugenrotor mit Aufnahmen für Probenröhrchen und einer Verteilervorrichtung für die Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen im inneren Gehäuseboden (3) angeordneten Ablaufring (6), einer ringförmig, den vertikalachsig drehangetriebenen Rotor (10) umgreifenden Tragplatte (15) für schwenkbar an dieser angelenkte Probenröhrchen (20), in den Rotor (10) eingeformte Aufnahmen für die Zu- und Abführung flüssiger Medien, eine den Deckel (30) durchgreifende Anschluß- und Zuführhülse (31, 32) mit integrierter Dekantiervorrichtung in Form eines in den Schleuderraum (2) zur Beeinflussung der Neigung der Röhrchen (20) pneumatisch absenkbaren, freidrehenden Dekantiertellers (33).

2. Waschzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenröhrchen (20) in Aufnahmehülsen (19) schwenkbar an der ringförmigen Tragplatte (15) des Rotors (10) mittels Schwenkarmen (16) gelagert sind.

3. Waschzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung der Aufnahmehülsen (19) aus jeweils einem Schenkel (17) besteht, der als Schwenkarm ausgebildet ist und durch einen zugeordneten Schlitz in der ringförmigen Tragplatte hindurch greift.

4. Waschzentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das am radial äußeren Ende jeder Aufnahmehülse (19) ein nach oben, in Richtung zum Dekantierteller abgebogener Schenkel (18) angeordnet ist.

5. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den oberen Abschluß des Zentrifugenrotors (10) bildende und drehfest auf diesem aufsitzende Verteilerkopf (11) eine Verteilerkammer (21) aufweist, welche eine obere Öffnung (23) aufweist und in der etwa horizontal gerichtete Einspritzdüsen (22) angeordnet sind, welche in die ausgeschwenkten Probenröhrchen (20) gerichtet sind.

6. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) einen radial abständlich der Welle (9) und unterhalb der Ebene der Tragplatte (15) angeordneten, ringförmigen Ablaufkanal (12) aufweist, der mit von diesem radial auswärts nach unten in den Ablaufring (6) ausmündende Ablaufbohrungen (13) versehen ist, wobei der stationäre, bodenseitige Ablaufring (6) als ringförmiger Auffangkanal mit Ablaufstutzen (7) ausgebildet ist.

7. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (31) einen Zylinder (24) für einen in Richtung zum Schleuderraum (2) pneumatisch beaufschlagten Kolben (25) mit Federrückstellung aufweist und die Kolbenstange (26) als Zuführhülse (32) für das der Verteilerkammer (21) zuzuführende flüssige Medium ausgebildet ist, an dessen unterem Mündungsende kugelgelagert freidrehend der Dekantierteller (33) angeordnet ist, wobei mit der pneumatisch betätigbaren Abwärtsbewegung des Kolbens (25) der Dekantierteller (33) in Eingriff mit den oberen Schenkeln (18) der Schwenkarme (16) kommt und die Zuführdüse (34) der Zuführhülse (32) in die Verteilerkammer-Öffnung (23) des Verteilerkopfes (11) eintaucht.

8. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß alternativ die Kolbenstange (26) mit endseitig freidrehend gelagertem Dekantierteller (33) rohrförmig ausgebildet und von einer feststehenden, im Zylinderdeckel (31) angeordneten Zuführhülse (32) durchgriffen ist, deren Zuführdüse (34) in die Verteilerkammeröffnung (23) des Verteilerkopfes (11) ragt, wobei mit der pneumatisch betätigbaren Abwärtsbewegung des Kolbens (25) lediglich der Dekantierteller (33) in Eingriff mit den Schenkeln (18) der Schwenkarme (16) kommt und die Zuführhülse (32) als feststehende Führung der rohrförmigen Kolbenstange (26) dient.

9. Waschzentrifuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehend im Zylinderdeckel (31) angeordnete und die rohrförmige Kolbenstange (26) durchgreifende Zuführhülse (32) der Form einer Hub-Pipette (35) angepaßt ist.

10. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkopf (11) auf dem Rotor (10) auswechselbar ist, um so einen Verteilerkopf (11) mit der Anzahl von Einspritzdüsen (22) einzusetzen, die der Anzahl der Probenröhrchen (20) an der ringförmigen Tragplatte (15) entspricht.

11. Waschzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zylinderdeckel (31) eine Armatur (37) für die Zuführung der Druckluft in den Verdrängungsraum (29) des Zylinders (24) und weitere Anschlußarmaturen (38) am Zuführ- bzw. Zylinderdeckel (31; 32) für die Einleitung zum Beispiel einer Waschlösung und/oder Coombs-Lösung zugeordnet sind.

12. Verfahren für den Betriebsablauf der Waschzentrifuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch das Bestücken der Aufnahmehülsen (19) mit Probenröhrchen (20), welche jeweils einige Tropfen Probanden-Blut enthalten, wonach der Deckel (30) geschlossen und die Zentrifuge gestartet wird; das Einbringen einer dosierten Menge einer physiologischen Kochsalzlösung als Waschflüssigkeit bei laufender Zentrifuge von außen durch den Deckel (30) über die Zuführhülse (32) in die Verteilerkammer (21) des Verteilerkopfes (11) und die gleichmäßige Verteilung über die Einspritzdüsen (22) in die Röhrchen (20);
das automatische Abbremsen des Rotors (10) und Schütteln der Probenröhrchen durch ruckartigen Wechsel der Drehrichtung des Motors zur besseren Aufwirbelung der Erythrozyten und anschließend erneutes Starten der Zentrifuge;
das pneumatische Absenken des frei drehbar gelagerten Dekantiertellers (33) mit gleichzeitigem Abbremsen des Rotors (10), wodurch die verbrauchte Waschflüssigkeit über den Ablaufkanal (12), die Bohrungen (13) in den Ablaufring (6) mit den Erythrozyten am Boden der Röhrchen (20) haftend ausläuft;
Wiederholen des Waschvorgangs;
erneutes Starten der Zentrifuge nach dem letzten Dekantieren und Zuführen einer dosierten Menge Coombs-Lösung während des Laufs durch die Zuführelemente (32, 21, 22) in die Röhrchen (20); und abschließendes Abbremsen der Zentrifuge und Schütteln durch mehrmaligen Wechsel der Drehrichtung, wonach der Deckel (30) geöffnet und die Röhrchen (20) entnommen werden.