DE4340678C2 - Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähnlichen Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähnlichen Flüssigkeiten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine ähnliche Zentrifuge ist aus der US 4 767 397 bekannt. Hier wird eine Zentrifuge mit zwei Behältern vorgestellt, die horizontal übereinanderliegen und beim Zentrifugieren um eine waagrechte Achse rotiert. Durch die Zentrifugalkraft werden die dichteren Bestand­ teile der zu zentrifugierenden Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen verdrängt. Die weniger dichten Bestandteile verbleiben in der Nähe der Rotationsachse, also am Innenrand des Beutels. Dort ist auch eine Pumpe angebracht, die eben diese Bestandteile nach innen zur Rotationsachse hin absaugt.

Es sind verschiedene Sensoren vorgesehen, die erkennen, welche Bestandteile der Flüssigkeit sich momentan im Absaugvorgang befinden und entsprechend steuern, in welche Behälter das gerade Abgesaugte befördert werden soll.

In radial auswärts liegender Richtung zu diesem ersten Beutel ist ein zweiter Beutel angebracht, der mit einem Blut- oder Flüssigkeitsbestandteil gefüllt werden kann.

Dieser Beutel dehnt sich während der Separation aus, der erste, innere Beutel wird im Volumen zusammengedrückt. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein zu großer Unterdruck in dem ersten Beutel entsteht.

Die US 4 850 952 schildert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Separation und Isolation von Blut oder Knochenmarkkomponenten. Das Funktionsprinzip ist im wesentlichen dasselbe: Durch Zentrifugieren werden die schwereren Bestandteile in radialer Richtung nach außen gedrängt und anschließend oder bereits während des Zentrifugiervorgangs die leichten, an der Innenseite des Behälters sich aufhaltenden, Bestandteile mittels einer Pumpe abgezogen.

Diese Druckschrift beschäftigt sich damit, die verschie­ denen Blutbestandteile bereits während des Zentrifugierens zu trennen. Damit soll erreicht werden, daß eine weitere, sehr sorgfältige Trennung einzelner, von der Dichte her ähnlicher Blutbestandteile nicht mehr erfolgen muß.

Wesentlich bei diesen Zentrifugen ist, daß der gesamte Pump­ mechanismus und das komplette flüssige System während der Zentrifugation mit rotiert.

Im Trommelrotor wird eine Pumpe verwendet. Diese Pumpe muß mit Fremdenergie von außerhalb angetrieben werden. Es ist aber relativ schwierig und aufwendig, bei den gegebenen Drehzahlen der Pumpe die erforderliche Fremdenergie zuzuführen.

Eine derartige Pumpe ist außerordentlich störungsanfällig, denn sie ist der Zentrifugalkraft ausgesetzt und muß trotz der hohen Kräfte einwandfrei arbeiten.

Aus der DE-GM 76 29 691 ist eine gattungsgemäße Zentrifuge bekannt geworden, bei der ein Mutter- und Tochterbeutel, wie sie im Bluttransfusionswesen üblich sind, nebeneinander in mehreren Haltern des Zentrifugenrotors angeordnet sind. In jedem Halter befindet sich eine hydraulische Quetschvorrichtung, welche relativ zum Mutterbeutel beweglich gelagert ist und einen gegenüber dem Mutterbeutel durch eine Membran getrennten Druckraum aufweist, welcher durch die wirkenden Zentrifugalkräfte über Kanäle aus einem Vorratsbehälter mit Verdrängungsflüssigkeit gefüllt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das Trennen der einzelnen Flüssigkeitsbestandteile innerhalb der Zentrifuge nur mit geringem Einsatz von Fremdenergie erfolgen kann, wobei dennoch ein sauberes Trennen und vollständiges Entleeren des Blutbeutels möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß flüssigkeitsleitend mit dem radial außen angeordneten Druckraum ein Vorratsraum zur Aufnahme von Druckflüssigkeit angeordnet ist.

Dieser Druckraum ist radial außerhalb des Beutels angebracht, in dem die Separation stattfindet. Es ergibt sich der Vorteil, daß aufgrund der Zentrifugalkraft beim Anlaufen der Zentrifuge die Druckflüssigkeit radial auswärts verdrängt wird und über eine entsprechende Bohrung, die auch kalibriert sein kann, aus dem Vorratsraum in den Druckraum fließt.

Der Druckraum ist über eine elastisch verformbare Membrane direkt angrenzend an den Vollblutbeutel angeordnet.

Durch das Einfließen der Druckflüssigkeit aufgrund der Zentrifugalkraft in den Druckraum, dehnt sich die Membran radial einwärts gerichtet aus und übt auf den Vollblutbeutel eine radial einwärts gerichtete Druck­ kraft aus.

Durch diese Druckkraft wird der Vollblutbeutel komprimiert. Dadurch werden die, sich in der Nähe der an der Innenseite des Vollblutbeutels angebrachten Öffnung befindenden Bestandteile in radial einwärts gerichteter Richtung entgegen dem Zentrifugationsradienten verschoben. Hinter dieser Öffnung im Beutel ist eine Leitung vorge­ sehen, an der ein oder mehrere Sensoren zur Bestimmung der Zusammensetzung des in der Leitung befindlichen Gemisches angebracht sind. Je nach der Art der zu separierenden Flüssigkeit können einer oder mehrere Auffangbehälter mit entsprechenden Absperrvorrichtungen vorgesehen sein.

Durch das öffnen und Schließen dieser Absperrvorrichtungen wird der Zufluß der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckraum gesteuert. Die Druckflüssigkeit kann erst dann fließen, wenn eine oder mehrere dieser Absperr­ vorrichtungen geöffnet sind und so den Abfluß von der zu zentrifugierenden Flüssigkeit aus dem Beutel ermög­ licht.

Die Separation der einzelnen Flüssigkeitsbestandteile findet also während des Zentrifugalvorgangs im Beutel statt.

Es können sämtliche bekannte Flüssigkeiten, die unter Zentrifugalkraft eine Separation durchführen, behandelt werden. Insbesondere sind hier Knochenmarksflüssigkeiten zu nennen, aber auch technische und industrielle Flüssig­ keiten.

Das Auspressen der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbe­ hälter erfolgt nicht nur allein unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, sondern wird darüberhinaus noch durch das Einbringen von Pressluft gezielt gesteuert.

Auch das Überleiten der Druckflüssigkeit in den mit einer Membrane gegenüber dem Beutel abgetrennten Druck­ raum kann über eine kalibrierte Bohrung erfolgen, deren Durchlaßquerschnitt genau einstellbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher erläutert.

Die Zeichnung behandelt die Ausbildung der Zentrifuge als Vorrichtung zur Blutseparation.

Es ist aber auch ein Einsatz für andere Flüssigkeiten möglich.

Es zeigt:

Fig. 1: Schnitt durch einen Trommelrotor;

Fig. 2: Draufsicht auf den Trommelrotor nach Fig. 1;

Fig. 3: Stirnansicht eines Blutbeutels;

Fig. 4: Schematisiert in der Seitenansicht ein Schnitt durch einen weiteren Vorratsraum in einer anderen Ausführung.

In einem Trommelrotor 1 sind am Umfang verteilt mehrere Halterungen 13 angeordnet, wobei der Einfachheit halber lediglich eine einzige Halterung 13 mit den dazuge­ hörenden Teilen nachfolgend beschrieben wird.

Der Trommelrotor 1 weist eine Nabe 14 auf, durch deren Zentrum ein Anschluß 18 für die Druckluftversorgung der Abklemmungen 3,6 angeordnet ist. Diese Druckluft wird über den Anschluß 18 und eine Leitung 17 den Abklemmungen 3,6 zugeführt.

Der Trommelrotor 1 ist in einen Kessel 30 eingesetzt. Dieser Kessel 30 kann auch entfallen.

Radial auswärts an der Innenwandung des Trommelrotors 1 ist ein Druckraum 12 angeordnet, in den eine Entlüftungs­ leitung 10 mündet, die mit ihrem oberen Ende in den oberen Teil des Druckraumes 12 mündet, während das untere Ende in einem unterhalb des Druckraumes 12 sich anschließenden und flüssigkeitsleitend mit diesem verbundenen Vorratsraum 8 verbunden ist.

Die Entlüftungsleitung 10 kann auch entfallen, sofern der Vorratsraum 8 und der Druckraum 12 luftfrei mit Druckflüssigkeit 24 gefüllt sind.

Jenseits der Membrane 16 ist in der Halterung 13 ein Aufnahmeraum für das Einsetzen eines Vollblutbeutels 2 vorgesehen. Dieser wird zusammen mit entsprechenden Leitungen und Abklemmungen sowie weiteren Komponenten in die Halterung 13 eingesetzt, wobei eine kassetten­ artige Halterung vorgesehen sein kann.

Der Anschluß 19 des Vollblutbeutels 2 (Vergleiche Fig. 3) ist über eine Leitung und eine dazwischen geschaltete pneumatische Abklemmung 3 mit einem Buffycoatbeutel 5 verbunden. Im Bereich dieser Leitung ist ein Erythrozytensensor 4 angeordnet.

Der Buffycoatbeutel 5 seinerseits ist über eine weitere Leitung mit einem radial einwärts gelegenen Plasma­ beutel 7 verbunden. Auch diese Leitung kann über die pneumatische Abklemmung 6 unterbrochen werden. Es sind entsprechende Ventile vorgesehen, um die Abklemmungen 3,6 anzusteuern.

Beim Anlauf der Zentrifuge wird die in dem Vorrats­ raum 8 befindliche Druckflüssigkeit 24 in Pfeilrichtung 20 aufgrund der bestehenden Zentrifugalkraft über die kalibrierte Bohrung 11 in den Druckraum 12 geleitet wird wirkt dort auf die Membrane 16.

Die Separation erfolgt wie oben beschrieben.

Bei Stillstand der Zentrifuge fließt dann die Druck­ flüssigkeit aus dem Druckraum 12 in Pfeilrichtung 21 wieder in den Vorratsraum 8 zurück.

Auf diese Weise kann eine aufwendige und nur unzu­ verlässig arbeitende mit Fremdenergie versorgte Pumpe vermieden werden, weil die erforderliche Verdrängungs­ arbeit, die auf den Vollblutbeutel 2 während des Zentrifugiervorganges wirken muß, von dem Vorratsraum 8 erzeugt wird, aus dem eine Druckflüssigkeit 24 mittels der Zentrifugalkraft herausbefördert wird.

Aus Fig. 2 sind weitere Einzelheiten des Aufbaus zu entnehmen. Dort ist erkennbar, daß die Halterung 13 mit Wandungen 15 für Aufnahme des Vollblutbeutels 2 verstärkt ist.

Der gesamte Trommelrotor 1 wird beispielsweise in Pfeilrichtung 22 hierbei gedreht.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Vorratsraum 23 vorgesehen, welche den Vorrats­ raum 8 nach Fig. 1 ersetzt.

Dort ist erkennbar, daß die Druckflüssigkeit 24 nicht nur durch Zentrifugalkraft verdrängt wird, sondern daß die Verdrängung noch zusätzlich durch Preßluft beeinflußt wird. Hierbei mündet in den Vorratsraum 23 ein Steigrohr 26, welches in die Druckflüssigkeit 24 eintaucht.

Der obere Teil des Vorratsraumes 23 ist von einem Luftpolster 31 gebildet, in welches über einen Anschluß 27 die Preßluft in Pfeilrichtung 29 eingeführt wird.

Mit der Beaufschlagung des Vorratsraumes 23 mittels Preßluft in Pfeilrichtung 29 wird die Druckflüssig­ keit 24 über das Steigrohr 26 in Pfeilrichtung 28 nach oben verdrängt und fließt in den Druckraum 12.

Ebenso kann zur Rückbeförderung der Druckflüssigkeit 24 aus dem Druckraum 12 ein Vakuum an den Anschluß 27 angelegt werden, um ein forciertes Rücksaugen zu gewährleisten.

Zeichnungslegende

1

Trommelrotor

2

Vollblutbeutel

3

Abklemmung

4

Erythrozytensensor

5

Buffycoatbeutel

6

Abklemmung

7

Plasmabeutel

8

Vorratsraum

10

Entlüftungsleitung

11

Bohrung (kalibriert)

12

Druckraum

13

Halterung

14

Nabe

15

Wandung (für Blutbeutel)

16

Membran

17

Leitung

18

Anschluß

19

Anschluß

20

Pfeilrichtung

21

Pfeilrichtung

22

Pfeilrichtung

23

Vorratsraum

24

Druckflüssigkeit

26

Steigrohr

27

Anschluß

28

Pfeilrichtung

29

Pfeilrichtung

30

Kessel

31

Luftpolster

Claims (5)

1. Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähnlichen Flüssigkeiten, mit einem in Rotation versetzbaren Trommelrotor, welcher eine oder mehrere über seinen Umfang verteilte Halterungen aufweist, in welche jeweils Vollblutbeutel mit der zu zentrifugierenden Flüssigkeit eingesetzt werden können, wobei jede Halterung radial außerhalb der Vollblutbeutel einen durch eine elastische Membran abgetrennten Druckraum aufweist, der flüssigkeitsleitend mit einem eine Druckflüssigkeit enthaltenden Vorratsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (13) eine sich konisch radial nach innen verjüngende Wandung (15) ausbildet, an der der Vollblutbeutel (2) anliegt, wobei an die gegenüberliegende, radial außen befindliche Seite des Vollblutbeutels (2) die Membran (16) angrenzt, und jenseits der Membran (16) der Druckraum (12) angeordnet ist, und
daß der Vorratsraum (8) für die Druckflüssigkeit (24) im Bereich der Halterung (13) angeordnet und mit Druckluft beaufschlagbar ist, durch welche sich die Zufuhr und Menge der Druckflüssigkeit (24) zum Druckraum (12) gezielt steuern läßt.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vollblutbeutel (2) an seiner Innenseite einen Anschluß (19) aufweist.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halterung (13) für jeden Vollblutbeutel (2) einen oder mehrere Erythrozytensensoren (4) mit zugeordneten Abklemmungen (3, 6) und weitere Beutel (Buffycoatbeutel 5, Plasmabeutel 7) vorgesehen sind.

4. Zentrifuge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abklemmungen (3, 6) pneumatisch betätigt werden.

5. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (14) des Trommelrotors (1) ein Anschluß (18) zur Einleitung von Druckluft vorgesehen ist.