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Die Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum
Trennen von Fluiden durch Zentrifugieren. Insbesondere
betrifft die Erfindung das Zentrifugieren von großen
Fluidvolumina mit relativ hohen Durchflußraten. In dieser
Beziehung betrifft die Erfindung außerdem Systeme und
Verfahren, die sich besonders gut zur Aufbereitung von
Zellkulturen und Überstand eignen, etwa auf den Gebieten der
Biotechnologie und der passiven Immuntherapie.
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Viele Fluidaufbereitungsverfahren schließen das
Zentrifugieren von großem Fluidvolumina ein. Zur Minimierung von
Aufbereitungszeiten verlangen diese Techniken häufig die
Anwendung von relativ hohen Durchflußraten. Solche Techniken
werden immer häufiger auf dem medizinischen Gebiet
angewandt.
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Beispielsweise ist es auf den Gebieten der Biotechnologie
und der passiven Immuntherapie notwendig, relativ große
Volumina von Zellkulturprodukten durch Zentrifugieren
aufzubereiten. Durch die Zentrifugierung werden die gezüchteten
Zellen von dem Überstand getrennt zum Zweck des
Austauschs/der Erneuerung des Nährmediums; oder zur Bereitstellung
eines zellfreien Überstands für das anschließende Sammeln
von Antikörpern oder zur anschließenden Verwendung als
Additiv zu Kulturmedium; oder zum Sammeln von konzentriertem
Zellprodukt.
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Bei der passiven Immuntherapie ist es möglich, zwischen 10
und 50 l von kultivierten LAK-Zellen (Lymphokin-aktivierten
Killerzellen) mit einem Durchsatz von 175 ml/min unter
Anwendung herkömmlicher Zentrifugierungsverfahren und
-vorrichtungen, die bisher bei der Vollblutverarbeitung
angewandt wurden, aufzubereiten. Bei der Aufbereitung von
TIL-Zellen (Tumor-infiltrierenden Lymphozyten) ist jedoch
das Volumen von aufzubereitenden kultivierten Zellen um eine
Größenordnung auf ungefahr 100-400 l vergrößert.
Herkömmliche Blutaufbereitungsverfahren und -vorrichtungen können
mit diesen großen Fluidmengen und der sich ergebenden
Notwendigkeit erhöhter Aufbereitungsraten nicht effektiv
fertigwerden.
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Außerdem können die notwendigerweise hohen
Einlaßdurchflußraten zu unklaren, turbulenten Strömungsbedingungen in
der Zentrifugierkammer führen. Diese Strömungsbedingungen
sind unerwünscht, weil sie die Sedimentierung und Trennung
innerhalb des Fliehkraftfelds stören können. Ungeachtet der
hohen Einlaßdurchflußraten leiden also die Effektivität und
der Wirkungsgrad des Prozesses insgesamt.
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Hohe Einlaßdurchflußraten und resultierende unklare,
turbulente Strömungsbedingungen können auch bei einer nicht-
gleichmäßigen Verteilung des Fluids innerhalb der
Zentrifugierkammer resultieren.
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Es ist also häufig notwendig, die Einlaßdurchflußrate unter
die gewünschte Menge zu verringern, um Strömungsbedingungen
in der Aufbereitungskammer zu erhalten, die einer optimalen
Trennung förderlich snd.
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EP-A-0 261 468 zeigt eine Aufbereitungskammer, die halbstarr
und selbsttragend ist, um die Anbringung in einem Rotor in
Form einer hohlen Scheibe zu erleichtern.
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US-A-4 091 989 zeigt eine
Zentrifugen-Aufbereitungsvorrichtung, bei der die Aufbereitungskammer eine Reihe von
Zellen aufweist, die um einen Rotor herum beabstandet und
durch Rohre miteinander verbunden sind, so daß dem Blut
nacheinander Erythrozyten entzogen werden, während das Blut
von einer Zelle der Aufbereitungskammer zur nächsten
geleitet wird.
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Die Erfindung betrifft in Anspruch 1 eine
Zentrifugal-Aufbereitungsvorrichtung, in Anspruch 3 eine Kammer zur
Verwendung in einer solchen Vorrichtung und in Anspruch 4 ein
Trennverfahren. Die Oberbegriffe dieser Ansprüche basieren
auf der Offenbarung von US-A-4 091 989 und unterscheiden
sich davon durch die Merkmale der Kennzeichenteile der
Ansprüche.
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Die Erfindung erlaubt die Aufbereitung von großen
Fluidvolumina mit relativ hohen Durchflußraten, ohne daß dadurch
die Trennwirkungsgrade beeinträchtigt werden oder das
Endprodukt beschädigt wird.
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Wenn gemäß der Erfindung aufzubereitendes Fluid in die
Aufbereitungskammer eingeleitet wird, wird es von dem
Kammerbereich weggeleitet, an dem die höchsten Fliehkräfte ("G")
herrschen. Das Fluid wird in einem im allgemeinen
gleichmäßigen Strom in das Kraftfeld transportiert. Im
vorliegenden Zusammenhang beschreibt der Ausdruck "im allgemeinen
gleichmäßig" einen Durchflußzustand, bei dem die Turbulenz
möglichst weitgehend verringert oder eliminiert ist.
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Der Eintritt von Hochgeschwindigkeitsfluid in das
Fliehkraftfeld unter im allgemeinen gleichmäßigen
Durchflußbedingungen ist der wirksamen Trennung förderlich. Fluid wird auf
eine Weise geleitet, die die wirksame Oberfläche der
Zentrifugierkammer zur Trennung maximiert. Eine wirksame Trennung
kann dadurch bei hohen Einlaßdurchflußraten erzielt werden.
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Bevorzugt wird in der Kammer ein Bereich erzeugt, in dem
sich die Materialien höherer Dichte sammeln, während man
zuläßt, daß der Überstand ungehindert aus der Kammer
abfließt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
den beigefügten Zeichnungen, der Beschreibung und den
Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine schematische, teilweise und
teilgeschnittene Seitenansicht eines
Zentrifugal-Aufbereitungssystems, das die Merkmale der Erfindung
aufweist;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht von oben auf das Zentrifugal-
Aufbereitungssystem, allgemein entlang der Linie
2-2 von Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte, teilweise Draufsicht von
oben auf das Aufbereitungsrohr bzw. die -hülle des
Fluidaufbereitungssets, das dem System von Fig. 1
zugeordnet ist;
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Aufbereitungsrohrs bzw.
der -hülle allgemein entlang der Linie 4-4 von
Fig. 3;
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Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des
Aufbereitungsrohrs von Fig. 3, wobei die
zugehörigen Durchflußregeleinrichtungen gezeigt sind;
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Fig. 6 ist eine vergrößerte schematische, geschnittene
Teilansicht des Aufbereitungsrohrs bzw. der -hülle
der Fig. 3-5, wobei der Fluiddurchfluß durch das
Rohr oder die Hülle bei Verwendung in einem
Fliehkraftfeld gezeigt ist;
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Fig. 7 ist eine stark vergrößerte schematische,
geschnittene Teilansicht des Sammelns von Materialien
höherer Dichte in dem Rohr bzw. der Hülle von Fig.
6;
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Fig. 8 ist ein Fluidaufbereitungs-Zentrifugalsystem mit
den Merkmalen der Erfindung zum Zweck des Erntens
von Zellkulturen auf Großvolumen-Basis; und
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Fig. 9 ist eine andere Ausführungsform eines Zentrifugal-
Fluidaufbereitungssystems mit den Merkmalen der
Erfindung.
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Ein Zentrifugal-Fluidaufbereitungssystem 10 mit den
Merkmalen der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Das System 10
umfaßt eine Zentrifuge 12 und eine zugehörige
Fluidaufbereitungseinrichtung bzw. ein -set 14. Bei der gezeigten und
bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung bzw. das Set
14 zum Einmalgebrauch mit anschließender Entsorgung
bestimmt.
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Das System 10 kann verwendet werden, um viele verschiedene
Arten von Fluid aufzubereiten. Wie noch ersichtlich wird,
ist das System 10 in der Lage, große Volumina von Fluid mit
relativ hohen Durchflußraten wirkungsvoll aufzubereiten.
Gleichzeitig ist das System 10 gut geeignet, um spezielle
Fluide zu handhaben, die lebende Zellen oder empfindliche
Organismen enthalten, wie etwa Blut- oder
Zellkultursuspensionen, und zwar sowohl auf klinischer als auch
großtechnischer Basis. Aus diesem Grund eignet sich das System 10
besonders gut zur Verwendung in der Medizin. Daher wird das
System 10 unter Verwendung in dieser speziellen Umgebung
beschrieben.
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Die Zentrifuge 12 kann verschieden aufgebaut sein. Bei der
gezeigten Ausführungsform umfaßt die Zentrifuge 12 aber die
Funktionsprinzipien, die in der US-PS Re. 29 738 von Adams
angegeben sind.
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Bei dieser Anordnung (am besten in Fig. 1 gezeigt) umfaßt
die Zentrifuge 12 eine Aufbereitungsanordnung 16 und eine
Rotoranordnung 18, die jeweils unabhängig um dieselbe Achse
20 drehen. Die Aufbereitungsanordnung 16 ist mit einer
ersten Antriebswelle 22 verbunden. Die Rotoranordnung 18 ist
mit einer zweiten Antriebswelle 28 verbunden. Die zweite
Antriebswelle wird über eine geeignete Riemenscheibenanordnung
24 von einem Antriebsmotor 26 angetrieben. Die erste
Antriebswelle 22 wird von einer geeigneten
Riemenscheibenanordnung 30 angetrieben, die der zweiten Antriebswelle 28
zugeordnet ist.
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Die Riemenscheibenanordnungen 24 und 30 sind herkömmlich
ausgelegt, um zu bewirken, daß die Aufbereitungsanordnung 16
in der gleichen Richtung wie die Rotoranordnung 18 und mit
der zweifachen Drehgeschwindigkeit der letzteren dreht.
Beispiele dieses Konstruktionstyps sind im einzelnen in der
US-PS 4 113 173 von Lolachi angegeben.
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Wie die Fig. 1 und 2 am besten zeigen, weist die
Aufbereitungsanordnung 16 einen inneren Aufbereitungsbereich 32 auf.
Der Aufbereitungsbereich 32 hat die Form eines bogenförmigen
Schlitzes oder Kanals. Der Schlitz 32 kann in Abhängigkeit
von dem gewünschten Einsatz des Systems auf verschiedene
Weise ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform
(die am besten in Fig. 2 gezeigt ist) ist der Schlitz 32 im
allgemeinen um die der Aufbereitungsanordnung 16 und der
Rotoranordnung 18 gemeinsame Drehachse 20 herum in
Radialrichtung gleichbeabstandet.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig. 3-5 weist das
Fluidaufbereitungsset 14 eine Hülle bzw. ein Rohr 34 auf,
das eine hohle Innenkammer 36 mit einem Einlaßende 38 und
einem Auslaßende 40 definiert. Das Rohr 34 soll in den
Aufbereitungsschlitz 32 eingesetzt werden (siehe die Fig. 1
und 2). Wie noch im einzelnen beschrieben wird, erfolgt die
gewünschte zentrifugale Trennung des aufbereiteten Fluids
innerhalb der Innenkammer 36 des Rohrs 34 durch die
Fliehkräfte, die während der Drehung der Aufbereitungsanordnung
16 erzeugt werden.
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Das Rohr 34 kann aus einem flexiblen oder einem formsteifen
Material bestehen. Wenn es flexibel ist, kann das Rohr 34
ohne weiteres in den Schlitz 32 eingesetzt werden, um sich
dort an die spezielle Konfiguration des Schlitzes 32
anzupassen. Wenn es formsteif ist, wird das Rohr 34 so
vorgeformt, daß es der speziellen Konfiguration des Schlitzes 32
entspricht. Bei der gezeigten Ausführungsform, die die
Verwendung des Systems 10 in der Medizin vorsieht, ist das
Rohr 34 aus einem flexiblen Kunststoff mit medizinischem
Gütegrad, etwa Polyvinylchlorid, hergestellt.
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Wie die Fig. 1 am besten zeigt, hat das
Fluidaufbereitungsset 14 außerdem Einlaßschläuche 42 zum Transport von Fluid
in das Einlaßende 38 der Rohrkammer 36 für die zentrifugale
Trennung. Ebenso weist das Set 14 Auslaßschläuche 44 zum
Transport von Fluidbestandteilen aus dem Auslaßende 40 der
Rohrkammer 36 nach der Aufbereitung auf.
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Bei der gezeigten Ausführungsform gibt es zwei
Einlaßschläuche 42 und drei Auslaßschläuche 44 (siehe Fig. 3).
Selbstverständlich kann die Zahl der Schläuche je nach dem
beabsichtigten Verwendungszweck und der Funktion des Systems
10 veränderlich sein.
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Bei der gezeigten Ausführungsform bestehen die Einlaß- und
Auslaßschläuche 42 und 44 aus flexiblem Kunststoff
medizinischer Güte und sind verbunden, um einen Vielfachlumen-
Umbilikus zu bilden. Wie Fig. 1 am besten zeigt, ist der
Umbilikus 46 an einer Stelle über der Drehachse 20 der
Zentrifuge 12 und in axialer Ausfluchtung damit an einer
Klammer 48 aufgehängt, die an einem Tragarm 50 angebracht
ist. Von dieser Stelle verläuft der Umbilikus 46 allgemein
nach unten und radial außen, wobei er entlang einem
Führungsarm 52, der von der Rotoranordnung 18 getragen ist,
verläuft. Von dort verläuft der Umbilikus 46 allgemein nach
unten und radial innen und dann durch die hohle Mitte der
Antriebswelle 22 nach oben in die Aufbereitungsanordnung 16.
Diese Schlingenanordnung des Umbilikus 46 in Verbindung mit
den verschiedenen Drehgeschwindigkeiten der
Aufbereitungsanordnung 16 und der Rotoranordnung 18, wie vorstehend
beschrieben wird, verhindert, daß der Umbilikus 46 während des
Betriebs der Zentrifuge 12 verdreht wird. Die Verwendung von
drehbaren Dichtungen zwischen den festen und drehenden
Teilen des Systems 10 wird dadurch vermieden. Es ist jedoch
zu beachten, daß die Erfindung mit anderen Arten von
Zentrifugalsystemen einschließlich solcher, die drehbare
Dichtungen verwenden, anwendbar ist.
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Nachdem das Rohr 34 in dem Aufbereitungsbereich 32
positioniert und mit Fluid gefühlt ist, erzeugt die Drehung der
Aufbereitungsanordnung 16 ein Fliehkraftfeld F (siehe Fig.
2), das den Inhalt der Rohrkammer 36 beeinflußt. Dieses
Kraftfeld F erzeugt einen "hohen G-Bereich" 54 und einen
"niedrigen G-Bereich" 56 innerhalb der Kammer 36. Wie Fig. 2
zeigt, liegt der hohe G-Bereich 54 angrenzend an die
Außenwand der Kammer 36, wo das Kraftfeld von der Drehachse
am weitesten entfernt ist und der Inhalt der Kammer 36 den
höchsten Drehkräften (oder "G"-Kräften) unterworfen ist. Der
niedrige G-Bereich 56 befindet sich angrenzend an die
Innenwand der Kammer 36, wo das Kraftfeld näher an der
Drehachse liegt und der Inhalt der Kammer geringeren Drehkräften
(oder "G"-Kräften) unterliegt. Wie die Fig. 6 und 7 am
besten zeigen, wandern Materialien höherer Dichte, die in
dem aufbereiteten Fluid (mit 101 in den Fig. 6 und 7
bezeichnet) anwesend sind, unter dem Einfluß des Kraftfelds F
in Richtung zum hohen G-Bereich 54, während die weniger
dichten Materialien und der Überstand (mit 115 in den Fig. 6
und 7 bezeichnet) in dem niedrigen G-Bereich 56 verbleiben.
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Um die gewünschten Durchsatzbedingungen zu erreichen, wird
das aufzubereitende Fluid in die Rohrkammer 36 unter
Verwendung eines geeigneten Reihenpumpmechanismus 58 eingeleitet.
Bei der gezeigten Ausführungsform (siehe Fig. 1) hat der
Pumpmechanismus die Form einer peristaltischen Pumpe 58, die
an der Aufstromseite der Rohrkammer 36 angeordnet ist.
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In Fig. 8 ist das soeben beschriebene Set 14 speziell zur
Verwendung bei der Ernte von TIL-Zellen ausgebildet. Bei
diesem Vorgang wird TIL-Zellkulturlösung, die ungefähr
70-260 Dreiliterbeutel 60 füllt, die jeweils mit ca. 1 1/2 l
Lösung gefüllt sind, durch Zentrifugieren aufbereitet, um
den Überstand abzutrennen und konzentrierte TIL-Zellen zu
erhalten (derzeit bestehend aus ungefähr 2 x 10¹¹ Zellen,
die ein Volumen zwischen 220 und 400 ml einnehmen).
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Bei dieser Anordnung werden Verteilersets 62 mit fünf und
mit zehn Zuleitungen verwendet, um die vielen Zuführbeutel
60 mit einer einzigen Einlaßleitung 64 zu verbinden. Das
Zellkulturfluid wird dann in einen Reservoirbeutel 66 unter
Verwendung der Zuführpumpe 68 gefördert und dann unter
Verwendung der Aufbereitungspumpe 58 in das Rohr 34 geleitet.
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Bei dieser Anordnung hat das Rohr 34 eine Länge von ca.
81 cm (32") und eine Breite von 7,6 cm (3"). Die Innenfläche
des Rohrs 34 beträgt ungefähr 1290 cm² (200 sg.in.).
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Während des Zentrifugierens werden die TIL-Zellen von dem
Kulturmedium (das den Überstand bildet) getrennt. Der
Überstand wird in großvolumigen Behältern 72 gesammelt. Danach
werden die konzentrierten TIL-Zellen in einen Sammelbehälter
74 überführt, um dem Patienten verabreicht zu werden.
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Bei diesen und anderen Anwendungen, wobei relativ große
Fluidvolumina aufzubereiten sind, ist es erwünscht, die
Einlaßdurchflußrate des Fluids zu maximieren, da dies die
Gesamtaufbereitungsdauer verkürzt. Im Fall eines
TIL-Prozesses wird eine nominelle Aufbereitungsrate von mindestens
1,5 l/min erreicht. Mit dem gezeigten System 10 kann jedoch
die Aufbereitungsrate auf mehr als ca. 4 l/min erhöht
werden. Diese Rate ist signifikant höher als die nominellen
Aufbereitungsraten, die herkömmlich für die Aufbereitung von
Blut (ca. 50 ml/min) oder herkömmlich für das Ernten von
TIL-Zellen (ca. 175 ml/min) benötigt werden.
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Die Anwendung dieser relativ hohen Einlaßdurchflußraten kann
zu Problemen bei der Aufbereitung führen. Insbesondere
können so hohe Raten zu unklaren turbulenten
Strömungsbedingungen in der Rohrkammer 36 führen. Diese turbulenten oder
anderweitig unklaren nichtgleichförmigen
Strömungsbedingungen können die Sedimentierung und Trennung innerhalb des
Fliehkraftfelds F stören, wodurch die Gesamtwirksamkeit und
der Wirkungsgrad des Prozesses verringert werden.
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Hohe Einlaßdurchflußraten und damit einhergehende unklare,
turbulente Durchflußbedingungen können auch in einer
ungleichmäßigen Verteilung des Fluids in der Rohrkammer 36
resultieren. Um die effektive Oberfläche, entlang der die
Trennung erfolgt, zu maximieren, sollte das ankommende Fluid
so bald wie möglich nach dem Eintritt in das Rohr 34
bevorzugt in den niedrigen G-Bereich 56 eintreten. Dadurch werden
die Fluidbestandteile dem vollen Ausmaß des Fliehkraftfelds
F über den längsten Zeitraum ausgesetzt. Hohe
Einlaßdurchflußraten können jedoch das ankommende Fluid unterschiedslos
sowohl in den hohen als den niedrigen G-Bereich 54 und 56
des Rohrs 34 verspritzen oder verteilen. Auch dadurch werden
die Gesamtwirksamkeit und der Wirkungsgrad des Prozesses
vermindert.
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Zur Optimierung der Wirksamkeit der Trennung bei hohen
Einlaßdurchflußraten gibt die Erfindung ein
Fluidaufbereitungssystem 10 an, das eine Einrichtung 76 aufweist, die
angrenzend an das Einlaßende der Rohrkammer 36 positioniert
ist, um ankommendes Fluid von dem hohen G-Bereich 54 weg und
zu dem niedrigen G-Bereich 56 der Kammer 36 in einem
allgemein gleichmäßigen Strom zu richten, der verringerte
Turbulenz hat oder allgemein frei von Turbulenz ist. Bevorzugt
bildet der gleichmäßige Durchfluß einen relativ dünnen
Strom, der die gesamte effektive Oberfläche des niedrigen G-
Bereichs 56 benachbart dem Einlaßende der Kammer 36
ausfüllt.
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Gemäß der Erfindung stellt die Einrichtung 76 somit bei
Eintritt von Hochgeschwindigkeitsfluid in das Fliehkraftfeld F
die gewünschten Strömungsbedingungen für eine effektive
Trennung her. Die Einrichtung 76 leitet und verteilt das
Fluid ferner auf eine Weise, die die effektive Oberfläche
der Rohrkammer 36 zur Trennung maximiert. Durch die
Erfindung kann auch bei hohen Einlaßdurchflußraten eine effektive
Trennung erreicht werden.
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Die Einrichtung 76 kann auf verschiedene Weise ausgebildet
sein. Eine Ausführungsform ist in den Fig. 3-5 gezeigt.
Dabei ist die Einrichtung 76 Teil einer Öffnungsblockanordnung
78, die in dem Einlaßende 38 der Rohrkammer 34 liegt. Die
Anordnung 78 umfaßt eine obere Wand, eine untere Wand und
Seitenwände 80, 81 und 82, die einen offenen Innenraum 84
definieren. Die Anordnung 78 hat ferner eine erste Endwand
86, die das benachbarte Ende des Innenraums 84 abschließt.
Ein oder mehr Einlaßöffnungen 88 sind an dieser Endwand 86
gebildet. Der Einlaßschlauch 42 ist an diesen Öffnungen 88
angebracht, um Fluid in den offenen Innenraum 84 der
Anordnung 78 zu leiten.
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Bei dieser Anordnung weist die Einrichtung 76 eine teilweise
zweite Endwand 90 auf, die an dem Ende der
Öffnungsblockanordnung 78 entgegengesetzt zu der Endwand 86, in der die
Einlaßöffnungen 88 vorgesehen sind, liegt. Diese teilweise
Endwand 90 verläuft von der oberen Wand 80 in Richtung zur
unteren Wand 81 und endet ein kurzes Stück davor, um einen
Durchflußkanal 92 zu definieren, der mit dem offenen
Innenraum 84 der Anordnung 78 in Verbindung ist. Wie noch im
einzelnen beschrieben wird, wird Fluid, das in den offenen
Innenraum 84 der Öffnungsblockanordnung 78 (durch die
Einlaßöffnungen
88) eingeleitet wird, durch den Durchflußkanal 92
in das Fliehkraftfeld geleitet.
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Wie Fig. 4 am besten zeigt, ist die Öffnungsblockanordnung
78 innerhalb des Einlaßendes der Rohrkammer 36 positioniert,
wobei sich der Durchflußkanal 92 in Längsrichtung über die
gesamte Innenfläche der Rohrkammer 36 erstreckt, die im
Betrieb der niedrige G-Bereich 56 wird.
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Um sicherzustellen, daß die Innenfläche des Rohrs 34 der
niedrige G-Bereich 56 wird, wenn er innerhalb des
Aufbereitungsbereichs 32 liegt, ist an der Öffnungsblockanordnung 78
ein Führungskeil 94 vorgesehen, der in eine Nut 96 in dem
Aufbereitungsbereich 32 (siehe Fig. 2) eingesetzt ist, wenn
das Rohr 34 richtig orientiert ist.
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Das System 10 hat ferner eine Einrichtung 98, die einen
Bereich 100 zum Sammeln von Materialien hoher Dichte in der
Rohrkammer 36 definiert. Bei der in den Fig. 2-5 gezeigten
Ausführungsform weist die Einrichtung 98 eine Dammanordnung
102 auf, die in der Rohrkammer 36 an der Abstromseite der
Öffnungsblockanordnung 78 positioniert ist. Die
Dammanordnung 102 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bei der
gezeigten Ausführungsform ist die Dammanordnung 102 Teil
einer weiteren Öffnungsblockanordnung der vorher
beschriebenen Art. Die Anordnung 102 hat eine obere und eine untere
Wand 103, 104, Seitenwände 105 und eine Endwand 106.
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Dabei weist die Dammanordnung 102 eine teilweise Endwand 108
auf, die ebenso wie die Einrichtung 76, die der
Öffnungsblockanordnung 78 zugeordnet ist, einen weiteren
Durchflußkanal 110 bildet, durch den Fluid strömen muß, um aus der
Rohrkammer 36 auszutreten.
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Die Länge der Endwand 108, die der Dammanordnung 102
zugeordnet ist, ist veränderlich. Sie kann gleich wie oder
anders als die Endwand 90 der Öffnungsblockanordnung 78 sein
in Abhängigkeit von Art und Beschaffenheit des
Sammelbereichs oder der Sammelbereiche, die in der Rohrkammer 36
ausgebildet werden sollen. Die Sedimentierung von
Materialien höherer Dichte in dem Bereich 100 wird außerdem durch
die Fluiddurchflußrate, die Drehzahl der Zentrifuge und die
innere Dicke der Rohrkammer 36 beeinflußt. Diese Variablen
können verstellt werden, um die Sammeleigenschaften des
Rohrs 34 zu ändern.
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Es ist ferner zu beachten, daß Vielfach-Dammanordnungen
unterschiedlicher Längen und Abstände verwendet werden
können, um Vielfachtrenn- und -sedimentierungszonen in der
Rohrkammer 36 auszubilden.
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Wie die Fig. 6 und 7 zeigen und wie noch im einzelnen
erläutert wird, sammeln sich die Materialien höherer Dichte
(mit 101 in den Fig. 6 und 7 bezeichnet), die zu dem hohen
G-Bereich 54 der Kammer 36 wandern, in dem Bereich 100, der
von der teilweisen Endwand 90 der Öffnungsblockanordnung 78
und der teilweisen Endwand 108 der Dammanordnung 102
begrenzt ist.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3-5 liegt die
Dammanordnung 102 in dem Auslaßende 40 der Rohrkammer 36, und
Auslaßöffnungen 112 sind dementsprechend an der Endwand 106
wie in der Öffnungsblockanordnung 78 gebildet. Es ist jedoch
zu beachten, daß die Dammanordnung 102 in der Rohrkammer 36
an einer Stelle angeordnet sein kann, die an der
Aufstromseite des Auslaßendes 40 der Kammer 36 liegt (wie in Fig. 6
gezeigt ist), und in diesem Fall ist die Endwand 106 ohne
Öffnungen. Dabei wird dann eine separate
Öffnungsblockanordnung (nicht gezeigt) ohne eine teilweise Endwand am
Auslaßende 40 der Rohrkammer 36 verwendet.
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Die Öffnungsblockanordnung 78 und die Dammanordnung 102
können aus verschiedenen Materialien bestehen. Bei der
gezeigten Ausführungsform sind beides Spritzgußteile aus Kunst--
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TEXT FEHLT
Verfahren resultiert aus dem Betrieb der oben beschriebenen
Öffnungsblockanordnung 78 und der Dammanordnung 102, wenn
die Rohrkammer 36 dem Fliehkraftfeld F ausgesetzt ist. Es
ist jedoch zu beachten, daß das Verfahren auch mit anderen
Einrichtungen durchgeführt werden kann.
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Wenn bei diesem Verfahren das aufzubereitende Fluid in das
Fliehkraftfeld F eingeleitet wird, wird es von dem Bereich
der Kammer 36, in dem die stärksten Fliehkräfte (oder G)
herrschen, weggeleitet. Außerdem wird das Fluid als ein im
allgemeinen gleichmäßiger Strom (durch Pfeile und mit 111 in
den Fig. 6 und 7 bezeichnet) in das Kräftefeld geleitet und
abgegeben, wobei dieser Strom verringerte Turbulenz hat oder
im wesentlichen frei von Turbulenz ist.
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Unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird
ankommendes Fluid, das in die Öffnungsblockanordnung 78 (durch
die Öffnungen 88) eintritt, sofort innerhalb des offenen
Innenraums 84 eingegrenzt. Turbulente Strömungsbedingungen,
die durch den Eintritt von Fluid in die Kammer 36
hervorgerufen werden (mit Wirbelpfeilen 113 in den Fig. 6 und 7
bezeichnet), werden dadurch wirkungsvoll auf diesen
Innenraumbereich 84 begrenzt und von der restlichen Rohrkammer 36
isoliert.
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Das in dem Innenraumbereich 84 eingeschlossene Fluid 84 wird
durch die teilweise Endwand 90 von dem hohen G-Bereich 54
weg und durch den Kanal 92 hinaus in die Rohrkammer 36
geleitet. Aufgrund der Gestalt des Kanals 92 wird das Fluid
in einem im allgemeinen gleichförmigen Strom 111 geleitet
und abgegeben, der über den niedrigen G-Bereich 56 der
Rohrkammer 36 verläuft.
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Optimale Bedingungen zur Sedimentierung und Trennung werden
hierdurch rasch hergestellt. Infolgedessen wandern die
Materialien 101 höherer Dichte aufgrund des Kraftfelds F in
Richtung zum hohen G-Bereich 54. Der verbleibende Überstand
(mit Pfeilen und 115 in Fig. 6 und 7 bezeichnet) fließt
weiter gleichmäßig entlang dem niedrigen G-Bereich 56 in
Richtung zum Auslaßende 40 der Rohrkammer 36.
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Der Prozeß erzeugt außerdem in der Kammer 36 einen Bereich
100, in dem sich die Materialien 101 höherer Dichte sammeln,
während der Überstand 115 gleichzeitig ungehindert aus der
Kammer 36 ausströmen kann. Wie am besten in Fig. 6 zu sehen
ist, sammeln sich die Materialien 101 höherer Dichte, die
zum hohen G-Bereich 54 der Kammer 36 wandern, in dem Bereich
100, der von der teilweisen Endwand 90 der
Öffnungsblockanordnung 78 und der teilweisen Endwand 108 der Dammanordnung
102 begrenzt ist. Gleichzeitig geht der Überstand, der von
den Materialien 101 höherer Dichte frei ist, durch den Kanal
110 der Dammanordnung 102 und tritt am Auslaßende 40 der
Rohrkammer 36 aus.
BEISPIEL 1
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Ein Rohr 34 mit den Merkmalen der Erfindung wurde in
Verbindung mit einem Set der allgemein in Fig. 8 gezeigten Art
und einer Zentrifuge vom Adams-Typ verwendet, um aus einer
Kochsalzsuspension Human-Erythrozyten zu ernten. Es wurden
drei Durchläufe durchgeführt.
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Im ersten Durchlauf hatte die Suspension eine
Originalkonzentration von 1,27 x 10&sup7; Erythrozyten/ml. Diese Suspension
wurde durch das Rohr mit einer Durchflußrate von 1800 ml/min
bei 1600 U/min zentrifugal aufbereitet. Während der
Aufbereitung wurden konzentrierte Erythrozyten mit einem
Aufbereitungswirkungsgrad von 94,9 % gesammelt.
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Im zweiten Durchlauf war die Originalkonzentration der
Suspension 1,43 x 10&sup7; Erythrozyten/ml. Bei der zentrifugalen
Aufbereitung mit einer Durchflußrate von 1000 ml/min bei
1600 U/min wurden konzentrierte Erythrozyten mit einem
Aufbereitungswirkungsgrad von 95,7 % gesammelt.
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Im dritten Durchlauf war die Originalkonzentration der
Suspension 1,33 x 10&sup7; Erythrozyten/ml. Bei der zentrifugalen
Aufbereitung mit einer Durchflußrate von 1800 ml/min bei
1600 U/min wurden konzentrierte Erythrozyten mit einem
Aufbereitungswirkungsgrad von 91,5 % gesammelt.
BEISPIEL 2
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Ein Rohr 34 mit den Merkmalen der Erfindung wurde in
Verbindung mit einem Set, wie es allgemein in Fig. 8 gezeigt ist,
und einer Zentrifuge vom Adams-Typ verwendet, um TIL-Zellen
aus einer Suspension zu ernten.
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Während des Vorgangs wurden 24.559 ml TIL-Kulturzellen-
Suspension durch das Rohr mit Durchflußraten zwischen 500
und 1500 ml/min bei 1600 U/min aufbereitet. Es wurden 445 ml
konzentrierte TIL-Zellen erhalten.
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Ungefähr 564,9 x 10&sup8; TIL-Zellen waren in der Suspension vor
der Aufbereitung enthalten. Während der Aufbereitung wurden
ungefähr 462,8 x 10&sup8; TIL-Zellen bei einem
Aufbereitungswirkungsgrad von 82 % gesammelt.
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Eine Lebensfähigkeit der TIL-Zellen von 73 % wurde vor der
Aufbereitung gemessen. Nach der Aufbereitung wurde eine
Lebensfähigkeit der TIL-Zellen von 73 % gemessen.
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Vor der Aufbereitung betrug die lytische Aktivität der TIL-
Zellen 5,4 %. Nach der Aufbereitung betrug die lytische
Aktivität 4,3 %, was keinen statistisch signifikanten
Unterschied darstellt.
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Die obigen Beispiele zeigen deutlich die Fähigkeit eines
Aufbereitungssystems, das gemäß der Erfindung hergestellt
und betrieben wird, zum wirkungsvollen Aufbereiten von
großen Mengen von Zellsuspensionen bei relativ hohen
Fluiddurchflußraten. Beispiel 2 zeigt außerdem, daß die
Aufbereitung
ohne biologische Schädigung der Zellkomponenten
erfolgt.
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Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden
Patentansprüchen angegeben.