DE69415967T2

DE69415967T2 - Peristaltische pumpe mit linearem pumpenroller-postionierungsmechanismus

Info

Publication number: DE69415967T2
Application number: DE69415967T
Authority: DE
Inventors: Arthur S. Chapman
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2014-03-18
Also published as: EP0690962A1; WO1995017598A1; EP0690962A4; DE69415967D1; JPH08507584A; CA2155737A1; US5462417A; EP0690962B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine peristaltische Pumpe, die in einer Blutverarbeitungsvorrichtung verwendbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Heutzutage wird Vollblut routinemäßig durch Zentrifugieren in seine verschiedenen therapeutischen Bestandteile wie Erythrozyten, Thrombozyten bzw. Plättchen und Plasma getrennt.
Herkömmliche Blutverarbeitungsverfahren verwenden langlebige Zentrifugeneinrichtungen in Verbindung mit sterilen Einmal- Verarbeitungssystemen, die typischerweise aus Kunststoff bestehen. Der Bediener lädt die Einmalsysteme vor der Verarbeitung auf die Zentrifuge und entfernt sie anschließend.
Herkömmliche Zentrifugen erlauben häufig nicht den einfachen Zugang zu den Bereichen, in denen sich die Einmalsysteme während des Gebrauchs befinden. Infolgedessen können Lade- und Entladevorgänge zeitaufwendig und umständlich sein.
Einmalsysteme sind häufig zu gewünschten Formen vorgeformt, um den Lade- und Entladevorgang zu vereinfachen. Diese Vorgehensweise bewirkt aber oft das Gegenteil, weil dadurch die Kosten der Einmalgegenstände höher werden.
Die US-A-4 205 948 gibt eine peristaltische Pumpe an, die einen Rotor aufweist, der mindestens eine Rolle besitzt, die darin montiert ist für eine Ausdehnungs- und Rückzugsbewegung radial zu dem Rotor, um mit einer Schlauchleitung in Kontakt bzw. mit dieser außer Eingriff zu kommen.
Die US-A-4 548 553 gibt eine peristaltische Pumpe an, die einen Rotor aufweist, der mit einem Paar von radial einstellbaren Trägern versehen ist, die Rollen tragen. Eine von Hand zu betätigende Schraube kann eine konische Spitze axial zu dem Rotor zwischen den Trägern bewegen, um eine radiale Einstellung der Träger und ihrer Rollen vorzunehmen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen definiert und ermöglicht verbesserte Flüssigkeits-Verarbeitungssysteme, die einen einfachen Zugang zu äußeren und inneren Komponenten zum Beladen und Entladen von Einmal-Verarbeitungseinheiten vorsehen. Bei der Erfindung wird dieses Ziel erreicht, ohne die Einmaleinheiten kompliziert zu machen oder ihre Kosten zu erhöhen. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von relativ billigen und unkomplizierten Einmaleinheiten.
Gemäß der Erfindung wird eine peristaltische Pumpe angegeben, die folgendes aufweist: Einen Pumpenrotor, der um eine Achse drehbar ist; erste und zweite Pumpenrollen, die für eine Drehung an dem Pumpenrotor von einer Verbindungseinrichtung getragen sind, die schwenkbar an dem Rotor montiert ist und die schwenkbar beweglich ist, um die Rollen gleichzeitig in radialer Richtung zu der Drehachse des Rotos zu bewegen, und zwar zwischen einer zurückgezogenen Position außer Kontakt mit der Pumpenschlauchleitung und einer ausgefahrenen Position, in der ein wirksamer Kontakt mit der Pumpenschlauchleitung hergestellt wird; ein einziges Betätigungselement; und ein Betätigungsorgan, das mit dem Betätigungselement gekoppelt ist und wirksam ist, um das Element längs der Drehachse des Rotors vorwärts zu bewegen, und zwar in einer Vorwärtsrichtung zu dem Pumpenrotor hin und in einer Rückwärtsrichtung weg von dem Pumpenrotor, um zu bewirken, daß die Verbindungseinrichtung die Rolle zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position bewegt; und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement eine Stange koaxial mit dem Rotor ist, wobei die Stange sich im Betrieb um ihre Längsachse zusammen mit dem Rotor dreht, und daß das Betätigungsorgan ein lineares Betätigungsorgan ist, das betätigbar ist, um die Stange während der Drehung der Stange linear und axial zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position zu bewegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe einen Mechanismus auf, um die Position der Rolle abzutasten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpenrolle radial zu der Achse der Drehung zwischen ihren ausgefahrenen und zurückgezogenen Positionen bewegbar und zwar sowohl dann, wenn der Rotor sich dreht, als auch dann, wenn der Rotor sich nicht dreht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe eine zweite Pumpenrolle auf, die für eine Drehung an dem Pumpenrotor angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform wandelt der Verbindungsmechanismus die Vorschubbewegung der Betätigungsstange längs der Drehachse in Abhängigkeit von der Betätigungseinrichtung in eine Bewegung der ersten und zweiten Pumpenrollen im Tandem radial zu der Drehachse zwischen einer zurückgezogenen Position und einer ausgefahrenen Position um.
Die Erfindung gibt eine kompakte, unkomplizierte mechanische Konstruktion für eine peristaltische Pumpe an, die signifikante funktionsmäßige Vorteile bietet.
Bei einer Ausführungsform ist die Rolle in ihre zurückgezogene Position vorgespannt. Die Vorspannung bringt eine Spannung auf die Rolle auf, wenn sie sich in ihrer ausge fahrenen Position befindet, um Schwankungen der Pumpenschlauchleitungsgeometrie auszugleichen. Die Vorspannung gleicht auch andere mechanische Toleranzen aus, die innerhalb der Pumpe auftreten können.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Zentrifugenanordnung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Fluidverarbeitungs-Einmalanordnung, die in Verbindung mit der Zentrifugenanordnung von Fig. 1 verwendbar ist;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines Zentrifugen-Verarbeitungssystems, das die in Fig. 1 gezeigte Zentrifugenanordnung und die in Fig. 2 gezeigte Fluidverarbeitungsanordnung aufweist, wenn diese im Gebrauch zusammenwirken;
Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Rückseite einer Fluidsteuerungskassette, die in die in Fig. 2 gezeigte Fluidverarbeitungsanordnung eingebaut wird;
Fig. 5 ist eine Perspektivansicht der Vorderseite des in Fig. 4 gezeigten Kassettenkörpers;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Fluidkreisläufe und die verbindenden Ventil- und Abtaststationen, die der in Fig. 4 gezeigte Kassettenkörper trägt, und zwar bei Draufsicht auf die Rückseite des Kassettenkörpers;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Kassettenkörpers allgemein entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 ist eine vergrößerte seitliche Schnittansicht einer repräsentativen Ventilstation, die in dem in Fig. 4 gezeigten Kassettenkörper positioniert ist;
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf die Rückseite des Kassettenkörpers der in Fig. 4 gezeigten Kassette, wobei die Schlauchschleifen angebracht und gebrauchsfertig sind;
Fig. 10 ist eine Perspektivansicht der Organisatorwanne, die in die in Fig. 2 gezeigte Fluidverarbeitungsanordnung eingebaut wird;
Fig. 11 ist eine Explosionsansicht der Verpackung eines repräsentativen Fluidkreislaufs innerhalb der in Fig. 10 gezeigten Wanne;
Fig. 12 ist eine Perspektivansicht des Fluidkreislaufs und der Wanne, die in Fig. 11 gezeigt sind, nach dem Auspacken und im gebrauchsfertigen Zustand;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der zu dem Fluidkreislauf gehörenden Tropfkammer, die in der Hand des Anwenders gehalten wird;
Fig. 14 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der in Fig. 13 gezeigten Tropfkammer, die vom Anwender zusammengedrückt wird, um Luft auszutreiben und ein Priming durchzuführen;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das das vergrößerte Sehfeld zeigt, das die in Fig. 13 dargestellte Tropfkammer bietet;
Fig. 16 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Hauptstrangs, der zu der in Fig. 2 gezeigten Fluidverarbeitungsanordnung gehört;
Fig. 17 ist eine seitliche Schnittansicht des von dem Hauptstrang getragenen Drucklagerelements, im allgemeinen entlang der Linie 17-17 in Fig. 16;
Fig. 18 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des koextrudierten Körpers des in Fig. 16 gezeigten Hauptstrangs;
Fig. 19 ist eine schematische Ansicht einer repräsentativen Einzelnadel-Fluidverarbeitungsanordnung, die in Verbindung mit der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugenanordnung verwendbar ist;
Fig. 20 ist eine schematische Ansicht einer repräsentativen Doppelnadel-Fluidverarbeitungsanordnung, die in Verbindung mit der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugenanordnung verwendbar ist;
Fig. 21 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugenanordnung, wobei die Fluidverarbeitungsanordnung zum Gebrauch angebracht ist und Bereiche weggebrochen sind, um die Kammer zu zeigen, die die zugehörige Zentrifuge aufnimmt;
Fig. 21A ist eine Seitenansicht ähnlich Fig. 21, zeigt jedoch die Winkelbeziehung der verschiedenen Komponenten zueinander;
Fig. 22 ist eine Perspektivansicht der Kammer bei geöffneter Tür, um Zugang zu der Zentrifuge zu erhalten;
Fig. 23 ist eine Perspektivansicht der Kassettenhaltestationen, die an der schrägen Frontplatte der Zentrifugenanordnung unmittelbar über der zugehörigen Zentrifuge, die in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist, angeordnet sind;
Fig. 24 ist eine Perspektivansicht der Pumpe und von Ventilmodulen an einer Kassettenhaltestation, wobei der Spritzschutz hochgehoben ist, um die zugehörigen Ventilanordnungen und Druckfühler zu zeigen;
Fig. 25 ist eine Perspektivansicht einer Kassette, die in der Wanne getragen ist und zum Anordnen an der Kassettenhaltestation von Fig. 24 positioniert ist;
Fig. 26 ist eine seitliche Schnittansicht der Kassette, während sie auf die in Fig. 25 gezeigte Kassettenhaltestation abgesenkt wird, wobei ferner in einer seitlichen Schnittansicht das Innere eines zugehörigen Pumpenmoduls gezeigt ist;
Fig. 27 ist eine seitliche Schnittansicht der Kassette, die auf die in Fig. 25 gezeigte Kassettenhaltestation gesenkt ist, wobei die zugehörigen Greifelemente in einer unverriegelten Position gezeigt sind;
Fig. 28 ist eine seitliche Schnittansicht der Kassette, die auf die in Fig. 25 gezeigte Kassettenhaltestation abgesenkt ist, wobei die zugehörigen Greifelemente in einer verriegelten Position gezeigt sind;
Fig. 29 bis 31 sind vergrößerte Ansichten des Arretiermechanismus für eines der in Fig. 24 gezeigten Greifelemente, wobei Bereiche weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind;
Fig. 32 bis 34 sind vergrößerte Ansichten, wobei Bereiche weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind, die die manuelle Freigabe des Arretiermechanismus der Fig. 29 bis 31 im Fall eines Stromausfalls oder eines mechanischen Ausfalls zeigen;
Fig. 35 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Rotoranordnung und ihres zugehörigen Rollenpositioniermechanismus, die in das in Fig. 26 gezeigte Pumpenmodul eingebaut sind;
Fig. 36 ist eine zusammengebaute Perspektivansicht des in Fig. 35 gezeigten Rollenpositioniermechanismus;
Fig. 37 und 38 sind Draufsichten von oben auf Teile des in den Fig. 35 und 36 gezeigten Rollenpositioniermechanismus, wobei die Rollen in ihren zurückgezogenen Positionen gezeigt sind;
Fig. 39 und 40 sind Draufsichten von oben auf Teile des in den Fig. 35 und 36 gezeigten Rollenpositioniermechanismus, wobei die Rollen in ihren ausgefahrenen Positionen gezeigt sind;
Fig. 41 bis 43 sind vergrößerte Perspektivansichten des Selbstlademechanismus des Pumpenmoduls;
Fig. 44A und 44B sind schematische Seitenansichten von Aspekten des Selbstlademerkmals, das in das Pumpenmodul eingebaut ist;
Fig. 45 und 46 sind Draufsichten von oben auf das Pumpenmodul, wobei das Zurückziehen und Ausfahren der Rollen zum Durchführen einer Ventilfunktion gezeigt ist;
Fig. 47 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in den Fig. 21 und 22 gezeigten Zentrifuge, wobei die Konstruktion gezeigt ist, die die rotierende Masse der Zentrifuge abstützt;
Fig. 48 ist eine zusammengebaute Perspektivansicht der in Fig. 47 gezeigten Zentrifuge von der Innenseite der Zentrifuge;
Fig. 49 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der in den Fig. 21 und 22 gezeigten Zentrifuge, wobei die zugehörige Kammeranordnung in ihrer Betriebsposition gezeigt ist;
Fig. 50 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Zentrifugenanordnung, wobei Bereiche weggebrochen sind, um die die Zentrifuge aufnehmende innere Kammer zu zeigen (auch in Fig. 49 zu sehen), wobei die zugehörige Kammeranordnung in ihrer Ladeposition zu sehen ist;
Fig. 51 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der in Fig. 59 gezeigten Zentrifuge, wobei die zugehörige Kammeranordnung in ihrer Ladeposition (die auch Fig. 50 zeigt) zu sehen ist;
Fig. 52 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der in Fig. 51 gezeigten Kammeranordnung, wobei der Spulenkörper von der Zentrifugenschüssel gehoben ist, um eine Einmal-Verarbeitungskammer aufzunehmen;
Fig. 53 und 54 sind vergrößerte Perspektivansichten der Arretier- und Aufnehmerelemente, die der Kammeranordnung zugeordnet sind, wobei die gezeigten Elemente in Fig. 53 miteinander arretiert und in Fig. 54 voneinander getrennt gezeigt sind;
Fig. 55 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in den Fig. 53 und 54 gezeigten Arretierelements;
Fig. 56 und 57 sind vergrößerte seitliche Schnittansichten der Arretier- und Aufnehmerelemente der Fig. 53 und 54, wobei die Elemente in Fig. 56 arretiert und in Fig. 57 getrennt gezeigt sind;
Fig. 58 und 59 sind Seitenansichten der in Fig. 49 gezeigten Zentrifuge, wobei die Kammeranordnung in ihrer Betriebsposition ist und der Hauptstrang der Fluidverarbeitungsanordnung von oberen, unteren und mittleren Anbringeinheiten für eine Rotation gehalten wird;
Fig. 60 bis 62 zeigen die obere Hauptstrang-Anbringeinheit im Zusammenwirken mit dem oberen Hauptstrang-Stützelement;
Fig. 63 und 64 zeigen die mittlere Hauptstrang-Anbringeinheit im Zusammenwirken mit dem oberen Hauptstrang- Stützelement;
Fig. 65 bis 68 zeigen die untere Hauptstrang-Anbringeinheit im Zusammenwirken mit dem unteren Hauptstrang- Stützelement;
Fig. 69 ist eine schematische Darstellung des Hauptstrangs, wenn er von den Zentrifugen-Anbringeinheiten in der zum Gebrauch gewünschten Orientierung gehalten wird;
Fig. 70 bis 75 zeigen die Schritte, mit denen der Anwender die an einer Wanne angebrachte Fluidverarbeitungsanordnung an der Zentrifugenanordnung einrichtet; und
Fig. 76 bis 79 zeigen die Schritte, mit denen der Anwender die Fluidverarbeitungsanordnung nach einem bestimmten Verarbeitungsablauf abnimmt und entsorgt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Zentrifugen-Verarbeitungssystem 10, das die Merkmale der Erfindung verkörpert. Das System 10 kann zum Verarbeiten verschiedener Fluide verwendet werden. Das System 10 eignet sich besonders gut zum Verarbeiten von Vollblut und anderen Suspensionen von biologischen Zellmaterialien. Demgemäß zeigt die dargestellte Ausführungsform das System 10 bei Anwendung zu diesem Zweck.
Das System 10 besitzt eine Zentrifugenanordnung 12 (siehe Fig. 1) und eine Fluid-Verarbeitungsanordnung 14 (siehe Fig. 2), die im Zusammenwirken mit der Zentrifugenanordnung (siehe Fig. 3) verwendet wird.
Die Zentrifugenanordnung 12 soll eine langlebige Einrichtung sein, die zu einem wartungsfreien Langzeitgebrauch imstande ist. Die Fluid-Verarbeitungsanordnung 14 soll eine zum Einmalgebrauch bestimmte Einmaleinheit sein, die zum Zeitpunkt des Gebrauchs auf die Zentrifugenanordnung 12 geladen wird (wie Fig. 2 zeigt).
Wie später noch im einzelnen erläutert wird, entfernt der Bediener die Fluid-Verarbeitungsanordnung 14 nach Beendigung des Prozesses von der Zentrifugenanordnung 12 und entsorgt sie.

I. DIE FLUID-VERARBEITUNGSANORDNUNG

Fig. 2 zeigt eine Explosionsansicht der Einmal-Verarbeitungsanordnung 14, die in Verbindung mit der Zentrifugenanordnung verwendbar ist.
Die Anordnung 14 besitzt eine Verarbeitungskammer 16. Im Gebrauch dreht die Zentrifugenanordnung 12 die Verarbeitungskammer 16, um Blutbestandteile durch Zentrifugieren aufzutrennen. Die Konstruktion der Verarbeitungskammer 16 kann unterschiedlich sein. Eine bevorzugte Konstruktion wird später beschrieben.
Die Verarbeitungsanordnung 14 umfaßt eine Gruppe von biegsamen Schläuchen, die einen Fluidkreislauf 18 bilden. Der Fluidkreislauf 18 transportiert Flüssigkeiten zu und von der Verarbeitungskammer 16.
Der Fluidkreislauf 18 umfaßt eine Reihe von Behältern 20. Im Gebrauch sind die Behälter 20 an Hängeelementen an der Zentrifugenanordnung 12 angebracht (siehe Fig. 2), um Flüssigkeiten während der Verarbeitung abzugeben und zu empfangen.
Der Fluidkreislauf 18 umfaßt eine oder mehrere Inline-Kassetten 22. Fig. 2 zeigt drei Kassetten 22A, 22B und 22C.
Die Kassetten 22A, 22B, 22C sind in Verbindung mit Pumpen- und Ventilstationen an der Zentrifugenanordnung 12 wirksam, um während eines Blutverarbeitungsvorgangs einen Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Vielzahl von Flüssigkeitsquellen und -zielorten zu leiten. Die Kassetten 22A, 22B, 22C zentralisieren die Ventil- und Pumpfunktionen, um das ausgewählte Verfahren durchzuführen. Weitere Einzelheiten dieser Funktionen werden später angegeben.
Ein Bereich des Fluidkreislaufs 18, der zwischen den Kassetten 22 und der Verarbeitungskammer 16 verläuft, ist zu einem Bündel zusammengefaßt, um einen Hauptstrang 24 zu bilden. Der Hauptstrang 24 verbindet die rotierenden Teile der Verarbeitungsanordnung 14 (hauptsächlich die Verarbeitungskammer 16) mit dem nicht-rotierenden, ortsfesten Teil der Verarbeitungsanordnung 14 (hauptsächlich den Kassetten 22 und Behältern 20). Der Hauptstrang 24 verbindet die rotierenden die ortsfesten Teile der Verarbeitungsanordnung 14 ohne die Verwendung von rotierenden Dichtungen. Weitere Einzelheiten einer bevorzugten Konstruktion des Hauptstrangs 24 werden später erläutert.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform verbindet der Flüssigkeitskreislauf 18 von vornherein die Verarbeitungskammer 16, die Behälter 20 und die Kassetten 22 miteinander. Die Anordnung 14 bildet somit eine integrale sterile Einheit.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Verarbeitungsanordnung 14 zum Gebrauch in einer Organisatorwanne 26 verpackt. Die Wanne 26 hält die Verarbeitungskammer 16, die Behälter 20, die Kassetten 22 und den Flüssigkeitskreislauf 18 vor dem Gebrauch in einem geordneten, kompakten Paket. Während des Gebrauchs (siehe Fig. 3) ist die Organisatorwanne 26 an der Zentrifugenanordnung 12 angebracht. Nach dem Verarbeitungsvorgang nimmt die Wanne 26 die Verarbeitungsanordnung 14 zur Entsorgung auf.
Weitere Einzelheiten der Organisatorwanne 26 und der Einrichtung und Abnahme der Verarbeitungsanordnung 14 werden noch in größeren Einzelheiten beschrieben.

(i) Die Fluidverarbeitungskassette

Die Kassetten 22A, 22B, 22C haben jeweils den gleichen Aufbau. Die Fig. 4 bis 9 zeigen die Einzelheiten der bevorzugten Konstruktion.
Wie die Fig. 4 und 5 am besten zeigen, besitzt die Kassette 22 einen spritzgeformten Körper 110, der durch eine Innenwand 534 in eine Vorderseite 112 (siehe Fig. 5) und eine Rückseite 114 (siehe Fig. 4) unterteilt ist. Für die Zwecke der Beschreibung ist die Vorderseite 112 diejenige Seite der Kassette 22, die im Gebrauch der Zentrifugenanordnung 12 zugewandt ist.
Eine biegsame Membran 116 liegt über der Vorderseite 112 der Kassette 22. Eine im allgemeinen steife Rückplatte 118 liegt über der Rückseite 114 der Kassette.
Die Kassette 22, die Innenwand 534 und die Rückwand 118 bestehen bevorzugt aus einem Hartkunststoffmaterial medizinischer Güte. Die Membran 116 besteht bevorzugt aus einem biegsamen Flächenkörper aus Kunststoff medizinischer Güte. Die Membran 116 und die Rückplatte 118 sind um ihren jeweiligen Umfang herum mit den Umfangsrändern der Vorder- und Rückseite 112, 114 der Kassette 22 dicht verbunden.
Wie die Fig. 4 und 5 ebenfalls am besten zeigen, enthalten die Vorder- und Rückseiten 112/114 der Kassette 22 vorgeformte Vertiefungen.
An der Vorderseite 112 der Kassette 22 (siehe Fig. 5) bilden die Vertiefungen ein Feld von Ventilstationen VN und ein Feld von Druckabtaststationen SN.
An der Rückseite 114 der Kassette 22 (siehe Fig. 4) bilden die Vertiefungen eine Gruppierung von Kanälen oder Bahnen FN zum Transport von Flüssigkeiten.
Die Ventilstationen VN kommunizieren mit den Flüssigkeitsbahnen FN und verbinden sie untereinander auf eine vorbestimmte Weise. Die Abtaststationen SN kommunizieren ebenfalls mit den Flüssigkeitsbahnen FN, um Drücke in ausgewählten Bereichen abzutasten.
Anzahl und Anordnung der Flüssigkeitsbahnen FN, der Ventilstationen VN und der Abtaststationen SN können veränderlich sein. Bei der gezeigten Ausführungsform sieht die Kassette 22 neunzehn Flüssigkeitsbahnen F1 bis F19, zehn Ventilstationen V1 bis V10 und vier Abtaststationen S1 bis S4 vor.
Die Ventil- und Abtaststationen V1/V10 und S1/S4 gleichen flachen Vertiefungen, die an der Vorderseite 112 der Kassette offen sind (siehe Fig. 5). Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, verlaufen von der Innenwand 534 hochstehende Ränder 120 nach oben und umgeben umfangsmäßig die Stationen V1/V10 und S1/S4.
Die Ventilstationen V1/V10 werden von der Innenwand 534 an der Rückseite 114 der Kassette 22 verschlossen mit der Ausnahme, daß jede Ventilstation VN ein Paar Durchgangslöcher oder Öffnungen 122A und 122B in der Innenwand 534 aufweist (siehe die Fig. 5 und 8). Die Öffnungen 122A, 122B münden jeweils in ausgewählte, verschiedene Flüssigkeitsbahnen FN und FN, (siehe Fig. 8) an der Rückseite 114 der Kassette 22. Eine der Öffnungen 122A ist von einem Sitzring 124 umgeben, wogegen das bei der anderen nicht der Fall ist (siehe Fig. 8).
Die Abtaststationen S1/S4 sind ebenfalls durch die Innenwand 534 an der Rückseite 114 der Kassette 22 verschlossen mit der Ausnahme, daß jede Abtaststation VN drei Durchgangslöcher oder Öffnungen 126A, 126B, 126C in der Innenwand 534 besitzt(siehe Fig. 5). Die Öffnungen 126A, 126B, 126C münden in ausgewählte Flüssigkeitsbahnen FN an der Rückseite 114 der Kassette 24. Diese Öffnungen 126A, 126B, 126C kanalisieren den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den ausgewählten Flüssigkeitsbahnen FN durch die zugehörige Abtaststation.
Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, ist die über der Vorderseite 112 der Kassette 22 liegende biegsame Membran 116 mit den hochstehenden Umfangsrändern 120 der Ventil- und Abtaststationen V1/V10 und S1/S4 durch Ultraschallschweißen verschweißt. Dadurch sind die Ventilstationen V1/V10 und die Abtaststationen S1/S4 voneinander und von dem Rest des Systems getrennt.
Alternativ kann die biegsame Membran 116 an den hochstehenden Rändern 120 anliegen durch Einwirkung einer äußeren positiven Kraft, die von der Zentrifugenanordnung 12 auf die Membran 116 aufgebracht wird (wie die F1-Pfeile in Fig. 8 zeigen). Die positive Kraft F1 bewirkt ebenso wie die Ultraschallschweißung ein umfangsmäßig dichtes Anliegen der Ventil- und Abtaststationen V1/V10 und S1/S4.
Wie Strichlinien in Fig. 8 zeigen, dient das örtlich begrenzte Aufbringen einer zusätzlichen positiven Kraft auf den Zwischenbereich der Membran 116, der über einer Ventilstation V1/V10 liegt (wie der F2-Pfeil in Fig. 7 zeigt), dazu, die Membran 116 in die Ventilstation hinein durchzubiegen. Die Membran 116 liegt an dem Ring 124 an (wie Strichlinien in Fig. 8 zeigen), um die zugehörige Ventilöffnung 122A dicht zu verschließen. Dadurch ist die Ventilstation gegenüber einem Flüssigkeitsdurchfluß geschlossen.
Wenn die Kraft F2 aufgehoben wird, wird durch den Fluiddruck innerhalb der Ventilstation und/oder das Formgedächtnis der Membran 116 selbst die Membran 116 von dem Ventilring 124 abgehoben, so daß die Ventilstation für den Flüssigkeitsdurchfluß geöffnet wird.
Bevorzugt sind der Durchmesser und die Tiefe der Ventilstation so gewählt, daß die Durchbiegung, die notwendig ist, um die Membran 116 in Anlage zu bringen, die elastischen Grenzen des Membranmaterials nicht überschreitet. Auf diese Weise genügt allein das Formgedächtnis des Kunststoffmaterials, um die Membran 116 in Abwesenheit der Kraft F2 vom Sitz zu lösen.
Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, bringt im Gebrauch die Zentrifugenanordnung 12 selektiv die lokalisierte positive Kraft F2 auf die Membran 116 auf, um die Ventilöffnungen 122A zu schließen.
Wie die Fig. 7 und 8 am besten zeigen, erheben sich nach oben verlaufende Ränder 128 von der Innenwand 534 und umgeben den jeweiligen Umfang der Kanäle F1/F19, die an der Rückseite 114 der Kassette 22 offen sind.
Die Flüssigkeitsbahnen F1/F19 sind durch die Innenwand 534 an der Vorderseite 112 der Kassette 22 mit Ausnahme der Öffnungen 122A, 122B der Ventilstationen V1/V10 und der Öffnungen 126A, 126B, 126C der Aufnahmestationen S1/S4 geschlossen (siehe Fig. 6).
Die Hartplatte 118, die über der Rückseite 114 der Kassette 22 liegt, ist durch Ultraschallschweißen mit den hochstehenden Umfangsrändern 128 verschweißt, so daß die Flüssigkeitsbahnen F1/F19 gegeneinander und gegen den Rest des Systems abgedichtet sind.
Wie Fig. 6 am besten zeigt, erstrecken sich zehn vorgeformte Schlauchverbinder T1 bis T10 entlang von gegenüberliegenden Seitenrändern 130A, 130B der Kassette 22 nach außen. Die Schlauchverbinder sind jeweils zu fünft an dem einen Seitenrand 130A (T1 bis T5) und zu fünft an dem anderen Seitenrand 130B (T6 bis T10) angeordnet. Die anderen Seitenränder 132A, 132B der Kassette 22 sind frei von Schlauchverbindern. Diese geordnete Orientierung der Schlauchverbinder T1/T10 entlang nur zwei Seitenrändern 130A, 130B der Kassette 22 ergibt eine zentralisierte, kompakte Einheit zur Anbringung an der Zentrifugenanordnung 12 (wie Fig. 3 zeigt).
Wie Fig. 6 zeigt, stehen entlang dem einen Seitenrand 130A der erste bis fünfte Schlauchverbinder T1 bis T5 in Verbindung mit inneren Flüssigkeitsbahnen F1 bis F5. Entlang dem anderen Seitenrand 130B stehen der sechste bis zehnte Schlauchverbinder T6 bis T10 in Verbindung mit inneren Flüssigkeitsbahnen F6 bis F10. Diese Flüssigkeitsbahnen F1 bis F10 bilden die Hauptflüssigkeitsbahnen der Kassette 22, durch die Flüssigkeit in die Kassette 22 eintritt oder aus ihr austritt.
Die verbleibenden inneren Flüssigkeitsbahnen F11 bis F19 der Kassette 22 bilden Zweigbahnen, die die Hauptflüssigkeitsbahnen F1 bis F10 durch die Ventilstationen V1 bis V10 und die Abtaststationen S1/S4 miteinander verbinden.
Insbesondere steuert die Ventilstation V3 den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F1 und der Zweigflüssigkeitsbahn F11. Die Ventilstation V2 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F2 und der Zweigbahn F19. Die Ventilstation V1 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F3 und der Zweigbahn F15. Die Abtaststation S1 verbindet die Hauptflüssigkeitsbahn F4 mit den Zweigbahnen F15 und F16. Die Abtaststation S2 verbindet die Hauptflüssigkeitsbahn F5 mit den Zweigbahnen F17 und F18.
Ebenso steuert die Ventilstation V10 den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F8 und der Zweigflüssigkeitsbahn F14. Die Ventilstation V9 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F9 und der Zweigbahn F19. Die Ventilstation V8 steuert den Flüssigkeitsdurchfluß zwischen der Hauptflüssigkeitsbahn F10 und der Zweigbahn F18. Die Abtaststation S3 verbindet die Hauptflüssigkeitsbahn F6 mit den Zweigbahnen F11 und F12. Die Abtaststation S4 verbindet die Hauptflüssigkeitsbahn F7 mit den Zweigbahnen F13 und F14.
Die Zweigbahnen F16, F12, F17 und F13 kommunizieren jeweils durch Ventilstationen V4, V5, V6 bzw. V7 mit der Zweigbahn F19.
Bei dieser Anordnung dient die Zweigbahn F19 als Mittelpunkt oder Nabe zum Transport von Flüssigkeit zwischen den Haupt flüssigkeitsbahnen F1 bis F5 auf der einen Seite 130A der Kassette 22 und den Hauptflüssigkeitsbahnen F6 bis F10 auf der anderen Seite 130B der Kassette 22. Die Zweigbahnen F16 und F17 speisen den Mittelpunkt F19 von der Seite 130A der Kassette 22, während die Zweigbahnen F12 und F13 den Mittelpunkt F19 von der anderen Seite 130B der Kassette 22 speisen.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 6 und 9) nimmt eine aufrechte, im allgemeinen elliptische Rippe 532 den mittleren Bereich des Mittelpunkts F19 ein. Die Rippe 532 trägt dazu bei, Fluid innerhalb des Mittelpunkts F19 zu den jeweiligen damit kommunizierenden Zweigbahnen zu kanalisieren. Die Rippe 532 vermindert auch das Gesamtfluidvolumen des Mittelpunkts F19, um den Flüssigkeitstransport innerhalb desselben zu erleichtern.
Ebenfalls bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 6 und 9) erstreckt sich eine Anordnung von inneren Versteifungselementen 530 zwischen aufrechten Rändern 128, die die Flüssigkeitsbahnen bilden. Die inneren Versteifungselemente 530 verleihen der Kassettenstruktur innere Steifigkeit. Diese Steifigkeit ist gegenüber einem Biegen oder Auslenken unter Last beständig. Die Geometrie der Ventilstationen, Abtaststationen und Flüssigkeitsbahnen bleibt dadurch im wesentlichen konstant und unterliegt im Gebrauch keiner Verformung oder Veränderung. Die beabstandete innere Struktur der im Abstand angeordneten Elemente 530 versteift den Kassettenkörper, ohne merklich zum Gewicht beizutragen oder die verwendete Kunststoffmaterialmenge erheblich zu erhöhen.
Die Verwendung der im allgemeinen harten Platte 118, die über der Rückseite 114 der Kassette 22 liegt, verleiht der Kassettenstruktur weitere Steifigkeit. Wie noch gezeigt wird, bildet die Hartplatte 118 auch eine Stelle, um die Kassette 22 im Gebrauch sicher zu greifen.
Wie Fig. 9 zeigt, verbindet eine äußere Schlauchschleife 134 den Schlauchverbinder T4 mit dem Schlauchverbinder T5 an dem einen Seitenrand 130A. Ebenso verbindet eine äußere Schlauchschleife 136 den Schlauchverbinder T7 mit dem Schlauchverbinder T6 an dem anderen Seitenrand 130B. Im Gebrauch sind die Schlauchschleifen 134 und 136 mit peristaltischen Pumpenrotoren an der Zentrifugenanordnung 12 in Eingriff, um Flüssigkeit in die und aus der Kassette 22 zu transportieren.
Wie Fig. 7 zeigt, erstrecken sich die Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 von ihren jeweiligen Seitenrändern 130A/B schräg zu der Vorderseite 112 der Kassette 22. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel α, den der schräge Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 mit der Ebene der Vorderseite 112 der Kassette 22 bildet, ungefähr 10º. Die Winkelbeziehung der Schlauchverbinder T1/T2 und T9/T10 erleichtert das Laden der zugehörigen Schlauchschleifen 134 und 136 auf die Rotoren der peristaltischen Pumpen. Weitere Einzelheiten dieser Aspekte des Systems 10 werden später erläutert.
Die verbleibenden Schlauchverbinder T3 bis T8 an der Kassette 22 sind mit den flexiblen Schläuchen des Fluidkreislaufs 18 verbunden.

(ii) Die Organisatorwanne

Die Fig. 10 bis 12 zeigen die Organisatorwanne 26, in der der Fluidkreislauf 18 vor dem Gebrauch verpackt ist.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besteht die Wanne 26 aus vakuumgeformtem Kunststoff. Verschiedene Materialien können für diesen Zweck verwendet werden, beispielsweise amorphes Polyethylenterephthalat (APET), hochschlagzähes Polystyrol (HIPS), Polyethylenterephthalat mit einem Glykolregler (PETG), Koextrusionen mit rückgeführter bzw. regenerierter Mittellage, oder Pappe.
Die Wanne 26 besitzt vier Seitenplatten 138 und eine Bodenplatte 140, die gemeinsam einen offenen Innenbereich 142 bilden. Der Fluidkreislauf 18 ist lagenweise in den offenen Innenbereich 142 gepackt (siehe Fig. 11).
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besitzen die Seitenplatten 138 nach außen gewölbte Vertiefungen 144, um die geordnete Anordnung von Komponenten in der Wanne 26 aufzunehmen. Die Seitenplatten 138 besitzen außerdem bevorzugt vorgeformte Stützen oder Taschen 146, um schwerkraftgespeiste Komponenten, wie etwa die Tropfkammern 54 und 102, im Gebrauch in einer aufrechten Schwerkraft-Durchflußposition zu halten (siehe Fig. 12).
Die Seitenplatten 138 besitzen ferner offene Bereiche 148, durch die Abschnitte des Flüssigkeitskreislaufs 18 verlaufen, die zu und von den Kassetten 22A/B/C führen, wenn die Wanne an der Zentrifugenanordnung 12 angebracht ist (siehe Fig. 12). Die Bodenplatte 140 weist ebenfalls bevorzugt vorgeformte aufrechte Stützen 158 auf, die den Hauptstrang 24 vor dem Gebrauch in der Wanne 26 halten.
Die Bodenplatte 140 besitzt ausgeschnittene Bereiche 150A/B/C (siehe die Fig. 10 und 11). Die Kassetten 22A/B/C passen in diese Bereiche 150A/B/C, wenn sie in die Wanne 26 gepackt sind (siehe Fig. 12).
Paare von aufrechten Kammern 152A/B/C sind an entgegengesetzten Enden der ausgeschnittenen Bereiche 150A/B/C geformt. Die Schlauchschleifen 134 und 136, die an jeder Kas sette 22A/B/C angebracht sind, verlaufen in die Kammern 152A/B/C, wie Fig. 12 zeigt. Wie später noch genauer beschrieben wird, passen Pumpenrotoren an der Zentrifugenanordnung 12 in die Kammern 152A/B/C und greifen im Gebrauch an den Schlauchschleifen 134 und 136 an (wie Fig. 2 allgemein zeigt).
Wie Fig. 12 ferner zeigt, erstrecken sich die Schlauchschleifen 134 und 136 im Inneren der Kammern 152A/B/C unter die obere Oberfläche der Bodenplatte 140. Andere Schlauchabschnitte 154, die an den Kassetten 22A/B/C angebracht sind, verlaufen über die obere Oberfläche der Bodenplatte 140. Das entgegengesetzte Verkeilen der Schlauchschleifen 134/136 und der Schlauchabschnitte 154 über und unter der Bodenplatte 140 hält die Kassetten 22A/B/C in die Bereiche 150A/B/C eingehängt.
Hochstehende hohle Rippen 156 trennen die Ausschnitte 150A/B/C voneinander. Die Bereiche 156 sind an ihrer Oberseite ausgespart, um den Durchtritt von Bereichen des Flüssigkeitskreislaufs zu ermöglichen (wie Fig. 12 zeigt). Wie noch im einzelnen beschrieben wird, passen Kassettengreifelemente an der Zentrifugenanordnung 12 im Gebrauch in die hohlen Rippen 156.
Andere Bereiche 160 der Bodenplatte 140 sind ausgeschnitten, um über Wirkelemente zu passen, die von der Zentrifugenanordnung 12 getragen werden (siehe Fig. 1), beispielsweise Absperrklemmen 240, ein Hämolysesensor 244A und ein Luftdetektor 244B.
Eine äußere Schrumpfverpackung 162 (siehe Fig. 11) umschließt die Wanne 26 und den in sie gepackten Fluidkreislauf 18.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (wie Fig. 11 sie zeigt) ist der Fluidkreislauf 18 in drei geordneten Lagen 164, 166 und 168 in die Wanne 26 gepackt.
Die Fluidbehälter 20 nehmen innerhalb der Wanne 26 eine obere Lage 168 ein, in der sie sich dem Bediener zur leichten Entnahme präsentieren, so daß sie an der Zentrifugenanordnung 12 aufgehängt werden können (unter Verwendung von Hängeschlaufen 170, die in jedem Behälter 20 gebildet sind).
Die Zentrifugenkammer 16, der Hauptstrang 24 und zugehörige Schlauchabschnitte nehmen die nächste oder mittlere Lage 166 innerhalb der Wanne 26 ein, in der sie zur Entnahme aus der Wanne 26 und zum Anbringen an der Zentrifugenanordnung 12 anschließend an die Fluidbehälter 20 präsentiert sind.
Die Kassetten 22A/B/C nehmen die nächste oder unterste Lage 164 in der Wanne 26 ein, in der sie sich zum betriebsmäßigen Kontakt mit der Zentrifugenanordnung 12 präsentieren.
Wie Fig. 11 außerdem zeigt, passen Hängeschlaufen 170 in zwei der größeren Fluidaufnahmebehälter 22 über vorgeformte Zapfen 172 an einer Wannenseitenplatte 138. Eine Klammer 174 schnappt im Festsitz über die Zapfen 172, um die beiden Behälter 22 an der Seitenplatte 138 zu befestigen. Das Gewicht der Fluid enthaltenden Behälter, die an der Klammer 174 befestigt sind, hält den Rest des Fluidkreislaufs 18 vor dem Gebrauch in der Wanne 26 an Ort und Stelle.
Die Wanne 26 dient als eine organisierte Montagevorrichtung für die Fertigungsanlage. Sie unterstützt außerdem den Anwender bei der Organisation und dem Verständnis der Beziehung der Komponenten für den Vorgang, der ablaufen soll. Sie verleiht etwas, was sonst als ein Konglomerat von Schläuchen und Komponenten erscheinen würde, ein organisiertes, zweckgerichtetes Aussehen.
Wie später noch im einzelnen beschrieben wird, vereinfacht die lagenweise Anordnung des Fluidkreislaufs 18 innerhalb der Wanne 26 zum Gebrauchszeitpunkt das Einrichten der Verarbeitungsanordnung 14 an der Zentrifugenanordnung 12. Die Wanne 26 reduziert Schlauchknickstellen, indem sie kontrollierte Schlauchbahnen vorsieht, und zwar vor und nach dem Einrichten.
Während der Lagerung dienen die Wannenkammern 152A/B/C dazu, die Schlauchschleifen 134 und 136 abzudecken und sie wenigstens teilweise gegen einen Kontakt abzuschirmen. Im Gebrauch dienen die Wannenkammern 152A/B/C nicht nur als Abdeckungen für die Schlauchschleifen 134 und 136, sondern auch für die Rotoren der peristaltischen Pumpen selber. Dieser Aspekt der Wanne 26 wird ebenfalls später noch im einzelnen erläutert.
Es ist zu beachten, daß die Wanne 26 in Verbindung mit anderen Arten von Bluttrennelementen und nicht nur mit den gezeigten Zentrifugations-Verarbeitungselementen verwendet werden kann. Beispielsweise kann die Wanne 26 in Verbindung mit einem herkömmlichen ortsfesten Membran-Trennelement oder mit einem rotierenden Membranelement, wie es etwa in der US-PS 5 034 135 von Fischel gezeigt ist, oder mit anderen Bauarten von Zentrifugations-Trennelementen, wie sie etwa in den US-PS'en 4 776 964 und 4 944 883 von Schoendorfer gezeigt sind, verwendet werden.

(iii) Die Tropfkammern

Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 12 bis 14) bestehen die der Verarbeitungsanordnung 14 zugeordneten Tropfkammern 54 und 102 vollständig aus einem nichtsteifen oder "weichen" transparenten Polyvinylchloridmaterial medizinischer Güte. Das Weichkunststoffmaterial er laubt ein Zusammendrücken oder "Pumpen" der Kammern 54 und 102 von Hand, um Luft auszudrücken und einen Primingvorgang auszuführen (wie die Fig. 13 und 14 zeigen).
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform sind die Weichkunststoffkammern 54 und 102 absichtlich ausreichend klein bemessen, so daß sie bequem handhabbar sind, und sind doch ausreichend groß, um ein wirkungsvolles Austreiben von Luft und ein Priming durch manuelles Zusammendrücken zu ermöglichen, und zwar auch dann, wenn die Tropfkammern 54 und 102 von zugehörigen Lösungsbehältern 20 aus Gründen der Fertigung, des Verpackens oder aus anderen Gründen entfernt sind.
Insbesondere sind bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform die Kammern 54 und 102 ausreichend klein bemessen, so daß sie in der Hand des Anwenders leicht ergriffen werden können (siehe Fig. 13) und durch ein einziges kräftiges Zusammendrücken kollabieren (siehe Fig. 14), um Luft auszupressen und das Priming durchzuführen.
Zugleich ist das Innenvolumen jeder Kammer 54 und 102 relativ zu dem Volumen je Längeneinheit des zugehörigen Schlauchs hinreichend groß, so daß das Kammervolumen das Innenvolumen eines Schlauchs, der sich zwischen ihr und dem zugehörigen Lösungsbehälter 20 erstreckt, überschreitet. Anders ausgedrückt, es erlaubt das Kammervolumen die Plazierung der Kammer 54 und 102 in einem angemessenen Abstand fern von dem zugehörigen Behälter 20, ohne daß die Fähigkeit zum manuellen Priming und Ausblasen von Luft verlorengeht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Verarbeitungsanordnung 14 herkömmliche Schläuche, die typischerweise einen Innendurchmesser von ca. 0,3 cm (0,126 inch) haben. Bei dieser Ausführungsform hat jede Kammer 54 und 102 bevorzugt ca. 6,3 cm bis 11,4 cm (2,5 bis 4,5 inch) Gesamthöhe und ca. 2,5 cm bis 3,8 cm (1,0 bis 1,5 inch) Durchmesser. Das ergibt Kammern, die jeweils zur bequemen Handhabung bemessen sind (wie die Fig. 13 und 14 zeigen), aber jeweils ein relativ großes inneres Gesamtvolumen zwischen ca. 32,8 cm³ (2,0 cubic inch) und ca. 114,7 cm³ (7,0 cubic inch) haben. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Innenvolumen ca. 32,8 cm³ (2,0 cubic inch), und die Kammern 54 und 102 sind ca. 45,7 cm (18 inch) von ihren jeweiligen Lösungsbehältern 20 entfernt positioniert.
Bei der Herstellung können die Lösungsbehälter 20 mit Dampf sterilisiert werden, während die Tropfkammern 54 und 102 separat mittels Gammastrahlen oder EtO sterilisiert werden können. Die Behälter 20 und die Kammern 54 und 102 können entfernt voneinander in separaten Lagen innerhalb der Wanne 26 verpackt werden, wie oben beschrieben wird.
Trotz der Trennung wird im Gebrauch durch ein einziges kräftiges Zusammenpressen Luft aus den Kammern 54 und 102 und den Schläuchen entleert und in die zugehörigen Lösungsbehälter 20 gespült, so daß die Kammern 54 und 102 zum Gebrauch vorbereitet werden.
Nach dem Priming werden die Kammern 54 und 102 zweckmäßig in den Wannenstützen 146 gehaltert, so daß der Benutzer sie deutlich und ungehindert sehen kann, und die Lösungsbehälter 20 sind über ihnen aufgehängt (wie Fig. 3 zeigt).
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besitzt jede Kammer 54 und 102 einen Hauptkörper 500 mit einer Oberseite 502 und einer Unterseite 504. Die Kammern 54 und 102 besitzen außerdem jeweils eine Kappe 506, die ein vergrößertes Sehfeld in bezug auf die Tröpfchen bietet, die in die Kammern 54 und 102 eintreten.
Insbesondere hat die Kappe 506 eine Basis 508 und eine Seitenwand 510, die von der Basis 508 nach innen konvergiert, um im Schnittpunkt eine Spitze 512 über dem Hauptkörper 500 jeder Kammer 54 und 102 zu bilden. Eine Einlaßöffnung 514 geht von der Spitze 512 aus. Eine Auslaßöffnung 516 geht von dem Boden 504 des Hauptkörpers 500 aus.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 13) ist die Seitenwand 510 in bezug auf den Mittelpunkt der Spitze 512, wovon die Einlaßöffnung 514 ausgeht, symmetrisch. Die Kappe 506 nimmt somit die konstruktionsmäßige Gestalt eines umgekehrten Konus an.
Wenn die Kammer für den Gebrauch in einer vertikalen Schwerkraft-Förderposition gehalten wird (wie Fig. 12 zeigt), ergeben die verjüngten Seitenwände der Kappe 506 ein vergrößertes Sehfeld, um die Flüssigkeitströpfchen zu beobachten, die von außerhalb der Kappe 506 in die Kappe 506 eintreten. Die Kappe 506 erlaubt es dem Anwender, von einer normalen Stehhöhe über den Tropfkammern 54/102 und von einer größeren Entfernung als bei herkömmlichen Tropfkammern die Flüssigkeitströpfchen in die Kammern 54/102 tropfen zu sehen, ohne daß er sich bücken muß.
Wie Fig. 15 zeigt, ergibt die zylindrische Wand einer herkömmlichen Tropfkammer 518 (die in Fig. 15 in Strichlinien gezeigt ist) ein relativ schmales Gesichtsfeld 520, das im allgemeinen innerhalb eines Vierecks liegt, das sich geringfügig über und unter die Ebene der Tröpfchen 522 erstreckt. Wenn die herkömmliche Tropfkammer 518 beim Gebrauch in dem üblichen Abstand von ca. 4 Fuß über dem Boden aufgehängt ist, muß sich eine Durchschnittsperson (mit einer Größe von 5 bis 6 Fuß) bücken, um das Tröpfchen 522 innerhalb des Gesichtsfelds 520 zu sehen. Selbst dann kann bei Verwendung einer herkömmlichen zylindrischen Tropfkammer 518 das Tröpfchen 522 gewöhnlich in dem Gesichtsfeld 520 aus einer Ent fernung gesehen werden, die nur ungefähr 0,9 bis 1,2 m (3 bis 4 feet) entfernt ist.
Wie Fig. 15 ebenfalls zeigt, erweitert die unter einem Winkel verlaufende Seitenwand 510 der Kappe 506 das Gesichtsfeld erheblich. Das erweiterte Gesichtsfeld 524 liegt innerhalb einer Fläche, die von einem rechtwinkligen Dreieck begrenzt ist, dessen Basis 526 allgemein horizontal in der Ebene des Tröpfchens 522 verläuft und dessen Hypotenuse 528 von der Basis unter einem Winkel C nach oben verläuft, wobei der Winkel C = 90º - A, wobei der Winkel A den Konizitätsgrad der Seitenwand 510 repräsentiert. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel A ca. 20º bis ca. 40º. Das erweiterte Gesichtsfeld 524, das die Kappe 506 bietet, vergrößert die horizontale Distanz, von der aus die Tröpfchen 522 betrachtet werden können, erheblich (wie Fig. 15 zeigt). Das erweiterte Gesichtsfeld 524 ergibt auch eine bedeutende vertikale Höhe über der Ebene des Tröpfchens 522, von der aus das Tröpfchen 522 betrachtet werden kann (wie Fig. 15 ebenfalls zeigt).
Bei Verwendung der Tropfkammer 54/102 mit den oben beschriebenen bevorzugten Dimensionen, wobei die Kappe 506 aus herkömmlichem transparenten Weichkunststoff medizinischer Güte mit einem Konizitätswinkel A von ca. 30º und einer senkrechten Höhe zwischen der Basis 508 und der Spitze 512 von ca. 2,1 cm (0,81 inch) besteht, kann das Tröpfchen 522 aus einer Entfernung von wenigstens 3 m (10 feet) unter normalen Beleuchtungsbedingungen gesehen werden. Die Kappe 506 bietet außerdem eine zusätzliche Betrachtungshöhe über dem Tröpfchen von ca. 0,6 m (2 feet) über dem Boden. Wenn also die Tropfkammer 54/102 1,2 m (4 feet) über dem Boden aufgehängt ist, kann eine durchschnittliche Person mit einer Größe von 1,5 m bis 1,8 m (5 bis 6 feet) unter normalen Beleuchtungsbedingungen in einer normalen aufrechten Position das Tröpf chen aus einer Entfernung von wenigstens 3 m (10 feet) sehen.

(iv) Der Hauptstrang

Die Fig. 16 und 17 zeigen die Einzelheiten der Konstruktion des Hauptstrangs 24 am besten.
Der Hauptstrang 24 konsolidiert die Vielzahl von Fluidbahnen, die zu und von der Bluttrennkammer führen. Er bildet eine kontinuierliche, sterile Umgebung für den Durchtritt von Fluiden. Die Konstruktion des Hauptstrangs 24 ist ausreichend flexibel, so daß er in dem relativ kleinen, kompakten Arbeitsraum, den die Zentrifugenanordnung 12 bietet, funktionieren kann. Aber der Hauptstrang 24 ist robust genug, um den erheblichen Biege- und Torsionsbeanspruchungen standzuhalten, die von der engen, kompakten rotierenden Umgebung, in der Drehzahlen bis zu ca. 4000 U/min angetroffen werden können, aufgebracht werden können.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 16) besitzt der Hauptstrang 24 einen koextrudierten Hauptkörper 200, der fünf Lumen 202 enthält. Es ist zu beachten, daß der Hauptkörper 200 mehr oder weniger koextrudierte Lumen 202 haben könnte, was von den Erfordernissen des speziellen Trennprozesses abhängt.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besteht der Hauptkörper 200 aus einem Kunststoffmaterial HYTREL 4056 (DuPont). Vor dem Extrudieren wird das Material bevorzugt durch Wärme getrocknet, so daß sein Feuchtegehalt geringer als ca. 0,03% ist. Dieses Material ist gegenüber einem Hochgeschwindigkeits-Durchbiegen über einen großen Temperaturbereich zwischen 0ºC und 41ºC und höher beständig.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 18) maximiert das Profildesign der Extrusion die Querschnittsflächen der Lumen 202, während gleichzeitig der Außendurchmesser des Hauptkörpers 200 minimiert wird.
Wie Fig. 18 zeigt, erzeugt das Design einen zylindrischen Hauptkörper 200 mit einem zylindrischen Innenkern 201, um den herum sich die Lumen 202 in einer umfangsmäßig beabstandeten Anordnung erstrecken. Die Lumen 202 haben elliptische Gestalt. Die elliptische Gestalt der Lumen 202, die in Fig. 18 zu sehen ist, maximiert die Querschnittsfläche der Lumen 202 im Hinblick auf ein erwünschtes Durchflußraten-Leistungsvermögen. Die elliptische Gestalt der Lumen 202 ergibt diesen Vorteil, ohne daß der Außendurchmesser des Hauptkörpers 200 größer gemacht und dadurch seine Fliehkraftmasse vergrößert wird, was bei einer Anordnung von kreisrunden Lumen mit vergleichbarer Querschnittsfläche der Fall wäre.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform hat der Hauptkörper 200 einen Außendurchmesser von ca. 0,8 cm (0,333 inch). Die elliptischen Lumen 202 sind in Umfangsrichtung entlang dem Umfang des Hauptkörpers um einen Bogen (mit ARC in Fig. 18 bezeichnet) um 72º beabstandet. Jedes Lumen 202 mißt ca. 0,3 cm (0,108 inch) entlang der Hauptachse (mit AMajor in Fig. 18 bezeichnet) und ca. 1,6 cm (0,65 inch) entlang der Nebenachse (mit AMinor in Fig. 18 bezeichnet).
Der Innenkern 201 des Hauptkörpers 200 bildet einen Kreis mit einem Durchmesser (in Fig. 18 mit CD bezeichnet) von ca. 0,4 cm (0,155 inch). Das ergibt eine Wandstärke (mit T in Fig. 18 bezeichnet) zwischen Lichtungen von ca. 0,1 cm (0,055 inch). Es wird angenommen, daß unterhalb von 0,05 cm (0,020 inch) die Integrität der Koextrusion problematisch wird und einem Verdrehen und Versagen unterliegt.
Der Raum zwischen dem äußeren Rand von jedem Lumen 202 und der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 200 (mit U in Fig. 18 bezeichnet) ist ca. 0,6 cm (0,23 inch). Es wird angenommen, daß unterhalb von 0,4 cm (0,15 inch) die Integrität der Koextrusion ebenfalls problematisch wird und bei einem Verdrehen einem Versagen unterliegt.
Der minimierte Außendurchmesser des Profils vermindert die Fliehkräfte, die erzeugt werden, wenn der Hauptstrang 24 schnell gedreht wird, so daß die angetroffenen Gesamtbeanspruchungen vermindert werden. Die elliptische Konfiguration der Lumen 202 maximiert das Fluiddurchfluß-Leistungsvermögen. Die umfangsmäßige Anordnung der Lumen 202 in dem Hauptkörper 200 maximiert die physische Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Beanspruchungen der gesamten Hauptstrangkonstruktion. Wie Fig. 16 am besten zeigt, sind ein oberer Stützblock 204 und ein unterer Stützblock 206 jeweils an entgegengesetzten Enden des Körpers 200 des Hauptstrangs befestigt.
Jeder Stützblock 204 und 206 besteht bevorzugt aus einem Kunststoff Hytrel® 8122 (DuPont). Die Blöcke 204 und 206 sind um den Hauptstrang-Hauptkörper 200 im Zweistufen- Spritzgießverfahren geformt und besitzen geformte Lumen 208, die mit den Lumen 202 des Hauptstrang-Körpers 200 kommunizieren. Die Wärme des Zweistufen-Spritzgießvorgangs verbindet die beiden Hytrel®-Kunststoffe physisch miteinander. Die Stützblöcke bilden dadurch eine sichere, dichte, integrale Fluidverbindung für jede Flüssigkeitsbahn durch den Hauptstrang 24 hindurch.
Der Kunststoff Hytrel® 8122 der Blöcke 204 und 206 hat einen kleineren Elastizitätsmodul und ist daher weicher und biegsamer als das Material Hytrel® 4056 des Hauptkörpers 200. Der Hytrel®-Kunststoff kann auch mit Polyvinylchloridschläuchen medizinischer Güte mit Hilfe von Lösungsmittel verbunden werden. Die Schläuche des Fluidkreislaufs 18 können daher durch Lösungsmittel-Verbinden in den Lichtungen 208 der Stützblöcke 204 und 206 befestigt werden.
Jeder Stützblock 204 und 206 besitzt bevorzugt einen integralen, angeformten Flansch 210. Jeder Flansch 210 hat seine eigene vorbestimmte Gestalt, die für die beiden Flansche gleich oder verschieden sein kann. Bei der gezeigten Ausführungsform ist jeder Flansch 210 im allgemeinen D-förmig.
Der obere Stützblock besitzt ferner eine konische Hülse 212. Im Gebrauch wirkt die Hülse 212 als Zugentlastungselement für den Hauptstrang 24. Der untere Stützblock 206 weist kein Zugentlastungselement auf. Wie später noch gezeigt wird, verteilt die einzige Zugentlastungshülse 212 Beanspruchungen so, daß lokalisierte Beanspruchungen minimiert werden.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform wird ein Lösungsmittel (wie etwa Methylenchlorid oder Methylethylketon) auch auf die entgegengesetzten Enden des Kunststoffmaterials Hytrel® 4056 des Hauptstrang-Körpers 200 aufgebracht, bevor das Kunststoffmaterial Hytrel® 8122 im Zweistufenverfahren spritzgegossen wird, um die Stützblöcke 204 und 206 und die zugehörigen Flansche 210 und die Zugentlastungshülse 212 zu formen. Es wurde beobachtet, daß das Aufbringen von Lösungsmittel vor dem Zweistufen-Spritzgießen die Oberflächenenergie der Verbindungsstelle erhöht, so daß die Festigkeit der Verbindung zwischen den Blockelementen 204 und 206 und dem Hauptstrang-Körper 200 deutlich erhöht wird.
Anstatt der Verwendung eines Lösungsmittels können auch andere Methoden angewandt werden, um die Verbindung zwischen den Blockelementen 204 und 206 (mit zugehörigen Flanschen 210 und Hülse 212) und dem Hauptstrang-Körper 200 fester zu machen. Beispielsweise kann die Festigkeit der Verbindung dadurch erhöht werden, daß das Äußere des Hauptkörpers 200 geätzt wird, um die Oberflächenenergie der Verbindungsstelle zu steigern. Das Ätzen kann mit einer Koronaentladungs- oder Plasmaentladungs-Behandlung durchgeführt werden.
Es wird beobachtet, daß ohne eine Steigerung der Oberflächenenergie der Verbindungsstelle vor dem Zweistufen-Spritzgießen die Blockelemente 204/206 und die zugehörigen Flansche 210/die Hülse 212 sich von dem Hauptstrang-Körper 200 abspalten und abschälen, wenn sie den Beanspruchungen ausgesetzt sind, die beim Zentrifugieren aufgebracht werden. Daraus resultiert ein vorzeitiger Ausfall der Hauptstrang-Gesamtkonstruktion.
Ein Drucklager oder Axiallager 214 ist um den koextrudierten Hauptkörper 200 herum in einem vorbestimmten Abstand von dem unteren Stützblock 206 befestigt.
Das Drucklagerteil 214 (siehe auch Fig. 17) weist einen äußeren Ringkörper 216 und einen inneren Ringkörper 218 auf. Kugellager 220 stützen den inneren Körper 218, so daß er in dem äußeren Körper 216 drehbar ist. Der innere Körper besitzt eine zentrale Nabe 222, durch die der Hauptkörper 200 des Hauptstrangs geführt wird, um das Drucklagerteil 214 an dem Hauptstrang-Hauptkörper 200 anzubringen.
Die Nabe 222 besitzt eine rückwärtige Manschette 224, die über die Baugruppe aus innerem/äußerem Körper hinaus nach außen vorspringt. Ein Clip 226 befestigt die Manschette 224 an dem Hauptstrangkörper 200, so daß das Drucklagerteil 214 an dem Hauptstrangkörper 200 gesichert ist. Die Manschette 224 trennt den Hauptstrangkörper 200 gegenüber einem direkten Oberflächenkontakt mit dem Clip 226. Die Paßsicherungskraft kann von dem Clip 226 (über die Manschette 224) aufgebracht werden, ohne daß dadurch die inneren Lumen 202 in dem Hauptstrangkörper 200 erheblich blockiert oder abgeflacht werden.
Alternativ kann anstelle einer integralen Manschette 224 ein Anschlag (nicht gezeigt) durch Einkapseln oder Zweistufen- Spritzgießen um den Hauptstrangkörper 200 herum unter Einsatz einer Polyurethanverbindung angebracht sein. Der Anschlag kann außerdem an einer gewünschten Stelle an dem Hauptstrangkörper 200 physisch befestigt sein. Bei dieser Anordnung ist das Drucklager 214 selber nicht an einer festen Stelle an dem Körper 200 angebracht, sondern gleitet im Gebrauch entlang dem Hauptstrangkörper 200 und gelangt in Anlage an dem Anschlag.
Das Drucklagerteil 214 kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform sind der innere und der äußere Körper 216 und 218 aus Polyamidmaterial wie Nylon 6,6 hergestellt. Andere Materialien wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Acetal können ebenfalls verwendet werden. Die Kugellager 220 bestehen aus gehärtetem rostfreien Stahl.

(v) Verarbeitungsanordnungen zum Sammeln von Plättchen

Die Verarbeitungsanordnung 14, wie sie soeben beschrieben wurde, kann so ausgebildet sein, daß sie diverse Arten von Verarbeitungsvorgängen ausführt. Die Fig. 19 und 20 zeigen repräsentative Einmalsysteme zur Durchführung einer kontinuierlichen Plättchensammlung. Fig. 19 zeigt ein Einzelnadel- Plättchensammelsystem 28 (Fig. 2, 3 und 11 zeigen ebenfalls das Einzelnadelsystem 28 in Verbindung mit der Wanne 26 und der Zentrifugenanordnung 12). Fig. 20 zeigt ein Zweinadel- Plättchensammelsystem 30.
Jedes System 28 und 30 umfaßt die Verabeitungskammer 16 und Behälter 20, die durch den Fluidkreislauf 18 miteinander verbunden sind, der in der Organisatorwanne 26 getragen wird. Der Fluidkreislauf 18 für jedes System 28 und 30 besitzt die drei zentralisierten Pump- und Ventilbetriebskassetten, die mit 22A, 22B und 22C bezeichnet sind. Der Hauptstrang 24 verbindet die rotierenden und nichtrotierenden Komponenten in jedem System 28 und 30.
Die übrigen Elemente, die beiden Systemen 28 und 30 gemeinsam sind, haben in der folgenden Beschreibung ebenfalls die gleichen Bezugszeichen.

(A) Die Verarbeitungskammer

Die Verarbeitungskammer 16 kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie wie die Doppelbeutel- Verarbeitungskammern ausgebildet sein, die in der US-PS 4 146 172 von Cullis et al. gezeigt sind.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die Verarbeitungskammer 16 in jedem System 28 und 30 als langer biegsamer Schlauch ausgebildet, der aus einem biegsamen, biokompatiblen Kunststoff, wie etwa weichgestelltem Polyvinylchlorid medizinischer Güte besteht. Die Kammer 16 besitzt eine Erststufen-Zelle 34 und eine Zweitstufen-Zelle 36.
Die Erststufen-Zelle 34 erhält Vollblut (WB). Wenn sie Fliehkräften ausgesetzt wird, trennt die Erststufen-Zelle 34 das WB in Erythrozyten bzw. rote Blutzellen (RBC) und plättchenreiches Plasma (PRP).
Die Zweitstufen-Zelle 36 erhält PRP aus der Erststufen-Zelle 34. Wenn sie Fliehkräften ausgesetzt wird, trennt die Zweit stufen-Zelle 36 das PRP in Plättchenkonzentrat (PC) und plättchenarmes Plasma (PPP).
Spezielle Einzelheiten der Ausbildung der Verarbeitungskammer 16 finden sich in der EP-A-618 832.
In den Fig. 19 und 20 hat der Fluidkreislauf 18 fünf Zweigschläuche 38/40/42/44/46, die direkt mit der Verarbeitungskammer 16 in Verbindung sind. Drei Zweigschläuche 38/40/42 bedienen die Erststufen-Zelle 34. Zwei Zweigschläuche 44/46 bedienen die Zweitstufen-Zelle 36.
Der Zweigschlauch 40 transportiert WB zur Verarbeitung in die Erststufen-Zelle 34. Der Zweigschlauch 38 transportiert abgetrenntes PRP aus der Erststufen-Zelle 34. Der Zweigschlauch 42 transportiert abgetrennte RBC aus der Erststufen-Zelle 34.
Der Zweigschlauch 46 transportiert PRP, das in der Erststufen-Zelle 34 abgetrennt wurde, zur Weiterverarbeitung in die Zweitstufen-Zelle 36. Der Zweigschlauch 44 führt abgetrenntes PPP aus der Zweitstufen-Zelle 36. Das abgetrennte PC verbleibt in der Zweitstufen-Zelle 36, um später erneut suspendiert und gesammelt zu werden, wie noch erläutert wird.

(B) Der Einzelnadel-Flüssigkeitskreislauf

Bei der in Fig. 19 gezeigten und bevorzugten Konfiguration dienen die Kassetten 22A, 22B, 22C dazu, die Durchflußbahnen verschiedener Kategorien von Flüssigkeiten und Blutbestandteilen während der Verarbeitung voneinander zu trennen.
Die Kassette 22A dient hauptsächlich für den Durchfluß von Flüssigkeiten, die rote Blutzellen enthalten, und zwar entweder als WB oder als RBC. Die Kassette 22B dient hauptsäch lich dem Durchfluß von zellfreien Flüssigkeiten, und zwar entweder als PPP oder als Antikoagulans. Die Kassette 22C dient hauptsächlich dem Durchfluß von Fluiden, die Plättchen enthalten, und zwar entweder als PRP oder als PC.
Speziell besitzt der Fluidkreislauf 18 für das Einzelnadelsystem 28 (siehe Fig. 19) einen Zweigschlauch 32, der eine Phlebotomienadel 48 zur Entnahme von Vollblut von einem Spender trägt. Ein Zweigschlauch 33 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch 32 und führt zu der Kassette 22A. Ein Zweigschlauch 100 führt eine Antikoagulanslösung von einem Behälter 98 in die Kassette 22B (durch eine Tropfkammer 102). Das Antikoagulans fließt aus der Kassette 22B durch den Zweigschlauch 92, um dem WB vor der Verarbeitung zugefügt zu werden. Ein Zweigschlauch 56 führt von der Kassette 22A weg und führt gerinnungsgehemmtes WB zu einem Vorratsbehälter 58.
Ein weiterer Zweigschlauch 60 führt von der Kassette 22A weg und transportiert gerinnungsgehemmtes Vollblut durch eine Tropfkammer 64 und einen Zweigschlauch 62 in den Hauptstrang 24. Der Hauptstrang 24 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch 40, der das gerinnungsgehemmte Vollblut in die Erststufen- Zelle 34 transportiert, um in RBC und PRP aufgetrennt zu werden.
Der Zweigschlauch 42 führt die getrennten RBC aus der Erststufen-Zelle 34 durch den Hauptstrang 24. Der Hauptstrang 24 vereinigt sich mit den Zweigschläuchen 64, 66 und 68, die zu einem Vorratsbehälter 70 für RBC führen.
Ein Zweigschlauch 72 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch 68, um RBC aus dem Vorratsbehälter 70 zu der Kassette 22A zu führen. Der Zweigschlauch 74 führt von der Kassette 22A weg, um RBC zu dem Zweigschlauch 32 zu führen, der zu der Phlebotomienadel 48 führt.
Somit leitet die Kassette 22A den Strom von gerinnungsgehemmtem Vollblut vom Spender in die Erststufen-Zelle 34. Die Kassette 22A leitet ferner den Strom von getrennten RBC aus der Erststufen-Zelle 34 zurück zum Spender.
Diese Durchflüsse finden aufeinanderfolgend statt, um in zwei Zyklen abzulaufen. Im einen Zyklus wird Vollblut vom Spender entnommen, wogegen im anderen RBC zum Spender rückgeführt werden.
Im Entnahmezyklus sammelt das Einzelnadelsystem 28 durch die Kassette 22A ein vorbestimmtes Volumen von gerinnungsgehemmtem WB in dem Vorratsbehälter 58 (durch die Zweigschläuche 32/33/56), während es den Rest des gerinnungsgehemmten WB kontinuierlich zu der Erststufen-Zelle 34 transportiert, wo es aufgetrennt wird (durch Zweigschläuche 32/33/60/62/40). Während des Entnahmezyklus sammelt das System 28 außerdem kontinuierlich die abgetrennten RBC in dem Vorratsbehälter 70 (durch Zweigschläuche 42/64/66/68)
Im Rückführungszyklus transportiert das System 28 durch die Kassette 22A kontinuierlich gerinnungsgehemmtes WB aus dem Vorratsbehälter 58 in die Erststufen-Zelle 34, wo es getrennt wird (durch Zweigschläuche 56/60/62/40).
Gleichzeitig führt das System 28 durch die Kassette 22A die in dem Vorratsbehälter 70 gesammelten RBC (durch Zweigschläuche 68/72/74/32) sowie diejenigen RBC, die dann in der Erststufen-Zelle 34 getrennt werden (durch Zweigschläuche 64 und 66, die sich mit dem Zweigschlauch 68 vereinigen), zum Spender zurück.
Diese Doppelzyklusfolge durch die Kassette 22A stellt sicher, daß gerinnungsgehemmtes WB zu Trennzwecken kontinuier lich zu der Erststufen-Zelle transportiert wird, und zwar entweder vom Spender (während des Entnahmezyklus) oder von dem WB-Vorratsbehälter 58 (während des Rückführungszyklus).
Der Zweigschlauch 86 führt getrenntes PRP aus der Erststufen-Zelle 34 durch den Hauptstrang 24 zu der Kassette 22C.
Ein Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 80 gefördert. Der Zweigschlauch 80 führt zu dem Hauptstrang 24, der sich mit dem Zweigschlauch 46 vereinigt, der das PRP in die Zweitstufen-Zelle 36 zur weiteren Auftrennung in PPP und PC fördert.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform trägt der Zweigschlauch 80 ein Inline-Filter 82. Der Filter 82 entfernt Leukozyten aus dem PRP, bevor es zum Zweck der Trennung in die Zweitstufen-Zelle 36 eintritt.
Ein anderer Teil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 84 zu der Tropfkammer 64 transportiert, wo es mit dem gerinnungsgehemmten WB vermischt wird, das in die Erststufen-Zelle 34 gefördert wird. Diese Kreislaufführung von PRP verbessert die Plättchenausbeute.
Weitere Einzelheiten der Inline-Filtration und Kreislaufrückführung von PRP sind in der US-A-5 549 834 angegeben.
Der Zweigschlauch 44 führt PPP aus der Zweitstufen-Zelle 36 durch den Hauptstrang 24 und zu dem Zweigschlauch 76, der zu der Kassette 22B führt. Der Zweigschlauch 88 führt das PPP aus der Kassette 22B zu einem Vorratsbehälter 90.
Während der Verarbeitung wird ein Anteil des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten PPP mit den RBC während des Rückführungszyklus zum Spender zurückgeführt. Dieser PPP-Anteil wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 66 und durch die Kassette 22B zu dem Zweigschlauch 72 transportiert, der sich durch die Kassette 22A mit dem Zweigschlauch 33 vereinigt. Gleichzeitig wird PPP, das gerade in der Zweitstufen-Zelle 36 abgetrennt wird, durch Zweigschläuche 85 und 76 durch die Kassette 22B zu dem Zweigschlauch 66 zum Spender zurückgeführt.
Ein weiterer Anteil des PPP, das in dem Vorratsbehälter 90 gesammelt ist, wird dazu genutzt, PC in der Zweitstufen- Zelle 36 nach Beendigung des Trennvorgangs erneut zu suspendieren. Dieser Anteil des PPP wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 88 über die Kassette 22B zurück zum Zweigschlauch 76, zum Hauptstrang 24 und zum Zweigschlauch 44 in die Zweitstufen-Zelle 36 transportiert. Dort bewirkt das PPP die erneute Suspension von PC, das sich in der Zelle 36 angesammelt hat. Der Zweigschlauch 46 transportiert erneut suspendiertes PC aus der Zelle 36 durch den Hauptstrang 24 zum Zweigschlauch 86, der sich mit der Kassette 22C vereinigt. Der Zweigschlauch 94 transportiert erneut suspendiertes PC von der Kassette 22C zu Sammelbehältern 96.
Weitere Anteile des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten PPP können auch für zusätzliche Verarbeitungszwecke verwendet werden. Beispielsweise kann das PPP (das den größten Anteil des während der Verarbeitung zugefügten Gerinnungshemmers führt) als gerinnungsgehemmtes "Offenhalte"-Fluid dienen, um die Phlebotomienadel 48 während Pausen in der Verarbeitung offen zu halten. Das PPP kann auch als "letztes Spülfluid" genutzt werden, um die Zweigschläuche nach der Verarbeitung durchzuspülen.
Das PPP, das in dem Vorratsbehälter 90 nach der Verarbeitung verbleibt, kann für therapeutische Zwecke aufbewahrt werden.
Weitere Einzelheiten in bezug auf das Sammeln und die Verwendung von PPP als Verarbeitungshilfe sind in der EP-A-666 771 und der US-A-5 427 695 angegeben.
Der Behälter 50 enthält eine Priming-Salzlösung, die dazu verwendet wird, vor der Verarbeitung Luft aus dem System 28 auszutreiben. Der Zweigschlauch 52 führt die Kochsalzlösung aus dem Behälter 50 (durch die Tropfkammer 54) zu der Kassette 22A. Die Salzlösung wird aus der Kassette 22A durch Zweigschläuche 60 und 62 in die Verarbeitungskammer 16 und von dort zum Rest des Systems 28 entlang den bereits beschriebenen Zweigschläuchen transportiert.

(C) Der Doppelnadel-Flüssigkeitskreislauf

Bei der in Fig. 20 gezeigten und bevorzugten Ausführungsform dienen die Kassetten 22A, 22B, 22C ebenfalls dazu, die Durchflußwege von verschiedenen Kategorien von Flüssigkeiten und Blutbestandteilen während der Verarbeitung voneinander zu trennen.
Wie bei der Ausführungsform von Fig. 19 handhabt die Kassette 22A hauptsächlich den Durchfluß von Fluiden, die rote Blutzellen enthalten, und zwar entweder als WB oder als RBC. Die Kassette 22B dient hauptsächlich dem Durchfluß von zellfreien Flüssigkeiten entweder als PPP oder Antikoagulans. Die Kassette 22C dient hauptsächlich dem Durchfluß von Flüssigkeiten, die Plättchen entweder als PRP oder PC enthalten.
Dabei besitzt der Fluidkreislauf 18 für das Einzelnadelsystem 30 (siehe Fig. 20) einen Zweigschlauch 59, der eine Phlebotomienadel 49 trägt, um WB von einem Spender zu entnehmen. Ein Zweigschlauch 100 führt eine Antikoagulanslösung von einem Behälter 98 in den Zweigschlauch 92 (durch eine Tropfkammer 102 und die Kassette 22B) zur Zugabe zu dem WB vor der Verarbeitung.
Das WB wird durch die Nadel 49 vom Spender entnommen und durch Schläuche 59 und 74 zu der Kassette 22A transportiert. Ein weiterer Zweigschlauch 60 führt von der Kassette 22A weg, um gerinnungsgehemmtes WB durch eine Tropfkammer 64 und den Zweigschlauch 62 in den Hauptstrang 24 zu transportieren. Der Hauptstrang 24 vereinigt sich mit dem Zweigschlauch 40, der das gerinnungsgehemmte WB in die Erststufen-Zelle 34 transportiert, wo es in RBC und PRP aufgetrennt wird.
Der Zweigschlauch 42 führt die getrennten RBC von der Erststufen-Zelle 34 durch den Hauptstrang 24. Der Hauptstrang 24 vereinigt sich mit den Zweigschläuchen 64 und 66, um die RBC zu der Kassette 22A zu führen. Der Zweigschlauch 32 führt von der Kassette 22A weg und führt RBC zu einer zweiten Phlebotomienadel 48.
In Fig. 20 richtet die Kassette 22A somit den Strom von gerinnungsgehemmtem WB vom Spender aus der ersten Nadel 49 in die Erststufen-Zelle 34. Die Kassette 22A leitet ferner den Strom von getrennten RBC aus der Erststufen-Zelle 34 durch die zweite Nadel 48 zurück zum Spender. Anders als die aufeinanderfolgenden Entnahme- und Rückführungszyklen bei dem Einzelnadelsystem 28 finden die ankommenden und abgehenden Durchflüsse durch die beiden Nadeln 49 und 48 gleichzeitig im System 30 statt. Wie bei dem Einzelnadelsystem 28 wird bei dem Doppelnadelsystem 30 gerinnungsgehemmtes WB der Erststufen-Zelle kontinuierlich zur Trennung zugeführt.
Bei dem Doppelnadelsystem 30 führt der Zweigschlauch 86 getrenntes PRP aus der Erststufen-Zelle 34 durch den Hauptstrang 24 zu der Kassette 22C.
Ein Anteil des PRP wird ebenfalls von der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 80 transportiert. Der Zweigschlauch 80 führt zu dem Hauptstrang 24, der sich mit dem Zweigschlauch 46 vereinigt, der das PRP zur weiteren Auftrennung in PPP und PC in die Zweitstufen-Zelle 36 mitnimmt.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform trägt der Zweigschlauch 80 außerdem einen Inline-Filter 82. Der Filter 82 entfernt Leukozyten aus dem PRP, bevor es zum Zweck der Trennung in die Zweitstufen-Zelle 36 eintritt.
Ein anderer Anteil des PRP wird aus der Kassette 22C durch den Zweigschlauch 84 zu der Tropfkammer 64 transportiert, wo es sich mit dem gerinnungsgehemmten WB vermischt, das in die Erststufen-Zelle 34 transportiert wird.
Der Zweigschlauch 44 führt PPP aus der Zweitstufen-Zelle 36 durch den Hauptstrang 24 und zu dem Zweigschlauch 76, der zu der Kassette 22B führt. Der Zweigschlauch 88 führt das PPP aus der Kassette 22B zu einem Vorratsbehälter 90.
Ebenso wie bei dem Einzelnadelsystem 28 wird ein Anteil des PPP, das in dem Vorratsbehäler 90 des Doppelnadelsystems 30 gesammelt ist, mit den RBC während des Rückführungszyklus zum Spender zurückgeführt. Dieser Anteil von PPP wird aus dem Vorratsbehälter 90 durch den Zweigschlauch 88 über die Kassette 22B zu dem Zweigschlauch 66 transportiert, der zu dem Zweigschlauch 32 und über die Kassette 22A zu der zweiten Nadel 48 führt.
Wie bei dem Einzelnadelsystem 28 wird ein anderer Anteil des in dem Vorratsbehälter 90 gesammelten PPP bei dem Doppelnadelsystem 30 dazu genutzt, PC in der Zweitstufen-Zelle 36 nach Beendigung der Trennung erneut zu suspendieren, wie es bereits beschrieben wurde. Wie schon beschrieben, transpor tiert der Zweigschlauch 94 erneut suspendiertes PC aus der Kassette 22C zu Sammelbehältern 96.
Wie bei dem Einzelnadelsystem 28 kann das PPP in dem Vorratsbehälter 90 als eine gerinnungsgehemmte "Offenhalte"- Fluid oder als "letztes Spülfluid" dienen. Das PPP, das nach der Verarbeitung in dem Vorratsbehälter verbleibt, kann für therapeutische Zwecke aufbewahrt werden.
Wie bei dem Einzelnadelsystem 28 enthält der Behälter 50 eine Priming-Salzlösung, die zum Austreiben von Luft aus dem System 28 vor der Verarbeitung genutzt wird. Bei dem Doppelnadelsystem 30 führt der Zweigschlauch 53 von dem Behälter 50 durch die Tropfkammern 54 und 57 in die Kassette 22A und von dort in die Erststufen-Zelle 34 zur Verteilung durch den gesamten Rest des Systems 30.
Das System 30 enthält einen Abluftbeutel 106, der mit der Kassette 22A über den Zweigschlauch 104 verbunden ist, um während des Primingvorgangs Luft aufzunehmen. Der Abluftbeutel 106 wird außerdem verwendet, um im Gebrauch Luft aus dem System 30 zu spülen. Bei dem Einzelnadelsystem 28 dienen die Behälter 58 und 70 dazu, während des Primings und der Verarbeitung Luft zu sammeln.
Der Beutel 106 (im System 30) und die Beutel 58/70 (im System 28) dienen außerdem als Puffer zur Aufnahme von überschüssigem Fluiddruck aus der Verarbeitungskammer 16.

II. DIE ZENTRIFUGENANORDNUNG

Die Zentrifugenanordnung 12 (siehe die Fig. 1 und 21) trägt die wirksamen Elemente, die für eine unterschiedliche Anzahl von Blutverarbeitungsvorgängen unter der Steuerung durch eine eigene Steuereinrichtung wesentlich sind.
Wie die Fig. 1 und 21 zeigen, ist die Zentrifugenanordnung 12 in einem fahrbaren Schrank 228 untergebracht, den der Benutzer leicht von Ort zu Ort fahren kann. Es ist zu beachten, daß die Zentrifugenanordnung 12 aufgrund ihrer kompakten Form auch als Tischeinheit hergestellt und betrieben werden könnte.
Die Zentrifugenanordnung 12 besitzt eine Zentrifuge 230 (siehe die Fig. 21 und 22), die in einer Kammer 232 des Schranks 228 drehbar angebracht ist. Die Kammer 232 hat eine aufklappbare Tür 234. Der Benutzer 234 klappt die Tür 234 auf (siehe Fig. 22), um Zugang zu der Zentrifuge 230 zu erhalten und die Verarbeitungskammer 16 des Fluidkreislaufs 18 zu be- und entladen. Wie Fig. 21 zeigt, klappt der Benutzer die Tür 234 zu, um die Zentrifuge 230 im Inneren der Kammer 232 zum Gebrauch zu umschließen (wie auch Fig. 1 zeigt).
Die Zentrifugenanordnung 12 besitzt ferner drei Kassettensteuerstationen 236A/B/C (siehe Fig. 23), und zwar eine für jede Kassette 22A/B/C. Die Kassettensteuerstationen 236A/B/C befinden sich nebeneinander an einer schrägen außenseitigen Platte 238 des Schranks 228. Die außenseitige Platte 238 trägt ferner die Absperrklemmen 240, den Hämolysesensor 244A und den Luftdetektor 244B, die der Zentrifugenanordnung 12 zugeordnet sind (siehe Fig. 23).
Die Zentrifugenanordnung 12 besitzt eine Verarbeitungs- Steuerungseinheit 246. Die Steuerungseinheit 246 steuert den Betrieb der Zentrifugenanordnung 12. Die Verarbeitungs- Steuerungseinheit 246 weist bevorzugt ein integriertes Eingabe/Ausgabe-Terminal 248 (ebenfalls in Fig. 1 zu sehen) auf, das Informationen hinsichtlich des Verarbeitungsvorgangs empfängt und anzeigt.
Die nachstehende Beschreibung liefert weitere Einzelheiten dieser und anderer Komponenten der Zentrifugenanordnung 12.

(i) Die Kassetten-Steuerstationen

Im Gebrauch hält jede Steuerstation 236A/B/C eine Kassette 22A/B/C (siehe Fig. 25). Die Steuerstationen sind sämtlich gleich aufgebaut, so daß nur die Details einer Station 236A angegeben werden. Im Gebrauch hält die Station die Kassette 22A.
Die Steuerstation 236A (siehe die Fig. 24 und 25) weist einen Kassettenhalter 250 auf. Der Halter 250 nimmt die Kassette 22A auf und ergreift sie entlang zwei gegenüberliegenden Seiten 132A und 132B in der gewünschten Betriebsposition an der Steuerstation 236A.
Der Halter 250 drängt die Membran 116 an der Kassettenvorderseite 112 in innigen Kontakt mit einem Ventilmodul 252 an der Steuerstation 236A. Das Ventilmodul 252 wirkt mit den Ventilstationen V1/V10 und den Abtaststationen S1/S2/S3/S4 in der Kassette 22A zusammen.
Die Steuerstation enthält außerdem ein peristaltisches Pumpenmodul 254. Wenn die Kassette 22A von dem Halter 250 ergriffen wird, gelangen die Schlauchschleifen 134 und 136 in Wirkeingriff mit dem Pumpenmodul 254.
Die Steuerung 246 steuert die Betätigung des Halters 250 an jeder Steuerstation 236A/B/C, so daß die Kassetten 22A/B/C bei Empfang eines vorgewählten Befehlssignals ergriffen werden. Die Steuerung 246 steuert dann weiter den Betrieb des Ventilmoduls 252 und des Pumpenmoduls 254 an jeder Steuerstation 236A/B/C, so daß Flüssigkeiten durch die Kassetten 22A/B/C transportiert und die Verarbeitungsaufgaben des Systems 10 erfüllt werden.

(A) Die Kassettenhalter

Die Fig. 26 und 27 zeigen die Konstruktionseinzelheiten des Kassettenhalters 250.
Jeder Halter 250 besitzt ein Paar von diametral voneinander beabstandeten Greifelementen 256 (die die Fig. 24 und 25 ebenfalls zeigen). Die Elemente 256 sind in Abdeckungen 258 an der schrägen Frontplatte 238 des Schranks 228 untergebracht.
Jedes Greifelement 256 ist zur Ausführung einer Kippbewegung auf einer Achse 260 getragen. Das Element 256 kippt zwischen einer vorderen Position, in der es die zugehörige Kassette 22A greift (siehe Fig. 27), und einer hinteren Position, in der es die zugehörige Kassette 22A freigibt (siehe Fig. 26).
Von der Rückseite jedes Greifelements 256 springt eine Vorspannlasche 262 vor. Ein federbeaufschlagter Zapfen 264 drückt gegen die Lasche 262 und drängt das Element 256 vorwärts in seine Greifposition.
Die Vorderseite jedes Greifelements 256 springt über die Abdeckung 258 hinaus vor. Die Vorderseite besitzt eine geneigte Nockenfläche 266, die zu einer ausgesparten Rastklinke 268 führt. Wenn die Kassette 22A auf die Station 236A abgesenkt wird (siehe Fig. 26), gelangen die Seitenränder 132A/B der Kassette 22A in Kontakt mit der schrägen Nockenfläche 266. Durch Drücken gegen die Rückplatte 118 der Kassette 22A gleiten die Seitenränder 132A/B an der Nockenfläche 266 nach unten. Der Gleitkontakt kippt die Greifelemente 256 nach hinten gegen die Vorspannkraft des federbeaufschlagten Zapfens 264.
Die Greifelemente 256 öffnen sich, um die abwärtsbewegte Kassette 22A aufzunehmen, bis die Kassettenseitenränder 132A/B die ausgesparte Rastklinke 268 erreichen (siehe Fig. 27). Dadurch wird die Rückwärtskippkraft gegen die Nockenfläche 266 aufgehoben. Die Vorspannkraft der federbeaufschlagten Zapfen 264 kippt die Greifelemente 256 vorwärts, so daß die Kassettenseitenränder 132A/B in den ausgesparten Rastklinken 268 unverlierbar festgehalten werden. Die Vorspannkraft der federbeaufschlagten Zapfen 264 spannt die Greifelemente 256 lösbar gegen die Kassettenseitenränder 132A/B.
Die Vorspannkraft der federbeaufschlagten Zapfen 264 kann durch Hochheben der Kassette 22A überwunden werden. Das Hochheben bewegt die Kassettenseitenränder 132A/B gegen die Rastklinken 268, so daß die Greifelemente 256 nach hinten kippen, sich öffnen und die Kassette 22A freigeben (wie Fig. 26 zeigt).
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besitzt jeder Halter 250 einen Mechanismus 270 (siehe die Fig. 28 bis 30), der selektiv die Entnahme der Kassette 22A verhindert. Der Mechanismus 270 arretiert die Greifelemente 256 in ihrer vorderen Einspannposition.
Der Arretiermechanismus 270 kann jeweils verschieden ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform (wie die Fig. 28 bis 30 zeigen) besitzt der Mechanismus 270 eine Arretierlasche 272, die von der Rückseite jedes Greifelements 256 vorsteht. Der Mechanismus 270 besitzt ferner eine Sicherungsspindel 274, die jeder Arretierlasche 272 zugeordnet ist. Ein Elektromotor 278 dreht die Spindel 274 in einer ortsfesten Buchse 276, so daß die Spindel 274 nach oben bzw. unten bewegt wird.
Die Aufwärtsbewegung bringt die Spindel 274 in Kontakt mit der Arretierlasche 272 (siehe die Fig. 28 bis 30). Dieser Kontakt verhindert eine Bewegung des Greifelements 256 nach hinten und arretiert das Element 256 in seiner vorderen oder Greifposition.
In dieser Position verhindert die Spindel 274 eine Entnahme der Kassette 22A aus dem Griff des Elements 256 und liefert die positive Kraft F1 (siehe Fig. 8), die die Kassettenmembran 116 in Anlage an die aufrechten Ränder 120 bringt.
Die Aktivierung des Motors 278 zur Abwärtsbewegung der Spindel 274 löst den Kontakt mit der Arretierlasche 272 (siehe Fig. 27). Das Greifelement 256 kann nunmehr als Reaktion auf eine Bewegung der Kassette ungehindert nach vorn und hinten kippen, und zwar auf die bereits beschriebene Weise.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 31 bis 34) kann der Arretiermechanismus 270 manuell entsperrt werden. Die Arretierlasche 272 ist an einer Achse 280 getragen, die in einem Drehschlüssel 282 endet, der an der vorderen Nockenfläche 266 zugänglich ist (am besten in Fig. 30 zu sehen). Das Blatt 284 eines herkömmlichen Schraubendrehers paßt in den Drehschlüssel 282.
Durch Drehen des Drehschlüssels 282 mittels des Blatts 284 wird die Arretierlasche 272 aus dem obersten Bereich der Arretierspindel 274 herausgedreht (siehe die Fig. 32 und 33). Wenn die Arretierspindel 274 in ihrer obersten Position ist, unterbricht die Drehung den Kontakt zwischen der Arretierlasche 272 und der Spindel 274. Dadurch wird das Greifele ment 256 frei, um nach hinten zu kippen und die Kassette 22A freizugeben (siehe Fig. 34).
Wenn also ein Stromausfall oder eine mechanische Störung die Aktivierung des Motors 278 verhindert, kann die Kassette 22A manuell von den Elementen 256 gelöst werden, ohne daß die Arretierspindel 274 heruntergedreht wird.

(B) Das Kassetten-Ventilmodul

Es wird erneut auf Fig. 24 Bezug genommen. Das Ventilmodul 252 an jeder Steuerstation 236A/B/C enthält eine Gruppe von Ventilanordnungen 286, die zwischen den Greifelementen 256 positioniert sind. Die Kraft F1, die die Greifelemente 256 aufbringen (siehe Fig. 8), hält die Membran 116 der Kassette 22A in innigem Kontakt an den Ventilanordnungen 286.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (die in Fig. 24 zu sehen ist) ist eine dünne elastomere Membran 288 über die Ventilanordnung 286 gespannt und dient als Spritzschutz. Die Spritzschutzmembran 288 hält Flüssigkeiten und Staub von der Ventilanordnung 286 ab. Die Spritzschutzmembran 288 kann von Zeit zu Zeit abgewischt werden, wenn Kassetten ausgewechselt werden.
Die Ventilanordnung 286 umfaßt zehn Ventilbetätigungskolben PA1 bis PA10 und vier Druckmeßwandler PS1 bis PS4. Die Ventilbetätiger PA1 bis PA10 und die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 sind in bezug aufeinander so angeordnet, daß sie ein Spiegelbild der Ventilstationen V1 bis V10 und der Abtaststationen S1 bis S4 an der Vorderseite 112 der Kassette 22A bilden.
Wenn die Kassette 22A von den Elementen 256 gegriffen wird, werden die Ventilbetätiger PA1 bis PA10 mit den Kassetten ventilstationen V1 bis V10 ausgefluchtet. Gleichzeitig werden die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 jeweils mit den Kassetten-Abtaststationen S1 bis S4 ausgefluchtet.
Jeder Ventilbetätiger PA1 bis PA10 weist einen elektrisch betätigten Magnetkolben 290 auf. Jeder Kolben 290 ist unabhängig zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position bewegbar.
In seiner ausgefahrenen Position drückt der Kolben 290 auf den Bereich der Membran 116, der über der zugehörigen Ventilstation V1/V10 liegt (und bringt dabei die in Fig. 8 gezeigte Kraft F2 auf). In dieser Position biegt der Kolben 290 die Membran 116 in die zugehörige Ventilstation hinein und bringt die Membran 116 in Anlage an dem Ring 124, um dadurch die zugehörige Ventilöffnung 122A dicht zu verschließen. Dadurch wird die Ventilstation gegenüber dem Durchfluß von Fluid geschlossen.
In seiner eingefahrenen Position bringt der Kolben 290 keine Kraft auf die Membran 116 auf. Wie bereits beschrieben wurde, wird durch das Formgedächtnis der Membran 116 diese von dem Ventilring 124 getrennt (wie Fig. 8 zeigt), so daß die Ventilstation für den Durchfluß von Fluid geöffnet wird.
Die Druckmeßwandler PS1 bis PS4 nehmen Flüssigkeitsdrücke in den Abtaststationen S1 bis S4 auf. Die gemessenen Drücke werden als Teil der gesamten Systemüberwachungsfunktion zu der Steuerungseinheit 246 übertragen.

(C) Das Kassetten-Pumpenmodul

Wie die Fig. 24 und 25 zeigen, weist bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform jedes Kassetten-Pumpenmodul 254 ein Paar von peristaltischen Rotoranordnungen 292 auf. Die Rotoranordnungen 292 sind einander an entgegengesetzten Enden der Ventilanordnung 286 zugewandt.
Eine Rückwand 294 verläuft ungefähr zur Hälfte um die Rückseite jeder Rotoranordnung 292 (siehe die Fig. 24 und 25). Der Raum zwischen der Rückwand 294 und der. Rotoranordnung 292 bildet eine Pumpenbahn 296. Wenn die Kassette 22A von den Elementen 256 gegriffen wird, verlaufen die Schlauchschleifen 134 und 136 in die Pumpenbahn 296 (siehe Fig. 41).
Wie vorher beschrieben wurde, verlaufen die Schlauchverbinder T4/T5 und T6/T7, von denen die Schleifen 134 und 136 ausgehen, in Richtung der Pumpenrotoranordnungen 292 schräg (siehe Fig. 44A). Die abgewinkelten Verbinder T1/T2 und T9/T10 orientieren die Schleifen 134 und 136 relativ zu der Pumpenbahn 296, während die Kassette 22A auf die Station 236A geladen wird (siehe die Fig. 44A und 44B). Dieser Aspekt wird später noch im Detail erläutert.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 24 und 25 besitzt jede Rotoranordnung 292 einen Rotor 298, der ein Paar von diametral beabstandeten Rollen 300 trägt. Während der Pumpenrotor 298 im Gebrauch dreht, pressen die Rollen 300 nacheinander die zugehörige Schlauchschleife 34/136 gegen die Rückwand 294 der Pumpenbahn 296. Dieser wohlbekannte peristaltische Pumpvorgang drückt Flüssigkeit durch die zugehörige Schleife 134/136.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besitzt jede Rotoranordnung 292 einen Selbstlademechanismus 302. Der Selbstlademechanismus 302 stellt sicher, daß die Schlauchschleifen 134/136 in ihren jeweiligen Pumpenbahnen 296 richtig orientiert und ausgefluchtet sind, so daß der gewünschte peristaltische Pumpvorgang stattfindet.
Die spezielle Ausbildung des Selbstlademechanismus 302 kann zwar veränderlich sein, aber bei der gezeigten Ausführungsform besitzt er ein Paar von Führungsklauen 304 (siehe die Fig. 24 und 25). Die Führungsklauen 304 erstrecken sich vom oberen Ende jedes Rotors 298 entlang entgegengesetzten Seiten von einer der Pumpenrollen 300.
Bei dieser Anordnung besitzt der Lademechanismus 302 außerdem eine Rollenpositionieranordnung 306 (siehe die Fig. 35 bis 40). Die Positionieranordnung 306 bewegt die Pumpenrollen 300 radial zur Drehachse. Die Rollen 300 bewegen sich zwischen einer zurückgezogenen Position innerhalb des zugehörigen Pumpenrotors 298 (siehe die Fig. 37 und 38) und einer ausgefahrenen Position außerhalb des zugehörigen Pumpenrotors 298 (siehe die Fig. 39 und 40).
Wenn sie zurückgezogen sind (siehe die Fig. 37 und 38), stellen die Rollen 300 keinen Kontakt mit den Schleifen 134/136 in den Bahnen 296 her, während die Rotoren 298 sich drehen. Wenn sie ausgefahren sind (siehe die Fig. 39 und 40), gelangen die Rollen 300 in Kontakt mit den Schleifen 134/136 in den Bahnen 296, um Fluid auf die eben beschriebene Weise zu fördern.
Die Rollenpositionieranordnung 306 kann ebenfalls verschiedenartig aufgebaut sein. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 35 und 36) besitzt die Anordnung 306 eine Betätigungsstange 308, die sich entlang der Drehachse des zugehörigen Rotors 298 erstreckt. Das eine Ende der Betätigungsstange 308 ist mit einem Linearbetätiger 310 gekoppelt (siehe Fig. 26). Der Betätiger 310 bewegt die Stange 308 in Richtung zum Pumpenrotor 298 und von dem Pumpenrotor 298 weg in Abhängigkeit von Befehlen von der Steuereinheit (wie die Pfeile A in Fig. 36 zeigen).
Das andere Ende der Stange 308 ist an einem ersten Drehzapfen 312 in dem Rotor 298 angebracht (siehe die Fig. 35 und 36). Eine Bewegung der Stange 308 zu dem Rotor 298 und davon weg verschiebt den ersten Drehzapfen 312 allgemein entlang der Achse, um die der Rotor 298 sich dreht (d. h. entlang Pfeilen A in Fig. 36).
Ein erstes Gelenkelement 314 koppelt den ersten Drehzapfen 312 mit einem Paar von zweiten Drehzapfen 316, von denen jeweils einer einer der Rollen 300 zugeordnet ist. In Fig. 36 ist zur Verdeutlichung nur einer der zweiten Drehzapfen 316 gezeigt. Das erste Gelenkelement 314 verlagert die zweiten Drehzapfen 316 im Tandem in einer Richtung, die im allgemeinen quer zu der Bahn verläuft, entlang der sich der erste Drehzapfen 312 bewegt (wie Pfeile B in Fig. 36 zeigen). Die zweiten Drehzapfen 316 bewegen sich daher in einer Bahn, die zu der Achse der Rotordrehung senkrecht ist (d. h. die Pfeile B sind allgemein senkrecht zu den Pfeilen A in Fig. 36).
Jede Pumpenrolle 300 wird von einer Achse 318 an einem Schwingarm 320 getragen. Die Schwingarme 320 sind jeweils ihrerseits über ein zweites Gelenkelement 322 mit dem zugehörigen zweiten Drehzapfen 316 gekoppelt.
Die Verlagerung der zweiten Drehzapfen 316 zu den Schwingarmen 320 schwenkt die Schwingarme 320, so daß die Rollen 300 im Tandem in ihre zurückgezogenen Positionen bewegt werden (wie Pfeile C in Fig. 36 zeigen).
Die Verlagerung der zweiten Drehzapfen 316 weg von den Schwingarmen 320 schwenkt die Schwingarme 320 so, daß sie die Rollen 300 im Tandem in ihre ausgefahrenen Positionen bewegen.
Federn 324 drängen normalerweise die zweiten Drehzapfen 316 gegen die Schwingarme 320. Die Federn 324 spannen normalerweise die Rollen 300 in ihre zurückgezogenen Positionen vor.
Bei dieser Anordnung verlagert eine Bewegung der Betätigungsstange 308 weg von dem Rotor 298 die zweiten Drehzapfen 316 gegen die Kraft der Federn 324, so daß die Schwingarme 320 geschwenkt werden, um die Rollen 300 in ihre ausgefahrenen Positionen zu bewegen. Die Bewegung der Betätigungsstange 308 zum Rotor 298 hin verstärkt die federunterstützte Rückkehr der Rollen 300 in ihre zurückgezogenen Positionen.
Die unabhängige Wirkung jeder Feder 324 auf ihre zugehörigen zweiten Drehzapfen 316 und Gelenkelemente 314 bringt auf jede einzelne Pumpenrolle 300 eine mechanische Spannung auf, wenn sie in ihrer ausgefahrenen Position ist. Jede Rolle 300 gleicht daher selbständig innerhalb der Kompressionsgrenzen ihrer zugeordneten Feder 324 Schwankungen der Geometrie und der Dimensionen der jeweiligen Schlauchschleife 134/136 aus, mit der sie in Eingriff ist. Das unabhängige Spannen jeder Rolle 300 gleicht außerdem weitere mechanische Abweichungen aus, die in dem Pumpenmodul 254 eventuell vorhanden sind, und zwar wiederum innerhalb der Kompressionsgrenzen seiner zugehörigen Feder 324.
Wie Fig. 26 zeigt, treibt ein kleiner bürstenloser Gleichstrommotor 326 jeden peristaltischen Pumpenrotor 298. Eine Getriebeeinheit 328 koppelt den Motor 326 mit dem zugehörigen Rotor 298.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 26) dreht sich die Betätigungsstange 308 mit ihrem zugehörigen Rotor 298 in dem ersten Drehzapfen 312. Das andere Ende der drehenden Betätigungsstange 308 durchsetzt ein Drucklager oder Axiallager 330. Das Drucklager 330 hat einen äußeren Laufring 352, der an einer Achse 334 angebracht ist, die ein integraler Teil des linearen Betätigers 310 ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird der lineare Betätiger 310 pneumatisch aktiviert, obwohl der Betätiger 310 auch auf andere Weise aktiviert werden kann. Bei dieser Anordnung ist die Betätigerachse 334 von einer Membran 336 getragen. Die Achse 334 bewegt sich aufgrund des Aufbringens von pneumatischen Überdruck durch die Steuereinheit 246 zu dem Rotor 298, so daß die Rollen 300 zurückgezogen werden. Die Achse 334 bewegt sich aufgrund von pneumatischen Unterdruck durch die Steuereinheit 246 von dem Rotor 298 weg, so daß die Rollen 300 ausgefahren werden.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 26) trägt die Betätigerachse 334 einen kleinen Magneten 338. Der Betätiger 310 trägt einen Halleffekt-Wandler 340. Der Wandler 340 tastet die Nähe des Magneten 338 ab, um zu bestimmen, ob die Achse zum Zurückziehen oder zum Ausfahren der Rollen 300 positioniert ist. Der Wandler 340 liefert ein Ausgangssignal an die Steuereinheit 246 als Teil von deren Gesamtüberwachungsfunktion.
Es wird jetzt auf Fig. 41 Bezug genommen. Im Gebrauch aktiviert die Steuerungseinheit 246 den Betätiger 310, so daß die Rollen 300 zurückgezogen werden, bevor die Kassette 22A auf die Station 236A geladen wird. Die Steuerungseinheit 246 positioniert außerdem jeden Rotor 298 so, daß die Führungsklauen 304 so orientiert sind, daß sie dem Ventilmodul 252 zugewandt sind, d. h. daß sie von der zugehörigen Pumpenbahn 296 abgewandt sind.
Die Kassette 22A ist in die Greifelemente 256 geladen, wie bereits beschrieben wurde. Die geneigten Verbinder T1/T2 und T9/T10 führen die Schleifen 134/136 anfangs direkt in die Pumpenbahnen 296 (siehe die Fig. 41 und 44A). Die Führungsklauen 304, die von der Pumpenbahn 296 weg positioniert sind, behindern den Ladevorgang nicht.
Die anschließende Rotation des Rotors 298 (siehe die Fig. 42 und 43) bewegt die Führungsklauen 304 in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Schlauchschleifen 134/136. Dieser Kontakt preßt die Schlauchschleifen 134/136 in die Pumpenbahn 296. Dadurch wird die Ebene der Schlauchschleifen 134/136 senkrecht zu der Drehachse des Rotors 298 orientiert (wie Fig. 44B zeigt). Mehrere Umdrehungen des Rotors 298 passen die Schlauchschleife 134/136 zufriedenstellend in diese gewünschte Orientierung in der Bahn 296 ein. Wie bereits erwähnt wurde, haben während dieses Abschnitts der Selbstladesequenz die zurückgezogenen Rollen 300 keine Pumpfunktion.
Wie Fig. 44B zeigt, begrenzen die Kassettenöffnungs-Verbinder T4/T5 den Abstand zwischen den Schlauchschleifen 134/136. Die abgewinkelte Orientierung der Verbinder T4/T5 stellt sicher, daß die Schlauchschleifen 134/136 in den Bahnen 296 leicht zusammengepreßt werden, wenn sie zum Gebrauch senkrecht zu den Rotoren 298 orientiert sind.
Diese Anordnung beseitigt im wesentlichen alle Abweichungen hinsichtlich Orientierung oder Ausfluchtung der Schlauchschleifen 134/136 in den Bahnen 296. Die gewünschte gleichmäßige Linearität zwischen der Pumprate und der Pumpenrotordrehzahl steht somit in direkter Beziehung zu der Mechanik der Pumpenrotoreinheit 292 selber. Sie unterliegt keiner willkürlichen Änderung infolge einer Fehlorientierung oder Fehlausfluchtung von Schlauchschleifen innerhalb der Bahn 296 während des Ladevorgangs.
Nachdem die Schlauchschleife 134/136 in die Pumpenbahn 296 eingepaßt worden ist, aktiviert die Steuerungseinheit 246 den Rollenpositioniermechanismus 306, um die Rollen 300 auszufahren (siehe Fig. 46). Eine anschließende Drehung des Rotors 298 preßt die Schlauchschleife 134/136 in der Bahn 296 zusammen, so daß Flüssigkeiten auf die bereits beschriebene Weise gefördert werden.
Wenn es Zeit ist, die Kassette 22A zu entfernen, zieht die Steuerungseinheit 246 die Rollen 300 wieder zurück und positioniert den Rotor 298 so, daß die Führungsklauen 304 so orientiert sind, daß sie von der Pumpenbahn 296 weg weisen. Dadurch wird die Pumpenbahn 296 geöffnet, so daß die Schlauchschleife 134/136 leicht entnehmbar ist.
Der Rollenpositioniermechanismus 306 kann auch von der Steuerungseinheit 246 aktiviert werden, um eine Ventilfunktion auszuüben. Der Rotor 298 kann angehalten werden, wobei eine oder mehrere Rollen 300 die Bahn 296 einnehmen. Wenn sie ausgefahren sind (siehe Fig. 46), blockieren die Rollen 300 die zugehörige Schlauchschleife 134/136. Durch Zurückziehen der Rollen 300 (siehe Fig. 45) wird die zugehörige Schlauchschleife 134/136 geöffnet.
Das selektive Zurückziehen und Ausfahren der ortsfesten Rolle 300 hat eine Ventilfunktion zum Öffnen und Schließen der Flüssigkeitsbahn durch die Schlauchschleife 134/136.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform mißt jede Pumpenrotoreinheit 292, die soeben beschrieben wurde, ca. 6,9 cm (2,7 inch) im Durchmesser und ca. 16,5 cm (6,5 inch) insgesamt in der Länge, was den Motor 326 und den Linearbetätiger 310 einschließt. Die Pumpenrotoreinheit 292 ist imstande, Pumpförderraten im Bereich zwischen einigen ml/min und 250 ml/min zu liefern.
Wie Fig. 25 zeigt, werden die Kassetten 22A/B/C im Tandem mit der Wanne 26 auf die Steuerstationen 236A/B/C abgesenkt. Die Wannenkammern 152A/B/C passen über die Pumpenrotoren 298, während die hohlen Rippen 156 über die Abdeckungen 258 der Greifelemente passen,
Diese vorgeformten Teile der Wanne 26 dienen somit als Schutzabdeckungen für den Betrieb von Komponenten der Zentrifugenanordnung 12 und schirmen sie gegen das Eindringen von Flüssigkeiten und vor einer Berührung durch den Bediener im Gebrauch ab.

(ii) Die Zentrifuge

Wie die Fig. 21 und 21A zeigen, ist der Zentrifugenschrank 228 auf der Fläche 452 von sein Gewicht tragenden Rädern 450 abgestützt. Die Fläche 452 liegt im allgemeinen in der Horizontalebene.
Die Zentrifuge 230 dreht sich um eine Achse 344 in der Kammer 232. Wie Fig. 21A zeigt, ist im Gegensatz zu herkömmlichen Zentrifugen die Drehachse 344 der Zentrifuge 230 nicht senkrecht zu der horizontalen Stützfläche 452 orientiert. Stattdessen ist die Drehachse in einer Ebene 454 außerhalb der vertikalen Ebene 456 in Richtung zu der horizontalen Tragfläche 452 geneigt (siehe Fig. 21A).
Die Zentrifuge 230 ist in der Kammer 232 außerhalb der Vertikalebene 454 so gehaltert, daß ihre rotierenden Komponenten nahe der Zugangstür 234 liegen (siehe Fig. 21). Auf diese Weise erhält man durch Öffnen der Tür 234 direkten Zugang zu den rotierenden Komponenten der Zentrifuge 230.
Die schräge Orientierung der Drehachse 344 erlaubt die Anbringung der Zentrifuge 230 auf solche Weise, daß vertikale Höhe eingespart wird.
Die äußere Platte 238, auf der die wesentlichen Betriebskomponenten, die der Zentrifuge 230 zugeordnet sind, gehaltert sind, liegt in einer Ebene 458 (siehe Fig. 21A), die zu der horizontalen Auflageebene 452 nicht parallel ist. Stattdessen verläuft die Platte 238 außerhalb der Horizontalebene schräg zu der Vertikalebene 450. Die schräge Plattenebene 238 schneidet die Ebene 454, in der die Drehachse 344 der Zentrifuge 230 liegt, unter Bildung des Schnittwinkels β (siehe Fig. 21A).
In dieser Orientierung (wie sie die Fig. 21 und 21A zeigen) liegt der untere Rand 460 der schrägen Platte 238 nahe der Zugangstür 234. Bei dieser Anordnung erstreckt sich ein Hauptteil der Zentrifuge 230 unterhalb der äußeren Platte 238.
Die schräge Orientierung der Platte 230 spart horizontale Tiefe ein.
Die Winkelbeziehungen zwischen der Drehachse 344 der Zentrifuge 230 und der Ebene 458 der Platte 238 ermöglichen die Anordnung der rotierenden Zentrifugenkomponenten zum Zweck des Zugangs in einer Zone, die zwischen den Knien und der Brust der Durchschnittsperson liegt, die die Maschine benutzt. Diese Beziehungen ermöglichen auch die Anordnung der ortsfesten Funktionskomponenten wie Pumpen, Sensoren, Detektoren und dergleichen derart, daß sie durch den Benutzer innerhalb der gleichen Zone auf der Platte 238 zugänglich sind. Am meisten bevorzugt liegt die Zone etwa auf Höhe der Körpermitte der Durchschnittsperson.
Statistische Angaben, die quantitative Informationen über die Lage dieser bevorzugten Zugangszone für einen Bereich von Menschen liefern (z. B. großer Mann, Durchnittsmann/große Frau, Durchschnittserwachsener, kleiner Mann/Durchschnittsfrau etc.) finden sich in den HumanscaleTM Series Manuals (Autoren: Niels Diffrient et al., ein Projekt von Henry Dreyfuss Associates), veröffentlicht von MIT Press, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts.
Wie später noch gezeigt wird, ergeben diese Winkelbeziehungen, die zwischen den drehbaren und den ortsfesten Komponenten der Zentrifugenanordnung 12 vorgesehen sind, deutliche ergonomische Vorteile, die den Zugang zu der Anordnung 12 und ihre Betätigung erleichtern.
Innerhalb dieser Begrenzungen und in Abhängigkeit von der jeweiligen Struktur der Zentrifugenanordnung 12 kann sich die Drehachse 344 parallel zu der Horizontalebene 452 oder (wie die Fig. 21 und 21A zeigen) unter einem Winkel erstrecken, der irgendwo zwischen der horizontalen Auflageebene 452 und der Vertikalebene 456 liegt.
Innerhalb dieser Begrenzungen kann sich der Plattenschnittwinkel β in einem Bereich erstrecken, dessen unteres Ende durch die Notwendigkeit vorgegeben ist, eine gegenseitige Störung zwischen den Zentrifugenkomponenten innerhalb der Kammer 232 und den Pumpen- und Sensorkomponenten, die unter der Platte 238 angebracht sind, zu vermeiden. Der Bereich für den Winkel β ist am oberen Ende durch die Notwendigkeit festgelegt, eine Störung mit hängenden Lösungsbehältern 20 und anderen über der Platte angebrachten Komponenten zu vermeiden.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (Fig. 21A) erstreckt sich die Ebene 454, in der die Drehachse 344 der Zentrifuge 230 liegt, unter einem Winkel von 45º gegenüber der horizontalen Auflagefläche 452.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die vertikale Höhe zwischen der Auflagefläche 452 und der Oberseite der Zentrifuge 230 (in Fig. 21A mit D1 bezeichnet) ca. 76,2 cm (30"). Das bringt die Zentrifuge 230 in die gewünschte Zugangszone einer nach der Statistik "typischen" kleinen Frau, wenn diese steht, gemäß der Definition durch die oben angegebenen HumanscaleTM Series Manuals.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 21A) hat die Platte 230 eine Gesamtlänge von ca. 45,7 cm (18 inch) (in Fig. 21A mit D2 bezeichnet). Der Schnittwinkel β ist ca. 70º. In dieser Orientierung ist die horizontale Tiefe der Zentrifugenanordnung 12 (mit D3 in Fig. 21A bezeichnet), gemessen zwischen der Ebene 454 der Drehachse 344 und dem hinteren Rand der Platte 230, ca. 61,0 cm (24 inch).
Das bringt sämtliche Komponenten, die an und über der Platte 230 angebracht sind, in die bequeme horizontale Reichweite der statistisch "typischen" kleinen Frau (wie oben definiert), wenn diese steht, ohne daß es notwendig ist, sich zu recken oder zu überdehnen.
Diese Beziehungen können konstruktionsmäßig auf verschiedene Weise erreicht werden. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 47 und 48) umfaßt die unter dem Schrank 228 befindliche strukturelle Abstützung für diesen seitliche Winkelstreben 462 innerhalb der Grenzen der Kammer 232. Eine Querstütze 464 ist zwischen den seitlichen Streben 462 befestigt.
Eine ortsfeste Plattform 346 trägt die rotierende Masse der Zentrifuge 230. Die Plattform 346 und damit die gesamte rotierende Masse der Zentrifuge 230 sind an der Querstütze 464 durch eine Serie von voneinander beabstandeten flexiblen Befestigungselementen 468 angebracht. Die flexiblen Befestigungselemente 468 stützen die rotierende Masse der Zentrifuge 230 in der beschriebenen geneigten, nichtsenkrechten Beziehung ab.
Bevorzugt (wie in den Fig. 47 und 48 gezeigt ist) ist an der ortsfesten Plattform 346 ein Überlaufschutz 470 angebracht. Der Überlaufschutz 470 umschließt mit Ausnahme des obersten Bereichs sämtliche rotierenden Komponenten der Zentrifuge 230 (wie auch Fig. 22 zeigt).
Wie Fig. 49 zeigt, umfassen die rotierenden Komponenten der Zentrifuge 230 eine Zentrifugenjocheinheit 348 und eine Zentrifugenkammereinheit 350. Die Jocheinheit 348 rotiert auf einer ersten Achse 352. Die Kammereinheit 350 rotiert an der Jocheinheit 348 auf einer zweiten Achse 354. Die erste und die zweite Achse 352 und 354 sind gemeinsam entlang der Drehachse 344 ausgefluchtet.
Die Jocheinheit 348 besitzt eine Jochbasis 356, ein Paar von aufrechten Jocharmen 358 und einen Jochquerträger 360, der zwischen den Armen 358 angebracht ist. Die Basis 356 ist an der ersten Achse 352 angebracht, die auf einem Lagerelement 362 schnell um die ortsfeste Plattform 346 dreht (siehe auch Fig. 58).
Ein Elektroantrieb 364 dreht die Jocheinheit 348 auf der ersten Achse 352. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform weist der Elektroantrieb 364 einen bürstenlosen Permanentmagnet-Gleichstrommotor auf.
Die Kammereinheit 350 ist an der zweiten Achse 354 angebracht, die sich an einem Lagerelement 366 in dem Jochquerträger 360 schnell dreht (siehe auch Fig. 58).
Wie Fig. 49 zeigt, ist das eine Ende des Jochquerträgers 360 über ein Drehgelenk 368 an einem Jocharm 358 angebracht. Der Jochquerträger 360 und die daran angebrachte Kammereinheit 350 sind als Einheit um das Drehgelenk 368 zwischen einer Betriebsposition (in Fig. 49 gezeigt) und einer Ladeposition (in den Fig. 50 und 51 gezeigt) schwenkbar.
In der Betriebsposition (siehe Fig. 49) nimmt die Kammereinheit 350 eine nach unten weisende Hängeorientierung an dem Jochquerträger 360 an. Das andere Ende des Jochquerträgers 360 besitzt ein Sperrelement 370, das mit einer Sperrelementaufnahme 372 an dem anderen Jocharm 358 zusammenpaßt (siehe auch die Fig. 53 und 54). Das Sperrelement 370 und die Sperrelementaufnahme 372 arretieren den Jochquerträger 360 lösbar in der Betriebsposition (wie Fig. 53 zeigt).
Das Lösen des Sperrelements 370 aus der Aufnahme 372 (siehe Fig. 54) erlaubt es dem Anwender, den Jochquerträger 360 in die Ladeposition zu schwenken. In dieser Position (siehe die Fig. 50 und 51) nimmt die Kammereinheit 350 eine nach oben weisende Orientierung an.
Das Sperrelement 370 und die Aufnahme 372 können auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform (siehe die Fig. 55 bis 57) weist das Sperrelement 370 ein entgegengesetztes Paar von Schubknöpfen 472 auf, die durch Stifte 474 in Gleitbuchsen 476 innerhalb des Sperrelements 370 gehalten sind. Die Knöpfe 472 sind in den Buchsen 476 zwischen einer äußeren Position (in Fig. 56 gezeigt) und einer inneren Position (in Fig. 57 gezeigt) bewegbar. Eine Druckfeder 478 spannt die Knöpfe 472 in ihre äußere Position vor. Manuelles Zusammenpressen der Knöpfe 472 aufeinander zu (siehe Fig. 54) bewegt die Knöpfe 472 in ihre innere Position.
Die Knöpfe 472 besitzen jeweils eine axiale Oberflächennut 480 mit einer vertieften Raststelle 482 (siehe Fig. 55) Wenn die Knöpfe 472 in ihre innere Position gedrückt werden (siehe Fig. 57), ist jede Raststelle 482 deckungsgleich mit einem Loch 484 im Sperrelement. Bei Ausfluchtung ermöglichen die Raststelle 482 und das Loch 484 den Durchtritt der Arretierspitze 488 eines Arretierstifts 486 an der Aufnahme 372.
Bei Freigabe bringt die Feder 478 die Knöpfe 472 in ihre äußere Position zurück (siehe Fig. 56). Jede Nut 482 ist mit dem Loch 484 in Überdeckung, so daß der Durchtritt der Arretierspitze 488 blockiert ist. Dadurch werden Sperrelement 370 und Aufnahme 372 miteinander arretiert, bis die Knöpfe 472 erneut von Hand in ihre innere Position gedrückt, um die Arretierspitze 488 zu lösen.
Wegen der abgewinkelten Orientierung der Zentrifuge präsentiert sich der Jochquerträger 360 beim Öffnen der Tür 234 dem typischen Benutzer auf Höhe der Körpermitte (wie Fig. 74 zeigt). Der Benutzer kann die Tür 234 öffnen und die Knöpfe 472 zusammendrücken, ohne sich zu bücken, um den Jochquerträger 360 zu lösen und dann mit der angebrachten Kammereinheit 350 aus der Kammer 232 heraus zu schwenken. Das bringt die Kammereinheit 350 in ihre nach oben weisende Orientierung, die sich ebenfalls auf Höhe der Körpermitte des typischen Benutzers befindet.
Wenn die Kammereinheit 350, wie die Fig. 51 und 52 zeigen, in ihrer nach oben weisenden Orientierung ist, kann der Benutzer die gesamte Verarbeitungskammereinheit 350 öffnen, um die Einmal-Verarbeitungskammer 16 zu laden und zu entladen.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Distanz (D4 in Fig. 21A) zwischen der horizontalen Auflageebene 452 und der Oberseite der Verarbeitungskammereinheit 350, wenn sie zum Beladen geöffnet ist, ca. 29 inch.
Dafür (siehe Fig. 52) besitzt die Kammereinheit 350 eine rotierende äußere Zentrifugenschüssel 374. Die Schüssel 374 trägt eine innere Trommel 376, die auch als Spulenkörper bezeichnet wird. Ein bogenförmiger Kanal 378 (siehe die Fig. 52 und 58) verläuft zwischen dem Äußeren der inneren Trommel 376 und dem Inneren der äußeren Schüssel 374. Wenn die Verarbeitungskammer 6 um die Trommel 376 gewickelt ist, nimmt sie diesen Kanal 378 ein.
Die Kammereinheit 350 besitzt einen Mechanismus 380, um die innere Trommel 376 teleskopartig aus der Schüssel 374 heraus zu bewegen. Das erlaubt es dem Anwender, die Verarbeitungskammer 16 vor dem Gebrauch um die Trommel 376 zu wickeln und die Verarbeitungskammer 16 nach dem Gebrauch von der Trommel 376 abzunehmen und zu entfernen.
Der Mechanismus 380 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform (wie Fig. 58 am besten zeigt) ist die äußere Schüssel 374 mit der zweiten Achse 354 über eine Platte 382 gekoppelt. Die Platte 382 hat eine Mittelnabe 384, die die zweite Achse 354 umgibt und sich ebenso wie die Platte 382 auf der zweiten Achse 354 dreht.
Die innere Trommel 376 hat ebenfalls eine Mittelnabe 386, die teleskopartig um die Nabe 384 der Platte paßt. Ein Keil 388 verbindet die Nabe 386 der inneren Trommel mit der Nabe 384 der Platte zur gemeinsamen Rotation auf der zweiten Achse 354. Der Keil 388 paßt in eine lange Keilnut 390 in der Nabe 384 der Platte, so daß die gesamte innere Trommel 376 entlang der Achse der Nabe 384 der Platte in die und aus der Schüssel 374 bewegt werden kann.
Bei dieser Anordnung ist die innere Trommel 376 entlang der zweiten Achse 354 zwischen einer abgesenkten Betriebsposition innerhalb der äußeren Schüssel 374 (wie die Fig. 49 und 58 zeigen) und einer angehobenen Ladeposition aus der äußeren Schüssel heraus (wie Fig. 52 zeigt) bewegbar.
Weitere Einzelheiten der Kammereinheit finden sich in der EP-A-572 656.

(iii) Die Grenzfläche zwischen Zentrifuge und Hauptstrang

Wie die Fig. 58 und 59 am besten zeigen, besitzt die Zentrifuge 16 drei Hauptstrang-Anbringeinheiten 392, 394 und 396, die in voneinander beabstandeten Positionen an der Zentrifuge 16 positioniert sind. Die Anbringeinheiten 392 und 396 nehmen die Hauptstrang-Halterungen 204 und 206 auf. Die Anbringeinheit 394 nimmt das Drucklagerelement 214 des Hauptstrangs auf.
Wie die Fig. 58 und 59 zeigen, halten die Anbringeinheiten 392, 394 und 396 den Hauptstrang 24 im Gebrauch in einer vorbestimmten Orientierung, die einem umgekehrten Fragezeichen gleicht.
Die oberste Hauptstrang-Anbringeinheit 392 befindet sich in einer nicht-rotierenden Position über der Kammereinheit 350 (siehe auch Fig. 21). Ein Stift 398 (siehe Fig. 59) befestigt das proximale Ende der oberen Hauptstrang-Anbringeinheit 392 an der ortsfesten Plattform 346. Die obere Anbringeinheit 392 ist um diesen Stift 398 zwischen einer Betriebsposition (in Fig. 49 und 59 in Vollinien gezeigt) und einer Ladeposition (in Fig. 49 in Strichlinien gezeigt) schwenkbar.
In der Betriebsposition (siehe Fig. 59) ist das distale Ende der oberen Anbringeinheit 392 mit der Drehachse der Kammereinheit 350 ausgefluchtet. In der Ladeposition (in den Fig. 50 und 50 gezeigt) ist das distale Ende weggeschwenkt, um das Laden und Entladen des Hauptstrangs 24 zu erleichtern. Die obere Anbringeinheit 392 kann zum Gebrauch in der Betriebsposition unter Verwendung eines herkömmlichen Endlagen-Kipphebelmechanismus (nicht gezeigt) oder dergleichen manuell arretiert werden.
Die obere Anbringeinheit besitzt eine Endlagensperre 400 an ihrem distalen Ende. Wie die Fig. 60 bis 62 am besten zeigen, besitzt die Sperre 400 zusammenwirkende erste und zweite Klemm- oder Einspannelemente 412 und 414, die schwenkbar an einer Einspannbasis 416 angebracht sind. Die Einspannelemente 412 und 414 schwenken in die Offenstellung zur Aufnahme des oberen Hauptstrang-Stützelements 204 (siehe Fig. 60) und schwenken in die Schließstellung, um den Flansch 210 an dem Stützelement 204 festzulegen. Die inneren Oberflächen der Einspannelemente 42 und 414 und der Basis 416 sind mit D-Gestalt ausgebildet, die im geschlossenen Zustand mit der D-Gestalt des Flansches 210 zusammenpaßt. Das Einspannelement 414 trägt einen Endlagenriegel 418, der die Elemente 412 und 414 im geschlossenen Zustand arretiert. Wenn sie geschlossen ist, hält die obere Anbringeinheit 392 den oberen Bereich des Hauptstrangs 24 gegen ein Verdrehen in einer Position, die mit der Drehachse der Kammereinheit 350 ausgefluchtet ist.
Eine Jocheinheit 348 besitzt eine Flügelplatte 420, die die mittlere Hauptstrang-Anbringeinheit 394 trägt (siehe Fig. 59). Wie die Fig. 63 und 64 ferner zeigen, hat die Anbring einheit 394 die Form einer Öffnung, die das Drucklagerelement 214 aufnimmt, das von dem Hauptstrang 24 getragen wird. Das Drucklagerelement 214 ist in der Öffnung der Anbringeinheit 394 im Rastsitz sicher angebracht. Diese Verbindung erlaubt dem Hauptstrang 24, um das Drucklagerelement 214 zu rotieren oder zu rollen, während das Joch um die erste Achse 352 rotiert, sichert aber ansonsten den Hauptstrang 24 an der Jocheinheit 348.
Die Jocheinheit 348 besitzt eine weitere Flügelplatte 422, die von der Flügelplatte 420 diametral beabstandet ist. Die Flügelplatte 422 trägt ein Gegengewicht 406 als Gewichtsausgleich für die Hauptstrang-Anbringeinheit 394.
Die unterste Hauptstrang-Anbringeinheit 396 hält das unterste Stützelement 206, das von dem Hauptstrang 24 getragen wird. Wie die Fig. 65 bis 67 am besten zeigen, besitzt die untere Anbringeinheit 396 ein Einspannelement 402, das an der Trommelnabe 386 zur gemeinsamen Rotation um die zweite Achse 354 befestigt ist. Das Einspannelement 402 gleitet ferner mit der Trommel 376 entlang der Plattennabe 384, während die Trommel zwischen ihrer abgesenkten Betriebsposition und ihrer gehobenen Ladeposition gehoben und gesenkt wird.
Wie die Fig. 51 und 52 zeigen, wird dem Anwender die untere Hauptstrang-Anbringeinheit 396 präsentiert, wenn die Kammereinheit 350 die nach oben weisende Orientierung hat und die Trommel 376 in ihre Ladeposition gehoben ist.
Das Einspannelement 402 besitzt gelenkige Einspannhälften 424 und 426 (siehe die Fig. 65 bis 67). Die Hälften 424 und 426 öffnen sich, um die untere Hauptstranghalterung 206 aufzunehmen (wie Fig. 65 zeigt), und schließen sich, um die Anbringeinheit 396 festzulegen (wie die Fig. 66 und 67 zeigen).
Das Innere der Einspannhälften 424 und 426 ist D-förmig, so daß es mit der D-Form des Flansches 210 zusammenpaßt, der an der unteren Hauptstranghalterung 206 vorgesehen ist. Eine Arretiereinheit 428 (siehe Fig. 65) legt die Hälften 424 und 426 im Gebrauch fest.
Die untere Anbringeinheit 396 hält den unteren Bereich des Hauptstrangs 24 in einer Position, in der er mit der Drehachse der zweiten Achse 354 ausgefluchtet ist (siehe Fig. 59). Die Anbringeinheit 396 ergreift die untere Hauptstranghalterung 206, so daß sie mit dem unteren Bereich des Hauptstrangs 24 rotiert.
Bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform besitzt die untere Anbringeinheit 396 eine abgeschrägte Stützplatte 430. Wie Fig. 64 am besten zeigt, stützt die Platte 430 den Schlauch 18 ab, der sich von der unteren Hauptstranghalterung 206 erstreckt und zu der Verarbeitungskammer 16 hin gebogen ist. Die Stützplatte 430 verhindert ein Zusammenquetschen des Schlauchs 18 in diesem Übergangsbereich.
Die obere Anbringeinheit 392 hält den oberen Bereich des Hauptstrangs 24 in einer nichtrotierenden Position über der drehenden Jocheinheit 348. Die Rotation der Jocheinheit 348 bringt auf den Hauptstrang eine Rotation um das Drucklager 214 auf, das von der mittleren Anbringeinheit 394 gehalten wird. Die Rotation des Hauptstrangs 24 bringt wiederum durch die untere Anbringeinheit eine Rotation auf die Kammereinheit 350 auf.
Bei jeder Rotation der ersten Achse 352 um 180º um ihre Achse (wodurch die Jocheinheit 348 um 180º gedreht wird) rollt oder windet sich der Hauptstrang 24 um 180º in einer Richtung um seine Achse, und zwar aufgrund der festgelegten oberen Anbringeinheit 392. Diese Rollkomponente resultiert, wenn sie zu der 180º-Rotationskomponente addiert wird, darin, daß sich die Kammereinheit 350 um 360º um ihre Achse dreht.
Die relative Drehung der Jocheinheit 348 mit einer Drehgeschwindigkeit von 1 Omega und der Kammereinheit 350 mit einer Drehgeschwindigkeit von 2 Omega hält den Hauptstrang 24 unverdreht, so daß keine Notwendigkeit für rotierende Dichtungen besteht.
Weitere Einzelheiten dieser Anordnung sind in der US-Patentschrift 4 120 449 (Brown et al.), die hier summarisch eingeführt wird, angegeben.

(iv) Orientierung des Hauptstrangs

Die Zentrifuge 230 bildet eine kleine, kompakte Arbeitsumgebung. Die kompakte Arbeitsumgebung führt zu Drehzahlen, die höher als diejenigen sind, die man typischerweise bei herkömmlichen Blutzentrifugen antrifft.
Beispielsweise arbeitet ein herkömmlicher Blutzellenseparator CS-3000®, der von Baxter Healthcare Corporation (Fenwal Division) hergestellt und vertrieben wird, mit einer Zentrifugendrehzahl zwischen Null und ca. 1600 U/min. Dagegen kann die Zentrifuge 230, die gemäß der Erfindung hergestellt und betrieben wird, mit Drehzahlen bis zu 4000 U/min betrieben werden.
In dieser Hochdrehzahl-Arbeitsumgebung unterliegt der Hauptstrang 24 erheblichem zyklischen Durchbiegen und Strecken, während er mit hohen Geschwindigkeiten gedreht wird.
Wie bereits beschrieben wurde, findet während des schnellen Drehens des Hauptstrangs 24 und der Jocheinheit 348 um 360º ein Rollen oder Verdrehen des Hauptkörpers 200 des Hauptstrangs 24 um eine Umdrehung um seine Achse statt. Gleichzeitig zieht die Fliehkraft den Hauptstrang 24 nach außen, während er sich mit der Jocheinheit 348 dreht.
Diese Roll- und Zugkräfte erzeugen lokale Beanspruchungen an dem oberen Stützelement 204, das von der Hauptstrang-Anbringeinheit 392 ortsfest gehalten wird. Um diese lokale Beanspruchung zu mildern, weist der Hauptstrang 24 die konische Zugentlastungshülse 212 auf. Die konische Hülse 212 trägt dazu bei, eine gewünschte Betriebskrümmung in dem oberen Bereich des Hauptstrangs 24 aufrechtzuerhalten, und hält den Hauptstrang 24 davon ab zu knicken, sich zu verdrehen und auseinanderzureißen.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Wirkung der konischen Hülse 212 bei der Milderung von Beanspruchungen, basierend auf einem mathematischen Modell, das den handelsüblichen Finite-Elemente-Code ABAQUS anwendet. TABELLE 1 WIRKUNG DER KONISCHEN ZUGENTLASTUNGSHÜLSE

Bemerkungen:

Das mathemathische Modell geht von folgenden Annahmen aus:
1. Es wurde ein koextrudierter Vielfachlumen-Hauptstrang (5 Lumen) aus dem Kunststoff Hytrel® 4056 hergestellt. Er wurde an einer Zentrifuge angebracht, die allgemein entsprechend Fig. 69 ausgebildet war und mit 2000 U/min gedreht wurde. In der Tabelle 1 bezeichnet "L" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch.
2. Der Hauptstrang besaß ein oberes und ein unteres Stützelement 204 und 206 jeweils aus dem Kunststoff Hytrel® 8122. Der Hauptstrang trug kein Drucklagerelement 214. Jedes obere und untere Stützelement besaß entweder (i) keine Zugentlastungshülse 212 ("Keine" in der Tabelle 1); (2) eine Zugentlastungshülse 212 mit konstanter Wandstärke ("nicht konisch" in der Tabelle 1); oder (3) eine konische Zugentlastungshülse 212 ("konisch" in der Tabelle 1). Wenn die Zugentlastungshülse verwendet wurde, hatte sie einen maximalen Außendurchmesser von 1,6 cm (0,625") bei einer maximalen Wandstärke von 0,076 cm (0,030"). Die Hülsen 212 hatten Längen zwischen 2,5 cm und 8,9 cm (1,0" bis 3,5"), wie angegeben.
3. Belastungen (in psi) zeigten das Maximum der Misesschen Belastungen, die entlang dem Hauptstrang gemessen wurden. In der Tabelle 1 bedeutet "Versagen", daß der Hauptstrang bei 2000 U/min knickte.
Die Tabelle 1 zeigt, daß bei Abwesenheit einer Zugentlastungshülse (konisch oder anders) der Hauptstrang bei 2000 U/min knickte. Das Vorhandensein einer Zugentlastungshülse verhinderte diese Art von Ausfall. Die Tabelle 1 zeigt ferner, daß eine konische Zugentlastungshülse die gemessene Belastung gegenüber eine nichtkonischen Hülse deutlich verringerte.
Die Roll- und Zugkräfte auf den Hauptstrang entwickeln außerdem eine lokale Beanspruchung an dem unteren Stützelement 206, das sich mit der unteren Hauptstrang-Anbringeinheit 396 dreht. Der Hauptstrang 24 besitzt das Drucklagerelement 214, um in diesem Bereich lokalisierte Belastungen zu mildern. Das Drucklagerelement 214 erlaubt es dem Hauptstrang, mit der Drehbewegung zu rollen oder sich zu verdrehen, so daß eine Langzeit- und Hochgeschwindigkeits-Funktionsfähigkeit gegeben ist. Das Drucklagerelement 214 hält eine gewünschte Arbeitskrümmung in dem unteren Bereich des Hauptstrangs aufrecht, um die Spannungsbelastung auszugleichen, so daß der Aufbau von Zuständen hoher Beanspruchung im Bereich des unteren Stützelements 206 verhindert wird.
Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Wirkung des rotierenden Drucklagerelements 214 zur Milderung der Beanspruchung entlang dem Hauptstrang, und zwar basierend auf dem gleichen mathematischen Modell. TABELLE 2 WIRKUNG DES ROTIERENDEN DRUCKLAGERS

Bemerkungen:

Das mathematische Modell geht von folgenden Annahmen aus:
1. Es wurde ein Vielfachlumen-Hauptstrang (5 Lumen) aus dem Kunststoff Hytrel® 4056 hergestellt. Er wurde an der Zentrifuge gemäß Fig. 69 angebracht und mit 2000 U/min gedreht. In der Tabelle 2 bedeutet "darüber" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem oberen Stützelement 204 bis zu dem Drucklagerelement 214. In der Tabelle 2 bedeutet "darunter" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem unteren Stützelement 206 bis zu dem Drucklagerelement 214.
2. Der Hauptstrang besaß ein oberes und ein unteres Stützelement 204 und 206 jeweils aus dem Kunststoff Hytrel® 8122. Das obere Stützelement 204 hatte eine konische Zugentlastungshülse ähnlich derjenigen, die in der Tabelle 1 verwendet wird, mit einer Länge im Bereich zwischen 2,5 cm und 3,8 cm (1,0" bis 1,5") wie angegeben.
3. Belastungen (in psi) bezeichnen das Maximum von gemessenen Misesschen Belastungen.
Im Vergleich mit der Tabelle 1 zeigt die Tabelle 2, daß die Anwesenheit eines rotierenden Drucklagerelements 214 zu deutlichen Minderungen der gemessenen Belastung führt.
Ferner ist die Lage des Drucklagerelements 214 relativ zu dem unteren Stützelement wichtig, um die gewünschte Krümmung des Hauptstrangs zum Zweck der Belastungsminderung und Langzeit-Funktionsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Die Größe des Druckwinkels α des Elements 214 (in Fig. 69 gezeigt) ist für die Milderung von Beanspruchungen ebenfalls wichtig.
Wie Fig. 69 zeigt, lokalisiert die Rotation des Hauptstrangs Beanspruchungskräfte an drei Stellen, die mit SF1, SF2 und SF3 bezeichnet sind. SF1 liegt unmittelbar unter dem unteren Stützelement 206; SF2 liegt an dem Drucklager 214; und SF3 liegt an der Zugentlastungshülse 212 des oberen Stützelements 204.
Von diesen ist der Wert von SF1 der wichtigste. Denn hier werden die Rollbewegung des Hauptstrangs 24 und die Ein- Omega-Rotation der Jocheinheit 348 in die Zwei-Omega-Rotation der Kammereinheit 350 umgewandelt.
Mit zunehmender radialer Distanz (X), die in Fig. 69 zu sehen ist, zwischen der Drehachse 344 und dem Drucklagerelement 214 nimmt SF1 zu und umgekehrt. Es ist also vorteilhaft, das Drucklagerelement 214 nahe an der Drehachse anzuordnen, um dadurch die Distanz (X) zu verringern. Mit abnehmender radialer Distanz (X) nimmt jedoch SF2 zu und umgekehrt. Bei der Wahl von (X) muß also eine Abwägung zwischen der Verringerung von SF1 und der Erhöhung von SF2 stattfinden. Der Druckwinkel α des Elements 214 muß ebenfalls bei der Verteilung von Belastungen berücksichtigt werden.
Mit abnehmender axialer Distanz (Y), die in Fig. 69 gezeigt ist, zwischen der Unterseite des unteren Stützelements 206 und dem Drucklagerelement 214 nimmt SF1 zu und umgekehrt. Es ist daher vorteilhaft, das Drucklagerelement 214 axial entfernt von der Unterseite des unteren Stützelements 206 anzuordnen, um dadurch die Distanz (Y) zu vergrößern. Mit größer werdender axialer Distanz (Y) nimmt jedoch SF2 zu und umgekehrt. Daher muß bei der Wahl von (Y) wiederum eine Abwägung zwischen der Verringerung von SF1 und der Zunahme von SF2 getroffen werden.
Wenn sich die Distanzen (X) und (Y) ändern, ändern sich auch die radiale Distanz (Z) und die axiale Distanz (A), die in Fig. 69 gezeigt sind. Die Distanz (Z) ist der maximale radiale Abstand zwischen der Rotationsachse 344 und dem Hauptstrang 24. Die Distanz (A) ist der maximale axiale Abstand zwischen der Unterseite des unteren Stützelements 206 und dem Hauptstrang 24.
Die Distanzen (A) und (Z) bestimmen das Spiel zwischen dem Hauptstrang 24 und der Kammereinheit 350. Diese Distanzen (Z) und (A) bestimmen die Gesamtgeometrie und Gesamtgröße des Raums, der die Kammereinheit 350 umgibt.
Bei der Wahl einer optimalen Konstruktion werden die nachstehenden Kriterien als wichtig angesehen:
(1) Bei gegebenem Elastizitätsmodul des Hauptstrangs 24, der entsprechend der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform hergestellt ist, und Rechnen innerhalb eines Sicherheitsbereiches sollte die Kraft SF1 auf den Hauptstrang (ausgedrückt als Misessche Belastung) nicht größer sein als ungefähr 3,884.10&sup6; Pa (564 pounds per square inch (PSI)). Dieser Faktor kann natürlich je nach der speziellen Konstruktion und den zur Herstellung des Hauptstrangs 24 verwendeten Werkstoffen verschieden sein.
(2) Bei gegebener Konstruktion und gegebenen Materialien des Drucklagerelementes 214, das gemäß der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform hergestellt ist, und wiederum unter Berechnung eines Sicherheitsbereiches sollte die Gesamtlast, die auf das Drucklagerelement 214 aufgebracht wird (gemessen entlang der Achse des Lagerelementes 214), nicht mehr als 44,1 N (10 pounds) betragen. Dieser Faktor kann selbstverständlich je nach der speziellen Konstruktion und den bei der Herstellung des Drucklagerelements 214 verwendeten Werkstoffen verschieden sein.
(3) Unter der Voraussetzung, daß die gewünschte physische Konstruktion und die Dimensionen der Zentrifuge 230 den Kriterien der Tragbarkeit und Kompaktheit entsprechen sollen, sollte die Distanz (Z) kleiner als ca. 14,0 cm (5,5 inch) sein. Die Distanz (A) sollte größer als ca. 0,6 cm (0,25 inch) sein, so daß im Gebrauch um die Unterseite und die Seiten der rotierenden Zentrifuge 230 ausreichend Spielraum vorhanden ist.
Die Tabelle 3 faßt die Änderungen der Beanspruchungen zusammen, die bei Änderungen der Position und des Druckwinkels α des Drucklagerelements 214 beobachtet werden, und zwar auf der Basis des gleichen mathematischen Modells. TABELLE 3 Belastungsänderungen mit Änderungen der Position/Orientierung des Drucklagerelements
1 kgf = 9,81 N

Bemerkungen:

Das mathematische Modell geht von folgendem aus:
1. Ein koextrudierter Vielfachlumen-Hauptstrang (5 Lumen) wurde aus dem Kunststoff Hytrel® 4056 hergestellt. Er wurde an der Zentrifuge, wie sie in Fig. 69 gezeigt ist, angebracht und mit 2000 U/min gedreht. Der Hauptstrang hatte ein oberes und ein unteres Stützelement 204 und 206, die jeweils aus dem Kunststoff Hytrel® 8122 bestanden. Das obere Stützelement 204 hatte ferner eine konische Zugentlastungshülse 212, wie in der Tabelle 1 beschrieben ist. In der Tabelle 3 bezeichnet "unten" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem unteren Stützelement 206 bis zum Drucklagerelement 214. In der Tabelle 3 bezeichnet "oben" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem oberen Stützelement 204 bis zu dem Drucklagerelement 214.
2/3/4. X, Y und der Winkel α sind in Fig. 69 angegeben.
5. Die Lastberechnungen wurden für den oberen und den unteren Hauptstrangbereich jeweils separat durchgeführt. Daher ist die Gesamtlast auf das Drucklagerelement 214 die Summe der Lasten von dem oberen und dem unteren Hauptstrangbereich.
6. Belastungen (in psi) bezeichnen maximale Misessche Belastungen, gemessen an dem oberen Stützelement 204 (für den oberen Hauptstrangbereich) und an dem unteren Stützelement 206 (für den unteren Hauptstrangbereich).
Die Tabelle 3 zeigt, daß bei einem Hauptstrang mit einer Gesamtlänge von 41,3 cm (16,25") dieser einen oberen Bereich von 27,9 cm (11") und einen unteren Bereich von 13,3 cm (5,25") haben sollte und das Drucklagerelement 214 so orientiert sein sollte, daß sich eine Distanz (X) von 10,3 cm (4-1/16"), eine Distanz (Y) von 2,5 cm (1,0") und ein Druckwinkel α von 30º ergibt. Diese Konfiguration ergab die niedrigste maximale Schlauchbeanspruchung von 4,006.10&sup6; Pa (581 psi). Die gesamte Axiallast von 9,41 lbf (6,84 + 2,57) lag nahe der Konstruktionsgrenze von 44,1 N (10 lbf).
Die Tabelle 4 ist eine weitere Zusammenfassung der beobachteten Änderungen von Beanspruchungen bei Änderungen der Position und des Druckwinkels α des Drucklagerelements 214, basierend auf dem gleichen mathematischen Modell. TABELLE 4 Belastungsänderungen mit Änderungen der Position/Orientierung des Drucklagerelements
1 kgf = 9,81 N

Bemerkungen:

Das mathematische Modell geht von folgendem aus:
1. Ein koextrudierter Vielfachlumen-Hauptstrang (5 Lumen) wurde aus dem Kunststoff Hytrel® 4056 hergestellt. Er wurde an der Zentrifuge, wie sie in Fig. 69 gezeigt ist, angebracht und mit 1800 U/min gedreht. Der Hauptstrang hatte ein oberes und ein unteres Stützelement 204 und 206 jeweils aus dem Kunststoff Hytrel® 8122. Das obere Stützelement 204 besaß eine konische Zugentlastungshülse 212. In der Tabelle 4 bezeichnet "unten" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem unteren Stützelement bis zu dem Drucklagerelement. In der Tabelle 4 bezeichnet "oben" die Gesamtlänge des Hauptstrangs in Inch, gemessen von dem oberen Stützelement bis zu dem Drucklagerelement 214.
2/3/4. X, Y und der Winkel α sind in Fig. 69 angegeben.
5. Die Lastberechnungen wurden durchgeführt, indem der gesamte Hauptstrang gemeinsam und nicht der obere und der untere Hauptstrangbereich separat analysiert wurde. Anders als bei der in der Tabelle 3 beschriebenen Konfiguration hatte in der Tabelle 4 das Drucklagerelement 214 die Freiheit, seinen eigenen Druckwinkel α während der Rotation anzunehmen.
6. Die Belastungen (in psi) zeigten die maximalen Misesschen Beanspruchungen, gemessen an dem unteren Stützelement.
In der Tabelle 4 sind sämtliche Lasten auf das Drucklagerelement 214 unterhalb der Konstruktionsgrenze von 44,1 N (10 lbf). Die Lage des Drucklagerelements 214 bei einer Distanz (Y) = 1,4 cm (0,546"), einer Distanz (X) = 10,2 cm (4") und einem Druckwinkel α = 51,3º, und wobei der obere Hauptstrangbereich 28,6 cm (11,25") und der untere Haupt strangbereich 13,3 cm (5,25") waren, ergab die niedrigsten maximalen Misesschen Beanspruchungen von 4,633.10&sup6; Pa (672 psi). Bei dieser Hauptstrangkonfiguration war jedoch die radiale Distanz (Z) 14,4 cm (5,665"), was die Konstruktionsgrenze von 14 cm (5.5") überschritt, Daher wurde die Orientierung mit der nächstniedrigsten Beanspruchung, die eine radiale Distanz (Z) von weniger als 14 cm (5.5") ergibt, gewählt, was in der Tabelle 4 kursiv geschrieben ist.
Bei einem Vergleich der Tabellen 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Festlegung des Druckwinkels α anstelle des Zulassens, daß das Drucklagerelement 214 während der Rotation einen Druckwinkel α annimmt, die maximale Beanspruchung verringern kann, obwohl die Festlegung des Druckwinkels α die axiale Last des Drucklagerelements 214 erhöhen kann.
Bei einer bevorzugten strukturellen Ausführungsform mißt der Hauptkörper 200 des Hauptstrangs 24 einen Wert von 42,5 cm (16.75 inch) von einem Ende zum anderen. Die Gesamtlänge des Hauptstrangs 24, gemessen zwischen dem oberen und dem unteren Stützblockelement 204 und 206, ist 45,1 cm (17,75 inch). Die Distanz zwischen dem unteren Block 206 und dem Drucklagerelement 214 ist 12,9 cm (5-3/32 inch). Im Gebrauch ist die Distanz (X) 10,2 cm (4,0 inch); die Distanz (Y) ist 1,4 cm (0,546 inch); die Distanz (Z) ist ca. 12,8 cm (5,033 inch). Die Länge der konischen Hülse 212 ist 4,6 cm (1,8 inch). Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Drucklagerelement 214 unter einem Druckwinkel α während der Rotation von 53,8º festgelegt.

III. AUFBAU UND ENTSORGUNG DES SYSTEMS

Die Fig. 70 bis 75 zeigen die Einzelheiten des Ladens einer repräsentativen Verarbeitunganordnung 14 auf die Zentrifuge 16.
Der Benutzer beginnt den Aufbauvorgang bevorzugt, indem eine Schablone 408 über die schräge Frontplatte der Zentrifugenanordnung gelegt wird (siehe Fig. 70). Die Schablone 408 hat Ausschnitte 432, die über die Kassettenhaltestationen 236A, 236B, 236C und andere Betriebskomponenten an der schrägen Frontplatte 238 des Zentrifugenschranks 228 passen.
Ein Layout 444 für den Fluidkreislauf 18 ist ebenfalls auf die Schablone 408 gedruckt. Das Layout 444 zeigt die Bahnen, in denen die an den Kassetten 22A, 22B, 22C angebrachten Zweigschläuche verlaufen sollten, wenn die Fluidkreislaufanordnung 14 richtig zum Gebrauch eingerichtet ist.
Als nächstes (siehe Fig. 71) wählt der Anwender die Wanne 26 aus, die die Fluidkreislaufanordnung 14 für den gewünschten Vorgang enthält. Nach Entfernen der Verpackung 162 plaziert der Anwender die ausgewählte Wanne 26 auf der Schablone 408, die auf der Frontplatte 238 liegt.
Die einander ergänzende Orientierung der schrägen Frontplatte 230 und der gekippten Drehachse 344 der Zentrifuge 230 konserviert sowohl vertikale Höhe als auch horizontale Tiefe, wie bereits beschrieben wurde. Wie die Fig. 71 bis 73 zeigen, kann daher ein typischer Anwender sämtliche Betriebskomponenten auf der Frontplatte 230 erreichen, um die Wanne 26 auf die Kassettenhaltestationen 236 zu passen, ohne sich strecken oder zu weit recken zu müssen.
Wie Fig. 71 zeigt, drückt der Anwender an dieser Stelle des Ladevorgangs die Kassetten 22A, 22B, 22C nicht in Wirkeingriff auf die Haltestationen 236, sondern legt sie nur auf die Stationen 236.
Wenn die Wanne 26 auf den Haltestationen 236 liegt, jedoch damit noch nicht in Eingriff ist, entfernt der Anwender die Behälter 20 von der obersten Lage 168 der Wanne 26 (siehe Fig. 72). Der Anwender hängt die Behälter 20 an die bezeichneten Haken an der Zentrifugenanordnung 12. Wie bereits erwähnt wurde, kann der typische Anwender diese Bereiche der Zentrifugenanordnung 12 erreichen, ohne sich strecken zu müssen.
Durch die Entnahme der Behälter 20 sieht der Anwender nun die mittlere Lage 166 der Wanne 26. Die Verarbeitungskammer 16, der Hauptstrang 24 und die angebrachten Zweigschläuche des Fluidkreislaufs 18 nehmen diese Lage ein.
Wie Fig. 73 zeigt, packt der Anwender den Fluidkreislauf 18 aus. Entsprechend dem Layout 444 auf der Schablone legt der Anwender den Fluidkreislauf 18 auf der Frontplatte 238 aus und stellt die erforderlichen Verbindungen mit den Klemmen 240 und Sensoren 244 her.
Wie Fig. 74 zeigt, klappt der Anwender als nächstes die Tür 234 auf, um Zugang zu der Kammer 232 und der darin befindlichen Zentrifuge 230 zu erhalten. Wie bereits beschrieben wurde, erlaubt die gegenseitige Orientierung zwischen der schrägen Frontplatte 238 und der gekippten Drehachse 344 der Zentrifuge 230 dem typischen Anwender den Zugang zu der Kammereinheit 350, ohne daß der Anwender sich bücken muß.
Der Anwender schwenkt die erste Hauptstrang-Anbringeinheit 392 in ihre Ladeposition und öffnet die Einspanneinheit 400 (wie Fig. 74 zeigt). Der Anwender schwenkt dann den Jochquerarm 360, um die Kammereinheit 350 in ihre nach oben weisende Orientierung zu bringen. Dann bewegt der Anwender die Trommel 376 in ihre gehobene Position zur Aufnahme der Verarbeitungskammer 16.
Der Anwender wickelt die Verarbeitungskammer 16 um die gehobene und offene Trommel 376. Der Anwender legt die Hauptstrang-Stützelemente 204 und 206 und das Drucklagerelement 214 in ihren jeweiligen Anbringeinheiten 392, 396 und 394 fest. Dann bewegt der Anwender die Trommel 376 in ihre geschlossene Betriebsposition. Der Anwender schwenkt und arretiert das Jochquerelement 360 in seiner nach unten weisenden Betriebsposition. Der Anwender schließt die Tür 234 zu der Zentrifugenkammer 232.
Durch die Entnahme der Verarbeitungskammer 16, des Hauptstrangs 24 und der Schläuche 18 aus der Wanne 26 in den vorhergehenden Schritten sieht der Anwender nunmehr die unterste Lage 164 in der Wanne 26. Die Kassetten 22A, 22B, 22C nehmen diese Lage 164 ein.
Wie Fig. 75 zeigt, drückt der Anwender die Kassetten 22A, 22B, 22C nach unten und bringt sie in Wirkeingriff mit den Stationen 236. Der Anwender vervollständigt den Aufbau durch Betätigen der Pumpenmodule 254, um die Schlauchschleifen 134 und 136 jeder Kassette 22A, 22B, 22C auf die Pumpenrotoren 298 zu laden, wie bereits beschrieben wurde.
Das Einrichten ist nunmehr beendet. Die Steuerungseinheit 246 beginnt, den Betrieb der Zentrifugenanordnung 12 zu steuern, um den gewünschten Ablauf auszuführen.
Die Fig. 76 bis 79 zeigen die Schritte, die der Anwender bei der Entsorgung der Verarbeitungseinheit 14 nach beendetem Verfahren ausführt.
Wenn, wie Fig. 76 zeigt, die Wanne 26 auf der Frontplatte 236 des Zentrifugenschranks 228 gehalten ist, sammelt der Anwender die Komponenten der Fluidkreislaufanordnung 14 in der Wanne 26 zum Zweck der Entsorgung. Der Anwender kann die Kassetten 22A, 22B, 22C aus den Haltestationen 236 entnehmen, indem sie aus den Ausschnitten 150A/B/C in der Wanne gelöst werden. Nachdem sie gelöst sind, können die Kassetten 22A, 22B, 22C in der Wanne 26 aufeinandergestapelt werden (wie Fig. 76 zeigt). Alternativ kann der Anwender die Kassetten 22A, 22B, 22C in ihrer Lage in der Wanne 26 halten.
Der Anwender entlädt nunmehr die Zentrifuge 230, wobei die Verarbeitungskammer 26 und der Hauptstrang 24 gelöst und in der Wanne 26 angeordnet werden (wie Fig. 77 zeigt). Die restlichen Schläuche 18 und Behälter 20 werden gesammelt und in die Wanne 26 gelegt.
Wie Fig. 78 zeigt, hebt der Anwender die Wanne 26 und die darin befindliche Fluidkreislaufanordnung 14 von der Zentrifugenanordnung 12 weg. Der Anwender trägt die Wanne 26 zu einem Abfallbehälter 410 und kippt die Wanne 26, so daß die darauf befindlichen Komponenten 14 entfernt werden.
Nachdem die Wannen 26 geleert sind, wie Fig. 79 zeigt, können sie ineinander gestapelt und zur Rückführung zum Hersteller aufbewahrt werden, um dort erneut gepackt, sterilisiert und wieder verwendet zu werden. Die Wannen 26 können auch einer Rezyklierungsanlage zugeführt werden.
Alternativ kann der Anwender sowohl die Wanne 26 als auch die Komponenten 14 gleichzeitig entsorgen.

Claims

1. Peristaltische Pumpe, die folgendes aufweist:

einen Pumpenrotor (298), der um eine Achse drehbar ist, erste und zweite Pumpenrollen (300), die für eine Drehung an dem Pumpenrotor (298) von einer Verbindungseinrichtung (320) getragen sind, die schwenkbar an dem Rotor (298) montiert ist und die schwenkbar beweglich ist, um die Rollen (300) gleichzeitig in radialer Richtung zu der Drehachse des Rotors (298) zu bewegen, und zwar zwischen einer zurückgezogenen Position außer Kontakt mit der Pumpenschlauchleitung (134; 136) und einer ausgefahrenen Position, in der ein wirksamer Kontakt mit der Pumpenschlauchleitung hergestellt wird,

ein einziges Betätigungselement (308), und

ein Betätigungsorgan (310), das mit dem Betätigungselement (308) gekoppelt ist und wirksam ist, um das Element längs der Drehachse des Rotors (298) vorwärts zu bewegen, und zwar in einer Vorwärtsrichtung zu dem Pumpenrotor hin und in einer Rückwärtsrichtung weg von dem Pumpenrotor, um zu bewirken, daß die Verbindungseinrichtung (320) die Rolle (300) zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position bewegt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungselement eine Stange (308) koaxial mit dem Rotor (298) ist, wobei die Stange sich im Betrieb um ihre Längsachse zusammen mit dem Rotor dreht,

und daß das Betätigungsorgan (310) ein lineares Betätigungsorgan ist, das betätigbar ist, um die Stange während der Drehung der Stange linear und axial zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position zu bewegen.

2. Pumpe nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungseinrichtung (320) die oder jede Rolle (300) individuell in ihre zurückgezogene Position vorspannt.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Verbindungseinrichtung (320) individuell eine Spannung auf die oder jede Rolle (300) ausübt, wenn sie sich in ihrer ausgefahrenen Position befindet, um Schwankungen in der Geometrie der Pumpenschlauchleitung (134, 136) aufzunehmen.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsorgan (310) ein Axiallager (330) aufweist, das mit dem proximalen Stangenende gekoppelt ist.

5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsorgan (310) in Abhängigkeit von einem Fluiddruck arbeitet.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Abtasteinrichtung (338, 340) aufweist, um die Position von der oder jeder Rolle (300) abzutasten.

7. Pumpe nach Anspruch 6, wobei die Abtasteinrichtung eine Einrichtung (338, 340) aufweist, um die relative Position der Betätigungsstange (308) abzutasten.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungseinrichtung folgendes aufweist:

ein erstes Verbindungselement (314), das mit dem distalen Ende der Betätigungsstange (308) für eine Bewegung in Abhängigkeit von dem Vorschub der Stange (308) gekoppelt ist,

einen Drehzapfen (316), der jeder Rolle (300) zugeordnet und zusammen mit dem ersten Verbindungselement (314) für eine gleichzeitige Bewegung in Abhängigkeit von der Bewegung des ersten Verbindungselementes gekoppelt ist, wobei jeder Drehzapfen (316) in einer Ebene bewegbar ist, die im allgemeinen senkrecht zu der Drehachse des Rotors ist, und

ein Schwingelement (320), das jeder Rolle (300) zugeordnet und mit dem jeweiligen Drehzapfen (316) gekoppelt ist und die jeweilige Rolle (300) für eine Bewegung in Abhängigkeit von der Bewegung des jeweiligen Drehzapfens trägt, wobei jedes Schwingelement (320) sich um eine Achse dreht, um die jeweilige Rolle (300) radial zu der Drehachse des Rotors (298) zu bewegen.

9. Pumpe nach Anspruch 8, wobei jedes Schwingelement (320) mit einer Feder (324) versehen ist, die normalerweise betätigbar ist, um das jeweilige Schwingelement so zu schwenken, daß die jeweilige Rolle (300) in ihre zurückgezogene Position gedrängt wird.

10. Pumpe nach Anspruch 9, wobei jede Feder (324) durch das jeweilige Schwingelement (320) eine Spannung auf die jeweilige Rolle (300) ausübt, wenn die Rolle sich in ihrer ausgefahrenen Position befindet, um Variationen in der Geometrie der Pumpenschlauchleitung (134, 136) aufzunehmen.