DE69835213T2

DE69835213T2 - Zentrifuge und behältersystem zur behandlung von blut und blutbestandteilen

Info

Publication number: DE69835213T2
Application number: DE69835213T
Authority: DE
Inventors: Peter Unger; Eric Westberg
Original assignee: Gambro Inc
Current assignee: Terumo BCT Inc
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: ATE332754T1; AU6234198A; SE9700495D0; ES2268762T3; US6689042B2; EP1007216A1; EP1007216B1; WO1998035757A1; US6835171B2; US20040147387A1; AU725364B2; DE69835213D1; US20020061808A1; US6348031B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Abtrennen und/oder Behandeln von Blut oder Blutbestandteilen, umfassend einen Rotor mit einem zentralen Kompartiment und einem ringförmigen Abtrennkompartiment, die konzentrisch mit der Drehachse des Rotors angeordnet sind und ein Behältersystem aus einem runden Beutel und einem oder mehreren damit verbundenen sekundären Behältern aufnehmen können, wobei das Abtrennkompartiment den runden Beutel und das zentrale Kompartiment die sekundären Behälter aufnehmen kann, wobei die Zentrifuge ferner Mittel zur Verringerung des Volumens des Abtrennkompartiments im Gebrauch zur Verdrängung einer abgetrennten Fraktion aus dem runden Beutel in einen sekundären Behälter im zentralen Kompartiment umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Behältersystem zur Anordnung in der erfindungsgemäßen Zentrifuge.
Mit rundem Beutel ist nachstehend ein im Wesentlichen ringförmiger, flexibler Behälter gemeint, der beispielsweise durch Verschweißen übereinander liegender Plastikfolien entlang einem äußeren ringförmigen Rand und einem inneren ringförmigen Rand hergestellt werden kann. Der ringförmige Behälter kann auf die gleiche Weise wie in WO 95/01842 offenbart abgeschnitten werden und die so geformten gegenüberliegenden Enden können versiegelt werden. Diese gegenüberliegenden Enden sind überlappend angeordnet, wenn der runde Beutel in der Zentrifuge oder auf einer Kassette befestigt ist, so dass der runde Beutel die Form eines Kegelstumpfes erhält.
US-Patent Nr. 5,114,396 offenbart ein Verfahren und ein Behältersystem zum Waschen von Blutzellen durch Verwendung einer Zentrifuge der in der Einführung erwähnten Art. In diesem Behältersystem des Standes der Technik wird der mittlere Teil im Inneren des runden Beutels als sekundärer Behälter benutzt und es wird eine kontinuierliche Einheit erhalten, die im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene orientiert ist. Wenn große Flüssigkeitsvolumina in den sekundären Behältern gehandhabt werden müssen, erfordert dieses Behältersystem einen Rotor mit großem Durchmesser.
Die internationale Patentanmeldung WO 95/01842 offenbart ein Behältersystem, das auf entsprechende Weise den mittleren Teil im Inneren des runden Beutels als sekundären Behälter benutzt. In diesem Fall ist der runde Beutel verkürzt, indem zwei gegenüberliegende versiegelte Enden des Rings sich in Verbindung mit der Befestigung des runden Beutels auf einem starren Mittelteil überlappen, wodurch die Form eines Kegelstumpfes erhalten wird. Der sekundäre Behälter wird in einen Hohlraum im starren Mittelteil gedrückt. Der Hohlraum besitzt einen kleineren Durchmesser als der sekundäre Behälter und seine radial äußeren Teile sind entlang der Wand des Hohlraums gefaltet. Auf diese Weise erhält das gesamte System einen kleinen Durchmesser und kann in einem entsprechend kleinen Rotor untergebracht werden. Insbesondere beim Abtrennen von empfindlichen Zellsuspensionen, z.B. Thrombozyten, besitzt dieses System große Vorteile, da die Abtrennung mit einer gewissen Vorsicht erfolgen muss und die Zellsuspension nicht über längere Zeit hohen G-Feldern ausgesetzt werden darf. Das System eignet sich aber vor allem für Abtrennungen, bei denen die sekundären Behälter zunächst leer sind und in einem verformten Zustand problemlos im Hohlraum befestigt werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zentrifuge der eingangs genannten Art, die eine kompakte Größe aufweist und leicht für verschiedene Arten von Abtrennungen mittels unterschiedlichen Behältersystemen in Form von Kassetten eingesetzt werden kann. Die Zentrifuge kann somit für Abtrennungen und Behandlungen verwendet werden, bei denen große Flüssigkeitsmengen in sekundären Behältern gehandhabt werden müssen, beispielsweise in Verbindung mit dem Waschen von Zellen, aber auch für Abtrennungen der in WO 95/01842 beschriebenen Art. Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Kompartiment ein röhrenförmiger Schafthohlraum in der Mitte des Rotors ist und dass das ringförmige Abtrennkompartiment um den Hohlraum an seinem oberen Teil angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird eine Zentrifuge zum Abtrennen und/oder Behandeln von Zellen in einem im Wesentlichen ringförmigen oder teilweise ringförmigen Abtrennbeutel, der mit mindestens einem sekundären Beutel verbunden ist, bereitgestellt, wobei die Zentrifuge einen Rotor mit einem ringförmigen Abtrennkompartiment zur Aufnahme des Abtrennbeutels umfasst, wobei die Zentrifuge dadurch gekennzeichnet ist, das der Rotor folgendes umfasst:

– einen Rotorschaft mit einem hohlem Oberteil, der einen zentralen Hohlraum zur Aufnahme des mindestens einen sekundären Beutels definiert, und
– eine Rotorschüssel, die mit dem hohlen Oberteil des Rotorschafts verbunden ist, wobei die Rotorschüssel ein ringförmiges Abtrennkompartiment enthält.

Weitere Merkmale sind wie folgt:

– Die Zentrifuge umfasst ferner Quetschventile für Schläuche, die den Abtrennbeutel mit den sekundären Beuteln verbinden.
– Die Zentrifuge umfasst ferner ein automatisches programmiertes Kontrollsystem für die Steuerung der Quetschventile.
– Die Zentrifuge umfasst ferner ein Mittel zur Reduzierung des Volumens des Abtrennkompartiments zum Überführen eines abgetrennten Bestandteils aus dem Abtrennbeutel in einen sekundären Beutel im zentralen Hohlraum.
– Das Mittel zur Reduzierung des Volumens des Abtrennkompartiments umfasst eine flexible Membran, die an der Rotorschüssel befestigt ist, um eine hydraulische Kammer im Abtrennkompartiment zu definieren, und ein hydraulisches System, das über einen sich durch den Rotorschaft erstreckenden Gang zum Pumpen einer hydraulischen Flüssigkeit zur und von der hydraulischen Kammer mit der hydraulischen Kammer verbunden ist.
– Das Abtrennkompartiment umfasst eine kegelstumpfförmige Tragefläche zum Unterstützen des Abtrennbeutels.
– Die kegelstumpfförmige Tragefläche des Abtrennkompartiments weitet sich konisch vom hohlen Oberteil des Rotorschafts über der Öffnung des zentralen Hohlraums auf.
– Die kegelstumpfförmige Tragefläche des Abtrennkompartiments weitet sich konisch vom hohlen Oberteil des Rotorschafts unter der Öffnung des zentralen Hohlraums auf.
– Der zentrale Hohlraum des Rotors kann einen entfernbaren Behälter mit einer Hülse zur Aufnahme mindestens eines sekundären Beutels, der mit einem lösbar an einem Oberteil der Hülse befestigten Abtrennbeutel verbunden ist, aufnehmen.

Durch dieses Design des Rotors können große Flüssigkeitsvolumen in den sekundären Behältern im zentralen Kompartiment zurückgehalten werden, während der Durchmesser des Rotors dennoch relativ klein ausfallen kann. Der Rotor erhält ein gutes Gleichgewicht, wenn die Flüssigkeiten im Schafthohlraum in der Nähe der Drehachse des Rotors platziert werden. Vorzugsweise ist das Abtrennkompartiment konisch geformt und nach unten oder oben schräg geneigt, wodurch der Durchmesser des Rotors weiter verringert und die Abtrennung durch das geneigte Abtrennkompartiment weiter beschleunigt wird.
Der Rotor kann ein Behältersystem aus einer röhrenförmigen Hülse aufnehmen, die an den Schafthohlraum des Rotors angepasst ist und auf der der runde Beutel befestigt ist und in der der bzw. die sekundäre(n) Behälter angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist auch ein Behältersystem zum Abtrennen und/oder Behandeln von Zellen in einer Zentrifuge vorgesehen, umfassend:

– einen im Wesentlichen ringförmigen oder teilweise ringförmigen Abtrennbeutel, der einen Außenumfang und einen Innenumfang aufweist;
– mindestens einen sekundären Beutel;
– mindestens einen Schlauch zum Verbinden des Abtrennbeutels mit dem mindestens einen sekundären Beutel;
– einen Behälter zur Aufnahme des mindestens einen sekundären Beutels;

Weitere Merkmale sind wie folgt:

– Das Behältersystem umfasst zwei sekundäre Beutel und die Hülse kann die sekundären Beutel nebeneinander stehend und aneinander ruhend aufnehmen, wenn sich die Hülse im zentralen, vom hohlen Oberteil des Rotorschafts einer Zentrifuge definierten Hohlraum des Rotorschafts befindet.
– Die Hülse besteht aus einem starren Kunststoffmaterial.
– Die Hülse passt direkt in den zentralen Hohlraum.
– Die Hülse passt in den zentralen Hohlraum durch Abstandselemente, die die Hülse um die Mittelachse des zentralen Hohlraums zentriert halten.
– Die Hülse umfasst einen Flansch, der sich an einem Oberteil davon nach außen erstreckt, und der Abtrennbeutel wird durch einen Bereich neben seinem Innenumfang am Flansch befestigt.
– Der Abtrennbeutel weist Löcher in einem Bereich neben seinem Innenumfang auf und die Hülse umfasst Stifte, die von einer Oberseite des Flansches vorstehen, um die Löcher des Abtrennbeutels daran anzubringen.
– Der mindestens eine sekundäre Beutel ist aus gestapelten Stücken eines flexiblen Kunststoffmaterials geformt, die an einem Umfang miteinander verschweißt sind.
– Das Behältersystem umfasst einen ersten sekundären Beutel, der über einen Schlauch mit einem Einwegeventil, das eine Flüssigkeitsströmung vom ersten sekundären Beutel zum Abtrennbeutel gestattet, mit dem Abtrennbeutel verbunden ist, und einen zweiten sekundären Beutel, der über einen Schlauch mit einem Einwegeventil, das eine Flüssigkeitsströmung vom Abtrennbeutel zum zweiten sekundären Beutel gestattet, mit dem Abtrennbeutel verbunden ist.
– Der mindestens eine sekundäre Beutel ist an seinem Innenumfang mit dem Abtrennbeutel verbunden.
– Das Behältersystem umfasst ein Schlauchsystem mit einem Schlauchteil, dessen erstes Ende mit dem Abtrennbehälter verbunden ist und dessen zweites Ende in einen ersten Schlauchteil, der mit einem ersten sekundären Beutel verbunden ist, und in einen zweiten Schlauchteil, der mit einem zweiten sekundären Beutel verbunden ist, abzweigt.
– Das Behältersystem umfasst einen ersten sekundären Beutel, der eine Waschflüssigkeit enthält, und einen zweiten sekundären Beutel, der zur Aufnahme einer Abfallflüssigkeit bestimmt ist.
– Der mindestens eine sekundäre Beutel besteht aus einem Kunststoffmaterial, das zur Aufbewahrung einer Thrombozytensuspension geeignet ist.

Ein erstes erfindungsgemäßes Behältersystem zum Abtrennen und/oder Behandeln von Blut oder Blutbestandteilen, das in der Zentrifuge platziert werden kann, ist durch einen runden Beutel, der einen ringförmigen Außenrand und einen ringförmigen Innenrand aufweist; zwei oder mehr flexible sekundäre Behälter, von denen mindestens einer eine Behandlungsflüssigkeit enthält, ein Schlauchsystem, das den runden Beutel mit den sekundären Behältern verbindet; eine röhrenförmige Hülse, die an den Schafthohlraum des Rotors angepasst ist und die sekundären Beutel nebeneinander stehend und aneinander ruhend aufnehmen kann und die in ihrem Oberteil einen vorstehenden Flansch umfasst, gekennzeichnet, und dadurch, dass der runde Beutel an seinem Innenrand auf dem Flansch montiert werden kann.
Dieses Behältersystem ist in erster Linie für Abtrennungen und Behandlungen bestimmt, bei denen relativ große Flüssigkeitsvolumen in sekundären Behältern gehandhabt werden müssen, beispielsweise beim Waschen von Blutzellen. Beim Waschen werden ein oder mehrere sekundäre Behälter mit Waschflüssigkeit (Waschflüssigkeitsbehälter) und ein zunächst leerer sekundärer Behälter (Abfallflüssigkeitsbehälter), der Abfallflüssigkeit aufnehmen kann, die am Ende des Waschschritts aus dem runden Beutel verdrängt wird, verwendet. Das gesamte Flüssigkeitsvolumen in den sekundären Behältern kann 2–3 Liter betragen. Dank der flexiblen sekundären Behälter, die aneinander ruhen, wird der Raum maximal ausgenutzt. Im Verlauf des Verfahrens nimmt das Volumen der Waschflüssigkeit im Waschflüssigkeitsbehälter ab und steigt im Abfallflüssigkeitsbehälter im gleichen Maße an.
Das Behältersystem eignet sich auch für andere Arten von Abtrennungen und Behandlungen, bei denen Flüssigkeiten in sekundären Behältern verwendet werden, beispielsweise für die Behandlung, Rekonditionierung und Konservierung von Flüssigkeiten, die in einem beliebigen Verfahrensstadium in andere Beutel im System überführt werden, um mit einem darin enthaltenen Blutbestandteil gemischt zu werden. Auch wenn nicht alle Beutel im eigentlichen Zentrifugationsprozess zum Einsatz kommen, müssen sie dennoch in die Zentrifuge geladen werden, weil die Behälter normalerweise eine verbundene sterile Einheit darstellen, die nicht gelöst und wieder verbunden werden sollte.
Ein zweites erfindungsgemäßes Behältersystem zur Einführung in die Zentrifuge ist gekennzeichnet durch einen runden Beutel mit einem ringförmigen Außenrand und einem ringförmigen Innenrand; einen sekundären Behälter; einen den runden Beutel mit dem sekundären Beutel verbindenden Schlauch; einer röhrenförmigen Hülse zur Aufnahme des sekundären Behälters, die einen kleineren Durchmesser als der Schafthohlraum des Rotors aufweist und an ihrer Außenseite Stützelemente besitzt, die in die Wände des Hohlraums und die Mitte der Hülse in der Mitte des Hohlraums eingreifen können, und die an ihrem Oberteil einen vorstehenden Flansch aufweist, und dadurch, dass der runde Beutel an seinem Innenrand an diesem Flansch befestigt werden kann.
Dieses Behältersystem ermöglicht die Verwendung derselben Zentrifuge auch bei Handhabung verhältnismäßig kleiner Flüssigkeitsvolumen in einem sekundären Behälter im zentralen Schafthohlraum des Rotors, beispielsweise wenn nur ein zunächst leerer Behälter in der Hülse zur Aufnahme eines separaten Bestandteils aus dem runden Beutel während der Zentrifugation angeordnet ist.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
1 zeigt einen Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem ersten eingeführten Behältersystem.
2 zeigt einen Abschnitt einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem zweiten eingeführten Behältersystem.
3 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Behältersystem.
4 zeigt einen Abschnitt A-A des Behältersystems nach 3.
5 ist eine Draufsicht auf einen Mehrfachbeutel.
6 zeigt einen Abschnitt eines Mehrfachbeutels nach 5, der in einer Hülse angeordnet und mit Flüssigkeit in zwei Behältern gefüllt ist.
7 zeigt einen Abschnitt eines alternativen erfindungsgemäßen Behältersystems.
Die Zentrifuge nach 1 umfasst einen Rotor 1 und seine zugehörigen Hilfsgeräte, wie z.B. ein Antriebsystem 2, ein Hydrauliksystem 3 und ein Steuersystem für den Betrieb der Zentrifuge (nicht gezeigt), das in einem Gehäuse 4 untergebracht ist. Die Hilfsgeräte und das Gerätegehäuse sind nur schematisch dargestellt.
Der Rotor hat ein mit seiner Drehachse konzentrisches ringförmiges Abtrennkompartiment 5 und einen zentralen röhrenförmigen Schafthohlraum 6. Der Hohlraum 6 ist relativ tief und schmal und erstreckt sich vertikal nach unten in einem vergrößerten Rotorschaft. Die Rotorschüssel 7, die das Abtrennkompartiment 5 aufnimmt, umgibt selbst den Hohlraum am Oberteil. Ein abnehmbarer Rotordeckel 8 verschließt das Abtrennkompartiment und den Hohlraum und kann im mittleren Teil mit einem Fenster 9 versehen sein, durch das Inspektion und Fotozellen-Überwachung möglich sind. Das Abtrennkompartiment ist konisch geformt und nach unten schräg geneigt, wodurch die Abtrennung beschleunigt wird und der Durchmesser des Rotors im Vergleich mit einem horizontal orientierten Kompartiment verringert wird.
Im Boden des Abtrennkompartiments ist eine flexible Membran 10 angeordnet, die gegen die Rotorschüssel geklemmt ist und ein Hydraulikkompartiment 11 definiert. Dank des Hydrauliksystems 3 kann eine hydraulische Flüssigkeit durch einen Gang 12 im Rotorschaft zum Hydraulikkompartiment 11 gepumpt werden, wobei die Membran 10 expandiert und das Volumen des Abtrennkompartiments reduziert.
Der Rotor kann speziell ein Behältersystem in Form einer Kassette mit einer röhrenförmigen Hülse 17 aufnehmen, die an den Schafthohlraum des Rotors angepasst ist und auf der der runde Beutel 13 befestigt ist und an dem der bzw. die sekundäre(n) Behälter angeordnet werden können. Zwei verschiedene Behältersysteme zur Einführung in den Rotor sind in Verbindung mit 3–7 beschrieben.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors. Äquivalente Komponenten in den verschiedenen Zeichnungen sind mit denselben Bezugsziffern versehen. Auf die gleiche Weise wie in 1 ist das Abtrennkompartiment 5 konisch geformt, aber in diesem Fall ist es nach oben abgewinkelt. Das Abtrennkompartiment besitzt ferner einen elliptischeren Querschnitt als die in 1 gezeigte Variante. Ein Behältersystem der in Verbindung mit 7 ausführlicher beschriebenen Art ist bei seiner Anordnung im Rotor gezeigt. Der Rotor kann wie der Rotor in 1 mit der einen oder anderen Art von Behältersystem ausgestattet werden.
3 und 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Behältersystem zur Anordnung in der Zentrifuge. 3 ist eine Draufsicht auf das Behältersystem und 4 zeigt einen Abschnitt A-A. Das Behältersystem besteht aus einem runden Beutel 13, flexiblen sekundären Behältern 14, 15, einem Schlauchsystem 16, das den runden Beutel mit den sekundären Behältern verbindet und eine Hülse 17, in der die sekundären Behälter nebeneinander stehend und aneinander ruhend angeordnet sind. Der runde Beutel 13 kann aus zwei Kunststofffolien bestehen, die aufeinander angeordnet und an einem ringförmigen Außenrand 18 und einem ringförmigen Innenrand 19 miteinander verschweißt sind. Im gezeigten Beispiel ist der ringförmige Behälter 13 abgeschnitten und die so geformten gegenüberliegenden Enden 20 und 21 sind versiegelt und überlappen einander, so dass der runde Beutel auf die gleiche Weise wie in WO 95/01842 beschrieben eine konische Form erhält. Die Schweißnähte des runden Beutels sind durch ein gestrichelte Linie innerhalb der jeweiligen Randlinien angezeigt. Das gezeigte Behältersystem ist für die Wäsche von Blutzellen bestimmt und umfasst zwei sekundäre Behälter, von denen einer ein Waschflüssigkeitsbehälter 14 mit einer Waschflüssigkeit, z.B. eine sterile wässrige Lösung von NaCl (0,9%) und Glucose (0,2%), und der andere ein zunächst leerer Abfallbehälter 15 ist. Die Hülse 17 kann in den Schafthohlraum 6 des Rotors (1 und 2) abgesenkt werden und kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, das ausreichend starr ist, damit das Behältersystem einfach zu handhaben ist. Die Hülse hat in ihrem Oberteil einen vorstehenden Flansch 22, auf dem der runde Beutel am Innenrand 19 befestigt ist. Der Flansch ist mit Stiften 23 versehen, die in entsprechende Löcher 24 in verschweißten Teilen des runden Beutels passen. Der runde Beutel kann im ringförmigen Abtrennkompartiment 5 des Rotors aufgenommen werden. Das Schlauchsystem 16 besteht im gezeigten Beispiel aus einem Schlauch 25, der in der Nähe des Innenrands 19 mit dem runden Beutel verbunden ist und in eine Schlauchabzweigung 26, die mit dem Waschflüssigkeitsbehälter 14 verbunden ist, und eine Schlauchabzweigung 27 abzweigt, die mit dem Abfallbehälter 15 verbunden ist. Die Schlauchabzweigung 26 ist mit einem Einwegeventil 28 versehen, das nur eine Flüssigkeitsströmung vom Waschflüssigkeitsbehälter zum runden Beutel zulässt, und die Schlauchabzweigung 27 ist mit einem Einwegeventil 29 versehen, das nur eine Flüssigkeitsströmung vom runden Beutel zum Abfallbehälter zulässt. Die Ventile sind normalerweise geschlossen und benötigen zum Öffnen einen gewissen Flüssigkeitsdruck. Statt dieser Einwegeventile können die Schläuche auch in Quetschventile gelegt werden, die über eine automatische Steuerung in der Zentrifuge gesteuert werden. Der runde Beutel ist ferner mit einem Schlauch 30 versehen, durch den die Blutzellen zum Waschen oder Abziehen nach der Wäsche geführt werden.
Die sekundären Behälter sind so konstruiert, dass sie in radialer Richtung expandieren können, so dass jeder von ihnen den Innendurchmesser der Hülse ausfüllen kann und in allen Positionen ein gutes Gleichgewicht des Rotors ergibt. Bei der Zentrifugation wird die Flüssigkeit in den sekundären Behältern gegen die Wände der Hülse gedrückt und die flexiblen Behälter müssen sich an diese Flüssigkeitsverteilung anpassen können.
Bei der Wäsche von Zellen, die mit dem Hochglycerolverfahren behandelt worden sind, müssen die ersten Waschschritte mit einer Waschflüssigkeit mit höherer Salzkonzentration durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Hülse 17 entsprechend mit drei sekundären Behältern ausgestattet, von denen einer ein Waschflüssigkeitsbehälter mit einer hypertonen Kochsalzlösung und einer ein Waschflüssigkeitsbehälter mit einer physiologischen Kochsalzlösung ist.
Die Hülse kann auf entsprechende Weise beispielsweise mit einem leeren sekundären Behälter versehen werden, der einen separaten Bestandteil aus dem runden Beutel aufnehmen kann, und einem sekundären Behälter, der beispielsweise eine Konservierungsflüssigkeit enthält, die nach Abschluss der Trennung zum runden Beutel geführt und mit einem darin befindlichen Bestandteil gemischt wird.
Die sekundären Behälter können aus einem Mehrfachbeutel bestehen, der hergestellt wird, indem eine Anzahl von Kunststofffolien über den Umfang zusammengelegt und verschweißt werden, so dass zwischen den Folien Behälter entstehen. Schlauchverbindungen zu den verschiedenen Räumen zwischen den Folien sind in einem Rand des Mehrfachbeutels angeordnet. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform eines Mehrfachbeutels 31, der durch vier verbundene Folienschichten 32 geformt wird und somit drei Behälter 33, 34 und 35 umfasst, die nebeneinander liegen. 5 ist eine Draufsicht auf den Mehrfachbeutel mit Schlauchverbindungen 36, 37 und 38 zwischen den verschiedenen Folienschichten. 6 ist ein Abschnitt des Mehrfachbeutels, wobei zwei der Behälter mit Flüssigkeit gefüllt sind und der Mehrfachbeutel stehend in einer Hülse 17 angeordnet ist. Beispielsweise kann der Behälter 33 ein Waschflüssigkeitsbehälter mit einer physiologischen Kochsalzlösung sein, der Behälter 34 kann ein Waschflüssigkeitsbehälter mit einer hypertonen Kochsalzlösung sein und der Behälter 35 kann ein Abfallbehälter sein.
Die Funktion der Zentrifuge und des Behältersystems wird nachstehend mit Bezug auf 1 beschrieben, wobei die Durchführung der Wäsche der Blutzellen als Beispiel dient. Ein Behältersystem der in 3 und 4 gezeigten Art wird verwendet, wobei ein sekundärer Behälter 14 Waschflüssigkeit enthält (Waschflüssigkeitsbehälter) und der andere Behälter 15 zunächst leer ist (Abfallbehälter). Eine Charge gefrorener und mit Glycerol gemischter roter Blutzellen wird über einen Schlauch 20 zum runden Beutel geführt. Das Behältersystem ist im Rotor 1 angeordnet und der Rotordeckel 8 wird aufgesetzt und verschlossen. Die Zentrifuge wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit über einen vorbestimmten Zeitraum betrieben, wobei der größte Teil des Glycerols von den Zellen abgetrennt wird. Das Glycerol stellt die leichtere Fraktion dar, die neben dem Drehzentrum gegen den Innenrand 19 des runden Beutels gesammelt wird. Bei verringerter Rotorgeschwindigkeit wird ein vorbestimmtes Volumen Hydraulikflüssigkeit über den Gang 12 zum Hydraulikkompartiment 11 gepumpt, wobei die Membran 10 in das Abtrennkompartiment 5 gedrückt wird und dessen Volumen verringert. Das entsprechende Glycerolvolumen wird dann über den Schlauch 25 und die Schlauchabzweigung 27 zum Abfallbehälter 15 gedrückt. Der Flüssigkeitsdruck öffnet das Einwegeventil 29. Anschließend wird die Hydraulikpumpe umgekehrt und das gleiche Volumen an Hydraulikflüssigkeit, das zuvor gepumpt wurde, wird nun aus dem Hydraulikkompartiment 11 gesaugt, wobei das entsprechende Volumen Waschflüssigkeit über die Schlauchabzweigung 28 und den Schlauch 25 zum runden Beutel gesaugt wird. Durch Umkehrung der Drehrichtung des Rotors wird die Waschflüssigkeit mit den Zellen vermischt. Anschließend wird der Trennprozess wiederholt, wobei die verbrauchte Waschflüssigkeit zum Abfallbehälter 15 verdrängt und neue Waschflüssigkeit in den runden Beutel gesaugt wird. Der Waschzyklus wird solange wiederholt, bis die Waschflüssigkeit verbraucht ist und die Zellen Berechnungen zufolge ausreichend von Glycerol gereinigt sind. Die letzte Charge an Waschflüssigkeit wird nicht abgetrennt, sondern zur Resuspension der Zellen in eine retransfundierbare Form verwendet, und die Zellaufschlämmung wird in einen Blutbeutel überführt. Bei den Zentrifugationsschritten bleibt das Gesamtvolumen an Flüssigkeit in der Hülse 17 im Schafthohlraum 6 des Rotors konstant, weil in jedem Schritt dasselbe Flüssigkeitsvolumen zum Abfallbehälter 15 geführt wird, wie aus dem Waschflüssigkeitsbehälter 14 entnommen wird. Die beiden sekundären Behälter sind so hergestellt, dass sie über den gesamten Innendurchmesser der Hülse expandieren können und ein Behälter übernimmt sukzessive den Raum des anderen Behälters im Verfahren, weil die Behälter aneinander ruhen. Der Rotor erhält ein gutes Gleichgewicht und große Spannungen und das Risiko eines Bruchs der sekundären Behälter können vermieden werden.
7 zeigt einen Abschnitt eines Behältersystems zum Abtrennen von Blutbestandteilen, das im selben Zentrifugensystem wie oben beschrieben verwendet werden kann, wenn nur ein kleines Flüssigkeitsvolumen im sekundären Behälter gehalten werden soll. Das Behältersystem soll insbesondere dann verwendet werden, wenn nur ein separater Bestandteil aus dem runden Beutel aufgenommen werden soll. Das Behältersystem unterscheidet sich von dem oben in Verbindung mit 3 und 4 beschriebenen dadurch, dass die röhrenförmige Hülse 39 in diesem Fall einen kleineren Durchmesser aufweist als der Schafthohlraum 6 des Rotors und auf seiner Außenseite Stützelemente 40 enthält, die in die Wände des Hohlraums und die Mitte der Hülse in der Mitte des Hohlraums eingreifen können. Die Figur zeigt einen leeren sekundären Behälter 41, der in der Hülse 39 steht. Ein Schlauch 42 verbindet den sekundären Behälter mit dem runden Beutel und ist an einem Punkt neben dem Innenrand 19 des runden Beutels angeschlossen. Der sekundäre Behälter besitzt eine Breite, die ungefähr dem Innenumfang der Hälfte der Hülse entspricht und so angeordnet ist, dass er an der Hülsenwand wie in der Figur gezeigt steht. Beim Füllen mit Flüssigkeit expandiert er zu einer zylindrischen Gestalt, die den gesamten Durchmesser der Hülse besetzt. Genau wie oben in Verbindung mit 3–4 beschrieben kann der runde Beutel 13 konisch geformt werden, indem die versiegelten gegenüberliegenden Enden des Rings sich überlappen. Der konische Winkel kann nach oben oder unten gerichtet sein. 2 zeigt das in einem Rotor montierte Behältersystem, wobei ein konisch nach oben zulaufender Winkel benutzt wird.
Das Behältersystem eignet sich insbesondere für Abtrennungen empfindlicher Zellsuspensionen, die nicht längere Zeit hohen G-Feldern ausgesetzt werden sollten. Dies ist beispielsweise beim Abtrennen einer Thrombozytensuspension aus kombinierten Buffycoat-Fraktionen von früheren Dreikomponententrennungen von Ganzblut der Fall. Ein Rotor mit kleinem Durchmesser und ein sekundärer Behälter, der an der Drehachse des Rotors zentriert ist, sind dann sehr vorteilhaft. Durch die Konstruktion der Zentrifuge können der sekundäre Behälter und seine Hülse hoch und schmal gefertigt werden und in einem sehr niedrigen G-Feld zentriert sein. Der sekundäre Behälter besteht zweckmäßig aus einer Kunststofffolienqualität, die besonders gut für die Aufbewahrung einer Thrombozytensuspension geeignet ist. Solche Kunststofffolien sind bekannt und ergeben die notwendige Gasdurchlässigkeit usw.

Claims

Zentrifuge zum Abtrennen und/oder Behandeln von Zellen in einem Abtrennbeutel (13), der im Wesentlichen die Form eines Rings oder eines Ringsegments aufweist und mit mindestens einem sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41) verbunden ist, wobei die Zentrifuge einen Rotor mit einem ringförmigen Abtrennkompartiment (5) zur Aufnahme des Abtrennbeutels (13) umfasst, wobei die Zentrifuge dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rotor folgendes umfasst: – einen Rotorschaft mit einem hohlen Oberteil, der einen zentralen Hohlraum (6) zur Aufnahme des mindestens einen sekundären Beutels (14, 15; 33, 34, 35; 41) definiert, und – eine Rotorschüssel (7), die mit dem hohlen Oberteil des Rotorschafts verbunden ist, wobei die Rotorschüssel (7) das ringförmige Abtrennkompartiment (5) enthält.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Quetschventile für Schläuche (26, 27), die den Abtrennbeutel (13) mit den sekundären Beuteln (14, 15; 33, 34, 35; 41) verbinden, umfasst.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein automatisch programmiertes Steuersystem zur Steuerung der Quetschventile umfasst.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Mittel (3, 10, 11, 12) zur Reduzierung des Volumens des Abtrennkompartiments (5) zum Überführen eines abgetrennten Bestandteils aus dem Abtrennbeutel (3) in einen sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41) im zentralen Hohlraum (6) umfasst.
Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Reduzierung des Volumens des Abtrennkompartiments (5) eine flexible Membran (10) umfasst, die an der Rotorschüssel (7) befestigt ist, um eine hydraulische Kammer (11) im Abtrennkompartiment (5) zu definieren, und ein hydraulisches System (3), das über einen sich durch den Rotorschaft erstreckenden Gang (12) zum Pumpen einer hydraulischen Flüssigkeit zur und von der hydraulischen Kammer (11) mit der hydraulischen Kammer (11) verbunden ist.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennkompartiment (5) eine kegelstumpfförmige Tragefläche zum Unterstützen des Abtrennbeutels (13) umfasst.
Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Tragefläche des Abtrennkompartiments (5) sich konisch vom hohlen Oberteil des Rotorschafts über der Öffnung des zentralen Hohlraums (6) aufweitet.
Zentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kegelstumpfförmige Tragefläche des Abtrennkompartiments (5) konisch vom hohlen Oberteil des Rotorschafts unter der Öffnung des zentralen Hohlraums (6) aufweitet.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Hohlraum (6) des Rotors einen entfernbaren Behälter mit einer Hülse (17; 39) zur Aufnahme mindestens eines sekundären Beutels (14, 15; 33, 34, 35; 41), der mit einem lösbar an einem Oberteil der Hülse (17; 39) befestigten Abtrennbeutel (13) verbunden ist, aufnehmen kann.
Behältersystem zum Abtrennen und/oder Behandeln von Zellen in einer Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: – einen Abtrennbeutel (13), der im Wesentlichen die Form eines Rings oder eines Ringsegments aufweist und der einen Außenumfang (18) und einen Innenumfang (19) aufweist; – mindestens einen sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41); – mindestens einen Schlauch (26, 27) zum Verbinden des Abtrennbeutels (13) mit dem mindestens einen sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41); und – einen Behälter (17; 39, 40) zur Aufnahme des mindestens einen sekundären Beutels (14, 15; 33, 34, 35; 41); dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Hülse (17; 39) umfasst, an deren Oberteil der Abtrennbeutel (13) lösbar befestigt ist, und wobei der mindestens eine Schlauch (26, 27) mit dem mindestens einen sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41) an dessen Oberteil verbunden ist, so dass der mindestens eine sekundäre Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41) sich in einer im Wesentlichen aufrechten Position in der Hülse (17; 39) erstreckt und vom Oberteil der Hülse (17; 39) aus zugänglich ist.
Behältersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei sekundäre Beutel (14, 15; 33, 34, 35) aufweist und die Hülse (17; 39) die sekundären Beutel (14, 15; 33, 34, 35) nebeneinander stehend und aneinander ruhend aufnehmen kann, wenn sich die Hülse (17; 39) im zentralen, vom hohlen Oberteil des Rotorschafts einer Zentrifuge definierten Hohlraum (6) des Rotorschafts befindet
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) aus einem starren Kunststoffmaterial besteht.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) direkt in den zentralen Hohlraum (6) passt.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (39) in den zentralen Hohlraum (6) durch Abstandselemente(40) passt, die die Hülse (39) um die Mittelachse des zentralen Hohlraums (6) zentriert halten.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17, 39) einen Flansch (22) umfasst, der sich an einem Oberteil davon nach außen erstreckt, und der Abtrennbeutel (13) durch einen Bereich neben seinem Innenumfang (19) am Flansch (22) befestigt ist.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrennbeutel (13) Löcher (24) in einem Bereich neben seinem Innenumfang (19) aufweist und die Hülse (17, 39) Stifte (23) umfasst, die von einer Oberseite des Flansches (22) vorstehen, um die Löcher (22) des Abtrennbeutels (13) daran anzubringen.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Beutel (33, 34, 35) aus gestapelten Stücken (34) eines flexiblen Kunststoffmaterials geformt ist, die an einem Umfang miteinander verschweißt sind.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten sekundären Beutel (14), der über einen Schlauch (26) mit einem Einwegeventil (28), das eine Flüssigkeitsströmung vom ersten sekundären Beutel (14) zum Abtrennbeutel (13) gestattet, mit dem Abtrennbeutel (13) verbunden ist, und einen zweiten sekundären Beutel (15), der über einen Schlauch (27) mit einem Einwegeventil (29), das eine Flüssigkeitsströmung vom Abtrennbeutel (13) zum zweiten sekundären Beutel (15) gestattet, mit dem Abtrennbeutel (13) verbunden ist, umfasst.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Beutel (14, 15; 33, 34, 35; 41) am Innenumfang (19) mit dem Abtrennbeutel (13) verbunden ist.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schlauchsystem mit einem Schlauchteil (25), dessen erstes Ende mit dem Abtrennbehälter (13) verbunden ist und dessen zweites Ende in einen ersten Schlauchteil (26), der mit einem ersten sekundären Beutel (14) verbunden ist, und in einen zweiten Schlauchteil (27), der mit einem zweiten sekundären Beutel (15) verbunden ist, abzweigt, umfasst.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten sekundären Beutel (14) mit einer Waschflüssigkeit und einen zweiten sekundären Beutel (15) zur Aufnahme einer Abfallflüssigkeit umfasst.
Behältersystem nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Beutel (41) aus einem Kunststoffmaterial besteht, das zur Aufbewahrung einer Thrombozytensuspension geeignet ist.