EP0985453B1 - Zentrifugenkammer für einen Zellseparator - Google Patents

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EP0985453B1
EP0985453B1 EP99117393A EP99117393A EP0985453B1 EP 0985453 B1 EP0985453 B1 EP 0985453B1 EP 99117393 A EP99117393 A EP 99117393A EP 99117393 A EP99117393 A EP 99117393A EP 0985453 B1 EP0985453 B1 EP 0985453B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
centrifuge chamber
radially
chamber according
separation
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP99117393A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0985453A1 (de
Inventor
Hans-Jürgen Dr. Neumann
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Fresenius SE and Co KGaA
Original Assignee
Fresenius SE and Co KGaA
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Publication date
Application filed by Fresenius SE and Co KGaA filed Critical Fresenius SE and Co KGaA
Publication of EP0985453A1 publication Critical patent/EP0985453A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0985453B1 publication Critical patent/EP0985453B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
    • B04B2005/045—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation having annular separation channels

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge chamber for a cell separator, in particular for the separation of blood into several fractions.
  • the centrifuge chamber of the known cell separators has a Separation channel, in which the cell suspension to be separated is passed. Under the influence of the centrifugal force takes place in the separation channel a Separation into different fractions, for example platelets (PLT), Erythrocytes (RBC), platelet rich plasma (PRP) and platelet-poor plasma (PPP) withdrawn from the chamber.
  • PLT platelets
  • RBC Erythrocytes
  • PRP platelet rich plasma
  • PPP platelet-poor plasma
  • the centrifuge chamber of known cell separators for separating blood into multiple fractions is generally for single use certainly.
  • the separation channel of the known one or two-part Centrifuge chambers is formed in one or more stages.
  • Centrifuge chambers with multi-stage separation channel have the disadvantage that by turbulence in the transition region between the individual Channel sections already entrained separate cells in another fraction can be. For example, there is a risk that already separate Platelets partially or completely mixed with the plasma or Leukocytes are raised as an impurity.
  • Single-stage separation chambers are characterized by unclean ones or insufficient separation especially of platelets, since here the Platelets are obtained from the so-called buffy coat, the naturally heavily contaminated with leukocytes.
  • DE-A-28 21 055 describes a multi-stage centrifuge chamber for Separating blood into several fractions whose separation channel consists of several circular arc sections with different radii, the clearly separated from each other by transition areas or dams.
  • the Sections of the channel differ significantly in their slope, with the Slope of the channel section at the transition point to the itself subsequent section has a break point.
  • a centrifuge chamber whose separation channel consists of several sections is also known from US-A-4,342,420.
  • Of the Separation channel has an outgoing input area, one on a circular path about the axis of rotation extending central region and an on the rotation axis tapered end.
  • US-A-4 356 958 discloses a single-stage separation chamber having a spiral separation channel.
  • the separation channel is designed such that it does not run to the axis of rotation of the chamber, but in the Edge region of the chamber leaking.
  • US 4,479,790 describes a centrifuge chamber with a Separation channel, of a radially inner and a radially outer lying side wall is limited.
  • the course of the separation channel is from a spiral described from the radially outer end of the channel with increasing slope to the radially inner end of the channel extends.
  • the known Zenirifugenhunt is not one Centrifuge chamber for a cell separator, but a centrifuge chamber for Separation of heavy minerals from less dense materials. Consequently, has the chamber also does not have an inlet for a cell suspension to be separated between the radially inner and the radially outer end of Channel.
  • the invention has for its object to provide a centrifuge chamber for a To create a cell separator in which the separation of the cell suspension is very evenly and without contamination takes place.
  • the separation channel may consist of one or more channel sections be composed, with between the individual channel sections Are areas where liquid supplied to the separation chamber or Liquid is discharged. In these areas, the interior and Outside wall of the separation channel naturally have no steady course.
  • the centrifuge chamber according to the invention finds in particular for separation of whole blood into several fractions, namely erythrocytes and / or Platelets and / or plasma use.
  • the separation channel extends up close to the center of the axis of rotation of the centrifuge chamber.
  • the centrifuge chamber is the Outlet for the erythrocyte fraction at the radially outer end of the Channel, while the outlet for the plasma fraction at the radial located inside the end of the channel.
  • the inlet for the too separating cell suspension is preferably between the outlet for the Erythrocyte fraction and the outlet for the plasma fraction arranged.
  • the outlet for the platelet fraction is preferably between the inlet for blood and the outlet for the plasma fraction.
  • the progressive slope of the canal is achieved that Erythrczyten in the radially outer regions of the Channels are not packed too compactly.
  • the hematocrit value of Erythrocytes can therefore in the radially outer areas a Do not exceed the maximum value of 80 to 90% Hct. This is so far from Advantage, as high hematocrit values in the outer areas of the channel radially inward flow of platelets into the plasma with special needs. In addition, it ensures that plasma unhindered over the Whole length of the channel can flow radially inward to the plasma outlet.
  • platelets may be located further inward due to centrifugal force Back areas of the channel to the platelet outlet.
  • the outlet for the Platelets in a spread over the entire height of the separation channel extending recess on the radially outer side wall of the channel arranged, from which the platelets peel off with great effectiveness to let.
  • both the platelets which through the Plasma flow from the buffy coat layer on the erythrocytes to the Plasma outlet be entrained as well as the platelets by the progressive increase of the channel from radially inner areas fall back and get into the depression.
  • the outlet for the platelets is advantageously located in the lower half of the recess, preferably in the radially outer part of the Deepening.
  • the separation channel with the erythrocyte outlet at the radially outside lying and the plasma outlet at the radially inner end can be When prefilling with solutions or bleeding blood slightly, because the air bubbles under the influence of the centrifugal force to the radially inner end be driven where it is removed without residue by the plasma outlet can be.
  • the cross section of the separation channel is over the entire length preferably constant. But it is also possible to use a separation channel to provide a continuously changing in the longitudinal direction cross-section.
  • the centrifuge chamber may be formed as a one-piece chamber, wherein the centrifuge channel is part of the housing body. It is also possible to form the centrifuge chamber in two parts, wherein the Separation channel as a flexible channel of hose or foil material in the Housing body is used.
  • the centrifuge chamber comprises a circular housing body 1, which in the cell separator is inserted.
  • the cell separator rotates in the cell separator Housing body 1 about a vertical axis of rotation 2.
  • the housing body. 1 carries a separation channel 3, which surrounds the axis of rotation 2 of the Centrifuge chamber extends.
  • the separation channel has at its outer end 4 a first Erythrocyte outlet 5 (RWC) and at its inner end 6 a second outlet 7 for plasma (PLS). Between the erythrocyte outlet 5 and the plasma outlet 7, the separation channel 3 has an inlet 8 for the to be separated whole blood (WB), while between the whole blood inlet 8th and the plasma outlet 7, a third outlet 9 for platelets (PLT) is arranged.
  • the inlet and the outlets are in the length of the channel in the essentially arranged distributed at equal intervals.
  • the separation channel 3 has the same cross section along its length. He is from an inner side wall 10 and an outer side Side wall 11 and a lower wall 12 and an upper wall thirteenth limited (Figure 3).
  • the course of the separation channel 3 is by a midway between the Side walls 10, 11 extending line described in the form of a Spiral S around the axis of rotation 2 of the centrifuge chamber winds and on the Rotation axis tapers.
  • the slope of the spiral S describing the course of the rotation channel takes from the outside channel end 4 to the inside channel end 6 towards steadily, with the slope defined at one point on the spiral as the angle between the tangent of a circle around the rotation axis in this point and the tangent of the spiral in this point.
  • FIG 3 is a point on the course of the separation channel descriptive spiral S denoted by A.
  • the slope at the point A is now defined as the angle ⁇ between the Tangent T1 of the circle K in the point A and the tangent T2 of the spiral S, which describes the course of the channel, in the point A.
  • the course of the channel descriptive spiral S has starting from the outer channel end 4 over substantially the first half of its length a pitch that is less than 5 ° and in the second half greater than 5 ° is.
  • the slope parameter y is less than 1500.
  • the whole blood inlet 8 is preferably located at a location of the canal the slope is less than 1 °, while the platelet outlet 9 preferably located at a location of the channel at which the slope is greater than 5 ° is.
  • FIG. 4 shows a section through the separation channel 3 at the height of the Platelet outlet 9. Here runs the outer side wall 11 below Forming a recess 15 radially outward, then again radially to to run inside. At the bottom of the recess is in the outer Side wall of the thrombocyte outlet 9 is arranged.
  • the recess 15 over the entire channel height is formed such that they the channel cross section strömuntgslite not significantly changed and the Flow laminar flows over the trigger.
  • the outer wall of the outside Section of the separation channel goes into an obliquely outward Wall over which an obliquely inward-running wall connects, which then merges into the radially inner channel section.
  • Of the Discharge port for the platelets is located at the point of Separation channel where the two walls meet.
  • the slope parameter y1 is less than 1500 and the slope parameter y2 is less than 10, where phi1 / phi0 is greater than 0.3.
  • the channel can have an angular circumference of> 360 °.
  • Figure 7 shows the course of the separation channel 3, the 270 ° over a very has low slope, which then progressively grows to 540 °.
  • a Separation chamber with such a channel is suitable, a very to gain platelet-rich plasma. This will be on the radially inside lowest point.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator, insbesondere zur Trennung von Blut in mehrere Fraktionen.
Zur Trennung von Vollblut in seine einzelnen Bestandteile finden Zellseparatoren Verwendung, die über eine Zentrifugenkammer verfügen.
Die Zentrifugenkammer der bekannten Zellseparatoren weist einen Separationskanal auf, in den die zu separierende Zellsuspension geleitet wird. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft erfolgt in dem Separationskanal eine Trennung in verschiedene Fraktionen, beispielsweise Thrombozyten (PLT), Erythrozyten (RBC), thrombozytenreiches Plasma (PRP) und thrombozytenarmes Plasma (PPP), die aus der Kammer abgezogen werden.
Die Zentrifugenkammer der bekannten Zellseparatoren zum Trennen von Blut in mehrere Fraktionen ist im allgemeinen zur einmaligen Verwendung bestimmt. Es sind ein- und zweiteilige Zentrifugenkammern bekannt. Bei den zweiteiligen Zentrifugenkammern wird der Separationskanal von einem flexiblem Folienteil gebildet, das in eine starre Aufnahmeeinheit eingelegt wird.
Der Separationskanal der bekannten ein- oder zweiteiligen Zentrifugenkammern ist ein- oder mehrstufig ausgebildet.
Zentrifugenkammern mit mehrstufigem Separationskanal haben den Nachteil, daß durch Verwirbelungen im Übergangsbereich zwischen den einzelnen Kanalabschnitten bereits getrennte Zellen in eine andere Fraktion mitgerissen werden können. So besteht beispielsweise die Gefahr, daß bereits getrennte Thrombozyten teilweise oder vollständig mit dem Plasma vermischt oder Leukozyten als Verunreinigung aufgewirbelt werden.
Einstufige Separationskammern dagegen zeichnen sich bislang durch unsaubere oder unzureichende Trennung insbesondere von Thrombozyten aus, da hier die Thrombozyten aus dem sogenannten Buffy-Coat gewonnen werden, der naturgemäß mit Leukozyten stark verunreinigt ist.
Die DE-A-28 21 055 beschreibt eine mehrstufige Zentrifugenkammer zum Trennen von Blut in mehrere Fraktionen, deren Separationskanal aus mehreren kreisbogenförmigen Abschnitten mit unterschiedlichen Radien besteht, die durch Übergangsbereiche oder Dämme deutlich voneinander getrennt sind. Die Abschnitte des Kanals unterscheiden sich deutlich in ihrer Steigung, wobei die Steigung des Kanalabschnitts an der Übergangsstelle zu dem sich daran anschließenden Abschnitt einen Knickpunkt aufweist.
Eine Zentrifugenkammer, deren Separationskanal aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt ist, ist auch aus der US-A-4 342 420 bekannt. Der Separationskanal weist einen nach außen laufenden Eingangsbereich, einen auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse verlaufenden mittleren Bereich und einen auf die Rotationsachse zulaufenden Endbereich auf.
Die US-A-4 356 958 offenbart eine einstufige Separationskammer mit einem spiralförmigen Separationskanal. Der Separationskanal ist derart ausgebildet, daß er nicht auf die Rotationsachse der Kammer zuläuft, sondern im Randbereich der Kammer ausläuft.
Die US 4 479 790 beschreibt eine Zentrifugenkammer mit einem Separationskanal, der von einer radial innen liegenden und einer radial außen liegenden Seitenwand begrenzt wird. Der Verlauf des Separationskanals wird von einer Spirale beschrieben, die sich von dem radial außen liegenden Kanalende mit zunehmender Steigung zu dem radial innen liegenden Kanalende erstreckt. Bei der bekannten Zenirifugenkammer handelt es sich aber nicht um eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator, sondern eine Zentrifugenkammer zur Separation schwerer Mineralien von weniger dichten Materialien. Folglich verfügt die Kammer auch nicht über einen Einlass für eine zu separierende Zellsuspension zwischen dem radial innen liegenden und dem radial außen liegenden Ende des Kanals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator zu schaffen, in der die Trennung der Zellsuspension sehr gleichmäßig und kontaminationsfrei erfolgt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Es hat sich gezeigt, daß eine sehr gleichmäßige und kontaminationsfreie Trennung der Zellsuspension mit einer stetig verlaufenden Kanalform erreicht wird, bei der die Steigung konstant oder progressiv zunehmend ausgelegt ist.
Aufgrund des kontinuierlichen spiralförmigen Verlaufs der einzelnen Abschnitte des Separationskanals ohne Unstetigkeitsstellen werden Turbolenzen vermieden, so daß sich eine laminare Strömung in dem Kanal ausbilden kann.
Der Separationskanal kann aus einem oder mehreren Kanalabschnitten zusammengesetzt sein, wobei zwischen den einzelnen Kanalabschnitten Bereiche liegen, an denen Flüssigkeit der Separationskammer zugeführt oder Flüssigkeit abgeführt wird. In diesen Bereichen kann die Innen- und Außenwand des Separationskanals naturgemäß keinen stetigen Verlauf haben.
Die erfindungsgemäße Zentrifugenkammer findet insbesondere zur Trennung von Vollblut in mehrere Fraktionen, nämlich Erythrozyten und/oder Thrombozyten und/oder Plasma Verwendung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der. Unteransprüche.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Separationskanal bis nahe an das Zentrum der Rotationsachse der Zentrifugenkammer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zentrifugenkammer ist der Auslaß für die Erythrozytenfraktion an dem radial außen liegenden Ende des Kanals angeordnet, während der Auslaß für die Plasmafraktion an dem radial innen liegenden Ende des Kanals angeordnet ist. Der Einlaß für die zu separierende Zellsuspension ist vorzugsweise zwischen dem Auslaß für die Erythrozytenfraktion und dem Auslaß für die Plasmafraktion angeordnet. Der Auslaß für die Thrombozytenfraktion ist vorzugsweise zwischen dem Einlaß für Blut und dem Auslaß für die Plasmafraktion angeordnet.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kommen die Vorteile der Zentrifugenkammer, deren Separationskanal eine progressive Steigung aufweist, besonders zum Tragen. Mit der progressiven Steigung des Kanals wird erreicht, daß Erythrczyten in den radial außen liegenden Bereichen des Kanals nicht zu kompakt gepackt werden. Der Hämatokritwert der Erythrozyten kann daher in den radial außen liegenden Bereichen einen Maximalwert von 80 bis 90 % Hkt nicht überschreiten. Dies ist insofern von Vorteil, als hohe Hämatokritwerte in den Außenbereichen des Kanals eine radial nach innen gerichtete Strömung von Thrombozyten in das Plasma behindert. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß Plasma ungehindert über die gesamte Länge des Kanals radial nach innen zum Plasmaauslaß fließen kann.
Weil sich die Steigung mit abnehmender Zentrifugalkraft zunehmend erhöht, können Thrombozyten infolge der Zentrifugalkraft aus weiter innen liegenden Bereichen des Kanals zum Thrombozytenauslaß zurückfallen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Auslaß für die Thrombozyten in einer sich über die gesamte Höhe des Separationskanals erstreckenden Vertiefung an der radial außen liegenden Seitenwand des Kanals angeordnet, aus der sich die Thrombozyten mit großer Effektivität abziehen lassen. In diese Vertiefung fallen sowohl die Thrombozyten, die durch den Plasmafluß von der Buffy-Coat-Schicht auf den Erythrozyten zum Plasmaauslaß mitgerissen werden als auch die Thrombozyten, die durch die progressive Steigerung des Kanals von radial innen liegenden Bereichen zurückfallen und in die Vertiefung gelangen.
Der Auslaß für die Thrombozyten befindet sich vorteilhafterweise in der unteren Hälfte der Vertiefung, vorzugsweise im radial außen liegenden Teil der Vertiefung.
Der Separationskanal mit dem Erythrozytenauslaß an dem radial außen liegenden und dem Plasmaauslaß am radial innen liegenden Ende läßt sich beim Vorfüllen mit Lösungen oder Blut leicht entlüften, weil die Luftblasen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zum radial innen liegenden Ende getrieben werden, wo sie durch den Plasmaauslaß rückstandsfrei entfernt werden können.
Der Querschnitt des Separationskanals ist über die gesamte Länge vorzugsweise konstant. Es ist aber auch möglich, einen Separationskanal mit einem sich in Längsrichtung stetig ändernden Querschnitt vorzusehen.
Die Zentrifugenkammer kann als einteilige Kammer ausgebildet sein, wobei der Zentrifugenkanal Bestandteil des Gehäusekörpers ist. Es ist aber auch möglich, die Zentrifugenkammer zweiteilig auszubilden, wobei der Separationskanal als flexibler Kanal aus Schlauch oder Folienmaterial in den Gehäusekörper eingesetzt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine Zentrifugenkammer in schematischer Darstellung,
Figur 2
den Verlauf des Separationskanals der Zentrifugenkammer von Figur 1,
Figur 3
einen Schnitt durch den Separationskanal von Figur 1 entlang der Linie III-III von Figur 1 in vergrößerter Darstellung,
Figur 4
einen Schnitt durch den Separationskanal von Figur 1 entlang der Linie IV-IV in vergrößerter Darstellung und
Figuren 5 bis 7
den Verlauf des Separationskanals weiterer Ausführungsbeispiele der Zentrifugenkammer.
Die Zentrifugenkammer umfaßt einen kreisförmigen Gehäusekörper 1, der in den Zellseparator eingelegt wird. In dem Zellseparator rotiert der Gehäusekörper 1 um eine vertikale Rotationsachse 2. Der Gehäusekörper 1 trägt einen Separationskanal 3, der sich um die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer erstreckt.
Der Separationskanal weist an seinem außen liegenden Ende 4 einen ersten Auslaß 5 für Erythrozyten (RWC) und an seinem innen liegenden Ende 6 einen zweiten Auslaß 7 für Plasma (PLS) auf. Zwischen dem Erythrozytenauslaß 5 und dem Plasmaauslaß 7 weist der Separationskanal 3 einen Einlaß 8 für das zu separierende Vollblut (WB) auf, während zwischen dem Vollbluteinlaß 8 und dem Plasmaauslaß 7 ein dritter Auslaß 9 für Thrombozyten (PLT) angeordnet ist. Der Einlaß und die Auslässe sind über die Länge des Kanals im wesentlichen in gleichbleibenden Abständen verteilt angeordnet.
Der Verlauf des Separationskanals 3 und die Anordnung der Anschlüsse zum Zu- bzw. Abführen des Vollblutes bzw. seiner Fraktionen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 im einzelnen beschrieben.
Der Separationskanal 3 hat entlang seiner Länge den gleichen Querschnitt. Er wird von einer innen liegenden Seitenwand 10 und einer außen liegenden Seitenwand 11 sowie einer unteren Wand 12 und einer oberen Wand 13 begrenzt (Figur 3).
Der Verlauf des Separationskanals 3 wird durch eine in der Mitte zwischen den Seitenwänden 10, 11 verlaufenden Linie beschrieben, die sich in Form einer Spirale S um die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer windet und auf die Rotationsachse zuläuft.
Die Steigung des den Verlauf des Rotationskanals beschreibenden Spirale S nimmt von dem außen liegenden Kanalende 4 zum innen liegenden Kanalende 6 hin stetig zu, wobei die Steigung an einem Punkt auf der Spirale definiert ist als der Winkel zwischen der Tangente eines Kreises um die Rotationsachse in diesem Punkt und der Tangente der Spirale in diesem Punkt.
In Figur 3 ist ein Punkt auf der den Verlauf des Separationskanals beschreibenden Spirale S mit A bezeichnet. Der Kreis, auf dem der Punkt A und die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer liegt, ist mit K bezeichnet. Die Steigung an dem Punkt A ist nun definiert als der Winkel α zwischen der Tangente T1 des Kreises K in dem Punkt A und der Tangente T2 der Spirale S, die den Verlauf des Kanals beschreibt, in dem Punkt A.
Der Verlauf des Separationskanals 3 wird durch folgende Gleichung beschrieben: R = R0(1-(phi/phi0)y) wobei
R =
radialer Abstand der den Verlauf des Kanals beschreibenden Spirale S an der Stelle phi
R0 =
radial größter Abstand der den Verlauf des Kanals beschreibenden Spirale S am außenliegenden Kanalanfang
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
phi0 =
Gesamtwinkel des Kanals
y =
Steigungsparameter
Die den Verlauf des Kanals beschreibende Spirale S weist ausgehend von dem außen liegenden Kanalende 4 über im wesentlichen die erste Hälfte ihrer Länge eine Steigung auf, die kleiner als 5° und in der zweiten Hälfte größer als 5° ist. Der Steigungsparameter y ist kleiner als 1500.
Der Vollbluteinlaß 8 befindet sich vorzugsweise an einer Stelle des Kanals, an der die Steigung kleiner als 1° ist, während der Thrombozytenauslaß 9 vorzugsweise an einer Stelle des Kanals liegt, an der die Steigung größer als 5° ist.
Während des Betriebs wird Vollblut über den Einlaß 8 der Kammer zugeführt, während Erythrozyten über den Auslaß 5, Plasma über den Auslaß 7 und Thrombozyten über den Auslaß 9 abgezogen werden. Aufgrund der progressiv zunehmenden Steigung können Thrombozyten aus weiter innen liegenden Bereichen des Kanals zum Thrombozytenauslaß zurückfallen. Die Position der Trenngrenze zwischen Erythrozyten und thrombozytenreichem Plasma wird über die Abzugsgeschwindigkeit der das Plasma aus der Separationskammer abziehenden Pumpe derart eingestellt, daß der Auslaß 9 für die Thrombozyten radial weiter innen als die Trenngrenze liegt.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch den Separationskanal 3 in Höhe des Thrombozytenauslasses 9. Hier läuft die außen liegende Seitenwand 11 unter Bildung einer Vertiefung 15 radial nach außen, um dann wieder radial nach innen zu verlaufen. Am Boden der Vertiefung ist in der außen liegenden Seitenwand der Thrombozytenauslaß 9 angeordnet.
Die Vertiefung 15 über die gesamte Kanalhöhe ist derart ausgebildet, daß sie den Kanalquerschnitt strömuntgsmäßig nicht wesentlich verändert und die Strömung laminar über den Abzug fließt. Die Außenwand des außen liegenden Abschnitts des Separationskanals geht in eine schräg nach außen verlaufende Wand über, an die sich eine schräg nach innen verlaufende Wand anschließt, die dann in den radial innen liegenden Kanalabschnitt übergeht. Der Abzugsport für die Thrombozyten befindet sich dabei an dem Punkt des Separationskanals, an dem die beiden Wände aufeinander treffen.
In die Vertiefung 15 fallen sowohl die Thrombozyten, die durch den Plasmafluß von der Buffy-Coat-Schicht auf den Erythrozyten zum Plasmaauslaß 7 mitgerissen werden, als auch die Thrombozyten, die durch die progressive Steigung des Kanals von radial innen liegenden Bereichen zurückfallen.
Figur 5 zeigt den Verlauf des Separationskanals einer weiteren Ausführungsform der Zentrifugenkammer, wobei die einander entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die den Verlauf der Separationskammer beschreibende Spirale S wird durch eine Gleichung beschrieben, die als Leitkurve die Kanalmitte angibt, R = R0(1-(phi/phi0)y1- phi/phi1 ·y2) wobei
R =
radialer Abstand der den Verlauf des Separationskanals beschreibenden Spirale an der Stelle phi
R0 =
radial größter Kanalabstand am außen liegenden Kanalanfang
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
phi0 =
Gesamtwinkel des Kanals
phi1 =
Winkelparameter
y1 =
Steigungsparameter 1
y2 =
Steigungsparameter 2
Der Steigungsparameter y1 ist kleiner als 1500 und der Steigungsparameter y2 ist kleiner als 10, wobei phi1/phi0 größer als 0,3 ist.
In Figur 6 ist ein weiters Beispiel des Verlaufs eines Separationskanals 3 mit progressiver Steigung angegeben, hier nach der Formel R = R0-y1 /phi1·phi + (1 / (y3^((phi-phi3) / (phi+1)) +1) - 1)/y2·phi, wobei
R0 =
radial größter Kanalbastand
phi1 =
Winkelparameter 1
y2 =
Steigungsparmeter 2
y1 =
Kreisabweichung bei phi1
phi0 =
Gesamtwinkel
y3 =
Steilheit
phi3 =
Progressivabschnitt
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
Weiterhin kann der Kanal einen Winkelumfang von > 360° aufweisen.
Figur 7 zeigt den Verlauf des Separationskanals 3, der über 270° eine sehr geringe Steigung hat, die dann progressiv bis 540° wächst. Eine Separationskammer mit einem derartigen Kanal ist geeignet, ein sehr thrombozytenreiches Plasma zu gewinnen. Dieses wird am radial innen liegendsten Punkt abzegzogen.

Claims (11)

  1. Zentrifugenkammer für einen Zellseparator mit einem Separationskanal (3), der sich aus mindestens einem Kanalabschnitt zusammensetzt, der von einer radial innen liegenden und einer radial außen liegenden Seitenwand (10, 11) begrenzt wird und der einen Einlaß (8) für die zu separierende Zellsuspension, insbesondere Blut, und mindestens einen Auslaß (5) für eine Fraktion der Zellsuspension aufweist, wobei der Verlauf des bzw. jedes Kanalabschnitts durch eine in der Mitte zwischen den Seitenwänden verlaufende Linie beschrieben wird, die sich um die Rotationsachse (2) der Zentrifugenkammer windet,
    dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf des bzw. jedes Kanalabschnitts des Separationskanals (3) beschreibende Linie eine Spirale (S) ist, die sich von dem radial außen liegenden Kanalende (4) mit zunehmender Steigung zu dem radial innen liegenden Kanalende (6) erstreckt, wobei die Steigung an einem Punkt (A) auf der Spirale definiert ist als der Winkel α zwischen der Tangente (T1) eines Kreises (K) um die Rotationsachse (2) in diesem Punkt und der Tangente (T2) der Spirale in diesem Punkt.
  2. Zentrifugenkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf eines radial außen liegenden Kanalabschnitts eines sich aus mehreren Kanalabschnitten zusammensetzenden Separationskanals (3) beschreibende Linie (S) an jedem Punkt der Linie eine Steigung hat, die kleiner als die Steigung an jedem Punkt eines sich an den radial außen liegenden Kanalabschnitt anschließenden Kanalabschnitts ist, der radial innen liegt.
  3. Zentrifugenkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Separationskanal bis nahe an die Rotationsachse (2) der Zentrifugenkammer erstreckt.
  4. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (5) für eine Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Erythrozytenfraktion, an dem radial außen liegenden Ende (4) des Kanals (3) angeordnet ist.
  5. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Auslaß (7) für eine zweite Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Plasmafraktion, an dem radial innen liegenden Ende (6) des Kanals (3) angeordnet ist.
  6. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (8) für die zu separierende Zellsuspension, insbesondere Blut, zwischen dem radial innnen liegenden und radial außen liegenden Ende (6, 4) des Kanals (3) angeordnet ist.
  7. Zentrifugenkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Auslaß (9) für eine dritte Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Thrombozytenfraktion, zwischen dem Einlaß (8) und dem radial innen liegenden Ende (6) des Kanals (3) angeordnet ist.
  8. Zentrifugenkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Auslaß (9) für die dritte Zellsuspension, insbesondere die Thrombozytenfraktion, in einer sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Kanals erstreckenden Vertiefung (15) an der radial außen liegenden Seitenwand (11) des Separationskanals (3) angeordnet ist.
  9. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (8) und die Auslässe (5, 7, 9) über die Länge des Separationskanals (3) im wesentlichen in gleichbleibenden Abständen verteilt angeordnet sind.
  10. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf des Separationskanals (3) beschreibende Spirale (S) ausgehend von dem außen liegenden Ende (4) des Kanals (3) über im wesentlichen die erste Hälfte ihrer Länge eine Steigung aufweist, die kleiner als 5° und in der zweiten Hälfte größer als 5° ist.
  11. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Separationskanals (3) über die gesamte Länge konstant ist.
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