EP2623206A1 - Zentrifuge - Google Patents

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Publication number
EP2623206A1
EP2623206A1 EP12153515.7A EP12153515A EP2623206A1 EP 2623206 A1 EP2623206 A1 EP 2623206A1 EP 12153515 A EP12153515 A EP 12153515A EP 2623206 A1 EP2623206 A1 EP 2623206A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
medium
centrifuge
transponder
transmitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12153515.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Weigel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumer Electric AG
Original Assignee
Baumer Electric AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baumer Electric AG filed Critical Baumer Electric AG
Priority to EP12153515.7A priority Critical patent/EP2623206A1/de
Publication of EP2623206A1 publication Critical patent/EP2623206A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • 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
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • 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
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • B04B5/0421—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge according to the preamble of claim 1 and a method for operating a centrifuge according to the preamble of claim 11.
  • centrifuges are used to separate media or mixtures. Due to centrifugal forces, media or mixtures with components of different density can be separated. Also in medical technology, z. As in medical diagnostics and for the recovery of blood components, centrifuges are used. In determining the hematocrit value, d. H. the volume fraction of erythrocytes in the blood, the centrifugation is used as a reference method. In addition, the red blood cells can also be separated from plasma residues in washing processes.
  • centrifuges or sedimentation centrifuges mixtures of components with different densities can be separated and separated into separate phases. To avoid an unnecessarily long centrifugation period, it is necessary to determine during the centrifuging the time when sufficient separation into the components has occurred.
  • the time duration for a specific mixture is determined empirically. Due to deviations in the composition of the mixture and different environmental conditions, eg. As temperature, the actual time may be subject to strong fluctuations, so that the empirically determined period of time with a sufficiently large Security surcharge is to be provided. This requires centrifugation for a long period of time. By way of derogation, centrifugation may be visually monitored by a person or may be checked by sampling to stop centrifugation if sufficiently separated. However, this is very complicated and expensive. Moreover, it is known with optical systems, for example the image recognition or a transmission spectrum, to recognize the layers or phases of the separation in a sample holder. However, such optical systems are technically complicated and expensive.
  • the DE 41 26 341 C1 shows a separation device for the separation of blood into its components in the context of an in vivo blood processing.
  • the hematocrit value of the supplied blood is determined photoelectrically or by means of conductivity measurement.
  • the GB 1 517 874 shows a continuous centrifuge for separation of blood.
  • the plasma content and the red and white blood cells are detected with conductivity.
  • the object of the present invention is to provide a centrifuge and a method for operating a centrifuge, in which the separation process of the medium can be detected easily and reliably with little technical effort.
  • a centrifuge in particular a sedimentation centrifuge, comprising a rotor with at least one separation space for receiving and separating a medium, wherein the separation space follows a rotational movement of the rotor, at least one sensor for detecting at least one physical property of the medium during the separation process, in which the at least one sensor is arranged in the separation space such that it is in direct contact with the medium during the separation process and means are provided for wirelessly transmitting the physical properties of the medium detected by the at least one sensor to a transmitting and receiving unit.
  • the at least one sensor is in direct contact with the medium during the separation process within the separation space, so that a technically very simple sensor for detecting physical properties of the medium can be used.
  • the wireless data transmission is much easier and cheaper than a data transmission with a data line due to the rotational movement of the at least one sensor.
  • the at least one separation space is delimited by a separation container, preferably a sample container or a test tube.
  • the at least one sensor can be arranged on the inside on a wall of the at least one separation container.
  • the at least one sensor may advantageously be arranged on a shell of a capsule within the at least one separation space.
  • the capsule is preferably designed to be freely movable in the separating space. The capsule itself can be made fluid-tight.
  • the centrifuge is a discontinuous centrifuge.
  • a continuous centrifuge there is generally at least one channel in the rotor as the separation space through which the medium is continuously passed.
  • the transmitting and receiving unit includes a Evaluation unit, wherein the evaluation unit preferably with a control unit and / or a power unit of Centrifuge communicates.
  • the evaluation unit may be formed inside or outside a housing and / or as a separate component to the rest of the centrifuge.
  • a chemical, in particular electrochemical, reaction can be detected with the at least one sensor.
  • the at least one physical property of the medium is an electrical conductivity, an impedance, a permittivity or a viscous and / or an elastic property of the medium.
  • the sensor may be designed as two electrodes, with which direct current is passed through the medium and thus the conductivity of the medium can be determined.
  • the at least one sensor is designed as a vibration generator and a vibration detector. With the vibration generator and the vibration detector viscous and / or elastic properties of the medium can be determined.
  • the physical properties of the medium detected by the at least one sensor are wireless, in particular with the means (10, 18) of a radio link or with an induction, from which at least one sensor can be transmitted to the transmitting and receiving unit.
  • the means for wireless transmission of the at least one detected physical property of the medium may advantageously comprise a transponder, which is in operative electrical connection with the at least one sensor, so that the physical properties of the medium detected by the at least one sensor from the sensor wirelessly transmittable to the transponder and from this to the transmitting and receiving unit and preferably from the transponder data from the transmitting and receiving unit can be received.
  • the transponder can preferably be designed passive transponder.
  • the transponder is generally connected to at least one data or power line with the at least one sensor.
  • the data acquired by the at least one sensor can be routed through the data or power line to the transponder, and then the data is routed wirelessly from the transponder to the evaluation unit.
  • the current conducted by the electrodes can be regarded as a date.
  • the data can be conducted in a particularly simple manner to a stationary evaluation unit on account of the rotating at least one sensor.
  • the evaluation unit which generally also functions as a control unit, can end the separation process from a predetermined threshold value of the data or a predetermined other criterion.
  • the transponder and / or the transmitting and receiving unit comprises an energy store and / or a microcontroller and preferably the centrifuge, in particular arranged on the rotor or separation container, comprises an antenna and the antenna is in operative connection, in particular in electrical connection, with the transponder.
  • the energy storage is z.
  • Microcontroller is a calculator and can evaluate signals or data.
  • control unit and / or the evaluation unit comprise a computer and preferably a data memory.
  • the transponder is arranged inside the capsule.
  • the sensor is in this case provided on the outside of the shell of the capsule. The capsule can thus be easily inserted into the separation tank.
  • the transponder and the transmitting and receiving unit may each comprise an antenna for the wireless transmission of data, wherein the antenna of the transmitting and receiving unit is preferably arranged on the rotor.
  • the centrifuge may be a centrifuge for separating blood.
  • the separation process can be stopped when a predetermined criterion, preferably a threshold value of at least one physical property of the medium detected by the at least one sensor, is reached.
  • the data is transmitted from the at least one sensor to a transponder, in particular with at least one electrical line, and the data is transmitted from the transponder to a transmitting and receiving unit wirelessly, preferably by means of a radio link or by means of induction received from the transponder data from the transmitting and receiving unit.
  • the transponder and preferably the sensor is supplied with power wirelessly. This is preferably done by the energy unit of the centrifuge.
  • the medium in particular blood
  • at least one separation vessel for example a sample vessel or test tube
  • the separation container is placed in a rotational movement, so that a centrifugal force is applied to the medium in the separation vessel and thereby the medium is separated into its components of different density.
  • a discontinuous centrifuge 1 is shown.
  • the centrifuge 1 can z. B. are used for separating blood.
  • a rotor 2 with a bearing, not shown, is set by a trained as an electric motor 5 motor 4 in a rotational movement.
  • the rotor 2 is mechanically connected to a shaft 3 with the electric motor 5.
  • On the rotor 2 a plurality of sample containers 15 designed as a separating container 14 are attached.
  • a wall 16 of the sample container 15 thus delimits a separation space 13.
  • blood 12 is stored as a medium 11 to be separated.
  • the electric motor 5 is fixed to a bottom plate 7 as a foot and the electric motor 5, the shaft 3, the rotor 2 and the sample container 15 are surrounded by a housing 6.
  • the housing 6 can be removed from the bottom plate 7.
  • the empty sample containers 15 with blood 12 must first be filled up or the already filled sample containers 15 inserted into the centrifuge. Subsequently, the electric motor 5 is turned on, d. H. the sample containers 15 are set in a rotational movement, so that a large centrifugal force acts on the blood 12.
  • the blood is in its components, eg. As plasma, hematocrit and an aqueous solution.
  • the components of the blood 12 have different physical properties.
  • an unseparated, mixed blood has different physical properties than the separated components of the blood.
  • FIGS. 2 and 3 a first embodiment of the sensors 8 and the sample container 15 is shown.
  • a transponder 10 is enveloped by a sleeve 19 of a capsule 20 fluid-tight.
  • the sheath 19 is made of a chemically inert material, such as glass.
  • the capsule 20 has the shape of an ellipsoid or a sphere (not shown).
  • four electrodes 9 are attached as sensors 8.
  • the electrodes 9 have on the outside a coating of a chemically intertem material, such as gold.
  • the electrodes 9 are electrically connected to data and power lines 17 to the transponder 10.
  • an evaluation unit 21 is arranged, which also functions as a transmitting and receiving unit 22, as a control unit 23 and as an energy unit 24.
  • the electrical energy for operating the transponder 10 and the electrodes 9 is transmitted to the transponder 10 by an electromagnetic field emitted by the transmitting and receiving unit 22 and the energy unit 24.
  • antennas 18 are included, which are in communication with the transponder 10. To adapt to different Measuring conditions, the transponder 10 single of the four electrodes 9 switch on and off.
  • the capsule 20 is inserted.
  • the electrical conductivity of the blood 12 can be measured as a physical property of the blood 12, since the electrodes 12 are in direct contact with the blood 12.
  • With the electrical conductivity of the hematocrit or the concentration of hematocrit in the blood 12 can be determined.
  • different layers or phases of the constituents of the blood 12 are formed in the separation space, whose dividing lines in Fig. 3 are indicated by dashed lines.
  • the detected by the electrodes 9 during the separation process electrical conductivity or impedance of the blood 12 is sent from the transponder 10 due to the voltage applied to the electrodes 9 and the current flowing through the electrodes 9 as a data signal to the transmitting and receiving unit 22.
  • the transmission of the data signal from the transponder 10 takes place with the antennas 18 by means of radio to the transmitting and receiving unit 22.
  • the evaluation unit 21 evaluates these data signals. From a predetermined threshold value of the electrical conductivity of the blood 12, the separation process is terminated by the control unit 23 of the centrifuge 1.
  • the threshold value is stored in the evaluation unit 21 and can be input and changed by means not shown input organs, such as buttons and a screen. In this case, the threshold value is entered so that the separation process is terminated with a sufficient separation of the constituents of the blood 12.
  • the control unit 23 is not in Fig. 1 shown power and control lines connected to the electric motor 5 and the electric motor 5 on and off and control the speed of the electric motor 5 and / or regulate.
  • a second embodiment of the transponder 10 and the sensors 9 is shown.
  • the transponder 10, the antenna 18 and the data and power lines 17 are inserted into the wall 16 of the separation vessel 14.
  • eight electrodes 5 are fixed, which are connected to the data and power lines 17 to the transponder 10.
  • the electrical conductivity of the blood 12 can also be detected in four different layers and phases of the blood 12 separated into its components.
  • different threshold values of the conductivity are stored or stored in the evaluation unit 21, and when one or more of the threshold values for the different layers is reached, the separation process is interrupted by the control unit.
  • the transmitting and receiving unit 22 is not stationary in the evaluation and control unit 21, 23 integrated, but is arranged on the rotor 2, so that the transmitting and receiving unit 22 carries out the rotational movement.
  • the transmitting and receiving unit 22 is provided with an energy store and the energy for the transmitting and receiving unit 22 is transmitted wirelessly, for example by means of radio or electrical induction, from the energy unit 24 to the transmitting and receiving unit 22.
  • the process progress of the separation process can be technically simple with an electrical conductivity measurement be determined during the separation process, so that it can be terminated with sufficient separation of the components of the blood 12 of the separation process. This unnecessarily long Zentrifugiervortician can be avoided.
  • the separation process can be detected reliably.

Landscapes

  • External Artificial Organs (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Zentrifuge (1) und Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge (1), umfassend einen Rotor (2) mit wenigstens einem Trennraum (13) zur Aufnahme und Trennung eines Mediums (11), wobei der Trennraum (13) einer Rotationsbewegung des Rotors (2) folgt, wenigstens einen Sensor (8) zur Erfassung von wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Mediums während des Trennvorgangs, wobei der wenigstens eine Sensor (8) so in dem Trennraum (13) angeordnet ist, dass dieser beim Trennvorgang in unmittelbarem Kontakt zu dem Medium (11) steht und Mittel (10, 18) vorgesehen sind, die von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums (11) drahtlos zu einer Sende- und Empfangseinheit (22) zu übertragen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
  • In vielen technischen Anwendungen werden Zentrifugen zum Trennen von Medien oder Gemischen eingesetzt. Aufgrund von Zentrifugalkräften können Medien oder Gemische mit Bestandteilen unterschiedlicher Dichte getrennt werden. Auch in der Medizintechnik, z. B. in der medizinischen Diagnostik und zur Gewinnung von Blutbestandteilen, werden Zentrifugen eingesetzt. Bei der Bestimmung des Hämatokritwertes, d. h. des Volumenanteils der Erythrozyten im Blut, wird die Zentrifugation als Referenzmethode eingesetzt. Darüber hinaus können auch in Waschvorgängen die roten Blutkörperchen von Plasmaresten getrennt werden.
  • Mit Zentrifugen bzw. Sedimentationszentrifugen können Mischungen von Bestandteilen mit unterschiedlichen Dichten entmischt und in getrennte Phasen getrennt werden. Zur Vermeidung einer unnötig langen Zentrifugierdauer ist es erforderlich, während des Zentrifugierens den Zeitpunkt festzustellen, wann eine ausreichende Trennung in die Bestandteile eingetreten ist.
  • In einem ersten Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes wird empirisch die Zeitdauer für ein bestimmtes Gemisch bestimmt. Aufgrund von Abweichungen in der Zusammensetzung des Gemisches und unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, z. B. Temperatur, kann die tatsächliche Zeit starken Schwankungen unterworfen sein, so dass die empirisch ermittelte Zeitdauer mit einem ausreichend großen Sicherheitszuschlag zu versehen ist. Dadurch ist ein Zentrifugieren über eine lange Zeitdauer erforderlich. Abweichend hiervon kann das Zentrifugieren von einer Person visuell überwacht werden, oder mit einer Probenentnahme überprüft werden, um bei einem ausreichenden Trennen das Zentrifugieren abzubrechen. Dies ist jedoch sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist es bekannt, mit optischen Systemen, beispielsweise der Bilderkennung oder einem Transmissionsspektrum, die Schichten oder Phasen der Trennung in einem Probenhalter zu erkennen. Derartige optische Systeme sind jedoch technisch aufwendig und teuer.
  • Die DE 41 26 341 C1 zeigt eine Separationseinrichtung zur Trennung von Blut in seine Bestandteile im Rahmen einer invivo Blutaufbereitung. Mit einem Sensor wird der Hämatokritwert des zugeführten Blutes fotoelektrisch oder mittels Leitfähigkeitsmessung ermittelt.
  • Die GB 1 517 874 zeigt eine kontinuierlich arbeitende Zentrifuge zur Trennung von Blut. Der Plasmaanteil und die roten und weißen Blutkörperchen werden mit Leitfähigkeit erfasst.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Zentrifuge und ein Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge zur Verfügung zu stellen, bei der der Trennvorgang des Mediums einfach und zuverlässig mit einem geringen technischen Aufwand erfasst werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Zentrifuge, insbesondere Sedimentationszentrifuge, umfassend einen Rotor mit wenigstens einem Trennraum zur Aufnahme und Trennung eines Mediums, wobei der Trennraum einer Rotationsbewegung des Rotors folgt, wenigstens einen Sensor zur Erfassung von wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Mediums während des Trennvorgangs, wobei der wenigstens eine Sensor so in dem Trennraum angeordnet ist, dass dieser beim Trennvorgang in unmittelbarem Kontakt zu dem Medium steht und Mittel vorgesehen sind, die von dem wenigstens einen Sensor erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums drahtlos zu einer Sende- und Empfangseinheit zu übertragen.
  • Der wenigstens eine Sensor steht während des Trennvorgangs innerhalb des Trennraumes in unmittelbaren Kontakt zu dem Medium, so dass ein technisch sehr einfacher Sensor zur Erfassung von physikalischen Eigenschaften des Mediums eingesetzt werden kann. Die drahtlose Datenübertragung ist aufgrund der Rotationsbewegung des wenigstens einen Sensors wesentlich einfacher und preiswerter als eine Datenübertragung mit einer Datenleitung.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens eine Trennraum von einem Trennbehälter, vorzugsweise einem Probenbehälter oder einem Reagenzglas, begrenzt. Hierbei kann der wenigstens eine Sensor innenseitig an einer Wandung des wenigstens einen Trennbehälters angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann in vorteilhafter Weise der wenigstens eine Sensor an einer Hülle einer Kapsel innerhalb des wenigstens einen Trennraums angeordnet sein. Die Kapsel ist hierbei vorzugsweise frei in dem Trennraum bewegbar ausgeführt. Die Kapsel selbst kann fluiddicht ausgeführt sein.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Zentrifuge eine diskontinuierlich arbeitende Zentrifuge Bei einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge ist im Allgemeinen in dem Rotor wenigstens ein Kanal als Trennraum vorhanden durch welchen das Medium kontinuierlich geleitet wird.
    Die Sende- und Empfangseinheit beinhaltet eine
    Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit vorzugsweise mit einer Steuereinheit und /oder einer Energieeinheit der Zentrifuge in Verbindung steht. Die Auswerteeinheit kann innerhalb oder außerhalb eines Gehäuses und/oder als separates Bauteil zu der übrigen Zentrifuge ausgebildet sein.
  • In einer ergänzenden Variante ist mit dem wenigstens einen Sensor eine chemische, insbesondere elektro-chemische, Reaktion erfassbar.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Mediums eine elektrische Leitfähigkeit, eine Impedanz, eine Permittivität oder eine viskose und/oder eine elastische Eigenschaft des Mediums. Zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums kann der Sensor als zwei Elektroden ausgeführt sein, mit denen Gleichstrom durch das Medium geleitet wird und somit die Leitfähigkeit des Mediums bestimmbar ist.
  • In einer weiteren Variante ist der wenigstens eine Sensor als ein Schwingungsgenerator und ein Schwingungsdetektor ausgebildet. Mit dem Schwingungsgenerator und dem Schwingungsdetektor können viskose und/oder elastische Eigenschaften des Mediums bestimmt werden.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform sind die von dem wenigstens einen Sensor erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums drahtlos, insbesondere mit den Mitteln (10,18) einer Funkverbindung oder mit einer Induktion, von dem wenigstens einen Sensor zu der Sende- und Empfangseinheit übertragbar. Hierbei kann das Mittel zur drahtlosen Übertragung der wenigstens einen erfassten physikalischen Eigenschaft des Mediums in vorteilhafter Weise einen Transponder umfassen, welcher in elektrischer Wirkverbindung, mit dem wenigstens einen Sensor steht, so dass die von dem wenigstens einen Sensor erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums von dem Sensor drahtlos auf den Transponder und von diesem auf die Sende- und Empfangseinheit übertragbar sind und von dem Transponder vorzugsweise Daten von der Sende- und Empfangseinheit empfangbar sind. Der Transponder kann dabei vorzugsweise passiver Transponder ausgeführt sein.
  • Der Transponder ist im Allgemeinen mit wenigstens einer Daten- bzw. Stromleitung mit dem wenigstens einen Sensor verbunden. Die von dem wenigstens einen Sensor erfassten Daten können durch die Daten- bzw. Stromleitung zu dem Transponder geleitet werden und anschließend werden die Daten drahtlos von dem Transponder zu der Auswerteinheit geleitet. Dabei kann beispielsweise auch der durch die Elektroden geleitete Strom als Datum aufgefasst werden.
  • Dadurch können die Daten aufgrund des rotierenden wenigstens einen Sensors besonders einfach zu einer stationären Auswerteinheit geleitet werden. Die Auswerteeinheit, welche im Allgemeinen auch als Steuerungseinheit fungiert kann ab einem vorgegebenen Schwellenwert der Daten oder einem vorgegebenen anderen Kriterium den Trennvorgang beenden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Transponder und/oder die Sende- und Empfangseinheit einen Energiespeicher und/oder einen Mikrocontroller und vorzugsweise umfasst die Zentrifuge, insbesondere an dem Rotor oder Trennbehälter angeordnet, eine Antenne und die Antenne steht in Wirkverbindung, insbesondere in elektrischer Verbindung, mit dem Transponder. Der Energiespeicher ist z. B. eine Batterie oder ein Kondensator, so dass der Transponder ein aktiver Transponder ist. Mikrocontroller ist ein Rechner und kann Signale oder Daten auswerten.
  • Zweckmäßig umfassen die Steuereinheit und/oder die Auswerteeinheit einen Rechner und vorzugsweise einen Datenspeicher.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Transponder innerhalb der Kapsel angeordnet. Der Sensor ist hierbei außenseitig an der Hülle der Kapsel vorgesehen. Die Kapsel kann somit auf einfache Weise in den Trennbehälter eingelegt werden.
  • Ferner kann der Transponder und die Sende- und Empfangseinheit jeweils eine Antenne zur drahtlosen Übertragung von Daten umfassen, wobei die Antenne der Sende- und Empfangseinheit vorzugsweise an dem Rotor angeordnet ist.
  • Die Zentrifuge kann eine Zentrifuge zum Trennen von Blut sein.
  • Von der Zentrifuge ist ferner ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar. Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
    • Einbringen eines zu trennenden Mediums in wenigstens einen Trennraum der Zentrifuge,
    • Rotieren des Trennraumes, so dass auf das Medium eine Zentrifugalkraft aufgebracht wird, und dadurch das Medium in seine Bestandteile getrennt wird,
    • Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Mediums während des Trennvorgangs mit wenigstens einem Sensor, wobei der wenigstenseine Sensor dabei in unmittelbarem Kontakt zu dem Medium steht;
    • Übertragen der von dem wenigstens einen Sensor erfassten wenigstens einen physikalischen
      Eigenschaft des Mediums zu einer Sende- und Empfangseinheit, wobei die Übertragung drahtlos erfolgt.
  • Zweckmäßig wird eine Übertragen der von dem wenigstens einen Sensor erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des Mediums während des Trennvorgangs erfolgen.
  • Der Trennvorgang kann bei Erreichung eines vorherbestimmten Kriteriums, vorzugsweise eines Schwellwertes einer von dem wenigstens einen Sensor erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des Mediums, abgebrochen werden.
  • In vorteilhafter Weise werden die Daten von dem wenigstens einen Sensor auf einen Transponder, insbesondere mit wenigstens einer elektrischen Leitung, übertragen und die Daten werden von dem Transponder drahtlos, vorzugsweise mittels einer Funkverbindung oder mittels einer Induktion, auf eine Sende- und Empfangseinheit übertragen und vorzugsweise von dem Transponder Daten von der Sende- und Empfangseinheit empfangen.
  • In einer ergänzenden Variante wird der Transponder und vorzugsweise der Sensor drahtlos mit Energie versorgt. Dies erfolgt vorzugsweise von der Energieeinheit der Zentrifuge.
  • Bei dem Trennvorgang wird das Medium, insbesondere Blut, diskontinuierlich in wenigstens einem Trennbehälter, beispielsweise einem Probenbehälter oder Reagenzglas, abgetrennt, so dass das Medium zuerst in den wenigstens einen Trennbehälter eingebracht wird. Anschließend wird der Trennbehälter in eine Rotationsbewegung versetzt, so dass auf das Medium in dem Trennbehälter eine Zentrifugalkraft aufgebracht wird und dadurch das Medium in seine Bestandteile unterschiedlicher Dichte getrennt wird.
  • Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine stark vereinfachte Darstellung einer Zentrifuge,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt einer Kapsel mit Sensoren und einem Transponder,
    Fig. 3
    einen Längsschnitt eines Trennbehälters in einem ersten Ausführungsbeispiel der Zentrifuge gemäß Fig. 1 und
    Fig. 4
    einen Längsschnitt des Trennbehälters in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Zentrifuge gemäß Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist eine diskontinuierlich arbeitende Zentrifuge 1 dargestellt. Die Zentrifuge 1 kann z. B. zum Trennen von Blut eingesetzt werden. Ein Rotor 2 mit einer nicht dargestellten Lagerung wird von einem als Elektromotor 5 ausgebildeten Motor 4 in eine Rotationsbewegung versetzt. Dabei ist der Rotor 2 mit einer Welle 3 mit dem Elektromotor 5 mechanisch verbunden. An dem Rotor 2 sind mehrere als Probenbehälter 15 ausgebildete Trennbehälter 14 befestigt. Eine Wandung 16 der Probenbehälter 15 begrenzt somit einen Trennraum 13. Innerhalb des Trennraumes 13 ist Blut 12 als ein zu trennende Medium 11 aufbewahrt. Der Elektromotor 5 ist an einer Bodenplatte 7 als Fuß befestigt und der Elektromotor 5, die Welle 3, der Rotor 2 und die Probenbehälter 15 sind von einem Gehäuse 6 umgeben. Zum Entnehmen der Probenbehälter 15 vor und nach dem Trennvorgang kann das Gehäuse 6 von der Bodenplatte 7 abgenommen werden.
  • Vor dem Trennvorgang sind somit zuerst die leeren Probenbehälter 15 mit Blut 12 aufzufüllen oder die bereits befüllten Probenbehälter 15 in die Zentrifuge einzusetzen. Anschließend wird der Elektromotor 5 eingeschaltet, d. h. die Probenbehälter 15 werden in eine Rotationsbewegung versetzt, so dass auf das Blut 12 eine große Zentrifugalkraft wirkt. Dadurch wird das Blut in seine Bestandteile, z. B. Plasma, Hämatokrit und einer wässrigen Lösung getrennt. Die Bestandteile des Blutes 12 weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf. Darüber hinaus weist ein nicht getrenntes, gemischtes Blut andere physikalische Eigenschaften auf, als die separierten Bestandteile des Blutes.
  • In Fig. 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Sensoren 8 bzw. des Probenbehälters 15 dargestellt. Ein Transponder 10 ist von einer Hülle 19 einer Kapsel 20 fluiddicht umhüllt. Die Hülle 19 besteht aus einem chemisch inerten Material, beispielsweise aus Glas. Die Kapsel 20 weist die Form eines Ellipsoids oder einer Kugel (nicht dargestellt) auf. Außenseitig an der Kapsel 20 sind vier Elektroden 9 als Sensoren 8 befestigt. Die Elektroden 9 weisen außenseitig eine Beschichtung aus einem chemisch intertem Material, beispielsweise Gold auf. Die Elektroden 9 sind mit Daten- und Stromleitungen 17 mit dem Transponder 10 elektrisch verbunden. Außerhalb des Gehäuses 6 ist eine Auswerteinheit 21 angeordnet, die auch als Sende- und Empfangseinheit 22, als Steuereinheit 23 und als Energieeinheit 24 fungiert. Die elektrische Energie zum Betrieb des Transponders 10 und der Elektroden 9 wird von einem von der Sende- und Empfangseinheit 22 sowie der Energieeinheit 24 ausgesendetem elektromagnetischem Feld auf den Transponder 10 übertragen. Innerhalb der Hülle 19 sind Antennen 18 eingeschlossen, die in Verbindung mit dem Transponder 10 stehen. Zur Anpassung an unterschiedliche Messbedingungen kann der Transponder 10 einzelne der vier Elektroden 9 zu- und abschalten.
  • In den mit Blut 12 gefüllten Probenbehälter 15 wird die Kapsel 20 eingelegt. Mit den Elektroden 9 kann als physikalischer Eigenschaft des Blutes 12 die elektrische Leitfähigkeit des Blutes 12 gemessen werden, da die Elektroden 12 in unmittelbaren Kontakt zu dem Blut 12 stehen. Mit der elektrischen Leitfähigkeit kann der Hämatokritwert bzw. die Konzentration an Hämatokrit im Blut 12 bestimmt werden. Während des Trennvorgangs bilden sich in dem Trennraum 13 unterschiedliche Schichten bzw. Phasen der Bestandteile des Blutes 12 aus, deren Trennlinien in Fig. 3 mit strichlierten Linien angedeutet sind. Die von den Elektroden 9 während des Trennvorgangs erfasste elektrische Leitfähigkeit oder Impedanz des Blutes 12 wird von dem Transponder 10 aufgrund der an den Elektroden 9 anliegenden Spannung und des durch die Elektroden 9 fließenden Stromes als Datensignal an die Sende- und Empfangseinheit 22 gesendet. Die Übertragung des Datensignals von dem Transponder 10 erfolgt mit den Antennen 18 mittels Funk auf die Sende- und Empfangseinheit 22. Die Auswerteeinheit 21 wertet diese Datensignale aus. Ab einem vorgegebenen Schwellenwert der elektrischen Leitfähigkeit des Blutes 12 wird der Trennvorgang von der Steuereinheit 23 der Zentrifuge 1 abgebrochen. Der Schwellenwert ist in der Auswerteeinheit 21 gespeichert und kann mittels nicht dargestellter Eingabeorgane, beispielsweise Tasten und einem Bildschirm, eingegeben und verändert werden. Dabei ist der Schwellenwert so eingegeben, dass der Trennvorgang bei einem ausreichenden Trennen der Bestandteile des Blutes 12 abgebrochen wird. Die Steuereinheit 23 ist mit nicht in Fig. 1 dargestellten Strom- und Steuerleitungen mit dem Elektromotor 5 verbunden und kann den Elektromotor 5 ein- und ausschalten und die Drehzahl des Elektromotors 5 steuern und/oder regeln.
  • In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Transponders 10 und der Sensoren 9 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 beschrieben. Der Transponder 10, die Antenne 18 und die Daten- und Stromleitungen 17 sind in die Wandung 16 des Trennbehälters 14 eingebracht. Innenseitig an dem Trennbehälter 14 sind acht Elektroden 5 befestigt, die mit den Daten- und Stromleitungen 17 mit dem Transponder 10 verbunden sind. Dadurch kann die elektrische Leitfähigkeit des Blutes 12 auch in vier unterschiedlichen Schichten und Phasen des in seine Bestandteile getrennten Blutes 12 erfasst werden. Für die unterschiedlichen Schichten sind dabei in der Auswerteeinheit 21 unterschiedliche Schwellenwerte der Leitfähigkeit hinterlegt oder gespeichert und beim Erreichen eines oder mehrerer der Schwellenwerte für die unterschiedlichen Schichten wird der Trennvorgang von der Steuereinheit 23 abgebrochen.
  • In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sende- und Empfangseinheit 22 nicht stationär in die Auswerte- und Steuereinheit 21, 23 integriert, sondern ist an dem Rotor 2 angeordnet, so dass die Sende- und Empfangseinheit 22 die Rotationsbewegung mit ausführt. Die Sende- und Empfangseinheit 22 ist hierzu mit einem Energiespeicher versehen und die Energie für die Sende- und Empfangseinheit 22 wird drahtlos, beispielsweise mit Funkt oder elektrischer Induktion, von der Energieeinheit 24 auf die Sende- und Empfangseinheit 22 übertragen.
  • Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Zentrifuge 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Zentrifuge 1 wesentliche Vorteile verbunden.
  • Der Prozessfortschritt des Trennvorgangs kann technisch einfach mit einer elektrischen Leitfähigkeitsmessung während des Trennvorgangs bestimmt werden, so dass dadurch bei ausreichender Trennung der Bestandteile des Blutes 12 der Trennvorgang beendet werden kann. Damit können unnötig lange Zentrifugiervorgänge vermieden werden.
  • Ferner kann der Trennvorgang technisch zuverlässig erfasst werden.

Claims (15)

  1. Zentrifuge (1), umfassend einen Rotor (2) mit wenigstens einem Trennraum (13) zur Aufnahme und Trennung eines Mediums (11), wobei der Trennraum (13) einer Rotationsbewegung des Rotors (2) folgt, wenigstens einen Sensor (8) zur Erfassung von wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Mediums während des Trennvorgangs, wobei der wenigstens eine Sensor (8) so in dem Trennraum (13) angeordnet ist, dass dieser beim Trennvorgang in unmittelbarem Kontakt zu dem Medium (11) steht und Mittel (10, 18) vorgesehen sind, die von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums (11) drahtlos zu einer Sende- und Empfangseinheit (22) zu übertragen.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Trennraum (13) von einem Trennbehälter (14), vorzugsweise einem Probenbehälter (15) oder einem Reagenzglas, begrenzt ist,
  3. Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (8) innenseitig an einer Wandung (16) des wenigstens einen Trennbehälters (14) angeordnet ist.
  4. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (8) an einer vorzugsweise fluiddichten, Hülle (19) einer Kapsel (20) innerhalb des wenigstens eine Trennraums (13) angeordnet ist, wobei die Kapsel vorzugsweise frei in dem Trennraum (13) bewegbar ist.
  5. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (22) eine Auswerteeinheit (21) beinhaltet und die Auswerteeinheit (21) vorzugsweise mit einer Steuereinheit (23) und /oder eine Energieeinheit (24) der Zentrifuge (1) in Verbindung steht.
  6. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Mediums (11) eine elektrische Leitfähigkeit, eine Impedanz, eine Permittivität oder eine viskose und/oder eine elastische Eigenschaft des Mediums (11) ist.
  7. Zentrifuge nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums (11) drahtlos, insbesondere mit den Mitteln (10,18) einer Funkverbindung oder mit einer Induktion, von dem wenigstens einen Sensor (8) zu der Sende- und Empfangseinheit (22) übertragbar sind.
  8. Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (10, 18) zur drahtlosen Übertragung der wenigstens einen erfassten physikalischen Eigenschaft des Mediums (11) einen, vorzugsweise passiven, Transponder (10) umfasst, welcher in elektrischer Wirkverbindung, mit dem wenigstens einen Sensor (8) steht, so dass die von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten physikalischen Eigenschaften des Mediums (11) von dem Sensor (8) drahtlos auf den Transponder (10) und von diesem auf die Sende- und Empfangseinheit (22) übertragbar sind und von dem Transponder (10) vorzugsweise Daten von der Sende- und Empfangseinheit (22) empfangbar sind.
  9. Zentrifuge nach den Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (10) innerhalb der Kapsel (20) angeordnet ist.
  10. Zentrifuge nach Anspruch 8 oder 9,dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (10) und die Sende- und Empfangseinheit (22) jeweils eine Antenne (18) zur drahtlosen Übertragung von Daten umfasst, wobei die Antenne (18) der Sende- und Empfangseinheit (22) vorzugsweise an dem Rotor (2) angeordnet ist
  11. Verfahren zum Betreiben einer Zentrifuge (1) mit den Schritten:
    - Einbringen eines zu trennenden Mediums (11) in wenigstens einen Trennraum (13) der Zentrifuge (1),
    - Rotieren des Trennraumes (13), so dass auf das Medium (11) eine Zentrifugalkraft aufgebracht wird, und dadurch das Medium (11) in seine Bestandteile getrennt wird,
    - Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Mediums (11) während des Trennvorgangs mit wenigstens einem Sensor (8), wobei der wenigstens eine Sensor (8) dabei in unmittelbarem Kontakt zu dem Medium (11) steht;
    - Übertragen der von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des Mediums (11) zu einer Sende- und Empfangseinheit 22), wobei die Übertragung drahtlos erfolgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragen der von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des Mediums (11) während des Trennvorgangs erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennvorganges bei Erreichung eines vorherbestimmten Kriteriums, vorzugsweise eines Schwellwertes einer von dem wenigstens einen Sensor (8) erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des Mediums (11), abgebrochen wird.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten von dem wenigstens einen Sensor (8) auf einen Transponder (10), insbesondere mit wenigstens einer elektrischen Leitung (17), übertragen werden und die Daten von dem Transponder (10) drahtlos, vorzugsweise mittels einer Funkverbindung oder mittels einer Induktion, auf eine Sende- und Empfangseinheit (22) übertragen werden und vorzugsweise von dem Transponder (10) Daten von der Sende- und Empfangseinheit (22) empfangen werden.
  15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (10) und vorzugsweise der Sensor (8) drahtlos mit Energie versorgt wird, vorzugsweise von der Energieeinheit (24) der Zentrifuge (1).
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