EP4321254A1 - Durchflusszentrifuge - Google Patents

Durchflusszentrifuge Download PDF

Info

Publication number
EP4321254A1
EP4321254A1 EP22189564.2A EP22189564A EP4321254A1 EP 4321254 A1 EP4321254 A1 EP 4321254A1 EP 22189564 A EP22189564 A EP 22189564A EP 4321254 A1 EP4321254 A1 EP 4321254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature control
line
rotor
temperature
flow centrifuge
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.)
Pending
Application number
EP22189564.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4321254A8 (de
Inventor
Eckhard Tödteberg
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.)
Sartorius Stedim North America Inc
Original Assignee
Sigma Laborzentrifugen GmbH
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 Sigma Laborzentrifugen GmbH filed Critical Sigma Laborzentrifugen GmbH
Priority to EP22189564.2A priority Critical patent/EP4321254A1/de
Priority to PCT/EP2023/071664 priority patent/WO2024033257A1/de
Publication of EP4321254A1 publication Critical patent/EP4321254A1/de
Publication of EP4321254A8 publication Critical patent/EP4321254A8/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/02—Other accessories for centrifuges for cooling, heating, or heat insulating
    • 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
    • B04B2005/0492—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 with fluid conveying umbilicus between stationary and rotary centrifuge parts

Definitions

  • the invention relates to a flow centrifuge in which at least one medium (in particular a fluid, a liquid, a suspension, etc.) is supplied to a centrifugation chamber at least temporarily and/or a medium is removed from the centrifugation chamber while the centrifugation chamber rotates.
  • the medium can be arranged in a container in the centrifugation chamber.
  • the at least one medium is in particular the medium to be centrifuged, a rinsing liquid, a washing or buffer solution, a modified medium extracted from the centrifuged medium and/or a sediment in the centrifugation chamber.
  • the flow centrifuge may be a blood centrifuge in which the medium to be centrifuged is blood and the extracted modified medium or sediment is blood bodies or particles, or it may be a flow centrifuge, by means of which cells, microcarriers or other particles contained in the medium are to be obtained from a medium. It is also possible that the centrifuged medium is not a pure liquid, but rather the medium is a solution or suspension with particles such as cells, cell debris or parts, etc.
  • the flow centrifuge is used, for example, for the production of biopharmaceutical products in biopharmaceutical companies or in bio-processing applications.
  • the flow centrifuge can be used, for example, to obtain and/or clarify the cells or microcarriers, whereby the cells obtained in this way can also be used for cell therapy.
  • Another area of application for the flow centrifuge is, for example, the production of vaccines.
  • a rotor of the flow centrifuge has four centrifugation chambers, which can be designed as blood bags held on a rotor body and are evenly distributed over the circumference.
  • the centrifugation chambers are arranged at equal radial distances from the axis of rotation of the rotor.
  • a first connection line opens into a centrifugation chamber radially on the inside, while a second connection line opens into the centrifugation chamber on the radial outside.
  • a first medium for example blood
  • the centrifugation chamber rotates with the rotor.
  • particles contained in the blood e.g.
  • the first connecting line is a discharge line
  • the second connecting line is a supply line.
  • the proportion of particles and their concentration in the centrifugation chamber increases until it is largely and finally completely filled with the particles.
  • the particles are washed in the centrifugation chamber. For this purpose, a washing or buffer solution is fed into the centrifugation chamber via the second connection line.
  • the washing or buffer solution flushes through the centrifugation chamber and is discharged radially on the inside via the first connection line.
  • the centrifugation chamber rotates with the rotor, so that as a result of the centrifugation force acting, the particles are prevented from leaving the centrifugation chamber with the washing or buffer solution via the first connecting line to exit.
  • the first connection line serves as a discharge line for the washing or buffer solution
  • the first connection line serves as a supply line for the washing or buffer solution.
  • the centrifugation chamber continues to be rotated with the rotor.
  • the direction of flow through the centrifugation chamber is reversed and the particles are removed from the centrifugation chamber via the second connection line, while washing or buffer solution can be fed into the centrifugation chamber via the first connection line.
  • the third operating phase ends when all particles have been removed from the centrifugation chamber. This can be successively followed by further cycles with the three operating phases explained.
  • EP 3 936 601 A1 The design of a medium network can be seen, which is connected to the connection lines and ensures the different operating phases. With regard to this medium network, the included pump arrangement, the process control unit, an additional filter arrangement, receptacles for the different media and with regard to the process flow, additional information is provided EP 3 936 601 A1 , EP 2 310 486 B1 and EP 2 485 846 B1 referred.
  • EP 2 485 846 B1 describes that in flow centrifuges, fluidic connections to connection lines rotating with the rotor using rotary unions are problematic, since the rotary unions are susceptible to leaks and carry the risk of undesirable contamination of the media.
  • Connecting strands can be used in which the connecting cables can be integrated. One end region of the connecting strand is arranged fixed to the housing, while the other end region of the connecting strand is attached to the rotor and is rotated with the rotor.
  • the connecting strand is additionally guided in a guide device designed as a guide tube.
  • the guide tube has a section that has the shape of a rounded U with slightly spread side legs of different lengths. The opening of the U points in the direction of the rotation axis of the rotor. Starting from the end region fixed to the housing, the connecting strand enters a side leg of the U while curving outwards. In the U-shaped section, the connecting strand passes through the guide tube around the rotor shown around.
  • the invention is based on the object of improving a flow centrifuge in terms of ensuring predetermined operating conditions.
  • the invention relates to a flow centrifuge.
  • the flow centrifuge has a rotor that has (at least) one centrifugation chamber.
  • the medium to be centrifuged can be arranged in the centrifugation chamber directly or in a suitable container and this can be flushed with other media such as a washing or buffer solution.
  • the rotor is rotated around the rotor axis at a rotor speed.
  • the flow centrifuge has a connecting cable.
  • the connecting strand has a connecting line via which a medium can be supplied to the centrifugation chamber (in particular a container arranged in the centrifugation chamber) during operation of the flow centrifuge with a rotating rotor.
  • the connecting strand has a connecting line via which a medium can be removed from the centrifugation chamber (in particular a container arranged in the centrifugation chamber).
  • a medium can be removed from the centrifugation chamber (in particular a container arranged in the centrifugation chamber).
  • the flow directions through the connection lines can be reversed.
  • One end region of the connecting strand is arranged fixed to the housing, while the other end region of the connecting strand is twisted with the rotor.
  • the connecting strand is guided in a guide device, in particular a guide tube.
  • the guide device is rotated around the rotor axis at half the rotor speed.
  • the flow centrifuge can, for example, be designed like the flow centrifuges of the prior art mentioned at the beginning.
  • rotor chamber temperature control circuits are used in flow centrifuges.
  • the rotor chamber temperature control circuit usually has a rotor chamber temperature control loop integrated into a wall of a bowl of the flow centrifuge, which is in heat exchange with the rotor chamber in which the rotor is rotated.
  • a temperature sensor which may also be integrated into the boiler of the rotor chamber, records the temperature in the rotor chamber.
  • the temperature control output of the rotor chamber temperature control circuit can then be regulated in such a way that the temperature in the rotor chamber is kept as constant as possible, which means, according to the prior art, that it is assumed that the medium to be centrifuged also has a constant temperature .
  • the considerations underlying the invention initially dealt with the causes of a change in temperatures in a flow centrifuge.
  • One cause of heating of the interior of the rotor chamber is that the air arranged in the rotor chamber is accelerated and swirled as a result of the rotational movement of the rotor, which can lead to heating of the air.
  • heat can be introduced into the rotor chamber from a centrifuge drive or as a result of friction, for example in the bearings of a rotor shaft. This heating can be counteracted using the known rotor chamber temperature control circuit.
  • the connecting strand as a result of its boundary conditions, namely the fixed connection of one end region to the housing, the rotation of the other end region with the rotor and the guidance of the connecting strand by means of the guide device, which is rotated around the rotor axis at half the rotor speed, is deformed is, which in particular leads to flexing work in the connecting strand, which leads to heating of the connecting strand. Furthermore, the friction of the connecting strand with the guide device can lead to heating of the connecting strand.
  • the invention proposes that in the flow centrifuge according to the invention, a temperature control supply line and a temperature control discharge line extend through the connecting line.
  • a connecting line temperature control fluid flows through the temperature control supply line and the temperature control discharge line in opposite flow directions.
  • the temperature control supply line and the temperature control discharge line are therefore in particular part of a connecting strand temperature control circuit, via which cooling can be specifically brought about in the area of the connecting strand, which ideally compensates for the heat generated as a result of the flexing work and friction in the area of the connecting strand.
  • an increase in temperature can be counteracted directly at the location where it occurs. This means that in the flow centrifuge, namely in the area of the connecting line, the operating conditions, here the temperature, can be maintained exactly or within predetermined temperature ranges.
  • the temperature control supply line, the temperature control discharge line and the connection lines can be arranged distributed anywhere over the cross section of the connecting line, for example next to one another or one above the other.
  • the temperature control supply line, the temperature control discharge line and the connection lines are arranged distributed in a cross section of the connecting strand in the circumferential direction around a longitudinal axis of the connecting strand, These preferably lie directly on an adjacent line when viewed in the circumferential direction.
  • the order in which the lines mentioned are arranged in the circumferential direction is basically arbitrary.
  • the temperature control supply line, the temperature control discharge line and the connecting lines are arranged in a cross section of the connecting strand in the circumferential direction distributed around the longitudinal axis of the connecting strand so that in both circumferential directions around the longitudinal axis between the temperature control supply line and the temperature control -Discharge line at least one connection line is arranged.
  • the at least one connection line is arranged "sandwich-like" between the temperature control supply line and the temperature control discharge line, so that the at least one connection line is in heat exchange with both the temperature control supply line and with the temperature control discharge line. This enables particularly good heat transfer between the temperature control lines and the connecting lines.
  • the temperature control supply line and the temperature control discharge line are connected to one another via a reversal connection.
  • the reversal connection can be designed as a U-shaped connecting piece.
  • one leg of the U can be connected to an end region of the temperature control supply line, while the other leg of the U can be connected to the end region of the temperature control discharge line.
  • These connections can be made, for example, by the respective leg being inserted into the temperature control line and secured in the temperature control line (for example by a positive and/or frictional connection or jamming; in some cases also with the interposition of a seal or a sealant), whereby It is also possible for the temperature control line and the leg of the connecting piece to be plastically pressed together.
  • the reversal connection is preferably connected in the end region of the connecting strand and the temperature control lines that is twisted with the rotor. The reversal connection ensures the opposite flow through the temperature control lines.
  • the connecting strand has a flexible pipe or a flexible hose.
  • the temperature control supply line, the temperature control discharge line and the connecting lines extend through the flexible pipe or flexible hose.
  • the pipe or hose can ensure a smooth outer surface to keep the turbulence in the rotor chamber small. Non-smooth external geometries of the pipe are also possible or hose, for example a flexible corrugated pipe can also be used.
  • the flexible pipe or flexible hose keeps the temperature control lines and the connection lines in a compact state and also ensures protection of the temperature control lines and the connection lines. It is also possible for the hose or pipe to be used to thermally encapsulate the connecting strand.
  • the temperature control supply line and the temperature control discharge line only extend from the housing over a part of the longitudinal extent of the connecting strand, this longitudinal extent preferably coinciding with the area of the connecting strand in which the previously explained flexing work and/or friction occurs.
  • the reversal connection it is possible for the reversal connection to be arranged at the end of the extension of the temperature control lines, with the result that the reversal connection or the U-shaped connecting piece is arranged inside the connecting strand, in particular inside the flexible pipe or flexible hose.
  • the reversal connection is arranged in the exit area of the temperature control supply line and the temperature control discharge line from the flexible pipe or hose, so that the temperature control lines extend over the entire length of the connecting strand.
  • the arrangement of the reversal connection in the outlet area then uses a larger installation space available outside the pipe or hose.
  • the reversal connection is U-shaped.
  • the U-shaped reversal connection can at least partially enclose at least one connection line.
  • the connection line is angled outwards from the pipe or hose.
  • the exit area and the bend can be arranged at least partially inside the U of the U-shaped reversal connection, which makes additional guidance and/or protection as well as a position specification of at least one connection line possible.
  • the partial enclosing of the connection line by the reversal connection leads to a particularly compact design.
  • the electrical line can be any measuring line, an electrical supply line for a sensor arranged in the rotor or attached to the rotor, an electrical control line for a valve of the rotor and the like.
  • a control or regulation in the connecting line temperature control circuit can be carried out in any way and taking into account any signals from temperature sensors, flow sensors and / or taking into account any operating parameters of the flow centrifuge (speed, outside temperature, internal temperature, design and / or equipment of the rotor; Centrifugation program and parameters, ).
  • the temperature of the connecting line temperature control fluid and/or the flow (in particular the mass flow and/or volume flow) of the connecting line temperature control fluid is controlled or regulated, taking into account a temperature of the medium which is located in at least one connection line and/ or is promoted by them.
  • the control or regulation is preferably carried out taking into account a temperature difference in the connecting lines.
  • the temperature difference provides information about the medium supplied between the two measuring points Warmth.
  • greater cooling power is required, which can be provided by controlling or regulating the temperature and/or flow of the connecting line temperature control fluid.
  • control or regulation can be carried out with the aim of ensuring that the temperature difference is zero or is below a threshold value.
  • At least one sensor for detecting the temperature or both sensors for detecting the temperature difference can also be arranged in the housing in the assigned end region of the connecting cable(s) and thus in a stationary manner.
  • the flow centrifuge has at least one electronic control unit, whereby in the case of several electronic control units, the control units can be connected or networked with one another.
  • the electronic control unit has control logic by means of which the connecting line temperature control performance of the connecting line temperature control circuit is controlled or regulated.
  • a rotor chamber temperature control circuit is also present in the flow centrifuge.
  • the rotor chamber temperature control circuit is preferably arranged in a stationary manner, in particular with a cooling loop integrated into the wall of the boiler.
  • the connecting line temperature control circuit on the one hand and the rotor chamber temperature control circuit on the other hand are fluidly independent of one another, in which case the circuits can be coordinated via at least one control unit.
  • the same temperature control fluid can be used.
  • the same pressure source in particular a pump or a pressure vessel, is used to provide the flow of the temperature control fluid through the two temperature control circuits.
  • the invention also proposes that an electronic control unit is present which has control logic that controls or regulates the rotor chamber temperature control performance of the rotor chamber temperature control circuit.
  • This electronic control unit can be designed separately from the control unit of the connecting line temperature control circuit or these can be combined to form an overall control unit.
  • a temperature sensor is present which detects the temperature of a rotor chamber (directly or indirectly).
  • the temperature sensor can be integrated into a wall of the vessel, a lid, etc. of the flow centrifuge or protrude from there into the rotor chamber or adjoin the rotor chamber. It is also possible for the temperature sensor to be arranged on the rotor and rotate with it.
  • the temperature sensor is preferably arranged in a flow-calmed area of the interior of the rotor chamber.
  • the control logic regulates the rotor chamber temperature control circuit taking into account a temperature signal from the temperature sensor, with regulation preferably taking place to a desired temperature value. Any control strategy can be used here.
  • control logics are, on the one hand, the control or regulation of the rotor chamber temperature control performance of the rotor chamber temperature control circuit and, on the other hand the control or regulation of the connecting line temperature control performance of the connecting line temperature control circuit is not independent of one another, but rather coordinated with one another. This can mean, for example, that an increase in the rotor chamber temperature control power is automatically coupled by the control logic with an increase in the connecting line temperature control power.
  • control logic it is also possible for the control logic to ensure that the sum of the rotor chamber temperature control performance on the one hand and the connecting line temperature control performance on the other hand remains constant, does not fall below and/or exceeds a threshold value or corresponds to a characteristic map or a curve that depends on the operating parameters.
  • this takes into account a heat capacity of the media that flow through the connecting lines for the control or regulation of the connecting line temperature control power.
  • a heat capacity of the media that flow through the connecting lines for the control or regulation of the connecting line temperature control power.
  • the medium on the one hand and the rinsing or buffer solution on the other hand can have different heat capacities.
  • the simplifying assumption which serves only as an explanation, that the same heat is absorbed by the media per time, the heat absorption in the medium with the higher heat capacity then leads to a smaller temperature change than in the medium with the lower heat capacity.
  • a different amplification factor of the temperature difference must be taken into account for determining the signal for controlling or regulating the connecting line temperature control power.
  • the rotor speed can also be taken into account in the control or regulation of the connecting line temperature control power, since the flexing work in the connecting line is dependent on the rotor speed.
  • Fig. 1 shows a highly schematized flow centrifuge 1 in a spatial representation in a semi-longitudinal section.
  • the flow centrifuge 1 has a housing 2 and in particular a boiler 3 with a wall 4.
  • the wall 4 of the boiler 3 delimits a rotor chamber 5, in which a rotor 6 is rotated about a rotor axis 7 at a rotor speed.
  • the rotor 6 is shown in the schematic representation Fig. 1 Only containers 8a, 8b arranged in the centrifugation chamber of the rotor 6 (here two containers 8a, 8b, although any other number of containers 8 can also be present) are shown, which can be, for example, blood bags 9 or any other containers.
  • the containers 8 are arranged evenly distributed in the circumferential direction around the rotor axis 7 and are at the same distance from the rotor axis 7.
  • the flow centrifuge 1 has a rotor chamber temperature control circuit 10, of which in Fig. 1 only a rotor chamber temperature control loop 11 is shown.
  • the rotor chamber temperature control loop 11 is integrated into the wall 4 of the boiler 3 and winds with several turns around the rotor axis 7 and the rotor chamber 5.
  • a connecting strand 12 can also be seen.
  • the connecting strand 12 has a flexible hose or a flexible tube 13. Extending through the hose or pipe 13 are a temperature control supply line 14, a temperature control discharge line 15 (which is also referred to together with the term "temperature control line”) and two connecting lines 16, 17, which are used in the different operating phases of the Centrifugation process flows through in different directions.
  • the connecting strand 12 is attached to the housing 2 or a wall 4 of the boiler 3, while in another end region 19 the connecting strand 12 is attached to the rotor 6 and is rotated with it.
  • the guide device in particular a guide tube, rotating at half the rotor speed is shown in the schematic Fig. 1 not shown (cf. the prior art mentioned at the beginning).
  • Fig. 2 shows a detail according to II Fig. 1 .
  • the end region 19 of the connecting strand 12 can be seen as well as the exit of the temperature control lines 14, 15 from the hose or pipe 13 and their connection to the containers 8a, 8b.
  • the containers 8a, 8b are each connected to individual connection lines 17a, 17b, through which the medium flows in the same direction, while the containers 8a, 8b are responsible for the flow of the medium in the other direction a common connection line 16 are connected.
  • the flow through the connecting line 17a, 17b can be controlled or regulated individually or differently via a valve or switching device, a specific and different application of the medium to the containers 8a, 8b can be controlled.
  • only a single container 8a, 8b can be filled or removal of centrifuged sediments from the containers 8a, 8b can be started and/or ended at different times.
  • the connecting line 16 is connected via a branch 20 to two connecting lines 21a, 21b, which in turn are each connected to an associated container 8a, 8b.
  • the connecting lines 17a, 17b are directly connected to the assigned container via assigned connecting lines 22a, 22b 8a, 8b connected.
  • the temperature control lines 14, 15 are connected to one another immediately adjacent to the end of the pipe or hose 13 via a reversal connection 23, which is designed here as a U-shaped connecting piece 24.
  • the bends and transition areas between the connecting lines 16, 17 and the connecting lines 21, 22 extend through the interior of the U-shaped connecting piece 24. This results in the reversal connection 23 at least partially enclosing at least one connecting line 16, 17.
  • the U-shaped connecting piece 24 can also ensure that the bends and the connecting lines 21, 22 are fixed in position.
  • Fig. 3 shows a cross section of the connecting strand 12.
  • the temperature control lines 14, 15 and the connecting lines 16, 17a, 17b are arranged distributed on a circular arc in the circumferential direction and lie directly against one another in the circumferential direction and radially on the outside on the inner surface of the pipe or hose 13 concerns.
  • the order in the circumferential direction is preferably selected such that at least one connecting line 16, 17 is arranged between the temperature control lines 14, 15 in both circumferential directions.
  • the connection line 16 is arranged in one circumferential direction between the temperature control lines 14, 15, while in the other circumferential direction the two connection lines 17a, 17b are arranged between the temperature control lines 14, 15.
  • Fig. 4 Only four lines, namely the temperature control lines 14, 15 and the connecting lines 16, 17, are arranged in the cross section.
  • the connecting lines 16, 17 can each have a branch to the different containers 8a, 8b. It goes without saying that, using a different design of branches and/or a different number of lines, more than two containers 8 can also be present in the rotor 6 and can be supplied with the different media.
  • Fig. 5 shows schematically a control device of a flow centrifuge 1:
  • the rotor chamber temperature control circuit 10 has a supply unit 25 in which the rotor chamber temperature control fluid is supplied in a controlled or regulated manner with the required Flow and the required temperature is provided.
  • the rotor chamber temperature control fluid is then supplied in a closed circuit to the rotor chamber temperature control loop 11, which can be integrated into a wall 4 of the rotor chamber 5.
  • a temperature sensor 26 detects the temperature in the rotor chamber 5, the temperature sensor 26 preferably being integrated into the wall 4 of the rotor chamber 5 or being held on it.
  • the measurement signal from the temperature sensor 26 is fed to an electronic control unit 28 via a sensor signal connection 27.
  • the control unit 28 has control logic which produces a control or regulation signal in a control line 29 for activating the supply unit 25 to ensure the regulated flow with the regulated temperature of the rotor chamber temperature control fluid.
  • a centrifugation media circuit 30 has a provision unit 31, which ensures the different operating phases mentioned above in the centrifugation media circuit 30 and the media, in particular the medium to be centrifuged as well as a rinsing or buffer solution, with the required flows and the flow directions in the different provides operational phases.
  • a temperature sensor 32, 33 is arranged in the end region 18 of the connecting lines 16, 17 of the centrifugation media circuit 30, which detects the temperature of the media supplied to the centrifugation chamber or the containers 8 and of the media removed. The temperature signals from the temperature sensors 32, 33 are transmitted to the control unit 28 via sensor signal connections 34, 35.
  • the control unit 28 has control logic which determines a temperature difference from the temperature signals from the temperature sensors 32, 33, which, as will be explained below, is used for control or regulation purposes of the connecting line temperature control circuit 36.
  • the control unit 28 controls or regulates the provision unit 31 via a control line 37 to ensure the required flows and the different operating phases.
  • connection line temperature control fluid is provided by means of a provision unit 38.
  • the control unit 28 controls the provision unit 38 via a control line 39 in such a way that the connection line temperature control fluid circulating in the temperature control lines 14, 15 provides the desired cooling capacity.
  • the provision unit 38 is preferably regulated by the control unit 28 based on the temperature difference of the temperature signals from the temperature sensors 32, 33.
  • Fig. 5 is just a very schematic representation, with individual ones listed separately Fig. 5 Components shown can actually be combined into one component. This can already be seen from the fact that the connecting line temperature control circuit 36 with the temperature control lines 14, 15 are shown separately from the rotor chamber 5, although the temperature control lines 14, 15 extend into the rotor chamber 5. It is possible that the two temperature control circuits 10, 36 differ Fig. 5 are not designed separately, but rather a fluidic coupling of the two circuits 10, 36 is present. A single common supply unit can thus provide the same temperature control fluid for the rotor chamber temperature control circuit 10 and the connecting line temperature control circuit 36, with the flows and temperatures in the two circuits 10, 36 then being ensured via suitable throttle devices, valves or other fluidic components.
  • control in the connecting line temperature control circuit 36 can also take place on the basis of a temperature sensor that is integrated into the connecting line 12.
  • the sensor signal connections 27, 34, 35 explained can be wired or wireless connections. It is also possible for the sensor signals to be provided via a bus system. The same applies to the control lines 29, 37, 39.
  • a control unit 28 which here ensures the control or regulation of the rotor chamber temperature control circuit 10, the centrifugation media circuit 30 and the connecting line temperature control circuit 36. It is possible that these tasks are carried out by several control units, which can then be connected or networked with one another.
  • the heat generated as a result of the flexing work and thus the cooling power to be provided by the connecting line temperature control circuit can, for example, be a maximum of 50 watts to 200 watts, in particular 0 watts to 150 watts. If the medium to be centrifuged is blood, a threshold temperature that should not be exceeded can be, for example, 37 ° C.
  • the medium to be centrifuged is conveyed through the connecting lines in one operating phase and a flushing fluid is conveyed through the connecting lines in another operating phase.
  • Different control or regulation can be carried out for the different operating phases.
  • the processing of a temperature difference measured in the connecting lines can take place differently or with different amplification factors.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge (1) mit einem Rotor (6). Die Durchflusszentrifuge (1) verfügt über einen Verbindungsstrang (12), der Anschlussleitungen (16, 17) aufweist, über welche ein Austausch von Medien in Behältnissen (8a, 8b), die in Zentrifugationskammern des Rotors (6) angeordnet sind, möglich ist. Erfindungsgemäß erstrecken sich durch den Verbindungsstrang (12) eine Temperier-Zuführleitung (14) und Temperier-Abführleitung (15) für ein Verbindungsstrang-Temperierfluid, um einer Erwärmung des Verbindungsstrangs (12) infolge der darin auftretenden Walkarbeit und Reibung entgegenzuwirken. Die Temperier-Zuführleitung (14) und die Temperier-Abführleitung (15) werden in entgegengesetzte Strömungsrichtungen von dem Verbindungsstrang-Temperierfluid durchströmt.

Description

    TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge, bei der zumindest temporär einer Zentrifugationskammer mindestens ein Medium (insbesondere ein Fluid, eine Flüssigkeit, eine Suspension u. ä.) zugeführt wird und/oder ein Medium aus der Zentrifugationskammer abgeführt wird, während die Zentrifugationskammer rotiert. Das Medium kann dabei in einem Behältnis in der Zentrifugationskammer angeordnet sein. Bei dem mindestens einen Medium handelt es sich insbesondere um das zu zentrifugierende Medium, eine Spülflüssigkeit, eine Wasch- oder Buffer-Lösung, ein aus dem zentrifugierten Medium extrahiertes, modifiziertes Medium und/oder ein Sediment in der Zentrifugationskammer.
  • Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann es sich bei der Durchflusszentrifuge um eine Blutzentrifuge handeln, bei der das zu zentrifugierende Medium Blut ist und das extrahierte modifizierte Medium oder das Sediment Blutkörper oder-partikel sind, oder um eine Durchflusszentrifuge handeln, mittels welcher aus einem Medium Zellen, Mikroträger oder anderweitige, in dem Medium enthaltene Partikel gewonnen werden sollen. Möglich ist auch, dass es sich bei dem zentrifugierten Medium nicht um eine reine Flüssigkeit handelt, sondern das Medium eine Lösung oder Suspension mit Partikeln wie Zellen, Zelltrümmern oder -teilen usw. ist.
  • Die Durchflusszentrifuge findet beispielsweise Einsatz für die Erzeugung biopharmazeutischer Produkte in biopharmazeutischen Unternehmen oder in bio-verarbeitenden Anwendungen. Die Durchflusszentrifuge kann dabei bspw. der Gewinnung und/oder Klärung der Zellen oder Mikroträger dienen, wobei die derart gewonnenen Zellen auch Einsatz finden können für die Zelltherapie. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Durchflusszentrifuge ist bspw. die Herstellung von Impfstoffen.
    • STAND DER TECHNIK
  • Gattungsgemäße Durchflusszentrifugen werden bspw. von dem Unternehmen Sartorius AG, Otto-Brenner-Straße 20, 37079 Göttingen, Deutschland, und verbundenen Unternehmen unter der Kennzeichnung "Ksep" (eingetragene Marke) vertrieben. Auf der diese Durchflusszentrifugen betreffenden Internet-Seite
    www.sartorius.com/en/products/process-filtration/cell-harvesting/ksep-systems (Datum der Einsichtnahme: 06.07.2022) wird das Funktionsprinzip einer Durchflusszentrifuge, wie dieses auch für die vorliegende Erfindung Einsatz finden kann, auf Grundlage eines verlinkten Videos wie folgt beschrieben:
  • Ein Rotor der Durchflusszentrifuge weist vier Zentrifugationskammern auf, die als an einem Rotorkörper gehaltene Blutbeutel ausgebildet sein können und gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Die Zentrifugationskammern sind mit gleichen radialen Abständen von der Rotationsachse des Rotors angeordnet. Eine erste Anschlussleitung mündet radial innenliegend in eine Zentrifugationskammer, während eine zweite Anschlussleitung radial außenliegend in die Zentrifugationskammer mündet. In einer ersten Betriebsphase wird ein beispielsweise als Blut ausgebildetes erstes Medium über die zweite Anschlussleitung der Zentrifugationskammer zugeführt, während die Zentrifugationskammer mit dem Rotor rotiert. In der Zentrifugationskammer lagern sich infolge der Zentrifugation in dem Blut enthaltene Partikel (bspw. Blutkörper) radial außenliegend ab, während aus der Zentrifugationskammer radial innenliegend über die erste Anschlussleitung das Restmedium (also das radial außenliegend zugeführte Medium vermindert um die radial nach außen gedrängten Partikel) abgeführt wird. In dieser ersten Betriebsphase ist somit die erste Anschlussleitung eine Abführleitung, während die zweite Anschlussleitung eine Zuführleitung ist. Mit Fortsetzung dieses Betriebs erhöht sich der Anteil der Partikel und deren Konzentration in der Zentrifugationskammer, bis diese weitestgehend und schließlich vollständig mit den Partikeln gefüllt ist. In einer folgenden optionalen zweiten Betriebsphase erfolgt ein Waschen der Partikel in der Zentrifugationskammer. Zu diesem Zweck wird eine Wasch- oder Bufferlösung über die zweite Anschlussleitung in die Zentrifugationskammer geleitet. Die Wasch- oder Bufferlösung durchspült die Zentrifugationskammer und wird radial innenliegend über die erste Anschlussleitung abgeführt. Auch in dieser Betriebsphase rotiert die Zentrifugationskammer mit dem Rotor, so dass infolge der wirkenden Zentrifugationskraft die Partikel daran gehindert sind, mit der Wasch- oder Bufferlösung über die erste Anschlussleitung aus der Zentrifugationskammer auszutreten. Auch während der zweiten Betriebsphase dient die erste Anschlussleitung als Abführleitung für die Wasch- oder Bufferlösung, während die erste Anschlussleitung als Zuführleitung für die Wasch- oder Bufferlösung dient. In einer anschließenden dritten Betriebsphase erfolgt weiterhin die Verdrehung der Zentrifugationskammer mit dem Rotor. In der dritten Betriebsphase wird die Durchströmungsrichtung durch die Zentrifugationskammer umgekehrt und die Partikel werden über die zweite Anschlussleitung aus der Zentrifugationskammer entnommen, während über die erste Anschlussleitung Wasch- oder Bufferlösung in die Zentrifugationskammer nachgeführt werden kann. Die dritte Betriebsphase endet dann, wenn sämtliche Partikel aus der Zentrifugationskammer entnommen sind. Hieran können sukzessive weitere Zyklen mit den erläuterten drei Betriebsphasen anschließen.
  • EP 3 936 601 A1 ist die Gestaltung eines Medium-Netzwerks zu entnehmen, welches an die Anschlussleitungen angeschlossen ist und die unterschiedlichen Betriebsphasen gewährleistet. Hinsichtlich dieses Medium-Netzwerks, der enthaltenen Pumpenanordnung, der Prozess-Steuereinheit, einer zusätzlichen Filteranordnung, Aufnahmebehältern für die unterschiedlichen Medien und hinsichtlich des Prozessablaufs wird ergänzend auf EP 3 936 601 A1 , EP 2 310 486 B1 und EP 2 485 846 B1 verwiesen.
  • EP 2 485 846 B1 beschreibt, dass in Durchflusszentrifugen fluidische Verbindungen zu mit dem Rotor rotierenden Anschlussleitungen mittels Drehdurchführungen problematisch sind, da die Drehdurchführungen anfällig gegenüber Leckagen sind und die Gefahr mit sich bringen, dass eine unerwünschte Kontamination der Medien erfolgt. Andererseits wird erläutert, dass gemäß US 4,216,770 , US 4,419,089 , US 4,389,206 und US 5,665,048 Verbindungsstränge Einsatz finden, in die die Anschlussleitungen integriert sein können. Ein Endbereich des Verbindungsstrangs ist dabei gehäusefest angeordnet, während der andere Endbereich des Verbindungsstrangs an dem Rotor befestigt ist und mit dem Rotor verdreht wird. Um zu vermeiden, dass die Verdrillung des Verbindungsstrangs infolge der Verdrehung des Rotors und der relativen Verdrehung der Endbereiche des Verbindungsstrangs immer größer wird, ist der Verbindungsstrang zusätzlich in einer als Führungsrohr ausgebildeten Führungseinrichtung geführt. Das Führungsrohr verfügt über einen Teilabschnitt, der die Form eines abgerundeten U mit leicht auseinander gespreizten Seitenschenkeln unterschiedlicher Längen aufweist. Die Öffnung des U weist dabei in Richtung der Rotationsachse des Rotors. Der Verbindungsstrang tritt, ausgehend von dem gehäusefesten Endbereich unter Krümmung nach außen in einen Seitenschenkel des U ein. In dem U-förmigen Teilabschnitt wird der Verbindungsstrang durch das Führungsrohr um den Rotor herumgeführt. Der freie Endbereich des anderen Seitenschenkels des U des Führungsrohrs ist so zurück gekrümmt, dass dieser koaxial zur Drehachse des Rotors angeordnet ist und unmittelbar benachbart zu dem Eintritt des Verbindungsstrangs in den Rotor angeordnet ist. Das Führungsrohr wird dann mit der halben Drehzahl des Rotors angetrieben. EP 2 485 846 B1 verweist zur Erläuterung der Vermeidung der zunehmenden Verdrillung des Verbindungsstrangs durch Einsatz des rotierenden Führungsrohrs auf die Druckschrift US 3,586,413 .
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchflusszentrifuge hinsichtlich der Gewährleistung vorbestimmter Betriebsbedingungen zu verbessern.
    • LÖSUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Durchflusszentrifuge. Die Durchflusszentrifuge weist einen Rotor auf, der über (mindestens) eine Zentrifugationskammer verfügt. In der Zentrifugationskammer kann unmittelbar oder in einem geeigneten Behältnis das zu zentrifugierende Medium angeordnet werden und diese kann mit weiteren Medien wie einer Wasch- oder Bufferlösung durchspült werden. In der Durchflusszentrifuge wird der Rotor mit einer Rotordrehzahl um die Rotorachse verdreht. Die Durchflusszentrifuge verfügt über einen Verbindungsstrang. Der Verbindungsstrang weist eine Anschlussleitung auf, über die im Betrieb der Durchflusszentrifuge mit rotierendem Rotor der Zentrifugationskammer (insbesondere einem in der Zentrifugationskammer angeordneten Behältnis) ein Medium zuführbar ist. Des Weiteren weist der Verbindungsstrang eine Anschlussleitung auf, über die ein Medium von der Zentrifugationskammer (insbesondere einem in der Zentrifugationskammer angeordneten Behältnis) abführbar ist. Je nach vorliegender Betriebsphase können sich die Strömungsrichtungen durch die Anschlussleitungen umkehren. Ein Endbereich des Verbindungsstrangs ist gehäusefest angeordnet, während der andere Endbereich des Verbindungsstrangs mit dem Rotor verdreht wird. Um eine Verdrillung des Verbindungsstrangs zu vermeiden, ist der Verbindungsstrang in einer Führungseinrichtung, insbesondere einem Führungsrohr, geführt. Die Führungseinrichtung wird mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse verdreht. Insoweit kann die Durchflusszentrifuge beispielsweise so ausgebildet sein wie die eingangs angeführten Durchflusszentrifugen des Stands der Technik.
  • In einer Durchflusszentrifuge soll die Zentrifugation des Mediums in der Zentrifugationskammer und die Zu- und Abfuhr der Medien möglichst unter definierten Betriebsbedingungen erfolgen, was umfasst, dass die Temperatur des zu zentrifugierenden Mediums innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird. Aus diesem Grund finden in Durchflusszentrifugen Rotorkammer-Temperierkreisläufe Einsatz. Der Rotorkammer-Temperierkreislauf verfügt dabei in der Regel über eine in eine Wandung eines Kessels der Durchflusszentrifuge integrierte Rotorkammer-Temperierschleife, die im Wärmeaustausch mit der Rotorkammer, in welcher der Rotor verdreht wird, steht. Ein unter Umständen ebenfalls in den Kessel der Rotorkammer integrierter Temperatursensor erfasst die Temperatur in der Rotorkammer. Auf Grundlage des Signals des Temperatursensors kann dann eine Regelung der Temperierleistung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs derart erfolgen, dass die Temperatur in der Rotorkammer möglichst konstant gehalten wird, womit gemäß dem Stand der Technik davon ausgegangen wird, dass auch das zu zentrifugierende Medium eine konstante Temperatur aufweist.
  • Der Erfindung zugrunde liegende Überlegungen haben sich zunächst mit den Ursachen für eine Veränderung der Temperaturen in einer Durchflusszentrifuge beschäftigt. Eine Ursache für eine Erwärmung des Innenraums der Rotorkammer ist, dass die in der Rotorkammer angeordnete Luft infolge der Rotationsbewegung des Rotors beschleunigt und verwirbelt wird, was zu einer Erwärmung der Luft führen kann. Des Weiteren kann bspw. ein Wärmeeintrag in die Rotorkammer von einem Zentrifugenantrieb oder infolge von Reibung, beispielsweise in der Lagern einer Rotorwelle, erfolgen. Diesen Erwärmungen kann mittels des bekannten Rotorkammer-Temperierkreislaufs entgegengewirkt werden.
  • Als weitere Ursache eines Wärmeeintrags ist anhand der der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen erkannt worden, dass der Verbindungsstrang infolge seiner Randbedingungen, nämlich der festen Verbindung eines Endbereichs mit dem Gehäuse, der Verdrehung des anderen Endbereichs mit dem Rotor und der Führung des Verbindungsstrangs mittels der Führungseinrichtung, die mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse verdreht wird, verformt wird, was insbesondere zu einer Walkarbeit in dem Verbindungsstrang führt, die zu einer Erwärmung des Verbindungsstrangs führt. Des Weiteren kann die Reibung des Verbindungsstrangs mit der Führungseinrichtung zu einer Erwärmung des Verbindungsstrangs führen.
  • Herkömmliche Durchflusszentrifugen berücksichtigen die unterschiedlichen Eintragmöglichkeiten für Wärme nicht, so dass die unterschiedlichen Eintragmöglichkeiten für die Wärme nur gemittelt und gemeinsam über den Rotorkammer-Temperierkreislauf berücksichtigt werden. Selbst dann, wenn im Idealfall die bekannte Steuerung oder Regelung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs zu einer vorbestimmten Temperatur des Temperatursensors in der Wandung des Kessels führt, können sich dennoch lokale Abweichungen der Temperatur ergeben. Vorzugsweise ergibt sich im Bereich des Verbindungsstrangs infolge der entstehenden Walkarbeit und Reibung eine unerwünscht hohe Temperatur. Durchströmen dann die Medien die Anschlussleitungen in dem Verbindungsstrang, kommt es zu einer unerwünschten Erwärmung der Medien.
  • Auf Grundlage dieser Erkenntnis schlägt die Erfindung vor, dass sich in der erfindungsgemäßen Durchflusszentrifuge durch den Verbindungsstrang eine Temperier-Zuführleitung und eine Temperier-Abführleitung erstrecken. Die Temperier-Zuführleitung und die Temperier-Abführleitung werden in entgegengesetzte Strömungsrichtungen von einem Verbindungsstrang-Temperierfluid durchströmt. Die Temperier-Zuführleitung und die Temperier-Abführleitung sind damit insbesondere Teil eines Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs, über den gezielt im Bereich des Verbindungsstrangs eine Kühlung herbeigeführt werden kann, die im Idealfall die infolge der Walkarbeit und Reibung im Bereich des Verbindungsstrangs entstehende Wärme kompensiert. Somit kann erfindungsgemäß unmittelbar an dem Ort der Entstehung einer Temperaturerhöhung entgegengewirkt werden. Dies führt dazu, dass in der Durchflusszentrifuge, nämlich im Bereich des Verbindungsstrangs, die Betriebsbedingungen, hier die Temperatur, exakt oder innerhalb vorbestimmter Temperaturbereiche eingehalten werden können/kann.
  • Die Temperier-Zuführleitung, die Temperier-Abführleitung und die Anschlussleitungen (sowie beliebige etwaige andere Bestandteile des Verbindungsstrangs), können beliebig über den Querschnitt des Verbindungsstrangs verteilt angeordnet sein, beispielsweise nebeneinander oder übereinander. Für einen Vorschlag der Erfindung sind die Temperier-Zuführleitung, die Temperier-Abführleitung und die Anschlussleitungen in einem Querschnitt des Verbindungsstrangs in Umfangsrichtung um eine Längsachse des Verbindungsstrangs verteilt angeordnet, wobei diese vorzugsweise in Umfangsrichtung gesehen jeweils unmittelbar an einer benachbarten Leitung anliegen.
  • Die Reihenfolge der Anordnung der genannten Leitungen in Umfangsrichtung ist grundsätzlich beliebig. Für einen Vorschlag der Erfindung sind die Temperier-Zuführleitung, die Temperier-Abführleitung und die Anschlussleitungen in einem Querschnitt des Verbindungsstrangs in Umfangsrichtung so um die Längsachse des Verbindungsstrangs verteilt angeordnet, dass in beide Umfangsrichtungen um die Längsachse jeweils zwischen der Temperier-Zuführleitung und der Temperier-Abführleitung mindestens eine Anschlussleitung angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die mindestens eine Anschlussleitung "sandwichartig" zwischen der Temperier-Zuführleitung und der Temperier-Abführleitung angeordnet ist, so dass die mindestens eine Anschlussleitung sowohl mit der Temperier-Zuführleitung als auch mit der Temperier-Abführleitung in Wärmeaustausch steht. Dies ermöglicht eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen den Temperierleitungen und den Anschlussleitungen.
  • Vorzugsweise sind in der erfindungsgemäßen Durchflusszentrifuge die Temperier-Zuführleitung und die Temperier-Abführleitung über eine Umkehrverbindung miteinander verbunden. Hierbei kann die Umkehrverbindung als U-förmiges Verbindungsstück ausgebildet sein. In diesem Fall kann ein Schenkel des U mit einem Endbereich der Temperier-Zuführleitung verbunden sein, während der andere Schenkel des U mit dem Endbereich der Temperier-Abführleitung verbunden sein kann. Diese Verbindungen können beispielsweise dadurch erfolgen, dass der jeweilige Schenkel in die Temperierleitung eingeführt ist und in der Temperierleitung (beispielsweise durch einen Form- und/oder Reibschluss oder ein Verklemmen; in einigen Fällen auch unter Zwischenordnung einer Dichtung oder eines Dichtmittels) gesichert ist, wobei auch möglich ist, dass die Temperierleitung und der Schenkel des Verbindungsstücks plastisch miteinander verpresst sind. Hierbei ist die Umkehrverbindung vorzugsweise in dem mit dem Rotor verdrehten Endbereich des Verbindungsstrangs und der Temperierleitungen verbunden. Die Umkehrverbindung gewährleistet die gegenläufige Durchströmung der Temperierleitungen.
  • Gemäß einem Vorschlag der Erfindung weist der Verbindungsstrang ein flexibles Rohr oder einen flexiblen Schlauch auf. In diesem Fall erstrecken sich die Temperier-Zuführleitung, die Temperier-Abführleitung und die Anschlussleitungen durch das flexible Rohr oder den flexiblen Schlauch. Das Rohr oder der Schlauch können eine glatte Außenfläche gewährleisten, um die Verwirbelung in der Rotorkammer klein zu halten. Möglich sind auch nicht glatte Außengeometrien des Rohrs oder Schlauchs, wobei beispielsweise auch ein flexibles Wellrohr Einsatz finden kann. Das flexible Rohr oder der flexible Schlauch hält die Temperierleitungen und die Anschlussleitungen in einem kompakten Zustand und gewährleistet auch einen Schutz der Temperierleitungen und der Anschlussleitungen. Möglich ist auch, dass der Schlauch oder das Rohr zu einer thermischen Kapselung des Verbindungsstrangs genutzt wird.
  • Möglich ist, dass sich die Temperier-Zuführleitung und die Temperier-Abführleitung lediglich von dem Gehäuse über einen Teil der Längserstreckung des Verbindungsstrangs erstrecken, wobei diese Längserstreckung vorzugsweise mit dem Bereich des Verbindungsstrangs übereinstimmt, in welchem die zuvor erläuterte Walkarbeit und/oder Reibung auftritt. In diesem Fall ist möglich, dass die Umkehrverbindung am Ende der Erstreckung der Temperierleitungen angeordnet ist, was zur Folge hat, dass die Umkehrverbindung oder das U-förmige Verbindungsstück im Inneren des Verbindungsstrangs, insbesondere im Inneren des flexiblen Rohrs oder flexiblen Schlauchs angeordnet ist. Für einen anderen Vorschlag ist die Umkehrverbindung in dem Austrittsbereich der Temperier-Zuführleitung und der Temperier-Abführleitung aus dem flexiblen Rohr oder Schlauch angeordnet, so dass sich die Temperierleitungen über die gesamte Länge des Verbindungsstrangs erstrecken. Die Anordnung der Umkehrverbindung in dem Austrittsbereich nutzt dann einen außerhalb des Rohrs oder Schlauchs verfügbaren größeren Bauraum.
  • Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Umkehrverbindung U-förmig ausgebildet. In diesem Fall kann die U-förmige Umkehrverbindung mindestens eine Anschlussleitung zumindest teilweise umschließen. Möglich ist, dass die Anschlussleitung mit dem Austritt aus dem Rohr oder Schlauch nach außen abgewinkelt ist. In diesem Fall können der Austrittsbereich und die Abwinklung zumindest Teilweise im Inneren des U der U-förmigen Umkehrverbindung angeordnet sein, womit eine zusätzliche Führung und/oder ein Schutz sowie eine Positionsvorgabe mindestens einer Anschlussleitung möglich ist. Andererseits führt das teilweise Umschließen der Anschlussleitung durch die Umkehrverbindung zu einer besonders kompakten Bauweise.
  • Möglich ist auch, dass sich in der erfindungsgemäßen Durchflusszentrifuge mindestens eine elektrische Leitung durch den Verbindungsstrang erstreckt. In diesem Fall kann auch eine etwaige Erwärmung des Verbindungsstrangs und damit der Medien in den Anschlussleitungen infolge einer Erwärmung der elektrischen Leitung vermieden werden durch die Regelung des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann es sich bei der elektrischen Leitung um eine beliebige Messleitung, eine elektrische Versorgungsleitung für einen Sensor, der in dem Rotor angeordnet ist oder an dem Rotor angebracht ist, eine elektrische Steuerleitung für ein Ventil des Rotors u. ä. handeln.
  • In der erfindungsgemäßen Durchflusszentrifuge kann eine Steuerung oder Regelung in dem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf auf beliebige Weise und unter Berücksichtigung beliebiger Signale von Temperatursensoren, Durchflusssensoren und/oder unter Berücksichtigung beliebiger Betriebsparameter der Durchflusszentrifuge (Drehzahl, Außentemperatur, Innentemperatur, Ausgestaltung und/oder Bestückung des Rotors; Zentrifugationsprogramm und -parameter, ...) erfolgen. Für einen Vorschlag der Erfindung erfolgt eine Steuerung oder Regelung der Temperatur des Verbindungsstrang-Temperierfluids und/oder des Stroms (insbesondere des Massestroms und/oder Volumenstroms) des Verbindungsstrang-Temperierfluids unter Berücksichtigung einer Temperatur des Mediums, welches sich in mindestens einer Anschlussleitung befindet und/oder durch diese gefördert wird. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung oder Regelung unter Berücksichtigung einer Temperaturdifferenz in den Anschlussleitungen. Wird beispielsweise die Temperatur im Austrittsbereich einer Anschlussleitung gemessen, aus welcher das Medium von der Zentrifugationskammer abgeführt wird, sowie eine Temperatur im Eintrittsbereich der anderen Anschlussleitung gemessen, die das Medium der Zentrifugationskammer zuführt, gibt die Temperaturdifferenz Aufschluss über die dem Medium zwischen den beiden Messstellen zugeführte Wärme. Mit einer Vergrößerung der Wärme ist eine größere Kühlleistung erforderlich, die mittels der Steuerung oder Regelung der Temperatur und/oder des Stroms des Verbindungsstrang-Temperierfluids bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann eine Steuerung oder Regelung mit dem Ziel erfolgen, dass die Temperaturdifferenz Null ist oder unterhalb eines Schwellwertes liegt. Mindestens ein Sensor zur Erfassung der Temperatur oder beide Sensoren zur Erfassung der Temperaturdifferenz können dabei auch in dem Gehäuse in dem zugeordneten Endbereich der Anschlussleiltung(en) und damit ortsfest angeordnet sein.
  • Für einen Vorschlag der Erfindung weist die Durchflusszentrifuge mindestens eine elektronische Steuereinheit auf, wobei im Fall von mehreren elektronischen Steuereinheiten die Steuereinheiten miteinander verbunden oder vernetzt sein können. Die elektronische Steuereinheit weist Steuerlogik auf, mittels welcher eine Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs erfolgt.
  • Vorzugsweise ist in der Durchflusszentrifuge zusätzlich zu einem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf auch ein Rotorkammer-Temperierkreislauf vorhanden. Vorzugsweise ist der Rotorkammer-Temperierkreislauf ortsfest angeordnet, insbesondere mit einer in die Wandung des Kessels integrierten Kühlschleife. Möglich ist, dass der Verbindungsstrang-Temperierkreislauf einerseits und der Rotorkammer-Temperierkreislauf andererseits fluidisch unabhängig voneinander sind, wobei dann eine Koordination der Kreisläufe über mindestens eine Steuereinheit erfolgen kann. Durchaus möglich ist aber auch, dass in dem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf einerseits und dem Rotorkammer-Temperierkreislauf auch eine fluidische Verbindung vorhanden ist oder gemeinsame Elemente genutzt werden können. So kann beispielsweise dasselbe Temperierfluid verwendet werden. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass dieselbe Druckquelle, insbesondere Pumpe oder ein Druckbehälter, für die Bereitstellung des Flusses des Temperierfluids durch die beiden Temperierkreisläufe genutzt wird.
  • Die Erfindung schlägt auch vor, dass eine elektronische Steuereinheit vorhanden ist, die Steuerlogik aufweist, die die Rotorkammer-Temperierleistung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs steuert oder regelt. Hierbei kann diese elektronische Steuereinheit separat von der Steuereinheit des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs ausgebildet sein oder diese können zu einer Gesamt-Steuereinheit vereinigt sein.
  • Für die Gestaltung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglichkeiten. Für eine Ausgestaltung der Erfindung ist ein Temperatursensor vorhanden, der die Temperatur einer Rotorkammer (unmittelbar oder mittelbar) erfasst. Beispielsweise kann der Temperatursensor in eine Wandung des Kessels, einen Deckel u. ä. der Durchflusszentrifuge integriert sein oder hiervon in die Rotorkammer hineinragen oder an die Rotorkammer angrenzen. Möglich ist auch, dass der Temperatursensor an dem Rotor angeordnet ist und mit diesem rotiert. Vorzugsweise ist der Temperatursensor in einem strömungsberuhigten Bereich des Innenraums der Rotorkammer angeordnet. Die Steuerlogik regelt den Rotorkammer-Temperierkreislauf unter Berücksichtigung eines Temperatursignals des Temperatursensors, wobei vorzugsweise eine Regelung auf einen Sollwert der Temperatur erfolgt. Hierbei kann eine beliebige Regelungsstrategie zum Einsatz kommen.
  • Für einen Vorschlag der Erfindung sind die Steuerlogiken einerseits der Steuerung oder Regelung der Rotorkammer-Temperierleistung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs und andererseits die Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs nicht unabhängig voneinander, sondern miteinander koordiniert. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass eine Erhöhung der Rotorkammer-Temperierleistung von der Steuerlogik automatisch gekoppelt wird mit einer Erhöhung der Verbindungsstrang-Temperierleistung. Möglich ist aber auch, dass die Steuerlogiken dafür Sorge tragen, dass die Summe der Rotorkammer-Temperierleistung einerseits und der Verbindungsstrang-Temperierleistung andererseits konstant bleibt, einen Schwellwert nicht unter- und/oder überschreitet oder einem von den Betriebsparametern abhängigen Kennfeld oder einem Kurvenverlauf entspricht.
  • Für eine besondere Ausgestaltung der Steuerlogik berücksichtigt diese für die Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung eine Wärmekapazität der Medien, welche die Anschlussleitungen durchströmen. Erfolgt beispielsweise eine Umschaltung der Zu- und/oder Abführung von dem zu zentrifugierenden Medium und/oder einem Restmedium durch die Anschlussleitungen zu einer Zuführung einer Spül- oder Bufferlösung, können das Medium einerseits und die Spül- oder Bufferlösung andererseits unterschiedliche Wärmekapazitäten aufweisen. Unter der lediglich der Erläuterung dienenden, vereinfachenden Annahme, dass von den Medien dieselbe Wärme pro Zeit aufgenommen wird, führt dann die Wärmeaufnahme bei dem Medium mit der höheren Wärmekapazität zu einer geringeren Temperaturänderung als bei dem Medium mit der niedrigeren Wärmekapazität. Somit muss für die Regelung auf Grundlage der Temperaturdifferenz ein anderer Verstärkungsfaktor der Temperaturdifferenz für die Ermittlung des Signals zur Steuerung oder Regelung für die Verbindungsstrang-Temperierleistung berücksichtigt werden. Das Entsprechende gilt für den Fluss der Medien, die die Anschlussleitungen durchströmen: Erfolgt hier eine Regelung auf Grundlage der Temperaturdifferenz in den Anschlussleitungen, ist bei Annahme desselben Wärmeeintrags für einen größeren Fluss eine kleinere Wärmeänderung festzustellen als bei einem niedrigeren Fluss. Unter Umständen kann auch in der Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung die Rotordrehzahl Berücksichtigung finden, da die Walkarbeit in dem Verbindungsstrang von der Rotordrehzahl abhängig ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung widmet sich der Tatsache, dass in dem Verbindungsstrang an den unterschiedlichen Stellen ein unterschiedlicher Wärmeeintrag erfolgt: So wird die Wärme bevorzugt in den Bereichen erzeugt, in denen die Walkarbeit auftritt, während nicht verformte oder gewalkte Teilabschnitte des Verbindungsstrangs nicht oder in geringerem Ausmaß erwärmt werden. Dieser Beobachtung schlägt die Erfindung dadurch Rechnung, dass der Verbindungsstrang-Temperierkreislauf so gestaltet ist, dass in unterschiedlichen Teilabschnitten des Verbindungsstrangs eine unterschiedlich große Kühlleistung abgegeben wird. Im Folgenden werden lediglich einige nicht beschränkende Beispiele genannt:
    • Dies kann für eine erste Variante dadurch herbeigeführt werden, dass sich die Querschnittsfläche der Temperier-Zuführleitung und/oder der Temperier-Abführleitung über die Längserstreckung verändert, womit sich auch je nach Querschnittsfläche unterschiedliche Strömungsbedingungen und damit unterschiedliche Kühlleistungen ergeben.
    • Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass die Querschnittsgeometrie der Temperier-Zuführleitung und/oder der Temperier-Abführleitung variiert. Möglich ist beispielsweise, dass in einem Teilabschnitt die Querschnittsgeometrie so ist, dass sich eine große Mantelfläche ergibt, womit ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist, während in einem anderen Teilabschnitt die Querschnittsgeometrie so gewählt ist, dass sich eine kleinere Mantelfläche mit daraus resultierendem verschlechterten Wärmeübergang ergibt.
    • Möglich ist in diesem Rahmen auch, dass in den Bereichen, in denen eine erhöhte Abgabe von Kühlleistung gewünscht ist, eine Verzweigung der Temperier-Zuführleitung und/oder der Temperier-Abführleitung erfolgt.
    • Für einen weiteren alternativen oder kumulativen Vorschlag kann in den unterschiedlichen Abschnitten der Wärmeübergangskoeffizient einer Wandung oder Ummantelung der Temperier-Zuführleitung und/oder der Temperier-Abführleitung entsprechend der gewünschten Kühlleistung verringert oder erhöht werden, was durch den Einsatz unterschiedlicher Wandungs- und/oder Ummantelungsmaterialien und/oder unterschiedlicher Wandstärken der Wandung und/oder Ummantelungen in den Teilabschnitten erreicht werden kann.
    • Möglich ist auch, dass in Teilabschnitten Drosseln oder andere, die Strömungsverhältnisse beeinflussende fluidische Bauelemente eingesetzt sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
  • Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
  • Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.
  • Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt in einer räumlichen Darstellung stark schematisiert eine Durchflusszentrifuge in einem Halblängsschnitt.
    Fig. 2
    zeigt ein Detail II der Durchflusszentrifuge gemäß Fig. 1 .
    Fig. 3 und 4
    zeigen unterschiedliche Gestaltungen eines Querschnitts eines Verbindungsstrangs einer Durchflusszentrifuge gemäß Fig. 1 und 2.
    Fig. 5
    zeigt ein Blockschaltbild für eine Steuerung oder Regelung einer Durchflusszentrifuge.
    FIGURENBESCHREIBUNG
  • In den Figuren werden Bauelemente oder Merkmale, welche sich entsprechen oder ähneln, teilweise mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diese Bauelemente oder Merkmale dann durch den zusätzlichen Buchstaben a, b, ... voneinander unterschieden sein können. In diesem Fall kann mit oder ohne den ergänzenden Buchstaben auf diese Bauteile oder Merkmale Bezug genommen werden, womit dann eines der Bauteile oder Merkmale, mehrere oder sämtliche Bauteile oder Merkmale angesprochen sein können.
  • Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine Durchflusszentrifuge 1 in einer räumlichen Darstellung in einem Halblängsschnitt. Die Durchflusszentrifuge 1 verfügt über ein Gehäuse 2 und insbesondere einen Kessel 3 mit einer Wandung 4. Die Wandung 4 des Kessels 3 begrenzt eine Rotorkammer 5, in der ein Rotor 6 mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse 7 verdreht wird. Von dem Rotor 6 sind in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 lediglich in der Zentrifugatrionskammer des Rotors 6 angeordnete Behältnisse 8a, 8b (hier zwei Behältnisse 8a, 8b, wobei auch eine beliebige andere Anzahl von Behältnissen 8 vorhanden sein kann) dargestellt, bei denen es sich beispielsweise um Blutbeutel 9 oder beliebige andere Behältnisse handeln kann. Die Behältnisse 8 sind dabei gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Rotorachse 7 verteilt angeordnet und verfügen über denselben Abstand von der Rotorachse 7.
  • Die Durchflusszentrifuge 1 verfügt über einen Rotorkammer-Temperierkreislauf 10, von dem in Fig. 1 lediglich eine Rotorkammer-Temperierschleife 11 dargestellt ist. Die Rotorkammer-Temperierschleife 11 ist in die Wandung 4 des Kessels 3 integriert und windet sich mit mehreren Windungen um die Rotorachse 7 und die Rotorkammer 5.
  • In Fig. 1 ist des Weiteren ein Verbindungsstrang 12 zu erkennen. Der Verbindungsstrang 12 weist einen flexiblen Schlauch oder ein flexibles Rohr 13 auf. Durch den Schlauch oder das Rohr 13 erstrecken sich eine Temperier-Zuführleitung 14, eine Temperier-Abführleitung 15 (wobei auf diese auch gemeinsam mit der Bezeichnung als "Temperierleitung" Bezug genommen wird) sowie zwei Anschlussleitungen 16, 17, die in den unterschiedliche Betriebsphasen des Zentrifugationsprozesses in unterschiedliche Richtungen durchströmt werden. In einem Endbereich 18 ist der Verbindungsstrang 12 an dem Gehäuse 2 oder einer Wandung 4 des Kessels 3 befestigt, während der Verbindungsstrang 12 in einem anderen Endbereich 19 an dem Rotor 6 befestigt ist und mit diesem verdreht wird. Die mit der halben Rotordrehzahl rotierende Führungseinrichtung, insbesondere ein Führungsrohr, ist in der schematischen Fig. 1 nicht dargestellt (vgl. hierzu den eingangs genannten Stand der Technik).
  • Fig. 2 zeigt ein Detail II gemäß Fig. 1. In diesem Detail ist der Endbereich 19 des Verbindungsstrangs 12 zu erkennen sowie der Austritt der Temperierleitungen 14, 15 aus dem Schlauch oder Rohr 13 sowie deren Verbindung mit den Behältnissen 8a, 8b. Als optionale Besonderheit ist hier zu erkennen, dass die Behältnisse 8a, 8b jeweils mit einzelnen Anschlussleitungen 17a, 17b verbunden sind, welche in dieselbe Richtung von dem Medium durchströmt werden, während die Behältnisse 8a, 8b für die Strömung des Mediums in die andere Richtung mit einer gemeinsamen Anschlussleitung 16 verbunden sind. Kann über eine Ventil- oder Umschalteinrichtung einzeln oder unterschiedlich der Fluss durch die Anschlussleitung 17a, 17b gesteuert oder geregelt werden, kann eine spezifische und unterschiedliche Beaufschlagung der Behältnisse 8a, 8b mit dem Medium ausgesteuert werden. So kann beispielsweise die Befüllung lediglich eines einzigen Behältnisses 8a, 8b erfolgen oder eine Entnahme von zentrifugierten Sedimenten aus den Behältnissen 8a, 8b kann an unterschiedlichen Zeitpunkten begonnen und/oder beendet werden.
  • Mit dem Austritt aus dem Rohr oder Schlauch 13 ist die Anschlussleitung 16 über eine Verzweigung 20 mit zwei Verbindungsleitungen 21a, 21b verbunden, welche wiederum jeweils mit einem zugeordneten Behältnis 8a, 8b verbunden sind. Die Anschlussleitungen 17a, 17b sind unmittelbar über zugeordnete Verbindungsleitungen 22a, 22b mit dem zugeordneten Behältnis 8a, 8b verbunden. Im Bereich des Übergangs von den Anschlussleitungen 16, 17 zu den Verbindungsleitungen 21, 22 sind jeweils Abwinklungen um 90° vorhanden, so dass sich die Verbindungsleitungen 21, 22 in einer quer zu der Rotorachse 7 erstreckenden Ebene erstrecken.
  • Die Temperierleitungen 14, 15 sind unmittelbar benachbart dem Ende des Rohrs oder Schlauchs 13 über eine Umkehrverbindung 23, die hier als U-förmiges Verbindungsstück 24 ausgebildet ist, miteinander verbunden. Durch das Innere des U-förmigen Verbindungsstücks 24 erstrecken sich die Abwinklungen und Übergangsbereiche zwischen den Anschlussleitungen 16, 17 und den Verbindungsleitungen 21, 22. Dies führt dazu, dass die Umkehrverbindung 23 mindestens eine Anschlussleitung 16, 17 zumindest teilweise umschließt. Das U-förmige Verbindungsstück 24 kann auch eine Lagefixierung der Abwinklungen und der Verbindungsleitungen 21, 22 gewährleisten.
  • Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Verbindungsstrangs 12. Hier ist zu erkennen, dass die Temperierleitungen 14, 15 sowie die Anschlussleitungen 16, 17a, 17b auf einem Kreisbogen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und in Umfangsrichtung unmittelbar aneinander anliegen sowie radial außenliegend an der Innenfläche des Rohrs oder Schlauchs 13 anliegen. Hierbei ist vorzugsweise die Reihenfolge in Umfangsrichtung derart gewählt, dass zwischen den Temperierleitungen 14, 15 in beide Umfangsrichtungen jeweils mindestens eine Anschlussleitung 16, 17 angeordnet ist. So ist in eine Umfangsrichtung zwischen den Temperierleitungen 14, 15 die Anschlussleitung 16 angeordnet, während in die andere Umfangsrichtung zwischen den Temperierleitungen 14, 15 die beiden Anschlussleitungen 17a, 17b angeordnet sind.
  • Möglich ist auch, dass gemäß Fig. 4 in dem Querschnitt lediglich vier Leitungen, nämlich die Temperierleitungen 14, 15 sowie die Anschlussleitungen 16, 17 angeordnet sind. In diesem Fall können die Anschlussleitungen 16, 17 jeweils eine Verzweigung zu den unterschiedlichen Behältnissen 8a, 8b aufweisen. Es versteht sich, dass über eine andere Gestaltung von Verzweigungen und/oder eine andere Anzahl von Leitungen auch mehr als zwei Behältnisse 8 in dem Rotor 6 vorhanden sein können und mit den unterschiedlichen Medien beaufschlagt werden können.
  • Fig. 5 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung einer Durchflusszentrifuge 1:
    Der Rotorkammer-Temperierkreislauf 10 verfügt über eine Bereitstellungseinheit 25, in welcher das Rotorkammer-Temperierfluid in gesteuerter oder geregelter Weise mit dem erforderlichen Fluss und der erforderlichen Temperatur bereitgestellt wird. Das Rotorkammer-Temperierfluid wird dann der Rotorkammer-Temperierschleife 11, die in eine Wandung 4 der Rotorkammer 5 integriert sein kann, in einem geschlossenen Kreislauf zugeführt. Ein Temperatursensor 26 erfasst die Temperatur in der Rotorkammer 5, wobei der Temperatursensor 26 vorzugsweise in die Wandung 4 der Rotorkammer 5 integriert ist oder an dieser gehalten ist. Das Messsignal des Temperatursensors 26 wird über eine Sensorsignalverbindung 27 einer elektronischen Steuereinheit 28 zugeführt. Die Steuereinheit 28 verfügt über Steuerlogik, die in einer Steuerleitung 29 ein Steuer- oder Regelsignal für die Ansteuerung der Bereitstellungseinheit 25 zur Gewährleistung des geregelten Flusses mit der geregelten Temperatur des Rotorkammer-Temperierfluids herbeiführt.
  • Ein Zentrifugation-Medienkreislauf 30 verfügt über eine Bereitstellungseinheit 31, welche in dem Zentrifugation-Medienkreislauf 30 die unterschiedlichen eingangs genannten Betriebsphasen gewährleistet und die Medien, insbesondere das zu zentrifugierende Medium sowie eine Spül- oder Bufferlösung, mit den erforderlichen Flüssen und den Strömungsrichtungen in den unterschiedlichen Betriebsphasen bereitstellt. In dem Endbereich 18 der Anschlussleitungen 16, 17 des Zentrifugation-Medienkreislaufs 30 ist jeweils ein Temperatursensor 32, 33 angeordnet, der die Temperatur des der Zentrifugationskammer oder den Behältnissen 8 zugeführten Medien sowie der abgeführten Medien erfasst. Die Temperatursignale der Temperatursensoren 32, 33 werden über Sensorsignalverbindungen 34, 35 an die Steuereinheit 28 übertragen. Die Steuereinheit 28 verfügt über Steuerlogik, die aus den Temperatursignalen der Temperatursensoren 32, 33 eine Temperaturdifferenz ermittelt, die wie im Folgenden noch erläutert wird, für Steuerungs- oder Regelungszwecke des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs 36 verwendet wird. Über eine Steuerleitung 37 steuert oder regelt die Steuereinheit 28 die Bereitstellungseinheit 31 zur Gewährleistung der erforderlichen Flüsse und der unterschiedlichen Betriebsphasen.
  • In dem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf 36 erfolgt die Bereitstellung des Verbindungsstrang-Temperierfluids mittels einer Bereitstellungseinheit 38. Die Steuereinheit 28 steuert die Bereitstellungseinheit 38 über eine Steuerleitung 39 derart, dass das in den Temperierleitungen 14, 15 zirkulierende Verbindungsstrang-Temperierfluid die gewünschte Kühlleistung bereitstellt. Hierbei erfolgt vorzugsweise die Regelung der Bereitstellungseinheit 38 durch die Steuereinheit 28 auf Grundlage der Temperaturdifferenz der Temperatursignale der Temperatursensoren 32, 33.
  • Es ist zu unterstreichen, dass Fig. 5 lediglich eine sehr schematische Darstellung ist, wobei einzelne separat in Fig. 5 dargestellte Komponenten auch tatsächlich zu einer Komponente vereinigt sein können. Dies ist bereits daraus ersichtlich, dass der Verbindungsstrang-Temperierkreislauf 36 mit den Temperierleitungen 14, 15 separat von der Rotorkammer 5 dargestellt sind, obwohl sich die Temperierleitungen 14 ,15 in die Rotorkammer 5 erstrecken. Möglich ist, dass die beiden Temperierkreisläufe 10, 36 abweichend zu Fig. 5 nicht separat ausgebildet sind, sondern vielmehr eine fluidische Kopplung der beiden Kreisläufe 10, 36 vorhanden ist. So kann eine einzige gemeinsame Bereitstellungseinheit dasselbe Temperierfluid für den Rotorkammer-Temperierkreislauf 10 und den Verbindungsstrang-Temperierkreislauf 36 bereitstellen, wobei dann über geeignete Drosseleinrichtungen, Ventile oder anderweitige fluidische Bauelemente die Flüsse und Temperaturen in den beiden Kreisläufen 10, 36 gewährleistet werden.
  • Abweichend zu der obigen Beschreibung und den Figuren kann auch eine Regelung in dem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf 36 auf Grundlage eines Temperatursensors erfolgen, der in den Verbindungsstrang 12 integriert ist.
  • Bei den erläuterten Sensorsignalverbindungen 27, 34, 35 kann es sich um drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen handeln. Möglich ist auch, dass eine Bereitstellung der Sensorsignale über ein Bussystem erfolgt. Das Entsprechende gilt für die Steuerleitungen 29, 37, 39.
  • In Fig. 5 ist lediglich eine Steuereinheit 28 dargestellt, welche hier die Steuerung oder Regelung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs 10, des Zentrifugation-Medienkreislaufs 30 und des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs 36 gewährleistet. Möglich ist, dass diese Aufgaben von mehreren Steuereinheiten übernommen werden, die dann auch miteinander verbunden oder vernetzt sein können.
  • Die infolge der Walkarbeit erzeugte Wärme und damit von dem Verbindungsstrang-Temperierkreislauf bereitzustellende Kühlleistung kann beispielsweise maximal 50 Watt bis 200 Watt, insbesondere 0 Watt bis 150 Watt betragen. Handelt es sich bei dem zu zentrifugierenden Medium um Blut, kann ein Schwellwert der Temperatur, die nicht überschritten werden sollte, beispielsweise um 37 °C handeln.
  • Wird in einer Betriebsphase das zu zentrifugierende Medium durch die Anschlussleitungen gefördert und in eine andere Betriebsphase ein Spülfluid durch die Anschlussleitungen gefördert, kann für die unterschiedlichen Betriebsphasen eine unterschiedliche Steuerung oder Regelung erfolgen. Insbesondere kann die Verarbeitung einer in den Anschlussleitungen gemessenen Temperaturdifferenz unterschiedlich oder mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren erfolgen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Durchflusszentrifuge
    2
    Gehäuse
    3
    Kessel
    4
    Wandung
    5
    Rotorkammer
    6
    Rotor
    7
    Rotorachse
    8
    Behältnis
    9
    Blutbeutel
    10
    Rotorkammer-Temperierkreislauf
    11
    Rotorkammer-Temperierschleife
    12
    Verbindungsstrang
    13
    Schlauch, Rohr
    14
    Temperier-Zuführleitung
    15
    Temperier-Abführleitung
    16
    Anschlussleitung
    17
    Anschlussleitung
    18
    Endbereich
    19
    Endbereich
    20
    Verzweigung
    21
    Verbindungsleitung
    22
    Verbindungsleitung
    23
    Umkehrverbindung
    24
    Verbindungsstück
    25
    Bereitstellungseinheit
    26
    Temperatursensor
    27
    Sensorsignalverbindung
    28
    Steuereinheit
    29
    Steuerleitung
    30
    Zentrifugation-Medienkreislauf
    31
    Bereitstellungseinheit
    32
    Temperatursensor
    33
    Temperatursensor
    34
    Sensorsignalverbindung
    35
    Sensorsignalverbindung
    36
    Verbindungsstrang-Temperierkreislauf
    37
    Steuerleitung
    38
    Bereitstellungseinheit
    39
    Steuerleitung

Claims (16)

  1. Durchflusszentrifuge (1) mit
    a) einem Rotor (6) mit einer Zentrifugationskammer, wobei der Rotor (6) mit einer Rotordrehzahl um eine Rotorachse (7) verdreht werden kann, und
    b) einem Verbindungsstrang (12) mit einer Anschlussleitung (16; 17), über welche im Betrieb der Durchflusszentrifuge (1) mit rotierendem Rotor (6) der Zentrifugationskammer ein Medium zuführbar ist, und mit einer Anschlussleitung (17; 16), über welche ein Medium von der Zentrifugationskammer abführbar ist,
    c) wobei ein Endbereich (18) des Verbindungsstrangs (12) gehäusefest angeordnet ist und der andere Endbereich (19) des Verbindungsstrangs (12) mit dem Rotor (6) verdreht wird und
    d) zur Vermeidung einer Verdrillung des Verbindungsstrangs (12) der Verbindungsstrang (12) in einer Führungseinrichtung geführt ist, die mit der halben Rotordrehzahl um die Rotorachse (7) verdreht wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    e) sich durch den Verbindungsstrang (12) eine Temperier-Zuführleitung (14) und eine Temperier-Abführleitung (15) erstrecken, wobei die Temperier-Zuführleitung (14) und die Temperier-Abführleitung (16) in entgegengesetzte Strömungsrichtungen von einem Verbindungsstrang-Temperierfluid durchströmt werden.
  2. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-Zuführleitung (14), die Temperier-Abführleitung (15) und die Anschlussleitungen (16, 17) in einem Querschnitt des Verbindungsstrangs (12) in Umfangsrichtung um eine Längsachse des Verbindungsstrangs (12) verteilt angeordnet sind.
  3. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-Zuführleitung (14), die Temperier-Abführleitung (15) und die Anschlussleitungen (16, 17) in einem Querschnitt des Verbindungsstrangs (12) in Umfangsrichtung so um die Längsachse des Verbindungsstrangs (12) verteilt angeordnet sind, dass in beide Umfangsrichtungen um die Längsachse jeweils zwischen der Temperier-Zuführleitung (14) und der Temperier-Abführleitung (15) mindestens eine Anschlussleitung (16, 17) angeordnet ist.
  4. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-Zuführleitung (14) und die Temperier-Abführleitung (15) über eine Umkehrverbindung (23) miteinander verbunden sind.
  5. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstrang (12) ein flexibles Rohr oder einen flexiblen Schlauch (13) aufweist, durch welches oder welchen sich zumindest teilweise die Temperier-Zuführleitung (14), die Temperier-Abführleitung (15) und die Anschlussleitungen (16, 17) erstrecken.
  6. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 5 in Rückbeziehung auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrverbindung (23) in dem Austrittsbereich der Temperier-Zuführleitung (14) und der Temperier-Abführleitung (15) aus dem flexiblen Rohr oder Schlauch (13) angeordnet ist.
  7. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrverbindung (23) U-förmig ausgebildet ist und mindestens eine Anschlussleitung (16, 17) zumindest teilweise umschließt.
  8. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine elektrische Leitung durch den Verbindungsstrang (12) erstreckt.
  9. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung oder Regelung
    a) der Temperatur des Verbindungsstrang-Temperierfluids und/oder
    b) des Stroms des Verbindungsstrang-Temperierfluids
    unter Berücksichtigung einer Temperatur des Mediums in einer Anschlussleitung (16; 17), insbesondere unter Berücksichtigung einer Temperaturdifferenz in den Anschlussleitungen (16, 17), erfolgt.
  10. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektronische Steuereinheit (28) vorhanden ist, die Steuerlogik aufweist, die die Verbindungsstrang-Temperierleistung eines Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs (36) steuert oder regelt.
  11. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorkammer-Temperierkreislauf (10) vorhanden ist.
  12. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektronische Steuereinheit (28) vorhanden ist, die Steuerlogik aufweist, die die Rotorkammer-Temperierleistung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs (10) steuert oder regelt.
  13. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (26) vorhanden ist, der die Temperatur einer Rotorkammer (5) erfasst, und die Steuerlogik den Rotorkammer-Temperierkreislauf (10) unter Berücksichtigung eines Temperatursignals des Temperatursensors (26) steuert oder regelt.
  14. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 12 oder 13 in Rückbeziehung auf Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogiken für
    a) die Steuerung oder Regelung der Rotorkammer-Temperierleistung des Rotorkammer-Temperierkreislaufs (10) und
    b) die Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung des Verbindungsstrang-Temperierkreislaufs (36)
    miteinander koordiniert sind.
  15. Durchflusszentrifuge (1) nach Anspruch 10 oder einem der Ansprüche 11 bis 14 in Rückbeziehung auf Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik für die Steuerung oder Regelung der Verbindungsstrang-Temperierleistung
    a) eine Wärmekapazität der Medien, welche die Anschlussleitungen (16, 17) durchströmen, und/oder
    b) eine Wärmekapazität des Verbindungsstrang-Temperierfluids und/oder
    c) den Fluss der Medien, welche die Anschlussleitungen (16, 17) durchströmen, und/oder
    d) die Rotordrehzahl berücksichtigt.
  16. Durchflusszentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) eine Querschnittfläche der Temperier-Zuführleitung (14) und/oder der Temperier-Abführleitung (15) und/oder
    b) eine Querschnittsgeometrie der Temperier-Zuführleitung (14) und/oder der Temperier-Abführleitung (15) und/oder
    c) ein Wärmeübergangskoeffizient einer Wandung oder Ummantelung der Temperier-Zuführleitung (14) und/oder der Temperier-Abführleitung (15)
    für die Temperier-Zuführleitung (14) und die Temperier-Abführleitung (15) unterschiedlich ist oder über die Längserstreckung der Temperier-Zuführleitung (14) und/oder der Temperier-Abführleitung (15) nicht konstant sind/ist.
EP22189564.2A 2022-08-09 2022-08-09 Durchflusszentrifuge Pending EP4321254A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22189564.2A EP4321254A1 (de) 2022-08-09 2022-08-09 Durchflusszentrifuge
PCT/EP2023/071664 WO2024033257A1 (de) 2022-08-09 2023-08-04 Durchflusszentrifuge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22189564.2A EP4321254A1 (de) 2022-08-09 2022-08-09 Durchflusszentrifuge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP4321254A1 true EP4321254A1 (de) 2024-02-14
EP4321254A8 EP4321254A8 (de) 2024-04-03

Family

ID=82851699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22189564.2A Pending EP4321254A1 (de) 2022-08-09 2022-08-09 Durchflusszentrifuge

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4321254A1 (de)
WO (1) WO2024033257A1 (de)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3129174A (en) * 1959-11-13 1964-04-14 Beckman Instruments Inc Continuous flow type centrifuge and fluid temperature control therefor
US3586413A (en) 1969-03-25 1971-06-22 Dale A Adams Apparatus for providing energy communication between a moving and a stationary terminal
DE2612988A1 (de) * 1975-03-27 1976-10-07 Baxter Laboratories Inc Vorrichtung fuer die leitungsmaessige verbindung zwischen einem stationaeren anschluss und einem unter einwirkung von zentrifugalkraft stehendem anschluss fuer den transport von energie, fluessigkeit, licht oder dergleichen zwischen den beiden anschluessen
US4216770A (en) 1979-02-09 1980-08-12 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Sickle cell therapeutic treatment
WO1980002653A1 (en) * 1979-06-06 1980-12-11 Gambro Ab A device for the separation of a liquid,especially whole blood
US4389206A (en) 1980-10-09 1983-06-21 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Centrifugal processing apparatus and rotatable processing bowl apparatus
US4419089A (en) 1977-07-19 1983-12-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Blood cell separator
DE3504205A1 (de) * 1984-02-07 1985-08-29 Edmund Bühler GmbH & Co, 7400 Tübingen Vorrichtung zur reindarstellung von partikeln, biologischen zellsystemen und kolloiden
US5665048A (en) 1995-12-22 1997-09-09 Jorgensen; Glen Circumferentially driven continuous flow centrifuge
EP2310486B1 (de) 2008-07-16 2017-01-04 kSep Systems, LLC Verfahren und systeme zur manipulation von partikeln unter verwendung einer wirbelschicht
EP2485846B1 (de) 2009-10-06 2019-07-17 Sartorius Stedim North America Inc. Verfahren, systeme und vorrichtung zur manipulation von partikeln
EP3936601A1 (de) 2020-07-06 2022-01-12 Sartorius Stedim Biotech GmbH Klärungseinrichtung einer bioverarbeitungsanlage

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3129174A (en) * 1959-11-13 1964-04-14 Beckman Instruments Inc Continuous flow type centrifuge and fluid temperature control therefor
US3586413A (en) 1969-03-25 1971-06-22 Dale A Adams Apparatus for providing energy communication between a moving and a stationary terminal
DE2612988A1 (de) * 1975-03-27 1976-10-07 Baxter Laboratories Inc Vorrichtung fuer die leitungsmaessige verbindung zwischen einem stationaeren anschluss und einem unter einwirkung von zentrifugalkraft stehendem anschluss fuer den transport von energie, fluessigkeit, licht oder dergleichen zwischen den beiden anschluessen
US4419089A (en) 1977-07-19 1983-12-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Blood cell separator
US4216770A (en) 1979-02-09 1980-08-12 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Sickle cell therapeutic treatment
WO1980002653A1 (en) * 1979-06-06 1980-12-11 Gambro Ab A device for the separation of a liquid,especially whole blood
US4389206A (en) 1980-10-09 1983-06-21 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Centrifugal processing apparatus and rotatable processing bowl apparatus
DE3504205A1 (de) * 1984-02-07 1985-08-29 Edmund Bühler GmbH & Co, 7400 Tübingen Vorrichtung zur reindarstellung von partikeln, biologischen zellsystemen und kolloiden
US5665048A (en) 1995-12-22 1997-09-09 Jorgensen; Glen Circumferentially driven continuous flow centrifuge
EP2310486B1 (de) 2008-07-16 2017-01-04 kSep Systems, LLC Verfahren und systeme zur manipulation von partikeln unter verwendung einer wirbelschicht
EP2485846B1 (de) 2009-10-06 2019-07-17 Sartorius Stedim North America Inc. Verfahren, systeme und vorrichtung zur manipulation von partikeln
EP3936601A1 (de) 2020-07-06 2022-01-12 Sartorius Stedim Biotech GmbH Klärungseinrichtung einer bioverarbeitungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
EP4321254A8 (de) 2024-04-03
WO2024033257A1 (de) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2831469B1 (de) Antriebseinheit mit ölaustausch
EP3138791B1 (de) Trommelmotor und sensorkartusche für einen trommelmotor
EP3301787B1 (de) Elektrische maschine mit kühlsystem
DE102012203695A1 (de) Elektrische Maschine mit einer Zweikreiskühlung
EP2705592A1 (de) Kühlmantel und umlenkeinheit für kühlmäntel
EP2806190B1 (de) Vorrichtung zum Abdichten einer Schiffspropellerwelle sowie Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung
EP3291914B1 (de) Mahlwalze mit einer kühleinrichtung
WO2018036705A1 (de) Hydrodynamische kupplung
EP4321254A1 (de) Durchflusszentrifuge
EP0440140B1 (de) Walze für ein Glättwerk oder einen Kalander
DE102010031245B4 (de) Substratbehandlungsanlage
EP3088823B1 (de) Vorrichtung zum temperieren eines Temperierfluids
EP4007133A1 (de) Elektrische maschine mit integriertem wärmetauscher
DE102011108008A1 (de) Dekanterzentrifuge
DE102018110198B3 (de) Zentrifugenaufbau
EP3689438B1 (de) Reinigungsvorrichtung für schlauchfilter
EP3790671B1 (de) Antriebsvorrichtung für eine reinigungsvorrichtung für einen wärmetauscher
DE102015115720A1 (de) Antriebsvorrichtung für eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge
EP3820271B1 (de) Verteilvorrichtung für eine trübe
WO2003054408A1 (de) Hydrodynamische baueinheit
DE19816101A1 (de) Hydraulischer Retarder
WO1995024596A1 (de) Scherbeneisautomat
DE19830767A1 (de) Hydraulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Antiblockier- und/oder Fahrstabilitätsregelfunktion
DE102004058593B4 (de) Umwälzpumpe
DE10005466A1 (de) Pufferspeicher für Polymerschmelzen, insbesondere Celluloselösungen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230215

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SARTORIUS STEDIM NORTH AMERICA INC.