DE4340678A1 - Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähnlichen Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähnlichen Flüssigkeiten.

Eine ähnliche Zentrifuge ist z. B. aus der US-PS-4,767,397 bekannt. Hier wird eine Zentrifuge mit zwei Behältern vorgestellt, die horizontal übereinanderliegen und beim Zentrifugieren um eine waagrechte Achse rotiert. Durch die Zentrifugalkraft werden die dichteren Bestand­ teile der zu zentrifugierenden Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen verdrängt. Die weniger dichten Bestandteile verbleiben in der Nähe der Rotationsachse, also am Innenrand des Beutels. Dort ist auch eine Pumpe angebracht, die eben diese Bestandteile nach innen zur Rotationsachse hin absaugt.

Es sind verschiedene Sensoren vorgesehen, die erkennen, welche Bestandteile der Flüssigkeit sich momentan im Absaugvorgang befinden und entsprechend steuern, in welche Behälter das gerade Abgesaugte befördert werden soll.

In radial auswärts liegender Richtung zu diesem ersten Beutel ist ein zweiter Beutel angebracht, der mit einem Blut- oder Flüssigkeitsbestandteil gefüllt werden kann.

Dieser Beutel dehnt sich während der Separation aus, der erste, innere Beutel wird im Volumen zusammengedrückt. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein zu großer Unterdruck in dem ersten Beutel entsteht.

Die US-PS-4,850,952 schildert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Separation und Isolation von Blut oder Knochenmarkkomponenten. Das Funktionsprinzip ist im wesentlichen dasselbe: Durch Zentrifugieren werden die schwereren Bestandteile in radialer Richtung nach außen gedrängt und anschließend oder bereits während des Zentrifugiervorgangs die leichten, an der Innenseite des Behälters sich aufhaltenden, Bestandteile mittels einer Pumpe abgezogen.

Diese Druckschrift beschäftigt sich damit, die verschie­ denen Blutbestandteile bereits während des Zentrifugierens zu trennen. Damit soll der Nachteil vermieden werden, daß eine weitere, sehr sorgfältige Trennung einzelner, von der Dichte her ähnlicher Blutbestandteile nicht mehr erfolgen muß.

Wesentlich an der Erfindung ist, daß der gesamte Pump­ mechanismus und das komplette flüssige System während der Zentrifugation mit rotiert.

Beide dieser Druckschriften weisen jedoch den gravierenden Nachteil auf, daß im Trommelrotor eine Pumpe verwendet wird. Diese Pumpe muß mit Fremdenergie von außerhalb angetrieben werden. Es ist aber relativ schwierig und aufwendig, bei den gegebenen Drehzahlen der Pumpe die erforderliche Fremdenergie zuzuführen.

Eine derartige Pumpe ist außerordentlich störungsanfällig, denn sie ist der Zentrifugalkraft ausgesetzt und muß trotz der hohen Kräfte einwandfrei arbeiten. Außerdem besteht die Gefahr, daß aufgrund auslaufender Flüssigkeit im Trommelmotor die Pumpe verschmutzt wird und dann nicht mehr arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das Trennen der einzelnen Flüssigkeitsbestandteile innerhalb der Zentrifuge ohne Zufuhr von Fremdenergie erfolgen kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß flüssigkeits­ leitend mit dem radial außen angeordneten Druckraum ein Vorratsraum zur Aufnahme von Druckflüssigkeit ange­ ordnet ist.

Dieser Druckraum ist radial außerhalb des Beutels ange­ bracht, in dem die Separation stattfindet. Mit der gege­ benen technischen Lehre der Erfindung ergibt sich nun der Vorteil, daß aufgrund der Zentrifugalkraft beim Anlaufen der Zentrifuge die Druckflüssigkeit radial auswärts verdrängt wird und über eine entsprechende Bohrung, die auch kalibriert sein kann, aus dem Vor­ ratsraum in den Druckraum fließt.

Der Druckraum ist über eine elastisch verformbare Mem­ brane direkt angrenzend an den Vollblutbeutel angeord­ net.

Durch das Einfließen der Druckflüssigkeit aufgrund der Zentrifugalkraft in den Druckraum, dreht sich die Membran radial einwärts gerichtet aus und übt auf den Vollblutbeutel eine radial einwärts gerichtete Druck­ kraft aus.

Durch diese Druckkraft wird der Vollblutbeutel komprimiert. Dadurch werden die, sich in der Nähe der an der Innenseite des Vollblutbeutels angebrachten Öffnung befindenden Bestandteile in radial einwärts gerichteter Richtung entgegen dem Zentrifugationsradienten verschoben. Hinter dieser Öffnung im Beutel ist eine Leitung vorge­ sehen, an der ein oder mehrere Sensoren zur Bestimmung der Zusammensetzung des in der Leitung befindlichen Gemisches angebracht sind. Je nach der Art der zu Separierenden Flüssigkeit können einer oder mehrere Auffangbehälter mit entsprechenden Absperrvorrichtungen vorgesehen sein.

Durch das Öffnen und Schließen dieser Absperrvorrichtungen wird der Zufluß der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckraum gesteuert. Die Druckflüssigkeit kann erst dann fließen, wenn eine oder mehrere dieser Absperr­ vorrichtungen geöffnet sind und so den Abfluß von der zu zentrifugierenden Flüssigkeit aus dem Beutel ermög­ licht.

Die Separation der einzelnen Flüssigkeitsbestandteile findet also während des Zentrifugalvorgangs im Beutel statt.

Die Erfindung ist nicht auf die Trennung von Blutkom­ ponenten in einer Zentrifuge beschränkt, sondern es können sämtliche bekannte Flüssigkeiten, die unter Zentrifugalkraft eine Separation durchführen, behandelt werden. Insbesondere sind hier Knochenmarksflüssigkeiten zu nennen, aber auch technische und industrielle Flüssig­ keiten.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß im Vorratraum nicht allein die Druckflüssigkeit angeordnet ist, sondern daß der Vorratsraum auch mit einem Luftpolster beaufschlagt werden kann.

Das Auspressen der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbe­ hälter erfolgt dann nicht nur allein unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, sondern kann darüberhinaus noch durch das Einbringen von Pressluft gezielt gesteuert werden.

Auch das Überleiten der Druckflüssigkeit in den mit einer Membrane gegenüber dem Beutel abgetrennten Druck­ raum kann über eine kalibrierte Bohrung erfolgen, deren Durchlaßquerschnitt genau einstellbar ist.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan­ sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dar­ gestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesent­ lich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Diese Zeichnungen behandeln die Ausbildung der Zentrifuge als Vorrichtung zur Blutseparation. Selbstverständlich ist aber auch ein Einsatz für andere Flüssigkeiten möglich.

Es zeigen:

Fig. 1 Schnitt durch einen Trommelrotor nach der Erfindung;

Fig. 2 Draufsicht auf den Trommelrotor nach Fig. 1;

Fig. 3 Stirnansicht eines Blutbeutels;

Fig. 4 Schematisiert in der Seitenansicht ein Schnitt durch einen weiteren Vorratsraum in einer anderen Ausführungsform.

In einem Trommelrotor 1 sind am Umfang verteilt mehrere Halterungen 13 angeordnet, wobei der Einfachheit halber lediglich eine einzige Halterung 13 mit den dazuge­ hörenden Teilen nachfolgend beschrieben wird.

Der Trommelrotor 1 weist im übrigen in an sich bekannter Weise eine Nabe 14 auf, durch deren Zentrum ein Anschluß 18 für die Druckluftversorgung der Abklemmungen 3,6 angeordnet ist. Diese Druckluft wird über den Anschluß 18 und eine Leitung 17 den Abklemmungen 3,6 zugeführt.

Der Trommelrotor 1 ist in einem an sich bekannten Kessel 30 eingesetzt. Dieser Kessel 30 kann auch ent­ fallen.

Radial auswärts an der Innenwandung des Trommelrotors ist ein Druckraum 12 angeordnet, in den eine Entlüftungs­ leitung 10 mündet, die mit ihrem oberen Ende in den oberen Teil des Druckraumes 12 mündet, während das untere Ende in einem unterhalb des Druckraumes 12 sich anschließenden und flüssigkeitsleitend mit diesem verbundenen Vorratsraum 8 verbunden ist.

Die Entlüftungsleitung 10 kann auch entfallen, sofern der Vorratsraum 8 und der Druckraum 12 luftfrei mit Druckflüssigkeit 24 gefüllt sind.

Jenseits der Membrane 16 ist in der Halterung 13 ein Aufnahmeraum für das Einsetzen eines Vollblutbeutels 2 vorgesehen. Dieser wird zusammen mit entsprechenden Leitungen und Abklemmungen sowie weiteren Komponenten in die Halterung 13 eingesetzt, wobei eine kassetten­ artige Halterung vorgesehen sein kann.

Der Anschluß 19 des Vollblutbeutels 2 (Vergleiche Fig. 3) ist über eine Leitung und eine dazwischen geschaltete pneumatische Abklemmung 3 mit einem Buffycoatbeutel 5 verbunden. Im Bereich dieser Leitung ist ein Erythrozytensensor 4 angeordnet.

Der Buffycoatbeutel 5 seinerseits ist über eine weitere Leitung mit einem radial einwärts gelegenen Plasma­ beutel 7 verbunden. Auch diese Leitung kann über die pneumatische Abklemmung 6 unterbrochen werden. Es sind entsprechende Ventile vorgesehen, um die Abklemmungen 3, 6 anzusteuern.

Beim Anlauf der Zentrifuge wird die in dem Vorrats­ raum 8 befindliche Druckflüssigkeit 24 in Pfeilrichtung 20 aufgrund der bestehenden Zentrifugalkraft über die kalibrierte Bohrung 11 in den Druckraum 12 geleitet wird wirkt dort auf die Membrane 16.

Die Separation erfolgt wie oben beschrieben.

Bei Stillstand der Zentrifuge fließt dann die Druck­ flüssigkeit aus dem Druckraum 12 in Pfeilrichtung 21 wieder in den Vorratsraum 8 zurück.

Auf diese Weise kann eine aufwendige und nur unzu­ verlässig arbeitende mit Fremdenergie versorgte Pumpe vermieden werden, weil die erforderliche Verdrängungs­ arbeit, die auf den Vollblutbeutel 2 während des Zentrifugiervorganges wirken muß, von dem erfindungs­ gemäßen Vorratsraum 8 erzeugt wird, aus dem eine Druckflüssigkeit 24 mittels der Zentrifugalkraft herausbe­ fördert wird.

Aus Fig. 2 sind weitere Einzelheiten des Aufbaus zu entnehmen. Dort ist erkennbar, daß die Halterung 13 mit Wandungen 15 für Aufnahme des Blutbeutels 2 verstärkt ist.

Der gesamte Trommelrotor 1 wird beispielsweise in Pfeilrichtung 22 hierbei gedreht.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Vorratsraum 23 vorgesehen, welche den Vorrats­ raum 8 nach Fig. 1 ersetzt.

Dort ist erkennbar, daß die Druckflüssigkeit 24 nicht nur durch Zentrifugalkraft verdrängt wird, sondern daß die Verdrängung noch zusätzlich durch Preßluft beeinflußt wird. Hierbei mündet in den Vorratsraum 23 ein Steigrohr 26, welches in die Druckflüssigkeit 24 eintaucht.

Der obere Teil des Vorratsraumes 23 ist von einem Luftpolster 31 gebildet, in welches über einen Anschluß 27 die Preßluft in Pfeilrichtung 29 eingeführt wird.

Mit der Beaufschlagung des Vorratsraumes 23 mittels Preßluft in Pfeilrichtung 29 wird die Druckflüssig­ keit 24 über das Steigrohr 26 in Pfeilrichtung 28 nach oben verdrängt und fließt in den Druckraum 12.

Ebenso kann zur Rückbeförderung der Druckflüssigkeit 24 aus dem Druckraum 12 ein Vakuum an den Anschluß 27 angelegt werden, um ein forciertes Rücksaugen zu gewährleisten.

Bezugszeichenliste

1 Trommelrotor
2 Vollblutbeutel
3 Abklemmung
4 Erythrozytensensor
5 Buffycoatbeutel
6 Abklemmung
7 Plasmabeutel
8 Vorratsraum
10 Entlüftungsleitung
11 Bohrung (kalibriert)
12 Druckraum
13 Halterung
14 Nabe
15 Wandung (für Blutbeutel)
16 Membran
17 Leitung
18 Anschluß
19 Anschluß
20 Pfeilrichtung
21 Pfeilrichtung
22 Pfeilrichtung
23 Vorratsraum
24 Druckflüssigkeit
26 Steigrohr
27 Anschluß
28 Pfeilrichtung
29 Pfeilrichtung
30 Kessel
31 Luftpolster

Claims (6)

1. Zentrifuge zur Trennung von Blutbestandteilen und ähn­ lichen Flüssigkeiten mit einer Trommel, die während des Zentrifugierens in Rotation versetzt wird und in die über den Umfang verteilt eine oder mehrere Vollblutbeutel einge­ setzt werden können, die die zu zentrifugierenden Flüssig­ keiten enthalten und die radial außerhalb dieser Beutel entsprechende Druckräume ausweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckräume (12) flüssig­ keitsleitend mit Druckflüssigkeit (24) enthaltenden Vor­ ratsräumen (8) verbunden sind.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckraum (12) mit Druckluft beaufschlagt werden kann.

3. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vollblutbeutel (2) an seiner Innenseite einen An­ schluß (19) aufweist.

4. Zentrifuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halterung (13) zu jedem Vollblutbeutel (2) ein oder mehrere Sensoren (4) mit zugeordneten Abklemmungen (3, 6) und weitere Beutel (5, 7) vorgesehen sind.

5. Zentrifuge nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abklemmungen (3, 6) pneumatisch betätigt werden.

6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (14) der Trommel (1) ein Anschluß (18) zur Einleitung von Druckluft vorgesehen ist.