DE2821057A1

DE2821057A1 - Sammelkammer fuer zentrifuge

Info

Publication number: DE2821057A1
Application number: DE19782821057
Authority: DE
Inventors: Robert Melroy Kellogg; Alfred Paul Mulzet
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Terumo BCT Inc
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1979-01-11
Also published as: IT7824891A0; DE2821057C2; US4094461A; JPS5616711B2; CA1074276A; JPS5411565A; ES470723A1; ZA782115B; FR2395785B1; IT1112269B; FR2395785A1; GB1583837A; CH627953A5

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 1O5O4 ,

ker / sue
Sammelkammer für Zentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Sammelkammer für eine Zentrifuge \ entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die j Verwendung dieser Sammelkammer für die Zerlegung von Blut.

Eine Sammelkammer der beschriebenen Art ist für die Verwendung in einer Zentrifuge geeignet, mit deren Hilfe eine ! Suspension in Bestandteile auftrennbar ist. Eine praktische
Anwendung ist z. B. bei einer Zentrifuge zur Blutzerlegung j in seine Bestandteile möglich. Nach dem Stande der Technik I sind bereits taschenförmige Zentrifugengefäße bekannt, die j nur für die einmalige Verwendung gedacht sind. Hierzu sind ! die Lösungen nach den deutschen Patentanmeldungen P 26 24 154.3' und P 22 62 856.4 zu nennen. Die darin beschriebenen j taschenartigen Behälter sind relativ kompliziert ausgebildet.
Des weiteren gewähren die Sammelkammern solcher Taschenbehälter; keine klare Trennungslinie, wie sie z. B. bei der Blut- j fraktionierung sehr von Vorteil ist. Selbstregulierende j Betriebsmerkmale sind bei den bekannten taschenförmigen j Behältern ebenfalls nicht gegeben. j

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber
dem Stand der Technik verbesserten Zentrifugensammelkammer, j die eine bessere Wirksamkeit und leichtere Herstellbarkeit
gewährt; ein gewisser Selbstregulierungseffekt für den
Betrieb bei der Auftrennung einer Suspension wie z. B. Blut
soll mit der verbesserten Kammer ebenfalls ermöglicht werden.

jDie Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verwendungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.

Fig. 1 zeigt perspektivisch ein Zentrifugengefäß mit einem innen befindlichen Mittelstück und nach oben herausgezogen einen Flüssigkeitsbehälter mit einer nach der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Sairanelkammer.

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch die Sammelkammer gemäß

Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2.

Fig. 3 ist wiederum eine Ansicht der Sammelkammer

gemäß Fig. 1 in auseinandergenommener Form, die die Einzelheiten näher erkennen läßt.

Die verbesserte Sammelkammer entsprechend der vorliegenden Erfindung besteht aus zwei Teilen, die getrennt herstellbar sind. Diese beiden Teile werden dann durch Verklebung oder Verschweißung miteinander verbunden. Die gebildete Kammer enthält wenigstens einen Trenndamm, der sich vom Deckelteil in das Unterteil hineinerstreckt, jedoch nicht bis zum Boden ider Kammer reicht. Die Einlaßseite der Kammer ist mit dem einen Ende eines ringförmigen Zentrifugen-Flüssigkeitsbehälters verbunden, dessen anderes Ende mit einer Zuführung für die aufzutrennende Suspensionflüssigkeit verbunden ist. Zu trennendes Blut wird z. B. über eine Drehdichtung durch eine Einlaßröhre zum Einlaßende des ringförmigen Flüssigkeitsbehälters eingegeben. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft wird das Blut in Schichten verschiedener Dichte aufgeteilt, wobei die schwereren Bestandteile im ringförmigen Flüssigkeits-i behälter nach außen streben. Das geschichtete Blut betritt die Sammelkammer an dessen Einlaß und bewegt sich zum Entnahmeende der Kammer weiter.

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Auf der einen Seite des Trenndamraes zunächst dem Einlaß der Sammelkammer ist eine erste Abzugsrohre vorgesehen, die durch den Deckelteil bis zu vorgegebenem Abstand von der äußeren Kammerbodenwand hineinragt; die Röhre weist eine öffnung in einem ersten vorgegebenen Abstand von der äußeren Kammerbodenwand auf. Die Trennschicht zwischen dem Plasma und den roten Blutzellen, die durch eine schwabbelnde Schicht weißer Zellen oder Plättchen gegeben ist, befindet sich während des Laufs der Zentrifuge in diesem vorgegebenen Abstand, wobei die schwabbelnde Schicht durch die erste Abzugsröhre abziehbar ist. Auf der anderen Seite des einen überlauf bildenden Trenndamms ist eine zweite Abzugsröhre angeordnet, deren öffnung im wesentlichen in der gleichen Entfernung von der äußeren Kammerbodenwand entfernt ist, wie die der ersten Abzugsröhre. Ein Gemisch von Plasma und roten Zellen ist über diese zweite Abzugsröhre abziehbar. Durchlässe beim Trenndamm ermöglichen den Durchfluß von Plasma und roten Blutzellen hinter dem Damm. Eine dritte Röhre ist am Entnahmeende der Kammer vorgesehen, wobei sich die öffnung dieser dritten Röhre bis zu einer zweiten gegebenen Entfernung vom Grunde der Kammerbodenwand erstreckt und verdichtete rote Blutzellen über diese dritte Röhre abnehmbar sind.

Die Einzelteile der Gesamtanordnung sind aus geeignetem Kunststoff herstellbar, so z. B. aus medizinisch geeignetem Polyvinylchlorid.

In Fig. 1 ist als Beispiel ein Blutbehälter 10 erkennbar, der aus einer Länge von halbsteifem Kunststoffmaterial 11 besteht, vorzugsweise aus medizinisch geeignetem Polyvinylchlorid mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt. Das Röhrenraaterial 11 bildet einen Trennkanal und ist ringförmig ausgebildet, wobei seine beiden Enden 12 und 13 mit den Enden 14 und der Sammelkammer 16 durch Kleben oder Verschweißen verbunden

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sind. Die Sainmelkainmer 16 weist innen eine hier nicht erkennbare Unterteilung auf, die das Einlaßende 14 von der eigentlichen Sammelkammer abtrennt. Flüssigkeitsverbindungen 17, 18, 19 und 20 für den Behälter 10 sind in Verbindung mit einer Drehdichtung 21 vorgesehen, die z. B. der Ausführung gemäß US-PS 3 489 145 entsprechen möge. Die Verbindung 17 dient als Einlaßverbindung und die übrigen Verbindungen 18 bis als Auslaßverbindungen zwischen Behälter 10 und Drehdichtung 21.

Der Flüssigkeitsbehälter 10 ist für das Einlegen in eine Zentrifuge ausgebildet, mit deren Hilfe die Fraktionierung einer eingegebenen Suspensionsflüssigkeit wie z. B. Blut durchführbar ist. Eine solche Zentrifugenanordnung ist in Fig. 1 dargestellt und umfaßt ein Zentrifugengefäß 24 mit einem Mittelstück 25, welches an seinem Umfang gegenüber der Zentrifugengefäßwand eine ringförmige Mulde 23 bildet, in welche der Behälter 10 mit der Sammelkammer 16 hineinpaßt. Radiale Schlitze 26 sind im Mittelstück 25 vorgesehen zur Aufnahme der Röhrenverbindungen für Einlaß und Auslaß über die Drehdichtung. Das Zentrifugengefäß 24 kann aus geeignetem iMaterial wie z. B. Metall oder Kunststoff oder aus einer Materialkombination bestehen. Das Mittelstück 25 kann ebenfalls aus geeignetem Material wie z. B. Kunststoff hergestellt sein. Es wird durch eine Mittelerhebung oder mehrere verteilte Warzen oder Stifte, die nicht gezeigt sind, in der richtigen Lage zum Zentrifugengefäß gehalten. Das Mittelstück hat eine innere öffnung 27 für die Drehdichtung und die Röhrenverbindungen. Löcher 28 mögen im Mittelstück zur bequemen Herausnehmbarkeit und des weiteren zum dynamischen !Auswuchten der Gesamtanordnung vorgesehen sein.

Die in näheren Einzelheiten in den Fign. 2 und 3 dargestellte Sammelkammer 16 ist so ausgebildet, daß sie das selektive und gleichzeitige Herausziehen der einzelnen sich

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bei der Zentrifugierung trennenden Bestandteile der eingeleiteten Suspensionsflüssigkeit gestattet. Wenn z. B. normales Blut zentrifugiert wird, ergeben sich drei deutlich unterscheidbare Fraktionen: ganz außen ordnen sich wegen ihrer relativ größten Dichte die roten Blutzellen an; dann folgt als nächstes mit etwas geringerer Dichte die schwabbelige; Schicht aus weißen Blutzellen in einem verhältnismäßig dünnen Bereich, wohingegen sich innen mit geringster Dichte das Plasma sammelt.

Das normale Ziel beim Blutschleudern ist die Sammlung der schwabbeligen Zwischenschicht mit höchstmöglicher Wirksamkeit. Dazu ist eine genaue Begrenzung der roten von den weißen j Zellen und dabei das Sammeln und Abziehen der weißen Zellen { erforderlich. Mittels der vorliegenden Erfindung ist dies durchführbar. Dazu ist die beschriebene Sammelkammer mit |

zwei untereinander verbundenen Teilkammern und mit einem Abzug für ein Gemisch aus roten Zellen und Plasma und einem Abzug für weiße Zellen ausgestattet.

In Fig. 2 ist die Sammelkammer 16 als Schnittbild dargestellt. | Die Schicht mit den roten Blutzellen ist gestrichelt darge- j stellt, die schwabbelige Schicht mit den weißen Zellen punktiert und das übrigbleibende Plasma als weißer Bereich. Die Sammelkammer ist in die beiden über den Trenndamm 32 verbundenen Kammerteile 30 und 31 unterteilt, wobei mittels des Trenndamms ein Durchfluß weißer Zellen nach rechts verhindert wird. Weiße Zellen bzw. Plättchen, die sich in der für sie gegebenen Schicht ansammeln, werden mittels Vakuum über den Abzug 34 abgezogen. Der Damm ermöglicht dabei aber die freie Bewegung von roten Blutzellen zwischen den beiden Teilkammern. Plasma kann ebenfalls frei in den rechten Kammerteil durch Durchführungskanäle hinter den Abzug für die weißen Zellen hindurchtreten. Ein solcher Kanal 35 ist gestrichelt dargestellt. Im zweiten Kammerteil 31 ist der

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Abzug 36 zur Abnahme des Gemisches aus roten Zellen und Plasma angeordnet. Der Kanal 35 ermöglicht dem Plasma den Durchfluß, so daß es zusammen mit roten Zellen abgezogen werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß dieser Sammelabzug in die rechte Teilkammer etwa ebenso weit hineinragt, wie der Abzug 34 für die weißen Zellen; damit wird die Anordnung der weißen Zellen in der gezeigten Lage möglich. Die Entnahmekapazität des Abzugs 36 ist größer als die des Abzugs 34. Gewisse Variationen in der Auslaßwirksamkeit können durch Variation des jeweils anliegenden Vakuums gesteuert werden.

Während des Schleuderns erfolgt die Trennung des Blutes infolge von Schwereunterschieden bei der Rotation. Die weißen Zellen sammeln sich über der Trennlinie zu den roten Zellen in der ersten, linken Teilkammer 30, werden jedoch vom Durchtritt nach rechts durch den Trenndamm gehindert und über den Abzug 34 abgezogen. Die roten Zellen und das Plasma können frei nach rechts in den zweiten Kammerteil 31 durchtreten und bilden dort ein von weißen Zellen nahezu freies Gemisch. Der Abzug 36 hält, da er genauso weit in die Kammer hineinreicht wie sein Gegenstück für die weißen Zellen, die Trennlinie in fester vorgegebener Lage, womit leine hochwirksame Entfernung der weißen Zellen möglich wird. Die beschriebene Anordnung erübrigt die laufende Nachstellung der Abzugsmengen über die einzelnen Abzüge von Hand.

Die Sammelkammer gemäß Fig. 2 unterliegt bei der Dichte-■ schichtung der roten Zellen in der ersten und zweiten Teilkammer 30 und 31 und im Durchlaß einer gewissen Zeitabhängigkeit. Während die roten Zellen hindurchtreten, sammeln sich die dichteren Zellen ganz außen (in Fig. 2 unten) im Durchlaß und verengen dessen wirksame Weite, wobei der ! Durchfluß der roten Zellen in Richtung zum Abzug 36 gehemmt wird. Die zunehmende Behinderung des Durchtritts der roten

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Zellen verursacht die Verlagerung der Trennschicht nach innen (in der Fig. nach oben), wobei die automatische Steuerfunktion der beiden gleich weit hineinragenden Abzüge 34 und 36 gestört wird. Die Ablagerung roter Zellen an der äußeren Wand wird durch einen zusätzlichen Abzug 37 (in Fig. 3) für verdichtete rote Zellen verhindert. Dieser Abzug ragt so weit wie möglich nach außen in die Kammer hinein, so daß mit seiner Hilfe rote Zellen höchster Dichte abgezogen werden können und die Verstopfung des Durchlasses verhindert wird.

Der Abzug für verdichtete rote Zellen gewährt eine weitere Steuerungsmöglichkeit und Flexibilität bei der automatischen Funktion der Abzüge 34 und 36. Ein Kriterium für die Qualität der Arbeitsweise ist der Grad der Verunreinigung der roten Zellen. Durch Erhöhung des Flusses im Abzug für die verdichteten roten Zellen kann die Schichtlinie der roten Zellen um Bruchteile eines Milimeters radial verschoben werden und der Verunreinigungsgrad geringstmöglich gehalten werden. Der Durchfluß im Abzug für die verdichteten roten Zellen kann so eingestellt werden, daß sich ein optimales Verunreinigungsverhältnis weißer Zellen zu roten Zellen ergibt und die Gesamtanordnung für eine längere Zeit ohne Zugriff eines Bedieners laufen kann.

Der Behälter 10 aus schlauchform!gem Material 11 und die Sammelkammer 16 nach der vorliegenden Erfindung sind durch geeignete Gieß- oder Spritztechnik leicht herstellbar und ermöglichen das Wegwerfen der Gesamtanordnung nach einmaliger Verwendung. Der Behälter kann fortlaufend extrudiert werden, während die Sammelkammer in zwei Stücken wie in Fig. 3 dargestellt gespritzt werden kann. Wie in Fign. 2 und 3 dargestellt, weist das Unterteil 40 der Kammer Öffnungen an ihren beiden Enden 14 und 15 auf, in die sich die beiden Enden 12 und 13 ! des schlauchförmigen Behälters einfügen lassen. Des weiteren

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sind Anschläge 41 zur Positionierung des Deckelteils 42 beim Einsetzen in das Unterteil vorgesehen. Die Unterfläche des Deckels weist eine rechteckige Warze 43 auf, die das Ende des Behälters 10 beim Einsetzen stoppt, so daß später der ungehinderte Eintritt von Suspensionsflüssigkeit in den Behälter gewährleistet ist. Der Trenndamm 32 und die Verdickungen 44 und 45 mit den darin enthaltenen Abzügen 34 und 36 werden als gemeinsames Teil hergestellt und ragen aus dem Deckelteil nach innen aus der Verstärkungsrippe heraus. Die Abzüge 34 und 36 sind mit inneren Anschlägen ausgebildet zur Begrenzung beim Einschieben der Verbindungs- j röhren. Beim Zusammensetzen von Deckelteil, Unterteil, Behälter und Röhren werden die Oberflächen mittels Verklebung oder Verschweißung so verbunden, daß sich eine einheitliche Struktur ergibt. Diese Herstellungstechnik garantiert genau angeordnete Abzüge für weiße Blutzellen und für die Mischung roter Blutzellen mit Plasma, wobei die Trennschicht der weißen Blutzellen sich in der richtigen Lage halten läßt.

Wie bereits beschrieben, ragen praktischerweise die Abzüge für weiße Zellen und das Gemisch aus roten Zellen und Plasma etwa gleich weit in die Sammelkammer hinein. Ihre Lage zueinander steht jedoch in gewisser Abhängigkeit von der zu fraktionierenden Suspension und von der erwünschten Grenzschichtlage. Die Abzüge können, falls erforderlich, relativ verschieden zueinander sein, wobei eine entsprechende Steuerung der Abzugsmengen in den Abzügen möglich ist. :Wenn eine Einstellung für eine spezielle Suspensionsflüssigkeit durchgeführt ist, läßt sich die Funktion der Sammelkammer jedoch als zeitstabil betrachten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Sammelkammer für eine Zentrifuge zum laufenden Abzug übereinandergeschichteter Bestandteile einer zu verarbeitenden flüssigen Suspension am Auslaßende eines Zentrifugenbehälters,
gekennzeichnet durch

einen Trenndamm (32) innerhalb der Sammelkammer (16)/ der diese in zwei miteinander verbundene Teile, einen vorderen Teil (30) und einen hinteren Teil (31), unterteilt und den Durchtritt des sich in mittlerer Höhe schichtenden Bestandteils verhindert, einen ersten Abzug (34) , welcher im Kammerinneren bis in den mittleren sich schichtenden Bestandteil in der vorderen Kammer, der durch den Trenndamm aufgehalten wird, hineinragt, und

einen zweiten Abzug (36) hinter dem Trenndamm, wobei dieser zweite Abzug in das Kammerinnere im hinteren Kammerteil im wesentlichen ebenso weit hineinragt, wie der erste Abzug im vorderen Kammerteil.
2. Sammelkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Abzug (37) vorgesehen ist, der weiter als die beiden anderen Abzüge in das Kammerinnere und so weit hineinragt, daß über ihn zumindest ein Teil der Bestandteile größter Dichte abführbar ist.
3. Sammelkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Trenndamm wesentlich weiter in das Innere der Sammelkammer nach außen gerichtet hineinragt, als die mittlere Schicht mit dem vor dem Trenndamm abführbaren Bestandteil, . so daß für diesen Bestand- : teil eine Sperre gegeben ist.

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ORiGJNAL INSPECTED
4. Sammelkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß der Trenndamm mit dem Deckelteil (42) der Saminelkammer als gemeinsames Teil ausgebildet ist.
5. Sammelkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß sämtliche die Kammer bildenden Teile aus halbstarrem, für medizinische Zwecke geeignetem Polyvinylchlorid hergestellt sind.
6. Sammelkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die eigentliche Sammelkammer mit einem abgetrennten Zuführungsteil für zu verarbeitende Suspension zu einem Stück vereinigt ist und daß mit dem eigentlichen Sammelkammerteil einerseits und mit dem Zuführungsteil andererseits je ein Ende (13, 12) eines ringförmigen Zentrifugenbehälters (10, 11) verbunden ist.
7. Sammelkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Zentrifugenbehälter aus halbstarrem, für medizinische Zwecke geeignetem Polyvinylchlorid hergestellt ist.
8. Sammelkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen vorderem Kammerteil (30) und hinterem Kammerteil (31) mindestens ein Durchführungskanal (35) für den sich am weitesten innen ansammelnden Bestandteil vorgesehen ist.

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9. Verwendung einer SammeIkammer nach Anspruch 8 für die Zerlegung von Blut, dadurch gekennzeichnet, daß die sich beim Schleudern als mittlere Schicht zwischen roten Blutzellen außen und Plasma innen ansammelnden weißen Blutzellen durch den Trenndamm aufgehalten werden und über den ersten Abzug absaugbar sind,

daß die roten Blutzellen zumindest zu einem wesentlichen Teil über den Trenndamm hinweg in den hinter dem Trenndamm gelegenen hinteren Kammerteil gelangen und daß das im vorderen Kammerteil am weitesten innen sich anordnende Plasma durch den/einen vorgesehenen Durchführungskanal in den hinteren Kammerteil gelangen kann und von dort zusammen mit den sich ansammelnden roten Blutzellen absaugbar ist.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß sich beim Schleudern an der äußeren Kammerbodenwand verdichtend ansammelnde rote Blutzellen über den/einen dritten Abzug absaugbar sind.

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