EP0985453A1 - Zentrifugenkammer für einen Zellseparator - Google Patents

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EP0985453A1
EP0985453A1 EP99117393A EP99117393A EP0985453A1 EP 0985453 A1 EP0985453 A1 EP 0985453A1 EP 99117393 A EP99117393 A EP 99117393A EP 99117393 A EP99117393 A EP 99117393A EP 0985453 A1 EP0985453 A1 EP 0985453A1
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EP
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channel
centrifuge chamber
fraction
point
chamber according
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EP99117393A
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English (en)
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Hans-Jürgen Dr. Neumann
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Fresenius SE and Co KGaA
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Fresenius SE and Co KGaA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0442—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation
    • B04B2005/045—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers with means for adding or withdrawing liquid substances during the centrifugation, e.g. continuous centrifugation having annular separation channels

Definitions

  • the invention relates to a centrifuge chamber for a cell separator, especially for separating blood into several fractions.
  • the centrifuge chamber of the known cell separators has one Separation channel into which the cell suspension to be separated is passed. Under the influence of the centrifugal force, a takes place in the separation channel Separation into different fractions, for example platelets (PLT), Erythrocytes (RBC), platelet-rich plasma (PRP) and platelet-poor plasma (PPP), which is withdrawn from the chamber.
  • PLT platelets
  • RBC Erythrocytes
  • PRP platelet-rich plasma
  • PPP platelet-poor plasma
  • the centrifuge chamber of the known cell separators for separating blood in multiple fractions is generally for single use certainly.
  • One and two-part centrifuge chambers are known. Both two-part centrifuge chambers, the separation channel from one flexible film part formed, which is inserted into a rigid receiving unit becomes.
  • the separation channel of the known one or two part Centrifuge chambers are designed in one or more stages.
  • Centrifuge chambers with a multi-stage separation channel have the disadvantage that that due to turbulence in the transition area between the individual Channel sections already separated cells carried into another fraction can be. For example, there is a risk that already separated Platelets partially or completely mixed with the plasma or Leukocytes are whirled up as a union.
  • Single-stage separation chambers have so far been characterized by unclean or inadequate separation, particularly of platelets, since here the Platelets are obtained from the so-called buffy coat, the is naturally heavily contaminated with leukocytes.
  • DE-A-28 21 055 describes a multi-stage centrifuge chamber for Separate blood into several fractions, the separation channel of several there are circular sections with different radii are clearly separated from each other by transition areas or dams.
  • the Sections of the canal differ significantly in their slope, with the Slope of the channel section at the transition point to which it subsequent section has a break point.
  • a centrifuge chamber, the separation channel of several sections is also known from US-A-4,342,420.
  • the Separation channel has an entrance area running outwards, one a circular path around the central axis and an end region tapering to the axis of rotation.
  • US-A-4 356 958 discloses a single stage separation chamber with one spiral separation channel.
  • the separation channel is designed such that it does not run towards the axis of rotation of the chamber, but in Edge area of the chamber runs out.
  • the invention has for its object a centrifuge chamber for To create cell separator in which the separation of the cell suspension is very is even and contamination-free.
  • the separation channel can consist of one or more channel sections be composed, being between the individual channel sections Areas where liquid is supplied to the separation chamber or Liquid is discharged. In these areas, the interior and The outer wall of the separation channel naturally does not have a continuous course.
  • the centrifuge chamber according to the invention is used in particular for separation of whole blood into several fractions, namely erythrocytes and / or Platelets and / or plasma use.
  • the separation channel extends up to close to the center of the axis of rotation of the centrifuge chamber.
  • the Outlet for the erythrocyte fraction at the radially outer end of the Channel arranged while the outlet for the plasma fraction on the radial inner end of the channel is arranged.
  • the entrance for the too separating cell suspension is preferably between the outlet for the Erythrocyte fraction and the outlet for the plasma fraction.
  • the platelet fraction outlet is preferably between the inlet for blood and the outlet for the plasma fraction.
  • the advantages of Centrifuge chamber, the separation channel of a progressive slope has, especially to wear.
  • the progressive slope of the canal is achieved that erythrocytes in the radially outer areas of the Not be packed too compact.
  • the hematocrit value of the Erythrocytes can therefore unite in the radially outer areas Do not exceed a maximum value of 80 to 90% hct.
  • it is from Advantage as a high hematocrit values in the outer areas of the channel radially inward flow of platelets into the plasma with special needs. It also ensures that plasma is unimpeded across the entire length of the channel can flow radially inward to the plasma outlet.
  • the outlet for the Platelets spread over the entire height of the separation channel extending recess on the radially outer side wall of the channel arranged, from which the platelets withdraw with great effectiveness to let.
  • the platelets that pass through the Plasma flow from the buffy coat layer on the erythrocytes to the Plasma outlet are entrained as well as the platelets that are caused by the progressive increase of the channel from radially inner areas fall back and get into the recess.
  • the outlet for the platelets is advantageously in the lower half of the recess, preferably in the radially outer part of the Deepening.
  • the separation channel with the erythrocyte outlet on the radially outside lying and the plasma outlet at the radially inner end can When priming with solutions or blood, vent slightly because the air bubbles under the influence of the centrifugal force to the radially inner end driven where they are removed through the plasma outlet without residue can be.
  • the cross section of the separation channel is over the entire length preferably constant. But it is also possible to use a separation channel to provide a cross-section that changes continuously in the longitudinal direction.
  • the centrifuge chamber can be designed as a one-piece chamber, wherein the centrifuge channel is part of the (housing body. But it is also possible to form the centrifuge chamber in two parts, the Separation channel as a flexible channel made of hose or film material in the Housing body is used.
  • the centrifuge chamber comprises a circular housing body 1, which in the cell separator is inserted.
  • the housing body 1 carries a separation channel 3, which is about the axis of rotation 2 Centrifuge chamber extends.
  • the separation channel has a first at its outer end 4 Outlet 5 for erythrocytes (RWC) and at its inner end 6 one second outlet 7 for plasma (PLS). Between the erythrocyte outlet 5 and the plasma outlet 7, the separation channel 3 has an inlet 8 for the whole blood to be separated (WB), while between the whole blood inlet 8 and the plasma outlet 7, a third outlet 9 for platelets (PLT) is arranged.
  • the inlet and the outlets are in the length of the channel arranged essentially at constant intervals.
  • the separation channel 3 has the same cross section along its length. He is by an inner side wall 10 and an outer Side wall 11 and a lower wall 12 and an upper wall 13 limited ( Figure 3).
  • the course of the separation channel 3 is shown in the middle between the Side walls 10, 11 extending line described, which is in the form of a Spiral 5 winds around the axis of rotation 2 of the centrifuge chamber and onto the Rotation axis approaches.
  • the slope of the spiral 5 describing the course of the rotation channel takes from the outside channel end 4 to the inside channel end 6 steadily, the slope being defined at a point on the spiral than the angle between the tangent of a circle around the axis of rotation in this point and the tangent of the spiral at this point.
  • FIG 3 is a point on the course of the separation channel descriptive spiral 5 designated A.
  • the circle on which point A and the axis of rotation 2 of the centrifuge chamber is designated by K.
  • the slope at point A is now defined as the angle ⁇ between the Tangent T1 of circle K at point A and tangent T2 of the spiral S, which describes the course of the channel, in point A.
  • the spiral S describing the course of the channel points from that outer channel end 4 over substantially the first half of its length a slope that is less than 5 ° and greater than 5 ° in the second half is.
  • the slope parameter y is less than 1500.
  • the whole blood inlet 8 is preferably located on a part of the channel the slope is less than 1 °, while the platelet outlet 9 is preferably on a steep part of the channel on which the slope is greater than Is 5 °.
  • Figure 4 shows a section through the separation channel 3 at the level of Platelet outlet 9.
  • the outer side wall 11 runs underneath Formation of a recess 15 radially outwards, and then radially again to run inside.
  • the bottom of the depression is in the outside Sidewall of the platelet outlet 9 is arranged.
  • the recess 15 is formed over the entire channel height so that it the channel cross section does not change significantly in terms of flow and the Laminar flow over the fume cupboard.
  • the outside wall of the outside Section of the separation channel goes into an obliquely outward Over the wall, which is followed by a sloping inward wall, which then merges into the radially inner channel section.
  • the removal port for the platelets is located at the point of the Separation channel where the two walls meet.
  • both the platelets fall through Plasma flow from the buffy coat layer on the erythrocytes to the Plasma outlet 7 are entrained, as well as the platelets by the progressive slope of the channel from radially inner areas fall behind.
  • the slope parameter y1 is less than 1500 and the slope parameter y2 is less than 10, where phi1 / phi0 is greater than 0.3.
  • the channel can have an angular circumference> 360 °.
  • Figure 7 shows the course of the separation channel 3, which is a very over 270 ° asked for a slight slope, which then grows progressively up to 540 °.
  • a Separation chamber with such a channel is very suitable platelet-rich plasma. This is at the radially inside deducted lying point.

Abstract

Eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator weist einen Zentrifugenkanal (3) auf, der einen Einlaß (8) für die zu separierende Zellsuspension, insbesondere Blut, und mindestens einen Auslaß (5) für eine Fraktion der Zellsuspension aufweist und von einer radial innen liegenden und einer radial außen liegenden Seitenwand (10, 11) begrenzt wird. Der Zentrifugenkanal ist als Spirale ausgebildet, die sich von dem radial außen liegenden Kanalende (4) mit zunehmender Steigerung zu dem radial innen liegenden Kanalende (6) erstreckt. Die Zentrifugenkammer erlaubt eine gleichmäßige und kontaminationsfreie Trennung der Zellsuspension in ihre Fraktionen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator, insbesondere zur Trennung von Blut in mehrere Fraktionen.
Zur Trennung von Vollblut in seine einzelnen Bestandteile finden Zellseparatoren Verwendung, die über eine Zentrifugenkammer verfügen.
Die Zentrifugenkammer der bekannten Zellseparatoren weist einen Separationskanal auf, in den die zu separierende Zellsuspension geleitet wird. Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft erfolgt in dem Separationskanal eine Trennung in verschiedene Fraktionen, beispielsweise Thrombozyten (PLT), Erythrozyten (RBC), thrombozytenreiches Plasma (PRP) und thrombozytenarmes Plasma (PPP), die aus der Kammer abgezogen werden.
Die Zentrifugenkammer der bekannten Zellseparatoren zum Trennen von Blut in mehrere Fraktionen ist im allgemeinen zur einmaligen Verwendung bestimmt. Es sind ein- und zweiteilige Zentrifugenkammern bekannt. Bei den zweiteiligen Zentrifugenkammern wird der Separationskanal von einem flexiblem Folienteil gebildet, das in eine starre Aufnahmeeinheit eingelegt wird.
Der Separationskanal der bekannten ein- oder zweiteiligen Zentrifugenkammern ist ein- oder mehrstufig ausgebildet.
Zentrifugenkammern mit mehrstufigem Separationskanal haben den Nachteil, daß durch Verwirbelungen im Übergangsbereich zwischen den einzelnen Kanalabschnitten bereits getrennte Zellen in eine andere Fraktion mitgerissen werden können. So besteht beispielsweise die Gefahr, daß bereits getrennte Thrombozyten teilweise oder vollständig mit dem Plasma vermischt oder Leukozyten als Vereinigung aufgewirbelt werden.
Einstufige Separationskammern dagegen zeichnen sich bislang durch unsaubere oder unzureichende Trennung insbesondere von Thrombozyten aus, da hier die Thrombozyten aus dem sogenannten Buffy-Coat gewonnen werden, der naturgemäß mit Leukozyten stark verunreinigt ist.
Die DE-A-28 21 055 beschreibt eine mehrstufige Zentrifugenkammer zum Trennen von Blut in mehrere Fraktionen, deren Separationskanal aus mehreren kreisbogenförmigen Abschnitten mit unterschiedlichen Radien besteht, die durch Übergangsbereiche oder Dämme deutlich voneinander getrennt sind. Die Abschnitte des Kanals unterscheiden sich deutlich in ihrer Steigung, wobei die Steigung des Kanalabschnitts an der Übergangsstelle zu dem sich daran anschließenden Abschnitt einen Knickpunkt aufweist.
Eine Zentrifugenkammer, deren Separationskanal aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt ist, ist auch aus der US-A-4 342 420 bekannt. Der Separationskanal weist einen nach außen laufenden Eingangsbereich, einen auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse verlaufenden mittleren Bereich und einen auf die Rotationsachse zulaufenden Endbereich auf.
Die US-A-4 356 958 offenbart eine einstufige Separationskammer mit einem spiralförmigen Separationskanal. Der Separationskanal ist derart ausgebildet, daß er nicht auf die Rotationsachse der Kammer zuläuft, sondern im Randbereich der Kammer ausläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifugenkammer für einen Zellseparator zu schaffen, in der die Trennung der Zellsuspension sehr gleichmäßig und kontaminationsfrei erfolgt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Es hat sich gezeigt, daß eine sehr gleichmäßige und kontaminationsfreie Trennung der Zellsuspension mit einer stetig verlaufenden Kanalform erreicht wird, bei der die Steigung konstant oder progressiv zunehmend ausgelegt ist.
Aufgrund des kontinuierlichen spiralförmigen Verlaufs der einzelnen Abschnitte des Separationskanals ohne Unstetigkeitsstellen werden Turbolenzen vermieden, so daß sich eine laminare Strömung in dem Kanal ausbilden kann.
Der Separationskanal kann aus einem oder mehreren Kanalabschnitten zusammengesetzt sein, wobei zwischen den einzelnen Kanalabschnitten Bereiche liegen, an denen Flüssigkeit der Separationskammer zugeführt oder Flüssigkeit abgeführt wird. In diesen Bereichen kann die Innen- und Außenwand des Separationskanals naturgemäß keinen stetigen Verlauf haben.
Die erfindungsgemäße Zentrifugenkammer findet insbesondere zur Trennung von Vollblut in mehrere Fraktionen, nämlich Erythrozyten und/oder Thrombozyten und/oder Plasma Verwendung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der. Unteransprüche.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Separationskanal bis nahe an das Zentrum der Rotationsachse der Zentrifugenkammer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zentrifugenkammer ist der Auslaß für die Erythrozytenfraktion an dem radial außen liegenden Ende des Kanals angeordnet, während der Auslaß für die Plasmafraktion an dem radial innen liegenden Ende des Kanals angeordnet ist. Der Einlaß für die zu separierende Zellsuspension ist vorzugsweise zwischen dem Auslaß für die Erythrozytenfraktion und dem Auslaß für die Plasmafraktion angeordnet. Der Auslaß für die Thrombozytenfraktion ist vorzugsweise zwischen dem Einlaß für Blut und dem Auslaß für die Plasmafraktion angeordnet.
Bei dieser bevorzugten Ansführungsform kommen die Vorteile der Zentrifugenkammer, deren Separationskanal eine progressive Steigung aufweist, besonders zum Tragen. Mit der progressiven Steigung des Kanals wird erreicht, daß Erythrozyten in den radial außen liegenden Bereichen des Kanals nicht zu kompakt gepackt werden. Der Hämatokritwert der Erythrozyten kann daher in den radial außen liegenden Bereichen einen Maximalwert von 80 bis 90 % Hkt nicht überschreiten. Dies ist insofern von Vorteil, als hohe Hämatokritwerte in den Außenbereichen des Kanals eine radial nach innen gerichtete Strömung von Thrombozyten in das Plasma behindert. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß Plasma ungehindert über die gesamte Länge des Kanals radial nach innen zum Plasmaauslaß fließen kann.
Weil sich die Steigung mit abnehmender Zentrifugalkraft zunehmend erhöht, können Thrombozyten infolge der Zentrifugalkraft aus weiter innen liegenden Bereichen des Kanals zum Thrombozytenauslaß zurückfallen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Auslaß für die Thrombozyten in einer sich über die gesamte Höhe des Separationskanals erstreckenden Vertiefung an der radial außen liegenden Seitenwand des Kanals angeordnet, aus der sich die Thrombozyten mit großer Effektivität abziehen lassen. In diese Vertiefung fallen sowohl die Thrombozyten, die durch den Plasmafluß von der Buffy-Coat-Schicht auf den Erythrozyten zum Plasmaauslaß mitgerissen werden als auch die Thrombozyten, die durch die progressive Steigerung des Kanals von radial innen liegenden Bereichen zurückfallen und in die Vertiefung gelangen.
Der Auslaß für die Thrombozyten befindet sich vorteilhafterweise in der unteren Hälfte der Vertiefung, vorzugsweise im radial außen liegenden Teil der Vertiefung.
Der Separationskanal mit dem Erythrozytenauslaß an dem radial außen liegenden und dem Plasmaauslaß am radial innen liegenden Ende läßt sich beim Vorfüllen mit Lösungen oder Blut leicht entlüften, weil die Luftblasen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zum radial innen liegenden Ende getrieben werden, wo sie durch den Plasmaauslaß rückstandsfrei entfernt werden können.
Der Querschnitt des Separationskanals ist über die gesamte Länge vorzugsweise konstant. Es ist aber auch möglich, einen Separationskanal mit einem sich in Längsrichtung stetig ändernden Querschnitt vorzusehen.
Die Zentrifugenkammer kann als einteilige Kammer ausgebildet sein, wobei der Zentrifugenkanal Bestandteil des (Gehäusekörpers ist. Es ist aber auch möglich, die Zentrifugenkammer zweiteilig auszubilden, wobei der Separationskanal als flexibler Kanal aus Schlauch oder Folienmaterial in den Gehäusekörper eingesetzt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine Zentrifugenkammer in schematischer Darstellung,
Figur 2
den Verlauf des Separationskanals der Zentrifugenkammer von Figur 1,
Figur 3
einen Schnitt durch den Separationskanal von Figur 1 entlang der Linie III-III von Figur 1 in vergrößerter Darstellung,
Figur 4
einen Schnitt durch den Separationskanal von Figur 1 entlang der Linie IV-IV in vergrößerter Darstellung und
Figuren 5 bis 7
den Verlauf des Separationskanals weiterer Ausführungsbeispiele der Zentrifugenkammer.
Die Zentrifugenkammer umfaßt einen kreisförmigen Gehäusekörper 1, der in den Zellseparator eingelegt wird. In dem Zellseparator rotiert der Gehäusekörper 1 um eine vertikale Rotationsachse 2. Der Gehäusekörper 1 trägt einen Separationskanal 3, der sich um die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer erstreckt.
Der Separationskanal weist an seinem außen liegenden Ende 4 einen ersten Auslaß 5 für Erythrozyten (RWC) und an seinem innen liegenden Ende 6 einen zweiten Auslaß 7 für Plasma (PLS) auf. Zwischen dem Erythrozytenauslaß 5 und dem Plasmaauslaß 7 weist der Separationskanal 3 einen Einlaß 8 für das zu separierende Vollblut (WB) auf, während zwischen dem Vollbluteinlaß 8 und dem Plasmaauslaß 7 ein dritter Auslaß 9 für Thrombozyten (PLT) angeordnet ist. Der Einlaß und die Auslässe sind über die Länge des Kanals im wesentlichen in gleichbleibenden Abständen verteilt angeordnet.
Der Verlauf des Separationskanals 3 und die Anordnung der Anschlüsse zum Zu- bzw. Abführen des Vollblutes bzw. seiner Fraktionen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 im einzelnen beschrieben.
Der Separationskanal 3 hat entlang seiner Länge den gleichen Querschnitt. Er wird von einer innen liegenden Seitenwand 10 und einer außen liegenden Seitenwand 11 sowie einer unteren Wand 12 und einer oberen Wand 13 begrenzt (Figur 3).
Der Verlauf des Separationskanals 3 wird durch eine in der Mitte zwischen den Seitenwänden 10, 11 verlaufenden Linie beschrieben, die sich in Form einer Spirale 5 um die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer windet und auf die Rotationsachse zuläuft.
Die Steigung des den Verlauf des Rotationskanals beschreibenden Spirale 5 nimmt von dem außen liegenden Kanalende 4 zum innen liegenden Kanalende 6 hin stetig zu, wobei die Steigung an einem Punkt auf der Spirale definiert ist als der Winkel zwischen der Tangente eines Kreises um die Rotationsachse in diesem Punkt und der Tangente der Spirale in diesem Punkt.
In Figur 3 ist ein Punkt auf der den Verlauf des Separationskanals beschreibenden Spirale 5 mit A bezeichnet. Der Kreis, auf dem der Punkt A und die Rotationsachse 2 der Zentrifugenkammer liegt, ist mit K bezeichnet. Die Steigung an dem Punkt A ist nun definiert als der Winkel α zwischen der Tangente T1 des Kreises K in dem Punkt A und der Tangente T2 der Spirale S, die den Verlauf des Kanals beschreibt, in dem Punkt A.
Der Verlauf des Separationskanals 3 wird durch folgende Gleichung beschrieben: R = R0(1-(phi/phi0)y) wobei
R =
radialer Abstand der den Verlauf des Kanals beschreibenden Spirale S an der Steile phi
R0 =
radial größter Abstand der den Verlauf des Kanals beschreibenden Spirale S am außenliegenden Kanalanfang
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
phi0 =
Gesamtwinkel des Kanals
y =
Steigungsparameter
Die den Verlauf des Kanals beschreibende Spirale S weist ausgehend von dem außen liegenden Kanalende 4 über im wesentlichen die erste Hälfte ihrer Länge eine Steigung auf, die kleiner als 5° und in der zweiten Hälfte größer als 5° ist. Der Steigungsparameter y ist kleiner als 1500.
Der Vollbluteinlaß 8 befindet sich vorzugsweise an einer Steile des Kanals, an der die Steigung kleiner als 1° ist, während der Thrombozytenauslaß 9 vorzugsweise an einer Steile des Kanals liegt, an der die Steigung größer als 5° ist.
Während des Betriebs wird Vollblut über den Einlaß 8 der Kammer zugeführt, während Erythrozyten über den Auslaß 5, Plasma über den Auslaß 7 und Thrombozyten über den Auslaß 9 abgezogen werden. Aufgrund der progressiv zunehmenden Steigung können Thrombozyten aus weiter innen liegenden Bereichen des Kanals zum Thrombozytenauslaß zurückfallen. Die Position der Trenngrenze zwischen Erythrozyten und thrombozytenreichem Plasma wird über die Abzugsgeschwindigkeit der das Plasma aus der Separationskammer abziehenden Pumpe derart eingestellt, daß der Auslaß 9 für die Thrombozyten radial weiter innen als die Trenngrenze liegt.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch den Separationskanal 3 in Höhe des Thrombozytenauslasses 9. Hier läuft die außen liegende Seitenwand 11 unter Bildung einer Vertiefung 15 radial nach außen, um dann wieder radial nach innen zu verlaufen. Am Boden der Vertiefung ist in der außen liegenden Seitenwand der Thrombozytenauslaß 9 angeordnet.
Die Vertiefung 15 Über die gesamte Kanalhöhe ist derart ausgebildet, daß sie den Kanalquerschnitt strömungsmäßig nicht wesentlich verändert und die Strömung laminar über den Abzug fließt. Die Außenwand des außen liegenden Abschnitts des Separationskanals geht in eine schräg nach außen verlaufende Wand über, an die sich eine schräg nach innen verlaufende Wand anschließt, die dann in den radial innen liegenden Kanalabschnitt übergeht. Der Abzugsport für die Thrombozyten befindet sich dabei an dem Punkt des Separationskanals, an dem die beiden Wände aufeinander treffen.
In die Vertiefung 15 fallen sowohl die Thrombozyten, die durch den Plasmafluß von der Buffy-Coat-Schicht auf den Erythrozyten zum Plasmaauslaß 7 mitgerissen werden, als auch die Thrombozyten, die durch die progressive Steigung des Kanals von radial innen liegenden Bereichen zurückfallen.
Figur 5 zeigt den Verlauf des Separationskanals einer weiteren Ausführungsform der Zentrifugenkammer, wobei die einander entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die den Verlauf der Separationskammer beschreibende Spirale 5 wird durch eine Gleichung beschrieben, die als Leitkurve die Kanalmitte angibt, R = R0(1-(phi/phi0)y1 - phi/ph1·y2) wobei
R =
radialer Abstand der den Verlauf des Separationskanals beschreibenden Spirale an der Stelle phi
R0 =
radial größter Kanalabstand am außen liegenden Kanalanfang
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
phi0 =
Gesamtwinkel des Kanals
phi1 =
Winkelparameter
y1 =
Steigungsparameter 1
y2 =
Steigungsparameter 2
Der Steigungsparameter y1 ist kleiner als 1500 und der Steigungsparameter y2 ist kleiner als 10, wobei phi1/phi0 größer als 0,3 ist.
In Figur 6 ist ein weiten Beispiel des Verlaufs eines Separationskanals 3 mit progressiver Steigung angegeben, hier nach der Formel R = R0-y1 / phi1·phi + (1 / (y3^((phi-phi3) / (phi+1)) + 1) - 1)/y2·phi, wobei
R0 =
radial größter Kanalbastand
phi1 =
Winkelparameter 1
y2 =
Steigungsparmeter 2
y1 =
Kreisabweichung bei phi1
phi0 =
Gesamtwinkel
y3 =
Steilheit
phi3 =
Progressivabschnitt
phi =
Winkel des betrachteten Kanalpunktes
Weiterhin kann der Kanal einen Winkelumfang > 360° aufweisen.
Figur 7 zeigt den Verlauf des Separationskanals 3, der über 270° eine sehr geringe Steigung bat, die dann progressiv bis 540° wächst. Eine Separationskammer mit einem derartigen Kanal ist geeignet, ein sehr thrombozytenreiches Plasma zu gewinnen. Dieses wird am radial innen liegendsten Punkt abzegzogen.

Claims (11)

  1. Zentrifugenkammer für einen Zellseparator mit einem Separationskanal (3), der sich aus mindestens einem Kanalabschnitt zusammensetzt, der von einer radial innen liegenden und einer radial außen liegenden Seitenwand (10, 11) begrenzt wird und der einen Einlaß (8) für die zu separierende Zellsuspension, insbesondere Blut, und mindestens einen Auslaß (5) für eine Fraktion der Zellsuspension aufweist, wobei der Verlauf des bzw. jedes Kanalabschnitts durch eine in der Mitte zwischen den Seitenwänden verlaufende Linie beschrieben wird, die sich um die Rotationsachse (2) der Zentrifugenkammer windet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die den Verlauf des bzw. jedes Kanalabschnitts des Separationskanals (3) beschreibende Linie eine Spirale (5) ist, die sich von dem radial außen liegenden Kanalende (4) mit zunehmender Steigung zu dem radial innen liegenden Kanalende (6) erstreckt, wobei die Steigung an einem Punkt (A) auf der Spirale definiert ist als der Winkel α zwischen der Tangente (T1) eines Kreises (K) um die Rotationsachse (2) in diesem Punkt und der Tangente (T2) der Spirale in diesem Punkt.
  2. Zentrifugenkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf eines radial außen liegenden Kanalabschnitts eines sich aus mehreren Kanalabschnitten zusammensetzenden Separationskanals (3) beschreibende Linie (S) an jedem Punkt der Linie eine Steigung hat, die kleiner als die Steigung an jedem Punkt eines sich an den radial außen liegenden Kanalabschnitt anschließenden Kanalabschnitts ist, der radial innen liegt.
  3. Zentrifugenkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Separationskanal bis nahe an die Rotationsachse (2) der Zentrifugenkammer erstreckt.
  4. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (5) für eine Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Erythrozytenfraktion, an dem radial außen liegenden Ende (4) des Kanals (3) angeordnet ist.
  5. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Auslaß (7) für eine zweite Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Plasmafraktion, an dem radial innen liegenden Ende (6) des Kanals (3) angeordnet ist.
  6. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (8) für die zu separierende Zellsuspension, insbesondere Blut, zwischen dem radial innnen liegenden und radial außen liegenden Ende (6, 4) des Kanals (3) angeordnet ist.
  7. Zentrifugenkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Auslaß (9) für eine dritte Fraktion der Zellsuspension, insbesondere die Thrombozytenfraktion, zwischen dem Einlaß (8) und dem radial innen liegenden Ende (6) des Kanals (3) angeordnet ist.
  8. Zentrifugenkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Auslaß (9) für die dritte Zellsuspension, insbesondere die Thrombozytenfraktion, in einer sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Kanals erstreckenden Vertiefung (15) an der radial außen liegenden Seitenwand (11) des Separationskanals (3) angeordnet ist.
  9. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (8) und die Auslässe (5, 7, 9) über die Länge des Separationskanals (3) im wesentlichen in gleichbleibenden Abständen verteilt angeordnet sind.
  10. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf des Separationskanals (3) beschreibende Spirale (S) ausgehend von dem außen liegenden Ende (4) des Kanals (3) über im wesentlichen die erste Hälfte ihrer Länge eine Steigung aufweist, die kleiner als 5° und in der zweiten Hälfte größer als 5° ist.
  11. Zentrifugenkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Separationskanals (3) über die gesamte Länge konstant ist.
EP99117393A 1998-09-12 1999-09-04 Zentrifugenkammer für einen Zellseparator Expired - Lifetime EP0985453B1 (de)

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