Центрифуга для биологических жидкостей

/02 11 В Е ИЗОБ НИ Н ПАТЕН с- оГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕРИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ПЕНТРИФУГА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ, преимущественнокрови, содержащая корпус, установленный на валу ротор, имеющий покрайней мере одну камеру с располо женной в ней емкостью для биологической жидкости, имеющей подводящуюи отводящую трубки, и привод ротора,включающий электродвигатель, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью предотвращения утечки жидкоти и ее загрязнения, ротор располжен во вращающемся элементе, установленном на валу, связанном с валомэлектродвигателя, вал ротора выполнен полым и установлен коаксиальново втулке, вращающийся элемент связан с втулкой с помощью приводногомеханизма, обеспечивающего соотношение скоростей вращения ротора ивращающегося элемента 2;1, и подводящая и отводящая трубки емкостидля жидкости соединены с многоканальным шлангом, расположенным внутри вала ротора.1085503 Составитель Г,Лошкаревтор Н.Егорова Техред А.Бабинец Корректор О.Би ПодписнСР лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна аэ 2045/5 б Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж 551 енног тений 5, Ра комитета Соткрытийская наб.1085503 2, Центрифуга по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что вращающийся элемент выполнен в виде чаши, приводной механизм содержит расположенные горизонтально и параллельно пластины, из которых две верхние прикреплены к втулке, а нижняя - к днищу чаши, дополнительные валы, установленные эКсцентрично валу ротора, и связывающие валы шкивы с ремнями.3. Центрифуга по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена направляющим устройством для многоканального шланга и неподвижным опорным устройством для креплеИзобретение относится к оборудованию для разделения биологических жидкостей, преимущественно крови, и может быть использовано в медицине.Известна центрифуга для крови, содержащая корпус, цилиндрический ротор, вращающийся вокруг горизонтальной оси в подшипниках и размещеннуюв роторе с воэможностью планетарноговращения камеру для разделения жидкости, снабженную подводящими и отводящими трубками 1Однако известная центрифуга недо"статочно надежна в работе.Наиболее близкой к предлагаемойпо техническому решению является 15центрифуга для биологических жидкостей, преимущественно крови, содержащая корпус, установленный на валуротор, имеющий по крайней мере однукамеру с расположенной в ней емкостью 20для разделяемой жидкости, имеющейподводящую и отводящую трубки, и привод ротора, включающий электродвигатель 2,Известная центрифуга снабжена уст ройством для соединения вращающихсяэлементов с неподвижным, содержащимвращающйеся и неподвижное уплотнение. Выход из строя вращающегося уплотнения при его износе приводит кразбрызгиванию и загрязнению частицами уплотнения фракций жидкости,которая подлежит обработке.Цель изобретения заключается впредотвращении утечки жидкости и еезагрязнения. 35Для достижения этой цели в центри"Фуге для биологических жидкостей,преимущественно крови, содержащейкорпус, установленный на валу ротор,имеющий по крайней мере одну камеру 40расположенной в ней емкостью длябиологической жидкости, имеющей подводящую и отводящую трубки, привод ния последнего с одной стороны ротора.4. Центрифуга по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена устройством для установки емкости в камере ротора, представляющим собой эластичную сумку с прикрепленным к ней гибким тросом, имеющим рукоятку для протягивания сумки через направляющее устройство,5. Центрифуга по пп, 1-3, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что многоканальный шланг выполнен из полипропилена, полиэтилена, нейлона, тефлона или силикона. ротора, включающий электродвигатель,ротор расположен во вращающемся элементе, установленном на валу, связанном с валом электродвигателя, валротора выполнен полым и установленкоаксиально во втулке, вращающийсяэлемент связан со втулкой с помощьюприводного механизма, обеспечивающего соотношение скоростей вращенияротора и вращающегося элемента 2:1,причем подводящая и отводящая трубкиемкости для жидкости соединены смногоканальным шлангом, расположенным внутри вала ротора.Вращающийся элемент выполнен ввиде чаши, приводной механизм содержит расположенные горизонтально ипараллельно пластины, из которых двеверхние прикреплены к втулке, а нижняя - к днищу чаши, дополнительныевалы, установленные эксцентрично валу ротора, и связывающие валы шкивыс ремнями.Центрифуга снабжена направляющимустройством для многоканального шланга и неподвижным опорным рычагом длякрепления последнего с одной стороны ротора.Центрифуга снабжена устройствомдля установки емкости в камере ротора, представляющим собой эластичнуюсумку с прикрепленным к ней гибкимтросом, имеющим рукоятку для протягивания сумки через направляющееустройство.1 ногоканальный шланг выполнен изполипропилена, полиэтилена, нейлона,тефлона или силикона,На фиг, 1 изображена предлагаемая центрифуга в аксонометрии; нафиг. 2 - центрифуга, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А нафиг, 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б нафиг, 2; йа фиг. 5 - центрифуга счастичным вырывом, виц сверху; нафиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5; нафиг. 7 - центрифуга с направляющимэлементом, установленным с возможностью планетарного движения, продольный разрез; на фиг. 8 - установка для промывки и разделения крови 5с предлагаемой центрифугой; наФиг. 9 - разрез Г-Г на фиг, 8; нафиг. 10 - направляющее устройстводля многоканального шланга; нафиг. 11 - вариант конструкции при Оводного механизма; на Фиг. 1то же, в аксонометрии; на Фиг, 13 вариант конструкции центрифуги снаправляющим рукавом; на Фиг. 14вариант конструкции направляющего 15рукава; на Фиг 15 - другой вариантконструкции направляющего рукава;на фиг. 16 - многоканальный шлангв аксонометрии; на фиг. 17 - соединительный блок в аксонометрии; нафиг. 18 - устройство для установкипромывных мешков в роторе, аксонометрия; на фиг. 19 - то же, с разме"ценными промывными мешками; нафиг, 20 - центрифуга с устройствомдля установкипромывных мешков, продольный разрез.Центрифуга для промывки и/илиразделения биологических жидкостей,преимущественно крови, содержит корпус 1 с откидной крышкой 2, обеспечивающей доступ внутрь центрифуги,установленный на полом валу 3 ротор4, состоящий из чашеобразного экрана 5 для уменьшения сопротивлениявоздуха, центрального опорного кронш тейна б и цилиндрических стаканов 7и 8, в которых размещаются емкостидля жидкости в виде мягких пластиковых промывных мешков 9 и 10, имеющих подводящие 11 к 12 и отводящие 4 О13 и 14 трубки (фиг. 5), привод ротора, включающий электродвигатель 15,на валу 16 которого установлен шкив17, связанный приводным ремнем 18со шкивом 19, смонтированным на валу 20 редуктора 21, имеющего подшипники 22,Стаканы 7 и 8 выполнены из алюминия или нержавеющей стали и установлены диаметрально противоположнодруг другу на опорном кронштейне бпосредством пары выступающих наружуштифтов 23 и 24, выполненных заодносо стаканами и входящих в прорези25 и 26 соответствующих размеров,предусмотренные в опорном кронштейне б. Последний прикреплен по центру к отфланцованному верХнему концу полого вала 3 и имеет центральное отверстие 27, в которое входитчасть вала 3, выступающая над флан- бОцем. Нижний конец вала 3 снабженприводным шкивом 28 и свободно вращающимся направляющим устройством29 для многоканального шланга 30,связанным с наружной поверхностью 65 вала 3 при помощи резьбового кольца 31. Вращение направляющего устройства 29 обеспечивается посредством нескольких шарикоподкипнкков 32.Ротор 4 расположен во вращающемся элементе, выполненном в виде чащи 33, установленной на валу 34, связаннымвалом 16 электродвигателя 15 через редуктор 21. Чаша 33 связана со втулкой 35 с помощью приводного механизма,обеспечивающего соотношение скоростей вращения ротора к чаши 2:1 и содержащего расположенные горизонтально к параллельно пластины 36-38, из которых две верхние 36 и 37 прикреплены к втулке 35, а нижняя 38 к днищу чаши 33, дополнительные ва.". лы 39 и 40, установленные эксцентрично валу 3 ротора, и связывающие валы шкивы 41-44. Вал 39 посредством подшипников 45 связан с нижней плас" тиной 38. Шкив 44 связан с верхним концом вала 39, а приводным ремнем 46 - со шкивом 28 вала 3 ротора с помощью шкивов 42 и 43, установленных на валах 39 и 40, Корпус редуктора 21 имеет в верхней части неподвижный шкив 47, связанный ремнем 48 с валом 39 и шкивом 44, для обеспечения вращения против часовой стрелки. Направление вращения шкива 44 против часовой стрелки обеспечивает вращение по часовой стрелке шкива 8 вала 3 и, следовательно, ротора 4 вследствие движения ремня 46 между этими шкивами через петлю, зменяющую направление. Необходимое соотношение скоростей между ротором 4 и пркводньм ,.сханизмом, содержащим пластины 36 в .38, равное 2:1, устанавливаетсяразмерами шкивов. В частности, одинаковое соотношение диаметров устанавливается как между шкивами 47 и41, так и между шкивами. 28 к 44.Это обеспечивает передаточное состношение, равное 1:1,которое с учетом вращения вала 39 вокруг оск вращения приводного механизма обеспе.чивает передаточное соотношение 2.1,Это соотношение относительных скоростей и направления является необ-,ходимым для системы, которая работает без вращающихся кзолирующкхэлементов. Вал 3 ротора коаксиально размещен внутри втулки 35,Согласно варианту конструктивного выполнения приводного механизмапо фиг. 11 к 12 последний ссдержктпервую пару холостых шкивов 49,установленных на нижней повсрхносткпластины 37, и вторую пару аналогичных шкивов 50 - на нижней поверхности плиты 38. Приводной о:-мень 51проходит через этк шкивы ст неподвижного кольцевого шкива 47 н шкиву 28вала 3 ротора (фиг. 12). Б пластине38 предусмотрено отверстие 52 дляпрохода ремня.Приводные ремни и шкивы в приводе ротора могут быть обычными клиновыми ремнями или обычными шкивами,используемыми для синхронизации движения в тех случаях, когда проскальзывание ремней недопустимо. Приводные ремни 18 и 48 имеют сужениятолько на их внутренних поверхностях, а приводной ремень 46 как навнутренней, так и на наружной поверхности,Пластиковые промывные мешки 9и 10 (фиг. 5) предварительно стерилизуются. Мешки могут быть выполнены из кровеотталкивающего пластикового материала, например поливинилхлоридной смолы, и покрыты кремнекаучуковым соединением. Б предпочти- зОтельном варианте они имеют цилиндрическую основную часть и коническуючасть, Мешки 9 и 10 размещены в полостях 53 и 54 стаканов 7 и 8. Части впускных трубок 11 и 12, которыерасположены внутри мешков, имеют достаточную длину и доходят до вершинконусообразных концевых участков,когда мешки полностью вытягиваютсяпод действием центробежной силы.Обрабатываемая масса собирается вконических участках промывных мешков в процессе центрифугирования.Конечные участки выпускных трубок 13 и,14 расположены у стенокПромывных мешков. Общая длина впускных и выпускных трубок должна бытьдостаточной для обеспечения соединения с остальной частью системы.Стаканы 7 и 8 в предпочтительномварианте снабжены съемными крышками 4055 и 56, предотвращающими смещениепромывных мешков в процессе центрифугирования. Эти крышки могут бытьвыполнены из двух частей, чтобывпускные и выпускные трубки моглипроходить через них, когда промывныемешки находятся в стаканах (фиг. 6) .Промывные мешки 9 и 10, которыевращаются с ротором, сообщаются сневращающейся частью установки посредством многоканального шланга 30,содержащего четыре канала 57-60(фиг, 5 и 9) . Каналы 57-60 могутбыть образованы отдельными отрезками трубок, соединенных друг с другом, или могут быть выполнены в одном отрезке шланга и соединены ссоответствующими трубками 11-14,Шланг 30 подвешивается над ротором4 посредством зажима 61, предусмотренного на конце неподвижно закрепленного опорного кронштейна 62(фиг. 1 и 2). От зажима шланг проходит вниз и изгибается радиально наРужу, проходя через неподвижноеопорное устройство, состоящее из закрепленных на пластине 36 двух вертикальных стержней 63 и поперечногоопорного ролика 64, затем вниз с из-.гибом внутрь через скобу 65, закрепленную на пластине 38, и после этого вверх через полость вала 3 ротора в зону между стаканами 7 и В,где этот многоканальный шланг соединяется с впускными и выпускнымитрубками, выходящими из промывныхмешков 9 и 10.Направляющее устройство 29, которое связано с валом 3 на его нижнемконце с воэможностью вращения относительно вала 3 (фиг. 10), предназначено для снижения трения междумногоканальным шлангом 30 и валом 3ротора.Приводной механизм, содержащийпластины 36-38, поддерживается врадиальном равновесии посредствомкольцевого груза 66, перемещаемогона резьбовом опорном элементе 67,проходящем в радиальном направлениии закрепленном на пластине 37 напротив направляющих стержней 63. Путемповорачивания груза 66 на опорномэлементе 67 с его помощью можноуравновесить вес противоположно расположенных узлов привода.Аналогичное устройство предусмотрено на пластине 37 для обеспеченияпоперечного равновесия узлов приводного механизма. Для этого на резьбовом опорном элементе 68, проходящем в поперечном направлении, предусмотрен кольцевой груз 69.Многоканальный шланг 3 в вариантефконструкции центрифуги по фиг. 7снабжен вращаемым трубчатым направляющим устройством 70, включающимполую вертикальную трубу 71, снабженную на ее верхнем конце втулкой72. Трубчатое направляющее устройство связано с пластинами 36 и 37посредством опорного узла 73.Нижний конец трубы 71 снабженшкивом 74, который связан с приводным шкивом 75 посредством ремня, проходящего аналогично ремню 46 в четырехшкивном устройстве, изображенномна фиг. 4, в котором шкив 42 выполняет функции шкива 74 (фиг, 7), Засчет этого вертикальная труба 71вращается в направлении, противоположном направлению вращения вала 3ротора, с уменьшенной вдвое скоростью. При вращении приводного механизма вертикальная труба 71 длянеподвижного наблюдателя будет казаться обращенной в одном направлении. В результате этого трение между трубой 71 и многоканальным шлангом 30 будет минимальным,Установка для промывки красныхкровяныхклеток с предлагаемойцентрифугой включает предварительно108 03 простерилизованную систему 76 одноразового использования, которая позволяет одновременно обрабатыватьдве партии красных клеток в глицерине без использования вращающихсяизолируемых элементов. Жидкостноесообщение с промывными мешками 9и 10, являющимися частью системы 76,устанавливаетСя посредством каналов 57, 58 и 60 в шланге 30 фиг,8) .Эти каналы сообщаются с соответствующими впускными и выпускными трубками 11-14 мешков 9 и 10 и предназначены для ввода жидкостей в эти мешки и вывода их оттуда,На другом конце многоканального 15шланга 30 каналы 57-60 соединяютсяс соответствующими четырьмя прозрачными сообщающимися друг с другомтрубками 77-80, которые могут бытьвыполнены из поливинилхлорида илиподобного ему материала. Трубки 77и 78 проходят через обычный двухсекционный реверсивный роликовый насос81 к соединительному блоку 82, в котором обеспечивается сообщение между этими трубками, сборниками красныхкровяных клеток в глицерине или соляного промывного раствора, или емкостями для крови восстановленногосоставаРоликовый насос 81 включаетпару дугообразных оправок 83 и 84, вкоторые входят трубки 77 и 78, и пару вращающихся прижимных роликов 85и 86, которые сжимают эти трубки привращении и подают жидкость по нимв нужном направлении.35Трубка 77, соединяющая канал 57 вшланге 30 с впускной трубкой 11 мешка. 9, связана посредством тройниковвнутри блока 82 с трубкой 87, которая проходит через фильтровальную 40камеру 88 в емкость 89, содержащуюпервую партию подлежащих обработкекрасных кровяных клеток в глицерине,и с трубкой 90, которая проходит через трубчатый зажимной клапан 91 к 45двум другим параллельно соединеннымемкостям 92 и 93, содержащим промывной соляной раствор для первой пар-тии крови. Трубка 77 соединена вблоке 82 с трубкой 94, которая сообщается с емкостью 95 для крови, восстановленной из первой партии крас-.ных кровяных клеток в глицеринеДля одновременной обработки меньшего или большего количества партий может быть предусмотрено большее или меньшее количество промывных мешков.Кроме приводных ремней в центрифуге могут быть использованы и эуб чатые передачи,Для более удобной установки многоканального шланга и опоры для него при работе центрифуги между опорным кронштейном 62 и направляющим 65 устройством 29 можно испальзаз:-,т.,направляющий рукав 96 ( Фиг. 13 .Этот рукав может быт: ;:згатавлен изнержавеющей стали или ;налогичнагоей высокопрочного мате-.:ала. Направляющий рукав 96 крепит:.:; посредствамскоб 97 и 98 к пластинам 36 н 37,.привариваемым или прикрепляемым каким-либо другим образам к наружнойповерхности стенки рукава, Ниж.ийконец последнего расположен у направляющего устройства 29 а веряийу опорного кронштейна 62. На последнем около верхнего конца направляющего рукава укреплена опорная мфта 99, имеющая свободно пращ".ш:,сявывод 100 и удерживающий зажим 101.и обеспечивающая закрепление многоканального шланга 30 к неподвижномукорпусу 1 центрифуги.тимого с кровью материала, напримериз полипропилена, полиэтилена, тефлона, нейлона или силикона, Многоканальный шланг может иметь внутреннее покрытие из силиконового каучука.В предпочтительном варианте шлангдолжен быть прозрачным,Многоканальный шланг соединяетсяс впускными и выпускными трубками11-14 промывочных мешков 9 и 10 соединительными элементами 105-107, 10каждый из которых имеет выступ меньшего диаметра и входит внутрь канала шланга 30 и указанные трубки промывочных мешков 9 и 10, Это обеспечивает соединение элементов. 15Соединительный блок 82 содержитпластиковое основание 108, в углублениях 109 которого, имеющих соответствующие размеры, установленыразличные трубки и тройники 1,фиг. 17) 20Для того, чтобы удерживать трубки итройники в заданном положении, наповерхности основания 108 выполненозащитное покрытие 110, приклеенноек нему соответствующим клеящим веществом. В покрытии выполнено множество отверстий или смотровых окошек 111 для обеспечения технического обслуживания, процесса промывкикрови и визуального наблюдения занаполнением различных трубок раэлич 30ного рода жидкостями, а также дляустановки трубчатых зажимов в надлежащих точках блока.Центрифуга снабжена устройствомдля установки промывных мешков в роторе, представляющим собой эластичную сумку 112, выполненную из пластика или аналогичного ему материала иимеющую разрез 113 с застежкой-молнией 114, что обеспечивает доступ 40во внутреннюю полость сумки. Стенкасумки у каждого ее конца скошена,что придает ей форму футбольного мяча и упрощает операцию ее ввода вротор 4. 45Для того, чтобы ввести сумку в ротор, ее передний край крепится к полуэластичному отрезку троса 115 изнейлона или другого подобного емуматериала. Этот трос обладает достаточной жесткостью, чтобы проходитьчерез направляющий рукав 62 без образования узлов, при этом он достаточно гибок для свободного следования изгибам направляющего рукава.В предпочтительном варианте отрезоктроса включает расположенный на егосвободном конце захват в виде петлиили рукоятки 116 для оператора, ко"торый должен захватить и протянутьсумку. 60В ходе работы промывочные мешки9 и 10 и участки впускных трубок 11и 12 и выпускных трубок 13 и 14 сжимаются и с усилием вводятся в полость сумки 112 фиг. 19), Для того, 65 чтобы выполнить сумки с как можно меньшим поперечным сечением промывочные мешки устанавливаются один позади другого, Затем отверстие 113 сумки закрывают с помощью молнии 114, Затем гибкий отрезок троса 115 пропускают в направляющий рукав 62, после чего рукоятку 16 отрезка троса 115 проталкивают через полость вала 3 ротора до тех пор, пока он не будет схвачен оператором. Эту рукоятку подтягивают вверх до тех пор, пока отрезок троса 115 и сумки 112 целиком не выйдут из ротора, В этот момент сумку открывают, промывочные мешки 9 и 10 вынимают и помещают в соответствующие стаканы 7 и 8.Эластичная сумка 112 используется также в конструктивных вариантах центрифуги, не имеющих направляющего рукава 62.Центрифуга работает следующим образом.При включении электродвигателя 15 приводной ремень 51 обеспечивает вращение ротора 4 в направлении часовой стрелки со скоростью, вдвое большей, чем чаша 33 с приводным механизмом, содержащим пластины 36-38. При вращении этого приводного механизма в направлении часовой стрелки с помощью электродвигателя 15 вал 39 и приводной шкив 44 вращаются в направлении против часовой стрелки, что обеспечивается ремнем 48 и неподвижным шкивом 47 фиг. 1 и 2), Направленное против часовой стрелки вращение шкива 44 вызывает вращение по.часовой стрелке приводного шкива 28 и, следовательно, ротора 4, вследствие движения ремня 46 между этими шкивами через петлю, изменяющую направление.Таким образом, когда приводной механизм центрифуги вращается электродвигателем в направлении часовой стрелки, приводной ремень 51 обеспечивает вращение в направлении часовой стрелки ротора 4. Поскольку неподвижный шкив 47 и приводной шкив 28 вала 3 ротора 4 имеют одинаковые диаметры, скорость вращения ротора 4 будет вдвое превышать скорость вращения чаши 33 с приводным механизмом,Скручивание многоканального шланга 30 при вращении ротора 4 предотвращается уменьшенной вдвое скоростью вращения приводного механизма, содержащего пластины 36-38, который сообщает относительно оси ротора орбитальное движение шлангу 30 через направляющие стержни 63 и опорный ролик 64. При повороте ротора 4 на 360 укаО занный приводной механизм поворачиовается на 180 в том же направлении, За это время многоканальный шланг12 1085503 Ю ЫФиг Г подвергается скручиванию на 180 в том же направлении относительно его оси.Дальнейший поворот ротора 4 еще на 360 и приводного механизма на 180 о вызовет скручивание многоканаль ного шланга 30 на 180 в другом направлении, в результате чего шланг вернется в его исходное не скрученное положение. Таким образом, многоканальный шланг 30 подвергается при 10 работе центриФуги непрерывному изгибу, но никогда полностью не поворачивается вокруг своей оси и не скручивается,Далее порции красных кровяных клеток в глицерине, которые должны быть подвергнуты обработке, роликовым насосом 81 подаются из емкостей 89 в ,промывные мешки 9 и 10 по трубкам 77 и 78 и впускным трубкам 11 и 12. Под 2 О действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора со скоростью 2000 об./мин, красные кровяные клетки собираются в вершине конической части растянувшихся промывных мешков. Затем соляной растворподается из емкостей 92 и 93 роликовым насосом 81 по тем же трубкам впромывные мешки, Соляной промывнойраствор проходит через скопившуюсямассу красных кровяных клеток в промывных мешках, а отработанный раствор отводится через выпускные трубки 13 и 14, трубки 77 и 78 и трубки94 и 117 в емкости 95 и 118 соответственно. В процессе этой операциинасос 81 работает в обратном направлении. Предлагаемая конструкция центриФуги позволяет исключить утечку биологической жидкости и предотвратить ее загрязнение.