РОТОР ДЛЯ АФЕРЕЗА С УЛУЧШЕННЫМИ ВИБРАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
ROTOR FOR APHERESIS WITH IMPROVED VIBRATION CHARACTERISTICS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам и способу для афереза крови и, более конкретно, к уменьшению вибрации и шума в устройствах сепарации компонентов крови.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Аферез - это процедура, в ходе которой индивидуальные компоненты крови могут быть сепарированы и собраны из цельной крови, временно забранной из объекта. Как правило, цельная кровь отбирается при помощи иглы, введенной в вену руки объекта, и в сепаратор клеток, такой как ротор центрифуги. Когда цельная кровь разделена на ее различные компоненты, один или более компонентов могут быть удалены из ротора центрифуги. Остальные компоненты можно возвращать объекту наряду с компенсирующей жидкостью для восполнения объема извлеченного компонента. Процесс извлечения и возврата продолжается, пока количество требуемого компонента не будет собрано, при этом процесс останавливают. Главным признаком систем афереза является то, что обработанные, но не требуемые компоненты возвращаются донору. Отделенные компоненты крови могут включать в себя, например, компонент высокой плотности, такой как эритроциты, компонент промежуточной плотности, такой как тромбоциты или лейкоциты, и компонент наименьшей плотности, такой как плазма.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, ротор центрифуги для сепарации цельной крови на компоненты крови включает в себя корпус, способный вращаться, впуск и множество элементов уменьшения вибрации. Корпус, способный вращаться, может включать в себя корпусную часть и горловинную часть. Корпусная часть образует внутреннее пространство для приема цельной крови и способна вращаться для сепарации цельной крови на множество компонентов крови. Впуск может сообщаться по текучей среде с внутренним пространством корпуса, способного вращаться, и выполнен с возможностью подачи цельной крови в корпус, способный вращаться. Множество элементов уменьшения вибрации могут быть разнесены (например, радиально) около горловинной части и могут уменьшать вибрацию ротора центрифуги, когда ротор вращается. Элементы уменьшения вибрации могут представлять собой реберные элементы и могут быть изогнутыми или прямыми.
Ротор центрифуги также может включать в себя выпуск, который сообщается по текучей среде с внутренним пространством ротора. Выпуск может применяться для удаления одного или более компонентов крови из ротора центрифуги. Для обеспечения вращения и сохранения уплотнения ротора центрифуги ротор центрифуги также может иметь вращающееся уплотнение, прикрепленное к корпусу, способному вращаться, и соединяющее впуск с корпусной частью. Ротор центрифуги также может включать в себя сердечник, который расположен соосно с внутренним пространством. Сердечник образует зону сепарации цельной крови между внешней стенкой сердечника и внутренней стенкой корпуса, способного вращаться.
Согласно другим вариантам осуществления изобретения, ротор центрифуги может включать в себя участок заплечика, продолжающийся между горловинной частью и корпусной частью. В таких вариантах осуществления изобретения элемент (элементы) уменьшения вибрации может представлять собой утолщенную зону на участке заплечика. Утолщенная зона может увеличиваться по толщине к оси вращения ротора. Увеличение толщины может быть ступенчатым.
Согласно другим вариантам осуществления изобретения, система обработки крови для сепарации цельной крови на компоненты крови может включать в себя устройство доступа в вену для извлечения цельной крови из объекта, устройство сепарации компонентов крови, средство для извлечения одного или более компонентов крови из устройства сепарации по меньшей мере одну емкость для хранения для содержания по меньшей мере одного компонента крови, извлеченного из устройства сепарации компонентов крови, и средство для возврата остальных компонентов крови объекту. Устройство сепарации компонентов крови разделяет цельную кровь на множество компонентов и может включать в себя ротор центрифуги.
Ротор центрифуги может иметь корпусную часть и горловинную часть. Корпусная часть образует внутреннее пространство для приема цельной крови и способна вращаться для сепарации цельной крови на множество компонентов крови. Горловинная часть имеет множество элементов уменьшения вибрации, которые снижают вибрацию ротора центрифуги, когда ротор вращается. Множество элементов уменьшения вибрации могут быть радиально разнесены около горловинной части и могут быть прямыми и/или изогнутыми реберными элементами. Устройство сепарации компонентов крови также может включать в себя (1) выпуск, который сообщается по текучей среде с внутренним пространством ротора и выполнен с возможностью удаления одного или более компонентов крови из ротора центрифуги, (2) вращающееся уплотнение, прикрепленное к корпусу, способному вращаться и соединяющее по текучей среде впуск с корпусной частью, и/или (3) сердечник, который расположен соосно с внутренним пространством и образует зону сепарации цельной крови между внешней стенкой сердечника и внутренней стенкой корпуса, способного вращаться.
Дополнительно или в альтернативном варианте элементы уменьшения вибрации могут представлять собой утолщенные зоны на участке заплечика, которые проходят между горловинной частью и корпусной частью. Утолщенная зона (зоны) может увеличиваться по толщине и может быть ступенчатой. Ротор центрифуги также может иметь впуск, сообщающийся по текучей среде с внутренним пространством.
Согласно другим вариантам осуществления изобретения, ротор центрифуги для сепарации цельной крови на компоненты крови может включать в себя корпус, способный вращаться, впуск и по меньшей мере один элемент уменьшения вибрации. Корпус, способный вращаться, может иметь корпусную часть, участок заплечика и горловинную часть. Корпусная часть может образовывать внутреннее пространство для приема цельной крови и может вращаться для сепарации цельной крови на множество компонентов крови. Участок заплечика может продолжаться между корпусной частью и горловинной частью.
Впуск может сообщаться по текучей среде с внутренним пространством корпуса, способного вращаться, и может быть выполнен с возможностью подачи цельной крови в корпус, способный вращаться. По меньшей мере один элемент уменьшения вибрации может быть расположен на участке заплечика и может быть выполнен с возможностью придания жесткости по меньшей мере части корпуса, способного вращаться и уменьшения вибрации ротора центрифуги, когда ротор вращается. По меньшей мере один элемент уменьшения вибрации может включать в себя множество реберных элементов (например, изогнутых реберных элементов или прямых реберных элементов). Дополнительно или в альтернативном варианте по меньшей мере один элемент уменьшения вибрации может включать в себя утолщенную зону, расположенную на участке заплечика. Утолщенная зона может увеличиваться по толщине к оси вращения ротора. Увеличение толщины может быть ступенчатым.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше признаки изобретения будут понятнее при ознакомлении со следующим подробным описанием, данным со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - схема системы афереза согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - схематичный вид сбоку устройства сепарации компонентов крови для применения с системой афереза, показанной на фиг. 1, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - схематичный вид распространения вибрации через устройство сепарации компонентов крови, показанное на фиг. 2, когда оно вращается, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4A - схематичный вид сбоку ротора центрифуги с частью в сечении, имеющего элементы уменьшения вибрации согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4B - схематичный вид сбоку ротора центрифуги без вращающегося уплотнения и имеющего элементы уменьшения вибрации согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4C - схематичный вид в плане ротора центрифуги, показанного на фиг. 4B, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4D - схематичный вид в перспективе ротора центрифуги, показанного на фиг. 4B, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4E-4Н - схематичные виды в перспективе ротора центрифуги, имеющего разные количества элементов уменьшения вибрации, показанных на фиг. 4A, согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5A - схематичный вид в перспективе ротора центрифуги, имеющего альтернативные элементы уменьшения вибрации согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5B-5F - схематичные виды в перспективе ротора центрифуги, имеющего разные количества альтернативных элементов уменьшения вибрации, показанных на фиг. 5A, согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6A-6D - схематичные виды части ротора центрифуги, имеющей элемент уменьшения вибрации третьего типа согласно дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают получение системы и устройства сепарации компонентов крови для выполнения процедуры афереза крови. Кроме того, различные варианты осуществления настоящего изобретения уменьшают вибрацию и шум, наблюдаемые в некоторых устройствах сепарации известного уровня техники. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя один или более элементов уменьшения вибрации. Детали иллюстративных вариантов осуществления изобретения описаны ниже.
Как показано на фиг. 1 и 2 и как указано выше, система 10 афереза, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, отбирает цельную кровь из объекта через устройство 24 доступа в вену с применением отбирающего насоса Р1. Устройство 24 доступа в вену может быть любым из множества устройств, способных проникать в вены объекта, включающих (без ограничений) иглу для флеботомии. Когда система 10 отбирает цельную кровь из объекта, кровь проходит через извлекающую/возвратную линию 28 и поступает в устройство 11 сепарации компонентов крови, такое как центрифуга Лэтема. Устройство 11 сепарации компонентов крови разделяет цельную кровь на ее составляющие компоненты (например, эритроциты, лейкоциты, плазму и тромбоциты). Хотя выше указана центрифуга Лэтема, могут применяться другие типы камер сепарации и устройств, таких как (без ограничений) цельный изготовленный выдувным формованием ротор центрифуги, как описано в патентах США №№ 4983156 и 4943273, которые включены сюда посредством ссылки.
Когда система 10 отбирает цельную кровь из объекта, система 10 может вводить антикоагулянт в отобранную цельную кровь для предотвращения свертывания крови внутри линий или внутри устройства 11 сепарации компонентов крови. С этой целью система 10 может включать в себя линию 32 для антикоагулянта, сообщающуюся по текучей среде с источником 16 антикоагулянта (например, пакетом с антикоагулянтом) на одном конце и с устройством 24 доступа в вену (или линией 28 извлечения/возврата через тройной соединитель 30) на другом конце. Насос P3 для антикоагулянта, через который проходит линия 32 для антикоагулянта, может управлять потоком антикоагулянта внутри линии 32 для антикоагулянта и количеством антикоагулянта, вводимого в цельную кровь. Хотя антикоагулянт может добавляться в цельную кровь в любой точке, предпочтено, чтобы антикоагулянт вводился как можно ближе к устройству 24 доступа в вену.
Линия 32 для антикоагулянта также может включать в себя бактериальный фильтр F2, который предотвращает проникновение любых бактерий из источника 16 антикоагулянта, антикоагулянта или линии 32 для антикоагулянта в систему 10 и/или объект. Дополнительно линия 32 для антикоагулянта может включать в себя датчик D3 воздуха, который обнаруживает наличие воздуха в антикоагулянте. Наличие пузырьков воздуха внутри любых линий системы 10 может быть проблематичным для работы системы 10 и также может быть вредным для объекта, если пузырьки воздуха поступают в кровоток. Таким образом, датчик D3 воздуха может быть соединен с блокирующим устройством, которое останавливает поток внутри линии 32 для антикоагулянта, когда обнаружен пузырек воздуха (например, останавливая насос P3 для антикоагулянта или закрывая клапан в линии 32 для антикоагулянта), таким образом, предотвращая проникновение пузырьков воздуха в объект.
Когда желательное количество предохраненной от свертывания цельной крови отобрано из объекта и содержится внутри устройства 11 сепарации компонентов крови, устройство 11 сепарации компонентов крови разделяет цельную кровь на несколько компонентов крови. Например, устройство 11 сепарации компонентов крови может разделять цельную кровь на первый, второй, третий и, возможно, четвертый компонент крови. Более конкретно, устройство 150 сепарации компонентов крови может разделять цельную кровь на плазму, тромбоциты, эритроциты и, возможно, лейкоциты.
Как показано на фиг. 2, когда применяется центрифуга Лэтема, устройство 11 сепарации компонентов крови включает в себя вращающийся ротор 12 и неподвижные входной и выходной патрубки PT1 и PT2, сообщающиеся по текучей среде с внутренним пространством ротора при помощи вращающегося уплотнения 74. Ротор, способный вращаться, может включать в себя горловинную часть 110, соединенную с вращающимся уплотнением 74, и корпус 120, который образует внутренний объем устройства сепарации (например, внутренний объем вращающегося ротора 12). Ротор 12 (например, корпус 120) может иметь форму усеченного конуса. Ротор 12, способный вращаться, также может включать в себя участок заплечика 130, продолжающийся между горловинной части 110 и корпусом 120 и соединяющую их.
Дополнительно некоторые варианты осуществления изобретения могут иметь сердечник 72, который занимает объем, соосный с внутренним пространством ротора 12, и образует зону сепарации между стенкой сердечника 72 и внешней стенкой 70 ротора. Линия 28 извлечения/возврата соединяет по текучей среде устройства 24 доступа в вену (например, иглу для флеботомии) и входной патрубок PT1. В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство 24 доступа в вену может быть заменено пакетом с цельной кровью (не показан) в случае, если цельная кровь должна сначала накапливаться и затем подаваться. В таких вариантах осуществления изобретения линия 28 извлечения будет соединять по текучей среде пакет с цельной кровью с входным патрубком PT1.
Как указано выше, устройство 11 сепарации компонентов крови разделяет цельную кровь на ее составляющие компоненты. В частности, когда ротор 12 вращается, центробежные силы отделяют предохраненную от свертывания цельную кровь, поступающую в основание ротора, на эритроциты (RBC), лейкоциты (WBC), тромбоциты и плазму. Частота вращения ротора 12 может быть подобрана, например, в диапазоне 4000-6000 об/мин и, в типичном случае, составляет 4800 об/мин. Кровь разделяется на разные фракции в соответствии с плотностями компонентов. Компонент с более высокой плотностью, то есть эритроциты 60, увлекаются к внешней стенке 70 ротора 12, в то время как плазма 66 с меньшей плотностью находится ближе к сердечнику 72. Между плазмой 66 и эритроцитами 60 формируется лейкоцитная пленка 61. Лейкоцитная пленка 61 состоит из внутреннего слоя тромбоцитов 64, переходного слоя 68 из тромбоцитов и лейкоцитов и наружного слоя из лейкоцитов 62. Плазма 66 является компонентом, самым близким к выходному патрубку от зоны сепарации, и является первым жидким компонентом, вытесненным из ротора 12 через выходной патрубок PT2, когда дополнительная предохраненная от свертывания цельная кровь поступает в ротор 12 через входной патрубок PT1.
Система 10 также может включать в себя оптический датчик 21, который может быть расположен в выступающей части ротора 12. Оптический датчик 21 отслеживает каждый слой компонентов крови, когда они постепенно и соосно продвигаются к сердечнику 72 от внешней стенки 70 ротора 12. Оптический датчик 21 может быть установлен в положении, в котором он может обнаруживать лейкоцитную пленку, достигающую определенного радиуса, и этапы извлечения цельной крови из объекта/донора и подачи цельной крови в ротор 12 могут быть определены в результате обнаружения.
Когда устройство 11 сепарации компонентов крови разделило кровь на различные компоненты, один или более компонентов могут быть удалены из устройства 11 сепарации компонентов крови. Например, плазма может быть удалена в пакет 18 для плазмы по линии 37 (фиг. 1) или в мешок для отходов ходе работы (не показан). В альтернативном варианте плазма может быть удалена в резервуар для плазмы (не показан), расположенный в линии 28 извлечения/возврата, или лейкоциты (WBC) могут быть удалены в один или более пакетов 22 для лейкоцитов по линии 35. Некоторые варианты выполнения системы 10 могут включать в себя датчик 33 массы, который измеряет количество собранной плазмы. Хотя это не показано, пакет 20 для тромбоцитов и пакет 22 для лейкоцитов могут включать в себя подобные датчики массы. Извлеченная плазма может быть позже повторно введена в устройство 11 сепарации компонентов крови по линии 40 и через рециркуляционный насос P2 с увеличенной скоростью извлечения и направления тромбоцитов в пакет 20 для тромбоцитов по линии 39. Этот процесс известен как быстрая сепарация.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система 10 также может включать в себя датчик 14 с распределенным чувствительным элементом, который может определять тип текучей среды (например, плазму, тромбоциты, эритроциты и т.д.), выходящей из устройства сепарации компонентов крови. В частности, датчик 14 с распределенным чувствительным элементом состоит из светодиода, который излучает свет через компоненты крови, выходящие из ротора 12, и фотодетектора, который принимает свет после того, как он проходит через компоненты. Количество света, принятого фотодетектором, соотносится с плотностью текучей среды, проходящей в линии. Например, если плазма выходит из ротора 12, датчик 14 с распределенным чувствительным элементом будет способен обнаружить, когда плазма, выходящая из ротора 12, будет затемнена тромбоцитами (например, текучая среда, выходящая из ротора 12, изменяется от плазмы до тромбоцитов). Система 10 может тогда использовать эту информацию, чтобы или остановить извлечение компонентов крови из ротора 12, или перенаправить поток, например, посредством закрытия клапана V2 и открытия клапана V3.
Когда система извлекает требуемые компоненты из устройства 11 сепарации компонентов крови, система 10 может возвращать оставшиеся компоненты объекту. Система может использовать извлекающий/возвратный насос P1 для возврата компонентов к объекту через извлекающую/возвратную линию 28, которая, как указано выше, соединяет по текучей среде устройство 11 сепарации компонентов крови и устройство 24 доступа в вену. В альтернативном варианте, если система 11 так оборудована, система может возвращать компоненты объекту по специальной возвратной линии. Как и линия 32 для антикоагулянта и извлекающая/возвратная линия 28, специальная возвратная линия также может иметь специальный возвратный насос, который регулирует направление, расход и продолжительность потока текучей среде в возвратной линии. В таких вариантах осуществления изобретения возвратная линия также соединяется по текучей среде с устройством 24 доступа в вену, предпочтительно, в точке между возвратным насосом и устройством 24 доступа в вену. Дополнительно, в таких вариантах осуществления изобретения система 10 также будет иметь специальную извлекающую линию и извлекающий насос. В некоторых вариантах осуществления изобретения система 10 может включать в себя блокирующее средство, которое останавливает извлечение цельной крови из объекта, когда система возвращает первый компонент крови объекту.
Как показано на фиг. 1 и как кратко указано выше, система 10 может иметь множество клапанов, расположенных в системе, для управления движением текучей среды внутри системы 10. Например, извлекающая/возвратная линия 28 может содержать клапан V1, который допускает прохождение потока в линии, когда он открыт, и предотвращает прохождение потока, когда он закрыт. Дополнительно линии 35, 37 и 39, ведущие к пакетам для лейкоцитов, плазмы и тромбоцитов, соответственно, могут иметь, по меньшей мере, один клапан V2, V3, V4 и V5 (например, линия 37 имеет клапан V2 на входе пакета 18 для плазмы и клапан V5 на выходе 18 пакета для плазмы, и линия 39 имеет клапан V3 на входе пакета 20 для тромбоцитов). Дополнительно впуск устройства 11 сепарации компонентов крови может иметь клапаны (не показаны), которые или допускают, или предотвращают поток в устройство 11 сепарации компонентов крови или из него. Любой из указанных выше клапанов может управляться вручную или автоматически. Другими словами, клапаны могут управляться вручную пользователем/специалистом или могут управляться автоматически, например, контроллером для соблюдения конкретных условий (например, закрытия клапана V1, когда в извлекающей/возвратной линии 28 обнаружен воздух, как описано ниже).
Как и линия 32 для антикоагулянта, извлекающая/возвратная линия 28 также может включать в себя множество датчиков, фильтров и детекторов для обеспечения безопасности объекта и оптимизации работы системы. В частности, как показано на фиг. 1, извлекающая/возвратная линия 28 может включать в себя датчики D1 и D2 воздуха для обнаружения наличия (или отсутствия) воздуха в линии 28. Датчики D1 и D2 воздуха могут быть соединены с блокирующим средством, которое, когда датчики D1 и D2 обнаруживают воздух, останавливает поток в извлекающей/возвратной линии 28 (например, посредством остановки извлекающего/возвратного насоса Р1 или закрытия клапана V1). Дополнительно линия 28 извлечения может включать в себя кровяной фильтр F1, который удаляет любые бактерии, загрязнение или частицы, которые могут присутствовать в извлеченной крови или возвратных компонентах.
В ходе работы, когда устройство 11 сепарации/ротор 12 центрифуги вращается для сепарации цельной крови на ее индивидуальные компоненты, различные компоненты внутри ротора 12 центрифуги могут вызывать вибрацию ротора 12 центрифуги. Например, ротор центрифуги может включать в себя два или более колец (например, углеродное кольцо 112 и керамическое кольцо 114, показанное на фиг. 4A) в пределах горловинной части 110 (например, в пределах вращающегося уплотнения 74) ротора 12. Когда ротор 12 центрифуги вращается, трение между контактными поверхностями колец 112/114 может предотвращать легкое скольжение колец 112/114 относительно друг друга. В таких случаях поверхность скольжения одного кольца (например, углеродного кольца 112) может многократно прихватываться и скользить относительно поверхности другого кольца (например, керамического кольца 114). Это явление "прихватывания и проскальзывания" может, в свою очередь, генерировать колебания в пределах горловинной части 110 ротора 12 центрифуги.
Как показано на фиг. 3, вибрация, созданная указанным выше явлением "прихватывания и проскальзывания", может распространяться от горловинной части 110 через участок заплечика 130 и к корпусу 120. Когда вибрация достигает корпуса 120, колебательные и акустические характеристики корпуса 120 вызывают создание им низкочастотного шума. Как можно ожидать, низкочастотный шум может быть вредным для объекта и оператора. Дополнительно любая вибрация может указывать на неустойчивость внутри системы, снижать эффективность системы и ухудшать общие рабочие характеристики системы.
Для уменьшения и/или исключения вибрации и указанного выше низкочастотного шума некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя один или более элементов уменьшения вибрации в роторе 12. Как описано более подробно ниже, эти элементы уменьшения вибрации усиливают и придают жесткость горловинной части 110 ротора 12, что, в свою очередь, снижает вибрацию системы и снижает/устраняет шум, исходящий от корпуса 120.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения и как показано на фиг. 4A-4Н, элементы уменьшения вибрации могут представлять собой множество ребер 140, разнесенных по окружности ротора 12 и проходящих между горловинной частью 110 и участком заплечика 130. Ребра 140 придают жесткость горловинной части ротора 12 и эффективно увеличивают частоту собственных колебаний горловинной части 110, также не увеличивая частоту собственных колебаний корпуса 120.
Важно заметить, что благодаря увеличению частоты собственных колебаний горловинной части 110 (например, посредством придания жесткости горловинной части 110 ребрами 140), собственная частота горловинной части 110 сдвигается от частоты вибрации, создаваемой прихватыванием и проскальзыванием поверхностей скольжения описанных выше колец. Благодаря сдвигу собственной частоты горловинной части 110, амплитуда колебаний в горловинной части 110 будет уменьшаться, поскольку больше не будет резонанса (например, колебания, вызванные явлением "прихватывания и проскальзывания", больше не будут соответствовать частоте собственных колебаний/резонансной частоте горловинной части 110).
Как указано выше, колебания в горловинной части 110 распространяются к корпусу 120, заставляя корпус 120 вибрировать и испускать низкочастотный шум. Однако благодаря уменьшению амплитуды колебаний в горловинной части 110, вибрация, распространяющаяся к корпусу 120, будет аналогично уменьшаться таким образом, что она будет ниже резонансной частоты (например, частоты собственных колебаний) корпуса 120. Благодаря уменьшению вибрации, которая распространяется к корпусу 120 (например, ниже резонансной частоты корпуса 120), шум, испускаемый корпусом 120, будет значительно уменьшен и/или устранен.
Хотя на фиг. 4A-4D показано восемь прямых ребер, разнесенных около диаметра ротора 12 (например, на горловинной части 110), как показано на фиг. 4E-4H, ротор 12 может включать в себя больше или меньше восьми реберных элементов. Например, ротор может включать в себя меньше восьми реберных элементов 140 (например, 7 реберных элементов 140, как показано на фиг. 4E) или больше восьми реберных элементов 140 (например, 9 реберных элементов 140, как показано на фиг. 4G, или 16 реберных элементов 140, как показано на фиг. 4Н).
Кроме того, реберные элементы могут не быть прямыми и могут иметь альтернативные конфигурации и/или формы. Например, как показано на фиг. 5A-5F, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя изогнутые реберные элементы 150, разнесенные около горловинной части 110 и проходящие от горловинной части 110 к участку заплечика 130. Как и прямые реберные элементы 140, изогнутые реберные элементы 150 также усиливают и придают жесткость горловинной части 110 для уменьшения и/или устранения вибрации/шума (например, благодаря увеличению частоты собственных колебаний горловинной части 110). Дополнительно, также как и с прямыми реберными элементами 140, варианты выполнения, имеющие изогнутые реберные элементы 150, могут включать в себя любое количество изогнутых реберных элементов 150. Например, ротор 12 может включать в себя 8 реберных элементов 150 (фиг. 5A, 5C, 5D), меньше восьми реберных элементов 150 (фиг. 5B) или больше восьми реберных элементов 150 (фиг. 5E и 5F).
Хотя элементы уменьшения вибрации описаны выше как являющиеся реберными элементами (например, прямыми реберными элементами 140 или изогнутыми реберными элементами 150), в других вариантах осуществления изобретения элементы уменьшения вибрации могут быть зонами увеличенной толщины на участке заплечика 130 ротора 12, показанного на фиг. 6A-D. Например, элементы уменьшения вибрации могут быть одной зоной 160 увеличенной толщины (например, как показано на фиг. 6A) или могут быть зоной увеличивающейся толщины. В вариантах осуществления изобретения, имеющих зону увеличивающейся толщины, толщина может постепенно увеличиваться, или она может увеличиваться с одной или более ступеней 160/162/164/166 (например, как показано на фиг. 6B-6D). Как и прямые и изогнутые ребра 140/150, описанные выше, утолщенные зоны 160/162/164/166 увеличивают прочность и жесткость горловинной части 110 для повышения частоты собственных колебаний горловинной части 110 и уменьшения/устранения вибрации и/или распространения вибрации к корпусу 120.
Важно заметить, что следует уделять внимание сбалансированности преимуществ увеличенной прочности и жесткости, обеспечиваемой элементами уменьшения вибрации (например, ребрами 140/150 и/или утолщенной зоной 160), и дополнительного веса, который элементы уменьшения вибрации добавляют ротору 12 центрифуги. В частности, когда вес ротора 12 центрифуги увеличивается, частота собственных колебаний корпуса 120 может измениться. Когда частота собственных колебаний корпуса 120 изменяется, преимущества вибрации/уменьшения уровня шума, обеспечиваемые элементами уменьшения вибрации (например, увеличенной прочностью и жесткостью горловинной части) могут быть уменьшены. Например, если частота собственных колебаний корпуса 120 изменена таким образом, что она совпадает с частотой уменьшенных колебаний, распространяющихся к корпусу 120 (например, колебаний на уровне новой резонансной частоты корпуса 120), корпус 120 все же может значительно вибрировать и испускать низкочастотный шум. Поэтому толщина ребер 140/150 и утолщенных зон 160 на горловинной части 110 должна быть такой, чтобы они не увеличивали вес центрифуги достаточно для значительного изменения/увеличения частоты собственных колебаний корпуса 120.
Описанные выше варианты осуществления изобретения предусматриваются как приведенные только для примера; специалистам в данной области техники будут понятны многие варианты и модификации. Все такие варианты и модификации рассматриваются как входящие в объем настоящего изобретения, определенный в любом пункте прилагаемой формулы изобретения.