Brevet FR2130191A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne la centrifugation d'un liquide et plus particulièrement un appareil pour centrifuger des quantités isolées d'un liquide en le séparant en des fractions de densités différentes et lorsqu'on le désire en lavant les particules 5 solides en suspension dans le liquide. L'invention s'applique particulièrement à la centrifugation du sang et la présente description concerne essentiellement cette utilisation. Il convient cependant de noter que l'invention s'applique au traitement de liquides autres que le sang. On entend ici par liquide non seule-10 ment les liquides vrais mais également les matières ressemblant à des liquides telles que les masses semi-liquides de cellules sanguines obtenues après séparation du plasma du sang total. On sait traiter des quentités isolées de sang dans un système clos de récipients écrasables. dans un rotor de centrifugeur. Âin-15 si, un récipient peut contenir au départ une quantité d'un mélange de sang total et d'un conservateur liquide ou d'une suspension de globules rouges dans un conservateur liquide et un second récipient peut contenir au départ une quantité d'une solution de lavage et un troisième récipient est vide au départ* Les récipients 20 sont raccordés par des canalisations et pendant le traitement le plasma et/ou le conservateur du premier récipient passent dans le troisième récipient vide et sont provisoirement remplacés par la solution de lavage du second récipient. Après agitation du contenu du premier récipient, la solution de lavage usée et le produit 25 de lavage des cellules sanguines passent dans le troisième récipient laissant les glouules rouges lavés dans le premier récipient. L'utilisation de récipients fermés écrasaoles, pour le sang, les fractions séparées et la solution de lavage permet d'opérer en conditions stériles car on peut raccorder les récipients dans 30 un système clos de façon à ce qu'ils communiquent entre eux sans que leurs contenus viennent au contact de 1'atmosphère amoiante et des surfaces extérieures, uependant le transfert du liquide entre les récipients a posé des proolèmes car il doit normalement se produire alors que le rotor du centrifugeur et le système de récipient tournent à vitesse élevée. Selon l'invention, on peut réaliser et contrôler le transfert de liquide de façon simple et fiable. Le centrifugeur de l'invention utilisé pour le traitement d' un liquide par séparation en fractions de densités différentes 4-0 et/ou lavage des particules solides en particulier' des cellules 72 08750 2 2130191 sanguines en suspension dans le liquide est constitué d'un rotor de centrifugeur et de plusieurs récipients clos écrasables qui sont disposés dans le rotor et tournent avec lui et qui sont raccordés par une canalisation écrasable permettant le passage du ^ liquide entre les' récipients, un premier récipient étant conçu pour contenir au départ une quantité isolée d'un liquide à traiter dans le rotor du centrifugeur et un autre des récipients étant conçu pour recevoir line fraction de densité moindre du premier récipient et/ou pour contenir au départ une quantité isolée de so- 10 lution de traitement, est caractérisé en ce qu'un élément de pompe péristaltique est monté sur le rotor du centrifugeur et est adapté pour tourner avec lui et agit sur la canalisation flexible de façon à déplacer le liquide dans la canalisation ou l'empêcher de s'y écouler. 15 L'élément de pompe péristaltique peut tourner par rapport au rotor du centrifugeur autour de l'axe de rotation de ce dernier et comporter un dispositif de commande sélectif provoquant sa rotation par rapport au rotor du centrifugeur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-20 tion détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés. Sur ces dessins, la figure 1 représente une coupe verticale du rotor et des éléments associés d'un centrifugeur selon l'invention ; la figure- 2 représente une vue agrandie correspondant à la 25 partie centrale de la figure 1 ; la figure 3 représente line perspective éclatée partiellement découpée de l'ensemble de récipient du centrifugeur illustré dans les figures 1 et 2 ; la figure 4 représente.une vue en plan de la partie centrale 30 du récipient à deux compartiments illustré dans la partie inférieure de la figure 3» Le centrifugeur représenté dans la figure 1, comporte un bâti 10 portant un rotor 11 tournant autour d'un axe vertical à vitesse élevée par exemple à 3 000 t/mn sous l'effet d'un moteur 35 12. Le rotor 11 comporte une cuvette 13 en dessous de laquelle se trouve un tourillon creux 14 monté sur un roulement à billes 15 du bâti 10. La cuvette et la plupart des autres éléments du rotor sont circulaires lorsqu'on les regarde de dessus. La cuvette 13 contient un ensemble de récipients dont les 40 détails apparaissent mieux dans la figure 3 qui est constitué d'un 72 08750 3 2130191 récipient à deux compartiments inférieur 16 reposant sur le fond de la cuvette 13 et d'un récipient supérieur 17 à un seul compartiment placé sur le récipient 16. les deux récipients ont de façon générale la forme d'un disque et sont concentriques avec la 5 cuvette du rotor. Ils sont tous deux ferries à l'exception des ouvertures servant à l'introduction et à la sortie du liquide, et constitués d'une feuille mince et flexible de façon à être écrasables. la feuille peut être par exemple un stratifié de polyé-thylène et c.e polyester ayant une épaisseur totale d'environ 10 0,1 mm. Le récipient inférieur 16 est constitué de trois feuilles circulaires 18, 19 et 20 placées l'une sur l'autre et scellées sur leur pourtour par un joint continu 21 réalisé à chaud et dans leur partie centrale par un autre joint circulaire 22 réalisé à 15 chaud. La feuille inférieure 18 et la feuille centrale 19 délimitent entre elles un compartiment 23 qui contient au départ la solution de lavage et la feuille centrale 19 et la feuille supérieure 20 délimitent entre elles un compartiment 24 qui est vide au départ, 20 Dans la partie centrale du récipient 16, des joints 25 réa lisés à chaud (représentés en traits discontinus dans la figure 4) réunissent les feuilles 18 et 19 en délimitant une canalisation écrasable 26 à travers laquelle la solution de lavage du compartiment 23 peut s'écouler en direction d'un tube de raccordement 25 court 27 assujetti à la feuille supérieure 20 autour d'une ouverture 28 de cette dernière une ouverture 31 étant prévue dans la feuille 19 (voir également la figure 2). De façon semblable, les joints 29 réalisés à chaud (représentés en traits pleins dans la figure 4) réunissent les feuilles 19 et 20 en délimitant une autre 30 canalisation écrasable 30 à travers laquelle le liquide peut s'écouler du tube de raccordement 27 dans le compartiment 24. Les parties de canalisations 26 et 30 sont situées selon deux cercles concentriques et agissent en association avec une pompe 32 décrite plus en détail ci-après. Cette pompe réalise l'écoulement dû li-35 quide et bloque les canalisations lorsque l'écoulement n'est pas souhaité. Le joint réalisé à chaud 22 empêche le liquide des deux co:r:uartirients de pénétrer dan." la partie centrale du récipient autrement que par les canalisations, Le récipient supérieur 17 contient au départ une certaine 40 quantité de cellules sanguines en suspension dans un conservateur 72 08750 4 2130191 liquide. Il est constitué de deux feuilles 33 et 34 qui sont réunies par un joint 35 réalisé à chaud à leur périphérie et par un joint réalisé à chaud 36 dans leur partie centrale et délimitent ainsi entre elles un compartiment annulaire. Un tuue de rac-5 cordement 37 communique avec ce compartiment par une canalisation 38 délimitée par des joints réalisés à chaud. Une ouverture 39 dans la partie centrale permet'le raccordement du tuue 37 avec le tuue 27 du récipient 16. Les canalisations 26 et 30 ainsi que la canalisation 38, en 10 raison des caractéristiques du matériau qui les constitue et de la façon dont on les a réalisées, ont fortement tendance à se fermer naturellement. Donc, pour qu'elles permettent au liquide des récipients de les traverser, il faut que ce liquide soit soumis à une pression importante. Par conséquent, il n'est pas nécessaire 15 de prendre des précautions particulières pour empêcher un écoulement indésiré à travers les canalisations lorsqu'on manoeuvre à la main les récipients. Gomme le montre la figure 1, une bague de remplissage 40 et une plaque d'appui 41 sont placées entre les récipients 16 et 17« 20 Le tuoe de raccordement 27 traverse une ouverture de la plaque d' appui et est raccordé au tube de raccordement 37• Le rotor 11 comporte un ensemole de couvercle avec une plaque de couvercle rigide 42 ayant un bossage fileté intérieurement 43 et qui porte un élément annulaire 44 formé en caoutchouc souple 25 mélangé à des grains de plomo pour qu'il ait une densité supérieure à celles des liquides des récipients. Un mécanisme de serrage, comportant un manchon 45 fileté à l'extérieur, vissé dans le oossage 43 et plusieurs coins périphériques raccordés au manchon par les tiges 47 agit en association avec la plaque de cou-30 vercle 42 et la cuvette 13 pour appuyer l'ensemble formant couvercle contre les récipients. Un détecteur photoélectrique 48 monté dans le manchon 45 signale la présence des globules rouges dans le tube de raccordement 37« La pompe 32 précédemment indiquée est une pompe péristaltique 35 du type oien connu comportant plusieurs cylindres se déplaçant sur un trajet circulaire de façon à écraser progressivement une canalisation élastique et déplacer le liquide dans la canalisation. Elle comporte deux groupes de cylindres circulaires, concentriques et mobiles de façon indépendante constitués chacun de trois cylin-40 dres espacés de 120°. Le groupe extérieur de cylindres 49 est mon 72 08750 5 2130191 té de façon à tourner sur un rotor extérieur 50 fixé à un a^e creux 51 concentrique au rotor 11. ues cylindres agissent en association avec la canalisation 26. Le groupe intérieur de cylindres 52 est monté de façon à tourner sur un rotor intérieur 53 5 fixé à un axe 54 coaxial à l'axe 51» ^es cylindres agissent en association avec la canalisation 30. Gomme le montre plus en détail la figure 2, les cylindres 49 et 52 engagent les canalisations 26 et 30 par l'intermédiaire d'un diaphragme flexible 55 en comprimant et obturant localement ces 10 canalisations contre la plaque d'appui 41. Les rotors 50 et 53 sont normalement fixes par rapport au rotor tournant du centrifugeur et aux récipients mais lorsqu'on le désire, ils peuvent tourner lentement par rapport au rotor du centrifugeur pendant la rotation de ce dernier. Le mouvement 15 tournant positif du rotor 50 est apporté par le tourillon 14 de la cuvette 13 du rotor au moyen d'une roue dentée 56 qui engage une roue dentée du tourillon et une autre roue dentée 57 qu.i engage une roue dentée de l'axe creux 5^« Les roues dentées 56 et 57 sont montées de façon à tourner autour d'un axe commun mais 20 normalement il n'existe pas de raccord d'entraînement entre elles, cependant on peut actionner un emurayage magnétique 58 pour que ces roues dentées tournent ensemûle et provoquent une rotation lente du rotor 50 par rapport au récipient 16 (dans le sens direct comme le montrent les figures 1, 2 et 4). De façon semolaule, le 25 mouvement tournant positif du rotor 53 (indirect) est apporté par le tourillon 14 les roues dentées 59 et 60 et 1'emurayage 61. Le procédé de traitement des cellules sanguines dans le récipient 17 va maintenant être décrit. Le rotor 11 est supposé sta-tionnaire mais monté comme le montre la figure 1, le compartiment 30 24 du récipient 16 étant vide, si tien que les feuilles T9 et 20 sont face contre face sous l'effet de la pression de l'élément en caoutchouc 44. Ainsi, les parties périphériques des récipients sont serrées entre le fond de la cuvette 13 et la bague de remplissage 40 et entre celle-ci et l'élément en caoutchouc 44. La 35 partie centrale des récipients est serrée entre les cylindres de la pompe 32 et l'élément inférieur du bossage 43 de la plaque de couvercle 42. L'élément de caoutchouc ainsi que la forme des parties font que les poches d'air indésirables adjacentes aux récipients sont pratiquement éliminées. 40 On fait alors tourner le rotor 11 en débrayant les emDrayages 72 08750 2130191 58 et 61 si Dieu que les rotors 50 et 55 de la pompe tournent avec le rotor du centrifugeur par suite du frottement entre ces rotors et le diaphragme 55 et les autres parties du rotor du centrifugeur. Sous l'effet de la force centrifuge, l'élément 44 lourd 5 en caoutchouc souple est forcé vers l'extérieur et exerce une pression externe sur les récipients 16 et 17. Du fait de la disposition et de la forme des parties, cette pression force le liquide dans les récipients vers l'intérieur et provoque la dilatation des canalisations 26 et 30 comme illustré dans la figure 2. 10 Cependant, comme les cylindres des rotors sont fixes par rapport au rotor du centrifugeur et aux récipients et qu'ils compriment les canalisations, le liquide ne peut traverser les canalisations. Le champ de centrifugation, qui peut être de l'ordre de 1 000 g, provoque la formation de fractions de densités différen-15 tes dans le récipient 17» c'est-à-dire que les globules rouges s'accumulent dans la partie radiale extérieure du récipient 17 tandis que le liquide conservateur moins dense est receuilli dans la partie radiale intérieure. On engage alors l'embrayage 61 pour qu'il provoque la rotation indirecte du rotor intérieur 53 (fi-20 gure 4) par rapport au rotor du centrifugeur et aux récipients si bien que le liquide conservateur est pompé du récipient 17 dans le compartiment 24 du récipient 16 par la canalisation 38, les tubes de raccordement 37 et 27 et la canalisation 30. Comme l'autre rotor 50 est fixe par rapport au rotor du centrifugeur et aux 25 récipients, le liquide conservateur ne peut s'écouler à travers la canalisation 26. Lorsque le détecteur 48 signale la présence des globules rouges dans le tube 37» on débraye l'embrayage 61 et on engage l'embrayage 58 provoquant ainsi la rotation du rotor extérieur 50 qui 30 pompe la solution de lavage du compartiment 23 dans le récipient 17 par la canalisation 26, les tubes 27 et 37 et la canalisation 38 tandis que le rotor intérieur 53 est maintenu fixe pour empêcher l'écoulement dans la canalisation 30. Lorsqu'une quantité suffisante de solution de lavage a été transférée, on débraye 1' 35 embrayage 58 si bien que les deux canalisations 26 et 30 se ferment puis on freine rapidement le rotor 11 (au moyen d'un dispositif non représenté) pour l'amener à faible vitesse et agiter le contenu du récipient 17 et mélanger soigneusement la solution de lavage et les cellules sanguines. 40 On sépare alors la solution de lavage des cellules sanguines 72 08750 7 2130191 et on la transfère dans le compartiment 24 du récipient 16 de la même façon qu'il a été précédemment décrit pour le liquide conservateur. On répète le stade de lavage précédemment décrit autant de fois qu'il ést nécessaire et lorsque le traitement est 5 achevé, le récipient 17 contient un concentré de cellules sanguines lavées tandis que le récipient 16 contient le conservateur liquide et la solution de lavage usée dans le compartiment 24. Le compartiment 24 peut être vide ou contenir un résidu de solution de lavage. 10 II convient de noter que les canalisations 26 et 30 agissant en association avec la pompe 32 ne font pas obligatoirement partie intégrante du récipient 16 comme décrit mais peuvent être constituées de tuoes flexibles attachés séparément. Cependant, les canalisations décrites formant partie intégrante des réci-15 pients présentent des avantages nets en ce qui concerne la faori-cation et la manipulation. 72 08750 2130191 REVENDICATIONS 1) Centrifugeur pour traiter un liquide en le séparant en fractions de densités différentes et/ou pour laver les particules solides en particulier les cellules sanguines en suspension dans 5 le liquide, constitué d'un rotor de centrifugation et de plusieurs récipients fermés écrasables qui sont placés dans le rotor pour tourner avec lui et qui sont raccordés par une canalisation écra-saole permettant le passage du liquide entre les récipients, un premier récipient étant conçu pour contenir au départ une quantité 10 isolée d'un liquide à traiter dans le rotor du centrifugeur et un second récipient étant conçu pour recevoir une fraction de densité moindre du premier récipient et/ou pour contenir au départ une quantité isolée de solution de traitement, caractérisé en ce qu'un élément de pompe péristaltique est monté sur le rotor du centri-15 fugeur pour tourner avec lui et agit sur la canalisation flexible de façon à déplacer sélectivement le liquide à travers la canalisation ou empêcher l'écoulement du liquide à travers la canalisation. 2) uentrifugeur selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que l'élément de pompe péristaltique est monté pour tourner par rapport au rotor du centrifugeur autour de l'axe de rotation de ce dernier et comporte un dispositif de commande sélective permettant la rotation de l'élément de pompe par rapport au rotor du centrifugeur. 25 3) Centrifugeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément péristaltique comporte deux rotors concentriques qui peuvent tourner indépendamment par rapport au rotor du centrifugeur autour de l'axe de rotation de ce dernier et en ce qu'un des rotors agit sur une première canalisation écrasaole pour 30 transférer le liquide dans le premier récipient et le second agit sur une seconde canalisation écrasaole.pour transférer le liquide hors du premier récipient. 4) Centrifugeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les récipients sont généralement cir-35 culaires et ont la forme d'un disque et sont placés l'un sur 1' autre et de façon concentrique par rapport à l'axe de rotation du rotor du centrifugeur et qu'un élément élastique est disposé dans le rotor du centrifugeur pour exercer pendant la rotation de ce dernier une pression extérieure sur les récipients proportionnelle 4-0 à la vitesse de rotation du rotor du centrifugeur. 72 00750 9 2130191 5) Centrifugeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément élastique est constitué d'une matière souple ayant une densité supérieure à celle du liquide à traiter et de la solution de traitement.