Brevet FR2596294A1 — publié le 19871002

SEPARATEUR CENTRIFUGE A BOUCLE CONTINUE L'invention concerne des séparateurs centrifuges. Les séparateurs centrifuges, par exemple ceux utilisés pour séparer les composants du sang, peuvent utiliser un canal en matière plastique Jetable monté à l'intérieur d'un bol centrifuge entraîné par un moteur. Ces canaux comprennent de façon typique un début pour l'entrée du sang complet et une extrémité o la plupart des composants séparés sont évacués par des sorties séparées, le début et la fin étant disposés à proximité d'un de l'autre mais isolés l'un de l'autre par 10 une paroi en matière plastique évitant le mélange du liquide arrivant avec celui se trouvant à la fin du canal. Par exemple, le brevet US Kellogg et all No 4 094 461 décrit un canal de séparation du sang à étage unique, de rayon généralement constant, dans lequel une entrée de sang complet est prévue au début et 15 o tous les composants séparés sont évacués d'une chambre collectrice à la fin du canal, le début et la fin étant séparés par une paroi. Dans la chambre collectrice est placé un barrage à l'arrière d'une sortie à globules blancs/plaquettes pour empêcher l'écoulement des globules blancs et des plaquettes en cause au-delà de ce barrage mais pour 20 permettre l'écoulement des globules rouges plus lourds et du plasma plus léger. Sur l'autre coté du barrage est prévue une sortie de positionnement d'interface pour maintenir la position de l'interface entre les globules rouges et le plasma pour commander la position de la couche mince de globules blancs/plaquettes à la sortie à globules 25 blancs/plaquettes pour permettre de réaliser une évacuation efficace des globules blancs/plaquettes. Dans le brevet US No 4 386 730 est montré un canal de séparation à deux étages comprenant une partie de séparation de premier étage à rayon constant o les globules rouges du sang séparés reviennent le 30 long de la paroi extérieure en direction d'une sortie proche du début du canal, et les plaquettes et le plasma continuent de circuler au-delà de la partie de premier étage, en passant par une partie de transition - 2 comportant une paroi extérieure de rayon décroissant et pénétrant dans une partie de séparation de second étage a rayon croissant, avec une sortie à plasma et une sortie à plaquettes à son extrémité. Là encore, le début et la fin du canal sont séparés l'un de l'autre par une paroi. En fonctionnement, il est nécessaire que l'interface entre les globules rouges du sang et le plasma et les plaquettes séparés soit maintenu dans la partie de transition par un opérateur effectuant une surveillance continuelle et un réglage des débits. On a découvert qu'un séparateur centrifuge pour séparer une phase 15 lourde d'une phase légère peut être avantageusement muni d'un canal de séparation formant une boucle continue et peut éviter l'écoulement de la phase légère entre une partie et une autre par une partie formant barrage comprenant une paroi interne a rayon supérieur à celui des parties adjacentes, de manière que la phase lourde remplisse 20 complètement le canal en cet endroit. Dans des modes de réalisation préférés, le séparateur est un séparateur de sang à deux étages destinés à séparer les globules rouges du sang, les plaquettes et le plasma, et une sortie de positionnement d'interface est prévue sur l'autre cSté de la partie formant barrage à 25 partir d'une partie de transition entre les première et seconde parties de séparation du second étage; une sortie à plasma est prévue dans la position radialement la plus à l'intérieur du canal, ce qui élimine l'air dans le canal; et la partie de séparation du second étage a une paroi extérieure dont le rayon ainsi que l'aire en section transversale 30 vont en croissant depuis une partie de transition jusqu'a une sortie collectrice de plaquettes. Un tel séparateur s'amorce de lui-même, se régule de luimême, ce qui fait qu'il n'est pas nécessaire que l'opérateur intervienne pour maintenir l'interface entre les globules rouges et le plasma, et il permet d'obtenir un rendement en plaquettes 35 élevé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré. Le dessin est une vue en plan schématique d'un bol de rotor et d'un canal de séparation jetable de l'appareil centrifuge selon -3 l'invention. Structure En se référant au dessin, celui-ci montre un appareil centrifuge comprenant un bol 11 monté de façon rotative autour d'un axe indiqué 5 en 12, et un canal en matière plastique jetable 14 monté dans une gorge 16 du bol 11. Le canal 14 forme une boucle continue et comprend une entrée de sang complet 18, une sortie collectrice de plaquettes 20, une sortie à plasma 22, une sortie de positionnement d'interface 24 et une sortie à globules rouges/globules blancs 26. Les globules rouges et les 10 globules blancs combinés constituent une phase lourde; le plasma plus léger constitue une phase légère, et les plaquettes de densité intermédiaire constituent une phase intermédiaire. Des tubes 25, 27 destinés respectivement à la sortie de positionnement d'interface 24 et à la sortie à globules rouges/globules blancs 26 sont reliés l'un à 15 l'autre au niveau de la jonction 28. Le canal 14 comprend une partie de séparation de premier étage 30, entre une partie formant barrage 32, et une partie de transition 34, et une partie de séparation de second étage 36 entre la partie de transition 34 et la sortie à plasma 22. La partie de séparation de 20 premier étage 30 diminue légèrement en rayon à partir de la partie formant barrage 32 vers la partie de transition 34. La partie de transition présente un rayon qui diminue fortement et la fourchette des rayons de sa paroi extérieure comprend un rayon de valeur égale à celui de la sortie de positionnement d'interface 24. La partie de séparation de second étage 36 comprend une partie 38 d'aire en section transversale croissante, présentant une paroi interne de rayon généralement constant et une paroi extérieure de rayon croissant se terminant par le puits collecteur de plaquettes 40 dans lequel est disposée la fin du tube à plaquettes 42 constituant la 30 sortie collectrice de plaquettes 20. Le reste de la partie de séparation de second étage 36 décroit en aire en section transversale et en rayon depuis le puits collecteur de plaquettes 40 vers la sortie à plasma 22, qui est disposée dans la partie de plus petit rayon du canal 14. La partie formant barrage 32 comprend une paroi interne dont le -4 - rayon est plus important que le rayon du canal sur ses deux côtés. Ceci constitue une région qui peut être totalement remplie par la phase lourde séparée, dans ce cas les globules rouges et les globules blancs, ce qui évite l'écoulement au-delà du barrage de la phase plus légère, dans le cas présent le plasma et les plaquettes combinés sur le c8té gauche, et le plasma sur le c6té droit. La partie formant barrage 32 comprend un barrage 44 s'étendant brusquement radialement vers l'extérieur à partie de sa paroi interne. Les tubes reliés à l'entrée 18, aux sorties 20, 22 et à la jonction 28 sont reliés à un moyen de connexion tournant à multi-canaux et sans joint (non montré) du type bien connu décrit par exemple par le brevet US No 4 146 172. Fonctionnement En fonctionnement, un nouveau canal jetable 14 et ses tubes 15 associés sont installés dans le bol 11 du rotor quand l'appareil centrifuge est utilisé avec un nouveau patient. Le canal 14 est d'abord amorcé en faisant tourner le bol centrifuge 40 à faible vitesse et en introduisant une solution saline par l'entrée 18. A mesure que la solution saline remplit le canal 14, l'air est refoulé radialement vers 20 l'intérieur et évacué par la sortie à plasma 22. Toutes les bulles d'air sont évacuées du fait que toutes les parties du canal 14 sont situéesradialement plus à l'extérieur que la sortie à plasma 22. Lorsque tout l'air est évacué, on augmente la vitesse de rotation du bol jusqu'à la vitesse de fonctionnement, et le sang est introduit 25 dans le canal 14 par l'entrée 18. Au début, tout surplus est évacué par la sortie à plasma 22, ce qui fait que la solution saline peut être évacuée et jetée. Après traitement d'un volume fixe de sang, toute la solution saline est évacuée et la vitesse d'élimination du plasma par la sortie à plasma 22 diminue. Cet écoulement est maintenu pour être 30 certain que de l'air, ou un fluide de faible densité, qui se serait introduit dans le canal 14 soit immédiatement évacué. L'écoulement par l'entrée 18 est d'environ 30 ml/m; l'écoulement par la sortie à plaquettes 20 est d'environ 2 à 3 ml/m; l'écoulement par la jonction 28 est d'environ 15 ml/m (environ les 2/3 de celui-ci provenant de la 35 sortie à globules rouges/globules blancs 26) et le reste passe par la - 5 sortie 22. Le système reste automatiquement stable pendant tout le reste du traitement. En fonctionnement à l'état stable, le sang complet pénètre par l'entrée 18; les plaquettes sont évacuées par la sortie 20, le plasma est évacué par la sortie 22; les globules rouges/globules blancs sont évacués par la sortie 26, et les globules rouges/globules blancs et le plasma sont alternativement évacués par la sortie 24 de manière à maintenir la position radiale de l'interface entre les globules rouges/globules blancs et le plasma. La densité du sang arrivant par l'entrée 18 dans la partie de séparation de premier étage 30 est inférieure à la densité moyenne dans la région de l'entrée 18, ce qui fait que le sang arrivant s'écoule dans le sens des aiguilles d'une montre en direction du rayon le plus petit. Sous l'action de la force centrifuge, les globules rouges et les 15 globules blancs se déposent radialement à l'extérieur (en raison de leur densité plus importante). A mesure qu'ils se déposent, la densité moyenne augmente et il en résulte que l'écoulement dans le sens des aiguilles d'une montre de cette fraction diminue et finit par s'arrêter. Les globules rouges et les globules blancs compactés s'écoulent alors dans le sens inverse des aiguilles d'une montre le long de la paroi extérieure de la partie 30 en direction de la partie formant barrage 32 o ils sont évacués par la sortie 26. Les composants du sang qui restent dans la partie 30 après la séparation des globules rouges et des globules blancs sont des plaquettes et du plasma. Ce mélange continue à s'écouler dans le sens des aiguilles d'une montre et passe par la partie de transition 34 vers la partie de séparation de second étage 36. Le rayon décroissant de la paroi extérieure dans la partie de transition 34 agit comme un barrage qui ne permet l'écoulement dans la partie de séparation de second étage 36 que du 30 mélange de plasma et de plaquettes. L'interface entre les globules rouges et les globules blancs compactés et le mélange séparé de plaquettes et de plasma est maintenue sur un rayon compris dans la fourchette des rayons de la paroi extérieure de la partie de transition 34 par la sortie de positionnement d'interface 24. Dans la partie de séparation de second étage 36, le mélange de i -6- 15 20 25 30 35 : plaquettes et de plasma est soumis à une force centrifuge élevée pendant une période de temps prolongée, et les plaquettes se déposent radialement vers l'extérieur jusqu'à ce qu'elles atteignent la paroi extérieure. Les plaquettes qui sont au début proches de la paroi extérieure quand elles pénètrent dans la partie de séparation de second étage 36 se déplacent dans le sens des aiguilles d'une montre le long de la paroi extérieure pour arriver dans le puits collecteur de plaquettes 40. Celles qui sont plus proches de la paroi interne de la partie 36 continuent de se déposer radialement à l'extérieur dans la partie d'aire en section transversale décroissante de la partie 36 jusqu'à ce qu'elles atteignent la paroi extérieure de la chambre, puis elles inversent le sens de leur écoulement et glissent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et vers le bas sur la paroi extérieure Jusqu'au puits collecteur 40 en vue de leur retrait. Le plasma restant, qui contient une concentration très faible de plaquettes, continue de s'écouler dans le sens des aiguilles d'une montre. Une fraction du plasma est évacuée par la sortie 22 et le plasma restant s'écoule vers la sortie de positionnement d'interface 24 en vue de son retrait. L'interface qui doit être commande est l'interfacesituee entre les globules rouges et globules blancs compactés et le mélange de plaquettes et de plasma dans la partie de transition 34, pour atteindre deux objectifs: (1)cette interface ne peut pas se déplacer trop loin radialement vers l'intérieur car si cela était le cas les globules rouges et les globules blancs compactés déborderaient et s'accumuleraient dans le puits collecteur de plaquettes 40, (2) l'interface ne peut pas se déplacer trop loin radialement vers l'extérieur car dans ce cas les plaquettes se sépareraient du sang entrant dans la partie de séparation de premier étage 30 et ne s'écouleraient pas dans la partie de séparation de second étage 36 en vue de leur collecte dans le puits 40. De façon idéale, une sortie de positionnement d'interface devrait être située le long du canal 14 dans une position adjacente à la position o la commande d'interface est souhaitée. Mais du fait que la sortie de positionnement d'interface évacue à la fois le plasma et les globules rouges et les globules - 7 blancs, si la sortie de positionnement d'interface était proche de la partie de transition 34, elle évacuerait le plasma qui est riche en plaquettes, compromettant ainsi l'efficacité du dispositif. En disposant la sortie de positionnement d'interface 24 en un point 5 sensiblement éloigné de l'interface à commander dans la partie de transition 34, le plasma qui contient uneconcenration très faible de plaquettes peut être utilisé pour réguler l'interface. La distance entre la sortie de positionnement d'interface 24 et la partie de transition 34 se traduit par un emplacement moins précis de l'interface 10 à commander, mais on a constaté que la position radiale occupée par l'interface est située dans une bande assurant de bonnes performances et sans évacuation des plaquettes. D'autres modes de réalisation de l'invention sont compris dans le champ d'application des revendications qui suivent. - 8 REVENDICATIONS 1. Appareil centrifuge destiné à être utilisé pour la séparation d'une phase lourde à partir d'une phase légère dans un bol rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens définissant un canal (14) formant une boucle continue et comportant une entrée (18), une première sortie (26) et une partie formant barrage (32) espacée le long dudit canal de ladite entrée et comprenant une paroi interne dont le rayon est supérieur à celui des parties adjacentes de manière à constituer une région de barrage pour la phase lourde, qui peut être totalement 10 remplie par la phase lourde séparée de manière à éviter que la phase légère séparée s'écoule au-delà. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est destiné à être utilisé pour la séparation d'une phase intermédiaire en plus desdites phases lourde et légère et comprend une seconde sortie 15 (22) dans une position radiale différente de celle de la première sortie (26). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit canal (14) comprend une partie de séparation de premier étage (30) pour séparer l'une desdites phases des deux autres phases, et une partie de 20 séparation de second étage (36) présentant une extrémité communiquant avec une extrémité de ladite partie de séparation de premier étage et prévue pour séparer les deux autres phases, et en ce que ladite partie formant barrage (32) est située entre l'autre extrémité de ladite partie de premier étage (30) et l'autre extrémité de ladite partie de. 25 second étage (32), et ladite entrée (18) est située sur le canal entre les extrémités de ladite partie de séparation de premier étage (30). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit canal (14) comprend une partie de transition (34) entre lesdites parties de séparation de premier étage (30) et de second étage (36), 30 ladite partie de transition comprenant une paroi de transition s'étendant sur une fourchette de rayons, y compris un rayon d'une interface entre phases. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite paroi de transition (34) est une paroi extérieure dont le rayon diminue 35 entre ladite partie de séparation de premier étage (30) et ladite -9 partie de séparation de second étage (36), ladite première sortie (26) est destinée à l'évacuation de la phase lourde et est située dans la partie comportant ladite partie de séparation de premier étage (30) et ladite partie formant barrage (32), et ladite seconde sortie (22) est destinée à l'évacuation de ladite phase légère et est située dans ladite partie de séparation de second étage (36) o le rayon est plus petit que celui de ladite première sortie, et en ce qu'une troisième sortie (42) est prévue pour l'évacuation de ladite phase intermédiaire dans ladite partie de séparation de second étage (36) et comprend en O10 outre des moyens à interface pour commander l'interface entre la phase légère et la phase lourde dans une position le long dudit canal sur l'autre c8té dudit barrage par rapport à ladite partie de transition de manière à maintenir la limite interne de ladite phase lourde à l'intérieur de ladite fourchette de rayons. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens à interface comprennent une sortie de positionnement d'interface (24) ayant un rayon compris dans ladite fourchette et conformée de manière à provoquer un débit de ladite phase légère différent de celui de ladite phase lourde. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rayon de ladite troisième sortie est le rayon le plus court dudit canal, tout l'air se trouvant dans ledit canal étant ainsi dirigé vers ladite troisième sortie et évacué par cette dernière. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite 25 partie de second étage (36) comprend une paroi extérieure (38) dont le rayon va en augmentant depuis ladite partie de transition (34) jusqu'à ladite troisième sortie (42). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite partie de séparation de second étage (36) augmente en aire en section 30 transversale depuis ladite partie de transition (34) jusqu'à ladite troisième sortie (42). 10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite partie de second étage (36) diminue en aire en section transversale sur l'autre c6té de ladite troisième sortie (42). 11. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un - 10 tube est relié à ladite sortie de positionnement d'interface (21) et est relié à ladite première sortie, et lesdits tubes sont reliés l'un à l'autre.