Brevet FR2635856A1 — publié le 19900302

Equipement pour le stockage de sang. La présente invention concerne un équipement pour le stockage de sang et le classement de divers types de sang et d'une grande quantité de sang. Afin de stocker le sang de façon stable pendant une longue durée, il faut congeler le sang à une très basse température, inférieure à -135 C, c'està-dire à la température de recristallisation de la glace. Comme dispositif pour le stockage d'une grande quantité de sang, destiné à la transfusion ou analogue, on utilise habituel- lement un vase Dewar comme représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, le repère 21 désigne un globe intérieur qui est de forme sensiblement sphérique, com- portant une ouverture sur un côté et contenant de l'azote liquide 20. Le globe intérieur 21 est supporté dans un globe extérieur 22, qui est un peu plus grand que lui et de forme sensiblement semblable à la sienne, par une plu- ralité d'éléments de maintien 23 prévus entre les deux globes sensiblement concentriquement à ces derniers. Un espace 24, ménagé entre le globe intérieur 21 et le globe extérieur 22, est maintenu sous un vide poussé par l'ac- tion d'un absorbant à basse température 25 contenu dans un espace qui est prévu à la base du globe intérieur 21 et qui communique avec l'espace 24. Le globe intérieur 21 et le globe extérieur 22 sont supportés dans un cais- son 26 par un ressort de support 27 disposé entre le caisson 26 et le globe extérieur 22 qui est ouvert à la partie supérieure. L'ouverture est hermétiquement obtu- rée par un couvercle 28. Le sang stocké est introduit séparément et conservé dans un réceptacle 29 pourvu d'une poignée 29a, et il est inséré dans le globe inté- rieur 21 avec le réceptacle 29 de sorte que le sang est stocké en immersion dans l'azote liquide 20 à -196 C, ce qui est très inférieur à la température de recris-. tallisation de la glace. Dans le vase Dewar, l'évaporation de l'azote li- quide 20 contenu dans le globe intérieur 21 est empêchée par maintien de l'espace 24 dans un état -de vide poussé et par limitation de la transmission de chaleur à tra- vers cet espace. Toutefois, il est difficile d'empêcher complètement l'évaporation et il faut renouveler l'azote liquide en fonction de sa disparition, habituellement par observation de la quantité résiduelle d'azote liquide 20. Le vase Dewar présente des inconvénients en ce que non seulement ce travail de renouvellement est peu pratique mais également en ce que des équipements, tels qu'un ré- servoir contenant une grande quantité d'azote liquide à utiliser pour le renouvellement, sont nécessaires. Comme dispositif pour le stockage de microbes, de cellules et analogues dans des laboratoires de bio- technologie, on utilise en pratique un congélateur à très basse température dans lequel on emploie un cycle de con- gélation multiple, et on peut utiliser ce dispositif pour le stockage du sang. Dans ce congélateur à très basse température, on utilise des machines de réfrigéra- tion par compression de vapeur comportant différents ré- frigérants en combinaison multi-étagée. Par conséquent, il présente des inconvénients en ce que le cott de l'équipement est élevé, le coefficient de rendement est faible à très basse température et le coût d'exploitation est élevé. En outre, du fait de la limitation des basses températures qu'on peut obtenir, le taux de récupération du sang est faible, à la différence du vase Dewar. Un tel congélateur ne convient donc pas pour un dispositif de stockage d'une grande quantité de sang. La présente invention vise à éviter les inconvé- nients précités. Un objet de la présente invention est de procu- rer un équipement pour le stockage de sang, dans lequel on peut obtenir une température très basse, de façon économique. Un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang, dans lequel le taux de récupération du sang stocké est élevé. Un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang, dans lequel on peut stocker une grande quantité de sang, de façon stable. Un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang qui peut éviter des difficultés dans la gestion de l'équi- pement. Conformément à la présente invention, les objec- tifs ci-dessus sont atteints par un équipement de stockage de sang caractérisé en ce qu'une pluralité d'armoires de stockage, pour stocker le sang, sont pré- vues dans une chambre froide qui est maintenue à basse température, et en ce que chaque armoire de stockage est refroidie par un réfrigérateur Stirling correspondant. Un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang qui peut effectuer automatiquement l'entrée et la sortie de sang, par utilisation de moyens de manipulation qui introdui- sent le sang dans l'armoire de stockage et qui extraient le sang de l'armoire de stockage. Un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang, qui peut effectuer l'entrée et la sortie de sang sans que l'opérateur ait besoin de pénétrer dans la chambre froi- de, par utilisation de moyens de manoeuvre qui effectuent les commandes à distance des moyens de manipulation pré- cités, en plus de ces moyens de manipulation. Encore un autre objet de la présente invention est de procurer un équipement pour le stockage de sang, capable de contrôler l'augmentation de température dans la chambre froide et dans les armoires de stockage qui accompagne les opérations de stockage c sang, par utili- sation des moyens de réfrigération du sang dans la mesure o du sang est introduit dans l'armoire de stockage. D'autres objets et avantages de l'invention appa- raitront mieux à la lumière de sa description détaillée ci-après, en référence aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une coupe d'un vase Dewar qui est un dispositif usuel de stockage du sang; la figure 2 est une vue en plan illustrant une structure complète d'un équipement pour le stockage de sang, conforme à la présente invention; la figure 3 est une vue en perspective illustrant l'ensemble de la structure de l'équipement pour le stocka- ge de sang conforme à la présente invention; et les figures 4 à 7 sont des coupes expliquant le fonctionnement du réfrigérateur Stirling. On décrit ci-après la présente invention en dé- tail, en référence aux dessins illustrant des modes de réalisation de l'invention. La figure 2 et la figure 3 sont respectivement une vue en plan et une vue en pers- pective représentant la structure complète d'un équipe- ment de stockage de sang conforme à la présente invention. Sur les figures, le repère 1 désigne une chambre froide entourée par une paroi isolante la. On oblige t' 2635856 l'air de la chambre froide 1 à circuler à l'intérieur d'un réfrigérateur 2 prévu à l'extérieur de la chambre, et la chambre froide 1 est maintenue à basse températu- re par le fonctionnement du réfrigérateur 2 et l'effet d'isolation de la paroi isolante la. Comme température dans la chambre froide 1, on peut utiliser une basse température telle que celle obtenue avec un coefficient de rendement élevé au moyen d'une machine de réfrigéra- tion par compression de vapeur dans laquelle on utilise un réfrigérant pour température ambiante, tandis qu'on peut utiliser une machine de réfrigération par compres- sion de vapeur générale pour le réfrigérateur 2. Le ré- frigérateur 2 est raccordé à un échangeur de chaleur 3 et à une tour de refroidissement 4 installés à l'exté- rieur et il réfrigère l'intérieur de la chambre froide 1, par exécution des opérations bien connues, à savoir l'absorption de la chaleur contenue dans l'air de circu- lation venant de la chambre froide 1 lors de l'évapora- tion du réfrigérant, l'évacuation de cette chaleur dans l'eau de refroidissement lors de la condensation du ré- frigérant dans l'échangeur de chaleur 3, puis son évacua- tion dans l'air ambiant dans la tour de refroidissement 4. Dans la chambre froide 1 construite de cette façon, on place une pluralité d'armoiresde stockage 5 afin d'y stocker du sang, les armoires étant par exemple alignées dans la direction longitudinale de la chambre, sur les deux côtés de celle-ci dans le sens de la largeur. Chaque armoire de stockage 5 comporte une pluralité d'étagères coulissantes 5a qui constituent des tiroirs multi-étagés verticalement. En correspondance de l'adres- se attribuée à chaque étagère coulissante Sa, par exem- ple, le sang classé par exemple en fonction d'un type de sang, d'une date de prélèvement, d'un nom de donneur et d'autres renseignements, est placé dans l'étagère coulissante 5a. Chaque armoire de stockage 5 est raccor- dée à un réfrigérateur respectif d'une pluralité de ré- frigérateurs Stirling 6 installés à l'extérieur de la chambre froide 1, par des tuyaux de circulation respec- tifs 6a, 6b, et elle est réfrigérée à une très basse température par le fonctionnement du réfrigérateur Stir- ling 6, comme décrit plus loin. Dans la partie centrale dans le sens de la lar- geur de la chambre froide 1, un rail de guidage 7 est disposé longitudinalement, sensiblement sur toute la lon- gueur de la chambre, et il est prévu un manipulateur 8 qui se déplace le long de ce rail 7. Le manipulateur 8 comprend un bras porteur 8a qui peut se déplacer vertica- lement dans la plage de hauteur de l'armoire de stockage 5 et dans une plage prédéterminée dans le sens de la largeur. Le manipulateur 8 exécute l'extraction du sang stocké, qui se trouve dans une étagère coulissante spéci- fiée Sa d'une armoire de stockage spécifiée 5, et son amenée à l'extérieur de la chambre froide 1, ainsi que l'amenée de sang dans la chambre froide 1 et sa mise en place dans une étagère coulissante spécifiée 5a d'une armoire de stockage spécifiée 5, par déplacement du mani- pulateur le long du rail de guidage 7 et déplacement du bras porteur 8a. L'extraction de sang à l'extérieur de la chambre froide 1 et l'introduction de sang dans la chambre froide 1 sont effectuées par une ouverture 9 d'entrée/sortie qui est percée à travers la paroi iso- lante la et en face d'une partie d'extrémité du rail de guidage 7 et d'une table 15 fixée à la paroi isolante la. Cette ouverture 9 est pourvue d'une plaque d'obturation (non représentée). Cette plaque d'obturation s'ouvre seulement lorsque le sang est extrait ou introduit, et l'ouverture 9 est normalement fermée de façon étanche. A l'extérieur de la chambre froide 1, il est pré- vu un tableau de conduite 10 près de l'ouverture 9, pour manoeuvrer le manipulateur 8, une unité de commande 11 pour effectuer non seulement la commande du réfrigéra- teur 2 de façon à maintenir l'intérieur de la chambre froide 1 à une température prescrite mais également pour effectuer la commande des réfrigérateurs Stirling 6 de façon à maintenir les intérieurs des armoires de stocka- ge 5 à une température prescrite, et un ordinateur de classement 12 pour enregistrer et classer les informa- tions relatives au sang stocké dans chaque étagère cou- lissante 5a d'une armoire de stockage 5. Le repère 13 désigne un congélateur à programme, pour refroidir le sang placé dans la chambre froide 1 à une température prescrite, et il est installé près de l'ouverture 9 à l'intérieur de la chambre froide 1. Le repère 14 désigne un générateur d'électricité privé, pour la fourniture d'énergie en cas de défaut d'alimentation, et il est installé à l'extérieur de la chambre froide 1. Chaque réfrigérateur Stirling 6 est agencé de façon bien connue, permettant d'obtenir une très basse température, de sorte qu'un gaz réfrigérant à très bas point d'ébullition, tel que l'hélium, subit un change- ment d'état, par exemple, et la chaleur absorbée dans la détente isotherme est évacuée à l'extérieur dans la phase de compression isotherme, conformément aux cycles inver- ses de Stirling, avec répétition des phases de compres- sion isotherme, de refroidissement à volume constant, de détente isotherme et de chauffage à volume constant, dans cet ordre. On décrit maintenant brièvement la structure et le fonctionnement de chaque réfrigérateur Stirling 6. Les figures 4 à 7 sont des coupes illustrant schématique- ment les parties principales d'un réfrigérateur Stirling 6, pour l'explication de son fonctionnement. Le réfrigé- rateur Stirling 6 est construit de sorte qu'un piston d'expansion 62 et un piston de compression 63 sont montés de façon coulissante dans un cylindre 61 qui comprend longitudinalement un passage de communication 60. Les deux pistons 62 et 63 sont entraînés par un mécanisme de transmission (non représenté), tel qu'un mécanisme à ma- nivelle, de manière à se déplacer en mouvement vertical alternatif de méme cycle, comme décrit plus loin. A mi- chemin dans le passage de communication 60 sont prévus un refroidisseur 64 qui assure un échange de chaleur avec l'eau de refroidissement, un accumulateur de cha- leur 65 placé au-dessus du refroidisseur 64, et ensuite un échangeur de chaleur 66 comportant une pluralité d'ai- lettes et assurant un échange de chaleur avec l'objet à refroidir, placé à l'extérieur et au-dessus du cylindre 61. Comme représenté sur la figure 4, le piston de compression 63 se déplace vers le haut, comme indiqué par une flèche blanche sur la figure, dans une situation o le piston d'expansion 62 est immobile à son point mort supérieur, et le gaz réfrigérant est comprimé dans un es- page de compression 67 défini entre la surface inférieure du piston d'expansion 62 et la surface supérieure du pis- ton de compression 63. Cette compression est effectuée dans un état sensiblement isotherme, du fait de la trans- mission de la chaleur aux refroidisseurs 64. Cette phase est la phase de compression isotherme. Lorsque le piston de compression 63 atteint unr position prescrite pour son immobilisation, le piston d'ex- pansion 62 commence à se déplacer vers le bas, comme indi- qué par une flèche blanche sur la figure 5. Par suite, le volume d'un espace de détente 68 (voir la figure 6) défini au-dessus du piston d'expansion 62 augmente, tandis que celui de l'espace de compression 67 diminue. Par consé- quent, le gaz réfrigérant qui se trouve dans l'espace de compression 67 est introduit dans l'espace de détente 68 par l'intermédiaire du passage de communication 60, son volume restant fixe. A ce rDment, le gaz réfrigérant est privé de sa chaleur de rétention par l'accumulateur de chaleur 65, de manière à être à basse température, tandis que l'accumulateur de chaleur 65 accumule cette chaleur. Cette phase est la phase de refroidissement à volume constant. Apres déplacement du piston d'expansion 62 vers le bas jusqu 'à une position prescrite, le piston de com- pression 63 commence également à se déplacer vers le bas, comme indiqué par des flèches blanches sur la figure 6. Il en résulte que le volume de l'espace de détente 68 augmente et que le gaz réfrigérant qui se trouve dans l'espace de détente 68 se détend. Cette détente se pro- duit dans des conditions isothermes, la chaleur de réten- tion de l'objet à refroidir, qui est en contact avec l'échangeur de chaleur 66, étant absorbée par l'intermé- diaire de l'échangeur de chaleur 66. Cette phase est la phase de refroidissement isotherme. Dans l'équipement de stockage de sang conforme à la présente invention, une armoire de stockage 5 et un réfrigérateur Stirling sont raccordés l'un à l'autre par des tuyaux de circulation 6a et 6b et on fait circuler l'air de l'armoire de sto- ckage 5 en contact avec l'échangeur de chaleur 66, ce qui a pour résultat que la chaleur de rétention de l'air est absorbée dans le gaz réfrigérant dans l'espace de détente 68. Lorsque les deux pistons 62 et 63 ont fini de descendre, le piston d'expansion 62 se déplace seul vers le haut jusqu'à ce qu'il atteigne le point mort supérieur, comme indiqué par une flèche blanche sur la figure 7. Par suite, le volume de l'espace de détente 68 diminue tandis que celui de l'espace de compression 67 augmente. Par conséquent, le gaz réfrigérant de l'espace de détente 68 est introduit dans l'espace de compression 67 par l'in- termédiaire du passage de communication 60, son volume restant fixe. A ce moment, le gaz réfrigérant est chauffé du fait de la chaleur accumulée dans l'accumulateur de chaleur 65. Cette phase est la phase de chauffage à volume constant. Le réfrigérateur Stirling 6 répète l'opération d'absorption de la chaleur contenue dans l'air qui vient en contact avec l'échangeur de chaleur 66, c'est-à-dire l'air de l'armoire de stockage 5, dans le gaz réfrigé- rant pendant la phase de détente isotherme, et d'évacua- tion de cette chaleur absorbée dans l'eau de refroidisse- ment introduite dans le refroidisseur 64, pendant la phase de compression isotherme. Par conséquent, l'inté- rieur de l'armoire de stockage 5 est réfrigéré séquen- tiellement jusqu'à ce qu'il atteigne une très basse température. Lorsqu'on introduit du sang dans l'équipement de stockage de sang ayant une structure comme décrit ci- dessus, on enregistre d'abord un type de sang, une date de prélèvement et un nom de donneur, dans l'ordinateur de classement 12. Ensuite, le sang qui se trouve dans une cuve spécifiée est placé sur la table 15 et on ac- tionne le tableau de conduite 10. Ensuite, le manipula- teur 8 se déplace et son bras porteur 8a fait saillie à l'extérieur de l'ouverture 9. La cuve est saisie par le bras porteur 8a et amenée dans la chambre froide 1. Le sang amené dans la chambre froide 1 est d'abord introduit dans le congélateur à programme 13, par la manoeuvre du bras porteur 8a, et refroidi dans le congélateur à pro- gramme 13 jusqu'à ce qu'il atteigne la température pres- crite. Le sang refroidi est extrait par manoeuvre du bras porteur 8a, amené à la partie avant d'une armoire de stockage prescrite 5 par déplacement du corps du mani- pulateur 8, puis il est relevé au niveau d'une étagère coulissante prescrite 5a de l'armoire de stockage 5. Le bras porteur 8a tire ensuite vers l'extérieur l'étagère coulissante 5a, pour placer le sang à une position pres- crite dans l'étagère coulissante 5a et, en outre, il assure la fermeture de l'étagère coulissante 5a de ma- nière à terminer l'opération d'introduction de sang. La position à laquelle est placé le sang est enregistrée sur l'ordinateur de classement 12 de façon correspondant à l'information sur le sang, qui a déjà été enregistrée. Lorsqu'on veut extraire du sang stocké qui se trouve dans une étagère coulissante 5a d'une armoire de stockage 5, on entre d'abord le type désiré de sang ou un renseignement analogue dans l'ordinateur de classement 12. Ensuite, on actionne le tableau de conduite 10. L'or- dinateur de classement 12 retrouve la position o est placé le sang correspondant au renseignement entré et il envoie un ordre de déplacement du manipulateur 8. Confor- mément à cet ordre, le manipulateur 8 se déplace jusqu'en face de l'armoire de stockage 5 correspondant à la posi- tion o est placé le sang, puis il tire vers l'extérieur l'étagère coulissante 5a par manoeuvre du bras porteur 8a, il extrait de l'étagère coulissante 5a la cuve o est placé le sang désiré, il referme l'étagère coulissante 5a, il se déplace vers l'ouverture 9, il place cette cuve sur la table 15 à l'extérieur de la chambre froide 1 et il revient finalement à une position d'attente prescrite. Dans l'équipement pour le stockage de sang con- forme à la présente invention, chaque armoire de stockage 5 dans laquelle on place le sang est réfrigérée par cha- que réfrigérateur Stirling 6, avec un excellent coeffi- cient de rendement à basse température. Par conséquent, on peut obtenir une température très basse, inférieure à -135 C qui est la température de recristallisation de la glace, de façon économique. En outre, puisque ces armoires de stockage 5 sont prévues dans la chambre froi- de 1 maintenue à basse température, la charge sur le ré- frigérateur Stirling 6 est faible. De plus, pendant l'in- troduction ou l'extraction de sang comme mentionné plus haut, on tire vers l'extérieur la seule étagère coulis- sante Sa prescrite, de sorte que l'augmentation de tempé- rature générée dans l'armoire de stockage 5 est faible et l'augmentation résultante de la charge du réfrigéra- teur Stirling est faible. Dans ce mode de réalisation de la présente inven- tion, l'extraction de sang stocké de l'armoire de stockage et l'introduction de sang dans l'armoire de stockage 5 sont effectuées automatiquement par l'action du manipula- teur 8. Toutefois, il est également possible qu'un opéra- teur revêtu d'un fort vêtement d'hiver pénètre dans la chambre froide 1 et procède lui-même aux opérations d'in- troduction et d'extraction. D'autre part, dans ce mode de réalisation, un congélateur à programme 13 est prévu dans la chambre froide 1 pour refroidir le sang entrant. Toutefois, on peut utiliser à la place un vase Dewar. Ce vase Dewar sert seulement au refroidissement du sang entrant et il est prévu dans la chambre froide maintenue à basse tempé- rature, de sorte que la consommation de l'azote liquide dans le vase Dewar est très faible. Les figures 4 à 7 représentent un réfrigérateur Stirling 6 de type monobloc qui comporte un espace de détente 68 et un espace de compression 67 respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure du cy- lindre unique 61. Toutefois, il va sans dire qu'on peut également utiliser un type à éléments séparés qui com- prend un cylindre de détente pour un piston d'expansion 62 et un cylindre de compression pour un piston de com- pression 63, comme le réfrigérateur Stirling 6. Comme la présente invention peut être mise en oeuvre de diverses façons sans sortir de l'esprit de ses caractéristiques essentielles, le présent mode de réali- sation est donc illustratif et non restrictif, et tous les changements qui entrent dans les limites et les conditions des équivalents techniques sont englobés par la présente invention. REVENDICATIONS 1. Equipement pour le stockage de sang, caracté- risé en ce qu'il comprend: - une chambre froide (1) maintenue à basse température; une pluralité d'armoires de stockage (5), pour stocker le sang, prévues dans ladite chambre froide; et des réfrigérateurs Stirling (6) dont chacun est raccordé à une armoire respective desdites armoires de stockage et réfrigère l'intérieur de chacune des ar- moires à une très basse température. 2. Equipement pour le stockage de sang suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre froide (1) est réfrigérée par une machine de réfrigération à compression de vapeur (2). 3. Equipement pour le stockage de sang suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de manipulation (7, 8) pour placer le sang dans lesdites armoires de stockage et extraire le sang desdites armoires de stockage. 4. Equipement pour le stockage de sang suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande (10) prévus à l'extérieur de ladite chambre froide pour manoeuvrer lesdits moyens de manipulation. 5. Equipement pour le stockage de sang suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sang est placé dans une cuve et ladite cuve est stockée dans lesdites armoires de stockage. 6. Equipement pour le stockage de sang suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de manipulation comportant un bras (8a) pour saisir ladite cuve et pour effectuer l'introduction et l'extraction de ladite cuve. 7. Equipement pour le stockage de sang suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de classement (12), pour classer les informations relatives au sang stocké dans lesdites armoires de stockage. 8. Equipement pour le stockage de sang suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les informa- tions relatives au sang stocké comprennent un type de sang, une date de prélèvement et un nom de donneur. 9. Equipement pour le stockage de sang suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les- dits réfrigérateurs Stirling réfrigèrent lesdites armoi- res de stockage en fonction d'un changement d'état d'hé- lium gazeux. 10. Equipement pour le stockage de sang suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de refroidissement (13) pour refroi- dir le sang avant de le stocker dans lesdites armoires de stockage. 11. Equipement pour le stockage de sang suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite très basse température est de -135 C ou moins.