ES2248948T3 - Camara centrifuga para un separador de celulas. - Google Patents
Camara centrifuga para un separador de celulas.Info
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Abstract
Centrifugadora para fraccionar toda la sangre tiene un canal centrifugo en espiral con salidas estructuradas para que las fracciones pueden una separación consistente en la suspensión de celdas sin ninguna contaminación. El canal centrífugo (3) tiene una formación en espiral, con un paso aumentado desde el extremo exterior (4) radialmente hacia el extremo interno (6) radialmente. El paso se define en un punto (A) sobre la espiral como el ángulo (alfa); entre la tangente (T1) de un círculo (K) alrededor del eje de giro en este punto y la tangente (T2) de la espiral en el punto. La cámara centrífuga, para separar las celulas, tiene un canal centrífugo (3) con una entrada (8) para suspender celulas, especialmente sangre, y al menos una salida (5) para una fracción de la suspensión de celda y particularmente la fracción eritrocito, con una pared lateral externa radialmente para definir el canal. El canal centrífugo (3) tiene una formación en espiral, con un paso que aumenta desde el extremo exterior radialmente (4) hacia el extremo radialmente interno (6). El paso está definido en un punto (A) sobre la espiral como el ángulo (alfa); entre la tangente (T1) de un círculo (K) alrededor del eje giratorio en este punto y la tangente (T2) de la espiral en el punto.
Description
Cámara centrífuga para un separador de
células.
La invención se refiere a una cámara centrífuga
para un separador de células, en particular para la separación de la
sangre en varias fracciones.
Para la separación de sangre completa en sus
componentes individuales se utilizan separadores de células, que
disponen de una cámara centrífuga.
La cámara centrífuga de los separadores de
células conocidos presenta un canal de separación, al que se conduce
la suspensión de células a separar. Bajo la influencia de la fuerza
centrífuga tiene lugar en el canal de separación una separación en
distintas fracciones, por ejemplo trombocitos (PLT), eritrocitos
(RBC), plasma rico en trombocitos (PRP) y plasma pobre en
trombocitos (PPP) que son extraídos de la cámara.
La cámara centrífuga de los separadores de
células conocidos para separar sangre en varias fracciones está
destinada en general para su utilización por una sola vez. Se
conocen cámaras centrífugas compuestas por una parte y por dos
partes. En las cámaras centrífugas de dos partes se forma el canal
de separación mediante una parte de lámina flexible, que se inserta
en una unidad de zócalo rígida.
El canal de separación de las cámaras centrífugas
conocidas de una o de dos partes está configurado mono o
multietapa.
Las cámaras centrífugas con canal de separación
multietapa tienen el inconveniente de que mediante turbulencias en
la zona de transición entre los distintos tramos de canal ya pueden
desprenderse células separadas en otra fracción. Así existe por
ejemplo el peligro de que trombocitos ya separados se mezclen
parcialmente o por completo con el plasma o los leucocitos sean
introducidos en turbulencias como impureza.
Las cámaras de separación monoetapa por el
contrario se han caracterizado hasta ahora por una separación poco
limpia o insuficiente en particular de trombocitos, ya que aquí los
trombocitos se obtienen a partir del llamado Buffy Coat, que
naturalmente está fuertemente impurificado con leucocitos.
La DE-A-28 21 055
describe una cámara centrífuga multietapa para separar sangre en
varias fracciones, cuyo canal de separación está compuesto por
varios tramos con forma de arco con distintos radios, que están
separados entre sí claramente mediante zonas de transición o
barreras. Los tramos del canal se distinguen claramente por su
pendiente, presentando la pendiente del tramo de canal en la zona de
transición respecto al canal que le sigue un punto de inflexión.
Una cámara centrífuga cuyo canal de separación
está compuesto por varios tramos es conocida también por la
US-A-4 342 420. El canal de
separación presenta una zona de entrada que discurre hacia fuera,
una zona intermedia que discurre sobre una trayectoria circular
alrededor de un eje de rotación y una zona final que discurre hacia
el eje de rotación.
La US-A-4 356 958
da a conocer una cámara de separación monoetapa con un canal de
separación con forma de espiral. El canal de separación está
constituido de tal manera que no discurre hacia el eje de rotación
de la cámara, sino que sale en la zona del borde de la cámara.
La US 4 479 790 describe una cámara centrífuga
con un canal de separación, que es delimitado por una pared lateral
que se encuentra radialmente en el interior y otra pared lateral que
se encuentra radialmente en el exterior. La evolución del canal de
separación es descrita mediante una espiral, que se extiende desde
el extremo del canal que se encuentra radialmente en la parte
exterior con una pendiente creciente hacia el extremo de canal que
se encuentra radialmente en el interior. Pero las cámaras
centrífugas conocidas no son cámaras centrífugas para un separador
de células, sino cámaras centrífugas para la separación entre
minerales pesados y materiales menos densos. En consecuencia,
tampoco dispone la cámara de una entrada para una suspensión de
células a separar entre el extremo que se encuentra radialmente en
el interior y el que se encuentra radialmente en el exterior del
canal.
La invención tiene como tarea básica lograr una
cámara centrífuga para un separador de células en la que la
separación de la suspensión de células tenga lugar muy uniformemente
y libre de contaminación.
La solución a esta tarea se realiza en el marco
de la invención con las particularidades de la reivindicación 1.
Se ha comprobado que una separación muy uniforme
y libre de contaminación de la suspensión de células se logra con
una forma de canal que discurre de manera continua, en la que la
pendiente está diseñada constante o creciente progresivamente.
Debido a la evolución continua en forma de
espiral de los distintos tramos del canal de separación sin puntos
de discontinuidad, se evitan turbulencias, con lo que puede
configurarse un flujo laminar en un canal.
El canal de separación puede estar compuesto por
uno o varios tramos de canal, encontrándose entre los distintos
tramos de canal zonas en las que el líquido es llevado a la cámara
de separación o se extrae líquido. En estas zonas, la pared
interior y exterior del canal de separación no pueden tener
naturalmente una evolución continua.
La cámara centrífuga correspondiente a la
invención se utiliza en particular para la separación de sangre
completa en varias fracciones, a saber eritrocitos y/o trombocitos
y/o plasma.
Formas constructivas preferentes de la invención
son objeto de las reivindicaciones secundarias.
En una forma constructiva preferente se extiende
el canal de separación hasta las proximidades del centro del eje de
rotación de la cámara centrífuga.
En otra forma constructiva preferente de la
cámara centrífuga, está dispuesta a la salida para la fracción de
eritrocitos en el extremo del canal que se encuentra radialmente en
el exterior, mientras la salida para la fracción de plasma está
dispuesta en el extremo del canal que se encuentra radialmente hacia
dentro. La entrada para la suspensión celular a separar está
dispuesta ventajosamente entre la salida para la fracción de
eritrocitos y la salida para la fracción de plasma. La salida para
la fracción de trombocitos está dispuesta ventajosamente entre la
entrada para la sangre y la salida para la fracción de plasma.
En esta forma constructiva preferente se reflejan
las ventajas de la cámara centrífuga, cuyo canal de separación
presenta una pendiente progresiva. Con la pendiente progresiva del
canal se logra que los eritrocitos no se empaqueten demasiado
compactamente en las zonas del canal que se encuentran radialmente
en el exterior. El valor en hematocrito de los eritrocitos no puede
por lo tanto sobrepasar en las zonas que se encuentran radialmente
hacia fuera un valor máximo de 80 hasta 90% Hkt. Esto es ventajoso
por cuanto valores elevados de hematocrito en las zonas exteriores
del canal evitan un flujo radial orientado hacia dentro de
trombocitos hacia el plasma. Además, queda asegurado que el plasma
pueda fluir sin obstáculos por toda la longitud del canal
radialmente hacia dentro hacia la salida del plasma.
Debido a que la pendiente aumenta al descender la
fuerza centrífuga, pueden caer de retorno trombocitos debido a la
fuerza centrífuga desde zonas del canal que se encuentran bastante
interiormente hacia la salida de los trombocitos.
En otra forma constructiva preferente, la salida
para los trombocitos está dispuesta en una cavidad que se extiende
por toda la altura del canal de separación en la pared lateral del
canal que se encuentra radialmente fuera, desde la cual pueden
extraerse los trombocitos con gran efectividad. En esta cavidad caen
tanto los trombocitos que mediante el flujo de plasma son arrancados
en los eritrocitos hacia la salida del plasma como también los
trombocitos que debido a la progresiva pendiente del canal caen de
retorno desde zonas que se encuentran radialmente en el interior y
llegan a la cavidad.
La salida para los trombocitos se encuentra
ventajosamente en la mitad inferior de la cavidad, preferentemente
en la parte de la cavidad que se encuentra radialmente hacia
fuera.
El canal de separación con la salida de
eritrocitos en el extremo que se encuentra radialmente hacia el
exterior y la salida del plasma en el extremo que se encuentra
radialmente en el interior, puede purgarse ligeramente durante el
llenado previo con soluciones o sangre cuando las burbujas de aire,
bajo la influencia de la fuerza centrífuga, son arrastradas hacia el
extremo interior radialmente, donde pueden retirarse mediante la
salida del plasma sin residuos.
La sección del canal de separación es
ventajosamente constante en toda la longitud. No obstante, también
es posible prever un canal de separación con una sección que varía
continuamente en dirección longitudinal.
La cámara centrífuga puede estar configurada como
cámara en una sola pieza, siendo el canal centrífugo parte
integrante del cuerpo de la carcasa. No obstante, también es posible
configurar la cámara centrífuga de dos partes, alojándose el canal
de separación como canal flexible de tubería flexible o material de
láminas en el cuerpo de la carcasa.
A continuación se describe más en detalle un
ejemplo de ejecución de la invención, haciendo referencia a los
dibujos.
Se muestra en:
fig. 1 una cámara centrífuga en representación
esquemática,
fig. 2 la evolución del canal de separación de la
cámara centrífuga de la fig. 1,
fig. 3 una sección a través del canal de
separación de la fig. 1 a lo largo de la línea
III-III de la fig. 1 en representación ampliada,
figs. 4 una sección a través del canal de
separación de la fig. 1 a lo largo de la línea IV-IV
en representación ampliada, y
figs. 5 a 7 la evolución del canal de separación
de otros ejemplos de ejecución de la cámara centrífuga.
La cámara centrífuga incluye un cuerpo de carcasa
1 con forma circular, que se aloja en un separador de células. En el
separador de células gira el cuerpo de la carcasa 1 alrededor de un
eje de rotación vertical 2. El cuerpo de la carcasa 1 lleva un canal
de separación 3, que se extiende alrededor del eje de rotación de la
cámara centrífuga.
El canal de separación presenta en su extremo más
exterior 4 una primera salida 5 para eritrocitos (RWC) y en su
extremo que se encuentra más al interior 6 una segunda salida 7 para
plasma (PLS). Entre la salida para eritrocitos 5 y la salida para
plasma 7 presenta el canal de separación 3 una entrada 8 para la
sangre completa (WB) a separar, mientras entre la entrada de la
sangre completa 8 y la salida para plasma 7 está dispuesta una
tercera salida 9 para trombocitos (PLT). La entrada y las salidas
están dispuestas distribuidas por toda la longitud del canal a
distancias esencialmente iguales.
La evolución del canal de separación 3 y la
disposición de las conexiones para la entrada y salida de la sangre
completa o bien de sus fracciones se describe en detalle a
continuación con referencia a las figuras 2 a 4.
El canal de separación 3 tiene a lo largo de toda
su longitud la misma sección. El mismo queda delimitado por una
pared lateral 10 que se encuentra en el interior y una pared lateral
11 que se encuentra en el exterior, así como una pared inferior 12 y
una pared superior 13 (figura 3).
La evolución del canal de separación 3 se
describe mediante una línea que discurre en el centro entre las
paredes laterales 10, 11, que se enrosca en forma de una espiral S
alrededor del eje de rotación 2 de la cámara centrífuga y que
discurre hacia el eje de rotación.
La pendiente de la espiral S que describe la
evolución del canal de rotación aumenta continuamente desde el
extremo del canal que se encuentra en el exterior 4 hacia el extremo
del canal que se encuentra en el interior 6, estando definida la
pendiente en un punto sobre la espiral como el ángulo entre la
tangente de un circulo alrededor del eje de rotación en este punto y
la tangente de la espiral en este punto.
En la figura 3 se designa con A un punto sobre la
espiral S que describe la evolución del canal de separación. El
círculo sobre el que se encuentra el punto A y el eje de rotación 2
de la cámara centrífuga, se designa con K. La pendiente en el punto
A queda ahora definida como el ángulo \alpha entre la tangente T1
del círculo K en el punto A y la tangente T2 de la espiral S que
describe la evolución del canal, en el punto A.
La evolución del canal de separación se describe
mediante la siguiente igualdad
R =
R0(1-(phi/phi0)^{y})
siendo
- R
- = distancia radial de la espiral S que describe la evolución del canal en el lugar phi
- R0
- = distancia radial máxima de la espiral S que describe la evolución del canal, en el inicio del canal que se encuentra en el exterior
- phi
- = ángulo del punto de canal considerado
- phi0
- = ángulo total del canal
- y
- = parámetro de la pendiente
La espiral S que describe la evolución del canal
presenta, partiendo del extremo del canal 4 que se encuentra en el
exterior, a lo largo de esencialmente la primera mitad de su
longitud, una pendiente que es inferior a 5º y en la segunda mitad
mayor que 5º. El parámetro de la pendiente y es inferior a 1500.
La entrada de la sangre completa 8 se encuentra
preferentemente en un punto del canal en el que la pendiente es
inferior a 1º, mientras la salida de trombocitos 9 se encuentra
ventajosamente en un lugar del canal en el que la pendiente es mayor
que 5º.
Durante el funcionamiento se conduce sangre
completa a través de la entrada 8 de la cámara, mientras los
eritrocitos son extraídos a través de la salida 5, el plasma a
través de la salida 7 y los trombocitos a través de la salida 9.
Debido al progresivo aumento de la pendiente, pueden caer de retorno
trombocitos desde las zonas que se encuentran bastante hacia el
interior del canal hacia la salida de trombocitos. La posición del
límite separador entre eritrocitos y el plasma rico en trombocitos
se ajusta mediante la velocidad de extracción de la bomba que extrae
el plasma de la cámara de separación de tal manera que la salida 9
para los trombocitos se encuentra radialmente bastante más hacia el
interior que el límite de separación.
La figura 4 muestra una sección a través del
canal de separación 3 a la altura de la salida de trombocitos 9.
Aquí discurre la pared lateral 11 que se encuentra en el exterior
formando una cavidad 15 radialmente hacia fuera, para a continuación
de nuevo discurrir radialmente hacia dentro. En el suelo de la
cavidad está dispuesta la salida de trombocitos 9 en la pared
lateral que se encuentra en el exterior.
La cavidad 15 a lo largo de toda la altura del
canal está configurada de tal manera que la sección del canal no
varia esencialmente en cuanto al flujo y el flujo fluye laminarmente
a través de la salida. La pared exterior del tramo que se encuentra
en el exterior del canal de separación evoluciona transformándose en
una pared que discurre oblicuamente hacia fuera, a la que le sigue
una pared que discurre oblicuamente hacia dentro, que a continuación
se transforma en un tramo de canal que se encuentra radialmente en
el interior. El puerto de extracción para los trombocitos se
encuentra entonces en el punto del canal de separación en el que se
encuentran ambas paredes.
En la cavidad 15 caen tanto los trombocitos que
son arrancados mediante el flujo de plasma
Buffy-Coat sobre los eritrocitos hacia la salida del
plasma 7, como también los trombocitos que caen de retorno debido a
la pendiente progresiva del canal desde zonas que se encuentran
radialmente en el interior.
La figura 5 muestra la evolución del canal de
separación de otra forma constructiva de la cámara centrífuga,
estando dotadas las partes que se corresponden entre sí de los
mismos signos de referencia. La espiral S que describe la evolución
de la cámara de separación se describe mediante una igualdad, que
indica, como curva directriz, el centro del canal,
R =
R0(1-phi/phi0)^{y1}-
phi/phi1.y2)
siendo
- R
- = distancia radial de la espiral que describe la evolución del canal de separación en el lugar phi
- R0
- = distancia máxima radial del canal en el inicio del canal que se encuentra en el exterior
- phi
- = ángulo del punto del canal considerado
- phi0
- = ángulo total del canal
- phi1
- = parámetro del ángulo
- y1
- = parámetro de la pendiente 1
- y2
- = parámetro de la pendiente 2
El parámetro de la pendiente y1es inferior a 1500
y el parámetro de la pendiente y2es inferior a 10, siendo phi1/phi0
mayor que 0,3.
En la figura 6 se indica otro ejemplo de la
evolución de un canal de separación 3 con pendiente progresiva, aquí
según la fórmula
R=R0-y^{1}/phi1.phi
+(1/(y3 ^{\wedge} ((phi-phi3)/(phi + 1) -
1)/y2-phi
siendo
- R0
- = máxima distancia radial del canal
- phi1
- = parámetro del ángulo
- y2
- = parámetro de pendiente 2
- y1
- = desviación del círculo en phi1
- phi0
- = ángulo total
- y3
- = parámetro de pendiente
- phi3
- = tramo progresivo
- phi
- = ángulo del punto del canal considerado
Además, el ángulo del canal puede presentar una
abertura angular de > 360º.
La figura 7 muestra la evolución del canal de
separación 3, que a lo largo de 270º tiene una pendiente muy
reducida, que a continuación crece progresivamente hasta 540º. Una
cámara de separación con un canal de este tipo es adecuada para
obtener plasma muy rico en trombocitos. Este se extrae en el punto
que se encuentra radialmente más al interior.
Claims (11)
1. Cámara centrífuga para un separador de células
con un canal de separación (3) compuesto por al menos un tramo de
canal que queda delimitado por una pared lateral que se encuentra
radialmente en el interior y una pared lateral que se encuentra
radialmente en el exterior (10, 11) y una salida (8) para la
suspensión de células a separar, en particular sangre, y al menos
una salida (5) para una fracción de la suspensión de células,
quedando descrita la evolución del o bien de cada tramo de canal
mediante una línea que discurre en el centro entre las paredes
laterales, que se enrosca alrededor del eje de rotación (2) de la
cámara centrífuga,
caracterizada porque,
la línea que describe la evolución del o bien de
cada tramo de canal del canal de separación (3) es una espiral (S),
que se extiende desde el extremo del canal (4) que se encuentra
radialmente en el exterior, con pendiente creciente, hasta el
extremo del canal que se encuentra radialmente en el interior (6),
estando definida la pendiente en un punto (A) sobre la espiral como
el ángulo \alpha entre la tangente (T1) de un círculo (K)
alrededor del eje de rotación (2) en este punto y la tangente (T2)
de la espiral en este punto.
2. Cámara centrífuga según la reivindicación 1,
caracterizada porque la línea (S) que describe la evolución
de un tramo de canal que se encuentra radialmente en el exterior de
un canal de separación (3) que se compone de varios tramos de canal,
tiene en cada punto de la línea una pendiente que es inferior a la
pendiente en cada punto de un tramo de canal que sigue al tramo de
canal que se encuentra radialmente en el exterior y que se encuentra
radialmente en el interior.
3. Cámara centrífuga según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizada porque el canal de
separación se extiende hasta las proximidades del eje de rotación
(2) de la cámara centrífuga.
4. Cámara centrífuga según las reivindicaciones 1
a 3,
caracterizada porque la salida (5) para
una fracción de la suspensión de células, en particular la fracción
de eritrocitos, está dispuesta en el extremo que se encuentra
radialmente en el exterior (4) del canal (3).
5. Cámara centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque una segunda
salida (7) para una segunda fracción de la suspensión de células, en
particular la fracción del plasma, está dispuesta en el extremo que
se encuentra radialmente en el interior (6) del canal (3).
6. Cámara centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la entrada (8)
para la suspensión celular a separar, en particular sangre, está
dispuesta entre el extremo del canal (3) que se encuentra
radialmente en el interior y el que se encuentra radialmente en el
exterior (6, 4).
7. Cámara centrífuga según la reivindicación 6,
caracterizada porque una tercera salida (9) para una tercera
fracción de la suspensión de células, en particular la fracción de
trombocitos, está dispuesta entre la entrada (8) y el extremo del
canal (3) que se encuentra radialmente en el interior.
8. Cámara centrífuga según la reivindicación 7,
caracterizada porque la tercera salida (9) para la tercera
suspensión de células, en particular la fracción de trombocitos,
está dispuesta esencialmente en una cavidad (15) que se extiende
esencialmente por toda la altura del canal en la pared lateral (11)
que se encuentra radialmente en el exterior del canal de separación
(3).
9. Cámara centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la entrada (8) y
las salidas (5, 7, 9) están dispuestas distribuidas por la longitud
del canal de separación (3) a distancias esencialmente iguales.
10. Cámara centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la espiral (S)
que describe la evolución del canal de separación (3) partiendo del
extremo que se encuentra en el exterior (4) del canal (3), a lo
largo esencialmente de la primera mitad de su longitud, presenta una
pendiente que es inferior a 5º y en la segunda mitad mayor que
5º.
11. Cámara centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la sección del
canal de separación (3) es constante a lo largo de toda la
longitud.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19841835A DE19841835C2 (de) | 1998-09-12 | 1998-09-12 | Zentrifugenkammer für einen Zellseparator |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2248948T3 true ES2248948T3 (es) | 2006-03-16 |
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ID=7880779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99117393T Expired - Lifetime ES2248948T3 (es) | 1998-09-12 | 1999-09-04 | Camara centrifuga para un separador de celulas. |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0985453B1 (es) |
| JP (1) | JP4027540B2 (es) |
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