WO1997000715A1 - Dispositif de separation physico-chimique de constituants d'un fluide - Google Patents

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WO1997000715A1
WO1997000715A1 PCT/FR1996/000954 FR9600954W WO9700715A1 WO 1997000715 A1 WO1997000715 A1 WO 1997000715A1 FR 9600954 W FR9600954 W FR 9600954W WO 9700715 A1 WO9700715 A1 WO 9700715A1
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separation
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Roger Chatelin
Daniel Monget
Thierry Pollet
Catherine Fitzer-Couturier
Patrick Gayrine
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Institut Textile De France
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Definitions

  • the invention relates to a device for separating the constituents of all fluids, that is to say both liquid and gaseous, operating by physicochemical route.
  • the term "separation" is to be understood in its broadest sense, that is to say filtration proper, but also the retention of particles, of charges, of microparticles. , ions of solubilized species, ionic or not, separation, immobilization. These different actions are likely to result in the concentration, purification, purification of the fluid subjected to these actions.
  • the invention also relates to the functionalization of the medium during the separation, a prelirrrinal step for diagnostic operations or subsequent exploitation of the functionalized support.
  • ion exchange resins are used for the separation of ionic species. Such resins are in known manner made up of beads and microbeads functionalized according to the type of exchange desired.
  • the object of the invention is to propose a physicochemical separation device for all types of fluids overcoming these drawbacks with maximum efficiency for a minimum filtering charge, and making it possible to carry out an in-line separation, in order to achieve the realization and immediate obtaining of measurement or analysis results, while optimizing the kinetics of the process.
  • This physicochemical fluid separation device is provided with a conduit for supplying the fluid to be filtered and with an outlet conduit for said fluid thus filtered, and comprises between the two conduits a filtering material based on textile fibers disposed on the passage of the fluid.
  • filtering material refers to any suitable separation material, as defined above.
  • This device is characterized in that it consists of a flexible waterproof or semi-permeable envelope made of plastic material tightly enveloping the filtering material, so as to constitute a filter with a flat profile or capable of adopting a flat profile, the separation taking place in the plane of the filter and on the plane profile of the filter material.
  • This configuration makes it possible to benefit from a consequent separation profile, equivalent to the longest length of the medium and not to its thickness as in conventional filtration, for a minimum size, load and dead volume.
  • the invention consists in tightly wrapping a filtering material within a flexible plastic envelope, intended to confine the passage of the fluid to the level of the filtering material without generating preferential passage, and whose l
  • One of the results consists in increasing the path of the fluid in contact with the textile fibers of the filtering material, thereby promoting licking or contact phenomena. In this way, a maximum efficiency of the separating power is obtained from a minimum mass.
  • the flexible envelope is tubular and is made of a heat-shrinkable or stretchable material, so as to allow easy introduction of the filtering material or media within said envelope, then to confine it by raising the temperature or mechanically.
  • the waterproof or semi-permeable flexible envelope consists of two plastic sheets heat-sealed together and enclosing the filter material, the assembly thus produced then undergoing embossing or calendering, so confine the filter material as much as possible within said envelope and, therefore, optimize the flow of the fluid in contact with said filter material.
  • This envelope can be made of any suitable material which satisfies the conditions of tightness, resistance to the pressure of a fluid, transparency if necessary. It is for example made of plastic, such as polyethylene, polypropylene, a polyethylene / polypropylene mixture, etc., and is likely to have a biocompatible, food quality, sterility, etc., depending on the destination and the use of the separation device thus formed.
  • the sealed envelope forcing the path and maximum contact of the fluid with the filtering material consists of a monolayer or a bilayer based on a nonwoven or a textile, coated on one of its faces or receiving by coating on one of its faces a PVC or equivalent, or laminated with a plastic film, in particular made of polyethylene.
  • This monolayer or this bilayer thus obtained is wound in the form of a contiguous or folded spiral, the inter-turn or inter-fold space receiving the filtering material, and the assembly being inserted within a heat-shrinkable sheath, capable of modulate the porosity of the device, the speed of passage of the fluid, the separation efficiency, the compactness of the system and its dead volume, ete, by modifying the winding pressure or the tightening of the folds.
  • a grid or a drain is inserted between the filtering material and the sealing layer or sheath, in order to promote licking and circulation of the fluid.
  • the filter material consists for example of a fibrous, filamentary or cellular material chosen from those traditionally used as filter media, and in particular activated carbon, viscose, cotton, polypropylene, asbestos, glass, etc. .
  • the constituents of this filter material can be negatively or positively charged, and are liable to undergo grafting giving them ion exchange properties (anions, cations, or even complexing agents), so as to thus create ion exchange textiles, hydrophilic textiles, hydrophobic textiles, etc. .
  • grafting consists in developing, from a polymer, various macro-molecular chains each having several tens or several hundreds of polar, hydrophobic, hydrophilic, organophobic, organophile, oxidizing and / or reducing, or capable functional sites. to fix an active chemical or biological principle.
  • the fibers can be functionalized or functionalizable using a functionalizing agent, such as any suitable chemical group or activated or activatable arm capable of reacting with a determined anti-ligand with a view to a possible subsequent reaction with a ligand ( or target molecule) likely to be present in a sample.
  • a functionalizing agent such as any suitable chemical group or activated or activatable arm capable of reacting with a determined anti-ligand with a view to a possible subsequent reaction with a ligand ( or target molecule) likely to be present in a sample.
  • the anti-ligand is in particular chosen to form an anti-ligand / ligand complex.
  • the complex can in particular be represented by any antigen / antibody, peptide / antibody, antibody / hapten, hormone / receptor pair, the poly-nucleotide / polynucleotide, polynucleotide / nucleic acid hybrids or the like.
  • the functionalizing agent can in particular be chosen from alkyl or alkoxy or polyether chains substituted or not and terminated by a group carrying a reactive function.
  • the reactive function is in particular represented by a functional group such as a carboxylic, hydrazide, amine, nitrile, aldehyde, thiol, disulfide group. iodoacetyl, ester, anhydride, tosyl, mesyl, silyl and any reactive function capable of reacting with a specific anti-ligand.
  • polynucleotide designates a chain of at least five deoxyribonucleotides or ribonucleotides optionally comprising at least one nucleotide comprising a modified base such as inosine, methyl-5-deoxycitidine, dimethylamino- 5-deoxyuridine, deoxyuridine, diamino-2,6-purine, bromo-5-deoxyuridine or any other modified base allowing hybridization.
  • a modified base such as inosine, methyl-5-deoxycitidine, dimethylamino- 5-deoxyuridine, deoxyuridine, diamino-2,6-purine, bromo-5-deoxyuridine or any other modified base allowing hybridization.
  • This polynucleotide can also be modified at the level of the internucleotide bond (such as for example the phosphorothioate, H-phosphonate, alkyl-phosphonate bonds), at the level of the backbone such as for example the alpha-oligonucleotides (FR-A-2 607 507) or PNAs (M. Elghom et al., J. Am. Chem. Soc, (1992), 114, 1895-1897). Each of these modifications can be taken in combination.
  • the level of the internucleotide bond such as for example the phosphorothioate, H-phosphonate, alkyl-phosphonate bonds
  • the backbone such as for example the alpha-oligonucleotides (FR-A-2 607 507) or PNAs (M. Elghom et al., J. Am. Chem. Soc, (1992), 114, 1895-1897).
  • peptide as used in the present invention means in particular any peptide of at least two amino acids, in particular protein or protein fragment, oligopeptide, extracted, separated or substantially isolated or synthesized, in particular those obtained by chemical synthesis or by expression in a recombinant organism; any peptide in the sequence of which one or more amino acids of the L series is (are) replaced by an amino acid of the D series, and vice versa; any peptide of which at least one of the CO-NH bonds, and advantageously all of the CO-NH bonds of the peptide chain is (are) replaced by one (of) NH-CO bonds, the chirality of each aminoacyl residue, which 'It may or may not be involved in one or more CO-NH bonds mentioned above, being either conserved or reversed with respect to the aminoacyl residues constituting a reference peptide, these compounds being also designated immunoretroids; a mimotope etc.
  • a reactive function capable of reacting with the functionalizing agent described above can be introduced at any position of the poly
  • antibody as used in the present application means any monoclonal or polyclonal antibody, any fragment of a said antibody such as Fab, Fab'2 or Fc fragment, as well as any antibody or fragment obtained by genetic modification or recombination.
  • Haptens are small non-immunogenic molecules, that is to say incapable by themselves of promoting an immune reaction by the formation of antibodies, but capable of being recognized by antibodies obtained by immunization of animals under known conditions.
  • the base material is in the form of a fabric, a nonwoven, a paper, fibers, filaments.
  • the filter material is also likely to consist of a cellular material, such as foams, sponges, zeolites, etc. .
  • FIG. 1 schematically represents a device characteristic of the invention seen from above, of which FIG. 2 is a section along the axis LI- ⁇ according to FIG. 1.
  • Figure 3 is a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of yet another embodiment of the invention,
  • Figure 5 is a schematic view of the module of Figure 4 shown in the developed position.
  • Figure 6 is a schematic representation of another embodiment of the invention, of which Figure 7 is a variant.
  • the separation device according to the invention is shown very schematically in FIG. 1.
  • This device consists of two substantially rectangular sheets (1) and (2), made of polyethylene, and tightly enclosing a woven fabric, for example designed activated carbon fibers (3), and adjoining two conduits, respectively a supply conduit (4) of the fluid to be separated or filtered, and output (5) of the fluid thus separated or filtered.
  • carbon fibers are materials which have interesting mechanical characteristics, associated with a low density, which makes it possible to use them in the most varied textile forms, such as filaments, fibers, fabrics, braids, bi- or three-dimensional. Most generally, these fibers are produced by pyrolysis of a precursor, in particular based on natural or artificial cellulosic fibers, or even synthetic fibers (acrylic fibers). These carbon fibers being well known, there is no need to describe them here in more detail.
  • films (1) and (2) made of flexible polyethylene this results in a substantially planar separation profile as can be also observe it in FIG. 2, capable of deforming with respect to this plane, in particular folding back, bending, the fabric of the filtering material (3) also having the flexibility capable of adapting to these deformations.
  • the device thus produced undergoes embossing or calendering so as to allow the most complete enclosing of the filter material (3) between the two films (1) and (2), so to prohibit or limit any preferential flow of the fluid to be filtered outside the mass of the fabric (3) between the supply channel (4) and the output channel (5) both opening at the stuff. It is also possible to extend the path of the fluid to be filtered or separated by baffles, produced within the envelope (1, 2) for example by heat welding, the filter material (3) then adopting a complementary profile. .
  • the pressure exerted during embossing or calendering depends on the one hand on the filter material used, and on the other hand, on the desired speed and separation efficiency. Of course, the higher this pressure, the higher the confinement of the filtering material (3) within the sealed envelope, and consequently the slower the separation speed. In fact, it is advantageously possible to achieve a balance in order to optimize this separation kinetics as much as possible, without however altering the desired degree of separation.
  • the filter material is seen from above in the form of a U, at the end of the branches from which the inlet and outlet channels terminate respectively.
  • This embodiment can be used when it is desired to optimize licking in contact with the filter material (3) which, this time, is on the one hand inherent in confinement, and on the other hand, in fluid path in an ascending direction in the second branch of the U. It was observed that this embodiment did not significantly alter the separation kinetics.
  • FIG. 4 a device similar to that of FIG. 1 is used as a separation device, but which is folded over several times on itself in different convolutions, these being kept in contact with each other before use, for example by very light dots of glue or equivalent.
  • separation devices are particularly compact and of course very light in weight.
  • the filtering material is introduced into a heat-shrinkable or stretchable envelope, by modulating its volume so that after retraction of said envelope, the confinement obtained allows for forced separation under conditions adjustable by the rate of retraction.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the invention.
  • the sealed envelope (1, 2) of the previously described versions, the primary function of which is to force the fluid to be separated to travel and to undergo maximum contact with the filtering material consists of a monolayer or a bilayer (10), based on a nonwoven or a fabric, coated on one of its faces with a PVC, or receiving a polyethylene film placed by gluing, in order to give it a certain seal.
  • the envelope thus produced is wound on itself in the form of a spiral, the inter-turn space of which receives the filtering material (11), the sealed face being inside each of the turns, and the central core (12) is for example constituted by the folding of said envelope (10) on itself or by a PVC axis on which said envelope is glued, in order to prevent any preferential passage or path of the fluid to to separate.
  • the spiral thus produced is confined in an outer sheath (13), heat-shrinkable, which, as a function of the duration of the heating phase to which the assembly thus formed is subjected, more or less retracts, thus making it possible to play both on the porosity of the module, as well as the speed of passage of the fluid, the separation efficiency or the compactness of the module.
  • the module also includes two nozzles (14, 15), respectively for supplying the fluid to be separated and for collecting the fluid thus treated.
  • the end pieces are flexible, and are placed on the spiral, before confinement by the heat-shrinkable sheath (13).
  • the supply of the filter to be separated takes place tangentially with respect to the spiral (10).
  • the fluid follows the various concentric turns until it reaches a central drain (16), perforated over its whole length, located at the core of said spiral and extending over the entire height thereof.
  • the two bases of the spiral are then provided with elements preventing the passage of the fluid at their level, thereby avoiding any preferential passage, and forcing said fluid to follow the turns and thus lick the filtering material.
  • the drain (16) communicates with the discharge member (15) of the filtered fluid outside the device.
  • the separation device of the invention is capable of very numerous applications. First of all, in the field of biology, it proves to be entirely appropriate in the context of the inhibition of the bacterial action of a determined medium.
  • the device of the invention is used to adsorb antimicrobial agents or inhibitors contained in a biological liquid by passing in contact with the fabric constituting the filtering material, before introducing the biological liquid (such as blood ) thus purified in a bottle comprising a culture medium for the development of microorganisms liable to be present.
  • the filter material consists of a textile fabric made of sulfonated polypropylene.
  • the antibiotic tested is constituted by Netilmicine at a concentration of 40 mg / l contained in a 0.1 M phosphate buffer medium at pH 7.5.
  • 10 ml of antibiotic solution are injected into the inlet pipe of the separation device of the invention, and the purified liquid is collected at the outlet pipe.
  • the antibiotic is then assayed at the level of the liquid thus collected according to the conventional agar diffusion technique on a petri dish.
  • the percentage of antibiotic adsorbed on the filter material is equal to: reference value - test value x 100 reference value
  • the reference value is the measured value of the buffer medium without separation by the device of the invention.
  • the separation of the antibiotic of Example 1 is repeated, this time using as a filtering material a cation exchange fabric, functionalized with carboxylic groups.
  • EXAMPLE 3 Activated carbon fibers are used as filter material.
  • the test is carried out on various antibiotics in a 0.1 M phosphate buffer solution at pH 7.5.
  • the results obtained are collated in the table below.
  • the device comprising functionalized fibers onto which one or more specific anti-ligands are grafted is also usable for detecting one or more ligand (s) in a biological fluid.
  • the anti-ligand / ligand reaction if it has taken place can then be demonstrated:
  • the eluate obtained comprising the anti-ligand / ligand complexes formed and subsequent revelation in the eluate by any appropriate marker (for example, if the ligand is a protein, the presence of the anti-ligand / ligand complex can be revealed by a labeled antibody, if the ligand is a nucleic acid fragment, the polynucleotide / nucleic acid fragment complex can be revealed by a labeled polynucleotide whose sequence is complementary to at least part of the sequence of the target nucleic acid fragment but at least partially different from the nucleotide sequence of the anti-ligand polynucleotide),
  • any appropriate marker for example, if the ligand is a protein, the presence of the anti-ligand / ligand complex can be revealed by a labeled antibody, if the ligand is a nucleic acid fragment, the polynucleotide / nucleic acid fragment complex can be revealed by a labeled polynu
  • the separation device is used for the purpose of concentrating a ligand capable of being present in a biological sample.
  • the ligand is adsorbed on the functionalized fibers comprising an anti-ligand specific for said ligand.
  • An appropriate solution is then passed through the device to break the connections established between the anti-ligand and the ligand.
  • the eluate collected comprises only the ligand.
  • the action of the salt concentration or of the temperature can be used to elute the ligand.
  • Ced is particularly applicable in the field of bacteriology to concentrate microorganisms before culture and in the field of molecular biology to concentrate one or more nudic adde (s) sought before a subsequent step which can be for example the direct revelation as described previously or an amplification reaction (for example PCR, NASBA, LCR altogether to multiply the number of copies of the double nude nerve before detection.
  • s nudic adde
  • the device of the invention also finds application in the field of water analysis for the detection of pathogenic organisms or trace metals, in accordance with the principle described above. Once the sample has been passed over the device of the invention, it can be brought to the analysis laboratory for desorption step and analysis of the components. In this application, the device also has the advantage of being easy to use in all circumstances and of being extremely fadle to transport.
  • the device of the invention also finds an application in the field of chromatography when the fibers are functionalized or functionalizable using chemical groups such as diethylaminoethyl or quaternary ethyl amine which give them anion exchanger properties; carboxymethyl or sulfopropyl which give them cation exchanger properties; propyl, ethyl, butyl, phenyl which give them hydrophobicity properties; lines C8, Cl 8 for a reverse phase support; groups inducing a metal chelation, thiol groups or the like.
  • determined elution buffers which are known to those skilled in the art, are passed through the device for desorption of the adsorbed compounds.
  • the device of the invention in this application has an important advantage in that it can, after rebalancing, be used for a new chromatography cycle.
  • the filter material consists of activated carbon fibers 30 ⁇ 70 mm. 50 cm 3 of an aqueous solution of methylene blue at a concentration of 2 mg / l are injected into the module supply pipe at a rate of 10 cm 3 / min. All of the filtered liquid comes out colorless.
  • the module according to the invention is also capable of being used in the context of the concentration of traces and ultra-traces.
  • continuous filtration on a module of the invention comprising a TEI (Textile Ion Exchanger) makes it possible to achieve a concentration of the traces which it is desired to detect, until reaching the detection thresholds currently usable .
  • the detection of heavy metals proves to be impossible with conventional self-monitoring means when their concentration is lower than ppb.
  • the filtering material is a TEI carrying quaternary ammonium groups, strongly cationic ion exchange sites.
  • the selection of the filtering material makes it possible to fix traces of Nickel in electroplating effluents in order to reach the regulatory rejection threshold;
  • the filter material of which consists of a cationic exchanger textile support
  • the concentration of radioactive elements emitting ⁇ ⁇ said elements are fixed on an appropriate filtering material, and protected by the containment envelope made of polyethylene. This envelope allows the module to be handled by direct contact in order to secure all handling, shipping, etc. operations. ;
  • such a separation device is easy to sterilize, but also convenient to eliminate in a waste treatment device, or even simply disposable, or regenerable in the context of the use of exchanger textiles ions as filtration material;
  • Such devices are very particularly suitable in connection with diagnostic tools, traditional elements of separation, purification, discoloration, immobilization, filtration, retention.

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Abstract

Ce dispositif de séparation est muni d'un conduit d'amenée (4, 14) du fluide à filtrer ou à séparer et d'un conduit de sortie (5, 15) dudit fluide ainsi filtré, et comprend entre les deux conduits un matériau filtrant (3, 11) disposé sur le passage du fluide. Il est constitué d'une enveloppe étanche ou semi-perméable souple (1, 2, 13) réalisée en matière plastique enveloppant étroitement le matériau filtrant (3, 11), de telle sorte à constituer un filtre à profil plan ou susceptible d'adopter un profil plan, la séparation s'effectuant dans le plan du filtre et sur le profil plan du matériau filtrant.

Description

DISPOSITIF DE SEPARATION PHYSICO-CHIMIQUE DE CONSTITUANTS D'UN FLUIDE.
L'invention concerne un dispositif de séparation des constituants de tous fluides, c'est-à-dire tant liquides que gazeux, fonctionnant par voie physico- chimique.
Dans la suite de la description et dans les revendications, il faut entendre le terme "séparation" dans son acception la plus large, c'est à dire la filtration proprement dite, mais également la rétention de particules, de charges, de micro-particules, d'ions d'espèces solubilisées ioniques ou non, la séparation, l'immobilisation. Ces différentes actions sont susceptibles d'aboutir à la concentration, l'épuration, la purification du fluide soumis à ces actions. L'invention concerne également la fonctionnalisation du médium lors de la séparation, étape prélirrrinaire à des opérations de diagnostic ou d'exploitation ultérieure du support fonctionnalisé.
La séparation est mise en oeuvre dans de très nombreux domaines pour des applications diverses et variées. Ainsi, dans les domaines très généraux de la chimie et de la biologie, il s'avère fréquemment nécessaire de procéder à des concentrations de phases, à des séparations, à des purifications, dans le cadre de l'analyse ainsi qu'en procédés industriels.
Pour ce faire, on fait couramment appel soit à des filtres traditionnels
(filtres à plateaux, plaques, presse, pré-couche) nécessitant des matériels de filtration importants, soit à des cartouches filtrantes nécessitant des moules lourds pour leur fabrication. Dans les deux cas, des volumes morts conséquents sont générés, et par ailleurs, de tels filtres présentent un coefficient de partage le plus souvent insuffisant ou limité. Pour d'autres applications, on fait appel pour la séparation d'espèces ioniques, à des résines echangeuses d'ions. De telles résines sont de manière connue constituées de billes et microbilles fonctionnalisées selon le type d'échange souhaité.
Quel que soit le procédé de séparation mis en oeuvre et son corollaire, l'appareillage permettant de réaliser cette séparation, un certain nombre de problèmes demeurent, parmi lesquels le volume mort généré par l'appareillage, ainsi que son encombrement, voire encore son poids, son investissement.
Or de plus en plus d'applications réclament, afin d'aboutir à une mesure directe, un procédé de séparation susceptible d'être effectué en ligne sans étape intermédiaire de collection du fluide à analyser.
Par ailleurs, on cherche de plus en plus à augmenter la cinétique de séparation, sans pour autant altérer les résultats de cette séparation.
L'objet de l'invention est de proposer un dispositif de séparation physico-chimique pour tous types de fluides palliant ces inconvénients avec une efficacité maximale pour une charge filtrante minimale, et permettant de réaliser une séparation en ligne, afin d'aboutir à la réalisation et à l'obtention immédiate de résultats de mesure ou d'analyse, tout en optimisant la cinétique du processus.
Ce dispositif de séparation physico-chimique de fluides est muni d'un conduit d'amenée du fluide à filtrer et d'un conduit de sortie dudit fluide ainsi filtré, et comprend entre les deux conduits un matériau fil¬ trant à base de fibres textiles disposé sur le passage du fluide. L'expression matériau filtrant, tel qu'utilisé dans la présente demande, fait référence à tout matériau approprié de séparation, telle que précédemment définie. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il est constitué d'une enveloppe étanche ou semi-perméable souple réalisée en matière plastique enveloppant étroitement le matériau filtrant, de telle sorte à constituer un filtre à profil plan ou susceptible d'adopter un profil plan, la séparation s'effectuant dans le plan du filtre et sur le profil plan du matériau filtrant.
Cette configuration permet de bénéficier d'un profil de séparation conséquent, équivalent à la plus grande longueur du médium et non à son épaisseur comme en filtration classique, pour un encombrement, une charge et un volume mort minimums.
En d'autres termes, l'invention consiste à envelopper étroitement un matériau filtrant au sein d'une enveloppe souple en matière plastique, destinée à confiner le passage du fluide au niveau du matériau filtrant sans pour autant générer de passage préférentiel, et dont l'un des résultats consiste à augmenter le cheminement du fluide au contact des fibres textiles du matériau filtrant, favorisant de la sorte les phénomènes de léchage ou de contact. De cette façon, on obtient à partir d'une masse minimale une efficacité maximale du pouvoir séparatif.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'enveloppe souple est tubulaire et est réalisée en un matériau thermo-rétractable ou étirable, de telle sorte à permettre une introduction aisée du matériau ou média filtrant au sein de ladite enve-loppe, puis de le confiner par élévation de température ou par voie mécanique.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'enveloppe étanche ou semi-perméable souple est constituée de deux feuilles plasti- ques thermosoudées entre elles et enserrant le matériau filtrant, l'ensem¬ ble ainsi réalisé subissant alors un gaufrage ou calandrage, de telle sorte à confiner au maximum le matériau filtrant au sein de ladite enveloppe et partant, d'optimiser le cheminement du fluide au contact dudit matériau filtrant. Cette enveloppe peut être réalisée en tout matériau approprié qui satisfasse aux conditions d'étanchéité, de résistance à la pression d'un fluide, de transparence le cas échéant requises. Elle est par exemple réalisée en matière plastique, telle qu'en polyéthylène, polypropylène, un mélange polyéthylène/polypropylène, etc., et est susceptible de présenter une qualité biocompatible, alimentaire, de stérilité, etc., en fonction de la destination et de l'utilisation du dispositif de séparation ainsi constitué.
Selon une autre forme de réalisation, l'enveloppe étanche obligeant le cheminement et le contact maximal du fluide avec le matériau filtrant est constitué d'une monocouche ou d'une bicouche à base d'un non tissé ou d'un textile, enduite sur l'une de ses faces ou recevant par couchage sur l'une de ses faces un PVC ou équivalent, ou contrecollée avec un film plastique, notamment réalisé en poyéthylène. Cette monocouche ou cette bicouche ainsi obtenue est enroulée sous forme d'une spirale jointive ou plissée, l'espace inter-spires ou inter-plis recevant le matériau filtrant, et l'ensemble étant inséré au sein d'une gaine thermorétractable, susceptible de moduler la porosité du dispositif, la vitesse de passage du fluide, l'efficacité séparative, la compacité du système et son volume mort, ete, en modifiant la pression d'enroulement ou le serrage des plis.
Dans une variante de cette forme de réalisation, une grille ou un drain est inséré entre le matériau filtrant et la couche ou gaine d'étanchéité, et ce, afin de favoriser le léchage et la circulation du fluide.
Le matériau filtrant est constitué par exemple par un matériau fibreux, filamentaire ou cellulaire choisi parmi ceux utilisés traditionnel- lement comme média filtrant, et notamment le carbone activé, la viscose, le coton, le polypropylène, l'amiante, le verre, etc. . Les constituants de ce matériau filtrant peuvent être chargés négativement ou positivement, et sont susceptibles de subir un greffage leur conférant des propriétés d'échange ionique (anions, cations, voire agents complexants), de sorte à ainsi créer des textiles échangeurs d'ions, des textiles hydrophiles, des textiles hydrophobes, etc. .
De manière connue, le greffage consiste à développer, à partir d'un polymère, diverses chaines macro-moléculaires possédant chacune plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de sites fonctionnels polaires, hydrophobes, hydrophiles, organophobes, organophiles, oxydants et/ou réducteurs, ou capables de fixer un principe actif d'ordre chimique ou biologique.
L'accessibilité et la concentration des sites par greffage conduisent à une cinétique et à une efficacité supérieures à celles obtenues jusqu'alors.
Les fibres peuvent être fonctionnalisées ou fonctionnalisables à l'aide d'un agent de fonctionnalisation, tel que tout groupement chimique approprié ou bras activé ou activable susceptible de réagir avec un anti-ligand déterminé en vue d'une réaction subséquente éventuelle avec un ligand (ou molécule cible) susceptible d'être présent dans un échantillon. L'anti-ligand est notamment choisi pour former un complexe anti-ligand/ligand. A titre d'exemple, le complexe peut être notamment représenté par tout couple antigène/anticorps, peptide/ anticorps, anticorps /haptène, hormone/récepteur, les hybrides poly- nucléotide/polynucléotide, polynucléotide/ acide nucléique ou analogues.
L'agent de fonctionnalisation peut notamment être choisi parmi les chaines alkyles ou alkoxyles ou polyéthers substitués ou non et terminées par un groupe portant une fonction réactive. La fonction réactive est no- tamment représentée par un groupement fonctionnel tel qu'un groupe¬ ment carboxylique, hydrazide, amine, nitrile, aldéhyde, thiol, disulfure, iodoacétyle, ester, anhydride, tosyle, mésyle, silyle et toute fonction réactive capable de réagir avec un anti-ligand déterminé.
Le terme "polynucléotide" tel qu'utilisé dans la présente invention désigne un enchaînement d'au moins cinq désoxyribonucléotides ou ribonucléotides comprenant éventuellement au moins un nucléotide comportant une base modifiée telle que l'inosine, la méthyl-5- désoxycitidine, la diméthylamino-5-désoxyuridine, la désoxyuridine, la diamino-2,6-purine, la bromo-5-désoxyuridine ou tout autre base modifiée permettant une hybridation. Ce polynucléotide peut également être modifié au niveau de la liaison internucléotidique (comme par exemple les liaisons phosphorothioate, H-phosphonate, alkyl- phosphonate), au niveau du squelette comme par exemple les alpha- oligonudéotides (FR-A-2 607 507) ou les PNA (M. Elghom et al., J. Am. Chem. Soc, (1992), 114, 1895-1897). Chacune de ces modifications peut être prise en combinaison.
Le terme "peptide" tel qu'utilisé dans la présente invention signifie notamment tout peptide d'au moins deux acides aminés, notamment protéine ou fragment de protéine, oligopeptide, extrait, séparé ou substantiellement isolé ou synthétisé, notamment ceux obtenus par synthèse chimique ou par expression dans un organisme recombinant; tout peptide dans la séquence duquel un ou plusieurs acides aminés de la série L est (sont) remplacé(s) par un acide aminé de la série D, et vice- versa ; tout peptide dont au moins une des liaisons CO-NH, et avantageusement toutes les liaisons CO-NH de la chaîne peptidique est (sont) remplacé(s) par une (des) liaisons NH-CO, la chiralité de chaque résidu aminoacyle, qu'il soit ou non impliqué dans une ou plusieurs liaisons CO-NH sus-mentionnées, étant soit conservée, soit inversée par rapport aux résidus aminoacyles constituant un peptide de référence, ces composés étant encore désignés immunorétroïdes ; un mimotope etc.. Une fonction réactive capable de réagir avec l'agent de fonctionnalisation précédemment décrit peut être introduite en n'importe quelle position du polynucléotide ou du peptide.
Le terme "anticorps" tel qu'utilisé dans la présente demande signifie tout anticorps monoclonal ou polyclonal, tout fragment d'undit anticorps tel que fragment Fab, Fab'2 ou Fc, ainsi que tout anticorps ou fragment obtenu par modification ou recombinaison génétique.
Les haptènes sont de petites molécules non immunogènes, c'est à dire incapables par elles mêmes de promouvoir une réaction immunitaire par formation d'anticorps, mais capables d'être reconnues par des anticorps obtenus par immunisation d"animaux dans des conditions connues.
Le matériau de base se présente sous la forme d'un tissu, d'un non tissé, d'un papier, de fibres, de filaments.
Le matériau filtrant est également susceptible d'être constitué d'un matériau alvéolaire, tel que les mousses, éponges, zéolithes, etc. .
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif caractéristique de l'invention vu de dessus dont la figure 2 est une coupe selon l'axe LI-π selon la figure 1.
La figure 3 est une représentation schématique d'une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention. La figure 4 est une représentation schématique d'une autre forme encore de réalisation de l'invention, dont la figure 5 est une vue schématique du module de la figure 4 représenté en position développée.
La figure 6 est une représentation schématique d'une autre forme de réalisation de l'invention, dont la figure 7 est une variante.
On a représenté très schématiquement le dispositif de séparation conformément à l'invention sur la figure 1. Ce dispositif est constitué de deux feuilles sensiblement rectangulaires (1) et (2), réalisées en polyéthylène, et enserrant étroitement une étoffe tissée, par exemple conçue de fibres de carbone activé (3), et jouxtant deux conduits, respectivement un conduit d'amenée (4) du fluide à séparer ou à filtrer, et de sortie (5) du fluide ainsi séparé ou filtré.
De manière connue, les fibres de carbone sont des matériaux qui présentent des caractéristiques mécaniques intéressantes, associées à une faible densité, ce qui permet de les utiliser sous les formes textiles les plus variées, telles que filaments, fibres, étoffes, tresses, bi- ou tridimension¬ nelles. Le plus généralement, ces fibres sont fabriquées par pyrolyse d'un précurseur, notamment à base de fibres cellulosiques naturelles ou artificielles, voire synthétiques (fibres acryliques). Ces fibres de carbone étant bien connues, il n'y a pas lieu de les décrire ici plus en détail.
Toute la périphérie de l'enveloppe (1,2) ainsi constituée enserrant l'étoffe (3), est thermosoudée sous légère pression, de sorte que les films (1) et (2) constitutifs de ladite enveloppe sont au contact étroit du média- fibreux (3) et entièrement soudés à la périphérie de l'étoffe, ainsi que l'on peut bien l'observer sur la figure 2.
De par l'utilisation de films (1) et (2) réalisés en polyéthylène souple, on aboutit à un profil de séparation sensiblement plan ainsi qu'on peut également l'observer sur la figure 2, susceptible de se déformer par rapport à ce plan, notamment se replier, se courber, l'étoffe du matériau filtrant (3) présentant également la souplesse susceptible de s'adapter à ces déformations.
En outre, avantageusement, le dispositif ainsi réalisé subit un gaufra¬ ge ou calandrage de telle sorte à permettre un enserrement le plus com¬ plet possible du matériau filtrant (3) entre les deux films (1) et (2), de telle sorte à interdire ou limiter tout cheminement préférentiel du fluide à fil- trer à l'extérieur de la masse de l'étoffe (3) entre le canal d'amenée (4) et le canal de sortie (5) débouchant tous deux au niveau de l'étoffe. Il est égale¬ ment possible de rallonger le cheminement du fluide à filtrer ou séparer par des chicanes, réalisées au sein de l'enveloppe (1, 2) par exemple par thermo-soudage, le matériau filtrant (3) adoptant alors un profil complémentaire.
La pression exercée lors du gaufrage ou du calandrage est fonction d'une part du matériau filtrant utilisé, et d'autre part, de la vitesse et de l'efficacité de séparation souhaitées. Bien entendu, plus cette pression sera importante, plus le confinement du matériau filtrant (3) au sein de l'enveloppe étanche sera élevé, corollairement plus lente sera la vitesse de séparation. De fait, on peut avantageusement aboutir à un équilibre pour optimiser au maximum cette cinétique de séparation, sans altérer pour autant le degré de séparation souhaité.
Dans une autre forme de réalisation représentée sur la figure 3, le matériau filtrant se présente vu de dessus en forme d'un U, au niveau de l'extrémité des branches duquel aboutissent respectivement les canaux d'amenée et de sortie. Cette forme de réalisation peut être retenue lorsque l'on souhaite optimiser le léchage au contact du matériau filtrant (3) qui, cette fois, est d'une part inhérent au confinement, et d'autre part, au trajet du fluide en sens ascendant dans la deuxième branche du U. On a observé que cette forme de réalisation n'altérait pas de manière significative la cinétique de séparation.
Ces deux formes de réalisation se présentent donc sous la forme d'un profil plan, éventuellement courbable, et tout à fait susceptible d'être inserré dans une enveloppe en vue de son expédition en un lieu quelconque, permettant de la sorte l'acheminement par voie très simple de prélèvements sur place ou en ligne en des lieux d'analyse spécifique.
Dans une autre forme de réalisation représentée sur la figure 4, on utilise comme dispositif de séparation un dispositif analogue à celui de la figure 1, mais que l'on replie à plusieurs reprises sur lui-même en diffé¬ rentes circonvolutions, celles-ci étant maintenues en contact l'une de l'autre avant utilisation, par exemple par de très légers points de colle ou équivalent. De la sorte, avant usage, de tels dispositifs de séparation sont d'un encombrement tout particulièrement réduit et bien entendu d'un poids très faible. Lors de leur utilisation, il suffit de tirer simultanément sur les deux extrémités, notamment au niveau des canaux d'amenée et de sortie, pour libérer détacher les circonvolutions l'une des l'autre, et ainsi obtenir un dispositif de séparation directement utilisable, à l'instar de celui représenté sur la figure 1.
De tels dispositifs de séparation, en fonction du matériau filtrant qu'ils contiennent, sont d'applications multiples.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention représentée en figure 5, le matériau filtrant est introduit au sein d'une enveloppe thermo-rétractable ou étirable, en modulant son volume de telle sorte qu'après rétraction de ladite enveloppe, le confinement obtenu permette d'aboutir à une séparation forcée dans des conditions ajustables par le taux de rétraction. On a représenté sur la figure 6 une autre forme de réalisation de l'invention. L'enveloppe étanche (1, 2) des versions précédemment décrites, dont la fonction première consiste à obliger le fluide à séparer à cheminer et à subir un contact maximal avec le matériau filtrant, est constituée par une monocouche ou une bicouche (10), à base d'un non- tissé ou d'une étoffe, enduite sur l'une de ses faces d'un PVC, ou recevant un film de polyéthylène mis en place par collage, et ce, afin de lui conférer une certaine étanchéité. L'enveloppe ainsi réalisée est enroulée sur elle-même sour la forme d'une spirale, dont l'espace inter-spires reçoit le matériau filtrant (11), la face étanchéïfiée étant à l'intérieur de chacune des spires, et dont le noyau central (12) est par exemple constitué par le repliage de ladite enveloppe (10) sur elle-même ou par un axe en PVC sur lequel est collée ladite enveloppe, et ce, afin d'interdire tout passage ou cheminement préférentiel du fluide à séparer.
La spirale ainsi réalisée est confinée dans une gaine extérieure (13), thermo-rétractable, qui, en fonction de la durée de la phase de chauffage à laquelle est soumis l'ensemble ainsi constitué, se rétracte plus ou moins, permettant ainsi de jouer tant sur la porosité du module, que de la vitesse de passage du fluide, de l'efficacité séparative ou de la compacité du module.
Le module comporte également deux embouts (14, 15), respectivement d'amenée du fluide à séparer et de collecte du fluide ainsi traité. Les embouts sont souples, et sont mis en place sur la spirale, avant confinement par la gaine thermorétractable (13).
Dans une variante de cette forme de réalisation représentée sur la figure 7, l'alimentation en filtre à séparer s'effectue tangentiellement par rapport à la spirale (10). Dans ce cas, le fluide suit les différents spires concentriques jusqu'à aboutir à un drain central (16), perforé sur toute sa longueur, situé au niveau du noyau de ladite spirale et s'étendant sur toute la hauteur de celle-ci. Les deux bases de la spirale sont alors munies d'éléments interdisant le passage du fluide à leur niveau, évitant de la sorte tout passage préférentiel, et obligeant ledit fluide à suivre les spires et ainsi lécher le matériau filtrant. Le drain (16) communique avec l'organe d'évacuation (15) du fluide filtré hors du dispositif.
Le dispositif de séparation de l'invention est susceptible de très nombreuses applications. Tout d'abord, dans le domaine de la biologie, il s'avère tout à fait approprié dans le cadre de l'inhibition de l'action bactérienne d'un milieu déterminé.
Ainsi, le dispositif de l'invention est mis en oeuvre pour adsorber des agents antimicrobiens ou des inhibiteurs contenus dans un liquide biologique par passage au contact de l'étoffe constituant le matériau filtrant, avant d'introduire le liquide biologique (tel que du sang) ainsi épuré dans un flacon comprenant un milieu de culture pour le développement de microorganismes susceptibles d'être présents.
Cette application s'avère tout à fait avantageuse dans le cadre de l'adsorption des antibiotiques, dont trois exemples précis vont être détaillés ci-après.
EXEMPLE 1 Dans cet exemple, le matériau filtrant est constitué d'une étoffe textile réalisée en polypropylène sulfoné. L'antibiotique testé est constitué par de la Netilmicine selon une concentration de 40mg/l contenu dans un milieu tampon phosphaté 0,1 M à pH de 7,5. A l'aide d'une seringue, on injecte 10 ml de solution d'antibiotique dans le conduit d'amenée du dispositif de séparation de l'invention, et l'on recueille le liquide épuré au niveau du conduit de sortie. On procède alors au dosage de l'antibiotique au niveau du liquide ainsi recueilli selon la technique classique de diffusion en gélose sur boite de Pétri. Le pourcentage d'antibiotique adsorbé sur le matériau filtrant est égal a : valeur de référence - valeur de l'essai x lOO valeur de référence
dans laquelle, la valeur de référence est la valeur mesurée du milieu tampon sans séparation par le dispositif de l'invention.
On obtient un rendement d'adsorption de l'antibiotique supérieur à 99%.
EXEMPLE 2
On réitère la séparation de l'antibiotique de l'exemple 1, en utilisant cette fois comme matériau filtrant un textile échangeur de cations, fonctionnalisé avec des groupements carboxyliques.
Le procédé opératoire et la technique de dosage sont identiques à ceux décrits dans l'exemple 1.
On aboutit à un rendement d'adsorption voisin de 66%.
EXEMPLE 3 On utilise comme matériau filtrant des fibres de carbone activé.
Le procédé opératoire et la technique de dosage sont identiques à ceux décrits dans l'exemple 1.
On effectue le test sur différents antibiotiques en solution tampon phosphaté 0,1 M à pH 7,5. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau ci-après.
Figure imgf000016_0001
Par ailleurs, le dispositif comprenant des fibres fonctionnalisées sur lesquelles sont greffés un ou plusieurs anti-ligands déterminés est également utilisable pour la mise en évidence d'un ou plusieurs ligand(s) dans un fluide biologique. La réaction anti-ligand /ligand si elle a eu lieu peut ensuite être mise en évidence :
- soit par élution à l'aide d'un éluant approprié, l'éluat obtenu comprenant les complexes anti-ligand /ligand formés et révélation subséquente dans l'éluat par tout marqueur approprié (à titre d'exemple, si le ligand est une protéine, la présence du complexe anti-ligand /ligand peut être révélée par un anticorps marqué, si le ligand est un fragment d'acide nucléique, le complexe polynucléotide/fragment d'acide nucléique peut être révélé par un polynucléotide marqué dont la séquence est complémentaire d'au moins une partie de la séquence du fragment d'acide nucléique cible mais au moins partiellement différente de la séquence nucleotidique du polynucléotide anti-ligand),
- soit directement à l'intérieur dudit dispositif par addition d'un marqueur tel que décrit précédemment.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de séparation est utilisé à des fins de concentration d'un ligand susceptible d'être présent dans un échantillon biologique. Selon le principe décrit ci- dessus, le ligand est adsorbé sur les fibres fonctionnalisées comprenant un anti-ligand spécifique dudit ligand. Une solution appropriée est ensuite passée au travers du dispositif pour rompre les liaisons établies entre l'anti-ligand et le ligand. L'éluat recueilli comprend uniquement le ligand. On pourra notamment utiliser l'action de la concentration en sels ou de la température pour éluer le ligand. Ced est notamment applicable dans le domaine de la bactériologie pour concentrer des microorganismes avant culture et dans le domaine de la biologie moléculaire pour concentrer un ou des adde(s) nudéique(s) dble(s) recherdιé(s) avant une étape ultérieure qui peut être par exemple la révélation directe telle que décrite précédemment ou une réaction d'amplification (par exemple PCR, NASBA, LCR...) pour multiplier le nombre de copies de l'adde nudéique dble avant détection.
Le dispositif de l'invention trouve également application dans le domaine de l'analyse des eaux pour la mise en évidence d'organismes pathogènes ou de métaux à l'état de traces, conformément au prinάpe décrit d-dessus. Une fois le prélèvement passé sur le dispositif de l'invention, celui-d peut être amené au laboratoire d'analyse pour étape de désorption et analyse des composants. Dans cette application, le dispositif présente de plus l'avantage d'être facilement utilisable en toutes circonstances et d'être extrêmement fadle à transporter.
Le dispositif de l'invention trouve encore une application dans le domaine de la chromatographie lorsque les fibres sont fonctionnalisées ou fonctionnalisables à l'aide de groupements chimiques tels que diéthylaminoéthyle ou éthyl amine quaternaire qui leurs confèrent des propriétés d'échangeur d'anions ; carboxyméthyle ou sulfopropyle qui leurs confèrent des propriétés d'échangeur de cations ; propyle, éthyle, butyle, phényle qui leurs confèrent des propriétés d'hydrophobidté ; des diaînes C8, Cl 8 pour un support de phase inverse ; des groupements induisant une chélation métallique, des groupements thiols ou analogues. Après étape d'adsorption des composés recherchés, des tampons d'élution déterminés, qui sont connus de l'homme du métier, sont passés au travers du dispositif pour désorption des composés adsorbés. Le dispositif de l'invention dans cette application présente un avantage important en ce qu'il peut, après rééquilibrage, être utilisé pour un nouveau cycle de chromatographie.
Parmi les nombreuses applications du dispositif de l'invention, on peut également mentionner la possibilité d'extraction d'une espèce soluble dans un milieu aqueux. Pour ce faire, on utilise un dispositif conforme à celui décrit dans la figure 1. Le matériau filtrant est constitué de fibres de carbone activé de 30 x 70 mm. On injecte dans le conduit d'amenée du module 50 cm3 d'une solution aqueuse de bleu de méthylène de concentration à 2mg/l selon une cinétique de 10 cm3/mn. La totalité du liquide filtré ressort incolore.
L'opération identique menée avec la même quantité de solution aqueuse et avec un matériau filtrant constitué de fibres de carbone activé et positionnées perpendiculairement au plan du module conduit à une décoloration minime, la coloration résiduelle mesurée par spectrometrie visible correspond à 95 % de la coloration initiale.
Le module conforme à l'invention est également susceptible d'être utilisé dans le cadre de la concentration de traces et d'ultra-traces. Ainsi, la filtration en continu sur un module de l'invention comprenant un TEI (Textile Echangeur d'Ions), permet d'aboutir à une concentration des traces que l'on souhaite détecter, jusqu'à aboutir aux seuils de détection actuellement utilisables. En effet, la détection des métaux lourds s'avère impossible avec les moyens conventionnels d'autosurveillance lorsque leur concentration est inférieure au ppb. Avec le module conforme à l'invention, il devient ainsi possible de détecter l'existence du chrome hexavalent présent à hauteur du ppb, dans un fluide contenant du chrome trivalent. Le matériau filtrant est un TEI porteur de groupements ammonium quaternaire, sites fortement cationiques échangeurs d'ions.
D'autres applications sont également envisageables au moyen du module de l'invention. On peut par exemple et à titre non limitatifs dter:
- l'extraction de traces de toxiques dans un procédé industriel : la sé- lection du matériau filtrant permet de fixer des traces de Nickel dans des effluents de galvanoplastie afin d'atteindre le seuil réglementaire de rejet;
- la récupération et la purification de protéines : en production, des conservateurs à base de métaux lourds sont utilisés, et qu'il convient d'éliminer sans dégrader les protéines. Cette élimination est rendue possible au moyen du module de l'invention, dont le matériau filtrant est constitué d'un support textile échangeur de cations ;
- la concentration d'éléments radioactifs émetteurs de β~ : lesdits éléments sont fixés sur un matériau filtrant approprié, et protégé par l'enveloppe de confinement réalisée en polyéthylène. Cette enveloppe permet la manipulation du module par contact direct afin de sécuriser toutes les opérations de manutention, d'expédition, etc. ;
- la combinaison de modules assurant différents fonctionnalités permet de définir en une seule opération par analyse sélective ultérieure le ou les médias, leur famille et les techniques séparatives appropriées.
Parmi les différents avantages que procure un tel dispositif, on peut dter :
- la possibilité de disposer d'un outil très simple à mettre en oeuvre, souple, susceptible de permettre ainsi la réalisation d'analyses et de mesures en ligne et en continu ; - la possibilité de réaliser des séparations selon une cinétique optimisée, sans pour autant altérer les résultats et la qualité desdites séparations ;
- la possibilité de réaliser à moindre coût tout type de simulation dans le domaine des techniques de séparation, et partant de valider un traitement séparatif, quel que soit son stade de développement ;
- la possibilité de disposer d'un système simple et de coût réduit de concentration ou de séparation pour le diagnostic ou à des fins analytiques ; - un tel dispositif peut être facilement rendu inviolable et peut être expédié par les moyens de transmissions dassiques (poste, etc. ) ;
- la possibilité de dimensionner aisément le dispositif en fonction des caractéristiques du fluide à traiter ;
- la possibilité d'interconnecter facilement divers modules de fonctionnalités différentes ;
- en outre, compte tenu de sa structure même, un tel dispositif de séparation est facile à stériliser, mais également commode à éliminer dans un appareil de traitement de déchets, voire simplement jetable, ou régénérable dans le cadre de l'utilisation de textiles échangeurs d'ions comme matériau de filtration ;
- par ailleurs, en raison des faibles volumes morts, les échanges entre le fluide à filtrer et la matériau filtrant s'effectuent dans les meilleurs conditions.
De fait, de tels dispositifs sont tout particulièrement adaptés en liaison avec les outils de diagnostic, les éléments de séparation traditionnels, d'épuration, de décoloration, d'immobilisation, de filtration, de rétention.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides muni d'un conduit d'amenée (4, 14) du fluide à filtrer ou à séparer et d'un conduit de sortie (5, 15) dudit fluide ainsi filtré, et comprenant entre les deux conduits un matériau filtrant (3, 11) disposé sur le passage du fluide, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enveloppe étanche ou semi-perméable souple (1, 2, 13) réalisée en matière plastique enveloppant étroitement le matériau filtrant (3, 11), de telle sorte à constituer un filtre à profil plan ou susceptible d'adopter un profil plan, la séparation s'effectuant dans le plan du filtre et sur le profil plan du matériau filtrant.
2/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche souple (1, 2) est constituée de deux feuilles plastiques thermosoudées entre elles et enserrant le matériau filtrant (3), l'ensemble ainsi réalisé subissant alors un gaufrage ou calandrage, de telle sorte à confiner au maximum le matériau filtrant au sein de ladite enveloppe et à optimiser le cheminement du fluide au contact dudit matériau filtrant.
3/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche souple (1, 2) est tubulaire et est réalisée en un matériau étirable ou thermo-rétractable, au sein delaquelle le matériau filtrant est introduit, puis confiné par élévation de température ou par procédé mécanique.
4/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cheminement du fluide au sein dudit dispositif n'est pas linéaire, mais est rallongé au moyen de chicanes ménagées au sein de l'enveloppe (1, 2), lesdites chicanes étant réalisées par thermo-soudure de l'enveloppe, le matériau filtrant (3) adoptant alors une configuration complémentaire.
5/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau filtrant (3) est en forme de U, au niveau de rextrémité des branches duquel aboutissent respectivement les canaux d'amenée (4) du fluide à filtrer et de sortie (5) du fluide ainsi filtré, le cheminement du fluide à séparer étant également en forme de U, l'enveloppe étant thermosoudée à cet effet selon le cheminement désiré.
6/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il se présente avant utilisation sous forme repliée, comportant différentes circonvolutions, celles-d étant maintenues en contact l'une de l'autre par un système adhésif ou équivalent, lesdites circonvolutions étant détachées l'une de l'autre lors de l'utilisation par traction simultanée sur les deux extrémités dudit dispositif, notamment au niveau des canaux d'amenée et de sortie.
7/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche souple (10) obligeant le cheminement et le contact maximal du fluide avec le matériau filtrant (11) est constitué d'une monocouche ou d'une bicouche à base d'un non tissé ou d'un textile, enduite sur l'une de ses faces ou recevant par couchage sur l'une de ses faces un PVC ou équivalent, ou contrecollée avec un film plastique, notamment réalisé en poyéthylène, la monocouche ou bicouche ainsi obtenue étant enroulée sous forme d'une spirale jointive, l'espace inter-spires recevant le matériau filtrant (11), et ladite spirale étant inséré au sein d'une gaine thermorétractable (13), confinant ainsi la spirale et susceptible de moduler la porosité du dispositif, la vitesse de passage du fluide, l'efficadté séparative, la compadté du système et son volume mort, en modifiant la pression d'enroulement.
8/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 7, caractérisé en ce que le noyau (12) de la sprale (10) est constitué par un drain central (16), perforé sur toute sa longueur et s'étendant selon toute la hauteur de la spirale, et communiquant avec l'organe d'évacuation du fluide filtré hors du dispositif.
9/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alimentation en fluide à séparer s'effectue tangentiellement par rapport à la spirale (10), ledit fluide suivant les différents spires concentriques jusqu'à aboutir au drain central (16), les deux bases de la spirale étant munies d'éléments interdisant le passage du fluide à leur niveau, obligeant ledit fluide à suivre les spires et ainsi lécher le matériau filtrant (11).
10/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe en matière plastique (1, 2, 13) est réalisée en un matériau choisi dans le groupe comprenant le polyéthylène, le polypropylène, et en ce qu'elle est susceptible de présenter une qualité biocompatible ou alimentaire, en fonction de la destination et de l'utilisation du dispositif de filtration ainsi constitué.
11/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau filtrant (3, 11) est constitué par un matériau fibreux, filamentaire, cellulaire ou alvéolaire. 12/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon la revendication 11, caractérisé en ce que les constituants du matériau filtrant (3, 11) sont fonctionnalisés par greffage leur conférant des propriétés d'échange ionique, de sorte à ainsi créer des textiles échangeurs d'ions, des textiles hydrophiles, des textiles hydrophobes.
13/ Dispositif de séparation physico-chimique des constituants de fluides selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le matériau filtrant (3, 11) est choisi dans le groupe comprenant les fibres de carbone activé, d'amiante, de verre, la viscose, le coton, le polypropylèneles, les mousses, les éponges et les zéolithes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6132933A (en) * 1999-07-30 2000-10-17 American Dye Source, Inc. Thermal waterless lithographic printing plates

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6306191B1 (en) * 1999-11-12 2001-10-23 Millipore Corporation Sanitary seal design and vent using such seal
US6355078B1 (en) * 2000-05-24 2002-03-12 Nuclear Filter Technology, Inc. Arrangement for venting an enclosure
US7258905B2 (en) * 2000-08-04 2007-08-21 Dixie Consumer Products Llc Sealable food container with improved lidding and stacking features
WO2003057631A1 (fr) * 2002-01-08 2003-07-17 Mei Rechavam Ltd Systemes de traitement des eaux usees
US20040129648A1 (en) * 2002-07-23 2004-07-08 Manesis Nick J. Antimicrobial matrix and method of use
US7708149B2 (en) * 2005-01-07 2010-05-04 Thomas E. Pank System for feeding a liquid fluid through a filter
US20050178719A1 (en) * 2004-02-12 2005-08-18 Pank Thomas E. Filter in the form of a roll and the method of making the same
CN101304781B (zh) * 2004-06-28 2012-08-01 美国血液技术公司 带有静止分离室的血液组分分离系统
US7707801B2 (en) * 2005-04-08 2010-05-04 Lantech.Com, Llc Method for dispensing a predetermined amount of film relative to load girth
JP2007007491A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Nokodai Tlo Kk 固液分離方法および装置
CA2559879C (fr) * 2005-09-20 2016-01-19 Thomas E. Pank Systeme d'alimentation d'un fluide liquide a travers un filtre
US8906237B2 (en) * 2009-06-09 2014-12-09 Curt Johnson Water treatment and reuse system
US8455242B2 (en) 2010-02-22 2013-06-04 Hyclone Laboratories, Inc. Mixing system with condenser
JP5561473B2 (ja) * 2010-03-31 2014-07-30 栗田工業株式会社 濾過装置及び水処理装置
EP2407226A1 (fr) * 2010-07-16 2012-01-18 Filtrox AG Module de filtration pour l'utilisation unique, ainsi que procédé de fabrication et d'utilisation d'un tel module de filtration
US20170021285A1 (en) * 2012-02-03 2017-01-26 Mann+Hummel Gmbh Ion exchange exoskeleton and filter assembly
US9776748B2 (en) 2013-02-13 2017-10-03 Lantech.Com, Llc Containment force-based wrapping
JP6566319B2 (ja) 2013-12-03 2019-08-28 国立大学法人 東京大学 分離ユニット、分離方法、流体デバイス、複合型流体デバイス及びキット
US10227152B2 (en) 2014-01-14 2019-03-12 Lantech.Com, Llc Dynamic adjustment of wrap force parameter responsive to monitored wrap force and/or for film break reduction
JP6585616B2 (ja) * 2014-03-21 2019-10-02 ライフ テクノロジーズ コーポレイション 流体処理システムのためのガスフィルタシステム
WO2015142406A1 (fr) 2014-03-21 2015-09-24 Life Technologies Corporation Systèmes de condenseur pour systèmes de traitement de fluide
AU2015330915B2 (en) 2014-10-07 2018-11-08 Lantech.Com, Llc Load stability-based wrapping
US9457306B2 (en) 2014-10-07 2016-10-04 Life Technologies Corporation Regulated vacuum off-gassing of gas filter for fluid processing system and related methods
EP3733533A1 (fr) 2015-09-25 2020-11-04 Lantech.Com LLC Machine à emballer sous film étirable dotée d'un profilage de charge automatique
CN108778515B (zh) 2015-12-29 2020-11-17 生命科技股份有限公司 具有部分分割分隔区的柔性生物处理容器
EP3684698B1 (fr) 2017-09-22 2023-11-15 Lantech.com, LLC Profils d'emballage d'appareil d'emballage de charge dotés d'interruptions de cycle d'emballage commandées
CN111060431B (zh) * 2020-01-09 2020-12-25 北京航空航天大学 一种机载被动进气特种污染实时快速监测系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6610028U (de) * 1965-01-18 1973-01-18 Siegfried Klusch Anschwemmfiltereinsatz mit spiralfoermig aufwickelbarem innen abgestuetzten filterbeutel.
JPS52114473A (en) * 1976-03-23 1977-09-26 Toyobo Co Ltd Adsorption apparatus
JPS531176A (en) * 1976-06-25 1978-01-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd Adsorption element used fiber adsorption body
DE8815404U1 (fr) * 1988-12-12 1989-04-06 Knauerhase, Joerg, 2000 Hamburg, De

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2294730A1 (fr) * 1974-07-05 1976-07-16 Rhone Poulenc Ind Appareil a membranes tubulaires sur supports pour le traitement de fluides
JPS5311766A (en) * 1976-07-13 1978-02-02 Kyoritsu Kk Birddscaring apparatus rotatable wind force
US4798676A (en) * 1986-12-19 1989-01-17 Pall Corporation Low pressure drop bacterial filter and method
US5015379A (en) * 1988-03-16 1991-05-14 Mordeki Drori Coiled filter strip with upstream and downstream butt ends
US5186713A (en) * 1990-11-01 1993-02-16 Baxter International Inc. Extracorporeal blood oxygenation system and method for providing hemoperfusion during transluminal balloon angioplasty procedures
US5498336A (en) * 1991-02-22 1996-03-12 Terumo Kabushiki Kaisha Leukocyte-removing filter and leukocyte-removing apparatus furnished therewith
US5211850A (en) * 1991-07-26 1993-05-18 Research Medical, Inc. Plasma filter sorbent system for removal of components from blood
JPH084623B2 (ja) * 1991-08-01 1996-01-24 アトム株式会社 医療用液体ポンプ
JP3314099B2 (ja) * 1993-02-26 2002-08-12 ジャパン メンブレン テクノロジー株式会社 フィルターとその製造方法ならびにその使用方法
JP3311091B2 (ja) * 1993-06-27 2002-08-05 テルモ株式会社 白血球分離用フィルター並びに白血球および血小板分離用フィルター
US5591337A (en) * 1993-09-14 1997-01-07 Baxter International Inc. Apparatus for filtering leukocytes from blood cells
WO1995031720A1 (fr) * 1994-05-15 1995-11-23 Troell, Martha, T. Procede et appareil pour recueillir, conserver et analyser en temps reel le sang ou un autre fluide du corps

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6610028U (de) * 1965-01-18 1973-01-18 Siegfried Klusch Anschwemmfiltereinsatz mit spiralfoermig aufwickelbarem innen abgestuetzten filterbeutel.
JPS52114473A (en) * 1976-03-23 1977-09-26 Toyobo Co Ltd Adsorption apparatus
JPS531176A (en) * 1976-06-25 1978-01-07 Mitsubishi Rayon Co Ltd Adsorption element used fiber adsorption body
DE8815404U1 (fr) * 1988-12-12 1989-04-06 Knauerhase, Joerg, 2000 Hamburg, De

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2, no. 15 (C - 77)<3894> 31 January 1978 (1978-01-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2, no. 46 (C - 77)<5124> 28 March 1978 (1978-03-28) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6132933A (en) * 1999-07-30 2000-10-17 American Dye Source, Inc. Thermal waterless lithographic printing plates

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Publication number Publication date
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