ES2960079T3

ES2960079T3 - Dispositivo centrífugo de separación de fluidos

Info

Publication number: ES2960079T3
Application number: ES17783681T
Authority: ES
Inventors: James R Ladtkow; Dennis J Hlavinka; Thomas J Felt; Andrew Gloor; Jesse Janzen; Taylor Polodna; Luke Edwin Storm
Original assignee: Terumo BCT Inc
Current assignee: Terumo BCT Inc
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: WO2018067379A1; EP3519005A1; JP2019530574A; JP6917451B2; CN109982731A; CN109982731B; US11478792B2; CN115253383A; US12285757B2; US20230015292A1; CN115253383B; EP3519005B1; US20180093270A1

Abstract

Se proporciona un casete modular (300) y un método para separar un fluido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo durante la centrifugación. El casete modular (300) incluye una porción de entrada de fluido (302), al menos una porción de separación de fluido (304), al menos una cámara de medios (306) en comunicación fluida con la porción de separación de fluido (304), una porción de recolección de fluido (318), al menos un canal fluídico configurado para formar una comunicación fluida entre al menos dos componentes del casete, al menos una válvula de cera que incluye porciones de canal de flujo ondulante configuradas para cerrar al menos uno de los canales fluídicos, y al menos un elemento calefactor. configurado para accionar la al menos una válvula de cera. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo centrífugo de separación de fluidos

Antecedentes

La presente solicitud describe un dispositivo centrífugo de separación de fluidos que incluye uno o más casetes de separación de fluidos modulares dispuestos radialmente alrededor de un conjunto de rotor de una centrífuga y un sistema y método relacionados.

En muchos campos diferentes, los fluidos que transportan sustancias en partículas deben filtrarse o procesarse para obtener un líquido purificado o un producto final en partículas purificadas. Como resultado, se han desarrollado varios dispositivos de separación de fluidos y técnicas relacionadas que actualmente se emplean en un amplio espectro de aplicaciones.

En el campo de la medicina, a menudo es necesario filtrar o separar la sangre. La sangre total se compone tanto de componentes líquidos como de partículas. La porción líquida de la sangre está compuesta en gran parte por plasma. Los componentes particulados de la sangre, que se denominarán "elementos formados", incluyen glóbulos rojos (eritrocitos), glóbulos blancos (incluidos leucocitos) y plaquetas (trombocitos). Aunque los constituyentes de partículas individuales pueden tener densidades similares, los grupos de elementos formados generalmente siguen una relación de densidad promedio que, en orden de densidad decreciente, es el siguiente: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. El plasma es menos denso que incluso las plaquetas sanguíneas. De la misma forma, las partículas constituyentes de la sangre se pueden clasificar según su tamaño relativo. En concreto, los componentes de las partículas generalmente disminuyen de tamaño de la siguiente manera: glóbulos blancos, glóbulos rojos y plaquetas. Estas relaciones de tamaño y densidad son importantes en la medida en que la mayoría de los dispositivos y técnicas de separación actuales dependen de ellas, o de diferencias en las características químicas de la superficie de las partículas, para separar y/o filtrar de forma eficaz y fiable los componentes sanguíneos.

De particular interés en la separación de sangre total es la capacidad de obtener células mononucleares de sangre periférica (PBMC) purificadas. Las PBMC son células de sangre periférica caracterizadas por un núcleo redondo y que forman un componente esencial del sistema inmunológico humano. Las PBMC se utilizan en aplicaciones clínicas y de investigación en una variedad de campos que incluyen inmunología, enfermedades infecciosas, hematología, desarrollo de vacunas, trasplante de tejido, cribado de alto rendimiento, etc. Las PBMC incluyen monocitos, linfocitos y macrófagos. Los linfocitos están formados por células T, células B y células asesinas naturales (NK), cada uno de los cuales juega un papel crucial en las defensas naturales del cuerpo. Para estudiar y analizar las PMBC, los médicos y los investigadores requieren primero una separación efectiva de las PBMC de la sangre completa. La eficacia de este aislamiento es fundamental para obtener resultados fiables y precisos en cada fase posterior de estudio y análisis.

Más comúnmente, los componentes sanguíneos se separan o se recolectan de otros componentes sanguíneos mediante una centrífuga. La centrífuga hace girar un depósito de sangre para separar los componentes dentro del depósito utilizando fuerza centrífuga. En uso, la sangre ingresa al depósito mientras gira a alta velocidad, lo que genera fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga estratifica los componentes sanguíneos y, por consiguiente, determinados componentes pueden eliminarse por separado. Las centrífugas son eficaces para, por ejemplo, separar las plaquetas de la sangre total; sin embargo, las centrífugas generalmente no pueden separar eficazmente todos los glóbulos blancos de las plaquetas. Históricamente, los dispositivos de separación y centrifugación de sangre no han podido producir de manera consistente un producto final con una pureza lo suficientemente alta como para satisfacer los estándares actuales.

Debido a que los procesos típicos de recogida centrífuga no pueden separar la sangre de manera consistente y satisfactoria en sus componentes constituyentes, se han agregado más procesos para mejorar los resultados. Por ejemplo, en uno de esos procedimientos, después de centrifugar, las plaquetas pasan a través de un filtro de medio poroso tejido o no tejido, que puede tener una superficie modificada, para eliminar los glóbulos blancos. Sin embargo, el uso del filtro poroso introduce una variedad de problemas. Los filtros porosos convencionales pueden ser ineficientes porque pueden eliminar o atrapar permanentemente una cantidad inaceptablemente alta (por ejemplo, 5-20 %) del componente deseado. Los filtros convencionales también pueden reducir la calidad del producto (por ejemplo, "viabilidad plaquetaria"). Por ejemplo, una vez pasado por un filtro, un porcentaje de los componentes pueden dejar de funcionar correctamente y pueden activarse parcial o totalmente. Asimismo, los filtros porosos pueden provocar la liberación de brandicinina, lo que puede provocar episodios de hipotensión en un paciente. Los filtros porosos también son caros y, a menudo, se requiere mano de obra adicional que requiere mucho tiempo para realizar un proceso de filtración. Adicionalmente, después de la centrifugación y antes del filtrado poroso, debe pasar un período de tiempo para que las plaquetas activadas tengan tiempo de transformarse a un estado desactivado. De lo contrario, es probable que las plaquetas activadas obstruyan el filtro. Al menos por estas razones, la filtración porosa puede no ser un procedimiento de filtración adecuado.

Otro proceso convencional es la elutriación centrífuga. En la elutriación centrífuga, las células se suspenden en un medio líquido sin el uso de un filtro de membrana. En una forma común de elutriación, se introduce un lote de células en un flujo de tampón de elutriación líquido. Este líquido, que lleva el lote de células en suspensión, se introduce luego en una cámara en forma de embudo ubicada en una centrífuga giratoria. A medida que la solución tampón líquida adicional fluye a través de la cámara, el líquido barre tamaños más pequeños, células de sedimentación más lenta hacia un límite de elutriación dentro de la cámara, mientras más grandes, las células que se sedimentan más rápido migran a un área de la cámara que tiene la mayor fuerza centrífuga.

Cuando la fuerza centrífuga y la fuerza generada por el flujo de fluido están equilibradas, el flujo de fluido aumenta para forzar las células de sedimentación más lenta desde un puerto de salida en la cámara, mientras que las células que se sedimentan más rápido se retienen en la cámara. Si aumenta el flujo de fluido a través de la cámara, se pueden retirar de la cámara células progresivamente más grandes y de sedimentación más rápida.

Por tanto, la elutriación centrífuga separa partículas que tienen diferentes velocidades de sedimentación. La ley de Stoke describe la velocidad de sedimentación (SV) de una partícula esférica de la siguiente manera: SV= r2 (p p -pm)gr|, donde, r es el radio de la partícula, pp es la densidad de la partícula, pm es la densidad del medio líquido, q es la viscosidad del medio y g es la aceleración gravitacional o centrífuga. Como el radio de una partícula se eleva a la segunda potencia en la ecuación de Stoke, mientras que la densidad de la partícula no se eleva a la segunda potencia, es el tamaño de una célula, más que su densidad, lo que influye más en su velocidad de sedimentación. Esto explica por qué, entre partículas que tienen densidades similares, las partículas más grandes generalmente permanecen en una cámara durante la elutriación centrífuga mientras que las partículas más pequeñas se liberan.

Además, y de manera más general, cabe señalar que la fuerza centrífuga aumenta con el aumento de la distancia desde el eje de rotación de la centrífuga de acuerdo con la siguiente ecuación: Fo=mv2/r, donde Fo=fuerza centrífuga, m=masa, v=velocidad en el radio r, y r=radio o distancia perpendicular desde el eje de rotación al centro de masa del cuerpo giratorio. En concreto, a medida que la velocidad aumenta con la distancia desde el eje de rotación, la velocidad aumenta exponencialmente, mientras que el divisor (radio) no aumenta exponencialmente. Por tanto, los aumentos en el radio dan como resultado fuerzas centrífugas más altas. En el lenguaje de la centrifugación, la fuerza centrífuga también se puede expresar en relación con la fuerza gravitacional de la Tierra, es decir, como fuerza centrífuga relativa (RCF) o "fuerza G". La Ecuación para esta conversión es la siguiente: RCF o Fuerza G= 1,12 x R x (RPM/1000)2. A lo largo de esta solicitud, la fuerza G se puede usar indistintamente con RCF y el "campo G" se puede usar para indicar el campo centrífugo.

La elutriación centrífuga tiene una serie de limitaciones, algunos de los cuales se indican en lo descrito en la patente de EE.UU. n.° 3.825.175 de Sartory. Por ejemplo, en la mayoría de los procesos de elutriación centrífuga, las partículas deben introducirse dentro de un flujo de medio fluido en lotes discontinuos separados para permitir una separación suficiente de las partículas. Por tanto, algunos procesos de elutriación sólo permiten la separación en lotes de partículas y requieren un medio fluido adicional para transportar las partículas. Asimismo, las fuerzas del flujo deben equilibrarse con precisión con la fuerza centrífuga para permitir una segregación adecuada de las partículas.

En otra limitación de la elutriación centrífuga, se produce un efecto de chorro Coriolis cuando las partículas fluyen hacia una cámara de elutriación desde un campo centrífugo alto hacia un campo centrífugo más bajo. El fluido y las partículas chocan turbulentamente con una pared interior de la cámara orientada hacia la dirección de rotación de la centrífuga. Este fenómeno mezcla partículas dentro de la cámara y reduce la efectividad del proceso de separación. Es más, las derivaciones de chorro Coriolis fluyen a lo largo de la pared interior desde la entrada directamente hasta la salida. Por tanto, las partículas pasan por el campo elutriativo para contaminar el producto final.

La mezcla de partículas mediante inversión de densidad de partículas es otra limitación más encontrada en algunos procesos de elutriación anteriores. Aquí, el fluido que fluye dentro de la cámara de elutriación tiene una velocidad decreciente a medida que fluye en dirección centrípeta desde un puerto de entrada hacia una porción de sección transversal aumentada de la cámara. Debido a que las partículas tienden a concentrarse dentro de un líquido que fluye en áreas de menor velocidad de flujo, en lugar de en áreas de alta velocidad de flujo, las partículas se concentran cerca del área de sección transversal aumentada de la cámara. De manera correspondiente, dado que la velocidad del flujo es mayor junto al puerto de entrada, la concentración de partículas se reduce en esta zona. La inversión de densidad de las partículas tiene lugar cuando la fuerza centrífuga impulsa a las partículas desde la alta concentración de partículas en la porción de mayor sección transversal hacia el puerto de entrada. Este recambio de partículas reduce la eficacia de la separación de partículas mediante elutriación.

Refiriéndose específicamente a la separación de PBMC, el procedimiento actual para obtener PBMC es una centrifugación en gradiente de densidad. En este procedimiento, un medio con gradiente de densidad coloca linfocitos y monocitos bajo una capa de plasma durante la centrifugación. Los flujos de trabajo típicos para obtener PBMC mediante una centrifugación en gradiente de densidad son bien conocidos en la técnica. Las separaciones de PBMC con gradiente de densidad centrífuga también adolecen de varias de las limitaciones descritas anteriormente, lo que dificulta la obtención de una fracción adecuada de glóbulos blancos a partir de una pequeña muestra de sangre total. Los procedimientos actuales para separar PMBC requieren mucho tiempo y mano de obra, y requieren personal altamente calificado con considerable experiencia técnica. Por tanto, es deseable reducir el tiempo y la mano de obra necesarios por parte del operador para completar un procedimiento de recogida completo, así como reducir la complejidad del presente procedimiento con el fin de aumentar la productividad, para reducir la necesidad de mano de obra altamente calificada y disminuir el potencial de error del operador.

Por estas y otras razones, es necesario mejorar los sistemas y prácticas actuales de separación de sangre. Más particularmente, existe la necesidad de más dispositivos y técnicas que sean escalables, que mejoran la coherencia de la recopilación de PMBC, que son más eficaces para separar PMBC de pequeñas muestras de sangre, que producen un producto que tiene una mayor pureza, y que reducen cada uno de los tiempos, la mano de obra y los costes asociados al estado actual de la técnica.

Se han realizado realizaciones de la presente solicitud a la luz de estas y otras consideraciones. Sin embargo, los problemas relativamente específicos discutidos anteriormente no limitan la aplicabilidad de las realizaciones de la presente solicitud.

La técnica anterior relevante se divulga, por ejemplo, en los documentos US2014/147862 A1, US2015/064774 A1, US2010/055766 A1, US6632399 B1 y US2013/029370 A1.

Sumario

El sumario se proporciona para presentar aspectos de algunas realizaciones de la presente solicitud en una forma simplificada, y no pretende comprender una lista exhaustiva de todos los elementos críticos o esenciales de la presente solicitud, ni pretende ser utilizado para limitar el ámbito de las reivindicaciones.

Un casete modular según la presente invención comprende las características técnicas definidas en la reivindicación independiente 1. Un método para separar un líquido compuesto en al menos dos componentes del mismo según la presente invención comprende las características técnicas definidas en la reivindicación independiente 10.

De acuerdo con un aspecto de la presente solicitud, se proporciona un casete modular para separar un fluido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo durante la centrifugación. El casete modular incluye una porción de entrada de fluido, al menos una porción de separación de fluidos, al menos una cámara de medios en comunicación fluida con la porción de separación de fluidos, una porción de recogida de fluido, al menos un canal fluídico configurado para formar una comunicación fluida entre al menos dos componentes del casete, al menos una válvula de cera que incluye porciones de canal de flujo ondulado configuradas para cerrar al menos uno de los canales fluídicos y al menos un elemento calefactor configurado para accionar al menos una válvula de cera.

De acuerdo con otro aspecto de la presente solicitud, un casete modular para separar un fluido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo durante la centrifugación aquí proporcionado incluye una porción de entrada de fluido, al menos una porción de separación de fluidos que incluye una sección intermedia, la sección media que incluye medios de separación de fluidos, al menos una cámara de medios en comunicación fluida con la porción de separación de fluidos, una porción de recogida de fluido, al menos un canal fluídico configurado para formar una comunicación fluida entre al menos dos componentes del casete, y al menos una válvula configurada para cerrar al menos uno de los canales fluídicos.

De acuerdo con todavía otro aspecto más de la presente solicitud, un casete modular para separar un fluido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo durante la centrifugación aquí proporcionado incluye una porción de entrada de fluido, al menos una porción de separación de fluidos, al menos una cámara de medios en comunicación fluida con la porción de separación de fluidos, una porción de recogida de fluido, al menos un canal fluídico configurado para formar una comunicación fluida entre al menos dos componentes del casete, al menos una válvula de cera configurada para cerrar al menos uno de los canales fluídicos, y al menos una resistencia de una matriz de resistencia configurada para accionar al menos una válvula de cera.

De acuerdo con otro aspecto de la presente solicitud, se proporciona un método para separar un líquido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo. El método incluye introducir el líquido compuesto en una primera porción de un casete modular, introducir, a una distancia de un eje de rotación que es menor que una distancia del eje de rotación de la primera porción, un medio de separación que tiene una densidad mayor que el fluido compuesto en una segunda porción del casete modular, introducir el casete modular en la centrífuga, girar el casete en la centrífuga, accionar, con una resistencia eléctrica, una válvula de cera para liberar el medio de separación de la segunda porción a la primera porción, provocando un desplazamiento del fluido compuesto en la primera porción, separar, en la primera porción, el fluido compuesto en dos o más de sus partes componentes, y recogiendo, del casete, una o más de las partes componentes separadas del líquido compuesto.

Otras realizaciones de la presente solicitud incluyen varios dispositivos, sistemas y métodos para separar un líquido compuesto. El líquido compuesto puede ser cualquier líquido, incluyendo sangre entera, y puede comprender un componente celular, tal como un componente de células mononucleares de sangre periférica (PBMC) del mismo.

Breve descripción de los dibujos

Se describen realizaciones no limitantes y no exhaustivas con referencia a las siguientes figuras.

La figura 1 ilustra un sistema de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud; La figura 2 ilustra un sistema de separación de fluido de acuerdo con otra realización de la presente solicitud; La figura 3 ilustra un casete de separación de fluido modular del tipo de sistema abierto, aséptico de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 4A y 4B ilustra un casete de separación de fluido modular del tipo de sistema cerrado, aséptico de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 5 ilustra un casete de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud; La figura 6 ilustra otro casete de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud; La figura 7 ilustra una cámara de separación con forma de reloj de arena de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 8A y 8B ilustran una cámara de separación con forma de reloj de arena dentro de un recorte parcial de un casete de separación de fluidos modular según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 9A y 9B ilustran una presa espumadora plana colocada dentro de una cámara de separación según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 10A y 10B ilustran una presa espumadora de planos múltiples colocada dentro de una cámara de separación según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 11A y 11B ilustran una presa espumadora de planos múltiples colocada dentro de una cámara de separación y que forma una configuración de "doble embudo" según una realización de la presente solicitud; Las figuras 12A y 12B ilustran una cámara de usos múltiples que incluye válvulas normalmente abiertas (NOV) según una realización de la presente solicitud;

La figura 13 es una vista esquemática de canales fluídicos paralelos para controlar la tasa de flujo de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 14A y 14B ilustran una válvula de "carga trasera" de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 15A y 15B ilustran una válvula de "carga frontal" de acuerdo con una realización de la presente solicitud; Las figuras 16A y 16B ilustran una NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 17A y 17B ilustran otro NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 18A y 18B ilustran una válvula cerrada normalmente (NOV) de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 19A y 19B ilustran otro NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 20A y 20B ilustran una válvula rotativa de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 21A y 21B ilustran otra válvula rotativa de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 22A y 22B ilustran una válvula de aleación con memoria de forma de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 23A y 23B ilustran una válvula de tubo blando de acuerdo con una realización de la presente solicitud; Las figuras 24A y 24B ilustran otro diseño de válvula de tubo blando según una realización de la presente solicitud; Las figuras 25A y 25B ilustran una válvula de bola y asiento de acuerdo con una realización de la presente solicitud; Las figuras 26A y 26B ilustran una válvula de bola y asiento de acuerdo con una realización de la presente solicitud; Las figuras 27A y 27B ilustran otro NCV de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

Las figuras 28A a 28C ilustran una NOV configurada para utilizar un material cristalino activado por calor según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 29A a 29C ilustran una NOV configurada para utilizar un material amorfo activado por calor según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 30A a 30C ilustran otro NOV más según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 31A y 31B ilustran un canal inyectable (IC) NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud; Las figuras 32A a 32C ilustran una placa de inyección en combinación con una cavidad de inyección en la fabricación de un IC NOV según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 33A a 33D ilustran un IC NOV que acomoda una variedad de materiales según realizaciones de la presente solicitud;

La figura 34 ilustra una disposición de resistor en forma de disco de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 35 es otra disposición de resistor en forma de disco de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 36 es otra disposición más de resistor en forma de disco de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 37 ilustra una disposición de resistor en forma de cuña de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 38 es una vista superior de un casete de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 39 ilustra una sección transversal parcial de un casete que incluye dos capas separadas conectadas por una capa selladora según una realización de la presente solicitud;

Las figuras 40A a 40D ilustran diversas combinaciones de casetes según una realización de la presente solicitud; Las figuras 41A y 41B ilustran una comparación en sección transversal de dos casetes de separación de fluidos modulares según una realización de la presente solicitud;

La figura 42 es un diagrama esquemático de procesos de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 43 es un diagrama esquemático de otros procesos de separación de fluido de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La figura 44 es un diagrama esquemático de otros procesos de separación de fluido más de acuerdo con una realización de la presente solicitud; y

La figura 45 es un diagrama flujo de flujo de trabajo de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Descripción detallada

Los principios descritos en la presente solicitud pueden entenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada y las realizaciones representadas en los dibujos adjuntos. Debería entenderse que, aunque las características específicas se muestran y describen a continuación con respecto a realizaciones detalladas, la presente solicitud no está limitada a la realización específica que se describe a continuación.

Se pueden describir realizaciones a continuación con respecto a la separación de sangre completa y componentes sanguíneos; sin embargo, dichas descripciones son meramente ilustrativas y los expertos en la técnica apreciarán que las realizaciones no se limitan a las descripciones del presente documento. Las realizaciones están destinadas a su uso en productos, procesos, dispositivos y sistemas para separar cualquier líquido compuesto. En consecuencia, la presente solicitud no se limita a la separación de sangre completa o componentes sanguíneos.

La figura 1 muestra un sistema de separación de fluidos de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Haciendo referencia a la figura 1, un sistema 100 de separación de fluidos incluye una centrífuga 102 de tipo de pie; un conjunto 104 de rotor configurado para ser hecho girar por un motor alrededor de un eje 106 de rotación; y al menos un casete 108 de separación de fluidos modular fijado al conjunto 104 de rotor. Los componentes del sistema 100 de separación de fluidos definen juntos un sistema de separación de fluidos estéril y desechable.

Como se muestra en la figura 1, la centrífuga 102 es una centrífuga de tipo de pie. Ejemplos de centrífugas de suelo adecuadas incluyen las utilizadas en el sistema de aféresis SPECTRA OPTIA®, el sistema de aféresis de espectros COBE® y el sistema automatizado de extracción de sangre TRIMA, todos fabricados por Terumo BCT, Inc. de Lakewood, Colorado. La centrífuga 102 puede ser capaz de albergar uno o más casetes 108 modulares de separación de fluidos de volúmenes variables, y puede ser adecuada para la separación de fluidos de un volumen mayor que una centrífuga de mesa u otra de pequeña escala. Por ejemplo, la centrífuga 102 de tipo de pie puede ser capaz de albergar uno o más casetes 108 de separación de fluidos modular, cada uno de los cuales puede configurarse para separar de 0,05 ml a 300 ml de sangre completa. Más particularmente, las realizaciones pueden ser capaces de separar entre 0,05 ml y 2 ml, entre 1 ml y 10 ml y entre 40 ml y 100 ml de sangre total.

La figura 2 ilustra un sistema de separación de fluidos de acuerdo con otra realización de la presente solicitud.

Haciendo referencia a la figura 2, el sistema 200 de separación de fluidos incluye una centrífuga 202 de tipo de mesa; un conjunto 204 de rotor configurado para ser hecho girar por un motor alrededor de un eje 206 de rotación; y al menos un casete 208 de separación de fluidos modular fijado al conjunto 204 de rotor. Los componentes del sistema 200 de separación de fluidos definen juntos un sistema de separación de fluidos estéril y desechable.

Como se muestra en la figura 2, la centrífuga 202 es una centrífuga de tipo de banco superior. Son comunes ejemplos de centrífugas de tipo de banco superior adecuadas y se pueden encontrar en toda la técnica. Un ejemplo concreto de centrífuga de sobremesa adecuada es la pequeña centrífuga de sobremesa de ThermoFischer Scientific, Inc.

En las realizaciones, la centrífuga 202 de tipo de mesa puede ser capaz de alojar casetes 208 de volúmenes variables, y puede ser adecuada para la separación de muestras que tienen un volumen menor que el volumen de muestras adecuadas en una centrífuga 102 de tipo de suelo u otra centrífuga. Por ejemplo, la centrífuga 202 de tipo de mesa puede ser capaz de albergar uno o más casetes 208, cada uno de los cuales puede configurarse para separar entre 0,05 ml y 125 ml de sangre completa. Más particularmente, las realizaciones pueden ser capaces de separar entre 0,05 ml y 2 ml, entre 1 ml y 10 ml y entre 40 ml y 100 ml de sangre total.

En las realizaciones, las centrífugas de tipo de mesa pueden conferir varias ventajas sobre los sistemas centrífugos más grandes. En concreto, los sistemas de mesa son adecuados para muestreos de menor volumen y cuestan significativamente menos que los sistemas independientes. Es más, los sistemas centrífugos de tipo de mesa pueden ampliarse más fácilmente que otros sistemas. Es decir, se pueden conectar varias centrífugas de tipo de mesa entre sí a través de una red informática para aumentar el control y la personalización del procesamiento de muestras. Por estas y otras razones, los sistemas centrífugos de mesa encuentran una aplicación más amplia en entornos de laboratorio a pequeña escala.

En uso, las realizaciones de los sistemas centrífugos de tipo de suelo o de mesa pueden requerir el contrapeso de los casetes de separación de fluidos modulares durante la centrifugación. Un método de contrapeso implica colocar casetes opuestos o equidistantes entre sí en la dirección circunferencial del conjunto de rotor. Tal contrapeso se puede lograr fijando al conjunto del rotor, junto con un primer casete de separación de fluidos modular, cualquiera de otros casetes de separación de fluidos modulares, un casete "ficticio" (que se describe a continuación) o cualquier otro contrapeso adecuado, tal como otro casete modificado para incluir una configuración tradicional de ángulo fijo o cubo oscilante capaz de albergar uno o más tubos de microcentrífuga (por ejemplo, 10ml. tubos Eppendorf), Crioviales o similares (es decir, un casete "generalizado" o "tradicional"). La capacidad de conectar simultáneamente diferentes tipos de casetes al conjunto de rotor permite ventajosamente que los sistemas descritos en el presente documento realicen flujos de trabajo separados al mismo tiempo. En realizaciones particulares, por lo tanto, es posible que se produzcan simultáneamente una o más separaciones de células mononucleares de sangre periférica (PBMC) y flujos de trabajo de posprocesamiento.

En realizaciones de sistemas centrífugos de tipo de suelo o de mesa, opcionalmente se puede incluir una carcasa de casete (no mostrada). En uso, la carcasa del casete puede ayudar al conjunto del rotor a formar una conexión con cualquiera de los casetes de separación de fluidos modulares, los casetes ficticios y los casetes tradicionales. La carcasa del casete puede incluir opcionalmente medios para una conexión mecánica o eléctrica con los casetes, y puede incluir características de diseño adicionales que apoyen la centrifugación eficiente de fluidos. En las realizaciones, la carcasa del casete puede formar parte integral del conjunto del rotor. En otras realizaciones, la carcasa del casete puede ser un componente del sistema separado que está fijado al conjunto del rotor.

El conjunto de rotor puede formar parte del casete de separación de fluidos modular, o puede ser un disco rígido con medios de conexión para conectar y opcionalmente asegurar, uno o más casetes de separación de fluidos modulares, uno o más casetes "ficticios" (descritos a continuación) y uno o más casetes tradicionales, o cualquier combinación de los mismos. El conjunto de rotor puede ser reutilizable.

En las realizaciones, el conjunto de rotor puede incluir medios de control electrónico y puede incluir medios de comunicación electrónica. Por ejemplo, el conjunto del rotor puede incluir uno o más procesadores, código incrustado, cableado o circuitos integrados, sensores integrados, o cualquier otro medio electrónico que pueda permitir una comunicación unidireccional o bidireccional hacia y desde el conjunto del rotor, y que pueda permitir el monitoreo, evaluación y control del conjunto del rotor y de los eventuales casetes fijados al mismo.

En las realizaciones, el conjunto de rotor puede estar acoplado eléctrica y mecánicamente al sistema centrífugo mediante un husillo o árbol central que define su eje de rotación. Por ejemplo, las realizaciones pueden incorporar una clavija Pogo®, de Everett Charles Technologies, o conexión similar para acoplamiento eléctrico al husillo o al árbol central de la centrífuga. Como alternativa, se puede realizar una conexión de borde con cualquiera de los husillos, con un borde exterior del conjunto del rotor, o con cualquier casete fijado al mismo. También se puede incorporar una variedad de otros medios convencionales al conjunto del rotor para proporcionar un acoplamiento eléctrico y mecánico entre el rotor y los casetes.

Las figuras 3 a la figura 6 ilustran ejemplos de un casete de separación de fluidos modular según realizaciones de la presente solicitud.

Las descripciones proporcionadas a continuación en relación con las realizaciones de las figuras 3 a la figura 6 son meramente ilustrativas. Diversas características de las realizaciones mostradas en las figuras 3 a 6 no son excluyentes entre sí, y pueden incorporarse entre sí, o en un único casete, opcionalmente junto con otras características. Adicionalmente, el diseño de las cámaras, los canales y otros componentes del casete pueden adaptarse a cualquier fluido y no se limitan de ninguna manera a la separación de sangre completa.

La figura 3 ilustra un casete de separación de fluido modular del tipo de sistema abierto, aséptico de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en la figura 3, el casete 300 incluye un puerto 302 de entrada aséptico; una cámara 304 de separación; una cámara 306 de medios de suspensión; un puerto 308 de cámara de medios de suspensión; una cámara 310 de solución tampón; un puerto 312 de cámara de solución tampón; una cámara 314 de medio con gradiente de densidad; un puerto 316 de cámara de medio con gradiente de densidad; una cámara 318 de recogida de fluido; un puerto 320 de cámara de recogida de fluido aséptico; uno o más recipientes 322 de recogida extraíbles; uno o más canales de fluido (no mostrados); y una o más válvulas (no mostradas).

Haciendo referencia a la figura 3, el casete 300 de separación de fluidos modular puede denominarse casete de separación de fluidos modular de tipo abierto porque un producto final (por ejemplo, PBMC u otro componente fluido) se pueden recolectar en un recipiente 322 de recogida extraíble, o se pueden recolectar usando medios tradicionales a través del puerto 320 de la cámara de recogida aséptica.

Más particularmente, en el casete 300 de separación de fluidos modular de tipo abierto, la sangre entera puede introducirse o "incorporarse" al casete 300 de separación de fluidos modular a través del puerto 302 de entrada aséptico mediante procesos asépticos convencionales, como por ejemplo con una transferencia con pipeta o cualquier otra técnica de transferencia convencional. De la misma forma, los medios pueden incorporarse convencionalmente a través del puerto 308 de la cámara de medios de suspensión y el puerto 316 de la cámara de medios de gradiente de densidad, y se puede introducir un tampón a través del puerto 312 de la cámara de solución tampón. En las realizaciones, alternativamente, se pueden precargar en el casete fluidos particulares tales como medios y solución tampón en el momento de la fabricación. La recogida de fluido o "salida" del casete 300 de separación de fluidos modular puede ocurrir a través del puerto 320 de la cámara de recogida aséptica o a través del recipiente 322 de recogida. Es decir, se puede utilizar una técnica de transferencia aséptica convencional tal como una transferencia con pipeta para recolectar el fluido del puerto 320 de la cámara de recogida para su recogida. De la misma forma, un tubo de microcentrífuga extraíble (por ejemplo, un tubo Eppendorf de 10 ml), un criovial o cualquier otro recipiente de recogida adecuado, opcionalmente se puede utilizar como recipiente 322 de recogida. En tales realizaciones, se puede incluir un puerto del recipiente de recogida (no mostrado) en el casete para alojar el recipiente 322 de recogida.

El diseño y la ubicación del recipiente 322 de recogida y el puerto del recipiente de recogida no están limitados de ninguna manera. Por ejemplo, el puerto del recipiente de recogida puede colocarse en un lado exterior del casete que es más distal a un eje de rotación, y puede configurarse para permitir la inserción o unión del recipiente 322 de recogida de cualquier manera (por ejemplo, longitudinal o lateralmente). Como alternativa, el puerto del recipiente de recogida puede colocarse en un lado superior o inferior del casete en la dirección paralela al eje de rotación, y también puede configurarse para permitir la inserción o fijación del recipiente 322 de recogida de cualquier manera (por ejemplo, longitudinal o lateralmente). Se puede implementar cualquier medio convencional para permitir la unión entre el recipiente 322 de recogida y el puerto del recipiente de recogida. En algunas realizaciones, no hay recipiente de recogida ni puerto para recipientes de recogida.

En las realizaciones anteriores, se pueden recolectar componentes de fluidos purificadosin situ,lo que puede conferir una ventaja sobre las realizaciones que requieren que un producto final se mantenga en el casete hasta el procesamiento final.

Las figuras 4A y 4B ilustra un casete de separación de fluido modular del tipo de sistema cerrado, aséptico de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Con referencia a las figuras 4A y 4B, el casete 400 de separación de fluido modular incluye un tubo 402 de entrada, un escape 404 de tubo de entrada; una cámara 406 de separación; una cámara 408 de medios de suspensión; un puerto 410 de cámara de medios de suspensión; una cámara 412 de solución tampón; un puerto 414 de cámara de solución tampón; una cámara 416 de medio con gradiente de densidad; un puerto 418 de cámara de medio con gradiente de densidad; una cámara 420 de recopilación de fluido; uno o más escapes 422 de tubo de recogida; uno o más tubos 424 de recogida; uno o más canales de fluido (no mostrados); y una o más válvulas (no mostradas).

En los casetes de tipo sistema cerrado, cada una de la introducción de fluido al casete 400 y la recogida de fluido del casete 400 se realizan a través de un tipo de conexión estéril que proporciona una seguridad adicional de que el fluido en cuestión permanece libre de contaminación causada por cualquiera de las bacterias dañinas, virus u otros microorganismos. En las realizaciones, el tubo 402 de entrada y los tubos 424 de recogida pueden comprender tubos de PVC estériles o cualquier alternativa adecuada. En las realizaciones, un usuario puede utilizar un dispositivo de acoplamiento estéril (no mostrado) para conectar el tubo 402 de entrada a una bolsa 426 de sangre para la incorporación de fluido, o para conectar el tubo 424 de recogida a una bolsa 428 de recogida para la salida de fluido, permitiendo así una transferencia de fluido que tiene salvaguardias adicionales contra el riesgo de contaminación.

La figura 5 y la figura 6 ilustran casetes de separación de fluidos de acuerdo con realizaciones de la presente solicitud.

Como se muestra en los casetes de separación de la figura 5 y la figura 6, una cámara 500, 600 dada puede incorporar un aspecto cónico y puede incluir una porción media u otra porción que sea más estrecha que una porción superior o una porción inferior de la misma. La figura 5 y figura 6 también ilustran varios canales 502, 602 de flujo y válvulas 504, 604 que conectan varios componentes del casete de separación de fluidos modular.

Como se muestra, los casetes de separación de fluidos modulares mostrados en la figura 3 a la figura 6 son portátiles. Es decir, una vez que se obtiene un componente de fluido separado en la cámara de recogida del casete de separación de fluidos modular en una ubicación física, el casete de separación de fluidos modular puede entonces moverse de forma portátil, incluyendo el producto final separado en el mismo, a otra ubicación para la eliminación o procesamiento del componente deseado. En las realizaciones, la cámara de recogida para el fluido separado deseado puede incluir además un medio de recogida o un medio de conservación de células que puede ayudar a mantener la integridad del componente de fluido recogido, tal como un componente sanguíneo PMBC, durante almacenamiento y transporte. Tales realizaciones representan una ventaja significativa sobre el estado actual de la técnica en la medida en que, al momento de la recogida, el componente del fluido purificado ya está suspendido en el medio, lo que ayuda a maximizar la integridad de la muestra y eliminar las etapas manuales de posprocesamiento, como la recogida manual y posterior congelación. Es más, las muestras producidas son más cómodas y económicas de transportar.

El uso de casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento puede conferir varias ventajas sobre los procesos tradicionales de separación de fluidos. Por ejemplo, los sistemas y procesos de centrifugación convencionales pueden requerir el uso de equipos adicionales, como un gabinete de seguridad biológica Clase II u otro banco y sistema de ventilación para mantener un ambiente seguro. Por el contrario, el aspecto autónomo, aséptico, de ciertas realizaciones de los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento puede eliminar el riesgo subyacente de exposición mitigado por dicho equipo. Esto da como resultado una reducción de costes y un menor potencial de exposición y error del operador.

Otra ventaja es que los casetes de separación de fluidos modulares de la presente divulgación son particularmente capaces de producir un producto que es un componente celular viable de la sangre. En la técnica relacionada, los procesos centrífugos conocidos que utilizan un disco o un diseño similar pueden separar eficazmente un fluido particular en sus partes constituyentes; sin embargo, tales procesos no pueden compararse con la recogida de un componente celular viable de la sangre completa. Es decir, los componentes celulares de la sangre total pueden ser particularmente delicados o frágiles y, en consecuencia, existe una dificultad relativa para mantener la integridad celular durante los procesos de centrifugación en los que las células deben viajar a través de una variedad de canales y cámaras de forma irregular a alta velocidad, entorno de alto campo G que expone las células a una variedad de procesos mecánicos degradativos.

Los flujos de fluidos dentro de diversas realizaciones de los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento se pueden gestionar utilizando varios principios únicos. Cuando se utilizan juntos o por separado, estos principios pueden simplificar enormemente el diseño tanto de los casetes como del hardware asociado utilizado para gestionar los casetes durante el funcionamiento. El uso adecuado de estos principios puede obviar la necesidad de mecanismos independientes para bombear, detectar niveles y/o detectar volúmenes de los diversos fluidos utilizados durante el proceso de separación. Es más, estos principios pueden permitir la gestión del flujo "en el rotor" sin la necesidad de conexiones fluídicas externas, como sellos giratorios o bucles giratorios sin sellos.

Uno de tales principios de flujo de fluido elimina la necesidad de bombear activamente fluidos dentro del casete durante la operación rotacional o centrífuga. Esto implica la colocación adecuada de las cámaras de fluido dentro del casete. Las cámaras de fluido se colocan en varias posiciones radiales de modo que abrir una válvula entre cámaras facilitará el flujo de una cámara a otra. En general, las cámaras están dispuestas de manera que, cuando una válvula se abre, el fluido fluye a lo largo del gradiente del campo G hacia una cámara receptora. De esta forma, la colocación de la cámara, colocación inicial de líquido dentro de las cámaras, colocación de los canales de flujo de conexión y las ubicaciones de las válvulas están preubicadas para que los fluidos fluyan hacia afuera en el campo G o en una dirección "cuesta abajo".

Otro principio de flujo de fluido de este tipo elimina la necesidad de válvulas y/o sensores de nivel para terminar el flujo entre cámaras. Los volúmenes de fluido y los volúmenes de las cámaras se pueden elegir de modo que cuando se permita el flujo entre dos cámaras, el flujo entre las cámaras terminará automáticamente cuando haya fluido el volumen adecuado. El flujo cesa cuando los niveles de líquido dentro de las dos cámaras conectadas alcanzan posiciones radiales de equilibrio. La posición radial de equilibrio de la superficie de cada compartimento se adaptará inherentemente a la densidad del fluido contenido dentro de los compartimentos. Es decir, si la densidad del fluido en cada compartimento es idéntica, las posiciones radiales de las superficies líquidas del compartimento serán idénticas. Si un compartimento contiene un líquido de mayor densidad, la posición radial de su superficie libre será mayor que la posición radial de la superficie del segundo compartimento.

Varias realizaciones de los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento también pueden funcionar basándose en un principio de coincidencia de volumen. Es decir, un volumen de fluido introducido puede coincidir con un volumen de producto final (por ejemplo, producto de desecho u otro producto final deseado) de una cámara particular. Por ejemplo, un volumen conocido de líquido más denso (por ejemplo, medios de gradiente de densidad) se pueden introducir en una cámara de medios en un casete de separación de fluidos modular. Los medios de gradiente de densidad pueden luego introducirse en una cámara de separación en el casete de separación de fluidos modular que contiene un constituyente fluido que es menos denso que los medios de gradiente de densidad (por ejemplo, sangre completa). Bajo la fuerza G de la centrifugación, los medios de gradiente de densidad más densos desplazarán los constituyentes de la sangre total menos densos a medida que los medios de gradiente de densidad se mueven en dirección descendente en el campo G (es decir, una dirección cada vez más alejada de un eje de rotación). Como resultado, los constituyentes desplazados se moverán cuesta arriba en el campo G y, en consecuencia, pueden recolectarse en un volumen conocido (es decir, el volumen de los medios de gradiente de densidad introducidos; del volumen del desplazamiento). Utilizando la coincidencia de volumen, puede ser posible obtener una ganancia sustancial (por ejemplo, 25 %) de aumento en el rendimiento del producto a niveles similares de pureza. De la misma forma, puede ser posible obtener un mayor rendimiento de pureza con el mismo volumen de recogida.

Otros principios únicos que pueden incorporarse en realizaciones de la presente solicitud incluyen el uso de una "polea" de fluido y un "empuje" de fluido. Usando una "polea" fluida, un fluido deseado en una segunda cámara se puede mover cuesta arriba en un campo G usando el flujo impulsado por presión regular de un fluido remoto en una primera cámara que se mueve "cuesta abajo" en el campo G. Es decir, se puede usar un flujo de fluido cuesta abajo regular en la primera cámara que se conecta a través de un canal a una parte superior de una segunda cámara para generar una presión negativa en la segunda cámara, provocando que el fluido en la segunda cámara sea "jalado" cuesta arriba en el campo G por el gradiente de presión inducido. En las realizaciones, la única conexión entre las dos cámaras puede ser un canal lleno de aire, lo que permitiría el movimiento del fluido sin ninguna mezcla. Como alternativa, utilizando una configuración diferente, se puede usar el principio de empuje. Al utilizar el principio de "empuje" de fluido, el fluido en la segunda cámara puede ser "empujado" cuesta arriba en el campo G mediante el flujo impulsado por presión regular del fluido remoto que se mueve "cuesta abajo" en el campo G de la primera, cámara remota. Aquí, el canal conecta la primera cámara con el fondo de la segunda cámara, y el aumento de presión en la primera cámara empuja el fluido en la segunda cámara cuesta arriba en el campo G utilizando una compresión de aire en el canal.

En las realizaciones, los principios de "polea" y "empuje" pueden permitir una transferencia completa de un fluido a una cámara y una transferencia posterior de fluido fuera de la cámara "cuesta arriba" en el campo G, lo que puede ayudar a obtener mayores rendimientos de pureza. Estos principios también permiten una transferencia del fluido deseado a través de un canal más grande que no tiene válvula, minimizando así el esfuerzo cortante durante la transferencia. Debido a que los principios de "polea" y "empuje" dependen de una presión relativa entre las cámaras para impulsar el flujo, estas técnicas pueden funcionar eficazmente a cualquier velocidad centrífuga.

Las realizaciones ilustrativas de los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento pueden ser de un solo uso (es decir, desechables) o de uso múltiple. En las realizaciones, los casetes de separación de fluidos modulares del presente documento pueden ser de una variedad de tipos y tamaños. Por ejemplo, los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento pueden tomar la forma de una "cuña", o de un segmento de forma de disco. En tales realizaciones, varios casetes juntos pueden formar una forma de disco completa. En otras realizaciones, un solo casete puede tomar la forma de un disco completo. En las realizaciones, los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento pueden estar dispuestos alrededor del conjunto de rotor en una configuración apilada (es decir, una configuración "aplanada") o en una configuración de lado a lado (es decir, circunferencialmente alrededor del conjunto del rotor).

Los casetes de separación de fluidos ilustrativas descritos en el presente documento pueden incorporar además cualquiera de una variedad de sensores o medios de detección. Es decir, las características particulares del fluido durante la separación pueden detectarse además mediante sensores colocados en todo el casete para respaldar la automatización. Un sensor ilustrativo puede iluminar un canal fluídico, una cámara, un tubo o cualquier otro componente del casete que contenga o transporte fluido, y pueda detectar proporciones de luz roja y verde reflejada o transmitida desde el fluido. Por ejemplo, la presencia de glóbulos rojos se puede detectar en ciertas realizaciones usando medios descritos en la técnica relacionada de la patente US 5.734.464.

Los casetes de separación de fluidos modulares descritos en el presente documento pueden fabricarse utilizando materiales y técnicas conocidos. Ejemplos de materiales utilizados en la fabricación de la producción del casete de separación de fluidos modular y la matriz de resistencia (descrita a continuación) pueden incluir polímeros tales como polipropileno, poliestireno y similares. Ejemplos de técnicas de fabricación utilizadas en la producción de los casetes de separación de fluidos modulares y la matriz de resistencia pueden (descritas a continuación) incluir impresión 3D, moldeo por inyección, moldeo por inserción, y varios otros medios convencionales. Los casetes también pueden ser hidrófobos o pueden incluir un revestimiento hidrófobo o un tratamiento hidrófobo.

La figura 7 ilustra una cámara de separación en forma de reloj de arena de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Haciendo referencia a la figura 7, la cámara 700 de separación comprende una sección 702 superior que es una sección de la cámara más próxima al eje de rotación; una sección 704 media; una sección 706 inferior que es la sección más distal al eje de rotación; un puerto 708 de entrada y un puerto 710 de salida.

Como se muestra en la figura 7, la sección 702 superior y la sección 706 inferior tienen un área de sección transversal que es mayor que el área de sección transversal de la sección 704 media. En las realizaciones, este diseño de cámara puede parecerse a una forma de "reloj de arena" suave o una forma de "reloj de arena" angular. El puerto 708 de entrada está configurado para introducir un fluido (por ejemplo, una suspensión de células) en la cámara de separación. El puerto 710 de salida está configurado para permitir la eliminación de un componente fluido (por ejemplo, PBMC separadas) de la cámara 700 de separación. La cámara 700 de separación puede incluir opcionalmente un puerto de desbordamiento (no mostrado) para eliminar cualquier porción restante de la suspensión de la cámara. Los diseños de cámara de reloj de arena y similares pueden permitir una separación más precisa de los componentes fluidos en la sección 704 media donde está colocado el puerto 710 de salida. Una relación de tamaño entre la sección 702 superior y la sección 706 inferior de la forma de reloj de arena con su sección 704 media puede, por ejemplo, ser de dos a uno (2:1) a diez a uno (10:1). En un ejemplo de realización, la sección transversal de la sección 704 media es un cuarto (1/4) del tamaño de la sección transversal de las secciones superior e inferior. La incorporación de una cámara estrecha o porción de canal para una separación mejorada no está limitada en el presente documento y puede incorporarse a otros canales, cámaras y componentes del sistema.

La figura 8A y 8B ilustran otra cámara de separación con forma de reloj de arena dentro de una vista parcial de un casete de separación modular según una realización de la presente solicitud.

La figura 8A es una vista en perspectiva de un casete 800 de separación de fluidos modular que incluye una cámara 802 de separación en forma de "reloj de arena", un puerto 804 de salida de la cámara de separación, una cámara 806 de medios, una cámara 808 de solución tampón, una cámara 810 de válvula y una cámara 812 de recogida. En la figura 8A, el interior de cada cámara está expuesto en la medida en que esta vista no muestra las tapas de las cámaras.

La figura 8B es una vista en perspectiva del casete mostrado en la figura 8A que incluye tapas 812 de cámara opcionales que cubren cada una de las cámaras del casete.

En la figura 8A, el puerto 804 de salida de la cámara de separación está situado en la pared vertical del medio, porción más estrecha de la cámara 802 de separación. El puerto 804 de salida puede tener un diámetro y una geometría optimizados para recolectar un fluido o constituyente de fluido particular, como una capa de células mononucleares (MNC). El puerto 804 de salida puede estar orientado perpendicular a la dirección de la fuerza centrífuga, puede mirar relativamente hacia afuera (más de 90 grados) desde el centro de rotación, o puede mirar relativamente hacia adentro (menos de 90 grados) hacia el centro de rotación. Por ejemplo, en una realización preferida, el puerto de salida puede estar orientado relativamente hacia adentro, hacia el centro de rotación, por lo que un ángulo entre el puerto de salida y una línea paralela a la fuerza centrífuga puede ser de 5 a 60 grados, tal como de 30 a 60 grados, o de 40 a 50 grados. El puerto de salida mostrado en las figuras 9A, 10A y 11A a continuación ilustran esta última descripción (es decir, tiene un ángulo de aproximadamente 45 grados).

En realizaciones adicionales, un casete de separación de fluidos puede incorporar una cámara de separación de fluidos que tiene medios para concentrar una capa de fluido o constituyentes de fluido cerca de un puerto de salida. Dichos medios para concentrar una capa de fluido o de constituyentes de fluido en estrecha proximidad al puerto de salida pueden tomar la forma de una superficie plana, superficie de planos múltiples o de funcionamiento similar (es decir, una "presa espumadora") colocada en ángulo dentro de la cámara de separación. Por ejemplo, la presa espumadora podrá estar dispuesta en un ángulo comprendido entre 15 y 70 grados, tal como entre 25 y 60 grados o entre 40 y 50 grados con respecto a una línea paralela a la fuerza centrífuga dentro de la cámara. El extremo distal de la presa espumadora (es decir, el extremo más alejado del eje de rotación, o la porción "cuesta abajo" más alejada) se puede colocar en la cámara de separación sustancialmente a la misma distancia radial del eje de rotación que la posición del puerto de salida. La distancia entre el extremo distal de la presa espumadora y el puerto de salida se puede optimizar para facilitar el movimiento eficiente de un fluido o componente de fluido particular (por ejemplo, MNC) desde la cámara de separación a través del puerto de salida. La presa espumadora puede ocupar sustancialmente la totalidad, o menos de la totalidad, toda la distancia entre las paredes de la cámara de separación. Es decir, puede existir un espacio entre uno o ambos lados del presa espumadora y la pared lateral vertical de la cámara de separación para permitir que las MNC y las plaquetas asciendan y para permitir que los glóbulos rojos y los granulocitos sedimenten.

Las figuras 9A y 9B ilustran una presa espumadora plana colocada dentro de una cámara de separación según una realización de la presente solicitud. La realización mostrada en las figuras 9A y 9B está configurada para no hacer contacto con al menos dos (2) paredes laterales verticales de la cámara de separación.

La figura 9A es una vista superior de la presa 900 espumadora entre las paredes 902, 904 verticales de la porción estrecha de la cámara de separación. Como se muestra en la figura 9A, existen espacios 906, 908 entre las paredes 902, 904 laterales verticales y la presa 900 espumadora. También se muestra un puerto 910 de salida ubicado hacia el frente de la porción media de la cámara de separación aproximadamente en la misma posición radial desde el eje de rotación que el extremo distal de la presa espumadora. La ubicación del puerto 910 de salida puede variar y preferiblemente puede ubicarse como se representa en las figuras.

La figura 9B es una vista en sección transversal de la presa 900 espumadora plana utilizada para mostrar que la presa 900 espumadora comprende un único plano.

Las figuras 10A y 10B ilustran una presa espumadora de planos múltiples colocada dentro de una cámara de separación según una realización de la presente solicitud. La realización mostrada en las figuras 10A y 10B también está configurado para no hacer contacto con al menos dos (2) paredes laterales verticales de la cámara de separación.

La figura 10A es una vista superior que muestra la presa 1000 de espumadora de planos múltiples en contacto con las paredes 1002, 1004 laterales verticales de la cámara de separación, excepto los espacios 1006 y 1008 diseñados para permitir el ascenso de MNC o plaquetas y la sedimentación de glóbulos rojos o granulocitos. También se muestra un puerto 1010 de salida como en la figura 9A.

La figura 10B es una vista en sección transversal de la presa 1000 espumadora de planos múltiples. Esta vista solía mostrar que la presa 1000 del espumadora comprende dos planos.

En ciertas realizaciones, se puede implementar un "diseño de doble embudo". Es decir, se puede hacer una modificación de manera que la presa espumadora y la cámara de separación se parezcan y/o funcionen como dos embudos orientados uno frente al otro; uno mirando hacia arriba y otro hacia abajo. En las realizaciones, esta configuración está diseñada para minimizar el número o porcentaje de un constituyente de fluido particular (por ejemplo, MNC) que pasan a través de los espacios entre la presa espumadora y las paredes laterales de la cámara de separación, maximizando así una concentración de producto separado (por ejemplo, MNC) cerca del puerto de salida. En esta configuración, la presa espumadora se modifica para hacer contacto con las paredes laterales verticales de la cámara de separación a lo largo de la mayor parte de su borde, dejando sólo un orificio (o espacio o abertura) presente en cada "embudo" para el ascenso de las MNC o plaquetas y para la sedimentación de los glóbulos rojos o granulocitos. La posición de los espacios a cada lado de la presa espumadora no está limitada en este documento y puede estar en el lado más cercano a los canales de flujo entre cámaras para facilitar la moldeabilidad. El tamaño y la geometría del orificio y, en particular, el tamaño del orificio opuesto a la cámara desde el puerto de salida (es decir, el orificio más cuesta arriba, o más cercano al eje de rotación), debe ser lo suficientemente grande como para permitir que las células aumenten a un ritmo razonable durante la separación inicial, pero lo suficientemente pequeño como para minimizar el número de MNC que pasan durante la transferencia de las MNC. En ciertas realizaciones de la configuración de "doble embudo", se puede configurar una válvula de cera para ocluir sólo un orificio del embudo, como el orificio más cercano al eje de rotación. Cerrar el orificio más cercano al eje de rotación durante la centrifugación puede forzar a las MNC hacia el otro, orificio "cuesta abajo" durante la transferencia celular.

Las figuras 11A y 11B ilustran una presa espumadora de planos múltiples colocada dentro de una cámara de separación y que forma una configuración de "doble embudo" según realizaciones de la presente solicitud.

La figura 11A es una vista superior que muestra una presa 1100 espumadora en contacto con las paredes 1102, 1104 laterales verticales de la cámara de separación, excepto los espacios 1106 y 1108 diseñados para permitir el ascenso de MNC o plaquetas y la sedimentación de glóbulos rojos o granulocitos. Aquí la ocupación de los espacios 1106, 1108 sólo ocurre a lo largo de una sección de la intersección entre el plano de la presa 1100 espumadora y la pared 1102, 1104 lateral, creando un canal de flujo más pequeño. Tales realizaciones pueden minimizar la mezcla y garantizar una separación adecuada mediante el uso de pequeños canales de flujo, o espacios, en el lado de la presa 1100 espumadora. También se muestra un puerto 1110 de salida.

La figura 11B es una vista en sección transversal de la presa 1100 espumadora de planos múltiples en una configuración de doble embudo utilizada para mostrar que la presa 1100 espumadora comprende dos planos en ángulo para hacer que el fluido fluya a través de canales de flujo más pequeños que la presa 1000 espumadora de las figuras 10A a 10B.

En realizaciones adicionales, las válvulas de cera pueden colocarse y configurarse para ocluir, los espacios a ambos lados de la presa espumadora. En una realización, dichas válvulas de cera se pueden utilizar para formar una cámara "de usos múltiples". Por ejemplo, en una cámara de usos múltiples, una válvula normalmente abierta (NOV), como se describe de diversas formas a lo largo de esta solicitud, puede colocarse en el exterior de cada pared lateral vertical de la cámara de separación próxima al espacio entre la presa espumadora y la pared lateral vertical. En las realizaciones, una cámara de usos múltiples puede tener más de un puerto de entrada y salida de fluido para permitir varios lavados, enjuague, separación u otro(s) procedimiento(s). En las realizaciones, la pluralidad de puertos necesarios para el lavado, enjuague, separación y similares se colocan "arriba" (es decir, más cerca del centro de rotación) del NOV en el campo G, cerca del extremo distal de la presa espumadora. Es decir, la pluralidad de puertos se puede colocar preferiblemente a una distancia radial del eje de rotación que es más corta que la distancia al NOV colocado cerca del extremo distal de la presa espumadora.

Las figuras 12A y 12B ilustran una cámara de usos múltiples que incluye NOV según una realización de la presente solicitud.

La figura 12A es una vista superior de la cámara 1200 de usos múltiples. Una sección estrecha de la cámara 1200 de usos múltiples incluye una presa 1202 espumadora que no toca al menos dos porciones de la pared lateral de la cámara, creando espacios 1204, 1206 tanto en el extremo distal como en el proximal de la presa 1202 espumadora para permitir el flujo de fluido durante diversas operaciones. Los<n>O<v>1208, 1210 están posicionados, respectivamente, en la pared lateral exterior de la cámara 1200 de usos múltiples en la misma posición radial que los espacios 1204, 1206 a cada lado de la presa 1202 espumadora. Los NOV 1208, 1210 están en comunicación fluida con la cámara 1200 de manera que, tras el accionamiento, el material fundido puede fluir desde NOV 1208, 1210 hacia la cámara 1200 de usos múltiples y ocluir los espacios 1204, 1206 a cada lado de la presa 1202 espumadora. Una entrada 1212 de fluido de lavado, una salida 1214 de fluido de lavado y una salida 1216 de producto final/transferencia se incluyen de diversas formas para formar uno o varios canales separados dependiendo de las necesidades del proceso.

Las figuras 12A y 12B ilustran la cámara de usos múltiples de la figura 12A en varias etapas de una operación de proceso múltiple. Un método o flujo de trabajo ilustrativo para implementar la cámara de usos múltiples de las figuras 12A y 12B es el siguiente. En primer lugar, se realiza una separación de sangre completa en un ciclo de separación en la cámara 1200 mostrada en la figura 12A. En este ciclo, los glóbulos rojos caen a través del espacio 1206 en el extremo distal de la presa 1202 espumadora mientras que las MNC suben a través del espacio 1204 más cercano al eje de rotación. A continuación, después de la separación de componentes fluidos durante el ciclo de separación, cada NOV 1208, 1210 se acciona como se muestra en la figura 12B, transformando así la cámara 1200 de separación en una cámara de lavado no contaminada mediante la oclusión de los espacios 1204, 1206 entre la presa 1202 espumadora y las paredes laterales verticales de la cámara 1200. A continuación, los lavados convencionales completos se pueden completar de la siguiente manera: mezclar el fluido de lavado usando la entrada 1212 de fluido, realizar un lavado y luego drenar los residuos a través de la salida 1214 de fluido de lavado. A continuación, después de drenar los residuos, la MNC final puede recogerse a través de la salida 1216 de transferencia. Por último, las MNC pueden suspenderse antes de la transferencia a través de la salida 1216 de transferencia de fluido o las células pueden lavarse en uno o más ciclos de lavado antes de la transferencia. Aquí, las MNC pueden suspenderse en una mezcla con fluido de lavado antes de transferirse a otra cámara de lavado. Esto puede causar una minimización de la activación plaquetaria debido a la falta de caída de presión en las células durante la transferencia.

Las realizaciones del presente documento no están limitadas. Es decir, una cámara de separación o una cámara de usos múltiples puede tener forma de reloj de arena, una forma sustancialmente de reloj de arena, o puede tener cualquier otra configuración que permita una separación efectiva de los constituyentes fluidos, como se representa a lo largo de las figuras. Por ejemplo, una cámara de separación o de usos múltiples puede configurarse como una cámara de dos partes, por lo que las dos partes están en conexión fluida entre sí a través de canales fluídicos. Dichos canales pueden incluir opcionalmente una o más válvulas, tales como los representados en todas las figuras. Asimismo, las configuraciones anteriores no se limitan a cámaras de separación y pueden referirse a la configuración de cualquier cámara en el casete. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden incorporar una forma cónica en un aspecto de una cámara, tales como realizaciones que pueden emplear una cámara de lavado cónica que es típica en elutriación, pero que no se utiliza en separaciones de PBMC convencionales.

En ciertas realizaciones, la presa espumadora podrá estar situada en una cámara de separación de modo que, al separarse, una capa de MNC se coloca completamente por encima de la presa espumadora. En esta configuración, a medida que se drena la cámara de separación, la capa MNC cae (es decir, fluye hacia afuera en el campo G) y se concentra a medida que es empujado a lo largo de la superficie angular de la presa espumadora hacia el puerto de salida. Un pequeño porcentaje o número de MNC puede pasar a través del espacio entre uno o ambos lados de la presa espumadora y una pared vertical de la cámara de separación, sin embargo, dichas MNC aún pueden salir de la cámara de separación a través de un puerto de salida una vez que las MNC alcanzan la posición radial del puerto de salida. En ciertas realizaciones, la parte superior de la presa espumadora, (es decir, el punto de la presa espumadora que está más alto en el campo G y que está más cerca del eje de rotación) puede estar en o debajo de un puerto de entrada.

Las diversas realizaciones de cámaras de separación y presas de espumadora descritas en el presente documento pueden conferir una variedad de beneficios. Por ejemplo, la concentración de una capa de MNC cerca de un puerto de salida de una cámara de separación puede dar como resultado un mayor rendimiento y una disminución en el tiempo de ejecución. La adición de un medio para concentrar una capa de fluido o constituyentes de fluido hacia un puerto de salida también puede eliminar la necesidad de una porción estrecha de una cámara de separación, permitiendo así una mayor libertad de diseño. Una configuración de este tipo puede ser particularmente útil en relación con un casete de gran volumen en el que la altura radial se puede acortar para un volumen de cámara determinado, lo que resulta en un uso más eficiente del espacio en general. Adicionalmente, el aumento de MNC y plaquetas y la sedimentación de glóbulos rojos (RBC) pueden ocurrir en regiones separadas de la cámara de separación, lo que puede resultar en una separación acelerada.

En las realizaciones, el casete de separación de fluidos modular incluye una configuración de puerto adaptada para utilizar una conexión cónica Luer que incluye una línea de fluido y una línea de ventilación. Puertos ilustrativos se muestran en las figuras 3, 4A, 4B y 8B. En las realizaciones, se puede usar un diseño cónico deslizante o un diseño de conexión de bloqueo, o se puede usar una versión modificada de los mismos. Ejemplos de tales conexiones son los conectores estilo "Luer-Lock"® y "Luer- Slip"® de Becton, Dickinson and Company. Por ejemplo, una cámara modular de casete de separación de fluidos puede incorporar un puerto diseñado para interactuar con un extremo hembra de una cámara evacuada, tal como un tubo de extracción de sangre venosa BD Vacutainer®, también de Becton, Dickinson and Company. También se pueden usar o modificar e incorporar en realizaciones otros Luer® y accesorios y conexiones similares según sea necesario.

En realizaciones adicionales, uno o más puertos del casete pueden tener un diseño convencional. Por ejemplo, se puede utilizar un puerto que está diseñado simplemente como una abertura para permitir la introducción y recogida de fluido con pipeta tradicional. Dichos puertos se pueden abrir y volver a sellar usando una tapa de cierre u otra característica convencional que permita al operador abrir y volver a sellar el puerto según se desee. Cualquier otro diseño de puerto convencional también puede incorporarse en las realizaciones para incorporar y sacar efectivamente fluido del casete de separación de fluidos modular.

Las cámaras de casete descritas en el presente documento pueden conectarse de diversas formas a través de canales fluídicos dentro de los cuales se pueden colocar válvulas de manera que se pueda controlar el flujo de fluido durante toda la centrifugación. Se pueden formar canales y válvulas dentro de una porción de cuerpo sólido del casete de separación de fluidos durante la fabricación, o se pueden formar o cortar (por ejemplo, cortes con troquel), otra porción del casete o capa del mismo (por ejemplo, una capa de silicio de un conjunto de capa de resistencia) y posteriormente se combina con el resto del casete. El tamaño y el diseño del canal no están limitados y se pueden usar varios diseños y materiales de válvula en diferentes realizaciones. En las realizaciones, los canales pueden tener una sección transversal de 0,3 mm a 2 mm, tal como de 0,5 mm a 1 mm. En un ejemplo de realización, los canales pueden tener una sección transversal de 0,75 mm (0,030 x 0,030 pulgada).

En las realizaciones, se pueden incluir nuevos medios para controlar la tasa de flujo de fluido dentro del casete de separación de fluidos modular. Es decir, en muchos procesos convencionales que requieren tasas de flujo muy específicas, tal como en elutriación, las tasas de flujo se obtienen mediante una bomba. No obstante, puede ser deseable, por diversas razones, sustituir la bomba convencional por medios de control de flujo sin bomba. Para abordar este problema, las realizaciones incluyen una sección de una vía o canal fluídico que incorpora una multiplicidad de canales fluídicos de dimensiones específicas combinables de diversas formas para lograr una variedad de tasas de flujo distintos. En las realizaciones, los múltiples canales fluídicos pueden ser paralelos entre sí o pueden asumir otra relación entre sí. Se supone aquí que las tasas de flujo se basan en una variedad de variables, tal como el diámetro de los canales, la distancia de los canales desde el eje de rotación, las RPM del rotor, la viscosidad particular y la gravedad específica del fluido, etc.

La figura 13 es una vista esquemática de canales de flujo paralelos para controlar el caudal de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Haciendo referencia a la figura 13, se muestra un grupo o una batería de cuatro (4) canales 1300 fluídicos paralelos que tienen diferentes diámetros que proporcionan fluido a una cámara 1312 de elutriación (EC) desde una cámara 1314 de suministro (SC) que es más alta que la EC en un campo G. Los canales están colocados uno cerca del otro a lo largo de una trayectoria de flujo de fluido.

En la realización de la figura. 13, el canal 1302 permite que el fluido fluya a 1 ml por minuto; el canal 1304 permite que el fluido fluya a 2 ml por minuto; el canal 1306 permite que el fluido fluya a 4 ml por minuto; y el canal 1308 permite que el fluido fluya a 8 ml por minuto. Cada uno de los cuatro (4) canales fluídicos paralelos incluye al menos una válvula 1310 seleccionada entre las realizaciones descritas de diversas formas en el presente documento.

El accionamiento variado de las válvulas en los cuatro (4) canales 1302, 1304, 1306, 1308 fluídicos paralelos permite una tasa de flujo total de entre 0 ml por minuto y 15 ml por minuto en distintos incrementos de 1 ml por minuto. Por ejemplo, cuando la válvula en el canal 1302 se abre, la válvula en el canal 1304 está cerrada, la válvula en el canal 1306 está abierta y la válvula en el canal 1308 está cerrada, se puede lograr una tasa de flujo total de 5 ml por minuto. De la misma forma, cuando la válvula en el canal 1302 está cerrada, la válvula en el canal 1304 está abierta, la válvula en el canal 1306 se mantiene cerrada y la válvula en el canal 1308 está abierta, se puede lograr una tasa de flujo total de 10 ml por minuto. Los tasas de flujo anteriores son meros ejemplos, y cualquier combinación deseada de tasas de flujo podría lograrse utilizando diversas configuraciones de canales y cierres de válvulas.

En las realizaciones, los canales fluídicos pueden tener un diámetro de 0,02 pulgadas a 0,05 pulgadas (0,508 mm a 1,27 mm), por ejemplo, los canales fluídicos pueden tener un diámetro de 0,030 pulgadas (aproximadamente 0,75 mm). En funcionamiento, las RPM del rotor pueden oscilar entre 200 RPM y 120.000 RPM, desde 1.000 RPM hasta 6.000 RPM. En las realizaciones, los canales fluídicos paralelos pueden colocarse en el conjunto de rotor a una distancia de 1 cm a 15 cm del eje de rotación, y más particularmente, a una distancia de 2 cm a 10 cm del eje de rotación.

En las realizaciones, los canales fluídicos pueden ser paralelos, sustancialmente paralelos, o pueden tener otra orientación entre sí. Cada canal puede tener la misma longitud o puede tener una longitud diferente que otro canal, y se pueden usar más o menos de cuatro (4) canales fluídicos. Tal como se describe a lo largo de esta solicitud, los tipos de válvulas ilustrativas no están limitados y pueden incluir válvulas de cera, válvulas mecánicas, o cualquier otro tipo de válvula adecuada. En ciertas realizaciones, no puede haber ninguna válvula presente en un canal particular.

Como el diseño de la cámara y el canal puede variar según una aplicación particular, se puede requerir una variedad de configuraciones de válvula. Las configuraciones de válvulas específicas pueden incluir válvulas de expansión térmica, tal como ciertas válvulas de cera. En el caso de válvulas de cera que se expanden por calor, ejemplos de materiales de cera adecuados incluyen cera de etileno acetato de vinilo (EVA) y mezclas de EVA. En las realizaciones, puede preferirse DuPont™ Elvax® 410 (resina de copolímero de acetato de etilvinilo). Dichas ceras pueden presentar un punto de fusión estrecho o "agudo" y una flexibilidad y adhesión superficial favorables. También se pueden usar otras ceras que tengan características similares a las de EVA.

En las realizaciones, el material que se expande por calor puede comprender además un compuesto absorbente térmico al que se le puede aplicar calor radiante para activar la válvula. Estas configuraciones pueden resultar útiles en canales de microfluidos. Las ventajas potenciales de esta realización son que el material que se expande por calor no entra en contacto con el fluido en el canal, lo que puede causar contaminación o daño térmico.

En las realizaciones, también se pueden adaptar varios otros actuadores térmicos adecuados para convertir el cambio de temperatura en un movimiento mecánico para actuar como una válvula, es decir, para abrir o cerrar canales fluídicos.

A continuación se describen varios diseños de válvulas según realizaciones de la presente solicitud.

Las figuras 14A y figura 14B ilustran una válvula "retrocargada" según realizaciones de la presente solicitud.

Como se muestra en la figura 14A, la válvula 1400 de carga trasera incluye canales 1402, 1404 de fluido y un pozo 1406 de gravedad. Para obtener una válvula de carga trasera, se puede fabricar un casete de separación de fluidos modular mediante un proceso de moldeo por inserción. En este proceso, el casete incorpora canales 1402, 1404 para el movimiento del material de válvula que se depositará en el pozo 1406 de gravedad de la válvula 1400. Durante la fabricación, una cera (por ejemplo, EVA) u otro material de válvula adecuado se puede introducir en la "parte posterior" de la válvula 1400. Es decir, se introduce cera para que fluya a lo largo del canal 1402 hasta que se deposita en el pozo 1406 de gravedad. Cualquier exceso de cera del pozo 1406 fluye hacia el canal 1404, tal y como se muestra en la figura 14B. En una etapa posterior a la inyección de este proceso, el exceso de cera queda retenido en el casete. En las realizaciones, un diámetro de 2 mm (es decir, aproximadamente, 4,2 pl) de gotas o sólidos de cera en la "parte posterior" de una válvula durante la fabricación. Luego, la cera fluye para alcanzar un volumen de cera activa de aproximadamente 0,5.

Las figuras 15A y 15B ilustran una válvula de "carga frontal" de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Una válvula de carga frontal resulta de un proceso de fabricación mediante el cual la cera se deposita sólo directamente en porciones específicas del casete de separación de fluidos modular. Como se muestra en las figuras 15A y 15B, la válvula 1500 de carga frontal incluye un pozo 1502 de cera y, opcionalmente, incluye canales 1504, 1506. La cera se deposita únicamente en la parte superior del pozo 1502 durante la producción. Es decir, en contraste con el proceso de "carga posterior" descrito en relación con las figuras 14A y 14B, en el que la cera fluida se empuja a través de un canal 1402 y se deposita en un pozo 1404 de gravedad de una válvula 1400, este proceso para obtener una válvula de carga frontal deposita cera directamente en el pozo 1502. Por ejemplo, una realización de una válvula de carga frontal puede resultar de dispensar y fundir en su lugar una gotita de pequeño volumen de EVA para acomodar un volumen de cera activa de aproximadamente 0,5, como una gota de 1 pl a 2 pl. En una etapa posterior a la inyección en este proceso, el exceso de cera debe eliminarse del casete de separación de fluidos modular.

A continuación se describen varios diseños de válvulas adicionales, incluyendo realizaciones de válvulas normalmente abiertas (NOV) y válvulas normalmente cerradas (NCV). Las NOV son válvulas que permanecen abiertas durante el funcionamiento normal hasta que se accionan, mientras que las NCV permanecen cerradas durante el funcionamiento normal.

Las figuras 16A y 16B ilustran una válvula normalmente abierta (NOV) de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 16A y 16B, la válvula 1600 incluye un pozo 1602 de gravedad en conexión de fluido con, y en el lado cuesta abajo o "fuera de borda" de (es decir, cuesta abajo o fuera de borda en el campo G; en el lado distal del eje de rotación), curva 1604 en el canal 1606. Se precarga cera para llenar el pozo 1602 de gravedad.

La figura 16A muestra la válvula 1600 en una posición abierta en su estado normal. En este estado, la cera permanece en el pozo 1602 y no obstruye el canal 1606. En esta configuración, la válvula 1600 está así en una posición "normalmente abierta". En un estado calentado o activado, como se muestra en la figura 16B, la cera se expande y obstruye el canal 1606, haciendo así que la válvula 1600 asuma una posición cerrada. En esta configuración, es posible que las fuerzas G no complementen el accionamiento de esta configuración de válvula cuando la válvula 1600 está en la posición cerrada, ya que las fuerzas G ejercen una presión sobre la cera hacia una posición abierta. No obstante, esta configuración puede ser preferible para aplicaciones particulares.

Las figuras 17A y 17B ilustran otra NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 17A y 17B, la válvula 1700 incluye un pozo 1702 de gravedad en conexión de fluido con, y en el lado cuesta arriba o "interior" de (es decir, cuesta arriba o hacia el interior en el campo G; en el lado proximal del eje de rotación), curva 1704 en el canal 1706. Se precarga cera para llenar el pozo 1702 de gravedad.

La figura 17A muestra la válvula 1700 en una posición abierta en su estado normal. En este estado, la cera permanece en el pozo 1702 y no obstruye el canal 1706. La figura 17B muestra la válvula 1700 en un estado calentado o activado en el que la cera se ha expandido y está obstruyendo el canal 1706. En esta configuración, las fuerzas G pueden complementar el accionamiento de esta válvula 1700 hacia un estado completamente cerrado ejerciendo presión sobre la cera hacia la posición cerrada.

Las figuras 18A y 18B ilustran una válvula normalmente cerrada (NCV) de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 18A y 18B, la válvula 1800 incluye un pozo 1802 de gravedad y una porción 1804 de flujo pasante. Se precarga cera para llenar el pozo 1802 de gravedad. La figura 18A ilustra la válvula 1800 en una posición normalmente cerrada. Aquí, la válvula es una NCV al incluir la porción 1804 de flujo pasante que se desviará del canal 1806 de flujo en el estado normal. En su estado normal, la cera permanece en el pozo 1802 y no actúa ni acciona la válvula 1800. En un estado calentado o activado, la cera se expande y acciona la válvula 1800, haciendo así que la válvula 1800 asuma una posición abierta. La figura 18B ilustra la válvula 1800 en una posición abierta después del accionamiento de manera que el flujo a través de la porción 1804 esté en línea con el canal 1806 de fluido.

Las figuras 19A y 19B ilustran otra NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Las figuras 19A y 19B ilustran un diseño de válvula similar al mostrado en las figuras 17A y 17B, pero en una configuración normalmente abierta. Como se muestra, la válvula 1900 incluye un pozo 1902 de gravedad y una porción 1904 de flujo pasante. Se precarga cera para llenar el pozo 1902 de gravedad. En un estado normal, el flujo a través de la porción 1904 está en línea con el canal 1906 de flujo. En su estado normal, la cera permanece en el pozo 1902 de gravedad y no actúa ni acciona la válvula 1900. En un estado calentado o activado, la cera se expande y acciona la válvula 1900, provocando así que la porción 1904 de flujo pasante se desvíe del canal 1906 de flujo, asumiendo así una posición cerrada.

Las figuras 20A y 20B ilustran una válvula rotativa de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 20A y 20B, la válvula 2000 incluye un pozo 2002 de gravedad en conexión de fluido con una cámara 2004 de palanca. La válvula 2000 incluye además una porción 2006 de flujo pasante situada dentro de un canal 2010 de fluido, y una porción 2008 de palanca colocada en la cámara 2004 de palanca. Se precarga cera para llenar el pozo 2002 de gravedad.

En su estado normal, mostrados en la figura 20A, la cera permanece en el pozo 2002 y no actúa ni acciona la porción 2008 de palanca. En el estado normal, la porción 2006 de flujo pasante está desplazada del canal 2010 de fluido, y ningún fluido puede fluir a lo largo del canal 2010 de fluido. La figura 20B muestra la válvula 2000 en un estado accionado o abierto en el que la cera se ha expandido y ha impulsado la porción 2008 de palanca, girando la válvula 2000 para colocar la porción 2006 de flujo pasante para que esté alineada con el canal 2010 permitiendo que fluya el fluido.

Las figuras 21A y 21B ilustran otra válvula rotativa según realizaciones de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 21A y 21B, la válvula 2100 incluye un pozo 2102 de gravedad en conexión de fluido con una cámara 2104 de palanca. La válvula 2100 incluye además una porción 2106 de flujo pasante situada dentro de un canal 2110 de fluido, y una porción 2108 de palanca colocada en la cámara 2104 de palanca. Se precarga cera para llenar el pozo 2102 de gravedad.

En su estado normal, mostrados en la figura 21A, la cera permanece en el pozo 2102 y no actúa ni acciona la porción 2108 de palanca. En el estado normal, la porción 2106 de flujo pasante está desplazada del canal 2110 de fluido, y ningún fluido puede fluir a lo largo del canal 2110 de fluido. La figura 21B muestra la válvula 2100 en un estado accionado o abierto en el que la cera se ha expandido y ha impulsado la porción 2108 de palanca, girando la válvula<para colocar el flujo a través de la porción>2106<de flujo pasante para que esté en línea con el canal 2110 permitiendo>que fluya el fluido.

En realizaciones particulares, puede que no sea deseable utilizar cera como material activado térmicamente. Más bien, puede ser preferible una aleación con memoria de forma u otro material con memoria activada por calor.

Las figuras 22A y 22B ilustran una válvula de aleación con memoria de forma de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 22A y 22B, la válvula 2200 incluye una aleación 2202 con memoria de forma, una porción 2204 de válvula mecánica, una cámara 2206 de válvula y una porción 2208 de flujo pasante. La aleación 2202 con memoria de forma está precargada para llenar la cámara 2206 de válvula, que bisecte el canal 2210 de fluido. La porción 2204 de válvula mecánica está dispuesta en la cámara 2206 de válvula y está diseñada para abrir u obstruir el canal 2210. En su estado normal o comprimido, como se representa en la figura 22A, la porción 2208 de flujo pasante está en línea con el canal 2210 de fluido. Aquí, la aleación 2202 con memoria de forma permanece en la cámara 2206 de válvula y no actúa ni acciona la porción 2204 de válvula mecánica. En un estado activado, la aleación 2202 con memoria de forma se expande y acciona la válvula 2200, provocando así que la válvula 2200 se cierre. En la posición cerrada, la porción 2208 de flujo pasante está desplazada del canal 2210 de flujo para detener el flujo de fluido en el canal 2110.

Las figuras 23A y 23B ilustran un tubo de válvula blando de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 23A y 23B, la válvula 2300 de tubo blando incluye material 2302 de tubo blando y pozos 2304 a cada lado de un canal 2306 de fluido. Se precarga cera para llenar los pozos 2304. En su estado normal o abierto, como se muestra en la figura 23A, la cera permanece en los pozos 2304 y no actúa ni comprime el tubo 2302 de válvula. En un estado calentado o activado, como se muestra en la figura 23B, la cera se expande y comprime o pellizca el tubo 2302 de válvula, haciendo que la válvula 2300 asuma una posición cerrada.

Las figuras 24A y 24B ilustran otra válvula de tubo blando de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Las figuras 24A y 24B ilustran un diseño de válvula similar al mostrado en las figuras 23A y 23B, excepto la válvula 2400 mostrada en las figuras 24A y 24B incorpora una aleación 2402 con memoria de forma en lugar de una cera activada por calor para pellizcar el tubo 2404 blando. La figura 24A muestra la válvula 2400 en una posición abierta, en que la figura 4B muestra la válvula 2400 en una posición cerrada.

Las figuras 25A y 25B ilustran un diseño de una válvula de bola y asiento de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 25A y 25B, la válvula 2500 incluye un pozo 2502 de cera que incluye una bola 2504 en conexión de fluido con un canal 2506 de fluido. En esta configuración, se carga previamente cera en el pozo 2502. Luego se carga una bola 2504 en el pozo 2502 encima de la cera. En su estado normal o enfriado, que se muestra en la figura 25A, la cera permanece en el pozo 2502 y no actúa ni impulsa la bola 2504. En un estado calentado o activado, mostrado en la figura 25B, la cera se expande e impulsa la bola 2504 dentro del canal 2506, provocando así que la válvula 2500 se cierre.

Las figuras 26A y 26B ilustran una válvula de bola de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en las figuras 26A y 26B, la válvula 2600 incluye una bola 2602, un canal 2604 de fluido y porciones 2606 de canal extendidas. Como se muestra en la figura 26A, en su estado normal, la válvula 2600 incluye la bola 2602 asentada en cera, obstruyendo un canal 2604 de fluido. En un estado calentado o activado, como se muestra en la figura 26B, la cera se funde y libera la bola 2602 en porciones 2606 de canal extendidas que permiten que el fluido fluya a través del canal 2604.

Las figuras 27A y 27B ilustran otra NCV de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en la figura 27A, una válvula 2700 incluye una presa 2702 de válvula en una porción de carcasa de la válvula. La presa 2702 de válvula está construida de cera endurecida. En su estado normal cerrado, el NCV 2700 obstruye la vía 2704 de fluido. Tras el accionamiento, como se muestra en la figura 27B, la presa 2702 de válvula se cae, permitiendo que el fluido fluya hacia la vía 2704 de fluido.

La NCV 2700 de la figura. 27 puede ofrecer ventajas únicas basadas en cualquiera de sus métodos de fabricación, su geometría o su método de actuación. La válvula 2700 de la figura 27 se fabrica utilizando un molde insertado de cera inyectada que permite un control preciso de la forma de la válvula. Por consiguiente, se puede conseguir una presa de cera muy fina y larga a través de un canal fluídico. Una vez calentado, el fluido puede empujar sobre y a través de la presa, o puede formarse un orificio en el canal, permitiendo que el fluido fluya.

A continuación se describen diseños NOV adicionales, incluyendo aquellos para utilizar materiales tanto cristalinos como amorfos activados por calor. Los diseños de válvulas que se describen a continuación pueden utilizar una combinación de fuerzas centrípetas y de expansión para mover la cera.

Las figuras 28A a 28C ilustran una NOV 2800 diseñada para utilizar un material cristalino activado por calor.

Como se representa en las figuras 28A a 28C un material cristalino (por ejemplo, cera cristalina) se deposita en un pozo 2802 que está conectado a través de canales 2804 a un canal 2806 de flujo fluídico. El área del canal 2806 de flujo fluídico que está cerca de los canales 2804 es ondulada. A medida que se calienta el material cristalino, se expande y llena el canal 2806 de flujo fluídico. Al enfriarse, las restricciones en el canal (debido a las ondulaciones) controlan la contracción de la cera para garantizar que se mantenga el sello. Aunque este diseño se puede lograr con un puerto singular en el canal de flujo fluídico (como se representa en las figuras 29A a 29C a continuación), un diseño de dos puertos permite que el aire o el líquido desplacen la cera para garantizar la presión al enfriarse. Este diseño puede utilizar una combinación de expansión y contracción para mover la cera.

Las figuras 29A a 29C ilustran una NOV diseñada para utilizar un material amorfo activado por calor.

Como se muestra en las figuras 29A a 29C, este diseño de válvula es esencialmente el mismo que el representado en las figuras 28A a 28C. En las figuras 29A a 29C, un material amorfo (por ejemplo, cera amorfa) se deposita en un pozo 2902 que está conectado a través de canales 2904 a un canal 2906 de flujo fluídico. En el aire, (figura 29B) la cera fluye fuera del canal 2904 "inferior" (es decir, más abajo del campo G; más distante del eje de rotación) para ocluir el canal 2906 de flujo de fluido a medida que es desplazado por el aire. En fluido, (figura 29C) la cera puede ser menos densa que el fluido, lo que permite que la cera fluya fuera del canal 2904 "superior" (es decir, más arriba del campo G; menos distante del eje de rotación) a medida que se reemplaza con el fluido más denso que se encuentra debajo. La cera amorfa puede asegurar un mejor contacto con las paredes del canal de fluido al enfriarse debido a su falta de contracción.

Las figuras 30A a 30C ilustran otra NOV más según una realización de la presente solicitud.

La válvula 3000 ilustrada en las figuras 30A a la figura. 30C incorpora un cartucho 3002 de cera preformado que se coloca en una cámara 3004 de cera que tiene forma y volumen equivalentes al cartucho 3002. Al calentar y fundir el cartucho 3002, la cera fundida fluye desde la cámara 3004 a través de un puerto 3006 de escape que une la cámara 3004 a la vía 3008 de fluido a bloquear. En esta realización, la vía 3008 de fluido ondulada. En concreto, las ondulaciones de la vía 3008 de fluido pueden proporcionar redundancia para un sellado mejorado en esta y en otras válvulas descritas en esta divulgación.

Debido a la expansión volumétrica por cambio de fase de la cera dentro de la cámara 3004 de confinamiento, la cera fundida se ve obligada a fluir hacia el interior del vía 3008 de fluido y, por tanto, obstruir la vía 3008. La forma del vía 3008 está diseñada de manera que se controle la dinámica de congelación de la cera fundida. Se debe elegir la forma para asegurar que, al congelarse en la vía 3008 del fluido, la contracción del cambio de fase no hace que la vía se vuelva a abrir. Esto se puede lograr colocando adecuadamente regiones dentro de la vía 3008 de modo que la cera fundida en el mismo permanezca fluida (no congelada) hasta que otras regiones ya se hayan congelado. Debido a que estas regiones son las últimas en congelarse, se forman vacíos de contracción dentro de estas regiones predeterminadas, mientras que las primeras regiones en congelarse no experimentan contracción. De este modo se mantiene la integridad del tapón 3002 de cera. Las regiones que son las primeras en congelarse generalmente están conformadas para tener altas relaciones de área superficial local a volumen de cera local. Por tanto, la transferencia de calor desde la cera fundida es rápida. Las últimas regiones en congelarse generalmente están conformadas para tener bajas proporciones de área superficial local a volumen de cera local. Por lo tanto, la transferencia de calor desde la cera fundida es más lenta y, por tanto, la congelación es más lenta. Cabe señalar que el calor proporcionado a la cámara 3004 podría controlarse de modo que la cera fundida se mantenga durante un período prolongado mientras se produce la congelación en la vía 3008 de fluido. Esto asegura además que la contracción en la vía 3008 de fluido pueda reemplazarse con cera fundida de la cámara 3004.

A continuación se describen varias vistas y características de realizaciones de un canal inyectable (IC) NOV según realizaciones de la presente solicitud, incluyendo un método de fabricación relacionado.

En las realizaciones, la IC NOV utiliza un diseño de canal inyectable. Es decir, durante un proceso de inyección, se coloca una placa de inyección con una característica de canal sobre una cavidad de inyección (es decir, un pozo de válvula). Cuando un material fundido, activado por calor (por ejemplo, una cera) se introduce en el pozo, la característica de canal de la placa de inyección obstruye la cera en forma de un canal de flujo fluídico. Una vez que la cera se enfría y se retira la placa de inyección, y la cera solidificada llena la cavidad de inyección (es decir, incluido el vacío creado en la cera solidificada por la característica del canal en la forma del canal de flujo fluídico) constituye la IC NOV. Las siguientes figuras y descripciones describen la IC NOV con más detalle.

Las figuras 31A y 31B ilustran un canal inyectable (IC) NOV de acuerdo con una realización de la presente solicitud.

La figura 31A es una vista superior de la IC NOV 3100 en estado vacío. En la figura 31A, la cavidad 3102 de inyección de la IC NOV 3100 forma una abertura en forma de una trayectoria 3104 de flujo fluídico ondulado.

La figura 31B es una vista en sección transversal de la IC NOV 3100 en un estado vacío. En la figura. 31B, IC NOV 3100 se muestra incluyendo una cavidad 3102 de inyección, una porción 3110 extendida colocada opuesta a la porción de la cavidad 3102 de inyección en la que se formará un canal 3212 de flujo (mostrado a continuación) en cera fundida, un puerto 3106 de inyección y un respiradero 3108. El puerto 3106 de inyección es el punto de inyección para el material activado por calor fundido (por ejemplo, la cera) en la cavidad 3102 de inyección. El respiradero 3108 permite que el aire escape durante la introducción de cera en la cavidad 3102 de inyección.

Las figuras 32A a 32C ilustran una placa de inyección en combinación con una cavidad de inyección en la fabricación de un IC NOV según una realización de la presente solicitud.

La figura 32A es una vista frontal en sección transversal de una placa 3200 de inyección directamente encima de la cavidad 3102 de inyección de la figura 31A y 31B. La placa 3200 de inyección tiene una característica 3202 de canal para crear un canal 3212 de flujo (que se muestra a continuación) cuando la placa de inyección se coloca en contacto con la cera fundida de la cavidad 3102 de inyección.

La figura 32B es una vista frontal en sección transversal de una placa 3200 de inyección que se presiona hacia abajo y en contacto directo con la cavidad 3102 de inyección. Como se muestra en la figura 32B, la placa 3200 de inyección incluye la característica 3202 de canal. La cavidad 3102 de inyección incluye un respiradero 3108 y un puerto 3106 de inyección. La cavidad 3102 de inyección incluye además una porción 3110 extendida colocada opuesta a la característica del canal 3202 de la placa 3200 de inyección. En la figura 32B, la cera llena la cavidad 3102 de inyección a través del puerto 3106 de inyección, y el aire escapa a través del respiradero 3108. La cera fundida llena la cavidad 3102 de inyección, incluyendo la porción 3110 extendida, y la característica 3202 de canal forma un canal 3212 de flujo en la cera fundida. Las ventajas de incorporar la porción 3110 extendida en esta configuración de válvula incluyen la capacidad de la cera para llenar la cavidad de inyección de manera más uniforme durante la producción y la capacidad de lograr un espesor de cera más uniforme.

La figura 32C representa la placa 3200 de inyección separada de la cavidad 3102 de inyección. Es decir, la cera se ha enfriado lo suficiente para permitir la formación de la IC NOV 3100, y se ha retirado la placa 3200 de inyección, dejando la cavidad 3102 de inyección (incluida la porción 3110 extendida) llena con cera solidificada y dejando un canal 3112 de flujo en la cera en forma de característica 3202 de canal.

Las figuras 33A a 33D ilustran un IC NOV que acomoda una variedad de materiales según realizaciones de la presente solicitud.

La figura 33A es una vista superior de la IC NOV 3300 que incluye una cavidad 3302 de inyección y porciones 3304, 3406 de trayectoria de flujo ondulada. IC NOV 3300 se muestra en modo abierto, y la cavidad 3302 de inyección se llena con cera o cualquier material adecuado activado por calor descrito en el presente documento.

La figura 33B es una vista superior de IC NOV 3300 después de la actuación (es decir, en un modo cerrado) en el que se ha aplicado calor y el material accionado por calor (es decir, la cera) se ha movido a lo largo de la cavidad 3302 de inyección y hacia porciones onduladas adyacentes de la trayectoria 3304, 3306 de flujo colapsando así efectivamente el canal de flujo y cerrando la válvula 3300.

La figura 33C es una vista superior de IC NOV 3300 en caso de que el material accionado por calor (es decir, la cera) tiene una densidad menor que el fluido en el canal de flujo. En este caso, la IC NOV 3300 también se muestra después del accionamiento en un modo cerrado en el que se ha aplicado calor y la cera se ha movido por toda la cavidad 3302 de inyección, sin embargo, la cera se ha movido además solo al área 3304 de trayectoria de flujo adyacente, que está lejos de cavidad 3302 de inyección, más cerca el eje de rotación. Esto ocurre porque la cera de menor densidad puede "flotar" sobre el fluido en la trayectoria del flujo cuando se la somete a fuerzas G.

La figura 33D es una vista superior de la IC NOV 3300 usada a lo largo de una trayectoria aérea. La figura 33D también ilustra IC NOV 3300 después del accionamiento en un modo cerrado en el que se ha aplicado calor y la cera accionada se ha movido por toda la cavidad 3302 de inyección. En este caso, la cera se ha movido además solo a la trayectoria 3306 de flujo ondulado adyacente, que está lejos de la cavidad 3302 de inyección, alejándose del eje de rotación. Esto ocurre porque la densidad de la cera es mayor que la densidad del aire en el canal de flujo, haciendo que la cera fluya hacia afuera desde la cavidad 3302 de inyección cuando se somete a fuerzas G.

En concreto, las válvulas representadas en cada una de las figuras 33B-33D parecerían iguales entre sí desde una vista en sección transversal cuando están en el modo cerrado, ya que la actuación de cada diseño da como resultado un canal de flujo colapsado.

Los IC NOV tienen muchos beneficios y ventajas técnicas. En concreto, las IC NOV descritas en las figuras 31A a 33D se basan en la cohesión. Es decir, la cera fundida se adhiere a sí misma cuando se activa para proporcionar el mecanismo de cierre de la válvula. A este respecto, las IC NOV aprovechan la afinidad natural de ciertos materiales activados por calor por sí mismos, lo que resulta en una mejor integridad de la válvula, una tasa de cierre más rápida y la capacidad de cerrar válvulas más grandes de manera efectiva. Esta afinidad natural de la cera por sí misma puede ser más pronunciada en estado fundido. Otro aspecto potencialmente ventajoso de este diseño es que cada porción del material accionado por calor que se adhiere a sí mismo se calienta a una temperatura similar durante el accionamiento. Por el contrario, otros tipos de válvulas accionadas por calor pueden depender de la adhesión, es decir, la cera crea un cierre de canal al adherirse la cera a un material diferente. Otra distinción de la adhesión ocurre cuando, durante la actuación, el material distinto no se calienta.

El diseño IC NOV aquí descrito también permite calentar un mayor volumen de cera en relación con el volumen vacío del canal de flujo en su estado abierto. Es decir, en la IC NOV, se calienta un mayor volumen de cera que rodea el canal de flujo en comparación con otros diseños de válvulas, colapsando así las paredes del canal de flujo hacia dentro una hacia la otra de manera más efectiva. Más específicamente, realizaciones de las IC NOV pueden contrastar con diseños de válvulas en los que el material accionado por calor avanza en una sola dirección o no hacia sí mismo, y diseños de válvulas en los que se espera que el material accionado por calor se adhiera a un material que es diferente o está en un estado diferente. Las características anteriores de los IC NOV permiten cerrar canales más grandes con la misma eficacia que los canales más pequeños utilizando otros diseños de válvulas. Adicionalmente, como se ha señalado más arriba, una ventaja adicional de la IC NOV es que la cavidad de inyección utiliza una porción extendida (ver 3110 de la figura 31B) que sobresale hacia afuera opuesta a la característica del canal de las placas de inyección. Esta protuberancia hacia afuera puede dar como resultado una cavidad de inyección más uniforme una vez unida a la placa de inyección, permitiendo así un relleno más rápido, parejo y uniforme. Otra ventaja es que, en un modo abierto, la IC NOV interactúa con y forma una porción de un canal de flujo que tiene una geometría y un volumen que son sustancialmente los mismos que otras porciones del canal de flujo. A este respecto, la IC n Ov no impedirá el flujo como lo hacen otros tipos de válvulas, incluso cuando se implementa en aplicaciones que involucran tasas de flujo más lentas, como en el caso de la sedimentación a través de una válvula en una cámara de usos múltiples. Es más, el diseño IC NOV se adapta a una variedad de materiales en una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, el uso de una cera más cristalina provocará una mayor expansión de la cera hacia las áreas adyacentes del canal de flujo tras el accionamiento, mientras que el uso de una cera más amorfa puede caracterizar la flotabilidad de la cera o el peso de la cera en el campo G para lograr el cierre del canal. La capacidad de elegir una cera particular para una aplicación particular también puede permitir el uso de una cera que no se separe de las paredes de la cavidad de inyección ni se agriete durante la solidificación. Por estas y otras razones, las IC NOV proporcionan una integridad estructural mejorada y un cierre de canal más confiable.

Varias realizaciones y combinaciones de características no enumeradas específicamente están dentro del alcance de esta divulgación. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden utilizar un material accionado por calor que se expande, mientras que otras realizaciones no requieren expansión. Como otro ejemplo, algunas realizaciones pueden utilizar una geometría diferente en una o ambas porciones del canal de flujo adyacentes a una cavidad de inyección para ayudar en el cierre de la válvula. Como otro ejemplo, algunas realizaciones pueden requerir mecanizar la cera para formar el canal de flujo en lugar de usar una placa de inyección con una característica de canal. Como otro ejemplo, la orientación y colocación del canal de flujo y la cavidad de inyección se pueden ajustar entre sí. De la misma forma, se puede usar una variedad de diseños de cavidad de inyección. En un ejemplo particular, una realización puede incluir una sección relativamente más grande de la cavidad de inyección colocada dentro del canal de flujo junto con una cera relativamente pesada. En una configuración de este tipo, el campo G "empujaría" un mayor volumen de cera en dirección cuesta abajo hacia el canal de flujo, cerrando así el canal de manera más efectiva. Estas y muchas otras combinaciones pueden preverse fácilmente con el beneficio de las divulgaciones realizadas en el presente documento.

En diversas realizaciones que incluyen cualquiera de los tipos de válvulas descritos en el presente documento, las porciones de válvula y el canal de fluido en conexión con las mismas pueden incorporar además bancos elevados a lo largo de sus respectivos lados que definen una trayectoria de flujo. Estos bancos elevados pueden ayudar a asegurar una matriz de resistencia o una capa de la misma (que se analiza a continuación), al casete de separación de fluidos modular, y puede ayudar a mantener la integridad de las vías de fluido y las porciones de válvula durante toda la producción y uso del casete de separación de fluidos modular. Por ejemplo, los bancos elevados pueden ayudar a que el conjunto de resistencias se combine con el resto del casete de separación de fluidos modular durante la soldadura u otro proceso de fabricación adecuado.

En las realizaciones, un casete de separación de fluidos modular puede incorporar más de un tipo de válvula. Por ejemplo, se puede usar una NOV en la separación de residuos o la recogida de producto en un casete de separación de fluidos modular al mismo tiempo que una NOV que se usa en la introducción de medios a la cámara de separación. De la misma forma, un único casete de separación de fluidos modular puede incorporar uno o ambos tipos de válvulas de carga frontal y trasera, o puede incluir variaciones de un tipo de válvula, y se puede implementar más de una válvula en serie. También pueden existir varios diseños y combinaciones de válvulas alternativas dentro de un único casete de separación de fluidos modular, y pueden preverse fácilmente varias realizaciones adicionales de configuraciones de válvulas adecuadas.

En las realizaciones, cada casete de separación de fluidos modular puede tener cualquiera de varias válvulas. Por ejemplo, un casete de separación de fluidos modular puede incluir de 1 -20 válvulas, y más particularmente, un único casete de separación de fluidos modular puede incluir 8 válvulas o menos. Las ceras ilustrativas que se expanden por calor pueden adoptar diversas formas y dimensiones. Por ejemplo, un tapón de cera puede tener un grosor de 0,005 a 0,017 pulgadas (0,127 mm a 0,4318 mm) y, más particularmente, de 0,008 a 0,013 pulgadas (0,2032 mm a 0,3302 mm) de espesor.

Las ceras y los materiales que se expanden por calor utilizados en los tipos de válvulas descritos en este documento pueden exhibir características físicas particulares y pueden estar asociadas con restricciones de temperatura de procesamiento y manipulación específicas. Por ejemplo, el material de cera puede ser adecuado para la esterilización ETO a 55 °C (131 °F) al vacío, o para la esterilización con vapor a 134 °C (273 °F) y 3 bar de presión. En las realizaciones, los materiales de cera adecuados también pueden transportarse como carga de acuerdo con las normas ASTM. Por ejemplo, los materiales adecuados pueden ser transportados en un clima tropical de 104 °F ± 4 °F (40 °C ± 2 °C) y 90 % ± 5 % de humedad relativa (RH), y en un clima desértico de 140 °F ± 4 °F (60 °C ± 2 °C) y 15 % ± 5 % HR. En las realizaciones, el material utilizado para la cera puede presentar ninguna, o sustancialmente ninguna, partículas visibles o decoloración visible.

En realizaciones que incorporan válvulas de expansión térmica, el casete de separación de fluidos modular incluye un medio de accionamiento térmico, es decir, un elemento calefactor. En uso, un elemento calefactor sirve para calentar la cera en el pozo de gravedad para accionar la válvula a una posición "abierta" o "cerrada". Cuando las válvulas de cera se activan con calor, como válvulas hechas de EVA, se puede emplear una serie de resistencias o medios de accionamiento térmico similares para calentar el material de la válvula. En las realizaciones, el accionamiento de la válvula se produce disponiendo una resistencia próxima a un pozo de gravedad que contiene la cera. La resistencia puede estar impresa en una película y dispuesta arriba, debajo o cerca de la cera en el casete de separación de fluidos modular. Como alternativa, se pueden disponer resistencias en el conjunto del rotor. En funcionamiento, la corriente se envía a través de la(s) resistencia(s) para generar suficiente calor para derretir la cera. Luego, la cera se expande dentro del canal para lograr una posición cerrada o, alternativamente, se expande para abrir un canal.

En las realizaciones, una matriz de resistencia puede comprender una porción del casete de separación de fluidos modular que se incorpora al casete después de la construcción de los canales de fluido y las porciones de válvula, y que puede formar una porción superior del casete de separación de fluidos modular. La matriz de resistencia puede comprender múltiples capas. Por ejemplo, la resistencia puede comprender una capa de resistencia, una capa aislante y una capa adhesiva (no mostradas). Opcionalmente, cualquier combinación de estas y otras capas puede integrarse para comprender menos capas.

En las realizaciones, la capa de resistencia puede tener una porción superior expuesta al exterior del casete de separación de fluidos modular. La porción superior de la capa de resistencia puede estar decorada para lograr un atractivo visual. La capa de resistencia también puede tener una porción inferior. La porción inferior de la capa de resistencia puede ser una porción impresa que comprende una serie de resistencias impresas sobre la misma.

En las realizaciones, la capa aislante sirve para aislar el conjunto de resistencias expuestas para evitar la conexión a tierra. En diversas realizaciones, la capa aislante puede exhibir características de cumplimiento particulares para facilitar la unión de la matriz de resistencia al resto del casete de separación de fluidos modular.

En las realizaciones, la capa adhesiva sirve para adherir la matriz de resistencia al resto del casete de separación de fluidos modular. La capa adhesiva puede exhibir características particulares de sensibilidad a la presión y características de sensibilidad térmica que facilitan la unión. Ejemplos de materiales usados para la capa adhesiva incluyen silicona, tal como una capa de silicona de 10 ml. En realizaciones adicionales, los canales y válvulas pueden formarse o cortarse de (por ejemplo, cortes con troquel), la capa de silicio durante el proceso de fabricación, formando así uno o más de los diversos canales o trayectorias de flujo de fluido entre las cámaras del casete de separación de fluidos modular.

Una interfaz entre una resistencia y un depósito de cera dispuesto en una porción de válvula de un casete puede oscilar entre 0,0001 y 0,015 pulgadas (0,00254 mm y 0,381 mm), por ejemplo, la resistencia y la cera pueden estar separadas entre 0,005 y 0,010 pulgadas (0,12 mm y 0,25 mm). En las realizaciones, el accionamiento de una resistencia entre 10 V y 20 V puede dar como resultado un aumento de temperatura de aproximadamente 100 °C en tan solo 5 segundos, y se pueden lograr mayores aumentos de temperatura con la aplicación de tensión durante períodos de tiempo más largos. Los aumentos de tensión entre 10 V y 20 V pueden provocar un aumento de temperatura de una resistencia ilustrativo de aproximadamente 60 °C a 165 °C en 15 segundos.

En las realizaciones, el conjunto de resistencias puede incluir o estar controlado por una variedad de medios de control electrónicos y puede incluir además medios de comunicación electrónicos. Por ejemplo, la matriz de resistencia puede incluir o ser controlada por cualquiera de uno o más procesadores, código incrustado, cableado o circuitos integrados, sensores integrados, o cualquier otro medio electrónico que pueda permitir una comunicación unidireccional o bidireccional hacia y desde el conjunto de resistencias, y que pueda permitir el monitoreo, evaluación y control de cualquiera de las resistencias en el conjunto del rotor, resistencias en la matriz de resistencia, las válvulas, las cámaras y los canales dentro de cualquier casete fijado a ellas, y cualquier otro componente del sistema.

La figura 34 a la figura 37 ilustran una matriz de resistencia de acuerdo con realizaciones de la presente solicitud.

Haciendo referencia a la figura 34, la matriz 3400 de resistencia forma una capa de circuito impreso que incluye elementos 3402 calefactores (es decir, resistencias) para accionar válvulas en un casete de separación de fluidos modular. El matriz 3400 de resistencias tiene forma circular y aloja un casete en forma de disco.

Haciendo referencia a la figura 35, la matriz 3500 de resistencia forma una capa de circuito impreso que incluye elementos 3502 calefactores (es decir, resistencias) para accionar válvulas en un casete de separación de fluidos modular. El matriz 3500 de resistencias tiene forma circular y aloja un casete en forma de disco. Las resistencias 3502 de la realización en la figura 35 están más hacia adentro que las resistencias 3402 de la figura 34. Las resistencias 3502 de la figura 35 también son más grandes que las resistencias 3402 mostradas en la realización de la figura 34.

Haciendo referencia a la figura 36, la matriz 3600 de resistencia forma una capa de circuito impreso que incluye elementos 3602 calefactores (es decir, resistencias) para accionar válvulas en un casete de separación de fluidos modular. El matriz 3600 de resistencias tiene forma circular y aloja un casete en forma de disco. Las resistencias 3602 de la realización en la figura 36 están más afuera que las resistencias 3502 de la figura 35. Las resistencias 3602 de la figura 36 también son más grandes que las resistencias 3502 mostradas en la figura 35.

Haciendo referencia a la figura 37, la matriz 3700 de resistencias está dispuesta en una configuración en forma de cuña. La matriz 3700 de resistencia forma una capa de circuito impreso que incluye elementos 3702 calefactores (es decir, resistencias) para accionar válvulas en un casete de separación de fluidos modular. La matriz 3700 de resistencia de la figura 37 es un ejemplo de una matriz de resistencia que puede incorporarse en el casete 3800 mostrado en la figura 38. En concreto, la ubicación de las resistencias 3702 de la figura. 37 corresponde con la ubicación de las válvulas 3826, 3828 del casete 3800 mostrado en la figura 38 ya que cada resistencia 3702 está diseñada para ser capaz de accionar térmicamente una válvula una vez que la matriz se incorpora al casete 3800 o capa del mismo.

En funcionamiento, una vez que las matrices de resistencias descritas en el presente documento se incorporan en un casete o capa del mismo, el control de la matriz de resistencia permite el control de válvulas colocadas de diversas formas a lo largo del casete. El control de las válvulas en todo el casete permite el control del fluido en todo el casete durante la centrifugación. Cada realización de las figuras 34 a la figura 37 utiliza una forma y disposición de elementos ligeramente diferente. La forma y disposición de los elementos en el conjunto de resistencias se pueden optimizar de diversas formas para cualquier aplicación particular, tipo de diseño o material.

La figura 38 es una vista superior de un casete de separación de fluidos modular de acuerdo con realizaciones de la presente solicitud.

Como se muestra en la figura 38, el casete 3800 de separación de fluidos modular incluye una primera cámara 3802 de medios de separación; un depósito 3804 de lavado; una porción de separación de dos partes (mostrada como 4406 en la figura 44) que incluye una sección o cámara 3808 de separación/lavado y una sección 3810 o cámara de separación/residuos pesados; una primera cámara 3812 de residuos ligeros; una segunda cámara 3814 de residuos ligeros; una cámara 3816 de plasma; una cámara 3818 de medios; una cámara 3820 final; una cámara 3822 de energía de polea; una cámara 3824 de desperdicio de polea; varias NOV 3826 y varias NCV 3828.

Para usar el casete de la figura 38, se carga sangre completa en la sección superior de la cámara 3808 de separación. Los medios de gradiente de densidad se cargan en la cámara 3802 de medios de separación. Se carga solución salina tamponada con fosfato (PBS) u otro medio de lavado celular en el depósito 3804 de lavado. Los medios de suspensión o almacenamiento de células se cargan en la cámara 3818 de medios. A medida que el casete se hace girar en una centrífuga, la cámara 3822 de energía de la polea se carga con fluido desde el depósito 3804 de lavado; la sangre completa fluye hacia la sección 3810 de separación/residuos pesados de la porción de separación de dos partes (mostrada como 4406 en la figura 44) desde la sección 3808 de separación/lavado, dejar vacía la sección 3808 de separación/lavado; y células sanguíneas en la sección 3810 de separación/residuos pesados sedimentan y se separan del plasma. La NCV 3828 entre la sección 3810 de separación/residuos pesados y la cámara 3816 de plasma se abre luego para transferir parte de la capa de plasma desde la sección 3810 de separación/residuos pesados a la cámara 3816 de plasma. A continuación, la válvula 3828 NCV entre la sección 3810 de separación/residuos pesados y la cámara 3816 de plasma está cerrada para bloquear el paso del fluido. A continuación, la NCV 3828 entre la cámara 3802 de medios de separación y la sección 3810 de separación/residuos pesados se abre para empujar los medios de gradiente de densidad debajo de la sangre total restante en la sección 3810 de separación/residuos pesados. A continuación, la NOV 3826 entre la cámara 3802 de medios de separación y la sección 3810 de separación/residuos pesados está cerrado para bloquear la vía del fluido. A continuación, ha transcurrido el tiempo para separar las células mononucleares (PB-MC) de los glóbulos rojos (RBC) y los granulocitos, con PBMC elevándose hacia la sección 3808 de separación/lavado y RBC y granulocitos sedimentándose hacia la sección 3810 de separación/residuos pesados. A continuación, las NOV 3826 entre la sección 3810 de separación/residuos pesados y la sección 3808 de separación/lavado de la porción de separación de dos partes están cerrados para aislar las secciones entre sí. A continuación, la válvula 3828 NCV entre el depósito 3804 de lavado y la sección 3808 de separación/lavado se abre para suspender el contenido de la sección 3808 de separación/lavado (ahora la cámara de lavado) en el medio de lavado. A continuación, el tiempo transcurre a medida que las células sedimentan en la sección 3808 de separación/lavado (es decir, cámara de lavado). A continuación, la NCV 3828 entre la cámara 3803 de lavado y la cámara 3812 de residuos ligeros se abre para drenar el fluido sobrenadante de la cámara 3808 de lavado a la cámara 3812 de residuos ligeros (LW1). A continuación, la NOV 3826 entre la cámara 3808 de lavado y la cámara 3814 de residuos ligeros está cerrada. A continuación, la NCV 3828 entre el depósito 3804 de lavado y la sección 3808 de separación/lavado se abre para suspender el contenido de la cámara 3808 de lavado una segunda vez, y transcurre el tiempo a medida que las células sedimentan. A continuación, la NCV 3828 entre la cámara 3808 de lavado y la cámara 3814 de residuos ligeros (LW2) se abre para drenar el fluido sobrenadante de la cámara de lavado a LW2. A continuación, la NOV 3826 entre la cámara 3808 de lavado y la cámara 3814 de residuos ligeros (LW2) está cerrada. A continuación, la NCV 3828 entre la sección 3808 de separación/lavado y la cámara 3818 de medios se abre para suspender el contenido de la cámara de lavado en medios de suspensión/almacenamiento. A continuación, la válvula entre el depósito 3804 de lavado y la cámara 3822 de energía de la polea se cierra para aislar el depósito de lavado de la cámara de energía de la polea. A continuación, la NCV 3828 entre la cámara 3820 final y la cámara 3822 de energía de la polea se abre para abrir el respiradero que conecta la cámara 3820 final y la cámara 3822 de energía de la polea. A continuación, la NCV 3828 entre la cámara 3822 de energía de la polea y la cámara 3824 de desperdicio de la polea se abre para activar la polea de fluido y transferir el contenido de la cámara 3822 de energía de la polea a la cámara 3824 de desperdicio de la polea, provocando así la transferencia del contenido de la sección 3808 de separación/lavado (carga útil final de PBMC) sobre un "vertedero" 3830 a la cámara 3820 final sin pasar a través del orificio de una válvula. A continuación, la NOV 3826 entre la cámara 3820 final y la sección 3808 de separación/lavado se cierra para sellar la cámara final.

En concreto, en una aplicación de IC NOV, el casete de la figura 38 representa una porción de separación que tiene múltiples secciones e incorpora IWC NOV a cada lado de una presa de espumadora o una sección intermedia. En otra aplicación de IC NOV, el casete de la figura 38 representa el uso de una IC NOV en serie con otra válvula (por ejemplo, una NCV). En esta configuración, un canal fluídico puede comenzar en una posición cerrada, luego puede abrirse accionando el NCV y luego puede cerrarse accionando la IC NOV.

En las realizaciones, un casete modular descrito en el presente documento puede incluir una o más de múltiples válvulas, canales o cámaras existentes en múltiples planos o capas. Por ejemplo, una combinación de cámara(s), válvula(s) y canal(es) para un flujo de trabajo o proceso pueden existir a través de una porción de base de un casete y en una placa de cubierta. En esta configuración, se puede intercalar una membrana de sellado entre la porción de base y la placa de cubierta. La membrana de sellado puede ser un elemento flexible, puede formar o incluir un circuito impreso o una matriz de resistencia, y puede incluir porciones recortadas para permitir que el fluido fluya entre los componentes de los diferentes planos o capas.

En las realizaciones, dos flujos de trabajo o procesos separados, como dos casetes separados, pueden intercalarse juntos. En esta configuración, la membrana de sellado también puede ser un elemento flexible, puede formar o incluir dos o más circuitos impresos o conjuntos de resistencias, y puede incluir porciones recortadas que permiten que el fluido fluya entre los planos o capas.

Opcionalmente, varias capas o planos de cámara(s), válvula(s) y canal(es) también pueden estar estratificados en una única porción de un casete, reduciendo así la necesidad de una porción de sellado.

La figura 39 ilustra una sección transversal parcial de un casete que incluye dos capas separadas conectadas por una capa de sellado en la que se han cortado canales cilíndricos para permitir el flujo de fluido entre planos o capas.

Como se muestra en la figura 39, el casete 3900 incluye una capa 3902 superior, una capa 3904 de sellado y una capa 3906 inferior. La capa 3906 inferior incluye dos canales 3908. La capa 3902 superior incluye un canal 3912. La capa 3904 de sellado incluye porciones 3910 recortadas que permiten que el fluido fluya entre el canal 3912 de la capa 3902 superior y los canales 3908 de la capa 3906 inferior.

Las figuras 40A a 40D ilustran diversas combinaciones de casetes según realizaciones de la presente solicitud.

Las figuras 40A a 40D representan el uso de entre cero (0) y cuatro (4) casetes de separación de fluidos modulares. En la realización 40A, cada uno de los cuatro (4) casetes es un casete 4000 de separación de fluidos modular. En la realización 40B, tres (3) de los casetes son casetes 4000 de separación de fluidos modulares y un (1) casete utiliza un diseño 4002 de centrifugación tradicional que alberga uno o más tubos de separación en una configuración de ángulo fijo o de cubo oscilante. En la realización 40C, sólo se utilizan dos (2) casetes y están dispuestos de manera que estén equilibrados entre sí. En esta realización, se muestra un casete 4000 de separación de fluidos modular frente a un casete 4004 "ficticio". En la realización 40D, cada casete modular es un casete 4002 tradicional; no se incluye ningún casete de separación de fluidos modular ni ningún casete falso.

Como se muestra en las figuras 40A a 40D, cada casete es modular. El sistema de separación de fluidos de mesa puede incluir cualquier combinación del casete 4000 de separación de fluidos modular, el casete 4002 tradicional y el casete 4004 "ficticio". El casete ficticio puede comprender cualquier material adecuado, tal como un caucho u otro material con el peso adecuado que los expertos en la técnica reconocerían como un contrapeso adecuado.

Como se muestra en las figuras 40A a 40D, cada casete 4000 de separación de fluidos modular está diseñado para formar una forma de "cuña" que ocupa sólo un porcentaje de un disco en una dirección circunferencial alrededor del eje de rotación del conjunto de rotor. Por ejemplo, en la realización 40A, una centrífuga puede contener cuatro (4) casetes 4000 de separación de fluidos modulares (como se muestra) alineados radialmente o circunferencialmente alrededor del conjunto de rotor con respecto a su eje de rotación, ocupando cada casete aproximadamente el 25 % del área circunferencial del conjunto de rotor. En otras realizaciones, se puede utilizar un número menor o mayor de casetes de separación de fluidos modulares.

En realizaciones adicionales, dos o más casetes de separación de fluidos modulares también pueden fijarse o colocarse adyacentes a, entre sí para que sean escalables en una dirección vertical o "apilable" (no mostrada) con respecto a un eje de rotación. Esta configuración se puede denominar coloquialmente como una configuración "aplanada". En tales realizaciones, se puede procesar simultáneamente un mayor número de casetes de separación de fluidos modulares de pequeño volumen que tienen una capacidad para procesar muestras de sangre de entre 1 ml-10 ml. Existen varias ventajas para este tipo de configuración, como la capacidad de procesar varias muestras discretas de pequeño volumen simultáneamente en un escenario de emergencia o desastre, o en un campo de batalla, cada uno de los cuales involucra potencialmente un gran volumen de donantes y requiere una evaluación rápida.

Las figuras 41A y 41B ilustran una comparación en sección transversal de dos casetes de separación de fluidos modulares según realizaciones de la presente solicitud.

Con referencia a las figuras 41A y 41B, el casete de separación de fluidos modular puede configurarse para procesar una muestra de líquido que tiene un volumen de 1 ml-10 ml, como en la realización 41A, o configurado para procesar una muestra de líquido de 40 ml-125 ml, como en la realización 41B. Es decir, el casete de separación de fluidos modular tiene un tamaño escalable. En las realizaciones, se puede aumentar la capacidad de un casete modular individual de separación de fluidos para procesar un mayor volumen de fluido. Aumentar el tamaño del casete de separación de fluidos modular en la dirección del espesor (es decir, la dirección perpendicular a la fuerza centrífuga y paralela al eje de rotación) no cambia sustancialmente la dinámica del fluido del líquido durante la centrifugación. Esto se debe a que, como se indica en la explicación y las ecuaciones en la sección de antecedentes, se requeriría un aumento en el radio del casete de separación de fluidos modular para aumentar las fuerzas centrífugas ejercidas sobre el fluido. Aquí, cambiar el volumen del casete de separación de fluidos modular en la dirección del espesor no requiere un aumento en el radio del casete y, por lo tanto, no da como resultado un cambio sustancial en la cantidad de fuerza centrífuga que actúa sobre el fluido. En esta divulgación también se contemplan otras formas y tamaños de casetes, y esta divulgación no se limita de ninguna manera a ningún ejemplo específico proporcionado en el presente documento.

Las figuras 42 a la figura 44 son diagramas esquemáticos de procesos de separación de fluidos según realizaciones de la presente solicitud.

Aunque a continuación se pueden describir secuencias y componentes de casetes específicos en relación con los diagramas esquemáticos de las figuras 43 a la figura 45, la presente solicitud no se limita a esto. Los expertos en la técnica podrán apreciar diversas variaciones de diseño y proceso de casetes que pueden lograr fines iguales o similares. De la misma forma, las etapas descritas a continuación no se limitan a un tipo de casete en particular y pueden ocurrir en un casete de tipo cuña, en un casete tipo disco o en cualquier otro tipo de casete (ver, por ejemplo, apéndice A). Las etapas que se describen a continuación también pueden ocurrir en dos o más casetes o en dos o más sistemas separados, y pueden ocurrir múltiples procesos en el mismo casete.

Haciendo referencia a la figura 42, en primer lugar, la sangre completa se carga en las cámaras 4202 de separación C y E a través del puerto 4201. A continuación, los medios de gradiente de densidad se cargan en la cámara de medios B 4204 y se calibran para llenar una longitud de canal 4206 y para desbordarse en un sumidero 4208 de medios de gradiente de densidad. A continuación, se carga solución salina tamponada con fosfato (PBS) en una cámara de solución tampón en el punto A 4210. A continuación, se abre la válvula 1 (4212) para empujar el medio de gradiente de densidad debajo de la sangre total en la cámara C 4202. A continuación, la centrífuga se hace girar con fuerza para separar los glóbulos rojos del plasma; a continuación, válvulas 2 (4214), 3 (4216), 5 (4218) y 6 (4220) se abren para empujar los glóbulos rojos a la cámara 4222 de residuos F hasta que se detecta un gradiente de densidad en el punto D 4224. A continuación, las válvulas 2 (4214) y 5 (4218) se cierran y la válvula 3 (4216) se abre para empujar las PBMC de regreso a C y E 4202. A continuación, la válvula 3 (4216) está cerrada y las válvulas 1 (4212), 2 (4214) y 5 (4218) están abiertas (la válvula 1 (4212) está abierta para admitir el enjuague al fondo de C y E), y el plasma, las plaquetas y los medios de gradiente de densidad se dirigen a la cámara 4222 de residuos F. A continuación, las válvulas 1 (4212) y 5 (4218) están cerradas y las válvulas 2-4 (4214; 4216; y 4226 respectivamente) y 6 (4220) se abren para dirigir las PBMC a la cámara G 4228.

Haciendo referencia a la figura 43, en primer lugar, la sangre entera se carga en la cámara 4302 de separación C desde el puerto H 4301. A continuación, los medios de gradiente de densidad se cargan en una cámara de medios B 4304 y se calibran para llenar una longitud de canal 4305 y para desbordarse en un sumidero 4306 de medios de gradiente de densidad. A continuación, se carga PBS en una cámara 4308 de solución tampón A. A continuación, se hace girar la centrífuga y el PBS fluye a través de B 4304 para empujar el medio en gradiente de densidad debajo de la sangre completa en la cámara C 4302. A continuación, la válvula 14310 se abre para admitir el PBS en la parte superior de la cámara C 4302. A continuación, líquido separado (que fluye en orden de glóbulos rojos, medios de gradiente de densidad, MNC, plasma) fluye a través de un área de canal delgada que alarga la interfaz y permite un accionamiento efectivo de la válvula basado en la retroalimentación de los medios 4312 de detección de interfaz. A continuación, los eritrocitos se dirigen al área 4314 de residuos F. A continuación, algunos medios de gradiente de densidad, las MNC y el plasma se dirigen a la cámara 4316 de lavado E. A continuación, se dirige PBS al fondo de la cámara E 4316 para eliminar el plasma y los medios de gradiente de densidad. A continuación, la centrífuga es de "giro duro" sin flujo de fluido. A continuación, PBS se dirige al método de E 4316, empujando a las MNC al área 4318 de recogida G.

La figura 44 es una vista en esquemática del DP representado en la figura 38.

Como se muestra en la figura 44, la vista esquemática del casete mostrado en la figura. 38 incluye una primera cámara 4402 de medios de separación; un depósito 4404 de lavado; una porción 4406 de separación de dos partes que incluye una sección o cámara 4408 de separación/lavado y una sección o cámara 4410 de separación/residuos pesados; una primera cámara 4412 de residuos ligeros; una segunda cámara 4414 de residuos ligeros; una cámara 4416 de plasma; una cámara 4418 de medios; una cámara 4420 final; una cámara 4422 de energía de polea; una cámara 4424 de desperdicio de polea; varias NOV 4426 y varias NCV 4428.

Para utilizar esta configuración, se carga sangre completa en la sección superior de la cámara 4408 de separación. Los medios de gradiente de densidad se cargan en la cámara 4402 de medios de separación. Se carga solución salina tamponada con fosfato (PBS) u otro medio de lavado celular en el depósito 4404 de lavado. Los medios de suspensión o almacenamiento de células se cargan en la cámara 4418 de medios. A medida que el casete se hace girar en una centrífuga, la cámara 4422 de energía de la polea se carga con fluido desde el depósito 4404 de lavado; la sangre completa fluye hacia la sección 4410 de separación/residuos pesados de la porción 4406 de separación de dos partes desde la sección 4408 de separación/lavado, dejar vacía la sección 4408 de separación/lavado; y células sanguíneas en la sección 4410 de separación/residuos pesados sedimentan y se separan del plasma. La NCV 4428 entre la sección 4410 de separación/residuos pesados y la cámara 4416 de plasma se abre luego para transferir parte de la capa de plasma desde la sección 4410 de separación/residuos pesados a la cámara 4416 de plasma. A continuación, la NCV 4428 entre la sección 4410 de separación/residuos pesados y la cámara de plasma 4416 está cerrada para bloquear el paso del fluido. A continuación, la NCV 4428 entre la cámara 4402 de medios de separación y la sección 4410 de separación/residuos pesados se abre para empujar los medios de gradiente de densidad debajo de la sangre total restante en la sección 4410 de separación/residuos pesados. A continuación, la NOV 4426 entre la cámara 4402 de medios de separación y la sección 4410 de separación/residuos pesados está cerrado para bloquear la vía del fluido. A continuación, ha transcurrido el tiempo para separar las células mononucleares (PBMc ) de los glóbulos rojos (RBC) y los granulocitos, con PBMC elevándose hacia la sección 4408 de separación/lavado y RBC y granulocitos sedimentándose hacia la sección 4410 de separación/residuos pesados. A continuación, las NOV 4426 entre la sección 4410 de separación/residuos pesados y la sección 4408 de separación/lavado de la porción 4406 de separación de dos partes están cerrados para aislar las secciones entre sí. A continuación, la válvula 4428 NCV entre el depósito 4404 de lavado y la sección 4408 de separación/lavado se abre para suspender el contenido de la sección 4408 de separación/lavado (ahora la cámara de lavado) en el medio de lavado. A continuación, el tiempo transcurre a medida que las células sedimentan en la sección 4408 de separación/lavado (es decir, cámara de lavado). A continuación, la NCV 4428 entre la cámara 4408 de lavado y la cámara 4412 de residuos ligeros se abre para drenar el fluido sobrenadante de la cámara 4408 de lavado a la cámara 4412 de residuos ligeros (LW1). A continuación, la NOV 4426 entre la cámara 4408 de lavado y la cámara 4414 de residuos ligeros está cerrada. A continuación, la NCV 4428 entre el depósito 4404 de lavado y la sección 4408 de separación/lavado se abre para suspender el contenido de la cámara 4408 de lavado una segunda vez, y transcurre el tiempo a medida que las células sedimentan. A continuación, la NCV 4428 entre la cámara 4408 de lavado y la cámara 4414 de residuos ligeros (LW2) se abre para drenar el fluido sobrenadante de la cámara de lavado a LW2. A continuación, la NOV 4426 entre la cámara 4408 de lavado y la cámara 4414 de residuos ligeros (LW2) está cerrada. A continuación, la NCV 4428 entre la sección 4408 de separación/lavado y la cámara 4418 de medios se abre para suspender el contenido de la cámara de lavado en medios de suspensión/almacenamiento. A continuación, la válvula entre el depósito 4404 de lavado y la cámara 4422 de energía de la polea se cierra para aislar el depósito de lavado de la cámara 4422 de energía de la polea. A continuación, la NCV 4428 entre la cámara 4420 final y la cámara 4422 de energía de la polea se abre para abrir el respiradero que conecta la cámara 4420 final y la cámara 4422 de energía de la polea. A continuación, la NCV 4428 entre la cámara 4422 de energía de la polea y la cámara 4424 de desperdicio de la polea se abre para activar la polea de fluido y transferir el contenido de la cámara 4422 de energía de la polea a la cámara 4424 de desperdicio de la polea, provocando así la transferencia del contenido de la sección 4408 de separación/lavado (carga útil final de PBMC) sobre un "vertedero" 4430 a la cámara 4420 final sin pasar a través del orificio de una válvula. A continuación, la NOV 4426 entre la cámara 4420 final y la sección 4408 de separación/lavado se cierra para sellar la cámara final.

El concepto de polea en esta configuración se puede reorganizar de modo que, en lugar de utilizar una presión reducida para transferir la carga útil hacia arriba y sobre el "vertedero" 4430, una presión aumentada en la sección 4408 de separación/lavado puede "impulsar" la transferencia mediante el uso de una compresión de aire a través del llenado de una cámara sin ventilación (es decir, un desagüe de polea) conectada a la sección 4408 de separación/lavado.

Como se muestra en los diagramas esquemáticos de las figuras 42 a la figura 44, el PBS se carga y comienza en un punto alto o "interior" del campo G. Los residuos se depositan en un punto más bajo o más "exterior" del campo G. Esto se logra controlando el flujo de fluido en el campo G durante la centrifugación. Todas las funciones del casete de separación de fluidos modular se deben al diseño adecuado, posicionamiento y orientación de cada una de las cámaras, válvulas, canales de fluidos, sensores, elementos calefactores y otros componentes dentro del casete, de manera que el seguimiento y control de cada uno de los componentes del casete, el tiempo de rotación y la velocidad de rotación dan como resultado una separación efectiva del fluido. Varias modificaciones y optimizaciones en cuanto al diseño, los expertos en la técnica entenderán que la ubicación y orientación de las características y etapas del método anteriores están abarcadas por esta descripción.

Haciendo referencia a la figura 45, en la etapa 4502 se prepara un casete de separación de fluidos modular; el casete de separación de fluidos modular se carga en el separador en la etapa 4504; el separador se inicia en la etapa 4506; en la etapa 4508 se recupera una muestra de PBMC envasada; y el casete de separación de fluidos modular se desecha en la etapa 4510.

El flujo de trabajo que se muestra en la figura 45 requiere el uso de los sistemas y componentes descritos en la presente solicitud y, en consecuencia, representa un avance significativo sobre las técnicas convencionales utilizadas en la separación de PBMC de sangre completa por la variedad de razones proporcionadas a lo largo de esta divulgación. Entre las ventajas enumeradas se encuentra un aumento de rendimiento demostrable del 25 % en comparación con los procedimientos manuales tradicionales. Estos aumentos de rendimiento pueden ser atribuibles, en parte, a la exposición perpetua de los componentes sanguíneos en el casete de separación de fluidos modular al campo G durante la centrifugación, eliminando así la posibilidad de contaminación en la muestra final causada por la mezcla de componentes a cero G.

La automatización de realizaciones de los diversos sistemas y componentes descritos en el presente documento utilizando procesamiento informático puede permitir además un seguimiento de muestras y procesos más eficiente y dinámico que el que se puede lograr actualmente utilizando procesos manuales o convencionales. Por ejemplo, las realizaciones pueden incluir etiquetas RFID adhesivas, códigos de barras, o similares, junto con software y hardware en red para realizar un seguimiento físico de máquinas y muestras. La automatización también puede ser beneficiosa al utilizar hardware y software para rastrear y controlar mejor los procesos y garantizar la integridad del procedimiento de muestreo, alertar a los operadores sobre posibles problemas y, de otro modo, monitorear y registrar el progreso del proceso, para generar informes, etc.

Una ventaja adicional de las realizaciones descritas en el presente documento es que el rendimiento se puede producir en un estado "listo para usar" en el que un producto final se sumerge en un medio inmediatamente después de la separación. En el caso de un casete que incluya un recipiente colector extraíble, dichos medios pueden incluirse en el recipiente de recogida. En los casos sin recipiente de recogida extraíble, una cámara de recogida dentro del casete puede incluir los medios. Tales realizaciones contrastan con los procedimientos tradicionales que requieren que un operador coloque el producto en el medio en un momento posterior a la recogida. Las realizaciones del presente documento extienden así el período de tiempo durante el cual las células son viables después de la separación y recogida.

En diversas realizaciones, el funcionamiento del sistema o sus componentes individuales puede ser controlado por uno o más procesadores incluidos en el mismo, y puede comprender ventajosamente una pluralidad de procesadores informáticos integrados que forman parte de un sistema informático. El sistema informático también puede incluir componentes que permitan a un usuario interactuar con el sistema informático, incluyendo, por ejemplo, dispositivos de memoria y almacenamiento (RAM, ROM (por ejemplo, CD-ROM, DVD), discos magnéticos, unidades ópticas, memoria flash,); dispositivos de comunicación/redes (por ejemplo, cableados, como módems/tarjetas de red, o inalámbricos, como Wi-Fi); dispositivos de entrada como teclado(s), pantalla(s) táctil(es), cámara(s) y/o micrófono(s); y dispositivos de salida, como pantallas y sistemas de audio. Para ayudar al operador de los sistemas de centrifugación descritos en este documento con varios aspectos de su operación, tales realizaciones pueden incluir una interfaz gráfica de usuario con una pantalla que incluye una pantalla táctil interactiva.

Sin perjuicio de las diversas realizaciones particulares enumeradas a lo largo de esta divulgación, los expertos en la técnica apreciarán que se podrían implementar una variedad de modificaciones y optimizaciones para aplicaciones particulares. Debe entenderse que la presente solicitud no se limita a cualquier configuración descrita en el presente documento. Por ejemplo, puede ser deseable utilizar un número mayor o menor de casetes de separación de fluidos modulares en una centrífuga. Es decir, en un escenario particular, se pueden implementar seis (6) casetes modulares equilibrados de separación de fluidos en los que cada casete de separación de fluidos modular comprende 60 grados de un área circunferencial de un conjunto de rotor. De la misma forma, puede existir un escenario en el que se implementarían tres (3) casetes modulares equilibrados de separación de fluidos, por lo que cada casete de separación de fluidos modular comprende 120 grados de un área circunferencial del conjunto de rotor. De la misma manera, casetes de separación de fluidos modulares que incluyen cualquier combinación de unidades de carga frontal, cargado posterior, pueden ser deseables configuraciones de válvula NOV y NOV. De la misma forma, el número de válvulas se puede ajustar para una aplicación particular. También se pueden incorporar de diversas formas medios de control de flujo sin bomba como se describen en el presente documento para aplicaciones particulares. Adicionalmente, la presente solicitud no se limita a la separación de sangre. Es decir, los principios de la presente solicitud pueden ser aplicables a la separación o eliminación de constituyentes particulares de muchos fluidos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un casete (300; 400; 3800) modular para separar un fluido compuesto en al menos dos componentes del mismo durante la centrifugación, el casete comprende:

una porción (302) de entrada fluido;

al menos una porción (304; 406; 3808, 3810; 4406) de separación de fluido;

al menos una cámara (306; 408; 3802; 4402) de medios en comunicación fluida con la porción de separación de fluidos;

una porción (320) de recopilación de fluido; al menos un canal fluídico configurado para formar una comunicación fluida entre al menos dos componentes del casete;

a través de al menos una válvula (2800; 2900; 3000; 3100, 3300) de interceptación configurada para cerrar al menos uno de los canales fluídicos y

al menos un elemento (3702) calefactor configurado para accionar la al menos una válvula de cera

en donde la al menos una válvula de cera comprende porciones (2806; 2906; 3008; 3104; 3304; 3306) de canal de flujo ondulantes.

2. El casete modular de la reivindicación 1, en donde la porción de separación de fluidos incluye una primera sección que tiene un primer volumen en comunicación fluida con una segunda sección que tiene un segundo volumen.

3. El casete modular de la reivindicación 2, en donde la porción de separación de fluidos comprende además una tercera sección que tiene un tercer volumen que es más pequeño que el primer volumen y el segundo volumen; opcionalmente en donde la tercera sección de la porción de separación de fluidos comprende además una presa (900; 1000; 1100; 1202) espumadora;

opcionalmente en el que la presa espumadora está dispuesta en un ángulo de entre 40 y 50 grados con respecto a una línea paralela a una fuerza centrífuga creada en el casete modular durante la centrifugación.

4. El casete modular de la reivindicación 2, en el que la primera sección de la porción de separación de fluidos y la segunda sección de la porción de separación de fluidos están en comunicación fluida entre sí mediante al menos un canal fluídico que comprende una válvula de cera;

opcionalmente en el que la válvula de cera es una válvula (NOV) normalmente abierta de canal (IC) inyectable.

5. El casete modular de la reivindicación 1, en donde la al menos una válvula para cera comprende además una cavidad (3102; 3302) de inyección;

opcionalmente en el que la cavidad de inyección comprende al menos un puerto de inyección; opcionalmente en el que la cavidad de inyección comprende además al menos un respiradero; opcionalmente en donde la cavidad de inyección comprende además una porción extendida configurada para aceptar un volumen de cera fundida igual a un volumen de una sección de un canal de flujo dentro de la cavidad de inyección.

6. El casete modular de la reivindicación 1, en donde al menos uno de los canales fluídicos comprende dos válvulas de cera en serie;

opcionalmente en donde al menos una de las dos válvulas de cera en serie es una IC NOV.

7. El casete modular de la reivindicación 1, en donde al menos un elemento calefactor comprende al menos una resistencia; opcionalmente, en el que al menos una resistencia forma una parte de una matriz de resistencia;

opcionalmente en el que la matriz de resistencia comprende una única capa;

opcionalmente en el que la matriz de resistencia comprende una capa de resistencia, una capa aislante y una capa un adhesivo;

opcionalmente en donde la capa adhesiva comprende silicona;

opcionalmente en donde la capa adhesiva comprende un espesor de entre 8 ml y 12 ml;

opcionalmente en donde la capa adhesiva comprende al menos un canal fluídico formado en ella.

8. El casete modular de la reivindicación 7, en donde al menos una resistencia está configurada para accionar al menos una válvula de cera desde una distancia de entre 0,005 pulgadas y 0,0010 pulgadas (0,127 mm y 0,0254 mm).

9. El casete modular de la reivindicación 7, en donde al menos una resistencia está configurada para aceptar una tensión de entre 10 y 20 voltios para accionar al menos una válvula de cera.

10. Un método para separar un líquido compuesto en al menos dos partes componentes del mismo, comprendiendo el método:

introducir el líquido compuesto en una primera porción (3808,3810; 4406) de un casete (300; 400; 3800) modular; introducir, a una distancia de un eje (106; 206) de rotación de una centrífuga (102; 202) que es menor que una distancia desde el eje de rotación de la primera porción, un medio de separación que tiene una densidad mayor que el fluido compuesto en una segunda porción (3802; 4402) del casete modular;

introducir el casete modular en la centrífuga;

girar el casete en la centrífuga;

accionar, con una resistencia (3702) eléctrica una válvula (3828) de cera del casete modular para liberar los medios de separación de la segunda porción (3802; 4402) en la primera porción (3808, 3810; 4406) dando como resultado un desplazamiento del fluido compuesto en la primera porción, en donde la válvula de cera comprende porciones (2806; 2906; 3008; 3104; 3304; 3306) de canal de flujo ondulantes;

separar, en la primera porción, el fluido compuesto en dos o más de sus partes componentes; y recoger, del casete, una o más de las partes componentes separadas del líquido compuesto.

11. El método de la reivindicación 10, en donde la entrada del líquido compuesto en la primera porción (3808,3810; 4406) comprende además introducir el fluido compuesto en una primera sección (3808; 4408) de la primera porción, teniendo la primera sección un primer volumen y estando en comunicación fluida con una segunda sección (3810; 4410) teniendo un segundo volumen.

12. El método de la reivindicación 11, en donde la separación del líquido compuesto comprende además separar el fluido compuesto en una tercera sección de la primera porción, teniendo la tercera sección un tercer volumen que es más pequeño que el primer volumen y el segundo volumen; opcionalmente en el que la separación del líquido compuesto comprende además separar el fluido compuesto usando una presa (900; 1000; 1100; 1202) espumadora posicionada en la tercera sección.

13. El método de la reivindicación 11, en donde la separación del líquido compuesto comprende además accionar al menos una válvula de cera configurada para separar la primera sección de la primera porción de la segunda sección de la primera porción;

opcionalmente en el que el accionamiento de al menos una válvula de cera comprende además accionar una válvula (NOV) normalmente abierta del canal (IC) inyectable;

opcionalmente, en el que el accionamiento de la IC NOV comprende además hacer fluir cera fundida hacia al menos una parte del canal de flujo ondulante de la IC NOV.

14. El método de la reivindicación 10, en donde el método comprende además una apertura y cierre secuencial de al menos un canal fluídico usando dos o más válvulas de cera en serie.

15. El método de la reivindicación 10, en donde el accionamiento de la válvula de cera con una resistencia comprende además recibir una señal desde una porción de un circuito impreso.