ES2960487T3 - Centrífuga - Google Patents

Abstract

Una centrífuga para concentrar y recoger selectivamente constituyentes de una mezcla líquida biológica, que comprende una cámara dispuesta para contener una mezcla líquida y que tiene un eje longitudinal central, comprendiendo dicha cámara un conjunto que comprende un cilindro tubular y una pared extrema, comprendiendo cada uno un eje longitudinal central común. eje, comprendiendo dicho cilindro tubular una pared lateral que se estrecha radialmente hacia dentro hacia dicho eje longitudinal central desde dicha pared de extremo; una entrada para añadir la mezcla líquida a dicha cámara; un primer puerto en comunicación fluida con dicha cámara y ubicado en dicho conjunto a una primera distancia radial de dicho eje longitudinal central; y un canal circunferencial (640) que se extiende desde el interior de dicho barril hasta dicho primer puerto, dicho canal circunferencial comprende una porción restringida y una porción no restringida, comprendiendo dicha porción restringida una restricción (800) en al menos una porción de dicha circunferencia canal (640); y un motor para hacer girar dicha cámara alrededor de dicho eje longitudinal central. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Centrífuga

Campo técnico

La presente invención se refiere a las centrífugas.

Técnica anterior

Los fluidos, tales como sangre entera u otros diversos fluidos biológicos, son suspensiones y se pueden separar en sus partes o fracciones constituyentes. Por ejemplo, la sangre entera comprende cuatro fracciones principales, glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas y plasma, que se pueden separar en función de sus diferentes gravedades específicas en un dispositivo tal como una centrífuga. Una muestra de sangre entera anticoagulada puede colocarse en un tubo de ensayo, u otro dispositivo similar que, a continuación, se hace girar en una centrífuga a una velocidad especificada. La fuerza centrífuga generada separa la sangre en las diferentes fracciones en función de sus pesos específicos relativos. Los glóbulos rojos están en la parte inferior, el plasma está en la parte superior con los glóbulos blancos de gravedad específica intermedia y las plaquetas (denominadas en su conjunto capa leucocitaria (BC)) están en una posición intermedia a las otras dos fracciones. También se pueden separar otros diversos fluidos biológicos. Por ejemplo, las células nucleadas se pueden separar y extraer de muestras obtenidas de médula ósea o tejido adiposo.

Es deseable aislar las diferentes fracciones de sangre entera para diferentes propósitos médicos. Las plaquetas se pueden obtener en preparaciones de plasma rico en plaquetas (PRP) o concentrados de plaquetas (PC). Las plaquetas contienen factores de crecimiento (por ejemplo, PDGF, TGF-B y otros), que pueden iniciar, ayudar en o acelerar diversas funciones corporales, que incluyen, pero sin limitarse a, angiogénesis, cicatrización y osteogénesis. La administración de plaquetas autólogas en una herida puede mejorar la respuesta curativa al utilizar las plaquetas del propio paciente sin el riesgo de infección que supone el uso de productos sanguíneos procedentes de otra fuente donante. Como alternativa, puede ser aconsejable el uso de plasma pobre en plaquetas (PPP) en diversos procedimientos. El PPP se puede preparar aislando la fracción plasmática de los concentrados de plaquetas y conservando la fracción plasmática aislada.

Existen varios sistemas para la producción de PRP/PC. Algunos usan tubos de ensayo especializados, patentes de EE. UU. con los números 7.179.391 y 7.520.402, que pueden incluir elementos flotantes, tubos y/o materiales de gel de densidades específicas. Otros sistemas usan jeringas dobles especializadas, por ejemplo las que se describen en la patente de EE. UU. con los números 6.716.187 y 7.195.606. Estos tubos de ensayo y jeringas deben centrifugarse en una gran centrífuga especializada durante un tiempo específico, típicamente de 10 a 30 minutos y, a continuación, mediante cuidadosos procedimientos de manipulación y extracción o decantación, producen el PRP/PC deseado. La consistencia de estas preparaciones puede variar dependiendo del nivel de habilidad del operario. Otros sistemas, por ejemplo la patente de EE. UU. n.° 6.982.038, contienen cámaras de centrífuga especializadas y sistemas de control complejos que producen el PRP/PC en aproximadamente 30 minutos. Todos estos sistemas proporcionan PRP/PC de diferentes concentraciones de plaquetas dependiendo del procedimiento utilizado. Uno de los principales inconvenientes de estos procedimientos es la necesidad de un costoso equipo de capital, lo que limita su utilidad a instalaciones que dispongan de los fondos y el espacio necesarios. Estos procedimientos también requieren habilidades considerables del operario para completar los procedimientos necesarios para obtener el PRP/PC.

El documento US 3.955.755 describe un rotor de centrífuga de separación de sangre que tiene un núcleo generalmente parabólico dispuesto concéntricamente y separado dentro de un alojamiento que tiene una cavidad con una forma similar. Entre el núcleo y el alojamiento hay una cámara de separación en la que la sangre entera se separa en zonas de glóbulos rojos, glóbulos blancos y plasma. Las zonas se separan mediante paletas separadoras anulares dispuestas dentro de la cámara de separación.

El documento JP H09-192215A describe una cubeta centrífuga para su uso en un dispositivo de separación de componentes sanguíneos de tipo centrífugo de flujo sanguíneo intermitente. La cubeta centrífuga se divide en espacios de muestreo correspondientes a constituyentes de sangre entera en posiciones orientadas con respecto a un eje de rotación de modo que los eritrocitos, los plasmas y las capas leucocitarias se muestrean por separado sin detener la rotación de la cubeta centrífuga.

La capacidad de producir PRP/PC a partir de la propia sangre de un paciente en el lugar de asistencia sin necesidad de equipos complejos y costosos ni de procedimientos difíciles facilitaría la utilidad clínica del PRP/PC. Por lo tanto, los objetivos de esta invención incluyen, entre otras cosas, proporcionar un aparato y un procedimiento para procesar la propia sangre de un paciente en el lugar de asistencia en un corto período de tiempo que sea autónomo, funcione con una batería, sea pequeño y/o portátil, barato, fácil de usar, reproducible, capaz de separar muchas poblaciones celulares y desechable sin necesidad de un equipo de centrifugación adicional.

Descripción de la invención

De acuerdo con la invención, una unidad de separación centrífuga de un solo uso, estéril, autónoma, compacta y fácil de usar proporciona una concentración rápida y fiable de constituyentes de una mezcla líquida, por ejemplo una mezcla líquida biológica, tal como una concentración de plaquetas de sangre entera o, de forma alternativa, una concentración de células a partir de un aspirado de médula ósea. El PRP/PC resultante se puede aplicar inmediatamente en el paciente. La unidad es adecuada para su uso en consultorios, quirófanos, urgencias u hospitales militares de campaña.

El separador de PRP autónomo desechable presenta un motor con un eje de accionamiento, siendo el eje de accionamiento coaxial al eje central o longitudinal del ensamblado de la cámara de separación de sangre (BSC). El motor puede tener la capacidad de hacer girar la BSC a velocidades en el intervalo de 10.000 a 25.000 rpm durante varios minutos. Se puede suministrar energía al motor a través de una batería u otra unidad de alimentación. La energía se puede suministrar a través de un interruptor e incluso pequeñas pilas secas tendrán capacidad suficiente para completar el proceso de separación. La BSC y el motor/batería están completamente encerrados en un receptáculo exterior que incluye un orificio de acceso a la BSC al que se puede acoplar una jeringa estándar. De forma alternativa, la BSC se puede hacer girar por medios no eléctricos, tales como una turbina accionada por aire o un accionamiento por resorte. También podría incluir un acoplamiento magnético o mecánico a un motor de accionamiento externo, o cualquier fuente de energía que pueda estar disponible en el lugar de la intervención quirúrgica, por ejemplo en la sala de operaciones oin situdurante un procedimiento traumatológico, como en un complejo "Ma SH".

En una primera forma de realización, el ensamblado de BSC presenta un cuerpo cilíndrico que puede ser cilíndrico o cónico, una tapa de extremo que incorpora pasajes y una extensión tubular y, en algunas formas de realización, un pistón o vejiga, que entre ellos definen la BSC. Un manguito que se desliza sobre el diámetro exterior de la tapa de extremo actúa como la parte móvil de los ensamblados de dos válvulas, presentando cada válvula un rebaje en la superficie externa de la tapa de extremo y una junta tórica en el rebaje. Los pasajes dentro de la tapa de extremo conducen desde la BSC hasta los centros de los rebajes, y dos orificios del manguito se alinean con los centros de rebaje en una secuencia de 3 posiciones. Los dos orificios del manguito se colocan de modo que no se alineen con los dos centros de rebaje en la tapa de extremo al mismo tiempo. De forma secuencial, el manguito abre un primer orificio, a continuación cierra ambos orificios y, a continuación, abre un segundo orificio. Los orificios se abren de forma escalonada, pero podrían abrirse proporcionalmente. El manguito es accionado por un mando conectado a un collar deslizante a través de un ensamblado de cojinete de modo que el mando no gira durante el funcionamiento del motor.

Se inyecta sangre anticoagulada a través de la extensión tubular para llenar la BSC. El manguito está en una primera posición en la que ambos orificios del manguito no se alinean con ninguno de los rebajes de la tapa de extremo. El motor se acciona y la BSC gira para crear una fuerza centrífuga en la sangre, separándola así en sus componentes, donde los glóbulos rojos están más cerca de la pared interna de la BSC, los glóbulos blancos recubren la capa de glóbulos rojos hacia el centro, seguidos de las plaquetas y, a continuación, el plasma que llena el centro. En otras palabras, la centrifugación produce capas de constituyentes estratificadas concéntricas de la mezcla, donde las capas de constituyentes estratificadas concéntricas adyacentes definen una interfase de mezcla. Después de un periodo de centrifugación de aproximadamente 1 minuto o menos, el manguito se mueve a una segunda posición en la que el primer orificio del manguito se alinea con el rebaje de la tapa de extremo. Este orificio se comunica con la capa de glóbulos rojos que está junto a la pared interna. Los glóbulos rojos salen de la cámara a través de este orificio debido a la presión generada por la fuerza centrífuga. A medida que los glóbulos rojos salen del separador, el volumen se reemplaza por aire que entra a través de la extensión tubular en la tapa de extremo. El aire forma una columna en el centro de la cámara que crece a medida que se reemplaza más volumen. También se concibe que, sin un respiradero de entrada de aire, la rotación y evacuación continuas de los glóbulos rojos dará lugar a la formación de un núcleo de vacío, ya que la sangre se desgasifica y, posiblemente, se extrae vapor del líquido debido a la presión reducida en el centro de rotación. Después de descargar una cantidad sustancial, preferiblemente la mayoría, de glóbulos rojos del volumen separador de sangre, el manguito se mueve a una tercera posición para cerrar el primer orificio y abrir el segundo orificio. Esto se hace antes de que la capa de plaquetas en el volumen pueda salir por el primer orificio. El pasaje hacia el segundo rebaje en la tapa de extremo del dispositivo se coloca de manera precisa lejos del eje central para eliminar un volumen prescrito de plasma de la BSC sin perturbar la capa de plaquetas. A medida que el plasma sale de la cámara, el aire reemplaza al volumen a través de la extensión tubular y el diámetro de la columna de aire en el centro de la BSC sigue creciendo. Cuando el diámetro de la columna de aire abarca la entrada del segundo pasaje, no puede salir más plasma de la cámara y el proceso de concentración termina de ese modo automáticamente. En caso de que se cree un núcleo de vacío, el proceso de concentración terminaría automáticamente de manera similar, ya que el núcleo de vacío se encuentra con la entrada del segundo pasaje. El dispositivo se apaga y el concentrado de plaquetas está listo para su uso.

Otra forma de realización usa una vejiga flexible que recubre el interior de la BSC. El extremo macizo de la BSC incluye un orificio para que el aire entre alrededor del exterior de la vejiga flexible. La extensión tubular del eje de la tapa de extremo incluye una válvula hermética. Esta forma de realización funciona de la misma manera excepto que no introduce deliberadamente aire en contacto con la muestra de sangre. Durante el ciclo de centrifugación, mientras los glóbulos rojos y, a continuación, el plasma salen de la cámara, el aire entra en el lado opuesto de la cámara, colapsando así la vejiga flexible. Debido a la presión generada en el líquido por la fuerza centrífuga, el saco se colapsa en forma de "W" con los extremos abiertos de la "W" mirando hacia el extremo de la cámara opuesto al extremo con el orificio de purga de aire. A medida que sale más plasma de la cámara, la parte central de la "W" llega al segundo pasaje en la tapa de extremo y cierra el pasaje, terminando así automáticamente el ciclo.

Otra forma de realización reemplaza la vejiga flexible por un pistón y un resorte: a medida que los glóbulos rojos (RBC) salen por los orificios de la válvula, el pistón se mueve hacia la tapa de extremo gracias a la acción del resorte.

Se divulga además que el sistema de la presente invención puede incorporar un mecanismo de apagado automático para sellar el/los orificios(s) en base a ciertas condiciones. Por ejemplo, un mecanismo de este tipo puede incorporar un adyuvante de separación fluidizable en forma de gel con un peso específico intermedio seleccionado para que se sitúe entre un elemento no deseado, por ejemplo, glóbulos rojos, y un elemento terapéutico deseado, por ejemplo, plaquetas. La viscosidad del gel separador se diseña de modo que no pase a través del pequeño orificio de salida a la velocidad de centrifugación empleada en la centrífuga de separación de sangre. Tras la activación de la centrífuga, el gel separador creará una capa y una barrera distintas entre la capa externa de glóbulos rojos, ubicada cerca de la periferia del eje de rotación, y la capa pobre en plaquetas que se ubicará más cerca del eje central de la rotación centrífuga. El gel separador tapa automáticamente el primer orificio cuando han salido todos los glóbulos rojos. Como otro ejemplo, el cierre automático del primer orificio se puede lograr con una compuerta maciza, o aleta de ventilación, también construida con un material de un peso específico intermedio seleccionado de manera específica. Tras el funcionamiento inicial, la compuerta se abre y se separa del orificio de ventilación en función de su densidad e intenta situarse en una ubicación entre los glóbulos rojos y las plaquetas. Como en el ejemplo anterior, una vez que los glóbulos rojos han salido completamente del sistema, la compuerta sellará el orificio de ventilación e impedirá eficazmente que el fluido rico en plaquetas salga del sistema. Como otro ejemplo más de un adyuvante de separación, perlas de plástico, tales como microesferas con el peso específico intermedio deseado, también podrían colocarse previamente dentro de la cámara de la centrífuga. Las perlas deben dimensionarse de manera apropiada para tapar el orificio de salida después de que el elemento no deseado, por ejemplo, glóbulos rojos, haya salido del sistema.

En otra forma de realización, la BSC, o al menos una porción de la misma, puede estar hecha de un material claro (transparente) de modo que pueda observarse el progreso de la extracción de glóbulos rojos a través de una ventana transparente en la carcasa exterior. Esto puede permitir una sincronización precisa del cierre del primer orificio para finalizar la salida de los glóbulos rojos.

Otra forma de realización logra la concentración a través de la sincronización precisa de la secuencia de apertura/cierre de válvulas y el arranque y parada del motor.

En otra forma de realización, el sistema puede presentar un componente de accionamiento reutilizable con un motor que está dispuesto para acoplarse a un componente de centrífuga desechable, en donde los productos sanguíneos se centrifugan, separan y retienen completamente dentro de la unidad desechable, de modo que el componente de accionamiento no queda expuesto al producto sanguíneo y puede reutilizarse sin temor a contaminación.

En otra forma de realización, la unidad desechable puede incluir materiales absorbentes de sangre o cámaras receptoras de fluido para capturar los productos sanguíneos evacuados.

En otra forma de realización, la cámara de rotación está dispuesta para minimizar la interrupción de las interfases entre los productos sanguíneos separados, mientras que los glóbulos rojos y los componentes del plasma se evacúan de la cámara giratoria.

Breve descripción de los dibujos

Figs. 1a y 1b: principio de funcionamiento.

Fig. 2: centrífuga con pistón accionado por resorte en cámara cónica, posición de carga, válvula de RBC abierta, válvula de plasma cerrada (sección de la parte longitudinal).

Las Figs. 3a, 3b, 3c y 3d muestran secciones transversales de la centrífuga con un pistón cargado por resorte en cámara cónica (secciones transversales de la Fig. 2) y detalles ampliados de los componentes de válvula de RBC utilizados en todos los dispositivos mostrados en las Figs. 2, 4, 5, 6, 7, 9,10,11, 12, 14, 15, 16, 17 y 18.

Fig. 4: centrífuga con pistón accionado por resorte en cámara cónica, centrifugado, RCBs separados del plasma, ambas válvulas cerradas (sección de la parte longitudinal).

Fig. 5: centrífuga con pistón accionado por resorte en cámara cónica, posición intermedia, válvula de RBC abierta y los RBC vertiéndose, válvula de plasma cerrada (sección de la parte longitudinal).

Fig. 6: centrífuga con pistón accionado por resorte en cámara cónica, posición final, válvula de RBC cerrada, válvula de plasma abierta y la mayor parte del plasma vertido (sección de la parte longitudinal).

Fig. 7: centrífuga con cámara de vejiga, posición de carga, válvula de RBC abierta, válvula de plasma cerrada (sección de la parte longitudinal).

Fig. 8: centrífuga con cámara de vejiga, posición de carga, (sección transversal de la Fig. 7).

Fig. 9: centrífuga con cámara de vejiga, centrifugado, RBC separados del plasma, ambas válvulas cerradas (sección de la parte longitudinal).

Fig. 10: centrífuga con cámara de vejiga, posición de vertido de RBC, válvula de RBC abierta, válvula de plasma cerrada (sección de la parte longitudinal).

Fig. 11: centrífuga con cámara de vejiga, válvula de plasma abierta, válvula de RBC cerrada, plasma vertiéndose (sección de la parte longitudinal).

Fig. 12: centrífuga con núcleo de aire, posición de carga inicial, ambas válvulas cerradas.

(sección de parte longitudinal).

Fig. 13: centrífuga con núcleo de aire (sección transversal de la Fig. 12).

Fig. 14: centrífuga con núcleo de aire, centrifugación y separación, RBC vertiéndose, válvula de RBC abierta, válvula plasma cerrada (sección de la parte longitudinal).

Fig. 15: centrífuga con núcleo de aire, válvula de RBC cerrada, válvula de plasma abierta, RBC residuales y plasma residual restante (sección de la parte longitudinal).

Fig. 16: centrífuga con núcleo de aire, retirada de PRP al final, ambas válvulas cerradas (sección de la parte longitudinal).

Fig. 17: centrífuga con un cerramiento típico (sección de la parte longitudinal, que muestra los medios de captura de RBC y plasma y los medios de prevención de aerosol).

Figs. 18a y 18b: centrífuga con cerramiento típica (sección transversal de la Fig. 17).

Fig. 19: sección transversal longitudinal simplificada de la centrífuga con componentes desechables y reutilizables que se muestran separados. Se muestra con las válvulas de glóbulos rojos y plasma cerradas.

Fig. 20a: esquema simplificado de la cámara de centrífuga que tiene una cámara impelente en el extremo del canal de glóbulos rojos y fluidos separados.

Fig. 20b: vista proyectada del orificio de plasma de la Fig. 20a con el patrón de flujo de fluido de plasma representado por flechas.

Fig. 21: centrífuga ensamblada en posición de funcionamiento, válvula de RBC abierta y vertido de RBC completo. Fig. 22: sección transversal simplificada de la Fig. 21 en AA.

Fig. 23: sección transversal simplificada de la Fig. 21 a través de la válvula de plasma en BB que muestra la construcción de válvula.

Fig. 24: centrífuga ensamblada en posición de funcionamiento, válvula de RBC cerrada, válvula de plasma abierta y vertido de plasma completo.

Fig. 25: centrífuga con medios para recoger plasma pobre en plaquetas (PPP) en un recipiente separado, que se muestra en la fase de funcionamiento de recogida de plasma.

Fig. 26: centrífuga con arandelas absorbentes para capturar productos sanguíneos, que se muestran al final de la fase de vertido de RBC.

Fig. 27a: esquema simplificado de la cámara de centrífuga que tiene cámaras impelentes en el extremo del canal de glóbulos rojos y en la salida de plasma, y fluidos separados.

Fig. 27b: vista en proyección del orificio de plasma de la Fig. 27A, con el patrón de flujo de fluido representado por flechas.

Fig. 28: vistas en sección transversal de un recipiente alternativo de RBC y plasma con válvula de indexación, representado en la posición cerrada.

Fig. 29: vista en sección transversal de un recipiente alternativo de RBC y plasma con válvula de indexación que muestra la válvula en posición abierta.

Fig. 30: vista en sección transversal isométrica de un recipiente alternativo de RBC y plasma con válvula de indexación. Fig. 31: vista isométrica de un recipiente alternativo de RBC y plasma desensamblado con válvula de indexación. Fig. 32: centrífuga con material estructural en un compartimento y dispuesto para la recepción del componente de capa leucocitaria.

Fig. 33: esquema simplificado de la cámara de centrífuga que tiene una característica de restricción en una porción del canal circunferencial y fluidos separados.

Fig. 33a: vista en sección transversal de la sección A-A de la Fig. 33, donde la porción del canal circunferencial correspondiente al ángulo d presenta una característica de restricción.

Fig. 34: vista en sección transversal de otra centrífuga alternativa con un ensamblado giratorio en forma de disco. Fig. 35: vista ampliada en sección transversal de los detalles de la disposición de válvula del ensamblado giratorio en forma de disco de la centrífuga de la Fig. 34.

Fig. 36: vista isométrica ampliada y en despiece ordenado de los componentes del mecanismo de transferencia de fuerza de la centrífuga de la Fig. 34.

Fig. 37: vista en proyección ampliada de los componentes de válvula del ensamblado giratorio de la centrífuga de la Fig. 34.

Modos de llevar a cabo la invención

La Fig. 1a proporciona una ilustración para la descripción del principio de funcionamiento de los dispositivos cubiertos en esta invención. Una cámara de forma esencialmente frustocónica 1, contiene una mezcla de varios líquidos de diferentes densidades y gira alrededor del eje longitudinal XX. Los líquidos 2, 3 y 4 se separan en capas radialmente distintas como se muestra en la sección AA. La conicidad es beneficiosa por varios motivos; en primer lugar, permite que un pequeño volumen de líquido ofrezca una gran profundidad radial (como se muestra en 11) en comparación con la profundidad radial que tendría el mismo volumen si se distribuyera en toda la longitud de un cilindro circular recto de dimensiones similares (véase la Fig. 1b en 14). En segundo lugar, la conicidad proporciona una componente de fuerza de aceleración radial que ayuda a arrastrar el constituyente líquido externo hacia un orificio 9 situado en el diámetro mayor del cono. En tercer lugar, la conicidad también permite la visualización de los límites de los constituyentes como ubicaciones axiales, tales como 5 y 6, en lugar de ubicaciones radiales, tales como 7 y 8, en algunas de las formas de realización. Cabe señalar en este punto que el término "conicidad" o "cónico" se usa con su significado habitual, es decir, hacerse progresivamente más pequeño hacia un extremo o disminuir gradualmente. Por lo tanto, la conicidad de la cámara no tiene que ser lineal, como se muestra en las formas de realización ejemplares incluidas en el presente documento, sino que puede ser arqueada o tener otras formas, como se establece en el párrafo [0127] del presente documento. En varias formas de realización, la pared 12 de la Fig. 1 se mueve hacia el diámetro mayor y el volumen frustocónico se reduce a medida que uno o más constituyentes se desplazan desde los orificios, por ejemplo en 9 y 10, dejando el constituyente central 3 en su volumen original. En otras formas de realización, la pared 12 permanece en su sitio y se introduce aire en la línea central en 13 para permitir el desplazamiento de los constituyentes 2 y 4 en 9 y 10 a medida que el núcleo de aire se expande para reemplazar los constituyentes descargados.

La Fig. 2 es una sección principalmente longitudinal de un dispositivo esencialmente circular, donde no se muestra el alojamiento externo. En la Fig. 2, que muestra un volumen variable hermético a los líquidos, la cámara (BSC) está formada por un cuerpo cilíndrico cónico 206, un pistón 210, un sello de pistón 211 y una tapa de extremo 215. El resorte 209 empuja el pistón 210 y el sello 211 hacia el extremo más grande de la BSC. El extremo más grande del cuerpo cilíndrico 206 está cerrado por la tapa de extremo 215. La superficie interna de la tapa de extremo 215 forma la pared de extremo de mayor diámetro de la cámara, donde la superficie interna del cuerpo cilíndrico 206 forma la pared lateral cónica de la cámara. En caso de que este dispositivo se utilice para enriquecer plasma de sangre entera, la tapa de extremo 215 tiene pasajes 216 y 217 perforados en su interior para permitir el paso de glóbulos rojos desde el pasaje 217 y plasma desde el pasaje 216. El pasaje 217 se muestra pasando a través de la falda exterior de la tapa de extremo que está en línea con la pared exterior del cuerpo cilíndrico cónico 206. Un pasaje perforado a 90° con respecto al mostrado en 217 a través de la cara interior de la tapa de extremo 215 en la posición ID máxima sería funcionalmente equivalente al mostrado en 217 y tendría una forma similar al pasaje 216. Los pasajes 217 y 216 están conectados a válvulas formadas por juntas tóricas 218 comprimidas en rebajes 226 que funcionan en coordinación con los orificios 228 y 227, respectivamente, del manguito 213. Estos componentes de válvula se muestran ampliados en las Figs. 3b y 3d. El manguito 213 encaja de forma deslizante en la tapa de extremo 215 para permitir que los orificios 228 y 227 se conecten a los pasajes 216 y 217 en momentos adecuados del funcionamiento. El manguito 213 está enchavetado a la tapa de extremo 215 para permitir la transmisión del movimiento giratorio entre estos constituyentes (chaveta mostrada). Un inserto 219 está fijado a la tapa de extremo 215 para proporcionar un eje para el cojinete de bolas 220 que sostiene el extremo izquierdo del ensamblado giratorio. Dado que el manguito 213 está girando con la cámara, se proporciona un cojinete de bolas 221 para conectar el manguito a un mando no giratorio 223 a través del collar 225 y varillas 222. El mando y el manguito pueden colocarse en 3 posiciones: primera posición, orificio 228 abierto y orificio 227 cerrado; segunda posición, ambos orificios 227 y 228 cerrados; tercera posición, orificio 228 cerrado y orificio 227 abierto. El cuerpo cilíndrico 206 está fijado al árbol 205 del motor eléctrico 201 mediante un tornillo 207. No se proporcionan cojinetes adicionales en el extremo del motor, siendo los cojinetes del motor suficientes para sostener el cuerpo cilíndrico. El ensamblado completo es sostenido por un armazón 208, estando ubicados el cojinete de inserción 220 y el motor 201 en este mismo armazón. Todos los componentes giratorios giran alrededor del eje XX.

Para usar el dispositivo de preparación de PRP, una jeringa 233 con una aguja 234, llena de sangre entera anticoagulada, se inserta en el dispositivo a través de un sello elastomérico 214 para cargar la cámara con sangre entera 229. El mando 223 se coloca en la primera posición para permitir que el aire se descargue desde el orificio 228 a medida que la cámara se llena de sangre. La sangre entera 229 carga completamente la cámara empujando el pistón 210 y el sello 211 hacia el extremo derecho, comprimiendo el resorte 209.

La Fig. 3a, que muestra una sección transversal en AA en la Fig. 2, ilustra con mayor claridad la construcción del mando 223 y los componentes de varilla 222. La Fig. 3b es una sección transversal en BB en la Fig. 2 que muestra detalles para los componentes de válvula, que son el rebaje 226 en la tapa de extremo 215, la junta tórica 218 y el orificio 228 en el manguito 213 (la construcción de la válvula para el orificio 227 es la misma). La Fig. 3c muestra la sección en CC de la Fig. 2.

Una vez que la cámara se ha cargado con sangre completa, el mando y el manguito se colocan en la segunda posición con ambas válvulas cerradas, se retira la jeringa 223 y se pone en marcha el motor. El motor se pone en marcha durante periodos de tiempo de entre 15 y 90 segundos, dependiendo de la velocidad utilizada. Se han usado velocidades de 10.000 rpm a 25.000 rpm, que generan aceleraciones centrífugas en el exterior de la cámara de centrifugación de 1.000 g a 6.000 g.

La Fig. 4 muestra el dispositivo de la Fig. 2 en funcionamiento, girando a una velocidad determinada. Tanto el orificio de RBC 228 como el orificio de plasma 227 están cerrados. El límite entre la capa de RBC y la capa de plasma se muestra en 237. El pistón 210 está todavía en la posición de carga y el resorte 209 está completamente comprimido. El resorte tiene dos funciones: mueve el pistón hacia la izquierda a medida que los glóbulos rojos se descargan de la cámara a través del orificio 228, y el resorte crea una presión mínima significativa en el líquido en rotación; esto evita que el núcleo del líquido en rotación alcance la presión de vapor de los líquidos y se puede evitar el daño celular en algunas circunstancias.

Una vez que los glóbulos rojos y el plasma se han separado, con el dispositivo todavía girando, el mando y el manguito se colocan en la primera posición y los glóbulos rojos se descargan desde el orificio 228 al interior de la carcasa (carcasa no mostrada, pero véanse las Figs. 17 y 18) que rodea al dispositivo. La Fig. 5 muestra la situación en el punto intermedio de la descarga de RBC 231 cuando el pistón 210 está en la posición intermedia. Una vez que se ha descargado la mayoría de los glóbulos rojos, la válvula se coloca en la tercera posición y el plasma 230 se elimina a través del orificio 227. La Fig. 6 muestra la situación al final del proceso de enriquecimiento: el orificio de plasma 227 todavía está abierto y el pistón está cerca de la posición más a la izquierda; las plaquetas, que tienen un peso específico entre el del plasma y los RBC, están atrapadas en la capa límite de RBC-plasma 237; el orificio de plasma está a punto de cerrarse y el motor de detenerse.

Los volúmenes típicos de la cámara son de 20 a 100 ml, y la cantidad de plasma enriquecido retirado al final del procedimiento es aproximadamente de un cuarto a un octavo del volumen original, dependiendo del grado de enriquecimiento deseado.

Para retener todas las plaquetas y otros factores que se reúnen en el límite de RBC-plasma, es esencial cerrar el orificio 228 antes de que se hayan retirado todos los RBC; de lo contrario, existe el peligro de que estos constituyentes salgan con los últimos RBC. Para garantizar que esto no ocurra, el valor de hematocrito de la muestra de sangre se usa para determinar el volumen residual de la cámara cuando el orificio de RBC debe cerrarse. Este volumen se puede observar como una posición axial del pistón, y la válvula se mueve desde la posición uno a la posición tres a medida que el pistón alcanza esta posición predeterminada.

El dispositivo descrito en las Figs. 2 a 6 utiliza un pistón y un sello que se desplazan en un tubo cónico, pero un cilindro circular recto puede funcionar adecuadamente para mezclas de líquidos distintos de la sangre y donde el volumen residual del primer líquido descargado no es demasiado crítico. El tubo cónico tiene las ventajas mencionadas en la descripción de la Fig. 1. El operario puede determinar visualmente la posición del pistón con respecto a las graduaciones en el cuerpo cilíndrico (no mostradas), o puede usarse un detector óptico y un sistema de funcionamiento automático de válvulas (no mostrado).

Dado que el plasma enriquecido residual se inyecta en el paciente, los materiales utilizados para este dispositivo tienen que ser materiales de calidad médica, al menos para aquellos constituyentes que entran en contacto con la sangre. El policarbonato o PTE son adecuados para el cuerpo cilíndrico 206, la tapa de extremo 215, el manguito 213, el armazón 208, el mando 223 y el collar 225. El inserto 219 tiene un grado adecuado de acero inoxidable pasivado tal como 416 o 420. Los cojinetes de bolas tienen que funcionar a alta velocidad, pero lo hacen durante períodos de tiempo muy cortos, por lo que los cojinetes de acero inoxidable de grado ABMA 1-3 son adecuados. Las juntas tóricas 218 y el sello 211 son de caucho de silicona. Dado que el motor no entra en contacto con la sangre, los motores industriales (por ejemplo, los fabricados por Mabucci) son adecuados.

La Fig. 7 muestra una forma de realización con una vejiga flexible 312 que inicialmente se adapta al diámetro interior del cuerpo cilíndrico 306, proporcionando la vejiga una cámara de volumen variable a través de su capacidad para invertirse como se muestra en las Figs. 10 y 11. Esta forma de realización puede servir para reducir el efecto de las burbujas de aire atrapadas.

En la Fig. 7, una cámara de centrífuga de volumen variable hermética a los líquidos (la BSC) se forma a partir de un cuerpo cilíndrico cónico 306 que contiene una vejiga moldeada 312 y una tapa de extremo 315. La vejiga está sujeta en un pliegue de retorno 339 entre un saliente de cuerpo cilíndrico 338 y la tapa de extremo 315. El extremo más grande del cuerpo cilíndrico 306 está cerrado por la tapa de extremo 315. En caso de que este dispositivo se utilice para enriquecer plasma de sangre entera, la tapa de extremo 315 tiene pasajes 316 y 317 perforados en su interior para permitir el paso de glóbulos rojos desde el pasaje 317 y plasma desde el pasaje 316. Los pasajes 317 y 316 están conectados a válvulas formadas por juntas tóricas 318 comprimidas en rebajes 326 que funcionan en coordinación con los orificios 328 y 327, respectivamente, del manguito 313. El manguito 313 encaja de forma deslizante en la tapa de extremo 315 para permitir que los orificios 328 y 327 se conecten a los pasajes 316 y 317 en momentos adecuados del funcionamiento. El mando 323 y el manguito 313 pueden colocarse en 3 posiciones: primera posición, orificio 328 abierto y orificio 327 cerrado; segunda posición, ambos orificios 327 y 328 cerrados; tercera posición, orificio 328 cerrado y orificio 327 abierto. El manguito 313 está enchavetado a la tapa de extremo 315 para permitir la transmisión del movimiento giratorio entre estos constituyentes (chaveta mostrada). Un inserto 319 está fijado a la tapa de extremo 315 para proporcionar un eje para el cojinete de bolas 320 que sostiene el extremo izquierdo del ensamblado giratorio. Dado que el manguito 313 está girando con la cámara se proporciona un cojinete de bolas 321 para conectar el manguito a un mando no giratorio 323 a través del collar 325 y varillas 322. El cuerpo cilíndrico 306 está fijado al árbol 305 del motor eléctrico 301 mediante un tornillo 307. No se proporcionan cojinetes adicionales en el extremo del motor, siendo los cojinetes del motor suficientes para sostener el cuerpo cilíndrico. El ensamblado completo es sostenido por un armazón 308, estando ubicados el cojinete de inserción 320 y el motor 301 en este armazón. Todos los componentes giratorios giran alrededor del eje XX. En esta ilustración, el manguito está en la primera posición para mantener el orificio 328 abierto para el transporte de aire a medida que la cámara se carga de sangre, y el orificio de plasma 327 se cierra. La sangre entera 329 llena completamente la cámara. Un sello elastomérico 314 permite la introducción de una aguja 334 para el paso de la sangre entera a la cámara antes del inicio de la rotación, así como la retirada del plasma enriquecido tras finalizar la acción.

La Fig. 8 es una sección transversal del dispositivo mostrado en la Fig. 7 en la sección AA. La sangre entera 329 llena la BSC y la vejiga 312 que está completamente en contacto con el cuerpo cilíndrico 306. El armazón 308 está dispuesto debajo del ensamblado giratorio.

La Fig. 9 muestra el dispositivo de la Fig. 7 en funcionamiento, girando a una velocidad determinada. El manguito 313 está en la posición dos con ambos orificios 327 y 328 cerrados. El límite entre los RBC 331 y el plasma 330 se muestra en 337. La vejiga sigue haciendo contacto con el cuerpo cilíndrico, ahora bajo la influencia de la presión desarrollada por la mezcla líquida que se está centrifugando.

La Fig. 10 representa la situación tras un centrifugado de unos 60 segundos más o menos. El manguito 313 se coloca en la posición uno, el orificio 328 está abierto y los RBC 331 se están descargando a través del orificio 328. El orificio de plasma 327 está cerrado. La vejiga se ha movido hacia la izquierda para compensar el volumen de RBC que se han descargado. La forma adoptada por la vejiga es un equilibrio entre las fuerzas desarrolladas por la presión del líquido que empuja la vejiga hacia la derecha y la presión atmosférica (a través de un respiradero 332) que empuja la vejiga hacia la izquierda. Dado que la presión en el centro del líquido en centrifugación se aproxima al cero absoluto, la presión atmosférica supera la presión situada a la izquierda que se ha desarrollado hasta un cierto radio; de ahí la forma reentrante de la vejiga. El volumen de plasma 330 se ha mantenido igual que cuando se introdujo. El límite entre los RBC y el plasma se muestra en 337. En esta vista, la descarga de RBC está a punto de detenerse ya que el volumen de RBC residual 331 es lo suficientemente bajo.

La Fig. 11 ilustra la posición final de la vejiga 312 mientras la rotación continúa, pero justo antes de detenerse. El manguito 313 está en la posición tres, el orificio de RBC 328 está cerrado y el orificio de plasma 327 todavía está abierto. El plasma se ha descargado a través del orificio 327 y está a punto de ser interrumpido por la vejiga que rueda sobre la tapa de extremo 315 y corta el pasaje 316. Esto ilustra el volumen mínimo de plasma enriquecido 330. En este punto, el manguito 313 se mueve a la posición dos con ambos orificios cerrados y, a continuación, se detiene la rotación; el líquido residual se retira usando una jeringa de manera similar a la carga descrita en la Fig. 7.

Los materiales para el dispositivo de las Figs. 7 a 11 son similares a los del dispositivo de las Figs. 2 a 6: la vejiga, por ejemplo, puede estar hecha de caucho de silicona, poliuretano o policloruro de vinilo.

Para el dispositivo anterior 200, la posición del pistón proporcionó la señal para el cierre del orificio de RBC 328. En el caso de la vejiga, la vejiga invertida rueda a lo largo del diámetro interior del cuerpo cilíndrico cónico, proporcionando la posición axial del borde inverso (etiquetado como 312 en la Fig. 11) el volumen y la señal para el cierre del orificio. La interrupción de la descarga de plasma es automática a medida que la vejiga rueda sobre el pasaje de orificio 316.

El dispositivo descrito en las Figs. 12 a 16 utiliza un núcleo de aire y no utiliza vejiga o pistón.

El dispositivo de la Fig. 12 tiene una construcción muy similar a las dos formas de realización anteriores, con una BSC formada a partir de un cuerpo cilíndrico 406 y una tapa de extremo 415. La superficie interna de la tapa de extremo 415 forma la pared de extremo de mayor diámetro de la cámara, donde la superficie interna del cuerpo cilíndrico 406 forma la pared lateral cónica de la cámara. En esta ilustración, la sangre entera 429 de la jeringa 433 llena la cámara de centrífuga a través de la aguja 434 con ambos orificios 428 y 427 cerrados. El aire desplazado por la sangre se escapa a través de la holgura entre la aguja 434 y el diámetro interior del inserto 419 a medida que se inyecta la sangre. La Fig. 13 muestra la naturaleza de la sección circular de la Fig. 12. Una vez que se retira la jeringa de carga, se pone en marcha el motor y se hace girar la cámara de 10.000 a 20.000 rpm durante aproximadamente un minuto. En este punto, el manguito 413 se mueve a la segunda posición y los RBC se descargan a través del orificio 428 hasta el punto mostrado en la Fig. 14, en el que quedan niveles mínimos de RBC 431. Mientras tanto, el plasma adopta la región o capa 430 y se forma un límite 440 en la interfase radial de plasma-aire, habiendo entrado el núcleo de aire 438 a través del diámetro interior del inserto 419 (por medio de un filtro en el alojamiento no mostrado, pero véanse las Figs. 17 y 18). En este punto, el manguito se mueve a la tercera posición, el orificio 428 se cierra y el orificio 427 se abre. Con este dispositivo preferido no hay vejiga o pistón que observar, por lo que el operario observa la interfase axial 436 entre los RBC 431 y el plasma 430 de la mezcla a través del cuerpo cilíndrico transparente para determinar cuándo cerrar manualmente el orificio de RBC 428 y abrir el orificio de plasma 427. Con la sangre, esta interfase de mezcla es fácil de ver y se puede automatizar con un detector óptico. La diferencia en la resistividad eléctrica entre los glóbulos rojos y el plasma también se puede utilizar para activar un indicador o una válvula automatizada. Una forma alternativa de determinar el momento en el que cerrar el orificio de RBC es controlar el tiempo. Después de un minuto de funcionamiento para separar los constituyentes de la sangre, se abre el orificio de RBC y se inicia un temporizador. Dado que la presión generada en la centrífuga es una función predecible del peso específico del líquido y la velocidad de funcionamiento, y dado que el orificio de RBC es un orificio calibrado con precisión, el caudal que se descarga y, por lo tanto, el tiempo, se puede calcular para un valor de hematocrito dado.

Con el motor aún en funcionamiento, el plasma se descarga a través del orificio 427 hasta que alcanza la situación de la Fig. 15, donde los RBC residuales están en la capa 431 y el plasma residual en la capa 430. El manguito se mueve entonces a la segunda posición para cerrar ambos orificios. En el caso del plasma, el pasaje 416 se coloca en una ubicación radial precisa para conferir un volumen final preciso, ya que no se producirá ningún flujo adicional de plasma una vez que el núcleo de aire 438 haya crecido hasta esa ubicación radial del pasaje. A continuación, se para el motor y se coloca el aparato sobre un extremo, con el motor hacia abajo, de modo que el eje de rotación quede vertical, como se muestra en la Fig. 16. El plasma enriquecido restante con algunos RBC se retira mediante jeringa y aguja como se ilustra.

Un cerramiento adecuado para diversas formas de realización analizadas en esta solicitud se describe en las Figs. 17 y 18; sin embargo, estas dos figuras muestran el cerramiento aplicado específicamente a la forma de realización con núcleo de aire de las Figs. 12 a 16. El armazón 508 está montado en una unidad de alimentación de batería 503 que actúa como la base para el cerramiento. Una carcasa exterior 500 rodea la centrífuga y está fijada a la batería 503, siendo la unión estanca a los líquidos y al aire. Un mando selector de válvula 545, solidario con una excéntrica 546 y un pasador 547, está montado en la carcasa de modo que el operario puede girar el mando selector 545 para accionar el mando interno 523 a través del pasador 547 en la muesca 548 y, por lo tanto, el collar 525 y el manguito de válvula 513. En la Fig. 17, el motor 501 que acciona la cámara BSC se controla manualmente mediante un interruptor 504 conectado a la batería 503 mediante cables 550. Un casquillo 543 montado en el extremo izquierdo del cerramiento 500 proporciona alineación para la entrada de la aguja de jeringa (433 de la Fig. 12) cuando se carga la cámara con sangre entera o cuando se extrae el plasma enriquecido. Inmediatamente adyacente al casquillo 543 hay un filtro perforable flexible poroso 544. Este filtro tiene dos funciones: filtra el aire que entra en el núcleo de la centrífuga cuando está funcionando y evita la salida de cualquier aerosol a la atmósfera de los fragmentos de sangre generados a medida que la centrífuga descarga los RBC o el plasma al interior de la carcasa. Una pequeña hendidura en el filtro permite que la aguja de la jeringa de carga entre sin dañar la efectividad del filtro. Cubriendo la mayor parte de las paredes interiores de la carcasa 500 hay un revestimiento altamente absorbente 542 para absorber los RBC y el plasma descargados en el interior de la carcasa a medida que el núcleo de aire 538 se agranda y el proceso de enriquecimiento avanza. Una lente y máscara 549 colocadas en la pared de la carcasa 500 permiten al operario ver la interfase axial 536 de los RBC y el plasma a medida que avanza el proceso de enriquecimiento. La máscara y la lente se eligen para mejorar el contraste de la imagen vista de la interfase de separación de líquido 536.

Un fotodetector (no mostrado) puede colocarse en la ubicación de la lente para proporcionar una señal eléctrica del progreso de las interfases de separación de líquidos, y un accionador electromagnético puede accionar el mando selector de válvula 545. Estos elementos eléctricos, junto con un interruptor manual, se pueden utilizar para controlar todo el proceso una vez que el motor ha arrancado.

A partir de las pruebas realizadas hasta la fecha, en algunas aplicaciones parece factible usar un programa de temporizador simple para programar los movimientos del manguito. Por ejemplo, la siguiente secuencia puede funcionar con un temporizador una vez que la cámara esté cargada de sangre, a) arrancar el motor, mantener el funcionamiento durante 60 segundos b) abrir el orificio de RBC y descargar los RBC durante 30 segundos, c) cerrar el orificio de RBC, abrir el orificio de plasma y mantener el funcionamiento durante 30 segundos, d) cerrar ambos orificios y parar el motor. Un dispositivo de este tipo podría requerir la adición de un medio para insertar manualmente el valor de hematocrito del paciente para permitir proporciones variables de RBC en el plasma.

La Tabla 1 proporciona datos típicos obtenidos para el dispositivo de núcleo de aire de las Figs. 12 a 16 usando sangre porcina. Los datos se obtuvieron con ciclos de un minuto para la separación inicial y aproximadamente un minuto más para descargar los RBC y el plasma.

Tabla 1

En las tres formas de realización analizadas (pistón, vejiga y núcleo de aire), el tamaño y la posición de los orificios y pasajes son muy importantes. A medida que la centrífuga gira, la presión desarrollada dentro de la cámara varía como el cuadrado de la velocidad y el cuadrado del radio de rotación. Para obtener un control manual sobre la descarga de los constituyentes, la descarga debe tener lugar durante un tiempo controlable. Por ejemplo, el orificio de RBC debe dimensionarse para permitir el paso de los RBC durante un periodo de aproximadamente 30 segundos. Las condiciones deben seleccionarse para permitir que el orificio de RBC funcione sin bloqueo a medida que los RBC intentan agruparse, y el flujo debe mantenerse lo suficientemente bajo como para evitar que las plaquetas se arremolinen en el vórtice de salida. En centrifugadoras que usan muestras de sangre entera de aproximadamente 30 ml, se ha descubierto que orificios de RBC del orden de 0,2032 mm (0,008 pulgadas) de diámetro funcionan bien si las velocidades están en el intervalo de 15.000 a 20.000 rpm y los cuerpos cilíndricos de la cámara tienen aproximadamente de 25 a 31,8 mm (de 1,0 a 1,25 pulgadas) de diámetro en el punto más grande. Los orificios de plasma pueden ser más grandes ya que el riesgo de perder las plaquetas es menor: valores de aproximadamente 0,254 mm (0,010 pulgadas) de diámetro son adecuados. La colocación de los orificios de plasma con respecto al eje central de rotación tiene un efecto directo en el factor de concentración alcanzable. Cuanto más cerca del centro, menos plasma se retira y menor será la concentración que puede conseguirse. Adicionalmente, en diversas formas de realización de la invención analizadas, se observará que se crea un pequeño anillo 241,341,441,541 en el extremo de gran diámetro de la cámara. Este anillo crea un área localizada de mayor profundidad radial, pero de pequeño volumen, para los RBC antes de su entrada en los pasajes de RBC 217, 317, 417. Este aumento en la profundidad reduce la tendencia de las plaquetas y otros factores deseados de salir con los RBC que se descargan a través del orificio de RBC 228, 328, 428 bajo la influencia del vórtice de salida creado localmente cerca de los mismos orificios (no mostrados).

En todas las formas de realización analizadas, la precisión del punto de cierre del orificio de RBC se puede mejorar empleando un adyuvante de separación, tal como un gel separador fluidizable de un peso específico intermedio entre los glóbulos rojos y las plaquetas. El gel separador se extiende sobre la capa de glóbulos rojos desplazando aún más las otras capas hacia el eje central. El gel separador tapa automáticamente el primer orificio cuando han salido todos los glóbulos rojos.

La viscosidad del gel separador se diseña de modo que no pase a través del pequeño orificio de salida a la velocidad de centrifugación empleada en la BSC. El cierre automático del primer orificio también se puede lograr con un adyuvante de separación en forma de un material sólido de peso específico intermedio que está diseñado para entrar y cerrar el orificio cuando los glóbulos rojos hayan salido por completo. Un ejemplo serían perlas de plástico, tales como microesferas con el peso específico intermedio deseado que sean lo suficientemente grandes para tapar el orificio cuando se aglomeran a medida que fluyen hacia el orificio.

En las formas de realización de vejiga y núcleo de aire, la visualización de los límites axiales de RBC-plasma se puede mejorar incorporando retroiluminación, tal como en forma de un LED montado dentro de la BSV de manera adyacente a la línea central del motor. Devanados adicionales en el motor podrían proporcionar la baja potencia necesaria para alimentar la lámpara.

Ajustando el tamaño y las ubicaciones de las dimensiones de los orificios y los pasos, la presente invención también tiene la capacidad de separar y concentrar una amplia variedad de células terapéuticamente beneficiosas y otros constituyentes biológicos. Muchos de estos constituyentes biológicos tienen potencial para la terapia regenerativa y se pueden caracterizar como agentes regenerativos. Estos agentes regenerativos pueden ayudar a la regeneración, restauración o reparación de una estructura o ayudar a la función de un órgano, tejido o unidad o sistema fisiológico para proporcionar un beneficio terapéutico a un ser vivo. Ejemplos de agentes regenerativos incluyen, por ejemplo: células madre, células adiposas, células progenitoras, médula ósea, líquido sinovial, sangre, células endoteliales, macrófagos, fibroblastos, pericitos, células musculares lisas, células progenitoras y precursoras unipotentes y multipotentes, linfocitos, etc. La invención también tiene el potencial de procesar tejidos blandos o líquidos o componentes de tejidos o mezclas de tejidos que incluyen, pero no se limitan a, tejido adiposo, piel, músculo, etc. para proporcionar un agente regenerativo terapéutico. Los productos separados o concentrados resultantes de las diversas formas de realización descritas en el presente documento se pueden usar como se conoce en la técnica. Los procedimientos de tratamiento médico pueden requerir que el producto concentrado se aplique directamente en un sitio de tratamiento o se incorpore en un dispositivo de tratamiento (por ejemplo, administrado a un material de implante absorbente antes, durante o después de la implantación), o incluso se combine con otro material como método de tratamiento, por ejemplo combinándolo con un material particulado para formar una pasta (por ejemplo, combinado con una matriz extracelular que se ha formulado como polvo).

El receptáculo de centrífuga de sangre también puede incorporar un orificio ajustable, por ejemplo un tubo con un extremo abierto que se extiende radialmente hacia el interior de la BSC y articulado en la periferia exterior de tal manera que el tubo pueda girar en un arco para que el extremo abierto abarque un intervalo de radios (no mostrado). La ubicación del extremo abierto del tubo se puede ajustar antes o durante el funcionamiento de modo que se ubique en una posición deseada con respecto al eje de rotación. Por ejemplo, el orificio de entrada podría ubicarse hacia la periferia del receptáculo de centrífuga para expulsar inicialmente las células no deseadas y, a continuación, ajustarse hacia el centro del receptáculo para expulsar plasma pobre en plaquetas. De forma alternativa, si la fracción de plasma es lo que se desea retirar, el orificio puede colocarse de modo que esencialmente solo se extraiga plasma de la mezcla estratificada.

El aparato también se puede configurar para apagarse, o al menos para dejar de girar, una vez que se ha extraído una cantidad predeterminada de uno o más constituyentes, tales como plasma. Específicamente, un orificio se puede colocar de manera que, tras la estratificación, el constituyente de plasma esté adyacente al orificio. Cuando se abre la válvula para ese orificio, el plasma se expulsa a través del orificio. El orificio también se puede configurar con un sensor que detecta la presencia o ausencia de plasma. De este modo, el aparato se puede configurar de modo que el cuerpo cilíndrico siga girando siempre que se detecte plasma en el orificio, pero cuando ya no se detecte plasma, el sensor proporciona una señal al motor para que se detenga (deteniendo así la rotación del cuerpo cilíndrico) o señalizando la apertura de un grifo. A medida que el plasma se sigue retirando del cuerpo cilíndrico a través del orificio, el suministro de plasma en el radio del orificio se agota, lo que hace que se envíe una señal desde dicho sensor y el cuerpo cilíndrico deja de girar. Por supuesto, cada una de estas señales puede surgir de la detección de cualquier capa estratificada, no solo plasma.

Puede ser deseable recoger una o más de las fracciones desechadas de la muestra líquida además de la fracción concentrada. Esto se puede lograr mediante uno de varios procedimientos. Una bolsa o cámara de recogida puede conectarse a un orificio de salida en el manguito. Esta bolsa o cámara girará con el cuerpo cilíndrico, por lo que se deben tomar medidas para equilibrarla alrededor del eje de rotación. Otro procedimiento consistiría en disponer un embudo circunferencial opuesto al orificio de salida deseado que recogiera la fracción que se está descargando y guiara el fluido hasta un punto de recogida por flujo gravitatorio. Esto se ilustra en mayor detalle más adelante con referencia a la Fig. 25.

Otras formas de realización se muestran en las Figs. 19 a 26. Estas figuras describen un dispositivo que utiliza el principio de núcleo de aire analizado en las Figs. 12 a 17, pero incorporando mejoras diseñadas para maximizar el enriquecimiento que se puede obtener al preparar PRP. La Fig. 19 muestra los dos componentes principales de una centrífuga diseñada para usarse en dos componentes: una unidad de accionamiento reutilizable 601 y una porción desechable 600. La separación de la centrífuga en dos componentes permite que el componente desechable sea más económico.

La Fig. 20a es un esquema que representa una sección semiespecular de una cámara giratoria definida por las letras delimitadoras 'defg'. Las dimensiones significativas se indican mediante las referencias de longitud Ll a L8 y los radios identificados como D1 a D8. Como se puede observar en la Fig. 20a, D1 corresponde a la longitud del radio medido desde el eje de rotación XX hasta el extremo exterior del canal 640, como se muestra en esta forma de realización que tiene una cámara impelente opcional en el extremo del canal, donde los RBC 641 salientes entran en el pasaje de RBC 639. De manera similar, D2 y D3 identifican los diámetros internos para los lados derecho e izquierdo, respectivamente, de la cámara impelente en el extremo del canal 640 más alejado del eje XX. D4 y D7 marcan los diámetros externo e interno, respectivamente, de la parte plana situada en el extremo derecho de la cuña 609. D5 identifica el diámetro en la interfase entre los glóbulos rojos 641 y la capa leucocitaria 642. D6 identifica el diámetro en la interfase entre la capa leucocitaria 642 y el plasma 643. D8 identifica el diámetro interno del pasaje de plasma 610, y corresponde a la interfase de plasma 643 con el núcleo de aire 646. Las mediciones de longitud L1 a L8 se basan en una distancia medida desde la línea de referencia correspondiente al lado derecho del pasaje de plasma 610. Ll y L2 se miden a los lados izquierdo y derecho, respectivamente, de la cámara impelente en el extremo del canal 640. L3 identifica la longitud hasta la parte plana en el lado derecho de una cuña 609 (que se describirá más adelante), medida a partir de la línea de referencia. L4 y L5 identifican la ubicación de los marcadores izquierdo y derecho 644. L6 corresponde a la longitud hasta el borde de la cámara de rotación medida en el diámetro correspondiente a la interfase capa leucocitaria/plasma D6. L7 corresponde a la longitud hasta el borde de la cámara de rotación medida en el diámetro correspondiente al diámetro interno de la parte plana situada en el borde derecho de la cuña 609. L8 corresponde a la longitud hasta el borde de la cámara de rotación medida en el diámetro correspondiente al diámetro interno de la entrada en el pasaje de plasma 610.

El eje de rotación XX pasa a través del límite 'dg'. El área rayada transversal principal representa la cámara cónica con la pared externa que tiene un semiángulo 'a'. Insertada en el rebaje cónico de la cámara está la cuña 609, que tiene una porción frustocónica externa de un semiángulo 'b' que define el canal de RBC 640 y un rebaje frustocónico inverso interno que define un semiángulo 'c' que define el límite del plasma 643. Cabe destacar que el semiángulo 'b' no tiene que ser necesariamente igual al semiángulo 'a'; en otras palabras, el canal 640 puede ser cónico, no paralelo.

A medida que el fluido sale del orificio de salida de RBC, el fluido que sale a través del pasaje de RBC 639 experimenta altas fuerzas de cizallamiento, y el canal de RBC 640 sirve para garantizar que el orificio de entrada del pasaje de RBC 639 esté en el extremo del canal 640 y a una distancia alejada de la interfase de RBC-BC, con el canal dimensionado para permitir velocidades de flujo local significativamente más lentas en la entrada de los RBC en el canal 640, en relación con la alta velocidad de salida que experimentan los RBC a medida que salen a través del pasaje de RBC 639.

Por ejemplo, en una forma de realización, los RBC se recogen en el borde exterior de la cámara de centrifugación y se descargan a través de uno o más pasajes de RBC 639 alimentados desde una muesca circunferencial o cámara impelente que, a su vez, se alimenta desde un canal circunferencial delgado 640 o, de forma alternativa, secciones circunferenciales que forman múltiples canales 640, comenzando junto a las áreas de recogida de capa leucocitaria. El canal circunferencial 640 tiene una circunferencia muchas veces mayor que la profundidad radial del canal. Para un dispositivo que proporciona una centrífuga de 60 ml y que tiene un canal con una circunferencia de 114,3 mm (4,5 pulgadas) por una profundidad radial de 0,508 mm (0,020 pulgadas), el diámetro de orificio para el pasaje de RBC 639 sería del orden de 0,254 mm (0,010 pulgadas). Esta combinación que gira a aproximadamente 17.000 rpm daría como resultado velocidades de 2.000 a 3.000 cm/s desde el orificio en el pasaje de RBC 639 y solo 1,5 cm/s a lo largo del canal 640. Por lo tanto, el canal 640 ralentiza el flujo adyacente a la capa de separación en un factor de más de 1.000 a 1. En otra forma de realización (no mostrada) que no tiene una cámara impelente, los pasajes de RBC pueden alimentarse directamente desde el canal circunferencial delgado, comenzando junto al área de recogida de la capa leucocitaria. Se esperaría un rendimiento similar, al lograr una reducción del caudal en la capa de separación en comparación con la salida del orificio, al descrito con referencia a la forma de realización que tiene una cámara impelente.

Se ha observado que puede haber un beneficio en la evacuación de los RBC a una velocidad de rotación reducida de la cámara de centrifugación. Esta reducción de la velocidad de rotación debe lograrse de una manera que no interrumpa la estratificación de los constituyentes separados; además, la velocidad de rotación reducida no debe reducirse hasta el punto de permitir una degradación significativa de la estratificación establecida de los constituyentes. Por ejemplo, al lograrse una estratificación satisfactoria a través del funcionamiento del dispositivo a una primera velocidad adecuada para la separación, una disminución gradual de la velocidad de rotación mantendrá la estratificación y, una vez que se llegue a una segunda velocidad de rotación, las células de RBC pueden ser expulsadas a través del pasaje de RBC 639 a una velocidad correspondientemente reducida como consecuencia de las fuerzas más bajas creadas a través de la velocidad de rotación reducida de la cámara de centrifugación. En el ejemplo descrito anteriormente, que tiene una velocidad de rotación de aproximadamente 17.000 rpm para la separación, la reducción gradual puede realizarse de manera controlada durante un período de tiempo determinado hasta que se establezca a una velocidad de rotación más baja objetivo, en este nuevo ejemplo girando a aproximadamente 13.000 rpm, para permitir la evacuación de los RBC al tiempo que se conserva la integridad de la interfase RBC/BC. También se reconoce que ajustes menores en la temporización de estas etapas pueden lograr, con fines prácticos, resultados similares, tales como la apertura de la válvula de RBC mientras la velocidad sigue disminuyendo, pero cerca de la tasa de evacuación objetivo.

Se pueden hacer modificaciones en las dimensiones o velocidades de rotación para garantizar que se pueda realizar una reducción en los caudales localizados, cuando se miden en el pasaje de RBC 639 y en comparación con la entrada de RBC en el canal 640, para lograr diferentes tasas de reducción, tales como reducidas más allá de aproximadamente 500: l, o 100: l, en lugar de la reducción 1000: 1 descrita anteriormente. Como se puede observar en la forma de realización de la Fig. 20a, el canal 640 está dispuesto en un ángulo radialmente superficial 'a' y se muestra que tiene una cámara impelente en el extremo del canal, desde la cual el pasaje de RBC 639 permite la descarga de los RBC. En otra forma de realización (no mostrada), el dispositivo puede no proporcionar una cámara impelente en el extremo del canal, sino que el extremo del canal puede incluir la salida para el pasaje de RBC, o el canal puede reducir su dimensión (conicidad) y adoptar una forma de embudo directamente en la salida para el pasaje de RBC. Como se ha descrito anteriormente, los dispositivos de esta invención tienen como objetivo reducir el efecto de los RBC salientes en los componentes de la capa leucocitaria, lo cual puede lograrse proporcionando una separación espacial entre la salida de RBC y la interfase de RBC/capa leucocitaria. Esta separación espacial, con o sin una cámara impelente en el canal, reduce la tendencia de que las plaquetas y otros factores deseados salgan con los RBC que se descargan a través del pasaje de RBC 639 bajo la influencia del vórtice de salida creado localmente cerca del orificio. Al hacer funcionar el dispositivo de una manera que evita que los componentes de plasma o de capa leucocitaria entren en el canal 640, las altas fuerzas de cizallamiento estarán limitadas, en efecto, solo al componente de RBC y no podrán interrumpir la interfase entre los RBC y la BC. Típicamente, cuando se compara el producto sanguíneo concentrado con el material de partida, aproximadamente el 93 % de los RBC se retiran usando la cámara descrita anteriormente y representada en la Fig. 20a. En algunos casos, puede ser deseable retirar una proporción incluso mayor de los RBC. Se ha logrado una retirada de aproximadamente el 98 % gestionando adicionalmente el flujo turbulento hacia y directamente por encima del pasaje de RBC 639. La gestión del flujo turbulento por encima de y adyacente al pasaje de RBC se puede lograr, en algunas formas de realización, restringiendo, al menos parcialmente, o incluso cerrando completamente el flujo en el canal circunferencial (en una dirección de flujo que es, en general, desde la parte plana de la cuña hacia la cámara impelente, si la hubiera), sin impedir el flujo de fluido a través del canal (en una dirección que es en gran medida perpendicular a, y circunferencial alrededor de, el eje de rotación) hacia el pasaje de RBC. Esta restricción se puede crear en alguna porción del círculo que es el canal circunferencial. Por ejemplo, en una forma de realización, la anchura del canal 640, al menos la porción más cercana al pasaje de RBC, puede reducirse, al menos parcialmente, por ejemplo, en una forma de realización, de al menos el 1 % al 100 %, en otra forma de realización de al menos el 10 % al 100 %, o en otra forma de realización más, de al menos el 20 % al 100%, y en otra forma de realización más, del 50 % al 100 %, sobre una porción del canal circunferencial, por ejemplo, en una forma de realización de aproximadamente 10 grados a aproximadamente 350 grados, o, en otra forma de realización de aproximadamente 15 grados a aproximadamente 270 grados, o, en otra forma de realización más, de aproximadamente 20 grados a 180 grados de la circunferencia, con el centro angular opcionalmente alineado sustancialmente con la ubicación del pasaje de RBC 639. La Fig. 33 representa una característica restrictiva 800 que restringe el flujo de fluido hacia el canal 640 y, como se muestra en la Fig. 33a, está en la porción del canal abarcada por el ángulo d (representado aquí como 90 grados) de la circunferencia. La característica restrictiva puede integrarse como parte de la cámara giratoria, por ejemplo mediante mecanizado o moldeo de la cámara giratoria, o, de forma alternativa, puede fabricarse como un componente separado y luego fijarse de alguna manera conocida por los expertos en la técnica a la superficie de la cuña 609 (como se muestra en la Fig. 33), o, de forma alternativa, a la superficie interior de la cámara giratoria (no mostrada). La restricción puede ser de dimensiones uniformes, como se muestra en la Fig. 33a, o, de forma alternativa, en una forma de realización (no mostrada) se puede proporcionar una reducción variable en el canal 640, donde la mayor restricción de la entrada en el canal está en la porción del canal que está alineada con el pasaje de RBC, y el porcentaje de restricción se reduce de una manera gradual o pronunciada, o incluso escalonada, a medida que la distancia del canal aumenta desde el pasaje de RBC. En esta forma de realización, el objetivo es proporcionar el porcentaje de restricción apropiado adaptado para contrarrestar la variabilidad del caudal en el canal que surge de la proximidad variable al pasaje de RBC; por lo tanto, en las regiones del canal más cercanas al pasaje de RBC, el porcentaje de restricción del canal se maximizará, mientras que lejos del pasaje de RBC, el porcentaje de la restricción del canal se reducirá adecuadamente, de modo que, al garantizar caudales uniformes en el canal, se minimiza la perturbación de la interfase entre las capas separadas (por ejemplo, interfase de RBC/BC). En estas, y en cualquier otra forma de realización de los dispositivos de centrífuga descritos en el presente documento, se reconoce que mediante el uso de materiales en la construcción de esta parte de la cámara que tienen una densidad similar a la de sangre, se evita una condición de desequilibrio en la cámara giratoria o, de forma alternativa, la cámara giratoria puede equilibrarse usando contrapesos colocados adecuadamente, como saben los expertos en la técnica.

De manera similar, colocando el pasaje de plasma 610 en un lugar alejado del componente de capa leucocitaria (y opcionalmente ubicado dentro de una cámara impelente como se representa en la Fig. 27a), y con la interfase capa leucocitaria-plasma sin extenderse hacia el interior más allá de D7, la capa leucocitaria puede quedar contenida dentro de la cámara, ya que con el ángulo superficial c, las elevadas fuerzas de cizallamiento en el pasaje de plasma 610 no provocarán la ruptura de la interfase BC-plasma. Por lo tanto, hay una reducción en la tendencia de las plaquetas y otros factores deseados de salir con el plasma descargado a través del pasaje de plasma 610 bajo la influencia del vórtice de salida creado localmente cerca del orificio. Aunque se representa en la Fig. 20a como ubicado en la base de la cuña 609, el pasaje de plasma puede ubicarse en otro lugar, siempre que la abertura esté en un radio adecuado que sea más pequeño que el radio de la interfase de capa leucocitaria-plasma, tal como en una ubicación correspondiente a L8 en la Fig. 20a. A través de estas características, las formas de realización descritas ayudan a mantener sustancialmente todo el componente de capa leucocitaria dentro de la cámara y mejorar la concentración o la eficacia de enriquecimiento del producto terminado.

Además, con referencia a la Fig. 27a, se representa una forma de realización idéntica a la mostrada en la Fig. 20a, excepto que se incluye una cámara impelente de plasma 655 en forma de muesca circunferencial (o porciones de una muesca circunferencial) que aloja el/los orificio(s) que conduce(n) al pasaje de plasma 610. En esta forma de realización, el plasma de salida fluirá a lo largo del canal cónico definido por los límites de la cuña 609 y la interfase de núcleo de aire con el plasma. Cuando la cámara gira y la válvula de plasma está abierta, el plasma fluirá hacia los pasajes de plasma (representados aquí en la base de la cuña 609) y se derramará sobre la base de la cuña y hacia el interior de una cámara impelente de plasma 655. Una vez dentro de la cámara impelente de plasma, el plasma fluirá a lo largo de la longitud de la cámara impelente (es decir, circunferencialmente) hasta que encuentre y salga a través del/de los orificio(s) que conduce(n) al pasaje de plasma 610. Mientras el plasma se desplaza dentro de la cámara impelente 655 no ejercerá fuerzas de cizallamiento sobre la interfase de plasma/capa leucocitaria, que está a una distancia alejada y físicamente protegida por la presencia de la cuña 609.

La comparación de las Figs. 20b y 27b permitirá la visualización de la dirección del flujo de fluido a medida que el plasma se aproxima a la salida de plasma, ya sea como una pendiente continua (la geometría mostrada en la Fig. 20b), o con una cámara impelente 655 (la geometría mostrada en la Fig. 27b). Estas figuras representan una vista en proyección, mirando hacia abajo hacia la abertura del pasaje de plasma 610, como si se estuviera mirando desde el eje de rotación hacia el diámetro externo de la cámara.

Con referencia a la Fig. 20b, el plasma se representa desplazándose de derecha a izquierda, y a medida que el fluido se aproxima al borde izquierdo de la cámara, el fluido será arrastrado hacia las salidas del pasaje de plasma 610. En esta forma de realización que no tiene una cámara impelente de plasma, las fuerzas de cizallamiento se reducirán proporcionalmente al aumentar la distancia desde la abertura, por lo que, a medida que el plasma se desplaza a lo largo de la cara interior de la cuña (a lo largo del ángulo c), las fuerzas de cizallamiento no serán necesariamente uniformes a lo largo de todo el diámetro de la región, sino que serán mayores junto a las ubicaciones de las aberturas al pasaje de plasma 610. Aunque se ha determinado empíricamente que la geometría de la Fig. 20a es eficaz para minimizar las fuerzas de cizallamiento que afectan a la interfase de capa leucocitaria/plasma, puede ser posible reducir aún más las fuerzas de cizallamiento experimentadas en la parte plana de la cuña durante el funcionamiento del dispositivo.

Con referencia a la Fig. 27b, el plasma se representa desplazándose de derecha a izquierda y entra en la cámara impelente de plasma 655, antes de fluir a lo largo de la cámara impelente hacia las aberturas 610. Como puede verse por las flechas uniformes (lado derecho) que representan el flujo de fluido hacia la cámara impelente 655, cabe esperar que la presencia de la cámara impelente reduzca las variaciones en la fuerza de cizallamiento, cuando se mide circunferencialmente dentro del canal de plasma (el plasma que fluye entre la cara de cuña en el ángulo c y el núcleo de aire), ya que el plasma se acercará a la base de la cuña 609 y fluirá hacia la cámara impelente de plasma 655 y, por lo tanto, creará un efecto similar al agua que fluye sobre el seno de una represa. Es decir, antes de sobrepasar la obstrucción, ya sea aguas arriba de la represa o antes de entrar en la cámara impelente, los fluidos fluyen de forma lenta y suave; después, una vez superada la obstrucción, ya sea aguas abajo de la represa o dentro de la cámara impelente, los caudales de los fluidos serán relativamente mucho mayores y menos uniformes. Como puede verse por las flechas que representan el patrón de flujo de fluido, se espera que el flujo de plasma hacia la cámara impelente de plasma se distribuya uniformemente sobre todo el diámetro; después, una vez que el plasma ha sobrepasado la cuña y está dentro de la cámara impelente 655, habrá grandes variaciones en el movimiento del fluido a medida que el plasma sale por las una o más aberturas al pasaje de plasma 610. Dado que las fuerzas de cizallamiento de dirección variable están contenidas, en gran medida, dentro de la cámara impelente y no afectan al plasma que fluye a lo largo de la cara de la cuña, cabe esperar que esta forma de realización permita factores de enriquecimiento mejorados de los componentes de la capa leucocitaria. La geometría de esta forma de realización permite minimizar el plasma retenido, medido como la profundidad entre D8 y D6, debido a la variabilidad reducida de los caudales de plasma, cuando se miden circunferencialmente a lo largo del canal de plasma que, de otro modo, tenderían a alterar la interfase de capa leucocitaria/plasma.

Además, con referencia a la Fig. 20a, cabe señalar que el volumen de plasma restante después de que todo el plasma descargado haya salido de la cámara está definido por los diámetros delimitadores D8 y D6. Este volumen puede ajustarse para obtener el valor de enriquecimiento deseado ajustando estas mismas dimensiones mencionadas. También debe quedar claro que para obtener altos grados de enriquecimiento, la profundidad del plasma debajo de la capa leucocitaria (como se ve en la Fig. 20a) debe disminuir (la dimensión del diámetro (D6D8)/2 disminuye), por lo que el riesgo de pérdida de plaquetas aumenta debido a que el plasma que fluye hacia afuera corta en mayor medida la interfase de capa leucocitaria/plasma. Sin embargo, la presión que impulsa el flujo de salida de plasma disminuye gradualmente a cero a medida que el diámetro del plasma se aproxima a D8, ya que la presión que impulsa el flujo de plasma es proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación, multiplicada por la diferencia de los cuadrados del radio de la abertura del pasaje de plasma ubicado en D8 y el radio de la interfase de plasma/aire dentro de la cámara.

Al aprovechar este efecto de flujo de reducción constante a medida que el plasma se aproxima a D8, la profundidad del plasma (D8-D6) se puede minimizar, con poca pérdida de capa leucocitaria debido al cizallamiento, y el volumen de plasma residual se minimiza y el enriquecimiento se maximiza.

Para resumir, el cizallamiento de RBC/capa leucocitaria se minimiza usando el canal de diámetro exterior para controlar el cizallamiento de RBC/capa leucocitaria, y el cizallamiento de plasma/capa leucocitaria se controla mediante la geometría y la reducción de la presión de conducción del plasma al núcleo de aire.

Por lo tanto, mientras la cámara está girando, y antes de la descarga de cualquier porción de plasma, hay una mayor carga de presión que conduce el plasma a través de la salida de plasma y al pasaje de plasma 610; posteriormente, a medida que disminuye el volumen de plasma en la cámara, la carga de presión por encima de la salida de plasma se reduce en una cantidad proporcional, hasta que el nivel de plasma alcanza el nivel de la salida de plasma en D8 y todo el plasma sale a través del pasaje de plasma 610. Dado que el caudal a través del pasaje de plasma 610 se reduce a medida que disminuye el volumen de plasma, esto proporciona la ventaja añadida de que se minimiza la tendencia de que las fuerzas de cizallamiento afecten a la capa leucocitaria, ya que en el punto en que el plasma que sale y la capa leucocitaria están más próximos entre sí (es decir, la distancia entre D6 y D8 es mínima), el caudal de evacuación del plasma estará en su tasa más baja.

En funcionamiento, la sangre llena la cámara y, después de un periodo de tiempo a una velocidad determinada, se separa en glóbulos rojos (RBC), capa leucocitaria y plasma. Después de la separación, el pasaje de RBC 639 se abre y los RBC se descargan desde el pasaje de RBC 639, siendo evidente la interfase de los RBC en L5 en la superficie cónica transparente. Se colocan marcadores visibles en la cámara en L5 y L4 para guiar a un operario en el cierre del pasaje de RBC 639; cuando la interfase de RBC alcanza algún punto entre L5 y L4, la descarga de RBC fuera del pasaje de RBC 639 se detiene mediante la manipulación de las válvulas, lo que se describirá más adelante. En este punto, los RBC residuales ocupan un volumen predefinido definido por el canal cónico 640 y el rebaje circunferencial en el extremo izquierdo del canal de RBC 639. Cuando se recoge la capa leucocitaria (BC) 642, definida en la ilustración mediante el sombreado en forma de panal, es importante evitar que la BC pase al canal de RBC 640, ya que la BC no se puede recuperar al final del procedimiento si se desplaza hasta allí. Para garantizar que esto no suceda, la velocidad a la que la interfase de RBC parece moverse a lo largo de la superficie cónica de la cámara se controla a una velocidad que es suficientemente baja para que un operario detenga el proceso (cerrando el pasaje de RBC 639) a medida que la interfase se desplaza entre los marcadores colocados en L5 y L4. Esta velocidad depende de la velocidad de rotación, el diámetro de la cámara, el tamaño del orificio de descarga de RBC conectado al pasaje 639 y el semiángulo 'a' de la cámara. Estas variables se ajustan para proporcionar una velocidad de interfase en L5 o L4 que es controlable por un operario humano pero que no impide la rápida separación requerida (todo el proceso de separación, descarga de RBC no deseados y plasma en menos de 2 minutos). En las pruebas con diversos parámetros, se ha determinado experimentalmente que una velocidad de interfase de aproximadamente 4 mm/s permite una intervención precisa por parte del operario, aunque se reconoce que pueden ser deseables velocidades más altas y más bajas, en el intervalo de menos de 10 mm/s. (En caso de que la interfase de RBC/capa leucocitaria sea detectada mediante sensores ópticos o similares, la velocidad de aproximación de la interfase puede superar la velocidad de 10 mm/s). Cuando el orificio de RBC 638 se abre inicialmente, existe la posibilidad de que se produzca una turbulencia temporal debido a la caída de presión repentina, que puede causar alguna interrupción de la claridad de la interfase entre los RBC y la BC en D6. El efecto de esta turbulencia se puede minimizar mediante una reducción automática en la velocidad de la centrífuga, que se controla mediante el software en la unidad de base 601. Los cambios en la velocidad de centrifugación pueden programarse en el software para iniciarse automáticamente por temporizadores en el software o señales generadas por el movimiento de los mecanismos de válvula. Cuando se detiene la descarga de los RBC, la BC se captura en el extremo de la parte plana o superficie de separación en el extremo derecho de la cuña 609, definido por los diámetros D4 y D7. Aunque la superficie de separación se representa en la Fig. 20a como que está a 90 grados con respecto al eje de rotación, se prevé que la superficie de separación pueda estar en otro ángulo con respecto al eje de rotación. La superficie de separación forma la superficie "superior" de la cuña 609 cuando la centrífuga está en su orientación vertical normal. Si los RBC se detienen en L5, el diámetro exterior de la BC es D5; si los RBC se detienen en L4, el diámetro exterior de la BC está en D4. El volumen de la capa leucocitaria (BC) es de aproximadamente el 0,5 % del volumen de sangre introducido inicialmente, por lo que la parte plana en el extremo de la cuña (D4, D7) se puede definir para garantizar que en el peor de los casos (que los RBC se detengan en L5) la BC permanezca en la superficie de separación y no se extienda hacia el cono de semiángulo interno 'c'. Una vez que el pasaje de RBC 639 está cerrado, el pasaje de plasma 610 se abre y el plasma fluye para su descarga. La ilustración muestra una situación en la que todo el plasma ha salido del pasaje de plasma 610 y el flujo se ha detenido debido a que el núcleo de aire 646 se ha expandido hasta el diámetro de la entrada de pasaje en D8. Impedir que la BC entre en el cono interno es importante ya que la velocidad axial de la superficie del plasma se acelera a medida que se acerca al pasaje de salida 610 y la rápida velocidad de cizallamiento en la interfase de BC/plasma da como resultado la pérdida de plaquetas en el plasma. Con una separación radial de la BC con respecto al núcleo de aire (D6-D8)/2 del orden de 1 mm a 2 mm, la pérdida de plaquetas en el plasma es aceptable y se pueden obtener, en consecuencia, factores de enriquecimiento (EF) de 8:1 o más. Los factores de enriquecimiento se definen mediante la siguiente ecuación: (EF = (n.° de plaquetas capturadas en la muestra de BC por unidad de volumen)/(n.° de plaquetas en la muestra de sangre entera original por unidad de volumen)). Fundamentalmente, este diseño se ha concebido para minimizar el cizallamiento en las interfaces de RBC/BC y BC/plasma y, por lo tanto, reducir la pérdida de BC en la descarga de RBC o la descarga de plasma.

En una forma de realización, la orientación del dispositivo en uso es con el eje de rotación XX vertical, estando situada la válvula de orificio 602 en la parte superior del dispositivo. Como consecuencia de la geometría de la cámara giratoria, cuando se detiene la rotación, cualquier porción de fluido (por ejemplo, los RBC) que se encuentre dentro del canal 640, tenderá a permanecer contenido en ese canal, y sustancialmente todo el resto de fluido por encima de la línea correspondiente a la parte plana 608 de la cuña 609 durante el funcionamiento (es decir, a la derecha de L3 en la Fig. 20a), fluirá por gravedad, al cesar la rotación, y se acumulará directamente debajo de la válvula de orificio 602 y estará disponible para su recogida, por ejemplo aspirándose por una aguja dirigida a través de la válvula de orificio y hacia el depósito de materiales concentrados. Se reconoce que las diversas formas de realización descritas en el presente documento pueden funcionar en otro ángulo (por ejemplo, horizontal) y, a continuación, se pueden girar opcionalmente hasta la vertical para la recogida, tras cesar la rotación. Al mantener los RBC retenidos dentro del canal 640 tras el cese de la rotación de la cámara, la concentración de los componentes de la capa leucocitaria puede maximizarse, ya que los materiales dentro del canal (por ejemplo, los RBC) no están disponibles para diluir adicionalmente la capa leucocitaria concentrada u otros componentes sanguíneos. En algunas formas de realización, puede ser ventajoso añadir un recubrimiento modificador de la tensión superficial (por ejemplo, recubrimiento hidrófilo o hidrófobo) a al menos una porción de la cámara giratoria, tal como la parte plana 608 en el extremo de la cuña 609, para evitar que parte de la BC capturada permanezca en la parte plana debido a la tensión superficial. Además, puede resultar beneficioso proporcionar un ángulo (por ejemplo, de 1 a 45 grados) con respecto a la parte plana de la cuña, con el fin de dirigir el flujo de fluido hacia la zona de recogida central, si está en una orientación generalmente vertical.

Se ha observado que hacer que la cámara de rotación se desacelere rápidamente o, de forma alternativa, abruptamente, o con una tasa desigual de disminución, dará como resultado un aumento en la cantidad de plaquetas en el área de recogida con respecto a una desaceleración más gradual de la cámara de rotación. Se cree que la rápida desaceleración, tal como la que se puede lograr incorporando un sistema de frenado en el dispositivo, creará la mezcla de los componentes por encima de la parte plana de la cuña y evitará la aparición de componentes de capa leucocitaria concentrados residuales que permanecen en la superficie de la parte plana de la cuña. Se cree que los glóbulos rojos que permanecen dentro de la cámara y dentro del canal, permanecerán en gran medida contenidos dentro del canal y no se mezclarán con la capa leucocitaria, incluso después de una rápida desaceleración. De forma alternativa, se puede simplemente desalojar físicamente las plaquetas, tal como golpeando, agitando, sacudiendo o perturbando de otro modo cualquier componente que, debido a la tensión superficial, haya permanecido alejado del área de recogida, de modo que ahora se puedan recoger.

La geometría de las formas de realización del dispositivo que incorporan la cuña 609 proporciona al menos 3 beneficios que ayudan en la eficiencia y el funcionamiento del dispositivo, ya que la cuña 609 sirve para: 1) crear una separación espacial; 2) formar el canal; y 3) aumentar la profundidad aparente de los líquidos. En primer lugar, la cuña crea una separación espacial entre las salidas para el plasma y los RBC y, por lo tanto, puede minimizar los efectos de las fuerzas de cizallamiento en la salida que afectan a los componentes de la capa leucocitaria que permanecen distantes a lo largo de la parte plana de la cuña. En segundo lugar, la cuña forma parcialmente el canal, ya que la superficie más externa de la cuña, en ángulo b, proporciona parte del límite interior del canal 640. En tercer lugar, la cuña mejora la facilidad de funcionamiento del dispositivo, ya que mejora la profundidad aparente de los líquidos desplazados por la existencia de la cuña. Es decir, la cuña sirve para desplazar el volumen de los fluidos que están en la región de cuña (entre D2 y D8), y tiene el efecto de aumentar la profundidad aparente de estos líquidos, ya que las dimensiones entre D4 y D5 aumentan debido al desplazamiento, y necesariamente la separación entre los marcadores 644, en L4 y L5, puede, por consiguiente, hacerse más grande y proporcionar una mayor resolución para el operario. Esto tiene el efecto de que el operario puede ahora determinar con mayor precisión cuándo detener la descarga de los RBC a través del pasaje de RBC 639.

La Fig. 21 muestra el dispositivo de la Fig. 19 ensamblado y en el estado de funcionamiento con el orificio de RBC 638 abierto, el orificio de plasma 612 cerrado y los RBC descargados al recipiente de RBC y plasma 647. Todavía no se ha descargado plasma 643 a la cámara de recepción. El núcleo de aire 646 está completamente establecido y los distintos componentes de fluido se establecen con límites claros. La cámara de centrífuga giratoria que contiene sangre está formada por dos elementos, el cuerpo cilíndrico cónico 606 y la tapa de extremo 614. Esta cámara gira en dos cojinetes 619 y 604, donde el cojinete más pequeño 604 localiza el extremo estrecho de la cámara y el cojinete más grande 619 localiza el extremo más grande de la cámara indirectamente a través del árbol de accionamiento 617 y la tapa de válvula 616. El cojinete más pequeño 604 está montado en la cubierta intermedia transparente 607 y el cojinete más grande en un empujador 618. La tapa de válvula 616 gira con los componentes de la cámara accionados por una chaveta o pasador (no mostrados) desde la tapa de extremo 614 y puede trasladarse axialmente a lo largo del eje de rotación propulsada axialmente por el empujador 618 que, a su vez, se mueve axialmente mediante empujadores de leva 620 y levas 621. El movimiento axial de la tapa de válvula 616 controla la posición del orificio de RBC 638 y del orificio de plasma 612 y, por lo tanto, controla la descarga de los RBC desde el pasaje de RBC 639 o del plasma desde el pasaje de plasma 610. Las levas 621 (típicamente 3 pero cuyo número puede ser mayor o menor que 3) son solidarias a un tambor 613. El empujador 618 puede moverse axialmente dentro del tambor 613, pero se evita su rotación mediante chavetas macho 631 en el empujador chavetas hembra en la subestructura 624. Al girar el tambor 613, el operario mueve el empujador 620 axialmente y, por lo tanto, controla la posición de los orificios de RBC y plasma 638 y 612. El recipiente de RBC y plasma 647 rodea los elementos giratorios para capturar los RBC descargados y el exceso de plasma y se mueve axialmente con la tapa de válvula 616.

La holgura entre el árbol 617 y la tapa de válvula 616 y la holgura entre la tapa de válvula 616 y la tapa de extremo 614 afecta al ajuste y la concentricidad entre la tapa de extremo 614 y la tapa de válvula 616. Juntas tóricas 648 y 611 actúan como sellos y/o actúan como suspensiones entre estas dos tapas. Si las holguras se mantienen muy pequeñas, las juntas actúan solo como sellos, pero si la holgura aumenta sustancialmente, las juntas tóricas cumplen una doble función como sellos y como suspensiones. Dichas características de suspensión pueden seleccionarse de modo que la frecuencia natural de la tapa de válvula 616 que oscila en el ensamblado de cámara (árbol 617, tapa de extremo 614 y cuerpo cilíndrico 606) sea sustancialmente menor o sustancialmente mayor que la velocidad de funcionamiento.

Un acoplamiento de centrífuga 633 unido al árbol de accionamiento 617 acepta el accionamiento torsional del motor 626 a través de un acoplamiento de motor 629. Un motor 626 está montado en la subestructura 624 que está fijada firmemente al cerramiento de base 625. Un pestillo activado por operario 622 garantiza que la porción desechable 600 esté firmemente situada con respecto a la porción reutilizable 601 acoplándose en un anillo solidario con el tambor 613.

La parte desechable 600 llega como una unidad estéril y se usa adyacente a un campo estéril en un entorno operatorio. Al finalizar el procedimiento para preparar y aplicar PRP o PPP (que podría implicar hacer funcionar el dispositivo múltiples veces para múltiples aplicaciones para un solo paciente), la porción desechable 600 se desecha en el vertido de residuos biológicos. Sin embargo, la porción reutilizable 601 permanece en el entorno operatorio y puede llevarse a otro lugar para su almacenamiento. Para garantizar que la sangre entera o los componentes sanguíneos no contaminen la porción reutilizable 601, se puede emplear una variedad de elementos para evitar la salida de estos fluidos. Con referencia a la Fig. 26, arandelas absorbibles 632 y 636 pueden capturar cualquier derrame del recipiente 647, y un acelerador de gel 649 puede hacer que los fluidos descargados en el recipiente 647 se gelifiquen formando una masa gelatinosa que no fluye. De forma alternativa, cojinetes sellados (no mostrados) en 619 y diafragmas rodantes (no mostrados) entre el tambor 613 y el empujador 618 pueden capturar todos los líquidos. Los materiales absorbibles se pueden hacer de polietileno poroso (como se vende bajo el nombre comercial 'Porex'), polímeros superabsorbentes, poliacrilatos, polielectrolitos, hidrogeles, tiza, fibras de celulosa o esponjas, tejido textil u otros materiales adecuados conocidos en la técnica. Los aceleradores de gel pueden fabricarse a partir de materiales suministrados por Multisorb Technologies, Inc. con el nombre Drimop®. Los residuos del PRP recogidos en la cámara son retenidos por la válvula de orificio 602. Combinaciones de estas soluciones contra las fugas también resultarán evidentes para los expertos en la técnica.

Las Figs. 28 a 31 representan un recipiente de válvula de indexación radial 700, que es una forma de realización alternativa del recipiente de RBC y plasma 647 descrito anteriormente. Este recipiente de válvula de indexación radial incorpora una válvula de indexación radial que actúa conjuntamente con el tambor giratorio 613 y el empujador 618 (como se muestra previamente en la Fig. 21) para evitar que se derrame el contenido del receptor. El receptor de válvula de indexación radial 700 consiste en dos componentes de acoplamiento: una válvula superior 701 y una cámara de almacenamiento inferior 702. La válvula superior 701 incluye preferiblemente cuatro ranuras 704 y la cámara de almacenamiento inferior 702 incluye cuatro ranuras 705. El número de ranuras puede variar y, típicamente, el número de ranuras en cada componente es el mismo. La válvula superior 701 incluye lengüetas de indexación 703 que actúan conjuntamente con ranuras (no mostradas) del tambor 613 de modo que la válvula superior 701 gira cuando lo hace el tambor 613. La válvula superior 701 también incluye una ventana de entrada de líquido de 360 grados 707. La cámara de almacenamiento inferior 702 incluye muescas 706 en su circunferencia interna que actúan conjuntamente con lengüetas (no mostradas) del empujador 618. Las muescas 706 sirven para enchavetar la cámara de almacenamiento inferior 702 al empujador 618 e impiden que la cámara de almacenamiento inferior 702 gire cuando lo haga el tambor 613. Con referencia a la Fig. 30, la válvula superior 701 y la cámara de almacenamiento inferior 702 incluyen características de inmovilización anulares 709 y 708. Como se puede observar con mayor detalle en la representación desensamblada de la Fig. 31, las características de inmovilización incluyen las ranuras 704, 705 y superficies de acoplamiento 710, 711. Como se puede observar en la Fig. 30, las características de inmovilización 709, 708 definen un encaje de interferencia de modo que la válvula superior 701 y la cámara de almacenamiento inferior 702 se pueden encajar entre sí donde las superficies de acoplamiento 710 y 711 crean un sellado hermético al agua. Durante el funcionamiento, el recipiente 700 debe suministrarse en la posición mostrada en la Fig. 28, en la que las ranuras 704 de la válvula superior 701 no se solapan con las ranuras 705 de la cámara de almacenamiento 702. La cámara de centrífuga 646 se llena entonces con sangre y se activa la centrífuga. Cuando el tambor 613 se hacer girar para abrir el orificio de válvula de RBC 638 (como se analizó anteriormente con referencia a la Fig. 21), la válvula superior 701 gira con el tambor, solapándose así, al menos parcialmente, las ranuras 704 y 705 y creando de este modo un pasaje entre los dos componentes de recepción 701 y 702, como se observa en la Fig. 29. Los RBC expulsados 641 entran en la válvula superior 701 a través de una ventana de entrada de líquido de 360 grados 707 y se drenan por gravedad en la cámara de almacenamiento inferior 702, a través de la región de solapamiento de las ranuras. Cuando el tambor 613 se gira de nuevo a su posición inicial para detener el flujo de RBC 641 desde el orificio de válvula 638, las ranuras 704 y 705 vuelven a la posición de no solapamiento mostrada en la Fig. 28, sellando así los RBC en la cámara de almacenamiento inferior 702. De manera similar, cuando el tambor 613 se hace girar en sentido opuesto para abrir el orificio de plasma 612, los lados opuestos de las ranuras 704 y 705 se superponen, permitiendo así que el plasma expulsado 643 se drene hacia la cámara de almacenamiento inferior 702 a través de las ranuras superpuestas. El tambor 613 se gira entonces de nuevo hacia su posición inicial al final del proceso para devolver las ranuras 704 y 705 a la posición de no solapamiento, sellando así el fluido desechado en la cámara de almacenamiento inferior 702. Esto evita cualquier derrame del fluido durante la manipulación y desechado subsiguientes de la porción desechable 600.

El dimensionamiento típico de las ranuras 704 y 705 es tal que se producirá un solapamiento cuando la válvula superior 701 se haga girar en cualquier sentido. En una forma de realización preferida, cada ranura de válvula superior 704 abarca 30 grados de la circunferencia, mientras que las ranuras de cámara de almacenamiento inferior 705 abarcan 50 grados de la circunferencia. Este dimensionamiento deja 5 grados entre los bordes de las ranuras, cuando están en la orientación cerrada. El tambor 613 debe girarse aproximadamente 35 grados para abrir los orificios de la tapa de válvula 616. Esto provocará un solapamiento de las ranuras 704 y 705 de 30 grados, o dicho de otra manera, cada ranura completa 704 de la válvula superior 701 estará totalmente abierta a la cámara de almacenamiento inferior 702 a través de la ranura 705. Otras combinaciones de geometría y colocación de ranuras son posibles y resultarán evidentes para un experto en la técnica. La válvula superior 701 y la cámara de almacenamiento 702 son típicamente componentes moldeados por soplado, mediante el uso de resinas termoplásticas elásticas, que incluyen, pero sin limitarse a, polipropileno y polietileno.

La porción reutilizable 601 es alimentada por un transformador montado con cable (no mostrado) desde una fuente de alimentación de CA, o desde una fuente de alimentación de CC tal como las utilizadas para taladros inalámbricos y similares. Elementos adicionales no mostrados son (pero sin limitarse a) un dispositivo de visualización simple montado en el cerramiento de base 625 que indica el encendido y apagado de la centrífuga, el tiempo transcurrido desde el encendido y puede incluir elementos tales como una alarma audible para avisar al operario cuando los tiempos transcurridos alcancen determinados niveles. Además, interruptores de efecto Hall o interruptores de láminas (no mostrados) montados en la base 625, que responden a imanes montados en la porción desechable 600, se pueden usar para indicar la rotación del tambor 613 en el cerramiento de base 625 y/o se pueden usar para seleccionar velocidades variables del motor que podrían ser necesarias para la separación óptima de componentes de un fluido.

En lugar de que un operario haga girar el tambor 613 manualmente, accionadores (por ejemplo, combinaciones de motor-caja de engranajes o gatos de tornillo) en la base 625 pueden hacer girar el tambor automáticamente en respuesta a las señales de los interruptores antes descritos y/o de un pequeño ordenador de estado sólido empleado para optimizar el funcionamiento.

La Fig. 22 es una sección transversal simplificada de la Fig. 21 en AA. La sangre se ha separado en sus componentes principales: plasma 643, RBC 641 y capa leucocitaria (BC) en 642.

La Fig. 23 es una sección transversal simplificada a través de BB de la Fig. 21. Esta sección muestra la construcción de la válvula de plasma, que consiste en el pasaje 610 y la junta tórica 611. La construcción de estos orificios de salida es similar a la mostrada en la Fig. 3b. Cuando se abre esta válvula, el orificio 612 se moverá a una posición alineada con el pasaje 610 para permitir el flujo de fluido a través del mismo.

La Fig. 24 muestra el dispositivo de la Fig. 21 funcionando en una situación en la que el orificio de válvula de RBC 638 está cerrado, el orificio de plasma 612 está abierto y la descarga de plasma se ha completado. El volumen de plasma 643 es el volumen final.

Cuando se requiere plasma pobre en plaquetas (PPP) para un procedimiento, se requiere una configuración ligeramente diferente para el recipiente de PPP. La mayoría de componentes de la Fig. 25 son similares a los mostrados en la Fig. 21, pero hay dos recipientes, uno para los RBC 637 y otro para el PPP 635. Dado que dos componentes de fluido son capturados mediante descarga desde la cámara de centrifugado, ambos recipientes tienen que fijarse axialmente con respecto al tambor 613 para aceptar las diferentes ubicaciones axiales del orificio de plasma 612 y el orificio de RBC 638 a medida que descargan el componente de fluido apropiado. Un orificio de acceso de plasma 645 abarca las paredes del recipiente 635 y se extiende a través de la ranura o abertura (no mostrada) del tambor 613. Este orificio es de material elastomérico, tal como caucho de nitrilo, que permite el paso de una aguja hipodérmica para la extracción del PPP.

Durante el funcionamiento, el operario coloca una porción desechable estéril 600 en la porción reutilizable 601, prefijándose la posición del tambor en la fábrica en la posición en la que tanto el orificio de plasma 612 como el orificio de RBC 638 están cerrados. A continuación, el operario llena una jeringa con sangre entera del paciente e introduce<la sangre por medio de la jeringa a través de la válvula de orificio>602<en la cámara de centrífuga hasta que se llene>la cámara. El dispositivo se activa y el motor funciona durante aproximadamente un minuto, tiempo en el que la sangre se ha separado en las capas primarias de RBC, capa leucocitaria y plasma. En este momento, el tambor se gira para colocar la válvula de RBC en la posición abierta, tras lo cual los RBC comienzan a descargarse en el recipiente 637. A medida que los RBC se descargan, la interfase entre los RBC y la capa leucocitaria (D5 en la Fig. 20a) se aproxima a las marcas del cuerpo cilíndrico giratorio en 644 (L5 y L4 de la Fig. 20a). Cuando la interfase está entre marcas en 644 (aproximadamente 30 segundos después de que se abra el orificio de RBC 638), el tambor se hace girar para cerrar el orificio de RBC y abrir el orificio de plasma 612. A continuación, el plasma se descarga en el recipiente y sigue haciéndolo hasta que el núcleo de aire limite una descarga adicional. En este punto (aproximadamente 30 segundos tras la apertura del orificio de plasma), el motor se detiene y la muestra residual enriquecida en la cámara se retira a través del orificio 602 con una jeringa y una cánula para inyectarse en el paciente (o en el material a punto de usarse como implante). En el caso de una preparación de PPP, el proceso es el mismo que el descrito para el PRP, excepto que el dispositivo corresponde al dispositivo mostrado en la Fig. 25 y el PPP se extrae desde el orificio elastomérico lateral 645 de la Fig. 25.

Se reconoce que empleando velocidades variables de centrifugación y modificando los diámetros en los que se colocan las salidas de la cámara, es posible concentrar diferentes componentes o aislar diferentes fracciones de peso específicas del material de fluido dentro de la cámara de rotación. Por ejemplo, la rotación a una velocidad más lenta, como saben los expertos en la técnica, y la retirada de la mayor parte de los RBC como se describió anteriormente, proporcionará un material de plasma con las plaquetas en suspensión. Cuando se hacen girar a velocidades más bajas, las plaquetas no se diferenciarán del plasma por un peso específico. Al aumentar la velocidad de rotación, las plaquetas tenderán entonces a diferenciarse del plasma por un peso específico, lo que permite flexibilidad a la hora de lograr la combinación deseada de productos sanguíneos que busca el operario.

Aunque las diversas formas de realización analizadas anteriormente han descrito una cámara de separación de sangre que tiene una sección transversal circular, se reconoce que se puede utilizar cualquier forma capaz de girar a alta velocidad, siempre que haya un diámetro interno en ángulo o cónico para facilitar el flujo apropiado de los glóbulos rojos hacia el pasaje de RBC. Por ejemplo, se puede emplear una cámara de separación que proporcione una sección transversal ovalada, ya que estará adecuadamente equilibrada y será adecuada para las velocidades de rotación requeridas. De manera similar, se pueden emplear otras cámaras de separación que tengan perfiles de sección transversal con formas diferentes (por ejemplo, octogonal, cuadrada, triangular, etc.) y, si es necesario, equilibradas con pesos para garantizar un equilibrio adecuado cuando giran. Además, también se reconoce que se pueden utilizar múltiples cámaras en el dispositivo, por ejemplo proporcionando 2 o más secciones de un círculo o, de forma alternativa, 2 o más compartimentos se pueden equilibrar para permitir la rotación de las múltiples cámaras, formando conjuntamente un rotor, donde cada una de las cámaras proporcionaría la descarga de componentes sanguíneos particulares (por ejemplo, RBC y plasma), al tiempo que se permite la concentración y el acceso al componente sanguíneo deseado concentrado en cada una de las cámaras.

Las formas de realización descritas en el presente documento están destinadas principalmente para su uso en la separación de componentes de sangre entera, aunque también se pueden usar con otros líquidos. En el caso del producto sanguíneo, una vez que el dispositivo se ha hecho funcionar para separar la sangre en sus componentes constituyentes y los glóbulos rojos y el plasma se han retirado de la cámara de separación de sangre a través de los pasajes de plasma y RBC descritos anteriormente, la capa leucocitaria concentrada que contiene plaquetas y glóbulos blancos permanecerá dentro de la cámara. En todas las formas de realización analizadas, el operario del dispositivo puede elegir además discernir la capa leucocitaria resultante añadiendo una o más soluciones biocompatibles adicionales, como un adyuvante de separación, en el dispositivo y, opcionalmente, realizando etapas de centrifugación adicionales. Estas soluciones biocompatibles adicionales se denominan en ocasiones fluidos de enfoque. Como se ha descrito anteriormente, la capa leucocitaria consiste en varios constituyentes, incluidos plaquetas y leucocitos (es decir, glóbulos blancos), teniendo cada uno un peso específico único. Los leucocitos contienen granulocitos y células linfoides, tales como linfocitos y monocitos, teniendo cada uno de estos pesos específicos únicos. En algunas aplicaciones puede ser importante aislar o eliminar uno o varios de estos componentes de la capa leucocitaria para proporcionar un material terapéutico purificado adicional. Por ejemplo, algunos investigadores han observado un rendimientoin vitromejorado mediante la extracción de leucocitos de la capa leucocitaria (documento de S. R. Mrowiec et al. "Anovel technique forpreparing improvedbuffy coatplatelet concentrates, Blood Cells, Molecules and Diseases”(1995) 21 (3) Feb. 15: 25-23). A modo de ejemplo, una cantidad fija de uno o más líquidos (por ejemplo, fluidos de enfoque) que tienen pesos específicos seleccionados específicamente podrían administrarse a la cámara de separación de sangre para permitir una separación adicional de varios componentes de la capa leucocitaria (por ejemplo, leucocitos) enfocándose así en un subcomponente muy específico de la sangre. De forma alternativa, se puede usar un fluido de enfoque para permitir la retirada de todos los glóbulos rojos o plasma, al ser de un peso específico seleccionado entre la capa leucocitaria y los glóbulos rojos o el plasma, de modo que repitiendo el proceso de concentración descrito anteriormente, se puede lograr un componente sanguíneo libre de trazas residuales del plasma o los glóbulos rojos. Dichos fluidos de enfoque podrían incluir colorante, marcadores u otros indicadores para ayudar a distinguir los límites entre los componentes biológicos seleccionados y no seleccionados. Fluidos como la disolución de diatrizoato sódico Ficoll-Paque (densidad de 1,077 g/ml, distribuida por GE Healthcare), Percoll (densidad de 1,088 g/ml, distribuida por GE Healthcare) y Cellotion (distribuida por Zenoaq) y otros fluidos conocidos en la técnica podrían utilizarse para purificar, separar y/o concentrar una amplia variedad de células terapéuticamente beneficiosas y otros constituyentes biológicos.

En otra forma de realización, el fluido de enfoque biocompatible puede unirse selectivamente a un producto sanguíneo y, posteriormente, aislarse o separarse por centrifugación para dar como resultado un componente sanguíneo deseado más concentrado. Se conocen diversas técnicas para lograr la unión; por ejemplo, componentes de perlas sólidas de peso específico deseado se pueden recubrir con anticuerpos y emplear para unir de manera selectiva la capa de fluido de enfoque al componente sanguíneo seleccionado (o por el contrario, el componente sanguíneo a separar del componente sanguíneo deseado). De forma alternativa, pueden emplearse diversas técnicas y reactivos conocidos por los expertos en la técnica, usando técnicas conocidas, por ejemplo a partir de la química de separación (por ejemplo, cromatografía o absorción) (tales como resinas de intercambio iónico como las usadas en las metodologías HPLC y FPLC). En estas formas de realización, al añadir el fluido de enfoque a la cámara de separación de sangre que contiene el producto sanguíneo previamente concentrado, y permitir la oportunidad de unirse, se hará que el producto sanguíneo deseado se separe del producto sanguíneo no deseado cuando se emplea la rotación para estratificar los materiales dentro de la cámara de separación de sangre. La retirada de los productos separados puede realizarse a través de una o ambas salidas como se ha descrito anteriormente. La unión del fluido de enfoque en esta forma de realización puede ser reversible usando técnicas conocidas en la técnica, de modo que tras ser recogido, el componente sanguíneo puede separarse del fluido de enfoque y, opcionalmente, someterse a otro procedimiento de purificación para proporcionar un producto sanguíneo recogido libre de cualquier fluido de enfoque.

Como antes, con un operario o sensor que provoque el accionamiento del mecanismo de válvula que controla la descarga de fluidos desde la cámara, una interfase detectable sería beneficiosa para determinar cuándo cerrar las válvulas de salida. Por esta razón, el fluido de enfoque puede diferenciarse preferiblemente de alguna manera en la interfase con los demás componentes dentro de la cámara, por ejemplo distinguiéndose por el color. De forma alternativa, antes de la centrifugación con el fluido de enfoque, se puede añadir un colorante o material marcador selectivo biocompatible para distinguir los fluidos dentro de la cámara y crear la interfase que el operario o sensor puede detectar. Por lo tanto, la coloración selectiva facilitaría la detección de una interfase entre los componentes deseados y aquellos componentes que se pretende retirar de la cámara de separación de sangre a través de uno o ambos orificios de salida.

En otra forma de realización, el dispositivo 750 está configurado como se muestra en la Fig. 32 para aplicar directamente una fracción seleccionada de la muestra de sangre a una estructura biológicamente compatible 751 a través de una acción de pulverización desde el orificio 752 de la cámara de centrifugación. Ejemplos de estructuras incluyen, pero no se limitan a, almohadillas o polvo de colágeno purificado, láminas o productos en polvo de matriz extracelular, rellenos de huecos óseos y mallas sintéticas reabsorbibles o no reabsorbibles. En la forma de realización mostrada en la Fig. 32, la leva 621 tiene cuatro posiciones, 1 -4, siendo la posición 1 la posición más baja, en lugar de las tres descritas anteriormente con respecto a las formas de realización anteriores. La tapa de válvula 616 tiene un orificio de BC adicional 752 y la tapa de extremo 614 tiene un pasaje de BC adicional 755. Después del procedimiento de centrifugación descrito anteriormente, el empujador 620 se hace girar desde la posición neutra 3 a la posición 4 en la leva 621 para alinear el orificio 638 con el pasaje de RBC 639 de modo que los glóbulos rojos salgan del orificio 638 hacia el recipiente 647. En el momento apropiado, el empujador 620 se gira hacia la posición 2 en la leva 621 para alinear el orificio 612 con el pasaje 610 de modo que el plasma salga del orificio 612 hacia el recipiente 647. En la etapa final, el empujador 620 se hace girar hacia la posición 1 en la leva 621 para alinear el orificio de BC 752 con el pasaje 755 para permitir que la BC salga hacia un recipiente de BC 753. En la forma de realización de la Fig. 32, el recipiente de BC 753 contiene una estructura 751. La estructura 751 puede recibir la BC a medida que se descarga en el recipiente de BC; por ejemplo, la estructura puede rociarse directamente con la BC o, de forma alternativa, la BC puede penetrar en el material por acción capilar o absorción en la estructura 751. Cuando la cantidad deseada de BC ha salido por el orificio 752, el empujador 620 vuelve a la posición neutra 3 en la leva 621 y el motor se apaga. La estructura 751, ahora tratada con BC, puede entonces retirarse asépticamente del recipiente 753. Aunque se pueden emplear diversos procedimientos de acceso, un ejemplo es proporcionar acceso desacoplando la cubierta intermedia 607, en la conexión 754, para proporcionar acceso a la estructura. Usando modificaciones análogas del diseño de recipientes, levas y orificios, es posible aplicar directamente cualquiera de las fracciones de sangre a una estructura deseada.

La aplicación directa de BC a una estructura da como resultado un ahorro de tiempo y menos posibilidades de contaminación de la preparación, ya que la aplicación se realiza automáticamente en un sistema cerrado en lugar de manualmente en un receptáculo abierto. También reduce las posibilidades de infección de los trabajadores de la salud al reducir la cantidad de manipulación de un producto sanguíneo que potencialmente contiene un patógeno humano.

Con el fin de evitar la destrucción prematura de las células sanguíneas que se están aplicando a la estructura 751 en el recipiente 753, se puede controlar la fuerza a la que se expulsan los materiales de la cámara de centrifugación. Por ejemplo, se ha demostrado que en un dispositivo con una capacidad de 30 ml, con un diámetro de orificio de salida de 0,03 cm (0,01 pulgadas), la centrífuga ofreció una mayor proporción de células intactas cuando la fuerza centrífuga (g) se redujo por debajo de aproximadamente 1000 g, con una mejora adicional en la supervivencia celular a medida que las velocidades se redujeron adicionalmente, en el orden de aproximadamente 300 g. Los cambios en la velocidad de centrifugación pueden programarse en el software para iniciarse automáticamente por temporizadores en el software o señales generadas por el movimiento de los mecanismos de válvula.

Otra forma de realización alternativa ejemplar de una centrífuga 100 construida de acuerdo con esta invención se muestra en la Fig. 34. Esa centrífuga también está dispuesta para la separación, concentración y recogida de constituyentes seleccionados de una mezcla líquida biológica (tal como, pero sin limitarse a, sangre) y básicamente comprende dos ensamblados principales, a saber, un ensamblado giratorio en forma de disco extraíble 112 y un alojamiento 113. El alojamiento contiene el ensamblado giratorio, un motor de accionamiento 126 y circuitos de accionamiento eléctrico asociados (no mostrados) e interruptores (no mostrados). El ensamblado giratorio en forma de disco extraíble 112 comprende básicamente una cámara de separación 143 y, en este caso ejemplar, dos cámaras de recogida 109 y 110 para la recepción de constituyentes separados. En particular, en la forma de realización ejemplar representada, el ensamblado giratorio comprende una primera cámara de recogida 110, o cámara de recogida exterior, para la recogida de fluidos de mayor peso específico, por ejemplo RBC, y una segunda cámara de recogida 109, o cámara de recogida interior, para la recogida de fluidos de menor peso específico, por ejemplo plasma. Cada una de estas cámaras tiene forma anular, pero podría tener una forma diferente, siempre que el ensamblado giratorio se construya equilibrado para evitar las vibraciones inducidas por desequilibrios. Una cubierta 101 encierra el ensamblado giratorio 112 cuando la centrífuga está funcionando. En esta forma de realización, se prevé que el alojamiento 113, con sus diversos componentes internos, pueda reutilizarse en la medida en que no entre directamente en contacto con la mezcla de líquido biológico. El ensamblado giratorio extraíble 112, en contraposición, puede considerarse desechable después de su uso.

Las tres cámaras del ensamblado giratorio 112 están formadas por varios componentes, que incluyen un cuerpo principal 108 que tiene un buje extensible 127, una placa de cubierta 105 y una placa de válvula 115. Estos tres componentes están asegurados entre sí para proporcionar sellos a prueba de fugas en todas las interfases. De forma alternativa, estos componentes pueden ser de construcción unitaria y estar formados como una sola pieza, usando diversas técnicas de fabricación, que incluyen, por ejemplo, estereolitografía o fundición. La placa de válvula fija 115 está fijada firmemente al buje extensible 127, de modo que una fuerza de rotación aplicada al buje dará como resultado la rotación del ensamblado de rotación. El ensamblado giratorio también presenta un orificio de acceso en forma de membrana perforable 144 ubicada en la placa de cubierta 105 que sirve como medio para la introducción de la mezcla de líquido biológico en la cámara de separación 143 para su procesamiento. El orificio de acceso puede ser de cualquier construcción adecuada, por ejemplo, una válvula de pico de pato unidireccional. El orificio de acceso también puede servir como medio para la retirada de cualquier componente residual separado de la mezcla biológica, por ejemplo la capa leucocitaria si la mezcla biológica es sangre.

En funcionamiento, el flujo de fluido entre la cámara de separación 143 y las cámaras de recogida 110 y 109 se controla mediante válvulas 138 y 117 (que se describirán más adelante) que se pueden accionar de forma independiente, para abrirse y cerrarse de forma selectiva, con el fin de controlar el flujo de fluido a través de las mismas. Las válvulas están en comunicación fluídica con el interior de la cámara de separación a través de pasajes de fluido 141,140 y 106 y, por lo tanto, girarán como parte del ensamblado giratorio. El pasaje de fluido 140 constituye un canal entre el lado inferior de la placa superior 105 y el cuerpo 108 y está en comunicación fluídica con el interior de la cámara de separación 143. El pasaje 141 está en comunicación fluídica con el pasaje 140. El pasaje 140 tiene forma anular y está en comunicación fluídica con la válvula 138 que está ubica en el extremo del pasaje. Cabe señalar en este punto que no es necesario que el pasaje 140 tenga una forma anular. Si no tiene forma anular, el ensamblado giratorio debe incluir un pasaje con una forma similar diametralmente opuesto al pasaje 140 o algo más para equilibrar el ensamblado de modo que no vibre al girar. El pasaje de fluido 106 también está en comunicación fluídica con el interior de la cámara de separación 143, pero a una distancia radial menor que el pasaje de fluido 141. El pasaje 106 está en comunicación fluídica con la válvula 117, que está ubica en el extremo del pasaje. El pasaje 106 no tiene forma anular, sino que constituye un diámetro interior. Preferiblemente, un pasaje similar está ubicado diametralmente opuesto al pasaje 106 para dar como resultado un ensamblado equilibrado. Si se desea, el pasaje 106 podría ser anular.

Como se explicará, las válvulas 138 y 117 presentan elementos que son estáticos y dinámicos con respecto a los otros elementos del ensamblado giratorio. Los elementos estáticos están fijados con respecto al ensamblado giratorio, mientras que los elementos dinámicos están dispuestos para desplazarse o pivotar con respecto al ensamblado giratorio.

Como se muestra en la Fig. 34, y en mayor detalle en las Figs. 35 y 37, cada una de las válvulas 138 y 117 es una válvula de 2 vías (encendido/apagado). Cada válvula incluye una placa de válvula común 115 que forma la porción estática (estacionaria) de cada válvula. La parte móvil (deslizable) de cada válvula tiene la forma de una sección o segmento arqueado de un deslizador de válvula común 116 (Fig. 37). Cada válvula está dispuesta de manera que cuando está en su posición abierta permite que el fluido fluya a través de ella hacia su cámara de recogida respectiva. En particular, cuando está abierta, la válvula 138 permite que el fluido fluya a través de ella hacia la cámara de recogida 110. De manera similar, cuando está abierta, la válvula 117 permite que el fluido fluya a través de ella hacia la cámara de recogida 109. De este modo, las válvulas permiten la transferencia controlada de constituyentes separados de la mezcla de líquido biológico desde la cámara de separación 143 a las cámaras de recogida 110 y 109.

Para garantizar un funcionamiento a prueba de fugas, las válvulas emplean materiales de sellado elásticos entre las partes respectivas de la válvula opuestas entre sí y que se deslizan o pivotan entre sí. En particular, como se muestra claramente en la Fig. 35, que representa la construcción de cada una de las válvulas 138 y 117, la porción estática de cada válvula, es decir, la placa de válvula 115, aloja dos juntas tóricas 146 en respectivos rebajes circulares en la placa de válvula 115. Dos montantes 147 y 148, que son solidarios con la placa de válvula 115, se proyectan hacia abajo desde los mismos. Los montantes actúan conjuntamente con una cubierta de guía de soporte 152 que está fijada firmemente a cada montante para definir una ranura entre ellos. La sección transversal de la ranura se designa como "abcd" (véase la Fig. 35). La ranura abcd de cada válvula se extiende por debajo de la placa de válvula 115, en paralelo al plano de la placa de válvula, y está dispuesta para recibir de manera deslizante en la misma un segmento arqueado respectivo del deslizador de válvula común 116. En particular, la ranura de la válvula 138 recibe de manera deslizante el segmento arqueado 154 (Fig. 37) del deslizador de válvula 116, mientras que la ranura de la válvula 117 recibe de manera deslizante el segmento arqueado 153 del deslizador de válvula. El deslizador de válvula 116 está dispuesto para pivotar alrededor del eje longitudinal central (el eje de rotación X mostrado en las Figs. 34 y 37) del ensamblado giratorio 112 para accionar (es decir, abrir y cerrar) las válvulas 138 y 117 como se describirá más adelante.

Como se ve mejor en la Fig. 35, la placa de válvula 115 incluye un orificio o abertura de entrada 182 y un orificio o abertura de salida 183 para cada válvula. Los orificios 182 y 183 se extienden a través de la porción asociada de la placa de válvula en comunicación fluídica con la ranura abcd ubicada debajo de la misma. Cada válvula incluye una placa de sellado 150 que está fijada firmemente al lado inferior de su segmento arqueado asociado 153 o 154 y está situada dentro de la ranura abcd de esa válvula. El segmento arqueado 154 del deslizador de válvula 116 incluye un par de perforaciones u orificios 149 conectados por una ranura transversal 151. Las dos perforaciones 149 del segmento arqueado 154 están dispuestas para alinearse y comunicarse fluídicamente con los orificios 182 y 183 de la válvula 138 cuando el deslizador de válvula 116 pivota en un sentido de rotación alrededor del eje X. De manera similar, las dos perforaciones 149 del segmento arqueado 153 están dispuestas para alinearse y comunicarse fluídicamente con los orificios 182 y 183 de la válvula 117 cuando el deslizador de válvula 116 pivota en el sentido de rotación opuesto alrededor del eje X. Por consiguiente, cuando el deslizador de válvula 116 pivota hacia la posición que alinea sus perforaciones 149 con los orificios 182 y 183 de la válvula 138, se permite que el fluido de mayor peso específico que se separa mediante la centrifugación fluya desde la cámara de separación 143 a través del canal 141 pasando por el pasaje 140 hacia el orificio 182. Desde allí, ese fluido fluye a través de la ranura transversal 151 hasta el orificio de salida 183 desde donde fluye hacia la cámara 110. Cuando el deslizador de válvula 116 pivota hacia la posición que alinea sus perforaciones 149 con los orificios 182 y 183 de la válvula 117, se permite que el fluido de menor peso específico que se separa mediante la centrifugación fluya desde la cámara de separación 143 a través del pasaje 106 hacia el orificio 182. Desde allí, ese fluido fluye a través de la ranura transversal 151 hasta el orificio de salida 183 desde donde fluye hacia la cámara 109.

Las dimensiones de la ranura abcd se seleccionan para proporcionar una compresión apropiada a las juntas tóricas 146 para evitar fugas cuando los segmentos de deslizador arqueados 153 y 154 se deslizan para abrir y cerrar las válvulas.

Dado que las válvulas 138 y 117 son parte del ensamblado giratorio, se proporciona un mecanismo de traslación de fuerza para efectuar el accionamiento de las válvulas cuando el dispositivo está en funcionamiento. Esta traslación de fuerza puede lograrse usando diversas técnicas conocidas por los expertos en la técnica. A continuación se describirá un mecanismo de transferencia de fuerza ejemplar adecuado para su uso en el dispositivo.

Con el fin de permitir que el deslizador de válvula pivote en los dos sentidos de rotación alrededor del eje X con respecto a la placa de válvula 115, se proporcionan un par de componentes con dientes helicoidales. Esos componentes están dispuestos para moverse axialmente entre sí, como se ve mejor en la Fig. 36, mientras giran para crear un campo centrífugo para la separación de la mezcla de líquido biológico. En referencia a la Fig. 34, se puede observar que el cuerpo de cámara 108 tiene estrías axiales macho 121 incorporadas en el buje extensible 127. Un trasladador 122 que tiene estrías hembra se desliza axialmente sobre las estrías macho 121 del buje extensible 127. El trasladador incluye dientes helicoidales 120 en su exterior. Un buje de deslizador de válvula 184 tiene dientes helicoidales interiores 118 que se acoplan a los dientes exteriores 120 del trasladador. El trasladador 122 se mueve axialmente a través del cojinete de bolas 130 mediante el movimiento axial de un manguito 132. Ese manguito está enchavetado con ranuras 137 en porciones del alojamiento 113. El manguito 132 es accionado axialmente a su vez por levas 124 formadas en el interior de un manguito de control 136. El manguito de control 136 está dispuesto para girar, accionado por lengüetas 134. Las lengüetas pasan a través de ranuras en el alojamiento 113. El manguito de control 136 tiene tres posiciones, correspondiendo la posición media a las posiciones de la placa de válvula mostradas en la Fig. 37. A medida que el manguito de control 136 gira, el manguito 132 que se monta sobre las levas 124 crea un movimiento axial, que el trasladador 122 convierte en un movimiento giratorio, que a su vez efectúa el movimiento pivotante del deslizador de válvula 116 para controlar el accionamiento de las válvulas. Un resorte de retorno (no mostrado) empuja la placa de válvula 115 en torsión, de tal manera que el trasladador 122 es accionado hacia el motor 126.

Todo el ensamblado giratorio extraíble 112 se monta en el árbol de accionamiento 123 del motor 126 y se mantiene en su sitio mediante una tuerca de mariposa 103. La rotación del ensamblado giratorio 112 es accionada por el motor 126 y un árbol de accionamiento asociado 123 a través de una chaveta 104. El árbol de accionamiento 123 está situado junto al cojinete de bolas 145 y al extremo de accionamiento de motor 125. El motor 126 está montado en un armazón 128 que también situado junto al cojinete de bolas 145.

Durante el funcionamiento del dispositivo 100, el manguito de control 136 se coloca en la posición central, controlado por retenes (no mostrados). Un nuevo ensamblado giratorio extraíble 112 se coloca sobre el árbol de accionamiento 123 y se presiona hacia abajo para comprimir el resorte de retorno (no mostrado) y, por lo tanto, colocar la placa de válvula 115 en su posición de inicio, es decir, con las dos ranuras de válvula 151 en la posición mostrada en la Fig. 37. La tuerca de mariposa 103 se gira entonces sobre la porción roscada 102 del árbol de accionamiento 123 para mantener el ensamblado giratorio extraíble 112 en su sitio. Una carga de fluido (la mezcla de líquido biológico, por ejemplo, sangre) para la separación se inyecta en la cámara 143 a través de la membrana 144. El motor 126 se enciende y se deja funcionar a una velocidad apropiada para la separación de la mezcla de líquido biológico en sus diversas capas constituyentes como capas concéntricas dentro de la cámara de separación 143. A velocidades de rotación adecuadas, esta separación se producirá en aproximadamente noventa segundos o menos, de manera más típica en aproximadamente un minuto. Para mezclas con pesos específicos muy similares, este período de tiempo puede ampliarse. Una vez que se ha producido la separación de los constituyentes, la lengüeta 134 se mueve a una segunda posición para hacer pivotar el deslizador de válvula 116 en un sentido de rotación alrededor del eje X hacia la posición en la que uno de los orificios 149 de la primera válvula 138 se alinea con el orificio de entrada 182 y el otro de los orificios 149 se alinea con el orificio de salida 183, abriendo así esa válvula de modo que la fracción de alto peso específico de la mezcla de líquido biológico fluye hacia la cámara 110 a través de la primera válvula 138.

De acuerdo con una forma de realización preferida de esta invención, la interfase creada por la separación de la mezcla de líquido biológico en fracciones es visualmente detectable, de manera que puede observarse a través de una porción transparente de la placa superior 105. De forma alternativa, la interfase puede detectarse electrónicamente, usando sensores como se ha analizado anteriormente. Se reconoce que puede ser beneficioso proporcionar un color de contraste, o superficie espejada, sobre al menos una porción de la cámara giratoria dispuesta de manera opuesta a un detector, o de manera opuesta a la porción transparente de la placa superior del ensamblado giratorio, con el fin de mejorar la detectabilidad de la interfase por parte del operario o detector.

El movimiento de la interfase se supervisa a medida que el constituyente de mayor peso específico fluye hacia la cámara 110. A medida que esta interfase se aproxima a la entrada 142 del canal 141, y cuando la interfase alcanza un punto predeterminado, con respecto a la entrada 142 del canal 141, el flujo de fluido a través de la primera válvula 138 se detiene, por ejemplo actuando sobre la lengüeta 134 para activar el cierre de la primera válvula 138. Aunque el tiempo para la evacuación del fluido de mayor peso específico variará en función de la velocidad de rotación, la viscosidad del fluido y el diámetro de la porción más restrictiva de la trayectoria de flujo, se anticipa que esto será típicamente después de aproximadamente 15 segundos de flujo. Cuando el operario está detectando la interfase y supervisando para determinar cuándo cerrar la primera válvula, es necesario que la velocidad de movimiento de la interfase sea tal que una persona pueda tener el tiempo suficiente para reaccionar y activar el cierre de la válvula, como se ha analizado anteriormente.

Posteriormente, la lengüeta 134 se mueve hacia una tercera posición que, a continuación, hace pivotar el deslizador de válvula 116 en el sentido de rotación opuesto alrededor del eje X hacia la posición en la que uno de los orificios 149 de la segunda válvula 117 se alinea con el orificio de entrada 182 y el otro de los orificios 149 se alinea con el orificio de salida 183, abriendo así esa válvula de modo que la fracción de menor peso específico de la mezcla de líquido biológico fluye hacia la cámara 109 a través de la segunda válvula 117. Este flujo continúa hasta que entra aire en el pasaje 106, tras lo cual cesa el flujo. En este punto, típicamente a los 2-3 minutos aproximadamente del procedimiento, la lengüeta 134 vuelve a su primera posición original, con ambas válvulas 138 y 117 ahora cerradas, y el motor se desactiva. Un volumen predeterminado del constituyente de menor peso específico, junto con los restos de cualquier constituyente de peso específico intermedio (por ejemplo, capa leucocitaria, si la mezcla biológica es sangre), ahora están atrapados en la cámara de separación 143 y listos para su extracción para su uso, por ejemplo introduciendo una jeringa en la cámara de separación a través de la membrana 144. El ensamblado giratorio extraíble 112 puede entonces separarse del árbol de accionamiento 123, y el contenido de una o más de las tres cámaras 143, 108 y 109 puede recogerse si se desea (a través de la membrana y la jeringa, por ejemplo).

Como apreciarán los expertos en la técnica, con el fin de funcionar correctamente, el dispositivo 100 incorpora uno o más respiraderos (no mostrados) para permitir el desplazamiento del fluido. De manera ideal, uno de los respiraderos permite que entre aire en la cámara 143 a medida que el fluido fluye al interior de las cámaras 109 y 110, y otros dos respiraderos permiten que el aire salga a medida que el fluido fluye al interior de las cámaras 109 y 110.

En una forma de realización de la centrífuga 100, puede ser deseable proporcionar la separación de una carga de mezcla de líquido biológico, por ejemplo sangre, de aproximadamente 30 ml. Con ese fin, el ensamblado giratorio 112 descrito anteriormente puede dimensionarse con un diámetro máximo de aproximadamente 8 cm y una altura medida a lo largo del eje longitudinal (el eje de rotación X) de aproximadamente 1 cm. Se reconoce que puede ser deseable aumentar o disminuir las dimensiones con el fin de lograr un tamaño de muestra deseado para el procesamiento.

Como se ha analizado anteriormente, se reconoce que las cámaras del dispositivo representado en las Figs. 34-37, pueden ser cámaras anulares o, de forma alternativa, pueden ser una pluralidad de cámaras conectadas que forman dos o más secciones de un círculo o, de forma alternativa, dos o más compartimentos pueden equilibrarse para permitir la rotación de las múltiples cámaras, formando conjuntamente un rotor, donde cada una de las cámaras proporciona la descarga de componentes sanguíneos particulares (por ejemplo, RBC y plasma), al tiempo que se permite la concentración y el acceso al componente sanguíneo deseado concentrado en cada una de las cámaras.

En cualquiera de las formas de realización descritas en el presente documento, el dispositivo puede beneficiarse de la incorporación de un sensor de inclinación que detendría la rotación, o como mínimo reduciría la velocidad de rotación de la cámara si el dispositivo se volcara o se hiciera funcionar en un ángulo no deseado. Dada la velocidad de rotación bajo la que se espera que funcione el dispositivo, el ángulo no afectaría probablemente a la estratificación de los componentes de fluido, sino que, por el contrario, esto evitaría un movimiento no intencionado, como se conoce con dispositivos que incluyen elementos giratorios o aquellos propensos a vibrar mientras están en funcionamiento.

Las formas de realización descritas anteriormente pueden estar disponibles en forma de kit, que incluye el dispositivo y los accesorios necesarios para su funcionamiento, así como instrucciones de uso y un envase adecuado para su almacenamiento y para preservar su esterilidad. En algunos casos, el kit puede proporcionar instrucciones junto con el dispositivo de centrífuga (ya sea como una sola unidad o como componentes separables), y opcionalmente incluye accesorios tales como adyuvantes de separación, incluidos fluidos de enfoque, o kits de análisis rápido útiles para proporcionar información cualitativa o cuantitativa con respecto al producto concentrado. Se conocen diversos procedimientos de análisis de sangre en la técnica, pero se anticipa que cualquier kit de análisis rápido que proporcione información útil con respecto a, por ejemplo, el factor de concentración o la eficacia de recuperación de los productos concentrados, puede incorporarse en el kit. Un kit de este tipo puede requerir la comparación de los resultados de los componentes sanguíneos que se han sometido al kit de análisis rápido después de la concentración, y opcionalmente antes de la concentración. Se prevé que los accesorios puedan estar contenidos dentro de un receptáculo separado dentro del envase o contenidos dentro de la cámara de separación de sangre durante el envasado o estar disponibles separados de la unidad de centrífuga. En la forma de realización que proporciona un componente de accionamiento reutilizable con un motor que está dispuesto para acoplarse a un componente de centrífuga desechable, el kit puede incluir múltiples componentes de centrífuga desechables, cada uno adecuado para su uso con el componente de accionamiento reutilizable.

Por lo tanto, dado que el proceso inventivo y las invenciones divulgadas en el presente documento pueden realizarse mediante etapas adicionales u otras formas específicas sin apartarse del espíritu de las características generales de los mismos, algunas de cuyas etapas y formas se han indicado, las formas de realización descritas en el presente documento deben considerarse en todos sus aspectos ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la invención debe indicarse mediante las reivindicaciones adjuntas, en lugar de mediante la descripción anterior, y todos los cambios que estén dentro del significado y el rango de equivalencia de las reivindicaciones están destinados a incluirse en las mismas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1.Una centrífuga para concentrar y recoger de forma selectiva constituyentes de una mezcla líquida biológica, teniendo dichos constituyentes diferentes pesos específicos y pudiendo estratificarse en un campo centrífugo producido por dicha centrífuga, comprendiendo dicha centrífuga:

a. una cámara dispuesta para contener una mezcla líquida y que tiene un eje longitudinal central alrededor del cual está dispuesta dicha cámara para girar para producir dicho campo centrífugo, comprendiendo dicha cámara:

i. un ensamblado que comprende un cuerpo cilíndrico tubular (606) y una pared de extremo, comprendiendo cada uno un eje longitudinal central común (XX), comprendiendo dicho cuerpo cilíndrico tubular una pared lateral que se estrecha radialmente hacia dentro hacia dicho eje longitudinal central (XX) desde dicha pared de extremo;

ii. una entrada (602) para añadir la mezcla de líquido a dicha cámara;

iii. un primer orificio (639) en comunicación fluídica con dicha cámara y ubicado en dicho ensamblado a una primera distancia radial (D1) de dicho eje longitudinal central; y

iv. un canal circunferencial (640) que se extiende desde el interior de dicho cuerpo cilíndrico hasta dicho primer orificio, donde dicho canal circunferencial comprende una porción restringida (800) y una porción no restringida, comprendiendo dicha porción restringida (800) una restricción en al menos una porción de dicho canal circunferencial; y

b. un motor para hacer girar dicha cámara alrededor de dicho eje longitudinal central para producir dicho campo centrífugo, tras lo cual dichos constituyentes de dicha mezcla líquida biológica en dicha cámara se estratifican en al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas en función de los diferentes pesos específicos de dichos constituyentes, en donde una primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas está presente en dicho primer orificio (639), pudiendo abrirse dicho primer orificio selectivamente para permitir que al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas en dicha cámara sea expulsada automáticamente de dicha cámara a través de dicho primer orificio como resultado de la presión acumulada por dicho campo centrífugo, estando adaptado dicho canal circunferencial (640) para reducir la velocidad del flujo de dicha al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas en el punto de entrada a dicho canal circunferencial con respecto a la velocidad de dicha al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas expulsada a través de dicho primer orificio (639), estando adaptada dicha porción restringida (800) de dicho canal circunferencial para restringir, al menos parcialmente, el flujo de al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas en dicho canal circunferencial (640).

2. La centrífuga de la reivindicación 1, en donde dicho canal circunferencial comprende además una cámara impelente adyacente a dicho primer orificio (639), actuando conjuntamente dicha cámara impelente con dicho canal circunferencial (640) para reducir la velocidad del flujo de dicha al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas en el punto de entrada a dicho canal circunferencial (640) con respecto a la velocidad de dicha al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas expulsada a través de dicho primer orificio (639).

3. La centrífuga de la reivindicación 1, en donde la centrífuga comprende además:

c. un respiradero para permitir que entre aire en el centro de la cámara giratoria para reemplazar, al menos parcialmente, un volumen de al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas expulsada desde dicho primer orificio (639).

4. La centrífuga de la reivindicación 1, que comprende además un componente reutilizable (601) y un componente desechable (600), pudiendo dicho componente desechable fijarse de manera liberable a dicho componente reutilizable, y en donde dicho componente reutilizable comprende dicho motor y dicho componente desechable comprende dicha cámara, en donde dicho componente desechable comprende además al menos un recipiente (637) dispuesto para capturar al menos una porción de dicha primera de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas expulsada desde dicho primer orificio (639).

5. La centrífuga de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un segundo orificio (610) en comunicación fluídica con dicha cámara, y en donde una segunda de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas está presente en dicho segundo orificio, pudiendo abrirse selectivamente dicho segundo orificio para permitir que al menos una porción de dicha segunda de dichas al menos dos capas constituyentes estratificadas concéntricas sea expulsada automáticamente de dicha cámara a través de dicho segundo orificio mediante dicho campo centrífugo.

6. La centrífuga de la reivindicación 5, en donde la expulsión de al menos una porción de dichas primera y segunda capas constituyentes estratificadas concéntricas fuera de dicha cámara a través de dichos primer y segundo orificios, respectivamente, deja una porción residual de dicha mezcla líquida biológica en dicha cámara.

7. La centrífuga de la reivindicación 1, en donde dicha porción restringida (800) de dicho canal circunferencial (640) comprende una porción de la circunferencia de dicho canal circunferencial.

8. La centrífuga de la reivindicación 7, en donde dicha porción de la circunferencia de dicho canal circunferencial (640) está entre 20 y 180 grados.

9. La centrífuga de la reivindicación 7, en donde dicha porción restringida (800) comprende un centro angular que está alineado con dicho primer orificio (639).

10. La centrífuga de la reivindicación 7, en donde dicha porción restringida de dicho canal circunferencial (640) tiene una anchura sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud de la misma.

11.La centrífuga de la reivindicación 7, en donde dicha porción restringida (800) de dicho canal circunferencial (640) varía en anchura a lo largo de al menos una porción de la longitud de la misma, siendo la anchura de dicha porción restringida de dicho canal circunferencial (640) más pequeña en la región adyacente a dicho primer orificio que en la región situada más lejos de dicho primer orificio.

12. La centrífuga de la reivindicación 1, en donde dicha porción restringida (800) de dicho canal circunferencial (640) comprende una reducción, en una dimensión radial con respecto al eje de rotación, del canal circunferencial en comparación con la porción no restringida del canal circunferencial.

13. La centrífuga de la reivindicación 12, en donde dicha reducción de dicha porción restringida (800) de dicho canal circunferencial es al menos un 10 % de dicha porción no restringida del canal circunferencial.

14. La centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde al menos una porción del cuerpo cilíndrico (606) comprende un material transparente.

15. La centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la cámara comprende además una cuña frustocónica (609) ubicada dentro de dicho cuerpo cilíndrico (606), teniendo dicha cuña frustocónica una pared lateral ubicada de manera adyacente a dicha pared lateral de dicho cuerpo cilíndrico para definir entre las mismas dicho canal circunferencial (640).