CH627377A5

CH627377A5 - Recipient de centrifugation a compartiments isoles et rotor le contenant.

Info

Publication number: CH627377A5
Application number: CH1013878A
Authority: CH
Inventors: Steven Thomas Nielsen
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1982-01-15
Also published as: SE7810211L; GB2004777A; GB2004777B; JPS5710772Y2; US4177921A; FR2404471B1; FR2404471A1; DE2842345A1; JPS5463279U; DE2842345C2

Description

La présente invention concerne les rotors de centrifugeuse, et plus particulièrement un récipient de centrifugation monobloc dont la configuration interne délimite des chambres séparées qui sont automatiquement isolées et mises en communication au cours de l'opération de centrifugation.

De récents développements de la technologie des ultracentrifugeuses à entraînement pneumatique ont conduit à mettre au point un récipient de centrifugation formant au moins deux chambres séparées à l'intérieur du rotor. Ces chambres communiquent pendant l'opération de centrifugation à grande vitesse, mais sont isolées dès que le rotor ralentit pour éviter le remélange des produits séparés. Pour plus de détails concernant ce type de centrifugeuse et de rotor, le lecteur pourra se reporter à la demande de brevet US N° 681312 déposée le 29 avril 1976 au nom de George N. Hein, et au brevet US No 3096283 attribué au même inventeur. A l'origine, les récipients de centrifugation du type mentionné ci-dessus étaient fabriqués en deux parties ultérieurement assemblées. Pour un récipient de configuration générale cylindrique, les deux pièces sont normalement réunies par une soudure circonférentielle faite à la périphérie de la chambre annulaire.

Il est évident que cette soudure entre la partie inférieure du récipient et son couvercle constitue le point faible de l'ensemble qui risque de produire des fuites ou de céder dans certaines conditions. L'expérience a montré qu'il était extrêmement difficile d'obtenir un joint fiable et durable, capable de supporter les très fortes pressions hydrostatiques produites par la centrifugation. Une solution évidente à ce problème est de réaliser le récipient en une seule pièce, comme décrit dans la demande de brevet US N° 684814 déposée le 10 mai 1976.

Un récipient de centrifugation réalisé par ce procédé comporte une partie centrale surélevée autour de l'ouverture d'accès. Cette partie surélevée est située au-dessus de la zone d'étanchéité qui ferme la communication entre la chambre annulaire et la chambre centrale. Un inconvénient de cette configuration est lié au fait que la partie surélevée forme une cavité qui peut recueillir une certaine quantité de chyle séparé par centrifugation d'un sérum chyleux. A la fin de l'opération, on veut pouvoir extraire le sérum clair qui est rassemblé dans la chambre annulaire, généralement au moyen d'une pipette introduite par le trou central du récipient. Cependant, lorsque la communication est établie entre la chambre centrale et la chambre annulaire, le chyle qui se trouve sur la partie surélevée du couvercle risque de retomber dans la chambre annulaire et de contaminer le sérum centrifugé. A l'origine, la présence de la partie centrale surélevée était considérée comme nécessaire pour renforcer le couvercle et pour assurer la compatibilité du récipient avec un rotor convenablement conçu.

Un autre inconvénient de cette configuration est la présence d'un épaulement qui empêcher parfois l'introduction de la pipette dans la chambre annulaire.

L'existence de la partie centrale surélevée du récipient oblige à agrandir l'ouverture centrale du couvercle dont le diamètre est supérieur à celui de la chambre centrale. Pendant la centrifugation, si le récipient fuit, la substance centrifugée risque de s'échapper non seulement du récipient, mais aussi du rotor si son niveau à l'intérieur du récipient est plus proche de l'axe de rotation que le périmètre du trou d'accès du couvercle du rotor. Aux vitesses de centrifugation, la substance qui s'échappe du rotor est transformée en un brouillard indésirable et gênant.

Le récipient de centrifugation selon la présente invention est défini par la revendication 1. L'invention porte aussi sur un rotor de centrifugation défini par la revendication 3. Du fait que le dessus du récipient est plat, il n'y a pas de cavité au-dessus de la zone d'étanchéité entre les chambres, comme lorsque la partie centrale du couvercle est surélevée.

Il ne peut donc pas y avoir d'accumulation de chyle ou d'autre substance au-dessus de la zone d'étanchéité, ce qui supprime le risque de contamination du sérum clair au moment de son extraction de la chambre annulaire.

De plus, la configuration plane du couvercle du récipient facilite l'introduction de la pipette dans la chambre annulaire et évite les risques de casse.

Enfin, la suppression de la partie centrale surélevée du récipient permet de réduire le diamètre du trou d'accès du rotor. Le périmètre de ce trou est donc plus près de l'axe de rotation que la surface du liquide pendant la centrifugation et, en cas de fuite du récipient, le liquide est retenu à l'intérieur du rotor, ce qui évite les inconvénients mentionnés plus haut.

Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'objet de l'invention:

la fig. 1 est une coupe verticale du récipient de centrifugation de l'invention;

la fig. 2 est une coupe verticale d'un rotor de centrifugeuse qui contient le récipient de la fig. 1, le rotor étant à l'arrêt;

la fig. 3 est une coupe analogue à celle de la fig. 2, mais représente le rotor et son récipient en cours de centrifugation.

Le récipient de centrifugation 10 de la fig. 1 est une pièce fabriquée d'un seul tenant qui forme une chambre centrale 12 sensiblement cylindrique et une chambre annulaire concentrique 14. Les deux chambres sont séparées par la paroi intérieure 16 de la chambre annulaire et par la paroi cylindrique 18 de la chambre centrale. Ces deux parois se rejoignent à leurs bords supérieurs et séparent les deux chambres. Un couvercle sensiblement plat 20 est formé en même temps que le fond du récipient et s'étend au-dessus des deux chambres, à l'exception de la partie centrale de la chambre 12 qui est surmontée d'un trou d'accès 22. Le récipient 10 est en une matière relativement souple qui permet au couvercle 20 de se déformer vers le bas pour venir en contact avec un siège d'étanchéité 24 formé par la réunion des parois de séparation 16 et 18.

En service, le récipient 10 est monté dans un rotor de centrifu-

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geuse 26, comme illustré sur la fig. 2. La partie inférieure 28 du rotor comporte une cavité annulaire 30 et une cavité centrale 32 recevant respectivement la chambre annulaire 14 et la chambre centrale 12 du récipient. La partie inférieure 28 du rotor est surmontée d'un couvercle vissé 34 qui comporte un trou central 36. Le rotor 26 est de préférence entraîné pneumatiquement par des jets d'air agissant sur des aubages 38 fraisés dans la partie inférieure de son corps. Un élément de pression 40 est interposé entre le dessus du récipient 10 et le couvercle 34 du rotor pour appliquer élastiquement le couvercle 20 du récipient contre son siège d'étanchéité 24.

Lorsque le rotor tourne à grande vitesse, le mélange liquide 42 à centrifuger remplit la chambre annulaire 14 et la périphérie de la chambre centrale 12, comme illustré sur la fig. 3. Sous l'effet de la force centrifuge, ce liquide exerce une forte pression contre la face intérieure 44 du couvercle 20 et le déforme vers le haut en comprimant l'élément de pression 40. Dans cette configuration, le liquide peut passer d'une chambre à l'autre. Pour plus de détails sur le comportement du récipient et le rôle de l'élément de pression 40, le lecteur pourra se reporter à la demande de brevet US N° 681312 précédemment citée. Par ailleurs, le procédé de fabrication d'un récipient de centrifugation d'un seul tenant, comme celui de la fig. 1, est décrit en détail dans la demande de brevet US N° 684814 précédemment citée.

Pour expliquer le fonctionnement du récipient de l'invention, on se référera d'abord à la fig. 2 qui représente le rotor 26 au repos, l'élément de pression 40 appliquant le couvercle contre le siège d'étanchéité 24 pour isoler complètement la chambre annulaire 14 de la chambre centrale 12. Avant le montage du récipient 10 dans le rotor 26, on introduit une certaine quantité d'un mélange liquide à centrifuger, tel qu'un sérum chyleux, dans les deux chambres. Le but de la centrifugation est de séparer le sérum clair du chyle pour effectuer des tests ou des examens.

Pendant la centrifugation, la pression du liquide 42 sur le couvercle 20 établit une communication entre la chambre centrale 12 et la chambre annulaire 14, le liquide se répartissant dans les deux chambres, comme indiqué sur la fig. 3. Plus précisément, le chyle plus léger se rassemble à la surface du sérum en formant une couche cylindrique 46 autour de l'axe de rotation 48 du rotor. Le sérum clair s'accumule principalement dans la chambre annulaire 14. Lorsque le rotor ralentit à la fin de l'opération de centrifugation, la pression du

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liquide diminue et l'élément élastique 40 ramène le couvercle 20 contre le siège d'étanchéité 24 pour isoler totalement la chambre annulaire 14 et le sérum qu'elle contient. Pour plus de détails sur le rôle de l'élément de pression, on pourra se reporter à la demande de brevet US N° 681312 précédemment citée.

Quand le rotor s'immobilise, l'opérateur dévisse son couvercle 34 pour dégager le récipient 10. A ce moment, le couvercle 20 du récipient reprend élastiquement sa configuration normale de la fig. 1 et l'opérateur peut introduire une pipette par l'orifice 22 entre le dessous 44 du couvercle et le siège d'étanchéité 24 pour extraire du sérum clair de la chambre 14. La surface intérieure 44 du couvercle est parfaitement lisse et n'offre aucune cavité ou aspérité qui pourrait retenir du chyle après la centrifugation. Cela évite le risque de recontamination du sérum clair par des gouttes de chyle s'écoulant du couvercle dans la chambre annulaire. De plus, la paroi cylindrique 18 de la chambre centrale et la zone de raccordement des parois 16 et 18 délimitent le haut de la chambre centrale, ce qui empêche toute accumulation de chyle au-dessus de la paroi cylindrique 18. Dans certains cas, il est préférable d'extraire immédiatement le chyle contenu dans la chambre centrale par le trou 36 du rotor et le trou 22 du couvercle du récipient avant de sortir le récipient 10 du rotor.

Il est clair que le couvercle plat du récipient 10 permet de se contenter d'un trou de petit diamètre 36 au centre du couvercle 34 du rotor. Cet aspect est important car, pendant la centrifugation, le niveau cylindrique 50 du liquide centrifugé est plus éloigné de l'axe de rotation 48 que le périmètre du trou central 36 du couvercle 34. De ce fait, si le récipient fuit, le liquide reste à l'intérieur du rotor 26, ce qui n'a pas d'inconvénients graves. Par contre, si le rayon du trou 36 était plus grand que la distance du niveau 50 du liquide à l'axe de rotation, tout liquide fuyant du récipient 10 s'échapperait également du rotor avec les inconvénients mentionnés plus haut.

Le récipient 10 étant fabriqué en une matière relativement souple, comme décrit dans la demande de brevet US No 684814 précédemment citée, l'introduction d'une pipette est facilitée et il y a moins de risque de la casser, car le couvercle du récipient est lisse et souple. Un autre avantage de la configuration plane du dessus du récipient est qu'elle permet d'avoir un couvercle de rotor essentiellement plat,

sans aucune saillie, ce qui réduit les problèmes de tourbillonnement de l'air et de traînée aérodynamique.

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REVENDICATIONS

1. Récipient de centrifugation à plusieurs compartiments pour rotor de centrifugeuse, caractérisé en ce qu'il comprend une partie inférieure formant une chambre centrale (12) et au moins une chambre annulaire (14) concentriques et séparées par une cloison annulaire (24) formant un siège d'étanchéité; et un couvercle solidaire de la partie inférieure, ledit couvercle ayant un trou central d'accès et étant plat sur toute sa surface jusqu'à sa périphérie extérieure, le couvercle, qui s'étend au-dessus de toute la ou toutes les chambres annulaires étant appliqué contre le ou les sièges d'étanchéité quand le récipient est monté dans le rotor.
2. Récipient pour la centrifugation selon la revendication 1 d'un mélange liquide, caractérisé en ce que la chambre centrale est sensiblement cylindrique, que les chambres sont séparées par une double paroi annulaire sur laquelle le couvercle s'applique sans former de cavités ou d'interstices susceptibles de recueillir des substances centrifugées durant la centrifugation.
3. Rotor de centrifugeuse pour séparer les constituants d'un mélange liquide comportant une cavité centrale et au moins une cavité annulaire concentriques, pour recevoir un récipient selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par un couvercle amovible qui est mis en place après le récipient, le couvercle comportant une ouverture centrale de plus petit diamètre que la chambre centrale du récipient.
4. Rotor de centrifugeuse selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'isolation de la chambre annulaire qui sont sensibles à la pression du liquide due à la force centrifuge pour établir une communication entre les chambres lorsque le rotor tourne à sa vitesse de centrifugation, les moyens d'isolation refermant automatiquement la chambre annulaire lorsque le rotor ralentit à partir de sa vitesse de centrifugation.