CN106823474B - 一种血液分流器的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种血液分流器的使用方法，主要包括第一步，根据实验和分选需要，选择一定尺寸和一定流体分流通道层数的主分选的血液分流器；第二步，将进样器连接总进样口；第三步，加样品；第四步，实时检测调整样品流速；第五步，样品全部加入后，清洗血液分流器。本发明有益效果是提供了一种可以快速分离细胞，操作简便、不易造成细胞损伤的细胞分离装置，该细胞装置可以一边进液，边进行分离，并且可以多次、循环分离，提高了分离的效率。同时，本发明还提供一种用于该装置的使用方法。

Description

一种血液分流器的使用方法

技术领域

本发明涉及一种血液分离装置的使用方法，从使用上讲，是一种适合普通医疗机构进行血液细胞分离的一种血液分流器的使用方法。

技术背景

目前，血液细胞分离大致有两种技术方法来实现，即膜分离技术和离心分离分离技术。膜分离技术是利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为透过液，而较大分子溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离技术存在采用非错流过滤，膜易被堵塞，采用错流过滤，膜虽不易被堵塞，但对膜的性能要求高，成本增加。离心分离技术是通过离心机分离设备将血液组份按比重差异彼此分开，以得到所需要的血液成份，但容易造成细胞机械性损伤且易污染，细胞有相态变化，从而影响细胞质量；同时，对实验室的环境要求非常严格，增加了细胞分离的成本。

为此，本发明解决这一问题，提供一种细胞损失最小，无细胞相态变化的、便于后续分析的简单、高效的血液分流器的技术方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种血液分流器的使用方法，主要由主体和流体分流通道组成。其特征在于：主体呈圆盘状，在圆盘的边缘到圆心，加工有呈螺旋状、上下封闭、宽度不相等的流体分流通道。主体的流体分流通道≥3层。第一层分流通道从圆盘的边缘加工的总进样口开始，到第一层外流道出口结束。每层的分流通道开始处的通道中心线上，都加工有一段引流堤；引流堤下游加工有数量≥3个的分流岛墙，分流岛墙将分流通道从分流口处分为内流道和外流道；每个内流道处都加工有一个凸出的回旋撞墙，回旋撞墙下游紧挨着一个分选口；分选口在两个分流岛墙之间，将内流道与外流道连通。以上1个回旋撞墙和2个分流岛墙组成一个分选单元。分选口旁的内流道的入口又成为下一个分选单元的分流口。设计实际是以分选单元为单位，重复分层分选。第二层分流通道从第二层的引流堤开始，到第二层外流道出口结束。第三层分流通道从第三层的引流堤开始，到第三层外流道出口结束。以下各层流体分流通道依次类推，最后，内流道在主体圆心的总出样口结束。所述引流堤是宽0.5mm~1mm，高度尺寸低于流体分流通道顶部2mm~5mm的条带。所述每层流体分流通道的宽度一致，宽度尺寸≥5mm，或各层的流体分流通道的宽度逐层增加或逐层减小。所述分流岛墙沿流体分流通道走向呈鱼形、波浪形、菱形，此设计使一个分选单元的内流道的弧形方向在通道前段和后段不一致；或呈扇形、牛角形，此设计使一个分选单元的内流道的弧形方向在通道前段和后段一致。述分流岛墙的高度同流体分流通道的顶部平齐，即上下封闭流体分流通道。所述外流道是两侧壁面光滑平顺的沿主体圆弧同向平稳过渡的弧形通道；各层的外流道宽度一致，宽度尺寸≤1/4流体分流通道宽度尺寸，或各层的外流道的宽度尺寸逐渐减小或逐渐增加。

其特征在于，操作步骤如下。

第一步，根据实验和分选需要，选择一定尺寸和一定流体分流通道层数的主分选的血液分流器。依据计算机模拟实验数据，选择辅助分选的一定尺寸和一定流体分流通道层数的血液分流器和血液分流器的数量。

第二步，将进样器连接总进样口。将各层外流道出口连接选择的辅助血液分流器的总进样口，辅助血液分流器的各层外流道出口连接到编号的样品收集瓶；或直接连接到编号的样品收集瓶。将各个血液分流器的总出样口连接到编号的样品收集瓶，或根据需要连接下一个血液分流器的总进样口。

第三步，打开进样器，给主分选的血液分流器进样，待样品流出第一层外流道出口后，关闭第一层外流道出口，这样依次关闭外流道出口，直到总出样口有样品流出后，再依次打开第一层外流道出口到最后一层外流道出口；同样方法，依次给第一层外流道出口连接的辅助分选的血液分流器进样，直到连接的所有血液分流器全部加入的样品都从总出样口流出。

第四步，实时检测从各个外流道出口流出的血液组分或细胞，调整样品流速和辅助分选的血液分流器的数量；使收集瓶中收集的样品达到分离目标。

第五步，样品全部加入后，接着用细胞培养液，或中性缓冲溶液继续加入到各个血液分流器中，保持10min-20min，最后，结束分选，用去离子水清洗血液分流器。

上述技术方案中，所述内流道在一个分选单元的前、中、后各段通道的宽度尺寸不一致，各层的内流道宽度尺寸不一致。所述内流道的形状：由于分流岛墙在内流道的一侧前半段呈反向主体圆弧弧度的弧形，在对应回旋撞墙凸面的后半段，又呈同向主体圆弧弧度的弧形；再由于，回旋撞墙的凸出部位是反向主体的圆弧弧度方向。即分流岛墙与回旋撞墙对应配合，将内流道的前半段呈反向主体圆弧弧度的弧形回旋弯道，在通过回旋撞墙后又呈同向主体圆弧弧度的通道。或者内流道的形状：由于分流岛墙在内流道的一侧与回旋撞墙都是反向主体的圆弧弧度方向，将内流道呈反向主体圆弧弧度的通道。

上述技术方案中，所述总进样口与总出样口的直径一致，且都大于各层外流道的出口直径。设计保证内流道有足够的流速。各层外流道的出口直径需要按总体设计的形状及尺寸，运用流体模拟软件测算。所述外流道底部的高度尺寸高于内流道底部的高度0.5mm~2mm。所述外流道底部与内流道底部在分选口处，是通过圆弧凸起的分选口底部连接过渡；外流道底部连接过渡后呈水平底面，或连接过渡后呈过渡处高、外侧低的倾斜底面。

上述技术方案中，所述分流岛墙面对流体、与流体方向相反的一端是呈锥形的分流岛墙尖。分流岛墙尖的锥形尖被削尖处理成一个宽度尺寸≥1mm的端面，端面从内流道一侧开始加工有凸起的不规则凸面；不规则凸面的面积向外流道一侧逐渐上下分叉减小，高度也逐渐降低，最后与不规则凸面上下分叉的叉中间的不规则凹面融为一体。所述回旋撞墙面对流体、与流体方向相反的侧壁面上，加工有大小不一，分布不均匀的不规则凸面和不规则凹面。此设计在于增加流体回旋，增加流体混流和涡流，减少微通道中的层流现象。以利于分离血液成分及细胞。

上述技术方案中，所述主体在分选单元的分流口处能够加工有暗阻挡堤；暗阻挡堤是呈横向贯通拦截在内流道中，高度尺寸低于内流道顶部2mm~5mm的堤墙。此设计在于增加流体进入内流道的初速度。所述主体的分流岛墙在分选口处能够加工有分选口暗堤；分选口暗堤是在分流岛墙背对流体、与流体方向相同的一端，加工凸出的一段、呈横向拦截在分选口处，但不全部贯通分选口的高度尺寸低于分选口顶部2mm~5mm的堤墙。此设计在于增加分选口的分离效率，进一步控制分离尺寸。

本发明运用了都江堰水利的“飞沙”分离原理，即运用了回旋流的理论和离心力作用，将此运用到血液分离的设计中。目前，国内外，均有大量研究微通道芯片的血液分离，但是，微通道大多是层流，常规流体理论多不适用。本发明将常规水利流体与血液流体相结合，运用在非微米级通道的血液成分和细胞的分离上。大质量的蛋白和细胞，在分选口分离出。通过循环多次分选，达到血液细胞的分离目的。

本发明的目的在于能够提供一种可以快速分离细胞，操作简便、不易造成细胞损伤的细胞分离装置，该细胞装置可以一边进液，边进行分离，并且可以多次、循环分离，提高了分离的效率。同时本发明还提供一种用于该细胞分离装置的使用方法。该分液器使得细胞分离和收集的操作，变得简单易行。

附图说明

图1为本发明的俯视示意图。

图2为本发明的一个分选单元示意图。

图3为本发明的分流岛墙尖的A端面示意图。

图4为本发明的分流岛墙尖A端面的D-D截面示意图。

图5为本发明的回旋撞墙的B端面示意图。

图6为本发明的引流堤的横截面示意图。

图7为本发明的一种扇形分流岛墙的三个分选单元示意图。

图8为本发明的外流道底部水平底面的分选口A-A截面示意图。

图9为本发明的外流道底部倾斜底面的分选口A-A截面示意图。

图10为本发明的一种具有暗阻挡堤的三个分选单元示意图。

图11为本发明的暗阻挡堤的B-B截面示意图。

图12为本发明的分选口暗堤的C-C截面示意图。

图中：1.总进样口；2.第一层分流通道；3.引流堤；4.分流口；5.分流岛墙；6.内流道；7.外流道；8.分选口；9.回旋撞墙；10.总出样口；11.主体；12.第三层分流通道；13.第三层外流道出口；14.第二层外流道出口；15.第二层分流通道；16.第一层外流道出口；17.回旋弯道；18.暗阻挡堤；19.分选口暗堤；20.分流岛墙尖；21.不规则凸面；22.不规则凹面；23.内流道底；24.分选口底部；25.外流道底部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明加以说明。

实施例一

参照图1至图9的形状结构，一种血液分流器的使用方法，操作步骤如下。

第一步，选择主体11的流体分流通道=3层，每层9个的分流岛墙5，组成8个分选单元，即有8个分选口8。每层流体分流通道深度8mm，宽度10mm。引流堤3宽1mm，高6mm。分流岛墙5沿流体分流通道走向呈鱼形，高8mm同流体分流通道的顶部平齐；分流岛墙尖20的端面宽2mm。各层的外流道7宽2.5mm；各层的外流道底部25的高度尺寸高于内流道底部23的高度2mm；外流道底部25连接过渡后呈水平底面。各层的内流道6两头喇叭开口，前半段呈反向主体11圆弧弧度的弧形回旋弯道17，回旋弯道17结束处宽度最窄；内流道6在通过回旋撞墙9后又呈同向主体11圆弧弧度的通道。总进样口1与总出样口10的直径一致为ϕ2mm，第一层外流道出口16、第二层外流道出口14和第三层外流道出口13的直径为ϕ0.8mm。

第二步，将进样器连接总进样口1。将第一层外流道出口16、第二层外流道出口14和第三层外流道出口13连接到编号的样品收集瓶。将总出样口10连接到编号的样品收集瓶。

第三步，打开进样器，给主分选的血液分流器进样，待样品流出第一层外流道出口16后，关闭第一层外流道出口16，这样依次关闭外流道出口，一直到总出样口10有样品流出后，再依次打开第一层外流道出口16，一直到第三层外流道出口13。

第四步，实时检测从各个外流道出口流出的血液组分或细胞，调整样品的流速，使收集瓶中收集的样品达到分离目标；大质量的蛋白和细胞，在分选口8分离出。通过循环多次分选，达到血液细胞的分离目的。

第五步，样品全部加入后，接着用细胞培养液继续加入到血液分流器中，保持20min，最后，结束分选，用去离子水清洗血液分流器。

实施例二

参照图1至图12的形状结构，一种血液分流器的使用方法，操作步骤如下。

第一步，选择主分选的血液分流器为：主体11的流体分流通道=5层，每层6个的分流岛墙5，组成5个分选单元，即有5个分选口8。第一层流体分流通道深度10mm，宽度12mm；第二层流体分流通道深度10mm，宽度11mm；第三层流体分流通道深度10mm，宽度10mm；第四层流体分流通道深度10mm，宽度9mm；第五层流体分流通道深度10mm，宽度8mm。引流堤3宽0.5mm，高5mm。分流岛墙5沿流体分流通道走向呈扇形，高10mm同流体分流通道的顶部平齐；分流岛墙尖20的端面宽1mm。第一层外流道7宽3mm；第二层外流道7宽2.5mm；第三层外流道7宽2mm；第四层外流道7宽1.5mm；第五层外流道7宽1.5mm。各层的外流道底部25的高度尺寸高于内流道底部23的高度1mm；外流道底部25连接过渡后呈过渡处高、外侧低的倾斜底面。各层的内流道6两头喇叭开口，呈反向主体11圆弧弧度的弧形回旋弯道17，回旋弯道17结束处宽度最窄。总进样口1与总出样口10的直径一致为ϕ3mm，第一层到第五层外流道出口的直径均为ϕ1.2mm。在各层的分选单元的分流口4加工有高度尺寸低于内流道6顶部5mm的暗阻挡堤18。在各层的分流岛墙5分选口8处加工有高度尺寸低于分选口8顶部2mm的分选口暗堤19。

选择辅助分选的血液分流器为：主体11的流体分流通道=4层，每层7个的分流岛墙5，组成6个分选单元，即有6个分选口8。第一层流体分流通道深度10mm，宽度9mm；第二层流体分流通道深度10mm，宽度10mm；第三层流体分流通道深度10mm，宽度11mm；第四层流体分流通道深度10mm，宽度12mm。引流堤3宽0.5mm，高7mm。分流岛墙5沿流体分流通道走向呈鱼形，高10mm同流体分流通道的顶部平齐；分流岛墙尖20的端面宽1mm。第一层外流道7宽1.5mm；第二层外流道7宽2mm；第三层外流道7宽2.5mm；第四层外流道7宽3mm。各层的外流道底部25的高度尺寸高于内流道底部23的高度1.5mm；外流道底部25连接过渡后呈过渡处高、外侧低的倾斜底面。各层的内流道6两头喇叭开口，呈反向主体11圆弧弧度的弧形回旋弯道17，回旋弯道17结束处宽度最窄；内流道6在通过回旋撞墙9后又呈同向主体11圆弧弧度的通道。总进样口1与总出样口10的直径一致为ϕ2.5mm，第一层到第四层外流道出口的直径均为ϕ1mm。在第三层、第四层分选单元的分流口4加工有高度尺寸低于内流道6顶部3mm的暗阻挡堤18。在第三层、第四层分流岛墙5的分选口8处加工有高度尺寸低于分选口8顶部3mm的分选口暗堤19。

第二步，将进样器连接主分选的血液分流器的总进样口1。将各层外流道出口连接到编号的样品收集瓶。将总出样口10连接到辅助分选的血液分流器的总进样口1。辅助分选的血液分流器的各层外流道出口和总出样口10，连接到编号的样品收集瓶。

第三步，打开进样器，给主分选的血液分流器进样，待样品流出第一层外流道出口16后，关闭第一层外流道出口16，这样依次关闭外流道出口，一直到总出样口10有样品流出后，再依次打开第一层外流道出口16，一直到第五层外流道出口。同样方法，将主分选的血液分流器的总出样口10流出的样品，加入到辅助分选的血液分流器中。

第四步，实时检测从各个外流道出口流出的血液细胞，调整样品的流速，使收集瓶中收集的样品达到分离目标；大质量的蛋白和细胞，在分选口8分离出。通过循环多次分选，达到血液细胞的分离目的。

第五步，样品全部加入后，接着用细胞培养液继续加入到血液分流器中，保持20min，最后，结束分选，用去离子水清洗血液分流器。

Claims (4)

1.一种血液分流器的使用方法，血液分流器由主体（11）和流体分流通道组成；主体（11）呈圆盘状，在圆盘的边缘到圆心，加工有呈螺旋状、上下封闭、宽度不相等的流体分流通道；主体（11）的流体分流通道≥3层；第一层分流通道（2）从圆盘的边缘加工的总进样口（1）开始，到第一层外流道出口（16）结束；每层的分流通道开始处的通道中心线上，都加工有一段引流堤（3）；引流堤（3）下游加工有数量≥3个的分流岛墙（5），分流岛墙（5）将分流通道从分流口（4）处分为内流道（6）和外流道（7）；每个内流道（6）处都加工有一个凸出的回旋撞墙（9），回旋撞墙（9）下游紧挨着一个分选口（8）；分选口（8）在两个分流岛墙（5）之间，将内流道（6）与外流道（7）连通；以上1个回旋撞墙（9）和2个分流岛墙（5）组成一个分选单元；分选口（8）旁的内流道（6）的入口又成为下一个分选单元的分流口（4）；第二层分流通道（15）从第二层的引流堤（3）开始，到第二层外流道出口（14）结束；第三层分流通道（12）从第三层的引流堤（3）开始，到第三层外流道出口（13）结束；以下各层流体分流通道依次类推，最后，内流道（6）在主体（11）圆心的总出样口（10）结束；

所述分流岛墙（5）沿流体分流通道走向呈鱼形、波浪形、菱形；所述分流岛墙（5）面对流体、与流体方向相反的一端是呈锥形的分流岛墙尖（20），分流岛墙尖（20）的锥形尖被削尖处理成一个宽度尺寸≥1mm的端面，端面从内流道（6）一侧开始加工有凸起的不规则凸面（21）；不规则凸面（21）的面积向外流道（7）一侧逐渐上下分叉减小，高度也逐渐降低，最后与不规则凸面（21）上下分叉的叉中间的不规则凹面（22）融为一体；所述回旋撞墙（9）面对流体、与流 体方向相反的侧壁面上，加工有大小不一，分布不均匀的不规则凸面（21）和不规则凹面（22）；

分流岛墙（5）在内流道（6）一侧前半段呈反向主体（11）圆弧弧度的弧形，使得所述内流道（6）的形状在对应回旋撞墙（9）凸面的后半段，又呈同向主体（11）圆弧弧度的弧形；所述回旋撞墙（9）的凸出部位是反向主体的圆弧弧度方向，分流岛墙（5）与回旋撞墙（9）对应配合，将内流道（6）的前半段呈反向主体（11）圆弧弧度的弧形回旋弯道，在通过回旋撞墙（9）后又呈同向主体（11）圆弧弧度的通道；

所述引流堤（3）是宽0.5mm~1mm，高度尺寸低于流体分流通道顶部2mm~5mm的条带；所述每层流体分流通道的宽度一致，宽度尺寸≥5mm，或各层的流体分流通道的宽度逐层增加或逐层减小；所述分流岛墙（5）高度同流体分流通道的顶部平齐，即上下封闭流体分流通道；所述外流道（7）是两侧壁面光滑平顺的沿主体（11）圆弧同向平稳过渡的弧形通道；各层的外流道（7）宽度一致，宽度尺寸≤1/4流体分流通道宽度尺寸，或各层的外流道（7）的宽度尺寸逐渐减小或逐渐增加；其特征在于，操作步骤如下：

第一步，根据实验和分选需要，选择一定尺寸和一定流体分流通道层数的主分选的血液分流器；依据计算机模拟实验数据，选择辅助分选的一定尺寸和一定流体分流通道层数的血液分流器和血液分流器的数量；

第二步，将进样器连接总进样口（1）；将各层外流道出口连接选择的辅助血液分流器的总进样口（1），辅助血液分流器的各层外流道出口连接到编号的样品收集瓶，或直接连接到编号的样品收集瓶；将各个血液分流器的总出样口（10）连接到编号的样品收集瓶，或根据需要连接下一个血液分流器的总进样口（1）；

第三步，打开进样器，给主分选的血液分流器进样，待样品流出第一层外流道出口（16）后，关闭第一层外流道出口（16），这样依次关闭外流道出口，直到总出样口（10）有样品流出后，再依次打开第一层外流道出口（16）到最后一层外流道出口；同样方法，依次给第一层外流道出口（16）连接的辅助分选的血液分流器进样，直到连接的所有血液分流器全部加入的样品都从总出样口（10）流出；

第四步，实时检测从各个外流道出口流出的血液组分或细胞，调整给样流速和辅助分选的血液分流器的数量；使收集瓶中收集的样品达到分离目标；

第五步，样品全部加入后，接着用细胞培养液，或中性缓冲溶液继续加入到各个血液分流器中，保持10min-20min，最后，结束分选，用去离子水清洗血液分流器。

2.根据权利要求1所述的一种血液分流器的使用方法，其特征在于：所述内流道（6）在一个分选单元的前、中、后各段通道的宽度尺寸不一致，各层的内流道（6）宽度尺寸不一致。

3.根据权利要求1所述的一种血液分流器的使用方法，其特征在于：所述总进样口（1）与总出样口（10）的直径一致，且都大于各层外流道（7）的出口直径；所述外流道（7）的外流道底部（25）的高度尺寸高于内流道（6）的内流道底部（23）的高度0.5mm~2mm；所述外流道底部（25）与内流道底部（23）在分选口（8）处，是通过圆弧凸起的分选口底部（24）连接过渡；外流道底部（25）连接过渡后呈水平底面，或连接过渡后呈过渡处高、外侧低的倾斜底面。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种血液分流器的使用方法，其特征在于：所使用的主体（11）在分选单元的分流口（4）处能够加工有暗阻挡堤（18）；暗阻挡堤（18）是呈横向贯通拦截在内流道（6）中，高度尺寸低于内流道（6）顶部2mm~5mm的堤墙；所述主体（11）的分流岛墙（5）在分选口（8）处能够加工有分选口暗堤（19）；所述分选口暗堤（19）是在分流岛墙（5）背对流体、与流体方向相同的一端，加工凸出的一段堤墙，呈横向拦截在分选口（8）处，但不全部贯通分选口（8）；分选口暗堤（19）高度尺寸低于分选口（8）顶部2mm~5mm。

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