CN107413536B - 离心机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心机装置，其可以被用于从全血中除去红血细胞并保留减少的血浆体积中的血小板和其它因子。离心机装置应用了截头圆锥状的分离室，在该分离室大的那端安装了可选择打开的端口作为阀门。这个截头圆锥状的分离室可绕着它的纵向轴旋转。这个装置手动，自动控制均可，以便打开端口将多余的红血细胞和过量的血浆排入到单独的接收器，同时在离心室里保留血小板和其他因子。外科手术过程中，由于高转速的使用，因而对患者可采用简单和小的离心机。这独特可旋转的截头圆锥体分离室设计也可用于其他领域的液体或浆料分离，例如，颜料或润滑剂的分离。

Description

离心机

本申请是申请日为2013年2月14日，申请号为201380018405.1，名称“离心机”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利合作条约(PCT)申请对以下申请提出了美国专利法(35USC)中第120条下的权益要求：2013年2月13日提交的名为《离心机》的编号为13/766,528的申请；2012年4月13日提交的名为《离心机》的编号为13/447,008的申请；2012年2月15日提交的名为《离心机》的编号为13/396,600的申请，它是2011年11月19日提交的编号为PCT/US2011/001922申请的PCT国际专利申请的部分延续案(指定在美国)，它也是2011年8月12日提交的编号为13/209,226申请的美国专利申请的部分延续案。13/396,600号申请也是以前提交的编号为13/209,226申请的美国申请的部分延续案，还是2010年11月19日提交的编号为12/949,781申请的美国专利申请的部分延续案。以上列出的所有申请属于本发明的同一代理人并且及其公开内容通过引用列入本发明。

技术领域

本发明涉及离心机。

背景技术

液体，如全血或其他各种生物液体是悬浮液并可被分离成其组成成分或部分。例如，全血包括四个主要部分，红血细胞，白血细胞，血小板和血浆，这些部分可以根据在装置，诸如离心机中的不同比重被分离。将抗凝结的全血样品放置在一试管或其他类似的装置中，然后将其按指定速度在离心机里旋转。所产生的离心力将血液按各自相对比重分离成不同部分。红血细胞沉在底部，具有中间比重血浆浮在顶部,白血细胞和血小板(一起被称为血沉棕黄层(BC))居其他两个组分的中间。也可分离其他各种生物液体。例如，从骨髓或脂肪组织的样品中分离并提取有核细胞。

出于不同的医药用途，需要分离全血的不同部分。在制备富含血小板的血浆(PRP)或浓缩血小板(PC)的过程中获得血小板。血小板含有生长因子(例如，PDGF，TGF-β，等等)，这可能会引发，辅助或加速各种身体机能，包括但不限于血管再生，伤口愈合和骨生成。将自体血小板施用到损伤位点可通过使用患者自身的血小板来提高愈合反应，而避免使用从另一供体来源的血液制品带来的感染风险。此外，也可在各种程序中使用贫血小板血浆(PPP)。PPP可以通过从血小板浓缩物中分离出血浆部分来制备，并保留分离的血浆部分。

有各种用于生产PRP/PC的系统。一些使用专用的试管，如第7,179,391和7,520,402号美国专利，这些试管可以包括特定密度的浮子，导管和/或凝胶材料。其他系统使用专用的双注射器，例如那些在第6,716,187和7,195,606号美国专利中所示。这些试管和注射器必须在专用的大型离心机里进行特定时间的离心处理，一般为10-30分钟，然后通过精细的处理和萃取或倾析处理产生所需的PRP/PC。这些制备的一致性可以依照操作者的熟练程度而有所不同。其它系统，例如第6982038号美国专利，包含专用的离心分离室和复杂的控制系统，以在约30分钟内产生PRP/PC。所有这些系统依据所使用的方法提供不同血小板浓度的PRP/PC。这些方法的主要缺陷是需要昂贵的固定设备，限制了价格和大小适中的设施的运用。这些方法也需要相当高的操作技能，以完成必要的过程来获得PRP/PC。

能够从受治疗患者自身血液产生PRP/PC，而无需复杂、昂贵且操作繁琐的设备,这将促进PRP/PC的临床效用。因此，本发明的目的还包括提供用于在短时间内处理受治疗患者自身血液的装置和方法，特点在于自备式、电池供电、小型且便于携带，廉价，易于使用且可重复使用，能够分离多个细胞群并且可一次性使用而不需要离心机设备。

发明内容

本发明为一种一次性、无菌、独立、紧凑且容易使用的离心分离装置，它可对液体混合物中的组分进行快速和可靠的浓缩，例如，生物液体混合物，如从全血中浓缩血小板，或者从骨髓抽取液中浓缩细胞。所得到的PRP/PC可即刻应用到患者体内。该装置适用于办公室，手术室，急救或军事野战医院。

一次性独立的PRP分离器设有一个带驱动轴的电机，所述驱动轴与血液分离室(BSC)组件的中心或纵轴共轴。电机可以具有让血液分离室在的速度范围内转动数分钟的容量。通过电池或其它电源组为电机提供电源。电源可通过开关连接，甚至小的干电池将有足够的容量来完成分离过程。血液分离室和电机/电池被完全密封在外部容器内，该容器包括一个血液分离室的入口，可以连接一个标准的注射器。此外，血液分离室可由非电气装置转动，如空气驱动涡轮机或弹簧驱动器。它也可以磁性或机械连接到外部驱动电机或用于外科手术场所，例如在手术间或创伤过程现场的任何能源，如“MASH”化合物。

在第一实施例中，血液分离室组件设有筒体，筒体可以是圆柱形或锥形，端盖装有通道和管状延伸段，并且在一些实施例中，活塞或气囊界定它们之间血液分离室。套筒滑过端盖的外径用作两个阀门组件的移动部，每个阀门具有在端盖外表面的凹部和凹部内的O形环。端盖的通道从血液分离室通向凹部中心，套筒的两个端口对准3位序列的凹部中心。在该套筒的两个端口被定位为不能同时对准端盖的两个凹部中心。按顺序，套筒选择打开第一端口，再关闭两个端口，然后打开第二端口。打开该端口采用步进方式，但可以按比例进行。该套筒由通过轴承组件连接到可滑动套环的旋钮操控，因此电机运行期间，旋钮不能转动。

抗凝的血液通过管状延伸段注入以填满血液分离室。所述套筒设在第一位置，在此位置，套筒上的两个端口不与端盖的任一凹部对准。驱动电机与血液分离室转动以在血液上产生离心力，从而将血液分离成以下成分：与血液分离室内壁最接近的红血细胞，朝向中心贴着红血细胞的白血细胞，其次是血小板，然后是血浆填充在该中心。换句话说，离心分离产生混合物的同心分层组分层，相邻的同心分层组分层限定混合物界面。在约1分钟或更少的离心分离时间内，套筒移动到第二位置，其中所述套筒的第一端口对准端盖的凹部。该端口与抵靠内壁的红血细胞层连通。在离心力产生的压力下，红血细胞通过该端口从腔室内排出。随着红细胞排出分离器，体积由通过端盖的管状延伸段进入的空气置换。所述空气形成腔室中心的柱体，腔室随着所置换体积的增长而膨胀。还设想如果没有空气出入口，红血细胞持续的转动和抽空将导致真空芯的形成，而血液会脱气并有可能由于转动中心压降从液体中提取蒸汽。在大量,最好是绝大多数的红血细胞从血液分离器体积排出后，套筒移动到第三位置以关闭第一端口并打开第二端口。这是在体积中的血小板层排出第一端口前完成。通向该装置的端盖的第二凹部的通道被精确定位于远离中心轴以从血液分离室中去除预定量的血浆而不会干扰血小板层。当血浆离开腔室，体积由通过管状延伸段进入的空气置换。并且血液分离室中心的空气柱的直径继续扩大。当空气柱的直径围住第二通道入口时，血浆停止排出从而浓度处理自动结束。在形成了真空芯的情况下，当真空芯接触第二通道入口时,浓度处理将以类似方式自动结束。该装置被关断，血小板浓缩物可投入使用。

另一实施例中采用柔性囊贴在血液分离室内部。在血液分离室中的固体端包括让空气进入柔性囊外周的孔。端盖轴管状延伸段包括一个密闭阀。该实施例以同一方式操作，不同之处在于它没有特意引入空气接触血液样品。在离心循环过程中，红血细胞和血浆相继排出腔室，空气进入腔室的相对侧从而压扁所述柔性囊。由于离心力在液体内产生的压力，囊袋被折叠成“W”形状，“W”的开口端朝向腔室端与并与排气孔相对。随着越来越多的血浆排出腔室，“W”的中间接触端盖的第二通道并关闭通道从而自动结束循环。

另一实施例采用活塞和弹簧代替柔性囊：当红血细胞((RBCs)排出阀口，活塞在弹簧的推动下朝端盖移动。

此外，还公开了本发明的系统可以包括一个自动断开装置以在一定条件下密封端口。例如，这样的装置可以包括凝胶形式的可流动分离助剂，其具有的中间比重选为介于不需要的元素，例如红血细胞，以及所需的治疗元素，例如血小板之间。在血液分离离心机中采用的离心速度下，分离器凝胶的粘度使得它不会通过小排出端口。启动离心机后，分离器凝胶会在靠近旋转轴的周围的外红血细胞层和更靠近离心机旋转中心轴的贫血小板层之间形成分明的层和势垒。当所有红血细胞排出后，分离器凝胶自动堵住第一端口。另一实例中，第一端口的自动关闭可以通过固体阻尼器或泄瓣完成，也由具有特定中间比重的材料构成。在初始操作时，阻尼器将依据其密度打开并远离通风孔并试图定位于红血细胞和血小板之间。如前面的例子中，一旦红血球完全排出系统，阻尼器将密封通气孔并有效地防止富血小板流体排出系统。在另一个分离助剂的实例中，塑料珠，如具有所需中间比重的微球，也可以预先设置在离心分离室中。珠粒大小适中以便在非所需元素，如红血细胞排出系统后堵住所述出口。

另一实施例中，血液分离室或至少其中的一部分可以由清晰的(透明)材料制成，使得红血细胞的去除进程可以通过外侧壳体的透明窗口观测。这允许对关闭第一端口进行精确定时以结束红血细胞的排出。

另一实施例中，通过对阀门打开/关闭顺序及电机启动和停止的精确定时来完成浓缩处理。

另一实施例中，系统可设有可再用的驱动元件，该元件具有连接到一次性离心机组件的电机，其中，所述血液制品被离心，分离并且完全包含在一次性单元内，因而所述驱动元件不会接触到血液制品并可被重复使用而不必担心被污染。

另一实施例中，一次性单元可包括血液吸收材料或液体接收室以收集被排出的血液制品。

另一实施例中，当红血细胞和血浆成分从旋转室排空时，旋转室的设置使分离的血液制品之间的界面干扰最小化。

附图说明

图1a和1b:操作原理.

图2:锥形腔内带有载弹簧活塞的离心机，充注位置，红血细胞阀打开，血浆阀关闭(纵向部件段)。

图3a,3b,3c,和3d所示的锥形腔内带有载弹簧活塞的离心机的横截面，(图2的横截面)，以及图2,4,5,6,7,9,10,11,12,14,15,16,17和18所示的用于所有装置的红血细胞阀门部件的放大细节。

图4:锥形腔内带有载弹簧活塞的离心机，自旋减速，从血浆中分离出的红血细胞,两个阀门均关闭(纵向部件段)。

图5:锥形腔内带有载弹簧活塞的离心机，中间位置，红血细胞阀打开,排空红血细胞，血浆阀关闭(纵向部件段)。

图6:锥形腔内带有载弹簧活塞的离心机，终点位置，红血细胞阀关闭，血浆阀打开并排空大部分血浆(纵向部件段)。

图7:具有气囊室的离心机，充注位置，红血细胞阀打开,血浆阀关闭(纵向部件段)。

图8:具有气囊室的离心机，充注位置，(图7的横截面)。

图9:具有气囊室的离心机，自旋减速，从血浆中分离出的红血细胞,两个阀门均关闭(纵向部件段)。

图10:具有气囊室的离心机，红血细胞排空位置，红血细胞阀打开,血浆阀关闭(纵向部件段)。

图11:具有气囊室的离心机，血浆阀打开，红血细胞阀关闭，排空血浆(纵向部件段)。

图12:空气芯离心机，初次充注位置，两个阀门均关闭(纵向部件段)。

图13:空气芯离心机(图12的横截面)。

图14:空气芯离心机，旋转并分离，排空红血细胞，红血细胞阀打开,血浆阀关闭(纵向部件段)。

图15:空气芯离心机，红血细胞阀关闭，血浆阀打开，残留的红血细胞和血浆(纵向部件段)。

图16:空气芯离心机，结束时去除PRP(富含血小板的血浆)，两个阀门均关闭(纵向部件段)。

图17:带有特有外壳的离心机(纵向部件段，显示红血细胞和血浆采集装置和气溶胶阻止装置。

图18a和18b:带有特有外壳的离心机(图17横截面)。

图19单独显示带有一次性和可再用部件的离心机的简化纵向剖视图，显示红血细胞和血浆阀均关闭。

图20a.在红血细胞通道和分离流体的端部具有增压室的离心分离室的简化示意图。

图20b.图20a的血浆端口的投影视图,以箭头表示液体流动图案。

图21.运转位置的组装离心机，红血细胞阀打开并且红血细胞排空完成。

图22是图21在AA处的简化横切面。

图23是通过BB处血浆阀的图21的简化横截面，显示阀门构造。

图24.运转位置的组装离心机，红血细胞阀关闭，血浆阀打开并且血浆排空完成。

图25.独立接收器中具有收集贫血小板血浆(PPP)装置的离心机，在操作的血浆收集阶段示出。

图26.具有收集血液制品的吸湿垫的离心机，在红血细胞排空阶段结束时所示。

图27a.在红血细胞通道端部和血浆出口处,及分离流体端部增压的离心分离室的简化示意图。

图27b是图27A的血浆端口的投影视图，以箭头表示液体流动图案。

图28.具有索引阀的备用红血细胞-血浆接收器的横截面视图，在关闭位置示出。

图29.具有索引阀的备用红血细胞-血浆接收器的横截面视图，显示阀门处于打开位置。

图30.具有索引阀的备用红血细胞-血浆接收器的等轴截面视图。

图31.具有索引阀的解体备用红血细胞-血浆接收器的等轴视图。

图32.在隔间内具有支架材料的离心机，用于容纳血沉棕黄层成分。

图33.环形通道和分离液体部分具有限制性特征的离心分离室的简化示意图。

图33a是图33的截面A-A的横截面视图，对应角度d的环形通道部分具有限制性特征。

图34是具有盘状旋转组件的另一个备用离心机的剖视图。

图35是图34所示离心机的盘状旋转组件的阀门机构的细节放大剖视图。

图36是图34所示离心机的动力传送结构部件的放大，分解等轴视图。

图37是图34所示离心机的旋转组件的阀门部件的放大投影视图。

具体实施方式

图1a中提供了用于说明本发明中的装置的操作原理的示图。基本为截头圆锥形1腔室，包含不同密度的几种液体的混合物，并绕纵轴XX转动。液体2，3和4分离为径向区分层，如AA节所示。锥体有以下几方面的好处，首先，相较于分布在相似尺寸的直圆柱体的全长上的等体积的径向深度(参见图1b的标记14)，它以少量的液体提供较大的径向深度(如图1a中的标记11)。其次，锥体具有径向加速度力部件，有助于冲刷朝向置于较大锥直径的处的端口9的外部液体组分。第三，在某些实施例中，锥体也使得可视的组织边界的作为轴向位置比如5和6代替径向位置比如7和8.此时应当指出，“锥体”或“锥形”一词使用其常规定义，即，朝一端逐渐变小或减少。因此腔室的锥体不必是线性的，如本文所包含的示例性实施例所示，而可以是上述段落(0127)所述的弧形或其它形状。在一些实施例中，当一种或多种成分从端口传输,比如9和10，图1的壁12朝较大的直径移动而截头圆锥体积减少，原始体积只余中心成分3。在其他实施例中，当空气芯膨胀并置换排出的组分后，将壁12保持在适当位置并引入空气到中心线13上以在9和10中传输组分2和4。

图2是个大致圆形装置的主要纵向截面，未显示外部机壳。图2的液密可变容积中，腔室(血液分离室)由锥形筒206，活塞210，活塞密封件211和端盖215形成。活塞210形成和密封件211由弹簧209偏压向血液分离室较大的一端。筒206的较大端由端盖215封闭。端盖215的内表面形成腔室的较大直径的端壁，筒206的内表面形成腔室的锥形侧壁。在该装置用于从全血中富集血浆的情况下，端盖215内部钻有有通道216和217以使红血细胞和血浆分别从通道217和通道216中通过。通道217示为贯穿端盖的外挡边，其与锥形筒体206的外侧壁成一条直线。从217所示通道以90⁰钻孔的通道，通过最大ID位置的端盖215的内表面，在功能上与217所示通道的等效，并且形状类似于通道216.通道217和216与压缩在凹部226里的O形环218形成的阀门连接，分别与套筒213中的端口228和227协调运作。图3b和3d放大显示这些阀门部件。套筒213滑动配合端盖215使得端孔228和227在运行的适当点连接到通道216和217。套筒213与端盖215键合以传递这些组分(键未显示)之间转动。插件219被固定到端盖215以提供支撑旋转组件左端的滚珠轴承220的轴。由于套筒213随腔室转动，因此提供滚珠轴承221以经由轴环225和杆件222连接到非旋转旋钮223.旋钮和套筒可被置于3个位置：第一个位置，端口228打开，端口227关闭；第二个位置，端口227和228均关闭；第三个位置，端口228关闭，端口227打开。筒体206通过螺钉207被固定到电机201的轴205上。电机端不再提供其它的轴承，所述电机轴承足够支撑套筒。完整的组件由框架208支撑，插件轴承220和电机201设于该框架上。旋转部件绕轴XX转动。

为使用该装置制备PRP(富含血小板血浆)，将充注有抗凝全血的具有针头234的注射器233通过弹性密封件214插入该装置以用全血229加载腔室.旋钮223设于第一位置，在血液充满腔室时，使得空气从端口228排出。全血229完全注满腔室，推动活塞210和密封件211到最右边以压缩弹簧209.

图3a,图2中AA的横截面，介绍了旋钮223和杆件222的构造。图3b是图2中BB的横截面，示出了以下详细的阀门部件，端盖215上的凹口226，O型环218和袖筒213上的端口228(端口227的阀门构造是相同的)。图3c示出图2中CC段。

腔室内充注了全血后，旋钮和套筒置于第二位置，两个阀门均关闭，移出注射器223并启动电机。然后电机依据使用速度运转15-90秒。使用10,000rpm到25,000rpm的速度后，旋转室的外侧的离心加速度从1000g上升到6000g。

图4示出图2的装置的运转转速。红血细胞端口228和血浆端口227均关闭。红血细胞层和血浆层之间的边界如237所示。活塞210仍处于充注的位置，209被完全压缩。弹簧具有两个功能，当红血细胞通过端口228排出腔室时，它将活塞向左移动，并且弹簧在旋转液体中形成最小压力：这防止了旋转液体中心达到液体的蒸汽压力并可以在某些情况下抑制细胞损伤。

红血细胞与血浆分离后，装置仍然旋转时，旋钮和套筒置于第一位置并且红血细胞从端口228排出进入到装置周围的壳体内(未显示壳体，但可参考图17和18)。当活塞210设于中间位置时，图5显示了红血细胞231在中点的排放情况。当大部分红血细胞排出后，阀门置于第三位置并且血浆230从端口227去除。图6显示了浓缩过程结束时的情况：血浆端口227仍然打开，活塞靠近最左边：具有介于血浆和红血细胞比重之间特定比重的血小板被收集在红血细胞-血浆边界层237；血浆端口将关闭而电机停止。

腔室的体积通常为20-100mL,过程结束时，按照所需的浓缩度，浓缩血浆的去除量约为原始量的四分之一至八分之一。

为保留聚集在红血细胞-血浆边界的所有血小板和其他因子，在去除所有红血细胞之前需关闭端口228，否则这些组分会随最后的红血细胞流出。为防止这种情况的发生，当红血细胞端口必须被关闭时，通过血液样本的红血细胞比容判断腔室的剩余体积。该体积可在活塞的轴向位置观测到，并且当活塞到达预定位置时，阀门从第一位置移动到第三位置。

图2到6描述的装置通过活塞和密封件在锥形管中移动，但正圆柱体可使除血液以外的液体充分混合，而第一液体排出的残留量并不太重要。锥形管具有图1讨论所提及的优点。相对于筒体(未示出)的刻度，操作者可肉眼判断出活塞的位置，或者使用光学检测器和自动阀操作系统(未示出)。

由于残留的浓缩血浆要被重新注入患者身上，该装置所使用的材料，至少对于那些接触血液的组分，必须是医用级材料。聚碳酸酯或PTE适用于筒体206，端盖215，套筒213，框架208，旋钮223和套环225。插件219由适当等级的钝化不锈钢构成，如416或420。滚珠轴承须在高速下工作但是运转很短的时间，因此ABMA1-3级不锈钢轴承是适用的。O型环218和密封件211由硅橡胶制成。由于电动机不接触血液，所以适合采用工业电机(例如那些由Mabucci制造的电机)。

图7显示具有柔性囊312的实施例,初始符合筒体306钻孔，气囊具有如图10和11所示的用于使其倒置的可变容积室。该实施例用于降低夹带气泡的影响。

图7中，液密可变容积离心分离室(血液分离室)由含有的模塑囊312的锥形筒306和端盖315构成。该气囊集中在筒体突起338和端盖315之间的回路褶皱339中。筒体306的较大端由端盖315关闭。在装置用于从全血中浓缩血浆的情况下，端盖315内部钻有通道316和317以使红血细胞和血浆分别从通道317和316中通过。通道317和316与由压缩在凹口326中的O型环318形成的阀门连接并分别与套筒313中的端口328和327协调运作。套筒313滑动配合端盖315使得端口328和327在运行的适当点连接到通道316和317。旋钮323和套筒313可置于3个位置：第一个位置，端口328打开，端口327关闭；第二个位置，端口327和328均关闭；第三个位置，端口328关闭，端口327打开。套筒313与端盖315键合以传递这些组分(键未显示)之间转动。插件319被固定到端盖315上以提供支撑旋转组件左端的滚珠轴承320的轴。由于套筒313随腔室转动，提供滚珠轴承321以经由轴环325和杆件322连接到非旋转旋钮323.筒体306通过螺钉307被固定到电机301的轴305上。电机端不再提供其它的轴承，所述电机轴承足够支撑套筒。完整的组件由框架308支撑，插件轴承320和电机301置于该框架上。旋转部件均绕轴XX转动。本示例中，套筒设于第一位置以便在腔室充注血液时，保持端口328打开以传输空气，而血浆端口327关闭。全血329完全充注所述腔室。弹性密封件314引入针头334使得在旋转开始前全血通向腔室，并在动作停止时去除掉浓缩的血浆。

图8是AA节的图7所示的装置的横截面。全血329注入与筒体306充分接触的血液分离室和气囊312。框架308在旋转组件下运行。

图9显示图7中的装置的操作转速。套筒313位于第二位置，两个端口327和328均关闭。红血细胞331和血浆330之间的边界显示在337处。受旋转液体混合物形成的压力的影响,气囊现在仍然抵靠筒体

图10描述了旋转约60秒后的情况。套筒313置于第一位置，端口328打开，红血细胞经端口328排出。血浆端口327关闭。气囊移动到左边以弥补排出的红血细胞体积。气囊采用的形状使得由液体压力推动气囊向右边形成的力以及大气压(经通气孔332)推动气囊向左边形成的力之间保持平衡。由于旋转液体的中心的压力接近绝对零度，大气压超过已发展到一定半径的左手压力，因此气囊为折返形状。血浆330的容积与导入的时候保持一致。红血细胞和血浆之间的边界显示在337处。在该视图中，当残留的红血细胞331体积足够低时，停止红血细胞排放。

图11表明在旋转停止前的气囊312的最终位置。套筒313在第三位置，红血细胞端口328关闭而血浆端口327仍然打开。血浆已经从端口327排出并即将由滚动到端盖315并切断通道316的气囊切断。这表明了浓缩血浆330的最小体积。此时套筒313移动到两个端口关闭的第二位置和然后停止转动；使用注射器以类似图7所描述的注入方式除去残留的液体。

图7到11中的装置材料类似于图2到6中的装置材料：例如，气囊可以由硅橡胶，聚氨酯或聚氯乙烯制成。

上述装置200中，活塞位置提供红血细胞端口328的关闭信号。就气囊而言，倒置的气囊沿锥形筒体孔滚动，反向边缘的轴向位置提供(图11标记312)容量以及端口关闭信号。当气囊滚过端口通道316时，自动切断血浆排放。

图12到16所描述的装置使用空气芯而不使用气囊或活塞。

图12的装置在结构上与前两个实施例非常类似，血液分离室由筒体406和端盖415形成。端盖415的内表面形成腔室的较大直径端壁，而筒体406的内表面形成腔室的锥形侧壁。该示例中，全血429通过针头434从注射器433注入离心分离室，端口428和427均关闭。注入血液时，由血液置换的空气通过针头434和插件419孔之间的间隙泄出。图13显示图12圆截面的性质。当移除注入注射器后，电机被启动，腔室以10,000to 20,000rpm的转速旋转约1分钟。此时，套筒413移动到第二位置，红血细胞从端口428排出到图14所示的保持最少红血细胞431的点上为止。同时，血浆采用区域或层430，在血浆-空气径向界面处形成边界440,空气芯438已经从插件419的钻孔进入(经由未示出的壳体中的过滤器，但可参见图17和18)。此时套筒移动到第三位置，端口428关闭，端口427打开。使用该优选设备，无法观察到气囊或活塞，因此操作者通过透明筒体观察混合物的红血细胞431和血浆430之间的轴向界面436以决定何时手动关闭红血细胞端口428并打开等血浆端口427。由于是血液，该混合物的界面是很容易看到并由光学探测器实现自动化。红血细胞和血浆之间的电阻率差也可以用于触发指示器或自动阀。确定在哪一点关闭红血细胞端口的另一种方法是运用时间。分离血液的组分运转一分钟后，红血细胞端口打开并且定时器启动。由于离心机产生的压力可预测液体的比重和运行速度,并且由于红血细胞端口是一个精确校准的孔，流量被排放，因此，可以针对给定的红血细胞比容值计算时间。

当电机仍在运行，血浆经端口427排放直到出现如图15所示的残留红血细胞在层431和残留血浆在层430的情况。然后套筒移动到第二位置以关闭两个端口。在空气芯438已经增至该通道的径向位置后,血浆不再流动，就血浆而言，通道416置于精确的径向位置以给出准确的最终体积。然后电机停止并且该装置置于端部，由于电动机向下，因而旋转轴垂直，如图16所示。如图所示，通过注射器和针头去除具有一些红血细胞的剩余富集血浆。

图17和18描述了适用于本申请所讨论的各种实施例的外壳；然而，这两个图表明该外壳特别适用于图12到16的空气芯实施例。框架508被安装到电池电源组503，作为外壳的基座。外壳500围绕离心机并被紧固到电池组503上，接头是液气密的。与偏心轮546和销547一体的阀切换旋钮545被安装在所述壳体内，以便操作者能转动所述切换旋钮545进而经由槽548内的销547驱动内旋钮523以及轴环525和阀套513。图17中，通过由导线550连接到电池组503的开关504来手动控制电机501驱动腔室血液分离室。当注入全血到腔室中或提取富集血浆时，安装在外壳500左手端的衬套543确保对准注射器(图12中的433)针头的入口。多孔柔性可刺穿过滤器544紧靠衬套543。该过滤器有两个功能：过滤运行时进入离心机核心的空气，并且在离心机将红血细胞或血浆排入壳体时,防止任何气溶胶排到所产生的血液片段的大气中。过滤器的小缝隙允许注入注射器针头插入而不损坏过滤器的效果。一种高吸收性衬里542覆盖大部分壳体500的内壁来吸收在空气芯538增大以及富集过程进行时排到壳体的红血细胞和血浆。在富集过程中，通过置于壳体500壁中的透镜和掩模549,操作者可查看红血细胞和血浆的轴向界面536。选择掩模和透镜以提高分液界面536的所见图像的对比度。

光检测器(未示出)可置于透镜的位置以提供分液界面进度的电信号，一个电磁铁致动器可以驱动阀切换旋钮545。电动机启动后，这些电气元件配合手动开关可以用来控制整个过程。

从测试至今，在某些应用程序可使用一个简单的定时器程序来预定套筒的运动。例如，腔室内充注血液后，下面的顺序可以通过一个定时器操作，a)启动电机，运行60秒，b)打开红血细胞端口和排出红血细胞30秒，c)关闭红血细胞端口并打开血浆端口，运行30秒，d)关闭这两个端口，停止电机。这样的装置可能还需要配置手动插入患者的红血细胞比容数的装置，以改变红血细胞与血浆的比例。

表1给出了使用猪血获得的图12到16中的空气芯装置的典型数据。数据通过初步分离一分钟并排出红血细胞和血浆约一分钟后获得。

表1

对于所讨论的三个实施例—活塞、气囊和空气芯，端口和通道的的尺寸和位置非常重要。当离心机旋转时，在腔室中产生的压力随速度的平方和旋转半径的平方而变化。为手动控制组分的排出，排出时间需要可管控。例如，红血细胞端口的大小需使得红血细胞通过的时间能持续大约30秒。必须选择一定的条件，使红血细胞端口在红血细胞快要结块时仍能无阻塞运转，并保持较低的流量以防止血小板被卷入出口漩涡。由于离心机使用大约30mL的全血样品，实践证明，如果速度为15,000到20,000rpm左右,级别为0.008英寸直径的红血细胞端口工作良好，并且腔室筒体的直径最大点为1.0至1.25英寸。因为损失血小板的风险较低，所以血浆的端口可以较大：0.010英寸的直径较合适。相对于旋转中心轴的血浆端口的放置会直接影响可达到的浓度系数。越接近中心，去除的血浆就越少而达到的浓度就越低。另外，在本发明讨论的各种实施例中，必须注意，在该腔室的大直径端形成小环形带241，341，441，541。由于红血细胞先于它们进入红血细胞通道217，317，417，这个环形带形成径向深度较大但体积较小的局部区域。这种深度的增加降低了血小板和其他所需因子随红血细胞在靠近同一端口(未示出)局部产生的出口漩涡的影响下经红血细胞通道228，328，428排出而排出的倾向。

在所有讨论实施例中，可通过使用分离助剂来改善红血细胞端口闭合点的准确度，例如，介于红血细胞和血小板之间的中间比重的流动分离器凝胶。分离器凝胶散布在用于向中心轴移动其它层的红血细胞层。当所有红血细胞都排出时，分离器凝胶自动覆盖第一端口。分离器凝胶的粘度使得在血液分离室中所用离心速度下，分离器凝胶不会经过小的出口。第一端口的自动关闭也可以由中间比重的固体材料形式的分离助剂来完成，该比重设计为当红血细胞完全排除后进入并关断该端口。一个例子是塑料珠，比如具有所需中间比重的微球，在红血细胞流向端口时，该微球的比重足够大以在其结块时覆盖该端口。

对于气囊和空气芯的实施方案，通过结合背向照明来改善红血细胞血浆轴向边界的可视化，如在靠近电机中心线的BSV内安装LED的形式。电机内的附加绕组可为电灯供电提供所需的低功率。

通过调整端口和通道尺寸的大小和位置，本发明还具有分离和浓缩各种治疗上有益的细胞和其它生物组分的能力。许多这些生物成分具有再生疗法的潜力并且可以称为再生剂。这些再生剂可以协助结构的再生，复原或修复，或协助器官，组织或生理单位或系统的功能以为生命提供治疗效果。再生剂的例子包括，例如：干细胞、脂肪细胞、祖细胞、骨髓、关节液、血液、血管内皮细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、周细胞、血管平滑肌细胞、单能和多能祖细胞和前体细胞、淋巴细胞等等。本发明还具有处理软或液体组织或组织成分或组织混合物，包括但不限于脂肪组织、皮肤、肌肉等的潜力，以提供治疗再生剂。因此，在此描述的各种实施例里分离或浓缩的产品如本领域已知的那样使用。医疗程序可能需要将浓缩产品直接施加到治疗部位，或并入到治疗装置(例如，在植入前，中，后施用易吸收的植入物材料)，或者甚至与另一材料结合作为一种处理方法，例如，通过与颗粒材料相结合以形成糊状物(例如，与已被配制成粉末状的细胞外基质结合)。

所述血液离心分离容器也可包括一个可调节的端口，例如具有开放端的管，该开放端径向延伸到血液分离室并铰接在外缘上使得所述管能以弧形摆动从而其开放端可扫描半径范围(未示出)。操作前或操作过程中，所述管的开口端的位置可以调整，使得其位于相对于旋转轴所需的位置。例如，入口端口可以置于朝向离心机容器周边的位置，以初次排出不需要的细胞，然后朝该容器中心调节以排出贫血小板血浆。另外，如果需要去掉血浆组分，可定位该端口，以便从分层混合物中基本上只让血浆流出。

流出一种或多种预定量成分，如血浆后，该装置还可以设为关闭，或者至少停止转动。具体来说，端口的定位使得在分层时血浆成分与端口相邻。当打开端口阀，血浆通过端口输送出去。该端口也可以配置传感器以感测血浆存在与否。照此，该装置可以被构造为只要感测到血浆在端口处或端口内，筒体就继续旋转，但是当感测不到血浆时，该传感器发出停止电机的信号(由此停止筒体旋转)或打开水龙头的信号。当血浆继续通过端口排出筒体，最终端口半径处的血浆供给耗尽，从而导致从该传感器发出信号并且筒体停止转动。当然，感测任何分层，不只是血浆都可能产生一个信号。

除了浓缩组分，可能需要收集液体样本中的一个或多个废弃组分。这可以通过几种方法中的一种来完成。收集袋或腔室可连接到套管上的出口。所述袋或腔室将随筒体旋转，因此必须规定它在旋转轴周围保持平衡。另一种方法是相对所需出口，设置环形漏斗，该环形漏斗将收集被排除的组分并在重力流下引导流体到集合点。后面进一步对此作了说明，参考图25。

更多实施例如图19到26所示。这些图描述了使用图12到17所涵盖的空气芯原理的装置，但包含用于制备PRP时使所得富集最大化的改进。图19显示用于两个组件内的离心机的两个主要部件，其为可再用驱动单元601和一次性部分600。离心机分离成两个组件可以使一次性组件性价比更高。

图20a是一个示意图，表示由边界字母“defg”界定的旋转室的半反射镜部分。指出了重要尺寸，长度参考L1到L8，半径标为D1到D8。如图20a所示，D1对应于从旋转轴XX测到通道640外端的半径长度，如本实施例所示，在通道端部具有可选增压室，而排出的红血细胞641进入红血细胞通道639。同样，D2和D3分别标示增压室右侧和左侧的内径,该增压室在离轴XX最远的通道640端部处。而D4和D7分别标示位于楔子609右端平面的外径和内径。D5标示红血细胞641和血沉棕黄层642之间的界面处的直径。D6标示血沉棕黄层642和血浆643之间的界面处的直径。D8标示血浆通道610的内径并使血浆643的界面对应于空气芯646的界面。L1到L8的长度测量是基于对应于血浆通道610右侧的基准线所测量的距离。L1和L2分别测量于通道640端部的增压室的左和右侧。L3标示楔子609(后述)右侧上平面的长度并从基准线测量。L4和L5标示左和右标记644的位置。L6对应距离在相应于血沉棕黄层/血浆界面D6的直径所测量的旋转室边缘的长度。L7对应距离在相应于位于楔子609右侧边缘上的平面内径所测量的旋转室边缘的长度。L8对应距离在相应于进入血浆通道610的内径所测量的旋转室边缘的长度。

旋转轴XX穿过边界“dg”。主要的交叉阴影区域表示的锥形腔包含具有半角‘a’的外壁。楔子609插入到所述腔室的锥形凹部，该楔子具有界定红血细胞通道640的半角'b'的外截头-锥形部以及界定血浆643边界的半角‘c’的内反向截头-锥形部。应当注意的是，半角度“b”不一定与半角'a'相同，换言之，通道640可以是锥形而不是平行的。

当流体流出红血细胞出口，流出红血细胞通道639的流体经受高剪切力，红血细胞通道640用于确保红血细胞通道639入口端在通道640的端部并远离红血细胞-血沉棕黄层界面，而相对于流出红血细胞通道639时红血细胞所经受的高速流出速度，该通道的尺寸使得进入通道640的红血细胞能保持很慢的局部流速。

例如，在一个实施例中，红血细胞聚集在旋转室的外边缘并通过一个或多个源于环形槽或增压室供给的红血细胞通道639排出，其进而由薄环形通道640，或者构成多个通道640的环形段供给，并开始与血沉棕黄层收集区相邻。环形通道640具有比所述通道的径向深度大许多倍的圆周。由于装置提供一个60Ml的离心机并具有4.5英寸圆周及0.020径向深度的通道，红血细胞通道639的孔直径为0.010英寸级。约17000RPM的组合旋转将导致从红血细胞通道639孔的速度为2000-3000cm/sec，而沿通道640的速度仅为1.5cm/sec。因此，通道640以超过1000:1的系数降低了邻近分离层的流速。在另一不具有增压室实施例中(未示出)，红血细胞通道可以直接从薄环形状通道供给，开始与血沉棕黄层收集区相邻。在实现降低分离层流速方面，相较于孔出口时，有望达到具有增压室的实施例所述的类似性能。

据观察，在旋转室降低转速下排空红血细胞可能会有好处。实现转速的降低不能破坏分离组分的分层，而且，转速不能降低到使组分形成的分层显著退化的点。例如，当通过装置的操作以适合分离的第一速度实现满意分层后，逐渐降低的转速将维持分层，一旦达到第二转速，红血细胞细胞会通过红血细胞通道639以通过旋转室的降低转速形成的较低力所对应产生的速度排出。如前例所述，具有约17000RPM的分离转速，在一特定时间段内以受控的方式逐渐降低速度直到以预定的低转速沉淀，在该新实施例中，为保留红血细胞/血沉棕黄层界面完整性的同时排空红血细胞，旋转约13000RPM。经验证，通过轻微调整这些步骤的定时，在实际情况下，可达到相似的结果，例如，在速度仍在减缓但接近预定排空率时,打开红血细胞阀。

通过改变尺寸或者转速以确保，当在红血细胞通道639处进行测量并与进入通道640的红血细胞比较时，局部流速的降低可以实现不同的减速率，如减速超出约500:1，或100:1，而不是上述的1000：1。可以看出在图20a的实施例中，通道640设在径向浅角度a上，并示出在其末端具有增压室，由此红血细胞通道639用于排出红血细胞.在另一个实施例(未示出)，该装置在通道末端不具有增压室，但通道末端可能包括红血细胞通道出口，或通道尺寸(锥度)会降低并直接朝红血细胞通道的出口形成漏斗形。由上所述，本发明的装置的目标旨在降低排出的红血细胞对血沉棕黄层成分的影响，同时可通过提供红血细胞出口与红血细胞/血沉棕黄层界面之间的空间分离来实现。无论通道内是否有增压室,是该空间分离降低了,在端口附近局部形成的出口漩涡的影响下，血小板和其他所需因子随经由红血细胞通道639排出的红血细胞而排出的倾向。以防止血浆或血沉棕黄层成分进入通道640的方式操作该装置，该高剪切力仅对红血细胞成分有一定作用，并且将不能破坏红血细胞和血沉棕黄层之间的界面。通常，在比较浓缩血液制品与原材料时，使用上述的腔室去除大约93％的红血细胞，如图20a所示。可能在一些情况下需要去除掉更大比例的红血细胞。通过进一步管理朝向红血细胞通道639及红血细胞通道639正上方的涡流，可达约98％的去除值。在一些实施例中，红血细胞通道上方和邻近处的涡流的管理可通过以下方式实现，至少部分地限制，或者甚至全关闭向环形通道的流入(如果有的话，流动方向通常从楔子的平面朝向增压室)，而不会阻止通过通道朝向红血细胞通道的液体流动的流量(方向是大致垂直，并环绕旋转轴)朝红血细胞通道。这种限制可以通过圆，即环形通道的某些部分形成。例如，在一个实施例中，至少最靠近红血细胞通道的部分，通道640的宽度至少能部分地缩减，例如缩减量，在一个实施例中，从至少1％到100％，在另一实施例中，从至少10％至100％，或在另一个实施例中，从至少20％至100％，并且在另一实施例中，从50％至100％，在一部分环形通道上，例如，在一个实施例中，圆周从约10度至约350度，或者，在另一实施例中，从约15度至约270度，或者，在另一个实施例中，从约20度至180度，角中心任选地大致对准红血细胞通道639的位置。图33描述了一个限制性特征800，其限制流体流入通道640，且如图33a所示该限制性特征800在圆周的角度d(此处示为90度)所包绕的部分通道内。限制性特征可以被集成为旋转室的一部分，例如通过机械加工或铸模旋转室，或者可以被制成单独的部件并通过本领域的技术人员所熟知的方式附加到楔子609的表面(如图33所示)，或者，附加到旋转室(未示出)的内表面。所述限制可以是均匀的尺寸，如图33a所示，或者，在一个实施例中(未示出)，通道640具有可变缩减量，其中通道入口的最大限制是在与红血细胞通道对准的通道部分，并且限制比例以渐进的或陡增的锥度，或者甚至以阶梯方式减少，而通道的距离自红血细胞通道开始增大。本实施例的目标是提供合适的比例限制以抵消由接近红血细胞通道的变量所产生的进入通道流速的可变性；因此在最接近红血细胞通道的通道区域，对通道的限制比例将被最大化，而对于远离红血细胞通道的通道区域，该通道的限制比例将适当地降低，从而确保进入通道的流速是均匀的，而对分离层之间的界面(例如，红血细胞/血沉棕黄层界面)的破坏被最小化。在本文所述离心机装置的这些以及其它实施例中，经验证，通过使用与血液密度相似的材料来构造这部分腔室，避免了旋转室不平衡的情况，或者使用本领域技术人员熟知的配重，通过适当地摆放来平衡旋转室。

同样，通过将血浆通道610放在远离血沉棕黄层成分(并可选择性地设于图27a示出的增压室内)的位置，并且血沉棕黄层-血浆界面不向内伸入D7，该血沉棕黄层可以包含在腔室中，由于具有浅角度c，血浆通道610的高剪切力不会破坏血沉棕黄层-血浆界面。因而降低了在接近端口的局部产生的出口涡流的影响下，血小板和其他所需因子随经由血浆通道610排出的血浆而排出的倾向。尽管图20a示出的位置在楔子609的底座，但所述血浆通道可以设于其他位置，只要该开口具有合适的半径且该半径小于血沉棕黄层-血浆界面的半径，例如图20a中对应L8的位置。通过这些特征，所述的实施例有助于保留腔室中所有的血沉棕黄层成分并提高成品的浓度或浓缩效率。

此外，除了包含环形槽(或部分环形槽)形式的血浆增压室655容纳通向血浆通道610的孔，参考图27a所描述的实施例与图20a所示的实施例相同。在该实施例中，排出的血浆沿楔子609和血浆的空气芯界面的边界限定的锥形通道流动。当转动腔室时，血浆阀打开，血浆流向血浆通道(这里示为设于楔子609的底座)并通过楔子底座旋转入血浆增压室655.一旦在血浆增压室内，血浆沿增压室长度(即环形)流动直到接触通向血浆通道610的孔并排出。当血浆在增压室655内移动时，它不会对血浆/血沉棕黄层施加剪切力,它被间隔去除，并且被楔子609物理屏蔽。

当血浆接近血浆出口时，无论是作为一个连续的斜坡(图20b中所示出的几何体)还是具有增压室655(图27b中所示出的几何体)，比较图20b和27b将使液体流的方向可视化。这些图是投影图，俯视朝向血浆通道610的开口，好像是从旋转轴朝向腔室的外径进行观察。

如图20b所示，血浆自右向左移动，当液体接近腔室左边缘，液体将朝血浆通道610的出口引出。本实施例不具有血浆增压室，距离开口越远，剪切力会按比例减少，从而当血浆沿楔子的内表面移动(沿角c)时，区域的整个直径的剪切力并不一定均匀，但在到血浆通道610开口的位置旁时，剪切力会更高。当已经根据经验确定图20a的几何体能有效地最小化影响血沉棕黄层/血浆界面的剪切力时，则有可能进一步减少设施操作过程中在楔子平面所受的剪切力。

如图27b所示，血浆自右向左移动，并在沿增压室流向开口610之前进入到血浆增压室655。可以看出，由统一的箭头(右侧)示出流向增压室655的液体，在血浆通道(血浆在角c楔子表面和空气芯之间流动)内进行环形测量时，增压室的存在有望减少剪切力的变化，而血浆将趋近楔子609底座并流入血浆增压室655，因而产生类似于水流过大坝顶部的效果。也就是说，在达到障碍顶部前，无论在大坝上游，或进入增压室前，液体缓慢平稳流动，然后一旦通过障碍，无论在大坝下游或增压室中，液体流速相对更高并且更不均匀。从示出液体流动图案的箭头可以看出，流向血浆增压室的血浆有望均匀地分布在整个直径上，然后，当血浆达到楔子顶部并在增压室655内，则流体的运动将产生巨大变化而血浆从一个或多个开口流到血浆通道610.由于变量方向的剪切力在很大程度上包含在增压室内且不会影响沿楔子表面流动的血浆，该实施例有望提高血沉棕黄层成分的富集因子。由于减少了血浆流速的可变性，该实施例的几何体允许保留的血浆，以D8和D6之间的深度来衡量，被最小化，当沿血浆通道环形测量时，则有破坏血沉棕黄层/血浆界面的趋势。

此外，参照图20a，应当指出的是当所有排出的血浆离开腔室后所剩余的血浆体积由边界直径D8和D6限定。这个体积可通过调节上述尺寸得到微调从而获得所需的富集值。

还应该清楚的是为了获得高程度的富集，必须减小(减小直径尺寸(D6-D8)/2)血沉棕黄层(如图20a所示)下方的血浆的深度，因此由于流出的血浆更近得剪切血沉棕黄层/血浆界面，增加了血小板损失的风险。然而，由于驱动血浆流出的压力同转速的平方乘以在D8的血浆通道的开口与腔室内血浆/空气界面的半径平方差的积成正比，驱动血浆流出的压力随着血浆直径趋近于D8时逐渐下降到零，。

利用血浆接近D8时稳定的降低流动效应，可最小化血浆深度(D8-D6)，其中在剪切的作用下血沉棕黄层损失较小，并使残留的血浆体积最小化和富集最大化。

总之，红血细胞/血沉棕黄层的剪切通过外径通道最小化以控制红血细胞/血沉棕黄层的剪切，并且血浆/棕黄层的剪切由几何体和减少的血浆控制达到空气芯驱动压力。

因此，在该腔室旋转时且在排出任何血浆之前，有一个较大的压头驱动血浆通过所述血浆出口排出并进入血浆通道610，其后，腔室内的血浆体积减小，血浆出口上方的压头按比例减小，直到血浆水平达到在D8的血浆出口的水平，并终止所有血浆由血浆通道610流出。如果通过血浆通道610的流速减慢而血浆体积减小，则可带来其它的好处，即最小化影响血沉棕黄层剪切力的倾向，而此时，流出的血浆和血沉棕黄层离彼此最近(即，D6和D8之间的距离是其最小值)，血浆排空流速为其最低速度。

在操作过程中血液充满腔室并在一段时间后按一定速度分离成红血细胞(RBC)、血沉棕黄层和血浆。分离后，红血细胞通道639被打开且红血细胞从红血细胞通道639排出，在透明锥形表面的L5上红血细胞的界面很明显。可见标记被放置在腔室L5和L4上以引导操作者关闭红血细胞通道639：当红血细胞界面到达L5和L4的某处，通过操纵后面提到的阀门来停止红血细胞从红血细胞通道639排出。此时，残留的红血细胞占据由锥形通道640和红血细胞通道639左侧的环形凹口所限定的预留体积。在收集由蜂窝剖面图界定的血沉棕黄层(BC)642时，因为迁移后的血沉棕黄层在程序结束时不能被回收，所以防止血沉棕黄层迁移到红血细胞通道640至关重要。为防止发生这种情况，将红血细胞界面沿腔室的锥形表面移动的速率控制到足够低的速度，以当界面在置于L5和L4中的标记之间移动时，操作者能停止该进程(通过关闭红血细胞通道639)。该速度是转速、腔室直径和连接到通道639的红血细胞排出口及腔室半角‘a’的尺寸的函数。调节这些变量得到在L5或L4的界面速度，该速度可由操作者控制，但这并不妨碍所需的快速分离(不需要的红血细胞和血浆的分离和排出的整个过程小于2分钟)。在测试各种参数时，根据实验，尽管在小于10mm/sec的范围内，需要更高或更低的速度，但约4mm/sec的界面速度才允许操作者的精确干预。(在红血细胞与血沉棕黄层界面由光传感器或类似设备检测的情况下，界面的接近速度可超过10mm/sec.)。当红血细胞端口638被初次打开时，由于突然的压降会破坏D6的红血细胞和血沉棕黄层间界面的清晰度，可能会产生临时湍流.通过将主基板601的软件控制的离心机速度自动减速，可使湍流的效果最小化。在离心机速度的变化可在软件中编程，以通过软件的定时器或阀门机构运动产生的信号自动启动。当停止红血细胞排出时，血沉棕黄层被收集在楔子609右端的平面或分离表面的端部，由直径D4和D7限定。虽然如图20a所示分离表面与旋转轴成90度，但可以设想，分离表面可与旋转轴成另一角度。当该离心机处于其正常垂直方向，分离表面形成楔子609的“顶部”表面。如果红血细胞停在L5，血沉棕黄层的外径为D5，若红血细胞停在L4，血沉棕黄层的外径处于D4.血沉棕黄层的体积约为最初引入的血液体积的0.5％，因此可限定楔子(D4，D7)端部的平面以确保在最坏的情况下(红血细胞停在L5)，血沉棕黄层停留在分离表面且不伸入内半角锥'c'。红血细胞通道639被关闭后，血浆通道610被打开并且排出血浆。图中示出了由于空气芯646已经扩展到D8的通道入口的直径，当所有的血浆流出血浆通道610并且流动已经停止的情况。由于接近出口通道610时血浆表面的轴向速度加快并且血沉棕黄层/血浆界面的快速剪切速度导致进入血浆的血小板损失，所以防止血沉棕黄层进入内锥非常重要。由于血沉棕黄层与空气芯(D6-D8)/2的1mm-2mm级径向分离，进入血浆所损失血小板是可以忽略的并且可稳定地获得8：1或更高的富集系数(EF)。富集系数由以下公式定义：EF＝(每单位体积的血沉棕黄层样品中收集的血小板#)/(每单位体积的原始全血样品中的血小板#)。从根本上说该设计被视为将红血细胞/血沉棕黄层和血沉棕黄层/血浆界面的剪切最小化，从而降低红血细胞排放或血浆排放的血沉棕黄层损失。

在一个实施例中，所述装置在使用中的方向及旋转轴XX与该装置顶部的端口阀602垂直。由于旋转室的几何体，当旋转停止时，即在通道640内的任何流体(例如，红血细胞)将倾向于包含在该通道内，并且操作时(即，到20a中的L3的右侧)对应楔子609的平面608的线上基本上所有的其他流体在旋转停止时将通过重力流动，并且在端口阀602下方形成水池，并可被收集，例如，通过吸入由端口阀定向的针头并进入浓缩材料池。经验证，本文所描述的各种实施例可按另一角度(例如，水平)来操作，并在停止旋转后，再任选的转动到用于收集的垂直位置。通过在腔室停止旋转时保留通道640内隔离的红血细胞，可以最大化血沉棕黄层成分的浓度，而通道内的那些物质(例如，红血细胞)不用于进一步稀释浓缩的血沉棕黄层或其他血液成分。在一些实施例中，有利的做法是将表面张力改性涂层(例如，亲水性或疏水性涂层)添加到至少一部分旋转室上，如楔子609端部的平面608，以防止表面张力作用下收集的血沉棕黄层残留于平面上。此外，如果在大致垂直的方向，为了将流体引导朝向中央收集区，最好使楔子的平面具有一定角度(例如，度)。

据观察，相对于逐渐减速的旋转室，所述旋转室快速或突然减速，或以不均匀的速率减速将会增加收集区域血小板的数量。相信快速减速，例如通过将制动系统结合到装置来实现，可使得楔子的平面以上各组分混合，并避免了剩余的血沉棕黄层成分残留在楔子的平面的表面。还认为，腔室和通道内的剩余红血细胞大部分将包含在通道内，并且即使快速减速也不会与血沉棕黄层混合。或者，可简单地物理排出血小板，例如通过点击，摇动，震动，或以其他方式破坏在表面张力下远离收集区的任何成分，从而收集所述血小板。

与楔子609结合的装置的实施例中的几何体在提高效率、装置运行方面具有至少3个好处，如楔子609用于：1)产生空间分离；2)形成通道；3)增加液体的表观深度。首先，楔形在血浆和红血细胞出口之间的产生空间分离，所以能够最小化出口处剪切力对于远离楔子平台的血沉棕黄层组分的影响。第二，楔子部分地形成了通道，而在角b的楔子的最外表面具有了通道640的部分内边界。第三，该楔子使得装置更易操作，因为它增强了由楔子置换的液体的表观深度。即，楔子的作用是置换楔形区(D2和D8之间)中的流体的体积，并提高这些液体的表观深度，而D4和D5之间的尺寸因置换而增加，并且L4和L5的标记644之间的间隔可以相应地变大，并为操作员提供更大的分辨率。伴随的效果是，操作者现在可以更精确地确定何时停止红血细胞从红血细胞通道639排出。

图21示出图19组装的装置，在运行状态，红血细胞端口638打开、血浆端口612关闭，以及排到红血细胞-血浆接收器647的红血细胞。血浆643还没排到接收室。空气芯646已形成并且分离的流体成分已形成明确的界限。旋转离心机血液-容纳室由锥形筒606和端盖614两个元件构成。腔室在两个轴承619和604内转动，较小的轴承604设于腔室的较小端，较大的轴承619间接地通过驱动轴617和阀盖616设于腔室的较大端。较小的轴承604被安装在所述透明中间盖607里，而较大的轴承被安装在从动件618里。阀盖616同由端盖614的键或销(未示出)驱动的腔室部件一起旋转，能够被从动件轴向推动而沿旋转轴轴向平移,并沿由从动件618轴向驱动的旋转轴平移，而从动件618轮流被凸轮从动件620和凸轮621轴向移动.端盖616的轴向移动控制红血细胞端口638和血浆端口612的位置从而控制红血细胞从红血细胞通道639或血浆从血浆通道610中排出。凸轮621(通常是3个，也可以多于或少于3个)与滚筒613成一体。从动件618可在滚筒613内轴向移动但从动件上的凸键631和下部结构624上的凹键会阻止从动件618旋转。通过转动滚筒613，操作者轴向移动从动件620从而控制的红血细胞和血浆端口638和612的位置。红血细胞-血浆接收器647围绕旋转元件以收集排出的红血细胞和多余的血浆并随阀盖616轴向移动。

轴617和阀盖616之间的间隙以及阀盖616和端盖614之间的间隙会影响端盖614和阀盖616之间的配合度和同轴度。'O'型环648和611用作密封件和/或两个盖之间的悬浮体。如果该间隙非常小，“O'-环仅用作密封件，但是，如果该间隙大幅增加则‘O’形环同时用作密封件和悬浮件。可选择悬浮件的特性以使所述腔室组件(轴617，端盖614和筒体606)上的阀盖616的固有振荡频率远远低于或高于运行速度。

连接到驱动轴617的离心机联轴器633通过电机联轴器629接受来自电机626的扭矩驱动。电机626安装在紧固于底座外壳625的下部结构624上。操作者激活锁存器622确保了相对于可再用部件601，一次性部件600通过啮合于与滚筒613成一体的环而被固定。

在操作室环境中，提供的一次性部件600为无菌单元并用于相邻的无菌场中。在完成富血小板血浆(PRP)或贫血小板血浆(PPP)的制备和应用过程后(这可能涉及对单个患者的多个应用程序多次运行装置)，一次性部件600被丢入生物废物流。然而，可再用部件601保留在操作室中并且可以移动到其它地方进行存储。为了避免全血或血液成分污染可再用部件601，各种元件可被用来防止这些液体的排出。如图26，吸收垫632和636可以从接收器647收集任何泄漏，凝胶加速器649可使接收器647中排出的流体凝胶成不流动的凝胶状的物质。或者在滚筒613和从动件618之间的619和滚动隔膜(未示出)内的密封轴承(未示出)可以收集所有的液体。可吸收材料可由多孔聚乙烯(以商品名为“Porex”销售)，超吸收性聚合物，聚丙烯酸酯，聚电解质，水凝胶，白垩，纤维素纤维或海绵，或机织织物，或该项技术中已知的其他合适的材料制成。凝胶加速器可由Multisorb科技有限公司提供的名为的材料制成。腔室内收集的富血小板血浆(PRP)残留物包含在端口阀602中。本领域的技术人员也清楚知道这些用于泄漏的组合解决方案。

如图28–31描述的径向索引阀接收器700，这是之前所述的红血细胞-血浆接收器647的备选实施例。该径向索引阀接收器包括一个径向索引阀，其与所述旋转滚筒613和从动件618(如前图21所示)配合以防止内容物从接收器溢出。径向索引阀接收器700包括两个配合组件:上阀701和下贮存室702。上阀701优选地包括四个槽704而下贮存室702包括四个槽705。槽的数量可以变化并且通常每个组件中槽的数量是相同的。上阀701包括索引卡片703，其与滚筒613内槽(未示出)配合，从而当滚筒613旋转时，上阀701旋转。上阀701还包括一个360度的液体入口窗707。下贮存室702包括槽706，该槽位于与从动件618上的卡片(未示出)配合的内周上。槽706用于将下贮存室702键接到从动件618上并防止下贮存室702在滚筒613旋转时旋转。如图30，上阀701和下贮存室702包括环形的联锁器件709和708。如图31的分解图的更多的细节所示，联锁器件包括槽704、705和配合表面710、711。如图30所示，联锁器件709和708限定了过盈配合，因此上阀701和下贮存室702可扣合在一起，其中配合表面710和711在此形成水密封。使用过程中，接收器700的位置如图28所示，在此处，上阀701中的槽704不与贮存室702中槽705重叠。然后将血液注入到离心分离室646并启动离心机。当转动滚筒613以打开红血细胞阀口638(如参考图21所述)时，上阀701随滚筒转动，因此至少部分重叠槽704和705并由此形成两个接收器部件701和702之间的通道，如图29所示。排出的红血细胞641通过360度的液体入口窗707进入上阀701并通过槽的重叠区域在重力作用下排入下贮存室702中。当滚筒613被转动回到其起始位置以阻止红血细胞641从阀口638流出，槽704和705回到图28所示的非重叠位置，从而密封下贮存室702的红血细胞。同样，当滚筒613以相反的方向被转动以打开血浆端口612时，槽704和705的相对侧重叠在一起，由此排出的血浆643通过重叠槽排入下贮存室702。然后，在过程结束时，滚筒613被转动回到其起始位置以使槽704和705回到非重叠位置，从而密封下贮存室702中的废弃流体。这防止了在随后处理和处置一次性部件600时流体的溢出。

槽704和705的尺寸通常是这样的，从而在上阀701以任一方向转动时，槽将重叠在一起。在一个优选实施例中，每个上阀槽704包括30度的圆周，而下贮存室槽705包括50度的圆周。处于关闭方向时，这个尺寸在槽的边缘间留了5度。滚筒613约转动35度便可打开阀盖616中的端口。这将导致30度的槽704和705的重叠，换句话说，上阀701的每个整槽704将经由槽705朝下贮存室702完全开放。对本领域的技术人员而言，槽的几何体和布置可做其它组合。上阀701和贮存室702是典型的吹塑成型部件，使用有弹性的热塑性树脂，包括但不限于聚丙烯和聚乙烯。

可再用部件601由线式变压器(未示出)供电，使用交流电源或直流电源组，如那些用于无绳钻和类似器件的直流电源组。未示出的附加物品包括(但不限于)安装在底座外壳625的简易显示器，用于指示离心机电源的通断，通电后的运行时间，并可能包括物品，如声音报警器，用于在运行时间达到一定的水平时警告操作者。另外，安装在底座625的霍尔效应开关或磁簧开关(未示出)，响应安装在一次性部件600内的磁铁，可用于指示底座外壳625内滚筒613的旋转，和/或可用于选择不同的电机速度以使流体成分的分离达到最佳效果。

代替操作者手动转动滚筒613，底座625中的致动器(例如电机-齿轮箱组合或螺旋千斤顶)可以响应于来自上述开关和/或用于优化操作的小型固态计算机的信号，自动旋转滚筒。

图22是AA中图21的简化横截面。血液分离成它的主要成分血浆643，红血细胞641，和血沉棕黄层642。

图23是图21中穿过BB的简化横截面。本节给出了由通道610和‘O’型环611构成的血浆阀的结构。这些出口的结构类似于图3b所示。当打开该阀门时，端口612将被移动到与通道610对准的位置而流体可从中流过。

图24示出在红血细胞阀口638关闭，血浆端口612打开并且血浆排放完成后的情况下，图21中的设备的运行。血浆643的体积为最终体积。

当进程中需要贫血小板血浆(PPP)时，对贫血小板血浆(PPP)接收机的配置会稍有不同。图25具有类似于图21所示的大多数组件，除了两个接收器:一个用于红血细胞637一个用于贫血小板血浆(PPP)635。由于两种流体成分通过从旋转室排出后收集，两个接收器均须相对于滚筒613轴向固定以接受在排出相应流体成分时血浆端口612和红血细胞端口638的不同轴向位置。血浆入口645横跨接收器635的壁并通过槽或开口(未示出)伸入滚筒613内。该端口由弹性材料制成，如丁腈橡胶，具有皮下注射针头的通道用于去除贫血小板血浆(PPP)。

在使用时，操作者将一次性无菌部件600放到可再用部件601内，滚筒的位置出厂预设为使血浆端口612和红血细胞端口638均关闭的位置。然后操作者将患者的全血注入到注射器并将血液经由注射器通过端口阀602引入离心分离室直到腔室被充满。启动该设备，并在电机运行大约一分钟后血液已经分离成红血细胞、血沉棕黄层和血浆的初级层。此时滚筒使红血细胞阀处于打开位置，于是红血细胞开始排入接收器637。在排放红血细胞时，红血细胞和血沉棕黄层之间的界面(图20a中的D5)趋近于旋转筒体644(图20a的L5和L4)的标记。当界面位于标记644之间(打开红血细胞端口638后约30秒)，滚筒变为关闭红血细胞端口并打开血浆端口612。然后血浆持续排入接收器直到空气芯限制进一步排放。此时(打开血浆端口后约30秒)电机停止，并且该腔室中富集的残余样品经由端口602通过注射器和注射插管注射注入患者体内(或用作植入物的材料之上)。在制备贫血小板血浆(PPP)时，除了所述装置符合图25所示的装置并且贫血小板血浆(PPP)从图25中的侧弹性体端口645中提取外，处理过程与所述贫血小板血浆(PPP)过程相同。

经验证，通过使用不同的离心分离速度和改变在放置所述腔室的出口的直径，则可以在旋转室内浓缩不同的成分或分离不同比重分数的流体材料。例如，低速旋转，如本领域技术人员熟知的，并如上述来除去大部分红血细胞将获得具有悬浮血小板的血浆材料。在低速旋转时，无法通过比重将血小板和血浆区分。一旦提高转速，血小板就会倾向于通过比重与血浆区分，可灵活实现操作者所需的血液制品的组合。

虽然在上述的各种实施例，血液分离室具有圆形横截面，但经验证，可使用任何能够高速旋转的形状，只要有一个成角的或锥形的内径便于红血细胞流向红血细胞通道。例如，可以使用具有椭圆形横截面的分离室，因为它能被适当的平衡并适合于所需转速。同样，也可以使用具有不同形状(例如，八边形，正方形，三角形等)的横截面轮廓的其他分离室，并且必要时，进行配重平衡以保证旋转时的适当平衡。此外，经验证，在该装置中可使用多个腔室，如通过提供环的2段或多段，或者2个或以上的容器来平衡，使所述多个腔室旋转，共同形成转子，其中，每个腔室用于排放特定的血液成分(例如，红血细胞和血浆)，同时浓缩并获得集中在每个腔室的所需血液成分。

本文所描述的实施例主要用于从全血中分离成分，虽然它们也可以与其他液体一起使用。就血液制品来说，装置运行后，将血液分层为其组成成分，并通过上述的红血细胞和血浆通道将红血细胞和血浆从血液分离室中去除，含有血小板和白血细胞的浓缩血沉棕黄层将残留在腔室中。在所有所述的实施例中，该装置的操作者可以进一步选择通过将一种或多种附加的生物相容溶液，作为分离助剂，添加到装置和可选的离心步骤中来净化得到的血沉棕黄层。这些附加的生物相容溶液有时指聚焦流体。如前所述，血沉棕黄层包含几个组分，包括血小板和白血球(即白细胞)，每一个都具有独特的比重。白血球含有粒细胞和淋巴细胞，如淋巴细胞和单核细胞，每一都具有独特的比重。对于某些应用，从血层棕黄层分离或除去一个或几个这样的成分以提供更纯净的治疗材料是很重要的。例如，一些研究人通过去除掉血沉棕黄层(分子和疾病(1995)年2月21(3)日.15:25-23，血细胞，制备改进的血沉棕黄层浓缩物的新技术，S.R.Mrowiec等)中的白细胞提升了体外性能。举例来说，将固定量的特定比重的一种或多种液体(例如聚焦流体)送到血液分离室中以进一步分离血沉棕黄层中的各种成分(例如，白细胞)，从而聚焦血液中特定的子组分。或者，在具有介于血沉棕黄层和红血细胞或血浆组分之间的特定比重后，聚焦流体可被用于除去所有的红血细胞或血浆，使得通过重复所述的浓缩过程，获得没有血浆或红血细胞残留痕迹的血液成分。这样聚焦流体可包括着色剂、标记或其他指示符以帮助区分特定和非特定的生物成分之间的边界。液体如菲可帕克(Ficoll-Paque)泛影酸钠溶液(由通用电气医疗集团经销，密度1.077克/毫升)、珀可(Percoll)(由通用电气医疗集团经销，密度1.088克/毫升)、细胞清洗液(由Zenoaq经销)和本领域已知的其他流体可用于净化，分离和/或浓缩的各种有疗效的细胞和其它生物成分。

在另一个实施例中，生物相容的聚焦流体可以选择性地与血液制品结合，随后离心隔离或分离，以产生所需的更浓的血液成分。本领域已知有各种技术用于实现结合，例如，所需比重的固体珠成分可涂有抗体并用于选择性地结合聚焦流体层与特定的血液组分(或相反，从所需的血液成分中分离血液成分)。或者，可以应用(如在HPL C和FPLC方法中使用的离子交换树脂)本领域技术人员所述熟知的各种技术和试剂，例如，使用分离化学所知的技术(例如，色谱法或吸收法)。在这些实施例中，当将聚焦流体添加到含有预先浓缩的血液制品的血液分离室中，并使其有机会结合，在利用旋转使血液分离室中的材料分层时，所需的血液制品将从不需要的血液产品中分离出来。通过上述的一个或两个出口可除去分离出的产品。通过使用本领域中已知的技术，本实施例中聚焦流体的结合是可逆的，因此在获得产品后，血液成分可以脱离聚焦流体，并可选地进行其它的纯化步骤以获得没有聚焦流体的血液产品。

如前所述，由操作者或传感器启动阀机构以控制流体从腔室排放，可检测的界面有利于确定何时关闭出口阀。出于这个原因，聚焦流体在一定程度上更易与腔室内交界的其他组件区分，例如可通过颜色区分。或者，离心分离聚焦流体之前，生物相容的，有选择性的染料或标记材料可被添加以区分腔室中的流体，并形成可由操作者或传感器检测到的界面。因此，选择性的着色有助于检测所需的成分和通过一个或两个出口排出血液分离室的成分之间的界面。

在另一个实施例中，装置750的配置如图32所示，以便通过旋转室的端口752的喷射动作直接将血液样品中的选定部分应用到生物相容的支架751。支架的实例包括但不限于纯化的胶原蛋白片或粉末、细胞外基质片或粉状产品、骨空隙填充物和可吸收或不可吸收的合成网。在图32中所示的实施例中，凸轮621有四个位置，1-4，#1为最低的位置，并非上述实施例所提到三个。阀盖616具有其它血沉棕黄层端口752而端盖614具有其它血沉棕黄层通道755。如前所述的离心操作之后，从动件620从#3中立位置被转动到凸轮621上的#4位置以使端口638对准红血细胞通道639，从而红血细胞从端口638排入接收器647。在适当的时候，从动件620被转动到凸轮621上的#2位置以使端口612对准通道610，从而血浆从端口612排入接收器647。最后的步骤中，从动件620被转动到凸轮621上的#1位置上以使血沉棕黄层端口752对准通道755，从而血沉棕黄层排到血沉棕黄层接收器753。在图32的实施例中，血沉棕黄层接收器753包含一个支架751。当血沉棕黄层排入血沉棕黄层接收器时，该支架751可以接收血沉棕黄层；例如，血沉棕黄层可直接喷洒支架或者，血沉棕黄层可以通过毛细管作用或吸附到该支架751的进入材料。当血沉棕黄层的所需量已排出端口752，从动件620回到凸轮621上#3中立位置并且电机关闭。支架751用血沉棕黄层处理，然后可在无菌条件下，从接收器753除去。虽然可使用各种进入方法，其中一个例子是，通过脱开连接接头754上的中间盖607来进入支架。通过类似地改变接收器、凸轮和端口的设计，则可直接将血液的任何部分应用到所需支架。

将血沉棕黄层直接应用到支架可节省时间并减少制备过程中受污染的机会，因为该应用是在封闭的系统中自动完成而非在开放的容器中手动进行。通过减少可能含有人类病原体的血液制品的处理量，它还降低了医护人员受感染的机会。

为了防止施加到接收器753中支架751上的血细胞被过早破坏，可控制该材料从离心腔室排出的力。通过示例表明，在30毫升容量的装置中，出口孔直径0.01”，当离心力降低到约1000克以下时离心机得到较高比例的完整的细胞，到约300g的范围内，速度降得越低细胞存活得越多。离心速度的变化可在软件中编程以由软件中的定时器或阀装置运动产生的信号自动启动。

另一个备选的示例性实施例，根据本发明构成离心机100，如图34所示。此离心机也用于分离、浓缩和收集生物液体混合物的选定成分(例如，但不限于，血液)并基本上包括两个主要组件，即，可拆卸盘形旋转组件112和壳体113。该壳体包含了旋转组件，驱动电机126和相关联的电驱动电路(未示出)和开关(未示出)。可拆卸盘形旋转组件112基本上包括一分离室143，并且，在此示例中，两个收集室109和110用于接收分离的成分。具体来说，在所示的示例性实施例中，该旋转组件包括第一或外收集室110以用于收集高比重的液体如红血细胞，和一个第二或内收集室109以用于收集低比重的液体如血浆。每个腔室都是环形但可以是不同形状的，只要该旋转组件构造平衡以防止不平衡引起的振动。在离心机运行时，盖101包围旋转组件112。在本实施例中，由于不会直接接触生物液体混合物，所以壳体113及其各种内部部件有望重复使用。而可拆卸的旋转组件112则是一次性使用。

该旋转组件112的三个腔室是由几部分组成，包括具有延伸轮毂127的主体108、盖板105和阀板115。这三个组件固定在一起以提供所有界面的防漏密封。或者，利用各种制造技术，包括，例如，立体光刻或铸造，这些部件可以是统一结构并形成为一个单件。固定的阀板115被牢固在延伸轮毂127上，使得施加到轮毂的旋转力转动旋转组件。旋转组件还设有可刺穿膜144形式的入口，其位于盖板105上用于将生物液体混合物引入分离室143中再进行处理。入口可以是任何合适的结构，例如，一个单向鸭嘴阀。如果生物混合物是血液，所述入口还可用来去除生物混合物的任何残留的分离成分，如血沉棕黄层。

在操作中，为了控制流体流过，在分离室143和收集室110和109之间的流体流动通过阀138和117(将在后面描述)控制，其可以独立地启动以选择性地打开和关闭。该阀通过流体通道141、140和106与分离室的的内部形成流体连通，并由此作为旋转组件的一部分转动。流体通道140构成在顶板105的下侧和主体108之间的通道并与分离室的内部143形成流体连通。通道141与通道140形成流体连通。通道140是环形并与位于所述通道末端的阀138形成流体连通。应当指出，此时，该通道140不必为环形。如果不是环形，旋转组件应包括一个与通道140完全对置的类似形状的通道或别的部件来平衡组件，这样就不会在旋转时产生振动。流体通道106也与分离室143的内部形成流体连通，但径向距离小于流体通道141。通道106与位于所述通道末端的阀门117形成流体连通。通道106不是环形的，而构成了一个孔。优选地，类似的通道与通道106完全相对设置以形成平衡的组件。如果需要，该通道106可以是环形的。

说明如下，阀门138和117特有的元件相对于旋转组件的其他元件呈静态和动态。静态元件相对于所述旋转组件固定而动态元件相对旋转组件移动或枢转。

如图34及图35和37的细节所示，阀门138和117均为双向(开/关)阀门。每个阀门包括一个共同的阀板115，其形成每个阀门的静态(固定)部分。每个阀的移动(滑动)部分呈共同的阀滑块116(图37)的弧形部分或段的形式。每个阀门被布置为，在处于其打开位置时使流体经其流入各的自收集室。具体来说，经由打开的阀门138，流体流入收集室110。同样，经由打开的阀门117，流体流入收集室109。因此，该阀门控制生物液体混合物的分离组分从分离室143转移到收集室110和109。

以确保防漏操作，阀门在其彼此相对设置并相对滑动或枢转的各部件之间采用弹性密封材料。具体来说，如图35清楚地示出每个阀门138和117的结构，每个阀的静态部分，即，阀板115，在阀板115的各圆形凹部容纳两个O形环146。与阀板115一体的两个支柱147和148自此向下突出。支柱与被固定到各支柱以限定其间的槽的支承导向盖152配合。槽的横截面由“abcd”(参见图35)指示。每个阀门的槽abcd伸向阀板115的下方，平行于该阀板的平面并设为可滑动地在其中接收共同阀滑块116的相应的弧形段。具体来说，阀门138的槽可滑动地接收阀滑块116的弧形段154(图37)，而阀门117的槽可滑动地接收所述阀滑块的弧形段153。阀滑块116设为绕旋转组件112的中心纵轴(图34和37所示的旋转轴X)枢转以操作(即打开和关闭)阀门138和117，如后面所述。

如最佳见于图35，阀板115包括用于每个阀门的一个入口或孔182和一个出口或孔183。端口182和183贯穿阀板的相关部分与其下方的槽abcd形成流体连通。每个阀包括一个密封板150，其被固定到其相关弧形段153或154的下侧并位于该阀门的槽abcd内。阀滑块116弧形段154包括一对由横向槽151桥接的钻孔或孔149。当阀滑块116在绕轴X旋转方向上枢转时，所述的弧形段154的两个钻孔设为与阀门138的端口182和183对准并形成流体连通。同样，当阀滑块116在绕轴X的相反的旋转方向上枢转时，所述弧形段153的两个钻孔149设为与阀门117的端口182和183对准并形成流体连通。因此，当阀滑块116被转到使其钻孔149与阀门138的端口182和183对准的位置时，由离心分离的较高比重流体可通过通道140下的通道141从分离室143流入端口182。继而，流体经所述横向槽151流到出口183再经此流入到腔室110。当阀滑块116被转动到使其钻孔149与阀门117的端口182和183对准的位置时，由离心分离的低比重流体通过通道106从分离室143流入端口182。然后，流体经所述横向槽151流到出口183再经此流入到腔室109。

选择槽abcd的尺寸以适当压缩O形环146，从而防止弧形滑动件段153和154滑过而打开和关闭阀时发生泄漏。

由于阀门138和117是旋转组件的一部分，所以在操作装置时，提供一个力转换机构来启动阀门。该力转换机构可通过本领域技术人员公知的各种技术来实现。现将说明适用于本装置中示例性的力传递机构。

为了使阀滑块相对于阀板115枢转在绕轴X的两个旋转方向上扭转，设置有一对带有螺旋齿的组件。这些组件设为相对彼此轴向移动，如最佳见于图36，旋转时，所有组件均产生一个离心力场以分离生物液体混合物。参照图34，可以看出，腔室主体108具有轴向凸花键121结合在延伸轮毂127上。具有凹花键的转换器122在延伸轮毂127的凸花键121上轴向滑动。该转换器包括其外部的螺旋齿。一阀滑块轮毂184具有与转换器上的外齿配合的内螺旋齿118。转换器122通过套筒132的轴向运动经滚珠轴承130轴向移动。套筒与部分壳体113中的槽137键合。套筒132依次被形成在控制套筒136内部的凸轮124轴向驱动。控制套筒136在选项卡134的驱动下转动。选项卡贯穿外壳113的槽。控制套筒136具有三个位置，其中间位置对应于图37所示的阀板位置的。当控制套筒136转动时，套筒132在凸轮124上运动以产生轴向运动，转换器122将其转换为旋转运动，这又使得阀滑块116枢转，从而控制阀门启动。一回位弹簧(未示出)扭转偏压阀板115中以使转换器122向电机126驱动。

整个可拆卸的旋转组件112安装在电机126的驱动轴123上，并通过翼形螺母103保持在合适的位置。旋转组件112通过键104在电机126和相关驱动轴123的驱动下转动。驱动轴123由滚珠轴承145和电机驱动器端125定位。电机126安装在一个也定位该滚珠轴承145的框架128上。

在装置100运行时，控制套筒136置于中央位置，由棘爪控制(未示出)。新的可拆卸旋转组件112置于驱动轴123上并被下压而压缩回位弹簧(未示出)，从而将阀板115定位在其起始位置，即使用如图37所示的位子内的两个阀槽151。然后翼形螺母103旋转到驱动轴123的螺纹部102，以适当地容纳可拆卸旋转组件112。分离的流体(生物液体混合物，例如，血液)的充注是经由膜144注入腔室。电机126被接通并一适当的速度运转以将生物液体混合物分离成其几个成分层作为分离室143内的同心层。在适当的转速下，分离会进行约90秒或更少，通常约1分钟。对于具有类似比重的混合物，这个时间周期可能会被延长。一旦组分分离时，选项卡134被移动到第二位置时，以在绕轴X的一旋转方向扭转阀滑块116到一位置，使得第一阀门138内的其中一个孔149对准入口182而另一孔149对准出口183，从而打开该阀门，以使该生物液体混合物的高比重部分经第一阀门138流入腔室110。

根据本发明的一个优选实施例，由生物液体混合物分离为部分所形成的界面可肉眼检测到，因此它可以通过在顶板105中的透明部分被观察到。或者该界面可以使用上述的传感器以电子方法检测。经验证，为提高操作者或检测器对于界面的可检测性，最好在与检测器或旋转组件的顶板的透明部分对置的旋转室的至少一部分上提供一个对比色或镜像表面。

当高比重的成分流入腔室110时，可监测界面的移动。当该界面接近通道141的入口142并且界面到达预定点时，相对于通道141的入口142，停止流体流经第一阀门138，如通过作用于选项卡134以触发所述第一阀门138关闭。尽管排空高比重流体的时间基于转速、流体的粘度以及流动路径的最受限部分的直径会有所不同，但通常预测为流动约15秒后。在操作者检测界面并进行监控以确定何时关闭第一阀门的情况下，界面的移动速率必须使得操作者有足够的时间作出反应并触发阀门的关闭，如前所述。

接着，选项卡134移动到第三位置，然后在绕轴X的相反旋转方向上转动阀滑块116到某一位置使得第二阀门117的一个孔149对准入口182而另一个孔149对准出口183，从而打开该阀门，以使该生物液体混合物的低比重部分通过第二阀门117流入腔室109。该流动继续直到空气进入通道106，由此流动停止。此时，通常过程进行约2-3分钟后，选项卡134返回其起始的第一位置，两个阀门138和117已关闭，并且电机断电。将预定量的低比重组分，连同任何中间比重成分的残留物(如血沉棕黄层，如果生物混合物是血液)收集在分离室143中并除去以供使用，例如，通过将注射器经由膜144插入分离室。然后，可拆卸旋转组件112与驱动轴123分离，必要时，获得三个腔室143、108和109中至少一个的内容物(例如，通过膜和注射器)。

本领域的技术人员能够理解，为了能够正常运行，该装置100包括一个或多个通风孔(未示出)用于流体置换。理想情况下，在流体流入腔室109和110时，经其中一个通风孔，空气进入腔室143，而在流体流入腔室109和110时，经另外两个通风口，空气排出腔室109和110。

在离心机100的一个实施例中，需要提供一种用于生物液体混合物的分离，例如，充注约30毫升的血液。为此，上述的旋转组件112可具有约8cm的最大直径及沿纵轴(旋转轴X)测量的约1cm的高度。经验证，需要增加或减小尺寸以实现加工所需的样本尺寸。

如前所述，经验证，图34-37示出的该装置的腔室可以是环形腔室，或者，可以是被多个相连腔室形成两段或以上的圆，或者，两个或以上的容器可被平衡以转动多个腔室，共同形成转子，其中每个腔室用于排放特定的血液成分(例如，红血细胞和血浆)，同时浓缩并获得集中在每个腔室内的所需的血液成分。

在本文所述的任何实施例中，如果装置倒塌或在非理想的角度运行，该装置最好包括一个倾斜传感器，其将停止腔室的转动，或者最低限度地减小腔室的旋转速度。鉴于装置运行时所预计的转速，该角度不太可能影响到流体组分的分层，却可以防止意外的移动，已知的装置包括旋转元件，或那些在运行中容易产生振动的元件。

上述实施例可以以试剂盒形式实现，包括装置和装置运行所需的附件，包括适合于存储和保持无菌的使用说明和包装。在一些实例中，该试剂盒的说明可同离心机一起提供(作为一个单独的单元或可分离的组件)，并且可选地包括附件，如分离助剂，包括聚焦流体或用于提供浓缩产品定性或定量的信息的快速检测试剂盒。各种血液测试程序是本领域已知的，预计任何快速检测试剂盒均可包含在试剂盒中，其提供相关的有用信息，例如，浓缩产品的浓度系数或回收效率。这样的试剂盒可能需要将浓缩后经过快速检验试剂盒处理后的血液成分结果和浓缩前的任意阶段的结果作比较。可以设想，该附件可以包含在包装内的单独的容器中，或包含在包装期间的血液分离室中，或者从离心机单元之外获得。对于该实施例提供一种具有电机的可再用驱动元件，其设为耦合到一次性离心机部件，该试剂盒可以包括多个一次性离心机组件，每一个均适用于可再用驱动器组件。

因此，既然本文公开的方法和发明可以由在其总体特征精神内的其他步骤或其它具体形式体现，而且已经提出了某些步骤和形式，那么本文所述的实施例在所有方面仅具有说明性而没有限制性。本发明的范围由所附的权利要求书而非上述描述来说明，并且权利要求的含义和等同范围内的所有变化均规定为包含在本发明中。

Claims (27)

1.一种离心机装置，包括离心机用于选择性地浓缩和收集生物液体混合物的组分，所述组分具有不同比重并被层化在由所述离心机产生的离心力场中，所述离心机包括腔室和制动系统，腔室包含生物液体混合物并具有中心纵轴，所述腔室绕中心纵轴转动以产生离心力场，与所述腔室液体连通并设于从中心纵轴起的第一径向距离的第一端口，与所述腔室液体连通的第二端口，和使所述腔室绕中心纵轴转动以产生离心力场的电机，因此所述腔室内的生物液体混合物的组分根据组分的不同比重分层为至少两个同心的分层组分层，所述的第一端口可选择性地打开，以使所述至少两个同心分层组分层中的一个的至少一部分经第一端口从腔室内排出，从而留下腔室内的生物液体混合物的残留物，所述制动系统用于使腔室快速减速以实现生物混合物的残留物的混合。

2.根据权利要求1所述的离心机装置，其特征在于所述腔室包括一个通道，该通道具有与腔室的内部液体连通的入口点，相对于至少两个同心分层组分层中的至少一个的所述部分通过第一端口的速度，通道用于降低在入口点处至少两个同心分层组分层中的至少一个的所述部分进入通道的速度。

3.根据权利要求2所述的离心机装置，其特征在于所述腔室包括内表面和设于腔室内部并与腔室内表面隔开的截锥楔子以限定其间的通道，所述截锥楔子具有大致平坦的顶面，快速减速用于防止截锥楔子顶面上的生物混合物残留物的累积。

4.根据权利要求1所述的离心机装置，还包含支架材料，其中打开第二端口可使至少一部分生物液体混合物的残留物接触支架材料，因此生物液体混合物的残留物设于支架材料内。

5.一种离心机，用于选择性地浓缩和收集生物液体混合物的组分，所述组分具有不同比重并被层化在由所述离心机产生的离心力场中，所述离心机包括：

a)腔室，包含液体混合物并具有中心纵轴，所述腔室绕中心纵轴转动以产生离心力场，该腔室包括：

(i)包括管状筒体和端壁的组件，每个都包括一个共同的中心纵轴，该管状筒体包括由端壁向内朝中心纵轴径向变窄的侧壁；

(ii)用于添加液体混合物到腔室的入口；

(iii)与腔室液体连通并设于从中心纵轴起的第一径向距离的所述组件内的第一端口；以及

(iv)从该筒体内部延伸到第一端口的环形通道，该环形通道包括限制部和非限制部，限制部包括限制至少一部分环形通道；和

b)电机，使腔室绕中心纵轴转动以产生离心力场，因此所述腔室内的生物液体混合物的组分根据组分的不同比重分层为至少两个同心的分层组分层，其中至少两个同心的分层组分层的第一层存在于第一端口，所述的第一端口可选择性地打开，以使所述腔室内的至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分在离心力场形成的压力下经第一端口从腔室内自动排出，相对于至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分通过第一端口的排出速度，所述环形通道适用于降低入口点处至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分流入环形通道的速度，而环形通道的限制部分适用于至少部分限制环形通道中至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分的流入。

6.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于环形通道进一步包括与第一端口相邻的增压室，相对于所述至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分通过第一端口的排出速度，该增压室与环形通道配合以降低入口点处所述至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分流入该通道的速度。

7.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于离心机进一步包括：

c)出口，允许空气进入转动室的中心，至少部分置换所述至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分通过第一端口排出的体积。

8.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于至少一部分筒体包括透明材料。

9.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于腔室进一步包括设于筒体内的截锥楔子，该截锥楔子具有与筒体侧壁相邻的侧壁以限定其间的环形通道。

10.根据权利要求5所述的离心机，还包括可再用组件和一次性组件，该一次性组件能够被可松开地固定到可再用组件上，其中可再用组件包括所述电机，一次性组件包括所述腔室。

11.根据权利要求10所述的离心机，其特征在于一次性组件还包括至少一个接收器以捕捉从第一端口排出的至少两个同心分层组分层中的第一层的至少一部分。

12.根据权利要求5所述的离心机，还包括与腔室液体连通的第二端口，其中所述至少两个同心分层组分层中的第二层存在于第二端口，第二端口可选择性地打开，以使所述至少两个同心分层组分层中的第二层的至少一部分在离心力场下经第二端口从腔室中排出。

13.根据权利要求12所述的离心机，其特征在于所述第一和第二同心分层组分层的至少部分经第一和第二端口从腔室排出后分别在腔室内留下生物液体混合物的残留部分。

14.根据权利要求13所述的离心机，其特征在于生物液体混合物包括血液，所述至少两个分层组分层的第一层包括红血细胞，所述至少两个分层组分层的第二层包括贫血小板血浆，生物液体混合物的残留部分包括血沉棕黄层,所述离心机包括容纳至少部分红血细胞的第一接收器，和容纳至少部分贫血小板血浆的第二接收器。

15.根据权利要求14所述的离心机，还包括容纳至少部分血沉棕黄层的第三接收器。

16.根据权利要求10所述的离心机，其特征在于一次性组件包括易吸收的血液制品采集材料。

17.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于所述环形通道的限制部包括环形通道的圆周部。

18.根据权利要求17所述的离心机，其特征在于环形通道的圆周部介于20-180度。

19.根据权利要求17所述的离心机，其特征在于限制部包括对准第一端口的角中心。

20.根据权利要求17所述的离心机，其特征在于所述环形通道的限制部沿其长度具有基本一致的宽度。

21.根据权利要求17所述的离心机，其特征在于所述环形通道的限制部沿其长度的至少部分具有不同宽度，所述环形通道的限制部在邻近第一端口的区域的宽度小于离第一端口更远的区域的宽度。

22.根据权利要求5所述的离心机，其特征在于相较于环形通道的非限制部，在相对于转动轴的径向尺寸方向，所述环形通道的限制部被缩减。

23.根据权利要求22所述的离心机，其特征在于环形通道的限制部的缩减量至少是环形通道的非限制部的10％。

24.根据权利要求11所述的离心机，其特征在于所述接收器包括支架材料。

25.根据权利要求24所述的离心机，其特征在于支架材料包括选自纯化的胶原片，细胞外基质片，骨空隙填充物和可吸收的合成网的至少一种部件。

26.一种试剂盒,包括权利要求5所述的离心机和所述试剂盒的使用说明。

27.根据权利要求26所述的试剂盒，还包括选自分离助剂，聚焦液体和用于提供关于生物液体混合物的被分离成分的定性或定量信息的快速试剂盒中的至少一种辅料。