CN1082840C - 自动多次倾析离心机 - Google Patents

Abstract

一种离心机，它能将试样容器夹持在选定的方位，在产生离心作用期间或离心作用以后，把容器中的两个或多个腔室之间的清液排放出去。排放可以利用重力或离心力进行。这就产生使试样受到第一次物理或化学处理的自动过程，以便制造第一种清液。第一种清液受到第二次物理或化学处理，从所要求的成分中分离出第二种清液。

Description

自动多次倾析离心机

本发明涉及自动离心技术，特别是本发明涉及采取离心作用自动、多次倾析的装置和方法。在最佳实施例中，用自动的方法从血液中分离纤维蛋白原。

通过离心作用来分离成分已为人所共知。例如在医学领域里，通常使血样受到离心作用以便制造细胞物质沉淀物和血浆清液。然后把血浆进行倾析从而完成这些组分的分离。

美国专利US.5,178,602(Wells)和US.6,047,004(Wells)中公开了一种自动离心机，该离心机包括夹持离心机管的结构，离心分离进行以后，利用重心将清液从管中排入另一个容器里。在上述专利中夹持结构包括一个相对于离心机转轴进行轴向运动的锁定机构。一个容易控制的电磁铁产生轴向运动。

通过离心排放的方法倾析清液也是现有技术。按照这种方法，离心机转动一个离心管，同时管子被夹持定位，因此利用离心力将清液从管子中排放出来。

已知有处理伤口用的血纤维蛋白封闭剂，该封闭剂一般由血纤维蛋白原/凝血第13因子和牛凝血酶组合制成。当进行混合时，血纤维蛋白组织产生吸附，将其贴附到伤口上。美国专利US.5,292,362和US.5,209,776(Bass等人)中介绍用作组织封闭剂的组成。血纤维蛋白原由血浆中获得，或者郁积的或者是自身的，对于从血浆中分离血纤维蛋白原，冷冻沉淀法是一种已知技术。美国专利US.5,318,524中公开了一种冷冻沉淀技术，该技术包括解冻血浆的离心方法，以制成一种含有血纤维蛋白原/凝血第13因子的沉淀物。其他制造血纤维蛋白原/凝血第13因子的技术包括：把硫酸铵或聚乙烯乙二醇(PEG)加到血浆里使成分产生沉淀。

几种已有的化学方法包括在两种或多种成分之间重复地进行物理分离的方法。基于成分间的密度差别而进行的分离经常通过离心作用，将最后得到的清液倾析以便完成分离。每个步骤都有产生差错的机会，使分离方法自动化将减少这些差错的可能。

当对离心机的许多不同操作程序进行研究时，根据所要求的结果，最佳操作程序是制造自身的纤维蛋白原。现有制造纤维蛋白原的技术需几个不同的步骤，每个步骤都要很小心而且带来产生差错的可能。这些步骤包括从细胞成分中分离血浆，用沉淀剂处理血浆以及从血浆中分离纤维蛋白原沉淀“颗粒”。由血液中分离出血浆和从血浆中分离出纤维蛋白原颗粒一般都需要首先进行血液的离心分离然后进行血浆的离心分离步骤，在这两个步骤中至少要加入一种沉淀剂。因此，现有技术中制造纤维蛋白原的方法很复杂而且易于产生差错。

因此，本发明的目的是使需要几次离心步骤的化学程序自动化，减少临床医生的时间，并消除了产生差错的可能性。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于处理生理物质的装置，包括一个容器，该容器具有形成多个无菌腔室的基体，每个所述的腔室具有一个顶部和底部；一个连接至少两个所述腔室的过桥，当所述容器位于预定的方位时，布置该过桥以提供一个无菌的流体管道，该流体管道从所述至少两个无菌腔室中的第一个延伸到所述至少两个无菌腔室中的第二个；一个关闭所述多个腔室的每一个的所述顶部的盖；连接到容器并保持无菌的开孔。

优选的是所述多个无菌腔室和所述过桥包括一个模制的基体部分。

优选的是所述容器是刚性的。

优选的是包括在所述腔室中的一个的分离盘。

优选的是所述多个腔室包括具有相邻侧壁的第一和第二相邻腔室，以及所述过桥被形成在所述相邻侧壁的顶部。

优选的是还包括具有一个框架的离心机，可移动地接收所述容器并允许所述容器位于第一方位，其中在所述多个腔室中的一个中的物质承受离心作用，以及位于所述预定的方位，其中在所述多个腔室中的所述第一个中的流体沿着所述流体管道流到所述多个腔室的所述第二个上。

优选的是所述框架被可枢转地安装到离心机转子上。

优选的是还包括一个可在自由和锁定位置之间移动的锁定板，和所述板使所述容器在位于自由位置时处于所述第一位置，以及在所述锁定位置时保持所述容器处于所述预定位置。

优选的是还包括电磁铁，该电磁铁用于将所述锁定板移动到所述锁定和自由位置中的一个位置上。

优选的是所述框架被枢转地安装到离心机转子上，并进一步包括一个一个可移动的锁定板，该锁定板可以在自由和锁定位置之间移动，其中所述板与所述框架相结合以使所述容器在位于自由位置时处于所述第一方位，以及在所述锁定位置时保持所述容器处于所述预定方位。

优选的是，所述框架还允许所述容器位于一个第二方位，其中在所述多个容器的第二个中的流体流到所述多个容器中的第一个中。

优选的是当所述腔室位于所述预定方位上时，通过重力将在所述第一腔室的流体排放到所述第二腔室中。

优选的是还包括一个在锁定和自由位置之间移动的锁定板，用于控制所述框架的方位。

本发明还提出了一种自动分离成分的方法，其特征是，该方法包括将一个具有第一和第二腔室的无菌的单体的容器放在一个离心机中，所述腔室受到离心作用，锁定所述腔室在第一方位，因此所述第一腔室内的上层清液排放到所述第二腔室。

优选的是将所述容器从所述离心机上拆卸下。

优选的是，还包括使所述的容器承受第二离心作用。

优选的是，将所述容器锁定在第二方位，于是所述第二腔室内的上层清液排放到所述第一腔室。

优选的是，当所述容器处于所述第一方位，通过重力排放，在所述第一腔室的所述上层清液排流到所述的第二腔室；当所述容器处于所述第二方位，通过离心传送，在所述第二腔室的所述上层清液排流到所述的第一腔室。

优选的是，还包括将血液放置到所述的第一容器中。

优选的是，还包括将用于使血纤维蛋白原从血浆中沉淀的沉淀剂放置到所述第二容器中。

本发明通过多腔容器和放置该容器的离心机，使容器内的物质受预定的离心作用，利用重力和离心力倾析清液。

本发明的优选容器包括由中间壁面分开的第一和第二腔室。设计的第一腔室放置第一液体如人血。第二腔室与第一腔室相邻接，两腔室间的壁是这样设计的，即容器被夹持在正确方向时，第一腔室内的清液流过壁顶并由于重力作用而排放到第二腔室。然后第二腔室内的清液将受到第二次离心作用。容器也可被夹持在第二位置，于是通过从第二离心作用造成的离心力使第二清液回流过腔室间的壁而流入第一腔室。

本发明的离心机包括带有摆动框架和工具的转动支座，摆动框架安放多腔容器，工具将容器锁定在至少两个位置中的一个上，用以从腔室里排放清液。最好锁定工具是相对转动支座的转动轴产生轴向运动的、固定的电磁操纵圆盘。离心机最好是在电流控制下操作，其可包括程序陈列逻辑(P.A.L)或其他线路，它使转子根据预定的程序进行工作，并且控制锁定工具使锁定工具连同转子的操作将容器锁定在预定的方位上。

按照本发明的实施例，将病人血液放入容器的第一腔室，将沉淀剂放在第二腔室。然后把容器安置在离心机的摆动框架上，启动控制电流开始操纵离心机。首先离心机使容器转动达一个时间周期，确定这段时间使它适宜于将细胞成分从清液血浆中分离出来。在这段时间中由于容器上离心力的作用使摆动框架主要是向外转动。当框架向外转动到一定位置，启动锁定工具将框架锁定在这个位置。然后停止支座的转动。因为支座的转动速度降低，清液不再受离心力的作用而利用重力从第一腔室流入第二腔室。细胞成分的粘度较大，因此流向第二腔室的速率比血浆的速率小。然而最好是在腔室里放一个圆盘形分隔器，以便限制细胞成分的流动。圆盘是处在血浆预定的容积深度位置，通常靠近清液和细胞成分之间的边界。在经过一个时间周期使适量的血浆流到的第二腔室以后，切断锁定工具将容器松脱，因此容器处于竖直位置，容器中的第一腔室存留着细胞成分而第二腔室里是血浆。然后转动的支座交替地启动和切断一个短的时间间隔，以便在第二腔室中将沉淀剂混入血浆中。在沉淀剂和血浆的相互作用下开始从血浆中沉淀出血纤维蛋白原和凝血第13因子。之后再使支座转动，加速血纤维蛋白原/凝血第13因子的沉淀作用，并在第二腔室底部产生颗粒。在最后步骤，锁定工具再一次启动将容器锁定在一定位置，这样使由于血纤维蛋白原的沉淀得到的清液利用离心作用倾析排放到第一腔室。该步骤中容器基本上维持在竖直位置，支座转动给清液施加离心力，于是清液流过腔室之间的壁而进入第一腔室，然后切断锁定工具，将容器从离心机中取出；为进行下一个程序把血纤维蛋白原/凝血第13因子从第二腔室中取出。最佳实施例中，把血纤维蛋白原/凝血第13因子结合凝结酶重新构成一体给病人处理伤口。

图1是本发明的容器和离心机的透视图；

图2是容器最佳实施例的垂直剖面图；

图3a和3b是图1中离心机的局部垂直剖面图；

图4a至4f是说明本发明离心机最佳操作方法的简图。

参照附图的图1和图2，设计的离心机2内放置本发明的容器4。离心机可使容器进行下述的一系列工序。容器包括至少两个腔室6和8，设计腔室6使它可放置欲处理的第一流体如血液。腔室8放置从腔室6中倾析的流体，如由腔室6中的血液离心分离出的清液血浆。图2详细示出容器的最佳形式。如图所示，容器包括三个重要部分。基体部分最好是模制的，它包括腔室6和8以及过桥7，过桥7连接两个腔室。盖11最好也是模制的，它装配在腔室顶上使腔室封闭。盖包括杯形伸出部12和14，每个伸出部分别与腔室6和8中的一个腔室对准中心。伸出部12具有中央位置的开孔13，而伸出部14具有中央位置的开孔15。开孔安放注射器针，以使流体注射入腔室或从腔室中流出。为保持无菌状态，在开孔13和15上覆盖以薄膜16和17。薄膜最好在构成放置薄膜的空腔时热封到伸出部12和14上。将薄膜插入后，将空腔的上边缘折叠并焊接，如进行超声波焊接，以便固定位薄膜。

盖上也有一个过桥7’，它同基体部分的过桥7配合形成连接腔室6和8的流体管道18。如图所示，过桥7在腔室6和8的顶上方延伸，防止腔室之间由于“飞溅”而连通。下文将详述两个腔室间的内部流体的连通问题。

分离盘20最好放在腔室6内，靠近但经常是在第一次血样离心分离以后清液血浆和细胞成分之间边界的垂直位置之上。已知有改变各组成的血流比容计，从血样中产生的确切血浆量如果没有进行试样试验是不能精确确定的。因此圆盘20的位置这样确定，即预定量的血液离心分离以后，圆盘上方的血浆是某一预定量。圆盘20的上表面朝向边缘呈斜面，边缘上至少有一个使流体在腔室6的两部分之间连通的沟槽22，这两部分是圆盘20的上、下两部分。

最佳实施例中，为在装配圆盘时定位，在圆盘的下表面连接一个柱形支座24。

设置空心管26以便于将血样引入圆盘20下方的腔室6里。管26正好从开孔13的下边延伸穿过圆盘20。因此，注射器针插入穿过开孔13刺透薄膜16并连通管26，使血样注射入腔室6的底部。沟槽22可使血浆和细胞成分在离心分离期间进行竖直运动，但在倾析期间细胞成分减慢运动。同时腔室8中设置气孔27，以利于引入和抽出流体。

使用时，把容器4放在离心机转子的夹持器上，如图1所示。在使转子平衡，最好将两个这样的容器呈直径对称的位置放在离心机中。当然也可使用一个容器，采用一个“配重”或“假模型”容器用来平衡转子。

图3a和3b是表示锁定在两个不同位置的容器的离心机最佳实施例局部剖面图。转轴28连接使其转动的电机(未示出)。转子30安装在转动的轴上，框架32在旋转连接器34处旋转地安装在转子30上。框架32的上表面(末示出)带有放置腔室6和8的两个圆形开口，因此容器可放在框架中，这样在转子转动时，可使容器内装物受到离心力作用。当离心方终止时，偏动弹簧35确保框架32旋转到竖直位置。也可把框架32成形为减少风阻的形状，如同现有技术中所共知的那样。

锁定板36与接合框架32的轴28同轴安装，为将容器锁定在所希望的方位。锁定板和控制该板位置的机构基本上和上述美国专利US，5,178,602中相同。例如，利用永久磁铁40的动作由安设的电磁铁38控制锁定板的位置，电磁铁连接锁定板。

将电磁铁38和磁铁40定位，使锁定板安放在两个位置中的任一位置。在第一位置由虚线表示，锁定板没有接合框架32，框架32没有绕框轴34转动。在由实线表示的第二位置，锁定板接合框架32的两部分中的一部分，以便夹持它处在两个选择方位中之一个方位。图3a所示位置中，锁定板的盖接合框架32上的突出部，锁定容器在图3a所示的方位。图3b所示位置锁定板36接合框架32的上边缘，将容器锁定在图3a所示的倾斜位置。锁定板最好跟随转子转动，于是容器内含物受到离心分离时，锁定板能移动来接合框架。

参照图4a至4f描述本发明最佳实施例中离心机的操作过程。第一步骤中，通过开孔13将血液引入腔室6。该血液最好从病人采取，但也可从其他人郁积或获得。然后将沉淀剂43放入腔室8，最好通过开孔15用注射的方法放入腔室。之后把带有血液和沉淀剂的容器放在自动操作的离心机中。

自动操作的第一步骤中，将使容器自由摆动；血液受到离心分离作用。如图4a所示，在这个步骤血液里的细胞成分44和血浆成分46分离。在预定的时间周期以后，如5分钟，锁定板3b运动到3b’所示的位置，于是容器4被夹持在图3b和4b所示位置，转子转动停止。在该位置，由于重力作用血浆成分46流过管道18。最好用3秒钟的时间将腔室夹持在图4b的位置，这段时间的长短适合使血浆由于重力排放到腔室8中，而不会使粘度较大的细胞成分44排放到腔室8中。以前放在腔室8中的血浆44和沉淀剂43此时都在腔室8里。为将这些流体充分进行混合，把锁定板放低，并且使转子交替地加速和减速达10-20秒，如图4c所示。沉淀剂造成从血浆中分离出血纤维蛋白原/凝血第13因子，这种分离是在容器内含物离心作用协助下达1秒钟内进行。第二次离心分离可约5分钟一个周期。在腔室8的底部形成血纤维蛋白原颗粒48，如图4d所示。这个过程阶段血浆清液4b仍存留在腔室8中。

通过离心机转子停止转动的方式使血浆46从血纤维蛋白原颗粒48中分离，以便将容器旋转至图3a和4e所示的竖直位置。然后锁定板36启动，将容器锁定在接合突出部42的方位，并且容器再一次被转子转动一个周期约3-8秒。该转动造成使清液血浆46利用离心排入作用通过管道18流回进入腔室6，如图4e所示。现在血纤维蛋白原颗粒和血浆已经分离。在最后步骤，容器受到图4f所示的另一个离心作用达约15秒，因此迫使血纤维蛋白原进入腔室8底部。

制造血纤维蛋白原的自动过程是在这时候完成。为进一步制造最好用注射器从容器8中抽取血纤维蛋白原颗粒。例如血纤维蛋白原可重新构成，结合凝血酶来制造封闭剂或粘附剂。

本发明的装置可用于其他自动工艺过程。例如，按照本发明的结构采用从血液中分离血纤维蛋白原的其他工艺，如冷冻沉淀法。根据这种工艺，在-20℃左右下冷冻血浆，然后解冻，从血浆中离心分离出血纤维蛋白原。本发明的多次倾析装置可用于自动冷冻沉淀法，其中包括与离心机热接触的温度控制设备50。温度控制设备可以是几种已知结构中的任一种，其中包含液态氮或液态氧的基本设备和离心设备。

为实现冷冻沉淀法自动化，将血样置于第一腔室8，然后把容器放在离心机中并受到第一次离心作用。之后把血浆排放至第二腔室8中，例如通过重力进行排放。首先启动温度控制设备以便冷冻血浆，然后再使血浆解冻。解冻后的血浆受到第二次离心作用，其中将血纤维蛋白原从剩存的血浆中分离。利用将血纤维蛋白原排放回到第一腔室的方法，从血纤维蛋白原中分离清液血浆，如利用离心排放的方法。因此仅只有血纤维蛋白仍存留在第二腔室内。然后把容器从离心机中取出，把血纤维蛋白原从容器中取出为了上述所用。当然，在清液排入回到第一腔室以前，冷冻一解冻一离心工艺过程可进行多次。

对本领域的普通技术人员来说，显然可在附加的权利要求书范围之内进行变型。

Claims (20)

1、一种用于处理生理物质的装置，包括一个容器(4)，该容器具有形成多个无菌腔室(6，8)的基体，每个所述的腔室具有一个顶部和底部；一个连接至少两个所述腔室的过桥(7)，当所述容器位于预定的方位时，布置该过桥(7)以提供一个无菌的流体管道(18)，该流体管道从所述至少两个无菌腔室中的第一个延伸到所述至少两个无菌腔室中的第二个；一个关闭所述多个腔室的每一个的所述顶部的盖(11)；连接到容器并保持无菌的开孔(13，15)。

2、按照权利要求1的装置，其特征是所述多个无菌腔室和所述过桥包括一个模制的基体部分。

3、按照权利要求1的装置，其特征是所述容器是刚性的。

4、按照权利要求1的装置，其特征是包括在所述腔室中的一个的分离盘(20)。

5、按照权利要求1的装置，其特征是所述多个腔室包括具有相邻侧壁的第一和第二相邻腔室(6，8)，以及所述过桥(7)被形成在所述相邻侧壁的顶部。

6、按照权利要求1的装置，其特征是还包括具有一个框架(32)的离心机(2)，可移动地接收所述容器并允许所述容器位于第一方位，其中在所述多个腔室中的一个中的物质承受离心作用，以及位于所述预定的方位，其中在所述多个腔室中的所述第一个中的流体沿着所述流体管道流到所述多个腔室的所述第二个上。

7、按照权利要求6的装置，其特征是所述框架被可枢转地安装到离心机转子上。

8、按照权利要求6的装置，其特征是还包括一个可在自由和锁定位置之间移动的锁定板(36)，和所述板使所述容器在位于自由位置时处于所述第一位置，以及在所述锁定位置时保持所述容器处于所述预定位置。

9、按照权利要求8的装置，其特征是还包括电磁铁(38)，该电磁铁用于将所述锁定板移动到所述锁定和自由位置中的一个位置上。

10、按照权利要求6的装置，其特征是所述框架(32)被枢转地安装到离心机转子(30)上，并进一步包括一个一个可移动的锁定板(36)，该锁定板可以在自由和锁定位置之间移动，其中所述板与所述框架相结合以使所述容器在位于自由位置时处于所述第一方位，以及在所述锁定位置时保持所述容器处于所述预定方位。

11、按照权利要求6的装置，其特征是，所述框架还允许所述容器位于一个第二方位，其中在所述多个容器的第二个中的流体流到所述多个容器中的第一个中。

12、按照权利要求11的装置，其特征是当所述腔室位于所述预定方位上时，通过重力将在所述第一腔室的流体排放到所述第二腔室中。

13、按照权利要求12的装置，其特征是，还包括一个在锁定和自由位置之间移动的锁定板(36)，用于控制所述框架(32)的方位。

14、自动分离成分的方法，其特征是，该方法包括将一个具有第一和第二腔室的无菌的单体的容器放在一个离心机中，所述腔室受到离心作用，锁定所述腔室在第一方位，因此所述第一腔室内的上层清液排放到所述第二腔室。

15、按照权利要求14的方法，其特征是，将所述容器从所述离心机上拆卸下。

16、按照权利要求14的方法，其特征是，还包括使所述的容器承受第二离心作用。

17、按照权利要求16的方法，其特征是，将所述容器锁定在第二方位，于是所述第二腔室内的上层清液排放到所述第一腔室。

18、按照权利要求17的方法，其特征是，当所述容器处于所述第一方位，通过重力排放，在所述第一腔室的所述上层清液排流到所述的第二腔室；当所述容器处于所述第二方位，通过离心传送，在所述第二腔室的所述上层清液排流到所述的第一腔室。

19、按照权利要求14的方法，其特征是，还包括将血液放置到所述的第一容器中。

20、按照权利要求19的方法，其特征是，还包括将用于使血纤维蛋白原从血浆中沉淀的沉淀剂放置到所述第二容器中。

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