CN108479121B - 一种血小板分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器材实验设备领域，具体的说是一种血小板分离装置。包括壳体、设置在壳体内腔中的电机、连接在电机输出轴上的花键轴、配合安装在花键轴上的转盘以及用于控制转盘沿花键轴轴向间歇性振动的激振机构；转盘为锥台形，在转盘的锥面上间隔设有多个试管夹，任意一个试管夹中均固定设有离心试管，离心试管包括两端敞口的第一管体和一端封闭另一端敞口的第二管体，第一管体的一个敞口端通过连接管与第二管体的敞口端连接，在连接管内设有牛血清琼脂糖凝胶过滤层，第一管体的另一个敞口端通过试管塞密封。本发明分离效率高，操作简单，并能彻底将血小板与全血中的其它血细胞、血浆蛋白等物质彻底分离。

Description

一种血小板分离装置

技术领域

本发明涉及医疗器材实验设备领域，具体的说是一种血小板分离装置。

背景技术

血小板是哺乳动物血液中的有形成分之一，是从骨髓成熟的巨核细胞胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质。其体积小，无细胞核，没有规则形状，直径为2-3微米,血小板在长期内被看作是血液中的没有功能的细胞碎片。

随着临床医疗以及医疗实验水平的进步，全血中血的小板成分越来越得到大家的重视，血小板在全球范围内临床上的需求增加比红细胞要快。这主要来自临床治疗的方法的进步。例如放化疗、骨髓移植、大量输血，移植心脏手术中，在大量输血的时候，输红细胞和血浆起不到根本作用，起不到止血的目的。现代医学证明，出血会激活整个出凝血过程，纤维蛋白原在血浆里面要抓住血小板才能止血，没有血小板单靠纤维蛋白原是不能止血的，所以血小板用量的增加比红细胞要快。

另一方面，在癌症药物研究中，人造塑料和金属纳米颗粒能作为药物载体，靶向输送药物到人体特定部位。但是这种颗粒会被作为异物被免疫细胞吞噬。如果将血小板膜包裹这些纳米颗粒，能逃避巨噬细胞的吞噬，这正是美国加州大学圣地亚哥分校张良方(音)研究小组最近发明的一种药物携带纳米技术。这种经血小板细胞膜伪装的纳米粒子还可利用血小板治疗细菌感染的自然属性，能更有效地修复受损血管。2015年9月16日，该研究论文发表在《自然》杂志上。血小板包裹纳米颗粒还有其他特性，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌逃避免疫攻击的一个策略就是和血小板结合，那么这种纳米颗粒就可以结合并杀死这种细菌。利于血小板的功能，这种颗粒能定向到达组织损伤部位。

目前，血小板的来源主要分两种，一种为机采血小板，使用分离装置在无菌密闭的条件下，从单个供体内分离采集血小板成分，并将血液中的红细胞、白细胞以及血浆蛋白等物质循环输送至供体。由于此种方法只是一个人献血小板，可以减少输血后传染病及输血反应，提高治疗效果，但是机采血小板采集分离时间长，采集环境要求高，供体不适感较强，容易诱发感染，推广难度较高。另一种血小板为常规分离，即从多个供体所提供的全血中将血小板分离出来进行混合后再经过提纯制得。此方法一般通过离心将全血分层，由上至下依次为血浆层、血小板层、白细胞层和红细胞层，然后单独提取其中的血小板层。此方法一方面由于血小板层位于中间，提取难度较大，损失率高，纯度较低；另一方面，在离心程度较大或较小的情况下，全血中有限的血小板会或多或少的停留在血浆中或渗透如下层血细胞内，在全血资源紧缺的前提下，需要对血浆和血细胞中的血小板进行多次提纯，使得血细胞的分离效率低下，操作繁琐，损失量大，不能满足日益增长的实验用血小板量的需求；离心过程中一味通过提高离心转速来获得高纯度血小板的做法，容易引起血小板的活化，由于活化的血小板可以影响以后的实验信息数据，甚至改变结果，往往事倍功半。以上两种方法方法分离的血小板仍然存在一定量的血浆蛋白，当进行荧光分析或其它分析时，血浆蛋白的存在对实验产生一定的干扰作用。

发明内容

本发明旨在提供一种分离效率高，操作简单，并能彻底将血小板与全血中的其它血细胞、血浆蛋白等物质彻底分离的血小板的分离装置。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种血小板分离装置，包括壳体、设置在壳体内腔中的电机、连接在电机输出轴上的花键轴、配合安装在花键轴上的转盘以及用于控制转盘沿花键轴轴向间歇性振动的激振机构；电机固定设置在壳体的底壁上，花键轴沿竖直方向设置，花键轴的下端与电机输出轴传动连接，上端可转动设置在壳体的顶壁上；转盘为锥台形，在转盘的中心位置设有用于与花键轴配合的花键孔，在转盘的锥面上间隔设有多个试管夹，任意一个试管夹中均固定设有离心试管，离心试管包括两端敞口的第一管体和一端封闭另一端敞口的第二管体，第一管体的一个敞口端通过连接管与第二管体的敞口端连接，在连接管内设有牛血清琼脂糖凝胶过滤层，第一管体的另一个敞口端通过试管塞密封，在花键轴上位于转盘的两侧分别设有调频弹簧，两根调频弹簧的一端均与花键轴固定连接，另一端均与转盘固定连接；激振机构包括固定设置在转盘上端的永磁体以及固定设置在壳体顶壁上并用于与永磁体配合的电磁铁。

优选的，所述永磁体为环形，并同轴固定在转盘的上端。

优选的，所述电磁铁包括环形的铁芯、缠绕在铁芯上的导电绕组、电源以及定时开关；铁芯与永磁体外径相同并同轴设置，导电绕组通过定时开关与电源串联，电源固定在壳体内腔中的顶壁上。

优选的，所述壳体、花键轴以及转盘均采用塑料材料制作。

优选的，所述试管夹为直管状并采用弹性材料制作，在试管夹的管壁上沿试管夹的长度方向设有贯通的缺口，在试管夹管壁的内侧设有海绵垫。

优选的，所述第一管体和第二管体均采用透明玻璃材料制作，所述连接管套采用橡胶材料制作，连接管套的两端分别通过螺纹结构与第一管体和第二管体连接；在所述连接管套内位于所述牛血清琼脂糖凝胶过滤层的两侧分别设有用于支撑牛血清琼脂糖凝胶过滤层的支撑网。

优选的，在所述花键轴上位于转盘的两侧分别固定设有弹簧座，两根调频弹簧远离转盘的一端分别固定在对应侧的弹簧座上。

优选的，所述花键轴的上端与壳体顶壁之间设有滚动轴承。

有益效果

本发明包括用于离心专用的离心试管，在离心试管中设有牛血清琼脂糖凝胶过滤层，该凝胶是一种交联的聚合物，具有网络结构。灌注在第一管体中的全血在离心力的作用下，血小板只能沿凝胶颗粒间的空隙流动，不能进入凝胶颗粒内部，故租滞作用小，流程短，流动速度快而先流出凝胶进入到第二管体中进行收集，分离结束后将第二管体从连接管中取下，即得到高纯度的血小板；全血中的血浆蛋白则渗入凝胶颗粒网内，故租滞作用大，移动速度慢而被血清琼脂糖凝胶过滤层吸收；全血中的红细胞和白血胞由于体积远大于牛血清琼脂糖凝胶过滤层网络结构的间隙，不能从血清琼脂糖凝胶过滤层中穿过，在离心力的作用下会在第一管体靠近血清琼脂糖凝胶过滤层的一端堆积。分离出的血小板不含血浆蛋白，可避当进行荧光分析或其它分析时，血浆蛋白的存在对实验产生的干扰作用。由此，只通过一次离心操作即可将全血中的血小板单独分离，分离效率高，操作简单，并能彻底将血小板与全血中的其它血细胞、血浆蛋白等物质彻底分离。

在离心过程中，为了避免全血中的其它大颗粒堆积在血细胞对牛血清琼脂糖凝胶过滤层的上层，阻挡血小板通过牛血清琼脂糖凝胶过滤层进行连续的分离，本发明用于夹持固定离心试管的转盘可沿驱动其转动的花键轴的轴向产生上下往复震荡，从而在离心一段时间后，将全血中初步形成的层状结构打破，使血小板和其他血细胞以及血浆蛋白重新混合在血浆内，使得血小板可重新与牛血清琼脂糖凝胶过滤层的上层接触，继而在离心作用下进行连续的血小板分离。

转盘的间歇性震荡通过固定在转盘上的永磁体和固定在壳体上的电磁铁来控制，结构简单，易于实现，便于控制。在转盘的两侧分别设有与花键轴连接的调频弹簧，在全血离心分层不明显时，通过两个调频弹簧相反的作用力使转盘在电机驱动下平稳转动；在全血离心分层，全血中的其他血细胞在牛血清琼脂糖凝胶过滤层的上层积累明显，通过电源向电磁铁中的导电绕组通电，使铁芯产生磁力，通过铁芯和永磁铁之间的磁作用力将转盘拉向或推力壳体的顶壁，然后切断导电绕组与电源之间的连接，铁芯和永磁铁之间的磁作用力消失，使得转盘在两根调频弹簧的作用下产生沿花键轴的轴向产生振动，通过该振动打破离心试管内全血的初步分层。两根调频弹簧的相反的作用力可增加转盘和夹持在转盘上的离心试管的震荡频率，减小震荡幅度，更有利于打破分层，使血小板与牛血清琼脂糖凝胶过滤层上层的接触。

本发明在血小板的分离过程中，采用的是离心、震荡以及牛血清琼脂糖凝胶过滤层相结合的方式，因此不需要如现有技术中一味的追求高转速离心。离心转速较低，还可避免部分血小板在分离过程中活化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的离心试管的结构示意图；

附图说明：1、壳体，2、电机，3、花键轴，4、弹簧座，5、调频弹簧，6、试管夹，7、离心试管，701、试管塞，702、第一管体，703、支撑网，704、连接管，705、牛血清琼脂糖凝胶过滤层，706、第二管体，8、滚动轴承，9、电磁铁，10、永磁体，11、转盘。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的一种血小板分离装置，包括壳体1，在壳体1中设有电机2、花键轴3以及转盘11。主要通过夹持在转盘11上的离心试管7的离心作用使得血小板分离，通过转盘11在花键轴3上的间歇性震动来打破离心试管7中全血的初步分层，使得血小板可持续分离。

电机2固定设置在壳体1的底壁上，电机2的输出轴沿竖直方向设置并与花键轴3的下端通过无级变速器传动连接，可通过无级变速器调节花键轴3的转速，进而调节本发明的离心转速。花键轴3的上端通过滚动轴承8连接在壳体1的顶壁上，滚动轴承8的内圈和外圈分别与花键轴3和壳体1顶部通过过盈方式配合安装，保证了花键轴3在由电机2驱动转动过程中的稳定性。

转盘11为锥台形，在转盘11的中心位置设有用于与花键轴3配合的花键孔，通过花键孔与花键轴3的配合可使花键轴3在带动转盘11转动的同时，也可使转盘11在外力的驱使下沿花键轴3的轴向往复运动，产生打破全血分层的惯性力。在花键轴3上位于转盘11的两侧分别固定设有弹簧座4，在两个弹簧座4与转盘11之间分别设有调频弹簧5，两根调频弹簧5的两端均分别与转盘11和对应的弹簧座4固定连接，两根弹簧均处于拉伸状态，从而使得转盘11在通过花键轴3驱动转动时保持稳定，从而利于离心过程中，血小板从全血中的分离。在转盘11沿花键轴3轴向的振动过程中，两根调频弹簧5的相反的作用力可增加转盘11和夹持在转盘11上的离心试管7的震荡频率，减小震荡幅度，更有利于打破分层，使血小板与牛血清琼脂糖凝胶过滤层上层的接触。

在转盘11的锥面上通过多个间隔设置的试管夹6夹持固定有对应数量的离心试管7。试管夹6为直管状并采用弹性材料制作，内径稍小于离心试管7的外径，在试管夹6的管壁上沿试管夹6的长度方向设有贯通的缺口，在试管夹6管壁的内侧设有海绵垫，以避免试管夹6和离心试管7之间的碰撞。

离心试管7具有适于从全血中分离血小板的特殊结构，离心试管7包括两端敞口的第一管体702和一端封闭另一端敞口的第二管体706，第一管体702的一个敞口端通过连接管704与第二管体706的敞口端连接，在连接管704内设有牛血清琼脂糖凝胶过滤层，第一管体702的另一个敞口端通过试管塞701密封。其中的第一管体702和第二管体706均采用透明玻璃材料制作，便于分辨第一管体702中全血的分层情况以及第二管体706中血小板的分离提取情况。连接管704和第一管体702及第二管体706之间均通过螺纹结构连接，具有良好的连接强度，并使连接管704、第一管体702和第二管体706之间易于拆分，从而在血小板分离结束后简便的将连接管704、第一管体702和第二管体706上的相关全血组分分别清理。

连接管704采用橡胶材料制作，可通过自身良好的弹性填补运动过程中连接管704与牛血清琼脂糖凝胶过滤层705之间的间隙，以避免全血中的其他组分进入到第二管体706中。牛血清琼脂糖凝胶过滤层705将血小板与全血中的其他组分分离属于凝胶过滤技术，又称凝胶色谱、凝胶层析。该技术是建立在分子筛概念的基础上的，除了牛血清琼脂糖凝胶过滤层705以外，还可采用葡聚糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺等其他材料，但需要求其他过滤材料具有网络结构，网络结构间隙大于血小板和血浆蛋白并小于全血中的红细胞和白细胞等其他有形成分。

本实施例中，在连接管704内位于牛血清琼脂糖凝胶过滤层的两侧分别设有支撑网703，该支撑网703上主要用于在离心和震荡过程中对支撑牛血清琼脂糖凝胶过滤层进行有效的支撑，避免牛血清琼脂糖凝胶过滤层在离心试管7中上下滑动或破裂，支撑网703的孔径远大于全血中的有形成分即可，本实施例中的支撑网703采用0.2mm粗的不锈钢丝材料制作而成，支撑网703上的孔径为0.5mm，不会影响血小板进入到牛血清琼脂糖凝胶过滤层705中。

为了在血小板分离过程中，全血中的红细胞、白细胞或其他大颗粒有形物质因分层堆积在牛血清琼脂糖过滤层的上方，阻碍血小板进入到第二管体706中，本发明通过激振机构对转盘11产生周期性的振动，以打破全血离心过程中的分层现象。

激振机构包括固定设置在转盘11上端的永磁体10以及固定设置在壳体1顶壁上并用于与永磁体10配合的电磁铁9。永磁体10为环形，并同轴固定在转盘11的上端。电磁铁9包括环形的铁芯、缠绕在铁芯上的导电绕组、电源以及定时开关，铁芯与永磁体10外径相同并同轴设置，导电绕组通过定时开关与电源串联，电源固定在壳体1内腔中的顶壁上。

本实施例中的壳体1、花键轴3以及转盘11均采用塑料材料制作，也可通过不导磁的不锈钢材料制作，以避免对永磁体10和电磁铁9之间的相互作用力。

本发明的具体实施过程如下：

1）、将采集到的全血注入第一管体702内，旋紧试管塞701后将离心试管7夹6持在试管夹6上。

2）、启动电机2进行800-1000r/min的低速纯离心作业，使全血中的血小板和血浆蛋白等小体积有形成分渗入牛血清琼脂糖凝胶过滤层，其中的血小板在离心力的作用小快速通过牛血清琼脂糖凝胶过滤层进入到第二管体706内，血浆蛋白等物质吸附与牛血清琼脂糖凝胶过滤层中。

3）、在离心过程中全血形成分层，通过定时开关向电磁铁9中的导电绕组通电，是铁芯产生磁性，将永磁体10连带转盘11朝向永磁铁方向吸引。此时位于下方的调频弹簧5继续拉伸并储存势能，位于上方的调频弹簧5逐渐由拉伸状态变为压缩状态并储存势能，待转盘11上升至极限位置后，定时开关断开电源与导电绕组的连接，铁芯失去磁性，转盘11在两根调频弹簧5的作用下沿花键轴3轴向产生高频振动，使初步形成分层的全血高频振动，利用惯性打破其内部全血的分层，避免全血中的大体积有形成分在血小板和牛血清琼脂糖凝胶过滤层705之间沉积。定时开关设置为每五分钟将电源和导电绕组连接通电，每次通电时间为10秒钟。

4）、在电机21运行15分钟后彻底切断电机2供电，待转盘11停止运动后将离心试管7取下，继而可将装有高纯度血小板的第二管体706从连接管704上取下，完成高纯度血小板的分离提取。

Claims (6)

1.一种血小板分离装置，其特征在于：包括壳体（1）、设置在壳体（1）内腔中的电机（2）、连接在电机（2）输出轴上的花键轴（3）、配合安装在花键轴（3）上的转盘（11）以及用于控制转盘（11）沿花键轴（3）轴向间歇性振动的激振机构；电机（2）固定设置在壳体（1）的底壁上，花键轴（3）沿竖直方向设置，花键轴（3）的下端与电机（2）输出轴传动连接，上端可转动设置在壳体（1）的顶壁上；转盘（11）为锥台形，在转盘（11）的中心位置设有用于与花键轴（3）配合的花键孔，在转盘（11）的锥面上间隔设有多个试管夹（6），任意一个试管夹（6）中均固定设有离心试管（7），离心试管（7）包括两端敞口的第一管体（702）和一端封闭另一端敞口的第二管体（706），第一管体（702）的一个敞口端通过连接管（704）与第二管体（706）的敞口端连接，在连接管（704）内设有牛血清琼脂糖凝胶过滤层（705），第一管体（702）的另一个敞口端通过试管塞（701）密封，在花键轴（3）上位于转盘（11）的两侧分别设有调频弹簧（5），两根调频弹簧（5）的一端均与花键轴（3）固定连接，另一端均与转盘（11）固定连接；激振机构包括固定设置在转盘（11）上端的永磁体（10）以及固定设置在壳体（1）顶壁上并用于与永磁体（10）配合的电磁铁（9）；

所述永磁体（10）为环形，并同轴固定在转盘（11）的上端；所述电磁铁（9）包括环形的铁芯、缠绕在铁芯上的导电绕组、电源以及定时开关；铁芯与永磁体（10）外径相同并同轴设置，导电绕组通过定时开关与电源串联，电源固定在壳体（1）内腔中的顶壁上。

2.根据权利要求1所述的一种血小板分离装置，其特征在于：所述壳体（1）、花键轴（3）以及转盘（11）均采用塑料材料制作。

3.根据权利要求1所述的一种血小板分离装置，其特征在于：所述试管夹（6）为直管状并采用弹性材料制作，在试管夹（6）的管壁上沿试管夹（6）的长度方向设有贯通的缺口，在试管夹（6）管壁的内侧设有海绵垫。

4.根据权利要求1所述的一种血小板分离装置，其特征在于：所述第一管体（702）和第二管体（706）均采用透明玻璃材料制作，所述连接管（704）套采用橡胶材料制作，连接管（704）套的两端分别通过螺纹结构与第一管体（702）和第二管体（706）连接；在所述连接管（704）套内位于所述牛血清琼脂糖凝胶过滤层（705）的两侧分别设有用于支撑牛血清琼脂糖凝胶过滤层（705）的支撑网（703）。

5.根据权利要求1所述的一种血小板分离装置，其特征在于：在所述花键轴（3）上位于转盘（11）的两侧分别固定设有弹簧座（4），两根调频弹簧（5）远离转盘（11）的一端分别固定在对应侧的弹簧座（4）上。

6.根据权利要求1所述的一种血小板分离装置，其特征在于：所述花键轴（3）的上端与壳体（1）顶壁之间设有滚动轴承（8）。

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