CN109234152A - 一种循环肿瘤细胞分离仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环肿瘤细胞分离仪，包括：一壳体，在所述壳体外侧设置有舱门、显示屏模组和开关机控制按钮和废液接口；在所述壳体内部设置有电源模组、主控板、液路和排废清洗模组、细胞过滤器、滤器支撑模组，其中所述细胞过滤器内含有微孔滤膜，其设置在所述滤器支撑模组上并与所述液路和排废清洗模组连接，所述滤器支撑模组与所述舱门位置相对，所述电源模组为所述显示器模组、所述主控板、所述液路和排废清洗模组供电，所述液路和排废清洗模组与所述废液接口连接。本发明主要用于对外周血中的循环肿瘤细胞进行低成本的快速分离和富集，为后续的病理染色、分子诊断等临床诊断提供辅助。

Description

一种循环肿瘤细胞分离仪

技术领域

本发明涉及医疗领域体外诊断仪器领域，具体地是涉及一种循环肿瘤细胞分离仪。

背景技术

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，CTCs)是指自发或因诊疗操作由实体瘤或转移灶释放进入外周血循环的肿瘤细胞，是恶性肿瘤患者出现术后复发和远处转移的重要原因。近年来，随着检测技术的不断改进，CTCs检测作为一种新型的非侵入性诊断工具，在早期发现患者术后复发与远处转移、评估疗效与预后等方面的应用价值已成为临床研究的热点。

由于CTCs在外周血中的数量极少，通常需在约1亿个白细胞和500亿个红细胞中寻找仅有的数个肿瘤细胞，因此为了提高CTCs的检出率，通常需在检测前行CTCs富集，即将CTCs从血液或其他样本中分离出来。目前CTCs的富集方法按其原理主要分为免疫磁性分离法和基于CTCs的物理性质的富集法。其中，基于CTCs的物理性质的富集法主要由密度梯度离心法和过滤法。

过滤法是基于肿瘤细胞大小的分离法(isolation by size of epithelialtumor cells，ISET)，主要根据肿瘤细胞与正常细胞的大小不同来分离肿瘤细胞。这种通过物理方法分离的细胞形态保存完整，表面的各种抗原或分子标记均无破坏，不影响细胞的特性，为后续的检测提供了良好的条件。但是现有技术中的循环肿瘤细胞分离仪器操作及检测过程过于复杂，操作繁琐。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种循环肿瘤细胞分离仪。

本发明的技术方案是：

一种循环肿瘤细胞分离仪，包括：一壳体，在所述壳体外侧设置有舱门、显示屏模组和开关机控制按钮和废液接口；在所述壳体内部设置有电源模组、主控板、液路和排废清洗模组、细胞过滤器、滤器支撑模组，其中所述细胞过滤器内含有微孔滤膜，其设置在所述滤器支撑模组上并与所述液路和排废清洗模组连接，所述滤器支撑模组与所述舱门位置相对，所述电源模组为所述显示器模组、所述主控板、所述液路和排废清洗模组供电，所述液路和排废清洗模组与所述废液接口连接。

优选地，所述液路和排废清洗模组包括穿刺针，用于检测液体状态的光电液位传感器与电容液位传感器，用于监控压力的压力传感器，夹管阀，三通腔体、蠕动泵和废液排出管路；其中所述细胞过滤器的下塞通过穿刺针刺破接入第一管路，第一管路通过两通接头接入第一夹管阀管，第一夹管阀管与所述夹管阀连接，所述夹管阀、所述压力传感器和所述蠕动泵均与所述三通腔体连接；所述光电液位传感器与所述电容液位传感器均设置在所述第一管路的外部；所述废液排出管路与蠕动泵连接并通过所述废液接口排放废液到一废液桶内。

优选地，所述三通腔体包括彼此连接的上盖和下盖，在所述上盖的上端面上设置有第一接口，在所述下盖的侧端面处设置有第二接口，在所述下盖的下端面处设置有第三接口。

优选地，所述压力传感器的管路连接至所述第一接口，避免液体进入到所述压力传感器内影响到压力传感器的测量精度。

优选地，所述蠕动泵的管路输入口与所述第三接口进行连接，进入到所述三通腔体的液体将受重力的影响在所述第三接口完全排出。

优选地，还包括三通接头，该三通接头设置在所述压力传感器和所述三通腔体之间。

优选地，还包括第二夹管阀管，所述第二夹管阀管一端与所述夹管阀连接，另一端与所述三通接头连接。

优选地，所述上盖和所述下盖二者之间通过O型圈密封。

优选地，所述穿刺针为侧孔穿刺针。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的循环肿瘤细胞分离仪，是一款体外诊断循环肿瘤细胞分离仪，主要用于对外周血中的循环肿瘤细胞进行低成本的快速分离和富集，为后续的病理染色、分子诊断等临床诊断提供辅助。

附图说明

图1为本发明所述的循环肿瘤细胞分离仪的结构示意图；

图2为本发明所述的循环肿瘤细胞分离仪的舱门打开示意图；

图3为本发明所述的循环肿瘤细胞分离仪的内部结构图；

图4为本发明所述的循环肿瘤细胞分离仪的后视图；

图5为本发明所述的液路和排废清洗模组的原理图。

其中：1.壳体，2.舱门，3.显示屏模组，4.开关机控制按钮，5.废液接口，6.电源开关，7.电源模组，8.主控板，9.液路和排废清洗模组，10.细胞过滤器，11.滤器支撑模组，12.穿刺针，13.管接头组件，14.光电液位传感器，15.电容液位传感器，16.第一管路，17.两通接头，18.第一夹管阀管，19.夹管阀，20.第二夹管阀管，21.压力传感器，22.三通接头，23.三通腔体，231.上盖，232.下盖，233.第一接口，234.第二接口，235.第三接口，24.蠕动泵，25.废液排出管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，为符合本发明的一种循环肿瘤细胞分离仪，包括：一壳体1，在所述壳体1外侧设置有舱门2、显示屏模组3和开关机控制按钮4和废液接口5和电源开关6；在所述壳体1内部设置有电源模组7、主控板8、液路和排废清洗模组9、细胞过滤器10、滤器支撑模组11，其中所述细胞过滤器10内含有微孔滤膜，其设置在所述滤器支撑模组11上并与所述液路和排废清洗模组9连接，所述滤器支撑模组11与所述舱门2位置相对，所述电源模组7为所述显示器模组、所述主控板8、所述液路和排废清洗模组9供电，所述液路和排废清洗模组9与所述废液接口5连接。

优选地，所述液路和排废清洗模组9包括穿刺针12，用于检测液体状态的光电液位传感器14与电容液位传感器15，用于监控压力的压力传感器21，夹管阀19，三通腔体23、蠕动泵24和废液排出管路25；其中所述细胞过滤器10的下塞通过穿刺针12刺破接入第一管路16，第一管路16通过两通接头17接入第一夹管阀管18，第一夹管阀管18与所述夹管阀19连接，所述夹管阀19、所述压力传感器21和所述蠕动泵24均与所述三通腔体23连接；所述光电液位传感器14与所述电容液位传感器15均设置在所述第一管路16的外部；所述废液排出管路25与蠕动泵24连接并通过所述废液接口5排放废液到一废液桶内。

优选地，所述三通腔体23包括彼此连接的上盖231和下盖232，在所述上盖231的上端面上设置有第一接口233，在所述下盖232的侧端面处设置有第二接口234，在所述下盖232的下端面处设置有第三接口235。

优选地，所述压力传感器21的管路连接至所述第一接口233，避免液体进入到所述压力传感器21内影响到压力传感器21的测量精度。

优选地，所述蠕动泵24的管路输入口与所述第三接口235进行连接，进入到所述三通腔体23的液体将受重力的影响在所述第三接口235完全排出。

优选地，还包括三通接头22，该三通接头22设置在所述压力传感器21和所述三通腔体23之间。

优选地，还包括第二夹管阀管20，所述第二夹管阀管20一端与所述夹管阀19连接，另一端与所述三通接头22连接。

优选地，所述上盖231和所述下盖232二者之间通过O型圈密封。

优选地，所述穿刺针12为侧孔穿刺针12。

上述不同管路之间通过管接头组件13进行连接，由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故本实施例对此不做赘述。

本发明利用细胞过滤器10人工放置，样本加入，按下屏幕触摸运行按钮，仪器自动进行肿瘤细胞的分离，达到低成本的快速获取循环肿瘤细胞。其可以实现：

1)半自动化的样本分离；

2)可实时检测滤器内气压；

3)监控管路气泡存在状态；

4)自动清洗功能；

5)友好的人机设计界面；

6)易于操作。

仪器操作原理：

血液样本经过前处理，转移至细胞过滤器10中，然后将细胞过滤器10放置在本循环肿瘤细胞分离仪的滤器支撑位上。循环肿瘤细胞分离仪启动后，通过循环肿瘤细胞分离仪内部的蠕动泵24提供动力形成负压，使血液样本通过细胞过滤器10中的滤膜，从而实现循环肿瘤细胞和血细胞的分离。在本仪器上完成细胞分离后，肿瘤细胞可以用来进行后续生物学及医学判定。

技术背景及样本相关知识介绍：本检测系统分离原理主要是基于循环肿瘤细胞与血细胞的尺寸大小及细胞变形能力的差异来进行富集。临床数据显示：正常血液中红细胞直径大约在5-9μm，粒细胞直径在10-15μm，淋巴细胞直径在7-18μm，单核细胞直径在12-20μm，而典型的一些循环肿瘤细胞直径大于20μm(不同类型略有差异)。此外循环肿瘤细胞的核质比相对较大，细胞较为坚硬不容易变形，而血细胞具有很强的伸缩性，如正常红细胞可变形通过直径3.3μm的毛细血管。根据这些物理特性差异，在大量实验基础上优化滤膜工艺参数以及样本预处理方法，既保证了本系统对循环肿瘤细胞非常高的截留率，又有效地减少了血细胞背景干扰。

本仪器提供了支持上述负压抽液，用滤膜过滤肿瘤细胞的过程中，所需要的滤器安放、电源提供、屏幕显示、气压气泡的监控、管路的清洗维护等功能，以及必要的软件处理来确保仪器稳定可靠的完成样本分离肿瘤细胞的目的。

循环肿瘤细胞分离仪主要由电源模组7、排废模组、显示屏模组3、滤器支撑模组11、开关机控制按钮4和多个传感器等组成。

其中舱门2是进行生物污染的阻隔及外观的需求，滤器支架为细胞过滤器10(内放置样本)人工手动安放位置，细胞过滤器10为样本盛放容器，滤器支架为细胞过滤器10安放位置，细胞过滤器10内含有微孔滤膜，用来进行肿瘤细胞的形态学物理过滤。

蠕动泵24提供液体的动力，采取负压抽取的方式；控制阀与气压监控和液路系统连接，用于一个支路进行管路的气压监控；三通腔体提供液体的缓冲空间，用于平衡管路内的流体。

电源模组7位于循环肿瘤细胞分离仪的内部，用于循环肿瘤细胞分离仪的供电。提供220V供电，保证整机运行中的主控板8、泵、阀、气泡监控电路板、气压监控电路、屏的电压电流供应。

液路及排废模组位于循环肿瘤细胞分离仪的内部，一体化设计，提供动力进行肿瘤细胞的分离，管路系统支持液体的流动，气压电路监控管路中气压的实时状态，气泡电路监控管路内的气泡有无及大段流体的气泡状态，废液系统管路及接头，支持废液在蠕动泵24的抽取下，把废液直接排入废液桶。三通腔体提供液路缓冲容积，用以平衡负压抽取节奏，平衡流体，提高流体的稳定性。

触控显示屏位于循环肿瘤细胞分离仪的正面左方，可进行循环肿瘤细胞分离仪操作控制、工作模式的切换，可实时显示设备运行状态等信息。主要是显示运行及清洗两种工作模式，运行为正常工作模式，清洗是进行整机的管路清洗维护，来保证设备的正常使用。

滤器支撑模组11用来固定细胞过滤器10。保证细胞过滤器10能被正常安放，并能保证下塞能被采样针人工刺穿，与内部的液路系统形成一个密封的状态，来进行负压的抽取，分离肿瘤细胞。

开关机控制按钮4用于循环肿瘤细胞分离仪电源的通断。

传感器主要用于监测细胞过滤器10内的气压和管路内流体状态。

本仪器达到简单操作即能获取样本的循环肿瘤细胞，并能对管路系统进行自动清洗，实时监控管路内的气压和气泡，达到稳定可靠的获取肿瘤细胞。通过分析对特定肿瘤细胞的获取，仪器能截获目标细胞，并且对质控肿瘤细胞截留率能达到既定目标。

下面对本实施例中的三通腔体23的原理进行具体说明：

本实施例中测孔穿刺针12将装有液体的细胞过滤器10下塞刺破以后将细胞过滤器10与液路系统进行连接，此时第二夹管阀管20关闭第一夹管阀管18打开，蠕动泵24开始将转动，液体经过光电液位传感器14、电容液位传感器15、夹管阀19后通过三通腔体23中下部的口进入到三通腔体23被蠕动泵24排出，压力传感器21连接第一接口233避免进液。液体在管路中被光电液位传感器14、电容液位传感器15与压力传感器21监控，当细胞过滤器10内液体排空时会被光电液位传感器14与电容液位传感器15检测到，当细胞过滤器10发生堵塞时或管路发生泄漏时会被压力传感器21检测到，当细胞过滤器10排空或者液路发生堵塞时第一夹管阀管18关闭的同时将第二夹管阀管20打开，空气进入到三通腔体23内，此时蠕动泵24继续运行将管路内剩余液体排空，完成一次样本的分离。

本实施例所述的细胞分离设备液路系统原理如下：

体外诊断试剂及诊断样本-血液不经过液路系统动力源-蠕动泵24泵头内，避免带来的泵头清洗问题及血液易凝结在泵头及接头内的问题。体外诊断试剂及诊断样本-血液不经过液路系统控制阀阀体内，避免带来的阀头清洗问题及血液易凝结在阀头及接头内的问题。

采用蠕动泵24(靠滚轮挤压硅胶软管来推动流体流动)控制流体在液路管路内进行连续负压抽取。

但是蠕动泵24本身的工作原理导致流体在管路内是一个脉冲蠕动。从微观上来看，管路的流体存在一个流体的流动脉冲节奏，会导致抽取血液样本时，血液样本在管路内的流动不平衡，存在脉冲性。特别地，对于我们此过滤肿瘤细胞的应用，血液样本经过细胞过滤器10的特殊过滤膜时，如果没有中间缓冲腔体，会存在微观上的流体脉冲窜动，不仅对膜存在一定的损伤，同时肿瘤细胞在经过膜时，也存在不稳定的脉冲，会增加过滤细胞的不稳定因素。

当我们在经过负压动力源-蠕动泵24后，三通腔体23朝上安装放置，正常工作状态是三通腔体23内上半部分存在一定的空气隔间，下半部分为流体充满的状态。当蠕动泵24工作时，流体的负压，首先经过三通腔体23上方的空气，进行了一个脉冲压力的释放，此部分空气会进行一个预先的缓冲，将整个液路系统流体的负压压力转为一个平顺连续的均匀压力，从而达到控制经过细胞过滤器10特别是经过滤膜分离肿瘤过程中微观上的抽液负压力均衡，从而达到提高整机液路系统性能和可靠性的目的。

本实施例需要手动添加样本和稀释液及各种配套试剂，然后在细胞过滤器10上才能进行肿瘤细胞的分离，如果将上述手动改为自动，仍可采用本实施例中的负压抽液系统或者借鉴本发明例中的气压监控系统和液路处理方式，来完成肿瘤细胞的分离。本实施例中，仅仅完成样本的肿瘤细胞分离，但是不仅仅是肿瘤细胞，对应其它形态学满足的细胞，仍可用本实施例达到分离。本实施例后续需要进行生物学和医学的染色鉴定，当把上述分离的过程应用，并将染色和阅片进行整合，应用本实施例可形成完整的自动分离，染色和阅片仪器。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于，包括：一壳体，在所述壳体外侧设置有舱门、显示屏模组和开关机控制按钮和废液接口；在所述壳体内部设置有电源模组、主控板、液路和排废清洗模组、细胞过滤器、滤器支撑模组，其中所述细胞过滤器内含有微孔滤膜，其设置在所述滤器支撑模组上并与所述液路和排废清洗模组连接，所述滤器支撑模组与所述舱门位置相对，所述电源模组为所述显示器模组、所述主控板、所述液路和排废清洗模组供电，所述液路和排废清洗模组与所述废液接口连接。

2.如权利要求1所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述液路和排废清洗模组包括穿刺针，用于检测液体状态的光电液位传感器与电容液位传感器，用于监控压力的压力传感器，夹管阀，三通腔体、蠕动泵和废液排出管路；其中所述细胞过滤器的下塞通过穿刺针刺破接入第一管路，第一管路通过两通接头接入第一夹管阀管，第一夹管阀管与所述夹管阀连接，所述夹管阀、所述压力传感器和所述蠕动泵均与所述三通腔体连接；所述光电液位传感器与所述电容液位传感器均设置在所述第一管路的外部；所述废液排出管路与蠕动泵连接并通过所述废液接口排放废液到一废液桶内。

3.如权利要求2所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述三通腔体包括彼此连接的上盖和下盖，在所述上盖的上端面上设置有第一接口，在所述下盖的侧端面处设置有第二接口，在所述下盖的下端面处设置有第三接口。

4.如权利要求3所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述压力传感器的管路连接至所述第一接口，避免液体进入到所述压力传感器内影响到压力传感器的测量精度。

5.如权利要求3或4所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述蠕动泵的管路输入口与所述第三接口进行连接，进入到所述三通腔体的液体将受重力的影响在所述第三接口完全排出。

6.如权利要求2-5任一所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：还包括三通接头，该三通接头设置在所述压力传感器和所述三通腔体之间。

7.如权利要求6所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：还包括第二夹管阀管，所述第二夹管阀管一端与所述夹管阀连接，另一端与所述三通接头连接。

8.如权利要求2-7任一所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述上盖和所述下盖二者之间通过O型圈密封。

9.如权利要求2所述的循环肿瘤细胞分离仪，其特征在于：所述穿刺针为侧孔穿刺针。