CN109876495A - 一种成分分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成分分离装置，其包括环形分离通道，所述环形分离通道具有入口端，以及出口端；所述入口端被配置为：用于向环形分离通道内输入待分离原料；所述环形分离通道被配置为：能围绕中心旋转，通过旋转产生离心力，用于使待分离原料中不同比重的成分在离心力的作用下产生分离，并按照不同的比重分层，以形成不同的成分层；所述出口端上对应于各个成分层的中间位置均设置有提取口，各个提取口分别用于输出当前的成分层；所述环形分离通道接近出口端的一段的尺寸是逐渐变宽的。本发明的一个技术效果为：可用于将待分离原料中不同比重的成分进行较为准确的分离提取。

Description

一种成分分离装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地，本发明涉及一种成分分离装置。

背景技术

在某些情况下，需要对一些物质中所包含的不同成分/组分进行分离提取，以将不同的成分/组分用作不同的用处，而针对这一情况可以采用成分分离技术。实际上，成分分离技术很多情况下被应用于对血液中的不同细胞进行分离提取。

近年来，在临床医学上，输血疗法发生了巨大的改变，已经将以往全输血的方式转变为成分输血的方式。具体来说：是将人血液中的不同组成成分，例如：红细胞、血小板、以及血浆等进行分离，分别制成高纯度或者高浓度的制品，然后再按照实际需求输回给患者。成分输血的方式可以根据不同患者对输血的不同需求进行相应成分的输血，不仅可以节省血源、减少不良反应，更重要的是可以增加治疗的针对性，以及提高治疗效果。

目前，成分分离技术较为常用的是离心分离。然而，现有基于离心分离原理的设备大多存在结构复杂、制作成本高、以及操作不便等诸多问题。不仅如此，在长期的应用中还发现，现有的离心分离设备大多不能很好的区分不同成分之间的分层界面，无法实现较高纯度或较高浓度的分离提取。而且，还常常会出现已经分离的各个成分在提取口处再次相互混淆、以及分离不彻底等诸多弊端。这些弊端最终导致了对各成分的分离、提取效果不理想以及分离效率低的问题，而这些问题无疑增加了操作人员的工作难度。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种成分分离装置的新技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种成分分离装置，包括环形分离通道，所述环形分离通道具有入口端，以及出口端；所述入口端被配置为：用于向环形分离通道内输入待分离原料；所述环形分离通道被配置为：能围绕中心旋转，通过旋转产生离心力，用于使待分离原料中不同比重的成分在离心力的作用下产生分离，并按照不同的比重分层，以形成不同的成分层；所述出口端上对应于各个成分层的中间位置均设置有提取口，各个提取口分别用于输出当前的成分层；所述环形分离通道接近出口端的一段的尺寸是逐渐变宽的，且该段的壁面形成渐开线结构。

可选地，所述环形分离通道为单环道结构、双环道结构或者多环道结构。

可选地，在所述出口端上，相邻的两个提取口之间设置有隔离墙，所述隔离墙被配置为：用于将相邻的两个提取口分隔开来，当从隔离墙一侧的提取口取出当前的成分层时，不会对隔离墙另一侧提取口处已经形成的成分层以及其余的成分层产生扰动。

可选地，所述提取口处形成有半包围式挡槽，所述半包围式挡槽被配置为：在从提取口取出当前的成分层之前，用于使成分能够汇聚在一起，以及防止其它成分层的成分混入。

可选地，所述提取口的边缘设置有向外侧或者向下部延伸的沉积槽，所述沉积槽被配置为：用于收集从提取口输出的成分层。

可选地，所述环形分离通道上在入口端和出口端之间设置有预提取口，所述预提取口被配置为：当待分离原料输入到环形分离通道内，在出口端提取各成分层之前，用于输出待分离原料中最先形成分层的成分层。

可选地，所述环形分离通道上设置有补液口，所述补液口被配置为：用于向环形分离通道内补液，以使待分离原料中的各成分保持悬浮状态。

可选地，所述的成分分离装置，还包括界面传感器；所述界面传感器设置在所述出口端的位置；或者是，所述界面传感器分别设置在所述出口端和所述预提取口的位置；

所述界面传感器被配置为：当设置在出口端时，用于在出口端的位置检测各成分按照不同比重形成的分层状态，以及检测已形成的各成分层与相应的提取口的对准情况；当设置在预提取口时，用于在预提取口的位置检测各成分按照不同比重形成的分层状态，以及所要取出的成分层与预提取口的对准情况。

可选地，所述的成分分离装置，还包括摄像头，所述摄像头设置在所述环形分离通道的旋转中心处；所述环形分离通道上设置有检测点；所述检测点设置在所述出口端的位置，或者是，所述检测点分别设置在所述出口端和所述预提取口的位置；

所述摄像头与所述检测点相连，所述摄像头被配置为：用于采集检测点处各成分按照不同比重形成的分层状态图像。

可选地，所述的成分分离装置，还包括提纯池；

所述提纯池与所述环形分离通道的提取口连接，所述提纯池被配置为：当环形分离通道旋转时，提纯池随环形分离通道一起转动，用于对从提取口取出的成分再次进行离心分离。

本发明实施例提供的成分分离装置，其具有结构简单、以及操作方便的特点。该成分分离装置可使待分离原料中的各成分按照比重的不同形成不同的成分层，并能在出口端的位置形成清晰的分层形态。并且，通过对出口端的结构进行改进，可以有效避免在提取的位置出现不同成分层之间再次混淆，或者已经成的分层被破坏的现象。在出口端提取各成分层时，可以准确的将各成分层分别提取出来，即可以有效提高分离提取的效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明第一种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图2是本发明第二种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图3是本发明第三种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图4是本发明第四种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的一种出口端的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的另一种出口端的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的又一种出口端的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的一种沉积槽的结构示意图。

图9是本发明实施例提供的另一种沉积槽的结构示意图。

图10是本发明第五种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图11是图10中预提取口位置的放大示意图。

图12是本发明实施例提供的界面传感器的一种设置位置示意图。

图13是本发明第六种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图14是本发明第七种实施例提供的成分分离装置的结构示意图。

图15是本发明实施例提供的出口端连接过滤器和提纯池的示意图。

图16是本发明实施例提供的出口端连接提纯池的结构示意图。

图17是本发明实施例提供的提纯池的一种结构示意图。

图18是本发明实施例提供的提纯池的另一种结构示意图。

附图标记说明：

1-环形分离通道，2-入口端，3-出口端，301-提取口，302-沉积槽，4-预提取口，501-第一补液口，502-第二补液口，503-第三补液口，6-隔离墙，7-半包围式挡槽，8-吸取件，9-界面传感器,10-提纯池，1001-输出口，1002-滤网，1003-输入口，11-导管，12-过滤器。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例提供的成分分离装置，其基本结构为：参考图1-图3所示，包括环形分离通道1，且该环形分离通道1分别具有入口端2，以及出口端3。其中，入口端2被配置为：用于向环形分离通道1内输入待分离原料。环形分离通道1被配置为：能够围绕其中心进行旋转，通过旋转可以产生离心力，用于使待分离原料中不同比重的成分在离心力的作用下产生分离，并按照不同的比重进行分层，以形成不同的成分层。并且，在出口端3上对应于各个成分层的中间位置分别设置有提取口301，各个提取口301分别用于输出当前的成分层，以实现分别提取各个成分层。该环形分离通道1接近出口端3的一段的尺寸是逐渐变宽的，且该段的壁面形成渐开线结构。

本发明的成分分离装置，其整体的外形呈环状结构(例如圆环形结构)，具有结构简单、以及制作成本低的特点。该成分分离装置的使用、操作方法也比较简单，只需将待分离原料通过入口端2送入到环形分离通道1中，由外部驱动设备驱动环形分离通道1围绕其中心进行一定速度的旋转，环形分离通道1通过旋转可以产生一定的离心力，即可使待分离原料中不同比重的成分在离心力的作用下产生快速分离，并按照比重的不同形成分层，具有分离效率高的特点。需要说明的是，环形分离通道1的旋转可以围绕其中心进行顺时针旋转，也可以围绕其中心进行逆时针旋转，本发明对此不作限制。并且，驱动环形分离通道旋转的可以采用本领域熟知的电机等驱动装置，只要能实现环形分离通道的旋转，本发明对此不作限制。

本发明的成分分离装置主要基于离心分离的原理对待分离原料中不同比重的成分进行分离。具体来说：在进行离心分离的过程中，在该环形分离通道1内，比重大的成分会趋向于向外层的位置分布，比重小的成分会趋向于向内层的位置分布，而比重居中的成分则居于中部的位置分布，从而可以形成不同比重的成分层。也就是说，待分离原料在环形分离通道1内经离心分离后，不同比重的成分层会分布在环形分离通道1内的不同位置，通常是按照比重由小到大的顺序沿径向方向由内向外依次排布。并且，当待分离原料中不同比重的成分形成分层后，为了便于分别提取出各个成分层，在环形分离通道1的出口端3上设置有对应各个成分层的提取口301。需要说明的是，每个提取口301均设置在所要提取的成分层对应的中间位置。该设计不仅可以准确的提取对应的成分层，而且在提取时不会影响到该成分层周围其它已经形成的成分层，这样的提取方式可以在很大程度上避免在提取的位置再次出现不同成分层之间的相互混淆，导致各成分的分离不彻底的现象。

参考图1-图3所示，本发明的环形分离通道1，其在接近出口端3的一段的尺寸是逐渐变宽的。采用该设计可以使待分离原料中不同比重的成分到达此处后流速可以相对减小，这样形成分层的时间就会加长，各个成分会在相应的成分层充分累积，从而可以使各个成分层在此处变厚，这样利于后续的提取操作，同时也可以在一定程度上减少不同的成分层之间相互混合的情况发生，最终可以有效提高分离出的各个成分的纯度。其中，出口端3的宽度可以根据待分离原料的组成成份、成分特性、以及离心力的大小因素等进行合理的调整，本发明对此不作限制。

并且，环形分离通道1接近出口端3的一段壁面形成渐开线结构。这一设计的特点在于：待分离原料中的各个成分流经此处时流速可以保持等速状态，也就是说在此处不会发生流速的突变现象，从而能够更加有效的避免破坏已经形成的分层情况，这样也利于后续的分别提取。其中，环形分离通道1接近出口端3的一段壁面可以采用本领域熟知的平滑曲线结构，实际上只要可以避免破坏已经成的分层即可，本发明对此不作限制。

本发明的环形分离通道1，其可以为单环道结构(参考图1以及图2所示)，也可以为双环道结构(参考图3所示)，还可以为多环道结构，具体可以根据实际情况灵活选择，本发明对此不作限制。需要说明的是，所述的双环道结构并非是指完全闭合的两圈结构，只需要超过一圈即可，例如一圈半的结构。当然，所述的多环道结构也如此，并非是指完全闭合的多圈结构。

实际上，在进行离心分离的过程中，环形分离通道1可以围绕其中心进行一定速度的旋转，通过旋转可以产生离心力，从而使待分离原料中不同比重的成分分别进行离心沉降(不同比重的成分沉降速度不同)，其沉降速率v满足Stocks方程，各个成分形成分层所需要的时间t为：t＝l/v，其中，l为移动距离。其中，为了使待分离原料中不同比重的成分能够形成良好的分层形态，通常需要具有充足的分层时间。在本发明的一个具体实施方式中，参考图3所示，环形分离通道1可以优选地采用双环道结构。双环道结构的设计能够合理的延长环形分离通道1的长度，从而适当的延长各个成分形成分层的时间，最终可以使不同比重的成分形成良好的分层，有利于后续的分别提取。需要说明的是：采用双环道结构和多环道结构都可以延长环形分离通道1的长度，从而可以延长分层时间，有助于各成分形成良好的分层。但是，环形分离通道1所具有的环道数量越多，则靠近旋转中心的环道数量也就越多，这会使这些环道的离心半径减小。而根据Stocks方程可以知晓：离心力减小不利于离心分层。因此，对于环形分离通道1而言，在具体的应用中可以根据其宽度、半径以及需要的分层时间等参数来确定环形分离通道1应当具有的环道数量。而且，位于内部的环道要尽量的远离旋转中心，以增加环道的离心半径，从而有助于离心分层。参考图4示出的环形分离通道1，位于内部的环道靠远离旋转中心，而紧靠外部的环道，这一设计非常有利于离心分层。

另外，不同的环道之间在相连处(过渡位置)均为平滑曲线结构，且环道的宽度始终保持不变，这样也可以有效的避免破坏已形成的分层。

本发明的环形分离通道1，入口端2的设置位置可以根据环形分离通道1的结构进行调整，本发明对此不作限制。在本发明的一个具体实施方式中，参考图2所示，入口端2可以直接位于环形分离通道1上。该设计简单、适用于单环道结构的环形分离通道1。在本发明的另一个具体实施方式中，参考图1、图3以及图4所示，环形分离通道1的一端延伸至其旋转中心处，且入口端2位于该环形分离通道1的旋转中心位置。该结构适当延长了环形分离通道1的长度。可以优选用于双环道结构或者多环道结构的环形分离通道1。

本发明的环形分离通道1，在出口端3上设置有两个或者两个以上的提取口301。在本发明的一个具体实施方式中，参考图1-4所示，在出口端3上分别设置有三个提取口301，且这三个提取口301为由内向外依次排列，并分别对应着已经形成的各个成分层。在环形分离通道1的出口端3上设置三个提取口301的设计适用于分别输出比重最轻的成分(最内层)、比重介于最轻和最重之间的成分(中间层)以及比重最重的成分(最外层)。在本发明的另一个具体实施方式中，参考图5所示，在环形分离通道1的出口端3上还可以设置四个提取口301，且这四个提取口301分别由内向外依次排列，并分别对应着已经形成的各个成分层。在环形分离通道1的出口端3上设置四个提取口301的设计可以适用于成分更复杂一些的待分离原料，例如该设计可以应用于对组成成分较为复杂的人血液进行分离提取。例如，人血液在环形分离通道1内经离心分离后可以分成血浆层、血小板层、红细胞层、以及衰老红细胞层四个主要成分层，此时，通过四个提取口301恰好可以将四个成分层分别提取出来，实现了对血液的有效分离提取。实际上，在具体的应用中，可以根据待分离原料的主要组成成分，成分特性，以及分离提取要求等，对提取口301的设置位置、设置数量等进行相应的调整，本发明对此不作限制。

本发明的环形分离通道1，参考图6所示，在出口端3上，相邻的两个提取口301之间可以设置一个隔离墙6。其中，隔离墙6被配置为：用于将相邻的两个提取口301分隔开来。此时，当从隔离墙6一侧的提取口301取出当前的成分层时，不会对隔离墙6另一侧提取口301处形成的成分层以及该成分层周围的其余成分层产生扰动。采用这样的设计方式，在各个提取口301取出对应的成分层时可以在很大程度上避免在提取的位置出现不同成分层之间相互混淆，导致破坏已经形成的分层，可以有效克服现有技术中的弊端。例如，当对人血液进行分离时，血液在环形分离通道1内经离心处理后，可以按照不同的比重分别形成血浆层、血小板层、红细胞层、以及衰老红细胞层四个主要的成分层；其中，血浆层、血小板层、红细胞层、以及衰老红细胞层在环形分离通道1内由内向外依次排布。此时，当从衰老红细胞层所对应的提取口提取衰老红细胞时，为了使提取过程不扰动与之邻近的红细胞层，以及该红细胞层周围的血小板层和血浆层，可以在提取衰老红细胞层的提取口与提取红细胞层的提取口之间设置一个隔离墙6，这样既可以将衰老红细胞单独提取出来，还不会破坏与之邻近的红细胞层，以及红细胞层周围的血小板层和血浆层。

其中，隔离墙6的设置数量和位置与提取口301的设置数量和位置相关，在具体应用中可以根据需要灵活调整，本发明对此不作限制。并且，需要说明的是，在两个提取口301之间设置隔离墙6并非是必须的，即也可以选择不设置隔离墙6，本发明对此不作限制。

本发明的环形分离通道1，参考图7所示，可以在提取口301处形成有半包围式挡槽7。其中，该半包围式挡槽7被配置为：从提取口301取出当前的成分层之前，用于使成分可以汇聚在一起，以及防止其它成分层的成分混入。例如，在对人血液进行分离提取的过程中，血液先在环形分离通道1内经离心处理，可以按照不同的比重分别形成血浆层、血小板层、红细胞层、以及衰老红细胞层，在这四个成分层中，含量较为稀少的血小板基于比重的原因分布在较为中间的一层中。而由于血小板含量稀少且分层时位置比较靠近中间的位置，在提取时，在其两侧均分布有提取口，此时不仅血小板容易混入两侧的成分层(血浆层和红细胞层)内，同时两侧的成分层(血浆层和红细胞层)也很容易混入血小板层中，所以会给提取血小板的工作造成一定的困难。若在提取血小板的提取口301处形成一圈半包围式挡槽7，不仅可以在收集之前使血小板汇聚在该提取口，提高收集的效果，还能防止血小板混入其它成分层中，以及阻止其它成分层中的成分混入血小板层中，可以提高收集到的血小板的纯度。

在提取口301处设置半包围式挡槽7时，可以在其中某一个提取口301处设置半包围式挡槽7，也可以在其中某几个提取口301处设置半包围式挡槽7，或者在每个提取口301处均设置半包围式挡槽7。本发明对半包围式挡槽7的设置数量、设置位置等不作限制，可以根据具体提取需要灵活选择。并且，需要说明的是，在提取口301处设置半包围式挡槽7不是必须的，即也可以选择不使用半包围式挡槽7，本发明对此不作限制。

另外，在本发明中，半包围式挡槽7和隔离墙6可以组合起来使用(参考图7所示)，也可以选择仅使用其中的一个，本发明对此不作限制。

本发明的环形分离通道1，参考图8所示，在其中一个提取口301的边缘处设置有向下部延伸的沉积槽302；或者是，参考图9所示，在其中一个提取口301处设置有向外侧延伸出的沉积槽302。上述两种方式，均可以在提取口301的位置形成一个沉降槽302。其中，沉积槽302被配置为：用于收集从提取口301输出的成分层。

本发明的沉降槽302更适合应用于收集待分离原料中分离出的比重大但含量稀少的成分。具体来说：通常比重大含量稀少的成分经离心处理后，通常分布在环形分离通道1的最外侧位置，即边缘位置，处于该位置时不易直接提取，所以可以使这一成分层先沉积、留存在沉降槽302中，之后再进行提取。例如，在对人血液进行分离提取的过程中，血液在环形分离通道1内经离心作用后，可以按照不同的比重分别形成血浆层、血小板层、红细胞层、以及衰老红细胞层，其中，衰老红细胞位于最外层的位置，而由于衰老红细胞的比重比较大但含量较少，所以通常它位于环形分离通道1内的最边缘处，直接提取起来并不方便。此时，可以在提取衰老红细胞层的提取口301的边缘设置沉积槽302，以使比重最重但含量稀少的衰老红细胞可以先留存在沉积槽302内，之后再将其提取出来。本发明中，参考图8以及图9所示，对于留存在沉积槽302内的衰老红细胞可以采用吸取件8(例如：吸管)将其吸取出来。当然，对于沉积槽302内留存的成分可以根据具体情况采用其它的方式提取出来，这属于本领域技术人员公知的常识，在此不再具体说明。

需要说明的是，在提取口301的边缘处设置沉积槽302不是必须的，即沉积槽302可以根据具体需要选择设置或者不设置，本发明对此不作限制。

参考图10所示，本发明的环形分离通道1上还可以设置预提取口4，且预提取口4通常位于入口端2和出口端3之间。其中，预提取口4被配置为：当待分离原料输入到环形分离通道内，在出口端3提取各成分层之前，用于将待分离原料中最先分层的成分层输出。具体来说：预提取口4通常设置在出口端3上的各个提取口301之前合适的位置上，主要用于将最先形成分层的成分层提前提取出来(在进行预提取时可以提取部分，也可以提取全部)。需要说明的是，这里最先形成分层的成分通常是沉降速度最快的成分或者占比大的成分。例如：在对人血液进行分离提取的过程中，人血液在环形分离通道1内经离心处理，其中占比较大且沉降速度较快、最先形成分层的一般是血浆层和红细胞层。此时，可以通过预提取口4提前将已经形成分层的血浆层和红细胞层提取出来，这样在剩余成分中稀少的血小板和白细胞所占的比例就会呈现大幅度的提高，其形成的分层可以变厚，这样有利于使分层界面更加清晰。具体来说，预提取口4的设计非常有利于更高纯度提取稀少、难分层的成分。

本发明中，采用在环形分离通道1上设置预提取口4，利用预提取口4进行预提取的方法，可以使离心时间加长，以及使稀少成分层变厚，具体来说：

离心时间加长：对于进入环形分离通道1内的待分离原料(例如人血液)，其流度控制为Q(ml)/min，环形分离通道1的横截面积为S，则待分离原料在环形分离通道1内的前进速度为V0＝Q/S。而当待分离原料中的部分成分(血浆和红细胞)被从预提取口4提取出去后，若剩余部分的含量为原来的k％，那么剩余部分的前进速度则变为V1＝Q*k％/S，则前后移动速度比为V1/V0＝k％，即剩余部分移动速度等比减小，因此移动时间，即离心时间按比例延长。

稀少成分层变厚：由于在预提取口4处进行预提取时并没有提取出稀少成分，所以稀少成分的量是基本保持不变的，若稀少成分量为Qx，则稀少成分与待分离原料原始量之比为：R0＝Qx/Q。当部分成分(血浆和红细胞)在预提取时被提取出去后，剩余成分的总量则为Q*k％，此时稀少成分量为Qx与待分离原料原始量的比例为R1＝Qx/(Q*k％)。可见，前后比例变化为R1/R0＝1/(k％)，因此稀少成分层变厚1/(k％)倍。

预提取口4的设置位置比较灵活，需要根据待分离原料的组成成分、成分特性、以及离心力的大小等进行合理的设置，本发明对此不作限制。并且，预提取口4的数量也可以灵活设置，可以根据分离的需要在环形分离通道1上设置一个或者多个，本发明对此也不作限制。在本发明的一个具体实施方式中，参考图11所示，在环形分离通道1上的合适位置设置两个预提取口4，且两个预提取口4分设在环形分离通道1的两侧。

需要说明的是，在本发明的环形分离通道1上，预提取口4并非是必须设置的，即预提取口4可以选择设置，也可以选择不设置。通常需要根据待分离原料的组成成分、成分特性等参数进行合理选择，本发明对此不作限制。

参考图10，本发明的环形分离通道1上还可以设置补液口(501、502、503)，可以通过补液口向环形分离通道1内补充液体(例如：洗涤液、细胞液等)，以使待分离原料中的各成分可以保持悬浮状态，有利于待分离原料在环形分离通道1内的流动。

补液口的设置数量、设置位置都比较灵活，并非是完全固定在环形分离通道1的某一位置上的，可以根据实际需要进行调整，本发明对此不作限制。在本发明的一个具体实施方式中，参考图10所示，当待分离原料需要在刚进入环形分离通道1内就进行补液时，可以在与入口端2邻近的位置设置第一补液口501；当从预提取口4提取出了部分成分后需要补液时，可以在预提取口4的下游位置设置第二补液口502；当需要形成一定的分层后再进行补液时，可以在距离出口端3一定距离处设置第三补液口503。补液口可以设置一个，也可以设置多个组合起来使用，本发明对此不作限制。

需要说明的是，在本发明的环形分离通道1上，补液口并非是必须设置的，可以根据需要选择设置或者不设置，通常需要根据待分离原料的组成成分、成分特性等参数进行合理选择，本发明对此不作限制。

实际上，待分离原料中各个成分在离心力作用下形成分层会时受到诸多因素的影响，例如待分离原料的组成成分以及各成分的比例，待分离原料的流动速度，离心力的大小等。若待分离原料经离心处理后，其所包含的各个成分没有形成良好的分层，会导致各个成分层的分层界面难以准确确定。在这种情况下直接进行各成分的提取时，会导致抽取成分错误或者影响抽取成分的纯度。为了解决这一问题，本发明的成分分离装置，还设计有界面传感器9。

在本发明的一个具体实施方式中，界面传感器9可以设置在出口端3的位置。此时，界面传感器9用于在出口端的位置检测各个成分形成的分层状态，以及检测已形成的各成分层与相应的提取口的对准情况。有利于实现准确的提取。

在本发明的另一个具体实施方式中，当环形分离通道1上还设置有预提取口4时，界面传感器9可以设置为多个，并将多个界面传感器9分别设置在出口端3和预提取口4的位置(参考图10、图13、以及图14中虚线框出的位置)。此时，设置在出口端3处的界面传感器9还用于在出口端的位置检测各个成分形成的分层状态，以及检测已形成的各成分层与相应的提取口的对准情况。增设在预提取口4处的界面传感器则用于在预提取口的位置检测各个成分形成的分层状态，以及要取出的成分层与预提取口的对准情况。

需要说明的是，在出口端3处，必须保证各成分层与相应的提取口能够准确对应，才能保证从提取口提取到正确的成分。而当界面传感器9检测到成分层与本该对应的提取口301的没有完全对应上或者对应的不准确时，需要调整提取口的取量比例，以避免不同成分层之间的混淆。通常来说：在提取口对成分进行抽取时，界面会向抽取速度快的一方靠近而远离抽取慢的一方，以此实时调节不同成分层界面位置，使各个提取口301可以提取到预设的成分层。在预提取口4处，必须保证要预提取的成分层与预提取口4可以准确对应上，才能保证从预提取口4提取到正确的成分，以使预提取可以顺利进行。

当然，除了在上述两个位置(即出口端3、预提取口4)设置界面传感器9外，还可以在出口端3前方的合适位置处加设界面传感器9。加设的界面传感器9主要用于检测出口端3前方一定距离处的分层状态。若此时分层形态良好且分层界面清晰，说明分层时间充足富余，在这种情况下可以适当提高待分离原料的输入速度，以提高分离效率。若此时分层形态不好、分层界面模糊不清晰，说明分层时间欠缺，在这种情况下可以减小待分离原料的输入速度，或者加大离心力，以使得出口端3处形成良好的分层。可见，界面传感器可以设置为一个，也可以设置为多个。当设置多个界面传感器时，可以将界面传感器分设置在不同的位置，组合起来使用。

另外，在本发明中，参考图12所示，可以将界面传感器9直接设置在出口端3、预提取口4等位置的下方。当然，也可以设置在出口端3、预提取口4的其它位置处。参考图12所示，界面传感器9上的圆点是一对收发光纤，也可以是多对单收单发光纤。

本发明的界面传感器9，其包括多个组合在一起的光纤传感器。其中，每个光纤传感器检测一个对应位置的成分层。而为了检测每个成分层的厚度，可以在每个成分层对应的位置并排设置多个点的光纤传感器。在进行检测时，每个点的光纤传感器都具有一对收发，通过这一对收发可以检测该位置对应的成分层。从原理上来看：主要是利用不同成分对光谱具有不同的吸收特性来检测各成分，以及各成分的含量，从而可以确定待分离原料中的各成分是否已经分层以及分层的具体位置。需要说明的是，本发明的光纤传感器，其中的光纤要细一些，这样可以适用于检测一些比较薄的成分层，提高距离分辨度。因为若光纤比较粗，就有可能将薄的成分层连同周围的成分层一起检测到。

需要说明的是，本发明中界面传感器9不是必须设置的，可以根据需要灵活的选择设置或者不设置，本发明对此不作限制。

为了使用户能更加清楚、直观的了解到待分离原料在环形分离通道1内形成的分层情况，可以在环形分离通道1内预先设置一个或者多个检测点。其中，检测点可以设置在出口端3的位置。检测点也可以分别设置在预提取口4和出口端3的位置。当然，检测点还可以根据需要设置在其它的位置，例如：出口端3前方的一定位置。上述的摄像头被配置为：用于采集各检测点(例如：预提取口4、出口端3)处待分离原料中各成分形成的分层状态图像，以使用户可以直接、清晰的观测到分层的情况。

可以将上述采集到的图像输入计算机中，由计算机对图像进行分析，自动判断各成分层以及各成分层的分界面的位置。并且，根据判断结果可以进行两种控制：一种控制是，可以调整从输入端输入待分离原料的速度，和/或输出端输出成分层的速度，这样可以改变成分层的位置。另一种是，控制离心转速和离心力进行适当的变化，若离心转速、离心力发生改变，那么各成分的沉降速度和分层就会有所改变。

并且，本发明中，摄像头可以设置在环形分离通道1的旋转中心位置(图中未示出)，并将摄像头通过光纤/导线与预设在环形分离通道1内的检测点连接。选择将摄像头设置在环形分离通道1的旋转中心处，其原因在于：此处离心力小，对摄像头的要求可以相对低一些，可以降低成本。具体来说，摄像头可以灵活设置在需要观测的位置处，但有些位置位于环形分离通道1的边缘上，此处的离心力较大，这就对摄像头提出了更高的要求，会增加成本。

需要说明的是，摄像头可以根据需要灵活的选择设置或者不设置，本发明对此不作限制。

本发明的成分分离装置，参考图13以及图14所示，还可以包括提纯池10。该提纯池10位于环形分离通道1的末端位置，可以与环形分离通道1结合在一起，当环形分离通道1进行旋转时，提纯池10可以一起进行旋转。

本发明的提纯池10分别具有输入口1003和输出口1001。其中，提纯池10的输入口与环形分离通道1的提取口301连通。输出口1001可以根据具体情况灵活选择设置数量、位置等，本发明对此不作限制。提纯池10被配置为：用于对从提取口301输出的成分进行再次离心处理，以进一步提高分离出的成分的纯度。

可选的是，提纯池10具有至少两个不同的输出口1001，其中，输入口1003与环形分离通道1的提取口301相连，不同的输出口1001被设置在离心力不同的位置，分别用于输出不同比重的成分。例如，为了使人血液中稀有成分血小板的提纯度更高，可以将提取该血小板的提取口301与提纯池10相连，将提取出的血小板送入到提纯池10中进行离心分离处理，根据比重的不同可将血小板进一步分成比重较重的白细胞和比重较轻的血小板。然后，通过不同的输出口1001分别进行提取，这样可以将血小板和白细胞分离开来。实际上，在对血小板的提取过程中，血小板中很容易混入白细胞，而白细胞却不易从血小板中分离出去。本发明的成分分离装置，通过为环形分离通道1再配设一个提纯池10，可以将血小板中不易分离的白细胞分离去除，减少血小板中混入的白细胞数量，从而能够得到更高纯度的血小板和白细胞。本发明的成分分离装置，还非常适用于从血液中提取单核细胞(例如淋巴细胞和干细胞等)，以及循环肿瘤细胞等。

可选的是，提纯池10也可以只设置一个输出口1001。此时，输出口1001用于提取离心分离出的某一成分，而将不需要提取的成分留存在提纯池10内即可，待后续处理。

参考图13所示，提纯池10的输入口1003可以与环形分离通道1直接连接在一起，该结构比较简单，也比较节省空间，也利于提纯池10随环形分离通道1一起转动。

参考图14所示，提纯池10的输入口1003与环形分离通道1之间也可以采用导管11连接起来，以实现二者的连通。其中，导管11可以为软管，也可以为硬管，具体可以根据待分离原料的情况灵活选择，本发明对此不作限制。

参考图15所示，当提纯池10的输入口1003没有直接与环形分离通道1连接时，可以在提纯池10与环形分离通道1之间增设过滤器12，可以将提取出的成分先经过滤后再进行纯化处理。例如，将人血液输入环形分离通道1内进行离心分离，分离出的血小板中很可能还含有白细胞等成分，若要得到更高纯度的血小板，则需要进一步提高血小板的提取纯度，减少白细胞等其他成分的混入量。此时，在提纯池10与环形分离通道1之间可以增设白细胞过滤壶(又称白细胞纯化壶)，先通过过滤的方式先将白细胞过滤掉，然后再将剩余的成分送入到提纯池10中进行进一步离心处理，以得到更高纯度的血小板。其中，过滤器12可以采用白细胞过滤壶等本领域熟知的过滤器件，具体可以根据待分离原料的组成成分灵活选择，本发明对此不作限制。当然，也可以在提纯池10与环形分离通道1之间增设一个纯化器，通过两次纯化处理，以使提纯的产品纯度更高。

本发明的提纯池10，参考图16-18所示，还可以在其内部设置滤网1002。当需要对经环形分离通道1分离出的某一成分层中的成分再次进行分离时，可以将所要分离的成分输送至提纯池10内，此时，在进行离心分离的过程中还可以通过滤网1002对比重接近但尺寸大小不同的成分进行分离处理。具体来说，在提纯池10内，基于尺寸的不同，可以将不同的成分层分隔在滤网1002的两侧，之后可以通过不同的输出口1001将不同的成分分别取出。

本发明中，滤网1002的网孔孔径、材质等可以根据待分离原料的组成成分、成分特性等来进行适当调整，本发明对此不作限制。滤网1002可以将提纯池10内部分隔成离心力不同的空间，不同的输出口1001位于不同的空间处，用以输出不同的成分。

可选的是，参考图16所示，在提纯池10内设置一个滤网1002，由该滤网1002将提纯池10内分隔成两个离心力不同的区域，在进行离心分离的过程中，滤网1002可用于将比重接近但尺寸不同的成分分隔在滤网1002的两侧，以实现分离。也用于将进入提纯池10的特定粒子截留在滤网1002的一侧，防止其在离心力作用下进入滤网另一侧。

可选的是，参考图17所示，在提纯池10内设置两个滤网1002，且两个滤网1002之间具有一定的间隔。该设计不仅可以将比重接近但尺寸不同的成分分隔开来，还可以用于将待提取的成分截留在两个滤网1002围成的区域内。其中，两个滤网1002也可以通过连接形成网兜结构，此时，网兜结构的滤网可以从提出池10内直接取出，从而可以获取网兜中截留的成分，给提取成分带来了方便。

可选的是，参考图18所示，当在提纯池10中设置滤网1002时，可以在滤网1002上形成一个凹陷区域，用于使落在该滤网1002上的成分能向凹陷区域汇聚，方便后续的取出。

为了方便从提纯池10的输出口1001提取分离出的成分，可以在相应的输出口1001处连接抽取管道。

另外，在提纯池10的输出口1001外侧还可以设置光探测器。可选的是，光探测器可以直接设置在抽取管道上，也可以设置在抽取管道的外侧。光探测器可以采用透射式光探测器，也可以采用反射式光探测器，可以根据不同物质成分的光吸收特性以及反射特性检测各物质成分。

通过光探测器可以确定输出口输出的物质成分及其含量，从而可以有效的判断是否有非提取的成分混入。按照朗伯—比尔法则，光在某种物质的溶液中传播时，入射光强I₀与透射光强I₁的关系为：I₁＝I₀e^εcL；其中，I₀为入射光强、I₁为透射光强、ε为光强吸收吸收系数、C为溶液浓度、L为光程。因此，可以根据不同物质的光强吸收吸收系数ε和光强变化计算其溶液浓度C，从而确定出成分以及含量。

需要说明的是，提纯池10并非是必须设置的，可以根据需要可以选择设置或者不设置。具体来说：对于一些组成成分比较简单且各成分易于分离的待分离原料来说，经环形分离通道1离心分离后已经可以达到所要的分离效果，此时则无需设置提纯池10。否则，则需要给环形分离通道1连接一个提纯池10。

本发明的成分分离装置，可变换为多种结构，其适用范围较广。而且具有分离效率高、分离效果好等特点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种成分分离装置，其特征在于，包括环形分离通道，所述环形分离通道具有入口端，以及出口端；

所述入口端被配置为：用于向环形分离通道内输入待分离原料；

所述环形分离通道被配置为：能围绕中心旋转，通过旋转产生离心力，用于使待分离原料中不同比重的成分在离心力的作用下产生分离，并按照不同的比重分层，以形成不同的成分层；

所述出口端上对应于各个成分层的中间位置均设置有提取口，各个提取口分别用于输出当前的成分层；

所述环形分离通道接近出口端的一段的尺寸是逐渐变宽的，且该段的壁面形成渐开线结构。

2.根据权利要求1所述的成分分离装置，其特征在于，所述环形分离通道为单环道结构、双环道结构或者多环道结构。

3.根据权利要求1所述的成分分离装置，其特征在于，在所述出口端上，相邻的两个提取口之间设置有隔离墙，所述隔离墙被配置为：用于将相邻的两个提取口分隔开来，当从隔离墙一侧的提取口取出当前的成分层时，不会对隔离墙另一侧提取口处已经形成的成分层以及其余的成分层产生扰动。

4.根据权利要求1所述的成分分离装置，其特征在于，所述提取口处形成有半包围式挡槽，所述半包围式挡槽被配置为：在从提取口取出当前的成分层之前，用于使成分能够汇聚在一起，以及防止其它成分层的成分混入。

5.根据权利要求1所述的粒子分离装置，其特征在于，所述提取口的边缘设置有向外侧或者向下部延伸的沉积槽，所述沉积槽被配置为：用于收集从提取口输出的成分层。

6.根据权利要求1所述的成分分离装置，其特征在于，所述环形分离通道上在入口端和出口端之间设置有预提取口，所述预提取口被配置为：当待分离原料输入到环形分离通道内，在出口端提取各成分层之前，用于输出待分离原料中最先形成分层的成分层。

7.根据权利要求6所述的成分分离装置，其特征在于，所述环形分离通道上设置有补液口，所述补液口被配置为：用于向环形分离通道内补液，以使待分离原料中的各成分保持悬浮状态。

8.根据权利要求6所述的成分分离装置，其特征在于，还包括界面传感器；

所述界面传感器设置在所述出口端的位置；或者是，所述界面传感器分别设置在所述出口端和所述预提取口的位置；

所述界面传感器被配置为：当设置在出口端时，用于在出口端的位置检测各成分按照不同比重形成的分层状态，以及检测已形成的各成分层与相应的提取口的对准情况；当设置在预提取口时，用于在预提取口的位置检测各成分按照不同比重形成的分层状态，以及所要取出的成分层与预提取口的对准情况。

9.根据权利要求6所述的成分分离装置，其特征在于，还包括摄像头，所述摄像头设置在所述环形分离通道的旋转中心处；

所述环形分离通道上设置有检测点；所述检测点设置在所述出口端的位置，或者是，所述检测点分别设置在所述出口端和所述预提取口的位置；

所述摄像头与所述检测点相连，所述摄像头被配置为：用于采集检测点处各成分按照不同比重形成的分层状态图像。

10.根据权利要求1所述的成分分离装置，其特征在于，还包括提纯池；

所述提纯池与所述环形分离通道的提取口连接，所述提纯池被配置为：当环形分离通道旋转时，提纯池随环形分离通道一起转动，用于对从提取口取出的成分再次进行离心分离。