CN110354572B - 自体脂肪分离提纯设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自体脂肪分离提纯设备，包括外部壳体、垂直过滤部、清洗容器、收集系统、吸附系统、控制器、清洗液供给/回收系统、供气系统。其能够在密闭的环境中进行纯化处理，并且能够降低人工操作的参与程度，避免脂肪污染，并提高纯化效果。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别涉及自体脂肪分离提纯设备及方法。
背景技术
自体脂肪移植技术已经广泛地应用于例如：丰胸、隆鼻或者疤痕修复等整形手术中。虽然自体脂肪相较于传统的人工组织替代物具有相容性好、操作简便、填充外形好、手术创伤小、来源丰富等优势，但也存在术后脂肪细胞存活率低以及引发纤维钙化、硬结、囊肿等并发症问题。脂肪纯化是脂肪移植技术环节中的关键一步，目前在临床上还没有统一标准，研究成果也存在差异性。
目前，离心法和静置法是较为常见的纯化方法。其中，离心法是采用离心的方法去除脂肪颗粒混合物上层多余脂滴以及下层肿胀液，从而获得黄色饱满的中间层脂肪颗粒；静置法主要将抽吸物静止放置1小时，使脂肪混合物中的游离脂肪酸、细胞碎片、血细胞与水分等杂质自然分层，除去下层粉红色血水混合物以及上层橘红色脂滴，便可得到颗粒饱满的淡黄色中间层脂肪颗粒。离心法虽然纯化效率高，纯化速度快，杂质析出度高，但研究后发现过快的离心速度将对前体脂肪细胞和ADSCs造成一定程度的破坏。而静置法虽然可以更好保持脂肪颗粒活性，减少洗涤脂肪环节，但存在静置时间久，纯化效率低下，杂质处理不完全等缺点两种方法各有优缺点，在纯化效率、纯化成本、杂质析出度以及移植前脂肪细胞颗粒活性等方面具有差异，且两种纯化方法均是通过操作者手工操作，并且在开放环境下进行，不仅加大了脂肪纯化过程中细胞污染的风险，而且脂肪提纯的效果也有待提高。
因此，需要提供一种自体脂肪分离提纯设备以及相应的提纯方法，其能够在密闭的环境中进行纯化处理，并且能够降低人工操作的参与程度，避免脂肪污染，并提高纯化效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种自体脂肪分离提纯设备以及相应的提纯方法，其能够在密闭的环境中进行纯化处理，并且能够降低人工操作的参与程度，避免脂肪污染，并提高纯化效果。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种自体脂肪分离提纯设备，包括外部壳体、垂直过滤部、清洗容器、收集系统、吸附系统、控制器、清洗液供给/回收系统、供气系统，垂直过滤部的整体形成一个竖直的筒状结构，筒状结构的上部开口与外部壳体的水平上表面垂直并固定连接；筒状结构的上部开口通过一个密封垫实现密封，该密封垫的中心位置具有一个开口，从而实现与外部的导通；密封垫的正下方设置了振荡腔体，振荡腔体实现腔体的垂直振荡，以分离结缔组织；振荡腔体的下方设置了包括过滤板的过滤腔体，该过滤腔体用于将分离的结缔组织过滤；清洗容器位于垂直过滤部下方，，吸附系统包括吸附膜，该吸附膜能从清洗容器中吸附清洗后的脂肪细胞，并将上述脂肪细胞在收集系统中释放。
进一步地，外部壳体用于容置垂直过滤部、清洗容器、收集容器、吸附系统、控制器、清洗液供给/回收系统和供气系统。
进一步地，在振荡腔体的底部具有开口，该开口通过弹性软管与过滤腔体连接。
进一步地，过滤腔体1-7为中空腔体，其下底板为过滤板；该过滤板具有筛状结构或者中空的网格状结构。
进一步地，该清洗容器的外侧侧壁上端开设有进水口，下端开设有排水口；其中进水口与清洗液供给部以及给水泵连接，排水口与清洗部回收部以及排水泵连接，并且排水口还设置有过滤膜。
进一步地，吸附系统包括吸附膜输出辊、第一组导轮、第二组导轮、第三组导轮以及吸附膜回收辊。
进一步地，吸附膜输出辊和吸附膜回收辊分别通过定轴的支架连接于外部壳体上部的内表面；吸附膜输出辊和吸附膜回收辊分别用于释放和回收吸附膜。
进一步地，上述吸附膜输出辊和吸附膜回收辊的滚轴分别连接了转动电机以提供动力。
进一步地，吸附膜输出辊和吸附膜回收辊的宽度大于等于吸附膜的宽度。
一种自体脂肪分离提纯方法，该方法包括：
第一步，将原始脂肪团导入的振荡腔体，振荡腔体对于原始脂肪团进行垂直振荡，从而物理分离脂肪团中的结缔组织；
第二步，将振荡分离结缔组织后的脂肪团，通过过滤腔体的过滤板进行过滤，从而去除的结缔组织；
第三步，将过滤后的脂肪团在清洗容器中使用生理盐水进行多次清洗；
第四步，清洗完成后进行静置后，将清洗容器中的清洗液从清洗容器的底部排出，清洗容器中保留由上至下分层的游离的液态油滴层和脂肪细胞层；
第五步，将亲水疏油的吸附膜通过清洗容器的由上至下分层的游离的液态油滴和脂肪细胞层，从而将脂肪细胞吸附于该吸附膜上；
第六步，将吸附脂肪细胞的吸附膜浸入收集系统溶液池中的溶液中，通过溶液浸泡、气泡撞击和/或刮擦的方式，将脂肪细胞与吸附膜分离；
第七步，排出收集系统溶液池中的溶液，收集脂肪细胞。
本发明提供的自体脂肪分离提纯设备以及相应的提纯方法，能够在密闭的环境中进行纯化处理，并且能够实现降低人工操作的参与程度，避免脂肪污染，并提高纯化效果的技术效果。
附图说明
图1为本发明提供的自体脂肪分离提纯设备的结构示意图。
图2为本发明提供的吸附膜的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供的一种自体脂肪分离提纯设备，包括外部壳体1、垂直过滤部2、清洗容器3、收集系统4、吸附系统5、控制器6、清洗液供给/回收系统7、供气系统8。
其中，外部壳体1用于容置整个设备的各个功能部件：垂直过滤部2、清洗容器3、收集容器4、吸附系统5、控制器6、清洗液供给/回收系统7、供气系统8。其可以由金属或者塑料材料形成。外部壳体1还具有必要的触控面板(未示出)。外部壳体1具有两个开口A和B。其中，开口A用于连接垂直过滤部2的输入端，抽脂针管a可以通过开口A将抽取出的原始脂肪团导入设备内部。开口B用于连接收集系统4的输出端，注射针管b可以通过开口B将提纯后的脂肪抽出。
下面将对各个功能部件进行详细的说明。
垂直过滤部2
垂直过滤部2位于外部壳体1的开口A的正下方并于开口A连通。垂直过滤部2的整体形成一个竖直的筒状结构2-1，筒状结构2-1的上部开口与外部壳体1的水平上表面垂直并固定连接。筒状结构2-1的上部开口通过一个密封垫2-2实现密封，该密封垫2-2的中心位置具有一个与开口A对应的开口，从而实现与外部的导通。
密封垫2-2的正下方设置了振荡腔体2-3，该振荡腔体2-3用于接收通过开口A导入的原始脂肪团。在振荡腔体2-3的下部设置了多个垂直传动电机2-4。多个垂直传动电机固定设置在中隔板2-5上。振荡腔体2-3的下表面与多个垂直传动电机2-4的输出轴2-4-1连接，并能够被输出轴2-4-1驱动进行上下的振荡。
本领域技术人员可以知晓，原始脂肪团的形态为多个脂肪叶构成的，每个脂肪叶均为多个团状的脂肪细胞被结缔组织包裹的形态形成。因此，通过在振荡腔体2-3中进行上下的振荡运动，能够将上述脂肪叶振荡松散或者完全散开，使得脂肪细胞与结缔组织分离或者半分离。
振荡腔体2-3的振荡速度优选在10mm/s到200mm/s之间，振荡频率优选在2-10次/秒之间，振荡时间优选为5-10分钟。这是由于如果振荡的速度过大、频率过快或者时间过长会对脂肪细胞造成破坏，使得脂肪细胞的细胞膜破裂，将完整的脂肪细胞破坏为脂肪液滴而无法进行注射。如果振荡的速度过小、频率过低或者时间过短则又会使得结缔组织难以和脂肪细胞分离，造成振荡分离的效果降低。结缔组织未充分与细胞分离会为后续的脂肪提纯过程带来不必要的其他杂质。
在振荡腔体2-3的底部具有开口，该开口通过弹性软管2-6与过滤腔体2-7连接。弹性软管2-6的上端部具有可以通过控制器6控制开闭的阀门。该阀门在进行振荡之前、振荡过程中均闭合，在完成振荡后由控制器6控制切换为打开状态。优选地，上述在振荡腔体2-3的底部开口的面积为整个底部面积的80-95％。
当弹性软管2-6的上端部的阀门打开后，经过振荡的脂肪团在重力的作用下落入过滤腔体2-7中。过滤腔体2-7为中空腔体，其下底板为过滤板2-7-1。该过滤板2-7-1具有筛状结构或者中空的网格状结构。通过筛状结构或者中空的网格状结构的多个过滤孔，能够将体积较大的结缔组织过滤，体积较小的细胞组织以及其他液态油脂和水分可以通过该过滤板2-7-1流入下方的清洗容器3中。优选地，该过滤孔的直径为1-3毫米。
通过设置垂直过滤部2，首先将原始脂肪团中的结缔组织剔除，避免了不剔除结缔组织直接进行清洗，从而使得部分结缔组织细胞脱落并粘附在脂肪细胞上从而带来的污染。此外，垂直过滤部2由于采用了垂直的结构，充分利用了物质的重力进行部件间的物质传递，不仅减少了人工干预的需要，而且简化了设备的动力装置。
清洗容器3
清洗容器3设置在垂直过滤部2的正下方，通过垂直过滤部2的脂肪团在重力的作用下落入清洗容器3中。该清洗容器3为中空的方形容器，其一部分位于垂直过滤部2的正下方，另一部分位于吸附系统5的正下方。
该清洗容器3用于将通过垂直过滤部2的脂肪团进行清洗，上述清洗的清洗剂为生理盐水。该清洗容器3的外侧侧壁上端开设有进水口3-1，下端开设有排水口3-2。其中进水口3-1与清洗液供给部7-1以及给水泵(未示出)连接，排水口3-2与清洗液回收部7-2以及排水泵(未示出)连接，并且排水口3-2还设置有过滤膜，该过滤膜用于防止脂肪细胞在排水时被排出造成损失。
当振荡腔体2-3下表面的阀门在控制器6的驱动下打开时，控制器6同时驱动给水泵将清洗液注入清洗容器3，当位于清洗容器3侧壁上端的液面传感器(未示出)检测到液面时，停止供给清洗液。当单次清洗过程完毕后，控制器驱动排水泵，将清洗后的废液排出。
作为举例，脂肪细胞清洗的方法可以为将经过滤的脂肪细胞浸入清洗液并保持3-5分钟后，将清洗液排空。并重复上述过程3-5次。
优选地，脂肪细胞清洗的方法还可以为在将经过滤的脂肪细胞浸入清洗液并保持3-5分钟后，通过供气系统8将氮气或者空气导入清洗池形成液体中的鼓泡，通气量不超过300sccm，通气时间不超过3分钟，结束上述过程后排空清洗液。并重复上述过程1-2次。采用气体产生气泡的方式可以进一步清洁脂肪细胞，使得脂肪团内部的水溶性杂质能快递溶于水中,并使脂肪团表面的吸附性杂质被清洗。
上述清洗方式可以通过预设方式提前设定保存,并被控制器控制执行。
清洗程序完毕后，混合液在清洗容器3中静置10-20分钟，从而实现混合液的分层。分层后的混合液呈现下层为水性废液，中层为脂肪细胞层，上层为液态游离油滴层。
在清洗容器3的一个内部侧壁的上部，设置有液面传感器，该液面传感器连接于控制器6。该液面传感器的高度对应于清洗液的预设最高液面位置处。当上述液面传感器感应到液面到达相应高度时，控制器判断清洗液已经注满，并关停给水泵。
在清洗容器3底部还设置有光传感器，该传感器结构为设置在清洗容器一侧侧壁底部的光发射器，以及设置于上述侧壁对面侧壁对应位置处的光接受器，上述光发射器和光接收器连接于控制器。当下层废水被完全排空时，清洗容器底部仅存在脂肪细胞。而脂肪细胞的透光性远远低于废水，因此在排水完毕后清洗容器3底部的光透射量明显降低。因此，当光接收器的检测值低于特定阈值时，即容器底部已经为脂肪细胞时，控制器判断废水已经完全排空，则停止排水泵。
吸附系统5
经由清洗容器3清洗的脂肪团在排出废液后的状态为下层为脂肪细胞，上层为部分脂肪破裂后的液态油滴层。吸附系统5的作用将脂肪细胞颗粒从上述分层的混合物中吸附，并进行过进一步清洗。
吸附系统5包括吸附膜输出辊5-1、第一组导轮5-2、第二组导轮5-3、第三组导轮5-4以及吸附膜回收辊5-5。
吸附膜输出辊5-1和吸附膜回收辊5-5分别通过定轴的支架连接于外部壳体1上部的内表面。吸附膜输出辊5-1和吸附膜回收辊5-5分别用于释放和回收吸附膜5-6。上述吸附膜输出辊5-1和吸附膜回收辊5-5的中心滚轴分别连接了转动电机(未示出)以提供动力。吸附膜输出辊5-1和吸附膜回收辊5-5的宽度大于等于吸附膜5-6的宽度。
此外，在清洗容器3的内部、收集系统4的内部以及二者之间的隔板上还设置了第一组导轮5-2、第二组导轮5-3、第三组导轮5-4。上述三组导轮每组包含两个同轴并对称的导轮，用于在吸附膜传输过程中的导向作用。上述第一组导轮5-2、第二组导轮5-3、第三组导轮5-4分别安装于在清洗容器3的内部的下部、收集系统4的内部的下部以及二者之间的隔板上的左右方向上(即附图1的垂直于纸面方向上)的两个侧壁或两端上，从而在吸附膜5-6的宽度方向上的两个外侧边缘固定其导向。
上述吸附膜5-6为多层层压薄膜，其双侧表面为亲水活性改性的特氟龙薄膜501，内层为PP纤维层502。具体地，亲水活性改性的特氟龙薄膜501的厚度为1-3mm，PP纤维层502的厚度为5-10mm。上述吸附膜5-6具有表面亲水疏油的特性。上述亲水改性可以通过在特氟龙薄膜上全部或者部分地沉积亲水疏油材料图案、采用例如二甲基甲酰胺、聚氯乙烯聚丙烯化学处理等方式实现。
当脂肪团在清洗容器3内部完成清洗后，控制器6驱动吸附膜输出辊5-1和吸附膜回收辊5-5的驱动电机转动，带动吸附膜5-6完成吸附膜输出辊5-1——第一组导轮5-2——第二组导轮5-3——第三组导轮5-4——吸附膜回收辊5-5的过程，在这过程中吸附膜分别经过清洗容器3和收集系统4的容器底部区域。
由于脂肪细胞膜的结构为磷脂双分子层，该磷脂分子具有一端为亲水头部、另外为一端疏水头部的结构。而双分子层排列的结构是亲水头部排列在细胞膜内外两侧，疏水头部位于双分子层中间。因此，细胞膜的表面体现位亲水性。进而在清洗过程中，脂肪细胞的表面吸附了一定量的水分子，据有一定含水量。当未经使用的吸附膜5-6进入清洗容器3底部时，由于吸附膜5-6的表面具有亲水疏油的特性，因此其不会吸附漂浮于上层的液态油滴层，在接触到底部脂肪细胞层时由于脂肪细胞的细胞膜表面的含水量，脂肪细胞会被吸附于该吸附膜5-6表面上，多余的水分也会被吸附膜5-6内层的PP纤维层502吸收固定。
当吸附膜5-6经由清洗容器3进入收集系统4内部时，收集系统4内部的生理盐水浸泡吸附膜5-6，并且供气系统8会在上述生理盐水中进行鼓气产生气泡振动，将吸附膜5-6表面吸附的脂肪细胞从吸附膜5-6上振动下来。从而完成了脂肪细胞与游离的液态油滴之间的分离。
值得注意的是，为了完成上述过程，吸附膜5-6供给的速度要进行合理的控制。吸附膜5-6的供给速度在5.7m/s到10.8m/s之间。这是由于吸附膜供给速度过快，容易造成对于脂肪细胞吸附的不充分，而供给过慢，会在收集系统的生理盐水中浸泡过程时间再次造成污染。
当清洗过程完毕后，位于清洗容器3底部的光透射传感器感应到光透射量增加并达到特定阈值时，由于残留的液态油滴的透射率较高，说明绝大部分脂肪细胞已经被吸附完成，控制器6关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统4的液体排出部。
收集系统4
收集系统4位于清洗容器3的一侧并位于吸附系统5的下方，该收集系统4包括溶液池4-1、供水/排水管4-2、供气管4-3、收集管道4-4。其中溶液池4-1用于容纳通过供水管道进入的生理盐水，供气管4-3用于向溶液池4-1内提供产生气泡的气体。该气体可以为空气或者氮气。优选为氮气。由于氮气可以通过与脂肪细胞的外表现接触使得在该细胞外表面形成惰性的气体分子，起到了稳定细胞防止氧化的作用。
吸附膜5-6经由溶液池4-1中的生理盐水的清洗以及气泡的振荡，其吸附的脂肪细胞脱落与溶液池中。当吸附膜5-6清洗完毕后，通过排水管4-2将溶液排出(上述排水管端部设置有过滤片，防止脂肪细胞流出)，则获得了提纯后的脂肪细胞。收集管道4-4位于溶液池4-1的底部，当脂肪细胞完成提纯后，收集管道4-4上的蠕动泵将上述脂肪细胞抽出，并通过注射针管b可以抽取上述提纯后的脂肪细胞。
优选地，上述收集系统4内部还设置有刮片4-5，其用于对清洗后的吸附膜5-6进行刮擦，从而进一步清除吸附的脂肪细胞。上述挂片为具有一定摇摆余量的弹性片材，其的一端可以可枢转地连接在溶液池4-1的内部上。
在溶液池4-1的一个内部侧壁的上部，设置有液面传感器，该液面传感器连接于控制器6。该液面传感器的高度对应于液体的预设最高液面位置处。当上述液面传感器感应到液面到达相应高度时，控制器判断液体已经注满，并关停给水泵。
在溶液池4-1底部还设置有光传感器，该传感器结构为设置在溶液池一侧侧壁底部的光发射器，以及设置于上述侧壁对面侧壁对应位置处的光接受器，上述光发射器和光接收器连接于控制器。当废水被完全排空时，溶液池底部仅存在脂肪细胞。而脂肪细胞的透光性远远低于废水，因此在排水完毕后清溶液池底部的光透射量明显降低。因此，当光接收器的检测值低于特定阈值时，即容器底部已经为脂肪细胞时，控制器判断废水已经完全排空，则停止排水泵。
控制器6
控制器6用于控制整个设备中各个部件的运行或关闭。该控制器可以为可编程控制器、控制芯片等具有中央控制功能的器件或者设备。
控制器6的具体控制流程如下：
当脂肪注入振荡腔体1-3时，控制器6用于开启垂直振动电机，当完成预设的振荡程序后，控制器6关闭垂直振荡电机，并开启位于振荡腔体底部的阀门、清洗容器3和收集系统4的液体供给部。当清洗容器3和收集系统4中的液面达到液面传感器的位置时，控制器6关闭清洗容器3和收集系统4的液体供给部，并开启清洗程序，控制器6根据设定重复开启清洗液供给部和清洗液回收部。当清洗程序中或结束后，控制器驱动清洗容器3的排水泵进行排水，当清洗容器中的光传感器感应到光透射量低于特定阈值时，判断为废水被排空，并停止排水泵。
控制器6在完成清洗后，控制器控制将混合液在清洗容器3中静置10-20分钟，从而实现混合液的分层。分层后的混合液呈现下层为水性废液，中层为脂肪细胞层，上层为液态游离油滴层。
在上述静置过程结束后，开启吸附系统的驱动电机，从而带动吸附膜运动。此后当位于清洗容器3底部的光感器感应到光透射量增加并达到阈值时(说明绝大部分脂肪细胞已经被吸附完成，因而残留的液态油滴的透射率较高)，控制器6关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统4的液体排出部。优选地，在清洗容器3底部的光感器感应到光透射量增加并达到阈值两分钟后，控制器6关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统4的液体排出部，从而使得吸附有脂肪颗粒的全部吸附膜进入收集系统。
当溶液池4-1中的光传感器感应到光透射量低于特定阈值时，判断为废水被排空，并停止排水泵。当收集系统4的液体排出后或者按照设备预设时间，其从蠕动泵，将上述脂肪细胞排出。
清洗液供给/回收系统7以及供气系统8
清洗液供给/回收系统7以及供气系统8用于在控制部6的控制下，选择性地向清洗容器、收集系统通入气、液或者排出液体。
清洗液供给/回收系统7包括清洗液容储存器、清洗液回收容器和供水/排水管道。
供气系统8包括供气管道以及气泵。当供气气体为氮气时，加装氮气瓶。
通过上述自体脂肪分离提纯装置，实现了脂肪细胞的密闭环境自动化提纯，通过清洗容器中的水分离步骤，吸附系统中的油滴分离步骤实现了较好的脂肪细胞分离提纯效果。
本发明还提供了一种自体脂肪分离提纯方法，上述方法基于本申请提供的自体脂肪分离提纯设备，该方法包括：
第一步，将原始脂肪团导入的振荡腔体，振荡腔体对于原始脂肪团进行垂直振荡，从而物理分离脂肪团中的结缔组织。
振荡腔体1-3的振荡速度优选在10mm/s到200mm/s之间，振荡频率优选在2-10次/秒之间，振荡时间为5-10分钟。这是由于如果振荡的速度过大、频率过快或者时间过长会对脂肪细胞造成破坏，使得脂肪细胞的细胞壁破裂，将完整的脂肪细胞破坏为脂肪液滴而无法进行注射。如果振荡的速度过小、频率过低或者时间过短则又会使得结缔组织难以和脂肪细胞分离，造成振荡分离的效果降低。结缔组织未充分与细胞分离会为后续的脂肪提纯过程带来不必要的其他杂质。
第二步，将振荡分离结缔组织后的脂肪团，通过过滤腔体的过滤板进行过滤，从而去除的结缔组织。
第三步，将过滤后的脂肪团在清洗容器中使用生理盐水进行多次清洗。
作为举例，脂肪细胞清洗的方法可以为将经过滤的脂肪细胞浸入清洗液并保持3-5分钟后，将清洗液排空。并重复上述过程3-5次。
优选地，脂肪细胞清洗的方法还可以为在将经过滤的脂肪细胞浸入清洗液并保持3-5分钟后，通过供气系统8将氮气或者空气导入清洗池形成液体中的鼓泡，通气量不超过300sccm，通气时间不超过3分钟，结束上述过程后排空清洗液。并重复上述过程1-2次。采用气体产生气泡的方式可以进一步清洁脂肪细胞，使得脂肪团内部的水溶性物质能快递溶于水中。
第四步，清洗完成后进行静置后，将清洗容器中的清洗液从清洗容器的底部排出，清洗容器中保留由上至下分层的游离的液态油滴层和脂肪细胞层。
第五步，将亲水疏油的吸附膜通过清洗容器的由上至下分层的游离的液态油滴和脂肪细胞层，从而将脂肪细胞吸附于该吸附膜上。
上述吸附膜5-6为多层层压薄膜，其双侧表面为亲水活性改性的特氟龙薄膜501，内层为PP纤维层502。具体地，亲水活性改性的特氟龙薄膜501的厚度为1-3mm，PP纤维层502的厚度为5-10mm。上述吸附膜5-6具有表面亲水疏油的特性。上述亲水改性可以通过在特氟龙薄膜上全部或者部分地沉积亲水疏油材料图案、采用例如二甲基甲酰胺、聚氯乙烯聚丙烯化学处理等方式实现。
由于脂肪细胞膜的结构为磷脂双分子层，该磷脂分子具有一端为亲水头部、另外为一端疏水头部的结构。而双分子层排列的结构是亲水头部排列在细胞膜内外两侧，疏水头部位于双分子层中间。因此，细胞膜的表面体现位亲水性。进而在清洗过程中，脂肪细胞的表面吸附了一定量的水分子，据有一定含水量。当未经使用的吸附膜5-6进入清洗容器3底部时，由于吸附膜5-6的表面具有亲水疏油的特性，因此其不会吸附漂浮于上层的液态油滴层，在接触到底部脂肪细胞层时由于脂肪细胞的细胞膜表面的含水量，脂肪细胞会被吸附于该吸附膜5-6表面上，多余的水分也会被吸附膜5-6内层的PP纤维层502吸收固定。
第六步，将吸附脂肪细胞的吸附膜浸入收集系统溶液池中的溶液中，通过溶液浸泡、气泡撞击和/或刮擦的方式，将脂肪细胞与吸附膜分离。
当吸附膜5-6经由清洗容器3进入收集系统4内部时，收集系统4内部的生理盐水浸泡吸附膜5-6，并且供气系统8会在上述生理盐水中进行鼓气产生气泡振动，将吸附膜5-6表面吸附的脂肪细胞从吸附膜5-6上振动下来。从而完成了脂肪细胞与游离的液态油滴之间的分离。
优选地，通过刮片对清洗后的吸附膜5-6进行刮擦，从而进一步清除吸附的脂肪细胞。
值得注意的是，为了完成上述过程，吸附膜5-6供给的速度要进行合理的控制。吸附膜5-6的供给速度在5.7m/s到10.8m/s之间。这是由于吸附膜供给速度过快，容易造成对于脂肪细胞吸附的不充分，而供给过慢，会在收集系统的生理盐水中浸泡过程时间再次造成污染。
第七步，排出收集系统溶液池中的溶液，收集脂肪细胞。
吸附膜5-6经由溶液池4-1中的生理盐水的清洗以及气泡的振荡，其吸附的脂肪细胞脱落与溶液池中。当吸附膜5-6清洗完毕后，通过排水管4-2将溶液排出(上述排水管端部设置有过滤片，防止脂肪细胞流出)，则获得了提纯后的脂肪细胞。收集管道4-4位于溶液池4-1的底部，当脂肪细胞完成提纯后，收集管道4-4上的蠕动泵将上述脂肪细胞抽出，并通过注射针管b可以抽取上述提纯后的脂肪细胞。
通过上述自体脂肪分离提纯方法，实现了脂肪细胞的密闭环境自动化提纯，通过清洗容器中的水分离步骤，吸附系统中的油滴分离步骤实现了较好的脂肪细胞分离提纯效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种自体脂肪分离提纯设备，其特征在于：包括外部壳体、垂直过滤部、清洗容器、收集系统、吸附系统、控制器、清洗液供给/回收系统、供气系统；其中，
外部壳体用于容置垂直过滤部、清洗容器、收集容器、吸附系统、控制器、清洗液供给/回收系统、供气系统；外部壳体具有两个开口；其中，第一开口用于连接垂直过滤部的输入端，抽脂针管通过第一开口将抽取出的原始脂肪团导入设备内部；第二开口用于连接收集系统的输出端，注射针管通过第二开口将提纯后的脂肪抽出；
垂直过滤部位于外部壳体的第一开口的正下方并与 第一开口连通；垂直过滤部的整体形成一个竖直的筒状结构，筒状结构的上部开口与外部壳体的水平上表面垂直并固定连接；筒状结构的上部开口通过一个密封垫实现密封，该密封垫的中心位置具有一个与第一开口对应的开口；
密封垫的正下方设置了振荡腔体，该振荡腔体用于接收通过第一开口导入的原始脂肪团；在振荡腔体的下部设置了多个垂直传动电机；多个垂直传动电机固定设置在中隔板上；振荡腔体的下表面与多个垂直传动电机的输出轴连接，并能够被输出轴驱动进行上下的振荡；
振荡腔体的振荡速度在10mm/s到200mm/s之间，振荡频率在2-10次/秒之间，振荡时间为5-10分钟；
在振荡腔体的底部具有开口，该开口通过弹性软管与过滤腔体连接；弹性软管的上端部具有可以通过控制器控制开闭的阀门；该阀门在进行振荡之前、振荡过程中均闭合，在完成振荡后由控制器控制切换为打开状态；上述在振荡腔体的底部开口的面积为整个底部面积的80-95％；
当弹性软管的上端部的阀门打开后，经过振荡的脂肪团在重力的作用下落入过滤腔体中；过滤腔体为中空腔体，其下底板为过滤板；该过滤板具有筛状结构或者中空的网格状结构；
清洗容器设置在垂直过滤部的正下方，通过垂直过滤部的脂肪团在重力的作用下落入清洗容器中；该清洗容器为中空的方形容器，其一部分位于垂直过滤部的正下方，另一部分位于吸附系统的正下方；
该清洗容器用于将通过垂直过滤部的脂肪团进行清洗，上述清洗的清洗剂为生理盐水；该清洗容器的外侧侧壁上端开设有进水口，下端开设有排水口；其中进水口与清洗液供给部以及给水泵连接，排水口与清洗液回收部以及排水泵连接，并且排水口还设置有过滤膜，该过滤膜用于防止脂肪细胞在排水时被排出造成损失；
当振荡腔体下表面的阀门在控制器的驱动下打开时，控制器同时驱动给水泵将清洗液注入清洗容器，当位于清洗容器侧壁上端的液面传感器检测到液面时，停止供给清洗液；当单次清洗过程完毕后，控制器驱动排水泵，将清洗后的废液排出；
清洗程序完毕后，混合液在清洗容器中静置10-20分钟，从而实现混合液的分层；分层后的混合液呈现下层为水性废液，中层为脂肪细胞层，上层为液态游离油滴层；
在清洗容器的一个内部侧壁的上部，设置有液面传感器，该液面传感器连接于控制器；该液面传感器的高度对应于清洗液的预设最高液面位置处；当上述液面传感器感应到液面到达相应高度时，控制器判断清洗液已经注满，并关停给水泵；
在清洗容器底部还设置有光传感器，该光传感器为设置在清洗容器一侧侧壁底部的光发射器，以及设置于上述侧壁对面侧壁对应位置处的光接受器，上述光发射器和光接收器连接于控制器；当下层废水被完全排空时，清洗容器底部仅存在脂肪细胞；在排水完毕后清洗容器底部的光透射量明显降低；当光接收器的检测值低于特定阈值时，控制器判断废水已经完全排空，停止排水泵；
经由清洗容器清洗的脂肪团在排出废液后的状态为下层为脂肪细胞，上层为部分脂肪破裂后的液态油滴层；吸附系统的作用将脂肪细胞颗粒从上述分层的混合物中吸附，并进行过进一步清洗；
吸附系统包括吸附膜输出辊、第一组导轮、第二组导轮、第三组导轮以及吸附膜回收辊；
吸附膜输出辊和吸附膜回收辊分别通过定轴的支架连接于外部壳体上部的内表面；吸附膜输出辊和吸附膜回收辊分别用于释放和回收吸附膜；上述吸附膜输出辊和吸附膜回收辊的中心滚轴分别连接了转动电机以提供动力；吸附膜输出辊和吸附膜回收辊的宽度大于等于吸附膜的宽度；
在清洗容器的内部、收集系统的内部以及二者之间的隔板上还设置了第一组导轮、第二组导轮、第三组导轮；上述三组导轮每组包含两个同轴并对称的导轮，用于在吸附膜传输过程中的导向作用；上述第一组导轮、第二组导轮、第三组导轮分别安装于在清洗容器的内部的下部、收集系统的内部的下部以及二者之间的隔板上的左右方向上的两个侧壁或两端上，从而在吸附膜的宽度方向上的两个外侧边缘固定其导向；
上述吸附膜为多层层压薄膜，其双侧表面为亲水活性改性的特氟龙薄膜，内层为PP纤维层；亲水活性改性的特氟龙薄膜的厚度为1-3mm，PP纤维层的厚度为5-10mm；上述吸附膜具有表面亲水疏油的特性；上述亲水改性通过在特氟龙薄膜上全部或者部分地沉积亲水疏油材料图案、采用二甲基甲酰胺、聚氯乙烯聚丙烯化学处理方式实现；
当脂肪团在清洗容器内部完成清洗后，控制器驱动吸附膜输出辊和吸附膜回收辊的驱动电机转动，带动吸附膜完成吸附膜依次经过输出辊——第一组导轮——第二组导轮——第三组导轮——吸附膜回收辊的过程，在这过程中吸附膜分别经过清洗容器和收集系统的容器底部区域；
当未经使用的吸附膜进入清洗容器底部时，由于吸附膜的表面具有亲水疏油的特性，其不会吸附漂浮于上层的液态油滴层，在接触到底部脂肪细胞层时由于脂肪细胞的细胞膜表面的含水量，脂肪细胞会被吸附于该吸附膜表面上，多余的水分也会被吸附膜内层的PP纤维层吸收固定；
当吸附膜经由清洗容器进入收集系统内部时，收集系统内部的生理盐水浸泡吸附膜，并且供气系统会在上述生理盐水中进行鼓气产生气泡振动，将吸附膜表面吸附的脂肪细胞从吸附膜上振动下来；从而完成了脂肪细胞与游离的液态油滴之间的分离；吸附膜的供给速度在5.7m/s到10.8m/s之间；
当清洗过程完毕后，位于清洗容器底部的光透射传感器感应到光透射量增加并达到特定阈值时，控制器关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统的液体排出部；
收集系统位于清洗容器的一侧并位于吸附系统的下方，该收集系统包括溶液池、供水/排水管、供气管、收集管道；其中溶液池用于容纳通过供水管道进入的生理盐水，供气管用于向溶液池内提供产生气泡的气体；该气体为空气或者氮气；
吸附膜经由溶液池中的生理盐水的清洗以及气泡的振荡，其吸附的脂肪细胞脱落于溶液池中；当吸附膜清洗完毕后，通过排水管将溶液排出，则获得了提纯后的脂肪细胞；收集管道位于溶液池的底部，当脂肪细胞完成提纯后，收集管道上的蠕动泵将脂肪细胞抽出，并通过注射针管抽取上述提纯后的脂肪细胞；
上述收集系统内部还设置有刮片，其用于对清洗后的吸附膜进行刮擦，从而进一步清除吸附的脂肪细胞；上述刮片为弹性片材，其的一端可以可枢转地连接在溶液池的内部上；
在溶液池的一个内部侧壁的上部，设置有液面传感器，该液面传感器连接于控制器；该液面传感器的高度对应于液体的预设最高液面位置处；当上述液面传感器感应到液面到达相应高度时，控制器判断液体已经注满，并关停给水泵；
控制器用于控制整个设备中各个部件的运行或关闭；该控制器为可编程控制器或控制芯片；
控制器的具体控制流程如下：
当脂肪注入振荡腔体时，控制器用于开启垂直振动电机，当完成预设的振荡程序后，控制器关闭垂直振荡电机，并开启位于振荡腔体底部的阀门、清洗容器和收集系统的液体供给部；当清洗容器和收集系统中的液面达到液面传感器的位置时，控制器关闭清洗容器和收集系统的液体供给部，并开启清洗程序，控制器根据设定重复开启清洗液供给部和清洗液回收部；当清洗程序中或结束后，控制器驱动清洗容器的排水泵进行排水，当清洗容器中的光传感器感应到光透射量低于特定阈值时，判断为废水被排空，并停止排水泵；
控制器在完成清洗后，控制器控制将混合液在清洗容器中静置10-20分钟，从而实现混合液的分层；
在上述静置过程结束后，开启吸附系统的驱动电机，从而带动吸附膜运动；此后当位于清洗容器底部的光感器感应到光透射量增加并达到阈值时，控制器关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统的液体排出部；在清洗容器底部的光感器感应到光透射量增加并达到阈值两分钟后，控制器关闭该吸附系统的驱动电机，并开启收集系统的液体排出部，从而使得吸附有脂肪颗粒的全部吸附膜进入收集系统；
当溶液池中的光传感器感应到光透射量低于特定阈值时，判断为废水被排空，并停止排水泵；当收集系统的液体排出后或者按照设备预设时间，其从蠕动泵，将脂肪细胞排出；
清洗液供给/回收系统以及供气系统用于在控制部的控制下，选择性地向清洗容器、收集系统通入气、液或者排出液体；
清洗液供给/回收系统包括清洗液容储存器、清洗液回收容器和供水/排水管道；
供气系统包括供气管道以及气泵；当供气气体为氮气时，加装氮气瓶。
2.一种自体脂肪分离提纯方法，其使用入权利要求1所述的自体脂肪分离提纯设备，其特征在于，该方法包括：
第一步，将原始脂肪团导入的振荡腔体，振荡腔体对于原始脂肪团进行垂直振荡，从而物理分离脂肪团中的结缔组织；
第二步，将振荡分离结缔组织后的脂肪团，通过过滤腔体的过滤板进行过滤，从而去除结缔组织；
第三步，将过滤后的脂肪团在清洗容器中使用生理盐水进行多次清洗；
第四步，清洗完成后进行静置后，将清洗容器中的清洗液从清洗容器的底部排出，清洗容器中保留由上至下分层的游离的液态油滴层和脂肪细胞层；
第五步，将亲水疏油的吸附膜通过清洗容器的由上至下分层的游离的液态油滴和脂肪细胞层，从而将脂肪细胞吸附于该吸附膜上；
第六步，将吸附脂肪细胞的吸附膜浸入收集系统溶液池中的溶液中，通过溶液浸泡、气泡撞击和/或刮擦的方式，将脂肪细胞与吸附膜分离；
第七步，排出收集系统溶液池中的溶液，收集脂肪细胞。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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