CN112221724B

CN112221724B - 自动血液分离系统及方法

Info

Publication number: CN112221724B
Application number: CN202010906625.XA
Authority: CN
Inventors: 刘勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2040-09-01
Also published as: CN112221724A

Abstract

本发明提供一种自动血液分离系统及方法，包括机架，它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；离心装置用于固定第一注射器，并驱动第一注射器旋转，还设有旋转托架能随着第一注射器旋转，并推动第一注射器的活塞杆；第一采集装置用于固定第二注射器，并能够抽吸第二注射器的活塞杆；第二采集装置用于固定第三注射器，并能够抽吸第三注射器的活塞杆；管路系统包括主管、第一支管和第二支管，主管的一端通过旋转接头与第一注射器连通，主管通过两个三通阀分别与第一支管和第二支管连通；第一支管与第二注射器连通，第二支管与第三注射器连通。通过采用驱动注射器旋转的方案，在离心状态下，直接实现血液自动分离。

Description

自动血液分离系统及方法

技术领域

本发明涉及血液分离领域，特别是一种自动血液分离系统及方法。

背景技术

富血小板血浆((Platelet-rich plasma，简称PRP)，是自体全血经离心后得到的血小板浓缩物，PRP中含有大量生长因子及蛋白质，能精确的自我定位到损伤部位，控制炎症，可以从不同方面对细胞和组织再生起到促进作用，从而加速损伤组织的修复，广泛应用于临床，例如骨关节的修复、大面积烧伤皮肤的修复以及医美整形等领域中。现有技术中，通过抽取患者的静脉全血，经二次离心法可以获取患者自体的高浓度PRP，二次离心法是获取PRP公认的最有效方法，即红细胞次离心后红细胞被离心到最下层后将红细胞从最底部吸出废弃或作其他用途，PRP次离心后PRP(白细胞、血小板和纤维蛋白)被离心到最下层吸出待用，剩余的血清废弃或作其他用途。

现有的血液分离多采用手工采集，包括采血、离心、分离血浆、红细胞和血小板等，但是这种采血方法，环节较多，操作程序复杂，而且存在交叉感染风险。中国专利文献CN2393550Y记载了一种血液自动分离机，能够实现自动分离，但是该方案的结构较为复杂，成本较高。中国专利CN 108579130 A记载了一种血液成分自动分离装置和分离方法。采用血袋的方案进行分离，但是该方案中采用的是正压气压的方式输送血液，这也容易造成污染，且该文献中并未记载如何实现自动化分离的方案。CN108654142A记载了一种富血小板血浆分离装置及其分离方法，通过设置透明辨识分流管的结构，能够通过透明辨识分流管的观察腔观察红细胞的流动情况，当红细胞全部抽入可调红细胞提取装置后，关闭可调红细胞提取装置。但是方案需要依赖人工观测，还是存在操作不便的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动血液分离系统，能够以简便的结构完成血液自动分离，且操作方便，尤其是交叉感染风险小。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动血液分离系统，包括机架，它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；

离心装置用于固定第一注射器，并驱动第一注射器旋转，还设有旋转托架能随着第一注射器旋转，并推动第一注射器的活塞杆；

第一采集装置用于固定第二注射器，并能够抽吸第二注射器的活塞杆；

第二采集装置用于固定第三注射器，并能够抽吸第三注射器的活塞杆；

管路系统包括主管、第一支管和第二支管，主管的一端通过旋转接头与第一注射器连通，主管通过两个三通阀分别与第一支管和第二支管连通；第一支管与第二注射器连通，第二支管与第三注射器连通。

优选的方案中，在主管靠近旋转接头的位置设有血液检测装置；

所述的血液检测装置内设有颜色传感器和浊度传感器。

优选的方案中，离心装置的结构为: 离心筒通过轴承与离心座连接，离心座与机架固定连接，在机架上还固设有离心电机，离心电机通过传动机构与离心筒连接；

所述的离心筒为中空的结构，用于与第一注射器可拆卸的固定连接。

优选的方案中，在离心筒的内壁设有摩擦圈，摩擦圈采用柔性材质，摩擦圈的内径略小于第一注射器的外径。

优选的方案中，在离心筒的下方设有旋转托架；

旋转托架的结构为：升降电机与机架固定连接，螺杆通过轴承座支承在机架上，升降电机的输出轴与螺杆固定连接，托板上固设有螺母，螺母与螺杆螺纹连接；

在托板上还设有托架底座，转盘与托架底座可转动的连接，转盘与第一注射器的活塞杆端部对齐。

优选的方案中，第二注射器和第三注射器的下方设有升降托架装置，升降托架装置的结构为：

升降电机与机架固定连接，螺杆通过轴承座支承在机架上，升降电机的输出轴与螺杆固定连接，托板上固设有螺母，螺母与螺杆螺纹连接；

在托板上表面设有用于勾住第二注射器或第三注射器活塞杆端部的倒钩。

优选的方案中，在机架上设有两个固定座，固定座上设有用于容纳第二注射器或第三注射器的凹槽，固定座上设有可转动和固定的卡板，卡板用于将第二注射器或第三注射器固定在固定座内。

优选的方案中，还设有切换旋钮装置，切换旋钮装置的结构为：

固定阀座与机架固定连接，固定阀座上设有用于固定三通阀的底座的凹槽，以阻止三通阀的底座旋转；固定阀座还设有通孔，三通阀的旋钮穿过通孔与旋钮座连接，旋钮座上设有用于容纳旋钮的凹槽，旋钮座通过减速器与切换旋钮电机连接，切换旋钮电机与机架固定连接。

一种自动血液分离系统，包括机架，它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；

离心装置用于固定全血袋，并驱动全血袋旋转；

管路系统包括主管、第一支管和第二支管，主管的一端通过旋转接头与全血袋连通，主管通过两个三通阀分别与第一支管和第二支管连通；第一支管与第二注射器连通，第二支管与第三注射器连通。

所述的血液检测装置内设有颜色传感器和浊度传感器；

离心装置的结构为：旋转底座通过轴承与旋转框连接，旋转框通过传动机构与离心电机连接，并由离心电机驱动旋转框旋转，旋转底座与机架固定连接，旋转框与全血袋可拆卸的固定连接；

第二注射器和第三注射器的下方设有升降托架装置，升降托架装置的结构为：

在托板上表面设有用于勾住第二注射器或第三注射器活塞杆端部的倒钩；

在机架上设有两个固定座，固定座上设有用于容纳第二注射器或第三注射器的凹槽，固定座上设有可转动和固定的卡板，卡板用于将第二注射器或第三注射器固定在固定座内；

还设有切换旋钮装置，切换旋钮装置的结构为：

一种采用上述的自动血液分离系统的方法，包括以下步骤：S1、离心装置直接将采集了原血的第一注射器或全血袋进行离心分离；

S2、在离心分离后，不停止离心的状态下，通过调节三通阀使第一注射器或全血袋与第二注射器连通，与第三注射器截止；

S3、第二注射器抽吸，将上层血清全部抽取到第二注射器；

在管路上设置血液检测装置，通过血液检测装置控制抽吸停止时间；

S4、通过调节三通阀使第一注射器或全血袋与第三注射器连通，与第二注射器截止；

S5、第三注射器抽吸，将中层白细胞和血小板抽取到第三注射器，通过血液检测装置控制抽吸停止时间；

通过以上步骤，实现血液自动分离。

本发明提供的一种自动血液分离系统及方法，通过采用驱动注射器旋转的方案，大幅简化了结构，取消了用于泵送血液的压缩空气或者动力泵，提高了分离效率，减少了交叉感染的风险。可选的方案中，采用在注射器中直接离心的方案，并且分离过程也在离心过程中直接完成，从而确保分离的效果。另一可选的方案，采用在全血袋直接离心的方案，分离过程也在离心过程中直接完成，确保分离的效果。上述的方式都能够做到几乎不和环境空气接触，从而最大程度的避免交叉感染。通过采用颜色传感器和浊度传感器的组合，能够较好的分辨不同组分的差异，从而实现高精度的自动分离。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的B-B剖视图。

图3为图1的A-A剖视图。

图4为本发明中切换旋钮装置的立体爆炸视图。

图5为本发明中切换旋钮装置的立体图。

图6为本发明中用于全血袋的离心装置的结构示意图。

图7为本发明的整体结构立体图。

图中：旋转接头1，第一注射器2，离心装置3，离心座31，轴承32，传动皮带33，离心筒34，摩擦圈35，离心电机36，皮带盘37，旋转托架4，转盘41，托架底座42，升降槽5，机架6，升降托架装置7，托板71，升降电机72，轴承座73，螺杆74，螺母75，固定座8，切换旋钮装置9，三通阀91，旋钮92，固定阀座93，旋钮座94，减速器95，切换旋钮电机96，第二注射器10，血液检测装置11，第三注射器12，过滤器13，卡板14，主管15，第一支管16，第二支管17，旋转底座18，旋转框19，全血袋20，固定卡21。

具体实施方式

实施例1：

如图1~5、7中，一种自动血液分离系统，包括机架6，它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；

离心装置用于固定第一注射器2，并驱动第一注射器2旋转，还设有旋转托架4能随着第一注射器2旋转，并推动第一注射器2的活塞杆；

第一采集装置用于固定第二注射器10，并能够抽吸第二注射器10的活塞杆；

第二采集装置用于固定第三注射器12，并能够抽吸第三注射器12的活塞杆；

管路系统包括主管15、第一支管16和第二支管17，主管15的一端通过旋转接头1与第一注射器2连通，所述的旋转接头1能够密封连接的同时实现相对旋转，另一端与排气单向阀或过滤器13连接，主管15通过两个三通阀91分别与第一支管16和第二支管17连通；第一支管16与第二注射器10连通，第二支管17与第三注射器12连通。由此结构，便于在密封和洁净的环境下完成血液分离工作，血液不需要接触到空气即可完成分离，且血液能够在离心的同时完成分离的工作，也能够提高分离质量，因为在停止分离时，各层之间的血液成分容易因为沉降而互相混合，从而难以保证分离质量。

优选的方案如图1中，在主管15靠近旋转接头1的位置设有血液检测装置11；设置的血液检测装置11能够精确的判断分离后的血液组分，从而用于自动化的将不同的组分分别送入到不同的注射器内。

所述的血液检测装置11内设有颜色传感器和浊度传感器。优选的，采用TCS3200颜色传感器和清易电子(天津)有限公司CG-34 浊度传感器。颜色传感器和浊度传感器的组合能够精确的判断血清、白细胞和血小板以及红细胞的区别。从而能够精确获取白细胞和血小板。

优选的方案如图3中，离心装置的结构为: 离心筒34通过轴承32与离心座31连接，离心座31与机架6固定连接，在机架6上还固设有离心电机36，离心电机36通过传动机构与离心筒34连接；

所述的离心筒34为中空的结构，用于与第一注射器2可拆卸的固定连接。由此结构，能够实现无需转移血液的离心操作，且实现在离心过程中进行血液分离。

优选的方案如图3中，在离心筒34的内壁设有摩擦圈35，摩擦圈35采用柔性材质，例如橡胶、硅胶或柔性塑料材质，摩擦圈35的内径略小于第一注射器2的外径。由此结构，能够方便的固定和拆卸第一注射器2。

优选的方案如图3中，在离心筒34的下方设有旋转托架4；

旋转托架4的结构为：升降电机72与机架6固定连接，螺杆74通过轴承座73支承在机架6上，升降电机72的输出轴与螺杆74固定连接，托板71上固设有螺母75，螺母75与螺杆74螺纹连接；

在托板71上还设有托架底座42，转盘41与托架底座42可转动的连接，转盘41与第一注射器2的活塞杆端部对齐。由此结构，能够顶推第一注射器2，并且在顶推过程中转盘41跟随第一注射器2旋转，从而实现在线离心和分离。

优选的方案如图2中，第二注射器10和第三注射器12的下方设有升降托架装置7，升降托架装置7的结构为：

升降电机72与机架6固定连接，螺杆74通过轴承座73支承在机架6上，升降电机72的输出轴与螺杆74固定连接，托板71上固设有螺母75，螺母75与螺杆74螺纹连接；

在托板71上表面设有用于勾住第二注射器10或第三注射器12活塞杆端部的倒钩。由此结构，能够通过托板71控制第二注射器10或第三注射器12自动抽吸。

优选的方案如图1、2中，在机架6上设有两个固定座8，固定座8上设有用于容纳第二注射器10或第三注射器12的凹槽，固定座8上设有可转动和固定的卡板14，卡板14用于将第二注射器10或第三注射器12固定在固定座8内。由此结构，便于快速装卸第二注射器10或第三注射器12。

优选的方案如图4、5中，还设有切换旋钮装置9，切换旋钮装置9的结构为：

固定阀座93与机架6固定连接，固定阀座93上设有用于固定三通阀91的底座的凹槽，以阻止三通阀91的底座旋转；固定阀座93还设有通孔，三通阀91的旋钮穿过通孔与旋钮座94连接，旋钮座94上设有用于容纳旋钮的凹槽，旋钮座94通过减速器95与切换旋钮电机96连接，切换旋钮电机96与机架6固定连接。由此结构，实现三通阀91的自动切换。当切换旋钮电机96通过减速器95驱动旋钮座94旋转，三通阀91的旋钮随之旋转，而三通阀91的底座被固定阀座93上的凹槽限位，从而实现旋钮与底座之间的相对运动。

使用时，将原血抽入到第一注射器2内，吸入抗凝剂，将第一注射器2竖直放入到离心筒34内，第一注射器2的出液口朝上，第一注射器2与旋转接头1连接，第二注射器10和第三注射器12固定到固定座8内，将卡板14固定，将第二注射器10和第三注射器12锁定。离心电机36启动，通过传动皮带33带动离心筒34以2000~9000转/分钟的速度旋转，将血液分离，分离3~5分钟后，切换旋钮装置9动作，将主管15与第一支管16连通，主管15与第二支管17之间截止。旋转托架4的升降电机72动作，旋转托架4顶升，将第一注射器2的活塞杆上顶，转盘41随着第一注射器2旋转，同时第二注射器10的升降托架装置7动作，托板71下降使第二注射器10活塞杆抽吸，第一注射器2内的上层血清被吸入到第二注射器10内，血液检测装置11根据浊度传感器检测数据，判断血清基本抽吸完的时间，切换旋钮装置9动作，使主管15与第一支管16之间截止，主管15与第二支管17之间连通，第三注射器12的升降托架装置7动作，托板71下降使第三注射器12活塞杆抽吸，从而将中间的白细胞和血小板抽入到第三注射器12内。血液检测装置11根据颜色传感器的检测数据，判断白细胞和血小板基本抽吸完成，停止动作，从而完成在线血液组分分离。

本例中的离心电机36采用直流无刷电机，升降电机72和切换旋钮电机96采用伺服电机。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1、6中，一种自动血液分离系统，包括机架6，它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；

离心装置用于固定全血袋20，并驱动全血袋20旋转；

管路系统包括主管15、第一支管16和第二支管17，主管15的一端通过旋转接头1与全血袋20连通，主管15的另一端设置用于密封的截止阀，主管15通过两个三通阀91分别与第一支管16和第二支管17连通；第一支管16与第二注射器10连通，第二支管17与第三注射器12连通。与实施例1中不同的，本例中的第一注射器2替换成了全血袋20，因为全血袋20为柔性结构，因此，无需采用额外的旋转托架和升降托架装置，通过第二注射器10或第三注射器12的抽吸操作，利用负压即可完成血液输送和分离。本例的优势还在于，在分离全过程中，血液都不会与外界的空气接触，从而进一步避免了交叉感染，安全性更高。

优选的方案如图6中，在主管15靠近旋转接头1的位置设有血液检测装置11；

所述的血液检测装置11内设有颜色传感器和浊度传感器；

离心装置的结构为：旋转底座18通过轴承与旋转框19连接，旋转框19通过传动机构与离心电机36连接，并由离心电机36驱动旋转框19旋转，旋转底座18与机架6固定连接，旋转框19与全血袋20可拆卸的固定连接；本例中采用固定卡21将全血袋20与旋转框19固定连接。

第二注射器10和第三注射器12的下方设有升降托架装置7，升降托架装置7的结构为：

在托板71上表面设有用于勾住第二注射器10或第三注射器12活塞杆端部的倒钩；

在机架6上设有两个固定座8，固定座8上设有用于容纳第二注射器10或第三注射器12的凹槽，固定座8上设有可转动和固定的卡板14，卡板14用于将第二注射器10或第三注射器12固定在固定座8内；

还设有切换旋钮装置9，切换旋钮装置9的结构为：

固定阀座93与机架6固定连接，固定阀座93上设有用于固定三通阀91的底座的凹槽，以阻止三通阀91的底座旋转；固定阀座93还设有通孔，三通阀91的旋钮穿过通孔与旋钮座94连接，旋钮座94上设有用于容纳旋钮的凹槽，旋钮座94通过减速器95与切换旋钮电机96连接，切换旋钮电机96与机架6固定连接。

使用时，将全血袋20与旋转框19固定连接，离心电机36启动，通过皮带盘37、传动皮带33带动旋转框19转动，使全血袋20转动离心。全血袋20设有直径逐渐缩小的颈部，从而使血液的中间层分界更为清晰。离心3~5分钟后，切换旋钮装置9动作使主管15与第一支管16连通，与第二支管17之间截止，第二注射器10的升降托架装置7动作，使第二注射器10抽吸，将上层血清抽入到第二注射器10内，血液检测装置11检测通过主管15的血液组分的参数，浊度传感器判断上层血清抽吸完成，切换旋钮装置9动作使主管15与第二支管17之间连通，与第一支管16之间截止。白细胞和血小板被抽吸至第三注射器12内。血液检测装置11根据颜色传感器的检测数据，判断白细胞和血小板基本抽吸完成，停止动作，从而完成在线血液组分分离。

实施例3：

在实施例1、2的基础上，一种采用上述的自动血液分离系统的方法，包括以下步骤：S1、离心装置直接将采集了原血的第一注射器2或全血袋20进行离心分离；

S2、在离心分离后，不停止离心的状态下，通过调节三通阀91使第一注射器2或全血袋20与第二注射器10连通，与第三注射器12截止；

S3、第二注射器10抽吸，将上层血清全部抽取到第二注射器10；

在管路上设置血液检测装置11，通过血液检测装置11控制抽吸停止时间；

S4、通过调节三通阀91使第一注射器2或全血袋20与第三注射器12连通，与第二注射器10截止；

S5、第三注射器12抽吸，将中层白细胞和血小板抽取到第三注射器12，通过血液检测装置11控制抽吸停止时间；

通过以上步骤，实现血液自动分离。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动血液分离系统，包括机架（6），其特征是：它还包括离心装置、第一采集装置、第二采集装置和管路系统；

离心装置用于固定第一注射器（2），并驱动第一注射器（2）旋转，还设有旋转托架（4）能随着第一注射器（2）旋转，并推动第一注射器（2）的活塞杆；

第一采集装置用于固定第二注射器（10），并能够抽吸第二注射器（10）的活塞杆；

第二采集装置用于固定第三注射器（12），并能够抽吸第三注射器（12）的活塞杆；

管路系统包括主管（15）、第一支管（16）和第二支管（17），主管（15）的一端通过旋转接头（1）与第一注射器（2）连通，主管（15）通过两个三通阀（91）分别与第一支管（16）和第二支管（17）连通；第一支管（16）与第二注射器（10）连通，第二支管（17）与第三注射器（12）连通；

在主管（15）靠近旋转接头（1）的位置设有血液检测装置（11）；

所述的血液检测装置（11）内设有颜色传感器和浊度传感器；

离心装置的结构为: 离心筒（34）通过轴承（32）与离心座（31）连接，离心座（31）与机架（6）固定连接，在机架（6）上还固设有离心电机（36），离心电机（36）通过传动机构与离心筒（34）连接；

所述的离心筒（34）为中空的结构，用于与第一注射器（2）可拆卸的固定连接；

在离心筒（34）的下方设有旋转托架（4）；

旋转托架（4）的结构为：升降电机（72）与机架（6）固定连接，螺杆（74）通过轴承座（73）支承在机架（6）上，升降电机（72）的输出轴与螺杆（74）固定连接，托板（71）上固设有螺母（75），螺母（75）与螺杆（74）螺纹连接；

在托板（71）上还设有托架底座（42），转盘（41）与托架底座（42）可转动的连接，转盘（41）与第一注射器（2）的活塞杆端部对齐。

2.根据权利要求1所述的一种自动血液分离系统，其特征是：在离心筒（34）的内壁设有摩擦圈（35），摩擦圈（35）采用柔性材质，摩擦圈（35）的内径略小于第一注射器（2）的外径。

3.根据权利要求1所述的一种自动血液分离系统，其特征是：第二注射器（10）和第三注射器（12）的下方设有升降托架装置（7），升降托架装置（7）的结构为：

升降电机（72）与机架（6）固定连接，螺杆（74）通过轴承座（73）支承在机架（6）上，升降电机（72）的输出轴与螺杆（74）固定连接，托板（71）上固设有螺母（75），螺母（75）与螺杆（74）螺纹连接；

在托板（71）上表面设有用于勾住第二注射器（10）或第三注射器（12）活塞杆端部的倒钩；

在机架（6）上设有两个固定座（8），固定座（8）上设有用于容纳第二注射器（10）或第三注射器（12）的凹槽，固定座（8）上设有可转动和固定的卡板（14），卡板（14）用于将第二注射器（10）或第三注射器（12）固定在固定座（8）内。

4.根据权利要求1所述的一种自动血液分离系统，其特征是：还设有切换旋钮装置（9），切换旋钮装置（9）的结构为：

固定阀座（93）与机架（6）固定连接，固定阀座（93）上设有用于固定三通阀（91）的底座的凹槽，以阻止三通阀（91）的底座旋转；固定阀座（93）还设有通孔，三通阀（91）的旋钮穿过通孔与旋钮座（94）连接，旋钮座（94）上设有用于容纳旋钮的凹槽，旋钮座（94）通过减速器（95）与切换旋钮电机（96）连接，切换旋钮电机（96）与机架（6）固定连接。

5.一种采用权利要求1~4任一项所述的自动血液分离系统的方法，其特征是包括以下步骤：S1、离心装置直接将采集了原血的第一注射器（2）进行离心分离；

S2、在离心分离后，不停止离心的状态下，通过调节三通阀（91）使第一注射器（2）或全血袋（20）与第二注射器（10）连通，与第三注射器（12）截止；

S3、第二注射器（10）抽吸，将上层血清全部抽取到第二注射器（10）；

在管路上设置血液检测装置（11），通过血液检测装置（11）控制抽吸停止时间；

S4、通过调节三通阀（91）使第一注射器（2）与第三注射器（12）连通，与第二注射器（10）截止；

S5、第三注射器（12）抽吸，将中层白细胞和血小板抽取到第三注射器（12），通过血液检测装置（11）控制抽吸停止时间；

通过以上步骤，实现血液自动分离。