CN114323902A - 一种生物液体处理系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物液体处理系统及其操作方法。该系统由一次性生物液体处理装置和配套的生物液体处理设备组成，生物液体处理装置还包括空气袋；活塞式分离杯的顶端上设置有杯体内部连通外部的液体通道和空气通道；连接管路由样品管道、废液管道、产品管道、空气管道和压力监测管道组成；空气管道的一端连接空气袋，空气管道的另一端连接所述空气通道的排气口；生物液体处理设备还包括空气阀和超声波空气探测器。本发明在应用时，能根据需要控制液体通道和气体通道与分离杯杯体的连通或关闭，提高了生物液体的浓缩效率；避免了现有拆卸、倒置离心杯的操作，节省了人工推动活塞的工作；能准确监测活塞的位置变化，精确计量分离杯内的液体量。

Description

一种生物液体处理系统及其操作方法

技术领域

本发明属于生物液体分离技术领域，具体涉及一种生物液体处理系统及其操作方法。

背景技术

在生物细胞处理领域，经常会用到基于密度梯度原理的处理系统来分离生物液体，如分离单采血中的单个核细胞，浓缩、洗涤培养后的细胞液。活塞式分离杯其形如针筒状，包含杯体与可运动的活塞，通过动力装置驱动活塞来吸入或者排出液体。因其具有灵活可变的处理容积，带有活塞式分离杯的处理系统广泛应用于生物液体处理领域中。

当前的生物液体处理系统包含一次性生物液体处理装置以及生物液体处理设备。当前一次性生物液体处理装置一般包含样品袋连接头、废液袋、产品袋、分离杯以及连接上述零部件的管路；配套的生物液体处理设备包含计量系统、离心系统、气路系统以及控制液体流向阀、泵等零部件。当前生物液体处理装置所包含的活塞式分离杯仅有1个进出口通道。生物液体处理的一般处理流程如下：

一、安装耗材。提前将样品液(待处理的细胞液)与以活塞式分离杯为主体的一次性使用耗材相连，然后将耗材安装在设备上(比如管路安装在阀、传感器上，分离杯安装在离心系统上)。

二、排气。由于连接分离杯的管路中会存在空气，在液体经过管路流向分离杯的过程中，会将空气挤入到分离杯，因此需要一个排气流程来将分离杯中的气体排出，确保分离杯中没有空气,如附图1A所示；一般排气方式如下：使用动力装置，驱动分离杯中的活塞，向外挤出液体与空气(101)，当管路中充满液体时。动力装置再次驱动活塞，吸入分离液样品(102)，此时可以确保分离中完全充满液体。

三、样品输入。通过动力装置驱动活塞将一定量的细胞液输入到分离杯中。

四、离心分离：离心系统带动安装在其上的分离杯高速旋转，使细胞(105)与废液(104)分离。此时较重的细胞位于分离杯外侧，废液位于中心。

五、回收管路中的细胞液。(如果样品袋中的液体小于分离杯容积，那么就不需要此步骤；如果需要两个循环以上时，就要此步骤)：由于管路中仍然充满未经分离的细胞液(103)，因此在排出废液之前，需要将管路中的液体回收到样品袋中,如附图1B所示；一般方式如下：驱动活塞挤出液体，靠近中心位置的废液会驱使没有分离样品液排入到样品袋中。

六、排出废液。当管路中的样品液都回收到样品袋中之后，分离杯中的活塞持续运动，挤出废液，将废液排出到废液袋中。

七、收集产品液。当废液完全被排出后，停止离心，将剩余的细胞液混匀之后，在通过活塞将分离杯中的产品挤出到产品袋中。

八、排空管路残留。当活塞位置到顶之后，分离杯顶部的通道以及与相连接的管路中的液体无法被排出，即所谓的“死腔”区(201)，而这段液体却是我们需要收集的产品液，必须将其收集起来，否则会严重影响细胞的回收率，如附图2A所示。当前所使用的方案是：在将废液全部排出之后，通过驱动活塞，吸入一定量的空气(101)到分离杯中；然后将分离杯从离心系统中拿出来，倒置分离杯，此时空气位于液体的上方，最后通过工装(202)手动向分离杯底部注入空气，推动活塞运动，挤出分离杯里面的液体，最后通过空气排空管路，将管路中的液体排出到产品袋中，如附图2B所示。

现有生物液体分离过程存在如下不足：

一、当前分离杯仅有1个通道，吸入与排出均走此通道，首个循环时，必须有一个专门的排气流程(即吸入→挤出→再吸入)，效率较低。

二、当样品液的量大于分离杯的容积时(即需要多个处理循环时)，需要先用废液将管路中没有分离的样品液回收至样品袋中，对耗材管路的设计有一定的限制；而且如果计量系统有误差，很容易将“没有分离的样品液”排出到废液袋里面。

三、对于“死腔”中的液体排出，必须先注入空气，然后将离心杯拿出来倒置，最后使用工装推动活塞，以此来将液体排空。其中存在大量的人工参与，耗时耗力。

另外，对于分离杯内液体量的控制，目前主要有两种方法：

一、间接称量法：在公开号为CN109294899A的专利中，将各涉及到的液体袋等挂在生物液体处理设备上的称重传感器上，通过监控称重传感器的重量变化，以此来间接计算离心筒内的量。一方面，由于各液体袋均挂在称重传感器上，连接液体袋的软管很容易和设备接触，因此，软管的安装状态会影响到称重传感器上的测量数值(如绷紧软管和松弛软管对称重传感器的作用力肯定不一样，两种状态测量的数值也不一样)，产生一定的称重误差，传感器的数量越多，累积误差也就越大。另一方面，称重传感器对负载非常敏感，一旦受力超过其量程，就很可能会造成称重传感器的永久性损伤，因此，通过称重方法去间接计算分离杯中液体量，存在一定的缺陷。

二、活塞位置监控法：由于分离杯杯体容积确定，通过监控杯内活塞位置，就可以计算出当前分离杯内液体的容积，公开号为CN1331610A的专利公开了一种可用于浓缩造血干细胞的设备，该设备通过光学装置来监控当前活塞的位置，来控制吸入或者挤出分离杯杯体的液体量。采用此种方式，不受管路安装的影响，精度高，受人为操作影响小。但用于监控活塞位置光学装置精密度高，所使用的传感器受国外厂商把控，很容易被卡脖子。

发明内容

为了解决上述的至少一个技术问题，本发明提供一种生物液体处理系统，其由一次性生物液体处理装置和配套使用的生物液体处理设备组成，所述一次性生物液体处理装置包括活塞式分离杯、样品袋接头、废液袋、产品袋、压力监测接头以及连接管路，所述生物液体处理设备包含离心系统、气路系统、样品阀、废液阀、产品阀、压力监测器、蠕动泵、计量系统和人机交互系统，

所述一次性生物液体处理装置还包括空气袋；

所述活塞式分离杯的顶端上设置有杯体内部连通外部的液体通道和空气通道；

所述连接管路由样品管道、废液管道、产品管道、空气管道和压力监测管道组成；

所述样品管道的一端连接所述样品袋接头，所述废液管道的一端连接所述废液袋，所述产品管道的一端连接所述产品袋；

所述样品管道的另一端、所述废液管道的另一端和所述产品管道的另一端连接在同一公共管道的一端，公共管道的另一端连接所述液体通道的进液口；

所述空气管道的一端连接所述空气袋，所述空气管道的另一端连接所述空气通道的排气口；

所述压力监测管道的一端连接压力监测接头，所述压力监测管道的另一端连接在所述公共管道上；

所述生物液体处理设备还包括空气阀和超声波空气探测器。

优选地，所述活塞式分离杯由固定部件和旋转部件组成；

固定部件包括静止头、静止头密封圈、固定座、橡胶弹簧、静密封环；

静止头和固定座通过螺纹连接，静止头下端面上设置第一凹槽和第二凹槽；

静止头密封圈设置于第一凹槽内，橡胶弹簧设置于第二凹槽内，静密封环设置于橡胶弹簧的下方并与橡胶弹簧紧密接触；

静止头的中央设置中空的所述液体通道，在静止头的中下部，围绕所述液体通道侧壁形成一空腔，空腔的上端设置与静止头外部连通的所述空气通道；

旋转部包括动密封环、杯体、活塞、杯盖和杯体密封圈；

杯体的上端为中空的台阶轴，所述液体通道的中下端位于台阶轴的内孔中；

动密封环粘接在台阶轴的端面上，其与静密封环构成一对动态密封摩擦副；

活塞位于杯体内且与杯体内壁密闭连接；

杯盖与杯体底端密闭连接，在杯盖与杯体之间设置杯体密封圈；

杯盖的中部设置通气孔，通气孔与所述气路系统相连通，用于向活塞与杯盖之间的空间内充气或吸气，调整活塞上下两端的压力差，使得活塞沿杯体内壁上下移动。

优选地，所述活塞上设置V型凹槽，V型凹槽与所述计量系统配合，能监测所述活塞沿所述杯体内壁移动时的位置变化。

优选地，所述计量系统主要由直线模组、光栅尺、激光位移传感器和传感器固定座组成，激光位移传感器安装在传感器固定座上，传感器固定座一端与光栅尺的动珊连接，另一端与直线模组连接。

另一方面，本发明还提供上述生物液体处理系统的操作方法，其包括以下步骤：

步骤1，配套安装一次性生物液体处理装置和生物液体处理设备；

步骤2，将连接管路中的气体通过液体通道、空气通道排入空气袋中；

步骤3，将样品袋中的生物液体引入活塞式分离杯中，并通过计量系统测定生物液体的进液量；

步骤4，启动离心系统，对生物液体进行离心，使细胞与废液分离；

步骤5，将活塞式分离杯中的废液排入废液袋；

步骤6，将活塞式分离杯中的细胞浓缩液引入产品袋；

步骤7，重复步骤3至步骤6的过程，直至样品袋中的生物液体处理完全。

优选地，在步骤1中，将所述活塞式分离杯安装在所述离心系统内，将所述样品管道安装在所述样品阀上，将所述废液管道安装在所述废液阀上，将所述产品管道安装在所述产品阀上，将所述空气管道安装在所述空气阀上，将所述压力监测管道安装在所述压力监测器上，将所述超声波空气探测器安装在所述空气阀与所述空气通道之间的空气管道上，将所述公共管道安装在蠕动泵上。

优选地，在步骤2中，开启所述样品阀和所述空气阀，关闭所述废液阀和所述产品阀，利用所述气路系统使活塞上升至所述活塞式分离杯的杯体的顶端，并维持活塞位置不动，利用所述计量系统探测并记录活塞的初始位置，开启所述蠕动泵，使管路中的液体流向所述活塞式分离杯，管路中的空气通过所述空气通道从所述排气口排入所述空气袋；当所述空气探测器监测到管路中出现液体时，关闭所述蠕动泵，关闭所述空气阀。

优选地，在步骤3中，开启所述蠕动泵，并先利用所述气路系统降低活塞下端的压力，使活塞沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向下移动，同时样品液进入所述活塞式分离杯的杯体，并且使用所述计量系统探测并记录活塞的位置，计算生物液体的进液量，当进液量达到预设值时，反转所述蠕动泵，打开所述空气阀，使管路中存留的样品液倒流入所述样品袋，然后依次关闭所述样品阀、所述蠕动泵和所述空气阀。

优选地，在步骤5中，当步骤4离心结束后，关闭所述离心系统，打开所述废液阀，反转所述蠕动泵，同时利用所述气路系统使活塞缓慢沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动，并且使用所述计量系统探测并记录活塞的位置，计算废液的排出量，当废液排出量达到预设量时，关闭所述废液阀，关闭所述蠕动泵，维持活塞的位置不变。

优选地，在步骤6中，打开所述产品阀，启动所述蠕动泵，同时利用所述气路系统使活塞缓慢沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动，当活塞上升到所述活塞式分离杯的顶端时，关闭所述产品阀和蠕动泵。

本发明的有益效果如下：

第一方面，本发明中的活塞式分离杯采用了液体通道和气体通道的双通道设计，使得液体的进出和气体的进出分开，并且可以根据需要控制液体通道和气体通道与分离杯杯体的连通和关闭，从而提高了生物液体浓缩的效率，特别适用于样品液量较大，需要多个离心循环处理的过程。

第二方面，本发明中的空气袋和空气管道的设计，与生物液体处理设备中的气体系统相互配合，在不移动离心杯的情况下，即可将滞留在液体通道内的液体排出。避免了现有拆卸、倒置离心杯的操作，节省了人工推动活塞的工作。

第三方面，本发明中采用了激光位移测量装置，配合活塞独特的V型凹槽设计，能准确监测活塞的位置，从而精确计算出分离杯内的液体量。

附图说明

图1是现有技术中分离杯的工作状态示意图；

图中各部件的标记如下：101-空气、102-分离样品液、103-未分离的样品液、104-废液、105-细胞；

图2是现有技术中排出死腔液体的示意图；

图中各部件的标记如下：201-死腔区域、202-手工打气工装；

图3是本发明中的一次性生物液体处理装置结构示意图；

图中各部件的标记如下：301-样品袋穿刺器、302-母鲁尔接头、303-公鲁尔接头、304-样品管道、305-废液管道、306-废液袋、307-压力监测管道、308-压力监测接头、309-活塞式离心杯、310-蠕动泵管道、311-空气管道、312-空气袋、313-产品袋、314-产品管道；

图4是本发明中的活塞式分离杯中旋转部件的结构示意图；

图中各部件的标记如下：401-杯体、402-活塞、403-杯体密封圈、404-杯盖、405-V型凹槽、406-通气孔；

图5是本发明中的活塞式分离杯中固定部件的结构示意图；

图中各部件的标记如下：501-静止头、502-固定座、503-静止头密封圈、504-动密封环、505-静密封环、506-橡胶弹簧；

图6是本发明中的活塞式分离杯静止头结构示意图；

图中各部件的标记如下：601-第二凹槽、602-轴向口一、603-径向口、604-第一凹槽、605-轴向口二；

图7是本发明中的活塞式分离杯杯体的结构示意图；

图中各部件的标记如下：701-中空台阶轴端面、702-中空台阶轴、703-中空台阶轴内孔；

图8是本发明中的活塞式分离杯中的气体通道示意图；

图9是本发明中的生物液体处理设备结构示意图；

图中各部件的标记如下：801-样品袋、802-样品阀、803-废液阀、804-传感器固定座、805-激光位移传感器、806-光栅尺、807-直线模组、808-气路系统、809-离心系统、810-蠕动泵、811-超声波空气探测器、812-空气阀、813-产品阀。

具体实施方式

下面结合附图来进一步描述本发明的技术方案，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解，实施例仅是示例性的，不对本发明的范围构成限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明申请文件的权利要求书以及说明书中的术语“第一”和“第二”仅用于描述相似的对象，而不必理解为特定的次序或先后顺序。

本发明的发明人在长期进行生物液体处理研究的基础上，针对现有细胞液分离浓缩过程中的不足，设计了一套生物液体处理系统。该生物液体处理系统仍然由一次性生物液体处理装置和配套使用的生物液体处理设备组成。但是，对现有生物液体处理装置和生物液体处理设备进行改进，具体改进如下：

在生物液体处理装置方面，首先，改进了活塞式分离杯的结构，主要将杯体顶端的单通道改为双通道，使生物液和空气均由各自的通道进出活塞式分离杯。其次，在活塞上设置了V型凹槽，以便更好地计量活塞式分离杯中液体的容积。再次，增加了空气袋及相应的管道，实现了在不移动分离杯的情况下，将空气从杯体内排出，避免了“死腔”现象的发生。

在生物液体处理设备方面，首先，增加了控制空气流动的空气阀。其次，增加了检测管道内空气和生物液切换的超声波空气探测器。再次，为了和监测活塞在杯体内上下移动时的位置变化，增加了与活塞上V型凹槽配合使用的激光位移计量系统。

在本发明的一个具体实施方式中，图3示出了一次性生物液体处理装置的结构。该生物液体处理装置主要由样品袋穿刺器301、母鲁尔接头302、公鲁尔接头303、样品管道304、废液管道305、废液袋306、压力监测管道307、压力监测接头308、活塞式离心杯309、蠕动泵管道310、空气管道311、空气袋312、产品袋313和产品管道314组成。由于生物液体处理装置在使用过程中需要承受一定的压力，各段管道优选采用食品级硅胶制作而成，从而保证生物液体处理装置的使用效果。

样品袋穿刺器301主要用于连通装有待分离生物液体的样品袋。样品袋穿刺器301的上端为针头，用于穿透样品袋的密封塞。样品袋穿刺器301的下端连接母鲁尔接头302。母鲁尔接头302和公鲁尔接头303的下端通过一个三通连接样品管道304的一端。样品管道304的另一端连接在公共管道上。

如图3所示，废液袋306连接废液管道305的一端，为了保证废液袋306和废液管道305的密封性，优选将二者一体成型或选用粘接性能好的密封胶粘接为一体。废液管道305的另一端也连接在公共管道上。

如图3所示，产品袋313连接产品管道314的一端，为了保证产品袋313和产品管道314的密封性，优选将二者一体成型或选用粘接性能好的密封胶粘接为一体。产品管道314的另一端也连接在公共管道上。

如图3所示，蠕动泵管道310的一端连接活塞式分离杯309上的液体通道入口，另一端连接在公共管道上。

如图3所示，压力监测接头308连接压力监测管道307的一端，为了保证压力监测接头308和压力监测管道307的密封性，优选将二者一体成型或选用粘接性能好的密封胶粘接为一体。压力监测管道307的另一端连接在蠕动泵管道310中靠近分离杯液体通道入口的一端。压力监测接头308主要连接压力传感器，用于监测连接管路中的气压变化，从而监测间接管路及一次性生物液体处理装置的气密性，避免生物液体浓缩处理过程中受外界因素污染，保证生物液体处理的效果。

为了便于组装，样品管道304、废液管道305、产品管道314和蠕动泵管道310中任意两者之间可以选用密封性好的三通连接在一起，组成一段公共管道。或者，也可以采用一个四通将四个管道连接，从而替代公共管道。

如图3所示，空气袋312连接空气管道311的一端，为了保证空气袋312和空气管道311的密封性，优选将二者一体成型或选用粘接性能好的密封胶粘接为一体。空气管道311的另一端连接在活塞式分离本309的空气通道的排气口。

在本发明的一个实施例中，图4示出了活塞式分离杯中旋转部件的主要结构。该旋转部件主要由杯体401、活塞402、杯体密封圈403和杯盖404组成。四个部件均为回旋体结构，活塞402与杯体401相对的侧壁上设置有V型凹槽405。该V型凹槽405用于测量活塞沿杯体上下移动的距离，从而计量进入杯体内的生物液体量。V型凹槽405优选设置一个。活塞402的外侧表面粘接一层密封橡胶，从而保证活塞402与杯体401之间的气密性。杯体401和杯盖404之间为密闭连接，优选采用卡扣连接，杯体401和杯盖404之间设置杯体密封圈403，三者之间紧密接触，保证杯体内部的气密性。杯盖404的中间部位设置通气孔406，其与生物液体处理设备的气路系统连接，向活塞402、杯体401和杯盖404围成的空间内充气或从该空间内抽取气体，从而调整活塞下底面受到的压力大小，改变活塞402上下两端之间的压力差，辅助调整活塞402沿杯体401侧壁的上下移动。

图5示出了活塞式分离杯中的固定部件的主要结构，主要显示了双通道结构。活塞式分离杯顶端结构主要由静止头501、固定座502、静止头密封圈503、动密封环504、静密封环505和橡胶弹簧506组成。静止头501的中下部、固定座502、静止头密封圈503、动密封环504、静密封环505和橡胶弹簧506均为回旋体结构。静止头501的中央为一竖直的中空管，该中空管贯穿静止头501，其为生物液体进出活塞式离心杯体的液体通道。在静止头501的中下部位，围绕液体通道的外管壁内陷形成一空腔，该空腔的开口朝向分离杯的杯体。在接近空腔的底部的静止头的侧壁上，设置有与液体通道垂直的中空管状结构，该中空管的一端伸出静止头501，形成活塞式分离杯的空气排出口。中空管的另一端开口于空腔内。静止头501的外壁与固定座502的内壁之间密闭连接，优选采用螺纹连接。在静止头501的下端面上，设置有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽位于第二凹槽的外边，并且第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度。静止头密封圈503位于第一凹槽内，静止头密封圈503优选采用硅橡胶制作而成，橡胶弹簧505位于第二凹槽内。通过静止头密封圈503、静止头501和固定座502之间的相互挤压，可以实现静止头501和固定座502之间的密封。橡胶弹簧506的正下方设置静密封环505，静密封环505优选采用石墨材质。

图6示出了活塞式分离杯静止头501的结构，静止头501主要由第二凹槽601、轴向口一602、径向口603、第一凹槽604和轴向口二605组成。轴向口一602和轴向口二605构成了分离杯中液体通道的两个开口，轴向口一602为生物液体进入活塞式分离杯杯体内部的入口，轴向口二605为生物液体进入活塞式分离杯杯体内部的出口。径向口605为活塞式分离杯的空气排出口。

图7示出了活塞式分离杯旋转部件的结构。该结构下端主要是分离杯的杯体，上端为中空台阶轴702，中空台阶轴的上端位于静止头501的空腔内，但中空台阶轴702的上端不接触空腔的内侧壁和空腔的底部接触，从而使得中空台阶轴702和空腔之间存在气体流通的空隙。中空台阶轴的端面701上粘接着动密封环504，动密封环504的材质优选为陶瓷。动密封环504和静密封环505构成一对动态密封摩擦副。静止头501中的液体通道管壁位于中空台阶轴内孔703内，液体通道的下端接近中空台阶轴的下端，但液体通道的下端面略高于中空台阶轴的下端面。当活塞移动到分离杯杯体的顶端时，活塞的上端可以插入液体通道内，将杯体密封，但不能封闭液体通道的轴向口二605，使得活塞顶端与液体通道之间存在缝隙。液体通道的外径略小于中空台阶轴内孔703的内径，使得静止头501的空腔可以与轴向口二605连通。

将图5和图6结合在一起，可以看出，通过橡胶弹簧506、静密封环505和动密封环504之间的挤压作用，可以在静止头501和中空台阶轴702之间形成一个相对密封的空间。该空间只通过径向口一603与分离杯杯体的外部连通，但该空间可以连通轴向口二605和分离杯杯体内部，从而行成了活塞式分离杯的气体通道(见图8)。

图9示出了本发明中与生物液体处理装置配套使用的生物液体处理设备的结构。该设备主要包括样品阀802、废液阀803、传感器固定座804、激光位移传感器805、光栅尺806、直线模组807、气路系统808、离心系统809、蠕动泵810、超声波空气探测器811、空气阀812和产品阀813。

将图3和图9结合在一起，可以看出样品阀802设置在样品管道304上，用于控制样品管道304的开启或关闭。废液阀803设置在废液管道305上，用于控制废液管道305的开启或关闭。产品阀813设置在产品管道314上，用于控制产品管道314的开启或关闭。蠕动泵810设置在蠕动泵管道310上，用于控制蠕动泵管道310的开启或关闭。空气阀812设置在空气管路311上，用于控制空气管道311的开启或关闭。超声波空气探测器811设置在分离杯与空气阀812之间的空气管道上，用于探测气体管道中是否有液体流过。如果气体管道中有液体流过时，可立即关闭空气阀812，防止液体流入空气袋312。

如图9所示，传感器固定座804、激光位移传感器805、光栅尺806和直线模组807组成了生物液体处理设备中的计量系统，主要用于检测活塞式分离杯中活塞的位置变化，从而计量进入分离杯内的生物液体量。激光位移传感器805安装在传感器固定座804上，传感器固定座804一端与光栅尺806的动珊连接，另一端与直线模组807连接。当直线模组807驱动传感器固定座804沿竖直方向做直线运动时，光栅尺806的动珊与激光位移传感器805同步运动，通过光栅尺可以计算出当前激光位移传感器的绝对位置。通过特定的结构设计，激光位移传感器805的初始位置刚好与活塞402上的V型凹槽405的最低点相对。当活塞402在蠕动泵810与气路系统驱动下移动时，激光位移传感器接收端位置发生变化，直线模组807带动激光位移传感器805跟随活塞402移动，直到激光位移传感器测量到的距离与初始状态相同。通过光栅尺便能精确测量到活塞的当前位置，通过计算活塞移动的距离，计算出进出分离杯的液体量。

如图9所示，气路系统808设置在活塞式分离杯的下方，其通过通气孔406连通活塞402、杯体401和杯盖404围成的空间，从而向该空间内充气或者抽取气体，改变该空间内的气压，进一步调整活塞402承受的压力。离心系统809设置于活塞式分离杯的下方，并与通气孔406的下端连接，通气孔406的形状优选为圆柱状，离心系统可以通过固定活塞式分离杯中通气孔406的圆柱侧壁将分离杯固定，从而避免活塞式分离杯高速旋转时发生偏心运动，影响生物液体处理的效果，同时避免了分离杯及整个生物液体处理设备的损坏。

为了更好的理解本发明的技术方案以及技术的优点，以下提供本发明的生物液体处理系统的操作方法：

步骤1，安装一次性生物液体处理装置和生物液体处理设备。首先，将活塞式分离杯放入生物液体处理设备离心系统的离心室内，将分离杯杯盖的通气孔底部固定在离心系统上，将气路系统和通气孔连通。其次，将连接管路的各部分固定在设备相应的阀门上，例如：样品管道安装在样品阀上，废液管道安装在废液阀上，产品管路安装在产品阀上，空气管道安装在空气阀上，压力检测管道安装在在压力检测器上，超声波空气探测器安装在空气阀与空气通道之间的空气管路上，将公共管道安装在蠕动泵上。最后，将样品袋与样品袋接头连通，将样品袋挂在设备的样品袋挂杆上，将废液袋挂在废液袋挂杆上，将产品袋挂在产品袋挂杆上，将空气袋挂在空气袋挂杆上。

步骤2，将连接管路中的气体排入空气袋中。首先，开启样品阀和空气阀，关闭废液阀和产品阀。其次，操作气路系统向分离杯杯盖与活塞之间的密闭空间内充气，增大活塞下表面上的压力，使活塞上升至分离杯杯体的顶端，并维持活塞位置不动，计量系统探测并记录活塞的初始位置。再次，开启蠕动泵，使蠕动泵正传，在蠕动泵提供的压力下，管路中的液体流向分离杯，并推动管路中的空气依次通过液体通道、气体通道、超声波空气探测器，然后排入空气袋。最后，当超声波空气探测器监测到管路中出现液体时，依次关闭蠕动泵和空气阀。

步骤3，将生物液体样品液引入活塞式分离杯中，并通过计量系统测定生物液体的进液量。首先，开启蠕动泵，使蠕动泵正传，并利用气路系统抽取分离杯杯盖与活塞之间的密闭空间内的气体，从而降低活塞下端的压力，在蠕动泵和气路系统的共同作用下，使活塞沿活塞式分离杯的杯体侧壁向下移动，样品液进入活塞式分离杯杯体。其次，使用计量系统探测并记录活塞的位置，计算生物液体的进液量。最后，当进液量达到预设值时，反转蠕动泵，打开空气阀，使管路中存留的样品液倒流入样品袋，然后依次关闭样品阀、蠕动泵和空气阀。

步骤4，启动离心系统，对生物液体进行离心，使细胞与废液分离。首先，根据分离的样品液量设定好离心的转速、时间、温度等条件。其次，开启离心系统，开始离心，使细胞和废液分离，从而实现生物液体的浓缩。最后，关闭离心系统。

步骤5，将废液排入废气袋。首先，打开废液阀，使废液管道打开。其次，启动蠕动泵，使蠕动泵反转，并且利用气路系统向分离杯杯盖与活塞之间的密闭空间内充气，增大活塞下表面上的压力，在蠕动泵和气路系统的共同作用下，使活塞缓慢沿活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动，并且使用计量系统探测并记录活塞的位置，计算废液的排出量。最后，当废液排出量满足预设量时，关闭废液阀和蠕动泵，并且维持活塞的位置不变。

步骤6，将细胞浓缩液引入产品袋。首先，打开产品阀，是产品管道打开。其次，启动蠕动泵，使蠕动泵反转，并且利用气路系统向分离杯杯盖与活塞之间的密闭空间内充气，增大活塞下表面上的压力，在蠕动泵和气路系统的共同作用下，使活塞缓慢沿活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动。最后，当活塞上升到活塞式分离杯的顶端时，依次关闭产品阀、蠕动泵，一次生物液体浓缩循环完成。

步骤7，当样品袋中的生物液体经过一个循环不能处理完全时，打开样品阀，重复步骤3至步骤6的过程，直至样品袋中的生物液体处理完全。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物液体处理系统，其由一次性生物液体处理装置和配套使用的生物液体处理设备组成，所述一次性生物液体处理装置包括活塞式分离杯、样品袋接头、废液袋、产品袋、压力监测接头以及连接管路，所述生物液体处理设备包含离心系统、气路系统、样品阀、废液阀、产品阀、压力监测器、蠕动泵、计量系统和人机交互系统，其特征在于：

所述一次性生物液体处理装置还包括空气袋；

所述活塞式分离杯的顶端上设置有杯体内部连通外部的液体通道和空气通道；

所述连接管路由样品管道、废液管道、产品管道、空气管道和压力监测管道组成；

所述样品管道的一端连接所述样品袋接头，所述废液管道的一端连接所述废液袋，所述产品管道的一端连接所述产品袋；

所述样品管道的另一端、所述废液管道的另一端和所述产品管道的另一端连接在同一公共管道的一端，公共管道的另一端连接所述液体通道的进液口；

所述空气管道的一端连接所述空气袋，所述空气管道的另一端连接所述空气通道的排气口；

所述压力监测管道的一端连接压力监测接头，所述压力监测管道的另一端连接在所述公共管道上；

所述生物液体处理设备还包括空气阀和超声波空气探测器。

2.根据权利要求1所述的生物液体处理系统，其特征在于：

所述活塞式分离杯由固定部件和旋转部件组成；

固定部件包括静止头、静止头密封圈、固定座、橡胶弹簧、静密封环；

静止头和固定座通过螺纹连接，静止头下端面上设置第一凹槽和第二凹槽；

静止头密封圈设置于第一凹槽内，橡胶弹簧设置于第二凹槽内，静密封环设置于橡胶弹簧的下方并与橡胶弹簧紧密接触；

静止头的中央设置中空的所述液体通道，在静止头的中下部，围绕所述液体通道侧壁形成一空腔，空腔的上端设置与静止头外部连通的所述空气通道；

旋转部包括动密封环、杯体、活塞、杯盖和杯体密封圈；

杯体的上端为中空的台阶轴，所述液体通道的中下端位于台阶轴的内孔中；

动密封环粘接在台阶轴的端面上，其与静密封环构成一对动态密封摩擦副；

活塞位于杯体内且与杯体内壁密闭连接；

杯盖与杯体底端密闭连接，在杯盖与杯体之间设置杯体密封圈；

杯盖的中部设置通气孔，通气孔与所述气路系统相连通，用于向活塞与杯盖之间的空间内充气或吸气，调整活塞上下两端的压力差，使得活塞沿杯体内壁上下移动。

3.根据权利要求2所述的生物液体处理系统，其特征在于：

所述活塞上设置V型凹槽，V型凹槽与所述计量系统配合，能监测所述活塞沿所述杯体内壁移动时的位置变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物液体处理系统，其特征在于：

所述计量系统主要由直线模组、光栅尺、激光位移传感器和传感器固定座组成，激光位移传感器安装在传感器固定座上，传感器固定座一端与光栅尺的动珊连接，另一端与直线模组连接。

5.一种如权利要求4所述的生物液体处理系统的操作方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1，配套安装一次性生物液体处理装置和生物液体处理设备；

步骤2，将连接管路中的气体通过液体通道、空气通道排入空气袋中；

步骤3，将样品袋中的生物液体引入活塞式分离杯中，并通过计量系统测定生物液体的进液量；

步骤4，启动离心系统，对生物液体进行离心，使细胞与废液分离；

步骤5，将活塞式分离杯中的废液排入废液袋；

步骤6，将活塞式分离杯中的细胞浓缩液引入产品袋；

步骤7，重复步骤3至步骤6的过程，直至样品袋中的生物液体处理完全。

6.根据权利要求5所述的操作方法，其特征在于：

在步骤1中，将所述活塞式分离杯安装在所述离心系统内，将所述样品管道安装在所述样品阀上，将所述废液管道安装在所述废液阀上，将所述产品管道安装在所述产品阀上，将所述空气管道安装在所述空气阀上，将所述压力监测管道安装在所述压力监测器上，将所述超声波空气探测器安装在所述空气阀与所述空气通道之间的空气管道上，将所述公共管道安装在蠕动泵上。

7.根据权利要求5所述的操作方法，其特征在于：

在步骤2中，开启所述样品阀和所述空气阀，关闭所述废液阀和所述产品阀，利用所述气路系统使活塞上升至所述活塞式分离杯的杯体的顶端，并维持活塞位置不动，利用所述计量系统探测并记录活塞的初始位置，开启所述蠕动泵，使管路中的液体流向所述活塞式分离杯，管路中的空气通过所述空气通道从所述排气口排入所述空气袋；当所述空气探测器监测到管路中出现液体时，关闭所述蠕动泵，关闭所述空气阀。

8.根据权利要求5所述的操作方法，其特征在于：

在步骤3中，开启所述蠕动泵，并先利用所述气路系统降低活塞下端的压力，使活塞沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向下移动，同时样品液进入所述活塞式分离杯的杯体，并且使用所述计量系统探测并记录活塞的位置，计算生物液体的进液量，当进液量达到预设值时，反转所述蠕动泵，打开所述空气阀，使管路中存留的样品液倒流入所述样品袋，然后依次关闭所述样品阀、所述蠕动泵和所述空气阀。

9.根据权利要求5所述的操作方法，其特征在于：

在步骤5中，当步骤4离心结束后，关闭所述离心系统，打开所述废液阀，反转所述蠕动泵，同时利用所述气路系统使活塞缓慢沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动，并且使用所述计量系统探测并记录活塞的位置，计算废液的排出量，当废液排出量达到预设量时，关闭所述废液阀，关闭所述蠕动泵，维持活塞的位置不变。

10.根据权利要求5所述的操作方法，其特征在于：

在步骤6中，打开所述产品阀，启动所述蠕动泵，同时利用所述气路系统使活塞缓慢沿所述活塞式分离杯的杯体侧壁向上移动，当活塞上升到所述活塞式分离杯的顶端时，关闭所述产品阀和所述蠕动泵。

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