CN117122761B - 血细胞分离容器及血细胞分离装置 - Google Patents

血细胞分离容器及血细胞分离装置 Download PDF

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CN117122761B CN202311394870.7A CN202311394870A CN117122761B CN 117122761 B CN117122761 B CN 117122761B CN 202311394870 A CN202311394870 A CN 202311394870A CN 117122761 B CN117122761 B CN 117122761B
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    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3693—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits using separation based on different densities of components, e.g. centrifuging

Abstract

本发明涉及血细胞分离容器及血细胞分离装置，所述容器从前至后包括第一分离段、中段和第二分离段，中段的内腔呈横向的圆台状且其前端的内径大于后端的内径，第一分离段和第二分离段的内腔均呈横向的台状且横截面均呈圆形或椭圆形，第一分离段的内径从前至后渐扩，第一分离段的前端设有容器第一出口，第二分离段的内径从前至后渐缩，第二分离段的后端设有容器第二出口，中段的侧壁上设有容器进口。所述装置包括所述容器和离心机，所述容器固定设于离心机的离心转盘上。采用本发明分离血液中的血细胞，可以同时对不同颗粒大小的血细胞进行连续的分离提取，实现稳定高效的血细胞分类收集。

Description

血细胞分离容器及血细胞分离装置
技术领域
本发明涉及血细胞分离容器及血细胞分离装置，属于医疗设备技术领域。
背景技术
随着医学和科技的进步，以往的输血疗法已从原来的输全血发展为成分输血。全血中的血液成分包括红细胞、白细胞、血小板和血浆。利用血液分离技术可以从全血中分离出不同的血液成分，提取并浓化所需的成分后，把其余的成分回输给供体。
现有的血细胞分离纯化容器通常具有两个端口，分别位于容器的首尾两端，其中一个是待分离液体（全血）的入口端口，另一个是特定成分（分离出的血液成分）的出口端口。其工作原理为血细胞悬浮液（全血）由入口端口进入旋转的分离纯化容器内，悬浮液中的各类细胞由于沉降速度的差异而分离，尺寸较大（颗粒较大）的细胞由于沉降速度较快而留在分离容器内，流体和尺寸较小（颗粒较小）、沉降速度较慢的细胞则从出口端口流出。但是随着血细胞离心分离的持续进行，分离纯化容器内沉降的大细胞不断累积，可能导致大细胞混入小细胞中一起从出口端口流出，造成分离出的成分污染/不纯。另外，若要提取沉降在容器内的大细胞，则需要等到大细胞充分填充分离容器之后，降低离心机转速以减小离心力的作用，使大细胞从出口端口流出，造成了大细胞的提取过程为断续提取、不连续，同时也不利于整体流场的稳定性，影响血细胞分离提取的效率。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了血细胞分离容器及血细胞分离装置，可以对血液中的不同颗粒大小的血细胞同时进行连续的分离提取。
本发明实现上述目的的技术方案是：血细胞分离容器，从前至后包括第一分离段、中段和第二分离段，所述中段的内腔呈横向的圆台状且其前端（指前端面，下同）的内径大于后端（指后端面，下同）的内径，所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈横向的台状，且所述第一分离段和所述第二分离段的内腔的横截面（垂直于中段的轴线/前后延伸的中心线的截面）均呈圆形，所述第一分离段的内径从前至后渐扩，所述第一分离段的前端设有容器第一出口（或称小颗粒出口），所述第二分离段的内径从前至后渐缩，所述第二分离段的后端设有容器第二出口（或称大颗粒出口），所述中段的侧壁上设有容器进口。
优选的，所述第一分离段的长度（指沿所述中段的轴向上的长度）小于所述第二分离段的长度（指沿所述中段的轴向上的长度）。
优选的，所述容器进口的轴线与所述中段的轴线垂直且在同一平面内。
优选的，所述第一分离段的内壁面为旋转曲面，其母线（即轴截面的侧边沿）为平滑的曲线，所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴。
优选的，所述第一分离段的内壁面的母线的中部的斜率大于其前后两端的斜率。
优选的，所述第一分离段的内腔过点的横截面半径为：
其中，为第一分离段的内腔过/>点的横截面半径；/>为第一分离段后端的内径；/>为第一分离段前端的内径；/>为/>点与第一分离段后端之间的距离；/>为所述第一分离段的轴向长度，/>点为第一分离段的内腔的位于第一分离段前端和后端之间的轴线上的任一点。
优选的，所述第二分离段的内壁面为旋转曲面，其母线（即轴截面的侧边沿）为平滑的曲线，所述容器第二出口、所述第二分离段的内腔和所述中段的内腔同轴。
优选的，所述第二分离段的内壁面的母线的中部的斜率大于其前后两端的斜率。
优选的，所述第二分离段的内腔过点的横截面半径为：
其中，为第二分离段的内腔过/>点处的横截面半径；/>为第二分离段前端的内径；/>为第二分离段后端的内径；/>为/>点与第二分离段前端之间的距离；/>为第二分离段的轴向长度，/>点为第二分离段的内腔的位于第二分离段前端和后端之间的轴线上的任一点。
优选的，所述中段的轴向长度为：
其中，为中段的轴向长度；/>为第一分离段后端内径；/>为第二分离段前端的内径；/>为中段的内腔的锥角。
优选的，所述中段的内腔的锥角范围为0°-45°。
进一步的，所述中段的内腔的锥角范围为2°-6°。
所述第一分离段和所述第二分离段的内腔形状也可以为以下任意一种：
（1）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈正圆台状，且所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔、所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴；
（2）所述第一分离段的内腔呈正圆台状，所述第二分离段的内腔呈斜圆台状（指具有两个平行的圆形底面，且两个底面的圆心连线不与两个底面垂直的台状，下同），所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧；
（3）所述第一分离段的内腔呈斜圆台状，所述第二分离段的内腔呈正圆台状，所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴；
（4）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈斜台状，且所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧。
通常，当所述第一分离段的内腔和/或所述第二分离段的内腔呈斜圆台状时，其上的容器出口的轴线与所述容器进口的轴线位于同一平面内。
所述容器第一出口的内径通常小于所述第一分离段的前端内径，所述容器第二出口的内径可以小于所述第二分离段的后端内径，也可以与所述第二分离段的后端内径相同。
优选的，所述容器第一出口的一侧设有向所述中段内的同侧内壁伸出的挡板（从所述容器第一出口的一侧向所述中段内斜向伸出的挡板），所述挡板的板面与所述容器进口的轴线平行，所述挡板的前端沿与所述第一分离段的前端内壁固定连接，上下端沿与相应侧的所述第一分离段和所述中段的内壁之间留有间隙，后端沿与其所朝向的所述中段的相应侧内壁之间留有间距。
优选的，所述挡板的后端沿与其所朝向的所述中段的相应侧内壁之间的间距范围为所述挡板的后端沿所在的所述中段的横截面半径的1/4-2/3。
优选的，所述挡板在所述血细胞分离容器的过所述容器进口的轴线的截面上的投影长度不大于所述第一分离段的前端与所述容器进口之间沿所述中段的轴向方向的长度的1/2。
所述挡板的板面可以为平面，也可以为曲面。
优选的，所述容器进口向外凸出所述中段的侧壁，呈倒置的漏斗状（指所述容器进口的内腔呈倒置的漏斗状）。
优选的，所述容器第一出口和所述容器第二出口均向外凸出各自所在的分离段的相应端部，且均呈管状。
所述血细胞分离容器可以为一体式结构，也可以为分体式结构，当采用分体式结构时，可以采用以下结构中的任意一种：
（1）所述血细胞分离容器分为相互独立的两个构件，其中，所述第一分离段为一个构件，所述中段和所述第二分离段为另一个构件（所述中段和所述第二分离段为一体式结构）；
（2）所述血细胞分离容器分为相互独立的两个构件，其中，所述第一分离段和所述中段为一个构件（所述第一分离段和所述中段为一体式结构），所述第二分离段为另一个构件；
（3）所述血细胞分离容器分为相互独立的三个构件，所述第一分离段、所述中段和所述第二分离段各自为一个构件。
各构件之间设有相配合的密封插接或卡接结构，例如相配合企口（可以设有适宜的密封圈）。
血细胞分离装置，包括血细胞分离容器和离心机，所述血细胞分离容器采用本发明公开的任一种所述的血细胞分离容器，所述离心机设有离心转盘，所述血细胞分离容器固定设于所述离心转盘上，所述容器进口向上，所述容器第一出口朝向所述离心转盘的中心方向（或称轴线方向）。
优选的，所述容器第一出口和所述容器第二出口分别通过管道连接相应的血液成分收集容器，所述容器第一出口和所述容器第二出口均设有流量泵，所述容器进口通过管道连接血细胞悬浮液存储容器。
本发明的有益效果是：
（1）所述血细胞分离容器内盛装的血细胞悬浮液中的不同的血细胞（例如白细胞和血小板）由于颗粒大小不同，在离心场内的受力也不同，颗粒大小不同的血细胞在预定的离心转速下会在血细胞悬浮液中分离并分别向所述血细胞分离容器的轴向两端移动聚集，由于所述血细胞分离容器的轴向两端分别设有容器出口，可以同时对不同颗粒大小的血细胞进行连续的提取，实现稳定高效的血细胞分类收集并能有效保证分类收集的血细胞纯度；
（2）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔采用截面呈圆形的台状结构，有利于提高所述血细胞分离容器的内部流场的均匀性和稳定性，同时能够提供具有一定存储容量的空间以允许流体（血细胞悬浮液）在所述血细胞分离容器内停留足够充分的时间，提高血细胞的分离效果；
（3）所述容器进口设置在所述中段的侧壁上且所述中段的内腔的容积相对较大，使得血细胞悬浮液可以从所述容器进口直接进入所述血细胞分离容器内空间较大的区域，有利于进入所述血细胞分离容器内的血细胞悬浮液中的血细胞的自由移动，不同颗粒大小的血细胞不聚集或聚集情况不明显，有助于不同颗粒大小的血细胞的相互分离；
（4）所述容器进口（内腔）的倒置漏斗状设置，使得从所述容器进口进入的血细胞悬浮液可以在所述容器进口的内腔中进行一定程度的扩散，减弱冲击力后再进入所述中段的内腔，可有效降低血细胞悬浮液冲击流对所述血细胞分离容器的内部流场的干扰，并可使血细胞悬浮液中不同颗粒大小的血细胞在进入所述中段的内腔之前进行一定程度的分散、不聚集，有助于提高血细胞的分离效果；
（5）所述挡板的设置，在血细胞的分离过程中可以使移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞在离心力的作用下向所述挡板的外侧方向（背向所述容器第一出口的方向）移动，并聚集在所述挡板与其同侧的所述第一分离段的侧壁所围成的区域内，避免移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞流向所述容器第一出口并从所述容器第一出口流出，污染从所述容器第一出口流出并提取的小颗粒血细胞，从而保证血细胞分离的纯度；
（6）各容器出口的流量泵的设置，一方面可以通过流量泵的抽吸力将血细胞悬浮液从所述容器进口抽吸进所述中段的内腔，使得所述血细胞分离容器的流入量和流出量基本相同，保证所述血细胞分离容器的流量恒定（或基本恒定），另一方面可以将所述血细胞分离容器内已经分离的不同颗粒大小血细胞及时抽出，避免在所述血细胞分离容器内长时间停留积累而影响血细胞收集的有效性和效率，甚至造成相互污染，另外，还可以通过调节流量泵的流量控制所述血细胞分离容器的总流量、细胞混入浓度和细胞提取浓度，实现高纯度的细胞提取。
附图说明
图1是本发明的血细胞分离容器的一种实施方式的内腔轴截面示意图；
图2是图1中所示的第一分离段的内腔轴截面示意图；
图3是图1中所示的第二分离段的内腔轴截面示意图；
图4是图1中所示的中段的内腔轴截面示意图；
图5是本发明的血细胞分离容器的第二种实施方式的内腔轴截面示意图；
图6是本发明的血细胞分离容器的第三种实施方式的内腔轴截面（指过中段的轴线的截面）示意图；
图7是本发明的血细胞分离容器的第四种实施方式的内腔轴截面（指过中段的轴线的截面）示意图；
图8是本发明的血细胞分离容器的第五种实施方式的内腔轴截面（指过中段的轴线的截面）示意图；
图9是采用本发明的血细胞分离容器进行血细胞分离时的血细胞受力示意图；
图10是采用本发明的血细胞分离容器进行血细胞分离时的不同颗粒大小的血细胞在血细胞分离容器内的分布示意图；
图11是本发明的血细胞分离容器的第六种实施方式的内腔俯视图；
图12是图11所示实施方式的内腔轴截面示意图；
图13是采用图11所示实施方式进行血细胞分离时的向第一分离段移动的大颗粒血细胞的移动轨迹示意图；
图14是本发明的血细胞分离容器的第七种实施方式的内腔俯视图；
图15是图14所示实施方式的内腔轴截面示意图；
图16是本发明的容器进口的一种实施方式的内腔轴截面示意图；
图17是本发明的血细胞分离容器的第八种实施方式的轴截面（指过中段的轴线的截面）示意图；
图18是本发明的血细胞分离装置的一种实施方式的结构示意图；
图19是采用本发明的血细胞分离容器进行血细胞分离时的白细胞在血细胞分离容器内的分布仿真示意图；
图20是采用本发明的血细胞分离容器进行血细胞分离时的血浆在血细胞分离容器内的分布仿真示意图。
具体实施方式
本发明实施方式中的所有方向性指示（例如上、下、前、后、内、外等）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，不构成对实际使用方向的限定，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
参见图1-图10，本发明公开了血细胞分离容器，从前至后依次包括第一分离段、中段和第二分离段，所述中段的内腔1呈横向的圆台状且其前端（指前端面，下同）的内径大于后端（指后端面，下同）的内径，所述第一分离段的内腔2和所述第二分离段的内腔3均呈横向的台状（规则的台状或不规则的台状），且所述第一分离段的内腔和所述第二分离段的内腔的任意横截面（任意位置的横截面）均呈圆形，所述第一分离段的内径从前至后渐扩，即所述第一分离段的内腔从前至后呈逐渐扩张的形状，所述第一分离段的前端设有容器第一出口（或称小颗粒出口）4，所述第二分离段的内径从前至后渐缩，即所述第二分离段的内腔从前至后呈逐渐收缩的形状，所述第二分离段的后端设有容器第二出口（或称大颗粒出口）5，所述第一分离段的长度（指沿所述中段的轴向上的长度）优选小于所述第二分离段的长度（指沿所述中段的轴向上的长度），所述中段的侧壁上设有容器进口6，所述容器进口通常设于所述中段的中部偏向所述容器第二出口的一侧，其轴线优选与所述中段的轴线垂直且在同一平面内。所述容器第一出口的内径通常小于所述第一分离段的前端内径，所述容器第二出口的内径可以小于所述第二分离段的后端内径，也可以与所述第二分离段的后端内径相同。所述容器第一出口和所述容器第二出口优选均向外凸出各自所在的分离段的相应端部，且均呈管状。
所述第一分离段的内壁面优选为旋转曲面（一条平面曲线绕着它所在的平面上一条固定直线旋转一周所生成的曲面），其母线（即轴截面的侧边沿）为平滑的曲线，所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴。所述第一分离段的内壁面的母线的中部的斜率优选大于其前后两端的斜率，即所述第一分离段的内壁面的母线的位于中间部位的一段的斜率优选大于位于中间部位前后两侧的前段和后段的斜率（如图1和图2所示）。如此设置，使得所述第一分离段的内腔的后部从后向前壁面收缩较为平缓，有利于维持内部流场的稳定，中部从后向前壁面收缩斜率增大，加快收缩，使流体（主要为小颗粒血细胞）能够获得较大的流动速度，前部从后向前壁面收缩再次趋于平缓，有助于流体（主要为小颗粒血细胞）从所述容器第一出口稳定流出。
所述第一分离段的内腔的轴线上任一点处的横截面半径的长度优选为：
其中，，/>为所述第一分离段的内腔的轴线上/>点处的横截面的半径；为所述第一分离段的后端的内径；/>为所述第一分离段的前端的内径；/>为所述第一分离段的内腔的轴线上的/>点与所述第一分离段的后端之间的距离；/>为所述第一分离段的轴向长度。
所述第二分离段的内壁面优选为旋转曲面，其母线为平滑的曲线，所述容器第二出口、所述第二分离段的内腔和所述中段的内腔同轴。所述第二分离段的内壁面的母线的中部的斜率可以大于其前后两端的斜率，即所述第二分离段的内壁面的母线的位于中间部位的一段的斜率可以大于位于中间部位前后两侧的前段和后段的斜率（如图1和图3所示）。由于所述第二分离段的长度大于所述第一分离段的长度，使得所述第二分离段的内腔从前至后壁面的整体收缩趋势比较平缓，在减弱流体（主要为大颗粒血细胞）切向冲击的同时，允许流体（主要为大颗粒血细胞）速度在所述第二分离段中保持较为均匀的过渡，有助于提高流体（主要为大颗粒血细胞）在所述容器第二出口流出的速度均匀性。
所述第二分离段的内腔的轴线上任一点处的横截面半径的长度优选为：
其中，为所述第二分离段的内腔的轴线上/>点处的横截面的半径；/>为所述第二分离段的前端的内径；/>为所述第二分离段的后端的内径；/>为所述第二分离段的内腔的轴线上的/>点与所述第二分离段的前端之间的距离；/>为所述第二分离段的轴向长度。
所述中段的轴向长度优选为：
其中，为所述中段的轴向长度；/>为所述第一分离段的后端的内径；/>为所述第二分离段的前端的内径；/>为所述中段的内腔的锥角。
所述中段的内腔的锥角范围为0°-45°，优选为2°-6°，使得所述中段的内腔从前至后壁面收缩平缓，有助于减弱流体的切向冲击和进入所述中段的内腔内的血细胞的扩散。
在实际应用中，根据需要分离的血细胞的成分，设定离心速度和容器出口的流量，确定所述血细胞分离容器的容量（容积）以允许容纳各种类型的血细胞并确保特定血细胞在容器内的分离效果。结合血细胞的沉降速度、分离时间以及所述血细胞分离容器的容量，所述第一分离段和所述第二分离段的内腔也可以采用其他形状，例如，可以采用以下形状中的任意一种：
（1）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈正圆台状，且所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔、所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴（如图5所示）；
（2）所述第一分离段的内腔呈正圆台状，所述第二分离段的内腔呈斜圆台状（指具有两个平行的圆形底面，且两个底面的圆心连线不与两个底面垂直的台状，下同），所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧（如图6所示），如此设置，相当于降低了所述容器第二出口的高度，便于收集沉降在所述中段和所述第二分离段内的大颗粒血细胞，提高大颗粒血细胞收集率；
（3）所述第一分离段的内腔呈斜圆台状，所述第二分离段的内腔呈正圆台状，所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴；
（4）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈斜台状，且所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧（如图7所示），如此设置，相当于在降低所述容器第二出口的高度的同时，升高了所述容器第一出口的高度，在进行血细胞分离时，可有效降低大颗粒血细胞污染所述第一分离段内的小颗粒血细胞的概率。
通常，当所述第一分离段的内腔和/或所述第二分离段的内腔呈斜圆台状时，其上的容器出口的轴线与所述容器进口的轴线位于同一平面内。
实验显示，在上述各形状下，采用式（1）、（2）和（3）限定的尺寸，能够在保证处理能力的情形下获得良好的分离效果，明显优于多种随意选取尺寸/尺寸组合。
所述第一分离段的内腔和/或所述第二分离段的内腔也可以采用其他自所述中段向外逐渐收缩的规则或不规则形状。
采用所述血细胞分离容器进行血细胞分离时通常与离心机配合使用，将其固定在离心机的离心转盘上，利用离心转盘转动时产生的离心力实现不同颗粒大小的血细胞分离。所述血细胞分离容器内盛装的血细胞悬浮液中的不同的血细胞（例如白细胞和血小板）由于颗粒大小不同，在离心场内的受力也不同，颗粒大小不同的血细胞在预定的离心转速下会在血细胞悬浮液中分离并分别向所述血细胞分离容器的轴向两端（所述第一分离段和所述第二分离段）移动聚集，由于所述血细胞分离容器的轴向两端分别设有容器出口（所述容器第一出口和所述容器第二出口），可以同时对不同颗粒大小的血细胞进行连续的提取，实现稳定高效的血细胞分类收集并能有效保证分类收集的血细胞纯度。
所述容器进口、所述容器第一出口和所述容器第二出口的数量均可以为一个，也均可以为若干个。当所述进口、所述容器第一出口和所述容器第二出口的数量均为一个时，所述容器进口设在所述中段上，优选设于所述中段的中部，所述容器第一出口优选设于所述第一分离段的前端，所述容器第二出口优选设于所述第二分离段的后端。当所述容器进口的数量为若干个时，可以在所述中段上沿轴向前后布置，分别用于预分离程度不同的血细胞悬浮液进入所述中段内。当所述容器第一出口和/或所述容器第二出口的数量为若干个时，可以在其所在的分离段上上下布置和/或沿轴向前后布置（如图8所示，设有两个容器第二出口），利用不同颗粒大小的血细胞的重力不同和进行离心分离时所受的离心力不同，对血细胞进行更进一步的细化分离。
参见图9，在血细胞离心分离过程中，所述血细胞分离容器以预定的转速稳定转动，待分离血液（例如血细胞悬浮液，包括血浆、血小板和白细胞）从所述容器进口进入所述血细胞分离容器内。在离心场径向方向上，血细胞颗粒7受到径向向外的离心力的作用而产生运动，同时受到流体流动产生的径向向内的浮力/>和粘滞阻力/>的作用：
其中是血细胞颗粒的半径；/>是血细胞颗粒的密度；/>是流体介质的密度；/>是流体介质的粘度；/>是离心机（指离心转盘）转动的角速度；/>是血细胞颗粒与离心机（指离心转盘）旋转中心之间的距离。
血细胞在三种力的共同作用下，可得到斯托克斯定律所描述的球形颗粒在离心场中的沉降速度（）为：
在斯托克斯公式中，颗粒的半径升高到二次方，而颗粒的密度却没有升高，故而当血细胞与液体介质的密度差较低时，颗粒的大小对沉积速率的影响更大。因此，在进入所述血细胞分离容器内的各类血液成分中，尺寸较大、沉降较快的颗粒（如白细胞）71迁移到所述血细胞分离容器内离心力最大的区域（所述第二分离段），并可以从所述容器第二出口流出，而尺寸较小、沉降较慢的颗粒（如血小板）72随着液体介质从所述容器第一出口流出。
实际应用中，可以在两个容器出口处分别设置流量泵，分别控制两个容器出口的流量，使得血小板在与白细胞分离后能够及时从所述容器第一抽口流出，同时白细胞能够及时从所述容器第二出口流出，从而防止白细胞在所述血细胞分离容器内累积过多而影响血细胞收集的有效性和效率。
参见图11-图15，所述容器第一出口的一侧优选设有向所述中段内的同侧内壁伸出的挡板（从所述容器第一出口的一侧向所述中段内斜向伸出的挡板）8，所述挡板的板面与所述容器进口的轴线平行，所述挡板的前端沿与所述第一分离段的前端内壁固定连接，上下端沿与相应侧的所述第一分离段和所述中段的内壁之间留有间隙，后端沿与其所朝向的所述中段的相应侧内壁之间留有间距。所述挡板的设置，在血细胞的分离过程中（所述血细胞分离容器的旋转方向与所述挡板向所述中段内的伸出方向相反）可以使移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞在离心力的作用下向所述挡板的外侧方向（背向所述容器第一出口的方向）移动，并聚集在所述挡板与其同侧的所述第一分离段的侧壁所围成的区域内，避免移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞流向所述容器第一出口并从所述容器第一出口流出，污染从所述容器第一出口流出并提取的小颗粒血细胞，从而保证血细胞分离的纯度。
所述挡板的后端沿与其所朝向的所述中段的相应侧内壁之间的间距范围优选为所述挡板的后端沿所在的所述中段的横截面半径的1/4-2/3，以便于在血细胞的分离过程中，移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞在离心力的作用下能够顺利进入所述挡板与其同侧的所述第一分离段的侧壁所围成的区域内，从而有效防止移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞流向所述容器第一出口。
所述挡板在所述血细胞分离容器的过所述容器进口的轴线的截面上的投影长度优选不大于所述第一分离段的前端与所述容器进口之间沿所述中段的轴向方向的长度的1/2，以便于在血细胞的分离过程中，可以为移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞流向所述挡板与其同侧的所述第一分离段的侧壁所围成的区域内留出足够流经空间长度，使得移动向所述第一分离段的小部分大颗粒血细胞在离心力的作用下，能够全部（或基本上全部）流入并聚集在所述挡板与其同侧的所述第一分离段的侧壁所围成的区域内，避免对从所述容器第一出口流出的小颗粒血细胞造成污染。
所述挡板的板面可以为平面，也可以为曲面，当所述挡板的板面为曲面时，所述挡板的板面的中部的斜率优选大于其前后两端的斜率，即所述挡板的位于中间部位的一段的板面斜率优选大于位于中间部位前后两侧的前段和后段的板面斜率，如此设置，可以起到维持内部流场稳定、增大小颗粒血细胞流体的流动速度和有助于小颗粒血细胞流体从所述容器第一出口稳定流出的作用（与所述第一分离段的内壁面设置成旋转曲面且其母线采用中部的斜率大于其前后两端的斜率的平滑曲线的作用相同）。
参见图16，所述容器进口优选向外凸出所述中段的侧壁，呈倒置的漏斗状，所述容器进口设有进口内腔，所述进口内腔自外向内（自远离所述中段的方向向连通所述中段的内腔的方向）包括等径段61和扩径段62，扩径段呈正圆台状，等径段的直径与扩径段的外端（远离所述中段的端部）直径相同。如此设置，使得从所述容器进口进入的血细胞悬浮液可以在所述容器进口的内腔中（所述扩径段中）进行一定程度的扩散，减弱冲击力后再进入所述中段的内腔，可有效降低血细胞悬浮液冲击流对所述血细胞分离容器的内部流场的干扰，并可使血细胞悬浮液中不同颗粒大小的血细胞在进入所述中段的内腔之前进行一定程度的分散、不聚集，另外，当采用所述血细胞分离容器与离心机（有离心力时）配合使用进行血细胞分离时，倒置漏斗状的容器进口还可以使血细胞悬浮液在进入所述容器进口的内腔时，不同颗粒大小的血细胞就能够在容器进口的内腔中、在离心力的作用下分离并向不同方向运动（大颗粒血细胞向所述第二分离段的方向运动，小颗粒血细胞向所述第一分离段的方向运动），有助于提高血细胞的分离效果。
所述扩径段的内端直径优选为：
其中，为所述扩径段的内端（与所述中段的内腔连通的端部）直径；/>为所述扩径段的高度；/>为所述等径段的直径（或称扩径段的外端直径）；/>为所述扩径段的锥角。
通常，。
所述血细胞分离容器可以为一体式结构，也可以为分体式结构，当采用分体式结构时，可以采用以下结构中的任意一种：
（1）所述血细胞分离容器分为相互独立的两个构件，其中，所述第一分离段为一个构件，所述中段和所述第二分离段为另一个构件（所述中段和所述第二分离段为一体式结构），如图17所示；
（2）所述血细胞分离容器分为相互独立的两个构件，其中，所述第一分离段和所述中段为一个构件（所述第一分离段和所述中段为一体式结构），所述第二分离段为另一个构件；
（3）所述血细胞分离容器分为相互独立的三个构件，所述第一分离段、所述中段和所述第二分离段各自为一个构件。
各构件之间设有相配合的密封插接或卡接结构，例如相配合企口（可以设有适宜的密封圈），如此设置，便于所述血细胞分离容器的拆装清理。
所述血细胞分离容器的外壁形状优选与其内腔形状适形。
参见图18，本发明还公开了血细胞分离装置，包括血细胞分离容器9和离心机，所述血细胞分离容器采用本发明公开的任一种所述的血细胞分离容器，所述离心机设有水平的离心转盘10，所述血细胞分离容器固定设于所述离心转盘上，优选通过适宜的支架固定设于所述离心转盘上，所述容器进口向上，所述容器第一出口（指出口的轴线）朝向所述离心转盘的中心方向（或称轴线方向），即所述中段的轴线与所述离心转盘的一条半径所在的直线处于同一竖直平面内。
所述血细胞分离容器在所述离心转盘上可以水平设置（指所述中段的轴线水平），也可以倾斜设置，倾斜设置时，所述第一分离段高于所述第二分离段，以使在采用所述血细胞分离容器进行血细胞分离时，较重的大颗粒血细胞不易沉积在所述容器第二出口所处的水平面以下的容器内壁面上。
所述容器第一出口和所述容器第二出口分别通过管道连接相应的血液成分收集容器，所述容器进口通过管道连接血细胞悬浮液容器或血细胞分层分离容器（存储已经进行血细胞分层分离后的血细胞悬浮液的容器，以下简称分离池），所述容器第一出口和所述容器第二出口优选均设有流量泵，所述流量泵的设置，一方面可以通过所述流量泵的抽吸力将血细胞悬浮液从所述容器进口抽吸进所述中段的内腔，使得所述血细胞分离容器的流入量和流出量基本相同，保证所述血细胞分离容器的流量恒定（或基本恒定），另一方面可以将所述血细胞分离容器内已经分离的不同颗粒大小血细胞及时抽出，避免在所述血细胞分离容器内长时间停留积累而影响血细胞收集的有效性和效率，甚至造成相互污染，另外，还可以通过调节所述流量泵的流量控制所述血细胞分离容器的总流量、细胞混入浓度和细胞提取浓度，实现高纯度的细胞提取。
通常，血液成分收集容器和血细胞悬浮液容器/分离池均设置在所述离心转盘上，与所述离心转盘一同转动。当所述容器进口通过管道连接分离池时，由于血细胞已经在分离池内进行了初步的分层分离，用于连接所述分离池的管道可以伸入分离池内的某一层内或连接分离池内某一层设置的适宜的连接结构，例如分离池内的中间层（白细胞和血小板层）。
所述血细胞分离容器与血细胞悬浮液容器/分离池之间的设置方式可以为：所述血细胞分离容器沿所述离心转盘的径向位于血细胞悬浮液容器/分离池的内侧，或者所述血细胞分离容器与血细胞悬浮液容器/分离池在所述离心转盘上沿所述离心转盘的周向设置，且所述血细胞分离容器沿所述转盘的旋转方向位于血细胞悬浮液容器/分离池的外侧。所述血细胞分离容器与血细胞悬浮液容器/分离池沿所述离心转盘的周向设置的方式相比于沿径向设置的方式，能够使所述血细胞分离容器内的血细胞颗粒受到更大的离心力作用。
所述血细胞分离装置在应用时，控制所述离心转盘按照预定的转速转动，所述血细胞分离容器随之一起旋转，启动两个所述流量泵，按照预定的流速将待分离的血细胞悬浮液从所述容器进口抽入所述血细胞分离容器内，在离心力和流体流动产生的力的共同作用下，白细胞发生离心沉降，逐渐向所述第二分离段迁移，利用所述容器第二出口处的流量泵将沉降的白细胞抽出，而血浆和血小板受到的离心力相对较小，在所述容器第一出口处的流量泵预设的较高流速的情况下，血小板在与白细胞分离后，与血浆一起从所述容器第一出口被抽出。这一过程能够实现血液特定成分（如白细胞）的连续自动收集，直至所有的待分离血细胞悬浮液处理完毕。在对血细胞悬浮液进行血细胞分离时，所述血细胞分离容器内的白细胞和血浆分布情况如图19和图20所示。
两个所述流量泵可以调控所述容器第一出口的流量q1和所述容器第二出口流量q2，由于流量守恒，故可以控制容器进口的流量q0=q1+q2。另外，容器出口的流速会影响细胞收集的浓度：
其中，为所述容器进口的流体流速；/>为某一种血细胞在所述容器进口的流入浓度；/>为所述容器第一出口的流体流速；/>为所述容器第一出口处的该种血细胞的浓度；为所述容器第二出口的流体流速；/>为所述容器第二出口处的该种血细胞的浓度。
由此可知，在采用所述血细胞分离装置对血细胞悬浮液进行血细胞分离时，白细胞在远端出口处的浓度为:
在血细胞悬浮液流入所述血细胞分离容器的速度和白细胞的流入浓度/>保持不变的情况下，通过调整两个容器出口的流速分配，相对减小所述容器第二出口的流速/>，可使得从所述容器第二出口提取的白细胞的浓度升高。
实验例：
采用所述血细胞分离装置对猪血进行血细胞分离，并采用 BC5120五分类血液计数器对所述容器第二出口流出的白细胞进行计数测定。在分别将所述容器第一出口和所述容器第二出口的（流体）流速调整为不同数值时，测定的从所述容器第二出口流出的白细胞计数如表1：
表1 容器第二出口流出的白细胞计数值与容器第一出口和容器第二出口的流速关系表
容器第一出口流速（ml/s） 容器第二出口流速（ml/s） 容器第二出口流出的白细胞计数（109/L）
0.06 0.02 7.18
0.10 0.005 109.12
0.04 0.01 11.30
0.11 0.01 56.86
由此可见，在采用所述血细胞分离装置进行血细胞分离时，相对减小所述容器第二出口的流速或相对增大所述容器第一出口的流速，可提高从所述容器第二出口提取的白细胞的浓度。
本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (7)

1.血细胞分离容器，其特征在于从前至后包括第一分离段、中段和第二分离段，所述中段的内腔呈横向的圆台状且其前端的内径大于后端的内径，所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈横向的台状，且所述第一分离段和所述第二分离段的内腔的横截面均呈圆形或椭圆形，所述第一分离段的内径从前至后渐扩，所述第一分离段的前端设有容器第一出口，所述第二分离段的内径从前至后渐缩，所述第二分离段的后端设有容器第二出口，所述第一分离段的长度小于所述第二分离段的长度，所述中段的侧壁上设有容器进口，所述第一分离段的内壁面为旋转曲面，其母线为平滑的曲线，所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴，所述第一分离段的内壁面的母线的中部的斜率大于其前后两端的斜率，所述第一分离段的内腔过点的横截面半径为：
其中，为第一分离段的内腔过/>点的横截面半径；/>为第一分离段后端的内径；/>为第一分离段前端的内径；/>为/>点与第一分离段后端之间的距离；/>为所述第一分离段的轴向长度，/>点为第一分离段的内腔的位于第一分离段前端和后端之间的轴线上的任一点。
2.如权利要求1所述的血细胞分离容器，其特征在于所述第二分离段的内壁面为旋转曲面，其母线为平滑的曲线，所述容器第二出口、所述第二分离段的内腔和所述中段的内腔同轴。
3.如权利要求2所述的血细胞分离容器，其特征在于所述第二分离段的内腔过点的横截面半径为：
其中，为第二分离段的内腔过/>点处的横截面半径；/>为第二分离段前端的内径；为第二分离段后端的内径；/>为/>点与第二分离段前端之间的距离；/>为第二分离段的轴向长度，/>点为第二分离段的内腔的位于第二分离段前端和后端之间的轴线上的任一点。
4.如权利要求1所述的血细胞分离容器，其特征在于所述中段的轴向长度为：
其中，为中段的轴向长度；/>为第一分离段后端内径；/>为第二分离段前端的内径；/>为中段的内腔的锥角。
5.如权利要求1所述的血细胞分离容器，其特征在于所述第一分离段和所述第二分离段的内腔形状为以下任意一种：
（1）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈正圆台状，且所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔、所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴；
（2）所述第一分离段的内腔呈正圆台状，所述第二分离段的内腔呈斜圆台状，所述容器第一出口、所述第一分离段的内腔和所述中段的内腔同轴，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧；
（3）所述第一分离段的内腔呈斜圆台状，所述第二分离段的内腔呈正圆台状，所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述中段的内腔、所述第二分离段的内腔和所述容器第二出口同轴；
（4）所述第一分离段和所述第二分离段的内腔均呈斜台状，且所述容器进口和所述容器第一出口位于所述中段的内腔的轴线同侧，所述容器进口和所述容器第二出口位于所述中段的内腔的轴线两侧。
6.如权利要求1-5中任一项所述的血细胞分离容器，其特征在于所述容器第一出口的一侧设有向所述中段内的同侧内壁伸出的挡板，所述挡板的板面与所述容器进口的轴线平行，所述挡板的前端沿与所述第一分离段的前端内壁固定连接，上下端沿与相应侧的所述第一分离段和所述中段的内壁之间留有间隙，后端沿与其所朝向的所述中段的相应侧内壁之间留有间距。
7.血细胞分离装置，其特征在于包括血细胞分离容器和离心机，所述血细胞分离容器采用权利要求1-6中任一项所述的血细胞分离容器，所述离心机设有离心转盘，所述血细胞分离容器固定设于所述离心转盘上，所述容器进口向上，所述容器第一出口朝向所述离心转盘的中心方向。
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