CN1785530A - 一种由多个相对独立分离室构成的离心杯 - Google Patents

Abstract

一种离心杯，其包括杯体1、血液/洗涤液入口2、导管3、减速环4、洗涤液出口5，其特征在于沿杯体1的径向提供多个隔离栅以将杯体1分成多个相对独立的分离室。

Description

一种由多个相对独立分离室构成的离心杯

技术领域

本发明涉及一种离心杯。本发明还涉及一种应用离心原理分离生物物质，如血球与血浆的分离方法。

背景技术

血浆置换法描述在US4086924中。将全血与抗凝剂混合后转移到离心杯，从而将全血分离成血浆和非血浆成分。离心杯是利用离心原理对物质进行分离的装置，其通常的目的是使待分离物质在高速离心力的作用下分层，从而达到分离，见美国专利：US4,983,158和US4300717号，中国实用新型专利ZL99255623.6，其引入本申请作为参考。该三篇专利文件全文引入本文作为参考。

图一是目前广泛应用的离心杯的一种示意图，其包括杯体1、血液/洗涤液入口2、导管3、减速环4、洗涤液出口5。其工作原理如下：杯体1在高速运转下带动其中的物质高速运转，物质在离心力的作用下分层，洗涤液自口2经过静止的导管3进入离心杯底部，在离心力的作用下洗涤液从外侧向内侧流动并穿过外层物质，从而达到洗涤的目的，洗涤液继续上行经静止的减速环4进行减速，自洗涤液出口5流出。在图1中，箭头为血液及洗液进入分离区域的路线

图二是另一种形式离心，其基本原理与图一的基本原理相同，虽然工程上可以更廉价地实现，但洗涤的效果不会很好。在图2中杯体1与内胆之间的空间为有效分离区间。

图一与图二所示两种形式的离心杯都存在以下几个方面的缺陷：

1.对分血球有一定的破坏作用，这种破坏作用缘于几个方面的原因，一是转动与停止过程中需要靠摩擦力带动杯内的液体加速或减速，而细胞与杯壁之间存在的相对运动及摩擦力会导致细胞受损，在这种情况下，杯壁表面越粗糙破坏也越严重，二是增加了细胞与非生物体的接触机会，而生物普遍存在的不相容性会导致细胞的受损；

2.分离的效果不理想，由于在起动与停止时，杯壁与血球之间存在相对运动，这种相对运动会导致在减速过程中血球与血浆间的层面受到扰动，从而使分离完全被破坏，已有的离心杯在分离血液时血球压积(液体中血球与液体的比例)最高达到60％左右的体积比，如果是多种细胞或多种物质的分离将从根本上达不到目的

3.经过洗涤的血液如要达到一定的压积(压积是血球与全血量之比)需要有一个最小量，也即如果血液的最小量达不到一杯的容量，经洗涤的血液的压积将达不到要求

4.达到一定洗净率所用的洗液量较大，一般达到1∶4，这是因为洗液不能有效地对血球进行洗涤，往往自成流道影响了洗涤效果

5.由于离心杯中的液体可以在杯中自由地运动导致系统的不稳定性，在一定的离心转速下，离心系统会产生振动，有时甚至会有较大的破坏性。

因此，需要对现有技术中的离心杯进行改进，以克服至少一种上述缺点。

因此，本发明的目的一个是提供一种克服上述至少一种缺点的改进的离心杯。

本发明的另一目的是提供一种生物物质，如血球与血浆的分离方法。

发明内容

为了解决现有技术中上述之一的问题，经过本专利发明人的深入实验发现，离心杯经过在杯体分离区加装隔离栅之后将会产生良好的洗涤效果。

具体地说，本发明提供一种离心杯，其包括旋转的杯体1与杯体1密封相连的静止杯罩6；杯体1由外壁10和底部13构成，在杯体1中具有内胆内壁12和内胆外壁11构成的封闭空腔14，从而在外壁10和内胆外壁11之间构成分离区15；静止杯罩6具有入口2，与入口2相通的纵向导管3从而向杯体1中引入待洗涤的血液和/或洗涤液，将经洗涤的血液和/或洗涤液排出杯体1的减速环4形成的通道16，和与通道16相连通的出口5；在杯体1基本纵向方向上，沿杯体1的径向提供有多个隔离栅17以将杯体1的分离区15分成多个相对独立的分离室18。

本发明还提供一种利用离心杯进行血球与血浆的分离方法，其中离心杯包括杯体1、血液/洗涤液入口2、导管3、减速环4、洗涤液出口5，在杯体1基本纵向方向上，沿杯体1的径向提供多个隔离栅以将杯体1分成多个相对独立的分离室，该方法包括以下步骤：

将血液经血液/洗涤液入口2和导管3进入杯体1；

杯体1在高速运转下带动其中的血液高速运转，血液在离心力的作用下分层为血球层和血浆层；

将洗涤液自血液/洗涤液入口2和导管3导入杯体，在离心力的作用下洗涤液从外侧向内侧流动并穿过血球层和血浆层，从而进行洗涤；

洗涤液继续上行经静止的减速环4进行减速，自洗涤液出口5流出。

附图说明

图1是现有技术的离心杯的示意图。

图2是现有技术的离心杯的另一种方案的示意图。

图3是本发明离心杯的一种实施方案示意图，其中图3.2是离心杯的横载面图。

图4是本发明离心杯的另一种实施方案的示意图。

图5是本发明离心杯的另一种实施方案示意图。

图6是本发明离心杯的另一种实施方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以血球与血浆的分离为例对本发明进行详细说明。但本发明并不限于以下详细描述的实施方式。

本发明的离心杯示意图如图3-6。

参见附图3，本发明提供一种离心杯，其包括旋转的杯体1与杯体1密封相连的静止杯罩6；杯体1由外壁10和底部13构成，在杯体1中具有内胆内壁和内胆外壁构成的封闭空腔14，从而在外壁10和内胆外壁11之间构成分离区15；静止杯罩6具有入口2，与入口2相通的纵向导管3从而向杯体1中引入待洗涤的血液和/或洗涤液，将经洗涤的血液和/或洗涤液排出杯体1的减速环4形成的通道16，和与通道16相连通的出口5；在杯体1基本纵向方向上，沿杯体1的径向提供有多个隔离栅17以将杯体1的分离区15分成多个相对独立的分离室18。

参见附图3，本发明的离心杯的杯罩6包括多件进料管和密封件，离心杯的进料管和密封件的具体结构在US4,983,158中有详述。具体地说，杯罩6具有上下摩擦片21和22、橡胶撑架23和用于保护橡胶和摩擦面的护帽24。杯罩6上的入口2(也称之为血液/洗涤液入口2)通向纵向的进料管3(也称之为导管3)，血液和/或洗涤液经过导管3进入杯体1的底部。

图3.2是沿具有隔离栅17处的离心杯的横载面图。

旋转的杯体1与杯体1密封。其密封的方式可以是现有技术中常用于离心杯的方式，见US4300717和ZL99255623.6

本发明的隔离栅17将离心杯中分离的区域15分割成了一个个的独立分离区间18，这从根本上避免了离心杯在加速与减速过程中血球相对于杯壁、上清液相对于血球之间的相对运动，从而使已分离的血液不会重新混合。

本发明所述离心杯可以在高速旋转下用于物质的分离，以及多种物质的分离，尤其是血液的分离，如分离红血球、血小板或其它血液成份。参见US4,983,158和US4300717号，中国实用新型专利ZL 99255623.6。

图3的离心杯的操作如下：

将待处理的血液由入口2经导管3进入离心杯的底部；启动电源(未示出)使离心杯杯体旋转从而在离心力的作用下使待处理血液进入分离区15并分层；此时再将洗涤液自口2经过静止的导管3进入离心杯底部，在离心力的作用下洗涤液进入分离区15的各分离室18，并从外侧向内侧流动并穿过外层物质，从而达到洗涤的目的；随着洗涤液的加入，连带被清洗的物质向离心杯中心聚集，并在遇到减速环4时减速通过狭缝16经由出口5排出。

本发明的离心杯，隔离栅可以规则地将离心杯分割成若干区域也可以不规则地将离心杯分割成若干区域。

本发明的离心杯，隔离栅可以垂直于离心杯的内壁或外壁，但也可以不垂直地摆放。

本发明的离心杯，隔离栅的平面可以与离心杯的转轴平行，但也可以不平行。

本发明的离心杯，隔离栅可以呈螺旋地上升，也可以呈波浪形状，所述螺旋形可以是呈顺时针上升，但也可以呈逆时针上升。将隔离栅斜置，令其呈螺旋上升，这样可以使洗液与血液有充分长的交换过程，从而在某些场合达到提高洗净率的目的。

本发明的离心杯，在隔离栅上可以加一些有意预留的孔或缝，或出于工程的目的加装一些孔或缝。

本发明的离心杯，在隔离栅的一定高度上预设连通通道，这样可以利用连通器原理达到理想的洗涤效果。

本发明的离心杯，在其底部有与所述隔离栅对应的底部隔离栅，这样可以在进、回血时减少血液相对于离心杯底部的相对运动。

本发明的离心杯，在杯体的下部边缘部分各相对独立的隔离栅互通，这样可以保证在离心时各个相对独立的分离区域内液体以及血球液面保持平衡。

本发明的离心杯，在杯体上部血球的上限位置处或再稍上的位置各相对独立的分离室可以是互通的，这样可以保证在离心时各个相对独立的分离区域内液体以及血球液面保持平衡。

本发明的离心杯，其内胆可以是用具有一定弹性的材料制作而成，这样可以实现更佳的封闭性。

本发明的离心杯，其隔离栅可以是用具有一定弹性的材料制作而成，这样可以实现更佳的封闭性。

本发明的离心杯，所述离心杯其内胆与外胆(外壁10)可以是不平行的，如内、外胆间距呈上大下小，或反之呈下大上小，而所述的隔离栅也与之对应。

本发明的离心杯，所述离心杯外形可以呈钟形的，但也可以呈直桶形。

本发明的离心杯，其被用来分离血小板或其它血液成份。

本发明的离心杯，在进行分离时可以利用离心速度的变化达到特定的洗涤的效果。

本发明的离心杯，在进行分离时可以利用进液的速度变化达到特定的洗涤效果，如在每一个分离室内形成液体有规则的运动。

本发明的离心杯，隔离栅在与内胆或外胆相接触的部位可以采用加槽、分叉、搭接等对接方式以达到较佳的封闭性。

本发明的离心杯，以垂直于转轴的平面对隔离栅进行切割时其不同高度上的切迹可以并不一致，也即隔离栅可以在内胆与外胆之间扭曲地置放。

本发明的离心杯，其隔离栅可以呈断续置放，这样可以使血浆与血球按预定目的运动。

本发明的离心杯，其底部预留充分的空间，可使停转或慢转时血球在此空间聚集，当血球聚集时，可以加添洗液，加添到一定量后再使离心杯高速旋转，以此可以提高洗净率。

本发明的离心杯，其底部相互隔离，但也可以是相互通融的。

如此设计的离心杯可以实现对物质的洗涤，并被广泛地应用于血球与血浆的分离。所述离心杯可以在高速旋转下用于物质的分离，以及多种物质的分离，尤其是血液的分离，如分离红血球、血小板或其它血液成份但本发明的应用显然可以有更广的适用对象。

由于在本发明的离心杯中液体的加速与减速不再依靠摩擦力，而是通过隔离栅直接作用，因此不仅避免了由摩擦及相对运动而导致的对血球破坏，而且将使得在减速及加速过程中血球与上清液的界面不会出现扰动，在稍加控制下就可以使上清液与血球之间的界面始终保持原有的分离状态，在离心杯停转时进行回收将直接得到高压积的血液。

在离心杯中隔离栅只在部分区域存在，在部分区域内每一个所述独立的分离区将彼此连通，这样在离心杯的整个运转过程中的特定条件下，根据连通器原理将使每一独立分离区内的血液界面、血球与上清液的界面保持一致，这对于分层回收(如回收富血小板血液)以及高压积血液的回收是必须的。

如果在洗涤的过程中采用脉动式的进水方式，新式离心杯较之经典的离心杯更不易使血层受到破坏与扰动，因此会有更佳的洗涤效果。

本发明所用的隔离栅的数量可以是一个或多个，所述隔离栅其平面的沿长面与离心杯的中心轴重合，亦即在垂直于轴的切面上隔离栅总是指向轴心，在其上端一定高度的位置每一隔离分离区又是相连的，在下端的一定位置上每一隔离分离区也是相连的。图3和图4分别给出的是加了6个和20个隔离栅的实施例。图5和图6分别给出的是加了20个隔离栅和6个隔离栅的实施例。

在用于血浆采集的离心杯中也可以放置若干隔离栅，本专利所能带来的好处同样也适用于此，图五给出的是一个实施例。

令隔离栅与杯壁呈不同的角度放置，从而可以达到不同的洗涤目的，也可以使工程上更易于实现。

如果所述的隔离栅并不完全隔离，也即隔离栅与离心杯的内壁或外壁有一个适当大小的间隙，这样在适当的条件下即可以实现与完全隔离相同的隔离效果，或部分达到隔离的效果，从而可以达到特殊的洗涤目的。

评价离心杯的标准

在评价洗涤血液时，离心杯部分的标准有如下几个：

i.最小产出血液量，对已有的经典式离心方式，其杯容量即是最小产出血液量；

ii.离心杯回收率，回收的血细胞与流入血细胞总量之间的比例；

iii.产出血的压积；

iv.对血球的破坏性，经离心杯作用对血球产生的破坏性，一般以旋转前后一定量的血液中游离血红蛋白的变化作为指标；

v.洗净率，经一定洗液量洗涤后，特定被洗涤的物质去除总量与洗前该物质总量的比例；

vi.血小板保留率，在洗涤前后血液中血小板的保留率；

vii.脂肪去除率，在洗涤前后血液中脂肪的去除率；

viii.在离心杯低转速时可使血球在重力的作用下在底部聚集，此时进水即可达到更加充分洗涤的目的从而可以达到提高洗净率的目的；

ix.底部加大储血的空间可以充分利用x项带来的好处；

x.在回血时可以预定回血压积，比如从40-90％都可以，当采用三个泵分别控制进血、回血、进洗液时即可以利用进洗液泵达到在回血时混入洗液，这样可以进一步提高洗净率。

显然，在实际应用中需要脂肪去除率、血小板保留率、回收率、洗净率、洗净血压积越高越好，对血球的破坏性越小越好，最小产出血液量越小越好。

本发明具有以下至少一种好处：

(1)血球压积可以提高，由于隔离栅的作用使血球与上清液的界面不受扰动，因此可以得到高压积的血液；

(2)可以采用脉动式洗血，由于隔离栅的作用可以减小脉动式进血所继发带来的对界面的扰动，因此也可以采用脉动式进血达到特殊的洗涤目的；

(3)可以减小对血球的破坏，隔离栅的存在使血球与杯壁之间的相对运动与摩擦大大减小，因此对血球的破坏会大大减小；

(4)有利于回收富血小板血液，由于隔离栅的作用不同成份的界面可以保留，因此，可以在适当的条件下回收到富血小板血液；

(5)最小处理量可以达到很小，由于血球与上清液的界面得以保留，因此可以使最小处理量大大减小，比如当检测到回血管中变成上清液时不再进行回收，这样就可以达到减小最小处理血量的目的。原有离心杯的方式需要有儿童杯以适用儿童血量小的特点，但在新的离心杯方式之下可以做到一种离心杯适用各种场合；

(6)可以提高洗净率，最后一次处理可以采用浓血加生理盐水一起向血袋回血从而使单位血量的用水率下降，也即可以让两个泵一起转，一个回浓缩血一个回生理盐水，这样可以使洗净率进一步提高，甚至可以仅浓缩即可以洗净(理论上100％的浓血加上生理盐水即可以达到纯净)；

(7)可以加配不同的程序从而可以洗涤不同的内容，由于隔离栅的作用，血球与上清液的界面可以基本完好地保持，因此可以用不同的脉动血流达到不同的洗涤目的，利用不同的脉动水流可以在一定程度上做到去除或保留某些血液成份的目的；

(8)离心杯可以急停或以很大的加速度进行工作，而不会对血液产生因摩擦产生扰动及破坏；

(9)当加入隔离栅之后有利于减小离心机的不稳定因素，因而转动过程中出现共振现象的机会也会大大减小。

Claims (12)

1.一种离心杯，其包括杯体1、血液/洗涤液入口2、导管3、减速环4、洗涤液出口5，其特征在于沿杯体1的径向提供多个隔离栅以将杯体1分成多个相对独立的分离室。

2.按权利要求1的离心杯，其中隔离栅可以基本上规则地将离心杯杯体1分割成若干区域，也可以不规则地将离心杯杯体1分割成若干区域

3.按权利要求1的离心杯，其中隔离栅基本上垂直于离心杯杯体1的内壁或外壁，或者与内壁或外壁垂直方向成某一角度。

4.按权利要求1的离心杯，其中隔离栅的平面可以与离心杯的转轴基本上平行，或与离心杯的转轴成一角度。

5.按权利要求1的离心杯，其中隔离栅可以呈螺旋地上升或呈波浪形状，所述螺旋形可以是呈顺时针上升或呈逆时针上升。

6.按前述权利要求任一项的离心杯，其中在隔离栅上可以具有孔或缝。

7.按权利要求1的离心杯，其中在隔离栅的一定高度上预设连通通道，以相对独立的分离室相互连通。

8.按权利要求1的离心杯，其中在其底部有与所述隔离栅对应的底部隔离栅，这样可以在进、回血时减少血液相对于离心杯底部的相对运动。

9.按权利要求1的离心杯，其中在杯体的下部边缘部分各相对独立的隔离栅互通，这样可以保证在离心时各个相对独立的分离区域内液体以及血球液面保持平衡。

10.按权利要求1的离心杯，其中在杯体上部血球的上限位置处或再稍上的位置各相对独立的分离室可以是互通的，这样可以保证在离心时各个相对独立的分离区域内液体以及血球液面何持平衡。

11.按权利要求1-10任一项的离心杯，其隔离栅可以是不完全隔离的。

12.按权利要求1-10任一项的离心杯，在分离血小板或其它血液成份中以及在采集富血小板血液方面的应用。

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