CN212476721U - 一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，带有过滤部的内筒，在内筒和中心管差速同向转动作用下，血浆和细胞分离，同时细胞逐渐向锥形部移动，利用内筒上的不同过滤孔径的过滤部，使三种细胞先通过孔径小的(由于单个核细胞直径最大)，这样最后单个核细胞留到最后，富集进入到位于内筒外的筒壳内。如此能够非常快速的富集到单个核细胞。

Description

一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置

技术领域

本实用新型涉及从骨髓血中提取单个核细胞以及血小板的装置，尤其涉及组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置。

背景技术

自体骨髓血中单个核细胞可促进人体各类损伤组织的修复。为满足细胞治疗所需的数量要求，通常需对目的细胞进行体外培养扩增，但细胞培养周期长，不利于临床应用，而且培养后存在体外污染、细胞生物学表型改变、基因致瘤性突变、胎牛血清培养基传播疾病等种种风险，不符合医学伦理道德要求。因此，美国食品药品监督管理局(FDA)对涉及临床治疗相关的细胞产品制定了严格规范：细胞治疗用于临床必须符合组织工程化产品最小化加工原则 (Minimally manipulated principle)，按照美国FDA标准，经过体外培养的细胞产品很难真正转化为临床应用。

现有技术中，常见的是利用循环泵，将抽取的骨髓血通过单级的过滤装置或是粘附材料，让单个核细胞留在过滤装置或是粘附材料上。

再有就是利用普通离心管，加入淋巴细胞分离液进行离心分离。

但本申请实用新型人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

1、循环过滤或是粘附速率慢，尤其是使用粘附材料粘附单个核细胞的方式，需要较长的时间；

2、循环过滤不能完全分离单个核细胞，或是各类细胞，单级过滤或是粘附材料粘附，很有可能会在单个核细胞中混杂其它的细胞，或是留存一部分单个核细胞没有富集到。

3、普通离心管分离，在单个离心管内，各类细胞之间没有明确的分界面，离心之后提取困难，更难以完全的分离出单个核细胞。

4、加入淋巴细胞分离液后可以分层，但该分离液为化学试剂，有违医学伦理。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，解决了现有技术中各种问题，实现了快速完全的富集骨髓血中单个核细胞的操作。

本申请实施例提供了一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，

包括外筒组件、中心管、内筒以及动力组件；

内筒用于容置骨髓血和过滤分离各类细胞，其一端为锥形部，一端为同轴圆柱形部，圆柱形部与锥形部的锥底连接；

所述中心管用于向内筒中进料，提供物料分离和移动动力；

中心管与内筒同轴，中心管位于内筒内，两端伸出内筒外，且与内筒两端旋转密封；

动力组件用于带动中心管与内筒同向传动，内筒转速是中心管转速的 1.1-2.3倍；

中心管上固定螺旋导流片，螺旋导流片旋转时能够带动物料向内筒锥形部移动；

中心管临近内筒圆柱形部空余端处开有出料口，且中心管在出料口临近内筒圆柱形部空余端的一侧封闭；

外筒组件包括筒壳，筒壳与内筒同轴，与内筒可拆卸密封固定连接；

内筒包括至少两级过滤部；

其中一级过滤部过滤孔直径大于单个核细胞最大直径，用于放出单个核细胞进入筒壳内；

所述一级过滤部位于内筒锥形部的一端；

除一级过滤部外的过滤部，过滤孔直径小于单个核细胞的最小直径，用于放出除了单个核细胞以外的骨髓血中的组份；

所述筒壳在一级过滤部与紧邻的过滤部界限处固定有分隔部件，分隔部件一侧与内筒密封固定，另一侧与筒壳内壁密封固定。

优选的，所述内筒容积80-100ml；

所述筒壳与内筒之间的空腔容积80-120ml；

中心管进料口能够封闭；

内筒圆柱形部空余端带有放液口。

进一步的，所述中心管，还包括活塞杆；

活塞杆用于将中心管内的骨髓血完全注入内筒中，同时封堵出料口；

活塞杆位于中心管内的一端带有活塞头，活塞头轴向长度大于出料口的轴向长度，活塞头能够封闭出料口。

进一步的，所述内筒容积50-80ml；

所述筒壳与内筒之间空腔的容积为50-80ml；

所述中心管进液口与循环泵的出液口连通；

所述筒壳远离中心管进液端一侧面开孔；

还包括循环筒，循环筒朝向筒壳一侧开口，且与筒壳旋转密封连接，循环筒通过循环管道与循环泵的进液口连通。

优选的，所述循环泵为蠕动泵，通过挤压循环管实现液体循环；

所述循环管上设有三通阀，用于封闭管道和注入骨髓血。

进一步的，所述内筒包括一级过滤部、二级过滤部、三级过滤部；

所述三级过滤部位于内筒圆柱形部空余端，其过滤孔直径大于血小板最大直径，小于红细胞最小直径，用于放出血小板进入筒壳内；

所述二级过滤部位于一级过滤部和三级过滤部之间，其过滤孔直径大于红细胞最大直径，小于单个核细胞最小直径，用于放出红细胞进入筒壳内；

所述筒壳内在一级过滤部和二级过滤部之间的界限处密封固定分隔部件；

所述二级过滤部与三级过滤部之间的界限处密封固定分隔部件；

分隔部件远离内筒的一侧均与筒壳密封固定。

进一步的，所述一级过滤部和二级过滤部之间的分隔部件为一级过滤网；

所述一级过滤网过滤孔直径小于单个核细胞最小直径，大于红细胞最大直径，用于将单个核细胞留存在一级过滤网与筒壳围成的临近进液端的空腔内；

二级过滤部与三级过滤部之间的分隔部件为二级过滤网；

所述二级过滤网的过滤孔直径小于红细胞最小直径，大于血小板最大直径，用于将红细胞留存在一级过滤网与二级过滤网围成的空腔内，并使血小板留存进入到二级过滤网与筒壳围成的临近圆柱形部一端的空腔内。

优选的，所述筒壳包括多节，各节之间通过螺纹或卡扣可拆卸密封连接；

筒壳节的数量与过滤部的数量相同。

优选的，所述筒壳包括多节，筒壳节的数量与过滤部的数量相同；

每一节上设有通孔，通孔由胶塞或是胶膜封闭，用于注射器向筒壳内注射和抽取液体。

优选的，所述螺旋导流片由塑料或医用钢材制成，导流片边沿的径向截面为圆弧形；

螺旋导流片边沿不接触内筒内壁。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了水平离心的方式，配合带有过滤网的内筒，以及分隔成多个腔室的筒壳，能够快速完全的分离单个核细胞。

附图说明

图1为本申请结构示意图；

图2为本申请剖视图；

图3为中心管就带有活塞杆结构示意图；

图4为本申请循环进液时结构示意图；

图5为筒壳结构示意图。

图中，外筒组件10、筒壳11、一级筒101、二级筒102、三级筒103、一级滤网111、二级滤网112；

动力组件100、筒体动力部件110、中心管动力部件120、中心管连接头 130；

中心管20、螺旋导流片21、出料口22；

内筒30、一级过滤部31、二级过滤部32、三级过滤部33；

注射器40、循环泵50、循环泵51、循环管52.

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

水平离心机，对于工业离心来说效率非常高。在医疗领域由于液体量很少，对于水平离心机来说，很难直接套用。但其离心效率高，固液分离效果明显。如果能够由于富集单个核细胞，则能够有效解决背景技术中提到的问题。

因此，设计了带有过滤部的内筒30，在内筒30和中心管20差速同向转动作用下，血浆和细胞分离，同时细胞逐渐向锥形部移动，利用内筒30上的不同过滤孔径的过滤部，使三种细胞先通过孔径小的(由于单个核细胞直径最大)，这样最后单个核细胞留到最后，富集进入到位于内筒30外的筒壳内。如此能够非常快速的富集到单个核细胞。

实施例一

一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，包括外筒组件10、中心管20、内筒30以及动力组件100；由于要提供差速动力，动力组件最好是能够设定好差速比，对中心管和内筒30提供不同的转速。当然分离的的动力组件，单独向中心管20和内筒30通过动力也可。

内筒30用于容置骨髓血和过滤分离各类细胞，其一端为锥形部，一端为同轴圆柱形部，圆柱形部与锥形部的锥底连接；锥形部的轴向长度最好是圆柱形部长度的1/3-1/5，整体长度实际上跟单次骨髓血取血量有关。单次取血量200ml，内筒长度在8-12cm。

所述中心管20用于向内筒中进料，提供物料分离和移动动力；中心管20 的内径在3-5mm；

中心管20与内筒30同轴，中心管20位于内筒30内，两端伸出内筒30 外，且与内筒30两端旋转密封；

动力组件100用于带动中心管20与内筒30同向传动，内筒30转速是中心管转速的1.1-2.3倍；这个转速比，是经过实际使用获得较好的范围，转速比过高，细胞移动速度过快，没有时间分离。转速比过小，细胞移动速度慢，富集时间过长。

中心管20上固定螺旋导流片21，螺旋导流片21旋转时能够带动物料向内筒锥形部移动；

中心管20临近内筒30圆柱形部空余端处开有出料口22，且中心管20在出料口临近内筒30圆柱形部空余端的一侧封闭；

外筒组件10包括筒壳11，筒壳11与内筒30同轴，与内筒30可拆卸密封固定连接；当然筒壳11与内筒之间是否一定要可拆卸，倒也未必。可拆卸主要是能够更方便提取细胞。

内筒30包括至少两级过滤部；

其中一级过滤部31过滤孔直径大于单个核细胞最大直径，用于放出单个核细胞进入筒壳11内；

所述一级过滤部31位于内筒30锥形部的一端；

除一级过滤部31外的过滤部，过滤孔直径小于单个核细胞的最小直径，用于放出除了单个核细胞以外的骨髓血中的组份；

细胞在转动下贴覆在内筒30内壁上，差速转动下逐渐向锥形部移动，单个核细胞直径10-20微米，红细胞6-8微米，血小板2-4微米。细胞移动的路径上，过滤孔的直径一级比一级大。这样，比单个核细胞直径小的细胞先被分离出去，最后留下当个核细胞最后分离进入筒壳11内。

所述筒壳11在一级过滤部31与紧邻的过滤部界限处固定有分隔部件，分隔部件一侧与内筒30密封固定，另一侧与筒壳11内壁密封固定。单个核细胞进入分隔部件和筒壳之间。转速5-30r/s，当然这个转速仅仅是参考范围，因为，内筒尺寸、过滤部的面积大小和中心管尺寸以及筒壳尺寸的差异，最佳的转速通过有限的尝试即可获得。

实际使用时，将抽取的骨髓血通过中心管20注入内筒，开启动力组件，转动1-5min后，快速将筒壳11竖起。拆掉富集有单个核细胞的筒壳部分，将单个核细胞冲洗出来即可。

实施例二

在实际使用中，有两种方式进行富集，一种是将全部的骨髓血一次性注入装置中，另一种方式是不断循环进入装置。

对于一次性注入的方式，内筒和壳体总体容积最好稍大与骨髓血总量，比例1.1-1.2左右；容积过大气泡会影响富集，容积过小，没有气泡或是没有缓冲，转速过快的时候没有缓冲。同时，少量的气泡能够能够加快细胞与血浆之间的分离。

所述内筒30容积80-100ml；

所述筒壳11与内筒30之间的空腔容积80-120ml；

中心管20进料口能够封闭；

内筒30圆柱形部空余端带有放液口。

实施例三

单次进液的时候，中心管难免会留存血浆，因此，增加活塞杆23.

所述中心管20，还包括活塞杆23；

活塞杆23用于将中心管20内的骨髓血完全注入内筒30中，同时封堵出料口22；

活塞杆23位于中心管20内的一端带有活塞头，活塞头轴向长度大于出料口22的轴向长度，活塞头能够封闭出料口22。

增加活塞杆23在注液后，使用活塞杆23将中心管20内的液体压入内筒 30中，同时利用活塞头封堵出料口22，避免液体再次进入中心管20。

实施例四

在循环进液的时候，筒壳11内的总容积可以设计的小写，因为还有外部的容器：

所述内筒30容积50-80ml；

所述筒壳11与内筒30之间空腔的容积为50-80ml；

所述中心管20进液口与循环泵50的出液口连通；

所述筒壳11远离中心管20进液端一侧面开孔；

还包括循环筒60，循环筒60朝向筒壳11一侧开口，且与筒壳11旋转密封连接，循环筒60通过循环管道与循环泵50的进液口连通。

使用时，血浆从同和11的开孔流出，进入循环筒60，在通过循环管51 和循环泵50进入中心管20中。如此循环1-5min即可。

实施例五

所述循环泵50为蠕动泵，通过挤压循环管实现液体循环；

所述循环管上设有三通阀，用于封闭管道和注入骨髓血。

蠕动泵便于是整个循环系统始终处于封闭状态，也方便做成一次性用品使用。三通阀，便于直接与患者身体连通，直接采集骨髓血，或采集后再注入。能够有效的形成封闭的系统，避免污染。

实施例六

实际使用时主要分离的是三种细胞，单个核细胞、红细胞、血小板。因为直径差异大，直接设置三级过滤即可。

所述内筒30包括一级过滤部31、二级过滤部32、三级过滤部33；

所述三级过滤部33位于内筒30圆柱形部空余端，其过滤孔直径大于血小板最大直径，小于红细胞最小直径，用于放出血小板进入筒壳11内；

所述二级过滤部32位于一级过滤部31和三级过滤部33之间，其过滤孔直径大于红细胞最大直径，小于单个核细胞最小直径，用于放出红细胞进入筒壳11内；

所述筒壳11内在一级过滤部31和二级过滤部32之间的界限处密封固定分隔部件；

所述二级过滤部32与三级过滤部33之间的界限处密封固定分隔部件；

分隔部件远离内筒30的一侧均与筒壳11密封固定。

实施例七

单纯的将细胞放入筒壳11内，效率相对较低，且如果内筒30长度设计的较短，则有可能会有小直径的细胞进入到大孔径过滤网区域，导致分离不净。因此，分隔部件也设置成滤网。但是滤网的直径需要能够将需要留住细胞留在预定腔室内。

所以，所述一级过滤部31和二级过滤部32之间的分隔部件为一级过滤网 111；

所述一级过滤网111过滤孔直径小于单个核细胞最小直径，大于红细胞最大直径，用于将单个核细胞留存在一级过滤网111与筒壳11围成的临近进液端的空腔内；

二级过滤部32与三级过滤部33之间的分隔部件为二级过滤网112；

所述二级过滤网112的过滤孔直径小于红细胞最小直径，大于血小板最大直径，用于将红细胞留存在一级过滤网111与二级过滤网112围成的空腔内，并使血小板留存进入到二级过滤网112与筒壳11围成的临近圆柱形部一端的空腔内。

经过如此设置，小直径的细胞即使进入到大直径细胞富集区域，也能够在液体带动下通过过滤网进入到小直径细胞富集腔室。

当然，为了便于血浆带着小直径细胞进入其应当进入的区域，筒壳11的形状最好是锥台形，临近小直径细胞富集区的直径越大。这样，离心力作用下，液体会向直径大的一端流动。

此外，为了便于过滤。过滤网最好都是锥台形，直径大的一端临近中心管 20的进液端。

再次，为了提高富集效率，在一级过滤网111内侧贴覆胶原膜，用于粘附单个核细胞。

实施例八

为了便于提取富集的细胞，

所述筒壳11包括多节，各节之间通过螺纹或卡扣可拆卸密封连接；

筒壳11节的数量与过滤部的数量相同。

实施例九

所述筒壳11包括多节，筒壳11节的数量与过滤部的数量相同；

每一节上设有通孔，通孔由胶塞或是胶膜封闭，用于注射器向筒壳11内注射和抽取液体。

实施例十

所述螺旋导流片21由塑料或医用钢材制成，导流片边沿的径向截面为圆弧形；

螺旋导流片21边沿不接触内筒30内壁。

之所以如此设计，是为了避免螺旋导流片损伤细胞壁。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，包括外筒组件、中心管、内筒以及动力组件；

内筒用于容置骨髓血和过滤分离各类细胞，其一端为锥形部，一端为同轴圆柱形部，圆柱形部与锥形部的锥底连接；

所述中心管用于向内筒中进料，提供物料分离和移动动力；

中心管与内筒同轴，中心管位于内筒内，两端伸出内筒外，且与内筒两端旋转密封；

动力组件用于带动中心管与内筒同向传动，内筒转速是中心管转速的1.1-2.3倍；

中心管上固定螺旋导流片，螺旋导流片旋转时能够带动物料向内筒锥形部移动；

中心管临近内筒圆柱形部空余端处开有出料口，且中心管在出料口临近内筒圆柱形部空余端的一侧封闭；

外筒组件包括筒壳，筒壳与内筒同轴，与内筒可拆卸密封固定连接；内筒包括至少两级过滤部；

其中一级过滤部过滤孔直径大于单个核细胞最大直径，用于放出单个核细胞进入筒壳内；

所述一级过滤部位于内筒锥形部的一端；

除一级过滤部外的过滤部，过滤孔直径小于单个核细胞的最小直径，用于放出除了单个核细胞以外的骨髓血中的组份；

所述筒壳在一级过滤部与紧邻的过滤部界限处固定有分隔部件，分隔部件一侧与内筒密封固定，另一侧与筒壳内壁密封固定。

2.根据权利要求1所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述内筒容积80-100ml；

所述筒壳与内筒之间的空腔容积80-120ml；

中心管进料口能够封闭；

内筒圆柱形部空余端带有放液口。

3.根据权利要求2所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述中心管，还包括活塞杆；

活塞杆用于将中心管内的骨髓血完全注入内筒中，同时封堵出料口；

活塞杆位于中心管内的一端带有活塞头，活塞头轴向长度大于出料口的轴向长度，活塞头能够封闭出料口。

4.根据权利要求1所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述内筒容积50-80ml；

所述筒壳与内筒之间空腔的容积为50-80ml；所述中心管进液口与循环泵的出液口连通；所述筒壳远离中心管进液端一侧面开孔；

还包括循环筒，循环筒朝向筒壳一侧开口，且与筒壳旋转密封连接，循环筒通过循环管道与循环泵的进液口连通。

5.根据权利要求4所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述循环泵为蠕动泵，通过挤压循环管实现液体循环；所述循环管上设有三通阀，用于封闭管道和注入骨髓血。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述内筒包括一级过滤部、二级过滤部、三级过滤部；

所述三级过滤部位于内筒圆柱形部空余端，其过滤孔直径大于血小板最大直径，小于红细胞最小直径，用于放出血小板进入筒壳内；

所述二级过滤部位于一级过滤部和三级过滤部之间，其过滤孔直径大于红细胞最大直径，小于单个核细胞最小直径，用于放出红细胞进入筒壳内；所述筒壳内在一级过滤部和二级过滤部之间的界限处密封固定分隔部件；所述二级过滤部与三级过滤部之间的界限处密封固定分隔部件；

分隔部件远离内筒的一侧均与筒壳密封固定。

7.根据权利要求6所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述一级过滤部和二级过滤部之间的分隔部件为一级过滤网；

所述一级过滤网过滤孔直径小于单个核细胞最小直径，大于红细胞最大直径，用于将单个核细胞留存在一级过滤网与筒壳围成的临近进液端的空腔内；

二级过滤部与三级过滤部之间的分隔部件为二级过滤网；

所述二级过滤网的过滤孔直径小于红细胞最小直径，大于血小板最大直径，用于将红细胞留存在一级过滤网与二级过滤网围成的空腔内，并使血小板留存进入到二级过滤网与筒壳围成的临近圆柱形部一端的空腔内。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述筒壳包括多节，各节之间通过螺纹或卡扣可拆卸密封连接；筒壳节的数量与过滤部的数量相同。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述筒壳包括多节，筒壳节的数量与过滤部的数量相同；

每一节上设有通孔，通孔由胶塞或是胶膜封闭，用于注射器向筒壳内注射和抽取液体。

10.根据权利要求1-5任一项所述的一种组织工程用骨髓单个核细胞、血小板水平离心富集装置，其特征在于，

所述螺旋导流片由塑料或医用钢材制成，导流片边沿的径向截面为圆弧形；

螺旋导流片边沿不接触内筒内壁。

Images