CN218262520U - 一种细胞分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种细胞分离装置，该细胞分离装置包括：离心杯，安装于离心仓内，包括进液流道和出液流道；液路单元，包括泵组件、阀组件以及管路，用于对离心杯供液和抽液，以及分装至多个终产品袋；泵组件和阀组件在管路路径中；主机控制单元，包括驱动电机、废液槽和离心仓，与泵组件和阀组件连接，并对驱动电机、泵组件、阀组件进行控制；驱动电机与离心杯传动连接，用于转动离心杯以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；框架，固定安装于主机控制单元的顶部，用于悬挂液袋。上述细胞分离装置具有低损伤、高通量、高效率、高回收率、无菌的特点。

Description

一种细胞分离装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种细胞分离装置。

背景技术

细胞治疗方法是一种将细胞类药物注入患者体内以治疗疾病的治疗手段，然而，细胞类药物生产过程制备环节多、工艺复杂，而复杂的工艺操作和细胞离体环境对细胞生物活性的影响十分显著，尤其是在细胞类药物生产第一步的细胞分离过程中。

现有设备中常采用的两种方案分别为密度梯度离心方案和逆流离心方案，其中：密度梯度离心方案对细胞样品进行离心操作，等细胞样品离心分层后，进行细胞分离的处理，但离心过程中流体剪切力会对细胞造成较高的剪切损伤，导致细胞生物活性的降低，以及分离获取细胞的纯量不高；逆流离心方案对细胞样品进行密度和尺寸上的双维度分层，可得到高度浓缩的细胞液，但是逆流离心方案的分离效率较低，长时间的处理也会显著降低细胞生物活性。

因此，现有技术不仅存在低效和高损伤的缺陷，还存在较难满足高回收率和高通量的全自动全封闭细胞分离的需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种细胞分离装置，该细胞分离装置具有低损伤、高通量、高效率、高回收率、无菌的特点，可显著改善现有技术中细胞生物活性低的不足，并满足全自动全封闭细胞分离的需求。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种细胞分离装置，该细胞分离装置包括：

离心杯，安装于离心仓内，包括进液流道和出液流道，用于进行第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；所述进液流道为用于流进离心杯的通道；所述出液流道为用于从离心杯中抽取溶液的通道；

液路单元，包括泵组件、阀组件以及管路，用于对所述离心杯供液和抽液，以及分装至多个终产品袋；所述泵组件和所述阀组件在所述管路路径中；

主机控制单元，包括驱动电机、废液槽和所述离心仓，并与所述泵组件和所述阀组件连接，并对所述驱动电机、所述泵组件、所述阀组件进行控制；所述驱动电机与所述离心杯传动连接，用于转动所述离心杯以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；所述废液槽用于收集清洗后和排废后的溶液；所述离心仓内安装有用于控制所述离心杯中液体温度的控温模块；

框架，固定安装于所述主机控制单元的顶部，用于悬挂装有分离液的分离液袋、装有待分离液的样本液袋、装有清洗液的清洗液袋、初产品袋和终产品袋；所述清洗液用于细胞分离过程中的清洗。

更进一步地，所述离心杯还包括推液板，所述推液板从离心杯的中心沿半径方向延伸，并且所述推液板中远离轴心的端部与所述离心杯的内壁之间具有间隙。

更进一步地，所述离心杯还包括杯体和杯盖；

所述推液板固定连接于所述杯体和/或所述杯盖；

所述杯盖密封连接于所述杯体的顶部，在所述杯盖和所述杯体之间形成离心腔；

所述推液板沿所述杯体的周向分布于所述离心腔内，所述推液板中邻近轴心的另一端部与所述杯体的轴心之间具有间隙；

所述进液流道和所述出液流道均连通所述杯体外部和所述离心腔；所述进液流道具有设置于所述杯体外部的第一进液口和/或设置于所述杯体的内侧壁底部的第二进液口；所述出液流道具有设置于所述离心腔的顶部的第一出液口和/或设置于所述杯体侧壁顶部的第二出液口。

更进一步地，所述杯体的侧壁与底壁之间形成5°～50°的倒角。

更进一步地，所述泵组件为蠕动泵。

更进一步地，所述液路单元还包括无菌取样装置；

所述无菌取样装置通过无菌导管连接于所述泵组件与所述离心杯之间的管路中。

更进一步地，所述框架由两个竖直的支撑杆和固定连接于两个所述支撑杆顶部的横梁构成；

所述支撑杆的底端固定安装于所述主机控制单元的顶部；

在所述框架和所述主机控制单元之间形成液袋的悬挂空间。

更进一步地，还包括安装于所述框架的称重单元；

所述称重单元用于对所述框架中的液袋重量进行实时监测。

更进一步地，所述控温模块为半导体热电制冷器件。

更进一步地，所述液路单元还包括液路切换装置，所述液路切换装置用于将终产品溶液进行封闭式切换及分装至多个所述终产品袋中；

所述液路单元还包括第一气泡传感器、第二气泡传感器以及第三气泡传感器；通过所述第一气泡传感器、所述第二气泡传感器和所述第三气泡传感器用于监控所述液路单元中管路的流向。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的细胞分离装置中，离心杯包括进液流道和出液流道，液路单元包括泵组件、阀组件以及管路，主机控制单元包括驱动电机、废液槽和离心仓，框架用于悬挂分离液袋、样本液袋、清洗液袋、初产品袋和终产品袋，由于驱动电机与离心杯传动连接，并且离心杯的进液流道和出液流道通过液路单元与液袋连通，通过离心杯可以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理，因此，采用上述结构的细胞分离装置能够实现全自动、全封闭的细胞分离，使得细胞分离装置具有高通量、高效率、高回收率、无菌的特点，可显著改善现有技术中细胞生物活性低的不足。

2、本实用新型的细胞分离装置在离心杯内设置有推液板，在驱动电机驱动离心杯转动时，推液板用以增加液体离心的推动力，推液板先推动附近的液体，附近的液体继续推动远处的液体，使得内层液体的切应力更低，细胞受到的剪切与摩擦小，从而提高细胞的活性；同时，推液板与离心杯的内壁之间具有间隙，通过间隙可以平衡推液板两侧液体的压力作用，从而使液面平滑，更容易分离，减少分离所需时间；因此，通过设置于离心杯内的推液板能够提高离心分层的效率，还能显著减小离心过程中离心杯内的流体剪切力，使得细胞分离装置具有低损伤、高通量、高效率、高回收率、无菌的特点，可显著改善现有技术中细胞生物活性低的不足，并满足全自动全封闭细胞分离的需求。

附图说明

图1为本实用新型细胞分离装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型细胞分离装置的液路单元原理示意图；

图3为图1中离心杯的整体结构示意图；

图4为图3中离心杯的剖视图。

其中，1-主机控制单元，2-框架，3-离心杯，4-离心仓，5-废液槽，6-推液板，7-进液流道，8-出液流道，9-间隙，10-泵组件，11-离心仓盖，12-无菌取样装置，13-控制面板，14-触控显示屏，15-杯体，16-杯盖，17-第一进液口， 18-第二进液口，19-第一出液口，20-第二出液口，21-倒角，22-废液袋，23- 清洗液袋，24-培养基液袋，25-备用液袋，26-终产品袋，27-初产品袋，28-分离液袋，29-样本液袋，30-第一气泡传感器，31-第二气泡传感器，32-第三气泡传感器，33-第一管路，34-第一端口，35-第二管路，36-第二端口，37-第一密封圈，38-第二密封圈，39-轴承，40-称重单元，41-显示开关，42-挂钩，43- 第一控制阀，44-第二控制阀，45-第三控制阀，46-第四控制阀，47-第五控制阀，48-第六控制阀，49-第七控制阀，50-第八控制阀，51-第九控制阀，52-第十控制阀，53-第十一控制阀，54-第十二控制阀，55-第十三控制阀，56-控制按钮，57-第三管路，58-第一支路管路，59-第二支路管路，60-第三支路管路， 61-第四支路管路，62-第五支路管路，63-第六支路管路

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1结构所示，本实施例提供了一种细胞分离装置，该细胞分离装置包括主机控制单元1、框架2、离心杯3以及液路单元；

如图1、图3和图4结构所示，离心杯3安装于主机控制单元1的离心仓 4内，包括进液流道7和出液流道8，用于进行第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；进液流道7为用于流进离心杯3的通道；出液流道8为用于从离心杯3中抽取溶液的通道；

液路单元包括泵组件10、阀组件以及管路，用于对离心杯3供液和抽液，以及分装至多个终产品袋26；泵组件10和阀组件在管路路径中；管路采用无菌导管；泵组件10可以为蠕动泵；液路单元还可以包括无菌取样装置12，无菌取样装置12可以通过无菌导管连接于泵组件10与离心杯3之间的第二支路管路59中，通过增设的无菌取样装置12便于提取离心杯3中的样品进行质检；泵组件10的第一端口34和第二端口36均与废液袋22连通；泵组件10的第一端口34与离心杯3的第二出液口20连通；

主机控制单元1包括驱动电机(图中未示出)、废液槽5和离心仓4，并与泵组件10和阀组件连接，并对驱动电机、泵组件10、阀组件进行控制；驱动电机与离心杯3传动连接，用于转动离心杯3以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；废液槽5用于收集清洗后和排废后的溶液；主机控制单元1为整个细胞分离装置的基础，废液槽5 可以直接容置废液，也可以在废液槽5内放置用于容置废液的废液袋22；废液槽5设置有开口，便于取放废液袋22或废液；离心仓4用于容置离心杯3；为了保持细胞分离装置的整洁外观，在离心仓4的顶部设置有可以打开的离心仓盖11，通过离心仓盖11可以将离心杯3罩设于底座1内，同时通过离心仓盖 11的开启便于取放离心杯3；

框架2固定安装于主机控制单元1的顶部，用于悬挂装有分离液的分离液袋28、装有待分离液的样本液袋29、装有清洗液的清洗液袋23、初产品袋27 和终产品袋26；清洗液用于细胞分离过程中的清洗；框架2主要用于悬挂液袋，可以由图1中两个竖直的支撑杆和固定连接于两个支撑杆顶部的横梁构成；支撑杆的底端固定安装于主机控制单元1的顶部；在框架2和主机控制单元1之间形成液袋的悬挂空间。液袋除上述分离液袋28、样本液袋29、清洗液袋23、初产品袋27和终产品袋26外，还可以包括废液袋22、培养基液袋24、备用液袋25以及中产品袋(图中未示出)；在实际生产过程中，初产品袋27在完成容置初产品的任务后还可以用作中产品袋。

上述细胞分离装置中，离心杯3包括进液流道7和出液流道8，液路单元包括泵组件10、阀组件以及多个管路，主机控制单元1包括驱动电机、废液槽 5和离心仓4，框架2用于悬挂装有分离液的分离液袋28、装有待分离液的样本液袋29、装有清洗液的清洗液袋23、初产品袋27和终产品袋26，由于驱动电机与离心杯3传动连接，并且离心杯3的进液流道7和出液流道8通过液路单元与各液袋连通，通过离心杯3可以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理，因此，采用上述结构的细胞分离装置能够实现全自动、全封闭的细胞分离，使得细胞分离装置具有高通量、高效率、高回收率、无菌的特点，可显著改善现有技术中细胞生物活性低的不足。

一种优选的实施方式中，离心杯3还包括推液板6，推液板6从离心杯3 的中心沿半径方向延伸，并且推液板6中远离轴心的端部与离心杯3的内壁之间具有间隙9。

上述细胞分离装置中，在离心杯3内设置有推液板6，在驱动电机驱动离心杯3转动时，推液板6用以增加液体离心的推动力，推液板6先推动附近的液体，附近的液体继续推动远处的液体，使得内层液体的切应力更低，细胞受到的剪切与摩擦小，从而提高细胞的活性；同时，推液板6的端部与离心杯3 的内壁之间具有间隙9，通过间隙9可以平衡推液板6两侧液体的压力作用，从而使液面平滑，更容易分离，减少分离所需时间；因此，通过在离心杯3内增设的推液板6，上述细胞分离装置不仅能够提高离心分层的效率，还能显著减小离心过程中离心杯3内的流体剪切力，使得细胞分离装置具有低损伤、高通量、高效率、高回收率、无菌的特点，可显著改善现有技术中细胞生物活性低的不足，并满足全自动全封闭细胞分离的需求。

更进一步地，离心杯3还包括杯体15和杯盖16；杯盖16密封连接于杯体 15的顶部，在杯盖16和杯体15之间形成容置液体的离心腔；推液板6可以设置有两个，并且两个推液板6沿杯体15的周向分布于离心腔内，均沿杯体15 的径向延伸，推液板6中远离轴心的端部与离心杯3的内壁之间具有间隙9、推液板6中邻近轴心的另一端部与杯体15的轴心之间具有间隙9；推液板6 可以固定连接于杯体15和/或杯盖16；进液流道7和出液流道8均连通杯体15 外部和离心腔；进液流道7具有设置于杯体15外部的第一进液口17和设置于杯体15的内侧壁底部的第二进液口18；出液流道8具有设置于离心腔的顶部的第一出液口19和设置于杯体15侧壁顶部的第二出液口20；杯体15的侧壁与底壁之间形成有5°～50°的倒角21，通过倒角21的设置便于出液，使得离心杯3内残留液体的体积少于0.2ml；离心杯3还可以包括安装于杯体15底部的旋转适配器、安装于进液流道7与杯盖16之间的第一密封圈37、安装于出液流道8与杯盖16之间的第二密封圈38、以及安装于出液流道8与杯盖16 之间的轴承39；旋转适配器传动连接于离心杯3与驱动电机之间；杯盖16设置有中心孔；部分出液流道8同心套设于进液流道7的外周侧且穿过中心孔；第一密封圈37、第二密封圈38以及轴承39均安装于中心孔内；通过第一密封圈37和第二密封圈38可以使进液通道和出液通道之间密封隔离，通过轴承39 可以使进液通道和出液通道与杯盖16之间发生相对转动。

在上述各种细胞分离装置的基础上，液路单元还包括液路切换装置，所述液路切换装置用于将所述终产品溶液进行封闭式切换及分装至多个所述终产品袋中；液路单元还包括第一气泡传感器30、第二气泡传感器31以及第三气泡传感器32；通过第一气泡传感器30、第二气泡传感器31以及第三气泡传感器32用于监控液路单元中管路的流向。第一气泡传感器30安装于清洗液袋23、培养基液袋24、备用液袋25、以及终产品袋26相连的管路中；第二气泡传感器31安装于与初产品袋27、中产品袋、分离液袋28以及样本液袋29相连的管路中；第三气泡传感器32安装于与离心杯3的第一进液口17相连的管路中。

为了精确控制离心杯3内的液体温度、进液和出液质量，上述细胞分离装置还包括安装于离心仓4内的控温模块和安装于框架2的称重单元40；控温模块可以采用半导体热电制冷器件，可实现仓内4℃～40℃范围的温度控制，控制误差小于1℃，优选温度为5±1℃，以保证细胞的生物活性；通过称重单元40 可以实现对框架2中的液袋重量进行实时监测，测量误差小于1g。

如图1所示，主机控制单元1可以包括控制面板13和触控显示屏14，通过控制面板13和触控显示屏14可以实现输入输出控制和显示；控制面板13 上设置有用于控制泵组件10和阀组件的控制按钮56；控制面板13和触控显示屏14均与称重单元、控温模块、驱动电机、泵组件10以及阀组件信号连接。如图1结构所示，在主机控制单元1的侧面还设置有用于控制触控显示屏14 的显示开关41。为了方便液袋的悬挂，在框架2的顶部还设置有多个挂钩42。主机控制单元1能够通过控制程序和触控显示屏14独立控制每一个单元运行及其工艺参数，如：进出样的体积、路径，驱动电机的离心速度、加速度、时间，混匀速度、强度等。

为了方便说明，如图2所示，阀组件可以包括第一控制阀43、第二控制阀 44、第三控制阀45、第四控制阀46、第五控制阀47、第六控制阀48、第七控制阀49、第八控制阀50、第九控制阀51、第十控制阀52、第十一控制阀53、第十二控制阀54以及第十三控制阀55；管路包括第一管路33、第二管路35 以及第三管路57；其中：

第一管路33用于将离心杯3与初产品袋27、离心杯3与分离液袋28、离心杯3与样本液袋29连通，在初产品袋27与第一管路33之间设置有第五控制阀47；在分离液袋28与第一管路33之间设置有第六控制阀48；在样本液袋29与第一管路33之间设置有第七控制阀49；第一管路33通过第一支路管路58和第二支路管路59与离心杯3连通，第一支路管路58和第二支路管路 59的部分重合，即第一支路管路58和第二支路管路59在泵组件10的两端重合，合并为同一段主管路；第一支路管路58中安装有第十三控制阀55，用于连通泵组件10与离心杯3的进液流道7；第二支路管路59中安装有第十控制阀52，用于连通泵组件10与离心杯3的出液流道8；

第二管路35用于将泵组件10与清洗液袋23、泵组件10与培养基液袋24、泵组件10与备用液袋25、泵组件10与终产品袋26连通，在清洗液袋23与第二管路35之间安装有第一控制阀43，在培养基液袋24与第二管路35之间安装有第二控制阀44，在备用液袋25与第二管路35之间安装有第三控制阀45，在终产品袋26与第二管路35之间安装有第四控制阀46；第二管路35还包括第三支路管路60和第四支路管路61，其中，第三支路管路60用于连通泵组件 10的第一端口34与清洗液袋23、培养基液袋24、备用液袋25、终产品袋26，第三支路管路60中安装有第八控制阀50；第四支路管路61用于连通泵组件 10的第二端口36与清洗液袋23、培养基液袋24、备用液袋25、终产品袋26，第四支路管路61中安装有第九控制阀51；

第三管路57用于将泵组件10与废液袋22连通，第三管路57可以包括第五支路管路62和第六支路管路63，其中，第五支路管路62的一端和第六支路管路63的一端均连通废液袋22，第五支路管路62的另一端与泵组件10的第一端口34连通，第六支路管路63的另一端与泵组件10的第二端口36连通，并在第五支路管路62中安装有第十一控制阀53，在第六支路管路63中安装有第十二控制阀54。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种细胞分离装置，其特征在于，包括：

离心杯，安装于离心仓内，包括进液流道和出液流道，用于进行第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；所述进液流道为用于流进离心杯的通道；所述出液流道为用于从离心杯中抽取溶液的通道；

液路单元，包括泵组件、阀组件以及管路，用于对所述离心杯供液和抽液，以及分装至多个终产品袋；所述泵组件和所述阀组件在所述管路路径中；

主机控制单元，包括驱动电机、废液槽和所述离心仓，与所述泵组件和所述阀组件连接，并对所述驱动电机、所述泵组件、所述阀组件进行控制；所述驱动电机与所述离心杯传动连接，用于转动所述离心杯以实现第一细胞离心处理、提取初产品溶液、排废处理、第二细胞离心处理和制剂处理；所述废液槽用于收集清洗后和排废后的溶液；所述离心仓内安装有用于控制所述离心杯中液体温度的控温模块；

框架，固定安装于所述主机控制单元的顶部，用于悬挂装有分离液的分离液袋、装有待分离液的样本液袋、装有清洗液的清洗液袋、初产品袋和终产品袋；所述清洗液用于细胞分离过程中的清洗。

2.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，所述离心杯还包括推液板，所述推液板从离心杯的中心沿半径方向延伸，并且所述推液板中远离轴心的端部与所述离心杯的内壁之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述的细胞分离装置，其特征在于，所述离心杯还包括杯体和杯盖；

所述推液板固定连接于所述杯体和/或所述杯盖；

所述杯盖密封连接于所述杯体的顶部，在所述杯盖和所述杯体之间形成离心腔；

所述推液板沿所述杯体的周向分布于所述离心腔内，所述推液板中邻近轴心的另一端部与所述杯体的轴心之间具有间隙；

所述进液流道和所述出液流道均连通所述杯体外部和所述离心腔；所述进液流道具有设置于所述杯体外部的第一进液口和/或设置于所述杯体的内侧壁底部的第二进液口；所述出液流道具有设置于所述离心腔的顶部的第一出液口和/或设置于所述杯体侧壁顶部的第二出液口。

4.根据权利要求3所述的细胞分离装置，其特征在于，所述杯体的侧壁与底壁之间形成5°～50°的倒角。

5.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，所述泵组件为蠕动泵。

6.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，所述液路单元还包括无菌取样装置；

所述无菌取样装置通过无菌导管连接于所述泵组件与所述离心杯之间的管路中。

7.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，所述框架由两个竖直的支撑杆和固定连接于两个所述支撑杆顶部的横梁构成；

所述支撑杆的底端固定安装于所述主机控制单元的顶部；

在所述框架和所述主机控制单元之间形成液袋的悬挂空间。

8.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，还包括安装于所述框架的称重单元；

所述称重单元用于对所述框架中的液袋重量进行实时监测。

9.根据权利要求1所述的细胞分离装置，其特征在于，所述控温模块为半导体热电制冷器件。

10.根据权利要求1-9任一所述的细胞分离装置，其特征在于，所述液路单元还包括液路切换装置，所述液路切换装置用于将终产品溶液进行封闭式切换及分装至多个所述终产品袋中；

所述液路单元还包括第一气泡传感器、第二气泡传感器以及第三气泡传感器；通过所述第一气泡传感器、所述第二气泡传感器和所述第三气泡传感器用于监控所述液路单元中管路的流向。

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