CN2892874Y - 密度细胞分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物医学实验室装置，尤其涉及一种用于细胞分离的生物医学实验室装置，具体的说，这种用于细胞分离的密度细胞分离装置利用非连续密度分离细胞原理，采用Ficoll或Percoll密度分离液，按照不同的密度等级分离各种不同密度的细胞。其特征在于：利用先进的微电脑控制系统及其不同的压力传感器，设计全封闭、无污染、自动操作程序的细胞分离系统，适合临床大剂量、无菌的特殊需要。

Description

密度细胞分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种生物医学实验室装置，尤其涉及一种用于细胞分离的生物医学实验室装置，具体的说，这种用于细胞分离的密度细胞分离装置利用非连续密度分离细胞原理，采用Ficoll或Percoll密度分离液，按照不同的密度等级分离各种不同密度的细胞。其特征在于：利用先进的微电脑控制系统及其不同的压力传感器，设计全封闭、无污染、自动操作程序的细胞分离系统，适合临床大剂量、无菌的特殊需要。

背景技术

应用非持续密度分离细胞的技术，是生物医学实验室经常应用的技术，但是，常规的密度分离技术采用手工操作，容易造成标本污染，分离效率较低，分离工作量较大，不适合应用于临床生物细胞治疗需要。

临床生物细胞治疗是现代生物治疗的重要组成部分，多种临床生物细胞治疗已经广泛应用于多种疾病的治疗，例如，骨髓移植，外周血造血干细胞移植已经成为各种血液肿瘤的首选治疗方法。树突状细胞治疗也已经被证实为肿瘤生物治疗的最有发展前途的治疗方法。临床生物细胞治疗的重要步骤之一是生物细胞净化。目前细胞净化多采用手工方式在开放性环境下进行，极易引发标本污染而导致细胞净化程序失败。由于临床生物细胞治疗所需细胞数量较多，因此，手工操作方式工作量较多，较易出现多种误差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种密度细胞分离装置，在全封闭、无污染环境下，实现血细胞自动分离，不仅大幅度减少细胞分离和净化过程中标本污染发生的比率，也明显提高细胞分离的效率。

为解决其技术问题，本实用新型采用的技术解决方案，其特征是，本实用新型装置由挂钩、分离台、清洗浓缩台三部份组成。

a)挂钩

固定在分离台顶部，由金属材料制作(如不锈钢)，用来悬吊液体容器，有三个挂钩，自右向左依次为1’挂钩->密度梯度液1’袋，2’挂钩->待分离细胞袋，3’挂钩->密度梯度液3’袋。

b)分离台

i.上1/3为三个电磁挤压阀，自左向右依次为①-②-③号阀，分别控制1′-2′-3′号袋中液体流向，受微电脑系统控制。

ii.中1/3为三个分离管支架，自左向右分别为A-B-C分离管支架，分别用来固定及支撑A-B-C分离管，支架用硬质塑料制作，用螺丝固定在分离台中1/3，每个支架内部，都装置一个数字化重量计，可以自动监测计算每个分离管内重量的变化，分离管支架作为重量计的外延部份已被调零，校正精度时，支架包括在内调零，因此可以准确地计算分离管的重量。每个支架上安放一个分离管，分离管用无毒塑料材料制作，呈园锥形，顶部有可以分离的分离管盖，带外螺纹接口，与分离管入口的外螺纹接口相互连接，分离管锥形出口借其上部的内螺纹结构与分离管出口的内螺纹结构相互连接，分离管入口及出口各有连接管借螺丝连接(见图3，分离管结构示意图)。

分离管为标准结构统一制作，因此，数字化重量计，在实际运行中，可以统一计算分离管重量，再度设置为零基准，任何加入分离管内的液体重量可以予以计算，通过计算及监测分离管中重量的改变，而控制实际流量。

分离管体带有标准的度量单位，容易一目了然地观察及容量改变，分离管用透明硬塑料(对人体组织无毒性的，生物相容性良好材料)制造，分离管上方入口和下方出口分别用手动阀门或封夹(输血或输液时常用的封夹)封闭其上、下端，形成一个封闭的内环境。

iii.下1/3的近中央部份是三个电磁挤压阀，自左向右依次为④-⑤-⑥号阀分别控制从A-B-C分离管出口液体流出。下1/3的近右侧部份为控制面板及其相连接的微电脑控制系统，由微电脑芯片、贮存芯片、附属电路及其液晶显示器所组成，接受各个传感器的信号，即时处理信号，并发出指令控制各个电磁阀及其蠕动泵的活动，并贮存其活动的相关参数，液晶显示屏显示各种相关参数及其各种装置的工作状态，并可以控制微电脑系统活动。

c)清洗浓缩台

由TFF过滤装置构成，由电磁挤压阀，TFF容器，TFF过滤盒(采用4μm的多孔过滤膜)，蠕动泵、废弃液收集袋及细胞收获袋等部份组成，为标准的TFF装置(详细设计见TFF系统设计)。

清洗浓缩台构成仪器的底部，与分离台连接，支撑分离台，起到基底座的作用，在TFF容器支架内装置有重量计5’，可以监测和计算TFF容器内重量。

本实用新型工作原理及其应用方法：

这个系统主要用来分离和净化外周血、骨髓或脐血中的单个核细胞(MononuclearCells)，和单核细胞(或称树突状细胞前细胞，Monocyte)。工作原理为利用非连续密度分离的原理，采用不同密度的分离液，通过离心，隔离不同密度的血细胞，从而使不同密度的血细胞处于分离管不同的层面，通过观察不同离心管所处的不同层面，从而设置不同的参数，让不同的容器接受不同密度的细胞，再用缓冲液冲冼、浓缩细胞，而起到分离不同血细胞的目的。

a)单个核细胞分离(淋巴细胞分离，Mononuclear Cell Selection)(用Ficoll-Pagneplus分离外周血中单个核细胞(淋巴细胞)，Density(密度)1.077g/ml，加Ficoll-PaguePlus∶血标本＝15∶35。如分离70ml外周血采集的单个核细胞采用30ml Ficoll-Pague Plus首先放置30ml Ficoll-Pague Plus在分离管，然后仔细放置70ml外周血单个核细胞分离液在表面。离心400xgx30-40分钟在18℃-20℃，离心后的分离管置于分离管架，观察分离管内单个核细胞的层面，输入数据，开放电磁阀，将废弃液体流入废弃袋，当分离管内的层面将到达淋巴细胞层面时，电磁阀(连接废弃液袋)关闭，而连接细胞收集液的电磁阀开放，收集单个核细胞，当单个核细胞收集完成后，电磁阀关闭。

b)单核细胞分离(Monocyte Selection)

准备两种不同比重的密度分离液：A.Ficoll Density 1.070g/ml(密度梯度液1)，B.Percoll Density 1.064g/ml(密度梯度液2)。首先在分离管内底部置入Ficoll(1.070g/ml)30ml，然后在上面铺上70ml外周血淋巴细胞采集液，然后，在上面置放Percoll(1.064g/ml)，离心400gx35分钟(25℃-35℃)，将分离管放置在分离管支架，观察最上层的单核细胞层，输入数据至微电脑系统，其余废弃液流入废弃液袋，而单核细胞层流入细胞收集袋，经过清洗浓缩后备用。

本实用新型的有益效果是，提出一种新型、全封闭式的自动细胞分析装置，大幅度减少标本污染率，提高细胞分离的效率。

附图说明

图1是本实用新型装置示意图

图2是本实用新型装置连接示意图

图3是分离管结构示意图

图4是单分离管配置示意图

图5是内部连接图

图1中，101-密度梯度液(1)；102-待分离细胞；103.-密度梯度液(2)；104-数字式重量计；105-分离管支架；106-控制面板；107-废弃液挂钩；108-蠕动泵；109-电磁搅拌器；110-TFF容器支架；111-重量计。

图2中，201-密度梯度液(1)；202-待分离细胞；203-密度梯度液(2)；204-分离管；205-电磁挤压阀；206-缓冲液袋；207-TFF容器；208-控制面板；209-废弃液袋；210-TFF过滤盒；211-蠕动泵。

图3中，301-入口连接管；302-分离管盖；303.-(带外螺旋)接口；304-(带内螺旋)接口；305-分离管入口；306-分离管体；307-分离管锥形出口；308-出口连接管；309-分离管入口；310-分离管体；311-分离管刻度；312-分离管出口。

图4中，401-密度液(1)；402-待分离细胞；403密度液(2)；404-数字式重量计；405-控制面板；406-废弃液挂钩；407-蠕动泵；408-数字式重量计；409-TFF容器支架；410-缓冲液挂钩；411-分离管支架。

图5中，501-密度液(1)；502-待分离细胞；503-密度液(2)；504-控制面板；505-废弃液袋；506-蠕动泵；507-细胞收获袋；508-TFF容器；509-缓冲液袋；510-分离管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

实施例-本实用新型装置运行程序：

a)淋巴细分离净化：

i.程序(1)：安装1’密度液袋和2’待分离细胞密度袋，连接1’袋和2’袋出口与A-B-C三个分离管入口，并检查是否安装妥当(无菌操作)。

ii.程序(2)：启动电源，电源指示灯亮

iii.程序(3)：选择“测试”选项。微电脑控制系统自行检查各个连接部份及其各个单元是否出现异常，如果各部位功能正常，液晶屏显示“功能正常，待机使用“字样。

iv.程序(4)：选择“淋巴细胞分离净化“选项。

v.程序(5)：选择“灌注密度分离液“选项。

1.这时液晶显示屏上跳出三行栏目：

“A-分离管灌注***ml密度液”

“B-分离管灌注***ml密度液”

“C-分离管灌注***ml密度液”

填写上述空格，例如：

“A-分离管灌注30ml密度液”

“B-分离管灌注30ml密度液”

“C-分离管灌注30ml密度液”

2.填写完毕，选择“开始灌注”选项，这时系统自行运转，自动控制，开始灌注过程。

3.首先，A分离管重量计启动，准备监测并计算A分离管内的重量，例如：指令A分离管接受30ml，比重为1.070g/ml液体，则重量为30×1.070g/ml＝32.1g，因为密度液比重作为固定参数，已经输入微电脑，这时只要微电脑接受“灌注30ml密度液”指令就会自动计算出接受32.1g重量的指令。与此同时微电脑按预设的指令，开放①号阀门，1’袋中的密度液缓慢通过①号阀流入A分离管，A-重量计接受A-分离管的重量，并传入微电脑，当微电脑接受输入信息达到32.1g时，微电脑指令①号阀门自动关闭。

4.B分离管、B重量计、②号阀门重复上述过程。B分离管内置于30ml密度液。

5.C分离管、C重量计、③号阀门重复同样过程。C分离管内置于30ml密度液

vi.程序(6)：选择“灌注待分离细胞”选项

1.液晶显示屏显示

“A-分离管灌注***ml待分离细胞”

“B-分离管灌注***ml待分离细胞”

“C-分离管灌注***ml待分离细胞”

填写上述空格。

“A-分离管灌注70ml待分离细胞”

“A-分离管灌注70ml待分离细胞”

“A-分离管灌注70ml待分离细胞”

2.填写完毕，选择“开始灌注”选项。

3.灌注过程与程序(5)一样。待分离细胞的比重已经预先存入微电脑，微电脑根据填写的输入容量自动计算重量，并预设仃止灌注的重量标准，在选择“灌注待分离细胞”选项时，A、B、C重量计已经重新调零，准备测量和计算新灌注的待分离细液。

4.程序自动执行，A、B、C分离管灌注各70ml待分离细胞，灌注时流速很慢，缓慢的覆盖在密度分离液表面，液体总量达100ml。

5.拆除A-B-C分离管入口与管道连接，用管夹封闭分离管。

vii.程序(7)：离心：将三个已经灌注完毕的分离管，小心的从分离管支架取出，缓慢仔细地放置于专用离心机支架上，离心400g×25分钟~35分钟，18℃-20℃

viii.程序(8)：重新安装A-B-C分离管。仔细、小心将A-B-C分离管从离心机中取出，并平稳地放置在分离管支架，移动过程中不能摇晃，以免破坏分层的界面，连接A-B-C分离管出口与相应管道。

ix.程序(9)：选择“淋巴细胞层分离”选项。

1.液晶显示屏跳出三个栏目：

“A-分离管淋巴细胞分离层从***ml->***ml”

“B-分离管淋巴细胞分离层从***ml->***ml”

“C-分离管淋巴细胞分离层从***ml->***ml”

2.仔细观察各个不同的分离管中淋巴细胞分离层的刻度，并填写：

“A-分离管淋巴细胞分离层从60ml->80ml”

“B-分离管淋巴细胞分离层从60ml->80ml”

“C-分离管淋巴细胞分离层从60ml->80ml”

微电脑控制系统内分别置A、B、C重量计在重量减少60ml×1.050(例如平均比重为1.050g/ml)＝63g时，触发警报，微电脑系统开启/关闭相应电磁挤压阀，以开放/阻止相应的液体流动。然后在A、B、C重量计在分别到达80ml×1.050＝84g时，微电脑系统重新开放相应阀门。

3.“A”分离管细胞分离，选择“A分离管细胞分离”选项，开放④-⑧电磁挤压阀，A分离管内的分离液通过④-⑧号电磁阀上方的管道内有一个特别设计的，上、下两端膨大，中间细小的玻璃管，限制了流速，液体以很缓慢速度20ml/分流过。当A分离管内的液体流出，60ml时，亦即A分离管内液体生量减少至63g时，微电脑系统触发警报，关闭④号电磁阀，30秒后关闭⑧号电磁阀(以便让管道中液体流净)30秒后，开放④-⑦号阀，已分离的淋巴细胞流入TFF容器，当A分离管液体减少超过80mi时(重量减少84g时)，微电脑预设的警报动作，关闭④号阀，30秒后，关闭⑦号阀。

4.“B”分离管细胞分离。选择“B分离管细胞分离”选项(程序相同)，开放⑤-⑧阀，当液体流出近60ml时关闭⑤号阀，30秒后关闭⑧号阀。30秒后，开放⑤-⑦号阀，当B分离管液体减少80ml时，关闭⑤阀及⑦阀。

5.“C”分离管细胞分离。选择“C分离管细胞”选项，区别在于置换④或⑤号阀为⑥阀。

x.程序(10)：选择“收集废弃液”选项。开放④-⑤-⑥-⑧号电磁阀，收集全部废弃液至4’袋，当A、B、C重量计重量减少到零时，关闭④-⑤-⑥-⑧号阀。

xi.程序(11)：选择“灌注缓冲液(1)”选项。

1.液晶显示屏跳出栏目：“灌注缓冲液***ml”，通常选择三倍于分离细胞的容量，例如已分离细胞为180ml，则为540ml。

2.填写“灌注缓冲液540ml”

3.选择“开始灌注”选项。开放_号阀门，6’重量计减少540g时，微电脑系统自动关闭_号阀门。

xii.程序(12)：选择“清洗浓缩细胞(1)”选项。

1.液晶显示屏跳出栏目：“细胞浓缩容量***ml”，通常选择已分离容量的初始容量或更少容量，台选择150ml。

2.填写“细胞浓缩容量150ml”

3.选择“开始清洗浓缩”选项。开放⑩阀-⑨阀，蠕动泵逆时针方向转动速度600ml/分，当TFF容器内液体到达150g时，蠕动泵仃止转动，⑩-⑨阀关闭。

xiii.程序(13)：选择“灌注缓冲液(2)”选项。重复程序(11)。

xiv.程序(14)：选择“清洗浓缩细胞(2)”选项。重复程序(12)。

xv.程序(15)：选择“灌注缓冲液(3)”选项。重复程序(11)。

xvi.程序(16)：选择“清洗浓缩细胞(3)”选项。重复程序(12)。

xvii.程序(17)：选择“收获细胞”选项。开放_号阀，收获细胞进入5’袋-细胞收获袋。

整个程序结束。

b)单核细胞分离净化

i.程序(1)：安装1’袋-密度液(1)1.070g/ml，2’袋-待分离细胞，3’袋-密度液(2)(1.060G/ML)，连接1’-2’-3’袋，出口与A-B-C分离管入口。

ii.程序(2)-(3)：与前程序相同。

iii.程序(4)：选择“单核细胞分离净化”选项。

iv.程序(5)：选择“灌注密度分离液”选项。

1.选择“灌注密度分离液(1)”选项，液晶屏上出现三行栏目

“A-分离管灌注***ml密度液(1)”

“B-分离管灌注***ml密度液(1)”

“C-分离管灌注***ml密度液(1)”

填写上述空格，例如：

“A-分离管灌注30ml密度液(1)”

“A-分离管灌注30ml密度液(1)”

“A-分离管灌注30ml密度液(1)”

2.3.4.5.与前程序相同。

6.选择“灌注密度分离液(2)”选项。其余程序同1项。

7.8.9.10.程序同2.3.4.5.

v.程序(6)-程序(7)：同前程序。区别在于观察分离细胞时，为最上层，密度最低的单核细胞。

密度细胞分离仪(单分离管型)(见图4，图5)。原理、构置与前述结构一致，仅仅是由原来A-B-C三个分离管改为单分离管，在程序设计上仅需采用A分离管程序即可，其余不变。

Claims (2)

1.本实用新型涉及一种生物医学实验室装置，尤其涉及一种用于细胞分离的生物医学实验室装置，其特征是：由挂钩、分离台、清洗浓缩台三部份组成的密度细胞分离装置，应用密度分离液，按照不同密度等级分离各类细胞。

2.按照权利要求1所述的密度细胞分离装置，其特征是：其结构由挂钩、分离台、清洗浓缩台三部份组成，挂钩固定在分离台顶部，由金属材料制作，用来悬吊液体容器，分离台上1/3为三个电磁挤压阀，分别控制液体容器中液体流向，受微电脑系统控制，中1/3为三个分离管支架，分别用来固定及支撑分离管，支架用硬质塑料制作，用螺丝固定在分离台中1/3，每个支架内部都装置一个数字化重量计，下1/3的近中央部份是三个电磁挤压阀，分别控制从分离管出口液体流出，下1/3的近右侧部份为控制面板及其相连接的微电脑控制系统，由微电脑芯片、贮存芯片、附属电路及其液晶显示器所组成，清洗浓缩台由TFF过滤装置构成，由电磁挤压阀、TFF容器、TFF过滤盒、蠕动泵、废弃液收集袋及细胞收获袋等部份组成，清洗浓缩台构成仪器的底部，与分离台连接，支撑分离台。

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