WO2016095390A1 - 一种组织细胞自动分离器 - Google Patents

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何向锋
强福林
沈康
施文
王健
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C12M3/08—Apparatus for tissue disaggregation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q

Definitions

  • the microprocessor is also connected to a motor.
  • a touch screen is further connected to the microprocessor.
  • the invention has a protective heat preservation cover, automatically controls the temperature, is beneficial to the digestive enzyme activity, and at the same time ensures the safety of the user and realizes the aseptic operation.
  • FIG. 2 is a schematic structural view of a separation pipe of the present invention
  • Figure 3 is an exploded view of the separation tube shown in Figure 2;
  • Figure 4 is a schematic diagram of a temperature probe of the present invention.
  • the die 2 is divided into an Archimedes spiral tube region, a cell separation region and a negative pressure rotary cutting region from top to bottom.
  • the lower portion of the stator sleeve of the die is provided with a plurality of uniformly distributed diameters corresponding to the rotary cutter head region. Hole 0.8 of 0.8-1.2mm.
  • a spiral rod 51 is arranged in the Archimedes spiral tube region, a separation rod 52 is arranged in the cell separation zone, and a rotary cutter head 53 is arranged in the negative pressure rotary cutting zone, the spiral rod 51, the separation rod 52 and the rotary cutter head 53 is connected in sequence to form the rotor 5, and the bottom of the rotary cutter head 53 is connected to the rotor joint. among them:
  • the sample quality range of the present invention is 20-4000 mg; the rotor speed: 50-1000 rpm, which can be rotated in the forward and reverse directions; time: 1-1200 seconds; temperature: the temperature can be controlled at 37 ° C; application: separation according to different tissue cells It is required to provide optimized operating procedures and separation procedures; specimen processing: a closed space inside the separation tube.
  • the invention is simple and quick to operate, standardizes and programs the sample preparation process, reduces the influence of human factors, changes the operator dependence to non-operator dependence, and requires the tissue sample to be simply prepared into several millimeters before separation.
  • the tissue block can be used, and the separator can automatically cut it into tiny tissue blocks of 1.0 mm3 size, thereby separating the single cell suspension, and the biopsy and microscopic examination tissues can be applied.
  • the prepared cells are not only suitable for FCM but also for histochemical analysis and cell culture.

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Abstract

一种组织细胞自动分离器，将组织分离成单细胞，所述分离器包括分离管，所述分离管包括管壁（1）及位于管壁内的管芯（2），所述管壁顶部封闭，底部盖有管盖（3），所述管芯包括定子套管（4）和位于套管中的转子（5），所述管盖上设有转子接头，转子与转子接头连接，所述分离器还包括位于分离管外部的电机，所述电机通过转子接头为转子提供旋转动力。所述管芯内从上至下依次分为阿基米德螺旋管区、细胞分离区和负压旋切区。通过使用带有管芯的自动系统，微处理器定义的应用程序将操作规程优化，可以方便地处理标本，使细胞分离制备过程标准化、程序化，减少人为因素的影响。

Description

一种组织细胞自动分离器
技术领域
本发明涉及细胞分离，特别涉及一种组织细胞自动分离器。
背景技术
组织细胞是进行细胞生物学、分子生物学、免疫学、遗传学、肿瘤学等生命科学研究的重要材料，例如进行流式细胞术（flow cytometry，FCM）检测的前提即要求样品为单细胞悬液，而大多数实体组织都难以制成高质量的单细胞悬液样本，因而大大限制了FCM对实体组织特别是实体瘤的分析和研究。组织细胞分离器用于将机体组织如肺、肝、肿瘤等分散为单个细胞悬液，将实体组织分离为单个细胞的传统制备策略一般采用手工方法，主要有机械剪切法、酶消化法、去污剂化学处理法、针头抽吸法等。
为了以温和的、安全的、省时的、标准的自动化方法方便地从组织中分离单个细胞悬液，以及将组织块制备成匀浆，美国BD公司推出了Medimachine组织样本制备仪，德国美天旎公司推出了gentle MACS组织分离器。
Gentle MACS组织分离器使用专门的一次性分离管。该管的管盖上带有特殊设计的转子及定子，中心有隔膜封闭的小孔。主要有两种分离管，C管和M管。C管转子和定子的独特几何设计使其可以有效、温和地处理组织结构，得到高回收率的活细胞。M管可以处理组织块和细胞，用于分离亚细胞组分，例如核酸。这两种管的中心都有一个隔膜封闭的小孔，能保证在无菌条件下，在密闭系统中安全地处理样品。完全不需要打开试管盖，即可添加酶及其他溶液，或者取出分离出来的细胞或者匀浆溶液。
BD公司推出的产品Medimachine组织样本制备仪是采用机械剪切的方法将剪成小块的实体组织制备成单细胞或单细胞核悬液的自动化系统。样品制备过程不需加任何消化酶或去污剂等，它由Medimachine、Medicon及Filcon 3部分组成。其中Medimachine为主机，后两者为配件。Medicon为一圆形聚乙烯元件，底部设有一个固定的不锈钢网筛，上有约100个正六边形筛孔（直径约为1 mm），每个筛孔周围有6个经特殊设计的微型刀片以进行精细的组织切割，主机则可以每分钟100转的转速带动Medicon中轴的旋转片转动。Filcon为一直径1.5 cm的细胞过滤器，可按不同孔径对组织细胞混悬液进行过滤。
上述方法均需在细胞分离前以人力将组织块剪切成1.0mm3大小的微小组织块，既费力、费时，又不够均匀，还增加了污染的几率。
发明内容
本发明目的是：提供一种操作简便快捷的组织细胞自动分离器。
本发明的技术方案是：
一种组织细胞自动分离器，将组织细胞分离成单细胞，所述分离器包括分离管，所述分离管包括管壁及位于管壁内的管芯，所述管壁顶部封闭，底部盖有管盖，所述管芯包括定子套管和位于套管中的转子，所述管盖上设有转子接头，转子与转子接头连接，所述分离器还包括位于分离管外部的电机，所述电机通过转子接头为转子提供旋转动力。
优选的，所述管芯内从上至下依次分为阿基米德螺旋管区、细胞分离区和负压旋切区，所述阿基米德螺旋管区由定子套管和转子的螺旋杆共同组成阿基米德螺旋管，细胞分离区内装有分离棒，分离棒上有密集细小的齿状物，负压旋切区内装有旋切刀头，所述螺旋杆、分离棒和旋切刀头依次连接组成转子，旋切刀头底部连接转子接头。
优选的，所述定子套管下部对应旋切刀头区域设有若干均匀分布的孔洞。
进一步优选的，所述孔洞的直径为0.8-1.2mm。
优选的，所述转子通过转子接头与管盖的接合处密封。
优选的，所述分离管外部还设有防护保温罩。
进一步优选的，所述防护保温罩内装有温度探头和热电制冷片，所述温度探头和热电制冷片分别与一微处理器连接。
进一步优选的，所述防护保温罩内还装有一个与微处理器连接的循环风扇。
优选的，所述微处理器还连接到电机。
进一步优选的，所述微处理器上还连接一触控屏。
本发明的优点是：
1．本发明所提供的组织细胞自动分离器，使用特殊管芯的自动系统，微处理器定义特殊的应用程序（时间、速度、方向）将操作规程优化，可以方便地处理样本，使细胞分离制备过程标准化、程序化，减少人为因素的影响，变操作者依赖性为非操作者依赖性，且所需组织样本在分离前只需简单制备成数毫米大小的组织块即可，分离器可自动将其旋切成1.0mm3大小的微小组织块，进而分离得到单细胞悬液，用于细胞分选、分析或者培养。活检及镜检组织均可适用。
2．本发明具有防护保温罩，自动控温，利于消化酶活性发挥，同时保障用户安全性，实现无菌操作。
3．本发明采用旋切式样本切割，大小均匀。
4．本发明操作温和，且简便快捷。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的组织细胞分离器的结构原理；
图2为本发明的分离管的结构示意图；
图3为图2所示的分离管结构分解图；
图4为本发明的温度探头的原理图。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，本发明所揭示的将组织分离成单细胞的组织细胞自动分离器，包括分离管，分离管下方装有电机，电机速度可调，可反转，可根据所设定的程序（时间、速度、方向）进行运转。所述分离管外部还设有防护保温罩，所述防护保温罩内装有温度探头、热电制冷片和循环风扇，所述温度探头、热电制冷片和循环风扇分别与一微处理器连接，实现防护保温罩内自动控温37℃，利于消化酶活性发挥。微处理器还连接电机，控制电机的旋转，所述微处理器上还连接一触控屏，用来输入运行参数及显示运行过程中情况。
如图2和3所示，所述分离管包括管壁1及位于管壁内的管芯2，所述管壁顶部封闭，底部盖有管盖3，所述管芯2包括定子套管4和位于套管4中的转子5，所述管盖3上设有转子接头，转子与转子接头连接，所述转子通过转子接头与管盖的接合处密封，分离管下方的电机通过转子接头为转子提供旋转动力，定子套管和管壁通过卡口固定在电机上。
所述管芯2从上至下依次分为阿基米德螺旋管区、细胞分离区和负压旋切区，管芯的定子套管下部对应旋切刀头区域设有若干均匀分布的直径为0.8-1.2mm的孔洞6。所述阿基米德螺旋管区内装有螺旋杆51，细胞分离区内装有分离棒52，负压旋切区内装有旋切刀头53，所述螺旋杆51、分离棒52和旋切刀头53依次连接组成转子5，旋切刀头53底部连接转子接头。其中：
阿基米德螺旋管区：转子的螺杆结构同定子套管共同组成阿基米德螺旋管，利用套管圆筒内螺旋轮转上升而提升液体，其工作原理是当内螺旋转动时，螺杆一方面绕本身的轴线旋转，另一方面它又沿衬套内表面滚动，于是形成液体的密封腔室。螺杆每转一周，密封腔内的液体向前推进一个螺距，随著螺杆的连续转动，液体从一个密封腔压向另一个密封腔，最后将液体从套管顶部挤出，同时，在套管底部形成负压，造成吸力。
细胞分离区：微小组织块在负压的抽提作用下，随液流上升，经过细胞分离区，被转子中部分离棒上的密集细小齿状结构轻柔的分散为单个细胞。
负压旋切区：负压形成的吸力使组织块紧贴套管壁，并向孔内陷入，高速旋转的旋切刀头将从孔洞中陷入的组织切削下来，形成1.0mm3大小的微小组织块。
分离管内的液体携带微小组织块不断从套管底部的小孔进入，分别经过负压旋切区、细胞分离区和阿基米德螺旋管区，从套管顶部流出，如此周而复始，最终将组织块分散为单个细胞。组织细胞分离程序中设计有反转过程，当转子反转时，管芯内的液体流向逆转，可避免组织碎块堵塞负压旋切区的孔洞。
本发明分离的样本质量范围：20-4000mg；转子转速：50-1000rpm，可正反方向旋转；时间：1-1200秒；温度：可控制温度于37℃；应用程序：根据不同的组织细胞分离要求提供优化的操作规程和分离程序；标本处理：分离管内为密闭的空间。
本发明的热电制冷片，是一种热泵，半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷或加热的目的。
本发明的温度探头测温头采用数字化温度传感器。此传感器将温度感测、信号变换、A／D转换等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图4所示。该芯片将温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A／D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。此传感器有一个校准寄存器会在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。
本发明操作简便快捷，使样本制备过程标准化、程序化，减少人为因素的影响，变操作者依赖性为非操作者依赖性，且所需组织样本在分离前只需简单制备成数毫米大小的组织块即可，分离器可自动将其旋切成1.0mm3大小的微小组织块，进而分离得到单细胞悬液，活检及镜检组织均可适用。所制备的细胞不仅适用于FCM，还可进行组化分析及细胞培养等。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1．一种组织细胞自动分离器，将组织分离成单细胞，所述分离器包括分离管，其特征在于：所述分离管包括管壁及位于管壁内的管芯，所述管壁顶部封闭，底部盖有管盖，所述管芯包括定子套管和位于套管中的转子，所述管盖上设有转子接头，转子与转子接头连接，所述分离器还包括位于分离管外部的电机，所述电机通过转子接头为转子提供旋转动力。
2．根据权利要求1所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述管芯内从上至下依次分为阿基米德螺旋管区、细胞分离区和负压旋切区，所述阿基米德螺旋管区内装有螺旋杆，细胞分离区内装有分离棒，负压旋切区内装有旋切刀头，所述螺旋杆、分离棒和旋切刀头依次连接组成转子，旋切刀头底部连接转子接头。
3．根据权利要求2所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述定子套管下部对应旋切刀头区域设有若干均匀分布的孔洞。
4．根据权利要求3所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述孔洞的直径为0.8-1.2mm。
5. 根据权利要求1所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述转子通过转子接头与管盖的接合处密封。
6．根据权利要求1-5任意一项所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述分离管外部还设有防护保温罩。
7．根据权利要求6所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述防护保温罩内装有温度探头和热电制冷片，所述温度探头和热电制冷片分别与一微处理器连接。
8．根据权利要求7所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述防护保温罩内还装有一个与微处理器连接的循环风扇。
9．根据权利要求7或8所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述微处理器还连接到电机。
10．根据权利要求9所述的组织细胞自动分离器，其特征在于：所述微处理器上还连接一触控屏。
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