细胞浓缩装置及系统

技术领域

本发明涉及生物医疗仪器技术领域，尤其涉及细胞浓缩装置及系统。

背景技术

在细胞医疗领域中，常常需要将活体采集的细胞直接或者在活体外培养后，接种于患者。为了将从活体中采集或培养的细胞用于治疗，需要去除杂质及培养基，浓缩成适合治疗的细胞浓度。为了实现细胞浓缩的目的，一般使用离心分离进行操作，离心过程中细胞溶液分为两层，一层细胞，另一层杂质/培养基质，浓缩则是将该层杂质/培养基质吸出，留细胞剩余，这是细胞医疗领域中非常重要的步骤环节。当前现有技术中的细胞浓缩设备进行细胞浓缩时，一般都是在离心时进行，容易造成细胞损伤，能够达到的浓缩体积也较小，一般在300-400ml左右，很少超过1L，手动操作时也很容易造成污染。

发明内容

本发明提供一种细胞浓缩装置及系统，用以解决现有技术中细胞浓缩设备一般在离心状态下进行细胞浓缩分离，容易造成细胞损伤，能够达到的浓缩体积也较小的缺陷，实现无需在离心状态下进行细胞浓缩分离，简化装置结构的同时简便浓缩操作。储液桶可以兼容各类体积大小的细胞浓缩，浓缩的细胞溶液体积能够达到2L以上的效果。

本发明提供一种细胞浓缩装置，包括驱动件、支撑座和至少一个储液桶，所述支撑座水平设置，所述驱动件与所述支撑座连接，以驱动所述支撑座在水平面绕其旋转轴向自转，所述储液桶设置于所述支撑座上，所述储液桶包括上桶体和下桶体，所述上桶体的四周与所述下桶体连接，所述下桶体为平面板，所述上桶体包括倾斜部，所述倾斜部沿所述支撑座的边缘至所述支撑座的旋转轴向方向逐渐向上倾斜。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，还包括吸管，所述储液桶上设有第一通孔，所述吸管通过所述第一通孔与所述储液桶的内部连通。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述支撑座设有通液管，所述吸管与所述通液管连通。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述通液管与所述支撑座同轴设置，所述通液管的上端通过连接套与管道连通，所述连接套内设有用于与所述管道连接的轴承，所述管道与所述连接套的内壁之间设置密封圈。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述下桶体的内侧壁设有沟槽，所述沟槽与所述第一通孔连通。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述下桶体沿所述支撑座的边缘至所述支撑座的旋转轴向方向逐渐向下倾斜，倾斜角度小于或等于20°。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述倾斜部与所述下桶体之间所呈角度小于或等于90°。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述上桶体的顶部设有第二通孔，所述第二通孔与所述储液桶的内部连通，所述第二通孔处设有透气膜。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述支撑座构造有自边缘向所述支撑座的旋转轴向凹陷的凹槽，所述储液桶设置于所述凹槽内。

根据本发明提供的一种细胞浓缩装置，所述支撑座内设置空腔，所述储液桶设置于所述空腔内。

本发明还提供一种细胞浓缩系统，包括控制装置、供液装置和如上所述的细胞浓缩装置，所述供液装置与所述驱动件均与所述控制装置连接，所述供液装置包括支架和液路通道，所述支架用于放置液袋，所述液路通道与所述储液桶连通。

本发明提供的细胞浓缩装置，支撑座水平设置，储液桶固定设置在支撑座上，储液桶的下桶体为平面板，即储液桶的桶底为平面，上桶体由远离支撑座旋转轴向的一端向靠近支撑座旋转轴向的方向构造出向上倾斜的倾斜部，使储液桶的该部分呈锥状。在支撑座静止状态下，储液桶同样保持静止，驱动件驱动支撑座在水平方向上沿其旋转轴向自转，在转动过程中，储液桶内的细胞溶液受离心力作用开始离心分层，所需要的细胞在最外层，杂质/培养基在内层，即细胞溶液沿由支撑座的边缘至支撑座旋转轴向方向分层，细胞集中在储液桶内倾斜部与桶底之间的空间内；完成离心后，驱动件驱动支撑座的转速缓慢下降直至恢复静止，此时细胞溶液的分层可依旧保持沿支撑座的边缘至支撑座旋转轴向方向分层，所需要的细胞在远离支撑座旋转轴向的外层，杂质/培养基在靠近支撑座旋转轴向的内层，即细胞堆积在储液桶内部的锥状空间内，细胞与杂质/培养基保持分层，将杂质/培养基或细胞排出储液桶实现浓缩。

本发明的细胞浓缩装置通过驱动件驱动支撑座转动，对储液桶内的细胞溶液进行离心分层，可保证有效精准离心分层，通过控制驱动件运动的角加速度和储液桶的倾斜部形成的锥度，确保储液桶由离心状态变为静止状态的过程中，细胞受到上桶体的倾斜部和内层杂质/培养基的挤压，始终堆积于储液桶内部的锥形空间中，细胞与杂质/培养基不混合在一起，直至储液桶处于静止状态，细胞溶液在储液桶内分层静止，再对储液桶内细胞溶液进行浓缩，实现细胞溶液实现在静止状态下的浓缩，无需在离心状态下进行细胞浓缩分离，减少细胞损坏，简化装置结构的同时简便浓缩操作。储液桶可以兼容各类体积大小的细胞浓缩，浓缩的细胞溶液体积能够达到2L以上。本发明实现了全封闭全自动化的操作，相较于现有技术可浓缩的体积增大了3倍以上，细胞浓缩后的活率提高了10％以上。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的细胞浓缩装置的结构示意图之一；

图2是本发明提供的细胞浓缩装置的纵截面示意图之一；

图3是本发明提供的细胞浓缩装置的纵截面示意图之二；

图4是本发明提供的细胞浓缩装置的结构示意图之二；

图5是本发明提供的细胞浓缩装置的储液桶的结构示意图；

图6是本发明提供的细胞浓缩装置的结构示意图之三；

图7是本发明提供的细胞浓缩装置的纵截面示意图之三；

图8是本发明提供的细胞浓缩装置的连接套的结构示意图；

图9是本发明提供的细胞浓缩系统的结构示意图；

附图标记：

100：细胞浓缩装置；

200：支撑座；210：通液管；220：凹槽；230：连接套；240：轴承；250：密封圈；260：空腔；

300：储液桶；310：第一通孔；320：上桶体；330：第二通孔；340：透气膜；350：下桶体；360：沟槽；321：倾斜部；322：直筒部；

500：吸管；600：管道；700：控制装置；800：支架；900：液路通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的细胞浓缩装置，包括驱动件、支撑座200和至少一个储液桶300，支撑座200水平设置，驱动件与支撑座200连接，以驱动支撑座200在水平面绕其旋转轴向自转，储液桶300设置于支撑座200上，储液桶300包括上桶体320和下桶体350，上桶体320的四周与下桶体350连接，下桶体350为平面板，上桶体320包括倾斜部321，倾斜部321沿支撑座200的边缘至支撑座200的旋转轴向方向逐渐向上倾斜。

本发明实施例的细胞浓缩装置，支撑座200水平设置，储液桶300固定设置在支撑座200上，储液桶300的下桶体350为平面板，即储液桶300的桶底为平面，上桶体320由远离支撑座200旋转轴向的一端向靠近支撑座200旋转轴向的方向构造出向上倾斜的倾斜部321，使储液桶300的该部分呈锥状。在支撑座200静止状态下，储液桶300同样保持静止，驱动件驱动支撑座200在水平方向上沿其旋转轴向自转，在转动过程中，储液桶300内的细胞溶液受离心力作用开始离心分层，所需要的细胞在最外层，杂质/培养基在内层，即细胞溶液沿由支撑座200的边缘至支撑座200旋转轴向方向分层，细胞集中在储液桶300内倾斜部与桶底之间的空间内；完成离心后，驱动件驱动支撑座200的转速缓慢下降直至恢复静止，此时细胞溶液的分层可依旧保持沿支撑座200的边缘至支撑座200旋转轴向方向分层，所需要的细胞在远离支撑座200旋转轴向的外层，杂质/培养基在靠近支撑座200旋转轴向的内层，即细胞堆积在储液桶300内部的锥状空间内，细胞与杂质/培养基保持分层，将杂质/培养基或细胞排出储液桶300实现浓缩。

本发明的细胞浓缩装置通过驱动件驱动支撑座200转动，对储液桶300内的细胞溶液进行离心分层，可保证有效精准离心分层，通过控制驱动件运动的角加速度和储液桶300的倾斜部321形成的锥度，确保储液桶300由离心状态变为静止状态的过程中，细胞受到上桶体320的倾斜部321和内层杂质/培养基的挤压，始终堆积于储液桶300内部的锥形空间中，细胞与杂质/培养基不混合在一起，直至储液桶300处于静止状态，细胞溶液在储液桶300内分层静止，再对储液桶300内细胞溶液进行浓缩，实现细胞溶液实现在静止状态下的浓缩，无需在离心状态下进行细胞浓缩分离，减少细胞损坏，简化装置结构的同时简便浓缩操作。储液桶300可以兼容各类体积大小的细胞浓缩，浓缩的细胞溶液体积能够达到2L以上。本发明实现了全封闭全自动化的操作，相较于现有技术可浓缩的体积增大了3倍以上，细胞浓缩后的活率提高了10％以上。

本实施例中，上桶体320可为弧形板，储液桶300的横截面可为半圆形；上桶体320也可为折形板，储液桶300的横截面可为多边形。本实施例中，上桶体320由倾斜部321和直筒部322两部分组成，倾斜部321所在的桶体部分横截面面积逐渐增大，直筒部322所在的桶体部分横截面面积相等，细胞堆积在倾斜部321所对应的储液桶300内，杂质/培养基处于直筒部322所对应的储液桶300内。倾斜部321与直筒部322可作为一体式，也可作为分体式构造。

本实施例中，驱动件可采用电机，电机的输出轴与支撑座200垂直连接，其连接位置为支撑座200的旋转中心。电机还可连接适应型号的调速器等，配合离心浓缩的需要。在其它实施例中，驱动件还可采用其他可驱动支撑座200转动的装置结构，不受本实施例限制。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的细胞浓缩装置还包括吸管500，储液桶300上设有第一通孔310，吸管500通过第一通孔310与储液桶300的内部连通。本实施例中，上桶体320在靠近支撑座200的旋转轴向的一侧桶壁上开设第一通孔310，吸管500由外部通过第一通孔310连通储液桶300内部，通过吸管500可向储液桶300内部注入细胞溶液，也可将储液桶300内部的细胞或杂质/培养吸出，各储液桶300的吸管500可单独控制也可统一控制，便于浓缩操作。保证储液桶300自身以及储液桶300的第一通孔310与吸管500之间的密封后，细胞溶液在离心分层及浓缩过程中，均处于储液桶300内，能够实现在全封闭的环境中的细胞浓缩，避免受到外界环境的污染。

本实施例中，吸管500可选择能够塑性材料或可变形材料，如金属管、塑料管、胶管等。

根据本发明提供的一个实施例，支撑座200设有通液管210，吸管500与通液管210连通。本实施例中，支撑座200的上表面构造通液管210，与支撑座200一体成型，即通液管210的轴向垂直于支撑座200的水平向，在支撑座200静止状态下，通液管210竖直朝上，吸管500位于储液桶300外部的部分与通液管210的下部连通，驱动件驱动支撑座200转动时，通液管210与吸管500同步转动。通过通液管210的上端口可以注入细胞溶液，也可以排出细胞或杂质/培养基质。

根据本发明提供的一个实施例，通液管210与支撑座200同轴设置，通液管210的上端通过连接套230与管道600连通，连接套230内设有用于与管道600连接的轴承240，管道600与连接套230的内壁之间设置密封圈250。本实施例中，支撑座200上仅设置一个通液管210，通液管210的轴向与驱动件驱动支撑座200的旋转轴向相同，各吸管500均与该通液管210的下端连通。在其它实施例中，支撑座200上也可设置配合吸管500设置多个通液管210，每个通液管210对应一个吸管500，根据实际需要选择通液管210的数量。

如图8所示，本实施例中，通液管210的下端与支撑座200一体成型，上端套设连接套230的一端，连接套230的另一端设置轴承240，轴承240与供液装置的管道600连接，供液装置的液体通过管道600送入连接套230中，由连接套230再进入通液管210内，在驱动件驱动支撑座200旋转时，通液管210沿其轴向自转，带动连接套230自转，连接套230通过轴承240与供液装置的管道600转动连接，从而使供液装置的管道600保持静止不动，既保证了液体通路畅通，又保证了外部供液装置不影响离心作业过程。在管道600进入连接套230的部分与连接套230之间设置密封圈250，形成管道600与通液管210连通的位置处的动密封结构，保证输送的液体不回流且不溢出连接套230。在其它实施例中，管道600与通液管210之间的连接可采用不同形式的动密封结构连接，能够良好的确保动密封即可。密封圈250与轴承240的数量与相对位置配合也可根据实际结构需要选择，不受本实施例的限制。

如图3和图5所示，根据本发明提供的一个实施例，下桶体350的内侧壁设有沟槽360，沟槽360与第一通孔310连通。本实施例中，第一通孔310自下桶体350靠近支撑座200的旋转轴向的一侧向远离支撑座200的旋转轴向的方向设置，并在下桶体350的桶壁内延伸，第一通孔310的末端与下桶体350内侧壁的沟槽360相连通，吸管500设置在下桶体350的第一通孔310的孔口处，以此将吸管500、第一通孔310和沟槽360依次连通。在静止状态下，可通过吸管500连通沟槽360向储液桶300内注入细胞溶液或排出溶液。

根据本发明提供的一个实施例，下桶体350沿支撑座200的边缘至支撑座200的旋转轴向方向逐渐向下倾斜，倾斜角度小于或等于20°。本实施例中，储液桶300整体处于在靠近支撑座200的旋转轴向的方向上向下倾斜状态设置在支撑座200上，有利于细胞溶液中溶液向靠近支撑座200的旋转轴向的方向上流动，便于杂质/培养基的通过第一通孔310排出。桶底的平面板与水平面的呈夹角b，夹角b的范围为0～20°，在其它实施例中，夹角b可选择角度范围为0～10°或0～5°。

根据本发明提供的一个实施例，倾斜部321与下桶体350之间所呈角度小于或等于90°。本实施例中，储液桶300的倾斜部321与下桶体350呈锥形桶体，锥角a的范围0-90°，在其它实施例中，锥角a可选择角度范围为0～60°或0～45°。

根据本发明提供的一个实施例，上桶体320的顶部设有第二通孔330，第二通孔330与储液桶300的内部连通，第二通孔330处设有透气膜340。本实施例中，在离心过程中，储液桶300内会产生负压，无法保证畅通的液体流通，因此在储液桶300上开设第二通孔330，并设置透气膜340将第二通孔330封住，透气膜340与外界大气相通，保证储液桶300内外的压力值相同，避免出现较大压差导致无法进样出样。在离心旋转时，第二通孔330所在位置储液桶300内的溶液不会接触到透气膜340，在静止状态下，储液桶300内的溶液也不会达到第二通孔330接触透气膜340，保证透气膜340不会遇水失效。

根据本发明提供的一个实施例，支撑座200构造有自边缘向支撑座200的旋转轴向凹陷的凹槽220，储液桶300设置于凹槽220内。本实施例中，支撑座200与储液桶300为分体式组合结构，支撑座200边缘向支撑座200中部凹陷形成凹槽220，储液桶300嵌入凹槽220内，凹槽220的相对的两侧壁设置固定件，用于固定安装储液桶300。凹槽220的设置在保证支撑座200与储液桶300同步旋转进行离心浓缩的基础上，还能减小装置的空间占用量，紧凑装置结构。

如图6和图7所示，根据本发明提供的一个实施例，支撑座200内设置空腔260，储液桶300设置于空腔260内。本实施例中，支撑座200与储液桶300为集成一体式结构，保证储液桶300与支撑座200之间的相对静止关系，同时支撑座200还能够起到保护储液桶300和隔离外部环境的作用，更大程度的简化了结构，节省空间。在此情况下，支撑座200构造通孔进入空腔260，保证空腔260内的储液桶300与外部的液路畅通。

本实施例中，储液桶300为多个，多个储液桶300围绕支撑座200的旋转轴向均匀分布。储液桶300为四个，相应的设置四个凹槽220与四个吸管500，四个储液桶300在一个通液管210的周围均匀环绕分布。在驱动件驱动支撑座200转动时可保证装置受力平衡，各储液桶300所受离心力相等且平衡。在其它实施例中，储液桶300的个数可根据实际需要进行选择，不受本实施例的限制。

如图9所示，本发明实施例提供的细胞浓缩系统，包括控制装置700、供液装置和上述实施例的细胞浓缩装置100，供液装置与驱动件均与控制装置700连接，供液装置包括支架800和液路通道900，支架800用于放置液袋，液路通道900与储液桶300连通。

本发明实施例的细胞浓缩系统，控制装置700具有软件操作界面，可以进行人机交互，控制设备启停、运转，其与细胞浓缩装置100的驱动件连接，可控制驱动件的转速和加速度，以及驱动件的启停时间；支架800可挂放装有血液、缓冲液、分离液等液袋；液路通道900将支架800上放置的血液、缓冲液、分离液等液体有步骤的输送到储液桶300中。将控制装置700内的运转程序调试完成后，通过向控制装置700输入参数，自动控制支架800的血液等液体经过液路通道900流入细胞浓缩装置100的储液桶300，然后控制驱动件的转动，从而控制使细胞溶液在储液桶300内进行离心分层，并在储液桶300静止状态下进行浓缩，可实现全封闭全自动化的细胞浓缩，代替了现有技术的手动浓缩，提高浓缩效率和精准度，避免受到外界环境的影响。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。