CN118320202A - 一种血细胞分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血细胞分离系统，属于血液分离技术领域；其血细胞离心部分，作为离心组件通过管路导通部分收集血液并进行分离；血层监测和抽取部分，判断管路导通部分中当前导管中血液成分并对导管中液体进行抽取；管路导通部分，根据导管中的血液成分，导通相应管道；控制中心，接收、处理并发送信息，检测并调整设备的运行状态，通过电路分别连接血细胞离心部分、血层监测和抽取部分和管路导通部分。本发明对各组分的抽取更精确，能够保证富血小板血浆的纯度。

Description

一种血细胞分离系统

技术领域

本发明涉及到血液分离技术领域，特别涉及一种血细胞分离系统。

背景技术

传统的富血小板血浆制备过程，使用血细胞分离设备对血液进行分离后，各组分抽取功能多通过时间控制或人工目视抽取实现，难以保证抽取到的富血小板血浆的纯度，影响治疗效果；

市面上的血细胞分离器均采用硬质材料，在分离过程中无法实现分离容器体积的变化；

传统的血细胞分离系统对分离后血细胞进行抽取，多为先抽取红细胞，再抽取血浆，最后抽取血沉棕黄层，此种抽取方式无法保证制得的富血小板血浆浓度；

传统的血细胞分离系统对分离后不同组分进行保存，需要人工操作将管道依次与不同组分的保存袋连接，从而进行保存处理，操作繁琐。不封闭的系统将血液暴露在空气中，血细胞容易受到微生物污染，且操作人员有机会被血液中可能存在的病毒感染；

传统的血细胞分离系统在抽取到富血小板血浆后，无法对产物进行保存，不能保证血小板活性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种血细胞分离系统，其利用血细胞分离后各组分对光吸收的差异性原理实现对分离后各组分的精确抽取，与传统通过时间控制或人工目视实现抽取功能的技术相比，本发明对各组分的抽取更精确，能够保证富血小板血浆的纯度。

本发明采用以下技术方案实现上述技术效果的：

一种血细胞分离系统，包括

血细胞离心部分，作为离心组件通过管路导通部分收集血液并进行分离；

血层监测和抽取部分，判断管路导通部分中当前导管中血液成分并对导管中液体进行抽取；

管路导通部分，根据导管中的血液成分，导通相应管道；

控制中心，接收、处理并发送信息，检测并调整设备的运行状态，通过电路分别连接血细胞离心部分、血层监测和抽取部分和管路导通部分。

进一步的，还包括制冷保存部分，其用与提供低温环境保持制备出的PRP的活性，管路导通部分的保存袋位于其冷凝块位置处。

进一步的，所述的血细胞离心部分包括离心电机和离心井；

离心井中设置有可变体积袋，离心电机驱动离心井旋转，对可变体积袋中的血液进行分离。

进一步的，所述的血细胞离心部分还包括

连接法兰，位于离心电机上方，用于连接离心电机11和离心井；

透明盖，安装在离心井（11）顶部为设备运行时提供封闭环境，并通过电磁阀的金属芯实现与离心井的锁紧。

进一步的，所述管路导通部分包括

五通阀，其与导管连接，用于导通不同血液成分对应的抽取通道；其包括阀体和位于阀体内的入口、出口一、出口二、出口三和出口四，阀体内转动设置有阀芯，阀芯上具有通道一和通道二，通道一用于连通入口和出口一或入口和出口二，通道二用于连通入口和出口三或入口和出口四；保存袋通过存储导管连接在对应的出口处；

角度传感器，其安装在五通阀上，用于输出当前位置五通阀阀芯的绝对角度。

步进电机，安装在五通阀上，用于驱动五通阀阀芯和角度传感器内圈转动。

进一步的，所述血层监测和抽取部分包括

三传感器，安装在导管上，用于监测导管中的血液成分；

蠕动泵转子，与导管连接，用于挤压导管以完成血液抽取；并且控制中心根据蠕动泵转子的位置，实时计算抽取的血液的体积；

蠕动泵伺服电机，与蠕动泵转子连接并为其提供动力。

进一步的，所述制冷保存部分包括冷凝块，半导体制冷片，制冷模块散热风扇和散热片；

冷凝块，位于设备外壳上，用于为贮存PRP的注射器提供低温环境；通过与半导体制冷片制冷面接触，在内壁形成低温环境；

半导体制冷片，位于冷凝块与散热片之间，作用是通过制冷面与冷凝块接触，为冷凝块降温；

制冷模块散热风扇，位于散热片外侧，作用是与散热片配合，为制冷保存部分散热；

散热片，位于半导体制冷片与制冷模块散热风扇之间，作用是通过与半导体制冷片的散热面接触，为半导体制冷片散热。

进一步的，控制中心包括触摸屏、控制电路板、开关电源和急停开关；

其中，触摸屏，用于显示设备运行状态，并实现人机交互。通过点击触摸屏，向控制电路板发送控制数据，触摸屏接收来自控制电路板的信息并显示在屏幕上；

控制电路板，用于接收、处理并发送数据，控制设备运行。通过接收来自触摸屏的数据，控制离心电机，电磁阀，蠕动泵伺服电机，步进电机，半导体制冷片按照预设程序工作。通过与三传感器，角度传感器交换数据，监测并调整设备的运行状态。

进一步的，所述控制电路板上集成有中心处理模块、数据存储模块和组分判断模块；

所述组分判断模块与三传感器连接，用于判断当前导管内液体的组分，并将当前的液体组分信息发送至中心处理模块；

所述数据存储模块，其用于存储多组应用数据以使设备匹配相应的运行时间和处理过程；其与触摸屏连接并通过触摸屏调用对应组的数据并转发给中心处理模块；

所述中心处理模块，与触摸屏连接用于接受触摸屏下发的指令信息，并将指令信息转发给对应的驱动组件；其中驱动组件包括：所述电磁阀、离心电机、步进电机和蠕动泵伺服电机；其与组分判断模块连接，并将组分信息整理后发送至触摸屏，由触摸屏显示。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

本发明使用专有的三传感器技术进行血层监测。利用血细胞分离后各组分对光吸收的差异性原理实现对分离后各组分的精确抽取，与传统通过时间控制或人工目视实现抽取功能的技术相比，本发明对各组分的抽取更精确，能够保证富血小板血浆的纯度。

本发明能够实现在分离过程中容器体积的变化。可变体积袋为柔性PVC材质，当全血进入可变体积袋，可变体积袋体积增大；当全血分离后得到的贫血小板血浆层、富血小板血浆层、红细胞层被依次抽取时，可变体积袋回缩，体积减小，从而实现全血离心过程中的体积可变。

全血进入可变体积袋，通过密度梯度离心原理分层，因血浆密度小处于最内层，所以抽液时，血浆先被抽取。传统技术在对分离后血细胞进行抽取时多为先抽取红细胞，与传统技术相比，先抽血浆的好处是因为PRP主要成分是富血小板血浆和贫血小板血浆的混合物，红细胞是次要物质，使得此血细胞分离设备能够提高富血小板血浆的纯度，同时能够根据患者的不同适应症及需求进行个性化PRP制备，可控制PRP中的血小板，中性粒细胞和红细胞水平。

本发明使用了一种五通阀结构，将各管道与不同组分的保存袋连接。步进电机和角度传感器驱动阀芯转动0°~180°，分别导通各通道，从而将不同组分抽取到对应的保存袋进行保存处理，与传统需要人工操作将管道依次与不同组分保存袋连接的方式相比，本发明避免了人工操作的繁琐和可能的微生物污染。

设备自身包含一个制冷保存部分，使用恒温控制算法将冷凝块温度保持在5℃~15℃，可将盛有富血小板血浆的注射器放入冷凝块进行短暂保存，维持血小板活性。

离心耗材为盘式离心室，其离心半径大，进行血细胞分离所需的转速较低，使得血细胞破损率较低。

附图说明

图1为本发明实施例的血细胞分离设备示意图；

图2为本发明实施例的血细胞分离设备配套耗材示意图；

具体实施方式

下面，结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例包括血细胞离心部分1，其中包含离心电机11，连接法兰12，离心井13，透明盖14，电磁阀15；血层监测和抽取部分2，其中包含三年传感器21，蠕动泵转子22，蠕动泵伺服电机23；管路导通部分3，其中包含五通阀31，角度传感器32，步进电机33；制冷保存部分4，其中包含冷凝块41，半导体制冷片42，制冷模块散热风扇43，散热片44；控制部分5，其中包含急停开关51，触摸屏52，控制电路板53，开关电源54；血细胞分离设备配套耗材6，具体参照图2。

血细胞分离系统的工作原理是:先将开关电源54接通外部220V电源，根据触摸屏52提示安装血细胞分离设备配套耗材6，完成安装后盖上并锁紧透明盖14，透明盖14的锁紧是通过电磁阀15的金属芯弹出实现的。将20ml~200ml全血注入到血细胞分离设备配套耗材6的“WB收集”部分，在触摸屏52上选择对应的待处理全血量，选择应用协议，设备可自动匹配相应的运行时间和处理程序，根据患者的不同适应症及需求进行个性化PRP制备，可控制PRP中的血小板，中性粒细胞和红细胞水平。设备开始运行，三传感器21开始工作，全程监测导管中的血液成分，以判断血细胞分离系统当前运行阶段。首先是进血阶段，当三传感器21监测到导管中进入血液时，步进电机33驱动五通阀31阀芯转动，通过角度传感器32的反馈信息控制阀芯转动到合适角度，连通入口和出口一。当离心电机11达到最低分层转速时，蠕动泵伺服电机23驱动蠕动泵转子22逆时针转动，将血细胞分离设备配套耗材6“WB收集”部分的全血注入“离心组件”可变体积袋中，根据蠕动泵转子22的位置，设备实时计算可变体积袋中的血量，并显示在触摸屏52上。当三传感器21监测到进血完成时，离心电机11升速到3400rpm~3700rpm进行血层分离，达到一定时间后开始二次离心，离心电机11转速降低到2800rpm~3300rpm进行浓缩富血小板血浆。离心完成后，设备开始运行出血阶段的程序，当三传感器21的接收端一能接收到发射端一和发射端二的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为贫血小板血浆层，步进电机33驱动五通阀31阀芯转动，通过角度传感器32的反馈信息控制阀芯转动到合适角度，连通入口和出口三，离心电机11转速降低到1850rpm~2100rpm，蠕动泵伺服电机23驱动蠕动泵转子22顺时针转动，将当前血层注入血细胞分离设备配套耗材6“PPP收集”部分。当三传感器21的接收端一接收不到发射端一的光、能接收到发射端二的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为富血小板血浆层，步进电机33驱动五通阀31阀芯转动，通过角度传感器32的反馈信息控制阀芯转动到合适角度，连通入口和出口四，离心电机11转速降低到1600rpm~1800rpm，蠕动泵伺服电机23驱动蠕动泵转子22顺时针转动，将当前血层注入血细胞分离设备配套耗材6“PRP收集”部分。当三传感器21的接收端一接收不到发射端二的光、能接收到发射端一的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为红细胞层，步进电机33驱动五通阀31阀芯转动，通过角度传感器32的反馈信息控制阀芯转动到合适角度，连通入口和出口二，离心电机11开始降速到停止，同时蠕动泵伺服电机23驱动蠕动泵转子22顺时针转动，将当前血层注入血细胞分离设备配套耗材6“RBC收集”部分。完成收集后，当前循环结束，此时制冷保存部分4的冷凝块41已达到5℃~15℃，可将收集到的PRP放入冷凝块41进行短暂保存，以维持其活性。若在当前循环结束前点击急停开关51，离心电机11停止转动，离心井13停止转动，蠕动泵泵转子22停止转动，蠕动泵伺服电机23停止转动，步进电机33停止转动，触摸屏52显示当前运行阶段，根据运行的不同阶段可点击触摸屏52选择继续运行或清理耗材6。完成当前循环后，触摸屏52显示此次循环的分析报告，包括患者信息、处理全血量、离心后各组分含量等信息。

血细胞离心部分1，作用是安装血细胞分离设备配套耗材6“离心组件”，提供离心动力使全血进行分离，并保证系统离心时的封闭环境。其包括离心电机11，连接法兰12，离心井13，透明盖14，电磁阀15。

离心电机11，作用是提供血细胞离心时的动力，实现系统分离和浓缩的功能，运行转速可达到1500rpm~4000rpm。

连接法兰12，位于离心电机11上方，连接离心电机11和离心井13，使离心井13可以随离心电机11同步转动。

离心井13，作用是支撑并固定血细胞分离设备配套耗材6“离心组件”，使其跟随离心电机11同步转动对血细胞进行分离。

透明盖14，安装在离心井11上方，为设备运行时提供封闭环境，防止离心井内部被污染，提高设备安全性。

电磁阀15，是一种螺线管电磁阀，当透明盖14盖上时，电磁阀15的金属芯弹出可锁紧透明盖14。

血层监测和抽取部分2，作用是通过三传感器21判断当前导管中的血液成分，并配合蠕动泵实现导管中液体的抽取功能。其包括三传感器21，蠕动泵转子22，蠕动泵伺服电机23。

三传感器21，用于监测导管中的血液成分，原理是:利用血液的不同成分对不同波长的光吸收的差异性，三传感器21包含三个发射端和两个接收端，发射端一可发射440nm~470nm波长的光，发射端二可发射930nm~960nm波长的光，发射端三可发射1250nm~1450nm波长的光，接收端一可接收300nm~1000nm波长的光，通过时分复用原理接收来自发射端一和发射端二的光，接收端二可接收1000nm~1600nm波长的光，直接接收来自发射端三的光。当接收端一能接收到发射端一和发射端二的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为贫血小板血浆层；当接收端一接收不到发射端一的光、能接收到发射端二的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为富血小板血浆层；当接收端一接收不到发射端二的光、能接收到发射端一的光同时接收端二能接收到发射端三的光时，设备判定当前导管中为红细胞层。

蠕动泵转子22，用于挤压导管以完成血液抽取功能，同时根据蠕动泵转子22的位置，设备可实时计算抽取的血液的体积。

蠕动泵伺服电机23，作用是为蠕动泵转子22提供动力。逆时针转动时，将全血注入；顺时针转动时，将分离后各组分抽出。

管路导通部分3，作用是根据三传感器21反馈的信息自动导通相应的管道，从而将不同组分抽取到对应的保存袋进行保存处理，避免了人工操作将管道与不同组分的保存袋连接的繁琐操作和可能的微生物污染。其包括五通阀31，角度传感器32，步进电机33。

五通阀31，作用是导通不同血液成分对应的抽取通道，包括阀体和位于阀体内的入口、出口一、出口二、出口三和出口四，阀体内转动设置有阀芯，阀芯上具有通道一和通道二，通道一用于连通入口和出口一或入口和出口二，通道二用于连通入口和出口三或入口和出口四。

角度传感器32，外圈固定、内圈可转动，用于输出当前位置的绝对角度，使五通阀31阀芯精准处于对应角度，顺利为不同血液成分导通正确的管道。

步进电机33，作用是驱动五通阀31阀芯和角度传感器32内圈转动，为管路导通部分3提供动力。

制冷保存部分4，作用是提供低温环境保持制备出的PRP的活性。其包括冷凝块41，半导体制冷片42，制冷模块散热风扇43，散热片44。

冷凝块41，位于设备外壳上，用于为贮存PRP的注射器提供低温环境。通过与半导体制冷片42制冷面接触，在内壁形成低温环境。

半导体制冷片42，位于冷凝块41与散热片44之间，作用是通过制冷面与冷凝块41接触，为冷凝块41降温。

制冷模块散热风扇43，位于散热片44外侧，作用是与散热片44配合，为制冷保存部分4散热。

散热片44，位于半导体制冷片42与制冷模块散热风扇43之间，作用是通过与半导体制冷片42的散热面接触，为半导体制冷片42散热。

控制部分5，作用是控制设备整体运行状态，为实现系统功能提供硬件保障。其包括急停开关51，触摸屏52，控制电路板53，开关电源54。

急停开关51，作用是实现设备运行过程中的急停。按下后，离心电机11停止转动，离心井13停止转动，蠕动泵泵转子22停止转动，蠕动泵伺服电机23停止转动，步进电机33停止转动，触摸屏52显示当前运行阶段。

触摸屏52，作用是显示设备运行状态，并实现人机交互。通过点击触摸屏，向控制电路板53发送控制数据，触摸屏52接收来自控制电路板53的信息并显示在屏幕上。

控制电路板53，作用是接收、处理并发送数据，控制设备运行。通过接收来自触摸屏52的数据，控制离心电机11，电磁阀15，蠕动泵伺服电机23，步进电机33，半导体制冷片42按照预设程序工作。通过与三传感器21，角度传感器32交换数据，监测并调整设备的运行状态。控制电路板53上集成有中心处理模块、数据存储模块和组分判断模块；

所述组分判断模块与三传感器21连接，用于判断当前导管内液体的组分，并将当前的液体组分信息发送至中心处理模块；

所述数据存储模块，其用于存储多组应用数据以使设备匹配相应的运行时间和处理过程；其与触摸屏52连接并通过触摸屏52调用对应组的数据并转发给中心处理模块；

所述中心处理模块，与触摸屏52连接用于接受触摸屏52下发的指令信息，并将指令信息转发给对应的驱动组件；其中驱动组件包括：所述电磁阀15、离心电机11、步进电机33和蠕动泵伺服电机23；其与组分判断模块连接，并将组分信息整理后发送至触摸屏52，由触摸屏52显示。

开关电源54，作用是为设备的所有电气元件供电。通过将220V交流电转换为24V，5V，12V直流电，实现为离心电机11，电磁阀15，三传感器21，蠕动泵伺服电机23，角度传感器32，步进电机33，半导体制冷片42，制冷模块散热风扇43，触摸屏52，控制电路板53供电。

血细胞分离设备配套耗材6，配合血细胞分离设备共同使用，单次可处理血量为20ml~200ml，可实现离心、导向、收集及短暂保存功能。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种血细胞分离系统，其特征在于，包括

血细胞离心部分（1），作为离心组件通过管路导通部分（3）收集血液并进行分离；

血层监测和抽取部分（2），判断管路导通部分（3）中当前导管中血液成分并对导管中液体进行抽取；

管路导通部分（3），根据导管中的血液成分，导通相应管道；

控制中心（5），接收、处理并发送信息，检测并调整设备的运行状态，通过电路分别连接血细胞离心部分（1）、血层监测和抽取部分（2）和管路导通部分（3）。

2.根据权利要求1所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，还包括制冷保存部分（4），其用于提供低温环境保持制备出的PRP的活性，管路导通部分（3）的PRP保存袋位于其冷凝块位置。

3.根据权利要求1所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述的血细胞离心部分（1）包括离心电机（11）和离心井（13）；

离心井（13）中设置有可变体积袋，离心电机（11）驱动离心井（13）旋转，对可变体积袋中的血液进行分离。

4.根据权利要求3所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述的血细胞离心部分（1）还包括

连接法兰（12），位于离心电机（11）上方，用于连接离心电机（11）和离心井（13）；

透明盖（14），安装在离心井（11）顶部为设备运行时提供封闭环境，并通过电磁阀（15）的金属芯实现与离心井（13）的锁紧。

5.根据权利要求1所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述管路导通部分（3）包括

五通阀（31），其与导管连接，用于导通不同血液成分对应的抽取通道；其包括阀体和位于阀体内的入口、出口一、出口二、出口三和出口四，阀体内转动设置有阀芯，阀芯上具有通道一和通道二，通道一用于连通入口和出口一或入口和出口二，通道二用于连通入口和出口三或入口和出口四；保存袋通过存储导管连接在对应的出口处；

角度传感器（32），其安装在五通阀（31）上，用于输出当前位置五通阀（31）阀芯的绝对角度；

步进电机（33），安装在五通阀（31）上，用于驱动五通阀（31）阀芯和角度传感器（32）内圈转动。

6.根据权利要求1所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述血层监测和抽取部分（2）包括

三传感器（21），安装在导管上，用于监测导管中的血液成分；

蠕动泵转子（22），与导管连接，用于挤压导管以完成血液抽取；并且控制中心（5）根据蠕动泵转子（22）的位置，实时计算抽取的血液的体积；

蠕动泵伺服电机（23），与蠕动泵转子（22）连接并为其提供动力。

7.根据权利要求2所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述制冷保存部分（4）包括冷凝块（41），半导体制冷片（42），制冷模块散热风扇（43）和散热片（44）；

冷凝块（41），位于设备外壳上，用于为贮存PRP的注射器提供低温环境；通过与半导体制冷片（42）制冷面接触，在内壁形成低温环境；

半导体制冷片（42），位于冷凝块（41）与散热片（44）之间，作用是通过其制冷面与冷凝块（41）接触，为冷凝块（41）降温；

制冷模块散热风扇（43），位于散热片（44）外侧，作用是与散热片（44）配合，为制冷保存部分（4）散热；

散热片（44），位于半导体制冷片（42）与制冷模块散热风扇（43）之间，作用是通过与半导体制冷片（42）的散热面接触，为半导体制冷片（42）散热。

8.根据权利要求1所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，控制中心（5）包括触摸屏（52）、控制电路板（53）、开关电源（54）和急停开关（51）；

其中，触摸屏（52），用于显示设备运行状态，并实现人机交互。通过点击触摸屏（52），向控制电路板（53）发送控制数据，触摸屏（52）接收来自控制电路板（53）的信息并显示在屏幕上；

控制电路板，用于接收、处理并发送数据，控制设备运行；通过接收来自触摸屏（52）的数据，控制离心电机（11），电磁阀（15），蠕动泵伺服电机（23），步进电机（33），半导体制冷片（42）按照预设程序工作；通过与三传感器（21）和角度传感器（32）交换数据，监测并调整设备的运行状态。

9.根据权利要求8所述的一种血细胞分离系统，其特征在于，所述控制电路板（53）上集成有中心处理模块、数据存储模块和组分判断模块；

所述组分判断模块与三传感器（21）连接，用于判断当前导管内液体的组分，并将当前的液体组分信息发送至中心处理模块；

所述数据存储模块，其用于存储多组应用数据以使设备匹配相应的运行时间和处理过程；其与触摸屏（52）连接并通过触摸屏（52）调用对应组的数据并转发给中心处理模块；

所述中心处理模块，与触摸屏（52）连接用于接受触摸屏（52）下发的指令信息，并将指令信息转发给对应的驱动组件；其中驱动组件包括：所述电磁阀（15）、离心电机（11）、步进电机（33）和蠕动泵伺服电机（23）；其与组分判断模块连接，并将组分信息整理后发送至触摸屏（52），由触摸屏（52）显示。