细胞分离和收集器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种细胞分离和收集器，包括：一个储存池；导管系统；视频摄像机；阀系统；收集器或多孔板；计算机；含有待分离细胞的液体从储存池通过输入管，穿过输入管的液体在透明可视部分被视频摄像机所观察；该计算机获取来自视频摄像机的视频图像，并对视频图像进行分析，以检测通过的液体中的细胞；阀系统由计算机控制，当液体中的待分离细胞接近阀门时旋转，让含有待分离细胞的液体进入输出管，从而细胞到达收集器或多孔板；未被收集的液体进入出口管。分离需要使用视频图像系统控制阀系统。优选的应用实例是为糖尿病研究分离朗格汉斯（Langerhans）胰岛，但该系统也可以用于其他类型的细胞，如白细胞和干细胞。
【专利说明】细胞分离和收集器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种细胞分离和收集器。
【背景技术】
[0002]在医学上，尤其是在实验室医学，常常需要分离细胞或细胞簇。细胞或细胞簇可用于各种目的，例如测试新药的药效。本实用新型特别感兴趣的是从胰腺中分离含有产生胰岛素的β细胞的朗格汉斯(Langerhans)胰岛。这些细胞是许多大学以及对开发糖尿病药物感兴趣的药物公司的研究课题。其它感兴趣分离和收集的细胞类型有白细胞，血液或骨髓穿刺的干细胞，肿瘤细胞，卵细胞等。
【发明内容】
[0003]如今胰岛分离依据于对分离胰腺的胶原酶处理，然后依据于以下方法:使用显微镜人工分离，基于梯度的方法，Ricordi方法，Quixell方法，COBE细胞分离器或流式细胞仪/磁性细胞分选/激光。其缺点是耗时，损坏组织的风险，和采样胰岛的质量参差不齐。此外，如流式细胞仪的方法是基于细胞标记，例如免疫染色技术。因此需要自动化和快速分离，降低成本，减少细胞损害和更好的文档记录。
[0004]已经有系统处理来自人或者动物的体液或者细胞。US5，006, 107中描述了血液抽取处理器，通过一个过滤器和切线流动分离机来除去血液中的流体和小颗粒。US5, 100，564描述了血液采集和处理系统，用多孔膜结合离心分离机系统把较小的细胞从较大的细胞中分离出来。CN101607232B也描述了带有薄膜的离心分离机系统，主要用来分离大和小的细胞，或者是通过血液旋转离心系统而有了不同重量的细胞。本实用新型和现有的美国专利US5, 006, 107, US5, 100, 564还有中国专利CN101607232B的主要显著区别是，分离相对少量的大物质，可以在液体中通过图像方法识别出来，而不是需要机械力或者过滤来进行分离。还有，以上三项发明专利的描述是依据于过滤技术和流体分离器。本实用新型与其完全不同，因为本实用新型不使用过滤器或切向流动分离器，而是通过图像识别系统来控制那些需要被隔离的研究物质。本实用新型还有另外一个主要的不同是，会让这些液体中的物体，包括那些感兴趣的物体，例如朗格汉斯(Langerhans)胰岛通过一个窄管流出来，这样感兴趣的物体就可以被部分地分离出来，从而被图像分析系统识别，图像分析系统控制最终对感兴趣的物体的分离。采用增强胰岛和背景对比度的不同光源，使朗格汉斯(Langerhans)胰岛能更被容易识别。
[0005]一种细胞分离和收集器，包括:
[0006]一个储存池，储存含有待分离细胞的液体；
[0007]导管系统，包括含有透明可视部分的输入管，未被收集的液体的出口管，以及收集细胞的输出管；
[0008]视频摄像机；
[0009]阀系统；[0010]收集器或多孔板；
[0011]计算机；
[0012]含有待分离细胞的液体从储存池通过输入管，穿过输入管的液体在透明可视部分被视频摄像机所观察；
[0013]该计算机获取来自视频摄像机的视频图像，并对视频图像进行分析，以检测通过的液体中的细胞；
[0014]阀系统由计算机控制，当液体中的待分离细胞接近阀门时旋转，让含有待分离细胞的液体进入输出管，从而细胞到达收集器或多孔板；未被收集的液体进入出口管。
[0015]细胞是溶解在悬浮溶液中的细胞株和细胞群，或单细胞。
[0016]细胞株和细胞群是朗格汉斯胰岛，单细胞是骨髓干细胞，白细胞，脂肪细胞，骨髓细胞，这些细胞溶解到液体中。
[0017]悬浮液中的细胞预先进行化学，免疫学或机械性处理，以确保对象容易被识别，并与液体一起通过输入管。
[0018]预先进行化学，免疫学或机械性处理为使用着色剂，组织溶解剂或过滤器进行。
[0019]视频摄像机具有高空间分辨率和时间分辨率，其功能通过变焦镜头或显微镜完成。
[0020]由计算机控制泵以在输出管中施加抽吸作用。
[0021 ] 用预先设定好的流量泵将液体从储存池吸出来。
[0022]当分布的细胞进入多孔板的单一的腔室中时，一个另外的成像系统被用于对所提取液体中的细胞进行准确检测，以确保高精度。
[0023]由计算机控制多孔板的移动，以使分离出来的细胞进入不同的孔。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1.优选实施例的整个系统的示意图，其含有腔管，摄像机，阀，输出系统和多孔收集器或多孔板。
[0025]图2-1至图2-5选择的用于分离细胞或细胞簇的阀门的实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]图1中含有腔管，摄像机，阀，输出系统和多孔收集器。其中，I为摄像头，2为带有控制泵和瓣膜的软件以及进行数据分析的软件的PC，3为收集器或多孔板，4为含有溶解胰腺组织悬浮液的储存池，5为检测区域，6为导管，7为透明管，8为泵和含有清洁液体的储存池，9为盛有未被收集的多余液体和物体的腔室，10为将计算机连接到泵，照相机和多孔板移动器的导线，12为活塞
[0028]本实用新型包括为分离和收集物质的一个系统，优选细胞或细胞群的分离。一种优选的应用实例是使用一个完全自动化的系统(图1)从胰腺分离朗格汉斯胰岛。在其优选的实施方案中，本实用新型包括含有溶解的胰腺组织的胶原酶的流体的腔室。一个优选实施例中，该腔室包含一个过滤系统，其能过滤掉流体中要么非常小的物体或要么比正常胰岛还大的物体(通常在75-300微米的范围内)。该室的内容被运输到一个导管系统，该系统中至少有一部分是透明的以允许视频摄像机可视化内部以观察源于腔室的内容。摄像机用变焦镜头或使用显微镜来获取所需对感兴趣的观察对象的分辨率。在一个优选的实施例中，用预先设定好的流量泵将液体从腔室吸出来。也可用其他装置代替泵产生通过一个导管的液体。导管可以由硬质或软质材料制成，它可以是圆形，矩形或其他形状。
[0029]图2-1至图2-5是设计和构造的几个例子，但是不仅如此。细胞分离和收集器也可以有其它有关的设计。它也有检测特征，根据几何特征(大小和形状)，对比度，染色特征等等来区分胰岛或者其他物体。6为输入导管，11为阀，12为活塞，更好地使得液体流入出口管16，13为在输出管中施加抽吸作用，14为胰岛，15为滑块，16为未被收集的液体的出口管，17为收集胰岛或其它被收集物体的输出管。图中显示，单向箭头示流体方向，双向箭头示泵旋转的方向，既可以正向也可以反向旋转。
[0030]其中，图2.1显示三路输出系统。阀门可以电动或机动地旋转，流体可以自两个方向中的任一方向流入。阀门在当胰岛接近阀门时旋转，让胰岛进入输出道到达收集器或多孔板。图2.2显示通过吸入输出管17，胰岛或其他物质被从剩余的液体中分离出来。胰岛接近多孔板时从导管进入多孔板的抽吸启动，使得胰岛通过输出管17进入收集器或多孔板。图2.3中，单臂阀使得流体进入两个流出管道之一，阀门在胰岛接近阀门时旋转，使得胰岛经过其中输出管17进入收集器或多孔板。图2.4使用基本和图2.1 一样的系统，只不过用了一个两路流出系统，类似于三通原理。图2.5中，伸缩(移动)的裂缝(滑块)系统，当胰岛接近于裂缝区域时，滑块移动，相当于裂缝移动，使得胰岛进入收集器或多孔板的管道。滑块也可放在其他的输出管道，从而使液体通过或不通过。
[0031]当视频摄像头检测一个被收集的感兴趣的目标例如一个胰岛时，当胰岛进一步顺管而下通过一个特殊的区域时，它可以对其进行精确的计算。该计算是基于流量知识，由一台能控制阀系统和流量的计算机来完成。最好这个区域非常接近视频摄像机。该区域包含一个阀系统，图2中绘制了几个实施例。阀的种类很多，但优先两个或三个端口的阀用于样例。控制阀门将从剩余液体中抽出或提取物体，如感兴趣的胰岛或细胞。然后将细胞或胰岛流到出口系统。图2表示了阀门系统的几种设计，在所有的设计和实施例中，阀门是由计算机根据管中的流入量和视觉识别出胰岛或其他物质来控制的。阀门可以用任何固体材料制成，但最好是金属或透明材料。在图2.1中绘制了三路阀门的设计。阀门可以用电子或机械制动旋转，从而使液体从一个或两个方向流入。当胰岛接近阀门时，阀门开始旋转。阀门的旋转使得胰岛通过管道进入收集器或多孔板.在图2.2的设计中，胰岛或其他物质被吸入到第二个管道中，从剩余的液体分离出来。当胰岛接近阀门时，抽吸作用使得胰岛进入收集器或多孔板的管道。在图2.3中，一个单臂阀使得流体进入两个流出管道之一。阀门在胰岛接近阀门时打开，使得胰岛进入收集器或多孔板的管道。图2.4显示了基本和图2.1一样的系统，只不过用了一个两路流出系统，类似于三通原理。图2.5显示了伸缩(移动)的裂缝(滑块)，当胰岛接近于该区域时，裂缝移动，使得胰岛进入收集器或多孔板的管道。裂缝也可放在其他的输出管道，从而使液体通过或不通过。设备可以配备多孔系统，使其能够提供预设数量的胰岛到多孔板或单个微管。计算机控制一个电机可以移动多孔系统或出口管道与其的相对位置，指挥胰岛进入特定的孔。这样就允许特定大小和形状的胰岛传入到特定的孔内，使得胰岛的后处理更为方便。例如控制系统可以通过如下方式进行配置，100微米以下的胰岛被传送到盘上的I号孔，101至150微米进入2号孔，151至200微米进入3号孔，以此类推。所以，如果胰岛被图像系统估计为170微米，它将被传送到3号孔。因为胰岛已被分离和按大小进行了分类，所以减少了后续的工作量。胰岛或者细胞也可以依据其它特征进行区分，例如横截面几何形状，染色，或者能用表面标记物进行标记并根据标记进行识别。出口管中的流量可以被确定，以保证物体在单个孔的位置准确无误，或者通过第二视频摄像机对出口管的对象的观察可以对系统进行改进。
[0032]在一个优选的实施例中，该设备是一个完全自动化的快速和有效的分离装置，用于分离朗格汉斯胰岛，或其它细胞或细胞簇，与软件联合允许用户设置和监控过程。为了更好地保护细胞，该装置可以配备可选的在低温条件下的分离设备。
[0033]总而言之，本实用新型包括一个系统，在此系统中，小物体悬浮在液体中，通过管腔的传运到一个能够进行图像识别的区域，基于准确的识别，从大多数液体中分离出来，最好通过自动控制阀门，收集到可以是单孔或多孔系统的分离容器中。
[0034]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种细胞分离和收集器，其特征在于包括: 一个储存池，储存含有待分离细胞的液体； 导管系统，包括含有透明可视部分的输入管，未被收集的液体的出口管，以及收集细胞的输出管； 视频摄像机； 阀系统； 收集器或多孔板； 计算机； 含有待分离细胞的液体从储存池通过输入管，穿过输入管的液体在透明可视部分被视频摄像机所观察； 该计算机获取来自视频摄像机的视频图像，并对视频图像进行分析，以检测通过的液体中的细胞； 阀系统由计算机控制，当液体中的待分离细胞接近阀门时旋转，让含有待分离细胞的液体进入输出管，从而细胞到达收集器或多孔板；未被收集的液体进入出口管。
2.根据权利要求1所述的细胞分离和收集器，其特征在于:细胞是溶解在悬浮溶液中的细胞株和细胞群，或单细胞。
3.根据权利要求2所述的细胞分离和收集器，其特征在于:细胞株和细胞群是朗格汉斯胰岛，单细胞是骨髓干细胞，白细胞，脂肪细胞，骨髓细胞，这些细胞溶解到液体中。
4.根据权利要求1或2或3所述的细胞分离和收集器，其特征在于:视频摄像机具有高空间分辨率和时间分辨率，其功能通过变焦镜头或显微镜完成。
5.根据权利要求1或2或3所述的细胞分离和收集器，其特征在于:由计算机控制泵以在输出管中施加抽吸作用。
6.根据权利要求1或2或3所述的细胞分离和收集器，其特征在于:用预先设定好的流量泵将液体从储存池吸出来。
7.根据权利要求1或2或3所述的细胞分离和收集器，其特征在于:当分布的细胞进入多孔板的单一的腔室中时，一个另外的成像系统被用于对所提取液体中的细胞进行准确检测，以确保高精度。
8.根据权利要求1或2或3所述的细胞分离和收集器，其特征在于:由计算机控制多孔板的移动，以使分离出来的细胞进入不同的孔。
【文档编号】C12M1/36GK203487155SQ201320359976
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】汉斯·葛根森 申请人:汉斯·葛根森