脂肪组织离心装置和使用方法与流程

本申请要求2014年1月31日提交的美国临时专利申请61/934,069的申请日的权益，该申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及离心装置。

背景技术：

已知多能细胞用于各种医疗手术以帮助患者受感染部位的愈合，例如通过提供治疗部位的增强的细胞再生。多能细胞可源自生物身体的各种组织用于外科手术中。所述多能细胞可为自体同源的，其中所述患者是用于治疗同一患者的细胞的供体。术语“多能细胞”包括脂肪源性干细胞，其也被描述为脂肪源性干/基质细胞、脂肪源性成体干细胞、脂肪源性成体基质细胞、脂肪源性基质细胞、脂肪基质细胞、脂肪间充质干细胞、成脂细胞、周皮细胞、前脂肪细胞和脂肪抽吸术后的细胞。

众所周知的是人体中的脂肪组织包含大量的多能细胞，事实上，脂肪中每单位体积所存储的多能细胞远多于骨髓中每单位体积所存储的多能细胞。一些估计对脂肪组织中每单位体积所存储的多能细胞相对于骨髓中每单位体积所存储的多能细胞的比率给出500:1的因数。

为了从脂肪取得多能细胞，一般通过本领域中已知的技术(例如，外科手术或抽脂术)从患者取得脂肪样本。已知利用诸如胶原酶或胰蛋白酶等的酶来分解胶原网络中将脂肪组织保持在一起的肽键，并且分解单个细胞周围的基底膜。一旦完成了此分解，多能细胞便可使用离心分离、沉淀或过滤技术分离出，并浓缩，并且清洗所述浓缩物以去除用来处理脂肪样本的酶(残余物)。去除已添加用来分解胶原网络的剂被认为是至关重要的，因为这些酶被认为导致降低所获得的细胞的存活力。已清洗的浓缩物接着可用于注射回到患者中，以实现加速修复损伤的目的。不幸的是，制备多能细胞的有用样本的这个过程需要若干小时(并且在一些情况下长达14天)，这使得此类手术的临时使用变得困难或不可行；需要多个处理步骤，从而增加感染、无菌性受损的可能性，并且所述过程需要熟练的技术知识。

先前已知除了制备与脂肪组织隔离的多能细胞的样本之外，还可将多能细胞与骨髓样本隔离。然而，为了从骨髓取得细胞，患者必须在抽吸骨髓液(BMA)之前忍受骨(例如，髂嵴)中的髓隙/腔的极度不舒服的穿刺。接着BMA样本在离心装置中自旋以获得细胞浓缩物，其接着可被注射到患者中以修复某种损伤。虽然此过程的时间允许手术室中的临时使用，但是所获得的浓缩物的剂量水平可能在不采用培养法来增加浓缩物的情况下不足以用于某些应用。利用BMA的手术相对于使用来自脂肪的多能细胞的手术可能具有竞争力，然而，用于BMA手术的组织的获得的缺点在于需要痛苦的入路手术(access procedure)。

因此，需要一种快速的多能细胞收集、隔离和浓缩设备和手术，其使得所获得的细胞能够临时用于外科手术中，其中所获得的细胞可在短时帧(少于5分钟)内制得，并且能够遵循简单协议执行，所述协议具有不需要广泛的技术培训的简单步骤。本发明通过提供紧凑的、无菌的、自含的、方便使用的离心分离单元以提供与所收集的或所获得的脂肪组织的快速并可靠的多能细胞隔离以及用于快速并可靠地隔离多能单元与所收集的或所获得的脂肪组织的方法而解决了该需求(和其它需求)。脂肪组织可通过本领域中已知的任何方式收集或获得，包含但不限于抽脂术和外科手术获得的脂肪。在脂肪组织的情况下，生物混合物由脂肪和纤维组织以及用于稳定脂肪以便提取的肿胀液(例如，盐水、肾上腺素、利多卡因等)的一部分组成，其中多能细胞驻留在脂肪和纤维组织中。为了隔离多能细胞以进行获取，装置机械地分解胶原结构，并且按比重分离其部分，以便隔离含多能细胞的部分以进行收集并且用在各种类型的手术中，那些手术为诊断的、治疗的或外科的。

关于用于再植入的脂肪处理，人们可可替代地以如下方式获得用在外科手术上的所获得脂肪的样本：不需要从组织结构分离出多能干细胞，如刚在上文所述。脂肪转移，例如也被称为自体同源的脂肪移植，涉及患者的脂肪组织的去除和再植入。通常从身体区域如腹部、大腿或臀部去除脂肪材料。根据提取技术(例如，外科手术去除、抽脂术等)，可能有必要从组织提取物去除所获得的样本(例如，肿胀溶液)的某些部分。根据用来获得样本的技术，可能进一步有必要对组织筛选，以便产生同质产物并且展现具有适当粒径的材料以用于预期用途。组织的筛选在许多临床应用中是期望的，在临床应用中再植入样本的途径有限。例如，在存在美观考虑的情况下(例如，面部美容手术)，为了最小化切口留下的伤痕，可通过经由小直径的针来注射材料而执行手术。当用作面部填料时，脂肪移植可改善面部的皱纹和凹陷区域，并且为唇部和脸颊添加丰盈性。脂肪移植还常常用在胸部和臀部增大中，通常代替植入。

当前脂肪移植通过使用多种技术和外科手术工具获得脂肪材料而执行。因此，所获得的产物的细胞存活力、纹理(例如，粒径)和组成(例如，脂肪组织、血液、肿胀溶液、油、盐水、水)可因所用的获取技术而大不相同。此导致材料的可变性，其可在再植入之前在处理脂肪样本期间被有利地解决。此外，适用于供再植入用的脂肪样本的制备技术和器械也可能改变，从而潜在地导致为再植入制备的产物可能被筛选成太小而不能用于材料的预期用途的粒径，导致可归因于过度处理的较低细胞存活力、增加洗掉植入材料和植入部位体积损耗的可能性。可替代地，被筛选成太大而不能用于预期用途的粒径的样本可导致对植入的挑战，诸如不均匀的纹理、用于再植入的窄表针的阻塞、以及大粒径移植的血管再生难度，其可不利地影响存活力。

需要一种装置，其能够将材料筛选成有利的一致性，并能够提供用于植入的材料的可靠组成，而无关于原始收集技术，以便避免上述问题。

进一步需要一种一体式装置，其可在无菌封闭系统中快速处理所获得的脂肪以用于脂肪移植到具有可靠均匀的粒径的同质材料中。理想装置将始终以独立于脂肪样本的初始获取方式的方式对材料筛选。此外，需要一种装置，其能够从所获得的样本去除不想要的成分的大部分，以及保留要植入的成分，诸如通过从样本去除血液、水、盐水、油、肿胀溶液中的一者或多者。此外，理想装置将使破坏样本内的细胞成分和组织结构的可能性最小化，以便使将植入的细胞存活力最大化。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理生物混合物(例如，脂肪组织)以及选择性地浓缩其组分的离心装置。那些组分具有不同比重并且在由所述离心装置产生的离心场中可层化。所述离心装置包括处理组件和旋转源。所述处理组件包括内腔室、外腔室、至少一个切割元件和环形网筛。所述内腔室被布置成包含生物混合物，并且具有中心纵轴线，所述内腔室被布置成能够绕所述中心纵轴线旋转；并且包括圆锥形构件、基座和在沿着所述中心纵轴线的第一位置处并径向延伸穿过所述内腔室的至少一个挤压孔。所述外腔室被布置成接收来自所述内腔室的生物混合物并且被同轴地布置在所述内腔室的中心纵轴线上并且被布置在所述内腔室周围。所述外腔室被布置成绕中心纵轴线旋转并且包括外腔室壁和碟状物。所述至少一个切割元件定位在所述内腔室的一部分和所述外腔室的一部分之间，并且被布置成相对于所述内腔室和外腔室的旋转保持静止。所述环形网筛定位在所述切割元件和所述外腔室之间。所述网筛在其中提供一系列开口并且被布置成绕中心纵轴线旋转。所述旋转源耦合到所述内腔室和外腔室。

根据本发明的另一方面，提供一种用于选择性地浓缩生物混合物(例如，脂肪组织)的至少一种组分的离心装置。所述组分具有不同比重并且在由所述离心装置产生的离心场中可层化。所述离心装置包括内腔室，所述内腔室被布置成接收生物混合物并且具有中心纵轴线，所述内腔室被布置成能够绕所述中心纵轴线旋转。所述内腔室包括具有渐缩的内表面的侧壁、基座、环形网筛，并且可选地包括捕集器和至少一个辊。如果存在捕集器，所述捕集器定位在内腔室中邻近于侧壁的内表面。环形网筛具有内表面并且定位在距离所述中心纵轴线的第一径向距离处。所述环形网筛背离基座突出。所述至少一个辊被布置成在所述网筛的所述内表面周围有效地辊轧以将所述生物混合物的至少一部分推进通过所述网筛以及将其推离所述中心纵轴线并且将其推向所述渐缩的侧壁。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于处理生物混合物(例如，脂肪组织)以及选择性地浓缩生物混合物的组分的方法。所述组分具有不同比重并且在离心场中可层化。所述方法基本上需要将生物混合物提供到离心装置的内腔室中。所述内腔室具有至少一个挤压孔。所述离心装置另外包括设置在所述内腔室周围的外腔室。所述内腔室绕轴旋转以将生物混合物的一部分挤压穿过挤压孔。来自挤压孔的生物混合物的部分被切断以产生颗粒化的生物混合物。所述颗粒化的生物混合物被引入到外腔室中并且外腔室绕轴旋转以导致颗粒化的生物混合物在外腔室中层化成至少两个同心的层化组分层(例如，其中一层为多能细胞)。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于处理生物混合物(例如，脂肪组织)以及选择性地浓缩生物混合物的组分的方法。所述组分具有不同比重并且在离心场中可层化。所述方法基本上需要将生物混合物提供到离心装置的内腔室中，并且当绕纵轴线旋转腔室时，导致腔室中的生物混合物的至少一部分因通过其中具有小开口的旋转网筛元件而被筛选。腔室的持续旋转将导致被筛选的生物混合物在外腔室中层化为至少两个同心的层化组分层。

在本文所述的各种示例性实施例中，提供了一种马达或驱动单元，其用作用于处理单元的旋转源。优选地，所述马达单元可与所述处理单元分离，使得所述马达单元可重复使用，而所述处理单元优选地为单次使用部件，但是预期所述处理单元可被清洁和杀菌，使得其也可被重复使用。所述处理单元为由内腔室和外腔室组成的组件。所述内腔室由侧壁和基座构成。所述侧壁具有渐缩的内表面。所述内腔室包括以其最宽的直径径向延伸穿过内腔室的侧壁的一个或多个挤压孔。所述内腔室和外腔室被布置成旋转并由所述旋转源驱动。

在本文所述的一些示例性实施例中，可存在定位在旋转内腔室和外腔室之间的静态元件。所述静态元件具有至少一个切割元件，所述切割元件与所述旋转内腔室的一个或多个挤压孔协作用于将组织颗粒化成较小片段。在这些实施例中，随着内腔室旋转，离心力将生物混合物驱动穿过挤压孔，并且在与静态元件的切割元件相遇时，将顶出的材料切割成较小单元，从而变成颗粒化的。此外，这些实施例中的一些还可具有布置在所述静态元件和所述外腔室之间的网筛。当颗粒化的组织与网筛相遇时，持续的离心力将推动材料穿过网筛，从而在网筛上捕捉纤维材料，并且使非纤维材料通到外腔室。此网筛还可用于在材料通过开口时进一步减小材料的粒径。

一旦颗粒化的材料处于外旋转腔室中，外腔室的较大直径便将使颗粒化的材料相对于内腔室中的颗粒化的材料而言经受更大的离心力，前提是旋转速度保持恒定。可替代地，如果人们想将G力(重力)水平维持在恒定水平，那么一旦大部分组织材料处在外腔室中，便可减小旋转速率。尽管在旋转外腔室中，颗粒化的材料仍将基于生物混合物的组分的比重层化为多个环形层。应当理解在处理和分离期间旋转速率可改变，诸如当材料处在内腔室内时以及当通过挤压孔并经过静态切割元件时以第一速度旋转；接着当材料处在外腔室内时以第二速度旋转，以便实现按组分的比重将组分分离。

在所述装置的各种其它示例性实施例中，处理单元为内腔室，其具有内部网筛元件。将生物混合物添加到腔室内部，并且随着旋转所述装置，材料将与网筛相遇。持续的旋转将推动材料穿过网筛，这将在材料通过开口时使材料颗粒化。此外，网筛可捕捉材料中的大部分纤维元素，并且使非纤维元素通过开口到腔室壁，其中所述颗粒化的材料可按比重分离。在具有网筛的这些示例性实施例中的一些中，可提供可选的辊以进一步将材料推动通过网筛。在此类实施例中，随着材料沿着旋转网筛的内部表面撒布开，所述材料将与布置成平行于网筛的辊相遇，所述辊基本上抵着旋转网筛在适当位置辊轧，因此随着材料与辊相遇，材料将被推动通过网筛中的开口。

在本文所述的各种示例性实施例中，内腔室的腔室壁和基座可形成捕集器，以便随着组分由于离心装置绕中心纵轴线的旋转而按比重分离，将流体的密度最大的部分捕捉在腔室中。此捕集器被布置成使得当离心装置的腔室的旋转停止时，重力效应克服作用在所述装置内的材料上的离心力，捕集器内的组分部分将保持在捕集器内，并且不与腔室内的剩余材料混合，因为较轻部分由于重力而积聚在内腔室的中心中。捕集器内剩余的部分可接着通过各种技术获得并且被施加到组织以帮助修复。

可替代地，在其中细胞被保持在组织材料的原生结构内的其它示例性实施例中，大部分液体将从组织去除并且积累在捕集器中，然而，在用于收集并用于其中支架材料可能有用的外科手术中的脂肪中的大部分期望细胞将保持在内腔室内。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过为材料筛选而处理生物混合物(例如，脂肪组织)以及选择性地浓缩其组分的离心装置。所述离心装置包括处理组件和旋转源。处理组件包括布置成接收生物混合物的可旋转腔室，和其中容置可旋转筛选螺旋件的可旋转管。可旋转腔室包括具有渐缩的内表面的侧壁和可选地，捕集器。可旋转腔室和可旋转筛选螺旋件被布置成由旋转源驱动。随着样本材料通过传递管引入到腔室中，螺旋件旋转将减小材料的粒径。可使腔室绕其纵轴线旋转以按比重分离生物混合物的成分。

可获得含有多能细胞的隔离部分并将其存储用于后续使用，或在医疗手术中将其直接引导到患者中用于治疗。

附图说明

图1是根据本发明构造的并且被布置成用于颗粒化和分离组织的离心装置的一个示例性实施例的一个部分(即包括内腔室和外腔室的处理单元)的横截面视图。

图2是图1所示的处理单元的替代示例性实施例的横截面视图，其中所述内腔室包括弯曲部，并且还示出了组成离心装置的基座单元。

图3是图1的处理单元的替代实施例的横截面视图，其另外包括在内腔室和外腔室之间的网筛元件。

图4是根据本发明构造的离心装置的处理单元的另一替代实施例的横截面视图，其中所述处理单元包括网筛元件和辊元件。

图5是根据本发明构造的具有网筛元件和辊元件的离心装置的处理单元的又一替代实施例的扩大的横截面视图。

图6A和6B是根据本发明构造的网筛和悬挂的辊元件的相应的放大的横截面视图。

图7是根据本发明构造的离心装置的又一替代实施例的横截面视图，所述离心装置利用网筛元件、辊元件和次级网筛元件。

图8是根据本发明构造的离心装置的又一替代实施例的横截面视图，所述离心装置利用环形元件、辊元件，其中一个或多个呈现不规则形貌特征。

图9A是根据本发明构造的离心装置的处理单元的另一替代实施例的横截面视图，其中所述处理单元包括传递管和可旋转筛选螺旋件。

图9B是图9A的实施例的放大的横截面视图，其描绘了定位在处理单元内的筛选螺旋件的端部。

图10是根据本发明构造的离心装置的处理单元的另一替代实施例的横截面视图，其中所述处理单元包括网筛元件、传递管和可旋转筛选螺旋件。

图11是根据本发明构造的具有网筛元件和辊元件的离心装置的处理单元的又一替代实施例的扩大的横截面视图。

图12是根据本发明构造的离心装置的处理单元的又一替代实施例的横截面视图，其中所述处理单元包括网筛元件、传递管和可旋转筛选管。

图13是根据本发明构造的离心装置的处理单元的又一替代实施例的横截面视图，其中所述处理单元包括传递管和可旋转筛选管。

具体实施方式

现在参考附图中的各图，其中相似参考符号指代相似部分，图1中示出了根据本发明构造的离心装置的一部分的一个示例性实施例。所述离心装置基本上包括处理单元或组件(其中一个示例性实施例100A示于图1中)和基座或驱动单元20(示于图2中)。处理单元100A和基座单元20的构造和操作的细节随后将进行描述。此外，随后还将描述其它示例性处理单元的细节。在本文所述的示例性实施例中的一些中，处理单元包括可旋转外腔室102和可旋转内腔室103。内腔室被布置成接收生物混合物，诸如纤维组织，例如，脂肪(adipose/fatty)组织，并且相对于固定切割元件(随后将描述)旋转以将组织挤压通过切割元件，所述组织在切割元件中被机械分解并且之后所分解的组织被引入到外腔室中。外腔室也被布置成旋转以通过该腔室的旋转产生的离心力实现所分解的组织成分的分离。

尽管先前已知脂肪组织中的纤维网络可通过使用酶剂来分解，但是目前寻求通过仅使用机械方式来分解所获得的脂肪组织中的纤维网络，以便在一些实施例中允许释放包含在纤维网络中的多能细胞。纤维网络的此机械分解应避免洗掉酶剂的需求并且可使用本文所述的离心装置的各种实施例实现。为了清楚起见，使用术语颗粒化来描述通过本发明的离心装置将具有初始片段尺寸的组织机械地减小成较小尺寸的片段的方法，也称为组织的筛选。术语“颗粒化”和“筛选”在本文中可互换使用。

图1的示例性处理组件或单元100A，如同随后将描述的其它处理单元，被布置成可释放地安装在基座20上。一旦安装在基座上，便可操作离心装置来以高速率(随后将描述)绕处理单元的中心纵轴线125旋转。用于实现该旋转的构件基本上包括容置在基座单元20中的马达25(图2)。当通过耦合件126激活马达25时，处理组件旋转。耦合件优选地呈可释放地配合在一起的键接部件对的形式，使得基座单元和处理组件可被选择性地接合。尽管各种处理单元和基座单元在附图中的各图中被示为水平的，但是应当指出，在使用中，离心装置被取向为使得腔室的旋转轴线是垂直的，其中基座单元设置在某表面上并且将处理单元支撑在其上方。

优选的是基座单元20可重复使用使得其可连续地结合多个处理组件使用。然而，预期如果需要，基座单元可为一次性的。然而，处理单元优选地为一次性，但是其并非强制性的，前提是其可被充分清洁并杀菌以进行重复使用。在其中驱动单元可重复使用的实施例中，使用者的成本可保持低于其中驱动单元连同可旋转分离单元一起废弃的情况下的成本。预期连接可接合部件(即，驱动单元20和处理单元100A)的动作可触发驱动单元中的自动启动反应，以便开始处理纤维材料。例如，通过将磁性开关并入驱动单元中，将处理单元插入驱动单元中的动作可唤醒并可选地启动驱动单元。另替代地，驱动单元可包括手动操作的控制件，以允许操作员对处理步骤中的一些或全部进行完全控制。

处理单元100A还包括外部壳体101，外腔室102、内腔室103和固定套筒117设置在外部壳体101中。随后将详细描述内腔室103、固定套筒117和外腔室103。内腔室为具有侧壁和基座的中空、渐缩的(例如，圆锥形)构件。外腔室103被布置成将待处理的组织经由注射端口110引入到其内部。为此，内腔室被布置成绕中心轴线125旋转，因此由旋转产生的离心力导致所引入的组织被挤压穿过内腔室中的一个或多个挤压孔114。固定套筒117被设置在内腔室103和外腔室102之间并且包括至少一个出口孔115，出口孔115被布置成：当随着内腔室相对于套筒117旋转，(多个)挤压孔114中的每个与出口孔对准时，接收挤压穿过(多个)挤压孔114的组织。此动作用于切割或以其它方式剪断挤压通过挤压孔的组织，从而使该组织颗粒化。颗粒化的组织接着作为浆液进入外腔室102的内部中。外腔室为具有侧壁和碟状物的中空、渐缩的(例如，圆锥形)构件。如上文提及，外腔室还被布置成通过操作基座单元的马达绕中心轴线125旋转。该动作导致浆液材料层化，其中较高比重背离中心纵轴线迁移。外腔室包括定位在距离中心纵轴线最远的径向距离处的环形捕集器136。当离心装置用于处理脂肪组织以使得多能细胞能够容易地从捕集器回收时，捕集器被布置成接收浆液具有最高比重的部分，例如多能细胞的浓缩物，如随后将描述。

内腔室103基本上包括基座118和圆锥形构件134，这两者均经由轴129驱动，轴129一体地紧固到基座118。此内旋转组件安装在套筒轴承119和大轴承104中。固定套筒117和套筒延伸部124放置在内旋转基座118周围，其中套筒117较大端部和基座118之间的间隙被设置成精确值，通常公差被设置在0.001英寸到0.02英寸的范围中，并且优选地在0.001英寸到0.005英寸的范围中。外腔室102被安装在内腔室103上并且在上接头135处固定到内腔室103。外腔室基本上包括在下接头130处固定到外腔室的侧壁的碟状物120。碟状物120因此形成外腔室的较大端部，并且被支撑以在碟状物端部轴承121上旋转。套筒117的延伸部124被压配到底板123中，底板123相对于壳体101固定地安装。因此，在本实施例中，部件123、124和117所有三个部件均是固定的，因为它们在离心装置被激活时不旋转。至少一个挤压孔114被提供在内腔室103的基座118中。挤压孔可通过将小插头113插入(例如，按压)到基座118的壁中的孔中而形成，其中所述插头在其中线上具有挤压孔(或挤压喷嘴)114，并且斜面116形成在孔的内端上。虽然仅示出了一个插头，但是预期可诸如通过围绕基座118的圆周按间隔分布而提供一个以上插头。另替代地，挤压孔114的开口可一体形成在内腔室的侧壁中，例如基座118的侧壁，而非要求不同插头或多个插头插入(多个)开口中。入口斜面116可为任何角度或可为半径，以便防止纤维附聚在入口斜面处。挤压孔114被示为邻近于套筒117中的圆锥形出口孔115。一个或多个出口孔115可提供在套筒117中，并且如图1中的横截面所示，描述了两个出口孔115。通常，常常使用一个以上出口孔115，通常为六个，但是可使用任何期望数目的出口孔。通过改变所提供的出口孔之间的间距，可针对离心装置的给定旋转速度，控制通过出口孔115顶出(挤出)的脂肪组织的粒径。随着腔室103邻近于静态套筒117旋转，如图1所示，套筒117中的圆锥形出口孔115充当刀片以切断通过挤压孔114排出的材料的部分，并且以此方式，用于分解原材料中的胶原纤维网络以形成颗粒化的材料。预期可使用具有锋利边缘的任何类型的开口，诸如正方形孔，或可替代地，沿着圆形孔的一侧安装的刀片。如所示，出口孔115的圆锥形出口角度被描绘为60度左右的夹角，但是也可使用其它角度。

在内腔室103的小直径端部处，定位弹簧108、阶状垫圈107和端盖106。端盖包括螺纹111，并且布置成螺合地固定在提供在外壳体101的上颈部105上的相对的反螺纹上。这些接合螺纹允许端盖106旋转，因此提供弹簧108的压缩，弹簧108在被压缩时，用于经由阶状垫圈107预加载大轴承104。预加载经由内腔室103传输到套筒轴承119。套筒轴承119定位在内腔室103的基座118和固定套筒117之间。因此，将预加载提供到套筒延伸部124，之后到板123并且之后到外壳体101。小轴承109安装在旋转内腔室103的小直径端部中，以便允许非旋转针或套管(或其它管状构件)随着内腔室103旋转而通过注射端口110通到旋转腔室中。

尽管套筒117已被描述为固定的或非旋转的，但是预期在替代实施例中，套筒也可旋转。然而，在此种情况下，内腔室和套筒的旋转速率必然存在差异。特别地，为了实现切断通过挤压孔114排出的材料的部分以形成颗粒化的材料的目标，需要内腔室的旋转速率和旋转套筒的旋转速率之间存在差异。套筒的旋转可沿与内腔室的旋转方向相同或相反的方向。对于此实施例，只要挤压孔114和套筒的圆锥形出口孔115存在短暂对准，排出的(挤出的)材料便可被切断成较小颗粒(颗粒化)。

在本文所述的各种示例性实施例的操作中，可通过已知技术(包括抽脂术或外科切除术)从患者获得脂肪组织。在通过抽脂术获得组织的情况下，脂肪组织和肿胀溶液的混合物比率可为约1:1并且将已通过吸入套管孔口，其会将脂肪片段减小到约2mm尺寸。此生物混合物可按需要经由注射端口110或固定管235被直接馈送到本文所述的离心装置的各种实施例中。可替代地，在经由外科切除术获得的脂肪组织的情况下，与通过抽脂术以颗粒收集的组织相比，所述脂肪通常将以半整合块从患者去除。在外科切除的脂肪的情况下，脂肪应被打破成较小块，并且接着与液体部分混合，通常与盐水或肿胀溶液混合，多达脂肪体积的两倍，但是预期其它比例也是合适的。所获得的脂肪和混合液体的混合可通过在将混合物放置在离心装置中之前使混合物在具有约2mm喷嘴的注射器之间来回行进而执行。

在本文所述的各种示例性实施例中的任一者的操作中，所获得的脂肪组织可可选地以诸如生物活性剂等的添加剂处理。预期人们可能希望在根据本文所述的各种示例性实施例中的脂肪组织处理之前或期间，以例如药物、抗生素、细胞改性剂、pH调节剂、酶、血液产物(例如，全血、富血小板血浆(PRP)、红血细胞、贫血小板血浆(PPP)、骨髓液(BMA)或骨髓液浓缩物(BMAC))处理脂肪组织。可选地，在本文所述的装置的各种示例性实施例中，一种或多种防腐剂或抗凝剂(例如，肝素、香豆素、乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸盐(例如，柠檬酸葡萄糖抗凝剂A(ACDA)、草酸盐)在其被处理之前或被处理时，可被单独添加或与其它添加剂一起添加到脂肪组织。预期添加剂可有利地帮助离心分离期间细胞的分离，可改变用于如本文所述的处理的所获得的样本中的细胞的行为，或使得所获得的组织样本的存储用于如本文所述的后续处理。例如，ACDA的添加可防止凝结，从而允许含有血红细胞或血小板的溶液的存储，或此外，ACDA可用于改变干细胞和血小板细胞的形态。例如，申请人认为将ACDA添加到生物混合物的填装物可为有利的，在血小板细胞通常具有板状形态的情况下，血小板细胞可转换成更为球形的形态，从而有利地影响血小板按比重分离的能力，这是因为细胞的更为球形的形状可更容易地行进通过生物混合物(例如，脂肪组织颗粒)的其它组分。

如先前所提及，图1的离心装置安装为其自旋轴线(即，中心纵轴线125)垂直取向。旋转腔室经由耦合件126由驱动单元驱动到约15,000rpm，或等同于在内腔室103周边处4000x G。脂肪组织和溶液的填装混合物使用具有窄套管的注射器注射到旋转装置的顶部中(通过小轴承109)而进入内腔室中。随着填装物在内腔室103内旋转，填装物将接着从离心分离效应产生压力并尝试从挤压孔114挤出。当基座的挤出孔114与套筒的出口孔115径向对准时，如图1所示，脂肪组织填装物可从挤出孔114挤出。然而，随着内腔室103旋转，孔114移动到其中套筒117不具有孔的封闭区域中。挤出孔114打开的时间段由挤出孔114和套筒出口孔115的旋转速度和尺寸控制。填装物的挤出流率由压力控制，压力继而从旋转速度获得，旋转产生离心场。通过选择孔径和旋转速度，可确定挤出的填装物切断的长度。在直径为约1.7mm的挤出孔114、直径为约3mm的套筒出口孔115和旋转速度为大约15,000rpm的腔室103的情况下，挤出的片段可被切割成长度小于1mm并且呈现为颗粒化的脂肪材料的浆液。在套筒中具有6个出口孔115的实施例中，30mL的填装物在约20秒中通过挤出孔114。一旦填装物已被颗粒化，并且已以浆液通到外腔室102中，旋转速度便可减小到大约10,000rpm(对于60mm外腔室直径而言等同于3500x G)，并且离心分离持续充足时间段，例如大约2分钟，以确保分离期望的组分。

在此离心分离过程期间，材料的脂肪组分趋向于朝向中心纵轴线125迁移，并且较重的细胞和水溶液趋向于朝向外腔室102的外壁移动。含有多能细胞的最高浓缩物的最大密度流体(具有最高比重)移动到最外直径、到环形捕集器136。该捕集器基本上包括有角度地延伸通道，但是可修改捕集器的尺寸和形状以捕捉生物混合物的不同部分。例如，捕集器可能不是如所示成角度，而是可为布置成平行于旋转轴线125的通道。在任何情况下，当离心腔室的旋转停止时，生物混合物不在捕集器136内并在腔室102内的部分接着可因重力而滴落到碟状物120中的腔体151中，并且更多的粘性脂肪材料塌缩到此液体上。因此，含液体的多能细胞可在捕集器136中隔离以进行获取。驻留在捕集器136中含有大多数多能细胞的液体接着可经由壳体101和外腔室102中各自的端口138和137而通过注射器和成形套管去除。

为了更方便的制造，内腔室103和外腔室102被布置成以同步方式一起旋转，然而，在本文所述的此实施例和其它实施例中，预期离心装置可被布置成使得内腔室103和外腔室102以非同步方式旋转。因此，内腔室103可以第一速度旋转，只要该旋转产生在组织填装时将产生足够压力的离心场，以导致组织材料通过挤压孔114顶出；而外腔室102以第二速度旋转，无论是相同的还是不同的旋转方向，只要旋转产生离心场，以实现颗粒化的浆液材料的层化。

已观察到具有不同组成的脂肪在离心装置中的表现不同。而液体具有最高比重的一部分在离心分离期间确实移动到外直径并且该最高比重流体的一部分填充捕集器136，残余脂肪可或不可乳化成稳定的乳脂状糊剂。在其中残余脂肪呈稳定糊剂形式的那些示例中，糊剂材料将为自持的，至少持续数分钟，而非如并非自持的糊剂般流动。如果糊剂是相对稳定的，那么当通过挤压孔114顶出时，糊剂可以较小直径在更接近锥顶处涂布在外腔室102的内壁，其中糊剂抵靠壁保留在适当位置处，即使在离心装置的旋转已停止之后。可替代地，脂肪可保持为小颗粒，其不粘附到外腔室102的壁或不彼此粘附，而是这些颗粒保持相对于彼此自由移动，其与具有自持糊剂一致性的材料形成对比。在这些示例中，当腔室停止自旋时，脂肪颗粒趋向于落向腔室的大直径端部并且可扰动已经收集在捕集器136中的较高比重流体，从而可能减少该部分的浓缩物。为了使脂肪颗粒干涉收集在捕集器中的液体的可能性最小化，离心装置可包括如图2所示的替代处理单元100B。在该实施例中，外腔室102的壁包括偏移部或弯曲部141，其用于确保外壁102的该部分的内直径139减小到约捕集器唇缘140的内直径。此布置允许脂肪颗粒滴落到碟状物120的盆状物151中并且错开捕集器136。

参考图3，示出了处理单元100C的另一替代实施例。本实施例包括定位在固定套筒117和外腔室102之间的网筛元件150。网筛150为网孔状元件150并且被布置成使得从挤压孔114排出的浆液与网筛相遇，从而将浆液颗粒化为较小颗粒，较小颗粒通过网筛。网筛150被布置成连同挤压孔114一起旋转，因此网筛不必整个围绕套筒117周向延伸。相反地，其可与排出孔114径向对准。然而，为了便于制造，人们可并入网筛150作为包围套筒117的同心环。在装置的操作中，随着脂肪组织浆液在由装置旋转产生的压力下排出挤压孔114，其冲击在网筛150上。网筛可为丝网或穿孔管，其中孔的直径很可能在1mm到0.25mm的范围中，但是一般来说为最好地分解脂肪细胞结合结构的任何尺寸。在理想状况下，网筛具有金属丝网孔构造，但是塑料网孔也可行。随着网筛旋转，任何脂肪、纤维和液体浆液将经历很大的离心力而将浆液的部分推进通过网筛。实验已表明浆液被完全分解，筛网上只留下纤维，和大量单核细胞，包括液体中的多能细胞。如同上文论述的操作，离心装置的本实施例的腔室的持续旋转导致已流过网筛的液体成分按外腔室102中的比重分离，其中最高比重的成分积累在捕集器136中。随着旋转停止，剩余流体收集在盆状物151中。捕集器136中的富含多能细胞的液体可接着通过将针或套管引导通过端口137和138并进入捕集器136中而获得。

在所述装置的此实施例的情况下，并且在处理猪深部脂肪组织时，可从脂肪样本取得多达90％的活单核细胞。

图4示出了处理单元100D的另一替代实施例。此处理单元还被布置成由马达驱动，所述马达具有驱动轴线并且容置在基座单元中，如先前已描述。不同于先前公开的处理单元实施例，图4的处理单元100D包括辊元件210，其在导致组织通过离心分离之前与旋转网筛215一致作用以使提供在内腔室内的组织颗粒化。本实施例包括具有圆锥形侧壁134的旋转内腔室103。环形网筛元件215定位在内腔室103内，并且围绕中心纵轴线(即，旋转轴线)同心延伸。网筛元件从其连接到内腔室的基座118的地方延伸直到其与腔室侧壁相会的点。网筛因此划分内腔室103，使得从网筛元件215的环内的区域通到网筛元件外部的材料必需通过提供在筛网元件中的开口。网筛元件为网孔状构件，其可为金属或聚合物丝材料，或可替代地穿孔片，其提供筛选成通过流体材料但是保持大部分纤维材料的开口。设想开口将被均匀地或不均匀地筛选为介于0.002英寸和0.040英寸之间。为了帮助组织材料通过网筛元件，辊元件210被提供为邻近于网筛元件的内表面并且被布置成抵着所述内表面辊轧。辊元件安装在轴220上。轴可为本领域中已知的任何类型。如图4所示，轴可延伸通过辊的中心钻孔的成形硬丝，并且所述丝可被安装成使得其可固定在内腔室内的静态(固定)位置中。在本实施例中，形成轴220的所述丝的上端被固定到在固定管235的端部处并延伸穿过端盖106中的开口的凸缘225。凸缘225和固定管235的特征在于延伸穿过其内部的中空钻孔，所述中空钻孔充当用于将组织材料引导到装置中用于处理的入口端口。凸缘225和固定管235通过凸缘轴承230和端口轴承245与内腔室103的旋转隔离。组成轴220的成形丝的下端被引导到衬套240中、放置在内腔室103的基座118的同心中心中、与内腔室的旋转轴线成直线。衬套240用于将静态轴220与内腔室103的旋转隔离。因此，可通过在网筛215和内腔103旋转时保持辊轴220静止而有效地使辊元件210围绕网筛元件215的内部表面辊轧。

预期可能有益的是，使用具有移动自由度的辊元件210使得其可在其绕静态轴220旋转时连接。图6A和图6B中示出了可行的连接机构的示例。通过在辊的中间长度处提供力，并且在轴220上方提供间隙，辊可在其接合组织材料的块状部分时相对于腔室的旋转轴线移动。图6A和6B示出了轴220上抵靠网筛元件215的辊元件210的细节扩大视图。在这些实施例中，辊能够通过沿着垂直于旋转轴线的方向的弯曲性质(其为形成为轴220的弹簧丝所允许)而浮向网筛元件215。此外，当辊元件210与抵着网筛元件215的组织相遇时，辊元件210能够偏转，表现为辊元件210的旋转轴线倾斜。由于辊可在轴220上枢转，所以提供偏转能力。

再次参考图4，可见内腔室103的特征在于渐缩的侧壁134。内腔室103的基座118也提供相对于旋转轴线125渐缩的表面，其由楔形物265提供。如图4所描绘，捕集器136在此情况下由楔形物265的外表面和圆锥形侧壁134的内表面限定。捕集器136优选地为环形，但是预期替代形状可满足需要，例如为圆形突出的。如图4所描述，以横截面表示的捕集器表现为有角通路，其中最内部分在进入捕集器的入口处，其中混合物成分从旋转腔室的中心区域进入，并且邻近于楔形物265的渐缩端部。捕集器的入口形成捕集器最靠近旋转轴线125的端部。捕集器136的特征还在于在距离旋转轴线125最大径向距离处的端部处的最外部分。可选地，捕集器136相对于旋转轴线可不成角度，而是可布置成平行于旋转轴线。在捕集器的最大外部直径处，提供第一端口275，其可诸如通过阀选择性地打开，以允许进入捕集器以获得包含在其中的已处理的材料部分。进入开口270可提供在外壳体101中以促进进入第一端口275。特别地，当进入第一端口275时，穿刺针或套管(未示出)可引导通过对准的开口，以允许获得捕集器136中的已处理的材料部分。此可通过将进入开口270、第一端口275和密封端口271放置成对准而完成。该端口可呈容器或器皿272的壁中的鸭嘴阀或自密封隔膜的形式。容器272为定位在处理腔室100D的下部内的管状构件并且随后将描述其功能。进入开口270、第一端口275和密封端口271的对准可通过本领域中已知的各种方式控制，例如通过手动旋转外壳体的一部分。凸轮273被提供为从壳体的底部部分向内突出以选择性地调整装置中的选定元件的垂直定位。可选地，可在内腔室103的旋转期间选择性地打开和关闭第一端口，使得包含在捕集器136内的材料的至少一部分可被自动地顶出到随后可进入的收集区域中。

在图4所描绘的实施例的操作中，脂肪和溶液的填装物，诸如血液、盐水、水、肿胀溶液，被插入通过固定管235。一旦填装物已被插入，内腔室103和网筛元件215便经由耦合件126通过马达以第一速度旋转，同时将辊轴220保持固定持续预定义的第一时段。在旋转的此第一时段期间，由于由腔室旋转产生的离心场的效应，脂肪将趋向于沿着网筛元件内部散布，并且当脂肪在辊210与网筛元件215之间经过时，辊元件210将推动脂肪通过网筛元件215的网孔。组织材料因被推动通过网孔中的开口而变成颗粒化成较小颗粒，并且进一步，胶原纤维的一部分变成与填装物中的其它材料分离，并且通过变成滴落在网筛丝周围而保持在网孔上。还可行的是当与辊相遇并被推动通过网筛时，脂肪材料中的胶原纤维被网孔切断，并且因此组织填装物被颗粒化成较小的粒径。在填装物被推动通过网孔之后，内腔室103接着以第二速度旋转以离心分离颗粒化的材料，并且基于组成颗粒化的材料的成分的比重，分离液体和脂肪的混合物持续第二定义的旋转时段。在此第二时段期间，据信较重的多能细胞趋向于迁移通过液体到内腔室中的最外表面。特别地，当内腔室103正绕轴线125旋转时，所产生的离心场将按组成成分的比重来将所述成分层化，这是因为离心场将最高比重的成分推离旋转轴线(即，向外)，因此它们将与内腔室103的渐缩壁和楔形物265的内表面相遇。持续旋转将导致这些更密集的成分代替不太密集的成分，这是因为较高比重的成分从旋转轴线沿着渐缩侧向外聚集，因此最高比重的成分将接着进入并积累在捕集器136中。当内腔室103的旋转在第二定义时段结束处停止，残余液体安定在基座118中并且收集在碟状区域250内，碟状区域250由其周长由楔形物265包围的区域并且将基座118作为底面的区域限定。由于较低比重而已保持朝向离心场中心的脂肪材料将常具有糊剂的一致性，并且趋向于保持粘到侧壁134的内表面的上部，或可选地脂肪材料可安定在碟状区域250内。包含多能细胞的液体保持在捕集器136中，在楔形物265外部上，并且可通过使用针或套管(未示出)从捕集器136吸出流体和细胞而取得。如先前所提及，图4所示的实施例还提供第一端口275，其可通过阀选择性地打开和关闭，以允许从捕集器136去除较高比重的成分。此外，还提供第二端口280，其可通过阀选择性地打开和关闭，以允许从碟状区域250去除较低比重的成分。第二端口280可在楔形物265的基底处定位在碟状区域250内。通过选择性地打开第一或第二端口持续一段时间，同时腔室旋转，人们可以类似于共同待审的美国专利申请13/396,600中所述的方式微调收集在内腔室103内的细胞浓缩物部分的比重，该申请被转让给与本发明相同的受让人，并且其公开内容以引入的方式并入本文中。该申请的离心装置特别适用于从生物液体混合物获得期望部分，诸如从全血获得富血小板血浆、或从骨髓液获得干细胞，然而该申请不提供颗粒化所述生物混合物(诸如脂肪材料)中的组织结构的能力。

在本文所述的各种实施例中的任一者中，其中存在包括以下项中的一项或多项的腔室：楔形物元件265、第一端口275或第二端口280，腔室内的生物混合物的一个或多个部分的顶出可如下实现。已通过本文所述的任何方法筛选生物混合物接着在可旋转腔室内旋转以导致内容物按比重分离。因此，当腔室旋转时，高密度流体的外带(具有较高比重)将在腔室的最外表面处(背离纵轴线125最远处)形成。低密度流体的内带(具有较低比重)将在最靠近腔室中心(最靠近纵轴线125)的流体中形成。在最外层和最内层之间将为至少中间层，其包括比重介于最内层和最外层的比重之间的至少一个部分。预期腔室和其内容物的旋转将形成其中在纵轴线处不存在流体的空气芯，只要腔室中的流体体积小于腔室本身的容积。在那些实施例中，在需要从腔室顶出生物混合物的最重部分的情况下，例如，在具有最高比重的部分几乎不包含多能细胞的情况下，此最外部分可通过在腔室内在距离纵轴线最大距离处具有入口的可选择性地打开的第一端口275排放，使得当第一端口的阀打开时，腔室的旋转将产生离心力，所述离心力推动具有最高比重的液体通过第一端口275排出腔室。第一端口将保持打开以允许最高比重部分的至少一部分排出腔室，因此第一端口可关闭，无论是通过操作员监控界面的位置的动作、于腔室渐缩表面上的动作、还是自动阀的操作。例如，操作员可监控在血红细胞和多能干细胞部分之间发生的颜色界面，所述颜色界面可通过本文所述的离心装置的透明侧壁检测。此外，在那些实施例中，在需要顶出生物混合物的最轻部分的情况下，例如，在具有最低比重的部分几乎不包含多能细胞的情况下，此最内部分可通过具有定位在腔室内在小于对于第一端口275的入口的径向距离的径向距离处具有入口的可选择性地打开的第二端口280排放，使得当第二端口的阀打开时，腔室的旋转将产生离心力，所述离心力推动液体的具有最低比重的部分通过第二端口280排出腔室。第二端口可保持打开以允许最低比重部分的至少一部分排出腔室，因此无论是通过操作员的动作还是自动阀的操作，均可关闭第二端口。在许多示例中，可允许第二端口保持打开直到随着流体排出腔室而膨胀的空气芯到达第二端口280的入口为止，从而切断从第二端口流出的流体流。以此方式，较低密度流体的内带(具有较低比重)和可选地脂肪可通过第二端口280排放并进入容器272中，一旦旋转停止，便将期望的浓缩物部分留在内腔室103的中心处的碟状区域250内。比重在2个射出部分的比重中间的至少一个部分将保持在腔室内，并且可接着通过将套管插入腔室中而进行收集。

图5示出了处理单元100E的又一替代实施例。该单元尽管在结构上略不同于图4所示的处理单元100D，但是可类似于处理单元100D操作，其中单元100E包括网筛和辊布置，其用于颗粒化组织材料，如上文已描述。在图5的实施例中，组织填装物被传递到内腔室103，并且内腔室被旋转。由旋转产生的离心场将导致组织填装物沿着网筛元件215散布，因此组织将在绕辊轴220旋转的辊210的压力下推动通过网筛元件。如前，行进通过网筛元件使组织颗粒化，并且可保持或切断填装物中的胶原纤维。颗粒化的组织将继续随着内腔室的旋转而旋转，导致颗粒化的组织的成分层化以按比重分离，其中最低比重成分在周长处由较高比重成分代替，这是因为较高比重的成分被驱离旋转轴线125。

在具有筛网元件215的此处理单元实施例或其它处理单元实施例中，可包括可选的次级网筛元件216。在此情况下，已被引导通过网筛元件215的颗粒化的组织随着材料被旋转力向外引导而将与次级网筛元件216相遇。次级网筛元件216类似于网筛元件215，除了其具有较小的平均开口尺寸之外。尽管次级网筛216可用于进一步颗粒化组织，但是主要意在捕捉不容易通过开口的纤维材料，同时使液体和非纤维材料通过其中。此布置的使用可受益于在已处理的材料与次级网筛相遇时减小旋转速度，以避免使过大离心力推动材料通过网筛，其中较慢的旋转将在液体被推动通过开口时帮助捕捉抵着网筛的纤维材料。

如本领域中的技术人员通过参考图5应当了解，尽管旋转继续，但是最高比重的成分将在由内腔室的旋转所产生的力下积累在捕集器136中。当内腔室103的旋转停止时，未保持在捕集器内的全部材料将在重力影响下掉落到内腔室中心中的碟状区域250中。套管、针或管子接着可插入穿过由装置顶部附近的端口138和137产生的进入路径，可选地引导通过提供在可选的次级网筛元件216顶部附近的开口，并且引导到捕集器136中，以获得最重的比重成分，包括多能细胞，同时将非期望的组分留在碟状区域250中。

在本文所述的各种实施例中，内腔室和楔形物相对于旋转轴线的角度将影响各种成分的层化的力度大小，并且因此影响层化的速度快慢。例如，在其中内腔室和楔形物的角度为小的实施例中，组分的分离需要的旋转时间段将增加，或可替代地，可需要较高旋转速度来驱动所述分离。相比之下，在其中内腔室和楔形物处于偏离旋转轴线125的陡斜角度的实施例中，此陡斜角度将趋向于产生成分的更有力和更快速的分离。所需的角度可相对于被处理的流体的粘度而调控。例如，在组织填装物具有高粘度的情况下，据信陡斜角度将允许最重组分更有效地移动通过流体。可替代地，在流体填装物不太粘的情况下，可采用小角，并且仍然实现组分的充分分离。实现组分的快速分离的目标至关重要，如据信在分离期间活细胞暴露于高G力的持续时间延长可不利地影响细胞的存活力。因此，据信使细胞高速旋转的时间段最小化将使已处理细胞材料的存活力更好。在本文所述的各种实施例的实践中，预期内腔室和楔形物的角度将可能在5度和30度之间，但是大至45或60的角度同样充分适用。

在本文所述的各种实施例中，也可存在这样的有益效果：诸如通过增加盐水或其它流体(例如，血液、脊髓液、或其它体液、缓冲溶液、细胞培养介质、洗涤剂溶液、治疗溶液(诸如抗生素)或抗凝剂等)的体积，帮助从生物混合物中的纤维胶原网络分离多能细胞，如先前已论述。此添加到所获得的脂肪组织的另外流体可用于减小生物混合物的整体粘度，其继而将在混合物组分暴露于旋转力时提供所述组分到层化层的更有效移动。此外，所添加的流体可增强期望的细胞浓缩物与组织样本的其它部分的分离。例如，当按密度分离时，全血和骨髓液的添加将导致富血小板白细胞层与脂肪组织样本的多能干细胞混合，因为它们会有类似比重。血红细胞由于它们在组合样本中的最高比重而将趋向于在旋转腔室内的外部层处积累。全血的血浆将形成多能细胞和脂肪组织之间的分离层。血小板将可能形成一层，其邻近于多能细胞和/或与多能细胞混合。此外，全血或骨髓液的添加还将以颜色提供视觉指示符。层的形成将以从最外到最内的顺序发生径向层化，其中血红细胞最外，接着是多能细胞和血小板，接着是透明血浆，以及脂肪组织在径向最内，其中血红细胞边界标记具有期望的细胞组分的部分的边缘。此外，将液体添加到脂肪组织将可能用于稀释已被添加用于收集脂肪样本的肾上腺素和利多卡因。

此外，预期对本文所述的各种实施例可能有益的是，在颗粒化步骤之后提供搅拌步骤，其中离心装置以如下方式操作：将对生物混合物赋予柔和的混合移动，以确保细胞进一步与纤维网络分离。所述柔和混合因此将用于避免使细胞经历延长的高G力的潜在有害效应来实现细胞与纤维网络的分离，因为据信延长的高速旋转时段可能对细胞存活力有害。此柔和的混合动作可通过随机轨道移动而实现，诸如离轴摇动，或可替代地开始和停止装置的旋转，或改变装置的旋转速率。例如，所述装置可在低频(例如，小于10Hz，优选地1Hz左右)下以振荡方式旋转，以及使细胞经受低G力，以便使多能细胞脱离脂肪和残余纤维网络，或将另外的流体混合到组织填装物中。混合效应可通过包括延伸到旋转腔室中的突出部(诸如指状物、肋状物或径向鳍状物)而增强。此类突出部可在楔形物265、网筛元件215的网孔的外表面、圆锥形侧壁134的内表面和基座118中的至少一者的表面上布置为垂直元件、螺旋元件或它们的组合，只要混合特征部延伸到碟状区域250中。振荡运动的操作将与常规洗衣机的操作非常类似，其中交替起停和可选地振荡移动(速度均比实现离心分离将所需的速度低很多)不应导致细胞存活力的明显减小，从而始终提供这样的有益效果：帮助将细胞与脂肪和残余纤维材料和生物混合物的其它组分机械地分离。

图7中示出了根据本发明构造的处理单元100F的另一替代实施例。使用该实施例的离心装置被设计成通过借助辊元件210使组织颗粒化、使材料通过第一网筛215，而将组织材料处理成较小片段，如先前所述。然而，在本实施例中，第一网筛215被构造成使材料颗粒化成较小片段，但是不将细胞与组织材料的结构分离，以确保细胞仍然包含在颗粒化的组织材料的原生结构内。在本实施例中，次级网筛216为更靠近捕集器136的入口的较小带，并且特征在于允许液体材料通过同时保持含细胞的组织材料的开口。以此方式，被添加用于收集组织材料的任何外生流体(例如，盐水、肾上腺素、利多卡因等)可通过第二网筛216并且收集在捕集器136中，同时细胞将保持在组织材料的原生结构中。一旦实现液体与组织的分离，含细胞的组织材料便可从内腔室103的内部去除，诸如通过用引导通过端口138和137的套管或其它中空腔型器械进行抽吸。在包含组织材料的细胞已通过次级网筛216将大部分流体去除并且因此不适用于如上文所述的抽吸的情况下，预期操作员可简单地打开装置，使用本领域中的技术人员将了解的技术，来进入内腔室103的内部，并且手动地收集含细胞的组织材料。

如本领域中的技术人员应了解，图7的实施例在以下情况下应是有用的：特定临床应用保证添加支架的情况，诸如有必要对治疗部位提供填充剂的情况(例如，整形手术、化妆品祛皱等)；或可替代地在其中期望避免洗掉所获得的细胞的手术中，例如在其中通常利用盐水灌注的关节镜手术中，并且在期望部位维持所传递的细胞将是有益的。

图8中示出了根据本发明构造的处理单元100G的另一替代实施例。该实施例的离心装置被设计成通过使组织颗粒化而将组织材料处理成较小片段，其中组织材料在辊元件210’之间通过，辊元件210’以如先前已描述的方式抵着旋转环形元件215’在适当位置辊轧。设想环形元件215’可为网筛材料，如先前所述，或可可替代地特征在于不可渗透的表面。优选地，辊210’的表面或环形元件215’的表面中的任一者或两者的特征在于不规则形貌特征。此可通过在圆柱形辊210’的表面上提供凹入区和突出区域而实现。例如，通过提供至少一个凹入通道并且在通道之间留下突出区域，以及因此呈现类似于对开式铁心的表面的表面。可选地，辊210’或环形元件215’中任一者的不规则形貌特征的特征可在于突出的小块或隆起物或凹入的凹坑。寻求的是组织，因为其挤在辊元件210’和环形元件215’之间，以因突出表面而经历更高程度的破坏，并且从而在组织经过辊时在组织中的一些地方产生浓缩纯粹力。据信这些纯粹力将提供颗粒化的浆液，其中多能细胞摆脱纤维材料的限制。在这些实施例中，设想已处理的全部组织材料接着将被收集并用在临床应用中，例如作为传递到治疗部位的填充剂，或用在其中期望避免洗掉所获得的细胞的手术中，如先前已关于图7所述。在环形元件215’是网筛的情况下，颗粒化的组织将经由通过端口137和138建立的进入路径而从碟状区域250收集，如先前已描述。然而，在环形元件215’是不可渗透表面时，颗粒化的组织在处理之后将保持在环形元件215’的内部内，并且可接着以插入穿过固定管的套管或针收集。

图9A中示出了根据本发明构造的处理单元100H的另一替代实施例。使用该实施例的离心装置被设计成通过以下步骤将组织材料处理成较小片段：首先为组织筛选、使材料填装物通过固定管235、包含可围绕非旋转芯丝236旋转的筛选螺旋件305。所述芯丝附贴到固定管的端部。固定管235延伸到可旋转腔室103中并进入可旋转管315中。在本实施例中，固定管235通过本领域中已知的技术暂时固定到端盖106。例如，裂环夹可并入到端盖的套环中，其中固定管235通过端盖，使得夹能够可释放地相对于端盖固定所述固定管。接着可将生物混合物(例如，脂肪材料的填充物)引导通过入口端口295，并且使其通过固定管的内部以通过传递端口320排出而进入腔室中。可选的配件290(例如，鲁尔连接器)可提供在固定管的顶部附近，以将传递管牢牢地连接到容器(未示出)，通常为注射器，其包含待处理的生物混合物。生物混合物经由至少暂时附接到配件290的器皿例如通过以下步骤引入：推进注射器的柱塞、推动生物混合物通过入口端口295并进入固定管235的内部，同时筛选螺旋件305旋转。入口端口295的边缘可被锐化以形成切割边缘，使得筛选螺旋件的旋转可抵着入口端口的切割边缘切断生物混合物中的组织，并且此外固定管235内的筛选螺旋件305的旋转用于将生物混合物的粒径减小到期望范围。在组织材料的情况下，固定管内的螺旋件的旋转作用用于将组织切成较小片段以产生同质材料，并且随着组织被推动通过固定管的内部到达可旋转腔室103的内部，进一步将组织筛选成期望的粒径。观察到经筛选螺旋件305处理通过固定管235的材料为同质浆液，已被筛选成适用于用在化妆品应用中的窄表针的一致性，并且预期其适用于脂肪转移应用。申请人相信用于再植入的颗粒化的组织的理想粒径将使植入组织的存活力变得更好，因为所述尺寸具有这样的表面积：颗粒的体积比将有助于植入组织的血管再生并且进一步提供充分的营养物质流以支持整个植入组织中的细胞生长。

由于颗粒化组织的独特方法，如本文所述，无论是通过操作固定管内的螺旋件，还是通过使组织材料通过网筛元件而进行颗粒化，被处理的组织材料均被预期为减小到适用于再植入的粒径，但是不被预期为对细胞成分和组织结构导致破坏，诸如由于将组织过度处理为太小的粒径可能出现的情况。预期通过提供被处理成合适粒径的组织，材料将具有保存的细胞存活力，同时维持足够的组织结构以成为：一旦植入，便不易被洗掉或不易经受明显的体积损耗。

在具有筛选螺旋件305的全部实施例中，预期驱动单元20(如图2所示)，可经由耦合件126附接，其用于实现可旋转腔室103的旋转。继而，旋转构件在一个方向上旋转时将在驱动单元20被激活时驱动筛选螺旋件305的旋转。参考图9B的放大视图，筛选螺旋件305如下耦合到可旋转管315。可旋转管315附贴到插入件310，插入件310在连接335处附贴到筛选螺旋件305的端部，连接335的形式可为焊料、焊接点或环氧树脂接头或本领域中已知的其它固定技术。可旋转管315的旋转将通过图9B所描绘的连接335驱动筛选螺旋件的旋转。

返回参考图9A，可旋转管315被布置成当仅在一个方向上旋转时通过定位在可旋转管315和可旋转腔室103的上端之间的单向离合器和辊轴承285与可旋转腔室103一致旋转。此单向离合器和辊轴承在旋转力沿第一方向施加时将锁上，因此将旋转力从腔室103传输到可旋转管315以驱动筛选螺旋件305。然而，当可旋转腔室在第二(相反)方向上旋转时，单向辊离合器和辊轴承285将靠惯性滑行，并且用于隔离腔室103的旋转与可旋转管315，因此筛选螺旋件将接着在可旋转腔室旋转时保持固定。如图9B中可见，位于插入件310和平台330之间的平台轴承325将仅在可旋转腔室103在第二方向上旋转时隔离固定可旋转管315。平台330的支脚附接到基座118，并且平台因此随可旋转腔室103旋转。平台330在平台支脚之间提供开口，以允许流体在平台下流动，并且可类似于3脚凳。

对于具有筛选螺旋件305的所有实施例，在使用中时，在腔室103、筛选螺旋件305和可旋转管315在第一方向上旋转时，生物混合物将被引入到装置中。生物混合物通过固定管235，同时筛选螺旋件正绕固定管内的芯丝236旋转，并且因此用于搅拌生物混合物，并且将生物混合物筛选成小于生物混合物的初始平均粒径的期望粒径。一旦待处理的生物混合物的整个样本处在腔室103内，旋转方向便可被反向，从而停止筛选螺旋件305的旋转，并且腔室103可接着旋转以实现按比重分离生物混合物，如先前已论述。

如在图9A的示例性实施例中可见，生物混合物通过固定管235引入到腔室103。接着腔室旋转以按比重分离生物混合物，如先前已描述。在其中生物混合物包括至少脂肪组织、血液和可选地盐水、水、肿胀溶液的情况下，在分离生物混合物时，具有最高比重的血红细胞将积累在最外层处，而具有最低比重的脂肪、血浆和水(如果有)，则将积累在最内层。最外部分的至少一部分，例如血红细胞，可通过打开第一端口275的阀排放，接着在已顶出适当量的第一部分之后，如通过观察血红细胞和具有多能干细胞的部分之间的颜色界面所确定，关闭第一端口。操作员能够通过透明侧壁监控界面的位置，以允许操作员在界面接近血红细胞的出口时关闭阀。随后，最内部分的至少一部分，例如血浆和脂肪，以及任何水或肿胀流体可通过打开第二端口280的阀顶出，并且在空气芯已经到达第二端口之后关闭第二端口。旋转接着可停止，因此保持在腔室内的生物混合物的部分将积聚在腔室的底部处，并且可通过将套管插入到腔室中而去除。此剩余的部分将主要由多能干细胞和富血小板血浆组成。

图10中示出了根据本发明构造的处理单元100M的另一替代实施例。图10中的实施例类似于图9中所描绘的实施例，其中不同之处在于提供环形网筛元件215，其定位在内腔室103内，并同心地围绕中心纵轴线125(即，旋转轴线)延伸。如先前所述，生物混合物可通过筛选螺旋件筛选。然而，一旦已筛选材料通过传递端口320从可旋转管315排出，其便将处在环形网筛元件215内。网筛元件215在每端处附贴到可旋转管315，使得从网筛元件215的环内的区域通到网筛元件的外部的材料必需通过提供在网筛元件中的开口。网筛元件为网孔状构件，其可为金属或聚合物丝材料，或可替代地穿孔片，其提供筛选成通过流体材料但是保持大部分纤维材料的开口。设想开口将被均匀地或不均匀地筛选为介于0.002英寸和0.040英寸之间。因此，网筛元件215可用于进一步为生物混合物材料筛选，并且可进一步充当滤网，以从破坏的组织捕捉纤维元素。

如可在图10的示例性实施例中可见，生物混合物因通过固定管235而引入到腔室103，其中生物混合物通过筛选螺旋件305筛选，如先前论述。腔室旋转可接着被反向以停止螺旋件旋转，并且促使材料通过网筛元件215。随后，腔室的持续旋转将按比重分离生物混合物，如先前已描述。在其中生物混合物包括至少脂肪组织、血液和可选地盐水、水、肿胀溶液的情况下，在按比重分离生物混合物时，具有最高比重的血红细胞将积累在最外层处，而具有最低比重的脂肪、血浆和水(如果有)，则将积累在最内层。最外部分的至少一部分，例如血红细胞，可通过打开第一端口275的阀排放，接着在已顶出适当量的第一部分之后，如通过观察血红细胞和具有多能干细胞的部分之间的颜色界面所确定，关闭第一端口。操作员能够通过透明侧壁监控界面的位置，以允许操作员在界面接近血红细胞的出口时关闭阀。随后，最内部分的至少一部分，例如血浆和脂肪，可通过打开第二端口280的阀顶出，并且在空气芯已经到达第二端口之后关闭第二端口。旋转接着可停止，因此保持在腔室内的生物混合物的部分将积聚在腔室的底部处，并且可通过将套管插入到腔室中而去除。此剩余的部分将主要由多能干细胞和富血小板血浆组成。

图11中示出了根据本发明构造的处理单元100J的另一替代实施例。图11中的实施例类似于图4中所描绘的实施例，其中不同之处在于来自图4的下列元件图11中不存在：楔形物265、捕集器136、第一端口275。此外，基座118现在以圆锥形直接延伸到侧壁134的内表面，而非形成楔形物元件。

如可在图11的示例性实施例中可见，生物混合物将被引入到腔室103并且因通过网筛元件215而筛选，如参考图4所述。在腔室103旋转时，材料将通过辊元件215被推动通过网筛元件215，如先前所述。通过网筛的动作可破坏组织材料的结构，以从结构释放多能干细胞。腔室103的持续旋转将导致按比重分离生物混合物，如先前已描述。在其中生物混合物包括脂肪和水或肿胀溶液的情况下，当分离时，比重比脂肪或水高的多能干细胞将积累在旋转腔室内的最外层。最内部分的至少一部分可通过打开端口280的阀而排放。预期脂肪和水的成分接着将通过端口280从腔室103排放，直到空气芯与端口280的入口相遇为止，并且停止排放。预期腔室内剩余的生物混合物的部分将包括多能干细胞，现在已通过从生物混合物去除脂肪和水而被浓缩。在腔室的旋转停止时，剩余部分将积聚在腔室的中心中用于收集。

图12中示出了根据本发明构造的处理单元100K的另一替代实施例。图12中的实施例类似于图10中所描绘的实施例，其中不同之处在于来自图10的下列元件图12中不存在：楔形物265、捕集器136、第一端口275。此外，基座118现在以圆锥形直接延伸到侧壁134的内表面，而非形成楔形物元件。

如可在图12的示例性实施例中可见，生物混合物因通过固定管235而引入到腔室103，其中生物混合物通过筛选螺旋件305筛选，如先前论述。腔室旋转可接着被反向以停止螺旋件旋转，并且导致材料通过网筛元件215，如先前所述。随后，腔室的持续旋转将按比重分离生物混合物，如先前已描述。在其中生物混合物包括脂肪和水或肿胀溶液的情况下，当分离时，比重比脂肪或水高的多能干细胞将积累在旋转腔室内的最外层。最内部分的至少一部分可通过打开端口280的阀而排放。预期具有最低比重的脂肪和水的成分接着将通过端口280从腔室103排放，直到空气芯与端口280的入口相遇为止，并且停止排放。预期腔室内剩余的生物混合物的部分将包括多能干细胞，现在已通过从生物混合物去除脂肪和水而被浓缩。在腔室的旋转停止时，剩余部分将积聚在腔室的中心中用于收集。

图13中示出了根据本发明构造的处理单元100L的另一替代实施例。图13中的实施例类似于图12中所描绘的实施例，其中不同之处在于图13的实施例缺少图12中的环形网筛元件。如同图12，基座118现在以圆锥形直接延伸到侧壁134的内表面，而非形成楔形物元件。

如可在图13的示例性实施例中可见，生物混合物因通过固定管235而引入到腔室103，其中生物混合物通过筛选螺旋件305筛选，如先前论述。腔室旋转接着可被反向以停止螺旋件旋转。腔室的持续旋转将按比重分离生物混合物，如先前已描述。在其中生物混合物包括脂肪和水或肿胀溶液的情况下，当分离时，比重比脂肪或水高的多能干细胞将积累在旋转腔室内的最外层。最内部分的至少一部分可通过打开端口280的阀而排放。预期具有最低比重的脂肪和水的成分接着将通过端口280从腔室103排放，直到空气芯与端口280的入口相遇为止，并且停止排放。预期腔室内剩余的生物混合物的部分将包括多能干细胞，现在已通过从生物混合物去除脂肪和水而被浓缩。在腔室的旋转停止时，剩余部分将积聚在腔室的中心中用于收集。

应当指出，在此接合点，上述示例性实施例中的任一者(或根据本发明的教导内容构造的任何其它实施例)将产生浓缩的细胞部分，其可有利地与可植入到生物的治疗部位中的合成或天然的支架或结构组合(例如，水合到其中、与其混合、揉搓到其中、作为堆栈提供在其内或分层到其上)。细胞部分与支架的此类组合可以各种方式实现，例如，通过将支架与细胞部分水合，将细胞部分与支架材料混合，将支架材料和细胞部分揉搓到一起，将细胞部分提供为包含在支架材料内的堆栈，以细胞部分涂布支架，施加细胞部分作为支架材料旁边的层，随后将细胞部分添加到目标部位，之后将支架材料放置到目标部位，或反之亦然。用于将支架与细胞部分组合的各种其它手术可为本领域中的技术人员所熟知，并且可适于结合所产生的细胞部分使用，如本文所述。

此外，尽管先前所述的实施例已集中于多能细胞的浓缩物，但是在任何实施例中，应认识到各种细胞连同多能细胞一起，或替代多能细胞可被浓缩，其可包括脂肪细胞以及细胞的基质血管部分(SVF)，包括前脂肪细胞、纤维原细胞、血管内皮细胞和多种免疫细胞(例如，脂肪组织巨噬细胞等)。预期通过操纵出口端口275和280的位置，可控制待收集的比重范围，使得样本的全部或仅样本中的细胞成分的选定部分可通过使用本文所述的各种实施例而隔离。

上述实施例可以套件形式利用，包括离心装置和装置操作所需的配件，包括使用说明和适于存储和保持无菌性的包装。在一些示例中，所述套件可连同离心装置(作为单个单元，或可分离部件)一起提供说明，并且可选地包括配件诸如针、注射器、套管、利多卡因、肾上腺素、肿胀溶液、吸脂套件和使用说明中的任一者或全部。

如本领域中的技术人员从上述内容中应了解，本发明的设备和方法可用于提供可注射的浓缩物，其具有较大量的多能细胞，所述多能细胞与相同体积的骨髓浓缩液相当或优于其，无需痛苦的髂嵴穿刺来从其获得细胞。此外，本发明使得人们能够将可用的多能细胞样本的获得程序的时间减少数分钟，以便允许手术室临时使用设备(如果要求如此)。另外，本发明消除如下需求：使用酶或化学物质来添加到样本用于处理，所述酶或化学物质在被注射回患者之前还将需要从样本洗掉。因此，本发明克服了酶处理的低效性，酶处理的低效性通常造成较低细胞收率。

对于上述实施例中的任一者，预期可可选地包括加热源，以将生物混合物的温度维持在环境温度之上。此在其中生物混合物包括脂肪组织的情况下可是有利的，并且温度的增加，优选地增加到人体温度(37C)，将用于减小脂肪组织的粘度。以此方式，当组织被处理时，细胞存活力可得到改善，这是因为细胞(例如多能干细胞)在处理期间将被暴露于较低水平的剪切应力。相比之下，在处理以较低温度执行的情况下，脂肪组织的粘度将增加，并且由于当通过本文所述的任何实施例处理时将发生的剪切应力的增大而可能损害细胞存活力。

因此，由于在不脱离本发明的一般特性的精神的情况下，本发明方法和本文所公开的发明可通过另外的步骤或其它具体形式体现，所述步骤和形式中的一些已被指示，所以本文所述的实施例在所有方面应被解释为阐释性而非限制性。本发明的范围应由随附权利要求书指示，而非由前述描述指示，并且处在权利要求的等同物的意义和范围内的所有变化旨在包含在本发明的范围中。