一种干细胞分离装置的制作方法

本发明属于医药器械技术领域，具体为一种干细胞分离装置。

背景技术：

干细胞是指具有自我更新和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞，在特定的条件下可分化成为一种或多种构成人体组织或器官的细胞，它广泛应用于基础医学研究。自我更新是指干细胞能够通过细胞分裂维持干细胞群体的大小；多向分化是指干细胞具有可塑性，在不同的环境下可以分化成不同的组织细胞从而构成机体各种复杂的组织器官。

间充质干细胞(mscs)是干细胞中的一种，来源于发育早期的中胚层和外胚层，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。不断探寻和改进mscs获取的来源和方法是深入研究和利用mscs的必要前提，目前mscs的分离和培养缺乏统一方法，常用的分离提取方法为对原代培养采用组织块法或酶消化法获取充质干细胞。

而目前间充质干细胞的分离提取过程大多为手动操作，自动化程度低，其分离步骤为先向反应容器内注入干细胞原液、水和酶进行反应，待反应完全后再收集提取液完成分离步骤，该过程步骤繁琐，随机性大，很容易因人为操作失误而导致分离不完全，耗时耗力；目前也存在一些干细胞提取设备，但是这些设备结构复杂、体积较大、价格昂贵，不适合在临床医学中推广应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种干细胞分离装置，该干细胞分离装置结构简单，成本低廉，全自动化操作并且能够精准控制干细胞的高效分离和提取。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种干细胞分离装置，包括：

罐体，所述罐体内设有锥形反应空腔，所述罐体的顶部设有与所述锥形反应空腔密闭连通的注入导管和吸取导管，所述罐体的下部设置有与所述锥形反应空腔相连通的干细胞收集部，所述干细胞收集部及所述罐体通过所述注入导管和所述吸取导管完成与外界物质的交换；以及

驱动装置，所述驱动装置可拆卸的设置于所述罐体的底壁外侧，所述驱动装置用于带动所述罐体旋转以进行震荡或离心分离。

优选地：所述锥形反应空腔的横截面为椭圆形。

进一步地：所述干细胞收集部为两个，两个所述干细胞收集部相对地设于所述锥形反应空腔的长轴两端。

更进一步地：所述罐体的下部向外延伸有与所述锥形反应空腔相连通的导向管，所述导向管与所述干细胞收集部可拆卸连接，所述导向管用于安装所述干细胞收集部并将所述锥形反应空腔内的物质导入所述干细胞收集部内。

再进一步地：所述导向管斜向下设置。

再进一步地：所述导向管与所述干细胞收集部螺纹连接。

更进一步地：所述干细胞收集部与所述罐体一体成型，所述干细胞收集部与所述罐体的材质均为树脂。

优选地：所述罐体中用于构成所述锥形反应空腔的底壁上设置有导向凸起。

优选地：所述注入导管以及所述吸取导管与所述罐体的连接处均设置有密封装置，所述密封装置使得所述注入导管以及所述吸取导管与所述锥形反应空腔动态密封。

优选地：所述罐体的底部设有安装凸起，所述安装凸起内开设有与所述驱动装置输出轴相匹配的安装槽，所述驱动装置通过将所述输出轴安装于所述安装槽内进而实现与所述罐体的可拆卸连接。

优选地：所述干细胞分离装置还包括加温装置和控制器，所述加温装置用于对所述罐体进行恒温加热，所述控制器分别与所述加温装置和所述驱动装置信号连接，所述控制器用于控制所述加温装置的加热状态以及用于控制所述驱动装置的运行状态。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的干细胞分离装置包括罐体和驱动装置，罐体用于对含有干细胞的原料进行酶解和分离，驱动装置用于对罐体的反应物进行离心分离，其中罐体下部设置有干细胞收集部，而干细胞收集部与罐体内部的锥形反应空腔相连通组成集反应和收集于一体的容置空间，该容置空间仅通过设置在罐体顶部的注入导管和吸取导管完成与外界物质的交换，因此整个罐体是一个可密封的装置，注入导管用于向容置空间内注入含有干细胞的原料、水、酶等反应物质，反应物质在容置空间内酶解完成后，驱动装置带动罐体进行高速旋转，从而使得反应产物离心分离，在离心分离的过程中干细胞沿着锥形反应空腔的侧壁落入设置在罐体下部的干细胞收集部，最后与锥形反应空腔相连通的吸取导管通过动力泵将酶解后的废液吸取出去，整个分离提取过程都在密闭环境下进行，避免了样本与外界驱动装置或控制装置等接触造成微生物对干细胞的污染，进而实现了干细胞的安全无菌分离，由于罐体成本低，且既可以作为反应容器也可直接装设在驱动装置的输出轴上构成离心装置，无需将液体转移到其他离心装置中进行离心，因此不仅使用方便而且可作为一次性耗材便于二次更换使用，即每进行一次干细胞提取均可直接更换罐体以及与罐体相连接的注入导管和吸取导管即可，有效地避免了避免不同样本间的交叉污染；

反应空腔设置为锥形既可以具有较大的反应空间，而且还具有较好的密闭性，避免在离心的过程中反应物外溅，同时侧壁具有一定的斜率，反应物更容易沿着侧壁回落到底部，分层也更容易；

在锥形反应空腔的底部连通干细胞收集部可以使得反应物中酶解分离出来的干细胞依靠离心作用单独沉积在一起，而不容易与废液混合，从而解除对吸取导管位置的限制，只需将吸取导管固定在罐体上，且将吸取导管的底端设置在接近锥形反应空腔的底部即可，进一步实现全自动高效分离的目的，使本发明更好地与废液进行分离，避免产生干细胞在废液被吸取的时候被移除的问题，分离提取效果好；

本发明整体设备简单轻便，成本低，操作过程全自动化，避免了传统繁杂的分离步骤；

2、锥形反应空腔的横截面设置为椭圆形，则反应空腔为椭圆锥体，椭圆椎体的最大直径处，离心力最大，此时将干细胞收集部与锥形反应空腔的长轴两端相连通，当驱动装置带动罐体离心分离时，锥形反应空腔内的干细胞在其侧壁的导向作用下直接有针对性被聚集入干细胞收集部，大大增加本装置的集聚性，从而实现干细胞的高效分离；

3、本发明中干细胞收集部与罐体的连接有两种形式，其一为在对应于锥形反应空腔长轴两端的罐体下部分别设置导向管，该导向管与罐体一体成型，由罐体下部自然延伸出来，不仅可以用于与干细胞收集部可拆卸连接(如螺纹连接)，而且可以更加顺畅的将锥形反应空腔内的物质导入到干细胞收集部内，导向管的设置可以为水平设置也可以向下倾斜设置，导向管的设置使得被分离后的干细胞非常容易的进入到干细胞收集部内，从而增加了本发明的分离效率，而且与干细胞收集部可拆卸连接的方式便于移取所收取到的干细胞；作为另一种可实施的方式，可以不设置导向管，直接将干细胞收集部与罐体一体成型，由此可以增强本发明的密封性及可控性，减少本装置的污染风险，此时干细胞收集部与罐体的材质均选用树脂可节省成本，且当离心分离完成后便于将干细胞收集部从一次性耗材的罐体上剪下，即可完成后续的移取、储藏等程序；

4、本发明罐体中用于构成锥形反应空腔的底壁上设置有导向凸起，导向凸起可以为对称设置于底壁长轴线上的两个凸条，当驱动装置在运行时，凸条可以起到搅拌的作用，有利于干细胞的震荡混匀和离心分层；

5、本发明整个装置为可密封状态，物质的交换仅通过注入导管和吸取导管来实现，因此可以很好的避免外界污染，由于需要驱动装置带动罐体进行震荡和离心，本发明在注入导管以及吸取导管与罐体的连接处均设置有密封装置，从而使得注入导管、吸取导管与罐体之间形成动态密封，具体地，该密封装置包括密封圈支架和设于罐体上的轴座，注入导管或吸取导管穿过轴座上的轴孔，轴孔内置轴座密封圈，轴座密封圈与注入导管或吸取导管形成配合，另外注入导管或吸取导管的轴向上还设置轴密封圈、轴密封圈支架，轴密封圈支架安装在轴座上，轴密封圈与轴座密封圈之间设有挡环，挡环内壁上设有凸环，处于挡环下方的密封圈上部、挡环内壁、凸环、注入导管或吸取导管围成容置腔；

6、本发明的驱动装置与罐体之间的连接方式为：在罐体的的底部设有安装凸起，安装凸起内开设有与驱动装置输出轴相匹配的安装槽，驱动装置通过将输出轴对应于安装槽进行安装从而实现与所述罐体的可拆卸连接，当然为了进一步增加驱动装置与罐体间的稳固性，还可以将输出轴设置为具有内芯和外壳的双层结构，内芯与安装槽的形状相匹配，外壳与内芯间形成的容置空腔与安装凸起的周壁相匹配；安装时，内芯置于安装槽内，外壳包裹在安装凸起的外壁上，从而可以实现紧固连接；

7、本发明还在罐体的底部设置了加温装置以及控制器，加温装置在控制器的作用下可以对罐体进行恒温加热，使反应物充分反应，控制器同时还能控制驱动装置的运行状态，从而保证了酶解反应的最适反应温度以及离心分离速度，进而提高干细胞分离装置的分离效果。

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它的附图。

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明上述实施例中罐体及干细胞收集部的立体图1；

图3为本发明上述实施例中罐体及干细胞收集部的立体图2；

图4为本发明上述实施例中罐体及干细胞收集部的俯视图；

图5为本发明上述实施例中罐体及干细胞收集部的仰视图。

附图标记说明：

1、罐体；11、锥形反应空腔；12、导向凸起；13、安装凸起；14、导向管；131、安装槽；2、注入导管；3、吸取导管；4、干细胞收集部；5、驱动装置；6、反应内室；61、过滤孔；7、加温装置；8、控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明提供了一种干细胞分离装置，包括罐体1，罐体1内设有锥形反应空腔11，罐体1的顶部设有与锥形反应空腔11密闭连通的注入导管2和吸取导管3，罐体1的下部设置有与锥形反应空腔11相连通的干细胞收集部4，干细胞收集部4及罐体1通过注入导管2和吸取导管3完成与其他部件之间的物料转运；以及驱动装置5，驱动装置5可拆卸的设置于罐体1的底壁外侧，驱动装置5用于带动罐体1旋转以进行震荡或离心分离。

本发明提供的干细胞分离装置包括罐体1和驱动装置5，罐体1用于对含有干细胞的原料进行酶解和分离，驱动装置5用于对罐体1的反应物进行离心分离，其工作过程为：首先通过注入导管2依次向罐体1的锥形反应空腔11内加入含有干细胞组织的原液，打开驱动装置5对罐体1进行往复转动产生震荡使含有干细胞组织的原液进行物理分离，静置分层后，通过吸取导管3将废液交换至外界空间，然后通过注入导管2向罐体1的锥形反应空腔11内加水进行多次震荡、清洗、静置分层，清洗分层后的上层废液通过吸取导管3移至外界空间，最后通过注入导管2向罐体1的锥形反应空腔11内加酶进行化学反应，在反应的过程中，打开驱动装置5，对罐体1进行往复转动震荡使之充分反应，反应完成后切换驱动装置5的运行模式，进而对罐体1进行高速离心分离，被分离的干细胞沿着罐体1的侧壁进入到干细胞收集部4内，静置分层后，在吸取导管3的作用下，废液依次被移，最后经多次重复清洗移除废液后，即可得到聚集于干细胞收集部4内的干细胞。

本发明的罐体1下部设置有干细胞收集部4，干细胞收集部4为一个具有容纳空腔的容器，该容器与罐体1内部的锥形反应空腔11相连通组成集反应和收集于一体的容置空间，该容置空间通过设置在罐体1顶部的注入导管2和吸取导管3完成与其他部件间的物料转运，因此整个罐体1是一个可密封的装置，注入导管2用于向容置空间内注入含有干细胞的原料、水、酶等反应物质，反应物质在容置空间内酶解完成后，驱动装置5带动罐体1进行高速旋转，从而使得反应产物离心分离，在离心分离的过程中干细胞沿着锥形反应空腔11的侧壁落入设置在罐体1下部的干细胞收集部4，最后与锥形反应空腔11相连通的吸取导管3通过动力泵将酶解后的废液吸取出去，整个分离提取过程都在密闭环境下进行，有效避免了真菌和细菌的污染；其中反应空腔设置为锥形既可以具有较大的反应空间，而且还具有较好的密闭性，避免在离心的过程中反应物外溅，同时侧壁具有一定的斜率，反应物更容易沿着侧壁回落到底部，分层也更容易；在锥形反应空腔11的底部连通干细胞收集部4可以使得反应物中酶解分离出来的干细胞依靠离心作用单独沉积在一起，而不容易与废液混合，从而解除对吸取导管3位置的限制，只需将吸取导管3固定在罐体1上，且将吸取导管3的底端设置在接近锥形反应空腔11的底部即可，进一步实现全自动高效分离的目的，使本发明更好地与废液进行分离，避免产生干细胞在废液被吸取的时候被移除的问题，分离提取效果好；本发明整体设备简单轻便，成本低，操作过程全自动化，避免了传统繁杂的分离步骤。

其中注入导管2穿过罐体1的顶部一端与锥形反应空腔11连通，另一端与盛有水、酶、含有干细胞组织原液的容器连通；吸取导管3穿过罐体1的顶部一端与锥形反应空腔11连通，该端的端部延伸至罐体1底部，便于更多地吸取废液，且位置一旦固定，无需进行手动调整即可，通常该端距罐体1底壁的距离不大于0.5mm，另一端依次连接动力泵和废液盛放容器，本发明整个装置为可密封状态，物质的交换仅通过注入导管2和吸取导管3来实现，因此可以很好的避免细胞样本间的交叉污染，由于需要驱动装置5带动罐体1进行震荡和离心，本发明在注入导管2以及吸取导管3与罐体1的连接处均设置有密封装置(未在图中示出)，从而使得注入导管2、吸取导管3与罐体1之间形成动态密封，具体地，该密封装置包括密封圈支架和设于罐体1上的轴座，注入导管2或吸取导管3穿过轴座上的轴孔，轴孔内置轴座密封圈，轴座密封圈与注入导管2或吸取导管3形成配合，另外注入导管2或吸取导管3的轴向上还设置轴密封圈、轴密封圈支架，轴密封圈支架安装在轴座上，轴密封圈与轴座密封圈之间设有挡环，挡环内壁上设有凸环，处于挡环下方的密封圈上部、挡环内壁、凸环、注入导管2或吸取导管3围成容置腔；密封装置的设置可以使注入导管2以及吸取导管3与罐体1之间形成动态密封，保证锥形反应空腔11的封闭性，避免了污染以及在高速离心状态下混合物的溅出。

如图2或4所示，锥形反应空腔11的横截面为椭圆形，锥形反应空腔11为椭圆锥体，此时干细胞收集部4与锥形反应空腔11的长轴两端相连通，当驱动装置5带动罐体1离心分离时，锥形反应空腔11内的干细胞在其侧壁的导向作用下直接有针对性被聚集入干细胞收集部4，大大增加本装置的集聚性，从而实现干细胞的有效分离；如图1所示，罐体1中用于构成锥形反应空腔11的底壁上设置有导向凸起12，导向凸起12可以为对称设置于底壁长轴线上的两个凸条，当驱动装置5在运行时，凸条可以起到搅拌的作用，有利于干细胞的震荡混匀和离心分层。

如图1和2所示，本发明中干细胞收集部4与罐体1的连接有两种形式，其一为在对应于锥形反应空腔11长轴两端的罐体1下部分别设置导向管14，该导向管14与罐体1一体成型，由罐体1下部自然延伸出来，不仅可以用于与干细胞收集部4可拆卸连接(如螺纹连接)，而且可以更加顺畅的将锥形反应空腔11内的物质导入到干细胞收集部4内，导向管14的设置可以为水平设置也可以向下倾斜设置，导向管14的设置使得被分离后的干细胞非常容易的进入到干细胞收集部4内，从而增加了本发明的分离效率，而且与干细胞收集部4可拆卸连接的方式便于移取所收取到的干细胞；作为另一种可实施的方式，可以不设置导向管14，直接将干细胞收集部4与罐体1一体成型，由此可以增强本发明的密封性及可控性，减少本装置的污染风险，此时干细胞收集部4与罐体1的材质优选树脂，可节省成本，且当离心分离完成后便于将干细胞收集部4从一次性耗材的罐体1上剪下，即可完成后续的移取、储藏等程序，安全卫生。

如图3或5所示，罐体1的底壁外侧设置有安装凸起13，安装凸起13内开设有与驱动装置5输出轴相匹配的安装槽131，驱动装置5可以为电机，电机通过将输出轴安装在安装槽131内从而完成与罐体1的可拆卸连接。当然为了进一步增加驱动装置5与罐体1间的稳固性，还可以将驱动装置5的输出轴设置为具有内芯和外壳的双层结构，内芯与安装槽的形状相匹配，外壳与内芯间形成的容置空腔与安装凸起的周壁相匹配；安装时，内芯置于安装槽内，外壳包裹在安装凸起的外壁上，从而可以实现紧固连接；

干细胞分离装置还设置了加温装置7和控制器8，加温装置7用于对罐体1进行恒温加热，加温装置7可以为硅胶加热片，既可以设置在罐体1的底部，也可以环绕罐体1的侧壁；控制器8分别与加温装置7和驱动装置5信号连接，用于控制加温装置7的加热状态以及用于控制驱动装置5的运行状态，加温装置7在控制器的作用下可以对罐体1进行恒温加热，使反应物充分反应，例如，在使用的时候将温度设置为37-40℃，优选37℃，从而保证了酶解反应的最适反应温度，控制器8同时还能控制驱动装置5的运行状态，例如在酶解反应的时候，控制器8控制驱动装置5带动罐体1进行正反转动从而使得罐体1内的物质充分震荡反应，当部分废液被部分移除后，控制器8控制驱动装置5高速运转，从而将干细胞完全离心分离至干细胞收集部4内，提高干细胞分离装置的分离效果。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。