本实用新型涉及一种从脂肪组织中分离包含脂肪干细胞的血管基质成分的制备装置法，特别是从人体自身脂肪抽取并分离用于治疗骨关节炎及软骨损伤的包含脂肪干细胞组织的血管基质成分的制备装置。
背景技术：
骨关节炎是一种严重影响关节软骨以及周围组织的退行性关节疾病，其症状主要表现为关节疼痛僵硬、肿大无力以及行动障碍，病灶关节的疼痛和功能受损严重影响患者的日常行动生活。传统的保守治疗主要包括镇痛剂使用、关节腔注射以及软骨保护剂，严重时需通过关节镜进行手术治疗，对重症患者可考虑进行关节置换手术。针对目前骨关节炎治疗现状，脂肪干细胞提供了一种简便易行、创伤小、疗效佳的治疗方法。研究发现从脂肪组织中分离出血管基质成分(stromal vascular fraction，SVF)包含脂肪干细胞，其具有分化成软骨组织的潜能，而软骨组织作为无血管组织，在受损后的自我修复能力有限，因此需要脂肪干细胞向软骨细胞分化，以起到修复缺损关节的目的。前期体外实验研究中，Diekman等成功利用骨形态发生蛋白质、纤维母细胞生长因子、上表皮生长因子和转化生长因子β等联合诱导脂肪干细胞分化为软骨细胞。此外，在培养基中加入生长分化因子，如生长分化因子和BMP-14等，亦可以促进脂肪干细胞的增殖及软骨化。BMP-2和胰岛素样生长因子-1也在诱导脂肪干细胞软骨化中发挥重要作用，其中BMP-2能促进软骨细胞分化，上调软骨基因的表达，促进软骨损伤的修复；而IGF-1则是通过调节胰岛素样生长因子-1受体起到诱导脂肪干细胞软骨化的作用。Mercenron等还研究了低氧环境对于脂肪干细胞软骨分化的影响，发现体积分数为5％的低氧浓度能够提高Ⅱ型胶原的含量，并可促进Ⅱ型胶原的早期表达。结合以上所述，可以通过对人体自体脂肪组织进行分离、切割、清洗制备得到脂肪干细胞，进而进行骨关节的修复治疗。由于受术者自身能提供大量脂肪，填充材料成本低廉且容易获得，且移植手术具有可逆性，效果不佳时可以多次注入，脂肪细胞一旦成活可以永久存在移植部分。但是自体脂肪在制备时往往容易出现脂肪组织存活率低，移植术后易吸收的情况，且存在液化、感染、血肿、坏死、钙化、囊性纤维化和假性囊肿的风险，使得手术效果受到严重的影响。因此自体脂肪移植制备SVF成分的关键就在于制备移植组织过程中保证脂肪细胞的存活率：1)在抽取过程中，减少抽取的组织与各种类型器械的接触次数，保证从脂肪抽吸到注射过程中被恒定地保持在封闭且消毒的环境中；2)抽取的脂肪悬液必须经过纯化，特别是除老化的油脂部分，通过物理手段而非化学方法除去其中混杂的血液、肿胀液、破碎的脂肪细胞和纤维组织；而后采用物理方法对制备的脂肪组织进行均匀细化，用以激活SVF，提高移植后的干细胞存活率。
技术实现要素：
为了克服现有自体脂肪移植过程中组织存活率低、移植感染的不足，本实用新型提供一种能够避免上述缺陷且结构简单可靠的制备可填充脂肪组织自动化装置，用于物理的制备注射受体部位的脂肪组织填充材料。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种制备可填充脂肪组织自动化装置，所述装置包括台架、高频振荡电机、圆筒容器夹具、清洗振荡分离圆筒容器、可控电磁夹具、软导管，所述高频振荡电机安装在所述台架上，所述圆筒容器夹具的一端与所述高频振荡电机的旋转轴连接，所述清洗振荡分离圆筒容器被夹持固定在所述圆筒容器夹具的夹持端上；
所述清洗振荡分离圆筒容器两端分别密封有一个入口端盖和出口端盖，所述入口端盖的圆心位置安装有入口肝素帽，所述出口端盖的圆心位置安装有出口肝素帽，在所述清洗振荡分离圆筒容器内靠近所述入口端盖和所述出口端盖的位置处分别安装有一个组织团块切割网，在所述组织团块切割网和所述清洗振荡分离圆筒容器组成的空间内放置有辅助振荡不锈钢珠。
进一步，所述清洗振荡分离圆筒容器在筒壁两侧分别有三道凹凸的波纹夹持结构和一对组织透明度检测小窗，所述波纹夹持结构位于所述清洗振荡分离圆筒容器的筒壁中央，所述组织透明度检测小窗位于所述波纹夹持结构下方。
再进一步，所述入口肝素帽为三通结构，一通由可控电磁夹具所夹持的软导管连接至从患者受体获取的脂肪组织容器，一通由可控电磁夹具所夹持的软导管连接至生理盐水容器，一通直接连接至所述清洗振荡分离圆筒容器，所述入口肝素帽为单向阀；所述出口肝素帽为三通结构，一通由可控电磁夹具所夹持的软导管连接至从待移植脂肪组织的收集容器，一通由可控电磁夹具所夹持的软导管连接至废液收集容器，一通直接连接至所述清洗振荡分离圆筒容器，所述出口肝素帽为单向阀。
更进一步，所述清洗振荡分离圆筒容器与所述入口端盖、所述出口端盖外缘连接处分别有一道外凸台阶，用于仪器检测过程中的夹持定位。所述组织透明度检测小窗为平面等厚透镜，其平面与所述清洗振荡分离圆筒容器轴线方向平行。
再进一步，所述装置还包括自动化测控系统，所述测控系统包括微处理器平台、电机驱动模块、人机交互模块、光电检测模块、可控电磁夹具驱动模块，所述微处理器平台作为中央处理单元通过信号总线与所述电机驱动模块、所述人机交互模块、所述光电检测模块以及可控电磁夹具驱动模块连接，所述微处理器平台通过所述电机驱动模块控制所述高频振荡电机的动作执行，所述微处理器平台通过可控电磁夹具驱动模块控制可控电磁夹具的动作开合进而实现被夹持软导管的导通和闭合，操作人员通过所述人机交互模块实现与所述微处理器平台数据监控及设备操作。
再进一步，所述光电检测模块包括光电发射传感器，光电接收传感器以及检测支架，所述检测支架用于固定所述清洗振荡分离圆筒容器、所述光电发射传感器和所述光电接收传感器，所述光电发射传感器和所述光电接收传感器分别固定在所述组织透明度检测小窗外侧，所述光电发射传感器发射的光电射线垂直射入一侧的所述组织透明度检测小窗，而后垂直射出于另一侧的所述组织透明度检测小窗，最后被所述光电接收传感器接收。
优选的，位于入口端盖的所述组织团块切割网筛孔孔径比位于出口端盖的所述组织团块切割网筛孔孔径大，所述辅助振荡不锈钢珠材料选择为食品级不锈钢。
本实用新型的技术构思为：本实用新型的装置提供简单且快速的程序，例如为从患者身体抽吸脂肪组织，通过物理的方式进行组织的细化、冲洗、分离；采用自动化装置生物组织进行混合摇匀，降低人工操作强度；引入光电检测手段，定量的保证每次获得的自体移植注射填充材料的质量，进而提高整形填充的成功率，降低不良反应发生的几率。
本实用新型的有益效果主要表现在：(1)采用的装置均利用一次性器械制备，减少了生物材料污染的风险，避免了传统医疗器械需要洗涤、效率的缺陷以及长期使用导致劣化的危险；(2)较之现有技术，通过简单的机械操作即可获得所需要的生物填充材料，提高了获得可移植材料的效率；(3)使用自动化操作、控制、检测设备，降低医护操作人员的劳动强度，为生物组织的制备提供定量的检测标准，保证了移植生物材料的可靠性。
附图说明
图1是制备可填充脂肪组织自动化装置的整体结构示意图。
图2是圆筒容器及其夹具装置的整体结构示意图。
图3是清洗振荡分离圆筒容器的整体结构示意图。
图4是清洗振荡分离圆筒容器的筒壁结构示意图。
图5是制备可填充脂肪组织的流程示意图。
图6是测控系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1～图6，一种制备可填充脂肪组织自动化装置，包括台架1、高频振荡电机2、圆筒容器夹具3、清洗振荡分离圆筒容器4、电磁可控弹簧夹8、软导管9。所述高频振荡电机2安装在所述台架1上，所述圆筒容器夹具3的一端与所述高频振荡电机2的旋转轴连接，所述清洗振荡分离圆筒容器4被夹持固定在所述圆筒容器夹具的夹持端3-2上。
所述入口端盖4-2和出口端盖4-3分别密封固定在清洗振荡分离圆筒容器4的两端，所述入口端盖4-2的圆心位置安装有入口肝素帽4-2-1，所述出口端盖3的圆心位置安装有出口肝素帽4-3-1，在所述清洗振荡分离圆筒容器4内靠近所述入口端盖4-2安装有入口组织团块切割网4-1-5-1，在所述清洗振荡分离圆筒容器4内靠近所述出口端盖4-3安装有出口组织团块切割网4-1-5-2，在所述入口组织团块切割网4-1-5-1和所述出口组织团块切割网4-1-5-2之间放置有辅助振荡不锈钢珠4-1-6。
所述清洗振荡分离圆筒容器4的筒壁两侧分别有三道凹凸的波纹夹持结构4-1-2和一对组织透明度检测小窗4-1-4，所述波纹夹持结构4-1-2位于所述清洗振荡分离圆筒容器4的筒壁中分点，所述组织透明度检测小窗1-4位于所述波纹夹持结构4-1-2靠近所述入口端盖4-2方向下方1cm处。
所述入口肝素帽4-2-1为三通结构单向阀，一通4-2-1-1由可控电磁夹具8-1所夹持的软导管连接至从患者受体获取的脂肪组织容器，一通4-2-1-2由可控电磁夹具8-2所夹持的软导管连接至生理盐水容器，一通直接连接至所述清洗振荡分离圆筒容器4的腔壁内；所述出口肝素帽4-3-1为三通结构单向阀，一通4-3-1-1由可控电磁夹具8-3所夹持的软导管连接至从待移植脂肪组织的收集容器，一通4-3-1-2由可控电磁夹具8-4所夹持的软导管连接至废液收集容器，一通连接至所述清洗振荡分离圆筒容器4的腔壁内。
所述清洗振荡分离圆筒容器4与所述入口端盖4-2、所述出口端盖3外缘连接处分别有一道外凸台阶4-1-3，用于仪器检测过程中的夹持定位。所述组织透明度检测小窗4-1-4为平面等厚透镜，所述组织透明度检测小窗4-1-4的平面与所述清洗振荡分离圆筒1容器轴线方向平行。
所述圆筒容器夹具3的摇臂上固定有4个U型卡扣3-2，用于固定所述入口肝素帽4-2-1和所述出口肝素帽4-3-1上连接的导管。
所述装置还包括自动化测控系统5，所述测控系统包括微处理器平台5-1、电机驱动模块5-2、人机交互模块5-3、光电检测模块5-4、可控电磁夹具驱动模块5-5，所述微处理器平台5-1作为中央处理单元通过信号总线与所述机驱动模块5-2、所述人机交互模块5-3、所述光电检测模块5-4以及所述可控电磁夹具驱动模块5-5连接，所述微处理器平台5-1通过所述电机驱动模块5-2控制所述高频振荡电机的动作执行，所述微处理器平台5-1通过可控电磁夹具驱动模块5-5控制可控电磁夹具8的动作开合进而实现被夹持软导管9的导通和闭合，操作人员通过所述人机交互模块5-3实现与所述微处理器平台5-1数据监控及设备操作。
所述光电检测系统5-4包括光电发射传感器5-4-1、光电接收传感器5-4-2，所述清洗振荡分离圆筒容器夹具3-3通过悬梁臂3-1固定在所述高频振荡电机2输出轴上，所述清洗振荡分离圆筒容器夹具3-3用于固定所述清洗振荡分离圆筒容器4、所述光电发射传感器5-4-1和所述光电接收传感器5-4-2，所述光电发射传感器5-4-1和所述光电接收传感器4-2分别安装在所述组织透明度检测小窗4-1-4外侧，所述光电发射传感器5-4-1发射的光电射线垂直射入一侧的所述组织透明度检测小窗4-1-4-1，而后垂直射出于另一侧的所述组织透明度检测小窗4-1-4-2，最后被所述光电接收传感器5-4-2接收。
所述入口组织团块切割网4-1-5-1筛孔孔径选择为7目，所述出口组织团块切割网4-1-5-2筛孔孔径选择为16目，所述辅助振荡不锈钢珠4-1-6材料选择为304不锈钢，直径为5mm，钢珠的数目为5。
下面将描述可填充脂肪组织材料制备的操作流程。
1)准备工作：在可控电磁夹具驱动模块5-5控制下，可控电磁夹具8-1、8-3关闭且8-2、8-4打开，使得关闭出口肝素帽4-3的通道4-3-1-1，打开入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2，打开出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2，生理盐水7-1从入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2注入所述清洗振荡分离圆筒容器4，将所述清洗振荡分离圆筒容器4内的空气通过出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2排出；
2)注入脂肪：在可控电磁夹具驱动模块5-5控制下，可控电磁夹具8-2、8-3关闭且8-1、8-4打开，使得关闭入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2，打开入口肝素帽4-2的通道4-2-1-1，打开出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2，将存贮有患者脂肪抽吸物7-2的注射器通过入口肝素帽4-2的通道4-2-1-1注射入所述清洗振荡分离圆筒容器4内，脂肪抽吸物7-2经过所述入口组织团块切割网4-1-5-1后并被物理切割细化，并将原有填充在所述清洗振荡分离圆筒容器4中的部分生理盐水7-1通过出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2排出到废液收集装置中，当患者脂肪抽吸物7-2注射完毕后，关闭入口肝素帽4-2的通道4-2-1-1。
3)振荡清洗：在可控电磁夹具驱动模块5-5控制下，可控电磁夹具8-1、8-3关闭且8-1、8-4打开，使得打开入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2，打开出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2，将干净的生理盐水7-1持续注入所述清洗振荡分离圆筒容器4，此时操作人员通过人机交互模块5-3输入振荡指令，所述微处理器平台5-1在接收指令后通过驱动电机驱动模块5-2控制高频振荡电机2以10Hz的频率、5度的圆周角往复转动，以此摇晃所述清洗振荡分离圆筒容器4，在所述辅助振荡不锈钢珠4-1-6摇晃搅拌下，使脂肪抽取物和生理盐水混合均匀，由于脂肪组织不溶解于水，且被网孔更细的出口组织团块切割网4-1-5-2阻挡，因此待清洗处理的脂肪组织将停留在所述清洗振荡分离圆筒容器4腔体中。在生理盐水的不断冲洗下，抽取物中的组织液、血水、麻醉药物及细胞碎片7-3被不断冲洗并通过出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2排出到废液收集装置。
4)静置检测：冲洗一段时间后，在可控电磁夹具驱动模块5-5控制下，可控电磁夹具8-1、8-2、8-3以及8-4关闭，使得关闭出口肝素帽4-3的通道4-3-1-2，关闭入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2并停止注入生理盐水，保持出口端盖4-3的一侧朝上，将所述清洗振荡分离圆筒容器4放置在所述清洗振荡分离圆筒容器夹具的夹持手3-3静置，待被抽吸的脂肪7-4和生理盐水7-1分层后，微处理器平台5-1运行光电检测模块5-4，通过采集光电接收传感器5-4-2的信号，计算静置分层的生理盐水的透光度，进而通过人机交互模块5-3指示判断脂肪组织的冲洗是否完成。
5)检测完成后，将脂肪填充材料收集注射器连接到出口肝素帽4-3的通道4-3-1-1，在可控电磁夹具驱动模块5-5控制下，可控电磁夹具8-2、8-3打开，8-1、8-4关闭，使得打开出口肝素帽4-3的通道4-3-1-1，打开入口肝素帽4-2的通道4-2-1-2并继续注射入生理盐水7-1，此时，由于出口端盖4-3的一侧朝上且脂肪静置在所述清洗振荡分离圆筒容器1的上层，在注射水压的推动作用下，被纯化的脂肪制备组织通过所述出口组织团块切割网4-1-5-2并被进一步细化切割形成用于移植的可填充脂肪组织7-5，继续向上注射进入脂肪填充材料收集注射器，材料制备即完成。