CN111992339B - 离心分离装置、混合液分离及培养方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种离心分离装置，包括：离心罐，用于离心混合液，混合液包括至少两种单体液；至少一个导液管道，导液管道的一端导通离心罐的内腔，用于将混合液导入离心罐的内腔或将离心罐的内腔中的混合液导出；至少一个存储罐，存储罐连接离心罐，存储罐具有连接腔和存储腔，连接腔导通于存储腔与离心罐的内腔之间，存储腔用于存储从混合液中分离的单体液；至少一个开关组件，开关组件连接存储罐，用于控制连接腔导通或封堵；及至少一个移液管，移液管的一端导通存储腔，用于导出存储腔中的单体液。本申请还提供了一种混合液分离及培养方法。本申请提供的离心分离装置能够提高混合液分离效率、纯度及稳定性。

Description

离心分离装置、混合液分离及培养方法

技术领域

本申请涉及离心分离技术领域，具体涉及一种离心分离装置及混合液分离及培养方法。

背景技术

细胞比重分离技术是一种应用最广泛的细胞分离技术。目前同类技术应用现状几乎都是将细胞分离与细胞增殖培养、细胞洗涤等技术操作分开完成，这就极大地降低了细胞体外制备的效率，同时也极大地增加了分离样品受外界污染的可能性。现有的极其有限的细胞分离与细胞增殖培养一体化处理技术中，存在着细胞分离培养所用耗材结构复杂、制作材料标准高、制造工艺难度大、产品生产成本高等许多缺陷，其细胞分离效率、纯度及稳定性也需要进一步提升。

发明内容

本申请提供了一种能够提高分离效率、纯度及稳定性的离心分离装置、混合液分离及培养方法。

第一方面，本申请实施例提供的一种离心分离装置，包括：离心罐，用于离心混合液，所述混合液包括至少两种单体液；

至少一个导液管道，所述导液管道的一端导通所述离心罐的内腔，用于将所述混合液导入所述离心罐的内腔或将所述离心罐的内腔中的混合液导出；

至少一个存储罐，所述存储罐连接所述离心罐，所述存储罐具有连接腔和存储腔，所述连接腔导通于所述存储腔与所述离心罐的内腔之间，所述存储腔用于存储从所述混合液中分离的单体液；

至少一个开关组件，所述开关组件连接所述存储罐，用于控制所述连接腔导通或封堵；及

至少一个移液管，所述移液管的一端导通所述存储腔，用于导出所述存储腔中的所述单体液。

第二方面，本申请实施例提供的一种混合液分离及培养方法，应用于离心分离装置，所述离心分离装置包括至少一个导液管道、离心罐、至少一个存储罐、至少一个开关组件及至少一个移液管，所述离心罐的内腔与所述导液管道的一端导通，用于离心所述混合液；所述存储罐连接所述离心罐，所述存储罐具有连接腔和存储腔，所述连接腔导通于所述存储腔与所述离心罐的内腔之间；所述开关组件连接所述存储罐；所述移液管的一端导通所述存储腔；所述方法包括：

将所述混合液通过所述导液管道注入所述离心罐；

驱动所述离心罐转动；

检测所述混合液是否沿所述离心罐的内侧壁形成多种分层的单体液，若检测结果为是，则在多层所述单体液中确定目标单体液所在层；

控制所述开关组件导通或断开所述存储腔与所述离心罐的内腔，以将所述目标单体液外层的单体液经过所述存储罐、所述移液管导出，及将所述目标单体液存储至所述存储罐中，并将所述目标单体液内层的单体液通过所述导液管道导出所述离心罐；

将所述目标单体液输送至所述离心罐；

将培养液通过所述导液管道注入所述离心罐，以培养所述目标单体液。

本申请实施例提供的离心分离装置，通过设置离心罐的内腔与导液管道的一端导通，存储罐的连接腔导通于存储腔与离心罐的内腔之间，开关组件连接存储罐，以控制连接腔的通断，移液管的一端导通存储腔，将混合液通过导液管道注入离心罐；驱动离心罐转动，以离心混合液；检测混合液是否沿离心罐的内侧壁形成多种分层的单体液，若检测结果为是，则在多层单体液中确定目标单体液所在层；控制开关组件导通或断开存储腔与离心罐的内腔，以将目标单体液外层的单体液经过存储罐、移液管导出，及将目标单体液存储至存储罐中，并将目标单体液内层的单体液通过导液管道导出离心罐；将目标单体液输送至离心罐；将培养液通过导液管道注入离心罐，以培养目标单体液；以上的离心分离装置可实现混合液中单体液的分离、目标单体液的培养及离心分离装置的洗涤等操作的一体化；当混合液为血液时，可提高比重差异不大的各型细胞悬液样本分离纯度及分离效率，持续保持分离中各种不同种类(比重)细胞位置稳定性，避免分离过程中出现“二次混合”现象，从而影响分离纯度；还能够精准分离并提取微量目标细胞，避免分离过程中外界环境污染分离样本的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种离心分离装置的结构示意图；

图2是图1提供的一种离心分离装置的局部拆分示意图；

图3是图1提供的一种离心分离装置的截面图；

图4是图3提供的一种离心分离装置的局部放大示意图一；

图5是本申请实施例提供的一种离心罐的结构示意图；

图6是本申请实施例二提供的一种离心分离装置的结构示意图；

图7是图6提供的一种离心分离装置的局部拆分示意图；

图8是图7提供的一种离心分离装置的截面图；

图9是本申请实施例提供的另一种离心罐的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的再一种离心罐的结构示意图；

图11是图3提供的一种离心分离装置的局部放大示意图二；

图12是本申请实施例提供的一种混合液分离及培养方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请所列举的实施例之间可以适当的相互结合。

本申请实施例提供的一种离心分离装置100，应用于分离混合液。混合液包括多种不同比重的单体液。该混合液包括但不限于血液、细胞混合液、多种细菌培养液等。本申请以离心分离装置100分离血液为例进行举例说明。

请一并参阅图1及图2，离心分离装置100包括至少一个导液管道1、离心罐3、至少一个存储罐5、至少一个开关组件7及至少一个移液管9。

请参阅图2，导液管道1为细管。导液管道1的一端口为离心分离装置100注入混合液的入口。导液管道1的另一端口导通离心罐3的内腔31。导液管道1用于导进混合液并将混合液传输至离心罐3的内腔31。

离心罐3的内腔31为封闭的腔体。离心罐3的内腔31用于存储混合液。本实施例中，混合液为血液。可以理解的，离心分离装置100还包括驱动电机，驱动电机连接离心罐3，用于驱动离心罐3转动，以离心混合液，使混合液在离心力下沿离心罐3的内壁分层。

请参阅图3及图4，存储罐5位于离心罐3外并连接离心罐3。存储罐5具有连接腔51和存储腔52。连接腔51导通于存储腔52与离心罐3的内腔31之间。存储腔52用于存储从混合液中分离的单体液。一个存储腔52存储一个单体液。本实施例中，混合液为血液，单体液可以为血液中的白细胞、红细胞或血浆等。可以理解的，存储腔52的容积小于离心罐3的内腔31的容积。

请参阅图3及图4，开关组件7连接存储罐5。开关组件7用于控制连接腔51导通或封堵。开关组件7包括但不限于气动开关阀、电动开关阀、手动开关阀等。气动开关阀的结构与电动开关阀的结构大致相同，主要区别在于推动阀体中的滑块改变阀位的推动力不同。气动开关阀由气路(管子)中的控制空气送到阀中的操作气缸推动活塞移动带动滑块改变阀体阀位；电动开关阀则通过螺旋线圈产生电磁吸力带动滑块改变阀体阀位。手动开关阀是通过手动转动、推动或拉动滑块改变阀体阀位。本申请实施例以电动开关阀进行举例说明，将在后续进行具体的介绍。

请参阅图4，移液管9为细管，移液管9的一端导通存储腔52，用于导出存储腔52中的单体液。

可选的，导液管道1的数量为一个，存储罐5的数量为一个，开关组件7的数量为一个，移液管9的数量为一个。本实施例中，请参阅图1及图3，导液管道1的数量为一个，存储罐5的数量为多个，开关组件7的数量为多个，且开关组件7的数量与存储罐5的数量相等。移液管9的数量为多个，移液管9的数量可以等于存储罐5的数量，或者，移液管9的数量可以小于存储罐5的数量。当然，在其他实施方式中，导液管道1的数量还可以为多个。

本申请实施例提供的离心分离装置100，通过设置离心罐3的内腔31与导液管道1的一端导通，存储罐5的连接腔51导通于存储腔52与离心罐3的内腔31之间，开关组件7连接存储罐5，以控制连接腔51的通断，移液管9的一端导通存储腔52，将混合液通过导液管道1注入离心罐3；驱动离心罐3转动，以离心混合液；检测混合液是否沿离心罐3的内侧壁形成多种分层的单体液，若检测结果为是，则在多层单体液中确定目标单体液所在层；控制开关组件7导通或断开存储腔52与离心罐3的内腔31，以将目标单体液外层的单体液经过存储罐5、移液管9导出，及将目标单体液存储至存储罐5中，并将目标单体液内层的单体液通过导液管道1导出离心罐3；将目标单体液输送至离心罐3；将培养液通过导液管道1注入离心罐3，以培养目标单体液；以上的离心分离装置100可实现混合液中单体液的分离、目标单体液的培养及离心分离装置100的洗涤等操作的一体化；当混合液为血液时，可提高比重差异不大的各型细胞悬液样本分离纯度及分离效率，持续保持分离中各种不同种类(比重)细胞位置稳定性，避免分离过程中出现“二次混合”现象，从而影响分离纯度；还能够精准分离并提取微量目标细胞，避免分离过程中外界环境污染分离样本的可能性。

请参阅图1及图2，离心罐3包括罐体32及盖合于罐体32上的顶盖33。本申请对于罐体32的材质和容量不做具体的限定。罐体32具有较大的容量，以使混合液能够在罐体32内离心后在罐体32的内壁上形成环状的分层结构。

请参阅图2，本实施例中，罐体32的至少部分的内腔的径向尺寸沿罐体32的轴向逐渐变化。

具体的，罐体32的轴向为罐体32的高度方向。径向是位于垂直于轴向的水平面内的方向。罐体32内腔的侧壁的水平截面可以为圆形、多边形或不规则形状等。

请参阅图3及图4，罐体32内腔的侧壁包括呈环形的取液面321。取液面321设有至少一个导通孔322。导通孔322与存储罐5的连接腔51导通。导通孔322的数量与存储罐5的数量相等。当导通孔322的数量为多个时，多个导通孔322绕轴向设置。每个导通孔322连通一个连接腔51。

罐体32的内腔结构包括但不限于以下的实施方式。

可选的，请参阅图3及图4，取液面321位于罐体32内腔的侧壁的端部。换言之，取液面321连接顶盖33。取液面321的径向尺寸在轴向方向上大于取液面321一侧的径向尺寸。具体的，取液面321可以靠近罐体32的底面或远离罐体32的底面。换言之，罐体32内腔呈正锥形或倒置的锥形(请参阅图5)。

进一步地，请参阅图1，罐体32顶部开口的围边可以为多边形，例如，5、6、7、8、9、10、11等N边形。在一实施方式中，罐体32的底面为圆形，罐体32顶部开口的围边为8边形。罐体32为由底部圆过渡至罐顶8边形的锥台离心罐3。在另一实施方式中，罐体32的底面为8边形，罐体32顶部开口的围边为8边形。罐体32为罐体32底部与罐体32顶部同为8边形的锥台离心罐3。在再一实施方式中，罐体32顶部开口的围边为圆形，罐体32的底面可以为圆形或多边形。请参阅图6至图8，罐体32顶部开口的围边为圆形，罐体32的底面也为圆形。

可选的，请参阅图9，取液面321位于罐体32内腔的侧壁的中部。取液面321的径向尺寸在轴向方向上大于取液面321一侧的径向尺寸且等于取液面321另一侧的径向尺寸。具体的，罐体32内腔的侧壁一部分呈锥形，定义为锥形壁面323；另一部分呈柱形，定义为柱形壁面324。取液面321为柱形壁面324或者为柱形壁面324靠近锥形壁面323的部分。一实施方式中，锥形壁面323连接于柱形壁面324与罐体32的底面之间，此时，罐体32的下方为锥形罐体32，上方为柱形罐体32。进一步地，柱形罐体32在轴向方向上的尺寸远小于锥形罐体32在轴向方向上的尺寸。例如，柱形罐体32在轴向方向上的尺寸稍大于导通孔322的尺寸。另一实施方式中，柱形壁面324连接于锥形壁面323与罐体32的底面之间，此时，罐体32的上方为锥形罐体32，下方为柱形罐体32。进一步地，柱形罐体32在轴向方向上的尺寸远小于锥形罐体32在轴向方向上的尺寸。例如，柱形罐体32在轴向方向上的尺寸稍大于导通孔322的尺寸。

可选的，请参阅图10，取液面321位于罐体32内腔的侧壁的中部。取液面321的径向尺寸在轴向方向上大于取液面321两侧的径向尺寸。具体的，罐体32内腔的侧壁的上下部分皆呈锥形，而罐体32内腔的侧壁的中间部分呈柱形，取液面321位于罐体32内腔的侧壁的中间部。进一步地，罐体32的锥形部分在轴向方向上的尺寸远小于罐体32的柱形部分在轴向方向上的尺寸。例如，罐体32的锥形部分在轴向方向上的尺寸稍大于导通孔322的尺寸。

以上几种实施方式为本申请实施例所列举的罐体32的内腔结构的实施方式，当然，罐体32的内腔结构的实施方式并不限于此，本领域技术人员根据本申请提供的实施方式经过叠加变形所形成的实施方式也属于本申请所保护的范围。

以上几种实施方式，通过设计离心罐3的罐体32的取液面321的径向尺寸最大，所以取液面321处的离心力最大；离心罐3内的血液在离心力下，比重最大的外层细胞贴着离心罐3的倾斜壁分布，并向离心力大的取液面321集中，当取液面321位于罐体32的顶部时，比重最大的外层细胞最终在罐体32的顶部形成环状；比重次之的细胞沿外层细胞的内圈形成环状；依次类推，血液在离心力下，在取液面321贴合呈多层的环状，取液面321设有导通孔322，通过控制开关组件7打开，以使导通孔322与存储罐5的存储腔52导通，进而使得比重最大的外层细胞在离心力下自动进入存储罐5的存储腔52中，此方式无需抽吸，省力，省结构。

请参阅图1，离心分离装置100还包括设于顶盖33的光源21、检测相机22及光电传感器(未图示)。光源21、检测相机22及光电传感器可设于顶盖33内侧。光源21用于照亮离心罐3的内腔31。在离心分离装置100转动时，控制光源21工作。光电传感器用于在检测到单体液从混合液分离出时发送触发信号至检测相机22，以触发检测相机22开始检测。举例而言，混合液为血液，光电传感器可用于检测颜色，当光电传感器检测到血液产生颜色分层时，发送触发信号至检测相机22，以触发检测相机22开始检测。检测相机22用于检测混合液是否处于完全分层状态。混合液处于完全分层状态是指比重不同的单体液呈现稳定的分层状态。

顶盖33的内表面还设有刻度(未图示)，刻度会呈现在通过检测相机22所拍摄的图片中。通过参考刻度，可以计算出不同层的单体液的体积。

请参阅图1及图2，顶盖33盖合于罐体32的顶部。存储罐5可以设于顶盖33上。在其他实施方式中，存储罐5可以设于罐体32的外侧面。本实施例以存储罐5设于顶盖33上，取液面321设于罐体32顶部为例进行具体的说明。

存储罐5的数量为多个。多个存储罐5沿顶盖33的周缘设置。

请参阅图3及图4，存储罐5的连接腔51包括延伸方向相交且相互导通的第一腔体511和第二腔体512。第一腔体511导通离心罐3的内腔31。第二腔体512导通存储腔52。具体的，连接腔51呈“L”形。第一腔体511为水平延伸的腔体，第二腔体512为竖直延伸的腔体。其中，第一腔体511和第二腔体512位于罐体32的顶部的侧面。存储罐5的存储腔52位于顶盖33上或顶盖33的外围。可以理解的，存储罐5会随着离心罐3一起转动。

请参阅图4，存储罐5还包括收容腔53。收容腔53位于第二腔体512远离存储腔52的一侧且与第二腔体512导通，以形成用于开关组件7滑动的滑道。收容腔53为竖直延伸的腔体。滑道沿竖直方向延伸。开关组件7的外周壁滑动连接滑道的内周壁，且与滑道的内周壁间隙配合。

请参阅图1，离心分离装置100还包括驱动件4。驱动件4连接开关组件7，该连接方式包括但不限于电性连接、磁性连接、直接接触连接。驱动件4用于驱动开关组件7沿滑道滑动，以使开关组件7封堵第一腔体511的开口或者使第一腔体511与存储腔52导通。驱动件4的驱动方式包括但不限于电机驱动、电磁驱动等方式。

请参阅图2至图4，开关组件7包括滑动柱71及套设于滑动柱71外围的弹性件72。滑动柱71的第一端的外周壁与滑道的内周壁滑动连接且间隙配合。滑动柱71的第二端在存储罐5外通过弹性件72沿滑动方向与存储罐5弹性抵接。具体的，开关组件7可以为电动阀门或电磁阀门。滑动柱71为阀芯，弹性件72为阀弹簧。

可选的，请参阅图1，滑动柱71的材质为磁性材质。驱动件4包括与滑动柱71相对设置的磁性件41。滑动柱71与磁性件41中至少一者为电磁体。滑动柱71用于在磁性件41的磁性吸力或斥力下滑动。

第一种实施方式中，滑动柱71为永磁体或滑动柱71的材质为能够导磁的材质，磁性件41为电磁体。磁性件41可以设于滑动柱71背离存储罐5的一侧。请参阅图1，离心分离装置100还包括电磁铁底座42。电磁铁底座42呈环形设于离心罐3的周侧且与离心罐3相间隔设置。磁性件41设于电磁铁底座42上。磁性件41呈环形。磁性件41围设于离心罐3的外围。磁性件41包括多个依次排列呈环形的磁体块，以便于组装。

当检测相机22检测到混合液处于完全分层状态时，离心分离装置100的控制器控制磁性件41与一个存储罐5的滑动柱71磁性相吸，滑动柱71在磁性吸力下朝向磁性件41运动(即向下运动)，直至第一腔体511与第二腔体512相导通，弹性件72被压缩，进而使得离心罐3的内腔31与该存储罐5的存储腔52导通，此时，比重最大的单体液在离心力下自动进入该存储腔52中，当比重最大的单体液完全进入该存储腔52中后，控制器控制磁性件41与该存储罐5的滑动柱71磁性相斥，滑动柱71在磁性吸力下远离磁性件41运动(即向上运动)，直至离心罐3的内腔31与该存储罐5的存储腔52之间断开。

通过设置磁性件41呈环形，可以同时对多个滑动柱71产生磁性力，控制离心罐3的内腔31与存储腔52的通断。

当然，在其他实施方式中，磁性件41还可以设于存储罐5上且与滑动柱71相对设置。由于磁性件41需随着离心罐3转动，所以可以在磁性件41与电源之间的电连接线上安装导电滑环，以防止电连接线在旋转的过程中缠绕。此实施方式中，无需设置电磁铁底座42，简化了离心分离装置100的整体构造和减小了离心分离装置100的整体体积；同时，滑动柱71与磁性件41之间的间距相对较小，提高电磁控制效率。

第二种实施方式中，与第一种实施方式不同的是，滑动柱71为电磁体，磁性件41为电磁体。其中，滑动柱71和磁性件41的位置、结构可以参考第一种实施方式，在此不再赘述。

第三种实施方式中，与第一种实施方式不同的是，滑动柱71为电磁体，磁性件41为永磁体或磁性件41的材质能够导磁的材质。其中，滑动柱71和磁性件41的位置、结构可以参考第一种实施方式，在此不再赘述。

在其他实施方式中，滑动柱71的材质可以不为磁性材质。驱动件4包括一对相对设置的磁性件，其中一个磁性件位于滑动柱71的第一端或第二端。

本实施例中以滑动柱71为永磁体进行具体说明。

可选的，请参阅图4，滑动柱71的第一端具有通孔711。通孔711呈L形。通孔711的第一开口711a朝向并导通第二腔体512。通孔711的第二开口711b设于滑动柱71的外周壁。当滑动柱71在驱动件4的作用下滑动至第二开口711b与第一腔体511导通时，存储腔52与离心罐3的内腔31导通。当滑动柱71在驱动件4的作用下滑动至滑动柱71的外周壁封堵第一腔体511的开口时，存储腔52与离心罐3的内腔31断开。

可选的，滑动柱71还可以为实心柱状结构。当滑动柱71在驱动件4的作用下滑离第一腔体511的开口时，存储腔52与离心罐3的内腔31导通。当滑动柱71在驱动件4的作用下滑动至滑动柱71的外周壁封堵第一腔体511的开口时，存储腔52与离心罐3的内腔31断开。

存储罐5的数量为多个。所有存储罐5所连接的滑动柱71的南极、北极排列方向相同。例如，所有滑动柱71的南极都朝下，且北极朝上。或者，所有滑动柱71的北极都朝下，且南极朝上。

多个存储罐5分为至少两组，同一组的存储罐5所连接滑动柱71的南极、北极排列方向相同，不同组的存储罐5所连接滑动柱71的南极、北极排列方向相反。例如，一组的存储罐5所连接的滑动柱71的南极都朝向下，另一组的存储罐5所连接的滑动柱71的南极都朝向上。如此不同组的滑动柱71的磁极相反，可交错控制不同组的存储罐5的开关。换言之，可控制磁性件41对一组存储罐5的滑动柱71产生磁性吸力，可控制磁性件41对另一组存储罐5的滑动柱71产生磁性斥力，如此，可控制一组存储罐5与离心罐3连通，另一组存储罐5与离心罐3之间断开，如此，可以在两组存储罐5中分别存储不同种类的单体液，以防止不同种类之间的单体液相互干扰，提高所需提出的单体液的纯度。

请参阅图6至图8，一组存储罐5包括多个第一存储罐54。多个第一存储罐54绕离心罐3的周向均匀排布。另一组存储罐5包括多个第二存储罐55。多个第二存储罐55绕离心罐3的周向均匀排布。进一步地，第一存储罐54的外周面和第二存储罐55的外周面相连接，以形成双腔存储罐56。需要说明的是，第一存储罐54的存储腔52与第二存储罐55的存储腔52不导通。连通第一存储罐54的移液管9和连通第二存储罐55的移液管9汇聚成一条管道，以使第一存储罐54和第二存储罐55可以共用一个移液管9移出。需要说明的是，第一存储罐54和第二存储罐55分别在不同时间段存储单体液。

请参阅图11，顶盖33的几何中心设有中轴孔331。中轴孔331连通离心罐3内腔与外界空气。

请参阅图11，导液管道1包括依次连通的第一导液管11、旋转连接管12和第二导液管13。第一导液管11设于所述离心罐3外。第一导液管11的一端设于离心分离装置100外，第一导液管11的另一端连接至旋转连接管12伸出离心罐3的一端。旋转连接管12穿设于中轴孔331内。第二导液管13设于所述离心罐3内。第二导液管13的一端连接旋转连接管12的另一端(伸入离心罐3的一端)，第二导液管13的另一端靠近罐体32的底面。如此，混合液能够通过第一导液管11、旋转连接管12及第二导液管13导入离心罐3的内腔31。

请参阅图11，离心分离装置100还包括第一轴承61及第一密封圈62。第一轴承61设于旋转连接管12的外围与中轴孔331的内壁之间。第一密封圈62与第一轴承61同轴设置，第一密封圈62设于旋转连接管12的外围与中轴孔331的内壁之间。

本实施例中，以存储罐5设于顶盖33为例进行举例说明。请参阅图11，存储罐5的数量为多个。多个存储罐5沿顶盖33的周缘设置。移液管9的数量为多个。一个移液管9连通至少一个存储罐5。换言之，一个移液管9可以连通一个存储罐5或连通多个存储罐5。多个移液管9的一端皆连接存储罐5，多个移液管9的另一端皆沿顶盖33的径向方向延伸并围设于旋转连接管12伸出顶盖33的端部的外围，使将多个移液管9的另一端集中并形成外凸端69。

请参阅图11，离心分离装置100还包括套管63、封盖64、第二轴承65、第二密封圈66、第三密封圈67及第三导液管68。套管63的一端套设于外凸端69的外周，以使多个移液管9与套管63的内腔相导通。第二轴承65设于外凸端69与套管63之间。第二密封圈66、第三密封圈67与第二轴承65同轴设置。第二密封圈66、第三密封圈67皆密封连接于外凸端69与套管63之间。第二密封圈66、第三密封圈67分别设于第二轴承65的相对两侧。第一导液管11从离心分离装置100外贯穿套管63，以连接至旋转连接管12。封盖64盖合于套管63的另一端。第三导液管68的一端导通套管63的内腔，第三导液管68的另一端连通离心分离装置100外。

存储腔52、移液管9、套管63及第三导液管68形成将存储腔52内的单体液导出的导通通路。

请参阅图12，本申请实施例还提供了一种混合液分离及培养方法，应用于离心分离装置100。请结合参阅图1至图11，离心分离装置100包括至少一个导液管道1、离心罐3、至少一个存储罐5、至少一个开关组件7及至少一个移液管9。离心罐3的内腔31与导液管道1的一端导通，用于离心混合液。存储罐5连接离心罐3，存储罐5具有连接腔51和存储腔52，连接腔51导通于存储腔52与离心罐3的内腔31之间。开关组件7连接存储罐5。移液管9的一端导通存储腔52。离心分离装置100的其他结构特征可以参考上述任意一种实施方式对于离心分离装置100的描述，在此不再赘述。

混合液分离及培养方法包括以下的步骤。

步骤100：将混合液通过导液管道1注入离心罐3。

具体的，导液管道1包括第一导液管11和第二导液管13。第一导液管11的一端贯穿套管63，第一导液管11的另一端连通旋转连接管12的一端。旋转连接管12的另一端连通第二导液管13。第二导液管13设于离心罐3内，并靠近离心罐3的底面。混合液可通过第一导液管11、旋转连接管12及第二导液管13注入离心罐3内。

步骤200：驱动离心罐3转动。

具体的，离心罐3可连接高速电机，电机带动离心罐3高速转动，以使混合液中的多种单体液由于比重不同而形成多种分层的单体液。

步骤300：检测混合液是否沿离心罐3的内侧壁形成多种分层的单体液，若检测结果为是，则在多层单体液中确定目标单体液所在层。

具体的，通过光电传感器检测单体液是否混合液分离，并在单体液从混合液分离时发送触发信号至检测相机22，检测相机22检测混合液是否处于完全分层状态。混合液处于完全分层状态是指比重不同的单体液呈现稳定的分层状态。并通过检测相机22可以确定多层单体液中确定目标单体液所在层。

步骤400：控制开关组件7导通或断开存储腔52与离心罐3的内腔31，以将目标单体液外层的单体液经过存储罐5、移液管9导出，及将目标单体液存储至存储罐5中，并将目标单体液内层的单体液通过导液管道1导出离心罐3。

具体的，当目标单体液位于最外层时，在混合液处于完全分层状态后，控制开关组件7导通存储腔52与离心罐3的内腔31，以使目标单体液在离心力下自动进入存储腔52；然后将离心罐3内剩下的混合液经导液管道1移出。

具体的，当目标单体液位于中间层时，在混合液处于完全分层状态后，控制开关组件7导通存储腔52与离心罐3的内腔31，以使目标单体液外层的单体液在离心力下自动进入存储腔52，并经过移液管9移出；再控制开关组件7导通存储腔52与离心罐3的内腔31，将目标单体液在离心力下自动进入存储腔52；然后将离心罐3内剩下的混合液经导液管道1移出。

步骤500：将目标单体液输送至离心罐3。

在目标单体液在离心力下自动进入存储腔52之后，通过将目标单体液输送至离心罐3。

具体的，当目标单体液位于最内层时，在混合液处于完全分层状态后，控制开关组件7导通存储腔52与离心罐3的内腔31，以使目标单体液外层的单体液在离心力下自动进入存储腔52，并经过移液管9移出；将目标单体液保留在离心罐3中。

步骤600：将培养液通过导液管道1注入离心罐3，以培养目标单体液。

当混合液为血液样品时，血液样品分离及培养方法包括以下的步骤。

(1)通过第一导液管11、第二导液管13注入细胞分离液并开始转动离心罐3，达到一定转速使细胞分离液沿罐壁均匀分布后，缓慢加入待分离的细胞悬液。

(2)继续保持一定的加速度转动离心罐3，在离心力作用下混合液体按比重大小分层，比重最高的细胞层将最终分布在离心罐3上端，呈环状集中。

(3)离心罐3顶部检测光源21照射离心罐3内液体分层，分层检测相机22识别，由视觉检测系统判断分离状态，根据离心罐3顶盖33的刻度可计算各分层体积。

(4)待血液样品按比重大小达到稳定满意的分层状态时，电磁铁底座42通电，弹性件72压缩，滑动柱71上升，控制双腔储存罐中的第一存储罐54与离心罐3导通，外层单体液进入第一存储罐54；

(5)待比重最大的细胞层完全进入第一存储罐54后，控制滑动柱71下降，第一存储罐54与离心罐3断开；在此过程中离心罐3旋转保持足够的离心力，以维持分层状态的稳定。通过移液管9、第三导液管68可抽取第一存储罐54中的细胞液体。

(6)比重次之的细胞层将在离心罐3的顶部以环状集中，可打开双腔储存罐中的第二存储罐55的阀门，该比重细胞层将进入第二存储罐55。

(7)通过第一导液管11将细胞培养液注入离心罐3并通过旋转将细胞培养液分离至第一储存罐，目的是将离心罐3清洗干净，避免离心罐3内杂质细胞残留，保持下一步的细胞培养的纯度。

(8)假设第二存储罐55的细胞为目标细胞，则电磁铁底座42通电，第二存储罐55的弹性件72压缩，第二存储罐55的滑动柱71上升，控制第二存储罐55与离心罐3导通，利用细胞培养液将第二存储罐55的目标细胞冲洗回离心罐3，减少目标细胞在第二存储罐55内的残留，以此保证满意的目标细胞获得率。

目标细胞在离心罐3内进行培养一段时间，需要更换(补充)细胞培养液时：

(9)启动旋转离心罐3将目标细胞分离至第二存储罐55，将废液通过导液管道1移除。

(10)需要时重复步骤(8)-(9)更换(补充)细胞培养液，一直到细胞培养完成后，洗涤回收细胞制品。

本发明可以在同一装置内全过程无人工干预情况下，根据需要完成多次细胞分离、培养过程。

本申请实施例提供的离心分离装置100，通过设计离心罐3呈锥形，改变混合液分层状态，将比重大的单体液集中在罐体32的顶角位置，呈环状分布；通过设计离心罐3顶部外沿有带控制开关组件7的双腔储存罐，可以利用离心力将比重大的单体液集中在罐体32顶角端的原理，自动将分离至罐体32顶端的单体液提取到双腔储存罐中；在分离得到目标细胞后，将目标细胞暂在储存罐，洗涤离心罐3，注入培养液，目标细胞由储存罐回流至离心罐3进行培养，可排除目标细胞在转移培养过程中受环境污染的机会，由此实现一罐一体分离、培养；双腔储存罐有移液管9将双腔储存罐内的单体液提取至指定位置；离心罐3中心密封结构采用中心双轴承结构，轴承上下端面采用密封圈密封，整个离心罐3内部完全密封，处于无菌环境，排除外界环境污染的机会，通过旋转转接管与两个轴承连接，实现离心罐3与出入口通道连接。

以上是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种离心分离装置，其特征在于，包括：

离心罐，用于离心混合液，所述混合液包括至少两种单体液；

至少一个导液管道，所述导液管道的一端导通所述离心罐的内腔，用于将所述混合液导入所述离心罐的内腔或将所述离心罐的内腔中的混合液导出；

至少一个存储罐，所述存储罐连接所述离心罐，所述存储罐具有连接腔和存储腔，所述离心罐的内腔的侧壁包括呈环形的取液面，所述取液面设有至少一个导通孔，所述导通孔与所述连接腔导通，所述连接腔导通于所述存储腔与所述离心罐的内腔之间，所述存储腔用于存储从所述混合液中分离的单体液；

至少一个开关组件，所述开关组件连接所述存储罐，用于控制所述连接腔导通或封堵；及

至少一个移液管，所述移液管的一端导通所述存储腔，用于导出所述存储腔中的所述单体液。

2.如权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述连接腔包括延伸方向相交且相互导通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体导通所述离心罐的内腔，所述第二腔体导通所述存储腔；所述存储罐还包括收容腔，所述收容腔位于所述第二腔体远离所述存储腔的一侧且与所述第二腔体导通，以形成用于所述开关组件滑动的滑道，所述开关组件的外周壁与所述滑道的内周壁间隙配合。

3.如权利要求2所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心分离装置还包括驱动件，所述驱动件连接所述开关组件，所述驱动件用于驱动所述开关组件沿所述滑道滑动，以使所述开关组件封堵所述第一腔体的开口或者使所述第一腔体与所述存储腔导通。

4.如权利要求3所述的离心分离装置，其特征在于，所述开关组件包括滑动柱及套设于所述滑动柱外围的弹性件，所述滑动柱的第一端的外周壁与所述滑道的内周壁滑动连接且间隙配合，所述滑动柱的第二端在所述存储罐外通过所述弹性件沿滑动方向与所述存储罐弹性抵接；所述驱动件包括与所述滑动柱相对设置且与所述滑动柱之间具有磁性作用的磁性件，所述磁性件设于所述滑动柱背离所述存储腔的一侧，所述磁性件呈环形，所述磁性件围设于所述离心罐的外围且与所述离心罐间隔设置；所述滑动柱与所述磁性件中至少一者为电磁体，所述滑动柱用于在所述磁性件的磁性吸力或相斥力下滑动。

5.如权利要求4所述的离心分离装置，其特征在于，所述存储罐的数量为多个，多个所述存储罐分为至少两组，同一组的所述存储罐所连接所述滑动柱的南极、北极排列方向相同，不同组的所述存储罐所连接所述滑动柱的南极、北极排列方向相反；一组所述存储罐包括多个第一存储罐，多个所述第一存储罐绕所述离心罐的周向均匀排布，另一组所述存储罐包括多个第二存储罐，多个所述第二存储罐绕所述离心罐的周向均匀排布，所述第一存储罐的外周面和所述第二存储罐的外周面相连接，且连通所述第一存储罐的所述移液管和连通所述第二存储罐的所述移液管汇聚成一条管道。

6.如权利要求4所述的离心分离装置，其特征在于，所述滑动柱的第一端具有通孔，所述通孔的第一开口朝向并导通所述第二腔体，所述通孔的第二开口设于所述滑动柱的外周壁，当所述滑动柱在所述磁性件的作用下滑动至所述第二开口与所述第一腔体导通时，所述存储腔与所述离心罐的内腔导通；当所述滑动柱在所述磁性件的作用下滑动至所述滑动柱的外周壁封堵所述第一腔体的开口时，所述存储腔与所述离心罐的内腔断开。

7.如权利要求1～6任意一项所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心罐包括罐体及盖合于所述罐体上的顶盖，所述顶盖的几何中心设有中轴孔；所述导液管道包括依次相连通的第一导液管、旋转连接管和第二导液管，所述第一导液管远离所述旋转连接管的一端设于所述离心分离装置外，所述旋转连接管穿设于所述中轴孔内，所述第二导液管远离所述旋转连接管的一端靠近所述罐体的底面，所述离心分离装置还包括第一轴承，所述第一轴承设于所述旋转连接管的外围与所述中轴孔的内壁之间；

所述存储罐的数量为多个，多个所述存储罐沿所述顶盖的周缘设置；所述移液管的数量为多个，一个所述移液管连通至少一个所述存储罐，多个所述移液管皆沿所述顶盖的径向方向延伸并围设于所述旋转连接管伸出所述顶盖的端部的外围，以形成外凸端；

所述离心分离装置还包括套管、封盖、第二轴承及第三导液管，所述套管的一端套设于所述外凸端的外周，以使多个所述移液管与所述套管的内腔相导通；所述第二轴承设于所述外凸端与所述套管之间；所述第一导液管从所述离心分离装置外贯穿所述套管，以连接至所述旋转连接管；所述封盖盖合于所述套管的另一端；所述第三导液管的一端导通所述套管的内腔，所述第三导液管的另一端连通所述离心分离装置外。

8.如权利要求7所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心分离装置还包括设于所述顶盖上的光源、光电传感器及检测相机，所述光源用于照亮所述离心罐，所述光电传感器用于在检测到所述单体液从所述混合液分离出时发送触发信号至所述检测相机，以触发所述检测相机开始检测；所述检测相机用于检测在所述混合液是否处于完全分层状态。

9.如权利要求7所述的离心分离装置，其特征在于，所述取液面位于所述罐体内腔的侧壁的端部，所述取液面的径向尺寸在轴向方向上大于所述取液面一侧的径向尺寸；或者，所述取液面的径向尺寸在轴向方向上大于所述取液面一侧的径向尺寸且等于所述取液面另一侧的径向尺寸；或者，所述取液面的径向尺寸在轴向方向上大于所述取液面两侧的径向尺寸。

10.一种混合液分离及培养方法，应用于离心分离装置，其特征在于，所述离心分离装置包括至少一个导液管道、离心罐、至少一个存储罐、至少一个开关组件及至少一个移液管，所述离心罐的内腔与所述导液管道的一端导通，用于离心所述混合液；所述存储罐连接所述离心罐，所述存储罐具有连接腔和存储腔，所述连接腔导通于所述存储腔与所述离心罐的内腔之间；所述开关组件连接所述存储罐；所述移液管的一端导通所述存储腔；所述方法包括：

将所述混合液通过所述导液管道注入所述离心罐；

驱动所述离心罐转动；

检测所述混合液是否沿所述离心罐的内侧壁形成多种分层的单体液，若检测结果为是，则在多层所述单体液中确定目标单体液所在层；

控制所述开关组件导通或断开所述存储腔与所述离心罐的内腔，以将所述目标单体液外层的单体液经过所述存储罐、所述移液管导出，及将所述目标单体液存储至所述存储罐中，并将所述目标单体液内层的单体液通过所述导液管道导出所述离心罐；

将所述目标单体液输送至所述离心罐；

将培养液通过所述导液管道注入所述离心罐，以培养所述目标单体液。

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