多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘及应用方法

摘要

本发明涉及一种多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘，包括耐用的硬底盘和一次性使用的软袋，硬底盘上是由内芯和底座组成的圆形盘，在内芯和底座之间形成一段绕该硬底盘圆心轴一周的且首部和尾部不封闭的连续腔隙，腔隙的外侧壁与硬底盘的外侧壁之间透明，软袋为设有进、出液管的单腔结构，该软袋可置入至所述的腔隙中；其应用方法是将分离盘置于分离系统中，通过离心，混合液体中的各种成分依其密度不同而在软袋内形成单一成分的片层，再经累积变厚后，抽取目标成分。利用含有本发明分离盘的分离系统分离多细胞混合液体诸如全血，具有成本低、制备纯度高和分离效率高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及混合液体成分的离心分离，特别是涉及一种多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘，以及利用含有该分离盘的分离系统分离多细胞混合液体中单一成分的方法。

背景技术

采血机构和科研机构通常使用离心法从多细胞成分混合液体中分离出各种单一成分，用于临床治疗、科学研究或制备原料等应用场合。最常见的是将全血分离出红细胞、粒细胞、单核细胞、血小板和血浆，或将解冻后的冷冻红细胞洗涤分离出红细胞和洗涤液。

常规处理多细胞成分混合液体的分离系统都是采用离心机、输液泵、控制器、在线探测传感器和分离鼓的耐用部分等装置，以及一次性使用的直接接触混合液体的耗材部分。一次性使用的耗材部分通常由塑质材料制成，并由软袋(分离鼓的耗材部分)、输液管路和储存液体的保存袋三个部分组成。

上述分离系统的工作原理是：离心机、输液泵和控制器装置通过输液管路将多细胞成分混合液体引入分离鼓软袋之内，同时使分离鼓高速旋转，带动在旋转的分离鼓软袋内的多细胞成分混合液体中的液体和细胞颗粒高速旋转，这些液体和细胞颗粒成分受到离心力场的作用，于是其各种成分作离心沉降运动，并按各自密度或比重或沉降系数的大小分层，当达到离心沉降平衡时，从径向的圆周面至轴心由密度高到低富集排列形成同心圆状的各单一成分层，以全血作为多细胞成分混合液体的一种为例，将会依次排列形成多细胞成分混合液体中密度最高成分的红细胞层1、多细胞成分混合液体中密度次高成分的粒细胞层2、多细胞成分混合液体中密度居中成分的单核细胞层3、多细胞成分混合液体中密度次低成分的血小板层4和多细胞成分混合液体中密度最低成分的血浆层5等成分层，其中由于粒细胞和单核细胞的数量有限，往往形成白膜层界面，各成分层分布状况如图1所示，图1是全血在圆形分离盘上离心分离时各成分层的理论分布示意图。

在现有技术中，上述分离鼓的耐用部分主要结构是由内芯和底座组成的同心圆盘，分离鼓的耗材部分是一次性使用软袋。该软袋具有两室结构，安置于内芯与底座间形成的同心圆形腔隙中；该分离鼓可以在离心机连续转动的情况下实现血液单一成分的提取。这种采用耐用的圆盘和一次性的软袋相结合的方式，安全卫生。实践应用中作为一次性使用的软袋，结构相对复杂，制作成本高，使用成本也随之增加；同心圆的分离结构会造成各成分的同心圆层状分布，不易对特定成分造成富集，因此在提取特定成分特别是含量较少的成分时，对设备的控制精度要求高，费时费力，效率低；若应用于自动化采集血液中，易造成供体的体外循环血量较大，不利于身体健康。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘及应用方法。本发明的分离盘用于混合液体分离系统上，将多细胞成分混合液体中的各种成分在连续状态下分离和提取，特别是对在混合液体中含量较少的成分能够充分富集和提取；若用于自动化采血，还可有效地控制血液体外循环量，以利供体健康；同时简化一次性使用软袋的结构，降低其制作成本和使用成本。

本发明的发明思路：

本发明同样是利用混合液体不同密度成分受离心力而分层分布的离心沉降分离原理，刻意利用分离盘中非同心圆的弧线状型腔隙空间，在离心力场的作用下，驱使混合液体中的各种成分按其密度大小而富集，密度高的成分向盘圆周面富集，密度低的成分向盘中央富集，但在弧线状型腔隙内无法像圆形分离盘那样形成同心圆分层分布，密度高的成分只能在弧线状型腔隙内沿着其平滑内壁之间的空间向距离硬底盘圆心轴最远端的腔隙首部迁移或沉降，密度低的成分相反向距离硬底盘圆心轴最近端的腔隙尾部迁移或沉降，因此在弧线状型腔隙内呈单一成分片层状分段分布；同时通过灌流控制技术调控液体输入和抽出的流速流量，利用流体形成的切变力场作用，借以充分富集纯化作为分离目标的单一成分，并使之在最理想状态下被抽取。该装置可以在离心机连续转动的情况下实现多细胞成分混合液体中单一成分的提取。

本发明的技术方案：

一种多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘，包括耐用的圆形硬底盘和一次性使用的条带状软袋；所述的硬底盘的轴心处设有可将该硬底盘安置于离心机转子轴上的轴孔；所述的硬底盘是由内芯和底座组成的圆形盘，在内芯和底座之间形成一段绕该硬底盘圆心轴一周的且首部和尾部不封闭的连续腔隙，该腔隙的首部位于距离硬底盘的圆心轴的最远端，腔隙的尾部位于距离硬底盘的圆心轴的最近端，腔隙的外侧壁与硬底盘的外侧壁之间部分由透明材料制作；所述的软袋为单腔结构，其长度和横截面与所述的腔隙相应，可置入至所述的腔隙中，软袋上设有进液管和出液管，软袋的中部设有供液体进入的进液管，软袋的两端部分别设有出液管。

作为一种优化方案，所述的腔隙在硬底盘柱截面平面上的投影为一段连续的平滑弧线段。

作为更为优化的一种方案，所述的腔隙在硬底盘柱截面平面上的投影为一段绕圆心轴的螺旋线。

一种利用上述的含单螺旋线状腔隙的分离盘从全血中分离血浆或红细胞的方法，该方法包括如下步骤：

①将连接着外围管路的一次性使用的单弧线软袋装入到硬底盘的单螺旋线状腔隙中形成分离盘，将分离盘安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心术机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管灌入该单弧线软袋中，全血中各成分受离心力场作用依其密度不同在腔隙内富集呈片层状分段分布，用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③从位于腔隙尾部的出液管抽取血浆，同时监测血浆与其相邻成分的界面位置状况，至该界面移动到腔隙尾部的出液管附近时，停止血浆的抽取，然后从位于腔隙首部的出液管抽取红细胞和其他剩余成分一起回输，同时监测红细胞层与其相邻成分的界面位置状况，至该界面移动到腔隙中部的进液管附近时，停止红细胞的抽取，重复本步骤，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止；

④若以红细胞作为分离的目标成分，则将上述步骤③中的抽取顺序颠倒过来：从位于腔隙首部的出液管抽取红细胞，同时监测红细胞层与其相邻成分的界面位置状况，至该界面移动到腔隙中部的进液管附近时，停止红细胞的抽取，从位于腔隙尾部的出液管抽取血浆和其他剩余成分一起回输，同时监视血浆层与其相邻成分的界面位置状况，至该界面移动到腔隙尾部的出液管附近时，停止血浆的抽取，重复本步骤，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

为了实现混合液体分层中密度处于中间位置的成分的提取，将所述的腔隙设计进一步优化，由多段向圆心轴弯曲且首尾相连的平滑弧线段组成腔隙，整个腔隙是连续的，两个相邻的平滑弧线段中的前一弧线段的尾部与下一弧线段的首部相连接，这相邻弧线段的连接处为凸向圆心轴的嵴；为了适应该腔隙的结构，另外在软袋上增设了与腔隙中的嵴数目相同的出液管，增设的出液管在软袋安置于腔隙内时位于嵴后的弧线段中距离圆心轴的最远处。

作为分离混合液体中分离密度次低成分的一种优化方案，设计了具有两个平滑弧线段组成的腔隙，包括位于由连接腔隙首部的第一弧线段和连接腔隙尾部的第二弧线段相连接组成，两个弧线段连接处为凸向圆心轴的嵴，在软袋上增设了一个出液管，该增设的出液管在软袋安置于硬底盘的腔隙中时位于第二弧线段上距离圆心轴最远处，以便于在分离过程中抽取富集在该第二弧线段内的密度次低成分层。

一种利用含双弧线腔隙的分离盘在自动化血液采集中分离、浓集和提取全血中单一成分的血小板方法，该方法具体包括如下步骤：

①将连接着外围管路的一次性使用的双弧线软袋装入到双弧线状型腔隙硬底盘的双弧线状型腔隙中形成分离盘，并将其安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管向该软袋中灌入，全血中密度不同的各种成分受离心力场的作用先在第一弧线状型腔隙内聚集呈片层状分段分布，血浆层因密度最低排列于软袋内靠近第一弧线状型腔隙尾部位置，红细胞层因密度最高排列于软袋内靠近腔隙首部位置，其余成分在软袋内沿第一弧线状型腔隙空间依次分段分布，用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③随着全血连续不断地输入和被离心分离，以及有控制地从位于腔隙尾部的出液管抽取血浆，同时从位于腔隙首部的出液管抽取红细胞，使富含血小板的血浆逐渐富集并越过第一弧线段和第二弧线段连接处的嵴，进入第二弧线状型腔隙，第二弧线状型腔隙内的血小板进一步富集形成血小板层，并使其与相邻的血浆层之间的界面保持在第二弧线状型腔隙内，并使血小板层与其相邻的主要由单核细胞和粒细胞组成的白膜层之间的界面继续保持在第一弧线状型腔隙内，重复本步骤以增加血小板富集量；

④在血小板富集到一定量时，通过调节由进液管输入全血或回输红细胞的速率，以及由出液管抽取红细胞的速率，利用输入与抽出的流量不同控制第一弧线状型腔隙内血小板层与白膜层之间的界面，并使之靠近嵴；

⑤通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙进入第二弧线状型腔隙，在嵴处对第一弧线状型腔隙内靠近嵴的血小板层表面产生曳力裹挟起界面上的血小板颗粒随血浆流越过嵴，快速血浆流同时在血小板层表面造成湍流冲击，加速血小板颗粒形成局部浪涌，使第一弧线状型腔隙内的血小板层被反混入血浆层，并随血浆流越过嵴进入第二弧线状型腔隙内，当白膜层临近嵴时，立即停止血浆回输，使白膜层和红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙内；

⑥在步骤③、⑤期间，血小板层在第二弧线状型腔隙内浓集，可从第二弧线段内距离转动圆心轴最远处的出液管抽取纯化和富集的血小板，这是分离的目标产物；

⑦在步骤⑥期间，剩余的单核细胞层和粒细胞层组成的白膜层仍留滞在第一弧线状型腔隙内，可从出液管抽出，随同上述过程中抽出多余的红细胞、血浆一起回输人体，重复步骤③、④、⑤、⑥、⑦，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

作为分离混合液体中分离密度居中成分或密度次高成分的一种优化方案，设计了有三个平滑弧线段依次连接成的腔隙，所述的腔隙由首部至尾部分别由第一弧线段、第二弧线段和第三弧线段依次相连接组成，第一弧线段和第二弧线段连接处为第一嵴，第二弧线段与第三弧线段连接处为第二嵴，为了抽取富集在第二弧线段和第三弧线段内的成分，在软袋上相应于腔隙的第二弧线段和第三弧线段上距离圆心轴最远处分别设置有出液管，在第二弧线状型腔隙中，将会富集分离的目标成分，并在第二弧线状型腔隙中的软袋上的出液口抽取。

一种利用含有三弧线段腔隙的分离盘在自动化血液采集中分离、浓集和提取全血中单一成分的单核细胞或粒细胞的方法，该方法具体包括如下操作步骤：

①将连接着外围管路的一次性使用的多弧线状软袋装入多弧线状型腔隙硬底盘上三个弧线段组成的腔隙中形成分离盘，并将其安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管灌入到软袋，全血中密度不同的各种成分受离心力场的作用先在第一弧线状型腔隙内聚集呈片层状分段分布，全血中的血浆层因密度最低排列于软袋内靠近第一弧线状型腔隙尾部位置，红细胞层因密度最高排列于软袋内靠近腔隙首部位置，其余成分在软袋内沿第一弧线状型腔隙空间依次分段分布，用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③随着全血连续不断地输入和被离心分离，以及有控制地从位于腔隙尾部的出液管抽出血浆，同时从位于腔隙首部的出液管抽出红细胞，使血浆和血小板逐渐越过第一弧线段和第二弧线段连接处的第一嵴进入第二弧线状型腔隙，同时使血小板层与其相邻的主要由单核细胞和粒细胞组成的白膜层之间的界面保持在第一弧线状型腔隙内，重复本步骤使含有单核细胞和粒细胞的白膜层逐渐加厚；

④当白膜层增至一定的厚度时，通过调节由进液管输入全血或回输红细胞的速率，以及由出液管抽取红细胞的速率，利用这二者的流量不同来控制第一弧线状型腔隙内血小板层与白膜层之间的界面，并使之靠近第一嵴；

⑤以单核细胞作为分离目标，在步骤④完成后，通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙进入第二弧线状型腔隙，在第一嵴处对第一弧线状型腔隙内靠近第一嵴的血小板层和单核细胞层表面产生曳力裹挟起界面上的血小板颗粒和单核细胞颗粒随血浆流越过该第一嵴，快速血浆流也在此血小板层和单核细胞层表面造成湍流冲击，加速血小板颗粒和单核细胞颗粒形成局部浪涌，使第一弧线状型腔隙内的血小板层和单核细胞层被反混入血浆层，并随血浆流越过第一嵴进入第二弧线状型腔隙内，当与单核细胞层相邻的粒细胞层和红细胞层之间的界面临近第一嵴时，立即停止血浆回输，与单核细胞层相邻的粒细胞层和红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙内原处；

⑥多次重复步骤③至⑤，血小板和单核细胞在第二弧线状型腔隙内得到浓集，短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一和第二弧线状型腔隙进入第三弧线状型腔隙，在第二嵴旁通过血浆流对血小板层表面产生曳力裹挟血小板颗粒和湍流浪涌造成血小板反混，并随血浆流使血小板越过第二嵴进入第三弧线状型腔隙，当与血小板相邻的单核细胞层的界面临近第二嵴时，立即停止血浆回输，然后从位于第二弧线状型腔隙内距离转动圆心轴最远处的出液管抽取纯化和富集的作为目标产物的单核细胞，将上述过程中抽出多余的其他成分回输人体，重复步骤③、④、⑤、⑥，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止；

⑦选择粒细胞作为分离目标，是在在步骤④完成后，通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙进入第二弧线状型腔隙，在第一嵴旁依次对第一弧线状型腔隙内靠近第一嵴的血小板层、单核细胞层、粒细胞层的表面产生曳力裹挟和湍流浪涌反混，并随血浆流越过第一嵴进入第二弧线状型腔隙内，当与其相邻的红细胞层之间的界面临近第一嵴时，立即停止血浆回输，与粒细胞层相邻的红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙内原处；

⑧多次重复步骤③、④、⑦，使血小板和白膜层细胞在第二弧线状型腔隙内浓集，通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一和第二弧线状型腔隙进入第三弧线状型腔隙，在第二嵴旁依次对第二弧线状型腔隙内靠近第二嵴的血小板层、单核细胞层的表面产生曳力裹挟和湍流浪涌反混，并随血浆流越过第二嵴进入第三弧线状型腔隙，清洗留滞第二弧线状型腔隙内的粒细胞层，当与单核细胞层相邻的粒细胞层的界面临近第二嵴时，立即停止血浆回输，从位于第二弧线状型腔隙内距离转动圆心轴最远处的出液管抽取纯化和富集的作为目标产物的粒细胞层，重复步骤③、④、⑦、⑧，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

本发明的技术优点：

1.本发明采用耐用硬底盘加一次性使用软袋的分离盘设计，其最大优点在于节省成本。本发明的软袋和已有的软袋相比，由于本发明采用单腔室结构，因此对软袋的材料要求明显降低，制作工艺也较简单，同样也降低了生产成本和使用成本。

2.本发明分离盘上非同心圆的弧线状腔隙使各种成分层可以沿平滑腔隙内壁之间的空间分段分布，进而拉宽了各种单一成分层的带宽，便于有效提取，提高了分离产出率。

3.在优化设计中采用了两段弧线段组成的腔隙结构，两段弧线段套接处形成嵴，分离过程中应用灌流控制技术，利用多细胞成分混合液体的流体动力学特性，既提高密度居于中间且数量有限的单一成分的浓集程度和分离产出率，又减少了相邻成分的污染干扰，进而提高了提取单一成分的纯度。

4.在自动化采血分离的应用中，配合分层界面控制和在线传感器的流体密度检测，可以明显提高在单针状态下的采血和回输的效率，并可有效地控制体外循环血量，进而更有效地保护献血员的健康。

附图说明

图1是全血作为多细胞成分混合液体在圆形分离盘上离心分离时各成分层的理论分布示意图。

图2是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的结构示意图。

图3是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1的单弧线状型腔隙硬底盘的示意图。

图4是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1的一次性使用的单弧线软袋结构示意图。

图5是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1中两种以上细胞成分混合液体的分离流程图。

图6是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2的双弧线状型腔隙硬底盘的示意图。

图7是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2中一次性使用的双弧线软袋结构示意图。

图8是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2中三种以上细胞成分混合液体的分离流程图。

图9是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3的多弧线状型腔隙硬底盘的示意图。

图10是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3的一次性使用的多弧线软袋结构示意图。

图11是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3中四种以上细胞成分混合液体的分离流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的具体应用做进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。

含有多种细胞成分的混合液体诸如血液往往要靠离心设备来分离，进而实现单一细胞成分的提取。该分离系统主要包括有离心机、输液泵、控制器、在线探测传感器、分离盘的耐用部分以及一次性使用的耗材。

本发明的分离盘属于对分离鼓的设计更新，仍采用耐用的硬底盘和一次性使用的软袋相结合组成，将硬底盘和软袋分体设计以降低制造成本，简化软袋制作要求以降低其生产和使用成本，采用一次性使用的软袋更能符合卫生和安全要求。

本发明的分离盘的具体结构如图2所示，图2是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的结构示意图。由图可见，本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘，包括耐用的圆形硬底盘8和一次性使用的条带状软袋6；硬底盘8作为耐用的设备可以随离心机多次重复使用，并可根据分离要求而随时更换不同的型号；软袋6则是一次性使用，当处理完成一例混合液体的分离后即实现了其使用价值。所述的硬底盘8是由内芯28和底座29组成的圆形盘，在内芯28和底座29之间形成一段绕该硬底盘圆心轴一周的且首部和尾部不封闭的连续腔隙7，该腔隙7的首部位于距离硬底盘的圆心轴的最远端，腔隙的尾部位于距离硬底盘的圆心轴的最近端；腔隙的外侧壁与硬底盘的外侧壁之间部分由透明材料制作，硬底盘8外侧为透明壁9；分离系统上的在线探测传感器可透过该透明壁9来监测软袋内不同成分分层界面的位置状况，并反馈给控制器来控制离心机的转速以及液体灌输或抽取的速度；在硬底盘8的轴心处设有轴孔，该轴孔与离心机的转子轴相应，可将该硬底盘8套于离心机的转子轴上实现该硬底盘8的旋转。所述的软袋的为单腔结构，其长度和横截面与所述的腔隙相应，可置入至所述的腔隙中；软袋上设有进液管和出液管，软袋的中部设有供液体进入的进液管，软袋的两端部分别设有出液管。

将连接着管路的软袋6安置于硬底盘8腔隙中形成分离盘，安装在离心机转子轴上，输入混合液体进行离心分离时，多细胞成分混合液体受离心力场的作用和离心腔隙内侧壁的限制，使得原来按照离心径向排列的各种单一成分同心圆层，转而沿平滑腔隙内壁按密度由高至低从首部到尾部分段分布，狭窄的离心空间和非同心圆的弧线状型腔隙等因素加大了各种成分间的分布层宽度，以便有可能根据分离目的来连续提取更为纯化的单一成分。下面结合实施例来对上述分离盘的具体结构和分离过程做进一步的详细阐述。

实施例1

本实施例中涉及到的是一种属于单弧线状型腔隙结构的分离盘，该单弧线状型腔隙特殊化为一段绕硬底盘圆心轴的螺旋线段腔隙。主要用于连续分离多细胞成分混合液体中密度最低成分，如全血中的血浆，或连续分离多细胞成分混合液体中密度最高成分，如全血中的红细胞。

请看图3、图4，图3是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1的单弧线状型腔隙硬底盘的示意图。图4是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1的一次性使用的单弧线软袋结构示意图。由图可见，本实施例中所述的硬底盘8为包括由硬底盘内芯28和硬底盘底座29组成的圆形盘状结构，所述的腔隙7为硬底盘内芯和硬底盘底座之间形成一段绕该硬底盘圆心轴一周的且首部和尾部不封闭的连续腔隙，该腔隙7的首部位于距离硬底盘的圆心轴的最远端，腔隙的尾部位于距离硬底盘的圆心轴的最近端；腔隙的外侧壁与硬底盘的外侧壁之间部分由透明材料制作，硬底盘8外侧为透明壁9；分离系统的在线检测传感器可透过该透明壁来监测软袋内不同成分分层界面的位置状况，并反馈给控制器来控制离心机的转速以及液体灌输或抽取的速度；在硬底盘8的轴心处设有轴孔，该轴孔与离心机的转子轴相应，可将该硬底盘8套于离心机的转子轴上实现该硬底盘8的旋转。硬底盘上的腔隙7为绕转动轴心的单螺旋线型腔隙，腔隙内部安置一个与腔隙长度和横截面相应的一次性使用的单弧线软袋6；该软袋6设有一个密度最高成分出液管12，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙首部10的密度最高成分出液管安置处12’；该软袋6设有一个密度最低成分出液管14，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙尾部11的密度最低成分出液管安置处14’；该软袋6设有一个进液管13，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙中部的进液管安置处13’；位于腔隙尾部11的密度最低成分出液管14用于抽取作为密度最低成分，若分离全血时将用于抽取血浆，位于腔隙首部10的密度最高成分出液管12用于抽取作为密度最高成分，若分离全血时将用于抽取红细胞。本实施例的结构主要用于两种以上细胞成分混合液体中的密度最低成分或密度最高成分的连续分离，如全血中的血浆或红细胞的连续分离、浓集和提取，又如冷冻红细胞的洗涤和分离去除保存液和洗涤液。

利用本实施例中的该结构分离盘在自动化血液采集中分离提取单一成分的血浆或红细胞的流程如图5所示，图5是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例1中两种以上细胞成分混合液体的分离流程图。分离血浆或红细胞的具体步骤如下：

①将连接着外围管路的一次性使用的单弧线软袋6装入到硬底盘8的单螺旋线状腔隙7中形成分离盘，并将其安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管13向该软袋6中灌入；在转动过程中，受离心力场的作用，全血中的各种成分因密度不同在腔隙内富集呈片层状分段分布，血液中的血浆层因为密度最低排列于软袋内靠近腔隙尾部11位置，血液中的红细胞层因为密度最高排列于软袋内靠近腔隙首部10位置，其余成分在软袋内沿腔隙空间依次分段分布；可用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③在步骤②期间，从位于腔隙尾部11的出液管14抽取血浆5，这是分离的目标产物；同时监测血浆层与其相邻成分的界面位置状况；由于此时全血连续不断输入并被离心分离，其血浆被抽取，而其红细胞部分留滞富集于软袋内，因此该界面逐渐向腔隙尾部移动，至该界面移动到腔隙尾部的出液管14附近时，停止血浆的抽取；然后从位于腔隙首部10的软袋密度最高成分出液管12抽取红细胞1和其他多余成分一起回输至人体内，以控制体外循环血量，保障自动化采血的安全性；同时监测红细胞层与其相邻成分的界面位置状况；由于此时全血仍然连续不断输入并被离心分离，其红细胞部分被抽取，而其血浆留滞于软袋内，因此该界面逐渐向腔隙首部移动，至该界面移动到腔隙中部的进液管13附近时，停止红细胞的抽取；重复本步骤，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

④若抽取高细胞比容的红细胞是分离的目标成分，则将上述步骤③中的抽取顺序颠倒过来。即在步骤②期间，从位于腔隙首部10的出液管12抽取红细胞1，这是分离的目标产物；同时监测红细胞层与其相邻成分的界面位置状况；至该界面移动到腔隙中部的进液管13附近时，停止红细胞的抽取；然后从位于腔隙尾部11的出液管14抽取血浆5和其他多余成分一起回输至人体内，以控制体外循环血量，保障自动化采血的安全性；同时监视血浆层与其相邻成分的界面位置状况；至该界面移动到腔隙尾部的出液管14附近时，停止血浆的抽取；重复本步骤，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

实施例2

为了实现混合液体分层中密度处于中间位置的成分的提取，将所述的腔隙设计进一步优化，由多段向圆心轴弯曲且首尾相连的平滑弧线段组成腔隙，整个腔隙是连续的，每个平滑弧线段的曲度不同，两个相邻的平滑弧线段中的前一弧线段的尾部与下一弧线段的首部相连接，这相邻弧线段的连接处为凸向圆心轴的嵴；为了适应该腔隙的结构，另外在软袋上增设了与腔隙中的嵴数目相同的出液管，增设的出液管在软袋安置于腔隙内时位于嵴后的弧线段中距离圆心轴的最远处。

本实施例中涉及的是一种属于双弧线状型腔隙结构的分离盘，除了可用来完成上述实施例1的分离要求外，主要是用来连续分离、富集和提取在多细胞成分混合液体中的密度次低成分，如全血中的血小板。

请看图6、图7，图6是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2的双弧线状型腔隙硬底盘的示意图，图7是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2中一次性使用的双弧线软袋结构示意图。由图可见，本实施例中的含双弧线状型腔隙硬底盘15上设计了具有两个弧线段组成的腔隙，包括连接腔隙首部的第一弧线段18和连接腔隙尾部的第二弧线段16相连接组成，两段弧线段连接处为凸向圆心轴的嵴17。在腔隙内部安置一个与腔隙长度和横截面相应的一次性使用的双弧线软袋20，该软袋20设有一个出液管12，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙首部10的密度最高成分出液管安置处12’；该软袋20设有一个出液管14，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙尾部11的密度最低成分出液管安置处14’；该软袋20设有一个进液管13，该管在软袋安置于腔隙内部时位于第一弧线状型腔隙中部的进液管安置处13’；该软袋20设有一个密度次低成分出液管19，该管在软袋安置于腔隙内部时位于第二弧线段上距离圆心轴的最远处的密度次低成分出液管安置处19’。位于腔隙尾部的出液管14可用于抽取血浆，位于腔隙首部的出液管12可用于抽取红细胞和其他成分细胞等，在第二弧线段上的出液管19可用于抽取作为分离目标产物的血小板。硬底盘外侧为透明壁，分离系统的在线检测传感器可透过该透明壁来监测软袋内不同成分分层界面的位置状况，并反馈给控制器来控制离心机的转速以及液体灌输或抽取的速度。本实施例中的结构可以依照实施例1中的步骤提取在三种以上细胞成分混合液体中的密度最高和最低成分，如全血中的红细胞或血浆外，主要用于在三种以上细胞成分混合液体中的密度次低成分的连续分离，如全血中血小板的连续分离、浓集和提取。

利用本实施例中的该结构分离盘在自动化血液采集中分离、浓集和提取全血中单一成分的血小板的流程如图8所示，图8是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例2中三种以上细胞成分混合液体的分离流程图。分离血小板的具体步骤为：

①将连接着外围管路的一次性使用的双弧线软袋20装入到双弧线状型腔隙硬底盘15的双弧线状型腔隙中形成分离盘，并将其安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管13向该软袋20中灌入；在转动过程中，受离心力场的作用，全血中的各种成分因密度不同首先在第一弧线状型腔隙内聚集呈片层状分段分布；其中的血浆层因为密度最低排列于软袋内靠近第一弧线状型腔隙尾部位置，其中的红细胞层因为密度最高排列于软袋内靠近腔隙首部10位置，其余成分在软袋内沿第一弧线状型腔隙空间依次分段分布；可用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③随着全血连续不断地输入和被离心分离，以及有控制地从位于腔隙尾部11的出液管14抽取血浆，同时从位于腔隙首部10的出液管12抽取红细胞，使富含血小板的血浆逐渐富集并越过第一弧线段和第二弧线段连接处的嵴17，进入第二弧线状型腔隙16；在第二弧线状型腔隙内血小板得到进一步的富集形成血小板层，并使其与相邻的血浆层之间的界面保持在第二弧线状型腔隙内，同时血小板层与其相邻的主要由单核细胞和粒细胞组成的白膜层之间的界面继续保持在第一弧线状型腔隙18内；重复本步骤多次，以增加血小板富集量；

④在血小板富集到一定量的时候，通过调节由进液管13输入全血或回输红细胞的速率，以及由出液管12抽取红细胞的速率，利用这二者的流量不同来控制第一弧线状型腔隙18内白膜层与血小板层之间的界面，并使之靠近嵴17；

⑤然后，通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙进入第二弧线状型腔隙，在嵴17处对第一弧线状型腔隙内靠近嵴的血小板层表面产生曳力裹挟起界面上的血小板颗粒随血浆流越过嵴，同时根据牛顿第二定律，快速血浆流也在此血小板层表面造成湍流冲击，加速血小板颗粒形成局部浪涌，使第一弧线状型腔隙18内的血小板层被反混入血浆层，并随血浆流越过嵴17进入第二弧线状型腔隙16内；当白膜层临近嵴时，立即停止血浆回输，以求不裹挟血小板层下面相邻的白膜层细胞，减少后者对血小板层的污染影响；而与其相邻的白膜层和红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙内原处；

⑥在步骤③、⑤期间，血小板层在第二弧线状型腔隙16内浓集，可从第二弧线段内距离转动圆心轴最远处的出液管19抽取纯化和富集的血小板，这是分离的目标产物；

⑦在步骤⑥期间，剩余的单核细胞层和粒细胞层组成的白膜层仍留滞在第一弧线状型腔隙18内，可从出液管12抽出，随同上述过程中抽出多余的红细胞、血浆一起回输人体，以控制体外循环血量，保障自动化采血的安全性；重复步骤③、④、⑤、⑥、⑦，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

实施例3

为了实现混合液体分层中密度处于中间位置的成分的提取，将所述的腔隙设计进一步优化，由多段向圆心轴弯曲且首尾相连的平滑弧线段组成腔隙，整个腔隙是连续的，每个平滑弧线段的曲度不同，两个相邻的平滑弧线段中的前一弧线段的尾部与下一弧线段的首部相连接，这相邻弧线段的连接处为凸向圆心轴的嵴；为了适应该腔隙的结构，另外在软袋上增设了与腔隙中的嵴数目相同的出液管，增设的出液管在软袋安置于腔隙内时位于嵴后的弧线段中距离圆心轴的最远处。

本实施例中涉及的是一种具有三段弧线段组成腔隙结构的分离盘，除了可用来完成上述实施例1和2的分离要求外，主要是用来连续分离、富集和提取在多细胞成分混合液体中的密度居中成分或密度次高成分，如全血中的单核细胞3或粒细胞2。

本实施例中分离盘的结构如图9和图10所示，图9是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3的多弧线状型腔隙硬底盘的示意图，图10是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3的一次性使用的多弧线软袋结构示意图。由图可见，作为分离混合液体中密度居中成分或密度次高成分的一种优化方案，分离盘中的多弧线状型腔隙硬底盘24上设计了有三个弧线段依次连接成的腔隙，所述的腔隙由首部至尾部分别由第一弧线状型腔隙18、第二弧线状型腔隙16和第三弧线状型腔隙21依次相连接组成，第一弧线状型腔隙18和第二弧线状型腔隙16连接处为第一嵴22，第二弧线状型腔隙16与第三弧线状型腔隙21连接处为第二嵴23。在腔隙内部安置一个与腔隙长度和横截面相应的一次性使用的多弧线软袋27，该软袋27设有一个密度最高成分出液管12，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙首部10的密度最高成分出液管安置处12’；该软袋27设有一个密度最低成分出液管14，该管在软袋安置于腔隙内部时位于腔隙尾部11的密度最低成分出液管安置处14’；该软袋27设有一个进液管13，该管在软袋安置于腔隙内部时位于第一弧线状型腔隙中部的进液管安置处13’；该软袋27设有一个密度居中或次高成分出液管25，该管在软袋安置于腔隙内部时位于第二弧线段上距离圆心轴的最远处的密度居中或次高成分出液管安置处25’；该软袋27设有一个密度次低或/和居中成分出液管26，该管在软袋安置于腔隙内部时位于第三弧线段上距离圆心轴的最远处的密度次低或/和居中成分出液管安置处26’。位于腔隙尾部的密度最低成分出液管14可用于抽取血浆，位于腔隙首部的密度最高成分出液管12可用于抽取红细胞或/和粒细胞等，在第二弧线段上的密度居中或次高成分出液管25可用于抽取作为分离目标产物的单核细胞或粒细胞，在第三弧线段上的密度次低或/和居中成分出液管26可用于抽取血小板或/和单核细胞。硬底盘外侧为透明壁，分离系统的在线检测传感器可透过该透明壁来监测软袋内不同成分分层界面的位置状况，并反馈给控制器来控制离心机的转速以及液体灌输或抽取的速度。本实施例中的结构可以依照实施例1中的步骤提取红细胞或血浆，以及依照实施例2中的步骤提取血小板外，主要用于分离、富集和提取血液中的密度居中的单核细胞或密度次高的粒细胞，并具有良好的效果。

利用本实施例中的该结构分离盘在自动化血液采集中分离、浓集和提取全血中单一成分的单核细胞或粒细胞的流程如图11所示，图11是本发明多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘的实施例3中四种以上多细胞成分混合液体的分离流程图。其具体的操作步骤如下：

①将连接着外围管路的一次性使用的多弧线状软袋27装入多弧线状型腔隙硬底盘24上三个弧线段组成的腔隙中形成分离盘，并将其安置于离心机转子上，在完成安置管路、在线检测传感器、输液泵、离心机及其控制系统后，启动离心机；

②该分离盘绕硬底盘的圆心轴转动，抽取全血通过进液管13向该软袋27中灌入；在转动过程中，受离心力场的作用，全血中的各种成分因密度不同首先在第一弧线状型腔隙18内聚集呈片层状分段分布；全血中的各种成分因密度不同其中的血浆层因为密度最低排列于软袋内靠近第一弧线状型腔隙尾部位置，其中的红细胞层因为密度最高排列于软袋内靠近腔隙首部10位置，其余成分在软袋内沿第一弧线状型腔隙空间依次分段分布；可用在线检测传感器检测相邻成分层间界面的位置；

③随着全血连续不断地输入和被离心分离，以及有控制地从位于腔隙尾部的出液管14抽出血浆，同时从位于腔隙首部的出液管12抽出红细胞，使血浆和血小板逐渐越过第一弧线段和第二弧线段连接处的第一嵴22，进入第二弧线状型腔隙16，同时使血小板层与其相邻的主要由单核细胞和粒细胞组成的白膜层之间的界面保持在第一弧线状型腔隙18内；重复本步骤多次，使含有单核细胞和粒细胞的白膜层逐渐加厚；

④当白膜层增至一定的厚度时，通过调节由进液管13输入全血或回输红细胞的速率，以及由出液管12抽取红细胞的速率，利用这二者的流量不同来控制第一弧线状型腔隙18内血小板层与白膜层之间的界面，并使之靠近第一嵴22；

⑤若分离目标是单核细胞的话，在步骤④完成后，通过在短时间内从进液管内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙18进入第二弧线状型腔隙，在第一嵴22处对第一弧线状型腔隙内靠近第一嵴22的血小板层和单核细胞层表面产生曳力裹挟起界面上的血小板颗粒和单核细胞颗粒随血浆流越过该嵴，同时根据牛顿第二定律，快速血浆流也在此血小板层和单核细胞层表面造成湍流冲击，加速血小板颗粒和单核细胞颗粒形成局部浪涌，使第一弧线状型腔隙18内的血小板层和单核细胞层被反混入血浆层，并随血浆流越过第一嵴22进入第二弧线状型腔隙16内；当与单核细胞层相邻的粒细胞层和红细胞层之间的界面临近第一嵴22时，立即停止血浆回输，以求不裹挟单核细胞层下面相邻的粒细胞和红细胞，减少后者对单核细胞层的污染影响；而与其相邻的粒细胞层和红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙内原处；

⑥经多次重复步骤③至⑤后，血小板和单核细胞在第二弧线状型腔隙16内得到浓集；然后再次在短时间内从进液管13内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一和第二弧线状型腔隙进入第三弧线状型腔隙21，在第二嵴23旁通过血浆流对血小板层表面产生曳力裹挟血小板颗粒和湍流浪涌造成血小板反混，并随血浆流使血小板越过第二嵴23进入第三弧线状型腔隙21，而起到对留滞第二弧线状型腔隙16内的单核细胞层进行清洗的作用，减少了相邻成分的污染影响；当与血小板相邻的单核细胞层的界面临近第二嵴23时，立即停止血浆回输，以求不裹挟其下面的分离目标产物——单核细胞，以减少单核细胞层的损失；然后从位于第二弧线状型腔隙16内距离转动圆心轴最远处的密度居中或次高成分出液管25抽取纯化和富集的单核细胞，这是分离的目标产物；将上述过程中抽出多余的其他成分回输人体，以控制体外循环血量，保障自动化采血的安全性；重复步骤③、④、⑤、⑥，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

⑦若分离目标是粒细胞的话，在步骤④完成后，通过在短时间内从进液管13内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一弧线状型腔隙18进入第二弧线状型腔隙16，在第一嵴22旁依次对第一弧线状型腔隙18内靠近第一嵴22的血小板层、单核细胞层、粒细胞层的表面产生曳力裹挟和湍流浪涌反混，并随血浆流越过第一嵴22进入第二弧线状型腔隙16内；当与其相邻的红细胞层之间的界面临近第一嵴22时，立即停止血浆回输，以求不裹挟其下面相邻的红细胞，减少后者对粒细胞层的污染影响；而与其相邻的红细胞层仍留滞在第一弧线状型腔隙18内原处；

⑧经多次重复步骤③、④、⑦后，血小板和白膜层细胞在第二弧线状型腔隙16内得到浓集；然后再次通过在短时间内从进液管13内大量快速回输血浆，使血浆流直接快速地穿过第一和第二弧线状型腔隙进入第三弧线状型腔隙21，在第二嵴23旁依次对第二弧线状型腔隙21内靠近第二嵴23的血小板层、单核细胞层的表面产生曳力裹挟和湍流浪涌反混，并随血浆流越过第二嵴23进入第三弧线状型腔隙21，而起到对留滞第二弧线状型腔隙16内的粒细胞层进行清洗的作用，减少了相邻成分的污染影响；当与单核细胞层相邻的粒细胞层的界面临近第二嵴23时，立即停止血浆回输，以求不裹挟其下面的分离目标产物——粒细胞，以减少粒细胞层的损失；然后从位于第二弧线状型腔隙16内距离转动圆心轴最远处的出液管25抽取纯化和富集的粒细胞层，这是分离的目标产物；将上述过程中抽出多余的其他成分回输人体，以控制体外循环血量，保障自动化采血的安全性；重复步骤③、④、⑦、⑧，使分离的目标产物逐渐积累，直至满足分离要求为止。

毫无疑问，本发明用于多细胞成分混合液体分离系统上的分离盘还有其他结构形式变化，并不局限于上述实施例中提到的结构和操作方式，应用本发明的分离盘及分离方法还可以用于其他多细胞成分混合液诸如胸腹水、细胞培养液等中单一成分的提取。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来说显而易见的变化和替代。