Устройство для центробежного фильтрования и система отделения клеток с таким устройством для центробежного фильтрования
Группа изобретений относится к области биохимии. Предложено устройство для центробежного фильтрования для отделения живых клеток и система отделения клеток. Устройство содержит шпиндель, вращающийся рычаг, фильтр с микропористой гидрофильной мембраной, установленный на вращающемся рычаге. Фильтр содержит переднюю полость с впускным отверстием и заднюю полость с выпускным отверстием, микропористую гидрофильную мембрану между передней полостью и задней полостью. Диаметр каждой поры фильтра меньше диаметра необходимой для отделения живой клетки. Во время центрифугирования вода, биологическая частица и биомолекулы в клеточной суспензии выполнены с возможностью прохождения через микропористую гидрофильную мембрану фильтра, а клетки выполнены с возможностью блокирования микропористой гидрофильной мембраной фильтра и отскакивания от мембраны фильтра с осаждением в передней полости. Система содержит герметизированную систему труб и измерительную систему, герметизированная система труб содержит вышеуказанное устройство, первичный фильтр, вращающееся соединение, одноразовый шприц, емкость для раствора Рингера с молочной кислотой, емкость для клеточной суспензии, емкость для ферментного раствора и трубу в сборе. Изобретения обеспечивают быстрое отделение клеток, а также снижение повреждения клеток во время отделения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области отделения биологических клеток, а именно к устройству для центробежного фильтрования и системе отделения живых клеток, имеющей фильтр с микропористой мембраной, и ускоренный способ отделения живых клеток получается посредством использования этой системы.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Лучшим лечением заболевания является восстановление живой ткани и растущей ткани, которая истощается с возрастом или вследствие заболевания, в новую ткань, такое лечение называется «Клеточным лечением». Клеточное лечение имеет вековую историю и широко используется во всех областях лечения опухолей, лечения печени и дермабразии, и оно имеет обширные перспективы развития.
Основным вопросом для клеточного лечения является отделение живой клетки. В известном уровне техники отделение живой клетки выполняется посредством центрифуг; этот способ отделения является не только привередливым в работе, но также приводит к механической травме и загрязнению живой клетки вследствие операции, которая требует удаления и подачи клеточной среды снова и снова, и этот вид операции требовательный к лабораторным условиям, которые влияют на качество живой клетки и увеличивают стоимость отделения живых клеток.
Следовательно, необходимы улучшенное устройство, система и способ отделения живых клеток.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной целью настоящего изобретения является предоставление устройства для центробежного фильтрования с простой конструкцией и простого в эксплуатации, при этом это устройство должно быть способно на быстрое отделение живых клеток в полностью герметизированной системе, которая снижает повреждение живых клеток во время процесса отделения и предотвращает клеточную популяцию, и процесс отделения живых клеток может автоматически регулироваться компьютером.
Для достижения вышеизложенной цели настоящее изобретение предлагает следующее техническое решение:
Устройство для центробежного фильтрования для отделения живых клеток, содержащее шпиндель, вращающийся рычаг, который вертикально соединяется со шпинделем и вращается вместе с вращением шпинделя, и фильтр с микропористой мембраной, который устанавливается на вращающемся рычаге; при этом фильтр с микропористой мембраной содержит впускное отверстие, выпускное отверстие, переднюю полость, имеющую образованное в ней впускное отверстие, заднюю полость, имеющую образованное в ней выпускное отверстие, мембрану фильтра, расположенную между передней полостью и задней полостью; диаметр каждой поры фильтра, образованной в мембране фильтра, меньше диаметра живой клетки, которая должна быть отделена; впускное отверстие и передняя полость располагаются на дальнем конце относительно вращающегося рычага и выпускное отверстие и задняя полость располагаются на ближнем конце относительно вращающегося рычага; вода в клеточной суспензии, биологическая частица и биомолекулы проходят через мембрану фильтра вследствие давления текущей жидкости и живой клетки блокируются мембраной фильтра и отскакивают от мембраны фильтра для внесения в переднюю полость благодаря центробежной силе.
Предпочтительно, длина вращающегося рычага составляет 10-30 см, скорость вращения вращающегося рычага составляет 500-1500 оборотов в минуту и центробежная сила, созданная вращающимся рычагом, составляет 100-500 г.
Предпочтительно, поперечное сечение фильтра с микропористой мембраной является круглым или квадратным.
Предпочтительно, диаметр поры фильтра, образованной в мембране фильтра, составляет 1-30 мкм.
Предпочтительно, мембрана фильтра изготавливается из полиолефинового или полиамидного материала.
Предпочтительно, мембрана фильтра изготавливается из полипропилена, целлюлозы, полиэтиленового материала или нейлонового материала.
Предпочтительно, впускное отверстие фильтра с микропористой мембраной соединяется с впускным патрубком, который соединяется с трубой в сборе через вращающееся соединение; и вращающееся соединение устанавливается на держателе, который располагается сверху над осью вращающегося рычага, неподвижный компонент вращающегося соединения сообщается с трубой в сборе, вращающийся компонент вращающегося соединения сообщается с фильтром с микропористой мембраной через впускной патрубок и фильтр с микропористой мембраной способен на непрерывное фильтрование клеточной суспензии при вращении шпинделя.
Второй целью настоящего изобретения является предоставление системы отделения живых клеток, имеющей вышеупомянутое устройство для центробежного фильтрования, а именно, имеющей фильтр с микропористой мембраной с простой конструкцией и простой в эксплуатации. Эта система отделения живых клеток предоставляет полностью герметизированную систему для автоматического отделения живых клеток, которая может предотвратить клеточную популяцию.
Для достижения вышеизложенной цели настоящее изобретение предоставляет следующее техническое решение:
Систему отделения живых клеток, характеризующуюся тем, что она содержит: одноразовую полностью герметизированную систему труб и измерительную систему; где одноразовая полностью герметизированная система труб содержит фильтр с микропористой мембраной, первичный фильтр, вращающееся соединение, одноразовый шприц, емкость для равновесной жидкости, емкость для клеточной суспензии, емкость для ферментного раствора и трубу в сборе; фильтр с микропористой мембраной содержит впускное отверстие, выпускное отверстие, переднюю полость, имеющую образованное в ней впускное отверстие, заднюю полость, имеющую образованное в ней выпускное отверстие, и мембрану фильтра, расположенную между передней полостью и задней полостью; диаметр каждой поры фильтра, образованной в мембране фильтра, меньше диаметра живой клетки, которая должна быть отделена; при этом впускное отверстие и передняя полость располагаются намного дальше от точки, где создается центробежная сила, чем располагаются выпускное отверстие и задняя полость, и вода в клеточной суспензии, биологическая частица и биомолекулы проходят через мембрану фильтра вследствие давление текущей жидкости, и живые клетки блокируются мембраной фильтра и отскакивают от мембраны фильтра для внесения в переднюю полость благодаря центробежной силе; труба в сборе содержит первую трубу, вторую трубу, третью трубу, четвертую трубу, пятую трубу, шестую трубу и седьмую трубу; емкость для клеточной суспензии располагается вверх дном, отверстие которой сообщается с первой трубой; первичный фильтр устанавливается на первой трубе; емкость для равновесной жидкости располагается вверх дном, отверстие которой сообщается со второй трубой, и вторая труба соединяется с первой трубой; один конец третьей трубы сообщается с местом соединения между первой трубой и второй трубой, а другой конец сообщается с одноразовым шприцем; один конец четвертой трубы сообщается с одноразовым шприцем, другой конец сообщается с неподвижным концом вращающегося соединения; один конец пятой трубы сообщается с вращающимся концом вращающегося соединения, другой конец сообщается с впускным патрубком фильтра с микропористой мембраной; один конец шестой трубы сообщается с выпускным отверстием фильтра с микропористой мембраной, другой конец сообщается с баком для сбора отходов; один конец седьмой трубы сообщается с местом соединения между первой трубой и второй трубой, а другой конец соединяется с емкостью для ферментного раствора; измерительная система содержит вращающийся рычаг, впрыскивающий насос, устройство для контроля температуры для равновесной жидкости, устройство для контроля температуры для клеточной суспензии, вибратор для клеточной суспензии и электромагнитный регулировочный клапан; конец вращающегося рычага устанавливается на фильтре с микропористой мембраной, шпиндель, который приводит в действие вращающийся рычаг и ось вращения вращающегося соединения находятся на прямой линии; одноразовый шприц регулируется впрыскивающим насосом; устройство для контроля температуры для равновесной жидкости располагается вне емкости для равновесной жидкости для нагрева равновесной жидкости и регулировки ее температуры; устройство для контроля температуры для клеточной суспензии располагается вне емкости для клеточной суспензии для нагрева клеточной суспензии и регулировки ее температуры; емкость для клеточной суспензии и устройство для контроля температуры для клеточной суспензии располагаются на вибраторе для клеточной суспензии, который автоматически генерирует колебания в емкости для клеточной суспензии с частотой, предопределенной посредством компьютера; электромагнитный регулировочный клапан содержит первый регулировочный клапан, второй регулировочный клапан, третий регулировочный клапан и четвертый регулировочный клапан; первый регулировочный клапан устанавливается на первой трубе и располагается перед местом соединения между первой трубой и второй трубой; второй регулировочный клапан устанавливается на второй трубе; третий регулировочный клапан устанавливается на четвертой трубе и располагается между вращающимся соединением и одноразовым шприцем; и четвертый регулировочный клапан устанавливается на седьмой трубе.
Предпочтительно, диаметр каждой поры фильтра, образованной в первичном фильтре, больше диаметра живой клетки, а диаметр поры фильтра первичного фильтра составляет 200-300 меш (74~50 мкм).
Предпочтительно, электромагнитный регулировочный клапан является электромагнитным запорным клапаном для регулировки открытия и закрытия трубы в сборке.
Предпочтительно, передняя полость и задняя полость разделяются посредством мембраны фильтра, впускное отверстие располагается сверху или на боковой стенке передней полости, а выпускное отверстие располагается внизу или на боковой стенке задней полости.
Предпочтительно, мембрана фильтра является гидрофильной мембраной.
Предпочтительно, диаметр поры фильтра, образованной в мембране фильтра, составляет 1-30 мкм.
Предпочтительно, мембрана фильтра изготавливается из полиолефинового или полиамидного материала.
Предпочтительно, мембрана фильтра изготавливается из полипропилена, целлюлозы, полиэтиленового материала или нейлонового материала.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что: устройство для центробежного фильтрования и система отделения живых клеток, имеющая вышеупомянутое устройство для центробежного фильтрования с простой конструкцией и простое в эксплуатации, способны на быстрое отделение живых клеток в полностью герметизированной системе, которая снижает повреждение живой клетки во время процесса отделения и предотвращает клеточную популяцию, при этом процесс отделения может автоматически регулироваться компьютером и система отделения живых клеток имеет низкие потребности в лаборатории.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1 показана схематическая диаграмма, на которой показано устройство для центробежного фильтрования в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показана боковая диаграмма, на которой показано устройство для центробежного фильтрования в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 показана схематическая диаграмма, на которой показан фильтр с микропористой мембраной устройства для центробежного фильтрования;
на фиг. 4 показана схематическая диаграмма, на которой показано вращающееся соединение, которое соединяется с впускным патрубком фильтра с микропористой мембраной, как показано на фиг. 1; и
на фиг. 5 показана схематическая диаграмма, на которой показана система отделения живых клеток, имеющая устройство для центробежного фильтрования с фильтром с микропористой мембраной, показанной на фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРОИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже варианты осуществления настоящего изобретения в сочетании с фигурами описаны более подробно. Далее представляются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, которые не ограничивают объем правовой защиты настоящего изобретения.
На фиг. 1, 2 и 3 показано устройство для центробежного фильтрования в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения и устройство для центробежного фильтрования для отделения живых клеток содержит шпиндель 28, вращающийся рычаг 211, который вертикально соединяется со шпинделем и вращается вместе с вращением шпинделя, и фильтр 31 с микропористой мембраной, который устанавливается на дальнем конце относительно вращающегося рычага.
Фильтр 31 с микропористой мембраной содержит впускное отверстие 311, выпускное отверстие 312, переднюю полость 313, сообщенную с впускным отверстием, заднюю полость 314, сообщенную с выпускным отверстием, и мембрану 315 фильтра, расположенную между передней полостью 313 и задней полостью 314. Предпочтительно, впускное отверстие 311 образовано вверху передней полости 313, а выпускное отверстие 312 образовано внизу задней полости 314, так что жидкость может протекать благодаря давлению текущей жидкости, созданному посредством впрыска, как показано на фиг. 3.
Мембрана 315 фильтра является гидрофильной мембраной и изготавливается из полиолефинового или полиамидного материала. Предпочтительно, мембрана фильтра изготавливается из полипропилена, целлюлозы, полиэтиленового материала или нейлонового материала. Диаметр пор 3150 фильтра, образованных в мембране 315 фильтра, меньше диаметра живой клетки, которая должна быть отделена, так что живые клетки блокируются мембраной фильтра и остаются в передней полости 313, а вода и биомолекулы проходят через мембрану фильтра и попадают в заднюю полость 314, а затем вытекают из выпускного отверстия 312. В общем диаметр живой клетки составляет 5-30 мкм, следовательно диаметр поры 3150 фильтра мембраны 315 фильтра менее 5 мкм. Предпочтительно, диаметр поры фильтра мембраны фильтра составляет 1-30 мкм; в оптимальном варианте осуществления диаметр поры фильтра составляет 3 мкм - 5 мкм.
В этом варианте фильтр 31 с микропористой мембраной имеет сформированную в нем полость, форма которой похожа на круглый торт; поверхность мембраны фильтра, по которой втекает жидкость, располагается на дальнем конце относительно вращающегося рычага и поверхность мембраны фильтра, по которой вытекает жидкость, располагается на ближнем конце относительно вращающегося рычага. Вращающийся рычаг вращается для создания центробежной силы, так что живые клетки блокируются мембраной фильтра и отскакивают от мембраны фильтра, поскольку живые клетки имеют больший размер для противостояния большей центробежной силе, и поры 3150 фильтра остаются открытыми для прохождения воды и бесполезных или вредоносных биомолекул через поры фильтра под давлением текущей жидкости.
Предпочтительно, передняя полость 313 располагается на дальнем конце относительно вращающегося рычага 211 и задняя поверхность 314 располагается на ближнем конце относительно вращающегося рычага 211, т.е. местоположение передней полости 313 находится намного дальше от вращающегося рычага 211, чем местоположение задней полости 314. Следовательно, жидкость течет из впускного отверстия 311 в выпускное отверстие 312, т.е. жидкость течет из дальнего от вращающегося рычага 211 конца в направлении ближнего конца вращающегося рычага 211, и это направление потока жидкости является противоположным направлению центробежной силы на фильтре 31 с микропористой мембраной при вращении вращающегося рычага 211. Живые клетки блокируются мембраной 315 фильтра и остаются в передней полости 313, если клеточная суспензия находится в передней полости 313, а затем живые клетки отскакивают от мембраны 315 фильтра вследствие центробежной силы и поры 3150 фильтра остаются открытыми для поддержания постоянного процесса фильтрования.
В этом варианте осуществления впускной патрубок 375 соединяется с трубой в сборе через вращающееся соединение 33. А именно, как показано на фиг. 4, вращающееся соединение 33 содержит неподвижный компонент 331 и вращающийся компонент 332, при этом неподвижный компонент 331 имеет камеру для приема вращающегося компонента 332 для вращения в неподвижном компоненте 331. Уплотнительное кольцо 333 располагается на соединении между неподвижным компонентом 331 и вращающимся компонентом 332. Неподвижный компонент 331 фиксируется и соединяется с трубой в сборе и соединительная часть 3320 вращающегося компонента 332 сообщается с впускным патрубком 375. Таким образом, впускной патрубок 375 может вращаться при вращении шпинделя 28, если неподвижный компонент вращающегося соединения зафиксирован. Предпочтительно, вращающееся соединение 33 располагается на шпинделе 28 или его удлинительном шнуре, так что впускной патрубок 375 и фильтр 31 с микропористой мембраной вращаются синхронно.
Система отделения живых клеток в соответствии с настоящим изобретением описывается далее.
При рассмотрении фиг. 5 система отделения живых клеток в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения содержит две части, которые являются одноразовой полностью герметизированной системой труб и измерительной системой.
Одноразовая полностью герметизированная система труб содержит фильтр 31 с микропористой мембраной, первичный фильтр 32, вращающееся соединение 33, одноразовый шприц 34, емкость 35 для равновесной жидкости, емкость 36 для клеточной суспензии, емкость 38 для ферментного раствора и трубу в сборе 37. Далее показано подробное описание.
(1) Конструкция фильтра 31 с микропористой мембраной устройства для центробежного фильтрования была описана выше.
(2) Первичный фильтр 32 может отфильтровывать примеси в клеточной суспензии. В этом варианте осуществления первичный фильтр 32 располагается выше по потоку относительно направления течения жидкости, т.е. рядом с емкостью 36 для клеточной суспензии, так что некоторые большие частицы и некоторые примеси (такие как некоторые излишние ткани и большая молекула) могут быть отфильтрованы во время процесса промывки и фильтрования ткани. Предпочтительно, в этом варианте осуществления на основе обильных экспериментов первичный фильтр 32 является фильтром с 200 меш (74 мкм), при таком расположении фильтр является наиболее эффективным. Все фильтры с 200-300 меш (74~50 мкм) являются предпочтительными в настоящем изобретении. В другом варианте осуществления настоящего изобретения любой фильтр с подходящей конструкцией является полностью подходящим.
(3) Конструкция вращающегося соединения 33 устройства для центробежного фильтрования была описана выше.
(4) Одноразовый шприц 34 приводится в действие впрыскивающим насосом 23 (он будет описан далее) для извлечения и впрыска жидкости.
(5) Емкость 35 для равновесной жидкости используется для содержания равновесной жидкости (также называемой буферной или промывочной жидкостью), емкость 35 для равновесной жидкости поддерживается при температуре 37°С, регулируемой устройством для контроля температуры для равновесной жидкости 24. Температура 37°С приближается к температуре человеческого тела, что помогает защитить живые клетки. Также устройство для контроля температуры для равновесной жидкости 24 может быть отрегулировано для температуры в соответствии с требованием защиты живой клетки.
Равновесная жидкость может являться фосфатным буфером (PBS) или раствором Рингера с молочной кислотой. В этом варианте осуществления равновесная жидкость является раствором Рингера с молочной кислотой, предпочтительно, благодаря электролитной концентрации, значение РН и осмотическое давление являются очень близкими к тем, что относятся к внеклеточной жидкости, чтобы способствовать клеточному выживанию, смывая коллагенозу клеточной среды, для устранения вредоносного влияния на живые клетки. Предпочтительно, температура необработанных материалов должна поддерживаться близкой к температуре человеческого тела во время процесса извлечения живых клеток, следовательно, настоящее изобретение предоставляет устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии, которое нагревает емкость 36 для клеточной суспензии и поддерживает ее при определенной температуре, которая в общем составляет 37°С.
(6) Емкость 36 для клеточной суспензии располагается вверх дном в этом варианте осуществления, отверстие которой располагается внизу. Емкость 36 для клеточной суспензии используется для содержания необработанных материалов из тела человека для извлечения живых клеток, при этом необработанный материал может являться любым видом ткани, включая, помимо всего прочего: жировую ткань, кровь, костный мозг, мышцу, кожу, печень, мышечную мембрану, плаценту, пуповину, жидкости в организме, выделения и клеточную культуру и т.д.; в этом варианте осуществления жировая ткань разделяется для сбора жировых стволовых клеток. Жировая ткань может быть получена при помощи любого подходящего способа, известного из уровня техники, такого как липосакция (с использованием шприца) или липоэктомия. Количество извлекаемой жировой ткани зависит от различных факторов, включая: способность извлечения жировой ткани и необходимое количество жировых стволовых клеток. Предпочтительно, для быстрого смешивания раствора коллагеназы с жировой тканью и быстрого вываривания жировой ткани с использованием коллагеназы емкость 36 для клеточной суспензии и устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии располагаются на вибраторе 26 для клеточной суспензии для генерирования колебаний в емкости 36 для клеточной суспензии.
(7) Емкость 38 для ферментного раствора используется для приготовления раствора во время обработки ткани и ферментный раствор является раствором коллагенозы в этом варианте осуществления.
(8) Труба в сборе 37 состоит из первой трубы 371, второй трубы 372, третьей трубы 373, четвертой трубы 374, пятой трубы 375, шестой трубы 376 и седьмой трубы 377.
Емкость 36 для клеточной суспензии располагается вверх дном, отверстие которой сообщается с первой трубой 371, и первичный фильтр 32 устанавливается на первой трубе 371.
Емкость 35 для равновесной жидкости располагается вверх дном, отверстие которой сообщается со второй трубой 372, и вторая труба 372 сообщается с первой трубой 371.
Одни конец третьей трубы 373 сообщается с местом соединения между первой трубой 371 и второй трубой 372, а другой конец сообщается с одноразовым шприцем 34.
Один конец четвертой трубы 374 сообщается с одноразовым шприцем 34, а другой конец сообщается с неподвижным концом вращающегося соединения 33.
Один конец пятой трубы 375 сообщается с вращающимся концом вращающегося соединения 33, а другой конец сообщается с впускным отверстием фильтра 31 с микропористой мембраной.
Один конец шестой трубы 376 сообщается с выпускным отверстием фильтра 31 с микропористой мембраной, а другой конец сообщается с баком 27 для сбора отходов.
Один конец седьмой трубы сообщается с местом соединения между первой трубой и второй трубой, а другой конец сообщается с емкостью для ферментного раствора.
В этой системе при завершении процесса отделения живых клеток пятая труба 375, которая соединяется с впускным отверстием, и шестая труба 376, которая соединяется с выпускным отверстием, разрезаются термоножницами и герметизируются, так что фильтр 31 с микропористой мембраной герметизируется для содержания живых клеток, которые должны оставаться в нем, для сохранения живых клеток для использования.
Все вышеупомянутые трубы могут быть жесткими или мягкими, что зависит от реальной потребности. В этом варианте осуществления все трубы изготавливаются из мягкого материала, например, полиэтиленовая труба, которая обычно используется, труба из силиконовой смолы, или любого другого материала, используемого в трубах из уровня техники. Диаметр трубы зависит от размера или количества тканей и скорости течения жидкости и т.д. Труба способна предоставить положительное давление и отрицательное давление, созданные шприцем.
Все части одноразовой полностью герметизированной системы труб предназначаются для одноразового использования и являются полностью герметизированными, что гарантирует, что процесс отделения живых клеток от клеточной суспензии проводится в герметизированной системе труб и предотвращает загрязнение.
Измерительная система, которая может быть повторно использована, системы отделения живых клеток описана ниже:
При рассмотрении фиг. 5 измерительная система содержит вращающийся рычаг 21, электромагнитный регулировочный клапан 22, впрыскивающий насос 23, устройство для контроля температуры для равновесной жидкости 24, устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии и вибратор 26 для клеточной суспензии.
Конец вращающегося рычага 211 вращающегося рычага 21 устанавливается на фильтре 31 с микропористой мембраной, шпиндель, который приводит в действие вращающийся рычаг вращающегося рычага 21, и ось вращения вращающегося соединения 33 находятся на прямой линии, так что вращающийся рычаг и вращающееся соединение вращаются синхронно. Элемент 212 равновесия с блоком равновесия вращающегося рычага 21 располагается на противоположном конце вращающегося рычага. Вращающийся рычаг 21 приводится в действие шпинделем 28.
Одноразовый шприц 34 регулируется впрыскивающим насосом 23.
Устройство для контроля температуры для равновесной жидкости 24 располагается вне емкости 35 для равновесной жидкости для нагрева равновесной жидкости и регулировки ее температуры.
Устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии располагается вне емкости 36 для клеточной суспензии для нагрева клеточной суспензии и регулировки ее температуры. Кроме того, емкость 36 для клеточной суспензии и устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии располагаются на вибраторе 26 для клеточной суспензии, который автоматически генерирует колебания в емкости 36 для клеточной суспензии с частотой, предопределенной посредством компьютера.
Электромагнитный регулировочный клапан 22 содержит первый регулировочный клапан 221, второй регулировочный клапан 222, третий регулировочный клапан 223 и четвертый регулировочный клапан 224.
Первый регулировочный клапан 221 устанавливается на первой трубе 371 и располагается перед местом соединения между первой трубой 371 и второй трубой 372.
Второй регулировочный клапан 222 устанавливается на второй трубе 372.
Третий регулировочный клапан 223 устанавливается на четвертой трубе 374 и располагается между вращающимся соединением 33 и одноразовым шприцем 34.
Четвертый регулировочный клапан 224 устанавливается на седьмой трубе 377.
Первый регулировочный клапан 221, второй регулировочный клапан 222, третий регулировочный клапан 223 и четвертый регулировочный клапан 224 являются электромагнитными запорными клапанами.
Одноразовая полностью герметизированная система труб, имеющая фильтр 31 с микропористой мембраной, первичный фильтр 32, вращающееся соединение 33, одноразовый шприц 34, емкость 35 для равновесной жидкости, емкость 36 для клеточной суспензии, емкость 38 для ферментного раствора и трубу в сборе 37, вместе с измерительной системой, имеющей вращающийся рычаг 21, электромагнитный регулировочный клапан 22, впрыскивающий насос 23, устройство для контроля температуры для равновесной жидкости 24, устройство 25 для контроля температуры для клеточной суспензии и вибратор 26 для клеточной суспензии, составляет вышеизложенную систему клеточной суспензии, которая может завершить процесс промывки живых клеток ткани, вываривания в ферментом растворе, фильтрования и отделения живых клеток, а также промывки и сбора живых клеток. Система отделения живых клеток с простой герметизированной конструкцией, которая приспосабливается к сбору необходимых живых клеток, работает в незагрязняющей среде и способствует производству клеточного извлечения.
Система отделения живых клеток, изложенная далее, в соответствии с первым вариантом осуществления показана выше и описан способ отделения живых клеток, использующий эту систему отделения живых клеток. Лучшее понимание конструкции и функции вышеизложенной системы отделения живых клеток может быть получено посредством описания этого способа отделения живых клеток.
Способ отделения живых клеток выполняется посредством извлечения жировых стволовых клеток из жировой ткани из человеческого тела в качестве необработанного материала. Способ содержит следующие этапы (клапаны, которые не упомянуты в этапах, по умолчанию закрыты):
1. Нагрев равновесной жидкости и соединение вместе емкостей для одноразового использования, фильтра, шприца и трубы в сборе
Определенная установленная температура в устройстве для контроля температуры для равновесной жидкости 24 составляет 37°С, емкость 35 для равновесной жидкости располагается в устройстве для контроля температуры для равновесной жидкости 24 для нагрева равновесной жидкости, пока ее температура не достигнет 37°С, и равновесная жидкость с температурой 37°С используется не только для приготовления раствора коллагеназы, но также предоставляет промывочную жидкость для живой клетки. Измерительная система соединяется с системой труб: первая труба 371 соединяется с емкостью 36 для клеточной суспензии, вторая труба 372 соединяется с емкостью 35 для равновесной жидкости, седьмая труба 377 соединяется с емкостью 38 для ферментного раствора, одноразовый шприц 34 соединяется с впрыскивающим насосом 23, вращающееся соединение 33 устанавливается на держателе, фильтр 31 с микропористой мембраной устанавливается на вращающемся рычаге 211.
2. Вываривание жировой ткани в ферментном растворе
Жировая ткань помещается внутрь емкости 36 для клеточной суспензии, которая не является инфузионным набором из PVC. Равновесная жидкость, объем которой равняется объему жировой ткани, извлекается из емкости 35 для равновесной жидкости и переливается внутрь емкости 38 для ферментного раствора. В этом варианте осуществления равновесная жидкость, которая является раствором Рингера с молочной кислотой, смешивается с коллагеназой, которая берется в соответствии с ферментативной активностью, описанной в описании продукта коллагеназы, для создания ферментного раствора для вываривания жировой ткани и ферментный раствор в емкости 38 для ферментного раствора переливается внутрь емкости 36 для клеточной суспензии. Определенная заданная температура в устройстве 25 для контроля температуры для клеточной суспензии составляет 37°С. А затем вибратор 26 для клеточной суспензии, на котором расположена емкость для клеточной суспензии, начинает генерировать колебания, при этом скорость составляет 100 оборотов в минуту, время составляет 20-40 минут, время вываривания устанавливается на основе ферментативной активности и степени вываривания жировой ткани.
Жировая ткань вываривается посредством ферментного раствора для деления на три слоя снизу-вверх - слой водного раствора, слой эмульсионного раствора и масляный слой. Жировые стволовые клетки располагаются в слое водного раствора и слое эмульсионного раствора. Поскольку дно емкости 36 для клеточной суспензии соединяется с первой трубой 371, то впрыскивающий насос устанавливается на фильтре и отделяет живые клетки от клеточной среды. Кроме того, в другом варианте осуществления настоящего изобретения, если необработанным материалом является другая ткань, то слоистость раствора может не иметь трех слоев, показанных в вышеизложенном варианте осуществления, но количество клеточной среды находится под контролем, для этого специалисту в данной области техники необходимо лишь сделать несколько поправок, и живые клетки все еще получаются.
3. Отфильтровывание примесей и молекул с использованием устройства фильтрования, отделение и извлечение живых клеток с использованием фильтра с микропористой мембраной
На первом этапе параметры процесса фильтрования, центробежного процесса и процесса отделения устанавливаются в компьютере. Первый регулировочный клапан 221 открывается, и водорастворимая клеточная суспензия в нижнем слое в емкости 36 для клеточной суспензии вытягивается с использованием одноразового шприца 34, который приводится в действие посредством впрыскивающего насоса 23. На этой стадии клеточная суспензия течет через первичный фильтр 32, который может отфильтровать излишнюю ткань и примеси и т.д.
На втором этапе первый регулировочный клапан 221 закрывается и третий регулировочный клапан 223 открывается, а клеточная суспензия вытягивается одноразовым шприцем 34, который приводится в действие посредством впрыскивающего насоса 23, для прохождения через четвертую трубу 374, вращающееся соединение 33 и пятую трубу 375 для переливания внутрь передней полости вращающегося фильтра 31 с микропористой мембраной, а вода, меньшие биомолекулы и коллагеназа попадают в заднюю полость через поры фильтра, а затем попадают внутрь бака 27 для сбора отходов через шестую трубу 376. Живые клетки остаются в передней полости и отскакивают от мембраны фильтра вследствие центробежной силы, что предотвращает засорение мембраны. Радиус вращения вращающегося рычага составляет 20 см и скорость вращения вращающегося рычага составляет 1500 оборотов в минуту.
На третьем этапе вышеизложенные процессы повторяются до тех пор, пока клеточная суспензия, которая находится под масляным слоем в емкости для клеточной суспензии, не будет полностью вытянута.
Для увеличения эффективности отделения живых клеток равновесная жидкость может быть повторно перелита внутрь трубы в сборе и процесс фильтрования живой клетки может быть также повторно проведен, при этом этапы, описанные более подробно, являются следующими: второй регулировочный клапан 222 открывается, равновесная жидкость с температурой 37°С в емкости 35 для равновесной жидкости вытягивается, в этом варианте осуществления объем равновесной жидкости составляет 100 мл. А затем второй регулировочный клапан 222 закрывается и первый регулировочный клапан 221 открывается, а равновесная жидкость впрыскивается внутрь емкости 36 для клеточной суспензии и второй этап повторяется для получения живых клеток в слое эмульсионного раствора.
4. Промывка живых клеток в фильтре с микропористой мембраной с использованием равновесной жидкости
Во-первых, второй регулировочный клапан 222 открывается и равновесная жидкость в емкости 35 для равновесной жидкости вытягивается с использованием одноразового шприца 34.
Затем, второй регулировочный клапан 222 закрывается, третий регулировочный клапан 223 открывается для попадания равновесной жидкости внутрь передней полости фильтра 31 с микропористой мембраной через четвертую трубу 374 для промывки клеточной среды в передней полости и удаления вредоносных малых молекул. Объем промывочной жидкости в этом варианте осуществления составляет 150 мл.
Этот этап промывки выполняется для удаления живых клеток или фермента в клеточной среде.
5. Удаление фильтра 31 с микропористой мембраной и его герметизация
Фильтр 31 с микропористой мембраной удаляется и клеточная среда внутри него может быть непосредственно использована. В этом варианте осуществления впускной патрубок и выпускной патрубок разрезаются термоножницами и герметизируются, так что фильтр с микропористой мембраной сохраняет живые клетки для использования. В фильтре 31 с микропористой мембраной непосредственно перед использованием посредством вибратора генерируются колебания.
Способ отделения живых клеток достигает последовательности процессов, таких как вываривание ткани, фильтрование живых клеток, получение живых клеток и автоматический сбор живых клеток, которые выполняются в одноразовой полностью герметизированной системе труб, предотвращающей загрязнение благодаря воздействию внешних обстоятельств, снижающей механическую травму живой клетки при работе и собирающей высокий показатель клеточного выживания.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения система труб может отличаться от вышеизложенного варианта осуществления при условии, что достигаются соответствующие функции.
Все вышеизложенное является предпочтительными вариантами настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники следует понимать, что изобретение предназначено для охвата различных модификаций и эквивалентных расположений, включенных в рамки принципа изобретения.
1. Устройство для центробежного фильтрования для отделения живых клеток, отличающееся тем, что содержит шпиндель, вращающийся рычаг, вертикально соединенный со шпинделем и выполненный с возможностью вращения вместе с вращением шпинделя, и фильтр с микропористой гидрофильной мембраной, который установлен на вращающемся рычаге;
при этом фильтр с микропористой гидрофильной мембраной содержит впускное отверстие, выпускное отверстие, переднюю полость, имеющую образованное в ней впускное отверстие, заднюю полость, имеющую образованное в ней выпускное отверстие, а также микропористую гидрофильную мембрану фильтра, расположенную между передней полостью и задней полостью; при этом диаметр каждой поры фильтра, образованной в микропористой гидрофильной мембране фильтра, меньше диаметра живой клетки, которая должна быть отделена;
впускное отверстие и передняя полость расположены дальше от шпинделя, чем расположены выпускное отверстие и задняя полость; во время центрифугирования вода, биологическая частица и биомолекулы в клеточной суспензии выполнены с возможностью прохождения через микропористую гидрофильную мембрану фильтра вследствие давления текущей жидкости, а клетки выполнены с возможностью блокирования микропористой гидрофильной мембраной фильтра и отскакивания от микропористой гидрофильной мембраны фильтра с осаждением в передней полости благодаря центробежной силе, созданной вращением рычага.
2. Устройство для центробежного фильтрования по п. 1, отличающееся тем, что длина вращающегося рычага составляет 10-30 см, скорость вращения вращающегося рычага составляет 500-1500 оборотов в минуту и центробежная сила, созданная вращающимся рычагом, составляет 100-500 г.
3. Устройство для центробежного фильтрования по п. 1, отличающееся тем, что поперечное сечение фильтра с микропористой гидрофильной мембраной является круглым или квадратным.
4. Устройство для центробежного фильтрования по п. 1, отличающееся тем, что диаметр поры фильтра, образованной в микропористой гидрофильной мембране фильтра, составляет 1-30 мкм.
5. Устройство для центробежного фильтрования по п. 1, отличающееся тем, что микропористая гидрофильная мембрана фильтра изготовлена из полиолефинового или полиамидного материала.
6. Устройство для центробежного фильтрования по п. 5, отличающееся тем, что микропористая гидрофильная мембрана фильтра изготовлена из полипропилена, целлюлозы, полиэтиленового материала или нейлонового материала.
7. Устройство для центробежного фильтрования по п. 1, отличающееся тем, что впускное отверстие фильтра с микропористой гидрофильной мембраной соединено с впускным патрубком, который соединен с трубой в сборе через вращающееся соединение; и вращающееся соединение установлено на держателе, который расположен сверху над осью вращающегося рычага, неподвижный компонент вращающегося соединения сообщается с трубой в сборе, вращающийся компонент вращающегося соединения сообщается с фильтром с микропористой гидрофильной мембраной через впускной патрубок, и фильтр с микропористой гидрофильной мембраной способен на непрерывное фильтрование клеточной суспензии при вращении шпинделя.
8. Система отделения клеток, отличающаяся тем, что содержит:
одноразовую полностью герметизированную систему труб и измерительную систему;
при этом одноразовая полностью герметизированная система труб содержит устройство для центробежного фильтрования по пп. 1-7, первичный фильтр, вращающееся соединение, одноразовый шприц, емкость для раствора Рингера с молочной кислотой, емкость для клеточной суспензии, емкость для ферментного раствора и трубу в сборе, при этом вращающееся соединение содержит неподвижный компонент и вращающийся компонент, при этом неподвижный компонент имеет камеру для приема вращающегося компонента для вращения в неподвижном компоненте;
труба в сборе содержит первую трубу, вторую трубу, третью трубу, четвертую трубу, пятую трубу, шестую трубу и седьмую трубу;
емкость для клеточной суспензии расположена вверх дном, отверстие которой сообщается с первой трубой; при этом первичный фильтр установлен на первой трубе;
емкость для раствора Рингера с молочной кислотой расположена вверх дном, отверстие которой сообщается со второй трубой, и вторая труба соединена с первой трубой;
один конец третьей трубы сообщается с местом соединения между первой трубой и второй трубой, а другой конец сообщается с одноразовым шприцем;
один конец четвертой трубы сообщается с одноразовым шприцем, другой конец сообщается с неподвижным концом вращающегося соединения;
один конец пятой трубы сообщается с вращающимся концом вращающегося соединения, другой конец сообщается с впускным патрубком фильтра с микропористой гидрофильной мембраной;
один конец шестой трубы сообщается с выпускным отверстием фильтра с микропористой гидрофильной мембраной, другой конец сообщается с баком для сбора отходов;
один конец седьмой трубы сообщается с местом соединения между первой трубой и второй трубой, а другой конец сообщается с емкостью для ферментного раствора;
измерительная система содержит вращающийся рычаг, впрыскивающий насос, устройство для контроля температуры для раствора Рингера с молочной кислотой, устройство для контроля температуры для клеточной суспензии, вибратор для клеточной суспензии и электромагнитный регулировочный клапан;
конец вращающегося рычага установлен на фильтре с микропористой гидрофильной мембраной, при этом шпиндель, который приводит в действие вращающийся рычаг, и ось вращения вращающегося соединения расположены на прямой линии;
одноразовый шприц регулируется впрыскивающим насосом; устройство для контроля температуры для раствора Рингера с молочной кислотой расположено вне емкости для раствора Рингера с молочной кислотой для нагрева раствора Рингера с молочной кислотой и регулировки его температуры; устройство для контроля температуры для клеточной суспензии расположено вне емкости для клеточной суспензии для нагрева клеточной суспензии и регулировки ее температуры; емкость для клеточной суспензии и устройство для контроля температуры для клеточной суспензии расположены на вибраторе для клеточной суспензии, который автоматически генерирует колебания в емкости для клеточной суспензии с частотой, предопределенной посредством компьютера;
электромагнитный регулировочный клапан содержит первый регулировочный клапан, второй регулировочный клапан, третий регулировочный клапан и четвертый регулировочный клапан;
первый регулировочный клапан установлен на первой трубе и расположен перед местом соединения между первой трубой и второй трубой;
второй регулировочный клапан установлен на второй трубе;
третий регулировочный клапан установлен на четвертой трубе и расположен между вращающимся соединением и одноразовым шприцем;
четвертый регулировочный клапан установлен на седьмой трубе.
9. Система отделения клеток по п. 8, отличающаяся тем, что диаметр каждой поры фильтра, образованной в первичном фильтре, больше диаметра живой клетки, а диаметр поры фильтра первичного фильтра составляет 200-300 меш (74~50 мкм).
10. Система отделения клеток по п. 8, отличающаяся тем, что электромагнитный регулировочный клапан является электромагнитным запорным клапаном для регулировки открытия и закрытия трубы в сборке.
11. Система отделения клеток по п. 8, отличающаяся тем, что передняя полость и задняя полость разделены посредством микропористой гидрофильной мембраны фильтра, впускное отверстие расположено сверху или на боковой стенке передней полости, а выпускное отверстие расположено внизу или на боковой стенке задней полости.
