專利名稱：懸浮液的超聲分離和清洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲分離液體中懸浮顆粒，尤其是微粒如血細(xì)胞的裝置；本發(fā)明還涉及能在臨床上連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)分離和清洗血細(xì)胞的分離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分離液體中懸浮顆粒有許多方法，較常見的是采用離心分離法。但在分離小顆粒時(shí)，特別是在需要分離血細(xì)胞和血漿的場合，采用離心分離裝置，不僅非常復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴，同時(shí)容易造成對(duì)血細(xì)胞的損害。
中國專利申請911058486號(hào)公開了一種分離血液的儀器，該儀器包括一個(gè)換能器驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)換能器(超聲波發(fā)生器)和一個(gè)反射容器和血容器，其中換能器是能夠產(chǎn)生柱面波的圓弧形或圓管形換能器，反射容器及血容器與換能器有同樣的形狀，三者同軸地放置。
中國專利申請94104548.X號(hào)也公開了一種分離血液的儀器，該儀器包括一個(gè)換能器驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)換能器(超聲波發(fā)生器)和一個(gè)反射容器和血容器，其中換能器、反射壁和容器可以各自呈圓柱形、圓臺(tái)形或倒圓臺(tái)形的形狀，三者可以構(gòu)成不同的組合，中心軸與水平垂直，并且相互重合。
這些儀器的重要應(yīng)用之一是分離血液。然而，在上述文獻(xiàn)中均未提到該儀器超聲分離過程中血液的清洗問題，更未提到超聲分離中血液清洗的均勻性和清洗效率問題。
本發(fā)明的目的是提供一種懸浮液超聲分離和清洗的裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有高的清洗均勻性和清洗效率的分離液體中懸浮顆粒的裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有高分離速度的分離液體中懸浮顆粒的裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種可在臨床上應(yīng)用的分離血液的系統(tǒng)。
本發(fā)明的其它目的可在本發(fā)明的進(jìn)一步闡述中得到體現(xiàn)。
發(fā)明概述本發(fā)明關(guān)于一種超聲分離懸浮顆粒、尤其微小顆粒如血液中的血球，并對(duì)懸浮顆粒進(jìn)行清洗的裝置。該裝置包括帶反射壁的第一容器，位于該第一容器中的超聲發(fā)生器，用于驅(qū)動(dòng)該超聲發(fā)生器的超聲驅(qū)動(dòng)器，和用于盛裝帶懸浮顆粒的流體的第二容器；該第二容器位于該第一容器中，并位于該反射壁和該超聲發(fā)生器之間，該第二容器與該第一容器之間用于盛裝利于超聲傳遞的匹配液，在第二容器底部形成有一可用于注入流體的開口；其中第二容器沿周向被若干隔板隔成若干隔室，這些隔室分別在第二容器的頂部和底部流體連通。
根據(jù)本發(fā)明，通過改變注入流體的開口的數(shù)量、形狀和位置可進(jìn)一步提高清洗效率。
本發(fā)明還涉及能在臨床上應(yīng)用的血液分離系統(tǒng)。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明裝置一種實(shí)施方案的剖面圖。
圖2A-2B是本發(fā)明裝置兩種實(shí)施方案的示意圖。
圖3A-3E是本發(fā)明裝置一些實(shí)施方案中第二容器縱切面的示意圖。
圖4是本發(fā)明裝置又一種實(shí)施方案的示意圖。
圖5A-5C是本發(fā)明裝置一種實(shí)施方案的隔板的示意圖。
圖6A-6C是本發(fā)明裝置一種實(shí)施方案的緩流環(huán)的示意圖。
圖7是本發(fā)明裝置一種實(shí)施方案的剖面圖。
圖8是本發(fā)明血液分離系統(tǒng)的工作示意圖。
圖9是本發(fā)明加入清洗液的一種實(shí)施方案。
發(fā)明詳述本發(fā)明人經(jīng)過長期的研究，發(fā)現(xiàn)在用超聲方法從流體如液體中分離懸浮顆粒、尤其是微小顆粒如血液中的血球等的時(shí)候，將分離容器分成若干相對(duì)獨(dú)立的隔室，并使這些隔室分別在第二容器的頂部和底部相通，可以在同一容器中既能完成懸浮顆粒的分離又能完成其清洗，并且具有高的清洗均勻性和清洗效率，從而從整體上提高了分離速度和效率。這種高的清洗均勻性和清洗效率以及整體分離速度和效率的提高，推測是由于這些隔室分別在第二容器的頂部和底部相通，當(dāng)從容器底部加入清洗液時(shí)，利用液體自身的特性，而達(dá)到清洗液加入均勻的目的，從而使其具有高的清洗均勻性；并且由于清洗液如水在各隔室中是基本上沿著與液面垂直的方向流動(dòng)，從而使其具有高的清洗效率；并由此提高了整體分離速度和效率。
圖1表示本發(fā)明一種懸浮顆粒尤其微小顆粒如血液中血球的超聲分離和清洗裝置，包括帶反射壁的第一容器10，位于該第一容器中的超聲發(fā)生器20，用于驅(qū)動(dòng)該超聲發(fā)生器的超聲驅(qū)動(dòng)器(未畫出)，和用于盛裝帶懸浮顆粒的流體的密閉的第二容器30；該第二容器位于該第一容器中，并位于該反射壁和該超聲發(fā)生器之間，該第二容器與該第一容器之間盛裝有利于超聲傳遞的匹配液，在第二容器的底部有至少一個(gè)孔口11，用于加入和排出懸浮液如血液和清洗液如水；其中第二容器沿其周向被若干隔板50隔成若干隔室，各隔室在頂部3和底部4流體連通。
圖2A是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。第二容器30被隔成C1-C5五個(gè)隔室，這些隔室分別在第二容器的頂部3和底部4彼此相通。此外，第二容器30分為兩個(gè)區(qū)域，即位于上部的廢液滯留區(qū)域1和位于下部的有效分離區(qū)域2，有效分離區(qū)域2的高度對(duì)應(yīng)于超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波的有效作用高度。當(dāng)從孔口11加入懸浮液如血液或清洗液如水時(shí)，第二容器內(nèi)的空氣從開口12排出，由于流體連通作用，每一個(gè)隔室中的懸浮液如血液或清洗液如水的液面高度將保持在同一水平面上。也就是說，從孔口11加入清洗液如水時(shí)，在清洗液達(dá)到頂部3相通之前，清洗液將均勻通過每一個(gè)隔室。以這種分離裝置進(jìn)行分離和清洗的過程是這樣的首先從孔口11加入一定量的懸浮液，懸浮液的加入量應(yīng)確保其界面位于有效分離區(qū)域內(nèi)以使超聲分離能有效地進(jìn)行，經(jīng)超聲分離后，懸浮顆粒如血球一般沉降在第二容器的下部；然后加入清洗液如水，只要其液面不達(dá)到第二容器的頂部3而相通；最后通過有效的檢測方法如光學(xué)檢測方法區(qū)分懸浮顆粒如血球和清洗廢液，從底部的孔口11順序地抽出懸浮顆粒如血球和廢液，達(dá)到經(jīng)分離和清洗的懸浮顆粒與廢液分離。
圖2B是本發(fā)明裝置又一種實(shí)施方案的示意圖。本發(fā)明的第二容器30被隔成C1-C5五個(gè)隔室。這些隔室在第二容器的頂部3和底部4彼此相通。在第二容器的頂部3有開口12，用于排出第二容器內(nèi)氣體或向第二容器中充氣。在各個(gè)隔室的位于有效分離區(qū)域上方的器壁上有一清洗廢液排放口5。經(jīng)超聲分離后，懸浮顆粒如血球沉降在第二容器的下部；這時(shí)，從孔口11加入清洗液如水，當(dāng)清洗廢液將要漫過相對(duì)獨(dú)立的隔室而要進(jìn)入頂部3而相通時(shí)，關(guān)閉孔口11，從開口12加壓，這時(shí)，在清洗廢液排放口5以上位置的廢液經(jīng)由清洗廢液排放口被排出第二容器，從而與經(jīng)超聲分離和清洗的懸浮顆粒分離。優(yōu)選地，清洗廢液排放口5位于有效分離區(qū)域上方，更優(yōu)選地，清洗廢液排放口緊靠有效分離區(qū)域設(shè)置。該清洗廢液排放口5應(yīng)確保位于其上方的液體不會(huì)因?yàn)槠渥陨淼膲毫Χ鞒?，比如各出口可安裝上閥門。所述的清洗廢液排放口基本處于同一水平面。
根據(jù)本發(fā)明，通過孔口11加入流體如懸浮液和清洗液的方式可以是多種多樣的。所述的孔口11優(yōu)選使至少部分的清洗液沿第二容器的周向同向地流動(dòng)，并可在每一隔擋之內(nèi)產(chǎn)生一定的渦旋，從而使懸浮液如血液與清洗液如水充分地接觸，使血液的清洗更徹底，更有效。這樣的孔口可以如圖9所示方式進(jìn)行，或者通過一個(gè)或多個(gè)從容器上部延伸至底部的導(dǎo)管加入。在此情況下，導(dǎo)管的末端與水平方向成正負(fù)20度，更優(yōu)選與水平成0度角。
孔口11的數(shù)量可以大于或等于1，這與第二容器的大小等有關(guān)，優(yōu)選為2-6，更優(yōu)選為3個(gè)。對(duì)于多個(gè)孔口的情況，優(yōu)選其沿第二容器周向均勻分布，如軸向?qū)ΨQ。例如，對(duì)于孔口11的數(shù)量為3個(gè)時(shí)，其沿第二容器周向以相互間隔120度方式分布?？卓谙嗷ブg的位置優(yōu)選基本處于同一水平面上，使清洗液可以更加均勻地流動(dòng)，從而提高血液清洗的質(zhì)量。
如果懸浮顆粒的密度小于溶劑的密度，懸浮顆粒在超聲作用下將加速向上聚集。在這種情況下，上述的結(jié)構(gòu)作適當(dāng)?shù)淖兓钥蛇_(dá)到進(jìn)洗液均勻，快速分離的目的。參見圖4，容器71和72均由若干相對(duì)獨(dú)立的隔室組成，這些隔室在頂部相通，其中容器71的各隔室D1-D5與容器72的各隔室E1-E5一一對(duì)應(yīng)地相連，容器72的整體位置要比容器71的水平位置高。其工作程序是首先經(jīng)容器71的孔口11加入懸浮液，保持容器71頂部4的空氣盡可能地少，并進(jìn)行超聲分離；經(jīng)超聲分離后，再經(jīng)孔口11加注清洗液。由于各隔室相對(duì)獨(dú)立，在重力作用下清洗液均勻進(jìn)入各隔室。當(dāng)清洗進(jìn)行了一個(gè)周期或廢液將要漫過容器72進(jìn)入其相連通的頂部3時(shí)，可經(jīng)孔口11向容器71中充氣，從而將廢液頂出開口12，然后再經(jīng)孔口11將氣抽出，并繼續(xù)加入洗液。懸浮顆粒的濃縮液經(jīng)孔口11抽出，即完成一個(gè)清洗過程。
上述的結(jié)構(gòu)中，與容器71相連的容器72的開口也可以分別設(shè)置有雙向閥門，這樣當(dāng)廢液將要漫過容器72進(jìn)入其相連通的頂部3時(shí)，關(guān)閉容器71與容器72一一對(duì)應(yīng)的通道，從容器72開口12加壓，將容器72各隔室內(nèi)的廢液經(jīng)閥門的另一通道排出容器72。另外容器71和容器72也可以構(gòu)成一個(gè)整體。
根據(jù)本發(fā)明，所說的隔板可為一平板，該隔板可以與超聲發(fā)生器的鉛垂軸線基本上平行放置，或與該軸線成一定的角度放置，優(yōu)選與超聲發(fā)生器的鉛垂軸線基本上平行放置；更優(yōu)選隔板沿超聲發(fā)生器的徑向設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所說的隔板上部與超聲發(fā)生器的鉛垂軸線平行，下部與軸線成一定的角度的斜面。反之，也可以所說的隔板上部分為斜面，下部分與超聲發(fā)生器的鉛垂軸線平行。所說的隔板斜面部分可以為一平面，也可以為一曲面，優(yōu)選為平滑的曲面。所說的斜面部分將有助于超聲分離過程中懸浮顆粒的快速沉降。隔板垂直部分與斜面部分的高度之比可以根據(jù)實(shí)際需要而變化。優(yōu)選地所說的隔板至少部分的水平截線指向超聲發(fā)生器的鉛垂軸線，更優(yōu)選所說的曲面各處的水平截線指向所說的軸線，最優(yōu)選地所說的隔板各處的水平截線指向所說的軸線。
根據(jù)本發(fā)明，用于將第二容器分隔成若干隔室的隔板可以沿第二容器周向均勻或非均勻地分布；優(yōu)選均勻地分布，這樣加入血液或清洗液如水時(shí)，在到達(dá)第二容器的頂部之前，清洗液流入和流過各隔室的位阻更加趨于一致，從而達(dá)到更加均勻地加入清洗液如水，使得在各隔室中的血液得到更均勻的清洗。隔板的數(shù)量根據(jù)第二容器的大小可以在較大的范圍內(nèi)變化，對(duì)于分離血液來說，其數(shù)量通常為4-60，優(yōu)選10-50，更優(yōu)選20-40，最優(yōu)選為30。
在本發(fā)明的裝置中，所說的隔板可以為同一種構(gòu)型的隔板，也可以是不同種構(gòu)型的隔板，優(yōu)選所說的隔板為同一種構(gòu)型，這樣在向第二容器加入血液或清洗液如水時(shí)，在到達(dá)第二容器的頂部之前，清洗液流入和流過各隔室的位阻更加趨于一致，從而達(dá)到更加均勻地加入清洗液如水，使得在各隔室中的血液得到更均勻的清洗。
根據(jù)本發(fā)明，隔板的大小應(yīng)與第二容器匹配以使隔室相對(duì)隔開，并且使隔室分別在第二容器的頂部和底部相通。隔板與第二容器的壁之間可以用任何在本領(lǐng)域中已知的方法相連接，如利用第二容器內(nèi)、外兩壁的應(yīng)變壓力而固定或采用粘合劑或直接與第二容器的內(nèi)壁或外壁或兩者構(gòu)成一體。
根據(jù)本發(fā)明，第一容器和超聲發(fā)生器的形狀可以各種各樣。例如第一容器和/或超聲發(fā)生器的壁面可以設(shè)計(jì)成鉛直的或傾斜的，如圓柱形、圓臺(tái)形或倒圓臺(tái)形。本發(fā)明的第一容器和超聲發(fā)生器的形狀以及其與第二容器相互位置關(guān)系可以如公開在中國專利申請911058486號(hào)和94104548號(hào)中的那些。為了使超聲發(fā)生器有效地進(jìn)行分離，優(yōu)選地使超聲發(fā)生器發(fā)出的柱面超聲波基本上作用于有效分離區(qū)域。優(yōu)選第一容器、第二容器與超聲發(fā)生器鉛垂軸線同軸地設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明，第二容器的形狀可以各種各樣，如公開在中國專利申請911058486號(hào)和94104548號(hào)中的那些。壁面可以設(shè)計(jì)成鉛直的或傾斜的，如圓柱形、圓臺(tái)形或倒圓臺(tái)形或其內(nèi)壁構(gòu)成楔形，或者部分腔體的壁面為圓柱形，部分腔體的壁面為圓臺(tái)形。第二容器的器壁與鉛直方向成一定的角度就可以達(dá)到有利于快速沉降的目的。該第二容器，優(yōu)選為圓環(huán)形腔體；更優(yōu)選的是所說的圓環(huán)形腔體的廢液滯留區(qū)的橫截面積大于有效分離區(qū)的橫截面積，這樣對(duì)于一定量的懸浮液，有較大的空間來容納清洗廢液，并可以大大縮小該超聲分離裝置的外觀尺寸，節(jié)省空間，見圖3A-E。圖3A是本發(fā)明第二容器的優(yōu)選構(gòu)型，所說的中空圓環(huán)形腔體的外壁為單一直徑的圓環(huán)；所說的圓環(huán)形腔體的內(nèi)壁的縱截面為階梯形，其上、下兩部分也分別為單一直徑的圓環(huán)，所說的內(nèi)壁上部的下端高于所說的內(nèi)壁下部的上端，從而使所說的內(nèi)壁的上、下兩部分之間形成一錐臺(tái)形的臺(tái)階部分，其母線與水平成一定角度；所說的圓環(huán)形腔體的外壁的頂端低于其內(nèi)壁的頂端，因此，第二容器的上蓋也為一錐臺(tái)形，而第二環(huán)形容器的下蓋為一圓環(huán)形平板。圖3B所示為第二環(huán)形容器的另一種優(yōu)選形式，其中，其外壁為階梯形，而內(nèi)壁為圓環(huán)形，上下蓋分別為圓環(huán)形平板。
第二容器的容積和內(nèi)、外徑的大小以及用于容納懸浮液如血液的下部的容積和用于容納清洗廢液的上部的容積可以根據(jù)實(shí)際需要而變化，只要其下部大到足以容納一定量的懸浮液和只要上部大到足以容納將懸浮液如血液清冼至一定程度時(shí)產(chǎn)生的廢液量。對(duì)于分離血液的情況，加入的血液量一般為100-2000ml，優(yōu)選為300-1500ml，更優(yōu)選為500-1000m1；其內(nèi)徑一般為3-20cm，優(yōu)選為5-18cm，更優(yōu)選為8-17cm。對(duì)于工業(yè)上如處理廢水，每次處理的懸浮液的量可以根據(jù)實(shí)際需要而變化。
另外，第二容器也可以采用上部橫截面積小于下部橫截面積的倒置結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)尤其適用于懸浮顆粒密度小于溶劑密度的情形。根據(jù)本發(fā)明，懸浮液的超聲分離和清洗過程，可以為先進(jìn)行超聲分離然后進(jìn)行清洗，或同時(shí)進(jìn)行超聲分離和清洗，或先進(jìn)行超聲分離然后在超聲作用下進(jìn)行清洗。優(yōu)選地先進(jìn)行超聲分離然后進(jìn)行清洗，或先進(jìn)行超聲分離然后在超聲作用下進(jìn)行清洗。
本發(fā)明的反射壁可作為第一容器的器壁或部分器壁。為了增加反射壁對(duì)超聲波的反射效果，應(yīng)選擇與被處理的流體或匹配液的聲阻差別大的材料做反射壁。常規(guī)的反射壁材料有，例如不銹鋼、銅、鐵和鋁等等，也可用聚乙烯或聚氯乙烯材料，尤其是當(dāng)反射壁還作為第二容器的器壁時(shí)。
該第二容器的器壁厚度的選擇應(yīng)有利于超聲傳遞。一般是越薄越好，或取所用超聲波半波波長來作厚度。第二容器的材料應(yīng)選擇與被處理物的聲阻盡可能一致的材料，如聚乙烯或聚丙烯。
根據(jù)本發(fā)明，該反射壁與該超聲發(fā)生器的相互位置和/或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成使得該超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲入射波與從該反射壁反射的超聲反射波之間有夾角β。該夾角β的范圍為5-90°，優(yōu)選10-80°。
超聲發(fā)生器的振動(dòng)模式可以有多種，如徑向振動(dòng)、厚度振動(dòng)。一般，懸浮顆粒的粒度較大時(shí)，采用超聲頻率較低的徑向振動(dòng)模式；當(dāng)粒度較小時(shí)，采用厚度振動(dòng)模式。例如在處理血液時(shí)，優(yōu)選采用厚度振動(dòng)模式。在超聲發(fā)生器上還可以加上保護(hù)層或匹配層，以防止腐蝕，在反射壁上也可加上防腐層如聚四氟乙烯等以保護(hù)反射壁。
根據(jù)本發(fā)明，懸浮液或清冼液如水可從容器底部均勻地加入；也可經(jīng)由與容器底部相通的導(dǎo)管從容器上部加入。
本發(fā)明的隔板可以根據(jù)實(shí)際需要選用不同的材料，對(duì)于分離血液的情況，其應(yīng)當(dāng)是與血液相容的任何材料，如聚乙烯或聚丙烯等。
根據(jù)本發(fā)明，可在部分或全部隔室的下端設(shè)有用于緩沖進(jìn)入各隔室的液流的緩沖裝置。所說的緩沖裝置也可以構(gòu)成一個(gè)整體(本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案)。
圖7給出了一種從血液中分離出血細(xì)胞的超聲分離裝置，是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。其包括圓臺(tái)形超聲發(fā)生器20，類似于圖3A所示結(jié)構(gòu)的中空的第二容器30，圓柱形的帶反射壁的第一容器10，其中第二容器30被隔板50(其結(jié)構(gòu)下面述及)沿周向隔成若干隔室，這些隔室在第二容器30的頂部3和底部4相通。第二容器30分為位于上部的橫截面積較大的廢液滯留區(qū)和位于下部的橫截面積較小的有效分離區(qū)，在各隔室的位于有效分離區(qū)上方的內(nèi)壁上形成有一清洗廢液排放口5，排放口5最好緊靠有效分離區(qū)設(shè)置，各排放口5出液口借助于流體通道與廢液容器(圖中未示出)相連。第二容器30的頂部形成有開口12，用于排除第二容器中的空氣和向第二容器中加入氣體使位于清洗廢液排放口5上方的清洗廢液排出第二容器。第二容器底部還設(shè)置有一緩流環(huán)70，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。緩流環(huán)70為一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其截面呈槽鋼型，其開口端靠接于第二容器的圓環(huán)形下蓋，從而與圓環(huán)形下蓋一起形成一密封的環(huán)形腔室100。緩流環(huán)70的頂部端面靠接于各隔板50的下端，在緩流環(huán)頂部端面的對(duì)應(yīng)于各隔室的位置處形成有比各隔室橫截面小的孔口75，從而使各隔室經(jīng)由各孔口75彼此流體連通，各孔口75上方的一定高度有一塊折流板，用立柱固定在孔口的上方，用以緩沖進(jìn)入各隔室的液流。此外，在緩流環(huán)頂部端面上還形成有一孔口76，用于配裝將血液或清洗液注入密封環(huán)形腔室100的輸液管。
所用隔板如圖5所示，由上、下兩部分7、9和中間部分8組成。上部分7為一平板，其形狀與第二容器30的廢液滯留區(qū)的橫截面相對(duì)應(yīng)，但其頂部被切除，以使第二容器中的各隔室在第二容器頂部彼此連通。下部分8亦為一平板，中間部分9為一平滑的曲面板。曲面板8是通過將一線段繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)沿軸線移動(dòng)而形成的，從而曲面板8各處的水平截線皆指向超聲發(fā)生器軸線。最好是，平板7、9各處的水平截線也指向超聲發(fā)生器軸線，從而盡可能少地阻擋超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波以及第一容器反射壁反射回的超聲波，從而改善超聲分離效果。俯視圖中兩平板部分7、9的投影線的夾角(圖5B)一般為0-70°，優(yōu)選為10-60°，更優(yōu)選為20-50°，最優(yōu)選為30-40°。
第二容器30的材料選用與血液的聲阻盡可能一致的材料，如聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等。第二容器30和超聲發(fā)生器20之間用于盛裝匹配液如水或1％的氯化鈉。第二容器30與第一容器之間也用于盛裝匹配液。超聲發(fā)生器20、第二容器30和第一容器10同軸設(shè)置。
超聲發(fā)生器20與第一容器的反射壁之間的徑向距離可以根據(jù)被處理的物質(zhì)的類型和要求來選擇。優(yōu)選的徑向距離為所用的超聲波半波長的整數(shù)倍，這樣可以構(gòu)成一個(gè)共振腔。
超聲發(fā)生器所發(fā)射的超聲功率密度為上小下大，這樣就可以使底部的血球更加密集，分離更加徹底，而上部的血球又不至于在整個(gè)分離過程中受到過多的輻射。
圖8是本發(fā)明的分離和清洗血液系統(tǒng)的流程圖。整個(gè)過程包括以下步驟(1)進(jìn)血，關(guān)閉控制閥F4，蠕動(dòng)泵100旋轉(zhuǎn)，將盛血容器102(本發(fā)明裝置的第二容器)中空氣排入廢液袋D5中，使得與抗凝劑D1混合的血液經(jīng)濾血器L1吸入盛血容器102，至液位到達(dá)分離有效區(qū)域的上限為止；(2)分離，啟動(dòng)盛血容器102中軸位置的超聲換能器工作，將容器102中的血液分離，其上部為血漿，下部為濃縮的紅血球；(3)清洗，按步驟1中的方法，將清洗液D2內(nèi)的清洗液吸入盛血容器102，使其在上升過程中充分清洗已濃縮的紅血球(此過程中可以同時(shí)進(jìn)行超聲，也可以待清洗液充滿容器后再進(jìn)行超聲分離)；(4)排液，控制閥F1、F2及F3關(guān)閉，F(xiàn)4開啟，同時(shí)蠕動(dòng)泵逆轉(zhuǎn)，將氣體從廢液袋D5中泵入盛血容器102，使容器102上部的由清洗液、血漿等組成的廢液經(jīng)管路105排入廢液袋D5中；(5)收集血液，控制閥F3開啟，F(xiàn)4關(guān)閉，蠕動(dòng)泵100繼續(xù)逆轉(zhuǎn)，將洗凈的紅血球輸入血袋D3中以備使用。
根據(jù)實(shí)際需要，在每次處理過程中(步驟1-5)，步驟3、4可以多次循環(huán)；血量增加，處理次數(shù)也可相應(yīng)地增加，直至將全部待處理血液處理完為止。
根據(jù)本發(fā)明的這種超聲分離血液系統(tǒng)，不僅可用于一般的血液分離而且由于分離效果好、分離速度高、進(jìn)液均勻性好，還可以在臨床進(jìn)行血液分離操作，以滿足臨床的一些特殊需求。
由于本發(fā)明的裝置解決了超聲分離血液中血液的清洗過程以及清洗液如水加入時(shí)的均勻性，從而保證了血液清洗的均勻性；并且由于清洗液如水在清洗過程中，基本上是沿著與液面垂直的方向從下而上流動(dòng)，保證了血液的充分清洗，提高了清洗的效率，從而從整體上提高了分離速度；而且清洗液如水在清洗過程中均勻地進(jìn)入分離容器中各個(gè)角落，與血液充分混合，從而大大提高了洗滌效果。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠按本發(fā)明的構(gòu)思設(shè)計(jì)出其它的結(jié)構(gòu)或給出不同的方案，這些結(jié)構(gòu)或方案被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍，包括在下面的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種利用超聲分離懸浮顆粒的裝置，包括帶反射壁的第一容器，位于該第一容器中的超聲發(fā)生器，用于驅(qū)動(dòng)該超聲發(fā)生器的超聲驅(qū)動(dòng)器，和用于盛裝帶懸浮顆粒流體的第二容器，該第二容器位于該第一容器中，并位于該反射壁和該超聲發(fā)生器之間，該第二容器與該第一容器之間用于盛裝利于超聲傳遞的匹配液，在第二容器的底部形成有至少一個(gè)孔口，其中第二容器沿其周向被若干隔板隔成若干隔室，這些隔室分別在第二容器的頂部和底部流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在所說的第二容器的頂部設(shè)有一開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述的孔口使加入的清洗液至少部分地沿第二容器周向同向流動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，所述的孔口為2-6個(gè)，優(yōu)選為3個(gè)，并且所述的孔口沿第二容器周邊均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，在所述各隔室的器壁上形成有一清洗廢液排放口，用于將其上方的清洗廢液排出第二容器，所述的清洗廢液排放口基本上位于同一水平面上，所述頂部開口用于向第二容器加注氣壓。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于第二容器底部與各隔室下端部之間形成一腔室，各隔室經(jīng)由該腔室彼此流體連通，加注的流體充滿該腔室后均勻進(jìn)入各隔室；第二容器頂部和各隔室上端部之間形成一腔室，各隔室經(jīng)由該腔室彼此流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于所說的第一容器、第二容器和超聲發(fā)生器相對(duì)于超聲發(fā)生器的鉛垂軸線同軸地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所說的各隔板沿第二容器周向均勻地分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于所說的各隔板在鉛垂方向各位置處沿水平方向的截線皆指向超聲發(fā)生器的鉛垂軸線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所說的隔板的上部和下部為平板，所說隔板的中間部分為一平滑的曲面板。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于所說的第二容器為中空的圓環(huán)形腔體，并且所說的中空圓環(huán)形腔體位于清洗廢液排放口上方的部分的橫截面面積大于其位于清洗廢液排放口下方的部分的橫截面面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所說的第二容器的外壁為單一直徑的圓筒，所說的第二容器的內(nèi)壁沿超聲發(fā)生器鉛垂軸線的縱截面為階梯形狀，所說的內(nèi)壁上部和下部也各為單一直徑的圓筒，所說內(nèi)壁上部的下端不低于所說的內(nèi)壁下部的上端，連接所說的內(nèi)壁上部和下部的為錐臺(tái)形的臺(tái)階部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于部分隔室的下端入口的橫截面積小于該隔室此處的橫截面積，在入口上方設(shè)置有一折流板，用于緩沖進(jìn)入各隔室的液流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于全部隔室的下端入口的橫截面積小于該隔室此處的橫截面積，在入口上方設(shè)置有一折流板，用于緩沖進(jìn)入各隔室的液流。
15.一種利用超聲分離懸浮顆粒的裝置，包括帶反射壁的第一容器，位于該第一容器中的超聲發(fā)生器，用于驅(qū)動(dòng)該超聲發(fā)生器的超聲驅(qū)動(dòng)器，和用于盛裝帶懸浮顆粒流體的第二容器，該第二容器位于該第一容器中，并位于該反射壁和該超聲發(fā)生器之間，該第二容器與該第一容器之間用于盛裝利于超聲傳遞的匹配液，其中第二容器沿其周向被若干隔板隔成若干隔室，這些隔室在第二容器的頂部流體連通，在第二容器頂部有一開口；在第二容器上方有一第三容器，該第三容器被縱向隔成若干隔室，這些隔室與第二容器各隔室一一流體連通，并在第三容器的頂部流體通，在該第三容器的頂部設(shè)有一開口。
16.一種血液分離系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1-15的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用超聲分離懸浮顆粒如血液的裝置,包括第一容器,位于該第一容器中的超聲發(fā)生器,超聲驅(qū)動(dòng)器,和用于盛裝帶懸浮顆粒流體的第二容器,該第二容器位于該第一容器中,并位于該反射壁和該超聲發(fā)生器之間,該第二容器與該第一容器之間用于盛裝利于超聲傳遞的匹配液,在第二容器的底部有至少一個(gè)孔口,其中第二容器沿其周向被若干隔板隔成若干隔室,這些隔室分別在第二容器的頂部和底部流體連通。
文檔編號(hào)A61M1/36GK1243451SQ98801646
公開日2000年2月2日 申請日期1998年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月24日
發(fā)明者王曉慶 申請人:北京中青旅創(chuàng)格科技有限公司