一种颗粒脂肪筛选纯化装置及方法与流程

本发明涉及脂肪移植、脂肪组织成分提取、脂肪干细胞提取等技术，属于组织工程与再生医学、临床医学技术领域,具体涉及一种颗粒脂肪筛选纯化装置及方法。

背景技术：

外伤、肿瘤、先天畸形以及衰老等造成的组织缺损是整形外科工作的重点,自体脂肪颗粒移植是目前应用于组织再生修复和医疗美容等方面的重要技术手段，已越来越广泛地运用于临床。但目前脂肪移植物的效果仍十分有限，脂肪移植中的吸收、坏死等问题仍无法避免。其主要原因在于：第一、目前脂肪移植所普遍采用的脂肪纯化方法效率低、损伤大、效果差；第二、不同部位、不同量脂肪填充适宜的最佳脂肪颗粒的大小有所不同，目前尚缺乏分离不同大小脂肪颗粒的有效方法。

颗粒脂肪的纯化处理是脂肪移植的一个十分关键的过程。通过该过程可去除颗粒脂肪移植物中大量的水分、油脂、血液成份、纤维条索等不利于脂肪组织成活的有害成份。目前国际上常用的颗粒脂肪纯化处理方法包括静置法、离心法、棉垫法等。已有大量研究证实，棉垫法所获得的颗粒脂肪移植物移植效果明显优于离心法和静置法。然而，由于吸附、挤压等原因，棉垫法造成的脂肪量的损失也是最大的。到目前为止，仍未找到一个既对脂肪损伤小、又能有效去除杂质的脂肪纯化方法。

脂肪颗粒的大小是移植后成活的另一个重要因素。大量研究后认为移植距离血管化组织2mm内的脂肪细胞可以通过血浆吸收和早期血运重建的机制存活，yoshimura提出了移植替代理论的“三区”概念，认为脂肪移植物外围300um以内的移植脂肪细胞可以存活，300um以外由内到外依次为再生区和坏死区，而eto等人进一步证明，后两区的脂肪组织主要由被激活的脂肪干细胞分化再生而来。因此，大直径的颗粒脂肪可能在移植后出现边缘坏死致脂肪移植物体积保持率低。然而在临床进行大容量脂肪填充缺损时，用较小口径的吸脂针获得的颗粒脂肪移植效果欠佳，并发症发生率反而明显增加。在我们前期的实验中发现，筛选0.5mm及以下的颗粒脂肪时产生了明显的脂滴，这表明在处理脂肪组织时，小直径的颗粒脂肪抗机械能力较弱而更容易发生破裂。所以我们认为合适直径的颗粒脂肪不仅能提高脂肪移植物的存活率，还能减少颗粒脂肪的损失。

现有市场上可见的颗粒脂肪过滤装置均为机械压力式，通过施加正压或负压强行使颗粒脂肪通过筛网，均存在严重的不足：一是压力本身对脂肪细胞损伤很大；二是颗粒脂肪被强行挤过筛网，受到巨大的剪切力，破坏了脂肪细胞的完整性和活力；三是较大颗粒很快将筛网堵塞，大量小颗粒无法通过筛孔，效率极为低下；四是采用机械搔刮方式疏通筛网进一步加重了脂肪细胞的破坏。

综上所述，如何有效去除脂肪抽吸物中的杂质，并有效筛选所需大小的颗粒脂肪是提高脂肪移植成活和效率的一个关键问题。现有技术和设备无法在无损和高效前提下获得设定直径、大小均一的脂肪颗粒，有必要提供一种新的颗粒脂肪筛选纯化装置和方法，以解决现有技术的不足。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种颗粒脂肪筛选纯化装置及方法。本发明的颗粒脂肪筛选纯化装置和方法的突出特点在于无损和高效：利用浮力原理进行过筛和收集，不使用直接机械力，采用摇动和喷流方式分离脂肪颗粒并保证筛网的疏通，可高效筛选指定大小的脂肪颗粒。其优势在于：一是极大地保护了脂肪颗粒的结构，降低了对脂肪细胞的损伤；二是获取的脂肪颗粒大小均一、精准可控；三是提高了滤过效率，减少了浪费和损失；四是全程密闭无菌操作，减少了污染的风险；五是该过程可重复进行，从而获取多种不同大小的脂肪颗粒。

本发明所提供的技术方案如下：

一种颗粒脂肪筛选纯化装置，包括上下依次连通设置的上罐体、环状的中间连接件以及下罐体，所述上罐体的上部设置有上管道接口，所述下罐体的下部设置有下管道接口，所述上罐体的下部与所述中间连接件的上部可拆卸的密封连接，所述下罐体的上部与所述中间连接件的下部可拆卸的密封连接，在所述中间连接件内圈可拆卸连接有喷流环，在所述喷流环的上方设置有筛网，所述筛网与所述中间连接件可拆卸连接，在所述中间连接件的外表面还设置有通向所述喷流环的中部管道接口，所述颗粒脂肪筛选纯化装置还包括支架，所述支架与所述中间连接件水平的转动连接，所述支架设置有限制所述中间连接件每半圈的绕其水平轴转动的锁止机构。

上述技术方案所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置，利用筛网仅允许小于该孔径大小物体通过的物理原理，对不同大小的脂肪颗粒进行过滤和分离；利用两组不同孔径的筛网对脂肪颗粒分别进行过滤，先使用较大孔径的筛网，后使用较小孔径的筛网，从而可以获得任意两孔径之间大小的脂肪颗粒，同时自动滤除小于两孔径的油脂；利用脂肪组织和油脂比重低于水的特点，应用浮力原理，使脂肪颗粒在液体中自动上浮并通过筛网，集中于液体最上层。

具体的，所述喷流环包括环状的本体，所述本体绕周向在上端面设置有若干连通其内壁和外壁的导流槽；所述导流槽为直线型结构，其与所述本体外壁的法向角为0-45°。

进一步的，所述本体包括同轴上下固定连接的上环部和下环部，所述上环部和所述下环部的内径相同，所述上环部的外径小于所述下环部的外径，各所述导流槽设置在所述上环部的上端面，所述上环部的外周壁和所述中间连接件之间设置有间隙，所述下环部的外周与所述中间连接件的内壁螺纹连接，所述中部管道接口连通所述间隙。

上述技术方案利用喷射水流的冲洗，使粘附于筛网上的脂肪颗粒得以脱离，从而避免筛孔的堵塞；利用喷射水流的作用，使腔室内的脂肪颗粒与液体不断混合运动，起到对脂肪细胞无损伤的“搅拌”作用，使大小脂肪颗粒之间的粘附力松动，有利于脂肪颗粒间的分离和过滤。

具体的，所述筛网的孔径可设置为不同的规格。

具体的，所述定位销机构为定位销，所定位销贯穿所述支架并与其插接，所述中间连接件上下相对的设置有一对分别与所述定位销匹配的限位插孔，所述上罐体、所述中间连接件以及所述下罐体可一同水平转动至所述定位销插接至任意一个所述的限位插孔内以进行锁止。罐体与支架之间设置插销，当插销处于锁止状态时，可固定罐体位置，限制其翻转。支架由金属制成，包括一个底座和两个支柱，支柱顶端有与罐体转轴相对应的凹槽，既可供罐体旋转，又可以使两者分离。

具体的，所述上罐体为倒置的漏斗形；所述下罐体为漏斗形。

上述技术方案利用罐体特有的漏斗形形状，使滤过的颗粒脂肪在浮力作用下自动上浮并集中于漏斗形腔室的顶端开口处，经管道引出，从而实现分选后颗粒脂肪的自动收集；利用轻柔的摇动，产生脂肪颗粒间的相对运动，从而减少脂肪颗粒与筛网之间的粘附，并为较小的脂肪颗粒提供上浮空间。

具体的，所述上罐体与所述中间连接件螺纹连接或卡扣连接；所述下罐体与所述中间连接件螺纹连接或卡扣连接。

具体的，所述上罐体的下部和所述中间连接件的上部之间通过密封圈密封连接。

具体的，所述下罐体在上部与所述中间连接件的下部之间通过密封圈密封连接。

具体的，所述上管道接口设置有上阀门；所述上阀门连通有收集瓶。

具体的，所述下管道接口设置有下阀门。

具体的，所述中部管道接口设置有中部阀门；所述中部阀门连通有冲洗液输液瓶。

具体的，所述中间连接件的上部内周设置有凸出部，所述筛网设置在所述凸出部和所述喷流环之间。

具体的，所述中间连接件设置有转轴，所述转轴固定连接有摇臂，所述摇臂通过连杆连接驱动其绕所述转轴的轴水平转动的电机。中部设置的转轴让整个装置可绕转轴实现摆动和翻转。

本发明还提供了一种颗粒脂肪筛选纯化方法，采用本发明所提供的的颗粒脂肪筛选纯化装置进行筛选，包括以下步骤：

1)经过粗滤，获取滤除大纤维的新鲜脂肪组织颗粒；

2)将所述的颗粒脂肪筛选纯化装置安装上具有第一孔径的筛网，然后开启所述下阀门和所述上阀门，从所述下管道接口注入步骤1)得到的所述新鲜脂肪组织颗粒，然后关闭所述下阀门，开启所述中部阀门注入冲洗液至所述上管道接口有液体流出，并然后关闭所述中部阀门；

3)将所述颗粒脂肪筛选纯化装置固定于摇动装置上进行摇动，开始摇动后，持续或间歇性开启所述中部阀门用冲洗液进行冲洗；

4)摇动至所述上管道接口至无脂肪流出，关闭所述摇动装置，并在所述收集瓶内收集得到一次过筛后的颗粒脂肪及油脂，然后将所述一次过筛后的颗粒脂肪吸出，静置充分的时间，去除下层水分和上层油脂后待用；

5)关闭所有阀门，将所述的颗粒脂肪筛选纯化装置上下翻转，即水平转动180°,锁紧锁止装置，开启处于上方的阀门，然后开启所述中部阀门注入冲洗液，从处于上方的管道接口得到一次纯化的颗粒脂肪，所述一次纯化的颗粒脂肪的粒径大于所述第一孔径；

6)将所述颗粒脂肪筛选纯化装置内清洗干净，依次重复步骤2)、3)、4)、5),得到二次纯化的颗粒脂肪，其中，在重复步骤2)过程中：将所述的颗粒脂肪筛选纯化装置更换安装上具有第二孔径的筛网，然后从所述下管道接口注入步骤4)得到的所述一次过筛后的颗粒脂肪，所述第二孔径小于所述第一孔径，所得到的二次纯化颗粒脂肪粒径介于第一孔径和第二孔径之间。

上述技术方案中：粗滤可以去除粗大纤维；步骤2)、3)、4)、5)的初次过滤中，按设定的孔径安装筛网(孔径1)，将粗滤处理后的颗粒脂肪组织由下接口注入罐体下腔室，将罐体两个腔室注满冲洗液，将整个装置置于摇动装置上，经中部管道接口注入冲洗液，在摇动和喷流的辅助作用下，小于筛网孔径的脂肪颗粒和油脂在浮力作用下经过筛网自动上浮进入收集器；步骤6)的二次过滤中，将筛选纯化装置清空，更换设定的筛网(孔径2)，其孔径小于初滤筛网，将一次过筛后的脂肪颗粒由下接口注入罐体下腔室，将罐体两个腔室注满冲洗液，将整个装置置于摇床上，经中部接口注入冲洗液，在摇床摆动和内置喷流装置的辅助作用下，小于该筛网孔径的脂肪颗粒和油脂在浮力作用下经过筛网自动上浮并移出筛选装置；经过上述的多次过滤，可以得到设定直径范围内的颗粒脂肪。

进一步的，还包括步骤7)：重复步骤6)若干次，每次重复均更换安装具有不同孔径的筛网，并以上一次重复得到的过筛后的颗粒脂肪通入到所述颗粒脂肪筛选纯化装置中进行该次的纯化，其中，各次纯化中安装的筛网的孔径依次减小；每重复步骤6)得到的纯化颗粒脂肪的粒径介于相邻两次重复分别所用的筛网的孔径之间。

上述技术方案中，经过多次的重复，可以逐级地并且精确地获得指定粒径范围内的颗粒脂肪。

具体的，所述摇动装置为摇床；所述摇动装置的方式为水平摇动。幅度和频率可根据需要调节，例如，频率为60-120次/分钟。

具体的，所述冲洗液为入pbs缓冲液，平衡液或生理盐水。

具体的，步骤3)中，持续或间歇开启所述中部阀门用冲洗液进行冲洗，例如，每间隔1分钟开启所述中部阀门用缓冲液进行冲洗。

步骤3)至步骤4)的摇动时间可根据需要设定，例如可为10-20分钟。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述的上、下罐体可以是金属及合金材料、有机化学材料、玻璃等，可应用铸造、机械加工、3d打印等直接加工，或倒模、灌模、挤压成型、烧制等工艺制造而成。

采用上述进一步的有益效果是：可应用不同材料、不同工艺根据不同使用需求、不同成本的装置，如一次使用的筛选纯化装置。

进一步，所述粗滤装置与方法是：采用表面有多孔或多个突起的物体，置于脂肪混悬液中进行搅拌。

采用上述进一步的有益效果是：可以粘附较大的纤维组织并将其从颗粒脂肪中分离出来。

进一步，所述粗滤装置与方法是：使颗粒脂肪通过间隙较大的格栅或网孔。

采用上述进一步的有益效果是：将较大的纤维组织阻挡于格栅或网孔之外，从而将其从颗粒脂肪中分离出来。

进一步，所述阀门装置为机械阀门、电子阀门、液压阀门。

采用上述进一步的有益效果是：提高阀门的使用效率，减少操作过程中的污染风险。

进一步，所述喷流环数个孔的方向与法线方向呈一定角度并朝向筛网。

采用上述进一步的有益效果是：通过控制孔的直径、方向和流量，可以精确控制水流对筛网的冲洗效果，以及对颗粒脂肪混悬液的搅拌作用强度。

进一步，所述密封圈的材料可为化工材料的弹性体，其位置可位于罐体上下部与中部接触的侧面、端面，剖面形状可为任意几何形状。

采用上述进一步的有益效果是：增加罐体的密封效果。

进一步，所述筛网可采用一次性成型、3d打印、激光打孔、机械冲压、焊接等工艺制成。

采用上述进一步的有益效果是：提高筛网的精度和机械强度。

进一步，所述用摇动装置及方法是：采用包括摇床等任何可产生摇动的机械设备。

采用上述进一步的有益效果是：产生脂肪颗粒间的相对运动，从而减少脂肪颗粒与筛网之间的粘附，并为较小的脂肪颗粒提供上浮空间，避免网孔堵塞。

进一步，所述用摇动装置及方法是：用摇臂直接与罐体转轴连接，通过连杆连接曲轴，再通过减速装置连接电动设备带动罐体摆动。

采用上述进一步的有益效果是：使装置一体化，减少对其它设备的依赖。

本发明颗粒脂肪筛选纯化装置和方法有益效果是：

本发明颗粒脂肪筛选纯化装置和方法的突出优点在于无损和高效，具体体现在：

1、极大地保护了脂肪颗粒的结构，降低了对脂肪细胞的损伤；

2、获取的脂肪颗粒大小均一、精准可控；

3、提高了滤过效率，减少了颗粒脂肪的浪费和损失；

4、全程密闭无菌操作，减少了污染的风险；

5、该过程可反复多次进行，从而获取多种不同大小的脂肪颗粒。

附图说明

图1是本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置主视结构示意图。

图2是本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置俯视结构示意图。

图3是本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置侧视结构示意图。

图4是本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置中的喷流环的主视图。

图5是本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置中的喷流环的俯视图。

图6为本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置的外部结构示意图。

图7为本发明所提供的颗粒脂肪筛选纯化方法的效果图。

附图1、2、3、4、5、6中，各标号所代表的结构列表如下：

1、上罐体，2、中间连接件，3、下罐体，4、喷流环，401、导流槽，402、上环部，403、下环部，5、筛网，6、支架，7、定位销，8、转轴。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在一个具体实施方式中，如图1、2、3所示，颗粒脂肪筛选纯化装置包括上下依次连通设置的上罐体1、环状的中间连接件2以及下罐体3。上罐体1的上部设置有上管道接口，下罐体3的下部设置有下管道接口，上罐体1在下部与中间连接件2的上部可拆卸连接，并且，上罐体1的下部和中间连接件2的上部之间密封连接，下罐体3在上部与中间连接件2的下部可拆卸连接，并且，下罐体3在上部与中间连接件2的下部密封连接。在中间连接件2内圈可拆卸连接有喷流环4，在喷流环4的上方设置有筛网5，筛网5的孔径可选择不同的尺寸。筛网5与中间连接件2可拆卸连接，在中间连接件2的外表面还设置有通向喷流环4的中部管道接口。颗粒脂肪筛选纯化装置还包括支架6，支架6与中间连接件2水平的转动连接，支架6设置有限制中间连接件2每半圈的绕其水平轴转动的锁止机构。基于此技术方案所提供的颗粒脂肪筛选纯化装置，可以利用筛网仅允许小于该孔径大小物体通过的物理原理，对不同大小的脂肪颗粒进行过滤和分离；利用两组不同孔径的筛网对脂肪颗粒分别进行过滤，先使用较大孔径的筛网，后使用较小孔径的筛网，从而可以获得任意两孔径之间大小的脂肪颗粒，同时自动滤除小于两孔径的油脂；利用脂肪组织和油脂比重低于水的特点，应用浮力原理，使脂肪颗粒在液体中自动上浮并通过筛网，集中于液体最上层。

在一个实施例中，如图4、5所示，喷流环4包括环状的本体，本体绕周向在上端面设置有若干连通其内壁和外壁的导流槽401；导流槽401为直线型结构，其与本体外壁的法向角为45°。本体包括同轴的上环部402和下环部403，上环部402和下环部403的内径相同，上环部402的外径小于下环部403的外径，各导流槽401设置在上环部402的上端面，上环部402的周壁和中间连接件2之间设置有间隙，下环部403在外周与中间连接件2的内壁螺纹连接，中部管道接口连通间隙。基于此技术方案可利用喷射水流的冲洗，使粘附于筛网上的脂肪颗粒得以脱离，从而避免筛孔的堵塞；利用喷射水流的作用，使腔室内的脂肪颗粒与液体不断混合运动，起到对脂肪细胞无损伤的“搅拌”作用，使大小脂肪颗粒之间的粘附力松动，有利于脂肪颗粒间的分离和过滤。

在一个实施例中，锁止机构为定位销7，所定位销7贯穿支架6并与其插接，中间连接件2上下相对的设置有一对分别与定位销7匹配的限位插孔，上罐体1、中间连接件2以及下罐体3可一同水平转动至定位销7插接至任意一个的限位插孔内以进行锁止。基于此技术方案，可以实现对装置的翻转和定位。

在一个实施例中，上罐体1为倒置的漏斗形；下罐体3为漏斗形。此技术方案利用罐体特有的漏斗形形状，使滤过的颗粒脂肪在浮力作用下自动上浮并集中于漏斗形腔室的顶端开口处，经管道引出，从而实现分选后颗粒脂肪的自动收集；利用轻柔的摇动，产生脂肪颗粒间的相对运动，从而减少脂肪颗粒与筛网之间的粘附，并为较小的脂肪颗粒提供上浮空间。

在一个实施例中，上管道接口设置有上阀门；上阀门连通有收集瓶。下管道接口设置有下阀门。中部管道接口设置有中部阀门；中部阀门连通有冲洗液输液瓶。中间连接件2设置有转轴8，转轴8固定连接有摇臂并通过连杆连接驱动其绕转轴的轴水平转动的电机。基于此技术方案，可以方便地实现对设备操作流程的控制。

在一个实施例中，中间连接件2的上部内周设置有凸出部，筛网5设置在凸出部和喷流环4之间。基于此技术方案，可以方便的实现对筛网5的安装和更换。

在一个实施例中，上罐体1与中间连接件2螺纹连接；下罐体3与中间连接件2螺纹连接。基于此技术方案，可以方面的实现罐体与中间连接件的拆装。

在一个实施例中，颗粒脂肪筛选纯化方法具体包括以下步骤：

1)取新鲜的颗粒脂肪组织50ml，静置15min，用两个以上的多孔的吸脂针轻轻搅拌数次，弃去粘附于其上的纤维条索，加入冲洗液清洗3次，得到去除粗纤维后的颗粒脂肪组织；

2)将颗粒脂肪筛选纯化装置安装上孔径为3mm的筛网，旋紧罐体。将罐体上接口用输液管连接至收集瓶，中接口用输液管连接装有冲洗液输液瓶。然后从下管道接口注入新鲜脂肪组织颗粒，然后关闭下阀门，开启中部阀门注入冲洗液至上管道接口有液体流出，并然后关闭中部阀门；

3)将颗粒脂肪筛选纯化装置固定于摇床上，开启摇床，以100次/分的速度运行，每间隔1分钟开启中接口阀门冲洗10秒，持续10分钟，直至上接口输液管内无脂肪流出；

4)摇动至上管道接口至无脂肪流出，关闭摇动装置，并在收集瓶内收集得到一次过筛后的颗粒脂肪，然后将一次过筛后的颗粒脂肪吸出，静置15分钟，去除下层水分和上层油脂后待用；

5)将颗粒脂肪筛选纯化装置上下翻转后固定，然后从中部阀门用冲洗液对装置内清洗，在位于上方的管道接口处收集得到一次纯化的颗粒脂肪，其粒径大于3mm；

6)将颗粒脂肪筛选纯化装置内清洗干净，依次重复步骤2)、3)、4)、5),得到二次纯化的颗粒脂肪，二次纯化的颗粒脂肪的于直径大于2mm、小于3mm。其中，在重复步骤2)过程中：将的颗粒脂肪筛选纯化装置更换安装上孔径2mm筛网，然后从下管道接口注入一次过筛后的颗粒脂肪。

7)重复步骤5)和6)若干次，每次重复均更换安装具有不同孔径的筛网，更换孔径依次为1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm，并以上一次重复得到的过筛后颗粒脂肪通入到颗粒脂肪筛选纯化装置中进行该次的纯化，其中，各次中安装的筛网的孔径依次减小。最后，得到直径为1-2mm、0.5-1mm、0.2-0.5mmm、0.1-0.2mm的不同大小的颗粒脂肪。

各步骤中得到的纯化颗粒脂肪的效果如图3所示。各试管中，颜色偏白的部分即为得到的纯化颗粒脂肪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。