软骨微粒获取装置

摘要

本发明公开了一种软骨微粒获取装置，属于医疗器械技术领域，包括切割软骨微粒的磨钻头、收集软骨微粒的收集系统、驱动钻头旋转的电机及套装在磨钻头上的负压防护套，所述磨钻头前端为球形或锥形切削头，后端为磨钻杆，所述切削头表面设置有呈螺旋排布的楔形锯齿刀刃，所述负压防护套的内表面、磨钻杆的外表面及负压防护套的封闭端形成环状微粒通道，所述收集系统包括设置在负压防护套外可对微粒通道产生吸附力的负压装置和与微粒通道连通的用于收集软骨微粒的收集器。本装置可一次性完成软骨微粒制取和收集，节省时间提高效率，并保证软骨微粒大小在100-150μm之间，微粒中的软骨细胞存活率高、分裂增殖能力强。

权利要求

1.软骨微粒获取装置，其特征在于：包括用于切割软骨微粒的磨钻头、收集软骨微粒的收集系统、驱动磨钻头高速旋转的电机及套装在磨钻头上的负压防护套，所述磨钻头前端为球形或锥形切削头，后端为磨钻杆，所述切削头表面设置有呈螺旋排布的楔形锯齿刀刃，所述负压防护套为一端开口、另一端封闭的管状结构，其封闭端设置有可将负压防护套密封的套装在磨钻杆上的磨钻杆过孔，其开口端与磨钻头的切削头形成环状微粒入口，所述负压防护套的内表面、磨钻杆的外表面及负压防护套的封闭端形成环状微粒通道，所述磨钻杆的远端延伸出负压防护套与电机的驱动轴固定，所述收集系统包括设置在负压防护套外可对微粒通道产生吸附力的真空泵和与微粒通道连通的用于收集软骨微粒的收集器，所述收集系统还包括可对微粒进行稀释的喷水装置，所述喷水装置包括设置在负压防护套外与微粒通道连通的喷水泵。

2.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述楔形锯齿刀刃之间及锯齿之间设置有多个微粒孔，所述磨钻头的磨钻杆为中空管，所述中空管的前端与所述微粒孔连通，其后端用堵头封住。

3.根据权利要求2所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述中空管分别在真空泵和喷水泵进入负压防护套的入口所在的两个横截面上设置有多个均布在其圆周上的分流孔与微粒通道连通。

4.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述负压防护套的端部设置有与钻磨头切削头适形的保护罩。

5.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述收集器为收集盒，所述收集盒与负压防护套之间设置有用于活动连接收集盒的盒座，所述活动连接为设置在收集盒口部外壁的凸起及设置在盒座上与凸起相互紧配的凹槽，所述活动连接至少为两个，且均布在收集盒与盒座的四周。

6.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述磨钻头的球形或圆锥形切削头的直径为2-5mm。

7.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述楔形锯齿刀刃高100-150μm，两相邻刀刃之间的间距为100-150μm。

8.根据权利要求1所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述微粒孔的孔径为100-150μm。

9.根据权利要求2所述软骨微粒获取装置，其特征在于：所述中空管的管径为150-800μm。

10.根据权利要求1-9任一所述软骨微粒获取装置，其特征在于：还包括设置在电机外部的外壳，所述外壳上还设置有控制开关按钮。

说明书

软骨微粒获取装置

技术领域

[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种软骨微粒获取装置。

背景技术

[0002] 关节软骨缺损临床常见，据统计60％以上膝关节镜手术患者伴有软骨缺损，其中2
42％为局灶性透明软骨缺损，即缺损的深度不超过钙化软骨层，缺损的面积在2～4cm 之间。由于透明软骨没有血管、神经和淋巴系统，自然修复能力低下，直径超过4mm的缺损几乎不能完全修复。如果不进行及时治疗，损伤将继续加重并引发关节炎，出现关节疼痛肿胀、畸形。针对此类软骨缺损，传统治疗策略是术中采用微骨折方法使骨髓血渗出，利用血凝块中的间充质干细胞增殖、修复软骨缺损，但最终形成的是耐磨性较差的纤维软骨。随着组织工程技术的快速发展，自体软骨细胞移植技术逐渐在临床推广应用，但该技术需要对自体软骨细胞进行体外扩增，然后二次手术植入；由于体外培养难以模拟在体微环境，尤其是缺乏机体免疫系统的监控，植入的软骨细胞通常已经发生表型改变，因此最终形成的修复组织无论在结构上还是成分上都与天然软骨存在本质差异，难以确保其治疗的长期有效性。

[0003] 针对上述问题，我们提出：采用自体软骨微粒移植策略将软骨细胞体外扩增过程转移至体内，避免其去分化；同时辅以软骨仿生基质溶胶进行分散与固定，利用在体微环境实现软骨细胞增殖、分泌基质，再生高质量关节软骨。前期研究表明关节软骨细胞平均密度为14000个/mm3，可以采用机械方法将软骨进行粉碎，制备微米级软骨颗粒，使每个颗粒都包含具有增殖能力的软骨细胞，然后与软骨仿生基质溶胶复合后植入体内。软骨微粒中的软骨细胞利用在体微环境，模拟天然软骨形成过程进行增殖、分泌基质，再生修复软骨缺损。

[0004] 与传统自体软骨细胞移植技术比，该策略具有以下优势：采用机械粉碎方法、以软骨微粒方式将软骨中的软骨细胞进行分散,无需对软骨细胞进行分离与扩增，辅以仿生基质溶胶一次手术即可完成；利用在体微环境实现软骨细胞增殖，避免体外扩增引起软骨细胞去分化，从而提高再生软骨质量；从软骨缺损边缘获取少量自体软骨，废物利用可以最小限度减少创伤，且不受软骨缺损形状限制。本项目实施以后，可望实现术中发现局灶性关节软骨缺损即可及时进行修补，终止其引发关节炎病理过程，解除患者疼痛、恢复关节运动功能，具有广泛的应用前景。

[0005] 然而，要实现上述目标，首先需解决自体软骨微粒制备技术问题。前期研究表明，粒径在100-150μm的微粒中的软骨细胞增殖能力最强，但如何高效获取此粒径范围的软骨微粒？且最大限度降低制备过程中软骨细胞的机械损伤？是实现上述目标急需解决的关键技术问题。在前期研究中，我们尝试采用人工切割的方法制备软骨微粒，虽然能保证微粒中软骨细胞的增殖活性，但存在粒径大小难以控制、劳动强度大、效率低等问题；采用砂轮打磨方式虽然粒径大小可控，且微粒均匀、效率高，但其由于砂轮在打磨过程中会产生热量，致使微粒中的软骨细胞失去活性，无法实现软骨细胞增殖。

[0006] 因此，有必要研制一种自体软骨微粒获取装置，高效获取粒径在100-150μm的软骨微粒，同时最大限度降低制备过程中软骨细胞的机械损伤，保证软骨微粒中软骨细胞的增殖活性。

发明内容

[0007] 有鉴于此，本发明专利的目的在于研制一种自体软骨微粒获取装置解决自体软骨微粒制备技术问题，使用该装置可以高效获取粒径在100-150μm的软骨微粒，同时最大限度降低制备过程中软骨细胞的机械损伤，保证软骨微粒中软骨细胞的增殖活性。同时解决现有技术中存在的粒径大小难以控制、劳动强度大、软骨细胞增殖活性低等问题。

[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0009] 本发明软骨微粒获取装置，包括用于切割软骨微粒的磨钻头、收集软骨微粒的收集系统、驱动磨钻头高速旋转的电机及套装在磨钻头上的负压防护套，所述磨钻头前端为球形或锥形切削头，后端为磨钻杆，所述切削头表面设置有呈螺旋排布的楔形锯齿刀刃，所述负压防护套为一端开口、另一端封闭的管状结构，其封闭端设置有可将安全保护套密封的套装在磨钻杆上的磨钻杆过孔，其开口端与磨钻头的切削头形成环状微粒入口，所述负压防护套的内表面、磨钻杆的外表面及负压防护套的封闭端形成环状微粒通道，所述磨钻杆的远端延伸出负压防护套与电机的驱动轴固定，所述收集系统包括设置在负压防护套外可对微粒通道产生吸附力的真空泵和与微粒通道连通的用于收集软骨微粒的收集器，所述收集系统还包括可对微粒进行稀释的喷水装置，所述喷水装置包括设置在负压防护套外与微粒通道连通的喷水泵。

[0010] 进一步，所述楔形锯齿刀刃之间及锯齿之间设置有多个微粒孔，所述磨钻头的磨钻杆为中空管，所述中空管的前端与所述微粒孔连通，其后端用堵头封住。

[0011] 进一步，所述中空管分别在真空泵和喷水泵进入负压防护套的入口所在的两个横截面上设置有多个均布在其圆周上的分流孔与微粒通道连通。

[0012] 进一步，所述安全防套的端部设置有与钻磨头切削头适形的保护罩。

[0013] 进一步，所述收集器为收集盒，所述收集盒与负压防护套之间设置有用于活动连接收集盒的盒座，所述活动连接为设置在收集盒口部外壁的凸起及设置在盒座上与凸起相互紧配的凹槽，所述活动连接至少为两个，且均布在收集盒与盒座的四周。

[0014] 进一步，所述磨钻头的球形或圆锥形切削头的直径为2-5mm。

[0015] 进一步，所述楔形锯齿刀刃高100-150μm，两相邻刀刃之间的间距为100-150μm。

[0016] 进一步，所述微粒孔的孔径为100-150μm。

[0017] 进一步，所述中空管的管径为150-800μm。

[0018] 进一步，还包括设置在电机外部的外壳，所述外壳上还设置有控制开关按钮。

[0019] 本发明的有益效果在于：

[0020] 1、通过设置磨钻头及负压防护套，并将磨钻头设置在负压防护套内形成可产生负压进行收集微粒的微粒通道，可在制取软骨微粒的同时，也可以进行软骨的收集，一次性完成切割微粒和收集微粒的过程，大幅节省制取时间，提高制取效率，同时，由于负压防护套可对操作过程有保护作用，使得制取微粒过程更加安全。

[0021] 2、将刀刃的深及刀刃间距均设置为100-150μm，可保证微粒大小均匀且保证在100-150μm内，使微粒中的软骨细胞存活率高、分裂增殖能力强。

[0022] 3、通过设置孔径100-150μm微粒孔并通过中空管与微粒通道连通，其微粒通道与真空泵和喷水泵相连通，一方面在制取过程中，可通过中空管对软骨微粒进行喷水稀释，另一方面在收集过程中，可通过中空管对稀释微粒进行收集，且可将软骨微粒中大小控制在100-150μm范围内，避免过大微粒影响增殖能力，即增加了另一个通道进行制取和收集软骨微粒，可避免微粒在切削头上堵塞影响制取效率。

[0023] 4、本发明由于是机械化作业，且采取了双通道作业，解决了现有技术中存在的制取劳动强度大、自体软骨源需求量大和制取的微粒容易失去活性的问题，具有结构简单、操作方便、制取效率高的优点，且制取的软骨微粒大小仅为100-150μm、增殖能力强，对自体软骨源需求量少，减缓了患者制取软骨的痛苦，同时也大大减缓了软骨患者的治疗周期，对实现“组织工程软骨仿生构建”理念提供了前提保障。

附图说明

[0024] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

[0025] 图1为本发明软骨微粒获取装置结构示意图。

[0026] 附图标记：1-磨钻头；2-负压防护套；3-切削头；4-磨钻杆；5-电机；6-分流孔；7-中空管；8-盒座；9-收集盒；10-真空泵；11-凸起；12-凹槽；13-外壳；14-控制开关按钮；15-微粒通道；16-楔形锯齿刀刃；17-微粒孔；18-唝水泵；19-密封圈；20-保护罩；21-锯齿。

具体实施方式

[0027] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

[0028] 如图1所示，包括用于切割软骨微粒的磨钻头1、收集软骨微粒的收集系统、驱动磨钻头1高速旋转的电机5及套装在磨钻头1上的负压防护套2，所述磨钻头1前端为球形或锥形切削头3，后端为磨钻杆4，所述切削头3表面设置有呈螺旋排布的楔形锯齿刀刃16，即楔形锯齿刀刃16的厚度由切削头3与磨钻杆4的接合部到楔形锯齿刀刃16的最前端逐渐减小形成切屑部对软骨进行切割，而锯齿21也对软骨有切割作用，使软骨进一步减小，所述负压防护套2为一端开口、另一端封闭的管状结构，其封闭端设置有可将安全保护套密封的套装在磨钻杆上的磨钻杆过孔，其开口端与磨钻头的切削头形成环状微粒入口，所述负压防护套的内表面、磨钻杆的外表面及负压防护套的封闭端形成环状微粒通道15，所述磨钻杆4的远端延伸出负压防护套2与电机的驱动轴固定，由于低速摩擦生热，损伤大，本实施例的电机5转速控制在4000-15000r/min范围内，驱动磨头高速瞬时切割，对软骨微粒的损伤小，其细胞的活性更好，所述收集系统包括设置在负压防护套外可对微粒通道产生吸附力的负压装置和与微粒通道连通的用于收集软骨微粒的收集器，所述负压装置为真空泵10。

[0029] 本实施例通过设置磨钻头1及负压防护套2，并将磨钻头1设置在负压防护套2内，通过真空泵10在负压防护套2的内表面、磨钻杆4的外表面及负压防护套2的封闭端形成的环状微粒通道15内产生负压进行收集微粒，可在制取软骨微粒的同时，也可以进行软骨的收集，一次性完成切割微粒和收集微粒的过程，大幅节省制取时间，提高制取效率，同时，由于负压防护套可对操作过程有保护作用，使得制取微粒过程更加安全。

[0030] 作为本实施例的改进，所述收集系统还包括可对微粒进行稀释的喷水装置，所述喷水装置包括设置在负压防护套2外与微粒通道15连通的喷水泵18。通过喷水泵18可在制取过程中，可通过中空管7对软骨微粒进行喷水稀释，将软骨微粒变为软骨溶液。

[0031] 作为本实施例的改进，所述楔形锯齿刀刃16之间及锯齿21之间设置有多个微粒孔17，所述磨钻头的磨钻杆为中空管7，所述中空管7的前端与所述微粒孔17连通，其后端用堵头封住，所述中空管7分别在真空泵10和喷水泵18进入负压防护套2的入口所在的两个横截面上设置有多个均布在其圆周上的分流孔6与微粒通道15连通，通过分流孔6可使真空泵10与中空管7之间更易形成连通状态，易于负压的产生，从而实现软骨微粒的收集，同样，通过分流孔6可使喷水泵18与中空管7之间形成正压，从而实现对软骨微粒的稀释。

[0032] 通过设置孔径100-150μm微粒孔17，并通过中空管7与微粒通道15连通，其微粒通道15与真空泵10和喷水泵18相连通，一方面在制取过程中，可通过中空管7对软骨微粒进行喷水稀释，另一方面在收集过程中，可通过中空管7对稀释微粒进行收集，且可将软骨微粒中大小控制在100-150μm范围内，避免过大微粒影响增殖能力，在原有微粒通道15的基础上，新增加了另一个通道，即中空管通道进行制取和收集软骨微粒，可避免微粒在切削头上堵塞影响制取效率的问题，同时，还可利用这个通道从切削头内部对集中于切削头上的微粒进行清洗和清堵，使制取更顺利，效率更高。

[0033] 作为本实施例的改进，所述负压防护套2的端部设置有与钻磨头切削头3适形的保护罩20，所述切削头3最前端即切屑部位露出保护罩20，一方面可时正常的切屑软骨，另一方面可防止微粒飞溅，减少浪费。

[0034] 作为本实施例的改进，所述收集器为收集盒9，所述收集盒9与负压防护套2之间设置有用于活动连接收集盒的盒座8，所述活动连接为设置在收集盒9口部外壁的凸起11及设置在盒座上与凸起相互紧配的凹槽12，所述活动连接至少为两个，且均布在收集盒9与盒座8的四周。通过设置盒座8使微粒收集盒9固定可靠，拆卸方便，同时设置凸凹结构便于连接和加工，可提高安装效率，。

[0035] 作为本实施例的改进，还包括设置在电机5外部的外壳13，所述外壳外表面设置有网纹，方便在制取过程中手部的握持。

[0036] 作为本实施例的改进，所述外壳上设置有电机5、喷水泵18和真空泵10的控制开关按钮14，方便对本装置的控制，使制取过程准确，避免误操作

[0037] 作为本实施例的改进，所述磨钻头的球形或圆锥形切削头的直径为2-5mm。

[0038] 作为本实施例的改进，所述楔形锯齿刀刃16高100-150μm，两相邻刀刃之间的间距为100-150μm。可使磨削制取的微粒控制在100-150μm范围内。

[0039] 作为本实施例的改进，所述微粒孔17的孔径为100-150μm。可使通过微粒孔17的微粒控制在100-150μm范围内。

[0040] 作为本实施例的改进，所述中空管7的管径为150-800μm。可以使粒径为100-150μm的微粒顺利通过，不易粘附导致堵塞。

[0041] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。