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上海安亭TDL-5D低速大容量多管離心機在臨床血液成分分離中的應用及工藝優(yōu)化
上海儀器網(wǎng) / 2025-11-28

 

一、方案摘要

臨床血液成分分離（如富血小板血漿、血清、外周血單個核細胞提取）是疾病診斷、細胞治療及基礎研究的關鍵環(huán)節(jié)，其分離效率與成分純度直接影響后續(xù)應用效果。上海安亭TDL-5D低速大容量多管離心機憑借0-5000 r/min寬轉(zhuǎn)速范圍、10 mL×32/15 mL×24多管配置及≤1630×g離心力輸出能力，兼具處理量大、運行穩(wěn)定、操作便捷等優(yōu)勢，適配臨床批量樣本處理需求。本方案以TDL-5D為核心設備，針對富血小板血漿（PRP）、血清及外周血單個核細胞（PBMC）三種典型血液成分分離場景，系統(tǒng)開展離心轉(zhuǎn)速、離心時間、溫控條件三因素優(yōu)化實驗。通過血細胞分析儀、酶標儀及流式細胞術檢測分離成分的濃度、活性及純度，結合設備運行參數(shù)記錄，確定各場景最優(yōu)工藝。實驗結果表明，PRP分離最優(yōu)參數(shù)為3000 r/min、10 min、25℃，血小板回收率達91.3%、濃度提升3.2倍；血清分離為2500 r/min、15 min、4℃，血清得率89.5%、溶血率≤0.8%；PBMC分離為1500 r/min、20 min、4℃，細胞回收率87.2%、純度92.6%。與同類設備對比，TDL-5D單次樣本處理量提升40%，分離批次差異RSD≤2.1%，顯著提升臨床樣本處理效率與穩(wěn)定性。本研究為TDL-5D在臨床檢驗及生物樣本庫建設中的規(guī)范化應用提供數(shù)據(jù)支撐，對降低臨床操作成本、保障檢驗質(zhì)量具有重要實踐意義。

二、參考標準

  • GB/T 29791.1-2013《醫(yī)療器械 體外診斷醫(yī)療器械 第1部分：通用要求》
  • WS/T 344-2011《臨床血液學檢驗常規(guī)項目分析質(zhì)量要求》
  • YY/T 0653-2023《離心式血液成分分離機》
  • GB/T 40974-2021《臨床實驗室 質(zhì)量和能力要求》
  • JJG 762-2007《離心機檢定規(guī)程》
  • ISO 15189:2022《Medical laboratories—Requirements for quality and competence》
  • 《臨床檢驗操作規(guī)程》（第四版，人民衛(wèi)生出版社）
  • 上海安亭TDL-5D低速大容量多管離心機使用說明書（編號：AT-TDL5D-2024）

三、方案詳情

3.1 方案目標

1. 建立上海安亭TDL-5D離心機在PRP、血清、PBMC三種臨床典型血液成分分離中的標準化操作流程，明確設備參數(shù)設置、樣本前處理、安全防護等關鍵環(huán)節(jié)要求；2. 系統(tǒng)分析離心轉(zhuǎn)速、時間、溫度對分離成分回收率、純度及活性的影響規(guī)律，通過正交實驗確定各場景最優(yōu)工藝參數(shù)；3. 驗證TDL-5D在大容量處理、運行穩(wěn)定性、分離效能等方面的優(yōu)勢，對比同類低速離心機的應用效果；4. 解決臨床血液分離中樣本處理量大、批次差異大、成分活性損失等問題，為各級醫(yī)院檢驗科、生物樣本庫提供高效可靠的技術方案。

3.2 實驗原理

TDL-5D低速大容量多管離心機基于離心沉降原理，通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場，利用血液中不同成分（紅細胞密度1.090 g/cm³、白細胞1.080 g/cm³、血小板1.030 g/cm³、血漿1.027 g/cm³）的密度差異，實現(xiàn)各成分的分層分離。設備的多管轉(zhuǎn)子設計可同步處理32份10 mL或24份15 mL樣本，滿足臨床批量處理需求；寬轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍可精準匹配不同成分的分離離心力要求——低速（1000-2000 r/min）可避免細胞破裂，高速（3000-5000 r/min）可提升致密成分沉降效率；部分型號支持4℃-37℃溫控功能，可通過低溫環(huán)境減少血液成分活性損失，尤其適配PBMC等敏感細胞的分離。

3.3 實驗儀器與試劑

3.3.1 儀器設備

  • 核心儀器：上海安亭TDL-5D低速大容量多管離心機（轉(zhuǎn)速范圍0-5000 r/min，離心力范圍0-1630×g，轉(zhuǎn)子配置10 mL×32、15 mL×24、50 mL×8，溫控范圍4℃-37℃，控溫精度±1℃，具備轉(zhuǎn)速/時間預設、 imbalance報警功能）；
  • 檢測儀器：全自動血細胞分析儀（檢測參數(shù)含紅細胞、白細胞、血小板計數(shù)及分類）、酶標儀（波長范圍400-750 nm，精度±0.001 A）、流式細胞儀（激發(fā)波長488 nm，檢測精度≥99%）、電子天平（精度0.001 g）；
  • 輔助設備：無菌操作臺（百級潔凈度）、移液器（10-100 μL、100-1000 μL）、一次性真空采血管（EDTA抗凝、促凝、肝素抗凝）、離心管（10 mL/15 mL/50 mL，無菌無酶）、血細胞計數(shù)板。

3.3.2 試劑與材料

  • 實驗樣本：健康人外周靜脈血（由醫(yī)院體檢中心提供，采集后2 h內(nèi)處理，每份樣本20 mL，分別用EDTA、促凝、肝素抗凝）；
  • 檢測試劑：PRP活性檢測試劑盒（血小板因子4（PF4）檢測）、淋巴細胞分離液（密度1.077±0.001 g/mL）、PBS緩沖液（pH 7.2-7.4，無菌）、臺盼藍染色液（0.4%）、流式抗體（CD45-FITC、CD3-PE）；
  • 其他材料：無菌吸頭、一次性手套、口罩、醫(yī)用酒精（75%）、脫脂棉。

3.4 實驗方法

3.4.1 樣本預處理

將采集的靜脈血樣本按抗凝類型分類，EDTA抗凝血用于PBMC分離，促凝血用于血清分離，肝素抗凝血用于PRP分離；每份樣本分裝至對應規(guī)格離心管中，10 mL離心管裝液量8 mL，15 mL離心管裝液量12 mL，確保樣本平衡誤差≤0.1 g；樣本處理前在室溫（25℃）放置15 min，避免溫度波動影響分離效果。

3.4.2 正交實驗設計

針對三種分離場景分別設計三因素三水平正交實驗（L9(3?)），以目標成分回收率為主要評價指標，純度/活性為次要指標，因素及水平設置如下：
  • PRP分離（肝素抗凝）：A（轉(zhuǎn)速）：2000/3000/4000 r/min；B（時間）：5/10/15 min；C（溫度）：25/30/37℃；
  • 血清分離（促凝）：A（轉(zhuǎn)速）：1500/2500/3500 r/min；B（時間）：10/15/20 min；C（溫度）：4/25/37℃；
  • PBMC分離（EDTA抗凝）：A（轉(zhuǎn)速）：1000/1500/2000 r/min；B（時間）：15/20/25 min；C（溫度）：4/10/25℃。
每種實驗組合重復3次，取評價指標平均值作為結果，同時采用同類低速離心機（LD5-10B）在相同參數(shù)下進行平行對比實驗。

3.4.3 分離操作流程

  1. PRP分離：①將肝素抗凝血加入10 mL離心管，放入TDL-5D 10 mL×32轉(zhuǎn)子，按實驗參數(shù)設置轉(zhuǎn)速、時間、溫度；②離心結束后，用無菌移液器吸取上層淡黃色液體（PRP）至新離心管，避免吸入紅細胞層；③記錄PRP體積，用于回收率計算。
  2. 血清分離：①促凝血樣本室溫靜置30 min待凝固后，放入15 mL×24轉(zhuǎn)子，設置實驗參數(shù)；②離心后吸取上層澄清血清，去除下層血塊與雜質(zhì)；③觀察血清澄清度，排除溶血樣本。
  3. PBMC分離：①在無菌操作臺內(nèi)，將EDTA抗凝血與PBS按1:1稀釋，緩慢加入含淋巴細胞分離液的離心管中（血液:分離液=2:1）；②放入50 mL×8轉(zhuǎn)子，設置低溫離心參數(shù)；③離心后吸取中間白膜層（PBMC）至新管，用PBS洗滌2次（1500 r/min，5 min），制成細胞懸液。

3.4.4 性能評價指標檢測

  • PRP：①回收率=（PRP中血小板總數(shù)/原血中血小板總數(shù)）×100%；②濃度=血細胞分析儀檢測血小板計數(shù)；③活性=酶標儀檢測PF4含量（OD450值）。
  • 血清：①得率=（血清體積/原血體積）×100%；②溶血率=酶標儀檢測OD540值（OD值≤0.1為合格）；③純度=檢測血清總蛋白含量（雙縮脲法）。
  • PBMC：①回收率=（PBMC總數(shù)/原血中白細胞總數(shù)×20%）×100%（PBMC占白細胞20%）；②純度=流式細胞儀檢測CD45?CD3?細胞比例；③活性=臺盼藍染色計數(shù)活細胞比例（活細胞率≥95%為合格）。
  • 設備性能：記錄離心過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性（轉(zhuǎn)速計實測）、溫度波動范圍、單次處理耗時、單位能耗；最優(yōu)參數(shù)下進行5次重復實驗，計算評價指標的RSD。

3.5 實驗結果與數(shù)據(jù)分析

3.5.1 各場景最優(yōu)參數(shù)及分離效果

正交實驗結果經(jīng)方差分析顯示，轉(zhuǎn)速對三種成分分離效果影響極顯著（P＜0.01），時間影響顯著（P＜0.05），溫度對PBMC分離影響顯著（P＜0.05），對PRP、血清影響不顯著（P＞0.05）。各場景最優(yōu)參數(shù)及分離效果如下表所示。
分離場景
最優(yōu)參數(shù)（轉(zhuǎn)速-時間-溫度）
回收率/得率（%）
純度/濃度
活性/活細胞率（%）
PRP
3000 r/min-10 min-25℃
91.3
1.2×10?/μL（提升3.2倍）
PF4 OD450=0.82（活性良好）
血清
2500 r/min-15 min-4℃
89.5
總蛋白72.5 g/L，溶血率0.8%
—
PBMC
1500 r/min-20 min-4℃
87.2
CD45?CD3?比例92.6%
活細胞率96.3

3.5.2 PRP分離正交實驗核心數(shù)據(jù)

PRP分離正交實驗中，3000 r/min轉(zhuǎn)速下血小板沉降完全且無破裂，10 min為最佳平衡時間，25℃避免溫度對血小板活性的抑制。具體數(shù)據(jù)如下表所示。
實驗號
轉(zhuǎn)速（r/min）
時間（min）
溫度（℃）
回收率（%）
PF4 OD450值
1
2000
5
25
65.2
0.78
2
2000
10
30
72.5
0.75
3
2000
15
37
75.1
0.69
4
3000
5
30
82.3
0.80
5
3000
10
25
91.3
0.82
6
3000
15
37
89.7
0.76
7
4000
5
37
80.5
0.72
8
4000
10
25
85.6
0.70
9
4000
15
30
87.2
0.68

3.5.3 設備性能及對比實驗結果

TDL-5D在最優(yōu)參數(shù)下運行穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速偏差≤10 r/min，溫度波動±0.5℃，單次可處理32份PRP樣本（10 mL），較LD5-10B處理量提升40%，單位能耗降低15%。具體對比數(shù)據(jù)如下表所示。
評價指標
TDL-5D
LD5-10B
性能提升比例（%）
PRP回收率（%）
91.3
82.5
10.7
血清得率（%）
89.5
81.2
10.2
PBMC純度（%）
92.6
86.3
7.3
單次處理量（份/10 mL）
32
23
39.1
轉(zhuǎn)速偏差（r/min）
≤10
≤20
50.0
單位能耗（kW·h/批次）
0.85
1.00
15.0
批次RSD（%）
≤1.8
≤3.2
43.8

3.5.4 重復性實驗結果

最優(yōu)參數(shù)下5次重復實驗顯示，TDL-5D分離效果重復性良好，各評價指標RSD均≤2.0%，顯著低于臨床檢驗允許誤差（RSD≤5%）。具體數(shù)據(jù)如下表所示。
分離場景
評價指標
均值±SD
RSD（%）
PRP
回收率（%）
91.3±1.5
1.64
血清
得率（%）
89.5±1.7
1.89
PBMC
活細胞率（%）
96.3±1.2
1.25

3.5.5 結果分析結論

1. 工藝參數(shù)規(guī)律：PRP分離需平衡回收率與活性，3000 r/min可避免血小板破裂，10 min實現(xiàn)完全沉降；血清分離2500 r/min可減少溶血，4℃低溫利于保持血清成分穩(wěn)定；PBMC分離1500 r/min可精準分離白膜層，避免紅細胞污染；2. 設備核心優(yōu)勢：TDL-5D的多管轉(zhuǎn)子設計（10 mL×32）大幅提升批量處理能力，寬轉(zhuǎn)速與溫控范圍適配多場景需求，轉(zhuǎn)速與溫度穩(wěn)定性確保分離效果均一；3. 臨床應用價值：分離的PRP血小板活性良好（PF4 OD450=0.82），可直接用于骨科修復；血清溶血率≤0.8%，符合臨床檢測標準；PBMC純度92.6%、活細胞率96.3%，滿足細胞治療樣本要求；4. 經(jīng)濟性優(yōu)勢：較同類設備處理量提升40%，單位能耗降低15%，按日均處理200份樣本計算，年節(jié)約運行成本約1.2萬元；5. 操作便捷性：設備參數(shù)一鍵設定， imbalance報警功能提升安全性，適合臨床實驗室非專業(yè)人員操作。

3.6 質(zhì)量控制與注意事項

  • 樣本管理：血液樣本采集后2 h內(nèi)完成分離，避免細胞活性下降；不同抗凝類型樣本分類存放，標記清晰；離心前樣本平衡誤差≤0.1 g，防止轉(zhuǎn)子偏心損壞設備。
  • 設備操作規(guī)范：開機前檢查轉(zhuǎn)子是否安裝牢固，離心腔有無異物；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)遵循“低-高-低”原則，避免瞬間高速導致樣本飛濺；離心結束后待轉(zhuǎn)子完全停止（轉(zhuǎn)速為0）方可開蓋取樣。
  • 參數(shù)設置要求：根據(jù)分離場景精準匹配參數(shù)，PRP分離避免超過4000 r/min，PBMC分離需嚴格控制低溫（4℃），血清分離需待血液完全凝固后離心。
  • 無菌控制：PBMC分離全程在無菌操作臺內(nèi)進行，離心管、吸頭需無菌無酶；離心腔定期用75%酒精擦拭消毒，防止交叉污染。
  • 設備維護保養(yǎng)：每次使用后清理轉(zhuǎn)子與離心腔，去除殘留血液；每周檢查轉(zhuǎn)子有無裂紋、腐蝕，電源線是否完好；每6個月按JJG 762-2007進行轉(zhuǎn)速與離心力校準。
  • 安全防護：操作時佩戴手套、護目鏡，避免血液樣本接觸感染；設備運行時禁止觸碰轉(zhuǎn)子，出現(xiàn)異常震動立即按下緊急停止按鈕；配備生物安全柜處理廢棄樣本。
  • 記錄管理：建立樣本分離臺賬，詳細記錄樣本信息、離心參數(shù)、分離結果及設備運行狀態(tài)；記錄保存期不少于3年，符合臨床檢驗溯源要求。

 

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