制備膠原蛋白眼角膜的裝置的制作方法

本發明涉及一種制備裝置，特別是制備膠原蛋白眼角膜的裝置。

背景技術：

中國有許多患者患有角膜盲。角膜盲的主要原因是例如真菌或單純皰疹病毒等引起的嚴重感染、運動造成的創傷、或者是例如圓錐角膜等的遺傳性角膜疾病引起的。盡管眼角膜移植在世界很多國家都是治療角膜盲的標準手段，但是嚴重缺少眼角膜捐贈令角膜盲患者的手術變得非常困難。因此目前急需人造眼角膜的制備方法及裝置。

技術實現要素：

本申請提供了一種制備膠原蛋白眼角膜的裝置包括：混合裝置、低溫混合裝置、定量排出裝置及成膜裝置。所述混合裝置包括可容納兩個相互連接的注射器的傳動支架，至少所述兩個注射器之一裝有液體；所述傳動支架設置于滑動軸上并可沿著所述滑動軸滑動；所述滑動軸兩端分別設置有固定連接板和調整支架，所述固定連接板和所述調整支架連接于一個支架上，兩個推板分別設置于所述固定連接板和調整支架，所述推板可分別推動兩個注射器的活塞；及滑動板的一端連接所述支架，所述滑動板與所述傳動支架滑動連接，所述滑動板移動時可推動所述傳動支架沿著滑動軸移動從而使得所述推板推動所述注射器的活塞，從而使所述注射器中的液體混合。所述低溫混合裝置包括保持混合過程低溫的平臺、與T型管連接的第一注射器和第二注射器，及傳動裝置，所述平臺可容納所述T型管、所述第一注射器和所述第二注射器，所述傳動裝置包括第一轉軸、第二轉軸、第一柄、第二柄和推桿，當所述推桿被推動時，產生的推動力傳遞至所述第一轉軸、所述第二轉軸進而傳遞至所述第一柄或第二柄，從而使得所述第一柄或第二柄分別擠壓所述第一注射器或所述第二注射器的活塞，實現液體的混合。所述定量排出裝置包括基座和定量元件。所述基座包括卡槽，注射器可拆卸地固定在所述卡槽內，所述注射器包括連接排出口的針筒和可沿著針筒內壁移動且設有后座的活塞。所述定量元件包括多個分裝撥片和可拆卸地固定在所述基座并穿過所述分裝撥片的連接軸，所述分裝撥片的平面設有孔以供所述連接軸穿過，所述分裝撥片沿著所述連接軸的軸向相互疊加并且所述多個分裝撥片可獨立地以所述連接軸為中心旋轉。所述分裝撥片的一側設有凹槽，當所述分裝撥片繞所述連接軸旋轉時可以令所述注射器的活塞插入所述凹槽，所述凹槽的寬度大于所述活塞的直徑但小于所述后座的直徑；當所述分裝撥片繞所述連接軸旋轉至遠離所述活塞方向時，可不阻礙所述后座向所述排出口方向移動。所述成膜裝置包括上方模具、下方模具和模具固定器，所述模具固定器包括：接收孔、固定孔、手柄和扣。所述接收孔可對準所述模具固定器下方的下方模具的成膜孔從而使液體經所述接收孔到達所述成膜孔。所述固定孔可被位于所述模具固定器下方的所述下方模具設有的固定棒穿過固定，從而防止下方模具相對于所述模具固定器的移動。所述手柄用于使用者拉起從而把所述模具固定器與所述下方模具分離。所述扣是所述接收孔向下延伸形成的凸起、并與所述下方模具的所述成膜孔的內壁接觸以進一步防止下方模具相對于所述模具固定器的移動。

在一個實施例中，膠原蛋白是純化的重組人類型III膠原蛋白。

本申請還提供了一種采用該混合裝置，低溫混合裝置，定量排出裝置和成膜裝置制備膠原蛋白眼角膜的方法。該方法包括：將膠原蛋白置于所述混合裝置的一個所述注射器中；移動所述滑動板而混勻所述注射器中的膠原蛋白；將裝有混勻的膠原蛋白的注射器置于所述低溫混合裝置的所述平臺中；將緩沖的N-羥基琥珀酰亞胺注入所述T型管；推拉所述推桿從而低溫混合所述膠原蛋白和所述緩沖的N-羥基琥珀酰亞胺；將交聯劑1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽注入所述T型管；推拉所述推桿進而低溫混合所述T型管和與所述T型管連接的所述注射器中的液體，從而得到膠原蛋白-交聯劑混合物；將裝有膠原蛋白-交聯劑混合物的注射器固定在所述定量排出裝置的所述卡槽內；采用所述定量元件將所述膠原蛋白-交聯劑混合物經所述模具固定器的接收孔從而注入到所述下方模具的成膜孔；取下所述模具固定器并將所述上方模具置于下方模具上從而制備成所述的膠原蛋白眼角膜。

附圖說明

圖1示出了一種制備膠原蛋白眼角膜過程中所使用的混合裝置。

圖2示出了圖1實施例的裝置的俯視圖。

圖3示出了一種用于膠原蛋白眼角膜制備過程中所使用的低溫混合裝置。

圖4示出了圖3實施例中的裝置進一步包括曲柄滑塊。

圖5A-5D示出了曲柄滑塊的轉動可推動推桿沿方向A和方向B運動。

圖6示出了一種用于膠原蛋白眼角膜制備過程中所使用的定量排出裝置。

圖7示出了本定量排出裝置的俯視圖。

圖8示出了模具固定器和下方模具。

圖9示出了模具固定器的俯視圖(9A)和仰視圖(9B)。

圖10為一個上方模具和下方模具組成的模具組件。

具體實施方式

如此處和權利要求中所用，“包括”指的是包含以下元件但不排除其它元件。“液體”指任何可以在注射器和T型管中流動的物質，包括但不限于溶液，懸浮液和膠狀流體。

本申請的裝置適用于人造眼角膜的制備，尤其也適用于Per Pagerholm et al.(Science Translational Medicine,2010,(2),46,46-61)所涉及的膠原蛋白眼角膜的制備。本申請的裝置也適用于其他液體的混合及成膜。

在一個實施例中，本申請的裝置包括膠原蛋白混合裝置、低溫混合裝置、定量排出裝置及成膜裝置。

實施例1混合裝置

膠原蛋白眼角膜的制備過程涉及人重組膠原蛋白和另一溶液的混合，例如與水或水溶液的混合。

在一個實施例中，如圖1和圖2所示，該混合裝置包括兩個相互連接的注射器1、滑動軸2、傳動支架3、滑動板4、固定連接板5、支架6和調整支架7。兩個注射器1內分別裝有液體或其中一個注射器內裝有液體，兩注射器1靠魯爾連接器15連接。傳動支架3下方具有孔可供滑動軸2穿過，傳動支架3可于滑動軸2上左右滑動。傳動支架3上方具有兩個傳動支架的槽8可供兩個注射器1的針筒柄9沿方向a置入。滑動板4一端通過固定柱10與支架6連接，滑動板4通過固定連接軸11與傳動支架3滑動連接。支架6兩端連接有固定連接板5。調整支架7具有兩個水平平行的槽，每個調整支架的槽中可分別裝有固定螺母12并通過固定螺母連接于支架6，固定螺母12固定連接于支架6，調整支架7可沿著槽的方向即方向c左右移動從而控制調整支架7與注射器的活塞的距離。該固定螺母12可在槽的長度范圍內相對于調整支架7移動。調整支架7一端設置有圓型推板13用來推注射器1的活塞，另一個注射器的活塞可由設置在固定連接板5上的圓型推板13來推動。滑動板4在b方向反復左右移動可使傳動支架3在滑動軸2上反復右左移動，從而使得分別裝在固定連接板5和調整支架7上的兩個圓型推板13可以分別反復推動兩個注射器的活塞，進而使得注射器中的液體混勻。這個裝置利用推拉滑動板4產生的推力，將注射器內的液體充分地進行了混合或混勻。圖2為圖1實施例的俯視圖。

在一個實施例中，傳動支架3上配置有固定銷子，固定銷子可拆卸地位于注射器1的針筒上方使得注射器針筒固定于傳動支架3上以免注射器的針筒在混合時有移動影響注射器的使用。

在一個實施例中，傳動支架3具有容納注射器針筒的凹位16。在另一個實施例中，凹位與傳動支架的槽8垂直。

在一個優選實施例中，彈性部件14設置在滑動軸2上并位于傳動支架3和調整支架7之間。壓縮的彈性部件14的伸長可推動傳動支架3。在一個特定實施例中，彈性部件是彈簧。

在另一個是實施例中，彈性部件14設置在滑動軸2上并位于傳動支架和固定連接板之間。壓縮的彈性部件的伸長可推動傳動支架。在另一個特定實施例中，彈性部件是彈簧。

在一個實施例中，調整支架7具有一個或多個相互平行的調整支架的槽，調整支架的槽與支架6固定連接的固定螺母12滑動連接，固定螺母可在調整支架的槽的長度范圍內相對于所述調整支架移動。

在一個實施例中，調整支架7呈L型。在另一個實施例中，L型調整支架的水平部分與支架6滑動連接，垂直部分具有孔以供滑動軸2穿過。

在一個實施例中，滑動板4具有滑動板的槽，該滑動板的槽可設置有固定連接于傳動支架3的固定連接軸11，以至于滑動板的左右移動使得固定連接軸11在滑動板的槽的長度范圍內相對于滑動板移動。在另一個實施例中，滑動板的槽位于滑動板長度的中間部位與該滑動板與支架連接一端的之間。在另一個實施例中，固定連接軸可以是螺母。

在另一個優選實施例中，滑動板4可設置有一個手柄方便用手握住來移動滑動板4。

在另一個實施例中，滑動軸和支架呈水平平行。

在一個特定實施例中，一個注射器裝有重組人類膠原蛋白。在另一個特定實施例中，重組人類膠原蛋白是純化的重組人類型III膠原蛋白。

兩個注射器的體積和長度可相同或不同。在一個實施例中，兩個注射器可分別為3mL和10mL容量的針筒。在另一個實施例中，兩個注射器的針筒可調整為50-150mL的容量。

本發明的范圍僅僅由所附權利要求來限定，其絕不是由實施例的內容或范圍所限制。例如，圓型推板可為任何形狀的可推動注射器活塞的部件或推板。調整支架槽內與支架連接的固定螺母可為任何具有相同功能的部件，即位置固定的裝置。固定連接軸可為固定螺母。彈性部件也可設置于裝有圓型推板的固定連接板5與傳動支架3之間的滑動軸2上。調整支架的槽和滑動板的槽可以是不打通的槽或打通的孔。注射器可為任何具有相同功能的容器。

實施例2低溫混合裝置

膠原蛋白眼角膜的制備過程涉及人重組膠原蛋白和緩沖的N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)的混合，繼而再和交聯劑1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDC)的混合以進行交聯反應。該裝置適用于Per Pagerholm et al.(Science Translational Medicine,2010,(2),46,46-61)所涉及的膠原蛋白眼角膜成膜前的人重組膠原蛋白和NHS、EDC在低溫下的混合，也適用于其他液體在低溫下的混合。

在一個實施例中，如圖3所示，該混合裝置包括平臺21、第一注射器22a、第二注射器22b、T型管23和傳動裝置24。平臺21具有一個T字型凹槽25用于容納兩個注射器22a、22b和T型管23，注射器的針筒外直徑小于T字型凹槽25的寬度25a且針筒柄的直徑大于該寬度25a。兩個注射器的針筒末端分別連接T型管23的垂直兩端。傳動裝置24包括第一轉軸26、第二轉軸27、第一柄28、第二柄29和推桿30。連接順序為推桿30連接第一轉軸26，第一轉軸26連接第二轉軸27，第二轉軸27分別連接第一柄28和第二柄29。第一柄28和第二柄29呈大于等于90度。當推桿30沿方向A推動時，推動力從第一轉軸26傳遞至第二轉軸27并使得第二轉軸27沿C方向轉動，進而使得第二柄29擠壓第二注射器22b的活塞。相似地，當推桿30沿B方向運動時，第一柄28擠壓第一注射器22a的活塞。反復如此運動，使得該裝置中的溶液混合。

在一個實施例中，T型管未被兩個注射器連接的一端32包括一個塞子33，液體可通過該端32注入該T型管中，T型管中的液體和注射器中的液體開始混合。

在一個優選實施例中，推桿30可設置有曲柄滑塊31，如圖4所示，曲柄滑塊31連接推桿30遠離第一轉軸26的那一端。如圖5A和5B所示，曲柄滑塊31的轉動可推動推桿30向A方向移動，圖5C為曲柄滑塊31能夠將推桿30推到沿A方向的最遠處，當曲柄滑塊31再繼續轉動時使得推桿30開始沿B方向移動如圖5D。因此，曲柄滑塊31的轉動可使得兩個注射器的活塞分別被擠壓從而實現液體的混合。

在一個特定實施例中，有動力驅動裝置可以促使曲柄滑塊31的轉動或推拉推桿從而使得液體的混合速度達到預期，例如60次/60秒-120次/60秒(兩個注射器被擠壓速度為每60秒各60-120次)。在另一個實施例中，動力驅動裝置是馬達。在另一個實施例中，推桿30的推送行程達到20mm。在另一個實施例中，該混合裝置具有急停功能令到推動推桿的動力急停。

在一個實施例中，兩個注射器呈90度與T型管連接，實現T型混合。

在一個實施例中，該混合裝置設置有計數器，可設定并顯示推送次數。

在另一個實施例中，該混合裝置具有驅動器可調節并顯示電機轉速。

在一個優選實施例中，平臺21具有保持注射器中的液體和T型管中的液體低溫及在混合的過程中的液體也保持低溫的效果。在一個優選實施例中，平臺21使整個混合過程保持在0-3℃的溫度中。

在一個特定實施例中，一個注射器中裝有重組人類膠原蛋白，NHS通過未與兩個注射器連接的T型管的一端注入該T型管，當重組人類膠原蛋白和NHS通過該裝置混合后，EDC也通過未與兩個注射器連接的T型管的一端注入該T型管再次完成混合過程。在另一個特定實施例中，重組人類膠原蛋白是純化的重組人類型III膠原蛋白。

兩個注射器的體積和長度可相同或不同。在一個實施例中，兩個注射器可分別為3mL和10mL容量的針筒。在另一個實施例中，兩個注射器的針筒可調整為50-150mL的容量。

本發明的范圍僅僅由所附權利要求來限定，其絕不是由實施例的內容或范圍所限制。例如，注射器可為任何具有相同功能的容器。曲柄滑塊可以為具有相同功能的其他動力傳遞裝置等。

實施例3定量排出裝置

在一個實施例中，將實施例2所產生的膠原蛋白-交聯劑混合物采用定量排出裝置排出。

如圖6所示，定量排出裝置包括基座310，注射器320和定量元件330。基座310包括上表面312，下表面314和從上表面延伸到下表面形成的卡槽316。注射器320可拆卸地固定在基座的卡槽316處。注射器320包括排出口322、針筒324和活塞326。針筒上設有刻度標記。活塞的一端設置在針筒的內壁并面向排出口，活塞的另一端設有后座328并設置在針筒的外側。活塞可沿著針筒的軸向移動。基座上設有定量元件330。定量元件包括多個分裝撥片332和連接軸334。分裝撥片沿著垂直于分裝撥片平面的連接軸的軸向相互疊加。連接軸可為固定螺母，并可拆卸地固定在基座上并穿過每個分裝撥片從而把分裝撥片疊加在一起。分裝撥片的平面具有孔以供連接軸穿過。每個分裝撥片可獨立地以連接軸為中心旋轉。本定量排出裝置通過使注射器的活塞向排出口方向移動從而從注射器的排出口以每次規定量的方式定量排出收容物，每次排出收容物的規定量由分裝撥片的厚度決定。

在一個實施例中，注射器的容量為3mL。定量元件包括3至11個分裝撥片，分裝撥片的厚度介于1.15mm至1.25mm之間。

在另一個實施例中，注射器的容量為5mL或10mL。定量元件包括1至20個分裝撥片。分裝撥片的厚度介于0.5mm-1.5mm之間。

在一個實施例中，注射器的后座高于基座的上表面，分裝撥片高于基座的上表面。

如圖7所示，分裝撥片332A呈半圓形狀并包括從半圓形的彎曲邊向外延伸形成凸起從而形成把手336。多個分裝撥片沿著垂直于分裝撥片平面的連接軸334相互疊加，連接軸可拆卸地固定在基座上并穿過每個分裝撥片從而把分裝撥片疊加在一起。在分裝撥片的把手的相對側設有凹槽338，凹槽的寬度大于注射器活塞的直徑但小于后座的直徑，以至于活塞能插入凹槽內但當活塞于外筒內壁移動時后座不能進入凹槽內。凹槽與注射器的活塞可契合。分裝撥片上的凹槽和連接軸之間的相對位置設定成當分裝撥片從支撐狀態到閑置狀態轉換時，后座向排出口方向移動時不會碰觸到閑置狀態的分裝撥片。當分裝撥片以連接軸為中心旋轉從閑置狀態到支撐狀態時，支撐狀態的分裝撥片的凹槽與注射器活塞契合，轉為支撐狀態的分裝撥片與活塞的后座328相互受力，阻止活塞向排出口方向移動，進而阻止收容物從注射器內排出。當分裝撥片以連接軸為中心旋轉從支撐狀態轉為閑置狀態時，活塞向排出口方向移動，且移動的距離為從支撐狀態轉入閑置狀態的分裝撥片的厚度。本定量排出裝置的分裝撥片通過繞著所述連接軸旋轉而在閑置狀態與支撐狀態之間轉換。分裝撥片332A處于閑置狀態，不影響活塞向排出口方向的移動。分裝撥片332B的凹槽338B與注射器的活塞契合。后座與分裝撥片332B接觸時，分裝撥片332B處于支撐狀態。由于凹槽338B周圍的分裝撥片部分與活塞的后座相互作用從而阻止活塞向排出口方向移動，進而阻止收容物從注射器內排出。分裝撥片能夠通過繞著連接軸旋轉遠離活塞方向并不再阻礙后座向排出口方向移動，即從接觸后座到不接觸后座而從支撐狀態轉換成閑置狀態，從而活塞可向所述排出口方向移動且移動的距離為從支撐狀態轉成閑置狀態的分裝撥片的厚度，進而實現使收容物從注射器的排出口定量地排出。

在一個實施例中，當分裝撥片從支撐狀態轉為閑置狀態時，收容物從注射器的排出口排出。當分裝撥片從閑置狀態轉為支撐狀態并且注射器的排出口放置于載有收容物的容器內部時，此裝置可以用于定量提取，收容物可從容器內沿注射器的排出口被吸入注射器內，提取量由從閑置狀態轉為支撐狀態的分裝撥片的厚度決定。

在一個實施例中，3mL容量的注射器裝有690μL液體，定量元件包括7個分裝撥片，每個分裝撥片的厚度為1.2mm。操作人員手持此定量排出裝置將注射器的排出口對準收容物的接收容器。把所有分裝撥片旋轉到支撐狀態，活塞后座與最上端的分裝撥片接觸使得活塞不能向排出口方向移動。然后，操作人員撥開最上端的分裝撥片，使該分裝撥片的凹槽遠離注射器的活塞，從而使最上端的分裝撥片從支撐狀態轉為閑置狀態。接著，工作人員推動活塞的后座使活塞向排出口方向移動直到活塞的后座觸到下一個分裝撥片，此步操作中活塞移動的距離為一個分裝撥片的厚度。再撥開下一個分裝撥片從支撐狀態至閑置狀態，推動后座，排出物再一次定量排出。活塞每向排出口方向移動一個分裝撥片的距離，排出的收容物體積為86.25μL。

在另一個實施例中，定量排出裝置可以單手持，工作人員根據不同分裝撥片的厚度定量控制收容物的排出量，通過撥動分裝撥片上的把手來控制分裝撥片的支撐狀態和閑置狀態的轉換。

在一個實施例中，分裝撥片的凹槽設置于半圓形的分裝撥片的直邊的一側。

在一個實施例中，每個分裝撥片的把手是設置在分裝撥片的彎曲邊并向外延伸形成的凸起，每個把手設置于各自彎曲邊的不同位置。在另一個實施例中，每個把手設置于各自彎曲邊的不同位置，從而當分裝撥片都處于閑置狀態或都處于支撐狀態時，沿著垂直于分裝撥片平面的方向向分裝撥片俯視，每個分裝撥片上的把手可以全部或部分被操作人員看到。

本發明的范圍僅僅由所附權利要求來限定，其絕不是由實施例的內容或范圍所限制。例如，分裝撥片可為任何形狀的可完成從閑置狀態和支撐狀態之間轉換的部件。分裝撥片的把手可設置于分裝撥片上的任何可以完成輔助撥動功能的位置。

實施例4成膜裝置

在一個實施例中，實施例3所排出的收容物滴入該成膜裝置中進行成膜。

如圖8所示，模具固定器210包括接收孔212、固定孔214和手柄216。位于模具固定器210下方的下方模具220上設有可以穿過固定孔的固定棒222。模具固定器可拆卸地與下方模具220通過固定孔與固定棒的連接來固定。當模具固定器與模具連接并固定時，模具固定器的接收孔對準下方模具中的成膜孔。

在一個實施例中，下方模具被模具固定器固定住之后，工作人員可以單手持定量排出裝置對準模具固定器的接收孔注入液體，從而使液體流入與模具固定器接收孔對準的下方模具的成膜孔。由于模具固定器具有足夠的重量，無需擔心操作過程中下方模具發生移動。液體通過模具固定器的接收口注入到下方模具里的成膜孔之后，可以拉動模具固定器上的手柄把模具固定器與下方模具分離，再以相同方式把模具固定器固定到其它模具上進行類似操作。

圖9A是模具固定器的俯視圖，圖9B是模具固定器仰視圖。如圖中所示，模具固定器210的接收孔212向下延伸形成凸起從而形成扣213。當模具固定器與下方模具通過固定孔連接并固定時，模具固定器的扣與下方模具的成膜孔內壁接觸，卡在內壁中從而避免模具固定器與下方模具之間發生相對移動。

在一個實施例中，下方模具的成膜孔內壁具有凹槽，模具固定器的扣可與該凹槽接觸，從而將扣卡在凹槽內，進而避免模具固定器與下方模具之間發生相對移動。

在一個實施例中，模具固定器上的接收孔和模具上的成膜孔為圓形，接收孔的直徑小于成膜孔的直徑。

在一個實施例中，扣沿著接收孔的邊緣均勻分布。

在另一個實施例中，每個所述接收孔的下方設有四個扣。

在一個實施例中，模具固定器設有四個固定孔，經下方模具的四個固定棒穿過固定以防止下方模具移動。

圖10是一個模具組件，包括上方模具230和下方模具220。上方模具的下方凸起并可以深入到下方模具的成膜孔，把位于下方模具內的液體壓制成特定形狀。

在一個實施例中，模具組件包括模具固定器和下方模具。在一個特定實施例中，下方模具的成膜孔內壁設有凹槽，模具固定器的扣可與凹槽接觸并卡在內槽內，進而避免模具固定器和下方模具發生相對移動。

在另一個實施例中，凹槽設置于成膜孔的內壁的邊緣處。

在一個實施例中，模具組件包括模具固定器、下方模具和上方模具，將上方模具套入下方模具的成膜孔可把位于成膜孔內的液體壓制成所需的形狀。

在一個實施例中，下方模具220被模具固定器固定住之后，液體通過模具固定器的接收口注入到下方模具的成膜孔中，接著工作人員拉動位于模具固定器上的手柄把模具固定器與下方模具220分離，再把上方模具230套入下方模具，把位于下方模具內的液體壓制成特定形狀。取下的模具固定器隨即可以置于另一個下方模具上重復進行成膜過程。

本申請的模具適用于多種液體的固定成膜，也特別適用于粘性較高的液體的固定成膜，例如膠原蛋白液體等。

在制備膠原蛋白人造眼角膜的裝置中，膠原蛋白混合裝置與低溫混合裝置之間還可具備脫氣裝置，使得注射器中膠原蛋白溶液脫氣。本文所描述的膠原蛋白混合裝置、低溫混合裝置、定量排出裝置及成膜裝置可分別單獨使用，也可作為一個裝置組合聯合使用。

除非另外限定，此處所使用的所有技術和科學術語具有作為本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同的含義。盡管類似于或等同于此處描述的任何方法和材料可以用于本發明的實施或試驗中，但目前對優選方法和材料進行了描述。此處提及的所有公開文件在此通過引用方式并入本文中，從而描述和公開與其相關的參考內容被引用的特定信息。