CN105814187B - 颗粒过滤装置及颗粒过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够缩短从样品分离出颗粒的时间并提高分离效率的颗粒过滤装置，该颗粒过滤装置包括：过滤膜，用于对样品进行过滤分离出颗粒；第一主体，其连接于所述过滤膜的流入面，用于向所述过滤膜的流入面供应样品；第二主体，其连接于所述过滤膜的流出面，用于容置经所述过滤膜颗粒被分离的渗透液，其中所述第二主体和所述过滤膜的流出面之间预先容置渗透液。

Description

颗粒过滤装置及颗粒过滤方法

技术领域

本发明涉及一种颗粒过滤装置及颗粒过滤方法。

背景技术

一般来讲，颗粒分离是指对包含在液体等样品中的特定大小的固体进行分离，该技术用于各种产业。其中，尤其过滤是一种在过滤介质的双面产生压力差使过滤流体通过，并使大于过滤介质气孔的颗粒沉积在介质表面的技术。过滤便于适用、能耗少、可适用的空间小，因此应用于医疗、化学、环境及食品工业等大部分领域。

例如，利用所述过滤技术对生物样品进行分离，以此进行各种生物化学检查的研究案例已有报告。

疾病患者的生物流体中不仅存在基本的血液细胞还存在可以作为各种疾病指标的生物颗粒。通过对这种生物分子进行选择性分离及检测，可以诊断患者的状态，应用于个性化治疗。

其中，代表性例子为癌症诊断，其利用循环肿瘤细胞(Circulating tumor cell，以下称CTC)的选择性分离。CTC是分布在转移性癌症患者的血液中的癌细胞，该细胞从原发癌组织脱落沿着血流移动的过程中渗入其他组织，是导致癌症转移的关键因素。存在于患者血液中的CTC的数量与癌症的进展有着密切的关联。因此，捕获CTC计数可以成为监控癌症进展的重要生物指标。

然而，与存在于血液中的其他血细胞相比，CTC数量非常稀少每1亿个血细胞中有一个CTC。因此，为了将CTC作为重要的生物指标，需要非常精密且准确的细胞分离技术。

现有的CTC分离方法大部分利用与CTC表面表达的生物分子特异性结合的抗体。将这些抗体涂布于磁珠或特定表面上并使血液流过，以使CTC结合在磁珠表面或特定表面上。然而，根据近期案例报告，所述的现有结构因CTC表面表达的生物分子的种类多且数量也不均而具有局限性。

为了克服上述局限性，也有不少微芯片与基于细胞物理特性的分离方法相结合的案例。例如，在通过癌细胞和血细胞的大小之差来捕获及检测细胞的技术中，代表性的现有技术文献有韩国专利公开第10-2012-0117834号，其中具体公开了包括用于分离目标生物颗粒或细胞的过滤模块的过滤系统及利用该系统的细胞过滤方法。

发明内容

本发明提供一种能够缩短从样品分离出颗粒的时间并提高分离效率的颗粒过滤装置及颗粒过滤方法。

根据本实施例的颗粒过滤装置，可包括：过滤膜，用于对样品进行过滤分离出颗粒；第一主体，其连接于所述过滤膜的流入面，用于向所述过滤膜的流入面供应样品；以及第二主体，其连接于所述过滤膜的流出面，用于容置经所述过滤膜颗粒被分离的渗透液，其中所述第二主体和所述过滤膜的流出面之间预先容置渗透液。

预先容置在所述第二主体和过滤膜的流出面之间的渗透液可与过滤膜的流出面接触。

所述渗透液可以为成分与经过滤膜过滤的过滤物相同的溶液。

所述第一主体可以包括：流入侧空间，其形成在与过滤膜的流入面对应的位置上，样品流入所述流入侧空间；注入口，其与所述流入侧空间连接，用于注入样品；引导部，其连接所述注入口和所述流入侧空间，用于输送样品。

引导部可以包括样品空间，其形成在所述第一主体和第二主体之间，并与所述注入口连通，用于从所述注入口注入的样品容置在所述样品空间。

所述第二主体可以包括流出侧空间，其形成在与过滤膜的流出面对应的位置上，用于容置渗透液。

还可以包括过滤物储存部，其形成在所述第一本体和第二本体之间，并与所述流出侧空间相连，用于储存经过过滤膜的过滤物。

所述第二主体可以形成有用于连接所述流出侧空间和所述过滤物储存部的流道。

所述第一主体还可以形成有与所述引导部相连的换气口。

所述第一主体和所述第二主体为可围绕中心旋转的盘形结构，所述过滤膜可从第二主体的中心沿径向隔开布置。

所述注入口可以位于所述第一主体的中心和所述过滤膜之间。

所述引导部可以形成为沿样品的移动方向从所述样品空间靠近流入侧空间宽度逐渐沿径向变窄。

所述过滤膜可以为具有直径为10nm至30cm的气孔的结构。

所述过滤膜可以为过滤出生物细胞、无机材料颗粒及有机材料颗粒的结构。

本实施例的颗粒分离方法可以包括下列步骤：向颗粒过滤装置的流出侧空间注入渗透液；向所述颗粒过滤装置注入样品；通过产生离心力将所述样品引导至所述颗粒过滤装置的过滤膜；以及通过所述过滤膜对所述样品进行过滤以分离出颗粒。

如上所述，根据本实施例，在对样品进行过滤之前过滤膜的整个流出面与渗透液预先接触，因此即使过滤膜的气孔小造成毛细管压力大，样品也可以更迅速及容易地通过过滤膜的气孔。因此，可以进一步减少分离颗粒所需的时间。

另外，样品的过滤也可以在更低的压力下进行。

另外，由于样品在过滤膜的整个面上均匀地通过过滤膜，可以最大限度扩大过滤膜的可用面积，进而可以提高过滤效率。

另外，经分离的颗粒可以通过在主体中直接染色或溶解制成检测溶液的形态，因此具有不必拆分主体也能检测到颗粒的优点。

附图说明

图1示出根据本实施例的颗粒过滤装置。

图2为根据本实施例的颗粒过滤装置的立体图。

图3为图1的A-A’部分的剖面图。

图4为用于说明根据本实施例的颗粒过滤装置的作用的示意图。

图5示出根据本实施例的颗粒过滤装置的过滤膜周围溶液流向的模拟结果。

图6为示出根据本实施例的颗粒分离方法的流程图。

图7为示出根据本实施例的颗粒过滤装置的颗粒分离实验结果的照片。

图8示出根据本实施例的萤光颗粒分离实验结果。

图9和图10为示出根据本实施例的颗粒分离实验结果的图表。

图11为示出利用根据本实施例的颗粒过滤装置的实际癌症患者样品的CTC分离结果的图表。

具体实施方式

下面使用的术语只是用于描述特定实施例，并非旨在限制本发明。本文使用的单数形式意在包括复数形式，除非上下文中有明显的相反概念。另外，通篇说明书中记载某一部分包括某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示还包括其他构成要素而不是排除其他构成要素。另外，附图中所示的各构成的大小及厚度是为了便于说明任意示出的，本发明并不受此限制。

下面参照附图说明本发明的实施例，以便本领域技术人员易于实施。本领域技术人员理应了解，在不超出本发明的精神和范围内下述实施例可以以各种方式变形实施，并不限于在此说明的实施例。

在本发明中，“～上”是指位于目标部件的上面或下面，并不一定表示重力方向的上部。

以下，本实施例中将包含稀有细胞颗粒的全血(whole blood)作为颗粒分离的生物样品，以过滤分离出生物样品中所包含的稀有细胞颗粒即循环肿瘤细胞(CTC)的情形为例进行说明。本发明并不限于以下实施例，本发明适用于通过从各种样品分离颗粒的方式进行分离的所有技术。

图1和图2示出根据本实施例的颗粒过滤装置的外形，图3示出图1的A-A’线剖面。

根据本实施例的颗粒过滤装置10包括用于过滤生物样品的过滤膜100、布置在过滤膜100的上部的第一主体200及粘附有过滤膜100并结合在第一主体200下方的第二主体300。

所述第一主体200连接于过滤膜100的流入面，以供应生物样品至过滤膜的流入面。另外，所述第二主体300连接于过滤膜100的流出面，用于容置经过滤膜分离出颗粒的过滤物。

本实施例的颗粒过滤装置是所述第二主体和所述过滤膜的流出面之间预先容置有渗透液(参见图3的315)的结构。由此，流入到过滤膜流入面的样品在更小的压力下也能容易地通过过滤膜的微小气孔。因此，能够更快速地对样品进行过滤而分离出颗粒。对此，后续进行详细说明。

过滤膜的流入面是指过滤膜的双面中过滤膜上形成的气孔入口所处的面，即生物样品接触的面，而过滤膜的流出面是指与流入面相反的面，即过滤膜上形成的气孔出口所处的面。对于本实施例，如图3所示，沿z轴方向过滤膜的上表面形成流入面，第一主体布置在过滤膜上部，而相反的下表面形成流出面，第二主体布置在过滤膜下部。另外，生物样品或样品是指包含颗粒的状态，而生物样品或样品经过滤膜分离出颗粒的状态的溶液称之为过滤物。

所述过滤膜100为了分离出颗粒形成有无数气孔，而且为了分离出不同大小的颗粒，可以形成3nm～30cm的不同大小的气孔。本实施例中所述过滤膜100可以形成直径为5μm至10μm的气孔，以捕获存在于全血样品中的循环肿瘤细胞。然而，所述范围涵盖了粘附过滤膜100于第二主体300上时可能会发生的误差，微小气孔的直径不一定限于此，可根据要分离的颗粒大小形成不同直径的气孔。

过滤膜100可以由多种材料形成，以便能过滤出生物细胞或无机材料颗粒或有机材料颗粒等。例如，本实施例的过滤膜100可以由生物惰性材料形成，以便能适用于生物样品。过滤膜同时可以由具有光学透射性的材料形成。由此，可以利用光学检测器来检测稀有细胞，而无需从第二主体300分离所述过滤膜100。

过滤膜100可以由与所述第二主体300相同的材料形成，以便容易地与所述第二主体300粘合。例如，当第二主体300及过滤膜100均由聚碳酸脂材料形成时，第二主体300和过滤膜100的待粘合的边缘区域中加入少量的丙酮以使粘合区域化学，从而可将过滤膜100粘合在第二主体300上。由此，可防止将第二主体300设于过滤膜100时可能会发生的起皱现象或安装不良导致的稀有细胞泄露。

然而，过滤膜和第二主体之间的粘合方法不一定限于化学式粘合方法，过滤膜100可通过热粘合(thermal bonding)、紫外线树脂粘合(UV resin bonding)、超声波粘合(ultrasonic bonding)等各种粘合方式与第二主体300不可逆地粘合。

第一主体200和第二主体300可以形成为围绕中心旋转的盘形结构。根据本实施例的颗粒分离装置10可以为第一主体200和第二主体300依次层叠的盘形结构。

过滤膜100可以从第二主体200的中心沿径向隔开布置。第一主体200和第二主体300可以形成为具有相同的直径。

另外，本实施例的颗粒过滤装置10可以形成同时穿过第一主体200和第二主体300中心的中孔，以安装旋转轴于中心部。

所述第一主体200和第二主体300可使用表面为生物惰性的同时具有光学透射性的材料，例如聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚二甲基硅氧烷(poly dimethyl siloxane,PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methlmethacrylate,PMMA)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)，聚碳酸酯(polycarbonate)、多环烯烃(polycyclic olefins)、聚酰亚胺(polyimide)、聚氨酯(polyurethanes)等材料。

由此，向第一主体200内部注入生物样品时所述生物样品不会与第一主体200及第二主体300反应，因此可以确保生物稳定性，同时可以通过光学检测器透射第一主体200和第三主体300进行检测，而无需向过滤装置外部排出被分离的稀有细胞。

所述第一主体200包括流入侧空间311，其形成在对应于过滤膜100流入面的位置上，用于使生物样品流入过滤膜；注入口211，其与所述流入侧空间311连接，用于注入样品；引导部230，其连接所述注入口和所述流入侧空间用于移送样品。

注入口211可以形成为贯穿第一主体200。由此，通过所述注入口211可以向第一主体200的内部注入要分离出稀有细胞的生物样品。另外，如图2所示，注入口211可以以第一主体200的中心为准沿周向隔开形成多个。由此，可以从第一主体200的不同方向注入生物样品。

注入口211可以位于第一主体200的中心和过滤膜100之间。由此，当第一主体200及第二主体300旋转时，通过注入口211注入的生物样品可借离心力容易向过滤膜100移动。

所述第一主体200与注入口211一起还可以形成换气口212。换气口212可以贯穿第一主体200。此时，如图1所示，换气口212可以形成在第一主体200上与注入口211相邻。由此，注入生物样品于注入口211时，可以顺利地向外排出第一主体200内部的空气。

所述第一主体200的内部可以形成与注入口211连接的引导部230。所述引导部230用于连接注入口211和所述过滤膜上部的流入侧空间311。引导部230引导通过注入口211注入到第一主体200内的生物样品，使生物样品移动至流入侧空间，再流入到过滤膜100的流入面。

引导部230可以沿第一主体200的周向隔开形成多个。而且，如图2所示，引导部230可以以注入口211为准朝第一主体200中心的相反方向形成。由此，当颗粒过滤装置10旋转时，可以通过离心力更迅速地沿第一主体200的径向引导生物样品。

所述第一主体200内部形成用于容置通过注入口211注入到第一主体内部的生物样品的样品空间。本实施例中所述样品空间可以理解为引导部的生物样品容置空间。

为此，所述引导部230包括用作样品空间的第一部分231及用作生物样品移动通道的第二部分232。由此，通过注入口211注入的生物样品容置在形成样品空间的第一部分231，并通过与第一部分231连接的第二部分232移动至过滤膜。

如图1和图2所示，第一部分231可以形成为以第一本体200的中心为准沿所述第一主体200的径向宽度逐渐加宽。由此，可以最大限度地减少经注入口211流入到第一部分231的生物样品的流体阻力。第一部分231其截面以第一主体200的中心为准呈圆弧状，但是不一定限于此形状。

所述第二部分232与第一部分连接，且可以形成为宽度以第一主体200的中心为准从第一部分231的端部沿所述第一主体200的径向向外逐渐变窄。由此，经第一部分231引导至第二部分232的生物样品可以以第一主体200的中心为准向第二部分232端部容易聚集。

移动至第二部分232端部的生物样品移动至与第二部分端部连接的流入侧空间311。所述流入侧空间311可以理解为与第二部分连接并形成在过滤膜100的流入面上部的空间。

通过第二部分232移动的生物样品容置在流入侧空间311，从而与过滤膜的整个流入面接触。引入到流入侧空间311的生物样品沿图3的箭头方向通过过滤膜而被过滤。

经过滤膜100的过滤物移动至设在过滤膜100的流出面的流出侧空间312。

如图4所示，所述第二主体300在对应于过滤膜流出面的位置上形成用于容置经过过滤膜的渗透液的流出侧空间312。所述流出侧空间312可以理解为在第二主体300上形成于过滤膜流出面下方的空间。

本实施例的颗粒过滤装置10具有在过滤生物样品之前所述流出侧空间312预先容置有渗透液315的结构。

所述渗透液315可以是与分离出颗粒后的生物样品相同状态的溶液，即与经过滤膜过滤的过滤物相同的溶液，或者只要没有待分离的颗粒且不影响生物样品或渗透液，并在过滤膜的流出面能够减少过滤膜气孔的毛细管压力，任何溶液都可以作为所述渗透液。

例如，为了制造颗粒过滤装置，在组装第一主体和第二主体时，渗透液315可预先容置于第二主体的流出侧空间，或者在第二主体上形成与流出侧空间连接且可开闭的另一注入口，在制造颗粒过滤装置后，可通过所述注入口向流出侧空间注入渗透液。

预先容置在所述流出侧空间312的渗透液315可与过滤膜100的流出面接触。由此，流出侧空间内填满渗透液而处于过滤膜的整个流出面与渗透液接触的状态。除所述结构之外，所述流出侧空间中仅容置少量的渗透液，渗透液可以不接触过滤膜流出面。对于这种结构，可以在必要时或使用时通过摇动颗粒过滤装置使容置在流出侧空间内的渗透液接触过滤膜的整个流出面，从而可以获得相同的作用效果。

图4为用于说明根据本实施例的颗粒过滤装置的作用的示意图。

如图4所示，在面向过滤膜100流出面的流出侧空间312填满不含颗粒的渗透液315时，渗透液可以对过滤膜的气孔P产生引水(priming water)作用。

使用过滤膜的颗粒分离基本上利用过滤膜双面之间的压力差来进行过滤。过滤时，样品的水溶液通过过滤膜的气孔，大于气孔的颗粒不能通过过滤膜的气孔而沉积在过滤膜的流入面上。

为了使样品的水溶液通过过滤膜的气孔，在气孔出口需要克服与表面张力相关的毛细管压力。这种毛细管压力与表面张力成正比，与气孔大小成反比。因此，为了使样品的水溶液通过气孔，过滤工艺采用的过滤膜的气孔越小越需要非常大的压力。

图4中示出了比较例未利用引水原理，在位于过滤膜的流出面的流出侧空间上无渗透液的情况下，对样品进行过滤的状态。

如比较例，在没有渗透液的状态下，流入到过滤膜100的流入面的样品由于在过滤膜的气孔P产生的毛细管压力，样品的水溶液不能通过气孔，当水溶液通过特定部分P的气孔之间克服毛细管力流动时，水溶液仅通过该特定部分R被过滤。因此，流体流动阻力在水溶液流动的特定部分明显减少，结果样品只能继续在特定部分流动，而仅在该部分得到过滤。因此，仅在水溶液流动的特定部分实现颗粒分离。总的来说，对于比较例，不能在过滤膜的整个面得到过滤，只有特定部分R的面积可用于分离颗粒。

如上所述，由于过滤膜的整个面积不能用于过滤，因此导致过滤所需时间长且降低过滤效率。

图4中示出了实施例如上所述利用引水的原理，在过滤膜流出面的流出侧空间312预先填充渗透液315对样品进行过滤的状态。

如实施例，当过滤膜100的流出侧空间312填满渗透液315，过滤膜的流出面处于与渗透液接触的状态。在这种状态下，流入到过滤膜的流入面的样品水溶液通过接触于过滤膜气孔P出口的渗透液315的凝聚力可直接顺利地通过气孔，无需克服毛细管力。由于所述渗透液与过滤膜的整个流出面接触，因此样品水溶液可以在过滤膜的整个流入面通过气孔而流动。

因此，样品水溶液在过滤膜100的整个面在更小的流动阻力下通过气孔而得到过滤。因此，在过滤膜的整个面得到过滤，从而可以利用整个过滤膜来进行过滤，进而可以大大缩短过滤时间及提高过滤效率。而且，过滤膜的气孔小的情况下，也能以更小的压力进行过滤。

本实施例的颗粒过滤装置10可以包括形成在第一主体200和第二主体300之间，用于储存经过滤膜100过滤的过滤物的过滤物储存部400。过滤物储存部400可以是第一主体200和第二主体300结合而形成在其间的颗粒过滤装置10的内部空间，但是不一定限于此。

过滤物储存部400以过滤膜100为准形成在与第一主体200的中心相反的方向。如图1所示，过滤物储存部400可以在颗粒过滤装置10的内部以圆弧形状形成多个。

此时，流道330形成在流出侧空间311和过滤物储存部400之间，从而可将经过过滤膜100的过滤物供应到过滤物储存部400。流道330的宽度和高度分别形成为小于1mm，以使过滤物通过且防止过滤物再次向过滤膜100方向逆流，但并不一定限于此。

图5示出了根据本实施例的基于是否利用引水原理的过滤膜周围的溶液流向的模拟结果。

图5中实施例为利用引水原理，在过滤膜流出面填充渗透液并对溶液流向进行模拟的结果，比较例为不利用引水原理，在过滤膜流出面没有渗透液的情况下对溶液流向行模拟的结果。

比较例示出，当通过注入口施加一定压力时，溶液会填充流入侧空间，并在过滤膜的气孔出口受到毛细管力。当施加于注入口的压力小于毛细管力时，不能克服过滤膜的气孔，因此溶液被截流在流入侧空间。为了克服气孔而施加大于毛细管力的压力时，溶液经过滤膜内的部分气孔流动，并且溶液仅利用该流动通道流动。

然而，如实施例，当流出侧空间有引水时，流入侧空间的溶液与引水接触可以流动，无需克服气孔出口的毛细管力。因此溶液也可以在更低的压力下流动。

另外，如图5的图表，计算溶液流动时通过过滤膜前、后的压力差的结果显示，如比较例在没有引水的情况下溶液通过过滤膜的一部分流动时因流动面积小压力差非常大。这可能会阻碍生物材料过滤时的稳定性。与此相反，如实施例利用引水时，通过过滤膜整个面积在更低的压力差下可以流动，从而可以稳定地进行材料过滤。

以上对于根据本发明第一实施例的颗粒过滤装置10的构成进行了说明。下面对利用根据本发明第一实施例的颗粒过滤装置10的颗粒过滤方法进行说明。

图6为示出根据本实施例的颗粒分离方法的流程图。

请参见图6，利用根据本实施例的颗粒过滤装置10的颗粒过滤方法可以包括下列步骤：S100，向颗粒过滤装置的流出侧空间预先注入渗透液；S110，将生物样品注入到颗粒过滤装置内部；S120，通过产生离心力将生物样品引导至过滤膜100；及S130，通过过滤膜100对生物样品进行过滤以分离出颗粒。

在渗透液注入步骤S100中，对样品进行过滤之前在面向过滤膜流出面的流出侧空间注入渗透液。在本实施例中，将包含循环肿瘤细胞的全血样品作为生物样品，通过过滤膜分离出循环肿瘤细胞颗粒，因此渗透液可以为从全血样品中除去肿瘤细胞的状态的水溶液。渗透液处于与过滤膜的流出面接触的状态。

在生物样品注入步骤S110中，生物样品通过注入口211注入到颗粒过滤装置10。所述注入的生物样品以包含循环肿瘤细胞的状态存在于引导部230。

在引导步骤S120中，经过将存在于所述引导部230的生物样品引导至过滤膜100的过程。此时，在本实施例可以通过使颗粒过滤装置10旋转来产生离心力，以迅速地引导生物样品。生物样品通过如上所述的方法引入过滤膜上部的流入侧空间。

在过滤步骤S130中，引入到所述过滤膜100的生物样品经过过滤过程。生物样品通过过滤膜的流入面和流出面之间的压力差经过过滤膜得到过滤。此时，分子尺寸大的循环肿瘤细胞不能通过过滤膜100气孔而残留在过滤膜流入面，其余通过过滤膜的气孔移动到设在过滤膜流出面的流出侧空间。

在此过程中，预先填充在所述流出侧空间的渗透液在过滤膜的气孔出口对样品施加凝聚力，从而样品无需克服毛细管力也能容易地通过过滤膜气孔。在过滤步骤中通过过滤膜的过滤物沿流道330移动至过滤物储存部400。

实验例1

图7示出根据实施例的颗粒过滤装置的颗粒分离实验结果的对比照片。

在本实验中，将包含10μm颗粒的水溶液作为样品注入到具有气孔大小为8μm的过滤膜的颗粒过滤装置进行过滤。

在图7的比较例和实施例中颗粒过滤装置均为相同的结构，只是实施例为在过滤膜流出面的流出侧空间预先注入渗透液的状态，而比较例为没有渗透液的状态。

如图7的比较例照片所示，未利用基于渗透液的引水原理进行过滤的结果显示只有过滤膜的特定部分用于过滤。此时，扩大过滤膜可以看出仅在像水流似的有水溶液流过的部分沉积了颗粒。

图7的实施例示出利用基于渗透液的引水原理进行过滤时的照片。实施例与比较例不同，过滤膜整个面积用于过滤而顺利地过滤水溶液，不在特定部分形成像水流似的水溶液的流动。其结果，通过扩大过滤膜观察时，可以确认到颗粒均匀地沉积在过滤膜的整个面积上。

通过如上实验可知，对于相同结构的颗粒过滤装置，在过滤膜的流出面预先注入渗透液时可以通过过滤膜的整个面积均匀地进行过滤。

图8示出根据本实施例的利用引水原理对萤光颗粒进行分离实验的结果。

在图8的比较例和实施例中颗粒过滤装置均为相同的结构，只是实施例为渗透液预先注入到过滤膜流出面的流出侧空间的状态，而比较例为没有渗透液的状态。

实际对萤光颗粒进行分离实验的结果，在如实施例利用引水原理的过滤膜上，溶液通过整个面积被过滤，因此可以确认颗粒均匀分布在整个面积上。与此相反，如比较例没有引水的情况下进行过滤时，因流体通过过滤膜局部面积，只有下流端的一部分用于过滤。从颗粒过滤后的结果可知，用于过滤的面积与未被用于过滤的面积上有明显的差异。

另外，如图8的图表，将过滤膜的上流端部分作为零点，在各位置上测量萤光强度的结果可以看出，利用引水原理的实施例中萤光强度均匀地分布在整个面积上，相反末利用引水原理的比较例中萤光颗粒仅在过滤膜下流端集中分离。

实验例2

图9和图10为通过根据本实施例的颗粒过滤装置进行CTC分离实验的结果的图表。

图9示出人为注入CTC数量与通过实际的颗粒过滤装置分离的CTC数量之间的相关性，图10示出分离效率。

在图9和图10的比较例和实施例中均使用了相同结构的颗粒过滤装置，只是实施例为在过滤膜流出面的流出侧空间预先注入渗透液的状态，而比较例在没有渗透液的状态下进行了CTC分离实验。

实施例和比较例中样品中加入CTC数量均为人为算出的，并将该样品注入到颗粒过滤装置通过过滤膜进行了过滤。过滤后对过滤膜中所捕获的CTC数量进行了统计与比较。

如图9所示，实施例中捕获的CTC的数量相对于比较例明显多。而且，如图10所示，像实施例利用引水原理时CTC的分离效率为95％，这相对于比较例的54％明显得到提高。

图11为示出利用根据本实施例的颗粒过滤装置对实际癌症患者的样品进行CTC分离的结果的图表。

图11中，实施例示出如上所述利用引水原理的颗粒过滤装置的分离结果，比较例示出当前常用的未利用引水原理的CTC分离包(ki t)的结果。

如图11所示，根据分离实验结果，尽管使用同一患者的样品，在大部分患者样品中，在根据实施例的颗粒过滤装置检测到的CTC相对于比较例更多。通过与比较例的对比可知，利用引水原理的实施例可以在更宽的面积上稳定地分离出CTC。

此外，为了CTC分离后的后续基因诊断，需要尽量除去可能起到抑制剂作用的白血球。与比较例相比，在实施例中残留更少量的白血球，因此除去白血球的效果也高。

通过如上所述的实验可知，在相同结构的颗粒过滤装置中，过滤膜的流出面侧预先注入渗透液的，颗粒分离效果更高。

以上说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于上述实施例，在权利要求书和说明书以及说明书附图所公开的范围内可用多种方式变形实施，当然这也应属于本发明的保护范围。

附图标记

10:颗粒过滤装置 100：过滤膜 200：第一主体

211：注入口 212：换气口 230：引导部

231：第一部分 232：第二部分 300：第二主体

311：流入侧空间 312：流出侧空间 315：渗透液

330：流道 400：过滤物储存部

Claims (12)

1.一种颗粒过滤装置，包括:

过滤膜，用于对样品进行过滤分离出颗粒；

第一主体，其连接于所述过滤膜的流入面，用于向过滤膜的流入面供应样品；以及

第二主体，其连接于过滤膜的流出面，用于容置经所述过滤膜颗粒被分离的渗透液，

其中所述第二主体和所述过滤膜的流出面之间预先容置渗透液；

其中，所述第一主体包括:流入侧空间，其形成在与过滤膜的流入面对应的位置上，样品流入所述流入侧空间；注入口，用于注入样品；引导部，其连接所述注入口和所述流入侧空间，用于输送样品；

其中，所述引导部还包括样品空间，所述样品空间形成在所述第一主体和第二主体之间，并与所述注入口连通，从所述注入口注入的样品容置在所述样品空间；

其中，所述第二主体包括形成在与过滤膜的流出面对应的位置上的流出侧空间，所述流出侧空间内容置渗透液；

其中，所述过滤膜由生物惰性材料形成；

其中，所述样品是包含稀有细胞颗粒的生物样品，并且所述渗透液是与通过所述过滤膜进行过滤从所述生物样品分离出所述稀有细胞颗粒后的溶液相同状态的溶液；

其中，所述第一主体和所述第二主体形成为可围绕中心旋转的盘形结构，

其中，所述注入口、所述引导部和所述流入侧空间从所述中心沿着所述盘形结构的径向依次设置，以及

其中，所述流出侧空间沿着与所述径向垂直的方向通过所述过滤膜设置在所述流入侧空间下方。

2.根据权利要求1所述的颗粒过滤装置，还包括：

过滤物储存部，其形成在所述第一主体和第二主体之间并连接于所述流出侧空间，用于储存经过过滤膜的过滤物。

3.根据权利要求2所述的颗粒过滤装置，其中，

所述第二主体上形成有用于连接流出侧空间和所述过滤物储存部的流道。

4.根据权利要求3所述的颗粒过滤装置，其中，

所述第一主体上还形成有与所述引导部相连的换气口。

5.根据权利要求4所述的颗粒过滤装置，其中，

所述过滤膜从所述第二主体的中心沿径向隔开布置。

6.根据权利要求5所述的颗粒过滤装置，其中，

所述注入口位于所述第一主体的中心和所述过滤膜之间。

7.根据所述权利要求6所述的颗粒过滤装置，其中，

所述引导部形成为沿样品的移动方向从所述样品空间靠近流入侧空间宽度逐渐沿径向变窄。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的颗粒过滤装置，其中，

容置所述渗透液使其与过滤膜的流出面接触。

9.根据权利要求8所述的颗粒过滤装置，其中，

所述渗透液为成分与经过滤膜过滤的过滤物相同的溶液。

10.根据权利要求8所述的颗粒过滤装置，其中，

所述过滤膜为具有直径为10nm至30cm的气孔的结构。

11.根据权利要求10所述的颗粒过滤装置，其中，

所述过滤膜为过滤出生物细胞、无机材料颗粒及有机材料颗粒的结构。

12.一种颗粒过滤方法，包括下列步骤：

向颗粒过滤装置的流出侧空间注入渗透液；

向所述颗粒过滤装置注入样品；

通过产生离心力将所述样品引导至所述颗粒过滤装置的过滤膜；以及

通过所述过滤膜对所述样品进行过滤以分离出颗粒；

其中，所述颗粒过滤装置包括：

第一主体，其连接于所述过滤膜的流入面，用于向过滤膜的流入面供应样品；以及

第二主体，其连接于过滤膜的流出面，用于容置经所述过滤膜颗粒被分离的渗透液；

其中，所述第一主体包括:流入侧空间，其形成在与过滤膜的流入面对应的位置上，样品流入所述流入侧空间；注入口，用于注入样品；引导部，其连接所述注入口和所述流入侧空间，用于输送样品；

其中，所述引导部还包括样品空间，所述样品空间形成在所述第一主体和第二主体之间，并与所述注入口连通，从所述注入口注入的样品容置在所述样品空间；

其中，所述第二主体包括形成在与过滤膜的流出面对应的位置上的流出侧空间，所述流出侧空间内容置渗透液；

其中，所述过滤膜由生物惰性材料形成；

其中，所述样品是包含稀有细胞颗粒的生物样品，并且所述渗透液是与通过所述过滤膜进行过滤从所述生物样品分离出所述稀有细胞颗粒后的溶液相同状态的溶液；

其中，所述第一主体和所述第二主体形成为可围绕中心旋转的盘形结构，

其中，所述注入口、所述引导部和所述流入侧空间从所述中心沿着所述盘形结构的径向依次设置，以及

其中，所述流出侧空间沿着与所述径向垂直的方向通过所述过滤膜设置在所述流入侧空间下方。

Images