CN115156059A - 一种微米级颗粒分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微米级颗粒分离装置及方法，其中，装置包括双腔式U型凹槽，涂覆在双腔式U型凹槽的四个外侧壁上端的密封胶层，结合在所述双腔室U型凹槽上端的盖板，所述密封胶层由凡士林和隔离子混合、微米级胶带或粘胶水加隔离子混合组成；所述双腔式U型凹槽由第一U型凹槽腔室和第二U型凹槽腔室一体成型组成，且所述第一U型凹槽腔室与第二U型凹槽腔室中间设置有单缝分离板，所述单缝分离板与所述所述双腔式U型凹槽的四个外侧壁等高。通过本发明装置能满足分离血液中不同尺寸的细胞的需求，其分离过程迅速，且十分温和，可保护细胞不被破坏，可以整体灭菌后使用，也可以放入生物安全柜中操作，避免细胞被污染，分离后的细胞可继续培养。

Description

一种微米级颗粒分离装置及方法
技术领域
本发明涉及颗粒分离技术领域，特别涉及一种微米级颗粒分离装置及方法。
背景技术
对微米级别的颗粒根据尺寸大小不同进行分离的技术，在检验、生物制药等众多领域都有广泛的应用。目前有两大主流分离技术：一是基于过滤原理，即利用特定孔径的过滤网或过滤筛进行过滤；二是基于体积排除原理，即利用分离柱进行分离。但对于样本体积较小(如分散样本颗粒的介质只有数毫升的情况)，或较为脆弱的样本(如样本颗粒很容易破碎或需要继续培养细胞样本)，都要求能够快速地、温和地完成分离，以避免分离过程颗粒破碎或细胞死亡。尤其对于细胞的分离，还要求分离装置整体轻便，可放入生物安全柜中使用以避免细胞污染，目前尚未有该类产品。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微米级颗粒分离装置及方法，旨在解决现有技术无法快速、温和地对不同大小的细胞样本进行分离的问题。
本发明的技术方案如下：
一种微米级颗粒分离装置，其中，包括双腔式U型凹槽，涂覆在所述双腔式U型凹槽的四个外侧壁上端的密封胶层，通过所述密封胶层结合在所述双腔室U型凹槽上端的盖板，所述密封胶层由凡士林和隔离子混合、微米级胶带或粘胶水加隔离子混合形成；所述双腔式U型凹槽由第一U型凹槽腔室和第二U型凹槽腔室一体成型组成，且所述第一U型凹槽腔室与第二U型凹槽腔室中间设置有单缝分离板，所述单缝分离板与所述双腔式U型凹槽的四个外侧壁等高，所述单缝分离板上端也附有密封胶层；所述第一U型凹槽腔室的两端分别设置有第一进液口和第一出液口；所述第二U型凹槽腔室的两端分别设置有第二进液口和第二出液口。
所述的微米级颗粒分离装置，其中，所述隔离子的粒径或微米级胶带的厚度为5-100微米。
所述的微米级颗粒分离装置，其中，所述第一进液口、第一出液口、第二进液口以及第二出液口均连接有管道。
所述的微米级颗粒分离装置，其中，所述管道上均设置有可拆卸的夹具。
一种基于微米级颗粒分离装置的微米级颗粒分离方法，其中，包括步骤：
封闭第一出液口，打开第一进液口和第二进液口及第二出液口，采用注射器将分离液通过所述第一进液口注满双腔式U型凹槽，直至冲洗液从所述第二出液口流出；
将待分离样品溶液从所述第一进液口注入到双腔式U型凹槽中，所述待分离样品液体包括粒径小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的小颗粒以及粒径大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的大颗粒；
保持第一出液口封闭，保持第二出液口打开，将分离液注入双腔式U型凹槽中，直至多余分离液从所述第一出液口流出，完成微米级颗粒分离。
所述的微米级颗粒分离方法，其中，将分离液注入双腔式U型凹槽中的步骤包括：
关闭第一进液口，打开第二进液口，从第二进液口注入分离液；或者，关闭第二进液口，打开第一进液口，从第一进液口注入分离液；或者，打开第一进液口和第二进液口，从两个进液口同时注入分离液。
所述的微米级颗粒分离方法，其中，所述待分离样品溶液为细胞混合悬液，所述细胞混合悬液包括粒径小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的血细胞以及粒径大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的肿瘤细胞。
所述的微米级颗粒分离方法，其中，所述细胞混合溶液中还包括抗凝血酶。
有益效果：本发明提供的微米级颗粒分离装置成本低廉，加工制造简便，操作简便，通过所述装置可以快速分离分散于少量介质中的不同尺寸的颗粒，可以整体灭菌后使用，能很好地满足分离血液中不同尺寸的细胞的需求，其分离过程迅速，且十分温和，可以保护细胞不被破坏，且可以放入生物安全柜中操作，避免细胞被污染，分离后的细胞可以继续培养。
附图说明
图1为本发明一种微米级颗粒分离装置的侧视结构示意图。
图2为本发明一种微米级颗粒分离装置的俯视结构示意图。
图3为本发明实施例中往双腔式U型凹槽中注入细胞混合溶液时的状态图。
图4为本发明实施例中往双腔式U型凹槽中注入细胞混合溶液后，实现细胞分离的状态图。
图5为本发明一种微米级颗粒分离方法的流程图。
图6为本发明实施例中细胞混合溶液的制备示意图。
具体实施方式
本发明提供一种微米级颗粒分离装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图2，本发明提供了一种微米级颗粒分离装置，如图所示，其包括双腔式U型凹槽10，涂覆在所述双腔式U型凹槽10的四个外侧壁上端的密封胶层20，通过所述密封胶层20结合在所述双腔室U型凹槽10上端的盖板30，所述密封胶层20由凡士林21和隔离子22混合、微米级胶带23A或者粘胶水23B加隔离子22混合组成；所述双腔式U型凹槽10由第一U型凹槽腔室11和第二U型凹槽腔室12一体成型组成，且所述第一U型凹槽腔室11与第二U型凹槽腔室12中间设置有单缝分离板13，所述单缝分离板13与所述所述双腔式U型凹槽10的四个外侧壁等高，所述单缝分离板13上端也附有密封胶层20；所述第一U型凹槽腔室11的两端分别设置有第一进液口111和第一出液口112；所述第二U型凹槽腔室12的两端分别设置有第二进液口121和第二出液口122。
本实施例中，所述微米级颗粒分离装置包括的所述双腔式U型凹槽10也可叫单缝双槽四通道分离器，其结构简单、成本低廉、操作简便，所述微米级颗粒分离装置可以快速分离分散于少量介质中的不同尺寸的颗粒，能很好地满足分离血液中不同尺寸的细胞的需求，其分离过程迅速，且十分温和，可以保护细胞不被破坏，可以整体灭菌后使用，也可以放入生物安全柜中操作，避免细胞被污染，分离后的细胞可以继续培养。具体来讲，由于所述盖板30通过所述密封胶层20结合在所述双腔室U型凹槽10上端，这使得所述盖板30与所述单缝分离板13之间形成单缝分离区，所述单缝分离区的高度即为隔离子22的粒径大小或微米级胶带23A的厚度，因此，当从所述第一进液口持续注入待分离样品溶液时，所述待分离样品溶液中小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的颗粒可以从第一U型凹槽腔室11进入到第二U型凹槽腔室12，而待分离样品溶液中大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的颗粒则留在所述第一U型凹槽腔室11中，从而实现待分离样品溶液中不同大小颗粒的分离。
在一些实施方式中，所述隔离子的粒径或微米级胶带的厚度为5-100微米。在本实施例中，采用不同粒径大小的隔离子或不同厚度的微米级胶带，可用于分离分散于介质中不同尺寸的颗粒。作为举例，若所述隔离子的粒径大小或微米级胶带的厚度为5微米，则可实现将介质中大于5微米和小于5微米的颗粒进行分离；若所述隔离子的粒径大小或微米级胶带厚度为8微米，则可实现将介质中大于8微米和小于8微米的颗粒进行分离；若所述隔离子的粒径大小或微米级胶带厚度为100微米，则可实现将介质中大于100微米和小于100微米的颗粒进行分离。
在一些实施方式中，如图3-图4所示，所述第一进液口、第一出液口、第二进液口以及第二出液口均连接有管道，所述管道上均设置有可拆卸的夹具。在本实施例中，通过在所述第一进液口、第一出液口、第二进液口以及第二出液口连接管道，便于溶液的输入与输出、收集。通过在管道上设置有可拆卸的夹具，便于在进行微米级颗粒分离时，控制管道的打开与封闭。
在一些实施方式中，基于所述微米级颗粒分离装置，本发明实施方式还提供一种微米级颗粒分离方法，如图5所示，其包括步骤：
S10、封闭第一出液口，打开第一进液口和第二进液口及第二出液口，采用注射器将冲洗液通过所述第一进液口注满双腔式U型凹槽，直至冲洗液高于所述第一出液口孔径顶端；
S20、采用注射器将待分离样品溶液从所述第一进液口注入到双腔式U型凹槽中，所述待分离样品溶液包括粒径小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的小颗粒以及粒径大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的大颗粒；
S30、采用注射器将分离液从所述第二进液口注入到双腔式U型凹槽中，其中颗粒大于隔离子粒径产生涡流随压力增加自上而下沉底，所述待分离样品溶液注入完成后，继续将所述第一进液口连接分离液注入至管道进行持续冲洗第一U型凹槽腔室，逐渐液面高于单缝分离板，可见小于隔离子粒径或微米级胶带薄层的小颗粒从所述第一U型凹槽腔室溢流穿过单缝分离板直至第二U型凹槽腔室随分离液从所述第二出液口流出，完成小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的小颗粒收集；
S40、打开所述第一出液口，封闭第二出液口，采用注射器加压持续注射将分离液从所述第二进液口注入到第二U型凹槽腔室中，直至粒径大于隔离子粒径或微米级胶带薄层的大颗粒随分离液从所述第一出液口流出，完成待分离样品溶液中大于隔离子粒径或微米级胶带薄层的大颗粒收集，此流程由始至终即微米级颗粒分离。
下面以本发明微米级颗粒分离装置中隔离子粒径或微米级胶带厚度为8微米，所述待分离样品溶液为细胞混合溶液为例，对本发明微米级颗粒分离方法做进一步的解释说明：
获取血细胞溶液，对所述血细胞溶液中的血细胞进行染色，得到黄色血细胞溶液，所述血细胞的粒径为5微米左右，如图6所示；
获取肿瘤细胞溶液，对所述肿瘤细胞溶液中的肿瘤细胞进行染色，得到蓝色肿瘤细胞溶液，所述肿瘤细胞的粒径为20微米左右，如图6所示；
将所述黄色血细胞溶液与所述蓝色肿瘤细胞溶液混合均匀，得到姜茶色的细胞混合溶液，如图6所示；
封闭第一出液口，打开第一进液口和第二进液口及第二出液口，采用注射器将冲洗液通过所述第一进液口注满双腔式U型凹槽，直至冲洗液高于所述第一出液口孔径顶端，通过夹具封闭所述第一出液口，阻断液体流通；
如图3所示，采用注射器将姜茶色的细胞混合溶液从所述第一进液口注入到双腔式U型凹槽中，在注入过程中，所述细胞混合溶液先注满第一U型凹槽腔室，然后通过单缝分离区逐渐流入到第二U型凹槽腔室中；所述细胞混合溶液在从第一U型凹槽腔室流入第二U型凹槽腔室的过程中，所述细胞混合溶液中小尺寸的黄色血细胞可通过单缝分离区从而进入到第二U型凹槽腔室中，而大尺寸的蓝色肿瘤细胞则因为无法通过单缝分离区而留在第一U型凹槽腔室中；
采用注射器将分离液从所述第二进液口注入到第二U型凹槽腔室中，其中大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的大尺寸蓝色肿瘤细胞产生涡流随压力增加自上而下沉底，当所述细胞混合溶液注入完成后，继续将所述第一进液口连接分离液注入至管道进行持续冲洗第一U型凹槽腔室，逐渐液面高于单缝分离板，可见小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的小颗粒从所述第一U型凹槽腔室溢流穿过单缝分离板直至第二U型凹槽腔室随分离液从所述第二出液口流出，完成小尺寸的黄色血细胞的收集；
打开所述第一出液口，封闭第二出液口，采用注射器加压持续注射将分离液从所述第二进液口注入到第二U型凹槽腔室中，直至大尺寸的蓝色肿瘤细胞随分离液从所述第一出液口流出，完成细胞混合溶液中大尺寸的蓝色肿瘤细胞收集，此流程由始止终即相对大小尺寸细胞分离，此时可以观察到第一U型凹槽腔室输出第一出液口收集大尺寸的肿瘤细胞呈现蓝色，而第二U型凹槽腔室输出端第二出液口收集小尺寸的血细胞呈现黄色，如图4所示。
在一些实施方式中，为保证细胞混合溶液的稳定性，所述细胞混合溶液中还包括抗凝血酶。
综上所述，本发明提供的微米级颗粒分离装置成本低廉，加工制造简便，操作简便，通过所述装置可以快速分离分散于少量介质中的不同尺寸的颗粒，能很好地满足分离血液中不同尺寸的细胞的需求，其分离过程迅速，且十分温和，可以保护细胞不被破坏，可以整体灭菌后使用，也可以放入生物安全柜中操作，避免细胞被污染，分离后的细胞可以继续培养。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种微米级颗粒分离装置，其特征在于，包括双腔式U型凹槽，涂覆在所述双腔式U型凹槽的四个外侧壁上端的密封胶层，通过所述密封胶层结合在所述双腔室U型凹槽上端的盖板，所述密封胶层由凡士林和隔离子混合、微米级胶带或粘胶水加隔离子混合形成；所述双腔式U型凹槽由第一U型凹槽腔室和第二U型凹槽腔室一体成型组成，且所述第一U型凹槽腔室与第二U型凹槽腔室中间设置有单缝分离板，所述单缝分离板与所述双腔式U型凹槽的四个外侧壁等高，所述单缝分离板上端也附有密封胶层；所述第一U型凹槽腔室的两端分别设置有第一进液口和第一出液口；所述第二U型凹槽腔室的两端分别设置有第二进液口和第二出液口。
2.根据权利要求1所述的微米级颗粒分离装置，其特征在于，所述隔离子的粒径或微米级胶带的厚度为5-100微米。
3.根据权利要求1所述的微米级颗粒分离装置，其特征在于，所述第一进液口、第一出液口、第二进液口以及第二出液口均连接有管道。
4.根据权利要求1所述的微米级颗粒分离装置，其特征在于，所述管道上均设置有可拆卸的夹具。
5.一种基于权利要求1-4任一所述微米级颗粒分离装置的微米级颗粒分离方法，其特征在于，包括步骤：
封闭第一出液口，打开第一进液口和第二进液口及第二出液口，采用注射器将分离液通过所述第一进液口注满双腔式U型凹槽，直至冲洗液从所述第二出液口流出；
将待分离样品溶液从所述第一进液口注入到双腔式U型凹槽中，所述待分离样品液体包括粒径小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的小颗粒以及粒径大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的大颗粒；
保持第一出液口封闭，保持第二出液口打开，将分离液注入双腔式U型凹槽中，直至多余分离液从所述第一出液口流出，完成微米级颗粒分离。
6.根据权利要求5所述的微米级颗粒分离方法，其特征在于，将分离液注入双腔式U型凹槽中的步骤包括：
关闭第一进液口，打开第二进液口，从第二进液口注入分离液；或者，关闭第二进液口，打开第一进液口，从第一进液口注入分离液；或者，打开第一进液口和第二进液口，从两个进液口同时注入分离液。
7.根据权利要求5所述的微米级颗粒分离方法，其特征在于，所述待分离样品溶液为细胞混合悬液，所述细胞混合悬液包括粒径小于隔离子粒径或微米级胶带厚度的血细胞以及粒径大于隔离子粒径或微米级胶带厚度的肿瘤细胞。
8.根据权利要求7所述的微米级颗粒分离方法，其特征在于，所述细胞混合溶液中还包括抗凝血酶。
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