CN214894396U - 一种生物样本分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物样本分离的技术领域，更具体地，涉及一种生物样本分离装置，包括采样容器、均质器、过滤器、平衡液容器、泵组件、管道系统、离心组件以及用于为分离装置创造厌氧环境的厌氧系统，所述采样容器置于均质器内，所述离心组件包括与管道系统连通的离心盘，所述采样容器、过滤器、平衡液容器、离心盘之间借助所述管道系统相互连通，所述泵组件连接于管道系统为管道系统内液体泵送提供动力。本实用新型通过泵组件泵送液体、通过离心盘分离提取生物样本，卫生环保、可快速高效地提取生物样本；另外，本实用新型在厌氧环境下进行生物样本的分离提取，可有效避免氧气对生物样本品质产生的不良影响。

Description

一种生物样本分离装置

技术领域

本实用新型涉及生物样本分离的技术领域，更具体地，涉及一种生物样本分离装置。

背景技术

人体肠道内有非常多的菌群维持肠道的正常运行，一些不良的菌群造成肠道内出现一些病变及肠道消化功能紊乱，临床上常从粪便中提取肠道菌用以判断肠道中菌群是否平衡。目前，粪便的常规检查是通过对粪便菌酯化、按照一定比例进行稀释、然后培养计算得到各类细胞菌群数的总数。然而这种方法操作复杂、检测耗时长、不卫生、不环保、操作环境恶劣且不利于肠道菌群液的产品品质。

中国专利201520959785.5公开了一种从人体粪便中获得肠道微生物菌群的提取系统，包括采样袋、均质过滤装置和离心机；所述均质过滤装置包括均质过滤袋和均质器；所述均质过滤袋的内部有滤膜夹层。上述方案虽然卫生环保、可快速高效地提取肠道菌群，然而上述方案在用于生物样本分离时，样本转移和添加稀释液的过程中易将样本暴露在空气中，导致生物样本的产品品质无法得到保障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种生物样本分离装置，卫生环保、可快速高效地提取生物样本、且可提升和保证生物样本的产品品质。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种生物样本分离装置，包括采样容器、均质器、过滤器、平衡液容器、泵组件、管道系统、离心盘及用于为分离装置创造厌氧环境的厌氧系统，所述采样容器置于均质器内，所述采样容器、过滤器、平衡液容器、离心盘之间借助所述管道系统相互连通，所述泵组件连接于管道系统为管道系统内液体泵送提供动力。

本实用新型的生物样本分离装置，在分离之前，先采用厌氧系统在分离装置内形成厌氧环境，且整个管道系统封闭；生物样本稀释于平衡液内盛装于采样容器内，经均质器粉碎均质后经过滤后在泵组件的作用下泵送至离心盘，离心盘离心将杂质和生物样本分离开来；在泵组件的作用下，将平衡液泵送至离心盘洗涤过滤以提高生物样本的分离品质。本实用新型通过泵组件泵送液体、通过离心盘分离提取生物样本，卫生环保、可快速高效地提取生物样本；另外，本实用新型在厌氧环境下进行生物样本的分离提取，可有效避免氧气对生物样本品质产生的不良影响。

进一步地，所述采样容器为采样袋，所述采样袋倒置于均质器内且采样袋与管道系统连通。

进一步地，所述过滤器设于管道系统靠近采样容器一端，且所述过滤器为多级过滤器，所述多级过滤器截留的杂质尺寸自近采样容器端向离心盘端逐渐减小。

进一步地，所述厌氧系统包括惰性气体瓶、气泵及阀门，所述气泵连通于惰性气体瓶和管道系统间，所述阀门设于气泵和管道系统之间。

进一步地，所述泵组件包括第一蠕动泵和第二蠕动泵，所述管道系统包括连接于采样容器和离心盘之间的第一管道回路以及连接于平衡液容器和离心盘之间的第二管道回路，所述第一蠕动泵、第二蠕动泵分别设于第一管道回路、第二管道回路。

进一步地，所述管道系统包括连通设置的第一管路和第二管路，所述采样容器和平衡液容器均连通于第一管路，所述离心盘连通于第二管路的端部，所述第一管路和第二管路的连接处设有旋转接头。

进一步地，所述离心组件包括电机和旋转臂，所述旋转臂连接于电机的输出端，所述离心盘连接于旋转臂远离电机的一端。

进一步地，所述离心盘包括第一壳体、第二壳体以及连接于第一壳体和第二壳体之间的滤膜，所述第一壳体和滤膜之间形成收集腔，所述第二壳体和滤膜之间形成废液腔，所述收集腔连通有与管道系统连通的进液口，所述废液腔连通有出液口，所述滤膜的孔径小于生物样本的直径。

进一步地，所述收集腔为倒锥形结构，所述倒锥形结构的横截面积朝远离滤膜的方向逐渐减小。

进一步地，所述滤膜的孔径为0.1μm～0.45μm，离心组件的离心速度为7000rpm～15000rpm，离心加速度为3000g～30000g。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的生物样本分离装置，卫生环保、可快速高效地提取生物样本，且可有效避免氧气对生物样本品质产生的不良影响。

附图说明

图1为一种生物样本分离装置的系统示意图；

图2为生物样本分离装置离心盘的结构示意图；

图3为另一种肠道生物样本分离装置的系统示意图；

附图中：1、采样容器；2、均质器；3、过滤器；4、平衡液容器；5、泵组件；51、第一蠕动泵；52、第二蠕动泵；6、管道系统；7、离心组件；71、电机；72、旋转臂；73、离心盘；731、第一壳体；732、第二壳体；733、滤膜；734、收集腔；735、废液腔；736、进液口；737、出液口；8、厌氧系统；81、惰性气体瓶；82、气泵；83、阀门；9、旋转接头；10、废液槽；11、废液袋。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

如图1至图2所示为本实用新型的生物样本分离装置的实施例，包括采样容器1、均质器2、过滤器3、平衡液容器4、泵组件5、管道系统6、离心组件7以及用于为分离装置创造厌氧环境的厌氧系统8，所述采样容器1置于均质器2内，所述离心组件7包括与管道系统6连通的离心盘73，所述采样容器1、过滤器3、平衡液容器4、离心盘73之间借助所述管道系统6相互连通，所述泵组件5连接于管道系统6为管道系统6内液体泵送提供动力。需要说明的是，本实施例的管道系统6上可设置多处阀门以控制液体的流动，多处阀门可均采用电磁阀以实现各处阀门的自动控制。

本实施例在实施时，在分离生物样本之前，先采用厌氧系统8在分离装置内形成厌氧环境，且整个管道系统6封闭；粪便样品稀释于平衡液内盛装于采样容器1内，经均质器2粉碎均质后经过滤后在泵组件5的作用下泵送至离心盘73，离心盘73离心将杂质和生物样本分离开来；在泵组件5的作用下，将平衡液泵送至离心盘洗涤过滤并重复多次以提高生物样本的分离品质。本实用新型通过泵组件5泵送液体、通过离心盘73分离提取生物样本，卫生环保、可快速高效地提取生物样本；另外，本实用新型在厌氧环境下进行生物样本的分离提取，可有效避免氧气对生物样本品质产生的不良影响。本实施例尤其适用于肠道菌群样本的分离提取，当然也可适用于肿瘤细胞、癌细胞等活性不受厌氧环境影响的细胞样本的分离提取。

在其中一个实施例中，所述采样容器1为采样袋，所述采样袋倒置于均质器2内且采样袋与管道系统6连通。本实施例的采样袋为双层采样袋，包括内外两层，且可在袋体设置撕口便于样品的盛装和袋体的密封，粪便样品稀释于平衡液内盛装于采样袋内。相应地，本实施例的均质器2采用拍打式均质器2，实施时，拍打式均质器2对采样袋拍打振荡，将采样袋内的样品粉碎均质，得到均质过滤液。

在另外一个实施例中，所述采样容器1可为采样瓶，采样瓶倒置于均质器2内且采样瓶与管道系统6连通。本实施例的均质器2可采用振荡盘，实施时，振荡盘振荡采样瓶，将采样袋内的样品粉碎均质，得到均质过滤液。

在另外一个实施例中，所述采样容器1可为采样盒，采样盒倒置于摇摆式均质器且采样盒与管道系统6连通。本实施例的摇摆式均质器可带动采样盒上下左右多个方向摇摆，采样盒内的样品碰撞粉碎，得到均质过滤液。为改善过滤液的均质效果，本实施例还可辅助以超声，在采样盒内或采样盒外设置超声发生器向样品施加超声波。

采样容器1除上述三种方式外，其他能够实现样品盛装、配合均质器或振荡器或摇摆式均质器等设备使用的采样容器1均可适用于本实用新型。

在其中一个实施例中，所述过滤器3设于管道系统6靠近采样容器1一端，且所述过滤器3为多级过滤器3，所述多级过滤器3截留的杂质尺寸自近采样容器1端向离心盘73端逐渐减小。本实施例中，过滤器3靠近采样容器1设置，设置在流体方向的最前端，使得在清洗样本的过程中，一些较大的杂质能被首先过滤出去。另外，本实施例的过滤器3采用多级过滤器3，可经过粗滤、精滤多级过滤得到杂质含量少的过滤液。多级过滤器3每级过滤器3的滤膜733孔径可根据分离对象的成分进行设计。

在其中一个实施例中，所述厌氧系统8包括惰性气体瓶81、气泵82及阀门83，所述气泵82连通于惰性气体瓶81和管道系统6间，所述阀门83设于气泵82和管道系统6之间。本实施例实施时，通过气泵82将惰性气体瓶81内的惰性气体送入至管道系统6和采样容器1、平衡液容器4中，在分离装置内形成惰性无氧氛围，以避免氧气对生物样本的影响。

在另外一个实施例中，所述厌氧系统8可不是机械结构上的改进，可为生物质的改变，在样品容器1内添加消耗氧气的物质，过滤液在管道系统6内流动的同时，消耗氧气的物质消耗管道系统6内氧气形成无氧环境，以避免氧气对生物样本产品产生不良影响。

在其中一个实施例中，所述泵组件5包括第一蠕动泵51和第二蠕动泵52，所述管道系统6包括连接于采样容器1和离心盘73之间的第一管道回路以及连接于平衡液容器4和离心盘73之间的第二管道回路，所述第一蠕动泵51、第二蠕动泵52分别设于第一管道回路、第二管道回路。本实施例实施时，第一蠕动泵51将采样容器1内样本溶液泵至离心盘73，离心盘73离心分离；第二蠕动泵52将平衡液容器4内的平衡液泵送至离心盘73对得到的样本洗涤再离心，重复多次，可有效改善获得的生物样本的品质。

在另外一个实施例中，除采用第一蠕动泵51和第二蠕动泵52作为泵组件5外，还可采用注射泵作为泵组件，通过控制阀门，注射泵将采样容器内的液体或平衡液容器内的液体先吸附进注射泵内，再通过控制阀门，将注射泵内的液体推出至离心盘。

在其中一个实施例中，所述管道系统6包括连通设置的第一管路和第二管路，所述采样容器1和平衡液容器4均连通于第一管路，所述离心盘73连通于第二管路的端部，所述第一管路和第二管路的连接处设有旋转接头9。旋转接头9的设置是为了防止离心盘73在离心旋转时导致的管路缠绕。旋转接头9包括转动连接的第一连接部和第二连接部，第一连接部固定，与第一管路连接，第二连接部可相对第一连接部转动，其旋转轴线与旋转臂72的旋转轴线平行。如此，在离心转动过程中，第二管路和离心盘73作为一整体旋转，第二管路在旋转过程并不会相互缠绕。

在其中一个实施例中，所述离心组件7包括电机71和旋转臂72，所述旋转臂72连接于电机71的输出端，所述离心盘73连接于旋转臂72远离电机71的一端。本实施例实施时，电机71带动旋转臂72围绕电机71轴线旋转，离心盘73沿圆周转动实现生物样本过滤液的离心分离，生物样本积聚在离心盘73远离电机71轴线的一端。本实施例中，离心盘73可为两组、两组离心盘73分别设置在旋转臂72的两端，两组离心盘73内同时离心分离，可提高生物样本的分离效率。当然，本实施例的离心盘73的数量不限于两个，也可以设置多组离心盘73以进一步提高生物样本的分离效率。

在其中一个实施例中，所述离心盘73包括第一壳体731、第二壳体732以及连接于第一壳体731和第二壳体732之间的滤膜733，所述第一壳体731和滤膜733之间形成收集腔734，所述第二壳体732和滤膜733之间形成废液腔735，所述收集腔734连通有与管道系统6连通的进液口736，所述废液腔735连通有出液口737，所述滤膜733的孔径小于生物样本的直径，如图2所示。本实施例在实施时，待过滤过滤液从进液口736进入收集腔734，在离心力以及液体推进力的作用下，过滤出的废液透过滤膜733进入废液腔735，通过出液口737排出，本实施例可在出液口737下方设置一环形废液槽10，废液槽10位于出液口737转动路径的下方，收集废液；离心过程中，目标生物样本被滤膜733阻挡并在离心力的作用下甩离滤膜733而沉降于收集腔734内，这样，结束离心后，操作人员可直接取走离心盘73获得生物样本。其中，滤膜733为亲水性过滤膜733。

在另外一个实施例中，为保证分离装置严格的厌氧环境，本实施例在出液口737连接有一废液袋11用以收集废液，如图3所示。如此设置，除形成密封环境外，还可避免废液对环境造成污染。

在其中一个实施例中，所述收集腔734为倒锥形结构，所述倒锥形结构的横截面积朝远离滤膜733的方向逐渐减小。收集腔734的截面形状可为方形或圆形，由于最远离离心轴位置的离心力最大，可以使得细胞更好地沉积于收集腔734，使其不容易堵塞至滤膜733孔处，保证过滤的顺畅。

在其中一个实施例中，当本实施例用于分离提取肠道菌群时，所述滤膜733的孔径为0.1μm～0.45μm，离心组件7的离心速度为7000rpm～15000rpm，离心加速度为3000g～30000g。肠道菌的大小在0.22μm以上，滤膜733的孔径小于肠道菌的大小，以截留肠道菌在收集腔734内，而同时滤膜733的孔径不能过小，过小孔径的滤膜733易降低废液由收集腔734向废液腔735流动的速率。另外，由于肠道菌的大小与细胞相比小很多，分离肠道菌的离心速度设置为7000rpm～15000rpm以获得较好的离心效果；当本实施例用于肿瘤细胞的分离提取时，滤膜733的孔径和离心组件7的离心速度可根据肿瘤细胞的大小做出适应性改变。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物样本分离装置，其特征在于：包括采样容器(1)、均质器(2)、过滤器(3)、平衡液容器(4)、泵组件(5)、管道系统(6)、离心组件(7)以及用于为分离装置创造厌氧环境的厌氧系统(8)，所述采样容器置于均质器(2)内，所述离心组件(7)包括与管道系统(6)连通的离心盘，所述采样容器、过滤器(3)、平衡液容器(4)、离心盘之间借助所述管道系统(6)相互连通，所述泵组件(5)连接于管道系统(6)为管道系统(6)内液体泵送提供动力。

2.根据权利要求1所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述采样容器(1)为采样袋，所述采样袋倒置于均质器(2)内且采样袋与管道系统(6)连通。

3.根据权利要求1所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述过滤器(3)设于管道系统(6)靠近采样容器(1)一端，且所述过滤器(3)为多级过滤器(3)，所述多级过滤器(3)截留的杂质尺寸自近采样容器(1)端向离心盘(73)端逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述厌氧系统(8)包括惰性气体瓶(81)、气泵(82)及阀门(83)，所述气泵(82)连通于惰性气体瓶(81)和管道系统(6)间，所述阀门(83)设于气泵(82)和管道系统(6)之间。

5.根据权利要求1所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述泵组件(5)包括第一蠕动泵(51)和第二蠕动泵(52)，所述管道系统(6)包括连接于采样容器(1)和离心盘(73)之间的第一管道回路以及连接于平衡液容器(4)和离心盘(73)之间的第二管道回路，所述第一蠕动泵(51)、第二蠕动泵(52)分别设于第一管道回路、第二管道回路。

6.根据权利要求1所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述管道系统(6)包括连通设置的第一管路和第二管路，所述采样容器(1)和平衡液容器(4)均连通于第一管路，所述离心盘(73)连通于第二管路的端部，所述第一管路和第二管路的连接处设有旋转接头(9)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述离心组件(7)包括电机(71)和旋转臂(72)，所述旋转臂(72)连接于电机(71)的输出端，所述离心盘(73)连接于旋转臂(72)远离电机(71)的一端。

8.根据权利要求7所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述离心盘(73)包括第一壳体(731)、第二壳体(732)以及连接于第一壳体(731)和第二壳体(732)之间的滤膜(733)，所述第一壳体(731)和滤膜(733)之间形成收集腔(734)，所述第二壳体(732)和滤膜(733)之间形成废液腔(735)，所述收集腔(734)连通有与管道系统(6)连通的进液口(736)，所述废液腔(735)连通有出液口(737)，所述滤膜(733)的孔径小于生物样本的直径。

9.根据权利要求8所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述收集腔(734)为倒锥形结构，所述倒锥形结构的横截面积朝远离滤膜(733)的方向逐渐减小。

10.根据权利要求8所述的生物样本分离装置，其特征在于，所述滤膜(733)的孔径为0.1μm～0.45μm，离心组件(7)的离心速度为7000rpm～15000rpm，离心加速度为3000g～30000g。

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