气动洗脱结构及分离装置的制作方法

1.本技术涉及外泌体分离技术领域，具体地，涉及一种用于冲洗沉积于滤膜的膜性囊泡的气动洗脱结构及分离装置。


背景技术：

2.外泌体(exosome)分离装置主要是基于尺寸排阻法将膜性囊泡(membrane vesicles)截留在纳米滤膜表面并滤除污染物。当膜性囊泡的分离完成后，膜性囊泡会沉积在纳米滤膜表面形成一层相对稳定/稳固的类胶状物质，后续使用或者保存膜性囊泡时都需要将其重新分散至溶液中以形成混悬液。
3.针对将沉积在纳米滤膜上的膜性囊泡重新分散至溶液中，现有的做法主要是通过移液器吸取适量的溶液，然后使用一定量液体对纳米滤膜表面进行多次冲刷，以将膜性囊泡洗脱并形成混悬液。但是，利用流体的动能对附着在滤膜表面的膜性囊泡进行冲刷，不可避免的剪切力对囊泡会造成破坏，并且纳米滤膜的边界层的部分囊泡难以被冲刷下来，从而降低了膜性囊泡的回收质量及回收率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述问题的气动洗脱结构。
5.另外，还有必要提供一种具有上述洗脱结构的分离装置。
6.一种气动洗脱结构，用于洗脱沉积于滤膜一侧的目标物，所述洗脱结构包括：
7.洗脱室，用于容置所述滤膜及洗脱液；
8.气压振荡装置，连通所述洗脱室，所述气压振荡装置用于给所述洗脱室内提供压强振荡场，使得所述目标物从所述滤膜的一侧脱落并分散于所述洗脱液。
9.进一步地，所述洗脱室包括底板、盖板以及连接于所述底板和所述盖板之间的两个侧板，所述底板、所述盖板以及所述侧板共同围设形成收容空间，所述收容空间用于收容所述滤膜和所述洗脱液，所述侧板贯穿设置有第一开孔，所述气压振荡装置通过所述第一开孔连通所述收容空间。
10.进一步地，所述底板朝向所述收容空间的一侧部分露出于所述第一开孔，所述侧板对应所述第一开孔设置有连通管，所述气压振荡装置连通所述连通管。
11.进一步地，所述盖板贯穿设置有第二开孔，所述第二开孔连通所述收容空间，所述第二开孔用于供所述洗脱液加入所述收容空间。
12.进一步地，所述底板朝向所述收容空间的一侧间隔设置有第一卡槽，所述盖板对应所述第一卡槽设置有第二卡槽，所述第一卡槽用于卡持所述滤膜的一端，所述第二卡槽用于卡持所述滤膜的另一端。
13.进一步地，所述第一卡槽和所述第二卡槽的数量各为两个，每一相对的所述第一卡槽和所述第二卡槽可用于卡持一个所述滤膜，每一所述侧板贯穿设置有第一开孔，每一所述第一开孔连通一个所述气压振荡装置。
14.进一步地，所述气压振荡装置包括第一恒压器、第二恒压器、切换阀以及控制器，所述第一恒压器用于提供具有第一压力的气体，所述第二恒压器用于提供具有第二压力的气体，所述第一压力和所述第二压力不相同，所述控制器连接所述切换阀，所述切换阀为三通阀，所述切换阀具有第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口连通第一恒压器，所述第二接口连接第二恒压器，所述第三接口连通一个第一开孔，所述控制器用于控制所述第一接口连通所述第三接口或者控制所述第二接口连通所述第三接口。
15.进一步地，所述气压振荡装置包括缸体、活塞以及驱动器，所述缸体连通所述洗脱室，所述活塞的一端传动连接驱动器，另一端可往复地设置于所述缸体内以压缩或者膨胀所述缸体内的气体。
16.进一步地，所述气压振荡装置给所述洗脱室提供的压强振荡场的压强为-30kpa至+30kpa，频率为100hz至500hz。
17.一种分离装置，用于分离液体样本中的目标物并得到目标物的混悬液，所述分离装置包括：如上所述的气动洗脱结构；
18.进液器，连通所述洗脱室，用以向所述洗脱室注入液体样本，以及
19.滤膜，设置于所述洗脱室内，用以过滤所述液体样本并在所述滤膜的一侧沉积所述目标物。
20.本技术提供的气动洗脱结构通过在洗脱室上连接空气振荡器，该空气振荡器可以给洗脱室内提供压强频繁变化的空气，使得洗脱室内一侧沉积有目标物的滤膜也发生频繁地抖动，进而抖落目标物，使得目标物落入洗脱室内的洗脱液中，形成目标物混悬液。利用空气振荡器实现对滤膜的振动，不仅可以避免洗脱液的冲洗而对目标物造成的剪切破坏，同时由于滤膜整体设置在洗脱室内，频繁变化的压强可以使得滤膜整体发生抖动，使得滤膜边缘的目标物也可以被抖落下来，从而提高了目标物的回收质量及回收率。
附图说明
21.图1为本技术一实施例提供的气动洗脱结构的洗脱室的整体示意图。
22.图2为图1所示的气动洗脱结构沿线的截面示意图。
23.图3为本技术另一实施例提供的气动洗脱结构的剖视图。
24.图4为本技术第一实施例提供的分离装置的连接框图。
25.主要元件符号说明
26.气动洗脱结构100
27.洗脱室10
28.底板11
29.第一卡槽111
30.盖板12
31.第二开孔121
32.第二卡槽122
33.侧板13
34.第一开孔131
35.连通管132
36.收容空间14
37.第一气室141
38.第二气室142
39.气压振荡器20
40.第一恒压器21
41.第二恒压器22
42.切换阀23
43.第一接口23a
44.第二接口23b
45.第三接口23c
46.控制器24
47.导气管25
48.导流件30
49.导流管31
50.导流斜块32
51.导流面321
52.倾斜段321a
53.直立段321b
54.压缩气缸组件40
55.缸体41
56.开口411
57.活塞42
58.驱动器43
59.空气泵50
60.气压传感器60
61.进液器61
62.真空发生器70
63.控制装置80
64.滤膜200
65.目标物201
66.洗脱液202
67.目标物混悬液203
68.分离装置300
69.宽度d1
70.厚度d2
71.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
72.下面将结合本技术的优选实施方式及实施例对本技术的技术方案进行描述。需要
说明的是，当一个单元被描述为“连接”于另一个单元，它可以是直接连接到另一个单元或者可能同时存在居中单元。当一个单元被描述为“设置于”另一个单元，它可以是直接设置在另一个单元上或者可能同时存在居中单元。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的元件或设备的名称只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
73.请参见图1和图2，本技术一实施例提供一种气动洗脱结构100，该气动洗脱结构100可以用于洗脱沉积于滤膜200一侧的目标物201。其中，滤膜200为孔径为纳米级的滤膜，具体可为阳极氧化铝膜、醋酸纤维膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚苯乙烯膜中的任意一种。目标物201为膜性囊泡。目标物201由于尺寸较大而无法穿过滤膜200的微孔并沉积于滤膜200的一侧。
74.请参见图1和图2，气动洗脱结构100包括洗脱室10和连接洗脱室10的气压振荡器20。沉积有目标物201的滤膜200设置于洗脱室10内，且洗脱室10内设有洗脱液202。气压振荡器20用于向洗脱室10内提供压强振荡场，该压强振荡场可以促使目标物201从滤膜200上脱离并分散于洗脱液202，进而形成目标物混悬液203。该目标物混悬液203继而可用于后续处理和加工。
75.洗脱室10大致呈方形，洗脱室10包括底板11、盖板12以及连接于底板11和盖板12之间的两个侧板13。底板11、盖板12和侧板13共同围设形成收容空间14。一侧沉积有目标物201的滤膜200和洗脱液202可以容置于收容空间14内。每一侧板13贯穿设置有第一开孔131，每一第一开孔131连通收容空间14。气压振荡器20可通过第一开孔131连通收容空间14。
76.气压振荡器20包括第一恒压器21、第二恒压器22、切换阀23以及控制器24。第一恒压器21提供具有第一压力的气体，第二恒压器22提供具有第二压力的气体。第一压力和第二压力不相同。控制器24连接切换阀23，切换阀23为三通阀，切换阀23具有第一接口23a、第二接口23b、以及第三接口23c。第一接口23a连通第一恒压器21，第二接口23b连接第二恒压器22，第三接口23c连通一个第一开孔131。
77.具体工作时，当控制器24控制切换阀23实现第一接口23a和第三接口23c连通，第二接口23b和第三接口23c不连通，使得收容空间14内具有第一压力。当控制器24控制切换阀23实现第二接口23b和第三接口23c连通，第一接口23a和第三接口23c不连通，使得收容空间14内具有第二压力。控制器24为可编程逻辑控制器，切换阀23为电磁三通阀，控制器24可以频繁改变不同接口的连通状态，实现收容空间14内频繁的压强变化，从而使得滤膜200发生频繁的振动，并使得附着于滤膜200一侧的目标物201抖落至洗脱液202中。具体地，收容空间14内的压强变化范围为-30kpa至+30kpa，变化的频率范围为20hz至500hz。
78.本技术提供的气动洗脱结构100通过在洗脱室10上连接气压振荡器20，该气压振荡器20可以给洗脱室10内提供压强频繁变化的空气，使得洗脱室10内一侧沉积有目标物201的滤膜200也发生频繁地抖动，进而抖落目标物201，使得目标物201落入洗脱室10内的洗脱液202中，形成目标物混悬液203。利用气压振荡器20实现对滤膜200的振动，不仅可以避免洗脱液202的冲洗而对目标物201造成的剪切破坏，同时由于滤膜200整体设置在洗脱室10内，频繁变化的压强可以使得滤膜200整体发生抖动，使得滤膜200边缘的目标物201也可以被抖落下来，从而提高了目标物201的回收质量及回收率。
79.请参见图1和图2，在本实施例中，侧板13设置有连通管132，第一开孔131开设于连通管132，连通管132背向收容空间14延伸。该连通管132背离侧板13的一端连通切换阀23的第三接口23c。具体地，气压振荡器20还包括多个导气管25，部分导气管25连通于第一恒压器21和第一接口23a之间，部分导气管25连通于第二恒压器22和第二接口23b之间，部分导气管25连通于第三接口23c和连通管132之间，例如，导气管25套设于连通管132的端部。从而实现收容空间14与切换阀23之间的连通，同时可以提高导气管25与连通管132之间的密封性能，减低因频繁压强变化而导致的漏气风险。可以理解地，在本技术的其他实施例中，连接第三接口23c的导气管25也可以直接插入第一开孔131内。
80.请参见图1和图2，在本实施例中，第一开孔131设置于侧板13连接底板11的一端，底板11朝向收容空间14的一侧表面于第一开孔131的一内表面齐平设置。从而减少气流的流动阻碍，有利于减少扰流问题，进而提高压强变化的灵敏性。可以理解地，在本技术的其他实施例中，第一开孔131可以设置于侧板13的背离底板11的一端，也可以设置在侧板13的中间部分。
81.请参见图1和图2，在本实施例中，盖板12贯穿设置有第二开孔121，第二开孔121连通收容空间14，第二开孔121可连通于滤膜200的沉积有目标物201一侧，且第一开孔131可连通于滤膜200未沉积有目标物201的一侧。第二开孔121可用于供洗脱液202加入收容空间14。从而使得从滤膜200上抖落的目标物201可以落入洗脱液202，继而被洗脱液202分散形成目标物混悬液203。具体地，第二开孔121设置于盖板12的中心区域，沿第二开孔121的中心轴(未标示)方向，大致可以将收容空间14划分为第一气室141和与第一气室141对应设置的第二气室142。第二开孔121可以连通外界大气压，第一气室141朝向第二气室142的一侧可以由一个滤膜200所封盖，第二气室142朝向第一气室141的一侧可以由另一个滤膜200所封盖。
82.请参见图1和图2，在本实施例中，底板11朝向收容空间14的一侧面内形成有两个第一卡槽111，盖板12对应第一卡槽111设置有第二卡槽122。两个第一卡槽111间隔设置，两个第二卡槽122间隔设置。每一第一卡槽111对应一个第二卡槽122，第一卡槽111用于卡持滤膜200的一端，第二卡槽122用于卡持滤膜200的另一端。相对设置的第一卡槽111和第二卡槽122可以用于固定一个滤膜200，从而实现滤膜200的固定。具体地，第二卡槽122与第二开孔121连通，且第二卡槽122的横截面宽度d1和滤膜200的厚度d2相同，使得滤膜200的沉积有目标物201的一侧与第二开孔121的内壁大致平齐。
83.请参见图1和图2，在本实施例中，气动洗脱结构100还包括导流件30，导流件30设置于盖板12背离底板11的一侧。导流件30包括导流管31和设置于导流管31内的导流斜块32。导流斜块32具有导流面321，导流面321一端连接于导流管31的内壁，另一端连接于第二开孔121的内表面。导流面321用于引导洗脱液202从第二开孔121流入收容空间14，实现洗脱液202的加入。
84.请参见图1和图2，在本实施例中，导流面321包括倾斜段321a及连接倾斜段321a的直立段321b。倾斜段321a与导流管31的中心轴(未标示)方向倾斜设置，直立段321b大致与导流管31的中心轴方向平行设置。直立段321b远离倾斜段321a的一端连接于第二开孔121的内表面。加入洗脱液202时，洗脱液202沿着倾斜段321a流入直立段321b，最后流入第二开孔121内，且由于滤膜200的沉积有目标物201的一侧与第二开孔121的内壁大致平齐，洗脱
液202可以洗脱部分目标物201。整个过程可以实现温和的冲洗目标物201，从而可以有效地避免高流速的洗脱液202直接冲刷目标物201而造成对目标物201的损失。
85.请参见图3，在本技术的另一实施例中，与第一实施例不同之处在于，气压振荡器20替换为压缩气缸组件40，压缩气缸组件40包括缸体41、活塞42以及驱动器43。缸体41一端设置有开口411，开口411和第一开孔131连通，活塞42的一端传动连接驱动器43，另一端可往复地设置于缸体41内，压缩或者膨胀缸体41内的气体，从而使得收容空间14内的压强发生改变。具体地，驱动器43可以是电机。可以理解地，在本实的其他实施例中，气压振荡器20还可以替换为其他可以实现洗脱室10内压强快速变化的其他气压振荡装置，例如，压电振动器，一种利用压电效应产生振动的装置。它包括一个压电晶体和一个机械振动器，晶体在电场作用下发生变形，进而带动机械振动器产生振动。或者磁致振动器，一种利用磁致伸缩效应产生振动的装置。它由一个磁性材料制成，当它受到外部磁场作用时，产生形变，进而带动振动器产生振动。
86.请参见图3，在本实施例中，气动洗脱结构100还包括空气泵50以及气压传感器60，空气泵50连接缸体41以向缸体41内补充气体，气压传感器60设置于缸体41内以测量缸体41内的压强值，空气泵50可以依据压强值调整缸体41内的气体量，从而保持缸体41内压力在预设范围内。
87.请一并参见图1、图2以及图4，本技术第一实施例还提供一种分离装置300，该分离装置300用于对液体样本中不同尺寸的颗粒进行多级分离提纯，以得到多种特定尺寸的目标物201的目标物混悬液203。该液体样本可为人体血浆、血清、脑髓液、唾液、尿液以及泪液等。该分离装置300包括上述气动洗脱结构100、设置于气动洗脱结构100的滤膜200、连通气动洗脱结构100的进液器61和真空发生器70、以及电性连接进液器61和真空发生器70的控制装置80。其中，进液器61用于向导流件30内注入液体样本(未标示)或者洗脱液202。真空发生器70用于在洗脱室10造成负压，使得液体样本流进滤膜200而被过滤，目标物201被截留在滤膜200的一侧。控制装置80用于控制真空发生器70和进液器61，以调整洗脱室10内的负压大小以及液体样本的注入量。其中，该分离装置300可以实现将目标物201从液体样本中分离，然后将该目标物201从滤膜200上洗脱。
88.请一并参见图1、图2以及图4，在本实施例中，进液器61连通导流件30，滤膜200设置于气动洗脱结构100的洗脱室10内，真空发生器70连通第一开孔131。具体地，进液器61为吸入式进液器或推入式进液器。滤膜200为阳极氧化铝膜、醋酸纤维膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚苯乙烯膜中的任意一种。真空发生器70可为真空泵、隔膜泵、蠕动泵、注射器、喷管型真空发生器中的任意一种。控制装置80为可编程逻辑控制器。
89.请一并参见图1、图2以及图4，本技术第一实施例还提供一种分离装置300的使用方法，具体包括步骤：
90.s1:提供分离装置300和液体样本，通过进液器61向导流管31内注入液体样本，液体样本流入洗脱室10。
91.s2:真空发生器70从洗脱室10的第一开孔131抽吸，从而在洗脱室10内产生负压，液体样本经过滤膜200流出第一开孔131。同时，液体样本中的目标物201被滤膜200截留而沉积在滤膜200朝向背向侧板13的一侧，直至液体样本全部过滤，真空发生器70停止抽吸。
92.s3:断开真空发生器70与第一开孔131之间的连通，并将气压振荡器20与第一开孔
131连通，气压振荡器20给洗脱室10提供压强振荡场，使得收容空间14内的压强变化范围为-30kpa至+30kpa，变化的频率范围为20hz至500hz。
93.s4:进液器61朝向导流面321射出洗脱液202，洗脱液202自上而下洗脱沉积在滤膜200一侧的目标物201。
94.本技术提供的分离装置300利用气压振荡器20给洗脱室10提供快速变化的压强振荡场，使得附着在纳米滤膜表面的膜性囊泡类胶状物质发生崩解和脱落，脱落的膜性囊泡类胶状物质在洗脱液202中因液体内机械振动波而进一步被打散并分散，形成均一的膜性囊泡溶液(即，目标物混悬液203)。整个回收过程避免了高速流体冲刷引入的剪切力破坏，最大限度保证了膜性囊泡的完整性。相比于使用流体进行冲刷的方法，使用气压振动回收在回收效率、耗时相当的情况下，极大减少了系统设计复杂性和人员操作熟练度需求，提升了回收的稳定性。
95.以上说明仅仅是对本实用新型一种优化的具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这种实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本实用新型的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本实用新型权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种气动洗脱结构，用于洗脱沉积于滤膜一侧的目标物，其特征在于，所述洗脱结构包括：洗脱室，用于容置所述滤膜及洗脱液；气压振荡装置，连通所述洗脱室，所述气压振荡装置用于给所述洗脱室内提供压强振荡场，使得所述目标物从所述滤膜的一侧脱落并分散于所述洗脱液。2.如权利要求1所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述洗脱室包括底板、盖板以及连接于所述底板和所述盖板之间的两个侧板，所述底板、所述盖板以及所述侧板共同围设形成收容空间，所述收容空间用于收容所述滤膜和所述洗脱液，所述侧板贯穿设置有第一开孔，所述气压振荡装置通过所述第一开孔连通所述收容空间。3.如权利要求2所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述底板朝向所述收容空间的一侧部分露出于所述第一开孔，所述侧板对应所述第一开孔设置有连通管，所述气压振荡装置连通所述连通管。4.如权利要求2所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述盖板贯穿设置有第二开孔，所述第二开孔连通所述收容空间，所述第二开孔用于供所述洗脱液加入所述收容空间。5.如权利要求4所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述底板朝向所述收容空间的一侧间隔设置有第一卡槽，所述盖板对应所述第一卡槽设置有第二卡槽，所述第一卡槽用于卡持所述滤膜的一端，所述第二卡槽用于卡持所述滤膜的另一端。6.如权利要求5所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述第一卡槽和所述第二卡槽的数量各为两个，每一相对的所述第一卡槽和所述第二卡槽可用于卡持一个所述滤膜，每一所述侧板贯穿设置有第一开孔，每一所述第一开孔连通一个所述气压振荡装置。7.如权利要求1所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述气压振荡装置包括第一恒压器、第二恒压器、切换阀以及控制器，所述第一恒压器用于提供具有第一压力的气体，所述第二恒压器用于提供具有第二压力的气体，所述第一压力和所述第二压力不相同，所述控制器连接所述切换阀，所述切换阀为三通阀，所述切换阀具有第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口连通第一恒压器，所述第二接口连接第二恒压器，所述第三接口连通一个第一开孔，所述控制器用于控制所述第一接口连通所述第三接口或者控制所述第二接口连通所述第三接口。8.如权利要求1所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述气压振荡装置包括缸体、活塞以及驱动器，所述缸体连通所述洗脱室，所述活塞的一端传动连接驱动器，另一端可往复地设置于所述缸体内以压缩或者膨胀所述缸体内的气体。9.如权利要求1所述的气动洗脱结构，其特征在于，所述气压振荡装置给所述洗脱室提供的压强振荡场的压强为-30kpa至+30kpa，频率为100hz至500hz。10.一种分离装置，用于分离液体样本中的目标物并得到目标物的混悬液，其特征在于，所述分离装置包括：如权利要求1至9中任意一项所述的气动洗脱结构；进液器，连通所述洗脱室，用以向所述洗脱室注入液体样本，以及滤膜，设置于所述洗脱室内，用以过滤所述液体样本并在所述滤膜的一侧沉积所述目标物。

技术总结
一种气动洗脱结构，用于洗脱沉积于滤膜一侧的目标物，所述洗脱结构包括洗脱室和气压振荡装置，所述洗脱室用于容置所述滤膜及洗脱液。所述气压振荡装置连通所述洗脱室，所述气压振荡装置用于给所述洗脱室内提供压强振荡场，使得所述目标物从所述滤膜的一侧脱落并分散于所述洗脱液。本申请提供的洗脱结构可提高洗脱效率并减少目标物的损伤。另，本申请还提供一种分离装置。供一种分离装置。供一种分离装置。


技术研发人员：臧天阳 杨一杰
受保护的技术使用者：深圳汇芯生物医疗科技有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/10/20