生物液体样本中目标物质的分离系统技术方案

本发明专利技术提供一种生物液体样本中目标物质的分离系统，该系统包括：微孔阵列膜，用该微孔阵列膜接收或者接触生物液体样本；能够发生振动的振动动力源元件，以及把所述振动动力源发出的振动传输到所述的微孔阵列膜上的传动元件。利用该系统，不仅可以让生物液体中的目标物质通过所述的膜被高效率地分离出来，而且最大限度地保留目标物质的生物活性而不受到损伤。伤。伤。

【技术实现步骤摘要】
生物液体样本中目标物质的分离系统


[0001]本专利技术属于生物
，特别的，属于利用微孔阵列滤膜分离样本中特殊细胞的系统和方法。

技术介绍

[0002]高孔隙率的微孔阵列滤膜适合应用于临床或是生物液体样本的浓缩和分离。尽管相比于传统化学膜，微孔阵列滤膜通常具有更高的孔隙率和更低的过膜阻力，一般，在适量的临床和生物液体样本分离过程中不容易发生堵孔的情况。
[0003]但是当液体样本中的细胞或是颗粒个数远超过微孔个数的时候，还是会不可避免地发生拥堵情况，甚至于发生完全堵孔导致无法完成过滤。实际应用中1mL正常人血液中白细胞数量为400万到1千万个，红细胞数量更是上亿个，如果工作区域内的微孔数量远低于细胞数量，特别是当膜上拦截的目的细胞超过一定数量后就会发生一定程度的拥堵。拥堵发生后，不仅会成倍地增加细胞分离的时间，同时由于“膜垢”积累而造成的微流场变化也影响了分离的精度和筛选尺寸，这里的膜垢可以理解为其它非目的物质的积累，例如白细胞或者红细胞等。因此在实际应用中需要一种能有效提高分离通量缓解拥堵的方案。

技术实现思路

[0004]为了改进高通量的微孔阵列膜对于生物样本中目标物质的分离效果，本专利技术提供了一种分离方法和系统，可以有效解决传统技术的一些缺陷。
[0005]本专利技术一方面提供一种分离系统，该系统包括：微孔阵列膜，用该微孔阵列膜接收或者接触生物样本；能够发生振动的振动动力源元件；以及把所述振动动力源发出的振动传输到所述的微孔阵列膜上的传动元件。
[0006]在一些方式中，所述的微孔阵列膜为单位面积内包括500
‑
50000000微孔/平方毫米，微孔的直径为0.1
‑
50微米，膜的厚度为1
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100微米，孔隙率为5%
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90%。从加工种类上主要指精准孔的微加工膜，也包括尺寸分布窄过膜阻力小的部分化学膜和核孔膜。膜材料可以是聚碳酸酯（PC）、聚酰亚胺（PI）、聚对二甲苯（Parylene）等，本专利技术优选聚对二甲苯微孔阵列膜。其中微孔结构可以是圆形、正方形、长方形、正六边形等，下述微孔直径如无其他说明则指微孔内切圆对应的等效直径。
[0007]在一些方式中，所述的振动驱动动力源包括，如空心杯振动马达和/或偏心轮直流电机等各种机械振动发生器；基于换能器芯片的超声发生器和/或是气压式振动装置等。
[0008]在一些方式中，所述的传动元件包括如弹簧传动和金属杆传动等可以将振动稳定传至膜上的元件。所述的传动元件包括一个支撑板，所述的弹簧设置在支撑板下用于支撑所述的支撑板，从而，让所述的支撑板被弹簧支撑站立。在一些方式中，弹簧位于支撑板下，具有三个或者四个以上的弹簧元件，让支撑板处于稳定的状态，但是依靠弹簧悬空设置。弹簧元件一端用于支撑支撑板，另一端可以位于操作台面上，让整个振动系统处于相对独立的位置。
[0009]在一些方式中，所述的膜被设置在膜载具容器中，让所述的载具容器中包括膜和用于接收样本的腔体，从而让腔体内的液体样本与膜直接接触。在一些方式中，所述的容器包括一个超低负压的元件，该元件位于膜的下方，用于给膜施加一定的压力。这种施加压力的方式可以多种，可以用真空泵，也可以是一个腔体（下腔体），腔体内具有液体，依靠液体的重力从而施加一定的压力。当然，还可以是借助穿过膜的液体样本流入到腔体中，从而在膜的下方形成负压，从而加快膜上的液体（位于接收样本的腔体中的液体样本）穿过膜，从而更快速地让样本穿过膜，让不能穿过膜的物质，例如肿瘤细胞停留在膜上。这个时候，膜位于接收样本的腔体和下腔体之间。
[0010]在一些方式中，所述的振动驱动动力源被设置在支撑板上或者与支撑板固定连接，当振动动力源发生振动的时候，可以让所述的振动传输到支撑板上，再通过支撑板传输到所述的膜上。从而，让膜上的生物样本中的目标物质截留在膜上，而让样本中的非目标物质通过膜的微孔流出。在一些方式中，振动源包括一个或者两个，两个的振动源的功率不同。
[0011]在一些方式中，所述的支撑板上包括用于安装所述的膜载具容器的结构，通过该结构，把膜载具容器可拆卸的方式固定在支撑板上。这样，当使用该系统的时候，膜载具容器可以可拆卸的更换，这样，采用同样的系统能够可以用不同膜载具容器来过滤多种不同的生物样本。例如每一个膜载具容器过滤一种生物样本，而多个膜载具容器可以多次过滤不同的生物样本。在一些方式中，所述的膜载具容器包括底部的环形槽，在支撑板上具有凸起的结构，该凸起的结构卡接在环形槽内，起到固定的作用。在一些方式中，支撑板上设置限位块，该限位块卡接在容器上，从而让容器的位置不发生变化。这样，实际上，让容器和支撑板连为一体结构，方便让振动源发出的振动波传递到容器的薄膜上。
[0012]在一些实施例子中，所述的生物样本中的目标物质为肿瘤细胞、循环异常细胞、脱落肿瘤细胞、能够产生抗体或是抗原的细胞系、自体或是异体来源的淋巴细胞或是干细胞、脂肪细胞、巨噬细胞、真菌孢子、细菌、病毒、细胞外囊泡、或者其他具有生物活性的物质。这些物质一般不能穿过膜的微孔或是亚微米孔，而样本中的其它非目标物质可以穿过微孔，例如水分子、小于微孔的细胞/颗粒、变形能力较强的细胞/颗粒，从而达到过滤分离的目的。
[0013]在一些方式中，该系统还包括超低压力分离系统，用于在稳定的超低压力下，将具有各类细胞等物质随机分布的液体样本推进至微孔阵列膜表面进行基于膜表面结构和孔径的筛选。
[0014]在单纯采用超低压力微孔阵列膜分离策略的作用下，随着分离时间的推进，非目的物质与目的物质分别在膜的两侧逐渐富集，起到分离或是浓缩的效果。但同时随着过滤的进行，按设计的分离策略，膜两侧物质的积累，总体样本的有序性提高了，当膜一侧积累了大量有序的细胞或物质而原始随机分布的液体样本无法与膜进行有效的接触后，通常认为膜表面的样本出现了严重的“极化”现象，就无法进一步高效分离提高样本的有序性了，从而影响目的物质的分离的效果和效率（图9的最左边的示意图）。这时，就需要高效的方法进行去极化是局部样本重新随机化。超低压力微孔阵列滤膜的特点是表面有序性远远超过传统化学膜，所以膜表面局部对样本极化程度很高。但是，本专利技术的振动恰好克服了单纯采用超低压力微孔阵列膜分离策略的固有缺陷或者缺点，振动带来的高效局部混匀是非常有
效的去极化方案。所以，如果在超低压力的情况下，增加本专利技术的振动分离方法，可以更快更好地进行分离和/或浓缩。
[0015]在一些方式中，该系统还包括振动控制系统，用于控制振动驱动动力源发出振动的频率。
[0016]在本专利技术中，当额定频率的振动波被振动驱动动力源发出后，通过传输元件（支撑板或者带有弹簧的支撑板）传输到膜上，从而让膜上的生物样本也发生振动，这种振动让样本中的不同物质，例如不同的细胞发生振动，这种振动让目的物质，例如肿瘤细胞脱离膜的表面，从而让非目的物质，例如水分子、其它细胞从微孔中穿过，从而只让目的物质在膜的表面，从而达到分离的目的。在另外一个方面，这种振动不仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物液体样本中目标物质的分离系统，该系统包括：微孔阵列膜，用该微孔阵列膜接收或者接触生物液体样本；能够发生振动的振动动力源元件，以及把所述振动动力源发出的振动传输到所述的微孔阵列膜上的传动元件，从而让生物液体中的目标物质通过所述的膜被分离出来。2.根据权利要求1所述的分离系统，其中，所述的微孔阵列膜为单位面积内包括500
‑
50000000微孔/平方毫米，微孔的直径为0.1
‑
50微米，膜的厚度为1
‑
100微米，孔隙率为5%
‑
90%。3.根据权利要求1所述的分离系统，其中，所述的传动元件包括用于固定微孔阵列膜支撑板，以及让支撑板处于悬空状态同时转换并均一化振动源能量的弹簧，所述的振动动力源固定在支撑板上。4.根据权利要求1所述的分离系统，其中，所述的振动驱动动力源包括，如空心杯振动马达和/或偏心轮直流电机等各种机械振动发生器；基于换能器芯片的超声发生器和/或是气压式振动装置中的一种或者几种。5.根据权利要求3所述的分离系统，其中，所述的弹簧设置在支撑板下用于支撑所述的支撑板，从而，让所述的支撑板被弹簧支撑站立。6.根据权利要求1所述的分离系统，其中，所述的膜被设置在一...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯恩慧，马萧，王玮，李婷宇，
申请(专利权)人：杭州佰迈医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：