一种微生物浓缩与提纯装置及基于其的微生物浓缩与提纯方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微生物浓缩与提纯装置，包括声流体器件和设于所述声流体器件上的超声波发生单元；所述声流体器件设有微流控腔、进样口和出样口，所述出样口至少包括上下设置的第一出样口和第二出样口，所述进样口和所述出样口连通所述微流控腔；所述超声波发生单元位于所述进样口和所述出样口之间且设于所述微流控腔上侧或下侧以向上产生超声波，所述超声波为驻波，所述驻波产生的声波辐射力使流经所述微流控腔的微生物样本形成分层的微生物流，不同层的微生物样本分别沿不同的所述出样口流出。利用超声波发生单元产生的超声驻波使得微生物受到声波辐射力的作用，将微生物纯化，避免微生物粘附损失，提高回收率，同时将样本浓缩，降低成本。

A Microbial Concentration and Purification Device and Microbial Concentration and Purification Method Based on it

The invention discloses a microbial enrichment and purification device, which comprises an acoustic fluid device and an ultrasonic generating unit on the acoustic fluid device. The acoustic fluid device is provided with a microfluidic cavity, an inlet and an outlet, which comprises at least a first and a second upper and lower outlets, and the inlet and the outlet are connected with the microfluidic cavity. The ultrasonic generating unit is located between the sample inlet and the sample outlet and is located on the upper or lower side of the microfluidic cavity to generate ultrasonic waves upwards. The ultrasonic wave is standing wave. The acoustic radiation force generated by the standing wave causes the microbial samples flowing through the microfluidic cavity to form a stratified microbial flow, and the microbial samples of different layers flow out along the different sample outlets. Ultrasound standing wave generated by ultrasonic generating unit makes microorganisms subject to the action of acoustic radiation force. Microorganisms are purified to avoid microbial adhesion loss, improve recovery rate, and concentrate samples to reduce costs.

【技术实现步骤摘要】
一种微生物浓缩与提纯装置及基于其的微生物浓缩与提纯方法
本专利技术涉及微生物浓缩与提纯
，具体涉及一种微生物浓缩与提纯装置及基于其的微生物浓缩与提纯方法。
技术介绍
在现实生活中，饮用水相对于医学微生物检测样品中的微生物含量较低，比如寄生虫(鞭毛虫，隐孢子虫)的标准检测限为1个/10升水；大肠杆菌标准检测限为1CFU/100毫升水。为了使得饮用水微生物检测达到标准检测限，微生物在饮用水样品中的浓缩和提纯是进行饮用水微生物检测流程中的关键步骤。现有饮用水微生物浓缩采用的是过滤膜过滤与高压反冲的方法来收集浓缩后的微生物样品，但是微生物回收率低，由于过滤膜的结构复杂，大部分微生物在过滤后都在膜上粘连。很难有效回冲。回收率通常只有30％-40％。现有饮用水微生物提纯采用的是通过免疫磁球发生免疫反应，将对应的微生物抓取并通过磁场进行分离，因免疫法需要使用昂贵的抗体导致成本较高，且微生物与抗体的结合需要一定的时间混合培养，过滤网又需要在下一次浓缩前清洗或更换，难以实现在线连续样品处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微生物浓缩与提纯装置，解决现有微生物浓缩技术回收率低、现有微生物提纯技术成本高以及难以连续在线处理的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种微生物浓缩与提纯装置，包括声流体器件和设于所述声流体器件上的超声波发生单元；所述声流体器件设有微流控腔、进样口和出样口，所述出样口至少包括上下设置的第一出样口和第二出样口，所述进样口和所述出样口连通所述微流控腔；所述超声波发生单元位于所述进样口和所述出样口之间且设于所述微流控腔上侧或下侧以向上产生超声波，所述超声波为驻波，所述驻波产生的声波辐射力使流经所述微流控腔的微生物样本形成分层的微生物流，不同层的微生物样本分别沿不同的所述出样口流出。所述超声波发生单元为压电陶瓷。所述微流控腔的上侧和下侧为两片平行设置的玻璃片。所述玻璃片的面积不小于10cm2。两片所述的玻璃片之间的距离为40-250微米。所述驻波的波长是两片所述玻璃片之间距离的两倍。与现有技术相比，本专利技术的微生物浓缩与提纯装置有以下优点：1、本专利技术的微生物浓缩与提纯装置利用超声波发生单元产生的超声驻波对微生物进行无接触操控，超声波产生的声波辐射力使得自身具有不同特性的微生物受到的声波辐射力不同，并在该力的作用下聚集在微流控腔内不同高度的空间，从而通过不同出样口流出声流体器件，得到纯化后的微生物样本，而在这个过程中，避免了使用过滤网造成的微生物粘附损失，提高了微生物浓缩技术的回收率；2、本专利技术的微生物浓缩与提纯装置在进行提纯的同时，除掉微生物的水样也被分离出去，将微生物样本进行了浓缩，不需要使用抗体与微生物进行免疫反应，降低了提纯成本；3、本专利技术的微生物浓缩与提纯装置的声流体器件只要不损坏，就可以一直工作，当需要浓缩新的微生物样本时，只需在线清洗声流体器件的微流控腔和进、出样口后即可进行浓缩与提纯，解决了现有技术难以连续在线处理样品的问题。本专利技术还提供一种基于上述微生物浓缩与提纯装置的微生物浓缩与提纯方法，具体步骤包括：(a)将微生物流体样本引入所述进样口；(b)启动所述超声波发生单元产生超声波，所述超声波为驻波；(c)在所述微生物流体样本流经所述微流控腔时，所述驻波的声波辐射力对不同的微生物形成不同的推力，以使不同的微生物在所述微流控腔内不同的高度空间形成分层的微生物流；(d)不同层的微生物流分别从不同层的出样口流出。所述声波辐射力的计算公式如下：Frad＝1/2(πΦka3Eac)，上式中，π为圆周率，Φ为声学对比因子，k为波向量，a为微生物直径，Eac为声波能力密度。所述微生物流体样本在所述声流体器件中的流速不小于100ml/min。所述声流体器件设有多个，多个所述声流体器件之间相互连接，且相邻的两个所述声流体器件中，在后的所述声流体器件的所述进样口连接在前的所述声流体器件的出样口。本专利技术的基于上述微生物浓缩与提纯装置的微生物浓缩与提纯方法有以下优点：本专利技术的微生物浓缩与提纯方法提高了微生物的浓缩回收率，可实现连续浓缩与提纯的同时无需更换设备与耗材，降低处理成本。【附图说明】图1为本专利技术实施例所述的声流体器件的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例所述的声流体器件的工作原理示意图。图3为本专利技术实施例所述的微生物受力状态示意图。图4为本专利技术实施例所述的微生物的浓缩前显微图。图5为本专利技术实施例所述的微生物浓缩后显微图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例：请参阅附图1至附图5，本实施例提供一种微生物浓缩与提纯装置，包括声流体器件1和设于所述声流体器件1上的超声波发生单元15，声流体器件1主要用于对微生物进行浓缩与提纯；所述声流体器件1设有微流控腔11、进样口12和出样口13，所述进样口12和所述出样口13连通所述微流控腔11，形成一个微生物流体样本可流通的环境；所述微流控腔11作为浓缩与提纯的主要场所，使得具有不同特性的微生物受到超声波发声单元产生的声波辐射力不同，并在该力的作用下聚集在微流控腔内不同空间高度，便于分离与提纯，微生物具有的不同特性是指其颗粒大小、密度、可压缩率等自身参数；基于此，通过控制流速，微流控腔结构尺寸和声波频率，强度等参数，可以控制不同微生物经过微流控腔后以不同的流速通过不同的出样口，从而达到微生物的浓缩与提纯；所述进样口12用于输入需要浓缩与分离的微生物流体样本，在本实施例中，需要浓缩与分离的微生物流体样本为含有微生物的饮用水，内含第一微生物18和第二微生物19；所述出样口13至少包括上下设置的第一出样口和第二出样口，当然，出于实际需要浓缩微生物的种类与数量，可以设置多个出样口。所述出样口13用于流出除掉某种微生物的水样和含有某种被分离微生物的水样，如含第一微生物18和第二微生物19的水样，在本实施例中，所述出样口有四个，为了便于表示不同出样口所流出的物质不同，除了其中一个出样口使用标号13标注外，剩下三个出样口使用不同的标号14、16、17标注，出样口16即在上设置的第一出样口，出样口14即在下设置的第二出样口，出样口13流出的为除掉某种微生物的水样，出样口17流出的也为除掉某种微生物的水样，出样口14流出的为第二微生物19含量高的水样，出样口16流出的为第一微生物18含量高的水样；特别的，在本实施例中，所述进样口12和所述出样口17位于所述微流控腔11的一端，所述出样口13、14、16位于所述微流控腔的另一端，这样设置便于从出样口17分离除去某种微生物的水样，见附图1。所述超声波发生单元15位于所述进样口12和所述出样口13之间且设于所述微流控腔11上侧或下侧以向上产生超声波，具体的，所述超声波的方向作用于所述微流控腔的轴向，能使微生物在所述流控腔内受到声波辐射力形成分层的微生物流即可；在本实施例中，所述超声波发生单元设置在所述微流控腔的下侧，见附图1，当然，所述超声波发生单元也可以设置在所述微流控腔的上侧，只需对所述出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：包括声流体器件(1)和设于所述声流体器件(1)上的超声波发生单元(15)；所述声流体器件(1)设有微流控腔(11)、进样口(12)和出样口(13)，所述出样口(13)至少包括上下设置的第一出样口和第二出样口，所述进样口(12)和所述出样口(13)连通所述微流控腔(11)；所述超声波发生单元(15)位于所述进样口(12)和所述出样口(13)之间且设于所述微流控腔(11)上侧或下侧以向上产生超声波，所述超声波为驻波，所述驻波产生的声波辐射力使流经所述微流控腔(11)的微生物样本形成分层的微生物流，不同层的微生物流分别沿不同的所述出样口(13)流出。

【技术特征摘要】
1.一种微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：包括声流体器件(1)和设于所述声流体器件(1)上的超声波发生单元(15)；所述声流体器件(1)设有微流控腔(11)、进样口(12)和出样口(13)，所述出样口(13)至少包括上下设置的第一出样口和第二出样口，所述进样口(12)和所述出样口(13)连通所述微流控腔(11)；所述超声波发生单元(15)位于所述进样口(12)和所述出样口(13)之间且设于所述微流控腔(11)上侧或下侧以向上产生超声波，所述超声波为驻波，所述驻波产生的声波辐射力使流经所述微流控腔(11)的微生物样本形成分层的微生物流，不同层的微生物流分别沿不同的所述出样口(13)流出。2.根据权利要求1所述的微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：所述超声波器件(15)为压电陶瓷。3.根据权利要求2所述的微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：所述微流控腔(11)的上侧和下侧为两片平行设置的玻璃片(111)。4.根据权利要求3所述的微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：所述玻璃片(111)的面积不小于10cm2。5.根据权利要求4所述的微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：两片所述的玻璃片(111)之间的距离为40-250微米。6.根据权利要求5所述的微生物浓缩与提纯装置，其特征在于：所述驻波...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷磊，黄伟，张鑫，
申请(专利权)人：雷磊，
类型：发明
国别省市：湖北,42