一种离心装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物医学工程技术领域，公开了一种离心装置，包括载玻片、信号发生器、功率放大器和换能器；所述载玻片上贴合有相互键合的微孔结构和腔道结构，并设置有所述换能器；所述腔道结构用于通入待分离液体；所述信号发生器用于产生电信号，所述功率放大器用于将所述电信号进行放大，所述换能器用于将放大后的电信号转换成超声信号并作用在所述微孔结构上；所述待分离液体经过所述微孔结构，在所述超声信号作用下形成微泡并产生共振，实现待分离液体中不同颗粒的分离。本发明专利技术的结构、简单高效，并具有更高的生物安全性和更高的结果一致性，也具有自动化和高重复性，分离得到产物的结构完整。

【技术实现步骤摘要】
一种离心装置
本专利技术涉及生物医学工程
，更具体的说，特别涉及一种离心装置。
技术介绍
外泌体是正常细胞和肿瘤细胞都可以主动分泌的一类纳米级囊泡结构，直径约为30-150nm。外泌体广泛且稳定存在于多种临床样本中，包括血液、尿液、腹水、组织液、眼泪、唾液和脑脊液等。不同来源的外泌体所含的物质存在差异，外泌体为研究潜在的各种生物标志物提供了很好的生物学材料。外泌体拥有其母细胞的特异性蛋白，其中也含有各种核酸分子，因此，外泌体携带的各种特异性蛋白和核酸分子为疾病分析提供了丰富的可检测靶标。外泌体参与调控重要的细胞生理活动，在免疫应答、凋亡、血管生成、炎症反应、凝结过程中的作用均有报道，可以成为多种疾病的早期诊断标记物，也能作为靶向药物的载体进行疾病治疗。并且基于外泌体的肿瘤治疗方法有的已经正在临床试验阶段。目前，实现外泌体临床应用的主要障碍是缺乏快速、稳定、高效提取高纯度外泌体的标准方法。随着微纳加工技术的日益成熟，微流控芯片(也称芯片实验室，Lab-on-a-Chip)发展迅速，其中微泡在微流控芯片中使用广泛，例如液体混合(AhmedD,LabonaChip,2009,9(18):2738-2741)。该设备通过将气泡捕获在位于微通道内部两个层流之间的“马蹄形”结构内进行操作。腔道内单马蹄形结构浸入液体之后，形成空气-液体膜，微泡振动产生微流场用于实现液体混合。通过声学操控芯片实现不同粒径分离有(MengxiW，PNAS,201709210)，这种方法由两个连续的表面声波(SAW)微流体模块的集成，该平台能够直接从未稀释的全血样品中分离外泌体。通过细胞去除模块，提取直径大于1μm的微型血液成分，包括红细胞，白细胞和血小板，以获得富含EV的样品。通过外泌体分离模块，实现了EV和凋亡小体的去除，获得了具有纯化外泌体的样品。每个模块都依赖于倾斜角声表面波场。现有的外泌体纯化方法包括超速离心、尺寸排阻色谱、基于磁珠的免疫亲和捕获、基于聚乙二醇的沉淀法、超滤和微流体等方法。然而，现有的技术并不理想，限制了外泌体的临床转化和应用。超速离心是最常见的外泌体纯化方法，但它产量低(回收率：5％-25％)，操作过程繁琐，耗时长(超过1天)，依赖昂贵的设备。由于超高速的离心，容易导致发生溶血，影响实验结果。基于尺寸排阻色谱法成本高，回收率低，纯度低。基于免疫捕获的分离方法可以收集具有中等或高纯度的外泌体，但是受限于抗体的特异性和繁琐的操作步骤，难以标准化，不适用于处理大数量及大体积的临床样本。基于聚乙二醇沉淀法耗时，杂质多，需要生物标记，外泌体完整性差。基于超滤法易堵塞，低通量。基于微流控技术的分离方法无法解决铜梁低，操作过程复杂和重复性差的问题，难以实现实验室间结构一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种离心装置，其结构、简单高效，并具有更高的生物安全性和更高的结果一致性，也具有自动化和高重复性，分离得到产物的结构完整。为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：一种离心装置，包括载玻片、信号发生器、功率放大器和换能器；所述载玻片上贴合有相互键合的微孔结构和腔道结构，并设置有所述换能器；所述腔道结构用于通入待分离液体；所述信号发生器用于产生电信号，所述功率放大器用于将所述电信号进行放大，所述换能器用于将放大后的电信号转换成超声信号并作用在所述微孔结构上；所述待分离液体经过所述微孔结构，在所述超声信号作用下形成微泡并产生共振，实现待分离液体中不同颗粒的分离。进一步地，所述微孔结构无缝隙贴合在所述载玻片上，所述腔道结构设置在所述微孔结构上且两者进行键合；所述载玻片、所述微孔结构和所述腔道结构三者的对应位置上分别设置有定位结构。进一步地，所述微孔结构包括等直径阵列的微泡结构，相邻两行所述微泡采用交错排列。进一步地，所述腔道结构包括对称结构的微流控腔道，所有所述的微流控腔道采用蛇形分布，其两端分别作为样品入口端和样品出口端。进一步地，所述的微泡的阵列范围大于所述微流控腔道的分布范围。进一步地，所述微孔结构和所述腔道结构均采用PDMS芯片，并通过软光刻和模具复印技术制作得到。进一步地，所述微孔结构和所述腔道结构的制作过程包括如下步骤：步骤S1：选取两片硅片放置在纯酒精溶液中清洗，用氮气吹干，并放置在热板上烘烤冷却；步骤S2：将清洗烘干后的硅片放置在旋涂仪上，加入负光刻胶进行旋涂，并放置在热板上烘烤冷却；步骤S3：将含有微流控腔道的菲林片和含有微孔阵列结构的菲林片分别置于所述硅片上光刻胶区域的正上方，通过光刻机对所述光刻胶区域进行曝光处理，并放置在热板上烘烤冷却；步骤S4：将曝光处理后的硅片浸入SU-8显影液中，晃动玻璃皿，并采用显影液喷淋和异丙醇进行冲洗，用氮气吹干，并放置在热板上烘烤冷却，得到两片分别含有微流控腔道和微孔阵列结构的硅片；步骤S5：将PDMS主剂与硬化剂按比例混合均匀得到混合剂，并将所述混合剂分别倒入所述含有微流控腔道的硅片和含有微孔阵列结构的硅片上；步骤S6：对所述硅片进行抽真空处理除去PDMS里面的气泡，并进行固化处理；步骤S7：揭下固化后的PDMS，用打孔器在含有微流控腔道的硅片上打孔作为待测液体入口端和出口端；步骤S8：将两片分别含有微流控腔道和微孔阵列结构的硅片键合在一起得到PDMS微流控芯片，并贴合在所述载玻片上。进一步地，所述载玻片选用高透光医用载玻片。进一步地，所述换能器采用PZT压电换能器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过微孔结构和腔道结构对待分离液体直接进行分离，无需稀释，并通过信号发生器、功率放大器和换能器产生激励信号作用于微泡产生共振，进行无直接接触、无损伤的操控和筛选，并可通过调节不同功率能量，实时离心各种梯度纳米微米级别物质，具有结构简单、输入能量低、成本低、时效高等特点，也可以用自动方式在单个装置上直接从生物流体分离所需物质，分离物质纯度高、产量高且结构完整。附图说明图1为本专利技术离心装置的整体结构示意图。图2为本专利技术中载玻片的平面结构图。图3为本专利技术中微孔结构的平面结构图。图4为本专利技术中腔道结构的平面结构图。图5为本专利技术中微泡结构的示意图。图6为本专利技术中阵列微泡捕获细胞概念图。图7为本专利技术中微孔结构和腔道结构的制作流程图。图8为本专利技术中微孔结构和腔道结构的加工制作示意图。图9为本专利技术中PS小球在芯片工作情况下吸附释放的情况。图10为本专利技术样品出口端得到物质粒径与其含量的关系示意图。附图说明如下：10-载玻片、20-信号发生器、30-功率放大器、40-换能器、50-微孔结构、60-腔道结构、11、12、13、14-第一定位结构、51、52、53、54-第二定位结构、61、62、63、64-第三定位结构、501-微泡结构、601-微流控腔道。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心装置，其特征在于：包括载玻片、信号发生器、功率放大器和换能器；所述载玻片上贴合有相互键合的微孔结构和腔道结构，并设置有所述换能器；/n所述腔道结构用于通入待分离液体；所述信号发生器用于产生电信号，所述功率放大器用于将所述电信号进行放大，所述换能器用于将放大后的电信号转换成超声信号并作用在所述微孔结构上；所述待分离液体经过所述微孔结构，在所述超声信号作用下形成微泡并产生共振，实现待分离液体中不同颗粒的分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种离心装置，其特征在于：包括载玻片、信号发生器、功率放大器和换能器；所述载玻片上贴合有相互键合的微孔结构和腔道结构，并设置有所述换能器；
所述腔道结构用于通入待分离液体；所述信号发生器用于产生电信号，所述功率放大器用于将所述电信号进行放大，所述换能器用于将放大后的电信号转换成超声信号并作用在所述微孔结构上；所述待分离液体经过所述微孔结构，在所述超声信号作用下形成微泡并产生共振，实现待分离液体中不同颗粒的分离。


2.根据权利要求1所述的离心装置，其特征在于：所述微孔结构无缝隙贴合在所述载玻片上，所述腔道结构设置在所述微孔结构上且两者进行键合；所述载玻片、所述微孔结构和所述腔道结构三者的对应位置上分别设置有定位结构。


3.根据权利要求2所述的离心装置，其特征在于：所述微孔结构包括等直径阵列的微泡结构，相邻两行所述微泡采用交错排列。


4.根据权利要求3所述的离心装置，其特征在于：所述腔道结构包括对称结构的微流控腔道，所有所述的微流控腔道采用蛇形分布，其两端分别作为样品入口端和样品出口端。


5.根据权利要求4所述的离心装置，其特征在于：所述的微泡的阵列范围大于所述微流控腔道的分布范围。


6.根据权利要求5所述的离心装置，其特征在于：所述微孔结构和所述腔道结构均采用PDMS芯片，并通过软光刻和模具复印技术制作得到。


7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海荣，孟龙，赵泽胤，崔笑宇，牛丽丽，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44