本实用新型专利技术公开了一种液样中细菌的非特异性快速富集纯化装置，该装置包括控制系统和流路系统；流路系统包括吸附柱、缓冲液瓶、磁性分离柱、出样管、废液瓶和连通各组件的管路；吸附柱、三通阀A、蠕动微泵、磁性分离柱、三通阀B、三通阀C构成一个闭合的液流循环通道；三通阀A与缓冲液瓶相连，三通阀B与出样管相连，三通阀C与废液瓶相连，加热块设置在吸附柱的底部，温度传感器贴于吸附柱内腔底部的壁面上，磁性分离柱处于电磁铁磁极的环抱中，主控模块控制蠕动微泵、三通阀A、三通阀B、三通阀C、加热块和电磁铁。本实用新型专利技术利用纳米磁珠的这种非特异吸附特性，结合磁性分离技术，可实现液样中细菌的非特异性快速富集纯化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及卫生安全检疫、环境监测等相关领域的样本前处理技术，特别是涉及一种液样中细菌的非特异性快速富集纯化装置。
技术介绍
对特定的指示细菌尤其是致病细菌进行检测是卫生安全检疫、环境监测等领域的一项重要工作。在食品卫生安全、环境水质监控等实际应用场合，配制或采集的原始液体样本(主要是水溶液样本)中指示细菌的含量通常较低，但背景杂质却很复杂，现有的检测方法难以直接检出，必须要预先对其进行富集和纯化。因此，液样中细菌的富集纯化成为决定检测成败的关键因素，快速高效的富集和纯化无疑将有助于提高检测的灵敏度和可靠性。当前常用的液样中细菌的富集纯化方法有选择性过滤、密度梯度离心、化学沉淀等，市场上已有一些基于相关原理的商用产品，例如美国Millipore公司的切向流系统 Labscale和Pellicon ；离心系统Centricon Plus-70等。这些方法和产品在实际应用时存在诸如容易堵塞、耗时较长、富集效率偏低、纯化效果不佳等种种问题，局限性较大，通常还需要真空泵、离心机等设备配合，操作和使用都不够方便。随着超顺磁性微珠技术的逐渐成熟，基于磁珠吸附与分离的磁性富集纯化方法开始得到应用。这一类方法属于生物亲和技术，其中利用抗原抗体特异结合的免疫磁珠法能够特异性的富集目标细菌，浓缩比较大、分离纯度高、操控性好、易于实现自动化处理。市场上基于免疫磁珠法的自动化设备比较多， 例如美国Dynal公司的BeadRetriever等。然而，在突发公共卫生事件、环境污染等致病细菌不明的情况下，需要对样本中所含的所有细菌进行富集，以便后续筛查检测。但免疫磁珠包被抗体的种类有限，一种免疫磁珠通常只能特异吸附一种细菌，要同时富集多种细菌就要使用多种磁珠，成本较高且容易造成细菌损失，从而最终导致漏检。因此对于这些场合， 细菌的非特异富集比特异性富集更能满足需求。相关研究发现，全裸或表面修饰特定基团(例如羧基、氨基)的纳米级磁珠能够非特异性的吸附液样中的细菌。吸附的原理目前尚无定论，可能由于磁珠与细菌表面蛋白的非特异性结合，或由于纳米I^e3O4颗粒带有正电，细菌表面因含有磷壁酸而带负电，两者通过静电吸引作用而结合。报道的实验结果表明，在一定的条件下，对于常见的数十种食源性致病细菌和卫生指示细菌，无论液样中细菌浓度的高低，纳米磁珠都能实现对其的高效吸附，平均吸附率不低于80%，很多种细菌甚至可达到95%以上。
技术实现思路
本技术旨在克服现有的细菌特异性富集纯化方法在应用到目标细菌不明确， 需要广泛筛查场合时存在的种种不足，提供一种液样中细菌的非特异性快速富集纯化装置，该装置能够高效富集样本中所含的各种细菌，以降低漏检的风险，提高后续检测的灵敏度和可靠性。本技术的技术方案是提供一种液样中细菌的非特异性快速富集纯化装置，包括控制系统和流路系统；所述控制系统包括蠕动微泵、三通阀A、三通阀B、三通阀C、加热块、温度传感器、电磁铁和主控模块；所述流路系统包括吸附柱、缓冲液瓶、磁性分离柱、出样管、废液瓶和和连通各组件的管路；所述吸附柱、三通阀A、蠕动微泵、磁性分离柱、三通阀B、三通阀C由所述管路依次首尾相连，构成一个闭合的液流循环通道，通道中的液体在蠕动微泵的推动下，可依次沿吸附柱、三通阀A、蠕动微泵、磁性分离柱、三通阀B、三通阀C、 吸附柱的方向循环流动；所述三通阀A的第三个接口端与缓冲液瓶相连，所述三通阀B的第三个接口端与出样管相连，所述三通阀C的第三个接口端与废液瓶相连，所述加热块紧密贴合环抱吸附柱的底部，所述温度传感器贴于吸附柱内腔室底部的壁面上，所述磁性分离柱处于电磁铁磁极的紧密贴合环抱中，所述主控模块用于控制蠕动微泵、三通阀A、三通阀 B、三通阀C、加热块和电磁铁，使它们按照设定的流程和时序，以及温度传感器反馈的温度信号分别进行相应的动作。所述蠕动微泵为工业级微型蠕动泵，所述微型蠕动泵泵头上卡装硅胶软管，所述硅胶软管两端分别与循环流路中的管路相连，所述蠕动微泵的工作流量与吸附柱内腔室的容积相关，在优选的技术方案中，所述蠕动微泵每分钟的最大流量应不小于所述吸附柱内腔室的容积。所述三通阀A、三通阀B、三通阀C均为电磁隔膜阀，其三个端口在某一时刻保证只有两个端口相互连通，而与第三个端口隔断。所述加热块用于对所述吸附柱内腔室中的液体进行快速加热，在优选的技术方案中，所述加热块为功率不低于20W的陶瓷加热块。所述温度传感器用于感知所述吸附柱内腔室中液体的温度，在优选的技术方案中，所述温度传感器为薄片式热敏电阻，所述热敏电阻表面覆有防水绝缘涂层，所述热敏电阻有效测温范围为0°C 100°C，在此温度范围内测量误差不超过0.2°C。所述电磁铁为微型绕组式电磁铁，在优选的技术方案中，所述电磁铁的软磁材料磁极呈水平双臂式环绕竖直放置的磁性分离柱，所述磁极的端面与所述磁性分离柱的外壁紧密贴合，所述磁极端面的厚度可覆盖所述磁性分离柱的整个内腔室。所述主控模块为所述液样中细菌非特异性快速富集纯化装置的控制单元，在优选的技术方案中，所述主控模块为单片机控制器，可按照设定的时序和指令集合对所述蠕动微泵、三通阀A、三通阀B、三通阀C和电磁铁进行控制，并根据所述温度传感器反馈的温度信号和已优化的温度控制程序对加热块进行闭环控制，从而使所述吸附柱内腔室中的液体温度快速达到并稳定在预设的最佳吸附温度，控温误差不超过0. 2°C。所述吸附柱、磁性分离柱和出样管分别为样本与纳米磁珠(裸珠或表面修饰羧基基团)悬液初步混合吸附、磁性分离和盛装细菌非特异性富集纯化溶液的容器，在优选的技术方案中，所述吸附柱、磁性分离柱和出样管的材质均为化学特性稳定且易于加工的惰性材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))，所述吸附柱、磁性分离柱和出样管的内腔室壁面均经过硅烷化疏水处理，以避免液体的挂壁，所述吸附柱和出样管的内腔室顶部均开有与外界大气相通，用以保持腔室内外气压平衡的通气孔，所述通气孔的气道上装有可更换的高效空气微粒滤芯(HEPA)过滤装置，HEPA对直径0. 3 μ m以上的微粒过滤效率可达99. 99 %，能够有效阻挡所述吸附柱和出样管内腔室内外的气溶胶颗粒物随气流发生交换。在优选的技术方案中，所述吸附柱的内腔室呈漏斗形，漏斗最底端为出液口，这种设计可有效防止液体流动时向管路中引入气泡以及液体中不溶物在腔室底部的淤积，所述吸附柱内腔室的容积不小于10ml，高宽比约为2 1，所述吸附柱内腔室的顶部开有用于插接与自动进样装置相连管路的密封加样口，如果采用手工加样，加样后需用孔塞将所述加样口堵住。在优选的技术方案中，用于非特异性吸附样本中细菌的纳米磁珠悬液也通过所述加样口加入到所述吸附柱内，所述纳米磁珠为表面全裸或修饰羧基基团，直径通常为50 200nm的单分散超顺磁性颗粒。在优选的技术方案中，所述磁性分离柱外形为圆柱形，竖直放置在所述电磁铁的两个磁极之间，所述磁性分离柱的内腔室为圆柱两端各接一个圆锥的纺锤形，为保证内腔室中轴处的磁场强度，所述纺锤形内腔室圆柱部分的直径不宜超过3cm，壁厚不宜超过 3mm ο在优选的技术方案中，为了提高所述纳米磁珠吸附细菌和磁性分离的效率与速度，所述磁性分离柱的内腔室可填充直径为200 1000 μ m的导磁珠，所述导磁珠为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜耀华，吴太虎，陈锋，程智，顾彪，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：实用新型
国别省市：
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