一种生物材料分离装置的制作方法

本技术属于生物材料分离，更具体地说，涉及一种生物材料分离装置。

背景技术：

1、在化学、生物、医学等领域，经常面临对液相基体中微量、痕量固相的高效提取、分离。如在生物医学领域中，从全血中分离血浆时，血浆与血细胞的接触面很大，导致在提取血浆时，提取位置尽可能远离血浆与血细胞界面，防止取到血细胞，则将会剩余较多的血浆，造成部分血浆的浪费。另外，由于血细胞与血浆的界面大，界面不稳，在吸取血浆时，即使稍微的晃动也会导致血细胞与血浆相互混合在一起，进一步造成了血浆的损失。

技术实现思路

1、基于此，为了尽可能的减少目标物的损失，本技术提供一种生物材料分离装置，该生物材料分离装置能够有效地减小分离界面，从而减少因分离界面而造成的目标物损失。

2、本技术是通过以下方案实现的：

3、本技术提供了一种生物材料分离装置，所述生物材料分离装置包括底板，所述底板包括至少一个提取机构，所述提取机构包括提取单元，所述提取单元包括第一腔室、连接部和第二腔室，所述第一腔室通过所述连接部连接于所述第二腔室，所述连接部的内径小于所述第一腔室和所述第二腔室。

4、本技术中通过第一腔室与第二腔室之间连接部的设计（即缩颈），使得分离后的连接界面缩小，减少了目标物与分离物质的混合程度，以便取出更多的目标物。

5、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一腔室过渡到所述连接部处设置有台阶，或者所述第一腔室通过具有一定坡度的坡面过渡到所述连接处，如此可以防止进入第二腔室的杂质再进入到第一腔室。

6、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构还包括进样单元，所述进样单元用于待分离样品的输入和存储，所述提取单元用于提取所述待分离样品中的目标物，所述进样单元设置于所述提取单元的上游，所述进样单元通过第一通道连接于所述第一腔室。

7、本技术中，可以将待分离样品先加入到进样单元进行存储，再进行后续的处理。

8、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构10为2个或2个以上，所述不同的提取机构的进样单元之间连接或不连接。

9、在本技术的一个具体实施方式中，所述不同的提取机构的进样单元之间通过第一毛细管连接。

10、本技术中可以设置多个提取机构，不同的提取机构的进样单元之间可以通过毛细管相互连接，如此，在加样时，只需要向一个进样单元进行加样，则通过毛细管作用，样品可以流入到其他的进样单元。若多个不同的提取机构的进样单元之间不连接，则不同的提取机构可以同时用于分离不同的样品，也可以利用不同的提取机构同时分离同一样品，可以增大每次的处理量，以提高处理效率，节约时间。

11、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括旋转中心，所述旋转中心设置于所述生物材料分离装置的中心部位。

12、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构为1个，所述进样单元和所述提取单元设置于所述旋转中心相对的两侧，所述第一通道呈围绕所述旋转中心的弧形。

13、本技术中，生物材料分离装置可以用于离心分离。旋转中心可以作为离心操作时的转动中心，将进样单元和提取单元设置于旋转中心相对的两侧，可以使整个生物材料分离装置趋于平衡。

14、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构为3个以上，所述提取机构围绕所述旋转中心均匀分布。

15、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构为3个以上，所述提取机构围绕所述旋转中心均匀分布，且所述提取机构的进样单元的中心在同一个圆上。

16、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构为3个以上，所述提取机构围绕所述旋转中心均匀分布，所述提取机构的进样单元的中心连线并不完全在同一个圆上。例如，所述提取机构为2n个（n为正数，且n大于1），第1、3、5...2n-1个提取机构的进样单元的中心连线在第一个圆上，而第2、4、6...2n个提取机构的进样单元的中心连线在第二个圆上，第一个圆与第二个圆不同。又例如，所述提取机构为3n个（n为正数，且n大于1），第1、4、7...3n-2个提取机构的进样单元的中心连线在第一个圆上；第2、5、8...3n-1个提取机构的进样单元的中心连线在第二个圆上；第3、6、9...3n个提取机构的进样单元的中心联系在第三个圆上，第一个圆、第二个圆和第三个圆两两之间可以相同也可以不同。

17、在本技术的一个具体实施方式中，所述提取机构为3个以上，所述提取机构围绕所述旋转中心按照顺序依次排列，且所述提取机构的进样单元依次远离所述旋转中心。

18、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括第三腔室，所述第三腔室通过第二通道连接于所述提取单元。

19、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括盖板，所述盖板与所述底板相配合，即底板上无旋转中心时，盖板上也没有旋转中心。底板上设置有旋转中心时，相应的盖板上也设置有旋转中心。本技术中，盖板与底板相配合，可以防止底板中的液体溅出。

20、在本技术的一个具体实施方式中，正对于所述进样单元的所述盖板上设置有第一通孔。本技术中，可以通过第一通孔将待分离样品加入到进样单元。

21、在本技术的一个具体实施方式中，所述进样单元包括第四腔室，所述第四腔室通过第一通道连接于所述第一腔室。

22、在本技术的一个具体实施方式中，所述第四腔室的形状可以为“三角形”形状，“圆形”形状，“四边形”形状，“扇形”形状，“椭圆形”形状或“菱形”形状等，但不限于上述形状。

23、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一通孔正对于所述第四腔室靠近旋转中心的一侧。

24、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一通道连接于所述第四腔室远离旋转中心的一侧。

25、在本技术的一个具体实施方式中，所述进样单元还可以包括第一加样孔，所述第一加样孔与所述第四腔室连接，用于向所述第四腔室中输入待分离样品，所述第四腔室用于存储待分离样品。

26、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一加样孔设置于所述第四腔室靠近旋转中心的一侧。

27、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一通孔正对于所述第一加样孔。

28、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括第一过滤单元，所述第一过滤单元通过第二毛细管连接于所述提取机构的所述连接部。

29、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一过滤单元包括第一膜，所述第一膜用于拦截从第二毛细管中流入的部分物质。

30、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一过滤单元包括第一凹槽，所述第一膜嵌设于所述第一凹槽中。

31、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一过滤单元还包括第五腔室，所述第五腔室通过第三通道1135连接于所述第一凹槽。

32、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一凹槽过渡到所述第三通道的连接处设置有台阶。

33、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一凹槽通过具有坡度的坡面过渡到所述第三通道。

34、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一凹槽靠近旋转中心的一侧设置有第六腔室，所述第二毛细管通过所述第六腔室连接于所述第一凹槽。

35、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一凹槽远离旋转中心的一侧设置有第七腔室，所述第三通道通过所述第七腔室连接于所述第一凹槽。

36、在本技术的一个具体实施方式中，所述第六腔室和第七腔室的深度小于所述第一凹槽的深度。

37、在本技术的一个具体实施方式中，在正视图中，所述第二毛细管呈倒“v”形，所述“v”形的尖端部的位置相对于其上游的第一腔室更靠近旋转中心。

38、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一过滤单元还包括第十七腔室，所述第十七腔室通过第四通道连接于所述第五腔室靠近旋转中心的一侧。

39、在本技术的一个具体实施方案中，所述第十七腔室的底部设置有第一支撑台和第一凸台，可以支撑放置于所述第十七腔室中的第一容器。

40、在本技术的一个具体实施方式中，所述第十七腔室的腔壁上向腔室内的方向设置有第二凹壁用于固定放置于所述第十七腔室内的所述第一容器。

41、在本技术的一个具体实施方式中，所述第一凸台的顶部设置有第一流道，用于引流所述第一容器中的液体。

42、在本技术的一个具体实施方式中，以底板面为基准，所述第一凸台的顶部与所述第一支撑台的台面等高。

43、在本技术的一个具体实施方式中，以底板面为基准，所述第一凸台的顶部高于所述第一支撑台的台面。

44、本技术中，所述第一支撑台和所述第一凸台用于支撑所述第一容器。当所述第一容器受力向下被挤压时，所述第一容器以第一支撑台为支点发生杠杆作用，所述第一凸台将会挤破所述第一容器，从而使所述第一容器中的试剂进入到所述第十七腔室中。所述第一流道有助于引流所述第一容器中的试剂进入到所述第十七腔室中。

45、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一容器可以是通过施加一定的压力能够挤破的容器。

46、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一容器包括第二腔体和设置于所述第二腔体底面的第一释放孔。所述第一释放孔的一侧设置有第一密封膜。

47、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一容器可以是一体化形成的，也可以是在所述第二腔体上设置顶盖，使所述第二腔体与所述顶盖相配合作为容器以密封置于所述第二腔体中的试剂。

48、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一容器置于所述第十七腔室时，所述第一释放孔正对于所述第一凸台。

49、在本技术的一个具体实施方案中，第二腔体的侧面还设置有第一凹壁。所述第一凹壁与所述第二凹壁相配合，用以固定所述第一容器，防止所述第一容器在底板上发生大的旋转位移，以保证所述第一释放孔始终处于所述第一凸台的上面，当挤压所述第一容器时能有效地使所述第一容器破裂。

50、在本技术的一个具体实施方案中，所述第一凹壁与所述第二凹壁可以互换设置，即在所述第一凹壁设置于所述第十七腔室中，所述第二凹壁设置于所述第二腔体内。

51、本技术中，第一凹壁与第二凹壁相互配合作用在于限制第一容器在底板上的旋转位移。因此，其他能够限制第一容器在底板上的旋转位移的方式也适用于本技术。例如，将凹壁设计成凸壁或者设计成卡扣的方式等。

52、在本技术的一个具体实施方式中，若所述第一密封膜设置在所述第二腔体的内侧，且所述第一释放孔较深（即第二腔体底面较厚）时，所述第一凸台的顶部深入到所述第一释放孔，但所述第一凸台的顶部不接触到所述第一密封膜。或者，所述第一凸台的顶部与所述第一密封膜轻微接触，但是第一密封膜具有一定的支撑作用，在没有外部施加压力的情况下，第一密封膜不会被挤破。

53、在本技术的一个具体实施方式中，若所述第一密封膜设置在所述第二腔体的外侧，即所述第一密封膜设置在所述第一释放孔靠近所述第一凸台的一侧，则所述第一凸台的顶部略高于所述第一支撑台的台面，但所述第一凸台的顶部不接触到密封膜。或者，所述第一凸台7的顶部与所述第一密封膜轻微接触，但是所述第一密封膜具有一定的支撑作用，在没有外部施加压力的情况下，所述第一密封膜不会被挤破。

54、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括第二过滤单元，所述第二过滤单元通过第五通道连接于所述第一过滤单元。优选地，所述第一过滤单元与所述第五通道之间通过第三毛细管连接。

55、在本技术的一个具体实施方式中，在正视图中，所述第三毛细管呈倒“v”形，所述“v”形的尖端部的位置相对于其上游的第五腔室更靠近旋转中心。

56、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二过滤单元包括第二膜，所述第二膜用于拦截从第五通道中流入的部分物质。

57、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二过滤单元包括第二凹槽，所述第二膜嵌设于所述第二凹槽中。

58、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二过滤单元还包括第八腔室，所述第八腔室通过第六通道连接于所述第二凹槽。

59、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二凹槽第六通道的连接处设置有阶梯。

60、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二凹槽通过具有坡度的坡面过渡到所述第六通道。

61、在本技术的一个具体实施方式中，所述第六通道呈弯曲状。弯曲状的设置一方面有助于增大流路长度；另一方面能够减轻第六通道中混合液的混合程度。

62、在本技术的一个具体实施方式中，所述第六通道包括第一分支通道，第二分支通道和第三分支通道，第一分支通道和第三分支通道为直的通道，第二分支通道为弯曲通道，第一分支通道连接于第二凹槽，第三分支通道连接于第八腔室，中间第二分支通道的折弯数大于等于1。

63、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二凹槽过渡到所述第一分支通道的连接处设置有阶梯。

64、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二凹槽通过具有坡度的坡面过渡到所述第一分支通道。

65、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二过滤单元还包括第九腔室。所述第九腔室通过第七通道连接于所述第一分支通道。

66、在本技术的一个具体实施方式中，所述第七通道向第六通道的上游方向倾斜，倾斜的角度可以为大于0°，小于90度之间的任意角度。在一个具体实施例中，倾斜的角度为30-90°。例如，倾斜的角度为30°，35°，40°，45°，50°，55°，60°，65°，70°，75°，80°或85°等。

67、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二凹槽远离旋转中心的一侧设置有第十九腔室，所述第一分支通道通过所述第十九腔室连接于所述第二凹槽。

68、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二过滤单元还包括第二十腔室，所述第二十腔室设置于所述第二凹槽靠近旋转中心一侧，并通过第十一通道连接于所述第二凹槽。

69、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二凹槽与第十一通道之间设置有第十八腔室，所述第四通道通过第十八腔室连接于所述第二凹槽。

70、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二十腔室可以与所述第十七腔室相同。即所述第二十腔室的底部设置有第二支撑台和第二凸台，可以支撑放置于所述第二十腔室中的第二容器。

71、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二十腔室的腔壁上向腔室内的方向设置有第三凹壁用于固定放置于所述第二十腔室内的所述第二容器。

72、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二凸台的顶部设置有第二流道，用于引流所述第二容器中的液体。

73、在本技术的一个具体实施方式中，以底板面为基准，所述第二凸台的顶部与所述第二支撑台的台面等高，或者所述第二凸台的顶部高于所述第二支撑台的台面。

74、在本技术的一个具体实施方式中，所述第二支撑台和所述第二凸台用于支撑所述第二容器，当所述第二容器受力向下被挤压时，所述第二容器以所述第二支撑台为支点，发生杠杆作用，所述第二凸台将会挤破所述第二容器，从而使所述第二容器中的试剂进入到所述第二十腔室中。所述第二流道有助于引流所述第二容器中的试剂进入到所述第二十腔室中。

75、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二容器与第一容器相同，即第二容器包括第二腔体和设置于第二腔体底面的第二释放孔，所述第二释放孔的一侧设置有第二密封膜。所述第二容器置于所述第二十腔室时，所述第二释放孔正对于所述第二凸台。所述第二容器还可以包括第四凹壁，所述第四凹壁与所述第三凹壁相配合。

76、在本技术的一个具体实施方案中，所述第二十腔室和所述第十七腔室可以用于直接放置试剂，也可以用于放置盛放试剂的容器。

77、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置还包括第三过滤单元，所述第三过滤单元包括第三凹槽，所述第三凹槽连接于所述第七通道。本技术中，可以将用于检测的试剂放置于所述第三凹槽中，第三凹槽作为反应检测腔室。

78、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三过滤单元还包括第十一腔室，所述第十一腔室通过通道连接于所述第三凹槽。

79、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三凹槽中嵌设有第三膜。待检测的物质通过所述第三膜后进入第十一腔室进行检测。

80、在本技术的一个具体实施方式中，第三凹槽靠近旋转中心一侧通过第十二腔室连接于第七通道。

81、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三过滤单元还包括第十四腔室，所述第十四腔室通过第八通道连接于第十二腔室靠近旋转中心的一侧。

82、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三过滤单元还包括第十三腔室，所述第十三腔室通过第九通道连接于第三凹槽远离旋转中心的一侧。所述第十一腔室通过第十通道连接于第九通道。

83、在本技术的一个具体实施方式中，所述第九通道可以为直通道，也可以包括弯曲通道，但第九通道的弯曲通道的折弯数小于第六通道的折弯数。

84、在本技术的一个具体实施方式中，所述第九通道为直通道，所述第九通道包括第四分支通道和第五分支通道，在正视图中，所述第四分支通道与第五分支通道不在同一直线上，第四分支通道与第五分支通道之间具有一定的夹角，所述第四分支通道连接于所述第十三腔室，所述第五分支通道连接于所述第三凹槽，所述第十通道连接于所述第五分支通道。

85、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三凹槽远离旋转中心的一侧设置有第十五腔室，所述第五分支通道通过所述第十五腔室连接于所述第三凹槽。

86、在本技术的一个具体实施方式中，所述第十通道入口方向向第九通道的上游方向倾斜，倾斜的角度可以为大于0°，小于90度之间的任意角度。在一个具体实施例中，倾斜的角度为30-90°。例如，倾斜的角度为30°，35°，40°，45°，50°，55°，60°，65°，70°，75°，80°或85°等。

87、在本技术的一个具体实施方式中，所述第三过滤单元还包括第十六腔室，所述第十六腔室通过通道连接于所述第十一腔室靠近旋转中心一侧。

88、在本技术的一个具体实施方案中，所述第六腔室，第七腔室，第十一腔室，第十二腔室，第十五腔室，第十七腔室，第十八腔室和第十九腔室可以作为容器直接用于盛放试剂，或者是作为反应腔室等。

89、在本技术的一个具体实施方案中，根据需要，所述第六腔室，第七腔室，第十一腔室，第十二腔室，第十五腔室，第十八腔室和第十九腔室腔室内的设计也可以与所述第十七腔室的腔室内的设计相同，用于放置盛放试剂的容器，例如上述所述的第一容器。

90、本技术的一个实施方案中，第一膜、第二膜和第三膜可以通过粘贴在硬质基板上，然后连同硬质基板一起嵌设于凹槽中，从而克服膜薄容易变形的问题。该操作简单，能有效地将膜稳固地置于流路中。

91、以第一膜为例，在本技术的一个具体实施方案中，所述硬质基板中间开设有窗口，第一膜粘贴于窗口的一侧。优选地，硬质基板放置于第一凹槽时，窗口粘贴有第一膜的一侧靠近于旋转中心。

92、在本技术的一个具体实施方案中，第一膜粘贴于窗口的一侧用于密封窗口。此处的粘贴可以是第一膜键合在第一基板上。键合的方式包括胶粘键合、热压键合或超声焊接等。优选地，将第一膜热压键合在第一基板上。

93、在本技术的一个具体实施方案中，第一凹槽的深度大于邻近的第六腔室和第七腔室，能够保证硬质基板放置于第一凹槽（16滤膜1放置槽）时更加稳固。

94、在本技术的一个具体实施方案中，第一膜垂直于底板面放置于第一凹槽中，以保证膜的有效利用率。

95、以第二膜为例，在本技术的一个具体实施方案中，硬质基板包括第一腔体和套筒，套筒可拆卸地设置于第一腔体中，与第一腔体相配合使用。第一腔体的底部设置有第一出流孔。第二膜设置于套筒的一端。使用时，将设置有第二膜的套筒的一端置于第一腔体的底部，然后将整个硬质基板置于第二凹槽内。放置时，将第二膜远离于旋转中心。

96、在本技术的一个具体实施方式中，第一腔体的底部设置有多个（2个或2个以上）第一出流孔，使套筒内的液体通过第二膜后快速进入到下游通道。

97、在本技术的一个具体实施方式中，第一腔体的底部设置有第四凹槽，第一出流孔全部设置在第四凹槽内，这样第四凹槽可以作为液体流通的通道，进一步加速需处理的液体通过第二膜并进入下游通道。当第一出流孔为多个时，相邻的第一出流孔之间设置有膜支撑台，用于支撑第二膜，防止第二膜受力过大而破裂。膜支撑台的数量可以根据需要设置，例如，第一出流孔的数量较多时，可以间隙设置。

98、在本技术的一个具体实施方案中，第二膜与套筒可以通过键合连接，例如，胶粘键合、热压键合或超声焊接等。优选地，第二膜热压键合在套筒的一端。本技术中，通过套筒与第一腔体的配合使用，使硬质基板的密封性更强。

99、本技术的一个具体实施方案中，所述盖板上设置有第一顶针孔，所述第一顶针孔连通于所述第十七腔室。

100、本技术的一个具体实施方案中，所述第一顶针孔正对于第一凸台，便于透过第一顶针孔向置于第十七腔室的第一容器施加压力时，方便第一凸台挤破第一容器。

101、本技术的一个具体实施方案中，所述盖板上设置有第二顶针孔，所述第二顶针孔连通于所述第二十腔室。

102、本技术的一个具体实施方案中，所述盖板上设置有第四通孔，所述第二通孔连通于所述第十六腔室。

103、本技术的一个具体实施方案中，所述盖板上设置有第三通孔，所述第三通孔连通于所述第十四腔室。

104、本技术中，盖板与底板可以是双面粘胶键合，也可以是热压键合。

105、在本技术的一个具体实施方式中，盖板和底板的材料可以选用相同的材料。例如，盖板和底板均选用聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚碳酸酯（pc）或聚氯乙烯（pvc）等高分子材料。

106、在本技术的一个具体实施方式中，盖板和底板也可以选用不同的材料。例如，盖板选用pmma，底板选用pc。

107、在本技术的一个具体实施方式中，盖板和底板的材料均选用聚碳酸酯（pc）。

108、在本技术的一个具体实施方式中，通道的内表面设置有亲水性材料或疏水性材料。通过对通道进行亲水或疏水处理，使通道对流通的液体的亲和力不同。

109、在本技术的一个具体实施方案中，所述底板上设置有配平腔室，用于使整个底板处于一定的平衡状态。

110、在本技术的一个具体实施方案中，整个底板上的通道、毛细管、腔室和凹槽等均为在底板的同一表面向下凹陷形成。

111、在本技术的一个具体实施方式中，整个底板的形状可以根据现有技术中离心机的种类进行涉及，例如设计成8孔板、96孔板或圆形等形状，腔室和凹槽的内表面可以根据需要设计成弧面、矩形面、方形面、三角形面或菱形面等。通道可以设计成直线型通道、弧形通道或带有折弯的通道等。

112、本技术中，可以根据分离或检测的物质更换第一膜1132、第二膜11410、第三膜2012、吸附膜11311、第一密封膜1203、第二密封膜以及第一容器和第二容器中的试剂。也可以通过更换吸附膜11311、第一密封膜1203、第二密封膜以及第一容器和第二容器中的试剂而利用整个生物材料分离装置重复分离或检测同一物质，或者直接更换硬质基板、第一容器和第二容器后重复利用整个生物材料分离装置。

113、本技术中提供的生物材料分离装置可以应用于各个领域中微量液体的分离。

114、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置用于分离外泌体。

115、在本技术的一个具体实施方式中，所述生物材料分离装置用于分离并检测外泌体。

116、本技术提供的生物材料分离装置至少具有以下有益效果之一：

117、本技术提供的生物材料分离装置通过在两个腔室之间设置连接部，使得分离界面缩小，更方便地分离目标物。