CN114616054A - 分离装置及分离方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种分离装置，包括分离芯片、振荡***、压差驱动***、变频模块和控制器。分离芯片包括样本池、位于样本池两侧的第一腔室和第二腔室。振荡***包括压紧组件和两超声发生器，压紧组件带动两超声发生器朝向分离芯片移动，以分别贴合于第一腔室的外表面和第二腔室的外表面。变频模块用于控制压差驱动***交替地在第一腔室和第二腔室中产生压力差。控制器用于在压差驱动***停止在第一腔室或第二腔室中产生压力差时，控制两超声发生器振动。本申请提供的分离装置超声发生器与分离芯片组装方便，分离芯片成本低，且分离效率高，能有效预防过滤膜堵塞。另，本申请还提供一种分离方法。

Description

分离装置及分离方法
技术领域
本申请涉及外泌体分离技术领域，具体地，涉及一种用于分离液体样本中目标颗粒的分离装置及分离方法。
背景技术
外泌体(exosome)是由活细胞持续大量分泌的一种直径为30-150nm的双磷脂膜结构小囊泡，其作为细胞间通信交流的载体携带来源于母细胞的蛋白、核酸、代谢小分子等特异性组分。大量的研究表明，外泌体参与了肿瘤发展的多种事件，包括免疫逃逸、血管生成、肿瘤转移、肿瘤耐药等。外泌体能更早、持续地被癌细胞释放并进入患者血液循环***，其脂质双层膜结构能够有效保护所携带的蛋白质和包裹的核酸类物质。外泌体广泛且稳定地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。其中血液和尿液中的外泌体数量多、临床取样容易。因此，外泌体被认为是体外诊断研究和肿瘤临床检测领域中的重点研究对象，有望在肿瘤早期诊断、肿瘤转移复发评估、肿瘤异质性评估、动态检测肿瘤发生发展和疗效、耐药突变检测、个性化用药等方面发挥巨大的临床价值。
目前，实现外泌体临床应用的主要障碍是如何从复杂的生物流体中分离出外泌体及其亚群，传统的分离过程繁琐，分离时间长，分离效率低，而且过滤膜容易堵塞，分离通量低、纯度低等。
发明内容
为了解决现有技术以上不足之处，有必要提出一种分离装置。
另一方面，本申请还提供了一种采用上述分离装置进行外泌体分离的分离方法。
第一方面，提供一种分离装置，用于从液体样本中分离提纯出目标颗粒，所述分离装置包括分离芯片、振荡***、压差驱动***、变频模块和控制器。所述分离芯片包括样本池、位于所述样本池一侧的至少一个第一腔室和位于所述样本池远离所述至少一个第一腔室的至少一个第二腔室，相邻两所述第一腔室之间及与所述样本池相邻的所述第一腔室与所述样本池之间均通过第一过滤膜相连通，相邻两所述第二腔室之间及与所述样本池相邻的所述第二腔室与所述样本池之间均通过第二过滤膜相连通，每个所述第一过滤膜和每个所述第二过滤膜的孔径均小于所述目标颗粒的粒径。所述振荡***包括压紧组件和位于所述压紧组件上的两个超声发生器，所述压紧组件用以带动所述超声发生器朝向所述分离芯片移动，以使两所述超声发生器靠近所述分离芯片的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室的外表面和最外侧的所述第二腔室的外表面。所述变频模块通过所述压差驱动***分别与所述第一腔室和所述第二腔室连接，所述变频模块用于控制所述压差驱动***交替地在所述第一腔室和所述第二腔室中产生压力差。所述控制器用于在所述压差驱动***停止在所述第一腔室或所述第二腔室中产生压力差时，控制两所述超声发生器振动以分别产生超声振动波。
本申请实施方式中，两个所述超声振动波的振动频率均为15KHz-80KHz；在一个所述超声振动波周期内，两个所述超声振动波的占空比均为10％-90％。
本申请实施方式中，两个所述超声振动波的所述振动频率和所述占空比之间的差值小于或等于30％。
本申请实施方式中，两个所述超声发生器在开通或断开的一个周期内，所述开通的占比为10％-100％。
本申请实施方式中，两个所述超声发生器位于同一水平面上。
本申请实施方式中，所述超声发生器包括靠近所述分离芯片设置的变幅杆以及与所述变幅杆连接的压电陶瓷组件。
本申请实施方式中，所述变幅杆包括依次连接的第一变幅部、第二变幅部、第三变幅部和连接部，所述连接部与所述压电陶瓷组件连接，所述第一变幅部远离所述第二变幅部的端面用以贴合于所述第一腔室的外表面或所述第二腔室的外表面，沿垂直所述变幅杆延伸的方向，所述第二变幅部的尺寸小于所述第一变幅部和所述第三变幅部的尺寸。
本申请实施方式中，所述压电陶瓷组件包括多个叠设的压电陶瓷片、与多个所述压电陶瓷片间隔设置的多个电极片、绝缘套管以及连接件，多个所述压电陶瓷片和多个所述电极片套设于所述绝缘套管上，所述连接件贯穿所述绝缘套管并与所述变幅杆可拆卸连接。
本申请实施方式中，所述超声发生器还包括调节块，所述调节块设于所述压电陶瓷组件远离所述变幅杆的一端，所述连接件还连接所述调节块。
第二方面，提供一种分离方法，用于从液体样本中分离提纯出目标颗粒，所述方法包括：
提供如上所述的分离装置，并向所述样本池提供液体样本；
控制所述压紧组件带动两所述超声发生器朝向所述分离芯片移动，以使两所述超声发生器靠近所述分离芯片的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室的外表面和最外侧的所述第二腔室的外表面；
在所述至少一个第一腔室产生压力差，从而使所述样本池内的液体样本中粒径小于所述第一过滤膜的孔径的组分在压力差作用下进入所述至少一个第一腔室；
停止在所述至少一个第一腔室中产生压力差，并控制两所述超声发生器振动以产生超声振动波；
在所述至少一个第二腔室中产生压力差，从而使所述样本池内的液体样本中粒径小于所述第二过滤膜的孔径的组分在压力差作用下进入所述至少一个第二腔室；以及
停止在所述至少一个第二腔室中产生压力差，并控制两所述超声发生器振动以产生超声振动波。
本申请的分离装置通过将分离芯片和超声发生器单独设置，并在使用时通过压紧组件联动移动两个超声发生器与分离芯片贴合，为分离芯片提供超声振动波，以使分离芯片振动，从而达到防止第一过滤膜和第二过滤膜堵塞，提高分离效率和分离纯度等的目的；分离芯片上无需设置振动件，降低了分离芯片的制作难度和成本。
超声发生器具有匹配分离芯片的特定结构和参数，所产生的超声振动波能保证附着在第一过滤膜和第二过滤膜上的颗粒脱落，达到防止堵塞过滤膜，提高过滤效率和过滤纯度等的目的。
压紧组件能够实现两个超声发生器联动，进而使两个超声发生器分别与分离芯片贴合或分离，联动过程操作简单，超声发生器与分离芯片贴合紧密，确保了超声振动波能传递至第一过滤膜和第二过滤膜，且不会破坏分离芯片。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的分离芯片的结构示意图。
图2是本申请一实施方式提供的分离装置的示意图。
图3是本申请一实施方式提供的分离芯片与振荡***和压差驱动***连接的结构示意图。
图4是本申请一实施方式提供的分离芯片与超声发生器贴合的结构示意图。
图5是本申请一实施方式提供的超声发生器的结构示意图。
图6是本申请一实施方式提供的超声发生器的剖面图。
图7A至图7D是本申请一实施方式提供的超声发生器振动过程的图片。
图8是本申请一实施方式提供的振荡***和压差驱动***的结构示意图。
图9是本申请另一实施例提供的分离芯片的结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
主要元件符号说明
分离装置 100
分离芯片 10,10’
样本池 11,11’
第一腔室 12,12’
第一开口 121
第二腔室 13,13’
第二开口 131
第一过滤膜 14,14’
第二过滤膜 15,15’
振动件 16’
振荡*** 70
压紧组件 20
底座 21
移动机构 22
第一滑轨 221
第一滑块 222
第一安装板 223
第二滑轨 224
第二滑块 225
第二安装板 226
弹性件 227
驱动机构 23
驱动轴 231
位移感测组件 24
第一连接片 241
第二连接片 242
光耦件 243
超声发生器 30
变幅杆 31
第一变幅部 311
第二变幅部 312
第三变幅部 313
连接部 314
压电陶瓷组件 32
压电陶瓷片 321
电极片 322
绝缘套管 323
连接件 324
调节块 33
变频模块 40
变频器 41
控制阀 42
压差驱动*** 50
第一真空泵 51
第二真空泵 52
转接管 53
弹性套管 54
控制器 60
尺寸 h1,h2,h3
具体实施方式
以下将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”、“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
如图1所示，分离芯片10’包括样本池11’以及位于样本池11’相对的两侧的第一腔室12’和第二腔室13’，第一腔室12’与样本池11’通过第一过滤膜14’相连通，第二腔室13’与样本池11’通过第二过滤膜15’相连通。样本池11’用于容置液体样本。第一过滤膜14’和第二过滤膜15’的孔径均小于目标颗粒的粒径。第一腔室12’设置有第一开口121’，第一开口121’连通第一腔室12’与外界。第二腔室13’设置有第二开口131’，第二开口131’连通第二腔室13’与外界。为了解决上述过滤效率低，过滤膜容易堵塞等问题，分离芯片10’的第一腔室11’和第二腔室12’的外表面、以及第一过滤膜13’和第二过滤膜14’上固定振动件16’，通过振动片16’的振动实现过滤膜防堵塞、提高过效率、通量和纯度等目的。但是，分离芯片10’上安装振动件16’，尤其是在第一过滤膜13’和第二过滤膜14’上安装振动件16’是非常困难的，电路控制出线困难，存在漏电风险，而且振动过程中振动件16’容易脱落，影响使用，难以批量化生产，同时也增加了一次性分离芯片10’的成本。
请参阅图2至图4，为了解决分离芯片10’的上述问题，本申请一实施方式提供了一种分离装置100，该分离装置100包括分离芯片10、振荡***70、压差驱动***50、变频模块40和控制器60。分离芯片10包括样本池11、位于所述样本池11一侧的至少一个第一腔室12和位于所述样本池11远离所述至少一个第一腔室12的至少一个第二腔室13，相邻两个所述第一腔室12之间及与所述样本池11相邻的所述第一腔室12与所述样本池11之间均通过第一过滤膜14相连通，相邻两个所述第二腔室13之间及与所述样本池11相邻的所述第二腔室13与所述样本池11之间均通过第二过滤膜15相连通，每个所述第一过滤膜14和每个所述第二过滤膜15的孔径均小于所述目标颗粒的粒径。所述振荡***70包括压紧组件20和位于所述压紧组件20上的两个超声发生器30。所述压紧组件20用以带动两个所述超声发生器30朝向所述分离芯片10移动，以使两所述超声发生器30靠近所述分离芯片10的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室12的外表面和最外侧的所述第二腔室13的外表面。所述变频模块40通过所述压差驱动***50分别与所述第一腔室12和所述第二腔室13连接，所述变频模块40用于控制所述压差驱动***50交替地在所述第一腔室12和所述第二腔室13中产生压力差。控制器60用于在所述压差驱动***50停止在所述第一腔室12或所述第二腔室13中产生压力差时，控制两所述超声发生器30振动以分别产生超声振动波。本申请通过将分离芯片10和超声发生器30单独设置，并在使用时移动两个超声发生器30与分离芯片10贴合，为分离芯片10提供超声振动波，以使分离芯片10振动，从而达到防止第一过滤膜14和第二过滤膜15堵塞，提高分离效率和分离纯度等的目的。而且分离芯片10上无需设置振动件，降低了分离芯片10的制作难度和成本。
请参阅图4至图6，所述超声发生器30包括靠近所述分离芯片10设置的变幅杆31以及与所述变幅杆31连接的压电陶瓷组件32。所述控制器60与所述压电陶瓷组件32信号连接，并控制所述压电陶瓷组件32的开通和断开，以产生横向(即变幅杆31的长度方向)的超声振动波。横向的超声振动波通过第一腔室12和第二腔室13的外侧壁向整个分离芯片10传递，使分离芯片10高频振动进而带动第一过滤膜14和第二过滤膜15高频振动。两个超声振动波共同扰动液体样本并产生声流效应(acoustic streaming)，防止目标颗粒堵塞滤孔或者聚集在一起，使吸附于滤膜的膜孔中的目标颗粒能够快速与过滤膜的膜孔分离并重新悬浮于回流的液体样本中，从而防止滤膜的膜孔被堵塞，实现高效分离。
在一实施方式中，为了实现上述目的，两个超声发生器30所产生的超声振动波的振动频率均为15KHz-80KHz，在一个所述超声振动波周期内，两个所述超声振动波的占空比均为10％-90％，通过控制两个超声振动波的振动频率和占空比在上述范围内，可以直接影响实际输出的总功率大小，从而影响综合的震动效果及对目标颗粒的损坏程度。在这一频率范围内和占空比范围内实际输出的超声振动波的总功率适于穿透分离芯片10的壳体，传递至内部的第一过滤膜14和第二过滤膜15，可以使过滤膜以一定的振幅振动，便于吸附于过滤膜上的目标颗粒更快速地分离下来，重新回到液体样本中，同时超声振动波能够扰动液体样本产生声流效应，使聚集在一起的颗粒分散，防止堵塞过滤膜、提高过滤效率。另外，在上述频率和占空比范围内的超声振动波输出的总功率适中，不会对目标颗粒造成损坏，保证了分离提纯的品质。
在一实施方式中，两个所述超声振动波的所述振动频率和所述占空比之间的差值小于或等于30％，由于两个超声发生器30分别设置在分离芯片10相对的两侧，产生的超声振动波的传递方向相反，将两个超声振动波的振动频率和占空比相近，可以使分离芯片10在振动过程中稳定性更高，而且第一腔室12和第二腔室13内液流发生的声流效应相近，可以更大程度地使两个超声振动波的能量叠加形成对目标颗粒的共振，能进一步提高防止过滤膜堵塞，提高分离效率的目的。
在一实施方式中，两个超声发生器30位于同一水平面上。即，两个超声振动波朝向相反的方向传播，可以相互叠加，进一步防止过滤膜堵塞，提高分离效率的目的。
在一实施方式中，两个所述超声发生器30在开通或断开的一个周期内，所述开通的占比为10％-100％。控制两个超声发生器30的开通和断开的比例，可以直接影响输出的总功率的大小，以满足使不同目标颗粒(一般指的是尺寸不同、或质量不同的目标颗粒)脱离过滤膜的功率输出，防止不同目标颗粒对过滤膜的堵塞程度，进而提高过滤效率。
请再次参阅图4至图6，所述变幅杆31包括依次连接的第一变幅部311、第二变幅部312、第三变幅部313和连接部314，所述连接部314与所述压电陶瓷组件32连接，所述第一变幅部311远离所述第二变幅部312的端面用以贴合于所述第一腔室12的外表面或所述第二腔室13的外表面。为了得到满足前述指标的超声振动波，沿垂直所述变幅杆31延伸的方向，所述第二变幅部312的尺寸h2小于所述第一变幅部311的尺寸h1和所述第三变幅部313的尺寸h3。本实施例中，第一变幅部311、第二变幅部312和第三变幅部313均为圆柱型结构，所述第二变幅部312的长度大致为10～18mm，优选15mm，直径大致为3～5mm，优选4.5mm；所述第一变幅部311的长度大致为4～7mm，优选5mm，直径大致为为5.5～6.5mm，优选6mm；所述第三变幅部313的长度大致为13～17mm，优选15mm，直径大致为5.5～6.5mm，优选6mm。如图7A至图7D，为所述超声发生器30产生超声振动波的仿真照片，前述尺寸的变幅杆31能够产生横向的微小形变，形变量大约为0.04nm左右，此时的超声振动波能够满足前述要求，以实现扰动分离芯片10内部液体样本的目的，并能有效使附着在第一过滤膜14和第二过滤膜15上的目标颗粒脱离过滤膜。
请参阅图5与图6，所述压电陶瓷组件32包括多个叠设的压电陶瓷片321、与多个所述压电陶瓷片321间隔设置的多个电极片322、绝缘套管323以及连接件324，多个所述压电陶瓷片321和多个所述电极片322套设于所述绝缘套管323上，所述连接件324贯穿所述绝缘套管323并与所述变幅杆31可拆卸连接。通过将多组压电陶瓷片和电极片322叠加使用，可以调节超声振动波的频率，使产生的超声振动波的频率在前述范围内，以达到防止过滤膜堵塞和提高分离效率的目的。
在一实施例中，压电陶瓷片321和电极片322的数量分别为四个，四个电极片322中相间隔的两个电极片322分别连接电源的正极，另外两个电极片322连接电源的负极。
请再次参阅图5与图6，所述超声发生器30还包括设于所述压电陶瓷组件32远离所述变幅杆31的调节块33，所述连接件324还连接所述调节块33。所述调节块33主要起配重、调节振动频率的作用，通过设计所述调节块33的重量，以使每个超声发生器30达到前述设计的振动频率。
请参阅图4，所述分离芯片10的样本池11的相对两侧分别设置一个第一腔室12和第一第二腔室13，第一过滤膜14和第二过滤膜15的孔径可以相同也可以不同，根据实际需要分离的目标颗粒的尺寸而定。
请参阅图3与图8，所述压紧组件20包括底座21、移动机构22和驱动机构23。所述移动机构22套设于所述驱动机构23的驱动轴231上。所述驱动机构23的驱动轴231转动，以带动所述移动机构22沿所述驱动轴231移动，进而带动每一所述超声发生器30朝向分离芯片10移动以贴合于第一腔室12和第二腔室13的外表面。本申请采用一个压紧组件20能够实现两个超声发生器30的联动，可以减少不必要的定位机构，简化设备结构。
所述移动机构22包括设于所述底座21上的第一滑轨221、设于所述第一滑轨221上的两第一滑块222、设于每一所述第一滑块222上的第一安装板223、设于每一所述第一安装板223上的第二滑轨224、滑动设于所述第二滑轨224上的第二滑块225设于所述第二滑块225上的第二安装板226以及弹性件227。一个所述超声发生器30设于一个第二安装板226上，所述弹性件227的两端分别与所述第一安装板223和所述第二安装板226连接。
每个所述第一安装板223上均设有一个所述超声发生器30。所述驱动机构23能够驱动所述驱动轴231转动，进而带动两所述第一安装板223及其上的超声发生器30相向移动以与分离芯片10的表面接触，接触后，超声发生器30在分离芯片10的反作用力的带动下会朝向远离分离芯片10的方向移动，进而使弹性件227压缩，在驱动机构23进一步带动第一安装板223朝向分离芯片10移动时，弹性件227的弹力将推动超声发生器30压紧分离芯片10。当需要使超声发生器30与分离芯片10分离时，反向转动驱动轴231便可。通过设计弹性件227，可以使超声发生器30与分离芯片10弹性连接，避免对分离芯片10的刚性连接，在夹持过程中，降低超声发生器30对分离芯片10损坏的风险。
进一步地，所述弹性件227为弹簧，通过调节弹性件227的胡克弹性系数和超声发生器30的相向移动距离，进而控制超声发生器30对分离芯片10的夹持力。本实施例中，两超声发生器30相向运动的距离为6mm左右，弹性件227的弹簧胡克系数为1200N/m，则分离芯片10收到的单侧夹持力约为3.2N。
请参阅图9，可以理解的，在其他实施例中，分离芯片10a中所述第一腔室12和所述第二腔室13的数量均可以是多个，可以根据实际需要设计第一腔室12和第二腔室13的数量。另外，可以根据实际分离芯片10a的尺寸和结构需求，多个第一腔室12或多个第二腔室13可以并列设置(如图9所示)，也可以并排设置。相邻两个第一腔室12之间和与样本池11相邻的第一腔室与样本池11之间均通过一个第一过滤膜14连通，各个第一过滤膜14的孔径可以设计的不同，以实现同时分离多种尺寸目标颗粒的目的。同理，多个第二过滤膜15的孔径也可以不同。多个第一腔室12和多个第二腔是13的分离芯片10a，由于内部过滤膜数量较多，小孔径的过滤膜尤其易堵塞，内部由于安装有多个第一过滤膜14和多个第二过滤膜15，可以通过调整两个超声发生器30的前述参数，以达到防止堵塞每个过滤膜的总输出功率要求，进而提高过滤效率，保证提纯品质，无需在过滤膜上安装振动件，简化了分离芯片10的结构，降低了分离芯片10a的制造难度和成本。另外，所述超声发生器30通用性强，可以适用于多种结构形式的分离芯片10(10a)，超声发生器30与分离芯片10(10a)分离设置，需要超声分离时，仅需将超声发生器30与分离芯片10(10a)外表面贴合便可，操作简单。
请参阅图1、图3与图4，压差驱动***50用于使分离芯片10的第一腔室12和第二腔室13交替产生压力差。压差驱动***50可以是两个独立的压差驱动***，也可以是经过设计的一个压差驱动***。其中，根据液体样本的特性，选择合适的压力差，根据本申请分离芯片10所需要分离的液体样本，选择压差驱动***50的压力差在-10KPa到-50KPa范围内，即，使第一腔室12或第二腔室13与样本池11之间交替产生以上范围的压力差，能够提高目标颗粒物分离的效率，而且还能有效防止颗粒堵塞过滤膜。压差驱动***50也可以包括微型真空泵或微型抽气泵等设备。可以理解的是，压差驱动***50与分离芯片10之间可以通过气密性较佳的转接管53连接。在一实施方式中，压差驱动***50包括第一真空泵51和第二真空泵52，第一真空泵51与分离芯片10的第一开口121通过一个转接管53相连接，第二真空泵52与分离芯片10的第二开口131通过另一个转接管53相连接。
在实现压差驱动***50与分离芯片10连接的过程中，也可以将两个所述转接管53设置于压紧组件20上，在压紧组件20联动的过程中，转接管53与超声发生器30同时实现与分离芯片10的连接。在一实施例中，一个所述转接管53设置于一个所述第一安装板223上，且位于对应的所述超声发生器30的下方。所述驱动机构23驱动所述驱动轴231转动，进而带动两个所述转接管53相向移动，以使两个转接管53分别与分离芯片10的第一开口121和第二开口131连通，进而实现所述分离芯片10分别与第一真空泵51和第二真空泵52的连通。
在一实施例中，所述转接管53靠近所述分离芯片10的一端设有弹性套管54。在连接分离芯片10与真空设备的过程中，转接管53需要与分离芯片10的开口实现密封连接，因此，增加所述弹性套管54，可以实现在转接管53与分离芯片10连通后，实现开口处的密封。本实施例中，所述弹性套管54的材质为可变性软性材料(例如橡胶)，可以调节弹性套管54的压缩量实现密封效果。具体弹性套管54的压缩量由弹性套管54的邵氏硬度和驱动机构23的驱动力决定。
请参阅图3，所述压紧组件20还包括位移感测组件24，所述位移感测组件24用于测量超声发生器30和转接管53在移动过程中的移动距离，进而控制超声发生器30和转接管53对分离芯片10的压力。所述位移感测组件24包括所述第一连接片241、第二连接片242和设于所述第一连接片241上的光耦件243，所述第一连接片241和所述第二连接片242分别固定于两所述第一安装板223上，所述第二连接片242靠近所述第一连接片241的一端滑动连接所述光耦件243。所述驱动机构23还用于带动所述第一连接片241和所述第二连接片242沿所述驱动轴231移动，所述光耦件243用于感测所述第一连接片241和所述第二连接片242的相对移动距离。通过设置所述位移感测组件24感测超声发生器30和转接管53的移动距离，可以更好地控制超声发生器30和转接管53与分离芯片10的连接，实现最佳连接效果。
请参阅图2与图4，变频模块40与压差驱动***50电连接，变频模块40可以控制提供给压差驱动***50的电源电压，从而使第一腔室12和第二腔室13内交替产生压力差。在一实施方式中，变频模块40包括变频器41以及与变频器41连接的控制阀42。控制阀42可以是液路转换器，包括但不仅限于电磁阀、旋转阀。控制阀42分别与第一真空泵51以及第二真空泵52中的其中一个连通，从而使第一真空泵51和第二真空泵52反复交替工作。例如，将控制阀42连通第一真空泵51，使得变频器41控制第一真空泵51运行，通过第一开口121抽气使第一腔室12内产生压力差，样本池11中的液体样本中的液体和尺寸小于第一过滤膜14孔径的组分在压力差作用下通过第一过滤膜14，进入第一腔室12；然后，变频器41控制第一真空泵51停止运行；之后，将控制阀42切换至与第二真空泵52连通，使得变频器41控制第二真空泵52运行，通过第二开口131抽气使第二腔室13内产生压力差，使得样本池11中的液体样本中的液体和尺寸小于第二过滤膜15孔径的组分在压力差作用下通过第二过滤膜15，进入第二腔室13；再之后，变频器41控制第二真空泵52停止运行；反复上述步骤多次。
控制器60用于在第一腔室12停止抽吸时，控制两个超声发生器30振动，从而产生两个超声振动波。控制器60还用于在第二腔室13停止抽吸时，控制两个超声发生器30振动，从而产生两个超声振动波。其中，控制器60可与第一真空泵51和第二真空泵52电性连接，当第一真空泵51或第二真空泵52停止运行时，控制器60即判断第一真空泵51在第一腔室12停止抽吸，或判断第二真空泵52在第二腔室13停止抽吸，此时便可通知两个超声发生器30开始振动。
本申请实施例进一步提供一种应用于上述分离芯片10的分离液体样本中目标颗粒的方法，其包括如下步骤：
步骤S1，提供本申请的分离芯片10，向该分离芯片10的样本池11中提供液体样本。
步骤S2，控制所述压紧组件20带动两所述超声发生器30朝向所述分离芯片10移动，以使两所述超声发生器30靠近所述分离芯片10的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室12的外表面和最外侧的所述第二腔室13的外表面。
在连接超声发生器30的同时，压紧组件20还带动两个转接管53分别与第一开口121和第二开口131连通，进而使第一开口121和第二开口131分别与压差驱动***50相连。
步骤S3，通过第一开口121抽吸第一腔室12，使第一腔室12内产生压力差。
压差驱动***50通过第一开口121抽吸所述至少一个第一腔室12，使所述至少一个第一腔室12内产生压力差。样本池11中的液体样本中的液体和尺寸小于第一过滤膜14孔径的组分在压力差作用下朝向第一过滤膜14移动，经由第一过滤膜14进入所述至少一个第一腔室12。
步骤S4，停止抽吸所述至少一个第一腔室12，控制两所述超声发生器30振动，从而产生超声振动波。同时，通过的第二开口131抽吸第二腔室13使所述至少一个第二腔室13内产生压力差。
其中，超声振动波能够使液体样本、第一过滤膜14和第二过滤膜15高频振动，使吸附于滤膜的膜孔中的目标颗粒能够快速与过滤膜的膜孔分离并重新悬浮于回流的液体样本中，并防止目标颗粒聚集在一起。同时，压差驱动***50通过第二开口131抽吸第二腔室13，使第二腔室13内产生压力差。粘附在第一过滤膜14表面的组分可以随着气流和/或液流样本池11中，样本池11中的液体样本中的液体和尺寸小于第二过滤膜15孔径的组分在压力差作用下朝向第二过滤膜15移动，经由第二过滤膜15进入所述至少一个第二腔室13。
步骤S5，停止抽吸所述至少一个第二腔室13，控制两所述超声发生器30振动，从而产生超声振动波。
然后，步骤S3至步骤S5可循环多次，使液体样本中小于过滤膜孔径的组分被去除，大于过滤膜孔径的组分被截留在样本池11中，以实现更好的分离提纯效果。
相较于现有技术，本申请的分离装置100通过将分离芯片10和超声发生器30单独设置，并在使用时通过压紧组件20联动移动两个超声发生器30与分离芯片10贴合，为分离芯片10提供超声振动波，以使分离芯片10振动，从而达到防止第一过滤膜14和第二过滤膜15堵塞，提高分离效率和分离纯度等的目的；分离芯片10上无需设置振动件，降低了分离芯片10的制作难度和成本。
超声发生器30具有匹配分离芯片10的特定结构和参数，所产生的超声振动波能保证附着在第一过滤膜14和第二过滤膜15上的颗粒脱落，达到防止堵塞过滤膜，提高过滤效率和过滤纯度等的目的。
压紧组件20能够实现两个超声发生器30联动，进而使两个超声发生器30分别与分离芯片10贴合或分离，联动过程操作简单，超声发生器30与分离芯片10贴合紧密，确保了超声振动波能传递至第一过滤膜14和第二过滤膜15，且不会破坏分离芯片10。
通过将两个转接管53设置于压紧组件20上，可以在联动过程中，同时实现超声发生器30和压差驱动***50与分离芯片10的连接，简化了连接结构，降低了结构的复杂度和操作难度。

Claims (10)

1.一种分离装置，用于从液体样本中分离提纯出目标颗粒，其特征在于，所述分离装置包括：
分离芯片，包括样本池、位于所述样本池一侧的至少一个第一腔室和位于所述样本池远离所述至少一个第一腔室的至少一个第二腔室，相邻两所述第一腔室之间及与所述样本池相邻的所述第一腔室与所述样本池之间均通过第一过滤膜相连通，相邻两所述第二腔室之间及与所述样本池相邻的所述第二腔室与所述样本池之间均通过第二过滤膜相连通，每个所述第一过滤膜和每个所述第二过滤膜的孔径均小于所述目标颗粒的粒径；
振荡***，包括压紧组件和位于所述压紧组件上的两个超声发生器，所述压紧组件用以带动所述超声发生器朝向所述分离芯片移动，以使两所述超声发生器靠近所述分离芯片的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室的外表面和最外侧的所述第二腔室的外表面；
压差驱动***；
变频模块，通过所述压差驱动***分别与所述第一腔室和所述第二腔室连接，所述变频模块用于控制所述压差驱动***交替地在所述第一腔室和所述第二腔室中产生压力差；以及
控制器，用于在所述压差驱动***停止在所述第一腔室或所述第二腔室中产生压力差时，控制两所述超声发生器振动以分别产生超声振动波。
2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，两个所述超声振动波的振动频率均为15KHz-80KHz；
在一个所述超声振动波周期内，两个所述超声振动波的占空比均为10％-90％。
3.如权利要求2所述的分离装置，其特征在于，两个所述超声振动波的所述振动频率和所述占空比之间的差值小于或等于30％。
4.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，两个所述超声发生器在开通或断开的一个周期内，所述开通的占比为10％-100％。
5.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，两个所述超声发生器位于同一水平面上。
6.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述超声发生器包括靠近所述分离芯片设置的变幅杆以及与所述变幅杆连接的压电陶瓷组件。
7.如权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述变幅杆包括依次连接的第一变幅部、第二变幅部、第三变幅部和连接部，所述连接部与所述压电陶瓷组件连接，所述第一变幅部远离所述第二变幅部的端面用以贴合于所述第一腔室的外表面或所述第二腔室的外表面，沿垂直所述变幅杆延伸的方向，所述第二变幅部的尺寸小于所述第一变幅部和所述第三变幅部的尺寸。
8.如权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述压电陶瓷组件包括多个叠设的压电陶瓷片、与多个所述压电陶瓷片间隔设置的多个电极片、绝缘套管以及连接件，多个所述压电陶瓷片和多个所述电极片套设于所述绝缘套管上，所述连接件贯穿所述绝缘套管并与所述变幅杆可拆卸连接。
9.如权利要求8所述的分离装置，其特征在于，所述超声发生器还包括调节块，所述调节块设于所述压电陶瓷组件远离所述变幅杆的一端，所述连接件还连接所述调节块。
10.一种分离方法，用于从液体样本中分离提纯出目标颗粒，其特征在于，所述方法包括：
提供如权利要求1至9任一项所述的分离装置，并向所述样本池提供液体样本；
控制所述压紧组件带动两所述超声发生器朝向所述分离芯片移动，以使两所述超声发生器靠近所述分离芯片的端面分别贴合于最外侧的所述第一腔室的外表面和最外侧的所述第二腔室的外表面；
在所述至少一个第一腔室产生压力差，从而使所述样本池内的液体样本中粒径小于所述第一过滤膜的孔径的组分在压力差作用下进入所述至少一个第一腔室；
停止在所述至少一个第一腔室中产生压力差，并控制两所述超声发生器振动以产生超声振动波；
在所述至少一个第二腔室中产生压力差，从而使所述样本池内的液体样本中粒径小于所述第二过滤膜的孔径的组分在压力差作用下进入所述至少一个第二腔室；以及
停止在所述至少一个第二腔室中产生压力差，并控制两所述超声发生器振动以产生超声振动波。
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