一種用于移液器吸頭的雙層濾芯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于移液器的雙層濾芯，所述雙層濾芯下層過濾層用純凈的UHMW-PE或HDPE制作，上層過濾層在下層過濾層所使用的材料以外添加功能物質(zhì)；上層過濾層所添加的功能物質(zhì)，包括遇水膨大劑、活性炭、染料的一種或多種；所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑為1-100μm，所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑可以一致；所述雙層濾芯整體厚度為2.0-8.0mm。本發(fā)明的雙層濾芯，可以滿足各種應(yīng)用需求，比如吸取危險、高感染的樣本，阻隔更微小的物質(zhì)，自動化識別，產(chǎn)品個性化等。
【專利說明】一種用于移液器吸頭的雙層濾芯

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于實驗耗材領(lǐng)域，涉及一種用于移液器吸頭的雙層濾芯。

【背景技術(shù)】
[0002]移液器是實驗室常用的液體轉(zhuǎn)移和樣本吸取工具，與之配套的吸頭(又稱吸嘴)是配套的消耗材料。吸頭通常用聚丙烯(PP)注塑而成，有10 μ L、100 μ L、200 μ L、1000 μ L和5mL等規(guī)格。移液器是長期使用的精密設(shè)備，吸頭是一次性使用。在吸液時，移液器的活塞裝置下壓，推出套筒內(nèi)的空氣，當(dāng)松去壓力，套筒內(nèi)形成一定體積的負壓，和套筒相連的吸頭就吸取了一定體積的液體。吸液量的準確取決于如下因素:其一是推出套筒內(nèi)的空氣體積要準確，推出的空氣體積等于吸液體積。其二是負壓形成的氣道要通暢，不能有太大阻力，高阻力會使吸液量比預(yù)計的偏少。其三是液體的粘度不能太大，粘度太大也會使吸液量比預(yù)計的偏少。
[0003]在吸液的過程中，液體的擾動，包括流動、飛濺、掛壁、吹出余液等動作會產(chǎn)生氣溶膠(aerosol)。氣溶膠是由固體或液體小質(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，固體和液體小質(zhì)點大小為0.001?100 μ m，包括液滴、細菌、病毒、支原體、DNA、RNA、超微量分子，比如<100bp的小片段DNA，一些特殊的試劑分子等。氣溶膠隨著負壓形成的通道進入移液器，最后通過兩種途徑擴散。第一種是吸取下一個樣本時，進入下一個樣本，通常叫做樣本交叉污染；第二種是擴散到空氣中，當(dāng)樣本是危險樣本時會對操作者造成不利影響，比如在吸取埃博拉和艾滋病病毒樣本或者有放射性的樣本時。
[0004]現(xiàn)行的濾芯吸頭設(shè)計的目標(biāo)主要是避免氣溶膠的交叉污染。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，特別是聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)技術(shù)的使用，單拷貝的DNA都可以污染下一個樣本，氣溶膠對檢測環(huán)境的污染常常會導(dǎo)致假陽性，引起臨床診斷的誤判。濾芯吸頭能有效阻隔氣溶膠，減少樣本交叉污染。在PCR實驗中已經(jīng)在常規(guī)使用。
[0005]現(xiàn)行的濾芯吸頭使用的濾芯通常用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)或高密度聚乙烯(HDPE)生產(chǎn)。UHMW-PE是強疏水性物質(zhì)，吸水率〈0.01%，低于聚丙烯6倍，低于尼龍100倍，是阻隔氣溶膠的最佳材料。在濾芯生產(chǎn)時，選取一定大小的UHMW-PE顆粒，裝填在多孔模具中，加壓燒結(jié)，顆粒之間搭橋形成迷宮式的孔道。平均孔徑大小通常為10 μ m或20 μ m。濾芯通常有如下要求。第一是材料要純凈，不能影響樣本的性能；第二是要沒有RNase、DNase、PCR抑制劑污染；第三是氣阻小，吸液流暢。
[0006]為了增加氣溶膠的阻隔效果又不影響吸液的流暢性。有如下兩個進展:
[0007]第一個進展是專利US201213408462和專利JP2011252693公開了一種雙層濾芯。雙層濾芯由UHMW-PE生產(chǎn)，下層過濾層孔徑為20-50 μ m,上層過濾層孔徑較小，小于20 μ m。此種濾芯顯而易見的好處為，上下過濾層形成一個高效的雙重屏障。下層過濾層在樣品側(cè)，孔徑大，主要截留液滴、濺液和空氣懸浮物。上層過濾層，孔徑小，甚至可以有效地濾過生物分子。然而該雙層濾芯阻隔原理單一，有潛在的透過風(fēng)險；為了實現(xiàn)對氣溶膠的有效阻隔，上下層濾芯采用不同孔徑，造成加工困難、生產(chǎn)成本較高。
[0008]第二個進展是 申請人:逗點生物公司推出的遇水封閉濾芯(自封閉濾芯)，能確保氣溶膠和溶液不會透過帶濾芯吸頭，真正保證移液器不會被樣品污染。無論做核酸擴增實驗，還是轉(zhuǎn)移放射線同位素、病毒、血清學(xué)樣品，遇水封閉濾芯吸頭不僅能保證實驗結(jié)果可靠，而且有效保護儀器和研究人員的安全。
[0009]綜上所述，將現(xiàn)有的幾種濾芯比較如下:
[0010]1、普通的單一孔徑的濾芯。阻隔氣溶膠的原理為疏水作用，阻隔效果取決于孔徑以及濾芯厚度的選擇。需要在氣阻和阻隔效果間平衡，選擇效果恰當(dāng)者。實驗證明，單一孔徑的濾芯不能杜絕交叉污染，污染物有時仍然能夠通過濾芯，造成交叉污染。
[0011]2、兩種孔徑的雙層濾芯。阻隔氣溶膠的原理為疏水作用，兩種孔徑兼顧了氣阻和阻隔效果，提高了阻隔效果。缺點是阻隔原理單一，有潛在的透過風(fēng)險，生產(chǎn)成本高。
[0012]3、遇水封閉濾芯。阻隔氣溶膠的原理為兩種，一種是疏水作用，一種是直接吸附氣溶膠中的液體小質(zhì)點，比如液滴、水汽及其包裹物。遇水封閉濾芯還能防止液體過沖。缺點為樣品側(cè)的材質(zhì)不純凈，濾芯內(nèi)的封閉劑可能接觸到樣本，對樣本可能造成潛在的影響。
[0013]現(xiàn)行吸頭用濾芯的設(shè)計理念是盡可能用最純凈的材料來生產(chǎn)，避免濾芯對樣本產(chǎn)生潛在影響。所以在很長時間內(nèi)沒有發(fā)展新的濾芯技術(shù)。吸頭用濾芯最主要的應(yīng)用是分子生物學(xué)實驗，隨著應(yīng)用的復(fù)雜化，提出越來越高的要求，比如:
[0014]例子一:吸取危險性樣本，比如埃博拉病毒、艾滋病病毒樣本或者放射性樣本,主要考慮的是對操作者的保護，防護交叉污染的重要性降到第二位，常常需要液體過沖保護的功能。
[0015]例子二:檢測血漿中的游離DNA，以及防止PCR引物的交叉污染。DNA片段常常<100bp，甚至20bp。對阻隔氣溶膠的效果提出了新的要求。如果單純用疏水作用，需要的濾芯孔徑會更小，低至1-5 μ m，極大地增加了吸液時的空氣阻力。
[0016]例子三:自動化液體工作站越來越普遍。在自動加樣時，需要液面識別來提高可靠性。UHMW-PE是不導(dǎo)電的，使識別困難。
[0017]例子四:產(chǎn)品的標(biāo)識和識別。不同的品牌都希望自己的產(chǎn)品有獨特的特征，比如不同的顏色?，F(xiàn)在的濾芯吸頭，可能和樣品接觸的部分都是純凈材料，吸頭本身是透明的聚丙烯，濾芯是白色的UHMW-PE，顏色單一。
[0018]綜上所述，現(xiàn)有的移液器濾芯，尚不能完全滿足應(yīng)用需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的是提供一種用于移液器的雙層濾芯，以滿足各種應(yīng)用需求，比如吸取危險、高感染的樣本，阻隔更微小的物質(zhì)，自動化識別，產(chǎn)品個性化等。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0020]一種用于移液器的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯下層過濾層用純凈的UHMW-PE或HDPE制作，上層過濾層在下層過濾層所使用的材料以外添加功能物質(zhì)。本發(fā)明中對雙層濾芯上下層的定義，是以接近移液器所吸取的樣本的那一層為下層，距樣本較遠的那一層為上層。下層過濾層有兩個作用，其一是靠疏水作用阻隔氣溶膠，其二是物質(zhì)純凈，減少使用時對樣本的潛在影響。上層濾芯的作用有兩個，其一是靠疏水作用阻隔氣溶膠，其二是提供和所添加功能物質(zhì)相關(guān)的功能，比如增加吸附性，或提高識別性。
[0021]進一步地，上層過濾層所添加的功能物質(zhì)，包括遇水膨大劑、活性炭、染料中的一種或多種。遇水膨大劑可以實現(xiàn)遇水封閉，防止液體過沖，在吸取危險樣品(例如埃博拉病毒、艾滋病病毒、放射性樣品)時可以有效保護實驗者?；钚蕴烤邆湮侥芰?，可以進一步阻隔氣溶膠，同時還可以使濾芯具有一定導(dǎo)電性，以實現(xiàn)自動化液體工作站自動加樣識別。染料可以使濾芯根據(jù)生產(chǎn)廠家的需要呈現(xiàn)豐富多彩的顏色，有利于產(chǎn)品識別和個性化。
[0022]進一步地，所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑為1-100 μ m。上下層濾芯的孔徑可以一致，也可以像現(xiàn)有技術(shù)那樣下層孔徑大、上層孔徑小或者下層孔徑小、上層孔徑大。
[0023]進一步地，所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑優(yōu)選孔徑一致。上下層濾芯孔徑一致的優(yōu)點是，生產(chǎn)制造時工藝簡便，有利于降低成本。
[0024]進一步地，所述雙層濾芯整體厚度為2.0-8.0mm,優(yōu)選3.0-5.0mm。
[0025]一種用于移液器的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯下層過濾層用純凈的UHMW-PE或HDPE制作，上層過濾層在下層過濾層所使用的材料以外添加功能物質(zhì)；上層過濾層所添加的功能物質(zhì)，包括遇水膨大劑(封閉劑)、活性炭、染料的一種或多種；所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑為1-100 μ m，并且所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑一致；所述雙層濾芯整體厚度為3.0-5.0mm。
[0026]本發(fā)明所提供的雙層濾芯相對于現(xiàn)有技術(shù)普通單一孔徑濾芯、上下層孔徑不同濾芯、單層遇水封閉濾芯和單層活性炭濾芯具有更多的功能，同時也不是普通單一孔徑濾芯和單層遇水封閉濾芯或單層活性炭濾芯兩個濾芯功能的簡單疊加，其有益效果體現(xiàn)在以下方面。
[0027]第一，雙層濾芯的阻隔效果優(yōu)于單層濾芯。下層過濾層由于只有疏水作用，可以稱為弱阻隔層；上層含功能物質(zhì)，有疏水作用和吸附作用，稱為強阻隔層。當(dāng)有氣溶膠時，弱阻隔層已經(jīng)阻隔了大量的氣溶膠，微量的氣溶膠進入強阻隔層，通過兩種阻隔機制，徹底阻斷。例子一:在同樣孔徑時，上層含活性炭的雙層濾芯，阻隔效果優(yōu)于無活性炭的單層濾芯。相較單層活性炭濾芯，又不用擔(dān)心活性炭可能會影響到溶液性能，或在吸液時活性炭掉落到樣本中。例子二:在同樣孔徑時，上層含封閉劑的雙層濾芯，阻隔效果優(yōu)于無封閉劑的單層濾芯。相較單層遇水封閉濾芯，又不用擔(dān)心封閉劑可能會影響到溶液性能，或在吸液時封閉劑掉落到樣本中。
[0028]第二，雙層濾芯也可以理解為在添加功能物質(zhì)的濾芯下面添加了隔離層，避免了單獨使用的缺陷。比如單獨使用遇水封閉濾芯，缺點為濾芯的材質(zhì)不純凈，濾芯內(nèi)的封閉劑可能接觸到樣本，對樣本可能造成潛在的影響。如果增加一層純凈的UHMW-PE作為隔離層，避免了單獨使用遇水封閉濾芯的缺陷。再比如單獨使用活性炭濾芯，缺點為活性炭可能掉到樣本中，對樣本可能造成潛在的影響。如果增加一層純凈的UHMW-PE作為隔離層，避免了單獨使用活性炭濾芯的缺陷。
[0029]第三，成本優(yōu)勢。上下過濾層孔徑不一樣的雙層濾芯成本高,燒結(jié)材料要求高,孔徑大小的差別需要優(yōu)化，導(dǎo)致成本上升。本發(fā)明的雙層濾芯，由于對上下過濾層的孔徑差異無特殊要求，成本低。相較普通濾芯，上下過濾層的UHMW-PE完全一樣，只是在上層過濾層中添加了功能物質(zhì),成本上升很小。
[0030]第四，雙層濾芯和兩個疊加濾芯的裝配結(jié)構(gòu)不一樣。兩個疊加濾芯有空隙，當(dāng)氣溶膠穿透時，阻隔過程重新開始，導(dǎo)致阻隔效果下降。而雙層濾芯有一個交叉的相融合的區(qū)域，氣溶膠到這個位置增加了一種阻斷機理，阻斷力增強，效果很好。
[0031]第五，雙層濾芯和兩個疊加濾芯的裝配難度不一樣。濾芯通常需要適合的厚度直徑比才方便裝配。兩個濾芯，會比用雙層濾芯薄一倍，通常厚度會小于2mm，外徑和吸頭配合間隙容易產(chǎn)生，影響效果，裝配的成本也會提高一倍。本發(fā)明的雙層濾芯可以根據(jù)需要，使某層的厚度〈1_ ;而兩個普通濾芯疊加時，若某一個濾芯〈1_后會無法裝配。雙層濾芯整體厚度優(yōu)先3.0mm-5.0mm,外徑和吸頭配合無間隙。
[0032]第六，雙層濾芯提供單層濾芯不具備的新功能。例如上層過濾層可以混入適當(dāng)?shù)念伭希纬韶S富的顏色識別；可以加入活性炭增加吸附和導(dǎo)電性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)普通單一孔徑濾芯示意圖。
[0034]圖2為現(xiàn)有技術(shù)上下過濾層孔徑不一致的雙層濾芯示意圖。
[0035]圖3本發(fā)明的雙層濾芯示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記:1_現(xiàn)有技術(shù)普通單一孔徑濾芯的骨架顆粒(UHMW-PE或HDPE)，2_現(xiàn)有技術(shù)普通單一孔徑濾芯孔，3-現(xiàn)有技術(shù)上下過濾層孔徑不一致的雙層濾芯下層過濾層的骨架顆粒(UHMW-PE或HDPE)，4_現(xiàn)有技術(shù)上下過濾層孔徑不一致的雙層濾芯下層過濾層的孔，5-現(xiàn)有技術(shù)上下過濾層孔徑不一致的雙層濾芯上層過濾層的骨架顆粒(UHMW-PE或HDPE)，6-現(xiàn)有技術(shù)上下過濾層孔徑不一致的雙層濾芯上層過濾層孔，7-本發(fā)明雙層濾芯下層過濾層的骨架顆粒(UHMW-PE或HDPE)，8-本發(fā)明雙層濾芯下層過濾層孔，9-本發(fā)明雙層濾芯上層過濾層的骨架顆粒(UHMW-PE或HDPE并混合功能物質(zhì))，10-本發(fā)明雙層濾芯上層過濾層孔。

【具體實施方式】
[0037]實施例1
[0038]活性炭雙層濾芯
[0039]活性炭雙層濾芯厚度為4mm，分上下兩層，厚度均為2mm。上下過濾層均用粒徑100-200目的UHMW-PE粉末燒結(jié)，特別地在上層過濾層的UHMW-PE粉末中添加5%質(zhì)量比的活性炭(300-1000目)。上下過濾層的孔徑一致。
[0040]實施例2
[0041]遇水封閉雙層濾芯
[0042]遇水封閉雙層濾芯厚度為4mm,分上下兩層，下層過濾層厚度為1.5mm,上層過濾層的厚度為2.5mm。下層過濾層用粒徑100-200目的UHMW-PE粉末燒結(jié)，上層過濾層用粒徑200-300目的UHMW-PE粉末燒結(jié)，上層UHMW-PE粉末中添加I %質(zhì)量比的封閉劑膨脹樹脂。上下過濾層的孔徑不同，下層孔徑大上層孔徑小。
[0043]實施例3
[0044]雙色濾芯
[0045]雙色濾芯厚度為3.0mm,分上下兩層，厚度均為1.5mm。上下過濾層均用粒徑100-200目的UHMW-PE粉末燒結(jié)，特別地在上層過濾層的UHMW-PE粉末中添加0.5%質(zhì)量比的氧化鐵紅粉。上下過濾層的孔徑一致。
[0046]實施例4
[0047]雙色濾芯
[0048]雙色濾芯厚度為5.0mm,分上下兩層，上層過濾層厚度為0.5mm,下層過濾層厚度為4.5mm。上下過濾層均用粒徑100-300目的UHMW-PE粉末燒結(jié)，特別地在上層過濾層的UHMW-PE粉末中添加0.5%質(zhì)量比的氧化鐵紅粉。上下過濾層的孔徑一致。
[0049]實施例5
[0050]多功能雙層濾芯
[0051]多功能雙層濾芯厚度為4mm,分上下兩層，厚度均為2mm。上下過濾層均用粒徑100-200目的HDPE粉末燒結(jié)，特別地在上層過濾層的HDPE粉末中添加4%質(zhì)量比的活性炭(300-1000目)、1%質(zhì)量比的封閉劑膨脹樹脂和0.5%質(zhì)量比的氧化鐵紅粉。上下過濾層的孔徑一致。
【權(quán)利要求】
1.一種用于移液器的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯下層過濾層用純凈的UHMW-PE或HDPE制作，上層過濾層在下層過濾層所使用的材料以外添加功能物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層濾芯，其特征在于，上層過濾層所添加的功能物質(zhì)，包括遇水膨大劑、活性炭、染料中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑為 1-100 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑—致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯整體厚度為2.0-8.0mm,優(yōu)選 3.0-5.0mm。
6.一種用于移液器的雙層濾芯，其特征在于，所述雙層濾芯下層過濾層用純凈的UHMW-PE或HDPE制作，上層過濾層在下層過濾層所使用的材料以外添加功能物質(zhì)；上層過濾層所添加的功能物質(zhì)，包括遇水膨大劑、活性炭、染料的一種或多種；所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑為1-100 μ m，并且所述雙層濾芯的上下層濾芯的孔徑一致；所述雙層濾芯整體厚度為3.0-5.0mm。
【文檔編號】B01D35/02GK104190485SQ201410473075
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陳高明, 胡玉梅 申請人:深圳逗點生物技術(shù)有限公司