[发明专利]一种粒子分离装置、系统及粒子分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及粒子分离技术领域，具体涉及一种粒子分离装置、系统及粒子分离方法。

背景技术

粒子分离可以用于稀有肿瘤细胞富集、血液成分分离等体外医学诊断和治疗。超声波粒子分离与电学、磁学或光学的方法相比，具有无需预处理、装置体积小、容易集成和微型化、应用范围广等优势，而且可以通过改变驱动电压、频率等超声参数和流速等非超声参数应用于不同情形，可调性高。现有利用超声波进行粒子分离技术，例如基于声对比因子的分离方法，该方法主要利用正、负声对比因子的粒子在超声驻波场中分别向波节和波腹处运动，该方法一般在流体通道的中心产生一个波节，在流体通道的两侧产生波腹，正声对比因子的粒子在声辐射力作用下运动到管道中心，而负声对比因子的粒子在声辐射力作用下运动到管道两侧，从而实现粒子分离。但这种方法只能用于分离声对比因子符号相反的粒子，应用范围受限。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种粒子分离装置、系统及粒子分离方法，以解决现有利用超声波进行粒子分离的方法适用范围受限的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种粒子分离装置，包括：液体流通通道，包括：样液入口，用于输入含有待分离粒子的样液；鞘液入口，用于输入鞘液；聚焦通道，分别与所述样液入口和所述鞘液入口连通；分离通道，与所述聚焦通道连通；所述分离通道与所述聚焦通道的横截面均为矩形；至少两个粒子出口，分别用于输出分离后的至少两种粒子；聚焦超声装置，用于产生第一超声波，所述第一超声波作用于所述聚焦通道内的待分离粒子使其运动至与所述第一超声波的传播方向垂直的同一平面上；所述第一超声波的传播方向与所述聚焦通道内的液体流动方向垂直；分离超声装置，用于产生第二超声波，所述第二超声波作用于所述分离通道内的待分离粒子，使不同大小的粒子分离形成不同粒子束；所述第二超声波的传播方向与所述分离通道内的液体流动方向垂直。

可选地，所述聚焦超声装置包括相对设置的第一超声装置和第二超声装置，所述第一超声波为所述第一超声装置与所述第二超声装置所产生的超声波合成的驻波；和/或，所述分离超声装置包括相对设置的第三超声装置和第四超声装置，所述第二超声波为所述第三超声装置与所述第四超声装置所产生的超声波合成的驻波。

可选地，所述聚焦通道的矩形横截面的宽度满足：N₁λ₁＝2L₁；其中N₁为所述第一超声波在聚焦通道内振幅为0的点的数目，λ₁为所述第一超声波的波长，L₁为所述聚焦通道的矩形横截面的宽度。

可选地，所述分离通道的矩形横截面的宽度满足：N₂λ₂＝2L₂；其中N₂为所述第二超声波在分离通道内振幅为0的点的数目，λ₂为所述第二超声波的波长，L₂为所述分离通道的矩形横截面的宽度。

可选地，所述分离通道的矩形横截面的高度与所述聚焦通道的矩形横截面的高度相同。

可选地，所述分离通道的矩形横截面的宽度大于所述聚焦通道的矩形横截面的宽度。

可选地，所述样液入口的横截面积小于所述鞘液入口的横截面积。

可选地，所述至少两个粒子出口包括第一粒子出口和第二粒子出口；所述第一粒子出口为所述分离通道主体的出口；所述第二粒子出口为与所述分离通道主体连通的支路通道。

可选地，所述第一粒子出口的横截面积大于所述第二粒子出口的横截面积。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种粒子分离系统，包括：第一方面或者第一方面的任意一种可选方式中所述的粒子分离装置；第一注射泵，用于以固定流速向所述粒子分离装置注射含有待分离粒子的样液；第二注射泵，用于以固定流速向所述粒子分离装置注射鞘液。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种使用第一方面或者第一方面的任意一种可选方式中所述的粒子分离装置或者第二方面或者第二方面的任意一种可选方式中所述的粒子分离系统进行粒子分离的方法，包括：调节所述聚焦超声装置产生第一超声波，并调节所述分离超声装置产生的第二超声波；所述第二超声波的波长大于所述第一超声波的波长；通过所述样液入口输入含有待分离粒子的样液，同时通过所述鞘液入口输入鞘液。