本實用新型涉及一種分離裝置，尤其涉及一種微球分離裝置。
背景技術(shù)：
單分散聚合物微球已被廣泛應(yīng)用生物分析、高通量檢測、免疫分析和微全分析系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。聚合物微球的粒徑均勻程度對其性能有很大影響，多數(shù)研究者通過改進(jìn)方法，控制工藝參數(shù)，可以得到粒徑分布比較均勻的微球，常用的制備單分散微球方法有分散聚合，種子聚合和乳液聚合等，但實際上，聚合物微球在制備過程中，由于聚合反應(yīng)總是在相界面上進(jìn)行，體系中雖以一種機(jī)理為主，但同時存在許多副聚合方式，而且聚合過程中總是不可避免的存在溫度變化和單體吸收過程，這些都會導(dǎo)致最終合成的微球粒徑分布變寬。
特別的，對于種子聚合，合成的微球總是含有一些粒徑較小的微球(次核級)和一些粒徑較大的微球，這嚴(yán)重影響了微球的分散度，限制了微球的應(yīng)用，因此需要多次分離以除去體系中不需要的粒徑組分。常用的離心分離方法，基于不同粒徑微球在離心力場中的沉降時間不同進(jìn)行分離，由于難以選擇核實的離心速度和時間，只能初步去除體系中過大和非常小的微粒，很難得到粒徑高度均勻的聚合物微球；連續(xù)離心法可以連續(xù)的分離提純聚合物微球，但是其分離精度不高，為提高微球級分的均勻程度，往往需要多次重復(fù)分離，導(dǎo)致微球的收率很低，另外由于這個方法需要的微球規(guī)模很大，難以實現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用；Yoon D H等在芯片中采用旋轉(zhuǎn)流道分離法實現(xiàn)了微球的分離提純，但限于芯片的分離規(guī)模和成本，不適用于規(guī)?；瘧?yīng)用。且在所有的現(xiàn)有技術(shù)中，微球的分離過程無法抽檢取樣，不利于分離過程的跟蹤。
有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一 種微球分離裝置，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種分離精度高、收率高、適于規(guī)模化應(yīng)用的微球分離裝置。
本實用新型的微球分離裝置，包括桶體，所述桶體具有桶底、桶體側(cè)壁以及桶口，所述桶體側(cè)壁分別開設(shè)有微球出孔和抽檢微球出孔，所述抽檢微球出孔設(shè)置在所述微球出孔的上側(cè)并且二者均設(shè)置有閥門，所述桶體的容量為1mL-10L，所述桶體側(cè)壁還設(shè)有控制標(biāo)識線，所述控制標(biāo)識線的高度h3可通過如下公式得到：
其中，x為裝載上限高度，RD和RL分別為目標(biāo)微球的半徑和較大微球的半徑，ρm、ρD和ρL分別為沉降液、目標(biāo)微球和較大微球的表觀密度，k為分離系數(shù)，數(shù)值在0.5-1之間，其中k值的選擇取決于分離要求：若為得到高度均一的微球，k值可設(shè)定為0.5；若為提高分離效率，k值可設(shè)定為1。
進(jìn)一步的，所述微球出孔和抽檢微球出孔分別設(shè)有相對所述桶體側(cè)壁向外伸出的第一支管和第二支管，所述閥門設(shè)于所述第一支管和第二支管內(nèi)。
進(jìn)一步的，所述桶口處設(shè)有與其匹配的防塵蓋。
更進(jìn)一步的，所述防塵蓋與所述桶口接觸處設(shè)有密封機(jī)構(gòu)。
進(jìn)一步的，所述密封機(jī)構(gòu)為設(shè)于所述防塵蓋內(nèi)側(cè)和所述桶口外側(cè)的磨砂玻璃。
進(jìn)一步的，所述桶體直徑d與桶體高度h比例為d:h＝1:0.5-50，優(yōu)選為d:h＝2。
進(jìn)一步的，所述微球出孔到所述桶底的距離h1與抽檢微球出孔到所述桶底的距離h2的比例為h1:h2＝1:1.5-2，優(yōu)選為h1:h2＝1:1.5，且 h2在桶體高度h的1/10-1/3之間，優(yōu)選1/4-1/3。
進(jìn)一步的，所述桶體側(cè)壁設(shè)有裝載上限標(biāo)識線、裝載下限標(biāo)識線以及控制標(biāo)識線，所述桶體內(nèi)裝載量在裝載上限標(biāo)識線和裝載下限標(biāo)識線之間，優(yōu)選60-80％的額定容積。
進(jìn)一步的，所述控制標(biāo)識線高度h3高于h2，且可設(shè)若干條，桶體標(biāo)記能夠替換的控制線貼紙，貼紙上同時標(biāo)記的1-20條控制線，各條控制線分別位于不同高度。
本實用新型的利用所述微球分離裝置分離微球的方法，包括以下步驟：
(1)將微球和沉降液混勻后置于所述桶體中，靜置；
(2)當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面低于微球出孔后，打開微球出孔的閥門，排出較小粒徑的微球，加入沉降液，重復(fù)3-20次，當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面到達(dá)控制標(biāo)識線時，從抽檢微球出孔抽檢跟蹤檢測，直至小粒徑微球在所排出微球中的占比低于1％；
(3)加入沉降液，當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面到達(dá)控制標(biāo)識線時，從抽檢微球出孔4抽檢跟蹤檢測，同時從微球出孔排出目標(biāo)微球，加入沉降液，重復(fù)3-10次，抽檢最終一次所分離的微球中較小和較大微球占比不高于1％。
首先研究了微球在液態(tài)中的運動，推導(dǎo)了微球在液相懸浮時，處于恒定重力場中的運動速度公式，參考天津大學(xué)2010年張琦的博士論文“單分散功能聚合物微球的研究”，其中第四章明確表示，發(fā)現(xiàn)微球的運動速度和它本身的密度、直徑、所受的加速度以及溶液的性質(zhì)相關(guān)；在精確測量甘油水溶液密度和粘度的基礎(chǔ)上，實用新型了一種毫克量級測定聚合物微球密度的方法；繼而研究了溶液性質(zhì)對流式細(xì)胞以檢測中微球信號的影響。在微球液態(tài)懸浮運動的基礎(chǔ)上，發(fā)展了沉降梯度法。
借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：
沉降梯度法結(jié)合本實用新型的裝置，分離純化得到粒徑高度均勻的聚合物微球。利用本實用新型裝置結(jié)合沉降梯度法，可用于毫克級量子點編碼熒光微球的分離純化，提高熒光微球的分析精度。
本實用新型的微球分離裝置可適用于任何規(guī)模大小的微球分離；且分離精度高、收率高；設(shè)有微球出孔和抽檢微球出孔和控制線，便于分離過程的跟蹤以及分離結(jié)束的收集。
上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
附圖說明
圖1是本實用新型裝置一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
參見圖1，本實用新型的一種微球分離裝置，包括桶體，所述桶體具有桶底2、桶體側(cè)壁1以及桶口13，所述桶體側(cè)壁1分別開設(shè)有微球出孔3和抽檢微球出孔4，所述抽檢微球出孔4設(shè)置在所述微球出孔3的上側(cè)并且二者均設(shè)置有閥門7，所述桶體的容量為1mL-10L，所述桶體側(cè)壁1還設(shè)有控制標(biāo)識線12，所述控制標(biāo)識線12的高度h3可通過如下公式得到：
其中，x為裝載上限高度，RD和RL分別為目標(biāo)微球的半徑和較大微球的半徑，ρm、ρD和ρL分別為沉降液、目標(biāo)微球和較大微球的表觀密度，k值的選擇取決于分離要求：若k值設(shè)定為0.5，分離的效率約為最高分離效率的40-50％，所得微球的CV(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差)低 于3％；若k值設(shè)定的更低(低于0.5)，所得微球的CV可進(jìn)一步提高，但分離的效率會極大降低；若k值設(shè)定為1，分離的效率約為最高分離效率的80-95％，所得微球的CV低于8％；若k值設(shè)定為0.5-1之間，則分離的效率和微球的CV介于上述數(shù)值之間；特別的，k值設(shè)定為0.7，分離次數(shù)8次，所得分離效率約為最高分離效率的65％，所得微球的CV低于4％，微球的收率為22-32％；最高分離效率為本分離裝置所能達(dá)到的分離最高值，在該狀態(tài)下，微球的收率為35-50％。
為方便抽檢微球樣品和收集分離所得的微球，且不擾亂分層，所述微球出孔3和抽檢微球出孔4分別設(shè)有相對所述桶體側(cè)壁2向外伸出的第一支管5和第二支管6，所述閥門7設(shè)于所述第一支管5和第二支管6內(nèi)。
為了防止異物進(jìn)入桶體內(nèi)，且防止桶體內(nèi)溶劑揮發(fā)，所述桶口13處設(shè)有與其匹配的防塵蓋8。
為了更好的防止桶體內(nèi)溶劑揮發(fā)，所述防塵蓋8與所述桶口13接觸處設(shè)有密封機(jī)構(gòu)。
優(yōu)選的，所述密封機(jī)構(gòu)為設(shè)于所述防塵蓋8內(nèi)側(cè)和所述桶口13外側(cè)的磨砂玻璃9。
依據(jù)流體力學(xué)，過大直徑會擾動液體，影響分離效果，降低收率，所述桶體直徑d與桶體高度h比例為d:h＝1:0.5-50，優(yōu)選為d:h＝2。
所述微球出孔3到所述桶底2的距離h1與抽檢微球出孔4到所述桶底2的距離h2的比例為h1:h2＝1:1.5-2，優(yōu)選為h1:h2＝1:1.5，且h2在桶體高度h的1/10-1/3之間，最佳高度約為1/4-1/3，合理的設(shè)計可優(yōu)化分離效率。
優(yōu)選的，所述桶體側(cè)壁設(shè)有裝載上限標(biāo)識線10、裝載下限標(biāo)識線11以及控制標(biāo)識線12，所述桶體內(nèi)裝載量在裝載上限標(biāo)識線10和裝載下限標(biāo)識線11之間，優(yōu)選60-80％的額定容積。
控制標(biāo)識線12位置主要由沉降液密度和目標(biāo)微球大小決定，過 高或過低，均會降低收率，所述控制線12高度h3高于h2，參考天津大學(xué)2010年張琦的博士論文“單分散功能聚合物微球的研究”中的第四章中的公式推導(dǎo)得出控制標(biāo)識線具體位置。
在使用本實用新型裝置分離微球時，桶體標(biāo)記可替換的控制線半透明貼紙，根據(jù)粒徑大小不同，設(shè)置不同目標(biāo)微球的控制線，若待分離目標(biāo)微球為2.5μm的分散聚合所得微球，控制線設(shè)置在桶體的2/5處(k值約為0.9)，分離效率為45％；若待分離目標(biāo)微球為10μm的種子聚合所得微球，控制線設(shè)置在桶體的1/4處(k值約為0.7)，分離效率為22％；首先，將微球與沉降液混勻后置于本實用新型裝置的桶體中，蓋上防塵蓋8，靜置，當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面低于微球出孔3后，打開閥門7，排出較小粒徑的微球，加入沉降液，重復(fù)該過程3-20次，當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面到達(dá)控制標(biāo)識線12時，從抽檢微球出孔4抽檢跟蹤檢測，直至小粒徑微球在所排出微球中的占比低于1％；然后，加入沉降液，當(dāng)目標(biāo)微球的沉降界面到達(dá)控制標(biāo)識線12時，從抽檢微球出孔4抽檢跟蹤檢測，同時從微球出孔3排出目標(biāo)微球，加入沉降液，重復(fù)該過程3-10次；抽檢最終一次所分離的微球中，較小和較大微球占比不高于1％；具體方法參考天津大學(xué)2010年張琦的博士論文“單分散功能聚合物微球的研究”中的第四章。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。