[发明专利]一种超低压力膜分离系统及分离方法

说明书

本发明公开了一种超低压力膜分离系统，包括超低压力发生装置、膜垢控制模块、流速控制装置、压力检测装置；所述超低压力发生装置被配置为能够用于提供过滤过程中所需要的超低压力，所述超低压力在0.01KPa到40KPa之间；所述膜垢控制模块被配置为能够使得膜垢层保持在单层或者松散的状态；所述流速控制装置被配置为能够控制待过滤样本的流速，压力检测装置被配置为能够检测压力大小。本发明还公开了一种超低压力膜分离方法，本发明的膜分离系统能够实现精确地保证膜分离系统的动力稳定且控制在超低压力分离水平，而且该系统能够用于分离生物样本，分离效率提高，分离时间缩短，分离过程中，不破坏或改变细胞状态。

技术领域

本发明具体涉及一种超低压力膜分离系统及分离方法。

背景技术

从临床样本分离方法学的范畴考虑，精准分离方法主要有：密度梯度离心、微流控芯片分离、流式细胞仪、磁珠分选。从分离的本质上考虑，主要有两种：(1)通过物理特性(如密度、硬度、尺寸、形貌等)进行筛分，(2)通过生物化学特性特异性吸附分离。

膜分离作为一种综合的分离方法可以通过物理特性或是生物化学特性分离目标对象。常见的膜分离或是膜过滤领域分为反渗透过滤、纳滤、超滤和微滤等方法，在生物领域有通过硅羟基修饰的超滤膜分离核酸等膜分离方法，但通常的驱动压力在MPa甚至于GPa以上，虽然部分应用可能会在很低的KPa范围，甚至于重力驱动，但是多是无法精确控制的渗透过滤状态下，包括生物药及细胞工作站等领域的深层过滤方法。

随着膜孔的精度越来越高，大家也开始尝试用核孔膜和微加工膜分离生物或临床样本，包括循环肿瘤细胞等，但是从现有文献和方法的设计中，就可以发现为了提高精度，往往采用减小孔径来确保精准分离的同时保证痕量稀少的目标样本的丢失，减小孔径所带来的阻力增加等问题又往往只能通过提高过膜压力来克服，而由于细胞本身是一种非刚性球体，过大的压力挤压细胞也会使得细胞亚群的一些自然状态下的物理特性丢失甚至于破坏细胞本身，所以现有膜分离方法很难在临床样本精准分离上提供完美的解决方法。

此外，通常过滤膜的孔径大小往往与孔隙率成反比，特别是微孔膜，孔径越大孔隙率反而越小。而通常化学膜或是核孔膜等微孔膜由于支撑强度和孔径精度的限制，增大膜孔径不得不降低膜的孔隙率，那么过膜流体的实际宏观过滤效率反而可能因此而降低，各种吸附效应和非特异性拦截反而增多，那么通过超低压力膜分离临床或生物样本的最终受益有可能反而并没有增加。因此，现有的膜分离体系是无法对一定尺寸或是刚度特性的细胞亚群进行高精度的有效无损分离的。

此外，现有的膜分离技术一般需要较大的过膜压力来保证过滤通量，常规微滤或是超滤一般都在MPa以上的压力下进行，才能使得样本保证一定的过滤速度和稳定的膜垢层。常规过滤考虑的过膜阻力来自于两部分，一部分是膜孔材料本身的阻力，另一部分是膜上膜垢层稳定之后对样本的阻力，如果克服膜本身阻力需要较大的压力的话，那么由于此较大压力下形成的膜垢层也会比较紧实，从而膜垢层的阻力也会比较大，这也是为何大部分常规过滤都设计在较大的过膜压力状态下。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种超低压力膜分离系统及分离方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种超低压力膜分离系统，包括超低压力发生装置、膜垢控制模块、流速控制装置、压力检测装置；所述超低压力发生装置被配置为能够用于提供过滤过程中所需要的超低压力，所述超低压力在0.01KPa到40KPa之间；所述膜垢控制模块被配置为能够使得膜垢层保持在单层或者松散的状态；所述流速控制装置被配置为能够控制待过滤样本的流速，压力检测装置被配置为能够检测压力大小。

进一步地，所述超低压力发生装置包括低过膜阻力的滤膜、滤膜封装装置、导流管；滤膜位于封装装置之间，导流管与封装装置连接；低过膜阻力的滤膜能够用于分离待过滤样本；滤膜封装装置能够用于封装低过膜阻力的滤膜，形成密封的过滤空间；导流管能够用于产生负压，形成超低压力。