專利名稱：用于細胞破壁的撞擊腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及撞擊腔，特別是用于細胞破壁的撞擊腔。主要用于醫(yī)藥、生物、食品、化妝品等領(lǐng)域，對液態(tài)物體中的細胞顆粒進行顆粒粉碎、破壁、細化、均一化等作用。
背景技術(shù)：
對孢子粉等細胞顆粒的細胞破壁，一般采用生物酶法和物理機械法。生物酶法主要是利用纖維素酶對細胞壁進行生物降解；物理機械法主要有固相法、液相法、氣相法和超聲波等方式。固相法主要是通過固態(tài)研磨作用破壁，氣相法主要是通過高速氣流撞擊作用，超聲波主要通過調(diào)頻振動作用破壁，而液相法是對細胞顆粒配成懸濁液，利用高壓閥式均質(zhì)機和微射流均質(zhì)機進行液相粉碎達到破壁目的。但普通的細胞破壁的撞擊腔得到的物料的細胞破壁效果不理想。體現(xiàn)在只有部分細胞被破壁，還有相當(dāng)數(shù)量的細胞未被破壁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于細胞破壁的撞擊腔，用于得到細胞壁破碎率高的物料。
本發(fā)明的技術(shù)方案為用于細胞破壁的撞擊腔，包括頭尾互相連接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管體和主管體內(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進料管、第一主諧振管、第二主諧振管、主緩沖管、主分流管、主撞擊管、主射流管、主突變管、主縮流管和主出料管組成；第一主諧振管和第二主諧振管的直徑大于主進料管和主緩沖管的直徑；主緩沖管與主撞擊管之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管；主射流管的直徑小于主突變管、主縮流管和主出料管的直徑；主突變管的直徑大于主縮流管的直徑；主縮流管的直徑小于主出料管的直徑；副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進料管、副諧振管、副緩沖管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴流管和副出料管組成；副諧振管直徑大于副進料管和副緩沖管的直徑；副緩沖管與副撞擊管之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管；副射流管的直徑小于副擴流管和副出料管的直徑；副擴流管的直徑小于副出料管的直徑。
用于細胞破壁的撞擊腔，其中二元主腔的主出料管與一元副腔的副進料管連接；二元主腔的主進料管與外界連通；一元副腔的副出料管與外界連通。
用于細胞破壁的撞擊腔，其中一元副腔的副出料管與二元主腔的主進料管連接；一元副腔的副進料管與外界連通；二元主腔的主出料管與外界連通。
二元主腔和一元副腔名稱的由來是二元主腔包括第一主諧振管、第二主諧振管，一元副腔只包括一個副諧振管。
工作原理先將初步破碎的物料懸浮于液體溶液中，依靠現(xiàn)有高壓設(shè)備產(chǎn)生高速液流。高速液流經(jīng)過諧振管產(chǎn)生諧振，液流噴射速度進一步提高，兩股高速液流在緩沖管內(nèi)稍做緩沖，又急速的被壓迫進入直徑細小的分流管中形成兩股高速液流并在撞擊管中劇烈碰撞。工作過程中產(chǎn)生高速剪切作用、氣穴作用、振動振蕩作用、渦旋作用、膨化作用、瞬時溫升和瞬時壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的物料顆粒進一步破碎。
懸濁液在高壓泵作用下進入用于細胞破壁的撞擊腔的進料管，在用于細胞破壁的撞擊腔中有圓柱形空腔作為諧振管，這有利于產(chǎn)生自振脈沖射流，流體的擾動頻度與腔室固有頻率相匹配對，激勵流體共振，產(chǎn)生大幅值、高頻率的波動壓力。流體被分成兩股高速液流后，由于其強大的縱向速度差造成巨大的剪切作用。當(dāng)兩股相同的高速流體正面相撞，流體猛然失去原來流動方向上的速度，產(chǎn)生巨大的撞擊能量。流體中的固體顆粒之間強烈相撞。同時，由于流場相撞產(chǎn)生巨大的壓力降，在撞擊區(qū)會形成強烈的渦旋作用。流體出現(xiàn)強烈橫向方向的撞擊和摩擦，流體中的顆粒經(jīng)垂直撞擊后又經(jīng)歷橫向撞擊和摩擦。隨著均質(zhì)機柱塞泵輸出功率增加，流體獲得越大的動量進行撞擊。除垂直方向和橫向方向的作用外，其它各個方向的渦旋作用都有程度不同的撞擊與摩擦。流體相撞后產(chǎn)生巨大的壓力降，當(dāng)壓力低于液體的蒸氣壓時出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。當(dāng)隨著氣穴作用的時間和強度的增大，氣蝕產(chǎn)生的威力也是不容置疑的，那它巨大能量則更多轉(zhuǎn)嫁在周圍流場中，從而對流場產(chǎn)生比高壓閥式均質(zhì)機閥芯中流場更大的破壞作用。
對于用于細胞破壁的撞擊腔，它主要由二元主腔和一元副腔組合而成。單獨使用二元主腔或一元副腔的破壁效果不如二元主腔和一元副腔組合的效果。
本發(fā)明的優(yōu)點在于采用二元主腔或一元副腔的組合，特別是二元主諧振管、細小的雙股分流管、細小的副射流管等結(jié)構(gòu)，讓高速液流劇烈碰撞。工作過程中產(chǎn)生高速剪切作用、氣穴作用、振動振蕩作用、渦旋作用、膨化作用、瞬時溫升和瞬時壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的物料的細胞壁進一步破碎得到細小碎片。比較完整的細胞破壁是非常困難的，采用二元主諧振管是為了經(jīng)過兩次的諧振得到更高速的液流，更高速的液流強力對撞后有利于比較完整的細胞破壁。
例如對于靈芝孢子粉，在同樣的工藝條件下單獨使用二元主腔、單獨使用一元副腔的破壁效果分別為70.2％，75.2％。二元主腔的主出料管和一元副腔的副進料管連接的雙腔組合的破壁效果可以達到94.6％，一元副腔的副出料管和二元主腔的主進料管連接的雙腔組合的破壁效果可以達到96.2％。


圖1為本發(fā)明二元主腔的主出料管9a和一元副腔的副進料管1b連接的雙腔組合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一元副腔的副出料管9b和二元主腔的主進料管1a連接的雙腔組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3未經(jīng)處理的黑靈芝孢子粉形貌圖4經(jīng)一元副腔單獨處理1次的黑靈芝孢子粉形貌圖5經(jīng)二元主腔處理2次的黑靈芝孢子粉形貌圖6經(jīng)一元副腔在前、二元主腔在后處理2次的黑靈芝孢子粉形貌圖7經(jīng)常規(guī)的閥式高壓均質(zhì)機處理3次的黑靈芝孢子粉形貌附圖標記主進料管1a、第一主諧振管2a1、第二主諧振管2a2、主緩沖管3a、主分流管4a、主撞擊管5a、主射流管6a、主突變管7a、主縮流管8a、主出料管9a、副進料管1b、副諧振管2b、副緩沖管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴流管10b、副出料管9b。
具體實施例方式
實施例1用于細胞破壁的撞擊腔，包括頭尾互相連接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管體和主管體內(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進料管1a、第一主諧振管2a1、第二主諧振管2a2、主緩沖管3a、主分流管4a、主撞擊管5a、主射流管6a、主突變管7a、主縮流管8a和主出料管9a組成；第一主諧振管2a1和第二主諧振管2a2的直徑大于主進料管1a和主緩沖管3a的直徑；主緩沖管3a與主撞擊管5a之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管4a；主射流管6a的直徑小于主突變管7a、主縮流管8a和主出料管9a的直徑；主突變管7a的直徑大于主縮流管8a的直徑；主縮流管8a的直徑小于主出料管9a的直徑；副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進料管1b、副諧振管2b、副緩沖管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴流管10b和副出料管9b組成；副諧振管2b直徑大于副進料管1b和副緩沖管3b的直徑；副緩沖管3b與副撞擊管5b之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管4b；副射流管6b的直徑小于副擴流管10b和副出料管9b的直徑；副擴流管10b的直徑小于副出料管9b的直徑。
實施例2
用于細胞破壁的撞擊腔，其中二元主腔的主出料管9a與一元副腔的副進料管1b連接；二元主腔的主進料管1a與外界連通；一元副腔的副出料管9b與外界連通。其余同實施例1。
實施例3用于細胞破壁的撞擊腔，其中一元副腔的副出料管9b與二元主腔的主進料管1a連接；一元副腔的副進料管1b與外界連通；二元主腔的主出料管9a與外界連通。其余同實施例1。
實施例4下面以黑靈芝孢子粉的破壁作進一步描述以黑靈芝孢子粉為原料，先配置10％黑靈芝孢子粉懸濁液，以美國Microfluidic公司生產(chǎn)的Microfluidizer M-700為主體設(shè)備提供動力源，分別單獨使用副腔；主腔；副腔在前主腔在后的方式，處理10％黑靈芝孢子粉懸濁液。將以一定濃度的處理前后黑靈芝孢子粉樣品攪拌均勻，用移液槍移取20ul于載玻片上，并滴加10ul瑞士染液，制成涂片，在XS-402型熒光三目顯微鏡下，放大400倍，對其顆粒大小、形貌、對染料的吸附性等特征進行測量和觀察，結(jié)果如圖4、圖5、圖6所示。
如果采用副腔在前主腔在后的方式處理時一元副腔的副進料管1b與Microfluidizer M-700的高壓部分連接，黑靈芝孢子粉懸濁液在一元副腔和二元主腔中完成破壁后，再經(jīng)二元主腔的主出料管9a釋放出采。
單獨使用副腔的方式處理時；一元副腔的副進料管1b與MicrofluidizerM-700的高壓部分連接，黑靈芝孢子粉懸濁液在一元副腔中完成破壁后，再經(jīng)一元副腔的副出料管9b釋放出來。
單獨使用主腔的方式處理時；二元主腔的主進料管1a與MicrofluidizerM-700的高壓部分連接，黑靈芝孢子粉懸濁液在二元主腔中完成破壁后，再經(jīng)二元主腔的主出料管9a釋放出來。
其余同實施例3。
實施例5下面以黑靈芝孢子粉的破壁作進一步描述以黑靈芝孢子粉為原料，以美國Microfluidic公司生產(chǎn)的Microfluidizer M-700為主體設(shè)備，用于細胞破壁的流體撞擊腔主副腔串聯(lián)，采用主腔在前副腔在后的方式，處理10％黑靈芝孢子粉懸濁液。結(jié)果與圖6所示類似。
采用主腔在前副腔在后的方式處理時二元主腔的主進料管1a與Microfluidizer M-700的高壓部分連接，黑靈芝孢子粉懸濁液在二元主腔和一元副腔中完成破壁后，再經(jīng)一元副腔的副出料管9b釋放出來。
其余同實施例2和實施例4。
實施例6下面以10％黑靈芝孢子粉懸濁液的破壁作進一步描述采用傳統(tǒng)的閥式高壓均質(zhì)機破壁效果如圖7。
以上實驗結(jié)果表明傳統(tǒng)的閥式高壓均質(zhì)機破壁效果不理想。對于用于細胞破壁的撞擊腔，它主要由二元主腔和一元副腔組合而成。單獨使用二元主腔或一元副腔的破壁效果不如二元主腔和一元副腔組合的效果。
權(quán)利要求
1.用于細胞破壁的撞擊腔，包括頭尾互相連接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管體和主管體內(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其特征在于主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進料管(1a)、第一主諧振管(2a1)、第二主諧振管(2a2)、主緩沖管(3a)、主分流管(4a)、主撞擊管(5a)、主射流管(6a)、主突變管(7a)、主縮流管(8a)和主出料管(9a)組成。第一主諧振管(2a1)和第二主諧振管(2a2)的直徑大于主進料管(1a)和主緩沖管(3a)的直徑；主緩沖管(3a)與主撞擊管(5a)之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管(4a)；主射流管(6a)的直徑小于主突變管(7a)、主縮流管(8a)和主出料管(9a)的直徑；主突變管(7a)的直徑大于主縮流管(8a)的直徑；主縮流管(8a)的直徑小于主出料管(9a)的直徑。副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進料管(1b)、副諧振管(2b)、副緩沖管(3b)、副分流管(4b)、副撞擊管(5b)、副射流管(6b)、副擴流管(10b)和副出料管(9b)組成。副諧振管(2b)直徑大于副進料管(1b)和副緩沖管(3b)的直徑；副緩沖管(3b)與副撞擊管(5b)之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管(4b)；副射流管(6b)的直徑小于副擴流管(10b)和副出料管(9b)的直徑；副擴流管(10b)的直徑小于副出料管(9b)的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細胞破壁的撞擊腔，其特征在于二元主腔的主出料管(9a)與一元副腔的副進料管(1b)連接；二元主腔的主進料管(1a)與外界連通；一元副腔的副出料管(9b)與外界連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于細胞破壁的撞擊腔，其特征在于一元副腔的副出料管(9b)與二元主腔的主進料管(1a)連接；一元副腔的副進料管(1b)與外界連通；二元主腔的主出料管(9a)與外界連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于細胞破壁的撞擊腔，包括頭尾互相連接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管體和主管體內(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進料管、第一主諧振管、第二主諧振管、主緩沖管、主分流管、主撞擊管、主射流管、主突變管、主縮流管和主出料管組成；副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進料管、副諧振管、副緩沖管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴流管和副出料管組成。本發(fā)明采用二元主腔或一元副腔的組合，特別是二元主諧振管、細小的雙股分流管、細小的副射流管等結(jié)構(gòu)，讓高速液流劇烈碰撞。能將懸浮液中的物料的細胞壁進一步破碎得到細小碎片。
文檔編號C12M1/33GK1896221SQ20061001894
公開日2007年1月17日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者劉偉, 劉成梅, 涂宗財, 阮榕生, 梁瑞紅 申請人:南昌大學(xué)