[发明专利]一种用于移液器吸头的双层滤芯

说明书

技术领域

本发明属于实验耗材领域，涉及一种用于移液器吸头的双层滤芯。

背景技术

移液器是实验室常用的液体转移和样本吸取工具，与之配套的吸头(又称吸嘴)是配套的消耗材料。吸头通常用聚丙烯(PP)注塑而成，有10μL、100μL、200μL、1000μL和5mL等规格。移液器是长期使用的精密设备，吸头是一次性使用。在吸液时，移液器的活塞装置下压，推出套筒内的空气，当松去压力，套筒内形成一定体积的负压，和套筒相连的吸头就吸取了一定体积的液体。吸液量的准确取决于如下因素：其一是推出套筒内的空气体积要准确，推出的空气体积等于吸液体积。其二是负压形成的气道要通畅，不能有太大阻力，高阻力会使吸液量比预计的偏少。其三是液体的粘度不能太大，粘度太大也会使吸液量比预计的偏少。

在吸液的过程中，液体的扰动，包括流动、飞溅、挂壁、吹出余液等动作会产生气溶胶(aerosol)。气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，固体和液体小质点大小为0.001～100μm，包括液滴、细菌、病毒、支原体、DNA、RNA、超微量分子，比如<100bp的小片段DNA，一些特殊的试剂分子等。气溶胶随着负压形成的通道进入移液器，最后通过两种途径扩散。第一种是吸取下一个样本时，进入下一个样本，通常叫做样本交叉污染；第二种是扩散到空气中，当样本是危险样本时会对操作者造成不利影响，比如在吸取埃博拉和艾滋病病毒样本或者有放射性的样本时。

现行的滤芯吸头设计的目标主要是避免气溶胶的交叉污染。随着分子生物学的发展，特别是聚合酶链式反应(PCR)技术的使用，单拷贝的DNA都可以污染下一个样本，气溶胶对检测环境的污染常常会导致假阳性，引起临床诊断的误判。滤芯吸头能有效阻隔气溶胶，减少样本交叉污染。在PCR实验中已经在常规使用。

现行的滤芯吸头使用的滤芯通常用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)或高密度聚乙烯(HDPE)生产。UHMW-PE是强疏水性物质，吸水率<0.01％，低于聚丙烯6倍，低于尼龙100倍，是阻隔气溶胶的最佳材料。在滤芯生产时，选取一定大小的UHMW-PE颗粒，装填在多孔模具中，加压烧结，颗粒之间搭桥形成迷宫式的孔道。平均孔径大小通常为10μm或20μm。滤芯通常有如下要求。第一是材料要纯净，不能影响样本的性能；第二是要没有RNase、DNase、PCR抑制剂污染；第三是气阻小，吸液流畅。

为了增加气溶胶的阻隔效果又不影响吸液的流畅性。有如下两个进展：

第一个进展是专利US201213408462和专利JP2011252693公开了一种双层滤芯。双层滤芯由UHMW-PE生产，下层过滤层孔径为20-50μm，上层过滤层孔径较小，小于20μm。此种滤芯显而易见的好处为，上下过滤层形成一个高效的双重屏障。下层过滤层在样品侧，孔径大，主要截留液滴、溅液和空气悬浮物。上层过滤层，孔径小，甚至可以有效地滤过生物分子。然而该双层滤芯阻隔原理单一，有潜在的透过风险；为了实现对气溶胶的有效阻隔，上下层滤芯采用不同孔径，造成加工困难、生产成本较高。

第二个进展是申请人逗点生物公司推出的遇水封闭滤芯(自封闭滤芯)，能确保气溶胶和溶液不会透过带滤芯吸头，真正保证移液器不会被样品污染。无论做核酸扩增实验，还是转移放射线同位素、病毒、血清学样品，遇水封闭滤芯吸头不仅能保证实验结果可靠，而且有效保护仪器和研究人员的安全。

综上所述，将现有的几种滤芯比较如下：

1、普通的单一孔径的滤芯。阻隔气溶胶的原理为疏水作用，阻隔效果取决于孔径以及滤芯厚度的选择。需要在气阻和阻隔效果间平衡，选择效果恰当者。实验证明，单一孔径的滤芯不能杜绝交叉污染，污染物有时仍然能够通过滤芯，造成交叉污染。

2、两种孔径的双层滤芯。阻隔气溶胶的原理为疏水作用，两种孔径兼顾了气阻和阻隔效果，提高了阻隔效果。缺点是阻隔原理单一，有潜在的透过风险，生产成本高。

3、遇水封闭滤芯。阻隔气溶胶的原理为两种，一种是疏水作用，一种是直接吸附气溶胶中的液体小质点，比如液滴、水汽及其包裹物。遇水封闭滤芯还能防止液体过冲。缺点为样品侧的材质不纯净，滤芯内的封闭剂可能接触到样本，对样本可能造成潜在的影响。

现行吸头用滤芯的设计理念是尽可能用最纯净的材料来生产，避免滤芯对样本产生潜在影响。所以在很长时间内没有发展新的滤芯技术。吸头用滤芯最主要的应用是分子生物学实验，随着应用的复杂化，提出越来越高的要求，比如：