一種微球分選設備、系統及方法與流程
2024-04-14 08:20:05
1.本技術涉及微球分選技術領域，具體而言，涉及一種微球分選設備、系統及方法。
背景技術：
2.微球的製備方法一般包括溶劑揮發法、噴霧乾燥法、膜乳化法等，這些製備方法中，大多不能製備出粒徑均一的微球，微球的粒徑最大相差可達50～100μm。在具體使用時，一般需要採用特定粒徑範圍的微球，微球的粒徑不能相差太大，因而需要對不同粒徑範圍的微球進行分選以得到特定粒徑範圍的微球。在現有技術中，一般採用篩網對微球進行篩分，在篩分時進行震動，從而得到某一特定粒徑範圍的微球。然而，該種方式會進行震動，微球在通過篩網的孔洞時大多會與篩網產生較大程度的碰撞，從而導致微球產生裂紋等不良影響。
技術實現要素：
3.本技術提供一種微球分選設備、系統及方法，其能夠將粒徑不同的微球進行分選，且能夠改善現有的微球篩分方法導致微球產生裂紋的問題。
4.本技術是這樣實現的：
5.第一方面，本技術提供一種微球分選設備，用於分選粒徑不同且表面帶有電荷的微球，其包括：
6.進料部件，進料部件具有第一通道，第一通道具有第一進口和第一出口；
7.絕緣分選部件，絕緣分選部件具有沿第一方向延伸的第二通道，第二通道通過第一出口與第一通道連通，第一出口位於第二通道在第一方向的一端，且第二通道的內徑大於第一出口的內徑；絕緣分選部件在第二方向的側壁開設有多個收集口，多個收集口沿第一方向排布，第一方向與第二方向垂直；
8.微球收集容器，微球收集容器與收集口連通；以及
9.平行電極板組件，平行電極板組件包括上電極板、下電極板以及與上電極和下電極板電路連接的供電電源，上電極板和下電極板沿第二方向分別設於絕緣分選部件的兩側。
10.在一種可能的實施方案中，第一通道與第二通道同軸設置。
11.在一種可能的實施方案中，第一出口的內徑為50～1000μm。
12.在一種可能的實施方案中，第二通道的內徑與第一出口的內徑之比為5～20:1。
13.在一種可能的實施方案中，上電極板和下電極板沿第二通道的徑向方向在絕緣分選部件的投影，與收集口錯開設置。
14.在一種可能的實施方案中，還包括集料容器，第二通道在遠離第一出口的一側具有第二出口，第二出口與集料容器連通。
15.在一種可能的實施方案中，集料容器通過連接管道與第一通道連通，連接管道安裝有泵送機構。
16.在一種可能的實施方案中，微球包括聚乳酸微球、聚己內酯微球、聚羥基乙酸微球和聚乳酸-羥基乙酸共聚物微球中任一種；可選地，微球的表面帶負電。
17.第二方面，本技術提供一種微球分選系統，包括：
18.微球製備設備，用於製備表面帶有電荷的微球；
19.第一方面的微球分選設備，微球製備設備的第一出口與進料部件的第一進口連通；以及
20.輸送機構，輸送機構被構造成用於將微球製備設備製得的微球輸送至進料部件。
21.第三方面，本技術提供一種微球分選方法，其利用第二方面的微球分選系統進行，包括：
22.利用微球製備設備製備出表面帶有同一種電荷的微球；
23.利用輸送機構將微球製備設備製得的微球輸送至進料部件的第一通道，經第一出口進入第二通道；
24.利用上電極板和下電極板之間產生的電場力使得第二通道中的微球按照不同尺寸範圍進入到不同的收集口，並由微球收集容器收集。
25.本技術至少具有如下有益效果：
26.本技術的微球分選設備，是用於篩分粒徑不同且表面帶有電荷的微球，由於微球的粒徑不同，則所帶的電荷量也不同，當微球經進料部件的第一通道進入絕緣分選部件的第二通道後，供電電源向上電極板和下電極板供電，在上電極板和下電極板之間形成電場，具有不同粒徑且帶不同大小電荷量的微球在電場力的作用下，在第二通道內運動時向上電極板或下電極板靠近並發生偏轉，最終不同粒徑且帶不同大小電荷量的微球落在不同的收集口，通過沿第一方向排布的多個收集口將不同粒徑範圍的微球收集，最後由不同的微球收集容器收集起來。利用該微球分選設備進行不同粒徑範圍的微球分選時，利用的是電場力的作用使得微球發生偏轉，克服了微球與篩網發生碰撞的問題，從而能夠改善現有的微球篩分方法導致微球產生裂紋的問題。
27.本技術的微球分選系統中包括了微球製備設備，能夠通過微球製備設備製得表面帶有電荷的微球，進而通過微球分選設備將不同粒徑範圍的微球分選並收集起來。
28.本技術的微球分選方法，其利用本技術的微球分選系統對微球進行分選並收集，能夠改善現有的微球篩分方法導致微球產生裂紋的問題。
附圖說明
29.為了更清楚地說明本技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本技術的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
30.圖1為本技術實施例的微球分選設備的結構示意圖；
31.圖2為本技術實施例的微球分選系統的結構示意圖。
32.圖標：100-微球分選系統；10-微球分選設備；11-進料部件；111-第一通道；112-第一進口；113-第一出口；12-絕緣分選部件；121-第二通道；1211-第二出口；122-收集口；13-微球收集容器；14-平行電極板組件；141-上電極板；142-下電極板；15-集料容器；16-連接
管道；17-泵送機構；20-微球製備設備；30-輸送機構。
具體實施方式
33.為使本技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本技術實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
34.因此，以下對在附圖中提供的本技術的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本技術的範圍，而是僅僅表示本技術的選定實施例。基於本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本技術保護的範圍。
35.應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
36.在本技術的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該申請產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
37.在本技術的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本技術中的具體含義。
38.實施例
39.第一方面，本技術實施例提供一種微球分選設備10(參照圖1)，其用於分選粒徑不同且表面帶有電荷的微球。其中，由於微球的粒徑不同，則粒徑不同的微球表面所帶的電荷量也不同，粒徑較大的微球所帶電荷量較大一些，粒徑較小的微球所帶電荷量較小一些。本實施例的微球分選設備10所能分選的微球不做特殊限定，只要滿足不同尺寸的微球表面所帶電荷不同即可。例如，可以是表面帶電荷的聚乳酸微球、聚己內酯微球、聚羥基乙酸微球和聚乳酸-羥基乙酸共聚物微球中任一種，微球表面所帶的電荷可以是正電荷，也可以是負電荷。
40.微球分選設備10包括進料部件11、絕緣分選部件12、微球收集容器13以及平行電極板組件14。其中，進料部件11具有第一通道111，第一通道111具有第一進口112和第一出口113，微球能夠從第一進口112進入第一通道111，然後從第一出口113排出第一通道111。在進行具體操作時，粒徑不同且表面帶有電荷的微球通過水相攜帶進入進料部件11，不同材質的微球可以採用不同的水相。
41.絕緣分選部件12具有沿第一方向(如圖1中箭頭a所指示的方向)延伸的第二通道121，第二通道121通過第一出口113與第一通道111連通，第一出口113位於第二通道121在第一方向的一端，且第二通道121的內徑大於第一出口113的內徑。絕緣分選部件12在第二方向(如圖1中箭頭b所指示的方向)的側壁開設有多個收集口122，多個收集口122沿第一方
向排布，第一方向與第二方向垂直，微球收集容器13與收集口122連通。其中，每個收集口122均對應一個微球收集容器13。當微球分選部件在使用狀態時，第一方向為沿橫向方向，第二方向為沿豎向方向。示例性地，收集口122設於絕緣分選部件12的底壁。
42.平行電極板組件14包括上電極板141、下電極板142和供電電源(圖中未示出)，上電極板141和下電極板142沿第二方向分別設於絕緣分選部件12的兩側，並與供電電源電路連接。通過供電電源能夠向上電極板141和下電極板142供電，使得上電極板141和下電極板142分別帶正電或負電，且在上電極板141和下電極板142之間形成電場。其中，可以是上電極板141帶負電，下電極板142帶正電；也可以是上電極板141帶正電，下電極板142帶負電。
43.絕緣分選部件12在上電極板141與下電極板142之間，由於絕緣分選部件12為絕緣材質，則其不會對上電極板141與下電極板142之間的電場分布產生影響。其中，絕緣分選部件12的材質可以是玻璃材質、塑料材質等，本實施例對絕緣分選部件12的材質不做特殊限定，只要是絕緣材質即可。另外，上電極板141和下電極板142可通過絕緣支架(圖中未示出)進行支撐，絕緣支架的材質也為絕緣材質，其材質可以是玻璃材質、塑料材質等。
44.在絕緣分選部件12的第二通道121內的微球由於帶有電荷，因而從位於第二通道121在第一方向的一端的第一出口113進入到第二通道121的微球，在電場力的作用下，在第二通道121內向前運動並相對第一方向發生偏轉，向上電極板141或下電極板142靠近，最終不同粒徑且帶不同大小電荷量的微球落在不同的收集口122，通過沿第一方向排布的多個收集口122將不同粒徑範圍的微球收集，最後由不同的微球收集容器13收集起來。其中，粒徑較大的微球所帶的電荷量較大，則落在更靠近第一出口113的收集口122；粒徑較小的微球所帶的電荷量較小，則落在更遠離第一出口113的收集口122。利用該微球分選設備10進行不同粒徑範圍的微球分選時，利用的是電場力的作用使得微球發生偏轉，克服了微球與篩網發生較大程度碰撞的問題，從而能夠改善現有的微球篩分方法導致微球產生裂紋的問題。而且，收集微球時無需對上電極板141和下電極板142進行斷電處理，整個工序可以比較持續地進行。
45.由於第二通道121的內徑大於第一出口113的內徑，即意味著第一出口113的內徑小於第二通道121的內徑，則通過第一出口113能夠將微球限制在較窄的範圍而進入第二通道121，在第一方向的運動距離不會受到大的影響。如果微球從第一出口113進入到第二通道121內的豎向位置相差太大時，則在豎向位置上，微球與第二通道121的內壁之間的距離會較嚴重的影響微球在第一方向的運動距離，則微球進入到預設收集口122的精確性會較差。示例性地，第一出口113的內徑為50～1000μm，例如為50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm。可選地，第一出口113的內徑為100～400μm。需要說明的是，第一出口113的內徑需要大於微球的粒徑，才能保證微球能夠從第一出口113進入到第二通道121。另外，第一出口113的內徑可根據微球的粒徑來進行設計選擇。可選地，第一通道111的內徑與第一出口113的內徑一致，其中，也可以是第一通道111的內徑從第一進口112至第一出口113逐漸減小。示例性地，第一通道111與第二通道121同軸設置。可選地，第二通道121的內徑與第一出口113的內徑之比為5～20:1，例如為5:1、10:1、15:1和20:1中的任一者或者任意兩者之間的範圍。另外，可選地，收集口122的口徑為200～100μm，可選地為300～500μm。可選地，微球收集容器13的內徑為5mm～3cm，例如為5mm、1cm、2cm或3cm。
46.在一些實施方案中，上電極板141和下電極板142沿第二通道121的徑向方向在絕緣分選部件12的投影為第一投影，第一投影與收集口122錯開設置。由於微球收集容器13與收集口122連通，該種設置方式使得微球收集容器13可以不安裝在上電極板141和下電極板142之間的對應位置，可以在第二通道121的徑向方向與上電極板141和下電極板142錯開設置，方便布置微球收集容器13。
47.進一步地，微球分選設備10還包括集料容器15，第二通道121在遠離第一出口113的一側具有第二出口1211，第二出口1211與集料容器15連通。帶電荷微球經過第二通道121時，由於上電極板141和下電極板142形成的電場力的作用，部分落入到收集口122然後進入微球收集容器13被收集，還有部分未被收集的微球以及攜帶微球運動的水相一同經第二出口1211進入到集料容器15中被收集起來。示例性地，第二出口1211設於靠近絕緣分選部件12的底部的位置，更加方便將水相和微球一同排出。
48.可選地，集料容器15通過連接管道16與第一通道111連通，連接管道16安裝有泵送機構17。通過泵送機構17可以將集料容器15中收集的料液重新泵入至第一通道111中，再次進行微球的分選，在再次進行分選時，可以調整供電電源的電壓，從而調整上電極板141和下電極板142之間的電場力的大小，從而使得微球能夠進入至不同的收集口122被微球收集容器13收集起來。需要說明的是，當將集料容器15中收集的料液重新泵入至第一通道111中，再次進行微球的分選前，需要先將微球收集容器13中之前收集的微球分裝出來，以用於再次分選的微球的收集。其中，本實施例對泵送機構17的具體類型不做特殊限定，只要能夠實現將水相及攜帶的微球泵送即可，例如可以是蠕動泵、氣體隔膜泵等。
49.第二方面，本技術提供一種微球分選系統100，請參照圖2，其包括微球製備設備20、輸送機構30以及本技術實施例第一方面的微球分選設備10。
50.其中，微球製備設備20用於製備表面帶有電荷的微球，微球製備設備20的第一出口113與進料部件11的第一進口112連通，輸送機構30被構造成用於將微球製備設備20製得的微球輸送至進料部件11。輸送機構30可選地為蠕動泵或齒輪泵。
51.需要說明的是，微球製備設備20可以是利用膜乳化方法、微流控方法等能夠直接製備出表面帶有電荷的微球，則對應的微球製備設備20為膜乳化設備和微流控設備等。在進行表面帶電荷的微球的製備時，需要選定水相、油相，示例性地，水相中包括可降解高分子材料和用於溶解可降解高分子材料的有機溶劑，例如，可降解高分子材料為聚乳酸、聚己內酯、聚羥基乙酸或聚乳酸-羥基乙酸共聚物等。需要說明的是，水相中的材料可以根據目標微球的材質來選擇對應的材料。示例性地，油相中含有第一試劑和表面活性劑，表面活性劑的具體選擇可以使得微球表面帶上電荷，例如，當採用羧甲基纖維素鈉時，能夠使得微球表面帶負電。第一試劑可以根據水相的材料來進行選擇，例如，當可降解高分子材料為聚乳酸、聚己內酯、聚羥基乙酸或聚乳酸-羥基乙酸共聚物時，第一試劑可以選擇明膠或者聚乙烯醇。另外，需要說明的是，在其他實施例中，也可以是先製備出微球，然後再使得微球表面帶上電荷。
52.第三方面，本技術提供一種微球分選方法，其利用上述的微球分選系統100進行，包括：
53.s1:利用微球製備設備20製備出表面帶有同一種電荷的微球；其中，微球可以是均帶正電，或均帶負電。
54.s2:利用輸送機構30將微球製備設備20製得的微球輸送至進料部件11的第一通道111，經第一出口113進入第二通道121。示例性地，輸送機構30可以是蠕動泵、齒輪泵等。
55.s3:利用上電極板141和下電極板142之間產生的電場力使得第二通道121中的微球按照不同尺寸範圍進入到不同的收集口122，並由微球收集容器13收集。
56.本技術的微球分選方法，其利用本技術的微球分選系統100對微球進行分選並收集，進行不同粒徑範圍的微球分選時，利用的是電場力的作用使得微球發生偏轉，克服了微球與篩網發生碰撞的問題，能夠改善現有的微球篩分方法導致微球產生裂紋的問題。
57.以上僅為本技術的優選實施例而已，並不用於限制本技術，對於本領域的技術人員來說，本技術可以有各種更改和變化。凡在本技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護範圍之內。