专利名称：用于细胞破壁的撞击腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及撞击腔，特别是用于细胞破壁的撞击腔。主要用于医药、生物、食品、化妆品等领域，对液态物体中的细胞颗粒进行颗粒粉碎、破壁、细化、均一化等作用。
背景技术：
对孢子粉等细胞颗粒的细胞破壁，一般采用生物酶法和物理机械法。生物酶法主要是利用纤维素酶对细胞壁进行生物降解；物理机械法主要有固相法、液相法、气相法和超声波等方式。固相法主要是通过固态研磨作用破壁，气相法主要是通过高速气流撞击作用，超声波主要通过调频振动作用破壁，而液相法是对细胞颗粒配成悬浊液，利用高压阀式均质机和微射流均质机进行液相粉碎达到破壁目的。但普通的细胞破壁的撞击腔得到的物料的细胞破壁效果不理想。体现在只有部分细胞被破壁，还有相当数量的细胞未被破壁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于细胞破壁的撞击腔，用于得到细胞壁破碎率高的物料。
本发明的技术方案为用于细胞破壁的撞击腔，包括头尾互相连接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管体和主管体内的孔道组成；一元副腔由副管体和副管体内的孔道组成；其中主管体内的孔道是由依次前后连接的主进料管、第一主谐振管、第二主谐振管、主缓冲管、主分流管、主撞击管、主射流管、主突变管、主缩流管和主出料管组成；第一主谐振管和第二主谐振管的直径大于主进料管和主缓冲管的直径；主缓冲管与主撞击管之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成主分流管；主射流管的直径小于主突变管、主缩流管和主出料管的直径；主突变管的直径大于主缩流管的直径；主缩流管的直径小于主出料管的直径；副管体内的孔道是由依次前后连接的副进料管、副谐振管、副缓冲管、副分流管、副撞击管、副射流管、副扩流管和副出料管组成；副谐振管直径大于副进料管和副缓冲管的直径；副缓冲管与副撞击管之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成副分流管；副射流管的直径小于副扩流管和副出料管的直径；副扩流管的直径小于副出料管的直径。
用于细胞破壁的撞击腔，其中二元主腔的主出料管与一元副腔的副进料管连接；二元主腔的主进料管与外界连通；一元副腔的副出料管与外界连通。
用于细胞破壁的撞击腔，其中一元副腔的副出料管与二元主腔的主进料管连接；一元副腔的副进料管与外界连通；二元主腔的主出料管与外界连通。
二元主腔和一元副腔名称的由来是二元主腔包括第一主谐振管、第二主谐振管，一元副腔只包括一个副谐振管。
工作原理先将初步破碎的物料悬浮于液体溶液中，依靠现有高压设备产生高速液流。高速液流经过谐振管产生谐振，液流喷射速度进一步提高，两股高速液流在缓冲管内稍做缓冲，又急速的被压迫进入直径细小的分流管中形成两股高速液流并在撞击管中剧烈碰撞。工作过程中产生高速剪切作用、气穴作用、振动振荡作用、涡旋作用、膨化作用、瞬时温升和瞬时压降等一系列作用，从而将悬浮液中的物料颗粒进一步破碎。
悬浊液在高压泵作用下进入用于细胞破壁的撞击腔的进料管，在用于细胞破壁的撞击腔中有圆柱形空腔作为谐振管，这有利于产生自振脉冲射流，流体的扰动频度与腔室固有频率相匹配对，激励流体共振，产生大幅值、高频率的波动压力。流体被分成两股高速液流后，由于其强大的纵向速度差造成巨大的剪切作用。当两股相同的高速流体正面相撞，流体猛然失去原来流动方向上的速度，产生巨大的撞击能量。流体中的固体颗粒之间强烈相撞。同时，由于流场相撞产生巨大的压力降，在撞击区会形成强烈的涡旋作用。流体出现强烈横向方向的撞击和摩擦，流体中的颗粒经垂直撞击后又经历横向撞击和摩擦。随着均质机柱塞泵输出功率增加，流体获得越大的动量进行撞击。除垂直方向和横向方向的作用外，其它各个方向的涡旋作用都有程度不同的撞击与摩擦。流体相撞后产生巨大的压力降，当压力低于液体的蒸气压时出现气穴现象。当随着气穴作用的时间和强度的增大，气蚀产生的威力也是不容置疑的，那它巨大能量则更多转嫁在周围流场中，从而对流场产生比高压阀式均质机阀芯中流场更大的破坏作用。
对于用于细胞破壁的撞击腔，它主要由二元主腔和一元副腔组合而成。单独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组合的效果。
本发明的优点在于采用二元主腔或一元副腔的组合，特别是二元主谐振管、细小的双股分流管、细小的副射流管等结构，让高速液流剧烈碰撞。工作过程中产生高速剪切作用、气穴作用、振动振荡作用、涡旋作用、膨化作用、瞬时温升和瞬时压降等一系列作用，从而将悬浮液中的物料的细胞壁进一步破碎得到细小碎片。比较完整的细胞破壁是非常困难的，采用二元主谐振管是为了经过两次的谐振得到更高速的液流，更高速的液流强力对撞后有利于比较完整的细胞破壁。
例如对于灵芝孢子粉，在同样的工艺条件下单独使用二元主腔、单独使用一元副腔的破壁效果分别为70.2％，75.2％。二元主腔的主出料管和一元副腔的副进料管连接的双腔组合的破壁效果可以达到94.6％，一元副腔的副出料管和二元主腔的主进料管连接的双腔组合的破壁效果可以达到96.2％。
图1为本发明二元主腔的主出料管9a和一元副腔的副进料管1b连接的双腔组合的结构示意图；图2为本发明一元副腔的副出料管9b和二元主腔的主进料管1a连接的双腔组合的结构示意图。
图3未经处理的黑灵芝孢子粉形貌图4经一元副腔单独处理1次的黑灵芝孢子粉形貌图5经二元主腔处理2次的黑灵芝孢子粉形貌图6经一元副腔在前、二元主腔在后处理2次的黑灵芝孢子粉形貌图7经常规的阀式高压均质机处理3次的黑灵芝孢子粉形貌附图标记主进料管1a、第一主谐振管2a1、第二主谐振管2a2、主缓冲管3a、主分流管4a、主撞击管5a、主射流管6a、主突变管7a、主缩流管8a、主出料管9a、副进料管1b、副谐振管2b、副缓冲管3b、副分流管4b、副撞击管5b、副射流管6b、副扩流管10b、副出料管9b。
具体实施例方式
实施例1用于细胞破壁的撞击腔，包括头尾互相连接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管体和主管体内的孔道组成；一元副腔由副管体和副管体内的孔道组成；其中主管体内的孔道是由依次前后连接的主进料管1a、第一主谐振管2a1、第二主谐振管2a2、主缓冲管3a、主分流管4a、主撞击管5a、主射流管6a、主突变管7a、主缩流管8a和主出料管9a组成；第一主谐振管2a1和第二主谐振管2a2的直径大于主进料管1a和主缓冲管3a的直径；主缓冲管3a与主撞击管5a之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成主分流管4a；主射流管6a的直径小于主突变管7a、主缩流管8a和主出料管9a的直径；主突变管7a的直径大于主缩流管8a的直径；主缩流管8a的直径小于主出料管9a的直径；副管体内的孔道是由依次前后连接的副进料管1b、副谐振管2b、副缓冲管3b、副分流管4b、副撞击管5b、副射流管6b、副扩流管10b和副出料管9b组成；副谐振管2b直径大于副进料管1b和副缓冲管3b的直径；副缓冲管3b与副撞击管5b之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成副分流管4b；副射流管6b的直径小于副扩流管10b和副出料管9b的直径；副扩流管10b的直径小于副出料管9b的直径。
实施例2
用于细胞破壁的撞击腔，其中二元主腔的主出料管9a与一元副腔的副进料管1b连接；二元主腔的主进料管1a与外界连通；一元副腔的副出料管9b与外界连通。其余同实施例1。
实施例3用于细胞破壁的撞击腔，其中一元副腔的副出料管9b与二元主腔的主进料管1a连接；一元副腔的副进料管1b与外界连通；二元主腔的主出料管9a与外界连通。其余同实施例1。
实施例4下面以黑灵芝孢子粉的破壁作进一步描述以黑灵芝孢子粉为原料，先配置10％黑灵芝孢子粉悬浊液，以美国Microfluidic公司生产的Microfluidizer M-700为主体设备提供动力源，分别单独使用副腔；主腔；副腔在前主腔在后的方式，处理10％黑灵芝孢子粉悬浊液。将以一定浓度的处理前后黑灵芝孢子粉样品搅拌均匀，用移液枪移取20ul于载玻片上，并滴加10ul瑞士染液，制成涂片，在XS-402型荧光三目显微镜下，放大400倍，对其颗粒大小、形貌、对染料的吸附性等特征进行测量和观察，结果如图4、图5、图6所示。
如果采用副腔在前主腔在后的方式处理时一元副腔的副进料管1b与Microfluidizer M-700的高压部分连接，黑灵芝孢子粉悬浊液在一元副腔和二元主腔中完成破壁后，再经二元主腔的主出料管9a释放出采。
单独使用副腔的方式处理时；一元副腔的副进料管1b与MicrofluidizerM-700的高压部分连接，黑灵芝孢子粉悬浊液在一元副腔中完成破壁后，再经一元副腔的副出料管9b释放出来。
单独使用主腔的方式处理时；二元主腔的主进料管1a与MicrofluidizerM-700的高压部分连接，黑灵芝孢子粉悬浊液在二元主腔中完成破壁后，再经二元主腔的主出料管9a释放出来。
其余同实施例3。
实施例5下面以黑灵芝孢子粉的破壁作进一步描述以黑灵芝孢子粉为原料，以美国Microfluidic公司生产的Microfluidizer M-700为主体设备，用于细胞破壁的流体撞击腔主副腔串联，采用主腔在前副腔在后的方式，处理10％黑灵芝孢子粉悬浊液。结果与图6所示类似。
采用主腔在前副腔在后的方式处理时二元主腔的主进料管1a与Microfluidizer M-700的高压部分连接，黑灵芝孢子粉悬浊液在二元主腔和一元副腔中完成破壁后，再经一元副腔的副出料管9b释放出来。
其余同实施例2和实施例4。
实施例6下面以10％黑灵芝孢子粉悬浊液的破壁作进一步描述采用传统的阀式高压均质机破壁效果如图7。
以上实验结果表明传统的阀式高压均质机破壁效果不理想。对于用于细胞破壁的撞击腔，它主要由二元主腔和一元副腔组合而成。单独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组合的效果。
权利要求
1.用于细胞破壁的撞击腔，包括头尾互相连接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管体和主管体内的孔道组成；一元副腔由副管体和副管体内的孔道组成；其特征在于主管体内的孔道是由依次前后连接的主进料管(1a)、第一主谐振管(2a1)、第二主谐振管(2a2)、主缓冲管(3a)、主分流管(4a)、主撞击管(5a)、主射流管(6a)、主突变管(7a)、主缩流管(8a)和主出料管(9a)组成。第一主谐振管(2a1)和第二主谐振管(2a2)的直径大于主进料管(1a)和主缓冲管(3a)的直径；主缓冲管(3a)与主撞击管(5a)之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成主分流管(4a)；主射流管(6a)的直径小于主突变管(7a)、主缩流管(8a)和主出料管(9a)的直径；主突变管(7a)的直径大于主缩流管(8a)的直径；主缩流管(8a)的直径小于主出料管(9a)的直径。副管体内的孔道是由依次前后连接的副进料管(1b)、副谐振管(2b)、副缓冲管(3b)、副分流管(4b)、副撞击管(5b)、副射流管(6b)、副扩流管(10b)和副出料管(9b)组成。副谐振管(2b)直径大于副进料管(1b)和副缓冲管(3b)的直径；副缓冲管(3b)与副撞击管(5b)之间设置有堵块，堵块上下对称开有细小的槽管形成副分流管(4b)；副射流管(6b)的直径小于副扩流管(10b)和副出料管(9b)的直径；副扩流管(10b)的直径小于副出料管(9b)的直径。
2.根据权利要求1所述的用于细胞破壁的撞击腔，其特征在于二元主腔的主出料管(9a)与一元副腔的副进料管(1b)连接；二元主腔的主进料管(1a)与外界连通；一元副腔的副出料管(9b)与外界连通。
3.根据权利要求1所述的用于细胞破壁的撞击腔，其特征在于一元副腔的副出料管(9b)与二元主腔的主进料管(1a)连接；一元副腔的副进料管(1b)与外界连通；二元主腔的主出料管(9a)与外界连通。
全文摘要
本发明涉及用于细胞破壁的撞击腔，包括头尾互相连接的二元主腔和一元副腔，二元主腔由主管体和主管体内的孔道组成；一元副腔由副管体和副管体内的孔道组成；其中主管体内的孔道是由依次前后连接的主进料管、第一主谐振管、第二主谐振管、主缓冲管、主分流管、主撞击管、主射流管、主突变管、主缩流管和主出料管组成；副管体内的孔道是由依次前后连接的副进料管、副谐振管、副缓冲管、副分流管、副撞击管、副射流管、副扩流管和副出料管组成。本发明采用二元主腔或一元副腔的组合，特别是二元主谐振管、细小的双股分流管、细小的副射流管等结构，让高速液流剧烈碰撞。能将悬浮液中的物料的细胞壁进一步破碎得到细小碎片。
文档编号C12M1/33GK1896221SQ20061001894
公开日2007年1月17日 申请日期2006年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者刘伟, 刘成梅, 涂宗财, 阮榕生, 梁瑞红 申请人:南昌大学