CN103501912A - 用于分离样品中磁性标记部分的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于分离样品中磁性标记部分的设备。所述设备的方面包括磁场源、具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件，和具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件。所述第一磁场导向件的顶端边缘实质上在所述第二磁场导向件的顶端边缘的对面与其对齐且平行，且所述设备被构造来使所述样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。本发明还提供使用所述设备的方法，以及被构造来与所述设备和方法一起使用的系统和套件。

Description

用于分离样品中磁性标记部分的设备和方法
相关申请案的交叉参考
依照35U.S.C.§119(e)，本申请要求2011年4月27日申请的美国临时专利申请第61/479,778号的申请日的优先权，所述申请的公开以引用的方式并入本文中。
发明背景
已描述其中与磁性粒子配对的分析物特异性抗体用于磁性标记靶分析物以利于从样品溶液磁性分离分析物的磁性免疫测定法。通常，在磁性标记的分析物已经抵靠样品室的侧面或底部集中之后，移除样品流体。这种测定需要样品处理射流技术以从样品流体分离捕获的分析物且本质上是多步骤的。
美国专利第5,945,281号描述标记的靶分析物从样品流体磁性分离且从样品室移动至检测区域以用于光学分析的磁性免疫测定法。样品被添加至含有磁性捕获试剂和标签的样品室，使得样品中的靶分析物与磁性捕获剂和标签形成复合物。将电位施加至复合物以将复合物传输至检测区域，且在检测区域中测定复合物的存在。
美国专利第6,858,440号、第6,645,777号、第6,630,355号和第6,254,830号（每个以引用的方式并入本文中）描述一种磁性聚焦免疫传感器，其用于将食物样品中的致病性细菌磁性地集中于样品容器的侧面上，且通过样品容器的侧面光学地检测集中的细胞。磁性聚焦免疫传感器包括聚焦磁铁和附着至磁铁的侧面以发射激发和检测光的光纤。
发明概要
提供用于分离样品中磁性标记部分的设备和方法。所述设备的实施方案包括安置在一个或多个磁场源上的磁场导向件，其中磁场导向件每个具有含顶端边缘的楔形部分。所述磁场导向件的顶端边缘实质上在彼此的对面对齐且彼此平行。在某些情况下，所述设备包括用于接近磁场导向件的顶端边缘而运载样品流的导管，使得样品流实质上平行于磁场导向件的顶端边缘。
本公开的实施方案可实现高效率、高流速且低成本地磁性分离样品中磁性标记部分。例如，本公开的实施方案可用于从生物流体样品分离标记有磁性粒子的细胞和其它分子。在一些情况下，从样品分离磁性标记部分的效率取决于由磁场源产生的磁场和磁场梯度。在一些情况下，磁性标签上的力，以及因此磁性分离的效率取决于磁场和磁场梯度的乘积。因此，本公开的实施方案可在相同空间位置（例如，介于磁场导向件的顶端边缘之间和/或接近所述顶端边缘的样品流动通过的区域中）实现高磁场和高磁场梯度两者。由设备产生的高磁场和高磁场梯度可增加设备的分离效率，且因此允许增加样品通过设备的流速以用于高吞吐量地分离。
在某些实施方案中，设备被构造来使流动通过设备的样品中的磁性标记部分与未磁性标记部分分离。在某些情况下，设备包括磁场源，如单个磁场源。在其它情况下，设备包括第一磁场源和第二磁场源，其可配置在流体导管的相对侧上。在一些情况下，磁场源可以是永久磁铁，而不是其它类型的磁铁（如电磁铁）。包括永久磁铁作为磁场源的设备的实施方案在不需要外部电源的情况下提供持续磁场，且因此可能比起包括其它类型的磁铁（如电磁铁）的设备对于制造和操作而言较不复杂且成本更低。
设备还包括第一磁场导向件和第二磁场导向件。在设备包括一个磁场源的实施方案中，第一磁场导向件和第二磁场导向件可安置在磁场源的相对侧上。在设备包括第一磁场源和第二磁场源的其它实施方案中，第一磁场导向件可安置在第一磁场源的面对第二磁场源的表面上，且第二磁场导向件可安置在第二磁场源的面对第一磁场源的表面上。第一磁场导向件和第二磁场导向件每个可具有含顶端边缘的楔形部分。第一磁场导向件和第二磁场导向件被配置使得第一磁场导向件的顶端边缘实质上在第二磁场导向件的顶端边缘对面与其对齐且平行。在一些情况下，磁场导向件是软磁铁。
每个磁场导向件具有楔形部分且可被构造来将磁通量从关联磁场源朝接近磁场导向件的顶端边缘的区域引导。在一些情况下，磁场导向件的楔形部分将磁通量从磁场源与磁场导向件之间的界面（此处界面具有相对较大截面积）聚焦至具有相对较小截面积的磁场导向件的顶端边缘。磁场导向件的楔形部分可被构造来在通过磁场导向件传输磁通量期间从关联磁场源以最小磁通量泄漏聚焦磁通量。在某些实施方案中，磁场导向件的渐缩楔形部分聚焦来自关联磁场源的磁通量，导致来自磁场源的磁通量在接近磁场导向件的顶端边缘（例如，靠近和/或介于所述顶端边缘之间）的区域中增加。在接近磁场导向件的顶端边缘（例如，靠近和/或介于所述顶端边缘之间）的区域中所得的高磁场强度和高磁场梯度可增加正在被分析的样品中磁性标记部分与未标记的基团分离的效率。
用于引导样品流体流通过设备的流体导管可定位在磁场导向件的顶端边缘之间或靠近所述顶端边缘的区域中，使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘。因而，在某些实施方案中，样品流体由导管引导以接近且实质上平行于磁场导向件的顶端边缘而流动。将导管定位成接近且实质上平行于磁场导向件的顶端边缘可将样品流体流暴露至接近磁场导向件的顶端边缘的区域中的局部高磁场和磁场梯度的时间量最大化，且因此可增加设备的分离效率。
随着样品流动通过导管，样品中磁性标记部分因设备产生的磁场而保留在导管中。样品中未标记的基团不保留在导管中且流动通过设备。可通过将导管定位成远离磁场且从导管冲洗磁性标记部分而回收所保留的磁性标记部分。可手动或自动地将导管定位在磁场中以及定位成远离磁场。在一些情况下，导管可以是可丢弃的，如单次使用的导管，其可能适合于临床应用。
本公开的方面还包括用于分离样品中磁性标记部分的系统，其中所述系统包括如本文中描述的一个或多个磁性分离设备。在某些实施方案中，所述系统包括两个磁性分离设备，如第一磁性分离设备和配置在第一磁性分离设备下游的第二磁性分离设备。第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘可具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘实质上相同的轮廓。例如，第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘和第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有线性轮廓。在其它实施方案中，第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘不同的轮廓。例如，第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有线性轮廓，且第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有锯齿轮廓。
因而，本公开的实施方案包括用于分离样品中的磁性标记部分的设备。所述设备包括磁场源、具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件和具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件。所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自磁场源的磁通量，第一磁场导向件的顶端边缘实质上在第二磁场导向件的顶端边缘对面与其对齐且平行，且所述设备被构造来使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件和第二磁场导向件两者被构造来增加来自磁场源的磁通量。
设备的实施方案还可以包括：所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个的截面轮廓在顶端边缘处渐缩至一点。
设备的实施方案还可以包括：所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个在顶端边缘处具有圆形截面轮廓。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件的顶端边缘沿着其长度距第二磁场导向件的顶端边缘实质上均匀的距离。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件的顶端边缘距第二磁场导向件的顶端边缘达介于0.1mm至5mm的距离。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件的顶端边缘和第二磁场导向件的顶端边缘各自具有线性轮廓。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件的顶端边缘和第二磁场导向件的顶端边缘每个具有锯齿轮廓。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件和第二磁场导向件每个具有90度或更小的顶角。
设备的实施方案还可以包括：第一磁场导向件和第二磁场导向件各自包括软磁铁。
设备的实施方案还可以包括定位在第一磁场导向件与第二磁场导向件之间且被构造来引导样品流通过设备的导管。
设备的实施方案还可以包括：导管被定位使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴。
设备的实施方案还可以包括将第一磁场导向件和第二磁场导向件安置在磁场源的相对侧上。
设备的实施方案还可以包括第二磁场源。
设备的实施方案还可以包括将第一磁场导向件安置在磁场源的面对第二磁场导向件的表面上，且被构造来增加来自磁场源的磁通量，且将第二磁场导向件安置在第二磁场源的面对第一磁场导向件的表面上且被构造来增加来自第二磁场源的磁通量。
设备的实施方案还可以包括：设备被构造来将导管自动定位在设备中。
设备的实施方案还可以包括：所述导管具有渐缩的截面形状，使得导管接近第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘的截面尺寸小于第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘远端的截面尺寸。
设备的实施方案还可以包括：导管实质上不含磁场梯度增强材料。
设备的实施方案还可以包括：导管被构造为可定位成远离磁场。
设备的实施方案还可以包括：磁场源包括永久磁铁。
设备的实施方案还可以包括：永久磁铁包括稀土磁铁。
在一些实施方案中，提供分离样品中磁性标记部分的方法。所述方法包括将导管定位在磁性分离设备中，所述导管被构造来引导样品流通过磁性分离设备，和施加磁场以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。磁性分离设备包括磁场源、具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件，和具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件，其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自磁场源的磁通量，且第一磁场导向件的顶端边缘接近且实质上平行于第二磁场导向件的顶端边缘。
方法的实施方案还可以包括：所述定位包括将导管定位在设备中使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴。
方法的实施方案还可以包括：将导管定位成远离磁场，且回收保留在导管中的磁性标记部分。
方法的实施方案还可以包括：将导管定位成远离磁场包括从设备移除导管。
方法的实施方案还可以包括：将导管定位成远离磁场包括将磁场源从导管移开。
方法的实施方案还可以包括：所述回收包括从导管冲洗磁性标记部分。
方法的实施方案还可以包括：在将磁场施加至样品之前将磁性标签特定地附着至靶部分。
方法的实施方案还可以包括：所述样品包括生物样品。
在一些实施方案中，提供用于分离样品中磁性标记部分的系统。所述系统包括用于分离样品中磁性标记部分的一个或多个磁性分离设备，其中一个或多个磁性分离设备的每个包括磁场源、具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件，和具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件。所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自磁场源的磁通量，第一磁场导向件的顶端边缘接近且实质上平行于第二磁场导向件的顶端边缘，且设备被构造来使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。所述系统还包括定位在磁性分离设备中且被构造来引导样品流通过磁性分离设备的导管。
系统的实施方案还可以包括：导管被定位使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴。
系统的实施方案还可以包括：所述系统包括一个或多个磁性分离设备。
系统的实施方案还可以包括：所述系统包括第一磁性分离设备和配置在第一磁性分离设备下游的第二磁性分离设备。
系统的实施方案还可以包括：第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘实质上相同的轮廓。
系统的实施方案还可以包括：第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘和第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘各自具有线性轮廓。
系统的实施方案还可以包括：第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘不同的轮廓。
系统的实施方案还可以包括：第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘各自具有线性轮廓，且第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个具有锯齿轮廓。
系统的实施方案还可以包括配置在一个或多个磁性分离设备的下游的流式细胞仪。
附图简述
图1（a）示出根据本公开的实施方案的包括两个磁场源的磁性分离设备的示意正面图。图1（b）示出根据本公开的实施方案的包括两个磁场源的磁性分离设备的示意侧视图。图1（c）示出根据本公开的实施方案的包括两个磁场源的磁性分离设备的示意三维透视图。
图2（a）示出根据本公开的实施方案的导管的示意纵向截面。图2（b）示出根据本公开的实施方案的导管的示意正面图。
图3（a）和图3（b）示出根据本公开的实施方案的定位在磁性分离设备中的磁场导向件之间的导管的示意正面图。
图4（a）示出根据本公开的实施方案的磁性分离设备的示意正面图。图4（b）示出根据本公开的实施方案的具有含锯齿形轮廓的磁场导向件的磁性分离设备的示意侧视图。
图5示出根据本公开的实施方案的横断磁场导向件而定位的导管的示意图。
图6（a）、图6（b）和图6（c）示出根据本公开的实施方案的跨如图1（a）中所示的磁性分离设备的磁场导向件之间的间隙（磁场导向件的顶端边缘之间具有1.4mm的距离）的模拟磁场（图6（a））、磁场梯度（图6（b））和磁场与绝对磁场梯度的乘积（图6（c））的图。x轴是从左至右沿着如图3（a）中所示的磁场导向件的顶端边缘之间的间隙中心。
图7示出根据本公开的实施方案的包括磁性分离设备、声学集中器和流式细胞仪的系统的示意图。
图8（a）示出根据本公开的实施方案的包括一个磁场源的磁性分离设备的示意正面图。图8（b）示出根据本公开的实施方案的包括一个磁场源的磁性分离设备的示意三维透视部分图。
图9示出根据本公开的实施方案的可操作地耦接至导管架且定位成接近磁性分离设备中的磁场导向件的顶端边缘的导管的示意截面。
图10（a）示出根据本公开的实施方案的可操作地耦接至导管架的导管的示意正面图。图10（b）示出根据本公开的实施方案的可操作地耦接至导管架的导管的示意三维透视图。
图11示出根据本公开的实施方案的可操作地耦接至导管架且定位在磁性分离设备中的三维透视图。
具体实施方式
提供用于分离样品中磁性标记部分的设备。所述设备的方面包括磁场源、具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件，和具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件。所述第一磁场导向件的顶端边缘实质上在所述第二磁场导向件的顶端边缘的对面与其对齐且平行，且所述设备被构造来使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。还提供使用所述设备的方法，以及被构造来与所述设备和方法一起使用的系统和套件。
在更详细描述本发明之前，应理解本发明不限于所描述的特定实施方案，因而当然可以改变。也应理解，本文中使用的术语仅是出于描述特定实施方案的目的，且并非意在限制，因为本发明的范畴将仅受随附权利要求所限制。
应理解，除非上下文明确另外指示，否则在提供值的范围时，在所述范围的上限与下限之间以下限单位的十分之一为基准的每个中间值和任何其它所陈述的或在所陈述范围内的中间值也涵盖在本发明内。这些更小范围的上限和下限可独立包括在更小范围内并且也涵盖在本发明内，遵从所陈述的范围内任何明确排除的限制。在所陈述的范围包括一个或两个所述限制时，排除这些所包括限制的一个或两个的范围也包括在本发明内。
某些范围伴随在数值前面的术语“约”而呈现在本文中。术语“约”在本文中用于对其后面的确切数字以及靠近或近似术语后面数字的数字提供文字支持。在确定数字是否靠近或近似明确叙述的数字时，靠近或近似的未叙述的数字可以是在呈现其的上下文中提供明确叙述的数字的实质等效物的数字。
除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本领域一般技术人员所共同理解的本发明所属的相同意义。虽然类似或等效于本文中描述的那些内容的任何方法和材料也可以使用于实践或测试本发明，但是现在描述代表性的说明性方法和材料。
本说明书中引证的所有公开物和专利以引用的方式并入本文中，就如明确和个别地指示每个个别公开物或专利以引用的方式并入，且以引用的方式并入本文中以公开和描述方法和/或材料（结合所述方法和/或材料引证所述公开物）。任何公开物的引证是为了在申请日之前将其公开，且不应被视为承认本发明凭借先前的发明而无权优先于这些公开物。此外，所提供的公开物的日期可能不同于可能需要独立确认的实际公开日期。
注意，除非上下文另外明确指示，否则如本文中和随附权利要求中所使用的单数形式“一”和“所述”包括复数参照对象。还需注意，权利要求可能排除任何选用元件地起草。因而，这个声明意在用作结合权利要求的元件的叙述使用如“单纯”、“仅”和类似的这些排除性术语或使用“负”限制的先行基础。
应了解，为清晰起见描述在单独实施方案的上下文中的本发明的某些特征也可在单个实施方案中以组合提供。相反，为简洁起见描述在单个实施方案的上下文中的本发明的各个特征也可以单独提供或以任何适当的子组合提供。实施方案的所有组合明确由本发明所包含且在本文中公开，就如每一个组合个别且明确地以这些组合包含可操作过程和/或设备/系统/套件的程度而公开。此外，描述这些变化的实施方案中列出的所有子组合也明确由本发明所包含且在本文中公开，就如化学基团的每一个这些子组合个别且明确地在本文中公开。
如本领域技术人员在阅读本公开时将是显而易见的，本文中描述和图示的每个个别实施方案具有分立的组件和特征，其可在未脱离本发明的范畴或精神的情况下容易从任何其它若干个实施方案的特征分离或组合。任何叙述的方法可以所叙述的事件顺序或逻辑上可行的任何其它顺序实行。
在本公开的进一步描述的实施方案中，将首先更详细描述设备的实施方案的方面。接着检视可与所述设备一起使用的方法、系统和套件的实施方案。
设备
提供用于分离样品中磁性标记部分的设备。所述设备可被构造来使样品中的磁性标记部分与未磁性标记部分（例如，不与磁性标签关联的基团）分离。在某些情况下，设备通过将磁性标记部分保留在设备中同时不保留不受关注的基团而使受关注的磁性标记部分与不受关注的基团（例如，未磁性标记部分）分离。因为受关注的基团被磁性标记，所以设备可被构造来通过将磁性标记部分吸引至设备中的磁场源且将磁性标记部分保留在设备中而将磁性标记部分保留在设备中。在其它情况中，设备通过将不受关注的磁性标记部分保留在设备中同时不保留受关注的基团而使不受关注的磁性标记部分与受关注的基团（例如，未被磁性标记的受关注的基团）分离。在这些实施方案中，因为受关注的基团没有被磁性标记，所以受关注的基团不保留在设备中且流动通过所述设备。设备可被构造来通过将磁性标记部分吸引至设备中的磁场源且将不受关注的磁性标记部分保留在设备中而将不受关注的磁性标记部分保留在设备中。
设备可被构造为用于分析液体样品的流通设备。“流通”意味着液体样品可通过入口进入设备，在流动通路（如导管）中运载通过设备，且接着通过出口从设备出去。设备可被构造来将连续的样品流运载通过设备且随着样品流动通过设备而持续分离样品中磁性标记部分。在某些实施方案中，设备被构造来具有每分钟1μL或更大的流速，如每分钟10μL或更大，包括每分钟50μL或更大，或每分钟100μL或更大，或每分钟200μL或更大，或每分钟300μL或更大，或每分钟400μL或更大，或每分钟500μL或更大，或每分钟750μL或更大，或每分钟1mL或更大，或每分钟2mL或更大，或每分钟5mL或更大，或每分钟10mL或更大。
磁性分离设备可被构造来从简单样品或复杂样品分离磁性标记部分。“简单样品”意味着包括一个或多个磁性标记部分和除了溶剂之外的少数（如有）其它分子种类的样品。“复杂样品”意味着包括一个或多个受关注的磁性标记部分以及还包括许多其它不受关注的分子（如不同的蛋白质、细胞和类似物）的样品。在某些实施方案中，复杂样品是血液样品，其意味着血液或其一部分，例如血清。在某些实施方案中，复杂样品是血清样品。在某些实施方案中，使用本文中公开的设备测定的复杂样品是包括10个或更多（如20个或更多，包括100个或更多，例如103个或更多，104个或更多（如15,000个；20,000个或甚至25,000个或更多））就分子结构而言彼此不同的独特（即，不同）分子实体的样品。
在某些实施方案中，设备被构造来从生物样品分离磁性标记部分。“生物样品”涵盖从生物体获得的多种样品类型，并且可使用于诊断或监视测定。例如，生物样品涵盖血液，血液衍生的样品，和其它生物来源的液体样品，固体组织样品，如活检标本或组织培养物或由其衍生的细胞和其产物。生物样品还可以包括在其采购之后以任何方式处理的样品，如用试剂处理、增溶、富集某些成分，或标记（例如，用磁性标签标记）。术语“生物样品”涵盖临床样品，并且还包括培养中的细胞、细胞上清液、细胞裂解液、血清、血浆、脑脊液、尿液、唾液、生物流体和组织样品。
受关注的基团可包括可与可由本文中公开的设备检测的磁性标签稳定关联的任何基团。“稳定关联”意味着磁性标签和受关注的基团在使用条件下（例如，在测定条件下）在空间中相对于彼此维持其位置。因而，磁性标签和受关注基团可以非共价或共价地与彼此稳定关联。非共价关联的实例包括非特异性吸附、基于静电的结合（例如，离子、离子对的相互作用）、疏水相互作用、氢键键合相互作用、通过共价附接至受关注基团或磁性标签的特异性结合对分子的特异性结合，其组合和类似物。共价结合的实例包括形成于磁性标签与受关注基团上存在的官能团之间的共价键，例如，-OH，其中官能团可以是天然出现的或作为引入的链接基团的分子存在。因而，磁性标签可被吸附、物理吸附、化学吸附或共价附接至受关注基团的表面。
磁场源
用于分离样品中磁性标记部分的设备的实施方案的方面包括一个或多个磁场源。磁场源可被构造来产生磁场。在某些情况下，磁场源产生非均匀磁场。“非均匀”意味着磁场具有磁场梯度，其中磁场强度取决于磁场内的位置而不同。例如，磁场可具有磁场梯度，其中磁场强度在一个区域更大，且在更远离所述区域的位置逐渐减小。因此，磁场源可被构造来产生具有磁场梯度的磁场。
在一些情况下，设备被构造来产生足以分离样品中磁性标记部分的磁场。磁场分离样品中磁性标记部分的能力可取决于各种参数，如磁场强度、磁场梯度、磁性标签的类型、磁性标签的大小、磁性标记部分与磁场源之间的距离，等等。在某些情况下，磁场能够施加于磁性标签上的力与磁场强度和磁场梯度成比例。在某些情况下，磁场源被构造来产生具有足以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离的磁力的磁场。例如，磁场源可被构造来产生磁场，其具有磁场梯度使得磁场与磁场梯度的乘积足以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。
磁场源可以是可利于使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离的任何形状。例如，磁场源可以是细长的，使得磁场源具有大于磁场源的横向宽度的长度。
在某些实施方案中，设备可被构造来引导样品流通过设备，使得样品流接近磁场源。将磁场源与样品之间的距离降到最小，且从而将磁场源与样品中磁性标记部分之间的距离降到最小可利于将磁性标记部分保留在设备中。在一些情况下，设备被构造来引导样品流通过设备以将接近磁场源的流动通路的长度最大化。例如，设备可被构造来引导样品流通过设备使得样品流实质上平行于磁场源的纵轴。
在某些实施方案中，设备包括一个磁场源。在一些情况下，磁场源被构造来产生足以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离的磁场。例如，磁场源可被构造来产生足以将磁性标记部分保留在设备中的磁场。在包括一个磁场源的实施方案中，设备可被构造来引导样品流通过设备使得样品流动通过靠近磁场源的区域。在一些情况下，设备被构造来引导样品流通过设备使得样品流实质上平行于磁场源的纵轴。设备还可以被构造来引导样品流通过靠近磁场源的区域，此处由磁场源产生的磁场和磁场梯度可能最强。
在其它实施方案中，设备包括两个磁场源，但视需要设备可包括任何数量的磁场源，如2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、15个、20个、25个、30个、35个、40个、45个或50个或更多个磁场源。例如，设备可包括第一磁场源和第二磁场源。在一些情况下，第一磁场源和第二磁场源被构造来产生足以从样品中未磁性标记部分分离磁性标记部分的非均匀磁场（例如，具有磁场梯度的磁场）。第一磁场源和第二磁场源可被构造来产生足以将磁性标记部分保留在设备中的磁场。在某些实施方案中，第一磁场源和第二磁场源被配置使得在磁场源之间的区域中产生磁场。因而，第一磁场源和第二磁场源可被构造来产生足以将磁性标记部分保留在磁场源之间的区域中的磁场。
在某些实施方案中，第一磁场源具有面对第二磁场源的表面，且第二磁场源具有面对第一磁场源的表面，使得这两个表面彼此相对。第一磁场源的面对第二磁场源的表面可以是实质上平面。类似地，第二磁场源的面对第一磁场源的表面可以是实质上平面。在一些情况下，第一磁场源和第二磁场源的面对彼此的表面实质上平行于彼此。在这些情况下，第一磁场源和第二磁场源的相对表面可以距彼此实质上均匀的距离。在其它实施方案中，第一磁场源和第二磁场源的相对表面不彼此平行，使得第一磁场源的一端比第一磁场源的相对端更接近第二磁场源。在一些情况下，第一磁场源和第二磁场源两者都是细长的。第一磁场源的纵轴可以实质上平行于第二磁场源的纵轴。
在包括第一磁场源和第二磁场源的实施方案中，第一磁场源和第二磁场源的磁化矢量可在实质上相同的方向上对齐。在一些情况下，具有磁化矢量在实质上相同方向上对齐的第一磁场源和第二磁场源利于在第一磁场源与第二磁场源之间的区域中形成磁场和磁场梯度。在某些实施方案中，第一磁场源的磁化矢量实质上垂直于面对第二磁场源的表面。在一些情况下，第二磁场源的磁化矢量实质上垂直于面对第一磁场源的表面。在某些情况下，第一磁场源和第二磁场源的磁化矢量两者实质上垂直于第一磁场源和第二磁场源的面对彼此的表面，且在实质上相同方向上对齐。
在包括第一磁场源和第二磁场源的实施方案中，设备可被构造来引导样品流通过设备使得样品流动通过第一磁场源与第二磁场源之间的区域。在一些情况下，如上文所描述，第一磁场源和第二磁场源被对齐使得其纵轴实质上平行。在这些情况下，设备可被构造来引导样品流通过设备使得样品流实质上平行于第一磁场源和第二磁场源的纵轴。设备还可以被构造来引导样品流通过第一磁场源与第二磁场源之间的区域，此处由第一磁场源和第二磁场源产生的磁场和磁场梯度可能最强。
磁场源可包括永久磁铁、电磁铁、超导磁铁、其组合和类似物。在某些实施方案中，磁场源包括一个或多个永久磁铁。“永久磁铁”是具有持久磁场的磁性材料，使得磁场实质上不会随时间减小。相比之下，术语“软磁铁”指存在施加的外部磁场时可被磁化，但是当移除外部磁场时其磁性实质上减小的材料。在磁场源包括一个或多个永久磁铁的实施方案中，使用永久磁铁可利于在不需要将外部能量输入至设备以对磁场源供电的情况下产生磁场。在一些情况下，永久磁铁成本小于产生具有实质上类似磁场强度和磁场梯度的磁场的电磁铁或超导磁铁。在这些情况下，使用永久磁铁可减小磁场源的成本，且因此减小设备的整体成本。在某些情况下，当磁场源包括一个或多个永久磁铁时，使用永久磁铁可利于制造比包括电磁铁和/或超导磁铁的设备更不复杂的设备。例如，包括永久磁铁的设备的实施方案可能不需要包括与电磁铁和/或超导磁铁关联的组件，如电源，与磁场源关联的电路，与电磁铁和/或超导磁铁关联的冷却组件，温度传感器和类似物。
在一些情况下，磁场源包括两个或多个永久磁铁。永久磁铁可以是任何所需形状，且在一些情况下可以是立方形或条形永久磁铁。在某些情况下，磁场源可具有介于1cm至100cm的长度，如从1cm至75cm，包括从1cm至50cm，或从1cm至25cm，或从1cm至10cm，或从5cm至10cm，例如从5cm至6cm；和介于0.1cm至100cm的宽度，如从0.1cm至75cm，包括从0.1cm至50cm，或从0.1cm至25cm，或从0.1cm至10cm，或从0.1cm至5cm，或从0.1cm至2cm，或从0.5cm至2cm，例如从1cm至1.5cm；和介于0.1cm至100cm的高度，如从0.1cm至75cm，包括从0.1cm至50cm，或从0.1cm至25cm，或从0.1cm至10cm，或从0.1cm至5cm，或从0.1cm至2cm，或从0.5cm至2cm，例如从1cm至1.5cm。
磁场源可以是永久磁铁，如稀土磁铁。稀土磁铁包括但不限于钐钴磁铁（例如，SmCo5）、钕合金（NdFeB）磁铁（例如，Nd2Fe14B）和类似物。
在某些实施方案中，磁场源产生介于0.01T至10T，或从0.01T至5T，或从0.01T至2T，或从0.1T至2T，或从0.1T至1.5T，包括从0.1T至1T的磁场。在一些情况下，磁场源被构造来产生具有介于0.1T/mm至10T/mm，如从0.1T/mm至7T/mm，或从0.1T/mm至5T/mm，或从0.1T/mm至3T/mm，如从0.1T/mm至2T/mm，包括从0.1T/mm至1T/mm的磁场梯度（例如，绝对场梯度）的磁场。在一些情况下，磁场源产生磁场，其具有磁场梯度使得磁场与磁场梯度（例如，绝对场梯度）的乘积介于0.001T2/mm至100T2/mm，如从0.01T2/mm至75T2/mm，包括从0.1T2/mm至50T2/mm，或从0.1T2/mm至25T2/mm，或从0.1T2/mm至10T2/mm，或从0.1T2/mm至5T2/mm，或从0.1T2/mm至3T2/mm，如从0.1T2/mm至2T2/mm，包括从0.1T2/mm至1T2/mm。
磁场导向件
用于分离样品中磁性标记部分的设备的方面还包括一个或多个磁场导向件。磁场导向件可被构造来将来自磁场源的磁场引导至样品流动通路。在某些情况下，磁场导向件被构造来聚焦由磁场源产生的磁场。磁场导向件可藉由增加磁场源的磁通量而聚焦磁场，其中磁通量是穿过给定表面积的磁场的量（例如，磁场密度）。磁通量可取决于磁场强度、表面积和磁场与表面之间的角度。例如，磁场导向件可聚焦磁场，且因此通过引导磁场通过更小面积而增加磁通量。在一些情况下，引导磁场通过更小面积增加了磁场密度，因此导致磁通量上的增加。磁场源和磁场导向件可被构造来产生足以从样品中未磁性标记部分分离磁性标记部分的磁通量。在一些情况下，磁场导向件被构造来产生磁场，其具有介于0.01T至10T，或从0.01T至5T，或从0.01T至2T，如从0.1T至2T，包括从0.5T至1.5T的磁通量密度。
在某些情况下，磁场导向件被构造来以磁通量上具有最小损失地将磁场从磁场源引导至样品流动通路。在一些情况下，磁场导向件被构造来以磁通量上实质上没有损失地将磁场从磁场源引导至样品流动通路。没有任何意图被理论所束缚，由于软磁铁中靠近软磁铁的表面处存在的自退磁磁场，所以磁场导向件可被构造来将磁通量上的减小降到最小。例如，磁场导向件可被构造来以磁通量上从初始磁通量减小50%或更小（如从初始磁通量减小40%或更小，包括30%或更小，或25%或更小，或20%或更小，或15%或更小，或10%或更小，或7%或更小，或5%或更小，例如3%或更小，或2%或更小，或1%或更小）地将磁场从磁场源引导至样品流动通路。
在某些实施方案中，磁场导向件被构造来通过具有含渐缩形状的部分和通过引导磁场从磁场源通过磁场导向件的渐缩部分而聚焦磁场。“渐缩”意味着磁场导向件的一部分具有含更大截面积的更宽末端，且磁场导向件的所述部分的截面积朝磁场导向件的更窄相对端变得逐渐更小。例如，磁场导向件可具有楔形部分，其中楔形部分的基部具有面积。平行于楔形部分的基部而获取的楔形部分的截面将具有朝楔形部分相对于基部的末端（即，朝楔形部分的顶端边缘）逐渐更小的面积。
在一些情况下，磁场导向件具有楔形部分，且被构造来将磁场从楔形部分的基部引导至楔形部分的顶端边缘。如上文所描述，将磁场从楔形部分的基部引导至楔形部分的顶端边缘可利于来自磁场源的磁场的磁通量上的增加。在磁场导向件的楔形部分的顶端边缘处磁通量上的增加可在接近磁场导向件的顶端边缘处产生比缺乏磁场导向件时原本会存在的更高的磁场和更高的磁场梯度。磁场导向件的其它渐缩形状也可行，例如但不限于棱锥、圆锥、截锥、其组合和类似物。
在一些情况下，磁场导向件包括渐缩至一点或边缘（例如，顶端边缘）的部分。例如，磁场导向件的截面轮廓可在磁场导向件的顶端边缘处渐缩至一点。在其它实施方案中，磁场导向件的截面轮廓渐缩至圆形边缘使得顶端边缘具有在顶端边缘处的圆形（例如，弓形）截面轮廓。如本文中使用的术语“楔形”意味着包括磁场导向件具有顶端边缘，其具有在顶端边缘处渐缩至一点的截面轮廓的实施方案。术语“楔形”还包括磁场导向件具有顶端边缘，其具有在顶端边缘处不渐缩至一点的截面轮廓的实施方案。例如，磁场导向件的顶端边缘可具有圆形、截顶、平端和类似的截面轮廓。磁场导向件的顶端边缘可具有与定位在邻近磁场导向件的顶端边缘的导管的宽度（或直径）近似相同的宽度。在某些实施方案中，磁场导向件的顶端边缘具有小于导管的宽度（或直径）的宽度。在一些情况下，磁场导向件的顶端边缘的宽度是5mm或更小，如4mm或更小，或3mm或更小，或2mm或更小，或1mm或更小，或0.5mm或更小，或0.1mm或更小。
在某些情况下，磁场导向件的楔形部分的顶端边缘具有顶角，其中顶角是磁场导向件在顶端边缘处汇合的两个面之间的角度。在一些情况下，顶角是150度或更小，或135度或更小，如120度或更小，或105度或更小，包括90度或更小，或75度或更小，或60度或更小，或45度或更小，例如30度或更小。在一些实施方案中，顶角是60度。
在某些实施方案中，磁场导向件的顶端边缘可以实质上平行于磁场导向件的纵轴。此外，磁场导向件的顶端边缘可实质上平行于磁场源的纵轴。在具有一个磁场源的实施方案中，磁场源可具有与磁场源关联的一个或多个磁场导向件。例如，磁场源可具有与磁场源关联的第一磁场导向件和第二磁场导向件。在一些实施方案中，设备包括安置在磁场源的第一表面上的第一磁场导向件，和安置在相同磁场源的第二表面上的第二磁场导向件。在一些情况下，第一磁场导向件和第二磁场导向件安置在磁场源的相对表面上。在某些实施方案中，第一磁场导向件是具有第一顶端边缘的楔形，第二磁场导向件是具有第二顶端边缘的楔形，且第一顶端边缘实质上在第二顶端边缘的对面与其对齐且平行。第一顶端边缘沿着其长度定位在距第二顶端边缘实质上均匀的距离。在一些情况下，如上文所描述，磁场源包括永久磁铁，且磁场源的第一表面和第二表面是磁场源的北极和南极。
在多于一个磁场源的实施方案中，每个磁场源可具有与其关联的磁场导向件。每个磁场导向件可被定位使得磁场导向件的纵轴实质上平行于与其关联的磁场源的纵轴。
在某些实施方案中，磁场导向件的顶端边缘具有线性轮廓。“线性”意味着磁场导向件的顶端边缘实质上笔直。在一些情况下，磁场导向件的顶端边缘具有非线性轮廓，例如但不限于锯齿、正弦、方波、三角波轮廓、其组合和类似物。具有含非线性轮廓的顶端边缘的磁场导向件可利于在靠近顶端边缘的非线性部分的磁场和/或磁场梯度上的局部增加。
磁场导向件可接近磁场源。在某些情况下，磁场导向件接触磁场源。例如，磁场导向件可附接至磁场源以利于磁场导向件与磁场源之间的接触。如上文所描述，设备可包括一个磁场源。在这些实施方案中，磁场源可包括如上文描述的楔形部分。磁场源还可以包括在楔形部分与磁场源之间的延伸部分。磁场导向件的延伸部分可被构造来将楔形部分定位在远离磁场源的表面的某一距离处。例如，磁场导向件的延伸部分可接触磁场导向件的延伸部分的第一表面的一部分上的磁场源。磁场导向件的延伸部分可在磁场源的顶表面上方延伸某一距离。在磁场源的顶表面上方延伸的磁场导向件的延伸部分的第一表面的部分可具有磁场导向件的楔形部分。在一些实施方案中，磁场导向件的延伸部分和楔形部分是连续的（例如，由相同材料片形成）。在其它情况下，磁场导向件的延伸部分和楔形部分是附接至彼此的单独片。如上文所描述，设备还可以包括安置在磁场源相对于第一磁场导向件的表面上的第二磁场导向件。类似于上文描述的第一磁场导向件，第二磁场导向件可包括延伸部分和楔形部分。第一磁场导向件和第二磁场导向件可被构造使得第一磁场导向件的楔形部分的顶端边缘接近第二磁场导向件的楔形部分的顶端边缘。在一些情况下，第一磁场导向件的顶端边缘实质上平行于第二磁场导向件的顶端边缘。第一磁场导向件的顶端边缘可在第二磁场导向件的顶端边缘对面对齐。例如，第一磁场导向件的顶端边缘可实质上直接在第二磁场导向件的顶端边缘的对面对齐。在某些实施方案中，第一磁场导向件的顶端边缘实质上在第二磁场导向件的顶端边缘的对面与其对齐且实质上与其平行。在使用期间，第一磁场导向件的顶端边缘与第二磁场导向件的顶端边缘之间的距离可以是5cm或更小，如2cm或更小，包括1cm或更小，或7mm或更小，或5mm或更小，或3mm或更小，或2mm或更小，或1mm或更小。
在如上文描述的其它实施方案中，设备可包括两个磁场源，如接近彼此而配置的第一磁场源和第二磁场源。在一些情况下，第一磁场导向件与第一磁场源关联，且第二磁场导向件与第二磁场源关联。第一磁场导向件可定位在第一磁场源上，在第一磁场源接近第二磁场源的表面上。例如，在磁场导向件是楔形的实施方案中，第一磁场导向件可安置在第一磁场源上使得第一磁场导向件的基部接触第一磁场源接近第二磁场源的表面。类似地，第二磁场导向件可定位在第二磁场源上，在第二磁场源接近第一磁场源的表面上。例如，在磁场导向件是楔形的实施方案中，第二磁场导向件可安置在第二磁场源上使得第二磁场导向件的基部接触第二磁场源接近第一磁场源的表面。在这种配置中，第一磁场导向件和第二磁场导向件可定位在第一磁场源与第二磁场源之间。此外，第一磁场导向件的顶端边缘可接近第二磁场导向件的顶端边缘。在一些情况下，第一磁场导向件的顶端边缘实质上平行于第二磁场导向件的顶端边缘。第一磁场导向件的顶端边缘可在第二磁场导向件的顶端边缘的对面对齐。例如，第一磁场导向件的顶端边缘可实质上直接在第二磁场导向件的顶端边缘的对面对齐。在某些实施方案中，第一磁场导向件的顶端边缘实质上在第二磁场导向件的顶端边缘的对面与其对齐且实质上与其平行。在使用期间，第一磁场导向件的顶端边缘与第二磁场导向件的顶端边缘之间的距离可以是5cm或更小，如2cm或更小，包括1cm或更小，或7mm或更小，或5mm或更小，或3mm或更小，或2mm或更小，或1mm或更小。
如上文所描述，第一磁场导向件和第二磁场导向件可被构造来聚焦由磁场源产生的磁场。在某些情况下，第一磁场导向件和第二磁场导向件将磁场聚焦至接近第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘的区域。例如，第一磁场导向件和第二磁场导向件可将磁场聚焦于磁场导向件的顶端边缘之间的区域中。第一磁场导向件和第二磁场导向件可被构造来在接近磁场导向件的顶端边缘处产生足以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离的磁通量。在一些情况下，第一磁场导向件和第二磁场导向件被构造来在接近磁场导向件的顶端边缘处产生具有介于0.01T至10T，或从0.01T至5T，或从0.01T至2T，如从0.1T至2T，包括从0.5T至1.5T的磁通量密度的磁场。
在某些实施方案中，磁场导向件包括软磁铁。术语“软磁铁”指存在施加的外部磁场时可被磁化，但是当移除外部磁场时其磁性实质上减小的材料。软磁铁可包括但不限于铁磁材料，如铁（例如，退火后的铁）、不锈钢和镍、亚铁磁材料，如金属的陶瓷氧化物、其组合和类似物。
在一些情况下，磁场导向件可具有介于1cm至100cm的长度，如从1cm至75cm，包括从1cm至50cm，或从1cm至25cm，或从1cm至10cm，或从5cm至10cm，例如从5cm至6cm；介于0.1cm至100cm的宽度，如从0.1cm至75cm，包括从0.1cm至50cm，或从0.1cm至25cm，或从0.1cm至10cm，或从0.1cm至5cm，或从0.1cm至2cm，或从0.5cm至2cm，例如从1cm至1.5cm；和介于0.1cm至100cm的高度，如从0.1cm至75cm，包括从0.1cm至50cm，或从0.1cm至25cm，或从0.1cm至10cm，或从0.1cm至5cm，或从0.1cm至2cm，或从0.5cm至2cm，例如从1cm至1.5cm。
根据本公开的磁性分离设备的实施方案的实例在图1（a）、图1（b）和图1（c）中的示意图中示出。设备包括两个软磁场导向件2。每个磁场导向件2附接至永久磁铁1。两个软磁场导向件2具有从附接至永久磁铁1的末端朝直接相对于彼此的两个磁场导向件的顶端边缘渐缩的形状。磁场导向件2的顶端边缘实质上是线性的，如图1（b）和图1（c）中所示。永久磁铁1具有在相同方向上且垂直于永久磁铁1与磁场导向件2之间的界面的磁化12。磁场导向件2和永久磁铁1形成永久磁铁驱动磁通量集中结构，其中来自永久磁铁1的磁通量由磁场导向件2的渐缩形状而聚焦（例如，增加）。磁场导向件2在接近磁场导向件的顶端边缘的区域中产生局部较高的磁通量密度。在某些情况下，较高的磁通量在接近磁场导向件的顶端边缘（如靠近和/或在其之间）的区域中产生较高磁场和磁场梯度。
图4（a）和图4（b）中示出磁性分离设备的另一实施方案。如图4（a）中所示，磁场源（例如，永久磁铁）1和磁场导向件2的配置与图1（a）中相同。然而，如图4（b）中所示，磁场导向件2具有含锯齿轮廓的顶端边缘，而不是具有线性轮廓。在某些实施方案中，沿着锯齿顶端边缘的角具有局部增强的磁场和磁场梯度，其可利于使样品中磁性标签和磁性标记部分与未磁性标记部分分离。
图8（a）和图8（b）中的示意图中示出磁性分离设备的另一实施方案。设备包括两个软磁场导向件2。磁场导向件2附接至相同永久磁铁1的相对侧。磁场导向件2每个具有含渐缩形状的楔形部分。磁场导向件2的楔形部分具有朝磁场导向件的顶端边缘减小的截面积。磁场导向件2的顶端边缘是实质上线性的且直接相对于彼此而定位。永久磁铁1具有垂直于永久磁铁1与磁场导向件2之间的界面的磁化12。磁场导向件2和永久磁铁1形成永久磁铁驱动磁通量集中结构，其中来自永久磁铁1的磁通量由磁场导向件2的楔形部分的渐缩形状而聚焦（例如，增加）。磁场导向件2在接近磁场导向件的顶端边缘（例如，靠近和/或在其之间）的区域中产生局部较高的磁通量密度。在某些情况下，较高磁通量在接近磁场导向件的顶端边缘的区域中产生较高磁场和磁场梯度。
在某些实施方案中，设备包括一个或多个磁通量接收器。磁通量接收器可安置在磁场源的表面上。在一些情况下，磁通量接收器安置在磁场源相对于磁场源与磁场导向件接触的表面的表面上。在某些情况下，磁通量接收器被构造来增加磁场源的磁场。磁通量接收器可被构造来通过减小磁场源的自退磁磁场（例如，永久磁铁的自退磁磁场）而增加磁场源的磁场。在一些情况下，磁通量接收器包括软磁铁。
导管
用于分离样品中磁性标记部分的设备的实施方案还可以包括导管。导管可被构造来引导样品流通过设备。因而，导管可被构造来在通道、管、井等等中运载样品流（例如，样品溶液）。在某些实施方案中，导管是封闭的，使得由围绕中央流动通路的外壁界定导管。中央流动通路可与导管的纵轴对齐。中央流动通路可具有任何方便的形状，例如但不限于具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、五边形、六边形的截面轮廓、不规则截面轮廓、其组合和类似截面的流动通路。在使用期间，导管还可以被构造来将磁性标记部分保留在样品中。
在一些情况下，导管的至少一部分定位在磁场导向件之间，如第一磁场导向件与第二磁场导向件之间。导管可定位在第一磁场导向件与第二磁场导向件之间使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴。例如，导管可定位在第一磁场导向件与第二磁场导向件的顶端边缘之间使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件和第二磁场导向件的每个的顶端边缘。在一些情况下，将导管定位在实质上平行于磁场导向件的顶端边缘使导管长度最大化，以及因此使磁场导向件的顶端边缘之间的样品流体流最大化。在某些情况下，将导管定位在实质上平行于磁场导向件的顶端边缘使磁场导向件之间的样品流的时间量最大化。将导管实质上平行于磁场导向件的顶端边缘对齐可利于将磁性标记部分保留在导管中。
在一些情况下，导管的至少一部分定位在靠近磁场导向件，如邻近第一磁场导向件和第二磁场导向件。在一些情况下，导管定位在邻近第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘但不在其之间。在某些情况下，导管被定位使得导管与一个或多个磁场导向件的外表面直接接触。例如，导管可被定位使得导管接触磁场导向件楔形部分的有角度的外表面。在一些情况下，导管可以不直接定位在磁场导向件的顶端边缘之间，而是邻近顶端边缘并接触磁场导向件的外表面，如上文所描述。导管可定位成接近第一磁场导向件和第二磁场导向件，使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴。例如，导管可定位在邻近第一磁场导向件和第二磁场导向件，使得导管的纵轴实质上平行于第一磁场导向件和第二磁场导向件的每个的顶端边缘。在一些情况下，将导管定位在实质上平行于磁场导向件的顶端边缘使导管长度最大化，以及因此使邻近磁场导向件的顶端边缘的样品流体流最大化。在某些情况下，将导管定位在实质上平行于磁场导向件的顶端边缘使接近磁场导向件的样品流的时间量最大化。将导管实质上平行于磁场导向件的顶端边缘对齐可利于将磁性标记部分保留在导管中。
在一些情况下，导管被构造来在定位在磁场导向件之间的导管部分中具有更窄的截面积。例如，在定位在磁场导向件之间的导管部分的上游的导管的截面积可大于定位在磁场导向件之间的导管部分的截面积。类似地，在定位在磁场导向件之间的导管部分的上游的导管的截面积可大于定位在磁场导向件之间的导管部分的截面积。因此，在一些情况下，定位在第一磁场导向件与第二磁场导向件之间的导管部分的截面积小于在定位在第一磁场导向件与第二磁场导向件之间的导管部分的上游或下游的导管部分的截面积。
在某些实施方案中，导管可被手动定位在磁场导向件之间。例如，导管可在磁场导向件之间被手动对齐，且可从磁场导向件之间被手动移除。导管可被构造来在导管外部上具有一个或多个对齐导向件，例如但不限于凹痕、突片、凹槽、导柱等等，其可利于将导管定位在磁场导向件之间。在一些实施方案中，设备可被构造来将导管自动定位在磁场导向件之间。导管可包括如上文描述的设备可用于将导管定位在磁场导向件之间的一个或多个记号或对齐导向件。
在一些情况下，导管被构造来可定位成远离磁场，例如，可定位成远离磁场源和磁场导向件。将导管定位成远离磁场可利于回收在测定期间保留在导管中的磁性标记部分。在某些情况下，设备可被构造来将导管自动定位成远离磁场导向件。
在某些情况下，导管被构造为可再用。可再用的导管可被构造来在测定期间被清洗，例如但不限于被构造来在测定期间通过导管流动清洗液或缓冲剂而被清洗。在一些情况下，导管可被构造来在没有从设备移除导管的情况下被清洗和再度使用。在其它情况下，导管可被构造来从设备移除，清洗且接着再插入至设备中以用于后续测定。在某些实施方案中，导管被构造为可丢弃的。可丢弃意味着导管可使用一次或若干次（例如，20次或更少，15次或更少，10次或更少，或5次或更少）且接着被丢弃且由新导管取代。例如，导管可被构造为单次使用的导管，其中导管被构造来用于单次测定，且接着被移除和丢弃。后续测定中可使用新导管。
在某些实施方案中，导管可具有5cm或更小，如2cm或更小，包括1cm或更小，或7mm或更小，或5mm或更小，或3mm或更小，或2mm或更小，或1mm或更小的高度（例如，对于不具有圆形截面轮廓的导管）或内径（例如，对于具有圆形截面轮廓的导管）。导管的长度可介于1cm至1000cm，如从2cm至750cm，包括从5cm至500cm，或从5cm至250cm，或从10cm至100cm，如从10cm至50cm，例如，从10cm至25cm。
在某些实施方案中，导管被构造为实质上不含磁场梯度增强材料。例如，导管可由非磁性和/或不可磁化的材料制成。在一些情况下，导管的中央流动通路实质上不含磁场梯度增强材料（排除磁性标签其本身）。例如，导管的中央流动通路可实质上不含除了样品（例如，包括使用于测定法本身的任何缓冲剂和磁性标签，等等）之外的任何材料（例如，基质材料、可磁化粒子（例如，可磁化球/椭球）、可磁化线、可磁化缸和类似物）。在一些情况下，导管具有实质上不含如可磁化材料的材料的中央流动通路利于后续回收分离的磁性标记部分。例如，当导管在导管的中央流动通路中实质上不含材料（如对比于具有如可磁化材料的材料的导管）时，分离的磁性标记部分可更容易地从导管冲洗。例如，由于在实质上不含材料的导管中缺乏对流体流动通路的限制和/或流动通路中缺乏可能具有将磁性标记部分保留在导管中的剩余磁化强度的可磁化材料，分离的磁性标记部分可更容易地从导管冲洗。
在某些实施方案中，导管包括可挠曲的材料。当定位在磁场导向件之间时，在一些情况下，磁场导向件可接触导管表面。在一些情况下，第一磁场导向件（例如，第一磁场导向件的顶端边缘）接触导管的表面，且第二磁场导向件（例如，第二磁场导向件的顶端边缘）接触导管的相对表面。磁场导向件可被构造来在没有在导管上施加显著压力的情况下接触导管表面。在其它实施方案中，设备被构造来在第一磁场导向件的顶端边缘与第二磁场导向件的顶端边缘之间压缩导管。在一些情况下，导管被压缩使得在缺乏任何压迫的情况下导管的高度（例如，内径）被压缩至导管高度的一部分。例如，导管可被压缩至其初始高度的90%或更小，如80%或更小，包括其初始高度的70%或更小，或60%或更小，或50%或更小。在某些实施方案中，导管被构造使得导管可在靠近导管中央处被压缩，但朝导管的外边缘可保持实质上相同的高度。在这些实施方案中，在压迫之下，导管可具有的中央流动通路的高度小于靠近导管外边缘的流动通路的高度。高度小于靠近导管外边缘的流动通路的高度的中央流动通路可利于将磁性标记部分保留在导管中，因为通过导管的更窄中央流动通路的流速可小于通过导管更宽外围的流速。
导管可由与测定条件（例如，样品溶液缓冲剂、压力、温度等等）相容的任何材料制成。例如，导管可包括实质上与样品、样品中的基团、缓冲剂和类似物不反应的材料。导管可包括可挠曲材料，使得导管可挠曲。在某些情况下，导管被构造来在导管如上文所描述地在磁场导向件的顶端边缘之间被压缩的情况下，将从其初始形状变形和/或伸展。导管可被构造来当导管在磁场导向件之间被压缩时在没有破损、裂开、撕裂等等的情况下从其初始形状变形和/或伸展。在一些情况下，导管包括玻璃或聚合物，例如但不限于硅酮、聚丙烯、聚乙烯、聚醚醚酮（PEEK）和类似物。在某些实施方案中，导管包括可挠曲材料，如可挠曲聚合材料（例如，硅酮、聚乙烯、聚丙烯、PEEK等等）。
在一些情况下，导管具有安置在导管的外表面上的覆盖层。覆盖层可被构造来保护导管免受周围环境影响，且在一些情况下可包括一个或多个对齐导向件以利于如上文所描述地将导管定位在磁场导向件之间。覆盖层可包括可挠曲材料，使得覆盖层可挠曲且可从其初始形状变形和/或伸展。在某些情况下，覆盖层被构造来在导管如上文所描述地在磁场导向件的顶端边缘之间被压缩的情况下，覆盖层从其初始形状变形和/或伸展。覆盖层可被构造来当导管在磁场导向件之间被压缩时在没有破损、裂开、撕裂等等的情况下从其初始形状变形和/或伸展。在某些实施方案中，导管包括可挠曲材料，如可挠曲聚合材料（例如，硅酮、聚乙烯、聚丙烯、PEEK等等）。
图2（a）和图2（b）中示出根据本公开的实施方案的导管的实例。导管20具有中央流动通路22，其被构造来将样品流运载通过设备。导管可构造有矩形截面轮廓（见图2（b））。在一些情况下，具有矩形截面轮廓的导管可利于将导管在设备的磁场导向件之间对齐。
图3（a）和图3（b）示出根据本公开的实施方案的定位在磁性分离设备中的磁场导向件之间的导管的示意正面图。导管3定位在磁场导向件相对的顶端边缘之间的间隙内，如图3（a）和图3（b）中所示。具有磁性标记的生物或化学基团的液体样品在导管3内且沿着磁场导向件的渐缩顶端边缘流动。由磁场源产生的磁场和磁场梯度从流动的样品吸引磁性标签和磁性标记部分。磁性标签和磁性标记部分接着被牵引至接近磁场导向件的顶端边缘的导管的内表面并保留在所述内表面处。因此，磁性标签和磁性标记部分从流动的溶液分离且保留在导管内。在溶液样品流动通过导管且从流动的溶液分离多个磁性标签和磁性标记部分之后，导管3接着从磁场导向件2之间的间隙移除，且导管内的磁场变成近似零。通过用缓冲剂溶液从导管冲洗导管内保留的磁性标签和磁性标记部分，可接着从导管回收磁性标签和磁性标记部分。
图3（a）示出导管3具有矩形中央流动通路的实施方案，其中磁性标签和磁性标记部分朝导管中央保留。图3（b）示出导管具有挤压的中央流动通路的实施方案（例如，中央流动通路的高度小于靠近流动通路外围的流动通路的高度）。在图3（b）中，磁性标签和磁性标记部分保留在靠近流动通路的挤压的中央部分。在某些情况下，因为导管的侧面具有高于挤压的中央流动通路的更大净空高度，所以当溶液在导管内流动时，流动通过导管中央部分的溶液比流动通过侧面区域的溶液经历更慢的流速。因此在一些情况下，磁性标签和磁性标记部分比图3（a）中示出的实施方案中经历更小的流动剪切力，这可利于磁性分离效率。
图6（a）、图6（b）和图6（c）示出根据本公开的实施方案的跨如图1（a）中所示的磁性分离设备的磁场导向件之间的间隙（磁场导向件的顶端边缘之间具有1.4mm的距离）的模拟磁场（图6（a））、磁场梯度（图6（b））和磁场与绝对磁场梯度的乘积（图6（c））的图。x轴是从左至右沿着如图3（a）中所示的磁场导向件的顶端边缘之间的间隙中心。图6（a）示出在某些实施方案中可实现的1.4特斯拉或更大的磁场。图6（b）示出从图6（a）中所示的磁场轮廓计算的磁场梯度图，其中跨磁场导向件的顶端边缘之间的间隙的梯度峰值是0.8T/mm或更大。梯度值指示磁性标签上朝磁场导向件的顶端边缘的较强磁力。图6（c）示出磁场与绝对磁场梯度的乘积的图，其与流动通过导管的磁性标记部分上的磁力成比例。在一些情况下，导管内的磁性标记部分被吸引且保留在磁场导向件的顶端边缘的+/－0.5mm内。
图5示出根据本公开的实施方案的定位在磁性分离设备中的导管的另一实施方案。图5示出磁性分离设备50的示意图，其具有含定位在磁场导向件54与磁场源（例如，永久磁铁）56之间的流动通路58的导管52。图5中所示的导管流动通路58具有渐缩截面形状使得接近磁场导向件的顶端边缘的导管的截面尺寸小于在顶端远端的截面尺寸。这允许顶端被定位在更接近在一起，且还利于将导管52定位在磁场导向件54的顶端边缘之间。
导管架
在某些实施方案中，设备包括可操作地耦接至导管的导管架。在一些情况下，导管架被构造来将导管可操作地耦接至磁性分离设备。例如，导管架可被构造来利于将导管定位在磁场导向件之间。在一些情况下，导管架包括附接至导管外部的细长突片。细长突片可附接至导管外部使得细长突片实质上平行于导管的纵轴。在某些情况下，导管架利于将导管定位在磁性分离设备中使得导管的纵轴实质上平行于磁性分离设备的纵轴，如实质上平行于磁场导向件的顶端边缘，如上文所描述。
在一些情况下，磁性分离被构造来与可操作地耦接至导管的导管架配接。例如，磁性分离设备可被构造来具有一个或多个配接元件，例如但不限于凹痕、突片、凹槽、导柱等等，其对应于导管架上的一个或多个对应对齐导向件。一个或多个配接元件可利于将导管定位在磁性分离设备的磁场导向件之间。在一些情况下，磁性分离设备包括被构造来与导管架配接的通道。通道可被构造来将导管架定位在磁性分离设备中使得导管的纵轴实质上平行于磁性分离设备的纵轴，如实质上平行于磁场导向件的顶端边缘，如上文所描述。
在某些实施方案中，导管架可手动定位在磁场导向件之间。例如，可通过将导管架与磁性分离设备的对应配接元件（例如，通道）对齐而将导管架手动定位在磁性分离设备中。在一些情况下，可从磁性分离设备手动移除导管架。在一些实施方案中，设备可被构造来将导管架自动定位在磁性分离设备中。导管架可包括如上文所描述的设备可使用于将导管架自动定位在磁性分离设备中的一个或多个记号或对齐导向件。
图9示出定位在磁性分离设备中的导管的示意截面。流体样品流动通过导管901，其可操作地耦接至导管架902且定位在磁性分离设备中且接近磁场导向件2的顶端边缘。导管901是管道，其可以是可挠曲或刚硬的，且定位为其外表面与磁场导向件2接触，但不在磁场导向件的顶端边缘之间，如图9中所示。导管架902利于将导管901定位在磁性分离设备中使得导管901的纵轴实质上平行于磁场导向件2的纵轴。
图10（a）是可操作地耦接至导管架1002的导管1001的正面图。图10（b）是可操作地耦接至导管架1002的导管1001的三维示意图。导管1001具有将样品流体流运载通过磁性分离设备的中央流动通路。导管1001还包括两个开口1003和1004，其可按需要连接至流体储存室、流体传输连接器或适配器。
图11是可操作地耦接至定位在磁性分离设备1103中的导管架1102的导管1101的三维透视图。导管1101定位在磁场导向件相对的顶端边缘之间的间隙上方，如图9中所示。具有磁性标记的生物或化学基团的液体样品在导管1101内且邻近磁场导向件的渐缩顶端边缘而流动。由磁场源产生的磁场和磁场梯度吸引流动的样品中的磁性标签和磁性标记部分。磁性标签和磁性标记的成分接着被牵引至接近磁场导向件的顶端边缘的导管的内表面并保留在所述内表面处。因此，磁性标签和磁性标记部分从流动的溶液分离且保留在导管内。在样品溶液流动通过导管且从流动的溶液分离多个磁性标签和磁性标记部分之后，导管接着定位成远离磁场导向件，且导管内的磁场变成近似零。通过用溶液（例如，缓冲剂溶液）从导管冲洗所保留的磁性标签和磁性标记部分，可从导管回收磁性标签和磁性标记部分。
磁性标签
磁性标签是由用于分离样品中磁性标记部分的设备所保留的标记的部分。如果受关注的磁性标签流动通过接近由设备产生的磁场的导管部分，例如，在磁场源之间和/或在设备的磁场导向件之间，那么可由设备保留受关注的磁性标签）。
在实践本公开的某些实施方案时有用的磁性标签是磁性粒子，例如但不限于铁磁性、顺磁性、超顺磁性、反铁磁性或亚铁磁性粒子。在某些情况下，在缺乏磁场时磁性粒子表现出“无磁性”（例如，具有实质上零的剩余磁化强度）。具有实质上零的剩余磁化强度的磁性粒子可能在缺乏外部磁场时实质上在溶液中不相互聚集。
磁性粒子在生物环境中可为化学稳定的，这可利于其在测定条件下的使用。在一些情况下，磁性粒子是生物相容的，例如，水溶性且官能化使得其可容易地附着至受关注的生物分子，如特异性地结合至靶分析物的抗体。通过将磁性粒子关联或结合至特异性抗体，磁性粒子可通过抗体与互补抗原之间的特异性结合的相互作用而将特异性分析物作为目标。在一些情况下，磁性标签可通过与彼此的非共价键或共价键而如上文所描述地键合至蛋白质或抗体。非共价键关联的实例包括非特异性吸附、基于静电的结合（例如，离子、离子对的相互作用）、疏水相互作用、氢键键合相互作用、通过共价附接至磁性粒子的表面的特异性结合对分子的特异性结合和类似物。共价结合的实例包括形成于生物分子与磁性粒子的表面上存在的官能团之间的共价键，例如，-OH，其中官能团可以是天然出现的或作为引入的链接基团的分子存在。
在某些实施方案中，磁性粒子是纳米粒子。“纳米粒子”意味着粒子具有1nm至1000nm的范围内的平均大小（例如，平均直径）。在某些实施方案中，磁性纳米粒子的平均大小（例如，平均直径）是亚微米的大小，例如，从1nm至1000nm，或从1nm至500nm，或从5nm至250nm，如从5nm至150nm，包括从5nm至50nm。例如，具有5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm和200的平均直径的磁性纳米粒子以及具有在介于这些值的任何两个之间的范围中的平均直径的纳米粒子适合在此使用。在某些实施方案中，磁性粒子在形状上实质上均匀。例如，磁性粒子在形状上可以是球形。除了球形之外，适合在此使用的磁性纳米粒子可以成型为圆盘、棒、卷圈、纤维、棱锥和类似物。
方法
本公开的方面包括分离样品中磁性标记部分的方法。磁性标记部分可与样品的其它成分分离，如未磁性标记部分（例如，不与磁性标签关联的基团）。
在某些实施方案中，方法包括如上文所描述地将导管定位在磁性分离设备中。可手动或自动进行定位。在手动进行定位的实施方案中，用户可将导管定位在设备中使得导管接近设备的磁场导向件而对齐（例如，邻近所述磁场导向件或在其之间）。例如，定位导管可包括对齐导管使得导管的纵轴实质上平行于磁场导向件的纵轴（例如，第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴）。在由设备自动进行定位的实施方案中，设备可被编程以在无需用户干预的情况下将导管定位成接近磁场导向件（例如，邻近所述磁场导向件或在其之间）。例如，设备可将导管自动对齐使得导管的纵轴实质上平行于磁场导向件的纵轴（例如，第一磁场导向件的纵轴和第二磁场导向件的纵轴）。
方法的方面还包括将磁场施加至样品。在一些情况下，样品是流动通过导管的样品溶液，因此方法包括将磁场施加至流动通过导管的样品。在某些情况下，方法包括施加具有足以使样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离的磁通量的磁场。可随着样品流动通过导管而持续施加磁场，或可以脉冲施加的方式不连续地施加。在某些实施方案中，磁场源是如上文描述的永久磁铁，且因此随着样品流动通过导管而将磁场持续施加至样品。
在某些实施方案中，方法包括将导管定位成远离磁场。导管可定位成远离磁场使得施加在导管上的外部场实质上是零。可通过从设备移除导管而实现将导管定位成远离磁场。例如，导管可从其接近磁场导向件（例如，邻近所述磁场导向件或在其之间）的位置被移除，且移动至远离磁场源和磁场导向件的位置。将导管定位成远离磁场可利于后续回收测定期间保留在导管中的任何磁性标记部分。在某些情况下，可手动进行将导管定位成远离磁场，而在其它实施方案中，可自动进行将导管定位成远离磁场（例如，在无需用户干预的情况下）。
在一些情况下，可通过将磁场源（和关联的磁场导向件）从导管移开而实现将导管定位成远离磁场。例如，在包括一个磁场源的实施方案中，磁场源和关联磁场导向件可移动至远离导管的位置使得磁场导向件不产生具有将磁性标记部分保留在导管中的足够的磁场强度、梯度强度和/或磁通量的磁场。
在包括两个磁场源的实施方案中，第一磁场源和第二磁场源可移动至远离导管的位置。磁场源可被移动使得磁场源之间的距离大于测定期间磁场源之间的距离。例如，磁场源可移动至远离导管的位置使得磁场导向件的顶端边缘之间的距离大于测定期间磁场导向件的顶端边缘之间的距离。在一些情况下，磁场源可移动至远离导管的位置使得磁场导向件不产生具有将磁性标记部分保留在导管内的足够磁场强度、梯度强度和/或磁通量的磁场。
将导管定位成远离磁场可利于后续回收测定期间保留在导管内的任何磁性标记部分。例如，在将导管定位成远离磁场之后，可通过从导管冲洗磁性标记部分而回收保留在导管中的磁性标记部分。例如，可通过将缓冲剂或其它相容的溶液流动通过导管以从导管冲洗（例如，清洗）磁性标记部分而回收磁性标记部分。或者，可通过离心分离、施加真空、泵抽、其组合和类似物而从导管回收磁性标记部分。
本文中公开的方法的方面还可以包括集中所回收的磁性标记部分。在进行如本文中描述的磁性分离测定之后，可通过如上文所描述地从导管冲洗磁性标记部分而从导管回收磁性分离测定期间保留在导管中的磁性标记部分。在某些实施方案中，可期望增加从导管冲洗的溶液中磁性标记部分的浓度。因此，方法可包括集中从导管冲洗的溶液中的磁性标记部分（例如，增加其浓度）。集中磁性标记部分可包括将从导管冲洗的含有磁性标记部分的溶液通过集中设备。例如，集中设备可包括但不限于声学集中器。声学集中器的更多描述在美国专利第6,929,750号中找到，其公开以引用的方式并入本文中。
本文中公开的测定方法可以是定性或定量的。因此，如本文中所使用，术语“检测”或“分离”指定性和定量确定两者，且因此包括“测量”样品中磁性标记部分和“确定磁性标记部分的水平”。
本文中公开的方法的方面还可以包括在进行磁性分离测定之前（例如，在将磁场施加至样品之前）将磁性标签附接至样品中的一个或多个靶部分。因而，方法可包括在进行磁性分离测定之前磁性标记样品中的一个或多个基团。磁性标签可通过如上文描述的非共价或共价相互作用而与受关注基团（或多个受关注基团）稳定地关联。例如，磁性标签可通过分子结合对之间的结合相互作用而与受关注基团关联。
分子结合对可取决于受关注的结合相互作用而改变。受关注的结合相互作用包括分子结合对之间的任何相互作用，其中在结合相互作用的环境条件下结合相互作用随着分子结合对之间的特异性而出现。受关注的结合相互作用的实例包括但不限于：核酸杂交相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用、酶-底物相互作用和受体-配位体相互作用，例如，抗体-抗原相互作用和受体-激动剂或拮抗剂相互作用。
具有受关注的分子结合相互作用的分子的实例包括但不限于：生物聚合物和小分子，其可以是有机或无机小分子。“生物聚合物”是一个或多个类型的重复单元的聚合物。可在生物系统中找到生物聚合物（虽然其可合成制造）且可包括多肽、多聚核苷酸和多糖，以及由氨基酸同型物或非氨基酸基团组成的或含有其的那些化合物，或核苷酸同型物或非核苷酸基团。因而，生物聚合物包括常规主链已经由非天然出现的或合成的主链取代的多聚核苷酸，和一个或多个常规碱基已经由能够参与沃森-克里克型氢键键合相互作用的基团（天然或合成）取代的核酸（或合成或天然出现的同型物）。例如，“生物聚合物”可包括DNA（包括cDNA）、RNA、低聚核苷酸、PNA、其它多聚核苷酸和类似物。“生物单体”参照单个单元，其可与相同或其它生物单体链接以形成生物聚合物（例如，具有两个链接基团的单个氨基酸或核苷酸，其一个或两个可具有可移除的保护基团）。
在一些情况下，分子结合对是配位体和受体，其中给定的受体或配位体可能或可能不是生物聚合物。如本文中使用的术语“配位体”指能够共价或另外化学地结合受关注的化合物的基团。配位体可以是天然出现的或人造的。配位体的实例包括但不限于细胞膜受体的激动剂和拮抗剂、毒素和毒液、病毒抗原表位、激素、鸦片制剂、类固醇、多肽、酶底物、辅因子、药物、凝集素、糖类、低聚核苷酸、核酸、低聚糖、蛋白质和类似物。如本文中使用的术语“受体”是对于配位体具有亲合力的基团。受体可直接或经由特异性结合底物而共价或非共价地附接至结合分子。受体的实例包括但不限于抗体、细胞膜受体、单克隆抗体和与特异性抗原决定簇反应的抗血清、病毒、细胞、药物、多聚核苷酸、核酸、多肽、辅因子、凝集素、糖类、多糖、细胞膜、细胞器和类似物。当两个分子通过分子识别而组合以形成复合物时形成“配位体受体对”。
因而，方法可包括检测分子结合对之间的结合相互作用。结合相互作用可包括用如本文中描述的磁性标签标记的分子结合对的一个分子。例如，分子结合对的一个分子可被磁性标记且可结合至其互补结合对分子以形成结合对复合物。可使用如本文中描述的磁性分离设备和方法而将结合对复合物从样品中不受关注的基团分离。在进行磁性分离测定之后，可使用任何方便的方法检测结合对复合物，例如但不限于流式细胞术、荧光检测、高效液相色谱法（HPLC）、电泳、其组合和类似物。
本公开的方法的方面还可以包括分析分离的磁性标记部分。在某些情况下，磁性标记部分在如上文描述地从样品中未磁性标记部分分离之后被分析。因而，方法可包括分析来自磁性分离设备的洗脱液中的磁性标记部分。在某些实施方案中，方法包括分析磁性标记部分以确定关于磁性标记部分的信息。例如，分析磁性标记部分可包括对由磁性分离设备保留的磁性标记部分的数量计数。在某些情况下，分析包括将磁性标记部分分类。例如，方法可包括使用流式细胞术设备而对磁性标记部分计数和/或分类。在某些情况下，分析磁性标记部分包括确定磁性标记部分的一个或多个物理和/或化学性质，例如但不限于荧光性、质量、电荷、化学成分、UV吸收、红外吸收、光散射、其组合和类似物。
系统
根据本公开的实施方案的系统包括用于分离样品中磁性标记部分的一个或多个磁性分离设备。一个或多个磁性分离设备的每个可根据本公开所描述地构造。例如，磁性分离设备包括如本文中描述的磁场源、第一磁场导向件和第二磁场导向件。此外，系统包括定位成接近第一磁场导向件和第二磁场导向件的导管。
在某些实施方案中，系统包括多于一个磁性分离设备。例如，系统可包括2个或更多磁性分离设备，如3个或更多，或4个或更多，或5个或更多，或6个或更多，或7个或更多，或8个或更多，或9个或更多，或10个或更多磁性分离设备。磁性分离设备可串联配置使得磁性分离设备串联定位在彼此的上游和下游。串联配置磁性分离设备可利于从相同样品逐步分离磁性标记部分。在一些情况下，并联配置磁性分离设备。并联配置磁性分离设备可利于从多个样品同时分离磁性标记部分。在某些情况下，串联和并联配置磁性分离设备。
在某些实施方案中，系统包括多于一个磁性分离设备，例如两个磁性分离设备（例如，第一磁性分离设备和第二磁性分离设备）。第一磁性分离设备和第二磁性分离设备可如上文所描述地串联配置。在一些情况下，设备可被构造使得第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘实质上相同的轮廓。例如，第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘和第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有线性轮廓（或按需要的任何其它轮廓，如上文所描述）。在其它实施方案中，设备可被构造使得第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘具有与第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘不同的轮廓。例如，第一磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有线性轮廓，且第二磁性分离设备的第一磁场导向件和第二磁场导向件的顶端边缘每个可具有锯齿轮廓。上文的实例是出于说明的目的，且磁性分离设备的顶端边缘的轮廓的其它组合也可行。
本公开的系统的实施方案还可以包括集中器（例如，粒子集中设备）。集中器可配置在磁性分离设备的下游。在一些情况下，集中器被构造来增加来自磁性集中设备的洗脱液中磁性标记部分的浓度。集中器可以是任何类型的集中器，且在一些实施方案中是声学集中器。
本公开的系统的方面还可以包括粒子分析设备。粒子分析设备可配置在磁性分离设备的下游，且在某些情况下可配置在集中器的下游。粒子分析设备可被构造来分析磁性标记部分且确定关于磁性标记部分的信息。例如，粒子分析设备可被构造来对由磁性分离设备保留的磁性标记部分的数量计数。在一些情况下，粒子分析设备可被构造来对磁性标记部分分类。在某些情况下，粒子分析设备可分析磁性标记部分以确定磁性标记部分的一个或多个物理和/或化学性质，例如但不限于荧光性、质量、电荷、化学成分、UV吸收、红外吸收、光散射、其组合和类似物。在某些实施方案中，粒子分析设备包括流式细胞仪、质谱仪、电泳设备、高效液相色谱法（HPLC）设备、UV光谱仪、红外线光谱仪和类似物。在一些情况下，粒子分析设备是流式细胞仪。
本公开的系统还可以包括可利于磁性分离测定和/或分离的磁性标记部分的任何后续分析的效能的其它支持设备和/或附加组件。例如，系统还可以包括被编程来进行磁性分离测定的计算机、被构造来提供通过系统的样品溶液和/或缓冲剂流的流体处理组件（例如，泵、真空源、流体储存室、阀门、入口、出口等等）、与磁性分离设备关联的组件（例如，被构造来定位磁场源和磁场导向件的电动机）和按需要的其它组件。
系统一般可包括如本文中描述的一个或多个磁性分离设备，和被构造来控制所述一个或多个磁性分离设备的处理器。这两个组件可作为单个单元整合至相同制品中，或分布在两个或多个不同单元之间（例如，作为系统），其中所述两个或多个不同单元例如经由有线或无线通信协议与彼此通信。
因而，本公开的方面还包括系统，例如，基于计算机的系统，其被构造来如上文所描述地分离样品中磁性标记部分。“基于计算机的系统”指用于分析本发明的信息的硬件、软件和数据存储设备。基于计算机的系统的实施方案的最小硬件包括中央处理单元（CPU）（例如，处理器）、输入设备、输出设备和数据存储设备。目前可购得的基于计算机的系统的任何一个可适合在本文中公开的实施方案中使用。数据存储设备可包括任何包括了如上文描述的当前信息记录的制品，或可存取这种制品的存储器存取构件。例如，所标的系统的实施方案可包括以下组件：（a）用于（例如，经由用户计算机或工作站）利于系统与一个或多个用户之间的信息传递的通信模块；和（b）用于进行分析磁性标记部分时涉及的一个或多个任务的处理模块。
除了磁性分离设备之外，本公开的系统可包括许多附加组件，如数据输出设备，例如，监视器、打印机和/或扬声器、数据输入设备，例如接口端口、键盘、鼠标等等，流体处理组件、电源等等。
效用
所标的设备、方法、系统和套件在期望从样品中未磁性标记部分分离磁性标记部分的多种不同应用中提供用途。例如，所标的设备、方法、系统和套件在检测样品中受关注基团的存在时提供用途。受关注基团可以被磁性标记且接着通过使用本文中描述的设备、方法、系统和套件而从未磁性标记部分分离（例如，通过保留在导管中，同时未磁性标记部分流动通过导管）。在其它实施方案中，受关注基团没有被磁性标记，且样品中不受关注的其它基团被磁性标记。在这些实施方案中，受关注的未磁性标记部分不被设备保留且流动通过导管，在那里其可被收集和/或进一步分析。不受关注的磁性标记部分保留在导管中，且因此从受关注的未磁性标记部分分离。
在某些实施方案中，所标的设备、方法、系统和套件在检测受关注的结合相互作用时提供用途。在某些实施方案中，结合相互作用是例如但不限于核酸杂交、蛋白质-蛋白质相互作用、受体-配位体相互作用、酶-底物相互作用、蛋白质-核酸相互作用和类似的结合相互作用。在一些情况下，所标的方法、系统和套件在可能需要检测分子结合相互作用的药物开发方案中提供用途。例如，药物开发方案可使用所标的设备、方法、系统和套件以检测分子在抗体与抗原之间的结合相互作用，或核酸之间的杂交相互作用，或蛋白质之间的结合相互作用，或受体与配位体之间的结合相互作用，或酶与底物之间的结合相互作用，或蛋白质与核酸之间的结合相互作用和类似物。例如，检测如这些的结合相互作用可利于开发基于抗体的药物。
所标的设备、方法、系统和套件在检测复合物样品中包括的结合对之间的分子结合相互作用中提供用途。在一些情况下，可在不需要从样品中不受关注的其它蛋白质或分子分离受关注的结合分子的情况下直接分析复合物样品。在某些情况下，不受关注的蛋白质或分子不被磁性标签结合，且不保留在磁性分离设备的导管中。因此，所标的设备、方法、系统和套件在可使用复合物样品且在不必要净化样品以检测受关注的结合相互作用的情况下可检测受关注的结合相互作用的测定方案中提供用途。
套件
还提供用于实践上文描述的方法的一个或多个实施方案和/或与上文描述的设备和系统的实施方案一起使用的套件。所标的套件可改变，且可包括各种组件和试剂。受关注的试剂和组件包括本文中关于磁性分离设备或其组件而提到的那些，且包括但不限于磁性标签（例如，磁性纳米粒子）、结合剂、缓冲剂、流体流动导管（例如，可丢弃的流体流动导管）等等。
在一些情况下，套件包括至少在方法（例如，如上文所描述）中提供用途的试剂；和具有存储在其上的计算机程序的计算机可读介质，其中当计算机程序被加载至计算机时其操作计算机来进行如本文中描述的磁性分离测定；和具有地址（从其获得计算机程序）的物理衬底。
除了上文的组件之外，所标的套件还可以包括用于实践所标的方法的指示。这些指示可以多种形式存在于所标的套件中，其一个或多个可存在于套件中。这些指示可存在的一个形式是在适当介质或衬底上印刷的信息，例如，其上印刷信息的一张或多张纸，在套件的封装中，在封装说明书中，等等。又另一构件将是计算机可读介质，例如，其上已经记录信息的CD、DVD、蓝光光盘、计算机可读存储设备（例如，硬盘驱动器或闪速存储器）等等。可存在的又另一构件是可网站地址，其可经由互联网用于存取远程站点的信息。套件中可存在任何方便的构件。
提出以下实例以对本领域一般技术人员提供如何制造和使用本公开的实施方案的完整公开和描述，且并非意在限制发明者认为是其发明的范畴，其也不意在表示下文的实验是所进行的全部或唯一实验。已作出努力来确保关于所使用的数字（例如，量值、温度等等）的精确性，但是应存在一些实验误差和偏差。除非另外指示，否则份是重量份，分子量是重均分子量，温度是摄氏度，且压力处于大气压或近大气压。
实验
使用根据本公开的实施方案的用于分离样品中磁性标记部分的设备进行实验。
材料和方法
磁性分离设备
磁性分离设备包括六个永久磁铁（N45稀土钕（NdFeB）磁棒，2英寸×0.5英寸×0.5英寸，CMS Magnetics,Inc.）和六个楔形磁场导向件。磁场导向件由不锈钢制成且具有60度顶角。每个磁场导向件的顶端边缘具有线性轮廓。六个永久磁铁配置成三个磁铁的两组。每组三个磁铁具有6英寸×0.5英寸×0.5英寸的总尺寸。第一组和第二组磁铁在设备中直接定位成相对于彼此。每个永久磁铁附接有对应磁场导向件，且第一组磁场导向件的顶端边缘直接相对且平行于第二组磁场导向件的顶端边缘。在分离测定期间，两组磁场导向件的顶端边缘之间的间隙是1mm。磁场导向件的顶端边缘之间的间隙中的磁通量密度被测量为1.1特斯拉且磁场梯度是0.8T/mm。磁通量位于磁场导向件的顶端边缘之间的间隙中，具有从第一组磁铁至第二组磁铁的方向。
导管
导管是具有3mm外径和2mm内径的硅酮管。导管的有效长度是6英寸，其对应于与导管接触的磁铁组的长度。
用于分离样品中磁性标记部分的试剂和样品
实验中使用包括生物素人体CD4T淋巴细胞富集测定混合物和涂覆链霉亲和素的磁性粒子的BD ImagTM人体CD4T淋巴细胞富集套组（Becton,Dickinson and Co.）。磁性粒子是具有介于200nm至400nm的平均直径和200μg/ml的储存浓度的超顺磁性粒子。根据制造商建议的方案，每一百万细胞使用5μl混合物。经过潜伏和清洗，每一百万细胞使用5μl涂覆链霉亲和素的磁性粒子。实验样品是使用BD
Figure BDA0000392160990000441
CPTTM细胞制备管与柠檬酸钠(Becton,Dickinson andCo.)制备的人体外周血单个核细胞（PBMC）。PBMC以0.5%牛血清白蛋白（BSA）和以2百万至5千万每毫升的浓度的20mM EDTA悬浮于1×磷酸盐缓冲盐水（PBS）中。测定混合物中的生物素化的抗体结合至PBMC中除CD4+T淋巴细胞之外的所有群体。在测定混合物中配对至磁性粒子的链霉亲和素特定地结合至生物素。用上文两个步骤的结合方法，PBMC中除CD4+T淋巴细胞之外的所有细胞都由标记生物素的PBMC与涂覆链霉亲和素的磁性粒子之间的特异性结合相互作用而被磁性标记。
样品流动通过定位在磁性分离设备中的磁场导向件之间的导管，且在磁场导向件的顶端边缘之间的间隙中的磁场中捕获磁性标记的细胞。未被磁性标记的CD4+T淋巴细胞没有保留在导管中且通过导管至定位在磁铁下游的检测器或收集管。当完成分离时，从磁场导向件之间移除导管，且在高压下用缓冲剂冲洗出捕获的细胞。因为人体调节性T细胞是CD4+T淋巴细胞的较小亚群，所以磁性消耗非CD4+T淋巴细胞是在样品中富集调节性T细胞的一种方式。
操作条件
磁性标记的细胞和未标记的细胞在由蠕动泵或空气压力驱动的导管中通过磁性分离设备。流速是每分钟200μl至每分钟400μl。例如，使用空气压缩机以在导管中对样品施加18psi以在导管中实现每分钟400μl的流速。在1ml样品体积中有2百万至5千万PBMC的情况下，在10分钟或更少时间内完成分离和回收。实验在室温下进行。视需要，在进行分离测定之前将标记的PBMC保持在冰块上。
结果
在荧光染色之后用流式细胞仪分析磁性捕获的细胞和未捕获的细胞两者。结果指示磁性分离设备具有98%的分离效率且回收了90%的调节性T细胞。
虽然已借助于说明和实例的方式出于清楚理解的目的而以一些细节描述了前述发明，但是本领域一般技术人员容易显而易知的是，按照本发明的教示，在不脱离随附权利要求的精神或范畴的情况下可对其进行某些改变和修改。
因而，前文仅说明本发明的原理。应了解，本领域技术人员将能够设计虽然未在本文中明确描述或示出但是体现了本发明的原理且包括在其精神和范畴内的各种配置。此外，本文中叙述的所有实例和条件语言主要意在帮助读者理解由发明者贡献的本发明的原理和概念以推进本领域，且被认为对这些明确叙述的实例和条件没有限制。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施方案以及其特定实例的所有陈述意在涵盖其结构和功能等效物两者。此外，这些等效物意在包括目前已知的等效物和未来开发的等效物，即，无论结构而被开发来进行相同功能的任何元件。因此本发明的范畴并非意在限制于本文中示出和描述的示例性实施方案。相反，由随附权利要求体现本发明的范畴和精神。

Claims (15)

1.一种用于分离样品中磁性标记部分的设备，所述设备包括：
磁场源；
具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件；和
具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件，
其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自所述磁场源的磁通量，所述第一磁场导向件和第二磁场导向件的所述顶端边缘实质上在彼此对面对齐且彼此平行，且所述设备被构造来使所述样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件具有在其顶端边缘处渐缩至一点或圆形的截面轮廓。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件的所述顶端边缘各自具有线性轮廓或锯齿轮廓。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件各自包括软磁铁，且所述磁场源包括永久磁铁。
5.根据权利要求1所述的设备，其还包括第二磁场源，其中所述第一磁场导向件安置在所述磁场源的面对所述第二磁场导向件的表面上，且被构造来增加来自所述磁场源的磁通量，且所述第二磁场导向件安置在所述第二磁场源的面对所述第一磁场导向件的表面上，被构造来增加来自所述第二磁场源的磁通量。
6.一种用于分离样品中磁性标记部分的方法，所述方法包括：
（a）将导管定位在磁性分离设备中，其被构造来引导样品流通过所述磁性分离设备，所述磁性分离设备包括：
（i）磁场源；
（ii）具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件；和
（iii）具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件，
其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自所述磁场源的磁通量，且所述第一磁场导向件的所述顶端边缘接近且实质上平行于所述第二磁场导向件的所述顶端边缘；和
（b）施加磁场以使所述样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：
将所述导管定位成远离所述磁场；和
回收保留在所述导管中的所述磁性标记部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述导管定位成远离所述磁场包括从所述设备移除所述导管和将所述磁场源从所述导管移开的一个或多个。
9.根据权利求6所述的方法，其还包括在将所述磁场施加至所述样品之前将磁性标签特定地附着至所述样品中的靶部分。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述样品包括生物样品。
11.一种用于分离样品中磁性标记部分的系统，所述系统包括：
（a）用于分离所述样品中磁性标记部分的一个或多个磁性分离设备，其中所述一个或多个磁性分离设备的每个包括：
（i）磁场源；
（ii）具有含顶端边缘的楔形部分的第一磁场导向件；和
（iii）具有含顶端边缘的楔形部分的第二磁场导向件，
其中所述第一磁场导向件和第二磁场导向件中的一个或多个被构造来增加来自所述磁场源的磁通量，所述第一磁场导向件的所述顶端边缘接近且实质上平行于所述第二磁场导向件的所述顶端边缘，且所述设备被构造来使所述样品中磁性标记部分与未磁性标记部分分离；和
（b）导管，其定位在所述磁性分离设备中且被构造来引导所述样品流通过所述磁性分离设备。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述导管被定位使得所述导管的纵轴实质上平行于所述第一磁场导向件的纵轴和所述第二磁场导向件的纵轴。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述导管实质上不含磁场梯度增强材料。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统包括第一磁性分离设备和配置在所述第一磁性分离设备下游的第二磁性分离设备。
15.根据权利要求11所述的系统，其还包括配置在所述一个或多个磁性分离设备下游的流式细胞仪。
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