CN103861735A - 一种磁分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁分离装置，包括底座、微孔板、滑槽、升降托架、和磁块支撑条；所述底座上设有微孔板固定槽，微孔板卡在微孔板固定槽内呈水平放置；所述滑槽设置在微孔板下方的底座的侧边上，且滑槽间隔平行设置，微孔板上相邻的管阵列之间的间隔与滑槽一一对应；所述升降托架设置在微孔板下方的底座上，升降托架上间隔设置有相互平行磁块支撑条，每条磁块支撑条一端分别卡在对应的滑槽内，磁块支撑条与滑槽间隙配合，磁块支撑条上设置有与微孔板内的管状容器一一对应的磁块孔，每个磁块孔内放置有适配的磁块。通过升降托架的上下移动，最终带动磁块实现上下移动，使得磁块在管状容器的不同部分停留从而实现了磁性颗粒的可控团聚和分散。

Description

一种磁分离装置

技术领域

本发明涉及生物医学分离技术，特别是一种高通量全自动的磁分离装置。

背景技术

磁性颗粒具有的高比表面积、超顺磁性、易于表面修饰等优点，在生物医学领域，经常需要对磁性颗粒进行分离，常用的方法有离心法、离子交换法、化学提纯法和磁分离法。在这些常用的分离方法中，与离心法、离子交换法、化学提纯法相比，磁分离法具有操作简单、快捷，且无腐蚀性和毒性试剂、更加安全可靠的优势，故在生物医学领域得到越来越广泛的应用，已成为常规生化实验普遍采用的手段，如核酸提取、基因测序、免疫分析等。磁分离法在使用时首先需要将样品中的目标物质磁化，需要采用磁珠来辅助实现，这样利用磁珠实现的磁分离法称为磁珠法分离。具体的，磁珠法分离是将可与样品中的目标物质特异性结合的磁珠加入样品，使磁珠与目标物质结合，然后在磁场的作用下使得磁珠富集到容器某一位置，一般是侧壁上，再将含有非目标物质的剩余液体用移液器等方式吸走，再用特定的洗脱液将目标物质从磁珠上洗脱到溶液中，即可实现目标物质与非目标物质的分离。

传统的磁分离装置属于静态磁分离装置，一般提供微孔板托架和永磁铁，该类装置仅仅提供一种可以使磁珠富集的固定支座，导致在使用该种装置技术进行实验操作时，为了外加磁场的出现和消失，需要在永磁铁固定支座和微孔板固定支座之间进行反复多次的转移微孔板工作，这无疑需要增加多个工位，又增加了工作量，给实验带来了诸多不便，同时大大增加了交叉污染的可能性。进一步的，现有磁分离装置仅仅实现了磁珠在微孔板单个固定位置呈单态形式的团聚，在实际应用中需要根据液面的高度调整团聚的位置，目前公开的类似专利的装置结构都非常复杂，不便于小型模块化以及集成到仪器当中。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种全自动的磁分离装置，解决现有技术中的传统的磁分离装置中的磁珠仅可在单个固定位置并以单态形式团聚从而导致磁分离装置操作繁琐、交叉污染概率高、可控性差的缺陷以及现有的一些专利中提及的可调磁珠团聚位置的装置又存在结构复杂、体积庞大、无法集成的缺点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁分离装置，包括底座、微孔板、滑槽、升降托架、和磁块支撑条；

所述底座上设有微孔板固定槽，所述微孔板卡在微孔板固定槽内呈水平放置；

所述滑槽设置在微孔板下方的底座的侧边上，且滑槽间隔平行设置，微孔板上相邻的管阵列之间的间隔与滑槽一一对应；

所述升降托架设置在微孔板下方的底座上，所述升降托架上间隔设置有相互平行磁块支撑条，每条磁块支撑条的端部分别卡在对应的滑槽内，磁块支撑条与滑槽间隙配合，磁块支撑条上设置有与微孔板内的管状容器一一对应的磁块孔，每个磁块孔内放置有适配的磁块。

本发明的装置，通过升降托架的上下移动，最终带动磁块实现上下移动，使得磁块在管状容器的不同部分停留从而实现了磁性颗粒的可控团聚和分散。

进一步的，在本发明中，所述滑槽与磁块支撑条均倾斜设置，且倾斜角度均与微孔板内的管状容器的底部侧面的外形轮廓的锥度匹配。因一般的管状容器均带有一定锥度，故这样设置可以尽可能地将磁块贴合管状容器的外侧。

进一步的，在本发明中，所述底座上固定有竖直方向的导柱，所述升降托架套在导柱上；还包括电机轴竖直放置的电机，电机输出端连接有升降丝杠，所述升降丝杠上套接有螺纹匹配的滑块，所述滑块固连在升降托架上。通过电机、升降丝杠以及滑块的配合，将电机输出的旋转运动转换为升降托架的直线运动，从而实现全自动控制升降托架的上下位置。

进一步的，在本发明中，所述磁块的材料为汝铁硼、永久铁氧体、软磁铁氧体、钐钴中的一种磁性材料制成。磁块提供适合于将磁性颗粒从它们悬浮于其中的流体吸引并分离出来的一定梯度磁场，具体的材料没有特别的限制，一般的磁性材料都可以。

进一步的，在本发明中，所述导柱有4个，分别位于升降托架的四角处，升降托架的四角上分别设有导柱孔，所述导柱孔套在导柱上。导柱作为升降托架运动的方向引导，设置是升降托架四个角上，为升降托架的平稳运动提供保障。

有益效果：

（1）本发明克服了现有磁分离装置存在的诸多不足，全自动实现了磁珠在管状容器底部或侧壁范围内任意部位的可控团聚，弥补了技术空白，具有较高磁珠捕获效率、制造成本低、加工难度低，易于装配等优势；

（2）本发明在整个工作过程中，含有磁性颗粒溶液的微孔板始终静止放置底座上，实现了单工位磁分离，这样既节省了作业空间使得装置小巧、保证了分离的效果，又可以避免微孔管之间的干扰，大大防止了交叉污染；

（3）本发明适用于多种规格的反应管，提高了磁分离装置的通用性，降低了使用成本；

（4）实用性强，本装置是开放式结构，具有机械结构简单、构思巧妙、且易于实现等特点，可集成到大型生化分析仪器等装置上，也可以独立作为小型化的磁分离装置使用，这样的装置将大大地满足实现的实际需求。

附图说明

图1是本发明的构件示意图；

图2是本发明的底座剖面示意图；

图3是本发明的升降托架剖面示意图；

图4是本发明的磁块支撑条示意图；

图5是本发明的剖面示意图；

图6是本发明的纵剖面构造图和磁性颗粒分散在溶液时装置的结构状态图；

图7是本发明的纵剖面构造图和磁性颗粒团聚在管状容器底部时装置的结构状态图；

图8是本发明的纵剖面构造图和磁性颗粒团聚在管状容器侧壁时装置的结构状态图；

图中：微孔板101，滑槽102，微孔板固定槽103，底座104，电机201，滑块202，滑块槽203，导柱204，升降托架205，升降丝杠206，电机固定板207，磁块支撑条301，磁块孔302，磁块303，导柱孔304。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1到图5所示，本发明的一种磁分离装置包括底座104，所述底座104为一个上方开口的盒状物，在底座的侧面上设有微孔板固定槽103，适配大小的微孔板101从底座的开口处向下放恰好可以贴合地卡在所述微孔板固定槽103内，使得微孔板101悬空架在底座上。市面上常见的微孔板根据不同的型号分有6孔、12孔、24孔、48孔、96孔、384孔以及1536孔等，微孔板上的孔按照阵列有序排布，每个孔内设有管状容器，即形成管阵列，相邻两列的管阵列之间存在一定间隔，方向相同的列与列之间的间隔也彼此相互平行；在底座的侧面上设有与微孔板101上管阵列之间的间隔一一对应的滑槽102，滑槽102等间距平行分布，因为一般的管状容器都设置为带有一定锥度的形状，为了更好地贴合管状容器，故将滑槽102设置成带一定的倾斜角度，即非竖直方向，而是将倾斜角度与微孔板管装容器的底部外形轮廓匹配；滑槽102内均嵌有一个磁块支撑条301，磁块支撑条301和滑槽102为间隙配合，使磁块支撑条301在滑槽102内顺畅移动，每个磁块支撑条301均卡在一条管阵列间隔内并贴合与其倾斜角度相同的那列管状容器，每个磁块支撑条301上设有和微孔板的管阵列内每列管状容器相同数量的磁块孔302，每个磁块孔302内嵌入具有一定梯度磁场的磁块303用于将管状容器内的磁性颗粒从流体中吸引并分离出来；所述磁块支撑条301上下两端为圆弧状，使得磁块支撑条301与管状容器之间平滑接触；每个磁块支撑条301底端等间距倾斜平行地放置在升降托架205上，显然，倾斜的角度也与管状容器的锥度匹配；所述升降托架205四角设有四个导柱孔304，每个所述导柱孔304架在导柱204上，所述导柱204表面光滑，与导柱孔304间隙配合，导柱204固定在底座平台上，所述升降托架205顶端设有一个滑块槽203，所述滑块槽203内嵌入固定有适配大小的滑块，所述滑块202通过螺纹连接在升降丝杠206上，所述升降丝杠206和导柱204均平行竖直放置，升降丝杠206通过联轴器连接在电机201的输出端，所述电机201连接在电机固定板207上，所述电机固定板207听过螺钉固定在底座侧面。

上述微孔板101和底座104的材料没有特别的限制，可由树脂通过通用成型工艺制备，或通过金属板加工制成。底座整体可一体化制造，也可通过拼装制成。

本装置在电机201的带动下，可以实现全自动上下移动升降托架205，从而使得磁块303在管状容器的不同部位得以停留，从而可以方便地改变磁性物质聚集的位置。

本装置具体的工作过程如下：

1、工作初始，如图6所示，将盛有与待分离物（如核酸、蛋白质等生物分子或细胞等）特异结合的磁性颗粒溶液的微孔板101放置在底座104上，此时磁块支撑条301处于滑槽102最底端，磁块303的磁场对磁性颗粒没有影响，升降托架205处于最底端，电机201处于非工作状态，微孔板101内磁性颗粒溶液处于分散状态。

2、实现磁性颗粒在管状容器底部团聚，如图7所示，启动电机201，电机201带动升降丝杠206转动一定距离，滑块202上升，带起升降托架205，进而顶起嵌有磁块303的磁块支撑条301，磁块支撑条301沿着有一定角度的滑块槽203倾斜滑行上升，实现磁块303贴附在管状容器底部，此时溶液中的磁性颗粒携带结合的待分离物被吸附到底部，实现了在管底团聚，剩余液体可用移液器等方式吸走，即可实现目标物质与非目标物质的分离。

3、根据不同的液面的高度选择富集位置，实现磁性颗粒在管状容器侧壁上任意部位的可控团聚，如图8所示，电机201带动升降丝杠206继续转动一定距离，滑块202带动升降托架205上升，升降托架205顶起嵌有磁块303的磁块支撑条301，磁块支撑条301沿着有一定角度的滑块槽203倾斜滑行上升，因为滑块槽203倾斜角度和管状容器外形轮廓的倾斜角度一致，这样实现了磁块303能停靠在管状容器侧壁的任意需要位置上，此时溶液中的磁性颗粒携带结合的目标物质被吸附到侧壁，实现了侧壁团聚；剩余液体可用移液器等方式吸走，即可实现目标物质与非目标物质的分离，也可选择将磁块303移到滑槽102，最下端，释放磁性纳米颗粒。

通过控制系统可以实现上述几种工作状态的转换，结合移液装置，即可实现自动化磁分离实验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁分离装置，其特征在于：包括底座（104）、微孔板（101）、滑槽（102）、升降托架（205）、和磁块（303）支撑条（301）；

所述底座（104)上设有微孔板固定槽（103），所述微孔板（101）卡在微孔板固定槽（103）内呈水平放置；

所述滑槽（102）设置在微孔板（101）下方的底座（104）的侧边上，且滑槽（102）间隔平行设置，微孔板（101）上相邻的管阵列之间的间隔与滑槽（102）一一对应；

所述升降托架（205）设置在微孔板（101）下方的底座（104）上，所述升降托架（205）上间隔设置有相互平行的磁块支撑条（301），每条磁块支撑条（301）的端部分别卡在对应的滑槽（102）内，磁块支撑条（301）与滑槽（102）间隙配合，磁块支撑条（301）上设置有与微孔板（101）内的管状容器一一对应的磁块孔（302），每个磁块孔（302）内放置有适配的磁块（303）。

2.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述滑槽（102）与磁块支撑条（301）均倾斜设置，且倾斜角度均与微孔板（101）内的管状容器的底部侧面的外形轮廓的锥度匹配。

3.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述底座（104）上固定有竖直方向的导柱（204），所述升降托架（205）套在导柱（204）上；还包括电机（201）轴竖直放置的电机（201），电机（201）输出端连接有升降丝杠（206），所述升降丝杠（206）上套接有螺纹匹配的滑块（202），所述滑块（202）固连在升降托架（205）上。

4.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述磁块（303）的材料为汝铁硼、永久铁氧体、软磁铁氧体、钐钴中的一种磁性材料制成。

5.根据权利要求3所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述导柱（204）有4个，分别位于升降托架（205）的四角处，升降托架（205）的四角上分别设有导柱孔（304），所述导柱孔（304）套在导柱（204）上。

6.根据权利要求3所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述电机（201）连接在电机固定板（207）上，所述电机固定板（207）固定在底座（104）侧面，所述升降丝杠（206）通过联轴器连接在电机（201）的输出端，所述升降托架(205）的侧面设有滑块槽（203），所述滑块（202）卡在滑块槽（203）内。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种磁分离装置，其特征在于：所述微孔板（101）和底座（104）的材料为树脂或金属板。

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