CN113083500B - 一种磁珠纯化设备的控制方法 - Google Patents

一种磁珠纯化设备的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磁珠纯化分离技术领域，尤其是一种磁珠纯化设备的控制方法，包括纯化容器和设置于纯化容器内磁性组件和若干个磁珠，磁性组件包括交替设置的奇数电磁组和偶数电磁组，纯化容器内充满流动的溶液，通过奇数电磁组和偶数电磁组的交替变化的磁性，控制磁珠在偶数电磁组与奇数电磁组之间来回运动。具有磁珠在溶液中和待分离物料中的目标分子充分、均匀结合，同时避免了磁珠在批处理过程由于表面张力的影响造成的结合和洗脱不充分的缺点；同时该装置可以平行放大而不影响分离效果，可以解决大体积物料连续磁分离的分离需求。

Description

一种磁珠纯化设备的控制方法
技术领域
本发明属于磁珠纯化分离技术领域，具体来说是一种磁珠纯化设备的控制方法。
背景技术
目前，被广泛使用的磁珠分离手段：将普通离心管放置于具有磁性的离心管支架上，将样品放入离心管中，并将离心管放入磁性离心管支架。由于离心管的容量有限，不能处理大体积容量的样品。如果扩大离心管的容量，容易造成磁珠的聚集，影响样品吸附效果。
而在生物制品分离领域，放大及生产阶段，要处理大容量的样品，常规的磁珠分离方法无法满足其应用，必须分成很多的小份分开处理，处理效率低下。因此采用更高效和更均匀的磁珠分离装置，对缩短分离时间，提高处理量具有重要的意义。上述问题是本领域亟需解决的问题。
针对上述问题，经检索，中国发明专利：一种磁珠分离机构(申请号为201811510720.7，申请日为2018-12-11)，该申请案公开了一种磁珠分离机构、装置以及磁珠分离方法，包括：磁珠柱，所述磁珠柱包括管体和设置于所述管体内的磁珠，所述管体的两端分别为进口端和出口端，所述管体为不吸磁材料；磁场发生器，其设置于所述磁珠柱外侧，所述磁场发生器用于在所述磁珠柱内产生磁场。通过本申请的磁珠柱可以实现对样品进行连续的分离，从而能够有效的提高样品的分离效率。
但该申请案的不足之处在于：该申请案不能够实现对溶液的持续分离，且无法保证对磁珠分离的效果。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的如何提高磁珠设备的分离效率问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种磁珠纯化设备的控制方法包括纯化容器和设置于所述纯化容器内磁性组件和若干个磁珠，所述磁性组件包括交替设置的奇数电磁组和偶数电磁组，所述纯化容器内充满流动的溶液，所述控制方法，包括如下步骤：
步骤1、所述奇数电磁组将溶液中的磁珠吸附至所述奇数电磁组表面；
步骤2、开启与所述奇数电磁组相邻的所述偶数电磁组的磁性，使所述偶数电磁组的磁场覆盖所述奇数电磁组；
步骤3、断开所述奇数电磁组的磁性，使磁珠从所述奇数电磁组上脱落，并向相邻的所述偶数电磁组移动；
步骤4、所述偶数电磁组将溶液中的磁珠吸附至所述偶数电磁组的表面；
步骤5、采用同样方法，将吸附于所述偶数电磁组表面的磁珠，转移至所述奇数电磁组；
步骤6、重复上述步骤，使得所述磁珠在所述偶数电磁组与所述奇数电磁组之间来回运动。
优选的，所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
A1、驱动所述奇数电磁组保持运动状态，使所述磁珠从所述奇数电磁组表面加速脱落。
优选的，所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
B1、驱动所述奇数电磁组翻转，使所述奇数电磁组吸附所述磁珠的表面与溶液的流动方向呈平行状态。
优选的，所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
A11、当所述磁珠全部吸附于所述偶数电磁组时，停止所述奇数电磁组的运动状态
优选的，所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
B11、当所述磁珠均吸附与所述偶数电磁组时，翻转所述奇数电磁组，使所述奇数电磁组的表面与溶液的流动方向相互垂直。
优选的，所述纯化容器包括出口端和入口端，所述纯化容器内靠近所述纯化容器出口端的所述磁性组件保持固定状态。
优选的，所述奇数电磁组和所述偶数电磁组的厚度沿朝向边缘的方向逐渐减小。
优选的，所述奇数电磁组和所述偶数电磁组包括支撑架和固定设置于所述支撑架的若干个电磁铁，所述支撑架转动设置于所述纯化容器的侧壁，所述支撑架与所述纯化容器外部的驱动装置连接，所述驱动装置用于控制所述支撑架的转动；所述电磁铁与所述纯化容器外部的控制装置连接，所述控制装置用于控制所述电磁铁的磁性变化。
优选的，所述支撑架呈扁平状设置，且若干个所述电磁铁间隔设置于所述支撑架上，相邻所述电磁铁之间留有流通空间。
优选的，所述磁性组件表面均设置有防水材料。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种磁珠纯化设备的控制方法包括纯化容器和设置于纯化容器内磁性组件和若干个磁珠，磁性组件包括交替设置的奇数电磁组和偶数电磁组，纯化容器内充满流动的溶液，通过奇数电磁组和偶数电磁组的交替变化的磁性，控制磁珠在偶数电磁组与奇数电磁组之间来回运动。具有磁珠在溶液中运动更充分，磁珠分离效率高的优点；同时可以满足大型磁珠分离设备的分离需求。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明磁性组件的结构示意图。
示意图中的标号说明：
100、纯化容器；110、出口端；120、入口端；200、磁性组件；210、奇数电磁组；220、偶数电磁组；211、支撑架；212、电磁铁；300、磁珠；400、驱动装置；500、控制装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1-附图2，本实施例提供一种技术方案：一种磁珠纯化设备的控制方法包括纯化容器100和设置于所述纯化容器100内磁性组件200和若干个磁珠300，所述磁珠为掺有一定比例顺磁材料的琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、有机聚合物颗粒、羟基磷灰石以及在此基础颗粒表面修饰得到的各类纯化基质，如离子交换层析填料，疏水层析填料，反相层析填料，金属螯合层析填料，亲和层析填料、羟基磷灰石层析填料等，用于捕捉溶液中的特殊高分子物质。将所述磁性组件200设置于所述纯化容器100内，有利于所述磁性组件200在所述纯化容器100内直接控制磁珠300的运动，可以避免所述磁性组件200的控制方式受限于所述纯化容器100的大小或形状，使得所述磁性组件200能适用大型的所述纯化容器100。所述磁珠300具有顺磁性，能被磁力控制运动，同时所述磁珠300具有靶向性，能捕捉对溶液中的特殊物质。所述磁性组件200包括交替设置的奇数电磁组210和偶数电磁组220，所述纯化容器100内充满流动的溶液，所述控制方法，包括如下步骤：
步骤1、所述奇数电磁组210将溶液中的磁珠300吸附至所述奇数电磁组210表面；
步骤2、开启与所述奇数电磁组210相邻的所述偶数电磁组220的磁性，使所述偶数电磁组220的磁场覆盖所述奇数电磁组210；保障所述奇数电磁组210断开磁性后，所述磁珠300仍能在所述偶数电磁组220的磁场控制中；
步骤3、断开所述奇数电磁组210的磁性，使磁珠300从所述奇数电磁组210上脱落，并向相邻的所述偶数电磁组220移动；使得所述磁珠300在溶液中运动，增强所述磁珠300与溶液中待分离物质的接触，提高磁珠300的分离效率。
步骤4、所述偶数电磁组220将溶液中的磁珠300吸附至所述偶数电磁组220的表面；
步骤5、采用同样方法，将吸附于所述偶数电磁组220表面的磁珠300，转移至所述奇数电磁组210；
步骤6、重复上述步骤，使得所述磁珠300在所述偶数电磁组220与所述奇数电磁组210之间来回运动。使得所述磁珠300在分离过程中不断的在溶液中运动，同时溶液中的目标分子随着溶液定向移动，使得所述磁珠300在溶液中和待分离物料中的目标分子充分、均匀结合，同时避免了顺磁性微球在批处理过程由于表面张力的影响造成的结合和洗脱不充分的缺点，提高磁珠300的分离效果。同时所述磁珠300时刻保持在磁场的控制下，能防止磁珠300在溶液的冲击下流出所述纯化容器100。
在优选方案中，所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
A1、驱动所述奇数电磁组210保持运动状态，使所述磁珠300从所述奇数电磁组210表面加速脱落。所述运动状态包括持续旋转状态、来回抖动状态或者上下移动状态。在起到加速所述磁珠300脱落作用的同时，对所述溶液起到一定的机械搅拌作用，使得所述溶液与磁珠300的混合更加充分，提高了磁珠300的分离效果。
在优选方案中，所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
B1、驱动所述奇数电磁组210翻转，使所述奇数电磁组210吸附所述磁珠300的表面与溶液的流动方向呈平行状态。使得溶液能更好的冲刷所述奇数电磁组210表面的磁珠300，提高所述磁珠300的脱落速度。
在优选方案中，所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
A11、当所述磁珠300全部吸附于所述偶数电磁组220时，停止所述奇数电磁组210的运动状态。使得所述奇数电磁组210恢复至步骤2中的状态。
在优选方案中，所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
B11、当所述磁珠300均吸附与所述偶数电磁组220时，翻转所述奇数电磁组210，使所述奇数电磁组210的表面与溶液的流动方向相互垂直。
在优选方案中，所述纯化容器100包括出口端110和入口端120，所述纯化容器100内靠近所述纯化容器100出口端110的所述磁性组件200保持固定状态。防止所述靠近出口端110的所述磁性组件200吸附磁珠300后，在运动时产生的涡流将磁珠300冲击至所述出口端110出，而导致所述磁珠300流出所述纯化容器100。
在优选方案中，所述奇数电磁组210和所述偶数电磁组220的厚度沿朝向边缘的方向逐渐减小。使得所述奇数电磁组210和所述偶数电磁组220的表面在翻转与溶液的流动方向呈平行状态时，所述奇数电磁组210和所述偶数电磁组220的边缘能更好的切割所述溶液，降低所述奇数电磁组210和所述偶数电磁组220对溶液的阻力，提高所述溶液的冲刷效果。
在优选方案中，所述奇数电磁组210和所述偶数电磁组220包括支撑架211和固定设置于所述支撑架211的若干个电磁铁212，所述支撑架211转动设置于所述纯化容器100的侧壁，所述支撑架211与所述纯化容器100外部的驱动装置400连接，所述驱动装置400用于控制所述支撑架211的转动；所述驱动装置400与所述支撑架211之间通过连接轴连接，所述支撑架211至少设置有单个连接轴贯通所述纯化容器100的侧壁连接所述驱动装置400，在大型所述纯化容器100中所述支撑架211可增加所述连接轴的数量，从而提高所述支撑架211在所述纯化容器100中机械运动的稳定性，所述电磁铁212与所述纯化容器100外部的控制装置500连接，所述控制装置500用于控制所述电磁铁212的磁性变化和所述驱动装置400。
在优选方案中，所述支撑架211呈扁平状设置，且若干个所述电磁铁212间隔设置于所述支撑架211上，相邻所述电磁铁212之间留有流通空间。所述流通空间用于保障溶液能在所述纯化容器100内自由流通。
在优选方案中，所述磁性组件200表面均设置有防水材料，所述防水材料表面涂设有不粘材料，用以防止所述磁珠300粘连在所述磁性组件200表面，所述不粘材料采用纳米复合陶瓷涂料，具有不沾水、糖水、葡萄糖水等，有不沾油，耐盐雾，耐酸碱。同时所述不粘材料为纯水性，安全环保，无毒害，表面疏水，具有不粘特性。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：包括纯化容器(100)和设置于所述纯化容器(100)内磁性组件(200)和若干个磁珠(300)，所述磁性组件(200)包括交替设置的奇数电磁组(210)和一个偶数电磁组(220)，所述纯化容器(100)内充满流动的溶液，所述控制方法，包括如下步骤：
步骤1.所述奇数电磁组(210)将溶液中的磁珠(300)吸附至所述奇数电磁组(210)表面；
步骤2.开启与所述奇数电磁组(210)相邻的所述偶数电磁组(220)的磁性，使所述偶数电磁组(220)的磁场覆盖所述奇数电磁组(210)；
步骤3.断开所述奇数电磁组(210)的磁性，使磁珠(300)从所述奇数电磁组(210)上脱落，并向相邻的所述偶数电磁组(220)移动；
步骤4.所述偶数电磁组(220)将溶液中的磁珠(300)吸附至所述偶数电磁组(220)的表面；
步骤5.采用同样方法，将吸附于所述偶数电磁组(220)表面的磁珠(300)，转移至所述奇数电磁组(210)；
步骤6.重复上述步骤，使得所述磁珠(300)在所述偶数电磁组(220)与所述奇数电磁组(210)之间来回运动。
2.根据权利要求1所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
A1.驱动所述奇数电磁组(210)保持运动状态，使所述磁珠(300)从所述奇数电磁组(210)表面加速脱落。
3.根据权利要求1所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述步骤2和所述步骤3之间包括以下步骤：
B1.驱动所述奇数电磁组(210)翻转，使所述奇数电磁组(210)吸附所述磁珠(300)的表面与溶液的流动方向呈平行状态。
4.根据权利要求2所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
A11.当所述磁珠(300)全部吸附于所述偶数电磁组(220)时，停止所述奇数电磁组(210)的运动状态。
5.根据权利要求3所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述步骤4和所述步骤5之间包括以下步骤：
B11.当所述磁珠(300)均吸附与所述偶数电磁组(220)时，翻转所述奇数电磁组(210)，使所述奇数电磁组(210)的表面与溶液的流动方向相互垂直。
6.根据权利要求4或5所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述纯化容器(100)包括出口端(110)和入口端(120)，所述纯化容器(100)内靠近所述纯化容器(100)出口端(110)的所述磁性组件(200)保持固定状态。
7.根据权利要求5所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述奇数电磁组(210)和所述偶数电磁组(220)的厚度沿朝向边缘的方向逐渐减小。
8.根据权利要求1所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述奇数电磁组(210)和所述偶数电磁组(220)包括支撑架(211)和固定设置于所述支撑架(211)的若干个电磁铁(212)，所述支撑架(211)转动设置于所述纯化容器(100)的侧壁，所述支撑架(211)与所述纯化容器(100)外部的驱动装置(400)连接，所述驱动装置(400)用于控制所述支撑架(211)的转动；所述电磁铁(212)与所述纯化容器(100)外部的控制装置(500)连接，所述控制装置(500)用于控制所述电磁铁(212)的磁性变化。
9.根据权利要求8所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述支撑架(211)呈扁平状设置，且若干个所述电磁铁(212)间隔设置于所述支撑架(211)上，相邻所述电磁铁(212)之间留有流通空间。
10.根据权利要求1所述的一种磁珠纯化设备的控制方法，其特征在于：所述磁性组件(200)表面均设置有防水材料。
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