CN113125707A - 一种分离磁微粒的方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种分离磁微粒的方法、装置及设备，其中该装置包括能够被磁微粒穿流的管状通路，管状通路包括入口和出口，入口能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，出口能够与接收磁微粒的第二容器对接；磁场施加单元，设置为施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力；其中，该磁力能够将磁微粒从反应杯等第一容器中的溶液中吸出，并经入口吸入管状通路，并沿管状通路穿流，并从出口排出到第二容器。通过本申请，实现了磁微粒分离。相较于相关技术，实现了快速在线分离，并免于清洗。
Description
技术领域
本申请涉及磁微粒分离领域，尤其涉及一种分离磁微粒的方法、装置及设备。
背景技术
目前市面上大量使用或出现的酶联免疫技术、化学发光技术、磁微粒化学发光技术、电化学免疫分析技术和质谱检测技术，虽然能够进行批量检测，但是需要将磁性纳米微球上形成的抗原抗体免疫复合物或其他目标捕获物与液体中的其他物质分开，经过繁琐的洗涤过程，使检测效率得不到有效改善。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种分离磁微粒的方法、装置及设备。
第一方面，本申请提供了一种分离磁微粒的装置，包括：能够被磁微粒穿流的管状通路，管状通路包括入口和出口，入口能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，出口能够与接收磁微粒的第二容器对接；磁场施加单元，设置为施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力；其中，该磁力能够将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路，并沿管状通路穿流，并从出口排出到第二容器。
在某些实施例中，该磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，磁场施加单元，设置为自入口到出口，在管状通路上多个位置依次施加磁场，以按照时序在该多个位置产生磁场。
在某些实施例中，管状通路自入口到出口之间至少部分呈螺旋上升状，或管状通路至少部分呈平面螺旋状。
在某些实施例中，磁场施加单元包括一个或多个感应线圈。
在某些实施例中，磁场施加单元包括沿管状通路轴向设置的多个独立的感应线圈。
在某些实施例中，自入口到出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势；和/或，自入口到出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列。
在某些实施例中，出口和入口沿竖向设置。
第二方面，本申请提供了一种分离磁微粒的设备，包括：上述任意分离磁微粒的装置；接收平台，接收平台设置为放置第二容器，接收平台设置有磁性元件以产生自第二容器的开口向底部的磁力。
第三方面，本申请提供了一种分离磁微粒的设备，包括：能够被磁微粒穿流的管状通路，管状通路包括入口和出口，入口能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，出口能够与接收磁微粒的第二容器对接；多个独立的感应线圈，沿管状通路轴向分布；控制单元，设置为向多个独立的感应线圈通入感应电流以形成管状通路轴向上的磁力；其中，该磁力能够将磁微粒从溶液中分离并经入口吸入管状通路，并沿管状通路穿流后从出口排出。
在某些实施例中，自入口到出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势；和/或，控制单元设置为，自入口到出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，控制单元，设置为自入口到出口，向多个独立的感应线圈依次通入感应电流，以按照时序在感应线圈所在的位置产生磁场。
在某些实施例中，管状通路自入口到出口之间至少部分呈螺旋上升状，或管状通路至少部分呈平面螺旋状。
在某些实施例中，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列。
第四方面，本申请提供了一种分离磁微粒的方法，包括：将能够被磁微粒穿流的管状通路的入口与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，以及将管状通路的出口与接收磁微粒的第二容器对接；向管状通路施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力，其中，通过磁力将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路，并沿管状通路穿流，并从出口排出到第二容器。
在某些实施例中，该磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，管状通路自入口到出口之间至少部分呈螺旋上升状，或管状通路至少部分呈平面螺旋状。
在某些实施例中，磁场施加单元包括沿管状通路轴向设置的多个独立的感应线圈。
在某些实施例中，向管状通路施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力，包括：自入口到出口，在管状通路上多个位置依次施加磁场，以按照时序在多个位置产生磁场。
在某些实施例中，自入口到出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势；和/或，自入口到出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该方案，在能够被磁微粒穿流的管状通路上施加磁场，形成管状通路轴向上的磁力，通过该磁力将磁微粒从反应杯等第一容器中的溶液中吸出，并经入口吸入管状通路，沿管状通路穿流至排出口并从出口排出到第二容器，从而实现磁微粒与溶液的分离。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的分离磁微粒的装置一种实施方式的结构示意图；
图2为图1所示的装置对接状态的示意图；
图3为本申请实施例提供的分离磁微粒的装置另一种实施方式的结构示意图；
图4为图3所示的装置对接状态的示意图；
图5为本申请实施例中感应线圈以异极性相对排列方式的示意图；
图6为本申请实施例中感应线圈以同极性相对排列方式的示意图；
图7为本申请实施例分离磁微粒的设备一种实施方式的结构示意图；以及
图8为本申请实施例分离磁微粒的方法一种实施方式的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
参考图1至图4所示，本申请实施例中的分离磁微粒的装置，包括管状通路1和磁场施加单元2。该管状通路1包括入口11和出口12，该入口11能够与容纳包含磁微粒的第一容器3对接，该出口12能够与接收磁微粒的第二容器4对接；磁场施加单元2施加磁场以形成管状通路1轴向上的磁力，通过该磁力将磁微粒从溶液中吸出，并经入口11吸入管状通路1，沿管状通路1穿流至出口12并从该出口12排出到第二容器4。
通过该装置，由于磁力的作用，第一容器中的磁微粒与溶液分离，并经管状通路的入口进入管状通路中，在管状通路中，磁微粒受到管状通路轴向上的磁力作用，沿管状通路穿流，而磁微粒表面的溶液不受磁力的作用而至少部分逐步与磁微粒脱离。磁微粒从管状通路入口穿流至出口并经出口排出至第二容器中。由此实现磁微粒的分离。
应当理解，本文中术语“磁微粒”也可以叫做磁性微球或磁珠。除非特别说明，本文中溶液中的磁微粒不仅包含磁微粒本身，还可包含磁微粒表面的结合物，但不限于此。磁微粒包括但不限于电化学免疫分析、磁微粒化学发光、质谱免疫分析、化学发光免疫分析或酶联免疫分析检测中的磁微粒。磁微粒包括但不限于具有捕获功能的超顺磁微球，能够捕获溶液中的目标待测物质。具有捕获功能的超顺磁微球包括但不限于免疫磁性微球，作为固相载体表面结合标记物标记的抗原、抗体或反应后的免疫复合物。具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体能够直接捕获溶液中的离子、包含离子的物质或螯合离子的物质。具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体直接捕获溶液中的金属离子、包含金属离子的物质或螯合金属离子的物质。
作为示例性说明，磁微粒的材质为磁性的Fe3O4、γ-Fe2O3、Pt、 Ni或Co微球，或者为磁性的Fe3O4、γ-Fe2O3、Pt、Ni或Co与无机物或有机物形成的核/壳结构或掺杂结构的微球。磁微粒可以为磁性聚苯乙烯微球、磁性二氧化硅微球；或硅羟基磁性微球、氨基磁性微球、羧基磁性微球、环氧基磁性微球、葡聚糖纳米磁珠、醛基磁性微球、甲苯磺酰基磁珠；或链霉亲和素磁珠、免疫沉淀磁珠、生物配体快速偶联磁珠、蛋白纯化磁珠、抗体纯化磁珠、离子交换磁珠、核酸提取磁珠等。本申请实施例对此不做限定。
在某些实施例中，第一容器3可为杯体，具有容纳溶液的腔体和能够将溶液置入该腔体或者移除该腔体的开口。作为示例性说明，第一容器3为试剂杯或反应杯等，但不限于此。第二容器4可为杯体，具有接收磁微粒的腔体。作为示例性说明，第二容器4为磁微粒接收杯或电极等，但不限于此。
在某些实施例中，该磁力自入口11向出口12至少部分呈增大趋势，从而实现磁微粒在管状通路1中加速运动，进一步促进磁微粒与其表面的溶液之间的分离。在本申请实施例中，术语“呈增大趋势”指整体上符合增大的规律，包含但不限于逐个/依次增大的情况。
在某些实施例中，参考图1和2所示，管状通路1自入口11到出口12之间至少部分呈平面螺旋状，使得磁微粒在管状通路1中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离。尽管图1和2中仅示出了入口11位于平面螺旋中心，形成从入口11到出口12由内向外的平面螺旋形态。但本申请实施例中，出口12可位于平面螺旋中心，形成入口11到出口12由外向内的平面螺旋形态。本申请实施例对螺旋的具体形态不做限定，能够实现磁微粒在管状通中旋转的形态都是可以被构想的。
在另一些实施例中，如图3和4所示管状通路1自入口11到出口 12之间至少部分呈螺旋上升状，使得磁微粒在管状通路1中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离，并且在上升过程中磁微粒表面的液体由重力作用进一步脱离。本申请实施例对于上升角度不做限定，呈上升趋势的任意角度都是可以被构想的。尽管图3和4 示出了均匀螺旋上升的情况，但本申请实施例并不限于此，非均匀或其他具有上升趋势的螺旋形态都是可以被构想的，本申请实施例对此不作赘述。
在某些实施例中，磁微粒与溶液中部分物质发生特异性吸附，与另一些物质发生非特异性吸附，通过磁力使得磁微粒表面的溶液或者非特异性吸附物与磁微粒分离。
在某些实施例中，磁场施加单元2，设置为自入口11到出口12，在管状通路1上多个位置依次施加磁场，以按照时序在该多个位置产生磁场。优选地，同一时刻与施加磁场的位置相邻的位置不施加磁场。作为一个非限制性示例，第一时刻在靠近入口11的第一位置a处施加磁场，通过该磁力将磁微粒从溶液中分离出并经入口11吸入管状通路 1内；在第二时刻，在靠近第一位置的第二位置处施加磁场，通过该磁力将磁微粒从第一位置出吸引至第二位置。
在另一些实施例中，磁场施加单元2，设置为自入口11到出口12，在管状通路1上多个位置(例如多个独立的感应线圈)同时施加磁场。优选地，自管状通路1的入口11到出口12方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列，以利于磁微粒的加速。尤其是在管状通路1上多个位置(例如多个独立的感应线圈)同时施加磁场时，以同极性相对方式排列能够提高磁场强度，以利于磁微粒在管状通路1自入口11向出口12运动。
在某些实施例中，磁场施加单元2包括感应线圈。感应线圈绕设在管状通路1的外表面，感应线圈能够在感应电流的作用下产生磁场，该磁场形成管状通路1轴向上的磁力。在某些实施例中，可包括沿管状通路1轴向设置的多个独立的感应线圈，多个独立的感应线圈可间隔设置。多个感应线圈至少部分可具有不同的线圈匝数。产生磁力的大小与感应线圈的线圈匝数相关，产生磁力的大小与通入感应线圈的感应电流大小相关。
在某些实施例中，自入口11到出口12，向多个独立的感应线圈依次通入感应电流，以按照时序在感应线圈所在的位置产生磁场。在另一些实施例中，自入口11到出口12，在管状通路1上多个感应线圈同时通入感应电流，多个独立的感应线圈形成多级感应线圈。优选地，自管状通路1的入口11到出口12方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，自管状通路1的入口11到出口12，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使自管状通路1的入口到出口方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在另一些实施例中，自管状通路1的入口11到出口12，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使自管状通路1的入口11到出口12方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在另一些实施例中，自管状通路1的入口11到出口12，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，且通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使自管状通路1的入口11到出口12方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，自管状通路1的入口11到出口12，相同长度上感应线圈的个数呈增大趋势，以使自管状通路1的入口11到出口12 方向上的磁力至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，还包括接收平台5，接收平台5设置为放置第二容器4，接收平台5设置有磁性元件51以产生自第二容器4的开口41 向底部的磁力。磁性元件51可为感应线圈或电磁铁。参考图1至图4 所示，磁性元件为感应线圈，设置在接收平台5的下方，但并申请并不限于此。在某些实施例中，接收平台5的磁场大于出口12处的磁场。
在某些实施例中，入口11沿竖向设置，以便于与第一容器3对接，并使得第一容器3中溶液中的磁微粒在磁力的作用下，沿竖向上升进入管状通道1内，而磁微粒表面的溶液由重力作用而至少部分从磁微粒表面脱离。应当理解，本申请实施例并不限于完全竖向设置，具有一定倾斜角也是被允许的。
作为一个非限制性示例，参考图1至4所示，入口11的内径大于第一容器3的开口外径，使得入口11能够罩设在第一容器3的开口(参考图2和图4所示，示出了入口11罩设在第一容器3的开口之上)。在图1至4中示出了入口11的下端为喇叭状，应当理解，本申请实施例对此不做限定，入口11的下端可为能够与第一容器3对接的任意形状，例如，圆柱状、棱形、长方体形或正方体形，圆柱体状的外径大于第一容器3的外径，棱形、长方体形或正方体形的内径大于第一容器3的外径。
在某些实施例中，出口12沿竖向设置，以便于与第二容器4对接。应当理解，本申请实施例并不限于完全竖向设置，具有一定倾斜角也是被允许的。作为一个非限制性示例，参考图1至4所示，出口12的下端内径小于出口上端的内径，从而避免磁微粒从出口12分散而溢出第二容器4之外。
在某些实施例中，参考图1至图4所示，管状通路1包括螺旋导管段13，入口11与螺旋导管段13之间由入口导管段14过渡，出口 12与螺旋导管段13之间由出口导管段15过渡。进一步参考图1至图 4所示，入口导管段14和出口导管段15沿竖向设置，入口11和出口 12沿竖向设置。
参考图1至图4所示，螺旋导管段13、入口导管段14以及出口导管段15上布设感应线圈。在一些实施例中，入口导管段14上布设一个或多个感应线圈，以提供将磁微粒从第一容器3中的溶液分离并上升进入入口11的磁力。在一些实施例中，螺旋导管段13上布设多个感应线圈，向多个感应线圈通入感应电流，在螺旋导管段13轴向上形成自入口导管段14至出口导管段15呈增大趋势的磁力，使得磁微粒在螺旋导管段13内呈加速运动，并随螺旋形态而旋转。在一些实施例中，出口导管段15上布设一个或多个感应线圈，以提供将磁微粒经出口12排出的磁力。
第一容器3中溶液包含的磁微粒，在入口导管段14轴向上的磁力的作用下，从溶液中分离并上升经入口11进入入口管段14，然后进入螺旋导管段13，在螺旋导管段13内沿螺旋旋转并沿螺旋导管段13轴向向出口12穿流，然后经出口12排出到第二容器4中。
在某些实施例中，磁力自入口11向出口12至少部分依次增大，但本申请实施例对此不做限定，符合增大趋势的变化都是可以被允许的。
下面对磁力自入口11向出口12至少部分呈增大趋势的实施例进行说明。
实施例1
在实施例1中，通过依次增大电流的方式来加速磁微粒。
在入口导管段、螺旋导管段、出口导管段以及接收平台设置22个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20， L21，L22”，每个感应线圈中线圈的匝数相同均设置为50匝，相连感应线圈的设置方式为异极性相对(参考图5所示)，感应电流强度依次设计为“I1＝2A，I2＝4A，I3＝6A，I4＝8A，I5＝10A，……，I20＝40A， I21＝42A，I22＝44A”。
在使用过程中，将含有磁微粒的溶液的第一容器置于入口11下方，将分离磁微粒的装置中的“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20，L21， L22”22个感应线圈依次脉冲通电，在感应电流作用下产生的磁场强度为：E1＜E2＜E3＜E4＜E5＜……＜E20＜E21＜E22，在磁场作用下，溶液中的磁微粒通过入口11被吸到入口导管段中，在螺旋导管段中依次脉冲增大的磁场作用下实现逐渐加速，并与表面附着的液体以及未结合的物质在螺旋形导管中实现快速分离，最后在接收平台下方感应线圈L22产生的强磁场作用下收集到接收平台上方设置的第二容器4。
实施例2
在实施例2中，通过依次增加感应线圈的匝数来加速磁微粒。
在入口导管段、螺旋导管段、出口导管，以及接收平台设置22个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20， L21，L22”，每个感应线圈中设计的电流大小相同均为10A，相连感应线圈的设置方式为同极性相对(参考图6所示)，感应线圈中线圈的匝数依次设计为“S1＝50匝，S2＝80匝，S3＝110匝，S4＝140匝，S5＝170 匝，……，I20＝620匝，I21＝650匝，I22＝680匝”。
在使用过程中，将含有磁微粒的溶液的第一容器置于入口11下方，将分离磁微粒的装置中设计的“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20， L21，L22”22个感应线圈依次脉冲通电，在感应电流作用下产生的磁场强度为“E1＜E2＜E3＜E4＜E5＜……＜E20＜E21＜E22”，在磁场作用下，溶液中的磁微粒通过入口11被吸到入口导管段中，在螺旋导管段中依次增大的磁场作用下实现逐渐加速，并与表面附着的液体以及未结合的物质在螺旋形导管中实现快速分离，最后在接收平台下方感应线圈L22产生的强磁场作用下收集到接收平台上方设置的第二容器。
实施例3
在实施例3中，同时依次增加感应线圈匝数和依次增加感应线圈中电流强度来加速磁微粒。
在入口导管段、螺旋导管段、出口导管，以及接收平台设置22个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20，L21，L22”，感应线圈中线圈的匝数“S1＝50匝，S2＝80匝，S3＝110 匝，S4＝140匝，S5＝170匝，……，I20＝620匝，I21＝650匝，I22＝680匝”，相连感应线圈的设置方式为异极性相对(参考图5所示)，感应电流强度依次设计为“I1＝2A，I2＝4A，I3＝6A，I4＝8A，I5＝10A，……， I20＝40A，I21＝42A，I22＝44A”。
在使用过程中，将含有磁微粒的溶液的第一容器置于入口11下方，将分离磁微粒的装置中设计的“L1，L2，L3，L4，L5，……，L20， L21，L22”22个感应线圈依次脉冲通电，在感应电流作用下产生的磁场强度为“E1＜E2＜E3＜E4＜E5＜……＜E20＜E21＜E22”，在磁场作用下，溶液中的磁微粒通过入口11被吸到入口导管段中，在依次增大的磁场作用下实现逐渐加速，并与表面附着的液体以及未结合的物质在螺旋导管段中实现快速分离，最后在接收平台下方感应线圈L22 产生的强磁场作用下收集到接收平台上方设置的第二容器中。
图7位本申请实施例的分离磁微粒的设备一种实施方式的硬件结构示意图，如图7所示，该设备包括：分离磁微粒的装置100和可控制单元200。在本申请实施例中，该设备包括采用磁分离方式收集磁微粒的设备，以及电化学免疫分析、磁微粒化学发光、质谱免疫分析、化学发光免疫分析或酶联免疫分析检测设备，但不限于此。
分离磁微粒的装置100参见图1至图5以及本文前述描述，在此不再赘述。控制单元200可包括微控制器等，能够控制向感应线圈通入感应电流，以控制感应线圈产生磁力。
在某些实施例中，参考图1至图4所示，分离磁微粒的装置100 包括：能够被磁微粒穿流的管状通路1，管状通路1包括入口11和出口12，入口11能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器3对接，出口 12能够与接收磁微粒的第二容器4对接。多个独立的感应线圈，沿管状通路1轴向分布。控制单元200，设置为向多个独立的感应线圈通入电流以形成管状通路轴向上的磁力，通过该磁力将磁微粒从溶液中分离并经入口11吸入管状通路1，并沿管状通路1穿流后从出口12排出。
在某些实施例中，参考图1和2所示，管状通路1自入口11到出口12之间至少部分呈平面螺旋状，使得磁微粒在管状通路1中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离。尽管图1和2中仅示出了入口11位于平面螺旋中心，形成从入口11到出口12由内向外的平面螺旋形态。但本申请实施例中，出口12可位于平面螺旋中心，形成入口11到出口12由外向内的平面螺旋形态。
在另一些实施例中，如图3和4所示管状通路1自入口11到出口 12之间至少部分呈螺旋上升状，使得磁微粒在管状通路1中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离，并且在上升过程中磁微粒表面的液体由重力作用进一步脱离。
在某些实施例中，磁微粒为具有捕获功能的超顺磁微球，能够捕获溶液中的目标待测物质。在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球为免疫磁性微球，作为固相载体表面结合标记物标记的抗原、抗体或反应后的免疫复合物。在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体能够直接捕获溶液中的离子、包含离子的物质或螯合离子的物质。在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体直接捕获溶液中的金属离子、包含金属离子的物质或螯合金属离子的物质。
在某些实施例中，控制单元200设置为自入口11到出口12，向多个独立的感应线圈依次通入感应电流，以按照时序在感应线圈所在的位置产生磁场。优选地，同一时刻与通入感应电流的感应线圈相邻的感应线圈不通入感应线圈。作为一个非限制性示例，控制单元200在第一时刻向靠近入口11的第一位置a的感应线圈通入感应电流，通过该磁力将磁微粒从溶液中分离出并经入口11吸入管状通路1内；在第二时刻，向靠近第一位置的第二位置处的感应线圈通入感应电流，通过该磁力将磁微粒从第一位置出吸引至第二位置。
在某些实施例中，控制单元200依次增加相连感应线圈中的电流大小，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势，从而实现磁微粒在管状通路中加速运动，进一步促进磁微粒与其表面的溶液之间的分离。
该设备通过在螺旋导管外侧设置磁感线圈，通过设置的磁感应线圈对磁微粒进行多级连续加速，磁微粒沿着导管高速旋转，而磁微粒表面的液体或未结合的物质由于惯性运动而与磁微粒分离。能够将磁微粒快速从溶液中分离出来，并且有效的降低了非特异性吸附，极大提高了检测的灵敏度。
应当理解，本申请实施例中的装置或设备还可以包括或具有一个或多个其他组件，例如电源、外壳等，本申请实施例对此不做限定。
图8为本申请实施例的分离磁微粒的方法一种实施例方式的流程图，如图8所示，该方法包括步骤S802至步骤S806。
步骤S802，将管状通路的入口与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接。
步骤S804，将管状通路的出口与接收磁微粒的第二容器对接。
步骤S806，向管状通路施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力，其中，通过磁力将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路，并沿管状通路穿流，并从出口排出到第二容器。
在某些实施例中，步骤S806中，向管状通路施加磁场以形成管状通路轴向上的磁力，包括：自管状通路的入口到出口，在管状通路上多个位置依次施加磁场，以按照时序在多个位置产生磁场。
在某些实施例中，该磁力自入口向出口呈增大趋势，从而实现磁微粒在管状通路中加速运动，进一步促进磁微粒与其表面的溶液之间的分离。在本申请实施例中，术语“呈增大趋势”指整体上符合增大的规律，包含但不限于逐个/依次增大的情况。
在某些实施例中，管状通路自入口到出口之间至少部分呈平面螺旋状(参考图1和图2所示)，使得磁微粒在管状通路中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离。
在某些实施例中，管状通路自入口到出口之间至少部分呈螺旋上升状(参考图3和4所示)，使得磁微粒在管状通路中旋转，由旋转的离心力使磁微粒表面的溶液进一步脱离，并且在上升过程中磁微粒表面的液体由重力作用进一步脱离。
在某些实施例中，参考图1至图4所示，磁场施加单元包括沿管状通路轴向设置的多个独立的感应线圈。多个感应线圈至少部分可具有不同的线圈匝数。产生磁力的大小与感应线圈的线圈匝数相关，产生磁力的大小与通入感应线圈的感应电流大小相关。
在某些实施例中，自管状通路的入口到出口，向多个独立的感应线圈依次通入感应电流，以按照时序在感应线圈所在的位置产生磁场。
在某些实施例中，自入口到出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，自入口到出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，自入口到出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，且通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使磁力自入口向出口至少部分呈增大趋势。
在某些实施例中，磁微粒为具有捕获功能的超顺磁微球，能够捕获溶液中的目标待测物质。
在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球为免疫磁性微球，作为固相载体表面结合标记物标记的抗原、抗体或反应后的免疫复合物。
在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体能够直接捕获溶液中的离子、包含离子的物质或螯合离子的物质。
在某些实施例中，具有捕获功能的超顺磁微球作为固相载体直接捕获溶液中的金属离子、包含金属离子的物质或螯合金属离子的物质。
下面对本申请实施例中分离磁微粒的应用进行说明。
实施例4
在磁微粒化学发光免疫分析检测中应用
以碱性磷酸酶作为示踪标记物为例，以检测肌红蛋白(MPO)为例，除此之外还可以采用辣根过氧化物酶、吖啶酯类、荧光素、生物素、三联吡啶钌、葡萄糖氧化酶等作为标记物。
(1)免疫反应
①用碱性磷酸酶标记一株鼠抗人MPO单克隆抗体；
②用生物素标记另一株鼠抗人MPO单克隆抗体；
③用链霉亲和素标记磁性微球；
④将含有MPO的样本、碱性磷酸酶标记的一株鼠抗人MPO单克隆抗体、生物素标记的另一株鼠抗人MPO单克隆抗体和链霉亲和素标记的磁性微球加入到反应杯中，经过温育反应后，形成含有表面结合有碱性磷酸酶标记的MPO免疫复合物的磁性微球的反应液。
(2)在线分离
将磁微粒接收杯设置在分离磁微粒的装置的出口的接收平台上，将反应杯放置在分离磁微粒的装置的入口处，反应液中表面结合有碱性磷酸酶标记的MPO免疫复合物的磁性微球，在分离磁微粒的装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
向磁微粒接收杯中加入碱性磷酸酶发光底物，通过磁微粒化学发光仪检测发光信号，利用碱性磷酸酶的发光信号与MPO的浓度之间的关系建立标准曲线，通过标准曲线计算MPO的含量。
实施例5
质谱免疫分析检测
以金属材料作为标记物(例如金纳米颗粒)，以检测25-羟基维生素D(25-OH-D)为例，除此之外含有Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Pb2+、 Ag+、Li+、Hg2+、Co2+、Cr3+、Ni2+、Au3+、Ba2+等金属材料作为标记物使用。
(1)免疫反应
①金纳米颗粒标记一株25-OH-D完全抗原；
②用生物素标记一株鼠抗人25-OH-D单克隆抗；
③用链霉亲和素标记磁性微球；
④将含有25-OH-D的样本、金纳米颗粒标记的一株鼠25-OH-D完全抗原、生物素标记的一株鼠抗人25-OH-D单克隆抗体和链霉亲和素标记的磁性微球加入到反应杯中，经过温育反应后，形成含有表面结合有金纳米颗粒标记的25-OH-D免疫复合物的磁性微球和表面结合样本中25-OH-D免疫复合物的磁性微球的反应液。
(2)在线分离
将磁微粒接收杯设置在分离磁微粒的装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在分离磁微粒的装置的入口处，反应液中表面结合有金纳米颗粒标记的25-OH-D免疫复合物的磁性微球和表面结合样本中 25-OH-D免疫复合物的磁性微球，在分离磁微粒的装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
向磁微粒接收杯中加入王水溶解磁性微球和金纳米颗粒，然后将溶解后的溶液打入到电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测，获得金离子的脉冲信号，通过将金离子的含量与25-OH-D之间的关系建立标准曲线，通过标准曲线计算25-OH-D的含量。
实施例6
在电化学免疫分析检测中应用
以金属材料作为标记物(例如氧化铜)，以检测甲胎蛋白为例，除此之外含有Cd2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Pb2+、Ag+、Li+、Hg2+、Co2+、 Cr3+、Ni2+、Au3+、Ba2+等金属材料作为标记物使用。
(1)免疫反应
①用CuO标记一株鼠抗人AFP单克隆抗体；
②用生物素标记另一株鼠抗人单克隆抗体；
③用链霉亲和素标记磁性微球；
④将含有AFP的样本、CuO标记的一株鼠抗人AFP单克隆抗体、生物素标记的另一株鼠抗人AFP单克隆抗体和链霉亲和素标记的磁性微球加入到反应杯中，经过温育反应后，形成含有表面结合有CuO标记的AFP免疫复合物的磁性微球的反应液。
(2)在线分离
将工作电极设置在分离磁微粒的装置的出口端的接收平台上，将反应杯放置在分离磁微粒的装置的入口处，反应液中表面结合有CuO 标记的AFP免疫复合物的磁性微球，在分离磁微粒的装置的作用下富集到工作电极表面。
(3)检测
将工作电极(石墨烯电极)、对电极(铂电极)和参比电极(甘汞电极)连接在电化学工作站上，利用伏安法测定磁性微球表面的免疫复合物上的铜离子的伏安曲线图，通过电流强度(峰高)或铜离子的半峰面积与待测物AFP的浓度之间的关系建立标准曲线，通过标准曲线计算AFP的含量。
实施例7
用于检测溶液中的离子
采用超顺磁Fe3O4@聚乙烯亚胺核壳微球作为固相载体，检测溶液中的Cd2+为例，除此之外也可以对溶液中的Cu2+、Zn2+、Mn2+、Pb2+、 Ag+、Li+、Hg2+、Co2+、Cr3+、Ni2+、Au3+、Ba2+、Mg2 +、Ca2+、Br-、I-或Cl-等进行检测。
(1)反应
①制备超顺磁Fe3O4@聚乙烯亚胺核壳微球；
②含有Cd2+的待测溶液加入到反应杯中，然后加入超顺磁Fe3O4@ 聚乙烯亚胺核壳微球来吸附溶液中的Cd2+；
(2)在线分离
将磁微粒接收杯设置在分离磁微粒的装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在分离磁微粒的装置的入口处，反应液中表面吸附了 Cd2+的超顺磁Fe3O4@聚乙烯亚胺核壳微球在分离磁微粒的装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
先向磁微粒接收杯中加入氯仿溶解聚乙烯亚胺，再加入王水溶解磁性微球，然后将溶解后的溶液打入到微波等离子体炬质谱仪 (MPT-MS)中进行检测，获得Cd2+的脉冲信号，通过标准曲线计算溶液中Cd2+的含量。
实施例8
检测含有离子或螯合离子的物质
以胰蛋白酶(Ca)为例，除此之外还可以检测胰凝乳蛋白酶(Ca)、羧肽酶(Zn)、中性蛋白酶(Zn)、嗜热菌蛋白酶(Ca、Zn)、胶原酶(Ca、Zn)、蓝蛋白、溴酚蓝蛋白、金属硫蛋白、结合铜离子或铁离子的血红蛋白、螯合金属离子的螯合剂(黄原酸酯类金属螯合剂、二硫代胺基甲酸盐类衍生物金属螯合剂、乙二胺四乙酸、乙二胺、2,2'-联吡啶、1,10-邻二氮杂菲、草酸根等)等物质。
(1)反应
①采用含有羧基或氨基的表面活性剂处理磁性微球制备表面活化的磁性微球；
②含有胰蛋白酶(Ca)溶液加入到反应杯中，然后加入表面活化的磁性微球来吸附溶液中的胰蛋白酶(Ca)。
(2)在线分离
将磁微粒接收杯设置在分离磁微粒的装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在分离磁微粒的装置的入口处，反应液中表面吸附了胰蛋白酶(Ca)的磁性微球在分离磁微粒的装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
先向磁微粒接收杯中加入王水溶解磁性微球，然后将溶解后的溶液打入到电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)中进行检测，获得 Ca2+的脉冲信号，通过标准曲线计算溶液中Ca2+的含量。
应当理解，以上实施例4至8仅作为对本申请实施例中分离磁微粒的示例性说明，本申请实施例的分离磁微粒的方法、装置及设备，可应用于体外诊断、食品安全、环境监测等，本申请实施例对此不做赘述。
通过本申请实施例，通过在螺旋形导管外侧设置磁感线圈，通过设置的磁感应线圈对磁微粒进行多级连续加速，磁微粒沿着导管高速旋转，而磁微粒表面的液体或未结合的物质由于惯性运动而与磁微粒分离，省去了繁琐的洗涤步骤。一方面，节约了检测时间，极大地提高了检测效率；另一方面，省去了洗涤液，降低了生产成本。不但能够将磁微粒快速从溶液中分离出来，并且有效的降低了非特异性吸附，极大提高了检测的灵敏度。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。
Claims (19)
1.一种分离磁微粒的装置，其特征在于，包括：
能够被磁微粒穿流的管状通路，所述管状通路包括入口和出口，所述入口能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，所述出口能够与接收所述磁微粒的第二容器对接；
磁场施加单元，设置为施加磁场以形成所述管状通路轴向上的磁力；其中，所述磁力能够将所述磁微粒从所述溶液中吸出，并经所述入口吸入所述管状通路，并沿所述管状通路穿流，并从所述出口排出到所述第二容器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场施加单元，设置为自所述入口到所述出口，在所述管状通路上多个位置依次施加磁场，以按照时序在所述多个位置产生磁场。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述管状通路自所述入口到所述出口之间至少部分呈螺旋上升状，或所述管状通路至少部分呈平面螺旋状。
5.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述磁场施加单元包括沿所述管状通路轴向设置的多个独立的感应线圈。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，自所述入口到所述出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势；和/或，自所述入口到所述出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列。
8.一种分离磁微粒的设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至7中任一项所述的装置；
接收平台，所述接收平台设置为放置所述第二容器，所述接收平台设置有磁性元件以产生自所述第二容器的开口向底部的磁力。
9.一种分离磁微粒的设备，其特征在于，包括：
能够被磁微粒穿流的管状通路，所述管状通路包括入口和出口，所述入口能够与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，所述出口能够与接收磁微粒的第二容器对接；
多个独立的感应线圈，沿所述管状通路轴向分布；
控制单元，设置为向所述多个独立的感应线圈通入感应电流以形成所述管状通路轴向上的磁力；其中，所述磁力能够将所述磁微粒从溶液中分离并经所述入口吸入所述管状通路，并沿所述管状通路穿流后从所述出口排出。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，自所述入口到所述出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势；和/或，所述控制单元设置为，自所述入口到所述出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述控制单元，设置为自所述入口到所述出口，向所述多个独立的感应线圈依次通入感应电流，以按照时序在感应线圈所在的位置产生磁场。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述管状通路自所述入口到所述出口之间至少部分呈螺旋上升状，或所述管状通路至少部分呈平面螺旋状。
13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，相邻的感应线圈以同极性相对方式排列。
14.一种分离磁微粒的方法，其特征在于，包括：
将能够被磁微粒穿流的管状通路的入口与容纳包含磁微粒的溶液的第一容器对接，以及将所述管状通路的出口与接收所述磁微粒的第二容器对接；
向所述管状通路施加磁场以形成所述管状通路轴向上的磁力，其中，通过所述磁力将所述磁微粒从所述溶液中吸出，并经所述入口吸入所述管状通路，并沿所述管状通路穿流，并从所述出口排出到所述第二容器。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述管状通路自所述入口到所述出口之间至少部分呈螺旋上升状，或所述管状通路至少部分呈平面螺旋状。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，向所述管状通路施加磁场以形成所述管状通路轴向上的磁力，包括：自所述入口到所述出口，在所述管状通路上多个位置依次施加磁场，以按照时序在所述多个位置产生磁场。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，通过磁场施加单元施加所述磁场，其中，所述磁场施加单元包括沿所述管状通路轴向设置的多个独立的感应线圈。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中，自所述入口到所述出口，感应线圈的线圈匝数至少部分呈增多趋势，以使所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势；和/或，自所述入口到所述出口，通入感应线圈的感应电流至少部分呈增大趋势，以使所述磁力自所述入口向所述出口至少部分呈增大趋势。
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- 2020-01-10 CN CN202010026129.5A patent/CN113125707A/zh active Pending
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