CN113376370B - 一种分离磁微粒的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种分离磁微粒的方法和装置，其中该装置包括：能够被磁微粒管状通路，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；第一磁场施加单元，施加磁场以形成管状通路上的第一磁力，而将磁微粒吸出，并经入口吸入管状通路；第二磁场施加单元，施加磁场以在管状通路部分通路两端产生交错变化的第二磁力，而使磁微粒在部分通路轴向往复运动；雾化装置，设置为通入蒸汽；抽气装置，设置为将蒸汽排出；第三磁场施加单元，施加磁场以形成管状通路轴向上的第三磁力，而使磁微粒沿轴向流穿至出口，以排出到第二容器。由此快速从溶液中分离并洗涤磁微粒。
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和装置。
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和装置。
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；第一磁场施加单元，设置为施加磁场以形成管状通路轴向上的第一磁力，其中，第一磁力能够将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路；第二磁场施加单元，设置为施加磁场以在管状通路轴向上至少部分通路两端产生交错变化的第二磁力，其中，第二磁力能够使磁微粒在该至少部分通路轴向往复运动；雾化装置，设置为向该至少部分通路通入蒸汽，以洗涤位于至少部分通路内的磁微粒；抽气装置，设置为抽吸该至少部分通路内的蒸汽以将该蒸汽排出，形成该至少部分通路上的蒸汽流；第三磁场施加单元，设置为施加磁场以形成管状通路轴向上的第三磁力，其中，第三磁力能够使磁微粒沿轴向流穿至出口，以排出到第二容器。
在某些实施例中，第二磁场施加单元，还设置为施加磁场以使磁微粒悬浮于该至少部分管状通路。
在某些实施例中，雾化装置能够与入口连通，以向上述至少部分通路通入蒸汽；以及管状通路还具有：抽气口，其中，抽气装置能够与抽气口连通以将蒸汽排出；或者，抽气装置能够与出口连通以将蒸汽排出。
在某些实施例中，雾化装置包括：超声波雾化装置、压缩雾化装置或网式雾化装置。
在某些实施例中，雾化装置所产生蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
在某些实施例中，第二磁场施加单元作用的通路中至少部分呈竖直状。
在某些实施例中，第一、第二或第三磁场施加单元包括感应线圈和控制电路，控制电路设置为向感应线圈提供电流。
在某些实施例中，第二磁场施加单元包括：至少两个感应线圈，其中，第一感应线圈设置在至少部分通路一侧，第二感应线圈设置在至少部分通路的另一侧；控制电路，设置为向第一和第二感应线圈提供周期直流电流，第一和第二感应线圈的周期直流电相差1/2个周期。
在某些实施例中，该装置还包括：接收平台，设置为放置第二容器，其中接收平台设置有磁性元件，磁性元件设置为产生从第二容器开口向底部方向的磁力。
第二方面，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；在第一时间段内，向管状通路施加第一磁力，以将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路；在第二时间段内，向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力，以使磁微粒在该至少部分通路轴向往复运动；或者，施加磁场以使磁微粒悬浮于该至少部分管状通路；其中，在第二时间段内，通过雾化装置向上述至少部分通路内通入蒸汽，并通过抽气装置抽吸蒸汽以将蒸汽排出，形成上述至少部分通路上的蒸汽流，以使用蒸汽洗涤磁微粒；以及在第三时间段内，向管状通路施加第三磁力，以使磁微粒沿轴向流穿至出口。
在某些实施例中，通过雾化装置向上述至少部分通路内通入蒸汽，包括：将雾化装置与入口连通，从入口向上述至少部分通路通入蒸汽；和/或，通过抽气装置抽吸蒸汽以将蒸汽排出，包括：将抽气装置能够与抽气口连通，以从抽气口将蒸汽排出；或者，将抽气装置与出口连通，以从出口将蒸汽排出。
在某些实施例中，上述蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
在某些实施例中，第二磁力施加于管状通路的第一部分通路，第三磁力施加于管状通路的第二部分通路，其中，第一部分通路与第二部分通路不重叠或至少部分重叠。
在某些实施例中，第二磁力作用的通路中至少部分呈竖直状。
在某些实施例中，向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力，包括：向第一和第二感应线圈提供周期直流电流，以向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力；其中，第一感应线圈设置在该至少部分通路一侧，第二感应线圈设置在该至少部分通路的另一侧，第一和第二感应线圈的周期直流电相差1/2个周期。
在某些实施例中，该方法还包括：向第二容器施加从第二容器的开口向底部方向的磁力。
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，沿管状通路往复运动后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的结构示意图一；
图2为本申请实施例提供的分离磁微粒的装置的结构示意图二；
图3为抽气装置对接的示意图；
图4为本申请实施例的磁场施加单元的结构示意图；
图5为本申请实施例中磁微粒往复运动的示意图；
图6为本申请实施例的磁场施加单元的硬件结构示意图；
图7为本申请实施例的第二磁场施加单元的结构示意图；
图8为本申请实施例的第三磁场施加单元的结构示意图；
图9为本申请实施例的磁场施加单元的另一结构示意图；
图10为本申请实施例提供的分离磁微粒的方法一种实施方式的流程图；
图11为本申请实施例提供的呈交错变化的正弦/余弦直流电的示意图；
图12为本申请实施例提供的呈交错变化的锯齿形直流电的示意图；以及
图13为本申请实施例提供的呈交错变化的矩形脉冲的示意图。
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。
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，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，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。
参考图1所示，本申请实施例中的分离磁微粒的装置，包括能够被磁微粒穿流的管状通路1和磁场施加单元2。在本实施例中，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施加磁场以在管状通路1轴向上多个位置形成磁力，通过该磁力将磁微粒从位于第一容器3内的溶液中吸出，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。
在某些实施例中，该管状通路1的至少部分通路13作为往返通路，磁场施加单元2施加磁场使得磁微粒在该至少部分通路13内往返运动，或者施加磁场以使磁微粒悬浮于至少部分管状通路。
参考图2和图3所示，该装置还包括雾化装置8，设置为向至少部分通路13通入蒸汽，以洗涤位于至少部分通路13内的磁微粒。抽气装置7，设置为抽吸至少部分通路13内的蒸汽以将该蒸汽排出，形成至少部分通路13上的蒸汽流。通过该蒸汽流对管状通路内的磁微粒进行洗涤。在某些实施例中，该蒸汽流对在至少部分通路13中往返运动的磁微粒进行洗涤。
在某些实施例中，雾化装置8能够与入口11连通，以向上述至少部分通路13通入蒸汽。
在某些实施例中，参考图1至3所示，管状通路1还具有：抽气口6。其中，抽气装置7能够与抽气口6连通以将蒸汽排出。在某些实施例中，管状通路1还具有进气口(图中未示出)，雾化装置8能够与进气口连通，以向上述至少部分通路13通入蒸汽。
在某些实施例中，抽气装置7能够与出口12连通以将蒸汽排出。
在某些实施例中，参考图1至图3所示，抽气装置7包括：抽气装置入口71，该抽气装置入口71能够与抽气口6对接；抽气压缩机72，以及抽气装置出口73。
在某些实施例中，雾化装置8包括：超声波雾化装置、压缩雾化装置或网式雾化装置，但不限于此。
在某些实施例中，雾化装置8所产生蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
参考图4所示，磁场施加单元2包括：第一磁场施加单元21，设置为施加磁场以形成管状通路1轴向上的第一磁力，其中，第一磁力能够将磁微粒从溶液中吸出，并经入口11吸入管状通路1；第二磁场施加单元22，设置为施加磁场以在管状通路1轴向上至少部分通路13两端产生交错变化的第二磁力，其中，第二磁力能够使磁微粒在该至少部分通路13轴向往复运动；第三磁场施加单元23，设置为施加磁场以形成管状通路1轴向上的第三磁力，其中，第三磁力能够使磁微粒沿轴向流穿至出口12，以排出到第二容器4。在某些实施例中，第二磁场施加单元22，设置为施加磁场以使磁微粒悬浮于至少部分通路13。
非限制性的，在使用该装置时，在第一时间段内，通过第一磁场施加单元21施加第一磁力，将磁微粒从溶液中吸出，并经入口11吸入管状通路1。在第二时间段内，通过第二磁场施加单元22施加第二磁力，使磁微粒在该至少部分通路13轴向往复运动。在第三时间段内，通过第三磁场施加单元23施加第三磁场，使磁微粒沿轴向流穿至出口12，以排出到第二容器4。
在某些实施例中，第二磁场施加单元22作用于管状通路1的第一部分通路，第三磁场施加单元23作用于管状通路1的第二部分通路，其中，第一部分通路与第二部分通路不重叠或至少部分重叠。非限制性的，在使用该装置时，在第一时间段内，通过第二磁场施加单元22施加第二磁力，以使磁微粒在部分通路13两端之间往复运动；在第二时间段内，第三磁场施加单元23施加第三磁力，以使磁微粒沿轴向流穿至出口12。
在某些实施例中，第二磁场施加单元22作用的通路中至少部分呈竖直状。通过第二磁场施加单元22在该部分通路施加第二磁力，在第二磁力的作用下，磁微粒的往复运动轨迹参考图5所示。应当理解，本文中的竖直并非数学意义上的竖直，实际上可以具有一定的倾斜，但不限于此。
在某些实施例中，参考图6所示，第一、第二或第三磁场施加单元21、22和23包括感应线圈60和控制电路61。控制电路61设置为向感应线圈60提供电流，以产生前述第一、第二或第三磁力。
在某些实施例中，参考图7，第二磁场施加单元22包括：至少两个感应线圈271和272，其中，第一感应线圈271设置在至少部分通路13一侧，第二感应线圈272设置在至少部分通路13的另一侧；控制电路273，设置为向第一和第二感应线圈271和272提供周期直流电流，第一和第二感应线圈271和272的周期直流电相差1/2个周期。
在某些实施例中，参考图8所示，第三磁场施加单元23包括：至少一个感应线圈81，至少一个感应线圈81位于管状通路1上靠近出口12的位置；控制电路82，设置为向至少一个感应线圈81提供电流以产生第三磁力。在某些实施例中，至少一个感应线圈81为沿管状通路1轴向分布的多个感应线圈(图中标记为81a、81b和81c，但不限于此)，其中，控制电路82，设置为，从入口11向出口12的方向上，向感应线圈81a、81b和81c依次提供电流，以按照时序在感应线圈81a、81b和81c所在的位置产生磁力，使磁微粒沿轴向流穿至出口。
在某些实施例中，参考图9所示，第一、第二和第三磁场施加单元21、22和23为：至少两个感应线圈91；第一控制电路92a，设置为向该至少两个感应线圈91中至少部分提供第一电流以产生前述第一磁力；第二控制电路92b，设置为向该至少两个感应线圈91中至少部分提供第二电流以产生前述第二磁力；以及第三控制电路92c，设置为向该至少两个感应线圈91中至少部分提供第三电流以生产第三磁力。非限制性的，在使用时，在第一时间段内，第一控制电路92a向该至少两个感应线圈91提供第一电流以产生第一磁力，将磁微粒从溶液中吸出，并经入口11吸入管状通路1。在第二时间段内，第二控制电路92b为向该至少两个感应线圈91提供第二电流以产生第二磁力，使磁微粒在该至少部分通路轴向往复运动。在第三时间段内，第三控制电路92c向该至少两个感应线圈提供第三电流以生产第三磁力，使磁微粒沿轴向流穿至出口，以排出到第二容器4。
在某些实施例中，上述至少两个感应线圈91包括：在从入口向出口的方向上依次设置的：第一感应线圈组，其中，第一控制电路92a设置为向第一感应线圈组提供第一电流；第二感应线圈组，其中，第二控制电路92b设置为向第二感应线圈组提供第二电流；第三感应线圈组，其中，第三控制电路92c设置为向第三感应线圈组提供第三电流。
在某些实施例中，参考图1至图3所示，磁微粒在第一磁场施加单元21和第二磁场施加单元22之间往复运动。磁颗粒在第一磁场施加单元21和第二磁场施加单元22之间的竖直管内做往复运动，同时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，并在重力作用下回落到试剂杯中，然后磁微粒在剩余设置的感应线圈的作用下收集到磁微粒接收装置中。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。
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。其中在往返通路形成类似往复运动，促进磁微粒表面的液体与磁微粒分离。由此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。
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，第三磁场施加单元23，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。
在某些实施例中，第三磁场施加单元23，设置为施加磁场以形成管状通路1轴向上的第三磁力，其中，第三磁力能够使磁微粒沿轴向流穿至出口12，以排出到第二容器4。第三磁力自入口11向出口12至少部分呈增大趋势，从而实现磁微粒的加速运动，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3所示，磁性元件为感应线圈，设置在接收平台5的下方，但本申请并不限于此。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路1内。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。在图1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所示，管状通路1上，出口12包括出口导管段14过渡。进一步参考图1所示，出口导管段14沿竖向设置，入口11和出口12沿竖向设置。
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。
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10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10所示，该方法包括步骤S1002至步骤S1008。
步骤S1002，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。
步骤S1004，在第一时间段内，向管状通路施加第一磁力，以将磁微粒从溶液中吸出，并经入口吸入管状通路。
步骤S1006，在第二时间段内，向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力，以使磁微粒在该至少部分通路轴向往复运动；或施加磁力使磁微粒悬浮于该至少部分通路内。以及，在第二时间段内，通过雾化装置向上述至少部分通路内通入蒸汽，并通过抽气装置抽吸蒸汽以将蒸汽排出，形成上述至少部分通路上的蒸汽流，以使用蒸汽洗涤磁微粒。
步骤S1008，在第三时间段内，向管状通路施加第三磁力，以使磁微粒沿轴向流穿至出口。
在某些实施例中，步骤S1006中，通过雾化装置向上述至少部分通路内通入蒸汽，包括：将雾化装置与入口连通，从入口向上述至少部分通路通入蒸汽；和/或，通过抽气装置抽吸蒸汽以将蒸汽排出，包括：将抽气装置能够与抽气口连通，以从抽气口将蒸汽排出；或者，将抽气装置与出口连通，以从出口将蒸汽排出。
在某些实施例中，上述蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
在某些实施例中，第二磁力施加于管状通路的第一部分通路，第三磁力施加于管状通路的第二部分通路，其中，第一部分通路与第二部分通路不重叠或至少部分重叠。
在某些实施例中，第二磁力作用的通路中至少部分呈竖直状。
在某些实施例中，步骤S1006中，向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力，包括：向第一和第二感应线圈提供周期直流电流，以向管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力；其中，第一感应线圈设置在该至少部分通路一侧，第二感应线圈设置在该至少部分通路的另一侧，第一和第二感应线圈的周期直流电相差1/2个周期。
在某些实施例中，该方法还包括：向第二容器施加从第二容器的开口向底部方向的磁力。
示例1
在示例1中，在相邻感应线圈中通入交错变化的正弦/余弦直流电(参考图11所示)，使得磁微粒做高频往复运动，雾化装置为超声波雾化装置。
作为示例性说明，将洗涤液加入到超声波雾化装置的水槽内，利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz或2.4MHz)，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态物质结构打散而产生水雾。
在分离装置中按照“入口-管状通路-出口-接收平台”的顺序一共设置11个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，L4，L5，……，L10，L11”，每个感应线圈中线圈的匝数相同均设置为50匝。第一感应线圈(L1)和第二感应线圈(L2)中最大电流为50A，第一感应线圈(L1)中的电流按照“I＝10Sin(ωt-π/2)+10”呈周期变化，第二感应线圈(L2)中的电流按照“I＝10Cos(ωt-π/2)+10”呈周期变化。
第一感应线圈(L1)和第二感应线圈(L2)交错周期变化的电流，使第一感应线圈(L1)和第二感应线圈(L2)产生交错周期变化的磁场，使磁颗粒在第一感应线圈(L1)和第二感应线圈(L2)之间进行高频往复运动。
同时，在管状通路的入口处移除包含磁微粒的溶液的第一容器，将超声波雾化装置对接到管状通路的入口处，设置超声波雾化装置产生微液滴的平均粒径为5μm，产生的雾量为2mL/min，超声波雾化装置将洗涤液雾化后形成洗涤液蒸汽，然后打开抽气口处的抽气装置，抽气速率设置为3L/s，在抽气装置的作用下洗涤液蒸汽自抽气口排出，洗涤液蒸汽自入口到抽气口的运动过程中接触磁微粒，起到洗涤磁微粒的作用。
随后，在“L3，L4，L5，……，L10，L11”的感应线圈中依次脉冲通入50A的电流，使磁微粒在沿着导管轴向方向的磁场的作用下收集到接收平台上方设置的磁微粒接收杯或电极上。或者，在“L3，L4，L5，……，L10，L11”的感应线圈中依次脉冲通入“I3＝12A，I4＝14A，I5＝16A，I6＝18A，I7＝20A，I8＝22A，I9＝24A，I10＝26A，I10＝28A，I11＝30A”的电流，使磁微粒在沿着导管轴向方向的磁场的作用下收集到接收平台上方设置的磁微粒接收杯或电极上。
示例2
在示例2中，在相邻线圈中通入交错变化的锯齿形直流电(参考图12所示)，磁微粒做高频往复运动，使用压缩雾化装置。
作为示例性说明，压缩雾化装置，根据文丘里喷射原理，利用压缩空气通过细小管口形成高速气流，产生的负压带动液体或其它流体一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使液滴变成雾状微粒从出气管喷出。
在分离装置中按照“入口-管状通路-出口”的顺序一共设置10个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，……，L08，L09，L10”，接收平台的下方设置永磁铁，第一个和第二个感应线圈中线圈的匝数设计为“S1＝50匝，S2＝50匝”，剩余感应线圈匝数依次设计为“S3＝50匝，S4＝80匝，S5＝110匝，S6＝140匝，S7＝170匝，S8＝200匝，S9＝230匝，S10＝260匝”。第一感应线圈和第二感应线圈中最大电流为10A，以每2秒为一个周期。第一感应线圈中的电流在每个周期的第一秒内按照“I＝2t”，第二秒按照“I＝-2t+10”的规律进行变化。第二感应线圈中的电流在每个周期的第一秒内按照“I＝-2t+10”，第二秒按照“I＝2t”的规律进行变化。
第一感应线圈和第二感应线圈交错周期变化的电流，使第一感应线圈和第二感应线圈交错周期变化的磁场，使磁颗粒在第一感应线圈和第二感应线圈之间进行高频往复运动。同时，在管状通路的入口处移除包含磁微粒的溶液的第一容器，将蒸汽雾化装置对接到管状通路的入口处，设置压缩雾化装置产生微液滴的平均粒径为3μm，产生的雾量为5mL/min，压缩雾化装置将洗涤液雾化后形成洗涤液蒸汽，然后打开抽气口处的抽气装置，抽气速率设置为5L/s，在抽气装置的作用下洗涤液蒸汽自抽气口排出，洗涤液蒸汽自入口到抽气口的运动过程中接触磁微粒，起到洗涤磁微粒的作用。随后在“L3，L4，L5，……，L10”的感应线圈中依次脉冲通入20A的电流，使磁微粒在沿着导管轴向方向的磁场的作用下朝导管出口方向运动，最后在运动惯性和接收平台下方磁场的作用下，磁微粒被收集到接收平台上方设置的磁微粒接收杯或电极上。
示例3
在示例3中，在相邻感应线圈中通入交错变化的矩形脉冲(参考图13所示)，磁微粒做高频往复运动，使用网式雾化装置。
作为非限制性示例，网式雾化装置，通过振动子的上下震动，通过喷嘴型的网式喷雾头的孔穴将药液挤出，利用微小的超声波振动和网式喷雾头构造来喷雾。
在分离装置中按照“入口-管状通路-出口”的顺序一共设置10个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，……，L08，L09，L10”，接收平台的下方设置电磁铁，每个感应线圈中线圈的匝数相同均设置为50匝。以2秒为一个周期，第一感应线圈中的电流在每个周期的第一秒内电流为0，第二秒内通入恒定的电流“I＝10A”。第二感应线圈中的电流在每个周期的第一秒内通入恒定的电流“I＝10A”，第二秒电流为0。
第一感应线圈和第二感应线圈交错周期变化的电流，使第一感应线圈和第二感应线圈交错周期变化的磁场，使磁颗粒在第一感应线圈和第二感应线圈之间进行高频往复运动。同时在管状通路的入口处移除包含磁微粒的溶液的第一容器，将蒸汽雾化装置对接到管状通路的入口处，设置网式雾化装置产生微液滴的平均粒径为1μm，产生的雾量为1mL/min，网式雾化装置将洗涤液雾化后形成洗涤液蒸汽，然后打开抽气口处的抽气装置，抽气速率设置为1L/s，在抽气装置的作用下洗涤液蒸汽自抽气口排出，洗涤液蒸汽自入口到抽气口的运动过程中接触磁微粒，起到洗涤磁微粒的作用。随后在“L3，L4，L5，……，L10”的感应线圈中依次脉冲通入20A的电流，使磁微粒在沿着导管轴向方向的磁场的作用下朝导管出口方向运动，最后在运动惯性和接收平台下方磁场的作用下，磁微粒被收集到接收平台上方设置的磁微粒接收杯或电极上。
示例4
在示例4中，磁微粒悬浮在管状通路中。
按照“入口-管状通路-出口-接收平台”的顺序一共设置11个感应线圈，感应线圈依次标记为“L1，L2，L3，……L9，L10，L11”，感应线圈中线圈的匝数均设计为“S＝50匝”，感应线圈中的电流均设计为“I＝10A”。
使用过程中，首先将第一感应线圈L1通电，溶液中的磁微粒通过入口被吸到导管中并悬浮于导管中。同时在管状通路的入口处移除包含磁微粒的溶液的第一容器，将蒸汽雾化装置对接到管状通路的入口处，设置雾化装置产生微液滴的平均粒径为8μm，产生的雾量为10mL/min，雾化装置将洗涤液雾化后形成洗涤液蒸汽，然后打开抽气口处的抽气装置，抽气速率设置为6L/s，在抽气装置的作用下洗涤液蒸汽自抽气口排出，洗涤液蒸汽自入口到抽气口的运动过程中接触磁微粒，起到洗涤磁微粒的作用。随后在“L2，L3，……，L9，L10，L11”的感应线圈中依次脉冲通入10A的电流，使磁微粒在沿着导管轴向方向的磁场的作用下朝导管出口方向运动，最后在运动惯性和接收平台下方磁场的作用下，磁微粒被收集到接收平台上方设置的磁微粒接收杯或电极上。
示例5
示例5为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、荧光素等作为标记物。
(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快速分离装置的出口端的接收平台上，将反应杯放置在快速分离装置的入口处，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，在快速分离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。
示例6
示例6为在质谱免疫分析检测中的应用。
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快速分离装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在快速分离装置的入口处，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，在快速分离装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
向磁颗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。
示例7
示例7为在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
将工作电极设置在快速分离装置的出口端的接收平台上，将反应杯放置在快速分离装置的入口处，反应液中表面结合有CuO标记的AFP免疫复合物的磁性微球，在快速分离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。
示例8
示例8为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快速分离装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在快速分离装置的入口处，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快速分离装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
先向磁颗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。
示例9
示例9为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快速分离装置出口端的接收平台上，将反应杯放置在快速分离装置的入口处，反应液中表面吸附了胰蛋白酶(Ca)的磁性微球在快速分离装置的作用下收集到磁微粒接收杯中。
(3)检测
先向磁颗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。
通过本申请实施例，实现了磁微粒分离，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，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 (15)
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；
第一磁场施加单元，设置为施加磁场以形成所述管状通路轴向上的第一磁力，其中，所述第一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；
第二磁场施加单元，设置为施加磁场以在所述管状通路轴向上至少部分通路的两端产生交错变化的第二磁力，其中，所述第二磁力能够使所述磁微粒在所述至少部分通路轴向往复运动；
雾化装置，设置为向所述至少部分通路通入蒸汽，以洗涤位于所述至少部分通路内的磁微粒；
抽气装置，设置为抽吸所述至少部分通路内的所述蒸汽以将所述蒸汽排出，形成所述至少部分通路上的蒸汽流；
第三磁场施加单元，设置为施加磁场以形成所述管状通路轴向上的第三磁力，其中，所述第三磁力能够使所述磁微粒沿轴向流穿至所述出口，以排出到所述第二容器；
所述雾化装置能够与所述入口连通，以向所述至少部分通路通入蒸汽；以及
所述管状通路还具有：抽气口，其中，所述抽气装置能够与所述抽气口连通以将所述蒸汽排出；或者，所述抽气装置能够与所述出口连通以将所述蒸汽排出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二磁场施加单元，还设置为施加磁场以使磁微粒悬浮于至少部分管状通路。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述雾化装置包括：超声波雾化装置、压缩雾化装置或网式雾化装置。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述雾化装置所产生蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二磁场施加单元作用的通路中至少部分呈竖直状。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一、第二或第三磁场施加单元包括感应线圈和控制电路，所述控制电路设置为向所述感应线圈提供电流。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二磁场施加单元包括：
至少两个感应线圈，其中，第一感应线圈设置在所述至少部分通路一侧，第二感应线圈设置在所述至少部分通路的另一侧；
控制电路，设置为向所述第一和第二感应线圈提供周期直流电流，所述第一和第二感应线圈的周期直流电相差1/2个周期。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括：接收平台，设置为放置所述第二容器，其中所述接收平台设置有磁性元件，所述磁性元件设置为产生从第二容器开口向底部方向的磁力。
9.一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；
在第一时间段内，向所述管状通路施加第一磁力，以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；
在第二时间段内，向所述管状通路轴向上至少部分通路的两端施加交错变化的第二磁力，以使所述磁微粒在所述至少部分通路轴向往复运动；或者，施加磁场以使磁微粒悬浮于至少部分管状通路；
其中，在所述第二时间段内，通过雾化装置向所述至少部分通路内通入蒸汽，并通过抽气装置抽吸所述蒸汽以将所述蒸汽排出，形成所述至少部分通路上的蒸汽流，以使用所述蒸汽洗涤所述磁微粒；以及
在第三时间段内，向所述管状通路施加第三磁力，以使所述磁微粒沿轴向流穿至所述出口；
所述雾化装置能够与所述入口连通，以向所述至少部分通路通入蒸汽；以及
所述管状通路还具有：抽气口，其中，所述抽气装置能够与所述抽气口连通以将所述蒸汽排出；或者，所述抽气装置能够与所述出口连通以将所述蒸汽排出。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
通过雾化装置向所述至少部分通路内通入蒸汽，包括：将所述雾化装置与所述入口连通，从所述入口向所述至少部分通路通入蒸汽；和/或，
通过抽气装置抽吸所述蒸汽以将所述蒸汽排出，包括：将所述抽气装置能够与抽气口连通，以从所述抽气口将所述蒸汽排出；或者，将所述抽气装置与所述出口连通，以从所述出口将所述蒸汽排出。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述蒸汽的液态微粒的平均粒径介于1至10μm之间，雾量大小介于0.5至10mL/min之间。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二磁力施加于所述管状通路的第一部分通路，所述第三磁力施加于所述管状通路的第二部分通路，其中，所述第一部分通路与所述第二部分通路不重叠或至少部分重叠。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二磁力作用的通路中至少部分呈竖直状。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，向所述管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力，包括：
向第一和第二感应线圈提供周期直流电流，以向所述管状通路轴向上至少部分通路两端施加交错变化的第二磁力；
其中，所述第一感应线圈设置在所述至少部分通路一侧，所述第二感应线圈设置在所述至少部分通路的另一侧，所述第一和第二感应线圈的周期直流电相差1/2个周期。
15.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：向所述所述第二容器施加从第二容器的开口向底部方向的磁力。
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