CN117244682A - 一种磁力架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生化试验器材技术领域，公开了一种磁力架，包括离心管磁力固定架，所述的离心管磁力固定架上设置有若干离心管孔，所述的离心管孔内设有第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁，第一拼接永磁铁、第二拼接永磁铁均由两块子永磁铁NS极交替拼接而成；第一拼接永磁铁固定在离心管孔侧壁上，第二拼接永磁铁通过弹性伸缩件固定在离心管孔另一相对侧壁上；使用时，由于第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁之间的吸引力和弹性伸缩件的弹力，第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁将离心管加持固定在离心管孔内。本发明的磁力架可以缩短磁性微粒的富集时间，适用于各种尺寸的离心管。
Description
技术领域
本发明涉及生化试验器材技术领域，尤其涉及一种磁力架。
背景技术
磁性固相萃取(magetic-solid phase extraction，简称M-SPE)是21世纪在分离富集领域的革命性技术。在M-SPE过程中，磁性微粒被添加到样品的溶液或者悬浮液中，将目标分析物吸附到分散的磁性微粒表面，在外部磁场作用下，目标分析物随磁性微粒一起迁移，最终通过合适的溶剂洗脱被测物质，从而与样品的基质分离开来。该处理方法不仅保留了传统固相萃取简单、高效和有机溶剂耗量少的优点，还能利用磁场快速完成固液分离，避免了传统固相萃取技术繁琐的活化、上样、清洗等操作，具有独特的优势和很好的应用前景。近年来，M-SPE已经广泛应用于食品分析、药品测试、环境测试等领域。
将吸附了目标分析物的磁性微粒与样品溶液分离，需要提供外部磁场，常用磁力架来实现。现有的磁力架一般由主体支架和磁性板构成。其中，主体支架上开有离心管孔，磁性板中固定上永磁铁。使用时，将装有样品的离心管放入孔中，样品中的磁性微粒在磁场的作用下，富集并吸附在靠近永磁铁一侧的离心管壁上，再利用移液器吸走液体实现与磁性微粒与样品溶液的分离。
例如，公开号为CN201384983Y的中国专利文献公开了一种组合式磁性分离架，包括磁力架和试管主体架，磁力架主要由磁性板基座及垂直固定于磁性板基座上的其内设置有磁铁的柱体部分构成；试管主体架底部具有与柱体部分形状相适应的柱状凹槽。
公开号为CN207446481U的中国专利文献公开了一种磁力架，包括磁性板，所述磁性板包括两块连接的子磁板，两块子磁板交叉连接且夹角为90°，且两块子磁板之间形成四个区域，还包括设置在磁性板上的架体，架体上设有多个用于放置试管或离心管的管孔，所述架体包括水平设置的横板与竖直连接在横板两端的竖板，横板上设有所述管孔，所述架体罩设在磁性板外，所述磁性板的下方设有固定底板。
现有的磁力架存在以下缺陷：
(1)传统的磁力架仅在离心管的一侧安放永磁铁，在远离永磁铁的另一侧磁场强度低，将均匀悬浮在样本溶液中的磁性微粒全部富集起来花费时间长；
(2)传统的磁力架适用的离心管尺寸单一，大尺寸离心管无法放入离心管孔，小尺寸离心管会使离心管壁与永磁铁之间的间隙变大，离心管内的磁场强度骤减，富集磁性微粒的时间变长。
发明内容
本发明提供了一种磁力架，可以缩短磁性微粒的富集时间，适用于各种尺寸的离心管。
本发明的技术方案如下：
一种磁力架，包括离心管磁力固定架，所述的离心管磁力固定架上设置有若干离心管孔，所述的离心管孔内设有第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁，第一拼接永磁铁、第二拼接永磁铁均由两块子永磁铁NS极交替拼接而成；
第一拼接永磁铁固定在离心管孔侧壁上，第二拼接永磁铁通过弹性伸缩件固定在离心管孔另一相对侧壁上；使用时，由于第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁之间的吸引力和弹性伸缩件的弹力，第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁将离心管夹持固定在离心管孔内。
第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁相对设置：离心管放入离心管孔后第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁分别位于离心管两侧，并且第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁同侧的子永磁铁的磁极相反。
与整块永磁铁相比，由两块子永磁铁NS极交替拼接而成的拼接永磁铁在离心管处的磁场更加集中，磁场力更大。将拼接永磁体放置在离心管两侧，能够扬长避短，使得离心管整个区域都有较强的磁场力，并且使得离离心管壁最远的磁性微粒移动到离心管壁所用的距离缩减为传统单侧永磁铁结构的一半，可以很大程度提高富集磁性微粒的速度。
进一步的，所述的离心管孔内设有限位件，所述限位件用于限定第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁之间的最短距离不为零。
第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁同侧子永磁铁的磁极相反，第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁之间有相互的吸引力。未放置离心管时，第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁保持着最小距离；放置了离心管时，离心管占据了两个永磁铁中间的位置，使得第二拼接永磁铁向外侧移动，弹性伸缩件被压缩，两个永磁体的吸引力加上弹性伸缩件产生的弹力，使得两永磁铁能够以一定的力夹住离心管。当离心管尺寸小的时候，两个永磁铁距离近，相互吸引力大，弹性伸缩件被压缩得少，弹力小；当离心管尺寸大的时候，两个永磁铁距离远，相互吸引力小，但是弹性伸缩件被压缩得多，弹力大。本发明的结构设计可以保证对不同尺寸的离心管都能有足够的力能夹住离心管。用永磁铁夹住离心管，不仅能够固定离心管，而且能够使得永磁铁与离心管壁的距离为零，最大化离心管内磁场强度。
优选的，所述的弹性伸缩件为弹簧。
进一步优选的，第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁相对的侧面上设置防滑垫。
优选的，所述的离心管磁力固定架上的离心管孔呈两排对称分布；两排离心管孔共享第一拼接永磁铁。
优选的，所述的磁力架包括支架，所述的离心管磁力固定架通过转轴安装在支架上。
支架通过一个转轴支撑离心管磁力固定架，使用者可以通过旋转倒置整个离心管磁力固定架，把离心管里的溶液倒出。本发明的磁力架可将传统磁力架需要移液器吸取溶液的操作步骤替换成更高效便捷的操作步骤，提高效率同时避免移液器误操作带来的实验结果偏差。
进一步的，支架上设置有可拆卸废液收集皿，位于离心管磁力固定架下方。
进一步的，所述的支架上设置有用于固定离心管磁力固定架的定位件。
通过定位件可以固定离心管磁力固定架，防止其旋转，当需要旋转倒置离心管磁力固定架时，移除定位件即可。
进一步的，所述的离心管磁力固定架上设置有把手。
把手方便使用者握持，便于离心管磁力固定架的旋转倒置操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)在离心管两侧布置NS极交替拼接而成的永磁体，可以很大程度缩短富集磁珠的时间，提高磁珠富集效率；
(2)通过设计可移动的第二拼接永磁铁，能够适用不同尺寸的离心管，并利用异性磁极相互吸引力与弹性伸缩件的弹力，能够夹住各种尺寸的离心管，保证永磁铁能够紧贴离心管，确保离心管里的磁场强度最大化。
附图说明
图1为磁力架的整体结构示意图；
图2为离心管磁力固定架的结构示意图，(a)为离心管磁力固定架的整体结构示意图，(b)为磁铁NS极交替分布示意图；
图3为离心管一侧放置NS极交替拼接而成的永磁铁(a)和非NS极交替拼接的整块永磁铁(b)时，离心管内磁性微粒受到的磁场力的COMSOL仿真示意图；
图4为传统单侧整块永磁铁结构的磁力架与本发明磁力架对磁性微粒的富集效率的COMSOL仿真示意图，(a)、(b)、(c)分别为传统磁力架初始状态、7s、15s的富集效果，(d)、(e)、(f)分别为本发明磁力架初始状态、2s、4.5s的富集效果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明的磁力架整体结构如图1所示，其中核心部分为离心管磁力固定架101，三角形支架102通过一个旋转轴103支撑离心管磁力固定架101，使用者握住把手104，可以方便地旋转倒置整个离心管磁力固定架101，把离心管里的溶液倒到可拆卸的废液收集皿105中。
离心管磁力固定架101的内部结构如图2的(a)和(b)所示，整体是左右对称式的，其中所用的永磁铁201、203都是由NS极交替的两个长方体永磁铁拼接而成。可移动永磁铁201被限制在只能左右移动的通道内，一侧连接着弹簧202，另一侧的通道尽头设有卡环，磁铁移动到通道尽头后无法继续向中间移动，保证与中间的固定永磁铁203的最小距离不为零，204为圆形离心管孔，用于放置离心管。可移动永磁铁201与固定永磁铁203相邻的一侧磁极相反，使得两个磁铁之间有相互的吸引力。未放置离心管时的状态，可移动永磁铁201与固定永磁铁203保持着最小距离。放置了离心管时的状态，离心管占据了两个永磁铁中间的位置，使得可移动永磁铁201向外侧移动，弹簧被压缩，两个永磁体的吸引力加上弹簧压缩产生的弹力，使得两永磁铁能够以一定的力夹住离心管。当离心管尺寸小的时候，两个永磁体距离近，相互吸引力大，弹簧压缩得少，弹力小；当离心管尺寸大的时候，两个永磁体距离远，相互吸引力小，但是弹簧压缩得多，弹力大。所以该结构设计可以保证对不同尺寸的离心管都能有足够的力能夹住离心管。用永磁铁夹住离心管，不仅能够固定离心管，而且能够使得永磁铁与离心管壁的距离为零，最大化离心管内磁场强度。
所用的永磁铁采用NS极交替的两个长方体永磁铁拼接而成，并且在离心管两侧都设置永磁铁，这样布置可以很大程度提高富集磁性微粒的速度。根据COMSOL磁场力仿真结果，如图3所示，图3中(a)为当离心管左侧放置一块NS极交替拼接而成的永磁体时，离心管内各个位置磁性微粒受到的磁场力，箭头大小代表磁场力的大小，箭头方向代表磁场力的方向，图3中(b)为离心管左侧放置非NS拼接的整块永磁体(尺寸与NS极交替拼接而成的永磁体一致)的情况。对比仿真结果可以看出，离心管靠近永磁体的半侧区域的磁场力，NS极交替拼接而成的永磁体远大于非NS拼接的整块永磁体；离心管远离永磁体的半侧区域的磁场力，NS极交替拼接而成的永磁体远小于非NS拼接的整块永磁体。将NS极交替拼接而成的永磁体放置在离心管两侧，能够扬长避短，使得离心管整个区域都有强的磁场力，并且使得离离心管壁最远的磁性微粒移动到离心管壁所用的距离缩减为传统单侧永磁铁结构的一半，可以很大程度提高富集磁性微粒的速度。
再根据COMSOL粒子追踪的仿真结果(仿真结果里的时间可能与实际中的实验不同，但是在控制好变量的前提下，可以定性地对比出两种结构的优劣)，如图4所示，更直观地对比本发明设计的结构与传统单侧整块永磁铁结构完全富集磁性微粒所需要的时间，除了永磁铁结构布局不同，其他条件均相同。图4中(a)、(d)分别为传统结构、本发明设计的结构的初始状态，磁性微粒均匀地分散在离心管内。图4中(b)为传统结构7s时磁性微粒的富集状态，图4中(c)为传统结构15s时磁性微粒的富集状态，此时磁性微粒刚刚全部富集到离心管壁上，总耗时15s；图4中(e)为本发明设计的结构2s时磁性微粒的富集状态，图4中(f)为本发明设计的结构4.5s时磁性微粒的富集状态，此时磁性微粒刚刚全部富集到离心管壁上，总耗时4.5s。仿真结果表明，本发明设计的结构对比传统单侧整块永磁铁结构，很大程度缩短了富集磁性微粒所需要的时间。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种磁力架，其特征在于，包括离心管磁力固定架，所述的离心管磁力固定架上设置有若干离心管孔，所述的离心管孔内设有第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁，第一拼接永磁铁、第二拼接永磁铁均由两块子永磁铁NS极交替拼接而成；
第一拼接永磁铁固定在离心管孔侧壁上，第二拼接永磁铁通过弹性伸缩件固定在离心管孔另一相对侧壁上；使用时，由于第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁之间的吸引力和弹性伸缩件的弹力，第一拼接永磁铁和第二拼接永磁铁将离心管加持固定在离心管孔内。
2.根据权利要求1所述的磁力架，其特征在于，所述的离心管孔内设有限位件，所述限位件用于限定第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁之间的最短距离不为零。
3.根据权利要求1所述的磁力架，其特征在于，所述的弹性伸缩件为弹簧。
4.根据权利要求1所述的磁力架，其特征在于，第一拼接永磁铁与第二拼接永磁铁相对的侧面上设置防滑垫。
5.根据权利要求1所述的磁力架，其特征在于，所述的离心管磁力固定架上的离心管孔呈两排对称分布；两排离心管孔共享第一拼接永磁铁。
6.根据权利要求1所述的磁力架，其特征在于，所述的磁力架包括支架，所述的离心管磁力固定架通过转轴安装在支架上。
7.根据权利要求6所述的磁力架，其特征在于，支架上设置有可拆卸废液收集皿，位于离心管磁力固定架下方。
8.根据权利要求6所述的磁力架，其特征在于，所述的支架上设置有用于固定离心管磁力固定架的定位件。
9.根据权利要求6所述的磁力架，其特征在于，所述的离心管磁力固定架上设置有把手。
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