CN204882191U - 流动注射磁珠分离仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流动注射磁珠分离仪器，包括环形的公转盘，公转盘盘底匹配设置有环形的磁钢控制架，公转盘盘面上均匀设置有样品杯、废液杯和磁珠杯，公转盘盘面上还设置有注射针滑轨，注射针滑轨上活动连接有吸液注射针，注射针滑轨还与缓冲液池连接，样品杯、废液杯和磁珠杯内均设置有试管固定套，试管固定套能够自转和振动，用于混合均匀和培育分离液，试管固定套的圆心和吸液注射针的垂直投影点在一条竖直线上，本实用新型解决了现有技术中存在的手工操作的磁力架不能精确控制且不能保证样本的定量分析和检测的问题。

Description

流动注射磁珠分离仪器

技术领域

本实用新型属于免疫磁珠分离系统技术领域，具体涉及一种流动注射磁珠分离仪器。

背景技术

目前国内已经有相当数量的纳米磁珠生产单位，生产各种纳米磁珠产品，国内除少数厂家生产核酸专用分离纯化设备外，还没有一种通用于各种不同用途的纳米磁珠分离的自动化设备。国内大部分分析研究单位仍然使用着手工操作的磁力架。这种现状大大制约了我国在体外诊断技术方面的发展速度，我国中小型的医疗单位，尤其是基层医疗单位，其医疗水平总是处于低下的状态，急需开发一种性价比适宜的移动式磁珠分离仪器装置，来提高中小医院的体外检测水平。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种流动注射磁珠分离仪器，解决了现有技术中存在的手工操作的磁力架不能精确控制且不能保证样本的定量分析和检测的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，流动注射磁珠分离仪器，包括环形的公转盘，公转盘盘底匹配设置有环形的磁钢控制架，公转盘盘面上均匀设置有样品杯、废液杯和磁珠杯，公转盘盘面上还设置有注射针滑轨，注射针滑轨上活动连接有吸液注射针，注射针滑轨还与缓冲液池连接。

本实用新型的特点还在于，

样品杯、废液杯和磁珠杯内均设置有试管固定套，试管固定套能够自转和振动，用于混合均匀和培育分离液。

试管固定套的圆心和吸液注射针的垂直投影点在一条竖直线上。

本实用新型的有益效果是，流动注射磁珠分离仪器，公转盘自动传送样品杯、废液杯和磁珠杯，试管固定套可以自转和振动，用于混合均匀和培育分离液，磁钢控制架用于调整磁场强度，保证磁珠在流动过程中100％的吸附在盘管壁上，而且适合分离不同直径的磁珠。

附图说明

图1是本实用新型流动注射磁珠分离仪器的结构示意图。

图中，1.公转盘，2.磁钢控制架，3.样品杯，4.废液杯，5.磁珠杯，6.注射针滑轨，7.吸液注射针，8.缓冲液池，9.试管固定套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型流动注射磁珠分离仪器，结构如图1所示，包括环形的公转盘1，公转盘1盘底匹配设置有环形的磁钢控制架2，公转盘1盘面上均匀设置有样品杯3、废液杯4和磁珠杯5，公转盘1盘面上还设置有注射针滑轨6，注射针滑轨6上活动连接有吸液注射针7，注射针滑轨6还与缓冲液池8连接，样品杯3、废液杯4和磁珠杯5内均设置有试管固定套9，试管固定套9能够自转和振动，用于混合均匀和培育分离液，试管固定套9的圆心和吸液注射针7的垂直投影点在一条竖直线上。

本实用新型流动注射磁珠分离仪器，具体工作原理如下：

流动注射磁珠分离仪器中公转盘用于自动传送磁珠杯5、样品杯3和废液杯4，试管固定套9可以自转和振动，用于混合均匀和培育分离液，吸液注射针7固定在注射针滑轨6上，在公转盘1旋转时，每个试管固定套9的圆心均通过吸液注射针7的垂直投影点；吸液注射针7除了可以上下移动进行吸液和注液外，还可以横向移动到缓冲液池8的进液口进行注液，对针头的内外壁进行清洗，缓冲液池8用于给吸液注液针7提供缓冲液，对针头的内外壁进行清洗磁钢控制架2用于调整磁场强度。

本实用新型流动注射磁珠分离仪器有以下创新点：

(1)、由一个增加了样品液流程的玻璃盘管——即公转盘1和一个可移动的强磁力稀土磁钢控制架2构成，保证磁珠在流动过程中100％的吸附在盘管壁上，而且适合分离不同直径的磁珠。

(2)、独特的样品处理系统，该系统是集自转、公转和振动于一体的样品处理台，磁珠、样品与缓冲液在这里混合、均匀、培育，实现向磁珠分离系统提供标准样本的目的。

(3)、精确的微量进样系统控制技术，整个系统采用了顺序注射微量进样，控制系统能根据分离要求精确调整进样流量。

(4)、新颖的磁场加入方法及强度控制，本仪器采用了特殊设计的磁钢，由控制系统自动精确的调整磁钢与管壁之间的位置，以保证不同直径磁珠的最大富集量。

本实用新型流动注射磁珠分离仪器的核心部分由一个公转盘和一个有精密机械结构控制的可移动的稀土磁钢控制架构成，公转盘有效地增加了样品液的流程，而磁钢控制架提供了强磁力，使得磁珠在流动过程中100％的吸附在盘管壁上，磁钢控制架的可控移动为精确调整磁场强度提供了保障，以适应不同直径的磁珠。

流动注射磁珠分离仪器包含一个可由计算机控制的集自转、公转和振动的样品处理系统，磁珠，样本与缓冲液进行混合、均匀和培育，形成标准混合液并提供给磁珠分离，在这里我们可以根据不同的样本，选择不同的液量和处理时间，制定样本前处理标准程序。

为了对不同直径和种类的磁珠和样品进行标定，必须用不同强度的磁场对其分离，对于直径较大磁珠，其质量相对也较大，故其流动惯性也较大，所以在分离小磁珠的磁场中，较大直径的磁珠可能就会漏掉，而在分离大磁珠的磁场中可能就会造成小磁珠的堆积，难以清洗，所以采用磁场可变的分离可以有效的解决此问题。

本实用新型采用了特殊设计的磁钢控制架，该磁钢控制架为一组磁钢，合成磁场的磁力线呈扁平状，而分离液体接触的部分为准平面，所以磁珠在分离的过程中基本是分散平铺的状态，避免了堆积的状态，这样使得分离出来的磁珠等容易清洗，不仅减少了分离时间，同时可以大大提高分离纯度。另外可以根据需要用自动控制系统精确的调整磁钢控制架与公转盘之间的位置，以保证磁珠的最大富集量。

本实用新型基于单片机和FPGA电路的双层嵌入式控制系统、蠕动泵步进电机驱动系统，本机的驱动系统具有很宽的调速特性，流量的调节还可通过对蠕动泵速度调节实现，大大的拓展了流量的调节范围，蠕动泵头直接安装于步进电机的转动轴上，因此在运行过程中，无论启动、停止、变速及反转，泵头的定位都十分精确，蠕动泵驱动电路采用的微步技术，不但有效地克服了常规步进电机所特有的低速脉动与共振现象，而且保证了蠕动泵速度重复误差为零，绝对误差则小于0.5转/分。在整个速度范围内，蠕动泵都具有良好的运行稳定型与运行力矩。实际测试结果表明，在各种运行条件下，该蠕动泵的流量误差都不大于0.5％。

本实用新型依据的是磁泳的基本原理，磁泳是指粘性介质中的磁性粒子在外加磁场作用下的运动，可与粘性介质中带电子在外加电场作用下产生的电泳运动相类比。在磁场的作用下磁性粒子的磁势能用下式表示：

$U=-\frac{({\mathrm{\χ}}_p-{\mathrm{\χ}}_m)}{2{\mathrm{\μ}}_0}{\mathrm{VB}}^2---\left(1\right)$

式中，X_P和X_m分别表示磁性粒子的磁化率和粘性介质的磁化率,μ₀表示真空中的磁导率，B表示磁场的磁通量密度，V表示磁性粒子的体积。

作用在磁性粒子上的磁性力Fmag为磁势能的负梯度，即下式：

$\begin{array}{c}{F}_{mag}=-gradU\\ =\frac{({\mathrm{\χ}}_p-{\mathrm{\χ}}_m)}{{\mathrm{\μ}}_0}V\▿B\end{array}---\left(2\right)$

式中为微分算子。

在非匀强的磁场中的磁性粒子将在磁性力的作用下产生运动，磁性粒子在迁移的过程中会受到粘滞力Fdrag的作用，根据Stokes定律：

F_drag＝6πηru_m(3)

式中η表示介质的粘度，r表示磁性粒子的半径，u_m表示磁性粒子在磁性力作用下的运动速度。

磁性粒子的磁运动可以认为是准静态的过程即平衡运动过程，则：

F_mag＝F_drag(4)

将式(2)和(3)代入式(4)，并利用整理得磁性粒子的运动速度：

$u_m=\frac{2}{9}\frac{{\mathrm{\Δ\χr}}^2}{\mathrm{\η}}\▿\left(\frac{B^2}{2{\mathrm{\μ}}_0}\right)---\left(5\right)$

式中，△X＝Xp一Xm，即磁性粒子相对于介质的磁化率，上式可以分成两部分：磁性粒子和介质的性质对u_m的贡献及外磁场对u_m的贡献，即定义下式：

$m=\frac{2}{9}\frac{{\mathrm{\Δ\χr}}^2}{\mathrm{\η}}---\left(6\right)$

$S_m=\▿\left(\frac{B^2}{2{\mathrm{\μ}}_0}\right)---\left(7\right)$

因此

u_m＝mS_m(8)

式中m为磁泳淌度，Sm为外磁场的强度，磁性粒子淌度的差异使得不同的磁性粒子可以在磁场作用下得到分离，磁性粒子的分离度可以用磁性粒子之间的高斯淌度分布来估算：

$R=\frac{\mathrm{\Δ}m}{2({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}---\left(9\right)$

式中△m表示两种磁性粒子平均淌度的差值，σ为磁性粒子淌度的标准偏差。

按照操作模式，磁泳分离可以分为间歇和连续两种模式：在间歇模式中，通常将含有样品溶液的试管或微孔板置于磁性分离架上，具有磁响应性的样本成分被磁铁吸引而与样本中的其他成分相互分离。而在连续模式中，通常在样品溶液流动通道的正交方向置一磁场，溶液中不同磁响应性的微粒流动过程中，由于所受的外磁场力不同，在分离通道中有不同的运动轨迹和不同的停留位置，从而得以分离。

Claims (3)

1.流动注射磁珠分离仪器，其特征在于，包括环形的公转盘(1)，公转盘(1)盘底匹配设置有环形的磁钢控制架(2)，公转盘(1)盘面上均匀设置有样品杯(3)、废液杯(4)和磁珠杯(5)，公转盘(1)盘面上还设置有注射针滑轨(6)，注射针滑轨(6)上活动连接有吸液注射针(7)，注射针滑轨(6)还与缓冲液池(8)连接。

2.根据权利要求1所述的流动注射磁珠分离仪器，其特征在于，所述样品杯(3)、废液杯(4)和磁珠杯(5)内均设置有试管固定套(9)，试管固定套(9)能够自转和振动，用于混合均匀和培育分离液。

3.根据权利要求2所述的流动注射磁珠分离仪器，其特征在于，所述试管固定套(9)的圆心和吸液注射针(7)的垂直投影点在一条竖直线上。