CN206567091U - 一种磁纯化分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁纯化分离装置，包括旋转机构，至少一个带有容置腔的容器件和磁性部件；所述旋转机构包括至少一个旋转轴，所述磁性部件能够与所述容器件相接，且使在容置腔内具有磁性；所述磁性部件和所述容器件能够沿所述旋转轴旋转。本实用信息通过旋转轴的翻转将废液倾倒出，可避免更换吸液头，对装置 精密度要求也不高。

Description

一种磁纯化分离装置

技术领域

本实用新型涉及用于一种分子纯化的装置，具体涉及一种磁纯化分离装置。

背景技术

磁珠法分子纯化是常用的一种分子纯化的方法。所谓磁珠是指表面对特定分子有特异亲和性的，能被磁铁吸引的微型颗粒。

磁珠纯化的基本过程如下：

a）起始样品。样品已在试管内。样品为液体状，其中既有特定分子也有杂质。先将有对特定分子（比如DNA，某种蛋白质，等等）有特异吸附的磁珠（磁珠已有定义了）加入样品溶液中，并置于自动纯化提取设备上。

b）悬浮。让磁珠充分悬浮，让特定分子吸附在磁珠表面。

c）磁吸。用磁铁将磁珠从液体中吸到磁铁附近，这样，磁珠（协同被吸附的特定分子）就富集于磁铁附近。远离磁铁的液体就不含磁珠，通常称之为上清液。上清液中溶有杂质。

d）液体分离。将上清液与富集的磁珠分离。

e）加液。将富集的磁珠转移到新鲜，不含杂质的清洗液中。在清洗液中特定分子仍附着在磁珠上，而杂质则溶于清洗液里。

以上 b） 到 e）的步骤将杂质稀释。之后可以重复以上 b） 到 e）的步骤，重复数次后，磁珠表面则基本上没有杂质。

以上为吸附和清洗。最后，再次重复以上b）到e）步骤，但是所用的液体为特别的洗脱液。在洗脱液中，并且可以配合以其它洗脱条件，比如加热，磁珠失去特异亲和性，特定分子从磁珠上脱离，溶入洗脱液中。在最后，磁铁收集没有特定分子的磁珠，洗脱液中则含有特定分子的，无杂质。

按以上b）到e）的具体实施，目前市场上的磁珠仪可分为内磁式和外磁式两大类。

内磁式，其特点是在磁吸步骤c），将包有一层保护套的磁铁由上向下在浸入试管中的液体中移动，这样，磁珠就被吸引到保护套表面。 然后进行上述液体分离步骤d），将保护套与磁铁向上提出试管。这样，磁珠被吸在保护套表面，而上清液则留在试管里。然后加液步骤e，将保护套和磁铁移动到第二个试管上方，再向下移动浸入试管中的新鲜液体（试管已经灌装有适当量的新鲜液体）。之后，悬浮步骤，单独将磁铁抽出到试管之外，而保护套滞留在液体中。由于失去磁铁的引力，磁珠脱离保护套表面。这时，适当搅动就可以让磁珠均匀的悬浮在液体中，完成悬浮。

第二个试管完成清洗步骤后再移到第三个事先灌装有新鲜液体的试管。以此类推，每一个清洗和洗脱循环都要有一个预置新鲜液体的试管。

内磁式需要控制三个独立的，较精准的机械运动：磁铁相对于磁铁套的移位，磁铁套浸入和抽出试管的移位运动，和磁铁套从第一个试管移动到第二个试管的运动。这样，内磁式结构复杂。这是内磁式的缺点。 另外，消耗试管也很多。如果需要清洗3次，总共需要5个试管（1个起始样品，三个清洗液，一个洗脱）和一个保护套。

外磁式，其特点是在步骤c）将磁铁置于试管壁外表面，将磁珠收集在接近磁铁的试管壁内表面。然后在步骤d）用移液器将上清液通过移液器抽吸掉。然后在步骤e）用另一组移液器将清洗液或洗脱液注入试管，同时，将磁铁移到远离试管。这样，新鲜液体搅动磁珠，完成步骤b）。

外磁式消耗的试管数量少，磁珠可以在同一个试管中清洗，洗脱。加液也不复杂。但是需要更换吸液头，以防止样品之间的交叉污染。液体分离需要成本较高的精密的移液器。首先，移液器需要精准的位移动力机构，按设定速度将吸液头向下移动直至很接近试管底部。第二，为了紧密配合吸液头，移液器机构要精密加工制造，换吸液头的更换过程需要精准位移控制。第三，增加吸液头的消耗量。另外，某些样品中的杂质有可能阻塞吸液头，致使吸液失败。

发明内容

本发明提供了一种磁纯化分离装置，该装置通过旋转轴的翻转将废液倾倒出，可以避免吸液移液器，避免更换吸液头，减少对容器件的消耗，对部件机构精度要求也不高。

本发明采用的技术方案是：

一种磁纯化分离装置，包括旋转机构，至少一个带有容置腔的容器件和磁性部件；所述旋转机构包括至少一个旋转轴，所述磁性部件能够与所述容器件相靠或相接，且在容置腔内产生磁性；所述磁性部件和所述容器件能够绕所述旋转轴旋转。

优选的，所述磁性部件具有电磁铁或永磁铁。

优选的，所述磁性部件至少部分贴附、包覆或相靠于所述容器件的外侧或内侧。

优选的，所述容器件与支撑件相连，所述支撑件与所述旋转轴相接。支撑件与旋转轴可固接，也可以是可拆卸式连接。

磁性部件能够在所述容器件中有控制地产生磁场，可以采用以下方案：一种优选方案是：磁性部件与一移动机构相连。当需要对磁珠进行吸附时，移动机构带动磁性部件与容器件相近或接触，容置腔内磁珠能感受磁性被捕捉（磁珠朝向磁铁移动并富集于磁铁附近）；当不需要对磁珠进行吸附时，移动机构带动磁性部件远离容器件，容置腔内磁珠被释放（磁珠不感受磁场，可以长时间处于悬浮状态）；本方案适用于电磁铁和永磁铁。

另一种优选方案是：如果磁性部件是电磁铁或包含有电磁铁的部件，那么磁性部件可以和容器件保持接近，且磁性部件连有控制电路：当需要对磁珠进行吸附时，控制电路向电磁铁供电，使电磁铁具有磁性，进而容置腔具有强磁场；当不需要对磁珠进行吸附时，控制电路的输出关闭，使电磁铁不产生磁场，进而容置腔内磁珠不感受磁场。

以上所称移动机构可以优选采用以下方式：所述磁性部件与移动机构相连，移动机构在动力装置的驱动下能够带动所述磁性部件与所述容器件相靠或相接。

进一步优选的，所述移动机构一端与所述旋转轴相连，另一端具有磁性部件，所述移动机构能够绕所述旋转轴旋转。

进一步优选的，所述移动机构为能够伸缩的推杆。

进一步优选的，所述移动机构包括坡型轨道和沿坡形轨道滑动的滑块，所述滑块由轨道接触点、磁性部件组成，所述滑块与所述旋转轴相连并能够绕所述旋转轴旋转，当滑块位于坡形轨道低处时，磁性部件远离所述容器件；当滑块位于坡形轨道中部时，磁性部件靠近或接触于所述容器件；当所述滑块位于坡形轨道高处时，所述容器件和所述滑块能够绕所述旋转轴翻转。

本发明的控制电路可以采用本领域常规的设计，本领域技术人员可以根据需要在不需付出创造性劳动基础上制得。

一种优选的方案中，所述容器件为试管，所述旋转轴与所述试管的中心轴线相垂直。 进一步优选的，所述支撑件为试管架，所述试管架具有供所述试管穿过的安装孔，靠近试管口的端部外侧套设有阻挡圈。

另一种优选的方案中，所述容器件为上部开设若干槽形容置腔的板件，所述旋转轴与所述板件的板面平行。

在其他优选的方案中，所述容置腔为异形容置腔，所述容器件为异形容器件。

本发明中，“磁场”指磁珠所感受到的来自磁性部件的磁性，在悬浮液体中向磁性部件移动。该磁场能够捕捉容器件内的磁珠。永磁铁是充磁后的铁磁材料( 诸如铁、钢、钴-镍等) 来制成。

相对现有技术，本发明达到的有益效果：

利用本发明的装置进行磁珠纯化时，在磁吸过程中，磁性部件利用磁性将磁珠从液体中吸到磁性部件附近，一般为容器件内壁，然后旋转机构带动容器件绕旋转轴翻转，从而将上清液倾倒出容器件，不需要用移液器吸出，也不需要转移到预置新鲜液体的试管，自然也就不需要更换吸液头或试管。上清液倾空之后，将容器件恢复到开口向上的直立位置。之后的加液步骤与外磁法基本相同，此时，使磁性部件跟随移动机构远离容器件，或如果采用电磁铁的话可以通过控制电路使磁性部件不带电，加入新鲜液体。同时可以利用新鲜液体冲击磁珠实现悬浮步骤。另外，也可以利用旋转机构带动容器件的摇摆来进一步搅匀悬浮液。

本发明用翻转倾倒的方式达到清除上清液的目的，需要绕至少一个轴的旋转运动。在本设计中的旋转运动对精度的要求很低。旋转机构的控制可以用常规的廉价的方案，比如，配合有限位开关的直流电机带动的转动。这样就避免了精密控制结构。

附图说明

图1是实施例1的磁纯化分离装置前侧部分结构示意图；

图2是图1中装置的后侧部分结构示意图；

图3是图1装置对分子纯化的过程示意图；

图4是实施例1中磁性部件与容器件的另一种连接方式示意图；

图5是实施例1中磁性部件与容器件的其他连接方式示意图；

图6是磁性部件为电磁铁时，其与容器件的连接方式示意图；

图7是实施例2的磁纯化分离装置上部结构示意图；

图8是图7中装置的下部结构示意图；

图9是图7装置对分子纯化的过程示意图；

图10是实施例2中移动机构的结构示意图；

图11是实施例2中移动机构运动状态示意图；

图12是实施例3中移动机构的结构示意图；

图13是实施例3中移动机构运动状态示意图；

图14是实施例4中移动机构的结构示意图；

图15是实施例4中移动机构运动状态示意图；

图16是实施例5中磁纯化分离装置的结构示意图；

图17是实施例6的磁纯化分离装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例中容器件为试管1，试管1是如图1所示的基本呈圆柱形的试管1，也可以是截面为矩形或其它形状的长筒状试管。本实施例的磁纯化分离装置具有若干并列排列的试管1，试管1内部为容置腔，初始状态时试管1开口朝上，呈直立状态放置（试管轴与水平面大致呈90゜）。旋转机构的旋转轴2控制试管1的翻转，旋转轴2与水平面大致平行，旋转机构还包括电机7，电机7控制旋转轴2的旋转。具体是试管1置于试管架3中，试管架3具有供试管1穿过的安装孔，为了保证试管1翻转时的稳固性，安装孔内还装有O型圈8。靠近试管口的端部外侧套设有阻挡圈6，阻止倾倒出的液体（上清液）沿着管壁流动，防止流动造成污染，而且试管1这种连接方式能够方便的取出或放入试管架3上。试管架3可以是如图1所示的形状，也可以是封闭式的盒体或其他形式。旋转轴2与试管架3连接。试管1外侧连有磁性部件4，磁性部件4与试管1相接触或近似接触，且在容置腔内能够产生磁场，磁性部件4和试管1能够沿旋转轴2旋转。

如图2所示，磁性部件4沿试管1的高度方向设置，磁性部件4为电磁铁或含有电磁铁的部件，磁性部件4连有控制电路控制磁性的有无。

本实施例中，磁性部件4的磁性沿试管1的高度方向是分段分布的，这种实现方式可以是：磁性部件由若干磁性子部件41构成，本实施例中一个试管1外侧具有三个磁性子部件41，磁性子部件41具体个数可根据试管1尺寸任意调整。控制机构能够控制不同水平高度的磁性子部件41磁性的开启。

使本装置进行纯化分离的基本过程如图3所示：

S1.悬浮混合，试管1沿旋转轴2摇摆，以试管1内液体不倾出为准，让磁珠11充分悬浮，并吸附特定分子；S2.磁吸，开启磁性部件4，使磁性部件4吸引磁珠11，磁珠11因吸引而聚集靠近磁性部件4；S3.倾倒上层清液，试管1再次沿旋转轴2翻转，翻转角度大于S1中的摇摆角度，此过程中试管1轴线与水平面成0度或小于0度，比如负5度，负30度，甚至负90度，以上清液能够从试管1中倾倒出来为准；清洗可根据需要重复多次；S4-1.洗脱，试管1恢复直立状态，关闭磁性部件4，使其不具备磁性，加洗脱液，洗脱液在试管中的混匀和倾倒分别重复步骤S1-S3，由于洗脱液用量一般较少，洗脱前的磁吸过程可以只开启位于试管1底部的磁性子部件41，富集磁珠于试管1底部，使洗脱液充分浸润尽可能多的磁珠11。充分洗脱之后开启磁性部件，捕捉磁珠。最后，含有特定分子的洗脱液可以沿用以上倾倒的方式倒入最终的保存试管中。 S4-2. 含有特定分子的洗脱液也可以用常规方法收取，即用移液头5将洗脱液移入最终的保存试管中。

本实施例中磁性部件的另一种安装方式可以是：磁性部件4与移动机构相连，该移动机构能够控制磁性部件，包括每个磁性子部件41与试管接触与否，即当需要捕捉磁珠时，移动机构送磁性部件或部分的磁性子部件41靠近或接触试管1，在容置腔内产生磁场，吸引磁珠11。当进行悬浮等不需要吸引磁珠11时，移动机构带动磁性部件4或部分的磁性子部件41远离试管1，容置腔内无磁场。此时磁性部件4产生的磁吸来自永磁铁或电磁铁。此种安装方式的移动机构可以采用实施例2-5中移动机构的具体结构。

图1-3所示的磁性部件4是设于试管1外壁一侧的，如图4所示，磁性部件4还可以是包覆，或套设于试管1外壁；或者如图5所示在试管四周分布。其他实施例中，如图6所示，若采用电磁铁，电磁铁的线圈可以以螺旋缠绕方式绕于试管外侧。此外，磁性部件还可以设于试管内侧，如固于试管内壁。

实施例2-5

容器件为上部开设若干槽形容置腔（以下简称槽1-1）的板件3-1，如图7-8所示，槽1-1具有较大的宽高比，开口朝上，且为了倾倒液体的方便，槽1-1的一端具有自槽1-1底部向外倾斜的坡形面1-11，槽1-1的另一端可以为直形面，这样采用移液头5吸取洗脱液时更方便。旋转机构的旋转轴2与板件3-1的板面平行或近似平行。磁性部件4设于槽1-1的底部，并沿槽1-1的底面分布设置。

磁性部件4外设于槽1-1底部，具体在板件3-1底部，还可以是嵌入板件3-1内，嵌入板件3-1内的形式选用电磁铁，电磁铁连有控制电路以控制磁场的有无。这样清洗和洗脱时能够控制磁珠吸引与否。此外，磁性部件4也可采用外接移动方式，即磁性部件4与移动机构相连，该移动机构能够控制磁性部件4与槽1-1接触与否，即当需要对磁珠27吸引时，移动机构送磁性部件4靠近或接触槽1-1，在容置腔内产生磁场，吸附磁珠27，当进行混合等不需要吸引磁珠27时，移动机构带动磁性部件4远离槽1-1，容置腔内磁场微弱，不足以吸引磁珠27。

如图9所示，使用装置进行分子纯化分离的过程如下：

T1.悬浮混合。板件3-1带动槽1-1沿旋转轴2摇摆，以槽1-1内液体26不倾出为准，让磁珠27充分悬浮，并吸附特定分子；T2.磁吸。开启磁性部件4（磁性部件的磁性来自永磁铁时，移动机构带动磁性部件4靠近槽），使磁性部件4吸引磁珠27，磁珠27受到吸引而靠近磁性部件4；T3.倾倒上层清液。槽1-1再次沿旋转轴2翻转，翻转角度大于T1中的摇摆角度，以上清液能够从槽1-1中倾倒出来为准；清洗可根据需要重复多次；T4.洗脱，关闭磁性部件4（磁性部件的磁性来自永磁铁时，移动机构带动磁性部件远离槽1-1），使其不具备磁性，加洗脱液，洗脱液在槽1-1中的混匀和倾倒分别重复步骤T1-T3；T5-1.重复步骤T3倾倒洗脱液，将含有特定分子的洗脱液倾倒于保存容器中。或者T5-2.由于洗脱液用量较少，也可以用常规方法吸取洗脱液，即用移液头5将洗脱液吸取。

关于移动机构，在一个优选的实施例中，实施例2中采用以下结构，如图10所示（仅图示容器件的部分结构）：移动机构一端与旋转轴2相连，另一端具有磁性部件4，移动机构能够绕所述旋转轴2旋转。此时移动机构相当于一个移动支架41，板件3-1下方还设有限位支架42，在容器件翻转或旋转时防止旋转过度造成液体洒溅。如图11所示，本实施例中移动支架41的运动过程为：位置1. 磁珠不感受磁性，磁性部件4远离容器件；位置2. 移动机构带有磁性部件4的一端沿旋转轴2旋转至与容器件接触或靠近（使容置腔1-1内磁珠感受到磁性即可）；位置3. 移动机构带有磁性部件4的一端继续按图中反时钟方向旋转，并推动容器件一起翻转，维持磁珠聚集状态，倾倒上清液，倾倒完后回复初始位置，继续下一步操作。以上移动机构和容器件的旋转可分别由两个独立的动力装置如电机来实现，也可以只一个电机或气动气缸活塞来实现。本优选实施例中磁铁为永磁铁。

在另一个优选的实施例3中，移动机构采用以下结构：如图12所示，移动机构为能够上下伸缩运动的推杆41-1，使推杆41-1上下运动有多种方式实现，如电机带动齿轮和齿条；电机带动蜗杆和滑块。在这里气动气缸活塞也可以替代电机。推杆41-1底端固于底座43上，并由动力装置（推动机构）推动其上下运动，推杆41-1顶端连有磁性部件4。本实施例中移动机构的运动过程见图13：

1.推杆41-1处于收缩状态，磁性部件4远离容器件，磁珠不感受磁性；2.推动机构推动推杆41-1上升，至与容器件接触或靠近，磁珠感受磁性，并被捕捉；3. 当容器件转动倾倒上清液，推杆继续上移，磁性部件4保持在容器件底部，维持磁珠被扑捉的状态。以上推杆41-1和容器件的转动可以是用两个独立控制的电机来实现。也可以只用一个电机或气动气缸活塞来实现。容器件自然状况下处于水平位置，如图13所示。这可以通过适当设置容器件和支撑件的重心位置和用于限位的限位支架来实现。当电机带动推杆到以上位置二（即过程2所示位置），磁性部件4贴近容器件，容器件仍然处于水平状态。磁珠聚集之后，电机再继续向上推动推杆41-1，直至实现倾倒上清液。本优选实施例中磁铁为永磁铁。

在另一个优选的实施例4中，移动机构采用以下结构：

移动机构包括坡型轨道44，本实施例中具体为图14所示的从下到上依次增高的阶梯型轨道，和沿坡形轨道滑动44的滑块。滑块由球型（球面形状的半球）触点47、磁性部件组成，磁性部件由支架48和磁铁4组成。球型触点47、支架48和磁铁为一个整体结构。球形触点因重力保持与轨道接触。滑块与旋转轴2相连并能够绕所述旋转轴2旋转，移动机构还包括转轴支架46和转轴支架的移动驱动45，转轴支架的移动驱动45带动转轴支架46移动。转轴支架46进而带动滑块沿坡形轨道44滑动，且随着滑块在坡形轨道44的不同高度，磁铁与容器件距离也不同，即：当滑块位于坡形轨道44低处时，磁性部件受重力影响，磁性部件的磁铁远离容器件，磁珠不受磁性影响，如图15位置1所示；滑块继续滑动，当滑块位于坡形轨道44中部时，磁性部件靠近或接触于容器件；磁珠受磁性影响被捕捉，如图15位置2所示；当滑块位于坡形轨道44高处时，容器件和滑块绕旋转轴2翻转，从而实现上清液的倾倒。如图15位置3所示。

在另一个优选的实施例5中，该实施例是对实施例4的进一步改进，在实施例4中，当滑块位于位置三时，若要使磁性部件再次远离磁珠，则滑块需反向滑动至初始位置，而本实施例中坡形轨道是先低、后高、再低的异形轨道44-1，如图16呈山坡型轨道，当滑块位于如图15的位置三时，若要使磁性部件再次远离磁珠，则滑块只需继续向前滑动。相应位置的异型轨道44-1的高度决定磁珠是磁吸或不不磁吸，倾倒或不不倾倒的状态。

实施例2-5中各容器件的排列不限于图7的直线型排列，也可以是不需付出创造性改进的其他排列方式，如环状、折线状等。

实施例6

本实施例磁化分离装置包括多个容器件，具体为呈近似环状排列的四个，容器件为上部开口的槽状试管1-3，试管1-3具有较大的宽高比，如图17所示，试管1-3水平放置，每个试管1-3固于支撑件3-3上，每个试管1-3各对应一个支撑件3-3和旋转轴2，支撑件3-3与旋转轴2相连并能沿旋转轴2旋转，本实施例的磁化分离装置还包括底座43及固于底座43上的支架431，各旋转轴2固于支架431上，磁性部件4位于容器件下方，磁性部件4固于移动支架上，移动支架结构同实施例3，即采用推杆41-1形式，但在本实施例中每个试管1-3下均对应一个这样的移动支架。各个推杆41-1由电机控制上下伸缩，电机供电可以由电脑程序控制。控制形式包括但不限于：每个试管是单独运动，多个试管同步运动。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种磁纯化分离装置，其特征在于，包括旋转机构，至少一个带有容置腔的容器件和磁性部件；所述旋转机构包括至少一个旋转轴，所述磁性部件能够与所述容器件相靠或相接，且在容置腔内具有磁性；所述磁性部件和所述容器件能够绕所述旋转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述磁性部件至少部分贴附、包覆或相靠于所述容器件的容置腔的外侧或内侧。

3.根据权利要求1所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述容器件与支撑件相连，所述支撑件与所述旋转轴相接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述磁性部件与移动机构相连，移动机构在动力装置的驱动下能够带动所述磁性部件与所述容器件相靠或相接。

5.根据权利要求4所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述移动机构一端与所述旋转轴相连，另一端具有磁性部件，所述移动机构能够绕所述旋转轴旋转。

6.根据权利要求4所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述移动机构为能够伸缩的推杆。

7.根据权利要求4所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述移动机构包括坡型轨道和沿坡形轨道滑动的滑块，所述滑块由轨道接触点、磁性部件组成，所述滑块与所述旋转轴相连并能够绕所述旋转轴旋转，当滑块位于坡形轨道低处时，磁性部件远离所述容器件；当滑块位于坡形轨道中部时，磁性部件靠近或接触于所述容器件；当所述滑块位于坡形轨道高处时，所述容器件和所述滑块能够绕所述旋转轴翻转。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述容器件为试管，所述旋转轴与所述试管的中心轴线相垂直。

9.根据权利要求3所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述支撑件为试管架，所述试管架具有供所述试管穿过的安装孔，靠近试管口的端部外侧套设有阻挡圈。

10.根据权利要求5-7任一项所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述容器件为上部开设若干槽形容置腔的板件，所述旋转轴与所述板件的板面平行。

11.根据权利要求1-3任一项所述的一种磁纯化分离装置，其特征在于，所述容置腔为异形容置腔，所述容器件为异形容器件。