WO2002094446A1 - Magnetic filter for separating flowing magnetic objects - Google Patents

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WO2002094446A1
WO2002094446A1 PCT/EP2002/005682 EP0205682W WO02094446A1 WO 2002094446 A1 WO2002094446 A1 WO 2002094446A1 EP 0205682 W EP0205682 W EP 0205682W WO 02094446 A1 WO02094446 A1 WO 02094446A1
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WO
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magnetic field
magnetic
generator
flow channels
filter according
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Application number
PCT/EP2002/005682
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Inventor
Michael K. Bahr
Thomas Kober
Joachim Clement
Manuela Schwalbe
Ernst Madai
Kay-Oliver Kliche
Gerhard Ifland
Original Assignee
Biomedical Apherese Systeme Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/034—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit characterised by the matrix elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/035—Open gradient magnetic separators, i.e. separators in which the gap is unobstructed, characterised by the configuration of the gap

Definitions

  • Magnetic filter for the separation of flowing magnetic objects
  • the invention relates to a magnetic filter for separating flowing magnetic objects according to the preamble of patent claim 1.
  • Magnetic filters for separating flowing magnetic objects from biological systems are known. Great efforts are currently underway in biological fluids, such as. B. to mark blood, cells present there, biomacromolecules or specifically introduced pharmaceutical preparations in a magnetically targeted manner in order to then remove these magnetically marked objects from this biological dispersion for therapeutic or diagnostic reasons.
  • biological fluids such as. B. to mark blood, cells present there, biomacromolecules or specifically introduced pharmaceutical preparations in a magnetically targeted manner in order to then remove these magnetically marked objects from this biological dispersion for therapeutic or diagnostic reasons.
  • the biological liquid containing magnetically marked objects is contacted with a so-called magnetic filter in order to remove the magnetically marked objects from the biological dispersion z ⁇ by means of magnetic force. This magnetic filtration can take place both continuously and discontinuously.
  • a separation device for the magnetic separation of biological particles such as cells, but also molecular structures such as. B. enzymes, antigens, Antikörr described by or other biological substances that previously to a magnetizable component such. B. magnetic microspheres are bound.
  • the separation takes place from the liquid phase in a flow system.
  • Such particles, which contain the magnetizable component are held in the magnetic field, while at the same time all other constituents are carried on with the liquid flow.
  • This separating device consists of at least one electromagnet, between the poles of which one or more capillaries functioning as flow channels are arranged, in which the magnetically marked objects are held on the capillary wall due to the effect of the external magnetic field. It has been shown that this type of action of a magnetic field on a flowing medium leads to an insufficient separation of the magnetic objects, since with this arrangement the magnetic field generator cannot act on the dispersion with a sufficient magnetic force.
  • WO 99/19071 describes a device in which flow channels are arranged between the poles of a magnet which, owing to a special configuration of the inner surface of the magnetic poles which are in contact with the flow channels, have a high magnetic field gradient are exposed.
  • the flow channels are placed in a quasi-two-dimensional manner between the poles of the magnet. With this described sawtooth-like profiling of the inner surface of the magnets, a targeted effect of a magnetic field gradient on the flow channels is achieved.
  • an independent filter unit is also described, which is essentially two-dimensional.
  • the device described has several disadvantages.
  • Directional magnetic field gradients are generated by the sawtooth-shaped surface profiling of the inside of the magnets, but only partial areas of the throughflow channels can be reached, so that the entire inside surface of the throughflow channels cannot be used to deposit magnetically marked objects.
  • this arrangement of magnets and flow channels does not allow a large number of flow channels to be delivered in a three-dimensional, compact arrangement, so that rapid magnetic filtration for biological liquids such as. B. blood would hardly come into question here.
  • the invention has for its object to provide a device with which by relatively small addition of magnetic particles for marking biological objects, the marked objects can be separated from even weaker magnetizable or non-magnetic objects in a flow-through method, with high selectivity due to the competition of tractive forces Flow and magnetic forces, high throughput through a variety of closed flow paths and protection of biological objects by preventing direct contact between them and the gradient generators.
  • a magnetic filter for separating flowing, magnetic objects from biological dispersions with an inflow and an outflow consisting of a filter space enclosed by the filter housing, in which flow channels, which are combined with magnetic field generators, is proposed and which is characterized in that around the flow channels are arranged around magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators.
  • the magnetic field generators and / or the magnetic field gradients around the through-flow channels are arranged on all sides and immediately closely fitting.
  • the flow channels are partially or completely limited by the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators.
  • the flow channels and magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are arranged in a multiplicity of combinations in the filter space of the magnetic filter, filling the filter space.
  • the inner wall of the throughflow channels be made of biologically and chemically inert materials, such as e.g. Polymers.
  • the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators can be arranged outside and / or inside the flow channels, so that the magnetic fields have a particularly intensive influence.
  • Particularly suitable as magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are wires, particles in micro or macro design, rods be, sieves, nets, spheres, profiled plates, expanded metal grids made of ferromagnetic materials and many other shapes, not shown here.
  • the flow channels are hollow fibers which allow a particularly small flow cross section per fiber and can therefore be optimally arranged in a bundled form between the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators.
  • the magnetic filter is characterized in that a multiplicity of throughflow channels are formed in a gap-like manner and are connected in parallel in terms of flow and have a flexible wall which adapts to the shape of the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators or is closely attached to them, so that Here too, an intensive influence of the magnetic fields on the flowing biological fluid is achieved.
  • casting compounds or non-magnetic cross struts serve as spacers. Other forms of spacers are not specifically mentioned here, but are part of the invention.
  • As a magnetic field generator and / or magnetic field gradient generator - electric and / or permanent magnets are used.
  • the diameter of the flow channels is from 50 ⁇ m to 2000 ⁇ m, in particular 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, with a wall thickness of the flow channels of approximately 20 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably 20 ⁇ m to 100 ⁇ m, limited, their cross-sectional shape being adapted to the shape of the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators.
  • the magnetic field gradient generators are arranged to increase or decrease in the direction of flow, and they have an extension of 50 ⁇ m to 2000 ⁇ m, in particular 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, in the direction of the magnetic field.
  • magnetic field generators arranged on the magnetic filter housing are arranged in order to intensify the magnetic field effect on the flowing biological fluid, wherein the magnetic filter housing can also have magnetic field or magnetic field gradient-generating properties.
  • the magnetic field generators are designed such that they generate an increasing or decreasing magnetic field in the direction of flow of the biological fluid.
  • the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators in the form of wires are arranged in a spiral surrounding the flow channels in the form of hollow fibers.
  • magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are also possible to arrange parallel to the flow channels. Furthermore, it is possible to arrange the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators transversely to the flow channels. In addition, it is possible to arrange the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators transversely in one part of the filter housing and in another part parallel to the throughflow channels. Which of the proposed arrangements are used depends essentially on the magnetic properties of the flowing liquid.
  • the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators are designed as current-carrying wires and by means of an insulating layer to prevent short-circuiting with one another and from the flow channels separated.
  • the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are designed as rods made of permanent magnetic material and are arranged close to the flow channels.
  • the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators have a profile in the direction of flow and, using this profile, are arranged closely adjacent to the throughflow channels.
  • the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are covered with a protective layer and are arranged by mutual contact, forming the flow channels.
  • FIG. 4 shows a hollow-fiber-shaped flow channel, the cross section of which adapts to the shape of the magnetic field gradient generators
  • FIG. 7 shows a magnetic filter with a spacer between the magnetic field gradient generator and the flow channel, the magnetic field gradient generator being increasingly designed in the direction of flow,
  • the magnetic filter 1 shows a magnetic filter which has an input-side coupling device 40 and an output-side coupling device 50, with which the insertion into an existing flow system which contains the magnetically marked biological objects is easily possible.
  • the input-side coupling device 40 and the output-side coupling device 50 are connected to a magnetic filter housing 1 by means of a fixing element 2, which can be designed, for example, as a union nut.
  • the magnetic field generator 21 can have an increasing magnetic field in the direction of flow. This results in a more uniform deposition of magnetically marked objects on the separation surface of the flow channels 30.
  • Magnetic field generators 21 are arranged on the outside of the magnetic filter housing 1. Permanent magnets are provided here as magnetic field generators.
  • the magnetic filter housing 1 encloses a filter space 10.
  • a bundle of flow channels 30 are provided in the filter space 10, between which magnetic field gradient generators 20 are arranged.
  • the separation area within the flow channels 30 is dimensioned such that all magnetically marked biological objects can be separated within a predetermined dispersion volume.
  • Fig. La shows a magnetic filter, which is fundamentally constructed, like that according to Fig.l. The difference between the two is that the input-side coupling device 40 and the output-side coupling device 50 are arranged on the same side.
  • the 2 also shows a magnetic filter with a field generation by a magnetic field generator 21, which is arranged outside the magnetic filter housing 1.
  • the magnetic field generator 21, which is also designed here as a permanent magnet, has an increasing magnetic field in the direction of flow. This results in a more uniform deposition of magnetically marked objects on the separation surface of the flow channels 30.
  • FIG. 2a shows the cross section through a magnetic filter with a magnetic field generator 21, designed as a permanent magnet, outside the magnetic filter housing 1, in which a uniformly dense packing of magnetic field gradient generators 20 and flow channels 30 is forced by an adapted shape of the cross section of the filter space 10.
  • the flow channels 30 can either be formed as hollow fibers or can simply result as gaps between the magnetic field gradient generators 20 which are in contact with one another.
  • FIG. 3 shows a number of adjacent magnetic field gradient generators 20, which are designed as particles or wires and are in direct contact with flow channels 30, which are designed as hollow fibers.
  • the flow channel 30 is shaped such that its cross section adapts directly to the cross-sectional shape of the magnetic field gradient generator 20.
  • a wall 31 of the flow channel 30 partially encloses the magnetic field gradient generator 20.
  • FIG. 5 shows a plurality of plate-shaped magnetic field gradient generators 20 whose contact surfaces with the flow channels 30 are tooth-shaped, so that an optimal formation of the magnetic field gradient in the direction of a basic field direction 22 is achieved in this way.
  • FIG. 6 shows flow channels 30 in the form of a gap, which have magnetic field gradient generators 20 in the region of the wall 31 in close proximity to one another.
  • spacers 33 are provided between flow-through channels 30, since the magnetic field gradient generators 20 are increasingly formed in the flow-through direction 32 in the case of a basic field direction 22.
  • the magnetic field gradient generators 20 are designed as wires that run partly parallel and partly transverse to the flow direction 32. •
  • FIG. 9 shows a spiral arrangement of the magnetic field gradient generators 20 around the flow channels 30.
  • the magnetic field and magnetic field gradient are generated by current-carrying wires 23, which are surrounded by an insulation 24.
  • the insulation 24 can also be a thermal insulation if the wires 23 are superconductive by cooling to very low temperatures.
  • the throughflow channel 30 in turn lies closely against the magnetic field and magnetic field gradient generators 23.
  • the magnetic field and magnetic field gradient are generated by rod-shaped permanent magnets 27, whose polar direction 25 is directed perpendicular to the rod axis.
  • the flow channel 30 in turn lies closely against the magnetic field and magnetic field gradient generators 27.
  • a magnetic field 22 from external magnetic field generators acts on profiled magnetic field gradient generators 20 which are in close contact with flow channels 30.
  • the profiling means that not only do 32 magnetic forces act transversely to the direction of flow, but also parallel or antiparallel to the direction of flow, thereby preventing the magnetically marked biological objects from being entrained by the flow.
  • ferromagnetic gradient generators 20 with protective layers 28 are magnetized by the external field 22.
  • the gradient generators 20 are pressed close together so that flow channels 30 form between the gradient generators.

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

The invention relates to a magnetic filter for separating flowing magnetic objects. The aim of the invention is to provide a device, by which means biological objects - which are marked by adding a relatively small amount of magnetic particles for marking biological objects - can be separated from less magnetisable or non-magnetisable objects according to a circulatory method. According to the invention, high separation effects can be achieved as a result of the competition between sweeping forces of the current and magnetic forces; a high throughput is achieved by means of a plurality of closed flow paths; and biological objects are protected by preventing direct contact between the same and the gradient producers. To this end, a magnetic filter is used to separate flowing magnetic objects from biological dispersions, by means of coupling devices which are arranged on the input side and the output side of a filter housing. Said magnetic filter consists of a filter chamber which is surrounded by the filter housing, and in which flow channels (30) are combined with magnetic field producers (21), and is characterised in that magnetic field producers (21) and/or magnetic field gradient producers (20) are arranged around the flow channels (30).

Description

Magnetfilter zur Abtrennung von strömenden magnetischen Objekten Magnetic filter for the separation of flowing magnetic objects
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfilter zur Abtrennung von strömenden magnetischen Objekten gemäß dem O- berbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a magnetic filter for separating flowing magnetic objects according to the preamble of patent claim 1.
Magnetfilter zur Abtrennung von strömenden magnetischen Objekten aus biologischen Systemen sind bekannt. Gegenwärtig werden große Anstrengungen unternommen, in biologischen Flüssigkeiten, wie z. B. Blut, dort vorhandene Zellen, Biomakromoleküle oder gezielt eingebrachte pharmazeutische Zubereitungen magnetisch zielgerichtet zu markieren, um dann aus therapeutischen oder diagnostischen Gründen diese magnetisch markierten Objekte aus dieser biologischen Disper- sion zu entfernen. Hierbei wird die magnetisch markierte Objekte enthaltende biologische Flüssigkeit mit einem sogenannten Magnetfilter kontaktiert, um die magnetisch markierten Objekte mittels magnetischer Kraft aus der biologischen Dispersion zμ entfernen. Diese Magnetfiltration kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich erfolgen.Magnetic filters for separating flowing magnetic objects from biological systems are known. Great efforts are currently underway in biological fluids, such as. B. to mark blood, cells present there, biomacromolecules or specifically introduced pharmaceutical preparations in a magnetically targeted manner in order to then remove these magnetically marked objects from this biological dispersion for therapeutic or diagnostic reasons. Here, the biological liquid containing magnetically marked objects is contacted with a so-called magnetic filter in order to remove the magnetically marked objects from the biological dispersion zμ by means of magnetic force. This magnetic filtration can take place both continuously and discontinuously.
In der WO 92/04961 werden Drähte oder Geflechte aus ferro- magnetischem magnetisiertem Material in die nicht strömende biologische Flüssigkeit eingetaucht und vorher magnetisch markierte Objekt wandern an das magnetisierte Material heran und. können dort fixiert werden. Diese diskontinuierlich durchgeführte Herauεfilterung magnetisch markierter Objekte hat jedoch den Nachteil, dass durch die unmittelbare Berührung der biologischen Dispersion mit den magnetisierten ferromagnetischen Materialien unerwünschte Veränderungen der biologischen Dispersion nicht ausgeschlossen werden können. Hinzu kommt, dass eine diskontinuierliche Magnetfilterung von beispielsweise Blut bei in-vivo-Anwendung j , insbesondere bei einer therapeutischen Behandlung, die auf eine Abtrennung von Krebszellen gerichtet ist, die Gefahren nachteiliger Veränderungen des Blutes relativ groß sind.In WO 92/04961 wires or braids made of ferromagnetic magnetized material are immersed in the non-flowing biological fluid and previously magnetically marked objects migrate to the magnetized material and. can be fixed there. This discontinuously performed filtering of magnetically marked objects has the disadvantage, however, that undesirable changes result from the direct contact of the biological dispersion with the magnetized ferromagnetic materials biological dispersion cannot be excluded. In addition, discontinuous magnetic filtering of, for example, blood when used in vivo j, in particular in the case of a therapeutic treatment aimed at separating cancer cells, the dangers of disadvantageous changes in the blood are relatively great.
In der DE 3522365 wird ein Trenngerät für die magnetische Abtrennung von biologischen Partikeln wie Zellen, aber auch molekulare Strukturen wie z. B. Enzyme, Antigene, Antikörr per oder andere biologische Substanzen beschrieben, die vorher an eine magnetisierbare Komponente wie z. B. magnetische Mikrospheres gebunden sind. Die Abtrennung erfolgt dabei aus flüssiger Phase in einem Durchflusssystem. Dabei werden solche Partikel, die die magnetisierbare Komponente enthalten, im Magnetfeld festgehalten, .während gleichzeitig alle übrigen Bestandteile mit dem Flüssigkeitsstrom weitergeführt werden. Dieses Trenngerät besteht aus mindestens einem Elektromagneten, zwischen dessen Polen eine oder mehrere als Durchflusskanäle fungierende Kapillaren angeordnet sind, in denen aufgrund der Wirkung des äußeren Magnetfeldes die magnetisch markierten Objekte an der Kapillarwand festgehalten werden. Es hat sich gezeigt, dass diese Art der Einwirkung eines magnetischen Feldes auf ein strömendes Medium zu einer nicht ausreichenden Abtrennung der magnetischen Objekte führt, da bei dieser Anordnung der Magnetfelderzeuger keine ausreichende Magnetkraft auf die Dispersion wirken kann.In DE 3522365 a separation device for the magnetic separation of biological particles such as cells, but also molecular structures such as. B. enzymes, antigens, Antikörr described by or other biological substances that previously to a magnetizable component such. B. magnetic microspheres are bound. The separation takes place from the liquid phase in a flow system. Such particles, which contain the magnetizable component, are held in the magnetic field, while at the same time all other constituents are carried on with the liquid flow. This separating device consists of at least one electromagnet, between the poles of which one or more capillaries functioning as flow channels are arranged, in which the magnetically marked objects are held on the capillary wall due to the effect of the external magnetic field. It has been shown that this type of action of a magnetic field on a flowing medium leads to an insufficient separation of the magnetic objects, since with this arrangement the magnetic field generator cannot act on the dispersion with a sufficient magnetic force.
In der WO 99/19071 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwischen den Polen eines Magneten Durchströmungskanäle angeordnet sind, die aufgrund einer besonderen Ausgestaltung der an den Durchströmungskanälen anliegenden Innen- Oberfläche der Magnetpole einem hohen Magnetfeldgradienten ausgesetzt sind. Die Durchströmungskanäle sind hierbei quasi zweidimensional zwischen den Polen des Magneten plaziert. Bei dieser beschriebenen sägezahnähnlichen Profilierung der Innenoberfläche der Magneten wird eine gezielte Wirkung eines Magnetfeldgradienten auf die Durchströmungs- kanäle erreicht . Durch Einbau der Magnete und der Durchströmungskanäle in ein entsprechendes Gehäuse mit Zu- und Abfluß für das strömende Medium erhält man eine hier ebenfalls beschriebene selbständige Filtereinheit, die im We- sentlichen zweidimensional ausgebildet ist.WO 99/19071 describes a device in which flow channels are arranged between the poles of a magnet which, owing to a special configuration of the inner surface of the magnetic poles which are in contact with the flow channels, have a high magnetic field gradient are exposed. The flow channels are placed in a quasi-two-dimensional manner between the poles of the magnet. With this described sawtooth-like profiling of the inner surface of the magnets, a targeted effect of a magnetic field gradient on the flow channels is achieved. By installing the magnets and the flow channels in a corresponding housing with inflow and outflow for the flowing medium, an independent filter unit is also described, which is essentially two-dimensional.
Das beschriebene Gerät weist verschiedene Nachteile auf. Durch die sägezahnförmige Oberflächenprofilierung der Innenseite der Magneten werden zwar gerichtete Magnetfeldgradienten erzeugt, allerdings erreicht man dadurch auch nur Teilbereiche der Durchströmungskanäle, so dass hier die gesamte Innenoberfläche der Durchströmungskanäle nicht zur Ablagerung magnetisch markierter Objekte genutzt werden kann. Zum Anderen erlaubt diese Anordnung von Magneten und Durchströmungskanäle nicht eine große Anzahl von Durchströ- mungskanalen in dreidimensionaler kompakter Anordnung zu liefern, so dass eine zügige Magnetfiltration für biologische Flüssigkeiten wie z. B. Blut hier kaum in Frage kommen würde.The device described has several disadvantages. Directional magnetic field gradients are generated by the sawtooth-shaped surface profiling of the inside of the magnets, but only partial areas of the throughflow channels can be reached, so that the entire inside surface of the throughflow channels cannot be used to deposit magnetically marked objects. On the other hand, this arrangement of magnets and flow channels does not allow a large number of flow channels to be delivered in a three-dimensional, compact arrangement, so that rapid magnetic filtration for biological liquids such as. B. blood would hardly come into question here.
Es hat sich gezeigt, dass Geräte, bei denen magnetisch markierte biologische Dispersionen kontinuierlich einem Filter zugeführt werden, aufgrund der geringen Reichweite starker Gradientenfelder, nur schwer so zu verwirklichen sind, dass reine Trennprodukte geliefert werden. Oft wird auf zusätz- liehe Manipulationen ausgewichen, die für eine therapeutische Anwendung beim Menschen nicht geeignet sind.It has been shown that devices in which magnetically marked biological dispersions are continuously fed to a filter, due to the short range of strong gradient fields, are difficult to implement in such a way that pure separation products are supplied. Additional manipulations are often used which are not suitable for therapeutic use in humans.
Vorrichtungen, bei denen die Gradientenerzeuger direkt mit dem zu trennenden Medium in Kontakt kommen und magnetisch markierte Objekte direkt am Gradientenerzeuger anhaften, sind in der Regel für die Trennaufgabe gut geeignet. Da man mit entsprechend gestalteten Gradientenerzeugern große Volumina ausfüllen kann, sind auch große Durchsätze im Durchfluß möglich. -Nachteilig ist jedoch, dass auch unmarkierte Objekte mechanisch festgehalten werden und biologische Objekte durch die feingliedrigen Gradientenerzeuger beschädigt werden können. Möglich ist es auch, dass die anziehenden Magnetkräfte so groß sind, dass Beschädigungen an biologischen Objekten entstehen können. Daher gibt es viele Ausgestaltungen, bei denen ein direkter Kontakt zwischen Gradientenerzeugern und strömender biologischer Dispersion verhindert wird. Allerdings ist dabei zu beachten, dass die wirksame Magnetkraft bereits durch die Wandstärke von separaten Durchflusskanälen spürbar herabge- setzt wird. Deshalb arbeiten diese Ausgestaltungen vorzugsweise diskontinuierlich bzw. mit sehr geringen Durchflussmengen oder auch mit sehr starker magnetischer Markierung, so dass hier eher eine Anwendung für diagnostische Zwecke als für therapeutische möglich erscheint.Devices in which the gradient generators come into direct contact with the medium to be separated and magnetically marked objects adhere directly to the gradient generator, are generally well suited for the separation task. Since large volumes can be filled with appropriately designed gradient generators, large throughputs in the flow are also possible. However, it is disadvantageous that even unmarked objects are mechanically held in place and biological objects can be damaged by the delicate gradient generators. It is also possible that the attractive magnetic forces are so great that damage to biological objects can occur. There are therefore many configurations in which direct contact between gradient generators and flowing biological dispersion is prevented. However, it should be noted that the effective magnetic force is already noticeably reduced by the wall thickness of separate flow channels. For this reason, these configurations preferably work discontinuously or with very low flow rates or with very strong magnetic marking, so that an application for diagnostic purposes rather than for therapeutic purposes appears to be possible here.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät bereitzustellen, mit dem durch relativ geringen Zusatz von magnetischen Teilchen zur Markierung biologischer Objekte die markierten Objekte von noch schwächer magnetisierbaren oder unmagnetischen Objekten in einem Durchflussverfahren abgetrennt werden können, wobei hohe Trennschärfe durch die Konkurrenz von Schleppkräften der Strömung und Magnetkräften, hoher Durchsatz durch eine Vielzahl von abgeschlossenen Strömungspfaden und Schonung biologischer Objekte durch Verhinderung eines direkten Kontaktes zwischen diesen und den Gradientenerzeugern erreicht wird.The invention has for its object to provide a device with which by relatively small addition of magnetic particles for marking biological objects, the marked objects can be separated from even weaker magnetizable or non-magnetic objects in a flow-through method, with high selectivity due to the competition of tractive forces Flow and magnetic forces, high throughput through a variety of closed flow paths and protection of biological objects by preventing direct contact between them and the gradient generators.
Die Lösung der Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Demnach wird ein Magnetfilter zur Abtrennung von strömenden, magnetischen Objekten aus biologischen Dispersionen mit einem Zu- und einem Abfluß, bestehend aus einem vom Filtergehäuse umschlossenen Filterraum, in dem durch Strömungskanäle, die mit Magnetfelderzeugern kombiniert sind, vorgeschlagen und der dadurch gekennzeichnet ist, dass um die Durchströmungskanäle herum Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger angeordnet sind.The object is achieved with the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims. Accordingly, a magnetic filter for separating flowing, magnetic objects from biological dispersions with an inflow and an outflow, consisting of a filter space enclosed by the filter housing, in which flow channels, which are combined with magnetic field generators, is proposed and which is characterized in that around the flow channels are arranged around magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators.
In einer Ausführung der Erfindung sind die Magnetfelderzeuger und/oder die Magnetfeldgradienten um die Durchstromungskan le herum allseitig und unmittelbar eng anliegend angeordnet. Die Durchströmungskanäle sind durch die Magnet- felderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger teilweise oder vollständig, begrenzt .In one embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or the magnetic field gradients around the through-flow channels are arranged on all sides and immediately closely fitting. The flow channels are partially or completely limited by the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind im Filterraum des Magnetfilters die Durchströmungskanäle und Magnet- felderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger in einer Vielzahl von Kombinationen, den Filterraum ausfüllend, angeordnet. In Anbetracht der Tatsache, dass insbesondere biologische Materialien mit dem erfindungsgemäßen Magnet- filter behandelt werden sollen, wird vorgeschlagen, die in- nere Wandung der Durchströmungskanäle aus biologisch und chemisch inerten Materialien, wie z.B. Polymeren, herzustellen.In a further embodiment of the invention, the flow channels and magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are arranged in a multiplicity of combinations in the filter space of the magnetic filter, filling the filter space. In view of the fact that in particular biological materials are to be treated with the magnetic filter according to the invention, it is proposed that the inner wall of the throughflow channels be made of biologically and chemically inert materials, such as e.g. Polymers.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Mag- netfelderzeuger und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuge außerhalb und/oder innerhalb der Durchströmungskanäle angeordnet werden, so dass eine besonders intensive Einflußnahme der Magnetfelder gegeben ist. Als Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger eignen sich insbeson- dere Drähte, Teilchen in Mikro- oder Makroausführung, Stä- be, Siebe, Netze, Kugeln, profilierte Platten, Streckmetallgitter aus ferromagnetischen Materialien und viele andere, hier nicht weiter aufgeführte, Formen.In a further embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators can be arranged outside and / or inside the flow channels, so that the magnetic fields have a particularly intensive influence. Particularly suitable as magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are wires, particles in micro or macro design, rods be, sieves, nets, spheres, profiled plates, expanded metal grids made of ferromagnetic materials and many other shapes, not shown here.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung sind die Strömungskanäle Hohlfasern, die .einen besonders geringen Strömungsquerschnitt pro Faser zulassen und sich deshalb in gebündelter Form zwischen den Magnetfelderzeugern und/oder den Magnetfeldgradientenerzeugern optimal anordnen lassen.In a special embodiment of the invention, the flow channels are hollow fibers which allow a particularly small flow cross section per fiber and can therefore be optimally arranged in a bundled form between the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators.
In einer weiteren Ausbildung ist der Magnetfilter dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Durchströmungskanä- len spaltförmig ausgebildet und strömungεmäßig parallel geschaltet ist und eine flexible Wandung besitzt, die sich der Form der Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger anpaßt bzw. an diesem eng anliegt, so dass auch hier eine intensive Einwirkung der Magnetfelder auf die durchströmende, biologische Flüssigkeit erreicht wird. Aufgrund der stark wirkenden Magnetfelder ist. es zweckmäßig, zwischen den Magnetfelderzeugern und/oder den Magnetfeldgradientenerzeugern und/oder den Durchströmungskanälen Abstandshalter anzuordnen. Als Abstandshalter dienen insbesondere Vergusεmassen oder unmagnetische Querstreben. Andere Formen von Abstandshaltern sind hier nicht besonders er- wähnt, jedoch Bestandteil der Erfindung. Als Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger - werden Elektro- und/oder Permanentmagnete eingesetzt.In a further embodiment, the magnetic filter is characterized in that a multiplicity of throughflow channels are formed in a gap-like manner and are connected in parallel in terms of flow and have a flexible wall which adapts to the shape of the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators or is closely attached to them, so that Here too, an intensive influence of the magnetic fields on the flowing biological fluid is achieved. Because of the strong magnetic fields. it is expedient to arrange spacers between the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators and / or the throughflow channels. In particular, casting compounds or non-magnetic cross struts serve as spacers. Other forms of spacers are not specifically mentioned here, but are part of the invention. As a magnetic field generator and / or magnetic field gradient generator - electric and / or permanent magnets are used.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Durch- messer der Durchströmungskanäle auf 50 μm bis 2000 μm, insbesondere 100 μm bis 300 μm, bei einer Dicke der Wandung der Durchströmungskanäle von ca. 20 μm bis 500 μm, vorzugsweise 20 μm bis 100 μm, begrenzt, wobei Ihre Querschnittsform der Form der Magnetfelderzeuger und/oder der Magnet- feldgradientenerzeuger angepaßt sind. In Durchströmungsrichtung sind die Magnetfeldgradientenerzeuger in einer weiteren Ausbildung zu- bzw. abnehmend angeordnet, wobei sie in Richtung des Magnetfeldes eine Streckung vom 50 μm bis 2000 μm, insbesondere 100 μm bis 500 μm, besitzen. Zur Verstärkung der Magnetfeldwirkung auf die strömende, biologische Flüssigkeit sind in einer weiteren Ausführung am Magnetfiltergehäuse anliegend Magnetfelderzeuger angeordnet, wobei auch das Magnetfiltergehäuse mag- netfeld- oder magnetfeldgradientenerzeugende Eigenschaften aufweisen kann. Die Magnetfelderzeuger sind so ausgelegt, dass sie ein in Strömungsrichtung der biologischen Flüssigkeit ein zu- oder abnehmendes Magnetfeld erzeugt.In a further embodiment of the invention, the diameter of the flow channels is from 50 μm to 2000 μm, in particular 100 μm to 300 μm, with a wall thickness of the flow channels of approximately 20 μm to 500 μm, preferably 20 μm to 100 μm, limited, their cross-sectional shape being adapted to the shape of the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators. In a further embodiment, the magnetic field gradient generators are arranged to increase or decrease in the direction of flow, and they have an extension of 50 μm to 2000 μm, in particular 100 μm to 500 μm, in the direction of the magnetic field. In a further embodiment, magnetic field generators arranged on the magnetic filter housing are arranged in order to intensify the magnetic field effect on the flowing biological fluid, wherein the magnetic filter housing can also have magnetic field or magnetic field gradient-generating properties. The magnetic field generators are designed such that they generate an increasing or decreasing magnetic field in the direction of flow of the biological fluid.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die als Drähte ausgebildeten Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger, die als Hohlfasern ausgebildeten Durchströmungskanäle spiralförmig umschließend angeordnet.In a further embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators in the form of wires are arranged in a spiral surrounding the flow channels in the form of hollow fibers.
Es ist ebenfalls möglich, die Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger parallel zu den Durchströmungskanälen anzuordnen. Weiterhin ist es möglich, die Magnetfelderzeuger und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger quer zu den Durchströmungskanälen anzuordnen. Darüber hinaus ist es möglich, die Magnetfelderzeuger und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger in einem Teil des Filtergehäuses quer, in einem anderen Teil parallel zu den Durchströmungskanälen anzuordnen. Welche der vorgeschlagenen Anordnungen im Einzelnen benutzt werden, hängt im Wesentlichen von den magnetischen Eigenschaften der strömenden Flüssig- keit ab.It is also possible to arrange the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators parallel to the flow channels. Furthermore, it is possible to arrange the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators transversely to the flow channels. In addition, it is possible to arrange the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators transversely in one part of the filter housing and in another part parallel to the throughflow channels. Which of the proposed arrangements are used depends essentially on the magnetic properties of the flowing liquid.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Magnetfelderzeuger und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger als stromführende Drähte ausgebildet und durch eine Isolier- schicht zur Kurzschlußverhinderung untereinander und von den Durchströmungskanälen getrennt. Darüber hinaus sind die Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger als Stäbe aus dauermagnetischem Material ausgebildet und eng an die Durchströmungskanäle anliegend angeordnet .In a further embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or the magnetic field gradient generators are designed as current-carrying wires and by means of an insulating layer to prevent short-circuiting with one another and from the flow channels separated. In addition, the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are designed as rods made of permanent magnetic material and are arranged close to the flow channels.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weisen die Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger in Strömungsrichtung ein Profil auf und sind unter Ausnutzung dieses Profils eng an die Durchströmungskanäle anliegend angeordnet .In a further embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators have a profile in the direction of flow and, using this profile, are arranged closely adjacent to the throughflow channels.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Magnetfelderzeuger und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger mit einer Schutzschicht überzogen und dabei durch gegenseitige Berührung, die Strömungskanäle ausbildend, angeordnet .In a further advantageous embodiment of the invention, the magnetic field generators and / or magnetic field gradient generators are covered with a protective layer and are arranged by mutual contact, forming the flow channels.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert .The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments and drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Magnetfilter mit Felderzeugung durch Dauermagneten außerhalb des Magnetfiltergehäuses,1 shows a magnetic filter with field generation by permanent magnets outside the magnetic filter housing,
Fig. la einen Magnetfilter mit an gleicher Seite befindlichen Zufluss und Abfluss,La a magnetic filter with inflow and outflow located on the same side,
Fig. 2 einen Magnetfilter mit Felderzeugung durch Dauer- magneten außerhalb des Magnetfiltergehäuses mit in Durchflussrichtung zunehmendem Magnetfeld,2 a magnetic filter with field generation by permanent magnets outside the magnetic filter housing with a magnetic field increasing in the direction of flow,
Fig. 2a einen Querschnitt durch einen Magnetfilter mitFig. 2a with a cross section through a magnetic filter
Felderzeugung durch Dauermagneten außerhalb des Magnetfiltergehäuses mit einem Querschnitt des Filterraumes, der eine gleichmäßig dichte Packung von Gradientenerzeugern und Strömungskanälen ermöglicht,Field generation by permanent magnets outside the magnetic filter housing with a cross section of the Filter space, which enables a uniformly dense packing of gradient generators and flow channels,
Fig. 3 hohlfaserförmige Durchflusskanäle unmittelbar an Magnetfeldgradientenerseugern anliegend, die als Teilchen oder Drähte ausgebildet sind,3 hollow fiber-shaped flow channels directly adjoining magnetic field gradient suction devices which are designed as particles or wires,
Fig. 4 einen hohlfaserförmigen Durchströmungskanal, des- sen Querschnitt sich der Form der anliegenden Magnetfeldgradientenerzeuger anpasst ,4 shows a hollow-fiber-shaped flow channel, the cross section of which adapts to the shape of the magnetic field gradient generators,
Fig. 5 mehrere Gradientenerzeuger in Form gezahnter Platten mit dazwischen angeordneten Strömungska- nälen,5 several gradient generators in the form of toothed plates with flow channels arranged between them,
Fig. 6 spaltförmig ausgebildete Durchflusskanäle,6 gap-shaped flow channels,
Fig. 7 einen Magnetfilter mit Abstandshalter zwischen Magnetfeldgradientenerzeuger und Durchströmungs- kanal, wobei der Magnetfeldgradientenerzeuger in Strömungsrichtung zunehmend ausgebildet ist,7 shows a magnetic filter with a spacer between the magnetic field gradient generator and the flow channel, the magnetic field gradient generator being increasingly designed in the direction of flow,
Fig. 8 als Drähte ausgebildete Magnetfeldgradientener- zeuger, die bezüglich der Durchflusskänale einmal parallel und zum anderen quer verlaufen,8 magnetic field gradient generators designed as wires that run parallel to one another with respect to the flow channels and transverse to the other,
Fig. 9a und 9b Durchströmungskanal mit spiralförmiger Anordnung um den Magnetfeldgradientenerzeuger herum,9a and 9b flow channel with a spiral arrangement around the magnetic field gradient generator,
Fig. 10 Magnetfeld- und Magnetfeldgradienterzeugung durch stromdurchflossene leitfähige Drähte mit Strömungskanälen, Fig. 11 Magnetfeld- und Magnetfeldgradienterzeugung durch DauermagnetStäbe mit Strömungskanälen,10 magnetic field and magnetic field gradient generation by current-carrying conductive wires with flow channels, 11 Magnetic field and magnetic field gradient generation by permanent magnet rods with flow channels,
Fig. 12 Magnetfeldgradienterzeugung durch profilierte Drähte mit Strömungskanälen undFig. 12 magnetic field gradient generation by profiled wires with flow channels and
Fig. 13 dicht gepackte, mit Polymerschlauch überzogene Magnetfeldgradientenerzeuger, zwischen denen sich Strömungskanäle ausbilden13 tightly packed magnetic field gradient generator covered with polymer tube, between which flow channels are formed
In Fig. 1 ist ein Magnetfilter dargestellt, der eine ein- gangsseitige Kopplungseinrichtung 40 und eine ausgangssei- tige Kopplungseinrichtung 50 aufweist, mit denen die Einfügung in ein bestehendes Strömungssystem, das die magnetisch markierten biologischen Objekte enthält, leicht möglich ist. Mittels eines Fixierelementes 2, das beispielsweise als Überwurfmutter ausgebildet sein kann, sind die ein- gangsseitige Kopplungseinrichtung 40 und die ausgangsseiti- ge Kopplungseinrichtung 50 mit einem Magnetfiltergehäuse 1 verbunden. Der Magnetfelderzeuger 21 kann ein in Durchflussrichtung zunehmendes Magnetfeld aufweisen. Dadurch wird eine gleichmäßigere Ablagerung magnetisch markierter Objekte auf der Abscheidefläche der Durchströmungskanäle 30 erreicht. Am Magnetfiltergehäuse 1 sind Magnetfelderzeuger 21 außen anliegend angeordnet. Als Magnetfelderzeuger sind hier Dauermagneten vorgesehen. Das Magnetfiltergehäuse 1 umschließt einen Filterraum 10. Im Filterraum 10 sind ein Bündel von Durchströmungskanälen 30 vorgesehen, zwischen denen Magnetfeldgradientenerzeuger 20 angeordnet sind. Die Abscheidefläche innerhalb der Durchströmungskanäle 30 ist so dimensioniert, dass alle magnetisch markierten biologischen Objekte innerhalb eines vorgegebenen Dispersionsvolumens abgeschieden werden können. Fig. la zeigt einen Magnetfilter, der grundsäztlich aufgebaut ist, wie der gemäß Fig.l. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass die eingangsseitige Kopplungs- einrichtung 40 und die ausgangsseitige Kopplungseinrichtung 50 auf der gleichen Seite angeordnet sind.1 shows a magnetic filter which has an input-side coupling device 40 and an output-side coupling device 50, with which the insertion into an existing flow system which contains the magnetically marked biological objects is easily possible. The input-side coupling device 40 and the output-side coupling device 50 are connected to a magnetic filter housing 1 by means of a fixing element 2, which can be designed, for example, as a union nut. The magnetic field generator 21 can have an increasing magnetic field in the direction of flow. This results in a more uniform deposition of magnetically marked objects on the separation surface of the flow channels 30. Magnetic field generators 21 are arranged on the outside of the magnetic filter housing 1. Permanent magnets are provided here as magnetic field generators. The magnetic filter housing 1 encloses a filter space 10. A bundle of flow channels 30 are provided in the filter space 10, between which magnetic field gradient generators 20 are arranged. The separation area within the flow channels 30 is dimensioned such that all magnetically marked biological objects can be separated within a predetermined dispersion volume. Fig. La shows a magnetic filter, which is fundamentally constructed, like that according to Fig.l. The difference between the two is that the input-side coupling device 40 and the output-side coupling device 50 are arranged on the same side.
In Fig. 2 ist ebenfalls ein Magnetfilter mit einer Felderzeugung durch einen Magnetfelderzeuger 21, der außerhalb des Magnetfiltergehäuses 1 angeordnet ist, dargestellt. Der Magnetfelderzeuger 21, der hier auch als Dauermagnet ausgebildet ist, weist in Durchflussrichtung ein zunehmendes Magnetfeld auf. Dadurch wird eine gleichmäßigere Ablagerung magnetisch markierter Objekte auf der Abscheidefläche der Durchströmungskanäle 30 erreicht.2 also shows a magnetic filter with a field generation by a magnetic field generator 21, which is arranged outside the magnetic filter housing 1. The magnetic field generator 21, which is also designed here as a permanent magnet, has an increasing magnetic field in the direction of flow. This results in a more uniform deposition of magnetically marked objects on the separation surface of the flow channels 30.
In Fig. 2a ist der Querschnitt durch einen Magnetfilter mit einem Magnetfelderzeuger 21, als Dauermagnet ausgebildet, außerhalb des Magnetfiltergehäuses 1 dargestellt, bei dem durch eine angepasste Form des Querschnittes des Filterrau- mes 10 gleichmäßig dichte Packung von Magnetfeldgradientenerzeugern 20 und Durchströmungskanälen 30 erzwungen wird. Die Durchströmungskanäle 30 können entweder als Hohlfasern ausgebildet sein oder sich einfach als Zwischenräume zwischen den aneinander anliegenden Magnetfeldgradientenerzeu- gern 20 ergeben.FIG. 2a shows the cross section through a magnetic filter with a magnetic field generator 21, designed as a permanent magnet, outside the magnetic filter housing 1, in which a uniformly dense packing of magnetic field gradient generators 20 and flow channels 30 is forced by an adapted shape of the cross section of the filter space 10. The flow channels 30 can either be formed as hollow fibers or can simply result as gaps between the magnetic field gradient generators 20 which are in contact with one another.
In Fig. 3 sind mehrere benachbarte Magnetfeldgradientenerzeuger 20 dargestellt, die als Teilchen oder Drähte ausgebildet sind und unmittelbar an Durchströmungskanälen 30, die hohlfaserförmig ausgebildet sind, anliegen.FIG. 3 shows a number of adjacent magnetic field gradient generators 20, which are designed as particles or wires and are in direct contact with flow channels 30, which are designed as hollow fibers.
In Fig. 4 ist der Durchströmungskanal 30 so geformt, dass sein Querschnitt sich der Querschnittsform des Magnetfeldgradientenerzeugers 20 unmittelbar anpasst. Eine Wandung 31 des Durchströmungskanales 30 umschließt hierbei teilweise die Magnetfeldgradientenerzeuger 20.4, the flow channel 30 is shaped such that its cross section adapts directly to the cross-sectional shape of the magnetic field gradient generator 20. A wall 31 of the flow channel 30 partially encloses the magnetic field gradient generator 20.
Fig. 5 zeigt mehrere plattenförmige Magnetfeldgradientener- zeuger 20, deren Berührungsflächen mit den Durchströmungs- kanälen 30 zahnartig ausgebildet sind, so dass auf diese Weise eine in Richtung einer Grundfeldrichtung 22 optimale Ausbildung des Magnetfeldgradienten erreicht wird.5 shows a plurality of plate-shaped magnetic field gradient generators 20 whose contact surfaces with the flow channels 30 are tooth-shaped, so that an optimal formation of the magnetic field gradient in the direction of a basic field direction 22 is achieved in this way.
Fig. 6 zeigt spaltförmig ausgebildete Durchströmungskanäle 30, die unmittelbar dicht anliegend Magnetfeldgradientenerzeuger 20 im Bereich der Wandung 31 aufweisen.FIG. 6 shows flow channels 30 in the form of a gap, which have magnetic field gradient generators 20 in the region of the wall 31 in close proximity to one another.
Gemäß Fig. 7 sind zwischen Durchströmungskanälen 30 Ab- standshalter 33 vorgesehen, da die Magnetfeldgradientenerzeuger 20 bei einer Grundfeldrichtung 22 in Durchströmungs- richtung 32 zunehmend ausgebildet sind.7, spacers 33 are provided between flow-through channels 30, since the magnetic field gradient generators 20 are increasingly formed in the flow-through direction 32 in the case of a basic field direction 22.
Gemäß Fig. 8 sind die Magnetfeldgradientenerzeuger 20 als Drähte ausgebildet, die zu einem Teil parallel und zum anderen Teil quer zur Durchströmungsrichtung 32 verlaufen. • According to FIG. 8, the magnetic field gradient generators 20 are designed as wires that run partly parallel and partly transverse to the flow direction 32. •
Fig. 9 zeigt eine spiralförmige Anordnung der Magnetfeldgradientenerzeuger 20 um die Durchströmungskanäle 30 herum.FIG. 9 shows a spiral arrangement of the magnetic field gradient generators 20 around the flow channels 30.
In Fig. 10 erfolgt die Magnetfeld- und Magnetfeldgradientenerzeugung durch stromdurchflossene Drähte 23, die von einer Isolierung 24 umgeben sind. Die Isolierung 24 kann auch eine thermische Isolierung sein, wenn die Drähte 23 durch Abkühlung auf sehr tiefe Temperaturen supraleitfähig sind. Der Durchströmungskanal 30 liegt wiederum eng an den Magnetfeld- und Magnetfeldgradientenerzeugern 23 an.In FIG. 10, the magnetic field and magnetic field gradient are generated by current-carrying wires 23, which are surrounded by an insulation 24. The insulation 24 can also be a thermal insulation if the wires 23 are superconductive by cooling to very low temperatures. The throughflow channel 30 in turn lies closely against the magnetic field and magnetic field gradient generators 23.
In Fig. 11 erfolgt die Magnetfeld- und Magnetfeldgradien- tenerzeugung durch stabförmige Dauermagnete 27, deren Pola- risierungsrichtung 25 senkrecht zur Stabachse gerichtet ist. Der Durchströmungskanal 30 liegt wiederum eng an den Magnetfeld- und Magnetfeldgradientenerzeugern 27 an.11, the magnetic field and magnetic field gradient are generated by rod-shaped permanent magnets 27, whose polar direction 25 is directed perpendicular to the rod axis. The flow channel 30 in turn lies closely against the magnetic field and magnetic field gradient generators 27.
In Fig. 12 wirkt ein Magnetfeld 22 von .äußeren Magnetfelderzeugern auf profilierte Magnetfeldgradientenerzeuger 20, die eng an Durchströmungskanäle 30 anliegen. Die Profilierung führt dazu, daß nicht nur quer zur Strömungsrichtung 32 Magnetkräfte wirken, sondern auch parallel bzw. antipa- rallel zur Strömungsrichtung, wodurch ein Mitreißen der magnetisch markierten biologischen Objekte durch die Strömung verhindert wird.In FIG. 12, a magnetic field 22 from external magnetic field generators acts on profiled magnetic field gradient generators 20 which are in close contact with flow channels 30. The profiling means that not only do 32 magnetic forces act transversely to the direction of flow, but also parallel or antiparallel to the direction of flow, thereby preventing the magnetically marked biological objects from being entrained by the flow.
In Fig. 13 werden ferromagnetische Gradientenerzeuger 20 mit Schutzschichten 28 durch das äußere Feld 22 magneti- siert. Die Gradientenerzeuger 20 sind dicht aneinander gepreßt, so daß sich Durchströmungskanäle 30 zwischen den Gradientenerzeugern ausbilden. 13, ferromagnetic gradient generators 20 with protective layers 28 are magnetized by the external field 22. The gradient generators 20 are pressed close together so that flow channels 30 form between the gradient generators.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Magnetfiltergehäuse FixierelementMagnetic filter housing fixing element
Filterraumfilter chamber
Magnetfeldgradientenerzeuger Magnetfelderzeuger Grundfeldrichtung Leiter Isolierung Stromrichtung Polarisierungsrichtung Dauermagnetwerkstoff UmhüllungMagnetic field gradient generator Magnetic field generator Basic field direction Conductor Insulation Current direction Polarization direction Permanent magnet sheathing
Durchströmungskanal Wandung Durchströmungsrichtung AbstandshalterFlow channel wall flow direction spacer
emgangsseitige Kopplungseinrichtung ausgangsseitige Kopplungseinrichtung Distanzplatte upstream coupling device outgoing coupling device spacer plate

Claims

Patentansprüche claims
1. Magnetfilter zur Abtrennung von strömenden magnetischen Objekten aus biologischen Dispersionen mit Zu- und Abfluß, bestehend aus einem vom Filtergehäuse umschlossenen Filterraum (10) , in dem Durchströmungskanäle (30) , die mit Magnetfeiderzeugern (21) kombiniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß um die Durchströmungskanäle (30) herum Magnetfelder- zeuger (21) und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger (20) angeordnet sind.1. Magnetic filter for separating flowing magnetic objects from biological dispersions with inflow and outflow, consisting of a filter chamber enclosed by the filter housing (10) in the flow channels (30), which are combined with magnetic field generators (21), characterized in that the flow channels (30) are arranged around magnetic field generators (21) and / or magnetic field gradient generators (20).
2. Magnetfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) um die Durchströmungskanäle (30) herum allseitig und unmittelbar eng anliegend angeordnet sind.2. Magnetic filter according to claim 1, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) around the flow channels (30) are arranged on all sides and immediately closely fitting.
3. Magnetfilter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungskanäle (30) durch Magnetfelderzeuger (21) und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger' (20) teilweise oder vollständig begrenzt sind. 3. Magnetic filter according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channels (30) by magnetic field generator (21) and / or magnetic field gradient generator '(20) are partially or completely limited.
4. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Filterraum (10) die Durchströmungskanäle (30) und Magnetfelderzeuger (21) und/oder Magnetfeldgradienten- erzeuger (20) in einer Vielzahl von Kombinationen, den Filterraum (10) ausfüllend, angeordnet sind.4. Magnetic filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the filter space (10), the flow channels (30) and magnetic field generator (21) and / or magnetic field gradient generator (20) in a variety of combinations, the filter space (10) filling, are arranged.
5. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandung (31) der Durchströmungskanäle (30) aus biologisch und chemisch inerten Materialien wie Po- lymere besteht .5. Magnetic filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner wall (31) of the flow channels (30) consists of biologically and chemically inert materials such as polymers.
6. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) außerhalb und/oder innerhalb der Durchströmungskanäle (30) angeordnet sind.6. Magnetic filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) are arranged outside and / or inside the flow channels (30).
7. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) Drähte, Teilchen (Makro- oder Mikro-), Stäbe, Siebe, Netze, Kugeln, profilierte Plat- ten oder Streckmetallgitter aus ferromagnetischem Material sind.7. Magnetic filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) wires, particles (macro or micro), rods, sieves, nets, balls, profiled plat- ten or expanded metal mesh made of ferromagnetic material.
8. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungskanäle (30) Hohlfasern sind. 8. Magnetic filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow channels (30) are hollow fibers.
9. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Durchströmungskanälen (30) spaltförmig ausgebildet und strömungsmäßig parallel geschaltet ist und eine flexible Wandung besitzt, die sich der Form der Magnetfelderzeuger (21) und/oder Magnetfeldgradientenerzeuger (20) anpasst bzw. an diesen eng anliegt.9. Magnetic filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of through-flow channels (30) is formed in the form of a gap and connected in parallel in terms of flow and has a flexible wall which conforms to the shape of the magnetic field generator (21) and / or magnetic field gradient generator (20 ) adjusts or fits closely to them.
10. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Magnetfelderzeugern (21) und/oder den Magnetfeldgradientenerzeuger (20) und/oder den Durchströmungskanälen (30) Abstandshalter (60) angeordnet sind.10. Magnetic filter according to one of claims 1 to 9, characterized in that spacers (60) are arranged between the magnetic field generators (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) and / or the flow channels (30).
11. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter (60) Vergussmassen oder unmagnetische Querstreben angeordnet sind.11. Magnetic filter according to one of claims 1 to 10, characterized in that potting compounds or non-magnetic cross struts are arranged as spacers (60).
12. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) Elektro- und/oder Permanentmagnete sind.12. Magnetic filter according to one of claims 1 to 11, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) are electric and / or permanent magnets.
13. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchströmungskanäle (30) 50 bis 2.000 μm insbesondere 100 bis 300 μm bei einer Dicke der Wandung (31) der Durchströmungskanäle (30) von 20 bis 500 μm, vorzugsweise 20 bis 100 μm beträgt, wobei ihre Querschnittsform der Form der Magnetfelderzeuger (21) und/oder der Magnetfeldgradientenerzeuger (20) an- gepasst ist.13. Magnetic filter according to one of claims 1 to 12, characterized in that the diameter of the flow channels (30) 50 to 2,000 microns in particular 100 to 300 microns with a thickness of the wall (31) of the flow channels (30) from 20 to 500 microns, is preferably 20 to 100 μm, wherein their cross-sectional shape is adapted to the shape of the magnetic field generators (21) and / or the magnetic field gradient generators (20).
14. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) in Durchströmungsrichtung (32) zu- bzw. abnehmend ausgebildet sind, wobei sie in Richtung des Magnetfeldes (22) eine Stre- ckung von 50 bis 2.000 μm, insbesondere 100 bis 500 μm besitzen.14. Magnetic filter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the magnetic field gradient generator (20) in the flow direction (32) are designed to increase or decrease, wherein they stretch in the direction of the magnetic field (22) from 50 to 2,000 μm, in particular 100 to 500 μm.
15. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Magnetfilters am Magnetfiltergehäuse (1) anliegend Magnetfelderzeuger (21) angeordnet sind.15. Magnetic filter according to one of claims 1 to 14, characterized in that outside the magnetic filter on the magnetic filter housing (1) adjacent magnetic field generator (21) are arranged.
16. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfiltergehäuse (1) magnetfeld- oder magnet- feldgradientenerzeugende Eigenschaften aufweist.16. Magnetic filter according to one of claims 1 to 15, characterized in that the magnetic filter housing (1) has magnetic field or magnetic field gradient generating properties.
17. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 16', dadurch gekennzeichnet , - daß die Magnetfelderzeuger (21) so ausgelegt sind, daß sie ein in Durchströmungsrichtung (32) zu- oder abnehmendes Magnetfeld erzeugen.17. Magnetic filter according to one of claims 1 to 16 ' , characterized in that - the magnetic field generator (21) are designed so that they generate an increasing or decreasing magnetic field in the flow direction (32).
18. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drähte ausgebildeten Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) die als Hohlfasern ausgebildeten Durchströmungskanäle (30) spiralförmig umschließend angeordnet sind.18. Magnetic filter according to one of claims 1 to 17, characterized in that the magnetic field generator (21) designed as wires and / or the magnetic field gradient generator (20) as Hollow fiber flow channels (30) are arranged spirally surrounding.
19. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) parallel zu den Durchströmungskanälen (30) angeordnet sind.19. Magnetic filter according to one of claims 1 to 18, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) are arranged parallel to the flow channels (30).
20. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgra- dientenerzeuger (20) quer zu den Durchströmungskanälen (30) angeordnet sind.20. Magnetic filter according to one of claims 1 to 19, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) are arranged transversely to the flow channels (30).
21. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) in einem Teil des Filtergehäuses (1) quer, in einem anderen Teil parallel zu den Durchströmungskanälen (30) angeordnet sind.21. Magnetic filter according to one of claims 1 to 20, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) in one part of the filter housing (1) arranged transversely, in another part parallel to the flow channels (30) are.
22. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgra- dientenerzeuger (23) als stromführende Drähte ausgebildet sind und durch eine Isolierschicht (24) untereinander und von den Durchströmungskanälen (30) getrennt sind. 22. Magnetic filter according to one of claims 1 to 21, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (23) are designed as current-carrying wires and through an insulating layer (24) with each other and from the flow channels (30) are separated.
23. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger als Stäbe (27) aus dauermagnetischem Material ausgebildet sind und eng an die Durchströmungskanäle (30) anliegen.23. Magnetic filter according to one of claims 1 to 21, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator are designed as rods (27) made of permanent magnetic material and lie closely against the flow channels (30).
24. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) in Durchströmungsrichtung (32) ein Profil aufweisen und eng an die Durchströmungskanäle (30) anliegend angeordnet sind.24. Magnetic filter according to one of claims 1 to 21, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) in the flow direction (32) have a profile and are arranged closely to the flow channels (30).
25. Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeuger (21) und/oder die Magnetfeldgradientenerzeuger (20) mit einer Schutzschicht (28) überzogen sind und durch gegenseitige Berührung Durchströmungskanäle (30) ausbildend angeordnet sind. 25. Magnetic filter according to one of claims 1 to 21 and 24, characterized in that the magnetic field generator (21) and / or the magnetic field gradient generator (20) are covered with a protective layer (28) and through-flow channels (30) are arranged forming mutual contact.
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