[發明專利]基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置和方法

有效

• 申請號: 201811327163.5
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109365128B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 邵力耕;馮志華
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: B03C1/32
• 分類號: B03C1/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳麗;徐華燊

本發明公開了一種基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置和方法，所述裝置包括三相繞組；三相繞組包括第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組；第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組星形聯接且以基座的軸線為軸對稱設置在基座上；第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組的首端分別與三相電源的輸出端連通，三相電源的輸出電流為對稱的三相正弦交流電流；基座呈中空結構，其所圍空間內設有分離通道。本發明把分離通道置入三相繞組和基座形成的內部圓柱形空間內，通過變頻器調節加到三相繞組上的三相電壓大小與頻率。控制磁性粒子受旋轉磁場作用的頻率，改變分離通道磁感應強度的大小，實現對不同粒徑或者徑粒相同磁化率不同磁性粒子的場流分離。

技術領域

本發明涉及磁性粒子分析分離領域，具體地說是一種基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置和方法。

背景技術

磁性粒子在磁性藥物制造、磁共振成像、磁熱療和細胞篩選等領域有著廣闊的應用前景，磁性粒子與微球的研究極大地推動了生物醫藥的發展。

磁性粒子在應用過程中，要求其具有良好的單分散性。磁性粒子的單分散性是指粒徑的均勻性和磁化率的均勻性。通過磁性粒子制備過程中的工藝條件優化仍難以獲得單分散性好的磁性粒子，對制備的磁性粒子進一步進行分離篩選就成為提高其單分散性的重要手段。

目前，基于磁場的磁性粒子分離方法主要包括磁泳磁性分離方法、磁性捕獲和釋放的磁性分離方法與磁場場流分離方法。磁泳是利用磁性粒子在磁場作用下其運動軌跡發生變化或偏離，從而達到粒子的分離。基于磁泳的磁性分離方法，其基本原理是粒徑不同或飽和磁化率不同的磁性粒子所受到的磁場力大小不同，磁泳速度也不同。粒子會處于分離通道中的不同位置，如果將出口端分成幾個并排的通道，不同的粒子就會從不同的出口流出。磁性捕獲和釋放的分離方法是磁性粒子在載流帶動下通過磁極附近時，具有磁響應性的樣品受到磁場力大于粘滯阻力，粒子被吸附在磁極附近，保留在磁場中，稱為“捕獲”；當增大載流流速或減小磁感應強度時，磁響應性弱的磁性粒子所受磁場力小于粘滯阻力，粒子在粘滯阻力的帶動下流出磁場被洗脫出來，稱為“釋放”。磁場捕獲和釋放的分離方法利用了磁場對磁性粒子的保留，通過調整磁場強度，選擇性地使磁性弱的粒子流出而磁性強的粒子保留。磁場場流分離方法是以磁場作為外加場，利用磁性粒子磁響應性及所受重力的綜合作用使粒子在分離通道內進入不同的層流，在拋物線流型的液流相中，通道中心附近的流速大，靠近流道壁的流速比較小，處于不同流層的磁性粒子獲得不同的流速而實現分離。

磁場場流分離方法所用的磁場主要有靜止磁場和旋轉磁場。如果外加磁場是靜止磁場，作用范圍有限，限制了磁場對粒子的遷移作用范圍，制約著分離通道的長度，使分離度降低。靜止磁場所引起的不可逆吸附和粒子磁團聚會導致嚴重的峰區展寬。與靜止磁場相比較，旋轉磁場提高了磁性粒子的分離效果，具有一定的優勢。周期性的旋轉磁場擴展了磁場的作用范圍，便于延長分離通道，并且使磁場的調節更加簡便。旋轉磁場可以消除磁場的不可逆捕獲，抑制粒子團聚。現有的旋轉磁場是將永久磁鐵固定在與電動機相聯接的轉軸上，磁鐵在電動機的帶動下在分離通道正上方或者正下方沿著通道作周期性的圓周運動，磁鐵的轉動方向與載流方向相同。這種旋轉磁場通過調節電動機轉速改變磁場對分離通道中磁性粒子的作用頻率，精度不高。改變分離通道中的磁感應強度，需要調整磁鐵與分離通道的距離，并且要保證磁鐵旋轉運動軌跡和分離通道的平行度，實現起來比較困難。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置和方法。本發明采用的技術手段如下：

一種基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置，包括三相繞組；

所述三相繞組包括第一相繞組、第二相繞組和第三相繞組；

所述第一相繞組、所述第二相繞組和所述第三相繞組星形聯接且以基座的軸線為軸對稱設置在所述基座上；

所述第一相繞組、所述第二相繞組和所述第三相繞組的首端分別與三相電源的輸出端連通，所述三相電源的輸出電流為對稱的三相正弦交流電流；