[發明專利]基于旋轉磁場的磁性粒子動態磁泳分離裝置和方法

在審

• 申請號: 202111498900.X
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114345545A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 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: B03C1/24
• 分類號: B03C1/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳麗;李洪福

本發明公開了基于旋轉磁場的磁性粒子動態磁泳分離裝置和方法，涉及磁性粒子和磁性標記生物分子分離分析技術領域，本發明發明了斜形下線槽三相繞組動態磁泳分離裝置，提出了磁性粒子磁場力牽引分離方法。利用斜形下線槽三相繞組旋轉磁場對磁性粒子產生磁場力沿載液流動方向的分力，牽引不同特性的磁性粒子磁泳分離。磁性粒子分離的主要動力直接來自其所受旋轉磁場磁場力的分力，磁場力從以前磁場分離方法中磁性粒子分離的輔助者，變成磁泳分離的主導者。進而，由于磁場力對磁性粒子粒徑的敏感性高于載液推力，有利于粒子分離。因此，本發明提出的基于旋轉磁場的動態磁泳分離裝置和方法，能夠有效提高磁性粒子的分離效果和分辨率。

技術領域

本發明涉及磁性粒子和磁性標記生物分子分離分析技術領域，特別是涉及基于旋轉磁場的磁性粒子動態磁泳分離裝置和方法。

背景技術

磁性粒子在應用過程中，要求其具有良好的單分散性。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。在生物醫學領域，對蛋白質和核酸等生物分子、細胞進行磁性標記，利用磁特性將其從生物樣品中分離出來。

目前，在磁性粒子分離時常常采用磁場場流分離技術，磁場場流分離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。

在三相繞組旋轉磁場的磁場場流分離中，如發明人在先申請的發明專利2018113271635《基于旋轉磁場的磁性粒子場流分離裝置和方法》中，基座中三相繞組的下線槽和基座軸線平行，旋轉磁極經過分離通道中的磁性粒子附近時，磁性粒子受到磁場力作用；旋轉離開磁性粒子后，對粒子的磁場力消失。磁性粒子在三相繞組分離通道中受到周期性的磁場力作用，磁場力沿分離通道垂直徑向的分力使不同特性的磁性粒子處于垂直徑向的不同環流中，利用不同環流的速率差產生分離。這種三相繞組旋轉磁場場流分離技術雖然能夠實現磁性粒子的分離，但是此種分離方法中，磁場力是磁性粒子分離的輔助者，外加磁場主要控制磁性粒子在分離通道的垂直徑向發生磁泳運動產生有效位移，磁場力沿分離通道垂直徑向分力使不同特性的磁性粒子在分離通道中處于不同的環流。由于磁性粒子沿分離通道垂直徑向磁泳的位移比較小，是微米級的，所以很難提高磁性粒子分離的分辨率，分離方法沒有很好地利用磁性粒子的磁特性。進一步地，因為磁性粒子在載液流動方向分離的動力來源于載液的推力，而載液推力對粒子的磁性大小不敏感，所以影響分離裝置對磁性粒子的分離效率和效果。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了基于旋轉磁場的磁性粒子動態磁泳分離裝置和方法，以解決基于磁場場流分離的磁性粒子分離方法中存在的磁性粒子分離效果不佳和分辨率不高的問題。

為此，本發明提供了以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種基于旋轉磁場的磁性粒子動態磁泳分離裝置，所述裝置主要包括：

呈中空圓柱形結構的基座；所述基座形成的圓柱形空間中設置有螺旋形的微細管分離通道；所述微細管分離通道注入有不同特性的磁性粒子混合樣品和載液；

所述基座中設置有以基座的軸線為對稱軸的三相繞組斜形下線槽，所述斜形下線槽與所述基座的軸線之間呈預設夾角，三相繞組置于所述斜形下線槽內；所述三相繞組經三相變壓器和變頻電路模塊與三相或單相交流電源連通，所述三相繞組和所述基座形成的中空結構圓柱形空間內產生旋轉磁場；

所述微細管分離通道中的磁性粒子在所述旋轉磁場的磁場力牽引作用下，不同特性的磁性粒子沿載液流動方向發生磁泳運動，產生不同的磁泳位移，實現不同特性的磁性粒子的磁泳分離。

進一步地，所述三相繞組為4級的三相繞組。

進一步地，所述預設夾角為45°。

進一步地，所述基座為硅鋼基座。