流動注射磁珠分離儀器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于免疫磁珠分離系統技術領域，具體涉及一種流動注射磁珠分離儀 器。
【背景技術】
[0002] 目前國內已經有相當數量的納米磁珠生產單位，生產各種納米磁珠產品，國內除 少數廠家生產核酸專用分離純化設備外，還沒有一種通用于各種不同用途的納米磁珠分離 的自動化設備。國內大部分分析研究單位仍然使用著手工操作的磁力架。這種現狀大大制 約了我國在體外診斷技術方面的發展速度，我國中小型的醫療單位，尤其是基層醫療單位， 其醫療水平總是處于低下的狀態，急需開發一種性價比適宜的移動式磁珠分離儀器裝置， 來提高中小醫院的體外檢測水平。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的是提供一種流動注射磁珠分離儀器，解決了現有技術中存在的 手工操作的磁力架不能精確控制且不能保證樣本的定量分析和檢測的問題。
[0004] 本實用新型所采用的技術方案是，流動注射磁珠分離儀器，包括環形的公轉盤，公 轉盤盤底匹配設置有環形的磁鋼控制架，公轉盤盤面上均勻設置有樣品杯、廢液杯和磁珠 杯，公轉盤盤面上還設置有注射針滑軌，注射針滑軌上活動連接有吸液注射針，注射針滑軌 還與緩沖液池連接。
[0005] 本實用新型的特點還在于，
[0006] 樣品杯、廢液杯和磁珠杯內均設置有試管固定套，試管固定套能夠自轉和振動，用 于混合均勻和培育分離液。
[0007] 試管固定套的圓心和吸液注射針的垂直投影點在一條豎直線上。
[0008] 本實用新型的有益效果是，流動注射磁珠分離儀器，公轉盤自動傳送樣品杯、廢液 杯和磁珠杯，試管固定套可以自轉和振動，用于混合均勻和培育分離液，磁鋼控制架用于調 整磁場強度，保證磁珠在流動過程中100%的吸附在盤管壁上，而且適合分離不同直徑的磁 珠。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型流動注射磁珠分離儀器的結構示意圖。
[0010] 圖中，1.公轉盤，2.磁鋼控制架，3.樣品杯，4.廢液杯，5.磁珠杯，6.注射針滑軌， 7.吸液注射針，8.緩沖液池，9.試管固定套。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0012] 本實用新型流動注射磁珠分離儀器，結構如圖1所示，包括環形的公轉盤1，公轉 盤1盤底匹配設置有環形的磁鋼控制架2,公轉盤1盤面上均勻設置有樣品杯3、廢液杯4 和磁珠杯5,公轉盤1盤面上還設置有注射針滑軌6,注射針滑軌6上活動連接有吸液注射 針7,注射針滑軌6還與緩沖液池8連接，樣品杯3、廢液杯4和磁珠杯5內均設置有試管固 定套9,試管固定套9能夠自轉和振動，用于混合均勻和培育分離液，試管固定套9的圓心和 吸液注射針7的垂直投影點在一條豎直線上。
[0013] 本實用新型流動注射磁珠分離儀器，具體工作原理如下：
[0014] 流動注射磁珠分離儀器中公轉盤用于自動傳送磁珠杯5、樣品杯3和廢液杯4,試 管固定套9可以自轉和振動，用于混合均勻和培育分離液，吸液注射針7固定在注射針滑軌 6上，在公轉盤1旋轉時，每個試管固定套9的圓心均通過吸液注射針7的垂直投影點；吸 液注射針7除了可以上下移動進行吸液和注液外，還可以橫向移動到緩沖液池8的進液口 進行注液，對針頭的內外壁進行清洗，緩沖液池8用于給吸液注液針7提供緩沖液，對針頭 的內外壁進行清洗磁鋼控制架2用于調整磁場強度。
[0015] 本實用新型流動注射磁珠分離儀器有以下創新點：
[0016] (1)、由一個增加了樣品液流程的玻璃盤管一一即公轉盤1和一個可移動的強磁力 稀土磁鋼控制架2構成，保證磁珠在流動過程中100%的吸附在盤管壁上，而且適合分離不 同直徑的磁珠。
[0017] (2)、獨特的樣品處理系統，該系統是集自轉、公轉和振動于一體的樣品處理臺，磁 珠、樣品與緩沖液在這里混合、均勻、培育，實現向磁珠分離系統提供標準樣本的目的。
[0018] (3)、精確的微量進樣系統控制技術，整個系統采用了順序注射微量進樣，控制系 統能根據分離要求精確調整進樣流量。
[0019] (4)、新穎的磁場加入方法及強度控制，本儀器采用了特殊設計的磁鋼，由控制系 統自動精確的調整磁鋼與管壁之間的位置，以保證不同直徑磁珠的最大富集量。
[0020] 本實用新型流動注射磁珠分離儀器的核心部分由一個公轉盤和一個有精密機械 結構控制的可移動的稀土磁鋼控制架構成，公轉盤有效地增加了樣品液的流程，而磁鋼控 制架提供了強磁力，使得磁珠在流動過程中100%的吸附在盤管壁上，磁鋼控制架的可控移 動為精確調整磁場強度提供了保障，以適應不同直徑的磁珠。
[0021 ] 流動注射磁珠分離儀器包含一個可由計算機控制的集自轉、公轉和振動的樣品處 理系統，磁珠，樣本與緩沖液進行混合、均勻和培育，形成標準混合液并提供給磁珠分離，在 這里我們可以根據不同的樣本，選擇不同的液量和處理時間，制定樣本前處理標準程序。
[0022] 為了對不同直徑和種類的磁珠和樣品進行標定，必須用不同強度的磁場對其分 離，對于直徑較大磁珠，其質量相對也較大，故其流動慣性也較大，所以在分離小磁珠的磁 場中，較大直徑的磁珠可能就會漏掉，而在分離大磁珠的磁場中可能就會造成小磁珠的堆 積，難以清洗，所以采用磁場可變的分離可以有效的解決此問題。
[0023] 本實用新型采用了特殊設計的磁鋼控制架，該磁鋼控制架為一組磁鋼，合成磁場 的磁力線呈扁平狀，而分離液體接觸的部分為準平面，所以磁珠在分離的過程中基本是分 散平鋪的狀態，避免了堆積的狀態，這樣使得分離出來的磁珠等容易清洗，不僅減少了分離 時間，同時可以大大提高分離純度。另外可以根據需要用自動控制系統精確的調整磁鋼控 制架與公轉盤之間的位置，以保證磁珠的最大富集量。
[0024] 本實用新型基于單片機和FPGA電路的雙層嵌入式控制系統、蠕動栗步進電機驅 動系統，本機的驅動系統具有很寬的調速特性，流量的調節還可通過對蠕動栗速度調節實 現，大大的拓展了流量的調節范圍，蠕動栗頭直接安裝于步進電機的轉動軸上，因此在運行 過程中，無論啟動、停止、變速及反轉，栗頭的定位都十分精確，蠕動栗驅動電路采用的微步 技術，不但有效地克服了常規步進電機所特有的低速脈動與共振現象，而且保證了蠕動栗 速度重復誤差為零，絕對誤差則小于0. 5轉/分。在整個速度范圍內，蠕動栗都具有良好的 運行穩定型與運行力矩。實際測試結果表明，在各種運行條件下，該蠕動栗的流量誤差都不 大于0· 5%。
[0025] 本實用新型依據的是磁泳的基本原理，磁泳是指粘性介質中的磁性粒子在外加磁 場作用下的運動，可與粘性介質中帶電子在外加電場作用下產生的電泳運動相類比。在磁 場的作用下磁性粒子的磁勢能用下式表示：
[0027] 式中，Xp和Xni分別表示磁性粒子的磁化率和粘性介質的磁化率，μ。表示真空中的 磁導率，B表示磁場的磁通量密度，V表示磁性粒子的體積。
[0028] 作用在磁性粒子上的磁性力Fmag為磁勢能的負梯度，即下式：
[0030] 式中緊為微分算子。
[0031] 在非勻強的磁場中的磁性粒子將在磁性力的作用下產生運動，磁性粒子在迀移的 過程中會受到粘滯力Fdrag的作用，根據Stokes定律：
[0033] 式中η表示介質的粘度，r表示磁性粒子的半徑，Uni表示磁性粒子在磁性力作用 下的運動速度。
[0034] 磁性粒子的磁運動可以認為是準靜態的過程即平衡運動過程，則：
[0036] 將式（2)和（3)代入式（4)，并利用
整理得磁性粒子的運動速度：
[0038] 式中，Λ X = Xp - Xm，即磁性粒子相對于介質的磁化率，上式可以分成兩部分：磁 性粒子和介質的性質對Uni的貢獻及外磁場對u "的貢獻，即定義下式：
[0041] 因此
[0043] 式中m為磁泳淌度，Sm為外磁場的強度，磁性粒子淌度的差異使得不同的磁性粒 子可以在磁場作用下得到分離，磁性粒子的分離度可以用磁性粒子之間的高斯淌度分布來 估算：
[0045] 式中Am表示兩種磁性粒子平均淌度的差值，〇為磁性粒子淌度的標準偏差。
[0046] 按照操作模式，磁泳分離可以分為間歇和連續兩種模式：在間歇模式中，通常將含 有樣品溶液的試管或微孔板置于磁性分離架上，具有磁響應性的樣本成分被磁鐵吸引而與 樣本中的其他成分相互分離。而在連續模式中，通常在樣品溶液流動通道的正交方向置一 磁場，溶液中不同磁響應性的微粒流動過程中，由于所受的外磁場力不同，在分離通道中有 不同的運動軌跡和不同的停留位置，從而得以分離。
【主權項】
1. 流動注射磁珠分離儀器，其特征在于，包括環形的公轉盤（I)，公轉盤（1)盤底匹配 設置有環形的磁鋼控制架（2)，公轉盤（1)盤面上均勻設置有樣品杯（3)、廢液杯（4)和磁 珠杯（5)，公轉盤（1)盤面上還設置有注射針滑軌（6)，注射針滑軌（6)上活動連接有吸液 注射針（7)，注射針滑軌（6)還與緩沖液池（8)連接。2. 根據權利要求1所述的流動注射磁珠分離儀器，其特征在于，所述樣品杯（3)、廢液 杯（4)和磁珠杯（5)內均設置有試管固定套（9)，試管固定套（9)能夠自轉和振動，用于混 合均勻和培育分離液。3. 根據權利要求2所述的流動注射磁珠分離儀器，其特征在于，所述試管固定套（9)的 圓心和吸液注射針（7)的垂直投影點在一條豎直線上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種流動注射磁珠分離儀器，包括環形的公轉盤，公轉盤盤底匹配設置有環形的磁鋼控制架，公轉盤盤面上均勻設置有樣品杯、廢液杯和磁珠杯，公轉盤盤面上還設置有注射針滑軌，注射針滑軌上活動連接有吸液注射針，注射針滑軌還與緩沖液池連接，樣品杯、廢液杯和磁珠杯內均設置有試管固定套，試管固定套能夠自轉和振動，用于混合均勻和培育分離液，試管固定套的圓心和吸液注射針的垂直投影點在一條豎直線上，本實用新型解決了現有技術中存在的手工操作的磁力架不能精確控制且不能保證樣本的定量分析和檢測的問題。
【IPC分類】G01N1/28, G01N33/531
【公開號】CN204882191
【申請號】CN201520663731
【發明人】王中生, 王學峰
【申請人】西安工業大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日