一種全自動的磁分離裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全自動的磁分離裝置，它包括微孔管（101）、底托架、磁塊（204）、移動架（104）、移動架驅(qū)動部件、葉片（201）、葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件、葉片固定桿（302）；通過葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件驅(qū)動葉片（201）圍繞固定在移動架（104）上的葉片固定桿（302）翻轉(zhuǎn)，再聯(lián)合使用移動架驅(qū)動部件軸向推拉移動架（104），從而可以實(shí)現(xiàn)單工位上多種功能狀態(tài)（分散、管底團(tuán)聚、管壁團(tuán)聚等）的磁分離，本發(fā)明具有較高磁性顆粒捕獲效率、防止了交叉污染，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、小巧靈活、且易于裝配和集成等優(yōu)勢。
【專利說明】一種全自動的磁分離裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分離裝置，尤其是一種能實(shí)現(xiàn)磁性顆粒全自動多狀態(tài)團(tuán)聚、分散的磁分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]生化分離是生物樣本處理中必不可少的一個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的分離方法如酚-氯仿法、ChelexlOO法，鹽析法等，包括液-液分離、離心等步驟，這些傳統(tǒng)分離方法所需的分離裝置體積龐大、操作繁瑣、耗時長，難以集成到自動化儀器上實(shí)現(xiàn)后續(xù)檢測。
[0003]相比以上方法，磁性顆粒具有的比表面積大、超順磁性、易于表面修飾等優(yōu)點(diǎn)，最為典型的是，當(dāng)施加外磁場時，磁性納米顆粒被磁化，被吸附在微孔管側(cè)壁上實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚；磁場消失時，磁性納米顆粒上的磁性也隨之消失，這些顆粒將重新分散在反應(yīng)液中，這樣實(shí)現(xiàn)了生物大分子的分散和團(tuán)聚。目前，利用磁性納米顆粒進(jìn)行分散和團(tuán)聚操作簡便高效，使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，已成為一些常規(guī)生化實(shí)驗的最普遍手段，如核酸提取、基因測序、免疫分析等。
[0004]傳統(tǒng)的磁分離裝置屬于靜態(tài)磁分離裝置，一般提供微孔管托架和永磁鐵，該類裝置僅僅提供一種可以使磁性顆粒富集的固定支座。這樣導(dǎo)致在使用此類裝置進(jìn)行實(shí)驗操作時，需要在永磁鐵固定支座和微孔管固定支座之間反復(fù)進(jìn)行多次人為的轉(zhuǎn)移微孔管工作(為了外加磁場的出現(xiàn)和消失)，這給實(shí)驗帶來了很多不便，同時大大增加了污染的可能性。而且此類型的裝置僅僅實(shí)現(xiàn)了磁性顆粒在微孔管單個位置的團(tuán)聚(單態(tài))，目前公開的類似專利的裝置結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜，不便集成到大儀器或小型化的儀器當(dāng)中。
因此，隨著生命科學(xué)儀器的飛速發(fā)展，更迫切需要一種全自動的多功能裝置來實(shí)現(xiàn)磁性顆粒靈活的團(tuán)聚和分散，并且可以實(shí)現(xiàn)在管狀容器多部位的可控團(tuán)聚，這也是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種多功能自動磁分離裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)磁性顆粒在管狀容器中的多種狀態(tài)，包括:磁性顆粒在容器底部團(tuán)聚，側(cè)壁團(tuán)聚，或分散溶液狀態(tài)等。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種全自動磁分離裝置，包括微孔管、底托架、磁塊，還包括移動架、移動架驅(qū)動部件、葉片、葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件、葉片固定桿。
[0007]所述微孔管插放于底 托架上部；所述移動架置于底托架底部；所述移動架驅(qū)動部件包括移動架驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器和移動架驅(qū)動絲杠；所述移動架驅(qū)動電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與移動架驅(qū)動絲杠連接，移動架驅(qū)動絲杠相應(yīng)的螺母安裝在移動架上。
[0008]所述葉片的一端設(shè)有磁塊；所述葉片的另一端連接于葉片固定桿，所述葉片固定桿固定設(shè)置在移動架上；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件連接于葉片中部；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件安裝在移動架上；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件包括葉片連桿、傳動連桿、葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接圓盤，圓盤的遠(yuǎn)心端連接傳動連桿的一端；所述葉片連桿的底端連接在傳動連桿上；所述葉片連桿的另一端連接葉片中部。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述底托架包括微孔管托架和主體底座；所述微孔管插放于微孔管托架之上；所述微孔管托架通過托架固定槽固定在主體底座之上。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述移動架通過移動架導(dǎo)軌槽內(nèi)嵌于底托架內(nèi)；所述移動架導(dǎo)軌槽為滑動導(dǎo)引裝置或滾動導(dǎo)引裝置。移動架驅(qū)動電機(jī)可通過移動架導(dǎo)軌槽引導(dǎo)移動架做相對于微孔管的軸向移動。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述移動架與底托架之間連接有緩沖彈簧。所述緩沖彈簧的選用可以確保移動架在相對于底托架來回運(yùn)動過程中的穩(wěn)定性。
[0012]所述的磁塊為永磁體或電磁體；所述永磁體的材質(zhì)選自汝鐵硼磁鐵、永久鐵氧體、軟磁鐵氧體、釤鈷磁性材料中的一種。
[0013]本發(fā)明的各試管板和底座板的材質(zhì)沒有特別的限制，可由樹脂通過通用成型工藝制備，或通過金屬板加工制成，磁性分離裝置可一體化制造，也可通過拼裝制成。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明克服了現(xiàn)有磁分離裝置存在的諸多不足，實(shí)現(xiàn)了全自動磁性顆粒的多種功能狀態(tài)(分散、管底團(tuán)聚、管壁團(tuán)聚等)的磁分離裝置，彌補(bǔ)了技術(shù)空白，具有較高磁性顆粒捕獲效率、制造成本低、加工難度低，易于裝配等優(yōu)勢。
[0015](2)本發(fā)明在整個工作過程中含有磁性顆粒溶液的微孔管始終靜止在微孔管托架上，實(shí)現(xiàn)了單工位磁分離，這樣既節(jié)省了作業(yè)空間使得裝置小巧、保證了分離的效果，又可以避免微孔管之間的干擾，大大防止了交叉污染。
[0016](3)通過更換不同的微孔管托架，從而可以適用于多種體積的微孔管，提高了磁分離裝置的通用性，實(shí)現(xiàn)了 “一架多用”，降低了使用成本。
[0017](4)實(shí)用性強(qiáng)，本裝置是開放式結(jié)構(gòu)，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、小巧靈活、且易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，可集成到大型生化分析儀器等裝置上，也可以獨(dú)立作為小型化的磁分離裝置使用，這樣的裝置將大大地滿足實(shí)現(xiàn)的實(shí)際需求。
[0018](5)通過調(diào)節(jié)微孔管托架能夠控制磁分離后磁性納米顆粒在微孔管側(cè)壁上團(tuán)聚的位置，從而可以有效地減少在自動化磁分離過程中磁性顆粒的損失，進(jìn)而使磁分離系統(tǒng)受機(jī)械位移控制精度的影響大為降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0020]圖1為本發(fā)明的內(nèi)部構(gòu)造圖。
[0021]圖2為磁性顆粒分散在溶液中時裝置的結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。
[0022]圖3為磁性顆粒團(tuán)聚在微孔管底部時裝置的結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。
[0023]圖4為磁性顆粒團(tuán)聚在微孔管側(cè)壁時裝置的結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。
[0024]圖中:微孔管(101)，微孔管托架(102)，托架固定槽(103)，移動架(104)，移動架導(dǎo)軌槽(105)，移動架驅(qū)動電機(jī)(106)，移動架驅(qū)動絲杠(107)，主體底座(108)，葉片(201 )，葉片連桿(202)，圓盤(203)，磁塊(204)，緩沖彈簧(205)，傳動連桿(206)，葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電 機(jī)(301)，葉片固定桿(302)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。下文中，相同和相似的構(gòu)件標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。
[0026]參見附圖1，本發(fā)明的全自動磁分離裝置中的所述微孔管101插放于微孔管托架102之上；所述微孔管托架102通過托架固定槽103固定在主體底座108之上。所述移動架104通過移動架導(dǎo)軌槽105內(nèi)嵌于主體底座108上；所述移動架導(dǎo)軌槽105為滾動導(dǎo)引裝置。所述移動架驅(qū)動部件包括移動架驅(qū)動電機(jī)106、聯(lián)軸器和移動架驅(qū)動絲杠107 ;所述移動架驅(qū)動電機(jī)106的輸出軸通過聯(lián)軸器與移動架驅(qū)動絲杠107連接，移動架驅(qū)動絲杠107相應(yīng)的螺母安裝在移動架104上。
[0027]參見附圖2、3，本發(fā)明的葉片翻轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)采用基于百葉窗的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，為磁分離裝置的核心。其具體構(gòu)造為一定數(shù)量的葉片固定桿302并排架在移動架104頂部，每片葉片201的一端連接葉片固定桿302以其作為一個固定支點(diǎn)，葉片201的另一端設(shè)有適合于將磁性顆粒從它們懸浮于其中的溶液吸引并分離出來的一定梯度磁場的磁塊204，葉片201中部連接到葉片連桿202，所有平行的葉片連桿202底端鉸接連接在傳動連桿206上；葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)301安裝在移動架104底面，葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)301輸出軸連接一個圓盤203，圓盤203的遠(yuǎn)心端與傳動連桿206的一端連接；所述移動架104與主體底座108之間連接有緩沖彈簧205 ;所述的磁塊204為永磁體；所述永磁體的材質(zhì)為汝鐵硼磁鐵。
[0028]全自動磁分離裝置的工作過程描述如下:
(I)工作初始，將盛有與待分離物(如核酸、蛋白質(zhì)等生物分子或細(xì)胞等)特異結(jié)合的磁性顆粒溶液的微孔管101放置在微孔管托架102上，移動架驅(qū)動電機(jī)106收縮并自鎖，釋放緩沖彈簧205 ;葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)301在初始位置上電自鎖，圓盤203與傳動連桿206的連接支點(diǎn)處于最底端，葉片201下垂實(shí)現(xiàn)磁塊204遠(yuǎn)離微孔管101底部，此時裝置處于初始狀態(tài)，如圖2所示，微孔管101內(nèi)磁性顆粒溶液處于分散狀態(tài)。
[0029](2)實(shí)現(xiàn)磁性顆粒在微孔管底部團(tuán)聚，如圖3所示，葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)301逆時針轉(zhuǎn)動一定角度并自鎖，傳動連桿206帶動葉片連桿202推動葉片201往上擺動，葉片201處于水平狀態(tài)，磁塊204停留在微孔管101底部；溶液中的磁性顆粒攜帶結(jié)合的待分離物被吸附到底部，實(shí)現(xiàn)了管底團(tuán)聚，剩余液體可用移液器等方式吸走，即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)與非目標(biāo)物質(zhì)的分離。
[0030](3)實(shí)現(xiàn)磁性顆粒在微孔管側(cè)壁團(tuán)聚，如圖4所示，移動架驅(qū)動電機(jī)106推動移動架104沿著移動架導(dǎo)軌槽105軸向移動一定距離，壓縮緩沖彈簧205 ;葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)301逆時針轉(zhuǎn)動一定角度后自鎖，推動葉片201上擺使得磁塊204?？吭谖⒖坠?01側(cè)壁，溶液中的磁性顆粒攜帶結(jié)合的目標(biāo)物質(zhì)被吸附到側(cè)壁，實(shí)現(xiàn)了側(cè)壁團(tuán)聚；剩余液體可用移液器等方式吸走，即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)與非目標(biāo)物質(zhì)的分離。
[0031]通過控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)上述幾種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，結(jié)合移液裝置，即可實(shí)現(xiàn)自動化磁分離實(shí)驗。
[0032]最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的等同變換、改進(jìn)、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動磁分離裝置，包括微孔管(101)、底托架、磁塊(204)，其特征在于還包括移動架(104)、移動架驅(qū)動部件、葉片(201)、葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件、葉片固定桿(302)； 所述微孔管(101)插放于底托架上部；所述移動架(104)置于底托架底部；所述移動架驅(qū)動部件包括移動架驅(qū)動電機(jī)(106)、聯(lián)軸器和移動架驅(qū)動絲杠(107);所述移動架驅(qū)動電機(jī)(106)的輸出軸通過聯(lián)軸器與移動架驅(qū)動絲杠(107)連接，移動架驅(qū)動絲杠(107)相應(yīng)的螺母安裝在移動架(104)上； 所述葉片(201)的一端設(shè)有磁塊(204);所述葉片(201)的另一端連接于葉片固定桿(302)，所述葉片固定桿(302)固定設(shè)置在移動架(104)上；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件連接于葉片(201)中部；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件安裝在移動架(104)上；所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動部件包括葉片連桿(202)、傳動連桿(206)、葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(301);所述葉片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(301)的輸出軸連接圓盤(203)，圓盤(203)的遠(yuǎn)心端連接傳動連桿(206)的一端；所述葉片連桿(202)的底端連接在傳動連桿(206)上；所述葉片連桿(202)的另一端連接葉片(201)中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動磁分離裝置，其特征在于，所述底托架包括微孔管托架(102)和主體底座(108);所述微孔管(101)插放于微孔管托架(102)之上；所述微孔管托架(102)通過托架固定槽(103)固定在主體底座(108)之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動磁分離裝置，其特征在于，所述移動架(104)通過移動架導(dǎo)軌槽(105)內(nèi)嵌于底托架內(nèi)；所述移動架導(dǎo)軌槽(105)為滑動導(dǎo)引裝置或滾動導(dǎo)引裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動的磁分離裝置，其特征在于，所述移動架(104)與底托架之間連接有緩沖彈簧(205)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的全自動磁分離裝置，其特征在于，所述的磁塊(204)為永磁體或電磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的全自動磁分離裝置，其特征在于，所述永磁體的材質(zhì)選自汝鐵硼磁鐵、永久鐵氧體、軟磁鐵氧體、釤鈷磁性材料中的一種。
【文檔編號】G01N1/34GK103878061SQ201410105196
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】何農(nóng)躍, 鄔燕琪, 康淼 申請人:東南大學(xué)