[发明专利]基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置和方法，所述装置包括三相绕组；三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组；第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组星形联接且以基座的轴线为轴对称设置在基座上；第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组的首端分别与三相电源的输出端连通，三相电源的输出电流为对称的三相正弦交流电流；基座呈中空结构，其所围空间内设有分离通道。本发明把分离通道置入三相绕组和基座形成的内部圆柱形空间内，通过变频器调节加到三相绕组上的三相电压大小与频率。控制磁性粒子受旋转磁场作用的频率，改变分离通道磁感应强度的大小，实现对不同粒径或者径粒相同磁化率不同磁性粒子的场流分离。

技术领域

本发明涉及磁性粒子分析分离领域，具体地说是一种基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置和方法。

背景技术

磁性粒子在磁性药物制造、磁共振成像、磁热疗和细胞筛选等领域有着广阔的应用前景，磁性粒子与微球的研究极大地推动了生物医药的发展。

磁性粒子在应用过程中，要求其具有良好的单分散性。磁性粒子的单分散性是指粒径的均匀性和磁化率的均匀性。通过磁性粒子制备过程中的工艺条件优化仍难以获得单分散性好的磁性粒子，对制备的磁性粒子进一步进行分离筛选就成为提高其单分散性的重要手段。

目前，基于磁场的磁性粒子分离方法主要包括磁泳磁性分离方法、磁性捕获和释放的磁性分离方法与磁场场流分离方法。磁泳是利用磁性粒子在磁场作用下其运动轨迹发生变化或偏离，从而达到粒子的分离。基于磁泳的磁性分离方法，其基本原理是粒径不同或饱和磁化率不同的磁性粒子所受到的磁场力大小不同，磁泳速度也不同。粒子会处于分离通道中的不同位置，如果将出口端分成几个并排的通道，不同的粒子就会从不同的出口流出。磁性捕获和释放的分离方法是磁性粒子在载流带动下通过磁极附近时，具有磁响应性的样品受到磁场力大于粘滞阻力，粒子被吸附在磁极附近，保留在磁场中，称为“捕获”；当增大载流流速或减小磁感应强度时，磁响应性弱的磁性粒子所受磁场力小于粘滞阻力，粒子在粘滞阻力的带动下流出磁场被洗脱出来，称为“释放”。磁场捕获和释放的分离方法利用了磁场对磁性粒子的保留，通过调整磁场强度，选择性地使磁性弱的粒子流出而磁性强的粒子保留。磁场场流分离方法是以磁场作为外加场，利用磁性粒子磁响应性及所受重力的综合作用使粒子在分离通道内进入不同的层流，在抛物线流型的液流相中，通道中心附近的流速大，靠近流道壁的流速比较小，处于不同流层的磁性粒子获得不同的流速而实现分离。

磁场场流分离方法所用的磁场主要有静止磁场和旋转磁场。如果外加磁场是静止磁场，作用范围有限，限制了磁场对粒子的迁移作用范围，制约着分离通道的长度，使分离度降低。静止磁场所引起的不可逆吸附和粒子磁团聚会导致严重的峰区展宽。与静止磁场相比较，旋转磁场提高了磁性粒子的分离效果，具有一定的优势。周期性的旋转磁场扩展了磁场的作用范围，便于延长分离通道，并且使磁场的调节更加简便。旋转磁场可以消除磁场的不可逆捕获，抑制粒子团聚。现有的旋转磁场是将永久磁铁固定在与电动机相联接的转轴上，磁铁在电动机的带动下在分离通道正上方或者正下方沿着通道作周期性的圆周运动，磁铁的转动方向与载流方向相同。这种旋转磁场通过调节电动机转速改变磁场对分离通道中磁性粒子的作用频率，精度不高。改变分离通道中的磁感应强度，需要调整磁铁与分离通道的距离，并且要保证磁铁旋转运动轨迹和分离通道的平行度，实现起来比较困难。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置和方法。本发明采用的技术手段如下：

一种基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置，包括三相绕组；

所述三相绕组包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组；

所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组星形联接且以基座的轴线为轴对称设置在所述基座上；

所述第一相绕组、所述第二相绕组和所述第三相绕组的首端分别与三相电源的输出端连通，所述三相电源的输出电流为对称的三相正弦交流电流；