[发明专利]用于输送磁性粒子的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于输送磁性粒子的设备。所述设备可以包括可以被配置用于围绕旋转轴线旋转的基板。此外，流体结构可以布置在所述基板中，所述结构可以设置有斜室壁，所述斜室壁可以相对于垂直于所述旋转轴线的平面以角度α布置。磁力元件可以相对于所述旋转轴线径向布置在所述斜室壁内部，并且可以被配置为根据所述磁力元件与所述流体结构之间的位置关系将磁力施加到布置在所述流体结构中的磁性粒子，其中所述斜室壁朝向所述磁力元件倾斜。此外，所述设备可以包括驱动器，所述驱动器可以被配置为使所述基板围绕所述旋转轴线旋转，使得所述磁力元件与所述流体结构之间的所述位置关系连续改变，从而在360°旋转期间对所述磁性粒子施加力以沿所述斜室壁并相对于所述旋转轴线径向向内输送所述磁性粒子。

技术领域

根据本发明的实施例涉及用于输送磁性粒子的设备和方法。

背景技术

在下文中，将呈现离心微流体领域的三种现有方法，它们允许在旋转系统中自动操纵磁性粒子。

Strohmeier等人已获得专利[1]并发表[2]称为“气相转变磁泳”(GTM)的方法。在这种用于输送磁性粒子的方法中，离心微流体盒(称为“实验室磁盘”)位于固定的永磁体下方。然而，在这里，在GTM期间作用在粒子上的磁力无法以可量化的方式进行调整，因为液体在静止期间以不受控制的状态存在(关于液体和气体之间界面的形成)。此外，所述方法不是普遍适用的(即，对于任何润湿特性的液体)。在必要的静止阶段(Concus-Finn条件)，高度润湿的液体(例如，核酸提取中经常使用的醇或表面活性剂)可以沿着微流体网络的边缘蠕变。因此，可能导致不期望的不同液体混合，这可能影响要执行的分析的质量。此外，所述方法仅使用理论上可用磁力的一小部分，因为在描述的构型中的磁力矢量(F_磁力)的主要分量正交作用于面向永磁体(F_s)的盒的壁而不是在粒子的输送方向(F_p)上，这就是为什么使用所述方法不能非常有效地执行粒子输送的原因。

过去，不同的其他小组使用磁性粒子在离心微流体测试载体中混合液体。Grumann等人[3]已经发表了一种方法，所述方法在Andersson等人申请的专利中以比较方式进行了描述。[4]在上述出版物中，与GTM方法[2]类似，永磁体布置在离心微流体盒的上方或下方，使得盒中的粒子通过旋转而在每次旋转时穿过永磁体的磁场，这会由于磁感应粒子运动而导致液体的混合。然而，这些描述的论文仅允许控制微流体室内的粒子运动，而不是不同室之间的输送。

在离心微流体盒中实验室过程的上述自动化中，出现了专门操纵磁性粒子的运动以实施所需操作的挑战。在离心微流体中，特别是以下问题没有得到充分解决：

-目前，没有方法允许定量诊断在将粒子从液体中输送出时作用在粒子上的力。

-现有方法允许混合或输送或阻止粒子，但不能同时进行所有这些单元操作。

-现有方法不允许基于腔室几何形状(被动、整体)控制作用在磁性粒子上的力。

-在粒子从一个腔室输送到另一个腔室期间，现有方法不允许液体处于可控状态。

-现有方法不适用于处理高度润湿的液体(诸如醇类、表面活性剂)，但它们经常用于上述应用领域。

考虑到上述情况，需要一种构思，允许在增加粒子输送期间液体的状态控制、防止粒子输送期间液体混合和提高粒子输送效率之间的改进的折衷。

发明内容