[发明专利]基于旋转磁场的磁性粒子动态磁泳分离装置和方法

说明书

本发明公开了基于旋转磁场的磁性粒子动态磁泳分离装置和方法，涉及磁性粒子和磁性标记生物分子分离分析技术领域，本发明发明了斜形下线槽三相绕组动态磁泳分离装置，提出了磁性粒子磁场力牵引分离方法。利用斜形下线槽三相绕组旋转磁场对磁性粒子产生磁场力沿载液流动方向的分力，牵引不同特性的磁性粒子磁泳分离。磁性粒子分离的主要动力直接来自其所受旋转磁场磁场力的分力，磁场力从以前磁场分离方法中磁性粒子分离的辅助者，变成磁泳分离的主导者。进而，由于磁场力对磁性粒子粒径的敏感性高于载液推力，有利于粒子分离。因此，本发明提出的基于旋转磁场的动态磁泳分离装置和方法，能够有效提高磁性粒子的分离效果和分辨率。

技术领域

本发明涉及磁性粒子和磁性标记生物分子分离分析技术领域，特别是涉及基于旋转磁场的磁性粒子动态磁泳分离装置和方法。

背景技术

磁性粒子在应用过程中，要求其具有良好的单分散性。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。在生物医学领域，对蛋白质和核酸等生物分子、细胞进行磁性标记，利用磁特性将其从生物样品中分离出来。

目前，在磁性粒子分离时常常采用磁场场流分离技术，磁场场流分离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。

在三相绕组旋转磁场的磁场场流分离中，如发明人在先申请的发明专利2018113271635《基于旋转磁场的磁性粒子场流分离装置和方法》中，基座中三相绕组的下线槽和基座轴线平行，旋转磁极经过分离通道中的磁性粒子附近时，磁性粒子受到磁场力作用；旋转离开磁性粒子后，对粒子的磁场力消失。磁性粒子在三相绕组分离通道中受到周期性的磁场力作用，磁场力沿分离通道垂直径向的分力使不同特性的磁性粒子处于垂直径向的不同环流中，利用不同环流的速率差产生分离。这种三相绕组旋转磁场场流分离技术虽然能够实现磁性粒子的分离，但是此种分离方法中，磁场力是磁性粒子分离的辅助者，外加磁场主要控制磁性粒子在分离通道的垂直径向发生磁泳运动产生有效位移，磁场力沿分离通道垂直径向分力使不同特性的磁性粒子在分离通道中处于不同的环流。由于磁性粒子沿分离通道垂直径向磁泳的位移比较小，是微米级的，所以很难提高磁性粒子分离的分辨率，分离方法没有很好地利用磁性粒子的磁特性。进一步地，因为磁性粒子在载液流动方向分离的动力来源于载液的推力，而载液推力对粒子的磁性大小不敏感，所以影响分离装置对磁性粒子的分离效率和效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了基于旋转磁场的磁性粒子动态磁泳分离装置和方法，以解决基于磁场场流分离的磁性粒子分离方法中存在的磁性粒子分离效果不佳和分辨率不高的问题。

为此，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于旋转磁场的磁性粒子动态磁泳分离装置，所述装置主要包括：

呈中空圆柱形结构的基座；所述基座形成的圆柱形空间中设置有螺旋形的微细管分离通道；所述微细管分离通道注入有不同特性的磁性粒子混合样品和载液；

所述基座中设置有以基座的轴线为对称轴的三相绕组斜形下线槽，所述斜形下线槽与所述基座的轴线之间呈预设夹角，三相绕组置于所述斜形下线槽内；所述三相绕组经三相变压器和变频电路模块与三相或单相交流电源连通，所述三相绕组和所述基座形成的中空结构圆柱形空间内产生旋转磁场；

所述微细管分离通道中的磁性粒子在所述旋转磁场的磁场力牵引作用下，不同特性的磁性粒子沿载液流动方向发生磁泳运动，产生不同的磁泳位移，实现不同特性的磁性粒子的磁泳分离。

进一步地，所述三相绕组为4级的三相绕组。

进一步地，所述预设夹角为45°。

进一步地，所述基座为硅钢基座。