一种基于微流控通道的磁分离方法及装置与流程

本发明属于微流控芯片领域，更具体地，涉及一种基于微流控通道的磁分离方法及装置。

背景技术：
随着微机电系统和微纳米技术的进步，基于微流控芯片系统的生物分离技术得到了快速发展。与传统技术相比，其具有样品需样量低、高检测速度、高精细化和可控化等优势，成为目前进行生物分离技术研究的重要手段，在细胞分离、蛋白质和核酸的分离纯化等领域显示出广阔的应用前景。微尺度下，利用磁场力诱导磁微/纳米微粒定向移动实现精细分离的磁泳分离技术是近年来发展起来的一种重要的生物分离手段，其优势在于磁场力具有很强的可控性和灵活性，且分离效率不受通道表面电荷、溶液pH值和离子强度等影响，在高纯度磁性颗粒制备及其生物应用中均有着重要的研究和应用价值。但在现有磁泳分离系统中，磁场类型一般为由永磁体或电磁铁产生的静态梯度磁场，例如非专利综述文献Magnetismandmicrofluidics(N.Pamme,LabChip,2006,6,24–38.)公开了多种用于磁分离的微流控芯片。在梯度磁场的作用下，磁性粒子间会产生相互作用力，从而发生磁团聚行为，从而导致以下3种问题：(1)磁性微粒间的团聚行为可造成非目标生物被机械地夹杂在团聚体中而影响分离精度；(2)在微流控芯片分离系统中磁性微粒团聚体因极易被捕获而容易造成微管道堵塞；(3)不同磁性粒子间的团聚行为导致系统无法根据微粒自身物理特性(如粒径大小、磁化率等物理特性)的差异而实现多目标的有效分离。上述问题导致系统只能分离浓度低于0.1％的粒子，从而影响了分离的效率，制约了高精度磁泳分离技术的应用和发展。

技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于微流控通道的磁分离方法及装置，其目的在于对微流控通道施加静态均匀磁场以及周期磁场，由此解决样品液中的粒子团聚的技术问题。为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于微流控通道的磁分离方法，所述方法包括：控制样品液流入微流控通道；对所述微流控通道中的样品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁场；对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场；对所述微流控通道中的样品液施加周期磁场，所述周期磁场为强度周期变化的均匀磁场；其中，所述微流控通道、所述梯度磁场以及所述静态均匀磁场位于同一平面内，所述周期磁场垂直于静态均匀磁场；所述静态均匀磁场与所述梯度磁场共同作用，获得增强的梯度磁场，使所述样品液中的不同粒子分离；所述静态均匀磁场与所述周期磁场共同作用，获得强度和方向周期性变化的磁场，避免所述样品液中不同的粒子团聚。优选地，所述静态均匀磁场的强度为所述梯度磁场最高强度的5倍以上。作为进一步优选地，所述静态均匀磁场的强度为所述梯度磁场最高强度的10倍以上。优选地，所述静态均匀磁场的强度与所述周期磁场的最高强度比为1:2～2:1。优选地，所述周期磁场的频率为1Hz～1000Hz，波形为方波、锯齿波、三角波或者正弦波。按照本发明的一个方面，还提供了一种基于微流控通道的磁分离装置，所述磁分离装置包括微流控通道、第一磁场装置、第二磁场装置以及第三磁场装置；所述微流控通道用于引入样品液；所述第一磁场装置用于对所述微流控通道中的样品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁场；所述第二磁场装置用于对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场；所述第三磁场装置用于对所述微流控通道中的样品液施加周期磁场，所述周期磁场为强度周期变化的均匀磁场；其中，所述微流控通道、所述梯度磁场以及所述静态均匀磁场位于同一平面内，所述周期磁场垂直于静态均匀磁场；所述静态均匀磁场与所述梯度磁场共同作用，获得增强的梯度磁场，使所述样品液中的不同粒子分离；所述静态均匀磁场与所述周期磁场共同作用，获得强度和方向周期性变化的磁场，避免所述样品液中不同的粒子团聚。优选地，所述装置还包括多个分离出口，所述装置还包括多个分离出口，所述多个分离出口设置于所述微流控通道的出口处，用于收集所述样品液中分离的粒子。优选地，所述第二磁场装置包括第一亥姆霍兹线圈，所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴与所述微流控通道以及所述梯度磁场共平面，且所述微流控通道位于所述第一亥姆霍兹线圈的中心区域；所述第三磁场装置包括第二亥姆霍兹线圈，所述第二亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴互相垂直平分；所述第一亥姆霍兹线圈用于通入恒定电流，从而对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场；所述第二亥姆霍兹线圈用于通入周期变化的电流，从而对所述微流控通道中的样品液施加周期磁场。作为进一步优选地，所述第二磁场装置还包括第三亥姆霍兹线圈，所述第三亥姆霍兹线圈的中心轴与所述第一亥姆霍兹线圈的中心轴垂直，且与所述微流控通道以及所述梯度磁场共平面；所述第三亥姆霍兹线圈用于通入恒定电流，从而与所述第一亥姆霍兹线圈共同对所述微流控通道中的样品液施加静态均匀磁场。作为更进一步优选地，所述第一亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的x轴线圈，所述第三亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的y轴线圈，所述第二亥姆霍兹线圈为三轴亥姆霍兹线圈中的z轴线圈，...