专利名称：基于免疫磁珠的目标自动分离方法和分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于免疫磁珠的目标自动分离方法和分离装置。
技术背景众所周知，样品前处理是一个非常重要的手段，它的成功与否对样品的检 测至关重要。利用免疫磁性颗粒(磁珠)来筛选和分离在食品、临床、土壤以 环境中的微生物、细胞、化学元素等目标的方法得到越来越多的肯定。由于免 疫磁珠分离/筛选方法的快速、高浓縮比、对设备要求简单等优点，在实际中应 用非常广。目前，免疫磁珠分离/筛选方法一般由两步组成混合和分离。 一般 的混合器只能按一个方向旋转，并且旋转速度为手动调节，混合时间只能由人 为控制；分离设备一般由永久磁铁和支架组成，分离时间也是由人工来控制。由于这两个关键步骤是单独操作，使得分离效果受到诸多方面的影响，而且必 须购买多个设备才能完成一次分离操作，这些因素使得前处理效果受到很大的 影响。 发明内容本发明提供了 一种基于免疫磁珠用于自动分离被检测目标的方法和装置。本发明采用的技术方案如下一、 基于免疫磁珠的目标分离方法，该方法的步骤如下将待检测样品和 免疫磁珠加入到样品管中，样品管在匀速旋转、变速旋转、静止富集或正反向 旋转状态的不同组合下，样品管中的被检测样品中的目标和免疫磁珠上已固定 的抗体产生特异性反应；在固定磁场下，把免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被 检测样品中的目标吸附在样品管内壁，吸取上清液后清洗样品管并加入小体积 的缓冲液；收集免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被检测样品中的目标，用于生 物检测或铺盘。二、 基于免疫磁珠的目标分离装置，包括混合单元、分离单元和控制单元； 射1) 混合单元，n个样品管分别固定在混合样品板上各自的样品孔中，混合电 机通过第一连轴器和混合样品板转动连接；混合电机通过控制电缆与控制单元 电气相连；2) 分离单元，n块分离磁铁分别固定在分离传动板上，n块分离磁铁与固定
在混合传动板上n个样品管一一相对应，分离电机通过第二连轴器和分离传动 板转动连接；分离电机通过控制电缆与控制单元电气相连；3)控制单元，单片机分别与液晶显示器、键盘、缓冲驱动电路、晶振电路、 参数存储器、通讯接口、警报单元相连；缓冲驱动电路分别接混合电机和分离 电机；通讯接口经USB通讯线与计算机相连，电源电路分别与电源输入、单片 机、分离电机和混合电机相连。AT89C52单片机的XI 、X2 口与晶振电路连接；单片机的P0 口与由74HC573 芯片和ULN2803A芯片组成的缓冲驱动电路分别与混合电机和分离电机相连； 单片机的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通过扩展芯片74HC595与GDM12864液晶 显示器相连；单片机的P1 口与4X4键盘相连；单片机的RXD、 TXD 口与通讯 接口相连；单片机的P3.2、 P3.3 口与参数存储器相连；单片机的P3.5口与警报 单元相连。本发明具有的有益效果是通过样品管中的被检测目标和免疫磁珠上已固 定的抗体产生特异性反应可以准确分离和筛选目标检测物，并且通过不同混合 模式的组合来达到最优的混合效果，广泛用于样品的前处理。
图l是分离装置的整体示意图。图2是分离装置的整体和控制盒以及样品混合板旋转90度的示意图。 图3是分离装置的整体组成结构图。 图4是分离装置的控制电路组成图。 图5是分离装置的控制电路原理图。图中1、混合单元；2、分离单元；3、控制单元；101、 102、 103、 104、样品管；105、 106、 107、 108、样品孔；109、混合电机；110、轴承；111、混合样品板；112、连轴器；201、 202、 203、 204、分离磁铁；205、分离传动板； 206、轴承；207、连轴器；208、分离电机；301、 302、绝缘支撑件；303、控 制电缆；304、液晶显示器；305、键盘；306、控制电路板；307、缓冲驱动电 路；308、电源输入；309、电源电路；310、单片机；311、晶振电路；312、参 数存储器；313、通讯接口； 314、警报单元；315、 USB通讯线；316、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图l、图2、图3、图4所示，本发明包括混合单元l、分离单元2和控制单元3;其中1) 混合单元l， 4个样品管101、 102、 103、 104，分别固定在混合样品板lll 上各自的105、 106、 107、 108样品孔中，混合样品板111的一端和混合电机109 通过第一连轴器112相连，混合样品板111的另一端通过轴承110与外壳相连； 混合电机109通过控制电缆303与控制单元3电气相连；2) 分离单元2， 4块分离磁铁分别固定在分离传动板205上，4块分离磁铁 与固定在混合样品板111上4个样品管一一相对应，分离传动板205的一端通 过连轴器207与分离电机208相连，分离传动板205的另一端通过轴承206与 外壳相连；分离电机208通过控制电缆303与控制单元3电气相连；3) 控制单元3，单片机310分别与液晶显示器304、键盘305、缓冲驱动电 路307、晶振电路311、参数存储器312、通讯接口313、警报单元314相连； 缓冲驱动电路307分别接混合电机109和分离电机208;通讯接口 313经USB 通讯线315与计算机316相连，电源电路309分别与电源输入308、单片机310、 分离电机208和混合电机109相连，控制电路板306用301和302绝缘支撑件 搁在壳体上。如图5所示，AT89C52单片机310的X1、 X2 口与晶振电路311连接；单 片机310的PO 口与由74HC573芯片和ULN2803A芯片组成的缓冲驱动电路307 分别与混合电机109和分离电机208相连；单片机310的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通过扩展芯片74HC595与GDM12864液晶显示器304相连；单片机310的 Pl 口与4X4键盘305相连；单片机310的RXD、 TXD 口与通讯接口 313相连； 单片机310的P3.2、 P3.3 口与参数存储器312相连；单片机310的P3.5 口与警 报单元314相连。液晶显示器304，它可以显示英文字符和中文字符。本发明的工作过程如下(1) 把免疫磁珠和被检测样品加入到样品管IOI、 102、 103、 104中，并合上盖子；(2) 把样品管101、 102、 103、 104插入样品孔105、 106、 107、 108中；(3) 在键盘305上输入混合时间、分离时间和混合模式等参数，液晶显示器304 就会显示具体值；输入完毕后，按键盘305上的启动按钮；(4) 控制电路板306输出信号控制混合电机109，驱动混合混合样品板lll并带 动样品管IOI、 102、 103、 104按设定的模式旋转；旋转运动使得样品管IOI、 102、 103、 104内的免疫磁珠和被检测样品内的目标物充分混合；(5) 混合步骤结束后，控制电路板306输出信号使得样品管101、 102、 103、 104处于初始垂直位置，控制电路板306输出信号控制分离电机208，驱动分离传
动板205并带动固定在板上的分离磁铁201、 202、 203、 204到达样品管101、 102、 103、 104的外壁，并停止转动；被免疫磁珠所捕获的被检测样品内的目标物在 分离磁铁201、 202、 203、 204的磁场作用下与溶液分离并逐渐往样品管101、 102、 103、 104的内壁在靠近磁场方向聚集，并且开始成团；(6) 待分离步骤结束后，操作员打开样品管IOI、 102、 103、 104的盖子并用 移液枪取走上清液；取走上清液后，按键盘305上的结束按钮；(7) 控制电路板306输出信号控制分离电机208，驱动分离传动板205并带动分 离磁铁20K 202、 203、 204离开样品管101、 102、 103、 104的外壁;并恢复到 初始位置；(8) 取下样品管101、 102、 103、 104中，加入小体积的缓冲液就可以得到被 免疫磁珠捕获的目标物溶液。这样可以得到浓縮分离后的样品，它可以用于生 物传感器检测、ELISA、 PCR等后续检测，为它们提供了非常有效的样品与处理 手段，并提高了检测限。图4是分离装置的控制电路组成图。为了使计算机316控制磁分离装置，通 过USB通讯线315将磁分离装置和计算机316连接。计算机软件控制磁分离装置 的运行操作，并且实时监控磁分离装置的状态，方便用户管理。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。
权利要求
1、一种基于免疫磁珠的目标自动分离方法，其特征在于该方法的步骤如下将待检测样品和免疫磁珠加入到样品管中，样品管在匀速旋转、变速旋转、静止富集或正反向旋转状态的不同组合下，样品管中的被检测样品中的目标和免疫磁珠上已固定的抗体产生特异性反应；在固定磁场下，把免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被检测样品中的目标吸附在样品管内壁，吸取上清液后清洗样品管并加入小体积的缓冲液；收集免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被检测样品中的目标，用于生物检测或铺盘。
2、 一种基于免疫磁珠的目标自动分离装置，其特征在于包括混合单元(l)、 分离单元(2)和控制单元(3);其中1) 混合单元(l)， n个样品管分别固定在混合样品板(lll)上各自的样品孔中， 混合电机(109)通过第一连轴器(112)和混合样品板(111)转动连接；混合电机(109) 通过控制电缆(303)与控制单元(3)电气相连；2) 分离单元(2)， n块分离磁铁分别固定在分离传动板(205)上，n块分离磁铁 与固定在混合样品板(lll)上n个样品管一一相对应，分离电机(208)通过第二连 轴器(207)和分离传动板(205)转动连接；分离电机(208)通过控制电缆(303)与控制 单元(3)电气相连；3) 控制单元(3)，单片机(310)分别与液晶显示器(304)、键盘(305)、缓冲驱 动电路(307)、晶振电路(311)、参数存储器(312)、通讯接口(313)、警报单元(314) 相连；缓冲驱动电路(307)分别接混合电机(109)和分离电机(208);通讯接口(313) 经USB通讯线(315)与计算机(316)相连，电源电路(309)分别与电源输入(308)、 单片机(310)、分离电机(208)和混合电机(109)相连。
3、 根据权利要求2所述的一种基于免疫磁珠的目标自动分离装置，其特征 在于AT89C52单片机(310)的X1、 X2 口与晶振电路(311)连接；单片机(310)的 PO 口与由74HC573芯片和ULN2803A芯片组成的缓冲驱动电路(307)分别与混 合电机(109)和分离电机(208)相连；单片机(310)的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通 过扩展芯片74HC595与GDM12864液晶显示器(304)相连；单片机(310)的P1 口 与4X4键盘(305)相连；单片机(310)的RXD、 TXD 口与通讯接口(313)相连；单 片机(310)的P3.2、 P3.3 口与参数存储器(312)相连；单片机(310)的P3.5 口与警报 单元(314)相连。
全文摘要
本发明公开了一种基于免疫磁珠的目标自动分离方法和分离装置。包括混合单元、分离单元和控制单元。将待检测样品和免疫磁珠加入到样品管中，样品管在匀速旋转、变速旋转、静止富集或正反向旋转状态的不同组合下，样品管中的被检测样品中的目标和免疫磁珠上已固定的抗体产生特异性反应；在固定磁场下，把免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被检测样品中的目标吸附在样品管内壁；收集免疫磁珠和已经被免疫磁捕获的被检测样品中的目标，用于生物检测或铺盘。本发明通过样品管中的被检测目标和免疫磁珠上已固定的抗体产生特异性反应可以准确分离和筛选目标检测物，并且通过不同混合模式的组合来达到最优的混合效果，广泛用于样品的前处理。
文档编号B03C1/32GK101118202SQ200710070710
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月6日 优先权日2007年8月6日
发明者叶尊忠, 应义斌, 李延斌, 王剑平, 蒋焕煜, 蒋雪松, 饶秀勤 申请人:浙江大学