磁性分离器的制作方法

本实用新型涉及生化仪器
技术领域：
，具体为一种通过电场改善小于500nm的磁珠的分离效果和速度的磁性分离器。
背景技术：
：磁分离技术是一种利用磁场吸附液体中具有磁性或被磁化的悬浮颗粒，以达到分离不溶性颗粒与分散介质的目的。目前磁分离技术已经在生物医学领域中得到了应用。磁分离技术在生物医学领域中主要借助磁分离器实现提取或纯化目标分子的目的，如在免疫诊断领域将磁珠共价固定抗体之后在细胞裂解液中捕获与抗体相互作用的抗原分子，并将其与其他的杂质物质进行分离，如cn201420423965.7中可以将含有磁珠悬浮液的离心管放入支架上的通孔中，磁珠可以吸附预提取液中的目标分子，同时根据实验的不同情况，设计磁体所提供的磁场方向，使磁珠被选择性地吸附于离心管的管壁或者管底上，然后通过移液器吸取等方法移去离心管内的液体，从而达到固液分离的目的，由于固相的磁珠经前期处理可有效吸附目标分子，非目标分子因未被吸附而留在液相中，这样就实现了提取或纯化目标分子的目的。随着磁珠在生物技术里面应用的不断发展，我们关注到磁珠在分离使用方面存在一个非常致命的问题，也就是规模放大，在液相捕获探针领域中羧基磁珠与氨基探针的结合往往需要一批次制备2g以上，则整个体系需要200ml-500ml，在磁微粒化学发光或者电化学发光领域，经常用到的技术是羧基磁珠与单克隆抗体进行共价偶联以制备捕获磁性载体，或者通过链霉亲和素磁珠与生物素化的抗体进行亲和反应以制备捕获磁性载体，而如第一种方式往往需要如下几个步骤，预清洗、活化、反应、清洗、封闭、再清洗这几个步骤，而一般如果是企业需要制备一批次的捕获磁性载体则需要10-50g一批次，则需要2-50l的反应体系，而hirschein,b.l.chemtechnol1982,pharmacopoeiacommitteeofpeople’srepublicofchina,march,170中提到了外加磁场作用力与磁性微球的关系为f-作用力xv-介质的磁化率v-磁性微球的体积h-磁场强度dh/dx-磁场梯度可见磁性粒子在磁场中受的力f与粒子的大小成正比。当粒子直径大于10um时,可以在弱磁场下分离，而当粒径小于100nm时，分离就需要很大的磁场强度，当粒径小于30nm时粒子的布朗运动很强导致其可以稳定分散不会沉淀，也同时难以被外界的磁场所吸附。而选用的粒径范围应根据分离物系的特点确定,f还与磁性微球的磁化率有关,微球的磁化率直接决定于作为磁核的磁粉的组成及大小，常用的铁氧化物，当其结构的晶型体小于30nm时，成为超顺磁材料,当晶体大于30nm时，成为铁磁性。超顺磁性即在磁场中有较强的磁性，没有磁场磁性很快消失，从而使磁性微球不被永久磁化。根据公式我们还能知道，远离磁铁位置感受到微弱的磁力，即意味着很长的分离时间，这是因为传统的永磁体只能产生一个非常低的磁场梯度，通过离磁铁只有几毫米距离，而远距离磁力非常低，这意味着磁珠和生物标志物会大量损失，即使分离很长的时间，磁珠也几乎无法完全分离。cn201420423965.7对应的离心管的设计为0.5ml，1.5ml，2ml以及5ml，也就是最多只能分离约5ml体系磁珠悬浮液，当然我们认为利用cn201420423965.7的专利技术也是有可能实现50ml磁珠悬浮液的分离的，但是这种传统的低磁场梯度无法分离500ml以上的磁珠悬浮液。cn201810601592.0提出的一种生物样本的磁分离装置，包括箱体，所述箱体底部内壁通过螺栓连接有磁分离板，但它也是传统的低磁场梯度，依然无法解决问题大体积磁珠反应的问题。cn201711191273.9公布了一种基于高梯度磁分离和量子点的荧光生物传感器及其应用，高梯度磁分离装置由环形磁铁阵列、磁铁支架、圆环通道和铁珠链组成；环形磁铁阵列和磁铁支架构成环形磁场生成器，每相邻两个磁铁相互排斥组装，其达到的技术可以使平均强度达到0.46t，使磁场梯度达到590t/m，但是技术中只实现了捕获1ml和10ml中的大肠杆菌o157：h7，如果将其装置改大之后，无法达到平均强度0.46t，磁场的梯度会衰减的非常快，难以实现大体积的分离，cn201711437288.9中提出一种可视化磁分离方法，它提出取圆筒作为磁力架，在所述圆筒的侧壁上设有环形夹层，在所述夹层内设有磁体，将所述s1中的放置混合溶液的所述透明容器置于所述圆筒内；但遗憾的是这个技术中并没有给出其磁场的分布、磁场强度和磁场梯度，也没有给出是否可以应用于500ml及以上的分离，也没有说明不同的磁珠粒径是否可以通过此设备进行分离。cn200680022772.9提出一种分离磁性粒子的装置及方法，通过磁体的特殊设置产生磁场，这样整个内部空间具有恒定的磁梯度的磁场。这样的磁场及磁场梯度设计实现了微米级磁珠的分离和纯化，甚至是500nm以上的磁珠的分离和大规模的应用成为可能。但是kerstinwittea在journalofmagnetismandmagneticmaterials427(2017)320-324中所述，当磁珠浓度较低时，或者磁珠的直径过小于500nm，则这个技术想要实现分离就需要很长的时间，这是因为中心的磁场强度被环形的磁场所抵消。目前关于上述磁性分离器仍存在不足之处，对小于500nm的磁珠且体系大于500ml以上的分离比较困难。技术实现要素：本实用新型针对现有技术的不足，对分离器的结构进行了改进，通过增加的电磁组件改变磁性组件产生的磁场中心位置的磁场强度，提高了分离器的分离效果，同时也使得本实用新型所述的磁性分离组件能够加快500nm以下粒径的磁珠的分离速度。本实用新型的技术方案如下：磁性分离器，包括支撑构件，其特征在于：包括连接在支撑构件上的磁性组件，位于磁性组件的中部设有磁性分离口，支撑构件上至少还设有一个电磁组件，电磁组件与外部电源连接。进一步地，所述的支撑构件上设有一组对称布置的电磁组件。进一步地，所述电磁组件包括与支撑构件连接的感应线圈框架，感应线圈框架上沿顺时针方向缠绕有感应线圈，所述的感应线圈框架包括上框架、下框架以及连接上、下框架的侧框，磁性组件位于上框架和下框架之间，且上框架和下框架与支撑构件连接。进一步地，所述的磁性组件包括承载板，承载板上设有若干个磁体安装孔，磁体嵌合安装在磁体安装孔内。进一步地，所述磁体共设置有多个，且每次放置磁体的个数为an＝an-1+an-2+…+a1,其中a1＝4；每次放置磁体的位置为已有磁体间隔的圆线中心点，每块磁体的磁化方向与磁体中心点上圆的切线角度为∠an＝80-5n,n﹥2，其中，∠a1＝90，∠a2＝0。进一步地，所述的承载板采用亚克力的材料加工而成。进一步地，所述的支撑构件包括固定架，固定架的上方设有固定座，固定座上设有固定杆，磁性组件以及电磁组件连接在固定杆上。进一步地，所述的固定座上设有弧形led灯，以及与弧形led灯配合使用且相对设置的光敏电阻。进一步地，所述支撑构件外布设有磁性分离器壳体，磁性分离器壳体的底部的中间位置上设有散热口，磁性分离器壳体的底面上还设有脚垫，所述的磁性分离器壳体两侧的中间位置形成有隐藏式的把手。本实用新型的磁性分离器具有以下有益效果：1、本实用新型对磁性分离器的结构进行了改进，在现有磁性分离器的基础上增加了电磁组件，通过电磁组件产生磁场，改变磁性组件中心磁场强度弱对小粒径磁珠分离效果差、分离速度慢的问题，提高了分离效果，增加了磁性分离设备的通用性，尤其提高了对粒径小于500nm的磁珠的分离效果。2、本实用新型中的磁性组件中的承载板采用亚克力的材料制成，亚克力材料为一种电磁性能弱的材料，承载板在电磁组件的作用下不会产生磁场，不会传到磁性，继而不会影响电磁组件产生的磁场的稳定性。3、本实用新型包括磁性分离器壳体，其能够对磁性分离器的各个组件进行保护，进一步的，磁性分离器壳体的底部设有散热孔，能够对内部进行高效散热，延长磁性分离器的使用寿命，再者，所述的磁性分离器壳体上设有把手，方便使用者进行设备的搬运或者挪移。附图说明图1为本实用新型的一实施例中磁性分离器的内部俯视图；图2为本实用新型的一实施例中磁性分离器的内部结构示意图；图3为本实用新型的一实施例中磁性分离器的仰视图；图4为本实用新型的一实施例中磁性分离器的侧视图；图5为本实用新型的一实施例中磁性分离器的主视图；图6为本实用新型一实施例中亚克力板的截面图；图7为感应线圈框架的立体示意图。附图标记：1、磁性分离器壳体；2、电磁组件；30为支撑构件；3、固定座；40为磁性组件；4、承载板；5、磁性分离口；6、固定杆；7、弧形led灯；8、信号接收口；9、固定架；10、固定插口；11、防滑垫；12、脚垫；13、散热口；14、隐形手把；15、磁体；20为感应线圈框架；201为上框架；202为下框架；203为侧框。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1至图6所示，磁性分离器，包括支撑构件30，包括连接在支撑构件x上的磁性组件40，位于磁性组件的中部设有磁性分离口5，支撑构件30上至少还设有一个电磁组件2，电磁组件2与外部电源连接。本实用新型中所述的支撑组件用于对磁性分离器的磁性组件和电磁组件进行支撑固定，保证各个组件的相对位置的可靠性，磁性分离口用于放置待分离的物质，通过电磁组件与外部电源连接后，产生电磁场，产生的电磁场增加了磁性组件的中心磁场强度差的问题，使得位于中心部位的磁珠能够收到磁场的影响，提高分离的速度，继而使得磁性分离器能够满足不同粒径的磁珠的分离，尤其是满足500nm以下粒径的磁珠的分离要求，提高了磁性分离器的通用性。其中，支撑构件30上设有一组对称布置的电磁组件2，采用对称分布的电磁组件的磁力线可以穿过仪器中心，分离仪器中心的磁珠在电磁组件的磁场的影响下，能够提升其分离效率。所述电磁组件2包括与支撑构件30连接的感应线圈框架20，感应线圈框架上沿顺时针方向缠绕有感应线圈，感应线圈的材料在下列材料中选择：铁铬铝(fecral)合金、镍、锰、铜的合金、铜、康铜、钨及其组合，优选的，所述的感应线圈可以在中心产生0.05t的磁场强度，更进一步的，我们还可以通过调整感应线圈的励磁电流来增强中心的磁场强度，为了提升分离的速度，本实用新型中的感应线圈可以在中心产生0.1t以上的磁场强度，再者，对于更高的分离速度的要求，我们还可以通过对电磁组件的构成进行改善，可以通过增加感应线圈的匝数，也可以提升中心的磁场强度，所述的感应线圈框架20包括上框架201、下框架202以及连接上、下框架的侧框203，磁性组件40位于上框架201和下框架202之间，且上框架和下框架与支撑构件连接，上框架和下框架之间形成一个容纳空间，磁性组件嵌入容纳空间内，上框架和下框架与支撑构件连接，结合下文，具体的说为：上框架和下框架上设有与固定杆连接的连接孔，固定杆插入连接孔内，实现对感应线圈框架的支撑和固定。下面对磁性组件的结构进行阐述，所述的磁性组件40包括承载板4，承载板4上设有若干个磁体安装孔，磁体15嵌合安装在磁体安装孔内，磁性组件用于产生恒定的磁梯度的磁场，所述恒定的磁梯度的磁场可以用于分离一些粒径较大的磁珠，即可以在无需通过电磁组件的作用，磁性组件产生的磁场即可完成分离。所述磁体共设置有多个，且每次放置磁体的个数为an＝an-1+an-2+…+a1,其中a1＝4；每次放置磁体的位置为已有磁体间隔的圆线中心点，每块磁体的磁化方向与磁体中心点上圆的切线角度为∠an＝80-5n,n﹥2，其中，∠a1＝90，∠a2＝0。所述的承载板采用亚克力的材料加工而成，此处记载了一种优选的材料，亚克力的材料成本低，且方便加工，有利于控制设备的成本，继而其他的在电场的作用下不会产生磁场的材料也可以用来制作承载板。亚克力材料为一种电磁性能弱的材料，承载板在电磁组件的作用下不会产生磁场，不会传到磁性，继而不会影响电磁组件产生的磁场的稳定性。在一实施例中，支撑构件30包括固定架9，固定架9的上方设有固定座3，固定座3上设有固定杆6，所述固定架包括支脚，支架上连接有一个支撑平台，固定座为一个板状构件，固定座设置在支撑平台的上方，本实用新型中固定杆为多个，其呈圆形分布连接在固定座上，固定杆的下端粘结在固定座上，磁性组件40以及电磁组件2连接在固定杆上，磁性组件以及电磁组件与固定杆的连接方法，前文中已经记载了，此处不在阐述。所述的固定座3上设有弧形led灯7，以及与弧形led灯配合使用且相对设置的光敏电阻，弧形led灯发光，照射仪器中心处液体，在弧形led灯对面的固定座上设有光敏电阻，接收信号，检测磁性分离效果，工作过程如下：当分离效果好时，容器中的液体变澄清，弧形led灯的光透过容器以及容器中的液体，照射在光敏电阻上，光敏电阻的阻值发生改变，检测电路导通，即在分离完成后，磁性分离器会发出分离结束的信号。在一实施例中，支撑构件30外布设有磁性分离器壳体1，磁性分离器壳体1的底部的中间位置上设有散热口13，磁性分离器壳体1的底面上还设有脚垫12，设置的脚垫使得磁性分离器壳体与承载桌面之间有一个间隙，方便空气流通，从而使得散热口具有更好的散热效率，同时，设置的脚垫能够更好的对整个分离器进行支撑，具有好的平稳性，优选的，在两脚垫中间位置的磁性分离器壳体上还设有防滑垫11。磁性分离器壳体1两侧的中间位置形成有隐藏式的把手14，方便拿取，便于对整个分离器进行搬运。通过对比试验，将不同粒径的磁珠(2mg/ml)500ml分散于本实用新型所述的磁分离器与不具有电磁组件的磁分离器中，并通过浊度的变化，记录其半分离时间(浊度至原始浊度一半所需要的分离时间)，记录如表1表1不同磁珠在磁场中和电磁场中的半分离时间磁珠粒径磁含量半分离时间(磁场)半分离时间(电磁场)100nm48％7865s2275s150nm45％3489s1504s200nm50％2357s923s300nm50％505s350s500nm70％220s128s1um30％65s56s3um20％54s48s5um20％47s43s由表1所示，磁珠粒径和其不同磁含量的情况下的磁场和电磁场的半分离时间，如果是在1um以上时，所需要的半分离时间只需要1分钟左右就可以了，那么根据经验，半分离时间为1min左右，整个分离时间会小于4分钟，是比较好操作。而磁场和电磁场的半分离时间相差不大，但是一旦粒径小于500nm之后，因为hirschein公式的关系，磁珠所受到的磁力是与粒径的立方是正相关的，所以分离时间明显增大，且从下表中看到半分离时间差距会越来越大。这是因为粒径越小的磁珠在等梯度的磁场中在中心位置的布朗运动较强，而磁场为0，所受的磁力为0，必须等到其受到一定的扰动等作用时才会慢慢地远离中心被吸附至侧壁，而电磁场由于电场的不断扰动，使得中心位置的磁珠一开始就受力，所以需要的半分离时间会越短。本实用新型对磁性分离器的结构进行了改进，在现有磁性分离器的基础上增加了电磁组件，通过电磁组件产生磁场，改变磁性组件中心磁场强度弱对小粒径磁珠分离效果差、分离速度慢的问题，提高了分离效果，增加了磁性分离设备的通用性，尤其提高了对粒径小于500nm的磁珠的分离效果。以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页12