本发明专利技术公开了一种纳米磁珠连续流动分离装置及方法，本发明专利技术的装置包括一个流动分离芯片(1)、一个均匀梯度磁场发生模块(2)、一个微流控模块(3)和一个高梯度电磁场发生模块(4)。所述流动分离芯片(1)安装在均匀梯度磁场发生模块(2)中，包含纳米磁珠及其结合体的样本在微流控模块(3)的控制下注射到流动分离芯片(1)中，在均匀梯度磁场发生模块(2)作用下，纳米磁珠及其结合体朝磁场强度变大的方向偏移，从磁性物质出口流出，并通过控制高梯度电磁场发生模块(4)对纳米磁珠及其结合体进行捕获富集。通过利用本发明专利技术的装置和方法可实现10毫升以上的大样本处理量，同时操作难度小，并且易与后续检测集成为一体化。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，本专利技术的装置包括一个流动分离芯片(1)、一个均匀梯度磁场发生模块(2)、一个微流控模块(3)和一个高梯度电磁场发生模块(4)。所述流动分离芯片(1)安装在均匀梯度磁场发生模块(2)中，包含纳米磁珠及其结合体的样本在微流控模块(3)的控制下注射到流动分离芯片(1)中，在均匀梯度磁场发生模块(2)作用下，纳米磁珠及其结合体朝磁场强度变大的方向偏移，从磁性物质出口流出，并通过控制高梯度电磁场发生模块(4)对纳米磁珠及其结合体进行捕获富集。通过利用本专利技术的装置和方法可实现10毫升以上的大样本处理量，同时操作难度小，并且易与后续检测集成为一体化。【专利说明】
本专利技术涉及连续液体分离
，更具体涉及。
技术介绍
微/纳米磁珠已在生物、医学、食品、环境和农业等领域得到广泛应用，尤其是磁珠表面修饰上生物识别材料，如抗体或核酸适体等，可对生物或化学目标物进行特异性分离和富集。免疫磁珠分离微生物的常规方法是先将表面修饰了抗体的磁珠与包含目标微生物的样本在样本管内进行充分混匀孵育，磁珠表面的抗体将捕获样本中的目标微生物，并形成磁珠-目标物结合体，然后利用磁场将磁珠-目标物结合体吸附在样本管的内壁上，同时将样本管内的废液移除，最后加入少量的缓冲液重新溶解磁珠-目标物结合体，即得到纯化并富集的目标微生物溶液。 纳米磁珠相对于微米磁珠的主要优势在于它具有更高的比表面积，可在等量的磁珠表面修饰上更多的生物识别材料，而且纳米磁珠多为水溶性，在溶液中呈均匀分布，与样本中目标物的结合效率更高。但是因为磁珠在磁场中受到的磁力与磁珠的粒径、磁珠的磁化强度以及磁场的梯度成正比，而且磁珠磁化强度通常与磁场强度成正比，可见纳米磁珠分离对磁场强度和磁场梯度的要求很高。目前，国内外最强的商业化磁铁为N52级别的钕铁硼永磁铁，最大表面磁场强度可达到0.64T，但磁场强度随作用距离增大而迅速衰减，因此磁场梯度较高的作用距离一般很小，这导致了在实际应用中无法实现纳米磁珠的高效分离，尤其是粒径在30纳米以下的磁珠，而且基本上很难实现对体积大于I毫升的纳米磁珠的分离。虽然电磁场可产生足够大的磁场强度，但需要耗费大量的电能，同时产生大量的热能，这会导致很多温度敏感的生物材料(如抗体)失去活性，无法正常工作，因此现有技术中无法实现大体系纳米磁珠的高效分离。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题是如何高效分离大体系的纳米磁珠，同时简化分离操作。 ( 二)技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种纳米磁珠连续流动分离装置，所述装置包括一个流动分离芯片、一个均匀梯度电磁场发生模块、一个微流控模块和一个高梯度电磁场发生模块； 所述流动分离芯片包括分离通道、出口隔离板，并且设置有载流体进口、样本进口、磁性物质出口、非磁性物质出口 ；所述出口隔离板位于所述磁性物质出口和非磁性物质出口之间，其有一导流斜面，将液体导流向非磁性物质出口 ； 所述均匀梯度磁场发生模块包括永磁体、带有缺口的纯铁组件；所述永磁体位于所述纯铁组件的内部底面的几何中心位置，所述流动分离芯片设置于所述永磁体的上表面的几何中心位置，并且其磁性物质出口位于磁场强度变大的一边；永磁体产生的磁场方向与所述分离通道的液体流动方向垂直； 所述微流控模块包括样本微泵、载流体微泵、控制器；所述控制器分别连接所述样本微泵、载流体微泵；所述样本微泵和载流体微泵分别连接到所述载流体进口和所述样本进口 ； 所述高梯度电磁场发生模块包括第一电磁铁、第二电磁铁；所述第一电磁铁、第二电磁铁为同极对接，由所述控制器通过电磁铁驱动电路来控制启动和关闭；所述磁性物质出口的液体通过管以与所述高梯度电磁场的磁场方向垂直的方向流过。 优选地，所述流动分离芯片还包括进口隔离板，所述进口隔离板位于所述载流体进口、样本进口之间。 优选地，所述纯铁组件为带有三角形缺口的回型的纯铁组件，所述三角形缺口位于所述纯铁组件的上表面的几何中心位置。 优选地，所述载流体进口位于所述分离通道的几何中心位置，所述样本进口位于所述分离通道的顶部位置。 优选地，所述均匀梯度磁场发生模块还包括支架；所述永磁体、回型纯铁组件位于所述支架中，所流动分离芯片从所述支架的芯片入口插入所述支架的槽中。 优选地，所述高梯度电磁场发生模块还包括支架，所述第一电磁铁、第二电磁铁安装在所述支架中。 优选地，所述永磁体的材质为N52级别钕铁硼磁铁或更高强度的磁铁。 优选地，所述高梯度电磁场发生模块产生的磁场满足磁场梯度不小于20T/m，磁场强度不小于0.2T。 优选地，所述样本微泵和载流体微泵均采用精密注射泵或蠕动泵。 利用本专利技术的装置实现纳米磁珠连续流动分离的方法包括以下步骤: S1、所述微流控模块的控制器控制所述载流体微泵开启，控制载流体的流量，使载流体充满所述流动分离芯片的分离通道； S2、所述均匀梯度磁场发生模块产生与所述流动分离芯片内部的液体流动方向垂直的磁场，通过所述微流控模块的控制器调节载流体的流速，使所述分离通道内部载流体处于层流状态； S3、由所述微流控模块的控制器控制开启样本微泵，从所述样本进口注入样本； S4、所述样本中的纳米磁珠及其结合体在均匀梯度磁场发生模块作用下将朝磁场强度变大的方向偏移，并从所述磁性物质出口流出芯片，非磁性物质保持在原来的水平运动方向附近，从所述非磁性物质出口流出芯片； S5、通过所述微流控模块的控制器启动电磁铁驱动电路，给所述第一电磁铁、第二电磁铁供电，产生高梯度电磁场；从所述磁性物质出口流出的纳米磁珠及其结合体被所述高梯度电磁场发生模块捕获在管的管壁上；样本流动分离结束后关闭所述高梯度电磁场发生模块，纳米磁珠及其结合体将被释放，回收在样本收集管中，得到纯化并富集的纳米磁珠及其结合体。 (三)有益效果 本专利技术提供了，通过利用本专利技术的装置和方法可实现10毫升以上的大样本处理量，同时操作难度小，可实现操作自动化，并且易与后续检测集成为一体化。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的结构示意图； 图2为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的流动分离芯片的结构示意图； 图3为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的均匀梯度磁场发生模块的结构示意图； 图4为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的微流控模块的结构示意图； 图5为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的微流控模块的控制器的结构示意图； 图6为本专利技术的一个较佳实施例的一种纳米磁珠连续流动分离装置的高梯度电磁场发生模块的结构示意图。 图中: 1、流动分离芯片；2、均匀梯度磁场发生模块；3、微流控模块；4、高梯度电磁场发生模块；11、分离通道；12、载流体进口 ；13、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米磁珠连续流动分离装置，其特征在于，所述装置包括一个流动分离芯片(1)、一个均匀梯度电磁场发生模块(2)、一个微流控模块(3)和一个高梯度电磁场发生模块(4)；所述流动分离芯片(1)包括分离通道(11)、出口隔离板(17)，并且设置有载流体进口(12)、样本进口(13)、磁性物质出口(14)、非磁性物质出口(15)；所述出口隔离板(17)位于所述磁性物质出口(14)和非磁性物质出口(15)之间，其有一导流斜面，将液体导流向非磁性物质出口(15)；所述均匀梯度磁场发生模块(2)包括永磁体(21)、带有缺口的纯铁组件(22)；所述永磁体(21)位于所述纯铁组件(22)的内部底面的几何中心位置，所述流动分离芯片(1)设置于所述永磁体(21)的上表面的几何中心位置，并且其磁性物质出口(14)位于磁场强度变大的一边；永磁体(21)产生的磁场方向与所述分离通道(11)的液体流动方向垂直；所述微流控模块(3)包括样本微泵(31)、载流体微泵(32)、控制器(34)；所述控制器(34)分别连接所述样本微泵(31)、载流体微泵(32)；所述样本微泵(31)和载流体微泵(32)分别连接到所述载流体进口(12)和所述样本进口(13)；所述高梯度电磁场发生模块(4)包括电磁铁(41)、电磁铁(42)；所述电磁铁(41)和所述电磁铁(42)为同极对接，由所述控制器(34)通过电磁铁驱动电路来控制启动和关闭；所述磁性物质出口(14)的液体通过管(35)以与所述高梯度电磁场磁场方向垂直的方向流过。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林建涵，王禹贺，甘承奇，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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