基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物样本磁性分选技术领域。本发明专利技术公开了一种基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置，包括控制系统和液路系统；所述控制系统包括主控模块、精密注射泵、电磁三通阀、电动多位阀和电磁铁；所述液路系统包括进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱、出样柱、清洗液瓶、废液瓶、中转管和连通各组件的管路；所述主控模块控制所述精密注射泵、所述电磁三通阀、所述电动多位阀和所述电磁铁按设定流程和时序执行相应的动作，将待分选样本和相关试剂在所述液路系统内按照一定的顺序进行转移和处理。本发明专利技术还公开了一种利用上述装置进行自动磁性分选的方法。本发明专利技术能够满足现场或无人值守时自动磁性分选的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物样本分选
，特别是免疫磁珠法磁性分选
，具体 地，是一种利用免疫磁珠进行顺序流动式全自动磁性分选的装置与方法。
技术介绍
基于免疫磁珠的磁性分选技术是当前众多生物样本分选技术中的一种，其基本原 理是在具有超顺磁性且分散度良好的微珠上偶联特定的抗体以形成免疫磁珠，然后利用此 免疫磁珠上偶联的抗体对目标细胞(或其他生物样品)表面的抗原进行高特异性地识别 和标记，再通过磁性分选技术将免疫磁珠连同被标记的细胞(或其他生物样品)从原混合 物中分离出来。实际操作时，基于免疫磁珠的磁性分选主要由混合(孵育)和分离两步组 成。首先将免疫磁珠与待分选样本液混合，一般采用震荡或摇动的方式使之完全混勻，以增 加磁珠和目标细胞发生接触的概率，从而令两者能够充分结合；再将混合液通过外加磁场， 结合了免疫磁珠的细胞在磁力作用下沿磁场方向运动(通常的形式是被吸附在管路侧壁 上)，而未被标记的其他物质则会无阻碍的沿初始方向通过磁场区域，之后撤掉磁场，用较 小体积缓冲液洗脱附着物，从而达到分选和富集的目的。与传统的生物分选方法相比，基于 免疫磁珠的磁性分选技术无需离心，具有分选速度快、分选与富集效率高、操控简单、易于 实现自动化等优点，因而在分子生物学、免疫学、临床诊断与治疗、药学以及生物检验检疫 等众多领域得到了广泛的应用。磁性分选的具体实现方法通常有手动和自动两种形式。手动分选是指操作人员使 用免疫磁珠、分选试管或分选柱、磁力架(分选器)等耗材和工具，手工完成整个分选流程。 手动分选中用到的磁力架(分选器)结构比较简单，主要由支架和产生磁场的永磁铁组成， 起到承托分选试管或分选柱，并为它们提供外加磁场的作用。磁珠的孵育、外部磁场的加入 与移除、吸附物的清洗与洗脱等各关键步骤都由人工操作完成。手动分选不需要复杂的设 备，形式灵活、成本较低，适合各类实验室的日常零星分选使用。当需要频繁进行分选且每 次分选的样本量较大时，采用自动分选更加方便。自动分选主要利用全自动磁性分选仪，操 作人员将待分选样本加入到分选仪中，由分选仪自动完成分选流程。全自动磁性分选仪的 分选通量较大，并且一般有多个优化的分选程序可供调用，操作简单，分选可靠性高。当前 具有代表性的产品化全自动磁性分选仪有加拿大StemCell公司的RoboS印和美国Dynal 公司的BeadRetriever等。这些自动分选仪虽然性能先进，但体积较大，价格昂贵，因此多 限于在大型实验室中固定使用。然而，在诸如检验检疫、生物反恐、环境监测等很多应用场合，经常需要在远离实 验室的地点对生物样本进行现场快速分选或自主监控式分选，这就要求磁性分选装置应该 结构简单，体积小巧，能在长时间无人值守的情况下自动分选，最好还能方便与其他功能单 元例如检测模块进行级联，以组合成完整的现场设备。另外，由于现场样本中往往含有各种 病原体或其他有害物质，因此进样后的磁性分选应在相对封闭的空间内进行，以避免外泄 污染。比照前面提及的几种全自动磁性分选仪，RoboSep和BeadRetriever在一次加样后最多只能自动运行有限的几次(RoboS印为4次，BeadRetriever为15次)，然后就需要人 工更换耗材，不能在无人值守时长时间连续运行；仪器内部都使用了机械运动结构，运行可 靠性降低，且不易实现小型化。RoboSep和BeadRetriever中样本和试剂的处理均在开放或 半开放的形式下进行，不满足封闭条件；分选后的样本液停留在试管里，不便与其他后续处 理设备无缝连接。综上可知，现有的磁性分选设备均不能完全满足现场或无人值守时的自 动分选需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有设备和方法在应用到现场或无人值守场合时存在的 种种不足，提供一种基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置与分选方法，以满足 现场或无人值守时自动磁性分选的需求。本专利技术的技术方案之一是提供一种基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选 装置，包括控制系统和液路系统；所述控制系统包括精密注射泵、电磁三通阀、电动多位阀、 电磁铁和主控模块；所述液路系统包括进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱、出样柱、清洗 液瓶、废液瓶、中转管和连通各组件的管路；所述精密注射泵的入口端和出口端分别与电磁 三通阀的公共端和中转管的一端相连，所述电磁三通阀的常开端悬空，常闭端与清洗液瓶 相连，所述中转管的另一端与电动多位阀的公共端相连，所述电动多位阀的各个通道端口 分别与进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱的底端、出样柱、洗液瓶和清废液瓶相连，所述 磁性分选柱的顶端与废液瓶相连，所述磁性分选柱处于电磁铁磁极的紧密贴合环抱中，所 述主控模块用于控制精密注射泵、电磁三通阀、电动多位阀和电磁铁，使它们按设定流程和 时序进行相应的动作。所述自动磁性分选装置中有管路相连的组件在布局时应尽量靠近， 以缩短管路，减小液体死体积。所述精密注射泵为工业注射泵，所述工业注射泵的泵体活塞上卡装精密注射器， 所述精密注射器的出口与一个三通换向阀的一个接口端相连，所述三通换向阀的另外两个 接口端分别为所述精密注射泵的入口端和出口端。所述电磁三通阀为隔膜阀，断电时公共端与常开端导通，通电时公共端与常闭端 导通，在优选的技术方案中，所述电磁三通阀常开端呈悬空状态，但为阻止空气中的较大颗 粒物进入管路，可在常开端入口处连接一个微型的高效空气微粒滤芯(HEPA)过滤器。所述电动多位阀为色谱级微型电动阀，可在多个通道中任意切换，选择其中一路 与公共通道导通，在优选的技术方案中，所述电动多位阀至少应具有一个公共通道和7个 可选通道。所述电磁铁为微型绕组式电磁铁，在优选的技术方案中，所述电磁铁的软磁材料 磁极呈水平双臂式环绕竖直放置的磁性分选柱，所述磁极的端面与所述磁性分选柱的外壁 紧密贴合，所述磁极端面的厚度可覆盖所述磁性分选柱的整个内腔室。所述主控模块为所述自动磁性分选装置的控制单元，在优选的技术方案中，所述 主控模块为单片机控制器，可按设定时序和指令集对所述精密注射泵、电磁三通阀、电动多 位阀和电磁铁进行控制。所述进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱和出样柱分别为盛装样本液、盛装免疫 磁珠悬液、样本与免疫磁珠混勻捕获、磁性分选和盛装已分选样本液的容器，在优选的技术方案中，所述进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱和出样柱的材质均为化学特性稳定且易 于加工的惰性材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))，所述进样柱、磁珠柱、混合柱和出样柱的内 腔室均呈漏斗形，漏斗最底端为进/出液口，这种设计可有效防止吐吸液体时向管路中引 入气泡以及液体中不溶物在腔室底部的淤积，所述进样柱、磁珠柱、混合柱、磁性分选柱和 出样柱的内腔室内壁均经过硅烷化疏水处理，可避免液体的挂壁，所述进样柱、磁珠柱、混 合柱和出样柱的内腔室顶部均开有与外界相通，用以保持内外气压平衡的通气孔，所述通 气孔的外侧贴有孔径0. 5 1 μ m的尼龙过滤网，以阻挡外界环境中较大颗粒物进入所述进 样柱、磁珠柱、混合柱和出样柱的内腔室。在优选的技术方案中，所述进样柱的内腔室容积不小于5ml，所述进样柱内腔室的 顶部开有用于插接与采样装置(例如湿壁气旋采样器)相连管路的密封插孔，如果采用手 工加样，加样后需立即用孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置，包括控制系统和液路系统；其特征在于，所述控制系统包括主控模块（１）、精密注射泵（５）、电磁三通阀（７）、电动多位阀（３）和电磁铁（１４）；所述液路系统包括进样柱（１７）、磁珠柱（１６）、混合柱（１５）、磁性分选柱（１３）、出样柱（１２）、清洗液瓶（９）、废液瓶（１０）、中转管（４）和连通各组件的管路（１１）；所述主控模块（１）控制所述精密注射泵（５）、所述电磁三通阀（７）、所述电动多位阀（３）和所述电磁铁（１４）按设定流程和时序执行相应的动作；所述电磁三通阀（７）的三个接口端分别设为公共端、常开端和常闭端，所述精密注射泵（５）的入口端和出口端分别与所述电磁三通阀（７）的公共端和所述中转管（４）的一端相连，所述电磁三通阀（７）的常开端悬空，所述电磁三通阀（７）的常闭端与所述清洗液瓶（９）相连，所述电动多位阀（３）至少包括一个公共通道口（３０８）和七个可选通道口（３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７），所述中转管（４）的另一端与所述电动多位阀（３）的公共通道口（３０８）相连，所述电动多位阀的五个可选通道口（３０１、３０２、３０３、３０４、３０５）分别与所述进样柱（１７）、所述磁珠柱（１６）、所述混合柱（１５）、所述磁性分选柱（１３）的底端和所述出样柱（１２）相连，所述电动多位阀的两个可选通道口（３０６、３０７）分别与所述废液瓶（１０）和所述清洗液瓶（９）相连，所述磁性分选柱（１３）的顶端与所述废液瓶（１０）相连，所述磁性分选柱（１３）处于所述电磁铁（１４）磁极的紧密贴合环抱中。...

【技术特征摘要】
1.一种基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置，包括控制系统和液路系统； 其特征在于，所述控制系统包括主控模块(1)、精密注射泵(5)、电磁三通阀(7)、电动多位 阀(3)和电磁铁(14)；所述液路系统包括进样柱(17)、磁珠柱(16)、混合柱(15)、磁性分选 柱(13)、出样柱(12)、清洗液瓶(9)、废液瓶(10)、中转管(4)和连通各组件的管路(11)；所 述主控模块(1)控制所述精密注射泵(5)、所述电磁三通阀(7)、所述电动多位阀(3)和所 述电磁铁(14)按设定流程和时序执行相应的动作；所述电磁三通阀(7)的三个接口端分别 设为公共端、常开端和常闭端，所述精密注射泵(5)的入口端和出口端分别与所述电磁三 通阀(7)的公共端和所述中转管⑷的一端相连，所述电磁三通阀(7)的常开端悬空，所述 电磁三通阀(7)的常闭端与所述清洗液瓶(9)相连，所述电动多位阀(3)至少包括一个公 共通道口 (308)和七个可选通道口 (301、302、303、304、305、306、307)，所述中转管(4)的另 一端与所述电动多位阀(3)的公共通道口(308)相连，所述电动多位阀的五个可选通道口 (301、302、303、304、305)分别与所述进样柱(17)、所述磁珠柱(16)、所述混合柱(15)、所述 磁性分选柱(13)的底端和所述出样柱(12)相连，所述电动多位阀的两个可选通道口(306、 307)分别与所述废液瓶(10)和所述清洗液瓶(9)相连，所述磁性分选柱(13)的顶端与所 述废液瓶(10)相连，所述磁性分选柱(13)处于所述电磁铁(14)磁极的紧密贴合环抱中。2.根据权利要求1所述的基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置，其特征 在于，所述精密注射泵(5)为工业注射泵，所述工业注射泵的泵体活塞上卡装精密注射器 (6)，所述精密注射器(6)的出口与一个三通换向阀的一个接口端相连，所述三通换向阀的 另外两个接口端分别为所述精密注射泵(5)的入口端和出口端。3.根据权利要求1所述的基于免疫磁珠的顺序流动式全自动磁性分选装置，其特征在 于，所述电磁铁(14)为微型绕组式电磁铁，所述电磁铁(14)的磁极(19)呈水平双臂式环 绕竖直放置的磁性分选柱(13)，所述磁极(19)的端面与所述磁性分选柱(13)的外壁紧密 贴合，所述磁极(19)端面的厚度可覆盖所述磁性分选柱(13)的整个内腔室(25)。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜耀华，吴太虎，陈锋，程智，顾彪，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]