[发明专利]一种用于多种粒子连续分离的磁分离装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于多种粒子连续分离的磁分离装置及方法，磁分离装置包括：微流控模块和磁场发生模块；当含有磁性粒子的溶液流入微流控模块时，通过磁场发生模块产生第一周期梯度磁场和第二周期梯度磁场，第一周期梯度磁场和第二周期梯度磁场共同作用，对溶液中的粒子施加垂直于粒子初始运动方向的磁场作用力，使不同粒径的粒子在运动过程中分离。本发明引入复合的周期梯度磁场，使得微流控通道中的样品液中的粒子受到垂直于粒子初始运动方向的梯度磁场力，对样品液中的粒子进行分离；还将样品液中的粒子之间的单一吸力变为交替的吸‑斥力状态，避免样品液中不同的粒子团聚，使得在样品液的浓度较高时能减少粒子间的团聚现象，从而提高了分离效率。

技术领域

本发明属于粒子分离领域，更具体地，涉及一种用于多种粒子连续分离的磁分离装置及方法。

背景技术

近年来，由于微机电系统和微纳米技术的发展，基于微流控模块的分离技术研究得到了越来越多的重视。与传统技术相比，微流控技术具有样品需量少、集成化、精细化和高检测速度等优势，在疾病诊断、药物筛选、环境检测等领域具有广泛的应用前景。

基于微流控系统的磁泳分离技术与传统的分离技术，以及其他新兴技术如电泳分离技术相比，分离速度快、分离物系的粒度可达到很小，具有很强的可控性和灵活性。

但磁泳分离技术仍然存在一些问题，尤其是磁性微粒团聚会导致分离分辨率低。在梯度磁场的作用下，磁性粒子间的磁团聚行为会带来以下几种问题：团聚体夹杂非目标分子，影响分离精度；磁性微粒团聚体因易被捕获而容易造成微管道堵塞；不同磁性粒子发生团聚，从而系统无法基于微粒自身物理特性的差异来实现多目标的有效分离。

这些问题导致系统只能在较低浓度条件下开展高精度分离研究，对磁泳分离系统的分离精度、分辨率和效率都有着直接的影响，已成为制约磁泳分离技术应用和发展的瓶颈。在现有专利中，例如专利CN 105772123 A公开了一种基于微流控通道利用三轴亥姆霍兹线圈实现磁分离的方法及装置，该方法及装置可以实现磁性微粒的高精度分离，但其磁场装置实施和控制稍复杂。

发明内容

针对现有技术的改进需求或以上缺陷，本发明提供了一种多种粒子连续分离的磁分离方法，其目的在于利用复合周期梯度磁场，分离溶液中多种不同粒径的磁性粒子。

本发明提供了一种多种粒子连续分离的磁分离装置，包括：微流控模块和磁场发生模块；当含有磁性粒子的溶液流入所述微流控模块时，通过所述磁场发生模块产生第一周期梯度磁场和第二周期梯度磁场，第一周期梯度磁场和第二周期梯度磁场共同作用，对溶液中的粒子施加垂直于粒子初始运动方向的磁场作用力，使不同粒径的粒子在运动过程中分离；且避免了溶液中的多个粒子团聚。

更进一步地，所述磁场发生模块包括：第一磁体和第二磁体；所述第一磁体的中心轴平行于y轴，且所述第一磁体的质心与微流控模块的质心沿x轴对齐放置；所述第二磁体的中心轴与所述第一磁体的中心轴在同一xoy平面内互相垂直平分；所述第一磁体和所述第二磁体均放置在微流控模块的沿x轴的同一侧，且所述微流控模块的质心、所述第一磁体的质心和所述第二磁体的质心均共平面；所述第一磁体用于对所述微流控通道中的溶液施加所述第一周期梯度磁场；所述第二磁体用于对微流控通道中的溶液施加所述第二周期梯度磁场。

更进一步地，第一磁体为第一螺线管线圈，所述第二磁体为第二螺线管线圈，且第一螺线管线圈产生的磁场方向平行于y轴，第二螺线管线圈产生的磁场方向平行于x轴。

更进一步地，磁场发生模块包括：旋转控制模块和固定在旋转控制模块上的长方形永磁铁；所述旋转控制模块包括长方形平台和步进电机两部分，该长方形平台正中心打孔固定在步进电机的转子轴上，与转子同步旋转。永磁铁放置在平台表面正中央，通过步进电机驱动器控制步进电机，使得长方形平台连带永磁铁以永磁铁的质心作为圆心发生周期性旋转，从而产生第一周期梯度磁场和第二周期梯度磁场。

更进一步地，微流控模块具有平行设置的微流控通道；所述微流控通道为T型或Y型。