專利名稱：環(huán)形多孔納米磁珠分離器及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米磁珠分離裝置，具體的說，涉及一種環(huán)形多孔納米磁珠分離器及其安裝方法。
背景技術(shù)：
納米磁珠分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于涉及微生物和化學(xué)目標(biāo)物檢測的多個(gè)領(lǐng)域，其主要功用在于:在復(fù)雜背景環(huán)境下捕獲感興趣的微生物和化學(xué)目標(biāo)物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物和化學(xué)目標(biāo)物的提純、稀釋等，是對(duì)微生物和化學(xué)目標(biāo)進(jìn)行檢測分析的一種前處理手段。其原理為:表面修飾了目標(biāo)微生物抗體的磁珠由于抗體抗原的特異性反應(yīng)形成磁珠微生物結(jié)合體，從而對(duì)外磁場敏感；磁珠微生物結(jié)合體被吸附，游離的雜質(zhì)被去除，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物提純和富集。對(duì)少量微生物或化學(xué)目標(biāo)物從復(fù)雜背景中被捕獲并分離出來從而達(dá)到微生物或化學(xué)目標(biāo)物提純、稀釋和分析等目的，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)局部的磁場環(huán)境，通過控制納米磁珠達(dá)到控制微生物或化學(xué)目標(biāo)物的目的，而實(shí)現(xiàn)這種磁場環(huán)境的裝置就是磁分離裝置?，F(xiàn)有的磁珠分離器采用立方永磁體實(shí)現(xiàn)磁場環(huán)境，對(duì)150nm磁珠的分離效率約為85%，對(duì)30nm磁珠的分離效率約為75%。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，外殼為立方體形，內(nèi)部設(shè)有四個(gè)立方體形的容腔，每個(gè)容腔置入一組立方體形的磁體組，相鄰磁體組之間設(shè)置試管孔，位于最外側(cè)的磁體組的外側(cè)也設(shè)置試管孔。磁體組包括兩塊立方永磁體,兩塊立方永磁體之間放置用于導(dǎo)磁的金屬片，金屬片的兩側(cè)與試管孔的側(cè)面正對(duì)。這種結(jié)構(gòu)的磁珠分離器具有如下缺點(diǎn):1.當(dāng)需要多點(diǎn)(多試樣)處理時(shí)，因?yàn)檠b置不能形成閉合，兩端磁體磁場外泄，當(dāng)用于樣品處理時(shí)，效果明顯減弱，因此，采用立方永磁體的磁珠分離器對(duì)磁體的利用率較低。尤其位于最外側(cè)的兩個(gè)試管孔，只有單邊勵(lì)磁，而單邊勵(lì)磁的分離效果差，因此在分離試驗(yàn)中基本不使用這兩個(gè)試管孔。2.分離效率較低，采用30nm磁珠的分離效率僅為75%。3.圖2所示，試管孔內(nèi)放置的試管的下半部分具有錐度，而金屬片為矩形，側(cè)邊與試管的上半部分對(duì)齊，因此試管外圍與金屬片之間存在間隙，在間隙處通過空氣導(dǎo)磁，將減弱帶錐度的試管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。4.金屬片的材料為鐵，導(dǎo)磁率較低，用于傳遞磁場時(shí)，效果不理想。5.由于采用立方永磁體，磁珠分離器實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)等環(huán)節(jié)帶來不便，不利于磁珠分離器與其他前處理環(huán)節(jié)的組合，不利于形成磁分離混合自動(dòng)化。6.裝配時(shí)，同組磁體組中的兩塊立方永磁體是直壁的，且磁極互斥，假如不夾緊，將會(huì)從立方體形的容腔中翻滾彈出，因此需要使用非磁性材料做的夾具，先固定一塊后再裝另一塊。如圖1所示，四組磁體組都是靠外殼的下側(cè)邊夾住，需要同時(shí)固定四組中位于上方的立方永磁體，再每組逐塊添加位于下方的立方永磁體，再分別固定后，才能合上外殼。因此，這種特殊的夾具需要訂做，且裝夾困難，磁珠分離器的裝配難度大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種有效提高磁體利用率和試管孔數(shù)量，且易于裝配的環(huán)形多孔納米磁珠分離器及其安裝方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:環(huán)形多孔納米磁珠分離器，包括外殼和磁體組；磁體組呈瓦形，磁體組的數(shù)量為雙數(shù)；磁體組沿著環(huán)形置于外殼內(nèi)設(shè)置的與磁體組形狀相應(yīng)的容腔中；相鄰磁體組之間的外殼上設(shè)有放置試管的試管孔；相鄰磁體組之間的磁極極性相反。磁體組包括瓦形的大磁瓦和瓦形的小磁瓦；小磁瓦的外圓周頂住大磁瓦的內(nèi)圓周，兩者之間設(shè)有導(dǎo)磁用的金屬片；小磁瓦的外圓周與大磁瓦的內(nèi)圓周的磁極極性相同。試管孔正對(duì)金屬片。試管的左右兩側(cè)帶有錐度，金屬片的左右兩側(cè)具有與試管相同的錐度；試管放入試管孔時(shí)，金屬片的側(cè)邊緊貼試管的外壁。金屬片的材質(zhì)為坡莫合金。外殼包括圓形部分、環(huán)形部分和與磁體組數(shù)量相同的隔板部分；圓形部分位于環(huán)形部分的中心，隔板部分沿著徑向設(shè)置在圓形部分和環(huán)形部分之間；圓形部分、環(huán)形部分和兩側(cè)的隔板部分圍成瓦形的容腔。外殼的上、下兩端面均設(shè)置有機(jī)玻璃板；位于上端面的有機(jī)玻璃板設(shè)有通孔，通孔與試管孔正對(duì)。磁體組有六組。磁體組為釹鐵硼永磁體。環(huán)形多孔納米磁珠分離器的安裝方法，包括如下步驟:將大磁瓦卡入外殼的容腔中，在大磁瓦的內(nèi)圓周側(cè)放入金屬片，在金屬片的內(nèi)側(cè)放入小磁瓦，使得大磁瓦、金屬片和小磁瓦依次壓緊并卡在和固定在容腔中，將大磁瓦與外殼固定，將小磁瓦與外殼固定，完成一組磁體組的安裝；完成各組磁體組的安裝。本發(fā)明的原理是:使用瓦形永磁體疊加磁場，磁場由金屬片傳導(dǎo)，金屬片使用高導(dǎo)磁材料，做成貼合試管外壁的錐度，避免空氣間隙存在，有效將磁場傳導(dǎo)到裝有磁珠的試管上，以實(shí)現(xiàn)高磁感應(yīng)強(qiáng)度，大梯度分離環(huán)境。瓦形永磁體結(jié)構(gòu)能使整個(gè)裝置呈現(xiàn)環(huán)形閉合，設(shè)置有雙數(shù)個(gè)試管孔，多個(gè)試樣同時(shí)工作，最大限度的利用了磁體?？偟恼f來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.使用瓦形的磁體組，磁體組之間的磁極相接，形成閉合的環(huán)，對(duì)磁體的利用率較高，不存在閑置的試管孔，試管孔的數(shù)量較多。2.使用高導(dǎo)磁率的坡莫合金制作金屬片，導(dǎo)磁效率高。3.導(dǎo)磁用金屬片做成貼合試管外壁的錐度形狀，用金屬導(dǎo)磁代替現(xiàn)有的空氣導(dǎo)磁，導(dǎo)磁損失少。4.由于環(huán)形的結(jié)構(gòu)，能充分利用雙數(shù)個(gè)磁體組形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，可以靈活設(shè)置與磁體組數(shù)量相同的雙數(shù)個(gè)試管孔。5.互斥的、瓦形的大磁瓦和小磁瓦結(jié)構(gòu)，由于瓦形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)小、外側(cè)大，在裝配過程中大磁瓦被外殼自動(dòng)固定住，在裝小磁瓦的時(shí)候，不會(huì)翻滾彈出，不需要專用夾具，裝配相對(duì)容易。且每組磁體組都是獨(dú)立的一組，安裝過程可獨(dú)立進(jìn)行。6.環(huán)形多孔納米磁珠分離器的環(huán)形的結(jié)構(gòu)，使磁珠分離器易于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)等環(huán)節(jié)，易于與其他前處理環(huán)節(jié)組合，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。7.將磁體組設(shè)置為六組，同時(shí)對(duì)應(yīng)六個(gè)試管孔，主要是考慮成本、裝置的尺寸和實(shí)驗(yàn)使用需要等因素進(jìn)行優(yōu)選設(shè)計(jì)。8.當(dāng)環(huán)形多孔納米磁珠分離器具備上述各種優(yōu)點(diǎn)時(shí)，可帶來磁分離效率大于98%的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是現(xiàn)有的采用立方永磁體的磁珠分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有的金屬片置于試管兩側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的剖視圖。圖5是本發(fā)明的金屬片置于試管兩側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是試管孔沿直徑距離的磁感應(yīng)強(qiáng)度的線條圖，其中最大值為1.89T，最小值為
0.72T。圖7是實(shí)施例的磁極分布圖。其中，I為外殼,2為磁體組,3為試管孔,4為金屬片，5為試管,6為大磁瓦，7為小磁瓦，8為圓形部分，9為環(huán)形部分，10為隔板部分，11為有機(jī)玻璃板，12為通孔。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。環(huán)形多孔納米磁珠分離器包括:一個(gè)外殼、六組磁體組、六片金屬片和兩片有機(jī)玻璃板。外殼包括:圓形部分、環(huán)形部分和六個(gè)隔板部分，圓形部分、環(huán)形部分和隔板部分一體成型。圓形部分位于環(huán)形部分的中心。隔板部分位于圓形部分和環(huán)形部分之間，其長度方向與徑向方向一致，六個(gè)隔板部分沿著圓周均布。圓形部分、環(huán)形部分和兩側(cè)隔板部分圍成容納磁體組的瓦形的容腔。隔板部分上設(shè)置放置試管的試管孔。磁體組包括瓦形的大磁瓦和瓦形的小磁瓦，大磁瓦在小磁瓦的徑向外側(cè)。大磁瓦和小磁瓦之間放置用于導(dǎo)磁的金屬片。磁體組整體也呈瓦形。同組磁體組之間的大磁瓦和小磁瓦的磁極極性相同，即大磁瓦和小磁瓦互斥，從而可使磁力線在狹小的空間里面聚集，因此提高了磁力線的密度，從而增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。相鄰磁體組之間的磁極極性相反，從而環(huán)形排列的磁體組可以形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。磁體組為釹鐵硼(N52)永磁體。金屬片的兩側(cè)的形狀與試管兩側(cè)的錐度相同，從而試管放入試管孔時(shí)，金屬片可以貼合試管外壁，避免留下空氣間隙。試管孔的位置與金屬片正對(duì)。金屬片的材質(zhì)為坡莫
I=1-Wl O有機(jī)玻璃板蓋在外殼的上下兩端面，將外殼和磁體組包裹在內(nèi)，起到保護(hù)磁體組的作用。位于上端面的有機(jī)玻璃板設(shè)有六個(gè)通孔，通孔位置與試管孔位置正對(duì)。裝配時(shí)，將外殼平放，先將一組磁體組中的大磁瓦放入外殼的容腔中，再將金屬片放在大磁瓦的內(nèi)側(cè)，從上方壓住大磁瓦和金屬片，避免滑移。大磁瓦由于兩側(cè)面具有錐度，自然固定并卡在容腔中，不會(huì)向外滑移。放入小磁瓦，上部壓住，外殼上螺絲，使得大磁瓦和小磁瓦夾緊金屬片。最后裝配外殼上端面和下端面的有機(jī)玻璃板，保證磁體組不被刮花，上端面的有機(jī)玻璃板的通孔需正對(duì)試管孔，便于試管置入。對(duì)比本實(shí)施例和現(xiàn)有的立方體形的磁珠分離器，現(xiàn)有裝置需要8塊磁體對(duì)應(yīng)3個(gè)試管孔，而本實(shí)施例十二塊磁體即可對(duì)應(yīng)6個(gè)試管孔，有效提高磁體和試管孔的利用率。從圖6和圖7即可反映出本發(fā)明的實(shí)施效果。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.環(huán)形多孔納米磁珠分離器，包括外殼和磁體組，其特征在于:所述磁體組呈瓦形，磁體組的數(shù)量為雙數(shù)；磁體組沿著環(huán)形置于外殼內(nèi)設(shè)置的與磁體組形狀相應(yīng)的容腔中；相鄰磁體組之間的外殼上設(shè)有放置試管的試管孔；相鄰磁體組之間的磁極極性相反。
2.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述磁體組包括瓦形的大磁瓦和瓦形的小磁瓦；小磁瓦的外圓周頂住大磁瓦的內(nèi)圓周,兩者之間設(shè)有導(dǎo)磁用的金屬片；小磁瓦的外圓周與大磁瓦的內(nèi)圓周的磁極極性相同。
3.按照權(quán)利要求2所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述試管孔正對(duì)金屬片。
4.按照權(quán)利要求3所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述試管的左右兩側(cè)帶有錐度，金屬片的左右兩側(cè)具有與試管相同的錐度；試管放入試管孔時(shí)，金屬片的側(cè)邊緊貼試管的外壁。
5.按照權(quán)利要求2所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述金屬片的材質(zhì)為坡莫合金。
6.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述外殼包括圓形部分、環(huán)形部分和與磁體組數(shù)量相同的隔板部分；圓形部分位于環(huán)形部分的中心，隔板部分沿著徑向設(shè)置在圓形部分和環(huán)形部分之間；圓形部分、環(huán)形部分和兩側(cè)的隔板部分圍成瓦形的容腔。
7.按照權(quán)利要求6所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述外殼的上、下兩端面均設(shè)置有機(jī)玻璃板；位于上端面的有機(jī)玻璃板設(shè)有通孔，通孔與試管孔正對(duì)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述磁體組有六組。
9.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器，其特征在于:所述磁體組為釹鐵硼永磁體。
10.權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的環(huán)形多孔納米磁珠分離器的安裝方法，其特征在于:包括如下步驟:將大磁瓦卡入外殼的容腔中，在大磁瓦的內(nèi)圓周側(cè)放入金屬片，在金屬片的內(nèi)側(cè)放入小磁瓦，使得大磁瓦、金屬片和小磁瓦依次壓緊并卡在和固定在容腔中，將大磁瓦與外殼固定，將小磁瓦與外殼固定，完成一組磁體組的安裝；依次完成各組磁體組的安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)形多孔納米磁珠分離器，包括外殼和磁體組；磁體組呈瓦形，磁體組的數(shù)量為雙數(shù)；磁體組沿著環(huán)形置于外殼內(nèi)設(shè)置的與磁體組形狀相應(yīng)的容腔中；相鄰磁體組之間的外殼上設(shè)有放置試管的試管孔；相鄰磁體組之間的磁極極性相反。本發(fā)明還涉及環(huán)形多孔納米磁珠分離器的安裝方法。本發(fā)明具有有效提高磁體和試管孔利用率，提高分離效率，且易于裝配的優(yōu)點(diǎn)，屬于納米磁珠分離裝置技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N1/34GK103185680SQ20131008911
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者劉洪山, 羅錫文, 莫嘉嗣, 林杰斯 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)