專利名稱：基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物樣本分選技術(shù)領(lǐng)域，特別是免疫磁珠法磁性分選技術(shù)領(lǐng)域，具體 地，是一種利用免疫磁珠進行順序流動式全自動磁性分選的裝置與方法。
背景技術(shù)：
基于免疫磁珠的磁性分選技術(shù)是當(dāng)前眾多生物樣本分選技術(shù)中的一種，其基本原 理是在具有超順磁性且分散度良好的微珠上偶聯(lián)特定的抗體以形成免疫磁珠，然后利用此 免疫磁珠上偶聯(lián)的抗體對目標(biāo)細(xì)胞(或其他生物樣品)表面的抗原進行高特異性地識別 和標(biāo)記，再通過磁性分選技術(shù)將免疫磁珠連同被標(biāo)記的細(xì)胞(或其他生物樣品)從原混合 物中分離出來。實際操作時，基于免疫磁珠的磁性分選主要由混合(孵育)和分離兩步組 成。首先將免疫磁珠與待分選樣本液混合，一般采用震蕩或搖動的方式使之完全混勻，以增 加磁珠和目標(biāo)細(xì)胞發(fā)生接觸的概率，從而令兩者能夠充分結(jié)合；再將混合液通過外加磁場， 結(jié)合了免疫磁珠的細(xì)胞在磁力作用下沿磁場方向運動(通常的形式是被吸附在管路側(cè)壁 上)，而未被標(biāo)記的其他物質(zhì)則會無阻礙的沿初始方向通過磁場區(qū)域，之后撤掉磁場，用較 小體積緩沖液洗脫附著物，從而達(dá)到分選和富集的目的。與傳統(tǒng)的生物分選方法相比，基于 免疫磁珠的磁性分選技術(shù)無需離心，具有分選速度快、分選與富集效率高、操控簡單、易于 實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，因而在分子生物學(xué)、免疫學(xué)、臨床診斷與治療、藥學(xué)以及生物檢驗檢疫 等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。磁性分選的具體實現(xiàn)方法通常有手動和自動兩種形式。手動分選是指操作人員使 用免疫磁珠、分選試管或分選柱、磁力架(分選器)等耗材和工具，手工完成整個分選流程。 手動分選中用到的磁力架(分選器)結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由支架和產(chǎn)生磁場的永磁鐵組成， 起到承托分選試管或分選柱，并為它們提供外加磁場的作用。磁珠的孵育、外部磁場的加入 與移除、吸附物的清洗與洗脫等各關(guān)鍵步驟都由人工操作完成。手動分選不需要復(fù)雜的設(shè) 備，形式靈活、成本較低，適合各類實驗室的日常零星分選使用。當(dāng)需要頻繁進行分選且每 次分選的樣本量較大時，采用自動分選更加方便。自動分選主要利用全自動磁性分選儀，操 作人員將待分選樣本加入到分選儀中，由分選儀自動完成分選流程。全自動磁性分選儀的 分選通量較大，并且一般有多個優(yōu)化的分選程序可供調(diào)用，操作簡單，分選可靠性高。當(dāng)前 具有代表性的產(chǎn)品化全自動磁性分選儀有加拿大StemCell公司的RoboS印和美國Dynal 公司的BeadRetriever等。這些自動分選儀雖然性能先進，但體積較大，價格昂貴，因此多 限于在大型實驗室中固定使用。然而，在諸如檢驗檢疫、生物反恐、環(huán)境監(jiān)測等很多應(yīng)用場合，經(jīng)常需要在遠(yuǎn)離實 驗室的地點對生物樣本進行現(xiàn)場快速分選或自主監(jiān)控式分選，這就要求磁性分選裝置應(yīng)該 結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，能在長時間無人值守的情況下自動分選，最好還能方便與其他功能單 元例如檢測模塊進行級聯(lián)，以組合成完整的現(xiàn)場設(shè)備。另外，由于現(xiàn)場樣本中往往含有各種 病原體或其他有害物質(zhì)，因此進樣后的磁性分選應(yīng)在相對封閉的空間內(nèi)進行，以避免外泄 污染。比照前面提及的幾種全自動磁性分選儀，RoboSep和BeadRetriever在一次加樣后最多只能自動運行有限的幾次(RoboS印為4次，BeadRetriever為15次)，然后就需要人 工更換耗材，不能在無人值守時長時間連續(xù)運行；儀器內(nèi)部都使用了機械運動結(jié)構(gòu)，運行可 靠性降低，且不易實現(xiàn)小型化。RoboSep和BeadRetriever中樣本和試劑的處理均在開放或 半開放的形式下進行，不滿足封閉條件；分選后的樣本液停留在試管里，不便與其他后續(xù)處 理設(shè)備無縫連接。綜上可知，現(xiàn)有的磁性分選設(shè)備均不能完全滿足現(xiàn)場或無人值守時的自 動分選需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有設(shè)備和方法在應(yīng)用到現(xiàn)場或無人值守場合時存在的 種種不足，提供一種基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置與分選方法，以滿足 現(xiàn)場或無人值守時自動磁性分選的需求。本發(fā)明的技術(shù)方案之一是提供一種基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選 裝置，包括控制系統(tǒng)和液路系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括精密注射泵、電磁三通閥、電動多位閥、 電磁鐵和主控模塊；所述液路系統(tǒng)包括進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱、出樣柱、清洗 液瓶、廢液瓶、中轉(zhuǎn)管和連通各組件的管路；所述精密注射泵的入口端和出口端分別與電磁 三通閥的公共端和中轉(zhuǎn)管的一端相連，所述電磁三通閥的常開端懸空，常閉端與清洗液瓶 相連，所述中轉(zhuǎn)管的另一端與電動多位閥的公共端相連，所述電動多位閥的各個通道端口 分別與進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱的底端、出樣柱、洗液瓶和清廢液瓶相連，所述 磁性分選柱的頂端與廢液瓶相連，所述磁性分選柱處于電磁鐵磁極的緊密貼合環(huán)抱中，所 述主控模塊用于控制精密注射泵、電磁三通閥、電動多位閥和電磁鐵，使它們按設(shè)定流程和 時序進行相應(yīng)的動作。所述自動磁性分選裝置中有管路相連的組件在布局時應(yīng)盡量靠近， 以縮短管路，減小液體死體積。所述精密注射泵為工業(yè)注射泵，所述工業(yè)注射泵的泵體活塞上卡裝精密注射器， 所述精密注射器的出口與一個三通換向閥的一個接口端相連，所述三通換向閥的另外兩個 接口端分別為所述精密注射泵的入口端和出口端。所述電磁三通閥為隔膜閥，斷電時公共端與常開端導(dǎo)通，通電時公共端與常閉端 導(dǎo)通，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述電磁三通閥常開端呈懸空狀態(tài)，但為阻止空氣中的較大顆 粒物進入管路，可在常開端入口處連接一個微型的高效空氣微粒濾芯(HEPA)過濾器。所述電動多位閥為色譜級微型電動閥，可在多個通道中任意切換，選擇其中一路 與公共通道導(dǎo)通，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述電動多位閥至少應(yīng)具有一個公共通道和7個 可選通道。所述電磁鐵為微型繞組式電磁鐵，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述電磁鐵的軟磁材料 磁極呈水平雙臂式環(huán)繞豎直放置的磁性分選柱，所述磁極的端面與所述磁性分選柱的外壁 緊密貼合，所述磁極端面的厚度可覆蓋所述磁性分選柱的整個內(nèi)腔室。所述主控模塊為所述自動磁性分選裝置的控制單元，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述 主控模塊為單片機控制器，可按設(shè)定時序和指令集對所述精密注射泵、電磁三通閥、電動多 位閥和電磁鐵進行控制。所述進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱和出樣柱分別為盛裝樣本液、盛裝免疫 磁珠懸液、樣本與免疫磁珠混勻捕獲、磁性分選和盛裝已分選樣本液的容器，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱和出樣柱的材質(zhì)均為化學(xué)特性穩(wěn)定且易 于加工的惰性材料(例如聚四氟乙烯(PTFE))，所述進樣柱、磁珠柱、混合柱和出樣柱的內(nèi) 腔室均呈漏斗形，漏斗最底端為進/出液口，這種設(shè)計可有效防止吐吸液體時向管路中引 入氣泡以及液體中不溶物在腔室底部的淤積，所述進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱和 出樣柱的內(nèi)腔室內(nèi)壁均經(jīng)過硅烷化疏水處理，可避免液體的掛壁，所述進樣柱、磁珠柱、混 合柱和出樣柱的內(nèi)腔室頂部均開有與外界相通，用以保持內(nèi)外氣壓平衡的通氣孔，所述通 氣孔的外側(cè)貼有孔徑0. 5 1 μ m的尼龍過濾網(wǎng)，以阻擋外界環(huán)境中較大顆粒物進入所述進 樣柱、磁珠柱、混合柱和出樣柱的內(nèi)腔室。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述進樣柱的內(nèi)腔室容積不小于5ml，所述進樣柱內(nèi)腔室的 頂部開有用于插接與采樣裝置(例如濕壁氣旋采樣器)相連管路的密封插孔，如果采用手 工加樣，加樣后需立即用孔塞將所述密封插孔堵住。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述磁珠柱的內(nèi)腔室容積不小于2ml，所述磁珠柱內(nèi)腔室的 頂部開有加液孔，加入足量的免疫磁珠懸液后立即用孔塞將所述加液孔堵住。所述免疫磁 珠懸液中的免疫磁珠直徑通常為0. 05 5 μ m。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述混合柱的內(nèi)腔室容積不小于7ml，高寬比不小于2 1。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述磁性分選柱外形為圓柱形，豎直放置在所述電磁鐵的 兩個所述磁極之間，所述磁性分選柱的內(nèi)腔室為圓柱兩端各接一個圓錐的紡錘形，容積不 小于7ml，所述紡錘形內(nèi)腔室中部圓柱處的直徑不超過3cm，壁厚不超過3mm。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，為了提高磁性分選的性能，所述磁性分選柱的內(nèi)腔室可填 充直徑為200 1000 μ m的導(dǎo)磁珠，所述導(dǎo)磁珠為軟磁材料，可被所述電磁鐵產(chǎn)生的外加磁 場磁化，從而增強所述磁性分選柱內(nèi)腔室的磁場強度，當(dāng)分選液從所述導(dǎo)磁珠的縫隙間流 過時，所述分選液中的免疫磁珠和免疫磁珠_目標(biāo)復(fù)合物將迅速就近吸附到所述導(dǎo)磁珠表 面上。撤銷外加磁場，所述導(dǎo)磁珠退磁，表面吸附物可被輕松洗脫，所述導(dǎo)磁珠的加入大幅 度縮短了所述免疫磁珠或免疫磁珠_目標(biāo)復(fù)合物在磁場中的運動距離，因此可加快磁性分 選的速度，又可減小因來不及吸附而隨液流排出造成的損失，填充了所述導(dǎo)磁珠的所述磁 性分選柱的內(nèi)腔室實際容積應(yīng)不小于7ml。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述出樣柱的內(nèi)腔室容積不小于7ml，高寬比不小于2 1。所述清洗液瓶為盛裝液路清洗液的容器，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述清洗液瓶的 容積不小于60ml，頂部開有2個用于插接管路的密封插孔和1個用于平衡所述清洗液瓶內(nèi) 外氣壓的通氣孔，所述通氣孔的外側(cè)貼有孔徑0. 5 1 μ m的尼龍過濾網(wǎng)，以阻擋外界環(huán)境 中較大顆粒物進入所述清洗液瓶內(nèi)部。所述清洗液瓶內(nèi)盛裝清洗液的主要成分為分選緩沖 液(例如PBS緩沖液)。所述廢液瓶為盛裝廢液的容器，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述廢液瓶的容積不小于 IOOml，頂部開有2個用于插接管路的密封插孔和1個用于平衡所述廢液瓶內(nèi)外氣壓的通氣 孔，所述通氣孔的外側(cè)貼有孔徑0. 5 1 μ m的尼龍過濾網(wǎng)，以阻擋所述廢液瓶內(nèi)部的較大 顆粒物氣溶膠向外擴散。所述中轉(zhuǎn)管為液體流動的中轉(zhuǎn)場所，在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述中轉(zhuǎn)管為一段螺 旋狀盤繞的惰性材質(zhì)管路，所述管路內(nèi)壁經(jīng)過硅烷化疏水處理，所述中轉(zhuǎn)管內(nèi)部容積不小 于 IOml0
在優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述連通各組件的管路為內(nèi)徑1. 6 3mm的惰性材質(zhì)管路， 所述管路內(nèi)壁經(jīng)過硅烷化疏水處理。本發(fā)明的技術(shù)方案之二是提供一種利用上述裝置進行自動磁性分選的方法，該 方法基于順序注射的原理，以電動多位閥和精密注射泵為核心，借助中轉(zhuǎn)管將樣本和其他 相關(guān)試劑按照一定的順序在各組件之間依次進行轉(zhuǎn)移和處理，從而完成磁性分選的全部流 程，具體步驟如下1)進樣由手工或自動進樣裝置向進樣柱內(nèi)加注待分選樣本液，再經(jīng)由中轉(zhuǎn)管分 別吸取一定體積的樣本液和免疫磁珠懸液，將其注入到混合柱中；2)混合將混合柱中初步混合的液體吸入中轉(zhuǎn)管，再快速吐回，如此反復(fù)吸吐多 次，促使待分選樣本液與免疫磁珠懸液充分混合，令分選目標(biāo)與免疫磁珠表面的抗體發(fā)生 特異性結(jié)合反應(yīng)，形成免疫磁珠-目標(biāo)復(fù)合物；3)分選將已充分反應(yīng)的分選液推入磁性分選柱，電磁鐵加電產(chǎn)生外加磁場，分 選液中的游離免疫磁珠和免疫磁珠_目標(biāo)復(fù)合物被吸附到磁性分選柱內(nèi)腔室的側(cè)壁(或?qū)?磁珠的表面)上，排出剩余液體，用清洗液對吸附物進行清洗，然后電磁鐵斷電撤銷外加磁 場，再用緩沖液(或清洗液)洗脫吸附物，采用正選(陽性選擇)策略時將洗脫液推入出樣 柱，而采用負(fù)選(陰性選擇)策略時則將排出液推入出樣柱，即可達(dá)到分選目的，當(dāng)分選液 的體積大于磁性分選柱的容積時，可采用先多次進液吸附，再一次洗脫的方法，在分選的同 時又能對分選目標(biāo)進行富集。4)清洗吸取一定量的清洗液對整個液路系統(tǒng)進行清洗，為下一次分選做好準(zhǔn) 備。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是(一 )與手工分選相比，精密注射泵和電動多位閥聯(lián)合動作以推動管路內(nèi)的液流， 可實現(xiàn)對液量的精確控制，避免了人工操作的誤差，具有高度的可重復(fù)性。( 二)與現(xiàn)有自動磁性分選設(shè)備相比，一次性補充足夠的相關(guān)試劑后，即可連續(xù)多 次工作，全自動完成預(yù)定的磁性分選流程，特別適合長時間無人值守的應(yīng)用場合。(三)與現(xiàn)有自動磁性分選設(shè)備相比，加樣后各步處理均在封閉的腔室和管路里 進行，能有效防止樣本外泄以及外界環(huán)境的污染，特別適合對病原體等危險性物質(zhì)的分選。(四)與現(xiàn)有自動磁性分選設(shè)備相比，分選使用的外加磁場依靠電磁鐵實現(xiàn)，不需 要通過機械運動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移永磁體來施加/撤銷磁場，磁場控制的復(fù)雜性較低，易于實現(xiàn)小 型化。(五)與現(xiàn)有自動磁性分選設(shè)備相比，整個磁性分選裝置結(jié)構(gòu)緊湊，更適合在現(xiàn)場 使用，可與下級檢測設(shè)備(例如流式細(xì)胞儀)無縫連接，可方便的作為現(xiàn)場綜合偵檢裝備整 機中的一個內(nèi)嵌功能模塊。


圖1為本發(fā)明順序流動式全自動磁性分選裝置實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)為本發(fā)明裝置實施例中磁性分選柱和電磁鐵的組合布局結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2 (b)為圖2 (a)中的A-A’剖面圖。圖中1、主控模塊，2、控制線，3、電動多位閥，301 307、電動多位閥的1 7號可選通道口，308、電動多位閥的公共通道口，4、中轉(zhuǎn)管，5、精密注射泵，6、注射器，7、電磁三通 閥，8、HEPA過濾器，9、清洗液瓶，10、廢液瓶，11、連接管路，12、出樣柱，13、磁性分選柱，14、 電磁鐵，15、混合柱，16、磁珠柱，17、進樣柱，18、排廢孔，19、磁極，20、線圈，21、進液/出液 孔，22、管路接頭，23、隔網(wǎng)，24、導(dǎo)磁珠，25、內(nèi)腔室。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細(xì)說明如下基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置實施例的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示， 該裝置包括控制系統(tǒng)和液路系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)主要由主控模塊1、精密注射泵5、電磁三 通閥7、電動多位閥3和電磁鐵14組成；液路系統(tǒng)主要由進樣柱17、磁珠柱16、混合柱15、 磁性分選柱13、出樣柱12、清洗液瓶9、廢液瓶10、中轉(zhuǎn)管4和連通各組件的管路11組成。 在本實施例中，主控模塊1為采用STM32芯片組的單片機系統(tǒng)，通過控制線2控制精密注射 泵5、電磁三通閥7、電動多位閥3和電磁鐵14，使它們按設(shè)定流程和時序執(zhí)行相應(yīng)的動作。 精密注射泵5卡裝25ml的注射器6，注射器6的額定行程為60mm，對應(yīng)泵活塞的6000步。 精密注射泵5的入口端和出口端分別與電磁三通閥7的公共端和中轉(zhuǎn)管4的一端相連，電 磁三通閥7的常開端與HEPA過濾器8相連，呈懸空狀態(tài)，而常閉端與清洗液瓶9相連。電 動多位閥3具有7個可選通道口 301 307和一個公共通道口 308，7個可選通道口 301 307分別與進樣柱17、磁珠柱16、混合柱15、磁性分選柱13的底端、出樣柱12、廢液瓶10和 清洗液瓶9相連，公共通道口 308則與中轉(zhuǎn)管4相連。在本實施例中，進樣柱17、磁珠柱16、混合柱15、磁性分選柱13和出樣柱12的材 質(zhì)為聚四氟乙烯(PTFE)，其內(nèi)腔室內(nèi)壁已經(jīng)過硅烷化疏水處理。進樣柱17、磁珠柱16、混合 柱15和出樣柱12的內(nèi)腔室呈漏斗形，漏斗最底端為進液/出液口。進樣柱17、磁珠柱16、 混合柱15和出樣柱12的內(nèi)腔室頂部開有與外界相通，用以保持內(nèi)外氣壓平衡的通氣孔，通 氣孔的外側(cè)貼有孔徑0. 5 1 μ m的尼龍過濾網(wǎng)。進樣柱17的內(nèi)腔室容積為10ml，進樣柱內(nèi) 腔室的頂部開有插接進樣管路的密封插孔，該密封插孔在不用時可用孔塞堵住。磁珠柱16 的內(nèi)腔室容積為5ml，磁珠柱內(nèi)腔室的頂部開有加液孔，該加液孔在不用時可用孔塞堵住。 混合柱15的內(nèi)腔室高寬比為2 1，容積為15ml。出樣柱12的內(nèi)腔室高寬比為2 1，容 積為IOml0在本實施例中，磁性分選柱13的外形為圓柱形。電磁鐵14為繞組式，由漆包線 圈20和軟磁材料磁極19組成。磁性分選柱13和電磁鐵14的組合布局結(jié)構(gòu)如圖2所示， 其中圖2(a)為俯視圖，圖2(b)為磁性分選柱13軸心處的剖面圖。磁性分選柱13豎直放 置在電磁鐵的兩個水平環(huán)繞式磁極19之間，磁極19的端面與磁性分選柱13的外壁緊密貼 合，磁極19端面的厚度覆蓋磁性分選柱13的整個內(nèi)腔室25。磁性分選柱內(nèi)腔室25為圓 柱兩端各接一個圓錐的紡錘形，紡錘形底部開有進/出液孔21，頂部開有排廢孔18，進/出 液孔21和排廢孔18通過管路接頭22和連接管路11分別與電動多位閥3的第4個可選通 道口 304和廢液瓶10相連。分選時液體均從進/出液孔21進出磁性分選柱13，但當(dāng)一次 性進入磁性分選柱13的液體體積超過內(nèi)腔室25的容積時，多余的液體將通過排廢孔18排 到廢液瓶10中。紡錘形中部圓柱處的直徑為30mm，壁厚為3mm。內(nèi)腔室25中填充直徑為1000 μ m的導(dǎo)磁珠24，在導(dǎo)磁珠24的底部，進/出液孔21的上方放置孔徑100 μ m的尼龍 隔網(wǎng)23，以防止導(dǎo)磁珠隨液體流出磁性分選柱13。填充導(dǎo)磁珠24之后的內(nèi)腔室25實際有 效容積約為8ml。在本實施例中，清洗液瓶9的容積為100ml，頂部開有分別插接與電磁三通閥7常 閉端和電動多位閥3的第7個可選通道口 307相連管路的2個密封插孔和1個通氣孔，通 氣孔外側(cè)貼有孔徑0. 5 μ m的尼龍過濾網(wǎng)。廢液瓶10的容積為IOOml，頂部開有分別插接與 磁性分選柱13的排廢孔18和電動多位閥3的第6個可選通道口 306相連管路的2個密封 插孔和1個通氣孔，通氣孔外側(cè)貼有孔徑0. 5 μ m的尼龍過濾網(wǎng)。清洗液瓶9內(nèi)盛裝80ml PBS緩沖液。在本實施例中，中轉(zhuǎn)管4為一段螺旋盤繞的聚四氟乙烯(PTFE)管，兩端分別與精 密注射泵5的出口端和電動多位閥3的公共通道口 308相連，內(nèi)部容積為10ml。連通各組 件的管路11為內(nèi)徑1.6mm的聚四氟乙烯(PTFE)管。中轉(zhuǎn)管4和管路11的內(nèi)壁已經(jīng)過硅 烷化疏水處理。利用基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置實施例進行正選(陽性選 擇)的一個具體流程實例如下(一 )分選前的準(zhǔn)備1)裝置初始狀態(tài)中轉(zhuǎn)管4為空，各液路管道11均為空，電動多位閥3選通第6通 道口 306，電磁三通閥7斷電，電磁鐵14斷電。2)進工作液精密注射泵5初始化，令入口端與注射器6導(dǎo)通，電磁三通閥7加電， 接通清洗液瓶9，吸0. 5ml清洗液進入注射器6作為潤滑活塞的工作液。3)空出工作氣隙電磁三通閥7斷電，接通HEPA過濾器8，吸8ml潔凈空氣進入注 射器6作為隔斷工作液和分選液的工作氣隙。(二)進樣1)吹打進樣柱精密注射泵5的出口端與注射器6導(dǎo)通，電動多位閥3選通第1通 道口 301，使得中轉(zhuǎn)管4與進樣柱17連通，快速吸吐2次，每次吸吐量為10ml，將進樣柱17 中的樣本液混勻。2)進樣本液從進樣柱17中吸5ml樣本液入中轉(zhuǎn)管4，電動多位閥3選通第3通 道口 303，將其吐入混合柱15。3)吹打磁珠電動多位閥3選通第2通道口 302，使得中轉(zhuǎn)管4與磁珠柱16連通， 快速吸吐2次，每次吸吐量3ml，將磁珠柱16中的免疫磁珠懸液混勻。4)進磁珠懸液從磁珠柱16中吸2ml免疫磁珠懸液入中轉(zhuǎn)管4，電動多位閥3選 通第3通道口 303，將其吐入混合柱15。(三)混合經(jīng)由中轉(zhuǎn)管4快速吸吐4次，每次吸吐量7ml，使得混合柱15中的樣本液與免 疫磁珠懸液充分混合，分選目標(biāo)與免疫磁珠表面的抗體發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)，形成免疫磁 珠-目標(biāo)復(fù)合物。(四)分選1)吸附將混合柱15中反應(yīng)完成的7ml混合液吸入中轉(zhuǎn)管4，電動多位閥3選通 第4通道口 304，使得中轉(zhuǎn)管4與磁性分選柱13連通，將混合液推入磁性分選柱13。靜置5秒后，電磁鐵14加電產(chǎn)生外加磁場，混合液中的游離免疫磁珠和免疫磁珠-目標(biāo)復(fù)合物被 吸附到磁性分選柱內(nèi)腔室25的側(cè)壁或?qū)Т胖?4的表面上。2)清洗吸附物靜置15秒后，電動多位閥3選通第7通道口 307，吸8ml清洗液入 中轉(zhuǎn)管4，電動多位閥3選通第4 口 304，將清洗液緩慢推入磁性分選柱13。靜置5秒后，再 將清洗液吸回中轉(zhuǎn)管4，電動多位閥3選通第6通道口 306，將其排入廢液瓶10。重復(fù)上述
步驟，再清洗一遍。3)洗脫電磁鐵14斷電，外加磁場撤銷，電動多位閥3選通第7通道口 307，吸7ml 清洗液，電動多位閥3選通第4通道口 304，將其推入磁性分選柱13，反復(fù)吐吸3次，將吸附 物充分洗脫。電動多位閥3選通第5通道口 305，洗脫液被推入出樣柱12。出樣柱12中包 含游離免疫磁珠和免疫磁珠_目標(biāo)復(fù)合物的洗脫液即可用于后續(xù)分析。(五)清洗1)清洗磁性分選柱電動多位閥3選通第7通道口 307，吸IOml清洗液入中轉(zhuǎn)管 4，電動多位閥3選通第4 口 304，將其推入磁性分選柱13中，反復(fù)吸吐2次，電動多位閥3 選通第6通道口 306，將清洗液排入廢液瓶10。重復(fù)上述步驟，再清洗兩遍。2)清洗進樣柱如果要更換樣本的種類，則按照與清洗磁性分選柱類似的步驟清 洗進樣柱17。3)清洗磁珠柱如果要更換免疫磁珠的種類，則按照與清洗磁性分選柱類似的步 驟清洗磁珠柱16。清洗完成后即可進行下一次分選。4)強力清洗當(dāng)全部分選工作完成之后，在分選裝置關(guān)機前建議還要進行一次徹 底的清洗，將清洗液瓶9中的清洗液換成含有去污劑、抑菌劑和蛋白酶等成分的洗滌液，運 行分選裝置，將整個液路系統(tǒng)洗滌一遍。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普6 通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還 可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，包括控制系統(tǒng)和液路系統(tǒng)； 其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括主控模塊(1)、精密注射泵(5)、電磁三通閥(7)、電動多位 閥(3)和電磁鐵(14)；所述液路系統(tǒng)包括進樣柱(17)、磁珠柱(16)、混合柱(15)、磁性分選 柱(13)、出樣柱(12)、清洗液瓶(9)、廢液瓶(10)、中轉(zhuǎn)管(4)和連通各組件的管路(11)；所 述主控模塊(1)控制所述精密注射泵(5)、所述電磁三通閥(7)、所述電動多位閥(3)和所 述電磁鐵(14)按設(shè)定流程和時序執(zhí)行相應(yīng)的動作；所述電磁三通閥(7)的三個接口端分別 設(shè)為公共端、常開端和常閉端，所述精密注射泵(5)的入口端和出口端分別與所述電磁三 通閥(7)的公共端和所述中轉(zhuǎn)管⑷的一端相連，所述電磁三通閥(7)的常開端懸空，所述 電磁三通閥(7)的常閉端與所述清洗液瓶(9)相連，所述電動多位閥(3)至少包括一個公 共通道口 (308)和七個可選通道口 (301、302、303、304、305、306、307)，所述中轉(zhuǎn)管(4)的另 一端與所述電動多位閥(3)的公共通道口(308)相連，所述電動多位閥的五個可選通道口 (301、302、303、304、305)分別與所述進樣柱(17)、所述磁珠柱(16)、所述混合柱(15)、所述 磁性分選柱(13)的底端和所述出樣柱(12)相連，所述電動多位閥的兩個可選通道口(306、 307)分別與所述廢液瓶(10)和所述清洗液瓶(9)相連，所述磁性分選柱(13)的頂端與所 述廢液瓶(10)相連，所述磁性分選柱(13)處于所述電磁鐵(14)磁極的緊密貼合環(huán)抱中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征 在于，所述精密注射泵(5)為工業(yè)注射泵，所述工業(yè)注射泵的泵體活塞上卡裝精密注射器 (6)，所述精密注射器(6)的出口與一個三通換向閥的一個接口端相連，所述三通換向閥的 另外兩個接口端分別為所述精密注射泵(5)的入口端和出口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述電磁鐵(14)為微型繞組式電磁鐵，所述電磁鐵(14)的磁極(19)呈水平雙臂式環(huán) 繞豎直放置的磁性分選柱(13)，所述磁極(19)的端面與所述磁性分選柱(13)的外壁緊密 貼合，所述磁極(19)端面的厚度可覆蓋所述磁性分選柱(13)的整個內(nèi)腔室(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述進樣柱(17)、磁珠柱(16)、混合柱(15)和出樣柱(12)的內(nèi)腔室均呈漏斗形，漏斗 最底端為進/出液口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述進樣柱(17)、磁珠柱(16)、混合柱(15)、磁性分選柱(13)和出樣柱(12)的內(nèi)腔室 內(nèi)壁均經(jīng)過硅烷化疏水處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述磁性分選柱(13)外形為圓柱形，所述磁性分選柱(13)的內(nèi)腔室(25)為圓柱兩端 各接一個圓錐的紡錘形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述磁性分選柱(13)的內(nèi)腔室(25)中填充導(dǎo)磁珠(24)，所述導(dǎo)磁珠(24)由軟磁材料 制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，其特征在 于，所述中轉(zhuǎn)管(4)為一段螺旋狀盤繞的惰性材質(zhì)管路，所述管路內(nèi)壁經(jīng)過硅烷化疏水處理。
9.一種利用權(quán)利要求1 8中任意一項所述的裝置進行自動磁性分選的方法，其特征在于，1)進樣由手工或自動進樣裝置向進樣柱(17)內(nèi)加注待分選樣本液，再經(jīng)由中轉(zhuǎn)管 (4)分別吸取一定體積的待分選樣本液和免疫磁珠懸液，將其注入到混合柱(15)中；2)混合將混合柱(15)中初步混合的液體吸入中轉(zhuǎn)管(4)，再快速吐回，如此反復(fù)吸吐 多次，促使待分選樣本液與免疫磁珠懸液充分混合形成分選液，所述分選液中的分選目標(biāo) 與免疫磁珠表面的抗體已發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)，形成免疫磁珠-目標(biāo)復(fù)合物；3)分選將已充分反應(yīng)的所述分選液推入磁性分選柱(13)，電磁鐵(14)加電產(chǎn)生外加 磁場，所述分選液中的游離免疫磁珠和免疫磁珠-目標(biāo)復(fù)合物被吸附到磁性分選柱(13)內(nèi) 腔室(25)的側(cè)壁或?qū)Т胖?24)的表面上，排出剩余液體，用清洗液對吸附物進行清洗，然 后電磁鐵(14)斷電撤銷外加磁場，再用緩沖液或清洗液洗脫吸附物，采用正選策略時將洗 脫液推入出樣柱(12)，而采用負(fù)選策略時則將排出的剩余液推入出樣柱(12)；4)清洗吸取一定量的清洗液對整個液路系統(tǒng)進行清洗，為下一次分選做好準(zhǔn)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述自動磁性分選的方法，其特征在于，當(dāng)所述分選液的體積大于 磁性分選柱(13)的容積時，采用磁性分選柱(13)先多次進液吸附，再一次洗脫的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物樣本磁性分選技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種基于免疫磁珠的順序流動式全自動磁性分選裝置，包括控制系統(tǒng)和液路系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括主控模塊、精密注射泵、電磁三通閥、電動多位閥和電磁鐵；所述液路系統(tǒng)包括進樣柱、磁珠柱、混合柱、磁性分選柱、出樣柱、清洗液瓶、廢液瓶、中轉(zhuǎn)管和連通各組件的管路；所述主控模塊控制所述精密注射泵、所述電磁三通閥、所述電動多位閥和所述電磁鐵按設(shè)定流程和時序執(zhí)行相應(yīng)的動作，將待分選樣本和相關(guān)試劑在所述液路系統(tǒng)內(nèi)按照一定的順序進行轉(zhuǎn)移和處理。本發(fā)明還公開了一種利用上述裝置進行自動磁性分選的方法。本發(fā)明能夠滿足現(xiàn)場或無人值守時自動磁性分選的需求。
文檔編號C12M1/42GK102002461SQ20101050730
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者吳太虎, 杜耀華, 程智, 陳鋒, 顧彪 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所