本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種微型磁珠的操控裝置。

背景技術(shù)：

目前的對于溶液內(nèi)的微型顆粒的操控沒有簡單的操作方法，尤其是不同類型顆粒的分離和攪拌，通過電磁力操控比較復(fù)雜，還沒有一種簡便的方法實現(xiàn)。

經(jīng)檢索，公開號為CN1624447A、申請?zhí)枮镃N200310115558.6的中國發(fā)明，該發(fā)明公開磁力微粒操控器，它由集成在同一基片正反面的平面微線圈和磁性微尖、磁芯構(gòu)成。對平面微線圈通以電流，在平面微線圈周圍產(chǎn)生應(yīng)用電磁場,當(dāng)磁性微粒位于磁性微尖附近時，在磁場力的作用下，微粒被吸附到磁性微尖上，當(dāng)電流斷開后，磁場力消失，微粒將被釋放。該發(fā)明的操作對象包括磁珠、細(xì)胞、生物分子等微粒，可完成單個微粒操控、微粒計數(shù)、篩選或微粒混合物的分離等功能，應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、免疫分析、微流體研究、納米技術(shù)等領(lǐng)域。

公開號為CN102362183A、申請?zhí)枮?01080013160.X的中國發(fā)明，該發(fā)明涉及一種與包括磁供應(yīng)器的處理設(shè)備一起使用的微流體設(shè)備,所述微流體設(shè)備包括:設(shè)置為容納生物樣本并且包含至少一個磁性顆粒的腔室，以及用于以可由所述處理設(shè)備讀取的形式存儲包括磁協(xié)議的信息的存儲裝置，其中所述磁供應(yīng)器能夠根據(jù)從所述存儲裝置讀取的所述磁協(xié)議信息生成作用于所述一個或者多個磁性顆粒的磁力。

但是：上述專利并不能在同一平臺下實現(xiàn)微粒的分離和攪拌功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種微型磁珠的操控裝置，只需要通過改變電磁線圈極對的操控時序以及磁場強度的大小和方向，可以快速實現(xiàn)不同顆粒的分離或攪拌，降低設(shè)備成本和人員操作的工作量。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種微型磁珠的操控裝置，包括：微型永磁顆粒、定子、線圈繞組、操作容器、液體介質(zhì)和驅(qū)動控制部分；線圈繞組纏繞在定子上并由驅(qū)動控制部分控制線圈繞組的電流方向和電流強度從而產(chǎn)生磁場，定子按照圓周方式圍繞在操作容器周圍，對操作容器中包含的液體介質(zhì)以及永磁顆粒施加特定時序的磁力，從而實現(xiàn)攪拌或分離的作用，其中：

所述線圈繞組通電后產(chǎn)生電流，根據(jù)電流方向產(chǎn)生相應(yīng)方向的磁場，根據(jù)電流強度產(chǎn)生相應(yīng)的磁場強度；

所述操作容器為能夠穿透磁場的容器，用于盛放液體介質(zhì)以及液體介質(zhì)內(nèi)的微型顆粒，所述微型顆粒包括微型永磁顆粒和其他微型非永磁顆粒；

所述驅(qū)動控制部分連接線圈繞組，用于控制線圈繞組的電流大小和方向，從而控制定子中任意一極線圈產(chǎn)生的磁場強度和方向。

優(yōu)選地，所述微型永磁顆粒為永磁體，或者為包被了永磁體的微小顆粒。

更優(yōu)選地，所述微型永磁顆粒為StreptAvidin磁珠、羧基生物磁珠、硅基磁珠、血漿游離DNA提取磁珠中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述定子為多層具有導(dǎo)磁性的金屬片疊加而成，并在疊片結(jié)構(gòu)上設(shè)若干繞線槽，繞線槽內(nèi)鋪設(shè)線圈繞組。

優(yōu)選地，所述定子包含若干的極對，每個磁極繞有一只線圈，磁極均勻分布在操作容器周圍。

更優(yōu)選地，所述定子包含至少一個極對。

更優(yōu)選地，所述極對為兩組互相對應(yīng)的磁極，兩組磁極的磁場方向相反、物理位置互差180度、磁場強度一致；當(dāng)其中一個磁場是N級，相對應(yīng)的另一個磁場方向為S級；當(dāng)其中一個磁場是S級，相對應(yīng)的另一個磁場方向為N級；且兩組磁級同時產(chǎn)生磁場、同時關(guān)斷磁場。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動控制部分包括：驅(qū)動部件和控制部件，其中：

所述驅(qū)動控制部分包括：驅(qū)動部件和控制部件，其中：

所述驅(qū)動部件由若干功率驅(qū)動管組成，用于將控制的電壓信號變成電流信號，從而驅(qū)動線圈繞組，線圈繞組產(chǎn)生磁場，磁場強度和電流信號對應(yīng)，磁場方向和電流方向?qū)?yīng)；

所述控制部件產(chǎn)生電壓信號給驅(qū)動部件，用于控制驅(qū)動部件產(chǎn)生的電流信號的電流大小和電流強度。

更優(yōu)選地，所述控制部件控制所述定子磁極，包括：控制所述操作容器圓周0-180度范圍內(nèi)的定子磁極方向都是同方向，控制0-180度內(nèi)定子的磁極按照設(shè)定順序啟動停止，控制180-360度范圍內(nèi)定子的磁極方向始終與0-180度范圍內(nèi)的定子磁極方向相反，且與0-180度內(nèi)定子的磁極導(dǎo)通方式同步；則實現(xiàn)微型永磁顆?；虬涣宋⑿陀来蓬w粒的微小顆粒與液體介質(zhì)其他非永磁微小顆粒有效分離。

更優(yōu)選地，當(dāng)所述控制部件控制所述操作容器圓周0-360度范圍內(nèi)的磁極按照順時針方向控制定子按照固定的電流方向?qū)ê完P(guān)斷，則實現(xiàn)液體介質(zhì)內(nèi)的液體以及液體介質(zhì)所包含的不同類型的微型顆粒按照順時針攪拌。

更優(yōu)選地，當(dāng)所述控制部件控制操作容器圓周0-360度范圍內(nèi)的磁極按照逆時針方向控制定子按照固定的電流方向?qū)ê完P(guān)斷，則實現(xiàn)液體介質(zhì)內(nèi)的液體以及液體介質(zhì)所包含的不同類型的微型顆粒按照逆時針攪拌。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果：

本發(fā)明所述裝置操作方便，通過改變電磁線圈極對的操控時序以及磁場強度的大小和方向?qū)崿F(xiàn)不同類型顆粒的分離和攪拌，提高分離或攪拌的效率，降低設(shè)備成本和人員操作的工作量。本發(fā)明具有很好的操作性和通用性，具有廣泛推廣意義。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的裝配示意圖；

圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的線圈剖面圖；

圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的驅(qū)動控制部分示意圖；

圖5為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的驅(qū)動部件電路原理圖；

圖6為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的控制部件電路原理圖；

圖7中(a)、(b)、(c)為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的作為不同顆粒分離功能的線圈時序圖；

圖8中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的作為攪拌功能的線圈時序圖；

圖中：1-微型永磁顆粒，2-定子，3-線圈繞組，4-操作容器，5-液體介質(zhì)，6-驅(qū)動控制部分，7-驅(qū)動部件，8-控制部件。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1、圖2所示，一種微型磁珠的操控裝置，包括：微型永磁顆粒1、定子2、線圈繞組3、操作容器4、液體介質(zhì)5和驅(qū)動控制部分6；線圈繞組3纏繞在定子2上并由驅(qū)動控制部分6控制線圈繞組的電流方向和電流強度從而產(chǎn)生磁場，定子2按照圓周方式圍繞在操作容器4周圍，對操作容器4中包含的液體介質(zhì)以及永磁顆粒施加特定時序的磁力，從而實現(xiàn)攪拌或分離的作用。

作為優(yōu)選，所述微型永磁顆粒1為微型的具有一定的持續(xù)磁力的顆粒，微型永磁顆粒1可以是永磁體也可以是包被了永磁體的微小顆粒，具有一定的持續(xù)磁力，并且微型永磁顆粒1的顆粒直徑在20nm-3um之間；

所述微型永磁顆粒1包括但不限于StreptAvidin磁珠(biotin分離免疫磁珠)、羧基生物磁珠、硅基磁珠、血漿游離DNA提取磁珠中的一種或幾種。

所述定子2為疊片結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)磁性，并在槽內(nèi)鋪設(shè)線圈繞組3；所述線圈繞組3為多匝線圈，或者為單匝線圈；所述線圈繞組的每個極域內(nèi)的線圈數(shù)相等。

作為優(yōu)選，所述定子2為一種定子鐵芯由定子鐵心沖片及各種緊固件壓緊構(gòu)成一個整體，其中：定子鐵心沖片由熱軋、冷軋硅鋼片或鉄鎳軟磁合金薄板沖制而成的；并且所述定子2包含至少一個極對，每個磁極繞有一只線圈，磁極均勻分布在操作容器4周圍；所述極對為兩組互相對應(yīng)的磁極，兩組磁極磁場方向相反、物理位置互差180度、磁場強度一致(當(dāng)其中一個磁場是N級，相對應(yīng)的另一個磁場方向為S級。當(dāng)其中一個磁場是S級，相對應(yīng)的另一個磁場方向為N級)，并且兩組磁級同時產(chǎn)生磁場、同時關(guān)斷磁場。

如圖3所示，所述線圈繞組3按照一定方式和匝數(shù)纏繞在定子2上，對線圈繞組3通電，根據(jù)電流方向可以產(chǎn)生相對應(yīng)方向的磁場，根據(jù)電流強度可以產(chǎn)生相對應(yīng)的磁場強度；所述線圈繞組3可以是多匝線圈，也可以是單匝線圈；所述線圈繞組3的每個極域內(nèi)的線圈數(shù)相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)相等。

所述操作容器4為具有一定容量的容器，用于盛放包含液體介質(zhì)5以及液體介質(zhì)5內(nèi)的不同類型微型顆粒；所述操作容器4是可以穿透磁場的容器，其周圍均勻的分布著定子2的磁極。

所述液體介質(zhì)5以液體形態(tài)呈現(xiàn)，包含了不同類型的微型顆粒，所述微型顆粒包括微型永磁顆粒1和其他類型微型非永磁顆粒。

所述驅(qū)動控制部分6用于控制線圈繞組3的電流大小和電流方向，從而控制定子2中任意一極線圈產(chǎn)生的磁場強度和方向。

如圖4所示，所述驅(qū)動控制部分6包括：驅(qū)動部件7和控制部件8，其中：

驅(qū)動部件7由若干功率驅(qū)動管組成，將控制的電壓信號變成具有一定方向和強度的電流信號從而控制線圈繞組3的磁場方向和磁場強度。

所述控制部件8產(chǎn)生電壓信號給驅(qū)動部件，用于控制驅(qū)動部件7產(chǎn)生的電流信號的電流大小和電流強度。

在一實施例中，如圖5所示，驅(qū)動部件7可以采用IRF公司的IR2101作為預(yù)驅(qū)動，功率驅(qū)動管以6個IRF公司的N溝道MOS管IRFR2407作為橋電路將控制部件8的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流驅(qū)動。為確保IRFR2407的有效導(dǎo)通和關(guān)斷，IR2101接收到控制部件8發(fā)出的電壓通斷信號后控制IRFR2407的導(dǎo)通和關(guān)斷，6個IRFR2407作為橋電路連接線圈繞組3，產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生磁場。

控制部件8根據(jù)需求產(chǎn)生電壓信號給驅(qū)動部件7。在一實施例中，如圖5所示，控制部件8采用microchip公司的DSPIC30F4011，具有6路PWM控制器，控制部件8的6路PWM控制器輸出電壓信號給IR2101預(yù)驅(qū)動芯片從而控制6個IRFR2407橋電路的有效通斷，6個IRFR2407橋電路連接線圈繞組3，產(chǎn)生電流信號，控制線圈繞組3的磁場方向和磁場強度。

如圖7所示，所述控制部件如果控制操作容器4圓周0-180度范圍內(nèi)的定子2磁極方向都是同方向，0-180度內(nèi)的定子2磁極通斷時序按照圖7中(a)到(b)到(c)的順序反復(fù)控制，180-360度范圍內(nèi)的定子2磁極方向始終與之相反，且與0-180度內(nèi)的定子2磁極導(dǎo)通方式同步，則可以實現(xiàn)微型永磁體或包被了永磁體的微小顆粒與其他微小顆粒有效分離。

如圖8所示，所述控制部件如果控制操作容器4圓周0-360度內(nèi)的定子2磁極通斷時序按照圖8中(a)到(b)到(c)到(d)到(e)到(f)的順序反復(fù)控制，則實現(xiàn)了液體介質(zhì)5內(nèi)的液體以及不同的微小顆粒按照順時針攪拌；

所述控制部件如果控制操作容器4圓周0-360度內(nèi)的定子2磁極通斷時序按照圖8中(f)到(e)到(d)到(c)到(b)到(a)的順序反復(fù)控制，則實現(xiàn)了液體介質(zhì)5內(nèi)的液體以及不同的微小顆粒按照逆時針攪拌。

本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，通過改變電磁線圈極對的操控時序以及磁場強度的大小和方向?qū)崿F(xiàn)不同類型微型顆粒的分離和攪拌，提高分離或攪拌的效率，降低設(shè)備成本和人員操作的工作量，具有廣泛推廣意義。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。