專利名稱：基于免疫磁珠的目標自動分離方法和分離裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基于免疫磁珠的目標自動分離方法和分離裝置。
技術背景眾所周知，樣品前處理是一個非常重要的手段，它的成功與否對樣品的檢 測至關重要。利用免疫磁性顆粒(磁珠)來篩選和分離在食品、臨床、土壤以 環境中的微生物、細胞、化學元素等目標的方法得到越來越多的肯定。由于免 疫磁珠分離/篩選方法的快速、高濃縮比、對設備要求簡單等優點，在實際中應 用非常廣。目前，免疫磁珠分離/篩選方法一般由兩步組成混合和分離。 一般 的混合器只能按一個方向旋轉，并且旋轉速度為手動調節，混合時間只能由人 為控制；分離設備一般由永久磁鐵和支架組成，分離時間也是由人工來控制。由于這兩個關鍵步驟是單獨操作，使得分離效果受到諸多方面的影響，而且必 須購買多個設備才能完成一次分離操作，這些因素使得前處理效果受到很大的 影響。 發明內容本發明提供了 一種基于免疫磁珠用于自動分離被檢測目標的方法和裝置。本發明采用的技術方案如下一、 基于免疫磁珠的目標分離方法，該方法的步驟如下將待檢測樣品和 免疫磁珠加入到樣品管中，樣品管在勻速旋轉、變速旋轉、靜止富集或正反向 旋轉狀態的不同組合下，樣品管中的被檢測樣品中的目標和免疫磁珠上已固定 的抗體產生特異性反應；在固定磁場下，把免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被 檢測樣品中的目標吸附在樣品管內壁，吸取上清液后清洗樣品管并加入小體積 的緩沖液；收集免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被檢測樣品中的目標，用于生 物檢測或鋪盤。二、 基于免疫磁珠的目標分離裝置，包括混合單元、分離單元和控制單元； 射1) 混合單元，n個樣品管分別固定在混合樣品板上各自的樣品孔中，混合電 機通過第一連軸器和混合樣品板轉動連接；混合電機通過控制電纜與控制單元 電氣相連；2) 分離單元，n塊分離磁鐵分別固定在分離傳動板上，n塊分離磁鐵與固定
在混合傳動板上n個樣品管一一相對應，分離電機通過第二連軸器和分離傳動 板轉動連接；分離電機通過控制電纜與控制單元電氣相連；3)控制單元，單片機分別與液晶顯示器、鍵盤、緩沖驅動電路、晶振電路、 參數存儲器、通訊接口、警報單元相連；緩沖驅動電路分別接混合電機和分離 電機；通訊接口經USB通訊線與計算機相連，電源電路分別與電源輸入、單片 機、分離電機和混合電機相連。AT89C52單片機的XI 、X2 口與晶振電路連接；單片機的P0 口與由74HC573 芯片和ULN2803A芯片組成的緩沖驅動電路分別與混合電機和分離電機相連； 單片機的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通過擴展芯片74HC595與GDM12864液晶 顯示器相連；單片機的P1 口與4X4鍵盤相連；單片機的RXD、 TXD 口與通訊 接口相連；單片機的P3.2、 P3.3 口與參數存儲器相連；單片機的P3.5口與警報 單元相連。本發明具有的有益效果是通過樣品管中的被檢測目標和免疫磁珠上已固 定的抗體產生特異性反應可以準確分離和篩選目標檢測物，并且通過不同混合 模式的組合來達到最優的混合效果，廣泛用于樣品的前處理。
圖l是分離裝置的整體示意圖。圖2是分離裝置的整體和控制盒以及樣品混合板旋轉90度的示意圖。 圖3是分離裝置的整體組成結構圖。 圖4是分離裝置的控制電路組成圖。 圖5是分離裝置的控制電路原理圖。圖中1、混合單元；2、分離單元；3、控制單元；101、 102、 103、 104、樣品管；105、 106、 107、 108、樣品孔；109、混合電機；110、軸承；111、混合樣品板；112、連軸器；201、 202、 203、 204、分離磁鐵；205、分離傳動板； 206、軸承；207、連軸器；208、分離電機；301、 302、絕緣支撐件；303、控 制電纜；304、液晶顯示器；305、鍵盤；306、控制電路板；307、緩沖驅動電 路；308、電源輸入；309、電源電路；310、單片機；311、晶振電路；312、參 數存儲器；313、通訊接口； 314、警報單元；315、 USB通訊線；316、計算機。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖l、圖2、圖3、圖4所示，本發明包括混合單元l、分離單元2和控制單元3;其中1) 混合單元l， 4個樣品管101、 102、 103、 104，分別固定在混合樣品板lll 上各自的105、 106、 107、 108樣品孔中，混合樣品板111的一端和混合電機109 通過第一連軸器112相連，混合樣品板111的另一端通過軸承110與外殼相連； 混合電機109通過控制電纜303與控制單元3電氣相連；2) 分離單元2， 4塊分離磁鐵分別固定在分離傳動板205上，4塊分離磁鐵 與固定在混合樣品板111上4個樣品管一一相對應，分離傳動板205的一端通 過連軸器207與分離電機208相連，分離傳動板205的另一端通過軸承206與 外殼相連；分離電機208通過控制電纜303與控制單元3電氣相連；3) 控制單元3，單片機310分別與液晶顯示器304、鍵盤305、緩沖驅動電 路307、晶振電路311、參數存儲器312、通訊接口313、警報單元314相連； 緩沖驅動電路307分別接混合電機109和分離電機208;通訊接口 313經USB 通訊線315與計算機316相連，電源電路309分別與電源輸入308、單片機310、 分離電機208和混合電機109相連，控制電路板306用301和302絕緣支撐件 擱在殼體上。如圖5所示，AT89C52單片機310的X1、 X2 口與晶振電路311連接；單 片機310的PO 口與由74HC573芯片和ULN2803A芯片組成的緩沖驅動電路307 分別與混合電機109和分離電機208相連；單片機310的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通過擴展芯片74HC595與GDM12864液晶顯示器304相連；單片機310的 Pl 口與4X4鍵盤305相連；單片機310的RXD、 TXD 口與通訊接口 313相連； 單片機310的P3.2、 P3.3 口與參數存儲器312相連；單片機310的P3.5 口與警 報單元314相連。液晶顯示器304，它可以顯示英文字符和中文字符。本發明的工作過程如下(1) 把免疫磁珠和被檢測樣品加入到樣品管IOI、 102、 103、 104中，并合上蓋子；(2) 把樣品管101、 102、 103、 104插入樣品孔105、 106、 107、 108中；(3) 在鍵盤305上輸入混合時間、分離時間和混合模式等參數，液晶顯示器304 就會顯示具體值；輸入完畢后，按鍵盤305上的啟動按鈕；(4) 控制電路板306輸出信號控制混合電機109，驅動混合混合樣品板lll并帶 動樣品管IOI、 102、 103、 104按設定的模式旋轉；旋轉運動使得樣品管IOI、 102、 103、 104內的免疫磁珠和被檢測樣品內的目標物充分混合；(5) 混合步驟結束后，控制電路板306輸出信號使得樣品管101、 102、 103、 104處于初始垂直位置，控制電路板306輸出信號控制分離電機208，驅動分離傳
動板205并帶動固定在板上的分離磁鐵201、 202、 203、 204到達樣品管101、 102、 103、 104的外壁，并停止轉動；被免疫磁珠所捕獲的被檢測樣品內的目標物在 分離磁鐵201、 202、 203、 204的磁場作用下與溶液分離并逐漸往樣品管101、 102、 103、 104的內壁在靠近磁場方向聚集，并且開始成團；(6) 待分離步驟結束后，操作員打開樣品管IOI、 102、 103、 104的蓋子并用 移液槍取走上清液；取走上清液后，按鍵盤305上的結束按鈕；(7) 控制電路板306輸出信號控制分離電機208，驅動分離傳動板205并帶動分 離磁鐵20K 202、 203、 204離開樣品管101、 102、 103、 104的外壁;并恢復到 初始位置；(8) 取下樣品管101、 102、 103、 104中，加入小體積的緩沖液就可以得到被 免疫磁珠捕獲的目標物溶液。這樣可以得到濃縮分離后的樣品，它可以用于生 物傳感器檢測、ELISA、 PCR等后續檢測，為它們提供了非常有效的樣品與處理 手段，并提高了檢測限。圖4是分離裝置的控制電路組成圖。為了使計算機316控制磁分離裝置，通 過USB通訊線315將磁分離裝置和計算機316連接。計算機軟件控制磁分離裝置 的運行操作，并且實時監控磁分離裝置的狀態，方便用戶管理。上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本 發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落 入本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種基于免疫磁珠的目標自動分離方法，其特征在于該方法的步驟如下將待檢測樣品和免疫磁珠加入到樣品管中，樣品管在勻速旋轉、變速旋轉、靜止富集或正反向旋轉狀態的不同組合下，樣品管中的被檢測樣品中的目標和免疫磁珠上已固定的抗體產生特異性反應；在固定磁場下，把免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被檢測樣品中的目標吸附在樣品管內壁，吸取上清液后清洗樣品管并加入小體積的緩沖液；收集免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被檢測樣品中的目標，用于生物檢測或鋪盤。
2、 一種基于免疫磁珠的目標自動分離裝置，其特征在于包括混合單元(l)、 分離單元(2)和控制單元(3);其中1) 混合單元(l)， n個樣品管分別固定在混合樣品板(lll)上各自的樣品孔中， 混合電機(109)通過第一連軸器(112)和混合樣品板(111)轉動連接；混合電機(109) 通過控制電纜(303)與控制單元(3)電氣相連；2) 分離單元(2)， n塊分離磁鐵分別固定在分離傳動板(205)上，n塊分離磁鐵 與固定在混合樣品板(lll)上n個樣品管一一相對應，分離電機(208)通過第二連 軸器(207)和分離傳動板(205)轉動連接；分離電機(208)通過控制電纜(303)與控制 單元(3)電氣相連；3) 控制單元(3)，單片機(310)分別與液晶顯示器(304)、鍵盤(305)、緩沖驅 動電路(307)、晶振電路(311)、參數存儲器(312)、通訊接口(313)、警報單元(314) 相連；緩沖驅動電路(307)分別接混合電機(109)和分離電機(208);通訊接口(313) 經USB通訊線(315)與計算機(316)相連，電源電路(309)分別與電源輸入(308)、 單片機(310)、分離電機(208)和混合電機(109)相連。
3、 根據權利要求2所述的一種基于免疫磁珠的目標自動分離裝置，其特征 在于AT89C52單片機(310)的X1、 X2 口與晶振電路(311)連接；單片機(310)的 PO 口與由74HC573芯片和ULN2803A芯片組成的緩沖驅動電路(307)分別與混 合電機(109)和分離電機(208)相連；單片機(310)的P2 口和P3.4、 P3.6、 P3.7通 過擴展芯片74HC595與GDM12864液晶顯示器(304)相連；單片機(310)的P1 口 與4X4鍵盤(305)相連；單片機(310)的RXD、 TXD 口與通訊接口(313)相連；單 片機(310)的P3.2、 P3.3 口與參數存儲器(312)相連；單片機(310)的P3.5 口與警報 單元(314)相連。
全文摘要
本發明公開了一種基于免疫磁珠的目標自動分離方法和分離裝置。包括混合單元、分離單元和控制單元。將待檢測樣品和免疫磁珠加入到樣品管中，樣品管在勻速旋轉、變速旋轉、靜止富集或正反向旋轉狀態的不同組合下，樣品管中的被檢測樣品中的目標和免疫磁珠上已固定的抗體產生特異性反應；在固定磁場下，把免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被檢測樣品中的目標吸附在樣品管內壁；收集免疫磁珠和已經被免疫磁捕獲的被檢測樣品中的目標，用于生物檢測或鋪盤。本發明通過樣品管中的被檢測目標和免疫磁珠上已固定的抗體產生特異性反應可以準確分離和篩選目標檢測物，并且通過不同混合模式的組合來達到最優的混合效果，廣泛用于樣品的前處理。
文檔編號B03C1/32GK101118202SQ200710070710
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月6日 優先權日2007年8月6日
發明者葉尊忠, 應義斌, 李延斌, 王劍平, 蔣煥煜, 蔣雪松, 饒秀勤 申請人:浙江大學