一种用于处理和混合液体介质中的磁性颗粒的设备和方法技术

一种用于处理和混合周围液体介质中的磁性颗粒（３）的设备，其包括：至少一对磁极（１，１’），其位于间隙的两侧，面向彼此，面向彼此的磁极从间隙的窄端发散到间隙的宽端，磁极（１，１’）形成电磁路的一部分，并布置成提供间隙区域中的磁场梯度；以及反应室（２），其为用于包含悬浮液中的所述磁性颗粒的流体网络的一部分，并置于所述电磁极（１，１’）的间隙中。反应室（２）优选地具有带有共发散地布置在磁极之间的发散间隙中的发散腔的至少一个部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种处理和混合反应室内的》兹性颗粒的系统，该反应室是流体或微流体平台(microfluidic platform)的一部分。更具体地说，本发 明涉及一种以改善颗粒与周围液体介质的混合的方式来处理磁性颗粒的 方法，且其中液体在流体平台中被自动处理。进一步，本专利技术涉及一种使 用活性生物化学表面磁性颗粒来对包含特定的生物或化学物质的测试样 品进行化验的方法，且其中颗粒是按照前述系统和方法来处理的。相关技术的描述现在，磁性颗粒(珠)是生物化学化验和诊断中的标准技术(standard technology )。磁性颗粒技术确实是坚实的技术，其允许实现高性能(敏感 性和准确性)，并且还展示了化验实验方案容易自动化的可能性。对于很 多应用，磁性颗粒的表面涂有适当的配体或受体，例如抗体、凝集素、寡 核苷酸或其它生物活性分子(bioreactive molecule)，其可选择性地使混合 物中的目标物质与其它物质结合。在美国专利4,230,685、美国专利 4,554,088和美国专利4,628,037中公开了小磁性颗粒或珠的例子。/f兹性颗并立生物分离和处理才支术(magnetic particle bio-separation and handling technology)中的一个关键要素是有效的混合，以提高目标物质和 颗粒表面之间的反应率。实际上，对于任何基于表面的化验，反应强烈地 由自然扩散过程限制，强大的操纵和混合对促进配体和目标物质之间的亲 合结合反应(affinity binding reaction)是必要的。在观'试介质中,磁性颗粒混合装置(magnetic particle mixing apparatus ) 的典型例子在美国专利6,231,760中公开，并可通过以MixSep 系统名义 的Sigris Research Inc在市场上买到。在本专利和系统中，适当容器中的测试介质与磁性颗粒被置于由外部磁体所产生的磁场梯度(magnetic field gradient)中。混合概念是以磁体相对于静止容器的运动或容器相对于使用 机械装置的静止磁体的运动为基础的，因此引起容器内磁梯度位置(magnetic gradient position)的"相对位移"。该》兹场梯度位移又引起磁性 颗粒随着磁体(磁场梯度)位置的变化而连续移动，从而实现混合。然而， 用这种方法，磁场梯度将颗粒吸引和限制在接近于容器的壁的腔区域中(见http:〃www.sigris.com/mixsep—technology.html )。 在这样的条件下,颗 粒和测试介质之间的接触被限制到所述腔空间中，这减小了混合效率。虽 然磁体的"机械运动，，被宣称为混合手段(mixing means),但是还描述了 通过布置在容器周围的电磁体的连续激励(sequential actuation)来产生颗 粒的角运动的可能性。然而，虽然与永久磁体相比，电磁体能提供低得多 的磁场，但是如所述，相邻电磁体之间的磁耦合强烈地排斥容器外部的磁 通量，从而导致磁场强度的进一步减小和腔效应的增强。在这样的条件下， 颗粒搅拌(运动)和混合将被强烈地改变，从而导致颗粒緩慢移动，大部 分聚集在接近壁边界的区域。在相同的精神内，在美国专利6,764,859中，基于容器和磁体的介入 阵列几何结构(intervening array geometry)之间的相对"才几械，，运动^>开 了一种在容器中混合磁性颗粒的方法。在这样的配置下，相邻磁体具有相 反极性，这引起在容器和两个相邻磁体之间的相对介入运动期间磁场极性 的变化。实际上，在这样的条件下，颗粒可被移动，同时彼此相对地分离， 这可能影响混合。然而，在此方法中，当人们考虑颗粒处理过程的整个持 续时间时，在此期间颗粒彼此相对分离的时间相对较短。结果，几个混合 周期必须确保有效的混合。而且，在混合过程期间，颗粒与测试试管中的 样品体积不均匀地接触，这又强烈地限制混合效率。当样品体积大时，这 个问题更显著。因此，当这些机械混合方法与"测试试管的手工摇动"比较时，反应 时间和性能实质上相似，如果不是更低，指示扩散仍然是重要的限制因素。用于磁性颗粒分离和重新悬浮的其它方面在E.P专利0,504,192中公 开。该专利公开了布置成在室的壁处彼此相对的两个磁场源(电磁体)的6连续激励的使用。所提出的所述电磁体的激励概念(actuation conc印t)是 以通过"二进制，，(即，开和关)或"才莫拟"的电f兹体的连续通电(sequential energizing)(激励)为基础的，其中第 一 电磁体被逐渐完全通电，并且接 着使其功率减小，同时下一电石兹体被逐渐通电，等等。通过该激励，颗粒 将被移动并被拉到反应室体积，从而重新悬浮。虽然使用具有"连续"激 励的(至少)两个电磁体的概念在概念上是用于从聚合体(aggregate)重 新悬浮颗粒的明显方式，但是颗粒在其"运动，，期间由于在所施加的磁场 下其偶极相互作用而保持大部分成块。在移动"超顺磁 (super-paramagnetic )"颗粒以占据室体积之后，充分保证室中"均匀"的 重新悬浮的唯一 方法是彻底移除外部磁场并保持对布朗运动和热扰动的 隔离。此外，本申请公开，以足够快的速率交替地使两个电磁体通电和断 电能使颗粒悬浮在室的中央。该过程将颗粒的运动限制到相对小的距离， 从而明显减小颗粒和周围液体介质之间的混合效率。通常，在目前工艺水平的主要基于"将磁体引到测试试管附近"的概 念的磁性颗粒技术的有限混合能力之外，磁性颗粒化验程序的整体化和自 动化非常复杂，从而使庞大的机器人系统成为必要。当化验程序变得越来 越复杂时，这些限制全都变得更加关键。基于微流体的技术(microfluidic based technology)现在被认为是具有 巨大潜力的新兴技术，其在使用方便和小型化自动系统中可导致复杂的生 物化学化验程序较容易整体化。磁性颗粒技术与微流体相结合当然非常重 要，因为不同试剂(被微流体允许)的精确控制以及生物物种的处理及其 反应(被磁性颗粒允许)将在单个系统内结合在一起。在2002年关于微电子机械系统的第十五届正EE国际会议的程序中， Suzuki, H在公布"magnetic force driven chaotic micro-mixer"中教导了在微 流体通道(microfluidic channel)中混合磁性颗粒的 一种方法。该方法在于 在微流体通道中被注入悬浮液中的磁性颗粒的流动混合(flow mixing )，且 其中与周围介质的混合被由嵌入式微电磁体(embedded micro-electromagnet)所产生的沿着流动路径的磁场保证。由微电磁体引起 的颗粒上的磁力连同微通道中的流驱动力的组合引起混杂状态(chaoticregime),并从而混合。最近在美国专利申请号2006/140,051中公开了类似 的概念，其中布置在侧壁上的电磁体在相对于流方向的预定方向上产生磁 场。通过在连续操作中关闭/开启电磁体，可产生旋转的磁力，从而导致流 所携带的颗粒的混合。该"流入混合(in flow mixing)"方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合周围液体介质中的磁性颗粒以及从液体介质分离磁性颗粒的设备，其包括：　（ａ）至少一对磁极，其位于间隙的两侧，面向彼此，面向彼此的磁极从间隙的窄端发散到间隙的宽端，具有间隙的磁极是闭合的电磁路的一部分，布置成在所述间隙区域内提 供磁场梯度；　（ｂ）反应室，其为包含悬浮液中的所述磁性颗粒的微流体网络的一部分，并被置于所述电磁极的间隙中，其中所述反应室具有用于将液体介质引入所述反应室以及从所述反应室移除液体介质的进口／出口端，所述反应室在其端部之间沿着所述间隙延 伸，使得所述反应室的端部相应于所述间隙的窄端和宽端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃玛瑞达，
申请(专利权)人：斯彼诺米克斯公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]