本發(fā)明涉及化學、生物及生化工序或反應的自動化領域。更加具體地，本發(fā)明公開從液體處理系統(tǒng)的尖端或孔(orifice)中分離磁性粒子及非磁性粒子的裝置及方法。

背景技術：

1、微粒及納米粒子的使用在生物傳感用、醫(yī)學治療中的藥物傳遞變形、抗體及蛋白質的生物分離純化及篩選等醫(yī)療及生物學應用等諸多技術應用中受到很大的關注。

2、通常，在本技術中，將可在外力的影響下選擇性地輸送一個以上特定成分的數(shù)埃到數(shù)毫米的標簽、條形碼、分子信標、海綿或粒子規(guī)定為“珠子”。

3、尤其，磁分離技術正在成為dna測序的核心部分。實際上，磁分離技術不僅是比較低廉且可擴展的優(yōu)秀的方法，而且與類似方法相比提供許多優(yōu)點，例如對樣本施加極少的機械應力，具有高回收效率以及純化樣本等。

4、磁珠因粒子外部表面的適當涂層而用作蛋白質、細胞、抗體、抗原及核酸的載體。實際上，為了結合和捕獲目標靶分析物，磁珠需要涂敷有與上述靶特異結合的配體。配體類型的選擇將完全依靠需要捕獲的靶分子。

5、上述珠子的中心芯具有磁性，并且起到響應于外部磁場的作用。由于金屬氧化物通常比純金屬的氧化更加穩(wěn)定，因而優(yōu)選。上述珠子可根據上述磁芯的大小具有單疇或多疇結構。珠子的大小主要對矯頑力產生影響，珠子越小，則矯頑力越小。尤其，5～15nm左右的納米粒子具有超順磁性，相反，微粒具有強磁性。

6、上述珠子的磁性及物理特性根據需要使用磁性粒子的用途來選擇。納米粒子具有當磁場被去除時不出現(xiàn)殘留磁力的優(yōu)點，并且，因磁力過于小而由粘性力占支配地位，這表示上述粒子的分離和移動更加困難。

7、通常，磁性分離可通過與磁極的結合非常弱的珠子(順磁性)、對磁化的靈敏度高的珠子(強磁性)、相對于被施加的磁場朝向180度方向磁化(抗磁性)的珠子或表現(xiàn)出超順磁性行為的強磁性納米粒子來進行。

8、對于磁珠分離，第一步驟為使上述樣本結合在上述珠子的外部涂層。含有上述靶分析物的溶液被分配到磁珠緩沖液中。通常，為了提高磁珠與分析物之間的結合效率而進行液體混合。

9、根據以下式通過施加可產生力量的外部磁場來使珠子移動，由此實現(xiàn)上述分析物的分離。

10、

11、若仔細觀察上述式，則可知磁力依靠磁場的梯度和珠子的磁矩。

12、若施加磁場，則上述磁珠被磁化并開始形成沿著磁場梯度方向移動的簇。根據上述珠子的定量和尺寸、磁場梯度的強度及上述溶液的粘度，在規(guī)定時間之后，上述磁珠在依靠上述磁場線的受限區(qū)域中被顆?；?。

13、此時，通過從殘留溶液分離上述珠子來實現(xiàn)上述樣本的分離。通常，排出殘留溶液或將上述磁珠簇移動到其他容器中。

14、接著，為了從上述磁珠分離分析物，在溶液中浸漬上述磁珠。為了優(yōu)化從上述珠子收集上述樣本，可能需要使珠子再懸浮，這表示克服磁珠之間的分離力。最終，上述磁珠為了收集此時的含有靶分析物的上清液而再次分離。

15、上述磁珠分離的效率主要依靠在工序結束時收集到的起始樣本的量(收集效率)及分離技術中所要去除的多余物質的存在(純化效率)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及精確、快速且易于使用的用于操作珠子的裝置及方法。該方法特別適用于進行珠子與流體中所存在的殘留上清液之間的分離，并使液體處理用尖端中的收集及純化效率極大化。

2、液體處理用尖端通常用作可在流體與液體處理系統(tǒng)(“液體處理器”或“移液管”)之間進行去除或永久接口。在特定實施方式中，上述尖端可表示含有由液體處理器吸入并分配的流體的結構要素。在本公開中，上述尖端包括通常用于液體處理及生物學或化學反應領域的其他微孔板、管、針、注射器、真空采血器、過濾器、容器、毛細管及流體通道。尖端可被視為一次性使用時(通常用于防止污染)的一次性尖端，多次重復使用時的永久尖端。

3、液體處理器為可分批選定量的試劑、樣本或其他流體的手工配件或自動系統(tǒng)。液體處理器包括在液體處理及生物學或化學反應領域中通常所使用的其他手動移液管、注射器、泵、閥、工作臺、毛細管、微流體通道及液體分配器。

4、在本技術中，液體處理器包括可吸入及分配樣本的裝置(稱之為移液器)以及以規(guī)定量從儲存室中分配特定等份(aliquot)的流體的裝置(稱之為分配器)。由此，本技術中公開如下在移液器與分配器之間的特定等級的液體處理器，即，可進行從通過相同的尖端在上述尖端收集樣本到對一個以上的流體的沖洗，可在移液器與分配器之間切換工作方式，并且被稱為分配器。

5、在本技術中，將分離定義為可使珠子在流體內均勻內分散或使珠子聚集在流體內部或外部的特定位置的對珠子進行的工序。

6、因此，在本發(fā)明的一實施方式中，提供在液體處理器的尖端內分離珠子的方法。上述方法包括可向引起分離的珠子施加力量的靜電、電力學、電磁、聲音、機械、重力、核、磁或熱源。一旦形成珠簇，則可通過從尖端僅排出殘留流體來實現(xiàn)分離。

7、在本發(fā)明的再一實施方式中，在從尖端自身排出流體的期間內，向珠簇施加外力，使得珠簇停留在上述尖端的內部。

8、在本發(fā)明的另一實施方式中，將尖端設計為在排出流體的期間內無法使珠簇脫離上述尖端。

9、在本發(fā)明的還有一實施方式中，一旦珠子被顆?；瑒t流體以受控的流速排出，以防止發(fā)生剪切力大于珠簇的聚集力的流體動態(tài)湍流。

10、在本發(fā)明的又一實施方式中，可通過液體處理器的作用及同時、依次、獨立或配位中的一個外力進行移動來分離形成流體的珠子。上述分離可在液體處理器或與通常的吸入或分配裝置相連接的容器內發(fā)生。上述連接可以為永久性的或可以解除，可借助電磁、聲音、熱量、重力或磁力等外力通過機械接觸或非接觸來實現(xiàn)。

11、在本發(fā)明的又一實施方式中，含有樣本的珠子在分配器的尖端內被吸入之后分離，切換到上述分配器的分配器模式可以進行珠子的清洗步驟或洗脫或染色。

12、在本發(fā)明的又一實施方式中，珠子通過負責珠子顆?；耐饬Φ淖兓瘉硪苿?。這種變化可簡單地通過尖端相對于外力場的位移或外力場的變化來實現(xiàn)。

13、在本發(fā)明的又一實施方式中，尖端被珠子及不同流體的層來填充。通過使上述珠子從流體向其他流體移動，來在上述尖端內實現(xiàn)一個以上物質的混合或濃度變化。

14、在本發(fā)明的又一實施方式中，附設流體、油、凝膠或溶液的追加層，以使在層之間的擴散最小化，這應在上述珠子因流體的密度、極性、混溶性及其他化學及物理特性的差異而從流體溶液分離的期間內經過。

15、在本發(fā)明的又一實施方式中，尖端可以預先加載可以為磁性或非磁性的珠子?？臻g分離通過可使流體滲透但無法使珠子滲透的膜來實現(xiàn)。

16、在本發(fā)明的又一實施方式中，為了排出或不排出樣本溶液，或利用新的流體填充尖端并使珠簇再懸浮，在尖端內部發(fā)生流體動態(tài)湍流。

17、在本發(fā)明的又一實施方式中，清洗作用直接在尖端內部進行，以去除珠簇中多余物質的殘留物。

18、在本發(fā)明的又一實施方式中，洗脫步驟在尖端內部進行，以允許去除附著于珠子的分析物。

19、在本發(fā)明的又一實施方式中，珠子在尖端內部干燥，以去除用于珠子的清洗或洗脫的洗脫液、溶劑或任意種類的流體。上述干燥可通過流體的移動或尖端外部或內部環(huán)境的溫度變化來實現(xiàn)。