TWI362964B - Magnetic separation device and method for separating magnetic substances in bio-samples - Google Patents
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Description
1362964 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於生化分離裝置，且特別是關於適用於分 離生化試樣内之磁性物質之一種磁性分離裝置以及一種分 離生化試樣内磁性物質之方法。 【先前技術】 於生化領域中，目則已採用了許多技術以有效地分離 複合細胞懸浮液中之一種或一類細胞。而自臨床血液試樣 中分離代表特定疾病型態的某些特定細胞的能力對於疾病 之診斷特別有用。 目前技術已可成功地採用磁性裝置以排斥或吸引經摞 δ己細胞，藉以檢選或分離混合物中之經微米尺寸（>丨微米） 磁性或磁化粒子標§己之細胞。對於分離可提供寶貴資訊之 細胞而言，可將欲檢測之的細胞經過磁化後而自複合液體 混合物中檢選出（稱為％性選擇，或稱正選）。或者，亦可 將會造成特定程序改變之非檢測細胞經過磁化後而藉由磁 性裝置以將之分離出來(稱為陰性選擇，或稱負選）。 US 6,572,778號美國專利中揭示了 一種磁場裝置，其 以四個磁極磁石加上數個中間極磁石的排列，以產生磁場 並使得流經位於此些磁石之中間管路的生化試樣内之被磁 化顆鞞可受磁力吸引朝向中間管路之管壁集中。然而，上 述磁坊裝置所產生之磁場強度仍無法突破其採用磁石之材 料的殘留磁束密度(Remanent Induction，βγ),故磁場寒置 將無法提供更高強度之磁場以提升對於生化試樣内之被磁 1362964 化顆粒的分離效果。 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供了一種磁性分離裝置，其所產 生之磁場強度可高於其内採用磁性材料的殘留磁束密度 (Br)，藉以提昇生化試樣内之磁性物質的分離效果。另外， 本發明亦提供了一種分離生化試樣内磁性物質之方法。 依據一實施例，本發明提供了一種磁性分離裝置，包 ® 括： 一第一磁場單元，以及一第一分離單元，設置於該第 一磁場單元之一側，其中該第一磁場單元包括一第一導磁 片，具有相對之一第一表面與一第二表面；以及複數個第 一磁石，分別設置於該第一導磁片之該第一表面與該第二 表面上，其中該些第一磁石之相同磁極係面向該第一導磁 片而設置，而該第一分離單元則包括一本體，具有非磁性 材料；以及一連續管路，設置於該本體中，具有至少一之 * 第一段部與至少一第二段部，其中該至少一第二段部大體 與該至少一第一段部相垂直，而該至少一第二段部之一鄰 近且平行於該第一導磁片未接觸該些第一磁石之一側。 依據另一實施例，本發明提供了 一種分離生化試樣内 磁性物質之方法，包括： 提供前述之磁性分離裝置；提供一生化試樣溶液，該 生化溶液内包括磁性生化物質或經磁性物質標記之生化物 質；使該生化試樣溶液流經該磁性分離裝置内之該連續管 1362964 路，以將該磁性生化物質或該經磁性物質標記之生化物質 吸引或排斥至鄰近且平行於該第一導磁片之該些第二段部 之一的管壁上以及該些第一段部的部份管壁上；使該第一 分離單元與該第一磁場單元分離；以及提供一緩衝液，並 使該緩衝液流經該第一分離單元之連續管路，以洗提位於 鄰近於該第一導磁片之該些第二段部之一的管壁上以及該 些第一段部的部份管壁上之該磁性生化物質或該經磁性物 質標記之生化物質。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作 詳細說明如下： 【實施方式】 本發明之磁性分離裝置將藉由第8-13圖等圖式及下文 進一步解說，其係由至少一磁場單元與至少一分離單元所 組成。第1-4圖則顯示了適用於如第8-13圖所示之磁性分 離裝置之磁場單元的不同實施情形，而第5-7圖則顯示了 適用於如第8-13圖所示之磁性分離裝置之分離單元的不同 實施情形。 請參照第1-4圖，分別顯示了依據本發明之多個實施 例之磁場單元。請參照第1圖，顯示了依據本發明一實施 例之磁場單元100的立體示意情形，其包括了數個磁石102 以及分別夾置於此些磁石之間的一導磁片104。於本實施 例中，磁石102係為一長方形柱(rectangular pillar)，而導 1362964 磁片二〇4係為長方形平板。如第1圖所示，磁場單元100 内之母兩磁石1G2係分別設置於—導磁片lQ4之兩對應表 面之上，且此些磁；?； 102之相同磁極方向係面向導磁片 1〇4。在此，磁石102内之箭號150係顯示了由各磁石102 之S極指向N極之内部磁場方向。 於第1圖所示之磁場單元1〇〇中，磁石102盘導磁片 104具有大體相同形狀與表面積，因此磁場單元⑽係繪 不為具有數個平整側面之—長方柱，磁石iQ2(與導磁片接 觸面）之表面積為Am，而各導磁片104未接觸磁石102之 側面120之截面積4 Ay’由於磁力線之連續性，導磁片⑽ 未接觸磁石K)2之側面12〇處之磁通密度b可表示如以下 (1) 士杏其t!d為磁f102之工作磁通密*，其值最高為磁石 旦二歹一磁束密度(Br) ’通常因為形狀因素及反向磁場 之=響，貫際之心值小於Br。適當選取 :片二未接，1〇2之一側面12。處成為:強磁場 二二’、问於磁石1〇2 *身之殘留磁束密度(叫之-磁场強度’以祕分離生化試樣内之磁性㈣之程序的實 於數個導磁片104之設置，於磁場單元1〇〇 :之此二導磁片104之每一側面120處將可分別 一 =區二此磁場單元100中將可形成有用於分離生化 试樣内之雜物質之程序的數個強磁場區。 言=第2圖，顯示了依據本發明 早兀刚之立體示意情形，其相似於如第W所示之= 7 早元100。在此，相同標號係代表相同之構件，於下文僅 針對此些實施例之間的相異處進行解說。 如第2圖所示，雖然磁場單元1〇〇,亦由數個磁石1〇2 與失置於此些磁石間之導磁片1〇4所構成，但是於磁場單 ""〇0中之磁石1〇2之内部磁場方向（緣示為箭號15〇)係與 第1圖所示之磁場單元100内之同樣位置的磁石102的内 4磁場方向相反。參照第2圖之設置情形，磁場單元100, 内之此些導磁片1〇4之一侧面丨2〇處將可分別產生了一強 磁場區’而磁場單元1〇〇中將可具有複數個強磁場區，其 可具有向於磁石1〇2本身之殘留磁束密度(Br)之一磁場強 度。 凊參照第3圖，顯示了依據本發明另一實施例之磁場 100”之剖面示意情形，其相似於如第^圖所示之磁 =單疋100與100’’。在此，相同標號係代表相同之構件， ;下文僅針對此些實施例之間的相異處進行解說。 置如第3圖所示，磁場單元1〇〇，，係由數個磁石1〇2與夾 中於此些磁石間之導磁片1〇4，所構成，於磁場單元1〇〇，， 之之=石102之内部磁場方向則可與第1圖或第2圖所示 施礤場單元100/1⑽，内之磁石102設置情形相同。於本實 二例中’磁場單元丨〇〇，，内之此些導磁片1〇4,與磁石1〇2且 5之截面積，而導磁片104,之截面積係略小於磁石102 裁面積。因此’導磁片1〇4，與夾置此導磁片1〇4，之兩磁 石1〇2 :去 了、、二嘗之間便形成了 一間隙106，而此間隙1〇6露出 導磁片104,之一側面120，。不過，於磁場單元1〇〇，，内鄰 些導磁片104,之一側面120,處仍可分別產生了一強磁 1362964 而磁場單元着，中將可具有複數個強磁場區，其仍 請㈣第4 H ΐ 束密度㈣之—磁場強度。 _ ，，，， .、、不了依據本發明另一實施例之磁場 早7L 100之纠面f月形’其相似於如第3圖所示之磁場單 ::，。在此’相同標號係代表相同之構件，於下文僅針 對兩實施例之間的相異處進行解說。
如第4圖所不，磁場單元iOO，，，係由數個磁石102盘 夾置於此些磁石間之導磁片104，，所構成，而磁場單元100,、， 内之此些導磁片刚，，與磁石1G2具有不同之截面積，而導 磁片104”之截面積略小於磁石之截面積。因此，導磁片 104與夹置此導磁片1〇4’’之兩磁石1〇2三者之間便形成 了間隙1〇6，而此間隙1〇6露出了導磁片1〇4,之一側面 120’’。於本實施例中，導磁片1〇4，，之側面12〇，，係繪示為 一凸面，側面120”亦可為圓弧面或鋸齒狀面（未顯示）。於 磁場單元100’’，内鄰近此些導磁片104，，之一側面120”處 仍*T分別產生了一強磁場區’而磁場單元1〇〇’’’中將可具 有複數個強磁場區’其仍具有高於磁石102本身之殘留磁 束密度(Br)之一磁場強度。 於如第1-4圖所示之磁場單元1〇〇、1〇〇，、1〇〇，，與1〇〇,，， 内之磁石102的材質例如為斂鐵硼(NdFeB)、彭鈷（SmCo)、 $鐵氮（SnFeN)、鋁鎳鈷(AlNiCo)、鐵氧體（ferrite)或其組 :，磁石102的之形狀亦可為長方柱以外之形狀，例如為 圓杈、三角拄或其他形狀之多邊形柱。另外，磁場單元1〇〇、 ⑽、100’’與1〇〇’’’内所使用之導磁片1〇4、，與 之材質例如為純鐵、磁性不銹鋼或具導磁率的金屬軟磁， 1362964 而具導磁率的金屬軟磁例如為鐵、矽鋼、鎳鐵、鈷鐵、不 銹鋼、軟磁鐵氧體或其組合。於一實施例中，磁場單元100、 100’、100’’與100’’’内之磁石102基本上並無限制，但較 容易實施地為具有大於1 mm以上之厚度，而導磁片104、 104’與104’’則可具有介於0.5〜10mm之厚度。另外，基於 固定構件之目的，於上述磁場單元100、1〇〇’、1〇〇”與1〇〇’’’ 之外侧可包覆一非磁性外框（未顯示），其材質例如為不銹 鋼、鋁合金等非磁性材料，而於包覆如第1-4圖所示之磁 場單元100、100’、100’’與100’’’之非磁性外框中鄰近各導 磁片104、104’與104”之位置處可形成有開口或開槽（未顯 示）以使得導磁片104、104’與104’’之侧面120/120’/120’’ 外露。 請參照第5-7圖，顯示了適用於本發明之磁性分離裝 置之分離單元的多個實施情形。 請參照第5圖，顯示了依據本發明一實施例之分離單 元200之立體示意情形，其包括由非磁性材料構成之本體 (body)202以及設置於本體202中的一連續管路204。在 此，連續管路204從上至下穿過了主體202，因而可使得 一生化試樣溶液（未顯示）可從上至下流經分離單元200。 請參照第6圖，顯示了沿第5圖内分離單元200中A-A’ 線段之剖面情形。在此，分離單元200内之連續管路204 包括了依序設置之數個第一段部204a以及數個第二段部 204b，進而構成了從上至下穿透主體202之連續管路。而 連續管路中之此些第一段部204a與第二段部204b係大體 相互垂直。在此，第一段部204a在此繪示為垂直於主體 1362964 202之短邊之管路，而第二段部204b在此繪示為平行於主 體202之短邊之管路，而位於最上方之第一段部204a可作 為生化試樣溶液之輸入段部，而位於最下方之第一段部 204a則可作為生化試樣溶液之輸出段部。 於如第5-6圖所示之實施例中，連續管路204之管徑D 可小於或等於主體202於沿其Y軸方向上所具有之寬度 W，但並非以此實施情形而加以限制本發明。第7圖顯示 了沿第5圖内分離單元200中B-B’線段之剖面情形，其中 至少連續管路204内之第二段部204b之管徑D’可大於主 體202於沿其Y轴方向上所具有之寬度W，因而具有部分 突出於主體202之突出部204b。 於第5-7圖所示之分離單元之中，連續管路204之材 質例如為聚甲基丙烯酸曱酯（PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚 酯（PU)、矽膠或鐵氟龍(Teflon)等非磁性材質，而主體202 則可為由如聚曱基丙烯酸曱酯（PMMA)、壓克力、聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、鐵氟龍(Teflon)或電木 等非磁性材料。主體202具有一平板狀之外形，其沿分離 單元之Y軸方向上之寬度W約可介於1〜15 mm，而此寬度 W則可視相對應之兩磁場單元之間的距離而適度的調整。 請參照第8-13圖，顯示了依據本發明多個實施例之磁 性分離裝置，其係分別由上述實施例之磁場單元與分離單 元所組合形成。 請參照第8圖，顯示了依據本發明一實施例之磁性分 離裝置300，其係由前述之一個磁場單元100(見於第1圖） 與一個分離單元200(見於第5圖）所構成。在此，分離單元 1362964 200係採用扣合或黏合等方式而設置於磁場單元100之一 側，而分離單元200内連續管路204内之第二段部204b則 分別鄰近且平行於磁場單元1〇〇内之各導磁片104之一 侧，藉由磁場單元100内之設置情形可將鄰近於各導磁片 104之兩磁石的磁力線（未顯示）集中於夾置於其間之導磁 片104處並進一步導引至鄰近且平行於導磁片104的分離 單元200内的第二段部204b處，因而使得分離單元200内 各第二段部204b處可作為磁性分離單元300内分離生化試 樣溶液中磁性物質之主要分離段部，而分離單元200内鄰 近於各磁石102之第一段部204a則作為流體之入口、出口 以及連接此些第二段部204b之用，而鄰近第二段部204b 之部份第一段部204a因較為接近導磁片104之因素，故仍 可具有些許之分離功效。 請參照第9圖，顯示了依據本發明另一實施例之磁場 分離裝置300’，其相似於如第8圖所示之磁場分離裝置 300。在此，相同標號係代表相同之構件，於下文僅針對此 些實施例之間的相異處進行解說。 如第9圖所示，磁場分離裝置300’係由一個前述之磁 場單元100(見於第1圖）與兩個分離單元200(見於第5圖） 所構成，而此些分離單元200則分別設置於磁場單元100 之一相對側。藉由如此設置，磁場分離裝置300’可同時進 行一組以上之生化試樣溶液之磁性分離程序，因而有助於 提升磁性分離程序的產能與效率。 於其他實施例中，磁性分離裝置内分離單元200的設 置情形並不以如第8-9圖所示情形而限定本發明，於磁性 1362964
分離裝置之每一側邊可皆設置有一分離單元，或可將磁性 分離裝置内之磁場單元1〇〇替換為如第2·4圖所示之磁場 單元100,、100，，與100，，，，或可將此些分離單元設置於磁 場單元的相鄰側，如此之設置情形皆有助於提升磁性分離 程序的產能與效率。而當分離單元200採用如第3_4圖所 示之磁場單元100”與1〇〇，，，時，則可採用如第7圖所示之 分離單元，而此時磁場單元1〇〇，，與100，，，内之凹口 106將 可用於容置連續管路之第二段部之突出部204b。 八請參照第10圖，顯示了依據本發明另一實施例之磁性 分離裝置400，其係由兩磁場單元100(見於第1圖）盥一分 2元2〇〇(見於第5圖）所構成。在此，分離單元2〇〇係夾 或黏單元_之間，且分離單元細係採用扣合 _内。連1 式設纽各磁場單元1GG之—側，而分離單元 於各礙t、，l管路204内之第二段部204b則分別鄰近且平行 側，w努早7° 1〇0内之各導磁片104未接觸磁石102之一 片由各磁場單元100内之設置情形可將鄰近於各導磁 之兩磁石的磁力線（未顯示）集中於夾置於其間之導 磁片1〇4 # ^ 一 迷導引至鄰近且平行於導磁片104設置之分離單 第 内之第二段部204b處，因而使得分離單元200内各 办 ^ °卩處可作為磁性分離單元400内分離生化試樣 液中礙性物質之主要分離段部’而分離單元2〇〇内鄰近 於各磁X： 1 〇2之第一段部204a則作為流體之入D、出口以 、矣此些第二段部204b之用，而鄰近弟一段部204b之 部份裳 不〜段部204a因較為接近導磁片104之因素，故仍可 二許之分離功效。再者，於本實施例中，由於磁性分 1362964 離裝置400中設置有一組以上之磁場單元，因此分離單元 200内所感受到之磁場強度可更為增加，以更提升磁性分 離之功效。 於其他實施例中，磁性分離裝置的内分離單元200與 磁場單元100的設置情形與設置數量並不以如第10圖所示 情形而限定本發明。如第11圖所示，可於η個（η為大於2 之整數，而於本實施例中η=3)磁性單元之間分別夾置一分 離單元，藉以組成一包括η個磁性單元與η-1個分離單元 之磁性分離裝置400’，或是如第12圖所示之磁性分離裝置 500般將所應用之磁場單元100之一替換為前述之磁場單 元100’（見於第2圖），或是如第13圖所示之磁性分離裝置 500’般將此η個磁性單元100中至少一個替換為前述之磁 場單元100’（見於第2圖），上述設置情形皆有助於提升磁 性分離程序的效能。 請參照第14圖，顯示了如第12圖内所示之磁性分離 裝置500内之磁力線分佈的示意情形。由於磁性分離裝置 500内所使用之不同磁場單元100與100’間相鄰位置之磁 石102的磁化方向係為相反，因此位於右方之磁場單元100 内之導磁片104可將磁力線集中於其處並導引至磁場單元 100之外側並通過分離單元200内之第二段部204b後經由 位於左方之磁場單元100’内之導磁片104而傳輸至具有 相反磁化方向之磁石102中。如此之設置情形亦有助於更 提升磁性分離之功效。 請參照第15圖與第16圖，其係分別顯示了於第12圖 内所示之磁性分離裝置500内之分離單元200之一中心250 1362964 處沿著X軸與Z軸之磁通密度分析結果，其中磁通密度之 單位係顯示為Tesla ’而lTesla=10kG。 於本實施例中，磁性分離裝置500之磁場單元100與 100’内之磁石 102 係採用長、寬、高例如為 40mmx40mmx40mm之鈦鐵侧磁石，其磁特性為Br=13.6kG 以及Hc= 10.5kOe。而設置於磁石102之間之導磁片104的 材質為純鐵，形狀為40mmx40mm之方形且具有2mm之厚 度，而磁性單元100與100’之間具有為5mm之間距，由磁 場之分析，磁性單元1〇〇與1〇〇’之間的磁場分布以導磁片 104處為最大，其值為23.7kG。另外，若將導磁片104的 材質替換為磁性不銹鋼，磁性單元100與100’之間的磁場 分布以導磁片104處為最大，其分析結果則為22.5kG。 第17圖為一流程圖，顯示了依據本發明一實施例之分 離生化試樣内磁性物質之方法。 首先，於步驟S801中，提供一磁性分離裝置，例如為 第8-13圖所示之磁性分離裝置。接著，於步驟S803中， 提供包括磁性物質之一生化試樣溶液，上述磁性物質例如 為磁性生化物質或經磁性物質標記之生化物質。接著，於 步驟S805中，使生化試樣溶液流經磁性分離裝置内之連續 管路，以吸引或排斥其内磁性物質並使之附著於連續管路 的管壁上，例如為鄰近於其内導磁片之第二段部的管壁以 及第一段部之部份管壁之上。接著，於步驟807中，使磁 性分離裝置内分離單元與磁場單元分開，此步驟中可藉由 移開分離單元或是移開磁場單元而施行，其中較佳地且較 方便地為移開磁性分離裝置内之分離單元。最後，於步驟 1362964 S809中，提供一緩衝液’並使緩衝液流經磁性分離農置之 分離單元之連續管路，以洗提殘留於連續管路内第二段部 及第一段部管壁上之磁性物質。 於一實施例中’可通入於磁性分離裝置之生化試樣例 如為血液樣品、血液濃縮樣品、組織樣品、組織液樣品、 細胞樣品、細胞培養液樣品、微生物樣品、蛋白質樣品、 胺基酸樣品、核苷酸樣品等，而其内包括之磁性物質例如 為細胞、微生物、蛋白質、胺基酸、核苷酸等磁性生化物 質或經磁性物質標記之生化物質。而可能應用之磁性物質 例如為含有鐵、鈷、鎳等金屬或其氧化物之顆粒，以及可 能使用之緩衝液例如為TBS(Tris_buffer saline，TBS)缓衝 液、磷酸鹽緩衝液(phosphate buffer saline，PBS)、生理食 鹽水(normal saline)、與組織液等張之溶液、以及其他可維 持蛋白質/胺基酸/核苷酸等分子活性之溶液。 貫施例： · 實施例1: 採用如第12圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石1〇2 係為長、寬 '高為20mmx20mmx20mm之鈥鐵硼磁石，且 具有Br=13.6kG、Hc=10.5kOe之磁特性。而磁石1〇2之間 的導磁片104之材質為純鐵’其形狀為2〇mmx2〇inin之方 形且具有2mm之厚度。磁場單元1〇〇與1〇〇，之間距為 5mm ’且磁場單元.100與100,内相鄰磁石ι〇2的磁化方向 為相反。經由磁場分析結果，磁場單元1〇〇與1〇〇，之間的 磁場強度以鄰近導磁片104位置最大，其值為17 9kG。另 1362964 外透過改變導磁片104之厚度為lmm，則磁場單元1〇〇與 100’之間的磁場強度亦為17.9kG。 實施例2: 採用如第12圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石1〇2 係為長、寬、高為30mmx3〇mmx2〇Inm之鈦鐵硼磁石，且 具有Br=13.6kG、Hc=10.5kOe之磁特性。而磁石ι〇2之間 的V磁片104之材質為純鐵，其形狀為3〇mmx3〇mm之方 形且具有2mm之厚度。磁場單元1〇〇與1〇〇，之間距為 5mm，且磁場單元1〇〇與1〇〇，内相鄰磁石1〇2的磁化方向 為相反。經由磁場分析結果，磁場單元1〇〇與1〇〇，之間的 磁場強度以鄰近導磁片1〇4位置最大，其值為19 5kG。另 外透過改變磁石1〇2之高度為3〇mm，則磁場單元1〇〇與 100’之間的磁場強度最大為21.4kG。 實施例3: ^、採用如第12圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石102 係為長、寬、高為4〇mmx4〇mmX20mm之鈦鐵硼磁石，且 具=Br=13.6kG、Hc=l〇,5kOe之磁特性。而磁石1〇2之間 的導磁片104之材質為純鐵，其形狀為4〇mmx4〇mm之方 形且具有2mm之厚度。磁場單元100與100,之間距為 5mm，且磁場單元1〇〇與1〇〇，内相鄰磁石ι〇2的磁化方向 ^相反。經由磁場之分析，磁場單元100與100,之間的磁 場強度以鄰近導磁片1⑽位置最大，其值為2G.6kG。另外 透迻改欠導磁片104之材質為磁性不銹鋼，厚度分別為 1362964 2mm與1 mm之情形時，則磁場單元100與100’之間的磁 場強度分別為19.0kG與19.1kG。 實施例4: 採用如第12圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石102 係為長、寬、高為40mmx40mmx40mm之鈦鐵棚磁石，且 具有Br=13.6kG、Hc=10.5kOe之磁特性。而磁石102之間 的導磁片104之材質為純鐵，其形狀為40mmx40mm之方 形且具有2mm之厚度。磁場單元100與100’之間距為 5mm，且磁場單元100與100’内相鄰磁石102的磁化方向 為相反。經由磁場之分析，磁場單元100與100’之間的磁 場強度以鄰近導磁片104位置最大，其值為23.7kG。另外 透過改變導磁片104之材質為磁性不銹鋼，則磁場單元100 與100’之間的磁場強度為22.5kG。 實施例5: 採用相似於第10圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石 102為外徑23.6mm、高度22mm之圓形鈦鐵棚磁石，且具 有Br=13.6kG、Hc=10.5kOe之磁特性。而磁石102之間的 導磁片104之材質為純鐵，其為外徑23.6mm、厚度為2mm 之圓形導磁片。兩磁場單元100之間距為1 〇mm。經由磁 場之分析結果，兩磁場早元10 0之間的磁場強度以鄰近導 磁片104位置最大，其值為10.2kG。調整兩磁場單元100 之間之間距可調控磁場大小，縮小間距可進一步提高磁 場。另外，將其中一磁場厚元100替換為前述之磁場單元 1362964 100’，則此兩磁場單元100與1〇〇,之間的磁場強度以鄰近 導磁片104位置最大’其值為16 〇kG。 實施例6 : 採用如第1圖所示之磁場單元’其内之磁石1〇2為外 徑23.6mm、尚度22mm之鈥鐵删磁石，其殘留磁束密度為 11.5kG ’導磁片104為外徑23.6mm、厚度2mm之鐵片， 組裝於一外徑25mm之不銹鋼套管内，量測不銹鋼套管表 面鄰近於導磁片104位置之磁場為i2kG。組合兩磁場單元 如第12圖，其中兩磁場單元間之距離為3 5nmi，於間隙内 量測磁場大小，最大值為15kG。 實施例7 : 採用如第12圖所示之磁性分離裝置，其内之磁石1〇2 為長、寬、高為40mmx40mmx40mm之敍鐵棚磁石，導磁 片長、寬為40mmx40mm，厚度為2.4mm之鐵片，而兩磁 場單元間之間隙為3mm，量測間隙内之磁場為22kG。以此 磁性分離裝置進行分離率測試，使數個生化試樣流經長度 為40mm之連續管路，其中生化試樣一為以化學溶液體合 成法製作之Fe304，其顆粒尺寸為30nm，而生化試樣二為 invitrogen 之商品 Dynabeads® MyOneTMCarboxylic Acid， 其顆粒尺寸為lum。流經分離磁場前後之生化樣品分別以 ICP-OES(感應耦合電漿原子發射光譜儀）量測其所含Fe 量’量測結果如表一所示，樣品一與樣品二之分離率分別 為 99.88%與 98.56%。 19 1362964 表一分離率量測結果： 生化纖 分離前 2.3mg/g 生化試樣二 分離前 〇.3mg/g 分離後 0.0027mg/g 分離後 0.0043mg/g 分離率 99.88% 分離率 98.56% 實施例8 : 以實施例7採用之磁性分離裝置進行分離率測試，實 驗樣品為以 PBMC(peripheral blood mononuclear cell )與 Dynabeads CD19 (invitrogen 之磁珠商品，4.5μιη)混合 20 分鐘使細胞接上磁珠，吸取lml混合物並使之流經連續管 路中並收集流出之溶液，並採用lml磷酸鹽緩衝液流經連 續管路’共兩次並收集清洗液，然後將連續管路自磁場裝 置中取出’再採用磷酸鹽緩衝液將連續管路中分離之細胞 與磁珠洗提出來。由顯微鏡之觀察結果，最後洗提出來的 混合物中’有帶有磁珠（一顆至數顆不等）之細胞以及單獨 的磁珠’而經流經與沖洗得到的清洗液中，並無帶有磁珠 之細胞，顯示接上磁珠之細胞可被磁場裝置分離。另外以 ICP-OES(感應輕合電漿原子發射光譜儀）量測分離前與流 經連續管路之液體所含Fe量，量測結果分離率為98 58%。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 20 1362964 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 示了依據本發明一實施例之磁 第1圖為一示意圖’顯 場單元； 第2圖為一示意圖，_ 之 磁場單元； 不了依據本發明另一實施例 磁場2圖為一示意圖I示了依據本發明又—實施例之 另一實施例之 第4圖為一示意圖示了依據本發明另一 磁場單元； 實施例之分 第5圖為一示意圖，劈； 鮭。… .，、員不了依據本發明一 離早兀； 5圖内A-A’線段之剖 第6圖為一示意圖，顯示了沿第 面情形； 第7圖為一示意圖，顯示ς θ 剖面情形； τ了以5圖内Β_Β’線段之 實施例之磁 第8圖為一示意圖示了依據本發明一 性分離裝置； 第9圖為一示意圖，~ 磁性分離裝置； 如了崎本發日㈣-實施例之 實施例之 第1〇圖[示意圖，示了依據本發明又一 磁性分離裝置； 不了依據本發明另一實施例之 第11圖為一示意圖，_ 磁性分離裝置； 實施例之 第12圖為一示意圖，_干 $不了依據本發明又一 22 1362964 磁性分離裝置； 第13圖為一示意圖，顯示了依據本發明另一實施例之 磁性分離裝置； 第14圖為一示意圖，顯示了如第12圖内所示之磁性 分離裝置内之磁力線分佈情形； 第15與16圖為一系列圖表，分別顯示了如第12圖内 所示之磁性分離裝置内沿著X軸與z軸之磁通密度分析結 果；以及 • 第17圖為一流程圖，顯示了依據本發明一實施例之分 離生化試樣内磁性物質之方法。 .【主要元件符號說明】 100、100,、100，’、100’，，〜磁場單元； 10.2〜磁石； 104、104,、104,，〜導磁片； 106〜間隙； 120、120’、120，，〜側面； 150〜内部磁力線方向； 200〜分離單元； 202〜主體； 204a〜第一段部； 204b〜第二段部； 204〜連續管路； 1362964 250〜分離單元之中心； 300、300’、400、400’、500、500’ 〜磁性分離裝置； D〜連續管路之管徑； D’〜連續管路中第二段部之管徑； W〜本體之寬度。
24
Claims (1)
- 丄观964 七、申請專利範圍： 1.一種磁性分離裝置，包括： 一第一磁場單元，包括： 一第一導磁片，具有相對之一第一表面與一第二表 面；以及 複數個弟一磁石’分別設置於該第一導磁片之該第一 表面與該第：表面上’其中該些第—磁石之相同磁極係面 向該第一導磁片而設置；以及 一第一分離單元，設置於該第一磁場單元之一側，包 本體 丹有非磁性材料； 一連續管路，設置於該本體中，具有至少一之 部與至少一第二段部； 又 八中該至少一第二段部大體與該至少一第一段部相垂片二^少—第二段部鄰近且平行於該至少—第一導磁 片未接觸該些第一磁石之一側。 申請專利範_ 1項所述之磁性分離裝置，其中 。弟導磁片實體接觸該第一分離單元。 兮此3笛如申請專利範㈣1項所述之磁性分離裝置，装中 二導磁片之間形成有一間隙，而該間 f該第一導磁片與該第一分離單元。 該間範圍第3項所述之磁性分嶋，其中 面、弧面或凸面。 .囬該側表面為—平 5.如申請專利範圍第3項所述之磁性分離裝置，其中 25 1362964 鄰近且平行於該第一導磁片之該至少一第二段部具有部分 突出於該本體之一突出部，而該空隙容置了該突出部。 6. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，其中 該第一導磁片包括純鐵、磁性不銹鋼、具導磁率的金屬軟 磁或軟磁鐵氧體。 7. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，其中 該些第一磁石包括斂鐵硼、釤鈷、釤鐵氮、鋁錄銘或鐵氧 體。 8. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，其中 該本體包括聚甲基丙烯酸甲酯、壓克力、聚丙烯、聚乙烯、 聚氣乙烯、鐵氟龍或電木。 9. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，其中 該連續管路包括聚曱基丙烯酸曱酯、聚氯乙烯、聚酯、矽 膠或鐵氟龍。 10. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，其中 該些第一磁石為圓柱形或多邊形柱。 11. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，更包 括複數個第一分離單元，分別設置於該第一磁場單元之不 同侧’其中該些第一分離單元内之該些第二段部之一鄰近 且平行於該第一導磁片未接觸該些第一磁石之不同側。 12. 如申請專利範圍第11項所述之磁性分離裝置，其 中該些第一分離單元係設置於該第一磁場單元之一相鄰側 或一相對侧。 13. 如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置，更包 括一第二磁場單元，包括： 26 ^02964 一第二導磁片’具有相對之一第一表面與— 面；以及 '一衣 複數個第二磁石，分別設置於該第二導磁片之該第一 該：二表面上，其中該些第二磁石之相同磁：係面 向該第二導磁片而設置； 其中該第-分離單元亦設置於該第二磁場單元之一 少一第二段部係鄰近且平行於該第二導磁片未 接觸該些第二磁石之一側。 14. 如申請專利範圍第13項所述之磁性分離装置，盆 t該第二磁場單元與該第—磁場單元係設置於該第一分離 :元之相對侧’而該些第二磁石之磁化方向與鄰近之該些 第一磁石之磁化方向相反。 — 15. 如申明專利&圍第13項所述之磁性分離裝置，並 中該第二導磁片實體接觸該第—分離單元。 八 16. 如申料鄉㈣13項所叙雜分 第二導磁片之間具有-間隙，而該間 隙刀隔了该第二導磁片與該第一分離單元。 中^^料利㈣第16顧叙雜分離裝置，其 =間隙露出了該第二導磁片之一侧表面，該側表面為： 干面弧面或凸面。 中鄰料·_16賴叙魏分轉置，其 2近且平行於該第二導磁片之該些第二段部之—具 刀犬出於該本體之—突出部，而該空隙容置了該突出部。 ㈣第1請專利範㈣13項所述之磁性分離裝置，其 導磁片包括純鐵、磁性不銹鋼、具導磁率的金屬 27 1362964 軟磁或軟磁鐵氧體。 20. 如申請專利範圍第13項所述之磁性分離裝置，其 中該些第二磁石包括鈥鐵硼 '釤鈷、釤鐵氮、鋁鎳鈷或鐵 氧體。 21. 如申請專利範圍第13項所述之磁性分離裝置，其 中該些第二磁石為圓柱形或多邊形柱。 22. —種分離生化試樣内磁性物質之方法，包括： 提供如申請專利範圍第1項所述之磁性分離裝置； 提供一生化試樣溶液，該生化溶液内包括磁性生化物 φ 質或經磁性物質標記之生化物質； 使該生化試樣溶液流經該磁性分離裝置内之該連續管 路，以將該磁性生化物質或該經磁性物質標記之生化物質 吸引或排斥至鄰近且平行於該第一導磁片之該些第二段部 之一的管壁上以及該些第一段部的部份管壁上； 使該第一磁場單元與該第一分離單元分離；以及 提供一緩衝液，並使該緩衝液流經該第一分離單元之 連續管路，以洗提位於鄰近於該第一導磁片之該些第二段 · 部之一的管壁上以及該些第一段部的部份管壁上之該磁性 生化物質或該經磁性物質標記之生化物質。 23. 如申請專利範圍第22項所述之分離生化試樣内磁 性物質之方法，其中該生化試樣中之該磁性生化物質或該 經磁性物質標記之生化物質為細胞、微生物、蛋白質、胺 基酸或核苷酸。 24. 如申請專利範圍第22項所述之分離生化試樣内磁 性物質之方法，其中該磁性物質為含有鐵、鈷、鎳等金屬 28 1362964或其氧化物之顆粒。 25.如申請專利範圍第22項所述之分離生化試樣内磁 性物質之方法，其中該缓衝液包括磷酸鹽缓衝液、TBS緩 衝液、生理食鹽水、與組織液等張之溶液、可維持蛋白¢) 胺基酸&苷酸等分子活性之溶液。 29
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