[发明专利]用于磁场梯度增强离心的设备

说明书

本申请是申请号为200680012796.6母案的分案申请。该母案的申请日为2006年2月17日；发明名称为“用于磁场梯度增强离心的设备”。本申请要求2005年2月17日提交的美国临时申请60/653,701的权利，其全文通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及一种由存在磁场梯度增强的离心设备。

背景技术

从固-液混合物大体积分离矿物到生物技术或制药工业中的高价值产物的小批量分离，固-液分离广泛应用。在过去的50年里，重力、压力、温度、离心和流体动力一直是常规固-液分离的主要方面。常规固-液分离通常由两个主要步骤组成。在第一步骤中，通过施加压力使固体颗粒从液体分离。压力可通过机械施加压力的方法施加，这可包括活塞、气体压力、流体动力压力、重力压力、离心压力或其组合，其中液体通过滤器，而固体由滤器保留。所遇到的一个问题是由于固体“穿透”(即通过)滤器发生固体损失。一个更严重的问题是机械分离步骤不产生完全分离。这必然要增加第二步骤，热干燥过程。

热干燥过程的能量效率比机械步骤低得多，能量效率低100-200倍。由于每年要处理大量材料，通过降低下游干燥需求，更有效的机械固-液分离将使总体能耗显著降低。由于热干燥占全世界能量消耗的相当大部分，因此这会影响能量消耗。

在某些情况下，已经用高梯度磁场分离从固体与液体的混合物分离特定磁性固体。

本发明的目的就是提供一种能够更有效地分离包含磁性颗粒的固-液混合物的设备。

发明内容

本发明提供一种离心分离包含磁性颗粒的固-液混合物的设备，所述设备包括在其内部进行离心的容器和在容器内的旋转的磁性基体(magnetic matrix)。此设备进行的分离过程通过存在磁场梯度得以增强。旋转的磁性基体为磁场梯度源。由这些定域磁场梯度提供的磁力将磁性颗粒吸引到旋转的磁性基体。本发明提供一种可用于连续方法的设备和可用于分批方法的设备。

所述设备进一步包括在由磁性基体占据的设备区域提供磁场的装置。

在固-液混合物包含铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性或抗磁性固体时，或者固-液混合物用铁磁性或顺磁性颗粒接种时，可使用本发明的设备。在磁性颗粒结合到要被分离的目标物质时，即在“官能化的磁性球粒”被使用并且结合到高价值目标物质时，如蛋白质、DNA质粒及其他生物物质，也可使用此设备。

已发现产生≥100T／m场梯度的磁性基体可用于此设备。产生高磁场梯度如≥5000T／m梯度的磁性基体是优选的。

附图说明

图1显示磁性基体元件的结构的一些实例。

图2为显示进行连续分离方法的磁场梯度增强离心设备的一个实施方案的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种对包含磁性颗粒的固-液混合物进行连续或分批离心固-液分离的设备，其中所述设备的性能通过存在磁场梯度增强。

本发明的设备使固-液混合物同时经受离心和磁场梯度。在这些梯度于其中进行分离的设备内起作用并因此使磁性颗粒在设备内经历移动的意义上，这些梯度可以为定域磁场梯度。磁场梯度对固-液混合物中存在的磁性颗粒提供磁力。磁性颗粒可以为铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性或抗磁性颗粒。旋转的磁性基体产生磁场梯度，而由磁场梯度提供的磁力将磁性颗粒吸引到磁性基体。磁场梯度优选≥100T／m。高磁场梯度如≥5000T／m的梯度是最优选的。

磁性基体可由任何在磁场中提供磁场梯度的材料构成。通常由在放入磁场时提供磁场梯度的材料构成，如钢线、钢棒、钢棉和／或钢筛网。磁性基体可包括一个元件，所述元件包括一组磁线，或可包括相同或不同的多个此类元件。元件可以多种结构布置于容器内。在一个实施方案中，该元件是平面的，并且平面与容器的轴线垂直。

图1显示基体的元件可采取的一些结构的实例。图1a显示包括从中心径向向外延伸的线或棒的基体。图1b显示包括径向向外延伸的线和呈同心圆的线的基体。图1c显示包括向外延伸的支化线的基体。图1d显示包括从中心向外延伸的弯线的基体。图1e显示包括筛网的基体。线的形状和尺寸可以变化。基体的元件直径可相对于容器的直径改变。在一个实施方案中，可使基体的元件构成为使它们从容器的中心(例如轴线)延伸到容器的边缘(例如内壁)。作为磁性基体元件的线可以独立或者可被支撑。在另一个实施方案中，元件非平面状，而是可以为其轴线沿着容器轴线的锥形。