CN219291229U - 一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗检验器械技术领域，尤其涉及一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，包括：磁力架，磁力架形成有容置空间，磁力架用于放置在水平放置面上，磁力架绕设有线圈；电源模块，电源模块和线圈电性连接，容置空间中在电源模块和线圈导通电流时产生竖直向下的磁通量；试管架，试管架放置于容置空间中，试管架用于放置盛装有实验液体及磁珠的试管。应用本技术方案旨在解决目前实验过程中磁珠静置下沉缓慢影响实验的有效时效性，一部分磁珠被吸附在试管壁上而无法下沉收集到试管的管底而随着实验液体一起被倒出了试管影响实验结果的准确性，以及被基于永磁铁的磁力架聚集后的磁珠难以分离、分散的问题。

Description

一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置

技术领域

本实用新型属于医疗检验器械技术领域，尤其涉及一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置。

背景技术

目前，在医疗实验室、医药实验室以及生物实验室中，研究人员经常需要对微生物或细胞进行提纯物质并检测的实验，如对某病毒的核苷酸进行提纯并检测的实验，又如对某患者的患病细胞的核苷酸进行提纯并检测的实验，等。

在实验过程中，研究人员一般是将微生物的群落或细胞的群落注入到试管中和实验液体混合，并在试管中放入一些微小的磁珠(磁珠的表面具有能够吸附所需提纯物质的吸附物质)，然后经过裂解微生物或细胞、清洗清理废液、加入脱洗液将吸附在磁珠表面的所需提纯物质从磁珠表面洗脱下来，再转移进行扩增培养所需提纯物质，最后对扩增后的提纯物质进行检测。

在实验过程中的裂解微生物或细胞、清洗清理废液、加入脱洗液将吸附在磁珠表面的所需提纯物质从磁珠表面洗脱下来这三个实验操作环节中，每一实验环节都需要对试管进行较剧烈摇晃，使得磁珠能够均匀悬浮在实验液体中，然后，每完成一步都需要将试管静置一段时间，让磁珠在自身重力作用下缓慢下沉收集到试管的管底，才能继续进行相应的实验操作。然而，由于磁珠的颗粒微小，悬浮在实验液体中的磁珠不仅下沉缓慢，导致实验时间过长，严重影响实验的有效时效性。而且，剧烈摇晃试管后，一部分磁珠由于和试管壁之间的分子力而被吸附在试管壁上而无法下沉收集到试管的管底，最终随着实验液体一起被倒出了试管，这导致磁珠减少，继而影响实验结果的准确性。

在现有技术中，为了在每次静置试管时能够使悬浮在实验液体中的磁珠更快速地下沉收集到试管的管底，因而使用基于永磁铁的磁力架对磁珠施加使其加速下沉的磁场作用力，即将摇晃后的试管放入基于永磁铁的磁力架中使磁珠受到向下的磁场作用力，从而加快将磁珠下沉收集到试管的管底。然而基于永磁铁的磁力架对磁珠施加了磁场作用力而加速聚集磁珠后，即使撤掉了基于永磁铁的磁力架后，磁珠自身残留的磁应力使得磁珠与磁珠之间相互吸引聚集在一起而不会自动地相互分离。这样，在将旧的实验液体倒出并倒入新的实验液体后，单纯地摇晃试管仍无法将所有的磁珠彻底分离、分散开，需要进行充分的搅拌实验液体，并同时进行充分的摇晃，才能将其彻底分离、分散，然后继续完成后续实验操作，这就导致了针对磁珠操作的复杂性。尤其是在自动化设备的实现方面，造成自动化实现的难度和高成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，旨在解决目前实验过程中磁珠静置下沉缓慢影响实验的有效时效性，一部分磁珠被吸附在试管壁上而无法下沉收集到试管的管底而随着实验液体一起被倒出了试管影响实验结果的准确性，以及被基于永磁铁的磁力架聚集后的磁珠难以分离、分散的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，包括：

磁力架，磁力架形成有容置空间，磁力架用于放置在水平放置面上，磁力架绕设有线圈；

电源模块，电源模块和线圈电性连接，容置空间中在电源模块和线圈导通电流时产生竖直向下的磁通量；

试管架，试管架放置于容置空间中，试管架用于放置盛装有实验液体及磁珠的试管。

本实用新型至少具有以下有益效果：

应用本实用新型提供的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，能够将悬浮在实验液体中的磁珠快速收集到试管的管底处，从而快速完成磁珠的收集工作，并且，在收集完成了磁珠后，将试管从基于电磁铁的磁力架完全取出或使电源模块停止向线圈供电时，磁珠失去了磁场的作用，并且电磁铁形成的磁场对磁珠作用后几乎不会残留磁应力，因此，在向试管中倒入新的实验液体的过程中，实验液体的冲击力就足以将磁珠自动冲散分离，从而使得磁珠能够自动分离并分散在实验液体中。在每次剧烈摇晃试管使得磁珠均匀悬浮于实验液体之后，将试管放置在试管架上，然后电源模块向线圈供电使得容置空间中产生竖直向下的磁通量，这样，磁珠在电磁铁产生的磁场的作用下就能够快速朝向试管的管底下沉，从而快速完成磁珠的收集工作，保证了实验的有效时效性。而且，对于被吸附在试管壁上的磁珠，这些磁珠在磁场作用下会克服其与试管壁之间的分子力，从而脱离试管壁，并快速朝向试管的管底下沉，从而将全部的磁珠都被下沉收集到试管的管底，这样磁珠就不会随着实验液体一起被倒出试管，保证了所需提纯物质的含量，从而保证了实验结果的准确性。

在一种实施方式中，电源模块包括直流电源，直流电源用于向线圈提供直流电流。应用本实施方式的技术方案，直流电源采用12V的抵压电源，直接地向线圈提供直流电流，使得线圈产生稳定的单向磁场，也就是使得容置空间中产生了稳定的竖直向下的单向磁通量。

在一种实施方式中，磁力架的周向侧壁均采用铁材质制备成型。应用本实施方式的技术方案，通过使用铁材质制备成型该磁力架，使得磁力架自身除了能够起到绕设线圈的支撑功能之外，还能够起到增强磁场的作用，实际上，铁材质的磁力架起到增强磁场的作用与电磁铁的绕线圈中的铁芯用于增强磁场的原理是相同的，因而在此不再赘述。

在一种实施方式中，基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置还包括升降机构，且试管架可升降地放置于容置空间中，升降机构包括升降驱动部，升降驱动部和试管架连接，升降机构用于在容置空间中产生竖直向下的磁通量时抬高位于容置空间的试管架，以使试管的管底和磁力架的顶部基本持平。应用本实施方式的技术方案，通过将试管的管底抬高至与磁力架的顶部基本持平，由于磁力架的顶部位置的磁通量较集中，也就是磁珠在磁力架的顶部位置处受到的磁场的作用力较大，从而进一步加快磁珠下沉收集到试管的管底。

在一种实施方式中，升降机构包括气缸，升降驱动部为气缸的活塞杆。应用本实施方式的技术方案，采用气缸作为驱动试管架升降的动力源，通过直接驱动活塞杆伸缩，从而带动试管架相对于磁力架进行升降运动，最终使试管架上的试管的底部基本持平于磁力架的顶部，这样的升降驱动的结构形式较简单、实用。

在一种实施方式中，升降机构还包括驱动电机和中间传动部，驱动电机的电机轴和中间传动部的输入端驱动连接，中间传动部的输出端和升降驱动部驱动连接，通过中间传动部传递动力至升降驱动部，以降低驱动电机的额定功率。应用本实施方式的技术方案，通过使用机械形式的中间传动部将驱动电机输出的动力实现放大后传递给升降驱动部，只需驱动电机输出较小的动力即可驱动较重的试管架进行升降运动(小力办大事)，最终使试管架上的试管的底部基本持平于磁力架的顶部，从而降低对驱动电机的额定功率的要求，有助于降低驱动电机的采购成本，继而降低基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的整体成本。

在一种实施方式中，中间传动部包括用于减速增矩的减速器，通过减速器对驱动电机输出的动力实现放大后传递给试管架，从而带动试管架进行升降运动，最终使试管架上的试管的底部基本持平于磁力架的顶部；或者，中间传动部包括滑轮组及搭绕在滑轮组的牵引绳，驱动电机的电机轴和牵引绳的一端卷扬连接，升降驱动部为牵引绳与试管架连接的另一端，通过采用滑轮组对驱动电机输出的动力实现放大后传递给试管架，从而带动试管架进行升降运动，最终使试管架上的试管的底部基本持平于磁力架的顶部。

在一种实施方式中，试管架为采用亚克力材质一体成型的构件。应用本实施方式的技术方案，试管架的结构结实耐用，不仅降低了试管架的制备成本，而且尽可能地减轻试管架的重量，相应地也就降低了对驱动电机的额定功率的要求，有助于降低驱动电机的采购成本，继而降低基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的整体成本。

在一种实施方式中，试管架仅设有一个用于放置试管的放置位，且放置位在试管架位于容置空间时位于容置空间的中央位置，这尤其适用于小型实验室中进行单个小实验，此时一次实验过程一般仅需使用一个试管，能够满足实验需求。

在一种实施方式中，试管架设有多个用于放置试管的放置位，放置位呈矩形阵列地间隔分布，试管架设置多个放置位的形式则适用于大型实验室中针对项目进行大型试验，此时一次试验过程需要用到多个试管，通过在试管架设置多个放置位，则可以一次性对多个试管在该基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置中同步地进行操作，提高实验工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的分解示意图；

图2为本实用新型实施例二的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的装配结构示意图；

图3为本实用新型实施例二的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的剖视结构示意图一；

图4为本实用新型实施例二的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的剖视结构示意图二，其中，此时试管架被抬高至试管的管底与磁力架的顶部基本持平。

其中，图中各附图标记：

10、磁力架；11、线圈；12、容置空间；

20、电源模块；

30、试管架；31、放置位；

40、升降机构；41、升降驱动部；411、转接杆；

100、试管；200、磁珠。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，包括磁力架10、电源模块20和试管架30。具体装配时，磁力架10形成有容置空间12，磁力架10用于放置在水平放置面上(水平放置面例如是工作台的水平台面，或者是水平的地面，等)，磁力架10绕设有线圈11用于通电在容置空间12中产生竖直向下的磁通量，由于线圈11是呈水平缠绕在磁力架10的周向侧壁上的，因而使得磁力架10的容置空间12中产生了竖直向下的磁通量，也就是说，容置空间12中在电源模块20和线圈11导通电流时产生竖直向下的磁通量。进一步的，试管架30放置于容置空间12中，试管架30用于放置盛装有实验液体及磁珠200的试管100。如此，试管100内的磁珠200将在磁场作用下快速地被收集在试管100的管底位置。

应用本实用新型提供的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，能够将悬浮在实验液体中的磁珠200快速收集到试管100的管底处，从而快速完成磁珠200的收集工作，并且，在收集完成了磁珠200后，将试管100从基于电磁铁的磁力架10完全取出或使电源模块20停止向线圈11供电时，磁珠200失去了磁场的作用，并且电磁铁形成的磁场对磁珠200作用后几乎不会残留磁应力，因此，在向试管100中倒入新的实验液体的过程中，实验液体的冲击力就足以将磁珠200自动冲散分离，从而使得磁珠200能够自动分离并重新分散在实验液体中。在每次剧烈摇晃试管100使得磁珠200均匀悬浮于实验液体之后，将试管100放置在试管架30上，然后使得容置空间12中产生竖直向下的磁通量，这样，磁珠200在磁场的作用下就能够快速朝向试管100的管底下沉，从而快速完成磁珠200的收集工作，保证了实验的有效时效性。而且，对于被吸附在试管壁上的磁珠200，这些磁珠200在磁场作用下会克服其与试管壁之间的分子力，从而脱离试管壁，并快速朝向试管100的管底下沉，从而将全部的磁珠200都被下沉收集到试管100的管底，这样磁珠200就不会随着实验液体一起被倒出试管100，保证了所需提纯物质的含量，从而保证了实验结果的准确性。

具体的，电源模块20包括直流电源，本实施方式的技术方案所使用的直流电源采用了12V的抵压电源。直流电源用于向线圈11提供直流电流(即直流电源直接地向线圈11提供直流电流)，使得线圈11产生稳定的单向磁场，也就是使得容置空间12中产生了稳定的竖直向下的单向磁通量。

在本实用新型的实施例一中，磁力架10的周向侧壁均采用铁材质制备成型。应用本实施方式的技术方案，通过使用铁材质制备成型该磁力架10，使得磁力架10自身除了能够起到绕设线圈11的支撑功能之外，还能够起到增强磁场的作用，实际上，铁材质的磁力架10起到增强磁场的作用与电磁铁的绕线圈11中的铁芯用于增强磁场的原理是相同的，因而在此不再赘述。

在本实用新型的实施例一中，试管架30为采用亚克力材质一体成型的构件。应用本实施方式的技术方案，试管架30的结构结实耐用，不仅降低了试管架30的制备成本，而且尽可能地减轻试管架30的重量，相应地也就降低了对驱动电机的额定功率的要求，有助于降低驱动电机的采购成本，继而降低基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的整体成本。

在本实用新型实施例一的一种可能的实施方式中，试管架30仅设有一个用于放置试管100的放置位31，这尤其适用于小型实验室中进行单个小实验，此时一次实验过程一般仅需使用一个试管100，能够满足实验需求。并且，放置位31在试管架30位于容置空间12时位于容置空间12的中央位置，也就是说此时的试管100位于磁力架10的容置空间12的中央位置。

在本实用新型实施例一的另一种可能的实施方式中，试管架30设有多个用于放置试管100的放置位31，这样的试管架30设置多个放置位31的形式则适用于大型实验室中针对项目进行大型试验，此时一次试验过程需要用到多个试管100，通过在试管架30设置多个放置位31，则可以一次性对多个试管100在该基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置中同步地进行操作，提高实验工作效率。具体的，放置位31呈矩形阵列地间隔分布，或者也可以是其他形式的阵列布局，甚至可以是多个放置位31随机分布，在此不做限定。优选的，本实用新型的实施例一的试管架30上的多个放置位31采用了矩形阵列的分布形式。

实施例二：

实施例二的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置与实施例一的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置相比较，具有以下不同之处。

如图2所示，基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置还包括升降机构40，且试管架30可升降地放置于容置空间12中，升降机构40包括升降驱动部41，升降驱动部41和试管架30连接，升降机构40用于在容置空间12中产生竖直向下的磁通量时抬高位于容置空间12的试管架30，以使试管100的管底和磁力架10的顶部基本持平。应用本实施方式的技术方案，通过将试管100的管底抬高至与磁力架10的顶部基本持平，由于磁力架10的顶部位置的磁通量较集中，也就是磁珠200在磁力架10的顶部位置处受到的磁场的作用力较大，从而进一步加快磁珠200下沉收集到试管100的管底。

在本实用新型实施例二的一种实施方式中，如图2至图4所示，升降机构40包括气缸，升降驱动部41为气缸的活塞杆，并且活塞杆通过转接杆411和试管架30固定连接，并且活塞杆和转接杆411之间通过加强杆形成三角形稳定结构，从而提高活塞杆和转接杆411之间的结构稳定性。应用本实施方式的技术方案，采用气缸作为驱动试管架30升降的动力源，通过直接驱动活塞杆伸缩，从而带动试管架30相对于磁力架10进行升降运动，最终使试管架30上的试管100的底部基本持平于磁力架10的顶部(如图4所示)，这样的升降驱动的结构形式较简单、实用。

在本实用新型实施例二的另一种实施方式中，升降机构40还包括驱动电机(未图示)和中间传动部(未图示)，驱动电机的电机轴和中间传动部的输入端驱动连接，中间传动部的输出端和升降驱动部41驱动连接，通过中间传动部传递动力至升降驱动部41，以降低驱动电机的额定功率。应用本实施方式的技术方案，通过使用机械形式的中间传动部将驱动电机输出的动力实现放大后传递给升降驱动部41，只需驱动电机输出较小的动力即可驱动较重的试管架30进行升降运动(小力办大事)，最终使试管架30上的试管100的底部基本持平于磁力架10的顶部，从而降低对驱动电机的额定功率的要求，有助于降低驱动电机的采购成本，继而降低基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置的整体成本。

具体的，当升降机构40采用驱动电机输出动力时，在本实用新型实施例二的一种实施方式中，中间传动部包括用于减速增矩的减速器(未图示)。通过减速器对驱动电机输出的动力实现放大后传递给试管架30，从而带动试管架30进行升降运动，最终使试管架30上的试管100的底部基本持平于磁力架10的顶部(如图4所示)。

或者，当升降机构40采用驱动电机输出动力时，在本实用新型实施例二的另一种实施方式中，中间传动部包括滑轮组(未图示)及搭绕在滑轮组的牵引绳(未图示，牵引绳可以采用合成纤维制成的绳索，也可以采用钢丝绳，在此不做限定)。驱动电机的电机轴和牵引绳的一端卷扬连接，升降驱动部41为牵引绳与试管架30连接的另一端。通过采用滑轮组对驱动电机输出的动力实现放大后传递给试管架30，从而带动试管架30进行升降运动，最终使试管架30上的试管100的底部基本持平于磁力架10的顶部(如图4所示)。

实施例二的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置与实施例一的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置相比较，除以上结构不同之外，其余结构均相同，因而在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，包括：

磁力架(10)，所述磁力架(10)形成有容置空间(12)，所述磁力架(10)用于放置在水平放置面上，所述磁力架(10)绕设有线圈(11)；

电源模块(20)，所述电源模块(20)和所述线圈(11)电性连接，所述容置空间(12)中在所述电源模块(20)和所述线圈(11)导通电流时产生竖直向下的磁通量；

试管架(30)，所述试管架(30)放置于所述容置空间(12)中，所述试管架(30)用于放置盛装有实验液体及磁珠(200)的试管(100)。

2.根据权利要求1所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述电源模块(20)包括直流电源，所述直流电源用于向所述线圈(11)提供直流电流。

3.根据权利要求1所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述磁力架(10)的周向侧壁均采用铁材质制备成型。

4.根据权利要求1所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置还包括升降机构(40)，且所述试管架(30)可升降地放置于所述容置空间(12)中，所述升降机构(40)包括升降驱动部(41)，所述升降驱动部(41)和所述试管架(30)连接，所述升降机构(40)用于在所述容置空间(12)中产生竖直向下的磁通量时抬高位于所述容置空间(12)的所述试管架(30)，以使所述试管(100)的管底和所述磁力架(10)的顶部基本持平。

5.根据权利要求4所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述升降机构(40)包括气缸，所述升降驱动部(41)为所述气缸的活塞杆。

6.根据权利要求4所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述升降机构(40)还包括驱动电机和中间传动部，所述驱动电机的电机轴和所述中间传动部的输入端驱动连接，所述中间传动部的输出端和所述升降驱动部(41)驱动连接，通过所述中间传动部传递动力至所述升降驱动部(41)，以降低所述驱动电机的额定功率。

7.根据权利要求6所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述中间传动部包括用于减速增矩的减速器；

或者，所述中间传动部包括滑轮组及搭绕在所述滑轮组的牵引绳，所述驱动电机的电机轴和所述牵引绳的一端卷扬连接，所述升降驱动部(41)为所述牵引绳与所述试管架(30)连接的另一端。

8.根据权利要求1所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述试管架(30)为采用亚克力材质一体成型的构件。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述试管架(30)仅设有一个用于放置所述试管(100)的放置位(31)，且所述放置位(31)在所述试管架(30)位于所述容置空间(12)时位于所述容置空间(12)的中央位置。

10.根据权利要求1-8任一项所述的基于电磁铁的磁珠聚集和快速分散装置，其特征在于，

所述试管架(30)设有多个用于放置所述试管(100)的放置位(31)，所述放置位(31)呈矩形阵列地间隔分布。

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