Dispositivo y procedimiento para extraer partículas magnéticas o magnetizables de un líquido.

Dispositivo para separar particulas magneticas o magnetizables (30) de un liquido empleando un campo magnetico,

en el que:

- el dispositivo (1) tiene dos patas (2, 3) de un material magnetico blando; - entre los dos polos (4, 5) de las patas (2, 3) existe un entrehierro (12) apropiado para recibir (alojar) un recipiente o un gran numero de recipientes (9, 10);

- en uno de los dos polos (4) esta colocado un cabezal (8) de forma fija o removible, en el que estan alojadas en sentido vertical una varilla magnetizable o un gran numero de varillas de este tipo (º), de forma fija o movil;

- por lo menos en una posicion del dispositivo esta alojado un iman permanente (15), o un grupo de por lo menos dos imanes permanentes, de forma movil, de modo que generen un campo magnetico (1º ) entre los dos polos (4, 5) y el campo magnetico se activa o se desactiva moviendo el o los imanes (15) y en el que

- la posicion del dispositivo en la que esta o estan alojados el o los imanes moviles esta rodeada por lo menos parcialmente por un material (20) que apantalla (blinda) contra el campo magnetico.

Dispositivo y procedimiento para extraer particulas magneticas o magnetizables de un liquido

La invencion se refiere a dispositivos para separar particulas magneticas o magnetizables de liquidos mediante un campo magnetico generado por uno o varios imanes permanentes. La invencion se refiere ademas a procedimientos para separar (extraer) particulas magneticas o magnetizables de liquidos mediante un campo magnetico generado por uno o varios imanes permanentes. Estos dispositivos y procedimientos son idoneos por ejemplo para la utilizacion en bioquimica, genetica molecular, microbiologia, diagnostico medico y medicina forense. En el ambito de la preparacion de muestras con fines de diagnostico y analisis cada vez son mas importantes los procedimientos basados en la separacion magnetica empleando particulas que realizan uniones especificas y pueden atraerse magneticamente. Esto se aplica en especial a procedimientos automatizados, porque por estos metodos se puede analizar un gran numero de muestras en un periodo corto de tiempo, pudiendo prescindirse de los pasos de centrifugacion, que requieren mucha dedicacion de trabajo (personal y tiempo) . De este modo se crean los requisitos para una exploracion eficaz con una gran productividad (gran numero de muestras analizadas por unidad de tiempo) . Esto tiene una importancia enorme por ejemplo para los estudios de genetica molecular y de diagnostico medico, porque con una gestion puramente manual en la practica no se puede dar abasto a los numeros tan elevados de muestras. Otros campos importantes de aplicacion son los metodos de exploracion (screening) farmaceutica para identificar potenciales principios activos farmaceuticos. El principio fundamental de la separacion magnetica de sustancias de mezclas complejas consiste en que las particulas magneticas (particulas magnetizables o atraibles magneticamente) se funcionalizan de modo especifico para el proceso separativo perseguido, es decir, gracias a un tratamiento quimico se dotan de propiedades de union (fijacion) con las sustancias diana a separar. El tamano de estas particulas magneticas se situa en general en el intervalo aprox. de 0, 05 a 500 !m.

Las particulas magneticas, que tienen propiedades de union especificas a determinadas sustancias y que son apropiadas para separar estas sustancias de mezclas complejas, se han descrito por ejemplo en el documento DE 195 28 029 A1 y son productos comerciales (p.ej. Chemagen Biopolymer-Technologie AG, 52499 Baesweiler, Alemania) .

En los procedimientos separativos conocidos se anaden las particulas magneticas funcionalizadas en un primer paso ("paso de fijacion") a la mezcla que se pretende separar y que contiene la o las sustancias diana en un liquido, que favorece la union de las moleculas de sustancias diana con las particulas magneticas (tampon de fijacion) . De este modo se consigue una fijacion selectiva de la o las sustancias diana existentes en la mezcla sobre las particulas magneticas. A continuacion se inmovilizan estas particulas magneticas por aplicacion de fuerzas magneticas o de un campo magnetico, por ejemplo mediante un iman permanente, sobre una zona de la pared interior del reactor (pelota, perdigon o "pellet") . Seguidamente se separa el liquido sobrenadante y se descarta, por ejemplo por succion o por decantacion. Dado que las particulas magneticas se han inmovilizado del modo recien indicado, se impide en gran manera que estas particulas se eliminen junto con el liquido sobrenadante.

45 A continuacion se suspenden de nuevo las particulas magneticas inmovilizadas. Para ello se emplea un eluyente o un tampon de elucion que sea apropiado para romper la union entre la o las sustancias diana y las particulas magneticas, de modo que las moleculas de sustancias diana queden libres de las particulas magneticas y pueden separarse junto con el liquido eluyente, mientras que las particulas magneticas se inmovilizan por accion de un campo magnetico. Antes del paso de la elucion pueden realizarse uno o varios pasos de lavado.

50 Para realizar el procedimiento separativo mediante particulas magneticas se han descrito diversos dispositivos. En el documento DE 296 14 623 U1 se describe un separador magnetico equipado con imanes permanentes moviles. Como alternativa se propone mover el reactor, que contiene las particulas magneticas, con dispositivos mecanicos de accionamiento con respecto a un iman permanente instalado en una posicion fija. El dispositivo descrito en el 55 documento DE 100 63 984 A 1 trabajo segun un principio similar, en este caso el soporte del iman es movil y tambien es movil el soporte del reactor. Con los dispositivos recien mencionados se puede conseguir que las particulas magneticas queden inmovilizadas o recogidas sobre la pared interior o sobre el fondo de un reactor en forma de "pelota" (perdigon o "pellet") . Pero estos 60 dispositivos no son apropiados para sacar las particulas magneticas del reactor. Por consiguiente, para separar el liquido de las particulas magneticas se tendra que succionar en cada caso el liquido del reactor individual en cuestion. Esto es un inconveniente porque implica un gran consumo de material (puntas de pipeta desechables) . Por otro lado es inevitable que algunas particulas magneticas resulten tambien succionadas; de ello resulta un elevado margen de error. Otros errores pueden venir causados por los liquidos perdidos por goteo, que pueden provocar 65 contaminaciones cruzadas. 2

En el documento DE 100 5º 396 C1 se propone un separador magnetico, provisto de un gran numero de varillas giratorias, que pueden magnetizarse con una bobina excitadora electromagnetica. Sumergiendo esta varilla en el liquido que contiene las particulas magneticas y sacando la varilla en estado magnetizado se pueden extraer las particulas magneticas del liquido y eventualmente transferirlas a otro reactor. En este segundo reactor pueden soltarse de nuevo por desconexion de la bobina excitadora y entregarse a un liquido, por ejemplo a un liquido de lavado o de elucion.

El inconveniente de este dispositivo consiste en que el campo magnetico generado por la bobina excitadora no es suficientemente homogeneo, de modo que las varillas individuales, en funcion de su posicion dentro de la bobina excitadora circular, estan magnetizadas con intensidades diferentes. Este inconveniente se pone de manifiesto en especial cuando se necesita un numero elevado de varillas. Por otro lado, la bobina excitadora necesita un espacio relativamente grande, de aqui se derivan limitaciones para el diseno.

Los dispositivos conocidos no son apropiados sobre todo para el tratamiento simultaneo de grandes cantidades de muestras, necesario para los casos de gran productividad (numero elevado de muestras por unidad de tiempo; p.ej. las placas de microvaloracion de 364 o 1536 hoyos) .

El cometido de la presente invencion consiste, pues, en desarrollar dispositivos y procedimientos, que permitan realizar la separacion de particulas magneticas de liquidos y la transferencia de dichas particulas magneticas de un liquido a otro, sin los inconvenientes recien mencionados. Los dispositivos y procedimientos deberan ser apropiados en especial para la aplicacion a los procesos de alta productividad (numero elevado de muestras por unidad de tiempo) .

Estos y otros cometidos se consiguen de modo sorprendente con un dispositivo segun la reivindicacion principal y con los procedimientos segun las reivindicaciones 24-2º, asi como con las formas de ejecucion descritas en las reivindicaciones secundarias.

Por consiguiente, los dispositivos de la invencion para la separacion de particulas magneticas o magnetizables de un liquido se caracterizan por las propiedades siguientesº

- los dispositivos tienen dos patas o nucleos magneticos de un material magnetico blando (de poca energia magnetica) ; que forman un circulo magnetico, eventualmente junto con otros componentes;

-entre los dos polos de los nucleos magneticos existe un entrehierro, apropiado para alojar un recipiente o un gran numero de recipientes;

- en uno de los dos polos esta fijado de forma fija o removible un cabezal; en dicho cabezal esta o estan dispuestos de modo fijo o movil, en sentido vertical, una varilla magnetizable o un gran numero de varillas magnetizables;

- por lo menos un lugar del dispositivo hay un iman permanente, o un grupo de por lo menos dos imanes permanentes, que son moviles; esta disposicion debera permitir la generacion de un campo magnetico entre los dos polos y la conexion o desconexion del campo magnetico por movimiento del o de los imanes;

45 -la zona del dispositivo, en la que el o los imanes moviles estan dispuestos en forma de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para separar particulas magneticas o magnetizables (30) de un liquido empleando un campo magnetico, en el queº 5

- el dispositivo (1) tiene dos patas (2, 3) de un material magnetico blando;

- entre los dos polos (4, 5) de las patas (2, 3) existe un entrehierro (12) apropiado para recibir (alojar) un recipiente o un gran numero de recipientes (9, 10) ;

- en uno de los dos polos (4) esta colocado un cabezal (8) de forma fija o removible, en el que estan alojadas en 10 sentido vertical una varilla magnetizable o un gran numero de varillas de este tipo (º) , de forma fija o movil;

- por lo menos en una posicion del dispositivo esta alojado un iman permanente (15) , o un grupo de por lo menos dos imanes permanentes, de forma movil, de modo que generen un campo magnetico (1º ) entre los dos polos (4, 5) y el campo magnetico se activa o se desactiva moviendo el o los imanes (15) y en el que

- la posicion del dispositivo en la que esta o estan alojados el o los imanes moviles esta rodeada por lo menos 15 parcialmente por un material (20) que apantalla (blinda) contra el campo magnetico.

2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las dos patas (2, 3) esta unidas entre si por el lado opuesto (6) a los polos (4, 5) y, de este modo, forman un circulo magnetico.

20 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el o los imanes estan dispuestos dentro del circulo magnetico de modo movil, en especial girable (rotatorio) , o porque el o los imanes estan dispuestos de manera que puedan moverse desde fuera hacia dentro del circulo magnetico y despues puedan moverse de nuevo desde dentro hacia fuera.

25 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona del dispositivo, en la que estan el o los imanes moviles dentro del circulo magnetico, esta rodeada por lo menos parcialmente por un material que apantalla contra el campo magnetico.

5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona del dispositivo, en la que estan el o los imanes moviles dentro del circulo magnetico, en el caso de movimiento del o de los imanes dentro del circulo magnetico o hacia el interior del circulo magnetico, esta rodeada por lo menos parcialmente por un material que apantalla contra el campo magnetico.

6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los imanes permanentes estan 35 alojados dentro de un vaciado (nicho) (16) al efecto, en posicion girable o abatible.

º. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los imanes permanentes estan alojados dentro de un vaciado (nicho) (16) al efecto, en posicion desplazable.

8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el o los imanes permanentes estan dispuestos sobre una base (40) , que permite mover al iman o a los imanes permanentes hacia el interior del circulo magnetico y despues sacarlos de nuevo fuera de dicho circulo.

9. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el movimiento del o de los imanes 45 permanentes se realiza con un motor electrico o por medios neumaticos o hidraulicos.

10. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las dimensiones del movimiento, en especial el angulo de giro o el tramo recorrido durante el desplazamiento del o de los imanes permanentes, puede determinarse por adelantado, con el fin de ajustar la intensidad del campo magnetico al valor deseado.

11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona del circulo magnetico, en la que esta o estan alojados el o los imanes moviles, esta completamente rodeada por un material que apantalla contra el campo magnetico, dicho apantallamiento esta configurado con preferencia en forma de anillo de cortocircuito (20) .

12. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cabezal (8) es movil en el plano horizontal, con preferencia para efectuar movimientos de sacudida (agitacion) .

13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cabezal (8) lleva un gran 60 numero de varillas magnetizables ( º) , dispuestas en filas.

14. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cabezal (8) esta fijado de forma sustituible.

15. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la o las varillas mencionadas ( ) estan dispuestas en forma girable y pueden efectuar movimientos de rotacion alrededor de su eje longitudinal cuando se accionan con un motor electrico.

16. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la o las varillas mencionadas ( ) estan revestidas en cada caso con un forro arrancable y sustituible (25) .

1º. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo cuenta por lo menos con un dispositivo soporte (11) para soportar el o los recipientes mencionados (9, 10) , apropiado para posicionar el o los recipientes debajo del cabezal mencionado y de las varillas correspondientes.

18. Dispositivo segun la reivindicacion 1 , caracterizado porque el o los dispositivos soporte pueden moverse en el plano horizontal yºo vertical, accionados con preferencia por un motor electrico o por medios neumaticos o hidraulicos.

19. Dispositivo segun la reivindicacion 18, caracterizado porque el o los dispositivos soporte se colocan para realizar movimientos de sacudida (agitacion) .

20. Dispositivo segun una de las reivindicaciones de 1 a 19, caracterizado porque el o los dispositivos de soporte forman parte de un sistema de robot de laboratorio controlado por un ordenador, y esta o estan disenados para que un gran numero de los recipientes individuales mencionados o de grupos de tales recipientes, en especial placas de microvaloracion, se coloquen alternando en un posicion debajo de dicha varillas y despues de un periodo de tiempo predeterminado se coloquen de nuevo en un posicion situada fuera de la zona existente debajo de las varillas.

21. Dispositivo segun una de las reivindicaciones de 1º a 20, caracterizado porque el movimiento vertical de los dispositivos de soporte (11) puede controlarse o regularse con una unidad de regulacion y control, de modo que con un movimiento hacia arriba se realice la inmersion de las varillas (º) dentro de los recipientes (10) que contienen liquido.

22. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo esta controlado por un ordenador que actua con arreglo a un programa informatico y esta conectado a dicho ordenador, gracias al cual se puede controlar o regular por lo menos una de las funciones siguientes, o bien se pueden coordinar entre si por lo menos dos de las funciones mencionadas a continuacionº

- el movimiento del o de los imanes permanentes para activar y desactivar el campo magnetico, en especial la duracion de las fases de activacion y desactivacion asi como la intensidad del campo magnetico;

- la velocidad y la duracion de la rotacion en el caso de varillas giratorias;

- el movimiento del cabezal en el plano horizontal, en especial la duracion, la frecuencia y la amplitud del movimiento de sacudida (agitacion) ;

- el movimiento del o de los dispositivos soporte para posicionar los recipientes o grupos de recipientes de modo alternado debajo de las varillas y a continuacion sacarlos de nuevo de esta posicion, en especial la velocidad y la frecuencia de los movimientos asi como la duracion de la permanencia del dispositivo soporte debajo de las varillas;

- el movimiento vertical del dispositivo soporte para sumergir la o las varillas en el liquido del o de los recipientes y sacarlas de nuevo de el; en especial la profundidad de inmersion, la duracion y la frecuencia;

45 -si estuvieran previstos, el movimiento de rotacion o de agitacion del o de los dispositivos soporte, en especial la velocidad de rotacion, la amplitud y los intervalos entre las distintas fases de trabajo.

23. Dispositivo segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque estan subordinados al mismo uno o varios de los dispositivos mencionados a continuacion, cuyas funciones pueden coordinarse con las funciones del dispositivo gracias a un control comunº

- uno o varios dispositivos de calentamiento o enfriamiento termostatizables;

- una o varias maquinas de pipeteo para dosificar liquidos, en especial reactivos;

- uno o varios dispositivos de succion para sacar liquido de los recipientes.

55. uno o varios dispositivos para agitar o mezclar los liquidos contenidos en los recipientes;

- aparatos analiticos, en especial para realizar mediciones fotometricas o detecciones de luminiscencia.

24. Procedimiento para separar una sustancia diana de una mezcla de sustancias existente en forma liquida, que consiste en los pasos siguientesº

a) la adicion de particulas magneticas o magnetizables, que tienen propiedades de fijacion especifica sobre la sustancia diana; b) la colocacion de un volumen predeterminado de la mezcla en el entrehierro entre los dos polos de un circulo magnetico y la inmersion de una varilla magnetizable dentro de la mezcla, dicha varilla esta conectada a uno de los 65 polos del circulo magnetico y el campo magnetico esta inicialmente desactivado; c) la activacion del campo magnetico por cambio de posicion de un iman permanente dispuesto dentro o junto al circulo magnetico, con lo cual la varilla se magnetiza y las particulas se acumulan fundamentalmente en el extremo inferior de esta varilla; d) la inmersion de la varilla y las particulas pegadas sobre ella en un volumen predeterminado de liquido, que produce la elucion de la sustancia diana, extrayendola de las particulas; e) la elevacion de la varilla sacandola del liquido eluyente.

25. Procedimiento segun la reivindicacion 24, caracterizado porque despues del paso d) se realizan los pasos siguientesº

f) la desactivacion del campo magnetico, cambiando la posicion del iman permanente por la opuesta, con lo cual las particulas se liberan en el liquido; g) el mezclado; h) la activacion del campo magnetico, cambiando la posicion de un iman permanente existente en o junto al circulo magnetico, con lo cual la varilla se magnetiza y las particulas se acumulan fundamentalmente en el extremo inferior de la varilla; i) la elevacion de la varilla, sacandola del liquido de elucion.

26. Procedimiento segun la reivindicacion 24 o 25, caracterizado porque despues del paso c) se realizan los pasos 20 siguientesº

º) la inmersion de la varilla y las particulas pegadas a ella en un volumen predeterminado de liquido de lavado; l) la desactivacion del campo magnetico por alejamiento del iman permanente; de este modo las particulas quedan libres dentro del liquido;

m) el mezclado; n) la activacion del campo magnetico por cambio de posicion de un iman permanente dispuesto dentro del circulo magnetico o junto a el, con lo cual la varilla se magnetiza y las particulas se acumulan fundamentalmente en el extremo inferior de la varilla; o) la extraccion de la varilla del liquido de lavado;

p) la elucion de la sustancia diana, del modo descrito en los pasos d) y e) de la reivindicacion 24 o segun la reivindicacion 25.

2º. Procedimiento segun una de las reivindicaciones de 24 a 26, caracterizado porque se realiza empleando un dispositivo descrito en una de las reivindicaciones de 1 a 23.