[发明专利]具有四极磁性驱动系统的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及具有四极磁性驱动系统的磁性标记生物传感器。

背景技术

近来对生物传感器的需求日益增加。通常，生物传感器可用于检测被分析物中给定的特定分子，其中所述分子的量典型地较少。例如，可测量唾液或血液中药物或心脏标志物的量。因此，如果被分析物中存在待检测分子，例如超顺磁性标记珠体等目标微粒则用于仅粘合到特定的粘合点或部位。已知一种检测这些粘合到粘合部位的标记微粒的技术是受抑全内反射(FTIR)。其中，光线以全内反射的角度被耦合到样本中。如果样本表面附近没有微粒，则光线被全部反射。但是，如果标记微粒被粘合到所述表面，则全内反射的条件被破坏，一部分光线散射到样本中，于是反射到表面的光线量减少。通过用光学探测器测量被反射光线的强度，可能估算粘合到表面的微粒量。这样可估算被分析物或样本中存在的特定分子的量。

该技术以及其他磁性标记传感器，特别是生物传感器，关键取决于珠体或磁性标记的磁性吸引(亦称作驱动)。磁性驱动特别重要，可增强生物传感器即护型应用的性能(速度)。磁性驱动的方向既可朝向表面也可朝向传感器区域，在传感器区域或远离该传感器表面进行实际测量。在第一种情况下，磁性驱动可用于增加传感器表面附近磁性微粒的浓度，从而加速磁性微粒到传感器区域的粘合过程。在第二种情况下，从表面上清除微粒，这称为磁清洗。磁清洗可代替传统的湿洗步骤。这种清洗更精确，且减少操作步骤的数量。

在更为复杂的应用中，在微小表面上可提供若干粘合部位。然后可能需要首先积聚第一粘合点的微粒或标记，并在清洗步骤后，驱动磁性标记朝向另一粘合点。这种应用能够为所产生磁场提供大量控制，以对磁性标记微粒提供精确的预定力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供改进的磁性标记生物传感器，所述生物传感器可用于对磁性标记微粒提供增强的力控制。本发明另一目的是提供改进的生物传感器，所述生物传感器更灵活且可用于不同种类应用。

这些目的通过权利要求中的特征来实现。

本发明提供生物传感器，所述生物传感器包括用于容纳流体样本的装置，所述用于容纳流体样本的装置在底部具有传感器表面；检测在传感器表面和/或接近传感器表面所积聚微粒的装置。所述生物传感器还包括适于在传感器表面提供磁场梯度的四极磁性单元，其中所述四极磁性单元被布置在所述传感器表面下方。

容纳流体样本的装置其一个实例是如筒体或样本室等适用于接收或包含流体样本的样本盒。所述样本盒例如可为与筒体中的样本容积流体接触的底部具有传感器表面的筒体或试管。

适于检测磁性微粒的任一检测器可用作检测在传感器表面和/或接近传感器表面所积聚微粒的装置。优选地，使用光学检测器。生物传感器特别优选的实施例使用基于FTIR(受抑全内检测)的光学检测器。

在本发明的一个特别优选的实施例中，所述四极磁性单元包括可独立控制的四个磁性子单元。所述四极磁性单元可包括四个电磁线圈，所述四个电磁线圈例如通过为所述线圈分别提供电流而可独立控制。这可在传感器表面产生磁场和/或磁场梯度的特殊模式。例如，仅两个或三个磁性子单元可被致动而在其它一个或两个保持中性。此外或可选择地，所述子单元可具有不同的磁化方向。例如，一个单元可提供指向上方的磁场，而另一个单元可提供指向下方的磁场。

于是，在传感器表面可提供良好限定和预定的磁场和/或磁场梯度，以便将磁性标记微粒驱动到特定粘合点或远离该处。

如果所述子单元包括电磁体，还可能产生动态磁场，例如旋转磁场。

根据一个优选实施例，所述四极磁性单元包括具有磁芯的四个电磁线圈，其中四个电磁线圈的磁芯其形状适于在传感器表面提供高磁场梯度。这可通过如在传感器表面附近提供具有尖端的磁芯实现。此外优选地，四个电磁线圈的磁芯形状适于在垂直于传感器表面的方向提供高磁场梯度。特别优选地，四个电磁线圈的磁芯形状适于在平行于传感器表面的方向提供低磁场梯度。这优选地由四个电磁线圈的磁芯实现，每一磁芯均具有倾斜的极尖。根据优选实施例，极尖相对于传感器表面的倾斜角度在30°到60°之间，优选地在40°与50°之间，最优选地约45°。

根据本发明另一优选实施例，所述四极磁性单元可相对于所述传感器表面移动。特别优选地，所述四极磁性单元可平行于所述传感器表面滑动。于是，传感器表面的粘合点与所述四极磁性单元的子单元可正确对准。

此外优选地，所述四极磁性单元适于提供可转换的磁场梯度。

生物传感器的传感器表面优选地包括一个或多个粘合点，其中所述一个或多个粘合点包含一种试剂或若干试剂的组合。