[發明專利]用于生物傳感器的可控磁系統

無效

• 申請號: 200780016631.0
• 申請日: 2007-05-08
• 公開（公告）號: CN101438161A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: P·J·W·范蘭卡威爾特;M·W·J·普林斯;A·H·J·伊明克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡洪貴

技術領域

本發明涉及一種用于生物傳感器的可控磁系統。

背景技術

用于檢測生物材料的傳感器被用于多種技術應用中的醫療保健中。

磁性致動對于提高磁性生物傳感器在即時應用中的性能是至關重要的。首先，它加速了傳感器表面磁性粒子的濃縮以及由此加速了結合過程。其次，磁清洗可代替傳統的水洗步驟，所述磁清洗更加精確并且減小了操作行為的數目。

與芯片尺寸相比，大型的外部電磁體被用于驅動，從而獲得：傳感器表面的均勻場梯度(力)以及在整個樣品容積上的較大穿透深度。這些性質難以通過集成的致動結構實現。

為了調節生物材料以獲得生物材料成分的有效評估，生物材料必須與生物傳感器的表面更緊密接觸。因此，必須產生對生物材料的吸引力。這通常使用磁珠來實現，所述磁珠以化學方式或物理方式結合到生物材料上。磁性吸引力必須在傳感器表面附近產生。

所使用的生物芯片的生物傳感器在敏感度、特異性、集成性、便于使用及成本方面具有用于分子診斷的良好特性。

這種生物芯片的示例在WO2003054566中給出，該文獻描述了均勻的磁場激勵。

生物傳感器是基于對超順磁珠的檢測、并且可用于同時測量生物材料溶液中多種不同生物分子的濃度。

傳感器表面必須和生物材料形成緊密接觸，這可通過在所述磁珠的幫助下使生物材料非常緊密地靠近傳感器表面得以實現。另一方面，在測量生物材料之后必須被洗掉，從而調節傳感器表面用于接下來的測量。

這可以通過使磁珠與生物材料混合而得以實現，這樣在傳感器表面附近產生了磁性排斥力。

通常地，由磁體或電磁體感應的磁力是朝向磁體。由此，需要有兩個磁體用來感應朝向傳感器表面的磁力(所謂的沉降)以及遠離傳感器表面的磁力(所謂的清洗)。

在出版物Anal.Chem.2004，76，1715—1719中，描述了在生物材料中使用磁珠從而使生物材料與傳感器表面緊密接觸的一般性應用。

該出版物也公開了一種改變磁場梯度以進行分子調節的方法，該分子具有與其結合的順磁配位體或者磁珠。磁力梯度對其具有直接影響。

由此，通過在不同磁體或位置之間移動樣品，可以改變磁力方向。

在某些組分不發生機械運動的情況下，這些改變不能實現，如圖1所示。在通常的電氣裝置以及電氣手持裝置特別是磁性生物傳感器的即時應用中，機械移動部件是不利的。

發明內容

本發明的目的是提出一種具有前述特性的磁系統，該磁系統以更容易且更有效的方式在傳感器表面附近的吸引力與排斥力之間轉換。

所述目的通過具有權利要求1的特征部分特征的用于生物傳感器的磁系統來實現。

該磁系統的其它不同實施例以從屬權利要求2-12為特征。

所述目的通過具有權利要求13的特征部分特征的操作用于生物傳感器的磁系統的方法來實現。

該方法的其它不同實施例以從屬權利要求14-16為特征。

本發明的目的通過用于生物傳感器的磁系統來實現，用于生物傳感器的磁系統具有至少一個線圈和至少兩個鐵磁芯，它們布置成同心多層包，并且靠近所述磁系統設置有露出或覆蓋有生物材料的傳感器或傳感器表面。

本發明的本質特征是一種具有由芯材料和繞組組成的多層結構的電磁體。圖1顯示了這種電磁體。通常地，電磁體僅包括繞組以及有時包括內部芯材料(根據電磁體的應用)。通過這種新型多層結構，其產生的磁場形狀可被調諧并且變形，從而改變磁力。僅僅通過改變經過不同繞組的電流的大小和方向就能使磁場變形。這種多層電磁體的一個極大優點是磁場形狀可被改變而不需任何機械運動。

本發明提出一種能實現兩者的磁體。除了常規的吸引力，這種磁體還能施加直接影響生物材料的排斥力，這意味著有磁珠溶于生物材料中，而不需要任何機械傳感器或磁體運動。

在一個有利的實施例中，用于生物傳感器的磁系統具有至少一個線圈和至少兩個鐵磁芯，它們布置成同心多層包，并且靠近所述磁系統設置有露出或覆蓋有生物材料的傳感器或傳感器表面。

在另一個可選擇實施例中，兩個同心線圈層和兩個同心芯材料層布置成多層包。通過這種方式，對傳感器產生的有效磁場可被電氣地調諧。這意味著不需要機械運動。

在另一個有利的實施例中，只有一個同心線圈層和兩個同心芯材料層布置成多層包。這提供了非常緊湊的磁系統。在這個實施例中，兩個線圈在多層磁體底部連接在一起，類似于磁性捷徑。這種緊湊結構可以引起高效的磁力。

在另一個實施例中，線圈可相互獨立地電控制。通過這種方式，可以在非常大的可能性范圍內對有效磁力和磁梯度進行精確地調諧。