[发明专利]用于生物传感器的电磁系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于生物传感器的电磁系统。

背景技术

用于生物传感器的电磁系统与磁珠结合使用，所述磁珠通常溶解 于待分析的生物材料中。

生物传感器中磁性标签的这种使用有几个优点。一是能通过施加 磁场梯度激励磁珠。这允许控制测定(assay)、加速过程并且使得测 定更特定且更可靠。

此外，生物流体中不存在磁性背景信号，这在用磁性手段检测标 签时是有利的。

磁性标签可用各种方式检测，例如传感器或生物传感器可以是任 意合适的传感器，基于颗粒的任何特性来检测在传感器表面上或其附 近的磁性颗粒的存在，例如它可通过磁性方法(例如磁阻式方法、霍 尔(hall)传感器、线圈)、光学方法(成像、荧光、化学发光、吸 收、散射、表面等离子共振术、拉曼)、声波检测(例如声表面波、 体声波、悬臂梁、石英晶体等)、电检测(例如传导、阻抗，安培计)、 氧化还原循环等。

挑战在于设计具有如下特性的磁性系统：

-高可切换梯度

-仅在套筒(cartridge)一侧的磁体

-无需机械运动以实现磁场切换

-读取器内套筒的自对准，即传感器表面相于磁体最大作用力区 域的对准。

磁性标签的激励要求可切换的场梯度，以得到朝向或远离传感器 表面的作用力。例如，这些作用力需要用于提高传感器表面附近的标 签浓度和用于磁性短缺(stringency)。一种已知的解决方案是在套筒 任一侧采用两个磁体[例如Luxton，Anal.Chem.76，1715(2004)]。该解 决方案的缺陷是套筒和传感器读取头存在几何限制，并且包含大量部 件。

发明内容

本发明的目的是实现用于生物传感器的电磁系统，其中所述系统 能够在高磁性梯度之间迅速切换，而不需机械元件的运动。

对于用于生物传感器的电磁系统，由专利权利要求1的特征实现 了所述目的。

公开了具有被间隙分离的两个磁性子单元的生物传感器磁体，其 特征在于，传感器表面的磁场梯度可通过两个对应的子单元的相对磁 化方向的电控制进行切换。

本发明的另外的实施例在从属权利要求2-9中进行了描述。

本发明的基本思想和功能是两个独立的电磁单元在一定间隙上 的极靴区域中被分离，其中样本体积通过套筒设置，其中传感器表面 位于套筒的一个或多个内表面上。

这种解决方案的优点在于：

-无需机械运动的高可切换梯度

-磁体仅置于套筒的一侧，使得系统适用于多种检测技术(例如 光学的，磁性的检测技术)

-简单滑动给予传感器表面相对于磁体的良好对准。

一个实施例的特征在于电磁单元被平行地设置，使得磁芯至少延 伸到超出磁性单元的上端的套筒高度上，并且套筒被设置在缝隙内这 些平行设置的延伸的磁芯部分之间。因此，套筒和与之一起的流体处 于磁力线的最近的可能影响内。

本发明的另一实施例中，电磁单元被电装置驱动或操纵，使得磁 芯部分之间的磁性极化可在N-N、N-S、S-N和S-S之间切换。通过这 样的方式，对流体的磁力可以容易且迅速地在有效的排斥和吸引之间 切换。

本发明的另一实施例是套筒的开口侧被光学窗覆盖。

此外，通过这样的方式，在另一实施例中，聚焦光学读出装置可 以设置在光学窗之上。此外，分析物(其表示要由生物传感器检测的 物质)可通过电子信号估计自动实现。进一步地，在另一个实施例中， 光电传感器装置被设置在聚焦光学读出装置的焦点处。

在另一实施例中，套筒具有U型轮廓并且由至少几乎不易受影响 的材料制成。这种套筒形式可直接设计在磁芯元件之间的给定结构间 隙中，并且能够容易地被上述窗口覆盖。这导致封闭的管状套筒，通 过该管状套筒流体介质能有效地穿过。

为了有效地使用表面以便定位活性传感器或传感器表面，一个传 感器或传感器表面位于套筒的底部，而另一个位于其附近，并且读出 系统是磁性读出系统。

总之，套筒是样本流动通道，其中待分析流体被泵浦或抽吸通过。

附图说明

本发明的不同实施例在图1-图4中示出。

图1为两种不同的磁性取向的示意图。

图2为依赖于距离z的B²的梯度的计算。