[发明专利]用于富集磁性粒子的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于富集样本流体中的磁性粒子的方法和相应的准备设备。

背景技术

WO 2008/155716公开了一种光学生物传感器，其中输入光束被全内反射，并且在反射表面处关于目标成分的数量检测及评估所得到的输出光束。所述目标成分包括作为标签的磁性粒子，其允许通过磁力影响样本中的各种过程。

发明内容

基于以上背景，本发明的一个目的是提供允许利用生物传感器检测低浓度的目标物质的措施。

所述目的是通过根据权利要求1的准备设备和根据权利要求2的方法实现的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据其第一方面，本发明涉及一种用于富集样本流体中的磁性粒子的准备设备。在这一情境中，特定类型的磁性粒子和特定样本流体的组合应当被视为给定的并且具有预定的特性，特别在磁性粒子的磁性属性及其在例如磁力的影响下在样本流体中的迁移速度方面尤其是这样。所述准备设备具有适配于给定磁性粒子和样本流体的设计。其包括具有第一和第二磁极的致动器磁体，其中应当实现以下特征：

a）致动器磁体的所述磁极通过样本空间分隔开，具有给定样本流体的样本卡盒可以被插入到所述样本空间中。因此，对于样本流体的处理可以在磁场所集中的两个磁极之间的间隙中进行。

b）第一磁极被锥化成具有单个（相连的）尖端区段，在该处，第二磁极与第一磁极的各表面点之间的距离是局部最小的。对象X与表面点之间的距离的“局部最小值”意味着所述点在所述表面上没有到X的距离更小的相邻点（但是相邻点可能具有相同的距离，因此也属于所述尖端区段）。由于应当只有距离的单个局部最小值（其在第一磁极的尖端区段中被取得），因此该距离同时也是两个磁极之间的全局距离最小值。

c）所述致动器磁体被设计成使得所述样本空间中的磁通量可以（在所述设备的操作期间）高到足以将给定磁性粒子（当其处于所述样本空间内时）磁化到其饱和磁化的至少大约50%，优选地磁化到大约90%（其中“大约”通常意味着对应数值的正负20%）。必须在整个样本空间内提供的最小磁通量的具体数值必须是从给定磁性粒子的属性导出的，这可以容易地基于可用数据表或者简单的测量来实现。

d）此外，所述致动器磁体应当被设计成使得在所述样本空间内（在所述设备的操作期间）存在磁场梯度，所述磁场梯度可以高到足以引起给定磁性粒子（当其处于所述样本空间内时）以至少给定的平均迁移速度发生迁移。所述平均迁移速度是必须预先选择的设计参数。其数值越高，磁性粒子的富集就将越快。在典型的实例中，最小平均迁移速度的范围处在大约1μm/s到1mm/s之间。基于平均迁移速度的给定数值，可以容易地从数据表或者从对于给定磁性粒子和样本流体进行的测量导出样本空间内的所需磁场梯度。

本发明还涉及一种用于富集具有给定特性的样本流体中的磁性粒子的相应方法，所述方法包括以下步骤：

a）在样本空间内提供具有磁性粒子的样本流体。

b）在所述样本空间内建立磁通量，其高到足以将给定磁性粒子磁化到其饱和磁化的至少大约50%，优选地磁化到大约90%。

c）在所述样本空间内建立磁场梯度，其大到足以引起所述磁性粒子以至少给定平均迁移速度发生迁移，其中所述迁移是朝向单个尖端区段。

所述方法一般来说包括可以利用前面定义的准备设备执行的规程。因此，所述方法优选地是利用这样的设备执行的。

前面描述的准备设备和方法的优点在于，其允许以高效率富集样本流体中的磁性粒子，这是因为样本流体中的磁通量和磁场梯度都是关于所考虑的特定磁性粒子和样本流体的属性而确定的。有可能使用该设备和方法将样本的加有磁性标签的目标成分富集到一定水平，在该水平下可以通过生物传感器容易且可靠地检测到所述目标成分，或者可以例如在集成的芯片实验室器件或卡盒中对其进行进一步的操纵和处理。因此可以扩展生物传感器的检测极限，同时仍然提供适于简单和快速的（例如户外）应用的规程。紧凑性使得所述设备特别适合于与其他组件（例如生物传感器）集成在一起，从而产生有利的近患者（护理点（point-of-care））设定。

下面将描述本发明的与前面描述的准备设备和方法有关的其他发展。

对应于应当在样本空间内建立的磁通量的具体数值的范围优选地处于大约50mT以上。最为优选的是大约100mT的数值。利用这些数值，可以对于实践中常用的多种磁性粒子（例如其直径通常处在大约3nm到5μm之间的超顺磁性磁珠）实现所期望的磁化程度。