借助磁性通流測量的單個分析物采集的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁性通流測量，尤其是流式細(xì)胞術(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的方法中在通流中進(jìn)行單個分析物檢測。為此將待檢測的分析物（1），例如細(xì)胞，直接在環(huán)繞其的介質(zhì)中以磁標(biāo)簽標(biāo)記并且通過測量裝置的帶有至少一個磁傳感器（20）的通流通道來運(yùn)輸。借助分析物（1）的磁性標(biāo)記，不檢測分析物的光學(xué)或流體動力學(xué)的尺寸（ropt）而是檢測通過雜散場最大值確定的磁性分析物直徑（rmag）。該直徑小于分析物尺寸，從而即使在高的分析物濃度的情況下也確保了單個分析物檢測。
【專利說明】借助磁性通流測量的單個分析物采集
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性標(biāo)記的分析物的磁性通流測量，尤其是磁性流式細(xì)胞術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁流式細(xì)胞術(shù)術(shù)中截至目前使用兩種方式進(jìn)行單個細(xì)胞檢測，在其中如下繞開在清楚地分離兩個直接相繼的細(xì)胞時出現(xiàn)的問題:
[0003]例如源自Loureiro 等所著的“Journal of Applied Physics”，2011，109，07B311中所公知的，超順磁性標(biāo)記的細(xì)胞分析物由磁阻傳感器采集。雖然通過放棄積聚所標(biāo)記的細(xì)胞從而細(xì)胞沒有被很高地濃縮，但是這導(dǎo)致同樣地非常小的復(fù)得率(ffiederfindungsrate),也即是說從整體上僅僅有低百分比的所標(biāo)記細(xì)胞可以被磁阻傳感
器采集。
[0004]替代地在現(xiàn)有技術(shù)中以稀釋的樣本進(jìn)行處理。借助減小細(xì)胞懸浮液的濃度并結(jié)合積聚磁性標(biāo)記的細(xì)胞而擴(kuò)大了距離，并且細(xì)胞可以單個地被引導(dǎo)經(jīng)過傳感器，然而由此非常不利地導(dǎo)致不希望的測量時間延長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，以高的復(fù)得率和短的測量時間提供單個細(xì)胞檢測。
[0006]所述技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來解決。本發(fā)明的具有優(yōu)勢的構(gòu)造是從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于分析物的磁性通流測量的方法包括以下步驟:
[0008]首先進(jìn)行樣本中的分析物的磁性標(biāo)記。然后生成分析物的流動，所述分析物被引導(dǎo)經(jīng)過傳感器裝置，其中所述分析物的流動在此至少被引導(dǎo)通過磁阻部件。此外生成磁性梯度場，借助該磁性梯度場，所標(biāo)記的分析物在磁阻部件上積聚，還生成均勻磁場，其相對于磁阻部件延伸為使得所述均勻磁場不被磁阻部件采集。借助帶有至少一個磁阻部件的傳感器裝置進(jìn)行單個標(biāo)記的分析物的采集。在此所述磁性標(biāo)記在根據(jù)本發(fā)明的方法中進(jìn)行為使得所標(biāo)記的分析物在均勻磁場中分別引起磁性雜散場，所述雜散場的可采集的最大值與分析物中心的距離小于流體動力學(xué)的分析物半徑。
[0009]為了生成磁性梯度場以及均勻磁場尤其僅僅需要一個磁性單元，其滿足雙重功能。在與磁性單元的更大距離中，該磁性單元生成梯度場用于磁性標(biāo)記的分析物的積聚。然而在磁性單元的近處磁場線均勻分布。所述磁性單元在此如此相對于傳感器(也即是磁阻部件)布置，使得均勻磁場沿這樣的方向分布，在該方向上傳感器不敏感。這意味著例如，所述均勻磁場沿著Z方向延伸,而傳感器在與其垂直的X方向敏感。
[0010]通過磁性標(biāo)記分析物而在均勻磁場中引起的雜散場是由磁阻部件采集的。尤其該雜散場的X-分量被測量，其中所述X方向被定義為通流方向，也就是說雜散場的與磁阻部件的表面平行的方向。該可采集的雜散場最大值確定與分析物中點(diǎn)的距離，其接下來也被稱為磁性半徑。通過分析物、例如細(xì)胞分析物的磁性標(biāo)記或珠子，這些分析物可以具有磁性直徑，其小于光學(xué)或流體動力學(xué)的直徑，這意味著，X方向上的最大雜散場位于分析物環(huán)周內(nèi)。由此和通過同樣該雜散場的X-分量的檢測，例如借助在該水平的X方向敏感的磁阻部件來檢測，可以將對兩個直接相繼的細(xì)胞的檢測作為兩個獨(dú)立事件來分離進(jìn)行。
[0011]這些有如下優(yōu)點(diǎn)，在其中分析物以最小可能的距離存在的高細(xì)胞濃度的情況下，單個地檢測這些分析物，也即是真的能夠解決所謂的單個事件。通過合適的磁性標(biāo)記將標(biāo)記的分析物的雜散場在豎向的外部磁場中如此影響，使得磁性的單獨(dú)分析物檢測的復(fù)得率被確保。
[0012]傳感器裝置可以尤其具有至少一個但也可以多個磁阻部件，也就是說單個阻抗。優(yōu)選所述傳感器裝置具有磁阻性的單個阻抗，其例如連接在惠斯登測量橋中。如從專利申請DE102010040391.1中公知的，可以由此特別有利地生成特征信號曲線(Signalverlauf)0
[0013]在本發(fā)明的一個有利構(gòu)造的情況下在所述方法中借助磁性納米珠，尤其是超順磁性的納米珠進(jìn)行磁性標(biāo)記。所述納米珠尤其具有介于IOnm和500nm之間的流體動力學(xué)直徑。分別根據(jù)待標(biāo)記的分析物，例如根據(jù)細(xì)胞類型，它們的表面和/或表位數(shù)目(Epitopenanzahl)確定哪種大小和類型的標(biāo)記是特別具有優(yōu)勢的。有介于IOnm和500nm之間的直徑的小納米珠具有優(yōu)點(diǎn)，即由此可以達(dá)到在分析物表面上的介于10%至90%的占領(lǐng)密度，其實(shí)現(xiàn)將雜散場最大值移位到分析物內(nèi)部。尤其如此標(biāo)記分析物(例如細(xì)胞)，使得雜散場的X-分量的最大值位于距細(xì)胞中心介于50%至90%細(xì)胞半徑處。
[0014]在本發(fā)明的另外具有優(yōu)勢的構(gòu)造的情況下在所述方法中借助納米珠進(jìn)行磁性標(biāo)記，其具有磁鐵礦材料或磁赤鐵礦材料。尤其用于磁化的納米珠具有飽和磁化大約介于80至90emu/g之間的材料。
[0015]所述納米珠的材料份額在此尤其如此地選擇，使得磁性納米珠的飽和磁化介于10(A.m2) /Kg 和 60 (A.m2) /Kg 之間。
[0016]例如可以借助在平均直徑為12 μ m的細(xì)胞上的如此合適的磁性標(biāo)記而在距細(xì)胞中心平均4 μ m處引起在X方向上的雜散場最大值。這是一個尤其具有優(yōu)勢的減小的磁性半徑，其確保，如此標(biāo)記的細(xì)胞即使在相互直接接觸地流過傳感器裝置的情況下也可以在豎向的外部磁場中被單個地采集。
[0017]在本發(fā)明的特別具有優(yōu)勢的構(gòu)造中在所述方法中借助磁性梯度場在磁阻部件上積聚單個標(biāo)記的分析物，從而它們在那里局部地以高濃度存在。所述濃度從介于每μ 10.1至IO4個分析物的樣本濃度出發(fā)而通過積聚增高至100倍到10000倍。這具有非常高的復(fù)得率的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閮H僅有待檢測的分析物的微乎其微的部分并不接近至足以被傳感器采集地流經(jīng)該傳感器。同時高濃度(在其中單獨(dú)的分析物可以相互直接接觸)不會帶來將這些分析物作為單個事件來計數(shù)的缺點(diǎn)，而是由于最終由磁阻傳感器裝置所采集的減小的磁性半徑，即使在細(xì)胞直接接觸的情況下也可以將其分開。所述方法同時帶來測量系統(tǒng)的高復(fù)得率的優(yōu)點(diǎn)，即使在兩個直接相繼的細(xì)胞和所述優(yōu)點(diǎn)的情況下也可以對懸浮液進(jìn)行測量，在所述懸浮液中待檢測的分析物以非常高的濃度存在。如果磁性標(biāo)記導(dǎo)致，雜散場最大值位于細(xì)胞內(nèi)，則將兩個直接相繼的所標(biāo)記分析物的測量作為兩個獨(dú)立事件是可行的。尤其在所述方法中各個分析物彼此直接接觸地流過磁阻部件。
[0018]為了磁性標(biāo)記的分析物的積聚，除了尤其可以通過永磁體引起的磁性梯度場以夕卜，還可以額外地進(jìn)行磁性標(biāo)記的分析物的磁泳積聚。具有優(yōu)勢的磁泳積聚例如由專利申請DE1020090477801.9公知。在此為了磁流式細(xì)胞術(shù)給出一種系統(tǒng)，其用于在流動的介質(zhì)中的有針對性地運(yùn)輸磁性標(biāo)記的細(xì)胞。
[0019]在本發(fā)明的另外具有優(yōu)勢的構(gòu)造中在所述方法中如此設(shè)置通流速度，使得分析物以恒定的速度被引導(dǎo)經(jīng)過磁阻部件。尤其如此設(shè)置通流速度，使得分析物(尤其是細(xì)胞)滾過磁阻部件。在此其尤其在與在其上或其中布置有磁阻部件的通道壁直接接觸的情況下被置于旋轉(zhuǎn)，并且在壁上滾動以及由此滾過磁阻部件。磁阻部件或例如多個磁阻橋接元件尤其涉及到GMR-傳感器(giant magneto resistance巨磁阻)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明的實(shí)施形式以實(shí)例的方式參考附圖1至5進(jìn)行描述。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1示出用于生成梯度場以及均勻磁場220的磁性單元22的側(cè)視圖，該均勻磁場借助垂直于磁性單元22的箭頭繪制。分析物I的磁性標(biāo)記引起分析物的磁性雜散場，其磁場線分布圍繞分析物I地示出。所述分析物I在橫截面以圓形示出。在圖1中從左到右指向的箭頭40，示出分析物I的流動方向。所述磁性單元22位于例如在用于分析物樣本的通流通道之下，所述分析物樣本例如是細(xì)胞樣本。
[0022]磁性單元22的雙重功能可以例如如下描述:由外部磁體22生成的梯度場將超順磁性標(biāo)記的細(xì)胞I牽引到傳感器表面20。在那里細(xì)胞I是隨機(jī)分布存在的。在流動40中細(xì)胞I例如借助鎳帶磁泳地引導(dǎo)經(jīng)過磁阻傳感器20。直接在傳感器20上生成基本均勻的場220，其如圖1所示僅僅在Z-方向上延伸。如此的豎向場220無法被傳感器20發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠鋬H僅在X方向上敏感。在圖1中可見例如超順磁性標(biāo)記的細(xì)胞1，其將在其周圍的場220扭曲。該雜散場24的X分量是借助傳感器20被采集的場。在裝置中利用磁體22的不均勻性,所述磁體生成外部磁場。在此例如涉及到NeFeB磁體。根據(jù)磁體22的質(zhì)量，磁體22附近的均勻區(qū)域220變化。準(zhǔn)確地將該區(qū)域置于傳感器20之下。所述對于積聚所需要的梯度場然后通過均勻區(qū)域220之外的磁場的不均勻性被給出。
[0023]圖2示出帶有分布函數(shù)N和方形繪制的測量點(diǎn)的圖表。在此測量，多少分析物I(例如是細(xì)胞)具有雜散場24，由傳感器檢測的該雜散場在X方向上的最大值距分析物中心有一定的距離Λχ。該距離Λχ& μ m為單位給出。
[0024]在圖3中再次示出永磁體22和通過永磁體22生成的均勻磁場220的視圖。細(xì)胞I具有光學(xué)或流體動力學(xué)的直徑，但是也具有所謂的磁性直徑rmag，其尤其小于光學(xué)直徑r_，也即是說其位于細(xì)胞I之內(nèi)。該較小的直徑的原因在于，在由磁傳感器20采集的X方向上的最大雜散場分量處于細(xì)胞的位于細(xì)胞I內(nèi)的位置上。也即是說即使磁性標(biāo)記位于細(xì)胞I的表面，通過該磁性標(biāo)記產(chǎn)生的雜散場24和甚至其在X方向上的最大值仍不僅位于細(xì)胞I外部，而且位于其內(nèi)部。
[0025]圖4示意性地示出了測量結(jié)構(gòu)，即帶有通流通道的微流控裝置的剖面。通道底部11具有至少一個磁傳感器20，并且在通道底部11下方安裝有磁性單元22用于產(chǎn)生梯度場及均勻磁場220。磁傳感器20尤其具有在通流方向40上的長度x2(l。然而第一最大測量偏移(Messaussclag)并不出現(xiàn)在細(xì)胞I以其光學(xué)或流體動力學(xué)的直徑r。#到達(dá)傳感器20的時刻，而是如同通過虛線示出的那樣，當(dāng)在細(xì)胞I內(nèi)延伸的雜散場24將其X分量最大值推移越過傳感器20的邊緣時才出現(xiàn)。該位置標(biāo)記磁性半徑rmag，其尤其小于所述細(xì)胞I的光學(xué)半徑r。#。如果細(xì)胞I經(jīng)過(Uberstrichen) 了磁性傳感器20,則記錄到在其它磁場方向上的第二最大測量偏移。
[0026]最后，圖5示出了在一段時間內(nèi)被記錄的多個彼此相繼的細(xì)胞I的磁敏感信號如何表現(xiàn)。對于細(xì)胞I的磁性直徑rmag與其光學(xué)或?qū)嶋H細(xì)胞直徑相一致的情況，在如圖5上部所示兩個彼此鄰接的細(xì)胞I經(jīng)過的情況下，會檢測到由第一個經(jīng)過傳感器20的細(xì)胞I引起的第一正測量偏移，以及由第二個細(xì)胞I結(jié)束所引起的第二負(fù)測量偏移。但是現(xiàn)在因?yàn)榇判灾睆轿挥诩?xì)胞I之內(nèi)，所以，與雜散場24的X分量最大值相關(guān)聯(lián)的測量偏移彼此分離At1為遠(yuǎn)至使得每個細(xì)胞I引起由兩個測量偏移組成的完整的測量信號，如圖5下部的圖表所示。細(xì)胞信號的測量偏移的時間上的距離At與磁性標(biāo)記的細(xì)胞I的磁性直徑2.Ims相關(guān)聯(lián)。在圖5中也再次繪制了 Z-方向上的均勻磁場220。細(xì)胞I與通道底部11的距離以z2Q標(biāo)記。細(xì)胞I在通流方向40上經(jīng)過磁傳感器20。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分析物的磁性通流測量的方法，其中所述方法包括以下步驟: -對樣本中的分析物(I)進(jìn)行磁性標(biāo)記， -生成所述分析物(I)經(jīng)過傳感器裝置的流動，其中，所述分析物(I)的流動(40)至少被引導(dǎo)經(jīng)過磁阻部件(20)， -生成磁性梯度場以及生成均勻磁場(220)，借助所述磁性梯度場，所標(biāo)記的分析物(I)在所述磁阻部件(20)上方積聚，其中，所述均勻磁場(220)和所述磁阻部件(20)相對于彼此布置為使得所述均勻磁場(220)不被所述磁阻部件(20)采集， -采集各個所標(biāo)記的分析物(I )， -其中，所述磁性標(biāo)記進(jìn)行為使得所標(biāo)記的分析物(I)分別具有磁性雜散場，所述雜散場的能夠由所述磁阻部件(20)采集的最大值與分析物中心(rmag)的距離小于流體動力學(xué)的分析物半徑(r。#)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記借助磁性納米珠，尤其是超順磁性納米珠進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記借助這樣的納米珠進(jìn)行，該納米珠的流體動力學(xué)的直徑介于IOnm和500nm之間。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記借助具有磁鐵礦或磁赤鐵礦材料的納米珠進(jìn)行。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述磁性標(biāo)記借助具有介于10(A.m2) /Kg和60 (A.m2) /Kg之間的磁化的納米珠進(jìn)行。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，各個所標(biāo)記的分析物(I)借助所述磁性梯度場在所述磁阻部件(20)上方積聚，從而所述分析物在那里局部地以高濃度存在，該濃度從每μ 10.1至IO4個分析物的樣本濃度開始，在積聚后達(dá)到100倍到10000倍。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中各個所述分析物(I)在流過所述磁阻部件(20)的情況下相互直接接觸。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將通流速度調(diào)節(jié)為使得所述分析物(I)以恒定的速度被弓I導(dǎo)經(jīng)過所述磁阻部件(20 )，尤其在其上滾過。
【文檔編號】G01N33/543GK103733042SQ201280037334
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月15日
【發(fā)明者】M.J.赫洛, O.海登, S.F.特德, M.賴斯貝克 申請人:西門子公司