CN101855546A - 用于磁性检测器的线圈机构 - Google Patents
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Abstract
在此说明了一种装置，该装置包括一个样品室(1)，一个线圈(2)，以及一个臂(3)，该臂用于机械操纵放置在该样品室(1)中并且包含一个样品的一个样品容器。线圈(2)围绕该样品室(1)并且该样品室(1)具有用于***和移出该样品容器的一个开口(4)。在此还说明了一种方法，该方法使用根据本发明用于检测磁导率、相对磁导率或相对磁化率的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测量磁导率(μ)或可替代地相对磁导率(μr)的装置。
背景技术
在过去的几十年中，对基于免疫测定的诊断设备每年的世界市场已经大幅地增长。免疫测定成功的主要原因在于该方法是通用的并且易于针对不同的化学分析问题进行调整。与免疫测定相结合来使用不同类型的检测技术使之有可能对多种重要的化学物质进行识别和量化。基于物理性测量原理，不同类型的检测器适用于不同类型的分析问题。在引入免疫测定之后，已经对若干检测器呈现并且展现了优异的性能数据。一种类型的检测器使用磁导率作为检测的基础。在SE9502902-1和US 6 110 660中说明的这样的一个检测器使得利用免疫测定技术能够快速地且简单地识别物质。这些测量是通过将样品放置在一个专门的测量线圈中来进行的，对该测量线圈的电感进行测量并且与一个分开的空气填充的参考线圈进行比较。这种类型的装置使得能够测量样品中的磁导率，然而具有的缺点是依赖温度的漂移限制了检测器的磁化率。温度漂移是由样品温度的变化并且由测量和参考线圈的温度以不同方式受到实际测量过程的影响所造成的。
本发明以一种新的并且有效的方式解决了在测量磁导率或可替代地相对磁导率的过程中依赖温度的漂移问题。此外，它有可能获得基于若干连续的自动测量结果的平均值的测量数据，这与本先有技术相比提高了性能。
其他先有技术包括基于样品室的一种装置，该样品室具有根据SE524168的一个整合的双线圈。然而，该装置不包括一个臂，通过该臂样品容器以一种自动的方式能够被机械地操纵用于提高性能。此外，该装置是基于使用两个线圈，它们的温度类似地被改变并且因此它们的特性必须进行匹配(协调)。本发明是基于一个线圈，该线圈的特性在***和移出样品容器时被改变，而该线圈的温度保持恒定。
磁性免疫测定是基于以下原理的，即，对包含一种或多种磁性试剂以及一种液体的一个样品容器供给一个样品并且将其放置在用于读取一种分析物的浓度的一个仪器之中。(Kriz et al.，Analytical Chemistry 68，p1966(1996)；Kriz et al.，Biosensors&Bioelectronics 13，p817(1998)；Larsson K.et al.Analusis 27，p78，1999)。
上述文献SE9502902-1、US 6110660、SE524168、以及Larsson K.et al.Analusis 27，p78，1999说明了先有技术的装置和方法，它们使用磁导率检测用于对放置在一个测量线圈中的样品进行定量的化学分析。然而，所述装置和方法不包括基于一个用于测量样品容器的装置的可移动的线圈机构。
其他先有技术还包括用于液相色谱法的一个流量检测器，它是基于NMR-核磁共振的测量(Spraul M.et al.NMR Biomed 7，295-303，1994)。然而，与NMR相反，这种检测器不测量磁导率，而磁导率是一种宏观特性，其起源在于材料中的原子核之外。此外，这个装置不包括一个根据本发明的可移动的线圈机构。
发明内容
本发明因此涉及一种装置，其特征在于它包括由一个线圈2围绕的一个样品室1，该线圈2被连接到测量该线圈电感的一个电测量电路上，并且该装置进一步的特征在于它包括一个臂3，该臂用于机械操纵放置在所述样品室1中并且包含一个样品的一个样品容器，并且所述样品室1具有用于***和移出所述样品容器的一个开口4。
通过这种机械操纵，一个样品容器被移入和移出该线圈，这意味着线圈的电感暂时地受到影响。因为由样品容器和仪器漂移造成的线圈的温度改变是一个缓慢的过程，具有的时间常数为10到100秒，这种温度漂移对线圈电感测量的影响可以通过使***样品容器之前和之后所测量的电感值相减而被消除。通过引入一个微处理器，可以有利地使该装置自动化，该微处理器具有控制机械操纵以及计算所得到的电感差值的软件，所述微处理器能够计算在同一个样品容器的多个测量结果的平均值，这增加了测量结果的精确度。该装置可以定性地并且定量地分析放置在所述样品室中的一个样品容器中的化学物质的成分。
本发明还涉及一种方法，在该方法中一个根据本发明的装置被用于在不同类型的工业过程控制、质量控制、研究和实验室工作中定性的和对应地定量的以下分析：葡萄糖、C-反应蛋白(CRP和hsCRP)、清蛋白、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、血红蛋白(Hb和HbAl C)、肌红蛋白、肌钙蛋白(I和T)、CK-MB、肌酸激酶(CK)、d-二聚体、BNP、proBNP、NT-proBNP、凝血酶原、APTT、HCG、LH、FSH、PSA、TSH、T3、T4、AFP、CEA、脂蛋白类(LDL和HDL)、甘油三酯类、胆固醇、抗体类、链球菌A、幽门螺杆菌、沙门氏菌、衣原体、贾第虫属、霍乱、肝炎(A、B和C)腺病毒、轮状病毒、蛋白类、激素类、辅因子类、凝血因子类、细胞-配体相互作用物、细胞-细胞相互作用物、血小板聚集物、细菌、细胞、病毒、真菌、酵母、孢子、噬菌体、细胞、细胞器、DNA、RNA。
附图说明
图1示出了根据本发明的装置，(通过样品室1的中央切割)具有一个样品室1，一个线圈2，以及一个臂3，该臂用于机械操纵放置在样品室1中并且包含样品的一个样品容器，所述线圈2围绕所述样品室1并且所述样品室1具有用于***和移出所述样品容器的一个开口4。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，该装置的特征在于，所述样品室1具有用于***所述臂3的一个第二开口5，并且***的臂3具有一种柱塞的形式，该柱塞能够在所述样品室1中来回移动并且由此在所述样品容器被放置在该样品室1中时使其机械地移动。
根据一个另外的方面，该装置的特征在于臂3是由一种具有在0.999＜μr＜1.001范围中相对磁导率的材料制成的，这给出的优点是该臂不会磁性地干扰线圈测量结果。此类材料的实例是一种聚合物，如杜尔林、POM、聚氯乙烯、特氟纶、聚酰胺、聚缩醛、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、木材、玻璃或金属。
根据另一个方面，该装置的特征在于，所述臂3具有一种圆筒的形式，该圆筒围绕所述样品室1的外侧，并且所述臂3能够沿着所述样品室1来回移动并且由此在所述样品容器被放置在该样品室1中时使其通过从该样品容器中突出的一个套环或一个凹陷而机械地移动。
根据本发明的一个方面，如该装置的特征在于，所述臂3具有一种圆筒、或一种管、或一种杆、或一种线、或一种条的形式，它从上方夹持所述样品容器的盖帽并且它能够使所述样品容器来回移动并且由此使所述样品容器在所述样品室1中机械地移动。所述盖帽可以是样品容器的一个插塞或一个突出的套环或一个凹陷。
根据一个另外的方面，该装置的特征在于，所述臂3仅将所述样品容器从所述样品室1中压出，并且所述样品容器的返回通过重力而发生，或者可替代地所述返回通过由一个弹簧施加的力而发生。该弹簧可以是压力弹簧或拉力弹簧的类型。该弹簧还可以被连接到臂3或接头7上以影响其移动。
根据本发明的又一个方面，该装置的特征在于，所述臂3的移动受一个可逆电动机6控制，该臂直接或通过一个接头7被附连到该可逆电动机上，可逆电动机6通过微处理器中的软件或通过一个独立的数字或模拟控制电子电路是可控制的。在一个替代实施方案中，该电动机被一个不可逆电动机替换，并且该返回移动是通过重力移动(由于臂或样品容器的重量)或通过压力或拉力弹簧中的储存的能量而产生的。在一个另外的替代实施方案中，该电动机被一个电磁铁带替。
根据本发明的一方面，该装置的特征在于它配备有一个微处理器控制的电子测量电路，该测量电路自动地对在所述样品室1中的所述样品容器的所述机械移动中产生的所述线圈2的电感上的变化进行测量。电子测量电路的设计能够由本领域中的普通技术人员以不同的方式进行并且它落在本申请之外。这些设计中的一些是基于交流电桥的并且在本申请陈述的参考文件中对其进行了说明。用于微处理器(如PIC 16F876)的良好建立的标准连接是可获得的，其中微处理器的内部模数(AD)转换器能够被连接到用于收集测量的电感值的该电子测量电路上、微处理器的一个或多个输出引脚上(例如，根据由美国制造商Microchip建立的用于PIC 16F876的数据表的输出B0和B1)。
来自不同制造商的有很多种微处理器的选择是可商购的。
根据本发明的一方面，该装置的特征在于它包括一个光学条形码阅读器8，通过该阅读器一个置于样品容器上的条形码通过所述机械移动能够被自动地读取。作为条形码阅读器，可以使用一种可商购的一维和二维类型的光学阅读器。由于样品容器被线性地移动，所以一个固定的非扫描光学器件的检测器能够被用于读取一个条形码或一些其他类型的光相互作用标记。一个条形码或一些其他类型的光相互作用标记被用在样品容器上以确保和保证护理和工业中的测量结果的质量。
根据本发明的一方面，该装置的特征在于，所述线圈2当填满空气时具有在0.01μH到10mH的范围中的一个电感，所述样品室1具有在0.1到5000μl的范围中的一个室容积，并且制成该样品室1的材料是一种聚合物，如具有0.999＜μr＜1.001的杜尔林、POM、聚氯乙烯、特氟纶、聚酰胺、聚缩醛、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、木材、玻璃或金属。
根据又一个方面，该装置的特征在于，它配备有一个电子电路，其输入信号与线圈2的电感是成比例的并且与供应给样品室的样品(溶液或悬浮液或沉积物层)的在0.9＜μr＜10范围中的相对磁导率(μr)是成比例的。
根据一个另外的方面，该装置的特征在于，它配备有根据本申请的两个或多个相同的线圈机构设计用于同时检测多个样品容器。
根据另一个方面，根据本发明的装置的特征在于，它配备有补充性的先有技术的物理测量技术用于确定光吸收、光发射、溶解气体、离子含量以及导电率。
根据本发明的装置可以被有利地用于检测所述样品容器中放置的不同化学物质的磁导率μ或可替代地相对磁导率μr(在0.9＜μr＜10范围内)或可替代地相对磁化率(μr-1)。
为了允许所述微处理器计算与在所述机械移动中出现的所述线圈电感的变化相关的一个平均值和/或标准偏差的目的，根据本发明的装置可以被有利地用于对每个样品容器有待进行的多于一次的所述机械移动，所述变化与所述样品容器中的所述样品的相对磁导率是成比例的。
对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，图1中给出的测量结果的表示能够容易地被上下改变一个因数10而不会改变本发明的精神。此外，能够改变图中的不同测量结果的关系而不会改变功能的基本原理。所有此类修改均被认为落在本发明之内。
根据本发明的装置可以有利地用于所述机械移动，以便被用于以多种不同的方式与使用者通信，这是通过
使所述样品容器保持为永久地挤出该样品室(1)之外以便对该使用者表示一次完成的测量，
将所述样品容器再次放置在所述样品室1中是来自该使用者的对该装置要开始一个新测量的一个表示，
所述样品容器经受所述机械移动向该使用者表示该仪器被一个测量占用，检查当所述样品容器从该样品室1移出时在其返回之前该使用者对所述样品容器处理了多长时间，以便对一个测量是否受到过久处理的干扰发出信号。
根据本发明的装置可以有利地用于检测μr＞1的多种化学物质。
根据本发明的装置通过与多种磁性标记物相互作用被有利地用于靠近患者在不同类型的体液中，例如血液、血浆、尿液、汗液、泪液、淋巴液、脑脊髓液以及粪便中定性的和对应地定量的以下分析：葡萄糖、C-反应蛋白(CRP和hsCRP)、清蛋白、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、血红蛋白(Hb和HbAlC)、肌红蛋白、肌钙蛋白(I和T)、CK-MB、肌酸激酶(CK)、d-二聚体、BNP、proBNP、NT-proBNP、凝血酶原、APTT、HCG、LH、FSH、PSA、TSH、T3、T4、AFP、CEA、脂蛋白类(LDL和HDL)、甘油三酯类、胆固醇、抗体类、链球菌A、幽门螺杆菌、沙门氏菌、衣原体、贾第虫属、霍乱、肝炎(A、B和C)腺病毒、轮状病毒、蛋白类、激素类、辅因子类、凝血因子类、细胞-配体相互作用物、细胞-细胞相互作用物、血小板聚集物、细菌、细胞、病毒、真菌、酵母、孢子、噬菌体、细胞、细胞的细胞器、DNA、RNA。
无论目的如何，根据本发明的装置可以在具有变化的样品容器温度的情况下被有利地用于消除温度造成的漂移的影响或极大地将其最小化。
图1展示了根据本发明的装置(比例1∶1)。根据图1的装置包括杜尔林塑料的一个样品室1，由50圈直径为0.2mm的缠绕的铜线(漆包的)构成的线圈2，以及杜尔林塑料的一个臂(3)，该臂用于机械操纵放置在所述样品室1中并且包含样品的一个样品容器，所述线圈2围绕所述样品室1并且所述样品室1具有用于***和移出所述样品容器的一个开口4。样品室1具有用于***所述臂3的一个第二开口5，并且***的臂3具有一种柱塞的形式，该柱塞能够在样品室1中来回移动并且由此在所述样品容器被放置在样品室1中时使其机械地移动。臂3被连接到杜尔林塑料的一个接头7上，该接头被附接到一个6伏减速的(43∶1，52rpm)可逆直流电动机上。
Claims (16)
1.一种装置，其特征在于，它包括一个样品室(1)，一个线圈(2)，以及一个臂(3)，该臂用于机械操纵放置在所述样品室(1)中并且包含一个样品的一个样品容器，所述线圈(2)围绕所述样品室(1)并且所述样品室(1)具有用于***和移出所述样品容器的一个开口(4)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该臂(3)是由一种具有在0.999＜μr＜1.001范围中的相对磁导率的材料制成的。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述样品室(1)具有用于***所述臂(3)的一个第二开口(5)，并且其特征在于所述臂(3)具有一种柱塞的形式，该柱塞能够在所述样品室(1)中来回移动并且由此在所述样品容器被放置在该样品室(1)中时使其机械地移动。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述臂(3)具有一种圆筒的形式，该圆筒围绕所述样品室(1)的外侧，并且在于所述臂(3)能够沿着所述样品室(1)来回移动并且由此在所述样品容器被放置在该样品室(1)中时使其通过从该样品室中突出的一个套环或一个凹陷而机械地移动。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述臂(3)具有一种圆筒、或一种管、或一种杆、或一种线、或一种条的形式，它从上方夹持所述样品容器的盖帽并且它能够使所述样品容器来回移动并且由此使所述样品容器在所述样品室(1)中机械地移动。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述臂(3)仅将所述样品容器从所述样品室(1)中压出，并且所述样品容器的返回通过重力而发生，或者可替代地所述返回通过由一个弹簧施加的一个力而发生。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述臂(3)的移动受一个可逆电动机(6)控制，该臂直接或通过一个接头(7)被附连到该可逆电动机上，该可逆电动机(6)通过微处理器中的软件或通过一个独立的数字或模拟控制电子电路是可控制的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，它配备有一个微处理器控制的电子测量电路，该测量电路自动地对在所述样品室(1)中的所述样品容器的所述机械操纵中产生的所述线圈(2)的电感上的变化进行测量。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征进一步在于，它包括一个光学条形码阅读器(8)，通过该阅读器置于该样品容器上的一个条形码通过所述机械操纵能够被自动地读取。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述线圈(2)当填满空气时具有在0.01μH到10mH的范围中的一个电感，所述样品室(1)具有在0.1到5000μl的范围中的一个室容积，并且制成该样品室(1)的材料是一种聚合物，如具有0.999＜μr＜1.001的杜尔林、POM、聚氯乙烯、特氟纶、聚酰胺、聚缩醛、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、木材、玻璃或金属。
11.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的装置被用于检测所述样品容器中放置的不同化学物质的磁导率μ或可替代地相对磁导率μr(在0.9＜μr＜10范围内)或可替代地相对磁化率(μr-1)。
12.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的机械操纵对于每个样品容器进行多于一次以便所述微处理器能够计算与在所述机械操纵中出现的所述线圈电感的变化相关的一个平均值和/或标准偏差，所述变化与所述样品容器中的所述样品的相对磁导率是成比例的。
13.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的机械操纵被用于以多种不同的方式与使用者通信，这是通过
使所述样品容器保持为永久地挤出该样品室(1)之外以便对该使用者表示一次完成的测量，
将所述样品容器再次放置在所述样品室(1)中是来自该使用者的对该装置要开始一个新测量的一个表示，
所述样品容器经受所述机械操纵向该使用者表示该仪器被一个测量占用。
检查当所述样品容器从该样品室(1)移出时在其返回之前该使用者对所述样品容器处理了多长时间，以便对一个测量是否受到过久处理的干扰发出信号。
14.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的装置被用于检测μr＞1的多种化学物质。
15.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的装置通过与多种磁性标记物相互作用被用于靠近患者在不同类型的体液中，例如血液、血浆、尿液、汗液、泪液、淋巴液、脑脊髓液以及粪便中定性的和对应地定量的以下分析：葡萄糖、C-反应蛋白(CRP和hsCRP)、清蛋白、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、血红蛋白(Hb和HbA1C)、肌红蛋白、肌钙蛋白(I和T)、CK-MB、肌酸激酶(CK)、d-二聚体、BNP、proBNP、NT-proBNP、凝血酶原、APTT、HCG、LH、FSH、PSA、TSH、T3、T4、AFP、CEA、脂蛋白类(LDL和HDL)、甘油三酯类、胆固醇、抗体类、链球菌A、幽门螺杆菌、沙门氏菌、衣原体、贾第虫属、霍乱、肝炎(A、B和C)腺病毒、轮状病毒、蛋白类、激素类、辅因子类、凝血因子类、细胞-配体相互作用物、细胞-细胞相互作用物、血小板聚集物、细菌、细胞、病毒、真菌、酵母、孢子、噬菌体、细胞、细胞的细胞器、DNA、RNA。
16.一种方法，在该方法中如权利要求1至10中任一项所述的装置通过与多种磁性标记物相互作用被用于在不同类型的工业过程控制、质量控制、研究和实验室工作中定性的和对应定量的以下分析：葡萄糖、C-反应蛋白(CRP和hsCRP)、清蛋白、半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、血红蛋白(Hb和HbA1C)、肌红蛋白、肌钙蛋白(I和T)、CK-MB、肌酸激酶(CK)、d-二聚体、BNP、proBNP、NT-proBNP、凝血酶原、APTT、HCG、LH、FSH、PSA、TSH、T3、T4、AFP、CEA、脂蛋白类(LDL和HDL)、甘油三酯类、胆固醇、抗体类、链球菌A、幽门螺杆菌、沙门氏菌、衣原体、贾第虫属、霍乱、肝炎(A、B和C)腺病毒、轮状病毒、蛋白类、激素类、辅因子类、凝血因子类、细胞-配体相互作用物、细胞-细胞相互作用物、血小板聚集物、细菌、细胞、病毒、真菌、酵母、孢子、噬菌体、细胞、细胞的细胞器、DNA、RNA。
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