SE524094C2 - Metod och anordning avseende analys av magnetiska partiklar - Google Patents

Description

524 094 1 » ø o ~ a. a o Den slutgiltiga storleken i denna process beror på ett antal olika parametrar under tillverkningen.

Magnetiseringen i små magnetiska partiklar kan relaxera på två olika sätt, dels via Néel relaxation eller via Brownsk relaxation. Dessa relaxationsfenomen är relaterade till partiklar med en magnetiskt ordnad struktur. De skall inte förväxlas med kärnmagnetiska (N MR) resonansfenomen, då de senare beskriver resonanser inom atomkäman. De senare resonansfenomen har resonansfrekvenser typiskt i GHz-området till skillnad mot resonansfrekvenser för de fenomen som behandlas i detta patent som ligger i intervallet från några Hz till några MHz.

Néel relaxation I Néel relaxationen relaxerar magnetiseringen i partikeln utan att partikeln fysiskt roterar (ingen termisk blockering). Relaxationstiden för denna typ av relaxation beror starkt på storlek, temperatur, material och (vid höga partikelkoncentrationer) på den magnetiska växelverkan mellan partiklarna. För att denna relaxation skall föreligga måste magnetiseringsriktningen i partikeln ändra riktning snabbt med tiden, partiklarna måste vara superparamagnetiska. Néel relaxation tiden i nollfält kan vi beskriva enligt nedanstående ekvation: LV r N = roe ”T där rg är en karakteristisk relaxationstid, K är den magnetiska anisotropikonstanten, V magnetisk partikelvolym, k Boltzman's konstant och T temperaturen.

Brownsk relaxation Iden Brownska relaxationen roterar magnetiseringsriktningen när partikeln fysiskt roterar. För att denna relaxation skall föreligga måste magnetiseringen vara låst i en specifik riktning i partikeln, partikeln måste vara termiskt blockerad. Relaxationstiden för Brownsk relaxation beror på hydrodynamisk partikelvolym, viskositet av den bärvätska där partiklama är dispergerade i, koppling mellan partikelns yta och vätskeskiktet 10 15 20 25 524 094 närmast dess yta (hydrofobicitet respektive hydrofilicitet), partikelns yttopografi samt på temperaturen. Den Brownska relaxationstiden kan approximativt beskrivas enligt nedanstående ekvation: = 3VH17 T” kr där VH är den hydrodynamiska volymen för den totala partikeln (inklusive polymer skiktet), 17 viskositeten för den omgivande bärvätska, k Boltzmann°s konstant och T är temperaturen. I härledningen ovan har man antagit en perfekt vätning (hydrofilicitet) samt en konstant rotationshastighet (den initiala approximationen har försummats).

Den Brownska relaxationstiden beror alltså på partikelns (effektiva) storlek samt på omgivningens inverkan på partikeln. För att särskilja om en partikel uppvisar Brownsk relaxation eller Neélsk relaxation kan man bl.a. studera huruvida ändrad yttre påverkan (till exempel annan vätskeviskositet, temperatur ändringar, applicerat statiskt magnetfält) ändrar relaxatíonstiden.

Man kan även studera fenomenen i frekvensdomänen, varvid det gäller att bestämma resonansfrekvensema för partikelsystemet ifråga. Dessa kan erhållas t.ex. m.h.a. AC- susceptometri (för Brownsk relaxation några Hz till kHz regionen och för Néelsk relaxation typiskt i MHz regionen).

Som synes ovan beror Brownsk rörelse (Brownsk relaxation) bl.a. på partikelns volym: ju större en partikel är desto längre blir relaxationstiden dvs. desto mindre blir partikelns rörelse. Relaxationstider för partiklar större en ca lum är mycket längre än l sekund, vilket i praktiken innebär en försumbar rörelse. Trots det kan även sådana partiklar användas vid detektion. Större partiklar kan dock uppvisa andra typer av relaxationer där partiklamas tröghet och bärvätskans viskoeleastiska egenskaper måste inkluderas för en tillfredställande datatolkning.

Frekvensberoende susceptibilitet Magnetiseringen for ett partikelsystem i ett altemerande magnetfält kan beskrivas enligt: 10 15 20 25 524 094 M = zH =H där M är magnetiseringen, H det altemerande yttre magnetfältet, 1 den frekvensberoende komplexa susceptibíliteten bestående av en ifas komponent (realdel), j, och en ur fas komponent (imaginärdel), 1". Ifas och urfas komponenterna för ett magnetiskt partikelsystem kan approximativt beskrivas som: : Zo iqzflffy .. _ roa/w) l *iiflzfyflï Där 10 är DC värdet av susceptibiliteten och r är relaxationstiden för magnetisk z. relaxation.

Om vi antar att vi har ett partikelsystem med varierande partikelstorlekar där en del partiklar genomgår Brownsk relaxation (de större partiklarna) och en del Néelsk relaxation (de mindre partiklarna) erhåller man ett magnetiskt responsbidrag från båda relaxationsprocesserna beroende av frekvensområde AC fältet. F ig. 1 visar schematiskt den totala magnetiska responsen som funktion av frekvensen för ett partikelsystem som uppvisar både Brownsk och Néelsk relaxatíon. Den övre kurvan (streckad linje) i figuren är realdelen av susceptibiliteten och den undre kurvan (heldragen linje) är den imaginära delen av susceptibiliteten. Maximumet för imaginärdelen vid lägre frekvenser är från den Brownska relaxationen och maximumet vid högre frekvenser är från den Néelska relaxationen. Den totala magnetiska responsen blir då summan av bidragen från de båda processerna för både real och imaginärdel av susceptibiliteten.

För denna tillämpning är man endast intresserad av den Brownska relaxationen, varför koncentreras diskussionen vid dessa lägre frekvenser.

För ett partikelsystem med partiklar som uppvisar Brownsk relaxation med endast en hydrodynamisk volym erhåller man ett maximum i urfas komponenten ( 1", den imaginära delen av den komplexa susceptibiliteten) vid en frekvens enligt: I 0 9 :lo n var anna n u I v a se anno en :noe av 10 15 20 25 524 094:ßïfifs::@1f 1 __ kT 21:15 6/rVH77 finax _ Runt denna frekvens, f,,,,,,, kommer realdelen av susceptibiliteten, j, att minska kraftigt medan den imaginära delen av susceptibiliteten, x" , kommer att uppvisa ett maximum.

Värdet av 1" vid maximumet (B i figur 1) är bl.a. ett mått på antalet partiklar som genomgår Brownsk relaxation medan nivån hos den magnetiska responsen för g' (C i figur 1) efter maximumet i g" är ett mått på totala antalet partiklar som fortfarande magnetiskt kan följa med det applicerade AC fältet (i detta fall partiklar som genomgår Néelsk relaxation). Vid tillräckligt låga frekvenser kan alla partiklar magnetiskt följa med AC fältet, d.v.s. realdelen av susceptibiliteten vid dessa låga frekvenser (A i figur 1) är ett mått på det totala antalet partiklar. Bidraget från de Brownska partiklarna kan då kvantifieras som skillnaden mellan totalbidraget, A, och det Néelska bidraget, C (D i figur 1). Vid högre frekvenser erhålles ett nytt maxima i g" p.g.a. den Néelska relaxationen (E i figur 1). Jämförelse mellan dessa två värden är alltså ett mått på koncentrationen av partiklar i ett prov som genomgår den Brownska relaxationen vilket är av intresse för denna tillämpning. Bredden hos maximumet hos 1" , 6 fmax, (och hastigheten på avklingningen av x) är ett mått på energidissipationen pga. vätskans återverkan på partiklar (friktionen). Fiiktionen varierar med (framför allt) spridningen i den hydrodynamiska volymen mellan partiklarna som en partikelpopulation i ett prov kan uppvisa, men beror i viss mån också på statistiska (temperaturberoende) fluktuationer.

Genom att mäta susceptibilitet, den Brownska relaxationstiden samt energidissipationen skulle man kunna bestämma den totala partikelkoncentrationen, graden av partiklar som genomgår Borownsk relaxation i denna partikelpopulation, medelstorleken av en partikel i en bärvätska samt spridningen i partikelvolymer.

Man har tidigare använt magnetiska partiklar som bärare av biomolekyler eller antikroppar för att mäta förändringar i deras magnetiska respons. I dessa metoder har man antingen bundit partiklarna till en fast yta eller låtit partiklama att aggregera. Man har mätt hur den magnetiska remanensen avtar med tiden [6] efter det att partikelsystemet blivit magnetiserat eller så har man mätt upp den magnetiska responsen då ett externt 10 15 20 25 524 094 .n n.. magnetfält applicerades över de magnetiska paitiklama [S] I dessa mätningar har man kunnat skilja mellan den Néelska relaxationen och den Brownska relaxationen.

Mätningarna har utförts med en helt annan teknik än vad som är fallet för föreliggande uppfinning, så kallad SQUID-teknik som kräver kryovätskor och avancerad elektronik har använts. Även Grossman et al, ref. 6, använder sig också av antikroppsbeklädda magnetiska nanopartiklar för att bestämma särskilda målmolekyler, men kombinerar detta med SQUID teknologin, dvs. med en supraledande detektor.

Det finns minst tre väsentliga skillnader mellan förfarande enligt föreliggande uppfinning och ovan nämnda metoder: (i) de fysikaliska principer bakom mätningarna enligt uppfinningen är annorlunda från tidigare arbeten då andra har valt att mäta i tidsdomänen i st. f. i frekvensdomänen såsom redovisas här, samt att det är nödvändigt att ”förmagnetisera” paitikelsystemet. (ii) Den mätmetod som många använder för mätningar bygger på en, visserligen mycket känslig, men dyr och komplicerat teknologi, - nämligen på SQUID- teknologin. (iii) Uppfinningen baseras på att agglomerering av partiklar undvikes. Detta åstadkommes genom att förse partiklarna med en yta som har sådana egenskaper så att agglomerat inte bildas. T ex kan partiklarnas yta vara täckt med monoklonala antikroppar, som reagerar specifikt med den substans som skall analyseras. Enligt känd teknik har biomolekyler med multipla bindningsställen analyserats Kötitz et al, ref. 7, har också studerat den Brownska relaxationen i system av magnetiska nanopartiklar. De har använt sig av magnetiska kulor som var täckta med biotin. De har till detta system tillsatt olika mängd avidin. Då avidin har 4 bindningsställen till biotin, bildas avidin-inducerade agglomerat. I föreliggande metod väljs molekyl 1 och molekyl 2 på ett sådant sätt att agglomerat inte bildas. Det kan t ex vara monoklonala antikroppar (molekyl 1) som binds in till den magnetiska kulan. Denna monoklonala antikropp skall u cc o 10 15 20 25 30 524 094 o - » n ; n - . . - a. endast binda till en specifik epitop på målmolekylen, vilket leder till förhindrande av agglomerat (fig. 9).

Det som ytterligare skiljer metoden enligt uppfinningen från liknande metoder är att här studeras hur den magnetiska responsens frekvensberoende ändras vid olika mätfrekvenser med en relativ enkel mätuppställning. Det som ytterligare skiljer föreliggande metod är att enligt uppfinningen bindes olika biomolekyler eller antikroppar till partikelytan som ändrar den hydrodynamiska volymen. Enligt tidigare metoder så binder man partiklarna till en fast yta eller låter partiklar att aggregera.

Kortfattad Beskrivning av Uppfinningen Uppfinningen avser att detektera förändringar av den magnetiska responsen hos magnetiska partiklar som uppvisar den Brownska relaxationen i en bärvätska (t.ex. vatten eller en lämplig buffert vätska, eller annan vätska lämplig for de biomolekyler som är det slutliga målet för detektionen) under inverkan av ett yttre AC-magnetfält. Vid modifiering av partiklamas effektiva volym eller deras växelverkan med den omgivande vätskan, till exempel då biomolekyler eller antikroppar bindes på deras ytor, så kommer den hydrodynamiska volymen av respektive partiklar att ändras (öka) vilket innebär en ändring (minskning) av den frekvens, fm, där urfas komponenten av den magnetiska susceptibiliteten har sitt maximum.

Därför innefattar den inledningsvis nämnda metoden utnyttjande av en mätmetod innefattande mätning av nämnda magnetiska partikelns karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan. Nämnda mätmetod innebär mätning av Brownsk relaxation i nämnda bärvätska under inverkan av ett yttre altemerande magnet fält. Nämnda mätning innebär mätning av i- och/eller urfaskomponenter av en magnetisk susceptibilitet i ett frekvensplan. Dessutom innebär nämnda mätning att vid modifiering av partikelns effektiva volym eller dess växelverkan med den omgivande vätskan ändras en hydrodynamisk volym av respektive partikel, vilket innebär en ändring av den frekvens ( fm) där en urfas komponent av den magnetiska susceptibiliteten har sitt maximum. Mätningen är i själva verket en relativ mätning, varvid ändringar i ett u oo I apan aa 10 15 20 25 ~ ~ ~ a na a v som a n u: n nu -o a. n... n . a. a a - n o u. a n; n n .. n nu » n u u a n Q u. n n f... »n u a u a n - »nu »v - u -a u s u n o w « ._ .nu n. nu ~- nu. modifierat partikelsystem jämfóres med ett ursprungligt system. För mätningen användes åtminstone två provhållare och två detektorspolar. F öreträdesvis användes en oscillatorkrets vid en frekvens, d.v.s. resonansfrekvensen, där detektorspolar placeras som ett frekvensbestämmande element i oscillatorkretsen så att de ligger ur fas med varandra. Därför effekten eller amplituden av oscillationer från oscillatorkretsen över spolar mäts.

En extem oscillator-/frekvensgenerator kan anordnas, varvid spolar placeras i en altemerande brygga så att skillnaden mellan bägge detektorspolar mäts, och att fasskillnaden mellan frekvensgeneratoms utgångsström och/eller -spänning och en ström/spänning over bryggan mäts. I detta fall kan en amplitudskillnad mellan oscillatoms utgängs- ström/spänning mätas och jämföras med en amplitud hos strömmen/spänningen i bryggan. Mätningen utföres vid en eller flera olika frekvenser.

Dessutom kan en bruskälla användas och att systemets respons analyseras med hjälp av en FFT (Fast F ourie Transform) analys av en utgående signal.

Enligt ett utförande nollställes signalskillnad mellan nämnda spolar, vilken sker genom att mekaniskt justera in läge hos respektive provhållare altemativt ändra läget av respektive detektionsspole så att differenssignalen minimeras. Nämnda nollställning kan ske genom att minimera signalen genom att tillföra en bestämd mängd av ett magnetiskt ämne i ett av utrymmen där provhållama är placerade, så att ämnet skapar ett extra bidrag till den ursprungliga signalen som kan därigenom nollställas. Det magnetiska ämnet uppvisar väsentligen noll magnetisk förlust (imaginärdel=O) och att en realdel av susceptibiliteten är konstant i det undersökta frekvensområdet.

Företrädesvis men inte uteslutande används metoden i analysinstrument för analys av olika biomolekyler eller andra molekyler i vätska. Nämnda molekyler, innefattar en eller flera av proteiner i en vätskelösning, såsom blod, blodplasma, serum eller urin. Nämnda analys (molekyl 2) kan kopplas till nämnda partikel genom interaktion med en andra -nnon 10 15 20 25 30 5 2 4 0 g l z '_ Nu I u n q .n u .. n... . .

Q -l I w : : z o» e n p . ._ e» »- . .. ., _ »a »en - .. u a - u ' 'h . " I s . . _ , l n - n .u .a n.. molekyl (molekyl 1), vilken innan analysens början kopplas till partikeln. Molekyler som kan interageras specifikt med varandra kan innefatta en eller flera av antikropp - antigen, receptor - hormon, två komplementära enkelsträngar av DNA och enzym - substrat / enzym ~ inhibitor.

Enligt en töredragen utförande modifieras den magnetiska partikelns yta genom att belägga ytan med en eller flera av dextrane, med alkanethioler med lämpliga ändgrupper eller med vissa peptider. Dextranytan (eller annan lämpligt mellanskikt) kan sedan en forsta molekyl, t ex en antikropp, bindas in med hjälp av t ex cyanobromidaktivering eller med karboxylsyraaktivering.

Uppfinningen avser även en anordning för utförande av en metod för detektering av förändringar av en magnetisk respons hos åtminstone en magnetisk partikel försedd med ett yttre skikt i en bärvätska, vilken metod innefattar mätning av nämnda magnetiska partikelns karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan.

Anordningen innefattar åtminstone två väsentligen identiska detektionsspolar anslutna till detekteringselektronik och provhållare för upptagande av bärvätska. Nämnda detektionsspolar och provhållare kan omges av en excitationsspole för alstring av ett homogent magnetiskt fält vid nämnda provhållare. Enligt ett utförande när nämnda excitationsspole, mätspolar samt provhållare placerade koncentriskt samt injusterade kring dess vertikala centrumaxel. Anordningen kan dessutom innefatta ett oscillatorsystem där detekteringsspolama utgör frekvensbestämmande element i en oscillatorkrets. Nämnda spolar är anordnade i oscillatoms returslinga. Spolama som omger respektive prov är elektriskt fasvridna gentemot varandra så att resonansfrekvensen bestäms av skillnaden mellan respektive spolens induktans och resistans. Spolama är placerade i en AC-brygga. En op-förstärkare kan anordnas för subtrahering av två spänningar från varandra.

Anordningen innefattar i ett utförande en faslåsningskrets. I en andra utföringsforrn innefattar anordningen oscillator/frekvensgenerator signaler för att generera tidsvariabel u n o oss: oc nun: 10 l5 20 k) 'Jl 524 094 n. .- ' - - - s. 10 ström for att excitera spolama medelst vitt brus. Frekvensberoende information erhålles genom en FFT-filtrering av responsen.

Uppfinningen avser även en metod för bestämning av mängd av molekyler i en bärvätska innehållande magnetiska partiklar innefattande stegen att: A. förse partiklar med ett skikt, vilket inter-/reagerar med den substans som skall analyseras, B. blanda de magnetiska partiklama med det prov som skall analyseras med avseende på molekyler, fylla en provbehållare med vätskan som har förberetts enlig B, placera provhållare i detekteringssystem, FUUO applicera ett externt mätfált över provet med en viss amplitud och frekvens, F11 uppmäta den magnetiska responsen (både ifas och urfas komponenterna) vid denna frekvens, G. ändra frekvens och utför mätning igen enligt D och E, H. analysera resultatet genom att bestämma en Brownsk relaxationstid från ifas och urfas komponenter genom att använda data i det undersökta frekvensintervallet.

Metoden innebär dessutom att bestämma frekvensskiftet (for samma värde av ifas och urfas komponent) vid olika frekvenser. Nämnda molekyl består av en biomolekyl.

Beskrivning av figurerna I det följande beskrivs uppfinningen med hänsyn till några utfóringsforrner med hänvisning till bifogade figurer, i vilka: Fi g. 1 visar den magnetiska responsen som funktion av frekvens för ett partikelsystem som uppvisar både Brownsk och Néelsk relaxation, Fig. 2 visar schematiskt ett snitt genom en roterande magnetisk partikel med lämpliga mellanskikt och biomolekyler, ca 0 o r n oo coca o' oan- 10 15 20 25 30 524 094 . en ..- 11 Fig. 3 visar hur ifas och urfas komponenten av den magnetiska susceptibiliteten varierar med frekvensen vid rumstemperatur för två olika hydrodynamiska diametrar, Fig. 4 visar en spoles ekvívalenta krets.

Fi g. 5 visar ett schematiskt snitt genom ett exemplariskt mätsystein, enligt uppfinningen, Fig. 6 visar injustering av mätsystemet, enligt uppfinningen m.h.a. av tillsats ett magnetiskt material som uppvisar j=konstant och 1"=0 i det frekvenintervall som används vid mätningen av den Brownska relaxationen, Fig. 7 visar schematiskt en alternativ detektionskrets (differentiell mätning utan excitationsspole), enligt uppfinningen, Fig. 8 visar schematiskt en applikation, enligt uppfinningen, och Fig. 9 visar en monoklonal antikropp som interagerar specifikt med endast en epitop på ett antigen.

Beskrivning av uppfinningen Figur 3 visar hur ifas och urfas komponenten av den magnetiska susceptíbiliteten varierar med frekvensen vid rumstemperatur för två olika hydrodynamiska diametrar, 50 nm (kurvoma 2) och 60 nm (kurvoma 1) då partiklarna genomgår Brownsk relaxation.

Partiklarna är dispergerade i vatten. Urfas komponenterna för respektive partikel uppvisar ett maximum vid den frekvens som motsvarar den Brownska relaxationstiden medan ifas komponenter avklingar vid den frekvensen.

Ett känt förfarande är att detektera både g' och 1" över ett brett frekvensintervall från några Hz till uppemot några MHz för de olika (yt-)modifikationer och jämföra dessa med varandra (se figur 1 och 3) via en efterbehandling av den insamlade datan.

Om önskemålet är att undersöka effekten av partikelmodifieringen (-modifieringar) så bör vätskans viskositet förbli konstant. Viskositetsändringar ändrar också partiklamas Brownska rörelse, och ändrar 1' och 1" frekvensberoende. Inverkan av viskositetsändringar kan därför vara svåra att skilja från bidrag orsakade p. g.a. partikelmodifikationer. Å andra sidan kan effekten utnyttjas för att jämföra olika vätskors viskositet varvid man använder identiska partiklar men ändrar vätskan ifråga. 0100 v o u c o o at: a: :oss av 10 15 20 25 524 094 .n ..- 12 En metod är att fokusera på detektionen av gpch 1" vid endast en frekvens, fm, och samtidigt bestämma åfmm eller kring ett fåtal diskreta frekvensvärden. Vid behov kan man i ett separat karakterisera ett givet partikelsystem, till exempel map graden av Brownsk relaxation eller storleksspridning.

För att dessa metoder skall fungera måste partiklama ha en termiskt blockerad magnetisk kärna (magnetisk partikelvolym) vilket begränsar partikelstorlekar och den magnetiska anisotropin av den magnetiska kärnan.

Ett typiskt partikelsystem lämplig att användas för denna metod är en partikel med en magnetisk kärna av magnetit eller maghemit med en diameter på ca. 20 nm. Det finns även andra material med partiklar som uppvisar termiskt blockerad magnetisering, t.ex.

Co dopad järnoxid eller CoFe2O4 med en storlek på cza 10 nm - 15 nm, ev. sällsynta jordartsmetaller, och andra.

I många applikationer, speciellt de som behandlas nedan, beläggs den magnetiska kärnan med ett extra skikt, till exempel en polymer såsom polyacrylamid eller dextran.

Naturligtvis kan även andra beläggningsmaterial förekomma, till exempel metallskikt (såsom Au), andra polyrnerer, specifika kemiska föreningar såsom silaner eller thioler, etc. Ofta är det lämpligt att välja skiktets tjocklek så att den totala partikeldiametem varierar från ca. 25 nm upp till 1 um (eller högre).

För att erhålla så stor procentuell frekvensändring vid partikelmodifikationer som möjligt skall dock relativt små partiklar (kring 50 nm) användas. Det antas att om totalstorlekar (diametrar) från cza 50 nm till l um används så erhålles tillräckligt stora procentuella frekvensändringar med vår metod.

Fig. 2 illustrerar en magnetisk kärna 20 belagd med 2 st. extra skikt 21, 22 som roterar medurs. De i figuren visade tjock svarta linjer mellan olika skikten illustrerar mellanytsmaterialet som kan vara skilt från materialet som skiktets bulk består av. Till det yttre skiktet 22 har långa och smala biomolekyler 23 fästs. Skissen av partikeln skall illustrera ytterligare ett viktigt villkor som partikelpreparation bör uppfylla: materialet i de olika skikten skall väljas så att de olika skikten förankras till varandra såpass starkt n n en: a lo: Illa n u n v u ciao nu auto ha no.cø 10 15 20 25 30 13 (mellanskiktens bindningsenthalpín är hög) att de hindras från att rotera i förhållande till varandra då ett yttre magnetfält appliceras på partikeln.

Fig. 3 visar hur ifas och urfas komponenten av den magnetiska susceptibiliteten varierar med frekvensen vid rumstemperatur for två olika hydrodynamiska diametrar, 50 nm (kurvorna 2) och 60 nm (kurvorna l) då partiklama genomgår Brownsk relaxation.

Paitiklarna är dispergerade i vatten. Urfas komponentema för respektive partiklar uppvisar ett maximum vid den frekvens som motsvarar den Brownska relaxationstiden medan ifas komponenter avklingar vid den frekvensen. I figur 3 visas dessutom hur den magnetiska responsen kommer att ändras i frekvensplanet vid olika hydrodynamiska volymer. I dessa beräkningar har termiskt blockerade magnetiska kärnor och endast en partikelstorlek (i ett verkligt partikelsystem har vi alltid en viss storleksfördelning antagits, vilket kommer att ge en något bredare magnetisk respons i frekvensplanet men det kommer inte att påverka vår metod. I figuren kan man se att när den hydrodynamiska diametern ökar kommer den magnetiska responsen att skifta nedåt i frekvens. Genom att mäta detta frekvensskift skulle man kunna bestämma om, till exempel, en viss biomolekyl har bundit till ytan (den hydrodynamiska volymen har då ökat) eller om inbindning av olika biomolekyler har ägt rum. Då frekvensskiften beror på biomolekylers storlekar samt på karaktären av deras växelverkan med den omgivande vätskan skulle man även kunna bestämma de relativa koncentrationer av respektive biomolekyler eller antikroppar genom att studera hur stort frekvensskiftet är.

En ofta använt metod är att man detekterar förändringen i inducerad spänning för ett dubbelspolsystem (detekteringsspolsystem) positionerat i en excitationsspole. Provet placeras i en av detekteringsspolama. Man använder sig i detta fall av lock-in förstärkarteknik för att mäta upp signalen från provet. Denna metod är mycket känslig och används i de flesta kommersiella AC-susceptometrar. Frekvensintervallet brukar typiskt vara från ca. 0,01 Hz upp till 10 kHz. Det är svårt att mäta vid högre frekvenser med detta mätsystem. Det är möjligt att mäta upp till något högre frekvenser, t.ex. 60 kHz, men detta kräver ett specifikt designat mätsystem. För att mäta susceptibiliteten vid ännu högre frekvenser, t.ex. upp till 10 MHz, kan man använda sig av en metod som baseras på detektionen av förändringar i induktans och resistans för ett toroidspolsystem med ett mjukmagnetiskt material (t ex mu-metall eller någon typ av ferritmaterial om 524 094 -- 14 höga mätfrekvenser skall användas). Provet placeras då i en tunn slit (gap) i den magnetiska toroiden och man mäter toroidens kretsparametrar då gapet är tomt respektive efter det att man placerat sitt prov i slitten.

Gemensamt för alla dessa metoder är att man kan representera egenskaper hos en lindat 5 spole med en ekvivalent elektrisk krets bestående av en induktans, L, i serie med en resistans, R, (som är anslutna till en kapacitans, C, parallell med dessa. Kapacitansen beror på den elektriska isolationen av tråden och kan oftast försummas vid lägre frekvenser) där kretsens resistans och induktans ändras då ett magnetiskt prov placeras i spolen. 10 Om en variabel (AC) ström I(cot) (som äri fas med AC-magnetfåltet) flyteri kretsen så kommer den att inducera en komplex spänning vars realdel är i fas med strömmen medan den imaginära delen är fasförskjuten i förhållande till I(u)t).

Ett annat, ofta använt, sätt att karakterisera Brownsk rörelse hos ett partikelsystem är att studera partiklarnas respons på ett variabelt magnetfält i tidsdomänen: s.k. 15 relaxationstidsmätriingar. Då uppfinningen behandlar mätningar i frekvensdomänen kommer vi att avstå från en närmare beskrivning av mätmetodiken vid relaxationstidsmätningar.

Eftersom i första hand skillnader skall bestämmas i susceptibiliteten som uppstår vid olika partikelpreparationer (eller jämföra viskositeter hos två olika vätskor) konstrueras 20 ett mätsystem annorlunda än gängse använda mätsystem. Mätsystemet 50, som visas schematiskt i Fíg. 5, består av två identiska detektionsspolar 51, 52, som omger två st. identiska provhållare 53,54 liknande de som finns kommersiellt tillgängliga. Mätspolar och provhållare omges av en excitationsspole 55 vars uppgift är att alstra ett homogent magnetiskt fält vid de bägge provhållare. Excitationsspole, mätspolar samt provhållare är 25 placerade koncentriskt samt inj usterade kring den vertikala centeraxeln. Både respektive ' provets läge samt respektive mätspolens läge kan justeras separat. Det finns inget behov av en excitationsspole då man använder de två sistnämnda, altemativa detekteringsmetoder. ll Uli o o 1:00 l: int! De väsentliga fördelama med systemet är dels möjligheten till komparativa mätningar :...: 30 och dels de olika möjligheterna till justering av systemet. Mätsystemets känslighet Du o o I noe en coon en anno- 10 15 20 k) UI 524 094 15 bestäms inte endast av S/N förhållandet utan också av obalansen mellan två nominellt identiska delsystem innehållande provhållare 1 (53) respektive provhållare 2 (54) med var sin detekteringsspole. Obalansen som mäts utan provhållare eller med identiska provhållare kan uppstå till exempel p. g.a.: 0 Något olika varvtal i respektive detekteringsspole 0 Inhomogent magnetfält pga. av små toleranser vid tillverkning vad gäller placering av prov i förhållande till respektive detekteringsspolen resp. excitationsspolen 0 Olika inbördes placeringar av provhållare inuti detektionsspolar 0 lnverkan av tillverkningstoleranser För att nollställa (balansera ut) skillnaden i signal mellan detekteringsspolama kan två olika metoder användas: Systemet är konstruerat så att det är möjligt att mekaniskt justera in läge hos respektive provhållare altemativt ändra läget av respektive detektionsspole något så att obalans differenssignalen minimeras.

Systemet är dock konstaterat för att på ett snabbare och enklare sätt signalen, genom att en bestämd mängd av torra magnetiska partiklar (kulor) föres i ett av utrymmen där provhållarna är placerade (se Fig. 5 och 6). Partiklama skapar ett extra bidrag till den ursprungliga signalen som kan därigenom justeras (nollställas). Dessa torra magnetiska partiklar skall inte uppvisa några magnetiska förluster (X”=0) samt att realdelen av susceptibiliteten skall vara konstant (X'=konstant) i det undersökta frekvensområdet.

Det finns alternativa detektionsmetoder: Mätspolar som ett återkopplingselement (”feed-back” element) i en oscillatorkrets: Ett alternativt sätt att jämföra två olika preparationer eller modifieringar av magnetiska partiklar kvantítativt är att följa de därvid inducerade frekvensändringar m.h.a. ett oscillatorsystem där detekteringsspolama {dvs. LR(C)-kretsarna} utgör de fiekvensbestämmande elementen i en oscillatorkrets, till exempel, i oscillatorns .coon 10 15 20 25 16 returslinga (dess ”feed-back” krets). Det är välkänt att en sådan oscillators resonansfrekvens blir fmax, medan dess godhetstal blir ett mått på åfnax., d.v.s. ett mått på partiklarnas energiförluster (friktion). Då detektionsspolama utgör de frekvensbestämmande elementen i kretsen kommer resonansfrekvensen att följa ändringar av spolens L och R värden vilket sker då partiklamas susceptibilitet ändras.

Då detektering av AC-skillnader mellan spolama önskas, d.v.s. jämförelse av två olika partikelsystem (eller två olika vätskor) bör spolama som omger respektive prov elektriskt fasvridas gentemot varandra så att resonansfrekvensen bestäms av skillnaden mellan respektive spolens induktans {AL (= L|-L2)} och resistans {AR (= R|-R2)}. Ett sätt att åstadkomma detta m.h.a. av endast passiva komponenter är att placera spolar i en AC- brygga. Aktiva komponenter, t.ex. op-fórstärkare, kan användas, vilket medför enkelt subtrahering av två spänningar från varandra.

Oscillatorkretsen kan utformas så att inte endast frekvensen detekteras utan också ändringar i den totala effekten (eller amplituden på oscillationema) som spolen utsätts för vid olika partikelpreparationer: Frekvens och dissipation kommer att bestämma de effektiva ändringarna av kretsens AL (= Li-Lg) och AR (= Rl-Rz). Dessa ändringar utgör ett mått på förändringar av dissipationen i kretsen. Man kan också bestämma en absolut mått på dissipationen genom att mäta avklingningen av svängningen då spolen fi-ånkopplas från oscillatorkretsen.

Genom att detektera förändringar i oscillatorfrekvens samt avklingning av signalamplitud från oscillatorsystemet eller effektändringar (eller amplitudändringar) kan responsen av partiklarna vid en specifik frekvens,f,,,a,,, anpassat till det partikelsystem som används samt godhetstalet (energifórluster) vid den frekvensen bestämmas.

Förfarandet förenklar mätsystemet då behovet av att ha en separat excitationsspole försvinner Mätspolar som drivs mha av en frekvensgenerator En annan mätprincip för att detektera den önskade spänningsdifferensen bygger på faslåsning (en s.k. Phase Locked Loop, PLL) enligt Fig. 7, som visar en principskiss över 10 15 20 25 30 u; :no 524 094 -= 17 en alternativ detektionskrets 70 där man använder en variabel frekvensgenerator alternativt brusgenerator 71, som ingångssignal samt mäter den komplexa spänningsskíllnaden m.h.a. en faslåst slinga. Spänningsskillnaden åstadkommes mha. lämplig inkoppling av operationsförstärkare 72. Liknande effekt kan fås även då man bildar en AC-brygga där två av bryggans fyra grenar utgörs av spole 73 respektive spole 74. Teoretisk bestäms spänningsskíllnaden förskjuten med OO respektive med 900 i förhållande till ingångssignalen. I praktiken tillkommer en viss extra fasförskjutning pga. operatíonsjörstärkare. Återigen detektering av signalskyllanden vid en och samma frekvens mellan de två detekteringsspolama önskas.

En möjlig princip att åstadkomma spänningsskíllnaden enligt figuren är genom användning av operations(instrument)-förstärkare i en lämplig koppling. En annan möjlighet bygger på att placera respektive spole i en AC-brygga. Bryggan matas av en oscillator/frekvensgenerator med variabel frekvens varvid amplituden hos strömmen som flyter genom spolarna hölls konstant. Amplituden hos den resulterade spänningsskíllnaden för en given fasförskjutning i förhållande till ingångssignalen kan bestämmas m.h.a. en PLL krets 75 (fasskillnaden blir proportionell mot en DC-spänning som bestäms/ genereras av PLL kretsen). Tillsammans med mätning av signalens amplitud får man återigen en tillräcklig beskrivning av provkarakteristika vid en viss frekvens. Metodens fördelar är framför allt att kunna mäta paxtikelsystemets magnetiska egenskaper över ett relativt brett frekvensintervall samt att excitatíonsspole ej behöves.

Ett alternativ till att använda oscillator/frekvensgenerator signaler för att generera tidsvariabel ström är att excitera spolarna m.h.a. vitt brus. Fördelen är att man kan erhålla frekvensberoende information genom en F FT-filtrering av responsen utan att behöva använda frekvensgenerator.

Den sensor som beskrivs skall vara ett generellt analysinstrument för analys av olika biomolekyler eller andra molekyler i vätska. Exempel på molekyler som kan analyseras kan vara t ex proteiner som finns i vätskelösning, såsom blod, blodplasma, serum, urin.

Förutsättningen för att metoden ska fungera är att analysen (molekyl 2) kan kopplas till partikeln på något sätt, t ex genom specifik interaktion med en annan molekyl (molekyl 10 15 20 25 524 G94 :v- 18 1) som redan innan analysens början har kopplats till kulan, såsom visas i Fig. 8).

Observera att dimensionerna (molekylernas storlek i förhållande till kulans storlek) inte är skalenliga.

Eftersom specifika interaktioner är vanligt förekommande i biologiska system är det troligt att sensorn kan få en framträdande roll för analyser inom detta område, tex för analys av biokemiska markörer för olika sjukdomar. Exempel på molekyler som kan interagera specifikt med varandra är: a) antikropp ~ antigen b) receptor - hormon c) två komplementära enkelsträngar av DNA d) enzym - substrat / enzym - inhibitor Partikelsystemet (t ex partikelstorlek och val av molekyl 1) skall anpassas efter storlek och art på molekyl 2.

Sensom kan t ex användas inom medicinsk diagnostik. Den nya biosensom skulle t ex kunna ersätta vissa ELISA-analyser (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). Denna metod används idag i hög utsträckning för att bestämma halter av biokemiska markörer (t ex proteiner) som finns i komplexa kroppsvätskor, såsom blod, serum och cerebrospinalvätska. Exempel på ELISA analyser som bör kunna ersättas med den nya biosensom är: a) analys av tau-protein i cerebrospinalvätska (del i diagnos av Alzheimers sjukdom) b) analys av PSA i serum (diagnos av prostatacancer) c) analys av akutfasproteiner som mäts i samband med hjärtsjukdom d) analys av CA 125 i serum (diagnos av cancer i äggstockama) Det kan antas att sensom kan användas för detektion av flera markörer samtidigt genom användandet av kulor med olika storlekar och/eller av olika material i samma system. De olika kuloma ska då också vara belagda med olika ”biomolekyl l” (Fig 8). 10 15 20 25 u; »ao 524 °94:ß:fi:::e 19 Den nya tekniken kan användas för ”low throughput screening", dvs. genomförandet av en eller ett fåtal analyser åt gången, eller for ”high throughput screening”, dvs. genomförandet av ett stort antal analyser simultant. Det senare kan åstadkommas genom att mångfaldiga sensom.

Uppfinningen baseras på användandet av magnetiska partiklar. För att molekyl 2 i provet ska kunna fasta på den magnetiska kulan kan den magnetiska kulans yta modifieras på ett ändamålsenligt sätt. Detta kan ske t ex genom att belägga kulans yta med dextran, med alkanethioler med lämpliga ändgrupper, med vissa peptider, etc. På dextranytan (eller annan lämpligt mellanskikt) kan sedan molekyl 1, t ex en antikropp, bindas in med hjälp av t ex cyanobromidaktivering eller med karboxylsyraaktivering. När molekyl 1 är kopplad till den magnetiska kulan blandas kuloma med det prov som skall analyseras, t CX SCfLlm.

För att bestämma närvaro av biomolekyler eller antikroppar i en bärvätska innehållande magnetiska partiklar med den metod som vi föreslår, måste följande steg utföras i provpreparering, mätning och analys av mätdata. 1. Blanda de magnetiska partiklama med det prov som skall analyseras med avseende på en viss substans. 2. Fyll en provbehållare med det prov som har preparerats enligt punkt 1. 3. Placering av provbehållare i detekteringspolama eller detekteringssystemet (beroende på vad man använder för utrustning för att mäta upp den magnetiska responsens frekvensberoende). 4. Applicering av ett extemt mätfält över provet med en viss amplitud och frekvens. 5. Uppmätning av den magnetiska responsen (både ifas och urfas komponentema) vid denna frekvens. 6. Ändra frekvens och utför mätning igen enligt punkterna 4 och 5. 7. Analysen av resultatet blir att bestämma den Brownska relaxationstiden från ifas och urfas komponenterna genom att använda alla data i det undersökta 10 15 20 524 o94š,,¿;¿¿¿ 20 frekvensintervallet (upp till ca. 10 kHz). En alternativ analys skulle kunna vara att enbart bestämma hur stort frekvensskiftet är (för samma värde av ifas och urfas komponent) vid ett par olika frekvenser.

Systemet tillåter en kvantitativ jämförelse mellan olika vätskors viskositeten Viskositeten kan mätas analogt med vad som har beskrivits i uppfinningen i övrigt med den skillnaden att man använder identiska partiklar vid viskositetsmätningar. Frekvensändringar uppstår p. g.a. olika viskositeter. Det är inte endast resonansfrekvensen, fmax, som kommer att ändras utan också ö fmax. Metodens fördel jämfört med andra sätt att mäta viskositet är: 0 relativt små vätskemängder som behövs 0 möjligheten att mäta viskositeten lokalt kring partikeln vilket möjliggör detektion av viskositetsgradienter i en vätskevolym Denna viskositets detekterings metod bygger dock på att partiklama fortfarande är stabila ide olika vätskoma.

Uppfinningen begränsas inte till de visade och beskrivna utföringsforrnerna.

Modifieringar, ändringar och skillnader inom ramen för de närslutna patentkravens skyddsomfáng kan förekomma. 20 524 094 a. a..

Referenser 1.

E. Kneller, in:Magnetism and Metallurgy vol. 1, eds. A.E. Berkowitz and E. Kneller, Academic Press New York (1969) 365.

C.P. Bean and J. Livingston, J. Appl. Phys. 30 (1959) 12OS.

L. Néel, C.R. Acad. Sci. 228 (1949) 664.

Brown, W.F., 1963, J. Appl. Phys. 34, 1319.

Fannin, P.C., Scaife, B.K.P. and Charles, S.W, 1988 J. Magn. Magn. Mater., 72, 95.

R. Kötitz, T. Bunte, W. Weitschies, L. Trahms, Superconducting quantum interference device-based magnetic nanoparticle relaxation measurement as a novel tool for the binding specific detection of biological binding reactions, J. Appl. Phys., 81, 8, 4317, 1997.

R. Kötitz, H. Matz, L. Trahms, H. Koch, W. Weitschies, T.Rheinlander, W. Semmler, T. Bunte, SQUID based remanence measurements for immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 7, no. 2, 3678-81, 1997.

K. Enpuku, T. Minotani, M. Hotta, A. Nakohado, Application of High T c SQUID Magnetometer to Biological Immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 11, No. 1, 661-664, 2001.

H. L. Grossman, Y. R. Chemla, Y. Poon, R. Stevens, J. Clarke, and M. D. Alper, Rapid, Sensitive, Selective Detection of Pathogenic Agents using a SQUID Microscope, Eurosensors XIV, 27-30, 2000.

. Applications of Magnetic Particles in Immunoassays, Mary Meza. Ch.22 (pp.303-309) in “Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers” ed. Häfeli, et al. Plenum Press, New York,l997; Lecture at conference in Rostock, Germany September 1996. 11. “The art of electronics”, P. Horowitz and W. Hill, Cambridge Univ. Press, 2"d edition (1989). 12. “Design of crystal and other harmonic oscillators”, B. Parzen, Wiley-Intersci Publ. (1933)

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 1. E” ~ an: n» 524 094:.I=:1I:'=..: ~ Patentkrav Metod för detektering av förändringar av en magnetisk respons hos åtminstone en magnetisk partikel försedd med ett yttre skikt i en bärvätska, varvid metoden innefattar utnyttjande av en mätmetod innefattande mätning av nämnda magnetiska partikelns karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan, vilken mätmetod innebär mätning av Brownsk relaxation i nämnda bärvätska under inverkan av ett yttre alternerande magnet fält, kännetecknad av, att nämnda mätning innebär dessutom att vid modifiering av partikelns effektiva volym eller dess växelverkan med bärvätskan ändras en hydrodynamisk volym av partikeln, vilket innebär en ändring av den frekvens ( fmax) där en urfas komponent av den magnetiska susceptibiliteten har sitt maximum. Metod enligt krav 1, kännetecknad av, att nämnda mätning innebär mätning av i- och/eller urfaskomponenter av en magnetisk susceptibilitet i ett frekvensplan. Metod enligt krav 1, kännetecknad av, att mätningen innefattar en relativ mätning, varvid ändringar i ett modifierat partikelsystem jämföres med ett ursprungligt system. Metod enligt krav 3, kännetecknad av, att åtminstone två provhållare och två detektorspolar användes. Metod enligt krav 4, kännetecknad av, 10 15 20 25 30 10. 11. .- ~ ~ c . n n . - ø a. 524 094 2. _.. att en oscillatorkrets används vid en frekvens, d.v.s. resonansfrekvensen, där spolar placeras som ett frekvensbestämmande element i oscillatorkretsen så att de ligger ur fas med varandra. Metod enligt krav 5, kännetecknad av, att en effekt eller amplitud av oscillationer från oscillatorkretsen över spolar mäts. Metod enligt krav 4, kännetecknad av, att en extern osciIlator-/frekvensgenerator anordnas, varvid spolar placeras i en alternerande brygga så att skillnaden mellan bägge spolar mäts, och att fasskillnaden mellan frekvensgeneratorns utgångsström och/eller -spänning och en ström/spänning over bryggan mäts. Metod enligt krav 7, kännetecknad av, att en amplitudskillnad mellan oscillatorns utgångs- ström/spänning mäts och jämförs med en amplitud hos strömmen/spänningen i bryggan. Metod enligt krav 8, kännetecknad av, att mätningen utföres vid en eller flera olika frekvenser. Metod enligt krav 3, kännetecknad av, att en bruskälla användes och att systemets respons analyseras med hjälp av en FFT (Fast Furle Transform) analys av en utgående signal. Metod enligt krav 3, 5 10 15 20 25 30 524 094 kännetecknad av, att en signalskillnad mellan nämnda spolar nollställes. 12. Metod enligt krav 11, kännetecknad av, att nämnda nollställning sker genom att mekaniskt justera in läge hos respektive provhållare alternativt ändra läget av respektive detektionsspole så att differenssignalen minimeras. 13. Metod enligt krav 11, kännetecknad av, att nämnda nollställning sker genom att minimera signalen genom att tillföra en bestämd mängd av ett magnetiskt ämne i ett av utrymmen där provhållarna är placerade, så att ämnet skapar ett extra bidrag till den ursprungliga signalen som kan därigenom nollställas. 14. Metod enligt krav 13, kännetecknad av, att nämnda magnetiska ämne uppvisar väsentligen noll magnetisk förlust (imaginärdel=0) och att en realdel av susceptibiliteten är konstant i det undersökta frekvensområdet. 15. Metod enligt något av kraven 1-14, kännetecknad av, att metoden användas i analysinstrument för analys av olika biomolekyler eller andra molekyler i vätska. 16. Metod enligt krav 15, kännetecknad av, att nämnda molekyler, innefattar en eller flera av proteiner i en vätskelösning, såsom blod, blodplasma, serum eller urin. 10 15 20 25 30 524 094::tæs:rr. 4 17. Metod enligt krav 15, kännetecknad av, att nämnda analys (molekyl 2) kopplas till nämnda partikel genom interaktion med en andra molekyl (molekyl 1), vilken innan analysens början kopplas till partikeln. 18. Metod enligt krav 15, kännetecknad av, att molekyler som kan interageras specifikt med varandra innefattar en eller flera av antikropp - antigen, receptor - hormon, två komplementära enkelsträngar av DNA och enzym - substrat/ enzym - inhibitor. 19. Metod enligt något av föregående krav, kännetecknad av, att den magnetiska partikelns yta modifieras genom att belägga ytan med en eller flera av dextrane, med alkanethioler med lämpliga ändgrupper eller med vissa peptider. 20. Metod enligt krav 19, kännetecknad av, att dextranytan (eller annan lämpligt mellanskikt) kan sedan en första molekyl, t ex en antikropp, bindas in med hjälp av t ex cyanobromidaktivering eller med karboxylsyraaktivering. 21. Anordning för detektering av förändringar av en magnetisk respons hos åtminstone en magnetisk partikel försedd med ett yttre skikt i en bärvätska, vilken metod innefattar mätning av nämnda magnetiska partikelns karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan, varvid mätningen innebär mätning av en Brownsk relaxation i nämnda bärvätska under inverkan av ett yttre alternerande magnetfält, vilken anordning innefattar medel för att åstadkomma nämnda alternerande fält, åtminstone två väsentligen identiska detektionsspolar anslutna till detekteringselektronik och provhållare för upptagande av bärvätska, kännetecknad av, 10 15 20 25 30 524 094 att anordningen innefattar medel för mätning av en ändring av den frekvens (fmax) där en urfas komponent av en magnetisk susceptibilitet har sitt maximum vid modifiering av partikelns effektiva volym eller dess växelverkan med bärvätskan då en hydrodynamisk volym av partikeln ändras. 22. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att nämnda detektionsspolar och provhållare omges av en excitationsspole för alstring av ett homogent magnetiskt fält vid nämnda provhållare. 23. Anordning enligt krav 22, kännetecknad därav, att nämnda excitationsspole, mätspolar samt provhållare är placerade koncentriskt samt injusterade kring dess vertikala centrumaxel. 24. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att anordningen innefattar ett oscillatorsystem där detekteringsspolarna utgör frekvensbestämmande element i en oscillatorkrets. 25. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att nämnda spolar är anordnade oscillatorns returslinga. 26. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att spolarna som omger respektive prov är elektriskt fasvridna gentemot varandra så att resonansfrekvensen bestäms av skillnaden mellan respektive spolens induktans och resistans. 27. Anordning enligt krav 21, 10 15 20 25 30 . . . n. . . .. .. . --_ ,°'. .I 2. .. . .. . . . . .. . .. . _ _ _ , . . . . . . . . . . . . : _ __ _ _ _ _ ... ... .. . . . . . _ _ _ _ _ _ ; g g' .. _.. . . 6 I u. .- - n ~ . u kännetecknad därav, att spolarna är placerade i en AC-brygga. 28. Anordning enligt krav 26, kännetecknad därav, att en op-förstärkare är anordnad för subtrahering av två spänningar från varandra. 29. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att anordningen innefattar en faslåsningskrets. 30. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att anordningen innefattar oscillator/frekvensgenerator signaler för att generera tidsvariabel ström för att excitera spolarna medelst vitt brus. 31. Anordning enligt krav 21, kännetecknad därav, att frekvensberoende information erhålla genom en FFT-filtrering av responsen. 32. Metod för bestämning av mängd av molekyler i en bärvätska innehållande magnetiska partiklar innefattande stegen att: A. Förse partiklar med ett skikt, vilket inter-/reagerar med den substans som skall analyseras, B. Blanda de magnetiska partiklarna med det prov som skall analyseras med avseende på molekyler, C. Fylla en provbehållare med vätskan som har förberetts enlig B, D. Placera provhållare i detekteringssystem, E. Applicera ett externt mätfält över provet med en viss amplitud och frekvens, 10 15 33. 34. 524 Ûglëßafisfvt .-~n~ v-uq- 7 v F. Uppmäta den magnetiska responsen (både ifas och urfas komponenterna) vid denna frekvens, G. Ändra frekvens och utför mätning igen enligt D och E, H. Analysera resultatet genom att bestämma en Brownsk relaxationstid från ifas och urfas komponenter genom att använda data i det undersökta frekvensintervallet. Metod enligt krav 32, kännetecknad av, att bestämma frekvensskiftet (för samma värde av ifas och urfas komponent) vid olika frekvenser. Metod enligt något av kraven 32-33, kännetecknad av, att nämnda molekyl består av en biomolekyl.