传感器设备和采样方法技术

本发明专利技术提出了一种传感器设备(10)和采样方法。该方法包括以下步骤：A.向腔室(12)添加样本，在腔室中提供磁性粒子(P)，样本包括目标成分(T)且腔室(12)具有检测表面(122)；B.在磁性粒子(P)上施加磁力以将磁性粒子(P)吸引到检测表面(122)，其中在磁性粒子(P)中捕获目标成分(T)的结合磁性粒子被保持在检测表面(122)处，并且在磁性粒子(P)中未捕获目标成分(T)的未结合磁性粒子也被保持在检测表面(122)处；C.改变施加在磁性粒子(P)上的磁力，以从检测表面(122)释放未结合磁性粒子；D.测量被保持在检测表面(122)处的结合磁性粒子的量；E.确定保持在检测表面(122)处的结合磁性粒子的量是否高于预定阈值；如果否，执行以下步骤：在磁性粒子上施加磁力以将磁性粒子(P)吸引到检测表面(122)；从腔室(12)排出至少部分样本，并且向腔室(12)添加新样本；改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面(122)释放未结合磁性粒子；并且返回以执行步骤B至E。通过这样做，目标成分(T)通过重复从新添加的样本磁性结合目标成分(T)和洗涤检测表面(122)的未结合磁性粒子的步骤而被预浓缩。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器设备和采样方法
本专利技术涉及传感器设备。此外，本专利技术涉及采样方法。
技术介绍
生物传感器是用于检测分析物的分析设备，其组合生物成分与物理化学检测器。生物传感器目前正在开发用于各种应用，诸如医疗保健、食品安全等。当前的生物传感器之一，例如Magnotech平台，工作如下。当样本倒入腔室中时，腔室中的磁珠开始经由抗体捕获样本中的目标分子(称为‘目标捕获’)。然后，施加第一磁场以将所有磁珠吸引到腔室的涂覆有抗体的检测表面(称为‘磁吸引’)，其中捕获目标分子的磁珠(即，结合磁珠)经由抗原抗体反应结合到检测表面，并且没有捕获目标分子的磁珠(即，未结合磁珠)经由磁力被保持在检测表面处。接着，施加第二磁场以将未结合磁珠拉离检测表面(称为‘磁洗’)。然后用光学方法测量检测表面处的结合磁珠的量，并且从而测量样本中目标分子的浓度。当前的生物传感器可以在样本大小非常小的情况下工作，例如100μl，并对于这种样本大小具有特定的灵敏度。然而，这种小的样本大小可能针对诸如食品安全之类的应用是限制/缺点。第一，食品样本的性质决定了100μl的样本大小是不太有代表性的。第二，食品安全中的灵敏度要求是非常高的。因此，小的样本大小可能会导致假阴性或更长的富集时间。
技术实现思路
基于上述问题，在一个方面中，本专利技术的一个实施例提供传感器设备。该传感器设备包括：-腔室，其中提供磁性粒子，腔室具有检测表面且被配置为接收在其中包括目标成分的样本；-磁操纵器，被配置为在磁性粒子上施加磁力，以将磁性粒子吸引到检测表面，其中在磁性粒子中捕获目标成分的结合磁性粒子被保持在检测表面处，并且在磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在检测表面处；然后被配置为改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；-样本替换单元，被配置为用新样本替换腔室中的至少部分样本；-传感器单元，被配置为测量被保持在检测表面处的结合磁性粒子的量；-控制单元，耦合到磁操纵器、样本替换单元和传感器单元，其中控制单元被配置为重复执行以下操作直到达到给定数目的循环，-控制磁操纵器在磁性粒子上施加磁力，以将磁性粒子吸引到检测表面，-控制样本替换单元，以用新样本替换腔室中的至少部分样本，-控制磁操纵器改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；并且进一步配置为控制传感器单元，以当达到给定数目的循环时测量与检测表面结合的结合磁性粒子的量。磁操纵器进一步配置为通过生成交变磁场将磁性粒子和目标成分混合预定的持续时间。在本实施例中，样本替换的数目(即给定循环)是预定的并存储在控制器中。在传感器设备的操作期间，控制器将控制样本替换单元用新样本替换腔室中的样本，直到达到给定循环。随着腔室中的样本多次用新样本替换，用于检测的总样本体积增加，并且从而提高传感器设备的灵敏度。本专利技术的另一个实施例提供传感器设备。该传感器设备包括：-腔室，其中提供磁性粒子，腔室具有检测表面且被配置为接收在其中包括目标成分的样本；-磁操纵器，被配置为在磁性粒子上施加磁力，以将磁性粒子吸引到检测表面，其中在磁性粒子中捕获目标成分的结合磁性粒子被保持在检测表面处，并且在磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在检测表面处；并且然后被配置为改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；-样本替换单元，被配置为用新样本替换腔室中的至少部分样本；-传感器单元，被配置为测量保持在检测表面处的结合磁性粒子的量；-控制单元，耦合到磁操纵器、样本替换单元和传感器单元，并且被配置为执行以下操作；i.控制磁操纵器在磁性粒子上施加磁力，以将磁性粒子吸引到检测表面；ii.控制磁操纵器改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；iii.确定保持在检测表面处的结合磁性粒子的量是否高于预定阈值；-如果否，控制单元进一步被配置为执行以下操作，-控制磁操纵器在磁性粒子上施加磁力，以将磁性粒子吸引到检测表面；-控制样本替换单元，以用新样本替换腔室中的至少部分样本；-控制磁操纵器改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；并且然后被配置为执行i至iii的操作。在本实施例中，样本替换的数目在传感器设备操作期间基于结合磁性粒子的测量的量与预定阈值的比较来确定。一旦结合磁性粒子的测量的量达到预定阈值，就停止样本替换，这使传感器设备的检测更加灵活。在另一方面中，本专利技术的一个实施例提供采样方法。该方法包括以下步骤：a.向腔室添加样本，在腔室中提供磁性粒子，样本包括目标成分且腔室具有检测表面；b.在磁性粒子上施加磁力以将磁性粒子吸引到检测表面，其中在磁性粒子中捕获目标成分的结合磁性粒子被保持在检测表面处，并且在磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在检测表面处；c.从腔室排出至少部分样本，并且然后向腔室添加新样本；d.改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；e.重复步骤b至d给定数目的循环。步骤b在施加步骤之前进一步包括以下步骤：通过生成交变磁场将磁性粒子和目标成分混合预定的持续时间。本专利技术的另一个实施例提供采样方法。该方法包括以下步骤：A.向腔室添加样本，在腔室中提供磁性粒子，样本包括目标成分且腔室具有检测表面；B.在磁性粒子上施加磁力以将磁性粒子吸引到检测表面，其中在磁性粒子中捕获目标成分的结合磁性粒子被保持在检测表面处，并且在磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在检测表面处；C.改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；D.测量被保持在检测表面处的结合磁性粒子的量；E.确定被保持在检测表面处的结合磁性粒子的量是否高于预定阈值；-如果否，执行以下步骤：-在磁性粒子上施加磁力以将磁性粒子吸引到检测表面；-从腔室排出至少部分样本，并且向腔室添加新样本；-改变施加在磁性粒子上的磁力，以从检测表面释放未结合磁性粒子；-返回以执行步骤B至E。附图说明从以下结合附图考虑的详细描述，本专利技术的上述和其它目的和特征将变得更加显而易见，其中：图1示出根据本专利技术的一个实施例的传感器设备的框图；图2示出根据本专利技术的一个实施例的示例性传感器设备；图3示出根据本专利技术的一个实施例的传感器设备的磁吸引的示意图；图4示出根据本专利技术的一个实施例的传感器设备的磁洗的示意图；图5示出由图2的传感器设备实施的采样和检测方法的流程图；以及图6示出由图2的传感器设备实施的另一种采样和检测方法的流程图。贯穿上述附图，相同的附图标记将被理解为指的是相同、相似或对应的特征或功能。具体实施方式现在将参照本专利技术的实施例，其一个或多个示例在图中图示。实施例通过对本专利技术的解释的方式来提供，并且不意指作为对本专利技术的限制。例如，图示或描述为一个实施例的部分的特征可以通过另一个实施例使用以再产生进一步的实施例。旨在的是，本专利技术将这些和其它修改和变化包含为在本专利技术的范围和精神内。本专利技术的传感器设备可应用于多种检测场景，例如，本专利技术的传感器设备可用于检测样本中目标成分的浓度。磁分离技术被应用于本专利技术的传感器设备中，以实现检测的目的。在一个示例中，磁分离技术可以是使用免疫系统机制的免疫磁性分离。图1示出根据本专利技术的一个实施例的示例性传感器设备10。参照图1，传感器设备10包括腔室12，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采样方法，所述方法包括以下步骤：a.向腔室添加样本，在所述腔室中提供磁性粒子，所述样本包括目标成分并且所述腔室具有检测表面；b.在所述磁性粒子上施加磁力以将所述磁性粒子吸引到所述检测表面，其中在所述磁性粒子中捕获所述目标成分的结合磁性粒子被保持在所述检测表面处，并且在所述磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在所述检测表面处；c.从所述腔室排出至少部分所述样本，并且然后向所述腔室添加新样本；d.改变施加在所述磁性粒子上的所述磁力，以从所述检测表面释放所述未结合磁性粒子；e.重复步骤b至d给定的循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.04 CN PCT/CN2012/0809691.一种采样方法，所述方法包括以下步骤：a.向腔室添加样本，在所述腔室中提供磁性粒子，所述样本包括目标成分并且所述腔室具有检测表面；b.在所述磁性粒子上施加磁力以将所述磁性粒子吸引到所述检测表面，其中在所述磁性粒子中捕获所述目标成分的结合磁性粒子被保持在所述检测表面处，并且在所述磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在所述检测表面处；c.从所述腔室排出至少部分所述样本，并且然后向所述腔室添加新样本；d.改变施加在所述磁性粒子上的所述磁力，以从所述检测表面释放所述未结合磁性粒子；e.重复步骤b至d给定数目的循环，其中所述步骤b在施加所述磁力之前进一步包括以下步骤：-通过生成交变磁场将所述磁性粒子和所述目标成分混合预定的持续时间。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：-当所述步骤e完成时，测量被保持在所述检测表面处的所述结合磁性粒子的量。3.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤b包括以下步骤：-生成第一磁场以将所述磁性粒子吸引到所述检测表面；并且所述步骤d包括以下步骤：-停止生成所述第一磁场，以便于从所述检测表面释放所述未结合磁性粒子；或者-停止生成所述第一磁场并且生成第二磁场，以便于将所述未结合磁性粒子拉离所述检测表面。4.如权利要求3所述的方法，其中所述第二磁场是与所述第一磁场相反的磁场。5.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤d进一步包括以下步骤：-确定被保持在所述检测表面处的所述结合磁性粒子的量是否高于预定阈值；-如果否，执行所述步骤b至d。6.如权利要求5所述的方法，其中所述步骤b包括以下步骤：-生成第一磁场以将所述磁性粒子吸引到所述检测表面；并且所述步骤d包括以下步骤：-停止生成所述第一磁场，以便于从所述检测表面释放所述未结合磁性粒子；或者-停止生成所述第一磁场并且生成第二磁场，以便于将所述未结合磁性粒子拉离所述检测表面。7.一种传感器设备，包括：-腔室，其中提供磁性粒子，所述腔室具有检测表面并且被配置为接收在其中包括目标成分的样本；-磁操纵器，被配置为在所述磁性粒子上施加磁力，以将所述磁性粒子吸引到所述检测表面，其中在所述磁性粒子中捕获所述目标成分的结合磁性粒子被保持在所述检测表面处，并且在所述磁性粒子中未捕获目标成分的未结合磁性粒子也被保持在所述检测表面处；然后被配置为改变施加在所述磁性粒子上的所述磁力，以从所述检测表面释放所述未结合磁性粒子；-样本替换单元，被配置为用新样本替换所述腔室中的至少部分所述样本；-传感器单元，被配置为测量被保持在所述检测表...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·P·凯利，肖卫民，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL