分离柱、分离系统、分馏磁性粒子的方法、制造分离柱的方法以及分离柱的用途技术方案

提出了一种具有分离柱的分离系统以及一种分馏磁性粒子的方法，其优选地使用场－流分馏，并允许在所施加磁场的宽的频率和幅度范围内相对于其动态磁性响应对磁性粒子进行更有效分馏，其尤其与磁性粒子成像（ＭＰＩ）相关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分离柱、分离系统、分馏磁性粒子的方法、制造分离柱的方法以及分离柱的用途本专利技术涉及包括流体传导通道的分离柱。另外，本专利技术涉及对流经分离柱的流体 传导通道的流体中的磁性粒子分馏的方法以及分离柱的用途。从德国专利申请DE 101 51 778 Al中已知磁性粒子成像的方法。在该公开所描 述的方法的情况中，首先生成具有磁场强度的空间分布的磁场，使得在检查区中形成具有 相对低的磁场强度的第一子区以及具有相对高的磁场强度的第二子区。之后，对在检查区 中的子区空间中的位置进行移位，从而，检查区中的粒子的磁化局部改变。根据检查区域中 的磁化记录信号，所述磁化受在子区的空间中位置的移位影响，并从这些信号中提取与检 查区中的磁性粒子的空间分布相关的信息，从而，可以形成检查区的图像。这样的布置以及 这样的方法具有以下优势其可以被用于在靠近检查对象的表面以及远离检查对象的表面 上以非破坏性的方式检查任意的检查对象——例如，人体——并且不会引起任何损伤并且 具有高的空间分辨率。已知方法的性能在很大程度上取决于示踪物材料即磁性粒子的材料的性能。总 是需要提高已知配置的信噪比以便改进这样的方法的分辨率和将其应用至其他应用。磁性粒子可以借助于高梯度磁性分离(HGMS)关于其对振荡磁场的动态磁性响应 进行分馏。HGMS使用矩阵材料(matrix material)，例如软铁或铁素体微球，用于在分离柱 内部在微球的表面上的磁场的“无源”局部放大。由此，所感生的场梯度引起对通过分离柱 的在微球表面的磁性粒子的捕获。HGMS的缺点在于分离柱的无源矩阵。其感生柱内部的场 梯度，所述磁场由通过使用线圈产生的外部AC场驱动。高于25kHz的高频操作以及IOmT 的场强需要复杂的电流放大。在高频再磁化的铁素体或软铁的微球在柱的分离体积中生成 热量。这影响分离结果并使得必须冷却。另一缺点在于分离柱中随机限定的矩阵，这引起 由于各自的分布场的不可预知的粒子轨道。因此，感兴趣的粒子在柱中并没有被完全捕获， 而是相对于未受影响的粒子进行延迟。因此，本专利技术的目的是提供允许改进的磁性粒子分离的分离柱，其尤其应用于磁 性粒子成像(MPI)中。上述目的通过包括流体传导通道和至少一条电流线的分离柱的第一实施例实现， 电流线以如下方式布置在流体传导通道中，所述方式为在流体传导通道中的粒子可被梯度 磁场影响。根据本专利技术的分离柱的优势在于在流体传导通道内部不需要矩阵材料。优选地 利用一条或多条电流线施加梯度磁场。例如，由外部电磁场生成梯度磁场，电流线有利地影 响和/或放大梯度磁场。有利的能够获得这样的磁性粒子，该磁性粒子具有相当急剧的其 磁化的各向异性的强度分布，由此，当用于磁性粒子成像(MPI)技术的背景下提高信噪比。通常地，在磁性粒子成像的背景下，优选地使用较大的粒子，这是由于所述粒子通常具有较 大可能磁化，其转而能够引起在检测阶段的较高的信噪比。尽管如此，由于粒子再磁化率随 着纳米粒子的磁芯体积指数下降，磁性粒子的大小受到限制。因为可能精确地分离具有所 定义的其磁化的各向异性强度的磁性粒子，可以相对于其大小和各向异性对磁性纳米粒子 进行优化，得到改进的MPI信噪比。根据本专利技术的梯度磁场为包括用于在磁性粒子上施加分离力的磁场梯度的磁场。 由此，有利地，可能根据磁性粒子磁化的各向异性的强度，有效分离磁性粒子。上述目的也可以通过包括流体传导通道和至少一条电流线的分离柱的第二实施 例实现，所述至少一条电流线用于通过梯度磁场影响流体传导通道中的磁性粒子，所述流 体传导通道布置为至少部分在基底材料之中或之上。可以有利地以可再产方式将流体传导 通道制造为毛细管并且具有沿着流体传导通道的长度的横截面的高水平的规则性。由此， 有利地增强分离柱的分馏效率。可以有利地被使用的基底优选地为绝缘(isolating)基 底，诸如玻璃、硅、聚四氟乙烯以及其他适合的塑料材料。有利地，可以使用标准光刻技术 用于以可再产的且低成本的方式制作分离柱。根据本专利技术，优选地，第一实施例的流体传导 通道布置在基底之上或基底之中。根据本专利技术的第二实施例，优选地，至少一条电流线也至少部分地布置在基底材 料之内或在基底材料之上。这有利地允许一条或多条电流线以及流体传导通道的壁之间的 间距的高水平的规律性，并且更进一步地，如果可能，各个电流线之间的间隔的高水平的规 律性。更优选地，分离柱为芯片实验室(LOC)设备，也被称为在片实验室，所述设备在仅仅 几毫米到几平方厘米的大小的基底材料或芯片上集成了(多个)实验室功能，并且能够处 理低达小于皮升的极其小的流体体积。芯片实验室设备为所谓的微电子机械系统(MEMS)。以下优选实施例涉及分离柱的第一和第二实施例。分离柱的流体传导通道优选地包括任何适当的几何形状的通道壁，横截面可以例 如为环形、方形或矩形。优选地，流体传导通道的横截面在流体传导通道的长度上通常为连 续的。有利地，随着溶液层根据其与通道壁的距离的差分地减速，分馏效率提高。优选地将 所述至少一条电流线布置为大体平行于通道壁。更优选地，所述至少一条电流线布置为与 通道壁相间隔。有利地，根据这一实施例的一条或多条电流线作为用于流体传导通道中的 流的另外的“壁”，从而，通常围绕一条或多条线形成抛物线型流轮廓。可替代地或附加地， 至少一条电流线布置为与通道壁相邻。对于布置于流体传导通道内部的电流线，所述电流 线优选地包括用于有利地与流体绝缘的绝缘覆盖。更优选地，至少一条电流线被布置在通 道壁内部。这一实施例在生产中是有利的，并且不需要进行隔离。然而，技术人员应该理解 对于多条电流线，对所描述布置进行任意组合是可能的。根据优选实施例，布置于流体传导通道和/或基底材料之中或之上的电流线的数 量在零到大约100的范围内。每条电流线的横截面在大约20 μ m2和大约8000 μ m2之间，优 选地，在大约80 μ m2和大约800 μ m2之间，更优选地为大约300 μ m2。流体传导通道的直径 或宽度为在从大约10豪米到大约1000毫米的范围内，特别地，流体传导通道的横截面维度 取决于所应用的电流线的数量。技术人员将理解较大直径或宽度的流体传导通道能够容纳 较高数量的电流线。然而，有利地，较大直径或宽度的流体传导通道将导致分离柱的较高通 量。流体传导通道的长度优选地为达到大于3米，优选地为大约0. 5米到大约2米。在 优选实施例中，流体传导通道不是直的，而是包括至少一个弯，所述弯有利地改进了分离柱 的加工。特别优选地，流体传导通道是回旋的。结果，尽管存在流体传导通道长度与其横截 面尺寸的极高的纵横比，分离柱可以有利地具有相当紧凑的维度。本专利技术还涉及包括根据本专利技术的分离柱的分离系统，其中，至少一条电流线连接到电流源，使得由电流线生成梯度磁场。根据磁性粒子磁化的各向异性的强度，有利地将其 分开。这允许生成这样的磁性粒子，该磁性粒子磁化的各向异性的强度被良好地限定，即 这一属性的分布被清晰地划定界限。该磁性粒子可以被覆盖以例如借助于改进胶体稳定性 并且保护粒子免受化学性和/或物理性侵蚀环境的影响的涂层，所述环境例如酸。要被分 馏的磁性粒子为磁各向异性的，即其磁化各向异性。可以例如借助于形状各向异性和/或 借助于晶体各向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括流体传导通道（１０）和至少一条电流线（２０）的分离柱，所述电流线以如下方式布置在所述流体传导通道中：所述流体传导通道中的磁性粒子（Ａ、Ｂ）可受梯度磁场（３０）影响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-10-29 07119469.0一种包括流体传导通道(10)和至少一条电流线(20)的分离柱，所述电流线以如下方式布置在所述流体传导通道中所述流体传导通道中的磁性粒子(A、B)可受梯度磁场(30)影响。2.一种包括流体传导通道(10)和至少一条电流线(20)的分离柱，其中，所述至少一条 电流线(20)用于通过梯度磁场(30)影响所述流体传导通道中的磁性粒子(A、B)，所述流 体传导通道布置为至少部分在基底材料(25)之中或之上。3.根据权利要求2所述的分离柱，还包括一条或多条电流线(20)，所述分离柱为芯片 实验室(LOC)设备。4.根据权利要求1或2所述的分离柱，其中，所述至少一条电流线(20)布置为与所述 流体传导通道(10)内部的通道壁(12)相间隔和/或与所述通道壁(12)相邻，所述至少一 条电流线优选地包括绝缘覆盖。5.根据权利要求1或2所述的分离柱，其中，所述至少一条电流线(20)布置在通道壁(12)中。6.根据权利要求1或2所述的分离柱，其中，在1条到大约100条之间的电流线布置在 所述流体传导通道(10)中和/或在所述基底材料(25)之中或之上。7.根据权利要求1或2所述的分离柱，其中，所述流体传导通道(10)的长度(11)达到 大约3米，优选地大约0. 5米到大约2米。8.根据权利要求1或2所述的分离柱，其中，所述流体传导通道(10)包括至少一个弯(13)，所述流体传导通道(10)优选地为回旋的。9.一种包括根据权利要求1或2所述的分离柱的分离系统，其中，所述至少一条电流线 (20)连接到电流源(31)，使得通过所述电流线生成所述梯度磁场(30)。10.根据权利要求9所述的分离系统，其中，所述磁场(30)随时间变化。11.根据权利要求9所述的分离系统，其中，所述电流源(31)为交变电流(AC)源，使得 所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D马尔科夫，HMB伯芬，B格莱希，J魏岑埃克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]