检测和确认分析物的磁共振系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于磁共振测量来检测目标分析物的系统和方 法。磁结构产生具有与分析物相当的尺寸的不同磁场区域。当分析物 结合在那些区域中时，来自样品的磁共振信号发生改变，从而对分析 物进行检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请本专利技术一般地涉及分析物检测领域，并且另外地涉及使用 磁共振检测分析物。
技术介绍
对于医学科学，也需要一种改进的病原体检测。对与禽流 感、牛海绵状脑病(更通常称作"疯牛病")或者重症急性呼吸系统综 合症(SARS)相关联的DNA或蛋白质的灵敏检测将能够进行干预 从而避免大范围流行。这种系统的广泛临床使用将帮助识别普通疾病 或严重疾病，极大地帮助医生进行诊断。早期的研究没有考虑使用改进的顺磁材料例如铁、钴和镍 的化合物来产生更强磁化和提高灵敏度。
技术实现思路
分析物可以是任何分子、分子合成物、微生.物、化学制品 或材料，其可以包含在所述液体介质中，并且当该分析物如此被包含 时它置换所述液体。分析物的实例包括生物分子，例如蛋白质、 DNA、 RNA或者其片段或合成物；酶类、小分子、有机体、微生物13例如完整的或分裂的病毒或细菌；来自其他物种包括人类的完整的或 分裂的细胞，非生物化学制品，例如化学武器分子、炸药、杀虫剂、 医药品和工业化学制 品。本专利技术的其他特征和优点将从下面的详细描述、权利要求 和附图中显而易见。附图说明图1是显示外加磁场和纳米微粒周围的第二磁场的对纳米 微粒的示意表示。图4是沿着微粒的轴的磁场梯度大小的绘图。047]图5是磁共振系统的功能框图。 [(M81图6a-d是天线的四种配置的表示。049图7是磁体的一种实施方案的示意表示。 [050图8是緩冲振荡器的电路图。 —些实施方案包括液体介质。液体包含分析物和发射磁共 振信号的原子核。那些信号受扩散影响，特别是液体分子通过液体的 扩散，或者分子自扩散。扩散如下用公式表示Owalk= (2 Dmolec t)1其中 a,k是时间t中在各向同性三维随机移动中所行进的平均距 离，并且Dm。lee是平移扩散系数。例如，对于室温下的水，Dmolec=1.5xl(T9m2/s。067磁共振测量也受自旋扩散、原子核的自旋或极化与相同类 型的附近原子核的自旋或极化互换的现象的影响。自旋扩散可以遍及 样品分布自旋相关效应，例如去极化。例如，如果水中的小部分氢原 子核受去极化力，则自旋扩散可以使得样品中的所有氢都釆用平均的 极化值。一种模型 (3)当纳米微粒和分析物凝聚时，T2减小。这可能是由 于充满水的笼形结构的形成，其中水分子经历与周围纳米微粒的重复 自旋-分散碰撞。充分重复地增加去极化将减小T2，尽管分析物阻 塞非均匀磁场区域的部分。 T2的减小也可以通过改变纳米孩乏粒与抗体的比例而观察 到。这里抗体用作到分析物的连接的实例。这定义为化学计量控制。 依赖于分析物的检测级別，可以调节化学计量以允许分析物的快速检 测。在一种实施方案中，制备液体样品混合物包括包含原子核 具有非零自旋的原子的液体的使用。原子可能是液体的固有部分，或 者它们可以作为溶质添加。制备液体样品的步骤可以包括混合或搅拌 以保证分析物到达纳米微粒。混合可以用许多种方法实现，包括通过 使用泵驱动样品流体通过回旋管路，并且这种运动可以是单向或反复 的以产生期望级别的混合。作为选择，纳米微粒和分析物可以包含在 相同类型的液体中，使得当纳米微粒和分析物位于相同容器中时，它 们自发混合而不需要物理搅拌。例如，纳米微粒和样品材料可以溶解 在水中，然后在测量容器中通过扩散而混合。无辅助的混合也可以通 过使用对于各种成分的高可混合溶剂例如酒精和水实现。将分析物保持在特殊区域内可以通过反应或结合或者吸引 分析物到分析物对其具有特殊亲和性的材料表面或分子来实现。这种 保持可以由氢键、离子力、共价键、范德瓦耳斯力、静电力或者任何 其他类型的分子或材料附着而实现。例如，保持机制可以是相对于分 析物蛋白质出现的抗体，或者与分析物DNA序列互补的DNA，并且 可以包括分析物对其具有亲和性的任何材料表面或分子。优选地，保 持机制也可以对于除了可能存在的分析物之外的所有溶质不具有亲和 性或具有负亲和性。优选地，保持机制固定在特殊区域附近，使得分 析物将保持在特殊区域内。例如，当特殊区域在纳米微粒外部时，对 分析物的抗体，或者上述其他保持机制可以附着到纳米微粒的表面，选地，纳米^:粒可以包括多个抗体、或互补DNA或者其他粘结剂， 以便与许多不同但是所选的分析物相互作用。例如，纳米微粒可以装 饰有炭疽的互补DNA、蓖麻蛋白的抗体以及天花的互补DNA序列， 从而能够检测单个混合物中这些分析物的任何一种。磁共振系统500 (图5)使用天线516与样品相互作用， 该天线在操作中电磁耦合到样品的处理原子核。在一种实施方案中， 线圏安装在模块化、可互换平台中以能够改变样品大小，在污染的情 况下替换线圏，或者进行需要的其他更改。昆虫例如蜘蛛可能阻塞空气入口和收集器。这些昆虫进 入的第一障碍是过滤器。对于外部安装，可以包括优选地对人类和宠 物无害的緩释杀虫剂。这种杀虫剂可以沿着入口的轴或在入口嘴部附44近实施。结合本文所公开的实施方案而描述的各种说明性逻辑 块、模块和电路可以使用的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、 专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程 逻辑器件、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计成执行本文 所描述的功能其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理 器，但是作为选择，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或 状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理 器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器， 或者任何其他这种配置。0155结合本文所公开的实施方案而描述的方法或算法的步骤 可以直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或者在二者的组 合中实施。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM 存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移 动磁盘、CD-ROM或者任何其他形式的存储介质中。示例性的存储 介质可以连接到处理器，使得处理器可以从存储介质中读取信息以及 将信息写入存储介质。作为选择，存储介质可以集成到处理器中。处 理器和存储介质可以驻留ASIC中。[0156提供对所公开的实施方案的上述描述，以使本领域技术 人员能够制造或使用本专利技术。对这些实施方案的各种修改对本领域技 术人员来说是显而易见的，并且本文所限定的一般原理可以适用于其 他实施方案而不背离本专利技术的实质或范围。因此，本专利技术并不应当局 限于本文所示出的实施方案，而应当符合与本文所公开的原理和新特 征一致的最广泛范围。权利要求1. 一种使用磁共振来检测样品中是否存在分析物的方法，该方法包括将第一磁场施加到包含已知液体和待分析材料的样品上；在所述样品的至少一个区域中施加第二磁场，使得该至少一个区域中的所述已知液体的磁共振信号不同于该至少一个区域外部的所述液体的磁共振信号；将所述分析物吸引到所述至少一个区域中；当所述分析物位于所述至少一个区域中时，激励来自所述已知液体的磁共振信号；以及通过所述已知液体的T2的增加来确定所述分析物的存在。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二磁场由纳米微粒 产生。3. 根据权利要求2所述的方法，还包括测量所述已知液体和所 述纳米微:粒的T2。4. 根据权利要求2所述的方法，还包括测量所述样品的Tl以 确定所述样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雷什·M·梅农，戴维·E·纽曼，特里·J·亨德森，J·曼纽尔·佩雷斯，
申请(专利权)人：梅农及合伙人公司，
类型：发明
国别省市：