具有多腔室筒体的生物传感器制造技术

本发明专利技术提供一种生物传感器，所述生物传感器包括用于容纳流体样本的筒体，所述筒体包括至少两个腔室，其中每一腔室包括具有一个或多个粘合位置的传感器表面。所述生物传感器还包括用于在至少两个腔室传感器表面的粘合位置产生磁场的装置。所述生物传感器也包括用于检测在至少两个腔室传感器表面粘合位置处和／或接近该位置处积聚微粒的装置。因此，粘合位置处的磁场具有足够大的梯度以朝向粘合位置致动磁性标记微粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种多腔室筒体，其中不同标志物可在完全分离的测量腔室中被测量。
技术介绍
本专利技术涉及用于检测例如唾液、尿液或血液等体液中特定成分的生物传感器。所述生物传感器利用磁性标记微粒，如覆盖捕获探针的超顺磁珠体。待检测的特定成分应粘合到所述捕获探针。随后采用特定磁性致动方案以优化测定性能。样本中待检测靶标分子的存在由磁性标记微粒与特定检测点或粘合位置的粘合程度检测，所述检测点或粘合位置由特定探针或试剂覆盖。由例如FIlR(受抑全内反射)等光学手段检测粘合到检测点或传感器表面的磁性标记微粒的存在。在心脏应用特定实例中，生物传感器使用指尖针刺获得血液，以便对指示发生心肌梗塞的多种生物标志物进行定量检测。所述生物传感器可用于例如急救室、床旁、救护车、医师办公室或甚至家庭等即护型装置。已识别若干重要的心脏标志物蛋白，并且目前已被常规地使用。肌钙蛋白I基于其绝对的心脏特异性及其较长血清半衰期而广泛用作标准生物标志物。心脏病发作后血流中肌红蛋白水平快速增长，能够进行快速患者分级。B-型钠尿肽对于心力衰竭急救诊断以及急性冠状动脉症状患者预后是有益的。2，3 C-反应蛋白为冠心病以及急性冠状动脉症状的重要预后指标。这种心脏标志物的同时量化可使医师快速诊断冠状动脉心脏病并准确设计患者护理方案。于是，心脏标志物快速可靠检测系统将帮助医学专家区分呈相似症状的患者。通常，不同标志物存在于不同的诊断相关的集中物中，于是对于检测最优下限与动态范围可要求不同测定条件。
技术实现思路
因此本专利技术一个目的是提供一种改进的生物传感器。本专利技术另一目的是提供一种允许对不同标志物以快速可靠方式同时量化的生物传感器。这些目的可由权利要求的特征实现。本专利技术涉及一种多腔室筒体，其中不同标志物可在完全分离的测量腔室中被测量。由于反应腔室的分离，可避免交叉反应效果，测定条件可单独地被优化。同时检测多种不同靶标分子的常用方法是使用覆盖如抗体等不同专用试剂的分离检测点或粘合位置。检测点上存在靶标分子由粘合到靶标分子的磁性标记指示。所述检测点上的磁性标记微粒的集中度可通过使检测点在相机传感器上成像而对每一单独检测点光学地测量。于是，样本中存在的不同靶标分子的量可通过分析不同检测点的信号而测得。典型地，位于样本下方的下部磁体的磁性致动用于加速测定。位于样本上方的上部磁体优选地用于进行磁清洗步骤。显然，磁性标记微粒的检测点或粘合位置需位于磁体的所谓“最有效位置(sweet spot)”。这使单独的粘合位置必须集中在相对较小区域。此外，当粘合位置之间的间隔较小时，检测点在其上成像的单个CMOS传感器的有效使用更加容易。不同磁体的极靴之间仅仅有限的距离允许产生对于磁性致动足够强的磁场。这利于平直筒体与平直检测腔室设计。同时有利地使单独的检测点或粘合位置在完全分离的测量腔室中，使得每一腔室测定条件可单独优化。测量腔室的最优容量和几何特征受两个附加因素影响测量腔室的至少一个尺寸须足够小以产生充分毛细作用力，以便血浆等流体样本自动流入检测腔室。同时每一测量腔室的容量须足够大以满足灵敏度要求，即确保样本容量内存在足够多的靶标分子。所有这些导致相互矛盾的几何形状要求。此外，致动磁体的定向必需使得光学检测器光束的光学路径不受阻挡。为满足上述要求，分散且完全分离的检测腔室被构置成使得至少检测腔室的粘合位置位于致动磁体的“最有效位置”之内。同时磁体定向成使得读取光束的光学路径不受阻挡。以此方式，检测腔室的总面积和容量不受磁体最有效位置的尺寸所限。磁体“最有效位置”通常由磁体所产生磁场的若干要求限定。粘合位置须位于作用在磁性标记微粒上的磁力足够强以保证快速致动的区域。此外，磁力方向必须垂直于包含检测点或粘合位置的表面，并且不应在最有效位置区域上剧烈变化。由于作用在磁性标记微粒上的磁力由磁场梯度的平方确定，上述要求与磁场梯度相关。如果使用马蹄形磁体产生磁场梯度，由于筒体的壁厚，马蹄形磁体与检测点之间典型距离约为1mm。最大磁场梯度则通过优化马蹄形极尖之间的距离(亦为Imm量级)并且为极尖选择具有最高磁通量饱和值而不产生剩余磁场的材料得以实现。这些优化的几何形状以及材料选择可使获得约为60T/m的最大磁场梯度，其在ImmX Imm区域内峰-谷值偏差约为10%。在实际条件下，磁场梯度可选择为略低，以限制线圈中的热消散。马蹄形磁体的极尖可在垂直于连接极尖的最短线的方向延伸，产生细长的最有效位置。在此情况下磁场梯度约为60T/m且其峰-谷值偏差约为10%的区域优选地在两个方向之一上大于1mm。此外，光学检测技术相关的光学要求可适用。当然，所述粘合位置须在光学检测器视场之内。若使用具有有限像素数的价廉CMOS检测器，粘合位置应尽量靠近地群集以使每一粘合位置具有大量像素。优选地，视场宽度在1至2mm之间。在大为细长的磁性最有效位置的情况下，光学检测系统视场须相应调整。光学装置可用于有效延长视场并仍可有效使用CMOS检测器。本专利技术提供一种生物传感器，包括用于容纳流体样本的筒体，所述筒体包括至少两个腔室，其中每一腔室包括具有一个或多个粘合位置的传感器表面。所述生物传感器还包括用于在至少两个腔室的传感器表面的粘合位置处产生磁场的装置。所述生物传感器也包括用于检测在至少两个腔室的传感器表面的粘合位置和/或接近该位置处积聚的微粒的装置。其中，粘合位置处的磁场具有足够大的梯度以致动磁性标记微粒朝向粘合位置。优选地，粘合位置处的磁场梯度大于40T/m，优选地大于50T/m且最优选地约为 60T/m。此外优选地，粘合位置处磁的场梯度最大最小值变动小于20%，优选地小于15%， 且最优选地约为10%。每一检测腔室中包含粘合位置的传感器表面区域部分的面积至少为 0. 05mm2，优选地大于0. 25mm2且最优选地大于2mm2。粘合位置处磁场梯度产生的磁力优选地大体垂直于传感器表面。根据本专利技术生物传感器的特别优选实施例，筒体腔室大体不相互直接流体连通。 换言之，腔室相互分离，尽管它们可经由到腔室的进入通路“间接”流体连通，进入通路在筒体的某一部分连接。优选地，两个或多个腔室相互完全分离。检测装置优选地包括光学检测器。光学检测器与每一粘合位置之间的光学路径优选地不受用于产生磁场的装置所阻挡。用于产生磁场的装置包括下述一种或其组合马蹄形磁体、三叉式磁体、四极磁体、多极磁体。优选地，用于产生磁场的装置包括具有磁芯的一个或多个电磁线圈，其中所述线圈的磁芯具有适于在粘合位置处提供大的磁场梯度的形状。根据本专利技术的优选实施例，所述用于产生磁场的装置可相对于筒体移动。根据本专利技术特别优选的实施例，传感器表面的一个或多个粘合位置包含一种试剂或多种试剂的组合。所述试剂可为抗体、抗原、蛋白质、重组蛋白质等。优选地，一个或多个粘合位置处所述试剂或多种试剂的组合对不同腔室是不同的。于是，在不同腔室可进行不同测定。优选地，所述筒体包括三个、四个、五个或更多个腔室。所述腔室均优选地包括具有两个、三个、四个或更多个粘合位置的传感器表面。当然，具有更多腔室和/或每一腔室具有更多粘合位置的其它布置也落入保护范围内。根据本专利技术的优选实施例，一个腔室内的每一粘合位置包含不同试剂或多种试剂的不同组合。于是可进行复杂分析，可同时检测几种不同的标志物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种生物传感器，包括：ａ）用于容纳流体样本的筒体（１），所述筒体（１）包括至少两个腔室（２），每一腔室（２）包括具有一个或多个粘合位置（４）的传感器表面（３）；ｂ）用于在所述至少两个腔室（２）的所述传感器表面（３）的所述粘合位置（４）处产生磁场的装置（５）；以及ｃ）用于检测在所述至少两个腔室的所述传感器表面的所述粘合位置处和／或接近所述粘合位置处积聚的微粒的装置；其中，所述粘合位置（４）处的磁场具有足够大的梯度以便朝向所述粘合位置致动磁性标记微粒。

【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：J·H·M·雷正，
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