[发明专利]具有磁场发生器的微电子传感器设备以及载体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操纵可替换(exchangeable)载体中的样品的方法和微电子传感器设备，其中在样品中生成磁场。此外，本发明还涉及一种用于这种设备的载体以及对这种设备和载体的使用。

背景技术

US 2005/0048599 A1公开了一种用于研究微生物的方法，其中微生物附有粒子从而可以在其上施加力(例如磁力)。在本发明的一个实施例中，把光束引导穿过透明材料并且到达全内反射的表面。作为渐逝波离开透明材料的该光束的光被表面处的微生物和/或其他成分散射，并且随后被光电检测器检测到或者被用来照射微生物以供目视观测。上述及类似设置的一个问题在于，所述设置通常使用可替换(一次性)卡盘(cartridge)来提供待处理的样品，该卡盘常常被不正确地放置在设备中。结果可能会严重损害预定的操纵(例如光学测量)。

发明内容

基于上述情况，本发明的一个目的是提供用于操纵样品的替换措施，其中期望在可替换组件的使用方面获得更高的稳健性。

上述目的可以通过根据权利要求1的微电子传感器设备、根据权利要求14的载体、根据权利要求17的方法以及根据权利要求18的使用来实现。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明的微电子传感器设备用于操纵可替换载体中的样品(其中样品不必需属于所述设备)。术语“操纵”应当指示与所述样品的任何相互作用，比如测量样品的特征量、研究其属性、对其进行机械或化学处理等等。载体(其在下面也被称作“卡盘”)通常将由例如玻璃或聚苯乙烯之类的透明材料制成，从而允许传播具有给定光谱(特别的是可见、UV和/或IR)的光。微电子传感器设备包括以下组件：

a)用于在“目标区域”内生成磁场的一定数目的n≥1个磁场发生器，其中所述目标区域通常是位于关于传感器设备的固定相对位置处的(宏观)体积。磁场可以用于许多不同目的，例如用于磁化样品粒子以及/或者强制磁性粒子在场梯度中移动。应当注意到，可以仅有单一磁场发生器(n＝1)，尽管下文总是提到多个这种组件。磁场发生器可以特别通过电磁体实现，其在最一般的意义上即是电流可以流经其中的电导体，从而感生出围绕所述电磁体的磁场。为了提高该磁场的强度，导体通常将被缠绕成具有多圈的线圈。

b)具有用于(通过有线或无线方式)接收表示由磁场发生器导致的磁效应的检测信号的输入端的控制单元，其中控制单元被适配成关于目标区域内的载体的存在和/或其状态评估检测信号。控制单元可以通过专用(模拟)电子硬件、具有适当软件的数字数据处理硬件或者二者的混合来实现。作为其评估程序的结果，控制单元通常将提供表示载体在目标区域内的存在和/或状态(例如填充状态、对准等等)的数字或模拟输出信号。

上述微电子传感器设备的优点在于，其利用已经存在的效应(比如磁场发生器与载体之间的磁相互作用)来导出关于与传感器设备一起使用的可替换载体的信息。该信息对于提高微电子传感器设备的精度和稳健性可以非常有帮助，这是因为载体的正确的定位/状态对于许多处理来说是非常关键的。

根据用于向控制单元提供检测信号的第一种基本方法，所述控制单元耦合到磁场发生器，并且检测信号(至少部分地)与磁场发生器的互耦和/或自感相关。这种方法的优点在于，磁场发生器(其通常由于其他目的而已经存在)被附加地用于根据载体的存在/状态对互耦和/或自感的影响来感测所述存在和/或状态。应当注意到，两个或更多磁场发生器之间的“互耦”描述其中一个磁场发生器作用于其他(多个)磁场发生器之上的磁场的强度；在电磁体中，不断改变的磁场例如可以在导线中感生出电压。“互耦”在这种情况中可以由磁通量改变(dΦ/dt)与感生电压U之间的比例因数来标识。“自感”类似地表征由导线中的电流生成的磁场在所述导线自身之中所感生出的电压。

根据用于向控制单元提供检测信号的第二种基本方法，检测信号(至少部分地)由附着到载体上的至少一个磁场传感器提供。借助于一个或多个这种磁场传感器，可以感测到磁场发生器的磁场，从而提供关于传感器在固定相对位置处附着到其上的载体的存在和/或状态的有价值的信息。如果载体的定位不正确，(多个)磁场传感器甚至可以可选地提供关于必须在其中改变所述位置的方向的信息。

控制单元可以可选地耦合到磁场发生器并且被适配成对其进行控制，从而使其磁场在目标区域内的给定位置处互相抵消。例如可以向处在目标区域的相对侧的两个电磁体同时提供相反方向的电流脉冲，从而使得电磁体中间的磁场抵消。特别在上述类型的磁场传感器的帮助下，可以容易并且精确地确定磁场抵消的位置。为了检测消失磁场的位置，磁场传感器只需要对于磁场是灵敏的而不必是精确的或很好校准的。