[发明专利]用于致动磁性粒子的生物传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括生物传感器药筒和与该生物传感器药筒一起使用的具有两个磁性子单元的第一生物传感器磁体组件的生物传感器系统，并涉及用于致动生物传感器药筒中的磁性粒子的方法。

背景技术

现有技术中已知有各种分析程序用于检测测试样品中的分析物。

例如，免疫测定利用免疫系统的机制，其中抗体和相应的抗原能够彼此结合。这种特异性反应机制被用于确定测试样品中抗原的存在或数量。具体而言，标记抗体或抗原(感兴趣的分析物)以量化抗体和抗原之间的相互作用。通用的标记例如是荧光和化学发光分子、着色粒子(珠子)或放射性同位素。

近来，已经在微流体测定中使用磁性标记来检测分析物的存在或数量。使用诸如磁性粒子——也被称为磁珠或珠子——的磁性标记具有若干优点。可以通过施加磁场致动磁性粒子，从而可以加快分析程序。此外，在生物测试样品中没有影响磁性粒子的检测的磁性背景信号。

不过，使用磁性标记的这些测定需要用于如下操作的模块：致动结合到抗原的磁性粒子以便被固定在传感器药筒的传感器表面附近；以及冲洗掉剩余的未结合磁性粒子以便不影响结合粒子的数量测量。因此，例如，可以在传感器药筒的相对侧上布置两个磁体，其中第一磁体吸引磁性粒子以通过测试样品朝向传感器表面运动，然后第二磁体吸引未结合的磁性粒子以运动离开传感器表面。在这种配置中，两个磁体安装在保持结构上，保持结构以机械方式使磁体朝向传感器表面或远离传感器表面运动(参见R.Luxton等人的“Use of External Magnetic Fields to reduce reaction times In an immunoassay…”，Anal.Chem.2004，76，1715-1719)。

这样的方法非常费力费时，且需要复杂的保持结构以用于在传感器药筒的相对侧上布置两个磁体。此外，布置在传感器药筒下方的第一磁体仅在垂直于传感器表面的方向上控制磁性粒子的运动，而不在基本平行于传感器表面的水平方向上控制磁性粒子的运动。因此，在药筒中可能存在未结合的磁性粒子累积的区域，其靠近仅有很少或可能过少的磁性粒子与感兴趣抗原结合的区域。此外，药筒中周边区域中的未结合的粒子可能不会容易地并像其他粒子那样快速地被第二磁体吸引，因此这些粒子可能保留在药筒中。这可能导致不可靠的测试结果。

通常，测试样品的粒子经历几个过程，例如，粒子接近传感器表面，结合到传感器表面，从传感器表面解脱，等等。在已知的生物传感器系统中，磁体附近的磁性粒子通常被磁场致动并被牵引朝向磁体。在这种情况下，从靠近磁体的传感器表面接收的信号的质量和/或数量将取决于时间，并因此不是可靠的，因为它会不仅表示结合的粒子，还受药筒中远处的未结合的磁性粒子的影响，这些未结合的磁性粒子被磁场致动并因此可能朝向靠近磁体的传感器表面运动。

发明内容

一个目的是提供一种用于控制药筒中磁性粒子的运动并因此提供更可靠测试结果的生物传感器系统和方法。

本发明公开了一种生物传感器系统，其具有生物传感器药筒、第一生物传感器磁体组件，该第一生物传感器磁体组件在下文中也被称为第一磁体组件，其用于在生物传感器药筒中产生磁场，其包括两个磁性子单元，每个磁性子单元均具有核心，核心具有被间隙分离的顶表面，且其中，生物传感器药筒所包括的传感器表面被布置于核心的顶表面上方，其中，两个子单元适于在第一子单元和第二子单元之间产生磁场线基本平行于传感器表面的磁场，以对药筒中的磁性粒子施加力。在这里将术语“生物传感器”用于适合检测生物物质或生物材料的所有种类的传感器。在这里将术语“顶表面”用于核心顶部上靠近传感器表面的核心的部分，其具有与核心的典型圆柱形形状不同的形状。顶表面沿着指向传感器表面的方向对齐，而核心通常是垂直对齐的。由于传感器表面位于核心之间，这意味着顶表面与核心围成一角度，这在下文中进行详细描述。顶表面形成磁场的轮廓。生物传感器系统是紧凑的，占用很少的空间，并允许灵活控制磁性粒子的运动。利用所述的生物传感器系统，可以沿若干方向，尤其是沿着相对于图的左右方向移动磁性粒子。生物传感器系统使得能够从传感器表面冲洗掉未结合到测定物的过多的珠子而不破坏已结合珠子的结合。

在从属权利要求中描述了本发明的具体示例。

在生物传感器系统的示例中，第二磁体组件布置于所述传感器表面上方，以用于对所述药筒中的磁性粒子施加力。可以类似于两个子单元之一设计第二磁体组件。第二磁体组件提供了额外的磁场，以用于对珠子施加力，并可以与两个子单元一起由驱动两个子单元和顶部线圈的控制模块控制。