CN101903760A - 磁性线圈在传感器装置中的定位 - Google Patents

磁性线圈在传感器装置中的定位 Download PDF

Info

Publication number
CN101903760A
CN101903760A CN2008801211214A CN200880121121A CN101903760A CN 101903760 A CN101903760 A CN 101903760A CN 2008801211214 A CN2008801211214 A CN 2008801211214A CN 200880121121 A CN200880121121 A CN 200880121121A CN 101903760 A CN101903760 A CN 101903760A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
electromagnetic induction
sensor
relative position
box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2008801211214A
Other languages
English (en)
Inventor
J·A·H·M·卡尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101903760A publication Critical patent/CN101903760A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination

Abstract

本发明提供用于确定在传感器内的至少两个磁性激励线圈(2、3、3’)的相对位置的方法，所述线圈布置在传感器盒(1)的大体上相对的各侧上。通过测量其中一个所述线圈的电磁感应，确定在所述传感器装置内的所述线圈的相对位置。基于所确定的相对位置，可以调整这些位置。或者，可以基于所确定的相对位置，调整在所述磁性线圈内的所述激励电流。另外，还提供了包括传感器盒、布置在所述传感器盒的大体上相对的各侧上的至少两个磁性线圈、以及用于确定所述电磁感应的测量器件。

Description

磁性线圈在传感器装置中的定位
技术领域
本发明涉及包括布置在传感器室上方和下方的至少两个磁性线圈的传感器装置，例如受抑全内反射(FTIR)生物传感器装置，并且具体而言，涉及对磁性线圈的定位。
背景技术
目前，对生物传感器的需求日益增长。一般而言，生物传感器能够检测在待分析物内的给定具体分子，其中，所述靶分子的量或浓度通常是很小的。例如，可以测量在唾液或血液内的药物或心脏标志物的量。滥用药物一般是仅拥有一个抗原表位的小分子，并且出于这个原因，不能通过例如夹心测定检测到。竞争性测定或抑制性测定是检测这些分子的优选方法。众所周知的竞争性测定设置是将感兴趣的靶分子耦合到表面上，并且将抗体连接到可能是酶、荧光团或磁珠的检测标记物上。该系统被用于使用标记后的抗体执行在来自样品的靶分子和表面上的靶分子之间的竞争性测定。对于路边测试，执行所述测定的方法，也称为测定，应该是快速的(这样可以在大约1分钟内执行完测试)并且鲁棒的。
在如图1所示的示例性的设置中，在传感器盒(sensor cartridge)1内的传感器室的传感器表面11的至少一部分被制备用于对靶分子进行检测。在传感器盒1内的传感器室应当具有预先确定的体积。盒1可以被制作为一次性的聚苯乙烯盒。顺磁珠12布置在传感器室内，优选地布置在预定位置处，诸如如图1所示的盒1的盖子底部。为了提高要在注入到盒1内的流体中检测的靶分子的反应速度，将磁激励线圈3，3’布置在盒1的下方，以便产生将珠12拉向传感器表面11的磁场。如图1所示，通常使用布置为彼此邻近的一对线圈3，3’。然而，在盒1下方仅使用一个磁性线圈同样是可能的。在预先确定的时间过后，关闭下部的线圈3，3’，并且因此去除了所述磁场，并且施加由布置在盒1上方的磁性线圈2所产生的另一磁场将未结合的珠12从传感器表面11上拉开。随后，可以检测在传感器表面11上的结合点处存在的珠12。结合点是在传感器表面11上分子和珠12以现有技术中已知的不同方法与其结合的区域。这些结合方法中的其中一种是将珠12结合到抗原表位上，所述抗原表位又结合到固定在结合点的抗体上。在盒1内的抗原表位的量可以例如借助于光学检测方法通过检测结合到抗原表位上的珠的量进行推断。
代替提供用于排斥未结合的多余珠的附加上部线圈2，也可以使用布置在盒1下方的线圈3，3’，通过对下部线圈3，3’进行适当设计或布置而局部地从传感器表面11上排斥珠12。此外，如图1所示，可以通过组合分别布置在传感器表面11上方和下方的上部线圈和下部线圈的磁场从传感器表面11上排斥珠12。甚至是具有专用几何结构的单一线圈也可以用于排斥珠12。在一部分珠12结合到结合点之后，去除多余的珠12也可以叫做磁清洗。
珠12的检测可以使用例如磁电阻技术来完成。另一个已知技术是使用例如FTIR的光学技术光学地检测结合到结合点的磁性标记珠12。在FTIR磁性生物传感器中，从光源(例如激光或LED)发射出的光线13以全内反射的角度指向到传感器表面11上。光路在图1中以黑色箭头加以描述。如果在靠近传感器表面11处不存在粒子，光线将被完全反射。然而，如果珠12或其它检测标记物结合到了传感器表面11上，将违反全内反射的条件，并且部分光线被散射到传感器室或传感器盒1内，并且因此降低了由传感器表面11反射的光线的量。通过使用光检测器测量反射光线的强度，有可能估计结合到传感器表面11上的结合点的珠12的量。
对磁性线圈2、3、3’的精确和可重复布置与定位，具体而言，对存在于传感器盒1的上方和下方的线圈2、3、3’的精确对准是非常重要的，这样，在测试期间，在传感器盒1内的磁珠12能够以有效的和可重复的方式被激励。具体而言，在化学结合较弱的情况下，对由线圈产生的激励力的精确对准是非常重要的。在那种情况下，线圈2、3、3’相对于彼此的定位是该测量中非常关键的参数。
发明内容
因此，需要提供能够在生物传感器中进行精确测量的方法和传感器装置。
根据本发明，电磁感应被用作线圈的位置指示器。根据本发明的所述方法能够确定至少两个磁性激励器线圈的相对位置，所述磁性激励器线圈被布置在传感器装置中传感器盒的大体上相对的各侧，例如分别位于传感器盒的上方或下方。所述方法可以利用所述至少两个线圈间的互感应，即，这些线圈间的磁性耦合。此外，所述磁性线圈中的一个的自感应可以用于确定线圈的相对位置，所述磁性线圈中的一个的自感应取决于由周围线圈的几何结构导致的线圈的相对位置。所述线圈的相对位置与所述互感应或自感应的相关性可以由专业人员以常规方式通过测量电磁感应和线圈的位置并产生这些值之间的数学关联性来确定。另外，这些值之间的相关性可以通过从电磁理论的常规方程形成数学方程来确定。
基于电磁感应所确定的线圈的相对位置可以被用于调整所述线圈的相对位置。假使所述传感器装置包括在所述传感器盒上方的一个磁性线圈和在所述传感器盒下方的另一磁性线圈，则应当调整所述线圈的相对水平位置，这样可以最大化在所述两个线圈间的互感应，以便实现对所述线圈的成一直线的准确对准。当多余一个线圈布置在所述传感器盒的一侧时，为了实现对称布置，所述线圈的相对位置应当使得在所述上部线圈和每个下部线圈间的互感应分别处于平衡状态以实现最佳定位。最佳定位这一术语意味着所述线圈具有与传感器表面的结合点相同的距离，如图1所示，由此，所述结合点位于所述传感器表面的中央。在该实例中，为了最佳定位，位于所述传感器表面上方的单一线圈必须对准所述传感器表面的中央。否则不能确保所述生物传感器的精确测量。
同时，也可以实现对所述线圈间距离的垂直调整。通过将所述线圈间的磁性耦合设置为预先确定的值，可以控制在所述盒上方和下方的线圈间的距离。优选地，在将所述线圈水平对准之后进行垂直定位以调整未对准的线圈。
所述线圈的定位还可以通过反复重复测量所述电磁感应，确定并调整所述线圈的相对位置的步骤，直到所测量的电磁感应达到了预先确定的值为止而进一步得以改善。
根据本发明的所述方法所测量的电磁感应也可以用于调整激励电流，特别是调整每个线圈的激励电流的幅度，以便在不需要机械地重新定位所述线圈的情况下校正所述线圈的偏移。
在线圈间的互电磁感应可以通过向其中一个线圈施加电流，并且观察在其它线圈中的感应电压来进行测量。使用此方法，也可以获得关于所产生的磁通量的信息(例如，饱和度或涡电流)。
所述磁性耦合可以例如通过为所述线圈提供脉冲电流并在时域内观察其不同的响应进行估计，以及在频域内通过观察频率成分的变化进行估计。
本发明还提供在传感器盒内具有传感器室的传感器装置，以及布置在传感器盒的大体上相对的各侧的至少两个线圈。所述传感器装置还包括用于确定所述电磁感应的测量器件，以便确定所述线圈的相对位置。所述传感器装置可能还包括用于基于所确定的电磁感应改变所述线圈的相对位置的定位器件。通过改变所述线圈的位置来校正对准，由于这些未对准引起的测量错误得以避免。通过应用软磁性材料，例如，用于所述传感器(校准)盒的金属或磁珠，可以增强所述作用，即这些磁性线圈的互耦合。
根据本发明，提供了以低成本精确确定在传感器装置内的激励线圈的相对位置的方法和装置，这是因为传感器装置中的当前激励线圈可以重复利用，该器件一方面用于激励并排斥在所述生物传感器中的珠，并且另一方面用于确定它们之间的对准。根据本发明的所述方法和装置提供鲁棒的和可重复的测量。通过添加多于两个的线圈，可以实现更好的空间分辨率。
从下文对实施例的描述，以及参考实施例的阐述中，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
图1示意性地示出了FTIR磁性生物传感器装置的设置；
图2示意性地示出了在图1中所示的磁性线圈的布置，其中，所述线圈相互偏移；以及
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的传感器装置。
具体实施方式
图2示意性地示出了用于在FTIR生物传感器装置中激励顺磁性标记珠12的三个磁性线圈2、3、3’。传感器盒1包括传感器室和传感器表面11，类似于图1中所示的，传感器室和传感器表面11布置在顶部线圈2和底部线圈3、3’之间。如图2所图示说明的，顶部线圈2是无意识偏移的，即，在水平方向关于所述底部线圈3、3’发生移位。
当处于图2中所示的情况时，通过向顶部线圈2施加电流并测量由电流在两个底部线圈3、3’中产生的电磁场所引起的电压而测量两个底部线圈3和3’的磁感应，将观察到由于所述偏移，顶部线圈2与左侧底部线圈3间的互感M23和顶部线圈2与右侧底部线圈3’间的互感M23’存在差值。通过以某种方式调整所述线圈的相对位置使得感应M23和M23’相等，从而可以实现对所述线圈的对称布置，这对于位于传感器盒1内的珠的有效的和可重复的激励是非常重要的。或者，可以调整在底部线圈3、3’内的激励电流的幅度，以便校正所述线圈偏移，并提供在传感器盒1内的大体上均匀的磁场。
为了增强在这些线圈间的互耦合，优选地，仅在所述对准过程期间，将磁性材料14布置在如图3所示的盒1、15上。可以提供致力于在所述对准过程中使用的校准盒15。校准盒15在对线圈2、3、3’的校正定位终止后由传感器盒1替换。布置在盒1或校准盒15上的磁性材料14优选地是软磁性材料，例如金属或磁珠。此类磁性材料14将作为针对在所述传感器装置的上部线圈2和下部线圈3、3’之间的磁通量的通量集中器。所述通量集中器增强了上部线圈2和下部线圈3、3’之间的耦合。此外，所述通量集中器使得在上部线圈2和下部线圈3、3’之间的耦合对于水平偏移更为敏感，由此改善了对所述线圈的相对位置的确定。
已经图示说明并结合附图和先前的描述详细描述了本发明，此类图示说明和描述可以被理解为说明性的和示例性的而并非是限制性的；本发明因此并不限于所公开的实施例。本领域的技术人员通过对所述附图、所述公开内容、以及所附权利要求的研究，可以理解并实现所公开的实施例的各种变型并且实践如权利要求所述的发明。在所述权利要求中，词汇“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单一处理器或其它单元可以实现在所述权利要求中记载的几种功能。在相互不同的从属权利要求中记载的特定措施并不说明不能使用这些措施的组合来获得益处。在所述权利要求中的任意参考标记不应当理解为是对权利要求保护范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于确定传感器装置的至少两个磁性线圈(2、3、3’)的相对位置的方法，所述线圈(2、3、3’)布置在传感器盒(1)的大体上相对的各侧上，所述方法包括：
(a)测量在所述线圈(2、3、3’)中的至少一个中的电磁感应；以及
(b)基于所测量的电磁感应确定所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过向所述线圈(2、3、3’)中的另外一个施加电流来测量所述线圈(2、3、3’)中的至少一个中的所述电磁感应。
3.如权利要求1所述的方法，还包括调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其中，调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置使得所测量的电磁感应最大化以便对准所述线圈(2、3、3’)。
5.如权利要求3所述的方法，其中，调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置使得所测量的电磁感应具有预先确定的值以便控制所述线圈(2、3、3’)之间的距离。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器装置包括至少三个线圈(2、3、3’)，其中，两个所述线圈(3、3’)布置在所述传感器盒(1)的一侧上，其中，基于所述电磁感应的差值确定布置在所述传感器盒(1)的一侧上的所述线圈(2)相对于布置在所述传感器盒(1)的另一侧上的所述线圈(3、3’)的位置，所述电磁感应的差值是在布置在所述传感器盒(1)的一侧上的所述线圈(2)以及布置在所述传感器盒(1)的另一侧上的所述线圈(3、3’)中的每个之间测量的。
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过最大化所述电磁感应的差值调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置。
8.如权利要求3所述的方法，还包括反复重复测量所述电磁感应、确定并调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置的步骤，直到所测量的电磁感应达到预先确定的值为止。
9.如权利要求1所述的方法，还包括调整至少一个线圈的激励电流以校正所述线圈(2、3、3’)的偏移的步骤。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器装置是FTIR磁性生物传感器装置。
11.一种传感器装置，包括：
(a)传感器盒(1)；
(b)布置在所述传感器盒(1)的大体上相对的各侧上的至少两个磁性线圈(2、3、3’)；以及
(c)用于测量所述线圈(2、3、3’)中的至少一个的电磁感应的测量器件。
12.如权利要求11所述的传感器装置，还包括用于改变所述线圈(2、3、3’)的相对位置的定位器件，其中，所述定位器件适于基于由所述测量器件测量的所述电磁感应调整所述线圈(2、3、3’)的所述相对位置。
13.如权利要求11所述的传感器装置，其中，所述传感器盒(1)是包括诸如金属或磁珠的磁性材料的校准盒。
14.如权利要求11所述的传感器装置，其中，所述装置是FTIR磁性生物传感器装置。
15.一种校准盒(15)，其用于对如权利要求11所述的生物传感器中的线圈(2、3、3’)的对准进行测量。
CN2008801211214A 2007-12-20 2008-12-12 磁性线圈在传感器装置中的定位 Pending CN101903760A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07123742.4 2007-12-20
EP07123742 2007-12-20
PCT/IB2008/055237 WO2009081310A1 (en) 2007-12-20 2008-12-12 Positioning of magnetic coils in a sensor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101903760A true CN101903760A (zh) 2010-12-01

Family

ID=40404965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801211214A Pending CN101903760A (zh) 2007-12-20 2008-12-12 磁性线圈在传感器装置中的定位

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110001472A1 (zh)
EP (1) EP2235504A1 (zh)
CN (1) CN101903760A (zh)
WO (1) WO2009081310A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105929149A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 中国科学院电子学研究所 一种基于磁富集和全内反射的光学检测仪
CN110864989A (zh) * 2019-11-19 2020-03-06 上海市特种设备监督检验技术研究院 一种管道内检测零部件耐磨性能试验平台及检测方法
CN112504301A (zh) * 2020-11-23 2021-03-16 河北省应急管理科学研究院(河北省危险化学品登记注册中心) 一种传感器调整结构及煤气柜及传感器的调整方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2208045B9 (en) * 2007-10-25 2012-01-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensor device for target particles in a sample
CN101915592A (zh) * 2010-07-15 2010-12-15 常州华辉电子设备有限公司 基于电磁感应的高精度定位系统
CN102565754B (zh) * 2010-11-30 2014-02-26 华硕电脑股份有限公司 可移动装置的定位方法及定位系统
US9518984B2 (en) * 2011-02-22 2016-12-13 Chrome Red Technologies, Llc Separation, washing and determination of analytes tagged with magnetic particles

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2258308B (en) * 1991-07-27 1994-09-14 Univ Nottingham Inductive coil movement gauge
DE19836109A1 (de) * 1998-08-10 2000-03-02 Biotul Bio Instr Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur grenzflächennahen Mischung von Proben in Biosensorsystemen
US6212430B1 (en) * 1999-05-03 2001-04-03 Abiomed, Inc. Electromagnetic field source with detection of position of secondary coil in relation to multiple primary coils
US7241630B2 (en) * 2000-04-10 2007-07-10 Randox Laboratories, Ltd. Paramagnetic particle detection
ATE326697T1 (de) * 2001-12-21 2006-06-15 Koninkl Philips Electronics Nv Sensor und methode zur messung der flächendichte von magnetischen nanopartikeln auf einem mikroarray
US6774624B2 (en) * 2002-03-27 2004-08-10 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Magnetic tracking system
US20060205093A1 (en) * 2003-07-30 2006-09-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Use of magnetic particles for determining binding between bioactive molecules
TWI252970B (en) * 2004-07-05 2006-04-11 Benq Corp An electronic apparatus having a shock absorber
JP2006071300A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Hitachi Ltd 生化学物質検出装置
US20080025875A1 (en) * 2004-09-29 2008-01-31 Martin Charles R Chemical, Particle, and Biosensing with Nanotechnology
DE102006003177A1 (de) * 2006-01-23 2007-08-02 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Nachweis eines Analyten

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105929149A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 中国科学院电子学研究所 一种基于磁富集和全内反射的光学检测仪
CN105929149B (zh) * 2016-04-26 2018-09-11 中国科学院电子学研究所 一种基于磁富集和全内反射的光学检测仪
CN110864989A (zh) * 2019-11-19 2020-03-06 上海市特种设备监督检验技术研究院 一种管道内检测零部件耐磨性能试验平台及检测方法
CN110864989B (zh) * 2019-11-19 2021-01-12 上海市特种设备监督检验技术研究院 一种管道内检测零部件耐磨性能试验平台及检测方法
CN112504301A (zh) * 2020-11-23 2021-03-16 河北省应急管理科学研究院(河北省危险化学品登记注册中心) 一种传感器调整结构及煤气柜及传感器的调整方法
CN112504301B (zh) * 2020-11-23 2023-01-13 河北省应急管理科学研究院(河北省危险化学品登记注册中心) 一种传感器调整结构及煤气柜及传感器的调整方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110001472A1 (en) 2011-01-06
WO2009081310A1 (en) 2009-07-02
EP2235504A1 (en) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101903760A (zh) 磁性线圈在传感器装置中的定位
US8970215B2 (en) Sensor device for and a method of sensing particles
US20100188076A1 (en) Microelectronic sensor device with magnetic field generator and carrier
CN101836102B (zh) 用于样品中靶粒子的传感器装置
CN101903758B (zh) 用于目标颗粒检测的微电子传感器装置
CN101925817B (zh) 利用指示剂颗粒检测靶成分
CN103229056A (zh) 用于磁致动粒子的传感器装置
CA2940306C (en) Measuring arrangement and method for measuring a sample
EP2496930A1 (en) Method for detection of an analyte in a fluid sample
TW200508610A (en) Biosensor and method of measuring object to be measured
RU2519017C2 (ru) Биосенсор с квадрупольной магнитной системой воздействия
JP2012509491A (ja) 磁性粒子を作動させるためのバイオセンサー・システム
CN102575976A (zh) 物质确定设备
US9316575B2 (en) Magnetic flow cytometry for individual cell detection
CN102346132B (zh) 基于外场调制的表面等离子体共振检测方法
EP2513636B1 (en) Substance determining apparatus
EP2478347B1 (en) Sensing system for sensing a substance in a fluid
JP2012517015A (ja) 流体解析システム
EP2513637B1 (en) Substance determining apparatus
CN104134269A (zh) 一种硬币检测系统
Atzlesberger et al. Detection of inhomogeneities in magneto-conductive objects
JP2014521060A (ja) 体液の検査用手段

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20101201