CN103003411A - 用于检测磁标记的微物体的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测磁标记的微物体、特别是生物微物体、优选是肿瘤细胞的设备，包括：用于至少一个微物体(O)的承载器(2)；用于向区域(S)施加梯度磁场的装置(1a,1b)，其中该梯度场包括至少一个零点(3)；用于特别是在零点(3)的位置处向微物体(O)施加高频磁场的装置；用于使承载器(2)和区域(S)相对于彼此移位的装置；用于接收通过微物体(O)的磁通量的变化的装置(4b)；用于分析所接收到的磁通量的变化并用于检测微物体(O)的位置的装置(M)；以及用于特别是自动地分析微物体(O)的装置(M1)。

Description

用于检测磁标记的微物体的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于识别磁标记的微物体(micro object)、特别是肿瘤细胞的设备，并且涉及一种相应的方法。
背景技术
为微物体，例如是肿瘤细胞，提供磁性的微小颗粒或纳米颗粒，以识别或定位它们。目前，为了能够将它们与健康细胞区别开来，由于预期的被标记的细胞的低浓度，不得不使用高分辨率方法在例如血液的介质中识别它们。
这里，从一篇参考文献获知能够通过多阶段方法检测肿瘤细胞。为此，最初使患者的血液样本不含红细胞，即溶血。然后，使可能的肿瘤细胞被磁标记并富集。然后，细胞在特异抗原或细胞核成分上被荧光着色，从而可以借助荧光分析来区分出白细胞的肿瘤细胞。但是，上述处理步骤经常导致细胞破裂，使得破裂后的细胞的细胞成分被涂掉，而不再能够被识别。
该方法需要复杂且高成本的准备，用于分析肿瘤细胞。由于血液中的低浓度，不得不以复杂的方式使它们富集，以便能够检测。同时，细胞经常被这些处理步骤破坏，这妨碍了肿瘤细胞的识别。
发明内容
本发明的优点
如权利要求1中所述的设备以及如权利要求10中所述的方法的有利之处在于，不需要复杂的准备或处理来识别微物体。该方法或设备允许同时以高的分辨率和数据速度来检查和检测大量的微物体，这在总体上能够实现更简单、更快速且更有成本效益的方法和/或设备。
根据本发明的一个有利改进，承载器包括涂层以增加摩擦值，特别是聚赖氨酸。这里的优点在于，在使承载器在其位置处加速时，待识别的微物体保持在涂有涂层的承载器上。因此，承载器可以更快地运动，特别是可以更快地进行方向改变，而不会显著地改变微物体的位置。这能够实现磁标记的微物体的更快速识别。
根据另一有利改进，用于分析的装置包括用于接收微物体的微操纵器(micro manipulator)。这里的优点在于，在识别微物体的位置之后，微物体可以被容易地且快速地、无损伤地接收并输送至分析设备进行分析。
根据本发明的再一有利改进，用于分析的装置包括光学装置，特别是显微镜。这里的优点在于，因为使用光学装置来控制所识别的磁标记的微物体，因此增加了微物体的分析的可靠性。此外，如果光学装置包括显微镜，则实验室技术员可以自己额外地对被磁标记且识别出的微物体进行光学检查，从而进一步增加微物体的分析的可靠性和准确性。
根据本发明的又一有利改进，用于相对运动的装置包括用于产生使梯度磁场移位的磁场的装置。这里的优点在于，不必提供用于使向微物体施加梯度磁场的装置和承载器以及用于接收磁通量的变化的装置相对运动的额外的机械部件，这一方面进一步增加了设备的可靠性，同时另一方面减少了用于该设备的成本。
根据本发明的另一有利改进，承载器体现为可旋转圆盘或矩形板，特别是由玻璃制成。这里的优点在于，由此可以获得简单且有成本效益的承载器。
根据本发明的另一优选改进，用于向物体施加高频磁场的装置和用于接收磁通量的变化的装置相互布置在承载器的一侧。这里的优点在于，该设备所需的空间显著减小，并且可以体现为更紧凑的方式。同时该设备的灵活性增加，这是因为，承载器的区域中的附加部件可以布置在面向远离用于施加的装置和用于接收的装置的那侧。
根据本发明的又一优选改进，用于向物体施加高频磁场的装置和用于接收磁通量的变化的装置围绕一共用的轴同轴地布置。这里的优点在于，该设备用以识别磁标记的微物体所需的空间更进一步减小，同时该设备的灵活性更进一步增加。
附图说明
在随后的说明中，进一步详细地图示并解释了本发明的示例性实施例，附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的设备的示意图；
图2示出了根据本发明第二实施例的设备的示意图；
图3示出了根据本发明第三实施例的设备的示意图；
图4示出了根据本发明第四实施例的设备的发射线圈和接收线圈；
图5示出了根据本发明第一实施例的方法的方法步骤。
具体实施方式
图1示出了根据本发明第一实施例的设备的示意图。
在图1中，参考符号1a、1b表示用于产生梯度磁场的装置。在这里，根据图1的装置1a、1b以磁体的形式一个布置在另一个上方，并借助间隙S彼此间隔开。直接邻近间隙S的发射线圈4a和接收线圈4b布置在磁体1a、1b的面对间隙S的侧面。为此，使用发射线圈4a来发出高频信号，以施加到位于承载器2上的微物体O，承载器2布置成可旋转的圆盘的形式。圆盘2可以围绕轴2A旋转，并且其表面的子区域B伸入磁体1a、1b以及发射线圈4a和接收线圈4b之间的间隙S中。以此方式，梯度磁场包括无磁场点3，其布置在可旋转的圆盘2上的微物体O或可旋转的圆盘2的平面中。在实际上基本对应于非常小的形成为椭圆的无磁场区域的无磁场点3中，微物体O因发射线圈4a的高频信号而经历磁性反转，其可以由接收线圈4b测量出。这使得能够足够准确地确定肿瘤细胞，例如肿瘤细胞在承载器2上的位置。
为了能够对可旋转的圆盘2上的所有微物体O进行检查，圆盘体现为能够围绕轴2A旋转，如上面已描述的，圆盘的子区域B伸入磁体1a、1b以及发射和接收线圈4a、4b之间的间隙S中。现在，为了能够检测位于旋转圆盘2的表面上的所有微物体O，无磁场点3借助磁体5、根据磁体5的磁场强度与旋转圆盘2的轴2A成直角地移位，磁体5的磁场强度和/或相对于磁体1a、1b或轴2A的位置可以改变。通过使圆盘2旋转并借助磁体5的磁场使无磁场点3移位，具有无磁场点3的圆盘2的表面的所有区域可以被一个接一个地施加发射线圈4a产生的高频场。
图2示出了根据本发明第二实施例的设备的示意图。
图2基本上示出了与根据图1的设备类似的结构。和图1不同，旋转圆盘2的轴2A现在布置成能够沿着方向R移位，来代替具有用于使无磁场点3移位的相应磁场的磁体5。无磁场点3现在是固定不动的。轴2A在水平方向R上的移位使伸入间隙S中的旋转圆盘2的子区域B能够移位。以此方式同样可以向旋转圆盘2的表面的全部区域施加无磁场点3、以及(自然是)施加发射线圈4a的高频场。此外，在图2中，在图1和3中也是一样，接收线圈4b连接至评估设备M。评估设备M评估所接收到的微物体O的磁通量的变化，并由此确定微物体O的相应位置。该评估设备M可以体现为使得可以记录并评估无磁场点3周围的光学图像。此外，评估设备M连接至分析设备M1。在该处理中的分析设备M1包括微操纵器22，以便能够记录所识别的微物体O，并能够使分析设备M1进行进一步的分析。
图3示出了根据本发明第三实施例的发明设备的示意图。
在图3中，与图1和图2不同，布置了矩形板2，来代替旋转圆盘2。这里，矩形板的表面的设置有微物体O的子区域B伸入磁体1a、1b以及发射和接收线圈4a、4b之间的间隙S中。板2布置成在方向R1、R2上沿着其相应边缘移位，使得通过板2沿着方向R1和/或R2的移位，无磁场点3可以施加于板2表面的每个点，从而可以在板2的表面上识别出所有的微物体O。可以使用常规的装置来使板2移动，例如直线电机、驱动器等。
图4示出了根据第四实施例的发明设备的发射和接收线圈。
在图4中，以及在图1-3中也是一样，参考符号4a、4b表示发射和/或接收线圈。与图1-3不同，发射和接收线圈4a、4b围绕一共用的轴20同轴地布置。该结构从外向内如下：
圆形的发射线圈4a布置在外部，所述发射线圈4a借助中间空间Z与另一发射线圈4a'隔开并与该另一发射线圈4a′同轴地布置。这里，通过流入线圈4a、4a'的电流来产生梯度场，其中流入线圈4a、4a'的电流在各发射线圈中围绕轴20彼此相反地流动。接收线圈4b同轴地布置在线圈4a'的内部。这用来测量高频场在微物体O中产生的磁场变化。
图5示出了根据本发明第一实施例的方法的用于识别磁标记的微物体的方法步骤。
这里执行以下步骤：
产生S1梯度磁场，其中该梯度场包括至少一个零点3；
使承载器2上的微物体O和零点3彼此相对运动S2，其中，微物体O和零点3的相对运动S2通过产生S6另一磁场而进行；
产生S1a用于施加于物体O的高频磁场，特别是在零点3的部位处产生用于施加于物体O的高频磁场；
接收S3通过微物体O的磁通量的变化；
评估S4所接收到的磁通量的变化并识别微物体O的位置和/或类型；
分析S5微物体O，特别是自动地分析微物体O。
虽然之前借助优选的示例性实施例描述了本发明，但不限于此，而是能够以各种方式被修改。

Claims (11)

1.一种用于识别磁标记的微物体、特别是生物微物体、优选是肿瘤细胞的设备，包括：
用于至少一个微物体(O)的承载器(2)，
用于向区域(S)施加梯度磁场的装置(1a,1b)，其中该梯度场包括至少一个零点(3)，
用于特别是在零点(3)的部位处、向微物体(O)施加高频磁场的装置，
用于使承载器(2)和区域(S)彼此相对运动的装置，
用于接收通过微物体(O)的磁通量的变化的装置(4b)，
用于评估所接收到的磁通量的变化并用于识别微物体(O)的位置的装置(M)，以及
用于特别是自动地、分析微物体(O)的装置(M1)。
2.如权利要求1所述的设备，其中，
承载器(2)包括用于增加摩擦值的涂层，特别是聚赖氨酸。
3.如权利要求1所述的设备，其中，
用于分析的装置(M1)包括用于记录微物体(O)的微操纵器(22)。
4.如权利要求1所述的设备，其中，
用于分析的装置(M1)包括光学装置，特别是显微镜。
5.如权利要求1所述的设备，其中，
用于相对运动的装置(5)包括用于产生使零点(3)移位的磁场的装置(5)。
6.如权利要求1所述的设备，其中，
承载器(2)体现为可旋转圆盘或矩形板，特别是由玻璃制成。
7.如权利要求1所述的设备，其中，
至少用于向物体(O)施加高频磁场的装置(4a)和用于接收磁通量的变化的装置(4b)布置在承载器(2)的一侧。
8.如权利要求1所述的设备，其中，
用于向物体施加高频磁场的装置(4a)和用于接收的装置(4b)围绕一共用的轴(20)同轴地布置。
9.一种用于识别磁标记的微物体(O)、特别是生物微物体、优选是肿瘤细胞的方法，包括如下步骤：
产生(S1)梯度磁场，其中该梯度场包括至少一个零点(3)，
使承载器(2)上的微物体(O)和零点(3)彼此相对运动(S2)，
特别是在零点(3)的部位处，产生(S1a)用于施加于物体(O)的高频磁场，接收(S3)通过微物体(O)的磁通量的变化，
评估(S4)所接收到的磁通量的变化并识别微物体(O)的位置和/或类型，分析(S5)微物体，特别是自动地分析微物体。
10.如权利要求9所述的方法，
其中，分析(S5)借助光学装置(M1)、特别是借助显微镜来进行。
11.如至少权利要求9所述的方法，其中，
微物体(O)和零点(3)的相对运动(S2)通过产生(S6)另一磁场来进行。
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