CN104395736B - 对结合的磁性粒子和未结合的磁性粒子进行处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对磁性粒子(MP)进行处理的装置(100)和方法，所述磁性粒子(MP)被提供在具有结合区域(116)的处理室(114)中，所述磁性粒子(MP)能够(特异性地)结合至所述结合区域(116)。对未结合的磁性粒子(MP)从所述结合区域(116)的移除通过首先通过重力将其从所述结合区域(116)分离并且之后通过磁力将其进一步地移动远离来实现。重力能够例如通过利用倾斜单元(156)倾斜所述结合区域(116)来生成。通过重力的先前分离防止在具有结合的磁性粒子的团簇中捕获未结合的磁性粒子(MP)。

Description

对结合的磁性粒子和未结合的磁性粒子进行处理
技术领域
本发明涉及一种用于对能够结合至结合区域的磁性粒子进行处理的方法和装置。
背景技术
WO2010/134005Al公开了一种光学生物传感器，在该光学生物传感器中，光束的受抑全内反射(FTIR)被探测并相对于结合区域的磁性粒子的量被评估。磁场被用来将磁性粒子吸引到用于加速结合的表面并在进行探测之前冲走未结合的磁性粒子。
发明内容
本发明的目的是提供允许以改进的准确度对结合区域处的磁性粒子进行处理的单元。
该目的通过根据权利要求1所述的装置、根据权利要求2所述的方法、以及根据权利要求15所述的用途来实现。在从属权利要求中公开了优选实施例。
根据第一方面，本发明涉及用于对磁性粒子进行处理的装置，所述装置包括以下部件：
–室，其在下文中被称为“处理室”并且其包括磁性粒子能够结合至的结合区域。额外地或备选地，所述装置可以包括容纳空间，在所述容纳空间中能够容纳这样的反应室。所述反应室之后可以例如为可更换盒的一部分。
-磁场发生器，其用于在所述处理室中生成磁场。所述磁场发生器可以例如包括一个或多个永久磁体和/或电磁体。
-倾斜单元，其用于能控制地改变所述结合区域的倾斜，即，其相对于重力方向的取向。
能够利用所描述的装置来完成的所述“处理”可以包括任何类型的例如物理或化学的操纵。具体而言，所述“处理”可以包括探测流程，利用所述探测流程定性地或定量地探测在那里结合的磁性粒子或目标成分。
术语“磁性粒子”应当包括永久性磁性粒子以及能磁化的粒子两者，例如超顺磁珠。所述磁性粒子的尺寸通常在3nm到50μm之间的范围。此外，所述磁性粒子可以包括真正感兴趣的结合的目标成分。所述磁性粒子通常以特定载体或介质，例如样本流体被提供到所述处理室。
所述“处理室”通常是空腔或利用可以吸收样本物质的类似凝胶的特定物质填充的腔；其可以是一个开放式腔、闭合式腔、或者通过流体连接通道被连接到其他腔的腔。
所述“结合区域”可以延伸在所述处理室的整个表面上，尽管其通常仅为所述处理室的整个表面的一部分(例如，位于所述处理室的一个壁的表面中)。磁性粒子与所述结合区域的相互作用可以是任何类型的，最优选分子间结合。此外，所述结合优选是“特异性”的，所述“特异性”在于仅在所述处理室中存在的所述磁性粒子中的特定磁性粒子能够被结合至所述结合区域。所述磁性粒子可以例如被提供具有用于样本流体的目标成分的捕获部位，其中，仅具有捕获的目标成分的磁性粒子能够结合至所述结合区域。在这种情况下，结合的磁性粒子是对感兴趣的目标成分的存在的指示器。
本发明还涉及一种用于对磁性粒子进行处理的方法。所述方法尤其可以由以上描述的类型的装置来执行，并且所述方法包括以下步骤：
a)将磁性粒子提供在具有结合区域的处理室中；
b)让磁性粒子在所述结合区域上结合；
c)通过重力将在前面的步骤中没有结合到所述结合区域的未结合的磁性粒子从所述结合区域分离，包括能控制地改变所述结合区域的倾斜；
d)利用磁场发生器来生成磁场，所述磁场将已经从所述结合区域被分离的上述磁性粒子进一步地移动远离所述结合区域(即，它们到所述结合区域的距离进一步地被增大)。
让所述磁性粒子结合至所述结合区域的步骤b)通常是被动步骤，主要需要给予所述磁性粒子足够的时间以转移至所述结合区域并(例如通过化学亲和力驱动)结合至所述结合区域。任选地，可以主动协助该步骤b)，例如通过有磁力地将磁性粒子吸引至所述结合区域以便加速所述转移过程。
步骤c)中的对未结合的磁性粒子的分离应当尤其包括对于首先接近所述结合区域或甚至与所述结合区域接触的磁性粒子增大磁性粒子与所述结合区域之间的距离。此外，所述重力优选是在该步骤期间作用在所述磁性粒子上的唯一(或至少主要)外力。所述重力例如可以达到在所述分离步骤c)期间作用在磁性粒子上的平均外力的超过50％，优选超过90％。可以作用在所述磁性粒子上的(微小影响的)其他外力是(由周围介质的流传送的)流体动力和(在该步骤期间优选被最小化的)磁力。应当注意，(由周围粒子的热运动传送的)热力在本上下文中被认为是“内力”并且不包括在与重力的比较中。
在所述分离步骤c)中使用的所述重力可以具有其地球重力的原点。将未结合的磁性粒子从所述结合区域拉离可以之后通过倾斜所述结合区域，即通过给予其一定倾斜度而不是水平方向来实现。作为极端情况，所述结合区域可以被倒置，使得(未结合的)磁性粒子在所述结合区域下面。
重力的另一范例是惯性力，尤其是可以例如通过旋转所述结合区域而生成的离心力。
所述装置和所述方法两者都是基于首先通过重力将未结合的磁性粒子从所述结合区域分离的创造性构思。因此，对所述装置提供的解释和定义对所述方法也是有效的，反之亦然。
根据本发明的所述装置和所述方法允许利用结合到结合区域的磁性粒子执行的流程的改进的准确度。这是因为首先通过重力将能够干扰这样的流程的未结合的磁性粒子从所述结合区域非常有效地分离(并且之后任选地进一步通过磁力分离)。对重力的先前使用具有未结合的磁性粒子不粘附于结合的磁性粒子的优点，如在仅磁力被用于所述分离时通常的情况。在后一种情况下，未结合的磁性粒子可以与结合的磁性粒子形成团簇(链)，这阻止了其从所述结合区域的分离。
在下文中，将描述涉及以上描述的所述装置以及所述方法的本发明的各种优选实施例。
所述装置可以优选包括控制单元，所述控制单元被设计用于协调所述结合区域的倾斜与所述(一个或多个)磁场的生成。该协调可以优选地根据以上定义的所述方法来进行。具体而言，所述结合区域可以被倾斜(偏离水平方向)足以将未结合的磁性粒子从所述结合区域移动预定距离的一段时间，并且此后，可以生成磁场，所述磁场继续所述磁性粒子从所述结合区域的分离。所述控制单元可以例如在具有相关联的软件的专用电子硬件和/或数字数据处理硬件中来实现。
在本发明的优选实施例中，所述结合区域能够在所述磁性粒子下面即在所述处理室的底部呈现水平取向。尤其可以在磁性粒子结合至所述结合区域的阶段期间呈现所述水平取向。在该实施例中，重力倾向于将磁性粒子从所述处理室的内部移动向所述结合区域(在所述结合区域其自身处，所述重力的影响由对所述结合区域的接触力来平衡)。
在另一优选实施例中，所述结合区域能够在所述磁性粒子上面即在所述处理室的顶部呈现水平方向。在这种情况下，通过重力将未结合的磁性粒子从所述结合区域的分离自然发生，而不需要倾斜所述结合区域。所述磁性粒子能够例如由于布朗运动和/或在磁性吸引力的帮助下到达所述结合区域(以结合至所述结合区域)。
所述装置可以是一片元件，在所述元件中所有部件永久性地被附接至彼此。在这种情况下，对所述结合区域的倾斜通常包括对整个装置的倾斜。在优选实施例中，具有所述结合区域的所述处理室位于可更换盒中，所述可更换盒能够被引入特定处理设备中，其中，盒和处理装置一起构成根据本发明的装置。这样的(无盒的)处理设备因此也被认为落入本发明范围下。所述盒通常将是一次性部件，所述一次性部件仅为了对手头的介质，例如诸如血液、唾液或尿液的样本流体进行处理使用一次。
在本发明的另一优选实施例中，所述结合区域能够相对于所述磁场发生器(和/或相对于所述装置的其他部件)被倾斜。该实施例在所述结合区域位于单独的盒中的情况下尤其是可能的，因为对所述结合区域的倾斜能够之后通过(仅)倾斜所述盒来实现。
在重力作用在在结合区域处的未结合的磁性粒子期间的时间优选足以将所述粒子从结合的磁性粒子移动远离大于所述磁性粒子的(平均)直径的大约两倍，优选大于所述直径的三倍或五倍的距离。调查表明，当施加应将未结合的磁性粒子进一步地移动远离所述结合区域的所述磁场时，远离结合的磁性粒子至少这些距离的未结合的磁性粒子不与结合的磁性粒子形成团簇或链(并且因此不返回到所述结合区域)。
根据本发明的另一实施例，在通过重力将未结合的磁性粒子从所述结合区域的分离之前生成其他磁场(在下文中被称为“中间磁场”)。该“中间磁场”旨在引发磁性粒子的链的形成，并且因此所述“中间磁场”仅被施加足以实现这个目的的比较短的持续时间(例如，几秒钟)。磁性粒子的链在所述中间磁场已经被关闭后持续特定时间，能够在重力的作用期间更快地移动通过周围介质。为了协助该效果，所述中间磁场的磁力线优选取向为平行于(后者)重力(即，通常是垂直方向)。
优选地，所述未结合的磁性粒子被(或者能够被)移动至所述结合区域外部的位置，尤其是所述未结合的磁性粒子不影响在所述结合区域处及在所述处理室的相邻体积中的处理的区域。这种移动可以通过(在所述重力之后作用的)适当的磁场来实现。所述结合区域外部的位置可以是使得所述处理室在所述结合区域上面的部分(近似于)没有未结合的磁性粒子，从而允许例如光在没有未结合的磁性粒子的干扰的情况下通过该体积的传输。
在本发明的优选实施例中，所述磁场发生器包括具有(至少)两个磁极的马蹄形磁体，所述马蹄形磁体被定位在所述结合区域处，即被定位在足够接近所述结合区域的位置处，以允许在所述区域处和在所述处理室的相邻体积中的磁场的生成。
优选地，上述马蹄形磁体的磁极中的至少一个能够单独地被激活。当所述马蹄形磁体的所述磁极被布置成相对于所述结合区域(或所述处理室)对称时，对单个磁极的激活通常生成相对于所述结合区域不对称的磁场。这样的场能够例如被用于将(未结合的)磁性粒子移动至所述结合区域外部的位置。
在本发明的另一实施例中，所述磁场发生器(额外地或备选地)包括磁体，所述磁体被设置在所述结合区域的对面(并且因此通常也在所述处理室的对面)。以适当的方式单独激活这些磁体能够被用来将未结合的磁性粒子拉离所述结合区域。
对所述处理室中的所述磁性粒子进行处理尤其可以包括通过光学方法的处理。为此，所述装置可以包括光源，所述光源用于照射所述结合区域。所述照射可以例如是直接通过尤其处理室和其中的介质。在这种情况下，为了避免对所述结合区域的所述照射的干扰，由所述照射贯穿的介质没有(未结合的)磁性粒子通常是重要的。对所述结合区域的所述照射也可以由消逝波来实现，所述消逝波例如通过由所述光源发射的照射光束的全内反射来生成。
所述装置可以任选地包括光探测器，所述光探测器用于探测来自所述结合区域的光。这种光可以例如是上述的所述光源的全内反射光，其中，强度的降低是在所述结合区域处的结合的磁性粒子的指示。这种方法被称为“受抑全内反射”(FTIR)，并且更详细地被描述在WO 2008/155716 Al、WO 2009/016533 A2或WO 2008/072156 A2中。在另一范例中，所探测的光可以是在所述结合区域中被激发的荧光。
本发明还涉及将以上描述的所述装置用于分子诊断、生物样本分析、化学样本分析、食品分析和/或法医分析的用途。分子诊断可以例如在直接或间接地附着至目标分子的磁珠或荧光粒子的帮助下来实现。
附图说明
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例变得显而易见并参考下文描述的实施例得以阐述。
在附图中：
图1示意性地示出了包括结合区域处的FTIR探测的根据本发明的装置的侧视图；
图2图示了当重力仅短时间作用时磁场作用在头顶上的结合区域处的结合的磁性粒子和未结合的磁性粒子上的影响；
图3示出了当重力作用较长时间时图2的情况；
图4图示了重力对倾斜的结合区域处的磁性粒子的影响；
图5示意性示出了包括结合区域的明视场照射的根据本发明的装置的侧视图；
图6图示了当仅由顶部磁体来生成磁场时的图1的装置；
图7图示了当由顶部磁体和底部马蹄形磁体的一个磁极来生成磁场时的图1的装置；
图8图示了当仅由底部马蹄形磁体的一个磁极来生成磁场时的图1的装置。
由100的整数倍区分的类似的附图标记或标号在附图中指代相同或相似的部件。
具体实施方式
用于体液中的标记分子的具体探测的平台例如由本申请人开发的技术来提供。标记分子的范例是用于心血管疾病的探测的肌钙蛋白I(cTnI)。所述探测技术是基于与对盒的表面上的超顺磁纳米粒子(珠子)的光学探测相组合的免疫测定的。许多平台通过在表面附近创建渐逝光场来使用全内反射(TIR)照射。该技术是表面敏感的并且原则上不受团块中的纳米粒子的干扰。
图1示意性地示出了通过(传感器)装置100的第一实施例的截面，装置100应用上述技术并且根据本发明进一步地被设计。装置100包括(a)具有用于可更换盒110的容纳空间的读取器150以及(b)所述盒110。
装置100被用于对在填充盒的处理室114的样本流体(例如，血液)中包含的目标成分的探测。盒110由透明的基底部分111组成，透明的基底部分111在处理室114的底侧与处理室114接界，并且透明的基底部分111提供处理表面115。处理室114的侧壁由中间层112构成，中间层112例如到其中的处理室的开口和相关联的流体通道(未示出)已经被切断的胶带。处理室114在其顶侧由(例如，塑料的)盖113遮盖。
至少一个结合区域116位于处理表面115上。结合区域116包括捕获探针，例如抗体，某些物质能够特异性地结合至所述抗体。这些物质可以尤其是在其表面上具有探针(抗体)的磁性粒子MP，所述探针(抗体)已经(特异性地)捕获了来自处理室114中的样本介质的感兴趣的目标成分。
图1还示出了磁场发生器，所述磁场发生器在此包括结合区域116下面的(具有两个磁极153a、153b的)马蹄形磁体153和结合区域116上面的顶部磁体154。这些磁体的磁极可以单独地由读取器150的控制单元155来控制以在处理室114中生成磁场B，通过处理室114，能够操纵磁性粒子MP。
图1还指示了光源151，光源151用于将输入光束LI发射到盒110中。该输入光束在结合区域116处被全内反射并且之后作为朝向光探测器152的输出光束L2离开盒110。这些光束能够被用于探测样本流体的目标成分，所述目标成分特异性地结合至磁性粒子MP和结合区域116的捕获探针。这种测定的进一步细节以及通过受抑全内反射(FTIR)对目标成分的光学探测可以例如在WO2008/115723A1中找到，通过引用将其并入本文中。
为了创建快速反应，捕获目标分子(例如，心脏标记)的探针(抗体)的量需要很高并且因此团块中的磁性粒子的量需要很高。这引起若干问题：
(a)由于盒的不正确的对齐以及盒材料其自身中的杂质(例如，微小气泡、划痕)处的散射，入射光的一小部分可能被散射到盒的体积中，而不是被限定在表面附近。这引起团块照射。由于团块(即“珠子云”)中的大量磁性粒子处的散射，来自团块的光也因此被探测到。这升高了背景水平并且降低了图像的对比度。由于珠子云的非均匀分布，背景也将是非均匀的。
(b)消逝照射场随着到表面的距离而指数衰减。通常衰减长度为100nm的量级。指数衰减引起表面上磁性粒子的强度对表面上面的高度非常敏感。尽管高度相关的强度能够给出(例如，关于结合长度的)有用的信息，但是其也导致仅表面上的磁性粒子中的一小部分能够被探测到。通过使用代替TIR照射的来自盒顶部的明视场照射作为额外的手段，高度相关性能够被消除。然而，由于大量的游离纳米粒子，明视场照射受到阻碍。
(c)在磁性冲洗(即，磁场将未结合粒子从表面移除)期间，磁性粒子的垂直团簇被附着至结合的磁性粒子。与这些垂直团簇的长度有关的信息能够改进探测的性能。然而，由于消逝场的短衰减长度，这些垂直团簇的大小是不可见的。通过使用明视场照射(例如，与物镜的变焦深度相组合)，能够获得对垂直团簇大小的估计。然而，由于大量的游离磁性粒子，明视场照射受到阻碍。
为了解决以上问题，建议在反应之后或者可能在反应期间将未结合珠子(磁性粒子)从处理室移除。由于超顺磁珠的性质，其在施加外部磁场时将形成链。这能够阻碍将所有未结合的磁性珠子从视场的移除，因为磁性珠子中的一小部分将被磁耦合至结合区域上的结合珠子。一种解决方案是仍然移除大量过量的珠子，只留下一小部分仍结合至表面的结合珠子。当垂直于表面施加磁场时，珠子将在相同的取向上形成链，从而允许简单的探测。
盒也能够被倾斜或者甚至被倒置，以允许来自功能化的表面的未结合珠子的沉降。当其后施加磁场时，未结合珠子将仅与其他未结合珠子形成链，从而将所有未结合珠子从结合至表面的珠子移除。这将在下文中更详细地进行解释。
实验已经表明，当致动协议被略微调整时，在已经被倒置的设置中的结合过程能够同样好地被完成。使用倒置的设置的优点在于重力能够改进冲洗过程。
这在图2a)中被图示，图2a)勾画出刚好在结合过程之后的状态。结合的磁性粒子MP'和游离的磁性粒子MP极为接近地出现，因为结合过程使用磁力来将所有粒子保持在结合区域116附近。
在图2b)中，打开磁冲洗场H来将游离粒子移动远离表面。然而，实际上出现磁性聚簇：由于磁性粒子之间的磁相互作用，大量的游离珠子将磁耦合到结合至表面的粒子。因此，这些游离珠子不能够被移除。结合珠子附近的这些游离珠子的存在使结合珠子的(光学)信号失真(例如，改变结合珠子的强度)。
图3示出了如何能够通过短时间使用重力来解决该问题。图3a)对应于图2a)的开始状态。
根据图3b)，结合过程之后立即使用重力Fg在没有它们之间的相互作用力的情况下将游离的磁性粒子MP移动远离结合区域116的结合的磁性粒子MP'。
一旦游离的磁性粒子已经移动距结合粒子特定距离Δ(通常5-10μm的距离足够)，就能够使用磁冲洗力Fm将游离珠子进一步地移动远离表面。这被示出在图3c)中。
因为结合珠子与游离珠子之间的距离Δ足够大，所以磁相互作用变得可以忽略(磁相互作用力Fm随着粒子之间的距离而四次方地减小)。表面仅容纳结合粒子，而没有游离粒子附着至其。于是(光学)信号是对表面上的结合珠子的数量的较好表示。
通常大约需要结合珠子与游离珠子之间的距离Δ大约是珠子直径d的5倍，即Δ>5d。于是珠子之间的磁吸引力足够低以防止磁耦合。
某些数值范例如下：
对于直径d＝500nm的珠子，沉降速度为大约100nm/s。于是行进的距离Δ为5·500nm＝2500nm。因此，重力必须要工作的时间为2500nm/(100nm/s)＝25s。
对于d＝1000nm的珠子，速度为400nm/s，行进的距离为Δ＝5000nm，其中所需时间为5000/400s＝12.5s。
所以，时间帧取决于珠子直径并且当然也取决于珠子的密度(在以上计算中使用典型的1.8g/cm3的密度)。
当使用重力将未结合的磁性珠子从结合区域移除时，可以通过首先短时间打开中间磁场来实现改进。这将形成磁性珠子的链，尤其是未结合珠子与结合珠子的链。之后，允许重力完成其工作。由于链的(垂直)对齐以及其间的流体动力耦合，链将比孤立的磁性珠子“下落”得更快。最后再次打开磁场以吸引珠子远离结合区域。
利用正常位置中的设置，即处理表面115和结合区域116在处理室114的下面被水平取向，重力也能够被用来借助于侧向平移将游离的、未结合的磁性粒子从印记点(结合区域116)移除。这被图示在图4中。通过倾斜表面115，沿着表面被引导的重力的分力Fg将变得可用。该分力将游离粒子MP移动远离该斑中的结合粒子MP'。与图2类似，磁力不能够达到这种效果，因为结合粒子与游离粒子之间的磁相互作用，所述磁相互作用将游离珠子保持在该斑中的结合珠子附近。当结合珠子的数量更大时，这种效果更明显。
在图1的装置中100中，能够在“倾斜单元”156的帮助下实现以上的原理，“倾斜单元”156在附图中被指示为装置100的一个脚，装置100的一个脚能够通过控制单元155控制而在高度上变化。因此，具有结合区域115的整个装置100能够相对于重力(z方向)被倾斜。
图5示意性地示出了根据本发明的第二实施例的传感器装置200的侧视图。传感器装置200包括读取器250和可更换盒210。盒210具有填充有含磁性粒子MP的流体的处理室214和结合区域216。此外，倾斜单元256象征性地被指示，利用倾斜单元256，盒210能够能控制地相对于读取器250被倾斜。
读取器250包括底部磁体253和顶部磁体254(“冲洗磁体”)，底部磁体253和顶部磁体254两者现在都为马蹄形磁体。这种配置提供在移动磁性珠子MP远离光路的同时光源251在结合区域216的正上面的机会。因此，实现了结合区域216的明视场照射，所述明视场照射能够与在结合区域正下面的高NA物镜252一起被使用(参见WO2011/036634A1)。
总之，以上方法的特征在于以下特征：
1、使具有抗体的结合区域处于使得重力引导粒子基本上远离该区域的取向。
2、对磁性粒子“施加重力”(无磁力)使得其从该区域行进超过若干珠子直径d的距离的足够长的时间。
3、施加引导粒子基本上远离探测区域(被定义为粒子例如通过散射仍干涉所探测到的信号的区域)的磁力。
能够额外地或备选地通过可用的电磁体来完成对未结合的磁性粒子的移除，使用与底部磁体(马蹄形磁体153)的磁极尖端153a、153b中的一个相组合的顶部磁体154(冲洗磁体)来创建将珠子从处理室114拉出的偏心磁场方向。也能够通过或者仅使用顶部磁体或者由底部磁体和顶部磁体两者的组合将珠子带回反应区域。
因此，本发明涉及一种将未结合珠子从处理室移除的方法，所述方法具有以下特征中的一个或多个：
-借助于磁力从处理室移除；
-通过使用马蹄形磁体的磁极尖端中的一个而创建视场外部的磁阱来将未结合珠子从处理室移除；
-通过移除未结合珠子来增强图像的对比度。
-通过移除未结合珠子来启用明视场照射。
-通过部分移除未结合珠子，即通过创建(有限)数量的链接至表面上的结合珠子的未结合珠子的链来启用明视场照射。
-通过(例如，在顶部磁体和底部磁体被反转的配置中)使用重力来启用对未结合珠子的(部分)移除。
图6-8图示了在处理室114中生成并施加磁场来实现以上目的中的一些的优选流程。该流程在(被设计成具有超顺磁珠到表面的最佳特异性结合的)常规磁性致动和任选地通过重力的粒子分离的中间步骤之后开始。
根据图6，通过首先由顶部(冲洗)磁体154将未结合珠子拉至处理室114的顶部来将未结合珠子拉离视场，顶部(冲洗)磁体154将未结合珠子从处理表面而不是从表面上方的团块移除。
根据图7，之后通过使用顶部磁体154和马蹄形磁体的磁极尖端中的一个153b能够将珠子移动到处理室的侧面。另外，对顶部磁体的使用可以迫使少量的游离珠子在已经结合珠子顶部形成链，从而使它们对于探测是不可见的。
根据图8，之后通过仅使用马蹄形磁体的磁极尖端中的一个153b能够将珠子拉至室的侧面。仅由于对几乎平行于表面的磁场的创建，未结合珠子将与结合珠子形成链，所述链同样平行于表面，从而阻碍探测。
任选地，能够在马蹄形磁体153的磁极尖端中的一个与顶部磁体154之间选择其一以确保将珠子从视场中移除。
总之，本发明涉及用于一种对被提供在具有结合区域的处理室中的磁性粒子进行处理的装置和方法，所述磁性粒子能够(特异性地)结合至所述结合区域。对未结合的磁性粒子从所述结合区域的移除通过首先通过重力将其从所述结合区域分离，并且之后通过磁力将其进一步地移动远离来实现。重力能够例如通过利用倾斜单元倾斜所述结合区域来生成。
使用重力背后的基本构思是为了防止游离珠子到表面上的结合珠子的磁性附着。通常，当打开冲洗磁体时，结合珠子和游离珠子被磁化，并且游离珠子将磁耦合至结合珠子。重力允许游离珠子从结合珠子移动离开并且因此防止在具有结合的磁性粒子的团簇中捕获未结合的磁性粒子。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域的技术人员在实践所主张的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且，量词“一”或“一个”并不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不得被解释为对范围的限制。

Claims (24)

1.一种用于对磁性粒子(MP、MP')进行处理的装置(100、200)，包括：
-处理室(114、214)，其具有磁性粒子(MP')能够结合至的结合区域(116、216)或者用于这样的处理室的容纳空间；
-倾斜单元(156、256)，其用于在让所述磁性粒子(MP')结合至所述结合区域(116、216)之后能控制地改变所述结合区域(116、216)的倾斜以通过重力(Fg)将未结合的磁性粒子(MP)从所述结合区域(116、216)分离，所述重力(Fg)作用足以将未结合的磁性粒子(MP)移动远离结合至所述结合区域(116、126)的磁性粒子(MP')预定距离(Δ)的一段时间；
-磁场发生器(153、154、253、254)，其用于在所述重力的所述作用之后在所述处理室(114、214)中生成磁场(H)，所述磁场(H)用于将未结合的磁性粒子进一步地移动远离所述结合区域(116、216)。
2.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，提供控制单元(155)以用于协调所述结合区域(116、216)的倾斜和所述磁场(H)的生成。
3.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，所述结合区域(116、216)能够在所述装置的所述处理室中存在的磁性粒子(MP、MP')下面或上面呈现水平取向，尤其当磁性粒子(MP、MP')结合至所述结合区域(116、216)时。
4.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，具有所述结合区域(116、216)的所述处理室(114、214)位于可更换盒(110、210)中。
5.根据权利要求1所述的装置(200)，
其特征在于，所述结合区域(216)能够相对于所述磁场发生器(253、254)被倾斜。
6.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，所述磁场发生器包括马蹄形磁体(153、253、254)，所述马蹄形磁体的磁极(153a、153b)位于所述结合区域(116、216)处。
7.根据权利要求6所述的装置(100、200)，
其特征在于，所述马蹄形磁体(153、253、254)的至少一个磁极(153a、153b)能够单独地被激活。
8.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，所述磁场发生器包括被设置在所述结合区域(116、216)的对面的磁体(153、154、253、254)。
9.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，提供光源(151、251)以用于照射所述结合区域(116、216)。
10.根据权利要求1所述的装置(100、200)，
其特征在于，提供光探测器(152、252)以用于探测来自所述结合区域(116、216)的光(L2)。
11.一种用于对磁性粒子(MP、MP')进行处理的方法，所述方法包括以下步骤：
-将磁性粒子(MP、MP')提供在具有结合区域(116、216)的处理室(114、214)中；
-让磁性粒子(MP')结合至所述结合区域(116、216)；
-通过重力(Fg)将未结合的磁性粒子(MP)从所述结合区域(116、216)分离，包括能控制地改变所述结合区域(116、216)的倾斜，所述重力(Fg)作用足以将未结合的磁性粒子(MP)移动远离结合至所述结合区域(116、126)的磁性粒子(MP')预定距离(Δ)的一段时间；
-在所述重力的所述作用之后利用磁场发生器(153、154、253、254)生成磁场(H)，所述磁场(H)将所述分离的磁性粒子(MP)进一步地移动远离所述结合区域(116、216)。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，提供控制单元(155)以用于协调所述结合区域(116、216)的倾斜和所述磁场(H)的生成。
13.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述结合区域(116、216)能够在所述装置的所述处理室中存在的磁性粒子(MP、MP')下面或上面呈现水平取向，尤其当磁性粒子(MP、MP')结合至所述结合区域(116、216)时。
14.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，具有所述结合区域(116、216)的所述处理室(114、214)位于可更换盒(110、210)中。
15.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述结合区域(216)能够相对于所述磁场发生器(253、254)被倾斜。
16.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述预定距离(Δ)超过所述磁性粒子(MP、MP')的直径(d)的大约两倍。
17.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，在未结合的磁性粒子(MP)从所述结合区域的分离之前生成中间磁场。
18.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述未结合的磁性粒子(MP)被移动或者能够被移动至所述结合区域(116、216)外部的位置。
19.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述磁场发生器包括马蹄形磁体(153、253、254)，所述马蹄形磁体的磁极(153a、153b)位于所述结合区域(116、216)处。
20.根据权利要求19所述的方法，
其特征在于，所述马蹄形磁体(153、253、254)的至少一个磁极(153a、153b)能够单独地被激活。
21.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，所述磁场发生器包括被设置在所述结合区域(116、216)的对面的磁体(153、154、253、254)。
22.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，提供光源(151、251)以用于照射所述结合区域(116、216)。
23.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，提供光探测器(152、252)以用于探测来自所述结合区域(116、216)的光(L2)。
24.将根据权利要求1至10中的任一项所述的装置(100、200)用于分子诊断、生物样本分析、化学样本分析、食品分析和/或法医分析的用途。
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