CN113366310A - 量化流体中分散的生物成分的设备 - Google Patents

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弗朗西斯科·迈尔西
洛伦佐·皮耶托·科帕多罗
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Abstract

设备(100)，其用于量化流体中的生物成分(3、3'、3”)，包括：测量室(1)，所述测量室(1)包括：检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')和参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')；电子单元(201)，其用于产生输入信号、测量阻抗；放大输出信号以及与用户界面通信；磁场产生装置(101、102、103)，其具有可随时间调制的适当梯度，所述磁化装置被配置为与容纳于测量室内的集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)组合产生引发以下效果的磁场：待量化成分(3、3'、3”)与剩余溶液的分离，以及使它们集中于检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上。

Description

量化流体中分散的生物成分的设备
技术领域
本发明涉及一种设备，其用于量化分散在生物流体(血液、尿液、唾液、汗液等)样品中或分散在从生物固体(例如，粪便)提取的流体样品中的生物成分、细胞成分和非细胞成分。这种量化是通过从其余样品中磁泳分离、集中(concentration)目标成分并阻抗检测这些成分的量来进行的。出于本说明书的目的，“细胞生物成分”或简称“细胞成分”是指与细胞相比更大或大小相当的生物微粒(corpuscle)，例如血球(例如红细胞、白细胞和血小板)、尿液中的微粒、病原体例如细菌和某些寄生虫的卵。“非细胞生物成分”或简称“非细胞成分”应理解为体积比细胞小但比单个分子大的那些源自生物的微粒。这种非细胞成分可以是，例如，在特定病理条件下形成的某些物质的晶体，例如由受感染的红细胞内的疟疾疟原虫产生的疟原虫色素(hemozoin)晶体。
背景技术
一般而言，本发明的设备旨在对分散在流体中的所有那些生物成分进行量化，这些生物成分相对于它们悬浮在其中的介质具有不同的磁性。出于本说明书的目的，规定该类别包括那些在特定的转化之后(例如由于病理状况)呈现出特殊的磁行为的生物成分，该磁性为允许生物成分在生理条件下从它们的相对物进行磁泳分离。
更具体地，本发明涉及一种设备，其允许和预见分散在生物流体(例如血液、尿液、汗液、唾液等)中或分散在从固体生物样品(例如粪便)提取的流体中的一种以上细胞和非细胞生物成分的空间隔离和集中，利用所述成分的磁性与其他非目标成分的磁性之间的差异。分离和集中一旦发生，本发明的设备由此通过测量放置在集中区附近的两个以上电极之间的阻抗变化，来预知此类细胞生物成分和非细胞生物成分的定量。
举例来说，本发明的设备的应用领域之一可以通过用于检测和量化受感染粪便中的寄生虫卵(例如曼氏血吸虫)的方式实施和实现，因为这些卵具有顺磁行为，不同于水溶液(卵可以悬浮在其中)的典型抗磁行为[S.Karl等，PLOS Neglected Tropical Diseases，7(5)、2219(2013)]。
因此，本发明的另一个应用领域涉及所有使一种以上类型的血细胞成分的磁性改变和/或导致与血浆具有不同磁性的物质(所述物质在在生理条件下不存在或以不同浓度存在)的形成增加的那些病理的诊断。特别地，引起红细胞或红血细胞磁性改变的病理是已知的，例如引起高铁血红蛋白(methemoglobinemia)增加的疟疾和中毒。例如，在疟疾的情况下，已知疟原虫在疟疾发病过程中会产生上文提到的特定物质，其名称为疟原虫色素并且是一种顺磁性物质。特别是，疟原虫色素以晶体的形式产生，积聚在受感染的红细胞中，使它们相对于它们分散的介质(即血浆)具有顺磁性。此外，在疟疾的非早期阶段，受感染的红细胞膜破裂，导致疟原虫色素晶体在血浆(其具有抗磁性)中的释放增加。另外，在病理学中，已知变化的不是血细胞成分的磁性，而是它们的密度。这种类型的一个例子是镰状细胞贫血症，其中即使红血细胞的抗磁性保持不变，它们的密度也会发生变化。在这种情况下，通过向血浆中添加强顺磁性物质，例如钆，可以认为利用了红血细胞和添加到血浆中的钆溶液之间的磁性差异以及病态红血细胞和健康红血细胞之间的密度差异，以获得分离，从而进行病理红细胞计数。
在现有技术中，基于血液的细胞成分在生理和病理条件下的不同磁性行为来分离血液的细胞成分的技术是已知的。特别地，专利申请US5985153A描述了一种用于分离细胞或其他磁敏生物实体的设备，包括：基底、外部磁场发生器和用于装载和卸载血液的微流体系统。相反，文件US0127222A描述了用于固定先前用磁性粒子标记的细胞的通用系统，以便它们可以被形成在芯片上的铁磁结构吸引并置于外部磁场中。在申请WO2010091874中，描述了由磁导管组成的特定铁磁结构，其能够在磁畴壁所在的特定点吸引磁性粒子。在上面提到的所有现有技术文件中，以及在参考书目中列出的部分科学文献中[S.Bhakdi等，Optimized high gradient magnetic separation for isolation of Plasmodium-infected red blood cells，Malaria Journal 2010，9:38]；[J.Nam等，MagneticSeparation of Malaria-Infected Red Blood Cells in Various DevelopmentalStages，Anal.Chem.，85，7316-7323(2013)]；[Ki-Ho Han和A.Bruno Frazier，Paramagnetic capture mode magnetophoretic microseparator for high efficiencyblood cell separations，Lab Chip，6，265-273(2006)]，仅描述了从其余血液样本中磁泳分离目标成分，没有提到检测这些成分的数量。
在专利申请US20120003687A和科学出版物中[E.Du.等，Electric ImpedanceMicroflow Cytometry for Characterization of Cell Disease States，Lab Chip，2013年10月7日；13(19)：3903-3909]和[M.等，Ibrahim、J.Claudel、D.Kourtiche和M.Nadi，Geometric parameters optimization of planar interdigitated electrodes forbioimpedance spectroscopy，J Electr Bioimp，卷4，13-22页，2013]描述了细胞成分的阻抗量化技术。然而，这些技术从未与磁泳分离和集中结合使用。阻抗检测要求电极附近组分的体积分数足够高，以便在输出信号中获得足以确保正确定量已分离组分的信噪比。这种集中通常是通过针对血液流体运动的微流体技术获得的，这显著增加了系统的复杂程度，不适合非专业用户(例如患者自身)使用。所提出的设备旨在克服这些困难，通过用检测电极所在的测量室的区域上的目标组分的磁性集中和分离系统代替通过微流体运动的分离。
再次，参考所有导致一种以上类型的血液成分磁性改变的那些病理的诊断，为了进行测量，非专业用户可以将一滴刚取的血液分配至所述室的特殊支撑体上，可选地用抗凝剂稀释和处理，然后将其与装有集中器元件和电极的所述室的基底接触，依次置于外部磁场中，使得重力的分量与指向集中器的磁吸引力的方向相反。测量室也可以是预组装的测量室，具有适当间隔开的基底和支撑体，可选地与具有预装载流体的微流体系统集成，该系统仅实现血滴的稀释和抗凝以及在测量室内的传输。显然，本发明设备的测量单元可以进一步与微流体系统集成，该系统不仅执行样品的稀释和输送功能，而且执行血液的运动，以实现相同的成分分离，即使该实施方式将比预见分离仅通过磁泳和阻抗检测发生的实施方式具有更大的复杂性。对于大约10微升的血滴体积，并假设目标组分的捕获发生在距集中器的距离最大为20到200微米之间，基底上用于捕获的活性区域的尺寸单位必须为cm2，具体地，包括0.1至5cm2之间。支撑体和测量室也必须具有大致相同的尺寸。在这些活性区域值上，需要高浓度的目标组分，以确保足够的信噪比。如下文将更清楚地解释，在没有平行于基底的成分滑动并假设所有成分都被捕获的情况下，该浓度可以通过所谓的集中因子Fc量化，Fc通过基底活性区域(含待量化成分的液滴被限制在其中)和检测电极限定的区域之间的比率给出。为了在输出信号中有足够的信噪比，集中因子Fc优选至少为约100。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种设备，其允许量化分散于一定量(包括5-500微升，流体是血液时5-50微升)流体的目标成分，并产生输出信号，所述输出信号具有例如使得可以检测生物细胞和非细胞成分的信噪比，其浓度下限达到每微升数十个成分。
该目的通过本发明的设备实现，所述设备包括：
-测量室，其包括检测电极和参比电极；
-电子单元，其用于生成输入信号、测量阻抗、放大输出信号以及与用户界面通信；
-磁场产生装置，该磁场具有可随时间调制的适当梯度，所述磁化装置被配置为产生磁场，所述磁场与容纳在测量室中的集中器相结合，能够将待量化的成分与其余溶液分离，并使它们集中在检测电极上。
此外，本发明的设备可以包括具有预装载流体的微流体系统，其实现生物流体样品的稀释和测量单元内的传输。为此，微流体系统包括：
-用于收集流体样品并在盒上用预装载流体稀释的装置；
-用于将稀释的流体样品输送到测量单元内的装置。
测量室包括：
-多个检测电极；
-至少一个集中器，所述至少一个集中器被配置为磁性吸引待量化的成分并将所述成分集中在检测电极上，所述检测电极放置在所述至少一个集中器附近；
-至少一对参比电极，优选为每对检测电极提供一对参比电极，所述参比电极不靠近所述至少一个集中器；
-基底，其被配置为容纳检测电极、参比电极和集中器，所述基底包括面向所述测量室外部的第一表面和面向所述测量室内部的第二表面；
-支撑体，其包括面向所述测量室外部的第一表面，和面向所述测量室内部且与基底的第二表面相对的第二表面；
-至少一个间隔元件，其被配置为限制样品并将所述基底与所述支撑体隔开；
-机械外壳，其被配置为容纳测量室并使电极之间形成电接触；和
-电子板，其用于连接到外部电子单元。
所述至少一个集中器可以是圆柱体或平行六面体或其他形状的元件，其放置在基底上，放置在检测电极处，并且由铁磁材料制成。集中器生成强烈的局部场梯度，该梯度吸引待量化的成分，使它们集中在所述集中器附近，并因此集中在检测电极附近。这样，通过适当地调整集中器和检测电极的尺寸，集中因子可以增加到获得足够信噪比所需的值。
检测电极放置在集中器元件附近，而参比电极不靠近集中器元件。换言之，参比电极放置在没有所述集中器的区域中。出于本说明书的目的，“检测电极放置在集中器附近”是指检测电极相对于集中器以这样的方式放置：它们在垂直于基底的方向上的距离不超过5μm，并且检测电极在基底平面上的投影包含在集中器在所述基底平面上的投影之内，或者虽然不包含在集中器在基底平面上的投影之内，但其距离集中器在基底上在集中器宽度(例如最大尺寸)方向上的投影不远，其值不超过电极宽度的两倍。反之，表述“参比电极不靠近集中器”是指检测电极相对于集中器以这样的方式放置：集中器在基底上的投影与检测电极在基底上在集中器宽度方向上的投影之间的距离等于集中器特征宽度的至少两倍。
以这种方式，分离的成分选择性地累积在检测电极上而不是在参比电极上，导致检测电极之间的阻抗相对于可以在参比电极之间记录的寄生阻抗发生特定变化。因此，阻抗量化系统的输出信号与检测电极之间记录的阻抗变化和参比电极之间记录的阻抗变化之间的差值成正比。通过这个输出信号，然后可以使用处理器通过与合适的校准曲线进行比较来评估目标成分的数量，或者等价地，它们的浓度。
磁场的产生装置被配置为在容纳集中器元件的基底上实现场和相对梯度的调制，由此产生随时间变化的磁场强度，最小值等于集中器饱和场的约10％，最大值必须高于磁集中器饱和场。如下文将更详细地解释的，如果磁化装置由永磁体制成，则可以通过朝向/远离磁体移动基底的线性运动来简单地获得该调制。特别地，当磁体靠近基底时，成分被捕获，而当磁体移开时，成分脱离集中器和电极。在成分的电阻大于流体的电阻的情况下，在靠近阶段，在检测电极的端部测量到的电阻正增加，具有特征时间τC。另一方面，在磁体突然移开之后，电阻返回到其初始水平以令成分脱离，具有另一个特征时间τR。通过调制基底上的磁场来选择性捕获和释放激活使得更准确地测量与成分相关的阻抗变化。通过这种方式，由于选择性捕获和释放激活，可以轻松识别虚假变量，即与朝向/远离磁铁的移动不同步，从而获得与成分有效关联的阻抗变化的更准确的测量值，以及改善背景的扣除和与其相关的偏移。
测试灵敏度的改善，与真信号和假阳性引发的信号之间的比率增加有关，以及通过测量细胞相对于水平面(即相对于垂直于重力加速度矢量的平面)的倾斜，可进一步保证区分不同血细胞的可能性。
事实上，成分与其分散的基体的分离是由于重力和磁吸引力之间的竞争，磁吸引力取决于成分特征以及重力加速度矢量和垂直于基底的线之间形成的角度α。
如下文所述的实例将更清楚地表明，被捕获成分的捕获效率根据由垂直于基底的线和重力加速度矢量形成的角度α而变化。对于α＝0°(图3a)，即当测量室平行于水平面时，磁力FM反平行于重力(mg)和阿基米德重力(Fb)(或更通常为浮力(Fb))的合力，因此，为了避免成分在支撑体上的沉降并促进向上运动，通过磁场产生装置制造的高梯度的场是必要的。对于α在0°和90°之间的值，如图3b所示，磁力必须仅为重力和阿基米德力的合力n(或更通常为重力和浮力(Fb)的合力)的垂直投影的余弦，即(mg+Fb)cosα。增加角度α会降低磁力阈值，超过该阈值就会发生给定成分的捕获。因此，可以选择最佳角度来区分样品中存在的不同成分的捕获，而不会对产生的磁场产生作用。在这种模式下，成分在腔室内向下落下，与垂直方向成一定角度放置，但在它们的滑动过程中，它们被吸引向基底，直到它们感应到集中器的场并因此被集中器捕获。极端情况下，在α＝90°(图3c)时，重力和磁力不竞争而是沿正交轴作用。成分向下落下，但同时被磁铁的磁场水平地吸引向基底。在这种配置中，任何顺磁成分都被吸引向基底，而没有任何阈值可以区分具有不同磁动量的成分。然而，变化的是捕获效率，因为捕获的成分数量取决于使它们偏离垂直下落运动的水平吸引力的强度。由于上述原因，测量室以角度α被固定在倾斜的位置，角度α为垂直于所述测量室的基底的线与重力加速度矢量之间的角度，包括0°至180°。
当α>0°时，整体捕获效率不仅仅取决于每个集中器附近的捕获体积内存在的组分局部捕获。由重力引起的相同向下滑动运动逐渐导致上面的成分在集中器附近通过，从而允许增加捕获效率，捕获效率定义为每单位体积的流体(成分悬浮在其中)中捕获的成分的数量。通过塑造容纳环以及集中器和电极的几何形状，从而在由重力引起的滑动运动期间，在活性捕获区域上几何地传送成分，因此可以进一步提改善捕获效率。
因此，本发明的第二个目的是提供一种用于量化细胞和非细胞成分的设备，其能够区分不同的成分。
为此，测量室可以具有可变倾角而不是固定倾角，并且本发明的设备可以包括被配置为使该倾角在0°和180°之间变化的机械系统。
换言之，本发明的设备可以包括机械系统，该机械系统被配置为在0°和180°之间改变角度α，该角度α由用于收集流体样品的测量室的基底的垂线和重力加速度矢量形成。
此外，即使上述磁场的同时调制以及随后的捕获和释放时间的测量(作为待量化成分的特征)也为识别相同被捕获成分的性质提供了额外的信息。
即使如上所述，本发明的设备可应用于诊断任何病理，该病理是导致一种以上生物成分磁性发生变化的原因。在可能使用本发明的设备来诊断的各种病理中，疟疾是特别相关的，因为目前市场上存在的针对这种病理类型的诊断设备具有一些局限性，使得它们在特别不利的环境中并不总是易于使用，例如那些通常位于发展中国家的典型流行地区。目前可用于诊断疟疾的最灵敏方法实际上是基于通过PCR(聚合酶链反应)对各种疟原虫菌株的基因识别。这种类型的方法特别复杂和微妙，因此很难在非技术先进的环境中应用。此外，PCR不是泛疟原虫(pan-plasmodium)方法，而是针对特定菌株，因此会遇到由疟原虫连续突变引起的问题。另一方面，“薄涂片和/或厚滴”法包括在光学显微镜下对一滴血中被疟原虫感染的红细胞进行计数，虽然不需要复杂的仪器，但需要高度专业的人员并且对结果解析涉及特定的可变性，以及分析时间长。另一方面，基于抗体-抗原相互作用的快速测试(RDT)的特点是低灵敏度，以致无法将其用于早期诊断。此外，由于在流行区患者体内潜在存在抗原，基于抗体-抗原相互作用的方法会导致大量假阳性。
因此，本发明的第三个目的是提供一种设备，其也允许早期诊断疟疾，无论是泛疟原虫，它具有足够的灵敏度，并且足够简单和经济，即使那些现有经济手段无法使用复杂仪器和专业人员的地区也能使用。
该目的通过本发明的设备实现，因为本发明的设备能够对受感染的红细胞进行磁分离和量化以及直接检测血浆中的游离疟原虫色素晶体。对受感染红细胞的量化使得可以直接评估寄生虫血症，这通常通过计算受感染红细胞和健康红细胞之间的比率来量化，或可选地在疾病的早期阶段(在第一次疟原虫繁殖周期(48-72小时)完成之前)进行量化。另外，疟原虫色素晶体的直接检测在疾病的非初始阶段特别有用，例如在第一次发烧时，因为在这些阶段红细胞已经发生膜破裂，并且循环中唯一可量化的物质便是游离的疟原虫色素。
本发明的这些目的和进一步目的将通过本发明一些优选实施方式的以下具体说明书文字而变得更加清楚，优选实施方式通过所要求保护的更一般概念的非限制性示例，以及本发明进行的关于实验测试的实施例展现。
附图说明
以下描述参照附图，其中：
-图1是根据本发明的设备的细节的前视图，所述细节包括测量室和磁化装置；
-图2是根据本发明的设备的侧视图；
-图3a是根据本发明的设备的细节的前视图，所述细节包括测量室的中心部分和磁化装置，以及α＝0°时的力的矢量图；
-图3b是本发明的设备的细节的前视图，所述细节包括测量室的中心部分和磁化装置，以及角度α为常规的0°和90°之间的力的矢量图；
-图3c是本发明设备的细节的前视图，所述细节包括测量室的中心部分和磁化装置，以及α＝90°时的力的矢量图；
-图4a是由本发明的设备实施的测量方法的示例图，通过调制由磁场产生装置产生的磁场来进行，这显示了该装置接近测量室；
-图4b是由本发明的设备实施的测量方法的示例图，通过调制由磁场产生装置产生的磁场来进行，这显示了该装置相对于测量室移开；
-图5示出了在朝向和远离磁化装置移动后，相对于阻抗的电阻分量的百分比变化的信号形状；
-图6是本发明第一实施方式中检测电极和参比电极相对于集中器的定位示例图；
-图7a示出了本发明设备第一实施方式的测量室的截面，所述截面沿着垂直于所述至少一个集中器的较大尺寸的平面；
-图7b示出了图7a中所示截面的细节，相对于所述至少一个集中器；
-图7c示出了图7a中所示截面的细节，相对于所述至少一对检测电极；
-图8是本发明设备的第一实施方式的细节的俯视图，所述细节由测量室的基底构成；
-图9是由本发明第二实施方式的测量室构成的细节的俯视图；
-图10示出了在本发明的第二实施方式中，对于δ＝40微米和α＝90°，在检测电极和参比电极之间的阻抗的电阻分量的差值百分比的变化趋势，(i)作为红血细胞样本的等效寄生虫血症水平的函数，所述红血细胞样本以使它们相对于血浆具有顺磁性的方式处理(实心符号和实线)和(ii)针对由于假阳性引起的信号提供指示的健康红血细胞样本(虚线)；
-图11示出了在α＝90°，测量室高度(δ)变化时的0.5％等效寄生虫血症的信号趋势；
-图12示出了对于不同的角度α的值，真实信号(在0.5％的等效寄生虫血症的情况下，δ＝40微米)和虚假信号(由于假阳性或波动)之间的比率趋势；
-图13是由本发明第三实施方式的测量室的单元构成的细节的俯视图；
-图14是由本发明第三实施方式的测量室的两个单元构成的细节的俯视图；
-图15是由本发明第四实施方式的测量室的单元构成的细节的俯视图；和
-图16是本发明设备的第三实施方式和第四实施方式的细节的俯视图，所述细节由测量室的基底构成。
具体实施方式
参考图1、2、3a、3b和3c，本发明的设备(100)的实施方式，用于量化被疟疾疟原虫和疟原虫色素晶体感染的红细胞，包括：
-测量室(1)，包括：
·多个检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')；
·至少一个集中器(10、10'、10、14、14'、14”、15)，所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)被配置为磁性地吸引待量化成分(3、3'、3”)并将所述成分集中在检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上，所述检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')放置在所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)附近；
·至少一对参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')，其对应每对检测电极(4、4'、5、5'6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')，所述参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')不靠近所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)；
·基底(11)，其被配置为用于容纳检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')、参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')和集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)，所述基底(11)包括面向所述测量室(1)外部的第一表面(11')和面向所述测量室(1)内部的第二表面(11”)；
·支撑体(12)，包括面向所述测量室(1)外部的第一表面(12')和面向所述测量室(1)内部且与所述基底(11)的第二表面(11”)相对的第二表面(12”)；
·至少一个间隔元件(13，13')，其被配置为限制样品并将所述基底(11)与所述支撑体(12)隔开；和
·机械外壳(600)，其被配置为容纳测量室(1)并使电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194'、7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')和电子板(202)电接触；
-电子单元(201)，所述电子单元(201)连接到所述电子板(202)，所述电子单元(201)被配置为用于生成输入信号、放大输出信号、测量检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')之间的阻抗、测量参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')之间的阻抗或测量它们的差异，以及与用户界面通信；和
-磁场产生装置(101、102、103)，所述磁场具有可随时间调制的梯度，所述装置被配置为产生能够与集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)组合引发以下效果的磁场：
·待量化成分(3、3'、3”)与剩余溶液的分离；和
·使待量化成分(3、3'、3”)集中在检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上；
-具有预装载流体的微流体系统，其实现血液的稀释和抗凝以及在测量室(1)内的传输，所述微流体系统与测量室(1)集成，并且至少部分地包含在机械外壳(600)中。
-一种机械系统，其被配置为在0°和180°之间改变角度α，角度α由用于收集血样的测量室的基底的垂线和重力加速度矢量形成。
微流体系统包括：
-用于收集血样(500)并在盒(503)上用预装载流体(501)稀释的装置；和
-用于将稀释的血样(500)输送到测量室(1)内的装置(504)。
因此，为了能够进行分析，将患者的血滴与微流体系统的入口接触。然后血滴被吸入、用预装载的流体稀释并输送到包含基底的测量单元中，基底带有电极。
测量室可以用硅、玻璃或其他聚合物材料的微加工技术制成，并结合合适的微流体系统，微流体系统由塑料材料制成。
在本发明的设备专门用于疟疾的第一实施方式中，磁场产生装置(101、102、103)分别在成分相对于其分散的液体介质为顺磁性或反磁性的情况下，必须能够产生优选强度为至少104A/m和其指向或离开基底的方形模块(square module)的宏观梯度为至少5*1014A2/m3的场。例如，这种装置(101、102、103)可以用多个永磁体(101、102)来实现，这些永磁体(101、102)定位位置使得所述磁体(101、102)产生的场施加足够的力来抵消作用在基底(11)远处的目标成分上的重力和阿基米德力的合力，从而将它们吸引到基底的表面。
参考图4a和4b，磁场产生装置(101、102、103)具体由两个NdFeB N52永磁体(101、102)构成，其呈平行六面体形，带有方形底座，尺寸为20x20x5毫米，垂直于方形面磁化，并以面向北极的方式排列。在它们之间有一小片(103)具有高磁导率的温和(mild)铁磁材料(例如Mumetal)，其将场线传送和集中在两个磁体(101、102)的对称平面中。因此在小片(103)和空气之间的界面处，相对于磁体(101、102)的分离平面产生对称磁场，所述磁场具有高梯度，其主要分量定向正交于磁体(101、102)的矩形面，该磁体(101、102)的矩形面与基底(11)的背面接触或位于其附近。因此，为了不包括磁体(101、102)的边界效应，发现产生的场具有足够的强度和梯度来捕获矩形区域中的成分(3、3'、3”)，矩形区域的宽度约为2mm，高度约为16mm。
参考图4a、4b和5，并且如上所述，磁场产生装置(101、102、103)被配置为在承载集中器元件(10、10'、10”、14、14'、14”、15)的基底(11)处实现场和相对梯度的调制，即产生磁场强度随时间的变化，最小值不超过磁集中器的饱和磁场的10％，最大值必须高于磁集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)的饱和场。在本发明的第一实施方式中，磁集中器例如由Ni制成并且这种调制可以通过朝向/远离磁体(101、102)移动基底(11)的线性运动来获得。当磁场产生装置(101、102、103)靠近基底(11)时，Ni集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)上的场足以使其磁化饱和，因此允许捕获成分(3、3'、3”)。当磁场产生装置(101、102、103)移开时，磁场变得可以忽略不计，并且集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)被消磁，从而成分(3、3'、3”)从集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)和检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')脱离。如前所述，如图5所示，在朝向/远离移动阶段在检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')的端部测量阻抗的电阻分量的趋势。在靠近阶段，假设成分(3、3'、3”)的电阻大于液体的电阻，则具有正的ΔR增加，该增加在捕获特征时间τC内进行。在磁场产生装置(101、102、103)突然移开之后，电阻恢复到其初始水平，以便使成分在特征时间τR内从检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上脱离。
参考图6、7a、7b和7c，在本发明的第一实施方式中，可以预见测量室(1)的每对检测电极(4、4'、5、5'、6、6')包括能够接收第一输入信号(V+)的第一电极(4、5、6)和第二电极(4'、5'、6')。每对参比电极(7、7'、8、8'、9、9')包括第一电极(7、8、9)和第二电极(7'、8'、9')，第一电极(7、8、9)能够接收与第一输入信号(V+)极性相反的第二输入信号(V-)，第二电极(7'、8'、9')在公共点连接到每对检测电极(4、4'、5、5'、6、6')的第二电极(4'、5'、6')，输出信号(Out)在该公共点获取。通过对电子单元(201)进行明显修改，也可以颠倒电极的作用并使用第二检测电极(4'、5'、6')和第二参比电极(7'、8'、9')的公共点作为输入信号，以及将检测电极对的第一电极(4、5、6)作为第一输出信号，并将参比电极对的第一电极(7、8、9)作为第二输出信号。在所有情况下，电子单元(201)将被实现为以适当操作的形式向用户提供检测电极对阻抗与参比电极对阻抗之间的差异。
在本发明适用于疟疾诊断的第一实施方式中，集中器(10、10'、10”)由铁磁材料制成，例如Ni、Fe、Co、NiFe、CoFe等，并且具有平行六面体的形状，其最大尺寸垂直于图3a所示的平面延伸。为了确保足够的集中因子以获得足够的信噪比，集中器(10、10'、10”)和检测电极(4、4'、5、5'、6、6')的尺寸应优选包含在表1中列出的范围内。
成分 h<sub>F</sub>(μm) w<sub>F</sub>(μm) d<sub>F</sub>(μm) h<sub>E</sub>(nm) w<sub>E</sub>(μm) d<sub>E</sub>(μm)
i-RBC 10-50 20-100 20-100 10-300 2-6 2-6
HC 10-50 10-50 10-50 10-300 1-3 1-5
表1：hF为集中器底部的最小尺寸，wF为集中器底部的最大尺寸，dF为集中器与相邻集中器之间的距离。hE是检测电极底部的最小尺寸，wF是检测电极底部的最大尺寸，dE是同一集中器上两个相邻电极之间的距离。
表1第一行示出了正确检测疟疾疟原虫感染的红细胞(i-RBC)所需的集中器和检测电极的尺寸范围；而在表1的第二行中示出了正确检测游离疟原虫色素(HC)晶体所需的集中器和检测电极的尺寸范围。
因此，基底(11)和本发明相同的测量室(1)、检测电极(4、4'、5、5'、6、6')和参比电极(7、7'、8、8'、9、9')的结构，可以在基底(11)分成的四个区域中复制，每个区域分成两个矩形区域，底面等于2mm，高度等于4mm。2毫米的宽度与磁体产生的强磁场在垂直于对称平面的方向上的延伸相匹配。左侧部分承载集中器上的电极，并相对于所述磁体的对称平面居中，而右侧部分仅具有用于减去共模信号的参比电极。在待检测组分浓度较低的情况下，将活性区域细分为具有独立读数的多个区域，可以增加由检测电极上吸引的单个成分产生的阻抗变化与电极之间的总阻抗之间的比率，从而改善了信噪比。由于每个区域都需要朝向放大器的输出触点(从中发出输出信号(Out))，而检测电极和参比电极的所有输入信号(V+)和(V-)仅需两个触点，因此在芯片上形成的最少触点数等于为4+2＝6。为了最大限度地减少制造过程中电极之间可能短路的影响，每个区域可以使用三个单独的触点。因此，触点总数为12。
参考图8和图9，本发明的设备同样专门用于治疗疟疾的第二个实施方式，设备(100)包括所有与上述相同的部件，仅在测量室(1)的配置上具有不同。在本发明的第二实施方式中，测量室(1)实际上包括圆柱形的铁磁集中器(14、14'、14”)的矩阵，它们按照正方形网格均匀分布在基底(11)上。或者，集中器的矩阵可以根据六边形网格最大化填充的方式布置。特别地，图9示出了六对检测电极(34、34')和六对参比电极(37、37')。每对检测电极(34、34')的第一电极(34)连接到第一输入，该第一输入被配置为经由第一连接轨道(44)接收第一输入信号(V+)。如图9所示，电极可以是平行的，也可如在下面描述的例子中是环形的，以利用实验检测到的圆柱体边缘的捕获趋势的优势，从而最大化占用电极上方的敏感区域。每对参比电极(37、37')的第一电极(37)连接到第二输入，该第二输入被配置为经由第二连接轨道(47)接收第二输入信号(V-)。类似地，每对检测电极(34、34')的第二电极(34')和通过第三连接轨道(44')发出的输出信号(Out)的节点连接，每对参比电极(37、37')的第二电极(37')和通过第四连接轨道(47')发出的所述输出信号(Out)的节点连接。
在第一连接轨道(44)、第二连接轨道(47)、第三连接轨道(44')和第四连接轨道(47')上方对每个轨道铺设绝缘层(40、40'、50、50')，所述绝缘层(40、40'、50、50')具有介电常数和厚度，使得所述连接轨道(44、44'、47、47')之间的阻抗非常高，从而使得该阻抗的影响可以忽略不计。
至少对于α＝0，由第二实施方式展示的集中器的配置允许获得甚至高于第一实施方式可获得的集中因子。为此目的，集中器(14、14'、14”)和检测电极(34、34'、35、35')的尺寸必须优选地包括在表2中列出的范围内。
成分 h<sub>F</sub>(μm) w<sub>F</sub>(μm) d<sub>F</sub>(μm) h<sub>E</sub>(nm) w<sub>E</sub>(μm) d<sub>E</sub>(μm)
i-RBC e HC 10-50 10-50 50-200 10-300 1-3 1-5
表2：hF是集中器的高度，wF是集中器底部的直径，dF是集中器与相邻集中器之间的距离。hE为检测电极底部的最小尺寸，wF为检测电极底部的最大尺寸，dE为检测电极的第一指与所述检测电极的第二指之间的距离。
表2中示出了正确检测被疟疾疟原虫和游离疟原虫色素晶体(HC)感染的红细胞(i-RBC)所需的集中器和检测电极的尺寸范围。
当具有这样的尺寸时，假设图9所示直电极的长度L等于6μm，并且在最佳间隔条件下捕获效率为100％，可获得约400的几何集中因子
Figure BDA0003165187190000131
参照图8，同样在本发明的第二实施方式中，基底(11)以及检测电极(4、4'、5、5'、6、6')和参比电极(7、7'、8、8'、9、9')的结构，可以在基底(11)分成的四个区域中复制，每个区域分成两个矩形区域，其中左侧部分或第一单元承载集中器上的电极，并相对于所述磁体的对称平面(800)居中，而右侧部分或第二单元仅具有用于减去共模信号的参比电极。
参照图13、14和16，本发明的设备的同样专门用于治疗疟疾的第三实施方式，设备(100)包括所有与上述相同的部件，但不同之处在于测量室(1)的配置，如下所述。
与第一实施方式和第二实施方式相同，基底(11)以及检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')的结构可以在基底分成的四个区域(301、302、303、304)中复制。芯片上需要形成的最小触点数总是为4+2＝6，其中包括四个输出触点(每个区域一个)和两个输入触点(一个用于所有检测电极和参比电极的第一输入信号(V+)，一个用于所有检测电极和参比电极的第二输入信号(V-))。然而，根据第一实施方式和第二实施方式已经提到的，为了最小化制造期间电极之间可能的短路影响，对于每个区域可以使用三个单独的触点(Out、V+、V-)。因此，触点总数为12。
与第一实施方式和第二实施方式不同，基底(11)的至少一部分相对于磁场产生装置(101、102、103)的对称平面(801)居中，所述部分承载：
-检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')，所述检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')交叉(或更一般地说，交错)使得所述检测电极和参比电极(84、84'、94、94'、64、64'、74、74')平均受到的磁场、波动和偏移相同；和
-集中器(10、10’、10”、14、14’、14”)，其位于检测电极(84、84’、94、94’)附近。
为了本说明书的目的，“交叉”一词意指以交替的、紧密排列的、单条或双条带排列。如果检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')相互交叉，可改善背景去除，从而更准确地测量与待量化成分相关的阻抗变化。
图13中，特别地，示出了六对检测电极(84、84'、94、94')、六对参比电极(64、64'、74、74')和六个集中器(14、14'、15)。与第二实施方式中相同，集中器是铁磁性的并且具有圆柱形形状(14、14'、15)。电极(64、64’、74、74’、84、84’、94、94’)和集中器(14、14’、15)按照矩形网格均匀分布在基底上。集中器(14、14'、15)仅放置在检测电极(84、84、94、94')附近而不靠近所述参比电极(64、64'、74、74')。检测电极(84、84、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')排列成交替的双条带。更具体地，在每一行中，两对检测电极(84、84'、94、94')都介于第一对参比电极(74、74')和第二对参比电极(64、64')之间，而两对检测电极(84、84'、94、94')之间没有插入参比电极(74、74'、64、64')。更一般地，测量室包括至少第一对检测电极(84、84'、184、184')和第二对检测电极(94、94'、194、194')，这两对检测电极(84、84'、184、184'、94、94'、194、194')介于第一对参比电极(74、74'、174、174')和第二对参比电极(64、64'、164、164')之间，并且第一对检测电极(84、84'、184、184')和第二对检测电极(94、94'、194、194')没有插入参比电极(74、74'、174、174'、64、64'、164、164')。所描述的检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')的空间配置和分布形成单元(700)，该单元(700)可以被复制以形成第二单元(701)和许多其他相同的单元，如图14所示。以这种方式创建了布局，其中参比电极(64、64'、74、74')和检测电极(84、84'、94、94')紧密交叉，从而保证更好地减去虚假波动，因此，改善了使用本发明的设备(100)进行的测试的灵敏度。
之后，将测量室(1)的每对检测电极(84、84'、94、94'、184、184'、194、194')的第一电极(84'、94、184'、194)连接到第一输入V+，而每对参比电极(64、64'、74、74')的第一电极(64、74')连接到第二输入V-。每对检测电极(84、84'、94、94')的第二电极(84、94')和每对参比电极(64、64'、74、74')的第二电极(64'、74)连接到发出输出信号(Out)的节点。电极(64、64、74、74’、84、84’、94、94’)是环形的。特别地，每对电极(64、64'、74、74'、84、84'、94、94')的其中一个电极(64、74、84、94)的端部由两个开放的同心环组成。另外，每对电极(64、64'、74、74'、84')的另一个电极(64'、74'、84'、94')的端部由直线段和围绕直线段的开口环组成。直线段被配置为进入该对的第一个所述电极(64、74、84、94)的端部的内环中，并且围绕直线段的开口环被配置为进入该对的第一个所述电极(64、74、84、94)的内环和外环之间的空间中。参照图15，本发明的设备的第四实施方式，同样特别地用于疟疾，其设备(100)包括所有与上述相同的部件。集中器(14、14’、15)具有与第三实施方式和第二实施方式的集中器相同的几何形状(即圆柱形)。相对于第三实施方式，测量室(1)具有与上述的检测电极和参比电极(164、164'、174、174'、184、184'、194、194')相同的相对位置。第四实施方式的特征在于与第三实施方式相同的布局，其中参比电极(164、164'、174、174')和检测电极(184、184'、194、194')紧密地相互交叉，并特别地以交替的双条带排列。唯一的区别是电极的几何形状。在第四实施方式中，每对电极(164、164'、174、174'、184、184'、194、194')的其中一个电极(164、174、184、194)的端部由开口环构成。每对电极(164、164'、174、174'、184、184'、194、194')的另一电极(164'、174'、184'、194')的端部由封闭环构成，该封闭环被配置为进入该电极对中第一个所述电极(164、174、184、194)的开口环中。同样在第四实施方式中，基底(11)以及由此的检测电极(184、184'、194')和参比电极(164、164'、174、174')的结构可以在基底分成的四个区域(301、302、303、304)中复制。为了尽量减少制造过程中电极之间可能短路的影响，每个区域可以使用三个单独的触点(Out、V+、V-)，触点的总数等于12。但是，要在芯片上形成的触点的最小数量为六个：四个输出触点(每个区域一个)和两个输入触点(一个用于所有检测电极和参比电极的第一输入信号(V+)，一个用于所有检测电极和参比电极的第二输入信号(V-))。
实施例
以下所述的实施例涉及根据上述第二实施方式的特别用于疟疾的设备的表征。根据图8中描述的结构，基底提供根据六边形网格(中心-中心距离为160微米)布置的Ni集中器(直径40微米并且高度20微米)的布置。电极呈环形，由金制成，厚度为300nm，宽度为3微米，间距为3微米。外电极的外径为40微米，完美地叠放在Ni集中器上，以最大限度地提高电极处捕获组分的可能性，这是因为特别地在圆柱体的边缘具有磁场及其梯度的最大值。在电极和集中器顶部之间插入了一层厚度为3微米的SiO2绝缘层。基底和支撑体之间的距离由聚合物容纳环(50)确定，聚合物容纳环(50)的厚度在40和500微米之间变化。
将含有待分析成分的样品滴分配在预制密封环的支撑件上，最初为水平放置，面朝上。使基底下降，直到它压在密封环上，从而形成限定流体室的密封。将该流体室安装在机械设备内，使得基底表面的垂线和重力加速度矢量之间的角度α在0°到180°之间变化。机械线性运动允许磁体以受控方式移向基底和从基底移开，并相应地测量与组分浓度成比例的电阻变化。如图1所示配置的NdFeB磁体能够在朝向测量单元的基底表面附近产生磁场H，即在距离磁体表面0.5毫米处，在两个相对磁体的对称平面内，方形模块的模数和梯度分别为6*105A m-1和7*1014A2 m-3。
对于疟疾诊断的具体应用，相对于血浆具有顺磁性的目标成分是疟原虫色素晶体和疟原虫感染的红血细胞(其中包含一些疟原虫色素晶体)。疟原虫色素晶体和红血细胞对于施加到它们的几MHz范围内的输入电压信号(例如那些考虑用于阻抗检测的电压信号)都具有绝缘体的行为。虽然疟原虫色素具有绝对正体积磁化率，为4.1*10-4S.I，[M.Giacometti等，APPLIED PHYSICS LETTERS 113，203703(2018)]，受感染的红血细胞在整体上仍具有抗磁性行为。然而，体积磁化率的负性低于血浆的体积磁化率，因此受感染血细胞和血浆之间的磁化率差异约为1.8*10-6，低于疟原虫色素晶体，但足以在施加的磁场H的适当梯度中捕获它们。根据预估所涉及的力来适当地选择磁场梯度值和角度α，两个成分之间的磁化率差异使区分它们成为可能。
假设红血细胞体积VRBC＝9.1*10-11cm-3，血细胞密度ρRBC＝1.15g cm-3，血浆密度ρP＝1.025g cm-3，重力和阿基米德力对单个血细胞的合力，Fgb＝(ρRBC-ρP)VRBC g(图3a)，结果等于1.1*10-13N。根据超顺磁性粒子的磁力表达式，
Figure BDA0003165187190000171
假设血细胞和血浆之间存在磁化率差异Δχ＝1.8*10-6，[K.Han和A.B.Frazier，J.Appl.Phys.96(10)、5797(2004)]，在α＝0°的情况下平衡Fgb所需的H2梯度值约为1*1015A2 m-3。
可以对单血浆中悬浮的疟原虫色素晶体进行类似的估计。假设平均体积VHC＝2.2*10-14cm-3，密度ρHC＝1.15g cm-3，以及相对于血浆的磁化率差异Δχ＝4.1*10-4，可以得出对于疟原虫色素平衡Fgb所需的H2梯度值约为1.7*1013A2 m-3。
因此，从这些评估得出，对于角度α＝0，此时磁泳力反平行于重力和阿基米德力的合力，使用特定磁体产生的H2梯度(7*1014A2 m-3，在基底电极表面，其中磁体置于厚度为0.5mm的基底背面)能够吸引疟原虫色素晶体但不会吸引疟疾感染的红血细胞。
对血浆中的疟原虫色素晶体悬浮液以α＝0角进行实验，血浆使用PBS以1:10稀释，来模拟诊断测试中预期的血液稀释，实际上已经示出了测量基底电极之间电阻净变化的可能性，其可区别于噪音，疟原虫色素浓度高达1ng/ml。假设在感染疟疾的红血细胞内有大约18个疟原虫色素晶体，则检测到的浓度对应于0.2％的寄生虫血症(患病和健康红血细胞之间的百分比)，这是典型的刚感染疟疾的患者。
在相同条件下(角度α＝0)，对用NaNO2处理的红血细胞样本进行测量，以诱导血红蛋白转化为顺磁性高铁血红蛋白，从而获得感染疟疾的红血细胞模型，结果显示没有可从噪音区分的信号。即使处理后的红细胞(t-RBC)相对于血浆的磁化率差异是相对于感染血细胞的磁化率差异的两倍(Δχ＝3.6*10-6)，[Nam，Jeonghun，Hui Huang，Hyunjung Lim，Chaseung Lim，Sehyun Shin.Analytical Chemistry 85，n.15、7316-23(2013)]，平衡重力和浮力所需的H2梯度(5*1014A2 m-3)与磁体产生的梯度(7*1014A2 m-3)非常相似，因此任何非理想性或与红血细胞特性列表值的偏差都可以证明未捕获细胞并因此没有电信号。
对于接近90°的角度α，情况会发生变化，其中与磁引力相反的重力和浮力分量几乎为零。由于不再有真实阈值，疟原虫色素和红血细胞都被宏观场梯度向基底吸引，因此在向下滑动运动中通过局部梯度集中在集中器上。
对于疟原虫色素，作为浓度的函数检测到的信号值没有显著变化，这是因为引力和浓度对于α＝0已经非常有效。因此，对于α＝90°，获得了与α＝0时发现的非常相似的检测极限，约为1ng/ml。
相反，对于处理过的红血细胞，获得了更多相关信号，这允许获得大约0.005％的检测极限(LOD)，相当于每微升血液约250个寄生虫。在1MHz的输入信号(V+和V-)频率下，红细胞具有绝缘行为，因此测量的ΔR/R阻抗的电阻分量的变化与它们在集中器电极之上占据的体积分数成比例。因此很明显，相对于疟原虫色素，更大体积的红血细胞可导致更大程度的信号。
图10用点和实线显示了磁体从基底上移开后测量的电阻百分比变化，即在释放被吸引到电极上的红细胞期间，作为样品的等效寄生虫血症水平的函数。考虑到诊断测试涉及在PBS(1:10体积-体积)中稀释患者的血液，样本由NaNO2处理的红细胞在血浆和PBS(1:10)溶液中的悬浮液组成，浓度降低时可以通过以下方式与寄生虫血症相关联。由于在1:10稀释的血液中，血细胞比容约为4％，x指的是样品中t-RBC的百分比体积分数，等效寄生虫血症为x/4。
同样在图10中，虚线对应于未处理的红细胞样品测量的ΔR/R信号，未处理的红血细胞样品重新悬浮在血浆和PBS(1:10体积-体积)中，血细胞比容为0.4％。该信号部分与假阳性相关，部分与磁体运动引起的虚假波动相关，但构成信号下限，低于该下限将无法进行测量。可以看出，测量的ΔR/R信号在超过三十级的范围内与寄生虫血症样品呈基本线性趋势，从而允许对寄生虫血症本身进行量化。两条曲线相交的检测极限约为0.05％或每微升血液约250个寄生虫，对应于当前的疟疾快速诊断测试的LOD。然而，相比之下，作为本专利申请主题的测试允许对寄生虫血症进行量化评估，这在疾病的诊断和药物治疗后疾病的监测阶段是有用的。
如图12所示，在75°、90°和105°的角度进行的实验中研究了角度α对检测极限的影响。示出了在t-RBC样品(0.5％的等效寄生虫血症)中测得的ΔR/R信号与未处理的红细胞测得的ΔR/R信号(与假阳性相关)之间的比率，未处理的红细胞重新悬浮于血浆和PBS(1:10体积-体积)中，血细胞比容为0.4％。该比率可以与测试的真实/非特定信号比率相关联，其在90°时最大，并且在角度变大变小时降低。在75°时，重力仍然具有与磁力相反的分量，因此假阳性的信号会减少，但处理的那些样品的真实信号也会减少，并因此该比率降低。在105°时，重力有助于将所有健康和处理过的血细胞带到基底的电极上，从而增加真实信号和非特异性信号。然而，在这种情况下，信噪比也会降低。最终，所进行的分析表明，90°角对于最大化真实信号和非特异性信号之间的比率是优选的。
流体测量室的高度(δ)由间隔元件的厚度定义，必须自身进行优化以增加真实信号和非特异性信号之间的比率。图11示出了在第二次移开磁体后测量的电流信号幅度，测量室的高度为40、80和500微米。可以看出，尽管细胞中存在更多的血细胞，但净信号随着厚度的增加而降低。这是因为，在此处显示的实施例中，样品水平装载于测量室内(α＝0)，因此血细胞有时间在封闭测量室所需的通常时间(3分钟)内沉降在基底上，使得接通电触点，稳定信号并通过移近磁体来开始测量。事实上，考虑到典型的沉降速率为2微米/秒，即使在δ＝500微米的情况下，在距基底至少360微米厚度的血细胞被清空。这意味着，当样本移近时，血细胞比δ＝40微米的情况更远，因此它们在滑动运动中的捕获效率更低。因此，该分析表明，根据本实施例中采用的方法，增加信号的最佳条件对应于δ＝40微米。
如果通过适当的搅拌或最初将设备放置在α＝180°的角度来避免血细胞的初始沉降，则可以反之利用测量室厚度的增加和因此增加的测量室中含有的血细胞数量。以这种方式，可以将血细胞集中在基底附近，并利用重力引起的滑动运动将健康的红血细胞从集中器中移开，而捕获患病的红血细胞。
最后，应当注意信号的动态如何包含丰富的信息来区分信号本身的性质。对于α＝90°和δ＝40微米，在与具有4％血细胞比容的样品相关的假阳性信号的情况下，由于健康(未处理的)血细胞，在磁体接近之后的信号动态(对应于捕获时间τC)的值为80s，而在红血细胞由对应0.5％寄生虫血症的体积分数处理的样品的情况下，其值为150s。这种差异在释放时间τR的情况下仍然存在，分别为20s和60s。了解特征动态，因此可以识别例如由于假阳性或系统的其他波动产生的虚假阻抗变化。

Claims (17)

1.设备(100)，其用于量化流体中的生物成分(3、3'、3”)，包括：
-测量室(1)，包括：
·多个检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')；
·至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)，所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)被配置为磁性地吸引待量化成分(3、3'、3”)并将所述成分集中在检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上，所述检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')放置在所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)附近；
·至少一对参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')，所述参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')不靠近所述至少一个集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)；
·基底(11)，用于容纳检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')、参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')和集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)，所述基底(11)包括面向所述测量室(1)外部的第一表面(11')和面向所述测量室(1)内部的第二表面(11”)；
·支撑体(12)，包括面向所述测量室(1)外部的第一表面(12')和面向所述测量室(1)内部且与所述基底(11)的第二表面(11”)相对的第二表面(12”)；
·至少一个间隔元件(13、13')，用于限制样品并将所述基底(11)与所述支撑体(12)隔开；和
·测量室(1)的机械外壳(600)，其使电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')和电子板(202)电接触；
-电子单元(201)，所述电子单元(201)连接到所述电子板(202)，所述电子单元(201)被配置为用于生成输入信号、放大输出信号、测量检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')之间的阻抗、测量参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')之间的阻抗或测量它们的差异，以及与用户界面通信；和
-磁场产生装置(101、102、103)，所述磁场的强度和梯度随时间变化，其中所述装置被配置为产生随时间变化的磁场强度，直至达到最大值，所述最大值高于所述集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)的饱和场，并且产生能够与集中器(10、10'、10”、14、14'、14”、15)组合引发以下效果的磁场：
·待量化成分(3、3'、3”)与剩余溶液的分离；和
·使待量化成分(3、3'、3”)集中在检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')上。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述测量室(1)对于每对检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34'、84、84'、94、94'、184、184'、194、194')包括至少一对参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37'、64、64'、74、74'、164、164'、174')。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中，所述测量室(1)固定于倾斜位置，使得所述测量室(1)的基底(11)的法线和重力加速度矢量的角度为0°和180°之间。
4.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其中，所述设备(100)包括机械系统，所述机械系统被配置为在0°和180°之间改变角度，所述角度为测量室(1)的基底(11)的法线与重力加速度矢量之间的角度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(100)，其中，所述设备(100)包括具有预装载流体(501)的微流体系统，所述微流体系统被配置为稀释生物样品并将所述生物样品输送进入所述测量室(1)。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述微流体系统包括：
-用于收集流体样品(500)并在盒(503)上用预装载流体(501)稀释的装置；和
-用于将稀释的流体样品(500)输送到测量室(1)内的装置(504)。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述微流体系统被配置为用于生物样品的抗凝，所述生物样品含有血液。
8.根据权利要求4或5所述的设备，其中，所述微流体系统与所述测量室(1)集成，所述微流体系统至少部分地包含于所述机械外壳(600)中。
9.根据前述任一项权利要求所述的设备(100)，其中，所述至少一个间隔元件(13、13')为适当形状的环的形式，以将成分(3、3'、3”)输送至电极区域。
10.根据前述任一项权利要求所述的设备(100)，其中，所述磁场产生装置(101、102、103)被配置为通过所述磁场产生装置(101、102、103)朝向/远离基底(11)移动的线性运动来产生随时间变化的所述磁场。
11.根据前述任一项权利要求所述的设备(100)，其中，所述磁场产生装置(101、102、103)包括：
-两个平行六面体形式的永磁体(101、102)，其具有方形或多边形的底部，以及垂直于所述底部磁化；和
-温和铁磁材料的小片(103)，其置于所述两个永磁体(101、102)之间，在具有相同极性的所述磁体的底部之间，所述小片(103)被配置为将场线集中于两个永磁体(101、102)组件的对称平面中。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的设备(100)，其中：
-测量室(1)的每对检测电极(34、34')的第一电极(34)通过第一连接轨道(44)连接至第一输入；
-每对参比电极(37、37')的第一电极(37)通过第二连接轨道(47)连接至第二输入；
-每对检测电极(34、34')的第二电极(34')通过第三连接轨道(44')连接至发出输出信号(Out)的节点；和
-每对参比电极(37、37')的第二电极(37')通过第四连接轨道(47')连接至发出所述输出信号(Out)的节点；
每个所述连接轨道(44、44'、47、47')上方设置绝缘层(40、40'、50、50')，所述绝缘层具有的介电常数和厚度以使得所述连接轨道(44,、44',、47,、47')之间的阻抗的影响可以忽略的方式使得所述阻抗足够高。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的设备(100)，其中，所述基底(11)分为至少两个部分，第一部分承载检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')和在所述检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')附近的集中器(10、10'、10”、14、14'、14”)，并相对所述磁场产生装置(101、102、103)的对称平面居中，第二部分仅承载参比电极(7、7'、8、8'、9、9'、37、37')，使得所述参比电极相对于检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')受到更低的磁场。
14.根据权利要求2至11中任一项所述的设备(100)，其中，基底(11)的至少一部分相对于所述磁场产生装置(101、102、103)的对称平面(801)居中，所述部分承载：
-检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')，所述检测电极(84、84'、94、94')和参比电极(64、64'、74、74')交叉使得所述检测电极和参比电极(84、84'、94、94'、64、64'、74、74')平均受到的磁场、波动和偏移相同；
和
-集中器(10、10'、10”、14、14'、14”)，其位于检测电极(84、84'、94、94')附近。
15.根据权利要求12所述的设备(100)，其中，所述至少一对检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')的第一电极(4、5、6、34)和所述至少一对检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')的第二电极(4'、5'、6'、34')具有矩形截面，底部为10和300nm之间，高度为1和3μm之间。
16.根据前述任一项权利要求所述的设备(100)，其中，所述至少一对检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')的第一电极(4、5、6、34)和所述至少一对检测电极(4、4'、5、5'、6、6'、34、34')的第二电极(4'、5'、6'、34')之间的距离为1和5μm之间。
17.根据权利要求12至17中任一项所述的设备(100)，其中，所述至少一个集中器(14、14'、14”、15)为圆柱形，所述集中器(14、14'、14”、15)的底部表面的直径为10和50μm之间，所述集中器(14、14'、14”、15)的高度为10和50μm之间，所述集中器(14、14'、14”、15)之间的距离为50和150μm之间。
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US6013188A (en) 1996-06-07 2000-01-11 Immunivest Corporation Methods for biological substance analysis employing internal magnetic gradients separation and an externally-applied transport force
US6204656B1 (en) * 1997-05-29 2001-03-20 Reid Asset Management Company Miniature sensor for lubricant analysis
US6835552B2 (en) * 2000-12-14 2004-12-28 The Regents Of The University Of California Impedance measurements for detecting pathogens attached to antibodies
AP2937A (en) 2007-04-20 2014-07-31 Gen Hospital Corp Method for counting cells
IT1392999B1 (it) 2009-02-12 2012-04-02 Ct De Investigacion Cooperativa En Nanociencias Cic Nanogune Asoc Manipolazione di particelle magnetiche in circuiti per la propagazione di pareti di dominio magnetiche.
US20110117577A1 (en) * 2009-10-20 2011-05-19 Agency For Science, Technology And Research Microfluidic system for trapping and detection of a biological entity in a sample

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