DE102012210598A1

DE102012210598A1 - Verfahren und Anordnung zur Detektion von Zellen in einer Zellsuspension

Info

Publication number: DE102012210598A1
Application number: DE102012210598A
Authority: DE
Inventors: Michael Johannes Helou; Oliver Hayden; Lukas Richter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-12-24
Also published as: WO2013189722A1; US20150198587A1; EP2841940A1; CN104364647B; CN104364647A

Abstract

Es wird eine Anordnung zur Quantifizierung von Zellen unter Unterscheidung wenigstens zweier verschiedener Größen von Zell-Arten und/oder Zellkonglomerat-Arten in einer Zellsuspension angegeben, mit einem magnetfeldsensitiven Sensor, der wenigstens ein erstes und zweites Paar von Sensorelementen aufweist, wobei
– die Sensorelemente des ersten Paars als Teil einer Wheatstone-Brücke verbunden sind und einen ersten Abstand von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer ersten mittleren Größe einer ersten zu vermessenden Art von Zelle oder Zellkonglomerat aufweisen,
– die Sensorelemente des zweiten Paars als Teil einer Wheatstone-Brücke verbunden sind und einen zweiten Abstand von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer zweiten mittleren Größe einer zweiten zu vermessenden Art von Zelle oder Zellkonglomerat aufweisen,
– ein dritter Abstand der einander nächstliegenden Sensorelemente der Paare größer ist als die größere beider mittlerer Größen,
sowie mit
– einem Kanal zur Führung der Zellsuspension an den Sensorelementen vorbei.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Detektion und insbesondere Zählung von Zellen in einer Zellsuspension.
Die Detektion von Zellen und Zellinteraktionen innerhalb ein und derselben Blutprobe mit Hilfe von magnetoresistiven Methoden ist bislang ein ungelöstes Problem. Derartige Wechselwirkungen sind jedoch wichtig für die medizinische Diagnostik, um möglichst schnell auf ein bestimmtes Krankheitsbild zu schließen.
Eines dieser Krankheitsbilder ist die Thrombozytopenie, also die zu geringe Anzahl an Thrombozyten bzw. Blutplättchen im Blut. Thrombozytopenie kann aufgrund einer Blutgerinnungsstörung oder einer erhöhten Aktivität des Immunsystems gegen die körpereigenen Thrombozyten (Immunothrombozytopenie) entstehen. Eine Immunothrombozytopenie kann also Autoimmunerkrankung (immunthrombozytische Purpura oder idiopathische thrombozytopenische Purpura, ITP) auftreten, bei der das eigene Immunsystem Thrombozyten aufspürt und entfernt. Immunothrombozytopenie kann jedoch auch auftreten, wenn die Anzahl an Thrombozyten während einer Infektionskrankheit drastisch sinkt. Dabei führen Thrombozyten Aufgaben innerhalb des Prozesses der Immunabwehr aus. Die Thrombozyten treten dabei entweder in direkte Wechselwirkung mit Immunzellen (Monozyten) und bilden dabei Immunzell/Thrombozyten-Aggregate oder in direkte Wechselwirkung mit den eingedrungenen Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Hefen/Pilzen). In beiden Fällen werden die Thrombozyten von Monozyten aufgespürt und entfernt. Monozyten sind im Blut zirkulierende Zellen des Immunsystems und die Vorläufer der u. a. in den Geweben lokalisierten Makrophagen sowie eines Teils der dendritischen Zellen. Thrombozyten innerhalb solcher Aggregate sind für Aufgaben während der Blutgerinnung bzw. Hämostase nicht mehr verfügbar. Die resultierende Senkung der Thrombozytenzahl durch akute Immunreaktionen kann mit einer Gerinnungsstörung verwechselt werden. Die rasche Differenzierung dieser beiden Krankheitsbilder (Gerinnungsstörung oder Autoimmunerkrankung) kann die Diagnostik beschleunigen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht unter anderem die Zählung von Immunzell/Thrombozyten-Aggregaten im Vollblut.
Die Detektion von Aggregaten aus Immunzellen mit Thrombozyten ist bisher soweit bekannt nur mittels optischer Durchflusszytometrie realisiert. Diese Technologie erfordert die spezifische Markierung beider Zelltypen (Immunzellen und Thrombozyten) mit Hilfe von für Fluoreszenz markierten Antikörpern. Weiterhin erfordert die optische Durchflusszytometrie eine komplexe Aufreinigung der zu untersuchenden Zelltypen bzw. eine Entfernung störender Zelltypen wie beispielsweise roter Blutzellen. Ohne diese Aufreinigung wäre die Detektion der verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe nicht möglich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Anordnung zur Detektion und insbesondere Quantifizierung von Zellen in einer Zellsuspension anzugeben, bei denen der eingangs genannte Nachteil vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Quantifizierung von Zellen unter Unterscheidung wenigstens zweier verschiedener Größen von Zell-Arten und/oder Zellkonglomerat-Arten in einer Zellsuspension mit einem magnetfeldsensitiven Sensor, der wenigstens ein erstes und zweites Paar von Sensorelementen aufweist, wobei

– die Sensorelemente des ersten Paars einen ersten Abstand von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer ersten mittleren Größe einer ersten zu vermessenden Art von Zelle oder Zellkonglomerat aufweisen,
– die Sensorelemente des zweiten Paars einen zweiten Abstand von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer zweiten mittleren Größe einer zweiten zu vermessenden Art von Zelle oder Zellkonglomerat aufweisen,
– ein dritter Abstand der einander nächstliegenden Sensorelemente der Paare größer ist als die größere beider mittlerer Größen, sowie mit
– einem Kanal zur Führung der Zellsuspension an den Sensorelementen vorbei.

Für die Erfindung wurde erkannt, dass mittels einer spezifischen Sensorgeometrie eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Zellen und/oder Konglomeraten in einer Zellsuspension möglich ist. Dabei ist vorteilhaft keine Aufreinigung oder Filterung oder Verdünnung erforderlich, sondern die Zellsuspension kann in ihrem Ausgangszustand belassen werden. Lediglich eine Markierung von wenigstens einem Teil der Zellen mit superparamagnetischen Partikeln ist erforderlich, um am magnetoresistiven Sensor ein Signal zu erzeugen.
Zweckmäßig umfasst die Anordnung eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung eines ersten Signals des ersten und eines zweiten Signals des zweiten Paars, wobei die Auswerteeinrichtung ausgestaltet ist, sowohl den zeitlichen Abstand des ersten und zweiten Signals als auch die Amplitude der beiden Signale auszuwerten.
Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Merkmale schematisiert dargestellt. Es zeigen
1 ein Messsystem mit Fluidkanal und GMR-Sensor,
2 ein Konglomerat aus Monozyte und Thrombozyten über dem Sensor und das zugehörige Messsignal,
3 eine Thrombozyte über dem Sensor und das zugehörige Messsignal,
4 ein mittelgroßes Konglomerat aus Thrombozyten über dem Sensor und das zugehörige Messsignal,
5 ein großes Konglomerat aus Thrombozyten über dem Sensor und das zugehörige Messsignal,
6 ein Schema eines GMR-Sensors in paralleler Anordnung in einer Wheatstone-Brücke und
7 ein Schema eines GMR-Sensors in diagonaler Anordnung in einer Wheatstone-Brücke.
1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau eines beispielhaften Sensors 10 gemäß der Erfindung: ein Fluidkanal 20 dient zur Führung und Leitung einer Zellsuspension über Sensorelemente 11 eines GMR-Sensors (Giant Magnetoresistve). Die Zuführung der Zellsuspension erfolgt durch mikrofluidische Kanalsysteme wie aus der US 20110315635 A1 bekannt. Die Sensorelemente bilden dabei ein erstes Paar 12 und ein zweites Paar 13. Beide Paare 12, 13 sind dabei in für sich genommen bekannter Weise in paralleler Anordnung wie in 6 dargestellt in je einer Wheatstone-Brücke zusammengeschlossen. Das erste Paar 12 erzeugt ein erstes Sensorsignal und das zweite Paar 13 erzeugt ein zweites Sensorsignal. Beide Signale werden erzeugt, wenn sich magnetisch markierte Zellen oder Konglomerate im Fluidkanal 20 an den Sensorelemente 11 vorbeibewegen, da die Sensorelemente 11 in der Lage sind, magnetische Felder in ihrer unmittelbaren Nähe zu detektieren. In einer alternativen Ausführungsform können die Sensorelement 11 auch direkt zur Messung herangezogen werden, ohne sie in einer Wheatstone-Brücke zu verschalten. Die 6 und 7 zeigen die Verbindung zu einer Wheatstone-Brücke in paralleler Anordnung, wie sie in den folgenden Beispielen verwendet wird bzw. in diagonaler Anordnung. Hierbei sind die eigentlichen Sensorelemente 11 elektrisch mittels Leiterbahnen 61 verschaltet.
Das erste Ausführungsbeispiel, das anhand der 2 bis 5 näher erläutert wird, behandelt die spezifische Zählung von Aggregaten von Monozyten 21 und/oder Thrombozyten 22 innerhalb einer Vollblutprobe. Dabei werden die Thrombozyten 22 vorab mit superparamagnetischen Nanopartikeln 23 markiert, die wiederum mit einem spezifischen Antikörper verbunden sind. Wenn die Thrombozyten 22 mit Monozyten 21 in Wechselwirkung treten, präsentieren sie Antigene (beispielsweise CD154) auf ihrer Oberfläche, welche sie während dem Vorgang der Hämostase nicht präsentieren würden. Auf diese Weise können diese Thrombozyten 22 mit Hilfe von spezifisch markierten Nanopartikeln 23 von Thrombozyten 22 unterschieden werden, die an der Blutgerinnung beteiligt sind. Thrombozyten 22, die an der Blutgerinnung beteiligt sind, werden demnach nicht markiert.
Dadurch, dass die Thrombozyten 22 mit superparamagnetischen Nanopartikeln markiert sind, werden die einzelnen Zellen und Aggregate mittels GMR-Sensorik detektierbar. Wenn ein einzelner Thrombozyt 22, ein Monozyten/Thrombozyten-Aggregat oder ein Thrombozytenaggregat 41, 51 über den Sensor geleitet wird, dann entstehen charakteristische Signale. Wenn Thrombozyten 22 über spezifische Antigen-Antikörper Wechselwirkungen mit Monozyten 21 reagieren, bilden sich Zell/Zellaggregate einer mittleren Größe von etwa 25µm.
Die Sensorgeometrie des in 1 gezeigten Sensors ist vorteilhaft an die Messaufgabe angepasst. So wird als Abstand der Sensorelemente 11 des ersten Paars 12 2 µm verwendet, weiterhin als Abstand der Sensorelemente 11 des zweiten Paars 13 25 µm und als Abstand der nächstliegenden Sensorelemente 11 der beiden Paare 12, 13 35 µm.
2 zeigt ein Aggregat aus einem Monozyt 21 und einigen Thrombozyten 22 an zwei Positionen, einmal über dem ersten Paar 12 und einmal über dem zweiten Paar 13. Auf dem Weg über die beiden Paare 12, 13 aus Sensorelementen 11 des GMR-Sensors erzeugt das Aggregat dabei eine Signalfolge, wie sie ebenfalls in 2 dargestellt ist. Beim Überstreichen des ersten Paars 12 wird das charakteristische Signal A erzeugt. Signal A ist im Wesentlichen durch einen zeitlich eng begrenzten Ausschlag hoher Amplitude gekennzeichnet. Beim Überstreichen des zweiten Paars 13 wird das charakteristische Signal B erzeugt. Signal B zeichnet sich durch einen langgezogenen Signalverlauf mit zwei gleichartigen Peaks einer mittleren Amplitude aus, die im Folgenden als Standardamplitude 24 verwendet wird. Die beiden Peaks des Signals B überlappen durch den geringen Abstand der Sensorelemente 11 des ersten Paars 12 und bilden so das Signal A. Der größere Abstand der Sensorelemente 11 des zweiten Paars 13 sorgt dafür, dass dort diese Peaks nicht überlappen. Die beschriebenen Signale sind aufgrund der Fließgeschwindigkeit und damit der Zeit, die das Zellaggregat vom ersten Paar 12 zum zweiten Paar 13 benötigt, zeitlich getrennt durch den zeitlichen Abstand t1.
Andere Arten von Zellen und Zellaggregaten, die in diesem Beispiel auftreten können, können anhand ihrer charakteristischen Signale eindeutig davon und untereinander unterschieden werden. 3 zeigt, welche Signalfolge bei Überstreichen der Sensorelemente 11 durch eine einzelne markierte Thrombozyt-Zelle 22 entsteht. So entsteht bei Überstreichen des ersten Paars 12 wieder die charakteristische Signalfolge B, da das Verhältnis der Größen von Zelle und dem ersten Paar 12 in etwa dem Verhältnis der Größen von Aggregat aus einem Monozyt 21 und einigen Thrombozyten 22 und dem zweiten Paar 13 entspricht. Beim Überstreichen des zweiten Paars 13 erzeugt das die einzelne markierte Thrombozyt-Zelle 22 ein charakteristisches Signal C in Form zweier deutlich getrennter Ausschläge. Der zeitliche Abstand t2 zwischen den beiden Signalen ist in diesem Fall deutlich größer als der zeitliche Abstand t1. Somit ist anhand der Signale eine eindeutige Unterscheidung zwischen einer einzelnen Thrombozyt-Zelle 22 und einem Aggregat aus solchen Zellen und einem Monozyten 21 möglich.
4 zeigt, welche Signalfolge bei Überstreichen der Sensorelemente 11 durch ein mittelgroßes Konglomerat 41 aus einigen markierten Thrombozyt-Zellen 22, in diesem Beispiel genau elf Zellen, entsteht. So entsteht bei Überstreichen des ersten Paars 12 wieder diesmal die charakteristische Signalfolge A mit einem Peak großer Amplitude, da die Sensorelemente 11 des ersten Paars 12 aufgrund ihres geringen Abstands die einzelnen Anteile des Konglomerats 41 nicht auflösen können. Mit einem zeitlichen Abstand der Größe von etwa t1 entsteht ein Signal der Art des charakteristischen Signals B, allerdings diesmal mit wesentlich vergrößerter Amplitude. Somit ist anhand der Amplitude des Signals des zweiten Paars 13 auch dieses Konglomerat 41 – ohne eine Monozyt-Zelle 21 – von dem Aggregat mit Monozyt 21 unterscheidbar. Noch deutlicher ist der Unterschied zu der Signalfolge eines einzelnen Thrombozyt 22.
5 zeigt, welche Signalfolge bei Überstreichen der Sensorelemente 11 durch ein großes Konglomerat 51 aus einer größeren markierten Thrombozyt-Zellen 22, in diesem Beispiel über dreißig Zellen, entsteht. So entsteht bei Überstreichen des ersten Paars 12 wieder diesmal die charakteristische Signalfolge A mit einem Peak großer Amplitude, da die Sensorelemente 11 des ersten Paars 12 aufgrund ihres geringen Abstands die einzelnen Anteile des großen Konglomerats 51 nicht auflösen können. Da das große Konglomerat 51 größer als der Abstand der Paare 12, 13 zueinander ist, entsteht kein zeitlicher Abstand mehr zwischen dem ersten und zweiten Signal, sondern die Signale überlappen sich in Teilen. Beim zweiten Paar 13 entsteht ein charakteristisches Signal D hoher Amplitude dadurch, dass das große Konglomerat 51 größer als der Abstand der Sensorelemente 11 des zweiten Paars 13 ist. Auch die Signalfolge, die sich für das große Konglomerat 51 er- gibt, ist von den anderen Arten von Zellen und Aggregaten unterscheidbar.
Somit lassen sich die verschiedenen auftretenden Zellen und Aggregate anhand der folgenden Tabelle unterscheiden. Hier kann man sehen, dass trotz der Markierung nur eines Zelltypus unterschiedliche Größen und Zell/Zell-Aggregate mit Hilfe der Analyse der unterschiedlichen Signalformen gemessen werden können.

t1 > t1 < t1

Standardamplitude 24 (zweites Paar 13) M/T T

größer als Standardamplitude 24 (zweites Paar 13) TT TTT

zweites Paar 13 V\erstes Paar 12 -> Signal A Signal B

Signal B M/T oder TT

Signal C T

Signal D TTT
Dabei bezeichnen:
M/T ein Aggregat aus Monozyt 21 und Thrombozyten 22
T eine einzelne Thrombozyten-Zelle 22
TT ein mittelgroßes Aggregat 41 aus Thrombozyten 22
TTT ein großes Konglomerat 51 aus Thrombozyten 22.
Vorteilhaft wird hier also einerseits die Sensorgeometrie an die zu erwartende Geometrie bzw. Größe des zu messenden Analyten angepasst und andererseits der Abstand zweier Sensorstreifen eingestellt, um Immunzell/Thrombozyten-Aggregate (Durchmesser: 15–25µm) von einzelnen Thrombozyten (2–5µm) in derselben Probe zu unterscheiden. Der Abstand der Paare 12, 13 zueinander erlaubt die zusätzliche Ausschließung von Zellaggregaten, welche größer als die Zielstruktur sind, also im vorliegenden Beispiel größer als etwa 25 µm. Weiterhin lassen die dabei entstehenden Signalkombinationen auf die gerade gemessene Zelle oder Zellkombination rückschließen.
Folgende Schritte werden also vorteilhaft vorgenommen bzw. Vorteile ergeben sich:

a) Anpassung der Sensorgeometrie an die Größe des Analyten (magnetische Partikel wie Metallpartikel oder magnetisch markierte biochemische Partikel wie Proteine oder Liposome als auch magnetisch markierte biologische Partikel wie tierische Zellen, Mikroorganismen und Viren). Eine Time-of-Flight-Messung erlaubt eine Aussage über die Größe des Analyten.
b) Die Anordnung zweier Sensoren mit unterschiedlichen Geometrien erlaubt die Differenzierung von Partikeln unterschiedlicher Größe und ihrer Zusammensetzung durch ein Ausschlussverfahren. Dabei ist die Form des einzelnen Signals und die zeitliche Reihenfolge zweier Signale ein spezifisches Kriterium.
c) Die Amplitude des Signals erlaubt die Differenzierung von Partikelagglomeraten unterschiedlicher Zusammensetzung in Abhängigkeit ihrer Magnetisierung. Dabei ist eine Komponente des Agglomerates magnetisch markiert (Thrombozyt 22), während die andere Komponente unmarkiert bleibt (Monozyt 21). Die unmarkierte Komponente beeinflusst die Magnetisierung und Größe des gesamten Agglomerates.
d) Die Messung eines Analyten kann in komplexen Flüssigkeiten (u.a. Blut, Urin oder Sekreten) ohne Aufreinigungs- oder Verdünnungsschritte durchgeführt werden. Eine optische Transparenz ist nicht notwendig.

Im vorliegenden ersten Beispiel haben die verwendeten Zellen (z.B. primäre Fresszellen des Immunsystems) eine Größe zwischen 15 und 30µm. Die Blutplättchen haben hingegen eine Größe zwischen 2 und 5µm. Daraus ergibt sich ein Bereich für die Abstände. Beispielsweise kann als Abstand der Sensorelemente 11 des ersten Paars 12 zwischen 1 und 4 µm verwendet werden, weiterhin als Abstand der Sensorelemente 11 des zweiten Paars 13 zwischen 20 und 30 µm und als Abstand der nächstliegenden Sensorelemente 11 der beiden Paare 12, 13 zwischen 30 und 40 µm. Die optimale Geometrie kann experimentell konkretisiert werden.
Ausführungsbeispiel 2: Markierung von Thrombozyten 22 innerhalb von Zellaggregaten zusammen mit Mikroorganismen (Bakterien, Viren oder Pilzen/Hefen)
Den Thrombozyten 22 wird immer mehr Bedeutung während des Prozesses der primären Immunabwehr zugesprochen, wo sie unterstützend mit Immunzellen oder im Falle von ITP aber auch direkt mit Fremden Organismen wie Bakterien, Viren oder Pilzen und Hefen in Wechselwirkung treten. Generell ist eine Differenzierung dieser beiden Ursachen für eine Thrombozytopenie (ITP oder Infektion) ist ausschlaggebend für eine folgende Auswahl einer medikamentösen Behandlung.
Im Falle einer Viruserkrankung sind Thrombozyten 22 auch in der Lage, diese über Phagozytose aufzunehmen und zu neutralisieren. Während dieses Vorganges sind Thrombozyten 22 auch in der Lage MHC-I Antigene (vor allem auf Immunzellen aber auch auf Thrombozyten 22 zu finden) auf ihrer Oberfläche zu präsentieren, um das Immunsystem zu alarmieren. Eine Markierung von MHC-1 im Blut und die Zählung der Zellen kann auf eine Immunothrombozytopenie hinwiesen. Dabei können große Zellen als Immunzellen und kleine Zellen als Thrombozyten 22 identifiziert werden.
Ausführungsbeispiel 3: Markierung von körpereigenen Fresszellen des Immunsystems innerhalb von Aggregaten mit großen Zellen (zirkulierende Tumorzellen, eigene Immunzellen)
Körpereigene Fresszellen sind in der Lage, zirkulierende Tumorzellen, die vom Immunsystem als Fremdkörper identifiziert wurden, durch Phagozytose (Verschlucken) und anschließendes Verdauen unschädlich zu machen. Während dieses Vorganges wird der Durchmesser einer Fresszelle einerseits signifikant größer, andererseits präsentieren diese Zellen während und nach Abschluss dieses Vorgangs auch spezifische Antigene (MHC-1) auf ihrer Oberfläche. Die magnetische Markierung dieser Antigene, die Ermittlung der Zellgröße und die anschließende Zählung dieser Zellen gibt eine indirekte Auskunft über die normale oder erhöhte Anzahl an zirkulierenden Tumorzellen.
Ausführungsbeispiel 4: Messung der Fibrinbildung anhand steigender Viskosität während der Blutgerinnung:
Während der Hämostase steigt die Viskosität des Blutes durch die Bildung von Fibrin aus Fibrinogen an. Wenn das Blut durch einen mikrofluidischen Kanal geleitet wird, bewegen sich die Teilchen frei von Reibung mit dem Flüssigkeitsstrom innerhalb dieses Kanals.
Wenn Fibrin entsteht (der letzte Schritt während der Blutgerinnung), steigt die Viskosität des Blutes kontinuierlich an, bis es letztendlich zum Stillstand kommt. Wenn die Viskosität ansteigt und die Fließgeschwindigkeit des Blutes verlangsamt wird, wird auch die Geschwindigkeit der sich im Blut befindlichen Teilchen zunehmend geringer. Die Verlangsamung der Teilchen im gerinnenden Blut kann als Maß für seine zunehmende Viskosität herangezogen und in direkte Korrelation mit dem steigenden Anteil an unlöslichem Fibrin gestellt werden. Folglich kann mittels einer Time-of-Flight-Messung auch die Änderung der Viskosität des sich im Kanal befindlichen Blutes gemessen werden.
Die Time-of-Flight-Messung verwendet dabei beispielsweise den Abstand zwischen den beiden Paaren 12, 13 und die von den Paaren erzeugte Signale bei Vorbeiziehen eines Analyten.
Ausführungsbeispiel 5: Magnetische Beads können als interner Standard für die Fließgeschwindigkeit herangezogen werden Da die Fließgeschwindigkeit von Blut unterschiedlicher Spender aufgrund unterschiedlicher Ausgangsviskositäten variieren kann, sollte ein interner Standard in die Probe eingebracht werden, welcher erlaubt die Fließgeschwindigkeit am Anfang jeder Messung zu bestimmen. Ein derartiger Standard kann aus magnetischen Partikeln bestehen, die sich eindeutig vom Analyten unterscheiden sollten (sehr viel kleiner oder sehr viel größer), damit eine Verwechslung mit dem Analyten, also den eigentlichen Zellen oder Zellkonglomeraten, ausgeschlossen werden kann.
Für die Ausführungsbeispiele 4 und 5 gilt, dass die anfängliche Pumpleistung immer die gleiche ist.
In den Ausführungsbeispielen wurde von einer parallelen Anordnung der Sensorelemente (11) in einer Wheatstone-Brücke ausgegangen. Die einzelnen Sensorelemente 11 eines Paars 12, 13 liefern dabei zeitlich invertierte Signale, die bei einem Überlapp zu den eingangs erläuterten Signalfolgen in Abhängigkeit von den Analyten führt.
Bei Verwendung von Sensorelementen 11, die nicht zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet sind oder bei Verwendung einer diagonalen Anordnung der Sensorelemente 11 in der Wheatstone-Brücke gemäß 7 sind die Sensorsignale der Sensorelemente 11 nicht mehr zeitlich invertiert, sondern folgen ohne Invertierung aufeinander. Bei einer zeitlichen Überlappung der Signale ergeben sich dadurch ebenfalls charakteristische Signalformen in Abhängigkeit von der Größe des jeweiligen Analyten im Vergleich zum Abstand der Sensorelemente 11 voneinander.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20110315635 A1 [0018]

Claims

Anordnung (10) zur Quantifizierung von Zellen unter Unterscheidung wenigstens zweier verschiedener Größen von Zell-Arten (21, 22) und/oder Zellkonglomerat-Arten (41, 51) in einer Zellsuspension mit einem magnetfeldsensitiven Sensor, der wenigstens ein erstes und zweites Paar (12, 13) von Sensorelementen (11) aufweist, wobei – die Sensorelemente (11) des ersten Paars (12) einen ersten Abstand (14) von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer ersten mittleren Größe einer ersten zu vermessenden Art von Zelle (21, 22) oder Zellkonglomerat (41, 51) aufweisen, – die Sensorelemente (11) des zweiten Paars (13) einen zweiten Abstand (16) von zwischen der Hälfte und dem doppelten einer zweiten mittleren Größe einer zweiten zu vermessenden Art von Zelle (21, 22) oder Zellkonglomerat (41, 51) aufweisen, – ein dritter Abstand (15) der einander nächstliegenden Sensorelemente (11) der Paare größer (12, 13) ist als die größere beider mittlerer Größen, sowie mit – einem Kanal (20) zur Führung der Zellsuspension an den Sensorelementen (11) vorbei.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Abstand (14) zwischen 1 und 4 µm, der zweite Abstand (16) zwischen 20 und 30 µm und der dritte Abstand (15) wenigstens 30 µm beträgt.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2 mit einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung eines ersten Signals des ersten und eines zweiten Signals des zweiten Paars, derart ausgestaltet, dass sowohl der zeitliche Abstand (t1, t2) des ersten und zweiten Signals als auch die Amplitude (24) der beiden Signale ausgewertet werden.
Anordnung (10) gemäß Anspruch 3, ausgestaltet zur Erfassung und Unterscheidung von Thrombozyten (22) mit magnetischer Markierung, Immunzellen (21) im Verbund mit solchen Thrombozyten (22) und Konglomeraten (41, 51) aus solchen Thrombozyten (22), wobei für das Überstreichen eines der Sensorpaare (12, 13) eine erste Signalamplitude sowie ein erster zeitlicher Abstand zwischen den Signalen gespeichert ist, – im Falle, dass die Amplitude des ersten und zweiten Signals größer als die erste Signalamplitude ist, ein Konglomerat (41, 51) aus den Thrombozyten (22) erfasst wird, – im Falle, dass die Amplitude des ersten Signals größer als die erste Signalamplitude ist erste und zweite Signal eine ungleiche Amplitude aufweisen, eine Immunzelle (21) im Verbund mit den Thrombozyten (22) erfasst wird, – im Falle, dass der zeitliche Abstand größer als der erste zeitliche Abstand ist, eine einzelne Thrombozyte (22) erfasst wird.
Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Sensorelemente (11) der Paare (12, 13) jeweils zu Wheatstone-Brücken verbunden sind.