SE522170C2

SE522170C2 - Method and apparatus for detecting changes in magnetic response of magnetic particles provided with outer layers in carrier liquid

Info

Publication number: SE522170C2
Application number: SE0201505A
Authority: SE
Inventors: Christer Johansson; Fredrik Ahrentorp; Kerstin Larsson; Anatol Krozer; Andrea Prieto-Astalan
Original assignee: Imego Ab
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2004-01-20
Also published as: SE0201505L; SE0201505D0

Description

i. w n»- :inta 10 15 20 25 4 522 17 2 partiklar med en magnetiskt ordnad struktur. De skall inte förväxlas med kärnmagnetiska (NMR) resonansfenomen, då de senare beskriver resonanser inom atomkärnan. De senare resonansfenomen har resonansfrekvenser typiskt i GHz-området till skillnad mot resonansfrekvenser för de fenomen som här avses som ligger i intervallet från några Hz till några MHz. i. w n »-: inta 10 15 20 25 4 522 17 2 particles with a magnetically arranged structure. They should not be confused with nuclear magnetic resonance (NMR) resonance phenomena, as the latter describe resonances within the atomic nucleus. The latter resonant phenomena have resonant frequencies typically in the GHz range as opposed to resonant frequencies for the phenomena referred to herein which range from a few Hz to a few MHz.

Néel relaxation I N éel relaxationen relaxerar magnetiseringen i partikeln utan att partikeln roterar fysiskt (ingen termisk blockering). Relaxationstiden för denna typ av relaxation beror starkt på storlek, temperatur, material och (vid höga partikelkoncentrationer) på den magnetiska växelverkan mellan partiklarna. För att denna relaxation skall föreligga måste magnetiseringsriktningen i partikeln ändra riktning snabbt med tiden, partiklarna måste vara superparamagnetiska. Néel relaxation tiden i nolltält kan vi beskriva enligt nedanstående ekvation: E! IN = roe *T där 70 är en karakteristisk relaxationstid, K är den magnetiska anisotropikonstanten, V magnetisk partikelvolym, k Boltzman's konstant och T temperaturen.Néel relaxation In Néel relaxation, the magnetization in the particle relaxes without the particle rotating physically (no thermal blockage). The relaxation time for this type of relaxation depends strongly on the size, temperature, material and (at high particle concentrations) on the magnetic interaction between the particles. For this relaxation to exist, the direction of magnetization in the particle must change direction rapidly with time, the particles must be superparamagnetic. Néel relaxation time in zero tent we can describe according to the equation below: E! IN = roe * T where 70 is a characteristic relaxation time, K is the magnetic anisotropy constant, V magnetic particle volume, k Boltzman's constant and T the temperature.

Brownsk relaxation Iden Brownska relaxationen roterar magnetiseringsriktningen när partikeln fysiskt roterar.Brownian relaxation The Brownian relaxation rotates the direction of magnetization when the particle physically rotates.

För att denna relaxation ska uppvisas måste magnetiseringen vara låst i en specifik riktning i partikeln, partikeln måste vara termiskt blockerad. Relaxationstiden för Brownsk relaxation beror på hydrodynarnisk partikelvolym, viskositet av den bärvätska där partiklarna är dispergerade i, koppling mellan partikelns yta och vätskeskiktet närmast dess yta (hydrofobicitet respektive hydrofilicitet), partikelns yttopografi samt på temperaturen.In order for this relaxation to be exhibited, the magnetization must be locked in a specific direction in the particle, the particle must be thermally blocked. The relaxation time for Brownian relaxation depends on the hydrodynamic particle volume, viscosity of the carrier liquid in which the particles are dispersed, coupling between the surface of the particle and the liquid layer closest to its surface (hydrophobicity and hydrophilicity), surface partography and temperature.

Den Brownska relaxationstiden kan approximativt beskrivas enligt nedanstående ekvation: ;»::| 10 15 20 25 . Q u ø en Ä 522 170 TB z 3VH17 kT där VH är den hydrodynarniska volymen för den totala partikeln (inklusive polymer skiktet), 77 viskositeten för den omgivande bärvätska, k Boltzmann”s konstant och T är temperaturen.The Brownian relaxation time can be approximately described according to the following equation:; »:: | 10 15 20 25. Q u ø en Ä 522 170 TB z 3VH17 kT where VH is the hydrodynamic volume of the total particle (including the polymer layer), 77 the viscosity of the surrounding carrier liquid, k Boltzmann's constant and T is the temperature.

I härledningen ovan har man antagit en perfekt vätning (hydrofilicitet) samt en konstant rotationshastighet (den initiala approximationen har försummats).In the derivation above, a perfect wetting (hydrophilicity) and a constant rotational speed have been assumed (the initial approximation has been neglected).

Den Brownska relaxationstiden beror alltså på partikelns (effektiva) storlek samt på omgivningens inverkan på partikeln. För att särskilja om en partikel uppvisar Brownsk relaxation eller Neélsk relaxation kan man bl.a. studera huruvida ändrad yttre påverkan (till exempel annan vätskeviskositet, temperatur ändringar, applicerat statiskt magnetfält) ändrar relaxationstiden.The Brownian relaxation time thus depends on the (effective) size of the particle and on the effect of the environment on the particle. To distinguish whether a particle exhibits Brownian relaxation or Neelian relaxation, one can e.g. study whether altered external influences (eg other liquid viscosity, temperature changes, applied static magnetic field) change the relaxation time.

Man kan även studera fenomenen i frekvensdomänen, varvid det gäller att bestämma resonansfrekvenserna för partikelsystemet ifråga. Dessa kan erhållas Lex. rn.h.a. AC- susceptometri (för Brownsk relaxation några Hz till kHz regionen och för N éelsk relaxation typiskt i MHz regionen).It is also possible to study the phenomena in the frequency domain, in which case it is a matter of determining the resonant frequencies of the particle system in question. These can be obtained Lex. rn.h.a. AC susceptometry (for Brownian relaxation a few Hz to the kHz region and for N éelsk relaxation typically in the MHz region).

Som synes ovan beror Brownsk rörelse (Brownsk relaxation) bl.a. på partikelns volym: ju större en partikel är desto längre blir relaxationstiden dvs. desto mindre blir partikelns rörelse. Relaxationstider för partiklar större än ca 1 um är mycket längre än 1 sekund, vilket i praktiken innebär en försumbar rörelse. Trots det kan även sådana partiklar användas vid detektion. Större partiklar kan dock uppvisa andra typer av relaxationer där partiklamas tröghet och bärarvätskans viskoelastiska egenskaper måste inkluderas för en tillfredställande datatolkning.As seen above, Brownian movement (Brownian relaxation) depends i.a. on the particle volume: the larger a particle is, the longer the relaxation time, ie. the less the motion of the particle. Relaxation times for particles larger than about 1 μm are much longer than 1 second, which in practice means a negligible movement. Nevertheless, such particles can also be used in detection. Larger particles can, however, exhibit other types of relaxations where the inertia of the particles and the viscoelastic properties of the carrier liquid must be included for a satisfactory data interpretation.

F rekvensberoende susceptibilitet Magnetiserin gen för ett partikelsystem i ett alternerande magnetfält kan beskrivas enligt: c u-v- 10 15 20 52 2 i 1 7 0 fi* - 3 4 M =zH =(z'-1'z")H där M är magnetiseringen, H det alternerande yttre rnagnetfáltet, gden frekvensberoende komplexa susceptibiliteten bestående av en ifas komponent (realdel), 1! , och en ur fas komponent (imaginärdel), Ifas och urfas komponenterna för ett magnetiskt partikelsystem kan approximativt beskrivas som: lo ”zíšïtïï -- _ XOQÛCT) l -Hlzm F Där 10 är DC värdet av susceptibiliteten och tär relaxationstiden för magnetisk relaxation.Frequency-dependent susceptibility The magnetization of a particle system in an alternating magnetic field can be described according to: c uv- 10 15 20 52 2 i 1 7 0 fi * - 3 4 M = zH = (ze-1'z ") H where M is the magnetization, H the alternating external magnetic field, the frequency-dependent complex susceptibility consisting of an ifas component (real part), 1!, and an out of phase component (imaginary part), the ifas and urphase components of a magnetic particle system can be approximately described as: lo "zíšïtïï - - _ XOQÛCT) l -Hlzm F Where 10 is the DC value of the susceptibility and consumes the relaxation time for magnetic relaxation.

Om vi antar att vi har ett partikelsystem med varierande partikelstorlekar där en del partiklar genomgår Brownsk relaxation (de större partiklarna) och en del Néelsk relaxation (de mindre partiklarna) erhåller man ett magnetiskt responsbidrag från båda relaxationsprocessema beroende av frekvensområde AC fältet. Fi g. 1 visar schematiskt den totala magnetiska responsen som funktion av frekvensen för ett partikelsystem som uppvisar både Brownsk och Néelsk relaxation. Den övre kurvan (streckad linje) i figuren är realdelen av susceptibiliteten och den undre kurvan (heldragen linje) är den imaginära delen av susceptibiliteten. Maximumet för imaginärdelen vid lägre frekvenser är från den Brownska relaxationen och maximumet vid högre frekvenser är från den Néelska relaxationen. Den totala magnetiska responsen blir då summan av bidragen från de båda processema för både real och imaginärdel av susceptibiliteten.If we assume that we have a particle system with varying particle sizes where some particles undergo Brownian relaxation (the larger particles) and some Nelesk relaxation (the smaller particles), we obtain a magnetic response contribution from both relaxation processes depending on the frequency range AC field. Fig. 1 schematically shows the total magnetic response as a function of the frequency of a particle system that exhibits both Brownian and Neelic relaxation. The upper curve (dashed line) in the figure is the real part of the susceptibility and the lower curve (solid line) is the imaginary part of the susceptibility. The maximum for the imaginary part at lower frequencies is from the Brownian relaxation and the maximum at higher frequencies is from the Néelska relaxation. The total magnetic response then becomes the sum of the contributions from the two processes for both real and imaginary part of the susceptibility.

För denna tillämpning är man endast intresserad av den Brownska relaxationen, varför diskussionen koncentreras vid dessa lägre frekvenser. 10 15 20 25 Q o o u oo .i 522 170 . . a u u» 5 För ett partikelsystem med partiklar som uppvisar Brownsk relaxation med endast en hydrodynamisk volym erhålls ett maximum i urfaskomponenten ( 1", den imaginära delen av den komplexa susceptibiliteten) vid en frekvens enligt: _ 1 _ kT Zmrß 6zVHr7 -fﬂÉX Runt denna frekvens, fw, kommer realdelen av susceptibiliteten, 1' , att minska kraftigt medan den imaginära delen av susceptibiliteten, 1", kommer att uppvisa ett maximum.For this application, one is only interested in the Brownian relaxation, so the discussion is concentrated at these lower frequencies. 10 15 20 25 Q o o u oo .i 522 170. . auu »5 For a particle system with particles exhibiting Brownian relaxation with only a hydrodynamic volume, a maximum in the primer component (1", the imaginary part of the complex susceptibility) is obtained at a frequency according to: _ 1 _ kT Zmrß 6zVHr7 -f ﬂ ÉX Around this frequency , fw, the real part of the susceptibility, 1 ', will decrease sharply while the imaginary part of the susceptibility, 1 ", will show a maximum.

Värdet av 1" vid maximumet (B i figur 1) är bl.a. ett mått på antalet partiklar som genomgår Brownsk relaxation medan nivån hos den magnetiska responsen för 1' (C i figur l) efter maximumet i 1" är ett mått på totala antalet partiklar som fortfarande magnetiskt kan följa med det applicerade AC fältet (i detta fall partiklar som genomgår Néelsk relaxation). Vid tillräckligt låga frekvenser kan alla partiklar magnetiskt följa med AC fältet, d.v.s. realdelen av susceptibiliteten vid dessa låga frekvenser (A i figur 1) är ett mått på det totala antalet partiklar. Bidraget från de Brownska partiklarna kan då kvantifieras som skillnaden mellan totalbidraget, A, och det Néelska bidraget, C (Di figur 1). Vid högre frekvenser erhålls ett nytt maxima i 1" p. g.a. den Néelska relaxationen (E i figur 1). Jämförelse mellan dessa två värden är alltså ett mått på koncentrationen av partiklar i ett prov som genomgår den Brownska relaxationen vilket är av intresse för denna tillämpning. Bredden hos maximumet hos 1" , 5 fmx, (och hastigheten på avklingningen av j) är ett mått på energidissipationen pga. vätskans återverkan på partiklar (friktionen). Friktionen varierar med (framför allt) spridningen i den hydrodynamiska volymen mellan partiklarna som en partikelpopulation i ett prov kan uppvisa, men beror i viss mån också på statistiska (temperaturberoende) ﬂuktuationer.The value of 1 "at the maximum (B in Figure 1) is, among other things, a measure of the number of particles undergoing Brownian relaxation, while the level of the magnetic response of 1 '(C in Figure 1) after the maximum in 1" is a measure of the total number of particles that can still magnetically accompany the applied AC field (in this case particles undergoing Néelsk relaxation). At sufficiently low frequencies, all particles can magnetically follow the AC field, i.e. the real part of the susceptibility at these low frequencies (A in Figure 1) is a measure of the total number of particles. The contribution from the Brownian particles can then be quantified as the difference between the total contribution, A, and the Néelska contribution, C (Di figure 1). At higher frequencies, a new maximum of 1 "is obtained due to the Néelska relaxation (E in Figure 1). Comparison between these two values is thus a measure of the concentration of particles in a sample undergoing the Brownian relaxation which is of interest for this application. The width of the maximum of 1 ", 5 fmx, (and the rate of decay of j) is a measure of the energy dissipation due to. the effect of the liquid on particles (friction). The friction varies with (above all) the distribution in the hydrodynamic volume between the particles that a particle population in a sample can show, but also depends to some extent on statistical (temperature-dependent) uctuations.

Genom att mäta susceptibilitet, den Brownska relaxationstiden saint energidissipationen skulle man kunna bestämma den totala partikelkoncentrationen, graden av partiklar som genomgår Brownsk relaxation i denna partikelpopulation, medelstorleken av en partikel i en bärvätska samt spridningen i partikelvolymer. - vw» 10 15 20 25 u u n c nu ' n u n o co II ° 2 .I ',. . _ .u e u I I ß I I' i I l I' 4' I 9 . s.. .w e. n u s s. . u ' , g gl O I I Ü Ü Ö O I I I Ü' . a u u u av Man har tidigare använt magnetiska partiklar som bärare av biomolekyler eller antikroppar för att mäta förändringar i deras magnetiska respons. I dessa metoder har man antingen bundit partiklarna till en fast yta eller låtit partiklarna att aggregera. Man har mätt hur den magnetiska remanensen avtar med tiden [6] efter det att partikelsystemet blivit magnetiserat eller så har man mätt upp den magnetiska responsen då ett extemt magnetfält applicerades över de magnetiska partiklarna [8]. I dessa mätningar har man kunnat skilja mellan den Néelska relaxationen och den Brownska relaxationen. Även Grossman et al, ref. 6, använder sig också av antikroppsbeklädda magnetiska nanopartiklar för att bestämma särskilda målmolekyler, men kombinerar detta med SQUlD teknologi, dvs. med en supraledande detektor.By measuring susceptibility, the Brownian relaxation time saint energy dissipation, one could determine the total particle concentration, the degree of particles undergoing Brownian relaxation in this particle population, the average size of a particle in a carrier liquid and the dispersion in particle volumes. - vw »10 15 20 25 u u n c nu 'n u n o co II ° 2 .I',. . _ .u e u I I ß I I 'i I l I' 4 'I 9. s .. .w e. n u s s.. u ', g gl O I I Ü Ü Ö O I I I I Ü'. a u u u of Magnetic particles have previously been used as carriers of biomolecules or antibodies to measure changes in their magnetic response. In these methods, the particles have either been bound to a solid surface or the particles have been allowed to aggregate. It has been measured how the magnetic remanence decreases with time [6] after the particle system has been magnetized or the magnetic response has been measured when an extreme magnetic field was applied over the magnetic particles [8]. In these measurements, it has been possible to distinguish between the Néelska relaxation and the Brownian relaxation. Also Grossman et al, ref. 6, also uses antibody-coated magnetic nanoparticles to determine specific target molecules, but combines this with SQUlD technology, ie. with a superconducting detector.

Kötitz et al, ref. 7, har också studerat den Brownska relaxationen i system av magnetiska nanopartiklar. De har använt sig av magnetiska kulor som var täckta med biotin. De har till detta system tillsatt olika mängd avidin. Då avidin har 4 bindningsställen till biotin, bildas avidin-inducerade agglomerat. I föreliggande metod väljs molekyl 1 och molekyl 2 på ett sådant sätt att agglomerat inte bildas. Det kan t ex vara monoklonala antikroppar (molekyl 1) som binds in till den magnetiska kulan. Denna monoklonala antikropp skall endast binda till en specifik epitop på målmolekylen, vilket leder till förhindrande av agglomerat (Pig. s).Kötitz et al, ref. 7, has also studied the Brownian relaxation in systems of magnetic nanoparticles. They have used magnetic beads that were covered with biotin. They have added different amounts of avidin to this system. When avidin has 4 binding sites to biotin, avidin-induced agglomerates are formed. In the present method, molecule 1 and molecule 2 are selected in such a way that agglomerates are not formed. For example, it may be monoclonal antibodies (molecule 1) that bind to the magnetic bead. This monoclonal antibody should only bind to a specific epitope on the target molecule, leading to the prevention of agglomerates (Figs. S).

Alla dessa arbeten behandlar endast detektion av skillnader i grundtonen hos den magnetiska responsen av partiklar på ett variabelt magnetfält.All these works deal only with the detection of differences in the fundamental tone of the magnetic response of particles on a variable magnetic field.

I en tidigare inlämnad patentansökan beskrivs detektion av förändringar av den magnetiska responsen hos magnetiska partiklar som uppvisar den Brownska relaxationen i en bärvätska (tex. vatten eller en lämplig buffert vätska, eller annan vätska lämplig för de biomolekyler |sana 10 15 20 25 ¿ 522 170 n | ~ u av 7 som är det slutliga målet för detektionen) under inverkan av ett yttre AC-magnetfält. Vid modifiering av partiklarnas effektiva volym eller deras växelverkan med den omgivande vätskan, till exempel då biomolekyler eller antikroppar bindes på deras ytor, så kommer den hydrodynamiska volymen av respektive partiklar att ändras (öka) vilket innebär en ändring (rninskning) av den frekvens, fw, där urfas komponenten av den magnetiska susceptibiliteten har sitt maximum.A previously filed patent application describes the detection of changes in the magnetic response of magnetic particles which exhibit the Brownian relaxation in a carrier liquid (e.g. water or a suitable buffer liquid, or other liquid suitable for the biomolecules | sana 10 15 20 25 ¿522 170 n | ~ u of 7 which is the ultimate goal of the detection) under the influence of an external AC magnetic field. When modifying the effective volume of the particles or their interaction with the surrounding liquid, for example when biomolecules or antibodies are bound on their surfaces, the hydrodynamic volume of the respective particles will change (increase) which means a change (decrease) of the frequency, fw , where the phase of the magnetic susceptibility component has its maximum.

Ibland kan ändringen av den hydrodynamiska volymen utebli vid mätning på en grundton.Sometimes the change in the hydrodynamic volume can be absent when measuring on a fundamental tone.

Detta kan komma att ske om olika bidrag till en sådan ändring tar ut varandra; till exempel när ökning av den fysiska volymen hos partikeln pga adsorption av biomolekyler åtföljs av minskning av partikelvätska växelverkan pga av nämnda adsorption. Således föreligger önskemål att kunna mäta även i sådana situationer.This may happen if different contributions to such a change cancel each other out; for example, when increase in the physical volume of the particle due to adsorption of biomolecules is accompanied by decrease in particle liquid interaction due to said adsorption. Thus, there is a desire to be able to measure even in such situations.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att kunna mäta även i ovannämnda situationer.Brief description of the invention An object of the invention is to be able to measure even in the above-mentioned situations.

En principiell aspekt av uppfinningen är att detektera förändringar av den magnetiska responsen hos magnetiska partiklar som uppvisar den Brownska relaxationen i en bärarvätska under inverkan av ett yttre AC-magnetfált, varvid responsen från partiklar som roterar med en frekvens som är ungefär dubbelt så hög som frekvensen hos det yttre magnetfältet (andra överton), eller ungefär tredubbelt så hög (tredje överton), eller ännu högre multipel av grundtonen, dvs. när den magnetiska responsen uppvisar icke linjära fenomen.A principal aspect of the invention is to detect changes in the magnetic response of magnetic particles which exhibit the Brownian relaxation in a carrier liquid under the action of an external AC magnetic field, the response of particles rotating at a frequency which is approximately twice as high as the frequency. of the outer magnetic field (second harmonic), or about three times as high (third harmonic), or even higher multiple of the fundamental tone, i.e. when the magnetic response exhibits non-linear phenomena.

Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen utnyttjas övertoner av magnetisk respons, som uppstår genom att amplituden på ett tidsvarierande magnetfält ökas tillräckligt eller genom att använda ett tillräckligt högt konstant magnetfält som i tiden ligger överlagrat på det tidsvarierande magnetfältet. »unna 10 15 20 25 ' n o v» v a n u. . ø u o n n 1 0 0 a .I . Q u . - - v a u o n a: zur: - n . s a n u s n 1 e v : . . . . i ann nu nu o n u o: I z 0 . . ' . 2 z 2 'f ' , . .nu a" I . , c n u Enligt en föredragen utföringsfonn av uppfinningen åstadkoms en metod för detektering av förändring av magnetisk respons hos en magnetisk partikel försedd med yttre skikt i en bärarvätska, innefattande mätning av nämnda magnetiska partikelns karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan, vilken innefattar: utnyttjande av en mätmetod som innefattar mätning av övertoner av magnetisk respons, företrädesvis genom att amplituden på ett tidsvarierande magnetfält ökas tillräckligt eller genom att ett tillräckligt högt konstant magnetfält används i tiden som ligger överlagrat på det tidsvarierande magnetfältet.According to a further aspect of the invention, harmonics of magnetic response are used, which arise by increasing the amplitude of a time-varying magnetic field sufficiently or by using a sufficiently high constant magnetic field which is superimposed on the time-varying magnetic field over time. »Undan 10 15 20 25 'n o v» v a n u.. ø u o n n 1 0 0 a .I. Q u. - - v a u o n a: zur: - n. s a n u s n 1 e v:. . . . i ann nu nu o n u o: I z 0. . '. 2 z 2 'f',. According to a preferred embodiment of the invention, there is provided a method for detecting change in magnetic response of a magnetic particle provided with an outer layer in a carrier liquid, comprising measuring the characteristic rotation time of said magnetic particle with respect to said outer layer. influence, which comprises: using a measuring method which comprises measuring harmonics of magnetic response, preferably by increasing the amplitude of a time-varying magnetic field sufficiently or by using a sufficiently high constant magnetic field in the time superimposed on the time-varying magnetic field.

Uppfinningen avser även en metod för bestämning av mängd av molekyler i en bäraivätska innehållande magnetiska partiklar innefattande stegen att: A. förse partiklar med ett skikt, vilket inter-/reagerar med den substans som skall analyseras, B. blanda de magnetiska partiklarna med det prov som skall analyseras med avseende på molekyler, fylla en provbehållare med vätskan som har förberetts enligt B, placera provhållare i detekteringssystem, .NGC applicera ett externt mätfált över provet med viss amplitud och frekvens, 111 uppmäta den magnetiska responsen (både ifas och urfas komponenterna) hos övertoner av denna frekvens, G. ändra frekvens och utför mätning igen enligt D och E, H. analysera resultatet genom att bestämma en Brownsk relaxationstid från ifas och urfas komponenter genom att använda data i det undersökta frekvensintervallet.The invention also relates to a method for determining the amount of molecules in a carrier liquid containing magnetic particles comprising the steps of: A. providing particles with a layer which inter- / reacts with the substance to be analyzed, B. mixing the magnetic particles with that sample to be analyzed for molecules, fill a sample container with the liquid prepared according to B, place sample container in detection system, .NGC apply an external measuring field over the sample with certain amplitude and frequency, 111 measure the magnetic response (both ifase and urphase components) at harmonics of this frequency, G. change frequency and perform measurement again according to D and E, H. analyze the result by determining a Brownian relaxation time from ifas and urphase components using data in the examined frequency range.

Uppfinningen avser även en anordning för utförande av en metod för detektering av förändringar av en magnetisk respons hos en magnetisk partikel försedd med yttre skikt i en ».v»:| 10 15 20 25 . ¿,. . g g; I! I l I 0 II O O Û Ü z . , , . e . - ~ ~ s 1 o n e: :ﬁ-I: n ~ . | a n n i n f e I z . . . un. nu n: n u n u: : z I o - ' . 2 2 I Ü' 2.' .in n u n. .u n I 9 bärvätska, vilken metod innefattar mätning av nämnda magnetiska partikels karaktäristiska rotationstid med hänsyn till nämnda yttre skikts påverkan, varvid anordningen innefattar åtniinstone två väsentligen identiska detektionsspolar anslutna till detekteringselektronik och provhållare för upptagande av bärarvätska. varvid anordningen är anordnad att utföra mätning av övertoner av magnetisk respons, genom att amplituden på ett tidsvarierande magnetfält ökas tillräckligt eller genom att ett tillräckligt högt konstant magnetfält används i tiden som ligger överlagrat på det tidsvarierande magnetfältet.The invention also relates to a device for carrying out a method for detecting changes in a magnetic response of a magnetic particle provided with outer layers in a «.v»: | 10 15 20 25. ¿,. . g g; IN! I l I 0 II O O Û Ü z. ,,. e. - ~ ~ s 1 o n e:: ﬁ- I: n ~. | a n n i n f e I z. . . un. nu n: n u n u:: z I o - '. 2 2 I Ü '2.' A method comprising measuring the characteristic rotation time of said magnetic particle with respect to the influence of said outer layer, the device comprising at least two substantially identical detection coils connected to detection electronics and sample holders for receiving carrier liquid. wherein the device is arranged to perform measurement of harmonics of magnetic response, by increasing the amplitude of a time-varying magnetic field sufficiently or by using a sufficiently high constant magnetic field in the time superimposed on the time-varying magnetic field.

En fördel med uppfinningen är att stora skillnader i magnetisk respons erhålls genom att använda övertoner varvid även låga koncentrationer kan analyseras. En ytterligare fördel med uppfinningen är att också vid höga koncentrationer då grundtonens frekvensskift är i litet kan övertoners frekvensskift variera kraftigt vilket underlättar att avgöra huruvida en ändring av partiklars ytbeläggning ägt rum eller inte.An advantage of the invention is that large differences in magnetic response are obtained by using harmonics, whereby even low concentrations can be analyzed. A further advantage of the invention is that even at high concentrations when the fundamental shift of the fundamental tone is small, the frequency shift of harmonics can vary greatly, which makes it easier to determine whether a change in the surface coating of particles has taken place or not.

Kortfattad beskrivning av figurer I det följande beskrivs uppfinningen med hänsyn till några utföiingsforrner med hänvisning till bifogade figurer, i vilka: Fig. l visar magnetisk respons som funktion av frekvens för ett partikelsystem som uppvisar både Brownsk och Néelsk relaxation.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention is described with reference to some embodiments with reference to the accompanying figures, in which: Fig. 1 shows magnetic response as a function of frequency for a particle system exhibiting both Brownian and Neel relaxation.

Fig. 2 visar hur m2f varierar med frekvensen vid rumstemperatur för partikel, partikel med diametern 130 nm, sarnt partikel med inbunden AntiPSA, AntiPSA mot partikelytan.Fig. 2 shows how m2f varies with the frequency at room temperature for particle, particle with a diameter of 130 nm, especially particle with bound AntiPSA, AntiPSA against the particle surface.

Fig. 3 visar situationen för m3f, men för övrigt med samma betingelser som anges i Fig. 2.Fig. 3 shows the situation for m3f, but otherwise with the same conditions as indicated in Fig. 2.

Fig. 4 visar hur ifas och urfas komponenten av den magnetiska susceptibiliteten varierar med frekvensen vid rumstemperatur för samma betingelser som i Fig. 2 och Fig. 3. 1-11: 10 15 20 25 30 | | Q n :n 10 Fig. 5 visar ett schematiskt snitt genom ett mätsystem, enligt en utföringsform av uppfinningen.Fig. 4 shows how the phase and out-phase component of the magnetic susceptibility varies with the frequency at room temperature for the same conditions as in Fig. 2 and Fig. 3. 1-11: 10 15 20 25 30 | | Fig. 5 shows a schematic section through a measuring system, according to an embodiment of the invention.

Fig. 6 schematiskt visar en alternativ detektionskrets (differentiell mätning utan excitationsspole) enligt uppfinningen.Fig. 6 schematically shows an alternative detection circuit (differential measurement without excitation coil) according to the invention.

Fig. 7 schematiskt visar en applikation, enligt uppfinningen.Fig. 7 schematically shows an application, according to the invention.

Fig. 8 visar en monoklonal antikropp som interagerar specifikt med endast en epitop på ett antigen.Fig. 8 shows a monoclonal antibody that interacts specifically with only one epitope on an antigen.

DETAIJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Enligt en aspekt av uppfinningen, kan magnetiska responsen hos övertoner mätas, vilket förklaras närmare nedan.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to one aspect of the invention, the magnetic response of harmonics can be measured, which is explained in more detail below.

Om exempelvis amplituden på ett tidsvarierande magnetfält ökas tillräckligt högt eller ett tillräckligt högt konstant magnetfält i tiden som ligger överlagrat på det tidsvarierande magnetfältet används kan man förflytta sig in i fältornråden där inte längre magnetiseringen är endast linjär mot det pålagda magnetfältet. I dessa faltornråden kan man beskriva magnetiseringen som högre ordningens termer av det pålagda magnetfältet. Dessa högre ordningens termer av magnetfältet kommer att ge upphov till att man erhåller en magnetisk respons som varierar med 2f, 3f,.... nf (där f är frekvensen på det pålagda tidsvarierande magnetfältet och n är ett heltal). Magnetisk respons vid 2f, 3f, etc. kan dock uppstå även vid låga magnetfält t ex om partiklarna växelverkar med varandra i lösningen eller om det magnetiska innehållet hos enskilda partiklar förändras under inverkan det pålagda magnetfältet (det yttre fältet), eller t ex om det magnetiska innehållet roterar i förhållande till paitikelns rotation eller om det förändrar sin form under inverkan av det pålagda magnetfältet.For example, if the amplitude of a time-varying magnetic field is increased high enough or a sufficiently high constant magnetic field in time superimposed on the time-varying magnetic field is used, one can move into field tower wires where the magnetization is no longer only linear with the applied magnetic field. In these filter fields, the magnetization can be described as higher order terms of the applied magnetic field. These higher order terms of the magnetic field will give rise to a magnetic response which varies with 2f, 3f, .... nf (where f is the frequency of the applied time-varying magnetic field and n is an integer). Magnetic response at 2f, 3f, etc. can, however, occur even at low magnetic fields, eg if the particles interact with each other in the solution or if the magnetic content of individual particles changes under the influence of the applied magnetic field (the outer field), or e.g. the magnetic content rotates relative to the rotation of the paiticle or if it changes its shape under the influence of the applied magnetic field.

Det finns flera möjligheter att detektera övertonerna av vilka några kommer att beskrivas närmare. ...in 10 15 20 25 f522 170 ll Med lock-in teknik eller spektralanalys av responsen är det möjligt att detektera den magnetiska responsen på 2f och 3f, vilket i Fig. 2 och Fig. 3 betecknas m2f och m3f när ett fält med frekvensen f exciteras. Dessa figurer visar hur in- och urfas komponenter av susceptibiliteten mätta vid övertoner, m2f och m3f, varierar för partiklar utan antikroppar respektive med antikroppar, i detta fall AntiPSA, bundna mot partikelytan. Lösningen med partiklar (med diametern 130 nm) hölls vid rumstemperatur. Partiklarna befinner sig i buffertlösning, i detta fall PBS. Notera den stora förändringen i respons mellan endast partikel och partikel med AntiPSA både i m2f och m3f. Magnetisk respons hos ytterligare högre ordningars övertoner, här betecknat mnf, där n är ett heltal, kan naturligtvis även mätas, men beskrivs inte närmare. Diarnetem på partiklama, 130 nm, och lösningens temperatur, är naturligtvis enbart exempel och andra di ametrar respektive temperaturer är fullt möjliga utan att begränsa uppfinningen.There are several possibilities to detect the harmonics, some of which will be described in more detail. ... in 10 15 20 25 f522 170 ll With lock-in technology or spectral analysis of the response it is possible to detect the magnetic response of 2f and 3f, which in Fig. 2 and Fig. 3 are denoted m2f and m3f when a field with the frequency f is excited. These figures show how input and output phase components of the susceptibility measured at harmonics, m2f and m3f, vary for particles without antibodies and with antibodies, in this case AntiPSA, bound to the particle surface. The particle solution (130 nm in diameter) was kept at room temperature. The particles are in buffer solution, in this case PBS. Note the large change in response between particle only and particle with AntiPSA in both m2f and m3f. Magnetic response of further higher order harmonics, here denoted mnf, where n is an integer, can of course also be measured, but is not described in more detail. The diurnal particles, 130 nm, and the temperature of the solution are, of course, exemplary only and other diameters and temperatures, respectively, are entirely possible without limiting the invention.

I Fig. 4 visas hur den magnetiska responsen ser ur när man mäter på samma frekvens (dvs grundtonen) som man exciterar fältet med, vilket vi kallar för mf. Mätningarna utförs på partiklar utan antikroppar, betecknat med partikel i figurema, och när partiklar där man bundit in AntiPSA, betecknat med AntiPSA i figurerna. Notera att ingen förändring i frekvensutseende i responsen mellan endast partikel och partikel med AntiPSA erhölls.Fig. 4 shows what the magnetic response looks like when you measure at the same frequency (ie the fundamental tone) with which you excite the field, which we call mf. The measurements are performed on particles without antibodies, denoted by particle in the figures, and when particles where AntiPSA has been bound, denoted by AntiPSA in the figures. Note that no change in frequency appearance in the response between particle only and particle with AntiPSA was obtained.

Enbart en liten signalminskning erhölls, vilken beror på en liten utspädning av partiklarna vid inbindning av AntiPSA. Mätningar visade att m2f och m3f inte uppkommer pga. av växelverkan mellan partiklarna. Andra mätningar (som inte visas med figur) visade vidare att m2f och m3f påverkas av koncentrationen av partiklar på liknande sätt som grundtonen gör. Detta innebär att även övertoner (m2f, m3f, etc.) kan användas för att bestämma partikelkoncentrationen i lösningen.Only a small decrease in signal was obtained, which is due to a small dilution of the particles upon binding of AntiPSA. Measurements showed that m2f and m3f do not arise due to of the interaction between the particles. Other measurements (not shown in the figure) further showed that m2f and m3f are affected by the concentration of particles in a similar way as the fundamental tone does. This means that harmonics (m2f, m3f, etc.) can also be used to determine the particle concentration in the solution.

Mätmetoder: En känd metod är att detektera både 1' och j' över ett brett frekvensintervall från några Hz till uppemot några MHz för olika (yt-)modifikationer och jämföra dessa med varandra via en efterbehandling av insamlade data. 10 15 20 25 522.170 ~~~~ ~ nu o n u u u 12 Om önskemålet är att undersöka effekten av partikelmodifieringen (-modifieringar) så bör vätskans viskositet förbli konstant. Viskositetsändringar ändrar också partiklarnas Brownska rörelse, och ändrar j och g" frekvensberoende. Inverkan av viskositetsändringar kan därför vara svåra att skilja från bidrag orsakade p. g.a. partikelmodiﬁkationer. Å andra sidan kan effekten utnyttjas för att jämföra olika vätskors viskositet varvid man använder identiska partiklar men ändrar vätskan ifråga.Measurement methods: A known method is to detect both 1 'and j' over a wide frequency range from a few Hz to up to a few MHz for different (surface) modifications and compare these with each other via a post-processing of collected data. 10 15 20 25 522.170 ~~~~ ~ nu o n u u u 12 If the desire is to investigate the effect of the particle modification (s), the viscosity of the liquid should remain constant. Viscosity changes also change the Brownian motion of the particles, and change j and g "frequency dependence. The effect of viscosity changes can therefore be difficult to distinguish from contributions caused by particle modifications. On the other hand, the effect can be used to compare the viscosity of different liquids. in question.

En metod är att fokusera på detektionen av joch I" vid endast en frekvens, fm, och samtidigt bestämma âfmax, eller kring ett fåtal diskreta frekvensvärden. Vid behov kan man separat karakterisera ett givet partikelsystem, till exempel map graden av Brownsk relaxation eller storleksspridning.One method is to focus on the detection of joch I "at only one frequency, fm, and at the same time determine âfmax, or around a few discrete frequency values. If necessary, one can separately characterize a given particle system, for example map degree of Brownian relaxation or magnitude scattering.

För att dessa metoder skall fungera måste partiklarna ha en terrniskt blockerad magnetisk kärna (magnetisk partikelvolym), vilket begränsar partikelstorlekar och den magnetiska anisotropin av den magnetiska kärnan. Även om den magnetiska volymen är terrniskt blockerad kan den andra sin form under inverkan av det yttre pålagda magnetfältet, vilket kan ge upphov till uppkomsten av övertoner, vilka utnyttjas i föreliggande uppfinning för bestämning av analytkoncentration.For these methods to work, the particles must have a ternally blocked magnetic core (magnetic particle volume), which limits particle sizes and the magnetic anisotropy of the magnetic core. Although the magnetic volume is thermally blocked, the other may take its shape under the influence of the externally applied magnetic field, which may give rise to harmonics, which are used in the present invention for determining analyte concentration.

Ett typiskt partikelsystem lämpligt att användas för denna metod är partiklar med en magnetisk kärna av magnetit eller maghemit med en diameter på ca. 20 nm. Det finns även andra material med partiklar som uppvisar terrniskt blockerad magnetisering, t.ex. Co dopad järnoxid eller CoFe2O4 med en storlek på cza 10 nm - 15 nm, ev. sällsynta jordartsmetaller, och andra. mm; 10 15 20 25 30 522 170 " n o o u u: 13 I många applikationer, speciellt de som behandlas nedan, beläggs den magnetiska kärnan med ett extra skikt, till exempel en polymer såsom polyacrylamid eller dextran. Naturligtvis kan även andra beläggningsmaterial förekomma, till exempel metallskikt (såsom Au), andra polymerer, specifika kemiska föreningar såsom silaner eller thioler, etc. Ofta är det lämpligt att välja skiktets tjocklek så att den totala partikeldiametem varierar från ca. 25 nm upp till 1 um (eller högre). För att erhålla så stor procentuell frekvensändring vid partikelmodifikationer som möjligt skall dock relativt små partiklar (kring 50 nm) användas. Det antas att om totalstorlekar (diametrar) från cza 50 nm till 1 um används så erhålles tillräckligt stora procentuella frekvensändringar med vår metod.A typical particle system suitable for use in this method is particles with a magnetic core of magnetite or maghemite with a diameter of approx. 20 nm. There are also other materials with particles that show thermally blocked magnetization, e.g. Co doped iron oxide or CoFe2O4 with a size of cza 10 nm - 15 nm, possibly. rare earth metals, and others. mm; 10 15 20 25 30 522 170 "noouu: 13 In many applications, especially those discussed below, the magnetic core is coated with an additional layer, for example a polymer such as polyacrylamide or dextran. Of course, other coating materials may also be present, for example metal layers ( such as Au), other polymers, specific chemical compounds such as silanes or thiols, etc. It is often convenient to select the thickness of the layer so that the total particle diameter varies from about 25 nm up to 1 μm (or higher). percentage frequency change in particle modifications as possible, however, relatively small particles (around 50 nm) should be used.It is assumed that if total sizes (diameters) from cza 50 nm to 1 μm are used, sufficiently large percentage frequency changes are obtained with our method.

Mätning och mätanordning: Nedan kommer en typisk mätmetod beskrivas mera detaljerat, varefter exempel ges på mätanordningar för utförande av denna.Measurement and measuring device: Below, a typical measuring method will be described in more detail, after which examples are given of measuring devices for performing this.

Typiskt mäts i- och/eller urfaskomponenter av en magnetisk susceptibilitet i ett frekvensplan. Dessutom innebär nämnda mätning att vid modifiering av partiklarnas effektiva volym eller dess växelverkan med den omgivande vätskan ändras en hydrodynamisk volym av respektive partikel, vilket innebär en ändring av den frekvens (fm) där en urfaskomponent av den magnetiska susceptibiliteten har sitt maximum.Typically, in- and / or out-of-phase components are measured by a magnetic susceptibility in a frequency plane. In addition, said measurement means that when modifying the effective volume of the particles or its interaction with the ambient liquid, a hydrodynamic volume of each particle changes, which means a change of the frequency (fm) where a phase phase component of the magnetic susceptibility has its maximum.

Mätningen är i själva verket en relativ mätning, varvid ändringar i ett modifierat partikelsystem jämförs med ett ursprungligt system. För mätningen används lärnpli gen en mätanordning som innefattar minst två provhållare och två detektorspolar, vilka typiskt kräver AC-ström som är så lika som möjligt i de båda spolama. Altemativt kan spolama t ex (eller excitationsspolen) matas med brus, varvid en bruskälla används och systemets respons analyseras med hjälp av FFI” (Fast Fourrier Transform) analys av en utgående signal.The measurement is in fact a relative measurement, comparing changes in a modified particle system with an original system. For the measurement, a measuring device is used which comprises at least two sample holders and two detector coils, which typically require AC current which is as equal as possible in the two coils. Alternatively, the coils, for example (or the excitation coil), can be fed with noise, using a noise source and analyzing the system response using FFI ”(Fast Fourrier Transform) analysis of an output signal.

Lämpligen nollställes signalskillnaden mellan spolarna, vilken typiskt sker genom att mekaniskt justera in lägena hos respektive provhållare altemativt ändra läget av respektive detektionsspole så att differenssignalen minimeras. Nämnda nollställning kan ske genom att min: 10 15 20 25 522.170 s » | n nu 14 minimera signalen genom att tillföra en bestämd mängd av ett magnetiskt ämne i ett av utrymmen där provhållarna är placerade, så att ämnet skapar ett extra bidrag till den ursprungliga signalen som därigenom kan nollställas. Det magnetiska ämnet uppvisar väsentligen noll magnetisk förlust (imaginärdel=O) och att en realdel av susceptibiliteten är konstant i det undersökta frekvensområdet.Suitably the signal difference between the coils is reset, which typically takes place by mechanically adjusting the positions of the respective sample holder or alternatively changing the position of the respective detection coil so that the difference signal is minimized. Said zeroing can take place by min: 10 15 20 25 522.170 s »| n now 14 minimize the signal by applying a certain amount of a magnetic substance in one of the spaces where the sample holders are located, so that the substance creates an extra contribution to the original signal which can thereby be reset. The magnetic substance exhibits substantially zero magnetic loss (imaginary part = 0) and that a real part of the susceptibility is constant in the frequency range examined.

I fall av en grundton, är det gemensamt för alla dessa metoder att man kan representera egenskaper hos en lindad spole med en ekvivalent elektrisk krets bestående av en induktans, L, i serie med en resistans, R, (som är anslutna till en kapacitans, C, parallellt med dessa. Kapacitansen beror på den elektriska isolationen av tråden och kan oftast försummas vid lägre frekvenser.) där kretsens resistans och induktans ändras då ett magnetiskt prov placeras i spolen. Om en variabel (AC) ström I(u>t) (som är i fas med AC- magnetfältet) ﬂyter i kretsen så kommer den att inducera en komplex spänning vars realdel är i fas med strömmen medan den imaginära delen är fasförskjuten i förhållande till I(tnt).In the case of a fundamental tone, it is common to all these methods that one can represent properties of a wound coil with an equivalent electrical circuit consisting of an inductance, L, in series with a resistor, R, (which are connected to a capacitance, The capacitance depends on the electrical insulation of the wire and can usually be neglected at lower frequencies.) Where the resistance and inductance of the circuit change when a magnetic sample is placed in the coil. If a variable (AC) current I (u> t) (which is in phase with the AC magnetic field) ﬂ in the circuit, it will induce a complex voltage whose real part is in phase with the current while the imaginary part is phase-shifted in relation to I (tnt).

Liknande resonemang kan tillämpas även på mätningar av övertoner. Även där kommer en variabel ström ge upphov till en komplex spänning där dock fasförskjutningen ofta är annorlunda än för en grundton.Similar reasoning can also be applied to harmonic measurements. Even there, a variable current will give rise to a complex voltage where, however, the phase shift is often different than for a fundamental tone.

Eftersom i första hand skillnader skall bestämmas i susceptibiliteten som uppstår vid olika partikelpreparationer (eller jämföra viskositeter hos två olika vätskor) konstrueras ett mätsystem 1 typiskt annorlunda än gängse använda mätsystem. Mätsystemet 1, som visas schematiskt i Fi g. 5, består av två identiska detektionsspolar 2, 3, som omger två st. identiska provhållare 4, 5 liknande de som finns kommersiellt tillgängliga.Since differences are primarily to be determined in the susceptibility that arises in different particle preparations (or compare viscosities of two different liquids), a measuring system 1 is typically constructed differently from commonly used measuring systems. The measuring system 1, which is shown schematically in Fig. 5, consists of two identical detection coils 2, 3, which surround two pcs. identical sample holders 4, 5 similar to those commercially available.

I figur 5 visas att spolar samt provhållare är placerade koncentriskt samt injusterade kring en vertikal centrumaxel. Både provets läge samt mätspolens läge kan justeras separat.Figure 5 shows that coils and sample holders are placed concentrically and adjusted around a vertical center axis. Both the position of the sample and the position of the measuring coil can be adjusted separately.

Mätsystemet består av endast två spolar som bägge två matas med identisk AC-ström.The measuring system consists of only two coils, both of which are supplied with identical AC current.

Mätspolarna måste inte vara anordnade koncentriskt i förhållande till varandra, utan kan vara anordnade på annat lämpligt sätt. Spolama kan placeras till exempel bredvid varandra, 10 15 20 25 522 170 n ~ ø Q nu 15 på ett lämpligt stativ. Det är även möjligt att anordna en excitationsspole (som inte visas) omslutande spolarna för att undvika uppkomsten av (en liten) fältgradient inuti spolama, men då måste de vara koncentriskt placerade.The measuring coils do not have to be arranged concentrically in relation to each other, but can be arranged in another suitable way. The coils can be placed, for example, next to each other, now on a suitable stand. It is also possible to arrange an excitation coil (not shown) enclosing the coils to avoid the occurrence of (a small) field gradient inside the coils, but then they must be concentrically placed.

De väsentliga fördelarna med systemet är dels möjligheten till komparativa mätningar och dels de olika möjligheterna till justering av systemet. Mätsystemets känslighet bestäms inte endast av si gnal-lbrusförhållandet, eller faltgradienter inuti spolama, utan också av obalansen mellan två nominellt identiska delsystem innehållande provhållarna 4, 5 med var sin detekteringsspole 2, 3. Obalansen, som vanligtvis är den viktigaste orsaken till försämrad känslighet, mäts utan provhållare eller med identiska provhållare och kan uppstå till exempel p.g.a.: 0 Något olika varvtal i respektive detekteringsspole 0 Inhomogent magnetfält pga. av små toleranser vid tillverkning vad gäller placering av prov i förhållande till respektive detekteringsspolen resp. excitationsspolen I Olika inbördes placeringar av provhållare inuti detektionsspolar I Inverkan av tillverkiiingstoleranser För att nollställa (balansera ut) skillnaden i signal mellan detekteringsspolarna kan lämpligen två olika metoder användas: Systemet kan vara konstruerat så att det är möjligt att mekaniskt justera in läge hos respektive provhållare alternativt ändra läget av respektive detektionsspole något så att obalans differenssignalen minimeras, eller genom att en bestämd mängd av torra magnetiska partiklar (kulor) anordnas i ett av utrymmen där provhållarna är placerade.The significant advantages of the system are partly the possibility of comparative measurements and partly the various possibilities for adjusting the system. The sensitivity of the measuring system is determined not only by the signal-to-noise ratio, or field gradients inside the coils, but also by the imbalance between two nominally identical subsystems containing the sample holders 4, 5, each with a detection coil 2, 3. The imbalance, which is usually the main cause of deterioration, is measured without sample holder or with identical sample holder and can occur for example due to: 0 Slightly different speeds in the respective detection coil 0 Inhomogeneous magnetic field due to. of small tolerances during manufacture in terms of placement of samples in relation to the respective detection coil resp. excitation coil I Different mutual positions of sample holders inside detection coils I Effect of manufacturing tolerances To zero (balance out) the difference in signal between the detection coils, two different methods can suitably be used: The system can be designed so that it is possible to mechanically adjust position of each sample holder or change the position of the respective detection coil slightly so that the imbalance difference signal is minimized, or by arranging a certain amount of dry magnetic particles (spheres) in one of the spaces where the sample holders are located.

Vare sig man har endast 2 st norninellt identiska spolar eller omger dessa med en extra excitationsspole kan dessa anslutas till en lämplig detektionskrets antingen som excitationsspole och 2 detektionsspolar (parallellkopplade), eller som excitationsspole och 10 15 20 25 a o c ø v; 522 . 170 n » a o oo 16 2 detektionsspolar seriekopplade. Om en extra spole inte används så används de andra två spolarna både för excitation och detektion.Whether you have only 2 normally identical coils or surround them with an extra excitation coil, these can be connected to a suitable detection circuit either as excitation coil and 2 detection coils (connected in parallel), or as excitation coil and a; 522. 170 n »a o oo 16 2 detection coils connected in series. If an extra coil is not used, the other two coils are used for both excitation and detection.

Ett annat alternativ är att enbart använda 2 seriekopplade spolar, utan excitationsspole.Another alternative is to only use 2 series-connected coils, without excitation coil.

Dessa används då både för excitation och detektion Dessa metoder kan tillämpas antingen som excitationsspole och 2 detektionsspolar (parallellkopplade), eller som excitationsspole och 2 detektionsspolar seriekopplade. Dessa används både för excitation och detektion.These are then used for both excitation and detection. These methods can be applied either as excitation coil and 2 detection coils (connected in parallel), or as excitation coil and 2 detection coils connected in series. These are used for both excitation and detection.

Dessa används då både för excitation och detektion.These are then used for both excitation and detection.

Mätspolar som drivs mha av en frekvensgenerator: En annan mätprincip för att detektera den önskade spänningsdifferensen bygger på faslåsning (en s.k. Phase Locked Loop, PLL) enligt Fig. 6, som visar en principskiss över en altemativ detektionskrets där man använder en variabel frekvensgenerator altemativt brusgenerator 10, som ingångssignal samt mäter den komplexa spänningsskíllnaden m.h.a. en faslåst slinga. Spänningsskillnaden åstadkommes mha. lämplig inkoppling av operationsförstärkare 11. Liknande effekt kan fås även då man bildar en AC-brygga där två av bryggans fyra grenar utgörs av spole 12 respektive spole 13. Teoretisk bestäms spänningsskíllnaden förskj uten med 00 respektive med 900 i förhållande till ingångssignalen. I praktiken tillkommer en viss extra fasförskjutning pga. operationsförstärkare. Återigen detektering av signalskyllanden vid en och samma frekvens mellan de två detekteringsspolarna önskas.Measuring coils driven by a frequency generator: Another measuring principle for detecting the desired voltage difference is based on phase locking (a so-called Phase Locked Loop, PLL) according to Fig. 6, which shows a principle sketch of an alternative detection circuit using a variable frequency generator or alternative noise 10, as an input signal and measures the complex voltage difference using a phase locked loop. The voltage difference is achieved by means of suitable connection of operational amplifier 11. Similar effect can also be obtained when forming an AC bridge where two of the four branches of the bridge consist of coil 12 and coil 13, respectively. Theoretically the voltage difference is determined without 00 and 900, respectively, in relation to the input signal. In practice, a certain extra phase shift is added due to operational amplifier. Again, detection of signal flushes at one and the same frequency between the two detection coils is desired.

En möjlig princip att åstadkomma spänningsskíllnaden enligt figuren är genom användning av operations(instrument)-förstärkare i en lämplig koppling. En annan möjlighet bygger på innan 10 15 20 25 u - ø | a; .522 170 17 att placera respektive spole i en AC-brygga. Bryggan matas av en oscillator/frekvensgenerator med variabel frekvens varvid amplituden hos strömmen som ﬂyter genom spolarna hölls konstant. Amplituden hos den resulterade spänningsskillnaden för en given fasförskjutning i förhållande till ingångssignalen kan bestämmas m.h.a. en PLL krets 14 (fasskillnaden blir proportionell mot en DC-spänning som bestärns/ genereras av PLL kretsen). Innan PLL kretsen 14 är ett filter 15 anordnad som filtrerar bort grundtonen. Tillsammans med mätning av signalens amplitud får man återigen en tillräcklig beskrivning av provkarakteristika vid en viss frekvens. Metodens fördelar är framför allt att kunna mäta partikelsystemets magnetiska egenskaper över ett relativt brett frekvensintervall samt att excitationsspole ej behöves.A possible principle to achieve the voltage difference according to the figure is by using operational (instrument) amplifiers in a suitable connection. Another possibility is based on before 10 15 20 25 u - ø | a; .522 170 17 placing the respective coil in an AC bridge. The bridge is fed by a variable frequency oscillator / frequency generator in which the amplitude of the current flowing through the coils is kept constant. The amplitude of the resulting voltage difference for a given phase shift in relation to the input signal can be determined m.h.a. a PLL circuit 14 (the phase difference becomes proportional to a DC voltage which is determined / generated by the PLL circuit). Before the PLL circuit 14, a filter 15 is provided which filters out the fundamental tone. Together with measuring the amplitude of the signal, one again obtains a sufficient description of test characteristics at a certain frequency. The advantages of the method are above all to be able to measure the magnetic properties of the particle system over a relatively wide frequency range and that an excitation coil is not needed.

Ett altemativ till att använda oscillator/frekvensgenerator signaler för att generera tidsvariabel ström är att excitera spolarna m.h.a. vitt brus. Fördelen är att man kan erhålla frekvensberoende information genom en FFT-filtrering av responsen utan att behöva använda frekvensgenerator, dvs. att man erhåller information både om övertoner och om grundtonen på en och samma gång utan att behöva använda extra komponenter såsom filter, PLL, etc.An alternative to using oscillator / frequency generator signals to generate time-variable current is to excite the coils m.h.a. white noise. The advantage is that one can obtain frequency-dependent information through an FFT filtering of the response without having to use a frequency generator, ie. that you receive information about both harmonics and the fundamental tone at the same time without having to use additional components such as filters, PLL, etc.

Den sensor som beskrivs ovan är ett generellt analysinstrument för analys av olika biomolekyler eller andra molekyler i vätska enligt principen som visas i figur 8. där man kopplar en lämplig molekyl till den magnetiska partikeln och sedan låter den till partikeln bundna molekylen att reagera med en annan lämplig molekyl ur lösningen. I figur 8 åskådliggörs detta mha antikropp antigen reaktion. Figur 9 visar att om man vill detektera antikropp/antigen inbindning så bör det vara en monoklonal antikropp för att undvika klustring (såsom beskrevs ovan). Exempel på andra molekyler som kan analyseras kan vara tex proteiner som finns i vätskelösning, såsom blod, blodplasma, serum, urin.The sensor described above is a general analytical instrument for analyzing different biomolecules or other molecules in liquid according to the principle shown in Figure 8. where one connects a suitable molecule to the magnetic particle and then allows the molecule bound to the particle to react with another appropriate molecule from the solution. Figure 8 illustrates this by antibody antigen reaction. Figure 9 shows that if one wants to detect antibody / antigen binding, it should be a monoclonal antibody to avoid clustering (as described above). Examples of other molecules that can be analyzed can be, for example, proteins that are in liquid solution, such as blood, blood plasma, serum, urine.

Förutsättningen för att metoden ska fungera är att analyten (molekyl 2) kan kopplas till partikeln på något sätt, t ex genom specifik interaktion med en annan molekyl (molekyl 1) 522 170 - - - | en 18 som redan innan analysens början har kopplats till kulan. Observera att dimensionerna (molekylernas storleki förhållande till kulans storlek) inte är skalenliga.The prerequisite for the method to work is that the analyte (molecule 2) can be coupled to the particle in some way, eg by specific interaction with another molecule (molecule 1) 522 170 - - - | an 18 which has already been connected to the ball before the start of the analysis. Note that the dimensions (size of the molecules in relation to the size of the sphere) are not scalable.

Eftersom specifika interaktioner är vanligt förekommande i biologiska system är det troligt 5 att sensorn kan få en framträdande roll för analyser inom detta område, t ex för analys av biokemiska markörer för olika sjukdomar. Exempel på molekyler som kan interagera specifikt med varandra är: a) antikropp - antigen b) receptor - hormon 10 c) två komplementära enkelsträngar av DNA d) enzym - substrat / enzym - inhibitor Partikelsystemet (t ex partikelstorlek och val av molekyl 1) skall anpassas efter storlek och art på molekyl 2. 15 Sensorn kan t ex användas inom medicinsk diagnostik. Den nya biosensom skulle t ex kunna ersätta vissa ELISA-analyser (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). Denna metod används idag i hög utsträckning för att bestämma halter av biokemiska markörer (t ex proteiner) som finns i komplexa kroppsvätskor, såsom blod, serum och cerebrospinalvätska. Exempel på ELISA analyser som bör kunna ersättas med den nya 20 biosensom är: a) analys av tau-protein i cerebrospinalvätska (del i diagnos av Alzheimers sjukdom) b) analys av PSA i serum (diagnos av prostatacancer) c) analys av akutfasproteiner som mäts i samband med hjärtsjukdom d) analys av CA 125 i serum (diagnos av canceri äggstockarna) 25 Det kan antas att sensorn kan användas för detektion av ﬂera markörer samtidigt genom »nuru användandet av kulor med olika storlekar och/eller av olika material i samma system. De olika kuloma ska då också vara belagda med olika ”biomolekyl 1”. ,»»:: 10 15 20 25 o v - u I» 522 170 , 19 Den nya tekniken kan användas för ”low throughput screening”, dvs. genomförandet av en eller ett fåtal analyser åt gången, eller för ”high throughput screening", dvs. genomförandet av ett stort antal analyser simultant. Det senare kan åstadkommas genom att mångfaldiga SCIISOITI.Since specific interactions are common in biological systems, it is likely that the sensor may have a prominent role for analyzes in this area, for example for the analysis of biochemical markers for various diseases. Examples of molecules that can interact specifically with each other are: a) antibody - antigen b) receptor - hormone c) two complementary single strands of DNA d) enzyme - substrate / enzyme - inhibitor The particle system (eg particle size and choice of molecule 1) must adapted to the size and nature of molecule 2. The sensor can, for example, be used in medical diagnostics. The new biosensor could, for example, replace certain ELISA assays (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). This method is widely used today to determine levels of biochemical markers (eg proteins) found in complex body fluids, such as blood, serum and cerebrospinal fluid. Examples of ELISA assays that should be able to be replaced by the new biosensor are: a) analysis of tau protein in cerebrospinal fluid (part of the diagnosis of Alzheimer's disease) b) analysis of serum PSA (diagnosis of prostate cancer) c) analysis of acute phase proteins that measured in connection with heart disease d) analysis of CA 125 in serum (diagnosis of ovarian cancer) 25 It can be assumed that the sensor can be used for the detection of ﬂ your markers simultaneously by »nuru the use of beads of different sizes and / or of different materials in the same system. The different spheres must then also be coated with different "biomolecule 1". , »» :: 10 15 20 25 o v - u I »522 170, 19 The new technology can be used for" low throughput screening ", ie. the implementation of one or a few analyzes at a time, or for "high throughput screening", ie the implementation of a large number of analyzes simultaneously, the latter can be achieved by multiplying SCIISOITI.

Uppfinningen baseras på användandet av magnetiska partiklar. För att molekyl 2 i provet ska kunna fästa på den magnetiska kulan kan den magnetiska kulans yta modifieras på ett ändamålsenligt sätt. Detta kan ske t ex genom att belägga kulans yta med dextran, med alkanethioler med lämpliga ändgrupper, med vissa peptider, etc. På dextranytan (eller annan lämpligt mellanskikt) kan sedan molekyl 1, tex en antikropp, bindas in med hjälp av t ex cyanobromidaktivering eller med karboxylsyraaktivering. När molekyl 1 är kopplad till den magnetiska kulan blandas kulorna med det prov som skall analyseras, tex serum.The invention is based on the use of magnetic particles. In order for molecule 2 in the sample to be able to attach to the magnetic ball, the surface of the magnetic ball can be modified in an appropriate manner. This can be done, for example, by coating the surface of the bead with dextran, with alkane ethiols with suitable end groups, with certain peptides, etc. On the dextran surface (or other suitable intermediate layer) molecule 1, eg an antibody, can then be bound by means of e.g. cyanobromide activation or with carboxylic acid activation. When molecule 1 is connected to the magnetic ball, the balls are mixed with the sample to be analyzed, eg serum.

För att bestämma närvaro av biomolekyler eller antikroppar i en bärvätska innehållande magnetiska partiklar med den metod som vi föreslår, utförs lämpligen följande steg i provpreparering, mätning och analys av mätdata. 1. Blanda de magnetiska partiklarna med det prov som skall analyseras med avseende på en viss substans. 2. Fyll en provbehållare med det prov som har preparerats enligt punkt 1. 3. Placera provbehållare i detekteringspolarria eller detekteringssystemet (beroende på vad man använder för utrustning för att mäta upp den magnetiska responsens frekvensberoende). 4. Applicera ett externt mätfált över provet med en viss amplitud och frekvens. 5. Uppmät den magnetiska responsen (både ifas och urfas komponentema) vid övertoner och eventuell grundton av denna frekvens. 6. Ändra frekvens och utför mätning igen enligt punkterna 4 och 5. sirap 10 15 20 25 5 :'. -, ,- -- -- . . . . .. , ' i a. . s .- , I... n n n a 4 g , 2 z O' lo n. s. n; , , u: ou 0 o o u n y ' I n s i ° ~ - . . , _ ; ß . . . ' 0 u u" n o f, _ v 1 20 7. Analysera resultatet genom att bestämma den Brownska relaxationstiden från ifas och urfas komponentema genom att använda alla data i det undersökta frekvensintervallet (upp till ca. 10 kHz). En alternativ analys skulle kunna vara att enbart bestämma hur stort frekvensskiftet är (för samma värde av ifas och urfas komponent) vid ett par olika frekvenser, till exempel vid en grundton och en överton.To determine the presence of biomolecules or antibodies in a carrier liquid containing magnetic particles by the method we propose, the following steps are suitably performed in sample preparation, measurement and analysis of measurement data. Mix the magnetic particles with the sample to be analyzed for a specific substance. 2. Fill a sample container with the sample prepared in accordance with paragraph 1. 3. Place sample containers in the detection polarization or detection system (depending on the equipment used to measure the frequency dependence of the magnetic response). 4. Apply an external measuring field over the sample with a certain amplitude and frequency. 5. Measure the magnetic response (both the phase and out-of-phase components) at harmonics and any fundamental tone of this frequency. 6. Change the frequency and perform the measurement again according to points 4 and 5. syrup 10 15 20 25 5: '. -,, - - -. . . . .., 'i a.. s .-, I ... n n n a 4 g, 2 z O 'lo n. s. n; ,, u: ou 0 o o u n y 'I n s i ° ~ -. . , _; ß. . . '0 uu "nof, _ v 1 20 7. Analyze the result by determining the Brownian relaxation time from the ifas and urphase components using all the data in the examined frequency range (up to about 10 kHz). An alternative analysis could be that only determine how large the frequency shift is (for the same value of the ifas and primer component) at a couple of different frequencies, for example at a fundamental tone and a harmonic.

Systemet tillåter en kvantitativ jämförelse mellan olika vätskors viskositeter. Speciellt viktigt är det att mäta både på grundtonen och på övertoner då detta möjliggör en slags sj älvtest för mätmetodiken och kontroll för modellen som används för att beräkna viskositeten ur mätdata. Viskositeten kan mätas analogt med vad som har beskrivits i uppfinningen i övrigt med den skillnaden att man använder identiska partiklar vid viskositetsmätningar. Frekvensändringar uppstår p.g.a. olika viskositeter. Det är inte endast resonansfrekvensen, fm, som kommer att ändras utan också Ö fm. Metodens fördel jämfört med andra sätt att mäta viskositet är: 0 relativt små vätskemängder som behövs 0 möjligheten att mäta viskositeten lokalt kring partikeln vilket möjliggör detektion av viskositetsgradienter i en vätskevolym Denna viskositetsdetekteringsmetod bygger dock på att partiklarna fortfarande är stabila i de olika vätskoma.The system allows a quantitative comparison between the viscosities of different liquids. It is especially important to measure both on the fundamental tone and on harmonics as this enables a kind of self-test for the measurement methodology and control for the model used to calculate the viscosity from the measurement data. The viscosity can be measured analogously to what has been described in the invention in general, with the difference that identical particles are used in viscosity measurements. Frequency changes occur due to different viscosities. It is not only the resonant frequency, fm, that will change but also Ö fm. The advantage of the method compared to other ways of measuring viscosity is: 0 relatively small amounts of liquid needed 0 the possibility to measure the viscosity locally around the particle which enables the detection of viscosity gradients in a liquid volume However, this viscosity detection method is based on

Uppñnningen begränsas inte till de visade och beskrivna utföringsfonnerna. Modifieringar, ändringar och skillnader inom ramen för de närslutna patentkravens skyddsomfång kan förekomma. 4:11: 20 25 522 170 -- a » - Q en 21 Referenser 1. E. Kneller, in:Magnetism and Metallurgy vol. 1, eds. A.E. Berkowitz and E. Kneller, Academic Press New York (1969) 365. 2. C.P. Bean and J. Livingston, J. Appl. Phys. 30 (1959) 120S. 3. L. Néel, C.R. Acad. Sci. 228 (1949) 664. 4. Brown, W.F., 1963, J. App1.Phys. 34, 1319. 5. Fannin, P.C., Scaife, B.K.P. and Charles, S.W, 1988 J. Magn. Magn. Mater., 72, 95. 6. R. Kötitz, T. Bunte, W. Weitschies, L. Trahms, Superconducting quantum interference device-based magnetic nanoparticle relaxation measurement as a novel tool for the binding specific detection of biological binding reactions, J. Appl. Phys., 81, 8, 4317, 1997. 7. R. Kötítz, H. Matz, L. Trahms, H. Koch, W. Weitschies, T.Rheinlander, W. Semmler, T. Bunte, SQUID based remanence measurements for immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 7, no. 2, 3678-81, 1997. 8. K. Enpuku, T. Minotani, M. Hotta, A. Nakohado, Application of High T., SQUID Magnetometer to Biological Immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 11, No. 1, 661-664, 2001. 9. H. L. Grossman, Y. R. Chemla, Y. Poon, R. Stevens, J. Clarke, and M. D. Alper, Rapid, Sensitive, Selective Detection of Pathogenic Agents using a SQUID Microscope, Eurosensors XIV, 27-30, 2000. 10. Applications of Magnetic Particles in Irmnunoassays, Mary Meza. Ch.22 (pp.303-309) in “Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers” ed. Häfeli, et al. Plenum Press, New York,1997; Lecture at conference in Rostock, Germany September 1996. 11. “The art of electronics”. P. Horowitz and W. Hill, Cambridge Univ. Press, 2” edition (1989). oooo u: ||||| no 522 % 170 22 12. “Design of crystal and other hannonic oscillators", B. Parzen, Wiley-Intersci Publ. (1983) a | | | n..The invention is not limited to the embodiments shown and described. Modifications, changes and differences within the scope of the enclosed patent claims may occur. 4:11: 20 25 522 170 - a »- Q en 21 References 1. E. Kneller, in: Magnetism and Metallurgy vol. 1, eds. A.E. Berkowitz and E. Kneller, Academic Press New York (1969) 365. 2. C.P. Bean and J. Livingston, J. Appl. Phys. 30 (1959) 120S. 3. L. Néel, C.R. Acad. Sci. 228 (1949) 664. 4. Brown, W.F., 1963, J. App1.Phys. 34, 1319. 5. Fannin, P.C., Scaife, B.K.P. and Charles, S.W, 1988 J. Magn. Magn. Mater., 72, 95. 6. R. Kötitz, T. Bunte, W. Weitschies, L. Trahms, Superconducting quantum interference device-based magnetic nanoparticle relaxation measurement as a novel tool for the binding specific detection of biological binding reactions, J Appl. Phys., 81, 8, 4317, 1997. 7. R. Kötítz, H. Matz, L. Trahms, H. Koch, W. Weitschies, T.Rheinlander, W. Semmler, T. Bunte, SQUID based remanence measurements for immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 7, no. 2, 3678-81, 1997. 8. K. Enpuku, T. Minotani, M. Hotta, A. Nakohado, Application of High T., SQUID Magnetometer to Biological Immunoassays, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 11, no. 1, 661-664, 2001. 9. HL Grossman, YR Chemla, Y. Poon, R. Stevens, J. Clarke, and MD Alper, Rapid, Sensitive, Selective Detection of Pathogenic Agents using a SQUID Microscope, Eurosensors XIV, 27 -30, 2000. 10. Applications of Magnetic Particles in Irmnunoassays, Mary Meza. Ch.22 (pp.303-309) in “Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers” ed. Häfeli, et al. Plenum Press, New York, 1997; Lecture at conference in Rostock, Germany September 1996. 11. “The art of electronics”. P. Horowitz and W. Hill, Cambridge Univ. Press, 2 ”edition (1989). oooo u: |||||| no 522% 170 22 12. "Design of crystal and other hannonic oscillators", B. Parzen, Wiley-Intersci Publ. (1983) a | | | n ..

Claims

1. nißa; 10 15 20 25 n o o u vc, -.; -. A method of detecting a change in magnetic response of a magnetic particle provided with an outer layer in a carrier liquid, comprising measuring the characteristic rotation time of said magnetic particle with respect to the influence of said outer layer, characterized by using a measuring method comprising measuring of harmonics of magnetic response, preferably by increasing the amplitude of a time-varying magnetic field sufficiently or by using a sufficiently high constant magnetic field in the time superimposed on the time-varying magnetic field. Method according to claim 1, characterized in that said measuring method involves measuring Brownian relaxation in said carrier liquid under the influence of an external alternating magnetic field. Method according to claim 2, characterized in that said measurement involves measuring in- and / or out-of-phase components of a magnetic susceptibility in the frequency plane. A method according to claim 2, characterized in that said measurement means that when modifying the effective volume of said particles or its interaction with the surrounding liquid, a hydrodynamic volume of the particles changes, which means a change, of the frequency (fm) where a phase component of the magnetic susceptibility has its maximum. ønar »10 15 20 25 10. u n ø | oo. n -. . Method according to claim 2, characterized in that the measurement comprises a relative measurement, wherein changes in a modified particle system are compared with an original system. Method according to Claim 5, characterized in that at least two sample holders and two detector coils are used. Method according to claim 5, characterized in that an external oscillator / frequency generator is arranged, wherein coils are placed in an alternating bridge so that the difference between both detector coils is measured, and that the phase difference between the output current and / or voltage of the frequency generator and a current / voltage over the bridge is measured. Method according to claim 7, characterized in that an amplitude difference between the output current / voltage of the oscillator is measured and compared with an amplitude of the current / voltage in the bridge. Method according to Claim 7, characterized in that the measurement is carried out at one or more different frequencies. Method according to claim 5, characterized in that a noise source, preferably white noise, is used and that the response of the system is analyzed by means of an FFT (Fast Fourrier Transform) analysis of an output signal. Method according to claim 5, characterized in! that a signal difference between said coils is reset. Method according to claim 11, characterized in that said zeroing takes place by mechanically adjusting the position of the respective sample holder or alternatively changing the position of the respective detection coil so that the difference signal is minimized. 13. A method according to claim 11, characterized in that said zeroing takes place by minimizing the signal by applying a certain amount of a magnetic substance in one of the spaces where the sample holders are located, so that the substance makes an extra contribution to the original signal. which can be reset by. 20 l4. Method according to claim 13, characterized in that said magnetic substance exhibits substantially zero magnetic loss (imaginary part = 0) and that a real part of the susceptibility is constant in the frequency range examined. Method according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the method is used in analytical instruments for the analysis of different biomolecules or other compounds. 17. 17. 18. 19. 20. onuu oo n - 522,170 I su - v. 26 molecular fluid. A method according to claim 15, characterized in that said molecules comprise one or more proteins in a liquid solution, such as blood, blood plasma, serum or urine. Method according to claim 16, characterized in that said analyte (molecule 2) is coupled to said particle by interaction with a second molecule (molecule 1), which is coupled to the particle before the start of the analysis. Method according to claim 16, characterized in that molecules that can interact specifically with each other comprise one or ﬂ era of antibody - antigen, receptor - hormone, two complementary single strands of DNA and enzyme - substrate / enzyme - inhibitor. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the magnetic particles are modified by coating the surface with one or more of dextrans, with alkane ethiols with suitable end groups or with certain peptides. Method according to Claim 19, characterized in that the dextran surface (or other suitable intermediate layer) can then be bound in a first molecule, for example an antibody, by means of, for example, cyanobromide activation or by 21. 24. na »nuooo nu | a u u | o I 1 522 170 ø u -. n 27 carboxylic acid activation. An apparatus for performing a method of detecting changes in magnetic response of a magnetic particle provided with an outer layer in a carrier liquid, which method comprises measuring the characteristic rotation time of said magnetic particle with respect to the influence of said outer layer characterized in that the device comprises at least two substantially identical detection coils connected to detection electronics and sample holders for receiving carrier liquid. wherein the device is arranged to perform measurement of harmonics of magnetic response, preferably by increasing the amplitude of a time-varying magnetic field sufficiently or by using a sufficiently high constant magnetic field in the time superimposed on the time-varying magnetic field. . Device according to claim 20, characterized in that said measuring coils and sample holders are placed concentrically and adjusted around its vertical center axis. Device according to claim 22, characterized in that the coils surrounding each sample are electrically phase-shifted relative to each other so that the resonant frequency is determined by the difference between the inductance and resistance of the respective coil. Device according to claim 23, characterized in that the coils are placed in an AC bridge. away; Device according to claim 21, characterized in that an op amplifier is arranged for subtracting two voltages from each other. Device according to claim 21, characterized in that the device comprises a phase locking circuit. Device according to claim 21, characterized in that the device comprises oscillator / frequency generator signals for generating time-varying current to excite the players by means of white noise. Device according to claim 21, characterized in that frequency-dependent information is obtained by an FFI filtering of the response. Device according to claim 21, characterized in that a magnetic sensor is used for detection. Method for determining the amount of molecule a carrier liquid containing magnetic particles comprising the steps of: A. providing particles with a layer which inter- / reacts with the substance to be analyzed, B. Mixing the magnetic particles with the sample to be analyzed with respect to on molecules, C. Fill a sample container with the liquid prepared according to B, oonu nu a S22 170 29 D. Place sample container in detection system, E. Apply an external measuring field over the sample with a certain amplitude and frequency, F. Measure the magnetic response ( both ifas and urphas components) of harmonics of this frequency and possibly a fundamental tone, 5 G. Change frequency and perform measurement again according to D and E, H. Analyze the result by determining a Brownian relaxation time from ifas and urphas components using data in the examined frequency range. Method according to claim 30, characterized in! of, to determine the frequency shift (for the same value of ifase and primer component) at different frequencies. Method according to claims 30-31, characterized in that said molecule consists of a biomolecule. snar;