WO2015044027A1 - Multiplexverfahren für eine magnetische durchflusszytometrie - Google Patents

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WO2015044027A1
WO2015044027A1 PCT/EP2014/069906 EP2014069906W WO2015044027A1 WO 2015044027 A1 WO2015044027 A1 WO 2015044027A1 EP 2014069906 W EP2014069906 W EP 2014069906W WO 2015044027 A1 WO2015044027 A1 WO 2015044027A1
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WO
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magnetic field
magnetic
alternating
magnetoresistive sensor
alternating magnetic
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/069906
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Hayden
Michael Johannes Helou
Mathias Reisbeck
Lukas RICHTER
Tobias ENDNER
Daniela KÜHN
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a magnetic flow cytometer can be used to detect cells and their properties. Initially, superparamag- netic particles are bound by antibodies to the cells to be examined. Subsequently, the magnetically labeled cells are passed through a magnetoresistive sensor and detected by just these.
  • a multiplex method for flow cytometry a plurality of antibodies are provided with different fluorescence markers, in particular fluorescent dyes. By excitation of different fluorescence markers, which each couple to the different antibodies, a multiple labeling and thus a multiple utilization (multiplexing) is made possible.
  • the antibodies are usually directed against certain surface proteins of a cell. After labeling a cell, a sorting according to the surface proteins is thus made possible.
  • a disadvantage of the prior art is that such a fluorescence measurement can only take place in optically transparent media, in particular highly diluted blood. Typically, the proportion of red platelets is reduced by a factor of 600. Moreover, it is disadvantageous in the prior art that the fluorescence measurement requires a complex sample preparation to suppress background fluorescence.
  • the present invention has the object to provide a device for carrying out the method.
  • the object is achieved by a method having the features of independent claim 1.
  • the object is achieved by the independent claim 10.
  • a magnetoresistive sensor is used for detecting magnetically marked cells, with an alternating magnetic field being switched on when a cell is detected by the magnetoresistive sensor.
  • a magnetic alternating field refers to a magnetic field that varies with time.
  • the temporal variation of the alternating magnetic field need not be exclusively periodic.
  • An excitation of the particles simply means an alignment of magnetic dipoles of the particles in a common direction, so that there is a magnetization of the particle.
  • a magnetic particle usually has only two stable directions for aligning the magnetization, which are antiparallel to each other.
  • the magnetization will now show in one of the mentioned stable directions. Due to the temporal change of the alternating magnetic field, the magnetization generally alternates between said two directions.
  • the magnetic response of the particle to the applied alternating magnetic field depends on the frequency or, more generally, on the temporal variability of the magnetic alternating field.
  • the magnetic dipoles of the particle relax in the direction of a so-called easy axis.
  • the easy axis corresponds to one of the mentioned stable directions.
  • the relaxation time is material-specific, so that an assignment of the magnetic particle is made possible by detecting the relaxation time. According to the invention, therefore, by switching on the alternating magnetic field, a Neel -Relaxations horr in a magnetic
  • the magnetization of the particle varies in time.
  • This change in the magnetization is advantageously detected by the magnetoresistive sensor, since the alternating magnetic field is switched according to the invention and thus the Neel -Relaxations pile is made when a cell is detected by the sensor.
  • a cell is only detected by the sensor when it is in its immediate vicinity because a magnetic dipole field of the cell decreases by the cube of the distance to the sensor (magnetic dipole field).
  • the temporal change of the magnetization is material-dependent, so that a second sensor signal, which corresponds to the signal of the sensor during a Neel relaxation measurement, can be assigned a material.
  • the multiplex method according to the invention a multiplex method in a magnetic flow cytometry is made possible.
  • the flow cytometry can be carried out in whole blood, so that no elaborate sample preparation and / or dilution of the blood is necessary.
  • the magnetoresistive sensor for detecting the Neel relaxation has a reaction time which is smaller than the Neel relaxation time. This allows detection of Neel relaxation by the magnetoresistive sensor.
  • Neel magnetic particle relaxation times are in the range of 1 ns to 100 ns. This results in a periodic alternating magnetic field, an advantageous frequency which is at most 100 MHz and at least 1 MHz.
  • the alternating magnetic field is switched on in an extreme value of a first sensor signal of the magnetoresistive sensor, the first sensor signal indicating the detection of a cell.
  • the first sensor signal corresponds to the signal which arises, for example, as a result of a unrolling of a magnetically marked cell via the magnetoresistive sensor.
  • the magnetoresistive sensor comprises at least two giant magnetoresistors (GMR sensors) which form resistors of a Wheatstone half-bridge.
  • GMR sensors giant magnetoresistors
  • the magnetic alternating field is switched on in such an extreme value, in particular in the extreme value occurring first in time. This significantly increases the signal-to-noise ratio of the Neel relaxation measurement.
  • the alternating magnetic field is switched on only for a short period of time.
  • the alternating magnetic field is only switched on as long as the first sensor signal is essentially constant during the short period of time.
  • the short period of Neel relaxation measurement is significantly shorter than the period in which the first sensor signal changes significantly.
  • At least four Neel relaxation measurements are provided. As a result, measurement deviations can be reduced and a plurality of different magnetic particles are detected via a Neel -Relaxations horr.
  • the alternating magnetic field is repeatedly switched on and off.
  • the Neel relaxation measurement is carried out several times, so that advantageously measurement deviations are reduced. It is particularly advantageous to switch the magnetic alternating field on and off at least four times in the four extreme values of the first sensor signal.
  • the alternating magnetic field is realized by switching on and off of a constant magnetic field.
  • the switched-on state allows excitation of the magnetic and / or superparamagnetic particles.
  • the Neel relaxation takes place. If the constant magnetic field is switched on again, the particle is stimulated again. Thereafter, again with the magnetic field switched off, a Neel relaxation becomes saturated, so that excitation and Neel relaxation repeat periodically.
  • Magnetic field results in a magnetic alternating field whose amplitude profile is formed as a square wave.
  • a frequency of the square wave which is in the range of 1 MHz to 100 MHz, is advantageous.
  • a polarization of the magnetic field is changed. This results, for example, in a rectangular oscillation of the alternating magnetic field in which temporally successive square wave signals which correspond to the switched-on state of the constant magnetic field have a phase difference of n.
  • the magnetic alternating field is polarized substantially perpendicular to a flow direction of the cells.
  • a polarization in a direction which is perpendicular to the flow direction and also perpendicular to a normal direction of an upper side of a semiconductor substrate is particularly preferred.
  • the flow direction extends along the semiconductor substrate, wherein the flow cytometry is arranged on a planar upper side of the semiconductor substrate, so that the normal direction is parallel to the normal vector of the upper side.
  • the polarization of the alternating magnetic field is in a plane of the semiconductor substrate and perpendicular to the flow direction.
  • the GMR sensor Due to the mentioned direction of the polarization of the alternating magnetic field, the GMR sensor is in saturation. If now the alternating magnetic field, switched off according to a square wave, the GMR sensor is directly sensitive to the change in the magnetic field of the magnetic particles by the Neel -Relaxation. Thus, the second sensor signal, which corresponds to the signal of the GMR sensor during the Neel -Relaxations horr, uniquely assigned to the Neel -Relaxations horr. Interfering magnetic fields that occur during a phase of saturation of the GMR sensor essentially do not contribute to the second sensor signal. According to a further advantageous embodiment of the invention, a DC magnetic field is used to guide the magnetically marked cells.
  • a guide of the magnetically marked cells is to be understood as meaning a guide along a flow channel of the flow cytometry.
  • a magnetic force acts on the cells, which is superimposed with a tensile force, the tensile force resulting from the prevailing flow of the cells.
  • the cells can advantageously be selectively guided. In particular, this allows an enrichment of the cells and a guide to or via the magnetoresistive sensor.
  • the DC magnetic field is switched off when the magnetic field is switched on.
  • the Neel -Relaxations is not disturbed by the DC magnetic field, so that reduces measurement errors.
  • the magnetic DC and AC field are caused by the same means.
  • the magnetic DC and AC fields are the same magnetic field only in different time phases.
  • the magnetic field is thus characterized by a DC and AC phase, the DC phase corresponds to the DC magnetic field and the change phase to the alternating magnetic field. It is therefore carried out during the change phase, the Neel -Relaxations horr.
  • the cells are guided through the DC magnetic field.
  • a magnitude-maximum amplitude of the magnetic field seen in the same phase is greater than a magnitude amplitude of the field in the change phase.
  • the DC magnetic field is polarized substantially perpendicular to the flow direction.
  • a flow in particular a laminar flow
  • a magnetic force parallel or antiparallel to the flow direction is not superimposed on the cells in the flow direction by a magnetic force parallel or antiparallel to the flow direction and thus disturbed.
  • an alignment or polarization of the DC magnetic field parallel or anti-parallel to the normal direction of the top of the semiconductor substrate is particularly advantageous.
  • the cells can be guided by the action of the DC magnetic field directly over the magnetoresistive sensor, wherein the magnetoresistive sensor is advantageously arranged at the bottom of the flow channel of the flow cytometer.
  • the magnetoresistive sensor is advantageously arranged at the bottom of the flow channel of the flow cytometer.
  • a magnetic flux cytometry multiplexing method comprises a magnetoresistive sensor, a flow channel, and means for generating a magnetic alternating field, said means being configured such that the alternating magnetic field generated by the means excites magnetic particles to at least one Neel relaxation.
  • a flow channel is to be understood as a channel which is used to guide a complex fluid, in particular of
  • the magnetoresistive sensor is arranged in the flow channel such that cells which are marked with magnetic, in particular superparamagnetic, particles are detected by the magnetoresistive sensor.
  • the magnetoresistive sensor is arranged in the flow channel such that cells which are marked with magnetic, in particular superparamagnetic, particles are detected by the magnetoresistive sensor.
  • TMR tunnel magneto resistance
  • Magnetic particles are particles with a magnetic moment, in particular with a magnetic dipole moment.
  • the magnetic particles, in particular superparamagnetic nanoparticles, are arranged on antibodies, wherein the antibodies in turn couple or dock onto surfaces of cells. As a result, the cells are magnetically active and marked.
  • an alternating magnetic field is generated by means of the device, which excites the magnetic particles to a Neel -Relaxation.
  • Neel relaxation a characteristic and material-dependent response occurs for the magnetic particle.
  • a Neel relaxation time of the particle is material-dependent.
  • the device according to the invention therefore makes possible a multiplex method in the case of a magnetic flow cytometry.
  • the magnetoresistive sensor is designed to detect the Neel -Relaxation.
  • only one component is thus provided for detecting the cells and the Neel -Relaxation.
  • the structure of the device is much more compact and simplified.
  • the magnetoresistive sensor for detecting the Neel relaxation must have a switching speed which is greater than the respective Neel relaxation time of the magnetic particles used.
  • the Neel relaxation time is in the range of 1 ns to 100 ns, so that
  • a magnetoresistive sensor comprising at least two GMR sensors, which form two resistors of a Wheatstone half-bridge.
  • a Wheatstone bridge circuit is preferred for the determination of resistances and / or for the determination of a change of resistances.
  • the two GMR sensors are arranged one behind the other with respect to a flow direction of the complex liquid through the flow channel.
  • the device comprises means for generating a magnetic DC field.
  • the direct magnetic field advantageously makes it possible to guide the magnetic marked cells through the flow channel. Preference is given to a homogeneous constant field. Particularly advantageous is a polarization of the DC magnetic field, which is substantially perpendicular to
  • Flow direction is and also a rolling or rolling the magnetically marked cells in the direction of the flow direction by acting on the DC magnetic field allows.
  • the labeled cells are enriched by the DC magnetic field at the bottom of the flow channel.
  • the accumulation on the ground is advantageous, since the cells must be guided directly over the magnetoresistive sensor for detection.
  • the device comprises a control unit, which is designed to switch on the alternating magnetic field and to switch off the magnetic constant field substantially simultaneously when a cell marked with the magnetic particles is detected by the magnetoresistive sensor.
  • a Neel -Relaxations horr the detected cell is made possible by switching on and off an alternating magnetic field. It is particularly advantageous that in the Neel relaxation measurement, which is characterized by the switching of the alternating magnetic field, the DC magnetic field is turned off. As a result, the magnetoresistive sensor alone is sensitive to the alternating magnetic field, so that measurement deviations are reduced. Moreover, the same means for generating the magnetic
  • the device comprises a semiconductor substrate, wherein the flow channel and the magnetoresistive sensor are arranged on an upper side of the semiconductor substrate.
  • the means for generating the magnetic DC and / or alternating field and / or the control unit can be advantageously designed as integrated circuits.
  • the flow channel and / or the magnetoresistive sensor are formed as an integrated circuit.
  • electrically conductive lines are buried along the flow channel in the semiconductor substrate, wherein the lines are arranged so that they are formed when generating an electrical voltage for generating the alternating magnetic field.
  • the control unit regulates the voltage applied to the buried lines. It is particularly advantageous that the DC magnetic field can be generated by the buried lines.
  • Figure 2 illustrates the timing of a first and second sensor signal
  • FIG. 3 shows a second device for carrying out the multiplex process.
  • FIG. 1 shows a side view of a first embodiment of a flow cytometer. 1 shows a semiconductor substrate 16 on the upper side 30 of which a flow channel is introduced or arranged, through which the blood flows along a flow direction 25. A bottom 30 of the flow channel is therefore formed by the upper side 30.
  • the flow direction 25 is parallel to a direction 18 of a Cartesian coordinate system 40, which has two further directions 20, 22.
  • the direction 20 corresponds to the normal direction of the upper side 30.
  • a magnetoresistive sensor 15 is realized by two giant magnetoresistors 14 (GMR sensors) arranged on the surface 30 of the semiconductor substrate 16, the GMR sensors 14 forming the resistors of a Wheatstone half-bridge. Moreover, the two GMR sensors 14 follow one another with respect to the flow direction 25. A polarization 26 of a direct magnetic field is aligned anti-parallel to the normal direction 20. As a result, a tensile force 24 and a magnetic force 26 acts on each cell 2, 8. By virtue of the tensile force 24, the cells 2, 8 are arranged on the upper side 30 or bottom 30 of the flow channel and thus guided directly over the sensor 14. Moreover, the cells are rolling 2, 8 through the joint influence of the two forces 24, 26 via the sensor 15 from.
  • GMR sensors giant magnetoresistors 14
  • FIG. 1 by way of example, two cell types 2, 8 are shown on whose surface different antibodies 4, 10 adhere, couple and / or dock.
  • the two antibodies 4, 10 are provided with different superparamagnetic particles 6, 12.
  • the particles 6, 12 comprise different materials, so that different Neel relaxation times result in a Neel relaxation measurement.
  • the type of antibodies 4, 10 and thus the cell type 2, 8 can be detected.
  • detection of various antibodies 4, 10 on a cell type 2, 8 is also provided. This is made possible, for example, by a plurality of Neel relaxation measurements during the unwinding of the cell 2, 8 via the sensor 15.
  • the DC magnetic field is switched off during the Neel relaxation measurements.
  • a pulsed alternating magnetic field is provided, which is parallel to the direction 20.
  • FIG. 2 illustrates the signal course 104 of a plurality of Neel relaxation measurements, which are carried out according to a device according to FIG.
  • three waveforms 100, 102, 104 are shown, which vary according to the course of time 120.
  • a first sensor signal 100 results when a cell 2, 8 rolls over the magnetoresistive sensor 15.
  • a cell 2, 8 rolls over the sensor so that the first period 110 corresponds to the detection of a cell.
  • the first sensor signal 100 has four extreme values. In each case a positive extreme value 106 for rolling up a cell 2, 8 onto one of the two GMR sensors 14 and in each case a negative extreme value for unrolling the same cell 2, 8 from one The GMR sensors 14.
  • the first sensor signal 100 is slowly variable, ie the typical period 110 is between 0.1 ms and 10 ms.
  • a first extreme value 106 which results from the rolling up of a cell 2, 8 onto the front GMR sensor 14 with respect to the flow direction 25, the alternating magnetic field is switched on parallel to the direction 20.
  • the DC magnetic field is essentially switched off at the same time.
  • An amplitude of the alternating magnetic field follows the signal course 102.
  • the alternating magnetic field is thus formed by a rectangular oscillation 102, in which a constant magnetic field is switched on in the regions 114 and switched off in the regions 116. In regions 114, superparamagnetic particles 6, 12 are excited.
  • FIG. 3 shows a side view of a second embodiment of the device for magnetic flow cytometry.
  • FIG. 3 has the same elements as FIG.
  • the lines 28 are formed parallel to the direction 22 to form an alternating magnetic field.

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Abstract

Es wird ein Multiplexverfahren für eine magnetische Durchflusszytometrie vorgeschlagen, das eine Néel-Relaxationsmessung bei einer magnetischen Durchflusszytometrie ermöglicht.

Description

Beschreibung
Multiplexverfahren für eine magnetische Durchflusszytometrie Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Detektion von Zellen und deren Eigenschaften kann ein magnetisches Durchflusszytometer verwendet werden. Hierbei werden an die zu untersuchenden Zellen zunächst superparamag- netische Partikel durch Antikörper gebunden. Anschließend werden die magnetisch markierten Zellen über einen magnetore- sistiven Sensor geleitet und durch eben diesen erfasst. Nach dem Stand der Technik wird bei einem Multiplexverfahren für eine Durchflusszytometrie eine Mehrzahl von Antikörpern mit verschiedenen Fluoreszenzmarkern, insbesondere mit Fluoreszenzfarbstoffen, versehen. Durch Anregung verschiedener Fluoreszenzmarker, die jeweils an die unterschiedlichen Anti- körper koppeln, wird eine mehrfache Markierung und somit eine Mehrfachausnutzung (Multiplexing) ermöglicht. Hierbei sind die Antikörper meist gegen bestimmte Oberflächenproteine einer Zelle gerichtet. Nach der Markierung einer Zelle wird somit eine Sortierung nach den Oberflächenproteinen ermög- licht. Nachteilig am Stand der Technik ist, dass eine solche Fluoreszenzmessung nur in optisch transparenten Medien, insbesondere hochverdünntes Blut, erfolgen kann. Typischerweise ist hierbei der Anteil roter Blutplättchen um ein 600-faches reduziert. Überdies ist am Stand der Technik nachteilig, dass die Fluoreszenzmessung eine aufwendige Probenvorbereitung bedingt um Hintergrundfloreszenzen zu unterdrücken.
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu ver- meiden und ein Multiplexverfahren für eine magnetische Durch- flusszytometrie anzugeben. Zudem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 10 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausge- staltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Multiplexverfahren für eine magnetische Durchflusszytometrie wird ein magnetoresistiver Sensor zur Erfassung von magnetisch markierten Zellen verwendet, wo- bei beim Erfassen einer Zelle durch den magnetoresistiven Sensor ein magnetisches Wechselfeld eingeschaltet wird.
Erfindungsgemäß werden durch ein Einschalten des magnetischen Wechselfeldes magnetische und/oder superparamagnetische Par- tikel bzw. Nanopartikel , die an einer Oberfläche von Zellen durch Antikörper angehaftet sind, angeregt. Generell bezeichnet ein magnetisches Wechselfeld ein Magnetfeld, das zeitlich variiert. Insbesondere muss die zeitliche Variation des magnetischen Wechselfeldes nicht ausschließlich periodisch sein.
Eine Anregung der Partikel bedeutet schlicht eine Ausrichtung von magnetischen Dipolen der Partikel in eine gemeinsame Richtung, so dass sich eine Magnetisierung des Partikels ergibt. Typischerweise weist ein magnetisches Partikel auf- grund seiner magnetischen Anisotropie meist nur zwei stabile Richtungen für die Ausrichtung der Magnetisierung auf, die antiparallel zueinander sind. Durch das Einschalten des magnetischen Wechselfeldes wird nun die Magnetisierung in einer der genannten stabilen Richtungen zeigen. Durch die zeitliche Änderung des magnetischen Wechselfeldes wechselt die Magnetisierung im Allgemeinen zwischen den genannten zwei Richtungen. Generell hängt die magnetische Response des Partikels auf das anliegende magnetische Wechselfeld von der Frequenz oder allgemeiner von der zeitlichen Variabilität des magneti- sehen Wechselfeldes ab. Bei einer im Vergleich zu einer Relaxationszeit der Magnetisierung langsamen Änderung des magnetischen Wechselfeldes relaxieren die magnetischen Dipole des Partikels in Richtung einer sogenannten leichten Achse. Hier- bei entspricht die leichte Achse einer der genannten stabilen Richtungen. Die Relaxationszeit ist materialspezifisch, so dass durch ein Erfassen der Relaxationszeit eine Zuordnung des magnetischen Partikels ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird somit durch das Einschalten des magnetischen Wechselfeldes eine Neel -Relaxationsmessung bei einer magnetischen
Durchflusszytometrie ermöglicht.
Durch die zeitliche Änderung des magnetischen Wechselfeldes variiert auch die Magnetisierung des Partikels zeitlich. Diese Veränderung der Magnetisierung wird vorteilhafterweise durch den magnetoresistiven Sensor erfasst, da das magnetische Wechselfeld erfindungsgemäß eingeschalten und somit die Neel -Relaxationsmessung vorgenommen wird, wenn eine Zelle durch den Sensor erfasst wird. Eine Zelle wird nur dann vom Sensor erfasst, wenn sie sich in seiner unmittelbaren Umgebung befindet, da ein magnetisches Dipolfeld der Zelle mit der dritten Potenz des Abstandes zum Sensor abnimmt (magnetisches Dipolfeld) . Die zeitliche Veränderung der Magnetisie- rung ist materialabhängig, so dass einem zweiten Sensorsignal, das dem Signal des Sensors bei einer Neel-Relaxations- messung entspricht, ein Material zugeordnet werden kann.
Unterschiedliche magnetische Partikel, die über verschiedene Antikörper an die Zelle gebunden sind, werden somit durch das erfindungsgemäße Multiplexverfahren erkannt. Dadurch wird erfindungsgemäß ein Multiplexverfahren bei einer magnetischen Durchflusszytometrie ermöglicht. Überdies kann die Durch- flusszytometrie im Vollblut erfolgen, so dass keine aufwendi- gen Probenvorbereitung und/oder eine Verdünnung des Blutes nötig sind.
Vorteilhafterweise weist der magnetoresistive Sensor zur Erfassung der Neel -Relaxation eine Reaktionszeit auf, die klei- ner ist als die Neel -Relaxationszeit . Dadurch wird eine Erfassung der Neel -Relaxation durch den magnetoresistiven Sensor ermöglicht. Typischerweise liegen Neel -Relaxationszeiten von magnetischen Partikeln im Bereich von 1 ns bis 100 ns . Dadurch ergibt sich bei einem periodischen magnetischen Wechselfeld eine vorteilhafte Frequenz, die höchstens 100 MHz und wenigstens 1 MHz beträgt . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das magnetische Wechselfeld in einem Extremwert eines ersten Sensorsignales des magnetoresistiven Sensors eingeschaltet, wobei das erste Sensorsignal das Erfassen einer Zelle angibt. Das erste Sensorsignal entspricht dem Signal, das beispielsweise durch ein Abrollen einer magnetisch markierten Zelle über den magnetoresistiven Sensor entsteht. Vorteilhafterweise umfasst der magnetoresistive Sensor wenigstens zwei Rie- senmagnetowiderstände (GMR-Sensoren) , die Widerstände einer Wheatstone-Halbrücke bilden. Dadurch ergibt sich beim Überrollen einer Zelle ein erstes Sensorsignal, dessen Amplitude vier Extremwerte aufweist, wobei die Vorzeichen der Extremwerte mit dem Verlauf des Sensorsignals alternieren. Vorteilhafterweise wird in einem solchen Extremwert, insbesondere im zeitlich zuerst auftretenden Extremwert, das magnetische Wechselfeld eingeschaltet. Dadurch wird das Signal- zu-Rausch-Verhältnis der Neel -Relaxationsmessung signifikant erhöht .
Vorteilhafterweise wird das magnetische Wechselfeld nur für einen kurzen Zeitraum eingeschaltet. Hierbei ist gemeint, dass das magnetische Wechselfeld nur solange eingeschaltet wird, solange das erste Sensorsignal im Wesentlichen während des kurzen Zeitraumes konstant ist. Mit anderen Worten, der kurze Zeitraum der Neel -Relaxationsmessung ist wesentlich kürzer als der Zeitraum in dem sich das erste Sensorsignal merklich ändert. Typischerweise liegen zwischen den zwei genannten Zeiträumen drei Größenordnungen.
Überdies sind aufgrund der vier Extremwerte des ersten Sensorsignals wenigstens vier Neel -Relaxationsmessungen vorgesehen. Dadurch können Messabweichungen reduziert werden und zu- dem eine Mehrzahl von verschiedenen magnetischen Partikeln über eine Neel -Relaxationsmessung erfasst werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- dung wird das magnetische Wechselfeld wiederholt ein- und ausgeschaltet .
Dadurch wird die Neel -Relaxationsmessung mehrfach ausgeführt, so dass vorteilhafterweise Messabweichungen reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist es das magnetische Wechselfeld wenigstens viermal in den vier Extremwerten des ersten Sensorsignals ein- und wieder auszuschalten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das magnetische Wechselfeld durch ein Ein- und Ausschalten eines konstanten Magnetfeldes realisiert.
Dadurch ergibt sich ein gepulstes Magnetfeld, das zwischen dem ein- und ausgeschalteten Zustand wechselt. Vorteilhafter- weise ermöglicht der eingeschaltete Zustand eine Anregung der magnetischen und/oder superparamagnetischen Partikel. In den Zeitabschnitten, in denen das konstante Magnetfeld ausgeschaltet ist, findet dann vorteilhafterweise die Neel-Re- laxation statt. Wird das konstante Magnetfeld wieder einge- schaltet, so wird das Partikel wieder angeregt. Danach findet wieder bei abgeschaltetem Magnetfeld eine Neel-Relaxation satt, so dass sich Anregung und Neel-Relaxation periodisch wiederholen . Durch das abwechselnde Ein- und Ausschalten des konstanten
Magnetfeldes ergibt sich ein magnetisches Wechselfeld, dessen Amplitudenverlauf als eine Rechteckschwingung ausgebildet ist. Hierbei ist eine Frequenz der Rechteckschwingung, die im Bereich von 1 MHz bis 100 MHz liegt, vorteilhaft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Polarisation des magnetischen Feldes gewechselt. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine Rechteckschwingung des magnetischen Wechselfeldes, bei der zeitlich aufeinander folgende Recktecksignale, die dem eingeschalteten Zustand des konstanten Magnetfeldes entsprechen, einen Phasenunterschied von n aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das magnetische Wechselfeld im Wesentlichen senkrecht zu einer Durchflussrichtung der Zellen polarisiert.
Dadurch wird vorteilhafterweise eine Strömung der Zellen in Durchflussrichtung nicht durch eine zur Durchflussrichtung parallelen oder antiparallelen magnetischen Kraft überlagert uns somit gestört.
Besonders bevorzugt ist eine Polarisation in einer Richtung, die senkrecht zur Durchflussrichtung und zudem senkrecht zu einer Normalenrichtung einer Oberseite eines Halbleitersubstrats ist. Hierbei erstreckt sich die Durchflussrichtung entlang des Halbleitersubstrats, wobei die Durchflusszytomet- rie auf einer ebenen Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist, so dass die Normalenrichtung parallel zum Normalenvektor der Oberseite ist. Mit anderen Worten, die Polarisation des magnetischen Wechselfeldes liegt in einer Ebene des Halbleitersubstrates und senkrecht zur Durchflussrichtung .
Durch die genannte Richtung der Polarisation des magnetischen Wechselfeldes ist der GMR-Sensor in Sättigung. Wird nun das magnetische Wechselfeld, gemäß einer Rechteckschwingung abgeschaltet, so ist der GMR-Sensor unmittelbar sensitiv auf die Änderung des Magnetfeldes der magnetischen Partikel durch die Neel -Relaxation . Somit kann das zweite Sensorsignal, das dem Signal des GMR-Sensors während der Neel -Relaxationsmessung entspricht, eindeutig der Neel -Relaxationsmessung zugeordnet werden. Störende Magnetfelder, die während einer Phase der Sättigung des GMR-Sensors auftreten, tragen im Wesentlichen nicht zum zweiten Sensorsignal bei . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein magnetisches Gleichfeld zur Führung der magnetisch markierten Zellen verwendet.
Hierbei ist unter einer Führung der magnetisch markierten Zellen eine Führung entlang eines Durchflusskanals der Durch- flusszytometrie zu verstehen. Durch ein anliegendes magnetisches Gleichfeld wirkt eine magnetische Kraft auf die Zellen, die sich mit einer Zugkraft überlagert, wobei die Zugkraft aus der vorherrschenden Strömung der Zellen resultiert. Dadurch können die Zellen vorteilhafterweise gezielt geführt werden. Insbesondere wird hierdurch eine Anreicherung der Zellen und eine Führung zum oder über den magnetoresistiven Sensor ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das magnetische Gleichfeld bei eingeschaltetem magnetischen Wechselfelde ausgeschaltet.
Dadurch wird die Neel -Relaxationsmessung nicht durch das magnetische Gleichfeld gestört, so dass sich Messabweichungen reduzieren. Überdies ist vorgesehen, dass das magnetische Gleich- und Wechselfeld durch dieselben Mittel hervorgerufen werden. Mit anderen Worten, es handelt sich bei dem magnetischen Gleich- und Wechselfeld um dasselbe magnetische Feld nur in verschiedenen zeitlichen Phasen. Das magnetische Feld ist somit durch eine Gleich- und Wechselphase gekennzeichnet, wobei die Gleichphase dem magnetischen Gleichfeld und die Wechselphase dem magnetischen Wechselfeld entspricht. Es wird daher während der Wechselphase die Neel -Relaxationsmessung durchgeführt. Während der Gleichphase werden die Zellen durch das magnetische Gleichfeld geführt. Hierbei ist zudem vorgesehen, dass eine betragsmäßig maximale Amplitude des magneti- sehen Feldes in der Gleichphase größer ist als eine betragsmäßige Amplitude des Feldes in der Wechselphase. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das magnetische Gleichfeld im Wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung polarisiert. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Strömung, insbesondere eine laminare Strömung, der Zellen in Durchflussrichtung nicht durch eine zur Durchflussrichtung parallelen oder antiparallelen magnetischen Kraft überlagert und somit gestört. Besonders vorteilhaft ist eine Ausrichtung bzw. eine Polarisation des magnetischen Gleichfeldes parallel oder antiparallel zur Normalenrichtung der Oberseite des Halbleitersubstrats. Dadurch wirken zwei im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehende Kräfte auf eine Zelle. Zum einen wirkt die Zugkraft, verursacht durch die Strömung und zum anderen die magnetische Kraft, die durch das magnetische Gleichfeld verursacht wird. Dies führt vorteilhafterweise zu einer Anreicherung der Zellen an einem Boden des Durchflusskanals des Durchflusszytometer und zugleich zu einem definierten Abrol- len der Zellen über den magnetoresistiven Sensor. Ein Abrollen der Zellen in Durchflussrichtung ist durch das Wirken der genannten Kräfte bevorzugt. Ein Abrollen der Zellen über den magnetoresistiven Sensor ermöglicht die Neel-Relaxations- messung für eine Mehrzahl von magnetischen Partikeln, die sich an verschiedenen Stellen einer Oberfläche der Zelle befinden .
Vorteilhafterweise können die Zellen durch das Wirken des magnetischen Gleichfeldes unmittelbar über den magnetoresis- tiven Sensor geführt werden, wobei der magnetoresistive Sensor vorteilhafterweise am Boden des Durchflusskanals des Durchflusszytometers angeordnet ist. Dies ist von Vorteil, da das magnetische Feld eines magnetischen Dipols mit der dritten Potenz des Abstandes abnimmt und somit das Erfassen der Zellen durch den Sensor mit steigendem Abstand der Zellen vom Sensor erschwert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines
Multiplexverfahrens bei einer magnetischen Durchflusszytomet- rie umfasst einen magnetoresistiven Sensor, einen Durchflusskanal und Mittel zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfel- des, wobei die genannten Mittel derart ausgebildet sind, dass das durch die Mittel erzeugte magnetische Wechselfeld magnetische Partikel zu wenigstens einer Neel -Relaxation anregt.
Unter einem Durchflusskanal ist ein Kanal zu verstehen, der zur Führung einer komplexen Flüssigkeit, insbesondere von
Blut, ausgebildet ist. Hierbei ist der magnetoresistive Sensor in dem Durchflusskanal derart angeordnet, dass Zellen, die mit magnetischen, insbesondere superparamagnetischen, Partikeln markiert sind, durch den magnetoresistiven Sensor erfasst werden. Vorteilhafterweise ist der magnetoresistive
Sensor bezogen auf eine Richtung der vorherrschenden Gravitation auf dem Boden des Durchflusskanals angeordnet. Insbesondere ist der magnetoresistive Sensor der Vorrichtung ein Riesenmagnetowiderstand (GMR-Sensor, GMR = Giant Magneto Resistance) , ein Tunnelmagnetowiderstand (TMR-Sensor,
TMR = Tunnel Magneto Resistance) oder ein Anisotroper
Magnetowiderstand (AMR-Sensor = Anisotroper Magnetowiderstand) . Unter magnetischen Partikeln sind Partikel mit einem magnetischen Moment, insbesondere mit einem magnetischen Dipolmoment, zu verstehen. Die magnetischen Partikel, insbesondere superparamagnetische Nanopartikel , werden an Antikörpern angeordnet, wobei die Antikörper wiederum auf Oberflächen von Zellen koppeln bzw. andocken. Dadurch sind die Zellen magnetisch aktiv und markiert.
Erfindungsgemäß wird durch Mittel der Vorrichtung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das die magnetischen Partikel zu einer Neel -Relaxation anregt. Bei der Neel -Relaxation tritt eine für das magnetische Partikel charakteristische und materialabhängige Response auf. Insbesondere ist eine Neel-Rela- xationszeit des Partikels materialabhängig. Somit gelingt durch die Neel -Relaxation eine Bestimmung von verschiedenen Arten von magnetischen Partikeln. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird daher ein Multiplexverfahren bei einer magnetischen Durchflusszytometrie ermöglicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der magnetoresistive Sensor zur Erfassung der Neel -Relaxation ausgebildet . Vorteilhafterweise ist somit zur Erfassung der Zellen und der Neel -Relaxation nur ein Bauteil vorgesehen. Dadurch wird der Aufbau der Vorrichtung wesentlich kompakter und vereinfacht. Überdies muss der magnetoresistive Sensor zur Erfassung der Neel -Relaxation eine Schaltgeschwindigkeit aufweisen, die größer ist als die jeweilige Neel -Relaxationszeit der verwendeten magnetischen Partikel. Typischerweise liegt die Neel- Relaxationszeit im Bereich von 1 ns bis 100 ns, so dass
Schaltgeschwindigkeiten kleiner gleich 1 ns von Vorteil sind. Besonders vorteilhaft ist ein magnetoresistiver Sensor, der wenigstens zwei GMR-Sensoren umfasst, die zwei Widerstände einer Wheatstone-Halbrücke bilden. Eine Wheatstone-Brücken- schaltung ist für die Bestimmung von Widerständen und/oder für die Bestimmung einer Änderung von Widerständen bevorzugt. Vorteilhafterweise sind die zwei GMR-Sensoren bezüglich einer Durchflussrichtung der komplexen Flüssigkeit durch den Durchflusskanal hintereinander angeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- dung umfasst die Vorrichtung Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes.
Durch das magnetische Gleichfeld wird vorteilhafterweise eine Führung der magnetischen markierten Zellen durch den Durch- flusskanal ermöglicht. Bevorzugt ist ein im homogenes Gleichfeld. Besonders vorteilhaft ist eine Polarisation des magnetischen Gleichfeldes, die im Wesentlichen senkrecht zur
Durchflussrichtung ist und zudem ein Rollen bzw. ein Abrollen der magnetisch markierten Zellen in Richtung der Durchflussrichtung durch ein Wirken des magnetischen Gleichfeldes ermöglicht. Überdies werden die markierten Zellen durch das magnetische Gleichfeld am Boden des Durchflusskanals angerei - chert . Die Anreicherung am Boden ist von Vorteil, da die Zellen unmittelbar über den magnetoresistiven Sensor zur Erfassung geführt werden müssen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das magnetische Wechselfeld einzuschalten und im Wesentlichen zeitgleich das magnetische Gleichfeld auszuschalten, wenn eine mit den magnetischen Partikeln markierte Zelle durch den magnetoresistive Sensor erfasst wird.
Vorteilhafterweise wird durch das Ein- und Ausschalten eines magnetischen Wechselfeldes eine Neel -Relaxationsmessung der erfassten Zelle ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist, dass bei der Neel-Relaxationsmessung, die durch das Einschalten des magnetischen Wechselfeldes gekennzeichnet ist, das magnetische Gleichfeld ausgeschaltet wird. Dadurch ist der magnetoresistive Sensor allein auf das magentische Wechselfeld sensitiv, so dass Messabweichungen reduziert werden. Überdies können dieselben Mittel zur Erzeugung des magnetischen
Gleich- und Wechselfeldes herangezogen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Halbleitersubstrat, wobei auf einer Oberseite des Halbleitersubstrates der Durchflusskanal und der magnetoresistive Sensor angeordnet sind.
Durch die Anordnung der Durchflusszytometrie auf der Oberseite eines Halbleitersubstrates können die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Gleich- und/oder Wechselfeldes und/oder die Steuereinheit vorteilhafterweise als integrierte Schaltungen ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind auch der Durchflusskanal und/oder der magnetoresistive Sensor als integrierte Schaltung ausgebildet. Insbesondere können vorteil- hafterweise bekannte Prozess-Verfahren der Mikrosystemtechnik zur Herstellung der Vorrichtung eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind entlang des Durchflusskanals im Halbleitersubstrat elektrisch leitende Leitungen vergraben, wobei die Leitungen so angeordnet sind, dass sie beim Anlegen einer elektrischen Spannung zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes ausgebildet sind .
Durch Anlegen einer Spannung wird durch den Stromfluss in den Leitungen ein Magnetfeld erzeugt. Hierbei kann vorteilhafterweise die zeitliche Variabilität des erzeugten Magnetfeldes durch die Spannung bestimmt werden. Somit kann durch die ver- grabenen Leitungen ein magnetisches Wechselfeld erzeugt werden, das zu einer Neel-Relaxation der magnetischen Partikel führt. Vorteilhafterweise regelt die Steuereinheit die Spannung die an den vergrabenen Leitungen anliegt. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die vergrabenen Leitungen auch das magnetische Gleichfeld erzeugt werden kann. Durch die Vergra- bung der Leitungen in dem Halbleitersubstrat stören diese nicht die Strömung der komplexen Flüssigkeit, insbesondere des Blutes, im Durchflusskanal. Mit anderen Worten, die Leitungen befinden sich bezüglich einer Normalenrichtung der Oberseite des Halbleitersubstrates unterhalb des Durchflusskanals .
Vorteilhaft sind Leitungen, die entlang des Durchflusskanals verlaufen. Hierbei ist eine Längsausdehnung der Leitungen entlang der Durchflussrichtung von Vorteil, die größer ist als alle Ausdehnungen der Leitungen senkrecht zur Durchflussrichtung. Somit verlaufen die Leitungen rohrförmig entlang des Durchflusskanals. Hierbei ist zudem ein konstanter Abstand zwischen den einzelnen Leitungen entlang des Durch- flusskanals vorgesehen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Aus- führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung beschrieben, in der Figur 1 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des Multi- plexverfahrens zeigt;
Figur 2 den zeitlichen Verlauf eines ersten und zweiten Sensorsignals verdeutlicht;
Figur 3 eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des Multi- plexverfahrens darstellt.
Gleichartige Elemente werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. In Figur 1 ist eine seitliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Durchflusszytometers gezeigt. Hierbei zeigt Figur 1 ein Halbleitersubstrat 16 auf dessen Oberseite 30 ein Durchflusskanal eingebracht bzw. angeordnet ist, durch den das Blut entlang einer Durchflussrichtung 25 fließt. Ein Bo- den 30 des Durchflusskanals ist daher durch die Oberseite 30 ausgebildet. Die Durchflussrichtung 25 ist parallel zu einer Richtung 18 eines Kartesischen Koordinatensystems 40, das noch zwei weitere Richtungen 20, 22 aufweist. Die Richtung 20 entspricht hierbei der Normalenrichtung der Oberseite 30.
Ein magnetoresistiver Sensor 15 ist durch zwei auf der Oberfläche 30 des Halbleitersubstrats 16 angeordnete Riesen- magnetowiderstände 14 (GMR-Sensoren) realisiert, wobei die GMR-Sensoren 14 die Widerstände einer Wheatstone-Halbrücke bilden. Überdies folgen die zwei GMR-Sensoren 14 bezüglich der Durchflussrichtung 25 aufeinander. Eine Polarisation 26 eines magnetischen Gleichfeldes ist antiparallel zur Normalenrichtung 20 ausgerichtet. Dadurch wirkt eine Zugkraft 24 und eine magnetische Kraft 26 auf jede Zelle 2, 8. Durch die Zugkraft 24 werden die Zellen 2, 8 an der Oberseite 30 bzw. am Boden 30 des Durchflusskanals angeordnet und somit unmittelbar über den Sensor 14 geführt. Überdies rollen die Zellen 2, 8 durch den gemeinsamen Einfluss der zwei genannten Kräfte 24, 26 über den Sensor 15 ab.
In Figur 1 sind exemplarisch zwei Zellarten 2, 8 dargestellt an deren Oberfläche verschiedene Antikörper 4, 10 anhaften, ankoppeln und/oder andocken. Die zwei Antikörper 4, 10 sind mit verschiedenen superparamagnetischen Partikeln 6, 12 versehen. Die Partikel 6, 12 umfassen verschiedene Materialien, so dass sich bei einer Neel-Relaxationsmessung unterschiedli- che Neel -Relaxationszeiten 108 ergeben. Dadurch kann die Art der Antikörper 4, 10 und somit die Zellenart 2, 8 erfasst werden. Überdies ist eine Erfassung von verschiedenen Antikörpern 4, 10 an einer Zellenart 2, 8 auch vorgesehen. Dies wird beispielsweise durch eine Mehrzahl von Neel-Relaxa- tionsmessungen während des Abrollens der Zelle 2, 8 über den Sensor 15 ermöglicht.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird das magnetische Gleichfeld während der Neel -Relaxationsmessungen ausge- schaltet. Zur Neel-Relaxationsmessung ist ein gepulstes magnetisches Wechselfeld vorgesehen, das parallel zur Richtung 20 ist. Sind die Neel -Relaxationsmessungen für eine Zelle 2, 8 abgeschlossen, so wird das magnetische Gleichfeld wieder zur Führung der Zellen 2, 8 eingeschaltet.
Figur 2 verdeutlicht den Signalverlauf 104 von einer Mehrzahl von Neel -Relaxationsmessungen, die gemäß einer Vorrichtung nach Figur 1 ausgeführt werden. Hierbei sind drei Signalverläufe 100, 102, 104 dargestellt, die gemäß dem Verlauf der Zeit 120 variieren. Ein erstes Sensorsignal 100 ergibt sich beim Abrollen einer Zelle 2, 8 über den magnetoresistiven Sensor 15. In einem ersten Zeitraum 110 rollt eine Zelle 2, 8 über dem Sensor, so dass der erste Zeitraum 110 dem Erfassen einer Zelle entspricht. Im ersten Zeitraum 110 weist das ers- te Sensorsignal 100 vier Extremwerte auf. Jeweils ein positiver Extremwert 106 für ein Aufrollen einer Zelle 2, 8 auf einen der zwei GMR-Sensoren 14 und jeweils ein negativer Extremwert für ein Abrollen der selbigen Zelle 2, 8 von einem der GMR-Sensoren 14. Das erste Sensorsignal 100 ist langsam veränderlich, d.h. der typische Zeitraum 110 liegt zwischen 0,1 ms und 10 ms . In einem ersten Extremwert 106, der aus dem Aufrollen einer Zelle 2, 8 auf den bezüglich der Durchflussrichtung 25 vorderen GMR-Sensor 14 resultiert, wird das magnetische Wechselfeld parallel zur Richtung 20 eingeschaltet. Hierbei wird im Wesentlichen zeitgleich das magnetische Gleichfeld ausge- schaltet. Eine Amplitude des magnetischen Wechselfeldes folgt dem Signalverlauf 102. Das magnetische Wechselfeld wird somit durch eine Rechteckschwingung 102 ausgebildet, bei der ein konstantes Magnetfeld in den Bereichen 114 ein- und in den Bereichen 116 ausgeschaltet wird. In den Bereichen 114 werden superparamagnetische Partikel 6, 12 angeregt. In den Bereichen 116 in denen das konstante Magnetfeld abschaltet ist, findet eine Neel-Relaxation der Partikel statt. Dies führt zu einem Sensorsignal 104, das wiederum durch den Sensor 15 er- fasst wird. Eine Neel-Relaxation eines superparamagnetischen Partikels führt zu einem Signalverlauf 108. An dem materialspezifischen Abfall 108 des Signalverlaufes 104 können nun verschiedene superparamagnetische Partikel erkannt werden. Dadurch wird ein Multiplexverfahren für eine magnetische Durchflusszytometrie ermöglicht.
Ein zweiter Zeitraum 112 in dem das magnetische Wechselfeld insgesamt eingeschaltet ist, ist wesentlich kleiner als der erste Zeitraum 110 in dem das Überrollen der Zelle vollständig erfasst wird. Typischerweise liegt der zweite Zeitraum im Bereich von 1 ns bis 100 ns . Vorgesehen ist ein erster Zeitraum 110 der wenigstens drei Größenordnungen größer ist als der zweite Zeitraum 112. Dadurch können wenigstens zehn Neel- Relaxationsmessungen durchgeführt werden. Figur 3 zeigt eine seitliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur magnetischen Durchflusszytometrie. Hierbei weist Figur 3 dieselben Elemente wie Figur 1 auf. Im Unterschied zu Figur 1 ist in der hier dargestellten Ausführungsform eine Mehrzahl von Leitungen 28 innerhalb des Halbleitersubstrats 16 vergraben. Hierbei sind die Leitungen 28 zur Bildung eines magnetischen Wechselfeldes parallel zur Richtung 22 ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1. Multiplexverfahren für eine magnetische Durchflusszytomet- rie, bei dem ein magnetoresistiver Sensor (15) zur Erfassung (100) von magnetisch markierten Zellen (2, 8) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen einer Zelle (2, 8) durch den magnetoresistiven Sensor (15) ein magnetisches Wechselfeld (102) eingeschaltet wird.
2. Multiplexverfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das magnetische Wechselfeld (102) in einem Extremwert (106) eines ersten Sensorsignales (100) des magnetoresistiven Sensors (15) eingeschaltet wird, wobei das erste Sensorsignal (100) das Erfassen einer Zelle (2, 8) angibt.
3. Multiplexverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das magnetische Wechselfeld (102) wiederholt ein- und ausgeschaltet wird.
4. Multiplexverfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, bei dem das magnetische Wechselfeld (102) durch ein Ein- und Ausschalten eines konstanten Magnetfeldes (114) realisiert wird.
5. Multiplexverfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, bei dem eine magnetische Polarisation des magnetischen Wechselfeldes (102) wechselt.
6. Multiplexverfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprü- che, bei dem das magnetische Wechselfeld (102) im Wesentlichen senkrecht zu einer Durchflussrichtung (25) der Zellen (2, 8) polarisiert ist.
7. Multiplexverfahren gemäß einem der vorangegangen Ansprü- che, bei dem ein magnetisches Gleichfeld zur Führung der magnetisch markierten Zellen (2, 8) verwendet wird.
8. Multiplexverfahren nach Anspruch 7, bei dem das magnetische Gleichfeld bei eingeschaltetem magnetischen Wechselfeld (102) ausgeschaltet ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem das magnetische Gleichfeld im Wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung (25) der Zellen (2, 8) polarisiert ist.
10. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Multiplexverfah- rens bei einer magnetischen Durchflusszytometrie mit einem magnetoresistiven Sensor (15) einem Durchflusskanal und mit Mittel zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes (102), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart ausbildet sind, dass das durch die Mittel erzeugte magnetische Wechsel- feld (102) magnetische Partikel (6, 12) zu wenigstens einer Neel -Relaxation (108) anregt.
11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetoresistive Sensor (15) zur Erfassung der Neel- Relaxation (108) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11 mit Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes.
13. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 12 mit einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das magnetische Wechselfeld (102) einzuschalten und im Wesentlichen zeitgleich das magnetische Gleichfeld auszuschalten, wenn eine mit den magnetischen Partikeln (6, 12) markierte Zelle (2, 8) durch den mag- netoresistive Sensor (15) erfasst wird.
14. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche mit einem Halbleitersubstrat (16), wobei auf einer Oberseite (30) des Halbleitersubstrates (16) der Durchflusskanal und der magnetoresistive Sensor (15) angeordnet sind.
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Durchflusskanals im Halbleitersubstrat (16) elektrisch leitende Leitungen (28) vergraben sind, wobei die Leitungen (28) so angeordnet sind, dass sie beim Anlegen einer elektrischen Spannung zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes (102) ausgebildet sind.
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