弱磁信号检测装置
阅读：523发布：2023-01-21
专利汇可以提供弱磁信号检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及弱磁 信号 检测装置。一种弱磁信号检测装置，可用于检测 试纸 条上的弱磁信号，所述弱磁信号检测装置包括承载部件和浮动式 探头 ，所述承载部件上设有卡槽，所述卡槽用于固定所述试纸条；其中，所述浮动式探头与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性 接触 、并且通过与所述试纸条相对平行运动而检测所述试纸条上的磁信号。通过设置浮动式探头，使得在利用测试探头对试纸条进行弱磁检测时，测试探头弹性接触的与试纸条进行相对运动，进而提升对试纸条上弱磁信号检测的 精度 及灵敏度。，下面是弱磁信号检测装置专利的具体信息内容。
1.一种弱磁信号检测装置，用于检测试纸条上的弱磁信号，其特征在于，所述弱磁信号检测装置包括承载部件和浮动式探头，所述承载部件上设有卡槽，所述卡槽用于固定所述试纸条；
其中，所述浮动式探头与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触、并且通过与所述试纸条相对平移而检测所述试纸条上的磁信号。
2.根据权利要求1所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述弱磁信号检测装置用于检测承载有磁性纳米颗粒的试纸条上的弱磁信号，所述弱磁检测装置进一步包括磁体，所述磁体用于产生磁化所述磁性纳米颗粒的磁场；
其中，所述浮动式探头被配置为检测所述试纸条上的所述磁性纳米颗粒在被磁化后所产生的磁信号。
3.根据权利要求2所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述磁性纳米颗粒是超顺磁性纳米颗粒。
4.根据权利要求1所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述浮动式探头进一步包括至少一个磁阻传感器元件，所述至少一个磁阻传感器元件与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触并通过与所述试纸条的相对平移而检测所述试纸条上的磁信号。
5.根据权利要求4所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述至少一个磁阻传感器元件是下列中的一个或多个：隧道磁电阻磁传感器元件、巨磁阻磁传感器元件、各向异性磁阻传感器元件。
6.根据权利要求4所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述浮动式探头进一步包括弹性组件，所述至少一个磁阻传感器元件被固定地设置在所述弹性组件上；
其中，当所述磁阻传感器元件与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触时，所述弹性组件处于压缩状态。
7.根据权利要求6所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述弱磁信号检测装置进一步包括至少两个挡板，所述浮动式探头进一步包括探头固定板，所述弹性组件通过所述探头固定板与所述至少一个磁阻传感器元件固定连接；
其中，所述至少两个挡板分别被固定地设置在所述探头固定板的两侧，以限定所述探头固定板的平移轨迹。
8.根据权利要求1所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述弱磁信号检测装置进一步包括：
动力装置，所述动力装置经由传动装置而与所述承载部件相连接，以带动固定在所述卡槽中的所述试纸条相对于所述浮动式探头运动。
9.根据权利要求8所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述动力装置是步进电机，所述传动装置是螺杆或带轮；
其中，所述步进电机通过所述螺杆或带轮驱动所述承载部件运动，以带动固定在所述卡槽中的所述试纸条相对于所述浮动式探头运动。
10.根据权利要求1所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述卡槽包括：
底板；
上盖，所述上盖卡接在所述底板上，以形成用以固定地放置所述试纸条的腔室；
其中，所述上盖上开设有用于暴露固定地放置在所述腔室内的所述试纸条的窗口，以致所述浮动式探头能够穿过所述窗口而与所述试纸条弹性接触。
11.根据权利要求1所述的弱磁信号检测装置，其特征在于，所述试纸条是侧向免疫层析试纸条。
弱磁信号检测装置
技术领域
背景技术
发明内容
[0003] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种弱磁信号检测装置，可用于对试纸条上的弱磁信号进行检测，以提升对试纸条上的磁信号检测的精度及灵敏度，以满足当前生物样本体外诊断的高要求。
[0004] 本发明提出了一种弱磁信号检测装置，用于检测试纸条上的弱磁信号，所述弱磁信号检测装置包括承载部件和浮动式探头，所述承载部件上设有卡槽，所述卡槽用于固定所述试纸条；
[0005] 其中，所述浮动式探头与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触、并且通过与所述试纸条相对平移而检测所述试纸条上的磁信号。
[0006] 上述的弱磁检测装置，通过在相对平移的过程中使得浮动式测试探头与试纸条弹性接触，进而提升对试纸条上弱磁信号检测的精度及灵敏度。
[0008] 其中，所述浮动式探头被配置为检测所述试纸条上的所述磁性纳米颗粒在被磁化后所产生的磁信号。
[0009] 在其中的一个实施例中，所述磁性纳米颗粒是超顺磁性纳米颗粒。
[0010] 在其中的一个实施例中，所述浮动式探头进一步包括至少一个磁阻传感器元件，所述至少一个磁阻传感器元件与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触并通过与所述试纸条的相对平移而检测所述试纸条上的磁信号。
[0012] 在其中的一个实施例中，所述浮动式探头可进一步包括弹性组件，所述至少一个磁阻传感器元件被固定地设置在所述弹性组件上；
[0013] 其中，当所述磁阻传感器元件与固定在所述卡槽中的所述试纸条弹性接触时，所述弹性组件处于压缩状态。
[0015] 其中，所述至少两块挡板分别被固定地设置在所述探头固定板的两侧，以限定所述探头固定板的平移轨迹。
[0016] 在其中的一个实施例中，上述的磁信号检测装置可进一步包括：
[0017] 动力装置，所述动力装置经由传动装置而与所述承载部件相连接，以带动固定在所述卡槽中的所述试纸条相对于所述浮动式探头运动。
[0018] 在其中的一个实施例中，所述动力装置是步进电机，所述传动装置是螺杆或带轮；
[0019] 其中，所述步进电机通过所述螺杆或带轮驱动所述承载部件运动，以带动固定在所述卡槽中的所述试纸条相对于所述浮动式探头运动。
[0020] 在其中的一个实施例中，所述卡槽可包括：
[0022] 上盖，所述上盖卡接在所述底板上，以形成用以固定地放置所述试纸条的腔室；
[0023] 其中，所述上盖上开设有用于暴露固定地放置在所述腔室内的所述试纸条的窗口，以致所述浮动式探头能够穿过所述窗口而与所述试纸条弹性接触。
[0025] 图1是根据本发明的实施例的弱磁信号检测装置的结构示意图；
[0026] 图2是图1中所示出的弱磁信号检测装置对试纸条进行弱磁信号检测时的工作状态示意图；
[0027] 图3是根据本发明的另一个实施例的弱磁信号检测装置的结构示意图；
[0028] 图4是图3中所示出的被固定放置的、承载有试纸条的卡槽的结构示意图；
[0029] 图5是一个实施例中试纸条的结构示意图；
[0030] 图6是图5中所示的试纸条进行免疫反应后的结构示意图。
具体实施方式
[0031] 为了使本发明的目的、技术方法及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不是用于限定本发明的范围。
[0032] 图1是根据本发明的实施例的弱磁信号检测装置的结构示意图；图2是图1中所示出的弱磁信号检测装置对试纸条进行弱磁信号检测时的工作状态示意图。如图1～2所示，一种弱磁信号检测装置，可用于检测试纸条3上的弱磁信号，该弱磁信号检测装置可包括承载部件1和浮动式探头2和卡槽11；承载部件1上设置有可用于固定试纸条3的卡槽11，，浮动式探头2可与固定在卡槽11中的试纸条11弹性接触，以使得该浮动式探头2能够通过与试纸条3的相对平移来检测试纸条3上的弱磁信号。参见图1，在承载部件1上可固定承载有用于固定试纸条3的卡槽11，浮动式探头2可邻近上述承载部件1并被设置于卡槽11之上，以便在利用浮动式探头2对试纸条3进行弱磁信号检测时，该浮动式探头2能够与固定在卡槽11中的试纸条3在相对平移的过程中保持弹性接触；其中，试纸条3可以是诸如侧向免疫层析试纸等等的层析试纸条。
[0033] 示例性地，如图1～2所示，在将待测的试纸条3固定在卡槽11之中后，通过沿箭头所示方向上下调整浮动式探头2的位置，以使得浮动式探头2与试纸条3接触，而由于浮动式探头2在图中箭头所示上下方向上可进行浮动式的移动，进而可通过保持浮动式探头2对试纸条3具有预置的弹性压力，以在后续使得浮动式探头2相对于试纸条3(或承载部件1)沿图2中所示箭头方向左右移动进行检测时，保持浮动式探头2与试纸条3之间相互接触。
[0034] 在另一个实施例中，由于保持浮动式探头2与试纸条3之间在进行相对平移时始终保持接触的工艺难度较高，会增大相应设备的制造成本，可在进行检测的过程中，在进行相对平移时将浮动式探头2与试纸条3之间的间隙控制在预设的范围内，例如将间隙控制在毫米级及其以下的间距范围内，即使得浮动式探头2与试纸条3之间保持较小的间距(如小于1mm)且能够有效的保持该间距的稳定性，这样就能够有效的满足弱磁检测的精度及灵敏度等需求。
[0035] 上述的弱磁检测装置，可应用于诸如生物标志物、环境毒素、小分子污染物等的检测中，通过设置浮动式的检测探头，可在对试纸条进行检测时，保持检测探头的浮动式运动，进而能够对试纸条上的磁场进行近距离的检测，以便收集很低浓度的磁性颗粒的磁场信号，进而有效的提升对试纸条上的弱磁磁场检测的灵敏度及精度等。
[0036] 在一个实施例中，如图1～2所示，试纸条3上可承载有磁性纳米颗粒(图中未示出)，弱磁检测装置可包括用以产生外加磁场的磁体(图中未示出)，该磁体可被设置在承载部件1之上并且邻近试纸条3的固定位置，也可被设置在邻近该浮动式测试探头2的位置，以在对试纸条3进行弱磁检测前能够使得该磁体所产生的磁场能够对磁性纳米颗粒进行有效的磁化，即浮动式测试探头2被配置为检测试纸条3上的磁性纳米颗粒被磁化后所产生的磁场。该磁体可以是软磁体或永磁体，即只要该磁体所产生的诸如交变磁场或恒磁场等磁场能够对磁性纳米颗粒进行有效的磁化即可。在本实施例中，由于采用外加的磁场能够对磁性纳米颗粒进行有效的磁化，进而可有效提升后续对其所进行的弱磁检测的精度及灵敏度，而为了进一步的提升检测的精度及灵敏度等性能，还可在对试纸条3进行弱磁检测的过程中使试纸条3始终处于上述磁体所产生磁场中。
[0037] 在一个实施例中，磁性纳米颗粒可以是顺磁性纳米颗粒、铁磁性纳米颗粒或超顺磁纳米颗粒等纳米颗粒。其中，超顺磁纳米颗粒一般是指具有磁响应性的纳米粒子，其单晶颗粒直径一般在30nm以下，当磁性纳米粒子的粒径小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超顺磁状态。超顺磁纳米颗粒可在液体中处于悬浮状态，且在外加梯度磁场的作用下可被磁化而发生定向移动，进而便于在指定部位可以从介质中分离出来；当外加磁场去除后，其又可以重新处于悬浮状态，从而具有磁性分离成本低及良好的分散性和可操作性等优点。
[0038] 下面就以超顺磁纳米颗粒为例进行进一步的说明，即当磁性纳米颗粒为超顺磁纳米颗粒时，为了使得外加磁场能够对超顺磁性纳米颗粒进行有效的磁化，在一个实施例中，可在进行磁化时保持磁体与试纸条之间的间距小于0.5mm；例如，在进行弱磁检测之前和/或弱磁检测的过程中，保持磁体与试纸条之间的间距为0.2mm、0.4mm或0.5mm等。
[0039] 在另一个实施例中，试纸条可以是承载有超顺磁性纳米颗粒的侧向免疫层析试纸条，并在该侧向免疫层析试纸条进行过抗原-抗体反应后，利用上述的超顺磁性纳米颗粒形成锚定磁性聚集物或是固定在某一特定位置的磁性聚集物，然后可利用外加磁场对固定的磁性聚集物进行磁化，并通过检测磁化后的磁性聚集物所产生磁场的磁信号，可完成对检测对象的定性及定量分析。
[0040] 在一个实施例中，如图1～2所示，上述的浮动式探头可包括至少一个磁阻传感器元件(图中未标示)，并通过使得至少一个磁阻传感器元件相对于试纸条3进行相对运动，来实现对试纸条3的弱磁信号检测。上述的至少一个磁阻传感元件可包括隧道磁电阻(Tunneling Magneto Resistance，简称TMR)磁传感元件、巨磁阻(Giant Magneto Resistance，简称GMR)磁传感器元件或各向异性磁阻(Anisotropic Magneto Resistance，简称AMR)磁传感器元件中的一种或多种；即浮动式探头中磁阻传感器元件的种类及数量可依据实际需求进行设定；例如，该浮动式探头中可包括四个磁传感器元件，具体可包括一个TMR磁传感器元件、一个AMR磁传感器元件及两个GMR磁传感器元件，以通过结合不同磁传感器元件的特性来提升弱磁信号检测装置的灵敏度及精确度。
[0041] 在一个实施例中，上述的至少一个磁阻传感元件中的磁阻传感元件均为TMR磁传感器元件，即该TMR磁传感器元件(图中未标示)可与固定在卡槽11中的试纸条3弹性接触并进行相对运动，以检测试纸条3上的磁信号。由于TMR磁阻传感元件相较于诸如霍尔(Hall)磁阻传感元件、AMR磁阻传感元件及GMR磁阻传感元件等具有更高的检测精度及灵敏度，且还具有功耗更小等优点，所以采用TMR磁阻传感元件能够进一步的提升检测装置的精度及灵敏度等弱磁检测性能。
[0042] 在一个实施例中，如图1～2所示，浮动式探头2可包括弹性组件(图中未示出)，上述的至少一个磁阻传感元件可被固定地设置在弹性组件上，且在对试纸条3进行弱磁检测时，通过挤压上述弹性组件可使得磁阻传感元件压迫在试纸条3的表面，而同时弹性组件在弱磁检测的过程中可一直保持压缩状态，这样就能确保TMR磁传感器与试纸条3进行相对运动时保持弹性接触，进而来提升弱磁检测的精度及灵敏度等性能。其中，当设置的磁阻传感元件为多个时，可根据需求及磁阻传感元件的性能参数，使得部分或某一个磁阻传感元件在进行弱磁检测时，保持与试纸条3的弹性接触，而剩余的磁传感元件只要保持与试纸条之间在设定的间隔范围内即可。
[0043] 在一个实施例中，如图1～2所示，在弱磁检测过程中，可设置浮动式探头2只可进行上下方位的移动，而通过设置一些动力装置带动承载部件1进行左右方向运动，即将浮动式探头2移动到预设位置处后，使得该浮动式探头2浮动式的挤压在试纸条3上，并将该浮动式探头2在左右、前后等平移方向上进行固定，使得浮动式探头2只可通过诸如弹性组件等进行浮动式的上下运动；然后，通过利用诸如步进电机等动力装置通过螺杆、带轮等传动装置驱动承载部件1进行平移，这样就使得浮动式探头2与试纸条3在水平方向上进行相对运动，进而实现对试纸条3的弱磁检测。
[0044] 在本实施例中，能够有效避免因浮动式探头2上设置的磁传感器、磁信号采集、转换及处理等相关连接和/或设备因浮动式探头2频繁的移动而造成线路、设备的损伤，同时通过诸如步进电机等动力设备利用传动装置驱动承载部件1进行平移，能够有效确保浮动式探头2与试纸条3之间的相对运动的速度及稳定性等，以产生相对较强及稳定的电流信号，同时有效避免地磁场及境外磁场对于测量信号的干扰，进而可使可进一步的提升弱磁检测设备的性能及弱磁检测的稳定性。
[0045] 另外，由于步进电机具有步距值不受各种干扰因素的影响、误差不会长期积累且控制性能好，启动、停车、翻转都是在少数脉冲内完成等优点，所以使得在本实施例中利用步进电机带动试纸条3的运动更加平稳和精准，从而可使可有效的提升弱磁检测设备的性能及弱磁检测的稳定性。
[0046] 图3是根据本发明的另一个实施例的弱磁信号检测装置的结构示意图。如图3所示，下面就以一个具体的弱磁信号检测装置进行举例说明，该弱磁信号检测装置可包括支架10，该支架10用于弱磁信号检测装置中各个部件的固定，并为弱磁信号检测提供一个稳定的支撑及平台。探头固定板102通过上下弹性组件103设置在上述的支架10上，且该探头固定板102相对设置有弹性组件103的另一侧固定有内设TMR磁传感器元件的探头部件101，左挡板104及右挡板105分别位于探头固定板102相对的两侧且均固定在支架10上，以通过探头固定板102来限制探头部件101平移的轨迹，使得其在一保证运动精度的空间内运动。用于承载试纸条的滑块203可平移的设置于上述探头部件101的下方，盛放有试纸条的卡槽
30卡合在滑块203上开设的卡接凹槽(图中未示出)中，以使得TMR磁传感器可通过窗口301能够对盛放在卡槽30内的试纸条进行弱磁信号检测。步进电机201则通过螺杆202与滑块
203连接，以通过该螺杆202带动滑块203进行平移，进而使得设置在探头部件101中的TMR磁传感器相对盛放在卡槽30中的试纸条进行快速的匀速运动，从而实现对试纸条的高精度及高灵敏度的弱磁检测。
30卡合在滑块203上开设的卡接凹槽(图中未示出)中，以使得TMR磁传感器可通过窗口301能够对盛放在卡槽30内的试纸条进行弱磁信号检测。步进电机201则通过螺杆202与滑块
203连接，以通过该螺杆202带动滑块203进行平移，进而使得设置在探头部件101中的TMR磁传感器相对盛放在卡槽30中的试纸条进行快速的匀速运动，从而实现对试纸条的高精度及高灵敏度的弱磁检测。
[0047] 图4是图3中所示出的被固定放置的、承载有试纸条的卡槽的结构示意图。如图4所示，卡槽30可包括底板307以及卡合在该底板307的上盖302，该上盖302上开设有用于滴加测试样品的加样孔303、用于进行测试定位的定位缺口304、用于进行测试导向的导向角305等，在底板307暴露的一侧顶端还设置有用于导向的导向圆弧306，且上盖302上表面开设的窗口301用于暴露固定放置在该卡槽30内的试纸条40的检测部分，即上述的探头部件101通过深入至该窗口301中实现对试纸条40的弱磁信号检测。
[0048] 如图3～4所示，在一个实施例中，步进电机201可带动螺杆202作旋转运动，从而带动滑块203作平移运动，如前后运动等；滑块203上可设置有与螺杆202相对应的母螺纹，同时在滑块203的顶部还可开设有用于能插入卡槽30的样品槽口(图中未示出)。探头部件101与探头固定板102及上下弹性组件103等组成可上下浮动式运动的部件。在对试纸条40进行检测前，先将探头部件101中TMR磁传感器紧贴试纸条40的表面，一旦试纸条40相对TMR磁传感器向前或向后运动，该TMR磁传感器的探头的凸出部分就会在试纸条40的凹槽内进行采样，由于此时试纸条40的凹槽内有超顺磁性粒子构成的磁化后的磁性聚集物，TMR磁传感器的探头通过切割磁化后磁性聚集物所产生的磁场的磁力线，就会有相应的电信号产生，进而实现对试纸条40的弱磁检测。
[0049] 在另一个实施例中，如图3所示，探头部件101可包括TMR磁阻传感器元件构成的电桥电路及其前置放大器，还可配置一个用以磁化磁性聚集物的磁性器件(即磁体)。上下弹性组件103可由压缩弹簧、波纹管等其它能起上下起伏的弹性元件构成。
[0050] 图5为一个实施例中试纸条的结构示意图。如图4～5所示，试纸条40可应用于上述弱磁检测装置进行弱磁检测的，该试纸条40可包括底板401及覆盖在底板401上表面中间部分的薄膜402；其中，在薄膜402上设置有若干超顺磁性纳米颗粒408，以用于免疫反应时固化在薄膜402上形成磁性聚集物，进而便于对免疫反应进行定量检测。
[0051] 在其中的一个实施例中，如图5所示，在薄膜402上预置有抗体(图中未示出)，该抗体与待检测生物分子发生免疫反应时与若干超顺磁性纳米颗粒408一起形成三元夹心复合物的磁性聚集物。
[0052] 图6为图5中所示的试纸条进行免疫反应后的结构示意图；如图4～6所示，底板401的上表面中间部分覆盖有薄膜402，在薄膜402一侧暴露的底板401的表面上覆盖有吸水滤纸403，另一侧暴露的底板401的表面上则覆盖有样品垫404；在底板401上方的样品垫404还开设有用于滴加样品的样品孔405，且样品垫404与吸水滤纸403还分别部分覆盖与其紧邻的薄膜402的侧壁及上表面；薄膜402暴露的表面设置有质控线(即C-line)407及至少一根检测线(即T-line)406，同时在薄膜402上还设置有抗体(图中未示出)及若干超顺磁性纳米颗粒408。后续，通过样品孔405滴加待测样品试剂后，由于吸水滤纸403的吸附力使得待测样品试剂向薄膜402方向移动，进而与薄膜402上的抗体发生抗原-抗体反应，并结合超顺磁性纳米颗粒408形成三元夹心复合物，以在T线406及C线407位置处形成如图6所示的磁性聚集物。后续在对试纸条40进行检测时通过磁化磁性聚集物，并继续测量磁性聚集物磁化后所形成磁场的强弱，进而实现层析免疫实验及分析。
[0053] 在一个实施例中，如图5～6所示，上述的超顺磁性纳米颗粒408的粒径可为50nm～500nm，如50nm、100nm、200nm、300nm或500nm及其之间的数值；超顺磁性纳米颗粒408的比饱和磁化强度大于或等于10emu/g，如10emu/g、20emu/g、30emu/g、50emu/g等。底板401的材质可为硝酸纤维素膜或PVDF膜；在薄膜402上预置的抗体的线宽度在0.3～1.5mm之间，如
0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.3mm和/或1.5mm等值；C线407与T线406之间的间距要大于或等于2mm，如2mm、3mm、4mm或5mm等值。另外，可根据试纸条的有效检测长度，在一根试纸条上预先包埋的T线数量要小于预设的值，如小于10根、8根、6根T线等，以确保试纸条40的检测性能。
0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.3mm和/或1.5mm等值；C线407与T线406之间的间距要大于或等于2mm，如2mm、3mm、4mm或5mm等值。另外，可根据试纸条的有效检测长度，在一根试纸条上预先包埋的T线数量要小于预设的值，如小于10根、8根、6根T线等，以确保试纸条40的检测性能。
[0054] 综上，本发明所提供的弱磁信号检测装置，能够在低功耗的前提下实现对试纸条上的磁性聚集物进行高灵敏度及高精确度的弱磁检测，且检测测试稳定性高，具有很宽的线性范围，同时对于加工的工艺要求较低，便于进行规模化生产应用。
[0055] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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