本发明专利技术公开一种基于巨磁阻的微流控磁珠位置检测方法与装置，从免疫磁珠溶液进口通入免疫磁珠溶液、细胞溶液进口通入细胞溶液，两种溶液进入混合室内形成混合溶液后进入倒置的三棱柱微管道，免疫磁珠被永磁体产生的磁场磁化，贴于三棱柱微管道的管壁缓慢流动；巨磁阻芯片受到免疫磁珠磁化得到的水平磁场的影响，其电阻值发生改变，巨磁阻芯片将惠斯通电桥的连接点的电位信号输出到信号处理模块，信号处理模块根据输入的电位计算得到巨磁阻的阻值，判断出免疫磁珠距离巨磁阻电阻条中心位置的距离；本发明专利技术适用于微观物质位置的检测，更能精准地检测到免疫磁珠的位置变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及微流控应用领域，特别是一种利用巨磁阻传感器检测磁珠位置的方法 与装置。
技术介绍
免疫磁珠是近些年来发展起来的一项新的免疫学技术，它将固化试剂特有的优点 与免疫学反应高度特异性结合于一体，W免疫学为基础，渗透到病理、生理、药理、微生物、 生化W及分子遗传学等各个领域，其在免疫检测、细胞分离、生物大分子纯化和分子生物学 等方面得到了越来越广泛的应用。 目前，对于免疫磁珠定量的检测研究较为广泛与深入，但是对于免疫磁珠的定位 研究几乎没有。现有的一些磁性物质定位方法与装置几乎都是对于宏观物质而言，如中国 专利申请号为201210224965.X、名称为"一种对于含有永磁体的对象远程定位方法及系统" 的专利文献中提供的是基于不少于四磁场传感器阵列平面远程定位方法及系统，将目标区 域位于四个或四个W上磁场传感器阵列平面之间，找出各个平面场最强的点，再利用立体 几何的知识结合磁场补偿的信息即可对远程目标进行定位，传感器阵列包括四个或者多个 非固定磁场传感器阵列平面、一个霍尔传感器、一个磁阻传感器；但是该方法及系统存在W 下缺点：第一，传感器阵列结构较为复杂，增加制造工艺的难度；第二，所利用的传感器的 分辨率较大，对于微小的变化难W察觉，不适用于微观物质的定位，如果利用该系统定位一 些微观磁性材料，则误差比较大。 李福泉、冯洁、陈翔、石海平等人发表于2010年11月第11期第18卷的《光 学精密工程》期刊上的外磁场方位及磁珠位置和团聚对巨磁阻生物传感器检测的 影响的文章，对磁珠位置对巨磁阻生物传感器的影响做了一定的研究。其首先利用 Comsol软件模拟了 3个因素对巨磁阻传感器输出信号的影响，模拟结果表明；外磁场 倾斜、磁珠位置偏离电阻条中屯、和磁珠团聚均会使信号减小。为了与模拟结果对比， 制备了与模型相同的线宽为Sum的巨磁阻生物传感器，并测量了输出信号与磁珠位 置的关系。在模拟实验中，磁珠从电阻条中间位置沿y轴向电阻条边缘移动，如图1 所示。图2显示了巨磁阻电阻变化（已归一化）与磁珠位置（y方向）的关系，图2中 M肖表示磁珠位于电阻条中间时，磁珠引起巨磁阻电阻变化；隶示当磁珠球屯、位于J 处时，磁珠引起的巨磁阻电阻变化。巨磁阻电阻只对平行于巨磁阻表面的磁场敏感，且只与 磁场大小相关，与磁场方向无关。当磁场在小范围变化时，可认为巨磁阻电阻随平行表面的 磁场强度的大小线性变化。因此，当计算巨磁阻电阻变化时，可W直接把巨磁阻表面的平均 磁场和巨磁阻灵敏度直接相乘，就得到巨磁阻电阻变化的结果。参见图3的免疫磁珠感应 磁场示意，施加一个垂直于巨磁阻表面的激励磁场，免疫磁珠经外加垂直磁场磁化后，产生 一个偶极子场，偶极子场可W用W下公式（1)、（2)计算： v:r=o (1) B一U 似 U是磁标势，J是磁感应强度，▽是梯度算符。利用公式（1)、（2)来计算磁珠的感应 磁场，然后把感应磁场水平分量沿巨磁阻的区域积分，积分结果除W巨磁阻面积就得到沿 巨磁阻表面的平均磁场。磁珠的偶极子场在巨磁阻表面的分布式不均匀，因此当磁珠位于 电阻条的不同位置时，巨磁阻信号不同。磁珠位于巨磁阻电阻条的正中间时，电阻条覆盖了 磁珠感应磁场最强的区域，巨磁阻信号最大。当磁珠位于电阻条边缘时，磁珠的感应磁场部 分处于电阻条区域之外，巨磁阻信号变小。但该文章只是简单地研究了磁珠在一维固定直 线轨迹情况下位置变化对巨磁阻阻值的影响，并未描述如何具体检测微流控磁珠的空间位 置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于巨磁阻的微流控磁珠位置检测方法与装置，能够精 准地检测到免疫磁珠的位置变化和微观下的磁珠空间位置。 本专利技术基于巨磁阻的微流控磁珠位置检测装置采用的技术方案是；包括一块上下 两层固定在一起的实体磁性屏蔽材料板，在上下两层的中间埋设一个从左到右的微管道， 微管道最左端是细胞溶液进口和免疫磁珠溶液进口，最右端是混合液出口，细胞溶液进口 和免疫磁珠溶液进口均连接混合室，混合室经倒置的=棱柱微管道接混合液出口，=棱柱 微管道的横截面是顶点在下的等腰或等边=角形；在=棱柱微管道的正下方从左至右有间 隔地均匀分布多个巨磁阻巧片，巨磁阻巧片水平布置且=棱柱微管道的横截面=角形的高 垂直于巨磁阻巧片的上下表面，巨磁阻巧片相对于=棱柱微管道的顶边前后对称；多个巨 磁阻巧片的下表面紧密固定贴合在非磁性屏蔽材料隔层的上表面上，整个非磁性屏蔽材料 隔层覆盖在永磁体的上表面上，永磁体是磁场垂直于巨磁阻巧片上下表面的永磁体；巨磁 阻巧片、非磁性屏蔽材料隔层和永磁体均紧密嵌在磁性屏蔽材料板的下层中；每个巨磁阻 巧片都经导线连接外部的信号处理模块，信号处理模块连接上位机；每个巨磁阻巧片由巨 磁阻a、b、C、d构成的惠斯通电桥组成，外接直流恒流电源，仅在巨磁阻d外包裹一层磁性 材料屏蔽层，直流恒流电源正极由巨磁阻a、b之间的连接点A输入，负极由巨磁阻C、d之 间的连接点D输出。 本专利技术基于巨磁阻的微流控磁珠位置检测方法采用的技术方案是包括W下步骤： 1)从免疫磁珠溶液进口通入免疫磁珠溶液、细胞溶液进口通入细胞溶液，两种溶液进入混 合室内形成混合溶液后进入倒置的=棱柱微管道，免疫磁珠被永磁体产生的磁场磁化，贝占 于=棱柱微管道的管壁缓慢流动；2)巨磁阻巧片受到免疫磁珠磁化得到的水平磁场的影 响，其电阻值发生改变，巨磁阻巧片将惠斯通电桥的连接点A、B、C、D的电位信号输出到信 号处理电路模块处理；3)处理电路模块根据输入的电位计算得到巨磁阻a、b、C的阻值，再 拟合出免疫磁珠在前后水平y轴方向的位置与巨磁阻阻值变化的特性曲线，判断出y轴方 向免疫磁珠距离巨磁阻电阻条中屯、位置的距离。[000引本专利技术与已有方法和技术相比，具有如下优点： 1、本专利技术采用位于巨磁阻巧片下方的永磁体磁化免疫磁珠，将巨磁阻巧片固定于微管 道下方，巨磁阻巧片位于微管道与永磁体之间，巨磁阻巧片距离免疫磁珠较近能够精确地 感知免疫磁珠微小的位置变化，磁化后的免疫磁珠磁场作用于巨磁阻巧片，产生巨磁阻效 应，使巨磁阻巧片输出的电信号产生变化，不同的电信号表明免疫磁珠相对于巨磁阻巧片 中屯、的不同位置，传感巧片比较简单、易于制作；永磁体产生的磁场垂直于巨磁阻表面，垂 直的磁场对巨磁阻不会造成任何影响，减少了检测过程中磁干扰。 2、本专利技术利用特殊的倒置微=棱柱管道在四片巨磁阻组成的传感器的检测下获 得免疫磁珠的空间位置；巨磁阻有较高的灵敏度和分辨率，适用于微观物质位置的检测，其 更能精准地检测到免疫磁珠的位置变化；巨磁阻巧片也不需要置位与复位电路，解决了电 路的复杂性问题。 3、本专利技术利用微管道底部的磁体吸引免疫磁珠使其紧贴微管道壁流动。只需要检 测免疫磁珠的J、Z轴的坐标，而检测免疫磁珠的r轴坐标不给予考虑。免疫磁珠在管道中 是一直不断地流动，其X轴方向的位置也一直不断地在变化。另外，由于免疫磁珠是紧贴管 道壁流动的，所W只需检测y轴坐标，Z轴坐标则利用=角函数计算获得。如此，大大简化 了检测的复杂性，更容易实现对免疫磁珠位置的检测。 4、本专利技术采用的传输管道是倒置的=棱柱微管道，在磁体的吸引下，免疫磁珠由 于力的综合作用紧贴=棱柱微管道壁流动，倒置的=棱柱微管道靠近棱边的空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于巨磁阻的微流控磁珠位置检测装置，包括一块上下两层固定在一起的实体磁性屏蔽材料板（11），在上下两层的中间埋设一个从左到右的微管道，微管道最左端是细胞溶液进口（7）和免疫磁珠溶液进口（8），最右端是混合液出口（9），细胞溶液进口（7）和免疫磁珠溶液进口（8）均连接混合室（6），其特征是：混合室（6）经倒置的三棱柱微管道（3）接混合液出口（9），三棱柱微管道（3）的横截面是顶点在下的等腰或等边三角形；在三棱柱微管道（3）的正下方从左至右有间隔地均匀分布多个巨磁阻芯片（2），巨磁阻芯片（2）水平布置且三棱柱微管道（3）的横截面三角形的高垂直于巨磁阻芯片（2）的上下表面，巨磁阻芯片（2）相对于三棱柱微管道（3）的顶边前后对称；多个巨磁阻芯片（2）的下表面紧密固定贴合在非磁性屏蔽材料隔层（4）的上表面上，整个非磁性屏蔽材料隔层（4）覆盖在永磁体（5）的上表面上，永磁体（5）是磁场垂直于巨磁阻芯片（2）上下表面的永磁体；巨磁阻芯片（2）、非磁性屏蔽材料隔层（4）和永磁体（5）均紧密嵌在磁性屏蔽材料板（11）的下层中；每个巨磁阻芯片（2）都经导线（12）连接外部的信号处理模块（13），信号处理模块（13）连接上位机（14）；每个巨磁阻芯片（2）由巨磁阻a、b、c、d构成的惠斯通电桥组成，外接直流恒流电源（17），仅在巨磁阻d外包裹一层磁性材料屏蔽层（16），直流恒流电源（17）正极由巨磁阻a、b 之间的连接点A输入，负极由巨磁阻c、d之间的连接点D输出。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张荣标，任作为，孙健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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