確定粘度的方法和裝置的製作方法

2023-10-04 03:39:29

專利名稱：確定粘度的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種確定粘度或流體或在流體中的磁粒子特別是微流體的相關量的方法和裝置，以及這種方法和裝置的應用。
現有技術US 3,967,934A公開了確定血液凝結時間的系統和方法。具有血液的測試管上下運動，測試管內血液中的金屬球藉助靜磁場保持在垂直位置。在測試管上下運動時，血液圍繞金屬球流動。在血液凝結(凝聚)時，金屬球從確定的垂直位置偏移。通過這種偏移作用，光柵工作並它作為凝結時間測量。該組件費用高且特別需要運動部件。該方法不適合於微流體，即小容積的試樣特別是在毫升或更小的範圍下。此外，不能得到凝結曲線的信息。
JP 8-178823A公開了測量粘性材料粘度的方法和裝置。微小的軟磁顆粒作為測量件，它通過外靜磁場在粘性材料中如矽樹脂或丙烯酸樹脂中在一方向運動。藉助例如以磁阻作用工作的傳感器，檢測運動磁顆粒的到達情況並測量確定粘度的運動速度和時間。對於此外只通過重力下降的測量件進行的測量時間很小，約2-5分鐘。這種公知方法的缺點是，需要通過相應需要加入的磁顆粒進行多次試驗，才能獲得有意義的測量精度。這種方法費用高且費時。其方法不適合於微流體即即小容積的試樣特別是在毫升或更小的範圍下。此外，不能得到凝結曲線的信息。

發明內容
本發明目的在於提供一種確定粘度或流體或在流體中微粒子特別是微流體的相關量的方法和裝置，以及這種方法和裝置的應用，可以實現簡單緊湊的結構和準確確定粘度或相關的量，特別可以連續確定粘度或相關的量。
上述目的通過權利要求1的方法、權利要求24的裝置或權利要求48、49、50的應用實現。有利的進一步方案是從屬權利要求的主題。
本發明的基本構思在於，至少一磁粒子在流體中通過隨時間變化的磁場振動，使得由流體完全包圍的粒子獨立導向在流體中自由浮動即在流體中或測量腔中不受機械力導向，至少間接測量振動的振幅和/或相位，由此確定粘度或相關量如雷諾數和/或斯特勞赫數等。這樣可以簡單地準確地確定粘度或相關量，可以使得其結構簡單緊湊，優選不採用機械運動的部件，能以高的精度連續確定粘度。簡而言之，在這裡將粒子振動相對於隨時間變化(激磁)磁場的相位差稱作「振動相位」。
其粘度不必直接或絕對確定。通常根據需要足夠的是，只相對確定粘度或確定與粘度在功能上特別是有明確關係的或與粘度相關的量。
本發明中的概念「粘度」在狹義上理解為流體的內摩擦或流體特別是液體在變形時承受應力的可能性，而廣義上「粘度」或相關量理解為特別通過成分或類似物的粘結或漲大，可能非均勻流體特性的改變，和/或理解為例如通過粒子或類似物上的原子或分子的聚集或分離，流體中粒子的流動特性特別是其大小、磁矩或運動性或粒子振動阻尼或其它特性的改變。
本發明的方法和裝置可以特別用於非治療目的確定血液和血漿的凝結性(凝聚性)，確定在磁粒子上的原子或分子的聚集或分離或確定葡萄糖濃度，其中確定例如通過穿過葡萄糖的隔膜與血液相關的和與葡萄糖濃度相關的流體粘度。


下面參照附圖描述的優選實施例給出本發明的其它優點、特徵和觀點。其中圖1示出了第一實施方式本發明裝置的示意方塊圖；圖2示出了變化磁場和對磁粒子作用力的示意相位圖；圖3示出了第二實施方式本發明裝置的示意方塊圖；圖4示出了第三實施方式本發明裝置的示意截面圖；圖5示出了第四實施方式本發明裝置的示意圖。
具體實施例方式
附圖中相同或類似的部件採用相同的附圖標記，相應或類似的特性和優點不再重複描述。
在非均勻磁場中，磁偶極子受到沿場梯度力的作用。由此，流體中的磁粒子藉助非均勻磁場的作用運動。由於磁場隨著時間變化，磁粒子根據需要進行振動。本發明的方法和裝置基於這種原理。
根據本發明，至少要間接測量粒子的振幅和/或振動相位，這取決於粒子振動的衰減並由此表示粘度的大小或流體和/或粒子的其它特性。對此，在上述廣義上根據振幅和/或相位確定粘度或與其相關的流體或粒子的尺寸。
其粘度不必直接或絕對確定或表示。通常這足以相對確定粘度或確定與粘度在功能特別是明確關係上的或與粘度相關的量。
圖1示出了根據第一實施方式本發明裝置的示意圖，用於確定粘度或與其相關的流體2的量。
流體2優選是液體，特別是用於生物或化學分析或檢驗的液體。
要測量流體的體積很小、優選只在μl範圍。特別是所謂的微流體。
流體2至少含有磁粒子3特別是多個磁粒子3。隨後所描述的為多個磁粒子3。即使在流體2中只有一個粒子3，也適合於所有相關的實施方式。
優選磁粒子3隻加入到所需的流體2測量體積中或一定的空間範圍中或局部測量範圍中，這樣，所需的磁粒子3的量較少，而且粒子3可以分布在整個流體2中。
粒子3優選含有氧化鐵、特別是磁鐵礦或其它的鐵氧體。粒子3也可以含有其它適合的磁材料。
粒子3優選是超永磁性的。這意味著它們具有對應於鐵磁體的磁化曲線，而沒有剩磁。
原則上也可以使用其它磁的特別是永磁的或鐵磁粒子3。
磁粒子3優選具有特別由塑料製成的外殼。
粒子3優選至少基本呈顆粒狀、球狀和/或橢圓狀。
其粒子3優選至少基本呈球狀時，粒子3的平均直徑優選為20nm至1000μm，特別約為100nm至500μm，而特別優選約為0.5μm至100μm。
優選粒子3至少具有相同的形狀和/或尺寸或相同的平均直徑。
粒子3即在沒有磁導向時自由浮動在流體2中。粒子3的比重優選至少基本等於流體2的比重或優選大於流體2的比重。流體2始終完全包圍粒子3，至少包圍與測量相關的粒子3。
裝置1包括容納流體2和粒子3的測量腔4。該裝置1還至少具有電磁線圈5，在所示實施例中兩個線圈5，用於在測量腔4中或在測量區域產生隨時間變化的磁場6。特別是測量腔4設置在間隔線圈5之間和/或由其圍住。
在所示實施例中，給兩線圈5配置特別具有優選調節振幅、頻率、相位和/或偏差的兩振蕩器或函數發生器的控制裝置7且必要時配置在它們之間轉換的放大器8，從而藉助線圈5產生周期性的優選正弦形的相位差為90°的磁場。
由線圈5產生的磁場疊加成隨時間改變的對粒子3產生作用的非均勻磁場6優選是交變磁場。藉助隨時間變化的磁場6，使得粒子3振動即來回的移動。
其裝置1優選這樣構成或這樣控制產生磁場6的線圈或線圈5，使得粒子3進行被動的優選至少基本為正弦形的振動。
該裝置1包括傳感裝置9和測量裝置10，以檢測粒子3在流體2中運動即振動並測量該振動的振幅和/或相位。
在所示的實施例中，其傳感裝置9至少具有一測量線圈11特別是多個線圈11。特別是共設置三個測量線圈11，它們優選成對地設置在線圈5的相對端並相反卷繞，用於補償由線圈5產生的磁場，由此，較容易檢測或測量粒子3的振動。
在所示實施例中，中間的測量線圈11用於兩線圈對即在圖1中既用於右線圈對又用於左線圈對。這樣節省了第四測量線圈11。但原則上也可以設置第四測量線圈11，以形成兩獨立的測量線圈對。
在藉助線圈11測量振動時，特別是測量感應電壓，它取決於粒子3的頻率、振幅和磁矩。
如圖1所示，測量線圈11的信號直接或根據需要經前置放大器12輸送到測量裝置10。該前置放大器12例如可以用於進行測量線圈11的電補償和/或阻抗匹配等。
該測量裝置10檢測或測量粒子3在流體2中振動的振幅和/或相位。特別是為了確定相位、準確地說相對於對粒子3作用的激勵場或磁場6的相位移動，控制裝置7根據需要將同步或參考信號傳遞到測量裝置10，如通過圖1所示實施例中的相應線路表示。
測量裝置10特別根據所謂的同步方法工作且優選具有所謂的同步放大器。
可以替換或補充優選的同步方法，其測量裝置10也能以其它的方式測量粒子3在流體2中振動的振幅和/或相位。
例如根據相應的校準可以絕對測量振幅，但也可以相對測量，例如測量時間曲線或隨時間變化的振幅。該時間曲線表示例如在血液作為流體2凝固時凝固進展的程度。
粒子振動的振幅和相位取決於阻尼並由此取決於粘度。根據所測量的振幅和/或相位，確定粘度和/或流體2和/或粒子3的相關量。這特別藉助評估裝置13特別是計算機或類似裝置實現。
粘度或相關的量優選可以被顯示和/或通過未示出的接口輸出，例如進行進一步處理。
其傳感裝置9可以補充或替代地具有其它磁和/或電傳感器，以替代測量線圈11，檢測粒子3振動。例如可以使用GMR(大型磁阻)、TMR(隧道式磁阻)、AMR(各向異性磁阻)或磁阻、磁阻抗件、霍耳傳感器或類似件作為傳感器。特別是根據磁效應、作用或特性檢測粒子3的振動。例如對於所謂的XMR-傳感器、如GMR-傳感器或對於霍耳傳感器，通過測量洩漏磁場可以確定振動振幅。但傳感器必要時還可以通過聲、電容或感應工作。
在第一實施例中，兩線圈5優選分別產生周期性的特別至少基本為正弦形磁場，它們通過控制裝置7的作用優選產生相位移動，特別是相位差為90°。圖2的示意圖給出了兩線圈5之間中點的粗略近似，即示出了由線圈5產生的兩磁場的時間曲線，它們由線14和15通過由值為1標準下的振幅表示。
兩線圈5產生的兩磁場5疊加成對粒子3作用的隨時間變化的非均勻磁場6，它由圖2中的線16表示。
應注意到，至少是超永磁性的粒子3始終受到與極化即空間場梯度方向無關的強磁場方向力的作用。這可以這樣解釋，至少超永磁性粒子3的磁矩始終這樣對著磁場6的方向，使得它們朝著產生磁場6的(強)線圈5牽引。
圖2中的線17表示兩線圈5之間磁場6的空間洩漏，其中粒子3的位置改變由於其振動作用即由于振動振幅很小可以忽略。兩曲線16和17的倍乘(Multiplikation)得到線18，它表示用於由磁場6產生的對粒子3作用力的大小。對此，要注意，作用於粒子3力的過程具有加倍的磁場6頻率。相應地，在第一實施方式中，粒子3以加倍的激磁頻率振動。
由於根據隨時間變化或改變磁場6的粒子3的加倍振動頻率的作用，特別是在優選同步方法中，特別由(不同)磁化率產生的幹擾信號至少連續被遮沒，這是由於該幹擾信號不呈現加倍頻率，而只呈現激磁頻率。所產生的粒子3振動信號和基於粒子磁化率的信號作為測量裝置10的測量信號，特別是評估加倍激磁的同步方法的測量信號。
由此，粒子振幅和/或相位的測量(測量信號∝振幅·頻率/粒子振動距離4)簡單呈比例。其結果表示在流體2中粒子振動阻尼和所述意義下的量。在相應測量下和/或同時進行的比較測量中，相應根據振幅或相位確定出於解釋意義的粘度和/或流體2或粒子3的相關量。
在第一實施方式中，基本只有磁場6產生的交變場作用在磁粒子3上。這特別是這樣實現，磁粒子3在流體2足夠均勻和/或在相關的測量區域足夠集中和/或粒子3通過在測量區域磁場6的非均勻性足夠大而被集中或保持。
相反的是如果特別的靜磁場作用於粒子3，例如為了在測量區域集中和/或確定磁矩的方向，影響且必要時確定粒子的磁矩，使得不會根據隨時間變化改變的磁場6產生在第一實施方式中所述的粒子3振動的加倍頻率，因為磁矩不相對於磁場6自由定向。
圖3示出了本發明裝置1的第二實施方式。下面，只描述與第一實施方式的不同點。其它方面的優點和特徵相同或至少相類似。
只設置一個產生隨時間變化磁場6的線圈5。
但也可以設置兩個線圈5，它們優選由反極性並聯的亥姆霍茲線圈5構成。這些線圈優選反向繞制，使得在正弦激磁時線圈5的北極或南極彼此定向。為了產生隨時間變化的磁場6，由於反向繞制的線圈5的作用只有一個振蕩器或函數發生器即可。
對於該第二實施方式，粒子振動檢測通過測量線圈11實現。它們優選相互補償，使得線圈5的磁場6在理想情況下在測量裝置10中特別是其同步放大器或類似裝置不產生信號。
在該第二實施方式中，優選只設置一個或兩個測量線圈11。為了補償交變場6，測量線圈11優選對稱於線圈5設置，其中測量線圈11徑向圍住測量腔4。
在測量線圈11或所示兩測量線圈11的位置還可以設置用於檢測粒子振動的其它傳感器。
為了補充或替換前置放大器12，可以連接在測量迴路中負反饋的交變場阻抗電橋，以提高測量靈敏度。
在第二實施方式中，給線圈5的非均勻交變磁場6優選疊加一不隨時間變化的強磁場19。該磁場19或者通過電磁鐵如圖3所示的通過只具有一圈或多圈的線圈20形成或者通過未示出的永久磁鐵或環形磁鐵形成。
該強磁場19處於最強線圈20的面上並在該面上或線圈20區域或替換附加使用磁鐵區域聚集粒子3。為了避免粒子3通過線圈20並有可能通過線圈5從測量腔4的中部被向外拉到測量腔4壁上，測量腔4設置一抗磁屏蔽件21，它設置在粒子3和線圈5，20之間。
在所示實施例中，該屏蔽件21特別呈空筒形。它必要時完全圍住測量腔4。需要時該抗磁屏蔽件21也可以直接由測量腔4的壁形成或形成測量腔4。
該抗磁屏蔽件21使得粒子3在接近時受到推斥力即由屏蔽件21推斥。這樣可以使得粒子3聚集或保持在平衡位置且此外以上述的方式在所示實施例中沿雙向箭頭6強迫振動。該裝置1還具有使得粒子3特別通過磁性聚集或保持在空間區域優選測量腔4內的局部測量區域的措施。該措施在需要時通過磁場6實現，也可能採用其它方式實現，這樣特別根據測量位置至少調節或控制粒子3，使得粒子3或多個粒子3至少在進行足夠測量的時段保持在局部區域優選保持在測量區域。
由於磁場19的作用，即在非均勻磁場19的方向確定了腔中粒子3磁矩的方向。弱交變磁場6由此只產生相同頻率的粒子3的振動。在這裡不會出現第一實施方式中的頻率加倍。
特別通過磁化率作用產生的幹擾信號通過磁場6的簡單激磁調節。由於粒子3以相同的頻率振動，粒子3的振動可以主要只或最簡單地通過根據激磁頻率的相位差檢測。
抗磁屏蔽件21同樣優選可以用於第一實施方式中，但處於簡化目的未描述。
圖4示出了本發明裝置1第三實施方式的示意垂直截面圖。下面，只描述與第一和/或第二實施方式的不同點。其它方面的優點、特徵和技術上可能的方式相同或至少相類似。
在第三實施方式中，測量腔4在優選呈板形的試樣支座22上形成。該試樣支座22優選由塑料製成，在其上形成相應的空穴。例如這與試驗條等有關，它特別用於化學和/或生物診斷或微流體檢驗。
該測量腔4優選在垂直於試樣支座22板面的主延伸方向形成。線圈5的軸線和隨時間變化的磁場6優選與測量腔4的方向相同，即垂直於試樣支座22的板面。
磁粒子3的振動優選至少基本在垂直於試樣支座22的板面或面側上進行。
裝置1或試樣支座22優選這樣構成，即使得血漿或血液23或隙間液體優選自動通過毛細力吸收。
根據未示出的變型，血液或血漿23可以直接作為流體2並例如直接輸入測量腔4。在這種情況下，測量腔4優選具有磁粒子3和特別是凝結劑。
在導入血液或血漿後，磁粒子3特別通過磁場分布在血液或血漿23中和/或特別通過線圈20的靜磁場19聚集在測量區域，還可以通過粒子3的振動實現未示出的凝結劑與血液或血漿23的混均或混合。
如上所述，特別根據第一或第二實施方式確定粘度或相關的大小並特別表示在測量腔4中血液或血漿凝結(凝聚)的量。該變型的裝置1可以直接測量或確定血液或血漿23的凝聚性。
在圖4的實施例中，裝置1或試樣體22還具有可以穿過葡萄糖的隔膜24。特別該裝置1在必要時還可以承接隙間液體以替代血液或血漿23。流體2對葡萄糖較敏感即流體2的粘度根據葡萄糖的含量改變。例如，流體2含有高分子糊精、伴刀豆球蛋白作為葡萄糖、變性劑和/或其它糖分子的親和感受劑。
經隔膜24與血液或血漿23或隙間液體進行葡萄糖交換的流體2例如藉助未示出的泵或裝置泵入測量腔4或通過測量腔4且經隔膜24循環。
特別根據第一或第二實施方式，在測量腔4中確定粘度或相關流體2的量並由此確定葡萄糖含量。
根據需要，在測量磁粒子3振動振幅和/或相位時，繼續輸入或循環對葡萄糖敏感的流體。在流體2相同或至少基本均勻恆定地流過測量腔4時，根據需要只啟用線圈5，產生隨時間變化的磁場6，使得磁粒子3通過流動和作用在其上力的疊加在測量腔4或所希望的測量區域振動，從而確定粘度和葡萄糖含量。
圖5示出了本發明裝置1的第四實施方式示意圖。下面，只描述與上述實施方式的不同點。其它方面的優點和特徵相同或至少相類似。
產生隨時間變化磁場6的線圈5圍住端部區域或與測量腔4的端部相接。
為了將變化磁場6與不隨時間變化的強磁場19疊加還設置線圈20。
此外，靜磁場19優選在中部區域和/或線圈5之間形成，形成粒子3的非均勻性或下降，使得它們在該區域聚集或保持。增加的線圈20在軸向以很小的結構形成並在必要時只通過一圈構成。由線圈20產生的磁場19足以使得粒子3被拉入其線圈面。
變化的磁場6使得粒子3相對所謂的初始位置或靜止位置振動。
在第四實施方式中，抗磁屏蔽件21直接由測量腔4的壁形成。
在第四實施方式中，替代測量線圈11的傳感裝置9具有GMR 26作為傳感器，檢測粒子的振動。特別是只採用一個傳感器或GMR 26，以檢測粒子的振動，因為其電阻或測量信號明顯隨著粒子3距GMR 26的距離改變並由此根據可控制的粒子振動改變。而後以上述實施方式或以其它適合的方式進行評估。
根據一優選實施變型，裝置1至少在局部或在諧振頻率下控制粒子3。這樣，在相對小的功率消耗下獲得相對大的粒子3振幅，這可以更準確地測量振幅和/或相位。
根據特別優選的實施變型，變化磁場6的頻率被持久地改變和/或控制或調節到諧振頻率或一具有粒子3的最小振幅或最大振幅的頻率。
通過改變其變化磁場6的頻率，至少相對確定振幅和相位並獲得改變量。由此確定粘度和/或粒子特性的改變。
優選根據諧振頻率和/或諧振曲線即粒子振動振幅和/或相位與變化磁場6頻率的關係確定其大小和必要時的粒子3的其它特性。這特別可以針對流體2的公知特性和/或相應測量。
可替換或附加的是，通過測量粒子振動的振幅和/或相位和/或確定諧振曲線，定性地和可能定性地保證或確定粒子3在流體2中的運動性並由此例如定性地和可能定性地確定粒子3上或粒子3的原子和分子的聚集或脫離情況。
根據另一實施變型，所採用的粒子3尺寸不同，特別粒子3至少具有兩種尺寸。優選的是，優選地或接續在兩粒子尺寸不同諧振頻率區域對粒子振動的振幅和/或相位進行測量。
由上可知，本發明的方法和裝置1通常適合於測量粘度或相關的流體2特別是液體或粒子3的尺寸，還特別可以確定或檢測血液或血漿23的凝結性或檢測葡萄糖含量。本發明的方法和裝置1特別適合用於微流體系統。
如上所述的本發明中的概念「粘度」在狹義上理解為流體2的內摩擦或流體2在變形時承受應力的可能性，而廣義上「粘度」理解為特別通過成分或類似物的粘結或漲大或解離，可能非均勻流體2特性的改變，和/或理解為例如通過粒子3上的原子或分子的聚集或分離如絡合物的形成或分解或類似情況，流體2中的粒子3的流動特性或其它特性的改變。本發明的方法和裝置1可以確定該意義上的粘度。
替換或附加的是，通過本發明的方法和裝置1例如可以確定雷諾數和/或斯特勞赫數等。
本發明的方法和裝置1特別適合於檢測或測量非均勻流體2。
特別是，裝置1用於微流體測量，它的測量腔4的容積最大為1ml，優選最大為500μl，特別最大為100μl，或約為0.5-20μl。
值得注意的是，所描述的實施方式的各特徵和技術方案和權利要求中的其它變型可以彼此任意組合。
權利要求
1.一種確定流體(2)特別是微流體的粘度或與其相關的流體(2)量或流體(2)中的微粒子(3)量的方法，其中至少流體(2)中的磁粒子(3)藉助非均勻磁場(6)運動，其中粒子(3)通過隨時間變化的磁場(6)振動並來回運動，粒子(3)通過磁性保持或聚集在流體(2)中的空間區域，其中通過磁性測量振動的振幅和/或相位並由此確定粘度或相關量或粒子振動的阻尼。
2.如權利要求1的方法，其特徵在於隨時間變化的磁場(6)呈周期地特別呈正弦形變化。
3.如權利要求1或2的方法，其特徵在於隨時間變化的磁場(6)由一個線圈(5)或由優選在振動方向間隔的兩個線圈(5)形成。
4.如權利要求3的方法，其特徵在於線圈(5)的磁場周期地特別呈正弦形優選以90°的相位差變化。
5.如權利要求3或4的方法，其特徵在於粒子(3)通過線圈(5)磁場的加倍頻率振動。
6.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)通過隨時間變化磁場(6)的加倍頻率振動。
7.如權利要求1-4之一的方法，其特徵在於粒子(3)的磁矩藉助靜磁場(19)在振動的方向優選在振動的運動方向定向。
8.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)藉助靜磁場(19)在流體(2)的空間區域特別是測量區域和/或隨時間變化的磁場(6)中聚集或保持。
9.如權利要求7或8的方法，其特徵在於靜磁場(19)磁場強度比隨時間變化磁場(6)的要強。
10.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)藉助抗磁屏蔽件(21)穩定在流體(2)中的空間區域中特別是測量區域中。
11.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於為了進行測量，將流體(2)輸入到含有粒子(3)的測量腔(4)中，特別是多個粒子(3)藉助變化磁場(6)在流體(2)中振動。
12.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)進行強迫振動。
13.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於其振幅最大為1mm、優選為0.5mm、特別是為0.1mm或更小。
14.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於隨時間變化的磁場(6)的頻率和/或振幅和/或時間變化這樣被控制或調節，即使得至少在規定的時段，粒子(3)振動振幅大於最小值。
15.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)的振動藉助傳感裝置(9)檢測，該傳感裝置特別至少包括測量線圈(11)、磁阻、磁阻抗件、霍耳傳感器和/或其它傳感器。
16.如上述權利要求之一的方法，其特徵在于振動的振幅和/或相位藉助同步技術測量。
17.如上述權利要求之一的方法，其特徵在于振動的振幅和/或相位根據或相對於變化磁場(6)確定。
18.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於流體(2)中具有多個粒子(3)或進行振動。
19.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於使用含有氧化鐵、特別是磁鐵礦或其它的鐵氧體的超磁粒子(3)和/或粒子(3)。
20.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)的平均直徑為20nm至1000μm，優選約為100nm至500μm，而特別優選約為0.5μm至100μm。
21.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於粒子(3)的比重至少基本等於流體(2)的比重或大於流體(2)的比重。
22.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於呈顆粒狀、球狀和/或橢圓狀粒子(3)和/或粒子(3)具有特別由塑料製成的外殼。
23.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於流體容積小於1ml，優選小於100μl，特別小於20μl。
24.一種確定粘度或與其相關的流體(2)量或流體(2)中的微粒子(3)量的裝置(1)，包括容納流體(2)的測量腔(4)、產生隨時間變化的非均勻磁場(6)的線圈(5)，使得至少由流體(2)完全圍住的磁粒子(3)在流體(2)中藉助變化磁場(6)在流體(2)中振動，還包括用於磁檢測粒子振動的傳感裝置(9)和/或測量裝置(10)，測量振動確定粘度的振幅和/或相位或測量相關量或粒子振動的阻尼。
25.如權利要求24的裝置，其特徵在於其裝置(1)由試樣支座(21)、微滴定板或測試條構成。
26.如權利要求24或25的裝置，其特徵在於用於流體(2)的裝置(1)或測量腔(4)的容納容積小於1ml，優選小於100μl，特別小於20μl。
27.如權利要求24-26之一的裝置，其特徵在於裝置(1)這樣構成，即使得隨時間變化的磁場(6)周期地特別是呈正弦形變化和/或其粒子(3)進行強迫振動。
28.如權利要求24-27之一的裝置，其特徵在於裝置(1)具有一個線圈(5)或優選在振動方向間隔的兩個線圈(5)，產生隨時間變化的磁場(6)。
29.如權利要求28的裝置，其特徵在於其線圈(5)由亥姆霍茲線圈構成。
30.如權利要求24-29之一的裝置，其特徵在於裝置(1)具有產生特別是相位差呈90°的兩磁場的裝置(7)，特別是兩振蕩器或函數發生器，優選調節其振幅、相位差和/或偏移。
31.如權利要求24-30之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)具有產生靜磁場(19)的線圈(20)或磁鐵，使得粒子(3)的磁矩在振動的方向優選在振動的運動方向定向和/或使得粒子(3)在流體(2)的空間區域特別是測量區域中聚集或保持。
32.如權利要求31的裝置，其特徵在於靜磁場(19)磁場強度比隨時間變化磁場(6)的要強。
33.如權利要求24-32之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)具有抗磁屏蔽件(21)，以穩定粒子(3)特別是多個粒子(3)和/或在測量腔(4)中或在流體(2)中的空間區域聚集，優選屏蔽件(21)設置在粒子(3)或多個粒子(3)和線圈(5、20)之間。
34.如權利要求24-33之一的裝置，其特徵在於裝置(1)具有含有優選粒子(3)的容納流體(2)的測量腔(4)。
35.如權利要求34的裝置，其特徵在於其測量腔(4)在優選呈板形的試樣支座(22)中形成。
36.如權利要求35的裝置，其特徵在於其裝置(1)這樣構成，即使得振動橫向於特別是垂直於試樣支座(22)的面側。
37.如權利要求35或36的裝置，其特徵在於其產生隨時間變化和/或靜磁場(6、19)的線圈(5)相對於試樣支座(22)側面區域或在其區域上設置。
38.如權利要求24-37之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)這樣構成，即使得其粒子振動的振幅最大為1mm、優選為0.5mm、特別是為0.1mm或更小。
39.如權利要求24-38之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)具有優選直接測量粒子振動的傳感裝置(9)，優選其傳感裝置(9)至少具有測量線圈(11)、磁阻、磁阻抗件、霍耳傳感器和/或光學傳感器。
40.如權利要求24-39之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)至少具有特別是在測量腔(4)中的超磁性粒子(3)。
41.如權利要求24-40之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)具有的磁性粒子的大小為20nm至1000μm，優選約為100nm至500μm，而特別優選約為0.5μm至100μm。
42.如權利要求24-41之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)具有呈顆粒狀、球狀和/或橢圓狀粒子(3)和/或磁性粒子(3)，它含有氧化鐵、特別是磁鐵礦或其它的鐵氧體。
43.如權利要求24-42之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)包括具有特別由塑料製成外殼的磁粒子(3)。
44.如權利要求24-43之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)的結構可以特別自動通過毛細力吸收作為流體(2)的血液或血漿(23)。
45.如權利要求34和44的裝置，其特徵在於其測量腔(4)具有磁粒子或多個磁粒子(3)和凝結劑，在輸入血液和血漿(23)後通過確定其粘度測量或檢測其凝結性。
46.如權利要求24-45之一的裝置，其特徵在於裝置(1)的結構可以實施權利要求1-23之一的方法。
47.如權利要求24-43之一的裝置，其特徵在於其裝置(1)包括具有對葡萄糖敏感的流體(2)的測量腔(4)、磁粒子(3)以及穿過葡萄糖的隔膜(24)，向裝置(1)輸入血液或血漿(23)或隙間液體，血液或血漿(23)或隙間液體通過隔膜(24)與對葡萄糖敏感的流體(2)進行葡萄糖置換並通過確定對葡萄糖敏感的流體(2)的粘度測量或檢測在血液或血漿(23)或隙間液體中的葡萄糖的含量。
48.確定粘度方法和裝置(1)的應用，確定非治療目的血液的凝結性，其中向血液中至少加入磁粒子(3)和在必要時加入凝結劑，通過權利要求1-23之一的方法或權利要求24-45之一的裝置(1)確定粘度並由此確定血液的凝結性。
49.確定粘度方法和裝置(1)的應用，確定非治療目的對葡萄糖敏感的流體(2)中的葡萄糖濃度，其中向流體(2)中至少加入磁粒子(3)，通過權利要求1-23之一的方法或權利要求24-43或47之一的裝置(1)確定粘度並由此確定葡萄糖濃度。
50.確定粒子(3)運動性或粒子(3)在流體(2)中運動的阻尼的方法和裝置(1)的應用，確定特別是分子或原子在流體(2)中的粒子(3)上的聚集或從粒子(3)上的解離，至少磁粒子(3)添加到流體(2)中，通過權利要求1-23之一的方法或權利要求24-47之一的裝置(1)確定流體(2)中至少一粒子(3)的運動性、阻尼和/或變化並由此確定其聚集。
全文摘要
一種確定流體粘度的方法和裝置，可以這樣簡單準確地確定，即通過隨時間變化的磁場使得在流體中的磁粒子振動，測量振動粒子的振幅和/或相位，以確定粘度或相關的量如血液的凝結或葡萄糖含量。
文檔編號G01N11/16GK1707242SQ200410099778
公開日2005年12月14日 申請日期2004年12月17日 優先權日2003年12月17日
發明者D·庫羅夫斯基, C·舍恩, R·-P·彼得斯, H·巴託斯, 俞鷹 申請人:泊靈格英格爾海姆微部件有限責任公司