[go: up one dir, main page]

FI127032B - Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi - Google Patents

Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI127032B
FI127032B FI20145267A FI20145267A FI127032B FI 127032 B FI127032 B FI 127032B FI 20145267 A FI20145267 A FI 20145267A FI 20145267 A FI20145267 A FI 20145267A FI 127032 B FI127032 B FI 127032B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sample
coil
arrangement
measuring
magnetic field
Prior art date
Application number
FI20145267A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20145267A7 (fi
Inventor
Markus Savonen
Original Assignee
Magnasense Tech Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FI20145267A priority Critical patent/FI127032B/fi
Application filed by Magnasense Tech Oy filed Critical Magnasense Tech Oy
Priority to PCT/FI2015/050190 priority patent/WO2015140411A2/en
Priority to ES15764309T priority patent/ES2753611T3/es
Priority to AU2015233327A priority patent/AU2015233327B2/en
Priority to CA2940306A priority patent/CA2940306C/en
Priority to US15/127,021 priority patent/US11041828B2/en
Priority to MX2016012196A priority patent/MX363204B/es
Priority to JP2016555823A priority patent/JP6691052B2/ja
Priority to CN201580015280.6A priority patent/CN106104266B/zh
Priority to EP15764309.9A priority patent/EP3120138B1/en
Priority to DK15764309T priority patent/DK3120138T3/da
Publication of FI20145267A7 publication Critical patent/FI20145267A7/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127032B publication Critical patent/FI127032B/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • G01N27/745Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids for detecting magnetic beads used in biochemical assays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025High gradient magnetic separators
    • B03C1/031Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/0335Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit using coils
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/28Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/288Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/023Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance where the material is placed in the field of a coil
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/0213Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using deviation of charged particles by the magnetic field
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1276Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids of magnetic particles, e.g. imaging of magnetic nanoparticles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0098Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor involving analyte bound to insoluble magnetic carrier, e.g. using magnetic separation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

MITTAUSJÄRJESTELY, LAITE VARUSTETTUNA MITTAUSJÄRJESTELYLLÄ JA MENETELMÄ NÄYTTEEN MITTAAMISEKSI
Keksinnön kohteena on mittausjärjestely, johon kuuluu - kelajärjestely sovitettuna muodostamaan magneettikentän sen yhteyteen järjestettävissä olevan näytteen mittaamiseksi, - elektroniikkaa kytkettynä kelajärjestelyyn magneettikentän muodostamiseksi kelajärjestelyllä.
Lisäksi keksintö koskee myös menetelmää näytteen mittaamiseksi ja laitetta varustettuna mittausjärjestelyllä.
Tunnetaan tarpeita analysoida esimerkiksi erilaisia näytteitä, joissa on esimerkiksi magneettisia partikkeleja. Magneettisia partikkeleja voi joko esimerkiksi itsessään kuulua näytteeseen ja/tai niitä on voitu lisätä siihen analysointia varten. Yleisesti voidaan sanoa, että analysoitavaan näytteeseen kuuluu aineita, jotka vaikuttavat mittausjärjestelyyn, ja joista sen perusteella voidaan tehdä johtopäätöksiä. Muutamia esimerkkejä näytteiden mittaamisesta ovat magneettipartikkeleiden määrä näytteessä, koko, sitoutuminen ja/tai jakauma näytetilavuuden eri osien kesken. Tunnetaan myös erilaisia mittausjärjestelyjä, joissa on kelajärjestely ja siihen kytkettyä elektroniikkaa näytteen mittaamista varten.
Esimerkiksi US-patentista 4,651,092 tulee tunnetuksi käärittyihin keloihin perustuva ratkaisu. Siinä näyte asetetaan kelan sisään mittausta varten. Tällaisen kelan etäisyysherkkyys on kuitenkin vain rajallinen. Kun partikkelien koko ja/tai määrä tai näytteen koko on tarpeeksi pieni, mittausjärjestelyllä ei enää saada luotettavia mittaustuloksia.
Yleisesti tunnetaan niin sanottuja pyyhkäisymittauksia, joissa myös hyödynnetään kelajärjestelyä. Näissä anturina toimivaa kelaa liikutetaan näytteen syvyyssuunnassa. Siten voidaan pu hua myös näytteen skannauksesta. Koska kelarakenteen ja näytteen välinen etäisyys muuttuu mittauksen aikana, tämä vaikeuttaa esimerkiksi staattisen magneettikentän vakiointia mittausalueella . Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mittausjärjestely, joka on toteutukseltaan yksinkertainen ja parantaa lisäksi mittausherkkyyttä. Keksinnön mukaisen mittausjärjestelyn tunnusmerkilliset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä näytteen mittaamiseksi ja laite varustettuna mittausjärjestelyllä, joiden tunnusmerkilliset piirteet on esitetty patenttivaatimuksissa 7 ja 9.
Mittausjärjestelyyn kuuluvan kelajärjestelyn kelageometrialla on sovitettu aikaan saatavaksi spatiaalisesti muuttuva magneettikenttä näytteen mittaamista varten. Tämä mahdollistaa esimerkiksi magneettisten partikkeleiden määrän ja/tai jakauman yksinkertaisen ja helpon määrittämisen näytteestä.
Keksinnön myötä kelajärjestelyllä aikaansaadun magneettikentän geometriaa voidaan hyödyntää esimerkiksi näytteen partikkeli-jakauman määrityksessä. Tällöin mittaussignaali voi riippua magneettisen näytteen ja kelan välisestä etäisyydestä. Näyte-tilavuudessa lähellä kelaa olevat magneettiset partikkelit aiheuttavat suuremman mittaussignaalin kuin näytetilavuudessa kauempana kelasta olevat magneettiset partikkelit. Erilaisilla partikkelijakaumilla voi olla erilaiset partikkeleiden etäisyydet kelaan, jolloin vaikutus kelan sähköisiin ominaisuuksiin on erilainen, vaikka kokonaispartikkelimäärä on vakio. Keksinnön myötä on siis mahdollista määrittää esimerkiksi partikkelien saostuminen näytteessä ja tiheydeltään erilaisten partikkeleiden suhteelliset osuudet näytteessä.
Etäisyysriippuvuutta voidaan säätää esimerkiksi kelan geometrialla. Muuttamalla näytteen paikkaa suhteessa kelaan tai muuttamalla kelan geometriaa saadaan mitattua erilaiset alueet näytteestä. Näin ollen samalla mittausjärjestelyllä voidaan määrittää esimerkiksi näytteen kokonaispartikkelimäärä ja jakauma .
Keksintöä ei ole rajoitettu mihinkään tietynlaiseen mittaustekniikkaan. Yleisesti voidaan kuitenkin todeta, että keksintö voi perustua kelajärjestelyn impedanssin muuttumiseen. Näin ollen mitä tahansa kelan ominaisuuksiin perustuvaa mittaustapaa (esimerkiksi impedanssin mittaus) voidaan hyödyntää keksinnön mukaisessa mittausjärjestelyssä. Eräinä esimerkkeinä näistä voidaan mainita impedanssisilta- ja resonanssitaajuus-mittaukset.
Keksinnön myötä vältetään myös monen muun tunnetun mittaustavan suuret tarkkuusvaatimukset. Eräs näistä on esimerkiksi gradiometrisen mittauksen symmetrisyysvaatimus. Koska näytteen liikuttamista ei joko tarvitse tehdä tai se voi tapahtua samassa tasossa kelajärjestelyyn nähden, mahdollistaa keksintö myös staattisen magneettikentän käytön partikkeleiden saosta-misessa sen vaikuttamatta varsinaiseen mittaukseen. Tällöin kelarakenne ja näyte voivat olla koko ajan samalla etäisyydellä toisistaan. Lisäksi magneettikentän geometriaan perustuva mittaustapa mahdollistaa myös sen, että keksinnön myötä kelaa ei tarvitse liikuttaa näytteen syvyys- eli pituussuunnassa. Tietyin ehdoin näytteen liikuttelua ei tarvita lainkaan, kuten esimerkiksi ennalta tiedetyn kokonaispartikkelimäärän tapauksessa. Tällöin, koska kelajärjestelyn herkkyys sen eri mitta-uskohdissa tunnetaan, saadaan partikkeleiden paikkajakauma näytteessä selville lähestyttämällä näytettä kelajärjestelyä kohti tunnetussa yhdessä mittauskohdassa. Muut keksinnölle ominaiset piirteet käyvät ilmi oheisesta selityksestä ja muita keksinnöllä saavutettavia etuja on mainittu enemmän selitysosassa .
Keksintöä, jota eivät jäljempänä esitettävät suoritusmuodot mitenkään rajoita, selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa
Kuva la esittää periaatteellista esimerkkiä mittaus järjestelystä sivulta päin tarkasteltuna,
Kuva Ib esittää kuvassa la esitettyä mittausjärjes telyä ylhäältä päin tarkasteltuna,
Kuva 2a esittää erästä toista periaatteellista esi merkkiä mittausjärjestelystä sivulta päin tarkasteltuna,
Kuva 2b esittää kuvassa 2a esitettyä mittausjärjes telyä ylhäältä päin tarkasteltuna,
Kuva 3 esittää erästä periaatteellista esimerkkiä tasokelasta mittausjärjestelyä ylhäältä päin tarkasteltuna,
Kuva 4 esittää esimerkkejä erilaisista näytteistä,
Kuva 5 esittää erästä kolmatta periaatteellista esimerkkiä mittausjärjestelystä sivulta päin tarkasteltuna,
Kuva 6 esittää eräitä esimerkkejä mittausalustoista sivulta päin tarkasteltuna,
Kuva 7 esittää erästä esimerkkiä periaatteellisesti näytteiden järjestämiseksi kelajärjestelyn yhteyteen ylhäältä päin tarkasteltuna ja Kuva 8 esittää kuvassa 7 esitettyä esimerkkiä näyt teiden järjestämiseksi kelajärjestelyn yhteyteen sivulta päin tarkasteltuna periaatteellisesti .
Kuvat la ja Ib esittävät erästä ensimmäistä esimerkkiä mittausjärjestelyn 10 periaatteellisesta rakenteesta eri suunnista tarkasteltuna. Kuva la esittää järjestelyä 10 sivulta päin tarkasteltuna ja kuva Ib ylhäältä päin tarkasteltuna.
Mittausjärjestely 10 voi olla itsenäinen laiteyksikkö tai osana jotain suurempaa laitteistokokonaisuutta. Yhdessä laitteessa voi olla ainakin yksi mittausjärjestely 10. Mittausjärjestelyyn 10 voi kuulua perusmuodossaan esimerkiksi kelajärjeste-ly 11 ja elektroniikkaa mittauksen suorittamiseksi kelajärjes-telyllä 11. Elektroniikka 13, 16 voi olla kytkettynä kelajär-jestelyyn 11 (kuva 3). Kelajärjestely 11 on sovitettu muodostamaan magneettikentän B sen yhteyteen järjestettävissä olevan näytteen 14 mittaamiseksi. Magneettikenttää esittävät kuvassa la periaatteellisesti nuolet, jotka on varustettu viitteellä B.
Kelajärjestelyyn 11 voi kuulua ainakin yksi kela 12. Kelajär-jestelyyn 11 kytketyllä elektroniikalla 13 on sovitettu ainakin muodostamaan magneettikenttä kelajärjestelyllä 11 ja suorittamaan mittaus, joka voi perustua kelajärjestelyn 11 sähköisissä (tai magneettisissa) ominaisuuksissa tapahtuvaan yhteen tai useampaan muutokseen, joka aiheutuu näytteestä 14. Näytteessä 14 puolestaan voi olla esimerkiksi magneettisia partikkeleja. Partikkelit voivat olla näytteen 14 muihin ainesosiin sitoutuneina tai niihin sitoutumattomia. Näytteen 14 magneettiset partikkelit aiheuttavat muutoksen kelajärjestelyn 11 ominaisuuksiin. Esimerkiksi diagnostiikan alalla voidaan puhua myös magneettisista leimoista. Näytettä 14 esittää tässä kyvetti 18, jossa voi olla tutkittavaa analyyttiä ja magneettisia partikkeleja (kuva 4). Magneettiset partikkelit voivat olla sitoutuneina esimerkiksi rea-gensseihin, jotka sinällään tunnetulla tavalla voivat reagoida analyyttien kanssa. Kyvetti 18 voi olla esimerkiksi alaspäin kapeneva esimerkiksi kartiomainen putkilo, jonka poikkileikkaus voi olla esimerkiksi ympyrämäinen. Yhtälailla järjestelyllä 10 tutkittavat aineet ja materiaalit voivat olla myös muunlaisessa mittausalustassa kuin kyvetissä 18. Siten mittausalusta voidaan ymmärtää keksinnön asiayhteydessä hyvin laajasti. Myös "näyte" voidaan ymmärtää keksinnön asiayhteydessä laajasti. Se voi olla pieni osa suuremmasta kokonaisuudesta tai yhtä lailla myös kokonaisuus itsessään ilman, että siitä olisi erotettu jotain osaa analyysia varten.
Kelajärjestelyn 11 kelageometrialla on sovitettu aikaan saatavaksi spatiaalisesti eli avaruudellisesti muuttuva magneettikenttä näytteen 14 mittaamista varten. Toisin sanoen, kelajär-jestelyllä 11 aikaan saadun magneettikentän muoto ja erityisesti sen ulottuvuus voi muuttua kelajärjestelyn 11 eri kohtien välillä asetetun laisesti. Kelajärjestelyn 11 vaikutusalueen eri kohdat, joilla magneettikenttä muuttuu asetetun laisesti, muodostavat näytteelle 14 mittausalueen, jossa näyte 14 on silloin, kun sille suoritetaan mittaus. Kun tämä magneettikentän muuttuminen ja voimakkuus kelajärjestelyn 11 eri kohdissa (esimerkiksi suunnassa M) tunnetaan, voidaan näytteestä 14 mitata asioita esimerkiksi sen tilavuuden eri osista.
Erään sovellusmuodon mukaan näytteen 14 ja kelajärjestelyn 11 asema toistensa suhteen on sovitettu muutettavaksi näytteeseen 14 vaikuttavan magneettikentän muuttamiseksi. Tätä varten järjestelyyn 10 kuuluu välineet 24 näytteen 14 ja kelajärjestelyn 11 aseman muuttamiseksi toistensa suhteen. Tämän toteuttamiseksi on olemassa useampia mahdollisuuksia. Näytteen 14 asemaa voidaan muuttaa järjestelyyn 10 kiinteästi järjestetyn kela-järjestelyn 11 suhteen, kelajärjestelyn 11 asemaa voidaan muuttaa kiinteästi järjestelyyn 10 järjestetyn näytteen 14 suhteen tai molempien asemaa voidaan muuttaa toistensa suhteen. Muutoksien aikaan saamiseksi mittausjärjestelyyn 10 voi kuulua vastaavat mekanismit (esimerkiksi askelmoottorit, lii-kerataelimet ja pidike 25 ainakin yhdelle näytteelle 14) tai liikuttamiset voidaan suorittaa myös manuaalisesti.
Erään sovellusmuodon mukaan spatiaalisesti muuttuva magneettikenttä voidaan saada aikaan kelajärjestelyyn 11 kuuluvalla ainakin yhdellä tasokelalla 12. Kuvissa la ja Ib tasossa oleva kolmio esittää periaatteellisesti tasomaista mittauskelaa 12. Tasokela 12 voi olla järjestetty sinällään tunnetulla tavalla esimerkiksi piirilevyn 17 pintaan. Eräs esimerkillinen tapa toteuttaa tämä on tasokela 12, jonka kelageometria muuttuu mittausalueella siinä (mittaus)suunnassa M, jossa näytteen 14 ja kelan 12 suhteellinen asema toisiinsa nähden on sovitettu muuttumaan.
Eräs esimerkki kelageometrian muutoksesta on kelakuvion leveyden D muuttuminen mittaussuunnassa. Mittaussuuntaa on esitetty kuvissa nuolella M ja tasokelalla 12 aikaan saadun magneettikentän ulottuvuuden muuttumisen periaatetta nuolilla B. Siten, tässä sovellusmuodossa mittaus perustuu kelan 12 muodostaman mittausalueen dimensioista (nyt kelakuvion leveydestä D) riippuvaan etäisyysherkkyyteen. Näytettä 14 voidaan liikuttaa kelan 12 yli mittaussuunnassa M esimerkiksi samassa tasossa kelan 12 kanssa. Tällöin näyte 14 liikkuu yhdellä puolella kelaa 12 ja kelan 12 sähköisiin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa näytteellä 14 suunnasta Z, joka voi olla sama suunta, jossa eri partikkelikerrostumat ovat. Tämäkin osaltaan parantaa esimerkiksi paikkajakaumamäärityksen tarkkuutta (eli partikkelien sijainnin määritystä näytetilavuudessa).
Kuvissa 2a ja 2b on esitetty kuvien la ja Ib tapaan eräs toinen tapa spatiaalisesti muuttuvan magneettikentän aikaan saamiseksi. Tämän sovellusmuodon mukaan yhden kiilamaisen kelan 12 sijasta, jonka kelakuvio levenee mittaussuunnassa M, kela-järjestelyyn 11 voidaan järjestää kuulumaan ainakin kaksi ta-sokelaa 12.1, 12.2, joilla on toisistaan ainakin osittaisesti poikkeava kelageometria. Nyt kelat 12.1, 12.2 ovat spiraalike-loja. Tällöin keloilla 12.1, 12.2 voi olla erilaiset halkaisi- jät. Mittausalueella mittaussuunnassa M voi ensin olla kapeampi tasokela 12.1 ja sitä seurata mittaussuunnassa M leveämpi tasokela 12.2 ollen molemmat samalla piirilevyllä 17. Halkaisijaltaan pienempi kela 12.1 mittaa näytteessä 14 kelaa 12.1 lähellä olevia partikkeleita ja sitä seuraava suurempi kela 12.2 mittaa myös näytteessä 14 kelaan 12.2 nähden kauempana olevia partikkeleita.
Toisin sanoen, kun kyvettiä 18 jälleen liikutetaan vasemmalta oikealle mittaussuunnassa M, kasvaa kelajärjestelyn 11 mittausalue (magneettikentän B ulottuvuus) jälleen kyvetin 18 syvyys- eli pituussuunnassa Z. Tämä suunta Z on kuvien 1 ja 2 sovellusmuodon mukaisissa tapauksissa kohtisuorassa tasokelan 12, 12.1, 12.2 olosuuntaan ja näytteen 14 liikutussuuntaan M nähden. Kuvien 2a ja 2b sovellusmuodossa mittaus voidaan suorittaa esimerkiksi kelajärjestelyn 11 kahdessa mittauspisteessä. Ensimmäinen mittauspiste voi olla kapeamman spiraalikelan 12.1 keskellä ja toinen mittauspiste leveämmän spiraalikelan 12.2 keskellä.
Mikäli näytettä 14 liikutetaan, voidaan tämä liike tehdä taso-kelojen 12, 12.1, 12.2 myötä samassa tasossa M kuin kelat ovat. Toisin sanoen, tällöin kyvetin 18 etäisyys tasokelaan 12, 12,1, 12,2 ei välttämättä muutu. Kuvien la ja Ib mukaisel la kiilamaisella kelalla 12 voidaan yhdellä kelajärjestelyn 11 yli tapahtuvalla pyyhkäisyllä määrittää näytteestä 14 esimerkiksi kokonaispartikkelimäärä ja partikkelijakauma. Koska pyyhkäisy voi tapahtua samassa tasossa, voidaan tällä ratkaisulla välttää tunnetun tekniikan ongelmakohtia. Keksinnön myötä mahdollistuu esimerkiksi staattisen magneettikentän helppo vakiointi mittausalueella, jota selitetään hakemuksessa hieman tuonnempana.
Kuvassa 3 on esitetty eräs periaatteellinen esimerkki tasomaisesta kelasta 12 ja siihen kytketystä elektroniikasta 13. Täs sä kelajärjestelyyn 11 kuuluva kela 12 on kiilamainen, jolloin kelakuvio levenee mittaussuunnassa M eli sen pinta-ala kasvaa. Elektroniikkaan 13 kuuluu välineet magneettikentän muodostamiseksi kelajärjestelyllä 11 ja lisäksi myös välineet 16 näytteen 14 lukemiseksi. Näytteen 14 luennassa voidaan tunnistaa kelajärjestelyn 11 impedanssin muutos, jonka näyte 14 ja erityisesti siinä olevat magneettiset partikkelit siihen aiheuttaa .
Erään sovellusmuodon mukaan välineet 16 näytteen 14 lukemiseksi on voitu sovittaa muodostumaan ainakin osittain samasta elektroniikasta, jolla muodostetaan magneettikenttä. Tämä yksinkertaistaa oleellisesti järjestelyn 10 elektroniikkatoteu-tusta. Kuvassa 3 viitenumeroilla 13, 16 esitetty toiminnallisuus voi olla periaatteessa esimerkiksi vaihelukittu signaali-lähde, joka sinällään tunnetulla tavalla pyrkii jatkuvasti hakeutumaan resonanssiin. Eräs toinen mahdollisuus on järjestää kelajärjestely 11 osaksi impedanssisiltaa. Näytteen 14 kela-järjestelyn 11 ominaisuuksiin aiheuttama muutos voidaan tunnistaa jopa pelkästä virran muutoksesta.
Kuvassa 3 esitetään myös esimerkki kiilamaisen kelan 12 dimensioista. Sen pituus mittaussuunnassa M voi olla esimerkiksi 15 - 50 mm, kelakuvion leveys Di kelan 12 kapeassa päässä voi olla esimerkiksi 1-2 mm, kelakuvion leveys D2 kelan 12 leveässä päässä voi olla esimerkiksi 5-15 mm, kuten esimerkiksi 10 mm. Yleisesti ottaen kelan 12 dimensiot voivat riippua esimerkiksi näytteen 14 sedimenttikerroksen paksuudesta ja näytteen 14 etäisyydestä kelasta 12. Kelan 12 vedonleveys voi olla esimerkiksi 50 - 200 pm, kuten esimerkiksi 100 pm. Vetojen eris-teväli voi puolestaan olla myös esimerkiksi 50 - 200 pm, kuten esimerkiksi 100 pm.
Vastaavasti kyvetin 18 etäisyys kelajärjestelystä 11 voi myös vaihdella. Kyvetti 18 voi olla jopa aivan kiinni kelassa 12.
Esimerkkinä etäisyydestä voidaan mainita 0-10 mm, kuten esimerkiksi 5 mm. Vaikka kyvetin 18 etäisyys kelasta 12 voi vaihdella jopa yksittäisessä mittauksessa, se kuitenkin tunnetaan joka tapauksessa.
Sovellusmuodon mukaiset järjestelyt 10 sopivat erinomaisen hyvin teräväkärkisen kyvetin 18 mittaamiseen, koska sen kohdistaminen kelajärjestelyn 11 suhteen voi olla erityisen haasteellista. Kuvan 1 mukaisella kiilamaisella kelajärjestelyllä 11 ja kuvan 2 mukaisilla spiraalikeloilla 12.1, 12.2 kyvetin 18 mittaaminen ja kohdistaminen kelajärjestelyiden 11 suhteen onnistuvat helposti.
Mikäli käytetään useampaa mittauskelaa 12.1, 12.2, voidaan erilaisilla geometrioilla toteuttaa sama asia esimerkiksi siten, että yhdellä kelalla 12.1 on suurempi etäisyysriippuvuus kuin toisella kelalla 12.2. Määritetään siis koko näytetila-vuuden partikkelimäärä ja erikseen partikkelimäärä tietyssä kohdassa näytettä 14. Järjestelmä 10 voidaan kalibroida syvyys- eli näytteen 14 pituussuunnassa Z esimerkiksi pistemäisellä näytteellä (viitenumero 27 kuvassa 7) . Eräs tapa järjestelmän 10 kalibroimiseksi on asettaa jokaisen kelajärjestelyn 11 tasosuunnassa M sijaitsevan mittauspisteen antama signaali samaksi. Tällöin, mikäli kaikki mitattavat partikkelit ovat kyvetin 18 pohjalla ohuena kerroksena (lähellä kelan 12, 12.1, 12.2 pintaa), on jokaisessa mittauspisteessä saatu signaali sama. Jos partikkelit ovat paksuna kerroksena, joka jakautuu tasaisemmin kyvetin 18 määrittelemään näytetilavuuteen, kasvaa saatu signaali sitä mukaa, kun kyvettiä 18 liikutetaan kelajärjestelyn 11 yli kapeasta päädystä kohti leveää päätä (kuvien la, Ib ja 3 sovellus-muodossa) .
Mikäli kyvetin 18 geometria yksinkertaistetaan sylinterimäi-seksi kappaleeksi, voidaan kyvettiin 18 sedimentoituneen kerroksen paksuuden vaikutusta kuvata yksinkertaisella integraalilla kelan pinnasta. Mitä suurempi ero kelan 12 kapeammassa ja leveämmässä päässä olevien mittauspisteiden välillä on, sitä paksumpi on kyvettiin 18 sedimentoitunut kerros.
Erään sovellusmuodon mukaan järjestelyllä 10 voidaan erottaa myös kaksi tiheydeltään erilaista sedimenttikerrosta toisistaan. Kun kelan 12 halkaisija on riittävän suuri, mitataan koko tilavuudessa olevien partikkeleiden määrä asettamalla näyte 14 asetettuun mittauspisteeseen kelajärjestelyn 11 leveämmässä päässä. Tiiviisti näytteen 14 pohjalle sedimentoitunut kerros antaa lähes vakiosignaalin liikutettaessa, mutta päällä oleva kerros muuttaa tulosta. Kun herkkyyden etäisyysriippuvuuden funktio on tiedossa jokaiselle mittauspisteelle, voidaan tulosten perusteella päätellä molempien kerrostumien paksuudet. Tässä sovellusmuodossa eräs mahdollisuus kalibraation suorittamiseksi on tehdä ensin yksi mittaus pistemäisellä näytteellä 14 ja sitten toinen mittaus tasaisesti jakautuneella näytteellä 14. Toinen vaihtoehto on tehdä useampia kalibraatiomittauk-sia eri etäisyyksillä olevilla pistemäisillä näytteillä.
Mittauselektroniikaltaan keksintö ei siis rajoitu mihinkään erityiseen. Kaikki tavat voivat perustua kelan sähköisten ominaisuuksien, kuten esimerkiksi impedanssin muutokseen, joka tapahtuu, kun magneettiset partikkelit tulevat kelan mittausalueelle. Siten mittaus voi perustua esimerkiksi resonanssi-taajuuden muutokseen tai impedanssisiltamittaukseen tai muihin soveltuviin tapoihin.
Kuvassa 4 esitetään muutamia periaatteellisia esimerkkejä erilaisista näytteistä 14.1 - 14.3. Tässä näyte on kuvattu kyvettiin 18 sedimentoituneena yhtenä tai useampana kerroksena. Kyvetin 18 halkaisija voi olla esimerkiksi 2 mm. Kuvassa 4 on esitetty kyvetit 18, joissa on kahta erilaista partikkelia 19, 20. Negatiivinen näyte 14.1, jossa on pelkkiä magneettipartik-keleita 19, on näytteistä vasemmanpuolimmaisin. Positiivinen näyte 14.3, jossa jokaiseen magneettipartikkeliin 20 on myös sitoutunut ei-magneettinen suurempi partikkeli, on näytteistä oikeanpuolimmaisin. Tässä näytteessä 14.3 magneettisen materiaalin 20 tiheys on huomattavasti pienempi ensimmäiseen näytteeseen 14.1 verrattuna.
Keskimmäisenä kuvassa 4 on esitetty näyte 14.2, jossa on puolet pelkkiä magneettisia partikkeleita 19 (kyvetin 18 pohjalla) ja puolet magneettisia partikkeleita 20, joihin on sitoutunut myös ei-magneettinen suurempi partikkeli. Nämä ovat kyvetin 18 pohjalla olevan partikkelikerroksen 19 yläpuolella. Kyvetin 18 pohjalla olevilla tiheämmillä partikkeleilla 19 tiheys voi olla esimerkiksi kymmenen kertaa suurempi muihin, ei-magneettisen partikkelin kanssa sitoutuneisiin partikkeleihin 20 verrattuna. Partikkeleiden kokonaismäärä on nyt oletettu vakioksi. Tässä tilannetta havainnollistavassa esimerkissä pelkillä tiheämmillä partikkeleilla 19 kyvetin 18 pohjalla on noin 0,95 mm partikkelisakkaa (noin 3 mm3 tilavuus). Suuremmilla partikkeleilla 20 tilavuus voi olla kymmenkertainen, eli noin 30 mm3, jakautuen siis lähes 10 millin matkalle esimerkin näyteputkeen 18. Mikäli partikkelijakauma on 50:50, on pohjalla 1,5 mm3 tiheämpiä ja sen päällä 15 mm3 suurempia partikkeleita.
Negatiivinen näyte 14.1 (pelkät magneettipartikkelit 19) antavat tällä mittaustavalla lähes saman tuloksen jokaisessa kela-järjestelyn 11 mittauskohdassa. Positiivinen näyte 14.3 antaa suurimman tuloksen kelan 12 leveässä päässä ja pienimmän tuloksen kelan 12 kapeassa päässä. Vaikka partikkeleiden kokonaismäärä on vakio, aiheuttaa tiheämpi partikkelimassa suuremman signaalin kuin sama partikkelimäärä jakautuneena suurempaan tilavuuteen.
Muuttamalla esimerkiksi kiilamaisen kelajärjestelyn 11 geometriaa voidaan säätää etäisyysherkkyyttä. Kapeassa päässä kelan 12 vaikutusmatka on lyhyempi kuin kelan 12 leveässä kohdassa. Täten kelan 12 kapeassa päässä mitattaessa kelaa 12 lähinnä olevat partikkelit aiheuttavat suhteellisesti suuremman signaalin kuin kauempana kelasta 12 olevat partikkelit. Vastaavasti leveämmässä kohdassa mitattuna voidaan määrittää näytteen kokonaispartikkelimäärä, sillä siellä etäisyysriippuvuus on pienempi.
Etäisyysherkkyyteen perustuvaa mittausta voidaan käyttää ylläolevan perusteella jakauman määrittämiseen näytteessä 14, jos partikkeleiden kokonaismäärä näytteessä 14 on vakio tai se määritetään muilla tavoin. Siten ainoana mittaustapana tähän saattaa liittyä epävarmuutta, mikäli partikkelimäärästä ei ole varmuutta. Seuraavana esitetään muutamia tapoja mittauksen luotettavuuden ja tarkkuuden parantamiseen.
Yksinkertaistettuna esimerkkinä voidaan pitää tilannetta, jossa näyte 14 ja anturi 12 ovat keskenään tietyssä kulmassa toisiinsa nähden. Esimerkki tällaisesta esitetään kuvassa 6. Ratkaisulla saadaan tehtyä etäisyysriippuvuusmittaus, vaikka näytteen 14 liike tapahtuu samassa tasossa. Liikutettaessa näytettä 14 mittaussuunnassa M yli anturin 12 toinen reuna anturista 12 on kauempana näytteestä 14 kuin toinen reuna. Koska herkkyyden etäisyysriippuvuus voi olla epälineaarinen vakio-etäisyysmittauksessa, varsinkin lähietäisyyksillä, tällä so-vellusmuodolla etäisyysriippuvuudesta saadaan lineaarisempi.
Kokonaispartikkelimäärä voidaan myös mitata liikuttamatta näytettä, kuten seuraavissa sovellusmuodoissa esitetään. Erään ensimmäisen sovellusmuodon mukaan kokonaispartikkelimäärä ja partikkeleiden jakauma näytteessä voidaan määrittää esimerkiksi hyödyntämällä epälineaarista etäisyysriippuvuutta. Tässä tapauksessa siis riittää, että näyte 14 tuodaan esimerkiksi ylhäältä päin kelan 12 vaikutusalueelle yhdessä mittauskohdas-sa ja signaalitaso mitataan näytteen 14 lähestyessä kelaa 12 eri etäisyyksiltä. Tällöin näyte 14 ei siis liiku lainkaan viitteellä M esitetyssä mittaussuunnassa, vaan viitteellä Z esitetyssä suunnassa.
Eräänä toisena vaihtoehtona kokonaispartikkelimäärän määritykseen on sekoitetun näytteen mittaaminen, jolloin partikkelit ovat jakautuneet tasaisesti näytteessä. Koska tästä mitataan aluksi signaalitaso tietyssä tilavuudessa (kelan mittausalueella) , saadaan arvio keskimääräisestä partikkelitiheydestä. Mikäli näytteen kokonaistilavuus on tiedossa, voidaan näin määrittää kokonaispartikkelimäärä. Kun partikkelit painuvat näytteessä pohjalle, saadaan jakauman kanssa korreloiva mittaustulos. Koska kokonaispartikkelimäärä on nyt määritetty mittaamalla, saadaan jakaumamittauksen tarkkuutta parannettua.
Erään kolmannen sovellusmuodon mukaan partikkelimäärää voidaan mitata näytteen asettumisajasta. Mikäli näyte on nestemäinen ja sen ominaisuudet (ml. viskositeetti) ovat tunnetut, voidaan näitä ominaisuuksia käyttää hyväksi partikkelimäärän määrityksessä. Suuret partikkelit painuvat pohjalle hitaammin kuin pienemmät partikkelit. Jos jakaumalle määritetään arvio aset-tumisajan perusteella, voidaan impedanssimittaustulosta käyttää kokonaispartikkelimäärän arviointiin. Yhdistämällä nämä tulokset saadaan jälleen mittaustarkkuutta parannettua.
Joissakin tapauksissa myös mittaustaajuuden muutosta voidaan hyödyntää partikkelijakauman määrittämiseen. Esimerkiksi sähköä johtavilla näytteillä mittaustaajuuden nosto pienentää magneettikentän tunkeutumissyvyyttä, joten tätä voi käyttää hyväksi jossain määrin vastaavasti kuin kelan geometrian muuttamista. Mikäli superparamagneettisten partikkeleiden klustereiden koko tai rakenne poikkeaa toisistaan, voidaan taajuus- pyyhkäisystä nähdä erilaisten partikkeleiden erilaiset taa-juuskäyttäytymiset. Näin ollen taajuuden muutoksella voidaan samasta näytteestä eritellä kooltaan erilaiset partikkelit.
Kuvassa 6 esitetään esimerkkejä muutamista yleisistä mittaus-alustoista 18, jotka nyt ovat näytekaivoja maksimitilavuuksi-neen ja näytetilavuuksineen, jolloin analysoitavan aineen kerrospaksuus näytekaivossa 18 on 5 mm. Näytekaivojen 18 maksimi-tilavuudet ovat vasemmalta oikealle päin lukien 300 μΐ, 200 μΐ ja 300 μΐ. Vastaavassa järjestyksessä näytetilavuudet, jotka muodostavat 5 mm kerroksen näytekaivojen 18 näytetilan 23 pohjalle, ovat 125 μΐ, 65 μΐ ja 100 μΐ. Mittausta suoritettaessa näytekaivon 18 pohjat 21 ovat kelajärjestelyä 11 vasten. Näy-tekaivojen 18 yläosassa voi olla kaulus 22, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi näytekaivon 18 kannattelussa pidikkeessä.
Kuvissa 7 ja 8 esitetään eräs periaatteellinen sovellusesimerkki näytteiden 14 järjestämiseksi kelajärjestelyn 11 yhteyteen. Kuva 7 esittää sovellusesimerkkiä ylhäältä päin tarkasteltuna ja kuva 8 sivulta päin tarkasteltuna. Erään so-vellusmuodon mukaan välineisiin 24 näytteen 14 ja kelajärjes-telyn 11 aseman muuttamiseksi toistensa suhteen voi kuulua kela järjestelyn 11 yhteyteen sovitettavissa oleva kannatin 25 ainakin yhtä näytettä 14 varten. Kannatin 25 voi olla esimerkiksi keskipisteensä kautta pyörimään sovitettu pyöreä kiekko, jossa voi olla useita paikkoja 26 näytteitä 14 varten. Kiekkoon 25 voi olla kytkettynä esimerkiksi sen keskiöön askel-moottori sen pyörittämiseksi tietokoneohjatusti. Kiekon 25 pyörimisliikkeellä on sovitettu aikaan saatavaksi kannattimeen 24 sovitetulle näytteelle 14 kelajärjestelyn 11 suhteen muuttuva asema. Lisäksi kiekon 25 pyörimisliikkeellä voidaan tutkia useita näytteitä 14 ilman, että aina yhden näytteen tutkimisen jälkeen pitäisi vaihtaa kannattimeen 24 uusi näyte. Siten kiekko 25 voi liikkua askelletusti.
Paikat 26 näytteille 14 voivat olla esimerkiksi kiekon 25 ulkokehälle kehäsuuntaisesti peräkkäin sovitettuja reikiä tai upotuksia. Niissä näyte 14 pysyy paikoillaan halutussa asennossa. Paikkojen 26 etäisyys toisistaan ja kiekon 25 koko voivat olla sovitettu siten, että kelan 12 vaikutusalueella on kiekon 25 jokaisessa mittausasennossa vain yksi näyte 14 kerrallaan. Lisäksi kiekossa 25 voi olla myös esimerkiksi pistemäinen kalibraationäyte 27.
Kuvassa 8 esitetään vielä eräs sovellusmuoto järjestelystä 10, jota yhtä lailla voidaan soveltaa kaikissa muissa jo edellä esitetyissä sovellusmuodoissa eikä se rajoitu myöskään tämän sovelluksen yhteydessä esitettyyn kiekkomaiseen kannattimeen 24. Tässä kelan 12 alapuolelle, ollen nyt siis kelan 12 vastakkainen puoli näytteiden 14 sijaintiin nähden, on järjestetty sovitelma 28, 30, 32 näytteeseen 14 kuuluviin magneettisiin partikkeleihin 19, 20 vaikuttamiseksi haittaamatta kuitenkaan kelalla 12 suoritettavaa mittausta.
Erään sovellusmuodon mukaan sovitelmaan kuuluu esimerkiksi kelan 12 alapuolella eristekerros 28. Eristekerros 28 voi olla esimerkiksi muovia 29 tai piirilevyn 17 välikerroksia. Vaihtoehtoisesti kelan 12 alapuolella voi olla kelan 12 magneettivuota ohjaava kerros, joka voi olla esimerkiksi ferriittiä. Kerroksen 28 alla voi puolestaan olla johdekerros 30. Johde-kerros 30 voi olla muodostettu esimerkiksi kuparista 31 tai alumiinista. Johdekerros 30 on mittauskelan 12 suurtaajuista magneettikenttää läpäisemätön. Edelleen johdekerroksen 30 takana voi olla välineet 32 näytteeseen 14 ja erityisesti siinä oleviin magneettisiin partikkeleihin vaikuttamiseksi. Välineisiin 32 voi kuulua esimerkiksi kestomagneetti 33. Näyte 14 ja kelan 12 alapuolella oleva kestomagneetti 33 voivat pysyä mit-taustapahtuman ajan vakioetäisyydellä toisistaan. Kestomagneetilla 33 luodaan pystysuora staattinen magneettikenttä, joka vetää partikkelit näytteessä 14 lähelle mittauskelaa 12 ja jo ka siten läpäisee johdintason 30. Magneettikenttä saadaan riittävän homogeeniseksi, jolloin näytettä 14 voidaan liikuttaa vaakatasossa.
Magneettia 33 voidaan liikuttaa suunnissa Ml ja/tai M2, siis kelajärjestelyn 11 tasosuunnassa M kuin myös tähän nähden kohtisuorassa suunnassa Z. Magneetti 33 tai sen liikuttaminen ei vaikuta kelalla 12 näytteestä 14 muodostettuun mittaussignaaliin, koska johtava taso 30 pysyy samassa asemassa kelaan 12 nähden. Magneetti 33 voi olla voimakaskin. Yhtälailla sovitel-ma voi olla myös asennettuna vaikka näytteen 14 yläpuolelle (mittausalustan 18 suuaukon puoli). Jälleen magneetin 33 ja kelan 12 välissä voi olla johtava taso 30.
Eristekappaleella 28 luodaan vakioetäisyys anturina toimivan kelan 12 ja sen suurtaajuisen magneettikentän pysäyttävän joh-detason 30 välille. Ratkaisulla voidaan lisätä mikä tahansa kappale johdetason 30 toiselle puolelle vaikuttamatta kelalla 12 muodostettuun mittaussignaaliin. Nyt kappaleena on voimakas kestomagneetti 33, mutta yhtälailla se voi myös olla sähkömagneetti. Tällöin johtavaa tasoa 30 ei välttämättä tarvita lainkaan, varsinkin, jos kestomagneetti 33 tai käämi pysyvät koko ajan vakioetäisyydellä. Johdintasolla 30 siis mahdollistetaan magneetin 33 tai muun metallin liikuttelu sen toisella puolella. Jos magneetti 33 tai esimerkiksi käämi eivät liiku, ei suurtaajuisen kentän estävää johdintasoa 30 välttämättä tarvita. Puolestaan eristetasosta 28 johtuen kestomagneetti 33 ei vaikuta kelan 12 sähköisiin ominaisuuksiin, joten se voidaan vaihtaa, sitä voidaan liikuttaa tai se voidaan poistaa vaikuttamatta mittaustulokseen tai kalibrointiin. Tämän sovellusmuodon etu on siinä, että sovitelman avulla magneettisia partikkeleita tai niihin sitoutuneita aineita voidaan esimerkiksi vetää mittausalustassa 18 kohti kelaa 12 tai vaihtoehtoisesti erkaannuttaa kelasta 12, sovelluksesta riip puen. Yleisesti voidaankin puhua magneettisesta separaatiosta. Sovitelman myötä partikkeleita näytteessä 14 vetävä voima on mittaustapahtuman aikana vakio. Lisäksi magneetin 33 liikuttelu mittauskelan 12 suhteen ei aiheuta kelan 12 sähköisten ominaisuuksien muuttumista. Toisin sanoen, tämä sovellusmuoto mahdollistaa staattisen magneettikentän käytön partikkeleiden saostamisessa sen vaikuttamatta varsinaiseen kelalla 12 suoritettavaan mittaukseen.
Keksinnön eräitä esimerkillisiä sovelluskohteita voivat olla ihmis- ja eläinlääketieteellisessä diagnostiikka, elintarvike-ja ympäristöteknologia muita tässä yhteydessä mainitsemattomia sovellusalueita kuitenkaan mitenkään poissulkematta. Siten keksintö koskee myös mittausjärjestelyn 10 käyttöä esimerkiksi diagnostiikassa ja analytiikassa.
Mittausjärjestelyn lisäksi keksintö koskee myös laitetta 12 mittausjärjestelyä 10 varten. Laite on esimerkiksi kuvissa 1 tai 3 esitetty kela 12, jolla on kelageometria. Kela on taso-kela 12, jonka kelageometria on sovitettu muuttumaan tasokelan 12 määrittelemän tason M suunnassa.
Edelleen keksintö koskee myös menetelmää näytteen mittaamiseksi. Menetelmässä mitataan näytettä 14 kelajärjestelyllä 11. Mittauksen yhteydessä tunnistetaan kelajärjestelystä 11 impedanssin muutos. Sen perusteella määritetään näytteen 14 kvalitatiivisia ja/tai kvantitatiivisia ominaisuuksia. Erään sovel-lusmuodon mukaan kelajärjestelyn 11 kelageometrialla aikaan saadaan spatiaalisesti muuttuva magneettikenttä B näytteen 14 mittaamista varten. Erään toisen sovellusmuodon mukaan menetelmässä näytettä 14 liikutetaan kelajärjestelyn 11 yli ta-sosuuntaisesti.
Vielä eräs keksinnön kohde on myös laite, johon kuuluu ainakin yksi mittausjärjestely 10, joka voi olla esimerkiksi jonkin edellä esitetyn sovellusmuodon mukainen tai niiden yhdistelmä. Laitteeseen kuuluu lisäksi rajapinta laitteen liittämiseksi esimerkiksi sairaalan tai laboratorion tietojenkäsittelylaitteistoon tai -järjestelmään.
On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuvat on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyihin tai patenttivaatimuksissa määriteltyihin suoritusmuotoihin, vaan alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (9)

P ATENTTIVAATIMUKSET
1. Mätningsarrangemang, vilket innefattar - ett spolarrangemang (11) anordnat att bilda ett magnetfält (B) för mätning av ett prov (14) som anordnas i anslutning till detta, - elektronik (13) kopplat till spolarrangemanget (11) för att med spolarrangemanget (11) bilda ett magnetfält (B) . kännetecknat av att - spolarrangemanget (11) innefattar minst en planspole (12), vars spolgeometri är anordnad att förändras i en av planspolen (12) bestämd nivås riktning (M) för att åstadkomma ett spatialt föränderligt och av avståndsberoende kännetecknat magnetfält (B) för mätning av provet (14), - mätningsarrangemanget (10) innefattar anordningar (24) för förändring av provets (14) och spolarrange-mangets (11) läge i förhållande till varandra för förändring av det magnetfält (B) som inverkar på provet (14) vid mätning av provet (14).
1. Mittausjärjestely, johon kuuluu - kelajärjestely (11) sovitettuna muodostamaan magneettikentän (B) sen yhteyteen järjestettävissä olevan näytteen (14) mittaamiseksi, elektroniikkaa (13) kytkettynä kelajärjestelyyn (11) magneettikentän (B) muodostamiseksi kelajärjes-telyllä (11), tunnettu siitä, että - kelajärjestelyyn (11) kuuluu ainakin yksi tasokela (12) , jonka kelageometria on sovitettu muuttumaan ta-sokelan (12) määrittelemän tason suunnassa (M) spati-aalisesti muuttuvan ja etäisyysriippuvuudeltaan tunnetun magneettikentän (B) aikaan saamiseksi näytteen (14) mittaamista varten, - mittausjärjestelyyn (10) kuuluu välineet (24) näytteen (14) ja kelajärjestelyn (11) aseman muuttamiseksi toistensa suhteen näytteeseen (14) vaikuttavan magneettikentän (B) muuttamiseksi näytettä (14) mitattaessa .
2. Mätningsarrangemang enligt patentkrav 1, kännetecknat av att elektroniken (13) innefattar anordningar (16) för att avläsa ett prov (14), vilka är anordnade att utgöras av åtminstone delvis samma elektronik, med vilket magnetfältet (B) är anordnat att bildas med spolarrangemanget (11).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että elektroniikkaan (13) kuuluu välineet (16) näytteen (14) lukemiseksi, jotka on sovitettu muodostumaan ainakin osittain samasta elektroniikasta, jolla magneettikenttä (B) on sovitettu muodostettavaksi kelajärjestelyllä (11).
3. Mätningsarrangemang enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att åtminstone en spole (12.1, 12.2) som ingår i spo larrangemanget (11) till sin spolgeometri är triangeliormad.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että kelajärjestelyyn (11) kuuluva ainakin yksi kela (12.1, 12.2) on kelageometrialtaan kolmiomainen.
4. Mätningsarrangemang enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat av att anordningarna (24) för förändring av provets (14) och spolarrangemangets (11) läge i förhållande till varandra innefattar en hållare (25) för minst ett prov (14) som kan anordnas i anslutning till spolarrangemanget (11), vilken medelst en rotationsrörelse är anordnad att åstadkomma ett ändrat läge i förhållande till spolarrangemanget (11) för det i hållaren (25) anordnade provet (14).
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että välineisiin (24) näytteen (14) ja kela järjestelyn (11) aseman muuttamiseksi toistensa suhteen kuu luu kelajärjestelyn (11) yhteyteen sovitettavissa oleva kannatin (25) ainakin yhtä näytettä (14) varten, jonka pyörimisliikkeellä on sovitettu aikaan saatavaksi kannattimeen (25) sovitetulle näytteelle (14) kelajärjestelyn (11) suhteen muuttuva asema.
5. Mätningsarrangemang enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknat av att arrangemanget (10) innefattar en anordning (28, 30, 32) för påverkan av i ett prov (14) ingående magne tiska partiklar (19, 20).
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mittausjärjeste ly, tunnettu siitä, että järjestelyyn (10) kuuluu sovitelma (28, 30, 32) näytteeseen (14) kuuluviin magneettisiin partik keleihin (19, 20) vaikuttamiseksi.
6. Mätningsarrangemang enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknat av provet (14) är anordnat i en kyvett (18).
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että näyte (14) on sovitettu kyvettiin (18) .
7. Förfarande för mätning av ett prov, där - provet (14) mäts med ett spolarrangemang (11), - det med spolarrangemanget (11) identifieras en för ändring av impedansen, på grundval av vilket provets (14) kvalitativa och/eller kvantitativa egenskaper bestäms, kännetecknat av att enligt förfarandet - spolarrangemanget (11) innefattar minst en planspole (12), vars spolgeometri förändras i en av planspolen (12) bestämd nivås riktning (M) och med vilket åstadkoms ett spatialt föränderligt och av avstånds-beroende kännetecknat magnetfält (B) för mätning av provet (14), - vid mätningen förändras provets (14) och spolar-rangemangets (11) läge i förhållande till varandra för förändring av det magnetfält (B) som inverkar på provet (14).
7. Menetelmä näytteen mittaamiseksi, jossa - mitataan näytettä (14) kelajärjestelyllä (11), tunnistetaan kelajärjestelystä (11) impedanssin muutos, jonka perusteella määritetään näytteen (14) kvalitatiivisia ja/tai kvantitatiivisia ominaisuuksia, tunnettu siitä, että menetelmässä - kelajärjestelyyn (11) kuuluu ainakin yksi tasokela (12), jonka kelageometria muuttuu tasokelan (12) määrittelemän tason suunnassa (M) , ja jolla aikaan saadaan spatiaalisesti muuttuva ja etäisyysriippuvuudel-taan tunnettu magneettikenttä (B) näytteen (14) mittaamista varten, - mitattaessa muutetaan näytteen (14) ja kelajärjes-telyn (11) asemaa toistensa suhteen näytteeseen (14) vaikuttavan magneettikentän (B) muuttamiseksi.
8. Användningen av ett mätningsarrangemang (10) enligt något av patentkraven 1 - 6 i diagnostik eller analys.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisen mittausjärjestelyn (10) käyttö diagnostiikassa tai analytiikassa.
9. Laite, johon kuuluu - ainakin yksi mittausjärjestely (10), joka on jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen ja - rajapinta laitteen liittämiseksi tietojenkäsittely-laitteistoon . PATENTKRAV
9. Anordning, vilken innefattar - minst ett mätningsarrangemang (10), vilket är i enlighet med något av patentkraven 1-6 och - ett gränssnitt för anordningens anslutning till da-tabehandlingsutrustning.
FI20145267A 2014-03-21 2014-03-21 Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi FI127032B (fi)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145267A FI127032B (fi) 2014-03-21 2014-03-21 Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi
ES15764309T ES2753611T3 (es) 2014-03-21 2015-03-20 Configuración y método de medición para medir una muestra
AU2015233327A AU2015233327B2 (en) 2014-03-21 2015-03-20 Coil arrangement for sample measurement with a spatially variable magnetic field
CA2940306A CA2940306C (en) 2014-03-21 2015-03-20 Measuring arrangement and method for measuring a sample
PCT/FI2015/050190 WO2015140411A2 (en) 2014-03-21 2015-03-20 Measuring arrangement and method for measuring a sample
US15/127,021 US11041828B2 (en) 2014-03-21 2015-03-20 Coil arrangement for sample measurement with a spatially variable magnetic field
MX2016012196A MX363204B (es) 2014-03-21 2015-03-20 Disposición de bobina para medición de muestra con un campo magnético espacialmente variable.
JP2016555823A JP6691052B2 (ja) 2014-03-21 2015-03-20 空間的に変化する磁場でサンプルを測定するコイル体及びサンプル測定装置並びにサンプル測定方法
CN201580015280.6A CN106104266B (zh) 2014-03-21 2015-03-20 具有空间可变磁场用于样品测量的线圈布局
EP15764309.9A EP3120138B1 (en) 2014-03-21 2015-03-20 Measuring arrangement and method for measuring a sample
DK15764309T DK3120138T3 (da) 2014-03-21 2015-03-20 Måleanordning og fremgangsmåde til måling af et prøveemne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145267A FI127032B (fi) 2014-03-21 2014-03-21 Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20145267A7 FI20145267A7 (fi) 2015-09-22
FI127032B true FI127032B (fi) 2017-10-13

Family

ID=54145436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20145267A FI127032B (fi) 2014-03-21 2014-03-21 Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi

Country Status (11)

Country Link
US (1) US11041828B2 (fi)
EP (1) EP3120138B1 (fi)
JP (1) JP6691052B2 (fi)
CN (1) CN106104266B (fi)
AU (1) AU2015233327B2 (fi)
CA (1) CA2940306C (fi)
DK (1) DK3120138T3 (fi)
ES (1) ES2753611T3 (fi)
FI (1) FI127032B (fi)
MX (1) MX363204B (fi)
WO (1) WO2015140411A2 (fi)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10573453B2 (en) * 2014-06-19 2020-02-25 Texas Instruments Incorporated Position sensing using coil sensor
US20180372728A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Pingchiech Wu Biomedical detection devices using magnetic biosensors
CN108982654B (zh) * 2018-05-01 2022-04-22 河南农业大学 一种直角型蜿蜒花式涡流传感器及其线圈的绕制方法
CN108627568B (zh) * 2018-05-01 2022-05-17 河南农业大学 一种l型蜿蜒激励式涡流传感器及其线圈绕制方法
CN108982655B (zh) * 2018-05-01 2022-04-22 河南农业大学 一种t型蜿蜒激励式涡流传感器及其线圈绕制方法
CN108693245B (zh) * 2018-05-01 2022-04-22 河南农业大学 一种三角环绕蜿蜒式涡流传感器及其线圈绕制方法
CN108627569B (zh) * 2018-05-02 2022-04-22 河南农业大学 一种三角环绕激励式涡流传感器及其线圈绕制方法
DE102021117119A1 (de) 2021-07-02 2023-01-05 Inmox Gmbh Sensoreinrichtung und Verfahren zur Charakterisierung eines Metallspans

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255711A (en) * 1979-05-15 1981-03-10 Compass Electronics Corporation Coil arrangement for search head of a metal detector
JPH05264556A (ja) 1992-03-17 1993-10-12 Fujikura Ltd 磁気測定装置用試料台
US5554932A (en) 1993-12-17 1996-09-10 Eastman Kodak Company Measurement of a saturation magnetic flux density through use of a rotating permanent magnet
GB9417763D0 (en) 1994-08-31 1994-10-19 Univ Edinburgh Debris monitoring transducer
US5793199A (en) 1995-11-10 1998-08-11 New Cosmos Electric Co., Ltd. Method and apparatus for determining magnetic powder concentration by using the electromagnetic induction method
JP3377348B2 (ja) 1995-11-10 2003-02-17 新コスモス電機株式会社 磁性粉濃度測定方法及びその装置
ES2245462T3 (es) 1996-04-26 2006-01-01 Dade Behring Inc. Procedimiento y aparato para retratar muestras en un analizador quimico automatico.
US6437563B1 (en) * 1997-11-21 2002-08-20 Quantum Design, Inc. Method and apparatus for making measurements of accumulations of magnetically susceptible particles combined with analytes
FI113297B (fi) 2001-06-19 2004-03-31 Magnasense Oy Menetelmä ja laitteisto analyyttien kvalitatiiviseksi ja kvantitatiiviseksi osoittamiseksi
WO2004078316A1 (en) 2003-03-08 2004-09-16 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Magnetic bead manipulation and transport device
CN1292240C (zh) 2003-12-01 2006-12-27 中国科学院电工研究所 磁力微粒操控器
JP3962385B2 (ja) * 2004-03-11 2007-08-22 株式会社日立製作所 免疫検査装置及び免疫検査方法
US8143073B2 (en) 2005-08-12 2012-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for carrying out an analysis process, in particular for identification of biochemical molecules, and analysis processes which can be carried out using this apparatus
FI121248B (fi) 2006-04-21 2010-08-31 Magnasense Technologies Oy Laite magneettisten partikkelien mittaamiseksi ja vastaava menetelmä
US7782046B2 (en) * 2007-02-05 2010-08-24 General Electric Company Electromagnetic tracking method and system
EP2017619A1 (en) 2007-07-20 2009-01-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic sensor device
US7885786B2 (en) 2008-10-15 2011-02-08 Seagate Technology Llc Sleeve cone quality measurement system and method
US8522604B2 (en) 2008-10-31 2013-09-03 The University Of Akron Metal wear detection apparatus and method employing microfluidic electronic device
JP5560334B2 (ja) 2010-07-21 2014-07-23 株式会社日立製作所 磁場計測装置
WO2012162869A1 (zh) 2011-05-27 2012-12-06 Zhang Hongpeng 一种电感式磨粒监测装置及其测量单元
CN103987654A (zh) 2011-10-19 2014-08-13 明尼苏达大学董事会 用于高吞吐量生物分子测试的磁性生物医学传感器和感测系统
CN103361270B (zh) 2013-07-17 2015-10-28 华南理工大学 多场耦合体外细胞实验装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106104266B (zh) 2019-12-20
WO2015140411A2 (en) 2015-09-24
EP3120138A2 (en) 2017-01-25
MX363204B (es) 2019-03-13
EP3120138A4 (en) 2017-11-29
FI20145267A7 (fi) 2015-09-22
JP6691052B2 (ja) 2020-04-28
CA2940306C (en) 2024-02-13
US11041828B2 (en) 2021-06-22
US20170108467A1 (en) 2017-04-20
CA2940306A1 (en) 2015-09-24
WO2015140411A3 (en) 2015-11-12
AU2015233327A1 (en) 2016-11-03
ES2753611T3 (es) 2020-04-13
CN106104266A (zh) 2016-11-09
AU2015233327B2 (en) 2019-08-22
MX2016012196A (es) 2017-01-19
EP3120138B1 (en) 2019-08-07
JP2017508157A (ja) 2017-03-23
DK3120138T3 (da) 2019-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI127032B (fi) Mittausjärjestely, laite varustettuna mittausjärjestelyllä ja menetelmä näytteen mittaamiseksi
Issadore et al. Ultrasensitive clinical enumeration of rare cells ex vivo using a micro-hall detector
US20090267617A1 (en) Apparatus and method for measuring salinity of a fluid by inductance
Ma et al. Oil metal debris detection sensor using ferrite core and flat channel for sensitivity improvement and high throughput
US20160025826A1 (en) Nuclear magnetic resonance apparatus and methods
Lin et al. Magnetoresistive emulsion analyzer
EP3418721A1 (en) A microfluidic chip
WO2015176744A1 (en) Cartridge for a magnetic flow cytometer, a magnetic flow cytometer, and method for analysing a sample with such a cartridge
DE10137665A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von biologischen Partikeln oder Molekülen
JP2002071645A (ja) 懸濁させた磁性微粒子の磁化率測定方法及び装置
US11353427B2 (en) Electromagnetic sensing device for detecting magnetic nanoparticles
JP6704331B2 (ja) 粘度測定装置および粘度測定方法
KR20130118744A (ko) 자기적으로 마킹된 마이크로 오브젝트들을 식별하기 위한 장치 및 방법
CN107703297B (zh) 弱磁信号检测装置
AU2019226158A1 (en) A device and a method for managing a sample to be analyzed and a solid sample carrier and liquid sample carrier
Dolapchiev A new eddy current surface probe with perpendicular coils
WO2009064240A1 (en) Coil mechanism for magnetic detector
JP2005283378A (ja) 流体特性分析方法、および装置
Chady et al. Electromagnetic system for nondestructive evaluation of train hollow axles
Pelkner et al. Size adapted GMR arrays for the automated inspection of surface breaking cracks in roller bearings
RU2079375C1 (ru) Способ определения устойчивости магнитных жидкостей
Carey et al. Node-Pore Sensing for Characterizing Cells and Extracellular Vesicles
CN120948598A (zh) 材料中磁杂检测方法
CN103718018B (zh) 借助磁性通流测量进行的分析物的动态状态确定
JP2000056001A (ja) 磁気抵抗素子による非磁性金属材料の検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127032

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B