[發(fā)明專利]用于表征施加于磁傳感器的磁場的方法和設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580044138.0
• 申請日: 2005-12-20
• 公開（公告）號: CN101084449A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·A·H·M·卡爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于磁微粒的定性和/或定量檢測或確定的磁傳感器設(shè)備，涉及用于表征施加于磁傳感器設(shè)備的磁場的磁傳感器單元及其用途，并且涉及用于表征施加于磁傳感器設(shè)備的磁場的方法。

技術(shù)背景

如今，基于各向異性磁電阻(AMR)、巨磁電阻(GMR)和隧道磁電阻(TMR)元件的磁電阻傳感器正越來越受到重視。除了已知的諸如磁硬盤頭和磁隨機訪問存儲器(MRAM)的高速應(yīng)用，在分子診斷學(xué)(MDx)、IC(集成電路)中的電流傳感、自動化工業(yè)等領(lǐng)域出現(xiàn)了相對低帶寬的新應(yīng)用。

磁電阻傳感器的這種低帶寬應(yīng)用的例子之一是生物芯片。生物芯片又稱為生物傳感器芯片、生物微芯片、基因芯片或DNA芯片，存在于其最簡單形式的襯底中，其中在該襯底上有大量不同的探針分子附在芯片上明確定義的區(qū)域上，如果完全吻合就可以把待分析的分子或分子片束縛到該探針分子。例如，DNA分子的分子片束縛到唯一的互補DNA(c-DNA)分子片。例如，可以通過使用連接到待分析分子的熒光標(biāo)記來檢測束縛反應(yīng)的發(fā)生。這提供了在短時間內(nèi)并行地分析大量的不同分子或分子片中的少量分子或分子片的能力。每個生物芯片可以支持對10-1000或更多的不同分子片的化驗。由于諸如人類基因計劃這樣的項目和后續(xù)的關(guān)于基因和蛋白質(zhì)的功能的研究，預(yù)計在未來10年，通過使用基因芯片而獲得的可用信息的有用性會迅速增加。

在US-5,981,297中公開了一種磁電阻生物傳感器。該生物傳感器用于床邊即時(point-of-care)分子診斷學(xué)(MDx)應(yīng)用。關(guān)鍵問題是：敏感性、小型化、低成本、集成化和低功耗。

圖1示出了如US-5,981,297所述的多微粒每元件檢測器的一部分。磁電阻元件的尺寸近似為20×20μm，且通過對沉積在硅片11上的磁電阻膜的光刻(或由其它形式的微刻技術(shù))制成。參考磁電阻元件，諸如12，不具有束縛分子。如圖1中的小圓點所示，信號磁電阻元件具有共價附著的束縛分子13的涂層。具有束縛分子13的信號磁電阻元件14具有經(jīng)由識別事件附著的磁微粒。為了簡化圖1，微粒17上的束縛分子和目標(biāo)分子都沒有示出。微構(gòu)的金條帶網(wǎng)絡(luò)15載有偏差電壓。單獨的微構(gòu)金條帶，諸如輸出條帶16，載有輸出電壓。圖1檢測器的每個磁電阻元件12、14都有一個輸出條帶16。沒有示出氧氮化硅、聚合體、類金剛石碳、或其它覆蓋在磁電阻元件12、14和金條帶15、16上的絕緣材料的薄涂層。束縛分子涂層13用在絕緣材料之上。整個檢測器包括大約250個磁電阻元件，尺寸近似1×1mm，并能夠檢測10個目標(biāo)種屬。

檢測器如下運作。磁場生成器(圖中未表示出)創(chuàng)建磁場，用于磁化珠子或磁微粒17。該磁場生成器可以是電磁體、空心線圈、直電線、導(dǎo)電的微構(gòu)跡線、或永久磁體。每個磁化的珠子17生成磁場，由于該磁場在磁電阻元件12、14的附近出現(xiàn)，其改變了其所束縛的磁電阻元件12、14的電阻。用惠斯通電橋來比較信號元件14和參考元件12的電阻，其中參考元件12位于信號元件14旁邊并與其相同，除了其缺少抗體和束縛分子13。惠斯通電橋的輸出被轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式；微處理器收集結(jié)果信息并確定檢測器上的磁化珠子17的總數(shù)。根據(jù)這些信息和設(shè)備制造商所提供的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該微處理器可以計算目標(biāo)種屬濃度。

在US-5,981,297所述的生物傳感器中，所生成的磁場是垂直的z方向磁場，其磁化了順磁性微粒17，因此生成了水平場分量。生物傳感器上的GMR條帶通過測量由這些順磁性微粒17所引起的平面內(nèi)水平磁場分量，來檢測這些微粒17的存在。

例如，為了校準(zhǔn)，外部磁場關(guān)于傳感器表面的場強和方向必須是已知的，優(yōu)選接近GMR條帶或傳感器元件的場強和方向。然而，生物傳感器上的GMR條帶在z方向不敏感。因此，在缺少需要檢測的磁微粒17的情況下，由于所施加磁場的方向與生物傳感器的敏感方向不匹配，不能測量施加于生物傳感器的場強。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁傳感器設(shè)備和相應(yīng)的方法，能夠感測在與傳感設(shè)備敏感方向不同的方向上施加的磁場。

以上目標(biāo)通過依照本發(fā)明的方法和設(shè)備來實現(xiàn)。

附帶的獨立和從屬權(quán)利要求中列出了本發(fā)明的特定的和優(yōu)選的方面。從屬權(quán)利要求的特征可以和獨立權(quán)利要求的特征及其它從屬權(quán)利要求的特征適當(dāng)組合，而并不僅僅是在權(quán)利要求中明確列出的那些特征。