[發明專利]具有穩健信號處理的磁性傳感器裝置

無效

• 申請號: 200780047006.2
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN101563611A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: J·維恩;T·P·H·G·詹森;B·M·德博爾;J·A·H·M·卡爾曼
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543;G01R33/09;G01R33/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周紅力;劉 紅

發明領域

本發明涉及在樣品腔室檢測磁化顆粒的方法和磁性傳感器裝置。而且它涉及這種裝置的使用。

背景技術

從WO?2005/010543?A1和WO?2005/010542?A2中了解到磁性傳感器裝置，其可以例如在微流體生物傳感器中用于檢測標注有磁珠的(例如，生物學的)分子。微傳感器裝置設置有包括用于產生磁場的電線和用于檢測由磁珠產生的雜散場的巨磁阻裝置(GMR)的傳感器單元陣列。在那時，GMR的電阻表示傳感器單元附近珠子的數量。

前述種類的磁生物傳感器的問題是：測量對于所施加的勵磁和傳感器電流、傳感器增益、溫度、等等中不可控制的參數變化非常敏感。

發明內容

基于這種情形，本發明的目的是提供一種設備，使得磁性傳感器裝置的測量能更穩健地克服它們工作條件的變化。

該目的是通過根據權利要求1的磁性傳感器裝置、根據權利要求2的方法和根據權利要求11的應用來實現。優選實施例在從屬權利要求中公開。

根據本發明的磁性傳感器裝置用來檢測例如在樣品中標注目標分子的磁珠的磁化顆粒。它包括下述的部件：

-樣品腔室，在其中可以設置有待檢測顆粒。樣品腔室通常是空腔體或者充滿某種物質(比如，可以吸收樣品的凝膠)的腔體；它可以是開口的腔體、閉合的腔體或者通過流體連接溝道連接到其它腔體的腔體。

-至少一個磁場發生器，其利用包括第一頻率的勵磁電流來驅動，從而在樣品腔室中產生磁性勵磁場(至少在某處)。在這里以及下面所說的“信號包括一些頻率”將是以下事實的簡短表達：所述信號的傅里葉頻譜對于所述頻率是非零的。磁場發生器尤其可以通過微電子傳感器襯底上的至少一個導線來實現。

-至少一個相關的磁性傳感器元件，其利用包括第二頻率的傳感器電流來驅動，從而產生測量信號。磁性傳感器元件在以下意義上和前述的磁場發生器有關：它在所述發生器的磁性勵磁場所引起的效果之內。磁性傳感器元件尤其可以包括線圈、霍爾傳感器、平面霍爾傳感器、磁通門傳感器、SQUID(超導量子干擾裝置)、磁諧振傳感器、磁致限制傳感器或者在WO?2005/010543A1或者WO?2005/010542A2中，尤其是GMR(巨磁阻)、TMR(隧道磁阻)或者AMR(各向異性磁阻)元件中所述種類的磁阻元件。

勵磁電流以及傳感器電流通常由一些電源單元(例如，恒流源)來提供。

-評估單元，其用于確定上述測量信號的“參考分量”，其中，所述參考分量依賴于勵磁電流和/或傳感器電流和/或傳感器增益，但是不依賴于樣品腔室中存在磁性顆粒。評估單元可以通過專用硬件和/或通過一些微計算機系統和適當的軟件一起來實現。該評估單元優選地通過電線耦合到磁性傳感器，用于接收測量信號。參考分量對于勵磁電流和/或傳感器電流的依賴尤其可以意味著：所述參考分量正比于勵磁電流和/或傳感器電流和/或傳感器增益(除了在時間依賴的情況中一些可能的相移之外)。傳感器增益通常限定為磁場傳感器的信號(例如，電壓)相對于待測量的量(也就是，傳感器經受的磁場)的導數。因此，傳感器增益包括在待測量的量和傳感器信號之間的每一個過程。

通常來說，信號對于某種影響的依賴可以以實際的感知來限定，也就是，例如，如果那種影響可以使信號改變超過其平均值的5％，那么信號可以假定依賴于影響。

在磁性傳感器裝置的測量信號中隔離理想的顆粒依賴分量的直接方法是抑制不依賴于存在磁性顆粒的所有分量。與此對比，所述的磁性傳感器裝置包括評估單元，其用于以下述方式處理測量信號：確定表現出不依賴于樣品腔室中存在磁化顆粒的參考分量。因此，參考分量通常將包括：完全涉及磁性傳感器裝置和主要工作條件的信息。當相對于所關注的顆粒依賴分量來解釋測量信號時，例如可以使用該信息。如果參考分量依賴于勵磁電流和/或傳感器電流，它將分享這些電流的頻率特征，這減少了其檢測。而且，這種依賴暗示了：參考分量回到和所關注的顆粒依賴信號類似的物理過程鏈，并因此反映和所關注的信號有關的工作條件。如果參考分量依賴于傳感器增益，它直接反映信號處理的至關重要的參數。

本發明還涉及一種用于檢測樣品腔室中磁化顆粒的方法，方法包括下述步驟：

-利用磁場發生器在樣品腔室中產生磁性勵磁場，該磁場發生器利用包括第一頻率的勵磁電流來驅動。

-利用磁性傳感器元件產生測量信號，該磁性傳感器元件利用包括第二頻率的傳感器電流來驅動。