[发明专利]磁传感器装置的校准

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁传感器装置，它包括至少一个磁性激励场发生器和至少一个磁传感器元件。此外，本发明还涉及这种磁传感器装置的使用以及一种利用这种磁传感器装置检测磁性颗粒的方法。

背景技术

从WO 2005/010543 A1和WO 2005/010542 A2中，获知了一种磁传感器装置，它例如可以在微流体生物传感器中使用，以对利用磁珠作标记的分子(例如，生物分子)进行检测。微型传感器装置具有传感器单元阵列，其包括用于产生磁场的导线以及用于检测由磁珠产生的杂散场的巨磁电阻装置(GMR)。于是，GMR的电阻指示传感器单元附近的磁珠的数量。

上述种类的磁生物传感器的问题在于：磁阻元件的灵敏度以及(因此)整个测量装置的有效增益对无法控制的参数非常灵敏，这些无法控制的参数例如是传感器中的磁性不稳性、外部磁场、老化、温度等。

发明内容

基于这种情况，本发明的目的是提供一种手段，使得磁传感器装置的测量相对于传感器增益的变化更加鲁棒。

该目的由根据权利要求1所述的磁传感器装置、根据权利要求2所述的方法和根据权利要求16所述的使用来实现。在从属权利要求中，披露了优选实施例。

根据本发明的磁传感器装置用于检测研究区(例如相邻样品室)中的磁性颗粒。在本语境中，术语“磁性颗粒”应当指在暴露于磁场时能够被磁化的任何种类的材料(分子、合成物，尤其是纳米颗粒)。磁性颗粒例如可以充当实际感兴趣的目标分子的标记。该磁传感器装置包括下列部件：

a)至少一个用于在所述研究区中产生磁性激励场的磁性激励场发生器。

b)至少一个用于在所述研究区中产生磁性校准场的磁性校准场发生器，其中所述校准场至少临时具有足够大的强度以改变所述研究区中存在的磁性颗粒的磁化特性。

c)至少一个磁传感器元件，用于对由所述研究区中的磁性颗粒响应于所述磁性激励场和/或所述磁性校准场而产生的磁性反应场进行测量(或进行其它操作)。

c)评估单元，用于基于所述元件的测量来校准所述磁传感器元件，其中存在磁性颗粒，并且其中在所述测量期间，磁性激励场和/或磁性校准场散布在所述研究区中。所述评估单元例如可以由芯片上电路或外部微型计算机来实现。

此外，本发明涉及一种用于检测研究区中的磁性颗粒的方法，其包括下列步骤：

a)利用至少一个磁性激励场发生器在所述研究区中产生磁性激励场。

b)利用至少一个磁性校准场发生器在所述研究区中产生磁性校准场，其中所述场至少临时具有足够大的强度以改变所述研究区中的磁性颗粒的磁化特性。

c)利用至少一个磁传感器元件来测量磁性反应场，其中所述研究区中的磁性颗粒响应于所述磁性激励场和/或所述磁性校准场而产生所述场。

d)基于在所述研究区中存在磁性激励场和/或磁性校准场和磁性颗粒时的测量来校准所述磁传感器元件。

上述磁传感器装置和方法利用了磁性校准场，该磁性校准场能够改变磁性颗粒的磁化特性，这种改变可以被检测到。这能够相应地改变所述颗粒对激励场的反应。另一方面，激励场发生器和磁传感器元件之间的磁串扰不受校准场的影响。因此，比较利用相同激励场但不同校准场产生的测量结果，从而能够推导出来自磁串扰的影响。由于这种影响与研究区中存在的颗粒的(未知)数量无关，因此可以使用它来确定传感器增益。

评估单元可以被任选地改造为基于测量结果来确定研究区中的磁性颗粒的数量，其中该测量结果是在磁性校准场在研究区中至少基本消失期间产生的。研究区中存在的磁性颗粒的数量(或者，如果关注同一种类的颗粒，则是它们的数量)是真正希望知道的参数。如果校准场是零，那么就可以与平常一样仅利用磁性激励场来对它进行确定。然而，对应的测量将达到更高的精度，这是因为可以基于利用磁性校准场进行的先前和/或后续测量来校准它们。

在另一个实施例中，磁性校准场重复性地消失。那么就可以相应地重复执行对磁性颗粒的前述检测而没有校准场的干扰，其中可以利用校准场非零的中间时间来更新磁传感器元件的校准。

根据本发明的优选实施例，将磁性校准场选择地很大，使其至少临时让磁性颗粒饱和。在饱和时间期间，磁性颗粒不能对磁性激励场的变化做出反应，这样能够确定该场对磁传感器元件的直接影响(即磁串扰)。