[发明专利]具有稳健信号处理的磁性传感器装置

说明书

发明领域

本发明涉及在样品腔室检测磁化颗粒的方法和磁性传感器装置。而且它涉及这种装置的使用。

背景技术

从WO 2005/010543 A1和WO 2005/010542 A2中了解到磁性传感器装置，其可以例如在微流体生物传感器中用于检测标注有磁珠的(例如，生物学的)分子。微传感器装置设置有包括用于产生磁场的电线和用于检测由磁珠产生的杂散场的巨磁阻装置(GMR)的传感器单元阵列。在那时，GMR的电阻表示传感器单元附近珠子的数量。

前述种类的磁生物传感器的问题是：测量对于所施加的励磁和传感器电流、传感器增益、温度、等等中不可控制的参数变化非常敏感。

发明内容

基于这种情形，本发明的目的是提供一种设备，使得磁性传感器装置的测量能更稳健地克服它们工作条件的变化。

该目的是通过根据权利要求1的磁性传感器装置、根据权利要求2的方法和根据权利要求11的应用来实现。优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明的磁性传感器装置用来检测例如在样品中标注目标分子的磁珠的磁化颗粒。它包括下述的部件：

-样品腔室，在其中可以设置有待检测颗粒。样品腔室通常是空腔体或者充满某种物质(比如，可以吸收样品的凝胶)的腔体；它可以是开口的腔体、闭合的腔体或者通过流体连接沟道连接到其它腔体的腔体。

-至少一个磁场发生器，其利用包括第一频率的励磁电流来驱动，从而在样品腔室中产生磁性励磁场(至少在某处)。在这里以及下面所说的“信号包括一些频率”将是以下事实的简短表达：所述信号的傅里叶频谱对于所述频率是非零的。磁场发生器尤其可以通过微电子传感器衬底上的至少一个导线来实现。

-至少一个相关的磁性传感器元件，其利用包括第二频率的传感器电流来驱动，从而产生测量信号。磁性传感器元件在以下意义上和前述的磁场发生器有关：它在所述发生器的磁性励磁场所引起的效果之内。磁性传感器元件尤其可以包括线圈、霍尔传感器、平面霍尔传感器、磁通门传感器、SQUID(超导量子干扰装置)、磁谐振传感器、磁致限制传感器或者在WO 2005/010543A1或者WO 2005/010542A2中，尤其是GMR(巨磁阻)、TMR(隧道磁阻)或者AMR(各向异性磁阻)元件中所述种类的磁阻元件。

励磁电流以及传感器电流通常由一些电源单元(例如，恒流源)来提供。

-评估单元，其用于确定上述测量信号的“参考分量”，其中，所述参考分量依赖于励磁电流和/或传感器电流和/或传感器增益，但是不依赖于样品腔室中存在磁性颗粒。评估单元可以通过专用硬件和/或通过一些微计算机系统和适当的软件一起来实现。该评估单元优选地通过电线耦合到磁性传感器，用于接收测量信号。参考分量对于励磁电流和/或传感器电流的依赖尤其可以意味着：所述参考分量正比于励磁电流和/或传感器电流和/或传感器增益(除了在时间依赖的情况中一些可能的相移之外)。传感器增益通常限定为磁场传感器的信号(例如，电压)相对于待测量的量(也就是，传感器经受的磁场)的导数。因此，传感器增益包括在待测量的量和传感器信号之间的每一个过程。

通常来说，信号对于某种影响的依赖可以以实际的感知来限定，也就是，例如，如果那种影响可以使信号改变超过其平均值的5％，那么信号可以假定依赖于影响。

在磁性传感器装置的测量信号中隔离理想的颗粒依赖分量的直接方法是抑制不依赖于存在磁性颗粒的所有分量。与此对比，所述的磁性传感器装置包括评估单元，其用于以下述方式处理测量信号：确定表现出不依赖于样品腔室中存在磁化颗粒的参考分量。因此，参考分量通常将包括：完全涉及磁性传感器装置和主要工作条件的信息。当相对于所关注的颗粒依赖分量来解释测量信号时，例如可以使用该信息。如果参考分量依赖于励磁电流和/或传感器电流，它将分享这些电流的频率特征，这减少了其检测。而且，这种依赖暗示了：参考分量回到和所关注的颗粒依赖信号类似的物理过程链，并因此反映和所关注的信号有关的工作条件。如果参考分量依赖于传感器增益，它直接反映信号处理的至关重要的参数。

本发明还涉及一种用于检测样品腔室中磁化颗粒的方法，方法包括下述步骤：

-利用磁场发生器在样品腔室中产生磁性励磁场，该磁场发生器利用包括第一频率的励磁电流来驱动。

-利用磁性传感器元件产生测量信号，该磁性传感器元件利用包括第二频率的传感器电流来驱动。