CN101490576A - 磁传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁传感器装置，其包括用于通过施加移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象(15)(例如磁性颗粒)结合到结合位点的可能性的装置(11，14)。本发明还提供了一种包括至少一个这种磁传感器装置的生物芯片(40)以及利用这种磁传感器在样本流体中检测和/或量化目标部分的方法。
Description
本发明涉及磁传感器装置以及制造和操作其的方法。更具体而言，本发明涉及一种磁传感器装置、包括至少一个这种磁传感器装置的生物芯片以及用于在样本流体中检测和/或量化目标部分(moiety)的方法。根据本发明的磁传感器装置、生物芯片和方法可以用于分子诊断、生物样品分析或化学样品分析中。
基于AMR(各向异性磁致电阻)、GMR(巨磁电阻)和TMR(隧道磁致电阻)元件的磁致电阻传感器目前正在变得越来越重要。除了诸如硬盘磁头和MRAM的已知高速应用之外，在分子诊断(MDx)、IC中电流感测、汽车等领域中出现了新的较低带宽的应用。
引入包括这种磁致电阻传感器的微阵列或生物芯片正在使对DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸)和蛋白质的分析发生革命性变化。应用例如有人的基因型分析(例如在医院中或由医生或护士个人进行)、细菌筛选、生物和药理研究。在灵敏度、特异性、集成度、易用性和成本方面，这种磁致电阻生物芯片对于例如生物分子诊断具有有前景的性质。
生物芯片也称为生物传感器芯片、生物微芯片、基因芯片或DNA芯片，其最简单的形式由衬底构成，在衬底上大量的不同探针分子附着于芯片上明确限定的区域上，如果待分析的分子或分子碎片与探针分子完美匹配，那么它们就会结合到一起。例如，DNA分子的片段会结合到一个唯一的互补DNA(c-DNA)的分子碎片。例如，利用诸如荧光标记或磁性标签的耦合到待分析的分子的标记可以检测出结合反应的发生。这提供了在短时间内并行分析少量的很多不同分子或分子碎片的能力。
在生物传感器中进行化验。化验通常涉及若干流体致动步骤，即，使材料运动的步骤。这种步骤的范例是混合(例如为了稀释，或为了将标签或其他试剂溶解到样本流体中，或标记，或亲合力结合)或更新反应面附近的流体，以免扩散变成反应的速度限制因素。优选地，致动方法应当有效、可靠而廉价。
一个生物芯片可以支持对1000种或更多不同分子碎片的化验。由于诸如人类基因组计划的计划以及对基因和蛋白质的功能的追踪研究的结果，预计通过利用生物芯片而变得可以得到的信息的有用性将在今后十年间得到迅速增强。
可以使用由例如100个基于例如超顺磁珠检测的传感器的阵列构成的生物传感器来同时测量溶液(例如血液)中很多不同生物分子(例如蛋白质、DNA)的浓度。这可以通过如下步骤来实现：将超顺磁珠附着到待判定的目标分子，利用外加磁场磁化该磁珠并利用例如巨磁致电阻(GMR)传感器来检测磁化珠的磁场。
图1示出了具有集成的磁场激励的磁致电阻传感器10。集成的磁场激励是指在磁致电阻传感器10中集成了磁场生成装置。磁致电阻传感器10包括形成磁场生成装置的两个电导体1和形成磁致电阻传感器元件的GMR元件2。在磁致电阻传感器10的表面3上提供结合位点4，例如其上附着有磁性纳米颗粒6的目标分子5可以结合到结合位点上。流经导体1的电流产生使磁性纳米颗粒6磁化的磁场。磁性纳米颗粒6产生由图1中的场线7表示的磁矩m。然后磁矩m产生双极性磁场，该磁场在GMR元件2的位置具有平面内磁场分量8。于是，磁性纳米颗粒6反应出由流经导体1的电流感应出的磁场9，在GMR元件2的敏感x方向上产生磁场分量8，也称为磁场的x分量Hext。然后，磁场的x分量Hext被GMR元件2感测到，且其取决于磁致电阻传感器10表面3上存在的磁性纳米颗粒6的数量Nnp以及导体电流的大小。
为了加快生化化验，样本中所有的目标分子和磁性颗粒必须在较短时间内接近有效传感器区域。对这种生物传感器的另一要求是能够在生物传感器中致动小的流体体积，例如1微升(例如为了试剂混合、搅拌、均化)，而不干扰磁生物传感器。
对这些要求的最新解决方案为磁性和机械致动(泵浦)，这使得药筒和读取器设计都变复杂了。此外，这些解决方案难以施加小的样本体积，例如1微升的体积。
对于以上要求的另一已知解决方案是利用样本体积外的外场发生装置(例如线圈)。为了进行搅拌，可以在流体中提供转轮或高密度的磁性颗粒。然而，需要大的磁场来在样本体积中的磁珠上产生合理的力，且必需采取特殊措施以免影响GMR性质。
另一方面，片内磁激励仅在磁场强度(梯度)高的表面附近有效。例如，传感器可以包括相邻的电流线。电流线向传感器吸引磁性颗粒或标签。然而，通过这种方式，传感器仍暴露于传感器芯片上方全部流体体积中一小部分颗粒，因为很多颗粒撞击到来自电流线的场所到达范围之外的芯片表面。另一个缺点是外部磁场可能易于扰动GMR传感器。
本发明的目的是提供一种另类或优良的磁传感器、包括至少一个这种磁传感器的生物芯片以及备选或良好的检测和/或量化样本流体中目标部分的方法。
根据本发明实施例的方法和装置的优点是可以将它们应用于小的样本体积，例如1微升的体积。
根据本发明实施例的方法和装置的另一优点是可以加快生化化验。
以上目的是通过根据本发明的方法和装置实现的。
在附带的独立和从属权利要求中给出了本发明的特定和优选方面。在适当的情况下，从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征组合以及与其他从属权利要求的特征组合，并非仅仅如权利要求中所明确给出的那样。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于检测和/或量化样本流体中的目标部分的磁传感器装置。该磁传感器装置包括：
-具有顶表面和结合位点的第一传感器芯片，
-用于向所述传感器芯片的所述顶表面上吸引磁性对象或可磁化对象的装置，
-用于感测磁性对象或可磁化对象存在与否的至少一个传感元件，以及
-用于通过感应出移动磁场来提高所述磁性对象或可磁化对象结合到所述结合位点的可能性的装置。
根据本发明的实施例，该至少一个传感元件可以集成在第一传感器芯片中。
目标部分可以包括分子种类、细胞碎片、病毒等。
根据本发明，向表面上吸引磁性对象或可磁化对象可以包括吸引其上附着有需要检测的目标部分的磁性对象或可磁化对象。然后目标部分/磁性对象或可磁化对象的组合结合到传感器芯片表面上的结合位点上。
然而，根据本发明的其他实施例，向表面上吸引磁性对象或可磁化对象可以包括吸引磁性对象或可磁化对象并将它们结合到传感器芯片表面上固定不动的目标部分或目标对等物(target-analogue)上。换言之，首先将待检测的目标分子结合到传感器芯片表面上的结合位点上，然后可以将磁性对象或可磁化对象结合到目标对等物。
根据本发明的实施例的磁传感器装置的优点是可以加快化验速度。根据本发明实施例的磁传感器装置的另一优点是可以将其应用于小样本体积，例如1μl的体积，而不会干扰磁传感器装置的工作。
根据本发明的实施例，用于将磁性对象或可磁化对象吸引到传感器芯片的顶表面上的装置可以与用于提高磁性对象或可磁化对象结合到结合位点上的可能性的装置相同。
根据本发明的其他实施例，用于将磁性对象或可磁化对象吸引到传感器芯片的顶表面上的装置可以包括用于产生用于吸引磁性对象或可磁化对象的磁场的集成磁场生成装置。
根据本发明的其他实施例，用于将磁性对象或可磁化对象吸引到传感器芯片的顶表面上的装置可以包括用于向磁性对象或可磁化对象施加重力或离心力以将它们吸引到传感器芯片表面的装置。
根据本发明的实施例，用于提高磁性对象或可磁化对象结合到结合位点上的可能性的装置可以包括多条适于产生移动磁场的同心电流线。
这些实施例的优点在于将磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒集中到至少一个传感元件上方，这增大了将磁性对象或可磁化对象结合到传感器芯片表面上存在的且形成磁传感器的有效区域的结合位点的概率。
根据本发明的其他实施例，用于提高磁性对象或可磁化对象结合到结合位点的可能性的装置可以包括多条适于产生移动磁场的平行电流线。
这些实施例的优点在于，通过制造包括多条平行电流线的结构，可以在传感器芯片表面上移动磁性对象或可磁化对象。这增大了磁性对象或可磁化对象结合到传感器芯片表面上的结合位点的可能性，因为，例如在经过包括结合位点的第一区域时，有可能一些磁性对象或可磁化对象不会结合到传感器芯片表面上的结合位点。因此，根据本发明的实施例，通过进一步沿着包括带结合位点的其他区域的传感器芯片表面移动它们，增大了结合到其他结合位点的可能性。
多条平行电流线和至少一个传感元件可以具有纵向，电流线的纵向可以基本平行于至少一个传感元件的纵向。
多条平行电流线和至少一个传感元件可以具有纵向，其中电流线的纵向可以基本垂直于至少一个传感元件的纵向。
根据本发明的实施例，可以设置多条平行电流线以形成闭合的环构造。
这种构造的优点是可以增大磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)结合到磁传感器装置的有效区域的概率。
根据本发明的其他实施例，多条平行电流线可以形成两个闭合环构造。
根据其他实施例，多条平行电流线可以设置在线性构造中。
磁传感器装置还可以包括至少一个用于存储磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)的容器。
这种构造的优点是可以促进目标部分和磁传感器装置的有效区域上存在的第一抗体之间的结合，而无需能够中断该结合步骤的磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒。
磁传感器装置还可以包括具有壁的流体室，流体室的壁可以是不规则形状的。这加大了传感装置的混合效果。例如，流体室可以包括突起。
根据其他实施例，可以优化流体室以获得低流体摩擦。例如，可以通过设计流体动力学方面平滑的形状，即可以将流体室设计成内表面没有突起，使得流体室内部的流体基本不受任何方式的阻碍，从而实现流体室的优化。
磁传感器装置还可以包括第二传感器芯片，第二传感器芯片具有顶表面和结合位点并包括用于通过感应出移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象结合到结合位点上的可能性的装置，以其顶表面朝向第一传感器芯片的顶表面的方式设置所述第二传感器芯片。
本发明还提供了包括至少一个根据本发明的实施例的磁传感器装置的生物芯片。
本发明还实现了将根据本发明实施例的磁传感器装置用于分子诊断、生物样品分析或化学样品分析中。
本发明还实现了将根据本发明的生物芯片用于分子诊断、生物样品分析或化学样品分析中。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于检测和/或量化样本流体中的目标部分的方法。该方法包括：
-向磁传感器装置提供所述样本流体，
-将磁性对象或可磁化对象吸引到所述磁传感器装置的传感器芯片表面上，所述传感器芯片具有结合位点，以及
-施加移动的磁场，以提高磁性对象或可磁化对象结合到所述结合位点上的可能性。
根据本发明实施例的该方法的优点是可以加快化验速度。根据本发明实施例的该方法的另一优点是其适用于小样本体积，例如1μl的体积，而不会干扰磁传感器装置的工作。
根据本发明的实施例，可以通过依次激励多条同心电流线来施加移动磁场。
这些实施例的优点在于将磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)集中到至少一个传感元件上方，这增大了将磁性对象或可磁化对象结合到传感器芯片表面上存在的且形成磁传感器装置的有效区域的结合位点的概率。
根据其他实施例，可以通过依次激励多条平行电流线来施加移动磁场。
这些实施例的优点在于，通过依次激励多条平行电流线来施加移动磁场，可以在传感器芯片表面上移动磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒。这增大了磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)结合到传感器芯片表面上的结合位点的可能性，因为，例如在经过包括结合位点的第一区域时，有可能一些磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)不会结合到结合位点。因此，通过进一步沿着包括带结合位点的其他区域的传感器芯片表面移动它们，增大了结合到其他结合位点的可能性。
该方法还可以包括在将磁性对象或可磁化对象吸引到传感器芯片表面之后将它们存储起来。
可以通过施加磁场来将磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)吸引到传感器芯片表面。
可以通过使电流流经磁场生成装置(优选为集成的磁场生成装置)来施加磁场。
例如，磁场生成装置可以为诸如电流线的导体。
本发明还实现了将根据本发明实施例的方法用于分子诊断、生物样品分析或化学样品分析中。
结合附图，通过以下详细描述，本发明的以上和其他特点、特征和优点将变得明了，附图以举例的方式例示了本发明的原理。仅出于举例的目的给出该描述，并不限制本发明的范围。下文援引的参考图是指附图。
图1示出了磁致电阻传感器的工作原理。
图2示意性示出了根据本发明第一实施例的磁传感器的一部分。
图3示意性示出了根据本发明第一实施例的磁传感器的一部分。
图4示意性示出了根据本发明第二实施例的磁传感器的一部分。
图5示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的传感器芯片的一部分。
图6示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图7示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图8示出了如图5所示的磁传感器的俯视图。
图9示意性示出了根据本发明第三实施例的磁传感器的一部分。
图10示意性示出了根据本发明第三实施例的磁传感器的一部分。
图11示意性示出了根据本发明第四实施例的磁传感器的一部分。
图12示意性示出了根据本发明第四实施例的磁传感器的一部分。
图13示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图14示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图15示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图16示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图17示意性示出了根据本发明实施例的磁传感器的一部分。
图18到21示意性地示出了在根据本发明实施例的传感器芯片表面上移动磁性对象或可磁化对象的可能方式。
图22示出了包括根据本发明实施例的磁传感器的生物芯片。
在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或类似的要素。
将针对特定实施例并参考特定附图描述本发明，但本发明不限于此，而是仅受权利要求的限制。权利要求中的附图标记不应被示为限制范围。描述的附图仅为示意性的，不是限制性的。在附图中，出于例示的目的，可以放大一些元件的尺寸，并非按照比例绘制。在本说明书和权利要求中使用“包括”一词的地方，不排除包括其他元件或步骤。在提及单数名词而使用不定冠词或定冠词的地方，例如“一”、“该”，除非特别说明，这包括多个该名词。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件，未必用于描述连续或时间顺序。要理解的是，在适当环境下这样使用的术语是可以互换的，且这里所述的本发明实施例可以按不同于本文所述或所示的次序工作。
此外，出于描述的目的使用说明书和权利要求中的术语顶部、底部等，未必用于描述相对位置。要理解的是，在适当环境下这样使用的术语是可以互换的，且这里所述的本发明实施例可以按不同于本文所述或所示的取向工作。
本发明提供了一种用于定性检测和/或量化样本体积中的目标部分的磁传感器装置。目标部分可以包括分子种类、细胞碎片、病毒等。传感器可以包括在包括至少一个这种磁传感器装置的生物芯片上。此外，提供了一种利用这种磁传感器装置定性检测和/或量化样本体积中的目标部分的方法。根据本发明的磁传感器装置、生物芯片和方法可以用于任何适当的应用，例如分子诊断、生物样品分析或化学样品分析中。
根据本发明的优选实施例，该磁传感器可以是用于检测和/或量化样本体积中的目标部分的生物传感器，其中，可以检测和/或量化的目标部分的范例可以是，但不限于：
-核酸：DNA、RNA：双链或单链，或DNA-RNA混合物或DNA-蛋白质络合物，具有或没有改性。
-蛋白质或肽，有或无改性，例如抗体、DNA或RNA结合蛋白质、酶类、受体、荷尔蒙、信号蛋白质。最近，已经公布了具有酵母完全蛋白质组的格栅。
-寡聚或多聚糖或糖。
-小分子，例如抑制剂、配位体，原状或经由间隔分子交联到基质。
-荷尔蒙、药物、代谢产物
-细胞或细胞的组分或成分，例如外部或内部膜片段、组织组分等。
在使用磁传感器装置的生物感测过程中，磁性颗粒或磁珠直接或间接地附着到目标部分。要在流体中检测这些目标部分，流体可以是原始样本或可以在插入生物传感器中之前已经得到处理(例如，退化、生化改性、过滤或分解到缓冲器中)。流体例如可以是生物流体，例如唾液、痰液、血液、血浆、间质液或尿液，或其他流体，例如饮用流体、环境流体，或对样本预处理得到的流体。流体例如可以包括固体样本材料的要素，例如，来自活体组织检查、粪便、食物、饲料、环境样品。
化验能够产生高灵敏度的一个原因是目标部分从相当稀疏地分散在样本体积中的状态聚集到传感器表面上。通过增大表面上的目标部分的横向浓度可以获得灵敏度的进一步提升。例如，对于加速涉及附着于目标部分的磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合步骤而言，这尤其重要，因为这种结合步骤可能很慢，因为磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)较大，且其结合受到位阻效应的阻碍。
本发明的目的是提供一种磁传感器装置和一种在样本体积中检测和/或量化目标部分的方法，其能够加快化验，且其中可以分析小的样本体积，例如1微升的体积，而不会干扰磁传感器装置的工作。
因此，本发明的一般性构思是在芯片表面上移动磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)，以便：
(1)从样本流体体积收集或吸引磁性对象或可磁化对象，例如磁性纳米颗粒，并且
(2)在磁传感器装置的有效区域之上移动磁性对象或可磁化对象，例如磁性纳米颗粒。
通过在传感器的有效区域上移动磁性对象或可磁化对象，例如磁性纳米颗粒，从而可以在样本体积之内建立其流体的运动，由此诱发流体的搅动，并且由此可以增强磁性对象或可磁化对象结合到传感装置上的结合位点的可能性。
根据本发明，通过提供一种磁传感器装置来实现该一般性构思，该磁传感器装置包括用于通过感应出移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)结合到传感器芯片表面上的结合位点的可能性的装置。通过感应出移动磁场，可以在传感器表面之上移动磁性对象或可磁化对象。这样做就提高了这些磁性对象或可磁化对象结合到传感器芯片表面上的结合位点的可能性(参见其他内容)。
首先，必须向磁传感器装置的表面吸引磁性对象或可磁化对象，例如磁性纳米颗粒。
根据本发明，向表面上吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)可以包括吸引其上附着有需要检测的目标部分的磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒。然后目标部分/磁性对象或可磁化对象的组合结合到传感器芯片表面上的结合位点上。
然而，根据本发明的其他实施例，向表面上吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)可以包括吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)，并将它们结合到传感器芯片表面上固定不动的目标部分或目标对等物上。换言之，首先将待检测的目标部分结合到传感器芯片表面上的结合位点上，然后可以将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)结合到目标部分。
必须认识到，在进一步的说明和权利要求中，当提到吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)时，会公开上述两种可能性。
根据本发明的实施例，可以由磁场生成装置实现吸引，例如，通过向诸如导体(磁传感器装置的一部分)的磁场生成装置施加电激励电流实现，或者可以通过将磁体移动到适当位置来执行。
根据本发明的其他实施例，还可以通过用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)结合到传感器芯片表面上的结合位点的可能性的装置来将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)吸引到传感器芯片表面上。用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置将在传感器表面上方沿所有方向吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)。然而，必须指出，在这种情况下，吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的范围是有限的，从而将仅吸引靠近磁传感器表面的磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)。
根据本发明的其他实施例，使磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)靠近表面未必一定需要磁力。也可以通过非磁性方式，例如通过重力或离心力实现该目的。
接下来由用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置诱发的横向收集过程可以通过在磁传感器装置的表面上移动磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)，而将这些磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)高效地带到由传感元件实现的磁传感器的感测表面或有效区域。
可以通过依次改变静止组件的磁性状态，例如在时间上交错地，即一个接一个地激励多条电流线或电流线路-例如像充当传送带的N相直线电动机那样-来实现用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置。
或者，也可以例如通过永磁体或电磁铁来实现用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置，该永磁体或电磁铁位于磁传感器装置的传感器芯片下方(或上方)，且其可以沿着磁传感器装置的表面移动，从而感应出移动的磁场。可以通过适当的驱动装置进行移动。
可以将根据本发明实施例的磁传感器装置和方法原理应用于包括至少一个磁传感器装置和流体室并利用任何适当检测系统(例如光学、电化学、阻抗测量(impediametric)和/或磁检测系统)的生物传感器系统。
在传感器表面上移动或输运磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)能够执行多种功能：
-提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的浓度，以提高结合速度，并确保基本每个磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)都参与到结合到传感器上的过程中。
-在表面上输送磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)以确保基本上所有磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)都暴露于作为磁传感器装置的一部分的至少一个传感元件中的每一个。在使用具有不同结合属性的磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)时可能对此感兴趣，其中每种磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)可能仅结合到一个特定的传感元件，例如，在要同时测量多种分析物时可能会是这种情况。
-存储并随后向所述至少一个传感元件输运磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)，以执行后续的制作磁性标签过程，而无需额外的流体注入步骤。
-通过在传感器表面上反复移动磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)而提高结合速度。
根据本发明的磁传感器装置包括：用于将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)吸引到至少一个传感元件的传感器芯片表面的装置；包括带有目标部分的样本流体的流体室；以及通过感应出移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)结合到传感器芯片表面的可能性的装置。
根据本发明的实施例，用于将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)吸引到传感器表面的装置可以与用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置相同。
然而，根据本发明的优选实施例，用于吸引磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的装置可以包括至少一个磁场生成装置，例如至少一个导体，用于产生磁场，从而将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)吸引到传感器表面。
可以将该至少一个磁场生成装置与所述至少一个传感元件和用于提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)的结合可能性的装置提供于同一传感器芯片上，或者可以位于芯片之外。芯片可以包括至少一个传感元件和多条电流线。换言之，可以将本发明用于片内以及片外磁场生成。
在下文中，将通过不同实施例描述本发明。必须认识到，这些实施例并非要以任何方式限制本发明。
通过利用基于磁致电阻传感器元件(例如GMR元件)的磁传感器描述本发明。然而，这不是要以任何方式限制本发明。可以将本发明应用于包括如下所述的任何传感元件的传感器，该传感元件适于根据颗粒的任何性质检测传感器表面上或附近的磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的存在或确定其量。例如，可以利用磁性方法(例如磁致电阻传感器元件、霍尔传感器、线圈)、光学方法(例如成像荧光作用、化学荧光、吸收、散射、表面等离子体激元谐振、拉曼光谱……)、声学方法(例如表面声学波、体声学波、悬臂梁、石英晶体等)、电学检测(例如导电性、阻抗、电流测量、氧化还原循环)等完成对磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒的检测。
根据本发明的第一实施例，可以利用多条同心电流线11实现通过感应出移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置。
根据本发明的第一实施例，电流线11的同心结构可用于将磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)集中到磁传感器装置的有效表面附近，该有效区域是通过至少一个磁致电阻元件12实现的。可以通过从外向内，即沿着朝向所述至少一个磁致电阻元件12的方向以三相方式移动电流线11来完成磁性对象或可磁化对象(例如磁性颗粒)的集中。图2针对磁传感器装置示出了这一点，该磁传感器装置仅包括一个磁致电阻元件12，且包括多条同心电流线11，在给出的范例中为七个电流线11。图3示出了包括四个磁致电阻元件12的磁传感器装置的一部分，每个磁致电阻元件12都会遇到多条同心电流线11。必须认识到，图2和3仅仅为例示性的范例，而不以任何方式限制本发明。磁传感器装置可以包括任意数量的同心电流线11和任意数量的磁致电阻元件12。图2和3中的箭头13表示根据本实施例磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)向磁致电阻元件12移动的方向。
本实施例的优点在于，在被吸引到表面之后，在所述至少一个磁致电阻元件12之上集中磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒，这提高了结合到所述至少一个磁致电阻元件12的表面上存在并形成磁传感器装置的有效区域的结合位点的概率。
根据本发明的第二实施例，可以通过多条排列为R、S和T导线的平行电流线14，来实现通过感应出移动磁场而提高磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)的结合可能性的装置。必需指出，在整个说明书中，用于表示电流线14的R、S和T没有特别含义，仅用它们来简化对电流线次序的表示。通过依次激励电流线14，可以在整个传感器芯片表面上吸引并输运磁性对象或可磁化对象，例如磁性纳米颗粒。该原理被图示于图4中，其示出了磁传感器装置的芯片表面的一部分的俯视图。
通过重复激励R-S-T导线，如图4中坐标系所示，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)沿x方向向右移动。图4中上方的图示出了激励R导线并在这些R导线处集中磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)的情况。如图4中下方的附图所示，当在下一步骤中激励S导线时，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)被聚集到S导线上并从而从R导线移动到S导线。这样例示了磁性对象或可磁化对象(例如磁性纳米颗粒)向右的运动。然而，当以相反次序进行平行电流线14的激励时，即沿T-S-R的次序激励，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)的运动与S-T-R激励反向，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)沿相反方向，即向左运动。通过这种方式，可以实现线性的磁珠-电动机，以便在例如至少一个磁致电阻元件12或一般在磁传感器的有效区域上，在芯片表面上移动磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)。
图5示出了根据本发明实施例的磁传感器装置，该磁传感器装置包括芯片区域或芯片传感器16，其上设置了四个磁致电阻元件12。磁传感器装置还可以包括多条平行电流线14，其形成闭合的构造，如图所示。在下面的描述中将把该闭合的构造称为磁珠电动机17。根据图5中给出的范例，磁珠电动机17可以包括按重复的R-S-T次序排列的多条电流线14，如此前在图4中所示。通过沿预定次序，即R-S-T或T-S-T的次序依次激励电流线14，可以分别沿x方向和x方向的反方向移动磁性对象或可磁化对象15，例如磁性颗粒。经过磁致电阻元件12之上的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)可能会结合到磁致电阻元件12上的结合位点上。在磁致电阻元件12之上移动但未结合到其上的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)继续沿着磁珠电动机17移动，并可能结合到另一磁致电阻元件12。通过这种方式，增大了磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)结合到磁传感器装置的有效区域的概率。根据图5中所示的实施例，该闭合构造或磁珠电动机17可以是环形磁珠电动机17。
通过依次激励R-S-T导线14，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)可以在磁珠电动机17上移动，且可能通过这种方式带走样本体积中的液体，由此在样本流体中引入搅拌动作。样本流体中的这种搅拌作用将加快化验的速度。可以通过设计，使得根据本实施例，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)主要被吸引向环形取向的电流线14，因为这些导线具有最高的电流密度。
于是，根据本实施例，磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)可以被例如来自磁场生成装置产生的磁场的磁力所驱动，被吸引向磁珠电动机17，并可以如上所述在四个磁致电阻元件12中的每一个的有效区域上移动，由此在磁致电阻元件12上引入恒定的分层流体流动，从而诱发搅拌作用。结果，大大提高了磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)结合到目标部分的概率。根据本发明的其他实施例，也可以由用于提高磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)结合到传感器芯片表面的可能性的装置，或者以非磁性方式，例如由重力或离心力来将磁性对象或可磁化对象15向传感器表面吸引。图6示出了如图5所示的磁传感器的细节A。细节A示出了在磁致电阻元件12的位置处的多条平行电流线14。通过依次激励R、S和T电流线14，可以沿着箭头22表示的方向，即图6中坐标系所示的x方向移动磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)。当磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)到达磁致电阻元件12的位置时，它们所结合到的目标部分可能会结合到磁致电阻元件12形成的磁传感器装置的有效区域20上的结合位点，从而变为固定不动的磁性对象或可磁化对象21。未固定的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)继续在x方向上沿着磁珠电动机17移动，并可能结合到其他磁致电阻元件12的有效区域20上。
在图7中示出了电流线14相对于磁致电阻元件12的另一构造，其中平行电流线14沿着基本垂直于磁致电阻元件12延伸的方向的方向延伸。换言之，如果磁致电阻元件12沿Y方向延伸，则电流线14沿X方向延伸。这种构造消除了磁致电阻元件12中不希望出现的磁场。
图8还示出了图5所示装置的俯视图，其中环形磁珠电动机17包括以圆的方式重复的多条电流线14。通过以圆的方式重复图4所示的构造，可以形成圆形磁珠电动机。为了限制功耗，可以经由独立的R-S-T组合(参见R0S0T0、R1S1T1、R3S3T3、R4S4T4)和公共地连接而独立地接入(accessible)每个象限。
根据本发明的第三实施例，磁传感器装置可以包括短的线性磁珠电动机17。这意味着，与前面的实施例相反，磁珠电动机17现在不具有闭合环形构造，而是具有线性构造。更大长度的线性磁珠电动机17增强了从体块(bulk)向磁珠电动机17吸引磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)的能力。因此，在磁珠电动机17包括更多电流线14并从而具有更大长度时，向磁传感器装置输运了更多的磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。另一方面，需要更多功率来实现该优点，即在磁珠电动机17包括更多电流线14时需要更多功率。因此，必须通过为磁珠电动机17选择长度并由此选择电流线14的量来进行折衷，使得在无需过大功率的情况下能够将充分多的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)吸引到传感器表面。因此，磁珠电动机17的长度取决于使用磁珠电动机17的应用。
这在图9中示出。可以从磁珠电动机17一侧的体块吸引磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)，该磁珠电动机可以适于吸引磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。接下来，可以沿x方向和/或y方向在磁致电阻元件12的有效区域20上输运磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。也可以从磁致电阻元件12的两侧，即从磁致电阻元件12的第一侧到第二侧向着或离开磁传感器装置的敏感或有效区域20连续输运磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒，所述第一和第二侧彼此相对。在图10中示出了这种情况。
根据本发明的第四实施例，根据第二或第三实施例的磁传感器装置还可以包括容器22。可以将磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)临时存储在容器22中并可以在需要时向磁传感器装置的结合表面或有效区域输运它们。可以通过依次激励形成磁珠电动机17的侧部23的电流线14来实现这点，该侧部23将容器与磁珠电动机17相连。如上所述，然后可以在磁传感器装置的表面上移动磁性对象或可磁化对象15，例如磁性颗粒。
根据第三实施例，如本领域的技术人员所公知的，在结合过程之前，可以例如利用磁场生成装置中产生的磁场向容器22吸引磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。在没有磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)的情况下，可以促进目标部分和磁传感器的有效区域20上的第一抗体之间的结合。在某一时间点，可以向至少一个磁致电阻元件12或向磁传感器装置的有效区域输运磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)，在那里它们可以结合到目标部分上。这被称为定时磁试剂释放。在申请号为EP 06111190.2的未公开欧洲专利申请中首次描述了为了进行化验而将定时磁试剂释放到流体室的体块中。
然后可以在磁致电阻元件12的敏感区域20上引导磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒，之后可以将未结合的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)存回容器22中。图11中示出了这种磁传感器装置的范例，其中为所有四个磁致电阻元件12提供了一个容器22。
或者，如图12所示，可以为每个磁致电阻元件12提供独立的磁珠电动机17和独立的容器22。每个容器22可以包括针对每个磁致电阻元件12优化的磁性对象或可磁化对象15，例如磁性颗粒。这意味着每个容器22例如可以包括结合到不同种类的目标部分的不同种类的磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。因此，利用该可选构造，可以同时在同一磁传感器装置上判断不同种类的目标部分。
根据本发明的实施例，可以同时激励多条电流线14序列中的所有R导线，也可以一个接一个地激励，以免出现大的瞬时电流。同样的原理也适用于S和T导线。
如上所述，通过依次激励根据本发明实施例的磁传感器装置中的多条电流线14，通过移动磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒，至少可以在样本体积的一部分中获得搅拌效果。
根据本发明的其他实施例，可以独立于化验实现样本体积内的搅拌。这意味着，为了搅拌流体室中的样本流体以及为了检测和/或量化样本流体中的目标部分，可以使用不同的磁性对象或可磁化对象15。例如，为了搅拌，可以使用直径在例如3μm范围内且不带抗体的大的磁性对象或可磁化对象15，其易于被吸引。对于化验自身，即，对于检测和/或量化样本体积中的目标部分，可以使用较小的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)，其具有与磁致电阻元件12表面上提供的功能基团互补的功能化表面。
在下文中将描述一些用于增强液体在传感器表面上的运动的实施例，以诱发一种方式来混合包括目标部分和磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)的流体样本。
为了加强样本流体的混合，例如，可以反复反转磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)的运动以增强样本流体的混合。或者，可以通过在芯片区域或传感器芯片16上相对于磁致电阻元件12提供其他构造的磁珠电动机17来增强混合的效果。图13示出了这种构造的范例，其可以增强流体样本的混合。必须认识到，这仅是一个范例，并不限制本发明。在本发明中还公开了磁珠电动机17相对于磁致电阻元件12的其他构造。在图13的范例中，磁传感器装置包括两个磁珠电动机17，每个包围两个磁致电阻元件12。通过提供两个磁珠电动机17而不是像前面的实施例中那样提供一个，可以增强混合的程度。
在以上实施例所述的磁传感器装置中，所产生的液体流动可能平行于芯片表面发生，但仍然可能不是搅动整个样本流体的最佳方式。因此，根据本发明的实施例，可以在流体室中额外采取备选措施来增强样本流体的混合。
在下文中，将描述用于增强流体室中样本流体的混合的不同实施例。以下实施例均可以应用于以上实施例所述的每种磁传感器装置。
根据本发明的一个实施例，可以为磁传感器装置的流体室23提供不规则形状的壁24。不规则形状的壁24表示壁不是直的，而是在其形状上呈现一些不规则性。例如，可以利用挡扳或棒状突起来生成复杂流型，从而进一步增强混合效果。通常，流体室23可以是这样的，即突起为流体室23的集成部分。因为在利用通过移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)结合到磁传感器装置的传感器芯片表面的可能性的装置而在样本流体中诱发搅拌效应时，壁24的不规则性进一步加强了搅拌效果，因为它们中断了样本流体的运动并由此迫使样本流体在流体室23中采取另一路线。
根据本发明的另一个实施例，可以优化流体室23以获得低流体摩擦。结果，可以在垂直方向，即z方向(参见图15)上更多地产生或引导流体流动。例如，可以通过设计流体动力学方面平滑的形状，即可以将流体室23设计成内表面没有突起，使得流体室23内部的流体基本不受任何方式的阻碍，从而实现流体室23的优化以获得低流体摩擦。
根据本发明的又一实施例，磁传感器装置可以包括第一传感器芯片16a和第二传感器芯片16b，其均分别具有顶表面25a和25b，以其顶表面25a、25b彼此相对的方式设置它们，因此在两个传感器芯片16a、16b之间与流体室23形成夹心几何形状，如图16所示。传感器芯片16a、16b都可以驱动磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒，而第一和第二传感器芯片16a、16b中至少一个包括磁致电阻元件12。通过一次激励一个传感器芯片(例如16a)中的电流线14，可以从相对的传感器芯片16b向包括被激励电流线14的传感器芯片16a吸引磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。这也可以是磁冲洗的另一种实现方式，磁冲洗即去除未结合到磁传感器装置表面的磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。
在本发明的另一实施例中，磁传感器装置可以包括如在本发明的实施例中描述的传感器芯片16。在本实施例中给出并在图17中示出的范例中，传感器芯片16可以包括多条电流线14。在传感器芯片16上方，磁传感器装置可以包括任何适当的电连接，例如芯片内键合线27。优选地，多条导线14可以优选位于磁致电阻元件12的敏感方向上，以消除这些元件中不希望出现的磁场。可以用芯片内键合线27将磁性对象或可磁化对象15(例如磁元件)从传感器芯片16吸引开。同样，这是磁冲洗的另一种可能方式，即去除未结合到磁传感器装置表面的磁性对象或可磁化对象15，例如磁性纳米颗粒。
根据本发明的另一实施例，不仅可以诱发磁传感器装置表面上的液体运动导致的混合，还可以通过诱发垂直旋涡来引起体块内的混合过程。通过沿相反方向如根据本发明的实施例中所描述的那样在传感器芯片16的表面上移动液体，可以迫使液体沿垂直方向移动，由此诱发体混合。通过改变运动方向，即，通过改变激励多根电流线14的次序，可以改变旋涡的方向。这也有助于防止磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)被收集到一个位置。在图18中示出了这种情况。
增大磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)改变运动方向的次数可用于增大水平面内旋涡的数量(参见图19)。
通过增加磁性对象或可磁化对象诱发的泵浦，例如，通过在流体室23上方使用带有集成导体的衬底，能够增加垂直面内旋涡的数量，那样又进一步增强了混合效果。
通过在时间上交替不同的泵浦方案，可以产生非常复杂的混合图案，如图20所示。
根据本发明的其他实施例，通过在传感器芯片16的整个表面上移动由磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)形成的磁链28，可以获得搅拌的效果。通过施加附图标记29表示的垂直磁场，可以形成可与刷毛相比拟的垂直取向的磁链28，并可以更有效地带走流体。在图21中示出了这种情况。该图的上部分示出了激励R导线的情形，而该图的下部分示出了激励S导线的情形，以这种方式示出了磁链28沿x方向在传感器芯片16的表面上的运动。通过将激励导线的次序从R-S-T变为T-S-R，可以将磁链28运动的方向变为向左，即向x方向的反方向。
根据本发明实施例的装置和方法的优点在于磁传感器能够比现有技术装置具有更低的检测极限并可以实现更快的结合。
根据本发明实施例的方法和装置的另一优点是可以将它们应用于小样本体积，例如1微升的体积，而不会干扰磁传感器装置的工作。
此外，根据本发明的装置和方法允许在芯片上操控磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)，从而能容易地实现药筒和读取器。
此外，可以实现磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)在磁传感器装置的有效区域上的高效输运。
根据本发明的方法和装置与磁定时试剂释放兼容。
本发明的另一优点是其提供了一种迅速、容易而廉价的检测和/或量化样本流体中目标部分的磁传感器装置和方法。
此外，根据本发明实施例的装置和方法可以广泛应用于所有具有流体室的生物传感器。
在另一个方面中，本发明还提供了一种包括至少一个如上所述的根据本发明实施例的磁传感器装置50的生物芯片40。图22示出了根据本发明实施例的生物芯片40。该生物芯片40可以包括至少一个根据本发明的实施例的磁传感器装置50，其集成于衬底41中。术语“衬底”可以包括任何可用的底层材料，或者在其上可以形成器件、电路或外延层的底层材料。术语“衬底”可以包括半导体衬底，例如掺杂硅、砷化镓(GaAs)、砷磷化镓(GaAsP)、磷化铟(InP)、锗(Ge)或硅锗(SiGe)衬底。该“衬底”除半导体衬底部分之外，例如还可以包括绝缘层，例如SiO2或Si3N4层。于是，术语“衬底”还包括玻璃、塑料、陶瓷、玻璃上硅、蓝宝石上硅衬底。因此将术语“衬底”用于一般性地定义用于感兴趣的层或部分下方的层的元件。而且，“衬底”可以是任何其他可以在其上形成层的基底，例如玻璃或金属层。
根据本发明的实施例，可以在同一衬底41上集成单个磁传感器装置50或多个磁传感器装置50，以形成生物芯片40。
磁传感器装置50的磁场发生器42a、42b可以是衬底41外部的磁场发生器，或者，如图22所示的该范例中那样，也可以集成在衬底41中。根据该范例，磁场发生器可以包括例如由第一和第二电流传导线42a和42b实现的第一和第二导电体。还可以用其他装置代替电流传导线42a、42b，以便产生外部磁场。此外，磁场发生器还可以包括另一数量的导电体。根据其他实施例，磁场发生器也可以位于衬底41外部。该磁传感器装置50还包括多条用于如本发明实施例中论述的那样被交替激励的导线14。
在每个磁传感器装置50中，可以在衬底41中集成至少一个磁致电阻元件12，例如GMR元件，以经由附着于目标颗粒43的磁性对象或可磁化对象15(例如磁性纳米颗粒)读出由生物芯片40采集的信息，从而例如读出目标颗粒43存在与否，由此判断或估计目标颗粒43的面密度。优选利用所谓的超顺磁珠实现磁性对象或可磁化对象15，例如磁性颗粒。能够选择性结合目标部分43的结合位点44被附着到探针元件45上。探针元件45附着于衬底41顶部。
在下文中将解释生物芯片40的工作，从而也解释磁传感器装置50的工作。可以为每个探针元件45提供特定类型的结合位点44以结合预定的目标部分43。可以向生物芯片40的探针元件45提供包括待检测的目标部分43的目标样本或使其通过探针元件上方，如果结合位点44和目标部分43匹配，它们会彼此结合。超顺磁珠15，或者更一般的磁性对象或可磁化对象可以直接或间接地耦合到目标部分43。磁性对象或可磁化对象(例如超顺磁珠15)允许读出由生物芯片40采集的信息。
在图22所示的实施例中，外部磁场使磁性对象或可磁化对象(例如超顺磁珠15)磁化，作为响应，其产生可以被磁致电阻元件12(例如GMR元件)检测到的磁场。即使不是必需的，也应当优选通过设置磁致电阻元件12(例如GMR元件)而使经过磁致电阻元件12(例如GMR元件)的磁性对象或可磁化对象15所产生的响应磁场的部分位于磁致电阻元件12(例如GMR元件)的敏感方向上。如以上在本发明的实施例中所述，可以实现磁性对象或可磁化对象15在芯片40的表面上的运动。
除了分子化验之外，还可以检测更大的部分，例如，细胞、病毒或细胞或病毒的部分。可以相对于生物传感器表面扫描或不扫描传感元件来进行检测。可以通过感测方法直接检测磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)，或者可以在检测之前进一步处理磁性对象或可磁化对象，例如磁性颗粒。进一步处理的范例是可以添加材料，或者可以修改磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)的(生物)化学或物理属性以便于检测。
可以将根据本发明的磁传感器装置、生物芯片40和方法用于若干种生化化验类型，例如结合/去结合化验、夹层化验、竞争化验、置换化验、酶促化验等。
根据本发明的磁传感器装置、生物芯片和方法适用于传感器复用(即并行使用不同的传感器和传感器表面)、标签复用(即并行使用不同类型的标签)和反应室复用(即并行使用不同的反应室)中。
根据本发明的磁传感器装置、生物芯片和方法可以用作针对小样本体积的迅速、鲁棒而易用的关注点生物传感器。流体室23例如可以是用于紧凑型读取器的一次性物品，其包含一个或多个磁场生成装置和一个或多个检测装置。
此外，根据本发明的磁传感器装置、生物芯片和方法可以用于自动化高处理量测试中。在这种情况下，流体室23例如为可安装到自动化设备中的孔板或小容器。
要理解的是，尽管在此针对根据本发明的装置和方法讨论了优选实施例、特定构造和配置以及材料，但在不脱离本发明范围和精神的情况下可以做出各种形式和细节上的改变和修正。例如，根据本发明的其他实施例，例如还可以通过位于磁传感器装置衬底下方(或上方)且能够沿磁传感器装置表面移动、从而感应出移动磁场的磁体来实现用于通过感应出移动磁场来提高磁性对象或可磁化对象15(例如磁性颗粒)结合到传感器芯片表面上的结合位点上的可能性的装置。
Claims (10)
1、一种用于检测和/或量化样本流体中的目标部分的磁传感器装置，所示磁传感器装置包括：
-具有顶表面和结合位点的第一传感器芯片(16，16a)，
-用于向所述传感器芯片(16，16a)的所述顶表面上吸引磁性对象或可磁化对象(15)的装置，
-用于感测磁性对象或可磁化对象(15)是否存在的至少一个传感元件(12)，以及
-用于通过感应出移动磁场来提高所述磁性对象或可磁化对象(15)结合到所述结合位点上的可能性的装置(11，14)。
2、根据权利要求1所述的磁传感器装置，其中所述至少一个传感元件(12)集成在所述第一传感器芯片(16，16a)中。
3、根据权利要求1或2所述的磁传感器装置，其中所述用于提高磁性对象或可磁化对象(15)结合到所述结合位点上的可能性的装置包括：多条用于产生移动磁场的同心电流线(11)。
4、根据权利要求1或2所述的磁传感器装置，其中所述用于提高磁性对象或可磁化对象(15)结合到所述结合位点上的可能性的装置包括：多条用于产生移动磁场的平行电流线(14)。
5、根据权利要求4所述的磁传感器装置，其中将所述多条平行电流线(17)设置成形成闭合的圆形构造。
6、根据权利要求1或2所述的磁传感器装置，还包括至少一个用于存储磁性对象或可磁化对象(15)的容器(22)。
7、一种包括至少一个根据权利要求1所述的磁传感器装置的生物芯片(40)。
8、一种用于检测和/或量化样本流体中的目标部分的方法，所述方法包括：
-向磁传感器装置提供所述样本流体，
-将磁性对象或可磁化对象(15)吸引到所述磁传感器装置的传感器芯片表面上，所述传感器芯片表面具有结合位点，以及
-施加移动磁场，以提高磁性对象或可磁化对象(15)结合到所述结合位点上的可能性。
9、根据权利要求8所述的方法，其中通过依次激励多条同心电流线(11)来施加移动磁场。
10、根据权利要求8所述的方法，其中通过依次激励多条平行电流线(14)来施加移动磁场。
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