CN101563611A - 具有稳健信号处理的磁性传感器装置 - Google Patents

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CN101563611A CNA2007800470062A CN200780047006A CN101563611A CN 101563611 A CN101563611 A CN 101563611A CN A2007800470062 A CNA2007800470062 A CN A2007800470062A CN 200780047006 A CN200780047006 A CN 200780047006A CN 101563611 A CN101563611 A CN 101563611A
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T·P·H·G·詹森
B·M·德博尔
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    • G01R33/1269—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids of molecules labeled with magnetic beads

Abstract

本发明涉及一种磁性传感器装置(100)，其包括利用第一频率(f1)的励磁电流驱动的磁场发生器(1)和利用第二频率(f2)的传感器电流(I2)驱动的磁性传感器元件(例如GMR传感器(2))，从而测量由磁化颗粒(3)产生的反应场(HB)。在相关的评估单元(10)中，分开测量信号(uGMR)的参考分量(uQ)依赖于励磁流(I1)和传感器电流(I2)，但是不依赖于磁化颗粒(3)的存在。参考分量(uQ)尤其可以通过组合磁性传感器元件(2)的自磁化和串扰相关电流来产生。参考分量(uQ)可以基于其相对于测量信号(uGMR)的颗粒依赖分量的相位或者基于利用电流频率中一个对其比例缩放来隔离。对参考分量(uQ)的监控显示出工作条件(例如，传感器增益)的变化，该变化可以用来校准测量结果。

Description

具有稳健信号处理的磁性传感器装置
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。
-利用评估单元确定测量信号的参考分量，该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化颗粒。
方法一般形式地包括可以利用上述种类的磁性传感器装置来执行的步骤。因此，参考前面的描述来给出该方法的细节、优点和改进的更多信息。
在下文中，描述了本发明的优选实施例，它们都涉及所提出的磁性传感器装置和方法。
在本发明的第一个特殊实施例中，参考分量依赖于作用于磁性传感器元件的磁场。参考分量因此包括关于路径(在该路径上磁场通过磁性传感器元件来感知)的信息，尤其是关于测量信号对主要磁场变化(也就是，关于传感器增益)的依赖的信息。在该方法的优选实施例中，参考分量依赖于磁性传感器元件的自磁化，其描述了由传感器电流产生的磁场对磁性传感器元件自身的影响。
在本发明的另一个实施例中，其尤其可以结合上述的一个来实现，参考分量依赖于磁场发生器和磁性传感器元件之间的容性和/或感性串扰。如果电导体彼此靠近地设置，那么这种串扰实际上是不可避免的。尽管串扰通常认为是不想要的干扰，但是它在这里用来产生有用的参考分量。在优选实施例中，参考分量依赖于容性和/或感性串扰(其与励磁电流有关)，并同时以如下方式依赖于传感器元件的自磁化(其与传感器电流相关)：它包括传感器和励磁电流，以及传感器增益的乘积。然后参考分量示出了和所关注信号(通过所感知的磁化颗粒的磁反应场，其依赖于励磁电流和传感器电流)相同的频率依赖，并由此反映该信号的相关工作条件。
在本发明的进一步研发中，根据所确定的参考分量来检测工作条件的变化。当参考分量不依赖于存在磁性颗粒时，它不通过将磁化颗粒引入到样品腔室而变化。在测量之前和测量过程的时间中发生的参考分量的变化由此必须是由于工作条件的变化，也就是，这种变化可以被检测，并和磁化颗粒对测量信号的影响分开。
在本发明的另一个实施例中，表示样品腔室中磁化颗粒数量的测量信号的颗粒依赖分量借助于参考分量来校正。结合上述的方法，所述校正尤其可以基于所检测的工作条件的变化。
根据本发明的又一个实施例，测量信号仅仅在至少一个所给的频率处处理。这个频率可能尤其是第一和第二频率之间的差(或者所有第一和第二频率对之间的差，如果在励磁电流和/或传感器电流中存在几个这样的频率)。将处理限制到特殊的频率允许隔离由于特殊物理效果产生的信号分量。
存在多种不同的可能性来根据测量信号确定参考分量，其中，可能性当然依赖于对所述参考分量的选择限定。在一个优选方法中，参考分量基于所述参考分量和测量信号的颗粒依赖分量之间的相移来确定。这意味着，所关注的参考分量和颗粒依赖分量(其反映磁化颗粒的数量)具有相同的频率依赖，并将因此经受相关硬件(放大器、滤波器等等)的相同工作条件。
参考分量可以由第一和/或由第二频率任意地缩放比例，也就是，直接正比于所述频率或者是所述频率的函数。在这种情况中，参考分量可以基于所述缩放比例来确定。这种确定通常包括两个不同频率的应用，其中，所产生的测量信号之间的差可能归因于参考分量。
本发明还涉及上述磁性传感器装置的应用，其用于分子诊断法、生物样品分析、和/或化学采样分析，尤其是小分子的检测。分子诊断法例如可以借助于直接或者间接附属到目标分子的磁珠来实现。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方法将显而易见并得到阐述。将借助于附图用实例来描述这些实施例，其中：
图1示出了根据本发明的磁性传感器装置的示意性电路图；
图2概括了和本发明的测量方法有关的数学表达式；
图3说明了在复平面中Δf处测量信号的分量(磁珠引入之前和之后)；
图4示出了可以用来确定图3的测量信号中的正交分量uQ和同相分量uI的检测电路；
图5类似于图3示出了在引入磁珠之前和之后在两个不同励磁频率处的测量信号分量。
图中相同的附图标记指代相同或者类似的部件。
具体实施方式
图1说明了根据本发明的微电子磁性传感器装置，其在作为生物传感器的特殊应用中用于检测样品腔室中的磁性交互颗粒，例如，超顺磁性珠3。磁阻生物芯片或者生物传感器具有根据敏感性、特征、结合、使用方便和成本来进行生物分子诊断的希望特性。在WO2003/054566、WO 2003/054523、WO 2005/010542A2、WO2005/010543A1和WO 2005/038911A1中描述了这种生物芯片的例子，将它们引入到本申请中作为参考。
图1所示的磁性传感器装置100包括至少一个磁场发生器，其可以实现为在衬底(未示出)上的导线1，或者其可以位于传感器芯片的外面。场发生器1通过具有第一频率f1的正弦励磁电流I1的电流源4来驱动，用于在相邻样品腔室中产生交变的外磁场H1。借助于复杂表示和(常数、实部)振幅Iex，在图2的方程(1)中表达励磁电流I1。
所产生的外磁场H1磁化样品腔室中的珠子3，其中，所述珠子3例如可以用作所关注(生物)分子的标签(更多的细节参见所引用的文献)。由珠子3产生的磁反应场HB然后影响(和励磁场H1一起)巨磁阻(GMR)传感器元件2附近的电阻。
为了测量磁反应场HB，频率f2的正弦传感器电流I2通过另外的电流源5产生，并通过GMR传感器元件2传导。该传感器电流I2在方程(2)中以复杂的表示和(常数、实部)振幅Is来表达。
可以在GMR传感器2两端测量到的电压UGMR然后提供表示GMR传感器2的电阻以及由此它经受的磁场的传感器信号。
图1还通过电容器和虚线表示在励磁线1和GMR传感器2之间的寄生容性耦合。在励磁线1和GMR传感器2之间的该容性耦合和/或附加的感性耦合引入了测量电压uGMR的串扰分量uX以及通过GMR传感器2的相关附加串扰电流IX。串扰电流IX正比于励磁电流I1，但是相移了90°。串扰电流IX和传感器电流I2共同产生通过GMR传感器2的总电流IGMR。在方程(3)和(4)中给出了所述电流的相应数学描述，其中，α是常数。
图1还示出了：传感器电流IGMR利用作用于GMR传感器2的场H2来引入自磁化。方程(5)概括了GMR传感器2经受的总磁场HGMR，其中，β、γ和ε是常数，B是所期望的传感器表面上的珠子密度(假设珠子在表面上均匀分布)。
方程(6)将GMR传感器2的总电阻RGMR表达为常数(欧姆)项R0和通过传感器增益s依赖于主要在GMR元件2中的总磁场HGMR的变量项ΔR的总和。
方程(7)给出通过GMR传感器2产生并通过评估单元10(图1)处理的测量信号uGMR，其中，μ、a1、a2、a3、a4、a5、a6是常数。该测量信号uGMR是由GMR传感器2两端的(欧姆)电压降和上述的附加串扰电uX构成的。从该方程可以看出，测量信号uGMR包括几个分量，它们正比于方程(3)中限定的励磁电流I1、传感器电流I2和“正交电流”IQ的不同乘积。使用方程(1)-(3)和三角恒等式，可以示出：这些分量对应于特殊的频率。尤其是，乘积I1·I2和IQ·I2包括在差动频率Δf＝(f1-f2)以及在(f1+f2)处的频率分量，这些频率分量不出现在其它乘积中。通过对评估单元10中的测量信号uGMR进行适当处理，也就是，使它经过在差动频率Δf处集中的带通滤波器12(在放大器11中放大之后)，得到根据方程(8)的滤波信号uf。选择差动频率Δf，使得GMR传感器2的热噪声主要是由放大器11引入的1/f噪声(也就是，斩波)。为了产生所关注的量(也就是，在Δf处信号uf的振幅变化)，其是对传感器上珠子数量的测量，使用和信息信号同相的差动频率Δf的解调信号udem，在解调器13中解调信号uf。在解调之后，信号在低通滤波器14中低通滤波，并在模块15(例如，工作站)中任意地进一步处理。
所述的磁性传感器的问题在于，在测量过程中传感器的敏感性s可能变化。而且，传感器电流振幅Is和励磁电流振幅Iex的变化，以及预处理电子设备中增益和相位的变化可能出现。因此，理想的是，在不使用参考传感器的条件下提供校准信号(下文中叫做“参考分量”)，其中，这种参考分量允许对传感器敏感性s中、以及传感器和励磁电流中以及测量电子设备中的变化进行补偿。
上述的目标通过解调“同相”分量和“正交”分量中方程(8)的(复杂)传感器信号uf来实现。这在图3中示出，其示出了在复平面(Re，Im)中Δf处典型滤波测量信号uf(0)和uf(t)，其中，时间“0”和“t”指的是在将磁珠分别引入到样品腔室之前和之后的测量。滤波测量信号包括下述的不同贡献：
1.“正交分量”或者简单地“Q分量”uQ：如上面所解释的，容性和感性串扰(传感器几何形状固有的)产生通过GMR传感器、具有等于励磁频率f1的频率的串扰电流IX。而且，所施加的传感器电流I2在第二频率f2处、GMR传感器(自偏压)中产生内磁场H2。它们的乘积导致了在差动频率Δf处的Q分量uQ，所述Q分量uQ相位相对于信息承载信号偏移90度。根据方程(8)，该Q分量的振幅是AQ＝|uQ|＝2πf1αβsIexIs，其中，α是串扰电流(Ic)和所施加的励磁电流(I1)的商Ic/I1，β是自偏压因数H2/IGMR，也就是，由经过GMR的电流IGMR引入的在GMR传感器的敏感层中的磁场强度H2，以及s＝ΔR/ΔH是GMR传感器的敏感度。
2.磁串扰向量uI(0)：励磁线1和GMR传感器线2的(固有)不对准导致了对于由励磁电流I1引入的磁场H1的GMR响应uI(0)。根据方程(9)，uI(0)＝γsIexIs，其中，γ＝H2/I1是由通过励磁线的电流引入的GMR的敏感层中的磁场强度和该电流之间的比例常数。
3.总磁向量或者“I分量”uI(t)：I分量uI(t)＝uI(0)+uB包括上述的磁串扰uI(0)和由珠子引起的关注信号uB。在方程(9)和(11)中给出uI(t)和uB，而ε＝HB/(BIex)是由传感器表面处磁珠引入的GMR的敏感层中的磁场强度和在传感器表面上的珠子密度B之间的比例常数。
4.根据方程(11)的“珠子向量”uB，其表示信息承载信号。
如已经描述的，向量uf(0)表示没有磁珠时(时间为0)在Δf处的总(可测量)信号，以及向量uf(t)表示有磁性珠子时(时间为t)在Δf处的总(可测量)信号。
Q分量uQ是通过GMR传感器的自磁化来确定，并不依赖于传感器表面上的磁性标签。因此，Q分量可以用作传感器敏感性的稳健性处理和精确校准的参考。
应当注意的是，参数α、β、γ、δ都是由传感器的几何形状来固定，并因此在测量过程中将不会变化。然而，这些值在不同的传感器之间可能变化，其可以通过每个装置的单独校准过程来考虑。
还应当注意的是，图3中所有的向量包含因数sIexIs。因此，在测量过程中可能出现的敏感性s(比如，由于温度和/或外磁场的波动)、励磁电流振幅Iex和传感器电流振幅Is中的变化以及预处理电子设备中增益的变化相等地改变轴Re、Im的比例。
根据图1，滤波测量信号uf在解调器13中利用频率Δf的解调信号udem来解调。可以调整解调信号udem的相位，使得其和Q分量uQ(“寄生分量”)完全垂直，例如其可以通过临时使I分量或者Q分量成为主要信号贡献来实现。利用解调信号的这种调整相位，仅仅解调了I分量uI，同时抑制了Q分量。
与此对比，在这里提到了全IQ检波器的应用，其中，所述检波器确定I分量以及Q分量。然后Q分量提供作为校准信号的理想参考分量，而不需要使用参考传感器。图4示出了这种IQ检波器的例子。它包括两个解调器16和17，所述解调器16和17分别设置有原始的解调信号udem和90°相移的解调信号。
在方程(9)和(10)中限定了I分量和Q分量的振幅AI和AQ。根据方程(12)，这些振幅AI和AQ的比例提供了不依赖于传感器敏感性和所施加的电流振幅的值，其中，常数α、β、γ、ε全部由传感器的几何形状来固定，且B是珠子密度。计算没有珠子时(也就是，生物测试之前的时间0处)和有珠子的时间t处的比例AI/AQ，由此允许不依赖于传感器敏感性和所施加的电流来确定珠子密度B。
在下述中，将参考图5描述使用IQ检波器确定I分量和Q分量的另一个方法。该方法基于以下实现：根据方程(10)，由容性和感性串扰而产生的Q分量和励磁频率f1线性相关。通过引入具有相同幅度，但是具有高于原始频率f1N倍的频率f1′的第二励磁信号，由传感器电流的f2调制(也就是，在Δf′＝N·f1-f2处，其中N是有理数)而产生的第二差动分量将发生。I分量的幅度不受这种频移的影响。然而，Q分量uQ′变得高N倍。这在图5的右图(b)中示出，其中，具有虚线的标记指的是利用增加的频率N·f1进行的测量。同时为了符号上方便，传感器电流频率f2在所示的例子中保持恒定。这不是必须的。
代替使滤波传感器输出信号uf垂直分解，在该实施例中，仅仅在差动频率Δf＝f1-f2和Δf′＝N·f1-f2处测量传感器信号的振幅Af和Af′，也就是，向量uf(0)、uf(t)、uf′(0)、uf′(t)的长度。
应当指出的是，在Δf和Δf′处的预处理电子设备的相转移可能是不同的，其导致图(b)的轴相对于图(a)旋转。这种影响在这里通过分配不同的解调向量udem、udem′来考虑。
此外，测量向量uf、uf′的振幅Af和Af′可以在没有珠子的时间0处(也就是，测定实验之前)，然后在有珠子的时间t处被检测。通过利用频率f1和N·f1来测量，Q分量uQ的振幅AQ然后可以根据方程(13)来提取，这对于时间0和t都是有效的。假定在这方面，对于Δf和Δf′，电子设备的振幅相等。这可以通过选择第二励磁频率f1′和第二传感器频率f2′使得Δf和Δf′是接近的(例如，Δf-Δf′＝10kHz)来实现。可替换地，可以选择频率使得Δf＝Δf′，并且两个测量可以是时间复用的。
方程(13)还包含了同相I分量uI(在时间和t处都有效)的幅度AI的表达。利用这些关系，和方程(12)相同的计算也可以完成，也就是，珠子密度B可以不依赖于传感器敏感性s以及所施加的电流来确定。
尽管以上参考特殊的实施例描述了本发明，但是多种变形和扩展是可能的，例如：
-除了分子测定，还可以利用根据本发明的磁性传感器装置检测更大量的组成部分，比如细胞、病毒或者细胞或病毒的一部分、组织提取物等等。
-检测可以在相对于生物传感器表面扫描或者不扫描传感器元件的情况下发生。
-测量数据可以衍生为端点测量，同时通过动态或者间断地记录信号。
-用作标签的磁性颗粒可以通过感知方法直接地检测。同样，颗粒可以在检测之前进一步处理。进一步处理的例子是添加材料或者改变标签的(生物)化学或者物理特性，以易于检测。
-装置和方法可以和几个生物化学测定类型(比如，结合/非结合测定、夹心测定、竞争测定、置换测定、酶法测定等等)一起使用。
-装置和方法适用于传感器复用(也就是，并列使用不同的传感器和传感器表面)、标签复用(也就是，并列使用不同类型的标签)和腔室复用(也就是，并列使用不同的反应腔室)。
-装置和方法可以快速、稳健性、并且容易地用来使用小样品体积的床边检测生物传感器。反应腔室可以是和小型阅读器一起使用的可任意使用的项目，其包含一个或者多个磁场发生设备和一个或者多个检测设备。而且，本发明的装置、方法和系统可以用在自动化的高产量测试中。在这种情况中，反应腔室是例如装配到自动器具中的适当的盘子或者试管。
最后要指出的是，在本申请中，术语“包括”不排除其它元件或者步骤，冠词“一”不排除多个，单个处理器或者其它单元可以完成几个装置的功能。本发明存在每个新颖的典型特征以及典型特征的每个组合。而且，权利要求中的附图标记将不解释为限制它们的范围。

Claims (11)

1.一种用于检测磁化颗粒(3)的磁性传感器装置(100)，其包括：
-样品腔室，在其中可以设置有颗粒(3)；
-至少一个磁场发生器(1)，其利用包括第一频率(f1)的励磁电流(I1)来驱动，从而在样品腔室中产生磁性励磁场(H1)；
-至少一个相关的磁性传感器元件(2)，其利用包括第二频率(f2)的传感器电流(I2)来驱动，从而产生测量信号(uGMR)；
-评估单元(10)，其用于确定测量信号(uGMR)的参考分量(uQ)，所述参考分量(uQ)依赖于励磁电流(I1)和/或传感器电流(I2)和/或传感器增益(s)，但是不依赖于在样品腔室中存在磁化颗粒(3)。
2.一种用于检测样品腔室中磁化颗粒(3)的方法，方法包括以下步骤：
-利用磁场发生器(1)在样品腔室中产生磁性励磁场(H1)，所述磁场发生器(1)利用包括第一频率(f1)的励磁电流(I1)来驱动；
-利用磁性传感器元件(2)产生测量信号(uGMR)，所述磁性传感器元件(2)利用包括第二频率(f2)的传感器电流(I2)来驱动；
-利用评估单元(10)确定测量信号(uGMR)的参考分量(uQ)，所述参考分量(uQ)依赖于励磁电流(I1)和/或传感器电流(I2)和/或传感器增益(s)，但是不依赖于在样品腔室中存在磁化颗粒(3)。
3.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
参考分量(uQ)依赖于作用于磁性传感器元件(2)的磁场(H2)，尤其是依赖于磁性传感器元件的自磁化。
4.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
参考分量(uQ)依赖于磁场发生器(1)和磁性传感器元件(2)之间的电容性和/或电感性串扰。
5.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
从所确定的参考分量(uQ)检测工作条件的变化。
6.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
测量信号(uGMR)的颗粒依赖分量借助于所确定的参考分量(uQ)来校正。
7.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
仅仅处理测量信号(uGMR)的给定频率，尤其是第一频率(f1)和第二频率(f2)之间的差(Δf)。
8.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
参考分量(uQ)基于相对于测量信号(uGMR)的颗粒依赖分量(uI)的相移来确定。
9.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
参考分量(uQ)利用第一频率(f1)和/或第二频率(f2)来缩放，并且其基于这种缩放比例来确定。
10.根据权利要求1的磁性传感器装置(100)或者根据权利要求2的方法，其特征在于：
磁性传感器元件(2)包括：线圈、霍尔传感器、平面霍尔传感器、磁通门传感器、超导量子干涉装置(SQUID)、磁谐振传感器、磁致限制传感器或者比如GMR(2)、AMR或TMR元件的磁阻元件。
11.根据权利要求1的磁性传感器装置的应用，其用于分子诊断、生物样品分析、和/或化学样品分析，尤其是小分子检测。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288926A (zh) * 2010-11-30 2011-12-21 北京德锐磁星科技有限公司 微机电磁传感器
CN105593695A (zh) * 2013-10-01 2016-05-18 盖迪科斯系统公司 双squid测量装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2038670B1 (en) * 2006-06-28 2010-11-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic sensor device with field generators and sensor elements
EP3290938A1 (en) 2016-09-05 2018-03-07 Industrial Technology Research Institute Biomolecule magnetic sensor
JP2021014986A (ja) * 2017-09-06 2021-02-12 株式会社村田製作所 電流センサ及び電流センサの製造方法
CN117957658A (zh) 2021-01-11 2024-04-30 Ysi公司 用于改进传感器线性度的引入串扰电路
CN117473276A (zh) * 2023-12-27 2024-01-30 北京金泰康辰生物科技有限公司 小型分子检测数据分析系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2058678A5 (fr) * 1969-09-22 1971-05-28 Commissariat Energie Atomique Procede de mesure de la difference de deux frequences voisines et frequencemetre differentiel comportant application dudit procede
JP3023855B2 (ja) * 1991-02-15 2000-03-21 アジレント・テクノロジー株式会社 ヒステリシス特性の測定装置
JP2007500347A (ja) * 2003-07-30 2007-01-11 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 改善されたｓｎｒを持つチップ上磁性粒子センサ
WO2005010543A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. On-chip magnetic sensor device with suppressed cross-talk
US7250759B2 (en) * 2003-07-30 2007-07-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated 1/f noise removal method for a magneto-resistive nano-particle sensor
EP1929319B1 (en) * 2005-09-22 2009-04-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic sensor device with filtering means
US20080246471A1 (en) * 2005-10-12 2008-10-09 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Magnetic Sensor Device With Different Internal Operating Frequencies
US20080238411A1 (en) * 2005-10-19 2008-10-02 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Magneto-Resistive Nano-Particle Sensor
CN101379384A (zh) * 2006-02-03 2009-03-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 带有基准单元的磁传感器装置
WO2007105143A2 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Koninklijke Philips Electronics N. V. Sensor device with alternating excitation fields
WO2007105141A2 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Koninklijke Philips Electronics N. V. Magnetic sensor device with gain stabilization
US20090102472A1 (en) * 2006-05-09 2009-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic sensor device with field generators and sensors
WO2007132374A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-22 Koninklijke Philips Electronics N. V. A magnetic sensor device for and a method of sensing magnetic particles
JP2009536343A (ja) * 2006-05-09 2009-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性粒子を検知する磁気センサ装置及び方法
WO2007138508A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Koninklijke Philips Electronics N. V. Sensor device with adaptive field compensation
EP2052245A2 (en) * 2006-08-09 2009-04-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic sensor device on a microchip

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102288926A (zh) * 2010-11-30 2011-12-21 北京德锐磁星科技有限公司 微机电磁传感器
CN105593695A (zh) * 2013-10-01 2016-05-18 盖迪科斯系统公司 双squid测量装置
CN105593695B (zh) * 2013-10-01 2018-09-11 盖迪科斯系统公司 双squid测量装置

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