CN107796865A - 生物分子磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物分子磁传感器，用以检测待测生物分子附着于上的纳米磁珠，包括吸附片、磁感线产生器以及至少一磁检测元件。吸附片使这些纳米磁珠附着于上。磁感线产生器用以产生多条第一磁感线，这些第一磁感线的至少其中之一沿第一方向通过这些纳米磁珠，使纳米磁珠感应于部分这些第一磁感线而产生多条第二磁感线，其中磁感线产生器在第一方向上位于吸附片与至少一磁检测元件之间。磁检测元件用以检测这些第二磁感线的至少其中之一在第二方向上的磁场分量，其中第一方向不同于第二方向，以及磁检测元件与吸附片在第二方向上具有第二偏移量。
Description
技术领域
本发明涉及生物传感器领域，且特别涉及一种生物分子磁传感器。
背景技术
近年来，由于纳米科技的进步，发展出许多新颖生物传感器，能够有效而快速地检测生物分子，其中利用磁性纳米粒子的特性以及其与生物分子间的作用机制，发展磁性纳米粒在生物医学上的研究与应用，已逐渐受到瞩目，尤其是用以检测生物分子的磁性传感器。
其中常用的检测方法包括纳米粒子分析法，是将纳米磁珠接固上待测生物分子，在特定范围内施加外加磁场，利用纳米磁珠的超顺磁特性，可产生额外磁场，并且使用磁传感器测量磁珠产生的额外磁场，以此方式间接量测出待测物体的数量或浓度。
也就是说磁传感器中的磁检测元件必须可以感应到纳米磁珠磁场的变化才可计算沾黏在纳米磁珠上的分子的密度，由于纳米磁珠必须在外加磁场的环境下才可感应出磁矩进而产生额外磁场，因此可用磁力产生器对纳米磁珠施加外加磁场。由于磁检测元件也会对磁力产生器产生的外加磁场有反应，因此如何避免这些磁力产生器所产生的外加磁场影响磁检测元件也是重要的课题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种生物分子磁传感器用以检测附着待测生物分子于上的纳米磁珠，进而计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
具体地说，本发明公开了一种生物分子磁传感器，该生物分子磁传感器包括：
吸附片，用以使该纳米磁珠附着于待测生物分子上；
磁感线产生器，用以产生多条第一磁感线，该第一磁感线的至少其中之一沿第一方向通过该纳米磁珠，使得该纳米磁珠感应于该第一磁感线的至少其中之一而产生多条第二磁感线，其中该磁感线产生器在该第一方向上位于该吸附片与至少一磁检测元件之间，且该磁检测元件与该吸附片在不同方向上具有一第一偏移量与一第二偏移量；以及
该至少一磁检测元件，配置于该第二磁感线的至少其中之一上，用以检测该第二磁感线的至少其中之一在第二方向上的磁场分量，
其中该第一方向不同于该第二方向，以及该至少一磁检测元件与该吸附片在该第二方向上具有该第二偏移量。
该的生物分子磁传感器，其中该至少一磁检测元件与该磁感线产生器在该第二方向上具有该第三偏移量，其中该第三偏移量等于或大于该第二偏移量。
该的生物分子磁传感器，其中该至少一磁检测元件与该吸附片在该第一方向上具有该第一偏移量。
该的生物分子磁传感器，其中该磁感线产生器为一磁性薄膜层，用以自发性产生该第一磁感线。
该的生物分子磁传感器，其中该磁性薄膜层的磁矩方向垂直该磁性薄膜层的膜面。
该的生物分子磁传感器，其中该磁性薄膜层结构是单层结构或复合结构，并且该单层结构的铁磁材料包括铁、钴、镍、钆、铽或镝，或铁铂合金、钴铁硼合金、钴铁合金、镍铁合金或铁硼合金，且该复合结构包括铁铂复合层、铁镍复合层、铁钯复合层、钴铂复合层、钴镍复合层或钴钯复合层。
该的生物分子磁传感器，其中该磁感线产生器包括至少一导线。
该的生物分子磁传感器，其中该至少一导线包括彼此平行排列的二条直导线，并且该直导线所接收的电流方向相反。
该的生物分子磁传感器，其中该吸附片配置于该纳米磁珠与该磁感线产生器之间。
该的生物分子磁传感器，其中该第一方向是垂直于该吸附片吸附该纳米磁珠的表面，以及该第二方向垂直该第一方向。
该的生物分子磁传感器，其中该第一磁感线的至少其中之一沿该第一方向通过该吸附片。
该的生物分子磁传感器，其中该吸附片的形状为矩形或圆形。
该的生物分子磁传感器，其中该第二磁感线的至少其中之一在该吸附片附近呈现环状分布，将该第二磁感线的至少其中之一的两端区分为相对的顶部与底部，其中该至少一磁检测元件位于该第二磁感线的至少其中之一的底部。
该的生物分子磁传感器，其中该至少一磁检测元件依据该吸附片成对称分布。
该的生物分子磁传感器，其中该至少一磁检测元件环绕该吸附片的中心轴。
该的生物分子磁传感器还包括：
一第一磁检测电路，包括该磁检测元件以及一参考阻抗，该磁检测元件与该参考阻抗耦接至一第一输出端以输出一第一检测输出信号，该第一检测输出信号是对应于该参考阻抗与该磁检测元件所对应的阻抗的比例；以及
第一输出电路，耦接该第一输出端，并且依据该第一检测输出信号以输出一第一检测信号。
该的生物分子磁传感器还包括：
第二磁检测电路，包括一参考磁检测元件以及另一参考阻抗，该参考磁检测元件旁配置有另一磁感线产生器，该另一磁感线产生器上无纳米磁珠，该参考磁检测元件与该另一参考阻抗耦接至一第二输出端以输出一第二检测输出信号，该第二检测输出信号是对应于该另一参考阻抗与该参考磁检测元件检测该另一磁感线产生器所发出的多条磁感线的至少其中之一后所对应的阻抗的比例；
第二输出电路，耦接该第二输出端，并且依据该第二检测输出信号以输出一第二检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接该第一输出电路以及该第二输出电路，用以接收模拟的该第一检测信号与该第二检测信号，并且将该第一检测信号与该第二检测信号转换为一数字检测信号。
该的生物分子磁传感器还包括：
另一第一磁检测电路，具有另一第一输出端以输出另一第一检测输出信号；
另一第二输出电路，耦接该另一第一输出端，并且依据该另一第一检测输出信号以输出另一第一检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接该第一输出电路以及该另一第一输出电路，用以接收模拟的该第一检测信号与该另一第一检测信号，并且将该第一检测信号与该另一第一检测信号转换为一数字检测信号。
该的生物分子磁传感器还包括：
第三磁检测电路，包括至少一磁检测元件组，各该磁检测元件组包括二个该磁检测元件，并且各该磁检测元件所检测的该第二磁感线的至少其中之一在该第二方向上的磁场分量的方向相反，其中该至少一磁检测元件组耦接至一第三输出端以输出一第三检测输出信号，以及该第三检测输出信号是对应于该磁检测元件所分别对应的阻抗的比例；以及
第三输出电路，耦接该第三输出端，并且依据该第三检测输出信号以输出一第三检测信号。
该的生物分子磁传感器还包括：
第四磁检测电路，包括至少一参考磁检测元件组，各该参考磁检测元件组包括二个该参考磁检测元件，该参考磁检测元件旁配置有另一磁感线产生器，该另一磁感线产生器上无纳米磁珠，并且各该参考磁检测元件所检测的该另一磁感线产生器所发出的多条磁感线的至少其中之一在该第二方向上的磁场分量的方向相反，其中该至少一参考磁检测元件组耦接至一第四输出端以输出一第四检测输出信号，以及该第四检测输出信号是对应于该参考磁检测元件检测该另一磁感线产生器所发出的该磁感线的至少其中之一后所对应的阻抗的比例；
第四输出电路，耦接该第四输出端，并且依据该第四检测输出信号以输出一第四检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接该第三输出电路以及该第四输出电路，用以接收模拟的该第三检测信号与该第四检测信号，并且将该第三检测信号与该第四检测信号转换为一数字检测信号。
该的生物分子磁传感器还包括：
另一第三磁检测电路，具有另一第三输出端以输出另一第三检测输出信号；
另一第三输出电路，耦接该另一第三输出端，并且依据该另一第三检测输出信号以输出另一第三检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接该第三输出电路以及该另一第三输出电路，用以接收模拟的该第三检测信号与该另一第三检测信号，并且将该第三检测信号与该另一第三检测信号转换为一数字检测信号。
基于上述，在本发明的实施例的生物分子磁传感器中，由于这些第一磁感线的至少其中之一沿第一方向通过这些纳米磁珠，这些磁检测元件与吸附片在第一方向上具有第一偏移量，在第二方向上具有第二偏移量，且磁检测元件配置于这些第二磁感线的至少其中之一上，用以检测这些第二磁感线的至少其中之一在第二方向上的磁场分量，因此可降低磁力产生器所产生的磁场对磁检测元件的影响。此外，本发明的实施例的生物分子磁传感器的结构简便，能大幅缩减元件未来设计及使用上所占用的体积，实现手持式生物元件传感器的相关产品。
为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图2为附着待测生物分子的纳米磁珠吸附机制示意图；
图3为图1的生物分子磁传感器中的第二磁感线分布示意图；
图4为本发明一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图5为本发明一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图6为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图7与图8分别为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图9为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的芯片结构示意图；
图10为本发明又另一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图11、图12为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图13为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图14、图15为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图；
图16A为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的侧视图；
图16B为图16A的俯视图；
图16C为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的俯视图；
图16D为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的俯视图；
图16E为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的侧视图；
图16F为图16E的俯视图；
图17A为本发明一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图；
图17B为本发明一实施例的输出电路的内部电路示意图；
图18为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图；
图19为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图；
图20为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图；
图21为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图；
图22为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。
符号说明：
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120、120a、120b、920、1020、1020a、1020b、1620、1620a、1620b、1620c：磁感线产生器；
130、930、1630、1630a、1630b、1632、1634、1740、1740’、1940、1950、1940’、1950’：磁检测元件；
140：纳米磁珠；210：生物分子；
150：第一磁感线；160、1660、1662、1664、：第二磁感线；
950：介电材料；940：金属图案导线；
1710、1710’：第一磁检测电路；1720、1720’：第一输出电路；
1730、1730’：第一输出端；1750、1750’、1850：参考阻抗；
1760：阻抗；1770：运算放大器；
1810：第二磁检测电路；1820：第二输出电路；1830：第二输出端；
1910、1910’：第三磁检测电路；1920、1920’：第三输出电路；
1930、1930’：第三输出端；1840、2040、2050：参考磁检测元件；
1960、1960’：磁检测元件组；2010：第四磁检测电路；
2020：第四输出电路；2030：第四输出端；
1860、2070、2160、2270：模拟数字转换电路；
2060：参考磁检测元件组；
D1：第一方向；D2：第二方向；D3：第三方向；
S1、S2：表面；
WM、WR、WRa、WMa、WRb、WMb、WR1、WR2、WR3：宽度；
T：顶部；B：底部；
h：第一偏移量；L1：第二偏移量；L2：第三偏移量；L3：第四偏移量；
WC1、WC2、WC3：间距；
A1、A1’：中心轴；IL1、IL2：直导线；
SIG1、SIG1’：第一检测输出信号；SIG2：第二检测输出信号；
SIG3、SIG3’：第三检测输出信号；SIG4：第四检测输出信号；
SOUT1、SOUT1’：第一检测信号；SOUT2：第二检测信号；
SOUT3、SOUT3’：第三检测信号；SOUT4：第四检测信号；
DOUT：数字检测信号；Vdd：系统电压源；
GND：接地电压；Rs +：正检测电阻；
Rs -：负检测电阻；R’s +：正参考检测电阻；
R’s -：负参考检测电阻；Rref：参考电阻；
R’s：检测电阻；R’s：参考检测电阻；
IN：输入端；OUT：输出端。
具体实施方式
请参考图1至图3，本实施例的生物分子磁传感器100用以检测至少一待测生物分子附着于上的纳米磁珠140。本实施例的生物分子磁传感器100包括吸附片110、磁感线产生器120、磁检测元件130，用以检测纳米磁珠140的密度、数量或浓度。吸附片110用以使这些纳米磁珠140附着于上。附着在吸附片110上的纳米磁珠数目可为一个或多个，取决于生物分子的数量、浓度或密度，本发明并不限于此，在本实施例中，图1所描述的以多个纳米磁珠附着在吸附片110上为例。
图2为附着生物分子后的纳米磁珠吸附在吸附片的示意简图，生物分子210例如是核酸、核苷酸、蛋白质等，本发明并不加以限制，生物分子210被结合在纳米磁珠140上，之后纳米磁珠140吸附至吸附片110上。
举例来说，生物分子210可以利用官能基键结的方式附着在纳米磁珠140上，纳米磁珠140可以与吸附片110产生硅烷化键结而被吸附至其上。此外，所述的生物分子210附着在纳米磁珠140的技术手段以及纳米磁珠140吸附至吸附片110的技术手段可以是所属技术领域的任一种惯用结合方式或是其他的结合手段，本发明并不加以限制。其详细实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
请参照图1与图3，在本实施例中，吸附片110配置在磁感线产生器120的正上方，例如，吸附片110的中心轴与磁感线产生器120的中心轴在垂直堆栈方向上重合，也就是在此实施例中，吸附片110与磁感线产生器120在水平方向的偏移量为0。吸附片110具有宽度WR，在背对磁感线产生器120的表面S1上吸附了多个已附着生物分子的纳米磁珠140，具有宽度WM的磁感线产生器120配置在吸附片110相对于纳米磁珠140的另一侧，吸附片110的宽度WR小于磁感线产生器120的宽度WM。在一实施例中，吸附片110的宽度WR可以是大于0.1微米(μm)并且小于10微米(μm)，磁感线产生器120的宽度WM可以是大于WR并且小于10微米。
接着，磁感线产生器120对纳米磁珠140施加磁场，利用纳米磁珠的超顺磁特性，可驱动纳米磁珠140并产生额外磁场。
在此实施例中，磁感线产生器120例如自发性地产生多条第一磁感线150(第一类磁感线)外加在纳米磁珠140上。这些第一磁感线150的至少其中之一可沿第一方向D1，例如垂直于吸附片110的表面S1的方向(以下也称为垂直方向)，通过纳米磁珠140以使纳米磁珠140感应于这些第一磁感线150的至少其中之一而产生多条第二磁感线160(第二类磁感线)。
在本实施例中，磁感线产生器120自发性地产生多条第一磁感线150可指磁感线产生器120本身具有磁矩，利用铁磁性材料的磁感线外露并形成封闭循环的特性，无须外界供给电流即可产生第一磁感线150以施加于纳米磁珠140上。举例来说，磁感线产生器120可以是磁性薄膜层，在本实施例中，该磁性薄膜层具有垂直该磁性薄膜层的膜面方向的磁矩，可以自发性产生多条垂直方向的第一磁感线150，使得通过纳米磁珠140的第一磁感线的第一方向D1为垂直方向，在本实施例中磁矩的方向为往上或往下，本发明并不加以限定。
此外，本发明对于磁感线产生器120的材料及其结构并不加以限制。例如，磁感线产生器120的磁性薄膜层结构可以是单层结构或复合结构，并且单层结构的铁磁材料包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钆(Gd)、铽(Tb)或镝(Dy)，或铁铂(FePt)合金、钴铁硼(CoFeB)合金、钴铁(CoFe)合金、镍铁(NiFe)合金或铁硼(FeB)合金，且复合结构包括铁铂(Fe-Pt)复合层、铁镍(Fe-Ni)复合层、铁钯(Fe-Pd)复合层、钴铂(Co-Pt)复合层、钴镍(Co-Ni)复合层或钴钯(Co-Pd)复合层。
请参照图3，第二磁感线160在吸附片110附近呈现环状分布，将第二磁感线160的两端区分为相对的顶部T与底部B。以表面S1为参考点，第二磁感线160从表面S1背对磁力产生器120方向开始出发，到顶部T有多条第二磁感线160开始弯曲，大幅改变方向，变成沿逆方向延伸，直到底部B又开始有密集的第二磁感线160弯曲，再度大幅改变磁感线的方向，最后回到表面S1，完成一封闭的磁感线环状分布。
再接着，磁检测元件130检测纳米磁珠140所产生的第二磁感线160的磁场变化，并输出对应的信号便可以计算附着在纳米磁珠140的生物分子210的密度、数量或浓度。
请再参照图1，磁检测元件130配置在吸附片110下方，磁感线产生器120在第一方向D1配置于吸附片110与磁检测元件130之间。具体来说，磁检测元件130靠近吸附片110的表面S2与吸附片110的表面S1在第一方向D1具有第一偏移量h，而且沿着垂直第一方向D1的第二方向D2，在此实施例中也就是水平方向，磁检测元件130与吸附片110具有第二偏移量L1，磁感线产生器120与磁检测元件130具有第三偏移量L2，例如磁检测元件130的中心轴与吸附片110的中心轴在第二方向D2具有第二偏移量L1，磁感线产生器120的中心轴与磁检测元件130的中心轴具有第三偏移量L2。根据上述，吸附片110配置在磁感线产生器120的正上方，因此在此实施例中，在第二方向D2上，也就是水平方向上，磁检测元件130与吸附片110之间的第二偏移量L1与磁检测元件130与磁感线产生器120之间的第三偏移量L2相等。中心轴定义在磁检测元件130与吸附片110、磁感线产生器120的D1方向上。
由于磁检测元件130并没有如同惯用技术一样，与磁感线产生器或吸附片位于同一垂直线上，或是位在同一水平面上，而是与吸附片110有第一方向D1以及第二方向D2(在此实施例中，分别为垂直与水平方向)的偏移量，而第一方向D1不同于第二方向D2。
磁检测元件130例如是巨磁电阻(GMR)传感器、穿隧磁阻(TMR)传感器、各向异性磁电阻(AMR)传感器或霍尔传感器(Hall sensor)等可检测磁场的元件，本发明并不加以限定。
在本实施例中，磁检测元件130配置于这些第二磁感线160的至少其中之一，用以检测这些第二磁感线160的至少其中之一在第二方向D2上的磁场分量，例如磁检测元件130对水平方向磁场有反应。本实施例的结构会使磁检测元件130位于第二磁感线160的底部B。对于磁检测元件130在第二磁感线160的底部或是顶部，或是第二磁感线160的其他位置上，本发明并不加以限定，凡是配置于第二磁感线160有第二方向D2上的磁场分量的位置皆可。本实施例的结构配置可使磁检测元件130检测到纳米磁珠140因被磁感线产生器120所驱动而产生的额外磁场在水平方向的磁场分量，而磁感线产生器120本身产生的第一磁感线150并不足以干预磁检测元件130的检测结果。在一实施例中，磁检测元件130与吸附片110在第一方向D1的第一偏移量h可以是0.1微米至2微米，在第二方向D2上的第二偏移量L1可以是0.1微米至10微米，使得磁检测元件130检测到第二磁感线在第二方向D2上的磁场分量。
本实施例的吸附片的形状可以是圆形、矩形或其他任意形状，本发明并不加以限制。图1至图3所示的纳米磁珠140、吸附片110、磁感线产生器120、磁检测元件130、第一及第二磁感线150、160的形状或数量为示意，不应以此限制本发明的实施方式。
在本实施例中的生物分子磁传感器100，由于磁感线产生器120产生的这些第一磁感线150的至少其中之一沿第一方向D1通过这些纳米磁珠140，并且这些磁检测元件130与吸附片110在第一方向D1上具有一第一偏移量h，在第二方向D2上具有一第二偏移量L1，磁检测元件130配置于这些第二磁感线160的至少其中之一上，用以检测这些第二磁感线160的至少其中之一在第二方向D2上的磁场分量，而且第一方向D1不同于第二方向D2，因此可降低磁力产生器120所产生的磁场对磁检测元件130的影响，使得生物分子磁传感器100的结构可以简化，在生产上有很大的方便性，在未来元件设计上以及使用上具有小体积的优势。
图4为本发明一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器100a的基本结构与图1的实施例类似，但是差异在于：在此实施例中，吸附片110a的宽度WRa等于磁感线产生器120a的宽度WMa。在一实施例中，吸附片110a的宽度WRa可以是0.1微米至10微米。此实施例的结构与检测原理、实施方式可以由图1至图3实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图5为本发明一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器100b的基本结构与图1的实施例类似，但是差异在于：在此实施例中，吸附片110b的宽度WRb大于磁感线产生器120b的宽度WMb。在一实施例中，吸附片110b的宽度WRb可以是0.1微米至10微米，磁感线产生器120b的宽度WMb可以是大于0.1微米并且小于WRb。此实施例的结构与检测原理可以由图1至图3实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图6为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器100’的基本结构与图1的实施例类似，但是差异在于：在此实施例中，吸附片110与磁感线产生器120在水平方向上具有第四偏移量L3，例如吸附片110的中心轴与磁感线产生器120的中心轴在水平方向上具有第四偏移量L3。第三偏移量L2实质上等于第二偏移量L1加第四偏移量L3，即第三偏移量L2大于该第二偏移量L1。
在此实施例中，在第二方向D2上，也就是水平方向上，磁感线产生器120与磁检测元件130之间的第三偏移量L2大于吸附片110与磁检测元件130之间的第二偏移量L1，因此磁检测元件130检测到的是第二磁感线160在水平方向的磁场分量变化，进而能够降低第一磁感线150对磁检测元件130的影响。
在一实施例中，磁检测元件130与吸附片110在第二方向D2的第二偏移量L1可以是0微米至WR，磁检测元件130与磁感线产生器120在第二方向D2的第三偏移量L2可以是大于0微米并且小于0.5WM+1.5WR，吸附片110与磁感线产生器120的第四偏移量L3可以是大于0微米并且小于0.5WM+0.5WR。此实施例的结构与检测原理可以由图1至图3范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图7与图8分别为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器100a’与生物分子磁传感器100b’的基本结构与图6的实施例类似，但是差异在于：吸附片110a的宽度WRa等于磁感线产生器120a的宽度WMa以及吸附片110b的宽度WRb大于磁感线产生器120b的宽度WMb。此二实施例的结构与检测原理可以由上述的实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图9为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的芯片结构示意图。请参照图9，生物分子磁传感器900本身可以是一个芯片。在此实施例中，磁检测元件930可以是磁隧道结(MTJ)磁检测元件，耦接金属图案导线940，磁感线产生器920可以是如上所述磁矩方向垂直膜面的磁性薄膜层，吸附片910可以是介电材料(又称电介质)，而吸附片910、磁感线产生器920、金属图案导线940与磁传感器930彼此之间可以填充绝缘材料950，例如氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)。本发明的实施例的生物分子磁传感器可适于芯片结构，缩小占用体积，能够实现手持式生物元件传感器的相关产品。
在本发明的实施例中，磁感线产生器也可以是导线，通过接收电流而产生多条第一磁感线。图10为本发明又另一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器1000的基本结构与图1的实施例类似，但是差异在于：在此实施例中，生物分子磁传感器1000的磁感线产生器1020包括彼此平行排列具有间距WC1的两条直导线IL1、IL2，例如，两条直导线IL1与IL沿着垂直于第一方向D1与第二方向D2的方向延伸，并且两条直导线IL1、IL2分别接收相反方向电流I1、I2，例如电流I1、I2沿着直导线IL1与IL2的延伸方向传递，但方向相反，以产生垂直导线IL1、IL2的平行排列平面的多条第一磁感线。
吸附片1010的宽度WR1小于两条直导线IL1、IL2的间距WC1。在一实施例中，吸附片1010的宽度WR1可以是0.1微米至10微米，磁感线产生器1020的间距WC1可以是0.1微米至20微米。此实施例的结构与检测原理可以由图1至图3范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图11、12为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器1100与生物分子磁传感器1200的基本结构与图10的实施例类似，但是差异在于：在此二实施例中，吸附片1010a、1010b的宽度WR2、WR3分别等于、大于磁感线产生器1020a、1020b的间距WC2、WC3。在一实施例中，吸附片1010a、1010b的宽度WR2、WR3可以分别是WR2大于0.1微米并且小于10微米,WR3大于0.1微米并且小于10微米，磁感线产生器1020a、1020b的间距WC2、WC3可以分别是WC2大于0.1微米并且小于10微米，WC3大于0.1微米并且小于10微米。此实施例的结构与检测原理可以由上述的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图13为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器1300的基本结构与图10的实施例类似，但是差异在于：在此实施例中，吸附片1010与磁感线产生器1020在水平方向上具有第四偏移量L3，例如吸附片1010的中心轴与磁感线产生器1020的中心轴在水平方向上具有第四偏移量L3。在一实施例中，磁检测元件130与吸附片1010在第二方向D2的第二偏移量L1可以是大于0微米并且小于WR1，磁检测元件130与磁感线产生器1020在第二方向D2的第三偏移量L2可以是大于0微米并且小于0.5WC1+1.5WR1，吸附片1010与磁感线产生器1020的第四偏移量L3可以是大于0微米并且小于0.5WC1+0.5WR1。此实施例的结构与检测原理可以由图1至图3范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图14、图15为本发明另二实施例的生物分子磁传感器的概要示意图。生物分子磁传感器1400、1500的基本结构与图13的实施例类似，但是差异在于：在此二实施例中，分别是吸附片1010a的宽度WR2等于磁感线产生器1020a的间距WC2，吸附片1010b的宽度WR3大于磁感线产生器1020b的间距WC3。此实施例的结构与检测原理可以由上述的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
虽然上述的实施例中，描绘展示一个磁检测元件，但本发明对于磁检测元件的数目并不予以限制。图16A为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的侧视图。图16B为图16A的俯视图。在此实施例中，生物分子磁传感器1600包括至少2个磁检测元件1632、1634，磁检测元件1630可位于第二磁感线1660的底部B，在此实施例中，吸附片1610的形状是圆形，配置于磁感线产生器1620的上方，磁检测元件1630的配置位置可以依据吸附片1610成对称分布。磁感线产生器1620例如为具有垂直膜面方向的磁矩的磁性薄膜层。在此实施例中，磁检测元件1630，包括磁检测元件1632、1634，的检测方向一致，因位置配置以吸附片1610为对称中心轴，实质上等同为在垂直第一方向D1(此实施例中第一方向D1为垂直方向)的平面D2-D3(水平面)上环绕吸附片1610的中心轴A1，因此磁检测元件1632、1634所检测到的第二磁感线1662、1664在第二方向D2上的磁场分量方向相反，例如磁检测元件1632检测到的磁场方向与检测方向同向，磁检测元件1634检测到的磁场方向与检测方向反向，因此造成磁检测元件1632与磁检测元件1634检测到不同的检测电阻变化，各对应不同的检测阻抗。
图16C为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的俯视图。请参照图16C，生物分子磁传感器1600a相较于生物分子磁传感器1600，差异在于包括两个以上磁检测元件1630a，磁检测元件1630a可以环绕吸附片1610的中心轴A1，各磁检测元件1630a在不同位置可以接收到不同的磁场分量，并且依据各磁检测元件1630a自己的检测方向而可以感应出相对应的检测电阻。关于磁检测元件的检测电阻的量测原理与实施方式，可以由所属技术领域的通常知识获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图16D为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的俯视图。生物分子磁传感器1600b的吸附片1610b可以是矩形，配置于磁感线产生器1620b的上方，磁检测元件1630b的位置可以依据吸附片1610b成对称分布，环绕吸附片1610b的中心轴A1’。
图16E为本发明又一实施例的生物分子磁传感器的侧视图。图16F为图16E的俯视图。在此实施例中，磁感线产生器1620c例如为两条通有相反方向电流的平行金属直导线，与上述实施例的磁感线产生器1020、1020a以及1020b结构以及配置关系相同或类似，吸附片1610c的形状是长方形，磁检测元件1630c的配置位置可以依据吸附片1610c成对称分布。此实施例的结构与检测原理可以由上述的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图17A为本发明一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器1700还包括第一磁检测电路1710与第一输出电路1720。第一磁检测电路1710包括磁检测元件1740，具有检测阻抗，例如检测电阻Rs，与参考阻抗1750，例如参考电阻Rref，并且磁检测元件1740与参考阻抗1750耦接至第一输出端1730，并输出第一检测输出信号SIG1。在本实施例中的磁检测元件1740可以是上述示范实施例中的任一磁检测元件，请参照图3至图15，本发明并不加以限制。磁检测元件1740依据检测到的水平方向的的磁场分量以及自身的检测方向会产生对应的检测电阻Rs。例如参考阻抗1750的参考电阻Rref为一电阻值固定的阻抗元件。在本实施例中，检测电阻Rs一端耦接第一参考电压，例如系统电压源Vdd，另一端耦接参考电阻Rref，并且参考电阻Rref的另一端耦接第二参考电压，例如接地电压GND。
在本实施例中，第一输出端1730耦接检测电阻Rs与参考电阻Rref，并输出第一检测输出信号SIG1，其中第一检测输出信号SIG1对应于参考电阻Rref与检测电阻Rs的比例。第一输出电路1720耦接第一输出端1730以接收第一检测输出信号SIG1，并且依据第一检测输出信号SIG1以输出第一检测信号SOUT1。由第一检测信号SOUT1可计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
图17B为第一输出电路1720的内部电路示意图。第一输出电路包括一运算放大器1770、一阻抗1760，具有电阻Rm，以及一输入端IN与一输出端OUT。输入端IN接收第一检测输出信号SIG1并耦接运算放大器1770的反向输入端，输出端OUT耦接运算放大器1770的输出端以输出第一检测信号SOUT1。阻抗1760的一端耦接输入端IN，另一端耦接输出端OUT。运算放大器1770的正相输入端耦接二分之一第一参考电压，例如Vdd/2，反相输入端因为耦接输入端IN，因此接收第一检测输出信号SIG1，对Vdd/2与第一检测输出信号SIG1进行差动放大输出。当检测电阻Rs随外加磁场变化、纳米磁珠数目、或纳米磁珠上的待测生物分子的变化，造成第一检测输出信号SIG1因而浮动，而输出电路1720会依据输入的第一检测输出信号SIG1与二分之一第一参考电压Vdd/2进行运算，以输出第一检测信号SOUT1。
图17B的内部电路示意图用以作为例示说明本发明输出电路的实施方式，并非用以限制本发明。
图18为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器1800比起生物分子磁传感器1700，还包括第二磁检测电路1810，第二输出电路1820以及模拟数字转换(analog-to-digital)电路1860。
第二磁检测电路1810包括参考磁检测元件1840，具有参考检测阻抗，例如参考检测电阻R’s，以及另一参考阻抗1850，例如参考电阻Rref。参考磁检测元件1840与参考阻抗1850耦接至第二输出端1830，并输出第二检测输出信号SIG2。参考磁检测元件1840旁配置有另一磁感线产生器，并且此磁感线产生器上方无纳米磁珠。
参考磁检测元件1840与另一磁感线产生器的结构细节、配置关系以及实施方式与上述图3至图8的范例实施例的磁检测元件与磁感线产生器的结构细节、配置关系以及实施方式相同或相似，其可从上述图3至图8的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
也就是说生物分子磁传感器1800包括至少两个磁检测元件1740、1840以及至少两组磁感线产生器，其中一个作为参考磁检测元件，其中参考磁检测元件1840所对应的磁感线产生器上并无纳米磁珠。
参考磁检测元件1840与上述磁检测元件的结构、实施方式类似，可例如为先前所述的示范实施例中的任一磁检测元件130、1630、1630a或1630b，或是第一磁检测电路1710的磁检测元件1740，但差异在于上述的磁检测元件检测的是附着在吸附片上的纳米磁珠所发出的第二磁感线在第二方向的磁场分量，而参考磁检测元件1840所对应的磁感线产生器上方无纳米磁珠，因此无额外的磁场产生，参考磁检测元件1840检测到的是其所对应的磁感线产生器所发出的多条磁感线的至少其中之一在第二方向的磁场分量，并产生对应的参考检测电阻R’s。
相似的，在本实施例中，参考检测电阻R’s一端耦接第一参考电压，例如系统电压源Vdd，另一端耦接参考电阻Rref，参考电阻Rref的另一端则耦接第二参考电压，例如接地电压GND。第二输出端1830耦接参考检测电阻R’s与参考电阻Rref，并输出第二检测输出信号SIG2，其中第二检测输出信号SIG2对应于参考检测电阻R’s与参考电阻Rref的比例。
第二输出电路1820耦接第二输出端1830以接收第二检测输出信号SIG2，并且依据第二检测输出信号SIG2产生第二检测信号SOUT2。第二输出电路的电路内部结构细节、配置关系以及实施方式可由图17B范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述，对于第二输出电路1820而言，输入端IN接收的是第二检测输出信号SIG2，输出端OUT输出的是第二检测信号SOUT2。
模拟数字转换电路1860耦接第一输出电路1720以及第二输出电路1820，用以接收模拟的第一检测信号SOUT1与第二检测信号SOUT2，并且将第一检测信号SOUT1与第二检测信号SOUT2转换为一数字检测信号DOUT。由数字检测信号DOUT可计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
图19为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器1900还包括第三磁检测电路1910与第三输出电路1920，其中第三输出电路1920耦接第三磁检测电路1910。
第三磁检测电路1910包括至少一磁检测元件组1960，其中各磁检测元件组1960包括二个磁检测元件1940、1950。此二个磁检测元件1940、1950例如都是检测同一个吸附片上的纳米磁珠所产生的第二磁感线，举例来说，请参照图16A到16F，对应于同一个有吸附纳米磁珠的吸附片的多个磁检测元件1630、1630a、1630b、1630c。该磁检测元件1940、1950配置在不同位置上，例如依据同一个吸附片成对称分布，因此根据各磁检测元件1940、1950的检测方向与检测到的磁场分量而分别产生对应的检测电阻，例如正检测电阻Rs +与负检测电阻Rs -。
请参照图16A、16B、16E、16F，例如，正检测电阻Rs +表示该磁检测元件1940所接收的第二磁感线在第二方向上的磁场分量与检测方向同向，负检测电阻Rs -则是表示对应的磁检测元件1950所接收的第二磁感线在第二方向上的磁场分量与检测方向反向。
相似的，正检测电阻Rs +的一端耦接第一参考电压，例如系统电压源Vdd，另一端耦接负检测电阻Rs -，负检测电阻Rs -的另一端则耦接第二参考电压，例如接地电压GND。第三输出端1930耦接正检测电阻Rs +与负检测电阻Rs -，并输出第三检测输出信号SIG3，其中第三检测输出信号SIG3对应于正检测电阻Rs +与负检测电阻Rs -的比例。
第三输出电路1920耦接第三输出端1930以接收第三检测输出信号SIG3，并且依据第三检测输出信号SIG3产生第三检测信号SOUT3。第三输出电路的电路内部结构细节、配置关系以及实施方式可由图17B范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述，对于第三输出电路1920而言，输入端IN接收的是第三检测输出信号SIG3，输出端OUT输出的是第三检测信号SOUT3。
图20为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器2000相较于生物分子磁传感器1900，还包括第四磁检测电路2010与第四输出电路2020，以及模拟数字转换电路2070。
第四磁检测电路2010包括至少一参考磁检测元件组2060，其中参考磁检测元件组2060包括二个参考磁检测元件2040、2050。如上所述，参考磁检测元件组2060旁配置有另一磁感线产生器，此磁感线产生器上无纳米磁珠。
参考磁检测元件2060与此另一磁感线产生器的结构细节、配置关系以及实施方式与上述图16A至图16F的范例实施例的磁检测元件与磁感线产生器相同或相似，以及上述图19的范例实施例的磁检测元件组1960的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
此二个磁检测元件2040、2050例如都是对应同一个上面没有纳米磁珠的磁感线产生器，因此都是检测上面没有纳米磁珠的磁感线产生器所产生的第一磁感线的至少其中之一。也就是说生物分子磁传感器2000包括至少4个磁检测元件1940、1950、2040、2050，其中两个是参考磁检测元件，以及至少两组磁感线产生器，其中参考磁检测元件2040、2050所对应的磁感线产生器上方并无纳米磁珠。
请参照图16A、16B，例如，正参考检测电阻R’s +表示该磁检测元件2040所接收的第一磁感线在第二方向上的磁场分量与检测方向同向，负参考检测电阻R’s -则是表示对应的磁检测元件2050所接收的第一磁感线在第二方向上的磁场分量与检测方向反向。
同样的，正参考检测电阻R’s +的一端耦接第一参考电压，例如系统电压源Vdd，另一端耦接负检测电阻R’s -，负参考检测电阻R’s -的另一端则耦接第二参考电压，例如接地电压GND。第四输出端2030耦接正参考检测电阻R’s +与负参考检测电阻R’s -，并输出第四检测输出信号SIG4，其中第四检测输出信号SIG4对应于正参考检测电阻R’s+与负参考检测电阻R’s -的比例。
第四输出电路2020耦接第四输出端2030以接收第四检测输出信号SIG4，并且依据第四检测输出信号SIG4产生第四检测信号SOUT4。第四输出电路的电路内部结构细节、配置关系以及实施方式可由图17B范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述，对于第四输出电路2020而言，输入端IN接收的是第四检测输出信号SIG4，输出端OUT输出的是第四检测信号SOUT4。
模拟数字转换电路2070耦接第三输出电路1920以及第四输出电路2020，用以接收模拟的第三检测信号SOUT3与第四检测信号SOUT4，并且将模拟的第三检测信号SOUT3与第四检测信号SOUT4转换为数字检测信号DOUT。由数字检测信号DOUT可计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
图21为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器2100比起生物分子磁传感器1700，还包括另一第一磁检测电路1710’，另一第一输出电路1720’以及模拟数字转换电路2160。
另一第一输出电路1720’可输出另一第一检测信号SOUT1’，另一第一磁检测电路1710’与另一第一输出电路1720’的结构细节、配置关系以及实施方式可由上述图17A与图17B的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
也就是说生物分子磁传感器2100包括至少两个磁检测元件1740、1740’，两个参考阻抗1750、1750’以及至少两组磁感线产生器，两组磁感线产生器上面皆附着纳米磁珠，用以产生第二磁感线。在本实施例中，第一磁检测电路1710所对应的磁感线产生器与第一磁检测电路1710’所对应的磁感线产生器可以是导线，其所通的电流方向例如是相反的，因此可以产生相反方向的磁感线。
模拟数字转换电路2160耦接第一输出电路1720以及另一组第一输出电路1720’，用以接收模拟的第一检测信号SOUT1与另一第一检测信号SOUT1’，并且将模拟的第一检测信号SOUT1与另一第一检测信号SOUT1’转换为数字检测信号DOUT。由数字检测信号DOUT可计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
此外，在本实施例中，关于上述生物分子磁传感器2100的相关实施方式、电路架构以及配置关系在前述图17A至图20的范例实施例以及实施方式的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图22为本发明另一实施例的生物分子磁传感器的电路示意图。生物分子磁传感器2200比起生物分子磁传感器1900，还包括另一第三磁检测电路1910’，另一第三输出电路1920’以及模拟数字转换电路2270。在本实施例中，第三磁检测电路1910所对应的磁感线产生器与另一第三磁检测电路1910’所对应的磁感线产生器可以是导线，其所通的电流方向例如是相反的，因此可以产生相反方向的磁感线。
另一第三输出电路1920’可输出另一第三检测信号SOUT3’，另一第三磁检测电路1910’与另一第三输出电路1920’的结构细节、配置关系以及实施方式可由上述图19的范例实施例的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
也就是说生物分子磁传感器2200包括至少四个磁检测元件1940、1950、1940’、1950’以及至少两组磁感线产生器，两组磁感线产生器上面皆存在纳米磁珠，用以产生第二磁感线。
模拟数字转换电路2270耦接第三输出电路1920以及另一第三输出电路1920’，用以接收模拟的第三检测信号SOUT3与另一第三检测信号SOUT3’，并且将模拟的第三检测信号SOUT3与另一第三检测信号SOUT3’转换为数字检测信号DOUT。由数字检测信号DOUT可计算待测生物分子的密度、数量或浓度。
此外，在本实施例中，关于上述生物分子磁传感器2200的相关实施方式、电路架构以及配置关系在前述图19至图20的范例实施例以及实施方式的叙述中获致足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
磁检测元件、参考阻抗的数量和型式仅用以说明本发明的实施例，本发明并不以此限。
综上所述，本发明的实施例的生物分子磁传感器通过磁感线产生器产生的这些第一磁感线的至少其中之一沿第一方向通过这些纳米磁珠，并且这些磁检测元件与吸附片在第二方向上具有一第二偏移量，磁检测元件配置于这些第二磁感线的至少其中之一上，用以检测这些第二磁感线的至少其中之一在第二方向上的磁场分量，而且第一方向不同于第二方向，因此可降低磁力产生器所产生的磁场对磁检测元件的影响，此外结构简便，能大幅缩减元件未来设计及使用上所占用的体积，实现手持式生物元件传感器的相关产品。
虽然本发明以上述实施例公开，但具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
Claims (21)
1.一种生物分子磁传感器，用以检测至少一待测生物分子附着于上的纳米磁珠，其特征在于，所述生物分子磁传感器包括：
吸附片，用以使所述纳米磁珠附着于所述吸附片上；
磁感线产生器，用以产生多条第一磁感线，所述多条第一磁感线的至少其中之一沿第一方向通过所述纳米磁珠，使得所述纳米磁珠感应于所述多条第一磁感线的至少其中之一而产生多条第二磁感线，其中所述磁感线产生器在所述第一方向上位于所述吸附片与至少一磁检测元件之间，且所述磁检测元件与所述吸附片在不同方向上具有第一偏移量与第二偏移量；以及
所述至少一磁检测元件，配置于所述多条第二磁感线的至少其中之一上，用以检测所述多条第二磁感线的至少其中之一在第二方向上的磁场分量，
其中所述第一方向不同于所述第二方向，以及所述至少一磁检测元件与所述吸附片在所述第二方向上具有所述第二偏移量。
2.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述至少一磁检测元件与所述磁感线产生器在所述第二方向上具有第三偏移量，其中所述第三偏移量等于或大于所述第二偏移量。
3.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述至少一磁检测元件与所述吸附片在所述第一方向上具有所述第一偏移量。
4.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述磁感线产生器为磁性薄膜层，用以自发性产生所述多条第一磁感线。
5.如权利要求4所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述磁性薄膜层的磁矩方向垂直所述磁性薄膜层的膜面。
6.如权利要求5所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述磁性薄膜层结构是单层结构或复合结构，并且所述单层结构的铁磁材料包括铁、钴、镍、钆、铽、镝、铁铂合金、钴铁硼合金、钴铁合金、镍铁合金或铁硼合金，且所述复合结构包括铁铂复合层、铁镍复合层、铁钯复合层、钴铂复合层、钴镍复合层或钴钯复合层。
7.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述磁感线产生器包括至少一导线。
8.如权利要求7所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述至少一导线包括彼此平行排列的二条直导线，并且所述二条直导线所接收的电流方向相反。
9.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述吸附片配置于所述纳米磁珠与所述磁感线产生器之间。
10.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述第一方向是垂直于所述吸附片吸附所述纳米磁珠的表面，以及所述第二方向垂直所述第一方向。
11.如权利要求10所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述多条第一磁感线的至少其中之一沿所述第一方向通过所述吸附片。
12.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述吸附片的形状为矩形或圆形。
13.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述多条第二磁感线的至少其中之一在所述吸附片附近呈现环状分布，将所述多条第二磁感线的至少其中之一的两端区分为相对的顶部与底部，其中所述至少一磁检测元件位于所述多条第二磁感线的至少其中之一的底部。
14.如权利要求13所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述至少一磁检测元件依据所述吸附片成对称分布。
15.如权利要求14所述的生物分子磁传感器，其特征在于，所述至少一磁检测元件环绕所述吸附片的中心轴。
16.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
第一磁检测电路，包括所述磁检测元件以及参考阻抗，所述磁检测元件与所述参考阻抗耦接至第一输出端以输出第一检测输出信号，所述第一检测输出信号是对应于所述参考阻抗与所述磁检测元件所对应的阻抗的比例；以及
第一输出电路，耦接所述第一输出端，并且依据所述第一检测输出信号以输出第一检测信号。
17.如权利要求16所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
第二磁检测电路，包括参考磁检测元件以及另一参考阻抗，所述参考磁检测元件旁配置有另一磁感线产生器，所述另一磁感线产生器上无纳米磁珠，所述参考磁检测元件与所述另一参考阻抗耦接至第二输出端以输出第二检测输出信号，所述第二检测输出信号是对应于所述另一参考阻抗与所述参考磁检测元件检测所述另一磁感线产生器所发出的多条磁感线的至少其中之一后所对应的阻抗的比例；
第二输出电路，耦接所述第二输出端，并且依据所述第二检测输出信号以输出第二检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接所述第一输出电路以及所述第二输出电路，用以接收模拟的所述第一检测信号与所述第二检测信号，并且将所述第一检测信号与所述第二检测信号转换为数字检测信号。
18.如权利要求16所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
另一第一磁检测电路，具有另一第一输出端以输出另一第一检测输出信号；
另一第一输出电路，耦接所述另一第一输出端，并且依据所述另一第一检测输出信号以输出另一第一检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接所述第一输出电路以及所述另一第一输出电路，用以接收模拟的所述第一检测信号与所述另一第一检测信号，并且将所述第一检测信号与所述另一第一检测信号转换为数字检测信号。
19.如权利要求1所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
第三磁检测电路，包括至少一磁检测元件组，各所述磁检测元件组包括二个所述磁检测元件，并且各所述磁检测元件所检测的所述多条第二磁感线的至少其中之一在所述第二方向上的磁场分量的方向相反，其中所述至少一磁检测元件组耦接至第三输出端以输出第三检测输出信号，以及所述第三检测输出信号是对应于所述二个磁检测元件所分别对应的阻抗的比例；以及
第三输出电路，耦接所述第三输出端，并且依据所述第三检测输出信号以输出第三检测信号。
20.如权利要求19所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
第四磁检测电路，包括至少一参考磁检测元件组，各所述参考磁检测元件组包括二个参考磁检测元件，所述参考磁检测元件旁配置有另一磁感线产生器，所述另一磁感线产生器上无纳米磁珠，并且各所述参考磁检测元件所检测的所述另一磁感线产生器所发出的多条磁感线的至少其中之一在所述第二方向上的磁场分量的方向相反，其中所述至少一参考磁检测元件组耦接至第四输出端以输出第四检测输出信号，以及所述第四检测输出信号是对应于所述参考磁检测元件检测所述另一磁感线产生器所发出的所述多条磁感线的至少其中之一后所对应的阻抗的比例；
第四输出电路，耦接所述第四输出端，并且依据所述第四检测输出信号以输出第四检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接所述第三输出电路以及所述第四输出电路，用以接收模拟的所述第三检测信号与所述第四检测信号，并且将所述第三检测信号与所述第四检测信号转换为数字检测信号。
21.如申权利要求19所述的生物分子磁传感器，其特征在于，还包括：
另一第三磁检测电路，具有另一第三输出端以输出另一第三检测输出信号；
另一第三输出电路，耦接所述另一第三输出端，并且依据所述另一第三检测输出信号以输出另一第三检测信号；以及
模拟数字转换电路，耦接所述第三输出电路以及所述另一第三输出电路，用以接收模拟的所述第三检测信号与所述另一第三检测信号，并且将所述第三检测信号与所述另一第三检测信号转换为数字检测信号。
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