DE102008039425B4 - Biosensor arrangement for measuring an electrical property of a number N of electrical resistance components - Google Patents

Biosensor arrangement for measuring an electrical property of a number N of electrical resistance components Download PDF

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Abstract

Biosensor-Anordnung zur Messung einer elektrischen Eigenschaft einer Anzahl N von elektrischen Widerstandsbauelementen (1) auf einer gemeinsamen Chipfläche (2), wobei jedes Widerstandsbauelement (1) als Dünnschichtmäander aus magnetoresistivem Material mit jeweils einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt (5) ausgebildet und auf einem Bereich der Chipfläche (2) von bis zu einigen 100 µmuntergebracht ist,- wobei die Anschlusspunkte (5) jeweils über Zuführungsleitungen mit einem Anschlusskontakt (4) verbunden sind und mit einem Messgerät verbindbar sind,- wobei die Widerstandsbauelemente (1) in etwa √N Gruppen mit jeweils etwa √N Widerstandsbauelementen (1) so aufgeteilt sind, dass das elektrische Ersatzschaltbild der Zuführungsleitungen der elektrischen Widerstandsbauelemente (1) dem einer Matrix mit etwa √N Spalten und etwa √N Reihen entspricht, wobei die jeweils ersten Anschlusspunkte (5) der Widerstandsbauelemente (1) jeder Gruppe durch Zuführungsleitungen an einem gemeinsamen Anschlusskontakt (4; R1, R2, R3, R4) angeschlossen sind und die jeweils zweiten Anschlusspunkte der jeweils ersten, zweiten, dritten, usw. Widerstandsbauelemente (1) jeder Gruppe durch Zuführungsleitungen miteinander und mit einem gemeinsamen Anschlusskontakt (4; C1, C2, C3, C4) verbunden sind,dadurch gekennzeichnet,dass 10 bis 1000 Widerstandselemente (1) vorgesehen sind und jedes der als Dünnschichtmäander ausgebildeten Widerstandselemente (1) einen Widerstand darstellt, dessen Wert zu DE 103 03 409 A1 ist,dass jeder Anschlusskontakt (4) einen etwa 100 Mal größeren Bereich der Chipfläche (2) bedeckt als das Widerstandsbauelement (1),dass die geometrische Anordnung der elektrischen Widerstandsbauelemente (1) im Raum nicht durch diese Matrix gegeben ist und die Widerstandsbauelemente (1) auf der Chipoberfläche (2) geometrisch in einer oder zwei Zeilen nebeneinander angeordnet sind,dass die magnetoresistiven Widerstandsbauelemente (1) und die Zuführungsleitungen durch eine Isolationsschicht (6) abgedeckt sind,dass darauf eine Zwischenschicht (7) zur Verbesserung der Haftung darüber befindlicher biologischer Substanzen (9) aufgebracht ist unddass die Zwischenschicht (7) aus Gold besteht.A biosensor arrangement for measuring an electrical characteristic of a number N of electrical resistance components (1) on a common chip area (2), each resistance component (1) being designed as a thin-layer meander of magnetoresistive material, each having a first and a second connection point (5) a portion of the chip surface (2) of up to several 100 microns is housed, - wherein the connection points (5) are each connected via supply lines to a terminal contact (4) and connectable to a measuring device, - wherein the resistance components (1) in about √ N groups each having approximately √N resistance components (1) are divided so that the equivalent electrical circuit diagram of the supply lines of the electrical resistance components (1) corresponds to a matrix with approximately √N columns and approximately √N rows, the respective first connection points (5) the resistance components (1) of each group by supply lines to ei a common connection contact (4; R1, R2, R3, R4) are connected and the respectively second connection points of the respective first, second, third, etc. resistance components (1) of each group are connected to one another via supply lines and to a common connection contact (4; C1, C2, C3, C4). are connected, characterized in that 10 to 1000 resistance elements (1) are provided and each of the thin film meander resistance elements (1) is a resistor whose value is to DE 103 03 409 A1, that each terminal contact (4) about a 100 times larger area of the chip area (2) covered than the resistance component (1), that the geometric arrangement of the electrical resistance components (1) in space is not given by this matrix and the resistance components (1) on the chip surface (2) geometrically in one or two Lines are arranged side by side, that the magnetoresistive resistance devices (1) and the supply lines through an insulating layer (6) abge are covered, that thereon an intermediate layer (7) for improving the adhesion of biological substances located above (9) is applied and that the intermediate layer (7) consists of gold.

Description

Erfindungsbeschreibunginvention description

Die Erfindung betrifft eine Biosensor-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Gestaltung der Zuleitungen einer größeren Zahl von Widerstandsbauelementen (nachfolgend auch als: „Bauelemente“ bezeichnet) zu Messgeräten für die Bestimmung von Bauelementeparametern. Sie ist für alle beliebig im Raum verteilten Bauelemente anwendbar und bietet für die erfindungsgemäß auf Chips angeordneten Dünnschichtbauelemente besondere Vorteile. Einsatzgebiet ist die Biosensorik, in der Sensoranordnungen mit einer größeren Zahl von Sensorelementen, die teilweise als Sensorzeilen ausgebildet sind, vorkommen.The invention relates to a biosensor arrangement according to the preamble of claim 1 for the design of the leads of a larger number of resistor components (hereinafter also referred to as "components") to measuring devices for the determination of device parameters. It is applicable for all components distributed arbitrarily in space and offers particular advantages for the thin-film components arranged on chips according to the invention. Field of application is biosensorics, in which sensor arrangements with a larger number of sensor elements, which are partly designed as sensor lines, occur.

Ein Beispiel für die bisher übliche Gestaltung der Zuleitungen und Anschlüsse für Sensorelemente bietet die WO 99 / 05 480 A1 Hier geht es um den Anschluss einer Reihe von Temperatursensoren. Auf Seite 3, Zeile 12 wird hervorgehoben, dass es hier darauf ankommt, die Zahl der Zuleitungen zu minimieren. Die in der WO 99 / 05 480 A1 angegebene Lösung besteht darin, dass dafür alle Sensoren in Reihe zu schalten sind und an jedem Verbindungspunkt zwischen je zwei Sensoren eine Zuleitung anzubringen ist. Bei N Temperatursensoren sind dann N + 1 Zuleitungen notwendig.An example of the previously customary design of the leads and connections for sensor elements offers the WO 99/05480 A1 This is about the connection of a series of temperature sensors. On page 3, line 12 it is emphasized that here it is important to minimize the number of leads. The in the WO 99/05480 A1 The solution given is that all sensors are to be connected in series and at each connection point between each two sensors a lead is to be attached. With N temperature sensors N + 1 supply lines are necessary.

Diese Beziehung kann auch aus der Veröffentlichung von D.R. Baselt, G. U. Lee, M. Natesan, S. W. Metzger, P. E. Sheehan und R. J. Colton mit dem Titel „A biosensor based on magnetoresistance technologie“ in Biosensors & Bioelectronics 13, 731-739 (1998) für die dort beschriebenen in vier Zeilen angeordneten 64 magnetoresistiven Sensoren entnommen werden. In der dortigen 5 ist deutlich erkennbar, wie ungünstig das Verhältnis der Flächen, die die magnetoresistiven Sensoren einnehmen und die von den notwendigen Kontaktflächen belegt sind, auf dem abgebildeten Sensorchip ist. Bei dieser Art der Gestaltung der Zuleitungen wird die Chipfläche zu mehr als 95% von Kontakten benötigt.This relationship can also be seen in the publication by DR Baselt, GU Lee, M. Natesan, SW Metzger, PE Sheehan and RJ Colton entitled "A biosensor based on magnetoresistance technology" in Biosensors & Bioelectronics 13, 731-739 (1998) the 64 magnetoresistive sensors arranged in four rows described therein are taken out. In the local 5 clearly shows how unfavorable is the ratio of the areas occupied by the magnetoresistive sensors and occupied by the necessary contact surfaces on the sensor chip shown. In this type of design of the leads, the chip area is required to more than 95% of contacts.

Auch in der Dissertation von Jörg Schrotter an der Universität Bielefeld mit dem Titel „Development of a magnetoresistive biosensor for the detection of biomolecules“ (unter http://bieson.ub.uni-bielefeld.de/volltexte/2004/616/index.html abrufbar) werden Biosensoranordnungen in der 40 bzw. In der 76 dargestellt. Beide Anordnungen enthalten jeweils 206 magnetoresistive Widerstände bzw. magnetoresistive Tunnelwiderstände als Sensoren, die jeweils in zwei Zeilen angeordnet sind. Auf den Chips sind jeweils 207 Anschlusskontakte für die entsprechenden Zuleitungen vorhanden. Das Prinzip der Gestaltung der Zuleitungen entspricht dem oben bereits erläuterten. Das Verhältnis der Gesamtfläche der Sensoren zu der der Anschlusskontakte ist entsprechend gering. Chips mit solchen erheblich ausgedehnten Flächen (hier etwa 80 mm2) können nachteiligerweise nur mit erheblichem Kostenaufwand hergestellt werden. Eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktion von Biosensoren bei Einsatz von magnetoresistiven Sensorarrays unterschiedlicher Bauart ist auch aus der DE 10 2006 016 334 A1 bekannt. Die Art der Anschlüsse der Sensoren wird dort jedoch nicht näher dargestellt. Ein in der Art ähnliches matrixförmiges Sensorarray ist aus der DE 10 2006 055 957 A1 bekannt, bei dem die Verschaltung der XMR-Sensoren durch gekreuzte Leitungsbahnen erfolgt, zwischen denen die einzelnen Sensoren angeordnet sind. Durch Kombinieren der gekreuzten Leitungsbahnen ist der im Kreuzungspunkt der Leitungsbahnen befindliche Sensor unabhängig von den anderen Sensoren auslesbar. Die Anordnung der Sensoren im Raum folgt also den gekreuzten Leitungsbahnen, wobei jede Leitungsbahn zwei Anschlüsse aufweisen muss.Also in the dissertation of Jörg Schrotter at the University of Bielefeld with the title "Development of a magnetoresistive biosensor for the detection of biomolecules" (under http://bieson.ub.uni-bielefeld.de/volltexte/2004/616/index. html be retrieved) are biosensor arrangements in the 40 or in the 76 shown. Both arrangements each contain 206 magnetoresistive resistors or magnetoresistive tunnel resistors as sensors, each arranged in two rows. Each of the chips has 207 connection contacts for the corresponding supply lines. The principle of the design of the leads corresponds to that already explained above. The ratio of the total area of the sensors to that of the connection contacts is correspondingly low. Chips with such significantly expanded areas (here about 80 mm 2 ) can be produced disadvantageously only at considerable cost. A description of the structure and function of biosensors when using magnetoresistive sensor arrays of different types is also from DE 10 2006 016 334 A1 known. However, the type of connections of the sensors is not shown there in detail. A similar in nature matrix-shaped sensor array is from the DE 10 2006 055 957 A1 in which the interconnection of the XMR sensors is effected by crossed conductor paths, between which the individual sensors are arranged. By combining the crossed conductor tracks, the sensor located at the crossing point of the conductor tracks can be read out independently of the other sensors. The arrangement of the sensors in the room thus follows the crossed paths, each track must have two connections.

Der Anschluss einer höheren Zahl von elektrischen Bauelementen mit jeweils zwei Anschlusspunkten an eine Messanordnung zur Bestimmung elektrischer Parameter mit einer geringen Anzahl von Zuleitungen gelingt, wie der US 2004 / 0 199 710 A1 oder der DE 103 03 409 A1 zu entnehmen, wenn die Bauelemente auf einer Fläche in Form einer Matrix angeordnet sind. Die jeweils ersten Anschlusspunkte der Bauelemente jeder Zeile werden dabei an eine gemeinsame Zeilenleitung angeschlossen, die jeweils zweiten Abschlusspunkte der Bauelemente jeder Spalte an eine gemeinsame Spaltenleitung. Stimmt die Anzahl der Spalten und Zeilen (möglichst) überein, werden so für N Bauelemente nur 2·√N Zuleitungen benötigt. Für die oben angegebenen 206 Sensoren wären so nur 30 Zuleitungen und Kontaktflächen nötig. Nachteiliger Weise werden die Sensoren aber geometrisch in Zeilenform angeordnet und nicht in Matrixform benötigt.The connection of a higher number of electrical components, each with two connection points, to a measuring arrangement for determining electrical parameters with a small number of supply lines succeeds, as does the US 2004/0 199 710 A1 or the DE 103 03 409 A1 can be seen when the components are arranged on a surface in the form of a matrix. The respective first connection points of the components of each row are connected to a common row line, each having second termination points of the components of each column to a common column line. If the number of columns and rows is (if possible) the same, then only 2 · √N leads are required for N components. For the above 206 sensors, only 30 leads and contact surfaces would be needed. Unfortunately, however, the sensors are geometrically arranged in line form and not needed in matrix form.

In der DE 102 57 253 A1 wird ein GMR-Sensorelement mit acht zu einem Kreis angeordneten GMR-Widerstandselementen beschrieben, die über insgesamt acht Anschlusskontakte angesteuert werden.In the DE 102 57 253 A1 a GMR sensor element is described with eight arranged to a circle GMR resistor elements, which are controlled by a total of eight terminals.

Die DE 197 46 199 B4 und die DE 195 21 617 C1 beschreiben jeweils einen magnetoresistiven Winkelsensor, der aus zwei Wheatstonebrücken mit je vier Widerständen besteht, die aus auf einem Schichtträger angeordneten Dünnschichtstreifen magnetoresistiven Materials aufgebaut sind. Ale Widerstände bestehen aus der gleichen Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten gleichen quadratischen Bereichen von Streifenmäandern, wobei die verschiedenen Bereiche von Streifenmäandern über insgesamt acht Kontaktflächen an Messschaltung anschließbar sind.The DE 197 46 199 B4 and the DE 195 21 617 C1 each describe a magnetoresistive angle sensor, which consists of two Wheatstone bridges each with four resistors, which are constructed of arranged on a support thin-film strip of magnetoresistive material. All resistors consist of the same multiplicity of identical square regions of strip meanders connected electrically in series, wherein the different areas of strip meanders can be connected to measurement circuitry via a total of eight contact surfaces.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für den Anschluss einer größeren Zahl von elektrischen Bauelementen eines Biosensors mit jeweils zwei Anschlusspunkten eine Zuleitungsanordnung zu Messgeräten zur Bestimmung der Parameter der Bauelemente zu finden, die bei beliebiger Anordnung der Bauelemente im Raum mit einem Minimum an Kontaktflächen auskommt. The object of the invention is to find for the connection of a larger number of electrical components of a biosensor with two connection points a supply line to measuring devices for determining the parameters of the components, which makes do with any arrangement of the components in the room with a minimum of contact surfaces.

Die Aufgabe wird durch Anordnungen entsprechend dem Anspruch1 gelöst. In den weiteren Ansprüchen werden spezielle Anordnungen mit besonderen Vorteilen beschrieben. Die Anwendung von erfindungsgemäßen Anordnungen in der Biosensorik ermöglicht die Herstellung von Sensorchips zu günstigen Bedingungen.The object is achieved by arrangements according to the Anspruch1. In the further claims special arrangements are described with particular advantages. The application of arrangements according to the invention in biosensor technology makes it possible to produce sensor chips under favorable conditions.

Die Gestaltung der konkreten erfindungsgemäßen Zuleitungsanordnung ist abhängig von der Anzahl der beliebig im Raum verteilten elektrischen Bauelemente mit jeweils einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt und auch von der speziellen Art der Verteilung im Raum. Die Gesamtzahl der N Bauelemente ist in etwa √N Gruppen mit jeweils etwa √N Bauelementen aufgeteilt. Die jeweils ersten Anschlusspunkte der Bauelemente jeder Gruppe sind durch Zuführungsleitungen an einem gemeinsamen Anschlusskontakt angeschlossen. Die zweiten Anschlusspunkte der jeweils ersten, zweiten, dritten usw. Bauelemente jeder Gruppe sind miteinander und mit Anschlusskontakten verbunden. Somit ist jeder Anschluss des Bauelementes mit jeweils annähernd √N Bauelementen und einem Anschlusskontakt verbunden. Somit liegen etwa 2·√N Anschlusskontakte vor. Das elektrische Ersatzschaltbild der Zuleitungsanordnung entspricht einer Matrix mit etwa √N Reihen und etwa √N Spalten. Die wirkliche Geometrie der Zuleitungsanordnung weicht davon jedoch sehr stark von der Matrixform ab. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, müssen mit zunehmender Anzahl an Bauelementen die Zuleitungen, welche die Bauelemente verbinden auf unterschiedliche voneinander isolierte Verdrahtungsebenen verteilt werden. Der Mehrbedarf an erforderlicher Chipfläche für die Verdrahtung der Bauelemente untereinander ist jedoch geringer als die erfindungsgemäß eingesparte Fläche für Anschlusskontakte. Somit kann in Summe die Gesamtchipfläche reduziert werden. Zur Bestimmung eines elektrischen Parameters eines elektrischen Bauelements sind die Anschlusskontakte der jeweiligen Reihe und der jeweiligen Spalte mit einem Messgerät zu verbinden. Bei der am Bauelement durchzuführenden Strom- und Spannungsmessung sind die Anschlusskontakte aller nicht benötigten Reihen und Spalten nach bekannten Verfahren (z.B: DE 103 03 409 A1 ) mit einer konstanten Spannung zu beaufschlagen. Der Hauptvorteil der Zuleitungsanordnung besteht in der geringen Zahl der nötigen Anschlusskontakte. Bei der mikroelektronischen Herstellung der elektrischen Bauelemente auf Chips ist für jeden Anschlusskontakt eine Mindestfläche erforderlich, die oft ein Vielfaches der Bauelementefläche einnimmt. Die geringere Zahl an Anschlusskontakten ermöglicht so eine kostengünstige Fertigung. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit der Verwendung von Kabeln mit geringerer Zahl von Leitungen.The design of the concrete supply line arrangement according to the invention is dependent on the number of electrical components distributed arbitrarily in the room, each having a first and a second connection point and also of the special type of distribution in space. The total number of N components is divided into approximately √N groups, each with approximately √N components. The respective first connection points of the components of each group are connected by supply lines to a common connection contact. The second connection points of the respective first, second, third, etc. components of each group are connected to one another and to connection contacts. Thus, each terminal of the device is connected to each approximately √N devices and a terminal contact. Thus, there are about 2 · √N terminal contacts. The electrical equivalent circuit diagram of the feed arrangement corresponds to a matrix with approximately √N rows and approximately √N columns. However, the actual geometry of the lead arrangement deviates very much from the matrix shape. In order to avoid short circuits, as the number of components increases, the leads which connect the components must be distributed to different mutually insulated wiring levels. However, the additional requirement for the required chip area for the wiring of the components with one another is less than the area for terminal contacts saved in accordance with the invention. Thus, in total, the total chip area can be reduced. To determine an electrical parameter of an electrical component, the connection contacts of the respective row and the respective column are to be connected to a measuring device. In the case of the current and voltage measurement to be carried out on the component, the connection contacts of all rows and columns not required are known methods (eg: DE 103 03 409 A1 ) to apply a constant voltage. The main advantage of the supply arrangement consists in the small number of required connection contacts. In the microelectronic production of the electrical components on chips, a minimum area is required for each connection contact, which often occupies a multiple of the component area. The smaller number of connection contacts thus enables a cost-effective production. Another advantage is the possibility of using cables with fewer wires.

Die Parameter der elektrischen Bauelemente sind durch ein von außen auf sie einwirkendes Magnetfeld als physikalische Größe veränderbar, auf das durch die Messung dieser Parameter qualitativ und quantitativ zurück geschlossen werden. Bei den elektrischen Bauelementen handelt es sich dann um Sensoren.The parameters of the electrical components can be changed by a magnetic field acting on them from the outside as a physical quantity, which is qualitatively and quantitatively deduced by the measurement of these parameters. The electrical components are then sensors.

Konkret sind die Sensoren gemäß der Erfindung Widerstandsbauelemente, deren Widerstandswerte durch magnetische Felder beeinflussbar sind und die deshalb in der Magnefeldsensorik eingesetzt werden. Diese Widerstandsbauelemente nutzen den magnetoresistiven Effekt. Unabhängig davon, ob der anisotrope magnetoresistive (AMR) Effekt, der gigantische magnetoresistive (GMR) Effekt oder der magnetoresistive Tunneleffekt (TMR) genutzt wird, lassen sich solche Bauelemente auf Flächen von einigen 100 µm2 oder weniger unterbringen. Für jeden Anschlusskontakt eines Chips nach außen ist etwa eine 100 Mal größere Fläche erforderlich. Minimale Chipflächen lassen sich hier also nur bei stark begrenzter Zahl der Anschlusskontakte erreichen.Specifically, the sensors according to the invention are resistance components whose resistance values can be influenced by magnetic fields and which are therefore used in magnetic field sensor technology. These resistance components use the magnetoresistive effect. Regardless of whether the anisotropic magnetoresistive (AMR) effect, the gigantic magnetoresistive (GMR) effect, or the magnetoresistive tunneling (TMR) effect is used, such devices can be accommodated in areas of a few 100 μm 2 or less. For each terminal contact of a chip to the outside about 100 times larger area is required. Minimal chip areas can thus only be achieved with a very limited number of connection contacts.

Eine bevorzugte Anwendung der Sensoranordnung gemäß Anspruch 15 im Bereich der Biosensorik ergibt sich bei der Analyse von DNA-Sequenzen. Da die Zahl der benötigten Sensoren pro Chip in der Biosensorik etwa im Bereich von 10 bis 1000 liegt, sind hier durch die Anwendung der Erfindung besondere Vorteile bezüglich der Chipkosten zu erwarten. Bei den Biosensoren ist auf dem Chip über den magnetoresistiven Sensorelementen eine Isolationsschicht und darüber eine Zwischenschicht zur Verbesserung der Haftung der darüber befindlichen biologischen Substanzen aufgebracht. Der Aufnahmebereich der Biosensoren mit der Zwischenschicht und den darauf befindlichen biologisch aktiven Schichten erstreckt sich jedoch nicht über die gesamte Fläche aller magnetoresistiven Sensoren. Mindestens einer der N magnetoresistiven Widerstände auf dem Substrat befindet sich außerhalb des Aufnahmebereichs der biologischen Schichten und damit der immobilisierten magnetisierbaren Partikel. Mit diesen außerhalb befindlichen Sensoren können Einflüsse von Störgrößen wie Temperaturänderungen oder äußeren Streufeldern durch Vergleichsmessungen aus den Messergebnissen des Biosensors entfernt werden.A preferred application of the sensor arrangement according to claim 15 in the field of biosensors results in the analysis of DNA sequences. Since the number of sensors required per chip in the biosensor is approximately in the range of 10 to 1000, special advantages in terms of chip costs are to be expected here through the use of the invention. In the case of the biosensors, an insulation layer is applied on the chip via the magnetoresistive sensor elements, and above this an intermediate layer for improving the adhesion of the biological substances located above them. However, the recording area of the biosensors with the intermediate layer and the biologically active layers located thereon does not extend over the entire area of all magnetoresistive sensors. At least one of the N magnetoresistive resistors on the substrate is located outside the receiving area of the biological layers and thus of the immobilized magnetisable particles. With these external sensors, influences of disturbance variables such as temperature changes or external stray fields can be removed by comparison measurements from the measurement results of the biosensor.

Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist folgendes dargestellt:

  • 1: Auf einer Chipfläche angeordnete elektrische Bauelemente und deren erfindungsgemäße Zuführungsleitungen und Anschlusskontakte.
  • 2: Das elektrische Ersatzschaltbild der geometrischen Anordnung nach 1.
  • 3: Eine Anordnung von elektrischen Bauelementen auf einer Chipfläche und deren Zuführungsleitungen und Anschlusskontakte entsprechend dem Stand der Technik, für die auch das in 2 gezeigte elektrische Ersatzschaltbild zutrifft.
  • 4: Eine Zeile von elektrischen Bauelementen und deren Zuführungsleitungen und Anschlusskontakte entsprechend dem Stand der Technik.
  • 5: Eine Zeile von elektrischen Bauelementen und deren Zuführungsleitungen und Anschlusskontakte entsprechend der Erfindung.
  • 6: Schematische räumliche Darstellung eines Ausschnittes eines Biosensors.
  • 7: Schematische Darstellung des Ausschnittes des Biosensors nach 6 im Querschnitt.
The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. The accompanying drawing shows the following:
  • 1 : Electrical components arranged on a chip surface and their feed lines and connection contacts according to the invention.
  • 2 : The electrical equivalent circuit diagram of the geometric arrangement after 1 ,
  • 3 : An arrangement of electrical components on a chip surface and their supply lines and terminal contacts according to the prior art, for which also in 2 shown electrical equivalent circuit diagram applies.
  • 4 : A row of electrical components and their supply lines and terminal contacts according to the prior art.
  • 5 A line of electrical components and their supply lines and terminals according to the invention.
  • 6 : Schematic spatial representation of a section of a biosensor.
  • 7 : Schematic representation of the detail of the biosensor after 6 in cross section.

1 zeigt eine ebene Chipfläche 1, auf der eine Anzahl N = 16 von elektrischen Bauelementen 1 angeordnet ist. Bei den Bauelementen 1 handelt es sich in allen Ausführungsbeispielen um Dünnschichtmäander aus magnetoresistivem Material mit jeweils zwei Anschlusspunkten 5. Jeder Dünnschichtmäander stellt einen Widerstand 1 dar, dessen Wert durch eine nicht dargestellte Messanordnung zu bestimmen ist. Die Zahl N wurde in der Zeichnung auf 16 beschränkt, weil bei dieser Zahl in der Zeichnung noch alle Einzelverbindungen zwischen den Widerständen 1 und den Anschlusskontakten 4 durch Zuführungsleitungen 3 deutlich erkennbar sind. Reale Anordnungen enthalten oft weit mehr Widerstände 1. Die Widerstände 1 auf der Chipfläche 2 sind in zwei Reihen mit Versatz in Reihenlängsrichtung gegeneinander angeordnet. Die ersten Anschlusspunkte von jeweils vier Widerständen 1 sind jeweils mit einem Anschlusskontakt 4 verbunden. Diese Anschlusskontakte 4 sind in der Zeichnung mit R1, R2, R3, R4 beschriftet. Die zweiten Anschlusspunkte 5 des jeweils ersten Widerstandes 1 jeder Gruppe sind gemeinsam mit dem Anschlusskontakt 4, der mit C1 bezeichnet ist, verbunden. Ebenso sind die zweiten Anschlusspunkte 5 jedes zweiten Widerstandes 1 jeder Gruppe gemeinsam mit C2, jedes dritten Widerstandes 1 mit C3 und jeden vierten Widerstandes 1 mit C4 durch Zuführungsleitungen 3 verbunden. 1 shows a flat chip surface 1 , on which a number N = 16 of electrical components 1 is arranged. With the components 1 In all exemplary embodiments, these are thin-film meanders of magnetoresistive material with two connection points each 5 , Each thin-layer meander provides a resistance 1 whose value is to be determined by a measuring arrangement, not shown. The number N was limited in the drawing to 16, because with this number in the drawing still all individual connections between the resistances 1 and the connection contacts 4 through supply lines 3 are clearly visible. Real arrangements often contain far more resistance 1 , The resistors 1 on the chip surface 2 are arranged in two rows with offset in the row longitudinal direction against each other. The first connection points of four resistors each 1 are each with a connection contact 4 connected. These connection contacts 4 are labeled in the drawing with R1, R2, R3, R4. The second connection points 5 of the first resistance 1 each group are in common with the terminal contact 4 , which is labeled C1. Likewise, the second connection points 5 every second resistance 1 each group together with C2, every third resistance 1 with C3 and every fourth resistor 1 with C4 through supply lines 3 connected.

Im Ergebnis wird so das in 2 dargestellte elektrische Ersatzschaltbild auf der Chipfläche der 1 realisiert. Es ist ersichtlich, dass jeder Widerstand 1 durch Anschluss eines Messgerätes an jeweils einen Reihenkontakt R1, R2, R3 oder R4 und an jeweils einen Spaltenkontakt C1, C2, C3 oder C4 gemessen werden kann. Im Ersatzschaltbild sind die Widerstände 1 von 1 bis N durchnummeriert. Zur Messung des Widerstandes 5 sind die Anschlusskontakte C1 und R2 auszuwählen. Bei dem Ersatzschaltbild nach 2 handelt es sich um eine Matrix. Die Nutzung solcher Schaltungen ist bekannt, insbesondere auch, welche Maßnahmen getroffen werden müssen, damit bei der Messung der durch Spalten- und Reihenauswahl bestimmten Widerstände Messfehler wegen der nicht beabsichtigten Parallelschaltung anderer Widerstände vermieden werden.As a result, the in 2 illustrated electrical equivalent circuit diagram on the chip surface of 1 realized. It can be seen that every resistance 1 by connecting a measuring device to one series contact each R1 . R2 . R3 or R4 and to a respective column contact C1 . C2 . C3 or C4 can be measured. In the equivalent circuit diagram are the resistors 1 numbered from 1 to N. To measure the resistance 5 are the connection contacts C1 and R2 select. In the equivalent circuit diagram after 2 it is a matrix. The use of such circuits is known, in particular also, which measures must be taken to avoid measuring errors due to the unintended parallel connection of other resistors when measuring the resistances determined by column and row selection.

Entsprechend dem Stand der Technik werden solche elektrischen Ersatzschaltungen in Form einer Matrix bisher nur angewendet für Anordnungen von Bauelementen, die auch geometrisch in Matrixform angeordnet sind. So eine Anordnung zeigt 3. Es ist erkennbar, dass hier die Geometrie der Anordnung (3) weitestgehend mit dem Ersatzschaltbild (2) übereinstimmt.According to the prior art, such substitute electrical circuits in the form of a matrix have hitherto been used only for arrangements of components which are also geometrically arranged in matrix form. Such an arrangement shows 3 , It can be seen that here the geometry of the arrangement ( 3 ) as far as possible with the equivalent circuit diagram ( 2 ) matches.

Wie 1 zeigt, ist erfindungsgemäß eine geometrische Ähnlichkeit der Anordnung von Widerständen lauf einer Chipfläche 2 mit einer Matrix nicht erforderlich, um durch eine geeignete Leitungsführung auf dem Chip eine Schaltung zu realisieren, deren Ersatzschaltbild die Form einer Matrix hat. Im Grunde können die Widerstände 1 beliebig im Raum oder auf der Chipfläche 2 verteilt sein.As 1 shows, according to the invention is a geometric similarity of the arrangement of resistors run a chip area 2 with a matrix is not required in order to realize by a suitable wiring on the chip, a circuit whose equivalent circuit has the form of a matrix. Basically, the resistors 1 arbitrarily in the room or on the chip surface 2 be distributed.

Es erweist sich nach 1 und 2, dass für den Anschluss von N = 16 Widerständen 1 mindestens 2·√N = 8Anschlusskontakte 4 notwendig sind. Mit steigender Widerstandszahl N nimmt die Anzahl der gegenüber der dem Stand der Technik üblichen Reihenschaltung aller Widerstände 1 eingesparten Anschlusskontakte 4 erheblich zu. Bei 100 Widerständen 1 werden üblicherweise 101 Anschlusskontakte 4 benötigt, mit Zuführungsleitungen 3, die ein Matrix-Ersatzschaltbild ermöglichen, sind es nur 20 Anschlusskontakte 4.It turns out 1 and 2 that for connecting N = 16 resistors 1 at least 2 · √N = 8 connection contacts 4 are necessary. As the resistance number N increases, the number of series resistors increases compared to the prior art 1 spare connection contacts 4 considerably too. at 100 resistors 1 usually 101 connection contacts 4 needed, with supply lines 3 , which allow a matrix equivalent circuit diagram, there are only 20 connection contacts 4 ,

4 zeigt die Anordnung einer Widerstandszeile von 8 Widerständen auf einer Chipfläche und die benötigte Zahl von 9 Anschlusskontakten bei konventionellen Zuführungsleitungen. Wie 5 zu entnehmen, sind bei einer Gestaltung der Zuführungsleitungen entsprechend eines Ersatzschaltbildes einer Matrix von zwei Reihen (R1, R2) und von vier Spalten (C1, C2, C3, C4) nur 6 Anschlusskontakte notwendig. 4 shows the arrangement of a resistance line of 8 resistors on a chip surface and the required number of 9 connection contacts in conventional supply lines. As 5 can be seen in a design of the supply lines according to an equivalent circuit diagram of a matrix of two rows ( R1 . R2 ) and four columns ( C1 . C2 . C3 . C4 ) only 6 connection contacts necessary.

In 1 sind auf der Chipfläche 2 zwei gegeneinander versetzte Reihen von je acht Widerständen 1 dargestellt. Bei dieser geometrischen Anordnung wäre es naheliegend, die Führung der Zuführungsleitungen 3 so zu gestalten, dass für den Anschluss aller Widerstände 1 zwei Reihenkontakte und acht Spaltenkontakte ausreichend sind. Die Gesamtzahl der benötigten Anschlusskontakte wäre damit zehn. Wie der in 1 dargestellte Verlauf der Zuführungsleitungen und das Ersatzschaltbild in 2 zeigen, ist demgegenüber eine weitere Verringerung der Zahl der benötigten Anschlusskontakte auf acht möglich, wenn ein Ersatzschaltbild realisiert wird, bei dem die Zahl der Reihen und Spalten der Matrix möglichst übereinstimmen und nahe bei √N liegen.In 1 are on the chip surface 2 two staggered rows of eight each resistors 1 shown. In this geometric arrangement, it would be obvious, the leadership of the supply lines 3 so that for the connection of all resistances 1 two series contacts and eight column contacts are sufficient. The total number of required connection contacts would be ten. In again 1 illustrated course of the supply lines and the equivalent circuit diagram in 2 In contrast, a further reduction of the number of connection contacts required to eight is possible if an equivalent circuit diagram is realized in which the number of rows and columns of the matrix are as close as possible and close to √N.

Die Widerstände 1 in 1 bestehen aus Dünnschichtmäandern, in denen ein magnetoresistiver Effekt auftritt. So sind die Widerstandswerte der Dünnschichtmäander durch einwirkende Magnetfelder variierbar. Aus den gemessenen Widerstandswerten können die Magnetfelder bestimmt werden. Bei dem magnetoresistiven Effekt kann es sich um den anisotropen magnetoresistiven (AMR) Effekt oder den gigantischen magnetoresistiven (GMR) Effekt handeln.The resistors 1 in 1 consist of thin-film meanders in which a magnetoresistive effect occurs. Thus, the resistance values of the thin-film meanders can be varied by acting magnetic fields. From the measured resistance values, the magnetic fields can be determined. The magnetoresistive effect may be the anisotropic magnetoresistive (AMR) effect or the giant magnetoresistive (GMR) effect.

Die Dünnschichtmäander können aus Spin-Valve-Schichtsystemen oder durch Schichtsysteme gebildet sein, in denen der Tunneleffekt zwischen magnetischen Schichten auftritt. Durch die größere Anzahl von als Magnetfeldsensor benutzten Dünnschichtmäandern kann auf die Magnetfeldverteilung über der Chipfläche geschlossen werden.The thin-film meanders can be formed from spin-valve layer systems or layer systems in which the tunneling effect between magnetic layers occurs. Due to the larger number of thin-film meanders used as a magnetic field sensor, it is possible to deduce the magnetic field distribution over the chip area.

Anordnungen mit einer größeren Anzahl von Magnetfeldsensoren ermöglichen die Detektion von auf einem Substrat innerhalb eines Aufnahmebereiches immobilisierter magnetisierbarer Partikel, die als Beads bezeichnet werden. Die Immobilisierung findet statt im Rahmen eines Analyseverfahrens bei der Untersuchung biologischer Prozesse und Reaktionen im Bereich der pharmazeutischen Produktion und der medizinischen Versorgung oder bei der Ermittlung des genetischen Codes von Krebszellen oder Viren. Zur Feststellung, ob in Ge-weben oder Körperflüssigkeiten bestimmte DNA-Sequenzen enthalten sind, wird auf den Aufnahmebereich eine Analytlösung dieser biologischen Stoffe appliziert. Auf den Aufnahmebereich des Substrates wurden vorher synthetische, zu den gesuchten DNA-Sequenzen komplementäre DNA-Sequenzen immobilisiert. Bei Übereinstimmung der Sequenzen der DNA und der synthetischen komplementären immobilisierten Sequenzen findet eine Hybridisierungsreaktion auf dem Biochip statt. So kommt es zu einer Bindung der gesuchten und der komplementären Sequenzen. Mit Hilfe einer Biotin-Streptavidin-Kopplung werden vor oder nach der Hybridisierungsreaktion magnetisierbare Partikel (Beads) an den gesuchten Sequenzen fixiert. Nicht gekoppelte Beads werden durch eine Spülung entfernt. Ob Hybridisierungsreaktionen stattgefunden haben, wird durch Detektion der Beads erkannt. Dazu wird im Aufnahmebereich des Biochips ein Magnetfeld angelegt. Die Beads erzeugen als Reaktion auf dieses Magnetfeld lokal begrenzte Streufelder. Diese werden dann mithilfe der Magnetfeldsensoren angezeigt.Arrangements with a larger number of magnetic field sensors allow the detection of magnetizable particles immobilized on a substrate within a receiving area, which are referred to as beads. The immobilization takes place as part of an analytical process in the investigation of biological processes and reactions in the field of pharmaceutical production and medical care or in the determination of the genetic code of cancer cells or viruses. To determine whether certain DNA sequences are contained in tissue or body fluids, an analyte solution of these biological substances is applied to the receiving area. Synthetic DNA sequences complementary to the desired DNA sequences were previously immobilized on the receiving region of the substrate. If the sequences of the DNA and the synthetic complementary immobilized sequences match, a hybridization reaction takes place on the biochip. This leads to a binding of the sought and the complementary sequences. With the aid of a biotin-streptavidin coupling, magnetizable particles (beads) are fixed to the sequences sought before or after the hybridization reaction. Uncoupled beads are removed by rinsing. Whether hybridization reactions have taken place is detected by detection of the beads. For this purpose, a magnetic field is applied in the receiving area of the biochip. The beads generate localized stray fields in response to this magnetic field. These are then displayed using the magnetic field sensors.

6 zeigt einen Ausschnitt aus dem Aufnahmebereich eines Biosensors, der die Größe eines magnetoresistiven Dünnschichtmäanders 1 hat. Über dem Dünnschichtmäander 1 ist eine Isolationsschicht 6 und darüber eine Zwischenschicht 7 angeordnet. Die Zwischenschicht 7 hat die Aufgabe, die Haftung der biologischen Substanzen an die Oberfläche im Aufnahmebereich zu verbessern. Die biologischen Substanzen sind in 6 nicht dargestellt, sondern nur die Beads 8, deren Streufeld durch den magnetoresistiven Dünnschichtmäander detektiert wird. Vorzugsweise besteht die Zwischenschicht aus Gold. 6 shows a section of the receiving area of a biosensor, the size of a magnetoresistive Dünnschichtmäanders 1 Has. Above the thin-layer meander 1 is an insulation layer 6 and above that an intermediate layer 7 arranged. The intermediate layer 7 has the task to improve the adhesion of biological substances to the surface in the receiving area. The biological substances are in 6 not shown, only the beads 8th whose stray field is detected by the magnetoresistive thin-film meander. Preferably, the intermediate layer consists of gold.

In 7 ist der Ausschnitt aus dem Aufnahmebereich des Biosensors von 6 im Querschnitt dargestellt. Auf der Chipfläche 2 befinden sich die Streifen des magnetoresistiven Dünnschichtmäanders.1. Dieser wird durch die Isolationsschicht 6 abgedeckt. Darüber ist die die Haftung zur Schicht 9 der biologischen Substanzen verbessernde Zwischenschicht 7 angeordnet. An diese Schicht ist ein Bead 8 fixiert. Bei einem senkrecht zur Chipfläche 2 gerichteten angelegten Magnetfeld entsteht ein magnetisches Streufeld 10. Dieses weist Komponenten in der Schichtebene der Dünnschichtmäander lauf, die auf dessen Widerstand einwirken und so die Detektion des Beads ermöglichen.In 7 is the section of the recording area of the biosensor of 6 shown in cross section. On the chip surface 2 are the strips of the magnetoresistive thin-film meander.1. This is through the insulation layer 6 covered. Above that is the adhesion to the layer 9 the biological substances improving intermediate layer 7 arranged. There is a bead on this layer 8th fixed. In a perpendicular to the chip surface 2 directed magnetic field creates a magnetic stray field 10 , This has components in the layer plane of the Dünnschichtmäander run, which act on its resistance and thus allow the detection of the bead.

Der gesamte Aufnahmebereich des Biosensors enthält eine größere Anzahl von magnetoresistiven Widerstandsmäandern 1 und deren Zuführungsleitungen 3 und Anschlusskontakte 4. Es ist von erheblichem Vorteil, in diesem Fall die erfindungsgemäßen Anordnungen mit dem Ersatzschaltbild für die Zuführungsleitungen in Matrixfom zu verwenden, da dies die Herstellung von Biosensorchips mit sehr vielen Sensorwiderständen mit relativ geringer Anzahl von Anschlüssen auf kleinen Chipflächen ermöglicht. Es ist zu erwarten, dass die Biochips dadurch mit so geringem Aufwand herstellbar werden, dass sie nur einmalig eingesetzt werden können, womit komplizierte Reinigungstechnologien entfallen.The entire recording area of the biosensor contains a larger number of magnetoresistive resistance meanders 1 and their supply lines 3 and connection contacts 4 , It is of considerable advantage in this case to use the arrangements according to the invention with the equivalent circuit for the supply lines in matrix form, since this enables the production of biosensor chips with a large number of sensor resistors with a relatively small number of connections on small chip areas. It is to be expected that the biochips can thereby be produced with so little effort that they can only be used once, thus eliminating complicated purification technologies.

Es ist weiterhin vorteilhaft, den Aufnahmebereich des Biochips nicht auf die gesamte Chipfläche auszudehnen. Mindestens ein magnetoresistiver Dünnschichtmäander sollte außerhalb dieses Aufnamebereiches liegen. Mit diesen außerhalb befindlichen magnetoresistiven Sensoren können Einflüsse von Störgrößen wie Temperaturänderungen, äußeren Streufeldern und andere durch Vergleichsmessungen aus den Messergebnissen des Biosensors entfernt werden. Die Realisierung der Aussparung von magnetoresistiven Sensoren aus dem Aufnahmebereich kann einfach dadurch erfolgen, dass über den entsprechenden magnetoresistiven Sensoren die Zwischenschicht zur Haftverbesserung 7 im Herstellungsprozess weggelassen oder entfernt wird.It is also advantageous not to expand the receiving area of the biochip to the entire chip area. At least one magnetoresistive thin-film meander should be outside this nominal range. With these outside magnetoresistive sensors influences of disturbance variables such as temperature changes, external stray fields and others can be removed by comparison measurements from the measurement results of the biosensor. The realization of the recess of magnetoresistive sensors from the receiving area can be done simply by using the corresponding magnetoresistive sensors, the intermediate layer to improve the adhesion 7 is omitted or removed in the manufacturing process.

Claims (9)

Biosensor-Anordnung zur Messung einer elektrischen Eigenschaft einer Anzahl N von elektrischen Widerstandsbauelementen (1) auf einer gemeinsamen Chipfläche (2), wobei jedes Widerstandsbauelement (1) als Dünnschichtmäander aus magnetoresistivem Material mit jeweils einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt (5) ausgebildet und auf einem Bereich der Chipfläche (2) von bis zu einigen 100 µm2 untergebracht ist, - wobei die Anschlusspunkte (5) jeweils über Zuführungsleitungen mit einem Anschlusskontakt (4) verbunden sind und mit einem Messgerät verbindbar sind, - wobei die Widerstandsbauelemente (1) in etwa √N Gruppen mit jeweils etwa √N Widerstandsbauelementen (1) so aufgeteilt sind, dass das elektrische Ersatzschaltbild der Zuführungsleitungen der elektrischen Widerstandsbauelemente (1) dem einer Matrix mit etwa √N Spalten und etwa √N Reihen entspricht, wobei die jeweils ersten Anschlusspunkte (5) der Widerstandsbauelemente (1) jeder Gruppe durch Zuführungsleitungen an einem gemeinsamen Anschlusskontakt (4; R1, R2, R3, R4) angeschlossen sind und die jeweils zweiten Anschlusspunkte der jeweils ersten, zweiten, dritten, usw. Widerstandsbauelemente (1) jeder Gruppe durch Zuführungsleitungen miteinander und mit einem gemeinsamen Anschlusskontakt (4; C1, C2, C3, C4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 1000 Widerstandselemente (1) vorgesehen sind und jedes der als Dünnschichtmäander ausgebildeten Widerstandselemente (1) einen Widerstand darstellt, dessen Wert zu DE 103 03 409 A1 ist, dass jeder Anschlusskontakt (4) einen etwa 100 Mal größeren Bereich der Chipfläche (2) bedeckt als das Widerstandsbauelement (1), dass die geometrische Anordnung der elektrischen Widerstandsbauelemente (1) im Raum nicht durch diese Matrix gegeben ist und die Widerstandsbauelemente (1) auf der Chipoberfläche (2) geometrisch in einer oder zwei Zeilen nebeneinander angeordnet sind, dass die magnetoresistiven Widerstandsbauelemente (1) und die Zuführungsleitungen durch eine Isolationsschicht (6) abgedeckt sind, dass darauf eine Zwischenschicht (7) zur Verbesserung der Haftung darüber befindlicher biologischer Substanzen (9) aufgebracht ist und dass die Zwischenschicht (7) aus Gold besteht.A biosensor arrangement for measuring an electrical characteristic of a number N of electrical resistance components (1) on a common chip area (2), each resistance component (1) being designed as a thin-layer meander of magnetoresistive material, each having a first and a second connection point (5) a portion of the chip surface (2) of up to a few 100 microns 2 is housed, - wherein the connection points (5) are each connected via supply lines to a terminal contact (4) and connectable to a measuring device, - wherein the resistance components (1) in about √N groups each having about √N resistor devices (1) are divided so that the equivalent electrical circuit diagram of the feed lines of the electrical resistance devices (1) corresponds to a matrix with approximately √N columns and approximately √N rows, the respective first connection points ( 5) of the resistance components (1) of each group by supply lines at a common connection contact (4; R1, R2, R3, R4) are connected and the respectively second connection points of the respective first, second, third, etc. resistance components (1) of each group are connected to one another via supply lines and to a common connection contact (4; C1, C2, C3, C4). are connected, characterized in that 10 to 1000 resistance elements (1) are provided and each of the thin film meander resistance elements (1) is a resistor whose value is to DE 103 03 409 A1, that each terminal contact (4) about a 100 times larger area of the chip area (2) covered than the resistance component (1), that the geometric arrangement of the electrical resistance components (1) in space is not given by this matrix and the resistance components (1) on the chip surface (2) geometrically in one or two Lines are arranged side by side, that the magnetoresistive resistance devices (1) and the supply lines through an insulating layer (6 ), that an intermediate layer (7) for improving the adhesion of biological substances (9) above it is applied, and that the intermediate layer (7) consists of gold. Biosensor-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsbauelemente (1) in zwei Zeilen mit Versatz in Reihenlängsrichtung angeordnet sind.Biosensor arrangement after Claim 1 , characterized in that the resistance components (1) are arranged in two rows with offset in the longitudinal direction of the row. Biosensor-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Widerstandswerten die Magnetfeldwerte von auf Widerstandsbauelemente (1) einwirkenden Magnetfeldern bestimmbar sind.Biosensor arrangement after Claim 1 or 2 , characterized in that the magnetic field values of magnetic fields acting on resistance components (1) can be determined from the measured resistance values. Biosensor-Anordnung nach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem magnetoresistiven Effekt um den anisotrop magnetoresistiven Effekt AMR handelt.Biosensor arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the magnetoresistive effect is the anisotropic magnetoresistive effect AMR. Biosensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem magnetoresistiven Effekt um den gigantischen magnetoresistiven Effekt GMR handelt.Biosensor arrangement according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the magnetoresistive effect is the gigantic magnetoresistive effect GMR. Biosensor-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Widerstandsbauelemente (1) durch Spin-Valve-Schichtsysteme gebildet sind.Biosensor arrangement after Claim 5 , characterized in that the electrical resistance components (1) are formed by spin valve layer systems. Biosensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Widerstandsbauelemente (1) durch Schichtsysteme gebildet sind, in denen der Tunneleffekt zwischen magnetoresistiven Schichten auftritt.Biosensor arrangement according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the electrical resistance components (1) are formed by layer systems in which the tunneling effect between magnetoresistive layers occurs. Verwendung einer Biosensor-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Detektion von auf dem durch die Zwischenschicht (7) gebildeten, im wesentlichen ebenen Aufnahmebereich immobilisierten magnetisierbaren Partikeln (8), so genannter Beads, in einem Analyseverfahren, bei dem - die magnetisierbaren Partikel (8) an gesuchten DNA-Sequenzen fixiert werden, - auf in dem Aufnahmereich der Anordnung der magnetoresistiven Widerstände zu gesuchten DNA-Sequenzen komplementäre synthetische DNA-Sequenzen (9) immoblisiert werden, bevor eine die gesuchten DNA-Sequenzen enthaltende Analytlösung auf den Aufnahmebereich appliziert wird, - in der Analytlösung enthaltende DNA-Sequenzen durch eine Hybridisierungsreaktion an die synthetischen DNA-Sequenzen (9) gebunden werden, - nicht gekoppelte magnetisierbare Partikel (8) durch eine Spülung entfernt werden, - in dem Aufnahmebereich ein Magnetfeld angelegt wird, so dass die magnetisierbaren Partikel (8) lokal begrenzte Streufelder (10) erzeugen, - die Streufelder (10) durch die magnetoresistiven Widerstände (1) angezeigt werden, indem über an die Anschlusskontakte (4) an die magnetoresistiven Widerstandsbauelemente (1) angeschlossene Messgeräte Widerstandsänderungen gemessen werden und daraus auf das Vorhandensein und die Verteilung der magnetisierbaren Partikel (8) geschlossen wird.Use of a biosensor arrangement according to one of the preceding claims for the detection of magnetizable particles (8), so-called beads, immobilized on the essentially flat receiving area formed by the intermediate layer (7) in an analysis method in which - the magnetizable particles (8 ) are fixed to desired DNA sequences, - in the receiving area of the array of magnetoresistive resistors to sought DNA sequences complementary synthetic DNA sequences (9) are immoblisiert before an analyte solution containing the desired DNA sequences is applied to the receiving area, DNA sequences which are contained in the analyte solution are bound to the synthetic DNA sequences by a hybridization reaction, uncoupled magnetisable particles are removed by rinsing, a magnetic field is applied in the receiving region, so that the magnetisable Particle (8) locally limited stray fields (10) he - the stray fields (10) are indicated by the magnetoresistive resistors (1) by measuring resistance changes via measuring devices connected to the connection contacts (4) to the magnetoresistive resistance components (1), and it is concluded that the presence and distribution of the magnetizable particles (8). Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung des Analyseverfahrens in dem Aufnahmebereich mindestens eines der N magnetoresistiven Widerstandselemente (1) außerhalb des Aufnahmebereichs liegt.Use after Claim 8 , characterized in that when performing the analysis method in the receiving area at least one of the N magnetoresistive resistance elements (1) is outside the receiving area.
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