TWI530273B - 立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之應用 - Google Patents

Description

立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之應用

本發明係關於一種立體波浪結構之磁性裝置，藉由量測立體波浪結構的磁阻變化，以檢測磁性物質之磁場差異，並可利用外加磁場以改變磁化組態，進而吸附捕捉磁性物質於立體波浪結構的磁極區域。本裝置可針對磁標定的生醫物質以進行檢測、捕捉、分離、收集、定位及計數等生醫領域之運用。

近幾年在生物科技日漸被重視的情形下，全球生醫產業倚著醫藥與生理診斷、居家生理監測、行動健康照護以及植入式醫療系統等市場成長的帶動下，逐漸成長並逐步增加產能需求。生物醫學相關的重點技術不外乎想著重於生醫物質的偵測、捕捉、以及分析等工作，其中以生醫檢測的發展最為重要。然而目前習知之生醫檢測系統，大部分係透過光學檢測的方式，針對經過螢光或是量子點所標定後的細胞或是生物分子以進行偵測。但光學量測技術所檢測的溶液必須是雜質少且透明非混濁，以降低待測物質的光訊號因被雜質遮蔽而導致儀器誤判的機率。再者，常用的量子點材料具有些微的生物毒性，並不太適合用在細胞的醫學檢測。

然而磁性奈米顆粒經表面修飾後，雖亦存在生物毒性但在容許範圍內，故經常被使用在生物醫學中以進行磁標定。再者，受磁標定的細胞或是生物分子可以透過檢測磁性奈米顆粒散發出的磁場，間接達到檢測細胞或生物分子的目的。同理，更可藉由磁場的操控以進行生物分子的純化與收集。

目前用來檢測磁性物質的感測器仍以二維之平面元件為主，對於其運用範圍有所限縮，雖有習知技術揭露將多個平面檢測器加以組裝成立體磁性檢測器，但其所需的檢測元件之製程及判讀步驟均較為繁瑣。

綜觀前所述，是故，本發明之發明人經多年苦心潛心研究、思索後，設計出一種立體波浪結構之磁性裝置可應用於磁性物質的檢測、捕捉等多種生醫應用上，可以改善現有技術的缺點，進而增進產業上之實施利用價值。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之運用，利用特殊的立體波浪結構量測其磁阻變化，可以檢測到磁性物質散發的磁場，進而檢測到磁性物質的存在與否，能大幅提升檢測效率及精準度。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之運用，可搭配微流道系統以檢測微流道中到經過磁標定的細胞或生物分子，以增加特定檢體的檢測效率及精準度。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之運用，係可藉由控制磁場來改變立體波浪結構的磁化組態，讓磁性物質與受磁標定的細胞或生物分子吸附在立體波浪結構的磁極上，達到捕捉磁性物質、細胞或生物分子的目的。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之運用，可利用外加磁場的調控進行磁性物質的吸附捕捉，更可搭配微流體的沖刷以進行磁性物質與非磁性物質的分離作業，進而達到收集或純化的工作。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種立體波浪結構之磁性裝置及其生醫之運用，更可利用外加磁場的調控以改變立體波浪結構的磁化組態，可讓不同的細胞分佈在立體波浪結構的尖端與溝槽處，以達到細胞圖形化排列的效果。

基於上述目的，本發明係提供一種立體波浪結構之磁性裝置，其包含至少一磁性元件及訊號接收模組。至少一磁性元件可為具有磁異向性之奈微米結構，至少一磁性元件係於具有立體波浪結構之基板上製備而成，當磁性物質接近磁性元件時，磁性物質對磁性元件以產生相對應之磁阻訊號。訊號接收模組可電性連接於磁性元件，以接收相對應之磁阻訊號。

較佳地，本發明之立體波浪結構之磁性裝置更包含磁場控制模組，磁場控制模組係發送調控訊號以控制外加磁場。

較佳地，立體波浪結構配合調控訊號，以使磁性元件之立體波浪結構的彎折處形成磁極區域，此磁極區域係用以捕捉及/或固定磁性物質。

較佳地，本發明之立體波浪結構之磁性裝置更包含微流體產生裝置以提供微流體，當磁性物質固定於磁極區域時，外加磁場進行磁場調控變化並搭配微流體之沖刷作用，以作為磁性物質分離系統。

較佳地，外加磁場係依據需求施加於X軸、Y軸或Z軸之任意軸向，以增強磁阻訊號之檢測強度與檢測自由度。

較佳地，調控訊號係改變外加磁場之施加方向，以改變至少一磁性元件之磁化組態，進而將磁性物質進行圖形化排列。

較佳地，本發明之立體波浪結構之磁性裝置更包含流道單元，磁性裝置連接於流道單元，藉以偵測通過流道單元之磁性物質，以作為一磁性計數系統。

較佳地，當至少一磁性元件以陣列形式排列時，當磁性物質落於此陣列時，訊號接收模組可根據不同對應之磁阻訊號以判讀磁性物質的相對位置及移動軌跡，故本裝置可作為磁性物質之位置檢測器及/或路徑追蹤器。

較佳地，磁性物質可包含磁標定生物分子、磁性顆粒、磁性細胞、磁性分子結構、磁流體或其組合。

較佳地，奈微米結構可包含線結構、薄膜結構、環狀結構、圓形結構、Antidot、橢圓狀結構、自旋閥結構或其組合，以增進磁性物質的偵測靈敏度。

本發明之主要目的係在於提供一種磁性立體波浪結構及其於生醫上之應用，其可具有下述多個優點：

1. 檢測方式簡便：僅需藉由量測元件之磁阻訊號，進而分析其變化情形，即可用以感測磁性物質之存在與否。

2. 多軸向檢測：不管量測X、Y、或是Z軸方向的磁阻訊號都可以偵測到磁性物質，因此量測上具有極大的自由度。

3. 磁性物質的捕捉：在磁場的調控下，可以讓結構的彎折處產生磁極，此磁極位置可以用來捕捉及/或固定磁性物質、受磁標定的細胞或生物分子，以進行分離或純化作業。

4. 圖形化排列：利用立體波浪結構搭配磁性組態變化可將不同種的細胞或生物分子分別排列在立體波浪結構的突起與溝槽處，達到細胞或生物分子圖形化排列的效果。

5. 物質分離：在磁場的調控下可將磁性物質、受磁標定的細胞或生物分子吸附在磁極上時，在經由微流體沖刷後，可將非磁性物質、未磁標定的細胞或生物分子去除，達到收集或純化的功能。

6. 磁性生醫計數器：由於磁性元件可以偵測磁性物質、細胞或生物分子的存在，因此磁性檢測元件用來計算細胞或生物分子流過通道時的數量。

7. 磁性位置偵測器或路徑追蹤器：可以將多個磁性元件作成陣列形式，當磁性物質落在此陣列上時，透過量測每個磁性立體波浪結構的磁阻訊號，可以知道磁性物質的位置。因此，可將本裝置作為磁性物質的位置偵測器或路徑追蹤器。

為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。

為利 貴審查員瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。

本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

磁性檢測技術是指在複雜的系統中，係藉由外加磁場的變化調控以控制磁性物質的運動行為，進而控制或檢測系統中的磁標的物，再者，磁性檢測提供了非侵入式和非接觸式的特性，且於實際量測上，磁性檢測相較於光學或電學檢測具有量測步驟簡單且靈敏度高等優點。

磁阻效應係利用外加磁場改變，使得磁性材料的電阻值產生變化，故可藉由量測磁阻之變化以進一步了解磁性材料內部磁化過程，然而根據磁性材料的性質與組成不同，可概分為下列幾種：常磁阻(Ordinary magnetoresistance, OMR) 、異向性磁阻(Anisotropic magnetoresistance, AMR) 、巨磁阻(Giant magnetoresinace, GMR)、龐磁阻(Colossal magnetoresistance, CMR)和穿隧磁阻(Tunnel magnetoresistance, TMR)。

然而本發明係利用磁阻量測技術以量測具有立體波浪結構之磁性檢測元件的相對磁化角度，以量測不同磁化角度相對應之磁阻值，再者，本發明係利用異向性磁阻之磁阻訊號進行判讀分析，可有效簡化磁阻數據之分析與判讀流程。

請參閱第1圖，其係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之示意圖。由圖中可知悉，立體波浪結構之磁性裝置100包含磁性元件10及訊號接收模組20，磁性元件10係為具有磁異向性之奈微米結構，係在具有立體波浪結構12的基板上製備而成，係將鐵磁性材料利用蒸鍍技術沉積於上述基板的立體波浪結構12區域內。

實施上，磁性元件10之奈微米結構可包含線結構、薄膜結構、環狀結構、圓形結構、Antidot、橢圓狀結構、自旋閥結構或其組合，以增進磁性物質22的偵測靈敏度。磁性物質22係包含磁標定生物分子、磁性顆粒、磁性細胞、磁性分子結構、磁流體或其組合。

本發明所述之鐵磁性材料係以鎳鐵合金為例進行說明，但不以此為限，在蒸鍍過程中，為增加磁性元件10與基板的黏著性，先鍍上鉻(Cr)做為黏著層，再鍍上鎳鐵(NiFe)以作為磁性層，並於磁性層上方再鍍上一鉻(Cr)層以作為保護層，防止磁性層氧化。當磁性元件10蒸鍍沉積完成後再根據需求於磁性元件10周圍製備相關量測電極16，以便於後續的量測訊號之傳出。訊號接收模組20係設置於磁性元件10之周圍，以接收磁阻訊號105。

如第1圖之(A)部分所示，當磁性物質22在接近磁性元件10時，磁性物質22會對於磁性元件10產生的磁阻訊號105，並根據所回傳之磁阻訊號105的變化以判讀磁性物質22的存在與否，以達到磁性物質22之被動偵測程序運用。

如第1圖之(B)部分所示，本發明之立體波浪結構之磁性裝置100更可包含一個磁場控制模組30，磁場控制模組30可發送一調控訊號305以控制外加磁場之作動，以進而激磁磁性元件10的磁矩排列，進而改變磁性元件10之磁性組態變化，並增加磁阻訊號105的靈敏度。

實施上，調控訊號305係可依據需求調整為任意軸向且更能改變磁偏場之強度，更可利用立體波浪結構12配合調控訊號305形成磁極區域28，此磁極區域28係用以捕捉及/或固定磁性物質22，以完成磁性物質22之主動捕捉步驟。

進一步說明，當磁性元件10係以磁性線態樣呈現時，可將至少一磁性元件10以陣列方式進行排列。於檢測過程中，當磁性物質22接觸到不同的磁性線時，根據所傳送至訊號接收模組20的相對應之磁阻訊號105進行分析，以判讀出磁性物質22的相對位置或其移動軌跡，即可將立體波浪結構之磁性裝置100作為位置感測器及/或路徑追蹤器使用。

請同時參閱第1圖及第2圖，第2圖係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之磁性組態變化示意圖。由圖中可知悉，當磁性物質22吸附於立體波浪結構12上時，其翻轉場明顯變大。造成此現象的原因是因為磁性物質22受到外加磁場的作用下，內部的磁矩會沿著外加磁場方向排列，展現出磁性，而磁性物質22周圍產生的散逸場(Stray field)會對磁性元件10結構內的磁化翻轉產生阻力，使其磁矩翻轉的難易度增加，進而造成磁性元件10的翻轉場與半高寬變大。

當磁場方向平行於磁性元件10之長軸方向時，定義為X軸方向場；同理當磁場方向垂直於磁性元件10之長軸方向，則定義為Y軸方向場；而垂直磁性元件10表面之磁場方向則定義為Z軸方向場。磁場控制模組30的調控訊號305則是控制外加磁場沿上述定義之X、Y、Z軸向作動。

隨著磁性元件10內部磁矩的排列情形不同，散逸場(Hs)對磁矩(M)造成影響的有效分量(hs)亦不相同。於X軸方向上，比較其翻轉場對細胞的感測變化率，隨著磁場逐漸變小，磁矩傾向於順著立體波浪結構12排列，而後於反向磁場的作用下，磁性物質22產生的散逸場會對磁性元件10產生磁化翻轉的阻力，而磁性物質22的散逸場與磁性元件10內部磁矩的排列方向呈54.74°(矽基板(100)晶格面之蝕刻角度)，故在磁矩方向上，散逸場的分量約為0.5773倍。

然而Y軸為磁性元件10的難磁化軸，比較其半高寬的變化範圍。隨著磁場變小，磁矩逐漸順著立體波浪結構12排列，此時散逸場於磁矩的有效分量趨近於零，而後磁矩逐漸被釘扎於平行Y軸的方向，散逸場於磁矩方向的有效分量隨之變大。因Y軸本身半高寬的範圍較大且於低磁場作下散逸場對磁矩的影響較小，故磁性物質22於Y軸方向上的感測效率較差。

相較於Z軸方向上翻轉場的變化情形，隨著磁場逐漸變小，磁性物質22產生的散逸場與磁矩的矩排列方向呈35.26°，而散逸場於磁矩方向的有效分量約為散逸場的0.816倍，與X、Y軸相比，能對磁矩的磁化翻轉產生較強的阻力。

請參閱第3圖，其係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之第一實施例之磁阻曲線。第一實施例係將磁性元件10以磁性線態樣呈現，於平板基板與波浪基板上分別沉積鎳鐵(NiFe)材質之磁性線，所述之磁性線尺寸為長度為50 μm、寬度為150 nm及厚度為100 nm，利用磁阻量測系統並施加範圍在±2000 Oe之間之磁場以量測磁性線之磁阻變化情形。第3圖之(a)~(c)部分為於波浪基板上沉積之磁性線，分別朝X、Y與Z三個軸向外加磁場的磁阻曲線，第3圖之(d)~(f)部分則是平板基板上沉積的磁性線，分別朝X、Y與Z三個軸向外加磁場的磁阻曲線。

施加X軸方向場                   於大磁場的作用下，波浪基板的磁性線中之部分磁矩會因波浪結構影響而會與電流方向呈54.74°的夾角，隨著磁場逐漸變小，結構內部的磁化行為凌亂，傾向於順著立體波浪結構12排列。此排列方向與電流方向大致上一致，因此電阻逐漸變大。在接近零場時，磁矩的排列情形則更加混亂，開始朝垂直電流或其他非平行電流的方向排列，使得電阻下降，並於磁翻轉場發生整體磁化翻轉180°的現象，在翻轉瞬間磁矩排列方向與電流方向垂直，因而電阻產生一最小值。隨著反向磁場逐漸變大，磁矩又翻轉平行於X軸的方向。而後由反向磁場掃描回來，亦有一向下的峰值出現，此為一完整的量測迴路。

而在平面基板上的磁性線，磁矩順著X軸平行排列，磁矩排列方向與電流方向平行故磁阻較大。然而隨著磁場逐漸變小，磁矩開始混亂排列，使著電阻逐漸下降，並於反向磁場時產生一磁化翻轉，而後反向磁場逐漸加大，而磁性線之線徑較細者較不易改變磁矩之磁化方向。

施加Y軸方向場                   由於Y軸屬於難磁化軸，波浪基板上的磁性線於磁場降低時，磁矩會受到形狀異向性影響而傾向順著波浪結構排列，而使電阻逐漸變小。但從量測結果發現150 nm磁性線之磁阻變化率小，推論原因為磁場之掃描範圍未達磁阻之飽和場，故所量測的磁阻變化較小。而在平面基板上的磁性線，因磁矩垂直於電流方向磁阻最小，隨著磁場降低磁矩傾像順著磁膜的長軸排列，電阻逐漸變大。

施加Z軸方向場                   由量測結果中可發現當磁場由大場往小場改變時，因磁性線的深寬比逐漸變大，電阻由小變大的情形較為明顯，意即隨著線寬愈細愈能突顯磁性線的性質。由於線徑較細者不易改變磁化方向，故需在較大的反向磁場作用下才可使整體的磁化方向產生翻轉。而磁阻變化率則是隨著線寬變小而逐漸變大。

而在平面基板上的磁性線，磁矩垂直於電流方向，磁阻最小，隨著磁場降低磁矩會順著磁膜的長軸排列，磁阻逐漸變大，且不易改變磁矩的磁化方向，故Z軸的半高寬較Y軸大。

請參閱第4圖，其係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之第二實施例之磁阻曲線。第二實施例則將磁性元件10以磁性薄膜態樣呈現，同理於波浪基板與平面基板上分別沉積尺寸為長度60 μm、寬度為50 μm及厚度為100 nm的磁性薄膜，以探討幾何結構特性對於磁翻轉場之影響。第4圖之(a)~(c)部分為於波浪基板上沉積之磁性薄膜，分別朝X、Y與Z三個軸向外加磁場的磁阻曲線，第4圖之(d)~(f)部分則是平板基板上沉積的磁性薄膜，分別朝X、Y與Z三個軸向外加磁場的磁阻曲線。

波浪基板上的磁性薄膜，相較於磁性線而言，其結構的深寬比較小，使磁矩在順著波浪結構排列時，於Z軸方向的分量較小，雖對整體磁阻變化的影響不大，但在其異向性磁阻檢測上仍優於平面基板上之磁性薄膜。

由觀察平面基板上之磁性薄膜在任何方向的磁阻曲線，其翻轉場與半高寬的變化並無一定規律性。原因推論為因平面磁性薄膜的尺寸屬微米等級，其內部的磁矩排列情形較為複雜，可能已分裂為若干磁區，使磁阻的變化情形較難控制，量測的重現性差。尤其是在Z軸方向的量測上，因磁性薄膜的厚度僅為結構長寬尺寸的1/600~1/500左右，故在量測上容易受到其他軸向的分量影響，造成量測的困難並影響實驗的準確性。

由上述實驗結果得知在波浪基板上所製備之磁性元件10不論係以磁性線或磁性薄膜態樣呈現，以檢測靈敏度均較平面基板上所製備之檢測元件來著高。

進一步說明，相較於常見的二維平面磁性檢測器而言，本發明所揭露之立體波浪結構之磁性裝置100係利用具有立體波浪結構12的磁性元件10搭配檢測訊號105能提供多維度之檢測方向，以提升檢測效率及精準度，再者，利用立體波浪結構12以增加Z軸之磁分量，以增加磁阻訊號105之解析度。

實施上，本發明之立體波浪結構之磁性裝置100更可包含一個微流體產生裝置以提供微流體，當磁性物質22固定於磁極區域28時，藉由磁場控制模組30對外加磁場進行磁場調控變化並搭配微流體之沖刷作用，即可作為磁性物質分離系統，不但能降低磁場需求更能階段式分離，以達到將磁性標的物與非磁性物質作進行分離之目的。

進一步說明，本發明之立體波浪結構之磁性裝置100更可包含一個流道單元，本裝置可連接於流道單元，磁性元件10可以偵測具有磁性的物質、細胞或生物分子的存在，因此藉以偵測通過流道單元之磁性物質22，可用以計算細胞或生物分子流過通道時的數量，以作為一磁性計數系統。

請參閱第5圖，其係為本發明之磁性生醫檢測裝置之示意圖。由圖中可知悉，磁性生醫檢測裝置200包含磁性檢測薄膜40、訊號接收模組20及磁場控制模組30，利用大面積的磁性檢測薄膜40搭配適當的調控訊號305以調整外加磁場的磁場軸向。異向性磁阻會於立體波浪結構12的特徵區域會形成一磁極區域28，此磁極區域28的磁場強度略高於周圍之磁場，故對於磁性生醫物質52具有較佳的磁吸力，以進行主動捕捉磁性生醫物質52之步驟。

實施上，磁性生醫物質52包含磁性細胞、磁性分子結構、磁流體或其組合。再者於實際運用上，並可藉由磁極區域28的磁場調控將磁性生醫物質52進行圖形化排列，以便於後續之相關檢測。

請同時參閱第5圖及第6圖，第6圖係為本發明之磁性生醫檢測裝置之第一實施例之磁阻曲線。第6圖之(a)~(c)為平面薄膜之X、Y、Z軸向之磁阻曲線；而第6圖之(d)~(f)為磁性檢測薄膜40之X、Y、Z軸向之磁阻曲線。由圖中可知悉，當磁性生醫物質52係接觸平面基板上之平面薄膜時，其各軸向之磁阻曲線特徵(翻轉場及半高寬)之變化情況並無明顯之規律性，重現性不佳。反之，當磁性生醫物質52接觸到磁性檢測薄膜40時，X軸、Z軸方向的翻轉場變大，Y軸方向的半高寬亦變大，證明本發明所揭露之磁性檢測薄膜40對於磁性生醫物質52具有較佳的檢測靈敏度。

故透過量測磁性檢測薄膜40的磁阻變化情形，可用來檢測磁性細胞與磁流體的存在與否。其中以對此結構施加Z軸方向場的感測效果最好，Z軸方向的對磁性細胞與磁流體的感測變化率可達34.19%與117.72%；X軸對磁性細胞與磁流體的感測效率各為27.28%、52.92%，於Y軸方向對磁性細胞與磁流體的感測效率則為17.86%與46.19%。

請參閱第7圖，其係為本發明之磁性生醫檢測裝置之圖形化排列示意圖。利用磁性檢測薄膜40搭配磁性組態變化可將不同種的細胞或生物分子等磁性生醫物質52分別排列在磁性檢測薄膜40的突起與溝槽處，達到磁性生醫物質52進行圖形化排列的效果。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

100‧‧‧立體波浪結構之磁性裝置
10‧‧‧磁性元件
105‧‧‧磁阻訊號
12‧‧‧立體波浪結構
16‧‧‧量測電極
20‧‧‧訊號接收模組
22‧‧‧磁性物質
28‧‧‧磁極區域
30‧‧‧磁場控制模組
305‧‧‧調控訊號
200‧‧‧磁性生醫檢測裝置
40‧‧‧磁性檢測薄膜
52‧‧‧磁性生醫物質

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中： 第1圖係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之示意圖。 第2圖係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之磁性組態變化示意圖。 第3圖係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之第一實施例之磁阻曲線。 第4圖係為本發明之立體波浪結構之磁性裝置之第二實施例之磁阻曲線。 第5圖係為本發明之磁性生醫檢測裝置之示意圖。 第6圖係為本發明之磁性生醫檢測裝置之第一實施例之磁阻曲線。 第7圖係為本發明之磁性生醫檢測裝置之圖形化排列示意圖。

100‧‧‧立體波浪結構之磁性裝置

10‧‧‧磁性元件

105‧‧‧磁阻訊號

12‧‧‧立體波浪結構

16‧‧‧量測電極

20‧‧‧訊號接收模組

22‧‧‧磁性物質

28‧‧‧磁極區域

30‧‧‧磁場控制模組

305‧‧‧調控訊號

Claims (10)

1. 一種立體波浪結構之磁性裝置，其包含： 至少一磁性元件，係為具有磁異向性之一奈微米結構，該至少一磁性元件係於具有一立體波浪結構之基板上製備而成，當一磁性物質接近該至少一磁性元件時，該磁性物質對該至少一磁性元件以產生相對應之一磁阻訊號；以及 一訊號接收模組，係電性連接於該至少一磁性元件，以接收相對應之該磁阻訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體波浪結構之磁性裝置，更包含一磁場控制模組，該磁場控制模組係發送一調控訊號以控制一外加磁場。
3. 如申請專利範圍第2項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中該立體波浪結構配合該調控訊號，以使該至少一磁性元件之立體波浪結構處形成一磁極區域，該磁極區域係用以捕捉及/或固定該磁性物質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之立體波浪結構之磁性裝置，更包含一微流體產生裝置以提供一微流體，當該磁性物質固定於該磁極區域時，該外加磁場進行磁場調控變化並搭配該微流體之沖刷作用，以作為一磁性物質分離系統。
5. 如申請專利範圍第2項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中該外加磁場係依據需求施加於任意軸向，以增強該磁阻訊號之檢測強度與檢測自由度。
6. 如申請專利範圍第2項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中該調控訊號係改變該外加磁場之施加方向，以改變該至少一磁性元件之磁化組態，進而將該磁性物質進行圖形化排列。
7. 如申請專利範圍第1項所述之立體波浪結構之磁性裝置，更包含一流道單元，該立體波浪結構之磁性裝置連接於該流道單元，藉以偵測通過該流道單元之該磁性物質，以作為一磁性計數系統。
8. 如申請專利範圍第1項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中當該至少一磁性元件以陣列形式排列時，該訊號接收模組係根據不同對應之該磁阻訊號以作為該磁性物質之位置檢測器及/或路徑追蹤器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中該磁性物質係包含磁標定生物分子、磁性顆粒、磁性細胞、磁性分子結構、磁流體或其組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之立體波浪結構之磁性裝置，其中該奈微米結構係包含線結構、薄膜結構、環狀結構、圓形結構、Antidot、橢圓狀結構、自旋閥結構或其組合。