專利名稱：作為溫度傳感器的磁阻傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如化學(xué)檢測(cè)器或傳感器或生物傳感器的檢測(cè)器領(lǐng)域。更 具體地說，本發(fā)明涉及表征磁場(chǎng)的方法和系統(tǒng)，諸如，用于感測(cè)磁性粒子 和/或電流的存在，或確定磁性粒子和/或電流的量的方法和系統(tǒng)，例如，在 使用磁性粒子作為標(biāo)簽的分子診斷學(xué)中的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及使用生物傳 感器來感測(cè)生物活性粒子的方法和系統(tǒng)，所述生物活性粒子例如(但是不 限于)為磁標(biāo)記的生物活性粒子。
背景技術(shù)：
目前，在檢測(cè)系統(tǒng)中經(jīng)常使用基于例如AMR (各向異性磁阻)元件、 GMR (巨磁阻)元件或TMR(隧道磁阻)元件的磁阻傳感器。除了諸如硬盤 磁頭和MRAM的已知高速應(yīng)用之外，在分子診斷領(lǐng)域中出現(xiàn)了新的相對(duì)較 低帶寬的應(yīng)用，IC器件中的電流感測(cè)、汽車應(yīng)用等等。例如，對(duì)于分子診 斷，基于分子捕獲并利用磁性粒子進(jìn)行標(biāo)記來測(cè)量特定生物試劑的存在的 生物傳感器是公知的。通常，磁阻傳感器測(cè)量束縛磁性粒子的磁散逸場(chǎng)， 并且所測(cè)量的磁散逸場(chǎng)被用來計(jì)算所存在的試劑的濃度。通常，這種傳感 器針對(duì)具有非常高靈敏度的及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理(point-of-care)應(yīng)用，艮卩，允許 測(cè)量非常小的濃度，例如，小于皮摩爾(pM)的濃度。
在一些應(yīng)用中，例如在及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理應(yīng)用的情況下，生物傳感器的溫 度波動(dòng)的出現(xiàn)(exposure)可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的傳感器讀出，并導(dǎo)致不正確的測(cè) 量和錯(cuò)誤的診斷。后者可由磁阻效應(yīng)引起，諸如GMR效應(yīng)，其為溫度的函 數(shù)，這意味著生物傳感器的信號(hào)不僅由于存在磁標(biāo)記而改變，而且也因?yàn)?溫度的變化而改變。磁阻效應(yīng)(例如GMR效應(yīng))的溫度系數(shù)已被測(cè)量出為 大約2000ppm，這意味著，幾度的溫度變化就會(huì)引起傳感器信號(hào)的變化， 與由例如磁性粒子引起的傳感器信號(hào)相比，這種傳感器信號(hào)中的變化較大。 通常，不能在由溫度變化引起的信號(hào)變化和由例如磁性粒子的存在所引起的信號(hào)變化之間進(jìn)行區(qū)分。
理論上，可以通過將傳感器放入溫控罩來防止其溫度變化。但是，由 于這種方法的花費(fèi)很高，并會(huì)使傳感器的體積變得很大(這樣將阻礙其適 用于及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理應(yīng)用)，所以這不是吸引人的方案。
US2005/0077890A1中公開了一種兩用磁阻傳感器，用于感測(cè)電流以及 感測(cè)溫度。該文中描述了一種傳感器，其可以在不同電流的情況下進(jìn)行多 路復(fù)用，以提供對(duì)傳感器附近電流的溫度測(cè)量和電流測(cè)量。為了獲得溫度 測(cè)量和電流測(cè)量，首先，針對(duì)在所述傳感器附近的導(dǎo)體中流動(dòng)的已知第一 電流測(cè)量電阻，以確定溫度相關(guān)性，隨后，當(dāng)未知的第二電流正在傳感器 附近的該導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，測(cè)量傳感器的第二電阻，從而在考慮溫度測(cè)量的 情況下，確定未知的第二電流的電流值。通常，為了獲得時(shí)間測(cè)量，這種 傳感器要求環(huán)境控制，例如流經(jīng)傳感器附近的導(dǎo)體的電流。
通常，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)體液樣本中的低濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，化驗(yàn)設(shè)計(jì)、 傳感器以及傳感器信號(hào)處理必須是靈敏、健壯和穩(wěn)定的。溫度變化將擾亂 對(duì)低濃度的準(zhǔn)確測(cè)量。例如，在免疫測(cè)定中包括例如分析物和至少一個(gè)抗 體之間的結(jié)合反應(yīng)，其是溫度敏感的。液體樣本中的化學(xué)結(jié)合反應(yīng)速率和 抗體的擴(kuò)散都是溫度的函數(shù)。如果結(jié)合動(dòng)力是分析物濃度測(cè)量的基礎(chǔ)，則 在化驗(yàn)培養(yǎng)過程中的溫度波動(dòng)將導(dǎo)致所測(cè)量的目標(biāo)濃度的系統(tǒng)錯(cuò)誤。除了 在檢測(cè)中起作用的粒子反應(yīng)之外，檢測(cè)器還會(huì)體現(xiàn)出特定的溫度相關(guān)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性(例如，磁場(chǎng)幅度) 進(jìn)行有效而準(zhǔn)確的磁阻檢測(cè)的設(shè)備和方法。所述磁場(chǎng)可以是任意調(diào)制磁場(chǎng)。 該調(diào)制磁場(chǎng)可以是，例如，通過磁性粒子或通過電流產(chǎn)生的。本發(fā)明的實(shí) 施例的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于在該傳感器的其它部分中不使用的特定實(shí)施例，可以在 不需要大量附加組件的情況下補(bǔ)償溫度變化。本發(fā)明的特定實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn) 是可以基于只具有兩個(gè)端點(diǎn)的磁阻元件獲得溫度補(bǔ)償結(jié)果。本發(fā)明的特定 實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是以較低的成本和較小尺寸的磁阻傳感器實(shí)現(xiàn)溫度不 敏感性。
上述目的是通過根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明涉及一種用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性或定量檢測(cè)的檢 測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括至少一個(gè)磁傳感器元件、用于提供流經(jīng)至少一 個(gè)磁傳感器元件的具有第一頻率的感應(yīng)電流的電流控制器和控制裝置，
其中所述控制裝置用于在第一頻率f,從所述至少一個(gè)磁傳感器元件102獲 得電氣特性以導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳感器元件的與溫度相關(guān)的參數(shù)，其中 控制裝置還用于在至少第二頻率f2從所述磁傳感器元件獲得電氣特性，從 而在考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，導(dǎo)出調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性 的定性或定量特性，所述至少第二頻率f2與所述第一頻率f,不同。
本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是可以通過多路復(fù)用測(cè)量結(jié)果來考慮檢測(cè)系統(tǒng)的 溫度相關(guān)性，而不需要大量附加組件。其中感應(yīng)電流是指流經(jīng)磁傳感器元 件并用來獲得或確定磁傳感器的電氣特性的電流。
調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性可以是磁場(chǎng)的幅度。磁場(chǎng)可以是任意的調(diào)制磁場(chǎng)。 調(diào)制磁場(chǎng)可以是例如由鄰近電流(Iadj)、磁性粒子(也稱做磁性微粒)或任 意其他源產(chǎn)生的。定性特性或定量特性可以指鄰近電流或磁性粒子的存在 或其數(shù)量。其中鄰近電流是指在檢測(cè)系統(tǒng)的周圍環(huán)境中的鄰近導(dǎo)體中流動(dòng) 的電流。
調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性可以具有特征磁場(chǎng)頻率fm。第一頻率fi可以是與 磁場(chǎng)頻率fm基本上不同的頻率，至少第二頻率f2可以是磁場(chǎng)頻率和第一頻 率之和或差中至少一種，即，它可以等于fm+f,和/或fm-f,。
本發(fā)明的特定實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是其可應(yīng)用于任意現(xiàn)有類型的基于磁傳感 器元件的檢測(cè)系統(tǒng)，諸如磁阻傳感器元件或諸如Hall傳感器元件的其他磁 傳感器元件。
檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括調(diào)制裝置，其用于在磁場(chǎng)頻率fm對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制。 用于調(diào)制所述磁場(chǎng)的調(diào)制裝置可以在檢測(cè)系統(tǒng)上、在檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部或外部。 第一頻率&可以等于0赫茲。
用于在第一頻率f,從磁傳感器元件獲得電氣特性并在第二頻率f2從磁 傳感器元件獲得電氣特性的控制裝置可用于同時(shí)獲得這些電氣特性。
所述至少一個(gè)磁傳感器元件可以是Hall傳感器或至少一個(gè)磁阻傳感器
元件。該至少一個(gè)磁阻傳感器元件可以是巨磁阻傳感器元件、各向異性磁 阻傳感器元件或隧道磁阻傳感器元件中任一種。本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)將依賴于不同類型的磁阻傳感器元件。
本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，在檢測(cè)系統(tǒng)的使用過程中考慮溫度相關(guān)性， 從而，考慮了檢測(cè)系統(tǒng)的變化狀態(tài)。換言之，本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是對(duì) 溫度相關(guān)性的考慮不依賴于在檢測(cè)系統(tǒng)的制造或初始使用期間執(zhí)行的校準(zhǔn) 方法。
本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以針對(duì)不必預(yù)先確定的寬溫度范圍 考慮溫度相關(guān)性。
本發(fā)明還涉及一種對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的方 法，該方法包括在第一頻率f,提供流經(jīng)至少一個(gè)磁傳感器的感應(yīng)電流， 在第一頻率f,導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳感器的與溫度相關(guān)的參數(shù)，在考慮所 述至少一個(gè)磁傳感器的與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，使用所述至少一個(gè)磁 傳感器在第二頻率f2導(dǎo)出所述調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的定性或定量特性。
導(dǎo)出與溫度相關(guān)的參數(shù)可以包括在第一頻率f,獲得所述至少一個(gè)磁傳 感器的電氣特性以及根據(jù)第一電氣特性E,或其分量確定與溫度相關(guān)的參 數(shù)。
導(dǎo)出定性或定量特征可以包括在第二頻率獲得所述至少一個(gè)磁傳感器 的第二電氣特性以及根據(jù)第二電氣特性和與溫度相關(guān)的參數(shù)確定所述定性 或定量特性。
本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性或定量檢測(cè)的 檢測(cè)系統(tǒng)在分子診斷、生物樣品分析或化學(xué)樣品分析中的應(yīng)用，該檢測(cè)系 統(tǒng)包括至少一個(gè)磁傳感器元件、用于提供流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳感器元 件的具有第一頻率的感應(yīng)電流的電流控制器和控制裝置，其中控制裝置用 于在第一頻率&從磁傳感器元件獲得電氣特性以導(dǎo)出至少一個(gè)磁傳感器元 件的與溫度相關(guān)的參數(shù)，其中控制裝置還用于在至少第二頻率f2從至少一 個(gè)磁傳感器元件獲得電氣特性，從而在考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)的 情況下，導(dǎo)出調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性，其中至少第二頻率f2與第一頻率f，不 同。
本發(fā)明的特定實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還在于，例如生物傳感器或生物芯片的化 驗(yàn)和檢測(cè)系統(tǒng)的溫度都是穩(wěn)定的。這樣，可減小溫度變化引起的結(jié)合反應(yīng) 速率的漂移，并且可以改善檢測(cè)系統(tǒng)(例如生物傳感器或生物芯片)響應(yīng)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的第三方面還涉及用于對(duì)生物活性粒子進(jìn)行定性和定量檢測(cè)的 檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)包括粒子感測(cè)裝置，用于感測(cè)粒子或其標(biāo)記；溫 度控制裝置，用于影響檢測(cè)系統(tǒng)或其部件的溫度；溫度感測(cè)裝置，用于感 測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)或其部件的溫度；以及控制器，用于根據(jù)所述溫度感測(cè)裝置的 與溫度相關(guān)的輸出，控制溫度控制裝置。該溫度可以是粒子感測(cè)裝置或其 環(huán)境的溫度。該溫度控制裝置可包括用于冷卻該檢測(cè)系統(tǒng)或其部件的冷卻 裝置。該冷卻裝置可以是Peltier元件或微機(jī)電冷卻裝置。該溫度控制裝置 (例如冷卻裝置)、溫度感測(cè)裝置和控制器可集成在檢測(cè)系統(tǒng)中。
在所附獨(dú)立權(quán)利要求和從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明的特定和優(yōu)選方 案。適當(dāng)時(shí)，從屬權(quán)利要求的特征可以與獨(dú)立權(quán)利要求的特征和其他從屬 權(quán)利要求的特征組合，而不僅僅是如在權(quán)利要求中所明確描述的。
本發(fā)明的教導(dǎo)允許設(shè)計(jì)用于定量或定性地確定磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的改進(jìn) 的方法和設(shè)備。該磁場(chǎng)可以是任何調(diào)制磁場(chǎng)。該調(diào)制磁場(chǎng)可以例如由鄰近 電流(Iadj)、磁性粒子(也稱為磁性微粒)產(chǎn)生，由此導(dǎo)致適用于檢測(cè)電流 或磁性粒子的方法。通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他 特征、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，所述附圖通過舉例說明的方式例示了 本發(fā)明的原理。這些描述只是為了舉例說明，并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。 在下文中，將引用的參考圖被稱作附圖。


圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例，用于對(duì)磁性粒子 (圖1)以及鄰近電流(圖2)進(jìn)行與溫度無關(guān)的定性或定量檢測(cè)的檢測(cè)系 統(tǒng)；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二方面的實(shí)施例，用于對(duì)鄰近電流或磁性粒子 進(jìn)行與溫度無關(guān)的定性或定量檢測(cè)的方法的示意圖4示出了如同使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器所獲得的第一頻率 (其不同于磁化頻率)下的GMR阻抗和GMR測(cè)量及實(shí)際溫度之間的相互 關(guān)系；
圖5示出了圖4所示的溫度行為的溫度補(bǔ)償傳感器輸出和非溫度補(bǔ)償傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例，其中溫度控制裝置為
Peltier元件的檢測(cè)系統(tǒng)；
圖8a示出了可用于根據(jù)本發(fā)明的第三方面的檢測(cè)系統(tǒng)中的典型Joule
加熱器的示意圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例，其中溫度控制裝置為電 阻加熱器的檢測(cè)系統(tǒng)；
圖9示出了可應(yīng)用于具有Peltier元件的檢測(cè)系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)的原 理圖，其可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)中；
圖10示出了可應(yīng)用于具有Joule加熱器的檢測(cè)系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)的 原理圖，其可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)中。
在不同的圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同或相似的元件。
具體實(shí)施例
下面將參照特定實(shí)施例和特定附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并 不限于這些描述，而是僅由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求中的任何參考符號(hào)都 不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。所述附圖僅僅是示意性的，而不是限制 性的。在圖中，為了說明起見， 一些元件的尺寸可能被夸大而沒有按照比 例繪制。在本說明書和權(quán)利要求書中使用術(shù)語"包括"的情況下，并不排 除其他元件和步驟。當(dāng)引用單數(shù)名詞，例如"一"、"一個(gè)"、"該"，來使用 不定冠詞或定冠詞的情況下，這包括多個(gè)該名詞，除非特地說明了別的東 西。
另外，在說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等等是用來 區(qū)分相似的元件，而不必用來描述序列順序或時(shí)間次序。要理解的是，如 此使用的這些術(shù)語在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以互換的，并且，本文描述的本發(fā) 明的實(shí)施例可以按照與這里描述或例示的順序不同的順序進(jìn)行操作。
下文中的術(shù)語或定義僅僅被提供來幫助理解本發(fā)明。這些定義的范圍 不應(yīng)被解釋為小于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解范圍。巨磁阻(GMR)傳感 器元件通常包括非常靠近的第一和第二極薄磁膜。通常，通過將第一磁膜保持為緊靠近交換層來釘住(pin)第一磁膜，這意味著它的磁性取向被固 定，該交換層為固定第一磁膜的磁性取向的反鐵磁材料層。第二磁膜，或 傳感器膜，具有自由、可變的磁性取向。磁場(chǎng)中的變化，在當(dāng)前情形中源 自諸如超順磁粒子的磁性材料的磁化中的變化，引起傳感器膜的磁性取向 的旋轉(zhuǎn)，其隨后增加或減小了整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)的阻抗。當(dāng)傳感器和被釘住 的膜被磁化定向(orient)為沿同一方向時(shí)，產(chǎn)生較低阻抗。當(dāng)傳感器和被 釘住的膜的磁性取向彼此相反時(shí)，產(chǎn)生較高的阻抗。各向異性磁阻(AMR) 傳感器元件是一種在使用鐵磁和亞鐵磁材料時(shí)產(chǎn)生各向異性磁阻效應(yīng)的元 件。當(dāng)施加與在含鐵材料的薄條中流動(dòng)的電流不平行的磁場(chǎng)時(shí)，其阻抗改 變。當(dāng)所施加的磁場(chǎng)與電流垂直時(shí)，阻抗最大。AMR元件的特點(diǎn)是高靈敏 度、寬工作溫度范圍、低且穩(wěn)定的偏移以及寬頻率范圍(最多到MHz單位)。 使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，可以獲得在一個(gè)特定方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度和阻抗變化的 線性相關(guān)性。隧道磁阻(TMR)傳感器元件是采用TMR的傳感器元件，在 利用由絕緣(隧道)壁壘分隔的兩層鐵磁層制成的系統(tǒng)中，可以看到這種 元件。這種壁壘必須非常薄，即lnm量級(jí)。只有這樣，電子可以隧穿該壁 壘，這同樣是完全的量子力學(xué)傳輸過程。可以在不影響其他層的情況下改 變一層的磁性對(duì)準(zhǔn)。磁場(chǎng)中的變化，在當(dāng)前情形中源自諸如超順磁粒子的 磁性材料的磁化中的變化，引起了傳感器膜的磁性取向的旋轉(zhuǎn)，其隨后增 加或減小了整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)的阻抗。
本發(fā)明涉及用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的方法 和系統(tǒng)或者設(shè)備，例如檢測(cè)與電流、磁性粒子(或者稱為磁性微粒)或其 他源相關(guān)的磁場(chǎng)的存在或磁場(chǎng)的幅度。本發(fā)明通常應(yīng)用于分子診斷、IC器 件中的電流感測(cè)、汽車、汽車工業(yè)等等領(lǐng)域。作為例示，下文中首先描述 分子診斷領(lǐng)域中的生物感測(cè)過程，該生物感測(cè)過程可以使用根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例的方法和系統(tǒng)來執(zhí)行。在使用磁檢測(cè)系統(tǒng)的生物感測(cè)過程中，通常 直接或間接將磁性粒子(也稱為磁性微粒)附在諸如蛋白質(zhì)、抗體、核 酸(例如DNR，RNA)、縮氨酸、低聚糖或多聚糖或食糖、小分子、荷爾蒙、 麻藥、代謝物、細(xì)胞或細(xì)胞組分、組織組分等等的目標(biāo)分子上。將要在液 體中檢測(cè)這些分子，它們可以是原始樣本或在插入生物傳感器之前經(jīng)過處 理的樣本(例如，被稀釋、消化、變質(zhì)、生化改良、過濾、溶解到緩沖劑中)。原始液體可以是，例如，諸如唾液、痰、血液、血漿、組織液或尿液 的生物體液，或者是諸如飲用液體、環(huán)境液體或者經(jīng)樣本預(yù)處理得到液體 的其他液體。該液體例如可以包括例如活組織切片、糞便、食物、飼料、 環(huán)境樣本中的固體樣本材料中的元素。檢測(cè)系統(tǒng)的表面可通過附著分子進(jìn) 行改進(jìn)，這些分子適合于與液體中存在的目標(biāo)分子結(jié)合。所述傳感器的表 面還可以具有有機(jī)體(例如病毒活細(xì)胞)或者有機(jī)體的組分(例如，組織 組分、細(xì)胞組分、外部和內(nèi)部膜或膜組分)。生物性結(jié)合的表面可以直接與 傳感器芯片接觸，但是在結(jié)合表面和傳感器芯片之間也可以存在間隙。例 如，結(jié)合表面可以是與芯片分離的材料，例如多孔材料。這種材料可以是
橫向流動(dòng)(lateral-flow)材料或?qū)Я?flow-through)材料，例如，由硅、
玻璃、塑膠等等中的微通道組成。在磁性粒子或目標(biāo)分子/磁性粒子組合物 被束縛到檢測(cè)系統(tǒng)表面之前，必須將其朝向該表面吸引。本發(fā)明提供用于 通過考慮檢測(cè)結(jié)果中的環(huán)境溫度的影響來提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的方法和系統(tǒng)。
雖然以下實(shí)施例的實(shí)例和闡述將涉及巨磁阻(GMR)元件的使用，但 是本發(fā)明不局限于此，而更一般地涉及磁傳感器元件的使用。例如，還可 以使用AMR (各向異性磁阻)元件或TMR (隧道磁阻)元件，以及，例 如，Hall傳感器元件。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性(例如調(diào)制 磁場(chǎng)的存在或磁場(chǎng)幅度)進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)，磁場(chǎng)可以例 如由在檢測(cè)系統(tǒng)的環(huán)境中的鄰近電流、磁性粒子，或者任何其他源產(chǎn)生。 磁場(chǎng)屬性通常用磁場(chǎng)頻率fm表征。該頻率通常與所研究的磁場(chǎng)的調(diào)制頻率 對(duì)應(yīng)。該頻率可以例如是由磁性粒子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)頻率fm或者由鄰近
電流Iadj產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)頻率fm。由此，檢測(cè)系統(tǒng)適用于補(bǔ)償溫度變化的
影響。圖1和圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例的示例性檢測(cè)系 統(tǒng)100、 150的示意圖。檢測(cè)系統(tǒng)100、 150包括至少一個(gè)磁傳感器元件102， 諸如，Hall傳感器元件或者磁阻傳感器元件(例如GMR傳感器元件，或者 TMR傳感器元件或AMR傳感器元件)。所述至少一個(gè)磁傳感元件可以是單 個(gè)磁傳感器元件，也可以是多個(gè)磁傳感器元件，例如，磁傳感器元件陣列。 通常，通過測(cè)量并估計(jì)所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的電氣特性(例如 阻抗)來檢測(cè)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性，比如調(diào)制磁場(chǎng)的存在或幅度，所述調(diào)制磁場(chǎng)例如由在所述至少一個(gè)磁傳感器元件的環(huán)境中流動(dòng)的電流Iadj產(chǎn)生， 由在所述至少一個(gè)磁傳感器元件的環(huán)境中存在的磁性粒子產(chǎn)生，或者通過 任何其他方式產(chǎn)生。例如，可以通過迫使感應(yīng)電流Isense流經(jīng)傳感器并測(cè)量 傳感器上的電壓Vse,，來測(cè)量這種電氣特性。通常，為了執(zhí)行這種測(cè)量， 檢測(cè)系統(tǒng)100、 150包括電流控制器104，用于提供具有第一頻率f,并且流 經(jīng)至少一個(gè)磁傳感器元件102的這種感應(yīng)電流1，se。用于提供感應(yīng)電流IseMe 的電流控制器104可以是，例如，電流源或電壓源。所述傳感器還可以包
括確定裝置106，用于確定電壓并導(dǎo)出調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性。確定裝置106
還可以根據(jù)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性導(dǎo)出，例如，將要測(cè)量的電流I一或者存在
的磁性粒子的定性或定量特性。確定裝置106通?？梢园糜诖_定電氣 特性的裝置和用于根據(jù)電氣特性來確定調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的處理能力。 而且，所述處理能力可允許確定將要檢測(cè)的鄰近電流或磁性粒子的定性或 定量特性。這種處理能力可由處理器提供。例如，利用算法或査找表來根 據(jù)電氣特性確定定性或定量的磁場(chǎng)屬性。確定裝置106還可以包含輸出裝 置107，用于輸出定性或定量的磁場(chǎng)屬性的結(jié)果或者根據(jù)其導(dǎo)出的其他參 數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，檢測(cè)系統(tǒng)IOO、 150包括控制裝置108，用于 控制獲得在不同頻率的磁傳感器元件102的電氣特性。通過獲得在不同頻 率的電氣特性，能夠確定溫度特性和磁場(chǎng)特性，所述磁場(chǎng)例如由鄰近電流 Iadj /磁性粒子產(chǎn)生。控制裝置可以控制順序地或同時(shí)獲得在不同頻率的磁傳
感器元件102的電氣特性。對(duì)在感應(yīng)電流I^se的第一頻率下的所述至少一
個(gè)磁傳感器元件102的第一電氣特性Ei的測(cè)量通常得到第一電氣特性E,，
其與例如由至少一個(gè)磁傳感器元件102的鄰近電流Iadj產(chǎn)生的磁場(chǎng)無關(guān)或者
與在至少一個(gè)磁傳感器元件102的環(huán)境中存在的磁性粒子的數(shù)量無關(guān)。該 電學(xué)特性E,允許確定磁傳感器元件102或其環(huán)境的與溫度相關(guān)的參數(shù)。對(duì) 在第二頻率的至少一個(gè)磁傳感器元件102的第二電氣特性E2的測(cè)量允許獲 得第二電氣特性E2，其與磁場(chǎng)相關(guān)，例如，所述至少一個(gè)磁性器元件的環(huán) 境中存在的鄰近電流或者磁性粒子的數(shù)量。由此，通?？紤]基于所述第一 電氣特性^獲得的與溫度相關(guān)的參數(shù)。將要注意的是，在具體的實(shí)施例中， 第一頻率(f,)可以等于O赫茲。然而，在調(diào)制信號(hào)通常能夠用比DC信號(hào)更佳的信噪比進(jìn)行測(cè)量時(shí)，優(yōu)選第一頻率&不是o。使用調(diào)制信號(hào)允許例如利
用濾波技術(shù)來非常準(zhǔn)確地讀出電氣特性。
換言之，因而，控制裝置108可確定在第一頻率&下磁傳感器元件102 的電學(xué)特性，以在該頻率f,下導(dǎo)出第一電氣特性E,或者其分量，其中該第 一頻率f,不同于磁場(chǎng)頻率fm，所述第一電氣特性或其分量與溫度相關(guān)且與
磁場(chǎng)無關(guān)，所述磁場(chǎng)例如，由鄰近電流Iadj產(chǎn)生或者由存在的多個(gè)磁性粒子
產(chǎn)生。因此，在第一頻率f,下獲得的電氣特性E,或者其分量是溫度T的函 數(shù)，但與磁場(chǎng)無關(guān)，所述磁場(chǎng)例如由在所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的 環(huán)境中存在的鄰近電流或磁性粒子產(chǎn)生，艮P，
E產(chǎn)E (f!， T，但與磁場(chǎng)無關(guān)) [1] 因此，其可以確定磁傳感器元件或其環(huán)境的與溫度相關(guān)的參數(shù)。此種 與溫度相關(guān)的參數(shù)可以是所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的溫度，其環(huán)境 的溫度或者指示所述至少一個(gè)磁傳感器元件102或其環(huán)境的溫度的任何其 他參數(shù)。
控制裝置108還可確定在不同于第一頻率的第二頻率f2下的磁傳感 器元件102的電氣特性，從而可以導(dǎo)出在該頻率f2下的磁傳感器的第二電 氣特性E2。因此第二電氣特性E2與磁場(chǎng)相關(guān)，所述磁場(chǎng)例如由多個(gè)磁性粒 子產(chǎn)生，或者由大量電流或由任何其他源產(chǎn)生。因此在第二頻率f2下獲得 的電氣特性E2是溫度T的函數(shù)，并且與磁場(chǎng)相關(guān)，所述磁場(chǎng)例如，由在所 述至少一個(gè)磁傳感氣元件102的環(huán)境中存在的鄰近電流或者磁性粒子產(chǎn)生， 即，
E2 = E (f2， T，磁場(chǎng)) [2]
第二頻率f2優(yōu)選等于fm《和/或fm+f\。通過使用利用在第一頻率&下
的感應(yīng)電流U^導(dǎo)出的所述至少一個(gè)磁傳感元件102的與溫度相關(guān)的參數(shù)， 可以考慮在第二頻率f2測(cè)到的第二電氣特性E2的溫度相關(guān)性。后者允許根 據(jù)第二電氣特性E2導(dǎo)出磁場(chǎng)的定性或定量的磁場(chǎng)屬性，所述磁場(chǎng)例如由所 述至少一個(gè)磁傳感器元件的環(huán)境中存在的鄰近電流或磁性粒子產(chǎn)生，所以 磁場(chǎng)的定性或定量的磁場(chǎng)屬性與溫度無關(guān)。以這種方式能夠獲得與環(huán)境溫 度無關(guān)的更準(zhǔn)確的結(jié)果?？傊?，控制裝置108因而可控制用于導(dǎo)出在所選 頻率的電氣特性的確定裝置106。因此，控制裝置108可以向確定裝置106提供控制信號(hào)。雖然在本發(fā)明實(shí)例中的控制裝置108被示為單個(gè)部分，但 是其可以被分割為多個(gè)不同部件。
為了導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的溫度相關(guān)性，檢測(cè)系統(tǒng)100、 150優(yōu)選包括處理裝置110，用于根據(jù)第一電氣特性導(dǎo)出與溫度相關(guān)的參數(shù)， 所述與溫度相關(guān)的參數(shù)指示所述至少一個(gè)磁傳感器元件102或其環(huán)境的溫 度。所述處理裝置110可以是獨(dú)立的處理裝置或者可以使用確定裝置106 的處理能力。處理裝置110可以是專用電路，例如微型計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào) 處理器(DSP)、通用處理器、專用集成電路(ASIC)、微處理器等。該處 理裝置110可以例如使用算法或査找表或者以任何其他合適方式來確定與 溫度相關(guān)的參數(shù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)IOO， 150適用于對(duì)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行 定性或定量檢測(cè)，所述磁場(chǎng)，例如由所述至少一個(gè)磁傳感器元件的環(huán)境中
存在的鄰近電流Iadj和/或磁性粒子以與溫度無關(guān)的方式產(chǎn)生。根據(jù)磁場(chǎng)屬
性，可以確定產(chǎn)生磁場(chǎng)的源的定性或定量特性，例如環(huán)境中存在的鄰近電 流Iadj和/或磁性粒子的定性或定量特性。定性或定量檢測(cè)可以例如是對(duì)鄰近 電流I一或者磁性粒子的存在或其數(shù)量的檢測(cè)。如果例如將要檢測(cè)磁性粒子， 如圖l更詳細(xì)示出，檢測(cè)系統(tǒng)IOO、 150通?？梢园ㄓ糜谡{(diào)制磁場(chǎng)的至少 一個(gè)調(diào)制裝置112。所述調(diào)制裝置112可以是片上(on-chip)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置， 例如，電流線，或者可以是外部磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置。調(diào)制裝置112可以例如是 諸如電流線、電磁線圈或外部線圈的調(diào)制裝置。磁場(chǎng)中的磁性粒子114形 成磁矩，因而產(chǎn)生雙極散逸場(chǎng)116，其具有位于與所述至少一個(gè)磁傳感器元 件102的平面同平面的共面磁場(chǎng)分量。由于這些影響了所述至少一個(gè)磁傳 感器元件102,所述至少一個(gè)磁傳感器元件允許對(duì)所述磁性粒子114進(jìn)行檢 測(cè)。因此，調(diào)制裝置112的存在允許使用磁傳感器元件102對(duì)磁性粒子114 進(jìn)行檢測(cè)。通常，調(diào)制裝置112可以被定向?yàn)槭沟脼榇呕判粤Ｗ佣a(chǎn)生 的所得磁場(chǎng)被定向?yàn)榇艂鞲衅鞯南鄬?duì)不敏感方向，例如，垂直于磁傳感器 的平面的方向，其為圖1中的z方向。按照這種方式，由調(diào)制裝置112所 產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)太多地影響通過磁傳感器進(jìn)行的測(cè)量。
另一實(shí)例是對(duì)流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳感器102元件附近的導(dǎo)體152的 鄰近電流Ui的檢測(cè)。如果鄰近電流Iadi流經(jīng)鄰近導(dǎo)體152，這通常導(dǎo)致產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果所述至少一個(gè)磁傳感器元件102和鄰近導(dǎo)體152的取向被合適 地選擇，則所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以具有基本上共面的分量，從而造成對(duì)所述至 少一個(gè)磁傳感器元件102的影響，因而可測(cè)量流經(jīng)鄰近導(dǎo)體152的電流的 存在或電流量。在圖2中示出對(duì)其的說明。
在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下，還可以在檢測(cè)系統(tǒng)中提供另外的部 件或特征，例如，用于減少噪聲。
所獲得的溫度信息還可以用于控制檢測(cè)系統(tǒng)的溫度。其可以用于控制 加熱和/或冷卻裝置，所述加熱和/或冷卻裝置用于控制檢測(cè)系統(tǒng)的溫度。
在第二方面，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性和定量 檢測(cè)的方法，所述磁場(chǎng)例如由鄰近電流Uj或磁性粒子產(chǎn)生。從而，該方法 包括提供在第一頻率下調(diào)制的感應(yīng)電流Isense，以及導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳 感器元件102在第一頻率的與溫度相關(guān)的參數(shù)，與溫度相關(guān)的參數(shù)指示所 述至少一個(gè)磁傳感器元件102或其環(huán)境的溫度T。該方法還包括在考慮所述 與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，導(dǎo)出在第二頻率f2下的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的特
性，所述磁場(chǎng)例如由鄰近電流Iadj或者磁性粒子產(chǎn)生。
作為實(shí)例，圖3示出用于根據(jù)第二方面的對(duì)例如由鄰近電流或磁性粒 子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的示例性方法200的基本 和可選步驟。當(dāng)使用如在根據(jù)本發(fā)明的第一方面中描述的檢測(cè)系統(tǒng)100、 150 時(shí)，該方法尤其適合。
第一步驟202包括在第一頻率f,提供流經(jīng)至少一個(gè)磁傳感器元件102
的感應(yīng)電流IseMe。該第一頻率fp通常不同于將要對(duì)其磁場(chǎng)屬性進(jìn)行檢測(cè)的 磁場(chǎng)的磁場(chǎng)頻率fm 。在步驟202之前，根據(jù)如何產(chǎn)生磁場(chǎng)，可以執(zhí)行提供
將要檢測(cè)的用于磁化磁性粒子的磁場(chǎng)，和/或可以執(zhí)行使檢測(cè)系統(tǒng)靠近導(dǎo)體 的附加步驟，其中大量電流存在于該導(dǎo)體上或流經(jīng)該導(dǎo)體。這些步驟未在
圖3中示出，其可以是方法200 —部分，但不是方法200的必要部分。使 用不同于磁場(chǎng)頻率4的第一頻率&可獲得所述至少一個(gè)磁傳感器102的與 溫度相關(guān)的參數(shù)。
第二步驟204包括確定對(duì)于流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的感
應(yīng)電流Ise^e在第一頻率&的所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的第一電氣特
性Ep該電氣特性E,可以是例如所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的阻抗，但是本發(fā)明不局限于此?？梢酝ㄟ^確定所述至少一個(gè)磁傳感器元件102上 的電壓來確定在第一頻率&的第一電氣特性Ep當(dāng)流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳 感器元件102的感應(yīng)電流Ise^為已知時(shí)，可確定阻抗。檢測(cè)在不同于磁場(chǎng) 頻率4的頻率f,的電氣特性Ep如步驟202所描述，導(dǎo)致與磁場(chǎng)無關(guān)的檢 測(cè)特性，所述磁場(chǎng)例如由在所述至少一個(gè)磁傳感器102的環(huán)境中的多個(gè)粒 子或在鄰近導(dǎo)體中流動(dòng)的鄰近電流產(chǎn)生。
在第三步驟206，根據(jù)所述至少一個(gè)磁傳感器元件102的第一電氣特性 E,導(dǎo)出與溫度相關(guān)的參數(shù)?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)算法，通過利用查找表(LUT) 或者基于參考結(jié)果，獲得所述與溫度相關(guān)的參數(shù)，所述參考結(jié)果使電學(xué)特 性以任何適合的方式和與溫度相關(guān)的參數(shù)相關(guān)聯(lián)。與溫度相關(guān)的參數(shù)可以 是所述至少一個(gè)磁傳感器元件的溫度、所述至少一個(gè)磁傳感器元件的環(huán)境 溫度，或者與溫度相關(guān)的任何其他類型的參數(shù)。
在第四步驟208，確定在不同于第一頻率的第二頻率f2的磁傳感器元
件的第二電氣特性E2，從而，頻率f2使得允許獲得磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的定性
或定量特性，所述磁場(chǎng)例如由鄰近導(dǎo)體中存在的電流產(chǎn)生或者通過環(huán)境中 存在的磁性粒子產(chǎn)生。所述頻率優(yōu)選等于要確定磁場(chǎng)屬性的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)頻
率fm以及第一頻率之差和/或者和，即，fm-f,或者fm+f,。在該頻率，第二 電學(xué)特性E2包括與磁場(chǎng)相關(guān)的分量，所述磁場(chǎng)例如由鄰近導(dǎo)體中存在的鄰 近電流和/或環(huán)境中存在的磁性粒子產(chǎn)生。
在第五步驟210，根據(jù)第二電氣特性E2導(dǎo)出磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性的定性或
定量特性參數(shù)，從而考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)。使用預(yù)定算法，使
用査找表(LUT)或者以任何其他方式可以實(shí)施后者?？紤]用于測(cè)量的與 溫度相關(guān)的信息，允許獲得具有增加的準(zhǔn)確度的檢測(cè)方法。
將要注意的是，雖然如在圖3的示例性方法中的順序描述步驟，但可 以同時(shí)執(zhí)行如在步驟204和208中實(shí)施的導(dǎo)出在不同頻率的電氣特性，借 此，在確定在不同頻率的電氣特性之后，可以根據(jù)第一電氣特性來計(jì)算與 溫度相關(guān)的參數(shù)，并且然后可以在考慮與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下確定磁 場(chǎng)屬性的定性和/或定量特性。
還應(yīng)當(dāng)注意，在具體的實(shí)施例中，第一頻率(?？梢缘扔?赫茲。然而， 當(dāng)調(diào)制信號(hào)通常能夠利用更佳的信噪比測(cè)量時(shí)，優(yōu)選第一頻率ft不為O。后者可以允許使用濾波技術(shù)來非常準(zhǔn)確地讀出電氣特性。
在不受理論的限制下并且作為實(shí)例，下面討論如在本發(fā)明的第一方面 和第二方面中描述的系統(tǒng)和/或方法的磁傳感器元件的電氣行為。作為例示， 下面針對(duì)巨磁阻傳感器元件進(jìn)行討論，但本發(fā)明不局限于此。巨磁阻傳感
器通常是根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度H改變其阻抗的電阻器。GMR系數(shù)G (H)和GMR 電阻RoMR本身都是溫度T的函數(shù)。后者以等式[3]表示，
Rgmr = Ro [ 1 + a(T- TQ)+ G(H)( 1 +|3(T - T。))] [3] 其中a是GMR傳感器的溫度系數(shù)，P是GMR效應(yīng)的溫度系數(shù)，T是實(shí)際 溫度，T。是起始溫度，在該起始溫度，獲得起始電阻Ro。通常通過迫使感 應(yīng)電流IGMR流過傳感器并測(cè)量傳感器上的電壓來對(duì)傳感器進(jìn)行讀出。
如果假設(shè)磁性粒子，也被稱為磁性微粒，在磁場(chǎng)頻率fm被磁化，則磁 場(chǎng)強(qiáng)度H可表示為
H= Ho cos(27tfmt) [4] 其中Ho是最大磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，流經(jīng)GMR傳感器的感應(yīng)電流在第 一頻率f,進(jìn)行調(diào)制。該頻率通常不同于磁場(chǎng)頻率fm。然后感應(yīng)電流I能夠 表示為
I=I0cos (27if2t) [5] 對(duì)于流經(jīng)GMR傳感器的所述感應(yīng)電流，通過等式[6]給出在GMR傳感 器上測(cè)量的電壓，
vGMR = HW = I(f\)Ro [1 +a(T-T0) + G(H(fm ))(l +卩(T -T0))] [6]
可以看出GMR電壓具有兩個(gè)不同分量，即， 一個(gè)分量 Vindependent—of_magnetic_particles 其與磁性粒子(也被稱為磁性微粒)的數(shù)量無關(guān)，
以及一個(gè)分量Vde，de^
on__magnetic_particles, 其與磁性粒子的數(shù)量相關(guān)。所述分量
Vindq)endent—ofmagneticjartides與磁性粒子的數(shù)量無關(guān)，其用等式[7]表示，艮卩
Vindependent—。fbeads=I( A)Ro (1 +a(T))=IoRo(l +01(丁))(^(2兀&1) [7] 該分量以頻率&表征。如果在該頻率&測(cè)量GMR傳感器上的電壓， 則可以在不受磁性粒子存在的影響的情況下測(cè)量溫度波動(dòng)。因此通過測(cè)量 在頻率&的電壓信號(hào)，GMR傳感器能夠用作溫度傳感器。 電壓分量Vdependent
ofmagnetic_particles 與磁性粒子的數(shù)量相關(guān)，其可以在頻率
fm-&和fm+f,上找到Vbeads (T-To) = 1(f,)RoG(H(fm))(l+卩(T -T0)) ^oRoGoHg (1+P (T -T^cosPTtf^cosPTtfJ)
=| I0RoG0H0 (1+P (T -T^XcosPTrmW+cosPWfm+f,)) [8]
這些信號(hào)分量與由磁性粒子產(chǎn)生的磁場(chǎng)(H。)和溫度相關(guān)。因而通過
確定在等于(fm-f?；?fm+f》的頻率f2的電壓信號(hào)能夠獲得所述分量。 能夠利用溫度信息，即在頻率f,獲得的與溫度相關(guān)的參數(shù)(例如，溫度T 本身)，來補(bǔ)償溫度相關(guān)性。因此，能夠獲得只與磁性粒子的數(shù)量相關(guān)的信 號(hào)，或者換句話說，能夠獲得與溫度無關(guān)的信號(hào)。對(duì)于各向異性磁阻傳感
器元件或隧道磁阻傳感器元件或者諸如Hall傳感器元件的其他磁傳感器元
件來說，能夠獲得類似結(jié)果和等式。
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果將進(jìn)一步說明根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面所述的方法
和系統(tǒng)。參考圖4和圖5示出溫度補(bǔ)償磁性粒子檢測(cè)的實(shí)例。在本實(shí)例中， 傳感器經(jīng)受約15'C的溫度變化。該所用的傳感器包括巨磁阻傳感器元件。 首先基于在頻率的測(cè)量確定與溫度相關(guān)的參數(shù)，在當(dāng)前情況下為溫度自 身。其結(jié)果如圖4所示，圖4說明在頻率&時(shí)根據(jù)測(cè)量所導(dǎo)出的溫度以及 利用常規(guī)外部溫度傳感器測(cè)量的溫度?？梢钥闯龈鶕?jù)本發(fā)明的方法導(dǎo)出的 計(jì)算溫度302與由常規(guī)外部溫度傳感器測(cè)量的實(shí)際溫度304相當(dāng)吻合。圖4 還指示GMR傳感器元件在頻率f\時(shí)的阻抗信號(hào)306，這表明阻抗信號(hào)306 和實(shí)際溫度304之間密切相關(guān)。后者還指出該信號(hào)可以用于溫度感測(cè)?；?于在第一頻率fl所測(cè)量的阻抗信號(hào)306，可以獲得校正的傳感器信號(hào)，即 對(duì)溫度變化進(jìn)行校正的傳感器信號(hào)。后者在圖4中說明，其中示出經(jīng)過溫 度校正的傳感器輸出312和沒有經(jīng)過溫度校正的傳感器輸出314?？梢钥闯?可以完全補(bǔ)償因傳感器的溫度敏感性而造成的變化。剩下的漂移項(xiàng)(drift term)是由于所述讀出電子儀器中的漂移造成的。本實(shí)例例示了如何基于頻 率復(fù)用，使用根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置使生物傳感器檢測(cè)相對(duì)溫度波動(dòng)變 得健壯(robust)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于可以使用該生物傳感器的磁阻元件同 時(shí)記錄磁場(chǎng)強(qiáng)度和溫度波動(dòng)。可應(yīng)用該溫度信息來為磁性測(cè)量補(bǔ)償溫度相 關(guān)性。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)適于生物傳感器的默認(rèn)操作方法及默認(rèn)操作裝置。通常，生物傳感器已經(jīng)基于頻率復(fù)用，因此只要控制裝置可以用于 控制該頻率復(fù)用，就允許使用頻率復(fù)用進(jìn)行溫度測(cè)量。因此，進(jìn)行溫度補(bǔ) 償?shù)姆椒ǔ丝刂蒲b置的調(diào)整以及可能的額外的處理裝置以外，不需要額 外的組件。所以本發(fā)明的方法和系統(tǒng)易于在現(xiàn)有系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。
在第三方面，本發(fā)明還涉及對(duì)經(jīng)受溫度變化的化學(xué)或生物實(shí)體(例如， 生物活性粒子)進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的方法和系統(tǒng)或裝置。應(yīng)用于該檢 測(cè)系統(tǒng)的典型實(shí)例包括使用標(biāo)記抗體進(jìn)行被分析物的濃度測(cè)量的夾心法和 競(jìng)爭(zhēng)性免疫法。根據(jù)該第三方面，該方法和系統(tǒng)或裝置可能涉及磁阻傳感 器，但本發(fā)明并不局限于此。例如，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)或裝置還可涉及 基于熒光標(biāo)記的檢測(cè)。作為例示，通過比較類似特征和優(yōu)點(diǎn)，在上文更加 詳細(xì)的描述了可以根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法和系統(tǒng)進(jìn)行的生物傳感過 程的實(shí)例。然而應(yīng)注意，本發(fā)明并不局限于此。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于獲得了用于對(duì)生物活性粒 子進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的方法和系統(tǒng)，其中因溫度變化產(chǎn)生的結(jié)合反應(yīng) 速率的漂移減小并且生物傳感器響應(yīng)的穩(wěn)定性提高。根據(jù)本發(fā)明的第三方 面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還在于檢測(cè)系統(tǒng)(即生物芯片或生物傳感器)對(duì)諸如磁 性標(biāo)記的電氣響應(yīng)的漂移減小。
在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的第一實(shí)施例中，提供了用于對(duì)生物活性粒
子進(jìn)行定性和/或定量檢測(cè)的系統(tǒng)。如在圖6中所示，該檢測(cè)系統(tǒng)400通常 適于檢測(cè)生物活性粒子并因此包括用于感測(cè)生物活性粒子的粒子感測(cè)裝置 402、用于控制溫度的溫度控制裝置404、用于確定溫度的溫度感測(cè)裝置406 和用于針對(duì)溫度感測(cè)裝置406所確定的溫度，控制該溫度控制裝置404的 控制器408。控制器408通過使用溫度控制裝置404進(jìn)行主動(dòng)控制使得溫度 穩(wěn)定。在特定實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)可包括可再用讀取器系統(tǒng)和樣品進(jìn)入其 中的可拋棄式處理(disposable)單元。因此該可拋棄式處理單元通常適于 由該可再用讀取器系統(tǒng)讀出。該檢測(cè)系統(tǒng)的不同組件可以是該可再用讀取 器設(shè)備的部件或者可以是可拋棄式筒(disposable cartridge)的部件。如果 該檢測(cè)系統(tǒng)的不同組件集成到該可再用讀取器設(shè)備，則不需要該可拋棄式 筒作為本發(fā)明的部件。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地討論檢測(cè)系統(tǒng)400的不同組件。粒子感測(cè)裝置402可能是任何適合的感測(cè)裝置。例如，如果該檢測(cè)系統(tǒng)基于對(duì)磁性標(biāo)記的生物
活性粒子的檢測(cè)，該粒子感測(cè)裝置402可以是磁傳感器，例如但不限于Hall 傳感器或磁阻傳感器，例如巨磁阻傳感器、各向異性磁阻或隧道磁阻傳感 器。如果檢測(cè)系統(tǒng)是基于對(duì)發(fā)光標(biāo)記的生物活性粒子的檢測(cè)，該粒子感測(cè) 裝置402可以是發(fā)光檢測(cè)器并且如果該標(biāo)記需要被激發(fā)，則還可以包括激 發(fā)源?；蛘撸梢宰园l(fā)地發(fā)生激發(fā)，那么粒子感測(cè)裝置402可能只存在發(fā) 光檢測(cè)器。用于控制溫度的溫度控制裝置404通常包括用于冷卻檢測(cè)系統(tǒng) 400的冷卻裝置。該冷卻裝置可能集成到該檢測(cè)系統(tǒng)400 (例如生物傳感器 或生物芯片)的主體，或者可能在該檢測(cè)系統(tǒng)400的主體的外部。如果存 在，集成的冷卻裝置就可集成到檢測(cè)系統(tǒng)400的薄膜堆疊上。該冷卻裝置 可能是被動(dòng)式冷卻裝置或主動(dòng)式冷卻裝置。該被動(dòng)式冷卻裝置可以是該檢 測(cè)系統(tǒng)400的提高的熱容，例如將具有高熱容的材料，例如，諸如金屬體 的其他材料引入到檢測(cè)系統(tǒng)400中，例如通過提供具有高熱容的材料，例 如，諸如金屬體的其他物質(zhì)到檢測(cè)系統(tǒng)400的封裝中。可替代的或其他的 被動(dòng)式冷卻裝置可以是散熱器。該散熱器可位于檢測(cè)系統(tǒng)中，與檢測(cè)系統(tǒng) 相鄰或與之相距一定距離，因而感測(cè)裝置402和散熱器之間的熱導(dǎo)性很高， 優(yōu)選最大化以允許實(shí)現(xiàn)最佳能量轉(zhuǎn)移，這可以通過粒子感測(cè)裝置402和散 熱器之間的良好熱耦而完成。后者可以例如通過夾住和通過應(yīng)用其他導(dǎo)電 膠而獲得。對(duì)于包括讀取器設(shè)備和適于位于該讀取器中的可拋棄式筒的檢 測(cè)系統(tǒng)，該散熱器可在讀取器設(shè)備中實(shí)現(xiàn)并且該可拋棄式筒可熱耦至該讀 取器設(shè)備以致其與散熱器之間具有良好的熱接觸。
另外或作為另一種選擇，冷卻裝置還可以是主動(dòng)式冷卻裝置。該主動(dòng) 式冷卻裝置可集成到檢測(cè)系統(tǒng)的主體或者可能是在該主體的外部。例如， 在包括可再用讀取器設(shè)備和可拋棄式筒的檢測(cè)系統(tǒng)中，該主動(dòng)式冷卻裝置 優(yōu)選地是可再用讀取器設(shè)備的部件，但本發(fā)明并不局限于此。例如，冷卻 裝置可能是Peltier元件?？商娲睦鋮s裝置可能是微機(jī)電制冷系統(tǒng)。該系 統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例可能是基于磁制冷循環(huán)的制冷系統(tǒng)，其中使用微機(jī)電開關(guān)、 微繼電器、簧片開關(guān)或柵開關(guān)用于在該循環(huán)的吸收相和排熱相之間轉(zhuǎn)換。 例如，該裝置在IBM公司的美國(guó)專利6588215B1中進(jìn)行了更詳細(xì)地說明。 該系統(tǒng)的另一實(shí)例可能是基于使用壓電驅(qū)動(dòng)器來提供堆疊之間溫度差別的熱聲制冷器。因此產(chǎn)生高頻聲音，其通過與一個(gè)或多個(gè)堆疊部件相互作用
產(chǎn)生溫度等級(jí)，從而使其冷卻，這在猶它大學(xué)的美國(guó)專利6804967B2中更 詳細(xì)地描述。該系統(tǒng)的再一實(shí)例可以是微機(jī)電系統(tǒng)，其通過使用微機(jī)電閥 控制氣體的膨脹，如Technology Application, Inc.的美國(guó)專利6804967中更 詳細(xì)地描述。若干這些冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)在于它們可以使用微機(jī)電技術(shù)、光 刻或薄膜沉積技術(shù)來加以應(yīng)用，以致可以在該檢測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行集成并且它 們的尺寸緊湊。作為例示，圖7說明了使用Peltier元件作為冷卻裝置的檢 測(cè)系統(tǒng)的實(shí)例。該P(yáng)eltier元件還可用作加熱裝置，這將進(jìn)一步描述。檢測(cè) 系統(tǒng)500包括與用于檢測(cè)樣品中生物活性粒子的且與樣品體504 (未示出) 相鄰的感測(cè)裝置502、用于提供該感測(cè)裝置502與Peltier元件508之間的熱 接觸的熱傳導(dǎo)裝置506。通常，可存在連接器510，例如柔性連接器，以向 該檢測(cè)系統(tǒng)500的不同組件供電。
溫度控制裝置404還可包括用于加熱的裝置。后者可與冷卻裝置相同， 例如，在可以用于檢測(cè)系統(tǒng)的加熱或冷卻的Peltier元件的情況下，或者它 可能是其他裝置，例如電加熱器、熱電加熱器、電阻加熱器、電容耦合RF 加熱器、射流電路加熱器、熱管、化學(xué)加熱器或其他類型，例如基于輻射 加熱的加熱裝置。在目前的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常或經(jīng)?？色@得的電阻熱 源包括用于磁場(chǎng)產(chǎn)生的電線以及磁阻傳感器自身?；蛘撸部梢詰?yīng)用Joule 加熱器。后者在濃度測(cè)量和溫度穩(wěn)定功能性優(yōu)選地被嚴(yán)格分離時(shí)可能有利。 作為例示，現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述Joule加熱器的實(shí)例。對(duì)于Joule加熱器， 導(dǎo)電片的耗散功率與該導(dǎo)電片的電阻成正比。后者可以從等式[9]中看出，
P = I2R [9]
其中P是耗散功率，通常作為熱耗散，I是電流，R是電阻。加熱器的 電阻率是其溫度的函數(shù)，
/> = A)a+a (r—r。) ) [io]， 其中A等于一定參考溫度r。時(shí)的電阻率，而a是電阻的溫度系數(shù)。如圖 8a所示，用作Joule加熱器的典型元件可能是蛇形實(shí)現(xiàn)方式。圖8b示出了 包括該電阻加熱器的典型檢測(cè)系統(tǒng)，例如具有CMOS堆疊用于前端信號(hào)處 理的生物芯片。該電阻加熱器404因而在在粒子感測(cè)裝置402下方直接使 用CMOS技術(shù)在CMOS襯底602中實(shí)現(xiàn)。本實(shí)例中的粒子感測(cè)裝置402是磁阻傳感器，從而提供用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流線604，使得可以檢測(cè)磁標(biāo)記。 該粒子感測(cè)裝置設(shè)置在檢測(cè)器襯底606上。
溫度感測(cè)裝置406可能是任何適合的用于感測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)和/或其環(huán)境 (例如待測(cè)量的樣品)的溫度的裝置。出于檢測(cè)的溫度穩(wěn)定的目的，檢測(cè) 系統(tǒng)的測(cè)量，尤其是檢測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)部件，優(yōu)選靠近樣品體進(jìn)行。該溫度 感測(cè)裝置406可能是任何溫度感測(cè)裝置，例如熱耦和其他溫度感測(cè)設(shè)備。 該溫度感測(cè)裝置406還可基于確定檢測(cè)系統(tǒng)400的特定特性。例如，如果 磁阻傳感器被用來檢測(cè)生物活性粒子，則磁阻傳感器的電氣特性可被用來 確定溫度。由于傳感器的電阻是溫度的線性函數(shù)，在不存在待檢測(cè)的生物 活性粒子時(shí)或者對(duì)于己知量的待檢測(cè)生物活性粒子，傳感器的電阻可能保 持恒定以穩(wěn)定溫度。另外，根據(jù)電阻值，也可被隱含地或明確地確定溫度。 后者可能在除了例如在本發(fā)明的第一和第二方面更詳細(xì)地描述中，由外部 磁場(chǎng)對(duì)傳感電流的調(diào)制而產(chǎn)生的交叉分量(cross-component)以外的頻率下 進(jìn)行。換言之，可使用與本發(fā)明的第一和第二方面所述相同的特征和優(yōu)點(diǎn)。 或者，由磁阻傳感器產(chǎn)生的熱噪聲功率也可被用作溫度的測(cè)量。后者可以 由下述等式[ll]導(dǎo)出，
PN = 4kTRB [11]
其中k等于波爾茨曼常數(shù)而B是測(cè)量帶寬。對(duì)于不用于生物活性例子 的檢測(cè)的分離點(diǎn)組件，例如電阻或磁阻元件，也可以測(cè)量如上所述的屬性。 作為進(jìn)一步的選擇，可使用集成到檢測(cè)系統(tǒng)的PN-結(jié)，例如，如果應(yīng)用于生 物芯片的薄膜層疊，使用等式[12]
e1*7" —l
其中/。和VD是結(jié)電流和電壓，n是輻射系數(shù)而Is是飽和電流。 就溫度傳感裝置406提供的結(jié)果而言，用于控制溫度控制裝置404的 控制器408可能是任何適合的控制器類型。該控制器可包括計(jì)算裝置，例 如微處理器，例如其可能是微控制器。尤其是，其可以包括可編程控制器， 例如可編程數(shù)字邏輯裝置，比如可編程陣列邏輯(PAL)、可編程邏輯陣列、 可編程門陣列，尤其是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。 FPGA的使用允許隨后 例如通過下載FPGA所需的設(shè)置來對(duì)溫度控制裝置進(jìn)行編程。其還可包括用于存儲(chǔ)控制信號(hào)的存儲(chǔ)器，該信號(hào)將由系統(tǒng)和/或用于讀取/寫入與這些控 制信號(hào)相關(guān)的信息的讀取和/或?qū)懭肽芰韴?zhí)行?？刂破鲀?yōu)選為板上控制器， 或者換言之，優(yōu)選為集成到檢測(cè)系統(tǒng)以便可獲得緊湊的檢測(cè)系統(tǒng)。控制器
408可適于接收包括關(guān)于與溫度相關(guān)的參數(shù)的信息的輸入信號(hào)并且其可適 于輸出用于溫度控制裝置的輸出信號(hào)，以便加熱或冷卻，或不加熱或冷卻。 控制器408可適于基于反饋信息控制檢測(cè)系統(tǒng)400的溫度，例如粒子感測(cè) 裝置402的溫度。因此可在反饋方案中提供控制器408。作為實(shí)例，本發(fā)明 不局限于此，其提供了將控制器408結(jié)合到反饋方案的兩種可能性。第一 實(shí)例是基于溫度控制裝置404的使用，例如如圖7所示的Peltier元件。后 者如圖9所示，在圖9中示出了控制器408，溫度控制裝置404，例如Peltier 元件，粒子感測(cè)裝置402和溫度感測(cè)裝置406。與溫度相關(guān)的參數(shù)p (T) 被溫度感測(cè)裝置406從粒子感測(cè)裝置402或其環(huán)境中提取出并且與預(yù)定的 最佳溫度信息p (Tq)組合作為控制器408的輸入?；谳斎胄畔ⅲ刂破?提供溫度控制裝置404的控制信號(hào)，例如控制電流，從而導(dǎo)致溫度控制裝 置404進(jìn)行加熱、冷卻或不操作。
第二實(shí)例是基于Joule加熱器作為溫度控制裝置404的使用，此外，Joule 加熱器也是溫度感測(cè)裝置406的部件。對(duì)于Joule加熱器，電阻的溫度系數(shù) 是已知的材料常數(shù)，電阻R可以被用作溫度T的測(cè)量。圖10示出可能的方 案?？梢钥闯?，加熱器上的電壓V控制耗散功率P并且通過條帶的電流I 被測(cè)量并用作溫度感測(cè)。
在集成熱源的情況下，溫度分布圖在芯片體上將不均勻。然而，在一 階近似中，可以認(rèn)為平均樣品溫度與熱源中耗散的功率線性相關(guān)。這一關(guān) 系是材料特性及幾何構(gòu)型的函數(shù)并且可以被事先測(cè)量。熱能向樣品的轉(zhuǎn)移 然后可被模型化為恒定衰減因子。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于通過提供溫度控制裝置， 應(yīng)用于生物芯片外部或集成到芯片中，可以優(yōu)化樣品的溫度。例如，體液 樣品的溫度可以保持在體溫，從而優(yōu)化免疫測(cè)定培養(yǎng)速度。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于可以減小因溫度波 動(dòng)產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合反應(yīng)速度以及生物傳感器的電氣敏感性中的變化。
本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于獲得對(duì)溫度波動(dòng)不敏感的生物傳感器。對(duì)于及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理應(yīng)用，該溫度健壯性通常是重要的。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，用于完成體現(xiàn)本發(fā)明的檢測(cè)方法和系統(tǒng)的 目的的其它配置將是顯而易見的。應(yīng)理解的是，盡管本文針對(duì)用于本發(fā)明 的裝置已經(jīng)討論了優(yōu)選實(shí)施例、具體結(jié)構(gòu)及構(gòu)型、以及材料，但是可以在 不悖離本發(fā)明的范圍和精神的基礎(chǔ)上進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變或修 改。例如，盡管已經(jīng)參考檢測(cè)系統(tǒng)描述了本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還涉 及用于檢測(cè)生物活性粒子的方法。該方法通常包括下述步驟確定與溫度 相關(guān)的參數(shù)是否表明粒子感測(cè)裝置的實(shí)際溫度高于預(yù)定溫度，冷卻粒子感 測(cè)裝置直到基本上達(dá)到該預(yù)定溫度，使用所述溫度控制的粒子感測(cè)裝置確 定生物活性粒子的定性或定量特性。
權(quán)利要求
1、一種用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性或定量檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)(100，150)，所述檢測(cè)系統(tǒng)(100，150)包括至少一個(gè)磁傳感器元件(102)、用于提供流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳感器元件(102)的具有第一頻率(f1)的感應(yīng)電流(Isense)的電流控制器(104)和控制裝置(108)，其中所述控制裝置(108)用于在第一頻率f1從所述至少一個(gè)磁傳感器元件(102)獲得電氣特性，以導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳感器的與溫度相關(guān)的參數(shù)，以及所述控制裝置(108)還用于在至少第二頻率(f2)從所述磁傳感器元件(102)獲得電氣特性，以在考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，導(dǎo)出所述磁場(chǎng)屬性的定性或定量特性，其中所述至少第二頻率(f2)與所述第一頻率(f1)不同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)，其中，所述磁場(chǎng)屬性是由鄰近電流(Iadj)或磁性粒子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的幅度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)，所述磁場(chǎng)屬性具有 特征磁場(chǎng)頻率(fm)，其中所述第一頻率(f,)是與所述磁場(chǎng)頻率(fm)基本上不同的頻率，并且所述至少第二頻率(f2)是所述磁場(chǎng)頻率(fm)和所述第 一頻率之和或差(fm+fp fm-f》中至少之一。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100)，所述檢測(cè)系統(tǒng)(100)還 包括調(diào)制裝置(112)，用于在所述磁場(chǎng)頻率(fm)調(diào)制所述磁場(chǎng)屬性。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述第一頻率(f，) 等于O赫茲。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)，其中，所述控制裝 置(108)用于在所述第一頻率f,從所述磁傳感器元件(102)獲得電氣特性，并同時(shí)執(zhí)行在所述第二頻率f2從所述磁傳感器元件(102)獲得電氣特 性。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)，其中，所述至少一 個(gè)磁傳感器元件(102)是至少一個(gè)磁阻傳感器元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)，其中，所述至少一 個(gè)磁阻傳感器元件(102)是巨磁阻傳感器元件、各向異性磁阻傳感器元件 或隧道磁阻傳感器元件中任何一種。
9、 一種用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性和定量檢測(cè)的方法(200)， 所述方法包括在第一頻率(f。提供流經(jīng)至少一個(gè)磁傳感器(102)的感應(yīng)電流(Isense)， 在所述第一頻率(f,)導(dǎo)出(204， 206)所述至少一個(gè)磁傳感器(102)的與溫度相關(guān)的參數(shù)，在考慮所述至少一個(gè)磁傳感器(102)的與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，使用所述至少一個(gè)磁傳感器(102)在第二頻率(f2)導(dǎo)出(210， 212)所述磁場(chǎng)屬性的定性或定量特性。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述導(dǎo)出(204, 206)與溫 度相關(guān)的參數(shù)包括在所述第一頻率(&)獲得(206)所述至少一個(gè)磁傳感 器(102)的電氣特性(E,)，并根據(jù)所述第一電氣特性(E,)或其分量確定 所述與溫度相關(guān)的參數(shù)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)出定性或定量特性包 括在所述第二頻率(f2)獲得(210)所述至少一個(gè)磁傳感器(102)的第二 電氣特性(E2)，并根據(jù)所述第二電氣特性(E2)和所述與溫度相關(guān)的參數(shù) 確定(212)所述定性或定量特性。
12、 用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性或定量檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)(100，150)在分子診斷、生物樣品分析或化學(xué)樣品分析中的應(yīng)用，所述檢測(cè)系統(tǒng)(100， 150)包括至少一個(gè)磁傳感器元件(102)、用于提供流經(jīng)所述至少一個(gè)磁傳感器元件(102)的具有第一頻率(f,)的感應(yīng)電流(Isense)的電流控制器(104)和控制裝置(108)，其中所述控制裝置(108)用于在第一頻率(f，)從所述磁傳感器元件 (102)獲得電氣特性，以導(dǎo)出所述至少一個(gè)磁傳感器元件的與溫度相關(guān)的參數(shù)，以及所述控制裝置(108)還用于在至少第二頻率(f2)從所述至少一個(gè)磁 傳感器元件(102)獲得電氣特性，以在考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)的 情況下，導(dǎo)出磁場(chǎng)屬性，其中所述至少第二頻率(f2)與所述第一頻率(f,) 不同。
全文摘要
公開了用于對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)的磁場(chǎng)屬性進(jìn)行定性檢測(cè)或定量檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)(100，150)。所述調(diào)制磁場(chǎng)可以例如由鄰近電流(I_adj)或磁性粒子產(chǎn)生。檢測(cè)系統(tǒng)(100，150)包括至少一個(gè)磁阻傳感器元件(102)、用于提供流經(jīng)磁傳感器元件(102)的感應(yīng)電流(I_sense)的電流控制器(104)以及控制裝置(108)?？刂蒲b置(108)可在第一頻率f₁導(dǎo)出至少一個(gè)磁阻傳感器的與溫度相關(guān)的參數(shù)?？刂蒲b置(108)還可以在考慮所導(dǎo)出的與溫度相關(guān)的參數(shù)的情況下，導(dǎo)出鄰近電流(I_adj)或磁性粒子的定量或定性特性。該第二頻率(f₂)與第一頻率(f₁)不同。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的方法。
文檔編號(hào)G01R33/09GK101416040SQ200780011715
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者A·H·J·伊明克, J·A·H·M·卡爾曼, J·H·尼烏文赫伊斯, J·維恩, T·P·H·G·揚(yáng)森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司