[发明专利]作为温度传感器的磁阻传感器

说明书

技术领域

本发明涉及诸如化学检测器或传感器或生物传感器的检测器领域。更具体地说，本发明涉及表征磁场的方法和系统，诸如，用于感测磁性粒子和/或电流的存在，或确定磁性粒子和/或电流的量的方法和系统，例如，在使用磁性粒子作为标签的分子诊断学中的应用。本发明还涉及使用生物传感器来感测生物活性粒子的方法和系统，所述生物活性粒子例如(但是不限于)为磁标记的生物活性粒子。

背景技术

目前，在检测系统中经常使用基于例如AMR(各向异性磁阻)元件、GMR(巨磁阻)元件或TMR(隧道磁阻)元件的磁阻传感器。除了诸如硬盘磁头和MRAM的已知高速应用之外，在分子诊断领域中出现了新的相对较低带宽的应用，IC器件中的电流感测、汽车应用等等。例如，对于分子诊断，基于分子捕获并利用磁性粒子进行标记来测量特定生物试剂的存在的生物传感器是公知的。通常，磁阻传感器测量束缚磁性粒子的磁散逸场，并且所测量的磁散逸场被用来计算所存在的试剂的浓度。通常，这种传感器针对具有非常高灵敏度的及时现场护理(point-of-care)应用，即，允许测量非常小的浓度，例如，小于皮摩尔(pM)的浓度。

在一些应用中，例如在及时现场护理应用的情况下，生物传感器的温度波动的出现(exposure)可能导致不稳定的传感器读出，并导致不正确的测量和错误的诊断。后者可由磁阻效应引起，诸如GMR效应，其为温度的函数，这意味着生物传感器的信号不仅由于存在磁标记而改变，而且也因为温度的变化而改变。磁阻效应(例如GMR效应)的温度系数已被测量出为大约2000ppm，这意味着，几度的温度变化就会引起传感器信号的变化，与由例如磁性粒子引起的传感器信号相比，这种传感器信号中的变化较大。通常，不能在由温度变化引起的信号变化和由例如磁性粒子的存在所引起的信号变化之间进行区分。

理论上，可以通过将传感器放入温控罩来防止其温度变化。但是，由于这种方法的花费很高，并会使传感器的体积变得很大(这样将阻碍其适用于及时现场护理应用)，所以这不是吸引人的方案。

US2005/0077890 A1中公开了一种两用磁阻传感器，用于感测电流以及感测温度。该文中描述了一种传感器，其可以在不同电流的情况下进行多路复用，以提供对传感器附近电流的温度测量和电流测量。为了获得温度测量和电流测量，首先，针对在所述传感器附近的导体中流动的已知第一电流测量电阻，以确定温度相关性，随后，当未知的第二电流正在传感器附近的该导体中流动时，测量传感器的第二电阻，从而在考虑温度测量的情况下，确定未知的第二电流的电流值。通常，为了获得时间测量，这种传感器要求环境控制，例如流经传感器附近的导体的电流。

通常，为了能够实现对体液样本中的低浓度进行准确测量，化验设计、传感器以及传感器信号处理必须是灵敏、健壮和稳定的。温度变化将扰乱对低浓度的准确测量。例如，在免疫测定中包括例如分析物和至少一个抗体之间的结合反应，其是温度敏感的。液体样本中的化学结合反应速率和抗体的扩散都是温度的函数。如果结合动力是分析物浓度测量的基础，则在化验培养过程中的温度波动将导致所测量的目标浓度的系统错误。除了在检测中起作用的粒子反应之外，检测器还会体现出特定的温度相关性。

发明内容

本发明的一个目的是提供对调制磁场的磁场属性(例如，磁场幅度)进行有效而准确的磁阻检测的设备和方法。所述磁场可以是任意调制磁场。该调制磁场可以是，例如，通过磁性粒子或通过电流产生的。本发明的实施例的优点是对于在该传感器的其它部分中不使用的特定实施例，可以在不需要大量附加组件的情况下补偿温度变化。本发明的特定实施例的优点是可以基于只具有两个端点的磁阻元件获得温度补偿结果。本发明的特定实施例的另一个优点是以较低的成本和较小尺寸的磁阻传感器实现温度不敏感性。

上述目的是通过根据本发明的方法和设备实现的。

本发明涉及一种用于对调制磁场的磁场属性进行定性或定量检测的检测系统，所述检测系统包括至少一个磁传感器元件、用于提供流经至少一个磁传感器元件的具有第一频率f₁的感应电流的电流控制器和控制装置，其中所述控制装置用于在第一频率f₁从所述至少一个磁传感器元件102获得电气特性以导出所述至少一个磁传感器元件的与温度相关的参数，其中控制装置还用于在至少第二频率f₂从所述磁传感器元件获得电气特性，从而在考虑所导出的与温度相关的参数的情况下，导出调制磁场的磁场属性的定性或定量特性，所述至少第二频率f₂与所述第一频率f₁不同。