[发明专利]具有单珠灵敏度，没有外部磁铁的频移CMOS磁力生物传感器阵列

权利要求书

1.一种集成磁性颗粒测量器件，用于检测样品空间中是否存在磁性颗粒，包括：

基板，具有表面；

至少一个传感器单元，所述至少一个传感器单元包括差分传感器对，所述差分传感器对包括有源传感器振荡器和参考振荡器，所述有源传感器振荡器配置为具有有源传感器振荡器频率，所述有源传感器振荡器频率响应于位于样品空间内部的一个或者多个磁性颗粒，所述参考振荡器配置为具有参考传感器振荡器频率，所述至少一个传感器单元配置为在没有外部施加的磁场的情况下运行；

选择器电路，连接到所述有源传感器振荡器和所述参考振荡器，并且配置为在选择器电路输出端处提供从所述有源传感器振荡器频率和所述参考传感器振荡器频率中选择出的一个；以及

频率测量电路，具有频率测量输出端，所述频率测量电路以通信方式连接到所述选择器电路输出端，所述频率测量电路配置为将代表所述有源传感器振荡器频率的第一计数和代表所述参考传感器振荡器频率的第二计数中选择出的一个作为时间多路输出提供到所述频率测量输出端，所述第一计数和所述第二计数之间计算出的差表示所述至少一个传感器单元的所述有源传感器振荡器的所述样品空间中是否存在一个或者多个磁性颗粒。

2.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述频率测量电路包括计数器电路。

所述频率测量电路进一步包括：降频变换电路，通过所述选择器电路电连接到每个传感器单元的所述有源传感器振荡器和所述参考传感器振荡器，并且具有降频变换电路输出端，所述降频变换电路配置为以时间多路的方式从所述至少一个传感器单元的所述有源传感器振荡器频率降频变换到经降频变换的有源传感器振荡器频率，并从所述参考传感器振荡器频率降频变换到经降频变换的参考传感器振荡器频率，并且将所述经降频变换的有源传感器振荡器频率和所述经降频变换的参考传感器振荡器频率提供到所述降频变换电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述降频变换电路具有两步骤的降频转换结构。

5.根据权利要求4所述的集成磁性颗粒测量器件，进一步包括：输入端，所述输入端配置为接收外部频率，所述降频变换电路包括第一数字除法器和第二数字除法器，所述第一数字除法器电连接到第一混频器的输入端，所述第一数字除法器配置为产生第一局部振荡器频率，所述第二数字除法器电连接到第二混频器的输入端，所述第二数字除法器配置为产生第二局部振荡器频率。

6.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述选择器电路包括多路复用器。

7.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，包括：N个传感器单元，配置为集成测量阵列，其中，N是大于1的整数。

8.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述有源传感器和所述参考传感器振荡器中的至少一个包括低噪声振荡器。

9.根据权利要求8所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述低噪声振荡器包括补偿交叉耦合对。

10.根据权利要求9所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述补偿交叉耦合对包括NMOS对和PMOS对中选择出的至少一种，以对称布局置于所述基板上，并且配置为抑制闪变噪声。

11.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述有源传感器振荡器和所述参考传感器振荡器配置为运行在两个不同的非谐波相关的频率下。

12.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述有源传感器振荡器的温度和所述参考传感器振荡器的温度基本上通过公共温度控制器进行控制。

13.根据权利要求12所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述公共温度控制器包括与绝对温度成比例的电路，配置为感测至少一个所述传感器单元的温度。

14.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述集成测量系统进一步包括：至少一个数字输入，配置为控制所述多路复用器。

15.根据权利要求1所述的集成磁性颗粒测量器件，其中，所述集成测量系统以CMOS的形式实现。