[发明专利]校准磁传感器的传递函数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种校准磁传感器的传递函数的方法，在所述传感器中，能够通过采用磁场发生器提供的磁场使物体磁化来探测可磁化物体的存在，并且其中，将传递函数定义为由用于生成磁场的电输入信号，经由物体受到磁化时辐射的杂散磁场，到由传感器提供的电输出信号的传递。

本发明还涉及执行所述校准的磁传感器，以及将这样的传感器应用到生物芯片当中，例如，所述生物芯片用于分子诊断、生物样本分析或化学样本分析。

背景技术

微阵列或生物芯片的引入为DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸)、核酸、蛋白质、细胞和细胞碎片、组织成分等的样本分析带来了革命。例如，其应用包括人体基因分型(例如，在医院当中，或者由医生或护士个人承担)、医药筛选、生物和药理学研究、唾液中的药物检测等。生物芯片的作用在于检测及量化通常为溶液的样本中生物分子的存在。

生物芯片又称生物传感器、生物微芯片、基因芯片或DNA芯片，其最简单的形式是包括其上附着了大量不同的探针分子的衬底，在得到良好匹配的情况下，有待分析的分子或片段能够被束缚在芯片上具有明确边界的区域内。例如，DNA分子的片段结合至某一唯一的互补DNA(c-DNA)分子片段。例如，可以采用耦合至有待分析的分子的荧光标志探测结合反应的产生。作为荧光标志的替代，可以采用可磁化物体作为耦合至有待分析的分子的磁标志。本发明处理的是后一种类型的标志。在生物芯片中，通常通过所谓的超顺磁珠实现所述可磁化物体。其提供了在短时间内同时分析少量的很多不同分子或分子片段的能力。一个生物芯片能够支持针对10-1000或者更多不同分子片段的化验。预计，在未来的十年内，作为Human Genome Project等计划以及有关基因和蛋白质的功能的跟进研究的结果，能够通过生物芯片的使用获得的信息的可用性将迅速提高。在作为WO03/054523A2公开的本申请人的国际专利申请中已经描述了对生物芯片操作的一般性说明。

可以采用以超顺磁珠的探测为基础的、由传感器阵列(例如，100个)构成的生物芯片同时测量样本流体(例如，诸如血液或唾液的溶液)中大量不同分子(例如，蛋白质、DNA、滥用药物、激素)的浓度。样本流体包括目标分子种类或抗原。任何具有磁标签(标志)的生物分子都具有潜在的可用性。使超顺磁珠附着于目标，并通过外加磁场使所述珠磁化，进而采用(例如)巨磁致电阻(GMR)传感器探测磁化珠的杂散场，由此可以实现测量。

本专利申请的关注重点是以超顺磁纳米颗粒的(综合)激发为基础的生物芯片。但是，在诸如各向异性磁敏电阻器(AMR)和隧道磁敏电阻器(TMR)中的应用也是本发明的部分。所述磁场发生器可以包括使电流流经电线，以生成磁场，由此使超顺磁珠磁化。来自所述超顺磁珠的杂散场在GMR中引入了平面内磁化分量，其将导致电阻变化。

为了获得被固定的珠的数量与来自GMR传感器的探测信号之间的明确关系，应当校准生物芯片的总传递函数。所述传递函数取决于器件的几何形状、超顺磁珠的属性、GMR传感器的属性和信号处理电子器件(例如，前置放大器)。

发明内容

诸如几何容差、超顺磁珠的磁特性、诸如厚度、磁特性的GMR叠层容差、外部磁场、信号处理电路中的IC(集成电路)容差、老化影响以及温度的参数可能对传递函数具有强烈的影响。此外，通常采用用于校准的校准流体(通常为液体)的做法将使生物芯片的设计复杂化，尤其将使微流体部分的设计复杂化。例如，所述校准流体可能是人造血液，应当将人造血液保存在电冰箱内或者制冷器内，直到需要采用其校准生物芯片上的传感器之一为止，之后所述传感器能够在诸如(实际)血液样本的分析过程中充当其他传感器的基准传感器。此外，可以将校准流体存储在生物传感器模块集成的指定容器内。在实际化验之前，将校准流体引导到传感器表面上。这需要复杂的模块设计。在实际测量之前采用校准流体既复杂，成本又高。因而，存在着这样一种一般性的需求，即开发出在不需要起着校准流体的作用的额外流体的情况下分析样本流体的方法。

因此，本发明的目的是提供一种在不需要校准流体的情况下对磁传感器校准的方法。为了实现这一目的，本发明提供了一种校准位于衬底上的磁传感器的传递函数的方法，在所述传感器中，能够通过采用磁场发生器提供的磁场使物体磁化来探测可磁化物体的存在，并且其中，将传递函数定义为由用于生成磁场的电输入信号，经由物体受到磁化时辐射的杂散磁场，到由传感器提供的电输出信号的传递，所述方法包括的步骤有：

将样本流体置于衬底上，所述样本流体包括可磁化物体，