[发明专利]磁隧道结传感器及使用方法

说明书

本公开提供磁传感器，所述磁传感器包括：磁隧道结(MTJ)磁阻元件；第一电极，其接触所述MTJ磁阻元件的表面的至少一部分并且延伸超出所述MTJ磁阻元件的所述表面的边缘；以及第二电极，其接触所述MTJ磁阻元件的相对表面的至少一部分并且延伸超出所述MTJ磁阻元件的所述相对表面的边缘，其中所述第一电极和第二电极的所述延伸部分的相向表面是不重叠的。本公开还提供使用本发明磁传感器的装置、系统和方法。

相关申请的交叉引用

按照美国法典第35篇第119条(e)款，本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请序列号61/792,257的申请日的优先权；所述申请的公开内容通过引用并入本文。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明是在政府支持下在美国国立卫生研究院授予的合同号HHSN216200900011C下进行。政府对本发明具有某些权利。

引言

生物标志物(也称为疾病签名)是类似RNA、DNA和蛋白质的特异性分析物，所述特异性分析物可用作作用机制、疾病状态或临床终点的代替物。详言之，多重或多标志物方法可用于分子诊断和个人化医疗，其目标是鉴定针对正确患者的在正确时间和以正确剂量的正确治疗，或灵敏地且明确地提早检测出复杂疾病，如癌症和心血管疾病。已研制出DNA和蛋白质微阵列来容纳大量生物标志物。

大部分商业DNA微阵列系统利用荧光标记(标签)来量化生物分子分析物(目标)。它们可具有有限灵敏度，因为它们需要近似10⁴或更多的分子来实现有用的信噪比并且由于所涉及的光学系统且还由于串扰和漂白而少量定量的。光学检测系统通常与放大技术如聚合酶链反应(PCR)结合使用，所述聚合酶链反应使原始生物分子倍增许多数量级。之后寻求具有较高灵敏度、较低成本和更好的可移植性的替代微阵列技术。此类技术可开放分子诊断和基因组学领域的许多新应用。

概述

本公开提供磁传感器，所述磁传感器包括：磁隧道结(MTJ)磁阻元件；第一电极，其接触MTJ磁阻元件的表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的所述表面的边缘；以及第二电极，其接触MTJ磁阻元件的相对表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的相对表面的边缘，其中第一电极和第二电极的延伸部分的相向表面是不重叠的。本公开还提供使用本发明磁传感器的装置、系统和方法。

本公开的方面包括磁传感器。磁传感器包括：磁隧道结(MTJ)磁阻元件；第一电极，其接触MTJ磁阻元件的表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的所述表面的边缘；以及第二电极，其接触MTJ磁阻元件的相对表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的相对表面的边缘，其中第一电极和第二电极的延伸部分的相向表面是不重叠的。

在一些实施方案中，第一电极接触MTJ磁阻元件的基本上整个表面。

在一些实施方案中，第二电极接触MTJ磁阻元件的基本上整个相对表面。

在一些实施方案中，第二电极的边缘与MTJ磁阻元件的所述相对表面的边缘对齐。

在一些实施方案中，磁传感器包括设置在第一电极上的钝化层。

在一些实施方案中，磁传感器包括被结合到磁传感器的表面的分析物-特异性探针。

本公开的方面包括磁传感器装置。磁传感器装置包括具有两个或更多个磁传感器的磁传感器阵列。每个磁传感器包括：磁隧道结(MTJ)磁阻元件；第一电极，其接触MTJ磁阻元件的表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的所述表面的边缘；以及第二电极，其接触MTJ磁阻元件的相对表面的至少一部分并且延伸超出MTJ磁阻元件的相对表面的边缘，其中第一电极和第二电极的延伸部分的相向表面是不重叠的。

在一些实施方案中，磁传感器通过第一电极和第二电极串联电连接。

在一些实施方案中，一个或多个磁传感器包括被结合到磁传感器的表面的分析物-特异性探针。