專利名稱：使用巨磁阻傳感器的放大驅(qū)動單元以及使用其的診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷裝置，該診斷裝置具有能夠增強(qiáng)磁場幅度的裝置和能夠使用該裝置檢測磁場的放大驅(qū)動單元。
背景技術(shù)：
由于近來開始進(jìn)入老年社會，對健康生活的企望的增加使便攜式健康診斷系統(tǒng)的市場擴(kuò)大了。特別是，能夠分析、測量、診斷、或檢測各種生理物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)的生物傳感器的作用變得重要起來。由于生物傳感器利用分子之間的選擇性反應(yīng)，因此需要生物傳感器能夠減小由不參與所述反應(yīng)的物質(zhì)所引起的干擾現(xiàn)象，并也能以高的靈敏度檢測靶物質(zhì)(target substance)。另外，要求可以批量地制造生物傳感器，并且因?yàn)樯飩鞲衅鞯墓ぷ魉俣饶軌蛱嵘较Ｍ乃俣龋砸鬅o論監(jiān)控點(diǎn)在哪里都可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控由生物傳感器所獲得的結(jié)果。到目前為止，利用各種方法對特殊生物物質(zhì)進(jìn)行定量分析的生物傳感器的研究發(fā)展起來了。有關(guān)生物傳感器(諸如血糖測試儀、血液離子成分分析儀或生物樣品分析儀等能夠用于醫(yī)療領(lǐng)域或環(huán)境工業(yè)領(lǐng)域中的便攜式測量儀、以及用于研發(fā)的自動分析儀)的市場已經(jīng)發(fā)展起來了。此外，有關(guān)生物傳感器的市場有望擴(kuò)展到臨床或醫(yī)療診斷以及食物清潔、 農(nóng)業(yè)、或精細(xì)化學(xué)。由于諸如DNA芯片或蛋白質(zhì)芯片等能夠用于人類遺傳信息調(diào)查、疾病診斷、預(yù)防醫(yī)學(xué)、以及新藥薦選物質(zhì)的大規(guī)模搜索的生物芯片技術(shù)已經(jīng)快速地發(fā)展起來了，因此，除了簡單分析之外的諸如診斷和大規(guī)模搜索等生物傳感器功能最近突顯出來。一種生物傳感器利用具有磁阻傳感器的磁性顆粒檢測裝置來檢測靶物質(zhì)。該磁性顆粒檢測裝置利用磁阻傳感器和診斷盒中提供的磁場所引起的磁效應(yīng)來檢測靶物質(zhì)。就是說，所述磁性顆粒檢測裝置中的磁阻傳感器根據(jù)所述磁場的幅度變化來檢測涂覆磁性原料的生物物質(zhì)的磁化變化，即磁信號。重要的是，增大所述磁性顆粒檢測裝置所提供的磁場，使得所述磁性顆粒檢測裝置利用涂覆磁性原料的靶生物物質(zhì)產(chǎn)生有效的磁信號。所述磁阻傳感器和涂覆磁性原料的靶生物物質(zhì)之間的距離、所述磁阻傳感器的靈敏度、有效地對通過所述磁信號的變化所檢測到的組分進(jìn)行處理的放大單元作為診斷裝置的工作部分扮演重要的角色。需要一種能夠增大磁場幅度的裝置和能夠正確地檢測該增大了的磁場幅度的放大單元。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種使用巨磁阻傳感器的放大單元。
本發(fā)明提供一種診斷裝置，該診斷裝置具有能夠增強(qiáng)磁場幅度的裝置和能夠使用該裝置檢測磁場的放大驅(qū)動單元。技術(shù)方案在本發(fā)明的一個(gè)總的方面，提供一種放大單元，包括上拉下拉單元，對GMR(giant magneto resistance，巨磁阻)傳感器所提供的正GMR信號和負(fù)GMR信號進(jìn)行上拉或下拉； GMR放大單元，包括多個(gè)放大單元，該多個(gè)放大單元根據(jù)所述GMR傳感器對所述獨(dú)立型信號 (stand-alone type signal)和負(fù)GMR信號之差進(jìn)行放大，從而產(chǎn)生GMR信號；低通濾波器， 使所述GMR信號中的噪聲衰減；參考轉(zhuǎn)換單元，產(chǎn)生用于產(chǎn)生GMR信號的具有預(yù)定范圍的參考電壓；以及增益轉(zhuǎn)換單元，將輸入所述多個(gè)放大單元中的所述GMR信號放大幾十或上百倍。在一些示例性實(shí)施例中，所述上拉下拉單元包括第一上拉下拉單元，上拉或下拉所述正GMR信號，其中，所述第一上拉下拉單元包括串聯(lián)的第一電阻器和第二電阻器以及與所述第一和所述第二電阻器并聯(lián)的第一電容器；以及第二上拉下拉單元，上拉或下拉所述負(fù)GMR信號，其中，所述第二上拉下拉單元包括串聯(lián)的第三電阻器和第四電阻器以及與所述第三和所述第四電阻器并聯(lián)的第二電容器。在一些示例性實(shí)施例中，所述參考轉(zhuǎn)換單元包括至少一個(gè)電阻器，該電阻器具有介于幾十歐姆和幾千歐姆之間的預(yù)定電阻值。在一些示例性實(shí)施例中，所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元包括低功率運(yùn)算放大器。在一些示例性實(shí)施例中，權(quán)利要求3中的放大單元，其中，所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元還包括放大器，以保持所述放大的GMR信號在預(yù)定范圍內(nèi)，以起到使所述參考電壓中的噪聲衰減的緩沖單元的作用。在本發(fā)明的另一個(gè)總的方面，一種診斷裝置，包括檢測單元，檢測與磁性原料結(jié)合的靶生物物質(zhì)的磁信號；放大單元，在磁力被提供的時(shí)候放大所述磁信號；信號轉(zhuǎn)換單元，通過數(shù)字化所述磁信號獲得信號波形和測量值；以及信號顯示單元，顯示所述數(shù)字化的磁信號，作為獨(dú)立型值。在一些示例性實(shí)施例中，增益轉(zhuǎn)換單元包括至少一個(gè)電阻器，該電阻器的電阻取決于所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元的特性。在一些示例性實(shí)施例中，權(quán)利要求8中的診斷裝置，其中，所述檢測單元包括磁阻傳感器，感測與所述磁性原料相結(jié)合的所述靶生物物質(zhì)的磁性顆粒；以及磁力提供單元， 向所述磁阻傳感器的至少一個(gè)方向提供所述磁力。在一些示例性實(shí)施例中，權(quán)利要求10中的診斷裝置，其中，所述磁力提供單元包括第一提供單元，向所述磁阻傳感器的水平方向提供所述磁力；以及第二提供單元，向所述磁阻傳感器的垂直方向提供所述磁力。在一些示例性實(shí)施例中，權(quán)利要求8中的診斷裝置，其中，所述放大單元包括多個(gè)放大器，放大所述磁信號；至少一個(gè)低通濾波單元，去掉所述磁信號的噪聲；以及信號檢測單元，被設(shè)置在所述多個(gè)放大器之間，并在所述磁力被提供的時(shí)候檢測所述磁信號。在一些示例性實(shí)施例中，所述信號檢測單元利用電容器和偏置電壓去掉積累的磁信號。
有益效果本發(fā)明所述的放大單元能夠有效地檢測磁性顆粒，因?yàn)樗龇糯髥卧褂镁哂懈叩腗R比和高的靈敏度的巨磁阻傳感器。另外，由于本發(fā)明所述的放大單元使用DC電壓，本發(fā)明所述的放大單元的配置比具有巨磁阻傳感器的普通放大單元簡化得多。再者，本發(fā)明所述的放大單元消耗較低的功率，因此，本發(fā)明所述的放大單元在成本上具有優(yōu)勢。本發(fā)明所述的診斷裝置包括檢測裝置，該檢測裝置具有朝著磁阻傳感器的至少一個(gè)方向提供磁場的磁提供裝置。通過使用所述檢測裝置，能夠向所述磁阻傳感器的至少一個(gè)方向提供磁場，以提高涂覆磁性原料的生物物質(zhì)的磁化值，并且它能夠提高診斷裝置的靈敏度。


圖1描繪了本發(fā)明所述的自旋閥類型的巨磁阻的工作原理；圖2是使用圖1中的自旋閥類型的GMR傳感器的測量工具；圖3是本發(fā)明所述的GMR傳感器的特征曲線；圖4是本發(fā)明所述的GMR放大單元的方框圖；圖5是本發(fā)明所述的GMR放大單元的示意圖；圖6是利用本發(fā)明所述的GMR放大單元測量到的結(jié)果曲線；圖7是本發(fā)明所述的包含自旋閥類型的GMR的檢測裝置的剖視圖；圖8是示出了圖7中的檢測裝置的磁場幅度的剖視圖；圖9是圖7中的檢測裝置中所包括的放大單元的方框圖；圖10是使用圖9中的放大單元之前所測量的結(jié)果曲線；圖11是使用圖9中的放大單元之后所測量的結(jié)果曲線；以及圖12是本發(fā)明所述的包括放大單元和檢測裝置的診斷裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的配置和操作。(第一實(shí)施例)下面將參考圖1到圖6描述本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例。生物傳感器是這樣一種元件，它通過將生物相互作用和認(rèn)知反應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號或光信號能夠選擇性檢測要分析的靶物質(zhì)，而該電信號或光信號由與能夠識別特殊物質(zhì)的生物對象相連的電或光換能器(transducer)產(chǎn)生。巨磁阻(GMR)可以用于檢測靶物質(zhì)。多個(gè)包括GMR的GMR傳感器、開關(guān)元件和磁性元件被置于生物傳感器內(nèi)。該生物傳感器感測依賴于靶物質(zhì)成分的磁化率，以分析所述靶物質(zhì)的電成分。GMR傳感器可以是自旋閥類型。圖1描述了自旋閥類型GMR裝置的工作。如圖1 所示，該GMR傳感器包括第一鐵磁層、第二鐵磁層、和被設(shè)置在所述第一鐵磁層與所述第二鐵磁層之間的第三非磁性層。如果所述第一鐵磁層具有固定的極性，第二鐵磁層具有可變的極性，而非磁性金屬層，當(dāng)所述第一和第二鐵磁層的極性彼此相同(即平行)時(shí)，只在特定方向自旋對齊的電子能夠穿過導(dǎo)電材料。就是說，根據(jù)所述第一和第二鐵磁層的極性，在所述傳感器中有電阻或電勢的差。該電阻或電勢的差能夠被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。當(dāng)所述第一和第二鐵磁層之間的居間層由金屬制成時(shí)，所述傳感器被稱作GMR傳感器。圖2是使用圖1中的自旋閥類型的GMR傳感器的測量工具。如圖所示，所述測量工具至少包括用于生物傳感器的自旋閥類型的GMR傳感器， 該傳感器配置有電極圖形。該測量工具中的GMR傳感器可以具有0. 3mm、0. 5mm、l. 0mm、 0.25mm、1.0mm或1.5mm的規(guī)格。所述GMR可以具有3-150高斯的飽和場，以及具有 0. 9-18mV/V-0e 的靈敏度。所述GMR傳感器的接口使用惠斯通電橋接收5V作為電源，并且使用能夠感測證歐姆的感測元件。圖3是本發(fā)明所述的GMR傳感器的特征曲線。如圖3所示，所述GMR傳感器的磁場曲線相對于零區(qū)域(zero area)對稱，磁場的方向沒有被檢測到。所述GMR傳感器的磁阻響應(yīng)正的或負(fù)的磁場下降了幾乎相同的數(shù)量。 圖4和圖5中的GMR放大工作裝置獲取具有圖3所示曲線特性的GMR傳感器所檢測到的信號，以抽取正確的值。如圖4所示，GMR放大工作裝置110包括第一上拉下拉單元112、第一增益變換單元114、儀器放大單元116、參考變換單元118、第二放大單元120、第二增益變換單元122、低通濾波單元1 和第三放大單元126。圖5中所指的“S-”是負(fù)的電源電壓，圖5中所指的 “S+”是正的電源電壓，圖5中所指的“0-”是負(fù)的GMR信號，圖5中所指的“0+”是正的GMR信號。這里，所述上拉下拉單元是指上拉電路或下拉電路。所述上拉電路執(zhí)行將輸入信號上拉的操作，而下拉電路執(zhí)行將輸入信號下拉的操作。所述上拉電路能夠通過上拉所述輸入信號去掉所述輸入信號中的噪聲，而所述下拉電路能夠通過下拉所述輸入信號去掉所述輸入信號中的噪聲。在下文中，“上拉下拉”是指上拉或下拉。上拉下拉單元112包括上拉正GMR信號的第一上拉下拉單元和下拉負(fù)GMR信號的第二上拉下拉單元。上拉下拉單元112使所述負(fù)GMR信號和所述正GMR信號的噪聲衰減， 并保持參考電壓。所述上拉單元包括串聯(lián)的第一電阻器Rl和第二電阻器R2、以及與所述電阻器Rl 和R2并聯(lián)的第一電容器Cl。所述下拉單元包括串聯(lián)的第三電阻器R3和第四電阻器R4、以及與所述電阻器R3和R4連接的第二電容器C2。所述第一上拉下拉單元將所述GMR傳感器所提供的正GMR信號0+上拉下拉，從而將其送到儀器放大單元116的正輸入端子。所述第二上拉下拉單元將所述GMR傳感器所提供的負(fù)GMR信號0_上拉下拉，從而將其送到儀器放大單元116的負(fù)輸入端子。第一增益變換單元114將所述負(fù)GMR信號0_和正GMR信號0+的增益放大幾十或上百倍。第一增益變換單元114包括電阻器R5和電阻器R6。電阻器R5和電阻器R6的電阻取決于儀器放大單元116的特性。儀器放大單元116放大所述第一和第二上拉下拉單元所提供的正GMR信號0+和負(fù)GMR信號0-之間的差電壓。儀器放大單元116的正輸入端子與所述第一上拉下拉單元連接，儀器放大單元116的負(fù)輸入端子與所述第二上拉下拉單元連接。儀器放大單元116與第一增益變換單元114、參考變換單元118和第二放大單元120連接。儀器放大單元116由工作范圍為5001ΛΖ的低功率運(yùn)算放大器配置。根據(jù)第一增益變換單元114中所包括的電阻器R5和R6的電阻，儀器放大單元116可以具有增益。參考變換單元118提供具有預(yù)定范圍的參考電壓，該電壓有助于儀器放大單元 116放大第一放大后的GMR信號。所述第四放大單元(未示出)可以連接在參考變換單元 118和儀器放大單元116之間。所述第四放大單元可以將所述第一放大后的GMR信號保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，并可作為使所述參考電壓中的噪聲衰減的緩沖單元。參考變換單元118產(chǎn)生對應(yīng)預(yù)定范圍的參考電壓，該參考電壓是根據(jù)儀器放大單元116的增益變化檢測儀器放大單元116的輸出信號所需要的。由于參考變換單元118使用在預(yù)定電壓下工作的模擬驅(qū)動電路，參考變換單元118包括電阻器R7和電阻器R8，這些電阻器根據(jù)所引起的噪聲或所述預(yù)定電壓的大小可以為幾十歐姆或幾千歐姆。第二放大單元120將儀器放大單元116所提供的第一放大GMR信號放大以產(chǎn)生第二放大GMR信號。第二放大單元120與儀器放大單元116相連。第二放大單元120與第二增益變換單元122和低通濾波單元IM相連。第二放大單元120可以由工作范圍為5001ΛΖ的低功率運(yùn)算放大器配置。根據(jù)第二增益變換單元122中所包括的電阻器R9和RlO的電阻，第二放大單元120可以具有增益。第二增益變換單元122將輸入到第二放大單元120中的第一 GMR信號的增益放大幾十或上百倍。第二增益變換單元122包括電阻器R9和電阻器R10。電阻器R9和電阻器 RlO的電阻取決于第二放大單元120的特性。低通濾波單元IM將第二放大單元120所提供的第二放大GMR信號的噪聲去掉。 低通濾波單元1 包括第五放大單元、電阻器R13、電阻器R14、電容器C15和電容器C16。第三放大單元1 將低通濾波單元IM所提供的第二放大GMR信號放大以產(chǎn)生第三放大GMR信號。第三放大單元1 與低通濾波單元IM連接。第三放大單元1 可以由工作范圍為500khz的低功率運(yùn)算放大器配置。第三上拉下拉單元130可以被設(shè)置在第三放大單元1 和低通濾波單元IM之間，以上拉下拉第二放大GMR信號。第三上拉下拉單元130包括串聯(lián)的電阻器R19和電阻器R20、以及與電阻器R19和R20并聯(lián)的電容器C4。第三上拉下拉單元130將低通濾波單元IM所提供的第二放大GMR信號上拉下拉，以將其提供給第三放大單元126?？梢耘c第三增益變換單元134連接的第三放大單元1 將輸入到第二放大單元 120中的第三GMR信號的增益放大幾十或上百倍。第三增益變換單元134包括電阻器R21 和電阻器R22。第三增益變換單元134可以與參考轉(zhuǎn)換單元136連接以接收參考轉(zhuǎn)換單元 136所提供的具有預(yù)定范圍的參考電壓。圖6是用本發(fā)明所述的GMR放大單元所測量到的結(jié)果曲線。如果將上述GMR放大工作裝置110用于GMR傳感器中，那么能夠檢測到具有所述GMR信號的磁性顆粒，并且能夠檢測到圖6中所示的清楚的峰值信號。(第二實(shí)施例)在下文中，將參考圖7到圖12描述本發(fā)明所述的第二示例性實(shí)施例。圖7是本發(fā)明所述的包括自旋閥類型的GMR的檢測裝置的剖視圖。
參看圖7中的自旋閥類型的GMR裝置，GMR裝置是一種利用由磁阻傳感器和診斷工具(盒)上的磁力所引起的磁效應(yīng)的檢測裝置。就是說，所述檢測裝置中的磁阻傳感器根據(jù)所述磁場的幅度變化檢測涂覆磁性原料的生物物質(zhì)的磁化變化，即磁信號。所述GMR裝置包括用于固定靶生物物質(zhì)的固定單元520、用于向所述靶生物物質(zhì)提供磁力的磁提供單元511和512以及磁阻傳感器530。首先，靶生物物質(zhì)被安裝在固定單元520上，并且磁提供單元511和512向靶生物物質(zhì)提供磁力。然后，磁阻傳感器530感測與磁性原料(磁性顆粒)結(jié)合的生物物質(zhì)的磁信號，并分析該磁信號。磁提供單元511和512向磁阻傳感器530的至少一個(gè)方向(例如，磁阻傳感器530 的第一方向和第二方向)提供磁力。磁提供單元511和512包括用于向所述第一方向(即，磁阻傳感器530的水平方向)提供磁力的第一提供單元，以及用于向所述第二方向(即，磁阻傳感器530的垂直方向)提供磁力的第二提供單元。這里，磁阻傳感器530的所述水平方向和垂直方向不意味著與磁阻傳感器530成90°角，而是可以相對于所述磁力的入射角有預(yù)定的范圍。磁阻傳感器530可以是從包含常磁阻(Ortrinary Magnetoresistance, OMR) 傳感器、各向異性磁阻(Anisotropic Magnetoresistance, AMR)傳感器、巨磁阻(Giant Magnetoresistance, GMR)J^iIPl (Colossal Magnetoresistance, CMR)
隧穿磁阻(Tunnelling Magnetoresistance,TMR)傳感器、磁隧穿結(jié)(Magnetic Tunneling Junction, MTJ)傳感器的組中選擇出來的一種傳感器。由于所述檢測裝置包括能夠向磁阻傳感器530的至少一個(gè)方向提供磁力的磁提供單元511和512，參看圖8，作用在被涂覆生物物質(zhì)的顆粒上的磁力的幅度為向磁阻傳感器530的垂直方向提供的第一磁力和向磁阻傳感器530的水平方向提供的第二磁力之和。 因此，如果所述生物物質(zhì)的磁化力增大，那么，磁阻傳感器530的靈敏度就可以增大。圖9 中的放大工作單元640用于正確地檢測磁信號。圖9中的放大工作單元640實(shí)施信號處理，由于通過向磁阻傳感器的至少一個(gè)方向提供具有預(yù)定方向和預(yù)定強(qiáng)度的磁力從而使生物物質(zhì)的磁化值增大，靈敏度提高。在提供磁力并確定了該磁力的幅度之后，檢測涂覆磁性顆粒的生物物質(zhì)所產(chǎn)生的信號。在提供所述磁力的同時(shí)，所述信號被累積起來，并且放大工作單元640能夠利用所述累積的信號正確地感測生物物質(zhì)。就是說，放大工作單元640能夠通過去除與所述累積信號相對應(yīng)的虛擬值(dummy value)來正確地感測生物物質(zhì)。放大工作單元640首先將檢測單元所檢測到的微小信號放大，然后在磁力被提供時(shí)檢測磁信號。放大工作單元640包括第一到第四放大單元M2、M4、546和552、低通濾波器548和554、信號檢測單元550。在圖9中，盡管放大工作單元640包括四個(gè)放大單元和兩個(gè)低通濾波器，但放大工作單元640可以包含得比四個(gè)放大單元和兩個(gè)低通濾波器更多。第一放大單元542對所述檢測裝置所檢測的磁信號進(jìn)行放大以產(chǎn)生第一磁放大信號。第二放大單元544對所述第一磁放大信號進(jìn)行放大以產(chǎn)生第二磁放大信號。第三放大單元546對所述第二磁放大信號進(jìn)行放大以產(chǎn)生第三磁放大信號。第一低通濾波器548去掉第三放大單元546所提供的第三磁放大信號的噪聲。
信號檢測單元550從通過第一低通濾波器548去掉了噪聲的第三磁放大信號中抽取原始成分。這里，至少一個(gè)信號檢測單元被設(shè)置在所述多個(gè)放大單元之間。信號檢測單元550利用電容器C和偏置電壓Vref來正確地檢測所述生物物質(zhì)的濃度。信號檢測單元550利用電容器C和偏置電壓Vref去掉所述積累的信號。在下文中，對不使用和使用信號檢測單元550這兩種情形進(jìn)行了說明。圖10是在使用圖9中的放大單元之前所測量到的結(jié)果曲線。圖11是使用了圖9 中的放大單元之后所測量到的結(jié)果曲線。隨著時(shí)間的過去，表示所述生物物質(zhì)濃度的所述積累信號朝著圖10中的箭頭方向增加。由于該積累信號之故，圖10中的曲線能夠示出通過定量分析所不能容易地識別的結(jié)果。在提供所述磁力的時(shí)候，由于沒有所述積累信號，表示所述生物物質(zhì)的原始信號不能被容易地檢測到。信號檢測單元550中的電容器C和偏置電壓Vref的作用為，使所述放大單元不發(fā)生飽和。詳細(xì)地說，當(dāng)與所述生物物質(zhì)相結(jié)合的磁性原料信號暴露在外部的DC磁場之下時(shí)，由于轉(zhuǎn)換信號和所述磁性原料信號中的DC分量之故，積累起了信號。所積累的信號的數(shù)量變得較大，并且如果所積累信號的數(shù)量接近工作電壓，那么所述放大單元就發(fā)生飽和， 然后該放大單元就不能檢測信號。通過電容器C去掉DC分量，在檢測到積累信號之后，通過電容器C和時(shí)間常數(shù)1/RC去掉該積累信號，使得所述放大單元不發(fā)生飽和。因此，由于電容器C和偏置電壓Vref之故，所述放大單元能夠連續(xù)地檢測信號。第四放大單元552對通過第一低通濾波器548和第三放大單元546濾波及量化的所述第三磁放大信號進(jìn)行放大，以產(chǎn)生第四磁放大信號。第二低通濾波器5M去掉第四磁放大信號中的噪聲。盡管在圖9中有兩個(gè)低通濾波器，但每個(gè)低通濾波器可以與在另一個(gè)實(shí)施例中的放大工作單元中設(shè)置的每個(gè)放大單元對應(yīng)。圖12是本發(fā)明所述的包括放大單元和檢測裝置的診斷裝置的方框圖。檢測裝置100包括含有生物物質(zhì)的膜工具(membrane Kit)、磁場提供單元、掃描器和磁阻傳感器。所述磁場提供單元提供用于磁化所述生物物質(zhì)的方向和大小可以調(diào)節(jié)的磁力。所述磁阻傳感器能夠檢測所產(chǎn)生的磁信號。放大單元540對檢測單元500所產(chǎn)生的微小信號進(jìn)行放大，并在磁場被提供時(shí)檢測磁信號。放大單元540對信號轉(zhuǎn)換單元160和信號顯示單元170所處理的磁信號進(jìn)行放大和濾波。放大單元540包括第一到第四放大單元M2、M4、546和552、第一和第二低通濾波器548和554、以及信號檢測控制單元550。第一到第四放大單元M2、M4、546和552用于放大信號，而第一和第二低通濾波器548和5M用于去掉信號中的噪聲。信號檢測控制單元550能夠在磁力被提供時(shí)檢測磁信號。信號轉(zhuǎn)換單元160利用計(jì)算機(jī)對放大后的磁信號進(jìn)行數(shù)字化，以獲得與所述放大后的磁信號相對應(yīng)的波形和測量值。信號轉(zhuǎn)換單元160包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器162、微處理器164、接口單元166以及系統(tǒng)處理器168。信號顯示單元170顯示由信號轉(zhuǎn)換單元160數(shù)字化了的放大后的磁信號，作為獨(dú)立型波形和測量值。信號顯示單元170包括時(shí)鐘信號產(chǎn)生單元172、存儲器174、系統(tǒng)處理單元176、存儲器FIFO 178、D/A (數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換單元、第一處理放大器和第二處理放大器。這里，所述獨(dú)立型信號是指與磁性原料結(jié)合的生物物質(zhì)的數(shù)量所對應(yīng)的波形和定量值， 并且使用者能夠利用所述獨(dú)立型信號容易地識別靶生物物質(zhì)的狀態(tài)。
對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以在本發(fā)明中做出各種變型和改動。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的變型和改動，只要它們落在所附權(quán)利要求書及其等同物的范圍之內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種放大單元，包括上拉下拉單元，對GMR傳感器所提供的正GMR信號和負(fù)GMR信號進(jìn)行上拉或下拉； GMR放大單元，包括多個(gè)放大單元，該多個(gè)放大單元根據(jù)所述GMR傳感器的特性對所述正GMR信號和負(fù)GMR信號之差進(jìn)行放大，從而產(chǎn)生所述GMR信號； 低通濾波器，使所述GMR信號中的噪聲衰減；參考轉(zhuǎn)換單元，產(chǎn)生用于產(chǎn)生GMR信號的具有預(yù)定范圍的參考電壓；以及增益轉(zhuǎn)換單元，將輸入所述多個(gè)放大單元中的所述GMR信號放大幾十或上百倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大單元，其中，所述上拉下拉單元包括第一上拉下拉單元，上拉或下拉所述正GMR信號，其中，所述第一上拉下拉單元包括串聯(lián)的第一電阻器和第二電阻器以及與所述第一和所述第二電阻器并聯(lián)的第一電容器；以及第二上拉下拉單元，上拉或下拉所述負(fù)GMR信號，其中，所述第二上拉下拉單元包括串聯(lián)的第三電阻器和第四電阻器以及與所述第三和所述第四電阻器并聯(lián)的第二電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大單元，其中，所述GMR放大單元包括儀器放大單元，通過對所述正GMR信號和負(fù)GMR信號之間的差電壓進(jìn)行放大來產(chǎn)生第一 GMR信號；第一放大單元，對所述第一 GMR信號進(jìn)行放大，以產(chǎn)生第二 GMR信號；以及第二放大單元，對所述第二 GMR信號進(jìn)行放大，以產(chǎn)生第三GMR信號
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大單元，其中，所述增益轉(zhuǎn)換單元包括至少一個(gè)電阻器， 該電阻器的電阻取決于所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元的特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大單元，其中，所述參考轉(zhuǎn)換單元包括至少一個(gè)電阻器，該電阻器具有介于幾十歐姆和幾千歐姆之間的預(yù)定電阻值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大單元，其中，所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元包括低功率運(yùn)算放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放大單元，其中，所述儀器放大單元、所述第一放大單元以及所述第二放大單元還包括放大器，以使所述放大的GMR信號保持在預(yù)定范圍內(nèi)，以起到緩沖單元的作用。
8.一種診斷裝置，包括檢測單元，檢測與磁性原料結(jié)合的靶生物物質(zhì)的磁信號； 放大單元，在磁力被提供的時(shí)候放大所述磁信號； 信號轉(zhuǎn)換單元，通過數(shù)字化所述磁信號獲得信號波形和測量值；以及信號顯示單元，顯示所述數(shù)字化的磁信號，作為獨(dú)立型值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，其中，所述獨(dú)立型值包括與磁性原料相結(jié)合的所述靶生物物質(zhì)的數(shù)量所對應(yīng)的波形和定量值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，其中，所述檢測單元包括磁阻傳感器，感測與所述磁性原料相結(jié)合的所述靶生物物質(zhì)的磁性顆粒；以及磁力提供單元，向所述磁阻傳感器的至少一個(gè)方向提供所述磁力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的診斷裝置，其中，所述磁力提供單元包括 第一提供單元，向所述磁阻傳感器的水平方向提供所述磁力；以及第二提供單元，向所述磁阻傳感器的垂直方向提供所述磁力。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的診斷裝置，其中，所述放大單元包括 多個(gè)放大器，放大所述磁信號；至少一個(gè)低通濾波單元，去掉所述磁信號的噪聲；以及信號檢測單元，被設(shè)置在所述多個(gè)放大器之間，并在所述磁力被提供的時(shí)候檢測所述磁信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的診斷裝置，其中，所述信號檢測單元利用電容器和偏置電壓來去掉由所述磁信號和所述磁力所積累的虛擬值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放大單元，其包括上拉下拉單元，對GMR傳感器所提供的正GMR信號和負(fù)GMR信號進(jìn)行上拉或下拉；GMR放大單元，包括多個(gè)放大單元，該多個(gè)放大單元根據(jù)所述GMR傳感器對所述獨(dú)立型信號和負(fù)GMR信號之差進(jìn)行放大從而產(chǎn)生所述GMR信號；低通濾波器，使所述GMR信號中的噪聲衰減；參考轉(zhuǎn)換單元，產(chǎn)生用于產(chǎn)生GMR信號的具有預(yù)定范圍的參考電壓；以及增益轉(zhuǎn)換單元，將輸入所述多個(gè)放大單元中的所述GMR信號放大幾十或上百倍。
文檔編號A61B5/05GK102356545SQ201080012572
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者姜文淑, 崔萬休, 李忠完, 梁智惠, 金廷律, 金英默 申請人:Lg伊諾特有限公司