用于检测磁粒子的传感器制造技术

公开了一种用于测量通量密度的磁传感器。该传感器包括至少一个穿隧磁阻器、支持电路、以及用于输出来自穿隧磁阻器的信号的输出。在另一个方面，还提供了一种包括至少一个磁传感器的传感器探头。还描述了磁探头系统，该磁探头系统包括探头传感器和处理电路。还描述了处理来自磁传感器的输出信号的方法。在一个应用中，所述系统和方法允许当将包含磁粒子的磁示踪物注射入患者时检测占有少量磁粒子的组织，诸如淋巴结，并且可以被用于识别可能受某些形式的癌症影响的此种组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权本申请要求2014年1月31日提交的标题为“用于检测磁粒子的传感器(SensorforDetectionofMagneticParticles)”的澳大利亚临时专利申请No.2014900294的优先权，该申请的内容整个地通过引用并入。
本申请涉及磁粒子的检测，在一个特定实施例中，涉及身体中的磁粒子的检测。
技术介绍
在许多医学应用中，能够检测或追踪身体的某些组成部分的位置是有用的，从该位置可以推导与患者的状态或健康相关的信息。一种方法包括将其方位能够从身体外部检测的示踪物元素注射到身体中。示踪物元素的位置和移动提供有用的信息。在一些应用中，示踪物是当从外部源探询时给感兴趣的组织上色的染料。在一些其他的应用中，示踪物元素是其存在可以通过对同位素发射的辐射的检测来进行检测的放射性同位素。此种同位素的一个例子是氟脱氧葡萄糖。在使用中，同位素被注射入患者，并且被允许如本领域技术人员将理解的那样集中到感兴趣的组织中。在容许的时间段之后，示踪物的位置被检测，提供关于示踪物集中到的组织的信息。现有技术中的许多技术的缺点包括放射性元素的使用和/或对于大型的昂贵的检测设备的需要。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种用于测量通量密度的磁传感器，该磁传感器包括：至少一个隧穿磁阻器；支持电路；以及至少一个输出，其用于输出与所述至少一个隧穿磁阻器的电阻成比例的输出信号。根据第二方面，提供了一种用于检测磁粒子的传感器探头，该传感器探头包括：根据第一方面的至少一个磁传感器，其用于感测周围磁场中的波动；电磁体，其支持所述至少一个磁传感器；以及信号输出器输入，其用于从信号发生器接收信号，所述信号用于在电磁体中产生电流，从而产生形成周围磁场的至少一部分的传感器探头磁场。根据第三方面，提供了一种磁探头系统，该磁探头系统包括：根据第二方面的传感器探头；信号发生器，其用于产生用于输入到传感器探头的信号发生器输入的信号；以及信号处理器，其用于接收输出信号，并且提供磁粒子的存在的指示。根据第四方面，提供了一种处理从根据第三方面的磁探头系统的输出接收的信号的方法，该方法包括：从磁传感器的输出接收所述信号；从所述信号滤除低频分量以提供滤波信号；使滤波信号偏置以提供偏置信号；对偏置信号进行整流以提供整流偏置信号；以及将整流偏置信号与阈值进行比较。根据第五方面，提供了一种使用根据第三方面的磁探头系统检测磁粒子的存在的方法，该方法包括：产生使电磁体感应磁场的信号；对从磁传感器的输出接收的输出信号进行处理；并且如果整流偏置信号满足或超过阈值，则指示存在磁粒子。附图说明将参照附图来描述实施例，在附图中：图1A——示出根据一个实施例的具有一个磁阻器的磁传感器；图1B——示出根据另一个实施例的具有一个磁阻器的磁传感器；图1C——示出根据另一个实施例的具有一个磁阻器的磁传感器；图1D——示出根据另一个实施例的具有一个磁阻器的磁传感器；图2——示出根据一个实施例的具有两个磁阻器的磁传感器；图3——示出根据一个实施例的具有四个磁阻器的磁传感器；图4A——示出具有四个磁阻器和支持电路的磁传感器的一个实施例；图4B——示出具有四个磁阻器和支持电路的磁传感器的另一个实施例；图5——示出传感器探头的一个实施例；图6——示出传感器探头的另一个实施例；图7A——示出磁芯的一个实施例；图7B——示出磁芯的另一个实施例；图7C——示出磁芯的另一个实施例；图7D——示出磁芯的另一个实施例；图8——示出对于不同磁芯形状的通量密度对距离的曲线图；图9A——示出电磁体产生的电磁场的示例波形；图9B——示出磁粒子响应于暴露于图9A的电磁场而产生的磁场的波形；图9C——示出磁传感器测量的磁场的波形；图10——示出处理磁传感器测量的信号的方法的一个实施例的流程图；图11A——示出根据一个实施例的用于处理磁传感器测量的信号的布置的示意图；图11B——示出根据另一个实施例的用于处理磁传感器测量的信号的布置的示意图；图12A——示出信号处理器的一个实施例的电路示意图；图12B——示出图12A的电路的PCB布局；图13——示出用于连接到传感器探头的主单元；图14A——示出包括传感器探头和主单元的磁探头系统的一个实施例；图14B——示出包括传感器探头和主单元的磁探头系统的另一个实施例，传感器探头包含信号处理器，主单元包含信号发生器；图14C——示出包括传感器探头和主单元的磁探头系统的另一个实施例，传感器探头包含信号发生器，主单元包含信号处理器；图14D——示出仅包括传感器探头的磁探头系统的另一个实施例，传感器探头包含信号发生器和信号处理器；图15——示出传感器探头中的信噪比对进入电磁体的电流的曲线图；图16——示出传感器探头对实验中的每个切除结节测量的信号中的最大变化；图17——示出对另一个实验中的12个切除结节中的每个的探头信号的曲线图；图18——示出输出信号和结节离探头尖端的距离之间的关系；图19——示出测量一个磁纳米粒子量范围的输出信号的曲线图；图20——示出关于磁控探头的横向灵敏度曲线；图21——是探头的另一个实施例的示意图；图22A——是2传感器偏置设计的另一个实施例的示意图；图22B——是4传感器偏置设计的另一个实施例的示意图；图23A——是示出具有参照图2和3描述的传感器布置的探头的实施例的操作原理的示图；图23B——是示出具有图22B的偏置传感器布置的探头的操作原理的示图；图24——是探头系统的另一个实施例的电路示意图；以及图25——示出被封装在连接有探头的金属壳体中的所述系统的实施例。具体实施方式现在参照图1，示出了根据一个方面的用于测量通量密度的磁传感器100。磁传感器100包括至少一个磁阻器10。在一个实施例中，磁阻器10是自旋隧穿结(STJ)器件。在另一个实施例中，磁阻器10是磁隧穿结(MTJ)器件。在一个实施例中，磁阻器10具有大于50％的磁阻。磁传感器100还包括如下面将更详细地描述的为磁阻器10提供支持电路的电路20。还设有输出表示磁阻器的性质变化的信号的输出30。在一个实施例中，如图1A所示，磁传感器100包括一个磁阻器10与电路20，电路20包括单个固定电阻器22。输出30设在磁阻器10和电路20之间的结点处。在另一个实施例中，如图1B所示，磁传感器100包括一个磁阻器10与电路20，电路20包括电流源23。在该实施例中，输出30由V+结点30a和V-结点30b之间的磁阻器10上的电位差提供。在另一个实施例中，如图1C所示，磁传感器100包括一个磁阻器10与电路20，电路20包括电流源23。在该实施例中，输出30由V+结点30a和V-结点30b之间的磁阻器10上的电位差提供。在另一个实施例中，磁传感器100包括一个磁阻器10与电路20，电路20包括三个值已知的固定电阻器22。如图1D所示，所有的电阻器10、22都被布置为四分之一有源元素惠斯登电桥40。在该实施例中，输出30由所示的V+结点30a和V-结点30b提供。在另一个实施例中，如图2所示，磁传感器100包括两个磁阻器10、电路20以及输出30，电路20包括两个值已知的固定电阻器22，输出30由V+结点30a和V-结点30b提供。磁传感器100可以包括若干个磁阻器，包括1个、2个、3个、4个、5个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量通量密度的磁传感器，包括：至少一个隧穿磁阻器、支持电路、以及至少一个输出，所述输出用于输出与所述至少一个隧穿磁阻器的电阻成比例的输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 AU 20149002941.一种用于测量通量密度的磁传感器，包括：至少一个隧穿磁阻器、支持电路、以及至少一个输出，所述输出用于输出与所述至少一个隧穿磁阻器的电阻成比例的输出信号。2.根据权利要求1所述的磁传感器，包括两个隧穿磁阻器。3.根据权利要求2所述的磁传感器，包括三个隧穿磁阻器。4.根据权利要求3所述的磁传感器，包括四个隧穿磁阻器。5.根据权利要求1至4中的任何一个所述的磁传感器，包括惠斯登电桥。6.根据权利要求5所述的磁传感器，其中，所述惠斯登电桥包括形成第一支线和第二支线的四个隧穿磁阻器，每个支线中有所述隧穿磁阻器中的两个。7.根据权利要求6所述的磁传感器，其中，第一隧穿磁阻器的第一端连接到供电电压，所述第一隧穿磁阻器的第二端连接到第一结点；第二隧穿磁阻器的第一端连接到所述第一结点，所述第二隧穿磁阻器的第二端连接到电地连接，所述第一隧穿磁阻器和所述第二隧穿磁阻器形成所述第一支线；第三磁阻器的第一端连接到所述供电电压，所述第三磁阻器的第二端连接到第二结点；第四隧穿磁阻器的第一端连接到所述第二结点，所述第四隧穿磁阻器的第二端连接到所述电地连接，所述第三隧穿磁阻器和所述第四隧穿磁阻器形成所述第二支线。8.根据权利要求7所述的磁传感器，其中，所述输出由所述第一结点和所述第二结点之间的电位差提供。9.根据权利要求1至8中的任何一个所述的磁传感器，其中，所述隧穿磁阻器是自旋隧穿磁阻器。10.根据权利要求1至8中的任何一个所述的磁传感器，其中，所述隧穿磁阻器是磁隧穿磁阻器。11.一种用于检测磁粒子的传感器探头，所述传感器探头包括：至少一个根据权利要求1至10中的任何一个所述的磁传感器，所述磁传感器用于感测周围磁场中的波动；电磁体，所述电磁体支持所述至少一个磁传感器；以及信号发生器输入，所述信号发生器输入用于从信号发生器接收信号，所述信号用于在所述电磁体中产生电流，从而产生形成周围磁场的...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾丹·马克·弗朗西斯·卡曾斯，本杰明·蒂埃里，A·布鲁斯·韦丁，丹尼尔·福雷罗·莫拉莱斯，
申请(专利权)人：南澳大利亚大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU