用磁传感器进行物质检测的方法和系统与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月9日提交的标题为“methodandsystemforsubstancedetectionwithamagneticsensor”的美国临时专利申请no.61/996,965的优先权，以及美国非临时专利申请no.14/2015年6月15日提交的标题为“methodandsystemforsubstancedetectionwithamagneticsensor”的美国专利申请no.10/738,991的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

1.技术领域

本教导涉及用于物质检测的方法，系统和程序设计。特别地，本教导涉及用于利用磁传感器检测物质的方法，系统和程序设计。

2.背景技术的讨论

工业的快速发展导致人们生活环境中的污染越来越多。化合物或离子形式的重金属是最近受到关注的污染物，因为它们是高毒性的并且可对生命系统具有致死作用。检测和监测它们在水，土壤和生物物种中的存在是可取的，并且是世界各地法律所要求的。

用于检测重金属的大多数现有技术是昂贵，耗时的或在大型设备中实现的，使得它们难以用于场检测。用于检测金属离子的常规传感器包括荧光，比色和电化学传感器，由于显着的基体效应，每个传感器可能具有差的性能，即，样品中的基质(除金属离子之外的所有成分)可严重影响精度的检测结果。关于使用磁性传感器的金属离子检测的一些最近的工作仅公开了使用加信号法检测金属离子，其中离子浓度与由于一些化学或生化反应引起的信号增加成比例。但是加性信号法需要长时间的反应，因此离子检测完成；因此不适合现场使用。

因此，需要提供一种用于使用磁传感器的金属离子检测的改进的解决方案，以避免上述缺点。

技术实现要素：

本教导涉及用于物质检测的方法，系统和程序设计。特别地，本教导涉及用于利用磁传感器检测物质的方法，系统和程序设计。

在一个示例中，提出了一种在具有至少一个处理器和存储器的机器上实现的用于创建设备的方法。该装置可以是信号读取装置或感测装置。具有一个或多个层的磁性传感器形成在基座上，用于感测由存在于磁性传感器附近的磁性颗粒产生的磁场。第一组股线中的每一个的第一端相对于磁性传感器固定。磁性颗粒连接到第一组丝束的每一个的第二端，使得当含有物质的材料与基体接触时，物质使得第一组丝束中的至少一些断裂，导致附着到所述第一组股线中的至少一些的每个的第二端的磁性颗粒不再靠近所述磁性传感器。

在另一个示例中，提出了一种在具有至少一个处理器和存储器的机器上实现的用于检测材料中的物质的水平的方法。经由包括磁传感器的装置检测第一水平的磁场。磁传感器被配置用于感测由存在于磁传感器附近的磁性粒子产生的磁场。该装置包括第一组股线，每个股线具有相对于磁性传感器先前固定的第一端和附接到磁性颗粒的第二端。将材料的样品沉积到装置的基底上，由于物质的存在，使得第一组股线中的至少一些断裂，使得附着到每一个的第二端的磁性粒子第一组股线中的至少一些不再靠近磁性传感器。通过该装置检测第二级磁场。基于磁场的第一和第二水平确定存在于材料的样本中的物质的量。

在又一示例中，呈现了一种设备。该装置包括基座，在基座上的磁传感器，第一组股线和一组磁性颗粒。磁性传感器包括用于感测由存在于磁性传感器附近的磁性颗粒产生的磁场的一个或多个层。第一组股线中的每一个具有相对于磁性传感器固定的第一端。该组磁性颗粒中的每一个附接到第一组股线之一的第二端。当含有物质的材料与基底接触时，所述物质使得第一组链中的至少一些断裂，使得附着到第一组链中的至少一些的每一个的第二端的磁性颗粒不再靠近磁性传感器。

在不同的示例中，呈现了具有用于检测材料中的物质的水平的至少一个处理器和存储器的系统。该系统包括装置和物质检测器。该装置包括基座，在基座上的磁传感器，第一组股线和一组磁性颗粒。磁性传感器被配置为用于感测由存在于磁性传感器附近的磁性颗粒产生的磁场。第一组股线中的每一个具有相对于磁性传感器固定的第一端。该组磁性颗粒中的每一个附接到第一组股线之一的第二端。当材料的样品沉积在基底上时，物质使得第一组股线中的至少一些断裂，使得附着到第一组股线中的至少一些的每个的第二端的磁性颗粒是不再靠近磁性传感器。物质检测器包括信号处理器和物质水平估计器。信号处理器被配置为经由装置确定在材料的样本沉积之前的第一水平的磁场和在材料的样本沉积之后的第二水平的磁场。物质水平估计器被配置为基于磁场的第一水平和第二水平确定存在于材料的样本中的物质的量。

其他概念涉及用于物质检测的软件。根据该概念的软件产品包括至少一个非暂时性机器可读介质和由介质承载的信息。由介质携带的信息可以是关于与请求或操作参数相关联的参数的可执行程序代码数据，诸如与用户，请求或社交群组等相关的信息。

在一个示例中，呈现其上记录有用于创建设备的信息的非暂时性机器可读介质。记录的信息在被机器读取时使机器执行以下操作。具有一个或多个层的磁性传感器形成在基座上，用于感测由存在于磁性传感器附近的磁性颗粒产生的磁场。第一组股线中的每一个的第一端相对于磁性传感器固定。磁性颗粒连接到第一组丝束的每一个的第二端，使得当含有物质的材料与基体接触时，物质使得第一组丝束中的至少一些断裂，导致附着到所述第一组股线中的至少一些的每个的第二端的磁性颗粒不再靠近所述磁性传感器。

在另一个示例中，呈现了其上记录有用于检测材料中的物质的水平的信息的非暂时性机器可读介质。记录的信息在被机器读取时使机器执行以下操作。经由包括磁传感器的装置检测第一水平的磁场。磁传感器被配置用于感测由存在于磁传感器附近的磁性粒子产生的磁场。该装置包括第一组股线，每个股线具有相对于磁性传感器先前固定的第一端和附接到磁性颗粒的第二端。将材料的样品沉积到装置的基底上，由于物质的存在，使得第一组股线中的至少一些断裂，使得附着到每一个的第二端的磁性粒子第一组股线中的至少一些不再靠近磁性传感器。通过该装置检测第二级磁场。基于磁场的第一和第二水平确定存在于材料的样本中的物质的量。

附图说明

在示例性实施例方面进一步描述了在此描述的方法，系统和/或编程。参考附图详细描述这些示例性实施例。这些实施例是非限制性示例性实施例，其中在附图的若干视图中，相同的附图标记表示类似的结构，并且其中：

图1(现有技术)描绘了巨磁阻(gmr)传感器的示例性结构和特性；

图2(现有技术)示出了基于加信号法检测金属离子的示例性过程；

图3示出了根据本教导的实施例的基于减信号法检测金属离子的示例性过程；

图4示出了根据本教导的实施例的用于创建用于物质检测的感测装置的示例性过程；

图5是根据本教导的实施例的用于创建用于物质检测的感测装置的示例性处理的流程图；

图6示出了根据本教导的实施例的感测装置生成器的示例图；

图7是根据本教导的实施例的由感测装置生成器执行的示例性处理的流程图；

图8示出了根据本教导的实施例的感测装置发生器中的分配控制器的示例图；

图9是根据本教导的实施例的由分配控制器执行的示例性处理的流程图；

图10示出了根据本教导的实施例的感测装置生成器中的分配器的示例图；

图11是根据本教导的实施例的由分配器执行的示例性处理的流程图。

图12示出了根据本教导的实施例的基于减信号法来检测样本中的物质的示例性过程。

图13示出了根据本教导的实施例的物质检测器的示例图；

图14是根据本教导的实施例的由物质检测器执行的示例性处理的流程图。

图15示出了根据本教导的实施例的物质检测器中的检测控制器的示例图；

图16是根据本教导的实施例的由检测控制器执行的示例性处理的流程图。

图17示出了根据本教导的实施例的物质检测器中的水平计算器的示例图；

图18是根据本教导的实施例的由级别计算器执行的示例性处理的流程图。

图19示出了根据本教导的实施例的用于检测具有磁性颗粒和一组线的物质的示例性过程。

图20示出根据本教导的实施例的用于在同一设备上使用多个磁传感器的多物质检测的示例性信号改变过程。

图21示出了根据本教导的实施方案的用于检测基于底物和催化性脱氧核糖核酸(dna)链的金属离子的示例性方法。

图22显示了列出待检测的金属离子的实例的表格，其中每个金属离子可以使用相应的催化链(分别为seqidno：1-9，按出现的顺序)和相应的底物链(seqidno：10-15，按外观的顺序)，根据本教导的不同实施方案，在金属离子的行中列出；

图23描绘了可以在其上实现本教导的一般移动设备架构；和

图24描述了可以实现本教导的一般计算机体系结构。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了许多具体细节，以便提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本教导可以在没有这些细节的情况下实施。在其它情况下，已经以相对高级别而没有详细地描述了公知的方法，过程，系统，组件和/或电路，以避免不必要地模糊本教导的方面。

本公开描述了有效和有效物质检测的方法，系统和编程方面。如本文所公开的方法和系统旨在通过提供准确和及时的物质检测来改善用户的物质检测体验。

基于抗体-抗原的检测方法已经用于以高选择性和灵敏性检测分析物，因为抗体和抗原之间的特异性识别关系。尽管重金属离子彼此不具有特异性识别，但是可基于功能性核酸(fna′s)的金属特异性进行金属离子检测。这是因为fna在识别生物物种中可能像抗体一样工作，并且还具有高水平的特异性或选择性。此外，fna还可以作为酶来催化生物组中的生物化学反应，包括核酸，其中fna称为核酸酶(nae′s)。大多数nae需要一些特定的金属离子变成活性的，因此可以用于金属感测或检测。

根据本教导的各种实施方案，已经公开了通过用磁性纳米颗粒标记fna并且经由磁性传感器感测由磁性纳米颗粒产生的磁场来检测重金属离子的方法和装置。gmr传感器。因为几乎所有生物样品和金属离子都是非磁性的，所以基于磁传感器的检测在大多数现场应用中对基质效应是免疫的。另外，可以在同一芯片上形成磁性传感器阵列，使得可以在相同的样品内同时检测具有特异性的多个离子。

此外，本教导中的金属离子检测可以利用减信号法，其中离子浓度与由于化学或生化反应(例如由金属离子催化的dna链的水解反应)的信号还原成比例。与加信号法相比，减信号法需要较少的时间来完成反应，使得当用户没有太多时间等待检测结果时，离子检测更快，并且更适合于现场使用。

另外的新颖特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在研究了以下和附图之后，其部分将对本领域技术人员变得显而易见，或者可以通过实施例的生产或操作来学习。本教导的新颖特征可以通过实践或使用下面讨论的详细示例中阐述的方法，工具和组合的各个方面来实现和获得。

图1(现有技术)描述了gmr传感器的示例性结构和特性。gmr传感器是利用巨磁阻效应的一种类型的磁场传感器：当存在由一个薄非磁性层分开的两个磁性层时，它们的相对磁化方向(平行或反平行)导致不同的电阻状态。如图1所示，gmr传感器包括三个层：包括由包含cu的一个非磁性层113分离的co的两个铁磁层112，114。对应于平行磁化104的电阻小于对应于反平行磁化102的电阻。

为了利用gmr效应，自旋阀结构通常通过固定一层的磁化并使另一层自由旋转来构建。固定层称为参考层，可旋转层称为自由层(freelayer)。参考层可以由反铁磁层(包括ptmn或irmn)直接或间接地通过所谓的saf(合成反铁磁)结构限制。当自旋阀gmr传感器感测到磁场时，自由层将旋转，使得gmr电阻改变。通常，通过gmr结构施加静态偏置电流，从而测量电压变化而不是电阻本身。

电流垂直于平面(cpp)的制备gmr传感器可以包括底部接触沉积，gmr堆积沉积，顶部接触沉积和包括光刻，铁研磨和隔离器回填等的传感器结构图案化。平面内电流(cip)gmr传感器可以包括gmr堆栈沉积，顶部接触沉积和包括光刻，铁研磨和隔离器回填等的传感器结构图案化。

图2(现有技术)示出了基于加信号法检测金属离子的示例性过程。在202，第一组股线210附接到芯片上的磁性传感器205。磁传感器205可以感测接近磁传感器205的磁场。在202，因为在其附近没有磁性材料，所以由磁传感器205感测的磁场的信号水平为零或接近于零。

在204，将包括待检测的一种类型的金属离子203的材料样品添加到芯片上。将第二组股线220沉积到芯片上的样品中，使得由于样品中存在金属离子203，第二组股线220中的至少一些可以结合到第一组股线210。

在206处，将磁性粒子230添加到芯片上的样本中，使得结合到第一组股线210的第二组股线220中的每一个附接到变得接近磁性传感器的磁性粒子并且增加了在磁性传感器205附近的磁场的信号水平。因此，样本中的金属离子203的量与磁性传感器205附近的磁性颗粒的量成比例，因此成比例到由磁性传感器205感测的磁场的信号增加。样品中的金属离子203的量可以基于感测的信号增加以及信号增加和金属离子量之间的预定关系来确定。给定添加到芯片上的样品的量，然后可以基于样品中所确定的金属离子203的量来检测样品中的金属离子的水平。

图3示出了根据本教导的实施例的基于减信号法检测金属离子的示例性过程。如图3所示，在302处，第一组股线310已附接到芯片上的磁性传感器305。第一组股线310中的每一个已经结合到第二组股线320中的一个。结合到第一组股线310的第二组股线320中的每一个已经附接到磁性粒子330。例如，第二组股线320中的每一个的第一端被绑定到第一组股线310中的一个，而第二组股线320中的每一个的第二端被附接到磁性粒子330。

因此，在302处，在添加任何金属离子之前，已经存在相对于芯片固定并且在磁性传感器305附近的一组磁性颗粒。磁传感器305可以感测接近磁传感器305的磁场。在302，因为每个线对310和320具有固定在磁传感器305附近的对应的磁颗粒330，所以感测的磁场的信号水平磁性传感器305处于最大水平或固定的大水平。

在304，将包括待检测的一种类型的金属离子303的材料样品添加到芯片上，使得第二组线320中的至少一些可以由于样品中金属离子303的存在而断裂。因此，附接到第二组股线的每个断裂股线的磁性颗粒331不再靠近磁性传感器305，这导致磁性传感器305感测的磁场的信号水平的降低。

因此，样品中的金属离子303的量与移出磁性传感器305附近的磁性粒子的量成比例，并且因此与由磁性传感器感测的磁场的信号减小成比例可以基于感测的信号减小和信号减小与金属离子量之间的预定关系来确定样品中的金属离子303的量。给定添加到芯片上的样品的量，然后可以基于样品中所确定的金属离子303的量来检测样品中的金属离子的水平。

在一个实施方案中，第一组链310包括催化性dna链，第二组链320包括底物dna链。芯片可以是用催化性dna链包被的生物芯片，其中每个dna链与底物dna链结合。每个底物dna链具有相应的磁性颗粒，例如磁性纳米颗粒(mnp)，附着到其末端。底物dna链可以或可以不连接到芯片的表面。在任一情况下，底物dna链和其相应的mnp相对于芯片和磁传感器固定，因为底物dna链与涂覆在芯片上的催化性dna链结合。一旦底物dna链由于一些金属离子的存在而破裂，附着到底物dna链末端的mnp将被移动并从磁传感器流走，尽管mnp在磁传感器附近固定在磁传感器之前金属离子。

根据各种实施例，基于除了涂覆之外的方法，例如基于共价连接，可以将第一组股线310固定在芯片上。共价连接可以通过几个从氧化物或氮化物钝化芯片表面开始的路径实现：(1)使用席夫碱化学与基于硅烷的含nh2分子(aptes或(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、apdes或(3-氨基丙基)(二乙氧基)甲基硅烷、apmes或(3-氨基丙基)(单乙氧基)二甲基硅烷)。(2)基于硅烷的含nh2的分子(aptes、apdes，apmes)，接着磺基-smcc或(磺基琥珀酰亚胺基4-(n-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸酯)；或(3)基于硅烷的peg或聚乙二醇与nhs(n-羟基琥珀酰亚胺酯)官能团。

根据各种实施例，mnp可以由磁性材料制成，例如铁及其合金，钴及其合金，镍及其合金，含铁，钴或镍的氧化物。典型的实例包括feco，feni，feconi，fe2o3，fe3o4，以及fe，co，ni，o，n，c，si等的组合。mnp可以使用各种技术制造，包括化学合成和物理沉积。mnp的尺寸可以在例如3至500nm，典型地为10至80nm的范围内。mnp的大小可有利地与生物分子(例如dna或rna)相当，使得mnp可提供高灵敏度。mnp通常用可以使其水溶性和化学功能的连接体涂覆和标记。它们可以单独涂覆或者其中几个嵌入共享的基质中。在一些实施例中，mnp可以由磁性纳米棒，磁性纳米线等替代。

根据各种实施方案，mnp可以通过共价结合或其他类似的强结合方法连接到第二(核酸)na链320上。连接策略可以包括但不限于：(1)链霉亲和素(或仅仅是抗生物素蛋白)-生物素；(2)-nhs官能化mnp与-nh2官能化第二(核酸)na链结合；(3)-sulfosmcc功能化mnp与-hs功能化第二na链结合；(4)抗体功能化mnp与其相应的抗原/抗体标记的第二na链结合。mnp可以在反应时自由离开芯片表面。

图21示出了根据本教导的实施方案的用于基于底物和催化性dna链检测金属离子的示例性方法。根据该实施方案，核糖核酸(rna)连接的底物链2102与催化性dna链2106结合。底物链2102具有连接到其末端的mnp2108。底物链2102具有rna连接2104，使得一旦包括一些特定金属离子2110的液体样品与链接触，底物链2102可以在rna连接2104处断裂，以引起底物链的片段21032102和连接到片段的mnp2108流走。原因是催化性dna链2106作为酶促进底物链2102的水解裂解，然后将片段释放到液体样品中。但是，除非和直到存在特定金属离子2110以显着增加催化性dna链2106的活性并使水解反应实际上发生，否则水解反应速率是非常缓慢和可忽略的。

对于仔细设计的dna或rna组合，金属离子可以对反应显示高特异性。因此，可以选择性地检测一种类型的金属离子，因为它对精心设计的dna或rna组合是特异性的。图22显示了根据本教导的不同实施方案，列出了待检测的金属离子的实例的表格，其中每种金属离子可以使用相应的催化链和与金属离子列在相同行中的相应底物链检测。催化和底物链各自可以是dna或rna或两者。在一个实施方案中，催化和底物链可以相同，例如，催化和底物链对应于表中的hg2+。本领域技术人员可以理解，本教导中公开的方法和系统可以应用于检测任何物质，包括但不限于金属离子。

根据本教导的各种实施方案，催化链和底物链都可以是dna，即dna/dna偶联。这可以基于不同的方法来实现。对于其中一个催化链与底物链偶联的dna核酶，当催化链通常是dna时，底物链可以是dna或rna。在结构转换dna的情况下，一条链固定在芯片表面(探针链)上，另一条链最初与探针链杂交，并且在与靶金属离子反应时将改变其结构。

在本教导中，当dna固定在异质表面上时，其可以保持其活性。这可能与从dna到芯片表面的距离和dna/rna的长度有关，因为长度影响它们的熔点，其熔点应足够高以使它们在杂交后在室温下稳定。

本教导中的技术的检测的浓度边界在动态范围内，这取决于dna的包被密度以及传感器的灵敏度。通常，传感器可以被设计成检测具有指定动态范围的稀释的样品。该技术的离子检测的较低浓度边界为约1ppb。

对于预加载的dna或rna-mnp复合物，本教导中的技术的检测时间主要取决于两个事项：(1)化学反应时间和(2)mnp离开传感器的速度。在根据本教导的实施例中，化学反应时间通常是几秒至几分钟，而mnp离开的速度也是秒至分钟，因为mnp仅需要移开约200nm。因此，这里使用减信号法的总检测时间可以预期在5分钟内。相反，加信号法需要培育/洗涤1至2小时。

本教导中的系统有利地在水性环境中运行。非水性样品如油或有机物可能影响检测原理，因此需要进行预处理，以便释放游离金属离子用于检测。

图4示出了根据本教导的实施例的用于创建用于物质检测的感测装置的示例性过程。在本教导中，感测装置也可以被称为信号读取装置。在402，获得具有基底443和多个接触焊盘447的芯片。磁传感器445，例如gmr传感器可以形成在基底443上。根据各种实施例，除了gmr之外的磁传感器各向异性磁阻(amr)或隧道巨磁电阻(tgmr)。磁性传感器445在芯片中心，多个接触焊盘447在芯片边缘周围。根据一个实施例，通过用氧化物层或其它非磁性保护层涂覆来保护芯片不受生物样品的影响。

在404，第一组股线450附接到磁性传感器445，例如，通过涂层。在406，第一组股线450中的每一个被束缚到第二组股线460中的一个，例如，通过dna/rna偶联。在408，结合到第一组丝线460的第二组丝线460中的每一个附接到磁性颗粒。例如，第二组链460中的每一个是生物素标记的dna链，其可以通过生物素-链霉亲和素相互作用结合至链霉亲和素标记的mnp。

在410，在基底443上形成反应阱480，例如，通过将通常为聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)的塑料环附接或胶合在基底443上。反应阱480可具有如图4所示的圆形形状。或者在另一示例中具有类似矩形的其他形状。反应阱480可以通过降低液体的蒸发速率来防止液体样品逸出并保持离子浓度恒定。反应阱480还可以将液体样品保持在磁性传感器445周围并远离接触焊盘447.沿着芯片边缘的接触焊盘447可以用于通过印刷电路板(pcb)与一个或多个检测器420电连接pcb)412。

一个或多个检测器420可以在台式计算机420-1，膝上型计算机420-2或手持移动设备420-3上实现，例如，平板电脑或智能电话。pcb412可以通过用于数据收集的电线或引脚连接到芯片。pcb412被配置为用于信号收集，原始数据处理，以及与检测器420通信。检测器420可以经由有线或无线连接和软件(例如通信网络)与pcb412通信。计算机上的程序或手持设备上的应用程序。

图5是根据本教导的实施例的用于创建用于物质检测的感测装置的示例性处理的流程图。从502开始，获得具有磁性传感器和接触焊盘的芯片。在504，相对于芯片表面固定催化链。在506，将基底链沉积到芯片表面上以结合到催化股线。在508，将磁性颗粒沉积到芯片表面上以附接到基底股线。可选地，在510，芯片表面被脱水以准备反应阱形成。任选地在512，在芯片表面上形成反应阱。

图6示出了根据本教导的实施例的感测装置生成器600的示例图。在该示例中的感测装置生成器600包括用户接口602，配置生成器604，分配控制器606，芯片检索器608，磁传感器生成器610，分配器612，脱水器614，阱成型器616和生成报告器618。

在该示例中的用户接口602是用于从用户接收输入并向用户显示信息的接口。例如，用户可以输入用于生成具有一些特定功能的感测装置的请求。在该示例中的配置生成器604生成要根据用户的请求生成的感测设备的配置。在一个示例中，配置生成器604可以经由用户接口602生成并向用户发送问题和/或指令，以便用户输入关于生成感测设备的期望的请求信息，使得可以适当地生成配置。该配置可以包括与可以用于生成感测装置的什么类型的芯片有关的信息，可以沉积什么类型的材料或材料组合用于生成感测装置，以及材料应当如何以及在何处沉积。该配置可以被发送到芯片检索器608和分配控制器606。

根据从配置生成器604接收的配置，本示例中的芯片检索器608从感测设备生成器600中的芯片存储器609检索芯片。芯片存储器609可以存储各种类型的芯片。不同的芯片可以包括不同的材料；并具有不同的形状和/或不同的尺寸。在一个示例中，存储在芯片存储器609中的芯片已经具有围绕其边缘的接触焊盘。在另一示例中，芯片检索器608可以取回没有接触焊盘的芯片，然后在其上形成接触焊盘。

在该示例中的磁性传感器发生器610产生磁性传感器，例如图1所示的gmr传感器。并且将磁传感器形成在由芯片检索器608检索的芯片的基底上。在一个示例中，磁传感器生成器610可以从传感设备生成器600中的材料存储器611检索用于磁传感器生成所需的材料。材料存储器611可以存储各种材料，包括用于磁传感器生成的铁磁和非磁性材料，诸如mnp的磁性颗粒和/或用于沉积到芯片上的生物材料，例如催化股线，基底股线等。在一个实施例中，多个磁性传感器可以形成在同一芯片上，其中每个磁性传感器可以用于检测特定物质。金属离子，通过感测由磁性粒子产生的靠近磁性传感器的磁场。

在该示例中的分配器612获得芯片上的磁传感器并且将材料分配到芯片上。在一个示例中，材料可以是从材料存储器611检索的生物材料。根据本教导的一个实施例，分配器612包括沉积单元，例如沉积单元。一个或多个微阵列，用于在不同的位置和水平上将材料沉积到芯片上。该位置是关于芯片上的目标沉积位置。该级别是关于沉积过程的一个步骤或短语。例如，如图4所示，第一组股线450和第二组股线460以不同的高度404和406沉积到芯片上。

分配器612可以将关于分配器612中的沉积单元的当前位置和水平的信息发送到分配控制器606，并且从分配控制器606接收材料控制信息。材料控制信息包括用于以及在下一时间段中被检索和存放的材料。

在该示例中，分配控制器606从分配器612接收沉积单元的当前位置和水平，从配置生成器604接收配置，并且基于配置和当前位置和水平生成材料控制信息沉积单元。在一个示例中，如果配置用于创建感测装置以检测zn2+2202，如图22所示，并且如果沉积单元刚刚完成沉积一个催化股线2204，则可以产生材料控制信息以通知沉积单元在下一时间段中的下一个位置处再次沉积相同的材料以形成另一个催化股线2204。在另一个示例中，如果配置用于创建感测装置以检测zn2+2202，如图22所示，并且如果沉积单元完成沉积感测装置所需的所有催化股线2204，则可以产生材料控制信息以通知沉积单元沉积新材料以在下一时间段中的下一个位置形成基底股线2206。在一个实施例中，沉积单元可以在移动到另一位置之前在一个位置处沉积所需的所有材料。在另一个实施例中，在分配器612中可以有多个沉积单元，使得它们可以同时协作地沉积不同的材料或在不同的位置。

一旦分配器612完成分配并将材料沉积到芯片上，脱水器614可以在芯片表面上执行脱水，使得反应阱可以通过成型器616在芯片表面上形成。如前所述，反应阱形成是任选的，并且可以防止液体样品逸出并通过降低液体的蒸发速率来保持离子的浓度恒定。本示例中的生成报告器618生成关于感测设备生成的报告，并将报告发送到用户界面602以供用户查看。

图7是根据本教导的实施例由感测装置产生器(例如，图6中的感测装置产生器600)执行的示范性过程的流程图。在702处开始，接收用于产生感测装置的用户请求。在704，生成用于感测装置的配置。在706，基于配置从芯片存储器检索芯片。在708，在芯片上生成并形成磁传感器。

在710，基于配置生成材料控制信息以确定要沉积到芯片上的材料。在712，根据材料控制信息检索材料并将其沉积到芯片表面上。本领域技术人员可以理解，710和712可以迭代地执行，直到所需的所有材料都沉积在芯片表面上。然后任选地在714处将芯片脱水，并且任选地在716处具有在其表面上形成的反应阱。在718，响应于用户请求，生成报告并将其发送给用户关于感测装置创建。可以理解，根据各种实施例，图7中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图7所示的顺序的情况下发生。

图8示出了根据本教导的实施例的感测装置发生器中的分配控制器606的示例性图。分配控制器606可以在图6所示的感测装置产生器600中。该示例中的分配控制器606包括位置控制器802，液位控制器804和材料确定器806。

在该示例中的位置控制器802控制分配器612在下一时间段中用于沉积的下一个位置。可以根据从配置生成器604接收的配置和来自分配器612的指示沉积的当前位置的位置信息来确定下一位置。在该示例中，水平控制器804控制分配器612在下一时间段中的沉积的水平。可以根据从配置生成器604接收的配置和来自分配器612的指示沉积的当前水平的水平信息来确定下一时间段中的水平。在一个实施例中，位置控制器802和水平控制器804可以交换信息以以更有效的方式执行。例如，位置控制器802可以将位置信息传递到水平控制器804，使得水平控制器804可以做出关于是否移动到新水平以在下一时间段中沉积的更好和更快的决定。

在该示例中的材料确定器806确定要在下一时间段中在受控位置和水平处用于沉积的材料。在一个实施例中，位置控制器802和/或水平控制器804可以将配置传递给材料确定器806，使得材料确定器806可以基于关于下一时间段中的位置和水平的配置来确定材料分别由位置控制器802和水平控制器804确定。材料确定器806可以生成关于要使用的材料的材料控制信息和下一时间段中的位置/水平。材料确定器806可以将材料控制信息发送到分配器612用于材料沉积。

图9是根据本教导的实施例由分配控制器(例如，图8中的分配控制器606)执行的示例性过程的流程图。在902，检索用于感测装置的配置。在904，从分配器接收当前位置信息。在906，确定在下一时间段中的沉积的位置。在912，检索用于感测装置的配置。在914，从分配器接收当前水平信息。在916，确定下一时间段中的沉积水平。在一个示例中，与过程902-906并行地执行过程912-916，如图9所示。在另一示例中，过程912-916被顺序地执行(在过程902-906之前或之后)。

在920，确定要在下一时间段沉积的材料。在922，生成材料控制信息并将其发送到分配器以在下一时间段中进行沉积。可以理解，根据各种实施例，图9中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图9所示的顺序的情况下发生。

图10示出了根据本教导的实施例的感测装置生成器中的分配器612的示例性图。分配器612可以在图6所示的感测装置发生器600中。在该示例中，分配器612包括材料回收器1002，沉积单元1004，位置检测器1006和液位检测器1008。

在该示例中，材料取回器1002从分配控制器606接收材料控制信息，并根据材料控制信息从材料存储器中检索材料。材料检索器1002可以将检索到的材料以及材料控制信息传递到沉积单元1004。

在该示例中的沉积单元1004可以在沉积开始之前获得芯片上的用于分配的磁传感器。在一个示例中，沉积单元1004在多个时间段沉积材料。在每个时间段中，存款单元1004还可以获得由材料检索器1002检索的材料并且从材料检索器1002接收材料控制信息。存款单元1004可以基于材料控制信息确定在哪里和如何存款。在每个时间段结束时，存款单元1004向位置检测器1006和水平检测器1008发送信息，以确定结束位置和水平。在沉积单元1004在多个时间段完成所有所需的沉积之后，沉积单元1004可以将沉积有材料的芯片发送到脱水器614。

在该示例中的位置检测器1006在每个时间段结束时检测存款单元1004的位置信息，并将该位置信息发送到分发控制器606.在该示例中，水平检测器1008检测存款单元的水平信息并且将水平信息发送到分配控制器606.如前所述，在每个时间段结束时的位置和水平信息将由分配控制器606利用以确定受控位置和水平下一时期的沉积。

图11是根据本教导的实施例由分配器(例如，图10中的分配器612)执行的示例性过程的流程图。从1102开始，获得芯片上的磁性传感器。在1104，从分配控制器606接收材料控制信息。在1105，例如基于材料控制信息来确定是否存在任何更多的材料。如果不是，则在1120，将芯片与沉积的材料一起送到脱水器614。

否则，如果有更多的材料要沉积，则过程进行到1106，其中根据材料控制信息检索材料。然后，在1108，将材料沉积到芯片上。在1110处检测用于存放的当前位置和水平，并在1112处将其发送到分配控制器606.然后，处理返回到1104以接收下一时间段的物料控制信息。可以理解，根据各种实施例，图11中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图11所示的顺序的情况下发生。

图12示出了根据本教导的实施例的基于减信号法来检测样本中的物质的示例性过程。在1202，已经创建了具有磁传感器，第一组股线，第二组股线，磁性颗粒和接触垫的感测装置，类似于图4中所示的短语410，并如前所述。在该实施例中，为了简单起见，反应孔在芯片表面上用圆圈表示。在该示例中，接触焊盘和磁性传感器经由某些接口(例如，pcb)连接到pcb412。有线连接，无线连接，诸如usb的引脚等。pcb412被配置用于从芯片收集信号，原始数据处理，以及与在机器上实现的检测器通信，例如，在该示例中为膝上型计算机1220。如前所述，由于每个线对具有固定在磁性传感器附近的对应的磁性粒子，在1202，由磁性传感器感测的磁场水平处于最大水平或固定的大水平。因此，在1202处，显示在膝上型计算机1220上的信号水平也可以是最大水平或固定的大水平，该信号水平可以是从磁场的水平导出的电压或电流水平。

在1204，将包括待检测物质的液体样品1205刚添加到芯片上。该物质对传感装置上的丝束是特异的，并且开始引起一些丝束劈裂并将一些磁性颗粒释放到液体样品中。一旦被释放，磁性粒子将从传感器流走，并且因此不再有助于传感器附近的磁场。因此，在1204，显示在膝上型计算机1220上的信号水平开始下降。

在一个实施例中，除了样品之外的一些液体需要被添加到感测装置上以在添加样品之前激活感测装置。在另一个实施例中，液体样品1205本身可以直接激活感测装置。在添加样品之前的示例性活化过程如下：将小体积的缓冲液加入到反应孔中，以使催化链，底物链和mnp润湿并激活用于产生磁信号；感测装置的控制电子装置然后将偏置电流发送到正在经历由电子产生的磁场的gmr传感器，所述电磁体由电子器件供电和控制；并且在添加样本之前，磁信号(例如电压信号)处于其最大水平。

在1206，样品中的裂解反应完成。在这个阶段，磁性粒子的子集已经被释放并且从磁传感器流走。因此，在1206，在膝上型计算机1220上显示的信号水平已经降低到较低水平并且在那里稳定。在1220处显示的信号水平的减小可以通过例如在1220处被转换为样品中的物质水平。基于一些训练数据生成的标准物质水平到信号减少曲线。

虽然裂解反应不是直接可逆的，但是感测装置可以基于以下示例性步骤是可再充电和可重复使用的：(1)将芯片加热到相对高的温度(例如100℃)以使所有dna/rna链并洗去所有第二na链或其剩余物；(2)重新引入新鲜的第二na链以与第一na链杂交以重建结构；(3)用mnp标记第二na链。

根据本教导的一个实施例，可以利用仅具有一组股线的感测装置来实现类似的物质检测过程。图19示出了根据本教导的实施例的用于检测具有磁性颗粒和一组线的物质的示例性过程。在1902处，以与图4中的阶段402类似的方式，在具有多个接触焊盘的芯片的基底上形成磁传感器。在1904，一组股线附接到磁性传感器，例如，通过涂覆，以与图4中的阶段404类似的方式。在1906，将该组股线中的每一个连接到磁性颗粒，而没有第二组股线。在1908，包括要检测的物质的材料样品，例如。一种类型的金属离子被添加到芯片上，使得由于样品中物质的存在，该组链中的至少一些可能断裂。因此，附着到每个断裂股线的磁性颗粒不再靠近磁性传感器，这导致磁性传感器感测的磁场的信号水平的降低。类似于图12，通过例如基于一些训练数据生成的标准物质水平到信号减少曲线，这里的信号水平的降低可以转换为样品中的物质水平。

根据本教导的一个实施例，多个磁性传感器可以形成在同一芯片上，其中每个磁性传感器可以用于检测特定物质，例如特定物质。金属离子，通过感测由磁性粒子产生的靠近磁性传感器的磁场。图20示出根据本教导的实施例的在同一设备2002上使用多个磁传感器的多物质检测的示例性信号改变过程。

如图20所示，该示例中的感测装置2002包括在相同反应阱内的形成在感测装置2002的基部上的六个磁传感器。六个磁性传感器中的每一个可以感测接近传感器的磁场，并且感测的磁场的水平可以用于同时检测不同的物质。因为磁场强烈地并且反向地取决于距离，所以如图20所示的各个分离良好的磁传感器不会受到附着到其旁边的其他磁性传感器的mnp的影响。

六种不同的物质全部包含在要添加到感测装置2002上的相同样品中。每个磁性传感器具有附接在其上的一些条，其对应于通过磁性传感器检测的不同物质。例如，磁性传感器#1具有由于物质类型#1的存在而能够反应并且使得在磁性传感器#1附近的磁场降低到较低水平的一组绞线#1。因此，由表示磁场的磁性传感器#1感测的信号减小可以用于估计或检测样品中的物质类型#1的水平。类似地，每个磁性传感器#n可以感测到在磁性传感器#n附近的磁场的减小，并且该减少可以用于同时估计或检测样品中的物质类型#n的水平。

在本示例中的信号时间曲线2012示出了用于磁性传感器#1的信号改变处理。由信号时间曲线2012显示的信号水平可以是从磁场的水平导出的电压或电流水平。如图20所示，当感测装置2002准备好用于物质检测时，信号时间曲线2012最初增加到固定的最大水平。在添加包括六种物质的样本之后，信号时间曲线2012的信号水平逐渐下降到较低水平并在那里稳定。类似地，曲线2014示出了磁传感器#2的信号改变处理；曲线2016示出了磁传感器#6的信号改变处理。如图20所示，在添加样品之后，不同的磁传感器可以具有不同的信号丢弃率。

图20中所示的每种物质的检测是基于减信号法。根据本教导的一个实施例，图20中的六个磁性传感器中的至少一个可以基于加信号法来设计。例如，磁性传感器#3可以具有一组绞线#3，其可以由于物质类型#3的存在而反应并且使得在磁性传感器#1附近的磁场增加到更高的水平。因此，由表示磁场的磁性传感器#3感测的信号增加可以用于估计或检测样品中的物质类型#3的水平。

感测装置2002可以同时检测多个分析物，因为gmr是接近传感器。如果一个gmr传感器组在空间上足够远，则它不能检测相邻传感器组上的mnp。当两个传感器组之间的间隔通常在微米量级上时，该gmr-mnp方法不会引起串扰问题，并且gmr通常只能检测在约200nm内的mnp。

图13示出了根据本教导的实施例的物质检测器1320的示例性图。物质检测器1320可以是检测器420之一的一部分，如图4所示。该示例中的物质检测器1320包括检测接口1302，检测控制器1304，指令生成器1306，水平计算器1308和检测报告器1310。

在该示例中的检测接口1302是用于从用户接收输入并向用户显示关于物质检测的信息的接口。例如，用户可以输入用于检测材料中的物质的水平的请求。在该示例中，检测控制器1304通过协调物质检测器1320中的不同单元来控制检测。例如，在用户输入用于检测物质中的物质的水平的请求之后，检测控制器1304可以启动指令生成器1306以产生用于用户执行一些动作的用户指令，例如插入磁性传感器，将材料添加到传感器上等。检测控制器1304还可以通过pcb412验证磁性传感器的状态，使得检测控制器1304可以检查磁性传感器是否已经正确连接，材料是否已经添加，和/或是否准备好检测材料中的物质等。检测控制器1304可以向水平计算器1308发送控制信息以计算或估计物质的水平，从水平计算器1308接收估计水平，以及启动检测报告器1310以生成要提供给用户的检测报告。

在该示例中的指令生成器1306被配置用于经由检测接口1302生成并向用户提供指令。指令可以包括：输入或选择样本中待检测的一种或多种物质，输入或选择量连接到物质检测器，用于感测一种或多种物质的相应感测装置，再次检查相应的感测装置是否已经连接，将样品添加到感测装置上，读取和下载检测报告，和/或是否需要额外的检测。

该示例中的水平计算器1308经由pcb412接收信号，例如，表示由所连接的对应的感测装置上的磁传感器感测的磁场的水平的信号。当在同一样品中请求检测多种物质时，多个信号，每个信号表示由同一连接的相应感测装置上的多个磁性传感器中的一个感测的磁场的水平。水平计算器1308可以基于从添加样本之前和之后的相应感测装置接收的信号的水平和/或从检测控制器1304接收的计算控制信息来计算和估计样本中的物质的水平。

在该示例中的检测报告器1310生成包括关于用户请求的物质检测的检测结果的检测报告。然后，可以经由检测接口1302向用户显示检测结果，作为对来自用户的检测请求的响应。

图14是根据本教导的实施例由物质检测器(例如，图13中的物质检测器1320)执行的示例性处理的流程图。从1402开始，从用户接收检测物质水平的请求。在1404，生成一个或多个指令并将其提供给用户。在1406，接收关于用于检测物质的相应感测装置的状态信息。在1408，从感测装置确定初始信号水平，例如，在将包括物质的样品添加到感测装置上之前。

在1409，检查是否准备好检测物质，例如，基于关于感测装置的状态信息。如果不是，则过程返回到1404以生成并向用户提供更多指令以收集更多信息或指示用户执行更多动作。否则，如果准备好检测物质，则过程进行到1410，其中将包括物质的样品沉积到感测装置上。本领域技术人员可以理解，1410可以由用户在由物质检测器1320生成和提供的指令下执行，或者由连接到物质检测器1320的感测装置执行。例如，在用户输入经由检测接口1302选择要添加到感测装置的0.01ml样品，用户可以将足够的样品添加到与感测装置相关联的漏斗中。感测装置可以控制漏斗以精确地将0.01ml样品沉积到感测装置上。

在1412处，从感测装置确定信号水平的减小，例如。由于样品中存在物质。在1414，计算初始信号水平和减小的信号水平之间的差。该差异可以与样品中物质的量成比例。在1416，给定添加到感测装置上的样品的量，基于该差异确定物质的水平。在1418，作为对来自用户的请求的响应，生成关于物质的水平的检测结果并将其显示给用户。可以理解，根据各种实施例，图14中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图14所示的顺序而发生。

图15示出了根据本教导的实施例物质检测器中的检测控制器1304(例如，图13中的物质检测器1320)的示例性图。该示例中的检测控制器1304包括用户输入分析器1502，用户指令发起器1504，计算控制器1506，状态验证器1508和用户报告发起器1510.在该示例中，用户输入分析器1502分析从在一个示例中，如果用户输入了检测液体样品中的金属离子hg2+的请求，则用户输入分析器1502可以经由检测接口1302向用户输入分析的输入信息，向用户指令发起器1504发送信息以用于发起进一步的指令，例如：输入液体样品的量。在另一示例中，如果用户输入了用于检测液体样品中的金属离子hg2+的所有所需信息，并且根据物质检测器1320提供的指令执行所有所需动作，则用户输入分析器1502可以向计算控制器1506发送信息以在水平计算器1308处控制物质的水平的估计。

在该示例中的用户指令发起器1504被配置为发起指令生成器1306以向用户生成一个或多个指令。基于由用户输入分析器1502发送的关于用户输入的信息或者基于来自状态验证器1508的状态验证来生成一个或多个指令。该示例中的状态验证器1508可以从pcb412接收状态信息，并且验证所述感测装置的状态被连接用于感测所述样品中的物质。例如，如果感测装置未被连接或激活，则状态验证器1508可以通知用户指令发起器1504发起指令生成器1306以生成提示用户连接或激活感测装置的指令。

在该示例中，计算控制器1506被配置为生成计算控制信息并将其发送到水平计算器1308，以计算样本中的物质的估计水平。计算控制信息可以基于由用户输入分析器1502发送的信息和由状态验证器1508发送的状态验证来生成。计算控制器1506还可以从水平计算器1308接收估计水平，并将估计水平发送给用户报告发起器1510，用于生成检测报告。在一个实施例中，在计算控制器1506接收到估计水平之后，计算控制器1506可以通知状态验证器1508双重检查感测装置的状态，例如，因为估计水平低于或高于预定阈值。在另一个实施例中，在计算控制器1506接收到估计水平之后，计算控制器1506可以生成关于估计水平是低于还是高于预定阈值的信息。与某些法律或法规相关的阈值。该信息可以被发送到用户报告发起者1510，用于生成检测报告。在该示例中，用户报告发起者1510可以启动检测报告器1310，用于生成检测报告，以包括关于以下的信息：样本中的物质的水平，与相关于某些法律或规章的阈值相比，该水平是高还是低，和/或关于材料的使用的建议等

图16是根据本教导的实施例由检测控制器(例如，图15中的检测控制器1304)执行的示例性处理的流程图。从1602开始，分析关于样品中物质的检测的经由检测接口接收的一个或多个用户输入。在1604，基于所分析的输入来发起用户指令生成。在1606，验证用于感测待检测物质的相应感测装置的状态。

在1607，检查是否准备好检测物质，例如，基于感测装置的状态。如果不是，则该过程返回到1604以开始向用户生成更多的用户指令以收集更多信息或指示用户执行更多动作。否则，如果准备好检测物质，则处理进行到1608，其中生成并发送与物质的水平计算相关的控制信息，例如。在1610，接收物质的估计水平，例如，水平。在1612，生成并发送控制信息，例如，到检测报告器1310，用于生成检测报告。可以理解，根据各种实施例，图16中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图16所示的顺序的情况下发生。

图17示出了根据本教导的实施例物质检测器(例如，图13中的物质检测器1320)中的水平计算器1308的示例性图。该示例中的水平计算器1308包括信号检测器1702，信号处理器1704和物质水平估计器1706.该示例中的信号检测器1702经由pcb412检测从相应的感测装置发送的信号。例如，感测装置，其包括在图22中的hg2+2212的行中列出的磁传感器和线。可以在用户请求检测样品中的hg2+时用作相应的感测装置。该信号可以是电信号，例如。电压或电流信号，表示磁传感器附近并由磁传感器感测的磁场的水平。

信号处理器1704可以处理在1702处检测到的信号，例如，去除噪声，白化噪声，减少干扰，减少矩阵效应，和/或将信号从一种类型传送到另一种类型。信号处理器1704还可以将处理后的信号保存在水平计算器1308中的信号缓冲器1705中，使得保存的信号可以稍后被检索用于计算。例如，在将样本添加到感测装置上之前，信号处理器1704可以处理由信号检测器1702检测到的表示磁传感器附近的磁场的水平的信号，并且保存初始信号水平。在将样本添加到感测装置上之后，信号处理器1704可处理表示磁性传感器附近并由磁性传感器感测的磁场的水平的相同信号，并保存降低信号到信号缓冲器1705的信号水平。然后，信号处理器1704可以检索初始和降低的水平，并计算它们之间的差。在一个实施例中，信号处理器1704可以仅保存初始水平，并且基于降低的水平和检索到的初始水平来确定差值。在另一实施例中，关于样本是否添加到感测装置上的信息可以包括在从检测控制器1304接收的计算控制信息中，并且可以从物质水平估计器1706传递到信号处理器1704。

该示例中的物质水平估计器1706接收计算控制信息，例如，从检测控制器1304接收来自信号处理器1704的两个水平之间的差，并相应地估计物质的水平。物质水平估计器1706可以选择和检索存储在水平计算器1308中的多个标准水平差曲线1703中的一个。每个标准水平差曲线1703是表示物质水平之间的预定关系的标准曲线和两个水平的差，其中两个水平是在加入样本之前的初始信号水平和在加入样本之后的减小的信号水平。例如，物质水平估计器1706基于计算控制信息选择相应的标准曲线1703，包括例如，物质的类型，加入的样品的量，样品的类型，样品的温度，信号的类型和/或检测时间。基于已知的训练数据产生每个标准曲线。例如，将分别包括不同已知水平的hg2+的多个液体样品分别添加到感测装置上，以确定多个信号水平差异，每个信号水平差异对应于一个已知水平的hg2+。基于一些信号平滑技术，可以生成标准水平差曲线，以表示液体样本中hg2+的水平与在信号处理器1704处计算的信号水平差之间的关系。

因此，物质水平估计器1706可以基于在信号处理器1704处计算的差异和差异与来自所选择的标准物质的水平之间的已知关系来确定或估计样本中物质的水平水平差曲线1703.物质水平估计器1706可以将估计水平发送到检测控制器1304以收集信息以生成检测报告。在一个实施例中，物质水平估计器1706基于一些标准量-差值曲线来确定物质的量而不是物质的水平，并且检测控制器1304中的计算控制器1506可以确定物质的水平对物质水平估计器1706的估计量和用户输入的样本的量。

图18是根据本教导的实施例由水平计算器(例如，图17中的水平计算器1308)执行的示例性处理的流程图。从1802开始，从感测装置确定初始信号水平。在1804，处理和存储初始信号水平，例如。在信号缓冲器中。在1806，从感测装置确定信号水平的减小，例如。由于包括待检测物质的样品的沉积。在1808，计算初始信号水平和减小的信号水平之间的差，并且该过程移动到1812。在1810，例如从检测控制器1304中接收水平计算控制信息，并且处理移动到1812。如上所述，计算控制信息可以包括关于物质的类型，添加的样品的量，样品的类型，样品的温度，信号的类型，和/或检测时间。本领域技术人员可以理解，过程1802-1808和过程1810可以并行地执行，如图18所示。或根据本教导的其他实施例的顺序执行。

在1812，选择标准水平差曲线，例如，基于计算控制信息。在1814，基于差和所选择的标准水平-差值曲线来估计物质的水平。在1816，发送物质的估计水平，例如。可以理解的是，根据各种实施例，图18中的上述步骤中的至少一些步骤可以不按照图18所示的顺序的情况下发生。

图23描绘了可以在其上实现本教导的一般移动设备架构。在该示例中，检测器420在移动设备2300上实现，移动设备2300包括但不限于智能电话，平板电脑，音乐播放器，处理的游戏控制台，gps接收器。该示例中的移动设备2300包括一个或多个中央处理单元(cpu)2302，一个或多个图形处理单元(gpu)2304，显示器2306，存储器2308，通信平台2310(例如无线通信模块)存储2312和一个或多个输入/输出(i/o)设备2314。任何其他合适的组件，诸如但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可以包括在移动设备2300中。如图23所示，例如ios，android，windowsphone等的移动操作系统2316以及一个或多个应用2318可以从存储器2312加载到存储器2308中，以便由cpu2302执行。应用2318可以包括web浏览器或任何其他合适的移动搜索应用。应用2318的执行可以使得移动设备2300执行如前所述的一些处理。例如，gpu2304结合显示器2306进行检测结果的显示。用于检测物质的用户输入经由i/o设备2314接收。

为了实现本教导，计算机硬件平台可以用作这里描述的一个或多个元件的硬件平台。这种计算机的硬件元件，操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域技术人员充分熟悉这些计算机以适应这些技术以实现基本上如本文所描述的处理。具有用户接口元件的计算机可以用于实现个人计算机(pc)或其他类型的工作站或终端设备，但是如果适当地编程，计算机也可以用作服务器。相信本领域技术人员熟悉这种计算机设备的结构，编程和一般操作，因此附图应该是自解释的。

图24描绘了可以在其上实现本教导的通用计算机体系结构，并且具有包括用户界面元素的计算机硬件平台的功能框图图示。计算机可以是通用计算机或专用计算机。该计算机2400可以用于实现如本文所述的物质检测的任何部件。系统的不同部件，例如，如图4、图6和图13所示的计算机可以通过其硬件，软件程序，固件或其组合在一个或多个计算机(例如计算机2400)上实现。尽管仅示出了一个这样的计算机，为了方便起见，与物质检测相关的计算机功能可以以分布式方式在多个类似的平台上实现，以分配处理负载。

例如，计算机2400包括连接到和从与其连接的网络连接的com端口2402，以便于数据通信。计算机2400还包括用于执行程序指令的一个或多个处理器形式的cpu2404。示例性计算机平台包括用于要处理的各种数据文件的不同形式的内部通信总线2406，程序存储器和数据存储器，例如盘2408，只读存储器(rom)2410或随机存取存储器(ram)2412，以及/由计算机传送，以及可能由cpu2404执行的程序指令。计算机2400还包括i/o组件2414，支持计算机和其中的其他组件之间的输入/输出流，例如用户界面元素计算机2400还可以经由网络通信接收编程和数据。

因此，如上所述的物质检测方法的方面可以在编程中体现。本技术的程序方面可以被认为是通常以在一种类型的机器可读介质上携带或体现的可执行代码和/或相关联的数据的形式的“产品”或“制品”。有形非瞬时“存储”类型介质包括用于计算机，处理器等或其相关模块(诸如各种半导体存储器，磁带驱动器，磁盘驱动器等)的存储器或其他存储器中的任一个或全部，随时为软件编程提供存储。

软件的全部或部分有时可以通过诸如因特网或各种其它电信网络的网络传送。这样的通信例如可以允许将软件从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器。因此，可以承载软件元件的另一类型的介质包括光学，电和电磁波，诸如跨越本地设备之间的物理接口，通过有线和光学陆线网络以及通过各种空中链路。承载这种波的物理元件，诸如有线或无线链路，光学链路等，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所使用的，除非限于有形的“存储”介质，诸如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质，载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何计算机等中的任何存储设备，其可以用于实现系统或如附图所示的其任何组件。易失性存储介质包括动态存储器，例如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括在计算机系统内形成总线的线。载波传输介质可以采取电或电磁信号，或者诸如在射频(rf)和红外(ir)数据通信期间产生的声波或光波的形式。因此，计算机可读介质的通常形式包括例如：软盘，软盘，硬盘，磁带，任何其他磁介质，cd-rom，dvd或dvd-rom，任何其它光学介质，穿孔卡纸磁带，具有孔图案的任何其它物理存储介质，ram，prom和eprom，flash-eprom，任何其它存储器芯片或盒，传输数据或指令的载波，传输这样的载波的电缆或链路，计算机可以从其读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带到处理器用于执行。

本领域技术人员将认识到，本教导可以进行各种修改和/或增强。例如，虽然上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为仅软件解决方案-例如现有服务器上的安装。此外，如本文所公开的主机和客户端节点的单元可以实现为固件，固件/软件组合，固件/硬件组合或硬件/固件/软件组合。

尽管前述已经描述了被认为是最佳模式和/或其他示例，但是应当理解，可以在其中进行各种修改，并且本文公开的主题可以以各种形式和示例来实现，并且该教导可以应用于许多应用中，本文中仅描述了其中的一些。所附权利要求旨在要求保护落入本教导的真实范围内的任何和所有应用，修改和变化。