- 表征两个不同工作范围的双感测系统电感式生物传感器

次级小线圈是5匝。图7描述了表1列出的每个传感器的输出电压与初级线圈匝数的函数关系特性。同样，次级大线圈输出信号电压随初级线圈匝数增加而升高。

图7： 次级小线圈输出电压与初级线圈匝数保持函数关系

3.电感式生物传感器

3.1.信号调理电子元件

为表征电感式生物传感器，我们开发出一个适合的信号调理电子元件。为使电流值恒定，避免线圈电阻或电感变化引起峰流，我们采用振幅5Vpp、频率15MHz的正弦信号，通过电压-电流转换器驱动初级线圈。在退耦后，次级线圈信号经非反相放大器放大，提供信号修整所需的振幅。为保证极性绝对为正，放大信号通过钳位电路升压，然后被修正；使用钳位电路可取得更高的响应性能。最后，用一个差分放大器对两个被修整的信号进行放大和去除处理。图8所示是上面讨论的电子元件的机制

图8 用于表征传感器的信号调理电子元件

3.2.磁珠

如前文所述，本文所讨论的电子元件是用于采用磁性标记物对目标分子存在进行量化的生物传感器。为表征生物传感器的性能，需要在生物传感器的工作线圈上放置不同数量的磁性颗粒，输出电压测量值与磁性物质的质量是函数关系。采用ScreenMAG-Aminemagnetic particles (1 μm of radius) fromChemicell®荧光标记磁珠分离试剂。用水性印刷缓冲液(含有150 mM Na2HPO4, 0.001%的pH值为9.2的甘油)稀释悬浮液，因此，每滴斑液含有4.16ng磁珠。该浓度用于表征次级大线圈(在工作线圈上感测若干个液滴)，还可用于对次级小线圈进行初步表征，以检查小线圈是否能够感测单个液滴。基于用次级小线圈进行初步表征取得的积极结果，我们选择在传感器7B上放置使用较稀的磁性溶液取得的0.416ng-4.16ng不同质量的磁珠，在温湿度可控的1000级无尘室内，用一台有压电尖(节流尺寸40 um)的Perkin Elmer检测仪完成印刷过程。

图9 所示是覆盖在传感器8B上的磁性颗粒。

图9：传感器8B次级工作大线圈上有12.5ng磁珠。

3.3.生物传感器表征

两个感测系统(次级大小线圈) 均使用磁珠来表征感测性能。在次级大线圈上，放置五种质量的磁珠，并记录相应的输出电压。

如前文所述，传感器7B的次级小线圈初步表征是使用一滴第一种溶液(4.16 ng)。此外，在工作线圈上放置第二种稀释溶液，以确定传感器对浓度低于4.16 ng的磁珠是否反应。既然次级小线圈感测系统能够测量低质量磁珠，该传感器可用于两种配置：检查特定目标分子是否存在，并通过小线圈信号量化质量更小的目标分子，因为次级大线圈无法测量小质量目标分子。传感器能够耐受两个不同的工作磁场。本文提出的传感器设计共有两个感测系统，因而产生两个不同的工作磁场，但是，根据实际应用情况可能只选用其中一个感测系统。

图10列出了在传感器1B次级大线圈上重复测量的结果。结果显示良好的再现性。图10b所示是同一传感器的时间稳定性测量结果。测量值集合1和测量值集合2的时间相隔大约1个月。

a)
    

b)

图10a)在传感器1B次级大线圈上进行的传感器重复性测试；b)在传感器1B次级小线圈上进行的传感器时间稳定性测试；