第18卷第11期 2010年11月
文章编号
1004924X(2010)11-2437-06
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.18No.11
Nov.2010
外磁场方位及磁珠位置和团聚对巨磁阻
生物传感器检测的影响
李福泉，冯洁，陈翔，石海平
（上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家级重点实验室
薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海200240）
摘要：实现GMR生物传感器对磁球及其偶联的生物分子的定量检测，必须考虑磁场方位及磁珠位置和磁珠团聚对检测方法的影响。本文首先利用Comsol软件模拟了这3个因素对GMR传感器输出信号的影响，模拟结果表明，外磁场倾斜、磁珠位置偏离电阻条中心和磁珠团聚均会使信号减小，其中外磁场倾斜影响尤基；当外磁场倾斜为0.5"时，磁珠的信号会减小80%。为了与模拟结果进行比对，制备了与模型相同的线宽为5μm的GMR生物传感器，并测量了输出信号与磁珠覆盖率的关系。测试结果显示，二者呈线性趋势，但与线性关系存在一定程度的偏离。另外，当磁珠覆盖率为 23.6%时，实验测得的信号为63±V，比模拟结果的247V偏小。实验显示这两种偏差均源于前述3个因素对GMR信号的影响。因此，用GMR传感器对磁珠进行定量检测时，为使信号大小与磁珠个数呈线性关系，应保证以下测试条件：外磁场尽可能垂直于传感器平面；测试过程中外磁场倾斜角不能变化；设法使磁珠集中于电阻条中间区域；尽量保证磁珠不团聚。
关键词：巨磁阻生物传感器；磁珠；磁场模拟生物检测
中图分类号：TP212.3
文献标识码：A
doi:10,3788/OPE.20101811.2437
Influenceoforientationofexternalmagneticfield,positionand aggregationofmagneticbeadsonsignalofGMRbiosensor
LIFu-quan,FENG Jie,CHEN Xiang,SHIHai-ping
(NationalKeyLaboratoryofMicro/NanoFabrication Technology,KeyLaboratoryfor
Thin Film and Microfabrication Technology of the Ministry of Education,Institute of Micro and
Nano ScienceandTechnology,Shanghai Jiaotong Uniersity,Shanghai 200240)
Abstract: To quantitatively measure the number of magnetic beads and their binding biomolecules by a Giant Magnet Resistance(GMR) biosensor, the influences of the orientation of external magnetic field, the positions and the aggregation of magnetic beads on the biosensor signals should be considered. In this paper, the influ-ences of three kinds of factors are simulated using Comsol software and the simulated results show that the signal amplitudes of the biosensor would be reduced by the tilt of external field, the deviation of bead position from the central area of sensor strips, and the aggregation of beads, especial the tilt of external field. When the tilt is 0. 5°, the signal will decrease by 80%. Comparing with the simulated results, a GMR biosensor
收稿日期：2010-03-09；修订日期：2010-04-05
基金项目：国家863高科技研究发展计划资助项目（No.2007AA04Z310）：国家自然科学基金资助项目（No.
60971039）