GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分,即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路.与其他生物传感器相比,它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点.综述了GMR生物传感器的研究现状,对相关技术的工作原理进行了分析,提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题.     

GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分，即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路。与其他生物传感器相比，它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点。综述了GMR生物传感器的研究现状，对相关技术的工作原理进行了分析，提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题。     

巨磁电阻传感器

利用材料的巨磁电阻 (GMR)效应 ,可制得新一类磁电阻传感器—— GMR传感器。与传统的磁阻传感器相比 ,GMR传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、抗恶劣环境、体积小等优点 ,有广泛的应用前景。本文就目前已商业化的几种 GMR传感器的工作原理作一评述     

基于集成技术的二维智能焊缝传感器

本文简述了基于GMR的二维焊缝检测传感器.为解决焊接加工自动化过程中焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机集成,从而使传感器实现小型化智能化,减少对工件检测的死区范围.该传感器与自动焊接机组成的焊缝跟踪系统,焊缝跟踪精度高、响应速度块,减少了焊缝轨迹空间捕捉算法的复杂性.     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

基于巨磁电阻的地磁传感器设计

介绍一种新型地磁传感器,该传感器由单轴巨磁电阻传感器捷联构成。通过外加磁通聚集器和磁偏置技术改进GMR传感器的输出特性,使地磁场的大小位于传感器输出曲线的线性范围内。用ANSYS对永磁体的偏置磁场进行数值模拟,ANSYS能根据偏置磁场快速地确定出永磁体的相关参数。该传感器具有结构简单、灵敏度高等优点,可以较好应用于地磁场测量。     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200 μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测.实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350 μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450 μV.除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300 μV.此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小.     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta，磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器，并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明，该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号，随着磁球溶液的继续增加，电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响，由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外，交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

具有CoCrPt硬磁偏置的微尺寸巨磁阻传感器

本文介绍了一种基于GMR自旋阀的磁场传感器,它用于读取磁记录信息,并且通过硬磁偏置层解决了小尺寸GMR中存在的巴克豪森噪声问题. 传感器采用顶钉扎的自旋阀结构的GMR,磁电阻经过优化达到13.2%. 自旋阀的自由层被CoCrPt永磁体磁化到和被钉扎层的磁化方向相互垂直,这样可以使磁传感器得到线性的磁场探测性能. 对磁场传感器经过测试发现,硬磁偏置层在磁化后相较于磁化前,磁传感器的MR-H曲线得到明显改善,且矫顽力降低.     

基于GMR传感器阵列的生物检测研究

利用磁性传感器,特别是GMR传感器,对生物特异性反应进行检测,从而解决传统荧光检测存在的标记易失、可重复性差,对设备和技术人员要求高等缺点.采用超顺磁磁珠作为磁性标记物,将其与被测生物分子充分结合后固定在芯片表面,再通过磁阻传感器的磁阻变化检测磁性标记的存在.采用高灵敏度的GMR传感器和磁性含量高的磁性颗粒,减小标记与传感器之间的距离和尺度差异,能提高阵列生物检测性能.将GMR传感器阵列应用在生物检测上是极具发展前途的研究方向,通过对已有方案的改良或选用新型的材料,最终会实现磁性生物传感器灵敏、快速、便捷的实际应用.     

高检测灵敏度的DNA生物传感器

基于磁珠带标记DNA电化学传感器、磁珠标记的GMR(TMR)DNA生物传感器和纳米线场效应DNA生物传感器都具有高检测灵敏度的特点,是极具发展前途的研究方向。主要介绍了以上三种高检测灵敏度DNA生物传感器的基本检测原理,并对比分析了这三种传感器的优缺点。     

基于GMR生物传感器的甲胎蛋白检测

采用磁控溅射、光刻、离子束刻蚀和剥离工艺等工艺和方法,制备了多层膜结构的巨磁阻(GMR)生物传感器件,并利用此种传感器来检测甲胎蛋白。在传感器表面通过生物处理固定甲胎蛋白单克隆抗体(McAb1)作为探针,以捕获目标抗原———甲胎蛋白。用直径1μm的超顺磁磁珠标记目标抗原。当传感器表面抗体将目标抗原捕获后,磁珠标记即被固定在GMR传感器的表面。垂直于传感器表面施加230 Oe(1 Am-1=4π×10-3 Oe)的磁场,即可检测到由磁珠产生的信号。本实验对质量浓度为1 ng/mL的甲胎蛋白进行了检测,得到了信号为0.29～0.34Ω的电阻变化值。此种检测方法可用于诊断原发性肝癌。     

基于巨磁致电阻电流检测机理的电流驱动同步整流器

本文将一种基于巨磁致电阻(Giant Magneto Resistive--GMR)的电流检测技术应用于同步整流技术中.该技术可以克服传统电流驱动同步整流器中电流检测器件损耗较大、不能测直流、漏感大、不能工作于高频等缺点.本文内容包括GMR电流检测技术原理和性能分析,GMR电流检测电流驱动同步整流正激变换器的实验研究.研究结果表明,该变换器工作性能理想,在轻载情况下效率有较大幅度的提高,说明GMR是一种可以实际应用的电流检测技术.     

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。     

表面横波生物传感器的灵敏度分析

分析了延迟线型表面横波(STW)生物传感器的灵敏度与栅阵材料、厚度的关系。给出了计算栅阵对表面横波束缚能力的方法,由STW的束缚能力可以直接得到传感器的灵敏度。从Auld微扰理论出发推导出表面横波传感器灵敏度的表达式。根据上述理论分析,以AT切割压电石英基片为例,分别计算金、银、铝三种栅阵材料在不同厚度时的传感器灵敏度,并给出对比分析结果。结果表明,在相同栅阵厚度时,采用金栅阵的传感器灵敏度最高,银次之,铝最小;传感器的灵敏度随着栅阵厚度的增加而增加。     

声表面波免疫传感器高频检测系统设计

声表面波（SAW）免疫传感器是一种新型生物传感器,该文设计并实现了一个高频的SAW免疫传感器检测系统。该系统利用锁相环控制输出信号频率对输入信号频率跟踪锁定,通过测量频率变化量即能完成对免疫传感器的检测,通过液晶屏显示结果。测试结果表明,该检测系统能准确测量频率156~162 MHz内的传感信号,系统的最大测量误差仅0.85%,满足SAW免疫传感器高频检测领域的工程实际需要。     

Phenomenological Theory for Giant Magnetoresistance Oscillation in Magnetic Multiplayer

Electrical transport properties in nanostructure have experimentally and theoretically importance. The interest in such researches is stimulated by possible applications in microelectronic devises such as giant magnetoresistance (GMR) sensor and magnetic random access memory (MRAM). One interesting property of the electrical transport in magnetic multilayer composed of ferromagnetic separated by nonmagnetic layers is the spacer dependence of GMR oscillation, which is generally believed to …     

Analysis of tree‐based multicast routing in wireless sensor networks with varying network metrics

Wireless ad hoc and sensor networks are emerging with advances in electronic device technology, wireless communications and mobile computing with flexible and adaptable features. Routing protocols act as an interface between the lower and higher layers of the network protocol stack. Depending on the size of target nodes, routing techniques are classified into unicast, multicast and broadcast protocols. In this article, we give analysis and performance evaluation of tree‐based multicast routing in wireless sensor networks with varying network metrics. Geographic multicast routing (GMR) and its variations are used extensively in sensor networks. Multicast routing protocols considered in the analytical model are GMR, distributed GMR, demand scalable GMR, hierarchical GMR, destination clustering GMR and sink‐initiated GMR. Simulations are given with comparative analysis based on varying network metrics such as multicast group size, number of sink nodes, average multicast latency, number of clusters, packet delivery ratio, energy cost ratio and link failure rate. Analytical results indicate that wireless sensor network multicast routing protocols operate on the node structure (such as hierarchical, clustered, distributed, dense and sparse networks) and application specific parameters. Simulations indicate that hierarchical GMR is used for generic multicast applications and that destination clustering GMR and demand scalable GMR are used for distributed multicast applications. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

人体唾液葡萄糖生物传感器

通过戊二醛交联法将葡萄糖氧化酶(GOD)固定在二茂铁(Fc)修饰的薄膜金电极上,制备了一种可用于检测人体唾液中葡萄糖含量的生物传感器。研究了不同扫描速度下二茂铁的电化学行为,以及工作电压、戊二醛浓度和酶固定量对传感器响应特性的影响。结果表明,利用戊二醛交联法制备的传感器检出限低、检测范围宽。在0~2 200μmol/L的葡萄糖标准浓度范围内,传感器灵敏度为21.45nA.μmol-1.cm-2(相关系数r=0.991 2),检出限为1μmol/L,响应时间5s。该结果可实现对唾液葡萄糖的检测,进而有望实现对血糖的检测。