一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统，该磁敏生物传感器系统包括形成在衬底上的一个参照器件和至少一个磁敏传感器；参照器件包括形成在衬底上的传感层和形成在传感层上的隔离层，传感层的材料和构造与磁敏传感器的材料和构造相同或相应，隔离层的材料和厚度被选择为使得传感层无法检测到待测磁颗粒的信号；参照器件的一端和每一个磁敏传感器的一端分别连接到公共地端，参照器件的另一端用作参考输出端，每一个磁敏传感器的另一端分别用作感测信号输出端。所述磁敏生物传感器系统能够有效消除电场、磁场、温度漂移、以及信号传输通道的不稳定性引起的信号幅度的变化，从而改善检测结果的精确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于化学和生物多样品检测的磁敏生物传感器
，特别涉及一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统。
技术介绍
磁敏传感器是传感器产品的一个重要组成部分，已经得到广泛的应用，如电脑硬盘中的磁存储器、汽车中的角度传感器等。1998年baselt等人首次报道了利用标记生物分子的磁颗粒和巨磁阻(GMR)传感器探测生物靶标分子的研宄，由此开创了磁敏传感器在生物
应用研宄的先例。磁敏生物传感器测试生物分子的原理是检测生物功能化的微米或纳米尺度磁颗粒。即在传感器表面修饰上能够识别靶标分子的抗体或抗原，样品中的靶标分子与之特异性结合，然后标记有抗体或抗原的顺磁颗粒识别靶标分子形成夹心结构的复合物，被固定在传感器表面，没有被捕捉住的磁颗粒被移走，施加电磁场，通过对顺磁颗粒数量的检测确定靶标分子的含量。但是，磁敏生物传感器技术的一个关键问题是信号的不稳定性。一个明显的可以引起不稳定性的因素是温度，当传感器的温度发生变化时，磁敏生物传感器信号随之而变，影响测试结果的准确性。为解决此问题，斯坦福大学的研宄人员采用了用载波信号校准磁信号的办法。简单来说，当温度变化时，磁敏生物传感器的电阻发生变化，这个变化和磁信号的变化有一定的对应关系，通过检测磁敏生物传感器的电阻的变化就可以校准磁信号的变化。另一个可以对信号引起干扰的因素是外界磁场，如大地的磁场、临近设备产生的磁场、临近导线产生的磁场等等。由于磁敏生物传感器异常灵敏，所以外界微小磁场的变化也会引起不可忽略的干扰，使测试结果的可靠性受到严重影响。现有技术通过将参考器件与磁敏生物传感器设计成具有桥式电路的监测装置来试图消除微小磁场变化对测试结果产生的影响。但是这种电路结构不能消除温度变化对信号的影响。经过试验验证技术人员发现，上述斯坦福大学的研宄人员提供的技术可以消除一部分温度变化对信号的干扰，但是还远不能达到实际应用的要求。尤其是当干扰源是除温度以外的其他因素时，上述斯坦福大学的研宄人员采用的用载波信号校准磁信号的办法在此不适用。因此，基于磁敏生物传感器的检测技术需要一个能够有效消除电、磁、温度漂移等因素对信号引起的干扰的办法和实施方案。因此，需要提供一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统，该系统能够有效消除电场、磁场、温度漂移等因素对信号引起的干扰。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统，以消除电场、磁场、温度漂移等因素对信号引起的干扰。为解决上述技术问题，本技术采用下述技术方案:一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统，该磁敏生物传感器系统包括形成在衬底上的一个参照器件和至少一个磁敏传感器；所述参照器件包括形成在衬底上的传感层和形成在传感层上的隔离层，所述传感层的材料和构造与所述磁敏传感器的材料和构造相同或相应，所述隔离层的材料和厚度被选择为使得所述传感层无法检测到待测磁颗粒的信号；所述参照器件的一端和每一个所述磁敏传感器的一端分别连接到公共地端，所述参照器件的另一端用作参考输出端，每一个所述磁敏传感器的另一端分别用作感测信号输出端。优选地，所述隔离层的厚度为lnm-100 μπι。优选地，所述隔离层的材料为二氧化硅、氮化硅和物理属性光滑的高分子材料的组合。优选地，所述隔离层的材料为二氧化硅、氮化硅、光刻胶、聚苯乙烯和聚氯乙烯的组合。优选地，所述隔离层为与待测磁颗粒表面的抗原层不发生化学反应的抗体层。进一步优选地，所述隔离层的材质为小牛血清。优选地，所述磁敏生物传感器系统还包括分别与所述参照器件的参考输出端和各磁敏传感器的感测信号输出端电连接的多个信号放大器。本技术的有益效果如下:本技术的具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统包括能够检测本底信号的参照器件，通过从磁敏传感器检测得到的待测磁颗粒的感测信号中扣除参照器件的传感层检测得到的本底信号即可得到校准后的待测磁颗粒的感测信号，因此能够有效消除电场、磁场、温度漂移、以及信号传输通道的不稳定性引起的信号幅度的变化，从而改善检测结果的精确性和可靠性。【附图说明】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。图1为本技术实施例1提供的具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统的结构示意图；图2为本技术实施例1提供的具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统的剖面示意图；图3为本技术实施例2提供的具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统的结构示意图。【具体实施方式】为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。实施例1如图1所示，本实施例提供的具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统包括一个参照器件I1和一个磁敏传感器120。参照器件110和磁敏传感器120的一端都与公共地端130电连接，参照器件110的另一端与第一信号放大器141电连接，磁敏传感器120的另一端与第二信号放大器142电连接。如图2所示，参照器件210和磁敏传感器220都形成在衬底201上，参照器件210为双层结构。参照器件210包括传感层211和隔离层212，传感层211形成在衬底201上，隔离层212形成在传感层211上。参照器件210的传感层211的材料和构造与磁敏传感器220的材料和构造相同或相应。参照器件210的传感层211与隔离层212的材质不同。参照器件210的隔离层212的材料和厚度被选择为使得传感层211无法检测到待测磁颗粒的信号。优选地，参照器件210的隔离层212的厚度为lnm-100 μπι。磁敏传感器210用于检测待测磁颗粒产生的信号，磁敏传感器210例如是MTJ磁敏传感器。参照器件210的传感层211用于检测环境的本底信号，且该本底信号不包括待测磁颗当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有信号校准功能的磁敏生物传感器系统，该磁敏生物传感器系统包括形成在衬底上的一个参照器件和至少一个磁敏传感器；其特征在于，所述参照器件包括形成在衬底上的传感层和形成在传感层上的隔离层，所述传感层的材料和构造与所述磁敏传感器的材料和构造相同或相应，所述隔离层的材料和厚度被选择为使得所述传感层无法检测到待测磁颗粒的信号；所述参照器件的一端和每一个所述磁敏传感器的一端分别连接到公共地端，所述参照器件的另一端用作参考输出端，每一个所述磁敏传感器的另一端分别用作感测信号输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石西增，陶伟，蒋寒，唐金平，
申请(专利权)人：东莞博识生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44