硅氮微環諧振器與芯片濾波器光譜儀在生物傳感中的應用
羅切斯特大學的研究人員成功地證明了光子微環諧振器生物傳感器與芯片微環濾波器組光譜儀的集成，用于控制檢測血清中的炎癥生物標志物C-反應蛋白（CRP）。
SCIENION
可穿戴、移動和醫療點（POC）傳感器
這項研究還證明了傳感器和光譜儀的性能對溫度變化具有容忍性，并且評估了制造變異對光譜儀性能的影響。這些結果表明，將芯片上的環濾波器組成的光譜儀與基于環共振器的生物傳感器集成，構成了一種具有吸引力的方法，可以實現成本效益的集成傳感器開發。
圖1.與環形濾波器組集成用于光譜分析的傳感環諧振器的工作原理。暴露的感應環可能在表面上具有共價連接的捕獲抗體。可調諧激光源與感應環的輸入對齊，并掃描波長。（a）在沒有分析物的情況下，傳感環的共振波長對應于第二個光譜儀環的共振波長，最大功率是從通道2測量的。（b） 當分析物與捕獲抗體結合時，傳感環的共振波長向更長的波長移動。該波長現在更接近光譜儀環4的波長，并且從通道4測量最大的功率。
文中展示了這一概念，用于蔗糖溶液的批量傳感和血清中生物相關濃度的C反應蛋白（CRP）的特異性檢測。
圖2.（a） 4×4.4毫米布局，包含六個傳感器環耦合濾波器組。這些設備用于體傳感實驗，每個器件的占地面積為 2 × 1 mm，單個輸入，來自傳感環T的傳輸輸出。1、六個濾波器組輸出和一個來自濾波器組總線波導 T 的傳輸輸出。2、九個邊緣耦合波導由用于光輸入和輸出的九通道光纖陣列同時尋址。黑色輪廓的微流體通道使流體能夠輸送到傳感環。（b） 4×5.8毫米布局，內含<>個雙環耦合濾波器組，用于受控生物傳感實驗。（c） 從供應商處收到的切塊濾波器組模具。
裸露傳感環的直徑為197.270 μm，耦合間隙為650 nm，在水包層下在2 nm波長下產生約2.1550 nm的FSR。氧化物包覆光譜儀環的設計直徑為197.169 μm，耦合間隙為750 nm，以實現約2.2 nm的相同FSR范圍。
圖3.微流體組裝（a）用于流體輸入和輸出的聚酰亞胺管。輸入側連接到壓力驅動泵，輸出側排放到插座。（b）PDMS墊片，有兩個狹窄的垂直開口，用于聚酰亞胺管。（c）兩層3M膠粘劑通道。（d）光纖陣列光輸入和輸出。（e）邊緣裸露的光子芯片，允許光耦合。（f）溫控階段。
Scienion SciFLEXARRAYER SX是一種高精度的超微量液體處理系統，非常適合用于制造微環共振器生物傳感器。該系統可以精確地控制液滴的位置和體積，并且可以在多種材料上進行打印。實驗中，通過使用Scienion SciFLEXARRAYER SX將抗體溶液直接打印在傳感環上，將抗體共價附著在功能化的芯片表面。
總之，這項研究為開發新型生物傳感器提供了新思路，并為未來的醫療保健設備發展提供了更多可能性。
