组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
电流噪声（current noise，RMS current）；样品基质：PBS缓冲液（phosphate-buffered saline）
检测原理
本文未使用生物识别元件，检测对象是恒电位安培下的背景电流噪声。电化学池等效为双电层电容Cdl与串联电阻R（溶液、导线及隔离电极段）串联，并并联开环放大器电流噪声源。在100 mV恒电位下，非法拉第背景电流接近零，主要噪声来自电路电阻的Johnson–Nyquist热噪声和放大器开环噪声。总电流功率谱密度为S_i(f)=4kTR/[R^2(1+(2πfRC)^2)]+S_i,ol，经1 kHz低通滤波后积分得到RMS电流噪声。低电容时放大器噪声主导；中间区域RMS随电容（近似随电极面积）线性增加；大电容时阻抗由电阻主导，噪声趋于电阻热噪声。因此噪声不随生物分析物浓度变化，而随电极材料电容、串联电阻和滤波带宽变化。
检测灵敏度
—
效应效果
作者用离散电阻电容验证噪声模型，理论曲线与实验吻合良好。金单位面积电容18.6±2.0 μF/cm2，PEDOT:PSS为460±60 μF/cm2，PEDOT:tosylate为1700±100 μF/cm2；金电极噪声明显更低，PEDOT:tosylate需缩小近两个数量级面积才接近金。无外接电阻时拟合得金Rel=439 Ω、ks=41.8 Ω×m，PEDOT:tosylate Rel=152000 Ω、ks=35.6 Ω×m。开环噪声约0.7 pA，1 kHz滤波，双层法拉第笼抑制50 Hz干扰。作者主张用于芯片低噪声安培传感设计。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：硼硅玻璃（boron glass）或TOPAS聚合物基底，承载薄膜电极并提供绝缘支撑
- 工作电极薄膜：金（Au，含5 nm Cr粘附层与150 nm Au）或PEDOT:PSS、PEDOT:tosylate导电聚合物薄膜，构成电化学界面与双电层电容
- 图案化/微结构：AZ5214E光刻胶图案化及PDMS微孔键合，定义3–50 μm宽、6 mm长条带电极的有效面积
- 参比电极：Ag/AgCl参比电极（RE-5B），置于PBS中提供电位参考
- 电解质：PBS缓冲液（phosphate-buffered saline），提供离子导电介质
- 测量电路：Axopatch 200B放大器、50 MΩ反馈电阻与1 kHz四阶Bessel低通滤波，采集恒电位电流噪声
- 屏蔽系统：双层法拉第笼（外层接地、内层接信号地），抑制50 Hz干扰
中文摘要
背景电流噪声是恒电位安培法用于生物传感器应用（如通过胞吐从单细胞记录神经递质释放）的重要限制。本文制备了金和导电聚合物薄膜条带电极，并在生理缓冲液中测量了宽范围电极面积下的电流噪声。噪声测量可用解析表达式建模，将电化学池等效为串联电阻和电容；该表达式仅依赖电极电容、池电阻、滤波频率和开环放大器噪声。研究揭示了三个区域：对于低电容电极，放大器噪声占主导；对于大电容电极，电化学池电阻产生的噪声占主导；在中间区域，电流噪声随电极电容变化。本文的实验结果和模型可用于选择电极材料和尺寸，以及设计用于低噪声电流测量的芯片器件。
英文摘要
Background current noise is often a significant limitation when using constant-potential amperometry for biosensor application such as amperometric recordings of transmitter release from single cells through exocytosis. In this paper, we fabricated thin-film electrodes of gold and conductive polymers and measured the current noise in physiological buffer solution for a wide range of different electrode areas. The noise measurements could be modeled by an analytical expression, representing the electrochemical cell as a resistor and capacitor in series. The studies revealed three domains; for electrodes with low capacitance, the amplifier noise dominated, for electrodes with large capacitances, the noise from the resistance of the electrochemical cell was dominant, while in the intermediate region, the current noise scaled with electrode capacitance. The experimental results and the model presented here can be used for choosing an electrode material and dimensions and when designing chip-based devices for low-noise current measurements.