陣列式CMOS生物電信號(hào)傳感芯片研究.pdf

1、生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)是獲取生物生理和病理信息的關(guān)鍵技術(shù)，這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)深入到細(xì)胞和分子層次。目前，以活體細(xì)胞作為研究對(duì)象或敏感元件的細(xì)胞傳感器得到了廣泛關(guān)注和發(fā)展。將活體細(xì)胞與電極或其他信號(hào)傳感元件組合，可以定性定量地檢測(cè)細(xì)胞的基本功能信息和被分析物質(zhì)的性質(zhì)。 可興奮細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和腺體細(xì)胞等，均能產(chǎn)生動(dòng)作電位響應(yīng)外界刺激(如光、電、藥物等)。因此，監(jiān)測(cè)可興奮細(xì)胞的電活動(dòng)，在藥物篩選、病理學(xué)和神經(jīng)學(xué)等研究中有重要意義

2、。目前，體外測(cè)量可興奮細(xì)胞膜電位已得到廣泛認(rèn)同。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損測(cè)量，因此適合用于長(zhǎng)期測(cè)量細(xì)胞。標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)與細(xì)胞體外測(cè)量技術(shù)的結(jié)合，為細(xì)胞體外測(cè)量技術(shù)提供了更廣闊的發(fā)展空間。標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝不但有利于提高陣列密度，而且可以實(shí)現(xiàn)傳感陣列與后端信號(hào)處理電路的單片化集成，提高測(cè)量的效率和精度，滿足細(xì)胞研究的需要。因此，本文重點(diǎn)研究基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的細(xì)胞體外電信號(hào)傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了陣列式CMOS生物電信號(hào)傳感芯片，通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證

3、了芯片功能。 本論文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)可歸納為以下幾點(diǎn)：1.全面深入地研究了CMOS細(xì)胞傳感器的發(fā)展情況，對(duì)國(guó)際上各主要科研小組的最新研究進(jìn)展作了概況總結(jié)，提出課題研究的方向。 2.基于0.6μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)了陣列式傳感芯片。該芯片片上集成了6×6單元有源傳感陣列、模擬多路選擇器、輸出緩沖器、參考源和數(shù)字控制電路。有源傳感單元面積為65μm×80μm，包含15μm×15μm的傳感電極和預(yù)處理電路，能夠線性放大幅值范