ISFET生物传感器的研究与应用.ppt

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1、基于CMOS的ISFET生物传感器的研究与应用,报告结构安排,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,结构特点敏感机制电学特性与CMOS兼容性,电路设计依据差分对管模式电路差分电流模式电路,生物医学应用无线电子胶囊,研究意义,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,生物传感器技术是生物医学电子学的一项重要的研究内容,CMOS是集成电路的主流工艺，应用其制造ISFET器件有助于实现ISFET生物传感器的集成化,COMS工艺兼容性,生物传感器,研究一种基于CMOS工艺的ISFET生物传感器具有重要研究价

2、值,对H敏感的氢离子敏场效应管（pH-ISFET）传感器是生物传感器中一种重要和基础的传感器,ISFET传感器,ISFET结构图,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET敏感机制,界面势与溶液的pH值呈线性变化关系,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,n沟增强MOSFET的输出特性,MOSFET电学特性,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET电学特性,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用

3、,选题背景,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,与CMOS兼容的ISFET工艺,悬浮栅电极结构,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,电路设计依据,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,差分对管电路结构,保持漏源电压和漏极电流均恒定，通过测量源极电压来获得器件对离子变化的响应,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题

4、背景,差分对管电路结构,传感器作差输出与pH值的变化关系,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,差分电流模式电路结构,使ISFET和RSFET工作于线性区,保持源漏电压和栅源电压恒定，通过测量输出电流来获得器件对离子变化的响应,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,差分电流模式电路结构,ISFET传感器电流输出与pH关系仿真图,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET传感器在临床医学和生理学方面的应用,ISFET传感器电极材料强度高，可以

5、用于直接测量硬度较高或者需要穿刺的样品；电极容易清洗，可以很方便地加工成微小或者加长的形状，用于测量微小的敏感区域；坚固、不易破碎，可以在于燥的环境中保存，携带方便。,ISFET型pH计,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET传感器在临床医学和生理学方面的应用,ISFET具有宽广的离子测量范围，其微型化的特点，使之在生物医学领域中应用广泛，具有很强的生命力。临床医学中，主要的检查对象是人或动物的体液(包括血液、脑髓液和汗液等)和活性组织。,血液中pH值过高或过低会引起碱、酸中毒现象；血液中钾离子过多或过少会引起心律过速或心脏搏动过侵；

6、血液中钠盐过多会加重心力衰竭。,通过ISFET的应用可以连续监测患者体液中与病态有关的无机离子的浓度；同时通过对细胞中离子浓度的监测也适用于研究药品的效能。,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET型无线电子胶囊的研究,ISFET可应用于设计一种多参量（pH、pNa、pK等量）离子浓度检测及释放药物成分的的电子胶囊传感系统。,无线电子胶囊是一种能够对肠胃道生理状态进行实时检测的监测系统,以色列的一家公司推出的M2A的无线电子胶囊,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET型无线电子胶囊的研究原理概述,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET型无线电子胶囊的研究原理概述,假设一待测溶液中有三个待测量：pH=x，pNa=y，pK=z,求解得出x、y和z,ISFET电化学特性及工艺,ISFET信号处理电路,ISFET生物传感器应用,选题背景,ISFET型无线电子胶囊的研究系统结构,对病人体内的离子进行实时检测帮助病人便捷而高效的服用和吸收药物,Thank you,