生物微环境多参量CMOS数模混合细胞传感集成电路研究

旨在研究生物微环境下检测细胞膜电位分布及其特性的数模混合信号传感系统集成电路模块，它主要由金铬微电极群有源膜电位传感阵列单元和pH值传感阵列单元、相关二次采样电路、输出缓冲接口电路、数字控制系统电路和温度检测电路组成。膜电位传感阵列不仅具有细胞尺度高密度的微电极群，还具有每单元亚毫伏级高灵敏度有源预处理电路阵列，兼容并提升了传统微电极阵列和裸栅场效应管阵列各自的优点和性能。兼容标准CMOS工艺氮化硅钝化层作为H离子敏感层设计了双稳态pH值传感阵列，它与细胞膜电位传感阵列同步并与温度传感阵列一起检测生物细胞尺度微环境下pH值和温度的实时地址化参数。由开关电容电路和数字时序控制电路组成的相关二次采样电路有效降低了生物微环境下微弱信号实际测量中的固定模式噪声，有效实现了亚毫伏级细胞膜电位传感检测。本研究为细胞传感技术和细胞微环境检测提供了一个新的平台，也可作为IP核用于生物片上实验室系统集成中。