CN105206634B - 一种多样化有源像素生物传感探测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多样化有源像素生物传感探测系统，包括基于大面积电子电路制造工艺的一次性生物传感像素电路即TFT生物传感像素电路和重复利用的基于CMOS信号处理芯片结合在一道；生物传感像素电路部分与信号处理芯片实现分离；TFT生物传感像素电路基于大面积电子电路制造技术，采用各种真空镀膜工艺：热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、气相沉积镀膜、分子层沉积镀膜；各种基于溶液法的半导体器件系统制备工艺进行制备：旋涂、滴途、喷墨打印、平板打印。一种多样化有源像素生物传感探测系统，其包括基于TFT生物传感像素电路和可重复利用的CMOS处理芯片。同时实现对生物样本的光学和电学的大规模检测。

Description

一种多样化有源像素生物传感探测系统
一、技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺制备的有源像素传感器，尤其是多样化有源像素生物传感探测系统。
二、背景技术：
目前，基于大面积电子电路制造技术，薄膜晶体管的应用，主要集中于平板显示以及X射线平板探测。近年来，高性能薄膜晶体管及其他薄膜器件的不断发展，为其在其他领域的应用提供了可能性。
基于大面积电子电路制造技术的大规模生物检测技术由于其广阔的应用前景和显著的技术优势在大面积生物探测传感应用领域受到了广泛关注。与传统的基于CMOS的生物检测技术相比，基于薄膜晶体管的生物传感像素电路具有低成本、制备工艺简单、环境友好度高、可实施大规模检测的优势。
三、发明内容：
本发明目的是，提出一种基于TFT像素的一次性探测电路与基于CMOS处理芯片的信号处理电路结合的多样化有源像素生物传感探测系统，尤其是二者分离的结构，延长昂贵的CMOS芯片的使用寿命，同时TFT像素电路可根据不同的检测要求进行特定的设计，从而极大地增加了其应用和设计的灵活性。
本发明的技术方案：一种多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：包括基于大面积电子电路制造工艺的一次性生物传感像素电路即TFT生物传感像素电路和重复利用的基于CMOS(互补金属氧化物半导体)信号处理芯片结合在一道；生物传感像素电路部分与信号处理芯片实现分离；
TFT生物传感像素电路基于大面积电子电路制造技术，采用各种真空镀膜工艺：热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、气相沉积镀膜、分子层沉积镀膜；各种基于溶液法的半导体器件系统制备工艺进行制备：旋涂、滴途、喷墨打印、平板打印。
基于的一次性探测电路与基于CMOS处理芯片的信号处理电路结合的多样化有源像素生物传感探测系统，尤其是二者分离的结构。
进一步，包括各种大分子、小分子有机半导体薄膜晶体管，金属氧化物薄膜晶体管，非晶硅、纳米晶体硅、多晶硅，及基于过渡金属二维材料的薄膜晶体管等。
进一步，TFT生物传感像素电路使用包括玻璃或聚合物的一次性廉价的基底材料。
进一步，探测像素电路内添加了用于信号放大的TFT。TFT生物传感像素电路选择有源设计，提高了系统的信噪比。
进一步，TFT生物传感像素电路部分与信号处理芯片，根据需求而使用不同的接口与设备进行对接，包括：标准USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)，各类型迷你USB，各类卡槽式接口，同时包括各种容性、感性无线、能量传输方式。
进一步，利用低成本的打印电子技术及各类真空镀膜法对TFT生物传感像素电路进行功能化修饰。
本发明有益效果：本发明公开一种多样化有源像素生物传感探测系统，其包括基于TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)生物传感像素电路和可重复利用的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)处理芯片。生物传感像素电路使用了廉价的一次性基底，并采用低成本的大面积电子电路制造技术，实现了与硅基芯片的分离，从而保证了高性能CMOS处理芯片及信号处理系统的重复利用。像素电路采用了有源电路的设计方案，探测像素电路内添加了用于信号放大的TFT。从而提高了系统的信噪比。利用打印电子技术及传统真空蒸发技术对电极进行生物功能化修饰，有源像素阵列可同时实现多种样品的多样化测试。TFT像素电路可通过多种接口与CMOS处理芯片进行连接，并最终通过液晶显示屏等进行检测结果的呈现。利用透明半导体薄膜材料制备透明薄膜电子电路及探测像素，可以同时实现对生物样本的光学和电学的大规模检测。TFT生物传感像素电路用于光信号和电信号的大规模检测，具有极高的检测效率和兼容性。利用半透明、透明薄膜半导体器件即电路可以制备于透明基底上，并利用光敏薄膜器件，从而实现基于光信号的复杂生物信号探测系统。探测与处理电路二者分离的结构，延长昂贵的CMOS芯片的使用寿命，同时便宜的TFT像素电路(又是集成的电路)可根据不同的检测要求进行特定的设计，从而极大地增加了其应用和设计的灵活性。
附图说明
图1薄膜晶体管生物传感像素单元；
图2薄膜晶体管生物传感像素矩阵；
图3光学和电学信号检测；
图4电路连接原理图。
具体实施方式：
本发明系统有两个主要部分组成，包括TFT生物传感像素电路和CMOS信号处理系统(7)。TFT像素矩阵电路如图2所示，每个像素由一组生物电极(1)和一组基于TFT的前端放大器(4)和像素开关(3)组成，且每个单元均连接至多路复用器(5)以实现对每个像素点的有效控制和信号读取。取决于具体测试目的及设计，多路复用器(5)可由薄膜晶体管或CMOS实现。有源像素电路通过接口(6)连接至基于CMOS的循环利用系统(7)对信号进行分析处理。
TFT生物传感像素单元结构如图1所示，电极(1)及薄膜晶体管像素电路均采用大面积电子电路制备方法，并采用廉价基底材料如玻璃、塑料、纸等。使用低成本的打印电子技术将具有特定指向功能的生物传感探头(2)(生物分子探针)打印在电极上从而对电极实现功能化修饰。像素电路由一个TFT晶体管作为开关(3)进行控制，针对不同的应用TFT电压放大器(4)或TFT阻抗变换放大器对不同的电信号进行放大并传输至多路复用器(5)。针对不同的检测要求，TFT生物传感像素电路可同时进行光学信号和电学信号的大规模检测。
如图3所示，它包括光源(8)、阻抗像素电路(9)、电学像素电路(10)、基于CMOS的信号处理系统(7)、显示屏(9)。以上构成有源像素探测系统的光学检测(9)和电学模检测(10)模式。通过利用半透明、透明的薄膜电子电路及基底，有源像素可以同时探测电学信号，并透过光学信号，光学信号将由基于薄膜晶体管的光学探测系统或其他半导体光学探测系统探测光学信号及电学信号将统一处理分析，从而提高对生物样本探测的灵敏度及准确性。
一次性生物探测有源像素电路基于大面积电子电路制备方法、薄膜晶体管，通过不同的接口如标准USB、迷你USB、无线能量、信号传输等方式，与不同的基于CMOS信号处理系统或设备相连。处理结果可进一步通过显示设备如液晶显示屏进行呈现，原理框图如图4所示，包括薄膜晶体管像素电路(12)、接口(6)、CMOS信号处理系统(7)、显示屏(11)。

Claims (6)

1.一种多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：包括基于大面积电子电路制造工艺的一次性生物传感像素电路即TFT生物传感像素电路和重复利用的基于CMOS信号处理芯片结合在一道；生物传感像素电路部分与信号处理芯片实现分离；
TFT生物传感像素电路基于大面积电子电路制造技术，采用各种真空镀膜工艺：热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、气相沉积镀膜、分子层沉积镀膜；各种基于溶液法的半导体器件系统制备工艺进行制备：旋涂、滴途、喷墨打印、平板打印。
2.根据权利要求1所述的多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于，TFT生物传感像素电路采用高性能薄膜晶体管，包括各种大分子、小分子有机半导体薄膜晶体管，金属氧化物薄膜晶体管，非晶硅、纳米晶体硅、多晶硅，及基于过渡金属二维材料的薄膜晶体管。
3.根据权利要求1所述的多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：TFT生物传感像素电路使用包括玻璃或聚合物的一次性廉价的基底材料。
4.根据权利要求1所述的多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：TFT生物传感像素电路内添加了用于信号放大的电路，TFT生物传感像素电路选择有源设计，提高了系统的信噪比。
5.根据权利要求1所述的多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：TFT生物传感像素电路部分与信号处理芯片，根据需求而使用不同的接口与设备进行对接，包括：标准USB，各类型迷你USB，各类卡槽式接口，同时包括各种容性、感性无线传输方式。
6.根据权利要求1-5之一所述的多样化有源像素生物传感探测系统，其特征在于：TFT生物传感像素电路用于光信号和电信号的大规模检测，即利用半透明、透明薄膜半导体器件即电路制备于透明基底上，并利用光敏薄膜器件制备的TFT生物传感像素电路，从而实现基于光信号的复杂生物信号探测系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1835056A (zh) * 2000-06-12 2006-09-20 株式会社半导体能源研究所 发光模块和驱动所述发光模块的方法以及光检测器
CN102401906A (zh) * 2010-09-19 2012-04-04 同方威视技术股份有限公司 辐射探测器及其成像装置、电极结构和获取图像的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012164345A1 (en) * 2011-05-27 2012-12-06 Nokia Corporation An apparatus and method comprising an optical emitter and a detector to provide a signal indicative of a position of a body

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1835056A (zh) * 2000-06-12 2006-09-20 株式会社半导体能源研究所 发光模块和驱动所述发光模块的方法以及光检测器
CN102401906A (zh) * 2010-09-19 2012-04-04 同方威视技术股份有限公司 辐射探测器及其成像装置、电极结构和获取图像的方法

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