高精度乒乓球自动零锁定式光摄影仪传感器
IEEE transactions on biomedical circuits and systems
|April 16, 2024
概括
这项研究引入了一种高精度的CMOS光传感器,具有用于实时体外生物标志物检测的新型锁定放大方案. 便携式设备在检测细胞培养和溶液方面表现出高灵敏度.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 微电子系统 微电子系统
- 光学传感传感器是什么?
背景情况:
- 精确和便携式光检测对于体外诊断至关重要.
- 现有的方法经常面临敏感性,功耗和实时分析方面的挑战.
- 需要新的传感器设计来克服这些局限性,用于门诊应用.
研究的目的:
- 为了呈现一个高精度的CMOS光光度传感器.
- 实施一种新的锁定放大 (LIA) 方案,使用交换偏差和乒乓球自动零化技术.
- 开发一个便携式,低功耗的平台,用于实时体外生物标志物检测.
主要方法:
- 用0.18μm工艺制造一个带有两个光二极管和1kHz的LIA的CMOS传感器.
- 使用差分低噪声放大器与开关偏差乒乓球自动零位,自动相位调整器,PGA,BPF,混合器和LPF.
- 将传感器封装在一个带有LED和光纤的3D打印外中,用于激发和光检索.
主要成果:
- 该LIA显示了42dB的动态储备,从1.8V电源中检索0.7mW功耗的噪声信号.
- 传感器检测到事件光功率在8nW至24μW之间.
- 实验显示,珠子溶液的灵敏度为1:100k,并成功检测出不同的NIH3T3小鼠细胞密度.
结论:
- 开发的CMOS光传感器采用了新的LIA方案,为体外诊断提供了高精度和灵敏度.
- 便携式,低功耗的门诊平台可以实时检测生物标志物.
- 原型在检测细胞培养中的性能验证了其在临床应用中的潜力.


