毫米大小的0.1pM-LoD无线16通道有机电化学晶体管基于电化学传感SoC

科学领域:

• 集成电路 集成电路
• 生物传感器是一种生物传感器.
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 毫米大小的电化学传感系统对于临床诊断至关重要.
• 现有系统在灵敏度,动态范围和功耗方面经常面临限制.
• 微型植入式或可穿戴设备需要无线电源和通信.

研究的目的:

• 开发一个毫米大小的16通道电化学传感芯片上的系统 (SoC).
• 为了实现高灵敏度和广泛的动态范围来检测生物标志物.
• 为了实现无线操作,使用超声波功率和反射传播.

主要方法:

• 在SoC中集成薄膜有机电化学晶体管 (OECT).
• 实现了一种新的双向电流输送器和电阻 (CC + R) 电位器,具有工作周期控制,以减少功耗.
• 重新利用可编程增益放大器 (PGA) 的采样电容器,以进行增强的电流-电压转换.
• 集成一个活跃的全波整流器与反向散射振幅调制,以实现强大的无线通信.
• 使用180nmCMOS工艺进行制造.

主要成果:

• 实现了184dB的传感电流测量范围.
• 证明了1.25 pA_rms的最小电流噪声.
• 单通道的功耗为16.3 $μ$W.
• 已验证用于检测炎症因子,检测极限 (LoD) 低至0.1 pM.
• 呈现的线性与R² > 0.95.

结论:

• 拟议的电化学传感SoC为灵敏,广动态范围,低功耗和无线生物标志物检测提供了一个有希望的解决方案.
• 新型电位器和通信架构使得高效运行和稳健的数据传输成为可能.
• 这项技术在先进的临床诊断和可穿戴健康监测方面具有重大潜力.