光寻址电位传感器阵列信号处理仿真研究

基于微透镜和频率调制盘的设计,提出了光寻址电位传感器阵列(LAPS)中光脉冲阵列的频率调制方法和基本的测量系统。采用Matlab对LAPS阵列可能检测到的光电流信号进行快速傅立叶变换(FFT)和小波分析的仿真。从仿真得到的频谱图,各频率的脉冲光所对应的光电流能够分辨出来,进一步证明多频率脉冲光源LAPS传感器阵列具有很好的频域分辨率,从而得到LAPS阵列对应各个传感元的信号,为实际LAPS阵列器件的制作和信号处理提供了理论依据。

微结构光寻址电位传感器阵列芯片的研制

详细介绍了采用MEMS技术研制的三维微结构LAPS阵列芯片 ,芯片表面划分成 5× 7个敏感单元 ,其中每个敏感区表面设置 4 0× 4 0个硅尖阵列 ,芯片背面对应地形成光耦合阵列窗口。一个 5× 7矩阵的红外LED作为光源控制的耦合到芯片背面的阵列窗口。给出了LAPS阵列芯片的扫描电镜照片和多种生化参数的光寻址测试结果 ,分析讨论了芯片厚度。

光寻址电位传感器的自相关检测方法

针对基于光寻址电位传感器的微流控芯片信噪比低的问题,提出了一种基于自相关检测的光寻址电位传感器信号提取方法。采用气液分离的方法在微流路内产生了体积约1μL的样品微滴,对比了光寻址电位传感器在方波激励与正弦波激励下检测微滴的I/V特性曲线,以及在相同条件下的I-f特性曲线。结果表明:采用自相关检测法,光寻址电位传感器具有53.8 mV/pH的灵敏度,其信噪比提高了7.020 6 dB。研究结果对于微型LAPS光电流信号高精度检测做出了有益探索,具有良好的应用前景。

基于微透镜阵列的多通道光寻址电位传感器研究

为了提高化学和生物图像传感器的成像速度和简化成像系统,提出了一种基于微透镜阵列的多通道光寻址电位传感器.利用微透镜阵列把单束激光转化成点阵,通过多频率斩波器,得到不同频率的光点阵列用作光寻址电位传感器的光源,从而实现多点同时检测.实验结果表明该系统具有良好的频域分辨率,通过数字补偿技术可获得各个检测点的电流电压特性曲线,证明可实现多点同时检测.该系统可以用于光寻址电位传感器和扫描光感阻抗传感器的快速成像,以及多通道化学生物图像检测.

光寻址电位传感器测量系统的研究

在生物医学及化工等领域的研究及应用中,对于与生物分子、生物过程相关的参数以及化学反应中离子浓度的检测是非常重要的研究手段。但是,传统的测量方法和仪器难以做到小型化,极大限制了上述检测方法的应用,因此急需解决小型化问题。光寻址电位传感器(LAPS)是基于半导体技术的传感器,因此可以做到小型化,较好的解决了此问题。扼要介绍了光寻址电位传感器的发展历程,阐述了该传感器测量系统的工作原理,以及基于DSP的LAPS测量系统的组成,并使用该系统对溶液中pH值的分布进行了实际测量,得到了溶液的pH值分布图。

微阵列光寻址生化传感器系统性能研究

该文介绍一种基于电解质溶液-绝缘层-半导体(EIS)结构的光、机、电一体化的微阵列光寻址电位传感器系统(LAPS)。文中研讨了LAPS的基本原理和微阵列光寻址电位传感器系统的制造。通过实验证明了芯片厚度、调制频率、曲线线性度对系统性能的影响,获得多种生化参数的光寻址测试结果。

光寻址电位传感器的噪声分析与信号处理方法研究

鉴于光寻址电位传感器(LAPS)的响应信号较弱,传统的抽取频域基波分量的方法易受信号漂移和随机噪声的影响,提出了一种基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法。基于光寻址电位传感器件的理论模型构建了其等效电路模型,推导得到输出信号的表达式,分析了漂移与噪声产生的原因及其抑制方法。通过实验检测了不同pH值的溶液,并采集了系统输出的光电流信号。求取信号傅里叶变换后频域中的基波分量、二次谐波分量、三次谐波分量的谱线幅值的均方根,然后对归一化电流-偏压(I-V)特性曲线进行卡尔曼滤波。实验结果表明,相对于单纯抽取基波分量的方法,基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法使检测结果的均方差(MSE)降低了97%,显著减少了信号漂移和随机噪声对检测结果的影响。

甲胎蛋白光寻址电位式传感器的研究

研究了基于光寻址电位传感器(LAPS)的无标记甲胎蛋白免疫检测。采用共价交联的方法在光寻址电位传感器的敏感膜表面固定甲胎蛋白抗体,根据蛋白质分子特异性结合会引起膜电位变化进行检测;对浓度为 400μg/L甲胎蛋白抗原的响应约为 11mV;不同浓度的甲胎蛋白抗原的响应同浓度呈线性关系,线性相关系数为 0. 9996;各个芯片对不同浓度AFP膜电位响应的相对标准偏差小于 6%。验证了采用光寻址电位传感器技术检测甲胎蛋白的可行性,为多参数蛋白质芯片的研究提供了理论和实验数据。

光寻址电位式传感器在有机磷检测上的应用

通过将乙酰胆碱酯酶用戊二醛交联法固定在光寻址电位式传感器的H+敏Si3N4膜上,即可用于检测有机磷农药。介绍了该传感器的工作原理及制作方法,并且分析探讨了缓冲溶液和乙酰胆碱底液的影响,还给出了在不同抑制时间和不同有机磷浓度下的响应特性。实验表明这是一种简捷灵敏、高效实用的有机磷农药检测新方法。

光寻址电位传感器及其应用

光寻址电位传感器(LAPS)是一种基于半导体光电效应的化学传感器,在稳定性、重复性、灵敏度、准确性和响应速度等方面具有优良的性能。介绍了LAPS的基本原理和测量方法,阐述了LAPS在细胞传感器、图像传感器、金属离子敏感薄膜传感器、气体传感器及生物医学领域中的应用,并对其存在问题和研究方向进行了总结和展望。

基于光寻址电位传感器的单细胞传感器设计

为了测量细胞电生理特性和进行药物分析,提出了一种基于光寻址电位传感器(LAPS)的单细胞传感器.用峰峰值为2 mV、频率为1 kHz的正弦信号模拟细胞动作电位,作为传感器的输入信号来观测系统的灵敏度;采用涂敷法和改变器件表面粗糙度的方法,将细胞固定在器件表面以改善传感器灵敏度;选择1μm/mL、10μg/mL两种质量浓度乙酰胆咸(Ach)作为大脑皮层神经细胞的刺激药物,检测在不同浓度药物作用下神经细胞的动作电位.实验结果表明,涂敷法固定细胞提高了传感器的灵敏度,该细胞传感器能够检测出模拟动作电位,并能够检测出不同浓度的乙酰胆碱.

光寻址电位传感器的机理研究

从半导体物理学及电化学的角度对光寻址电位传感器 (LAPS)的机理进行了较为深入的研究。详细阐述了LAPS的基本构造 ,并通过分析LAPS的电路模型及少数载流子的影响得出了各种参数对LAPS的影响 ,从而为制造高性能的LAPS提供了理论基础。

一种新型的光寻址电位传感器研究

依据光寻址电位传感器 (LAPS)工作原理和光生载流子在硅片中扩散理论 ,提出了一种正面光照的LAPS新结构设计 ,在正面光照方式的测量池、插件式芯片和硅尖阵列芯片等方面具有创新性 .新型LAPS的光电流信号比背面照射的提高了 4倍 ;在检测标准缓冲溶液pH4 0 0、pH6 86、pH9 18的pH值时 ,线性相关系数 0 9999,灵敏度为 5 0 1mV/pH .重复检测pH9 18标准缓冲溶液四次的标准偏差和变异系数分别为 0 5 7mV、0 0 4 8% .最后 ,分析讨论了三电极测量方法和新型LAPS结构特色、以及LAPS电解质电导对光电流的影响等 .

基于数字补偿的多光源寻址并行检测电位图像传感器

本文介绍了一种能显著提高测量速度的光寻址电位传感器 (LAPS)。用多个光源同时激发LAPS,每个光源都采用不同的调制频率 ,对产生的光电流进行分析就可以得到所有激发区域的表面电位分布图。本文提出的方法得到被测气体完整的电位响应分布图象 ,其速度比现有方法有很大提高。

基于PVC薄膜的汞离子光寻址电位传感器

通过不同浓度溶液的试验,对一种新型聚氯乙稀(PVC)薄膜汞离子敏感光寻址电位传感器进行了研究,PVC薄膜中的敏感物为5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol.采用硅烷化反应对光寻址电位传感器进行表面修饰,硅烷化前后的器件对单位pH(氢离子)的灵敏度分别为每67.299mV和4.9996mV,线性相关系数分别为0.9831和0.9877.PVC膜成聚后,该传感器对汞离子有选择性的电位响应特性,显示了良好的重复性和稳定性,单位pHg(汞离子)的灵敏度为15.381mV,线性相关系数为0.9629,对其他离子的抑制比大于4.实验得到的检出下限为1.57μg/L,响应时间为2～4s,适用pH范围为3～6.

光寻址电位传感器信号的实时采集与数据管理——基于数据库和TeeChart的实时动态采集、显示和管理

光寻址电位传感器(LAPS)是一种基于集成电路制造技术的传感器,在生物化学领域有着广泛的应用前景。使用专用图表控件和数据库技术为LAPS测控系统建立了数据采集与管理系统,实现了LAPS输出信号的实时采集与动态显示,并采用数据库的形式对检测结果进行实时存储和历史查询,有助于进一步推进LAPS系统在应用领域的发展。

光寻址电位传感器及其在生物医学中的应用

光寻址电位传感器(LAPS)是八十年代末发展起来的一种高灵敏度新颖传感器件。本文主要介绍LAPS的原理、研究现况与发展趋势,以及LAPS技术在酶法分析、免疫测定和细胞代谢研究中的应用。

光寻址电位传感器特性的仿真分析

光寻址电位传感器(LAPS)在生物医学和环境监测领域有着广泛的应用。提出了金属绝缘层硅(MIS)结构LAPS的电路模型,并推导出数学模型。在此基础上,采用电路模拟方法仿真分析了影响LAPS特性的因素:硅掺杂浓度、绝缘层厚度以及光强等,仿真结果正确地反映了LAPS的实际特性。最后,提出了一种优化设计LAPS的新方案。

SOI槽隔离光寻址电位传感器设计与研究

提出新型隔离结构的光寻址电位传感器(LAPS)阵列.该传感器采用P型绝缘体上的硅(SOI)衬底,利用SOI顶硅层中的硅隔离槽结合重掺杂P+区进行相邻阵列单元的隔离.SOI LAPS阵列的ISE-TCAD仿真结果表明,与传统的厚氧隔离和重掺杂隔离方法相比,槽隔离结构可以有效地改善相邻阵列单元的噪声隔离特性.重掺杂隔离LAPS阵列传感器的隔离度为3.5dB,槽隔离LAPS阵列传感器的隔离度可达180dB.样品实测结果表明,隔离槽和P+双重隔离结构SOI LAPS阵列传感器的隔离度为97.23dB,厚氧和P+双重隔离结构的硅基LAPS阵列传感器隔离度仅为16.48dB.研究数据证明,SOI隔离槽结合P+双重隔离结构具有更好的噪声抑制特性,能够阻止相邻阵列单元的衬底噪声耦合以及来自非敏感区的信号干扰.

基于LabVIEW的光寻址电位传感器实时测试系统

以实现光寻址电位传感器(LAPS)实时测试为目的,设计了基于LabVIEW虚拟仪器平台的LAPS实时测试系统。采用LabVIEW软件控制数据采集卡输出光源调制电压、直流偏置电压驱动LAPS产生光电流,光电流经跨阻放大器转换成电压信号输出到数据采集卡A/D输入端进行采集。系统实时改变偏置电压,同时对该偏置电压下LAPS输出的光电流进行采集,并利用LabVIEW软件实时绘制LAPS的光电流-偏置电压(I-V)曲线。系统测试结果表明:LAPS实时测试系统能准确地检测出磷酸盐(PBS)缓冲液的浓度,实现了测试过程的自动化和测试结果的实时显示。