一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统，属于人体健康检测技术领域。包括：主控模块，输出控制电压，接收电压信号处理模块输出的检测结果数字电压信号，判断其是否在正常值范围内；负压控制模块，将主控模块输出的控制电压转换为模拟电压，并实现负压输出，为液栅型场效应晶体管生物传感器提供不随传感器电阻变化而发生变化的源漏电压和栅极电压；电压信号处理模块，将液栅型场效应晶体管生物传感器输出的检测结果电流信号反相后转变为检测结果电压信号并将该信号转变为检测结果数字电压信号；电源模块，为上述模块提供电压。本发明专利技术为液栅型场效应管传感器提供相匹配的电路系统，实现简单、高灵敏度的生物指标检测。高灵敏度的生物指标检测。高灵敏度的生物指标检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统


[0001]本专利技术属于人体健康检测
，更具体地，涉及一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统。

技术介绍

[0002]近三十年来，随着我国经济的高速发展和生活方式的改变，人们越来越关注自身健康。比如居家血糖监测、运动后身体情况诊断等。如何快速、准确地检测这些诊断的关键指标一直是很大的问题。目前很多企业都在探究怎么去做一些这样的产品和方案，但收效甚微。
[0003]目前，在科研上基于新型的液栅型场效应管的使用及测试，主要是基于探针台和大型半导体测试设备，由于探针台的体积过大，且通过探针的形式来做测试极不稳定，这种测试方法无法将场效应晶体管真正应用到实际应用中；市面上尚没有与新型的液栅型场效应管式生物传感器相匹配的电路系统，也没有其他同类型的电路系统设计可做参考能针对于其特殊的检测要求，实现简单的、高精度的生物指标(如血糖、体内乳酸含量、体内离子含量等)监测。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统，其目的在于为液栅型场效应管生物传感器提供一套相匹配的电路系统，实现简单、高灵敏度的生物指标检测。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统，包括：
[0006]主控模块，用于输出数字控制电压，接收电压信号处理模块输出的检测结果数字电压信号，并判断该信号是否在正常值范围内；
>[0007]负压控制模块，与主控模块相连，用于将主控模块输出的数字控制电压转换为模拟电压，并实现负压输出，为液栅型场效应晶体管生物传感器提供不随其电阻变化的栅极电压和源漏电压，使得液栅型场效应晶体管生物传感器导通并输出检测结果电流信号；
[0008]电压信号处理模块，与负压控制模块相连，用于将所述检测结果电流信号反相后转变为检测结果电压信号，并将所述检测结果电压信号转变为检测结果数字电压信号输出到所述主控模块；
[0009]电源模块，与主控模块、负压控制模块以及电压信号处理模块相连，用于为其提供工作电压。
[0010]进一步地，还包括：栅极探针，所述栅极探针一端连接所述负压控制模块的负压输出端，一端连接液栅型场效应晶体管生物传感器的栅极。
[0011]进一步地，所述负压控制模块，包括：
[0012]DAC转换器，用于将主控模块输出的数字控制电压信号转换为模拟电压信号；
[0013]反相器，用于改变模拟电压信号的相位，实现负压输出。
[0014]进一步地，所述负压控制模块，还包括跟随器，用于对DAC转换器输出的模拟电压信号进行等电位跟随，提高主控模块的带载能力。
[0015]进一步地，所述负压控制模块为多组，用于为液栅型场效应晶体管生物传感器提供不同的源漏电压，实现不同浓度梯度的生物指标检测。
[0016]进一步地，所述负压控制模块通过SMA接口，为液栅型场效应晶体管生物传感器施加源漏电压。
[0017]进一步地，所述电压信号处理模块，包括：
[0018]电流
‑
电压转换器，用于将液栅型场效应晶体管生物传感器输出的检测结果电流信号反相后转变为检测结果电压信号；
[0019]ADC转换器，用于将检测结果电压信号转变为数字电压信号，并将所述数字电压信号输出到主控模块进行数据处理。
[0020]进一步地，所述电压信号处理模块，还包括滤波电路，用于将检测结果电压信号进行滤波去噪。
[0021]进一步地，所述主控模块为基于STM32的单片机。
[0022]进一步地，还包括TFT
‑
LCD显示模块，用于对主控模块数据处理后的数据进行显示。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术的电路检测系统，通过设计主控模块、负压控制模块为液栅型场效应晶体管生物传感器提供检测所需的稳定的栅极电压和源漏电压，栅极电压使得液栅型场效应晶体管生物传感器导通，源漏电压使得液栅型场效应晶体管生物传感器产生检测结果信号，并通过电压信号处理模块将检测结果信号传输到主控模块进行数据处理，实现了与液栅型场效应晶体管传感器进行生物检测相匹配的电路。
[0024](2)本专利技术的电路检测系统，优选采用的栅极探针为液栅型场效应晶体管生物传感器提供检测所需的栅极电压，栅极探针可以很方便的伸入液栅型场效应晶体管生物传感器的液槽里，便于很好地匹配生物检测中对于液相的测试要求，并且相对于目前常见的电化学检测手段，检测灵敏度高。
[0025](3)作为优选，整个系统通过STM32单片机作为主控模块，与负压控制模块，电压信号处理模块相连接，使整个系统通过简单的单片机控制达到一定精度的检测效果。
[0026](4)作为优选，系统通过反相器实现了负电压输出，并通过跟随器对单片机输出的电压进行等电位跟随，提高单片机的带载能力，为液栅型场效应晶体管生物传感器提供了稳定的栅极电压和源漏电压，提升了后续检测的精度。
[0027](5)作为优选，本专利技术的电路检测系统设计了多组负压控制模块，为液栅型场效应晶体管生物传感器提供不同的源漏电压，实现不同浓度梯度的生物指标检测。
[0028]总而言之，本专利技术的电路检测系统实现了与液栅型场效应晶体管传感器生物检测相匹配的电路，具有场效应管生物传感器的高灵敏性、高即时性等优点。且可移植性很好，即具备根据不同种类的液栅型场效应晶体管生物传感器做出简单修改，就能移植使用的特点，为以后研发其他同类型的电路系统提供一种简单可行的方案。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的电路检测系统的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术的电路检测系统中负压控制模块和电压信号处理模块的结构示意图。
[0031]图3为本专利技术的电路检测系统的电源模块结构图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0034]本专利技术主要为液栅型场效应晶体管生物传感器提供相匹配的电路检测系统。本专利技术中的液栅型场效应晶体管生物传感器是基于特定沟道材料的高精度液栅型场效应晶体管式生物传感器。
[0035]如图1所示，本专利技术的电路检测系统主要包括：
[0036]主控模块，用于输出数字控制电压信号，接收电压信号处理模块输出的检测结果数字电压信号并进行数据处理，判断该信号是否在正常值范围内。本专利技术实施例优选基于STM32的单片机，主控芯片为STM3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液栅型场效应晶体管生物传感器的电路检测系统，其特征在于，包括：主控模块，用于输出数字控制电压，接收电压信号处理模块输出的检测结果数字电压信号，并判断该信号是否在正常值范围内；负压控制模块，与主控模块相连，用于将主控模块输出的数字控制电压转换为模拟电压，并实现负压输出，为液栅型场效应晶体管生物传感器提供不随其电阻变化的栅极电压和源漏电压，使得液栅型场效应晶体管生物传感器导通并输出检测结果电流信号；电压信号处理模块，与负压控制模块相连，用于将所述检测结果电流信号反相后转变为检测结果电压信号，并将所述检测结果电压信号转变为检测结果数字电压信号输出到所述主控模块；电源模块，与主控模块、负压控制模块以及电压信号处理模块相连，用于为其提供工作电压。2.根据权利要求1所述的电路检测系统，其特征在于，还包括：栅极探针，所述栅极探针一端连接所述负压控制模块的负压输出端，一端连接液栅型场效应晶体管生物传感器的栅极。3.根据权利要求2所述的电路检测系统，其特征在于，所述负压控制模块，包括：DAC转换器，用于将主控模块输出的数字控制电压信号转换为模拟电压信号；反相器，用于改变模拟电压信号的相位，实现负压输出。4.根据权利要求3所述的电路检测系统，其特征在于，所述负压控制模块，还包括跟随器...

【专利技术属性】
技术研发人员：段国韬，谭彭伟，沈树阳，唐宇枢，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：