本文报道了一种用于生物医学应用的超宽带（UWB）低噪声级联放大器（LNA）设计。该结构采用电感最小化技术，在降低 LNA 芯片面积的同时保持低功耗、低噪声、高稳定性、良好线性度和增益。作者从理论上分析了所提技术，并基于 0.18 µm CMOS 工艺进行优化与仿真验证。所设计 LNA 在 1–5 GHz 频段内实现约 17.5 dB...
与氧浓度梯度相关的生理事件可为判断代谢细胞状态提供重要信息。现有氧传感方法（光学光致发光、磁共振和扫描电化学）虽已成熟，但在分辨率、实时性能、复杂度和成本方面存在局限。本文报道一种基于定制互补金属氧化物半导体（CMOS）微芯片和铂（Pt）涂层表面微电极阵列（MEA）的电化学成像系统，用于测量细胞二维氧浓度梯度并计算耗氧率（OCR）。...
本文提出一种面向电化学与生物传感器应用的低噪声前端传感器集成电路，同时具备交流阻抗谱（EIS）和直流安培测量能力。该电路采用共栅电流缓冲拓扑，支持电流模式与电压模式传感器信号，使输入频率范围覆盖直流至100 kHz。通过可调高通与低通频率响应，在宽输入频率范围内实现低噪声工作。此外，一种嵌入频率响应分析的增量ΔΣ调制器同时作为片上阻...
本文报道了一种基于定制 CMOS 微芯片的高密度电化学成像生物传感器系统。该微芯片在 3.6 mm×3.6 mm 传感区内集成 16,064 个铂（Pt）微电极、16,064 个片上读出通道及数字控制电路，并采用 27.5 µm 空间节距的新型三电极几何结构，可实现生物样品细胞级化学梯度成像。片上读出通道噪声水平支持对去甲肾上腺素（...
扩展栅场效应晶体管（EGFET）是一种电子接口，最初作为离子敏感场效应晶体管（ISFET）的替代方案。尽管商用现成器件已广泛用于生物传感器制备，但针对电子接口的研究仍较少，例如噪声机制和尺寸缩放。因此，采用定制 EGFET 有望获得性能更优的生物传感器。本文研究了基于晶体管关联（TA）技术的 EGFET 设计与表征。原型采用 130...
高密度生物传感器阵列是疫苗筛查、免疫签名等前沿生物医学应用的关键。传统电化学传感通常需测量微米电极产生的亚皮安电流，读出电路复杂且难以扩展。本文报道了一种基于180 nm CMOS工艺的高密度4096像素电化学生物传感器阵列。该阵列采用库仑静态放电（coulostatic discharge）读出技术和互指电极（IDE）结构，以降低...
本文报道了一种与 CMOS 工艺兼容、具有 Ta2O5 敏感表面的离子敏感场效应晶体管（ISFET）。该器件通过采用亚阈值工作模式并降低电容对亚阈值摆幅的影响，实现了高灵敏度。以该 ISFET 为基础构建了 L-肉碱生物传感器：将肉碱乙酰转移酶（CAT）固定化于 ISFET 敏感表面，固定化酶仍具有活性（模型板 0.082 U/g）...
本研究将一枚微电子生物传感器植入牛背阔肌附近，用于评估其在体内暴露下的生物稳定性。该植入式传感器旨在连续监测葡萄糖水平，芯片采用0.25 µm CMOS/BiCMOS工艺制备的微机电系统（MEMS）。传感基于亲和粘度法：葡萄糖通过半透膜进入由葡聚糖（dextran）和刀豆蛋白A（ConA）组成的亲和试剂，引起大分子网络粘度变化，再由...
本文综述了场效应晶体管（FET）生物与化学传感器的检测原理。针对即时检测对离子和分子检测在灵敏度、特异性和稳健性方面的需求，电子检测有望实现微型化、原位检测，并可与现有电子制造工艺集成，适合多路复用和并行检测。文章首先介绍所有电位型传感器共同遵循的基本检测原理，即传感界面电荷变化引起界面电位偏移，并通过栅极场效应调制晶体管电流；随后...
本文报道了一种用于在自由行为啮齿动物多个脑区并行进行在体检测的微型胆碱生物传感器装置。该装置将硅基生物传感器微探针阵列与定制 CMOS 芯片相结合，每根微探针集成多个铂微电极，电极表面依次涂覆胆碱氧化酶酶膜和选择性层，以实现胆碱的选择性检测。传感器基于安培法检测原理，灵敏度为 157±35 µA mM-1 cm-2，检出限低于 1 ...
本文提出一种新型光电生物传感器，采用CMOS兼容硅光电二极管集成电路，用于高灵敏检测需要竞争法的小分子真菌毒素。器件将光电二极管连接到场效应晶体管（FET）栅极，使光照下光电二极管的开路电压（VOC）转换为FET的漏源电流（IDS）。传感方案利用样品溶液中的毒素分子与固定在光电二极管表面的毒素–牛血清白蛋白（BSA）偶联物，同金纳米...
本文评估了两种用于将集成电路（IC）传感器与细胞培养腔结合的生物传感器原型封装方法。第一种方法采用聚乙二醇（PEG）模具，在室温硫化（RTV）硅橡胶弹性体涂覆过程中遮蔽 IC 传感区，从而绝缘键合焊盘和键合线；第二种方法采用美国 Quik-Pak 提供的部分封装服务，通过环氧窗框和模塑料覆盖键合线并保留传感窗口。两种方法均显示良好的...
本文报道了一种基于标准CMOS工艺的全集成电化学阻抗谱（EIS）生物传感器阵列。该芯片利用EIS实现无标记、实时检测DNA和蛋白等生物分析物。每个像素包含生物相容性金电极换能器和嵌入式传感电路，采用相干检测器测量对应电极-电解液界面的阻抗。芯片可在10 Hz至50 MHz频率范围内并行测量低至10 nS的导纳，检测动态范围超过90 ...