[发明专利]一种生物传感器平台芯片及集成方法

说明书

本发明涉及一种生物传感器平台芯片及集成方法。该技术成熟的大规模集成电路CMOS工艺，打造一个生物传感器平台芯片，进而为各类不同的生物传感器，提供一个统一的集成平台和接口，避免繁复的独立特殊设计制造，实现简单有效地集成。本发明将所集成的生物传感器采集到的生物样本进行数字化处理，并借助无线数据和供电技术，实现大量生物数据的高速采样、无线发送、外部存储、灵活检测和分析。本技术的无线平台芯片不仅限于集成单个微型生物传感器，并结合生物兼容的封装，从而实现有效的植入性产品；还可适用于体外，与多种生物传感器共同集成在印刷电路板上，从而形成一个“微型化验室”，可同时采集分析多种不同的生物样本。

技术领域

本发明涉及一种生物传感器平台芯片及集成方法。该技术利用价格低廉，技术成熟的CMOS工艺，为各种不同类型的生物传感器提供一个方便集成的统一的芯片平台和接口；并借助无线数据和供电技术，实现大量生物数据的高速采集、无线发送、外部存储、灵活检测和分析。

技术背景

生物传感器是用生物活性材料(酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等)与物理化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。生物传感器技术在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析(包括生物药物研究开发)、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。在现阶段，各种生物传感器产品在形式、尺寸、设计上各自存在极大区别，基本上还只停留在为了特定的应用而特殊设计制造的阶段，而可植入的生物传感器芯片更是寥寥无几。一般来说，生物传感器利用其特殊制造的受体装置和传感装置来采集生物样本后，需要利用后续的信号处理和数字处理电路将样本数字化，才能进行有效地读取和分析。在目前各自为政的局面里，每一个特定的应用都需要为其重新设计并制造相应的信号处理和数字处理电路，从而浪费大量的人力、物力和时间。同时，由于缺乏无线数据和供电技术的支撑，传统的生物传感器产品避免不了电线和电池，造成尺寸过大而无法实现植入。特定应用的微型无线生物传感器芯片目前还只存在于研究机构的实验室中。为了突破这种局面，本发明适时创造了生物传感器平台芯片的概念，利用价格低廉，技术成熟的CMOS工艺，打造了一个可以为集成各类生物传感器提供一个通用的平台和接口的无线芯片技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物传感器平台芯片及集成方法，进而为各类不同的生物传感器，包括电化学传感器、可见光传感器、磁传感器、热传感器等等，提供一个统一的集成平台和接口，避免繁复的独立特殊设计制造，实现简单有效地集成。通过使用大规模集成电路设计的CMOS芯片，本发明将所集成的生物传感器采集到的生物样本进行数字化处理，并借助无线数据和供电技术，实现大量生物数据的高速采样、无线发送、外部存储、灵活检测和分析。本发明适用范围包括但不仅限于在无线平台芯片上集成单个微型生物传感器，并结合生物兼容的封装，从而实现有效的植入性产品。本技术还可适用于在体外，将本平台芯片与多种生物传感器集成在印刷电路板上，从而形成一个“微型化验室”，可采集分析多种不同的生物样本。此“微型化验室”用在环境保护方面，可实现对各种环境参数的综合检测分析；若用于家庭，则可成为“家庭医生”，实现对各种常见生物参数(如血压、脉搏、血糖、血常规等)的方便检测和分析、以及历史记录追踪和报警等。

本发明提供的一种生物传感器平台芯片及集成方法的技术方案是：一种生物传感器平台芯片，包括独立多通道输入接口、低噪前置放大电路(Low-Noise-Preamplifier)、多路通道选择电路(Multiplexer)、模数转换电路(Analog to Digital Converter，ADC)、逻辑控制电路(Digital Controller)、内部存储电路(Memory)、无线数据收发器电路(Wireless Transceiver)、无线供电电路(Wireless Power Recovery)。本平台芯片将上述电路模块通过大规模集成电路的方式集成在一块芯片上，从而为各种不同类型的生物传感器提供一个统一的生物传感器提供一个统一的平台和接口。