[实用新型]一种离子或生物检测装置

说明书

本实用新型涉及一种用离子或生物敏场效应器件作探头组装的离子或生物检测装置。

现有用离子或生物敏场效应器件作探头组装的离子或生物检测装置其电路是采用如图1（A）所示的同相端接地电路或如图1（B）所示的反馈补偿电路。前者只能工作在非饱和区，它仅能保持敏感探头的沟道电压V_DS恒定，后者只能工作在饱和区，它仅能保持沟道电流I_DS恒定。它们的共同缺陷在于两种电路的敏感器件的工作点I_DS和V_DS不能分别独立调节，不能对输出电压Vout调零，这些都会影响到检测精度以及数据处理的简便性。

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型设计了如图2示意的检测装置。在该装置的检测槽（21）所盛检测液（22）内一侧浸入参比电极（23），它与一个直流电源（30）单独连接，作检测探头用的离子或生物敏场效应器件（24）的栅区表面（25）在另一侧与检测液接触，并由此敏感器件（24）与两个直流恒流源（26a、26b）、两个能够保持各自输出入两端电位差恒定的电压跟随器（28a，28b）、以及一个可调电阻器（27）共同组成保持沟道恒流、恒压的检测电路。在此检测电路中敏感器件的源极S与一恒流源（26a）电流流入端以及一个电压跟随器（28a）的输入端相连，此电压跟随器（28a）的输出端与检测装置的输出端（29）以及可调电阻器（27）的一端相连，敏感器件的漏极D则与另一电压跟随器（28b）的输出端连接，这一电压跟随器（28b）的输入端与另一恒流源（26b）的电流流出端以及可调电阻器（27）的另一端相连。这样的电路，能由恒流源（26a）提供恒定的沟道电流IDS，可调电阻器（27）使恒流源（26b）所提供的恒定电流流经其上产生的电压降为恒定的V_DS沟道电压值，并能使敏感器件不论在饱和区还是非饱和区均能工作。在检测中，检测液的离子（或生物物质）浓度一旦发生变化，就会引起敏感器件栅极电位变化，从而引起源极电位变化，再经过电压跟随器（28a）引起输出电压Vout的相同变化，但由于恒流源（26b）要保持电阻器（27）上的电流以致电压均恒定，Vout的变化必然引起电压跟随器（28b）输入端电位的相同变化，继而引起敏感器件漏极电位的同一变化。这样所得到的总的效果是，从输出电压Vout的变化检测到栅极电位变化（即检测液中某离子或生物物质浓度的变化），又保持了敏感器件的沟道电压V_DS、沟道电流I_DS、以及栅源电压V_GS为恒定值，保持器件处于恒定的工作点，从而提高了检测数据的准确性和可比性。

图3是本实用新型的一项实施例——青霉素浓度检测装置示意图。连接在参比电极（33）上的直流电源（40）是一可调直流电源。用作检测探头的敏感器件（34）是在栅区（35）表面涂复青霉素酶膜的n沟青霉素场效应敏感器件，电压跟随器（38a和38b）是各由一块CA3140E集成运算放大器使其低输入端短路至输出端构成的，恒流源（36a）由基准源LM336，npn晶体管8050，一个电阻器及一个可变电阻器构成。恒流源（26b）由基准源LM336，pnp晶体管9015，一个电阻器及一个可变电阻器构成。恒流源（36a）和（36b）的连接方式保持了沟道电流由漏极流向源极。由于该项实施例中参比电极（33）与一可调直流电源（40）单独连接，检测时可以通过调节直流电源（40）对任一输出电压Vout调零，从而可以压缩读出数据的位数，简化数据处理的手续以及提高读出精度。

附图说明

图1为现有采用场效应敏感器件的离子或生物检测装置示意图，（A）为同相端接地电路装置示意图，其中1为检测槽，2为检测液，3为参比电极，4为敏感器件，5为栅区，D为漏极，S为源极，6为直流稳压电源引线端，7为可调电阻器，8为运算放大器，9为输出端，10为电阻器，（B）为反馈补偿电路装置示意图，其中11为检测槽，12为检测液，13为参比电极，14为敏感器件，15为栅区，D为漏极，S为源极，16与16a为直流恒流源引线端，17为可调电阻器，18为运算放大器，19为输出端，20为电阻器。