[发明专利]基于超低功率CMOS的生物传感器电路

说明书

背景技术

本发明一般地涉及感测生物分子，更具体地说，涉及使用基于场效应晶体管的传感器使生物分子的检测自动化的电子电路。

生物分子（可能包括蛋白质或病毒）在许多疾病中起着重要作用。因此，生物分子识别是实现改进和具有成本效益的疾病诊断和治疗所必不可少的。

用于检测生物分子的常规技术包括荧光或放射性标记以及膜片钳。遗憾的是，这些常规技术是劳动密集型的并且成本高昂，从而减少了在这些技术更具成本效益的情况下可能获得帮助的患者的数量。

因此，需要改进的技术以检测生物分子。更具体地说，改进的技术需要比常规技术劳动密集程度低并且成本低。

发明内容

通过提供一种被配置为识别具有电荷的材料的装置而克服现有技术的缺点并提供其他优点，所述装置具有：反相增益放大器，其包含第一场效应晶体管（FET）并且所述第一FET耦合到第二FET；其中所述第一FET的栅极被配置为读出所述电荷，并且所述放大器的输出提供所述电荷的测量以识别所述材料。

还披露了一种用于识别具有电荷的材料的方法，所述方法包括：使用第一场效应晶体管（FET）的栅极读出所述电荷，所述第一FET和第二FET形成反相增益放大器电路，所述反相增益放大器电路具有提供所述电荷的测量的输出；以及使用所述反相增益放大器电路测量所述电荷以识别所述材料。

还披露了一种包括机器可执行指令的非临时性机器可读介质，所述机器可执行指令用于通过实现一种方法来识别具有电荷的材料，所述方法包括：使用第一场效应晶体管（FET）的栅极读出所述电荷，所述第一FET和第二FET形成反相增益放大器电路，所述反相增益放大器电路具有提供所述电荷的测量的输出；以及使用所述反相增益放大器电路测量所述电荷以识别所述材料；以及存储所述测量、分析所述测量以及向用户呈现所述测量中的至少一个。

在此还描述和要求保护对应于上述方法的系统和计算机程序产品。

通过本发明的技术实现了其他特性和优点。在此详细描述了本发明的其他实施例和方面并将其视为所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特性，请参考说明书和附图。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中具体指出并明确要求保护被视为本发明的主题。从下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其他目标、特性和优点是显而易见的，其中相同元素具有相同编号，这些附图是：

图1示出了传感器单元阵列的一个示例性实施例；

图2示出了被配置为感测生物分子的场效应晶体管（FET）的一个示例性实施例；

图3示出了包括传感器FET的反相增益放大器电路的示意图；

图4示出了反相增益放大器电路的反相增益特性的各方面；

图5示出了具有被配置为在将反相增益放大器电路的输出耦合到读出线的组件中具有低电阻的电路的传感器单元的各方面；

图6示出了被配置为关断未被选择用于获得测量的传感器单元10中的FET的电路的各方面；

图7示出了具有与反相增益放大器电路中的p型FET的源极串联布置的p型FET并被配置为使反相增益放大器电路去激励的电路的各方面；

图8示出了具有与反相增益放大器电路中的传感器FET的源极串联布置的n型FET并被配置为使反相增益放大器电路去激励的电路的各方面；

图9示出了被配置为对来自V_SENSE线的测量信号进行解耦和放大并且还在将V_X信号传输到V_SENSE线之前在范围△V_GN内对V_X信号进行线性放大的放大和解耦电路的各方面；

图10示出了反相增益放大器的输出对传感器FET的栅极电压的图；

图11和12示出了用于中断到反相增益放大器的电流路径的实施例；

图13示出传感器FET的栅极电压的偏压点对应于反相增益放大器电路中的传感器FET和另一FET的电压阈值变化的移动；以及

图14提供了用于识别具有关联电荷的生物分子的方法的一个实例。

具体实施方式