[實用新型]一種用于癌細胞篩查的熒光光譜測量集成電路

有效

• 申請號: 201720584234.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN206818615U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 施朝霞;吳柯柯;楊章咪
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01J3/44;H03F3/08;H03K17/22;H03K3/017
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本實用新型涉及實現的一種用于癌細胞篩查的熒光光譜測量集成電路，以掩埋CMOS雙PN結光電二極管(BDJ)為光傳感單元，將微弱的熒光信號轉換成容易測量的電信號，提取出有用的光譜信息。本實用新型輸出端無需模數轉換接口而可直接與單片機等處理器相連，可與光傳感單元BDJ單片集成，實現癌細胞熒光光譜測量系統的微型化和智能化。

背景技術

掩埋CMOS雙PN結光電二極管，由兩個垂直堆疊的不同深度的二極管構成。這種器件的層疊式結構使得以硅材料作為濾光片時，光在硅晶體中的透射深度與波長有強烈的依賴關系，入射光功率和波長不同時，PN結輸出的光電流也不相同。兩個PN結的光電流比值與波長成良好的線性關系，而輸出電流大小與入射光功率成比例。

生物組織熒光可分為內源熒光和外源熒光兩種。內源熒光是指當生物組織受到激光照射時，本身存在著的光敏物質或熒光團發出的熒光；外源熒光是指用能發光的熒光物質標記待研究生物組織樣本，在激光照射下發出的熒光。因此用于癌細胞篩查的光誘導熒光技術也有兩種：一種根據癌細胞組織本身經光源激發后形成的內源熒光光譜進行篩查；由于一些熒光藥物與癌細胞組織有較強的親和力，另一種技術則是根據這些熒光藥物在激光照射下發出的熒光光譜進行篩查。正常組織的熒光光譜與癌細胞組織的熒光光譜存在特征差異，部分癌細胞組織熒光主峰位置明顯偏離正常組織，也有部分癌細胞組織熒光主峰值明顯多于正常組織，或峰值強度與正常組織不同，因此根據生物組織熒光光譜特性，可以實現癌細胞的篩查。

目前用于癌細胞篩查的熒光光譜測量的儀器雖然已經廣泛投入使用，但是精度高、體積小、功耗低、價格適中的熒光光譜測量儀器有待于開發。

發明內容

本實用新型要克服現有技術的上述缺點，將光譜檢測技術與微電子集成技術相結合，提供一種用于癌細胞篩查的熒光光譜測量集成電路，并且與光電傳感單元BDJ單片集成，有利于實現熒光光譜測量系統的微型化。該檢測電路將兩PN結的光電流模擬量經處理后轉換成相應頻率的方波信號，可直接輸入單片機等數字信號處理器，無需通過數模轉換接口再與處理器相連接。

本實用新型所述的一種用于癌細胞篩查的熒光光譜測量集成電路，由BDJ光電流提取放大電路1、光電流流向選擇電路2、電流-電壓轉換電路3、復位控制電路4、電壓-頻率轉換電路5、整形反饋電路6、占空比調節電路7共七個模塊組成。

所述BDJ光電流提取放大電路1中，輸出端1b連光電流流向選擇電路2的第一輸入端21a，輸入端1a連接到光電流流向選擇電路2的輸出端2b。

BDJ光電流提取放大電路1由PMOS管P1、P2、P3、P4，NMOS管N1、N2、N3、N4、N5、N6和以及掩埋CMOS雙PN結光電二極管組成；所述PMOS管P1源極接電源VDD，柵漏短接，漏極連所述PMOS管P2源極，柵極與所述PMOS管P3柵極相連，所述PMOS管P2柵漏短接，漏極與所述NMOS管N3漏極相連，所述PMOS管P3源極與電源VDD相連，漏極與所述PMOS管P4源極相連，所述PMOS管P4柵極與所述PMOS管P2柵極相連，漏極作為該BDJ光電流提取放大電路1的輸出端1b，所述淺PN結光電二極管D1和所述深PN結光電二極管D2陰極相連并與電源VDD相連，陽極相連并與所述NMOS管N1漏極相連，所述NMOS管N1柵漏相連并與所述NMOS管N3柵極相連，源極與所述NMOS管N2漏極相連，所述NMOS管N2柵漏相連并與所述NMOS管N4柵極相連，源極接地，所述NMOS管N3源極與所述NMOS管N4漏極相連，所述NMOS管N4源極接地，所述NMOS管N5柵極與所述NMOS管N3柵極相連，漏極作為該BDJ光電流提取放大電路1的輸入端1a，源極與所述NMOS管N6漏極相連，所述NMOS管N6柵極與所述NMOS管N4柵極相連，源極接地。

所述光電流流向選擇電路2中，第一輸入端21a與BDJ光電流提取放大電路1中的輸出端1b相連，第二輸入端22a與整形反饋電路6的輸出端6b相連，輸入/輸出雙向端2a/b與所述電流-電壓線性轉換電路3中的輸入/輸出雙向端3a/b相連。