自動化磁性生物感測系統之超大型積體電路設計及應用

VLSI Design and Application of Automated Magnetic Biosensing System

楊皓淳(Hao-Chun Yang)

指導教授 ： 鍾文耀

中原大學/工學院/電子工程研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6840/cycu201300772

摘要

本論文主要為建立一感測磁流體、磁珠和前端的自動化實驗流程系統以及數位化晶片，並且利用數位電路設計為主軸從前端的馬達、微流道開關以及微流道流程控制，到後端的訊號處理，從自動校正演算法以及自動可調整倍率放大器控制，一直到數位訊號整理到最後顯示到液晶顯示模組上。
而本研究主要也以代謝症候群為主要檢測病症，透過脂締素在人體中的正常濃度為2-20ug/ml探討蛋白質檢測的方式，以及為何磁性標籤免疫分係法的優勢。嘗試整合本實驗室自行設計的感測器做磁性的量測，更使用商用霍爾感測器直接量測磁流體，以達到磁性標籤的量測。
本研究在數位電路方面經由TSMC0.18um製程完成一顆晶片，並且此晶片是只在本系統上運作的特殊積體化電路(ASIC)，所以會達到面積小、速度快和成本低等好處，最後使這顆晶片完整地在系統上運作更可以達到可攜式的目的。

關鍵字

微控制單元 ； 陣列感測器 ； 特殊應用積體電路 ； 磁性標籤 ； 磁性生物檢測

並列摘要

This thesis is to establish automated bio-system include a sensing magnetic fluid, magnetic beads, front-end and digital chips. Design a digital circuit to control the motor, switches of microfluidic also the back-end signal processing. The digital circuit handles from the automatic calibrating algorithm as well as program gain amplifier control, to digital signal and the LCD display.
Because of the metabolic syndrome, the concentration of adiponectin in the human blood can be the key index. The normal concentration of adiponectin is 2-20ug/ml, so the advantage of magnetic labels immune system method becomes more important. To integrate the magnetic sensor designed by our lab does measurements. In the other hand, using commercial Hall sensor measures the magnetic fluid in order to achieve magnetic label measurements.
This study completes a digital chip via TSMC 0.18 um process, and this is an application-specific integrated circuit (ASIC) using VLSI technology. It can reach the small size, high speed and low cost advantages. At the last, this chip can work on our system, In order to achieve the portable system.

並列關鍵字

micro control unit ； sensor array ； ASIC ； magnetic labels ； magnetic bio-sensing

參考文獻

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