光寻址电位传感器读出系统的微型电路模组设计

作     者：任畅 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕辰刚

授予年度：2016年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：光寻址电位传感器 LabVIEW-FPGA 微型化 同步化 二维化学成像 

摘      要：随着家庭医疗的观念普及,医疗保健与照顾、预防已经成为现今最重要的课题。随着经济发展的加速,医疗品质的需求也逐渐提升,同时居家医疗相关的医疗电子设备的需求量增加,带动了具有高效能、微型化可携带式与低成本的生物医疗相关产业。光寻址电位传感器（Light-addressable Potentiometric Sensor,LAPS）是一种基于场效应半导体的无需荧光等标记的二维化学影像传感器。本论文将LAPS传感系统应用锁相放大器、信号发生器等大型实验室仪器中所需的功能成功集成于一块LabVIEW-FPGA开发板上。本论文通过Lab VIEW-FPGA实现了LAPS输入部分的控制:为激光器提供所需的电压和频率;为参考电极提供可设定最大值、最小值、步进和延时的阶梯波;为微镜控制板提供所需的电压、方波控制和偏转角度信息等。LAPS输出部分首先通过了多级放大及滤波,基本达到了检测结果所需要的精确度。这一部分主要使用的滤波方式为锁相放大滤波法。其后,通过LabVIEW自带的绘图功能及内建Matlab的功能绘制所需的光电流-偏压曲线及二位化学影像。此外还实现了存储的功能方便后续所需的其它分析的进行。本论文突破性的实现了LAPS系统的同步化。实现了系统所有参数统一控制,极大的化简了操作过程。通过同步化,本论文彻底解决传统LAPS传感系统中检测过程中仅收取光电压信息,图像生成需后续人工进行光电压和与其对应坐标的绑定的繁琐过程,实现二维化学影像实时显示的目标。本论文将展示微型化后的LAPS系统的测量结果、与原有系统测试结果的对比、静态二维化学成像以及动态二维化学成像等。