植入式酶传感器标签系统架构研究与芯片设计-微电子学与固体电子学专业论文.docx

摘要摘要高血糖，糖尿病等是患者数量众多的慢性疾病之一，而传统的血糖测量方案存在测试流程长、病患痛苦多，携带不便等缺陷，不能实现对患者血糖的实时测量和预防控制。实现一个实时监控、病患痛苦少并且测量方便的酶传感器系统是堕待实现的交叉科学领域课题。无线植入式酶传感器恰好具备上述传感器系统的优点，因此逐渐成为血糖测量仪器研究的热点。一个无线植入式酶传感器必须解决无线信号在人体内传输会剧烈衰减的问题，同时还要能够尽可能的测量微弱电流以减小传感器面积进而减小对人体的影响，而在无线数据传输过程中还要实现对患者信息的隐私保护。本文提出了将植入式酶传感器与高频射频识别(盯ID)标签芯片技术结合组成无线植入式酶传感器信号处理片上系统(SoC)的设计方案，针对无线植入式酶传感器在能量获取方面的难点分析了高频RFro标签数据信号在以人体作为障碍物时发射线圈和接收线圈间的祸合系数在不同相对位置和不同表皮厚度内的变化，进而得到发射系统和接收系统之间的能量转移效率，为植入式酶传感器的实现提供理论基础和优化方法。在酶传感器和标签基带之间数据传输系统方面，提出了一种高能效、高精度和具有数据加密功能的数据交换接口电路结构，规划了一个包含完整的复位，自校准功能的数据交换系统流程。设计了一款符频盯ro传输协议，测量10fA一lo0PA的电流信号，且应用H~ ingbird算法对数据进行加密的酶传感器标签芯片，完成了芯片电路的仿真和分析，并分别在SMIC0.13林mEEpRoM 工艺和sM Ie0.13林m 舒工艺下完成了流片设计。关键词:植入式传感器R卫ID标签微弱电流检测中图分类号:TN492件A B STR A C TA B ST RA CTChroiediseasesuch ashyP erglyce而aand diabetesm ellitUS ailthedoetorsandPatients inthe w orid.肠adltionaltreatnlent ofm easu约ng eann otget realtirnei创沁rmation of a Patient，5 blood sugar W hich 15 essent ial for Preventing andeontrolling.Thus an enZym esensorsystem w hjeh ean achieverealtim eregulation，bedevilPatientsless，and faeilitatem easure m ent15neeess田了forinterdiseiPlin田了seienee.Wireless imPlantable e“刁m e sensorhas the ProPosed advantage and 15beeomingahotPoint indesi加ng Blood GlucoseM oultor-A Wireless加Plan加Lbleglueosesensorm ustsolvetheProblem thatw irelesssignalattenuatessharPlyinbodyandeanm easure w eak eurrentsignalinordertom ininilzethesenor’5sizetom itigatethehUrt tobody.AlsoeneryPtion 15needed toProteetPrivaey ofthePatientduringeornrnu苗eation.Th isP aPerProPosesa com bination ofenzym e sensorand H F 舒ID tag asaw ireless而Plantableellzym esensor’Sineethe tag sen sor15Passiveand allthePow ereom esfrom the RF ID reader，the Paperanalysesthe eoem eientof eouP ling betw eenthetransm uting and reeeive eoilw hen eh angingtheirrelativeloeation and em beddeddePth in skin and then dedueethePow er transm ission e伍eieney ofthe system .TheanalysisProvidestheoretiealbasisand oPtim iZation m ethod forilnPlantable sensor.The Pa