阻抗檢測電路及阻抗頻譜量測系統

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

102127559

專利證號

I 485398

專利獲證名稱

阻抗檢測電路及阻抗頻譜量測系統

專利所屬機關 (申請機關)

國立成功大學

獲證日期

2015/05/21

技術說明

電化學阻抗頻譜分析法是一種非侵入式的檢測技術，其原理是藉由輸入不同頻率的交流訊號進入待測溶液或檢體，再擷取輸出訊號的振幅及相角資訊，接著反推出代測物的阻抗資訊，藉此得知代測物的種類和濃度。由於此分析法相較於其他電化學量測方法，是使用較高頻的訊號輸入而快速地得到待測液的阻抗參數，藉此分析溶液中的各項參數，故可應用於多樣生物醫學檢測(如尿液、血液檢測等)，是一項具有快速性、高靈敏度、檢測成本低、檢測程序簡便及微小化可攜式的檢測技術。 本電路是以整合進快速、自動化的電化學阻抗頻譜分析量測系統為目的，利用CMOS製程實現小面積、低耗功的後端阻抗轉數位電路。本電路並未使用傳統耗費大面積之電路架構(低通濾波器、類比轉數位電路)，並藉由其內部電路的頻率調變，以實現大範圍輸入訊號頻率的EIS量測系統。此外，藉由電路創新架構的設計，實現振幅轉數位電路之高解析度轉換，以達到更精確的檢測分析；並加入適當的設計於相角轉數位電路之中，使相角差轉換有抵抗雜訊的能力，以適用於實際電化學量測的環境。本電路若結合前端EIS量測系統，並加上自動化掃頻功能，可實現快速地溶液阻抗參數分析，以應用於各項生物醫學檢測用途，如即時的尿液、血液檢測等，來得知受測者的身體健康狀況。 Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a non-invasive detection technique. This work is to integrate the EIS measurement system into a chip, which can analyze the sample rapidly and automatically. The traditional impedance measurement circuits used in EIS occupy large chip area, because it may consist of large-RC-constant low pass filter and analog-to-digital converter. The proposed circuit implements an impedance-to-digital converter, which includes magnitude-to-digital and phase-to-digital converters, and it consumes little power and occupies small chip area. Moreover, the high conversion resolution is achieved by innovative circuit architecture, and a novel technique is also proposed and applied in the phase-to-digital circuit to eliminate the noise interference, which is very important in real electrochemical measurement environment. Therefore, it can be used in many kinds of biomedical detection systems, such as real-time urine or blood detection.

備註

本部(收文號1060027134)同意該校106年4月25日成大研總字第1064500318號函申請終止維護專利

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