Сигнальний перетворювач функцiонально iнтегрованих термомагнiтних сенсорiв
Ключові слова:
мiкроелектронний сенсор, сигнальний перетворювач, бiомедична iнженерiя, функцiональне iнтегруванняАнотація
Стаття присвячена проблемам розвитку сенсорної електроніки у відповідності до концепцій "Лабораторія на чіпі" (Lab-on-Chip), "Програмована система на кристалі" (Programmable System-on-Chip) та "Інтернет речей" (Internet of Things). Вирішується задача функціонального інтегрування, основою якої є поєднання в одному пристрої декількох взаємодоповнюючих методів вимірювання. Новизною отриманих результатів є реалізація сенсорного пристрою термомагнітного аналізу на однокомпонентній структурі латерального магнітотранзистора. Показано, що перевагою побудови in-situ сенсорів термомагнітного аналізу на основі магнітотранзисторів є мультипараметричність їх pежимів роботи. Ця перевага створює можливості реалізації термомагнітних однокомпонентних вимірювальних перетворювачів з розширеними функціональними можливостями, а саме, вимірювання магнітного поля, керованого нагріву та вимірювання температури. Керування процесами вимірювання з функціональним in-situ інтегруванням здійснюється сигнальним перетворювачем, який містить аналоговий фронт-енд та мікроконтролер керування. На відміну від типових рішень сигнального перетворення на магнітотранзисторах, запропонована схема дозволяє перейти від двофазного типу вихідного сигналу магнітотранзистора у виді різницевої напруги до ефективнішого для вирішуваної задачі рішення з однофазним вихідним сигналом. Таке рішення особливо важливе в схемах з низьковольтним однополярним живленням, що є вимогою до пристроїв Інтернету речей. Сигнальний перетворювач реалізовано на платформі програмованої системи на кристалі PSoC CY8CKIT-059 PSoC 5LP Prototyping Kit. Інформативна величина температури визначається температурною залежністю падіння напруги на прямозміщених p-n переходах магнітотранзистора. Представлені результати апаратно-програмної реалізації сигнального перетворювача. Галузь застосування представленого вимірювального перетворювача – сенсорні пристрої термомагнітного аналізу для матеріалознавства, біофізики та медицини.
Посилання
Jurgons R., Seliger C., Hilpert A., Trahms L., Odenbach S. and Alexiou C. (2006) Drug loaded magnetic nanoparticles for cancer therapy. Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 18, Iss. 38, pp. S2893-S2902. DOI: 10.1088/0953-8984/18/38/s24
Duriagina Z., Holyaka R., Tepla T., Kulyk V., Arras P. and Eyngorn E. (2018) Identification of Fe3O4 Nanoparticles Biomedical Purpose by Magnetometric Methods. Biomaterials in Regenerative Medicine, . DOI: 10.5772/intechopen.69717
Ito A., Shinkai M., Honda H. and Kobayashi T. (2005) Medical application of functionalized magnetic nanoparticles. Journal of Bioscience and Bioengineering, Vol. 100, Iss. 1, pp. 1-11. DOI: 10.1263/jbb.100.1
Jaeger R. and Blalock T. (2016) Microelectronic circuit design, McGraw-Hill Education, 1355 p.
Barylo G.I., Holyaka R.L., Prudyus I.N. and Fabirovskyy S.E. (2018) Impedance measurement front-end based on signal four-phase detection. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 72, pp. 62-68. DOI: 10.20535/radap.2018.72.62-68
Stemple C.C., Kwon H. and Yoon J. (2012) Rapid and Sensitive Detection of Malaria Antigen in Human Blood With Lab-on-a-Chip. IEEE Sensors Journal, Vol. 12, Iss. 9, pp. 2735-2736. DOI: 10.1109/jsen.2012.2205072
Bassi A., Bauer M., Fiedler M., Kramp T., van Kranenburg R., Lange S. and Meissner S. eds. (2013) Enabling Things to Talk: Designing IoT solutions with the IoT Architectural Reference Model, Springer, 325 p. DOI: 10.1007/978-3-642-40403-0
textit{Success Stories. Ukrainian Scientists Develop Sensors for International Fusion Energy Research (25/37)}. Available at: http://www.stcu.int/news/SuccessStories/index.php?id=29
Bolshakova I., Holyaka R. and Gerasimov S. (2005) Magnetic field measurement with continuous calibration. Patent GB2427700A.
Popovich R.S. (2004) Hall Effect Devices. Institute of Physics Publishing; Bristol, UK, 307 p.
Holyaka R., Hotra Z., Weglarski M. and Marusenkova T. (2012) А field characteristic of magnetic sensors on the splitted Hall structures. Electronika, Poland, Vol. 53, No.5, pp. 50–55.
Leepattarapongpan C., Phetchakul T., Pengpad P., Srihapat A., Jeamsaksiri W., Chaowicharat E., Hruanun C. and Poyai A. (2014) The increase sensitivity of PNP-magnetotransistor in CMOS technology. 2014 International Symposium on Integrated Circuits (ISIC). DOI: 10.1109/isicir.2014.7029448
PSoC® 5LP: CY8C52LP Family Datasheet: Programmable System-on-Chip.
textit{CY8CKIT-050 PSoC 5LP Development Kit Guide}. Cypress Semiconductor Corporation. Available at: http://www.cypress.com/file/45276/download
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
