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基于离子敏感场效应晶体管（ISFET）的综述...
可以识别和测量生物分子的传感器的发明是生物学的关键进步。传感器已在多个行业中广泛使用，最著名的是在医学诊断领域。生物传感器通过整合信号转换和生物识别成分来构成生物检测系统。它们已针对广泛的生物检测应用开发。一类称为电化学生物传感器的生物传感器使用电分析设备，并具有更高敏感性，简单性，速度和生物分子识别选择性的优势。如今最受欢迎的电化学生物传感器之一是ISFET传感器，它执行生化测量和生物分子识别。ISFET最初是在五十多年前提出的，现在使用ISFET制造了最有前途的护理诊断和实验室设备。在本综述的论文中，提出了ISFET的历史，工作原理，制造过程以及建模和仿真技术。此外，还解释了一些物理方面和仿真方法。最后，我们讨论了它们在敏感和可靠地分析包括DNA，酶和细胞在内的多种生物分子中的应用。
一个用于检测DNA碱基配对的ISFET微阵列传感器系统
摘要：脱氧核糖核酸（DNA）测序技术为披露遗传信息的披露提供了重要数据，并在基因诊断和基因治疗中起着重要作用。传统的测序设备很昂贵，需要大型且庞大的光学结构和其他荧光标签步骤。基于半导体芯片的测序设备具有快速测序速度，低成本和小尺寸的优点。DNA碱基配对的检测是基因测序中最重要的步骤。在这项研究中，成功设计了具有超过1300万个敏感单元的大型离子敏感的晶体管晶体管（ISFET）阵列芯片，用于检测DNA碱基配对。DNA碱基配对由传感器系统成功检测到，其中包括ISFET微阵列芯片，微流体系统和测试平台。芯片达到至少0.5 mV的高分辨率，从而识别了0.01 pH值的变化。这种互补的金属氧化物半导体（CMOS）兼容和成本效益的传感器阵列芯片，以及其他特殊设计的组件，可以形成一个完整的DNA测序系统，并具有潜在的分子生物学领域的应用。
通过离子无线体内记录皮质活动
图 1 用于体内皮质离子波动记录的无线离子敏感场效应晶体管 (ISFET)。a ISFET 装置的源极和漏极连接到电容器的顶板和底板，与电路并联。b 谐振器的 Q 取决于 ISFET 栅极电极局部的离子浓度。c ISFET 的活性位点通过颅窗嵌入体感皮质表面。d 以无线方式检测到的离子波动在时间域中由 60 秒窗口内谐振器和天线之间的 S11 最小值表示。
基于CMOS的小型多传感器平台，用于分析和诊断，Alexander Hofmann 1，FlorianKögler1，Elisa Hilbrecht 1，Victoria Dimo
图1：具有标准钝化为离子敏感层的CMOS ISFET，信号转换的扩展门电极和下方的MOSFET，对氢离子（H +）敏感。H +的吸附或释放改变了闸门的电池，这会改变源和排水之间的电流。因此，可以测量与与表面结合的H +离子成正比的电信号变化。与可自定义的特殊过程相比，标准CMOS流程中的ISFET可以开发和制造更具成本效益。，这也面临着几个挑战：首先，作为离子敏感层的标准钝化会引起对最大斜率的敏感性，因为在25°C时NERNST的59 mV/pH值和信号漂移中的59 mV/pH值。此外，ISFET的操作点移动和
谷物作物中的基因组编辑：概述
最多研究的离子检测设备是离子敏感的场效应晶体管（ISFET）。ISFET架构基于常规的场效应晶体管结构，在该结构中，将电解质解放置在栅极（命名参考电极）和绝缘体之间。[6–8] ISFET基于硅技术，在该技术中，电解质与通道之间的直接接触是不可能的。最近，使用基于金属氧化物，石墨烯和有机导体的新兴技术通过去除绝缘层来开发ISFET结构。[9–11]电解质溶液和半导体通道之间的直接接触导致工作电压较低和灵敏度提高。在各种技术方法中，由于其比较优势，有机物受到了极大的关注。有机物可以在低温下处理，柔软导致与生物组织的机械兼容性，支持混合的离子电导传导率，并且可以对其性能进行化学调整以靶向特定的应用要求。专注于生物电子应用，有机物提供的其他基本特征是水性环境中的稳定性，并且在晶体管体系结构中使用时，已经证明了设备操作远低于1 V。[11–16]后一种特征对于避免电解很重要。在电气门控有机晶体管中，晶体管的通道通过电解质与栅极接触。[20]，因为整个电影的整体参与[17]在这种配置中，有机通道材料可以对电解质离子不可渗透或渗透。在以前的操作方式中，在栅极/电解质和元素/通道界面上形成了纳米厚的“电气双层”（EDL）。电解质/通道EDL以≈1÷10μfcm-2的顺序提供电容值，从而导致子伏电压操作。[18,19]在后一种操作模式下，有机半导体可渗透到电解质上，从而产生了有机电化学晶体管（OECTS）的类别。
生物传感器和生物电子学
用于汗水分析的可穿戴设备的开发在过去的两次中已经显着增长，这是锻炼过程中对运动员健康的主要重点。这些方法的主要挑战之一是在1小时以内对汗水进行持续监测。这是设计通过设计一个分析平台来解决的主要挑战，该平台结合了电位测量传感器的高性能和由塑料织物制成的流体结构，并将其与多路复用的可穿戴设备相结合。该平台包括对硅上生产的离子敏感晶体管（ISFET），量身定制的固态参考电极以及集成到类似斑块的聚合物底物中的温度传感器，以及在连续流向传感器区域的连续毛细管下轻松收集和驱动样品的组件。用于测量pH，钠和钾离子的ISFET传感器在人工汗液溶液中充分表征，提供可重复且稳定的反应。然后，通过将85分钟连续运动期间记录的ISFET响应与使用商业离子选择性电极（ISES）测量的浓度值进行比较，在某些时间收集的样品中，评估了对汗水中的生物标记物与可穿戴平台的实时和连续监测。开发的感应平台构成了对生物标志物的持续监测，并促进了对目标生物标志物浓度水平的各种实际工作条件（例如循环功率和皮肤温度）的影响的研究。
基于C–Pd层场效应晶体管的氢传感器
ISFET（离子敏感场效应晶体管）微传感器广泛用于 pH 值测量以及分析和生物医学应用。同时，ISFET 是测试各种材料在敏感膜中的应用的良好候选者。例如，含有 Pd 纳米晶体 (C-Pd) 的氢敏感碳质薄膜使这种材料非常适合传感器应用。选择了一种经济高效的硅技术来制造 n 沟道晶体管。将这些结构耦合到专门设计的双面 PCB（印刷电路板）支架上。支架使该结构能够组装为自动支架的一部分。MIS 结构生产的最后一步是沉积 C-Pd 层。C-Pd 薄膜采用物理气相沉积 (PVD) 法制造，其中蒸发了 C60 和醋酸钯。在具有 C-Pd 薄膜的结构与氢相互作用期间测量了它们的电阻。最后，展示并描述了一种新型高灵敏度场效应晶体管（FET）氢传感器，该传感器带有碳-钯层。关键词：场效应晶体管，碳-钯层，氢传感器，场效应晶体管。
传感器和执行器：B.化学
场效应晶体管 (FET) 传感器是一种极具吸引力的电位法 (生物) 化学测量设备，因为它们具有快速响应、低输出阻抗以及在标准集成电路制造技术中实现微型化的潜力。然而，这些传感器在实际应用中的广泛采用仍然有限，主要是因为时间漂移和交叉敏感性会在测量中引入相当大的误差。在本文中，我们证明，可以通过联合使用一系列 FET 传感器（针对目标和主要干扰离子进行选择）和机器学习 (ML) 方法来纠正这种非理想情况，以便连续和在现场准确预测离子浓度。我们研究了线性回归 (LR)、支持向量回归 (SVR) 和最先进的深度神经网络 (DNN) 在实际水质评估条件下连续 90 天内收集的组合 H +、Na + 和 K + 离子敏感 FET (ISFET) 读数序列监测 pH 时的预测性能。所提出的 ML 算法是根据从商用 pH 传感器获得的参考在线测量值进行训练的。结果表明，DNN 能够提供超过一周的精确 pH 值监测，与标准的两点传感器校准方法相比，相对均方根误差降低了 73%。
电子药
Bhawna Poudyal生物学和电子产品的抽象组合导致了许多新发明。这些对于打击致命疾病很有用。这样的发明是微电子药。这种现象用于检测体内疾病和异常。这是一种不可消化的药丸，由传感器组成。这些传感器测量了各种身体参数，例如胃酸的pH和肠道。有一个控制传感器的集成电路。所有四个传感器中都有。这些测量温度和溶解氧。这些传感器安装在两个硅芯片的顶部。微电子药对身体完全无害。有一个无线电发射机来传感器传输信号。数据将传输到附近的接收器，并将其转换为所需的形式进行分析。排列的顶部有一个化学涂层。本机由AG2O电池提供动力，其工作时间约为35小时。芯片本质上是高度适应性的，可以用于各种生物医学和工业应用中。这些芯片可用于快速检测复杂疾病，否则这些疾病将需要很长时间。使用此术语可以检测到许多胃肠道疾病。在不容易获取样本进行分析的情况下，它特别使用。关键字：微电子，药丸，生物传感器，芯片1。引言我们熟悉电子领域中广泛的传感器。顾名思义，该传感器是一种药丸。2。它们也广泛用于各种实验和研究活动中。这种微电代药是具有许多通道的传感器，被称为多通道传感器。那就是要进入体内并研究内部条件。早些时候是在发明晶体管时，首先使用辐射胶囊。这些胶囊利用简单的电路来研究胃肠道。阻止其使用的某些原因是它们的大小和不超过单个通道的传输限制。他们的可靠性和敏感性差。传感器的寿命也太短。这为实施单个通道遥测胶囊铺平了道路，后来开发了它们以克服大尺寸实验室类型传感器的缺点。半导体技术也有助于形成，因此最终开发了当前看到的微电药。这些药现在用于在研究和诊断中进行远程生物医学测量。传感器利用微技术来实现目的。使用该药丸的主要目的是进行内部研究，并识别或检测胃肠道中的异常和疾病。在此GI（胃肠道）中，我们不能在访问受到限制时使用旧的内窥镜。可以通过这些药丸来测量许多参数，其中包括电导率，pH温度和胃肠道中溶解的氧气量。微电代药，微电子药的设计是胶囊的形式。它具有的包裹是生物相容性的。内部是多通道（四个通道）传感器和一个对照芯片。它还包括无线电发射机和两个银氧化物细胞。四个传感器安装在两个硅芯片上。除此之外，还有一个控制芯片，一个访问通道和一个无线电发射机。通常使用的四个传感器是温度传感器，pH ISFET传感器，双电极电极传感器和三个电极电化学传感器。在这些温度传感器中，pH ISFET传感器和双电极电极传感器在第一个芯片上制造。三个电极电化学细胞氧传感器将在芯片2上。第二芯片还由可选的NICR电阻温度计组成。
肌酐测量值的离子敏感晶体管
慢性肾脏疾病（CKD）显着影响美国人群的很大一部分，大约9.2％的个体A。CKD的高级阶段，例如第4阶段，构成了严重的健康风险，包括心力衰竭，心血管问题和中风，强调了迫切需要对Eκ性管理和干预策略的需求。我们提出了一种创新的生物传感器，设计用于连续肌酐监测，这是肾功能的关键标记。我们的传感器的主要原理依赖于使用肌酐脱节酶将肌酐分解为铵，然后由离子敏感的场e观察晶体管（ISFET）检测到。此一步过程简化了检测并提高了准确性。此外，已经集成了微流体系统以提高准确性。数据已进行后处理，并无线传输到智能手机应用程序。此实时数据允许患者和医疗保健提供者跟踪肾脏健康，并迅速对任何变化做出反应，改善结果并降低医疗保健费用。生物传感器的设计强调了磨牙性，可扩展性和用户友好性。我们是针对CKM的患者，即通过心血管疾病和肾脏疾病的患者。的确，肾脏健康影响心脏健康，反之亦然。我们的设备o礼，一种实用且用户友好的解决方案，可更高地管理肾脏健康，从而减少了频繁医院就诊，改善和优化治疗管理以及防止无法恢复的结果。次要的针对性小组是工作医生，他们可以单击“手”，可以访问有关患者的重要信息。