基于发光突触晶体管的感存算疗系统及一体化器件

本发明涉及有机电子科学，尤其涉及的是基于发光突触晶体管的感存算疗系统及一体化器件。

背景技术：

1、随着可穿戴电子设备、柔性传感技术及人工智能算法的飞速发展，智能诊疗设备可以通过对生理信号（如心电信号、光电容积脉搏波信号）连续监测与智能分析，实现心律失常判别、心肌梗死预警等心血管疾病即时诊断。

2、现有诊疗系统通常需要将得到的生理信号传输至外部处理器进行分析，在识别到异常诊断结果时控制治疗装置干预。识别结果需传输至外部治疗模块，不能直接产生治疗作用。生理信号检测、计算和治疗分别由独立模块完成，诊疗系统线路结构复杂、数据传输次数频繁，额外耗费时间进行数据传输，存在能耗高和治疗响应延迟长等问题，针对病症的响应时效性低。

3、因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于发光突触晶体管的感存算疗系统及一体化器件，以解决现有的诊疗系统针对生理信号检测、计算和治疗分别由独立模块完成，诊疗系统线路结构复杂、数据传输次数频繁，额外耗费时间进行数据传输，存在能耗高和治疗响应延迟长等问题，对病症的响应时效性低的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种基于发光突触晶体管的感存算疗系统，其包括：

4、生理信号采集模块，用于采集生理信号，并根据所述生理信号输出存算信号；

5、存算光疗模块，所述存算光疗模块包括发光突触晶体管阵列和外围存算电路，所述外围存算电路与所述生理信号采集模块连接，在存算模式下用于在采集到所述存算信号时驱动所述发光突触晶体管阵列执行存内计算，所述发光突触晶体管阵列输出存算结果信号；

6、控制模块，与所述存算光疗模块连接，用于采集所述存算结果信号，并基于所述存算结果信号与预先确定阈值的比较结果，输出光疗模式信号至所述存算光疗模块；

7、所述存算光疗模块在检测到光疗模式信号时切换为光疗模式，所述外围存算电路在检测到光疗模式信号时输出激光触发信号；

8、所述发光突触晶体管阵列包括若干个发光突触晶体管，所述发光突触晶体管中包含发光活性物质，用于在存算模式下执行存内计算，并在光疗模式下接收到所述激光触发信号时激发治疗光。

9、本发明的进一步设置，所述生理信号采集模块包括信号采集单元和处理编码单元；其中，

10、所述信号采集单元用于采集生理信号，并根据所述生理信号输出生理电信号；

11、所述处理编码单元的输入端与所述信号采集单元连接，输出端与所述存算光疗模块连接；

12、所述处理编码单元用于采集所述生理电信号，对所述生理电信号进行信号预处理和信号编码，以生成所述存算信号，并输出所述存算信号至所述存算光疗模块。

13、本发明的进一步设置，所述控制模块包括：信号读取单元、控制单元和反馈驱动单元；其中，

14、所述信号读取单元的输入端与所述存算光疗模块连接，输出端与所述控制单元连接；所述信号读取单元用于在存算模式下采集所述存算结果信号，并进行信号处理得到存算读取信号，并输出所述存算读取信号至所述控制单元；

15、所述控制单元的输出端与所述反馈驱动单元连接，用于将所述存算读取信号与所述预先确定阈值进行比较；当所述存算读取信号超过所述预先确定阈值时，所述控制单元输出光疗触发信号至所述反馈驱动单元；

16、所述反馈驱动单元与所述存算光疗模块连接，根据所述光疗触发信号输出所述光疗模式信号至所述存算光疗模块。

17、本发明的进一步设置，所述外围存算电路包括脉冲驱动单元和读取驱动单元，所述脉冲驱动单元与所述发光突触晶体管阵列的各所述发光突触晶体管的控制端连接，所述脉冲驱动单元用于在存算模式下输出预设的编程脉冲信号至对应的所述发光突触晶体管的控制端，用于调节所述发光突触晶体管的计算权重；所述脉冲驱动单元在光疗模式下根据所述光疗模式信号输出激光触发信号至对应的所述发光突触晶体管的控制端；

18、所述读取驱动单元用于接入存算信号，并与所述发光突触晶体管阵列的各所述发光突触晶体管的输入端连接，用于根据所述存算信号输出读取数据电压至对应的所述发光突触晶体管；

19、所述发光突触晶体管阵列在存算模式下写入所述存算信号，并根据计算权重与所述读取数据电压执行存内计算得到计算结果；各所述发光突触晶体管的输出端分别与所述控制模块连接，用于在检测到所述读取数据电压时，根据所述计算结果输出存算结果信号至所述控制模块；同时，所述发光突触晶体管在光疗模式下在控制端采集到所述激光触发信号时输出治疗光。

20、本发明的进一步设置，所述发光突触晶体管阵列采用矩形阵列、交叉阵列、独立寻址阵列、分区阵列或三维集成阵列。

21、本发明的进一步设置，所述发光突触晶体管阵列中的所述计算权重由单个发光突触晶体管的电导状态表示，或者，所述发光突触晶体管阵列中所述计算权重由两个发光突触晶体管的电导状态表示。

22、本发明的进一步设置，所述存算结果信号为所述存算光疗模块的输出电流；所述信号读取单元包括电流差分电路和模数转换电路；

23、所述电流差分电路的输入端与所述存算光疗模块连接，所述电流差分电路的输出端与所述模数转换电路连接；所述电流差分电路用于采集所述存算结果信号，并根据所述存算结果信号计算得到电流差分结果，并将所述电流差分结果输出至所述模数转换电路；

24、所述模数转换电路与所述控制单元连接，用于对所述电流差分结果进行模数转换，得到存算读取信号，并将所述存算读取信号输出至所述控制单元。

25、本发明的进一步设置，所述发光突触晶体管包括从下至上依次设置的基底、输入电极、输出电极、半导体沟道层、发光离子凝胶层和栅极；

26、所述栅极用于接入编程脉冲信号和激光触发信号；

27、所述发光离子凝胶层中包含阴离子、发光活性物质和共反应物，所述阴离子根据所述编程脉冲信号靠近或远离所述半导体沟道层；

28、所述输入电极和所述输出电极分别作为所述发光突触晶体管的源极和漏极，用于作为输入端接入存算信号，或作为输出端与所述控制模块连接；

29、所述发光活性物质在所述激光触发信号驱动下与所述共反应物发生氧化还原反应形成激发态离子，所述激发态离子在返回基态时发出治疗光。

30、本发明的进一步设置，所述发光离子凝胶层采用包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二（三氟甲基磺酰）酰亚胺、三联吡啶氯化钌六水合物和三正丙胺的离子凝胶结构，所述1-正丁基-1-甲基吡咯烷二（三氟甲基磺酰）酰亚胺用于提供阴离子，所述发光活性物质采用三联吡啶氯化钌六水合物。

31、基于同样的发明构思，本发明提供一种一体化器件，其包括保护壳体和上述所述的基于发光突触晶体管的感存算疗系统，所述基于发光突触晶体管的感存算疗系统设置在所述保护壳体内部，所述生理信号采集模块和所述存算光疗模块与用户紧密接触，所述生理信号采集模块用于检测用户生理信号，所述存算光疗模块在存算模式下用于进行存内计算，并在光疗模式下用于输出治疗光。

32、本发明提供基于发光突触晶体管的感存算疗系统及一体化器件，基于发光突触晶体管的感存算疗系统包括：生理信号采集模块，用于采集生理信号，并根据所述生理信号输出存算信号至存算光疗模块；存算光疗模块，与所述生理信号采集模块连接，在存算模式下采集所述存算信号，用于根据所述存算信号进行存内计算并输出存算结果信号；控制模块，与所述存算光疗模块连接，用于采集所述存算结果信号，并基于所述存算结果信号与预先确定阈值的比较结果，输出光疗模式信号至所述存算光疗模块；所述存算光疗模块在检测到光疗模式信号时切换为光疗模式，并根据所述光疗模式信号输出治疗光。本发明中的存算光疗模块在存算模式下能够针对外部输入的生理信号进行存内计算，同时，也可以在光疗模式下根据控制模块的诊断结果相应输出治疗光用于进行光疗，从而同时承担存算和光疗功能，降低系统复杂度和能耗，提高系统响应速度。