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融合型化学・物理現象検出装置 コモンズ

国内特許コード P03P000455
整理番号 Y02-P058
掲載日 2004年2月24日
出願番号 特願2002-183980
公開番号 特開2004-028723
登録番号 特許第4133028号
出願日 平成14年6月25日(2002.6.25)
公開日 平成16年1月29日(2004.1.29)
登録日 平成20年6月6日(2008.6.6)
発明者
  • 澤田 和明
  • 石田 誠
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 融合型化学・物理現象検出装置 コモンズ
発明の概要

【課題】CMOS製造プロセスを用いて、安価に、しかも容易に製作ができる融合型化学・物理現象検出装置を提供する。
【解決手段】同一センシング領域101に入ってくる、光情報と化学ポテンシャル情報を同時に取得して、その光情報と化学ポテンシャル情報をその素子内で分離し、外部にそれぞれ出力する融合型化学・物理現象検出装置において、前記同一センシング領域101において、光強度は電荷に変換し第1のMOSFET104のゲートを介して光電荷蓄積用拡散部となるドレイン領域に出力し、前記化学ポテンシャル情報は、薄い絶縁膜を介した半導体表面のポテンシャル変化に変換し第2のMOSFET108のゲートを介して化学情報蓄積用拡散部となるドレイン領域に出力する。
【選択図】  図1

従来技術、競合技術の概要
本願発明者らが先に提案した特許出願(特願2000-293669、特願2001-18904、特願2001-18905)においては、検出できる情報は1種類のみであり、複種類の物理化学現象を検出することはできなかった。特に光情報を検出することは不可能であった。
【0003】
従来の化学ポテンシャルセンサは、1種類の物理化学現象を測定するために考えられたものであり、1つのセンシング領域で、複種類の物理化学現象を測定することはできなかった。
【0004】
しかしながら、様々な現象を計測するためには複種類の現象を同時に計測することが必要になる。たとえば、DNAチップにおいては、計測対象のDNAが相補的にDNAチップ上でプローブDNAと反応を起こすと化学ポテンシャルが変化するため、これを計測することができ、同時に計測対象のDNAに蛍光ラベルをハイブリダイゼーションしておくことで、蛍光が観察できる。
【0005】
従来はこのような化学ポテンシャル情報と光情報のうち、片方しか利用していなかった。
産業上の利用分野
本発明は、物理化学現象の検出を行う検出装置の分野に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 同一センシング領域に入ってくる、光情報と化学ポテンシャル情報を同時に取得して、前記光情報と化学ポテンシャル情報をその素子内で分離し、外部にそれぞれ出力する融合型化学・物理現象検出装置において、
一センシング領域を有するセンシング部(101)と、該センシング部(101)の一方側に配置されるセパレートゲート(102)と、該セパレートゲート(102)に接続される光電荷蓄積部(103)と、該光電荷蓄積部(103)に接続される第1の出力用MOSFET(104)及び第1のリセット用MOSFET(105)と、前記センシング部(101)のもう一方側に配置されるトランスファーゲート(106)と、該トランスファーゲート(106)に接続される化学ポテンシャル情報電荷蓄積部(107)と、該化学ポテンシャル情報電荷蓄積部(107)に接続される第2の出力用MOSFET(108)及び第2のリセット用MOSFET(109)とを備え、前記光情報は光量であり、該光量を電荷に変換し前記第1の出力用MOSFET(104)のゲートを介して光電荷蓄積用拡散部となるドレイン領域に出力し、前記化学ポテンシャル情報は水素イオン量であり、該水素イオン量を記第2の出力用MOSFET(108)のゲートを介して水素イオン量蓄積用拡散部となるドレイン領域に出力し、前記同一センシング領域に入ってきた水素イオン量を前記第1の出力用MOSFET(104)と第2の出力用MOSFET(108)に読み出して同時に出力することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項2】 請求項1記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記第1及び第2の出力用MOSFET(104,108)のゲートを介した出力操作を複数回行い、光及び水素イオン量の電荷をそれぞれのドレイン領域に累積する手段を具備することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項3】 請求項1又は2記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記光量と水素イオン量の出力を第1及び第2の出力用MOSFET(104,108)のゲートに入力して、該MOSFET(104,108)の電流変化に変換する手段を具備することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項4】 請求項3記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記第1の出力用MOSFET(104)および第2の出力用MOSFET(108)に流れる電流の変化を電圧値で出力するソースフォロア回路を具備することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項5】 請求項3又は4記載の融合型化学・物理現象検出装置であって、前記融合型化学・物理現象検出装置の発生するリセット雑音を除去する回路を具備することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項6】 請求項3、4又は5記載の融合型化学・物理現象検出装置であって、前記融合型化学・物理現象検出装置を複数個、少なくとも1次元以上に並べたことを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項7】 請求項6記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記リセット雑音を除去する回路は各検出装置毎に1個、または列に1個取り付けるようにしたことを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項8】 請求項6記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記融合型化学・物理現象検出装置の出力を、前記第1の出力用MOSFET(104)および第2の出力用MOSFET(108)で時間的に切り替えて、出力することを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
【請求項9】 請求項8記載の融合型化学・物理現象検出装置において、前記融合型化学・物理現象検出装置の切り替え用のMOSFETの駆動回路が内蔵されていることを特徴とする融合型化学・物理現象検出装置。
産業区分
  • 試験、検査
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002183980thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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