JP2002221510A - 蓄積型化学・物理現象検出装置 - Google Patents
蓄積型化学・物理現象検出装置Info
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Abstract
状に配置して複数の化学物理現象を検出したり、同一の
化学物理現象でも、その分布を一度に検出することがで
きる蓄積型化学・物理現象検出装置を提供する。 【解決手段】 累積型化学・物理現象装置を複数個、1
次元または2次元に並べた蓄積型化学・物理現象検出装
置アレイ1と、垂直選択器2と、水平選択器4とを備
え、一度に複数の化学・物理現象を検出する、または同
一の化学・物理現象の1次元または2次元の分布の状況
を一度に検出する。
Description
出を行う蓄積型化学・物理現象検出装置(AMIS)に
関するものである。
例えば、本願発明者によって提案された特願2000−
293669号がある。
置の構成図である。
ード、IG はインプットゲート、SPはセンシング部、
OG はアウトプットゲート、FDはフローティングダイ
オード、VDDは電源電圧端子、VRST はリセット端子、
VOUT は出力端子、VbNはバイアス電圧設定端子であ
る。
ンジスタ(ISFET)を例に挙げて説明する。MOS
型電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal−
Oxide−Semiconductor Field
Effect Transistor)のゲート電極
に、イオン感応膜の役割をする薄膜(水素イオンであれ
ばシリコン窒化膜が一般的である)を堆積した構造を持
つISFETを、適当な防水を施した後に、イオン濃度
を知りたい水溶液につける。
位を決めるための参照電極が配置されており、シリコン
窒化膜を設けたゲート電極を介して、水素イオン濃度に
見合った電位の変化がシリコン基板表面に現れる。する
と水素イオン濃度が変化し、その電位も変化する。この
シリコン表面の電位変化をトランジスタの電流の変化、
もしくは閾値電圧の変化として外部に取り出すことによ
り水溶液のイオン濃度を知ることができる。
RST 端子にリセット信号が加わることで、FD部がある
電位に固定され、そこにセンシング部SPからの信号電
荷を累積する構造になっていた。
た従来の蓄積型化学・物理現象検出装置によれば、検出
する検出部は一か所のみであり、複数の化学物理現象を
検出することは不可能であった。また、同一の化学物理
現象でも、その分布を一度に検出することは不可能であ
った。
現象を検出するセンサ素子をアレイ状に配置して複数の
化学物理現象を検出したり、同一の化学物理現象でも、
その分布を一度に検出することができる蓄積型化学・物
理現象検出装置を提供することを目的とする。
成するために、 〔1〕累積型化学・物理現象検出装置において、累積型
化学・物理現象装置を複数個、1次元または2次元に並
べて蓄積型化学・物理現象検出装置アレイと、垂直選択
器と、水平選択器とを備え、一度に複数の化学・物理現
象を検出する、または同一の化学・物理現象の1次元ま
たは2次元の分布の状況を一度に検出することを特徴と
する。
現象検出装置において、列並列型雑音除去回路を具備す
ることを特徴とする。
て詳細に説明する。
蓄積型化学・物理現象検出装置の構成図、図2はそのア
レイ化したときのセンシング部の構成図、図3はその列
並列型雑音除去回路(コラムCDS回路)の構成図であ
る。
検出装置アレイ、2は垂直選択器(V.SCANNE
R)、3はコラムCDS回路、4は水平選択器(H.S
CANNER)である。
検出装置を複数個、1次元もしくは2次元に並べ、アレ
イ状にしたものである。
R)2で行い、そのための選択トランジスタを画素中に
設けた。そして、それらの複数個の検出装置を逐次駆動
するための操作回路を追加した。列の選択は、列ごとに
設けられたリセット雑音除去回路の出力段に設けておく
ことにより、リセット雑音除去を1列ごとに行うことが
できる。
画素中に入れられた因子のデータを同時に、並行に得る
ことができ、分布や時間変化等がより解析しやすくな
り、本来のFET型センサのもつ出力増幅とS/N比の
向上を図ることができるとともに、より機能の向上した
化学・物理現象の検出装置を得ることができる。
合、ここで、 Vsel :セレクト信号 AMISアレイの1つのセンサ部の構成は後述するが、
その要素を縦、横に並べる。その縦、横を並べて信号を
順次得るために、垂直選択器2、水平選択器4が付加さ
れている。コラムCDS回路とは、従来技術の1要素の
リセット雑音除去回路を列状に並べたものである。雑音
除去回路は1つのセンサ部に1つ付加してもかまわない
が、今回は1列に1個入れたときの列を示す。出力とし
てはVre s とVsig の差を取ることで得ることができ
る。
るために、Vsel 信号によりセンサ部を選択して出力を
得るような構成になっている。
路)の構成〕は、図3に示すように構成される。
る各部の動作の説明を行う。
をオンにして両容量の電位をそろえ、その後オフにす
る。
リセットした直後の出力をリセットレベル記憶用容量C
rst に記憶させ、ΦRをオフにする。
複数回信号を蓄積した後の信号を信号レベル記憶用容量
Csig に記憶させ、ΦSをオフにする。
からの信号を出力させる。
で読み取ることで、リセットの雑音を除去した信号が得
られる。
(i+1)の端子に信号を与えて順次駆動する。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
とができる。つまり、複数の化学物理現象を同時に、も
しくは同一の化学物理現象の分布を一度に取得すること
が可能となる。
・物理現象検出装置の構成図である。
シング部の構成図である。
(コラムCDS)の構成図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】(a)累積型化学・物理現象装置を複数
個、1次元または2次元に並べた蓄積型化学・物理現象
検出装置アレイと、(b)垂直選択器と、(c)水平選
択器とを備え、(d)一度に複数の化学・物理現象を検
出する、または同一の化学・物理現象の1次元または2
次元の分布の状況を一度に検出することを特徴とする累
積型化学・物理現象検出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の累積型化学・物理現象検
出装置において、列並列型雑音除去回路を具備すること
を特徴とする累積型化学・物理現象検出装置。
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