JP4088352B2 - 改良された蛍光検出デバイス - Google Patents
改良された蛍光検出デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP4088352B2 JP4088352B2 JP54938198A JP54938198A JP4088352B2 JP 4088352 B2 JP4088352 B2 JP 4088352B2 JP 54938198 A JP54938198 A JP 54938198A JP 54938198 A JP54938198 A JP 54938198A JP 4088352 B2 JP4088352 B2 JP 4088352B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- led
- detection device
- fluorescence
- fluorescent
- analyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
- G01N21/6454—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates using an integrated detector array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
- G01N2021/7786—Fluorescence
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Description
1.技術分野
本発明は、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を検出するための電気光学検出デバイスに関する。さらに詳しくは、本発明は、超小型サイズ、早い応答時間及び高SN比を特徴とする蛍光検出デバイスに関する。
2.背景技術
米国特許第5,517,313号は、ここでは参照として組入れられている開示文献であるが、蛍光表示分子含有材料からなる層状配列、高域フィルタ及び光検出器を含む蛍光検出デバイスについて述べている。このデバイスにおいて、光源、好ましくは発光ダイオード(″LED″)は、少なくとも部分的に表示材料内に配置されて、光源からの入射光が表示分子に蛍光を発光させる。高域フィルタは、放射した光が光検出器に到達するのを許すが、同時に、光源からの散乱入射光を取り除く。
米国特許第5,517,313号に述べられた装置に採用された表示分子の蛍光は変調される、すなわち、被分析物の局在により減少したり増加したりする。例えば、錯体であるトリ(4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)ルテニウム(II)過塩素酸塩の橙赤蛍光は、酸素の局在により消失する。この錯体は、よって、酸素センサの表示分子として有利に使える。同様に、蛍光が、特別な被分析物によって影響される他の表示分子が知られている。
米国特許第5,517,313号に述べられたセンサにおいて、表示分子を含む材料は、被分析物に浸透できる。よって、被分析物は、周囲試験媒体から材料に拡散でき、それによって、表示分子によって放射された蛍光に作用する。表示分子によって放射された蛍光が光検出器にあたるように、光源、表示分子含有材料、高域フィルタ及び光検出器は配列されて、周囲媒体中の被分析物の濃度を示す電気信号を生じる。
米国特許第5,517,313号に述べられた検出デバイスは、先行技術の装置より著しく改良されたものであると説明されているが、センサについてはいっそう小型で、安価であり、かつそこに述べられているよりも優れた感知特性を有するものである必要性が残されている。よって、本発明の目的は、前述の特許で述べられた検出デバイスの改良品を提供することである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の図面を参照して説明する。
図1は、従来の発光ダイオードの斜視図である。
図2は、本発明に係る検出デバイスを図示した斜視図である。
図3は、図2の3−3線に沿った、図2の断面図である。
図4は、本発明に係る一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図4aは、図4の検出デバイスの分解組立図である。
図5は、本発明に係る別の一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図6は、本発明に係る別の一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図7は、図6の検出デバイスの平面図である。
図8及び9は、本発明の一実施態様に係る検出デバイスのための光検出器を図示する。
図10は、本発明に係る検出デバイスの別の一実施態様の断面図である。
図11は、本発明に係る検出デバイスの別の一実施態様の断面図である。
図12は、周囲ガス状あるいは液状媒体中で、被分析物の存在や濃度を同時に検出するためのマルチ−センサの実施態様を図示する。
発明の要旨
本発明によると、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を検出するための蛍光検出デバイスは、
(a)発光PN接合(以降、発光ダイオード(″LED″)とする。)であって、上記接合に電圧を印加することにより、光が上記接合からその孔へ放射されるようにPN接合面に対して略垂直方向に孔を有するLED、
(b)少なくとも上記孔の一部分に含まれ、その蛍光マトリックス内の被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含有する被分析物浸透性蛍光マトリックスであって、上記LEDによって放射電磁波の波長がその表示分子内の蛍光を励起するように、該LED及び蛍光表示分子は選択され、た蛍光マトリクス、および、
(c)上記孔の一端にあって、上記蛍光表示分子によって放射された蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器、
を含む。
発明の詳細な説明
従来の発光ダイオードを図1に示す。発光ダイドード10は、N型半導体層及びP型半導体層からなり、P−N界面12で、発光接合を形成する。電圧がP−N接合12に、例えば、電気リード14及び16を経由して印加されるとき、光線11が、その接合とほぼ同じ平面に、接合から放射される。米国特許第5,517,313号に図示したように、この発光ダイオードのエッジ発光特性は、光が電気光学センサ中の蛍光マトリックスの層を横切るように使用されるのに好都合である。
LEDは、従来的には、公知の注入ドーピング法を使って2層の半導体ウエハをまず準備し、その後得られたウエハを適当なサイズのチップに切断あるいは刻むことにより製造される。LEDは、一般的には非常に小さく、端が200−300ミクロンである。
本発明によると、驚くべきことに、発光P−N接合の機能を破壊あるいは実質的には損傷せずに、LEDチップに孔やキャビティーをきざむことができることが見出された。よって、接合への電圧印加で、光は接合から孔やキャビティーに放射される。図2は、本発明のデバイスを斜めから、部分的には切断面を示すものである。センサ20は、P−N接合28に電圧印加する入力リード24及び26を有するLED22を包含する。LEDは、P−N接合28に対して、略垂直な方向に貫通する孔29を有する。
図3に示したように、蛍光が被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含むポリマーマトリックス32は、孔29内に位置する。孔29の開放端部に触れたガス状あるいは液状媒体中に存在する被分析物が蛍光マトリックス32の内部及び外側に拡散するように、蛍光マトリックスは、被分析物に浸透されることができる。孔29は、光線が蛍光マトリックス32の中に放射されるあるレベルに満たされる。例えば、孔29は、完全に満たされていてもよい(即ち、LEDの上面と平行)。孔29はまた、P−N接合28を充分に覆うのに充分なレベルに満たされていてもよい。
本発明の一実施態様において、光検出器23は、孔29に隣接して、光感知領域25とともにLED22の一端に位置していてもよい。この光検出器は、2つの半導体界面に由来する、従来の固体状光電デバイスであってもよい。好ましい実施態様では、光感知領域25は、孔29に隣接する領域と一致させる。この光感知領域は、技術的によく知られている従来のフォトマスキング法によって作製することができる。光検出器23によって発生される電気信号は、電気リード33及び31を経由して、適切な増幅及び測定回路に送られる(不図示)。
センサ20の機構を図3の断面図で示す。リード24及び26を経由したP−N接合28への電圧印加で、光線34は、孔29に含まれる蛍光マトリックス32に放射される。光線が蛍光表示分子36を励起するとき、その分子は、蛍光マトリックス32中の被分析物の濃度に依存した強度で蛍光を発する。蛍光の一部は、光検出器23に向かい、光感知領域25を励起する。光検出器23及び光感知領域25は、リード33及び31によって送信される電気信号を生じる。
図3に示したように、P−N接合28から蛍光マトリックス32に放射された光は、内部反射率によって装置内で効果的に捕捉され、よって、装置の総合効率を改良する。例えば、蛍光マトリックス32の初回の通過で吸収されない光線37は、孔29の壁から蛍光マトリックスへ向かって反射され、そこで、蛍光表示分子を励起するさらなる機会を有する。
デバイスの効率は、反射性、非導電性材料39でLED22の壁を被覆することによってさらに高められる。例えば、ラテックス材がLED22の壁を被覆するのに使用できる。これによって、デバイスの外へ伝わってしまっていたであろう光が、LED22の壁を通って蛍光マトリックス32へ反射して戻ってくる。
孔29は適切な方法によってLED22内に形成される。孔は、エキシマーレーザを用いてLED22内に造ることができ、エキシマレーザがおよそ248ナノメータの波長で光を放射するのが好ましいことが見出されている。エキシマレーザはまた、より低い効率で、略193ナノメータの波長を使用することができる。レーザビームのX,Y座標は口径により調節され、孔29の深さはパルス数によって調節される。孔29の寸法は、センサ20が適用されることになっている用途によって変えることができる。孔29はLED22を完全に突き抜けてもよい。代わりに、半導体材料の壁や層が、蛍光表示分子36によって放射された光を充分に透過するという条件のもとでは、光検出器に隣接する孔の端部に残されていてもよい。浅い孔は、その孔がP−N接合を超えるかぎりは適用することができる。孔29はどんな望ましい形状のものでもよいが、適切なのは円柱状のものである。孔29の直径は、略10から300ミクロン、好ましくは略20から略200ミクロン、最も好ましいのは略100から略150ミクロンが有利な範囲である。
被分析物浸透性蛍光マトリックス32は、その中に拡散した蛍光表示分子を有するポリマーマトリックスが好ましい。ポリマーは、孔29にコートしたり、エバポレーションによって沈殿させたり、モノマーやオリゴマーから重合させたりでき、有利である。マトリックスで使われるポリマーは、表示分子の励起や放射の波長において、光学的伝導性を有している必要がある。
種々のポリマーを蛍光マトリックス32の合成に使用することができる。酸素センサ合成のために有用であると見出されたポリマー類は、ジェネラル エレクトリック カンパニー(米国、マサチューセッツ州、ピッツフィールド)から入手可能なシリコンポリマーRTV118である。このポリマーは、1:1から1:6の比率で石油、エーテル/クロロフォルム混合物に溶かすことができ、先に言及した蛍光表示ルテニウム錯体が、略0.1から略1mMの濃度のポリマー溶液に混合され、得られた混合物が孔29内に配置される。溶媒の蒸発は、孔29内の蛍光マトリックス32の沈殿をもたらす。
本発明の一実施態様において、図2−4に示したように、電気リードはLED22を形成する半導体材料の上面に取り付けられ、電気リード24はLED22の底面に接続される。図4aに明確に示したように、電気リード31及び33は、光検出器23の上面と底面にそれぞれ取り付けられていることが好ましい。好ましい実施態様では、電気リード24及び31は、LED22と光検出器23を連結するエポキシ材料に埋め込まれる。
別の実施態様において、LED22の底面は、光検出器23の上面に電気接続され、共通の電気接点として採用される(不図示)。この電気接続を容易にするため、電気導電性接着剤を光検出器23とLED22の結合に使用できる。
センサ20の物理的形状のため、接合28から放射されたほんのわずかな入射光しか光検出器23に到達しない。それにもかかわらず、そのような光のわずかな量が内部反射して光検出器に到達する。さらに、孔29を通過する周囲光が光検出器23に到達する。図4に示したように、光学遮断フィルタ41は、蛍光マトリックス32と光検出器23の間に挿入される。フィルタ41は、蛍光表示分子36から放射された蛍光を伝えると同時に、LED22によって放射された入射光を、そうしなければ光検出器23に到達するであろう周囲光のかなりの部分と同様に取り除くように設計される。光検出器23、フィルタ41及びLED22は、接着剤によって物理的に連結される。図4aは、図4のセンサの分解組立図である。
一実施態様において、光学フィルタ41は光検出器23上に被覆される。好適な光学フィルタ被覆は、光学被覆研究所[Optical Coating Laboratory, Inc.](米国、カリフォルニア州、サンタ ローザ)から入手可能で、従来法によって塗ることができる。米国特許第5,200,855号を参照のこと。他の実施態様において、光学フィルタは、LED22と連結された電気リード24が埋め込まれて使用されるであろう着色エポキシであってもよい。例えば、好適な着色エポキシはCVIレーザ コーポレーション(ニューメキシコ州、アルバカーキ)から入手できる。
さらに別の実施態様において、光学フィルタ42は、図5に示したように、孔29内の光検出器23と蛍光マトリックス32の間に配置される。好適な光学フィルタは、CVIレーザ コーポレーション(ニューメキシコ州、アルバカーキ)から入手可能なエポキシ型フィルタであろう。
図6及び7は、本発明の別の実施態様による電気光学検出デバイス60を示す。検出デバイス60は、基板64に支持されたLED62を包含する。LED62は、好ましくは、基板64の上面に第1半導体層66(GaN n−型材料のような)を堆積させ、その後、第1半導体層の上面に第2半導体層65(GaN p−型材料のような)を堆積させることによって形成される。半導体層66と65のP−N界面は、発光接合68を形成する。LED62の半導体層は、厚さが略2から30ミクロン、好ましくは略5から20ミクロン、最も好ましくは略8から12ミクロンの範囲である。
LED62はP−N接合68に電圧印加するために、入力リード24及び26を有する。図6に示したように、入力リード26はアノードサーフェイス65に接続され、入力リード24はカソードサーフェイス66に接続される。好ましい実施態様では、入力リード24は、図6に示したように、カソードサーフェイス66の低部位で、LED62のカソードサーフェイス66に接続される。入力リード24はまた、図2と関連して先に述べたように、カソードサーフェイス66に接続される。また好ましい実施態様によると、入力リード26は、高電気導電性材料からなる連結パッド63によって、LED62のアノードサーフェイス65に取付けられる。連結パッド63は、好ましくは金からなるが、当業者に知られている他の高電気導電性材料からなっていてもよい。入力リード26は、例えばボールボンドやウェッジボンドを含む好適な方法によって、連結パッド63に接続することができる。
孔69は、P−N接合68を含む平面に対して、略垂直にLED62内に形成される。図2−4に関連して先に述べたように、蛍光が被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含むポリマーマトリックス32は孔69に配置される。先に述べたように、LED62の厚さが非常に薄いために、孔69は、好ましくは、当業者に知られている技術を使って、LED62の一部分のマスキング及び孔69のエッチングによって造られる。この実施態様に従って、孔69を造るのに好ましく採用されるマスキング及びエッチング技術は、先に述べたレーザ除去技術を超える実質的な有利点を示す。
基板64は、表示分子の放射の波長で、実質的に光学的伝導性を有する好適な材料を用いることができる。好ましくは、基板64は、その表面にLED材料の堆積あるいは作製できる材料である。好ましい実施態様において、基板64は非導電性のSiC材料からなる。LED62と基板64は、例えば、作製あるいは堆積のような適切などのような技術を用いても、物理的に互いに結合することができるであろう。
また、この実施態様によると、光検出器72は、図6に示したように、孔69の下の光感知領域を有する基板64の低い部分に位置する。光検出器72は、2つの半導体の界面であるソリッドステート光電デバイスである。一実施態様において、N−型半導体領域73とP−型半導体領域74は、図6に示したように、基板64内に形成される。半導体領域73及び74は、当業者に公知の技術によって形成することができる。例えば、半導体領域73は、図8に示したように、基板64の一部分のマスキング及び基板64の非マスク領域への注入ドーピングによって作製することができる。半導体領域74は、図9に示したように、基板64と半導体領域73の部分のマスキング及び半導体領域73の非マスク領域への注入ドーピングによって作製することができる。光検出器72によって生じる電気信号は、電気リード70及び71を経由して、適当な増幅及び測定回路に送られる(不図示)。
光学遮断フィルタは、蛍光マトリックス32と光検出器72の間に挿入される。好ましい実施態様において、フィルタ75は、図10に示したように、孔69内の蛍光マトリックス32と基板64の間に位置する。フィルタ75は、フィルタ41と同様に、蛍光表示分子36から放射した蛍光を伝えると同時に、LED62が放射した入射光を、そうしなければ光検出器23に到達するであろう周囲光のかなりの部分と同様に取り除くように設計されている。好ましいフィルタは、米国、カリフォルニア州、サンタ ローザにある光学被覆研究所[Optical Coating Laboratory, Inc.]から入手できるような薄膜状の、2色性SiO2/TiO2電子ビーム被覆フィルタであり、例えば、ここで参照することによって組入れられている米国特許第5,200,855号に述べられている。もちろん、代表的な他の構成を有する好適なフィルタもまた使用可能である。
図6と10に関連して先に述べたように、センサ60は、好ましくは、LED領域と検出器領域を有するモノリシック構造とすることができる。好ましい実施態様において、センサ60はまた、フィルタ領域を有する。
本発明のさらに別の実施態様によると、従来の光検出器(先に述べた光検出器23のようなもの)は、図11に示したように、孔69の下に、光感知領域25と共に基板64の一端に配置されるであろう。光検出器23は、好適な光学導電性接着剤によって基板64に連結されるであろう。光検出器23によって生じる電気信号は、先に述べたように、電気リード31及び33を経由して、適当な増幅及び測定回路(不図示)に送られる。この実施態様によると、センサ60にはまた、先に述べたように光学遮断フィルタが備えられる。図11で示したように、光学遮断フィルタ75は、孔69内の蛍光マトリックス32と基板64の間に挿入される。別の実施態様において、光学遮断フィルタは、図2−4に関連して先に述べたように、基板64と光検出器23の間に挿入してもよい。
光検出器23の上部及び底部部位から延びているように図11に示したが、リード31及び33の双方とも、光検出器23の底から延びている。ここで述べたような、好適な底部アタッチ光検出器あるいは″フリップチップ(flip chip)″は、例えば、カリフォルニア州カマリロのアドバンスド フォトニクス[Advanced Photonics]から入手可能である。底部アタッチ光検出器はまた、図2−5に関連して先に述べたように、センサと共に使用できる。
本発明のセンサは、非常に小さいサイズであることに特徴付けられる。例えば、センサの全体寸法は、一端で200−300ミクロンの大きさである。これらのセンサはまた、端が略500ミクロンの大きさから略50ミクロンの小ささまでの全体寸法を有する。よって、センサは、マイクロアプリケーションに利用できる。例えば、センサは、皮膚や血管に埋め込むのに充分な小ささである。センサは、酸素濃度検出に関連して示されたが、表示分子は、グルコース、ある種のホルモン、酵素等のような被分析物に感受性があるものから選択することができる。
蛍光マトリックス材料の小容積及び光検出器72と23の僅かな光感知領域は、非常に低い暗電流を有するデバイスを生み出す。よって、本発明のデバイスにおけるSN比は、非常に良好である。
本発明による極小サイズのセンサにより、多数のセンサを、周囲ガス状あるいは液状媒体中の複数の被分析物の存在や濃度を同時に決定するのに使用することができる。一実施態様において、図12に示したように、センサ80は、複数のLED62を包含するLED領域及び複数の光検出器53を包含する検出器領域を含む。LED62は、例えば、組立や配置のような好適な従来の技術によって、基板50上に形成することができる。基板50は、好ましくは、非導電性、SiC材料からなる。しかしながら、他の好適な基板材料も、当業者によく知られているように使用できる。図12に示した個々のLED62は、図6、7あるいは10に関連して先に述べたものと基本的に同じ構造を有する。好ましくは、夫々のLEDが、蛍光が、異なる被分析物によって減少したり増加したりする蛍光表示分子36を包含する蛍光マトリックス32を含む。
この実施態様により、光検出器53は、図12に示したように、基板50の一方側に形成される。光検出器53は、好ましくは、基板50上にある各々のLEDに対して、独立した光感知領域を包含する。各々の光感知領域は、蛍光表示分子36から放射した蛍光を受け取るように、孔69内に配置される。一実施態様において、光検出器は、図8及び9に関連して先に述べたように、独立したP−型及びN−型半導体領域を造る基板50のマスキング及び注入ドーピングによって、形成される。光検出器53によって生じる電気信号は、電気リード70及び71を経由して、適切な増幅及び測定回路に伝えられる(不図示)。
図12に関連して先に述べたように、センサ80は、好ましくは、LED領域と検出器領域を有する単一モノリシック構造物でであってもよい。好ましい実施態様において、センサ80はまた、フィルタ領域を有してもよい。
本発明の蛍光センサは、ある好ましい実施態様に関連づけて述べられている。当業者は、添付した請求の範囲によって限定された発明の精神と範囲から離れることなく変更や改良が可能であることがわかるであろう。
Claims (21)
- (a)半導体接合と孔とを有し、その接合に電圧が印加されたときに光が上記接合から上記孔へ放射されるように、その孔が上記半導体接合に対して略垂直方向に形成された発光ダイオード(″LED″)、
(b)被分析物が浸透可能で上記孔内に含まれる蛍光マトリックスであって、
その蛍光が上記蛍光マトリックス中の被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含み、上記LED及び蛍光表示分子は、上記LEDによって放射される波長が表示分子内の蛍光を励起するように選択された蛍光マトリックス、
(c)上記孔の一端にあり、上記蛍光表示分子によって放射される蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器、
を含み、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定するための蛍光検出デバイス。 - 上記蛍光マトリックスが、蛍光表示分子の励起及び放射電磁波の波長の光を伝えるポリマーに拡散された蛍光表示分子を含む請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記LEDの最長端が略500ミクロンより短い請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記LED中の上記孔が略10から略500ミクロンの直径を有する請求の範囲3の蛍光検出デバイス。
- さらに、上記LEDの外壁に反射コーティングを備えた請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記蛍光マトリックスと上記光検出器の間に挿入された光学遮断フィルタをさらに備え、上記光学フィルタが、蛍光表示分子によって放射される波長で光を透過させることができ、上記LEDによって放射された波長で、光を吸収あるいは遮断する請求の範囲1または5の蛍光検出デバイス。
- 上記光学遮断フィルタが上記光検出器に被覆された請求の範囲6の蛍光検出デバイス。
- 上記光学遮断フィルタが上記孔内において上記蛍光マトリックス及び上記光検出器の間に位置する請求の範囲6の蛍光検出デバイス。
- 上記表示分子が、錯体のトリ(4,7−ジフェニルー1,10−フェナントロリン)ルテニウム(II)過塩素酸塩であり、上記蛍光検出デバイスが酸素検出デバイスである請求の範囲1または5の蛍光検出デバイス。
- 上記LEDが、略10から20ミクロンの厚さを有する請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記検出デバイスが複数のLEDを含み、それぞれが上記被分析物浸透性蛍光マトリックスを含む孔を有する請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記LEDのそれぞれに含まれる上記被分析物浸透性蛍光マトリックスが、異なる被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含む請求の範囲11の蛍光検出デバイス。
- 上記蛍光検出デバイスが単一モノリシック構造物である請求の範囲1の蛍光検出デバイス。
- 上記単一モノリシック構造物がLED領域と検出領域を含む請求の範囲13の蛍光検出デバイス。
- 上記単一モノリシック構造物が、さらにフィルタ領域を含む請求の範囲14の蛍光検出デバイス。
- 上記LED領域が略10から20ミクロンの厚さを有する請求の範囲14の蛍光検出デバイス。
- 上記LEDの最長端が、略300ミクロンより短い請求の範囲1の蛍光センサ。
- (a)基板上に半導体接合を有する発光ダイオード(″LED″)を形成すること、
(b)上記接合に電圧を印加することにより光が上記接合からその孔へ放射されるように、半導体接合に対して概ね垂直方向に上記LEDに孔を形成すること、
(c)上記孔内に、その蛍光マトリックス内の被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含む被分析物浸透性蛍光マトリックスを配置することであって、
上記LED及び蛍光表示分子は、上記LEDによって放射された波長が表示分子内の蛍光を励起するように選択された蛍光マトリクスを配置すること、
(d)上記基板の一端に、上記蛍光表示分子によって放射される蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器を形成すること、
を含む液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在あるいは濃度を決定する方法。 - さらに、当該蛍光検出デバイスを、単一モノリシック構造物として作製することを含む請求の範囲18の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。
- 上記LED内に孔を形成する工程が、さらに、上記LED内の孔をエッチングすることを含む請求の範囲18の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。
- 上記基板上にLEDを形成する工程が、さらに、SiCからなる基板上に、LEDを形成することを含む請求の範囲18の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/855,234 US5894351A (en) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | Fluorescence sensing device |
US08/855,234 | 1997-05-13 | ||
PCT/US1998/009588 WO1998052024A1 (en) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Improved fluorescence sensing device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001525930A JP2001525930A (ja) | 2001-12-11 |
JP2001525930A5 JP2001525930A5 (ja) | 2005-12-08 |
JP4088352B2 true JP4088352B2 (ja) | 2008-05-21 |
Family
ID=25320700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54938198A Expired - Fee Related JP4088352B2 (ja) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | 改良された蛍光検出デバイス |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5894351A (ja) |
EP (1) | EP0981736B1 (ja) |
JP (1) | JP4088352B2 (ja) |
KR (1) | KR100508666B1 (ja) |
CN (1) | CN1146726C (ja) |
AT (1) | ATE229178T1 (ja) |
AU (1) | AU723849B2 (ja) |
CA (1) | CA2287307C (ja) |
DE (1) | DE69809902T2 (ja) |
DK (1) | DK0981736T3 (ja) |
ES (1) | ES2187968T3 (ja) |
HK (1) | HK1023401A1 (ja) |
NO (1) | NO328830B1 (ja) |
PT (1) | PT981736E (ja) |
TW (1) | TW385365B (ja) |
WO (1) | WO1998052024A1 (ja) |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070225612A1 (en) * | 1996-07-15 | 2007-09-27 | Mace Leslie E | Metabolic measurements system including a multiple function airway adapter |
DE19725050C2 (de) * | 1997-06-13 | 1999-06-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Anordnung zur Detektion biochemischer oder chemischer Substanzen mittels Fluoreszenzlichtanregung und Verfahren zu deren Herstellung |
US6572561B2 (en) | 1998-01-16 | 2003-06-03 | Healthetech, Inc. | Respiratory calorimeter |
JP4238390B2 (ja) * | 1998-02-27 | 2009-03-18 | 株式会社ニコン | 照明装置、該照明装置を備えた露光装置および該露光装置を用いて半導体デバイスを製造する方法 |
US6922576B2 (en) * | 1998-06-19 | 2005-07-26 | Becton, Dickinson And Company | Micro optical sensor device |
US6535753B1 (en) * | 1998-08-20 | 2003-03-18 | Microsense International, Llc | Micro-invasive method for painless detection of analytes in extra-cellular space |
US20090011945A1 (en) * | 1999-07-28 | 2009-01-08 | Bright Frank V | Method For Making Microsensor Arrays For Detecting Analytes |
WO2001009604A1 (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-08 | The Research Foundation Of State University Of New York | Microsensor arrays and method of using same for detecting analytes |
US6612306B1 (en) | 1999-10-13 | 2003-09-02 | Healthetech, Inc. | Respiratory nitric oxide meter |
EP2264439A3 (en) * | 1999-11-12 | 2011-01-19 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Fluorometer with low heat-generating light source |
BR0112871A (pt) | 2000-08-04 | 2003-04-22 | Sensors For Med & Science Inc | Detecção de analitos para ambientes aquosos |
US6620106B2 (en) | 2000-09-29 | 2003-09-16 | Healthetech, Inc. | Indirect calorimetry system |
US7470420B2 (en) | 2000-12-05 | 2008-12-30 | The Regents Of The University Of California | Optical determination of glucose utilizing boronic acid adducts |
US6653141B2 (en) | 2000-12-05 | 2003-11-25 | The Regents Of The University Of California | Polyhydroxyl-substituted organic molecule sensing method and device |
US6627177B2 (en) | 2000-12-05 | 2003-09-30 | The Regents Of The University Of California | Polyhydroxyl-substituted organic molecule sensing optical in vivo method utilizing a boronic acid adduct and the device thereof |
US20020119581A1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-08-29 | Daniloff George Y. | Detection of analytes |
US6844563B2 (en) * | 2001-05-22 | 2005-01-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fluorescence detecting device with integrated circuit and photodiode, and detection method |
TWI293363B (en) | 2001-12-11 | 2008-02-11 | Sensors For Med & Science Inc | High performance fluorescent optical sensor |
US20030153026A1 (en) * | 2002-01-04 | 2003-08-14 | Javier Alarcon | Entrapped binding protein as biosensors |
US6855556B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-02-15 | Becton, Dickinson And Company | Binding protein as biosensors |
US6867420B2 (en) * | 2002-06-03 | 2005-03-15 | The Regents Of The University Of California | Solid-state detector and optical system for microchip analyzers |
US7108659B2 (en) * | 2002-08-01 | 2006-09-19 | Healthetech, Inc. | Respiratory analyzer for exercise use |
US20040161853A1 (en) | 2003-02-13 | 2004-08-19 | Zhongping Yang | Implantable chemical sensor with rugged optical coupler |
US20040175821A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-09 | Ehman Michael F. | Integrated photodetector for heavy metals and biological activity analysis |
SG182002A1 (en) * | 2003-04-15 | 2012-07-30 | Sensors For Med & Science Inc | System and method for attenuating the effect of ambient light on an optical sensor |
US20040234962A1 (en) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Javier Alarcon | Multicoated or multilayer entrapment matrix for protein biosensor |
US7713745B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-05-11 | Sensors For Medicine And Science, Inc. | Non-covalent immobilization of indicator molecules |
US20050234316A1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-10-20 | Sensors For Medicine And Science, Inc. | Housing for a circuit that is to be implanted in-vivo and process of making the same |
ATE476659T1 (de) * | 2004-06-09 | 2010-08-15 | Becton Dickinson Co | Sensor für mehrere analyte |
JP5011650B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2012-08-29 | パナソニック株式会社 | 光検知方法 |
JP5041714B2 (ja) * | 2006-03-13 | 2012-10-03 | 信越化学工業株式会社 | マイクロチップ及びマイクロチップ製造用soi基板 |
ES2391908T3 (es) | 2006-04-20 | 2012-11-30 | Becton,Dickinson And Company | Proteinas termoestables y procedimientos de obtención y uso de las mismas |
JP5638343B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2014-12-10 | テルモ株式会社 | 蛍光センサ |
CN103533884B (zh) | 2011-03-15 | 2016-06-01 | 传感技术股份有限公司 | 氧化敏感性材料的集成催化保护 |
WO2012169236A1 (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | オリンパス株式会社 | 蛍光センサおよび蛍光センサの製造方法 |
WO2012169230A1 (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | オリンパス株式会社 | 蛍光センサ |
JP2014224680A (ja) * | 2011-09-12 | 2014-12-04 | テルモ株式会社 | 蛍光センサーおよびアナライト成分測定方法 |
CN104126113B (zh) * | 2012-02-16 | 2016-10-19 | 泰尔茂株式会社 | 荧光传感器和感应*** |
US8906320B1 (en) | 2012-04-16 | 2014-12-09 | Illumina, Inc. | Biosensors for biological or chemical analysis and systems and methods for same |
WO2014045388A1 (ja) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | テルモ株式会社 | 蛍光センサ |
WO2014045387A1 (ja) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | テルモ株式会社 | 蛍光センサ |
US9963556B2 (en) | 2013-09-18 | 2018-05-08 | Senseonics, Incorporated | Critical point drying of hydrogels in analyte sensors |
BR112016013353B1 (pt) | 2013-12-10 | 2020-11-24 | Illumina, Inc | Biossensor e metodo para produzir um biossensor |
KR101569515B1 (ko) * | 2014-08-13 | 2015-11-27 | (주)옵토레인 | 측광형 발광소자가 내장된 바이오칩 및 그 제조방법 |
DE102015211909A1 (de) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Robert Bosch Gmbh | Kostengünstiges Pulsoxymeter |
MY194772A (en) | 2017-12-26 | 2022-12-15 | Illumina Inc | Sensor System |
JP2018141790A (ja) * | 2018-03-26 | 2018-09-13 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 検体検出チップ |
US10782236B2 (en) | 2018-06-11 | 2020-09-22 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods and apparatus for a biosensor |
EP3767276A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Sensirion AG | Total organic carbon sensor with uv-sensitive photodetector comprising a down-converting layer |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0725269A3 (en) * | 1995-02-03 | 1997-12-17 | Motorola, Inc. | Optical sensor and method therefor |
US5517313A (en) * | 1995-02-21 | 1996-05-14 | Colvin, Jr.; Arthur E. | Fluorescent optical sensor |
US5591407A (en) * | 1995-04-21 | 1997-01-07 | American Research Corporation Of Virginia | Laser diode sensor |
-
1997
- 1997-05-13 US US08/855,234 patent/US5894351A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-12 WO PCT/US1998/009588 patent/WO1998052024A1/en active IP Right Grant
- 1998-05-12 KR KR10-1999-7010500A patent/KR100508666B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-05-12 ES ES98922204T patent/ES2187968T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-12 PT PT98922204T patent/PT981736E/pt unknown
- 1998-05-12 AU AU74803/98A patent/AU723849B2/en not_active Ceased
- 1998-05-12 CN CNB988050242A patent/CN1146726C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-12 DE DE69809902T patent/DE69809902T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-12 CA CA002287307A patent/CA2287307C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-12 JP JP54938198A patent/JP4088352B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-12 DK DK98922204T patent/DK0981736T3/da active
- 1998-05-12 EP EP98922204A patent/EP0981736B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-12 AT AT98922204T patent/ATE229178T1/de active
- 1998-05-13 TW TW087107405A patent/TW385365B/zh not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-10-28 NO NO19995282A patent/NO328830B1/no not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-04-19 HK HK00102351A patent/HK1023401A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0981736A1 (en) | 2000-03-01 |
CN1146726C (zh) | 2004-04-21 |
EP0981736B1 (en) | 2002-12-04 |
ES2187968T3 (es) | 2003-06-16 |
CA2287307C (en) | 2007-07-10 |
AU723849B2 (en) | 2000-09-07 |
HK1023401A1 (en) | 2000-09-08 |
DK0981736T3 (da) | 2003-03-31 |
NO995282D0 (no) | 1999-10-28 |
NO995282L (no) | 2000-01-10 |
NO328830B1 (no) | 2010-05-25 |
US5894351A (en) | 1999-04-13 |
CA2287307A1 (en) | 1998-11-19 |
WO1998052024A1 (en) | 1998-11-19 |
JP2001525930A (ja) | 2001-12-11 |
AU7480398A (en) | 1998-12-08 |
PT981736E (pt) | 2003-04-30 |
CN1255973A (zh) | 2000-06-07 |
KR100508666B1 (ko) | 2005-08-17 |
KR20010012545A (ko) | 2001-02-15 |
DE69809902T2 (de) | 2003-05-28 |
ATE229178T1 (de) | 2002-12-15 |
DE69809902D1 (de) | 2003-01-16 |
TW385365B (en) | 2000-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4088352B2 (ja) | 改良された蛍光検出デバイス | |
US5157262A (en) | Sensor element for determination of concentration of substances | |
US5910661A (en) | Flourescence sensing device | |
US5517313A (en) | Fluorescent optical sensor | |
TWI284424B (en) | Producing self-aligned and self-exposed photoresist patterns on light emitting devices | |
JP5581060B2 (ja) | 過酷な環境のための発光ダイオード | |
US8853649B2 (en) | Fluorescence sensor | |
EP0981734B1 (en) | Fluorescence sensing device | |
US7504665B2 (en) | Semiconductor optical devices | |
MXPA99010459A (en) | Improved fluorescence sensing device | |
AU693007C (en) | Fluorescent optical sensor | |
Cohen et al. | Chip-scale fluorescence sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050510 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080225 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |