JP4231560B2 - 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 - Google Patents
化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4231560B2 JP4231560B2 JP15771697A JP15771697A JP4231560B2 JP 4231560 B2 JP4231560 B2 JP 4231560B2 JP 15771697 A JP15771697 A JP 15771697A JP 15771697 A JP15771697 A JP 15771697A JP 4231560 B2 JP4231560 B2 JP 4231560B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- potential
- sample
- distribution
- floating diffusion
- 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 - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
- G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0098—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means using semiconductor body comprising at least one PN junction as detecting element
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4148—Integrated circuits therefor, e.g. fabricated by CMOS processing
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶液などのサンプルのpHやイオン濃度などの化学量の分布を電気化学的に測定する化学量の分布の電気化学的測定方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】
従来より、物理現象を電荷に変換して測定を行っていたものとして光がある。フォトダイオードに光を照射すると、その光量に応じた電子正孔対が生成し、光量を電荷量に変化してその電荷量を評価することにより光量を測定していた。
【0003】
しかしながら、光以外のその他の物理・化学現象においては、ほとんどの場合、電荷量ではなく、電圧値、電流値、抵抗値などの電気信号に変換し、それらの値を読み取るようにしていた。
【0004】
例えば、ISFET(イオン感応性電界効果トランジスタ)を用いたpH値の測定は、そのゲート上の応答膜に水素イオンが吸着することによって、応答膜の下のチャンネルコンダクタンスが変化し、その変化に応じてその部分を流れるドレイン電流を測定することにより溶液などサンプルのpH値を測定していた。
【0005】
前記したpH値の測定など化学量を電気化学的に測定する方法においては、電荷特有の取扱い方法である蓄積および転送が行えないとともに、複数点の情報を同時に取り込んで高速処理したり、測定結果を画像化したりするといったことが非常に困難である。
【0006】
本発明の目的は、pHなどの化学量を電荷に変換することにより、電荷特有の取扱いを行い、電荷特有の定量化を行うようにすることが目的であり、より詳しくは、複数点の情報を同時に取り込み、蓄積、転送などを行うことにより、化学量の分布を電気化学的に測定して容易に画像化できるようにした方法および装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の化学量の分布の電気化学的測定方法は、半導体基板上にサンプルの化学量の大きさに対応して深さを変化するように構成されて一次元的または二次元的に配置された複数個のポテンシャル井戸に電荷を注入し、注入後、電荷供給部の電位を上げることによって、前記サンプルの化学量が各ポテンシャル井戸の深さに応じて変換された電荷を電荷注入調節部によりすりきり、そのすりきられた電荷を前記各ポテンシャル井戸に蓄積し、次に、障壁部の電位を上げて各ポテンシャル井戸に蓄積の電荷の全量を、前記半導体基板内部のバルクチャンネルを用いてフローティングディフュージョンに転送して障壁部を閉じ、この段階で転送されてきたフローティングディフュージョンの電位をMOS構造の出力トランジスタのゲート部に入力して、この出力トランジスタのドレイン電流をソースフォロワ回路で読み出すことにより前記サンプルの化学量の分布を電気化学的に測定することを特徴としている。
【0008】
そして、この発明の化学量の分布の電気化学的測定装置は、半導体基板上にサンプルの化学量の大きさに対応して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸の複数個を一次元的または二次元的に配置し、これら各ポテンシャル井戸に電荷を注入する電荷供給部と、その注入により前記サンプルの化学量が各ポテンシャル井戸の深さに応じて変換された電荷をすりきって、そのすりきられた電荷を前記各ポテンシャル井戸に蓄積させる電荷注入調節部と、前記各ポテンシャル井戸に蓄積された電荷の全量を、前記半導体基板内部のバルクチャンネルを用いてフローティングディフュージョンに転送する障壁部とを有し、前記フローティングディフュージョンの電位をMOS構造の出力トランジスタのゲート部に入力して、この出力トランジスタのドレイン電流をソースフォロワ回路で読み出すことにより前記サンプルの化学量の分布を電気化学的に測定するように構成したことを特徴としている。
【0009】
上記構成によれば、異なる複数の位置における化学量を同時に検出して化学量の分布を測定することができる。複数位置における化学量を電荷に変換しているので、CCD(電荷結合素子)などを用いることによりサンプルの化学量の一次元分布または二次元分布を容易に画像化することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。まず、図1は、この発明の化学量の分布の一例としてpHの分布を測定する装置1の基本的な構造を示すもので、この図において、2は例えばp型Si(シリコン)よりなる半導体基板で、厚さ500μm程度である。
【0011】
前記半導体基板2には、チャンネルストッパー3、電荷供給部4、電荷注入調節部5、電荷変換部としてのセンシング部(ポテンシャル井戸)6、障壁部7、電荷転送部8、フローティングディフュージョン9、リセットゲート10、リセットドレイン11、MOS構造の出力トランジスタ12が形成されている。
【0012】
そして、電荷供給部4、電荷注入調節部5、センシング部6および障壁部7の各部材によってセンサ部13が形成されており、センシング部6は、後に詳しく説明するように、pHに対応して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸からなる。また、フローティングディフュージョン9、リセットゲート10、リセットドレイン11および出力トランジスタ12の各部材によって出力部14が形成されている。
【0013】
そして、前記センサ部13を、図7に示すように、二次元的に配置してアレイ化することにより、複数点の情報を同時に取り込み、電荷転送部8および出力部14によって、複数点の信号を秩序よく処理することができる。なお、この処理手順については、後に実施例において詳しく説明する。また、前記センサ部13は、一次元的に配置してあってもよい。
【0014】
図2は、前記センサ部13およびこれに連なる部分の平面構成を概略的に示す図で、この図において、5aは電荷注入調節部電極、7aは障壁部電極である。
【0015】
次に、上記測定装置による測定原理について、図3に示す電位図を参照しながら説明する。測定に際しては、電荷供給部4、障壁部7およびリセットゲート10にパルス電圧を印加する一方、フローティングディフュージョン9を除く他の電極に直流電圧を印加する。
【0016】
ところで、通常、p型半導体を用いたMOS構造においては、金属電極に正の電圧を加えることによって、その電圧に応じて絶縁膜と半導体の界面に空乏層が形成されることが知られている。そこで、この現象を用いて、図3に示すように、半導体−絶縁膜界面近傍での電位状態を作るのである。
【0017】
状態1においては、電荷供給部4の電位は高く(矢印方向が高い)設定されており、図3(A)に示すように、センシング部6には電荷15は注入されてない。
【0018】
状態2においては、図3(B)に示すように、電荷供給部4の電位を下げることによって、センシング部6に電荷15を注入する。
【0019】
状態3においては、図3(C)に示すように、電荷供給部4の電位を上げることによって、電荷注入調節部5によってすりきられて前記pHをセンシング部6の深さに応じて変換した電荷15aがセンシング部6に蓄積される。
【0020】
状態4においては、図3(D)に示すように、障壁部7の電位を上げることによって、センシング部6に蓄積された電荷15aを、半導体基板2の内部のバルクチャンネルを用いてローティングディフュージョン9に転送する。
【0021】
状態5においては、図3(E)に示すように、センシング部6の電荷15aが全てフローティングディフュージョン9に転送されてから障壁部7を閉じ、電荷の流入を止める。この段階で、フローティングディフュージョン9の電位は転送されてきた電荷15aの量で決まるので、この電位をMOS構造の出力トランジスタ12のゲート部に入力し、この出力トランジスタ12のドレイン電流を、図5に示すようなソースフォロア回路17で測定する。
【0022】
状態6においては、図3(F)に示すように、フローティングディフュージョン9の電位を読み取った後、リセットゲート10をオンし、リセットドレイン11の電位にリセットする。このリセットにより、再び状態1と同じ状態に戻る。つまり、状態1〜状態6の動作を繰り返すことにより、電荷を外部に出力することができる。
【0023】
図4は、測定装置の他の実施の形態を示すもので、この測定装置においては、センシング部6の後段に、第1障壁部7A、電荷蓄積部16および第2障壁部7Bを設けており、数ターム分の電荷15bを電荷蓄積部16に蓄積し、ある程度の電荷量が蓄積されてから第2障壁部7Bの電位を上げて、電荷蓄積部16に蓄積された電荷の全てを電荷転送部8に転送するようにしている。このように構成された測定装置においては、感度が数倍となり、より精度の高い測定を行うことができる。
【0024】
上記図3および図4に関する説明から理解されるように、この測定装置においては、pHに対応して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸(センシング部6)を半導体基板2に形成し、このポテンシャル井戸6に電荷15を注入して、前記pHをこのポテンシャル井戸6の大きさに応じた電荷に変換するようにした電荷変換機構を用いている。
【0025】
なお、図3および図4に示すものにおいては、電荷供給部4の電位を上げ下げして、センシング部6に蓄積された電荷をすりきるようにしているが、これに代えて、電荷供給部4の電位を一定に保持し、電荷注入調節部5の高さを上げ下げしてセンシング部6に蓄積された電荷をすりきるようにしてもよい。
【0026】
図5は、ソースフォロワ回路17の一例を示す図で、抵抗18と出力端子19とグラウンド端子20とからなり、この回路17における出力信号は、図13に示すように、接続される抵抗18の大きさによって大きく異なるが、出力電流に対して直線的な電圧信号を得ることができる。なお、21は出力端子19に接続されるデータ処理機能や画像処理機能を備えたモニターである。
【0027】
以下、上記電荷変換機構を組み込んだpH分布の測定装置について、図6以下を参照しながら説明する。
【0028】
【実施例】
〔第1実施例〕
第1実施例として、溶液のpHの二次元分布を測定する装置について説明する。まず、図6は、溶液のpHの二次元分布測定装置を概略的に示すもので、この図において、22は基板で、その上面には、溶液などのサンプル23を収容するセル24が形成されている。この基板22は樹脂モールドを施すことによりサンプル23に対して耐水性をもたせている。25はサンプル23に浸漬される比較電極で、この比較電極25は、基板22との間に直流電源26によって所定の電圧を印加することにより、サンプル23の電位を基板22に対して一定の高い電位になるようにするものである。前記印加電圧は、センシング部6が空乏状態になる大きさである。
【0029】
上記構成のpHの二次元分布測定装置においては、出力された信号をそのままテレビジョンなどの画像出力装置27に入力して画像出力したり、出力信号をAD変換してコンピュータに入力したりすることができる。
【0030】
図7は、前記基板22の上面の構成を概略的に示すもので、pHを電荷に変換する複数のセンサ部13と、センサ部13において変換された電荷を矢印方向に転送する電荷転送部8と、転送されてきた電荷を出力信号に変換する出力部14とからなる。そして、電荷転送部8は、水平CCD8Hと、垂直CCD8Vとからなる。
【0031】
図8は、前記センサ部13の構造を示すものである。そして、このセンサ部13は、次のようにして形成される。すなわち、基板22となるp型Si基板2を熱酸化し、酸化膜(SiO2 )28を形成し、その一部分をエッチングし、その後、さらに熱酸化することによりゲート酸化膜29を形成する。このゲート酸化膜29の膜厚は約500Åで、その上面の電荷注入調節部5と障壁部7にそれぞれ対応する部分にpドープされた低抵抗のポリシリコンを堆積させて電極30,31を形成する。この電極30,31の膜厚は約3000Åで、堆積させた後、約1000Å程度熱酸化する。その後、再びpドープされた低抵抗のポリシリコンを堆積し、電荷転送部8の上面に電極32を形成する。この電極32の膜厚は前記電極30,31のそれと同程度に堆積させた後、約1000Å程度熱酸化する。このように酸化することにより、電極どうしの絶縁が保たれる。その後、Si3 N4 (Ta2 O3 またはAl2 O3 でもよい)を700Å程度堆積してセンシング部6を形成する。なお、33はアルミニウムよりなる電極である。
【0032】
図9は、センサ部13の他の実施態様を示すもので、この図に示すセンサ部13においては、比較電極を組み込んでいる。すなわち、このセンサ部13においては、図8に示した電荷注入調節部5の電極30に代えて、pHに対して非感応性な膜34を設けている。そして、センシング部6のしきい値を調整し、電荷注入調節部5と比較してセンシング部6のポテンシャル井戸を深くしておく。また、サンプルと基板との電気的接続をとるために白金などの不活性金属よりなる電極35を設ける。電荷注入調節部5とセンシング部6は、pHに対してはセンシング6のみ応答し、電荷注入調節部5は応答しないが、外部ノイズや電極35とサンプルの間の界面電位変動などによる影響を等しく受ける。つまり、電荷注入調節部5とセンシング部6とのポテンシャルの差がpH値を反映することになる。したがって、その部分に電荷を注入することにより、pH値を電荷に変換することができる。
【0033】
前記電極30〜33,35やセンシング部6の幅について説明すると、まず、電極30〜33,35については、電荷注入調節部5は、電荷供給部4から送られてくる電荷をセンシング部6にすりきるだけの働きをする部分であるので、10μm程度でよい。また、障壁部7もセンシング部6にすりきられる電荷を電荷転送部8に無造作に流入するのを防ぐだけのものであるから、10μm程度の幅があればよい。
【0034】
そして、センシング部6に関しては、測定精度を向上させるため、すりきられる電荷量はある程度必要であるので、そのための最小限の面積を確保しており、数10μm×数10μm〜100μm×100μm程度の大きさを有している。このセンシング部6の大きさについては、電荷転送部8、フローティングディフュージョン9との兼ね合いもあり、種々の大きさのものに設定される。実験的には、センシング部6、電荷転送部8およびフローティングディフュージョン9の大きさを、それぞれ、100μm×100μm、50μm×200μm、21000μm2 で設計して測定を行ったところ、120kΩの抵抗18を用いたソースフォロア回路17(図5参照)において、出力信号が1pHあたり約80mV程度得られた。
【0035】
図10は、電荷転送部8の構成の一例を示すもので、同図(A)は断面構造を、同図(B)は上面構造をそれぞれ示している。この図10に示される電荷転送部8は、4相構造のCCDよりなり、酸化膜29の上面にpドープされた低抵抗のポリシリコンを3000Å程度の厚みで2層堆積させて4つの電極36A,36B,36C,36Dを形成している。そして、各電極36A〜36Dは、互いに絶縁をとるため1000Å程度酸化させている。
【0036】
図11および図12は、前記電荷転送部8の駆動原理を説明するための図で、特に、図11は電荷転送部8のCCD駆動電位を示したものであり、図12はCCD駆動電圧のタイミングチャートである。これらの図における符号φ1〜φ4は前記36A〜36Dにそれぞれ対応している。
【0037】
前記電荷転送部8におけるCCDの駆動は、4相に限られるものではなく、1相駆動、2相駆動などであってもよく、転送される電荷量に応じて適宜選定することができる。なお、センサ部13の数が多くなるに伴って転送効率が大きな問題となるが、その場合は、転送経路として転送効率の高いバルクチャンネルを用いることにより、転送効率をよくし て測定精度を高めることができる。
【0038】
前記電荷転送部8によって転送されてきた電位は、出力部14のフローティングディフュージョン9(図7参照)に転送され、このフローティングディフュージョン9の電位を変化させる。この電位の変化を、出力トランジスタ12のゲートに入力し、出力トランジスタ12のドレイン電流をソースフォロワ回路17(図5参照)で読み出す。
【0039】
図13は、前記ソースフォロワ回路17の特性を示すもので、このデータは、チャンネル幅200μm、チャンネル長さ50μmのMOSトランジスタを出力トランジスタ12として用い、抵抗18の値を種々設定したときに得られたデータである。この図から、ソースフォロワ回路17における抵抗18の値を変えることにより、ソースフォロワ回路17の出力値がかなり変わってくることがわかる。
【0040】
ところで、pHを測定する際、その測定精度を上げるには、フローティングディフュージョン9に転送されてくる電荷の量の変化に対して、大きな出力の変化を得られればよい。そのためには、フローティングディフュージョン9の面積をできるだけ小さくすればよいが、これが小さすぎると、流入してくる電荷が多すぎるとすぐに飽和してしまい測定ができなくなる。したがって、フローティングディフュージョン9の面積とソースフォロワ回路17における抵抗18についても、センシング部6の面積や電荷転送部8の駆動電圧によって定めるのが好ましい。
【0041】
図14は、ソースフォロワ回路17の出力信号パルスを、アウトプットゲートパルスとリセットゲートパルスとともに示したもので、出力信号パルスは、図14に示すように、複雑な形式で出力されるが、真の信号は、図中の符号IVで表される部分である。すなわち、符号Iの部分は、リセットゲートをオンしたときに生ずるパルス信号で、リセットゲート10がフローティングディフュージョン9に重なっている限り生ずる信号である。そして、符号IIの部分は、フローティングディフュージョン9がリセットされた後、電気的に浮いている状態での信号である。また、符号III の信号は、アウトプットゲートをオンしたときに生ずるパルス信号である。
【0042】
そして、符号IVで表される信号は、アウトプットゲートが閉じ、転送されてきた電荷が全てフローティングディフュージョン9に流入したときの信号で、このタイミングの信号が真の信号となる。この信号IVは、サンプルアンドホールド回路(図示してない)を用いることにより、真の信号のみの出力信号に変形し、外部に出力される。この外部出力は、モニター27(図6参照)に入力されて、画像化される。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
上記構成のpH二次元分布装置によれば、溶液の異なる複数の位置におけるpHを同時に測定することができる。そして、同時に測定したpHを電荷に変換しているので、この電荷信号をCCDなどの技術を用いることにより、pHの二次元分布を容易に画像化することができる。
【0056】
なお、上述の実施例では、pHの二次元分布を測定するようにしていたが、前記センシング部6の表面を適当な応答物質で修飾することにより、pH以外の溶液などサンプルのイオン濃度の二次元分布測定にも好適に用いることができる。
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
上述の実施例は、同一のセンサをアレイ化してpHについてその二次元分布を測定するものであったが、この発明はこれに限られるものではなく、複数の種類の異なるセンサをアレイ化することにより、複数のpH分布について同時に測定することができる。
【0069】
例えば、図15に示すように、pHを測定するセンサ部91と、温度を測定するセンサ部92とをできるだけ近接してそれぞれ複数個配置し、それぞれのセンサ部91,92によって得られる電荷を互いに独立した電荷転送部93,94を用いて転送を行うことにより、pHと温度との二次元情報を同時に得ることができる。
【0070】
【0071】
【発明の効果】
この発明の化学量の分布の電気化学的測定方法によれば、異なる複数の位置における化学量を同時に検出することができる。そして、各位置の化学量を電荷に変換しているので、CCDなどを用いることにより化学量の二次元分布を容易に画像化することができる。また、データ処理の方法によっては三次元分布をも得ることができる。
【0072】
複数点の情報を表す電荷を蓄積することにより微弱な信号の増幅が可能であるから、現象の微小な変化をも確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の化学量の分布を電気化学的に測定する装置の基本的な構造を示す図である。
【図2】 前記装置の要部を概略的に示す図である。
【図3】 前記装置における測定原理を説明するための図である。
【図4】 他の測定原理を説明するための図である。
【図5】 前記装置に接続されるソースフォロワ回路の一例を示す図である。
【図6】 第1実施例の装置を概略的に示す縦断面図である。
【図7】 前記装置の要部の構成を概略的に示す平面図である。
【図8】 前記装置のセンサ部の一例を示す縦断面図である。
【図9】 前記装置のセンサ部の他の例を示す縦断面図である。
【図10】 前記装置の電荷転送部の一例を示し、(A)は縦断面図、(B)は平面図である。
【図11】 前記電荷転送部のCCD駆動電位図である。
【図12】 前記電荷転送部のCCD駆動電圧のタイミングチャートである。
【図13】 前記ソースフォロワ回路の特性を示す図である。
【図14】 前記ソースフォロワ回路の各部の信号を示す図である。
【図15】 他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
5…電荷注入調節部、6…ポテンシャル井戸(センシング部)、7…障壁部、9…フローティングディフュージョン、15…電荷。
Claims (2)
- 半導体基板上にサンプルの化学量の大きさに対応して深さを変化するように構成されて一次元的または二次元的に配置された複数個のポテンシャル井戸に電荷を注入し、注入後、電荷供給部の電位を上げることによって、前記サンプルの化学量が各ポテンシャル井戸の深さに応じて変換された電荷を電荷注入調節部によりすりきり、そのすりきられた電荷を前記各ポテンシャル井戸に蓄積し、次に、障壁部の電位を上げて各ポテンシャル井戸に蓄積の電荷の全量を、前記半導体基板内部のバルクチャンネルを用いてフローティングディフュージョンに転送して障壁部を閉じ、この段階で転送されてきたフローティングディフュージョンの電位をMOS構造の出力トランジスタのゲート部に入力して、この出力トランジスタのドレイン電流をソースフォロワ回路で読み出すことにより前記サンプルの化学量の分布を電気化学的に測定することを特徴とする化学量の分布の電気化学的測定方法。
- 半導体基板上にサンプルの化学量の大きさに対応して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸の複数個を一次元的または二次元的に配置し、これら各ポテンシャル井戸に電荷を注入する電荷供給部と、その注入により前記サンプルの化学量が各ポテンシャル井戸の深さに応じて変換された電荷をすりきって、そのすりきられた電荷を前記各ポテンシャル井戸に蓄積させる電荷注入調節部と、前記各ポテンシャル井戸に蓄積された電荷の全量を、前記半導体基板内部のバルクチャンネルを用いてフローティングディフュージョンに転送する障壁部とを有し、前記フローティングディフュージョンの電位をMOS構造の出力トランジスタのゲート部に入力して、この出力トランジスタのドレイン電流をソースフォロワ回路で読み出すことにより前記サンプルの化学量の分布を電気化学的に測定するように構成したことを特徴とする化学量の分布の電気化学的測定装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15771697A JP4231560B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 |
US09/085,693 US6255678B1 (en) | 1997-05-29 | 1998-05-27 | Apparatus for measuring physical and chemical phenomena |
EP98109769A EP0881486B1 (en) | 1997-05-29 | 1998-05-28 | Method for measuring physical phenomena or chemical phenomena and equipment thereof |
DE69837060T DE69837060T2 (de) | 1997-05-29 | 1998-05-28 | Verfahren zur Messung von physikalischen Phänomenen oder chemischen Phänomenen und Vorrichtung dafür |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15771697A JP4231560B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10332423A JPH10332423A (ja) | 1998-12-18 |
JP4231560B2 true JP4231560B2 (ja) | 2009-03-04 |
Family
ID=15655821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15771697A Expired - Lifetime JP4231560B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6255678B1 (ja) |
EP (1) | EP0881486B1 (ja) |
JP (1) | JP4231560B2 (ja) |
DE (1) | DE69837060T2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10031101B2 (en) | 2014-10-20 | 2018-07-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Chemical/physical phenomenon detecting device and method of producing the same |
US10073052B2 (en) | 2015-12-15 | 2018-09-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion concentration sensor |
Families Citing this family (59)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6627154B1 (en) * | 1998-04-09 | 2003-09-30 | Cyrano Sciences Inc. | Electronic techniques for analyte detection |
JP2001244454A (ja) | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Horiba Ltd | 分子認識型化学ccdデバイス |
US7012306B2 (en) * | 2001-03-07 | 2006-03-14 | Acreo Ab | Electrochemical device |
JP2003014691A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Horiba Ltd | Ccdセンサ |
WO2003042683A1 (en) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | Bio-X Inc. | Fet type sensor, ion density detecting method comprising this sensor, and base sequence detecting method |
TW544752B (en) * | 2002-05-20 | 2003-08-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Method for producing SnO2 gate ion sensitive field effect transistor (ISFET), and method and device for measuring the temperature parameters, drift and hysteresis values thereof |
US8536661B1 (en) | 2004-06-25 | 2013-09-17 | University Of Hawaii | Biosensor chip sensor protection methods |
US7785785B2 (en) | 2004-11-12 | 2010-08-31 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Charge perturbation detection system for DNA and other molecules |
JP4700335B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2011-06-15 | 株式会社堀場製作所 | 物理現象または化学現象の測定方法および測定装置 |
JP4678676B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2011-04-27 | 株式会社堀場製作所 | 物理現象または化学現象の測定方法または測定装置 |
KR101269508B1 (ko) | 2005-03-11 | 2013-05-30 | 고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 도요하시 기쥬쯔 가가꾸 다이가꾸 | 누적형 화학·물리현상 검출장치 |
JP4641444B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-03-02 | 株式会社堀場製作所 | 物理現象または化学現象に係るポテンシャル測定装置 |
WO2007108465A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | National University Corporation Toyohashi University Of Technology | 累積型化学・物理現象検出方法及びその装置 |
JP4852752B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2012-01-11 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 化学・物理現象検出装置 |
US8349167B2 (en) | 2006-12-14 | 2013-01-08 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for detecting molecular interactions using FET arrays |
US8262900B2 (en) | 2006-12-14 | 2012-09-11 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
US11339430B2 (en) | 2007-07-10 | 2022-05-24 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays |
CA2672315A1 (en) | 2006-12-14 | 2008-06-26 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays |
WO2010008480A2 (en) | 2008-06-25 | 2010-01-21 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays |
US20100137143A1 (en) | 2008-10-22 | 2010-06-03 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes |
US20100301398A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Ion Torrent Systems Incorporated | Methods and apparatus for measuring analytes |
JP2010122090A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Rohm Co Ltd | イオンイメージセンサ及びダメージ計測装置 |
CN101592627B (zh) * | 2009-03-19 | 2012-12-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 多通道高灵敏生物传感器的制作集成方法 |
US8574835B2 (en) | 2009-05-29 | 2013-11-05 | Life Technologies Corporation | Scaffolded nucleic acid polymer particles and methods of making and using |
US20120261274A1 (en) | 2009-05-29 | 2012-10-18 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
US8776573B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-07-15 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
US8673627B2 (en) | 2009-05-29 | 2014-03-18 | Life Technologies Corporation | Apparatus and methods for performing electrochemical reactions |
JP2013533482A (ja) | 2010-06-30 | 2013-08-22 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | イオン感応性電荷蓄積回路および方法 |
CN106449632B (zh) | 2010-06-30 | 2019-09-20 | 生命科技公司 | 阵列列积分器 |
CN106932456B (zh) | 2010-06-30 | 2020-02-21 | 生命科技公司 | 用于测试isfet阵列的方法和装置 |
US11307166B2 (en) | 2010-07-01 | 2022-04-19 | Life Technologies Corporation | Column ADC |
JP5876044B2 (ja) | 2010-07-03 | 2016-03-02 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | 低濃度ドープドレインを有する化学的感応性センサ |
EP2617061B1 (en) | 2010-09-15 | 2021-06-30 | Life Technologies Corporation | Methods and apparatus for measuring analytes |
WO2012039812A1 (en) | 2010-09-24 | 2012-03-29 | Life Technologies Corporation | Matched pair transistor circuits |
JP5773357B2 (ja) * | 2011-07-01 | 2015-09-02 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 化学・物理現象検出装置及び検出方法 |
JP2013050426A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Chiba Univ | Fet型センサを用いたインフルエンザウイルスrnaの検出方法 |
US9970984B2 (en) | 2011-12-01 | 2018-05-15 | Life Technologies Corporation | Method and apparatus for identifying defects in a chemical sensor array |
US8821798B2 (en) | 2012-01-19 | 2014-09-02 | Life Technologies Corporation | Titanium nitride as sensing layer for microwell structure |
US8747748B2 (en) | 2012-01-19 | 2014-06-10 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with conductive cup-shaped sensor surface |
US8786331B2 (en) | 2012-05-29 | 2014-07-22 | Life Technologies Corporation | System for reducing noise in a chemical sensor array |
US9689837B2 (en) | 2012-08-10 | 2017-06-27 | National University Corporation Toyohashi University Of Technology | Device for measuring oxidation-reduction potential and method for measuring oxidation-reduction potential |
US9080968B2 (en) | 2013-01-04 | 2015-07-14 | Life Technologies Corporation | Methods and systems for point of use removal of sacrificial material |
US9841398B2 (en) | 2013-01-08 | 2017-12-12 | Life Technologies Corporation | Methods for manufacturing well structures for low-noise chemical sensors |
US8962366B2 (en) | 2013-01-28 | 2015-02-24 | Life Technologies Corporation | Self-aligned well structures for low-noise chemical sensors |
US8841217B1 (en) | 2013-03-13 | 2014-09-23 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
US8963216B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-02-24 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with sidewall spacer sensor surface |
EP2972281B1 (en) | 2013-03-15 | 2023-07-26 | Life Technologies Corporation | Chemical device with thin conductive element |
US9835585B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-12-05 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with protruded sensor surface |
EP2972280B1 (en) | 2013-03-15 | 2021-09-29 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor with consistent sensor surface areas |
US20140336063A1 (en) | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Life Technologies Corporation | Windowed Sequencing |
US10458942B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-10-29 | Life Technologies Corporation | Chemical sensor array having multiple sensors per well |
JP6493955B2 (ja) * | 2014-10-09 | 2019-04-03 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
EP3234576B1 (en) | 2014-12-18 | 2023-11-22 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with transmitter configuration |
CN111505087A (zh) | 2014-12-18 | 2020-08-07 | 生命科技公司 | 使用大规模 fet 阵列测量分析物的方法和装置 |
US10077472B2 (en) | 2014-12-18 | 2018-09-18 | Life Technologies Corporation | High data rate integrated circuit with power management |
JP6749592B2 (ja) * | 2015-01-14 | 2020-09-02 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 化学・物理現象検出装置 |
DE102015214387B4 (de) * | 2015-07-29 | 2017-07-27 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum und Verfahren zur Herstellung desselben |
JP6307058B2 (ja) * | 2015-12-03 | 2018-04-04 | シャープ株式会社 | イオン濃度センサ、およびイオン濃度測定方法 |
JP2017167064A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | 電気化学センサ及び電気化学センサを用いた測定方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0509141A1 (de) * | 1991-04-11 | 1992-10-21 | Landis & Gyr Business Support AG | Magnetfeldsensor |
US5374834A (en) * | 1993-10-12 | 1994-12-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Ionic liquid-channel charge-coupled device |
US5591996A (en) * | 1995-03-24 | 1997-01-07 | Analog Devices, Inc. | Recirculating charge transfer magnetic field sensor |
JP2877047B2 (ja) * | 1995-10-25 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
US5789745A (en) * | 1997-10-28 | 1998-08-04 | Sandia Corporation | Ion mobility spectrometer using frequency-domain separation |
-
1997
- 1997-05-29 JP JP15771697A patent/JP4231560B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-27 US US09/085,693 patent/US6255678B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-28 EP EP98109769A patent/EP0881486B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-28 DE DE69837060T patent/DE69837060T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10031101B2 (en) | 2014-10-20 | 2018-07-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Chemical/physical phenomenon detecting device and method of producing the same |
US10073052B2 (en) | 2015-12-15 | 2018-09-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion concentration sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6255678B1 (en) | 2001-07-03 |
EP0881486A2 (en) | 1998-12-02 |
EP0881486B1 (en) | 2007-02-14 |
DE69837060T2 (de) | 2007-11-22 |
JPH10332423A (ja) | 1998-12-18 |
EP0881486A3 (en) | 1999-10-06 |
DE69837060D1 (de) | 2007-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4231560B2 (ja) | 化学量の分布の電気化学的測定方法および装置 | |
JP4183789B2 (ja) | 物理現象および/または化学現象の検出装置 | |
EP1870703B1 (en) | Cumulative chemical or physical phenomenon detecting apparatus | |
JP4678676B2 (ja) | 物理現象または化学現象の測定方法または測定装置 | |
TWI547688B (zh) | 離子感測電荷累積電路及方法 | |
US7049645B2 (en) | FET type sensor, ion density detecting method comprising this sensor, and base sequence detecting method | |
TWI465716B (zh) | 用於檢測及測量化學反應及化合物之電晶體電路 | |
Milgrew et al. | A 16× 16 CMOS proton camera array for direct extracellular imaging of hydrogen-ion activity | |
JP2006284225A (ja) | ポテンシャルの測定方法および測定装置 | |
TW201224478A (en) | Methods and apparatus for testing ISFET arrays | |
US4788581A (en) | MOS dosimeter | |
JP2012207991A (ja) | イメージセンサ | |
JP3623728B2 (ja) | 累積型化学・物理現象検出装置 | |
JP6228098B2 (ja) | 化学・物理現象検出装置及びその製造方法 | |
JP2006148901A (ja) | 光電変換装置、放射線読取装置及び光電変換装置の駆動方法 | |
JP2012202864A (ja) | Isfetおよびisfetアレイ | |
JP4641444B2 (ja) | 物理現象または化学現象に係るポテンシャル測定装置 | |
JPS63501394A (ja) | Ccdへの電荷入力のための満たしこぼし | |
JP4308374B2 (ja) | 化学量の二次元分布測定装置 | |
JP2011133234A (ja) | センサ及びその測定方法 | |
JP7391540B2 (ja) | 匂いセンサ及び匂い検出方法 | |
Zarnowski et al. | Performance of a large-format charge-injection device | |
JP2003014691A (ja) | Ccdセンサ | |
JP2005337806A (ja) | 物理現象または化学現象の測定方法または測定装置 | |
WO2022137680A1 (ja) | イオンセンサ及びイオンセンサの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040407 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070313 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080415 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080613 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080805 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080929 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20081014 |
|
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: 20081202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081208 |
|
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: 20141212 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141212 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |