JP5422990B2 - 生体成分検出装置 - Google Patents
生体成分検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5422990B2 JP5422990B2 JP2008326276A JP2008326276A JP5422990B2 JP 5422990 B2 JP5422990 B2 JP 5422990B2 JP 2008326276 A JP2008326276 A JP 2008326276A JP 2008326276 A JP2008326276 A JP 2008326276A JP 5422990 B2 JP5422990 B2 JP 5422990B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- light
- layer
- biological component
- receiving element
- 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
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 102
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 102
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 95
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 64
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 58
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 41
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 36
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 36
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 36
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 35
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 35
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 25
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 13
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 claims description 10
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 claims description 3
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 claims description 3
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 3
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical group [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 220
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 36
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 33
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 30
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 26
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 22
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 19
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 9
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 7
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 230000005068 transpiration Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N Bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 2
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004932 little finger Anatomy 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- 208000001145 Metabolic Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000000690 abdominal obesity-metabolic syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 206010008118 cerebral infarction Diseases 0.000 description 1
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000004402 high myopia Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N lead(ii) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004342 moderate myopia Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 description 1
- 238000003333 near-infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
- H01L31/1035—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J2003/2866—Markers; Calibrating of scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
(1)赤外域にまで受光感度を持ち、近赤外域にも受光感度をもつPD、またはそのアレイ。このようなフォトダイオードには、たとえばゲルマニウム(Ge)系PD、硫化鉛(PbS)系PD、HgCdTe系PD、またはその一次元アレイ、二次元アレイがある。
(2)近赤外域の波長1.7μm以下に受光感度を持つInP系PD、そのInP系PDの範疇に入るInGaAs系PD、またはそのアレイ。ここで、InP系PDとは、InP基板に形成されるIII−V族化合物半導体の受光層を含むPDをいい、InGaAs系PDも含まれる。
これらの生体成分検出では、近赤外光の分光装置に、InGaAs、PbS、Ge、HgCdTe、ステップバッファ層を多段に設けたextended−InGaAsなどの単素子またはアレイ型が用いられている。受光波長域は、上記すべての生体成分検出装置に共通する範囲は1μm〜1.8μmである。ただし、2.0μmまたは2.5μm程度を上限に設定しているものも認められる。
(K1)InGaAs受光層のIn組成を高め、InP基板との格子不整合は、その間に挿入してIn組成を段階的に変えたステップバッファ層によって吸収する(特許文献8)。
(K2)InGaAs受光層にNを含有させてGaInNAs受光層とする(特許文献9)。InP基板との格子整合は、Nを多量に含有させることで満足させる。
(K3)GaAsSbとInGaAsとのタイプII型多重量子井戸構造によって、受光域の長波長化をはかる(非特許文献2)。InP基板との格子整合は、満たされている。
(K4)二次元アレイ化は、受光素子(画素)間に、素子分離溝をウエットエッチングを形成することで実現する(特許文献10)。
中山雅夫「赤外線検出素子の技術動向」センサー技術、1989年3月号(Vol.9, No.3),p.61-64 R.Sidhu,"A Long-Wavelength Photodiode on InP Using Lattice-Matched GaInAs-GaAsSb Type-II Quantum Wells, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.17, No.12(2005), pp.2715-2717
InP基板に格子整合するInGaAs受光素子は、検出能力に優れるが、感度は波長1.7μm以下であり、それより長波長域に吸収スペクトルを多くもつ生体成分の検出には不適である。とくに、生体のように、多くの生体成分が複合して生体組織を形成している場合、1つの検出対象の生体成分を、当該生体成分起因の2つ以上の吸収帯を用いて、総合的に検出することが分解能を向上するのに望ましい。このような2つ以上の吸収帯を用いる生体成分の検出では、しかしながら、感度波長域1.7μm以下では、きわめて不十分である。
(K1):InP基板と受光層とが、完全に格子整合しないため、高格子欠陥密度に起因する暗電流が非常に高い。このため十分高いダイナミックレンジ(S/N比)を得られず、高ノイズである。このため暗点(画像抜け)が多くなる。
また、積層体のトップ層をなす窓層について、格子整合を実現するために、InPを用いることができず、InAsP窓層とする必要がある。このため、生体成分によっては重要な吸収帯が位置する近赤外域から短波長側の感度が劣化する。
(K2):InPに格子整合しながら、バンドギャップを長波長化するために、Nを10at%程度にすると、良好な結晶のGaInNAsを得ることは非常に難しい。さらに、受光感度を十分高くするために、厚み2μm程度のGaInNAs得ることは、ほとんど不可能なくらい困難である。要は、鮮明な像を得ることができない。
(K3):多重量子井戸構造の受光層に、通常の方法で不純物を導入すると多重量子井戸構造の結晶性が害される。このため、製造歩留りが低下して製品コストを増大させ、かつ結晶性についても良好なものが得にくい。したがって、受光波長域は2.5μm程度まで長波長化できるが、鮮明な像を得ることができない。
(K4):ウエットエッチングにより素子分離してアレイ化するためには、エッチャントが、溝に十分深く、均一に回り込む必要がある。しかし、エッチャントは、溝に十分深く、均一に回り込まず、制御は難しい。このため製造歩留りが低くなる。
一方、ドライエッチングでは、受光素子へのダメージが発生する。とくに生体成分検出装置のように、波長に応じて回折された光を受光する装置の場合、上記ダメージは許容できない。
本発明は、冷却機構なしで暗電流を減らし、受光感度を波長1.8μm以上に拡大したInP系フォトダイオードを用いて、生体成分を高感度で検出することができる生体成分検出装置を提供することを目的とする。
拡散濃度分布調整層のバンドギャップエネルギがInPよりも小さく、受光素子では、拡散濃度分布調整層を通して受光層へと届く、不純物元素の選択拡散によってpn接合が形成され、拡散濃度分布調整層内で選択拡散された不純物元素の濃度が受光層側に向かって5×10 16 /cm 3 以下にまで低下しており、生体からの透過光または反射光について、波長3μm以下の少なくとも1つの波長の光を受光素子により受光して、検出をすることを特徴とする。
(1)III−V族化合物半導体により近赤外域用の受光層を形成したとき、その受光層のバンドギャップエネルギより大きいバンドギャップエネルギを窓層に用いる場合があり、その場合、格子整合性等も考慮して、半導体基板と同じ材料が用いられることが多い。拡散濃度分布調整層のバンドギャップエネルギは、窓層のバンドギャップエネルギより小さく、受光層のバンドギャップエネルギより大きいことを前提としている。受光層のバンドギャップエネルギより小さい場合には、エピタキシャル層表面を入射面とする構造を採用したとき、拡散濃度分布調整層が対象とする光を吸収し、受光層の受光感度を低下させるからである。
(2)窓層に通常用いられる大きなバンドギャップエネルギの材料よりも小さいバンドギャップエネルギの材料を用いることにより、不純物濃度を低くしても電気抵抗増大の程度、または電気伝導度の低下の程度を小さくすることができる。この結果、上記のように電圧印加状態において応答速度の低下を抑制できる。
不純物元素のパイルアップによる高濃度分布は受光層内で急峻に低下しながら少し裾を引く。すなわちパイルアップによる濃度は受光層内で急峻に低下する。このため受光層内への影響は小さい。パイルアップのピーク値は5×10 16 /cm 3 以下であり、上記の濃度の限定(5×10 16 /cm 3 以下)を満たしている。このため、受光層内の反対伝導型キャリア濃度が、ノンドープとしながら比較的高い場合、pn接合を確実に受光層内に形成して、しかも受光層の上面近くに配置することができる。この結果、その受光層内において深さ全体にわたって空乏層を形成することができ、受光感度を高めることができる。
上記の受光層をタイプIIの量子井戸構造とすることができる。これによって、電磁波の吸収の際に、電子の高い価電子帯の層から低い導電帯の層への遷移が可能となり、より長波長域の光に対する受光感度を獲得することが容易になる。
さらに、目尻のしわ等の生成に関連するコラーゲン不足を、近赤外の撮像装置によって、簡単に分布像として確認することができる。コラーゲンを含めて、多くの美肌関連成分の検出に用いることができる。
図1は、本発明の実施の形態における受光素子10を示す断面図である。図1によれば、受光素子10は、InP基板1の上に次の構成のIII−V族半導体積層構造(エピタキシャルウエハ)を有する。
(InP基板1/InPバッファ層2/InGaAsまたはGaInNAsとGaAsSbとの多重量子井戸構造の受光層3/InGaAs拡散濃度分布調整層4/InP窓層5)
InP窓層5から多重量子井戸構造の受光層3にまで届くように位置するp型領域6は、SiN膜の選択拡散マスクパターン36の開口部から、p型不純物のZnが選択拡散されることで形成される。受光素子10の周縁部の内側に、平面的に周囲限定されて拡散導入されるということは、上記SiN膜の選択拡散マスクパターン36を用いて拡散することによって達せられる。
本実施の形態における特徴は、次の要素で構成される点にある。
1.多重量子井戸構造は、選択拡散で不純物を高濃度に導入した場合、その構造が破壊されるため、選択拡散による不純物導入を低く抑える必要がある。通常、上記の拡散導入するp型不純物の濃度を5×1016/cm3以下とする必要がある。
受光層の不純物濃度を5×1016/cm3以下とする理由をさらに詳しく説明する。p型不純物(Zn)の選択拡散の深さが深くなるなどして受光層3内におけるZn濃度が1×1017cm−3を超えると、超えた高濃度部分では量子井戸層を構成するInGaAsとGaAsSbの原子が相互に入り乱れ超格子構造が破壊される。破壊された部分の結晶品質は低下し、暗電流が増加するなど素子特性を劣化させる。ここで、Zn濃度は通常はSIMS分析法(Secondary Ion Mass Spectroscopy:二次イオン質量分析法)で測定するが、1017cm−3台あるいは1016cm−3台の濃度の分析は難しく、比較的大きな測定誤差が発生する。上記の詳細説明は、Zn濃度について倍または半分の精度での議論であるが、それはこの測定精度のあらさからきている。したがって、たとえば5×1016/cm3と、6×1016/cm3との相違を議論するのは、測定精度上、難しく、またそれほど大きな意味がない。
(InP基板101/InPまたはInGaAsバッファ層102/(GaInNAs/GaAsSb)多重量子井戸構造の受光層103/InP窓層105)
p型領域106は、選択拡散マスクパターンを用いてInP窓層105の表面105aから受光層103内に届くように選択拡散されることで、形成されている。p型領域106の先端にpn接合115が形成される。本発明の実施の形態における積層構造と比較して、拡散濃度分布調整層がないことが相違点である。すなわち、InP窓層105の直下に、多重量子井戸構造の受光層103が配置されている。
(1)拡散導入時間を短時間に限定して、高濃度領域が多重量子井戸構造103内にかからないようにする。
(2)InP窓層105の厚みを厚くして、拡散濃度分布調整層の役割をInP窓層105に分担させる。
図6は、上記の(1)および(2)の場合を検討するための参考例2における受光素子110を示す断面図である。参考例2の受光素子110では、参考例1の受光素子とほぼ同じ積層構造を有するが、InP窓層105の厚みは、参考例1よりも厚くしており、上記(2)の場合に対応するが、(1)の場合も検討することは可能である。図6の積層構造において、多重量子井戸構造103内にZnの高濃度領域を形成しないように選択拡散を行った結果、得られたのが図7に示すZn濃度分布である。図7に示すZn濃度分布の場合、InP窓層105内において、Zn濃度は、高濃度から低濃度へと急峻に低下し、受光層側のInP窓層105内において、1×1016/cm3程度の低濃度不純物領域が形成される。
図8は本発明の実施の形態2における、生体成分検出装置に含まれる撮像装置(受光素子アレイ)の概要を示す図である。レンズなどの光学部品は省略してある。図9は、上記の撮像装置または検出装置(イメージセンサ)70のうちの受光素子アレイ50を説明するための図である。図10は、図9の受光素子アレイ50のうちの1つの受光素子を示す図である。図8において、この撮像装置70は、共通のInP基板51の上に形成された受光素子10がエピタキシャル層側を、実装基板の機能を有するマルチプレクサ71に向けて、いわゆるエピダウン実装されている。各受光素子10のエピタキシャル層のp型領域6と電気的に接続されるp側電極11と、共通のn型InP基板51(1)に設けられるn側電極12とは、マルチプレクサ71に接続され、電気信号をマルチプレクサに送り、マルチプレクサ71では各受光素子における電気信号を受けて、対象物の全体像を形成する処理を行う。n側電極12およびp側電極11は、それぞれはんだバンプ12b,11bを介在させてマルチプレクサ71と電気的に接続される。入射光は、InP基板51の裏面に形成したAR(Anti-Reflection)膜35を通して導入され、p型領域6と受光層3との界面であるpn接合15で受光される。p型領域6は、保護膜を兼ねるSiNのZn拡散マスク36の開口部から導入される。Zn拡散マスクパターン36は、その上に形成された保護膜のSiON膜パターン43とともにそのまま残される。受光素子アレイおよび各受光素子の構造については、図9および図10を用いて、次に詳しく説明する。
図13は、本発明の実施の形態3における生体成分検出装置100を示す図である。また図14は、図13の生体成分検出装置100におけるプローブを示す図である。糖尿病患者にとって、自身の血糖値を知ることは、重要であり、血糖値の上昇に対してインシュリン投与により、これを低下させる。このため患者は、血糖値を日常的に測定するが、血液を採取することなく、非侵襲的に精度よく測定できれば、患者にとって好ましい。
非侵襲的な血糖値測定は、皮膚組織中のグルコース濃度が血液中のグルコース濃度と高い正の相関関係を有することに基づいており、皮膚組織中のグルコース濃度をもって血糖値とする。皮膚組織中のグルコース濃度は、数十〜数百mg/dlと微量であるため、皮膚に近赤外光を照射し、皮膚組織を透過または拡散反射した光を、高い精度で捉える必要がある。
光源73→拡散板74→照射用光ファイバ81→センシング部(プローブ)83→検出部位→センシング部(プローブ)83→情報搭載光ファイバ82→回折格子(分光器)91→検出装置70→濃度算出用マイコン85b
上記の経路をとる場合、照射用光ファイバと情報搭載光ファイバとが付いたプローブを、検出部位(皮膚)にあてる。一方、レファレンス信号の測定は、上記の検出部位が、基準板に置き換わるだけである。上記のプローブを、皮膚から離して基準板に押し当てる操作を行う。上記のレファレンス信号および生体信号をもとにして、濃度算出用マイコンはグルコース濃度を算出する。
図15は、本発明の実施の形態4における生体成分検出装置100を示す図である。図15において、受光部に上述の検出装置70を用い、グルコースの近赤外域の長波長域に位置する吸収帯を用いて濃度測定を行うという点では、実施の形態3と同じである。本実施の形態では、生体を透過した近赤外光を測定してグルコース濃度を求める点で、実施の形態3と相違する。図15に示す例は、ヒトの指の透過光を受光するが、皮膚、筋肉、血液など多くの生体組織の情報を得ることができる。
上記のような基準板を用いる代わりに、図14に示したように、照射用光ファイバ81と情報搭載光ファイバ82とを迂回して繋ぐ光ファイバ84を配置して、それぞれの光ファイバ81,82,84にスイッチを設けてもよい。
図16は、本発明の実施の形態5における生体成分検出装置100を示す図である。この生体成分検出装置100では、筐体77の一部に生体装入溝77aを設けて、その生体装入溝77aに装入された生体の透過光を用いて血糖値を検出する点に特徴がある。装入される生体部位は、肩から先、たとえば腕や掌を想定して、これらのうちの最大サイズの生体装入溝77aとすることができる。特別に耳たぶを専門にした生体装入溝77aであってもよい。
光源73→集光レンズ87→反射鏡76→集光レンズ87→照射用光ファイバ81→検出部位→受光端部82a→押圧調整アクチュエータ82b→情報搭載光ファイバ82→集光レンズ87→回折格子91→検出装置70(図8参照)
掌で手刀をつくったときの小指の下方は、骨を介在させずに光を通すことができるので、血糖値の測定には有効である。上記の生体装入溝77aは、とくに上記の小指下方の掌部に対象を絞る必要はなく、上記押圧調整アクチュエータ82bなどによって、位置合わせを行うことができる。これによって、患者が自身で、簡単に、精度よく、血糖値を測定することが可能となる。
検出装置70内の受光素子アレイ50が、近赤外域の長波長域まで受光可能であり、測定精度を向上させることについては、実施の形態3および4と同じである。光源は、ハロゲンランプ等を用いるのがよいが、この生体成分検出装置100の場合、光源には、発熱の小さいコンティニューム光源やLEDを用いることが好ましい。
図17は、本発明の実施の形態6における生体成分検出装置100を示す図である。また図18は、図17の生体成分検出装置100におけるプローブの部分の拡大図である。この生体成分検出装置100では、検出部位(皮膚)に近赤外光を照射して、反射光から情報を得る。そのとき、照射光およびプローブは、図18に示すように、単一であるが、プローブ83内に3つの受光端部61,62,63が収納されている。これら3つの受光端部61,62,63で受光された近赤外光は、それぞれ別の情報搭載光ファイバ82を伝播する。回折格子91で分光され、検出装置70(図8参照)で受光される際に、選択スイッチ66によって、受光端部61,62,63で取り込まれて伝播してきた光を、別個に分光して受光する。本実施の形態における特徴は、1つのプローブ内に複数の受光端部を収納し、反射光を複数位置で取り込んで分光、解析する点にある。受光端部には、プリズム、光ファイバなどを用いることができる。
図17に示す生体成分検出装置100は、受光端部61,62,63のそれぞれの光について、波長1μmから3μmまでのスペクトルを示すことができる。演算部(マイコン)85は、それぞれの受光端部からの光について、同一の複数の波長、またはそれぞれについて異なる複数の波長を用いて、生体成分濃度を得ることができる。生体成分としては、血糖値だけでなく、コレステロール、アルブミン、ヘモグロビン、ビリルビンなどを精度よく検出することができる。
図19は、本発明の実施の形態7における生体成分検出装置100を示す図である。本実施の形態では、生体成分を体脂肪とする。体脂肪は近赤外域に複数の吸収帯をもつので、近赤外スペクトルにより、検出を行うことができる。体脂肪の検出には、圧力を付加することが行われる。図19において、テーブル95にはプローブ83が嵌め込まれ、そのプローブ83に、生体(指)が載せられる。プローブ83には、照射用光ファイバ81と情報搭載光ファイバ82が装着されている。指には、エアバック96によって圧力が加わるようになっている。エアバック96は、ハウジング97に収納され、エア配管69により空気の装入や放出が行われる。圧力計68に基づき、マイコン85はエアポンプ69を適宜稼動させ、エア配管69から空気をエアバック96に送り込み、指に圧力を付加することができる。
光源73→照射用光ファイバ81→プローブ83→指→プローブ83→情報搭載光ファイバ82→回折格子91→検出装置70(図8参照)→マイコン85
指にかかる圧力は圧力計68で知ることができ、圧力ごとに、体脂肪の比率を知ることができる。さらに、従来は、体脂肪の近赤外光による検出では、もっぱら1.21μmの吸収ピークが用いられていた。上記のように、検出装置70内の受光素子アレイ50(図3、図8参照)を用いることにより、波長3μmまで、受光可能域を拡大できるので、3μmまでのより長波長域の吸収ピークを用いて、体脂肪率をより高精度で検出することができる。
ここでは、特定の課題を解決するのではなく、生体中とくに光に敏感な眼の角膜におけるコラーゲン分布の検出に、本発明に係る生体成分検出装置が有用であることを提唱する。角膜は、主としてコラーゲンと組織液とから構成される。このコラーゲンは、美容上、重要な成分であり、吸収帯は、1μm〜3μmの範囲に多く分布する。このため、図3または図8に示した本発明の受光素子アレイ50または撮像装置70による検出に適している。
図20は、本発明の実施の形態8における生体成分検出装置(眼のコラーゲン分布像形成装置)100を示す図である。眼の見え方は角膜だけで決まるものではないが、角膜の状態を知ることは必要である。
凹面鏡76は近赤外光に対する反射率が大きいものを用いるのがよく、たとえば金(Au)で形成したものを用いる。凹面鏡76は、眼の正面ではなく傍らに位置して、角膜から出た光を反射して、角膜の像を撮像装置70に結像させるようにする。フィルタ72は、コラーゲンの吸収帯に属する1μm〜3μmの光を透過させるものがよい。制御部85のマイクロコンピュータ85bは、撮像装置70の画素の出力信号に基づいて、角膜Cにおけるコラーゲン分布像を形成し、表示装置85cに表示する。本発明に係る撮像装置70は、たとえば図8に示すものを用いるのがよい。暗電流が低く、長波長側にまで感度が高いため、S/N比の高い、鮮明なコラーゲン分布像を得ることができる。このため、眼におけるコラーゲンの果たす作用などの理解に役立つ。
ArFエキシマレーザを用いて、角膜を蒸散させ、精密な角膜矯正手術を行う方法が知られている。このような角膜矯正手術は、矯正量の制御性がよい、手術が自動化されている、安定性に優れる、術後の感染性副作用が少ない、角膜の強度低下が少ない等の利点を有している。しかしながら、上記の角膜矯正手術は、弱度近視と中程度近視に対する臨床試験結果は有効であるのに対し、ArFエキシマレーザによる角膜中央部へのレーザ照射回数を増加させると、生体液の角膜表面への浸出が顕著になり、角膜の蒸散が進まなくなる。このため、強度近視に対して予定した矯正量を得ることができず、手術の成功率が悪くなるという問題があった。角膜にArFエキシマレーザを照射したとき、蒸散時に角膜表面から発生するキノコ状の噴霧を取り除くために窒素ガスを吹き付けると、表面が乾燥して蒸散面の平滑化が悪化するという問題があった。
顔面のコラーゲン分布像は、美容的に、重要である。たとえば、唇の端や目尻にしわが出来ている場合、コラーゲン濃度は低いとされる(特許文献6)。コラーゲン濃度が高いことと、皺のない張りのある肌とは相関が高い可能性がある。本実施の形態における撮像装置70の構成は、実施の形態8または9と、同じであり、図示はしない。
本発明に係る撮像装置70を用いれば、顔面の鮮明なコラーゲン分布像を得ることができる。また、上述のように、顔面のコラーゲン分布像の撮像には、アイセーフが問題とされる。本発明に係る撮像装置70は、微弱な信号でも鮮明な像を得ることができるので、光源を用いずにSWIR宇宙光を用いることができる。また、光源を用いる場合でも、発光強度の低い光源を用いることができる。このため、アイセーフの問題を克服するのが容易である。
本発明の受光素子アレイの素子間隔または画素ピッチをどの程度まで小さくできるか、図24に示す受光素子アレイを用いた実施例によって検証した。受光素子間隔または画素ピッチは、図24に示すように、SiN選択拡散マスクパターン36の非開口部の幅である。Znの選択拡散の後に、p側電極11はAuZnにより、またn側電極12はAuGeNiにより、それぞれ形成した。図3の場合、InP基板1にFeドープの半絶縁性基板を用いているので、高濃度不純物のバッファ層2にn側電極12を設けているが、図1に示すようにn型InP基板を用いる場合には、基板裏面にn側電極を設けてもよいし、または基板表面側に基板と隣接するn型半導体層(たとえばバッファ層2)にn側電極を設けてもよい。本実施例では、図3の受光素子アレイのp側電極11とn側電極12との間に5Vの逆バイアス電圧を印加して、暗電流を測定した。InP窓層5の厚みは0.6μmと1.6μmの2種類について、また素子間隔は3μm〜20μmの範囲にわたって7種類の素子間隔について、それぞれ受光素子アレイを製造して、暗電流を測定した。拡散濃度分布調整層4の厚みは1μmとした。
Claims (14)
- 近赤外域の光を利用して、生体の成分を検出するための装置であって、
前記近赤外域の光を受光する受光素子を備え、
前記受光素子がInP基板上に形成された多重量子井戸構造の受光層を有し、
前記受光層のバンドギャップ波長が1.8μm以上3μm以下であり、
前記受光層の前記InP基板と反対側に拡散濃度分布調整層を備え、
前記拡散濃度分布調整層のバンドギャップエネルギがInPよりも小さく、
前記受光素子では、前記拡散濃度分布調整層を通して前記受光層へと届く、不純物元素の選択拡散によってpn接合が形成され、
前記拡散濃度分布調整層内で前記選択拡散された不純物元素の濃度が前記受光層側に向かって5×10 16 /cm 3 以下にまで低下しており、
前記生体からの透過光または反射光について、波長3μm以下の少なくとも1つの波長の光を前記受光素子により受光して、前記検出をすることを特徴とする、生体成分検出装置。 - 前記拡散濃度分布調整層内において、前記不純物元素の濃度が、前記受光層と接する面と反対の面側において1×10 18 /cm 3 以上であることを特徴とする、請求項1に記載の生体成分検出装置。
- 前記拡散濃度分布調整層と前記受光層との界面に、前記選択拡散された不純物元素のパイルアップが生じていることを特徴とする、請求項1または2に記載の生体成分検出装置。
- 前記多重量子井戸構造がタイプ2の量子井戸構造であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記受光層が(InGaAs/GaAsSb)の多重量子井戸構造、または(GaInNAs(P,Sb)/GaAsSb)の多重量子井戸構造であることを特徴とする、請求項4に記載の生体成分検出装置。
- 前記InP基板は、(100)から[111]方向または[11−1]方向に、5°〜20°傾斜したオフアングル基板であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記不純物元素が亜鉛(Zn)であり、前記拡散濃度分布調整層がInGaAsから形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記拡散濃度分布調整層の上にInP窓層を備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記InP基板、前記受光層の量子井戸構造を構成する各層、拡散濃度分布調整層、および前記InP窓層の任意の相互間において、格子整合度(|Δa/a|:ただし、aは格子定数、Δaは相互間の格子定数差)が0.002以下であることを特徴とする、請求項8に記載の生体成分検出装置。
- 前記受光素子が、一次元または二次元にアレイ化していることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記生体の検出部位に、スーパーコンティニウム光源(SC光源)または発光ダイオード(LED)による光を照射し、前記検出部位からの透過光または反射光を受光することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記受光素子の二次元アレイを含む撮像装置を備え、該撮像装置により前記検査対象の生体に含まれる成分の分布像を形成することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記波長域の光を、前記生体に照射し、該生体からの反射光または該生体からの透過光を、受光して、前記生体に含まれる、グルコース、ぶどう糖、ヘモグロビン、コレステロール、アルブミン、活性酸素、脂肪、およびコラーゲンの少なくとも1つの成分を検出することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1つに記載の生体成分検出装置。
- 前記検出部位の前記光の照射側に、または照射側から見て前記検出部位の後に、位置して、光を分光する分光部と、前記分光された波長に応じて位置する複数の受光素子または受光素子アレイと、前記受光素子または受光素子アレイで受光した結果に基づき演算をして、前記生体の成分濃度を算出する制御部とを備えることを特徴とする、請求項13に記載の生体成分検出装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008326276A JP5422990B2 (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 生体成分検出装置 |
EP09834575.4A EP2361553B1 (en) | 2008-12-22 | 2009-07-30 | Biological component detection device |
CN200980152146.5A CN102264295B (zh) | 2008-12-22 | 2009-07-30 | 生物成分检测装置 |
PCT/JP2009/063580 WO2010073769A1 (ja) | 2008-12-22 | 2009-07-30 | 生体成分検出装置 |
US13/122,926 US8373156B2 (en) | 2008-12-22 | 2009-07-30 | Biological component detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008326276A JP5422990B2 (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 生体成分検出装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011034558A Division JP4721147B1 (ja) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | 生体成分検出装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010142596A JP2010142596A (ja) | 2010-07-01 |
JP2010142596A5 JP2010142596A5 (ja) | 2012-02-02 |
JP5422990B2 true JP5422990B2 (ja) | 2014-02-19 |
Family
ID=42287395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008326276A Expired - Fee Related JP5422990B2 (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 生体成分検出装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8373156B2 (ja) |
EP (1) | EP2361553B1 (ja) |
JP (1) | JP5422990B2 (ja) |
CN (1) | CN102264295B (ja) |
WO (1) | WO2010073769A1 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4662188B2 (ja) | 2008-02-01 | 2011-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法 |
JP4743453B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2011-08-10 | 住友電気工業株式会社 | 気体モニタリング装置、燃焼状態モニタリング装置、経年変化モニタリング装置、および不純物濃度モニタリング装置 |
JP5649157B2 (ja) * | 2009-08-01 | 2015-01-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子およびその製造方法 |
FR2970334A1 (fr) * | 2011-01-07 | 2012-07-13 | Horiba Abx Sas | Dispositif d'inspection d'un fluide biologique |
JP2012174977A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-09-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子およびその製造方法 |
JP2013122443A (ja) * | 2011-11-11 | 2013-06-20 | Hideo Ando | 生体活動測定方法、生体活動測定装置、生体活動検出信号の転送方法および生体活動情報を利用したサービスの提供方法 |
EP2713409B1 (en) * | 2012-09-27 | 2020-08-26 | ams AG | Photodiode with a field electrode for reducing the space charge region |
DE102012110358B4 (de) * | 2012-10-30 | 2016-04-07 | Leibniz-Institut für Neurobiologie Magdeburg | Mikroelektrodenarray |
US10256368B2 (en) * | 2012-12-18 | 2019-04-09 | Sk Siltron Co., Ltd. | Semiconductor substrate for controlling a strain |
JP6112472B2 (ja) * | 2013-01-15 | 2017-04-12 | 住友電気工業株式会社 | 受光デバイスの製造方法 |
JP2014216624A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-11-17 | 住友電気工業株式会社 | エピタキシャルウエハ、その製造方法、半導体素子、および光学センサ装置 |
JP2014239871A (ja) | 2013-05-07 | 2014-12-25 | 安東 秀夫 | 生体活動検出方法、生体活動測定装置、生体活動検出信号の転送方法および生体活動情報を利用したサービスの提供方法 |
JP2015032796A (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子、その製造方法、および光センサ装置 |
JP6220614B2 (ja) * | 2013-09-20 | 2017-10-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
JP6428091B2 (ja) * | 2014-09-24 | 2018-11-28 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線イメージセンサ |
JP6350590B2 (ja) * | 2016-05-06 | 2018-07-04 | 住友電気工業株式会社 | 撮像装置 |
US10378006B2 (en) | 2017-04-19 | 2019-08-13 | The Florida International University Board Of Trustees | Near-infrared ray exposure system for biological studies |
US11896373B2 (en) * | 2017-05-22 | 2024-02-13 | Brolis Sensor Technology, Uab | Tunable hybrid III-V/ IV laser sensor system-on-a chip for real-time monitoring of a blood constituent concentration level |
WO2020059495A1 (ja) | 2018-09-19 | 2020-03-26 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子、半導体素子および電子機器 |
CN109738393B (zh) * | 2019-01-10 | 2021-03-05 | 上海奥普生物医药股份有限公司 | 光学检测装置及特定蛋白分析仪 |
TWI696451B (zh) * | 2019-01-15 | 2020-06-21 | 邱裕中 | 帶通紅外光血糖檢測系統 |
CN111854937B (zh) * | 2020-07-02 | 2023-11-17 | 成都维客昕微电子有限公司 | 基于不同发光波长的led对特定波长范围的光的探测方法 |
CN112820784B (zh) * | 2020-11-24 | 2022-11-25 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种垂直背入射同面电极高功率光导开关 |
CN115813527B (zh) * | 2023-01-17 | 2023-05-12 | 湖南轶疆医疗科技有限公司 | 一种用于假肢手术的外科止血装置 |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2708409B2 (ja) * | 1986-06-20 | 1998-02-04 | 株式会社日立製作所 | 半導体受光素子およびその製造方法 |
JPH0338887A (ja) | 1989-07-06 | 1991-02-19 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
JPH05160426A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
JPH05160429A (ja) * | 1991-12-09 | 1993-06-25 | Nec Corp | 赤外線検知器 |
JPH09219563A (ja) | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Hitachi Ltd | 半導体光素子とそれを用いた応用システム |
JP3764222B2 (ja) | 1996-10-21 | 2006-04-05 | 浜松ホトニクス株式会社 | 角膜湿潤状態モニタ装置 |
GB2329015B (en) | 1997-09-05 | 2002-02-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method and device for noninvasive measurement of concentrations of blood components |
JPH11216131A (ja) | 1998-02-04 | 1999-08-10 | Hitachi Ltd | 無侵襲血糖値計測装置 |
CA2307745A1 (en) * | 1999-07-15 | 2001-01-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Photodiode |
JP4473397B2 (ja) | 1999-07-23 | 2010-06-02 | 倉敷紡績株式会社 | 体脂肪計測装置及び方法 |
WO2003076883A2 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Sensys Medical, Inc. | Compact apparatus for noninvasive measurement of glucose through near-infrared spectroscopy |
JP2001144278A (ja) | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 受光素子アレイ |
JP2002050785A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光素子 |
JP4483052B2 (ja) | 2000-08-28 | 2010-06-16 | パナソニック電工株式会社 | 非侵襲血糖計 |
JP2002373999A (ja) | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Yokogawa Electric Corp | 半導体素子 |
JP4261296B2 (ja) | 2003-09-09 | 2009-04-30 | ポーラ化成工業株式会社 | コラーゲンの非侵襲的定量法 |
JP5008874B2 (ja) | 2005-02-23 | 2012-08-22 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子と受光素子を用いた光通信用受信モジュールおよび受光素子を用いた計測器 |
JP4956944B2 (ja) * | 2005-09-12 | 2012-06-20 | 三菱電機株式会社 | アバランシェフォトダイオード |
JP2007201432A (ja) | 2005-12-28 | 2007-08-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 撮像装置、視界支援装置、暗視装置、航海支援装置および監視装置 |
US7679059B2 (en) | 2006-04-19 | 2010-03-16 | Spectrasensors, Inc. | Measuring water vapor in hydrocarbons |
JP2007324572A (ja) | 2006-05-02 | 2007-12-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子アレイ、その製造方法、および光計測システム |
JP2008153311A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光素子、視界支援装置および生体医療装置 |
US7608825B2 (en) | 2006-12-14 | 2009-10-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Image pickup device, vision enhancement apparatus, night-vision apparatus, navigation support apparatus, and monitoring apparatus |
JP2008171885A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光素子およびその製造方法 |
JP2008205001A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子、センサおよび撮像装置 |
US7960261B2 (en) * | 2007-03-23 | 2011-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing crystalline semiconductor film and method for manufacturing thin film transistor |
JP5515162B2 (ja) | 2007-03-23 | 2014-06-11 | 住友電気工業株式会社 | 半導体ウエハの製造方法 |
JP2008288293A (ja) | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子 |
JP2009010175A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子およびその製造方法 |
JP4662188B2 (ja) * | 2008-02-01 | 2011-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法 |
JP5195172B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 水分検出装置、生体中水分検出装置、自然産物中水分検出装置、および製品・材料中水分検出装置 |
JP5233549B2 (ja) * | 2008-09-22 | 2013-07-10 | 住友電気工業株式会社 | 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置 |
JP5691154B2 (ja) * | 2009-11-04 | 2015-04-01 | 住友電気工業株式会社 | 受光素子アレイ及びエピタキシャルウェハ |
-
2008
- 2008-12-22 JP JP2008326276A patent/JP5422990B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-07-30 US US13/122,926 patent/US8373156B2/en active Active
- 2009-07-30 EP EP09834575.4A patent/EP2361553B1/en not_active Not-in-force
- 2009-07-30 WO PCT/JP2009/063580 patent/WO2010073769A1/ja active Application Filing
- 2009-07-30 CN CN200980152146.5A patent/CN102264295B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2361553A4 (en) | 2014-02-19 |
US8373156B2 (en) | 2013-02-12 |
JP2010142596A (ja) | 2010-07-01 |
CN102264295A (zh) | 2011-11-30 |
EP2361553B1 (en) | 2018-09-26 |
CN102264295B (zh) | 2014-03-12 |
WO2010073769A1 (ja) | 2010-07-01 |
EP2361553A1 (en) | 2011-08-31 |
US20120032147A1 (en) | 2012-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5422990B2 (ja) | 生体成分検出装置 | |
JP2010142596A5 (ja) | ||
US8642943B2 (en) | Semiconductor wafer, light-receiving element, light-receiving element array, hybrid-type detection device, optical sensor device, and process for production of semiconductor wafer | |
US7999231B2 (en) | Moisture detector, biological body moisture detector, natural product moisture detector, and product/material moisture detector | |
JP5233549B2 (ja) | 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置 | |
Liu et al. | Photodetectors based on two dimensional materials for biomedical application | |
JP2010054457A5 (ja) | ||
US8921829B2 (en) | Light receiving element, light receiving element array, hybrid-type detecting device, optical sensor device, and method for producing light receiving element array | |
JP2008205001A (ja) | 受光素子、センサおよび撮像装置 | |
US9683933B2 (en) | Method and apparatus for detecting an analyte | |
JP4721147B1 (ja) | 生体成分検出装置 | |
JP5691205B2 (ja) | 受光素子、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、光学センサ装置、および受光素子アレイの製造方法 | |
JP2011204919A (ja) | 半導体ウエハ、受光素子、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、光学センサ装置、および受光素子アレイの製造方法 | |
JP4743458B2 (ja) | 水分検出装置、生体中水分検出装置、自然産物中水分検出装置、および製品・材料中水分検出装置 | |
KR20160049760A (ko) | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 | |
JP5299061B2 (ja) | 近赤外イメージセンサ | |
Olesberg et al. | Optical microsensor for continuous glucose measurements in interstitial fluid | |
JP4737478B2 (ja) | 食品品質検査装置、食品成分検査装置、異物成分検査装置、食味検査装置および変移状態検査装置 | |
EP4295768A1 (en) | Blood sugar measuring instrument | |
WO2022176802A1 (ja) | 生体情報測定装置 | |
US20230063072A1 (en) | Analysis device | |
TWI696451B (zh) | 帶通紅外光血糖檢測系統 | |
JP2011258817A (ja) | 受光素子、受光素子アレイ、ハイブリッド型検出装置、光学センサ装置、および受光素子アレイの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111214 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111214 |
|
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: 20131029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5422990 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |