JPH02280047A - １チップ半導体バイオセンサ - Google Patents
１チップ半導体バイオセンサInfo
- Publication number
- JPH02280047A JPH02280047A JP1100223A JP10022389A JPH02280047A JP H02280047 A JPH02280047 A JP H02280047A JP 1100223 A JP1100223 A JP 1100223A JP 10022389 A JP10022389 A JP 10022389A JP H02280047 A JPH02280047 A JP H02280047A
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- JP
- Japan
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- circuit
- source
- differential amplifier
- field effect
- external
- Prior art date
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- Pending
Links
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- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 5
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- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明はセンサ部とセンサ駆動回路と差動増幅器と微
分回路とを１千・ンプに集積化したアナログ回路内蔵型
の１チップ半導体ノくイオセンサに関する。
分回路とを１千・ンプに集積化したアナログ回路内蔵型
の１チップ半導体ノくイオセンサに関する。
［従来の技術］
従来の半導体バイオセンサは、２つの電界効果トランジ
スタからなるセンサ部のみを有し、外部回路によってセ
ンサ部を駆動させ、センサ出力信号を外部回路に出力し
ている。すなわち、２つの電界効果トランジスタのソー
ス舎ソース間の電位差であるセンサ出力信号を、外部回
路に備えられている差動増幅器に入力し、Ａ／Ｄ変換器
によってデジタル化し、マイクロコンピュータによって
計算、制御を行っている。
スタからなるセンサ部のみを有し、外部回路によってセ
ンサ部を駆動させ、センサ出力信号を外部回路に出力し
ている。すなわち、２つの電界効果トランジスタのソー
ス舎ソース間の電位差であるセンサ出力信号を、外部回
路に備えられている差動増幅器に入力し、Ａ／Ｄ変換器
によってデジタル化し、マイクロコンピュータによって
計算、制御を行っている。
［発明が解決しようとする課題］
従来の半導体バイオセンサは、上述のような構成のため
、■外部回路におけるアナログ系回路の面積が大きくな
る、■アナログ′・デジタル混在によってノイズが増加
する、■回路パターン内のグランド（アース）線の引き
回しが限定されるという欠点がある。
、■外部回路におけるアナログ系回路の面積が大きくな
る、■アナログ′・デジタル混在によってノイズが増加
する、■回路パターン内のグランド（アース）線の引き
回しが限定されるという欠点がある。
また、バイオセンサと被測定物が反応し、センサ出力が
増大して定常状態に達するまでには数１０秒必要なため
、この時間の間はセンサと被測定物との反応を待たなけ
ればならないという欠点がある。
増大して定常状態に達するまでには数１０秒必要なため
、この時間の間はセンサと被測定物との反応を待たなけ
ればならないという欠点がある。
［課題を解決するための手段］
この発明によるアナログ回路内蔵型１チ・ツブ半導体バ
イオセンサは、 参照用電界効果トランジスタと酵素膜電界効果トランジ
スタとからなるセンサ部と、 前記電界効果トランジスタを駆動させるためのソースフ
ォロワ回路と、 前記電界効果トランジスタの各ソース電位を入力とする
差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力を入力とする微分回路とを１チッ
プに集積化したことを特徴とする。
イオセンサは、 参照用電界効果トランジスタと酵素膜電界効果トランジ
スタとからなるセンサ部と、 前記電界効果トランジスタを駆動させるためのソースフ
ォロワ回路と、 前記電界効果トランジスタの各ソース電位を入力とする
差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力を入力とする微分回路とを１チッ
プに集積化したことを特徴とする。
［実施例］
以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は、この発明によるアナログ回路内蔵型１チップ
半導体バイオセンサ１の一実施例のブロック図である。
半導体バイオセンサ１の一実施例のブロック図である。
同図において、ソースフォロワ回路２は、酵素膜電界効
果トランジスタ（以下、ＥＮＦＥＴという）のドレイン
５とソース７の間と、参照用電界効果トランジスタ（以
下、ＲＥＦＥＴという）のドレイン６とソース８との間
のそれぞれに、定電圧と定電流を供給し、ＥＮＦＥＴと
ＲＥＦＥＴとを駆動させる。
果トランジスタ（以下、ＥＮＦＥＴという）のドレイン
５とソース７の間と、参照用電界効果トランジスタ（以
下、ＲＥＦＥＴという）のドレイン６とソース８との間
のそれぞれに、定電圧と定電流を供給し、ＥＮＦＥＴと
ＲＥＦＥＴとを駆動させる。
被測定物とＥＮＦＥＴとの反応が進むと、ＥＮＦＥＴの
ソース電位ＶＥと、ＲＥＦＥＴのソース電位ｖＲとの差
が増大する。この電位差は被測定物の濃度と比例する。
ソース電位ＶＥと、ＲＥＦＥＴのソース電位ｖＲとの差
が増大する。この電位差は被測定物の濃度と比例する。
差動増幅器３は、この電位差（ＶＥ−ＶＲ）を人ツノと
し、α倍した電圧α（ＶＥ−ｖＲ）を出力する。
し、α倍した電圧α（ＶＥ−ｖＲ）を出力する。
微分回路４は、この差動増幅器３の出力電圧を入力とし
、センサの出力速度 α（ＶＥ−ＶＲ）／Δ１ （１は時間）を出力し、これ
が信号出力端子１０より得られる。
、センサの出力速度 α（ＶＥ−ＶＲ）／Δ１ （１は時間）を出力し、これ
が信号出力端子１０より得られる。
この電圧は、参照電極端子１１を基準としており、参照
電極端子１１は被測定物を含む液体の電位を検知する参
照電極９と短絡されている。
電極端子１１は被測定物を含む液体の電位を検知する参
照電極９と短絡されている。
第２図（ａ）は、同−時間上に示したセンサの出力特性
図である。時間の経過とともに差動増幅器３の出力電圧
α（ＶＥ ＶＲ）は増大し、時刻Ａで定常状態に達し
、それ以上増大しなくなる。
図である。時間の経過とともに差動増幅器３の出力電圧
α（ＶＥ ＶＲ）は増大し、時刻Ａで定常状態に達し
、それ以上増大しなくなる。
第２図（ｂ）はセンサの出力速度特性図である。
時間の経過とともに出力速度α（ＶＥ−ｖＲ）／Δｔは
急激に増大し、時刻Ｂでピークに達した後、減少して行
く。
急激に増大し、時刻Ｂでピークに達した後、減少して行
く。
この出力速度のピーク値は、差動出力の定常値と比例関
係にあるため被測定物を含む液体の濃度とも比例関係に
ある。そして、時刻Ａ〉時刻Ｂの関係が常に成り立つた
め、被測定物の濃度を従来のように差動出力から知る場
合に比べて迅速に知ることができ、例えば約１０程度度
で知ることが可能である。
係にあるため被測定物を含む液体の濃度とも比例関係に
ある。そして、時刻Ａ〉時刻Ｂの関係が常に成り立つた
め、被測定物の濃度を従来のように差動出力から知る場
合に比べて迅速に知ることができ、例えば約１０程度度
で知ることが可能である。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明によ、ｔ′Ｌば、半導体
バイオセンサに必要なアナログ回路を内蔵させたことに
よって、外部回路部分が不要となり、外部回路の面積が
減り、その実装密度が下げられる。
バイオセンサに必要なアナログ回路を内蔵させたことに
よって、外部回路部分が不要となり、外部回路の面積が
減り、その実装密度が下げられる。
また、内蔵するアナログ回路を集積化する曇とによって
外来雑音の影響を極めて最小限に押さえることができる
。
外来雑音の影響を極めて最小限に押さえることができる
。
さらに、差動出力を微分回路で微分した電圧を出力端子
に取り出すようにしたことによって被測定物の濃度を迅
速に検出することができる効果がある。
に取り出すようにしたことによって被測定物の濃度を迅
速に検出することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はセ
ンサの出力特性を示す図である。 １・・・アナログ回路内蔵型１チップ半導体バイオセン
サ ２・・・ソースフォロワ回路 ３・・・差動増幅器 ４・・・微分回路 ５・・・酵素膜電界効果トランジスタ（ＥＮＦＥＴ）の
ドレイン ６・・・参照用電界効果トランジスタ（ＲＥＦＥＴ）の
ドレイン ７・・・ＥＮＦＥＴのソース ８・・・ＲＥＦＥＴのソース
ンサの出力特性を示す図である。 １・・・アナログ回路内蔵型１チップ半導体バイオセン
サ ２・・・ソースフォロワ回路 ３・・・差動増幅器 ４・・・微分回路 ５・・・酵素膜電界効果トランジスタ（ＥＮＦＥＴ）の
ドレイン ６・・・参照用電界効果トランジスタ（ＲＥＦＥＴ）の
ドレイン ７・・・ＥＮＦＥＴのソース ８・・・ＲＥＦＥＴのソース
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 参照用電界効果トランジスタと酵素膜電界効果トランジ
スタとからなるセンサ部と、 前記電界効果トランジスタを駆動させるためのソースフ
ォロワ回路と、 前記電界効果トランジスタの各ソース電位を入力とする
差動増幅器と、 前記差動増幅器の出力を入力とする微分回路とを１チッ
プに集積化したことを特徴とするアナログ回路内蔵型の
１チップ半導体バイオセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100223A JPH02280047A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | １チップ半導体バイオセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100223A JPH02280047A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | １チップ半導体バイオセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280047A true JPH02280047A (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=14268295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1100223A Pending JPH02280047A (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | １チップ半導体バイオセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02280047A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8502277B2 (en) | 2003-08-29 | 2013-08-06 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58184540A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 生化学センサ及び生化学センサを用いた化合物濃度の測定方法 |
| JPS6413447A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Hitachi Ltd | Ion selection electrode processing system |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP1100223A patent/JPH02280047A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58184540A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 生化学センサ及び生化学センサを用いた化合物濃度の測定方法 |
| JPS6413447A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Hitachi Ltd | Ion selection electrode processing system |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8502277B2 (en) | 2003-08-29 | 2013-08-06 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
| US8766326B2 (en) | 2003-08-29 | 2014-07-01 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor |
| US8772099B2 (en) | 2003-08-29 | 2014-07-08 | Japan Science And Technology Agency | Method of use of a field-effect transistor, single-electron transistor and sensor |
| US9506892B2 (en) | 2003-08-29 | 2016-11-29 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
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