JPH0618421A - Solution ingredient sensor - Google Patents

Solution ingredient sensor

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Publication number
JPH0618421A
JPH0618421A JP17273792A JP17273792A JPH0618421A JP H0618421 A JPH0618421 A JP H0618421A JP 17273792 A JP17273792 A JP 17273792A JP 17273792 A JP17273792 A JP 17273792A JP H0618421 A JPH0618421 A JP H0618421A
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JP
Japan
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light
solution
test liquid
porous
semiconductor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP17273792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Sakai
忠司 酒井
Hitoshi Yagi
均 八木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17273792A priority Critical patent/JPH0618421A/en
Publication of JPH0618421A publication Critical patent/JPH0618421A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a solution ingredient sensor that can achieve its miniaturization by making respective elements such as an emission light source, a subject solution cell, a light receiving parts or the like integrally into one body. CONSTITUTION:This solution ingredient sensor is provided with a luminous element 2 exciting a porous semiconductor for emission, a subject solution passage 10 being installed so as to traverse an optical path out of this luminous element, and running a subject solution colored according to the concentration of a measuring objective ingredient, and a light receiving element 7 receiving a light out of the luminous element transmitted through the subject solution and converting it into an electric output. The luminous element 2, light receiving element 7 and subject solution passage 10 are integrated and formed in two semiconductor substrates 1 and 6 of one body or a laminated structure, and they are constituted so as to measure the concentration of the measuring objective ingredient by means of intensity of a light after being transmitted through the subject solution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶液中の成分濃度を測
定する溶液成分センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solution component sensor for measuring the concentration of components in a solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶液成分測定、特に生化学分析を代表と
する各種溶液成分の機器分析では、吸光分光法が主に利
用されている。この吸光分光法は、測定対象成分と反応
して発色あるいは呈色するような試薬を被検液に添加
し、この色変化を吸光分光して検出成分を定量化する方
法である。例えば、血液等の自動生化学分析装置におい
ては、吸光分光法を適用して、30種類以上の成分が測定
されている。
2. Description of the Related Art Absorption spectroscopy is mainly used in solution component measurement, particularly in instrumental analysis of various solution components represented by biochemical analysis. This absorption spectroscopy is a method in which a reagent that develops or develops a color by reacting with a component to be measured is added to a test liquid, and this color change is subjected to absorption spectroscopy to quantify the detection component. For example, in an automatic biochemical analyzer for blood or the like, absorption spectroscopy is applied to measure 30 or more kinds of components.

【0003】従来の吸光分光法を適用した分析装置の概
要を説明すると、光源となるハロゲンランプ等からの白
色光が光ファイバ等によって吸光セルの一端に導かれ
る。吸光セルには、被検液と該被検液中の測定対象成分
と反応して適当な発色や色変化を生じる試薬を入れる。
上記白色光は、吸光セルを通過して受光ユニットに至る
間に、測定対象成分の濃度に応じて吸光される。この吸
光された光を回折格子等で分光し、フォトダイオードア
レイ等で目的の吸光ピークが生じた波長の吸光度を求め
ることによって、測定対象成分の濃度を測定する。
To explain the outline of the conventional analyzer using the absorption spectroscopy, white light from a halogen lamp or the like serving as a light source is guided to one end of the absorption cell by an optical fiber or the like. The light-absorbing cell contains a test liquid and a reagent that reacts with a component to be measured in the test liquid to generate an appropriate color or change in color.
The white light is absorbed according to the concentration of the measurement target component while passing through the light absorption cell and reaching the light receiving unit. The concentration of the component to be measured is measured by dispersing the absorbed light with a diffraction grating or the like and obtaining the absorbance at a wavelength where a desired absorption peak is generated with a photodiode array or the like.

【0004】このような従来の吸光分光による分析装置
は、光源からセルまでの光の導入系、セルから分光部ま
での光の導入系、分光部、受光部等がそれぞれ独立の部
品で構成されており、装置全体が複雑で、かつ大型化し
てしまうという問題を有していた。特に、発光部はハロ
ゲンランプ等であるために集積化が困難であり、また回
折格子による分光部は、機器的に小型化が困難であると
共に、精密な加工精度が必要で、装置の小型化や低コス
ト化を妨げる要因となっていた。
In such a conventional absorption spectroscopic analyzer, the light introduction system from the light source to the cell, the light introduction system from the cell to the spectroscopic section, the spectroscopic section, the light receiving section, etc. are each constituted by independent parts. However, there is a problem that the entire apparatus is complicated and becomes large in size. In particular, it is difficult to integrate the light-emitting part because it is a halogen lamp, etc., and the spectroscopic part using the diffraction grating is difficult to miniaturize mechanically and requires precise processing precision, which results in downsizing of the device. It was a factor that hindered cost reduction.

【0005】また、上述したような従来の吸光分光法で
は、毎回測定の度に色変化を生じさせるための試薬を添
加する必要があり、多数の分析を行う場合には、この試
薬の消耗が測定コストの増大を招いていた。
Further, in the conventional absorption spectroscopy as described above, it is necessary to add a reagent for causing a color change at each measurement, and this reagent is consumed when a large number of analyzes are performed. This caused an increase in measurement cost.

【0006】一方、各種溶液成分の自動分析装置におい
て、一部の電解質はイオン電極方式で測定されている。
これは、一般に白金や銀等の電極表面に、塩化ビニール
等のプラスティックをベースにして、イオン感応性の材
料、例えばカリウムイオンに対してであればバリノマイ
シンといった大環状イオノフォアを可塑剤等と共に混入
させた膜を塗布したものである。このような電極を用い
て、特定の対象イオンにより選択的に電位変化すること
を利用して、センシングを行っている。
On the other hand, in the automatic analyzer for various solution components, some electrolytes are measured by the ion electrode method.
This is generally based on a plastic such as vinyl chloride on the surface of an electrode such as platinum or silver, and an ion-sensitive material such as a macrocyclic ionophore such as valinomycin for potassium ions mixed with a plasticizer. The film is applied. Sensing is performed by utilizing the fact that the potential is selectively changed by specific target ions using such an electrode.

【0007】しかし、イオン電極方式では、極めて高イ
ンピーダンスの電極の電位を精密に測定する必要がある
ため、センサやそれからの配線引き回し、さらにはアン
プ等のノイズに著しく敏感で、取扱いが繁雑であると共
に、測定精度が低下しやすいという難点がある。また、
この系だけが、光ではなく電位測定型であるため、系を
まったく別に設ける必要がある点も、測定系全体の小型
・簡易化から考えると不都合を生じていた。
However, in the ion electrode method, since it is necessary to precisely measure the electric potential of the electrode having an extremely high impedance, it is extremely sensitive to the noises of the sensor and the wiring around the sensor and the amplifier, and the handling is complicated. At the same time, there is a drawback that the measurement accuracy is likely to decrease. Also,
Since only this system is a potential measuring type, not light, it is necessary to provide a separate system, which is a disadvantage when considering the size and simplification of the entire measuring system.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の吸光分光式の溶液成分分析装置は、装置全体が複雑
で、大型化してしまうという問題を有しており、また測
定毎に消耗する試薬によって、測定コストが高いという
問題を有していた。一方、イオン電極方式は、電位が不
安定になりやく、かつノイズに著しく敏感であるため、
取扱いが繁雑であると共に、測定精度が低下しやすいと
いう難点があった。
As described above, the conventional absorption spectroscopy type solution component analyzer has a problem that the whole apparatus is complicated and becomes large in size, and is consumed for each measurement. There is a problem that the measurement cost is high depending on the reagent. On the other hand, in the ion electrode method, the potential is likely to become unstable and it is extremely sensitive to noise,
There is a problem that the handling is complicated and the measurement accuracy is likely to decrease.

【0009】本発明は、このような従来技術の課題に対
処するためになされたもので、発光光源から被検液の導
入セル、さらに受光部までを一体に集積化することを可
能にした、小型の溶液成分センサを提供することを主な
目的としており、さらには試薬の消耗を回避した上で、
イオン電極型センサの問題点である、電位の不安定さや
ノイズに対する弱さを解消した溶液成分センサを提供す
ることを目的としている。
The present invention has been made to address the above-mentioned problems of the prior art, and made it possible to integrally integrate a light emitting light source, a sample liquid introduction cell, and a light receiving portion. Its main purpose is to provide a small-sized solution component sensor. Furthermore, after avoiding the consumption of reagents,
It is an object of the present invention to provide a solution component sensor that solves the problems of the ion electrode type sensor, that is, the instability of the electric potential and the vulnerability to noise.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明における第1の溶
液成分センサは、多孔質半導体を励起して発光させる発
光素子と、前記発光素子からの光路を横切るように設け
られ、測定対象成分の濃度に応じて呈色ないしは発色さ
せた被検液を流通させる被検液流路と、前記被検液を透
過した前記発光素子からの光を受けて電気的出力に変換
する受光素子とを具備し、前記発光素子、受光素子およ
び被検液流路を一体ないしは積層構造の半導体基板中に
集積形成すると共に、前記被検液を透過した後の光の強
度により、前記測定対象成分の濃度を測定するよう構成
したことを特徴としている。
A first solution component sensor according to the present invention is provided so as to cross a light emitting element that excites a porous semiconductor to emit light, and an optical path from the light emitting element. A test liquid flow path that circulates a test liquid that has been colored or developed in accordance with the concentration, and a light receiving element that receives light from the light emitting element that has passed through the test liquid and converts it into an electrical output Then, the light emitting element, the light receiving element and the test liquid flow path are integrally formed in a semiconductor substrate having an integrated or laminated structure, and the concentration of the measurement target component is determined by the intensity of light after passing through the test liquid. It is characterized by being configured to measure.

【0011】また、第2の溶液成分センサは、被検液の
流路に面して設けられた多孔質半導体と、この多孔質半
導体を励起発光させる手段と、前記多孔質半導体からの
発光を受けて電気的出力に変換する受光素子とを具備
し、前記被検液に接触することにより変化する前記多孔
質半導体からの発光波長および強度の少なくとも一方を
検出し、前記被検液中の測定対象成分の濃度を測定する
よう構成したことを特徴としている。
The second solution component sensor has a porous semiconductor provided facing the flow path of the test liquid, a means for exciting the porous semiconductor to emit light, and a light emission from the porous semiconductor. A light-receiving element for receiving and converting into an electrical output, and detecting at least one of the emission wavelength and intensity from the porous semiconductor that changes when contacting the test solution, and measuring in the test solution It is characterized by being configured to measure the concentration of the target component.

【0012】[0012]

【作用】本発明の溶液成分センサにおいては、シリコン
を初めとする半導体の超微細多孔質体を発光光源として
用いている。このような多孔質半導体を光源として用い
ることにより、発光光源、被検液セル、受光素子等のそ
れぞれの要素を、半導体微細加工技術により実質的に一
体の基板に集積形成することが可能となる。これによっ
て、各要素の配置精度を高精度化することができると共
に、系全体を著しく小型化することが可能となる。ま
た、測定に必要な被検液量の低減を図ることができる。
さらには、発光スペクトルのピークが異なる複数の発光
素子を容易にアレイ状に形成することができるため、こ
れらに個々に対応させた複数の受光素子を設けることに
より、回折格子をなくした小型な分光測定系が実現でき
る。
In the solution component sensor of the present invention, a semiconductor ultrafine porous material such as silicon is used as a light emitting light source. By using such a porous semiconductor as a light source, it becomes possible to integrally form the respective elements such as the light emitting light source, the test liquid cell, the light receiving element, etc. on a substantially integrated substrate by the semiconductor fine processing technology. . This makes it possible to increase the accuracy of arrangement of each element and significantly reduce the size of the entire system. Further, it is possible to reduce the amount of test liquid required for measurement.
Furthermore, since it is possible to easily form a plurality of light emitting elements having different emission spectrum peaks in an array, by providing a plurality of light receiving elements corresponding to each of them, a compact spectroscope without a diffraction grating is provided. A measurement system can be realized.

【0013】また、半導体の超微細多孔質体に、バンド
ギャップ以上のエネルギーを有する励起光を照射した
り、あるいは電荷を注入すると、半導体の微細構造に応
じた発光が観察される。シリコン等の間接遷移型の半導
体でも、電解エッチング等により多孔質化すると、直接
遷移的な発光現象が生じ、しかも発光特性は多孔質体の
曝されているガス雰囲気によって変化する。そして、こ
の発光現象は溶液中でも観測され、しかも溶液成分によ
って変化することを本発明者らは見出だした。よって、
多孔質半導体を被検液となる溶液と接触させた状態で、
多孔質半導体を光や電荷によって励起することによっ
て、被検液中の測定対象成分の濃度に応じた強度や波長
の発光が得られる。この発光強度や発光波長を検出する
ことにより、試薬を消耗することなく、測定対象成分の
濃度を測定することが可能となる。また、従来の電位検
出型センサのように、外乱雑音によって測定精度等が低
下するようなこともない。そして、この光学的検出法に
よる溶液成分センサも、基本的に全て同一の半導体材料
の加工で実現可能であるため、各機能部分を実質的に一
体の基板上に集積形成することができる。これによっ
て、従来に比べて著しく小型の光学的成分センサが実現
できる。
When the semiconductor ultrafine porous body is irradiated with excitation light having energy higher than the bandgap or injected with electric charge, light emission according to the fine structure of the semiconductor is observed. Even in the case of an indirect transition type semiconductor such as silicon, when it is made porous by electrolytic etching or the like, a direct transition light emission phenomenon occurs, and the light emission characteristics change depending on the gas atmosphere to which the porous body is exposed. Then, the present inventors have found that this light emission phenomenon is observed even in a solution, and that it changes depending on the solution component. Therefore,
In the state where the porous semiconductor is in contact with the solution to be the test liquid,
By exciting the porous semiconductor with light or electric charges, it is possible to obtain light emission with an intensity or wavelength corresponding to the concentration of the component to be measured in the test liquid. By detecting the emission intensity and the emission wavelength, it is possible to measure the concentration of the measurement target component without consuming the reagent. Further, unlike the conventional potential detection type sensor, the measurement accuracy and the like do not deteriorate due to the disturbance noise. Also, the solution component sensor by this optical detection method can also be realized basically by processing the same semiconductor material, so that each functional part can be integrated and formed on a substantially integrated substrate. As a result, an optical component sensor which is significantly smaller than the conventional one can be realized.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0015】図1は、本発明による溶液成分センサの一
実施例の要部構成を示す断面図である。同図において、
1は結晶シリコン基板等からなる第1の半導体基板であ
り、この第1の半導体基板1には、例えばフッ酸系のエ
ッチング液を用いた電解エッチングによって、複数の多
孔質シリコン層2a、2b、2c、2dが離間して設け
られている。これら複数の多孔質シリコン層2は、それ
ぞれ発光素子として機能するものであり、発光波長が異
なるように形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing the essential structure of an embodiment of a solution component sensor according to the present invention. In the figure,
Reference numeral 1 is a first semiconductor substrate made of a crystalline silicon substrate or the like. The first semiconductor substrate 1 is formed with a plurality of porous silicon layers 2a, 2b by electrolytic etching using, for example, a hydrofluoric acid-based etching solution. 2c and 2d are provided separately. The plurality of porous silicon layers 2 each function as a light emitting element and are formed so as to have different emission wavelengths.

【0016】多孔質シリコン層2は、結晶シリコン基板
の背面にオーミック電極を形成し、これを陽極とし、ま
た対極として白金板等を用いて、フッ酸系のエッチング
液中で電解エッチングを行うことにより形成することが
できる。エッチング液としては、例えば 49%のフッ酸が
用いられるが、表面の均一性を改善するために、エタノ
ール等による希釈溶液を用いることもできる。また、多
孔質層の多孔度を上げるために、エッチング中にタング
ステンランプ等によって光を照射することも有効であ
る。さらに、電解エッチング終了後に、フッ酸中に静置
して後エッチングを行うことも、発光強度を上げるのに
有効である。
For the porous silicon layer 2, an ohmic electrode is formed on the back surface of a crystalline silicon substrate, and this is used as an anode, and a platinum plate or the like is used as a counter electrode to perform electrolytic etching in a hydrofluoric acid-based etching solution. Can be formed by. As the etching liquid, for example, 49% hydrofluoric acid is used, but in order to improve the surface uniformity, a diluted solution of ethanol or the like can be used. It is also effective to irradiate light with a tungsten lamp or the like during etching in order to increase the porosity of the porous layer. Furthermore, it is also effective to increase the emission intensity by leaving it in hydrofluoric acid and performing post-etching after completion of electrolytic etching.

【0017】また、多孔質シリコン層2の発光特性は、
エッチング条件によって異なるため、これを利用して各
多孔質シリコン層2a、2b、2c、2dからの発光特
性(例えば発光波長)を変化させる。発光特性を変化さ
せる具体的な方法としては、予め多孔質層形成部に異な
る濃度の不純物を拡散しておいたり、各々異なる電流密
度で電解エッチングを行ったり、あるいは電解エッチン
グ中の光照射条件を変化させたり、さらには電解エッチ
ング後のフッ酸中での後エッチングの浸漬時間を変化さ
せる等が挙げられる。
The light emission characteristics of the porous silicon layer 2 are
Since it varies depending on the etching conditions, this is used to change the emission characteristics (e.g. emission wavelength) from each porous silicon layer 2a, 2b, 2c, 2d. As a specific method of changing the light emission characteristics, impurities of different concentrations are diffused in advance in the porous layer forming portion, electrolytic etching is performed at different current densities, or light irradiation conditions during electrolytic etching are changed. It may be changed, or the immersion time of the post-etching in hydrofluoric acid after electrolytic etching may be changed.

【0018】この実施例では、 49%のフッ酸中で電流密
度を20〜 80mA/cm2 の範囲で変化させて電解エッチング
を行うことにより、 600nm〜 800nmの範囲の異なるピー
ク波長を有する複数の多孔質シリコン層2a、2b、2
c、2dを得た。
In this embodiment, electrolytic etching is carried out in 49% hydrofluoric acid while changing the current density in the range of 20 to 80 mA / cm 2 to thereby obtain a plurality of peak wavelengths in the range of 600 nm to 800 nm. Porous silicon layers 2a, 2b, 2
c, 2d were obtained.

【0019】上記第1の半導体基板1の多孔質シリコン
層2が形成されている側の表面には、透光性導電層3お
よび透明絶縁膜4が順に形成されており、これらによっ
て発光部5が構成されている。上記透光性導電層3とし
ては、多孔質シリコン層2への電荷注入層としてのスパ
ッタ法等による ITO膜や金の超薄膜、あるいは多孔質シ
リコン層2の発光波長から推定されるバンドギャップよ
り広いバンドギャップを有する半導体層、すなわち多孔
質シリコン層2とpn接合を形成する反対導電型の半導体
層等が例示される。そして、透光性導電層3から各多孔
質シリコン層2に電荷を注入することによって、あるい
は透光性導電層3と各多孔質シリコン層2とにより形成
されたpn接合に通電することによって、各多孔質シリコ
ン層2a、2b、2c、2dは、それぞれのエッチング
条件に応じた波長で発光する。
On the surface of the first semiconductor substrate 1 on which the porous silicon layer 2 is formed, a transparent conductive layer 3 and a transparent insulating film 4 are formed in order, and the light emitting section 5 is formed by these. Is configured. As the transparent conductive layer 3, an ITO film or a gold ultra-thin film as a charge injection layer for the porous silicon layer 2 by a sputtering method or a band gap estimated from the emission wavelength of the porous silicon layer 2 is used. A semiconductor layer having a wide band gap, that is, a semiconductor layer of the opposite conductivity type forming a pn junction with the porous silicon layer 2 is exemplified. Then, by injecting a charge from the transparent conductive layer 3 into each porous silicon layer 2, or by energizing the pn junction formed by the transparent conductive layer 3 and each porous silicon layer 2, Each porous silicon layer 2a, 2b, 2c, 2d emits light at a wavelength according to each etching condition.

【0020】なお、この実施例では、多孔質シリコン層
2の励起発光手段として、透明導電層3による電荷注
入、あるいは半導体のpn接合を用いた例について説明し
たが、本発明における多孔質半導体層の励起発光手段は
これらに限られるものではなく、例えば後述する実施例
と同様に、光により多孔質半導体層を励起して発光させ
てもよい。また、多孔質半導体層を形成する第1の半導
体基板1としては、結晶ゲルマニウム基板等を用いるこ
とも可能である。
In this embodiment, an example in which charge injection by the transparent conductive layer 3 or pn junction of a semiconductor is used as the excitation and emission means of the porous silicon layer 2 has been described, but the porous semiconductor layer in the present invention is described. The excitation light emitting means is not limited to these, and for example, as in the examples described later, the porous semiconductor layer may be excited by light to emit light. A crystalline germanium substrate or the like can also be used as the first semiconductor substrate 1 forming the porous semiconductor layer.

【0021】一方、受光部側となる p型シリコン基板か
らなる第2の半導体基板6には、各多孔質シリコン層2
a、2b、2c、2dと対応するように、同間隔で複数
の n型不純物層7a、7b、7c、7dが設けられ、受
光素子として機能する複数のフォトダイオードが形成さ
れている。そして、これらの表面に透明絶縁膜8が形成
されて、受光部9が構成されている。
On the other hand, each porous silicon layer 2 is formed on the second semiconductor substrate 6 which is a p-type silicon substrate on the light receiving side.
A plurality of n-type impurity layers 7a, 7b, 7c, 7d are provided at the same intervals so as to correspond to a, 2b, 2c, 2d, and a plurality of photodiodes functioning as light receiving elements are formed. Then, the transparent insulating film 8 is formed on these surfaces to form the light receiving portion 9.

【0022】そして、発光素子である各多孔質シリコン
層2と受光素子である各フォトダイオード7とをそれぞ
れ対向配置させると共に、第1の半導体基板1と第2の
半導体基板6との間に被検液流路兼吸光セルとなる間隔
10が形成されるように、発光部5となる第1の半導体
基板1と受光部9となる第2の半導体基板6とを接合一
体化することにより、溶液成分センサ11が構成されて
いる。
The respective porous silicon layers 2 which are the light emitting elements and the respective photodiodes 7 which are the light receiving elements are arranged so as to face each other, and a space is provided between the first semiconductor substrate 1 and the second semiconductor substrate 6. By joining and integrating the first semiconductor substrate 1 which becomes the light emitting portion 5 and the second semiconductor substrate 6 which becomes the light receiving portion 9 so that the interval 10 which becomes the test liquid flow path and the light absorbing cell is formed, The solution component sensor 11 is configured.

【0023】すなわち、被検液流路兼吸光セルとなる間
隔10は、多孔質シリコン層2からの発光光路を横切る
ように設けられているため、各多孔質シリコン層2から
発光された光は、被検液流路10を流れる適当な試薬に
より呈色または発色された溶液(被検液)により一部吸
収された後、各フォトダイオード7によりその強度が検
出される。光の吸収は、被検液である溶液中の測定対象
成分(溶質)の濃度、すなわち試薬による呈色または発
色状態によって変化するため、被検液を透過した後の光
の強度を測定することにより、測定対象成分の濃度を定
量化することができる。
That is, since the space 10 serving as the test liquid flow path and the light absorption cell is provided so as to cross the light emission optical path from the porous silicon layer 2, the light emitted from each porous silicon layer 2 is not emitted. After being partially absorbed by a solution (test solution) colored or developed by an appropriate reagent flowing through the test solution flow path 10, the intensity of each photodiode 7 is detected. The absorption of light changes depending on the concentration of the component (solute) to be measured in the solution that is the test solution, that is, the coloration or color development state of the reagent. Therefore, measure the intensity of light after passing through the test solution. Thus, the concentration of the measurement target component can be quantified.

【0024】また、上記実施例の溶液成分センサにおい
ては、発光波長が異なる複数の多孔質シリコン層2を発
光素子として利用しているために、回折格子を用いるこ
となく、分光測定を行うことができる。
Further, in the solution component sensor of the above embodiment, since the plurality of porous silicon layers 2 having different emission wavelengths are used as the light emitting element, the spectroscopic measurement can be performed without using the diffraction grating. it can.

【0025】上記した実施例の溶液成分センサ11を用
いて、血清試料に呈色用試薬を混合したものを被検液流
路10に導入すると共に、各発光素子(多孔質シリコン
層2)に電圧を印加して発光させ、被検液を透過した後
の光の強度を、それぞれに対応したフォトダイオード7
で検出し、血清試料中の無機リン濃度を測定した。具体
的には、まず12ml遠沈管に5%トリクロロ酢酸(TCA)
を9.50ml取り、血清0.500mlを加えてよく混ぜ、 5分間
放置した後に、 1500rpmで上澄みが清澄となるまで遠心
した。この上澄み5.00mlを試験管に取り、モリブデン酸
アンモニウム溶液 1mlを加えよく混ぜた。モリブデン酸
アンモニウム溶液は、モリブデン酸アンモニウム2.5gを
80mlの水に溶かし、5Mの硫酸30mlを加えて調製した。こ
れを 5〜10分間放置した後、センサ11の被検液流路1
0に導入し、吸光測定を行った。この測定の際には標準
濃度のリン酸溶液を用意して検量線を作成した。なお、
この場合の吸光の変化は 650nm付近で測定した。このよ
うにすることによって、血清中のリン酸濃度を精度よく
測定することができた。
Using the solution component sensor 11 of the above-described embodiment, a mixture of a serum sample and a coloring reagent is introduced into the test liquid flow path 10, and each light emitting element (porous silicon layer 2) is introduced. The intensity of the light after passing the test liquid by applying a voltage to emit light is measured by the corresponding photodiode 7
The concentration of inorganic phosphorus in the serum sample was measured. Specifically, first, add 5% trichloroacetic acid (TCA) to a 12 ml centrifuge tube.
9.50 ml of the above was taken, 0.500 ml of serum was added and mixed well, left for 5 minutes, and then centrifuged at 1500 rpm until the supernatant became clear. 5.00 ml of this supernatant was placed in a test tube, and 1 ml of ammonium molybdate solution was added and mixed well. Ammonium molybdate solution contains 2.5 g of ammonium molybdate
It was dissolved in 80 ml of water and 30 ml of 5M sulfuric acid was added to prepare the solution. After leaving this for 5 to 10 minutes, the test liquid flow path 1 of the sensor 11
It was introduced at 0 and the absorbance was measured. At the time of this measurement, a standard concentration phosphoric acid solution was prepared and a calibration curve was prepared. In addition,
The change in absorption in this case was measured near 650 nm. By doing so, the phosphate concentration in serum could be accurately measured.

【0026】図2は、発光ピーク波長を連続的に変化さ
せた多孔質半導体層を有する溶液成分センサの一実施例
を示す図である。すなわち、この実施例においては、 p
- 型シリコン基板からなる第1の半導体基板12に絶縁
膜13を形成した後、被検液の流路方向(図中、左右方
向)に連続的に構造を変化させた多孔質シリコン層14
を形成している。このような多孔質シリコン層14は、
例えば陽極エッチング中に左右方向に異なる照度の白色
光を照射する等によって得ることができる。具体的に
は、連続的に透過度が変化するフィルタをエッチング面
の真上に配置し、その上からタングステンランプを照射
しながら、一定の電流密度で電解エッチングを行う。そ
の他、電解時の裏面電極を左右方向に対して不均等な位
置に配置し、電流密度を場所によって変化させたり、あ
るいは後エッチングの時間を場所によって変化させる等
によっても、多孔質構造を連続的に変化させた多孔質半
導体層を得ることができる。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a solution component sensor having a porous semiconductor layer whose emission peak wavelength is continuously changed. That is, in this example, p
- After forming the first semiconductor substrate 12 on the insulating film 13 made of -type silicon substrate, (in the figure, the horizontal direction) flow direction of the test fluid is continuously changed structure porous silicon layer 14
Is formed. Such a porous silicon layer 14 is
For example, it can be obtained by irradiating white light with different illuminance in the left-right direction during anodic etching. Specifically, a filter whose transmittance changes continuously is arranged directly above the etching surface, and electrolytic etching is performed at a constant current density while irradiating a tungsten lamp on the filter. In addition, by arranging the back surface electrode during electrolysis at uneven positions in the left-right direction, changing the current density depending on the location, or changing the post-etching time depending on location, the porous structure can be made continuous. It is possible to obtain a porous semiconductor layer in which

【0027】上記した構造を連続的に変化させた多孔質
シリコン層14上には、電荷注入用の透明導電膜15お
よび分光層16が順に積層形成されている。この分光層
16は、構造を連続的に変化させることにより発光ピー
ク波長を連続的に変化させた多孔質シリコン層14(発
光素子)の表面を分割し、対向配置させる各受光素子
(後述)に特定ピーク波長をもつ光だけを各々導くため
のものである。このため、各光取り出し窓16a、16
a…から対置させた受光素子のみに光が到達するよう
に、分光層16はある程度の厚みを有している。そし
て、これら分光層16および各光取り出し窓16a、1
6a…を保護絶縁膜(透明絶縁膜)17で覆うことによ
り、発光部18が構成されている。
A transparent conductive film 15 for charge injection and a spectral layer 16 are sequentially formed on the porous silicon layer 14 having the above-described structure which is continuously changed. The spectral layer 16 divides the surface of the porous silicon layer 14 (light emitting element) whose emission peak wavelength is continuously changed by continuously changing the structure, and divides the surface into the respective light receiving elements (described later) to be arranged facing each other. It is for guiding only light having a specific peak wavelength. Therefore, the light extraction windows 16a, 16
The light-splitting layer 16 has a certain thickness so that the light reaches only the light receiving element that is placed opposite from a. Then, the spectral layer 16 and the respective light extraction windows 16a, 1
The light emitting portion 18 is formed by covering 6a ... with a protective insulating film (transparent insulating film) 17.

【0028】一方、 p- 型シリコン基板からなる第2の
半導体基板19には、受光素子となる複数のフォトダイ
オードが各光取り出し窓16a、16a…に対応して設
けられるように、複数の n+ 拡散層20、20…が形成
されている。そして、これらの表面に透明絶縁膜21を
形成すると共に、各受光素子19の光電流取り出し用電
極(図示せず)を形成することにより、受光部22が構
成されている。
On the other hand, on the second semiconductor substrate 19 made of p - type silicon substrate, a plurality of photodiodes to be light receiving elements are provided corresponding to the respective light extraction windows 16a, 16a. + Diffusion layers 20, 20 ... Are formed. Then, the light receiving portion 22 is configured by forming the transparent insulating film 21 on these surfaces and forming the photocurrent extraction electrodes (not shown) of the respective light receiving elements 19.

【0029】そして、上記第1の半導体基板12の各光
取り出し窓16a、16…aと、第2の半導体基板19
の各フォトダイオード20、20…とをそれぞれ対向配
置させると共に、これら基板12、19間に、被検液流
路兼吸光セルとなる間隔23が形成されるように、両基
板12、19を接合一体化することによって、溶液成分
センサ24が構成されている。
Then, the light extraction windows 16a, 16 ... A of the first semiconductor substrate 12 and the second semiconductor substrate 19 are formed.
Of the photodiodes 20 and 20 are opposed to each other, and the substrates 12 and 19 are bonded to each other so that a space 23 serving as a test liquid flow path and a light absorption cell is formed between the substrates 12 and 19. The solution component sensor 24 is configured by being integrated.

【0030】上記実施例の溶液成分センサ24によれ
ば、発光ピークの異なるアレイ状の発光素子を容易に形
成でき、多波長の分光型素子をよりコンパクトに実現す
ることができる。この実施例の溶液成分センサ24も、
前述した実施例の溶液成分センサ11と同様にして使用
される。
According to the solution component sensor 24 of the above embodiment, it is possible to easily form an array of light emitting elements having different emission peaks, and to realize a multi-wavelength spectroscopic element in a more compact manner. The solution component sensor 24 of this embodiment also
It is used in the same manner as the solution component sensor 11 of the above-mentioned embodiment.

【0031】上述した各実施例では、発光部と受光部を
別々の半導体基板に作製した後、これらを接合一体化し
て構成した例について説明したが、このような場合に
も、光学的には発光素子と受光素子とをそれぞれ一対一
で向い合わせるだけですみ、従来の分光吸光装置のよう
に、複雑な光路のアライメントを行う必要もなく、容易
にかつ正確に組み立てることができる。また、半導体の
集積化技術を適用して光学系を作製しているため、従来
に比べて大幅に系全体を小型化することができ、ひいて
は装置の小型化、簡易化を図ることができる。さらに、
半導体の集積化技術を適用しているため、基板上に多数
のユニットを同時に形成し、これらを用いて発光部と受
光部を組み合わせてから、各々のユニットに分割するこ
とも可能である。
In each of the above-described embodiments, an example is described in which the light emitting portion and the light receiving portion are formed on different semiconductor substrates and then these are joined and integrated. However, even in such a case, it is optically The light emitting element and the light receiving element need only be faced to each other in a one-to-one manner, and it is possible to assemble easily and accurately without the need to perform complicated optical path alignment as in the conventional spectral absorption apparatus. In addition, since the optical system is manufactured by applying the semiconductor integration technology, the entire system can be significantly downsized as compared with the conventional one, and thus the device can be downsized and simplified. further,
Since semiconductor integration technology is applied, it is also possible to form a large number of units on a substrate at the same time, combine the light emitting section and the light receiving section using these, and then divide the units.

【0032】また、本発明の溶液成分センサは、発光
部、被検液流路および受光部を 1つの半導体基板に形成
することも可能である。さらに、発光部の駆動回路や、
出力光電流の増幅および演算回路等を、集積形成するこ
とも可能である。
Further, in the solution component sensor of the present invention, the light emitting portion, the test liquid flow path and the light receiving portion can be formed on one semiconductor substrate. Furthermore, the drive circuit of the light emitting part
It is also possible to integrally form the amplification of the output photocurrent and the arithmetic circuit.

【0033】なお、上述した各実施例のように、発光波
長の異なる複数の多孔質半導体層、あるいは発光波長が
連続的に変化する多孔質半導体層を用いることにより、
分光測定が可能となるため、より測定対象範囲が拡大し
て有効であるが、一波長の多孔質半導体層を用いる場合
においても、本発明の溶液成分センサは有効であり、そ
の効果を得ることができる。
By using a plurality of porous semiconductor layers having different emission wavelengths or a porous semiconductor layer whose emission wavelength changes continuously as in each of the above-mentioned embodiments,
Since it becomes possible to perform spectroscopic measurement, the range of measurement is expanded more effectively, but even when using a porous semiconductor layer of one wavelength, the solution component sensor of the present invention is effective and obtains that effect. You can

【0034】次に、本発明による他の溶液成分センサの
実施例について説明する。図3は、多孔質半導体層から
の発光特性(発光波長や発光強度)が接触させた溶液の
成分によって変化することを利用した溶液成分センサの
一実施例の要部構成を示す図である。
Next, examples of other solution component sensors according to the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a main part of an embodiment of a solution component sensor that utilizes the fact that the emission characteristics (emission wavelength and emission intensity) from the porous semiconductor layer change depending on the components of the contacted solution.

【0035】同図において、31は結晶シリコン基板等
からなる第1の半導体基板であり、この第1の半導体基
板31には前述した実施例と同様な電解エッチングによ
る多孔質シリコン層32が設けられている。この多孔質
シリコン層32は、後述する光照射によって励起され、
溶液成分の濃度に応じて発光するものである。発光特性
は、前述したように、エッチング条件により変化するた
め、測定対象や必要とする感度等に応じて設定するもの
とする。代表的には、 p- 型の比抵抗10Ωcm程度のシリ
コンウエハにオーミック電極を背面に形成し、これを陽
極にし、対極として白金板を用いて、電流密度20〜 80m
A/cm2 で 1分から 5分間程度の条件でエッチングを行
う。また、前述した実施例と同様に、表面の均一性を改
善するために、適宜エタノールによる希釈溶液を用いて
もよいし、多孔質層の多孔度を上げるために、エッチン
グ中にタングステンランプ等により光を照射してもよ
い。さらに、電解エッチング終了後に、フッ酸中に静置
して後エッチングを行うことも、発光強度を上げるのに
有効である。
In the figure, reference numeral 31 is a first semiconductor substrate made of a crystalline silicon substrate or the like, and the first semiconductor substrate 31 is provided with a porous silicon layer 32 by electrolytic etching similar to the above-mentioned embodiment. ing. The porous silicon layer 32 is excited by the light irradiation described later,
It emits light according to the concentration of the solution component. As described above, the light emission characteristics change depending on the etching conditions, and thus are set according to the measurement target, the required sensitivity, and the like. Typically, an ohmic electrode is formed on the back surface of a p - type silicon wafer having a specific resistance of about 10 Ωcm, and this is used as an anode, and a platinum plate is used as a counter electrode, and the current density is 20 to 80 m.
Etching is performed at A / cm 2 for 1 to 5 minutes. Further, similarly to the above-mentioned examples, in order to improve the surface uniformity, a dilute solution with ethanol may be appropriately used, and in order to increase the porosity of the porous layer, a tungsten lamp or the like is used during etching. You may irradiate with light. Furthermore, it is also effective to increase the emission intensity by leaving it in hydrofluoric acid and performing post-etching after completion of electrolytic etching.

【0036】また、上記多孔質シリコン層32の表面
は、特定の検出成分に対する選択性を向上させるため
に、厚さ10nm以下程度の官能基で修飾することもでき
る。このような官能基としては、例えばプロトン基、水
酸基、メチル基をはじめとする炭化水素基、カルボキシ
ル基、アミノ基、アゾ基、ジアゾ基、フェニル基、ビニ
ル基、シラノール基、ビスクラウンエーテル基等が用い
られる。
Further, the surface of the porous silicon layer 32 may be modified with a functional group having a thickness of about 10 nm or less in order to improve the selectivity for a specific detection component. Such functional groups include, for example, proton groups, hydroxyl groups, hydrocarbon groups including methyl groups, carboxyl groups, amino groups, azo groups, diazo groups, phenyl groups, vinyl groups, silanol groups, bis-crown ether groups, etc. Is used.

【0037】上記第1の半導体基板31は、被検液流路
となる間隔33が形成されるように、受光部側となる p
型結晶シリコン基板からなる第2の半導体基板34と接
合一体化されている。第1の半導体基板31の多孔質シ
リコン層32は、被検液流路33内の被検液と接触する
ように配置されている。
The first semiconductor substrate 31 is located on the light receiving portion side so that a space 33 serving as a test liquid flow path is formed.
It is joined and integrated with a second semiconductor substrate 34 made of a crystalline silicon substrate. The porous silicon layer 32 of the first semiconductor substrate 31 is arranged so as to come into contact with the test liquid in the test liquid flow path 33.

【0038】第2の半導体基板34には、 n型拡散領域
を設けることによって、pn接合によるフォトダイオード
35が形成されていると共に、多孔質シリコン層32に
対応した位置に設けられた開孔部36内に、光ファイバ
等による多孔質シリコン層32の励起光の導入部37が
設置されている。また、第2の半導体基板34の被検液
流路33側の表面には、受光素子となるフォトダイオー
ド35を溶液から電気的に絶縁する絶縁膜38が形成さ
れている。なお、この絶縁膜38としては、励起光の直
接入射をカットするフィルタ特性をもった膜を形成して
もよい。
In the second semiconductor substrate 34, an n-type diffusion region is provided to form a photodiode 35 by a pn junction, and an opening portion provided at a position corresponding to the porous silicon layer 32. An excitation light introduction part 37 of the porous silicon layer 32 by an optical fiber or the like is installed inside the device 36. Further, an insulating film 38 that electrically insulates the photodiode 35, which serves as a light receiving element, from the solution is formed on the surface of the second semiconductor substrate 34 on the test liquid flow path 33 side. As the insulating film 38, a film having a filter characteristic for cutting off direct incidence of excitation light may be formed.

【0039】上記構成の溶液成分センサにおいては、被
検液流路33内を流れる溶液中の測定対象成分の濃度に
応じて、多孔質シリコン層32からの発光波長や強度が
変化するため、これらの少なくとも一方の変化を検出す
ることにより、測定対象成分の濃度を定量化することが
できる。上記溶液成分センサを用いて、pHの異なる被検
液を順次被検液流路33内に導いたところ、フォトダイ
オード35で捕らえられる発光強度は、被検液のpHによ
って変化し、その違いを検出できることを確認した。
In the solution component sensor having the above-described structure, the emission wavelength and intensity from the porous silicon layer 32 change depending on the concentration of the measurement target component in the solution flowing in the test liquid flow path 33. The concentration of the component to be measured can be quantified by detecting the change in at least one of the above. When the test liquids having different pHs were sequentially introduced into the test liquid flow path 33 using the solution component sensor, the luminescence intensity captured by the photodiode 35 changed depending on the pH of the test liquid. It was confirmed that it could be detected.

【0040】図4は、上記溶液成分センサの変形例の要
部を示す図である。この実施例における溶液成分センサ
においては、溶液成分検出用の受発光部39に加えて、
参照用の受発光部40を設けている。この参照用の受発
光部40は、光の導入部37と受光素子となるフォトダ
イオード35とにより構成されている。このような構成
を採用することによって、被検液となる溶液の濁度等の
要因による受光量変化を校正することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a modified example of the solution component sensor. In the solution component sensor of this embodiment, in addition to the light emitting / receiving unit 39 for detecting the solution component,
A light emitting / receiving unit 40 for reference is provided. The reference light emitting / receiving unit 40 includes a light introducing unit 37 and a photodiode 35 serving as a light receiving element. By adopting such a configuration, it is possible to calibrate changes in the amount of received light due to factors such as the turbidity of the solution to be tested.

【0041】また図5は、多孔質半導体層の励起手段と
して電荷注入を適用した溶液成分センサの一実施例の要
部構成を示す図である。上述した実施例と同様にして形
成した多孔質シリコン層41を有する第1の半導体基板
42上には、多孔質シリコン層41の表面を除いて絶縁
膜43が設けられている。この絶縁膜43上には、多孔
質シリコン層41を励起するための電極44が設けられ
ている。この励起用電極44は、白金や金等の不活性な
金属で形成することが好ましい。また、励起用電極44
の設置場所は、上記した場所に限定されるものではな
く、被検液に接していて、かつ多孔質シリコン層41や
後述する受光素子45と絶縁されているところであれば
よい。
FIG. 5 is a diagram showing the essential structure of an embodiment of a solution component sensor to which charge injection is applied as an exciting means for the porous semiconductor layer. An insulating film 43 is provided on the first semiconductor substrate 42 having the porous silicon layer 41 formed in the same manner as in the above-described embodiment except the surface of the porous silicon layer 41. An electrode 44 for exciting the porous silicon layer 41 is provided on the insulating film 43. The excitation electrode 44 is preferably made of an inert metal such as platinum or gold. In addition, the excitation electrode 44
The installation place of is not limited to the above-mentioned place, and may be any place as long as it is in contact with the test liquid and is insulated from the porous silicon layer 41 and the light receiving element 45 described later.

【0042】このような第1の半導体基板42を、被検
液流路46となる間隔を確保して、受光素子45となる
フォトダイオードおよび透明絶縁膜47を上述した実施
例と同様にして形成した第2の半導体基板48と組み合
わせて、溶液成分センサが構成されている。
In such a first semiconductor substrate 42, a photodiode serving as the light receiving element 45 and the transparent insulating film 47 are formed in the same manner as in the above-described embodiment, with a space serving as the test liquid flow path 46 secured. A solution component sensor is configured in combination with the second semiconductor substrate 48.

【0043】上記構成の溶液成分センサにおいては、被
検液となる溶液を被検液流路46に導入し、励起用電極
44から被検液を介して、多孔質シリコン層41に電荷
を注入することによって、多孔質シリコン層41を励起
発光させる。そして、上述した実施例と同様に、溶液中
の測定対象成分の濃度に応じて変化する発光波長や強度
を検出することにより、測定対象成分の濃度を定量測定
することができる。ただし、この溶液成分センサでは、
被検液に導電性をもたせておく必要があり、場合によっ
ては無関係電解質を被検液に添加する等して電導度を調
整する。実際の測定では校正液をまず導入して発光強度
を測定し、次に対象被検液を導入して発光強度変化を検
出する。
In the solution component sensor having the above structure, a solution to be a test solution is introduced into the test solution flow path 46, and charges are injected from the excitation electrode 44 into the porous silicon layer 41 through the test solution. By doing so, the porous silicon layer 41 is excited to emit light. Then, similarly to the above-described example, the concentration of the measurement target component can be quantitatively measured by detecting the emission wavelength and the intensity that change according to the concentration of the measurement target component in the solution. However, with this solution component sensor,
It is necessary to give conductivity to the test liquid, and in some cases the conductivity is adjusted by adding an irrelevant electrolyte to the test liquid. In the actual measurement, the calibration liquid is first introduced to measure the emission intensity, and then the target test liquid is introduced to detect the change in emission intensity.

【0044】なお、上記した多孔質半導体層からの発光
特性の変化を利用した各溶液成分センサは、前述した実
施例の溶液成分センサと同様な吸光分析を組み合わせる
ことも可能である。
It should be noted that each of the solution component sensors utilizing the change in the light emission characteristics from the porous semiconductor layer described above can be combined with the same absorption analysis as the solution component sensor of the above-mentioned embodiment.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶液成分
センサによれば、発光光源、被検液セル、受光部等の各
要素を実質的に一体の基板に集積形成することが可能と
なる。これによって、従来に比べてそれぞれの要素の配
置精度を著しく改善することができると共に、系全体を
小型化することができ、ひいては装置全体の小型、簡易
化を図ることが可能となる。また、多孔質半導体からの
発光特性の変化を利用することにより、試薬の消耗を回
避した上で、電位検出型センサの外乱雑音に対する弱さ
を克服した、光学検出式の溶液成分センサを提供するこ
とが可能となる。
As described above, according to the solution component sensor of the present invention, each element such as the light emitting light source, the test liquid cell and the light receiving portion can be integrated and formed on a substantially integrated substrate. Become. As a result, the arrangement accuracy of the respective elements can be remarkably improved as compared with the prior art, and the entire system can be downsized, which in turn makes it possible to downsize and simplify the entire apparatus. Further, an optical detection type solution component sensor is provided in which the consumption of a reagent is avoided by utilizing the change of light emission characteristics from a porous semiconductor, and the weakness of the potential detection type sensor against disturbance noise is overcome. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による溶液成分センサの要部
構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a solution component sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例による溶液成分センサの要
部構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a main part of a solution component sensor according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明による多孔質半導体からの発光特性の変
化を利用した溶液成分センサの一実施例の要部構成を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of an embodiment of a solution component sensor that utilizes changes in light emission characteristics from a porous semiconductor according to the present invention.

【図4】図3に示す溶液成分センサの変形例の要部構成
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main configuration of a modification of the solution component sensor shown in FIG.

【図5】本発明による多孔質半導体からの発光特性の変
化を利用した溶液成分センサの他の実施例の要部構成を
示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of another embodiment of a solution component sensor that utilizes changes in light emission characteristics from a porous semiconductor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、12、31、42……第1の半導体基板 2、14、32、41……多孔質シリコン層 3、15……透光性導電層 5、18……発光部 6、19、34、48……第2の半導体基板 7、20、35、45……フォトダイオード 9、22……受光部 10、23、33、46……被検液流路 11、24……溶液成分センサ 37……励起光導入部 44……励起用電極 1, 12, 31, 42 ... First semiconductor substrate 2, 14, 32, 41 ... Porous silicon layer 3, 15 ... Translucent conductive layer 5, 18 ... Light emitting part 6, 19, 34, 48 ... Second semiconductor substrate 7, 20, 35, 45 ... Photodiode 9, 22 ... Light receiving part 10, 23, 33, 46 ... Test liquid flow path 11, 24 ... Solution component sensor 37 ... … Excitation light introduction part 44 …… Excitation electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多孔質半導体を励起して発光させる発光
素子と、前記発光素子からの光路を横切るように設けら
れ、測定対象成分の濃度に応じて呈色ないしは発色させ
た被検液を流通させる被検液流路と、前記被検液を透過
した前記発光素子からの光を受けて電気的出力に変換す
る受光素子とを具備し、前記発光素子、受光素子および
被検液流路を一体ないしは積層構造の半導体基板中に集
積形成すると共に、前記被検液を透過した後の光の強度
により、前記測定対象成分の濃度を測定するよう構成し
たことを特徴とする溶液成分センサ。
1. A light-emitting element that excites a porous semiconductor to emit light, and a test solution that is provided so as to cross an optical path from the light-emitting element and that is colored or developed in accordance with the concentration of a component to be measured is circulated. And a light receiving element that receives light from the light emitting element that has passed through the test liquid and converts the light into an electrical output. The light emitting element, the light receiving element, and the test liquid flow path are provided. A solution component sensor, characterized in that it is formed integrally on a semiconductor substrate having an integral or laminated structure, and that the concentration of the component to be measured is measured by the intensity of light after passing through the test liquid.
【請求項2】 被検液の流路に面して設けられた多孔質
半導体と、この多孔質半導体を励起発光させる手段と、
前記多孔質半導体からの発光を受けて電気的出力に変換
する受光素子とを具備し、前記被検液に接触することに
より変化する前記多孔質半導体からの発光波長および強
度の少なくとも一方を検出し、前記被検液中の測定対象
成分の濃度を測定するよう構成したことを特徴とする溶
液成分センサ。
2. A porous semiconductor provided facing a flow path of a test liquid, and means for exciting and emitting the porous semiconductor,
A light-receiving element that receives light emitted from the porous semiconductor and converts it into an electrical output, and detects at least one of the emission wavelength and the intensity of the light emitted from the porous semiconductor, which changes when the light-emitting element contacts the test liquid. A solution component sensor, which is configured to measure the concentration of a measurement target component in the test liquid.
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