CN102928419A - 荧光传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种荧光传感器，该荧光传感器(10)具备：硅基板(11)，其形成了将荧光转换为电信号的PD元件(12)；LED基板(15)，其在第一主面(15A)上形成了产生激励光的LED元件(15C)；反射膜(20)，其对从LED基板(15)的第二主面(15B)放射的激励光的光量分布进行平均化；以及指示剂层(17)，其接受由反射膜(20)平均化后的激励光，并产生与分析物量相应的光量的荧光。

Description

荧光传感器
技术领域
本发明涉及一种测量分析物(analyte)浓度的荧光传感器，尤其涉及一种具有指示剂(indicator)的荧光传感器，该指示剂通过激励光的照射而产生与分析物浓度相应的光量的荧光。
背景技术
已经开发了多种多样的用于测定液体中的分析物即被测量物质的浓度的分析装置。例如，已知一种荧光传感器，其向一定容量的透明容器内注入由于分析物的存在而性质变化并产生荧光的荧光色素和包含分析物的被测量溶液，并通过照射激励光并测量来自荧光色素的荧光强度来测量分析物浓度。
此外，小型的荧光传感器中具有光源、光检测器和含有荧光色素的指示剂层。此外，通过向被测量溶液中的分析物能够进入的指示剂层照射来自光源的激励光，从而指示剂层内的荧光色素产生与被测量溶液中的分析物浓度相应的光量的荧光，该荧光由光检测器受光。光检测器是光电转换元件，输出与受光的光量相应的电信号。根据该电信号测量被测量溶液中的分析物浓度。
此外，近年来，为了测量微量试样中的分析物，提出了使用半导体制造技术和微机械(micromachine)制造技术制作的荧光传感器。
例如，美国专利第5039490号说明书中公开了图1和图2所示的荧光传感器110。图1是表示荧光传感器110的简要截面结构的图，图2是用于说明荧光传感器110的简要结构的分解图。而且，以下的图中，示意性地显示了分析物2。
如图1和图2所示，荧光传感器110由下述部分构成：能够透射激励光E的透明支撑基板101、将荧光F转换为电信号的光电转换元件部103、具有将激励光E聚光的聚光功能部105A的光学板状部105、通过和分析物2相互作用而由激励光E的入射来发出荧光F的指示剂层106、遮盖(cover)层109。
光电转换元件部103例如在由硅构成的基板103A上形成了光电转换元件。基板103A不透射激励光E。因此，荧光传感器110中，在光电转换元件部103的周围具有能透射激励光E的空隙区域120。
即，只有通过空隙区域120并入射到光学板状部105的激励光E，由于光学板状部105的作用，聚光到指示剂层106中的、光电转换元件部103的上部附近。通过聚光的激励光E2和进入指示剂层106内部的分析物2的相互作用，产生荧光F。产生的荧光F的一部分入射到光电转换元件部103，并在光电转换元件部103中产生与荧光信号、即分析物2的浓度成比例的电流或者电压等信号。而且，激励光E由于光电转换元件部103上形成的滤光器(未图示)的作用，不入射到光电转换元件部103中。
在荧光传感器110中，激励光E被聚光到指示剂层106的光电转换元件部103的上部附近，因此，聚光处的指示剂的劣化速度快，恐怕会缩短整个传感器的寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种寿命长的荧光传感器。
实施方式的荧光传感器具备：主基板，其形成了将荧光转换为电信号的光电转换元件；发光元件基板，其在第一主面上形成了产生激励光的发光元件；光量均匀化部，其对从所述发光元件基板的第二主面放射的所述激励光的光量分布进行均匀化；以及指示剂，其接受由所述光量均匀化部均匀化的所述激励光，并产生与分析物量相应的光量的所述荧光。
附图说明
图1是表示现有的荧光传感器的简要截面结构的说明图。
图2是用于说明现有的荧光传感器的简要结构的分解图。
图3是表示第一实施方式的荧光传感器的简要截面结构的示意图。
图4是用于说明第一实施方式的荧光传感器的简要结构的分解图。
图5A是用于说明第一实施方式的反射膜的说明图。
图5B是用于说明第一实施方式的反射膜的说明图。
图5C是用于说明第一实施方式的反射膜的说明图。
图5D是用于说明第一实施方式的反射膜的说明图。
图6是用于说明第一实施方式的荧光传感器中的激励光的光路的说明图。
图7是用于说明第一实施方式的反射膜所引起的光量分布变化的说明图。
图8是用于说明第一实施方式的变形例的荧光传感器中的激励光的光路的说明图。
图9是用于说明第二实施方式的遮光膜所引起的光量分布变化的说明图。
图10是表示第三实施方式的荧光传感器的简要截面结构的示意图。
图11是表示第四实施方式的荧光传感器的简要截面结构的示意图。
具体实施方式
<第一实施方式>
下面，使用附图对本发明的第一实施方式的荧光传感器10进行说明。如图3和图4所示，本实施方式的荧光传感器10具有：作为主基板的硅基板11；和从硅基板11侧依次层叠了氧化硅膜13、滤光器14、配设了反射膜20的发光元件基板(下面称为“LED基板”)15、透明树脂层16、指示剂层17、遮光层18的结构，其中反射膜20为使放射的激励光的光量分布均匀化的光量均匀化部。硅基板11上形成了作为光电转换元件的光电二极管元件(下面称为“PD元件”)12。在透射激励光E和荧光F的LED基板15的第一主面15A的大致中央部分，形成了产生激励光E的发光元件即发光二极管元件(下面称为“LED元件”)15C。而且，与PD元件12等连接的布线等没有图示。
如后所述，反射膜20是配设在LED基板15的第二主面15B的大致中央部分的、反射激励光E并透射荧光F的电介质多层膜。滤光器14遮断激励光E，并透射比其波长更长的荧光F。
此外，PD元件12、滤光器14、LED元件15C以及指示剂层17的各自的至少一部分形成在硅基板11上的同一区域内。而且，荧光传感器10中，优选PD元件12、滤光器14、LED元件15C以及指示剂层17的各自的中央部分形成在硅基板11上的同一区域内。
即，荧光传感器10中，通过使用对来自指示剂层17的荧光F进行透射的LED基板15，实现了和已说明的现有荧光传感器完全不同的结构。
硅基板11是在表面上制作了PD元件12的主基板。在基体表面上形成PD元件12作为光电转换元件的情况下，作为主基板，优选单晶硅基板，但是，根据PD元件12的制造方法，能够从玻璃基板等多种的材料中选择。
PD元件12是将荧光转换为电信号的光电转换元件，作为光电转换元件，能够从光电导体(Photo Conductor)或光电晶体管(PhotoTransistor，PT)等各种光电转换元件中选择。此外，光电二极管或光电晶体管可以实现最高灵敏度并且稳定性优异的荧光检测灵敏度，其结果是，可以实现检测灵敏度和检测精度优异的荧光传感器10，因此是特别优选的。
氧化硅膜13是第一保护膜，作为具有例如几十到几百nm厚度的第一保护膜，可以使用氮化硅膜、或者由氧化硅膜和氮化硅膜构成的复合层叠膜。
滤光器14中，例如在比375nm短的激励光E的波长下，其透射率是10-6以下，在460nm的荧光F的波长下，其透射率在10-1以上即10％以上，作为基于波长的透射率的比例，具有5位以上的透射率选择性。而且，滤光器14可以是与反射膜20同样的反射型滤光器，也可以是使用了硅膜或者碳化硅膜等的吸收型滤光器。
LED基板15是能够形成LED元件15C并透射荧光F的基板，例如是蓝宝石基板。即，对蓝宝石基板而言，荧光F的透射率高，并且，能够形成由氮化镓类化合物半导体构成的、发出紫外线的LED元件15C。
LED元件15C形成在LED基板15的第一主面15A的大致中央部分，激励光经过LED基板15的内部并从第二主面15B放射。这里，从第二主面15B放射的激励光E的光量具有在与LED元件15C对置的中央区域强而在周边区域弱的规定分布。
反射膜20是具有交替层叠了高折射率层和具有比高折射率层低的折射率的低折射率层这样的干涉效果的反射滤光器。而且，反射膜20例如形成在第二主面15B的整个面上之后，掩盖所期望的区域后通过蚀刻等除去不需要的区域，从而构图成所期望的形状。或者，也可以在形成所期望的图形后，配设在第二主面15B上。
如图5A～5D所示，反射膜20根据光量分布，可以由圆形图形20A(图5A)、椭圆形图形20B(图5B)、或者矩形图形20C(图5C)等的一个图形构成，也可以由多个图形20D(图5D)构成。
作为透明树脂层16的环氧树脂膜是第二保护膜。作为第二保护膜，可以使用例如硅酮树脂或者透明的非晶型氟树脂等。
指示剂层17，通过与进来的分析物2的相互作用及激励光，而产生与分析物2的浓度相应的光量的荧光。指示剂层17的层厚被设定为10μm～500μm，更优选被设定为40μm～200μm左右。指示剂层17由基体材料构成，该基体材料包含产生与分析物2的量即试样中的分析物浓度相应的强度的荧光的荧光色素。而且，指示剂层17的基体材料优选具有可以良好地透射来自LED元件15C的激励光和来自荧光色素的荧光的透明性。这里，荧光色素也可以是试样中存在的分析物2本身。而且，指示剂也可以不是层状或膜状，而是凝胶状或液状。
荧光色素可以根据分析物2的种类来选择，只要是按照分析物2的量而产生的荧光光量可逆地变化的荧光色素即可。例如，在测定生物体内的氢离子浓度或二氧化碳的情况下可以使用羟基芘三磺酸衍生物，在测定糖类的情况下可以使用具有荧光残基(日本語：蛍光残基)的苯基硼酸衍生物，在测定钾离子的情况下可以使用具有荧光残基的冠醚衍生物等。
此外，在测定葡萄糖之类的糖类的情况下，作为荧光色素，可以使用钌有机络合物、荧光苯基硼酸衍生物、或与蛋白结合的荧光素(fluorescein)等与葡萄糖可逆结合的物质。作为钌有机络合物，可以使用钌与2，2′-二吡啶、1，10-菲咯啉、4，7-联苯-1，10-菲咯啉、4，7-二甲基1，10-菲咯啉、4，7-二磺酸化联苯-1，10-菲咯啉、2，2′-铋-2-二氢噻唑(日本語：2，2′-ビ-2-チアゾリン)、2，2′-双噻唑(日本語：2，2′-ビチアゾ一ル)、5-溴-1，10-菲咯啉、5-氯-1，10-菲咯啉等的络合物等。并且，可以取代钌有机络合物的钌而使用锇、铱、铑、铼和铬等的有机络合物。而且，作为荧光苯基硼酸衍生物，尤其是包含两个苯基硼酸和作为荧光残基的蒽的化合物，其检测灵敏度高。
如以上所说明的，本发明的荧光传感器10通过荧光色素的选择，对应于氧传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、免疫传感器或者微生物传感器等多种用途。
指示剂层17中，例如，以易含水的水凝胶为基体材料，并使水凝胶内包含或结合着上述荧光色素。作为水凝胶的成分，可以使用将甲基纤维素或者葡聚糖等多糖类、(甲基)丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺或羟基丙烯酸羟乙酯等单体聚合而制作的丙烯酸类水凝胶、或者由聚乙二醇和二异氰酸酯制作的氨基甲酸乙酯类水凝胶等。
此外，最上层的遮光层18是在指示剂层17的上部表面侧形成的、厚度几十μm以下的层。遮光层18在防止激励光和荧光泄露到荧光传感器10的外部的同时，防止外部光进入荧光传感器10的内部。
这里，为了遮断外部光，遮光层18最好不仅覆盖指示剂层17，而且覆盖整个荧光传感器10。遮光层18使用不会妨碍分析物2通过其内部而到达指示剂层17的材料来构成。在使用荧光传感器10分析水溶液中的分析物的情况下，作为遮光层18的材料，优选是例如微多孔质的金属或陶瓷、或者在用于指示剂层17的水凝胶中混合了炭黑或碳纳米管等不使光通过的微粒的复合材料。另外，遮光层18也可以是具有大量贯穿孔的硅基板等。
另外，LED基板15、透明树脂层16和指示剂层17也可以被收容在框架状(日本語：額縁状)的传感器框内部。通过用硅等遮光性材料构成传感器框，可以防止外部光的进入，并且可以实现整个传感器的机械强度的提高。
具有上述结构的荧光传感器10中，来自LED元件15C的激励光E被照射到指示剂层17中的荧光色素上。荧光色素产生的荧光F经过LED基板15和滤光器14而到达PD元件12，并被转换为电信号。
此外，如图6所示，荧光传感器10中，LED基板15的第二主面15B中光量大的中央区域的激励光E3被反射膜20反射，没有直接入射到指示剂层17。被反射膜20反射的激励光E3由LED基板15内表面和周围的部件的表面等进一步反射，至少一部分入射到指示剂层17中。
另外，指示剂层17产生的荧光F透射反射膜20和LED基板15而入射到PD元件12中。即，由于荧光F3透射反射膜20而入射到PD元件12，因此，反射膜20不会成为荧光检测的妨碍因素。因此，荧光传感器10即使在荧光F的经过路径中具有反射膜20也不会降低灵敏度。
如以上所说明的，反射膜20是对从第二主面15B放射的激励光E的光量分布进行均匀化的光量均匀化部。这里，图7是用于说明从第二主面15B放射的激励光E的光量分布的图，其横轴中央是第二主面15B的中央。如图7所示，与(A)没有反射膜的情况相比较，(B)具有反射膜的情况下，中央区域的光量减少，但周边区域的光量由于被反射膜20反射的光的一部分出射而增加。即，反射膜20是使激励光的光量分布平均化的激励光扩散部。
荧光传感器10没有在指示剂层17的中央区域集中照射强的激励光，因此，指示剂的劣化进行速度慢。因此，荧光传感器在较长期间内不易发生检测灵敏度下降等问题，因此寿命长。
另外，荧光传感器10的反射膜20是不仅减少光量大的区域的激励光E、还增加光量弱的区域的激励光E的激励光扩散部，因此，激励光的利用效率高。因此，可以抑制LED元件15C中流过的电流，因而LED元件15C的发热少，荧光传感器10的特性稳定。
<第一实施方式的变形例>
即使是作为具有反射功能的光量均匀化部、代替荧光传感器10的反射膜20而具有同时反射激励光和荧光的铝等金属膜等的荧光传感器，也可以得到寿命的改善效果。金属膜等与多层干涉膜相比，形成容易且廉价。
另外，也可以使用具有衍射功能、散射功能或者折射功能的光量均匀化部。
具有衍射功能的光量均匀化部具有衍射光栅结构，通过衍射现象使入射的光扩散。对衍射光栅的图形的布局而言，只要可以引起光的衍射，可以是任意图形，例如，并排地配置平行线，或者在同心圆上配置圆图形。
衍射光栅例如可以通过在玻璃板等上形成大量的槽或者折射率不同的图形的平行线或者同心圆线来构成。图形的间距通过与指示剂层17的距离、以及使用几次衍射光等条件来设定，优选是0.1μm到50μm的范围，更优选0.5μm到10μm的范围。
衍射光栅接受从LED元件15C输出的激励光E时，通过衍射将激励光E分散为0次、1次、2次、更高次的衍射光。越是高次的衍射光，与进入衍射光栅前相比，越大地改变并扩展角度。由于光扩展，进入后的激励光的光量分布与进入衍射光栅前相比变得均匀。而且，为了遮断0次衍射光而配设和反射膜20同样的反射膜等。
接着，具有通过散射现象而将入射的光扩散的散射功能的光量均匀化部，是例如包含直径1nm到10μm左右的粒子的树脂层。粒子可以不透明，并且若具有与树脂不同的折射率，也可以透明。
作为散射效果，只要是散射光，可以利用瑞利(Rayleigh)散射、米氏散射等任意现象。
接着，具有通过折射现象而将入射的光扩散的折射功能的光量均匀化部，例如具有凹透镜、菲涅耳透镜、微凹透镜阵列、或者棱镜阵列等。上述结构通过用湿式蚀刻等在氧化膜等透明膜上构图、或将透明树脂加工成所期望的形状、或者加工第二主面15B来形成。
例如，图8所示的变形例的荧光传感器10A中，LED基板15的第二主面15B上形成了凹部。通过在该凹部中埋入与LED基板15折射率不同的透明树脂层16，来形成具有凹透镜功能的激励光扩散部21。激励光扩散部21是透明树脂层16的一部分，也是通过第二主面15B的加工而形成的LED基板15的一部分。当然，也可以在LED基板15配设另外制作的凹透镜。
LED元件15C产生的激励光E4通过具有凹透镜功能的激励光扩散部21扩散到外周部侧。因此，中央区域的光量减少而周边区域的光量增加。
另外，例如，菲涅耳透镜通过折射将从LED元件15C输出的激励光扩散为更大角度。通过将菲涅耳透镜设计为越是光量多的中央区域折射角越大，可以使进入指示剂层17的激励光的光量分布更均匀。
另外，微透镜阵列接受激励光时，各个透镜扩散激励光。折射的程度依赖于透镜的焦距，可以单独设定各个透镜的焦距，因此，通过扩大配设在光量多的中央区域的透镜的折射角，可以使进入指示剂层17的激励光的光量分布更均匀。
另外，棱镜阵列接受激励光时，各个棱镜使激励光向任意方向扩散。通过使光量多的中央区域的光以大的角度折射等，可以使进入指示剂层17的激励光的光量分布更均匀。
上述将光量分布平均化的激励光扩散部，都可以在制作后配设在LED基板15的第二主面15B上，也可以通过加工第二主面15B而形成。
<第二实施方式>
接着，对第二实施方式的荧光传感器10B进行说明。荧光传感器10B与荧光传感器10类似，因此，对相同功能的构成要件标以相同的数字标记，并省略说明。荧光传感器10B的光量均匀化部，是在第二主面15B的至少与LED元件15C对置的区域所形成的、具有吸收激励光的功能的遮光膜22。遮光膜22是使光量分布的光量大的区域的光量衰减的激励光衰减部。
即，如图9所示，与“(A)没有遮光膜”的情况相比较，“(B)具有反射膜”的情况下，中央区域的光量减少，而周边区域的光量没有变化。遮光膜22可以仅配设在激励光的光量大、即激励光强的区域，或者也可以是越是激励光强的区域越表现出强效果的结构。例如，遮光膜22也可以改变厚度，使得中央部吸收最大，而周边部吸收小。另外，也可以如图5D所示的反射膜图形20D那样，由多个图形构成遮光膜22。
例如，遮光膜22可以使用激励光的透射率为10～90％左右的不透明树脂，或者也可以是不透明膜的点状图形或条状图形。
遮光膜22制作容易，可以通过使激励光的发光强度高的位置的激励光衰减，使指示剂层17受光的光量均匀化。因此，荧光传感器10B和荧光传感器10等一样，寿命长。
<第三实施方式>
接着，对第三实施方式的荧光传感器10C进行说明。荧光传感器10C与荧光传感器10类似，因此，对相同功能的构成要件标以相同的数字标记，并省略说明。
如图10所示，荧光传感器10C具有：具有凹部33的主基板25、配设了反射膜20的LED基板15、透明树脂层16C、指示剂层17C和遮光层18C。LED基板15、透明树脂层16C、指示剂层17C被配设在凹部33的内部，遮光层18C被配设为堵住凹部33的开口。
主基板25通过将具有未图示的各种布线层的布线基板30和中央具有贯穿孔的四棱柱形状的框状基板40接合而制作。因此，主基板25中，第一主面32A具有凹部33，该凹部33具有和第一主面32A平行的底面32B。即，布线基板30的表面是凹部33的底面32B，框状基板40的贯穿孔的内壁是凹部33的内壁24。而且，荧光传感器10C中，框状基板40的外形形状和凹部33的内表面形状均为长方体，但是，也可以是四棱柱、多棱柱或者圆柱。
PD元件12C形成在框状基板40的贯穿孔的四个内壁、即主基板25的凹部33的四个内壁24上。而且，为了改善检测灵敏度，PD元件12C优选形成在包围指示剂层17C的四个内壁的全部上，但是，只要形成在至少一个内壁的至少一部分上就可以。
为了内壁24上形成PD元件12C，在使由硅等半导体构成的基板倾斜到5度～30度的状态下，从四个方向进行离子注入处理。例如，注入硼的情况下的条件是，加速电压：10～100keV，注入量：1×1012cm-2～5×1015cm-2左右。
为了覆盖四个内壁24上形成的PD元件12C而配设了滤光器14C。滤光器14C遮断激励光E，并透射比其波长更长的荧光F。
LED基板15使第二主面15B朝上地配设在凹部33的底面32B上。指示剂层17C在覆盖LED基板15的透明树脂层16C之上配设。
与第一实施方式的荧光传感器10同样，反射膜20是具有干涉效果的反射滤光器，并且是对从第二主面15B放射的激励光E的光量分布进行均匀化的光量均匀化部。当然，作为光量均匀化部，也可以使用已说明的各种激励光扩散部或者各种激励光衰减部。
接着，说明荧光传感器10C的动作。
从LED基板15的第二主面15B放射的激励光E通过反射膜20被平均化，并经由透明树脂层16C入射到指示剂层17C。指示剂层17C发出与分析物量相应的强度的荧光F。
指示剂层17C产生的荧光F经由滤光器14C入射到内壁24上形成的PD元件12C中。此外，从PD元件12C输出与荧光F的强度相应的信号。而且，激励光E被滤光器14C遮断而没有入射到PD元件12C。
如以上所说明的，荧光传感器10C中，主基板25具有凹部33，该凹部33具有和主面32A平行的底面32B，PD元件12C形成在凹部33的内壁24上，LED基板15和指示剂层17C被配设在凹部33的内部。尤其，荧光传感器10C中具有将由硅等半导体构成的布线基板30和形成了贯穿孔的框状基板40接合而成的主基板25。
荧光传感器10C具有和第一实施方式的荧光传感器10相同的效果，并且，通过围绕指示剂层17C的内壁24上形成的PD元件12C对荧光F进行检测，因此，检测灵敏度高。
而且，可以接合具有布线基板30的功能的LED基板15，以覆盖框状基板40的贯穿孔的下表面。另外，如后所述，贯穿孔的壁面也可以是锥形形状。
<第三实施方式的变形例>
接着，对本发明的第三实施方式的变形例的荧光传感器10D进行说明。荧光传感器10D与第三实施方式的荧光传感器10C类似，因此，对相同构成要件标以相同的数字标记，并省略说明。
如图11所示，荧光传感器10D中，与第三实施方式的布线基板30和框状基板40相当的主基板25D，由半导体基板例如硅基板一体制作。即，主基板25D的凹部33D是例如通过蚀刻法形成在硅基板的第一主面32C上的矩形的凹部。
作为蚀刻法，最好是使用四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液、氢氧化钾(KOH)水溶液等的湿式蚀刻，也可以使用反应离子蚀刻(RIE)、化学干式蚀刻(CDE)等干式蚀刻。
例如，主面的面取向为(100)面的硅基板的情况下，成为(111)面的蚀刻速度比(100)面慢的各向异性蚀刻。因此，凹部33D的内壁24D成为(111)面，与(100)面所成的角度θ1为54.74度。即，开口部及底面32D为矩形的凹部33D的四个内壁24D为锥形形状。
PD元件12D形成在凹部33D的内壁24D上。PD元件12D形成在至少一个内壁的至少一部分上。内壁具有锥形的凹部33D与内壁24垂直的凹部33相比，不仅形成PD元件的面积大，且容易向内壁24D形成PD元件12D。PD元件12D形成后，配设滤光器14D以覆盖PD元件12D。
而且，根据荧光传感器的规格，也可以和荧光传感器10C一样，凹部的内壁24D垂直于主面。另外，凹部33D的底面32D上也可以形成PD元件并配设滤光器。
这里，荧光传感器10D中，LED基板15D从第二主面15B侧被研磨加工，例如被薄层化到厚度为10μm。因此，与配设了没有被薄层化的LED基板的情况相比较，相对于凹部33D的深度，指示剂层17D所占的厚度较厚，因此产生更多的荧光。因此，荧光传感器10D的敏感度高。另外，具有被薄层化的LED基板的荧光传感器，即使是深度较浅的凹部也可以得到充分的检测灵敏度。
LED基板15D的第二主面15B上设置和第一实施方式的荧光传感器10相同的作为光量均匀化部的反射膜20。当然，作为光量均匀化部，也可以使用已说明的各种激励光扩散部或各种激励光衰减部。
而且，图11中，也没有示出与LED基板15D的第一主面15A上形成的LED元件15C的电极15M连接的布线等。透明树脂层16D被配设到凹部33D以覆盖LED基板15D之后，将指示剂层17D配设到凹部33D内部。此后，配设遮光层18D以堵住凹部33D的开口。
荧光传感器10D中，在由半导体构成的主基板25D上具有凹部33D，该凹部33D具有与主面32C平行的底面32D，PD元件12D形成在凹部33D的内壁24D上，LED基板15D和指示剂层17D被配设在凹部33D的内部。尤其，荧光传感器10D中，凹部33D通过蚀刻形成在由硅构成的主基板25D上。
荧光传感器10D具有荧光传感器10C等所具有的效果，并且，容易制造，且适于小型化，并且灵敏度更高。
本发明并不限于上述的实施方式和变形例，在不改变本发明的主旨的范围内，可以进行各种变更、改变等。

Claims (20)

1.一种荧光传感器，其特征在于，具备：
主基板，形成有将荧光转换为电信号的光电转换元件；
发光元件基板，在第一主面上形成有产生激励光的发光元件；
光量均匀化部，对从所述发光元件基板的第二主面放射的所述激励光的光量分布进行均匀化；以及
指示剂，接受由所述光量均匀化部均匀化后的所述激励光，并产生与分析物量相应的光量的所述荧光。
2.如权利要求1所述的荧光传感器，其中，
在所述主基板上具有凹部，该凹部具有与主面平行的底面，所述光电转换元件形成在所述凹部的内壁上，所述发光元件基板和所述指示剂被配设在所述凹部的内部。
3.如权利要求1所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是对所述光量分布进行平均化的激励光扩散部。
4.如权利要求3所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部具有衍射功能、散射功能、折射功能或者反射功能。
5.如权利要求4所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部是在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成的反射膜。
6.如权利要求5所述的荧光传感器，其中，
所述反射膜是反射所述激励光并透射所述荧光的多层膜。
7.如权利要求1所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是对激励光的光量大的区域的光量进行衰减的激励光衰减部。
8.如权利要求7所述的荧光传感器，其中，
所述激励光衰减部是在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成的、具有吸收所述激励光的功能的遮光膜。
9.如权利要求2所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是对所述光量分布进行平均化的激励光扩散部。
10.如权利要求9所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部具有衍射功能、散射功能、折射功能或者反射功能。
11.如权利要求10所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部是在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成的反射膜。
12.如权利要求11所述的荧光传感器，其中，
所述反射膜是反射所述激励光并透射所述荧光的多层膜。
13.如权利要求2所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是对激励光的光量大的区域的光量进行衰减的激励光衰减部。
14.如权利要求13所述的荧光传感器，其中，
所述激励光衰减部是在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成的、具有吸收所述激励光的功能的遮光膜。
15.如权利要求1所述的荧光传感器，其中，
所述主基板具有贯穿孔，所述光电转换元件形成于所述贯穿孔的内壁，所述指示剂被配设在所述贯穿孔的内部。
16.如权利要求15所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是对所述光量分布进行平均化的激励光扩散部。
17.如权利要求16所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部具有衍射功能、散射功能、折射功能或者反射功能。
18.如权利要求17所述的荧光传感器，其中，
所述激励光扩散部是在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成的反射膜。
19.如权利要求18所述的荧光传感器，其中，
所述反射膜是反射所述激励光并透射所述荧光的多层膜。
20.如权利要求15所述的荧光传感器，其中，
所述光量均匀化部是遮光膜，该遮光膜对激励光的光量大的区域的光量进行衰减，在所述第二主面的至少与所述发光元件对置的区域上形成，并具有吸收所述激励光的功能。
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