JP2600069B2 - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/082—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with FET's
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- C09K9/00—Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
- C09K9/02—Organic tenebrescent materials
-
- 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
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/761—Biomolecules or bio-macromolecules, e.g. proteins, chlorophyl, lipids or enzymes
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、好塩菌のバクテリオロドプシンを含む細胞
膜いわゆる紫膜を用いて、光信号を電気信号に変換する
光センサに関するものである。
膜いわゆる紫膜を用いて、光信号を電気信号に変換する
光センサに関するものである。
従来の技術 これまで、光センサとしては、光電管、光電子増倍管
のような光電子放出効果を利用したもの、CdSやPbSを変
換材料とした光導電セルのような光導電効果を利用した
もの、及びフォトダイオード、フォトトランジスタのよ
うな光起電力効果を利用したものが知られている。
のような光電子放出効果を利用したもの、CdSやPbSを変
換材料とした光導電セルのような光導電効果を利用した
もの、及びフォトダイオード、フォトトランジスタのよ
うな光起電力効果を利用したものが知られている。
これらの光センサは、微弱な光を検知することがで
き、また高速で変化する光信号を電気信号に変換しうる
という長所を有しているが、通常その光検知感度の波長
依存性が人間の視感度の波長依存性と異なるため、フィ
ルターなどと併用して視感度と同じような波長特性に調
整することが必要になる。
き、また高速で変化する光信号を電気信号に変換しうる
という長所を有しているが、通常その光検知感度の波長
依存性が人間の視感度の波長依存性と異なるため、フィ
ルターなどと併用して視感度と同じような波長特性に調
整することが必要になる。
一方、視物質の１種と考えられる好塩菌のバクテリオ
ロドプシンを含む細胞膜、いわゆる紫膜を用いて、光電
変換特性を調べる方法も提案されているが（「Biochem.
Biophys.Res.Commun.」、第85巻、第383〜390ページ、
「Biophys.J.」、第43巻、第47〜51ページ）、この場合
は、電気信号の検出、増幅用としてエレクトロメータの
ような特別な計測器を組み合わせて用いることが必要で
あり、単独で光センサとして使用することはできなかっ
た。
ロドプシンを含む細胞膜、いわゆる紫膜を用いて、光電
変換特性を調べる方法も提案されているが（「Biochem.
Biophys.Res.Commun.」、第85巻、第383〜390ページ、
「Biophys.J.」、第43巻、第47〜51ページ）、この場合
は、電気信号の検出、増幅用としてエレクトロメータの
ような特別な計測器を組み合わせて用いることが必要で
あり、単独で光センサとして使用することはできなかっ
た。
発明が解決しようとする課題 本発明は、人間の視感度と同様の波長特性を有し、エ
レクトロメータ、pHメータのような特別の計測器を必要
としないで、単独で使用しうる光センサを提供すること
を目的としてなされたものである。
レクトロメータ、pHメータのような特別の計測器を必要
としないで、単独で使用しうる光センサを提供すること
を目的としてなされたものである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、光センサについて種々研究を重ねた結
果、バクテリオロドプシンを含む細胞膜を感光部に用
い、電界効果型トランジスタを検出、増幅部に用い、か
つ感光部へ断続光を照射することにより、人間の視感度
と同様の波長特性を有し、他に特別の計測器を必要とせ
ずに単独で使用できる光センサが得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
果、バクテリオロドプシンを含む細胞膜を感光部に用
い、電界効果型トランジスタを検出、増幅部に用い、か
つ感光部へ断続光を照射することにより、人間の視感度
と同様の波長特性を有し、他に特別の計測器を必要とせ
ずに単独で使用できる光センサが得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
構成 本発明の構成を添付図面に従って説明すると、第１図
は、本発明の主要部の回路図であってガラス基板１上に
真空蒸着された透明電極２上に好塩菌より単離されたバ
クテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の薄膜３が電
着されており、さらにその上に第２の電極４が真空蒸着
され感光部を形成する。電界効果型トランジスタ（FE
T）５のソース６、ゲート７はそれぞれ感光部の透明電
極２及び第２の電極４に導電回路11を介して接続され、
ドレイン８は直流電源９、抵抗10を介しソース６と導電
回路11で接続され感光部で生じた光起電力の検出、増幅
部を形成する。感光部の断続光照射に伴うドレイン電流
IDの変化は抵抗10の両端電圧の変化として記録器12に記
録される。
は、本発明の主要部の回路図であってガラス基板１上に
真空蒸着された透明電極２上に好塩菌より単離されたバ
クテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の薄膜３が電
着されており、さらにその上に第２の電極４が真空蒸着
され感光部を形成する。電界効果型トランジスタ（FE
T）５のソース６、ゲート７はそれぞれ感光部の透明電
極２及び第２の電極４に導電回路11を介して接続され、
ドレイン８は直流電源９、抵抗10を介しソース６と導電
回路11で接続され感光部で生じた光起電力の検出、増幅
部を形成する。感光部の断続光照射に伴うドレイン電流
IDの変化は抵抗10の両端電圧の変化として記録器12に記
録される。
本発明で用いるバクテリオロドプシンを含む細胞膜
は、公知方法（例えば「Preparative Biochem.」、第５
巻、第161〜178ページ）に従って得ることができる。
は、公知方法（例えば「Preparative Biochem.」、第５
巻、第161〜178ページ）に従って得ることができる。
また、ガラス基板上に透明電極及びバクテリオロドプ
シンを含む細胞膜を電着するには、タンパク質薄膜製造
装置（例えば特公平２−43836号公報参照）を用い、公
知方法（例えば「Biophys.J.」、第43巻、第47〜51ペー
ジ）に準拠して行うことができる。
シンを含む細胞膜を電着するには、タンパク質薄膜製造
装置（例えば特公平２−43836号公報参照）を用い、公
知方法（例えば「Biophys.J.」、第43巻、第47〜51ペー
ジ）に準拠して行うことができる。
発明の効果 本発明は、前記の構成を有し、感光部に視物質を用い
たことにより人間の視感度と同様な波長特性をもち、ま
た検出、増幅部に電界効果型トランジスタを用いたこと
により、簡単に光信号を電気信号に変換することを可能
にしたものであって、特別の測定器の併用なしに使用し
うる光センサである。
たことにより人間の視感度と同様な波長特性をもち、ま
た検出、増幅部に電界効果型トランジスタを用いたこと
により、簡単に光信号を電気信号に変換することを可能
にしたものであって、特別の測定器の併用なしに使用し
うる光センサである。
実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 第１図において、ガラス基板１上の透明電極２として
In2O3蒸着薄膜を用い、この上にバクテリオロドプシン
を含む細胞膜２を形成させ、さらに第二の電極４として
Auをスパッタリングにより付着させた。
In2O3蒸着薄膜を用い、この上にバクテリオロドプシン
を含む細胞膜２を形成させ、さらに第二の電極４として
Auをスパッタリングにより付着させた。
また、検出、増幅部の電界効果型トランジスタ（FE
T）としてはMOS型の3SK20Hを使用した。
T）としてはMOS型の3SK20Hを使用した。
第２図は第１図において直流電源９として6.75ボルト
の乾電池を用い、光源としては750Wのプロジェクター13
よりの光をフィルター14として用いた赤外線カットフィ
ルターを通した可視光を使用しシャッター15にて断続的
に感光部を照射した時、記録器12に記録されたドレイン
電流IDの変化の様子を示したもので、可視光の照射に伴
い、感光部を構成するバクテリオロドプシンにより誘起
された電位変化がゲート７とソース６との間の電位変化
として検出、増幅部に伝えられ、さらに検出、増幅部で
ドレイン電流IDの変化として現われ、その結果が記録器
12に記録されるという本発明の光センサデバイスとして
の有効性を示している。
の乾電池を用い、光源としては750Wのプロジェクター13
よりの光をフィルター14として用いた赤外線カットフィ
ルターを通した可視光を使用しシャッター15にて断続的
に感光部を照射した時、記録器12に記録されたドレイン
電流IDの変化の様子を示したもので、可視光の照射に伴
い、感光部を構成するバクテリオロドプシンにより誘起
された電位変化がゲート７とソース６との間の電位変化
として検出、増幅部に伝えられ、さらに検出、増幅部で
ドレイン電流IDの変化として現われ、その結果が記録器
12に記録されるという本発明の光センサデバイスとして
の有効性を示している。
第３図は、本発明の光センサの感度の波長依存性を示
すもので、人間の視感度と同様に550nm付近にピークを
もち400nm〜700nmの光に対し感度をもつ光センサが本発
明により得られたことが分かる。
すもので、人間の視感度と同様に550nm付近にピークを
もち400nm〜700nmの光に対し感度をもつ光センサが本発
明により得られたことが分かる。
第４図は本発明の光センサの光強度に対する応答を示
すものであり、光強度に応じた電気信号が取り出せるこ
とが認められる。
すものであり、光強度に応じた電気信号が取り出せるこ
とが認められる。
上記実施例においては、第１図における透明電極２と
してIn2O3蒸着薄膜を用いたが、SnO2蒸着薄膜Au蒸着膜
などが有効に用いられる。また第２の電極４としては上
記実施例におけるAuの他、Al、In、Snなどが真空蒸着等
の方法で付着されうる。また、電界効果型トランジスタ
としては上記実施例においては3SK20Hを用いた場合を示
したが、他のMOS型のものが有効に使用されうる。
してIn2O3蒸着薄膜を用いたが、SnO2蒸着薄膜Au蒸着膜
などが有効に用いられる。また第２の電極４としては上
記実施例におけるAuの他、Al、In、Snなどが真空蒸着等
の方法で付着されうる。また、電界効果型トランジスタ
としては上記実施例においては3SK20Hを用いた場合を示
したが、他のMOS型のものが有効に使用されうる。
さらにゲート上に直接感光部を構成することにより光
センサの集積化を行いうる。
センサの集積化を行いうる。
本発明の光センサは可視光の検出器としての応用の
他、光を用いる情報入力装置としての応用が可能であ
る。
他、光を用いる情報入力装置としての応用が可能であ
る。
第１図は、本発明の要部を示す回路図 第２図は、実施例における光センサの出力記録を示すグ
ラフ 第３図は、実施例における感度の波長依存性を示すグラ
フ 第４図は、実施例における光強度に対する出力依存性を
示すグラフである。 図中符号は以下の意味をもつ １……ガラス基板 ２……透明電極 ３……バクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の薄
膜 ４……第２の電極 ５……電界効果型トランジスタ ６……ソース ７……ゲート ８……ドレイン ９……直流電源 10……抵抗 11……導電回路 12……記録器 13……光源 14……フィルター 15……シャッター
ラフ 第３図は、実施例における感度の波長依存性を示すグラ
フ 第４図は、実施例における光強度に対する出力依存性を
示すグラフである。 図中符号は以下の意味をもつ １……ガラス基板 ２……透明電極 ３……バクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の薄
膜 ４……第２の電極 ５……電界効果型トランジスタ ６……ソース ７……ゲート ８……ドレイン ９……直流電源 10……抵抗 11……導電回路 12……記録器 13……光源 14……フィルター 15……シャッター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 圭四郎 茨城県新治郡桜村吾妻３丁目941 (56)参考文献 特開 昭58−214821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−197849（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】（Ａ）バクテリオロドプシンを含む細胞膜
よりなる薄膜の一方の面に透明電極を、他方の面に第二
の電極をそれぞれ配設した感光部、（Ｂ）導線回路を介
して前記透明電極に接続されたソース、導電回路を介し
て前記第二の電極に接続されたゲート及び導電回路を介
して直流電源、抵抗及び前記ソースと直列に接続された
ドレインをもつ電界効果型トランジスタから成る検出、
増幅部、（Ｃ）前記抵抗の両端電圧の変化を記録するた
めの記録部及び（Ｄ）光源から感光部へ照射される連続
光を断続光に変換するシャッターを含む機構を備えたこ
とを特徴とする光センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203868A JP2600069B2 (ja) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | 光センサ |
| US07/177,897 US4804834A (en) | 1985-09-14 | 1988-03-31 | Photosensor having photosensitive part formed of purple membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203868A JP2600069B2 (ja) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | 光センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263823A JPS6263823A (ja) | 1987-03-20 |
| JP2600069B2 true JP2600069B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16481034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60203868A Expired - Lifetime JP2600069B2 (ja) | 1985-09-14 | 1985-09-14 | 光センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4804834A (ja) |
| JP (1) | JP2600069B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0612813B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1994-02-16 | 松下電器産業株式会社 | 視覚センサ− |
| JPH01110224A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 光電変換素子 |
| JPH0383999A (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Hitachi Ltd | 蛋白質配向膜の作成方法、該蛋白質配向膜からなる人工的構造体及びその用途 |
| US5107104A (en) * | 1989-10-18 | 1992-04-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photoelectric transducer having photosensitive chromoprotein film, i.e. bacteriorhodopsin |
| JP2725089B2 (ja) * | 1991-04-11 | 1998-03-09 | 富士写真フイルム株式会社 | 光電変換素子による像情報検出方法 |
| DE4224602C1 (de) * | 1992-07-23 | 1993-12-23 | Inst Bioprozess Analysenmesst | Anordnung für bioelektrische Anwendungen |
| DE4224603C2 (de) * | 1992-07-23 | 1995-03-30 | Inst Bioprozess Analysenmesst | Bioelektrische Anordnung |
| EP0654836A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-24 | INSTITUT FÜR BIOPROZESS- UND ANALYSENMESSTECHNIK e.V. | Bioelektrische Anordnung |
| US5438192A (en) * | 1993-12-09 | 1995-08-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photodynamic protein-based photodetector and photodetector system for image detection and processing |
| US6140012A (en) * | 1998-05-11 | 2000-10-31 | Bend Research, Inc. | Bacteriorhodopsin preparations having increased information storage times |
| HU225834B1 (hu) | 2000-07-07 | 2007-10-29 | Mta Szegedi Biolog Koezpont Bi | Fénnyel vezérelhetõ, réteges geometriában elrendezett integrált optikai kapcsoló, különösen integrált optikai logikai elem |
| US6788071B2 (en) * | 2001-07-24 | 2004-09-07 | Auburn University | Method and apparatus for generating a voltage across a membrane |
| US20050109622A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Peter Peumans | Method for controlling electrodeposition of an entity and devices incorporating the immobilized entity |
| US7807042B2 (en) | 2005-01-27 | 2010-10-05 | Auburn University | System for and method of patch clamp analysis |
| US20080193802A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-08-14 | Mobilab Technologies Inc. | Protein-coupled bioelectric solar cell |
| US7573024B2 (en) * | 2006-12-12 | 2009-08-11 | The University Of Western Ontario | Flexible bioelectronic photodetector and imaging arrays based on bacteriorhodopsin (BR) thin films |
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| KR101439407B1 (ko) * | 2013-05-20 | 2014-09-15 | 한국과학기술연구원 | 광수용체 단백질 기반 분광광도계, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 광 검출 방법 |
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-
1988
- 1988-03-31 US US07/177,897 patent/US4804834A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4804834A (en) | 1989-02-14 |
| JPS6263823A (ja) | 1987-03-20 |
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