JP3909419B2

JP3909419B2 - フォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置

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Publication number: JP3909419B2
Application number: JP2003571504A
Authority: JP
Inventors: クワン，ホ，タイク; パーク，ジャエ，シック
Original assignee: セルテックコー．，エルティーディー
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: US20050153294A1; WO2003072825A1; US7371564B2; JP2005519263A

Description

本発明は、遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置に関し、特に、種々のたんぱく質物質及びＤＮＡ、ＲＮＡなどの種々の遺伝物質が、フォトダイオードに付着され、光がそのフォトダイオードに入射されることによって生成される電流量に基づいて、そのたんぱく質物質と遺伝物質が自動に分析されるようにするフォトダイオードを用いた自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機に関する。ここで、フォトダイオードは、入射される光量によって異なる電流量を生成する特性がある。

近来、文明の発達に伴って各種の疾病が現れ、我々はこれらの疾病に悩まされている現状にある。各種の疾病を迅速に検出し分析するために、遺伝物質または疾病を誘発するウイルスを検出し分析するのが極めて有効である。なお、各種の疾病を迅速で高精度に分析し治療するためには、遺伝物質またはその疾病を誘発するウイルスを高精度に検出し分析するさらなる装置の開発が要求される。

かかる従来の遺伝物質分析機は、遺伝物質をガラススライド上にインプラント(implant)するのを提案しており、レーザー蛍光スキャナーを使って全体蛍光(resultant fluorescence)から遺伝子表現を分析して疾病状態を分析する。しかしながら、従来の遺伝子物質分析機は、その構造と作動方法が複雑である、という問題点があった。

したがって、本発明は、上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであり、フォトダイオードを用いた各種遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置を提供することにその目的がある。ここで、ＤＮＡのような遺伝物質とたんぱく質物質は、シリコン基板の形態に形成されたフォトダイオードの上部面に付着され、このフォトダイオードに光が入射されると、遺伝物質とたんぱく質物質を通過してそのフォトダイオードに照射される光量によってフォトダイオードで生成される電流量を分析することによって、遺伝物質とたんぱく質を自動で分析することができる。

上記の目的を達成すべく、本発明の一実施形態に従うフォトダイオードを用いた各種遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置は、システム全体の動作を制御し、遺伝物質及びたんぱく質物質の状態を分析するために特性検出器から出力される電圧レベルを分析するコンピュータと、該コンピュータに連結されたアドレスデコーダと、該アドレスデコーダに連結され、外部入射光によって電流を生成する複数のフォトダイオードと、出力電流を増幅するために前記複数のフォトダイオードとそれぞれ連結される複数の増幅器と、該複数の増幅器とそれぞれ連結され、出力電流を電圧に変換する複数の電圧出力回路と、該複数の電圧出力回路に共通して連結され、前記コンピュータの制御に応じて、複数の出力電圧のうちいずれか一つを選択する出力選択器と、該出力選択器と連結されて、この出力選択器からの出力電圧のレベルを測定し、該測定された電圧レベルを前記コンピュータに印加する特性検出器と、を含むことを特徴とする。

好ましくは、前記遺伝物質及びたんぱく質物質は、前記各フォトダイオードの所定の部位に付着され、前記装置は、この遺伝物質及びたんぱく質物質を通過させて前記フォトダイオードに外部光を出力する発光素子をさらに含む。

また、前記アドレスデコーダは、ローアドレスデコーダとカラムアドレスデコーダを含み、前記フォトダイオードは、所定の領域に配列されて、前記ローアドレスデコーダ及び前記カラムアドレスデコーダに共通して連結され、また、本発明の装置は、前記所定領域に隣接して設置されて、前記フォトダイオードに同時に外部光を出力する発光素子をさらに含むことを特徴とする。

また、前記それぞれのフォトダイオードは、シリコン基板と、該シリコン基板上に成長して所定の成長層を形成するｎ型シリコン層と、拡散過程を通じて、前記ｎ型シリコン層の一部に形成されるｐ＋領域と、該ｐ＋領域から所定の距離ほど離れた前記ｎ型シリコン層の他の部位に形成されたｎ＋領域と、前記ｎ型シリコン層、前記ｐ＋領域及び前記ｎ＋領域上に形成される第１酸化シリコン膜と、該第１酸化シリコン膜を貫通して形成された１対の穴と、これらの穴に、前記ｐ＋領域と前記ｎ＋領域が連結されるように形成された１対の電極と、これらの電極と前記第１酸化シリコン膜上に形成された第２酸化シリコン膜と、該第２酸化シリコン膜上に形成されたバリア膜と、該バリア膜上に形成された第３酸化シリコン膜と、該第１ないし第３酸化シリコン膜及び前記バリア膜が蝕刻されて、前記第１酸化シリコン膜において前記ｐ＋領域と前記ｎ＋領域との間に所定の深さに形成された埋没領域と、該第１酸化シリコン膜に形成された埋没領域の底部に形成された窒化シリコン膜と、を含むことを特徴とする。

また、前記それぞれの増幅器は、そのベース端子がローアドレスデコーダに連結され、そのコレクター端子が前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子に連結される第２スイッチングトランジスタと、そのベース端子及びコレクター端子が前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子及び前記第２スイッチングトランジスタのコレクター端子に共通して連結される第４電流増幅トランジスタと、そのベース端子が前記第４電流増幅トランジスタのベース端子及びコレクター端子、前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子、及び前記第２スイッチングトランジスタのコレクター端子に共通して連結される第５電流増幅トランジスタと、を含む。ここで、前記増幅器のそれぞれの電流増幅因子は、前記第４及び第５電流増幅トランジスタの増幅度の比率に基づいて決定され、前記第１ないし第３電流増幅トランジスタ及び第４及び第５電流増幅トランジスタによって増幅されたそれぞれの出力電流は、所定の負荷を通じて電圧に変換されて前記出力選択器に印加される。

また、前記遺伝物質及びたんぱく質物質は、前記それぞれのフォトダイオードに形成された前記埋没領域の底部の窒化シリコン膜の上に位置し、本発明に従うフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置は、光が前記遺伝物質とたんぱく質物質を通過し、前記フォトダイオードに伝達されるように、前記遺伝物質とたんぱく質物質上に設置されて外部光を出力する発光素子をさらに含むことを特徴とする。

本発明に従うフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置は、前記カラムアドレスデコーダと前記フォトダイオードとの間に連結されるとともに、ベース端子が前記カラムアドレスデコーダに連結され、それぞれのコレクター端子が前記フォトダイオードに連結される複数の第１スイッチングトランジスタと、前記複数のフォトダイオードのそれぞれと連結される複数の電流制限抵抗器とを含むフォトダイオードインターフェースをさらに含む。こごて、前記それぞれの増幅器は、前記電流制限抵抗器を介して前記フォトダイオードに連結される。

本発明に従うフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置は、前記増幅器の電流増幅因子を改善するために、前記フォトダイオードと前記増幅器との間にそれぞれ連結され、前記フォトダイオードから出力される出力電流をあらかじめ増幅する複数の前置増幅器をさらに含む。ここで、それぞれの前置増幅器が、そのコレクター端子が前記電流制限抵抗器のうち、該当する一つの電流制限抵抗器を介して前記フォトダイオードの該当する一つのフォトダイオードに連結される第１電流増幅トランジスタと、そのベース端子が前記第１電流増幅トランジスタのベース端子に連結され、そのコレクター端子が前記複数の増幅器のうち該当する一つの増幅器に連結される第２電流増幅トランジスタと、そのベース端子が前記第１電流増幅トランジスタのコレクター端子及び前記該当電流制限抵抗器を介して前記該当フォトダイオードに連結され、そのエミッター端子が前記第１及び第２電流増幅トランジスタのベース端子に共通して連結される第３電流増幅トランジスタと、を含む。

本発明の特徴において、フォトダイオードは、アドレスデコーダに連結された後にコンピュータに次々と連結される。アドレスデコーダは、ロー(row)アドレスデコーダ及びカラム(column)アドレスデコーダを含む。フォトダイオード、インターフェースの第１スイッチングトランジスタは、カラムアドレスデコーダの制御下で複数のフォトダイオードのうち該当する一つのフォトダイオードを選択するために、フォトダイオード及びカラムアドレスデコーダとの間にそれぞれ連結される。第１及び第３電流増幅トランジスタは、該当するフォトダイオードからの出力電流を一次的に増幅するために、フォトダイオードインターフェースを介して複数のフォトダイオードのうち対応する一つのフォトダイオードに連結される。第４及び第５電流増幅トランジスタは、ロー(row)アドレスデコーダに連結されて、対応するフォトダイオードからの出力電流を２次的に増幅する。電流制限抵抗器は、第１ないし第３電流増幅トランジスタと該当するフォトダイオードとの間に連結されて、該当するフォトダイオードとそれに隣接するフォトダイオード間の干渉(interference)を防止する。また、前記電流制限抵抗器は、該当するフォトダイオードを通じて突然に過電流が流れるのを防止するために、該当するフォトダイオードを通じて流れる電流量を制限する機能も担う。各種の疾病に対応する種々の遺伝物質及びたんぱく質物質は、フォトダイオードに付着される。光が遺伝物質とたんぱく質物質に入射される場合、この遺伝物質とたんぱく質物質の化学的構造によって光束(luminous fluxes)が多様に変わり、したがって、フォトダイオードは前記光束に対応する電流量を生成する。それぞれのフォトダイオードから出力される出力電流は、増幅器によって増幅され、電圧出力回路によって電圧に変換され、出力選択器によって選択された後に、特性検出器に印加される。続いて、特性検出器は、電圧出力回路から出力される出力電圧のレベルを測定し、その測定された電圧をコンピュータに印加する。最終的に、コンピュータは、特性検出器から出力された電圧レベルについて比較／分析動作を遂行し、その比較／分析動作の結果から疾病の状態を診断する。

本発明では、遺伝物質及びたんぱく質物質がフォトダイオードの埋没領域に位置し、ここに発光素子から光が照射され、該照射された光は、遺伝物質及びたんぱく質物質を通過してフォトダイオードのｎ型シリコン層に伝達され、このｎ型シリコン層に伝達された光量によってフォトダイオードから生成される電流量が変わる。つまり、フォトダイオードを通じて流れる電流量は、ｎ型シリコン層に伝達される光量によって変わるので、コンピュータは、フォトダイオードを通じて流れる電流量に対応する、特性検出器から出力された電圧レベルについて比較／分析動作を遂行し、その比較／分析結果に基づいて遺伝物質及びたんぱく質物質の状態を正確に分析し、これら物質の特性及び疾病の状態を診断することができる。

図１は、本発明に従う、フォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質の自動分析装置を示す構成図である。図２は、本発明に従う、自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機に使用されたフォトダイオードの断面図である。図３は、本発明に従う、自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機を詳細構成を示すブロック図である。図４は、本発明に従う、自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機のカラムアドレスデコーダに連結されたフォトダイオードインターフェースの回路図である。図５は、本発明に従う自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機のローアドレスデコーダに連結された電流増幅器の回路図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ詳細に説明する。

図示の如く、コンピュータ１０は、本発明に従う自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機に使用されたフォトダイオードの全体的な動作を制御する。アドレスデコーダ２０は、第１インターフェース１２を介してコンピュータ１０に連結される。該アドレスデコーダ２０は、ローアドレスデコーダ２２とカラムアドレスデコーダ２４とを含む。複数のフォトダイオード３０は、アドレスデコーダ２０に連結され、所定の領域(図示せず)に配列される。発光素子(Light Emitting Device)３２は、フォトダイオード領域に隣接して設置される。

ＤＮＡ、ＲＮＡなどの遺伝物質とたんぱく質物質は、それぞれのフォトダイオード３０に付着される。発光素子３２から出力された光が、フォトダイオード３０に付着された遺伝物質とたんぱく質物質に入射される場合に、遺伝物質及びたんぱく質物質を通過してフォトダイオードに印加される光束は、遺伝物質及びたんぱく質物質の化学的構造によって変わり、フォトダイオード３０は、その変化する光束に対応する電流量を生成する。増幅器４０は、それぞれのフォトダイオード３０に連結され、複数のフォトダイオード３０うち該当する一つのフォトダイオードから生成されて印加された電流を増幅する。電圧出力回路５０は、増幅器４０に連結され、該増幅器４０から出力された電流を所定の電圧に変換して最終電圧(resulting voltage)を出力選択器６２に印加する。増幅器４０と電圧出力回路５０は、それぞれのフォトダイオード３０と連結され、出力選択器６２は、それぞれの電圧出力回路５０に共通して連結される。出力選択器６２は、コンピュータ１０の制御下で、電圧出力回路５０のうちいずれか一つを選択し、該選択された電圧出力回路５０から出力される出力電圧を特性検出器６４に出力する。該特性検出器６４は、出力選択器６２によって選択された電圧出力回路５０から出力された出力電圧のレベルを測定し、その測定された電圧レベルを第２インターフェース１４を介してコンピュータ１０に印加する。コンピュータ１０は、特性検出器６４から印加された電圧レベルについて比較／分析動作を遂行し、その結果を基づいて、出力選択器６２で選択された、電圧出力回路５０に連結されたフォトダイオードに付着された遺伝物質及びたんぱく質物質の特性を分析する。

それぞれのフォトダイオード３０は、シリコン基板７２及び成長層またはシリコン基板７２に形成されたｎ型シリコン層７４を含む。ｎ型シリコン層７４には、拡散過程によりその一部にｐ＋領域が形成され、ｐ＋領域から所定の距離ほど離れた他の部位にｎ＋領域が形成される。第１酸化シリコン膜７６は、ｎ型シリコン層７４、ｐ＋領域及びｎ＋領域上に形成される。第１酸化シリコン膜７６には、穴が開いており、それぞれの穴にはｐ＋領域とｎ＋領域が連結されるように電極８０が形成されている。第２酸化シリコン膜７８は、電極８０と第１酸化シリコン膜７６上に形成されている。第２酸化シリコン膜７８上には、バリア膜(barrier film)８２が形成されており、該バリア膜８２上には、第３酸化シリコン膜８３が形成されている。電極８０とバリア膜８２は、金属材質からなる。バリア膜８２は、第２酸化シリコン膜７８の所望する部分以外の部分を覆うことによって、発光素子３２から入射される光が、その所望する部分にのみ入射されるようにする。

続いて、第１ないし第３酸化シリコン膜７６，７８，８３及びバリア膜８２は、第１酸化シリコン膜７６においてｐ＋領域とｎ＋領域との間に所定の埋没領域(buried region)が形成されるような深さに蝕刻される。また、該第１酸化シリコン膜７６に形成された埋没領域の底部には窒化シリコン膜８４が形成され、該窒化シリコン膜８４上には、分析される遺伝物質及びたんぱく質物質７０が置かれる。窒化シリコン膜８４は、遺伝物質及びたんぱく質物質７０とフォトダイオードとの粘着力を増加させる作用をする。

上述した如く、遺伝物質及びたんぱく質物質７０は、フォトダイオード３０の埋没領域に位置し、発光素子３２から発される光は、該遺伝物質及びたんぱく質物質７０に投射される。さらに、このように遺伝物質及びたんぱく質物質７０に投射された光は、遺伝物質及びたんぱく質物質７０を通過してフォトダイオード３０のｎ型シリコン層７４に印加され、これにより、ｎ型シリコン層７４に電流が流れるようになる。ここで、ｎ型シリコン層７４を通じて流れる電流量は、ｎ型シリコン層７４に印加された光量に比例する。遺伝物質及びたんぱく質物質７０を通過してｎ型シリコン層７４に印加された光量は、その遺伝物質及びたんぱく質物質７０の化学的構造によって異なってくる。また、血液プラズマ(blood plasma)のように遺伝物質及びたんぱく質物質７０に反応する特定物質は、遺伝物質及びたんぱく質物質７０にインプラントされることができる。この場合、遺伝物質及びたんぱく質物質７０を通過してｎ型シリコン層７４に印加された光量は、遺伝物質及びたんぱく質物質７０に対する特定物質の反応によって変わり、この結果、特定物質が、遺伝物質及びたんぱく質物質７０に反応するか否かを把握することができる。要するに、ｎ型シリコン層７４を通して流れる電流量は、遺伝物質及びたんぱく質物質７０によって変わるので、遺伝物質及びたんぱく質物質７０の特徴と疾病状態は、ｎ型シリコン層７４を通して流れる電流量を測定することによって分析することができる。このときにフォトダイオード３０から生成された電流のレベルは低いために、増幅器４０はその電流を増幅する。増幅器４０から出力される電流は、電圧出力回路５０によって電圧に変換された後に、特性検出器６４に印加される。特性検出器６４は、電圧出力回路５０から出力された電圧のレベルを測定し、この測定された電圧レベルを第２インターフェース１４を通してコンピュータ１０に印加する。すると、コンピュータ１０は、特性検出器６４から印加された電圧レベルについて比較／分析動作を遂行し、この比較／分析結果から、遺伝物質及びたんぱく質物質７０の状態を分析し、遺伝物質及びたんぱく質物質７０の特性と疾病の状態を診断する。

フォトダイオードインターフェース３４は、カラムアドレスデコーダ２４とフォトダイオード３０(ＰＤ₁〜ＰＤ_N)との間に連結され、複数個の第１スイッチングトランジスタＱ₁〜Ｑ_N含む。ここで、それぞれの第１スイッチングトランジスタのベース端子は、カラムアドレスデコーダ２４に連結され、コレクターはフォトダイオード３０(ＰＤ₁〜ＰＤ_N)に連結される。また、フォトダイオードインターフェース３４は、フォトダイオード(ＰＤ₁〜ＰＤ_N)にそれぞれ連結される電流制限抵抗器Ｒ₁〜Ｒ_Nと、該電流制限抵抗器Ｒ₁〜Ｒ_Nに共通して連結される雑音除去用キャパシターＣ_aをさらに含む。したがって、増幅器４０は、電流制限抵抗器Ｒ₁〜Ｒ_Nを経てフォトダイオードＰＤ₁〜ＰＤ_Nに連結される。

前置増幅器４２は、フォトダイオードＰＤ₁〜ＰＤ_Nと増幅器４０との間に配置され、該当するフォトダイオードから生成される電流を前置増幅して増幅器に印加することによって、増幅器４０の電流増幅因子(factor)を改善する。また、前置増幅器４２は、第１電流増幅トランジスタＱ_p1、第２電流増幅トランジスタＱ_p2及び第１電流増幅トランジスタＱ_p3を含む。ここで、第１電流増幅トランジスタＱ_p1は、そのコレクター端子が電流制限抵抗器Ｒ₁〜Ｒ_Nのうち、該当する一つの抵抗器を介して該当するフォトダイオードに連結される。第２電流増幅トランジスタＱ_p2は、そのベース端子が第１電流増幅トランジスタＱ_p1のベース端子に連結され、そのコレクター端子が増幅器４０に連結される。第３電流増幅トランジスタＱ_p3は、そのベース端子が第１電流増幅トランジスタＱ_p1のコレクター端子及び該当する電流制限抵抗器を介して該当するフォトダイオードに連結され、そのエミッター端子は第１及び第２電流増幅トランジスタＱ_p1，Ｑ_p2のベース端子に共通して連結される。

増幅器４０は、前置増幅器４２と共に電流増幅回路を構成する。該増幅器４０は、そのベース端子がローアドレスデコーダ２２に連結され、そのコレクター端子が第２電流増幅トランジスタＱ_p2に連結される第２スイッチングトランジスタＱ_N1と、そのベース端子及びコレクター端子が第２電流増幅トランジスタＱ_p2のコレクター端子及び第２スイッチングトランジスタＱ_N1のコレクター端子に共通して連結される第４電流増幅トランジスタＱ_N2と、そのベース端子が第４電流増幅トランジスタＱ_N2のベース端子及びコレクター端子、第２電流増幅トランジスタＱ_p2のコレクター端子及び第２スイッチングトランジスタＱ_N1のコレクター端子に共通して連結される第５電流増幅トランジスタＱ_N3と、を含む。増幅器４０の電流増幅因子は、第４及び第５電流増幅トランジスタＱ_N2，Ｑ_N3の増幅度の比率に基づいて決定される。第１ないし第３電流増幅トランジスタＱ_p1〜Ｑ_p3及び第４及び第５電流増幅トランジスタＱ_N2，Ｑ_N3によって増幅された出力電流Ｉ_outは、負荷を通じて電圧に変換され、出力選択器に印加される。キャパシターＣ_bは、出力電圧から雑音を除去する機能を担う。

以上の詳細な説明では具体例について説明したが、本発明は、この具体例に限定されず、本発明の範囲を外れない限り種々の変形、追加及び省略が可能であることは言うまでもない。

本発明に従う、フォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置を示す構成図である。本発明に従う、自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機に使用されたフォトダイオードの断面図である。本発明に従う自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機の詳細構成を示す図である。本発明に従う自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機のカラムアドレスデコーダに連結されたフォトダイオードインターフェースの回路図である。本発明に従う自動遺伝物質／たんぱく質物質分析機のローアドレスデコーダに連結された電流増幅器の回路図である。

Claims

システム全体の動作を制御し、遺伝物質及びたんぱく質物質の状態を分析するために特性検出器から出力される電圧レベルを分析するコンピュータと、
該コンピュータに連結されたアドレスデコーダと、
該アドレスデコーダに連結され、外部入射光によって電流を生成する複数のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードと、
出力電流を増幅するために前記複数のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードとそれぞれ連結される複数の増幅器と、
該複数の増幅器とそれぞれ連結され、出力電流を電圧に変換する複数の電圧出力回路と、
該複数の電圧出力回路に共通して連結され、前記コンピュータの制御に応じて、複数の出力電圧のうちいずれか一つを選択する出力選択器と、
該出力選択器と連結されて、この出力選択器からの出力電圧のレベルを測定し、該測定された電圧レベルを前記コンピュータに印加する特性検出器と、を含むことを特徴とするｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記遺伝物質及びたんぱく質物質は、前記各ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードの所定の部位に付着され、この遺伝物質及びたんぱく質物質を通過して前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに外部光を出力する発光素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記アドレスデコーダは、ローアドレスデコーダとカラムアドレスデコーダを含み、
前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードは、所定の領域に配列されて、前記ローアドレスデコーダ及び前記カラムアドレスデコーダに共通して連結され、
前記所定領域に隣接して設置されて、前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに同時に外部光を出力する発光素子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記カラムアドレスデコーダと前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードとの間に連結されるとともに、ベース端子が前記カラムアドレスデコーダに連結され、それぞれのコレクター端子が前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに連結される複数の第１スイッチングトランジスタと、前記複数のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードのそれぞれに連結される複数の電流制限抵抗器とを含むフォトダイオードインターフェースをさらに含み、
前記それぞれの増幅器は、前記電流制限抵抗器を介して前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに連結されることを特徴とする請求項３に記載のフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記増幅器の電流増幅因子を改善するために、前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードと前記増幅器との間にそれぞれ連結され、前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードから出力される出力電流をあらかじめ増幅する複数の前置増幅器をさらに含むものの、
それぞれの前置増幅器は、
そのコレクター端子が前記電流制限抵抗器のうち、該当する一つの電流制限抵抗器を介して前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードの該当する一つのフォトダイオードに連結される第１電流増幅トランジスタと、
そのベース端子が前記第１電流増幅トランジスタのベース端子に連結され、そのコレクター端子が前記複数の増幅器のうち該当する一つの増幅器に連結される第２電流増幅トランジスタと、
そのベース端子が前記第１電流増幅トランジスタのコレクター端子及び前記該当電流制限抵抗器を介して前記該当ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに連結され、そのエミッター端子が前記第１及び第２電流増幅トランジスタのベース端子に共通して連結される第３電流増幅トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記それぞれの増幅器は、
そのベース端子がローアドレスデコーダに連結され、そのコレクター端子が前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子に連結される第２スイッチングトランジスタと、
そのベース端子及びコレクター端子が前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子及び前記第２スイッチングトランジスタのコレクター端子に共通して連結される第４電流増幅トランジスタと、
そのベース端子が前記第４電流増幅トランジスタのベース端子及びコレクター端子、前記第２電流増幅トランジスタのコレクター端子、及び前記第２スイッチングトランジスタのコレクター端子に共通して連結される第５電流増幅トランジスタと、を含み、
前記増幅器のそれぞれの電流増幅因子は、前記第４及び第５電流増幅トランジスタの増幅度の比率に基づいて決定され、
前記第１ないし第３電流増幅トランジスタ及び第４及び第５電流増幅トランジスタによって増幅されたそれぞれの出力電流は、所定の負荷を通じて電圧に変換されて前記出力選択器に印加されることを特徴とする請求項５に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記それぞれのｎ型シリコン層を含むフォトダイオードは、
シリコン基板と、
該シリコン基板上に成長して所定の成長層を形成するｎ型シリコン層と、
拡散過程を通じて、前記ｎ型シリコン層の一部に形成されるｐ＋領域と、
該ｐ＋領域から所定の距離ほど離れた前記ｎ型シリコン層の他の部位に形成されたｎ＋領域と、
前記ｎ型シリコン層、前記ｐ＋領域及び前記ｎ＋領域上に形成される第１酸化シリコン膜と、
該第１酸化シリコン膜を貫通して形成された１対の穴と、
これらの穴に、前記ｐ＋領域と前記ｎ＋領域が連結されるように形成された１対の電極と、
これらの電極と前記第１酸化シリコン膜上に形成された第２酸化シリコン膜と、
該第２酸化シリコン膜上に形成されたバリア膜と、
該バリア膜上に形成された第３酸化シリコン膜と、
該第１ないし第３酸化シリコン膜及び前記バリア膜が蝕刻されて、前記第１酸化シリコン膜において前記ｐ＋領域と前記ｎ＋領域との間に所定の深さに形成された埋没領域と、
該第１酸化シリコン膜に形成された埋没領域の底部に形成された窒化シリコン膜と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。
前記遺伝物質及びたんぱく質物質は、前記それぞれのｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに形成された前記埋没領域の底部の窒化シリコン膜の上に位置し、
前記遺伝物質とたんぱく質物質上に設置され、この遺伝物質とたんぱく質物質を通過すると同時に、前記ｎ型シリコン層を含むフォトダイオードに伝達されるように外部光を出力する発光素子をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のｎ型シリコン層を含むフォトダイオードを用いた遺伝物質及びたんぱく質物質の自動分析装置。