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 - Google Patents
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Description
Claims (8)
- 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。
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