JPWO2017068610A1 - Measuring apparatus and measuring method - Google Patents
Measuring apparatus and measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017068610A1 JPWO2017068610A1 JP2017546278A JP2017546278A JPWO2017068610A1 JP WO2017068610 A1 JPWO2017068610 A1 JP WO2017068610A1 JP 2017546278 A JP2017546278 A JP 2017546278A JP 2017546278 A JP2017546278 A JP 2017546278A JP WO2017068610 A1 JPWO2017068610 A1 JP WO2017068610A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- switch
- terminal
- capacitor electrode
- mechanical contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
Abstract
センサーチップは、第1容量電極と、前記第1容量電極の一方の面上に配置された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に配置された第2容量電極および可変抵抗素子と、前記第1容量電極の他方の面上に配置された反応部とを含むセンサー素子を有する。測定装置は、チップホルダーと、前記第1容量電極と前記第2容量電極の間に第1機械的接点スイッチおよび第2機械的接点スイッチを介して電圧を印加するための電圧印加部と、前記可変抵抗素子を流れる電流値を測定するための電流測定部と、前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを押圧して接続状態を切り替える押圧部とを有する。The sensor chip includes a first capacitor electrode, a first insulating film disposed on one surface of the first capacitor electrode, a second capacitor electrode and a variable resistance element disposed on the first insulating film, And a reaction element disposed on the other surface of the first capacitor electrode. The measuring apparatus includes a chip holder, a voltage applying unit for applying a voltage between the first capacitive electrode and the second capacitive electrode via a first mechanical contact switch and a second mechanical contact switch, A current measuring unit for measuring a current value flowing through the variable resistance element; and a pressing unit that switches the connection state by pressing the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch.
Description
本発明は、所定のセンサーチップを用いて検体中の被検出物質の存在またはその量を検出する測定装置および測定方法に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method for detecting the presence or amount of a substance to be detected in a specimen using a predetermined sensor chip.
従来、被検出物質を検出するためのセンサー素子として、様々なセンサー素子が提案されている。たとえば、特許文献1,2には、バックゲート型の電界効果トランジスタを含むセンサー素子が開示されている。 Conventionally, various sensor elements have been proposed as sensor elements for detecting a substance to be detected. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a sensor element including a back gate type field effect transistor.
図1は、特許文献1,2に記載のセンサー素子の構成を示す断面模式図である。図1に示されるように、センサー素子10は、シリコン基板11と、シリコン基板11の一方の面に形成された第1絶縁膜12と、シリコン基板11の他方の面に形成された第2絶縁膜13と、第1絶縁膜12上に配置されたチャネル14と、チャネル14の一方の端部に接続されたソース電極15と、チャネル14の他方の端部に接続されたドレイン電極16と、第2絶縁膜13上に配置された反応部17と、第2絶縁膜13に対向するように配置されたゲート電極18と、を有する。反応部17では、抗体などの認識物質19が第2絶縁膜13上に固定化されている。ゲート電極18は、取り外し可能であり、反応部17に検体を提供する際には取り外され、測定する際には第2絶縁膜13に対向するように配置される。ゲート電極18は、例えばアルミニウム板である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a sensor element described in Patent Documents 1 and 2. As shown in FIG. 1, the
特許文献1に記載のセンサー素子は、カーボンナノチューブからなるチャネル14を有している。特許文献2に記載のセンサー素子は、ポリシリコン膜からなるチャネル14を有している。センサー素子10において、シリコン基板11、第1絶縁膜12、第2絶縁膜13、チャネル14、ソース電極15、ドレイン電極16およびゲート電極18は、バックゲート型の電界効果トランジスタとして機能する。
The sensor element described in Patent Document 1 has a
図1に示されるセンサー素子10を用いて、被検出物質を検出する手順を説明する。まず、ゲート電極18を反応部17(第2絶縁膜13)に接触させた状態で、ゲート電極18に印加する電圧を掃引し、ソース電極15−ドレイン電極16間の電流値を記録する。次いで、ゲート電極18を反応部17(第2絶縁膜13)から離した状態で、反応部17に検体を提供し、検体に含まれる被検出物質と第2絶縁膜13に固定化された認識物質19とを反応させる。次いで、再度ゲート電極18を反応部17(第2絶縁膜13)に接触させた状態で、ゲート電極18に印加する電圧を掃引し、ソース電極15−ドレイン電極16間の電流値を記録する。以上の手順により得られる、検体提供前後の電流値の変化から、被検出物質を検出することができる。
A procedure for detecting a substance to be detected using the
しかしながら、上記従来のセンサー素子10には、検出精度が不安定であるという問題がある。従来のセンサー素子10では、ゲート電極18を第2絶縁膜13上から取り外したり、第2絶縁膜13上に配置したりすることを複数回行うことが必要であるが、ゲート電極18と第2絶縁膜13との接触状態は毎回変わってしまう。また、アルミニウム板などからなるゲート電極18を第2絶縁膜13上に置く際に、第2絶縁膜13に欠陥が容易に形成されてしまう。これらの理由により、上記従来のセンサー素子10では、ゲート電極の接触状態のバラつきや絶縁膜の破壊によるシリコン基板への電荷注入などが生じやすく、結果として検出精度が不安定になりやすい。
However, the
本発明の目的は、検出精度およびその安定性に優れるセンサー素子を含むセンサーチップを用いて被検出物質の存在または量を検出する測定装置および測定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a measuring apparatus and a measuring method for detecting the presence or amount of a substance to be detected using a sensor chip including a sensor element having excellent detection accuracy and stability.
本発明は、以下の測定装置に関する。
[1]板状の導電体または半導体からなる第1容量電極と、前記第1容量電極の一方の面に配置された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜を挟んで前記第1容量電極の一部と対向するように配置された、導電体または半導体からなる第2容量電極と、前記第1絶縁膜上に配置された可変抵抗素子と、前記第1容量電極の他方の面上に直接または第2絶縁膜を介して配置された反応部と、を含む1または2以上のセンサー素子を有するセンサーチップを用いて、被検出物質の存在または量を検出する測定装置であって、前記センサーチップを保持するためのチップホルダーと、前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第1容量電極に接続される押しボタン型の第1機械的接点スイッチと、前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第2容量電極に接続される押しボタン型の第2機械的接点スイッチと、前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第1容量電極および前記第2容量電極に前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを介して接続される、前記第1容量電極と前記第2容量電極の間に電圧を印加するための電圧印加部と、前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記可変抵抗素子に接続される、前記可変抵抗素子を流れる電流値を測定するための電流測定部と、前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを押圧して、前記第1容量電極および前記第2容量電極と前記電圧印加部との接続状態を切り替える押圧部と、を有する、測定装置。
[2]前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチは、タクタイルスイッチである、[1]に記載の測定装置。
[3]前記センサーチップは、前記測定装置側に、前記第1容量電極に接続された第1接触端子と、前記第2容量電極に接続された第2接触端子と、前記可変抵抗素子に接続された第3接触端子および第4接触端子とを有し、前記チップホルダーは、前記第1接触端子と前記電圧印加部とを前記第1機械的接点スイッチを介して接続し、前記第2接触端子と前記電圧印加部とを前記第2機械的接点スイッチを介して接続し、かつ前記第3接触端子および前記第4接触端子と前記電流測定部とを接続するためのスイッチモジュールを有し、前記スイッチモジュールは、基板と、前記基板の一方の面に配置された、前記第1接触端子に接触するための第1コンタクトプローブ、前記第2接触端子に接触するための第2コンタクトプローブ、前記第3接触端子に接触するための第3コンタクトプローブ、および前記第4接触端子に接触するための第4コンタクトプローブと、前記基板の他方の面に配置された、前記第1コンタクトプローブおよび前記第2コンタクトプローブと前記電圧印加部とを接続し、かつ前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブと前記電流測定部とを接続するためのコネクターと、前記基板に形成された、前記第1コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第1スルーホール配線、前記第2コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第2スルーホール配線、前記第3コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第3スルーホール配線、および前記第4コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第4スルーホール配線と、前記基板の他方の面に配置され、かつ前記第1スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第1機械的接点スイッチ、および前記第2スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第2機械的接点スイッチと、を有する、[1]または[2]に記載の測定装置。
[4]前記スイッチモジュールは、前記基板の他方の面に配置され、前記コネクターと接続された、前記センサーチップの周辺環境の温度を検出するための温度センサーをさらに有する、[3]に記載の測定装置。
[5]前記押圧部は、押圧力を発生させるアクチュエータと、前記アクチュエータから加えられた押圧力を、てこの原理により増大させて前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチに伝達する増大機構と、を有する、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の測定装置。
[6]前記アクチュエータは、ソレノイドアクチュエータである、[5]に記載の測定装置。
[7]前記増大機構の前記第1機械的接点スイッチまたは前記第2機械的接点スイッチに対する接触面は、円柱面の一部を構成する、[5]または[6]に記載の測定装置。
[8]前記センサーチップは、前記測定装置側に、前記第1容量電極に接続された第1接触端子と、前記第2容量電極に接続された第2接触端子と、前記可変抵抗素子に接続された第3接触端子および第4接触端子とを有し、前記チップホルダーは、前記第1接触端子と前記電圧印加部とを前記第1機械的接点スイッチを介して接続し、前記第2接触端子と前記電圧印加部とを前記第2機械的接点スイッチを介して接続し、かつ前記第3接触端子および前記第4接触端子と前記電流測定部とを接続するためのスイッチモジュールと、その一方の面に配置された、前記センサーチップを嵌め込むための第1凹部と、その他方の面の前記第1凹部に対応する位置に配置された、前記スイッチモジュールを嵌め込むための第2凹部と、前記第1凹部の底部および前記第2凹部の底部に開口する貫通孔とを有するホルダー本体と、を有し、前記スイッチモジュールは、基板と、前記基板の一方の面に配置された、前記第1接触端子に接触するための第1コンタクトプローブ、前記第2接触端子に接触するための第2コンタクトプローブ、前記第3接触端子に接触するための第3コンタクトプローブ、および前記第4接触端子に接触するための第4コンタクトプローブと、前記基板の他方の面に配置された、前記第1コンタクトプローブおよび前記第2コンタクトプローブと前記電圧印加部とを接続し、かつ前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブと前記電流測定部とを接続するためのコネクターと、前記基板に形成された、前記第1コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第1スルーホール配線、前記第2コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第2スルーホール配線、前記第3コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第3スルーホール配線、および前記第4コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第4スルーホール配線と、前記基板の他方の面に配置され、かつ前記第1スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第1機械的接点スイッチ、および前記第2スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第2機械的接点スイッチと、を有し、前記スイッチモジュールは、前記第1コンタクトプローブ、前記第2コンタクトプローブ、前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブが前記貫通孔に露出するように前記第2凹部に固定されており、前記押圧部は、押圧力を発生させるソレノイドアクチュエータと、前記ソレノイドアクチュエータから加えられた押圧力を、てこの原理により増大させて、前記第2凹部に固定された前記スイッチモジュールの前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチに伝達する増大機構と、を有し、前記増大機構における、てこの原理の支点は、前記ホルダー本体により支持されている、[1]または[2]に記載の測定装置。The present invention relates to the following measuring apparatus.
[1] A first capacitor electrode made of a plate-like conductor or semiconductor, a first insulating film disposed on one surface of the first capacitor electrode, and the first capacitor electrode sandwiching the first insulating film On the other surface of the first capacitor electrode, a second capacitor electrode made of a conductor or semiconductor, a variable resistance element disposed on the first insulating film, A measuring device that detects the presence or amount of a substance to be detected using a sensor chip having one or more sensor elements including a reaction part arranged directly or via a second insulating film, A chip holder for holding a sensor chip, a push button type first mechanical contact switch connected to the first capacitance electrode of the sensor chip held by the chip holder, and held by the chip holder The above A push button type second mechanical contact switch connected to the second capacitor electrode of the circhip, and the first machine and the second capacitor electrode of the sensor chip held by the chip holder. A voltage application unit for applying a voltage between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode, which is connected via a mechanical contact switch and the second mechanical contact switch, and is held by the chip holder A current measuring unit connected to the variable resistance element of the sensor chip for measuring a current value flowing through the variable resistance element; and pressing the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch. And a pressing unit that switches a connection state between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode and the voltage application unit.
[2] The measuring device according to [1], wherein the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch are tactile switches.
[3] The sensor chip is connected to the measurement device side with a first contact terminal connected to the first capacitor electrode, a second contact terminal connected to the second capacitor electrode, and the variable resistance element. A third contact terminal and a fourth contact terminal, wherein the chip holder connects the first contact terminal and the voltage application unit via the first mechanical contact switch, and the second contact. A switch module for connecting the terminal and the voltage application unit via the second mechanical contact switch, and connecting the third contact terminal and the fourth contact terminal to the current measuring unit; The switch module includes a substrate, a first contact probe disposed on one surface of the substrate for contacting the first contact terminal, a second contact probe for contacting the second contact terminal, First A third contact probe for contacting the contact terminal, a fourth contact probe for contacting the fourth contact terminal, and the first contact probe and the second contact disposed on the other surface of the substrate A connector for connecting a probe and the voltage application unit, and a connector for connecting the third contact probe, the fourth contact probe, and the current measuring unit; and the first contact probe formed on the substrate; A first through-hole wiring that connects the connector; a second through-hole wiring that connects the second contact probe and the connector; a third through-hole wiring that connects the third contact probe and the connector; A fourth through hole connecting the fourth contact probe and the connector The first mechanical contact switch disposed on the other surface of the substrate and between the first through-hole wiring and the connector; and the second through-hole wiring and the connector. The measurement device according to [1] or [2], including the second mechanical contact switch disposed between the two.
[4] The switch module according to [3], further including a temperature sensor disposed on the other surface of the substrate and connected to the connector for detecting the temperature of the surrounding environment of the sensor chip. measuring device.
[5] The pressing portion increases the pressing force applied from the actuator that generates the pressing force by the lever principle and transmits it to the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch. The measuring device according to any one of [1] to [4], wherein the measuring device includes an increasing mechanism.
[6] The measuring apparatus according to [5], wherein the actuator is a solenoid actuator.
[7] The measuring device according to [5] or [6], wherein a contact surface of the increasing mechanism with respect to the first mechanical contact switch or the second mechanical contact switch constitutes a part of a cylindrical surface.
[8] The sensor chip is connected to the measurement device side with a first contact terminal connected to the first capacitor electrode, a second contact terminal connected to the second capacitor electrode, and the variable resistance element. A third contact terminal and a fourth contact terminal, wherein the chip holder connects the first contact terminal and the voltage application unit via the first mechanical contact switch, and the second contact. A switch module for connecting a terminal and the voltage application unit via the second mechanical contact switch, and connecting the third contact terminal and the fourth contact terminal to the current measuring unit, and one of them A first recess for fitting the sensor chip, and a second recess for inserting the switch module, which is disposed at a position corresponding to the first recess on the other surface. The first recess A holder body having a bottom portion and a through hole that opens at a bottom portion of the second recess, and the switch module contacts the first contact terminal disposed on one surface of the substrate. A first contact probe for contacting, a second contact probe for contacting the second contact terminal, a third contact probe for contacting the third contact terminal, and a second contact for contacting the fourth contact terminal A four-contact probe, and the first contact probe, the second contact probe, and the voltage application unit, which are disposed on the other surface of the substrate, and the third contact probe and the fourth contact probe; A connector for connecting the current measuring unit; the first contact probe formed on the substrate; and the connector. A first through-hole wiring that connects the second contact probe and the connector, a third through-hole wiring that connects the third contact probe and the connector, and the first through-hole wiring that connects the third contact probe and the connector; A fourth through-hole wiring connecting the four-contact probe and the connector; and the first mechanical contact disposed on the other surface of the substrate and disposed between the first through-hole wiring and the connector. A switch, and the second mechanical contact switch disposed between the second through-hole wiring and the connector, and the switch module includes the first contact probe, the second contact probe, The third contact probe and the fourth contact probe are exposed in the through hole. The pressing portion is fixed to the second recess by increasing the pressing force applied from the solenoid actuator and the solenoid actuator by the lever principle. An increase mechanism for transmitting to the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch of the switch module, and a fulcrum of the lever principle in the increase mechanism is supported by the holder body [1] or [2].
また、本発明は、以下の測定方法に関する。
[9][1]〜[8]のいずれか一項に記載の測定装置を用いて検体中の被検出物質の存在またはその量を検出する測定方法であって、前記センサーチップを前記チップホルダーに保持させる第1工程と、前記押圧部が前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを押圧し、前記センサーチップの前記第1容量電極および前記第2容量電極と前記電圧印加部とを接続して、前記第1容量電極と前記第2容量電極の間に電圧を印加する第2工程と、前記第2工程の後に、前記押圧部が前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチへの押圧を止めて、前記第1容量電極および前記第2容量電極を前記電圧印加部から切り離す第3工程と、前記第3工程の後に、前記反応部に検体を提供する第4工程と、前記第4工程の後に、前記電流測定部が前記センサーチップの前記可変抵抗素子を流れる電流値を測定する第5工程と、を含む、測定方法。Moreover, this invention relates to the following measuring methods.
[9] A measurement method for detecting the presence or amount of a substance to be detected in a specimen using the measurement apparatus according to any one of [1] to [8], wherein the sensor chip is attached to the chip holder. And the pressing portion presses the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch to apply the voltage to the first capacitive electrode and the second capacitive electrode of the sensor chip. A second step of applying a voltage between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode, and after the second step, the pressing portion is connected to the first mechanical contact switch and the second capacitor electrode. A third step of stopping the pressing of the second mechanical contact switch and separating the first capacitive electrode and the second capacitive electrode from the voltage application unit, and providing the specimen to the reaction unit after the third step And a fourth step, 4 after the step, including a fifth step of the current measuring unit measures the current flowing through the variable resistive element of the sensor chip, the measurement method.
本発明に係る測定装置および測定方法によれば、センサーチップの反応部に電極を繰り返し接触させる必要がないため、高い精度で安定して被検出物質の存在または量を検出することができる。 According to the measuring apparatus and the measuring method according to the present invention, since it is not necessary to repeatedly contact the electrode with the reaction part of the sensor chip, the presence or amount of the substance to be detected can be detected stably with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は、本発明の一実施の形態に係る測定装置100の構成を示す模式図である。図2に示されるように、測定装置100は、チップホルダー110、押圧部140、電圧印加部170、電流測定部180および制御部190を有する。チップホルダー110は、ホルダー部120およびスイッチモジュール130を有する。押圧部140は、アクチュエータ150および増大機構160を有する。測定装置100は、チップホルダー110にセンサーチップ200を装着した状態で使用される。そこで、センサーチップ200について先に説明し、その後に測定装置100について説明する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the measuring
[センサーチップ]
図3A〜Cは、本発明の一実施の形態に係るセンサーチップ200の構成を示す図である。図3Aは、センサーチップ200の平面図であり、図3Bは、センサーチップ200の正面図であり、図3Cは、センサーチップ200の底面図である。図3A〜Cに示されるように、センサーチップ200は、2つのセンサー素子210、センサーチップ基板220、2つの第1接触端子230、2つの第2接触端子240、2つの第3接触端子250および2つの第4接触端子260を有する。センサー素子210の天面は、被検出物質を検出するための反応部218(反応場)として機能する。[Sensor chip]
3A to 3C are diagrams showing a configuration of a
(センサー素子)
図4A,Bおよび図5A,Bは、センサー素子210の構成を示す図である。図4Aは、センサー素子210の平面図であり、図4Bは、センサー素子210の底面図である。図5Aは、図4Bに示されるA−A線の断面図であり、図5Bは、図4Bに示されるB−B線の断面図である。図4A,Bおよび図5A,Bに示されるように、センサー素子210は、第1容量電極211、第1端子212、第1絶縁膜213、第2絶縁膜214、第2容量電極215、第2端子216、可変抵抗素子217および反応部218を含む。(Sensor element)
4A and 4B and FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the configuration of the
第1容量電極211は、板状の導電体または半導体である。第1容量電極211は、センサー素子210の基板としても機能する。たとえば、第1容量電極211は、不純物をドープしたシリコン基板である。第1容量電極211の素材の他の例には、ゲルマニウムやヒ化ガリウム(GaAs)、リン化インジウム(InP)、テルル化亜鉛(ZnTe)、アルミニウム、マグネシウムなどが含まれる。第1容量電極211の厚みは、特に限定されず、例えば0.5mm程度である。
The
第1端子212は、第1容量電極211の裏側(センサーチップ基板220側)に配置されており、第1容量電極211に電気的に接続されている(図5A参照)。第1端子212は、第1容量電極211とセンサーチップ基板220の第1スルーホール配線221(後述)とを電気的に接続する。第1端子212は、例えばポリシリコン、金属または合金からなる膜である。
The
第1絶縁膜213は、第1容量電極211の裏側の面に配置された絶縁膜であり、第2絶縁膜214は、第1容量電極211の表側の面に配置された絶縁膜である。第1絶縁膜213は、第1容量電極211と第2容量電極215との間、および第1容量電極211と可変抵抗素子217との間を絶縁する。第2絶縁膜214は、第1容量電極211と反応部218との間を絶縁する。第1絶縁膜213および第2絶縁膜214は、いずれも単層であってもよいし、2層以上から構成されていてもよい。第1絶縁膜213および第2絶縁膜214は、例えば酸化シリコン膜である。第1絶縁膜213および第2絶縁膜214の素材の他の例には、窒化シリコンや酸化アルミニウム、酸化チタン、アクリル樹脂、ポリイミドなどが含まれる。第1絶縁膜213および第2絶縁膜214の膜厚は、特に限定されない。
The first
第2容量電極215は、第1絶縁膜213上に配置されている、導電体または半導体からなる部材である。第2容量電極215は、第1絶縁膜213を挟んで第1容量電極211と対向している。第1容量電極211、第1絶縁膜213および第2容量電極215は、容量(キャパシタ)を構成する。第2容量電極215は、例えばポリシリコン、金属または合金からなる膜である。第2容量電極215を構成する金属および合金の例には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などが含まれる。なお、第1容量電極211が不純物をドープしたシリコン基板であり、第2容量電極215が不純物をドープしたポリシリコン膜である場合は、第1容量電極211にドープされた不純物の極性と、第2容量電極215にドープされた不純物の極性とは、同じであってもよいが、互いに異なることが好ましい。
The
第2端子216は、第2容量電極215上に配置されており、第2容量電極215に電気的に接続されている(図5A参照)。第2端子216は、第2容量電極215とセンサーチップ基板220の第2スルーホール配線222(後述)とを電気的に接続する。第2端子216は、例えばポリシリコン、金属または合金からなる膜である。
The
可変抵抗素子217は、第1絶縁膜213上に配置されており、トランスデューサーとして機能する。可変抵抗素子217は、第1絶縁膜213上に配置された基体217aと、基体217aの一方の端部に電気的に接続された第3端子217bと、基体217aの他方の端部に電気的に接続された第4端子217cとを含む。第3端子217bは、基体217aの一方の端部とセンサーチップ基板220の第3スルーホール配線223(後述)とを電気的に接続する。第4端子217cは、基体217aの他方の端部とセンサーチップ基板220の第4スルーホール配線224(後述)とを電気的に接続する。後述するように、被検出物質を検出するときには、第3端子217bと第4端子217cとの間に電圧を印加した状態で、第3端子217bと第4端子217cとの間に流れる電流を測定する。可変抵抗素子217(基体217a)は、第1容量電極211内に蓄積された孤立電荷、および反応部218で生成された電荷に誘起された第1容量電極211内の電荷の影響で抵抗値が変化する。
The
基体217aは、例えばカーボンナノチューブまたはポリシリコン膜である。基体217aがポリシリコン膜である場合は、基体217aは、低濃度の不純物をドープしたポリシリコン膜であってもよいし、ノンドープポリシリコン膜であってもよい。第3端子217bおよび第4端子217cは、例えばアルミニウム膜である。また、基体217aがポリシリコン膜である場合は、第3端子217bおよび第4端子217cは、不純物をドープしたポリシリコン膜であってもよい。基体217aが低濃度の不純物をドープしたポリシリコン膜であり、第3端子217bおよび第4端子217cが不純物をドープしたポリシリコン膜である場合は、基体217aにドープされた不純物の極性と、第3端子217bおよび第4端子217cにドープされた不純物の極性とは、同じであることが好ましい。なお、基体217aがポリシリコン膜であり、第3端子217bおよび第4端子217cが不純物をドープしたポリシリコン膜であり、かつ第1容量電極211が不純物をドープしたシリコン基板である場合は、第1容量電極211にドープされた不純物の極性と、第3端子217bおよび第4端子217cにドープされた不純物の極性とは、同じであってもよいが、互いに異なることが好ましい。
The
基体217aの形状および大きさは、特に限定されない。外部からのシールド効果を利用する観点からは、基体217aは、第2容量電極215に囲まれていることが好ましい(図4B参照)。したがって、基体217aの大きさは、第2容量電極215に囲まれうる大きさであることが好ましい。
The shape and size of the
反応部218は、第2絶縁膜214上に配置されており、被検出物質を含みうる検体を提供される。反応部218では、第2絶縁膜214上に被検出物質と反応できる認識物質219が予め固定化されている(図4Aでは省略されている)。認識物質219の種類は、被検出物質と反応できれば特に限定されず、有機物質であってもよいし、無機物質であってもよい。認識物質219の例には、抗体、抗原、酵素、レクチン、核酸などが含まれる。反応部218に検体を提供されると、検体に含まれる被検出物質と、第2絶縁膜214上に固定化されている認識物質219とが反応する。
The
なお、ここでは、第1容量電極211と反応部218との間に第2絶縁膜214が存在するセンサー素子210について説明しているが、第2絶縁膜214は無くてもよい。すなわち、反応部218は、第1容量電極211の表側の面に直接配置されていてもよい。この場合、認識物質219は、第1容量電極211の表側の面に固定化される。
Here, the
本実施の形態では、2つのセンサー素子210が1枚のセンサーチップ基板220上に配置されている。すなわち、センサーチップ200は、2つのセンサー素子210を有する。この場合、一方のセンサー素子210は検出用に使用され、他方のセンサー素子210は参照用に使用されうる。測定装置100は、2つのセンサー素子210,210の出力の差分値を利用して外部環境の影響を排除することができるため、より高精度かつ高感度に被検出物質を検出することができる。
In the present embodiment, two
センサー素子210の製造方法は、特に限定されない。センサー素子210は、一般的な半導体素子の製造工程により製造されうる。
The method for manufacturing the
(センサーチップ基板)
センサーチップ基板220は、絶縁性の板である。本実施の形態では、センサーチップ基板220の表側の面には、2つのセンサー素子210が配置される。センサーチップ基板220の裏側(測定装置100側)の面には、2つの第1接触端子230、2つの第2接触端子240、2つの第3接触端子250および2つの第4接触端子260が配置される。センサーチップ基板220は、例えばガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板などである。(Sensor chip substrate)
The
センサーチップ基板220は、2つの第1スルーホール配線221、2つの第2スルーホール配線222、2つの第3スルーホール配線223および2つの第4スルーホール配線224を有する。第1スルーホール配線221は、センサー素子210の第1端子212の直下に配置されており、第1端子212と第1接触端子230とを電気的に接続する。第2スルーホール配線222は、センサー素子210の第2端子216の直下に配置されており、第2端子216と第2接触端子240とを電気的に接続する。第3スルーホール配線223は、センサー素子210の第3端子217bの直下に配置されており、第3端子217bと第3接触端子250とを電気的に接続する。第4スルーホール配線224は、センサー素子210の第4端子217cの直下に配置されており、第4端子217cと第4接触端子260とを電気的に接続する。
The
センサーチップ基板220の表側では、第1スルーホール配線221、第2スルーホール配線222、第3スルーホール配線223および第4スルーホール配線224は、それぞれ、プリント配線を介さずにセンサー素子210の第1端子212、第2端子216、第3端子217bおよび第4端子217cに接続されている。各端子との接続には、ハンダや銀ペーストなどの導電性固着材などが使用されうる。一方、センサーチップ基板220の裏側では、第1スルーホール配線221、第2スルーホール配線222、第3スルーホール配線223および第4スルーホール配線224は、それぞれ、プリント配線を介して第1接触端子230、第2接触端子240、第3接触端子250および第4接触端子260に接続されている。したがって、センサーチップ200では、プリント配線がセンサーチップ基板220の裏側に集中している。なお、センサー素子210をより確実にセンサーチップ基板220に固定するために、センサー素子210とセンサーチップ基板220との間に絶縁性接着剤を注入し、硬化させてもよい。
On the front side of the
(接触端子)
第1接触端子230、第2接触端子240、第3接触端子250および第4接触端子260は、センサーチップ基板220の裏側(測定装置100側)の面に配置されている。これらは、例えば金属または合金からなる膜であり、測定装置100との接触端子として機能する。第1接触端子230は、第1スルーホール配線221を介してセンサー素子210の第1端子212に電気的に接続されている。第2接触端子240は、第2スルーホール配線222を介してセンサー素子210の第2端子216に電気的に接続されている。第3接触端子250は、第3スルーホール配線223を介してセンサー素子210の第3端子217bに電気的に接続されている。第4接触端子260は、第4スルーホール配線224を介してセンサー素子210の第4端子217cに電気的に接続されている。(Contact terminal)
The
(センサー素子の使用方法)
次に、センサーチップ200に含まれるセンサー素子210を用いた被検出物質の検出手順の一例と、推察される検出メカニズムについて説明する。図6A〜Cは、センサー素子210の動作原理を説明するためのセンサー素子210の断面模式図である。理解の促進のため、これらの図では、各構成要素の位置および形状を変えている。また、認識物質219が省略されている。可変抵抗素子217の第3端子217bおよび第4端子217cは、予め電流計(測定装置100の電流測定部180)に接続されている。(How to use the sensor element)
Next, an example of a detection procedure for a substance to be detected using the
まず、第1端子212および第2端子216を電源(測定装置100の電圧印加部170)に接続し(図中黒丸で表示)、第1容量電極211と第2容量電極215との間に所定の電圧を印加する。このとき、第1容量電極211の第1絶縁膜213側の部分および第2容量電極215の第1絶縁膜213側の部分に空乏層ができないように、電圧を印加することが好ましい。前述のとおり、第1容量電極211、第1絶縁膜213および第2容量電極215は、容量を構成する。したがって、図6Aに示されるように、第1容量電極211および第2容量電極215内に印加電圧および容量の容量値で一義的に制御できる電荷を蓄積することができる。
First, the
この後、第1端子212および第2端子216を電源から切り離し(図中白丸で表示)、第1容量電極211および第2容量電極215を孤立状態にする(図示省略)。これにより、第1容量電極211および第2容量電極215内の蓄積電荷が孤立電荷となる。この孤立電荷は、センサー素子210の検出感度に大きく影響を及ぼす。したがって、第1容量電極211と第2容量電極215との間に印加する電圧は、要求される検出感度に応じて適宜設定される。
Thereafter, the
この状態で、一度、第3端子217bと第4端子217cとの間に所定の電圧を印加して(図中黒丸で表示)、第3端子217bと第4端子217cとの間の電流値を測定する(図示省略)。
In this state, once a predetermined voltage is applied between the
次いで、反応部218に検体を提供し、検体に含まれる被検出物質と第2絶縁膜214に固定化された認識物質219とを反応させる。図6Bに示されるように、この反応により第2絶縁膜214上には電荷が生成される。さらには、図6Cに示されるように、第1容量電極211内においても第2絶縁膜214上で生成した電荷の作る電界により分極する新たな電荷が誘起される。第2絶縁膜214が無い場合は、第1容量電極211の表側の面に直接固定化された認識物質219と、検体に含まれる被検出物質との反応で生成された電荷が作る電界により、第1容量電極211内に分極する電荷が新たに誘起される。
Next, the specimen is provided to the
この状態で、再度、可変抵抗素子217の第3端子217bと第4端子217cとの間に所定の電圧(一回目の測定と同じ電圧)を印加して、第3端子217bと第4端子217cとの間の電流値を測定する。検体提供後の二回目の測定は、検体が乾燥する前に行ってもよいし、乾燥した後に行ってもよい。検体提供前の一回目の測定では、可変抵抗素子217の抵抗値が、第1容量電極211内に蓄積された孤立電荷により形成される電界で決まる。一方、検体提供後の二回目の測定では、可変抵抗素子217の抵抗値が、第1容量電極211内に蓄積された孤立電荷と、反応部218で生成された電荷によって分極誘起された第1容量電極211内の電荷とにより形成される電界で決まる。したがって、検体提供前後の電流値の変化から、被検出物質の有無または量を検出することができる。
In this state, a predetermined voltage (the same voltage as the first measurement) is applied again between the
電界と可変抵抗素子217の抵抗値との関係を見た場合、通常、抵抗値が鋭敏に変化する範囲は限定されている。このため、反応部218での反応に起因する電界の変化により可変抵抗素子217の抵抗値が鋭敏に変化するように、第1容量電極211内の孤立電荷の量を調整することが必要である。
When the relationship between the electric field and the resistance value of the
以上の手順により、センサー素子210を用いて被検出物質の有無または量を検出することができる。
With the above procedure, the presence or amount of the substance to be detected can be detected using the
なお、検出精度を向上させる観点からは、第1容量電極211と第2容量電極215との間に電圧を印加する直前に第1容量電極211および第2容量電極215の残留電荷を除去することが好ましい。このようにすることで、第1容量電極211内の孤立電荷の量を、より高精度に制御することが可能となる。
Note that, from the viewpoint of improving detection accuracy, the residual charges of the
本実施の形態に係るセンサーチップ200では、測定装置100との接続用の各接触端子(第1接触端子230、第2接触端子240、第3接触端子250および第4接触端子260)を、センサー素子210の直下近傍に配置している。また、センサー素子210の各端子(第1端子212、第2端子216、第3端子217bおよび第4端子217c)と測定装置100との接続用の各接触端子(第1接触端子230、第2接触端子240、第3接触端子250および第4接触端子260)とを、スルーホール配線(第1スルーホール配線221、第2スルーホール配線222、第3スルーホール配線223および第4スルーホール配線224)を介して最短距離で接続している。また、センサーチップ基板220の表側(センサー素子210側)の面には配線を配置せず、センサーチップ基板220の裏側(測定装置100側)の面にのみ配線を配置している。これらの特徴により、センサーチップ200内における浮遊容量の低減が実現される。センサーチップ200内における浮遊容量を低減することで、センサー素子210を用いた測定の感度を向上できると考えられる。
In the
[測定装置]
次に、測定装置100について説明する。前述のとおり、測定装置100は、チップホルダー110、押圧部140、電圧印加部170、電流測定部180および制御部190を有する(図2参照)。[measuring device]
Next, the measuring
(チップホルダー)
チップホルダー110は、センサーチップ200を保持する。(Chip holder)
The
図7は、チップホルダー110の構成を示す分解斜視図である。図8Aは、チップホルダー110の構成を示す分解断面図である。図8Bは、チップホルダー110の構成を示す断面図である。これらの図では、理解の促進のため、センサーチップ200も図示している。図7、図8Aおよび図8Bに示されるように、チップホルダー110は、ホルダー部120およびスイッチモジュール130を有する。ホルダー部120は、ホルダー本体121および蓋部127に分けられる。なお、図2では、ホルダー部120(ホルダー本体121および蓋部127)を一体として図示している。また、図7では、蓋部127を省略している。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing the configuration of the
ホルダー本体121は、蓋部127とともにセンサーチップ200を保持する。また、ホルダー本体121には、スイッチモジュール130(後述)が固定されており、ホルダー本体121は、センサーチップ200の各接触端子とスイッチモジュール130の各コンタクトプローブとを接触させる。図7、図8Aおよび図8Bに示されるように、ホルダー本体121は、表側の面に配置された第1凹部122と、裏側の面の第1凹部122に対応する位置に配置された第2凹部123と、第1凹部122の底部および第2凹部123の底部に開口する第1貫通孔124と、6つの第1マグネット125とを有する。第1凹部122は、センサーチップ200の外形と略同一形状であり、センサーチップ200を嵌め込まれるための凹部である。第2凹部123は、スイッチモジュール130の外形と略同一形状であり、スイッチモジュール130を嵌め込まれるための凹部である。センサーチップ200の裏側の面(各接触端子が配置されている面)とスイッチモジュール130の表側の面(各コンタクトプローブが配置されている面)とは、第1貫通孔124を介して互いに対向することができる(図8B参照)。第1貫通孔124の深さ(第1凹部122の底面と第2凹部123の底面との間隔)は、第1凹部122にセンサーチップ200を嵌め込んだときに、スイッチモジュール130の各コンタクトプローブ(後述)の抵抗値が所望の範囲内になるように適宜設定される。第1マグネット125は、蓋部127の第2マグネット129と引き合うことで、蓋部127を所定の位置に固定する。ホルダー本体121(第1マグネット125を除く)の素材は、特に限定されないが、センサー素子210との間の浮遊容量を低減する観点から樹脂が好ましい。第1マグネット125の数は、蓋部127を固定することができれば特に限定されず、任意に選択されうる。
The holder
蓋部127は、ホルダー本体121の上に配置され、ホルダー本体121の第1凹部122に嵌め込まれたセンサーチップ200の外周部を上側から押さえつける。蓋部127は、第2貫通孔128および6つの第2マグネット129を有する。センサーチップ200のセンサー素子210は、第2貫通孔128を介して外部に露出する。したがって、センサーチップ200がホルダー部120(ホルダー本体121および蓋部127)にセットされていても、ユーザーは、センサー素子210の反応部218に検体を提供することができる。蓋部127(第2マグネット129を除く)の素材は、特に限定されないが、センサー素子210との間の浮遊容量を低減する観点から樹脂が好ましい。第2マグネット129の数は、通常第1マグネット125と同数であるが、蓋部127を固定することができれば特に限定されない。
The
スイッチモジュール130は、ホルダー本体121の第2凹部123に固定されており、センサーチップ200の各接触端子(第1接触端子230、第2接触端子240、第3接触端子250および第4接触端子260)と、測定装置100の電圧印加部170および電流測定部180とを接続する。より具体的には、スイッチモジュール130は、センサーチップ200の第1接触端子230と電圧印加部170とを第1機械的接点スイッチ135を介して接続し、センサーチップ200の第2接触端子240と電圧印加部170とを第2機械的接点スイッチ136を介して接続する。また、スイッチモジュール130は、センサーチップ200の第3接触端子250および第4接触端子260と電流測定部180とを接続する。
The
図9A〜Cは、スイッチモジュール130の構成を示す図である。図9Aは、スイッチモジュール130の平面図であり、図9Bは、スイッチモジュール130の正面図であり、図9Cは、スイッチモジュール130の底面図である。図9A〜Cに示されるように、スイッチモジュール130は、スイッチモジュール基板131、2つの第1コンタクトプローブ133a、2つの第2コンタクトプローブ133b、2つの第3コンタクトプローブ133c、2つの第4コンタクトプローブ133d、2つのコネクター134、2つの第1機械的接点スイッチ135、2つの第2機械的接点スイッチ136および2つの温度センサー137を有する。
9A to 9C are diagrams illustrating the configuration of the
スイッチモジュール基板131は、絶縁性の板である。スイッチモジュール基板131の表側(センサーチップ200側)の面には、2つの第1コンタクトプローブ133a、2つの第2コンタクトプローブ133b、2つの第3コンタクトプローブ133cおよび2つの第4コンタクトプローブ133dが配置される。スイッチモジュール基板131は、例えばガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板などである。
The
スイッチモジュール基板131は、2つの第5スルーホール配線132a、2つの第6スルーホール配線132b、2つの第7スルーホール配線132cおよび2つの第8スルーホール配線132dを有する。第5スルーホール配線132aは、第1コンタクトプローブ133aの直下に配置されており、第1コンタクトプローブ133aと第1機械的接点スイッチ135とを電気的に接続する。第6スルーホール配線132bは、第2コンタクトプローブ133bの直下に配置されており、第2コンタクトプローブ133bと第2機械的接点スイッチ136とを電気的に接続する。第7スルーホール配線132cは、第3コンタクトプローブ133cの直下に配置されており、第3コンタクトプローブ133cとコネクター134とを電気的に接続する。第8スルーホール配線132dは、第4コンタクトプローブ133dの直下に配置されており、第4コンタクトプローブ133dとコネクター134とを電気的に接続する。
The
スイッチモジュール基板131の表側では、第5スルーホール配線132a、第6スルーホール配線132b、第7スルーホール配線132cおよび第8スルーホール配線132dは、それぞれ、プリント配線を介さずに第1コンタクトプローブ133a、第2コンタクトプローブ133b、第3コンタクトプローブ133cおよび第4コンタクトプローブ133dに接続されている。各コンタクトプローブとの接続には、ハンダや銀ペーストなどの導電性固着材などが使用されうる。一方、スイッチモジュール基板131の裏側では、第7スルーホール配線132cおよび第8スルーホール配線132dは、それぞれ、プリント配線を介してコネクター134に接続されている。また、第1機械的接点スイッチ135、第2機械的接点スイッチ136および温度センサー137も、プリント配線を介してコネクター134に接続されている。したがって、スイッチモジュール130では、プリント配線がスイッチモジュール基板131の裏側に集中している。これにより、スイッチモジュール130内における浮遊容量の低減が実現される。スイッチモジュール130内における浮遊容量を低減することで、センサー素子210を用いた測定の感度を向上できると考えられる。
On the front side of the
第1コンタクトプローブ133a、第2コンタクトプローブ133b、第3コンタクトプローブ133c、第4コンタクトプローブ133dは、スイッチモジュール基板131の表側(センサーチップ200側)の面に配置されている。これらは、例えばスプリングピンであり、センサーチップ200との接触端子として機能する。第1凹部122にセンサーチップ200を嵌め込んだときに、第1コンタクトプローブ133aは、センサーチップ200の第1接触端子230に接触する。同様に、第2コンタクトプローブ133bは、センサーチップ200の第2接触端子240に接触する。第3コンタクトプローブ133cは、センサーチップ200の第3接触端子250に接触する。第4コンタクトプローブ133dは、センサーチップ200の第4接触端子260に接触する。
The
コネクター134は、スイッチモジュール基板131の裏側の面に配置されており、スイッチモジュール130の各素子または各端子と、電圧印加部170、電流測定部180または制御部190とを接続する。より具体的には、コネクター134は、第1コンタクトプローブ133aおよび第2コンタクトプローブ133bと電圧印加部170とを接続し、第3コンタクトプローブ133cおよび第4コンタクトプローブ133dと電流測定部180とを接続し、温度センサー137と制御部190とを接続する。この後説明するように、第1コンタクトプローブ133aとコネクター134との間には第1機械的接点スイッチ135が配置され、第2コンタクトプローブ133bとコネクター134との間には第2機械的接点スイッチ136が配置される。
The
第1機械的接点スイッチ135は、第1コンタクトプローブ133aとコネクター134との間に配置され、第1容量電極211と電圧印加部170との接続状態を切り替える。同様に、第2機械的接点スイッチ136は、第2コンタクトプローブ133bとコネクター134との間に配置され、第2容量電極215と電圧印加部170との接続状態を切り替える。第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136は、押圧部140(後述)により押圧されたとき、第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170とを接続する。これにより、センサー素子210の第1容量電極211および第2容量電極215内に電荷が蓄積される。押圧部140による押圧が解除されたとき、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136は、第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170とを遮断する。これにより、第1容量電極211および第2容量電極215内の蓄積電荷が孤立電荷となる。前述のとおり、この孤立電荷はセンサー素子210の検出感度に大きく影響を及ぼすため、蓄積電荷の経時的な変化は小さいほど好ましい。したがって、検出感度を維持する観点からは、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136には、浮遊容量が小さく、かつオフ電流が0であることが要求される。
The first
上記の観点から、本実施の形態に係る測定装置100では、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136として、押しボタン型の機械的接点スイッチを使用する。押しボタン型の機械的接点スイッチの例には、タクタイルスイッチや検知(検出)スイッチなどが含まれる。一般的な測定装置では、電気信号で制御可能なアナログスイッチやリレースイッチが使用されることが多い。しかしながら、アナログスイッチは、オフ電流が0ではなく、蓄積電荷を変化させる原因となるため、センサー素子210と組み合わせて使用するスイッチとして好ましくない(図10A参照)。リレースイッチは、オン/オフの切り替え時にコイルの逆起電圧が発生し、スイッチ内に検出感度に影響を及ぼしうる蓄積電荷が生じてしまうため、センサー素子210と組み合わせて使用するスイッチとして好ましくない(図10B参照)。これに対し、機械的接点スイッチは、オフ電流が0であり、かつスイッチ内に蓄積電荷が生じないため、センサー素子210と組み合わせて使用するスイッチとして好ましい(図10C参照)。特に、タクタイルスイッチは、低背で小型化が可能であり、スイッチストロークが小さく、かつ必要とされる押圧力が小さいことから、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136として好適である。
From the above viewpoint, in the measuring
図10Aは、本実施の形態に係る測定装置100において、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136の代わりに2つのアナログスイッチを使用した場合の、可変抵抗素子217を流れる電流の経時的変化を示すグラフである。この実験では、2つのアナログスイッチをオンにした状態で第1容量電極211および第2容量電極215間に−3Vの電圧を30秒間印加した後、2つのアナログスイッチをオフにした状態で可変抵抗素子217を流れる電流を測定した(実線)。また、2つのアナログスイッチをオフにするだけでなく、さらに第1容量電極211および第2容量電極215と2つのアナログスイッチとの間の配線を除去した状態でも可変抵抗素子217を流れる電流を測定した(破線)。実線の結果から、アナログスイッチを使用した場合、可変抵抗素子217を流れる電流が経時的に変化してしまうことがわかる。2つのアナログスイッチ間の電圧に応じてグラフの傾きが変化すること、第1容量電極211および第2容量電極215と2つのアナログスイッチとの間の配線を除去すると電流の経時的変化が無くなることから、この電流の経時的変化は、アナログスイッチのオフ電流が0ではないことに起因するものと考えられる。
FIG. 10A shows the current flowing through the
図10Bは、本実施の形態に係る測定装置100において、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136の代わりに2つのリレースイッチを使用した場合の、可変抵抗素子217を流れる電流の経時的変化を示すグラフである。この実験では、2つのリレースイッチをオンにした状態で第1容量電極211および第2容量電極215間に−3Vの電圧を30秒間印加した後、2つのリレースイッチをオフにした状態で可変抵抗素子217を流れる電流を測定した。グラフから、リレースイッチを使用した場合、可変抵抗素子217を流れる電流が測定開始直後に大きく変化(増大)してしまうことがわかる。この電流の一時的な変化は、オン/オフの切り替え時にコイルの逆起電圧が発生し、スイッチ内に生じた蓄積電荷に起因するものと考えられる。
FIG. 10B shows the current flowing through the
図10Cは、本実施の形態に係る測定装置100において、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136として2つのタクタイルスイッチを使用した場合の、可変抵抗素子217を流れる電流の経時的変化を示すグラフである。この実験では、2つのタクタイルスイッチをオンにした状態で第1容量電極211および第2容量電極215間に−3Vの電圧を30秒間印加した後、2つのタクタイルスイッチをオフにした状態で可変抵抗素子217を流れる電流を測定した。グラフから、タクタイルスイッチを使用した場合、アナログスイッチまたはリレースイッチを使用した場合と異なり、可変抵抗素子217を流れる電流が少なくとも30分以上安定であることがわかる。
FIG. 10C shows the time lapse of the current flowing through the
温度センサー137は、スイッチモジュール基板131の裏側の面に配置されており、センサーチップ200の周辺環境の温度を検出する。検出値は、コネクター134を介して制御部190に出力される。センサー素子210の検出感度は温度依存性があるため、制御部190は、温度センサー137からの出力値を利用して検出値の補正を行うことが好ましい。温度センサー137の数は、特に限定されないが、本実施の形態のように2つの温度センサー137を使用することで、センサーチップ200の周辺環境の温度を高精度に検出することができる。
The
(押圧部)
押圧部140は、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136を押圧して、第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170との接続状態を切り替える。図2に示されるように、本実施の形態では、測定装置100は2つの押圧部140を有し、各押圧部140は、1つの第1機械的接点スイッチ135および1つの第2機械的接点スイッチ136を同時に押圧する。(Pressing part)
The
図11は、押圧部140の構成を示す分解斜視図である。図12は、押圧部140の構成を示す斜視図である。図13は、押圧部140の構成を示す側面図である。図13では、理解の促進のため、押圧部140とともに、センサーチップ200およびチップホルダー110(ホルダー本体121、蓋部127およびスイッチモジュール130)も図示している。図11〜13に示されるように、押圧部140は、アクチュエータ150および増大機構160を有する。
FIG. 11 is an exploded perspective view showing the configuration of the
アクチュエータ150は、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136を押圧するための押圧力を発生させる動力源である。アクチュエータ150の種類は、増大機構160を介して第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136を押圧することで、第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170との接続状態を切り替えることができれば特に限定されない。本実施の形態では、アクチュエータ150は、小型でかつ高速で応答可能なプル型のソレノイドアクチュエータである。本実施の形態の測定装置100では、アクチュエータ150の押圧力を増大機構160により増大するため、アクチュエータ150としてソレノイドアクチュエータを使用しても第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136を切り替えることができる。
The
増大機構160は、アクチュエータ150から加えられた押圧力を、てこの原理により増大させて第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136に伝達する。増大機構160は、伝達部161および増大部166を有する。
The increasing
伝達部161は、アクチュエータ150の可動部に固定されており、アクチュエータ150から加えられた押圧力を、増大部166の力点に設けられた入力面167に伝達する。伝達部161は、アクチュエータ150の可動部を嵌め込まれるための第3凹部162と、増大部166の入力面167に対向する押圧面163とを有する。
The
増大部166は、伝達部161から伝達された押圧力を、てこの原理により増大させて第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136に伝達する。増大部166は、伝達部161の押圧面163に対向する入力面167と、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136に対向するプッシュロッド168と、入力面167およびプッシュロッド168の間に配置された軸部169とを有する。入力面167は力点として機能し、プッシュロッド168は作用点として機能し、軸部169は支点として作用する。プッシュロッド168は、円柱形状をしている。すなわち、増大機構161の第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136に対する接触面は、円柱面の一部を構成する。てこの原理の支点となる軸部169は、ホルダー本体121に設けられた支点用貫通孔126により支持される(図8Bおよび図13参照)。軸部169の基端部には、マイクロベアリングが取り付けられている。
The increasing
(電圧印加部、電流測定部および制御部)
電圧印加部170は、スイッチモジュール130のコネクター134を介して第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136に接続されている。第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136がオンのとき、電圧印加部170は、センサーチップ200のセンサー素子210の第1容量電極211および第2容量電極215に接続される。電圧印加部170は、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136がオンのとき、第1容量電極211と第2容量電極215の間に電圧を印加する。(Voltage application unit, current measurement unit and control unit)
The
電流測定部180は、スイッチモジュール130のコネクター134を介して、センサーチップ200のセンサー素子210の可変抵抗素子217(第3端子217bおよび第4端子217c)に接続される。電流測定部180は、可変抵抗素子217を流れる電流値を測定する。
The
制御部190は、アクチュエータ150、電圧印加部170および電流測定部180に接続されており、これらの動作を制御する。また、制御部190は、スイッチモジュール130のコネクター134を介して、スイッチモジュール130の温度センサー137にも接続されており、センサーチップ200の周辺環境の温度に応じて電流測定部180の測定値を補正する。制御部190は、例えば、ソフトウェアを実行するコンピュータである。
The
(測定装置の使用方法)
次に、図2に示される測定装置100を用いた被検出物質の検出手順の一例について説明する。(How to use the measuring device)
Next, an example of a procedure for detecting a substance to be detected using the
まず、センサーチップ200をチップホルダー110に保持させる。具体的には、ホルダー本体121の第1凹部122にセンサーチップ200を嵌め込んだ後、センサーチップ200上に蓋部127を配置する。ホルダー本体121の第1マグネット125と蓋部127の第2マグネット129とが引き合うことで、センサーチップ200が固定される。これにより、センサーチップ200の各接触端子は、スイッチモジュール130の各コンタクトプローブと接続される。
First, the
次いで、センサーチップ200の2つのセンサー素子210について同時に、第1容量電極211と第2容量電極215との間に所定の電圧を印加する。具体的には、制御部190は、アクチュエータ150を動作させて、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136を押圧し、センサーチップ200の第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170とを接続させる。そして、制御部190は、電圧印加部170に、第1容量電極211と第2容量電極215との間に所定の電圧を印加させる。これにより、2つのセンサー素子210のそれぞれにおいて、第1容量電極211および第2容量電極215内に印加電圧および容量の容量値で一義的に制御できる電荷を蓄積することができる。
Next, a predetermined voltage is applied between the
次いで、センサーチップ200の2つのセンサー素子210について同時に、第1容量電極211および第2容量電極215を電圧印加部170から切り離す。具体的には、制御部190は、アクチュエータ150を動作させて、第1機械的接点スイッチ135および第2機械的接点スイッチ136への押圧を解除し、センサーチップ200の第1容量電極211および第2容量電極215と電圧印加部170とを切断させる。これにより、2つのセンサー素子210のそれぞれにおいて、第1容量電極211および第2容量電極215内の蓄積電荷が孤立電荷となる。
Next, the
この状態で、2つのセンサー素子210のそれぞれにおいて、可変抵抗素子217の第3端子217bと第4端子217cとの間に同一の所定の電圧を印加して、可変抵抗素子217を流れる電流値を測定する。具体的には、制御部190は、電流測定部180に、検出用のセンサー素子210の可変抵抗素子217における電流値と、参照用のセンサー素子210の可変抵抗素子217における電流値との差分値を測定させる。この差分値が0でない場合は、電流測定部180において差分値が0となるようにオフセット調整をする。
In this state, in each of the two
次いで、検出用のセンサー素子210において反応部218に検体を提供し、検体に含まれる被検出物質と反応部218に固定化された認識物質219とを反応させる。このとき、参照用のセンサー素子210の反応部218には検体を提供しない。
Next, a sample is provided to the
この状態で、再度、2つのセンサー素子210のそれぞれにおいて、可変抵抗素子217の第3端子217bと第4端子217cとの間に所定の電圧(一回目の測定と同じ電圧)を印加して、可変抵抗素子217を流れる電流値を測定する。具体的には、制御部190は、電流測定部180に、検出用のセンサー素子210の可変抵抗素子217における電流値と、参照用のセンサー素子210の可変抵抗素子217における電流値とを測定させる。検体提供前の一回目の測定では、可変抵抗素子217の抵抗値が、第1容量電極211内に蓄積された孤立電荷により形成される電界で決まる。一方、検体提供後の二回目の測定では、可変抵抗素子217の抵抗値が、第1容量電極211内に蓄積された孤立電荷と、反応部218で生成された電荷によって分極誘起された第1容量電極211内の電荷とにより形成される電界で決まる。検体提供前に2つのセンサー素子210の電流値の差分が0になるように調整してあるので、検体提供後の2つのセンサー素子210の電流値の差分は、検出用のセンサー素子210の反応部218で生成された電荷の効果のみを反映する値である。また、2つのセンサー素子210の電流値の差分は、感度を向上させるために、電流測定部180を用いて増幅されうる。したがって、2つのセンサー素子210の電流値の差分値を測定することで、被検出物質の存在または量を検出することができる。
In this state, in each of the two
このように、2つのセンサー素子210の電流値の差分値を測定することで、2つのセンサー素子210に共通する変動要因の影響を解消でき、被検出物質の効果のみを高感度に検出することができる。すなわち、センサーチップ200を用いて、高感度かつ高精度に、被検出物質の存在または量を検出することができる。
In this way, by measuring the difference between the current values of the two
以上のように、本実施の形態に係るセンサー素子210を含むセンサーチップ200は、従来のセンサー素子(特許文献1,2参照)のように反応部に電極を繰り返し接触させる必要がないため、高い精度で安定して被検出物質の存在または量を検出することができる。また、本実施の形態に係るセンサー素子210を含むセンサーチップ200は、第1容量電極211内の孤立電荷の量を調整することで、検出感度を容易にかつ安定して向上させることができる。
As described above, since the
また、本実施の形態に係る測定装置100は、押しボタン型の第1機械的接点スイッチ135および押しボタン型の第2機械的接点スイッチ136を介して、センサー素子210の第1容量電極211および第2容量電極215への電圧の印加を制御するため、第1容量電極211内の孤立電荷の量を長時間にわたり安定して維持することができる。したがって、本実施の形態に係る測定装置100は、高感度な検出を安定して行うことができる。
In addition, the measuring
本発明に係る測定装置および測定方法は、例えば、感染症の検出や、食物の安全性の確認、環境汚染物質の検出などに適している。 The measurement apparatus and measurement method according to the present invention are suitable for, for example, detection of infectious diseases, confirmation of food safety, detection of environmental pollutants, and the like.
10 センサー素子
11 シリコン基板
12 第1絶縁膜
13 第2絶縁膜
14 チャネル
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 反応部
18 ゲート電極
19 認識物質
100 測定装置
110 チップホルダー
120 ホルダー部
121 ホルダー本体
122 第1凹部
123 第2凹部
124 第1貫通孔
125 第1マグネット
126 支点用貫通孔
127 蓋部
128 第2貫通孔
129 第2マグネット
130 スイッチモジュール
131 スイッチモジュール基板
132a 第5スルーホール配線
132b 第6スルーホール配線
132c 第7スルーホール配線
132d 第8スルーホール配線
133a 第1コンタクトプローブ
133b 第2コンタクトプローブ
133c 第3コンタクトプローブ
133d 第4コンタクトプローブ
134 コネクター
135 第1機械的接点スイッチ
136 第2機械的接点スイッチ
137 温度センサー
140 押圧部
150 アクチュエータ
160 増大機構
161 伝達部
162 第3凹部
163 押圧面
166 増大部
167 入力面
168 プッシュロッド
169 軸部
170 電圧印加部
180 電流測定部
190 制御部
200 センサーチップ
210 センサー素子
211 第1容量電極
212 第1端子
213 第1絶縁膜
214 第2絶縁膜
215 第2容量電極
216 第2端子
217 可変抵抗素子
217a 基体
217b 第3端子
217c 第4端子
218 反応部
219 認識物質
220 センサーチップ基板
221 第1スルーホール配線
222 第2スルーホール配線
223 第3スルーホール配線
224 第4スルーホール配線
230 第1接触端子
240 第2接触端子
250 第3接触端子
260 第4接触端子DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor element 11 Silicon substrate 12 1st insulating film 13 2nd insulating film 14 Channel 15 Source electrode 16 Drain electrode 17 Reaction part 18 Gate electrode 19 Recognized substance 100 Measuring apparatus 110 Chip holder 120 Holder part 121 Holder main body 122 1st recessed part 123 Second recess 124 First through-hole 125 First magnet 126 Support point through-hole 127 Cover portion 128 Second through-hole 129 Second magnet 130 Switch module 131 Switch module substrate 132a Fifth through-hole wiring 132b Sixth through-hole wiring 132c First 7 through-hole wiring 132d eighth through-hole wiring 133a first contact probe 133b second contact probe 133c third contact probe 133d fourth contact probe 134 Connector 135 1st mechanical contact switch 136 2nd mechanical contact switch 137 Temperature sensor 140 Press part 150 Actuator 160 Increase mechanism 161 Transmission part 162 3rd recessed part 163 Press surface 166 Increase part 167 Input surface 168 Push rod 169 Shaft part 170 Voltage Application unit 180 Current measurement unit 190 Control unit 200 Sensor chip 210 Sensor element 211 First capacitor electrode 212 First terminal 213 First insulating film 214 Second insulating film 215 Second capacitor electrode 216 Second terminal 217 Variable resistance element 217a Base 217b 3rd terminal 217c 4th terminal 218 Reaction part 219 Recognition substance 220 Sensor chip substrate 221 1st through-hole wiring 222 2nd through-hole wiring 223 3rd through-hole wiring 224 4th through-hole wiring 2 0 The first contact terminal 240 second contact terminal 250 third contact terminal 260 fourth contact terminal
Claims (9)
前記第1容量電極の一方の面に配置された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜を挟んで前記第1容量電極の一部と対向するように配置された、導電体または半導体からなる第2容量電極と、
前記第1絶縁膜上に配置された可変抵抗素子と、
前記第1容量電極の他方の面上に直接または第2絶縁膜を介して配置された反応部と、
を含む1または2以上のセンサー素子を有するセンサーチップを用いて、被検出物質の存在または量を検出する測定装置であって、
前記センサーチップを保持するためのチップホルダーと、
前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第1容量電極に接続される押しボタン型の第1機械的接点スイッチと、
前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第2容量電極に接続される押しボタン型の第2機械的接点スイッチと、
前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記第1容量電極および前記第2容量電極に前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを介して接続される、前記第1容量電極と前記第2容量電極の間に電圧を印加するための電圧印加部と、
前記チップホルダーに保持された前記センサーチップの前記可変抵抗素子に接続される、前記可変抵抗素子を流れる電流値を測定するための電流測定部と、
前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを押圧して、前記第1容量電極および前記第2容量電極と前記電圧印加部との接続状態を切り替える押圧部と、
を有する、測定装置。A first capacitor electrode made of a plate-like conductor or semiconductor;
A first insulating film disposed on one surface of the first capacitor electrode;
A second capacitor electrode made of a conductor or a semiconductor, disposed so as to face a part of the first capacitor electrode with the first insulating film interposed therebetween;
A variable resistance element disposed on the first insulating film;
A reaction part disposed directly or via a second insulating film on the other surface of the first capacitor electrode;
A measuring device that detects the presence or amount of a substance to be detected using a sensor chip having one or more sensor elements including:
A chip holder for holding the sensor chip;
A push button type first mechanical contact switch connected to the first capacitance electrode of the sensor chip held by the chip holder;
A push button type second mechanical contact switch connected to the second capacitance electrode of the sensor chip held by the chip holder;
The first capacitive electrode connected to the first capacitive electrode and the second capacitive electrode of the sensor chip held by the chip holder via the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch And a voltage applying unit for applying a voltage between the second capacitor electrode,
A current measurement unit for measuring a current value flowing through the variable resistance element connected to the variable resistance element of the sensor chip held by the chip holder;
A pressing unit that presses the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch to switch a connection state between the first capacitive electrode and the second capacitive electrode and the voltage application unit;
A measuring device.
前記チップホルダーは、前記第1接触端子と前記電圧印加部とを前記第1機械的接点スイッチを介して接続し、前記第2接触端子と前記電圧印加部とを前記第2機械的接点スイッチを介して接続し、かつ前記第3接触端子および前記第4接触端子と前記電流測定部とを接続するためのスイッチモジュールを有し、
前記スイッチモジュールは、
基板と、
前記基板の一方の面に配置された、前記第1接触端子に接触するための第1コンタクトプローブ、前記第2接触端子に接触するための第2コンタクトプローブ、前記第3接触端子に接触するための第3コンタクトプローブ、および前記第4接触端子に接触するための第4コンタクトプローブと、
前記基板の他方の面に配置された、前記第1コンタクトプローブおよび前記第2コンタクトプローブと前記電圧印加部とを接続し、かつ前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブと前記電流測定部とを接続するためのコネクターと、
前記基板に形成された、前記第1コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第1スルーホール配線、前記第2コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第2スルーホール配線、前記第3コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第3スルーホール配線、および前記第4コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第4スルーホール配線と、
前記基板の他方の面に配置され、かつ前記第1スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第1機械的接点スイッチ、および前記第2スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第2機械的接点スイッチと、
を有する、
請求項1または請求項2に記載の測定装置。The sensor chip has a first contact terminal connected to the first capacitor electrode, a second contact terminal connected to the second capacitor electrode, and a second contact terminal connected to the variable resistance element on the measurement device side. 3 contact terminals and a fourth contact terminal,
The chip holder connects the first contact terminal and the voltage application unit via the first mechanical contact switch, and connects the second contact terminal and the voltage application unit to the second mechanical contact switch. And a switch module for connecting the third contact terminal and the fourth contact terminal to the current measuring unit,
The switch module is
A substrate,
A first contact probe disposed on one surface of the substrate for contacting the first contact terminal, a second contact probe for contacting the second contact terminal, and a contact for the third contact terminal. A third contact probe, and a fourth contact probe for contacting the fourth contact terminal;
The first contact probe, the second contact probe, and the voltage application unit, which are disposed on the other surface of the substrate, are connected, and the third contact probe, the fourth contact probe, and the current measurement unit are connected A connector for connecting,
A first through-hole wiring that connects the first contact probe and the connector, a second through-hole wiring that connects the second contact probe and the connector, the third contact probe, and the A third through-hole wiring connecting the connector, and a fourth through-hole wiring connecting the fourth contact probe and the connector;
The first mechanical contact switch disposed on the other surface of the substrate and disposed between the first through-hole wiring and the connector, and disposed between the second through-hole wiring and the connector. Said second mechanical contact switch,
Having
The measuring apparatus according to claim 1 or 2.
押圧力を発生させるアクチュエータと、
前記アクチュエータから加えられた押圧力を、てこの原理により増大させて前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチに伝達する増大機構と、
を有する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定装置。The pressing portion is
An actuator that generates a pressing force;
An increasing mechanism for increasing the pressing force applied from the actuator by the lever principle and transmitting it to the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch;
Having
The measuring apparatus as described in any one of Claims 1-4.
前記チップホルダーは、
前記第1接触端子と前記電圧印加部とを前記第1機械的接点スイッチを介して接続し、前記第2接触端子と前記電圧印加部とを前記第2機械的接点スイッチを介して接続し、かつ前記第3接触端子および前記第4接触端子と前記電流測定部とを接続するためのスイッチモジュールと、
その一方の面に配置された、前記センサーチップを嵌め込むための第1凹部と、その他方の面の前記第1凹部に対応する位置に配置された、前記スイッチモジュールを嵌め込むための第2凹部と、前記第1凹部の底部および前記第2凹部の底部に開口する貫通孔とを有するホルダー本体と、
を有し、
前記スイッチモジュールは、
基板と、
前記基板の一方の面に配置された、前記第1接触端子に接触するための第1コンタクトプローブ、前記第2接触端子に接触するための第2コンタクトプローブ、前記第3接触端子に接触するための第3コンタクトプローブ、および前記第4接触端子に接触するための第4コンタクトプローブと、
前記基板の他方の面に配置された、前記第1コンタクトプローブおよび前記第2コンタクトプローブと前記電圧印加部とを接続し、かつ前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブと前記電流測定部とを接続するためのコネクターと、
前記基板に形成された、前記第1コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第1スルーホール配線、前記第2コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第2スルーホール配線、前記第3コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第3スルーホール配線、および前記第4コンタクトプローブと前記コネクターとを接続する第4スルーホール配線と、
前記基板の他方の面に配置され、かつ前記第1スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第1機械的接点スイッチ、および前記第2スルーホール配線と前記コネクターとの間に配置された前記第2機械的接点スイッチと、
を有し、
前記スイッチモジュールは、前記第1コンタクトプローブ、前記第2コンタクトプローブ、前記第3コンタクトプローブおよび前記第4コンタクトプローブが前記貫通孔に露出するように前記第2凹部に固定されており、
前記押圧部は、
押圧力を発生させるソレノイドアクチュエータと、
前記ソレノイドアクチュエータから加えられた押圧力を、てこの原理により増大させて、前記第2凹部に固定された前記スイッチモジュールの前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチに伝達する増大機構と、
を有し、
前記増大機構における、てこの原理の支点は、前記ホルダー本体により支持されている、
請求項1または請求項2に記載の測定装置。The sensor chip has a first contact terminal connected to the first capacitor electrode, a second contact terminal connected to the second capacitor electrode, and a second contact terminal connected to the variable resistance element on the measurement device side. 3 contact terminals and a fourth contact terminal,
The tip holder is
Connecting the first contact terminal and the voltage application unit via the first mechanical contact switch, connecting the second contact terminal and the voltage application unit via the second mechanical contact switch; And a switch module for connecting the third contact terminal and the fourth contact terminal to the current measuring unit;
A first recess for fitting the sensor chip disposed on one surface thereof, and a second recess for inserting the switch module disposed at a position corresponding to the first recess on the other surface. A holder body having a recess, and a through-hole opening in the bottom of the first recess and the bottom of the second recess;
Have
The switch module is
A substrate,
A first contact probe disposed on one surface of the substrate for contacting the first contact terminal, a second contact probe for contacting the second contact terminal, and a contact for the third contact terminal. A third contact probe, and a fourth contact probe for contacting the fourth contact terminal;
The first contact probe, the second contact probe, and the voltage application unit, which are disposed on the other surface of the substrate, are connected, and the third contact probe, the fourth contact probe, and the current measurement unit are connected A connector for connecting,
A first through-hole wiring that connects the first contact probe and the connector, a second through-hole wiring that connects the second contact probe and the connector, the third contact probe, and the A third through-hole wiring connecting the connector, and a fourth through-hole wiring connecting the fourth contact probe and the connector;
The first mechanical contact switch disposed on the other surface of the substrate and disposed between the first through-hole wiring and the connector, and disposed between the second through-hole wiring and the connector. Said second mechanical contact switch,
Have
The switch module is fixed to the second recess so that the first contact probe, the second contact probe, the third contact probe, and the fourth contact probe are exposed in the through hole,
The pressing portion is
A solenoid actuator that generates a pressing force;
Increase in which the pressing force applied from the solenoid actuator is increased by the lever principle and transmitted to the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch of the switch module fixed to the second recess. Mechanism,
Have
The fulcrum of the lever principle in the increasing mechanism is supported by the holder body,
The measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記センサーチップを前記チップホルダーに保持させる第1工程と、
前記押圧部が前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチを押圧し、前記センサーチップの前記第1容量電極および前記第2容量電極と前記電圧印加部とを接続して、前記第1容量電極と前記第2容量電極の間に電圧を印加する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記押圧部が前記第1機械的接点スイッチおよび前記第2機械的接点スイッチへの押圧を止めて、前記第1容量電極および前記第2容量電極を前記電圧印加部から切り離す第3工程と、
前記第3工程の後に、前記反応部に検体を提供する第4工程と、
前記第4工程の後に、前記電流測定部が前記センサーチップの前記可変抵抗素子を流れる電流値を測定する第5工程と、
を含む、測定方法。A measurement method for detecting the presence or amount of a substance to be detected in a specimen using the measurement apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A first step of holding the sensor chip on the chip holder;
The pressing portion presses the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch, connects the first capacitance electrode and the second capacitance electrode of the sensor chip, and the voltage application unit, and A second step of applying a voltage between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode;
After the second step, the pressing unit stops pressing the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch, and the first capacitive electrode and the second capacitive electrode are removed from the voltage application unit. A third step of separating,
A fourth step of providing a specimen to the reaction part after the third step;
After the fourth step, a fifth step in which the current measuring unit measures a current value flowing through the variable resistance element of the sensor chip;
Including a measuring method.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/005265 WO2017068610A1 (en) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Measuring device and measuring method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017068610A1 true JPWO2017068610A1 (en) | 2018-08-09 |
Family
ID=58556929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017546278A Ceased JPWO2017068610A1 (en) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | Measuring apparatus and measuring method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2017068610A1 (en) |
WO (1) | WO2017068610A1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013092480A (en) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Dainippon Printing Co Ltd | Biosensor measuring apparatus and measuring method thereof |
JP5764674B2 (en) * | 2011-12-26 | 2015-08-19 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | Liquid sample measurement system |
WO2014061273A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | バイオセンサー株式会社 | Sensor, sensor module, and detection method |
-
2015
- 2015-10-20 JP JP2017546278A patent/JPWO2017068610A1/en not_active Ceased
- 2015-10-20 WO PCT/JP2015/005265 patent/WO2017068610A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017068610A1 (en) | 2017-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7382599B2 (en) | Capacitive pressure sensor | |
US9804047B2 (en) | Integrated pressure sensor with double measuring scale, pressure measuring device including the integrated pressure sensor, braking system, and method of measuring a pressure using the integrated pressure sensor | |
US10466199B2 (en) | Biosensor device | |
EP2568282A1 (en) | Ion sensitive detector | |
JP2006226858A (en) | Fluctuation load sensor, and tactile sensor using the same | |
JP6296880B2 (en) | Measuring apparatus and measuring method | |
KR100773759B1 (en) | Micro Pressure Sensor | |
WO2017068610A1 (en) | Measuring device and measuring method | |
US20180128777A1 (en) | Sensor, Sensor Module, and Detection Method | |
KR101767257B1 (en) | A field effect transistor type device of membrane structure and a method for manufacturing the same | |
TW200912299A (en) | Analyzer | |
JP2014173988A (en) | Pressure sensor | |
JP2001264188A (en) | Semiconductor strain gauge and method for manufacturing semiconductor strain gauge | |
KR20030013130A (en) | High sensitive cantilever sensor and method for fabrication thereof | |
CN107465408B (en) | Two-piece force sensor input device for actuation input and method for producing the same | |
US11351547B2 (en) | Micro-fluidic chip, fabricating method and driving method thereof | |
JPH06323939A (en) | Capacitance-type sensor | |
EP2251663A2 (en) | An electronic pressure-sensing device | |
CN110662949A (en) | Physical quantity sensor | |
WO2009008258A1 (en) | Sensor device and method for manufacturing the same | |
JP2004340731A (en) | Load sensor | |
JP2014016296A (en) | Semiconductor physical quantity sensor | |
JP2011203006A (en) | Detection sensor | |
JPH06207950A (en) | Acceleration sensor | |
JP2016024103A (en) | Pressure sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180926 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20190320 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190322 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20190612 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190613 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190613 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191015 |
|
A045 | Written measure of dismissal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20200225 |