JPWO2019017094A1 - センサおよびセンサアレイ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態1について、図1を用いて説明する。図1(a)は本発明の実施形態1にかかるセンサ装置の構成を示すブロック図である。
次に実施形態1の変形例について、図3を用いて説明する。図3(a)は本発明の実施形態1の変形例にかかるセンサ装置の構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態2について、図4を用いて説明する。図4は本発明の実施形態2にかかるインピーダンスセンサアレイ2の構成を示すブロック図である。実施形態2と実施形態1との相違は、インピーダンスセンサアレイ2には、2つのインピーダンスセンサ(インピーダンスセンサ1-1、及び、インピーダンスセンサ1-2)が配置されていることと、半導体基板上に流体路80が形成されていることである。各々のインピーダンスセンサは実施形態1で説明したインピーダンスセンサと同じものが2つ配置されている。
・誘電泳動力が被検査体に適切に加わる
実施形態2の変形例として、複数配置するインピーダンスセンサ1には、測定電極対30や誘電泳動電極対31の形状が異なるものを設けてもよい。図5は本発明の実施形態3にかかるインピーダンスセンサアレイ2の構成を示すブロック図である。実施形態2のとの相違は、二つの測定用電極対30の間隔が異なることである。図5に示す例では、右側の測定電極対30の間隔が、左側よりも大きい。
実施形態2の変形例として、複数配置するインピーダンスセンサ1には、インピーダンスを計測する周波数が異なるものを設けてもよい。図6は本発明の実施形態4にかかるインピーダンスセンサアレイ2の構成を示すブロック図である。実施形態2との相違は、インピーダンスを計測する周波数(計測周波数)が、インピーダンスセンサ1-1では120GHz、インピーダンスセンサ1-2では60GHzと異なる値を用いていることである。またインピーダンスセンサ1-2は、インピーダンスセンサ1-1の下流にあって、誘電泳動電極31a-1から解放された被検査体が誘電泳動電極31a-2の上を通過する位置に配置されている。
まず、ステップS102において、インピーダンスセンサ1−1に対して、誘電泳動信号源50-1から信号を供給することにより誘電泳動電極31a-1付近に被検査体を捕捉する。
続いて、ステップS102において捕捉した被検査体に対して、ステップS104において120GHzでのインピーダンス計測を行う。
ステップS104での計測後、ステップS106において、誘電泳動信号源50-1の操作により信号を停止するか、あるいは負の誘電泳動力が作用するように周波数の信号を供給する。これにより、被検査体を誘電泳動電極31a-1から解放する。解放された被検査体は流体路80に沿って下流に流される。
続いて、ステップS108において、インピーダンスセンサ1-2に対して、誘電泳動信号源50-2からの信号を供給することにより誘電泳動電極31a-2付近に被検査体を捕捉する。
続いて、ステップS108において捕捉した被検査体に対して、ステップS110において60GHzでのインピーダンス計測を行う。
続いて、ステップS112において、誘電泳動信号源50-2の操作により信号を停止するか、あるいは負の誘電泳動力が作用するように周波数の信号を供給する。これにより、被検査体を誘電泳動電極31a-2から解放する。解放された被検査体は流体路80に沿って下流に流される。
実施形態2の変形例として、複数配置するインピーダンスセンサ1には、誘電泳動信号を印加しないものを設けてもよい。図8(a)は、本発明の実施形態5にかかるインピーダンスセンサアレイ2の構成を示すブロック図であり、図8(b)および図8(c)は、誘電泳動計測の測定手順の概念図であり、図8(d)は補正されたインピーダンスセンサの測定値の概念図である。図8(a)に示すように、実施形態5に係るインピーダンスセンサ2は、実施形態2のものと同じである。
大きさや周波数、振幅等について、具体的な数字をあげて説明してきたが、特にその数値に限られるものではない。また、インピーダンスセンサとして、LC発振器20の発振周波数で被検査体の誘電率を検出するセンサを例に挙げたが、測定電極対30に加わる電流と電圧の振幅および位相からインピーダンスを検出するセンサなど、他の方式であっても好適に用いられるのは言うまでもない。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るセンサは、多層配線回路基板におけるある配線層において形成された測定電極対と、前記ある配線層よりも下層の配線層において形成された1又は複数の誘電泳動電極と、を備えている構成である。
2 インピ−ダンスセンサアレイ
10 半導体基板
11 層間絶縁膜
12 表面保護膜
20 LC発振器
30(30a、30b) 測定電極対
31(31a、31b) 誘電泳動電極
40 周波数検出器
50 誘電泳動信号源
70 細菌
80 流体路
100、1000 インピ−ダンスセンサ(従来例)
101 半導体基板(従来例)
1010 ガラス基板(従来例)
200、2000 LC発振器(従来例)
300、3000 測定電極対(従来例)
400 周波数検出回路(従来例)
5000 誘電泳動信号源(従来例)
6000 計測部(従来例)
7000 セル(従来例)
2 インピ−ダンスセンサアレイ
10 半導体基板
11 層間絶縁膜
12 表面保護膜
20 LC発振器
30(30a、30b) 測定電極対
31(31a、31b) 誘電泳動電極対
40 周波数検出器
50 誘電泳動信号源
70 細菌
80 流体路
100、1000 インピ−ダンスセンサ(従来例)
101 半導体基板(従来例)
1010 ガラス基板(従来例)
200、2000 LC発振器(従来例)
300、3000 測定電極対(従来例)
400 周波数検出回路(従来例)
5000 誘電泳動信号源(従来例)
6000 計測部(従来例)
7000 セル(従来例)
Claims (8)
- 多層配線回路基板におけるある配線層において形成された測定電極対と、
前記ある配線層よりも下層の配線層において形成された1又は複数の誘電泳動電極と、を備えていることを特徴とするセンサ。 - 前記多層配線回路基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
- 前記測定電極対は絶縁膜で覆われ、前記測定電極対の厚さが前記絶縁膜の厚さより大きいことを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ。
- 前記多層配線回路基板の上に流体路が形成されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のセンサ。
- 同一の多層配線回路基板に、
請求項1から3の何れか1項に記載のセンサを複数備えていることを特徴とするセンサアレイ。 - 前記複数のセンサのうち少なくとも1つのセンサの特性が他のセンサとは異なることを特徴とする請求項5に記載のセンサアレイ。
- 前記複数のセンサのうち少なくとも1つのセンサの測定周波数が他のセンサとは異なることを特徴とする請求項5に記載のセンサアレイ。
- 前記同一の多層配線回路基板の上に流体路が形成されており、
前記流体路の上流から見た場合に、前記複数のセンサの前記測定電極対および前記誘電泳動電極が互いに重ならないように配置されていることを特徴とする請求項5から7の何れか1項に記載のセンサレイ。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008525797A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | ナノキシス アーベー | 装置及びその使用 |
JP2013224947A (ja) * | 2008-04-03 | 2013-10-31 | Regents Of The Univ Of California | 細胞、小胞、ナノ粒子およびバイオマーカーを分離および単離するためのエキソビボの多次元システム |
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---|---|---|---|---|
JP2008525797A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | ナノキシス アーベー | 装置及びその使用 |
JP2013224947A (ja) * | 2008-04-03 | 2013-10-31 | Regents Of The Univ Of California | 細胞、小胞、ナノ粒子およびバイオマーカーを分離および単離するためのエキソビボの多次元システム |
US20160299138A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-13 | The Curators Of The University Of Missouri | High Sensitivity Impedance Sensor |
WO2017010182A1 (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | シャープ株式会社 | センサ回路 |
JP2017111044A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 凸版印刷株式会社 | 電気化学測定装置、および、電気化学測定方法 |
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