生物分子测量装置制造方法及图纸

提供一种生物分子测量装置，其能够有效地降低使用半导体传感器测定生物分子试样时产生的测定噪声。本发明专利技术的生物分子测量装置在开始向检测离子浓度的半导体传感器上送出试剂后，生成使试剂和试样反应的触发(参照图7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种生物分子测量装置。
技术介绍
近年来，利用了半导体技术的生物分子测量装置正在被关注。在下述专利文献I中，记载了通过使用半导体技术制成的PH传感器阵列低成本、高速地决定脱氧核糖核酸(DNA)的碱基序列的DNA定序器。半导体传感器根据电信号的强弱对成为对象的生物物质的反应进行定量，因此不需要目前那样的昂贵的荧光试剂，在成本方面是有利的。另外，能够通过半导体的微细加工技术集成超过数百万到10亿个传感器，能够使各传感器并行动作来执行测定，因此测定的吞吐量也容易提高。作为在生物分子测量装置的领域中特别经常使用的半导体传感器，有离子敏场效应晶体管(1n Sensitive Field Effect Transistor:1SFET)。将在后面详细说明，ISFET是指测定在离子感应膜上感应的界面电位的器件。因此，如果在器件中存在由测定对象的离子产生的电荷以外的电荷，则成为测定误差的因素。但是，在半导体工艺中，在器件制造时执行等离子体加工、离子注入，因此存在容易在器件中积蓄电荷的问题。与该问题相关联，在下述非专利文献I中，特别记载了在离子感应膜、保护膜、电极的界面、浮动电极、栅极氧化膜积蓄电荷。在下述非专利文献2中，记载了由于这样的电荷积蓄，ISFET的阈值偏移±10V左右。另外，还已知在ISFET中存在被称为漂移的在测定中特性变化的问题。漂移是指在测定中离子感应膜与试剂溶液产生化学反应等，电荷被离子感应膜捕获所产生的现象。漂移量很大地依存于器件的制造方法、构造，但在非专利文献3中记载了晶体管的阈值大致以1mV/小时左右的比例进行变化。以上所述那样的因捕获电荷造成的晶体管的阈值的偏移、漂移成为测定误差的因素，因此需要减轻。作为去除捕获电荷的现有技术，在下述专利文献I中记载了通过照射紫外线向电荷赋予能量而将电荷提取到器件外部的方法。在非专利文献4中记载了紫外线的照射例如需要10小时等长时间。作为去除捕获电荷的其他方法，在非专利文献I中记载了通过注入热电子而能够降低因捕获电荷造成的阈值变化的情况。在生物分子测量中利用ISFET时的其他课题在于ISFET还根据因试剂溶液的更换造成的离子浓度的变化而输出信号。即，对于因测定对象的离子的浓度变化产生的信号，重叠因更换溶液而产生的信号、即所谓的背景。例如，关于使用Ta2O5作为离子感应膜的ISFET，氢离子的选择性和灵敏度高，首先广泛使用上述专利文献I的pH传感器阵列，但在非专利文献5中记载了还与液体中的氯化钾离子反应而输出信号。为了从重叠了背景的信号中只得到目标信号，需要进行推定背景，并从得到的信号中将背景减去的处理。在下述专利文献2中表示了对没有加入生物分子的反应槽的ISFET的信号值进行计算处理来推定背景的方法。在如上述的半导体DNA定序器那样使用100万到10亿以上的ISFET执行并行测定的情况下，需要对全部的反应槽的测定数据执行上述的背景处理，背景处理使分析时间增大。这意味着得到测定结果为止的时间变长，因此应该极力缩短背景处理所需要的时间。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2010-513869号公报专利文献2:美国专利申请公开2012/0172241号说明书非专利文献非专利文献I:Georg1u, et.al, Electronics Lett.0ct.2009非专利文献2:Liu, et.al, IEEE Trans.Elec.Dev, Dec, 2011非专利文献3:Hammond, et.al, IEEE Sensors, Dec.2004非专利文献4:Milgrew, et.Al, IEEE Elec.Dev., Apr.2008非专利文献5:Kerkhof, et.al, Sensors and Actuators B, 1994
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1、非专利文献4所记载的通过照射紫外线去除捕获电荷的方法如上述那样需要进行长时间的照射，因此存在使测定时间增大的问题。在非专利文献I中，关于降低捕获电荷的影响的方法，研宄了向单体ISFET注入热电子。但是，在将多个ISFET配置为阵列状的生物试样测定装置中，关于适合的方法并没有任何研宄。另外，热电子注入还存在只向提高阈值一侧起作用的问题。作为其他的解决手段，还考虑可以采取校正器件的特性的方法。例如，如果是使用了单体ISFET的pH传感器，则可以考虑首先使用成为pH的基准的标准溶液执行校正作业，通过在传感器以外的部分施加修正能够维持测定精度。但是，在将许多ISFET配置为阵列状的半导体传感器阵列的情况下，需要对来自巨大数量的ISFET的各个数据执行校正操作，是不现实的。另一方面，在关于背景的处理在专利文献2中记载的方法中，为了进行背景推定和差分处理需要进行巨大的计算，存在从测定开始到得到结果为止花费时间的问题。另外，如果通过平均处理等推定背景，则各个ISFET的测定精度有可能降低。并且存在以下的课题，即为了在宽值范围内高精度地推定背景，需要巨大的数据量。本专利技术是鉴于上述那样的课题而提出的，其目的在于，提供一种生物分子测量装置，其能够有效地降低使用半导体传感器测定生物分子试样时产生的测定噪声。解决问题的方案本专利技术的生物分子测量装置在开始向检测离子浓度的半导体传感器上输送试剂后，生成使试剂和试样反应的触发。专利技术效果根据本专利技术的生物分子测量装置，能够有效地降低使用检测离子浓度的半导体传感器测定生物分子试样时产生的测定噪声。通过对以下的实施方式进行说明，上述以外的问题、结构、以及效果变得明确。【附图说明】图1是表示ISFET阵列304的结构的图。图2是表示背景处理的例子的信号波形图。图3是示例从ISFET114得到的测定信号的波形的图。 图4是示例漏极电流-参照电极电压特性的图。图5是实施方式I的生物分子测量装置的功能框图。图6是说明DNA的构造和延伸反应的图。图7是说明实施方式I的生物分子测量装置决定DNA序列的处理的流程图。图8是示意地表示一个单元的侧面图。图9是表示ISFET阵列芯片1002中的ISFET阵列304、选择电路305、读出电路309的结构例子的电路图。图10是通过图9的电路读出执行图7的流程图时的一个ISFET114的阈值变动所得到的信号波形。图11是通过半导体工艺安装了加热器配线的ISFET阵列304及其截面图。图12是表示背景信号波形及其微分值的经时变化的图。图13是表示使用ISFET阵列芯片1002上的一部分的ISFET114去除背景时的结构例子的图。图14是具备读出图13所示的单元1105输出的信号的读出电路1106的电路图。图15是提取了实施方式2的生物分子测量装置所具备的ISFET阵列芯片1002上的一个单元及其外围电路的电路图。图16是说明实施方式2的生物分子测量装置决定DNA序列的处理的流程图。图17是通过图15的电路读出执行图16的流程图时的一个ISFET114的阈值变动所得到的信号波形。图18是实施方式3的生物分子测量装置的功能框图。图19是阱703的侧截面图。图20是说明实施方式3的生物分子测量装置决定DNA序列的处理的流程图。图21是表示分离各阱703的另一个结构例子的图。图22是表示构造物1108的内部构造的图。【本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物分子测量装置，其特征在于，具备：送液装置，其送出与生物分子试样进行化学反应而生成离子的试剂；半导体传感器，其测定上述离子的浓度；触发生成部，其生成引起上述化学反应的物理环境；控制器，其控制上述送液装置和上述触发生成部的动作；处理装置，其根据上述半导体传感器的测定结果确定上述生物分子试样的构成，上述控制器控制上述送液装置和上述触发生成部，以便在上述送液装置开始向配置在上述半导体传感器上的上述生物分子试样上送出上述试剂后，上述触发生成部产生上述物理环境。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳川善光，横井崇秀，板桥直志，河原尊之，右高园子，吉田真希子，村松高道，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP