熒光傳感器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種熒光傳感器，該熒光傳感器(10)具備：硅基板(11)，其形成了將熒光轉(zhuǎn)換為電信號的PD元件(12)；LED基板(15)，其在第一主面(15A)上形成了產(chǎn)生激勵光的LED元件(15C)；反射膜(20)，其對從LED基板(15)的第二主面(15B)放射的激勵光的光量分布進行平均化；以及指示劑層(17)，其接受由反射膜(20)平均化后的激勵光，并產(chǎn)生與分析物量相應的光量的熒光。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種測量分析物(analyte)濃度的熒光傳感器，尤其涉及一種具有指示劑(indicator)的突光傳感器,該指示劑通過激勵光的照射而產(chǎn)生與分析物濃度相應的光量的熒光。
技術(shù)介紹
已經(jīng)開發(fā)了多種多樣的用于測定液體中的分析物即被測量物質(zhì)的濃度的分析裝置。例如，已知一種熒光傳感器，其向一定容量的透明容器內(nèi)注入由于分析物的存在而性質(zhì)變化并產(chǎn)生熒光的熒光色素和包含分析物的被測量溶液，并通過照射激勵光并測量來自熒光色素的熒光強度來測量分析物濃度。此外，小型的熒光傳感器中具有光源、光檢測器和含有熒光色素的指示劑層。此外，通過向被測量溶液中的分析物能夠進入的指示劑層照射來自光源的激勵光，從而指示劑層內(nèi)的突光色素產(chǎn)生與被測量溶液中的分析物濃度相應的光量的突光，該突光由光檢測器受光。光檢測器是光電轉(zhuǎn)換兀件，輸出與受光的光量相應的電信號。根據(jù)該電信號測量被測量溶液中的分析物濃度。此外，近年來，為了測量微量試樣中的分析物，提出了使用半導體制造技術(shù)和微機械(micromachine)制造技術(shù)制作的突光傳感器。例如，美國專利第5039490號說明書中公開了圖I和圖2所示的熒光傳感器110。 圖I是表示熒光傳感器110的簡要截面結(jié)構(gòu)的圖，圖2是用于說明熒光傳感器110的簡要結(jié)構(gòu)的分解圖。而且，以下的圖中，示意性地顯示了分析物2。如圖I和圖2所示，熒光傳感器110由下述部分構(gòu)成能夠透射激勵光E的透明支撐基板101、將熒光F轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件部103、具有將激勵光E聚光的聚光功能部105A的光學板狀部105、通過和分析物2相互作用而由激勵光E的入射來發(fā)出熒光F 的指示劑層106、遮蓋(cover)層109。光電轉(zhuǎn)換元件部103例如在由硅構(gòu)成的基板103A上形成了光電轉(zhuǎn)換元件。基板 103A不透射激勵光E。因此，熒光傳感器110中，在光電轉(zhuǎn)換元件部103的周圍具有能透射激勵光E的空隙區(qū)域120。S卩，只有通過空隙區(qū)域120并入射到光學板狀部105的激勵光E，由于光學板狀部 105的作用，聚光到指示劑層106中的、光電轉(zhuǎn)換元件部103的上部附近。通過聚光的激勵光E2和進入指示劑層106內(nèi)部的分析物2的相互作用，產(chǎn)生熒光F。產(chǎn)生的熒光F的一部分入射到光電轉(zhuǎn)換元件部103，并在光電轉(zhuǎn)換元件部103中產(chǎn)生與熒光信號、即分析物2的濃度成比例的電流或者電壓等信號。而且，激勵光E由于光電轉(zhuǎn)換元件部103上形成的濾光器(未圖示)的作用，不入射到光電轉(zhuǎn)換元件部103中。在熒光傳感器110中，激勵光E被聚光到指示劑層106的光電轉(zhuǎn)換元件部103的上部附近，因此，聚光處的指示劑的劣化速度快，恐怕會縮短整個傳感器的壽命。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種壽命長的突光傳感器。實施方式的熒光傳感器具備主基板，其形成了將熒光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件；發(fā)光元件基板，其在第一主面上形成了產(chǎn)生激勵光的發(fā)光元件；光量均勻化部，其對從所述發(fā)光元件基板的第二主面放射的所述激勵光的光量分布進行均勻化；以及指示劑， 其接受由所述光量均勻化部均勻化的所述激勵光，并產(chǎn)生與分析物量相應的光量的所述熒光。附圖說明圖I是表示現(xiàn)有的熒光傳感器的簡要截面結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2是用于說明現(xiàn)有的熒光傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的分解圖。圖3是表不第一實施方式的突光傳感器的簡要截面結(jié)構(gòu)的不意圖。圖4是用于說明第一實施方式的熒光傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的分解圖。圖5A是用于說明第一實施方式的反射膜的說明圖。 圖5B是用于說明第一實施方式的反射膜的說明圖。圖5C是用于說明第一實施方式的反射膜的說明圖。圖是用于說明第一實施方式的反射膜的說明圖。圖6是用于說明第一實施方式的熒光傳感器中的激勵光的光路的說明圖。圖7是用于說明第一實施方式的反射膜所引起的光量分布變化的說明圖。圖8是用于說明第一實施方式的變形例的熒光傳感器中的激勵光的光路的說明圖。圖9是用于說明第二實施方式的遮光膜所引起的光量分布變化的說明圖。圖10是表示第三實施方式的熒光傳感器的簡要截面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是表示第四實施方式的熒光傳感器的簡要截面結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實施方式<第一實施方式>下面，使用附圖對本專利技術(shù)的第一實施方式的熒光傳感器10進行說明。如圖3和圖4 所不，本實施方式的突光傳感器10具有作為主基板的娃基板11 ;和從娃基板11側(cè)依次層疊了氧化硅膜13、濾光器14、配設(shè)了反射膜20的發(fā)光元件基板(下面稱為“LED基板”)15、 透明樹脂層16、指示劑層17、遮光層18的結(jié)構(gòu)，其中反射膜20為使放射的激勵光的光量分布均勻化的光量均勻化部。硅基板11上形成了作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管元件(下面稱為“ro元件” )12。在透射激勵光E和熒光F的LED基板15的第一主面15A的大致中央部分，形成了產(chǎn)生激勵光E的發(fā)光元件即發(fā)光二極管元件(下面稱為“LED元件” )15C。 而且，與H)元件12等連接的布線等沒有圖示。如后所述，反射膜20是配設(shè)在LED基板15的第二主面15B的大致中央部分的、反射激勵光E并透射熒光F的電介質(zhì)多層膜。濾光器14遮斷激勵光E，并透射比其波長更長的熒光F。此外，PD元件12、濾光器14、LED元件15C以及指示劑層17的各自的至少一部分形成在硅基板11上的同一區(qū)域內(nèi)。而且，熒光傳感器10中，優(yōu)選H)元件12、濾光器14、LED 元件15C以及指示劑層17的各自的中央部分形成在硅基板11上的同一區(qū)域內(nèi)。S卩，熒光傳感器10中，通過使用對來自指示劑層17的熒光F進行透射的LED基板 15，實現(xiàn)了和已說明的現(xiàn)有熒光傳感器完全不同的結(jié)構(gòu)。硅基板Ii是在表面上制作了 ro元件12的主基板。在基體表面上形成ro元件12 作為光電轉(zhuǎn)換元件的情況下，作為主基板，優(yōu)選單晶硅基板，但是，根據(jù)PD元件12的制造方法，能夠從玻璃基板等多種的材料中選擇。PD元件12是將熒光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件，作為光電轉(zhuǎn)換元件，能夠從光電導體(Photo Conductor)或光電晶體管(Photo Transistor, PT)等各種光電轉(zhuǎn)換元件中選擇。此外，光電二極管或光電晶體管可以實現(xiàn)最高靈敏度并且穩(wěn)定性優(yōu)異的熒光檢測靈敏度，其結(jié)果是，可以實現(xiàn)檢測靈敏度和檢測精度優(yōu)異的熒光傳感器10，因此是特別優(yōu)選的。氧化硅膜13是第一保護膜，作為具有例如幾十到幾百nm厚度的第一保護膜，可以使用氮化硅膜、或者由氧化硅膜和氮化硅膜構(gòu)成的復合層疊膜。濾光器14中，例如在比375nm短的激勵光E的波長下，其透射率是10_6以下，在 460nm的熒光F的波長下，其透射率在ICT1以上即10%以上，作為基于波長的透射率的比例，具有5位以上的透射率選擇性。而且，濾光器14可以是與反射膜20同樣的反射型濾光器，也可以是使用了硅膜或者碳化硅膜等的吸收型濾光器。LED基板15是能夠形成LED元件15C并透射熒光F的基板，例如是藍寶石基板。 即，對藍寶石基板而言，熒光F的透射率高，并且，能夠形成由氮化鎵類化合物半導體構(gòu)成的、發(fā)出紫外線的LED元件15C。LED元件15C形成在LED基板15的第一主面15A的大致中央部分，激勵光經(jīng)過LED 基板15的內(nèi)部并從第二主面15B放射。這里，從第二主面15B放射的激勵光E的光量具有在與LED元件15C對置的中央?yún)^(qū)域強而在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種熒光傳感器，其特征在于，具備：主基板，形成有將熒光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件；發(fā)光元件基板，在第一主面上形成有產(chǎn)生激勵光的發(fā)光元件；光量均勻化部，對從所述發(fā)光元件基板的第二主面放射的所述激勵光的光量分布進行均勻化；以及指示劑，接受由所述光量均勻化部均勻化后的所述激勵光，并產(chǎn)生與分析物量相應的光量的所述熒光。

【技術(shù)特征摘要】
2011.08.11 JP 176257/20111.一種突光傳感器，其特征在于，具備 主基板，形成有將熒光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件； 發(fā)光元件基板，在第一主面上形成有產(chǎn)生激勵光的發(fā)光元件； 光量均勻化部，對從所述發(fā)光元件基板的第二主面放射的所述激勵光的光量分布進行均勻化；以及 指示劑，接受由所述光量均勻化部均勻化后的所述激勵光，并產(chǎn)生與分析物量相應的光量的所述熒光。2.如權(quán)利要求I所述的熒光傳感器，其中， 在所述主基板上具有凹部，該凹部具有與主面平行的底面，所述光電轉(zhuǎn)換元件形成在所述凹部的內(nèi)壁上，所述發(fā)光元件基板和所述指示劑被配設(shè)在所述凹部的內(nèi)部。3.如權(quán)利要求I所述的熒光傳感器，其中， 所述光量均勻化部是對所述光量分布進行平均化的激勵光擴散部。4.如權(quán)利要求3所述的熒光傳感器，其中， 所述激勵光擴散部具有衍射功能、散射功能、折射功能或者反射功能。5.如權(quán)利要求4所述的熒光傳感器，其中， 所述激勵光擴散部是在所述第二主面的至少與所述發(fā)光元件對置的區(qū)域上形成的反射膜。6.如權(quán)利要求5所述的突光傳感器,其中， 所述反射膜是反射所述激勵光并透射所述熒光的多層膜。7.如權(quán)利要求I所述的熒光傳感器，其中， 所述光量均勻化部是對激勵光的光量大的區(qū)域的光量進行衰減的激勵光衰減部。8.如權(quán)利要求7所述的熒光傳感器，其中， 所述激勵光衰減部是在所述第二主面的至少與所述發(fā)光元件對置的區(qū)域上形成的、具有吸收所述激勵光的功能的遮光膜。9.如權(quán)利要求2所述的熒光傳感器，其中， 所述光量均勻化部是對所述光量分布進行平均化的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：前江田和也，松本淳，
申請(專利權(quán))人：奧林巴斯株式會社，泰爾茂株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：