半导体装置和细胞电位测量设备制造方法及图纸

本公开涉及一种能够高精度地放大并读取溶液的电位的半导体装置和细胞电位测量设备。读取电极读取溶液的电位。差分放大器包括电流镜电路。读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的pMOS晶体管。差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的pMOS晶体管。例如，本公开应用于细胞电位测量设备等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置和细胞电位测量设备
本公开涉及一种半导体装置和细胞电位测量设备，具体地，涉及一种能够高精度地放大并读取溶液的电位的半导体装置和细胞电位测量设备。
技术介绍
存在一种装置，该装置通过在包括活体细胞的培养液中将微电极设置为阵列并且电化学测量培养液的电位来测量从活体细胞发出的动作电位(actionpotential)(例如，参考专利文献1)。在这种装置中，近年来，设计通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路技术来将大量电极、放大器、模/数(A/D)转换器等集成到单个芯片中，以同时测量多个点的电位。在多个点处同时测量电位的方法包括通过将读取电极顺序连接到单个放大器来测量电位的方法和通过将读取电极连接到与读取电极一样多的放大器来测量电位的方法。在前一种方法中，因为放大器的数量是一个，所以可以通过增大放大器的尺寸来降低噪声。然而，同时可测量的点的数量(下文中，被称为同时测量点的数量)是一个。另一方面，在后一种方法中，可以通过同时操作多个放大器来在多个点处同时执行测量。然而，因为必须准备与读取电极一样多的放大器，所以各放大器的尺寸减小，并且噪声增大。如上所述，利用上述方法，噪声和同时测量点的数量处于折衷状态。因此，代替放大器，后一种方法设计为提供一种开环式差分放大器，该差分放大器放大并且输出参考电极与读取电极之间的电位差，该参考电极设置在远离溶液中的电位生成点，该读取电极设置在电位生成点附近。在这种情况下，在差分放大器之后的电路中，噪声被抑制为差分放大器的放大增益的倒数倍数。因此，可以防止由于差分放大器的小尺寸引起的噪声的增大。因此，可以增加同时测量点的数量并防止噪声。引用列表专利文献专利文献1：日本专利申请特开2002-31617
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，在开环式差分放大器中，不反馈输出信号作为输入信号。因此，放大增益增大，并且要操作的输入信号的范围(信号输入范围)变窄。因此，难以高精度地放大并且读取溶液的电位。鉴于这种情况，本公开旨在以高精度地放大并读取溶液的电位。技术方案根据本公开的第一方面的半导体装置包括：读取电极，该读取电极读取溶液的电位；以及差分放大器，该差分放大器包括电流镜电路，其中，读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的晶体管(diode-connectedtransistor)，并且差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的晶体管。在本公开的第一方面中，包括：读取电极，该读取电极读取溶液的电位；以及差分放大器，该差分放大器包括电流镜电路，其中，读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的晶体管，并且差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的晶体管。根据本公开的第二方面的细胞电位测量设备包括：读取电极，该读取电极读取包含在溶液中的细胞的动作电位；以及差分放大器，该差分放大器包括电流镜电路，其中，读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的晶体管，并且差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的晶体管。在本公开的第二方面中，包括：读取电极，该读取电极读取包含在溶液中的细胞的动作电位；以及差分放大器，该差分放大器包括电流镜电路，其中，读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的晶体管，并且差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的晶体管。本专利技术的效果根据本公开的第一和第二方面，可以高精度放大并且读取溶液的电位。注意，这里描述的效果不必受限，并且效果可以为本公开中描述的任意效果。附图说明图1是应用了本公开的细胞电位测量设备的第一实施方式的示例性构造的图。图2是图1中的传感器的示例性构造的图。图3是图2中的差分放大器的详细构造的示例的图。图4是用于说明图3中的差分放大器的信号输入范围的图。图5是应用了本公开的细胞电位测量设备的第二实施方式的示例性构造的框图。图6是图5中的传感器的详细构造的示例的图。图7是应用了本公开的细胞电位测量设备的第三实施方式的传感器的示例性构造的图。具体实施方式以下将描述用于实施本公开的实施方式(以下称为实施方式)。注意，描述将按以下顺序进行。1、第一实施方式：细胞电位测量设备(图1至图4)2、第二实施方式：细胞电位测量设备(图5和图6)3、第三实施方式：细胞电位测量设备(图7)<第一实施方式>(细胞电位测量设备的第一实施方式的示例性构造)图1是应用了本公开的细胞电位测量设备的第一实施方式的示例性构造的图。图1中的细胞电位测量设备10是半导体装置，在该半导体装置中，感测单元11、传感器驱动线12、垂直信号线13、垂直选择电路14、A/D转换电路15、水平选择电路16、输出端子17通过使用CMOS集成技术形成在未示出的半导体基板(芯片)上。在细胞电位测量设备10的感测单元11中，用于读取包括活体细胞的培养液的电化学电位的传感器11A二维地设置为阵列(矩阵)。此外，在感测单元11中，对于设置成阵列的传感器11A的各行形成传感器驱动线12，并且对于各列形成垂直信号线13。垂直选择电路14例如以行为单位驱动感测单元11的传感器11A。具体地，与各行对应的垂直选择电路14的输出端(未示出)连接到传感器驱动线12的一端。垂直选择电路14顺序选择各行，以便逐行地顺序读取来自传感器11A的传感器信号，并且从连接到所选行的传感器驱动线12的输出端输出选择信号等。通过该操作，所选行的传感器11A读取培养液的电位的电信号，作为传感器信号，并且将所读取信号提供给垂直信号线13。A/D转换电路15包括感测单元11的各列的信号处理电路。A/D转换电路15的各信号处理电路对通过垂直信号线13从所选行的各传感器输出的传感器信号执行诸如A/D转换处理的信号处理。A/D转换电路15根据由水平选择电路16进行的选择扫描经由输出端子17输出由所选信号处理电路获得的信号处理后的传感器信号。水平选择电路16顺序选择A/D转换电路15的信号处理电路。通过由水平选择电路16进行的选择扫描，将由A/D转换电路15的信号处理电路对其执行信号处理的传感器信号顺序输出到输出端子17。(传感器的示例性构造)图2是图1中的传感器11A的示例性构造的图。在图2中，为了便于描述，仅例示了单个行中的传感器11A。如图2例示，传感器11A包括读取电极31、差分放大器32、电容器33以及开关34。图2中的传感器11A的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，所述半导体装置包括：读取电极，所述读取电极构造为读取溶液的电位；以及差分放大器，所述差分放大器包括电流镜电路，其中，所述读取电极连接到所述差分放大器的第一输入端子，所述第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，所述第一输入晶体管连接到所述电流镜电路的二极管连接的晶体管，并且所述差分放大器的输出端子经由电容器连接到所述差分放大器的第二输入端子，所述第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，所述第二输入晶体管连接到所述电流镜电路的非二极管连接的晶体管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.21 JP 2016-1225631.一种半导体装置，所述半导体装置包括：读取电极，所述读取电极构造为读取溶液的电位；以及差分放大器，所述差分放大器包括电流镜电路，其中，所述读取电极连接到所述差分放大器的第一输入端子，所述第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，所述第一输入晶体管连接到所述电流镜电路的二极管连接的晶体管，并且所述差分放大器的输出端子经由电容器连接到所述差分放大器的第二输入端子，所述第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，所述第二输入晶体管连接到所述电流镜电路的非二极管连接的晶体管。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二输入端子连接到用于读取所述溶液的参考电位的参考电极。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述第二输入端子经由电容器连接到所述参考电极。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤祐理，大池祐辅，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP