传感器制造技术

一种用于检测信息和按照该信息输出光线的传感器，在该传感器中包括：　　　　微光腔，用于按照该腔的环境条件来改变光电磁场模式的选择度；以及　　　　有源层，其中光发射受到光电磁场模式的选择影响的限制，　　　　其中，按照该环境条件的变化改变该光发射。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【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传感器，其用于读取流入微量分析系统(μ-TAS)通道中的物质的浓度、微压分布和温度分布、生物信息和遗传信息。本专利技术进一步涉及一种高效传输和处理所检测的信息的数据发送器。
技术介绍
近年来，用于以更小型的系统进行分析的技术已经在化学和生化领域中开发出来。典型实例是利用微通道的μ-TAS系统。已经利用比常规通道更小的通道来进行分离/混合、反应等等。而且，用于读取生物和遗传信息的检测元件(称为DNA芯片)已随着在生物工艺学和生物产业的发展而被开发出来。另外，随着三维微机械加工在近年来的发展，已开始关注这样的系统，在这些系统中，小型通道、流体装置(比如泵和阀)和传感器被集成于由从玻璃和硅构成的组中选择的材料所制成的衬底上，并在该衬底上进行化学分析。这些系统被称为缩微分析系统、μ-TAS(微量总分析系统)或芯片上实验室(Lab on a Chip)。通过减小化学分析系统的尺寸，可减少反应量，并大为减少样本量。此外，还可缩短分析时间，并减少整个系统的功耗。而且，更小的系统提高了对更低成本的期望。由于μ-TAS可使系统小型化、降低成本和显著缩短分析时间，所以希望将μ-TAS应用于包括家庭护理和临床监测的医学领域、包括DNA分析和蛋白分析的生物
例如，公开了一种微反应器(microreactor)，其中通过数个单元的组合来进行一系列生化实验(日本专利申请待审号10-337173)。在该系列实验中，在混合溶液和进行反应之后，进行量化分析、然后进行分离。图11示意性示出了微反应器11的概念。微反应器11在硅衬底上具有被平面板严密覆盖的分离反应室。贮存单元12、混合单元13、反应单元14、检测单元15和分离单元16被组合于该反应器中。通过在衬底上形成若干反应器，可并行进行若干生化反应。在单元上不仅可进行简单分析，还可进行物质合成，比如蛋白质合成。这样的μ-TAS系统和生物芯片在包含反应的操作被进行之后最终需要检测步骤。光检测已被用作一种具有较高准确性、较少影响分析物的方法，因为它具有非接触性和非响应性。例如，已使用多种测量方法，包括将荧光标记添加到分析物，并且从激励光源射出光线以检测荧光的测量方法；利用来自光源的光线照射分析物以测量透射光的强度的测量方法；将棱镜靠近分析物，从光源发光，并测量全反射光的损耗的测量方法。然而，利用荧光标记的方法产生了分析物和标记之间同质性的问题，使得不可使用所需要的标记，其为具有高灵敏度的标记。另外，激励光线和荧光在该方法中具有不同波长。尽管作为噪声成分的强烈激励光线较少地造成降级，但是产生作为信号成分的荧光的效率却难以提高。因此，难以增大整体信噪比。根据通过利用透射光来测量透射率和吸光率的方法，当分析物具有低透射率时，也就是当所检测的流体中所含的受测物质具有高浓度时，信号会由于透射光量小而降低，造成了低信噪比。当受测物质的浓度被降低以提高信噪比时，原信号有所降低，由此信噪比被降级。另外，尽管测量较少受光线影响，但是光线直接穿越所检测的流体。因此，测量易受发热或光反应的影响，由此限制了可用光量。根据测量全反射光的损耗的方法，与透射光相比而言，它能够利用光量较大的光线。然而，具有待检变化(损耗)的光线和照射光在波长上相等，使得检测器需要很大的动态范围。也就是，无法精确测量由微通道中的轻微反应等所造成的微小损耗。本专利技术被构思为解决常规技术的上述问题，并且提供一种传感器和一种测量装置，由此在利用微通道的μ-TAS系统、生物芯片等等的微量化学和生化分析中，通过利用被集成于紧凑结构中的器件来高灵敏地进行检测，并在通道的所需位置上可自由进行检测。而且根据本专利技术，应用了微腔激光器，以提供便携式测试器。
技术实现思路
按照本专利技术的一个方面，提供一种用于检测信息和按照该信息输出光线的传感器，在该传感器中包括微光腔(micro-optical cavity)，用于按照该腔的环境条件来改变光电磁场模式的选择度；以及有源层，其中发光受到光电磁场模式选择影响的限制，其中该发光是按照该环境条件的变化来改变的。按照本专利技术的另一方面，提供一种传感器阵列，其包括并列排列成一维或二维阵列的如权利要求1所述的传感器，并且按照与这些传感器的位置相对应的多个环境信息，输出从这些传感器输出的并列光的信号。按照本专利技术的另一方面，提供一种用于获取传感器信息的方法，其中使用了如权利要求16所述的传感器阵列，并且来自该传感器阵列的并列光的信号通过面传感器(area sensor)来检测。按照本专利技术的另一方面，提供一种利用微腔激光器的传感器，其中能够与待检物质进行特定结合的两个支持物质之一被支持于该微光腔的外围部分上，并且基于有关受检激光的激光振荡状态的信息检测待检物质与该支持物质的特定结合状态。另外，本专利技术涉及一种传感器系统，其中上述传感器被并列排列于公共衬底上，并且通过利用并列排列的多个微腔激光器，来并列地检测多种待检物质。按照本专利技术的另一方面，提供一种传感器，其包括具有微腔激光器的微光腔，和用于在该微光腔上产生机械形变的探针，其中通过测量激光振荡状态的变化来检测该机械形变的状态，该变化是由该探针产生的微光腔形变造成的。附图说明图1A和1B是分别示出了按照使用本专利技术的传感器的实例1的流体成分检测器结构的示意剖面图；图2是示出了按照实例1的微腔LD的具体结构的示意图；图3A、3B、3C、3D、3E和3F是分别示出了利用实例2的微腔LD的传感器器件结构的示意图；图4A和4B是示出了利用实例2的微腔LD的另一传感器器件结构的示意图；图5A、5B、5C和5D是示出了利用实例3的微腔LD的传感器器件结构的示意图；图6A和6B是示出了利用实例4的微腔LD的传感器器件结构的示意图；图7A、7B和7C是分别示出了利用实例5的微腔LD的传感器器件结构的示意图；图8是示出了利用实例6的微腔LD的传感器器件结构的示意图；图9是示出了利用实例7的微腔LD的已安装传感器器件结构的示意图；图10是示出了利用实例7的微腔LD的传感器器件的步骤的示意图；图11是示出了常规微反应器的概念图；图12A和12B是示出了利用实例8的微腔LD的生化传感器结构的示意图；图13是示出了按照实例8的另一生化传感器实施例的实例的示意图；图14A、14B、14C和14D是示出了按照实例8的另一生化传感器实施例的示意图；图15A、15B和15C是示出了按照实例9的另一生化传感器实施例的示意图；图16A、16B和16C是示出了按照实例10利用金属表面等离子体激元(metal surface plasmon)的传感器结构实例的示意图；图17A、17B和17C是示出了按照实例10利用金属表面等离子体激元的另一传感器结构实例的示意图；图18是示出了按照实例11的触觉传感器结构实例的示意图；以及图19是示出了利用按照实例11的触觉传感器的生化传感器结构实例的示意图。具体实施例方式下文将描述本专利技术的优选实施例。按照本专利技术的传感器被优选用于检测除了光之外的信息。本专利技术的传感器优选地被设置于用于流过流体的通道中或该通道附近，环境条件优选地按照通道中流动的溶液或该溶液的溶解物质或溶剂来改变。该通道优选地是具有10μm或更大尺寸的微通道，该通道中流动的溶液优选地在预定位置上形成层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：杉田充朗，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：