(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体液中の微粒子を検出し、電流信号として出力する半導体マイクロ分析チップと、
前記半導体マイクロ分析チップに、微粒子検査のための駆動電圧を印加する電圧駆動回路と、
前記駆動電圧の印加により前記半導体マイクロ分析チップから出力される電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、
前記電圧信号から前記半導体マイクロ分析チップの検出領域へ前記検体液が導入されたか否かを検知する検知回路と、
前記電圧信号から前記検体液中の前記微粒子を分析する分析回路と、
を具備し、
前記電圧駆動回路は、前記検知回路の検知結果を基に前記駆動電圧を変化させるものであり、
前記検出領域へ前記検体液が導入される前に印加する前記駆動電圧を第１の駆動電圧とし、前記検知回路が前記検体液の導入を検知した後に印加する前記駆動電圧を第２の駆動電圧とし、前記第１の駆動電圧よりも前記第２の駆動電圧を高く設定したことを特徴とする微粒子検査システム。
【請求項２】
検体液中の微粒子を検出し、電流信号として出力する半導体マイクロ分析チップと、
前記半導体マイクロ分析チップの検出領域に一定の電流が流れるように、微粒子検査のための駆動電圧を印加する電流駆動回路と、
前記駆動電圧の印加により前記半導体マイクロ分析チップから出力される電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、
前記電流−電圧変換回路で得られる電圧信号又は前記電流駆動回路より印加される前記駆動電圧から前記半導体マイクロ分析チップの前記検出領域へ前記検体液が導入されか否かを検知する検知回路と、
前記電圧信号から前記検体液中の前記微粒子を分析する分析回路と、
を具備し、
前記電流駆動回路は、前記検知回路の検知結果を基に前記駆動電圧を変化させるものであり、
前記検出領域へ前記検体液が導入される前に印加する前記駆動電圧を第１の駆動電圧とし、前記検知回路が前記検体液の導入を検知した後に印加する前記駆動電圧を第２の駆動電圧とし、前記第１の駆動電圧よりも前記第２の駆動電圧を高く設定したことを特徴とする微粒子検査システム。
【請求項３】
前記第１の駆動電圧から前記第２の駆動電圧へ前記駆動電圧が変化する時間は１０マイクロ秒以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微粒子検査システム。
【請求項４】
前記半導体マイクロ分析チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた流路と、前記流路の一部に設けられ、前記検体液中の微粒子を通過させるための微細孔と、を備えたことを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の微粒子検査システム。
【請求項５】
前記半導体マイクロ分析チップは、半導体基板の表面部に前記検体液を流入可能に設けられた第１の流路と、前記半導体基板の表面部に前記第１の流路とは異なった配置に設けられ、前記検体液又は電解液を流入可能な第２の流路と、前記第１の流路の一部と前記第２の流路の一部とが隔壁を挟んで隣接又は交差する接触部と、前記隔壁に設けられ前記微粒子が通過可能な微細孔と、前記微細孔を挟んで前記第１及び第２の流路に設けられた電極と、を備えたことを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の微粒子検査システム。
【請求項６】
前記半導体マイクロ分析チップと前記各回路の一部若しくは全部とが、同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５何れかに記載の微粒子検査システム。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の微粒子検査システムを用い、
前記半導体マイクロ分析チップに第１の駆動電圧を印加した状態で、前記検知回路により前記検出領域へ前記検体液が導入されたか否かを検知し、
前記検体液の導入が検知されたら、前記半導体マイクロ分析チップに前記第１の駆動電圧よりも高い第２の駆動電圧を印加し、
前記第２の駆動電圧を印加した状態で前記電流−電圧変換回路で得られる電圧信号を基に、前記分析回路により前記検体液中の前記微粒子を分析する、
ことを特徴とする微粒子検査システムの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、検体液中の微粒子を高感度に検出可能な微粒子検査システム、及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオ技術やヘルスケアなどの分野において、検体液に含まれる微粒子やバイオポリマを、マイクロ流路や検出機構などの微小な流体要素にて電気的に分離や検出を行うマイクロ分析チップが注目されている。この種の分析チップの分離・検出機構は、電極間に検体液を導入し、検体液へ電気信号を印加したり、検体液の特性変化を電気信号として取得したりするものが多い。
【０００３】
しかしながら、検体液と電極は直接接しているため、電極間に印加する電圧に対して検体液が電気化学反応を起こし、電極表面を改質させる場合がある。電極表面が改質されると、必要な電気信号を検体液に印加できなかったり、所望の電気信号を取得できなくなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１３０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、検体液と接する電極の通電による改質を抑制することができ、微粒子検査の信頼性向上をはかり得る微粒子検査システム及びその駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の微粒子検査システムは、検体液中の微粒子を検出し、電流信号として出力する半導体マイクロ分析チップと、前記半導体マイクロ分析チップに、微粒子検査のための駆動電圧を印加する電圧駆動回路と、前記駆動電圧の印加により前記半導体マイクロ分析チップから出力される電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、前記電圧信号から前記半導体マイクロ分析チップの検出領域へ前記検体液が導入されたか否かを検知する検知回路と、前記電圧信号から前記検体液中の前記微粒子を分析する分析回路と、を具備している。そして、前記電圧駆動回路は、前記検知回路の検知結果を基に前記駆動電圧を変化させるものであり、前記検出領域へ前記検体液が導入される前に印加する前記駆動電圧を第１の駆動電圧とし、前記検知回路が前記検体液の導入を検知した後に印加する前記駆動電圧を第２の駆動電圧とし、前記第１の駆動電圧よりも前記第２の駆動電圧を高く設定したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】図１の微粒子検査システムに使用した半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す断面図。
【図３】半導体マイクロ分析チップの微細孔に微粒子が通過したときの電流信号の変化を示す信号波形図。
【図４】半導体マイクロ分析チップに検体液を導入したときの電流信号の変化を示す信号波形図。
【図５】図１の微粒子検査システムに使用した電流−電圧変換回路の一例を示す回路構成図。
【図６】図１の微粒子検査システムに使用した検知回路の一例を示す回路構成図。
【図７】図１の微粒子検査システムに使用した電圧駆動回路の一例を示す回路構成図。
【図８】図１の微粒子検査システムを用いた微粒子検査方法を説明するためのフローチャート。
【図９】第２の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図。
【図１０】半導体マイクロ分析チップのベース電流信号の変化を示す信号波形図。
【図１１】図８の微粒子検査システムに使用した電流駆動回路の一例を示す回路構成図。
【図１２】第３の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図。
【図１３】第１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図１４】図１３の矢視Ａ−Ａ’断面図。
【図１５】第２の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図１６】第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図１７】第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図１８】第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図１９】第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図２０】第４の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの機能を概念的に示す断面図。
【図２１】第４の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの配置例を示す図。
【図２２】第５の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図２３】第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図２４】第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図２５】第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す断面図。
【図２６】第６の半導体マイクロ分析チップの変形例を示す平面図。
【図２７】第６の半導体マイクロ分析チップの変形例を示す斜視図。
【図２８】第６の半導体マイクロ分析チップにおけるピラーアレイの配置例を示す図。
【図２９】第６の半導体マイクロ分析チップにおける微粒子検出機構を説明するための断面図。
【図３０】第７の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図３１】第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図３２】第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す断面図。
【図３３】第９の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【図３４】第１０の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図３５】第１１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図。
【図３６】第１１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１０】
また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。さらに、幾つか具体的な材料や構成を例に用いて説明するが、同様な機能を持つ材料や構成であれば、実施可能である。従って、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態の微粒子検査システムは、半導体マイクロ分析チップ１と各種の回路２〜５から構成されている。
【００１２】
半導体マイクロ分析チップ１は、図２に模式的に示すように構成されている。容器１０の内部は、絶縁性の隔壁１１により第１の領域１３と第２の領域１４に区画されている。隔壁１１には、第１の領域１３と第２の領域１４とを連通するように微細孔１２が開口されている。微細孔１２は、微粒子やバイオポリマ等の被検出物（微粒子）１９よりも大きいサイズであり、隔壁１１は被検出物１９よりも小さな厚みである。
【００１３】
容器１０の壁面には、第１の電極１５と第２の電極１６が設けられており、第１の電極１５は一部が第１の領域１３に露出するように設けられており、第２の電極１６は一部が第２の領域１４に露出するように設けられている。そして、第１の電極１５と第２の電極１６との間には電源１７による電圧が印加され、更にこれらの電極１５，１６間に流れる電流は電流計１８により検出されるものとなっている。
【００１４】
ここで、容器１０は、全体が電気的及び化学的に不活性な材質により構成されていればよく、更に第１の領域１３の内部、第２の領域１４の内部、第１の電極１５との接触部分、及び第２の電極１６との接触部分が電気的及び化学的に不活性な材質により構成されていてもよい。容器１０の材料としては、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3、ガラス、サファイア、セラミック、プラスチック、弗素樹脂、ゴム、エラストマなどを用いることができる。
【００１５】
隔壁１１は、電気的及び化学的に不活性であり、且つ絶縁性の材質、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3、ガラス、サファイア、セラミック、プラスチック、弗素樹脂、ゴム、エラストマなどから形成すればよい。安価に大量生産可能な半導体プロセスにて取り扱うことのできる材質を選択するのが更によい。
【００１６】
また、第１及び第２の電極１５，１６の材料は、導電性金属としてのＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｈｇ，Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、及び水銀カロメル、更にはそれらの様々な組み合わせが含まれる。また、Ａｇ／ＡｇＣｌ、又はＨｇ／ＨｇＯのような電気化学電極を利用することができるが、安価に大量生産可能な半導体プロセスにて取り扱うことのできる材質を選択するのが更によい。第１の電極１５と第２の電極１６のサイズ及び形状は、同一でも異なっていてもよい。
【００１７】
第１及び第２の領域１３，１４には被検出物１９を含む通電可能な検体液が導入される。このとき、第１の領域１３と第２の領域１４との間には、微細孔１２を介して液絡が取れている。さらに、第１の電極１５と第２の電極１６の一部は、第１及び第２の領域１３，１４にそれぞれ導入される液体に浸漬される。ここで、通電可能な検体液としては、例えばＫＣｌ水溶液などの電解質溶液、ＴＥ（Tris Ethylene diamine tetra acetic acid）緩衝液、或いはＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）緩衝液などの緩衝液を用いることができる。第１及び第２の領域１３，１４への液体の導入は、微小流路を用いた毛細管現象、外部ポンプ、液体への電界印加時に生じる電気浸透流を用いることができる。
【００１８】
図３は、第１及び第２の領域１３，１４に被検出物１９を含む通電可能な検体液が導入された状態で、第１の電極１５と第２の電極１６との間に電圧を印加した時の第１及び第２の電極１５，１６間に流れるイオン電流の電流値の時間変化を示した模式図である。なお、通電可能な検体液が導入され、第１の電極１５と第２の電極１６との間にイオン電流が流れる領域を、検出領域と便宜上呼ぶことにする。イオン電流のベース電流値は、通電可能な検体液の導電率、及び第１の電極１５、第２の電極１６、第１の領域１３、第２の領域１４、微細孔１２のサイズなどによって決まる値Ｉｂとなる。そして、被検出物１９が微細孔１１を通過するときにイオン電流の電流値はベース電流値Ｉｂから変化する。
【００１９】
より具体的には、例えば、第２の電極１６の電位が第１の電極の電位より高く、被検出物１９が負に帯電しているとき、第１の領域１３に位置する被検出物１９は第１の電極１５と第２の電極１６との間に発生する電界により微細孔１２を通過して第２の領域１４に移動する。被検出物１９が微細孔１２を通過する時、微細孔１２の一部は被検出物１９により塞がれ、イオン電流の電流パスが制限される。その結果として、イオン電流の電流値はベース電流値Ｉｂから低下する。
【００２０】
ベース電流値Ｉｂに対するイオン電流の電流値の変化分ΔＩ、及びイオン電流の電流値が変化する時間Ｔ１は、被検出物１９のサイズによって変化する。また、イオン電流の電流値が変化する時間間隔Ｔ２は、微細孔１２を通過する被検出物１９間の距離に対応する。このように半導体マイクロ分析チップ１のイオン電流からこれらΔＩ、Ｔ１、Ｔ２を計測することで、被検出物１９の分析を行うことができる。
【００２１】
微細孔１２を通過する被検出物１９の速度Ｖは、近似的に下記の式（１）で表すことができ、イオン電流の電流値が変化する時間Ｔ１を決める要因となる。
【００２２】
Ｖ＝Ａ・Ｂ・ζ・Ｉ  …（１）
ここで、Ａは通電可能な検体液の種類によって決まる定数、Ｂは微細孔１２のサイズによって決まる定数、ζは通電可能な検体液中の被検出物１９のゼータ電位、Ｉは微細孔１２を流れるイオン電流の電流値である。式（１）より、微細孔１２を通過する被検出物１９の速度Ｖは、微細孔１２を流れるイオン電流の電流値Ｉに比例する。即ち、イオン電流の電流値Ｉが変化すると、被検出物１９が同一のサイズであっても速度Ｖが変化し、イオン電流の電流値が変化する時間Ｔ１に違いが生じる。このため、イオン電流の電流値Ｉがベース電流Ｉｂから変化することは、被検出物１９の正確な分析ができなくなることを意味する。
【００２３】
イオン電流の電流値Ｉが変化する主な原因としては、通電可能な検体液に浸漬された第１及び第２の電極１５，１６の表面改質による界面抵抗の増加が挙げられる。表面改質は、通電可能な検体液と第１及び第２の電極１５，１６との電気化学反応で生じ、通電可能な検体液に流れる電流が大きい程反応が起きやすくなる。
【００２４】
図４に示すように、第１の電極１５と第２の電極１６との間に過大な電圧を印加しておいた状態で、通電可能な検体液を検出領域に導入すると、第１の電極１５と第２の電極１６との間のチップ抵抗が急激に低下し、更に静電容量が急激に増加する。このため、第１の電極１５と第２の電極１６との間には過大な電流が流れ、上述の電気化学反応が第１及び第２の電極１５，１６で生じる。その結果として、イオン電流の電流値Ｉ（ベース電流値Ｉｂ）の低下を引き起こす。
【００２５】
電極１５，１６の表面改質を抑制するには、検出領域に通電可能な検体液を導入した直後に第１の電極１５と第２の電極１６との間に流れるイオン電流の電流値Ｉを小さくしておく必要がある。言い換えると、検出領域に通電可能な検体液を導入する前は第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧は、検出領域に通電可能な検体液を導入する後と比較して低電圧にする必要がある。
【００２６】
本実施形態では、上述のような検出領域に通電可能な検体液を導入する前後で、半導体マイクロ分析チップ１の第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧を変化させる。
【００２７】
本実施形態は、前記図１に示されるように、半導体マイクロ分析チップ１のイオン電流の電流値Ｉを電圧信号に変換する電流−電圧変換回路２、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号から被検出物１９の分析を行う分析回路３、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号から検出領域へ通電可能な検体液が導入されたことを検出する検知回路４、半導体マイクロ分析チップ１の第１の電極１５と第２の電極１６との間に電圧を印加する電圧駆動回路５、から構成されている。なお、分析回路３は、電圧信号から被検出物１９の分析を行うと共に、検知回路４の検知結果を基に検出領域に通電可能な検体液が導入されたことを判断し、電圧駆動回路５へ検出領域に通電可能な検体液が導入されたこと伝えるようになっている。
【００２８】
電流−電圧変換回路２は、例えば図５に示すように、差動増幅器２０と抵抗Ｒからなる、所謂トランスインピーダンスアンプである。端子２１には、半導体マイクロ分析チップ１の第１及び第２の電極１５，１６の一方を接続し、電極１５，１６の他方は接地する。端子２２には、第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧を入力する。こうすることにより、端子２１には端子２２に入力した駆動電圧が印加されることになり、半導体マイクロ分析チップ１に駆動電圧が供給される。このときの端子２３から出力される電圧信号の電圧値Ｖは、第１の電極１５と第２の電極１６との間に流れるイオン電流の電流値をＩとすると、下記の式（２）で与えられる。
【００２９】
Ｖ＝ＲＩ＋Ｅ  …（２）
式（２）より、端子２３の電圧信号の電圧値Ｖは、通電可能な検体液が検出領域に導入される前はイオン電流の発生はないので、Ｅとなり、導入された後はＥにイオン電流Ｉと抵抗Ｒの積の項が加わることになる。即ち、検体液の検出領域の導入前後で端子２３の電圧信号の電圧値が変化する。
【００３０】
ここで、図５の電流−電圧変換回路２は、帰還ループによる回路の異常発振の抑制をはじめとした回路安定性確保のために、抵抗Ｒに対して並列にコンデンサが接続されたり、その他付加素子が追加されたりする場合がある。また、電流−電圧変換回路２はトランスインピーダンスアンプでなくてもよく、検出領域に通電可能な検体液が導入される前後で端子２３から出力される電圧信号の電圧値が変化する回路形態であればよい。
【００３１】
検知回路４は、例えば図６に示すように、コンパレータ４０と増幅器４４から構成される。増幅器４４の入力端子４１には、電流−電圧変換回路２の端子２３が接続される。増幅器４４で電圧が増幅された信号は、コンパレータ４０の＋端子（非反転端子）に入力される。コンパレータ４０の−端子４２には、基準電圧が入力される。この基準電圧は、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液が導入される前と後のコンパレータ４０の＋端子に入力される電圧レベルとの間に設定される。こうすることにより、検知回路４の出力端子４３は、検出領域に通電可能な検体液が導入される前はローレベルに、導入された後はハイレベルになる。従って、出力端子４３の出力レベルにより、検体液の導入を検知することが可能となる。
【００３２】
ここで、図６の検知回路４は、端子４１に入力される電圧信号に対するノイズ耐性を向上させるために、コンパレータ４０にはヒステリシス特性を持たせたり、その他回路安定性確保のために付加素子が追加されたりする場合がある。また、検知回路４は、端子４１に入力される電圧レベルに応じて増幅器４４を省略してもよい。さらに、検知回路４は、検出領域に通電可能な検体液が導入されることにより端子４３の出力レベルが変化する回路形態であればよい。
【００３３】
電圧駆動回路５は、例えば図７に示すように、可変電源５０とランプ回路５３から構成される。可変電源５０は、端子５２に入力される信号に応じて電圧が変化する機能を持ち、ランプ回路５３は、可変電源５０の電圧変化をランプ状に変化させる機能を持つ。ランプ回路５３の出力端子５１は、電流−電圧変換回路２の端子２２に接続される。即ち、電圧駆動回路５は、半導体マイクロ分析チップ１に駆動電圧を供給することになる。よって、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液が導入される前と後で端子５２に入力される信号を変更することによって、半導体マイクロ分析チップ１に印加する駆動電圧を変化させることができる。
【００３４】
具体的には、検知回路４の出力端子４３がローレベルの時の端子５１の電圧は、出力端子４３がハイレベルの時の端子５１の電圧と比較して低くなるようにする。端子５１の電圧は、検出領域に導入する検体液の種類、第１の電極１５と第２の電極１６の種類に応じて適切に設定する。このような動作を行うことにより、検出領域に通電可能な検体液を導入した直後の第１及び第２の電極１５，１６の表面改質を抑制することが可能となる。
【００３５】
ここで、図７のランプ回路５３は、可変電源５０の出力変化をコンデンサ等を用いた充放電回路によりランプ状に変化させる他に、指数的に或いはステップ状に変化させることも可能である。また、ランプ状に変化させる時間、即ち検出領域に通電可能な検体液が導入される前の駆動電圧から検出領域に通電可能な検体液が導入された後の駆動電圧へ変化する時間は、半導体マイクロ分析チップ１の静電容量及びチップ抵抗で決まる時定数よりも遅くする。即ち、上記時間は、半導体マイクロ分析チップ１の静電容量が約１ｐＦ、チップ抵抗が約１０ＭΩ程度であることから、この時定数よりも遅い１０μｓ以上とする。こうすることでイオン電流の変化をより小さくできるため、通電可能な検体液に浸浸された第１及び第２の電極１５，１６の表面改質をより抑制することが可能となる。
【００３６】
また、駆動電圧がランプ状に変化することで電流−電圧変換回路２へ入力されるイオン電流の変化もランプ状に変化することから、イオン電流の急激な変化による電流−電圧変換回路２の破壊等も抑制することが可能となる。さらに、可変電源５０がランプ回路５３の電圧変化を行う機能を具備しているなら、ランプ回路５３は特段設置する必要はない。
【００３７】
分析回路３は、前記図３に示したイオン電流の電流値の変化分ΔＩ、イオン電流の電流値が変化する時間Ｔ１、及びイオン電流の電流値が変化する時間間隔Ｔ２の計測と分析ができるように、Ａ／Ｄコンバータ、コンパレータ、カウンタ、及びプロセッサ等を持つマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ロジック回路、或いはシーケンサから成る。また、必要に応じて計測結果や計測結果との比較情報を記憶しておくメモリ、分析結果を表示する表示装置、外部機器との分析結果等の情報伝送を行う入出力端子を持つ。
【００３８】
分析回路３には、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号が入力され、分析回路３では上述の分析を行う。また、検知回路４の出力端子４３、及び電圧駆動回路５の端子５２が接続されており、検知回路４で検出領域に通電可能な検体液が導入されたことを示す検知信号は、分析回路３を介して電圧駆動回路５に入力される。なお、検知回路４を電圧駆動回路５に直接接続しても、通電可能な検体液に浸浸された第１及び第２の電極１５，１６の表面改質の課題を抑制する上では問題はない。但し、分析回路３に検知回路４から出力される検知信号を入力することで、この信号を基に分析回路３で検体液の分析が行え、検体液のより正確な分析が行うことが可能となる。
【００３９】
次に、上記のように構成された微粒子検査システムを用いた微粒子検査方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
まず、分析回路３からの指示により、電圧駆動回路５で第１の駆動電圧を出力し、この駆動電圧を半導体マイクロ分析チップ１に印加する（ステップＳ１）。具体的には、半導体マイクロ分析チップ１の第１の電極１５を接地し、第２の電極に第１の駆動電圧を印加する。なお、第１の駆動電圧は、微粒子検出のための電圧よりも十分に低いものである。即ち、検体液が検出領域に導入されたときに、第１の電極１５と第２の電極１６との間に流れる電流で第１及び第２の電極１５，１６の表面改質が生じない程度の電圧である。
【００４１】
一方、電流−電圧変換回路２では、半導体マイクロ分析チップ１の出力電流が電圧に変換され、この電圧信号は分析回路３及び検知回路４に伝えられる。
【００４２】
次いで、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に検体液を導入する。このとき、検知回路４により、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号を監視する（ステップＳ２）。そして、電圧信号の変化から検出領域に検体液が導入されたか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００４３】
検知回路４により検出領域に検体液が導入されたと判定された場合、検知回路４から分析回路３に検体液が導入された信号が伝えられる。そして、分析回路３から、電圧駆動回路に第２の駆動電圧を出力するように指示が行われる。
【００４４】
分析回路３からの指示により、電圧駆動回路５で第２の駆動電圧を出力し、この駆動電圧を半導体マイクロ分析チップ１に印加する（ステップＳ４）。この第２の駆動電圧は、微粒子の検出に最適な電圧であり、第１の駆動電圧よりも高いものである。
【００４５】
次いで、半導体マイクロ分析チップ１に第２の駆動電圧が印加された状態で、分析回路３により、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号を分析し、この電圧信号の変化を基に微粒子の有無を判定する（ステップＳ５）。これにより、半導体マイクロ分析チップ１に導入された検体液中の微粒子検査を行うことができる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液を導入する前に第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する第１の駆動電圧を、検体液を導入した後の第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する第２の駆動電圧と比較して低くすることで、検体液導入時に発生する過大なイオン電流を低減することが可能となる。このため、検体液導入時に生じる第１及び第２の電極１５，１６の表面改質に伴うイオン電流の変動を抑制することが可能となり、微粒子検査システム１にて被検出物１９を検出、及び分析精度の劣化を抑制することができる。即ち、検体液導入時に生じる半導体マイクロ分析チップの電極表面の改質を抑制することが可能となり、工業的価値は極めて大きい。
【００４７】
また、本実施形態の微粒子検査システムに用いられる回路要素は、広く利用されている半導体作製プロセスにて形成できることから、半導体マイクロ分析チップ１と一部、或いは全部を集積して製造することが可能である。こうすることで、小型な微粒子検査システムを実現できる効果もある。
【００４８】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係わる微粒子検査システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４９】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、電圧駆動回路５の代わりに電流駆動回路６を設けたことである。この電流駆動回路６には、電流−電圧変換回路２の出力である電圧信号が入力され、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に一定の電流が流れるように制御する機能を有する。また、電流駆動回路６には、先の第１の実施形態と同様に、分析回路３からの指示により駆動電圧を可変できるようになっている。そして、電流駆動回路６から出力される駆動電圧は、半導体マイクロ分析チップ１に印加されるようになっている。
【００５０】
図１０は、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液を導入し、分析回路３にて被検出物１９を分析する時点でのイオン電流の電流値Ｉの時間変化を示したものである。図１０中の大きく変化している部分は微粒子の検出によるものであり、時間方向に僅かに低下している部分はベース電流の変化によるものである。
【００５１】
図１０より、検出領域に通電可能な検体液を導入し暫く時間が経過しているにも拘わらず、僅かであるが第１及び第２の電極１５，１６の表面改質が進行し、ベースイオン電流の電流値が時間と共に徐々に変化していることが分かる。このベースイオン電流の変化は、前記式（１）で示されるように被検査物１９が微細孔１２を通過する速度を変化させるため、分析回路３での被検出物１９の分析精度の劣化を発生させる。
【００５２】
電流駆動回路６は、上述のベースイオン電流の電流値Ｉｂの変化を抑制し、半導体マイクロ分析チップ１のベースイオン電流の電流値Ｉｂが一定になるように、第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧を制御する回路である。
【００５３】
図１１は、電流駆動回路６の具体的な回路構成を示したものであり、端子６０に接続された増幅器６１、低域通過フィルタ６２、比例積分回路６００、及び端子６９の入力信号により電圧値が可変な基準電源６７などからなる。比例積分回路６００は、加算器６３，６６、比例回路６４、及び積分回路６５からなり、端子６８に接続されている。
【００５４】
端子６０は、電流−電圧変換回路２の出力端子２３に接続される。これにより、電圧信号に変換されたイオン電流の電流値Ｉが電流駆動回路６に入力される。この電圧信号は、増幅器６１で所望のレベルに増幅された後、低域通過フィルタ６２にて被検出物１９の微細孔１２の通過に伴うイオン電流の変化に対応する成分が除去される。即ち、ベースイオン電流Ｉｂに対応する電圧信号成分のみを略通過させる。
【００５５】
比例積分回路６００は、加算器６３にて基準電源６７の電圧と低域通過フィルタ６２から入力される電圧信号との差分を算出し、比例回路６４と積分回路６５にて帰還量を決定した後、加算器６６にて基準電圧６７の電圧とこれらの帰還量を合計する。端子６８は、電流−電圧変換回路２の端子２２に接続される。また、端子６９は、第１の実施形態と同様に、検知回路４からの検知信号が分析回路３を介して入力され、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液が導入されることにより、基準電圧６７の電圧が変化するようにする。このような回路形態とすることで、電流−電圧変換回路２から出力される電圧信号は基準電圧６７に近づくよう帰還制御することができ、イオン電流の電流値Ｉをほぼ一定に保ち、イオン電流の電流値Ｉの変化による分析回路３での被検出物１９の分析精度の劣化を抑制することが可能となる。
【００５６】
このようにイオン電流の電流値Ｉは基準電圧６７の電圧に従うため、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液を導入する前の基準電圧６７の電圧は、検出領域に通電可能な検体液を導入する後の基準電圧６７の電圧と比較して低くなるように端子６９への入力信号により制御する。こうすることで、検出領域に通電可能な検体液を導入した時に流れるイオン電流の電流値Ｉは小さくし、その後、所望のイオン電流の電流値Ｉになるように増加できるため、第１の電極１５と第２の電極１６の表面改質を抑制することが可能となる。
【００５７】
より望ましくは、検出領域に通電可能な検体液が導入される前の駆動電圧から検出領域に通電可能な検体液が導入された後の駆動電圧へ変化する時間が半導体マイクロ分析チップ１の静電容量とチップ抵抗で決まる時定数より遅い１０μｓ以上となるように、比例積分回路６００の応答時間は設定される。
【００５８】
なお、比例積分回路６００は、所望の帰還量が得られるのであれば図１１に示した回路形態でなくてもよく、電流駆動回路６は半導体マイクロ分析チップ１へ適切な駆動電圧が印加できるのであれば、図１１に示した回路形態でなくてもよい。
【００５９】
このように本実施形態によれば、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液を導入する前に第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧を、検体液を導入した後の第１の電極１５と第２の電極１６との間に印加する駆動電圧と比較して低くすることで、検体液導入時に発生する過大なイオン電流を低減することが可能となる。このため、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、電流駆動回路６で半導体マイクロ分析チップに駆動電圧を印加することにより、イオン電流の電流値Ｉの変化による分析回路３での被検出物１９の分析精度の劣化を抑制することが可能となり、分析精度の更なる向上をはかることができる。
【００６０】
また、本実施形態の微粒子検査システムに用いられる回路要素は、広く利用されている半導体作製プロセスにて形成できることから、半導体マイクロ分析チップ１と一部、或いは全部を集積して製造することが可能である。こうすることで、小型な微粒子検査システムを実現できる効果もある。
【００６１】
（第３の実施形態）
第２の実施形態の更なる改良として、図１２に示す微粒子検査システムを構成することも可能である。
【００６２】
図１２に示す微粒子検査システムは、検知回路４の入力信号を、電流−電圧変換回路２の出力から電流駆動回路６の出力に変更したものである。即ち、検知回路４は、電流駆動回路６より印加される駆動電圧から、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域へ検体液が導入されか否かを検知するようになっている。
【００６３】
このような回路形態にすることで、半導体マイクロ分析チップ１の検出領域に通電可能な検体液が導入された時、電流駆動回路６のある応答時間が経過した後に検知回路４にて検体液の導入が検知されるようになる。こうすることで、検体液を導入してから更に一定の時間が経過した後に半導体マイクロ分析チップ１へ駆動電圧が印加されるようになる。
【００６４】
従って、先の第２の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第１及び第２の電極１５，１６の表面改質をより抑制できる効果がある。
【００６５】
（微粒子検査チップの例）
以下、前述した各実施形態に用いる検査チップとしての半導体マイクロ分析チップ１の具体例について説明する。
【００６６】
［第１の半導体マイクロ分析チップ］
図１３及び図１４は、第１の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図１３は平面図、図１４は図１３の矢視Ａ−Ａ’断面図である。
【００６７】
図中の１１０は半導体基板であり、この基板１１０としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＮなど各種の半導体を用いることができる。ここでは、半導体基板１１０としてＳｉを用いた場合を例に説明する。
【００６８】
Ｓｉ基板１１０の表面部に直線状の溝からなる流路１２０が形成されている。流路１２０は検出する微粒子を含む検体液を流動させるためのものであり、Ｓｉ基板１１０の表面に例えば幅５０μｍで深さ２μｍのエッチングを施して形成する。流路１２０の両端には、検体液の導入、排出のための開口部１４１，１４２が設けられている。流路１２０の両端を除く領域には、流路１２０の底面からＳｉ基板１１０の表面高さまで延在する柱状体（ピラー）１５０ａを一定の間隔でアレイ形成したピラーアレイ１５０が設けられている。ピラー１５０ａの径は例えば１μｍとし、隣接ピラーとの間隙を例えば０．５μｍとする。
【００６９】
ここで、流路１２０の底部はＳｉＯ2 膜１１１で覆い、ピラーアレイ１５０もＳｉＯ2 で形成しておく。さらに、流路１２０の上部はＳｉＯ2 からなるキャップ層１１５により覆われている。このキャップ層１１５の複数箇所には、流路形成のための犠牲層除去を速やかに行うためのアッシング用ホール１１６が形成されている。
【００７０】
開口部１４２において、流路１２０の裏面側に裏面開口１１７が設けられており、流路１２０の底部に微細孔１３０が設けられている。流路１２０とＳｉ基板１１０の裏面開口１１７は、微細孔１３０を介して空間的に接続されている。
【００７１】
第１の半導体マイクロ分析チップでは、導入側開口部１４１に検体液を注入すると、検体液が毛細管現象により流路１２０を通って排出側開口部１４２まで流入していく。裏面開口１１７には、検体微粒子を含まない通電可能な液体を満たしておく。そして、排出側開口部１４２及び裏面開口１１７にそれぞれ微細孔１３０の通過電流観測用の電極（金属ワイヤなど）を挿入し、電圧駆動回路５又は電流駆動回路６から電圧印加し、電極間に流れるイオン電流を観測する。微粒子が微細孔１３０を通過する際、微粒子が微細孔１３０の一部を占めることにより、微細孔部分の電気抵抗が変化し、それに伴いイオン電流が変化する。このように、微粒子が微細孔１３０を通過する際のイオン電流の変化を電流−電圧変換回路２及び分析回路３で観測することで、微細孔１３０を通過した微粒子を検出することができる。
【００７２】
このような半導体マイクロ分析チップは、Ｓｉなどの半導体ウェハを基板としており、量産技術の進んだ半導体加工技術により従来技術で多く採用されている石英基板又は樹脂基板を用いたマイクロ分析チップに比して大幅な小型化と大量生産が可能となり、マイクロ分析チップを大量且つ低コストに製造可能となる。
【００７３】
また、流路のシール構造（蓋）形成に別基板やカバーガラスの貼り合わせを不要にすることができ、貼り合わせ工程のコストを削減できる。さらに、微粒子検出が電気的に行えることで電子回路技術による雑音分離や、リアルタイムのデジタル処理（統計処理など）による高感度化が可能であるほか、光学的検出方式に比して光学系などの空間を大きく占有する要素がないため、検出装置の劇的な小型化が可能となる。さらに、小型流路に複数の穴を設けており、これらの穴を流路形成時に形成した犠牲層を除去するためのアッシングホールとして用いている。これにより、犠牲層除去に要する時間を大幅に短縮し、製造コストを抑えることができる。
【００７４】
［第２の半導体マイクロ分析チップ］
図１５は、第２の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図である。なお、図１３と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００７５】
第２の半導体マイクロ分析チップが第１の半導体マイクロ分析チップと異なる点は、流路１２０の側部に該流路１２０と連通するチャネル部１２５を設け、このチャネル部１２５上のキャップ層１１５にアッシング用ホール１１６を形成したことにある。例えば、流路１２０の両側面に、形成すべきアッシング用ホールよりも僅かに大きいチャネル部１２５を一定間隔で設け、各々のチャネル部１２５に１つのアッシング用ホール１１６を形成している。
【００７６】
このような構成であっても、第１の半導体マイクロ分析チップと同様に、アッシング用ホール１１６の存在により、流路１２０を形成する際の犠牲層の除去を速やかに行うことができる。さらに、アッシング用ホール１１６を検体液を流す際の空気孔として用いることができる。また、流路１２０自体に直接ホールを形成するのではなく、流路の側壁に設けたチャネル部１２５にホール１１６を形成しているため、流路天井の強度を落とすことなくホール１１６を形成することができる利点もある。
【００７７】
［第３の半導体マイクロ分析チップ］
図１６及び図１７は、第３の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図１６は平面図、図１７は斜視図である。
【００７８】
図中の１１０はＳｉなどの半導体基板である。１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂは検体液の注入、排出を行うためのリザーバーであり、１４１ａは検体液導入領域、１４１ｂは電解液導入領域、１４２ａは検体液排出領域、１４２ｂは電解液排出領域となる。これらのリザーバーは、Ｓｉ基板１０の表面部を例えば選択エッチングにより、例えば１ｍｍ角の正方形のパターンに２μｍ掘り込むことで形成されている。
【００７９】
１２１は検体液を通流させるための第１の流路、１２２は電解液を通流させるための第２の流路である。これらの流路１２１，１２２は、異なるレイアウトで一部が近接するように配置され、Ｓｉ基板１１０を例えば５０μｍ幅で２μｍ深さに掘り込んで形成されている。さらに、流路１２１，１２２は、上部がシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、アルミナ膜（Ａｌ2Ｏ3 ）などの絶縁薄膜（例えば厚さ２００ｎｍ）で覆われている。即ち、図１７に示すように、流路１２１，１２２の上部に流路キャップ層１１５（流路をシールする蓋）が形成され、これにより第１及び第２の流路は共に溝型トンネル流路となっている。また、キャップ層１１５には、犠牲層の除去の際に利用するアッシング用ホールを形成しても良い。
【００８０】
このとき、キャップ層１１５の形成は、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂに接続する部分までとし、リザーバー上部と流路の接続部には検体液や電解液が通過可能となるように、少なくとも一部はキャップ層１１５を形成しないようにする。これにより、流路１２１及び１２２はリザーバー部分で開口したトンネル状流路となる。
【００８１】
１３０は第１の流路１２１と第２の流路１２２との接触部に設けた微細孔であり、流路１２１と流路１２２の隔壁１３１（例えば０．２μｍ厚のＳｉＯ2 ）の一部をスリット状にエッチング除去することにより形成されている。微細孔１３０の大きさ（幅）は検出する粒子のサイズより僅かに大きいサイズとし、検出する微粒子サイズが１μｍφの場合、図１６の微細孔１３０の幅を例えば１．５μｍとする。
【００８２】
１１３ａ，１１３ｂは微粒子を検出するための電極であり、それぞれ流路１２１，１２２の内部に一部露出するように形成されている。これらの電極材料としては、検体液接触面がＡｇＣｌ，Ｐｔ，Ａｕなどとなるように構成すれば良い。また、電極は必ずしも図１７のように集積化されていなくとも良く、それぞれの流路のリザーバーに外部電極を差し込むことでも微粒子の検出は可能である。
【００８３】
微細孔１３０を通るイオン電流、即ち２つの流路１２１，１２２に電解液（電解質を溶融させてイオン電流が流れ得る溶液）を充填し、電極１１３ａと１１３ｂに電圧印加して流れる電流（微粒子非通過時の定常電流）は、基本的に微細孔１３０の開口サイズで決定する。また、検出する微粒子が微細孔１３０を通過する際には、微粒子が微細孔１３０の一部を塞いでイオンの通過を阻害するため、その度合いに応じた電流の減少が生じる。但し、微粒子が導電性又は表面準位伝導可能な場合、微粒子がイオン電荷の授受を行って微粒子自体の電気伝導で電流が増加する場合もある。このイオン電流変化は、微細孔１３０と微粒子の形状、大きさ、長さなどの相対関係で決定するため、イオン電流の変化量や継時変化などを観測することで、微細孔を通過した微粒子内容を割り出すことが可能になる。
【００８４】
微細孔１３０の開口サイズは、検出する微粒子の通過し易さとイオン電流の変化度合い（感度）を考慮して決めれば良く、例えば検出微粒子外径の１．５倍から５倍以内とする。また、検出する微粒子を分散させる電解液として、例えばＫＣｌ水溶液などの電解液、ＴＥ（Tris Ethylene diamine tetra acetic acid）緩衝溶液やＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）緩衝溶液などの各種緩衝溶液を用いることができる。
【００８５】
図１６及び図１７に示した第３の半導体マイクロ分析チップにおいて、例えば第１の流路１２１を検体液導入流路として、リザーバー１４１ａ又は１４２ａに検体液（電解液に検出する微粒子を分散させた懸濁液）を滴下する。このとき、前述したように流路１２１がトンネル状流路であることから、検体液が流路１２１の入り口に達した瞬間、毛細管現象により検体液が流路１２１に吸い込まれて流路１２１の内部が検体液で満たされる。このとき、アッシング用ホールを形成しておけば、これが空気孔として機能し、検体液の充填をスムーズに行うことができる。流路１２２は検出する微粒子の受容流路として用い、リザーバー１４１ｂ又は１４２ｂに微粒子を含まない電解液を滴下し、同様に内部を電解液で満たしておく。この状態で、電圧駆動回路５又は電流駆動回路６から電極１１３ａ，１１３ｂ間に電圧印加することにより、微細孔３０を通過する微粒子が検出可能になる。
【００８６】
２つの電極１１３ａ，１１３ｂ間に印加する電圧の極性は、検出する微粒子（細菌、ウイルス、標識粒子など）の帯電状況によって異なる。例えば、負帯電した微粒子の検出を行う場合には、電極１１３ａを負極、電極１１３ｂを正極として電圧印加してイオン電流観測を行い、その時の液体内電界により微粒子が移動して微細孔を通過するようにすれば良い。
【００８７】
なお、第１の流路１２１と第２の流路１２２の両方に検体液を満たして上記検出を行うことでも良く、これは特に、検出する微粒子の帯電状況が不明な場合や、正帯電粒子と負帯電粒子が混在する場合などに用いることができる。また、微粒子の帯電状況が明らかな場合でも、２つの流路に検体液を満たして検出を行うことでも構わない。この場合、検体液と電解液を２種類用意する必要がなくなり、微粒子の検出作業が簡略化できる。但し、２つの流路のリザーバー間（１４１ａと１４１ｂ、１４２ａと１４２ｂ）は電気的に分離、即ち検体液が各リザーバー間で分離している必要がある。
【００８８】
このように、第３の半導体マイクロ分析チップにおいては、検体液の導入と電気的な観測だけで微粒子検出ができ、更に半導体加工技術による超小型化と大量生産が可能で微粒子検出回路や識別判定回路などの集積も可能である。このため、超小型で高感度のマイクロ分析チップを低コストに大量生産することが可能である。
【００８９】
従って、細菌やウイルスなどの微粒子の高感度検出を手軽に実施できるようになり、伝染性病原体や食中毒原因菌の簡易検出などに応用することで、流行性疾病の拡大防止や食の安全確保といった分野に貢献することが可能となる。例えば、新型インフルエンザなど緊急隔離対策が必要な疾病に対する高速一次検査キットや一般家庭での簡易食中毒検査など、莫大数量を非常に低コストに提供する必要がある用途などに適している。
【００９０】
［第４の半導体マイクロ分析チップ］
図１８及び図１９は、第４の半導体マイクロ分析チップの概略構成を説明するためのもので、図１８は平面図、図１９は斜視図である。この半導体マイクロ分析チップは、検体液導入流路１２１に微粒子サイズフィルタを設けた例である。
【００９１】
図中の１５１，１５２は微小サイズのピラーアレイであり、微小な柱状構造体（ピラー）を等間隔に配列し、その配置間隔により検体液中微粒子をサイズでフィルタリングするものである。ピラーアレイ１５１，１５２には、壁状構造体（スリット）アレイなどを用いることも可能である。
【００９２】
図２０に、ピラーアレイ１５１，１５２の機能を概念的に示す。最初のピラーアレイ１５１は、微細孔１３０の上流側に設けられ、微細孔１３０を詰まらせるような巨大粒子１６１の除去フィルタである。このピラーアレイ１５１は、検出する微粒子１６２は通過させて、微細孔１３０の開口より大きな粒子１６１は通さない間隔で形成されている。例えば、検出粒子サイズが１μｍφ、微細孔幅が１．５μｍの場合、ピラーアレイ１５１として２μｍφの円柱構造体又は１辺２μｍの四角柱構造体を、最大間隔が例えば１．３μｍとなるよう流路を横切る如く並べて形成する。ピラーアレイ１５１を設ける段数（列数）は巨大粒子１６１のトラップ効率を考慮して決めれば良く、流路を横切るピラーアレイ１５１の列を例えば１０段（１０列）設けておくことで、１．３μｍ以上の外径を持つ微粒子をほぼトラップ可能である。
【００９３】
また、ピラーアレイ１５１の前に更に大きなピラー間隔のピラーアレイ（図示せず）を設けておき、例えば５μｍφ以上の粒子をピラーアレイ１５１より前に予めフィルタリングしておく多段フィルタ構成としても構わない。この場合、粒子フィルタ（ピラーアレイ１５１）自体が巨大粒子１６１で目詰まりすることを防止し易くなり、検体液の遠心分離や予備濾過などの前処理を省略して微粒子の検出作業を簡易化、短縮化することが可能である。
【００９４】
図２０において、ピラーアレイ１５２は、検出する微粒子１６２を収集、濃縮するコレクタである。このピラーアレイ１５２は、微細孔１３０の下流側に設けられ、検出する微粒子１６２は通さず、電解液及び検出対象外の微小粒子１６３は通過させる間隔で形成されている。例えば、検出粒子サイズが１μｍφ場合、ピラーアレイ１５２として１μｍφの円柱構造体又は１辺１μｍの四角柱構造体を、最大間隔が例えば０．９μｍとなるように流路を横切る如く並べて形成する。ピラーアレイ１５２を設ける段数（列数）は検出微粒子１６２のトラップ効率を考慮して決めれば良く、流路１２１を横切るピラーアレイ１５２の列を例えば１０段（１０列）設けておくことで、１．０μｍ以上の外径を持つ微粒子をほぼトラップ可能である。
【００９５】
また、図２１（ａ）（ｂ）に示すように、ピラーアレイ１５２の各ピラーを流路１２１に対して斜めに横断する如く配列し、各ピラーの上流側端のうち最も下流側に位置する部分の近くに微細孔１３０が位置するように配置すると、トラップされた微粒子が効率良く微細孔１３０の部分に誘導されて検出効率を高めることができる。
【００９６】
また、これらのピラーアレイ１５１，１５２は、両方搭載するだけでなく、何れか一方のみを搭載することでも構わない。これらは適用する検体液の形態や検査工程の組み合わせなどにより決定することが可能である。また、微粒子サイズフィルタとなるピラーアレイ１５１，１５２の他にピラーアレイ１５１，１５２の間隔より大きな間隔のピラーアレイが流路全体に形成されていても構わない。この場合、各ピラーが流路の支柱として機能し、流路キャップが外圧や検体液の表面張力で潰れることを防止できるようになる。さらに、ピラー間にも表面張力が作用して電解液の引き込みを行う駆動力となり、流路への検体液や電解液の充填を更に容易にすることが可能になる。
【００９７】
また、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂの領域に、流路キャップの無い状態で、且つ微粒子サイズフィルタとなるピラー間隔より大きな間隔でピラーアレイが形成されていても構わない。これにより、リザーバーに滴下された検体液や電解液がピラーアレイの表面張力によって広げられ、流路入口までスムーズに液体を流れ込ませることが可能になる。
【００９８】
このように第４の半導体マイクロ分析チップにおいては、検体液導入流路中にピラーアレイ（又はスリットアレイ）を配置することで、微粒子のサイズフィルタ機能を付加することができる。さらに、不要粒子の除去や検出粒子の濃縮などの機能を付加することで、検査工程の簡略化や微粒子の検出精度向上を可能にする。従って、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、検査時間の短縮や検査ミスの低減及び防止が可能となる。
【００９９】
［第５の半導体マイクロ分析チップ］
図２２は、第５の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路１２１，１２２をＳｉ基板１１０の溝で構成するのではなく、トンネル状の絶縁膜で覆って構成する例である。即ち、Ｓｉ基板１１０の掘り込み溝を流路とするのではなく、犠牲層を流路パターンに形成した後、犠牲層の上面及び側面を絶縁膜で覆うことにより絶縁膜トンネル型流路としている。
【０１００】
この半導体マイクロ分析チップにおいては、犠牲層のエッチバック処理やＣＭＰ処理が無いため、犠牲層の残渣や膜減りといった面内ムラが生じ難く、犠牲層工程によるプロセス不良が激減する。従って、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、製造歩留まりの向上をはかることができる。さらに、アッシング用ホールを形成しておけば、アッシング工程の時間抑制・均一化が可能となる。また、犠牲層残渣による熱酸化膜１１とキャップ層１５の隙間が本質的に生じ難いため、イオン電流のリーク不良も殆ど解消する。
【０１０１】
なお、本検査チップにおけるリザーバー（１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ）は、基本的に図１７、図２０と同様に形成可能であるが、絶縁膜トンネル型流路とリザーバーとの接続部において、リザーバーの液体ダムを形成する必要がある。このためには、図２２に示すように流路１２１，１２２の端部開口の横にＳｉテラスを残す構成や、流路端部開口の横にダミー流路をＳｉテラス部分まで形成して液体ダムとする構成とすれば良い。
【０１０２】
［第６の半導体マイクロ分析チップ］
図２３は、第６の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図であり、流路１２１と流路１２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の交差する積層部（接触部）を設ける例である。ここでは、検体導入流路となる１２１を下側に形成し、検体受容流路となる１２２を上側に形成した、２段型流路とする。このとき、微細孔１３０は２つの流路の積層部（接触部）に設け、第１の流路１２１の上面及び第２の流路の下面となる隔壁（第１の流路１２１のキャップ層１１５）にフォトリゾグラフィーにより形成する。
【０１０３】
図１６〜図２２の半導体マイクロ分析チップにおいては、２つの流路が隔壁を挟んで横方向に隣接しており、微細孔１３０をＳｉ基板１１０に対して垂直な隔壁に形成する必要があり、隔壁側部からパターンニングしてスリット状の微細孔１３０を形成していた。このときの微細孔形状は、流路深さが微細孔幅と同じ場合で正方形に近い四角形であるが、流路深さが微細孔幅より深い場合は縦長のスリットとなっていた。このため、微細孔を微粒子が通過する際、微粒子で微細孔の開口を十分に遮蔽することができず、イオン電流の変化が円形微細孔に比し小さいという問題があった。
【０１０４】
これに対し、図２３の分析チップにおいては、微細孔１３０を直接パターンニング可能であり、微細孔の開口形状を任意に形成可能であるため、微粒子によるイオン電導を最も効果的に遮蔽可能な円形開口とすることができる。これにより、検出する微粒子が微細孔１３０を通過する際のイオン電流変化を最大化することができ、図１６〜図２２の半導体マイクロ分析チップよりも更に高感度の微粒子検出が可能となる。
【０１０５】
図２４は、２段型流路の具体例であり、第１の流路１２１を図１７と同様なＳｉ基板掘り込み型のトンネル流路、第２の流路１２２を図２２と同様な絶縁膜トンネル型流路とした例である。
【０１０６】
第１の流路１２１は、図２５（ａ）に示すように掘り込み型のトンネル流路となり、第２の流路１２２は、図２５（ｂ）に示すように絶縁膜（キャップ層）１１８からなる絶縁膜トンネル型の流路となる。
【０１０７】
また、２つの流路１２１，１２２の交差する接触部において、図２５（ｃ）に示すように、絶縁膜１１５に微細孔１３０を形成しており、その開口形状は任意に形成可能である。イオン電流を観測する電極は、第１の流路１２１の下面と第２の流路１２２の上面に形成されている。これにより、微細孔形状の最適化による高感度化が実現できる。また、この半導体マイクロ分析チップでは、Ｓｉ掘り込み型のトンネル流路１２１を有するが、第２の流路１２２が絶縁膜１１５の上に形成されるため、犠牲層残渣による絶縁膜１１１と１１５の間の隙間が生じても２つの流路間にリーク電流が発生しないという利点もある。
【０１０８】
なお、ここでは２つの流路が交差するように配置しているため、リザーバー１４１ａに滴下した検体液は１４２ｂのリザーバーに排出されるようになる。これは勿論、図２６に平面図を、図２７に斜視図を示すように、２つの流路が積層接触する部分の後、元の流路側に戻すように配置（１４１ａへの滴下検体液を１４２ａに排出）することでも構わないものである。
【０１０９】
ここで、図２８（ａ）（ｂ）は、ピラーアレイ１５２の各ピラーを流路１２１に対して斜めに横断する如く配列し、各ピラーの上流側端のうち最も下流側に位置する部分の近くに微細孔１３０が位置するように配置した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。このようにすることで、ピラーアレイ１５２によってトラップされた微粒子が効率良く微細孔１３０の部分に誘導されて検出効率を高めることができる。
【０１１０】
さらに、図２８（ｃ）（ｄ）はピラーアレイ１５２を流路方向に対して「＞型」に配置したもので、（ｃ）は平面図、（ｄ）は斜視図である。このような配置とすることでも、図２１（ａ）（ｂ）と同様の効果が得られる。微細孔１３０を所定の大きさに形成することを考えた場合、「＞型」配置では微細孔１３０を流路１２１の中央部に形成することになるため、図２８（ｃ）（ｄ）に示す「＞型」配置の方が図２８（ａ）（ｂ）に示す「斜め」配置よりも、作りやすいと云うメリットがある。
【０１１１】
図２９に、微粒子検出機構を概念的に示す。ピラーアレイ１５１，１５２の機能は前記図２０と同様である。図２９において、電極１１３ａ，１１３ｂ間に電圧を印加すると、ピラーアレイ１５２で収集された微粒子１６２は、電極１１３ａ，１１３ｂ間を電気泳動し、微細孔１３０を通過して流路１２２側に移動する。この時に電極１１３ａ，１１３ｂ間を流れるイオン電流が変化するため、微粒子１６２を検出することができる。
【０１１２】
このように、２つの流路１２１，１２２を交差させることにより微細孔１３０を円形開口とすることができるため、第３の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、より高感度の微粒子検出が可能となる。
【０１１３】
［第７の半導体マイクロ分析チップ］
図３０は、第７の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路１２１と流路１２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の積層部（接触部）を設ける例の変形例である。
【０１１４】
ここでは、検体導入流路となる第１の流路１２１と、検体受容流路となる第２の流路１２２を何れも絶縁膜トンネル型の流路としている。但し、２つの流路は別々の工程で形成しており、微細孔１３０は２つの流路の積層部にフォトリゾグラフィーにより形成している。
【０１１５】
この検査チップの特徴は、図２９の検査チップで第２の流路１２２とリザーバー接合部（開口部）の高さが異なることで、検体液又は電解液の充填が上手くいかないことがある不具合を解消するものである。即ち、基板に掘り込み形成した領域１１０ａに第１の流路１２１を絶縁膜トンネル型流路で形成し、第２の流路１２２を第１の流路１２１の形成後に同様工程で絶縁膜トンネル型流路に形成することにより、２つの流路のリザーバー部での高さをほぼ同一とすることができるものである。
【０１１６】
２つの流路の積層部分（図３０の接触部）は、第２の流路１２２を形成する際に第１の流路１２１上で犠牲層が盛り上がることで、前記図２９のように第２の流路１２２の空間が確保できる。これにより、２つの流路１２１，１２２に対して検体液（又は電解液）の充填を行う際、一方の流路が充填不良となる問題を解消できる。
【０１１７】
従って、第６の半導体マイクロ分析チップの効果に加え、流路における検体液又は電解液の充填不良を未然に解決できる利点がある。
【０１１８】
［第８の半導体マイクロ分析チップ］
図３１は、第８の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図であり、流路１２１と流路１２２を別々の工程によって形成し、２つの流路の積層部（接触部）を設ける例の変形例である。また、図３２（ａ）は流路の断面図であり、図３２（ｂ）は流路の接触部の断面図である。
【０１１９】
ここでは、図３０の検査チップと同様、検体導入流路となる第１の流路１２１と、検体受容流路となる第２の流路１２２を何れも絶縁膜トンネル型の流路としている。但し、２つの流路は別々の工程で形成しており、微細孔１３０は２つの流路の積層部にフォトリゾグラフィーにより形成しているほか、図３２（ａ）（ｂ）に示すように、第２の流路１２２の高さを第１の流路１２１よりも高くしている。
【０１２０】
これにより、２つの流路１２１，１２２の積層部分（図３１の接触部）において、第２の流路１２２の積層空間が確実に確保可能となり、図３０の半導体マイクロ分析チップでしばしば生じる可能性があった第２の流路１２２が２つの流路の積層部で潰れてしまう問題を解消可能となる。図３０の検査チップにおいては、第２の流路１２２を形成する際、２層目の犠牲層が自然に第１の流路上で盛り上がることを期待して作製しているが、犠牲層材料の生産バラツキや加工環境の温度や湿度で変動するため、同じ形状の流路を形成することが難しく、確実な再現性が得にくかった。図３１の半導体マイクロ分析チップにおいては、流路の上面の一部を盛り上がらせる必要がないため、犠牲層の塗布条件（スピン回転数など）を異ならせることや粘度の異なる犠牲層材料を用いることで、確実に高さの異なる流路が形成できる。
【０１２１】
このとき、第１の流路１２１と第２の流路１２２の検体液（又は電解液）充填量を揃え、毛細管現象もほぼ同等とするため、２つの流路の断面積を揃えておくことが望ましい。例えば、第１の流路１２１の幅を５０μｍ、高さを２μｍとした場合、第２の流路１２２の幅を２０μｍ、高さを５μｍとすると、２つの流路の断面積を揃えることができ、積層部の高さを３μｍ確保することができる。
【０１２２】
従って、第７の半導体マイクロ分析チップの効果に加え、２つの流路１２１，１２２の積層部の潰れの問題を解決でき、より信頼性の高いマイクロ分析チップを実現できる利点がある。
【０１２３】
［第９の半導体マイクロ分析チップ］
図３３は、第９の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
【０１２４】
基本的な構成は先の第８の半導体マイクロ分析チップと同様であり、第８の半導体マイクロ分析チップと異なる点は、流路上にアッシング用ホールを設ける代わりに、流路側壁にアッシング用ホール形成用のチャネル部を設け、このチャネル部上にアッシング用ホールを設けたことにある。
【０１２５】
即ち、流路１２１，１２２の複数箇所で、側壁に流路と同じ高さのチャネル部１２５が設けられ、これらのチャネル部１２５の上面にアッシング用ホール１１６が形成されている。また、流路１２１には図示しないピラーアレイが形成されている。
【０１２６】
このような構成であれば、流路形成のための犠牲層の除去プロセスで、流路１２１，１２２の端部及びチャネル部１２５上のアッシング用ホール１１６から酸素プラズマを流路１２１，１２２内に導くことができ、犠牲層除去を速やかに行うことができる。
【０１２７】
従って、先の第８の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られる。また、流路１２１，１２２に直接ホールを形成するのではなく、流路１２１，１２２の側壁に設けたチャネル部１２５にホール１１６を形成しているため、先に説明した第２の半導体マイクロ分析チップと同様の効果も得られる。
【０１２８】
［第１０の半導体マイクロ分析チップ］
図３４は、第１０の半導体マイクロ分析チップの概略構成を示す平面図である。なお、以下では、流路１２１，１２２の両方に検体液を流すことを例にしているが、一方に電解液を流すようにしても良い。
【０１２９】
リザーバー１４１ａ上に検体液を吸収可能な吸収材１７１ａを設置し、リザーバー１４１ｂ上に検体液又は電解液を吸収可能な吸収材１７１ｂを設置している。さらに、リザーバー１４２ａ上に検体液を吸収可能な吸収材１７２ａを設置し、リザーバー１４２ｂ上に検体液又は電解液を吸収可能な吸収材１７２ｂを設置している。吸収材としては、例えば濾紙や不織布などの繊維集合体を用いることができる。この吸収材は、対応するリザーバーの全体を覆うように設置しても良いし、一部を覆うように設置しても良い。但し、隣接するリザーバー間で分離されている必要がある。
【０１３０】
なお、先の第３の半導体マイクロ分析チップで説明したように、リザーバー１４１ａには検体液を供給し、リザーバー１４１ｂには検体液及び電解液の何れを供給しても良いが、以下では、リザーバー１４１ｂにも検体液を供給する例で説明する。
【０１３１】
このような構成において、検出する微粒子を含む検体液を吸収材１７１ａ，１７１ｂに滴下すると、吸収材１７１ａ，１７１ｂから検体液がしみ出し、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ内へ導入される。リザーバー１４１ａ，１４１ｂ内に導入された検体液は、流路１２１，１２２を通ってリザーバー１４２ａ，１４２ｂに至る。流路１２１，１２２を流動してきた検体液は、リザーバー１４２ａ，１４２ｂ上に設けられた吸収材１７２ａ，１７２ｂに吸い取られる。リザーバー１４２ａ，１４２ｂ内の検体液がひとたび吸収材１７２ａ，１７２ｂに吸収され始めると、続いて流動してくる検体液が次々と吸収材１７２ａ，１７２ｂに吸収されていくため、流路１２１，１２２中の検体液流動が連続的に行われる。
【０１３２】
即ち、吸収材１７２ａ，１７２ｂで検体液を吸い取ることで流路１２１，１２２中の検体液を電気泳動や外部ポンプを用いずに流動させることができ、検体液に含まれる微粒子も検体液の流動で移動させることが可能となる。このような理由から、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ側の吸収材１７１ａ，１７１ｂは省略することも可能である。
【０１３３】
また、検体液導入側に吸収材１７１ａ，１７１ｂを設置することで、半導体マイクロ分析チップのサイズを増大することなく十分な量の検体液を流路１２１，１２２に供給することが可能となる。一般に、マイクロ分析チップへの検体液注入はマイクロピペッターなどを使用して行うが、その滴下量は１０〜１００００マイクロリットル程度であり、この量の検体液を受容するには、例えば深さ１００μｍで１００ｍｍ2 程の面積が必要になる。この受容領域を半導体マイクロ分析チップに集積すると、分析チップとしての機能部分を集積するサイズより遙かに大きなチップサイズが必要となり、莫大なコスト増加を生じてしまう。また、検体液中の微粒子の濃度は一般に低く、数多くの微粒子を検出する場合、多量の検体液を注入する必要があり、これを可能にする検体液の受容領域は巨大なものとなる。
【０１３４】
第１０の半導体マイクロ分析チップでは、非常に大きな検体液受容部を集積する代わりに分析チップの外部に十分大きな吸収材１７１ａ，１７１ｂを設け、検体液を吸収材１７１ａ，１７１ｂに滴下して流路１２１，１２２に注入する。また、検体排出側から排出された検体液は吸収材１７２ａ，１７２ｂで吸収することができ、これにより分析チップに収容される検体液量よりも多くの検体液を注入、排出することが可能になる。
【０１３５】
なお、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂの領域に、前述した微粒子サイズフィルタとなるピラー間隔より大きな間隔のピラーアレイを形成しておき、前述した吸収材とピラーアレイが接するようにしておくことが望ましい。これにより、吸収材１７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂとこれらに対応するリザーバーとの間で検体液や電解液の授受がピラーアレイの表面張力によってスムーズに行われ、また、吸収材から流路入口（出口）までスムーズに液体を流出入させることが容易となる。
【０１３６】
このように、リザーバー１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ上に吸収材１７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂを設置することにより、第１の半導体マイクロ分析チップと同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のような効果も得られる。
【０１３７】
即ち、検体液排出領域１４２ａ，１４２ｂ側に吸収材１７２ａ，１７２ｂを設けることにより、流路１２１，１２２中の検体液を電気泳動や外部ポンプを用いずに流動させることができる。さらに、検体液導入領域１４１ａ，１４１ｂ側に吸収材１７１ａ，１７１ｂを設けることにより、半導体マイクロ分析チップのサイズを増大することなく十分な量の検体液を流路１２１，１２２に供給することが可能となる。従って、非常に小さな分析チップでも多量の検体液を扱うことが可能となり、半導体マイクロ分析チップとしての機能部分を最小限の面積に集積することで大幅な低コスト化が図れる。
【０１３８】
［第１１の半導体マイクロ分析チップ］
図３５及び図３６は、第１１の半導体マイクロ分析チップ１９０の概略構成を説明するためのもので、図３５は平面図、図３６は斜視図である。
【０１３９】
この半導体マイクロ分析チップは、前記図３３に示す半導体マイクロ分析チップを収容するパッケージ１８０に検体液導入口１８１を設けたものである。検体液導入口１８１は、パッケージ１８０の吸収材１７１ａ，１７１ｂ上に位置する天板面に開口を設け、１７１ａ，１７１ｂに検体液を導く漏斗状の液体ガイドを設けることにより形成されている。検体液導入口１８１は、吸収材１７１ａ，１７１ｂの両方に跨る大きさであり、検体液導入口１８１には、検体液を吸収材１７１ａと１７１ｂとに分離するための仕切り板１８２が設けられている。
【０１４０】
なお、図３６には検体液排出側の吸収材１７２ａ，１７２ｂは図示していないが、これらを設けても良いのは勿論のことである。また、半導体マイクロ分析チップ１９０の構造は前記図３３の例に限らず、先に説明した各例のように適宜変更可能である。
【０１４１】
このような構成であれば、検体液導入口１８１の中心部に検体液を垂らすだけで、検体液を吸収材１７１ａ，１７１ｂに吸収させることができると共に、吸収材１７１ａと１７１ｂとで検体液を確実に分離することができる。そして、吸収材１７１ａ，１７１ｂに対応するリザーバー１４１ａ，１４１ｂに検体液を導入し、更に流路１２１，１２２に流し込むことができる。従って、リザーバー１４１ａ，１４１ｂに個別に検体液を導入する必要がなくなり、簡易な操作で検体液の導入が可能となると共に、マイクロ分析チップの大きさ、特にリザーバー部分の大きさを吸収材との重ね合せに必要な最小サイズとすることができ、マイクロ分析チップのサイズ極小化が可能となってマイクロ分析チップの低コスト化が可能になる。
【０１４２】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【０１４３】
実施形態では、検査チップとして主にＳｉ基板を用いた例を示しているが、基板は必ずしもＳｉに限らず、通常の半導体製造プロセスで加工可能であれば、他の半導体基板材料を用いることも可能である。また、絶縁膜として主に誘電体（ＳｉＯ2 ，ＳｉＮｘ，Ａｌ2Ｏ3）を表記しているが、その種類、組成等は任意であり、この他に例えば有機絶縁膜を用いることも可能であるなど、上記実施形態に限定されるものではない。また、キャップ層の材料、キャップ層に設けるアッシング用ホールの大きさや個数、更にはアッシング用ホールの配置位置等も、仕様に応じて適宜変更可能である。
【０１４４】
また、微粒子検査チップは必ずしも半導体マイクロ分析チップに限らず、ガラス基板や樹脂基板に形成された微小溝にカバーを設けてトンネル流路を形成したものに適用することも可能である。さらに、実施形態では、ウイルスや細菌の検査に適用した例を説明したが、本発明はこれらに限らず、各種の微粒子の検査に適用することが可能である。
【０１４５】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４６】
１…半導体マイクロ分析チップ
２…電流−電圧変換回路
３…分析回路
４…検知回路
５…電圧駆動回路
６…電流駆動回路
１０…容器
１１…隔壁
１２…微細孔
１３…第１の領域
１４…第２の領域
１５…第１の電極
１６…第２の電極
１９…被検出物（微粒子）
２０…差動増幅器
４０…コンパレータ
４４，６１…増幅器
５０…可変電源
５３…ランプ回路
６２…低域通過フィルタ
６３，６６…加算器
６４…比例回路
６５…積分回路
６７…基準電源
６００…比例積分回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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