(57)【要約】【課題】本発明は、電気化学反応により被検出物に応じて発生する微小な電流をも高精度に測定できるようにすることを最も主要な特徴としている。【解決手段】たとえば、検出の対象となる被検出物を含む溶液または物質を反応電極部１０上に載せた状態で、端子２に与える入力電圧（ＯＡＩＮ１）を変化させる。これにより、反応電極部１０にて電気化学反応が起こり、被検出物に応じて発生した電流（電荷）が作用電極１３を流れる。この電流（電荷）は、カレントミラー回路４０にてミラー側へコピーされた後、電荷電圧変換部５０のキャパシタＣ１により保持される。キャパシタＣ１によって保持された電荷は、ＮＭＯＳトランジスタＴＲ２，ＴＲ３により電荷電圧変換されて出力電圧（ＯＵＴ１）となり、端子３から出力されるように構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられ、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流を測定することによって物質中に含まれる被検出物を検出する検出装置であって、
前記被検出物に電気化学反応を生じさせるための電気化学反応部と、
前記電気化学反応部での電気化学反応により前記被検出物に応じて発生した電流をミラーするミラー回路部と、
前記ミラー回路部でミラーされた電流を電荷電圧変換する変換部と
を具備し、
前記電気化学反応により前記被検出物に応じて発生した電流を、前記変換部での電荷電圧変換によって測定するようにしたことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記ミラー回路部はミラー接続された複数のトランジスタ対を有し、前記複数のトランジスタ対のうち、ミラー側の少なくとも１つのトランジスタが、複数のトランジスタを並列に接続してなることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記ミラー回路部はミラー接続された複数のトランジスタ対を有し、前記複数のトランジスタ対のうち、ミラー側の各トランジスタが、複数のトランジスタを並列に接続してなることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記ミラー回路部はミラー接続された複数のトランジスタ対を有し、前記複数のトランジスタ対のうち、ミラー側の少なくとも１つのトランジスタが、複数のトランジスタを直列に接続してなることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記ミラー回路部はミラー接続された複数のトランジスタ対を有し、前記複数のトランジスタ対のうち、ミラー側の各トランジスタが、複数のトランジスタを直列に接続してなることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記変換部は、前記ミラー回路部でミラーされた電流に応じた電荷を保持するキャパシタと、このキャパシタで保持された電荷を電圧に変換するソースフォロア回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関するもので、特に、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流を測定することによって化学物質などを検出する電気化学反応検出素子として使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、被測定溶液中に微量に含まれる化学物質を簡易・迅速に検出できる化学物質検出装置の開発が報告されている（たとえば、特許文献１参照）。また、この化学物質検出装置を半導体装置により実現した電気化学反応検出素子も提案されている。この電気化学反応検出素子は、たとえば、電気化学反応によって発生する電流の違いをＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）の検出に利用したＤＮＡセンサ（バイオセンサ）などとしての使用が検討されている。
【０００３】
図６は、従来の電気化学反応検出素子の構成例を示すものである。この電気化学反応検出素子は、たとえば図６に示すように、半導体基板１上にそれぞれ設けられた、反応電極部１０と制御増幅部２０と電流測定部３０とによって構成されている。上記反応電極部１０は、対極電極（ＣＥ１）１１と基準電極（ＲＥ１）１２と作用電極（ＷＥ１）１３とを有している。上記制御増幅部２０はオペアンプ（ＯＡ１）２１，（ＯＡ２）２２および抵抗（Ｒ＿ｃｅ１）２３，（Ｒ＿ｒｅ１）２４を有し、端子２に与えられる入力電圧（ＯＡＩＮ１）に応じて、上記対極電極１１および上記基準電極１２が常に同電位になるように制御する。上記電流測定部３０はオペアンプ（ＯＡ３）３１および抵抗（Ｒ＿ｗｅ１）３２を有し、上記作用電極１３に流れる電流を出力電圧（ＯＵＴ１）に変換して、端子３より出力する。
【０００４】
このような構成の電気化学反応検出素子においては、たとえば、検出の対象となる被検出物を含む溶液または物質が、上記反応電極部１０上に載せられる。この状態で、上記端子２に与える入力電圧（ＯＡＩＮ１）を変化させると、上記反応電極部１０で電気化学反応が起こる。これにより、上記作用電極１３に上記被検出物に応じた電流が流れる。この作用電極１３を流れる電流と上記入力電圧（ＯＡＩＮ１）との関係は、上記被検出物の種類やその濃度に応じたものとなる。
【０００５】
上記作用電極１３を流れる電流は、上記電流測定部３０内の抵抗３２によって電流電圧変換された後、上記端子３より出力される。すなわち、上記抵抗３２により上記作用電極１３を流れる電流量に応じて電流電圧変換された出力電圧（ＯＵＴ１）が、上記端子３より出力される。このように、この電気化学反応検出素子では、作用電極１３に流れる電流を測定することによって、被検出物の検出、つまり被検出物の特定や判定のための情報の取得が行われる。
【特許文献１】特開２００１−９９８００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した構成の電気化学反応検出素子において、微小な電流を測定できるようにするには、電流測定部３０の抵抗３２の値を高くすればよい。しかしながら、抵抗３２の値を高くすると、出力電圧（ＯＵＴ１）にノイズが乗りやすくなるため、測定の精度が悪化するという問題があった。
【０００７】
上記したように、従来においては、微小な電流を測定するために抵抗値を高くすると、測定の精度が悪化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流の測定の精度を向上でき、被検出物を高感度に検出することが可能な検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の一態様によれば、半導体基板上に設けられ、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流を測定することによって物質中に含まれる被検出物を検出する検出装置であって、前記被検出物に電気化学反応を生じさせるための電気化学反応部と、前記電気化学反応部での電気化学反応により前記被検出物に応じて発生した電流をミラーするミラー回路部と、前記ミラー回路部でミラーされた電流を電荷電圧変換する変換部とを具備し、前記電気化学反応により前記被検出物に応じて発生した電流を、前記変換部での電荷電圧変換によって測定するようにしたことを特徴とする検出装置が提供される。
【００１０】
上記の構成とした場合、高抵抗を用いることなしに、微小な電流を測定できるようになる。これにより、ノイズの影響を受けることなく、電気化学反応により被検出物に応じて発生する微小な電流をも高精度に測定することが可能となるものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高抵抗を用いることなしに、微小な電流をも高精度に測定することが可能となる結果、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流の測定の精度を向上でき、被検出物を高感度に検出することが可能な検出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、この発明の第１の実施形態にしたがった、電気化学反応検出素子の基本構成を示すものである。この電気化学反応検出素子は、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流を、抵抗を用いることなく、電荷電圧変換によって測定できるようにしたものである。
【００１４】
すなわち、半導体基板１上には、電気化学反応部である反応電極部１０が形成されている。上記反応電極部１０には、対極電極（ＣＥ１）１１と基準電極（ＲＥ１）１２と作用電極（ＷＥ１）１３とが設けられている。これら各電極１１，１２，１３は、金属、たとえば、Ｓ（信号）／Ｎ（ノイズ）比が良好な金（Ａｕ）を用いてスパッタリング法により形成されている。
【００１５】
上記対極電極１１および上記基準電極１２には制御増幅部２０が接続されている。この制御増幅部２０は、上記半導体基板１上に設けられるとともに、オペアンプ（ＯＡ１）２１，（ＯＡ２）２２および抵抗（Ｒ＿ｃｅ１）２３，（Ｒ＿ｒｅ１）２４を有している。すなわち、上記対極電極１１には、上記オペアンプ２１の出力端が接続されている。このオペアンプ２１の非反転入力端（＋）には、コモン入力（ＣＯＭ）が接続されている。また、上記オペアンプ２１の反転入力端（−）は、上記抵抗２３，２４の一端にそれぞれ接続されている。上記抵抗２３の他端は、入力電圧（ＯＡＩＮ１）が与えられる端子２に接続されている。一方、上記抵抗２４の他端は、上記オペアンプ２２の出力端および反転入力端（−）にそれぞれ接続されている。そして、このオペアンプ２２の非反転入力端（＋）に、上記基準電極１２が接続されている。
【００１６】
上記作用電極１３には、オペアンプ（ＯＡ３）３１およびカレントミラー回路（ミラー回路部）４０が接続されている。上記オペアンプ３１は、上記半導体基板１上に設けられるとともに、その反転入力端（−）に上記作用電極１３が接続されている。また、上記オペアンプ３１の非反転入力端（＋）には、コモン入力が接続されている。そして、上記オペアンプ３１の出力端には、上記カレントミラー回路４０が接続されている。
【００１７】
上記カレントミラー回路４０は、上記半導体基板１上に設けられるとともに、ＰチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタＴＲＣ１，ＴＲＣ２，ＴＲＣ４，ＴＲＣ７，ＴＲＣ８およびＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタＴＲＣ３，ＴＲＣ５，ＴＲＣ６，ＴＲＣ９，ＴＲＣ１０を有している。上記トランジスタＴＲＣ１〜ＴＲＣ１０のうち、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ１，ＴＲＣ２，ＴＲＣ４および上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ３，ＴＲＣ５，ＴＲＣ６は、正側電源電圧ＶＤＤと負側電源電圧ＶＳＳとの間に直列に接続されている（非ミラー側）。また、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７，ＴＲＣ８および上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９，ＴＲＣ１０は、上記正側電源電圧ＶＤＤと上記負側電源電圧ＶＳＳとの間に直列に接続されている（ミラー側）。
【００１８】
また、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ１，ＴＲＣ７はミラー接続、つまり、ゲートが共通に接続されるとともに、その共通ゲートが上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ１，ＴＲＣ２の接続点に接続されている。同様に、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ２，ＴＲＣ８はミラー接続、つまり、ゲートが共通に接続されるとともに、その共通ゲートが上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ２と上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ３との接続点に接続されている。また、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ５，ＴＲＣ９はミラー接続、つまり、ゲートが共通に接続されるとともに、その共通ゲートが上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ４と上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ５との接続点に接続されている。同様に、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ６，ＴＲＣ１０はミラー接続、つまり、ゲートが共通に接続されるとともに、その共通ゲートが上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ５，ＴＲＣ６の接続点に接続されている。
【００１９】
さらに、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ３および上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ４の各ゲートに対し、上記オペアンプ３１の出力端がそれぞれ接続されている。また、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ３と上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ４との接続点には、上記作用電極１３が接続されている。
【００２０】
そして、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８と上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９との接続点には、ＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタからなるサンプリング（制御）用トランジスタＴＲＳ１を介して、電荷電圧変換部５０が接続されている。上記サンプリング用トランジスタＴＲＳ１は上記半導体基板１上に設けられるとともに、そのゲートには、サンプリングパルス（ＳＰ）が供給されるようになっている。
【００２１】
上記電荷電圧変換部５０は、上記半導体基板１上に設けられるとともに、キャパシタＣ１と、ＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタからなるリセット用トランジスタＴＲ１と、ソースフォロア回路を構成するＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタＴＲ２，ＴＲ３とを有している。つまり、上記キャパシタＣ１は電荷を保持するためのものであって、その一方の電極に上記負側電源電圧ＶＳＳが供給されている。また、上記キャパシタＣ１の他方の電極には、上記サンプリング用トランジスタＴＲＳ１、上記リセット用トランジスタＴＲ１のソース／ドレインをなす一方の拡散層、および、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲ２のゲートが接続されている。
【００２２】
上記リセット用トランジスタＴＲ１は、上記キャパシタＣ１に保持された電荷をリセットするためのものである。上記リセット用トランジスタＴＲ１のゲートにはリセット制御パルス（ＲＳＴ＿Ｃ）が、他方の拡散層にはリセット電圧（ＶＲＳ）が、それぞれ供給されるようになっている。
【００２３】
上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲ２，ＴＲ３は、上記正側電源電圧ＶＤＤと上記負側電源電圧ＶＳＳとの間に直列に接続されている。また、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲ３のゲートも、上記負側電源電圧ＶＳＳに接続されている。そして、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲ２，ＴＲ３の接続点は、出力電圧（ＯＵＴ１）が取り出される端子３に接続されている。
【００２４】
なお、上記正側電源電圧ＶＤＤおよび上記負側電源電圧ＶＳＳは、上記オペアンプ２１，２２，３１にもそれぞれ供給されている。
【００２５】
次に、上記した構成の電気化学反応検出素子による被検出物の検出方法について説明する。すなわち、上記した構成の電気化学反応検出素子において、たとえば、検出の対象となる被検出物を含む溶液または物質が反応電極部１０上に載せられる。この状態で、端子２に与える入力電圧（ＯＡＩＮ１）が変化される。すると、制御増幅部２０によって、対極電極１１の電位が、上記入力電圧（ＯＡＩＮ１）および上記基準電極１２のフィードバック電位に応じて制御される。これにより、上記反応電極部１０にて電気化学反応が起こり、上記入力電圧（ＯＡＩＮ１）と上記被検出物の種類やその濃度とに応じた電流（電荷）が発生する。
【００２６】
上記電気化学反応により上記被検出物に応じて発生した電流（電荷）は、作用電極１３を流れる。そして、その電流（電荷）は、上記作用電極１３につながるカレントミラー回路４０に供給されて、ミラー側へコピーされる。その際、上記カレントミラー回路４０の非ミラー側の電位は、オペアンプ３１の出力によって一定に保たれる。
【００２７】
たとえば、上記作用電極１３を流れる電流（電荷）がコモン入力よりも小さい場合、上記カレントミラー回路４０によりコピーされた電流（電荷）は、サンプリング用トランジスタＴＲＳ１へと流れる。このとき、上記サンプリング用トランジスタＴＲＳ１のゲートが開いているならば、その電流（電荷）は、電荷電圧変換部５０のキャパシタＣ１により保持される。上記キャパシタＣ１によって保持された電荷は、ソースフォロア回路（ＮＭＯＳトランジスタ）ＴＲ２，ＴＲ３により電荷電圧変換される。
【００２８】
本実施形態の場合、作用電極１３に流れる電流（電荷）を、電荷電圧変換により測定するようにしている。このため、作用電極１３を流れる電流（電荷）がたとえ微小な値であったとしても高精度に測定でき、高抵抗を用いる場合に比べ、測定の精度を格段に向上できる。
【００２９】
こうして、作用電極１３を流れる電流（電荷）は出力電圧（ＯＵＴ１）となって、端子３より出力される。この出力電圧（ＯＵＴ１）は、上記被検出物を検出するための情報として、被検出物の特定や判定などの処理に供される。なお、リセット用トランジスタＴＲ１のゲートを開くことにより、上記キャパシタＣ１によって保持された電荷はリセット電圧ＶＲＳと同電位となる、つまりリセットされる。
【００３０】
上記したように、抵抗を用いずに、電気化学反応により被検出物に応じて発生する電流を測定できるようにしている。すなわち、電気化学反応検出素子において、電荷検出（電荷電圧変換）により、作用電極に流れる電流を測定するようにしている。これにより、高抵抗を用いることなしに、微小な電流をも高精度に測定できるようになる。したがって、ノイズの影響を受けることなく、被検出物を高感度に検出することが可能となるものである。
【００３１】
特に、上記した構成の電気化学反応検出素子においては、測定したい電流量に応じて、電荷電圧変換部５０におけるキャパシタ（Ｃ１）の容量値を変更することにより、さらに微小な電流の測定が可能である。
【００３２】
なお、本実施形態において、上記カレントミラー回路４０としては、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ１，ＴＲＣ２，ＴＲＣ７，ＴＲＣ８および上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ３のみによって構成することもできる。つまり、オペアンプ３１の出力が正側（＋）に固定される場合、上記カレントミラー回路４０における、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ４および上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ５，ＴＲＣ６，ＴＲＣ９，ＴＲＣ１０は省略できる。
【００３３】
また、上述した構成の電気化学反応検出素子においては、上記カレントミラー回路４０の、ミラーする電流（電荷）の増幅度を変えることによっても、より微小な電流の測定が可能である。
【００３４】
［第２の実施形態］
図２および図３は、この発明の第２の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の構成例をそれぞれ示すものである。すなわち、図２に示すカレントミラー回路４０ａの場合、たとえば、少なくとも上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７が、並列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎによって構成されている。また、この例の場合、少なくとも上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０が、並列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎによって構成されている。
【００３５】
この構成のカレントミラー回路４０ａによれば、上記作用電極１３を流れる電流（電荷）は、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎの個数に応じて、または、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎの個数に応じて、それぞれ増幅されてミラー側へコピーされる。これにより、より微小な電流の測定が可能となる。
【００３６】
また、図３に示すカレントミラー回路４０ｂの場合、たとえば、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７が、並列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎによって構成されるとともに、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８が、並列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎによって構成されている。また、この例の場合、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０が、並列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎによって構成されるとともに、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９が、並列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎによって構成されている。
【００３７】
この構成のカレントミラー回路４０ｂによれば、上記作用電極１３を流れる電流（電荷）は、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎおよび上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎの個数に応じて、または、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎおよび上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎの個数に応じて、それぞれ増幅されてミラー側へコピーされる。これにより、より微小な電流の測定が可能となる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図４および図５は、この発明の第３の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の構成例をそれぞれ示すものである。すなわち、図４に示すカレントミラー回路４０ｃの場合、たとえば、少なくとも上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７が、直列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎによって構成されている。また、この例の場合、少なくとも上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０が、直列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎによって構成されている。
【００３９】
この構成のカレントミラー回路４０ｃによれば、上記作用電極１３を流れる電流（電荷）は、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎの個数に応じて、または、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎの個数に応じて、それぞれ増幅（個数分の１倍）されてミラー側へコピーされる。このように、カレントミラー回路は、必要に応じて、ミラーする電流（電荷）の増幅度が小さくなるように構成することもできる。
【００４０】
また、図５に示すカレントミラー回路４０ｄの場合、たとえば、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７が、直列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎによって構成されるとともに、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８が、直列に接続された複数のＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎによって構成されている。また、この例の場合、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９が、直列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎによって構成されるとともに、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０が、直列に接続された複数のＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎによって構成されている。
【００４１】
このカレントミラー回路４０ｄの場合、上記作用電極１３を流れる電流（電荷）は、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎおよび上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎの個数に応じて、または、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎおよび上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎの個数に応じて、それぞれ増幅（個数分の１倍）されてミラー側へコピーされる。このように、カレントミラー回路は、必要に応じて、ミラーする電流（電荷）の増幅度がさらに小さくなるように構成することもできる。
【００４２】
なお、上記した第２，第３の実施形態においては、いずれの例の場合にも、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７，ＴＲＣ８および上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９，ＴＲＣ１０の、各ゲート幅（Ｗ）および各ゲート長（Ｌ）の比率（Ｗ／Ｌ）が変わらないように構成するのが望ましい。つまり、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ７は、ゲート幅およびゲート長がほぼ同一とされた複数のトランジスタＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎを用いて構成する。同様に、上記ＰＭＯＳトランジスタＴＲＣ８は、ゲート幅およびゲート長がほぼ同一とされた複数のトランジスタＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎを用いて構成する。同様に、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ９は、ゲート幅およびゲート長がほぼ同一とされた複数のトランジスタＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎを用いて構成する。同様に、上記ＮＭＯＳトランジスタＴＲＣ１０は、ゲート幅およびゲート長がほぼ同一とされた複数のトランジスタＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎを用いて構成する。こうすることによって、増幅度のバラツキを小さくでき、測定の精度が低下するのを抑えることが可能となる。
【００４３】
その他、本願発明は、上記（各）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記（各）実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、（各）実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態にしたがった、電気化学反応検出素子の基本構成を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の構成例を示す回路図。
【図３】本発明の第２の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の他の構成例を示す回路図。
【図４】本発明の第３の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の構成例を示す回路図。
【図５】本発明の第３の実施形態にしたがった、カレントミラー回路の他の構成例を示す回路図。
【図６】従来技術とその問題点を説明するために示す、電気化学反応検出素子の回路図。
【符号の説明】
【００４５】
１…半導体基板、２…端子（入力側）、３…端子（出力側）、１０…反応電極部、１１…対極電極（ＣＥ１）、１２…基準電極（ＲＥ１）、１３…作用電極（ＷＥ１）、２０…制御増幅部、２１，２２，３１…オペアンプ、２３，２４…抵抗、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ…カレントミラー回路、５０…電荷電圧変換部、ＣＯＭ…コモン入力、ＯＡＩＮ１…入力電圧、ＯＵＴ１…出力電圧、ＴＲＣ１，ＴＲＣ２，ＴＲＣ４，ＴＲＣ７，ＴＲＣ７ａ，ＴＲＣ７ｂ，〜，ＴＲＣ７ｎ，ＴＲＣ８，ＴＲＣ８ａ，ＴＲＣ８ｂ，〜，ＴＲＣ８ｎ…ＰＭＯＳトランジスタ、ＴＲＣ３，ＴＲＣ５，ＴＲＣ６，ＴＲＣ９，ＴＲＣ９ａ，ＴＲＣ９ｂ，〜，ＴＲＣ９ｎ，ＴＲＣ１０，ＴＲＣ１０ａ，ＴＲＣ１０ｂ，〜，ＴＲＣ１０ｎ…ＮＭＯＳトランジスタ、ＶＤＤ…正側電源電圧、ＶＳＳ…負側電源電圧、ＴＲＳ１…サンプリング用トランジスタ、ＳＰ…サンプリングパルス、ＴＲ２，ＴＲ３…ＮＭＯＳトランジスタ（ソースフォロア回路）、Ｃ１…キャパシタ、ＴＲ１…リセット用トランジスタ、ＲＳＴ＿Ｃ…リセット制御パルス、ＶＲＳ…リセット電圧、Ｗ…ゲート幅、Ｌ…ゲート長。
【図１】
2005140680.tif 000003
【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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