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【ISSCC】日立发表DNA检测用FRID传感器芯片

DATE	2005/02/14

　　【日经BP社报道】日立制作所2005年2月9日在国际学术会议“2005年国际固体电路会议（ISSCC 2005）”上发表了在一枚芯片上集成无线标签和各种传感器的“RFID传感器芯片”。RFID传感器芯片的开发同时也是日本新能源产业技术综合研究机构（NEDO）的“生物·IT融合设备开发项目”的一部分。该芯片首先将用于检测DNA的单碱基（单核苷酸多态性，SNPs）。

配备光传感器的RFID传感器芯片

　　通过解析SNPs，可以实现“定制（Tailor Made）医疗”，也就是说可以结合每个人的体质进行健康管理、投药以及治疗等。由于目前人类基因解析用的大规模解析装置非常昂贵而且体积庞大，因此医疗界期待着能开发出定制医疗所需的小型廉价装置。此次开发的RFID传感器芯片最适合这一用途。实用化日期目前尚未确定，但目标是开发出今后5年内可以投入使用的技术。今后还将考虑DNA检测以外的其它用途。

试制了3种传感器

　　日立已试制出了3种传感器，它们分别是光传感器、pH传感器和温度传感器。除了传感元件外，这些传感器均在一枚芯片上集成了信号处理电路、通信控制电路以及进行电力和信息交换的天线线圈。采用0.35μm的CMOS工艺生产，芯片尺寸为2.5mm见方。该公司此前为无线标签开发的“μ芯片”的芯片尺寸为0.4mm见方。

　　检测时SNPs时，首先要在溶解有DNA样本的溶液中放入RFID传感器芯片。接着，在溶液中添加与特定碱基反应的试剂。当存在目标碱基时，DNA样本会出现生物发光反应并发出波长520nm蓝绿色光。光传感器检测到这种光之后，就可以判断出碱基的种类。芯片中配置的pH传感器和温度传感器的作用是监测检测时的状态。

在水中也可正常运行

　　由于要直接将RFID传感器芯片放入溶液中，所以芯片采用了电绝缘结构。芯片上部和下部分别覆盖有有机保护膜和无机保护膜。在侧面，由于预先在切片工序中切断的部位嵌入了绝缘材料，所以切片完成时绝缘材料就会露出在侧面，起到绝缘作用。

　　目前正在进行的实验中，一种溶液中只加入了可确定一处碱基的DNA样本。所以还不能在一个容器中进行多个碱基的分析工作。今后的目标是：分别在各RFID传感器芯片直接形成可以确定不同碱基的DNA样本。这样一来，由于每个RFID传感器芯片可以确定不同位置的碱基，因此就可以在同一个容器中一次检测多个碱基排列的区别。目前的容器已经配备了可以同时区别数十个RFID传感器芯片的功能，但要想在容器中放入多个RFID传感器芯片，还需要进一步缩小芯片尺寸。

采用绝缘构造

配备光传感器的芯片（放大）

■日文原文
【ISSCC】日立がDNA検出用の「RFIDセンサチップ」を発表

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