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公開番号2025147200
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-06
出願番号2025131788,2020187605
出願日2025-08-06,2020-11-10
発明の名称細菌検査デバイス及び細菌検査システム
出願人シャープセミコンダクターイノベーション株式会社,国立大学法人京都大学,学校法人兵庫医科大学
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G01N 27/22 20060101AFI20250926BHJP(測定;試験)
要約【課題】細菌を含む液体の誘電率変化を短時間で検出する。
【解決手段】細菌検査デバイス(1)は、ウェル(5)内に配置され被検査体(8)の誘
電率変化により発振周波数が変化する複数個の発振回路(6)を備え、発振回路(6)に
対応して誘電率変化を検知可能なセンシング領域が、寸法Xμm、Yμm、及びZμmを
有し、発振回路(6)の個数Nが、N≧log(0.001)・10⁷/(X・Y・Z)
、を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体集積回路と、
前記半導体集積回路の表面の一部を露出させるように前記半導体集積回路上に形成され
て検査対象とする液体を保持するウェルと、
前記ウェル内の前記半導体集積回路に配置され、前記液体の誘電率変化により発振周波
数が変化する複数個の発振回路とを備え、
前記複数個の発振回路のそれぞれに対応して、前記誘電率変化を検知可能なセンシング
領域が前記液体中に存在し、
各ウェル内の前記半導体集積回路に配置された前記発振回路の個数が、２３１個以上で
あることを特徴とする細菌検査デバイス。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
半導体集積回路と、
前記半導体集積回路の表面の一部を露出させるように前記半導体集積回路上に形成され
て検査対象とする液体を保持するウェルと、
前記ウェル内の前記半導体集積回路に配置され、前記液体の誘電率変化により発振周波
数が変化する複数個の発振回路とを備え、
前記複数個の発振回路のそれぞれに対応して、前記誘電率変化を検知可能なセンシング
領域が前記液体中に存在し、
前記センシング領域は、前記半導体集積回路の表面に沿って互いに交差する方向の寸法
Ｘμｍ及び寸法Ｙμｍと、前記半導体集積回路の表面に交差する方向の寸法Ｚμｍとを有
し、
前記発振回路の個数がＮ個であり、
前記Ｎが、
Ｎ≧ｌｏｇ（０．００１）・１０
７
／（Ｘ・Ｙ・Ｚ）、
を満たすことを特徴とする細菌検査デバイス。
【請求項３】
前記半導体集積回路が複数個設けられ、
前記ウェルが各半導体集積回路上にそれぞれ形成され、
各ウェル内の前記半導体集積回路に配置された前記発振回路の個数が、２３１個以上で
ある請求項２に記載の細菌検査デバイス。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の細菌検査デバイスと、
前記細菌検査デバイスを内部に保持する筐体とを備え、
前記筐体が、その内部に保持した前記細菌検査デバイスを含む空間の温度を制御する温
度制御器を有することを特徴とする細菌検査システム。
【請求項５】
前記筐体が、前記細菌検査デバイスを制御する制御回路を有する請求項４に記載の細菌
検査システム。
【請求項６】
前記筐体が、複数個の細菌検査デバイスを内部に保持する請求項４又は５に記載の細菌
検査システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の表面に被検出体を接触させて、この被検出体の誘電率又は
誘電率変化を検知するセンサＩＣ（Integrated Circuit：半導体集積回路）を備えた細菌
検査デバイス及び細菌検査システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の表面における同一平面上にセンサとして機能する複数の発振回路を千
鳥状に配置し、半導体集積回路の表面近傍に存在する被検出体における各部分の誘電率変
化の面内分布を観測するセンサＩＣが従来技術として知られている（特許文献１、非特許
文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第6486740号明細書（2019年3月1日登録）
【非特許文献】
【０００４】
T.Mitsunaka, et.al, “CMOS Biosensor IC Focusing on Dielectric Relaxations of Biological Water with 120-GHz and 60-GHz Oscillator Arrays”, JSSC
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術は以下の問題がある。図８は従来の細菌検査デバ
イスの構成を示す平面図である。図９は従来の細菌検査デバイスの動作を説明するための
平面図である。
【０００６】
従来の細菌検査デバイスは、プリント配線基板上に形成された半導体集積回路９４と、
半導体集積回路９４の表面の一部を円形状に露出させるように半導体集積回路９４上に形
成されて検査対象とする細菌９８を含む液体を保持するウェル９５と、ウェル９５内の半
導体集積回路９４に交互に互い違いに（千鳥状に）配置され、センサとして機能するよう
に上記液体の誘電率変化により発振周波数が変化する複数個の発振回路９６とを備える。
【０００７】
複数個の発振回路９６のそれぞれに対して、上記誘電率変化を検知可能なセンシング領
域が、上記液体中において複数個の発振回路９６のそれぞれの上方に各発振回路９６の形
状に対応して存在する。この従来の細菌検査デバイスでは、図８に示すように、検査対象
の細菌９８の菌濃度が低い場合、細菌９８がセンシング領域の上に存在しない確率が高い
。このため、時間をかけて細菌９８を培養し、図９に示すように、細菌９８がセンシング
領域を覆うコロニー９８Ａ（菌集団）に成長してから誘電率変化の検出が可能となる。従
って、この従来の検出方法では、誘電率変化の検出のためには、細菌９８が成長するまで
の時間がかかる上に、細菌９８の菌濃度が低い場合、誘電率変化を定量化できないという
課題が存在する。
【０００８】
本発明の一態様は、検査対象とする細菌を含む液体の誘電率変化を短時間で検出するこ
とができ、また、細菌の菌濃度が低い場合も誘電率変化を検出することができる細菌検査
デバイス及び細菌検査システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細菌検査デバイスは、半導体集積
回路と、前記半導体集積回路の表面の一部を露出させるように前記半導体集積回路上に形
成されて検査対象とする液体を保持するウェルと、前記ウェル内の前記半導体集積回路に
配置され、前記液体の誘電率変化により発振周波数が変化する複数個の発振回路とを備え
、前記複数個の発振回路のそれぞれに対応して、前記誘電率変化を検知可能なセンシング
領域が前記液体中に存在し、各ウェル内の前記半導体集積回路に配置された前記発振回路
の個数が、２３１個以上であることを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る他の細菌検査デバイスは、半導体
集積回路と、前記半導体集積回路の表面の一部を露出させるように前記半導体集積回路上
に形成されて検査対象とする液体を保持するウェルと、前記ウェル内の前記半導体集積回
路に配置され、前記液体の誘電率変化により発振周波数が変化する複数個の発振回路とを
備え、前記複数個の発振回路のそれぞれに対応して、前記誘電率変化を検知可能なセンシ
ング領域が前記液体中に存在し、前記センシング領域は、前記半導体集積回路の表面に沿
って互いに交差する方向の寸法Ｘμｍ及び寸法Ｙμｍと、前記半導体集積回路の表面に交
差する方向の寸法Ｚμｍとを有し、前記発振回路の個数がＮ個であり、前記Ｎが、Ｎ≧ｌ
ｏｇ（０．００１）・１０
７
／（Ｘ・Ｙ・Ｚ）、を満たすことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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