[发明专利]半导体装置和细胞电位测量设备

说明书

本公开涉及一种能够高精度地放大并读取溶液的电位的半导体装置和细胞电位测量设备。读取电极读取溶液的电位。差分放大器包括电流镜电路。读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的pMOS晶体管。差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的pMOS晶体管。例如，本公开应用于细胞电位测量设备等。

技术领域

本公开涉及一种半导体装置和细胞电位测量设备，具体地，涉及一种能够高精度地放大并读取溶液的电位的半导体装置和细胞电位测量设备。

背景技术

存在一种装置，该装置通过在包括活体细胞的培养液中将微电极设置为阵列并且电化学测量培养液的电位来测量从活体细胞发出的动作电位(action potential)(例如，参考专利文献1)。

在这种装置中，近年来，设计通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路技术来将大量电极、放大器、模/数(A/D)转换器等集成到单个芯片中，以同时测量多个点的电位。

在多个点处同时测量电位的方法包括通过将读取电极顺序连接到单个放大器来测量电位的方法和通过将读取电极连接到与读取电极一样多的放大器来测量电位的方法。

在前一种方法中，因为放大器的数量是一个，所以可以通过增大放大器的尺寸来降低噪声。然而，同时可测量的点的数量(下文中，被称为同时测量点的数量)是一个。

另一方面，在后一种方法中，可以通过同时操作多个放大器来在多个点处同时执行测量。然而，因为必须准备与读取电极一样多的放大器，所以各放大器的尺寸减小，并且噪声增大。如上所述，利用上述方法，噪声和同时测量点的数量处于折衷状态。

因此，代替放大器，后一种方法设计为提供一种开环式差分放大器，该差分放大器放大并且输出参考电极与读取电极之间的电位差，该参考电极设置在远离溶液中的电位生成点，该读取电极设置在电位生成点附近。在这种情况下，在差分放大器之后的电路中，噪声被抑制为差分放大器的放大增益的倒数倍数。因此，可以防止由于差分放大器的小尺寸引起的噪声的增大。因此，可以增加同时测量点的数量并防止噪声。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开2002-31617

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在开环式差分放大器中，不反馈输出信号作为输入信号。因此，放大增益增大，并且要操作的输入信号的范围(信号输入范围)变窄。因此，难以高精度地放大并且读取溶液的电位。

鉴于这种情况，本公开旨在以高精度地放大并读取溶液的电位。

技术方案

根据本公开的第一方面的半导体装置包括：读取电极，该读取电极读取溶液的电位；以及差分放大器，该差分放大器包括电流镜电路，其中，读取电极连接到差分放大器的第一输入端子，该第一输入端子连接到第一输入晶体管的栅极，该第一输入晶体管连接到电流镜电路的二极管连接的晶体管(diode-connected transistor)，并且差分放大器的输出端子经由电容器连接到差分放大器的第二输入端子，该第二输入端子连接到第二输入晶体管的栅极，该第二输入晶体管连接到电流镜电路的非二极管连接的晶体管。