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日立制作所近日在國際學術會議“2005年國際固體電路會議（ISSCC 2005）”上發(fā)表了在一枚芯片上集成無線標簽和各種傳感器的“RFID傳感器芯片”。RFID傳感器芯片的開發(fā)同時也是日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合研究機構（NEDO）的“生物·IT融合設備開發(fā)項目”的一部分。該芯片首先將用于檢測DNA的單堿基（單核苷酸多態(tài)性，SNPs）。
配備光傳感器的RFID傳感器芯片
通過解析SNPs，可以實現(xiàn)“定制（Tailor Made）醫(yī)療”，也就是說可以結合每個人的體質(zhì)進行健康管理、投藥以及治療等。由于目前人類基因解析用的大規(guī)模解析裝置非常昂貴而且體積龐大，因此醫(yī)療界期待著能開發(fā)出定制醫(yī)療所需的小型廉價裝置。此次開發(fā)的RFID傳感器芯片最適合這一用途。實用化日期目前尚未確定，但目標是開發(fā)出今后5年內(nèi)可以投入使用的技術。今后還將考慮DNA檢測以外的其它用途。
試制了3種傳感器
日立已試制出了3種傳感器，它們分別是光傳感器、pH傳感器和溫度傳感器。除了傳感元件外，這些傳感器均在一枚芯片上集成了信號處理電路、通信控制電路以及進行電力和信息交換的天線線圈。采用0.35μm的CMOS工藝生產(chǎn)，芯片尺寸為2.5mm見方。該公司此前為無線標簽開發(fā)的“μ芯片”的芯片尺寸為0.4mm見方。
檢測時SNPs時，首先要在溶解有DNA樣本的溶液中放入RFID傳感器芯片。接著，在溶液中添加與特定堿基反應的試劑。當存在目標堿基時，DNA樣本會出現(xiàn)生物發(fā)光反應并發(fā)出波長520nm藍綠色光。光傳感器檢測到這種光之后，就可以判斷出堿基的種類。芯片中配置的pH傳感器和溫度傳感器的作用是監(jiān)測檢測時的狀態(tài)。
在水中也可正常運行
由于要直接將RFID傳感器芯片放入溶液中，所以芯片采用了電絕緣結構。芯片上部和下部分別覆蓋有有機保護膜和無機保護膜。在側面，由于預先在切片工序中切斷的部位嵌入了絕緣材料，所以切片完成時絕緣材料就會露出在側面，起到絕緣作用。
目前正在進行的實驗中，一種溶液中只加入了可確定一處堿基的DNA樣本。所以還不能在一個容器中進行多個堿基的分析工作。今后的目標是：分別在各RFID傳感器芯片直接形成可以確定不同堿基的DNA樣本。這樣一來，由于每個RFID傳感器芯片可以確定不同位置的堿基，因此就可以在同一個容器中一次檢測多個堿基排列的區(qū)別。目前的容器已經(jīng)配備了可以同時區(qū)別數(shù)十個RFID傳感器芯片的功能，但要想在容器中放入多個RFID傳感器芯片，還需要進一步縮小芯片尺寸。 |
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