日立制作所2005年2月9日在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議“2005年國(guó)際固體電路會(huì)議（ISSCC 2005）”上發(fā)表了在一枚芯片上集成無(wú)線標(biāo)簽和各種傳感器的“RFID傳感器芯片”。RFID傳感器芯片的開(kāi)發(fā)同時(shí)也是日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究機(jī)構(gòu)（NEDO）的“生物·IT融合設(shè)備開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”的一部分。該芯片首先將用于檢測(cè)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(guò)解析SNPs，可以實(shí)現(xiàn)“定制（Tailor Made）醫(yī)療”，也就是說(shuō)可以結(jié)合每個(gè)人的體質(zhì)進(jìn)行健康管理、投藥以及治療等。由于目前人類(lèi)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(kāi)發(fā)出定制醫(yī)療所需的小型廉價(jià)裝置。此次開(kāi)發(fā)的RFID傳感器芯片最適合這一用途。實(shí)用化日期目前尚未確定，但目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出今后5年內(nèi)可以投入使用的技術(shù)。今后還將考慮DNA檢測(cè)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(hào)處理電路、通信控制電路以及進(jìn)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(jiàn)方。該公司此前為無(wú)線標(biāo)簽開(kāi)發(fā)的“μ芯片”的芯片尺寸為0.4mm見(jiàn)方。

　　檢測(cè)時(shí)SNPs時(shí)，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(yīng)的試劑。當(dāng)存在目標(biāo)堿基時(shí)，DNA樣本會(huì)出現(xiàn)生物發(fā)光反應(yīng)并發(fā)出波長(zhǎng)520nm藍(lán)綠色光。光傳感器檢測(cè)到這種光之后，就可以判斷出堿基的種類(lèi)。芯片中配置的pH傳感器和溫度傳感器的作用是監(jiān)測(cè)檢測(cè)時(shí)的狀態(tài)。

在水中也可正常運(yùn)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(jié)構(gòu)。芯片上部和下部分別覆蓋有有機(jī)保護(hù)膜和無(wú)機(jī)保護(hù)膜。在側(cè)面，由于預(yù)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(shí)絕緣材料就會(huì)露出在側(cè)面，起到絕緣作用。

　　目前正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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(gè)容器中進(jìn)行多個(gè)堿基的分析工作。今后的目標(biāo)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(lái)，由于每個(gè)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(gè)容器中一次檢測(cè)多個(gè)堿基排列的區(qū)別。目前的容器已經(jīng)配備了可以同時(shí)區(qū)別數(shù)十個(gè)RFID傳感器芯片的功能，但要想在容器中放入多個(gè)RFID傳感器芯片，還需要進(jìn)一步縮小芯片尺寸。

配備光傳感器的芯片（放大）