JP4088352B2 - 改良された蛍光検出デバイス - Google Patents

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を検出するための電気光学検出デバイスに関する。さらに詳しくは、本発明は、超小型サイズ、早い応答時間及び高ＳＮ比を特徴とする蛍光検出デバイスに関する。
２．背景技術
米国特許第５，５１７，３１３号は、ここでは参照として組入れられている開示文献であるが、蛍光表示分子含有材料からなる層状配列、高域フィルタ及び光検出器を含む蛍光検出デバイスについて述べている。このデバイスにおいて、光源、好ましくは発光ダイオード（″ＬＥＤ″）は、少なくとも部分的に表示材料内に配置されて、光源からの入射光が表示分子に蛍光を発光させる。高域フィルタは、放射した光が光検出器に到達するのを許すが、同時に、光源からの散乱入射光を取り除く。
米国特許第５，５１７，３１３号に述べられた装置に採用された表示分子の蛍光は変調される、すなわち、被分析物の局在により減少したり増加したりする。例えば、錯体であるトリ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）ルテニウム（ＩＩ）過塩素酸塩の橙赤蛍光は、酸素の局在により消失する。この錯体は、よって、酸素センサの表示分子として有利に使える。同様に、蛍光が、特別な被分析物によって影響される他の表示分子が知られている。
米国特許第５，５１７，３１３号に述べられたセンサにおいて、表示分子を含む材料は、被分析物に浸透できる。よって、被分析物は、周囲試験媒体から材料に拡散でき、それによって、表示分子によって放射された蛍光に作用する。表示分子によって放射された蛍光が光検出器にあたるように、光源、表示分子含有材料、高域フィルタ及び光検出器は配列されて、周囲媒体中の被分析物の濃度を示す電気信号を生じる。
米国特許第５，５１７，３１３号に述べられた検出デバイスは、先行技術の装置より著しく改良されたものであると説明されているが、センサについてはいっそう小型で、安価であり、かつそこに述べられているよりも優れた感知特性を有するものである必要性が残されている。よって、本発明の目的は、前述の特許で述べられた検出デバイスの改良品を提供することである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の図面を参照して説明する。
図１は、従来の発光ダイオードの斜視図である。
図２は、本発明に係る検出デバイスを図示した斜視図である。
図３は、図２の３−３線に沿った、図２の断面図である。
図４は、本発明に係る一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図４ａは、図４の検出デバイスの分解組立図である。
図５は、本発明に係る別の一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図６は、本発明に係る別の一実施態様の検出デバイスの断面図である。
図７は、図６の検出デバイスの平面図である。
図８及び９は、本発明の一実施態様に係る検出デバイスのための光検出器を図示する。
図１０は、本発明に係る検出デバイスの別の一実施態様の断面図である。
図１１は、本発明に係る検出デバイスの別の一実施態様の断面図である。
図１２は、周囲ガス状あるいは液状媒体中で、被分析物の存在や濃度を同時に検出するためのマルチ−センサの実施態様を図示する。
発明の要旨
本発明によると、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を検出するための蛍光検出デバイスは、
（ａ）発光ＰＮ接合（以降、発光ダイオード（″ＬＥＤ″）とする。）であって、上記接合に電圧を印加することにより、光が上記接合からその孔へ放射されるようにＰＮ接合面に対して略垂直方向に孔を有するＬＥＤ、
（ｂ）少なくとも上記孔の一部分に含まれ、その蛍光マトリックス内の被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含有する被分析物浸透性蛍光マトリックスであって、上記ＬＥＤによって放射電磁波の波長がその表示分子内の蛍光を励起するように、該ＬＥＤ及び蛍光表示分子は選択され、た蛍光マトリクス、および、
（ｃ）上記孔の一端にあって、上記蛍光表示分子によって放射された蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器、
を含む。
発明の詳細な説明
従来の発光ダイオードを図１に示す。発光ダイドード１０は、Ｎ型半導体層及びＰ型半導体層からなり、Ｐ−Ｎ界面１２で、発光接合を形成する。電圧がＰ−Ｎ接合１２に、例えば、電気リード１４及び１６を経由して印加されるとき、光線１１が、その接合とほぼ同じ平面に、接合から放射される。米国特許第５，５１７，３１３号に図示したように、この発光ダイオードのエッジ発光特性は、光が電気光学センサ中の蛍光マトリックスの層を横切るように使用されるのに好都合である。
ＬＥＤは、従来的には、公知の注入ドーピング法を使って２層の半導体ウエハをまず準備し、その後得られたウエハを適当なサイズのチップに切断あるいは刻むことにより製造される。ＬＥＤは、一般的には非常に小さく、端が２００−３００ミクロンである。
本発明によると、驚くべきことに、発光Ｐ−Ｎ接合の機能を破壊あるいは実質的には損傷せずに、ＬＥＤチップに孔やキャビティーをきざむことができることが見出された。よって、接合への電圧印加で、光は接合から孔やキャビティーに放射される。図２は、本発明のデバイスを斜めから、部分的には切断面を示すものである。センサ２０は、Ｐ−Ｎ接合２８に電圧印加する入力リード２４及び２６を有するＬＥＤ２２を包含する。ＬＥＤは、Ｐ−Ｎ接合２８に対して、略垂直な方向に貫通する孔２９を有する。
図３に示したように、蛍光が被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含むポリマーマトリックス３２は、孔２９内に位置する。孔２９の開放端部に触れたガス状あるいは液状媒体中に存在する被分析物が蛍光マトリックス３２の内部及び外側に拡散するように、蛍光マトリックスは、被分析物に浸透されることができる。孔２９は、光線が蛍光マトリックス３２の中に放射されるあるレベルに満たされる。例えば、孔２９は、完全に満たされていてもよい（即ち、ＬＥＤの上面と平行）。孔２９はまた、Ｐ−Ｎ接合２８を充分に覆うのに充分なレベルに満たされていてもよい。
本発明の一実施態様において、光検出器２３は、孔２９に隣接して、光感知領域２５とともにＬＥＤ２２の一端に位置していてもよい。この光検出器は、２つの半導体界面に由来する、従来の固体状光電デバイスであってもよい。好ましい実施態様では、光感知領域２５は、孔２９に隣接する領域と一致させる。この光感知領域は、技術的によく知られている従来のフォトマスキング法によって作製することができる。光検出器２３によって発生される電気信号は、電気リード３３及び３１を経由して、適切な増幅及び測定回路に送られる（不図示）。
センサ２０の機構を図３の断面図で示す。リード２４及び２６を経由したＰ−Ｎ接合２８への電圧印加で、光線３４は、孔２９に含まれる蛍光マトリックス３２に放射される。光線が蛍光表示分子３６を励起するとき、その分子は、蛍光マトリックス３２中の被分析物の濃度に依存した強度で蛍光を発する。蛍光の一部は、光検出器２３に向かい、光感知領域２５を励起する。光検出器２３及び光感知領域２５は、リード３３及び３１によって送信される電気信号を生じる。
図３に示したように、Ｐ−Ｎ接合２８から蛍光マトリックス３２に放射された光は、内部反射率によって装置内で効果的に捕捉され、よって、装置の総合効率を改良する。例えば、蛍光マトリックス３２の初回の通過で吸収されない光線３７は、孔２９の壁から蛍光マトリックスへ向かって反射され、そこで、蛍光表示分子を励起するさらなる機会を有する。
デバイスの効率は、反射性、非導電性材料３９でＬＥＤ２２の壁を被覆することによってさらに高められる。例えば、ラテックス材がＬＥＤ２２の壁を被覆するのに使用できる。これによって、デバイスの外へ伝わってしまっていたであろう光が、ＬＥＤ２２の壁を通って蛍光マトリックス３２へ反射して戻ってくる。
孔２９は適切な方法によってＬＥＤ２２内に形成される。孔は、エキシマーレーザを用いてＬＥＤ２２内に造ることができ、エキシマレーザがおよそ２４８ナノメータの波長で光を放射するのが好ましいことが見出されている。エキシマレーザはまた、より低い効率で、略１９３ナノメータの波長を使用することができる。レーザビームのＸ，Ｙ座標は口径により調節され、孔２９の深さはパルス数によって調節される。孔２９の寸法は、センサ２０が適用されることになっている用途によって変えることができる。孔２９はＬＥＤ２２を完全に突き抜けてもよい。代わりに、半導体材料の壁や層が、蛍光表示分子３６によって放射された光を充分に透過するという条件のもとでは、光検出器に隣接する孔の端部に残されていてもよい。浅い孔は、その孔がＰ−Ｎ接合を超えるかぎりは適用することができる。孔２９はどんな望ましい形状のものでもよいが、適切なのは円柱状のものである。孔２９の直径は、略１０から３００ミクロン、好ましくは略２０から略２００ミクロン、最も好ましいのは略１００から略１５０ミクロンが有利な範囲である。
被分析物浸透性蛍光マトリックス３２は、その中に拡散した蛍光表示分子を有するポリマーマトリックスが好ましい。ポリマーは、孔２９にコートしたり、エバポレーションによって沈殿させたり、モノマーやオリゴマーから重合させたりでき、有利である。マトリックスで使われるポリマーは、表示分子の励起や放射の波長において、光学的伝導性を有している必要がある。
種々のポリマーを蛍光マトリックス３２の合成に使用することができる。酸素センサ合成のために有用であると見出されたポリマー類は、ジェネラル エレクトリック カンパニー（米国、マサチューセッツ州、ピッツフィールド）から入手可能なシリコンポリマーＲＴＶ１１８である。このポリマーは、１：１から１：６の比率で石油、エーテル／クロロフォルム混合物に溶かすことができ、先に言及した蛍光表示ルテニウム錯体が、略０．１から略１ｍＭの濃度のポリマー溶液に混合され、得られた混合物が孔２９内に配置される。溶媒の蒸発は、孔２９内の蛍光マトリックス３２の沈殿をもたらす。
本発明の一実施態様において、図２−４に示したように、電気リードはＬＥＤ２２を形成する半導体材料の上面に取り付けられ、電気リード２４はＬＥＤ２２の底面に接続される。図４ａに明確に示したように、電気リード３１及び３３は、光検出器２３の上面と底面にそれぞれ取り付けられていることが好ましい。好ましい実施態様では、電気リード２４及び３１は、ＬＥＤ２２と光検出器２３を連結するエポキシ材料に埋め込まれる。
別の実施態様において、ＬＥＤ２２の底面は、光検出器２３の上面に電気接続され、共通の電気接点として採用される（不図示）。この電気接続を容易にするため、電気導電性接着剤を光検出器２３とＬＥＤ２２の結合に使用できる。
センサ２０の物理的形状のため、接合２８から放射されたほんのわずかな入射光しか光検出器２３に到達しない。それにもかかわらず、そのような光のわずかな量が内部反射して光検出器に到達する。さらに、孔２９を通過する周囲光が光検出器２３に到達する。図４に示したように、光学遮断フィルタ４１は、蛍光マトリックス３２と光検出器２３の間に挿入される。フィルタ４１は、蛍光表示分子３６から放射された蛍光を伝えると同時に、ＬＥＤ２２によって放射された入射光を、そうしなければ光検出器２３に到達するであろう周囲光のかなりの部分と同様に取り除くように設計される。光検出器２３、フィルタ４１及びＬＥＤ２２は、接着剤によって物理的に連結される。図４ａは、図４のセンサの分解組立図である。
一実施態様において、光学フィルタ４１は光検出器２３上に被覆される。好適な光学フィルタ被覆は、光学被覆研究所［Optical Coating Laboratory, Inc.］（米国、カリフォルニア州、サンタ ローザ）から入手可能で、従来法によって塗ることができる。米国特許第５，２００，８５５号を参照のこと。他の実施態様において、光学フィルタは、ＬＥＤ２２と連結された電気リード２４が埋め込まれて使用されるであろう着色エポキシであってもよい。例えば、好適な着色エポキシはＣＶＩレーザ コーポレーション（ニューメキシコ州、アルバカーキ）から入手できる。
さらに別の実施態様において、光学フィルタ４２は、図５に示したように、孔２９内の光検出器２３と蛍光マトリックス３２の間に配置される。好適な光学フィルタは、ＣＶＩレーザ コーポレーション（ニューメキシコ州、アルバカーキ）から入手可能なエポキシ型フィルタであろう。
図６及び７は、本発明の別の実施態様による電気光学検出デバイス６０を示す。検出デバイス６０は、基板６４に支持されたＬＥＤ６２を包含する。ＬＥＤ６２は、好ましくは、基板６４の上面に第１半導体層６６（ＧａＮ ｎ−型材料のような）を堆積させ、その後、第１半導体層の上面に第２半導体層６５（ＧａＮ ｐ−型材料のような）を堆積させることによって形成される。半導体層６６と６５のＰ−Ｎ界面は、発光接合６８を形成する。ＬＥＤ６２の半導体層は、厚さが略２から３０ミクロン、好ましくは略５から２０ミクロン、最も好ましくは略８から１２ミクロンの範囲である。
ＬＥＤ６２はＰ−Ｎ接合６８に電圧印加するために、入力リード２４及び２６を有する。図６に示したように、入力リード２６はアノードサーフェイス６５に接続され、入力リード２４はカソードサーフェイス６６に接続される。好ましい実施態様では、入力リード２４は、図６に示したように、カソードサーフェイス６６の低部位で、ＬＥＤ６２のカソードサーフェイス６６に接続される。入力リード２４はまた、図２と関連して先に述べたように、カソードサーフェイス６６に接続される。また好ましい実施態様によると、入力リード２６は、高電気導電性材料からなる連結パッド６３によって、ＬＥＤ６２のアノードサーフェイス６５に取付けられる。連結パッド６３は、好ましくは金からなるが、当業者に知られている他の高電気導電性材料からなっていてもよい。入力リード２６は、例えばボールボンドやウェッジボンドを含む好適な方法によって、連結パッド６３に接続することができる。
孔６９は、Ｐ−Ｎ接合６８を含む平面に対して、略垂直にＬＥＤ６２内に形成される。図２−４に関連して先に述べたように、蛍光が被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含むポリマーマトリックス３２は孔６９に配置される。先に述べたように、ＬＥＤ６２の厚さが非常に薄いために、孔６９は、好ましくは、当業者に知られている技術を使って、ＬＥＤ６２の一部分のマスキング及び孔６９のエッチングによって造られる。この実施態様に従って、孔６９を造るのに好ましく採用されるマスキング及びエッチング技術は、先に述べたレーザ除去技術を超える実質的な有利点を示す。
基板６４は、表示分子の放射の波長で、実質的に光学的伝導性を有する好適な材料を用いることができる。好ましくは、基板６４は、その表面にＬＥＤ材料の堆積あるいは作製できる材料である。好ましい実施態様において、基板６４は非導電性のＳｉＣ材料からなる。ＬＥＤ６２と基板６４は、例えば、作製あるいは堆積のような適切などのような技術を用いても、物理的に互いに結合することができるであろう。
また、この実施態様によると、光検出器７２は、図６に示したように、孔６９の下の光感知領域を有する基板６４の低い部分に位置する。光検出器７２は、２つの半導体の界面であるソリッドステート光電デバイスである。一実施態様において、Ｎ−型半導体領域７３とＰ−型半導体領域７４は、図６に示したように、基板６４内に形成される。半導体領域７３及び７４は、当業者に公知の技術によって形成することができる。例えば、半導体領域７３は、図８に示したように、基板６４の一部分のマスキング及び基板６４の非マスク領域への注入ドーピングによって作製することができる。半導体領域７４は、図９に示したように、基板６４と半導体領域７３の部分のマスキング及び半導体領域７３の非マスク領域への注入ドーピングによって作製することができる。光検出器７２によって生じる電気信号は、電気リード７０及び７１を経由して、適当な増幅及び測定回路に送られる（不図示）。
光学遮断フィルタは、蛍光マトリックス３２と光検出器７２の間に挿入される。好ましい実施態様において、フィルタ７５は、図１０に示したように、孔６９内の蛍光マトリックス３２と基板６４の間に位置する。フィルタ７５は、フィルタ４１と同様に、蛍光表示分子３６から放射した蛍光を伝えると同時に、ＬＥＤ６２が放射した入射光を、そうしなければ光検出器２３に到達するであろう周囲光のかなりの部分と同様に取り除くように設計されている。好ましいフィルタは、米国、カリフォルニア州、サンタ ローザにある光学被覆研究所［Optical Coating Laboratory, Inc.］から入手できるような薄膜状の、２色性ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂電子ビーム被覆フィルタであり、例えば、ここで参照することによって組入れられている米国特許第５，２００，８５５号に述べられている。もちろん、代表的な他の構成を有する好適なフィルタもまた使用可能である。
図６と１０に関連して先に述べたように、センサ６０は、好ましくは、ＬＥＤ領域と検出器領域を有するモノリシック構造とすることができる。好ましい実施態様において、センサ６０はまた、フィルタ領域を有する。
本発明のさらに別の実施態様によると、従来の光検出器（先に述べた光検出器２３のようなもの）は、図１１に示したように、孔６９の下に、光感知領域２５と共に基板６４の一端に配置されるであろう。光検出器２３は、好適な光学導電性接着剤によって基板６４に連結されるであろう。光検出器２３によって生じる電気信号は、先に述べたように、電気リード３１及び３３を経由して、適当な増幅及び測定回路（不図示）に送られる。この実施態様によると、センサ６０にはまた、先に述べたように光学遮断フィルタが備えられる。図１１で示したように、光学遮断フィルタ７５は、孔６９内の蛍光マトリックス３２と基板６４の間に挿入される。別の実施態様において、光学遮断フィルタは、図２−４に関連して先に述べたように、基板６４と光検出器２３の間に挿入してもよい。
光検出器２３の上部及び底部部位から延びているように図１１に示したが、リード３１及び３３の双方とも、光検出器２３の底から延びている。ここで述べたような、好適な底部アタッチ光検出器あるいは″フリップチップ（flip chip)″は、例えば、カリフォルニア州カマリロのアドバンスド フォトニクス［Advanced Photonics］から入手可能である。底部アタッチ光検出器はまた、図２−５に関連して先に述べたように、センサと共に使用できる。
本発明のセンサは、非常に小さいサイズであることに特徴付けられる。例えば、センサの全体寸法は、一端で２００−３００ミクロンの大きさである。これらのセンサはまた、端が略５００ミクロンの大きさから略５０ミクロンの小ささまでの全体寸法を有する。よって、センサは、マイクロアプリケーションに利用できる。例えば、センサは、皮膚や血管に埋め込むのに充分な小ささである。センサは、酸素濃度検出に関連して示されたが、表示分子は、グルコース、ある種のホルモン、酵素等のような被分析物に感受性があるものから選択することができる。
蛍光マトリックス材料の小容積及び光検出器７２と２３の僅かな光感知領域は、非常に低い暗電流を有するデバイスを生み出す。よって、本発明のデバイスにおけるＳＮ比は、非常に良好である。
本発明による極小サイズのセンサにより、多数のセンサを、周囲ガス状あるいは液状媒体中の複数の被分析物の存在や濃度を同時に決定するのに使用することができる。一実施態様において、図１２に示したように、センサ８０は、複数のＬＥＤ６２を包含するＬＥＤ領域及び複数の光検出器５３を包含する検出器領域を含む。ＬＥＤ６２は、例えば、組立や配置のような好適な従来の技術によって、基板５０上に形成することができる。基板５０は、好ましくは、非導電性、ＳｉＣ材料からなる。しかしながら、他の好適な基板材料も、当業者によく知られているように使用できる。図１２に示した個々のＬＥＤ６２は、図６、７あるいは１０に関連して先に述べたものと基本的に同じ構造を有する。好ましくは、夫々のＬＥＤが、蛍光が、異なる被分析物によって減少したり増加したりする蛍光表示分子３６を包含する蛍光マトリックス３２を含む。
この実施態様により、光検出器５３は、図１２に示したように、基板５０の一方側に形成される。光検出器５３は、好ましくは、基板５０上にある各々のＬＥＤに対して、独立した光感知領域を包含する。各々の光感知領域は、蛍光表示分子３６から放射した蛍光を受け取るように、孔６９内に配置される。一実施態様において、光検出器は、図８及び９に関連して先に述べたように、独立したＰ−型及びＮ−型半導体領域を造る基板５０のマスキング及び注入ドーピングによって、形成される。光検出器５３によって生じる電気信号は、電気リード７０及び７１を経由して、適切な増幅及び測定回路に伝えられる（不図示）。
図１２に関連して先に述べたように、センサ８０は、好ましくは、ＬＥＤ領域と検出器領域を有する単一モノリシック構造物でであってもよい。好ましい実施態様において、センサ８０はまた、フィルタ領域を有してもよい。
本発明の蛍光センサは、ある好ましい実施態様に関連づけて述べられている。当業者は、添付した請求の範囲によって限定された発明の精神と範囲から離れることなく変更や改良が可能であることがわかるであろう。

Claims (21)

1. （ａ）半導体接合と孔とを有し、その接合に電圧が印加されたときに光が上記接合から上記孔へ放射されるように、その孔が上記半導体接合に対して略垂直方向に形成された発光ダイオード（″ＬＥＤ″）、
   （ｂ）被分析物が浸透可能で上記孔内に含まれる蛍光マトリックスであって、
   その蛍光が上記蛍光マトリックス中の被分析物の存在によって減少したり増加したりする蛍光表示分子を含み、上記ＬＥＤ及び蛍光表示分子は、上記ＬＥＤによって放射される波長が表示分子内の蛍光を励起するように選択された蛍光マトリックス、
   （ｃ）上記孔の一端にあり、上記蛍光表示分子によって放射される蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器、
   を含み、液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定するための蛍光検出デバイス。
2. 上記蛍光マトリックスが、蛍光表示分子の励起及び放射電磁波の波長の光を伝えるポリマーに拡散された蛍光表示分子を含む請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
3. 上記ＬＥＤの最長端が略５００ミクロンより短い請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
4. 上記ＬＥＤ中の上記孔が略１０から略５００ミクロンの直径を有する請求の範囲３の蛍光検出デバイス。
5. さらに、上記ＬＥＤの外壁に反射コーティングを備えた請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
6. 上記蛍光マトリックスと上記光検出器の間に挿入された光学遮断フィルタをさらに備え、上記光学フィルタが、蛍光表示分子によって放射される波長で光を透過させることができ、上記ＬＥＤによって放射された波長で、光を吸収あるいは遮断する請求の範囲１または５の蛍光検出デバイス。
7. 上記光学遮断フィルタが上記光検出器に被覆された請求の範囲６の蛍光検出デバイス。
8. 上記光学遮断フィルタが上記孔内において上記蛍光マトリックス及び上記光検出器の間に位置する請求の範囲６の蛍光検出デバイス。
9. 上記表示分子が、錯体のトリ（４，７−ジフェニルー１，１０−フェナントロリン）ルテニウム（ＩＩ）過塩素酸塩であり、上記蛍光検出デバイスが酸素検出デバイスである請求の範囲１または５の蛍光検出デバイス。
10. 上記ＬＥＤが、略１０から２０ミクロンの厚さを有する請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
11. 上記検出デバイスが複数のＬＥＤを含み、それぞれが上記被分析物浸透性蛍光マトリックスを含む孔を有する請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
12. 上記ＬＥＤのそれぞれに含まれる上記被分析物浸透性蛍光マトリックスが、異なる被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含む請求の範囲１１の蛍光検出デバイス。
13. 上記蛍光検出デバイスが単一モノリシック構造物である請求の範囲１の蛍光検出デバイス。
14. 上記単一モノリシック構造物がＬＥＤ領域と検出領域を含む請求の範囲１３の蛍光検出デバイス。
15. 上記単一モノリシック構造物が、さらにフィルタ領域を含む請求の範囲１４の蛍光検出デバイス。
16. 上記ＬＥＤ領域が略１０から２０ミクロンの厚さを有する請求の範囲１４の蛍光検出デバイス。
17. 上記ＬＥＤの最長端が、略３００ミクロンより短い請求の範囲１の蛍光センサ。
18. （ａ）基板上に半導体接合を有する発光ダイオード（″ＬＥＤ″）を形成すること、
    （ｂ）上記接合に電圧を印加することにより光が上記接合からその孔へ放射されるように、半導体接合に対して概ね垂直方向に上記ＬＥＤに孔を形成すること、
    （ｃ）上記孔内に、その蛍光マトリックス内の被分析物の存在によって蛍光が減少したり増加したりする蛍光表示分子を含む被分析物浸透性蛍光マトリックスを配置することであって、
    上記ＬＥＤ及び蛍光表示分子は、上記ＬＥＤによって放射された波長が表示分子内の蛍光を励起するように選択された蛍光マトリクスを配置すること、
    （ｄ）上記基板の一端に、上記蛍光表示分子によって放射される蛍光に応答して電気信号を発生する光検出器を形成すること、
    を含む液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在あるいは濃度を決定する方法。
19. さらに、当該蛍光検出デバイスを、単一モノリシック構造物として作製することを含む請求の範囲１８の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。
20. 上記ＬＥＤ内に孔を形成する工程が、さらに、上記ＬＥＤ内の孔をエッチングすることを含む請求の範囲１８の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。
21. 上記基板上にＬＥＤを形成する工程が、さらに、ＳｉＣからなる基板上に、ＬＥＤを形成することを含む請求の範囲１８の液状あるいはガス状媒体中の被分析物の存在や濃度を決定する方法。

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