JP2017505443A5

JP2017505443A5 -

Info

Publication number: JP2017505443A5
Application number: JP2016550810A
Authority: JP
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2017-12-21

Description

欧州特許出願第８５２００２６３号は、２つのＩＳＦＥＴセンサーを使用するセンサーを開示している。その１つは参照溶液が中を流れる導管内部で見いだされる。このように、前記ＩＳＦＥＴは汚染されていない溶液と常に接触している。しかし、このため、記載された溶液をより複雑で高価にする射出システムの供給手段と同様に、参照溶液射出システムをセンサー内に組み込むことは必要である。
米国特許出願公開第４８７８４４９号は、電位または電流を検出する手段を含む基材と、複数のキャビティを含む超微細加工構造と、から形成された電気化学マイクロセンサーを開示している。上記手段は、能動および受動電子デバイス並びに電子回路を含む。上記キャビティはそれぞれ、１つの検出手段の上に位置する。
その上、Jae Ho Shinらの「ISFET-Based Differential pCO2 Sensors Employing a Low-Resistance Gas-permeable Membrane」から、ＩＳＦＥＴベースの差動センサーの新しいタイプが知られている。該差動センサーは、以下のようなものである。すなわち、（ｉ）ｐＣＯ２−ＦＥＴおよび参照ＦＥＴ（ＲＥＦＥＴ）の両方は、それらのゲート表面が、バリノマイシンが添加されたＲＴＶシリコンラバーフィルムによって被覆されており、（ｉｉ）ｐＣＯ２−ＦＥＴは、気体透過性の上記ＲＴＶ膜の内側のハイドロゲルベースの受容層により覆われており、（ｉｉｉ）その一方でＲＥＦＥＴはハイドロゲル層を含まない。上記ｐＣＯ２−ＦＥＴおよびＲＥＦＥＴからの出力信号は、共通参照に対して測定され、２つの信号の違いが差動増幅器を通じて測定される。

Claims

差動測定に基づくイオンセンサーであって、前記イオンセンサーは、
接続トラックと、
前記接続トラックによって電気的にイオン測定システムに接続された、第１のイオン選択性電界効果トランジスタ及び少なくとも１つの第２のイオン選択性電界効果トランジスタと、
測定する溶液と接触可能な電極と、
前記イオン選択性電界効果トランジスタが一体化されている、表面上の少なくとも１つのチップと、
基材であって、該基材上に前記少なくとも１つのチップ、前記接続トラック、および前記電極、が一体化されている基材と、を備えており、
さらに、
前記第１のトランジスタの１つのゲート上にマイクロリザーバを形成するように構成され、前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタ上に接着された構造体と、
前記マイクロリザーバを外部と連結する少なくとも１つのマイクロチャネルと、
前記接続トラックを完全に絶縁し、前記測定する溶液の前記第１および第２のイオン選択性電界効果トランジスタを部分的に絶縁する封止材料と、を備え、
前記マイクロリザーバは、前記参照溶液で満たされ、前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタは前記参照溶液と接触し、前記第２のイオン選択性電界効果トランジスタは前記測定する溶液と接触しており、
前記少なくとも１つのマイクロチャネルは、前記参照溶液で満たされ、
前記第１および第２の電界効果トランジスタのゲート、並びに前記マイクロチャネルの出口は覆われていないことを特徴とするイオンセンサー。
前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタは第１のチップ内に一体化され、少なくとも１つの第２のイオン選択性電界効果トランジスタは第２のチップ内に一体化される、請求項１記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタおよび前記第２のイオン選択性電界効果トランジスタは同一の前記チップ内に一体化される、請求項１記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記第１および第２のイオン選択性電界効果トランジスタ、前記接続トラック、前記電極、および前記測定回路の一部が、同一の前記チップ内に一体化される、請求項１記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタ上に接着された前記構造体は、少なくとも部分的にガス透過性材料であり、かつ前記参照溶液に対して不透過性である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記マイクロチャネルは、前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタが一体化されている前記チップ内に作られた溝である、請求項１〜５のいずれか１項記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記マイクロチャネルは、前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタ上に接着された前記構造体の一部を形成する、請求項１〜５のいずれか１項記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記マイクロリザーバは、０．００１ｍｍ^３と１ｍｍ^３との間の容積を有し、前記マイクロチャネルは、１μｍ^２と１００００μｍ^２との間の断面積、及び１０μｍと１ｍｍとの間の長さを有する、請求項１〜７のいずれか１項記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記マイクロチャネルは、前記マイクロリザーバおよびマイクロチャネルの内容物を封止する、脱着可能な外部封止手段を有する、請求項１〜４および請求項６〜８のいずれか１項記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
前記チップは、シリコン・オン・インシュレータから製造される、請求項１〜９のいずれか１項記載の差動測定に基づくイオンセンサー。
請求項１〜１０のいずれか１項で定義されたイオンセンサーを用いるイオン測定方法であって、
参照溶液が充填された調整容器内に前記センサーを導入するフェーズと、
前記センサーを前記調整容器から取り出すフェーズと、
前記センサーを洗浄するフェーズと、
測定容器内の測定する溶液中に前記センサーを浸漬するフェーズと、
前記センサーを用いて前記測定する溶液を測定するフェーズと、
前記センサーを洗浄するフェーズと、
前記調整容器に前記センサーを再挿入して、前記マイクロリザーバ溶液が、調整溶液と平衡になり元のイオン濃度に戻るフェーズと、を含むイオン測定方法。
請求項１〜１０のいずれか１項記載の差動測定に基づく前記イオンセンサーの製造方法であって、第１のウェーハ上に、等間隔に配置された複数の第１のイオン選択性電界効果トランジスタを一体化することを含み、
前記製造方法は、
各マイクロリザーバが各第１のイオン選択性電界効果トランジスタに対応して配置され、および整列されるように、前記第１のウェーハ上に結合可能な材料の構造体を接合し、前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタに対応して複数の等間隔に配置されたマイクロリザーバおよびマイクロチャンネルを形成することと、
前記第１のウェーハを横方向に切断して複数のチップを作成することと、
ここで、各チップは、第１のイオン選択性電界効果トランジスタ、並びに、マイクロリザーバおよび少なくとも１つのマイクロチャネルを有する構造体を備えており、
チップを基材上に固定することと、
少なくとも１つの第２の電界効果トランジスタを基材上に固定することと、
前記第１のイオン選択性電界効果トランジスタは前記参照溶液と接触し、前記第２のイオン選択性電界効果トランジスタは測定する溶液と接触するようになっており、
前記電極、およびに前記接続トラックを基材上に固定することと、
前記接続トラックを前記第１および第２の電界効果トランジスタに接続し、前記第１および第２の電界効果トランジスタ並びに前記接続トラックを封止すること、とを含み、
前記第１および第２の電界効果トランジスタのゲート、並びに前記マイクロチャネルの出口は覆われていないことを特徴とする差動測定に基づくイオンセンサーの製造方法。
前記第１のウェーハ上にフォトリソグラフィ処理を受けた接合可能な材料の複数の層を追加することにより、前記マイクロリザーバおよびマイクロチャネルを有する接合可能材料の構造体を形成することを含む、請求項１２記載の差動測定に基づくイオンセンサーの製造方法。
前記マイクロリザーバおよび前記マイクロチャネルの作成のために、接合可能材料の前記構造体に事前に凹部形成工程を受けさせることを含む、請求項１２記載の差動測定に基づくイオンセンサーの製造方法。
封止材料は、さらに、前記チップ上に一体化された前記第１および第２のイオン選択性電界効果トランジスタの縁部上に成膜されて、前記第１及び第２のイオン選択性電界効果トランジスタの前記基材を前記測定される溶液から電気的に絶縁する、請求項１２記載の差動測定に基づくイオンセンサーの製造方法。