JP2018136174A - Electrochemical measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical measurement device equipped with a simple circuit configuration using an inverter having a discretionary threshold voltage and suitable for downsizing, cost reduction and an increase in flexibility.SOLUTION: The electrochemical measurement device comprises: an electrochemical cell 2 equipped with at least a reference electrode R and a working electrode W; a reference electrode potential control circuit 1 for supplying, using an interval In1, the threshold voltage Vof the inverter to the reference electrode R of the electrochemical cell; and a front-end circuit 3 for bringing about a current value I received by a working electrode W1 of the electrochemical cell or a voltage value Vreceived by a working electrode W2 as a voltage value to each output terminal of inverters In2, In3. The respective threshold voltages Vof the inverters In1-In3 are equalized, and the inverters used for the front-end circuit form a negative feedback circuit by which the input terminals of the inverters are set to the threshold voltages of the inverters.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、例えば生体試料を含む試料電解液を電気化学的方法により分析するバイオセンサに好適に用いることができる電気化学計測装置に関する。   The present invention relates to an electrochemical measurement apparatus that can be suitably used for, for example, a biosensor that analyzes a sample electrolyte containing a biological sample by an electrochemical method.

近年の医療分野においては、試料電解液を分析するために、種々の方法が提案されており、その中で例えば酵素分析法を利用するバイオセンサは、測定感度が優秀であり、迅速に結果を得ることができるために、病院等の医療機関を含めて広く利用されている。
この酵素分析法は、大きく分けて光学式計測によるものと、電気化学計測によるものとに区分することができる。そして、電気化学計測装置にはさらに電気化学セルの作用極に流れる電流を計測する電流計測装置と、作用極と参照極の間に生ずる電位差を計測する電位計測装置が提案されている。
In the medical field in recent years, various methods have been proposed for analyzing sample electrolytes. Among them, for example, biosensors using an enzyme analysis method have excellent measurement sensitivity and prompt results. Since it can be obtained, it is widely used including medical institutions such as hospitals.
This enzyme analysis method can be roughly divided into an optical measurement method and an electrochemical measurement method. As electrochemical measurement devices, there are further proposed a current measurement device that measures the current flowing through the working electrode of the electrochemical cell and a potential measurement device that measures the potential difference generated between the working electrode and the reference electrode.

図14は、電気化学計測装置の基本構成を説明するものであり、ブロック1で示す参照極電位制御回路により生成される参照電位が、試料電解液が充填される電気化学セル2に供給される。この電気化学セル2には参照極電位制御回路1からの電位を受ける参照極に加えて、対極と作用極が備えられる。
そして、前記した電流計測装置の場合には、電気化学セル2における前記作用極で受ける電流信号は、フロントエンド回路3において、電流/電圧変換・インピーダンス変換・増幅が行なわれ、アナログ/デジタル変換回路4を通してデジタルデータとして収集される。
また、前記した電位計測装置の場合には、電気化学セル2における参照極に対する作用極の電位信号が、フロントエンド回路3によってインピーダンス変換・増幅が行なわれ、アナログ/デジタル変換回路4を通してデジタルデータとして収集される。
FIG. 14 illustrates the basic configuration of the electrochemical measuring device, and the reference potential generated by the reference electrode potential control circuit shown by block 1 is supplied to the electrochemical cell 2 filled with the sample electrolyte. . The electrochemical cell 2 is provided with a counter electrode and a working electrode in addition to a reference electrode that receives a potential from the reference electrode potential control circuit 1.
In the case of the current measuring device described above, the current signal received at the working electrode in the electrochemical cell 2 is subjected to current / voltage conversion, impedance conversion and amplification in the front end circuit 3, and an analog / digital conversion circuit. 4 is collected as digital data.
In the case of the above-described potential measuring device, the potential signal of the working electrode with respect to the reference electrode in the electrochemical cell 2 is subjected to impedance conversion / amplification by the front end circuit 3 and is converted into digital data through the analog / digital conversion circuit 4. Collected.

従来の電気化学計測装置における前記した参照極電位制御回路1およびフロントエンド回路3には、一般に差動増幅器として機能するオペアンプ(Operational Amplifier)が用いられている。
図15は、従来の電気化学計測装置における電流計測の例を示したものであり、オペアンプOp1とオペアンプOp2、および電圧源E1により、参照極電位制御回路1が構成されている。オペアンプOp1の非反転入力端子には、電気化学セル2の参照極Rが接続され、オペアンプOp2の出力端子には、電気化学セル2の対極Cが接続されている。この構成により参照極Rの電位が、電圧源E1の電位と一致するように制御される。
An operational amplifier that generally functions as a differential amplifier is used for the reference electrode potential control circuit 1 and the front end circuit 3 in the conventional electrochemical measurement apparatus.
FIG. 15 shows an example of current measurement in a conventional electrochemical measuring apparatus, and the reference electrode potential control circuit 1 is configured by the operational amplifier Op1, the operational amplifier Op2, and the voltage source E1. The reference electrode R of the electrochemical cell 2 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier Op1, and the counter electrode C of the electrochemical cell 2 is connected to the output terminal of the operational amplifier Op2. With this configuration, the potential of the reference electrode R is controlled so as to match the potential of the voltage source E1.

また、オペアンプOp3によりフロントエンド回路3が構成され、電気化学セル2の作用極WがオペアンプOp3の反転入力端子に接続され、オペアンプOp3の非反転入力端子は接地されている。この構成により作用極Wの電位は接地電位と一致するよう制御される。
そして、電気化学セル2の作用極Wに流れる電流値は、フロントエンド回路3を構成するオペアンプOp3によって電圧変換され、アナログ/デジタル変換回路4を通してデジタルデータとして収集される。
なお、図15に示す電流計測による電気化学計測装置は、例えば特許文献1に開示されている。
The front-end circuit 3 is configured by the operational amplifier Op3, the working electrode W of the electrochemical cell 2 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier Op3, and the non-inverting input terminal of the operational amplifier Op3 is grounded. With this configuration, the potential of the working electrode W is controlled to coincide with the ground potential.
Then, the value of the current flowing through the working electrode W of the electrochemical cell 2 is voltage-converted by the operational amplifier Op3 constituting the front-end circuit 3 and collected as digital data through the analog / digital conversion circuit 4.
Note that an electrochemical measurement device using current measurement shown in FIG. 15 is disclosed in, for example, Patent Document 1.

一方、図16は従来の電気化学計測装置における電位計測の例を示している。この例においては、参照極電位制御回路1は電気化学セル2の参照極Rが接地されることで構成されており、参照極Rに対する作用極Wの電位差は、フロントエンド回路3を構成するオペアンプOp4によって電圧増幅され、アナログ/デジタル変換回路4を通してデジタルデータとして収集される。
なお、図16に示す電位計測による電気化学計測装置は、例えば特許文献2に開示されている。
On the other hand, FIG. 16 shows an example of potential measurement in a conventional electrochemical measuring device. In this example, the reference electrode potential control circuit 1 is configured by grounding the reference electrode R of the electrochemical cell 2, and the potential difference of the working electrode W with respect to the reference electrode R is an operational amplifier constituting the front end circuit 3. The voltage is amplified by Op4 and collected as digital data through the analog / digital conversion circuit 4.
Note that an electrochemical measurement apparatus based on potential measurement shown in FIG. 16 is disclosed in, for example, Patent Document 2.

特表2005−531759号公報JP 2005-531759 gazette 特開2013−66176号公報JP 2013-66176 A

ところで、これらの電気化学計測装置は、人の健康状態のモニタリングに加えて、精神ストレスなどをモニタリングするためにも利用することができる。この場合、例えば絆創膏のように人体の一部に貼り付けて使用できるウェアラブル電子デバイスに電気化学計測装置を搭載すれば、その利用範囲をさらに大幅に広げることができる。そのためには、電気化学計測装置は小型かつ低コストで、柔軟性を有することが望ましい。   By the way, these electrochemical measuring devices can be used to monitor mental stress and the like in addition to monitoring of the human health condition. In this case, for example, if the electrochemical measuring device is mounted on a wearable electronic device that can be used by being attached to a part of the human body, such as a bandage, the range of use can be further broadened. For this purpose, it is desirable that the electrochemical measuring device is small, low cost, and flexible.

しかしながら、前記した特許文献1および2に開示された電気化学計測装置によると、その電子デバイスとして差動増幅器を構成するオペアンプが用いられており、これによると回路が比較的複雑であり、小型化・低コスト化に不利である。
また電子デバイスとして、柔軟性を持たせるためには有機半導体からなる有機電界効果トランジスタを用いることが有効であるが、有機電界効果トランジスタからなる差動増幅器は、現状においては必要な動作電源の電圧が高く、また入力オフセット電圧が大きく、利得が低いなどの課題がある。
However, according to the electrochemical measurement apparatus disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, an operational amplifier that constitutes a differential amplifier is used as the electronic device. According to this, the circuit is relatively complicated, and the size is reduced.・ It is disadvantageous for cost reduction.
As an electronic device, it is effective to use an organic field effect transistor made of an organic semiconductor in order to provide flexibility. However, a differential amplifier made of an organic field effect transistor is currently required a voltage of an operating power supply. However, there are problems such as a high input offset voltage and a low gain.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、前記した電子デバイスに差動増幅器を用いる代わりに、任意の閾値電圧をもつ単一入力型インバータを用い、小型化・低コスト化およびフレキシブル化に適した簡便な回路構成を備えた電気化学計測装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to use a single-input inverter having an arbitrary threshold voltage instead of using a differential amplifier in the electronic device described above, and is suitable for downsizing, cost reduction and flexibility. Another object of the present invention is to provide an electrochemical measuring device having a simple circuit configuration.

前記した課題を達成するためになされたこの発明に係る電気化学計測装置は、少なくとも参照極と作用極が備えられ、前記参照極と作用極との間に試料電解液が充填される電気化学セルと、インバータを用いて前記インバータの閾値電圧を前記電気化学セルの参照極に供給する参照極電位制御回路と、前記インバータとは異なる少なくとも他の1つのインバータを用い、前記電気化学セルの作用極で受ける電流値もしくは電圧値を、インバータの出力端子に電圧値としてもたらすフロントエンド回路とが備えられ、前記参照極電位制御回路に用いられるインバータと、フロントエンド回路に用いられるインバータは、それぞれの閾値電圧が等しくなされると共に、フロントエンド回路に用いられる前記インバータは、負帰還回路を形成することでインバータの入力端子がインバータの閾値電圧に設定されていることを特徴とする。   An electrochemical measurement apparatus according to the present invention made to achieve the above-described object is provided with at least a reference electrode and a working electrode, and an electrochemical cell in which a sample electrolyte is filled between the reference electrode and the working electrode. A reference electrode potential control circuit for supplying a threshold voltage of the inverter to a reference electrode of the electrochemical cell using an inverter, and at least another inverter different from the inverter, and a working electrode of the electrochemical cell Is provided with a front end circuit that provides a current value or a voltage value received at the output terminal of the inverter as a voltage value. The inverter used for the reference electrode potential control circuit and the inverter used for the front end circuit have respective threshold values. The inverters used in the front end circuit form a negative feedback circuit while the voltages are equalized. In wherein the input terminal of the inverter is set to the threshold voltage of the inverter.

この場合、前記フロントエンド回路には、望ましくは前記インバータの出力端子電圧をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路が接続される。   In this case, an analog / digital conversion circuit for converting the output terminal voltage of the inverter into a digital signal is preferably connected to the front end circuit.

そして、好ましい一つの形態においては、前記参照極電位制御回路に用いられるインバータは、インバータの出力端子が入力端子に接続されて負帰還回路を構成し、前記入力端子に生成されるインバータの閾値電圧が、前記参照極に供給されるように構成される。   In a preferred embodiment, the inverter used in the reference electrode potential control circuit forms a negative feedback circuit by connecting the output terminal of the inverter to the input terminal, and the threshold voltage of the inverter generated at the input terminal Is configured to be supplied to the reference electrode.

また、好ましい他の一つの形態においては、前記電気化学セルにはさらに対極が備えられ、前記参照極電位制御回路に用いられるインバータの出力端子が前記対極に接続されると共に、インバータの入力端子が参照極に接続されることで負帰還回路を構成し、前記入力端子に生成されるインバータの閾値電圧が、前記参照極に供給されるように構成される。   In another preferred embodiment, the electrochemical cell further includes a counter electrode, an output terminal of an inverter used in the reference electrode potential control circuit is connected to the counter electrode, and an input terminal of the inverter is A negative feedback circuit is configured by being connected to a reference electrode, and a threshold voltage of an inverter generated at the input terminal is configured to be supplied to the reference electrode.

さらに、前記フロントエンド回路の好ましい形態においては、インバータの出力端子と入力端子との間に負帰還抵抗を備え、前記作用極をインバータの入力端子に接続することで、作用極に生ずる電流値をインバータの出力端子に電圧値として変換する電流計測機能が備えられる。   Furthermore, in a preferred embodiment of the front end circuit, a negative feedback resistor is provided between the output terminal and the input terminal of the inverter, and the working electrode is connected to the input terminal of the inverter so that a current value generated in the working electrode is obtained. The output terminal of the inverter is provided with a current measurement function that converts the voltage value.

さらにまた、前記フロントエンド回路の好ましい他の一つの形態においては、インバータの出力端子と入力端子との間に負帰還抵抗を備えると共に、前記作用極とインバータ入力端子との間に入力抵抗が備えられ、前記作用極とインバータ入力端子との間に生ずる電位差をインバータの出力端子に電圧値として増幅する電位計測機能が備えられる。   Furthermore, in another preferred embodiment of the front end circuit, a negative feedback resistor is provided between the output terminal and the input terminal of the inverter, and an input resistance is provided between the working electrode and the inverter input terminal. And a potential measuring function for amplifying a potential difference generated between the working electrode and the inverter input terminal as a voltage value at the output terminal of the inverter.

加えて、前記参照極電位制御回路およびフロントエンド回路に用いられるそれぞれのインバータは、有機薄膜トランジスタにより構成されていることが望ましい。   In addition, each inverter used in the reference electrode potential control circuit and the front-end circuit is preferably composed of an organic thin film transistor.

前記したこの発明に係る電気化学計測装置によると、電子デバイスに差動増幅器を使用することなく、インバータを用いることで、インバータをその閾値電圧VMを基準電圧として動作させるものとなる。
そして、前記フロントエンド回路として電流計測機能を採用した場合においては、電気化学セルの参照極電位および作用極電位は、それぞれのインバータの閾値電圧VMと一致した状態になされる。さらに、電流計測部として機能するインバータは作用極が受ける微小な入力電流を高感度で電圧変換することができ、インバータの特質を生かしたダイナミックレンジの広い検出能力を持った電気化学計測装置を提供することができる。
According to the electrochemical measurement device according to the invention described above, without using the differential amplifier in an electronic device, by using the inverter, becomes to the inverter operates its threshold voltage V M as a reference voltage.
Then, in the case of adopting the current measurement function as the front-end circuit, the reference electrode potential and the working electrode potential of the electrochemical cell is made to a state consistent with the threshold voltage V M of each inverter. In addition, the inverter that functions as a current measurement unit can convert a minute input current received by the working electrode with high sensitivity, and provides an electrochemical measurement device with a detection capability with a wide dynamic range that takes advantage of the characteristics of the inverter. can do.

一方、前記フロントエンド回路として電位計測機能を採用した場合においては、電気化学セルの作用極電位と、電位計測部を構成するインバータの閾値電圧VMの差分、すなわち、インバータの入力抵抗に生ずる電位差が増幅されて出力されることになる。
前記したフロントエンド回路として電流計測機能または電位計測機能のいずれを採用するにしても、より簡便な回路で構成可能なインバータを用いることで、より小型化に適した電気化学計測装置を低コストで実現することができる。
Potential contrast, when employing the potential measurement functions as the front-end circuit, resulting working electrode potential of the electrochemical cell, the difference between the threshold voltage V M of the inverter constituting the voltage measurement unit, i.e., the input resistance of the inverter Is amplified and output.
Regardless of whether the current measurement function or the potential measurement function is adopted as the front-end circuit, an electrochemical measurement device suitable for further miniaturization can be obtained at low cost by using an inverter that can be configured with a simpler circuit. Can be realized.

この発明に係る電気化学計測装置の実施の形態を示したブロック図である。It is the block diagram which showed embodiment of the electrochemical measuring device which concerns on this invention. 同じく他の実施の形態を示したブロック図である。It is the block diagram which similarly showed other embodiment. インバータの閾値電圧を計測する例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the example which measures the threshold voltage of an inverter. インバータの入出力特性と閾値電圧の例を示した線図である。It is the diagram which showed the example of the input / output characteristic and threshold voltage of an inverter. 図1に示す電気化学計測装置における電流計測部の入出力特性の例を示した線図である。It is the diagram which showed the example of the input-output characteristic of the electric current measurement part in the electrochemical measuring device shown in FIG. 図1に示す電気化学計測装置における電位計測部の入出力特性の例を示した線図である。It is the diagram which showed the example of the input-output characteristic of the electric potential measurement part in the electrochemical measuring device shown in FIG. 相補型回路によるインバータの例を示した結線図である。It is the connection diagram which showed the example of the inverter by a complementary circuit. Pチャンネル型有機TFTの積層構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the laminated structural example of P channel type organic TFT. Nチャンネル型有機TFTの積層構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the laminated structural example of the N channel type organic TFT. Pチャンネル型有機TFTのみを用いたインバータの第1の例を示した結線図である。It is the wiring diagram which showed the 1st example of the inverter using only P channel type organic TFT. 同じく第2の例を示した結線図である。It is the connection diagram which similarly showed the 2nd example. 同じく第3の例を示した結線図である。It is the connection diagram which showed the 3rd example similarly. 同じく第4の例を示した結線図である。It is the connection diagram which showed the 4th example similarly. 電気化学計測装置の基本構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the basic composition of the electrochemical measuring device. 従来の電気化学計測装置における電流計測部の例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the example of the electric current measurement part in the conventional electrochemical measuring device. 従来の電気化学計測装置における電位計測部の例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the example of the electric potential measurement part in the conventional electrochemical measuring device.

以下、この発明に係る電気化学計測装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図1は、電流計測部および電位計測部の2つのフロントエンド回路を備えた実施の形態を示している。すなわち、この実施の形態における電気化学セル2には、参照極Rと対極C、および2つの作用極W1,W2が備えられている。
そして、第1の作用極W1には電流計測部3Aによるフロントエンド回路3が接続され、第2の作用極W2には電位計測部3Bによるフロントエンド回路3が接続されている。
Hereinafter, an electrochemical measurement apparatus according to the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment provided with two front-end circuits, a current measuring unit and a potential measuring unit. That is, the electrochemical cell 2 in this embodiment includes a reference electrode R, a counter electrode C, and two working electrodes W1, W2.
The first working electrode W1 is connected to the front end circuit 3 by the current measuring unit 3A, and the second working electrode W2 is connected to the front end circuit 3 by the potential measuring unit 3B.

また、参照極電位制御回路1には、インバータIn1が備えられ、インバータIn1の入力端子に参照極Rに接続され、インバータIn1の出力端子は、対極Cに接続されている。すなわち、インバータIn1には、対極Cと参照極Rを介して負帰還回路が形成されており、したがって、インバータIn1の入力端子電圧は、インバータIn1の閾値電圧VMに固定される。これにより電気化学セル2の参照極Rには、インバータIn1の閾値電圧VMが印加されることになる。
ここで、閾値電圧VMとは、図4に示すように、インバータの入力電圧(横軸に示す入力電圧〔V〕)と、出力電圧(縦軸に示す出力電圧〔V〕)が一致する点における入力電圧の値を指すものとなる。
Further, the reference electrode potential control circuit 1 includes an inverter In1, an input terminal of the inverter In1 is connected to the reference electrode R, and an output terminal of the inverter In1 is connected to the counter electrode C. That is, the inverter In1, the negative feedback circuit through the reference electrode R and the counter electrode C is formed, therefore, the input terminal voltage of the inverter In1 is fixed to the threshold voltage V M of the inverter In1. The Thereby the reference electrode electrochemical cell 2 R, so that the threshold voltage V M of the inverter In1 is applied.
Here, the threshold voltage V M, as shown in FIG. 4, an inverter input voltage (input voltage indicated on the horizontal axis V), the output voltage (output voltage along the vertical axis V) coincides It indicates the value of the input voltage at the point.

一方、電気化学セル2の第1の作用極W1には、前記したとおり電流計測部3Aによるフロントエンド回路3が接続されており、この電流計測部3AはインバータIn2と、このインバータIn2の出力端子と入力端子間に接続された負帰還抵抗R1により構成されている。
この電流計測部3Aに用いられるインバータIn2は、参照極電位制御回路1に用いられたインバータIn1と、概ね等しい閾値電圧を有するインバータが用いられており、第1の作用極W1がインバータIn1の入力端子に接続されている。そして、インバータIn2の出力端子は、アナログ/デジタル変換器4に接続され、その出力端子Outよりデジタルデータが出力される。
On the other hand, the front end circuit 3 by the current measuring unit 3A is connected to the first working electrode W1 of the electrochemical cell 2 as described above. The current measuring unit 3A includes the inverter In2 and the output terminal of the inverter In2. And a negative feedback resistor R1 connected between the input terminals.
As the inverter In2 used in the current measuring unit 3A, an inverter having substantially the same threshold voltage as that of the inverter In1 used in the reference electrode potential control circuit 1 is used, and the first working electrode W1 is input to the inverter In1. Connected to the terminal. The output terminal of the inverter In2 is connected to the analog / digital converter 4, and digital data is output from the output terminal Out.

また、電気化学セル2の第2の作用極W2には、電位計測部3Bによるフロントエンド回路3が接続されており、この電位計測部3BはインバータIn3と、このインバータIn3の出力端子と入力端子間に接続された負帰還抵抗R2、およびインバータIn3の入力端子に接続された入力抵抗R3により構成されている。
この電位計測部3Bに用いられるインバータIn3は、参照極電位制御回路1に用いられたインバータIn1と、概ね等しい閾値電圧を有するインバータが用いられており、第2の作用極W2が、前記入力抵抗R3を介してインバータIn3の入力端子に接続されている。そして、インバータIn3の出力端子は、アナログ/デジタル変換器4に接続され、その出力端子Outよりデジタルデータが出力される。
Further, a front end circuit 3 by a potential measuring unit 3B is connected to the second working electrode W2 of the electrochemical cell 2, and this potential measuring unit 3B includes an inverter In3, and an output terminal and an input terminal of the inverter In3. A negative feedback resistor R2 connected in between and an input resistor R3 connected to the input terminal of the inverter In3.
The inverter In3 used in the potential measuring unit 3B is an inverter having a threshold voltage substantially equal to that of the inverter In1 used in the reference electrode potential control circuit 1, and the second working electrode W2 is connected to the input resistance. It is connected to the input terminal of the inverter In3 via R3. The output terminal of the inverter In3 is connected to the analog / digital converter 4, and digital data is output from the output terminal Out.

前記した電流計測部3Aによると、インバータIn2には、抵抗R1により負帰還が加えられているので、インバータIn2の入力端子電圧は、インバータIn2の閾値電圧VMに固定される。これにより、作用極W1の電位はインバータIn2の閾値電圧VMと一致するよう制御され、参照極Rと作用極W1の間の電位差はゼロに保たれる。
ここで、作用極W1に流れ込む電流をIとしたとき、インバータIn2の出力端子には、閾値電圧VMに負帰還抵抗R1での電位差分(−I*R1)を加算した電圧Voutが出力される。
According to the current measuring unit 3A described above, the inverter In2, the negative feedback is applied by resistors R1, the input terminal voltage of the inverter In2 is fixed to the threshold voltage V M of the inverter In2. Thus, the potential of the working electrode W1 is controlled to coincide with the threshold voltage V M of the inverter In2, the potential difference between the reference electrode R and the working electrode W1 is kept at zero.
Here, when the current flowing into the working electrode W1 was I, the output terminal of the inverter In2, the voltage Vout is output obtained by adding the voltage difference component (-I * R1) of the negative feedback resistor R1 to the threshold voltage V M The

すなわち、前記電流値Iを変換比(−R1)で電流/電圧変換し、閾値電圧VMだけオフセットさせた信号が得られる。したがって、インバータIn2の出力端子電圧Voutを計測し、そこから閾値電圧VMを差し引いた後、−R1で除算することによって電流値Iを得ることができる。
このときに必要な前記VMの値を得るには、参照極Rの電位を直接計測するか、もしくは図3に示すように閾値電圧VMを出力する回路を別途用意して、これを利用することもできる。すなわち、図3に示す構成によると前記したインバータIn1およびIn2と、概ね等しい閾値電圧を有するインバータIn4を用いて、その入出力間が短絡されており、その出力端子にアナログ/デジタル変換器5が接続された構成が採用されている。
That is, the current value I to the current / voltage conversion by the conversion ratio (-R1), the signal was offset by the threshold voltage V M is obtained. Therefore, after measuring the output terminal voltage Vout of the inverter In2, by subtracting the threshold voltage V M from which it is possible to obtain a current value I by dividing by -R1.
To obtain the value of the V M required at this time, the reference or measurement electrode the potential of R directly, or obtain a separate circuit for outputting a threshold voltage V M as shown in FIG. 3, using the same You can also That is, according to the configuration shown in FIG. 3, the inverters In1 and In2 and the inverter In4 having substantially the same threshold voltage are used to short-circuit the input and output, and the analog / digital converter 5 is connected to the output terminal. A connected configuration is adopted.

図5は、電流計測部3Aにおいて利用されるインバータIn2による電流/電圧変換特性の例を示すものであり、横軸に入力電流〔nA〕を、縦軸に出力電圧〔V〕の特性を示しており、基準電圧(入力電流Iが“0”の時の出力電圧)は、インバータIn2の閾値電圧VMと一致する。
加えて、例えばPチャンネル型およびNチャンネル型のトランジスタによる相補型インバータを用いる場合には、閾値電圧VM付近における出力電圧の変化特性は急峻であり、その電流/電圧変換特性は、図5に示すように、107V/A程度の高感度な特性を得ることができる。これにより、相補型インバータの特質を生かしたダイナミックレンジの広い検出能力を持った電気化学計測装置を提供することができる。
FIG. 5 shows an example of current / voltage conversion characteristics by the inverter In2 used in the current measuring unit 3A. The horizontal axis represents the input current [nA] and the vertical axis represents the output voltage [V] characteristics. and the reference voltage (output voltage when the input current I "0") is consistent with the threshold voltage V M of the inverter In2.
In addition, for example, when using complementary type inverter according to P-channel and N-channel type transistor, the change characteristic of the output voltage in the vicinity of the threshold voltage V M is steep, the current / voltage conversion characteristic, in FIG. 5 As shown, a highly sensitive characteristic of about 10 7 V / A can be obtained. As a result, an electrochemical measurement device having a detection capability with a wide dynamic range utilizing the characteristics of the complementary inverter can be provided.

次に、前記した電位計測部3Bによると、インバータIn3には、抵抗R2により負帰還回路が加えられているので、インバータIn3の入力端子電圧は、インバータIn3の閾値電圧VMに固定される。そして、第2の作用極W2は一定値の抵抗R3を介してインバータIn3の入力端子に接続されている。
ここで、インバータIn3の単体の入力抵抗は通常は非常に大きいために無視することができ、この電位計測部3Bの入力抵抗は、2つの抵抗R2とR3によって定められる。したがって、抵抗R2とR3の値を大きく設計することにより、電位計測部3Bの入力抵抗を大きくすることができる。
Then, according to the potential measuring unit 3B described above, the inverter In3, since the negative feedback circuit is added by the resistor R2, the input terminal voltage of the inverter In3 is fixed to the threshold voltage V M of the inverter In3. The second working electrode W2 is connected to the input terminal of the inverter In3 via a constant value resistor R3.
Here, the single input resistance of the inverter In3 is usually very large and can be ignored. The input resistance of the potential measuring unit 3B is determined by the two resistors R2 and R3. Therefore, the input resistance of the potential measuring unit 3B can be increased by designing the values of the resistors R2 and R3 to be large.

前記したとおり、抵抗R2による負帰還回路により、インバータIn3の入力端子電圧は閾値電圧VMと一致するよう制御される。また、インバータIn3の単体の入力抵抗は非常に大きいために、キルヒホッフの法則により、抵抗R2とR3には等しい電流が流れる。この結果、作用極W2の電位をVW2としたとき、インバータTn3の出力端子の電位Voutは、次の式1に示すとおりとなる。
Vout=VM−(R2/R3)(VW2−VM) …… 式1
As described above, the negative feedback circuit of resistors R2, an input terminal voltage of the inverter In3 is controlled so as to coincide with the threshold voltage V M. Further, since the single input resistance of the inverter In3 is very large, an equal current flows through the resistors R2 and R3 according to Kirchhoff's law. As a result, when the potential of the working electrode W2 is V W2 , the potential Vout of the output terminal of the inverter Tn3 is as shown in the following formula 1.
Vout = V M − (R2 / R3) (V W2 −V M ) Equation 1

すなわち、作用極W2と参照極Rの電位差を、利得−(R2/R3)で増幅し、VMだけオフセットさせた信号が得られる。したがって、インバータIn3の出力端子の電位Voutを計測し、そこから閾値電圧VMを差し引いた後、−(R2/R3)で除算することによって電位差VW2−VMを得ることができる。
このときに必要な前記VMの値を得るには、参照極Rの電位を直接計測するか、もしくは図1に基づいて説明したとおり、図3に示す回路構成を利用することができる。
That is, the potential difference between the reference electrode R and the working electrode W2, gain - amplified by (R2 / R3), the signal obtained by offset V M is obtained. Thus, by measuring the potential Vout of the output terminal of the inverter In3, after subtraction of the threshold voltage V M therefrom, - it is possible to obtain a potential difference V W2 -V M by dividing by (R2 / R3).
To obtain the value of the V M required at this time, the reference or measurement electrode the potential of R directly, or as described with reference to FIG. 1, it is possible to utilize the circuit configuration shown in FIG.

図6は、電位計測部3Bにおいて利用されるインバータIn3による電圧増幅特性の例を示すものであり、横軸に入力電圧〔V〕を、縦軸に出力電圧〔V〕を示しており、基準電圧(入力電圧が“0”の時の出力電圧)は、インバータIn3の閾値電圧VMと一致する。そして図6に示す例においては、インバータIn3の帰還抵抗R2と入力抵抗R3の比率で定められる利得が、約5倍になされた例が示されている。 FIG. 6 shows an example of voltage amplification characteristics by the inverter In3 used in the potential measuring unit 3B. The horizontal axis indicates the input voltage [V], and the vertical axis indicates the output voltage [V]. voltage (output voltage when the input voltage is "0") is consistent with the threshold voltage V M of the inverter In3. The example shown in FIG. 6 shows an example in which the gain determined by the ratio of the feedback resistor R2 and the input resistor R3 of the inverter In3 is about five times.

図2は、フロントエンド回路3として電位計測部3Bのみを備えた場合の電気化学計測装置の形態を示している。
この場合には、電気化学セル2の対極Cを省略することができる。そして、参照極電位制御回路1を構成するインバータIn1は、その入出力間が短絡され、インバータIn1の入力端子が電気化学セル2の参照極Rに接続される。この構成により、参照極RにはインバータIn1による閾値電圧VMが印加される。
FIG. 2 shows a form of an electrochemical measuring device in the case where only the potential measuring unit 3B is provided as the front end circuit 3.
In this case, the counter electrode C of the electrochemical cell 2 can be omitted. The input / output of the inverter In1 constituting the reference electrode potential control circuit 1 is short-circuited, and the input terminal of the inverter In1 is connected to the reference electrode R of the electrochemical cell 2. With this configuration, the threshold voltage V M by the inverter In1 is a reference electrode R are applied.

そして、フロントエンド回路3には、図1に示した電位計測部3Bと同様の構成が採用されている。したがって、その作用については図1に基づいて説明したとおりであり、重複する説明は省略する。
なお、図2に示す電気化学計測装置においても、インバータIn1およびIn3は、概ね等しい閾値電圧VMを有するものを用いることが望ましい。
The front end circuit 3 has the same configuration as that of the potential measuring unit 3B shown in FIG. Therefore, the operation is as described with reference to FIG. 1, and a duplicate description is omitted.
Also in the electrochemical measuring apparatus shown in FIG. 2, the inverters In1 and In3, it is preferable to use one having generally equal threshold voltage V M.

図7は、インバータとして相補型回路を構成した例を示しており、第1のトランジスタTr1としてPチャンネル型有機薄膜トランジスタ(以下、単にP型有機TFTとも言う。)が用いられ、第2のトランジスタTr2としてNチャンネル型有機薄膜トランジスタ(以下、単にN型有機TFTとも言う。)が用いられている。   FIG. 7 shows an example in which a complementary circuit is configured as an inverter. A P-channel organic thin film transistor (hereinafter also simply referred to as a P-type organic TFT) is used as the first transistor Tr1, and the second transistor Tr2 is used. N-channel organic thin film transistors (hereinafter also simply referred to as N-type organic TFTs) are used.

すなわち、第1トランジスタTr1および第2トランジスタTr2のゲート電極は共通接続されて、電圧入力端子Vinを構成しており、第1トランジスタTr1のソース電極と第2トランジスタTr2のドレイン電極とは共通接続されて相補型回路の電圧出力端子Voutを構成している。
また、第1トランジスタTr1のドレイン電極には、動作電源+Vddが加えられると共に、第2トランジスタTr2のソース電極は、基準電位点(グランド)に接続される。
That is, the gate electrodes of the first transistor Tr1 and the second transistor Tr2 are commonly connected to form a voltage input terminal Vin, and the source electrode of the first transistor Tr1 and the drain electrode of the second transistor Tr2 are commonly connected. Thus, the voltage output terminal Vout of the complementary circuit is configured.
Further, the operating power supply + Vdd is applied to the drain electrode of the first transistor Tr1, and the source electrode of the second transistor Tr2 is connected to a reference potential point (ground).

図7に示す相補型回路は、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧に応じて、出力端子Voutにもたらされる出力電圧は、前記動作電源Vddの範囲で変化が可能であり、図4に示したとおり、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧の値が閾値電圧VMを境にして反転動作がなされるように作用する。 In the complementary circuit shown in FIG. 7, the output voltage provided to the output terminal Vout can be changed in the range of the operation power supply Vdd in accordance with the gate input voltage supplied to the input terminal Vin. was as acts as the value of the gate input voltage supplied to the input terminal Vin is inverted operation in the boundary threshold voltage V M is made.

図8は、前記した第1トランジスタTr1としてのP型有機TFTの積層構成例を示している。この例は電界効果型の有機トランジスタの一般的な構成であり、このトランジスタを作製するには、例えばガラス板に耐熱性の両面テープを用いて125μmの厚さのPENフィルムを貼り合せ、デバイスを作製するための基板11とする。   FIG. 8 shows a stacked configuration example of the P-type organic TFT as the first transistor Tr1. This example is a general configuration of a field effect type organic transistor. To manufacture this transistor, for example, a PEN film with a thickness of 125 μm is bonded to a glass plate using a heat-resistant double-sided tape, and a device is formed. The substrate 11 is to be manufactured.

その基板11上にゲート電極12となるアルミニウムを膜厚3Onmで真空蒸着し、続いてその上に、ゲート絶縁膜13となる架橋性ポリビニルフェノ一ルを膜厚300nmとなるようにスピンコートにより成膜する。次に、金電極を全面に成膜した後、フォトリソグラフィを用いてソース電極14およびドレイン電極15の形状にパターン成形する。最後に、P型有機半導体層16として、ぺンタセンを50nmの膜厚で真空蒸着することで、P型有機TFTを得ることができる。   Aluminum to be the gate electrode 12 is vacuum-deposited on the substrate 11 with a film thickness of 3 nm, and then a cross-linkable polyvinyl phenol to be the gate insulating film 13 is formed thereon by spin coating so as to have a film thickness of 300 nm. Film. Next, after a gold electrode is formed on the entire surface, pattern formation is performed in the shape of the source electrode 14 and the drain electrode 15 using photolithography. Finally, as the P-type organic semiconductor layer 16, P-type organic TFT can be obtained by vacuum-depositing pentacene with a film thickness of 50 nm.

また図9は、前記した第2トランジスタTr2としてのN型有機TFTの積層構成例を示したものである。この例も電界効果型の有機トランジスタを構成しており、このN型有機TFTの作成においても、前記したP型有機TFTの作成とほぼ同様の手順が採用される。   FIG. 9 shows an example of a stacked structure of the N-type organic TFT as the second transistor Tr2. This example also constitutes a field effect type organic transistor, and the same procedure as that of the above-described P-type organic TFT is adopted in the production of the N-type organic TFT.

すなわち、例えばガラス板に耐熱性の両面テープを用いて125μmの厚さのPENフィルムを貼り合せ、デバイスを作製するための基板21とする。
その基板21上にゲート電極22となるアルミニウムを膜厚30nmで真空蒸着し、続いてその上に、ゲート絶縁膜23となる架橋性ポリビニルフェノ一ルを膜厚300nmとなるようにスピンコートにより成膜する。
That is, for example, a PEN film having a thickness of 125 μm is bonded to a glass plate using a heat-resistant double-sided tape to form a substrate 21 for manufacturing a device.
Aluminum to be the gate electrode 22 is vacuum-deposited on the substrate 21 with a film thickness of 30 nm, and then a cross-linkable polyvinyl phenol to be the gate insulating film 23 is formed thereon by spin coating so as to have a film thickness of 300 nm. Film.

次に、金電極を全面に成膜した後、フォトリソグラフィを用いてソース電極24およびドレイン電極25の形状にパターン成形する。最後に、N型有機半導体層26として、FPTBBT(Chemical Communication,Vo1.46,Page 3265 )を50nmの膜厚で真空蒸着することで、N型有機TFTを得ることができる。   Next, after a gold electrode is formed on the entire surface, pattern formation is performed in the shape of the source electrode 24 and the drain electrode 25 using photolithography. Finally, an N-type organic TFT can be obtained by vacuum-depositing FPTBBT (Chemical Communication, Vo1.46, Page 3265) with a film thickness of 50 nm as the N-type organic semiconductor layer 26.

前記した有機薄膜トランジスタにより構成されるインバータによると、例えばプラスチックフィルムなどの可撓性の素材上に、室温の雰囲気下において形成することができ、軽量で柔軟性のある電子デバイスとして低コストで実現することができる。
ところで、現状におけるN型有機TFTは、P型有機TFTに比較すると、デバイスとしての安定性が悪く劣化し易いという問題を有している。このために、耐久性や信頼性を考慮するとP型有機TFTのみによりインバータを構成することが望ましい。
According to the inverter composed of the organic thin film transistor described above, it can be formed on a flexible material such as a plastic film in a room temperature atmosphere, and is realized as a lightweight and flexible electronic device at low cost. be able to.
By the way, the current N-type organic TFT has a problem that it is poor in stability as a device and easily deteriorates as compared with a P-type organic TFT. For this reason, in consideration of durability and reliability, it is desirable to configure the inverter only with the P-type organic TFT.

図10〜図13は、P型有機TFTのみを用いてインバータを構成した具体例を示している。まず図10は、第1および第2トランジスタTr1,Tr2としてP型有機TFTが用いられ、第1トランジスタTr1のドレイン電極に、動作電源+Vddが加えられると共に、第1トランジスタTr1のゲート電極が電圧入力端子Vinを構成している。   10 to 13 show specific examples in which an inverter is configured using only P-type organic TFTs. First, in FIG. 10, P-type organic TFTs are used as the first and second transistors Tr1 and Tr2, the operation power supply + Vdd is applied to the drain electrode of the first transistor Tr1, and the gate electrode of the first transistor Tr1 is voltage input. A terminal Vin is configured.

また、第1トランジスタTr1のソース電極と第2トランジスタTr2のドレイン電極が接続されて電圧出力端子Voutを構成しており、第2トランジスタTr2のソース電極が基準電位点(グランド)に接続されると共に、第2トランジスタTr2のドレイン電極とゲート電極は、短絡されている。すなわち前記第2トランジスタTr2は、ゲート電極とソース電極間がダイオードとして利用されている。
この構成によると、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧に応じて、その閾値電圧VMを境にして、出力端子Voutからもたらされる出力電圧が反転動作されるように作用する。
The source electrode of the first transistor Tr1 and the drain electrode of the second transistor Tr2 are connected to form a voltage output terminal Vout, and the source electrode of the second transistor Tr2 is connected to a reference potential point (ground). The drain electrode and the gate electrode of the second transistor Tr2 are short-circuited. That is, in the second transistor Tr2, the gap between the gate electrode and the source electrode is used as a diode.
According to this configuration, in response to the gate input voltage supplied to the input terminal Vin, and the threshold voltage V M to the boundary, the output voltage resulting from the output terminal Vout acts as inverting operation.

図11に示すインバータの構成も、第1および第2トランジスタTr1,Tr2としてP型有機TFTが用いられており、その回路構成は図10に示したものと略同様である。
この図11に示す例は、第2トランジスタTr2のゲート電極とソース電極が短絡されており、前記第2トランジスタTr2は、ドレイン電極とゲート電極間がダイオードとして利用されている。
この構成においても、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧に応じて、その閾値電圧VMを境にして、出力端子Voutからもたらされる出力電圧が反転動作されるように作用する。
Also in the configuration of the inverter shown in FIG. 11, P-type organic TFTs are used as the first and second transistors Tr1 and Tr2, and the circuit configuration is substantially the same as that shown in FIG.
In the example shown in FIG. 11, the gate electrode and the source electrode of the second transistor Tr2 are short-circuited, and the drain electrode and the gate electrode of the second transistor Tr2 are used as a diode.
In this configuration, according to the gate input voltage supplied to the input terminal Vin, and the threshold voltage V M to the boundary, the output voltage resulting from the output terminal Vout acts as inverting operation.

図12に示すインバータは、P型有機TFTによる第1トランジスタTr1と、抵抗R4とにより構成されており、第1トランジスタTr1のドレイン電極に、動作電源+Vddが加えられ、そのソース電極は電圧出力端子Voutを構成すると共に、抵抗R4を介して接地GNDされている。
この構成においても、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧に応じて、第1トランジスタTr1が閾値電圧VMを境にしてスイッチング動作し、出力端子Voutからもたらされる出力電圧が反転動作されるように作用する。
The inverter shown in FIG. 12 includes a first transistor Tr1 formed of a P-type organic TFT and a resistor R4. An operating power supply + Vdd is applied to the drain electrode of the first transistor Tr1, and its source electrode is a voltage output terminal. Vout is configured and grounded via a resistor R4.
In this configuration, according to the gate input voltage supplied to the input terminal Vin, so that the first transistor Tr1 is a switching operation to the boundary of the threshold voltage V M, the output voltage resulting from the output terminal Vout is inverted operation Act on.

図13に示すインバータは、P型有機TFTによる第1〜第4トランジスタTr1〜Tr4を備えている。
第1および第2トランジスタTr1,Tr2のドレイン電極およびソース電極がそれぞれ動作電源VddとVss間において直列接続されると共に、第2トランジスタTr2のドレイン電極とゲート電極が短絡されている。また第3および第4トランジスタTr3,Tr4のドレイン電極およびソース電極がそれぞれ動作電源Vddと基準電位GND間において直列接続されると共に、第4トランジスタTr4のゲート電極に第2トランジスタTr2のドレイン電極が接続されている。
加えて、第1および第3トランジスタTr1,Tr3のゲート電極が接続されて入力電圧端子Vinになされ、第3および第4トランジスタTr3,Tr4のソース電極とドレイン電極の接続点が電圧出力端子Voutを構成している。
The inverter shown in FIG. 13 includes first to fourth transistors Tr1 to Tr4 made of P-type organic TFTs.
The drain and source electrodes of the first and second transistors Tr1 and Tr2 are connected in series between the operating power supplies Vdd and Vss, respectively, and the drain and gate electrodes of the second transistor Tr2 are short-circuited. The drain and source electrodes of the third and fourth transistors Tr3 and Tr4 are connected in series between the operating power supply Vdd and the reference potential GND, respectively, and the drain electrode of the second transistor Tr2 is connected to the gate electrode of the fourth transistor Tr4. Has been.
In addition, the gate electrodes of the first and third transistors Tr1 and Tr3 are connected to the input voltage terminal Vin, and the connection point between the source electrode and the drain electrode of the third and fourth transistors Tr3 and Tr4 is connected to the voltage output terminal Vout. It is composed.

図13に示す回路構成によると、第1トランジスタTr1、ダイオードとして機能する第2トランジスタTr2、および第4トランジスタTr4の組み合わせによって、第4トランジスタTr4を実質的にN型TFTとして動作させており、これにより第3および第4トランジスタTr3,Tr4が相補型回路(CMOS)として動作する。したがって、図13に示す回路構成は、疑似相補型回路と呼ぶことができる。
この図13に示す構成においても、入力端子Vinに供給されるゲート入力電圧に応じて、出力端子Voutからもたらされる出力電圧が反転動作するインバータとしての機能を果たすことができる。
According to the circuit configuration shown in FIG. 13, the fourth transistor Tr4 is substantially operated as an N-type TFT by the combination of the first transistor Tr1, the second transistor Tr2 functioning as a diode, and the fourth transistor Tr4. Thus, the third and fourth transistors Tr3 and Tr4 operate as complementary circuits (CMOS). Therefore, the circuit configuration shown in FIG. 13 can be called a pseudo complementary circuit.
Also in the configuration shown in FIG. 13, the function as an inverter in which the output voltage provided from the output terminal Vout is inverted in accordance with the gate input voltage supplied to the input terminal Vin can be achieved.

以上説明した有機薄膜トランジスタによるインバータは、すでに説明したとおり可撓性の素材上に形成することができるので、柔軟性のある電子デバイスの特質を生かして、例えば人体の一部に貼り付けて使用することが可能なウェアラブル電子デバイスとして活用することができる。これにより、前記した電気化学計測装置の利用範囲を大幅に広げることが可能となり、その実用化に貢献することができる。   Since the inverter using the organic thin-film transistor described above can be formed on a flexible material as described above, it is used by sticking it to a part of the human body, for example, taking advantage of the characteristics of a flexible electronic device. It can be utilized as a wearable electronic device that can be used. Thereby, it becomes possible to greatly expand the utilization range of the above-described electrochemical measurement apparatus, and it is possible to contribute to its practical use.

1 参照極電位制御回路
2 電気化学セル
3 フロントエンド回路
3A 電流計測部
3B 電位計測部
4,5 アナログ/デジタル変換器
R 参照極
C 対極
W 作用極
W1 第1作用極
W2 第2作用極
E1 電圧源
In1〜In4 インバータ
R1〜R4 抵抗
Tr1〜Tr4 有機薄膜トランジスタ
Vin インバータの入力端子
Vout インバータの出力端子
Op1〜Op4 オペアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference electrode potential control circuit 2 Electrochemical cell 3 Front end circuit 3A Current measurement part 3B Potential measurement part 4,5 Analog / digital converter R Reference electrode C Counter electrode W Working electrode W1 First working electrode W2 Second working electrode E1 Voltage Source In1 to In4 Inverter R1 to R4 Resistance Tr1 to Tr4 Organic thin film transistor Vin Inverter input terminal Vout Inverter output terminal Op1 to Op4 Operational amplifier

Claims (7)

少なくとも参照極と作用極が備えられ、前記参照極と作用極との間に試料電解液が充填される電気化学セルと、
インバータを用いて前記インバータの閾値電圧を前記電気化学セルの参照極に供給する参照極電位制御回路と、
前記インバータとは異なる少なくとも他の1つのインバータを用い、前記電気化学セルの作用極で受ける電流値もしくは電圧値を、インバータの出力端子に電圧値としてもたらすフロントエンド回路とが備えられ、
前記参照極電位制御回路に用いられるインバータと、フロントエンド回路に用いられるインバータは、それぞれの閾値電圧が等しくなされると共に、フロントエンド回路に用いられる前記インバータは、負帰還回路を形成することでインバータの入力端子がインバータの閾値電圧に設定されていることを特徴とする電気化学計測装置。
An electrochemical cell that includes at least a reference electrode and a working electrode, and is filled with a sample electrolyte between the reference electrode and the working electrode;
A reference electrode potential control circuit for supplying a threshold voltage of the inverter to a reference electrode of the electrochemical cell using an inverter;
A front end circuit that uses at least one other inverter different from the inverter and provides a current value or a voltage value received at a working electrode of the electrochemical cell as a voltage value to an output terminal of the inverter;
The inverter used for the reference electrode potential control circuit and the inverter used for the front end circuit have the same threshold voltage, and the inverter used for the front end circuit forms an inverter by forming a negative feedback circuit. The electrochemical measuring device is characterized in that the input terminal is set to the threshold voltage of the inverter.
前記フロントエンド回路には、前記インバータの出力端子電圧をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路が接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電気化学計測装置。   2. The electrochemical measurement apparatus according to claim 1, wherein an analog / digital conversion circuit that converts an output terminal voltage of the inverter into a digital signal is connected to the front end circuit. 前記参照極電位制御回路に用いられるインバータは、インバータの出力端子が入力端子に接続されて負帰還回路を構成し、前記入力端子に生成されるインバータの閾値電圧が、前記参照極に供給されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学計測装置。   The inverter used in the reference electrode potential control circuit is configured such that the output terminal of the inverter is connected to the input terminal to form a negative feedback circuit, and the threshold voltage of the inverter generated at the input terminal is supplied to the reference electrode. The electrochemical measuring device according to claim 1 or claim 2, wherein 前記電気化学セルにはさらに対極が備えられ、前記参照極電位制御回路に用いられるインバータの出力端子が前記対極に接続されると共に、インバータの入力端子が参照極に接続されることで負帰還回路を構成し、前記入力端子に生成されるインバータの閾値電圧が、前記参照極に供給されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学計測装置。   The electrochemical cell is further provided with a counter electrode, and an output terminal of an inverter used in the reference electrode potential control circuit is connected to the counter electrode, and an input terminal of the inverter is connected to a reference electrode, thereby providing a negative feedback circuit. The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein a threshold voltage of an inverter generated at the input terminal is supplied to the reference electrode. 前記フロントエンド回路は、前記インバータの出力端子と入力端子との間に負帰還抵抗R1を備え、前記作用極Wをインバータの入力端子に接続することで、作用極に生ずる電流値を、インバータの出力端子に電圧値として変換する電流計測機能を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電気化学計測装置。   The front end circuit includes a negative feedback resistor R1 between an output terminal and an input terminal of the inverter, and by connecting the working electrode W to the input terminal of the inverter, a current value generated in the working electrode is obtained. The electrochemical measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a current measuring function for converting the output terminal as a voltage value. 前記フロントエンド回路は、前記インバータの出力端子と入力端子との間に負帰還抵抗R3を備えると共に、前記作用極Wとインバータ入力端子との間に入力抵抗R2が備えられ、前記作用極Wとインバータ入力端子との間に生ずる電位差をインバータの出力端子に電圧値として増幅する電位計測機能を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電気化学計測装置。   The front end circuit includes a negative feedback resistor R3 between the output terminal and the input terminal of the inverter, and an input resistor R2 between the working electrode W and the inverter input terminal. The electrochemical measurement according to any one of claims 1 to 4, further comprising a potential measurement function for amplifying a potential difference generated between the inverter input terminal and the inverter output terminal as a voltage value. apparatus. 前記参照極電位制御回路およびフロントエンド回路に用いられるそれぞれのインバータは、有機薄膜トランジスタにより構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の電気化学計測装置。   7. The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein each inverter used in the reference electrode potential control circuit and the front-end circuit is configured by an organic thin film transistor. 8.
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