JP2895561B2 - 半導体センサ装置 - Google Patents
半導体センサ装置Info
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- JP2895561B2 JP2895561B2 JP2095032A JP9503290A JP2895561B2 JP 2895561 B2 JP2895561 B2 JP 2895561B2 JP 2095032 A JP2095032 A JP 2095032A JP 9503290 A JP9503290 A JP 9503290A JP 2895561 B2 JP2895561 B2 JP 2895561B2
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- Japan
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- semiconductor sensor
- flow cell
- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体センサ装置に関するものであり、特
に、半導体の電界効果を利用して被検試料内に特定物質
が含有されているか否かを検知する半導体センサ装置に
関するものである。
に、半導体の電界効果を利用して被検試料内に特定物質
が含有されているか否かを検知する半導体センサ装置に
関するものである。
（従来の技術） 半導体の電界効果を利用した半導体イオンセンサ（以
下「ISFET」という）は、1972年にPiet Bergveldによっ
て最初に提案され、その原理、動作が確認された。この
後、例えば、米国特許第4020830号公報等に、ISFETを用
いて、PHや、無機イオンのみならず、グルコース、尿
素、酵素、免疫物質、酸素や２酸化炭素などのガス成分
等を検出する半導体センサが提案されている。この半導
体センサは、電界効果型トランジスタのゲート部に、金
属ではなく、例えばある種のイオン等、特定の物質に感
応する感応膜を取り付け、この感応膜が被検試料に接触
した時に生じるソース・ドレイン間の電圧の変化を測定
して、被検試料内に該特定物質が含有されているか否か
を検知するようにしたものである。
下「ISFET」という）は、1972年にPiet Bergveldによっ
て最初に提案され、その原理、動作が確認された。この
後、例えば、米国特許第4020830号公報等に、ISFETを用
いて、PHや、無機イオンのみならず、グルコース、尿
素、酵素、免疫物質、酸素や２酸化炭素などのガス成分
等を検出する半導体センサが提案されている。この半導
体センサは、電界効果型トランジスタのゲート部に、金
属ではなく、例えばある種のイオン等、特定の物質に感
応する感応膜を取り付け、この感応膜が被検試料に接触
した時に生じるソース・ドレイン間の電圧の変化を測定
して、被検試料内に該特定物質が含有されているか否か
を検知するようにしたものである。
血液分析機等の生化学分析機にこの半導体センサを用
いる場合は、フローセル型の連続測定方式が用いられる
ことが多い。すなわち、複数個の半導体センサのゲート
部に種類の異なる感応膜を取り付け、この感応膜表面が
フローセル内に露出するように半導体センサをフローセ
ルに順次取り付けて、これらの感応膜の表面をフローセ
ル内を流れる血液などの被検試料に接触させ、それぞれ
の半導体センサのソース・ドレイン間の電圧の変化を測
定して、被検試料内にこれらの感応膜に反応する物質が
含有されているか否かを同時に検出できるようにしてい
る。
いる場合は、フローセル型の連続測定方式が用いられる
ことが多い。すなわち、複数個の半導体センサのゲート
部に種類の異なる感応膜を取り付け、この感応膜表面が
フローセル内に露出するように半導体センサをフローセ
ルに順次取り付けて、これらの感応膜の表面をフローセ
ル内を流れる血液などの被検試料に接触させ、それぞれ
の半導体センサのソース・ドレイン間の電圧の変化を測
定して、被検試料内にこれらの感応膜に反応する物質が
含有されているか否かを同時に検出できるようにしてい
る。
（発明が解決しようとする課題） このような、フローセル型の連続測定方式において
は、通常、フローセルを形成したフローセル構造体に複
数の半導体センサを取り付けると共に、防湿、防塵等の
ためにこれに保護カバーを取り付けて、フローセル構造
体と保護カバーとの間に半導体センサを保護収納するよ
うにしている。この場合、半導体センサは、半導体セン
サのゲート部を囲むように形成した保護体をフローセル
構造体に接着させて、フローセル構造体に取り付けるよ
うにしている。この保護体はゲート部に対応する部分に
選択的に開口を設けており、この開口を介して感応膜表
面をフローセル内部に露出させるようにしている。ま
た、保護カバーをフローセル構造体に取り付けるとき、
保護カバーと半導体センサ基板底部とを固着して、半導
体センサを保護カバーで支持しており、半導体センサは
フローセル構造体と保護カバーとに狭持された形で内部
に保護収納されている。
は、通常、フローセルを形成したフローセル構造体に複
数の半導体センサを取り付けると共に、防湿、防塵等の
ためにこれに保護カバーを取り付けて、フローセル構造
体と保護カバーとの間に半導体センサを保護収納するよ
うにしている。この場合、半導体センサは、半導体セン
サのゲート部を囲むように形成した保護体をフローセル
構造体に接着させて、フローセル構造体に取り付けるよ
うにしている。この保護体はゲート部に対応する部分に
選択的に開口を設けており、この開口を介して感応膜表
面をフローセル内部に露出させるようにしている。ま
た、保護カバーをフローセル構造体に取り付けるとき、
保護カバーと半導体センサ基板底部とを固着して、半導
体センサを保護カバーで支持しており、半導体センサは
フローセル構造体と保護カバーとに狭持された形で内部
に保護収納されている。
しかしながら、フローセル構造体と保護カバーとは接
着剤やねじを用いて密着接合させるため、半導体センサ
がフローセル構造体と保護カバーとに狭持されている
と、フローセル構造体と保護カバーとを接合する際にこ
れらを押圧する力のかかり具合によっては、センサの基
板やゲートを囲む保護体にひびが入ったり、基板や保護
体が壊れたりすることがあった。
着剤やねじを用いて密着接合させるため、半導体センサ
がフローセル構造体と保護カバーとに狭持されている
と、フローセル構造体と保護カバーとを接合する際にこ
れらを押圧する力のかかり具合によっては、センサの基
板やゲートを囲む保護体にひびが入ったり、基板や保護
体が壊れたりすることがあった。
本発明は、このような欠点を解決して、フローセル構
造体と保護カバーとを接合する際に、これらの間に収納
する半導体センサの基板やゲート部を囲む保護体を破壊
することのない半導体センサ装置を提供しようとするも
のである。
造体と保護カバーとを接合する際に、これらの間に収納
する半導体センサの基板やゲート部を囲む保護体を破壊
することのない半導体センサ装置を提供しようとするも
のである。
（課題を解決するための手段及び作用） 上記課題を解決するために、本発明は、流路内に設け
られた半導体イオンセンサに試料溶液を接触させ、試料
溶液内の特定の物質を検出する半導体センサ装置におい
て、開口部を有する平板状の保護体と、前記開口部を覆
うように設けられた感応膜と、前記保護体に設けられた
前記開口部にゲート部が前記感応膜と接触するように接
合された電界効果型半導体センサと、前記保護体と接合
された第１のブロックと、前記第１のブロックに接合さ
れ前記電界効果半導体センサを覆うようにかつ離間して
設けられた第２のブロックと、試料溶液の流路として前
記保護体あるいは前記第１のブロックの少なくとも一方
に設けられた溝とを備えたことを特徴とするものであ
る。
られた半導体イオンセンサに試料溶液を接触させ、試料
溶液内の特定の物質を検出する半導体センサ装置におい
て、開口部を有する平板状の保護体と、前記開口部を覆
うように設けられた感応膜と、前記保護体に設けられた
前記開口部にゲート部が前記感応膜と接触するように接
合された電界効果型半導体センサと、前記保護体と接合
された第１のブロックと、前記第１のブロックに接合さ
れ前記電界効果半導体センサを覆うようにかつ離間して
設けられた第２のブロックと、試料溶液の流路として前
記保護体あるいは前記第１のブロックの少なくとも一方
に設けられた溝とを備えたことを特徴とするものであ
る。
上述したように、本発明によれば、保護体に接合され
た第１のブロックと、この第１のブロックに接合され半
導体センサを覆うようにして離間して設けられた第２の
ブロックと、試料溶液の流路として前記保護体あるいは
前記第１のブロックの少なくとも一方に設けられた溝と
を備えたことにより、第１のブロック（フローセル構造
体）と第２のブロック（保護構造体）とを接合させると
きに、半導体センサに余分な力が加わることがなく、半
導体センサを囲む基板やゲート部を囲む保護体が破壊す
るおそれがなくなるものである。
た第１のブロックと、この第１のブロックに接合され半
導体センサを覆うようにして離間して設けられた第２の
ブロックと、試料溶液の流路として前記保護体あるいは
前記第１のブロックの少なくとも一方に設けられた溝と
を備えたことにより、第１のブロック（フローセル構造
体）と第２のブロック（保護構造体）とを接合させると
きに、半導体センサに余分な力が加わることがなく、半
導体センサを囲む基板やゲート部を囲む保護体が破壊す
るおそれがなくなるものである。
（実施例） 第１図は、本発明の第１実施例を示す断面図である。
第１図に示すとおり、第１のブロック１（フローセル
構造体）の底部に溝2aを形成するとともに、ブロック１
の表面から垂直方向に試料の注入口2b及び排出口2cをそ
れぞれ形成して、前記溝2aと連結する。後述するよう
に、この溝2aの下に、半導体センサを取り付け、フロー
セル２を形成するものである。半導体センサ３は、表面
にソース及びドレイン領域を形成した基板４、感応膜を
形成したゲート部６、該ゲート部６を囲むように形成し
た保護体７とを具え、該保護体７を第１のブロック１の
底面に固着することによって第１のブロック１の底面に
保持されている。保護体７には、半導体センサ３のゲー
ト部６の位置に透孔7aが穿たれており、この透孔7a内に
感応膜８を形成する。従って、前記第１のブロック１に
形成した溝2a、保護体７及び感応膜８の表面にてフロー
セル２を画成することとなり、感応膜８の表面はフロー
セル２の内部に露出した状態となる。半導体基板４の表
面に形成されたソース電極5a及びドレイン電極5bにはリ
ード線9a,9bがそれぞれ接続されている。このような構
成によって、試料をフローセル２内に流したときのソー
ス・ドレイン間の電圧の変化を測定して、測定の対象と
なっている物質が試料に含有されているか否かを検知す
る。本実施例では、このような半導体センサを３個フロ
ーセルに取り付けており、それぞれのゲート部６に種類
の異なる感応膜を形成して、それぞれの半導体センサの
ソース・ドレイン間の電圧の変化を測定し、フローセル
２を流れて来る被検試料に含有されている異なった種類
の物質を同時に検知することができるように構成してい
る。
構造体）の底部に溝2aを形成するとともに、ブロック１
の表面から垂直方向に試料の注入口2b及び排出口2cをそ
れぞれ形成して、前記溝2aと連結する。後述するよう
に、この溝2aの下に、半導体センサを取り付け、フロー
セル２を形成するものである。半導体センサ３は、表面
にソース及びドレイン領域を形成した基板４、感応膜を
形成したゲート部６、該ゲート部６を囲むように形成し
た保護体７とを具え、該保護体７を第１のブロック１の
底面に固着することによって第１のブロック１の底面に
保持されている。保護体７には、半導体センサ３のゲー
ト部６の位置に透孔7aが穿たれており、この透孔7a内に
感応膜８を形成する。従って、前記第１のブロック１に
形成した溝2a、保護体７及び感応膜８の表面にてフロー
セル２を画成することとなり、感応膜８の表面はフロー
セル２の内部に露出した状態となる。半導体基板４の表
面に形成されたソース電極5a及びドレイン電極5bにはリ
ード線9a,9bがそれぞれ接続されている。このような構
成によって、試料をフローセル２内に流したときのソー
ス・ドレイン間の電圧の変化を測定して、測定の対象と
なっている物質が試料に含有されているか否かを検知す
る。本実施例では、このような半導体センサを３個フロ
ーセルに取り付けており、それぞれのゲート部６に種類
の異なる感応膜を形成して、それぞれの半導体センサの
ソース・ドレイン間の電圧の変化を測定し、フローセル
２を流れて来る被検試料に含有されている異なった種類
の物質を同時に検知することができるように構成してい
る。
第２のブロック10（保護構造体）には、各半導体セン
サ３のソース・ドレイン電極に接続したリード線9a,9b
に接続する端子11a,11bが取付けられており、この第２
のブロック10と第１のブロック１とはスペーサ12を介し
て固着されている。スペーサ12の高さを、半導体センサ
３の高さより高く構成し、半導体センサ３と第２のブロ
ック10との間に適当なスペースを画成するようにする。
このように、本実施例では半導体センサ３の高さよりも
高いスペーサ12を介して第１のブロック１と第２のブロ
ック10とを接合し、半導体センサ３の底部と第２のブロ
ック10の上面までの間に適当なスペースを画成している
ため、これらのブロックとスペーサ12とを接着する際に
かかる力によって、半導体センサ３の基板や保護体3aが
壊れたり、ひびが入ったりすることがない。
サ３のソース・ドレイン電極に接続したリード線9a,9b
に接続する端子11a,11bが取付けられており、この第２
のブロック10と第１のブロック１とはスペーサ12を介し
て固着されている。スペーサ12の高さを、半導体センサ
３の高さより高く構成し、半導体センサ３と第２のブロ
ック10との間に適当なスペースを画成するようにする。
このように、本実施例では半導体センサ３の高さよりも
高いスペーサ12を介して第１のブロック１と第２のブロ
ック10とを接合し、半導体センサ３の底部と第２のブロ
ック10の上面までの間に適当なスペースを画成している
ため、これらのブロックとスペーサ12とを接着する際に
かかる力によって、半導体センサ３の基板や保護体3aが
壊れたり、ひびが入ったりすることがない。
第２図は、本発明の第２実施例を示す断面図である。
本実施例の半導体センサ装置においては、フローセル２
を第１のブロック１の底面及び半導体センサ３の保護体
７及び感応膜８の表面にて画成するように構成したもの
であり、その他の構造は第１実施例と同様である。保護
体７には溝7bを形成して、この部分に半導体センサ３の
ゲート部６を位置させて、保護体７に穿った透孔7aを介
して感応膜８をフローセル２内に露出させるようにす
る。
本実施例の半導体センサ装置においては、フローセル２
を第１のブロック１の底面及び半導体センサ３の保護体
７及び感応膜８の表面にて画成するように構成したもの
であり、その他の構造は第１実施例と同様である。保護
体７には溝7bを形成して、この部分に半導体センサ３の
ゲート部６を位置させて、保護体７に穿った透孔7aを介
して感応膜８をフローセル２内に露出させるようにす
る。
第３図（ａ）は、本発明の第３の実施例を示す断面図
である。本実施例の半導体センサ装置では、フローセル
２をガラスチューブで形成し、第１ブロック１に取り付
けてフローセル構造体を構成する。フローセル２の一部
に、第１の実施例と同様に複数個の半導体センサ３を装
着した後、内側に凹部を設けた蓋部13（保護構造体）を
第１ブロック１に取り付けて、内部にできた空間に半導
体センサ３を保護収納するようにする。この実施例で
は、蓋部13と第１のブロック１とねじ14を介して固着す
るようにしている。蓋部13の内側に凹部を形成している
ため、蓋部13を第１のブロック１に取り付けたときに、
フローセル２に取り付けた半導体センサ３と蓋部13との
間に空間が画成され、従って、蓋部13を第１ブロック１
に取り付ける際にかかる力によって、半導体センサ３の
基板４あるいは保護体７が壊れることがない。
である。本実施例の半導体センサ装置では、フローセル
２をガラスチューブで形成し、第１ブロック１に取り付
けてフローセル構造体を構成する。フローセル２の一部
に、第１の実施例と同様に複数個の半導体センサ３を装
着した後、内側に凹部を設けた蓋部13（保護構造体）を
第１ブロック１に取り付けて、内部にできた空間に半導
体センサ３を保護収納するようにする。この実施例で
は、蓋部13と第１のブロック１とねじ14を介して固着す
るようにしている。蓋部13の内側に凹部を形成している
ため、蓋部13を第１のブロック１に取り付けたときに、
フローセル２に取り付けた半導体センサ３と蓋部13との
間に空間が画成され、従って、蓋部13を第１ブロック１
に取り付ける際にかかる力によって、半導体センサ３の
基板４あるいは保護体７が壊れることがない。
第３図（ｂ）は本発明の第３の実施例の第１のブロッ
クを外した場合の平面図である。この図面から明らかな
ように、本実施例では、半導体センサ３のソース・ドレ
イン電極に接続したリード線9a,9bは、保護体７の横側
に取り出され、蓋部13の側部に取り付けられた端子にそ
れぞれ接続されている。
クを外した場合の平面図である。この図面から明らかな
ように、本実施例では、半導体センサ３のソース・ドレ
イン電極に接続したリード線9a,9bは、保護体７の横側
に取り出され、蓋部13の側部に取り付けられた端子にそ
れぞれ接続されている。
（発明の効果） 上述のように、本発明によれば、保護体に接合された
第１のブロックと、この第１のブロックに接合され半導
体センサを覆うようにして離間して設けられた第２のブ
ロックと、試料溶液の流路として前記保護体あるいは前
記第１のブロックの少なくとも一方に設けられた溝とを
備えたことにより、第１のブロック（フローセル構造
体）と第２のブロック（保護構造体）とを接合させると
きに、半導体センサに余分な力が加わることがなく、半
導体センサを囲む基板やゲート部を囲む保護体が破壊す
るおそれがなく、従って、半導体センサ装置の製造の歩
留まりの向上を図ることができるものである。
第１のブロックと、この第１のブロックに接合され半導
体センサを覆うようにして離間して設けられた第２のブ
ロックと、試料溶液の流路として前記保護体あるいは前
記第１のブロックの少なくとも一方に設けられた溝とを
備えたことにより、第１のブロック（フローセル構造
体）と第２のブロック（保護構造体）とを接合させると
きに、半導体センサに余分な力が加わることがなく、半
導体センサを囲む基板やゲート部を囲む保護体が破壊す
るおそれがなく、従って、半導体センサ装置の製造の歩
留まりの向上を図ることができるものである。
第１図は、本発明の第１実施例を示す図、 第２図は、本発明の第２実施例を示す図、 第３図は、本発明の第３実施例を示す断面図及び平面図
である。 １…第１ブロック、２…フローセル ３…半導体センサ、４…半導体基板 5a,5b…ソース・ドレイン電極 ６…ゲート部、７…保護体 ８…感応膜、9a,9b…リード線 10…第２ブロック、11…端子 12…スペーサ、13…蓋部 14…ねじ
である。 １…第１ブロック、２…フローセル ３…半導体センサ、４…半導体基板 5a,5b…ソース・ドレイン電極 ６…ゲート部、７…保護体 ８…感応膜、9a,9b…リード線 10…第２ブロック、11…端子 12…スペーサ、13…蓋部 14…ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−122558（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−223741（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−76660（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 27/414,27/28 G01N 27/416
Claims (1)
- 【請求項１】流路内に設けられた半導体イオンセンサに
試料溶液を接触させ、試料溶液内の特定の物質を検出す
る半導体センサ装置において、 開口部を有する平板状の保護体と、 前記開口部を覆うように設けられた感応膜と、 前記保護体に設けられた前記開口部にゲート部が前記感
応膜と接触するように接合された電界効果型半導体セン
サと、 前記保護体と接合された第１のブロックと、 前記第１のブロックに接合され、前記電界効果半導体セ
ンサを覆うようにかつ離間して設けられた第２のブロッ
クと、 試料溶液の流路として、前記保護体あるいは前記第１の
ブロックの少なくとも一方に設けられた溝とを備えたこ
とを特徴とする半導体センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095032A JP2895561B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095032A JP2895561B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293547A JPH03293547A (ja) | 1991-12-25 |
| JP2895561B2 true JP2895561B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14126748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2095032A Expired - Lifetime JP2895561B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 半導体センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895561B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014238004A (ja) * | 2007-12-27 | 2014-12-18 | シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドＳｃｈｌｎｍｂｅｒｇｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | カーボンナノチューブｆｅｔを使用するダウンホール検知システム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8169006B2 (en) | 2008-11-29 | 2012-05-01 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Bio-sensor chip for detecting target material |
| JP2011220803A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電界効果トランジスタ素子を具備するバイオセンサ |
| JP6714259B2 (ja) * | 2016-08-03 | 2020-06-24 | 国立大学法人 東京大学 | 測定装置及び測定方法 |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP2095032A patent/JP2895561B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014238004A (ja) * | 2007-12-27 | 2014-12-18 | シュルンベルジェ ホールディングス リミテッドＳｃｈｌｎｍｂｅｒｇｅｒ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | カーボンナノチューブｆｅｔを使用するダウンホール検知システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03293547A (ja) | 1991-12-25 |
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