JPH01219659A

JPH01219659A - 溶液成分センサー

Info

Publication number: JPH01219659A
Application number: JP4681388A
Authority: JP
Inventors: Masao Koyama; 小山　昌夫; Tadashi Sakai; 忠司酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は電界効果型素子を応用した溶液成分センサーの
改良に関する。

（従来の技術）溶液成分検出用センサーのうち電界効果型の素子を用い
たものは、従来の電極型の素子を用いたものと比較して
、小型化、低インピーダンスなどの点で優れた特性を有
しており、イオンセンサー、酵素センサーなど種々のセ
ンサーへの応用が提案されている。

この電界効果型の素子の応用の一形態として、素子を流
通型のセルの内壁に実装して使用する例が挙げられる。

こうした流通型のセル構造を採用することにより、試料
溶液の量がわずかですむ、溶液を静止状態に保ってセン
サー信号を計測できるためプローブ型素子を応用したセ
ンサーを試料溶液中に浸漬する場合より高精度に成分分
析ができる、試料溶液の交換洗浄が容易に行えるなどの
利点があり、計測系を自動化するのに適している。

特に、例えば特開昭６２−１２３３４８号公報で提案さ
れているような、感応部と入出力電極部とが互いに素子
を構成するチップの反対側に設けられた素子を用いると
、溶液の流通する流路の側ではワイヤーボンディングな
どの配線をなくすことができ、感応部と入出力電極部と
が素子を構成するチップの同一側に設けられた素子を用
いた場合と比較して信頼性の高いセンサーを構成するこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題）上述したように感応部と入出力電極部とが互いにチップ
の反対側に設けられた素子を用いた流通型のセルで構成
されるセンサーは様々な利点を有する。しかし、従来は
参照電位を与えるために、例えば流通型のセルの出口に
容器を設けるなど、流通型のセルとは別に参照電極と浸
漬させる部分を設けるのが通常であった。このため、計
測系全体のサイズが参照電極部分のサイズによって規制
され、それ以上小さくできないという聞届があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、信頼性が高く、しかも小型で取扱いが容易な溶液成分
センサーを提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の溶液成分センサーは、電界効果型の溶液成分検
出素子を被検溶液が流通する流路の内壁の一部に実装し
た流通型の溶液成分センサーにおいて、上記電界効果型
の溶液成分検出素子として成分に対する感応部と入出力
電極部とが互いに素子を構成するチップの反対側に設け
られたものを用い、被検溶液の流路に入出力電極部が面
しない構成とし、か、つ流路の内壁の一部に参照電極を
設けたことを特徴とするものである。

本発明において、参照電極としては、金、白金、銀、銀
／塩化銀のうち少なくとも１種からなるものを挙げるこ
とができる。

（作用）本発明の溶液成分センサーによれば、流通型のセルの被
検溶液流路内に参照電位を与えるための電極が設けられ
ているので、小型化を達成することができる。また、感
応部が外部に露出していないため、接触による損傷、乾
燥による感応部の劣化などを防止できる。一方、入出力
電極は流通型セルの壁材内又は空気に接する外側に向け
られ被検溶液と接触しないので、絶縁不良による損傷が
起きにくい。したがって、長期間にわたって高い信頼性
を維持でき、しかも小型で取扱いが容易な溶液成分セン
サーを提供することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る溶液成分センサーの断
面図である。第１図において、フローセル壁材１の内部
には被検溶液流路２が形成されている。７０−セル壁材
１の一部には電界効果型素子３が接着されて実装されて
いる。この素子３の感応部は被検溶液流路２の壁面とほ
ぼ同一面をなして被検溶液と接するように配置され、入
出力電極部は感応面と反対側の面に配置され、導線との
結合部はフローセル壁材又はこれと類似の材料、例えば
エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの絶縁材料で封止
されている。また、フローセル壁材１の一部には参照電
極として金電極４が接着され、その−面が被検溶液流路
２の壁面とほぼ同一面をなして被検溶液と接するように
配置されている。

これら電界効果型素子３及び金電極４は、金電極４に対
して索子３の入出力電極の電位を制御できる回路に接続
されている。

上記電界効果型素子３としては例えば第２図に示すもの
を用いた。第２図において、第１のｐ型シリコン基板１
１と第２のｐ型シリコン基板１２とは酸化膜１３を介し
て直接接合されている。第１のシリコン基板１１には互
いに分離されてｎ＋ソース、ドレイン領域１４．１５が
形成され、両者に挟まれて第２のシリコン基板１２側に
位置する領域がチャネル領域１６となっており、チャネ
ル領域Ｉ６と反対側の面にはチャネルストッパー領域１
７が形成されている。一方、第２のシリコン基板１２に
は第１のシリコン基板１１のゲート部に達する溝が形成
されている。更に、全面には酸化膜１８及び窒化シリコ
ン膜１９が順次形成されている。そして、第１のシリコ
ン基板１１側にはソース、ドレイン領域１４．１５に接
続するコンタクトパッド２１．２２が形成され、それぞ
れ導線２２．２３が接続されている。これらによってｐ
Ｉ（感応部が形成されている。なお、図示しないが電界
効果型素子３には第２図図示の領域以外に、第２図と同
様の構成を有し、更に第２のシリコン基板１２の溝部に
グルコースオキシダーゼ膜を固定化したグルコース感応
部が形成されている。

第１図及び第２図図示の溶液成分センサーを用い被検溶
液（グルコース溶液）の測定を行ったところ、ｐＨ感応
部とグルコース感応部との差動出力からグルコース濃度
に対応した信号が高精度に再現性よく得られた。

第３図〜第６図は本発明の他の実施例に係る溶液成分セ
ンサーの断面図である。

第３図の溶液成分センサーは、第１図の金電極４の代わ
りに、フローセル壁材１に被検溶液流路を構成する白金
バイブ５を挿入したものである。

第４図の溶液成分センサーは、第１図の金電極４の代わ
りに、フローセル壁材↓を貫通するように被検溶液流路
を構成する金バイブロを挿入したものである。これらの
実施例では参照電極を簡単に形成することができる。

第５図の溶液成分センサーは、フローセル壁材１に参照
電極用溶液式ロア、参照電極用溶液出口８及び被検溶液
流路２に連通する液絡部９を形成し、これらの間の空間
部に銀／塩化銀電極１０を挿入したものである。この場
合、外部の溶液はポンプでわずかに加圧されて参照電極
へ送給される。

第６図の溶液成分センサーは、電界効果型素子３の一部
に貫通孔を設け、銀／塩化銀電極１０を挿入したもので
ある。

これらの実施例では参照電極の大きさは微小であり、し
かも金、白金などと比較して被検溶液の性状に対して常
に安定な電位を示すため、例えばｐＨを高精度に測定す
ることができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、長期間にわたって
信頼性を維持することができ、しかも小型で取扱いの容
易な溶液成分センサーを提供でき、その工業的価値は大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における溶液成分センサーの断
面図、第２図は同溶液成分センサーに用いられる電界効
果型素子の断面図、第３図〜第６図はそれぞれ本発明の
他の実施例における溶液成分センサーの断面図である。１・・・フローセル壁材、２・・・被検溶液流路、３・
・・電界効果型素子、４・・・金電極、５・・・白金パ
イプ、６・・・金バイブ、７・・・参照電極用溶液入口
、８・・・参照電極用溶液出口、９・・・液絡部、１０
・・・銀／塩化銀電極、１１・・・第１のシリコン基板
、１２・・・第２のシリコン基板、１３・・・酸化膜、
１４．１５・・・ｎ４型ソース、ドレイン領域、１６・
・・チャネル領域、１７・・・チャネルストッパー領域
、１８・・・酸化膜、１９・・・窒化シリコン膜、２０
．２１・・・コンタクトパッド、２２．２３・・・導線
。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

　電界効果型の溶液成分検出素子を被検溶液が流通する
流路の内壁の一部に実装した流通型の溶液成分センサー
において、上記電界効果型の溶液成分検出素子として成
分に対する感応部と入出力電極部とが互いに素子を構成
するチップの反対側に設けられたものを用い、被検溶液
の流路に入出力電極部が面しない構成とし、かつ流路の
内壁の一部に参照電極を設けたことを特徴とする溶液成
分センサー。