JPH03293547A

JPH03293547A - 半導体センサ装置

Info

Publication number: JPH03293547A
Application number: JP2095032A
Authority: JP
Inventors: Kiyozo Koshiishi; 越石　喜代三; Etsuo Shinohara; 悦夫篠原; Sadao Shigetomi; 重富　貞夫
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1991-12-25
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2895561B2

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】（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。

（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
ｒｌｓＦＥＴ、という）は、１９７２年にＰｉｅｔ　Ｂ
ｅｒｇｖｅｌｄ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４０２０
８３０号公報等に、ｌ５ＦＥＴ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
。

（発明が解決しようとする課Ｂ）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挟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挟持されていると、
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。

（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、本発明の半導体センサ装置は、測定すべき
物質に感応するゲート部の周囲を保護体で囲んだ電界効
果型半導体センサを、被検試料を流すフローセル内にゲ
ート部が露出するようにフローセル構造体に取り付け、
このフローセル構造体に前記半導体センサとの間に空間
を画成するように保護構造体を取り付けたことを特徴と
するものである。

上述した通り、本発明によれば、フローセル構造体に半
導体センサを取り付け、このフローセル構造体に、前記
半導体センサとの間に空間を画成するように保護構造体
を取り付けるようにしているため、フローセル構造体と
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、従って、接合するときにこれ
らの構造体にかかる力で半導体センサの基板やゲート部
を囲む保護体が壊れることがない。

（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、プロックエ
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ブロツク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が取付られており、
この第２のブロックｌＯ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。

第３図（ａ）は、本発明の第３の実施例を示す断面図で
ある０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ブロツク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、内側に四部を設けた蓋部１３（保護構造体）を
第１ブロンク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Ｉ３と第１のブロックｌとをねじ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ｌ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ブロツク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
倒に取り出され、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）上記に詳述した通り、本発明の半導体センサ装置によれ
ば、フローセル構造体と保護構造体とを接合するに当た
って、フローセル構造体に取り付けた半導体センサと保
護構造体との間にスペースを画成するようにしているた
め、接合の時にかがる力によって半導体センサの基板や
保護体が傷付くことがなく、従って、半導体センサ装置
の製造の歩留りの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

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ブロツク　　　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ブロツク１２・・・スペーサ１４・・・ねじ１１・・・端子１３・・・蓋部

Claims

【特許請求の範囲】

１、測定すべき物質に感応するゲート部の周囲を保護体
で囲んだ電界効果型半導体センサを、被検試料を流すフ
ローセル内にゲート部が露出するようにフローセル構造
体に取り付け、このフローセル構造体に前記半導体セン
サとの間に空間を画成するように保護構造体を取り付け
たことを特徴とする半導体センサ装置。