JPH0365491B2 - - Google Patents
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- JPH0365491B2 JPH0365491B2 JP58006120A JP612083A JPH0365491B2 JP H0365491 B2 JPH0365491 B2 JP H0365491B2 JP 58006120 A JP58006120 A JP 58006120A JP 612083 A JP612083 A JP 612083A JP H0365491 B2 JPH0365491 B2 JP H0365491B2
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Description
本発明は先端にゲート部と、他端に電極部を有
する細長状のゲート絶縁型電界効果トランジスタ
構造を有するイオンセンサー(以下ISFETとい
う)を使用したガスセンターに関するものであ
る。 炭酸ガス、アンモニアガスをはじめとするガス
濃度測定は工業用途において重要な事はいうまで
もないが、近年医学、生理学分野においても、生
体中のガス濃度を測定することが重要視されはじ
めている。例えば生理学においては、一細胞中の
ガス濃度の測定が重要な知見を与え、又医学にお
いては、麻酔患者や、重症患者、回復室の患者の
血中ガス濃度の継続的な測定が緊急事態の発見に
役立つている。かかる目的には細胞中、又は血管
中に挿入して用いることのできる極めて小さいガ
スセンサーが必要とされる。 上記目的には従来微小なガラス電極を用いたガ
スセンサーが提案されている。 しかしながら医学、生理学分野において使用さ
れるガスセンサーは、生体内、例えば血管に挿入
されて使用されるため生体挿入部は直径2mm以下
にする必要があるが、ガラス電極は、そのサイズ
に限界があるとともにこわれ易いため取扱いが困
難である。また、ガラス膜の電極抵抗が大きくな
るため別に高入力抵抗増巾器を設ける必要があ
り、電極抵抗も大きいため絶縁が難しく不要な雑
音を誘導しやすいなど実用上解決すでき多くの問
題点を有していた。 本願出願人は、従来のガラス電極を使用したガ
スセンサーの欠点を解消するため、半導体の電界
効果を利用したISFETを用いたガスセンサーを
特開昭56−2546号に提案している。かかるガスセ
ンターはガスを吸収することによりイオン濃度
(例えばPH)の変化するガス吸収液にそのイオン
に感応するISFETのゲート部を接触させ、該ガ
ス吸収液の外側をガス透過性膜で被覆することに
より作製することができる。上記ガスセンサーに
用いるISFETは、IC技術を用いて作製された絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ構造を有してお
り、該トランジスタのゲート部に、イオン交換物
質、酵素等を含む化学選択性の膜を形成した極わ
て小形なもので、この化学選択性の膜表面におけ
る電解質との界面電位の変化を検出して、電解質
中の特定イオン濃度や酵素に働く特定物質等を測
定するものである。このようなイオンセンサの具
体的構造に関して、本願出願人は既に、特公昭57
−43863号に提案した。 しかしながらISFETは光に感応するという欠
点があり、ISFETを利用したガスセンサーを手
術中の監視などに用いる場合にはISFETの光感
応性は大きな問題である。ISFETの光感応性の
絶対値はそれほど大きくなく通常10-5−10-6V/
Lux程度であるが、医療用では測定される変化量
が小さいことと、手術の際には手術灯にて数千ル
クス〜数万ルクスもの照明を受けるために、
ISFETの光感応性は実用上大きな障害となる。 本願出願人はISFETの光感応性を解消するた
め、ISFETのゲート部に黒色に着色した親水性
のポリマーを被覆することを特開昭53−146695号
に提案している。しかしながら上記提案はイオン
センサーの光感応性を解消するためのものであ
り、該ポリマーはガスは透過せずイオンが透過す
るものである。 本発明者らはISFETを用いたガスセンサーに
光不透過性のガス透過膜を用いることにより
ISFETの光感応性を解消できることに着目し、
従来公知のガス透過膜、例えばテトラフロロエチ
レン、トリフロロエチレン、ヘキサフロロプロピ
レン、クロロトリフロロエチレン等の重合体、共
重合体の弗素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリペンテン−1等のポリオレフイン及びシ
リコン樹脂などに染料あるいは顔料を添加して光
透過性とガス透過性について検討したところ顔料
や染料をポリマー中に加えていくと、ポリマーの
ガス透過性は低下し、また顔料や染料の濃度が高
くなりすぎるとポリマーはもろくなる。ポリマー
の顔料もしくは染料の濃度を低くしたまま光透過
性を低くすると、ポリマーの膜厚が大きくなるた
めガス透過性が悪くなる。またガス透過膜の膜厚
が大きくなることは、センサーのサイズが大きく
なり好ましくないという欠点があつた。したがつ
て従来公知のガス透過膜に単に着色するというこ
とではガスセンサーの光感応性を解消することが
できない。 本発明者らは顔料あるいは染料が均一にまざ
り、光透過度が低く、かつガス透過度も低下しな
いガス透過膜について鋭意検討したところ、シリ
コンゴムのみが本発明の目的に適用できることを
見い出した。このシリコンゴムはモノマーあるい
はプレポリマーの状態で着色材料とよく練り合せ
た後、膜状に成型することができる。着色材料と
してはカーボンブラツク、シアニンブラツク、油
煙等の顔料を用いることが好ましい。着色シリコ
ンゴムは通常液状もしくはペースト状のシリコン
ゴムに粒径30μ以下のカーボンブラツクを1%以
上添加し、よく混練してから膜状もしくはチユー
ブ状に成型して硬化させることが最適である。粒
径が30μ以上では膜がもろくなるとともに、ピン
ホールが発生する恐れがある。カーボンブラツク
は膜がもろくならない程度まで添加することがで
きる。通常1〜50%、好ましくは1〜20%であ
る。硬化は一液型のシリコン樹脂では加熱もしく
は水分の添加により行なわれる。二液型のシリコ
ン樹脂ではプレポリマーに硬化剤を加えることに
よつてなされる。この場合は硬化剤の方にもあら
かじめ顔料を分散しておくと二液の混合の不完全
による色のむらを防ぐことが出来好ましい。 さらにこのガス透過膜はガス透過性と光不透過
性の両者を共に満たすもので、光透過率が10%以
下で、窒素ガスの0℃ガス透過係数(P)と膜厚
(d)による商(P/d)が2.5×10-8[cm3(STP)/
cm2・秒・cmHg]以上であるようなガス透過膜で
ある。(ガス透過係数の単位中cm3(STP)は0℃
1気圧でのガスの体質である)。ここで光透過率
とは400〜1200mμの波長を有する光の平均透過
率である。光透過率が10%以上では光の影響が大
きく実用上問題である。また(P/d)が2.5×
10-8以下ではガス透過性が低く問題である。光透
過率は膜そのものをはがし、ミクロデンシノメー
ターで測定することができる。また窒素ガスのガ
ス透過係数は{(ガス透過量(標準状態での体
積))×(膜厚)}/{(膜厚積)×(時間)×(両面
の
差圧)}により定義される値であり、例えばガス
透過膜チユーブの内側に窒素ガスを供給し外側に
窒素ガス以外の気体を満たし、膜を透過する窒素
ガスの量をガスクロマトグラフイにより定量すれ
ば測定できる。光の透過率、ガス透過係数ともに
ガス透過膜に穴(とくにピンホーン)のない状態
で測定を行なうことが必要である。 次に本発明のガスセンサーの一実施例を図面に
て説明する。 ISFET1はカテーテル2中にそのゲート部3
がカテーテルの外部に露出するように埋込まれ、
カテーテル中に埋込まれた電極部4と該電極に連
結されるエナメル線はカテーテル内部に充填され
た絶縁材料5(例えばエポキシ樹脂)にて絶縁さ
れる。カテーテル中にはまたISFETと共にAg−
AgClからなる比較電極6が埋込まれている。
ISFETのゲート部及び比較電極の一部はガスを
吸収することによつてイオン濃度の変化するガス
吸収液を含有する親水性ポリマー7に接してい
る。この親水性ポリマーとしてはポリビニルアル
コール(PVA)、セルロース、ポリヒドロキシエ
チル、メタクリレート、ポリビニルピロリドン、
寒天等や電解質ポリマー等があるがとくにPVA
が好ましい。カテーテルの他端はセンサー測定回
路に連結するためのコネクター(図示せず)が接
続されている。この親水性ポリマー7はさらに上
述のシリコンゴム8により覆われている。 上記シリコンゴムは少くともカテーテルの先端
部(例えば先端から5〜10cm)の全周を被うこと
が作業が容易で、かつガス透過膜の確実な被覆が
でき好ましい。 実施例 ISFETのゲート感応膜にSi3N4を有するPHセン
サー(長さ5mm巾400μ)と銀線を塩素化して作
成したAg−AgCl比較電極をナイロンカテーテル
(直径0.6mm)に埋込み、その上にNaHCO3を含む
PVA水溶液を塗布し、さらにその上に種々の光
透過率と窒素ガス透過係数を有するシリコンゴム
を被覆した第1図に示す炭酸ガスセンサーを作製
し炭酸ガスセンサーとして使用できるか否かを検
討した結果を表−1に示す。 なお、シリコンゴムとしては信越化学(株)の
RTV44KTを用いた。光感度はタングステンラ
ンプにて測定した。また試料No.6はDetakta社
(西独)製Siliconkautschuk Schlauche00501−
Vtの赤色のシリコンチユーブを用いた。
する細長状のゲート絶縁型電界効果トランジスタ
構造を有するイオンセンサー(以下ISFETとい
う)を使用したガスセンターに関するものであ
る。 炭酸ガス、アンモニアガスをはじめとするガス
濃度測定は工業用途において重要な事はいうまで
もないが、近年医学、生理学分野においても、生
体中のガス濃度を測定することが重要視されはじ
めている。例えば生理学においては、一細胞中の
ガス濃度の測定が重要な知見を与え、又医学にお
いては、麻酔患者や、重症患者、回復室の患者の
血中ガス濃度の継続的な測定が緊急事態の発見に
役立つている。かかる目的には細胞中、又は血管
中に挿入して用いることのできる極めて小さいガ
スセンサーが必要とされる。 上記目的には従来微小なガラス電極を用いたガ
スセンサーが提案されている。 しかしながら医学、生理学分野において使用さ
れるガスセンサーは、生体内、例えば血管に挿入
されて使用されるため生体挿入部は直径2mm以下
にする必要があるが、ガラス電極は、そのサイズ
に限界があるとともにこわれ易いため取扱いが困
難である。また、ガラス膜の電極抵抗が大きくな
るため別に高入力抵抗増巾器を設ける必要があ
り、電極抵抗も大きいため絶縁が難しく不要な雑
音を誘導しやすいなど実用上解決すでき多くの問
題点を有していた。 本願出願人は、従来のガラス電極を使用したガ
スセンサーの欠点を解消するため、半導体の電界
効果を利用したISFETを用いたガスセンサーを
特開昭56−2546号に提案している。かかるガスセ
ンターはガスを吸収することによりイオン濃度
(例えばPH)の変化するガス吸収液にそのイオン
に感応するISFETのゲート部を接触させ、該ガ
ス吸収液の外側をガス透過性膜で被覆することに
より作製することができる。上記ガスセンサーに
用いるISFETは、IC技術を用いて作製された絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ構造を有してお
り、該トランジスタのゲート部に、イオン交換物
質、酵素等を含む化学選択性の膜を形成した極わ
て小形なもので、この化学選択性の膜表面におけ
る電解質との界面電位の変化を検出して、電解質
中の特定イオン濃度や酵素に働く特定物質等を測
定するものである。このようなイオンセンサの具
体的構造に関して、本願出願人は既に、特公昭57
−43863号に提案した。 しかしながらISFETは光に感応するという欠
点があり、ISFETを利用したガスセンサーを手
術中の監視などに用いる場合にはISFETの光感
応性は大きな問題である。ISFETの光感応性の
絶対値はそれほど大きくなく通常10-5−10-6V/
Lux程度であるが、医療用では測定される変化量
が小さいことと、手術の際には手術灯にて数千ル
クス〜数万ルクスもの照明を受けるために、
ISFETの光感応性は実用上大きな障害となる。 本願出願人はISFETの光感応性を解消するた
め、ISFETのゲート部に黒色に着色した親水性
のポリマーを被覆することを特開昭53−146695号
に提案している。しかしながら上記提案はイオン
センサーの光感応性を解消するためのものであ
り、該ポリマーはガスは透過せずイオンが透過す
るものである。 本発明者らはISFETを用いたガスセンサーに
光不透過性のガス透過膜を用いることにより
ISFETの光感応性を解消できることに着目し、
従来公知のガス透過膜、例えばテトラフロロエチ
レン、トリフロロエチレン、ヘキサフロロプロピ
レン、クロロトリフロロエチレン等の重合体、共
重合体の弗素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリペンテン−1等のポリオレフイン及びシ
リコン樹脂などに染料あるいは顔料を添加して光
透過性とガス透過性について検討したところ顔料
や染料をポリマー中に加えていくと、ポリマーの
ガス透過性は低下し、また顔料や染料の濃度が高
くなりすぎるとポリマーはもろくなる。ポリマー
の顔料もしくは染料の濃度を低くしたまま光透過
性を低くすると、ポリマーの膜厚が大きくなるた
めガス透過性が悪くなる。またガス透過膜の膜厚
が大きくなることは、センサーのサイズが大きく
なり好ましくないという欠点があつた。したがつ
て従来公知のガス透過膜に単に着色するというこ
とではガスセンサーの光感応性を解消することが
できない。 本発明者らは顔料あるいは染料が均一にまざ
り、光透過度が低く、かつガス透過度も低下しな
いガス透過膜について鋭意検討したところ、シリ
コンゴムのみが本発明の目的に適用できることを
見い出した。このシリコンゴムはモノマーあるい
はプレポリマーの状態で着色材料とよく練り合せ
た後、膜状に成型することができる。着色材料と
してはカーボンブラツク、シアニンブラツク、油
煙等の顔料を用いることが好ましい。着色シリコ
ンゴムは通常液状もしくはペースト状のシリコン
ゴムに粒径30μ以下のカーボンブラツクを1%以
上添加し、よく混練してから膜状もしくはチユー
ブ状に成型して硬化させることが最適である。粒
径が30μ以上では膜がもろくなるとともに、ピン
ホールが発生する恐れがある。カーボンブラツク
は膜がもろくならない程度まで添加することがで
きる。通常1〜50%、好ましくは1〜20%であ
る。硬化は一液型のシリコン樹脂では加熱もしく
は水分の添加により行なわれる。二液型のシリコ
ン樹脂ではプレポリマーに硬化剤を加えることに
よつてなされる。この場合は硬化剤の方にもあら
かじめ顔料を分散しておくと二液の混合の不完全
による色のむらを防ぐことが出来好ましい。 さらにこのガス透過膜はガス透過性と光不透過
性の両者を共に満たすもので、光透過率が10%以
下で、窒素ガスの0℃ガス透過係数(P)と膜厚
(d)による商(P/d)が2.5×10-8[cm3(STP)/
cm2・秒・cmHg]以上であるようなガス透過膜で
ある。(ガス透過係数の単位中cm3(STP)は0℃
1気圧でのガスの体質である)。ここで光透過率
とは400〜1200mμの波長を有する光の平均透過
率である。光透過率が10%以上では光の影響が大
きく実用上問題である。また(P/d)が2.5×
10-8以下ではガス透過性が低く問題である。光透
過率は膜そのものをはがし、ミクロデンシノメー
ターで測定することができる。また窒素ガスのガ
ス透過係数は{(ガス透過量(標準状態での体
積))×(膜厚)}/{(膜厚積)×(時間)×(両面
の
差圧)}により定義される値であり、例えばガス
透過膜チユーブの内側に窒素ガスを供給し外側に
窒素ガス以外の気体を満たし、膜を透過する窒素
ガスの量をガスクロマトグラフイにより定量すれ
ば測定できる。光の透過率、ガス透過係数ともに
ガス透過膜に穴(とくにピンホーン)のない状態
で測定を行なうことが必要である。 次に本発明のガスセンサーの一実施例を図面に
て説明する。 ISFET1はカテーテル2中にそのゲート部3
がカテーテルの外部に露出するように埋込まれ、
カテーテル中に埋込まれた電極部4と該電極に連
結されるエナメル線はカテーテル内部に充填され
た絶縁材料5(例えばエポキシ樹脂)にて絶縁さ
れる。カテーテル中にはまたISFETと共にAg−
AgClからなる比較電極6が埋込まれている。
ISFETのゲート部及び比較電極の一部はガスを
吸収することによつてイオン濃度の変化するガス
吸収液を含有する親水性ポリマー7に接してい
る。この親水性ポリマーとしてはポリビニルアル
コール(PVA)、セルロース、ポリヒドロキシエ
チル、メタクリレート、ポリビニルピロリドン、
寒天等や電解質ポリマー等があるがとくにPVA
が好ましい。カテーテルの他端はセンサー測定回
路に連結するためのコネクター(図示せず)が接
続されている。この親水性ポリマー7はさらに上
述のシリコンゴム8により覆われている。 上記シリコンゴムは少くともカテーテルの先端
部(例えば先端から5〜10cm)の全周を被うこと
が作業が容易で、かつガス透過膜の確実な被覆が
でき好ましい。 実施例 ISFETのゲート感応膜にSi3N4を有するPHセン
サー(長さ5mm巾400μ)と銀線を塩素化して作
成したAg−AgCl比較電極をナイロンカテーテル
(直径0.6mm)に埋込み、その上にNaHCO3を含む
PVA水溶液を塗布し、さらにその上に種々の光
透過率と窒素ガス透過係数を有するシリコンゴム
を被覆した第1図に示す炭酸ガスセンサーを作製
し炭酸ガスセンサーとして使用できるか否かを検
討した結果を表−1に示す。 なお、シリコンゴムとしては信越化学(株)の
RTV44KTを用いた。光感度はタングステンラ
ンプにて測定した。また試料No.6はDetakta社
(西独)製Siliconkautschuk Schlauche00501−
Vtの赤色のシリコンチユーブを用いた。
【表】
この表に示すように、センサーの表面を被覆す
るシリコンゴムのガス透過性は窒素ガス透過係数
Pの膜厚dによる商(P/d)で示したが、他の
ガスの透過係数(例えば炭酸ガスの透過係数)の
膜厚による商で示しても良い。ガス透過性を示す
表現が異なるだけであるからである。 また実施例において用いたシリコンゴムの窒素
ガス透過係数(P)そのものの値は、試料1〜6
においていずれも膜厚が0.1mmであるから、表中
の商(P/d)のそれぞれの値に0.1mm(0.01cm)
をかけた値である。 本発明によれば、光の影響を受けず、正確な測
定が得られる、ISFETを用いたガスセンサーが
実現させる。
るシリコンゴムのガス透過性は窒素ガス透過係数
Pの膜厚dによる商(P/d)で示したが、他の
ガスの透過係数(例えば炭酸ガスの透過係数)の
膜厚による商で示しても良い。ガス透過性を示す
表現が異なるだけであるからである。 また実施例において用いたシリコンゴムの窒素
ガス透過係数(P)そのものの値は、試料1〜6
においていずれも膜厚が0.1mmであるから、表中
の商(P/d)のそれぞれの値に0.1mm(0.01cm)
をかけた値である。 本発明によれば、光の影響を受けず、正確な測
定が得られる、ISFETを用いたガスセンサーが
実現させる。
第1図は本発明のガスセンサーの断面図であ
る。 1……ISFET、2……カテーテル、3……ゲ
ート部、4……電極部、5……絶縁材料、6……
比較電極、7……親水性ポリマー、8……シリコ
ンゴム。
る。 1……ISFET、2……カテーテル、3……ゲ
ート部、4……電極部、5……絶縁材料、6……
比較電極、7……親水性ポリマー、8……シリコ
ンゴム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 先端にゲート部と他端に電極部を有する細長
状のゲート絶縁型電界効果トランジスタ構造を有
するイオンセンサーの該ゲート部に隣接して比較
電極を設け、該ゲート部と比較電極の一部をガス
を吸収することによりイオン濃度が変化するガス
吸収液を含有する親水性ポリマーで被覆するとと
もに、該親水性ポリマーの表面を400〜1200mμ
の光の透過率が10%以下で、かつ窒素ガス透過係
数(P)の膜厚(d)による商(P/d)が2.5
×10-8[cm3(STP)/cm2・秒・cmHg]以上である
着色されたシリコンゴムで被覆したことを特徴と
するガスセンサー。 2 イオンセンサーと比較電極が可撓性の細管の
先端に収容されてなる特許請求の範囲第1項記載
のガスセンサー。 3 着色されたシリコンゴムが粒径30μ以下のカ
ーボンブラツクを1%以上含有してなる特許請求
の範囲第1項記載のガスセンサー。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58006120A JPS59131156A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | ガスセンサ− |
US06/567,559 US4474183A (en) | 1983-01-17 | 1984-01-03 | Gas sensor |
EP84100455A EP0114077B1 (en) | 1983-01-17 | 1984-01-17 | Gas sensor |
DE8484100455T DE3483536D1 (de) | 1983-01-17 | 1984-01-17 | Gasfuehler. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58006120A JPS59131156A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | ガスセンサ− |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59131156A JPS59131156A (ja) | 1984-07-27 |
JPH0365491B2 true JPH0365491B2 (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=11629643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58006120A Granted JPS59131156A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | ガスセンサ− |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4474183A (ja) |
EP (1) | EP0114077B1 (ja) |
JP (1) | JPS59131156A (ja) |
DE (1) | DE3483536D1 (ja) |
Families Citing this family (22)
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JPS60125558A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Kuraray Co Ltd | ガスセンサ |
US4568445A (en) * | 1984-12-21 | 1986-02-04 | Honeywell Inc. | Electrode system for an electro-chemical sensor for measuring vapor concentrations |
US4716887A (en) * | 1985-04-11 | 1988-01-05 | Telectronics N.V. | Apparatus and method for adjusting heart/pacer rate relative to cardiac pCO2 to obtain a required cardiac output |
DE3876602T2 (de) * | 1987-10-13 | 1993-07-01 | Taiyo Yuden Kk | Ionensensor. |
US5124130A (en) * | 1990-05-22 | 1992-06-23 | Optex Biomedical, Inc. | Optical probe |
US5204265A (en) * | 1990-10-15 | 1993-04-20 | Puritan-Bennett Corporation | Method of stabilizing a carbon dioxide sensor |
US5117827A (en) * | 1990-10-26 | 1992-06-02 | Sandhill Scientific, Inc. | Apparatus and method for ambulatory reflux monitoring |
WO1992019150A1 (en) * | 1991-05-03 | 1992-11-12 | Innerspace, Inc. | Direct insertable tissue probe |
US5271398A (en) * | 1991-10-09 | 1993-12-21 | Optex Biomedical, Inc. | Intra-vessel measurement of blood parameters |
US5335305A (en) * | 1991-12-19 | 1994-08-02 | Optex Biomedical, Inc. | Optical sensor for fluid parameters |
JPH1071150A (ja) * | 1996-07-03 | 1998-03-17 | Nippon Koden Corp | 生体内ガスセンサ |
US6411834B1 (en) | 1999-09-03 | 2002-06-25 | Nihon Kohden Corporation | Biological sensor |
US6936147B2 (en) * | 1999-11-19 | 2005-08-30 | Perkinelmer Las, Inc. | Hybrid film type sensor |
JP4456303B2 (ja) * | 2000-09-06 | 2010-04-28 | 株式会社堀場製作所 | pHセンサ |
US6572745B2 (en) * | 2001-03-23 | 2003-06-03 | Virotek, L.L.C. | Electrochemical sensor and method thereof |
US6576102B1 (en) | 2001-03-23 | 2003-06-10 | Virotek, L.L.C. | Electrochemical sensor and method thereof |
US8996090B2 (en) * | 2002-06-03 | 2015-03-31 | Exostat Medical, Inc. | Noninvasive detection of a physiologic parameter within a body tissue of a patient |
US7630747B2 (en) * | 2003-09-09 | 2009-12-08 | Keimar, Inc. | Apparatus for ascertaining blood characteristics and probe for use therewith |
US20050121826A1 (en) * | 2003-12-03 | 2005-06-09 | Kiamars Hajizadeh | Multi-sensor device for motorized meter and methods thereof |
US20100010328A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | Nguyen Harry D | Probes and sensors for ascertaining blood characteristics and methods and devices for use therewith |
WO2010027957A2 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | Keimar, Inc. | Systems for characterizing physiologic parameters and methods for use therewith |
GB2581779A (en) * | 2019-02-21 | 2020-09-02 | Sensocure As | Sensor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS562546A (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-12 | Kuraray Co Ltd | Gas sensor using fet and its manufacture |
JPS5740641A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-06 | Kuraray Co Ltd | Gas sensor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3719576A (en) * | 1971-01-29 | 1973-03-06 | Gen Electric | Electrode for measuring co2 tension in blood and other liquid and gaseous environments |
US3831432A (en) * | 1972-09-05 | 1974-08-27 | Texas Instruments Inc | Environment monitoring device and system |
US4020830A (en) * | 1975-03-12 | 1977-05-03 | The University Of Utah | Selective chemical sensitive FET transducers |
US4273636A (en) * | 1977-05-26 | 1981-06-16 | Kiyoo Shimada | Selective chemical sensitive field effect transistor transducers |
JPS5466194A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-28 | Kuraray Co | Fet sensor |
US4198851A (en) * | 1978-05-22 | 1980-04-22 | University Of Utah | Method and structure for detecting the concentration of oxygen in a substance |
DE3020068C2 (de) * | 1979-05-30 | 1983-11-03 | Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo | Chemisch empfindliche Meßzelle |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP58006120A patent/JPS59131156A/ja active Granted
-
1984
- 1984-01-03 US US06/567,559 patent/US4474183A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-01-17 DE DE8484100455T patent/DE3483536D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-01-17 EP EP84100455A patent/EP0114077B1/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS562546A (en) * | 1979-06-20 | 1981-01-12 | Kuraray Co Ltd | Gas sensor using fet and its manufacture |
JPS5740641A (en) * | 1980-08-25 | 1982-03-06 | Kuraray Co Ltd | Gas sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4474183A (en) | 1984-10-02 |
EP0114077A3 (en) | 1985-09-25 |
DE3483536D1 (de) | 1990-12-13 |
JPS59131156A (ja) | 1984-07-27 |
EP0114077B1 (en) | 1990-11-07 |
EP0114077A2 (en) | 1984-07-25 |
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