JPH04181150A - 脂質膜型匂いセンサ - Google Patents
脂質膜型匂いセンサInfo
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- JPH04181150A JPH04181150A JP2309027A JP30902790A JPH04181150A JP H04181150 A JPH04181150 A JP H04181150A JP 2309027 A JP2309027 A JP 2309027A JP 30902790 A JP30902790 A JP 30902790A JP H04181150 A JPH04181150 A JP H04181150A
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- Japan
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- ion
- lipid membrane
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- lipid
- odor sensor
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- Pending
Links
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- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 9
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
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、気相中に気化した種々の匂いを検出する匂い
センサに関し、特に脂質膜の感応性を利用した脂質膜型
の匂いセンサに関するものである。
センサに関し、特に脂質膜の感応性を利用した脂質膜型
の匂いセンサに関するものである。
〈従来の技術〉
脂質膜型の匂いセンサとしては、従来、水晶振動子を合
成脂質膜で被覆して化学物質の膜への吸着過程を振動数
変化から定量できることを用いた方式のものがある。第
３図は、このような水晶振動子を用いた脂質膜型匂いセ
ンサの従来例を示す上面図（イ図）および側面図（四国
）である、第３図において、４は水晶振動子であり、例
えばＡＴカット水晶基板（共振周波数９ＭＨｚ＞で形成
されたものである。この水晶振動子４の表面には、金な
どで形成された金属を極を介して脂質二分子膜５が累積
されている。このような構成において、−船釣に匂い分
子は脂質膜に吸着し易い性質を持っている。この脂質膜
型匂いセンサの脂質二分子膜５に空気中の匂い物質が吸
着すると、吸着した分だけ膜の重量が増加する。これに
伴って、水晶振動子４の共振周波数が低下する。この共
振周波数を測定することにより、匂いを測定することが
できる。
成脂質膜で被覆して化学物質の膜への吸着過程を振動数
変化から定量できることを用いた方式のものがある。第
３図は、このような水晶振動子を用いた脂質膜型匂いセ
ンサの従来例を示す上面図（イ図）および側面図（四国
）である、第３図において、４は水晶振動子であり、例
えばＡＴカット水晶基板（共振周波数９ＭＨｚ＞で形成
されたものである。この水晶振動子４の表面には、金な
どで形成された金属を極を介して脂質二分子膜５が累積
されている。このような構成において、−船釣に匂い分
子は脂質膜に吸着し易い性質を持っている。この脂質膜
型匂いセンサの脂質二分子膜５に空気中の匂い物質が吸
着すると、吸着した分だけ膜の重量が増加する。これに
伴って、水晶振動子４の共振周波数が低下する。この共
振周波数を測定することにより、匂いを測定することが
できる。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、上記従来技術に示す脂質膜型匂いセンサ
の構成では、検出感度は約ＩＨｚ／ｎｇ程度であり、通
常の周波数測定装置の精度からいって、匂い物質の検出
感度は、ｌｎｇ程度が限界であった。
の構成では、検出感度は約ＩＨｚ／ｎｇ程度であり、通
常の周波数測定装置の精度からいって、匂い物質の検出
感度は、ｌｎｇ程度が限界であった。
本発明は、上記従来技術の課題を踏まえて成されたもの
であり、高感度で匂い物質を検出できると共に、外来雑
音にも強い脂質膜型の匂いセンサを提供することを目的
としたものである。
であり、高感度で匂い物質を検出できると共に、外来雑
音にも強い脂質膜型の匂いセンサを提供することを目的
としたものである。
く課題を解決するための手段〉
上記課題を解決するための本発明の構成は、脂質膜の感
応性を利用して気相中に気化した種々の匂いを検出する
脂質膜型匂いセンサにおいて、イオン感応性電界効果ト
ランジスタまたはこのイオン感応性電界効果トランジス
タのゲート部のイオン感応膜の代りにイオン不感応膜を
有するイオン不感応性電解効果トランジスタと、このイ
オン感応性電界効果トランジスタまたはイオン不感応性
電解効果トランジスタのゲート部のイオン感応膜または
イオン不感応膜の上に形成した脂質膜と、この脂質膜の
上に形成した薄い水または或る種の水溶液の層とを備え
た構成としたことを特徴とするものである。
応性を利用して気相中に気化した種々の匂いを検出する
脂質膜型匂いセンサにおいて、イオン感応性電界効果ト
ランジスタまたはこのイオン感応性電界効果トランジス
タのゲート部のイオン感応膜の代りにイオン不感応膜を
有するイオン不感応性電解効果トランジスタと、このイ
オン感応性電界効果トランジスタまたはイオン不感応性
電解効果トランジスタのゲート部のイオン感応膜または
イオン不感応膜の上に形成した脂質膜と、この脂質膜の
上に形成した薄い水または或る種の水溶液の層とを備え
た構成としたことを特徴とするものである。
く作用〉
本発明によれば、イオン感応性電界効果トランジスタま
たはイオン不感応性電界効果トランジスタ（以下、両者
を総称して単にｌ５ＦＥＴと呼ぶ）と脂質膜を組み合わ
せた構成とし、匂い分子によって脂質膜に発生した表面
電位をｌ５ＦＥＴで検出するようにしている。したがっ
て、検出部を小型にできると共に、高感度な装置にでき
る。
たはイオン不感応性電界効果トランジスタ（以下、両者
を総称して単にｌ５ＦＥＴと呼ぶ）と脂質膜を組み合わ
せた構成とし、匂い分子によって脂質膜に発生した表面
電位をｌ５ＦＥＴで検出するようにしている。したがっ
て、検出部を小型にできると共に、高感度な装置にでき
る。
〈実施例〉
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の脂質膜型匂いセンサの一実施例を示す
構成図である。第１図において、１１はｐ型シリコン基
板、１２はｎ型（ｎ＋）のドレイン領域、１３はｎ型（
ｎ＋）のソース領域、１４゜１５．１６はそれぞれｐ型
シリコン基板１１．ｎ型ドレイン領域１２．ｎ型ソース
領域１３の出力端子である。１７はゲート部−１８は８
１０２等の絶縁層、１９はイオン不感応膜（例えばテフ
ロン等）であり、絶縁層１８とイオン不感応Ｉ！！！１
９の各層は、１００ＯＡ程度と非常に薄く形成されてい
る。このｐ型シリコン基板１１からイオン不感応膜１９
の部分でｌ５ＦＥＴＩを構成する。なお、この場合はイ
オン不感応性電界効果トランジスタである。２はイオン
不感応膜１９上に形成された脂質膜、３は脂質ＷＡ２上
に張られた薄い水または或る種の水溶液の層であり、測
定対象である空気に接している。
構成図である。第１図において、１１はｐ型シリコン基
板、１２はｎ型（ｎ＋）のドレイン領域、１３はｎ型（
ｎ＋）のソース領域、１４゜１５．１６はそれぞれｐ型
シリコン基板１１．ｎ型ドレイン領域１２．ｎ型ソース
領域１３の出力端子である。１７はゲート部−１８は８
１０２等の絶縁層、１９はイオン不感応膜（例えばテフ
ロン等）であり、絶縁層１８とイオン不感応Ｉ！！！１
９の各層は、１００ＯＡ程度と非常に薄く形成されてい
る。このｐ型シリコン基板１１からイオン不感応膜１９
の部分でｌ５ＦＥＴＩを構成する。なお、この場合はイ
オン不感応性電界効果トランジスタである。２はイオン
不感応膜１９上に形成された脂質膜、３は脂質ＷＡ２上
に張られた薄い水または或る種の水溶液の層であり、測
定対象である空気に接している。
ここで、第２図は第１図の脂質膜型匂いセンサを用いた
測定回路の構成例である。第２図において、１０１は本
発明の脂質膜型匂いセンサ、１０２は水または或る種の
水溶液の層３と電気的な接続が得られるように配置され
た参照電極、１０３はドレイン・ソース間電圧を与える
定電圧源、１０４はトレイン電流を与える定電流源、１
０５はボルテージフォロワ、１０６は出力端子である。
測定回路の構成例である。第２図において、１０１は本
発明の脂質膜型匂いセンサ、１０２は水または或る種の
水溶液の層３と電気的な接続が得られるように配置され
た参照電極、１０３はドレイン・ソース間電圧を与える
定電圧源、１０４はトレイン電流を与える定電流源、１
０５はボルテージフォロワ、１０６は出力端子である。
このような構成において、脂質膜型匂いセンサ１０１の
水または或る種の水溶液の層３に空気中の匂い分子が溶
は込むと、その匂い分子は脂質膜２に吸着され、脂質分
子の膜構造等を変化させ、表面電位を変化させる。即ち
、ｌ５ＦＥＴＩのゲート部１７に発生した表面電位の分
だけ、バイアス電圧が掛かったことになる。一方、第２
図の測定回路においては、ｌ５ＦＢＴＩに常時、一定の
ドレイン・ソース間電圧とトレインｔｆｉを与えるよう
に動作する。即ち、ｌ５ＦＢＴＩは常に同じ動作点で動
作しており、ゲート部１７にバイアス電圧が加われば、
それを打ち消すために、参照電極１０２とソースの間の
電圧が加わったバイアス電圧と等しい値だけシフトする
。この電圧シフト量は出力端子１０６から出力される。
水または或る種の水溶液の層３に空気中の匂い分子が溶
は込むと、その匂い分子は脂質膜２に吸着され、脂質分
子の膜構造等を変化させ、表面電位を変化させる。即ち
、ｌ５ＦＥＴＩのゲート部１７に発生した表面電位の分
だけ、バイアス電圧が掛かったことになる。一方、第２
図の測定回路においては、ｌ５ＦＢＴＩに常時、一定の
ドレイン・ソース間電圧とトレインｔｆｉを与えるよう
に動作する。即ち、ｌ５ＦＢＴＩは常に同じ動作点で動
作しており、ゲート部１７にバイアス電圧が加われば、
それを打ち消すために、参照電極１０２とソースの間の
電圧が加わったバイアス電圧と等しい値だけシフトする
。この電圧シフト量は出力端子１０６から出力される。
したがって、匂い分子によって、脂質膜２に発生した表
面電位が出力端子１０６に表われる。
面電位が出力端子１０６に表われる。
なお、上記実施例において、ｌ５ＦＥＴＩはイオン不感
応膜１９の代りにイオン感応膜を用いたイオン感応性電
界効果トランジスタでも良い。
応膜１９の代りにイオン感応膜を用いたイオン感応性電
界効果トランジスタでも良い。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように、本発明に
よれば、 ■電位検出素子としてｌ５ＦＥＴを用いた構成としてお
り、検出部を小型化できる。
よれば、 ■電位検出素子としてｌ５ＦＥＴを用いた構成としてお
り、検出部を小型化できる。
■、同様に、Ｉ ５ＦＢＴを用いることにより、従来例
に比べて、高感度にできる。
に比べて、高感度にできる。
例えば、
Ｉ ５ＦＥＴゲ一ト部の大きさ：１０μｍロ水または水
溶液の層の厚さ＝１μｍ 匂い物質濃度：１０（Ｍ 匂い物質の分子量：１００ とすると、匂いを検出するために必要な物質の量は、 （１０″’ ｘ １０２）（１０ｘ １０′） ’ （
１ｘ １０” ）１００＝１０ ｇ となる、この値は、従来例の１１ｒ＝１０′ｇに対して
大幅に高感度である。
溶液の層の厚さ＝１μｍ 匂い物質濃度：１０（Ｍ 匂い物質の分子量：１００ とすると、匂いを検出するために必要な物質の量は、 （１０″’ ｘ １０２）（１０ｘ １０′） ’ （
１ｘ １０” ）１００＝１０ ｇ となる、この値は、従来例の１１ｒ＝１０′ｇに対して
大幅に高感度である。
■電位検出素子として、通常の電極ではなく、出力イン
ピーダンスの低いｌ５ＦＥＴを用いており、外来雑音に
強い測定が可能である。
ピーダンスの低いｌ５ＦＥＴを用いており、外来雑音に
強い測定が可能である。
■ｌ５ＦＥＴは既存の半導体プロセス技術で作製可能で
あり、同一チップ上に特性の異なる複数の匂いセンサを
アレイ状に配置することが可能である。
あり、同一チップ上に特性の異なる複数の匂いセンサを
アレイ状に配置することが可能である。
等の効果を有する脂質膜型匂いセンサを実現できる。
第１図は本発明の脂質膜型匂いセンサの一実施例を示す
構成図、第２図は第１図装置を用いた測定回路の構成例
を示す図、第３図は従来例の上面図（イ図）および側面
図（四国）である。 １・・・イオン不感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦ
ＥＴ）、２・・・脂質膜、３・・・水または或る種の水
溶液の層、１１・・・ｐ型シリコン基板、１２・・・ｎ
型ドレイン領域、１３・・・ｎ型ソース領域、１４゜１
５．１６・・・出力端子、１７・・・ゲート部、１８・
・・絶縁層、１９・・・イオン不感応膜。 ＋〜ごし／ 第１図 出力端子 ｃ１１ 第２図 ノオｕ１ノ 第３図 （イ） （ロ） （端子）
構成図、第２図は第１図装置を用いた測定回路の構成例
を示す図、第３図は従来例の上面図（イ図）および側面
図（四国）である。 １・・・イオン不感応性電界効果トランジスタ（ＩＳＦ
ＥＴ）、２・・・脂質膜、３・・・水または或る種の水
溶液の層、１１・・・ｐ型シリコン基板、１２・・・ｎ
型ドレイン領域、１３・・・ｎ型ソース領域、１４゜１
５．１６・・・出力端子、１７・・・ゲート部、１８・
・・絶縁層、１９・・・イオン不感応膜。 ＋〜ごし／ 第１図 出力端子 ｃ１１ 第２図 ノオｕ１ノ 第３図 （イ） （ロ） （端子）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 脂質膜の感応性を利用して気相中に気化した種々の匂
いを検出する脂質膜型匂いセンサにおいて、イオン感応
性電界効果トランジスタまたはこのイオン感応性電界効
果トランジスタのゲート部のイオン感応膜の代りにイオ
ン不感応膜を有するイオン不感応性電解効果トランジス
タと、 このイオン感応性電界効果トランジスタまたはイオン不
感応性電解効果トランジスタのゲート部のイオン感応膜
またはイオン不感応膜の上に形成した脂質膜と、 この脂質膜の上に形成した薄い水または或る種の水溶液
の層とを備えた構成としたことを特徴とする脂質膜型匂
いセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309027A JPH04181150A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 脂質膜型匂いセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2309027A JPH04181150A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 脂質膜型匂いセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181150A true JPH04181150A (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=17988000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2309027A Pending JPH04181150A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 脂質膜型匂いセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04181150A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256814A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 臭気センサーおよび臭気測定装置 |
| US5355718A (en) * | 1992-12-09 | 1994-10-18 | International Flavors & Fragrances Inc. | Aroma emission analysis system |
| JPH0727731A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 匂いセンサ及び匂いセンサユニット |
| EP1235070A1 (en) * | 2001-02-26 | 2002-08-28 | Lucent Technologies Inc. | Electronic odor sensor |
| JP2021105564A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 | イオンセンサ装置 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP2309027A patent/JPH04181150A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256814A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 臭気センサーおよび臭気測定装置 |
| US5355718A (en) * | 1992-12-09 | 1994-10-18 | International Flavors & Fragrances Inc. | Aroma emission analysis system |
| JPH0727731A (ja) * | 1993-07-14 | 1995-01-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 匂いセンサ及び匂いセンサユニット |
| EP1235070A1 (en) * | 2001-02-26 | 2002-08-28 | Lucent Technologies Inc. | Electronic odor sensor |
| JP2021105564A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 | イオンセンサ装置 |
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