JPH06308078A - イオン感知型電界効果トランジスタチップ - Google Patents
イオン感知型電界効果トランジスタチップInfo
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- JPH06308078A JPH06308078A JP5064703A JP6470393A JPH06308078A JP H06308078 A JPH06308078 A JP H06308078A JP 5064703 A JP5064703 A JP 5064703A JP 6470393 A JP6470393 A JP 6470393A JP H06308078 A JPH06308078 A JP H06308078A
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】液体中のイオンを選択的に測定する測定装置の
イオンセンサを保護するための保護装置に関する。 【構成】イオン感知型電界効果トランジスタのゲート領
域に密接してチップ上に露出して保護電極を有し、保護
電極がイオン感知型電界効果トランジスタのゲート領域
の周囲に配置された金属リング状に形成したイオン感知
型電界効果トランジスタチップ。
イオンセンサを保護するための保護装置に関する。 【構成】イオン感知型電界効果トランジスタのゲート領
域に密接してチップ上に露出して保護電極を有し、保護
電極がイオン感知型電界効果トランジスタのゲート領域
の周囲に配置された金属リング状に形成したイオン感知
型電界効果トランジスタチップ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体中のイオンを選択
的に測定する測定装置に、より詳細には、該測定装置の
イオンセンサを保護するための保護装置に関する。測定
装置は、イオン感知型電界効果トランジスタ（ISFET な
いしはイオン感知型 FET）の形態の、化学的に選択性の
イオンセンサ、参照電極及び増幅器を含む測定回路を備
えている。
的に測定する測定装置に、より詳細には、該測定装置の
イオンセンサを保護するための保護装置に関する。測定
装置は、イオン感知型電界効果トランジスタ（ISFET な
いしはイオン感知型 FET）の形態の、化学的に選択性の
イオンセンサ、参照電極及び増幅器を含む測定回路を備
えている。
【０００２】
【従来の技術】イオン感知型電界効果トランジスタ（IS
FET ）を使用した液体中のイオンを測定する装置は、従
来から知られている（例えば米国特許第4020830 号参
照）。この測定装置は、液中のイオン活性を選択的に測
定するために液中に浸漬されたイオン感知型電界効果ト
ランジスタ及び測定回路を備えている。いろいろのイオ
ン活性例えばpH，pK，pNa を測定するために、いろいろ
のイオン感知型電界効果トランジスタが使用される。
FET ）を使用した液体中のイオンを測定する装置は、従
来から知られている（例えば米国特許第4020830 号参
照）。この測定装置は、液中のイオン活性を選択的に測
定するために液中に浸漬されたイオン感知型電界効果ト
ランジスタ及び測定回路を備えている。いろいろのイオ
ン活性例えばpH，pK，pNa を測定するために、いろいろ
のイオン感知型電界効果トランジスタが使用される。
【０００３】この測定装置において、イオン感知型電界
効果トランジスタを使用することは、特に医学及び生物
医学の分野においてイオンを測定するうえに有用なこと
がわかっているが、この有用さは実際には制限される。
この点について、イオン感知型電界効果トランジスタの
ゲート絶縁部の表面とその下方の主要部（バルク部分）
との間に生ずる電圧は、ゲート絶縁部に電界を発生さ
せ、この電界は、イオン感知型電界効果トランジスタの
動作に影響する。
効果トランジスタを使用することは、特に医学及び生物
医学の分野においてイオンを測定するうえに有用なこと
がわかっているが、この有用さは実際には制限される。
この点について、イオン感知型電界効果トランジスタの
ゲート絶縁部の表面とその下方の主要部（バルク部分）
との間に生ずる電圧は、ゲート絶縁部に電界を発生さ
せ、この電界は、イオン感知型電界効果トランジスタの
動作に影響する。
【０００４】外部からの影響によって発生する電界が最
大値を超過した場合、ゲート絶縁域に誘電降伏を生じ、
イオン感知型電界効果トランジスタが破壊される。ゲー
ト絶縁部が多層系（例えばSiO2-Si3N4又はSiO2- Al2O3
の組合せ）から成る場合には、異常に強い電界によっ
て、別の効果、即ちイオン感知型電界効果トランジスタ
の閾値の偏移を生ずる。この偏移は恒久的であるか、又
は短時間後に単に修正される。この場合測定装置は、較
正が不正確になるため、恒久的又は一時的に不調にな
る。
大値を超過した場合、ゲート絶縁域に誘電降伏を生じ、
イオン感知型電界効果トランジスタが破壊される。ゲー
ト絶縁部が多層系（例えばSiO2-Si3N4又はSiO2- Al2O3
の組合せ）から成る場合には、異常に強い電界によっ
て、別の効果、即ちイオン感知型電界効果トランジスタ
の閾値の偏移を生ずる。この偏移は恒久的であるか、又
は短時間後に単に修正される。この場合測定装置は、較
正が不正確になるため、恒久的又は一時的に不調にな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そのため、前記電界の
成立を阻止し、またその電界によって測定装置の較正が
乱れることを防止するために、なんらかの形の保護構造
又は保護回路を設けることが望ましい。なお電界は、電
気外科装置，心臓デフイブリレーション装置，誘導素子
のオンオフによる電磁作用，並びに、イオン感知型電界
効果トランジスタセンサの製造中又は測定装置の使用中
に生ずる静電圧に基づく外部的な影響ないしは効果によ
って生ずる。
成立を阻止し、またその電界によって測定装置の較正が
乱れることを防止するために、なんらかの形の保護構造
又は保護回路を設けることが望ましい。なお電界は、電
気外科装置，心臓デフイブリレーション装置，誘導素子
のオンオフによる電磁作用，並びに、イオン感知型電界
効果トランジスタセンサの製造中又は測定装置の使用中
に生ずる静電圧に基づく外部的な影響ないしは効果によ
って生ずる。
【０００６】従って、高電圧による損傷からイオン感知
型電界効果トランジスタセンサを保護するための処置を
取ることが従来から提案されている（例えば1982年６
月，米国ユタ大学，ローズマリー・スミスの論文“Ion
Sensitive F.E.T. with Polysilicon Gates ”参照）。
この論文は、イオン感知型電界効果トランジスタのソー
ス電極にツェナーダイオード又はMOS 型電界効果トラン
ジスタを介し接続された導電性ポリシリコン層をゲート
絶縁部に適用することを教示している。ポリシリコン層
は、検査するべき液と接触されるイオン感知性の材料層
を備えている。しかしこの保護装置によれば、イオン活
性の急速な変化のみをモニタする場合にしかセンサを適
用できないことがわかっている。
型電界効果トランジスタセンサを保護するための処置を
取ることが従来から提案されている（例えば1982年６
月，米国ユタ大学，ローズマリー・スミスの論文“Ion
Sensitive F.E.T. with Polysilicon Gates ”参照）。
この論文は、イオン感知型電界効果トランジスタのソー
ス電極にツェナーダイオード又はMOS 型電界効果トラン
ジスタを介し接続された導電性ポリシリコン層をゲート
絶縁部に適用することを教示している。ポリシリコン層
は、検査するべき液と接触されるイオン感知性の材料層
を備えている。しかしこの保護装置によれば、イオン活
性の急速な変化のみをモニタする場合にしかセンサを適
用できないことがわかっている。
【０００７】金属酸化物半導体電界効果トランジスタ
（MOS 型 FET）を含む、MOS 型 FET用保護回路もこれま
でに提案されている（例えば米国特許第4086642 号参
照）。
（MOS 型 FET）を含む、MOS 型 FET用保護回路もこれま
でに提案されている（例えば米国特許第4086642 号参
照）。
【０００８】電子回路保護用のシリコンPN接合サージ電
流抑止装置も提案されている（英国特許第2060255 号参
照）。しかしイオン感知型 FETは、MOS 型 FETとは異な
って、保護素子を接続し得る金属ゲート電極を備えてい
ない。
流抑止装置も提案されている（英国特許第2060255 号参
照）。しかしイオン感知型 FETは、MOS 型 FETとは異な
って、保護素子を接続し得る金属ゲート電極を備えてい
ない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による測定装置
は、外部的な影響又は効果又はイオン感知型 FETを含む
測定回路に対するその影響を実質的に完全に消去し得る
ように接続され構成された保護装置を有し、この保護装
置は、普通の作動条件の下では、イオン感知型 FETのふ
るまいに対して有害な効果をもたない。
は、外部的な影響又は効果又はイオン感知型 FETを含む
測定回路に対するその影響を実質的に完全に消去し得る
ように接続され構成された保護装置を有し、この保護装
置は、普通の作動条件の下では、イオン感知型 FETのふ
るまいに対して有害な効果をもたない。
【００１０】
【作用】本発明により、イオン感知型電界効果トランジ
スタの形態の化学感知型イオンセンサ、参照電極及び増
幅器を含む測定回路を有する液体中のイオンを選択的に
測定する測定装置において、該測定回路が、低インピー
ダンス接点を介し該液に接続された少くとも１つの電極
を含む保護装置に接続されており、該少くとも１つの電
極は、高電圧に対し低インピーダンスを示し低電圧に対
し高抵抗を示す保護要素によって、該イオン感知型電界
効果トランジスタに接続されていることを特徴とする測
定装置が提供される。
スタの形態の化学感知型イオンセンサ、参照電極及び増
幅器を含む測定回路を有する液体中のイオンを選択的に
測定する測定装置において、該測定回路が、低インピー
ダンス接点を介し該液に接続された少くとも１つの電極
を含む保護装置に接続されており、該少くとも１つの電
極は、高電圧に対し低インピーダンスを示し低電圧に対
し高抵抗を示す保護要素によって、該イオン感知型電界
効果トランジスタに接続されていることを特徴とする測
定装置が提供される。
【００１１】また、本発明により、イオン感知型電界効
果トランジスタのゲート領域の可及的に近くにこれから
隔てられた電極を形成したことを特徴とするイオン感知
型電界効果トランジスタチップも提供される。
果トランジスタのゲート領域の可及的に近くにこれから
隔てられた電極を形成したことを特徴とするイオン感知
型電界効果トランジスタチップも提供される。
【００１２】
【実施例】次に図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、測定回路１０は、本発明の教示に従って形成され
た測定装置１４（第１図，第２図，第３図）のための保
護装置１２を備えている。
いて、測定回路１０は、本発明の教示に従って形成され
た測定装置１４（第１図，第２図，第３図）のための保
護装置１２を備えている。
【００１３】測定回路１０は、イオン感知型電界効果ト
ランジスタ、センサ即ちイオン感知型 FETセンサ１６
（以後センサと略す）を有し、センサ１６のドレーン１
８は、増幅器２２の１つの入力部２０に接続されてお
り、ソース２４は増幅器２２の別の入力部２６に接続さ
れている。増幅器２２の出力部２８からは、液３０（例
えば血液）中のイオン濃度を表わす出力信号が送出され
る。
ランジスタ、センサ即ちイオン感知型 FETセンサ１６
（以後センサと略す）を有し、センサ１６のドレーン１
８は、増幅器２２の１つの入力部２０に接続されてお
り、ソース２４は増幅器２２の別の入力部２６に接続さ
れている。増幅器２２の出力部２８からは、液３０（例
えば血液）中のイオン濃度を表わす出力信号が送出され
る。
【００１４】測定回路１０は更に、参照電極３２を有
し、この参照電極は、液３０に参照電圧を印加してゲー
ト領域３４を増幅器２２に電気的に接続し、MOS 型電界
効果トランジスタを使用する場合と同様に、センサ１６
のドレーン・ソース電流IDS を制御可能とする。センサ
１６の受ける電圧は、センサ１６が特定的に感知する液
３０中のイオンの活性に依存する部分と、外部から印加
される電圧VRB とから成っている。イオン濃度の変化は
ドレーン・ソース電流を変化させる。
し、この参照電極は、液３０に参照電圧を印加してゲー
ト領域３４を増幅器２２に電気的に接続し、MOS 型電界
効果トランジスタを使用する場合と同様に、センサ１６
のドレーン・ソース電流IDS を制御可能とする。センサ
１６の受ける電圧は、センサ１６が特定的に感知する液
３０中のイオンの活性に依存する部分と、外部から印加
される電圧VRB とから成っている。イオン濃度の変化は
ドレーン・ソース電流を変化させる。
【００１５】ドレーン・ソース電流のこの変化は、外部
から印加される電圧VRB の調節によって補償される。イ
オンの活性と発生電圧との関係は既知である。従って、
イオン濃度の変化は、電圧VRB の修正分から計算でき
る。増幅器２２は、ドレーン・ソース電流を常時測定
し、この電流を一定に保つように、この電流値の変化に
ついて電圧VRB を修正する。増幅器２２の出力電圧は、
電圧VRB の変化に比例する。
から印加される電圧VRB の調節によって補償される。イ
オンの活性と発生電圧との関係は既知である。従って、
イオン濃度の変化は、電圧VRB の修正分から計算でき
る。増幅器２２は、ドレーン・ソース電流を常時測定
し、この電流を一定に保つように、この電流値の変化に
ついて電圧VRB を修正する。増幅器２２の出力電圧は、
電圧VRB の変化に比例する。
【００１６】本発明の教示に従って、保護回路４０が、
ソース２４と液３０との間に結合されており、第１保護
回路４４を介しソース２４に接続された第１電極４２
と、第２保護回路４８を介しソース２４に接続された第
２電極４６とを有し、これらは共に、低電圧に対し高抵
抗を示すと共に、高電圧に対し低インピーダンスを示
す。
ソース２４と液３０との間に結合されており、第１保護
回路４４を介しソース２４に接続された第１電極４２
と、第２保護回路４８を介しソース２４に接続された第
２電極４６とを有し、これらは共に、低電圧に対し高抵
抗を示すと共に、高電圧に対し低インピーダンスを示
す。
【００１７】本発明の教示に従って、第１電極４２は好
ましくは金属例えば血液との適合性の良いステンレス
鋼、又はチタンからできている。即ち第１電極４２は、
センサ１６と参照電極３２とを検査すべき液３０に浸漬
された時に液３０との低インピーダンスの接触を与える
に足りる表面積を有し血液との適合性の良い導電性の材
料からできているべきである。
ましくは金属例えば血液との適合性の良いステンレス
鋼、又はチタンからできている。即ち第１電極４２は、
センサ１６と参照電極３２とを検査すべき液３０に浸漬
された時に液３０との低インピーダンスの接触を与える
に足りる表面積を有し血液との適合性の良い導電性の材
料からできているべきである。
【００１８】第１電極４２は、例えば電気外科装置を使
用した場合に生ずる高い交流電圧からセンサ１６を保護
するために用いられる。このために第１電極４２はダイ
オード５０、２個の逆極性の直列ダイオード即ちバッキ
ングダイオード５１，５２及び（又は）MOS 型電界効果
トランジスタ５４（例えばセンサ１６の動作範囲外にお
いて導通する）、ツェナーダイオード又はアバランシュ
ダイオード、測定回路に対し高閾値電圧を有するMOS 型
電界効果トランジスタ、及び（又は）コンデンサ５６の
ような、保護回路４４内の１以上の保護要素によって、
ソース２４に接続されている。第１電極４２は、保護要
素として用いられる機械的スイッチ５８によってソース
２４に接続してもよい。もちろん前記保護素子５０〜５
８は、センサ１６のソース２４に低インピーダンス接続
された他の接点例えばドレン１８又はバルク接点３６に
接続してもよい。
用した場合に生ずる高い交流電圧からセンサ１６を保護
するために用いられる。このために第１電極４２はダイ
オード５０、２個の逆極性の直列ダイオード即ちバッキ
ングダイオード５１，５２及び（又は）MOS 型電界効果
トランジスタ５４（例えばセンサ１６の動作範囲外にお
いて導通する）、ツェナーダイオード又はアバランシュ
ダイオード、測定回路に対し高閾値電圧を有するMOS 型
電界効果トランジスタ、及び（又は）コンデンサ５６の
ような、保護回路４４内の１以上の保護要素によって、
ソース２４に接続されている。第１電極４２は、保護要
素として用いられる機械的スイッチ５８によってソース
２４に接続してもよい。もちろん前記保護素子５０〜５
８は、センサ１６のソース２４に低インピーダンス接続
された他の接点例えばドレン１８又はバルク接点３６に
接続してもよい。
【００１９】第２電極４６は導電性フォーク，ストリッ
プ又はリング、好ましくは、導電材料例えばアルミニウ
ム又はポリシリコン製のリング６２（第３図）の形態と
してもよく、このリングは、センサ１６のゲート領域３
４の回りに適用され、保護回路４８内の１以上緒の保護
素子例えばダイオード６４、２個の逆極性の直列ダイオ
ード６５，６６及び（又は）例えばセンサ１６の動作領
域外において導通するMOS 型電界効果トランジスタ６
８、ツェナーダイオード又はアバランシュダイオード、
又は測定回路10に対する高閾値電圧を有するMOS 型電界
効果トランジスタにより結合されている。
プ又はリング、好ましくは、導電材料例えばアルミニウ
ム又はポリシリコン製のリング６２（第３図）の形態と
してもよく、このリングは、センサ１６のゲート領域３
４の回りに適用され、保護回路４８内の１以上緒の保護
素子例えばダイオード６４、２個の逆極性の直列ダイオ
ード６５，６６及び（又は）例えばセンサ１６の動作領
域外において導通するMOS 型電界効果トランジスタ６
８、ツェナーダイオード又はアバランシュダイオード、
又は測定回路10に対する高閾値電圧を有するMOS 型電界
効果トランジスタにより結合されている。
【００２０】第２電極４６は、図示したように、センサ
１６のゲート領域３４に可及的に近く配置されている。
１６のゲート領域３４に可及的に近く配置されている。
【００２１】本発明の教示に従った保護素子の選定は、
センサ１６の動作領域内に存在し得るいかなる漏洩電流
も、漏洩電流とインピーダンスとの積に等しい基準電極
電位の偏移を生ずるという条件に基づいてなされる。こ
の偏移は、センサ１６の受ける電圧に寄与し、従って測
定精度に負の効果をもち、漏洩電流が承認可能な限界を
超過し、例えば１０nAより大きくなった場合には、その
測定値は認容できなくなる。従ってセンサ１６の動作領
域内において、前記保護素子を通過し得る直流電流は、
認容可能な限界値よりも低い値とするべきである。
センサ１６の動作領域内に存在し得るいかなる漏洩電流
も、漏洩電流とインピーダンスとの積に等しい基準電極
電位の偏移を生ずるという条件に基づいてなされる。こ
の偏移は、センサ１６の受ける電圧に寄与し、従って測
定精度に負の効果をもち、漏洩電流が承認可能な限界を
超過し、例えば１０nAより大きくなった場合には、その
測定値は認容できなくなる。従ってセンサ１６の動作領
域内において、前記保護素子を通過し得る直流電流は、
認容可能な限界値よりも低い値とするべきである。
【００２２】本発明の教示に従って使用するべきダイオ
ード５０，５１，５２，６４，６５，６６又はセンサ１
６の動作領域外において導通するMOS 型電界効果トラン
ジスタ５４，６８は、損傷を生ずる効果が発現される電
圧よりも低い降伏電圧を有しており、測定回路１０にこ
のように接続された第２電極４６は、センサ１６の製造
中又はその使用時に起こり得る静電圧からセンサ１６を
保護する。
ード５０，５１，５２，６４，６５，６６又はセンサ１
６の動作領域外において導通するMOS 型電界効果トラン
ジスタ５４，６８は、損傷を生ずる効果が発現される電
圧よりも低い降伏電圧を有しており、測定回路１０にこ
のように接続された第２電極４６は、センサ１６の製造
中又はその使用時に起こり得る静電圧からセンサ１６を
保護する。
【００２３】電気外科処置が行なわれているのと同時に
測定装置１４が使用される場合には、測定装置１４の参
照電極３２、液３０、電極４６、ダイオード６４及び
（又は）ダイオード６８、センサ１６及び増幅器２２に
よって形成された回路を通って直流の脈流が流れること
があり得る。この電流は、参照電極３２の電位に影響す
ると共に、クーロメトリ効果も生ずるため、測定すべき
液３０のpHに影響する。この問題は、測定装置１４の回
路への第２電極４６を、２個の逆極性の直列ダイオード
６５，６６に接続することによって克服される。保護回
路４４の場合も同様である。
測定装置１４が使用される場合には、測定装置１４の参
照電極３２、液３０、電極４６、ダイオード６４及び
（又は）ダイオード６８、センサ１６及び増幅器２２に
よって形成された回路を通って直流の脈流が流れること
があり得る。この電流は、参照電極３２の電位に影響す
ると共に、クーロメトリ効果も生ずるため、測定すべき
液３０のpHに影響する。この問題は、測定装置１４の回
路への第２電極４６を、２個の逆極性の直列ダイオード
６５，６６に接続することによって克服される。保護回
路４４の場合も同様である。
【００２４】更に、保護素子がダイオード６４、MOS 型
電界効果トランジスタ６８及び（又は）ダイオード６
５，６６である場合、これらの素子は、第１電極４２及
び第２電極４６と組合せて使用してよく、またイオン感
知型FET のチップ上に配設することができる。
電界効果トランジスタ６８及び（又は）ダイオード６
５，６６である場合、これらの素子は、第１電極４２及
び第２電極４６と組合せて使用してよく、またイオン感
知型FET のチップ上に配設することができる。
【００２５】コンデンサ５６の選択に際しては、スプリ
アス交流電圧（例えば電気外科手術の際に加えられる電
圧）の周波数に対してインピーダンスが十分に低くなる
ように、コンデンサ５６のキャパシタンスを十分に高く
することがたいせつである。このためには一般に１００
nF以上のキャパシタンスとすることが好ましい。
アス交流電圧（例えば電気外科手術の際に加えられる電
圧）の周波数に対してインピーダンスが十分に低くなる
ように、コンデンサ５６のキャパシタンスを十分に高く
することがたいせつである。このためには一般に１００
nF以上のキャパシタンスとすることが好ましい。
【００２６】所望ならばコンデンサ５６は増幅器２２に
含めることができる。
含めることができる。
【００２７】機械的なスイッチ５８を使用する場合に
は、励磁源から付勢されて励磁中付勢状態に保たれるリ
レースイッチ（図示しない）をこの目的に使用すること
が好ましい。
は、励磁源から付勢されて励磁中付勢状態に保たれるリ
レースイッチ（図示しない）をこの目的に使用すること
が好ましい。
【００２８】一例として、本発明の教示に従う測定装置
１４において、第１電極４２がコンデンサ５６に接続さ
れ、第２電極４６がダイオード６４、MOS 型電界効果ト
ランジスタ６８及び（又は）ダイオード６５，６６に接
続されるように、保護回路４０を構成することができ
る。
１４において、第１電極４２がコンデンサ５６に接続さ
れ、第２電極４６がダイオード６４、MOS 型電界効果ト
ランジスタ６８及び（又は）ダイオード６５，６６に接
続されるように、保護回路４０を構成することができ
る。
【００２９】第２図に示すように、参照電極３２をチッ
プ部分即ち先端部分８２に取付けて、カテーテル８０の
内部に測定装置１４を取付けることができる。第１電極
４２は、先端部分８２の少し後方に隔てられた金属製リ
ングとして形成する。このリング状の第１電極４２の表
面積は約１cm2 とし、これによって、カテーテル８０を
その内部に浸漬させるべき液３０（第１図）との低イン
ピーダンス接触を形成する。リング状の第１電極４２
は、キャパシタンスが１００nFのポリプロピレン製コン
デンサ５６を介して、イオン感知型 FETチップ９０（IS
FET チップ、第３図）に電気的に接続することができ
る。センサ１６は、リング状の電極４２の後方に配置さ
れたカテーテル８０のハウジング部分８４内に、エポキ
シ樹脂により収納され取付けられている。
プ部分即ち先端部分８２に取付けて、カテーテル８０の
内部に測定装置１４を取付けることができる。第１電極
４２は、先端部分８２の少し後方に隔てられた金属製リ
ングとして形成する。このリング状の第１電極４２の表
面積は約１cm2 とし、これによって、カテーテル８０を
その内部に浸漬させるべき液３０（第１図）との低イン
ピーダンス接触を形成する。リング状の第１電極４２
は、キャパシタンスが１００nFのポリプロピレン製コン
デンサ５６を介して、イオン感知型 FETチップ９０（IS
FET チップ、第３図）に電気的に接続することができ
る。センサ１６は、リング状の電極４２の後方に配置さ
れたカテーテル８０のハウジング部分８４内に、エポキ
シ樹脂により収納され取付けられている。
【００３０】カテーテル８０のハウジング部分８４内に
取付け可能なセンサ１６を収納したチップ９０は、第３
図に平面図により図示されている。チップ９０は、チッ
プ９０の主要部ないしはバルク９３内に拡散形成された
ソース９１とドレーン９２とを含み、ソース・バルク接
点要素２４、３６及びドレーン接点要素１８を備えてい
る。保護電極即ち第２電極４６は、アルミリング６２に
よって形成され、このアルミリングは、チップ９０のバ
ルク９３内に拡散形成された保護回路４８に電気的に接
続されている。第２電極４６／アルミリング６２は、チ
ップ９０上のゲート領域３４の回りに適用されている。
取付け可能なセンサ１６を収納したチップ９０は、第３
図に平面図により図示されている。チップ９０は、チッ
プ９０の主要部ないしはバルク９３内に拡散形成された
ソース９１とドレーン９２とを含み、ソース・バルク接
点要素２４、３６及びドレーン接点要素１８を備えてい
る。保護電極即ち第２電極４６は、アルミリング６２に
よって形成され、このアルミリングは、チップ９０のバ
ルク９３内に拡散形成された保護回路４８に電気的に接
続されている。第２電極４６／アルミリング６２は、チ
ップ９０上のゲート領域３４の回りに適用されている。
【００３１】第４図のグラフにおいて、センサ１６のバ
ルク３６に対する参照電極３２の電圧VRB は横軸に、ま
た電流は縦軸に、それぞれプロットされ、IDはダイオー
ド電流を、またIDS はドレーン・ソース電流を、それぞ
れ表わしている。図の斜線部分は、センサ１６の動作域
である。またＡは、ダイオードの降伏点を、Ｂはその導
通特性をそれぞれ表わしている。
ルク３６に対する参照電極３２の電圧VRB は横軸に、ま
た電流は縦軸に、それぞれプロットされ、IDはダイオー
ド電流を、またIDS はドレーン・ソース電流を、それぞ
れ表わしている。図の斜線部分は、センサ１６の動作域
である。またＡは、ダイオードの降伏点を、Ｂはその導
通特性をそれぞれ表わしている。
【００３２】保護要素は前述したように、逆直列ないし
は互に逆極性に接続した２個のダイオード（５１，５２
又は６５，６６）の組合せとしてもよい。これらのダイ
オードは、第５Ａ図に示すように接続した２個のツェナ
ーダイオード１０１，１０２又は第５Ｂ図に示すように
接続した２個のツェナーダイオード１０３，１０４とす
ることができる。これらの保護要素を用いた場合、第４
図に示したダイオード電流IDは、第４図に破線で示した
曲線のように変更される。
は互に逆極性に接続した２個のダイオード（５１，５２
又は６５，６６）の組合せとしてもよい。これらのダイ
オードは、第５Ａ図に示すように接続した２個のツェナ
ーダイオード１０１，１０２又は第５Ｂ図に示すように
接続した２個のツェナーダイオード１０３，１０４とす
ることができる。これらの保護要素を用いた場合、第４
図に示したダイオード電流IDは、第４図に破線で示した
曲線のように変更される。
【００３３】
【発明の効果】本発明の教示に従った保護回路４０の保
護要素４４は、生医学又は産業において、例えばセンサ
１６及び測定装置１４が電気外科装置又は心臓のデフイ
ブリレーション装置に用いられた場合に生じ得る操作電
磁源からの影響ないしは外部作用からの適切な保護を与
える。この保護回路４０の保護要素４８は、センサ１６
の製造中又は測定装置１４の使用中に起こり得る静電圧
の発生による静電圧放電に対しても適切な保護を与え
る。更に、本発明に従う保護回路４０によって供与され
る保護は、全ての形式のセンサ１６のハウジング、例え
ばカテーテル先端センサ、フローセル及びその他の形式
のハウジングにも有効である。
護要素４４は、生医学又は産業において、例えばセンサ
１６及び測定装置１４が電気外科装置又は心臓のデフイ
ブリレーション装置に用いられた場合に生じ得る操作電
磁源からの影響ないしは外部作用からの適切な保護を与
える。この保護回路４０の保護要素４８は、センサ１６
の製造中又は測定装置１４の使用中に起こり得る静電圧
の発生による静電圧放電に対しても適切な保護を与え
る。更に、本発明に従う保護回路４０によって供与され
る保護は、全ての形式のセンサ１６のハウジング、例え
ばカテーテル先端センサ、フローセル及びその他の形式
のハウジングにも有効である。
【００３４】以上に説明し且つ図面に示した測定装置１
４及びセンサ１６のチップ９０は、本発明の範囲内で種
々変更でき、前述した特定の構成は、単なる例示であ
り、本発明を限定するものではない。
４及びセンサ１６のチップ９０は、本発明の範囲内で種
々変更でき、前述した特定の構成は、単なる例示であ
り、本発明を限定するものではない。
【００３５】本発明により、イオン感知型 FETの形態
の、化学感知型イオンセンサ、参照電極及び増幅器を含
む測定回路を備えた液体中のイオンを選択的に測定する
測定装置が提供される。測定回路は、低インピーダンス
接点を介し液体に接続された少くとも１つの電極を含む
保護回路に接続されており、この少くとも１つの電極
は、高電圧に対し低インピーダンスを示し低電圧に対し
高抵抗を示す保護要素によって、イオン感知型電界効果
トランジスタに接続されている。
の、化学感知型イオンセンサ、参照電極及び増幅器を含
む測定回路を備えた液体中のイオンを選択的に測定する
測定装置が提供される。測定回路は、低インピーダンス
接点を介し液体に接続された少くとも１つの電極を含む
保護回路に接続されており、この少くとも１つの電極
は、高電圧に対し低インピーダンスを示し低電圧に対し
高抵抗を示す保護要素によって、イオン感知型電界効果
トランジスタに接続されている。
【図１】液体中のイオンを測定するための本発明の教示
に従って形成された保護装置を含む測定装置の概略回路
図である。
に従って形成された保護装置を含む測定装置の概略回路
図である。
【図２】図１に略示されたセンサを取付けた測定装置の
一実施例を示す斜視図である。
一実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の測定装置に特に使用するようにした保
護電極を含む FETチップの平面図である。
護電極を含む FETチップの平面図である。
【図４】本発明の保護装置にダイオードを使用した場合
において、保護ダイオード及びイオン感知型 FETセンサ
に流れる電流を示す電流対電圧線図である。
において、保護ダイオード及びイオン感知型 FETセンサ
に流れる電流を示す電流対電圧線図である。
【図５】本発明の保護装置の一部となり得る逆直列ダイ
オード即ち互に逆極性の２個のダイオードの直列接続回
路の概略回路図である。
オード即ち互に逆極性の２個のダイオードの直列接続回
路の概略回路図である。
１０ 測定装置 １２ 保護装置 １６ センサ（イオン感知型電界効果トランジスタ） ２２ 増幅器 ３０ 液体 ３２ 参照電極 ４２，４６ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン感知型電界効果トランジスタのゲ
ート領域に密接してチップ上に露出して保護電極を有
し、該保護電極が該イオン感知型電界効果トランジスタ
のゲート領域の周囲に配置された金属リング状に形成し
たことを特徴とするイオン感知型電界効果トランジスタ
チップ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のイオン感知型電界効果
トランジスタチップにおいて、該イオン感知型電界効果
トランジスタのゲート領域に密接しチップ上に１個の電
極を有し、該電極が該チップ上に配置され、ダイオード
および（又は）該イオン感知型電界効果トランジスタの
領域外で導通するMOS 型電界効果トランジスタによって
該イオン感知型電界効果トランジスタに接続されたこと
を特徴とするイオン感知型電界効果トランジスタチッ
プ。 - 【請求項３】 請求項２に記載のイオン感知型電界効果
トランジスタチップにおいて、前記電極が、逆直列に、
即ち互いに極性が逆になるように接続された２個のダイ
オードによって前記イオン感知型電界効果トランジスタ
に接続されていることを特徴とするイオン感知型電界効
果トランジスタチップ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8302963A NL8302963A (nl) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Inrichting voor het selectief meten van ionen in een vloeistof. |
| US06/641,911 US4589970A (en) | 1983-08-24 | 1984-08-16 | Apparatus for selectively measuring ions in a liquid |
| US8302963 | 1984-08-16 | ||
| US641,911 | 1984-08-16 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59175288A Division JPH0765982B2 (ja) | 1983-08-24 | 1984-08-24 | 液体中のイオンを選択的に測定する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308078A true JPH06308078A (ja) | 1994-11-04 |
| JPH0774794B2 JPH0774794B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=26645886
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59175288A Expired - Fee Related JPH0765982B2 (ja) | 1983-08-24 | 1984-08-24 | 液体中のイオンを選択的に測定する装置 |
| JP5064703A Expired - Fee Related JPH0774794B2 (ja) | 1983-08-24 | 1993-03-01 | イオン感知型電界効果トランジスタチップ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59175288A Expired - Fee Related JPH0765982B2 (ja) | 1983-08-24 | 1984-08-24 | 液体中のイオンを選択的に測定する装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0307973B1 (ja) |
| JP (2) | JPH0765982B2 (ja) |
| CA (1) | CA1228894A (ja) |
| DE (2) | DE3480430D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009532669A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-10 | カウンスィル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | ヒト血清中のカリウム濃度を決定するためのバイオセンサー |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT398133B (de) * | 1989-06-26 | 1994-09-26 | Jachimowicz Artur Dipl Ing | Ionenselektive elektrodenanordnung |
| US5944970A (en) * | 1997-04-29 | 1999-08-31 | Honeywell Inc. | Solid state electrochemical sensors |
| JP2987343B2 (ja) | 1997-05-09 | 1999-12-06 | 文一 庄司 | トラス構造、それに使用する部材およびその製造方法 |
| US6117292A (en) * | 1998-05-06 | 2000-09-12 | Honeywell International Inc | Sensor packaging having an integral electrode plug member |
| US6153070A (en) * | 1998-05-07 | 2000-11-28 | Honeywell Inc | Sensor packaging using heat staking technique |
| US6604401B2 (en) | 1999-02-08 | 2003-08-12 | Bunichi Shoji | Truss structure, structural members thereof, and a method of manufacture therefor |
| CN101131375B (zh) * | 2006-08-23 | 2010-05-12 | 中国科学院电子学研究所 | 一种离子敏场效应传感器专用高精度放大器电路 |
| JP4901535B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2012-03-21 | 株式会社東芝 | 生体関連物質測定装置 |
| WO2009084675A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Horiba, Ltd. | 極性有機溶媒の水分又は有機酸の含有量の測定方法及びその装置 |
| GB2540904B (en) * | 2010-10-08 | 2017-05-24 | Dnae Group Holdings Ltd | Electrostatic discharge protection |
| DE102013106032A1 (de) * | 2013-06-11 | 2014-12-11 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Sensor zur Erfassung einer Analytkonzentration |
| JP6296880B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-03-20 | バイオセンサー株式会社 | 測定装置および測定方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5530312B2 (ja) * | 1975-01-16 | 1980-08-09 | ||
| US4020830A (en) * | 1975-03-12 | 1977-05-03 | The University Of Utah | Selective chemical sensitive FET transducers |
| US4325097A (en) * | 1979-09-17 | 1982-04-13 | General Semiconductor Industries, Inc. | Four terminal pulse suppressor |
| JPS56153247A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Kuraray Co Ltd | Measuring circuit for ion sensor |
| US4397714A (en) * | 1980-06-16 | 1983-08-09 | University Of Utah | System for measuring the concentration of chemical substances |
| JPS5715459A (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor integrated circuit |
| JPS5737876A (en) * | 1980-08-20 | 1982-03-02 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit apparatus |
| JPS6216677Y2 (ja) * | 1980-08-25 | 1987-04-27 |
-
1984
- 1984-08-23 DE DE8484201154T patent/DE3480430D1/de not_active Expired
- 1984-08-23 EP EP19880200725 patent/EP0307973B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-23 EP EP19840201154 patent/EP0139312B1/en not_active Expired
- 1984-08-23 DE DE19843486239 patent/DE3486239T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-23 CA CA000461659A patent/CA1228894A/en not_active Expired
- 1984-08-24 JP JP59175288A patent/JPH0765982B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-01 JP JP5064703A patent/JPH0774794B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009532669A (ja) * | 2006-03-30 | 2009-09-10 | カウンスィル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | ヒト血清中のカリウム濃度を決定するためのバイオセンサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3480430D1 (en) | 1989-12-14 |
| JPS6089744A (ja) | 1985-05-20 |
| EP0307973A3 (en) | 1991-03-20 |
| EP0307973A2 (en) | 1989-03-22 |
| JPH0765982B2 (ja) | 1995-07-19 |
| DE3486239T2 (de) | 1994-03-03 |
| DE3486239D1 (de) | 1993-12-09 |
| CA1228894A (en) | 1987-11-03 |
| EP0139312A3 (en) | 1985-06-12 |
| EP0139312A2 (en) | 1985-05-02 |
| JPH0774794B2 (ja) | 1995-08-09 |
| EP0139312B1 (en) | 1989-11-08 |
| EP0307973B1 (en) | 1993-11-03 |
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