JPH11295268A - 検出計セル及び電気化学測定装置 - Google Patents
検出計セル及び電気化学測定装置Info
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- JPH11295268A JPH11295268A JP10095559A JP9555998A JPH11295268A JP H11295268 A JPH11295268 A JP H11295268A JP 10095559 A JP10095559 A JP 10095559A JP 9555998 A JP9555998 A JP 9555998A JP H11295268 A JPH11295268 A JP H11295268A
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- insulating film
- detector cell
- substrate
- sample
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気化学的に活性な極微量の試料に対し、高
感度の測定を可能とする。 【解決手段】 泳動液を充填した流路溝１３に、分離部
１５で分離された試料を導入する。流路溝１３を覆うよ
うに形成されたシリコン窒化膜２３とシリコン基板１１
ｂからなる絶縁膜／半導体界面にシリコン基板１１ｂ側
から特定の周波数に変調した光をレーザ光源４３により
照射し、電圧印加電源４１により例えば１Ｖのバイアス
電圧Ｖを印加するとともに、発生した光交流電流Ｉを光
交流電流測定器３９により測定する。その結果、レーザ
光が照射されている微小流路のｐＨ値の変化を光交流電
流Ｉの変化として検出することができ、試料が極微量で
あっても、検出感度を損なうことなく検出することが可
能になる。
感度の測定を可能とする。 【解決手段】 泳動液を充填した流路溝１３に、分離部
１５で分離された試料を導入する。流路溝１３を覆うよ
うに形成されたシリコン窒化膜２３とシリコン基板１１
ｂからなる絶縁膜／半導体界面にシリコン基板１１ｂ側
から特定の周波数に変調した光をレーザ光源４３により
照射し、電圧印加電源４１により例えば１Ｖのバイアス
電圧Ｖを印加するとともに、発生した光交流電流Ｉを光
交流電流測定器３９により測定する。その結果、レーザ
光が照射されている微小流路のｐＨ値の変化を光交流電
流Ｉの変化として検出することができ、試料が極微量で
あっても、検出感度を損なうことなく検出することが可
能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カテコー
ルアミンや微量の還元糖など電気化学的に活性な化合物
を、高速かつ高分解能に分析する場合に利用するのに適
する検出計セル及びその検出計セルを用いた電気化学装
置に関するものである。
ルアミンや微量の還元糖など電気化学的に活性な化合物
を、高速かつ高分解能に分析する場合に利用するのに適
する検出計セル及びその検出計セルを用いた電気化学装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カテコールアミンなど化学的に活性な化
合物を電気化学的に検出する方法として電気化学検出器
がある。図１は、液体クロマトグラフに適用した従来の
電気化学検出器の検出部の概略図である。分離カラムで
分離された試料が移動相とともに流れる流路１に、作用
電極３、参照電極５、及び補助電極７が備えられてい
る。
合物を電気化学的に検出する方法として電気化学検出器
がある。図１は、液体クロマトグラフに適用した従来の
電気化学検出器の検出部の概略図である。分離カラムで
分離された試料が移動相とともに流れる流路１に、作用
電極３、参照電極５、及び補助電極７が備えられてい
る。
【０００３】分離カラムで分離され、流路１を移動層と
ともに移動する測定対象物が電気化学反応を生じるよう
に、参照電極５を基準電位として、作用電極３に所定の
電位をかけておく。測定対象物が作用極３に到達する
と、測定対象物の電子の授与によって流れる電流を測定
して測定対象物を検出する。電気化学反応が起こる電位
は物質により異なるため、上記の電気化学検出器を用い
た検出方法は、選択性の高い検出手段として用いられて
いる。
ともに移動する測定対象物が電気化学反応を生じるよう
に、参照電極５を基準電位として、作用電極３に所定の
電位をかけておく。測定対象物が作用極３に到達する
と、測定対象物の電子の授与によって流れる電流を測定
して測定対象物を検出する。電気化学反応が起こる電位
は物質により異なるため、上記の電気化学検出器を用い
た検出方法は、選択性の高い検出手段として用いられて
いる。
【０００４】一方、溶液の極所的なｐＨ値を検出する方
法として、アメリカのMolecular Devices社からＬＡＰ
Ｓ（Light Addressable Potentiometric Sensor）が提
案されている（D.G.Hafeman,J.W.Parce and H.M.McConn
ell:Science 240(1988)1182参照）。ＬＡＰＳでは、半
導体基板に絶縁膜を成膜して絶縁膜／半導体界面を形成
し、溶液（試料：Electrolyte），絶縁膜（Insulato
r），半導体（Semiconductor）のＥＩＳ構造とする。そ
こに半導体基板側もしくは溶液側から特定の周波数に変
調した光を照射し、溶液にバイアス電圧Ｖを印加する
と、このＥＩＳ構造に光交流電流Ｉが流れる。このと
き、印加したバイアス電圧Ｖと流れる光交流電流Ｉとの
関係を表すＩ−Ｖ曲線は、溶液のｐＨによってバイアス
電圧軸方向にシフトする。これにより、一定バイアス電
圧Ｖのもとでは、光が照射されている領域のｐＨ値の変
化を光交流電流の変化として検出できる。光が照射され
た極所的なｐＨ値を検出できるというこの特徴を活用し
て、例えばｐＨの２次元分布を画像化するｐＨ値イメー
ジセンサとして展開されている(M.Nakao et al, Jpn.J.
Appl.Phys, 33(1994)L394参照）。
法として、アメリカのMolecular Devices社からＬＡＰ
Ｓ（Light Addressable Potentiometric Sensor）が提
案されている（D.G.Hafeman,J.W.Parce and H.M.McConn
ell:Science 240(1988)1182参照）。ＬＡＰＳでは、半
導体基板に絶縁膜を成膜して絶縁膜／半導体界面を形成
し、溶液（試料：Electrolyte），絶縁膜（Insulato
r），半導体（Semiconductor）のＥＩＳ構造とする。そ
こに半導体基板側もしくは溶液側から特定の周波数に変
調した光を照射し、溶液にバイアス電圧Ｖを印加する
と、このＥＩＳ構造に光交流電流Ｉが流れる。このと
き、印加したバイアス電圧Ｖと流れる光交流電流Ｉとの
関係を表すＩ−Ｖ曲線は、溶液のｐＨによってバイアス
電圧軸方向にシフトする。これにより、一定バイアス電
圧Ｖのもとでは、光が照射されている領域のｐＨ値の変
化を光交流電流の変化として検出できる。光が照射され
た極所的なｐＨ値を検出できるというこの特徴を活用し
て、例えばｐＨの２次元分布を画像化するｐＨ値イメー
ジセンサとして展開されている(M.Nakao et al, Jpn.J.
Appl.Phys, 33(1994)L394参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】例えばキャピラリー電
気泳動装置で使用されている従来の検出器のセルは、試
料を分離するガラスキャピラリーに比べて、一般的に測
定室の容積が大きくなり、極微量成分を分析する場合、
分離した微量成分の再混合や溶媒中への拡散が生じる。
そのため、キャピラリー電気泳動法の有する分離能力を
活かせないことが多々あった。この問題に対して、例え
ば Analytical Chemistry，63，p2835 (1991)に記載さ
れているように、測定体積を小さくする努力がなされて
いるが、小型化が十分でないため、分解能と精度の面で
改善の余地を残している。
気泳動装置で使用されている従来の検出器のセルは、試
料を分離するガラスキャピラリーに比べて、一般的に測
定室の容積が大きくなり、極微量成分を分析する場合、
分離した微量成分の再混合や溶媒中への拡散が生じる。
そのため、キャピラリー電気泳動法の有する分離能力を
活かせないことが多々あった。この問題に対して、例え
ば Analytical Chemistry，63，p2835 (1991)に記載さ
れているように、測定体積を小さくする努力がなされて
いるが、小型化が十分でないため、分解能と精度の面で
改善の余地を残している。
【０００６】一方、分析に必要な試料体積及び測定室の
容積を極めて小さくする方法として、分離キャピラリー
カラム自体を検出セルとして利用する方法が研究されて
いる。この場合、試料が極微量になることに伴ない、検
出感度が低下するという問題を有している。
容積を極めて小さくする方法として、分離キャピラリー
カラム自体を検出セルとして利用する方法が研究されて
いる。この場合、試料が極微量になることに伴ない、検
出感度が低下するという問題を有している。
【０００７】そこで、本発明は、セル内の極微量の電気
化学的に活性な試料に対して高感度の測定を可能とする
検出計セル及び電気化学測定装置を提供することを目的
とするものである。
化学的に活性な試料に対して高感度の測定を可能とする
検出計セル及び電気化学測定装置を提供することを目的
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による検出計セルは、管内を移動する試料を
検出するために分析装置の検出部に用いられる検出計セ
ルにおいて、各種ガラスや石英にてなる基板上に細溝を
形成した第１の部材の細溝を形成した面上に、その細溝
を覆って微小流路を形成するシリコン基板の第２の部材
が接合されて板状の微小流路部材を形成し、その第２の
部材の微小流路内壁の少なくとも検出部には、光交流電
流検出のための絶縁膜／半導体構造が形成されている。
め、本発明による検出計セルは、管内を移動する試料を
検出するために分析装置の検出部に用いられる検出計セ
ルにおいて、各種ガラスや石英にてなる基板上に細溝を
形成した第１の部材の細溝を形成した面上に、その細溝
を覆って微小流路を形成するシリコン基板の第２の部材
が接合されて板状の微小流路部材を形成し、その第２の
部材の微小流路内壁の少なくとも検出部には、光交流電
流検出のための絶縁膜／半導体構造が形成されている。
【０００９】第１の部材の細溝上を第２の部材で覆うこ
とにより、微小流路となる空間を形成し、その微小流路
を形成する第２の部材の少なくとも検出部には絶縁膜を
形成する。絶縁膜が形成された部分はその微小流路に泳
動液が注入されると泳動液／絶縁膜／半導体構造をもつ
ＥＩＳ構造となる。
とにより、微小流路となる空間を形成し、その微小流路
を形成する第２の部材の少なくとも検出部には絶縁膜を
形成する。絶縁膜が形成された部分はその微小流路に泳
動液が注入されると泳動液／絶縁膜／半導体構造をもつ
ＥＩＳ構造となる。
【００１０】本発明による電気化学測定装置は、本発明
による検出計セルと、その検出計セルの微小流路の検出
部に位置する絶縁膜／半導体構造に光を照射する光源
と、その光源からの光により前記検出部の絶縁膜／半導
体構造で発生した光交流電流を測定する検出器とを備え
たものである。
による検出計セルと、その検出計セルの微小流路の検出
部に位置する絶縁膜／半導体構造に光を照射する光源
と、その光源からの光により前記検出部の絶縁膜／半導
体構造で発生した光交流電流を測定する検出器とを備え
たものである。
【００１１】微小流路の検出部に形成されたＥＩＳ構造
の部分に半導体基板側もしくは液体試料側から特定の周
波数に変調した光を光源により照射し、このＥＩＳ構造
に流れる光交流電流を測定する。このとき、溶媒（試
料）に印加したバイアス電圧Ｖと流れる光交流電流Ｉに
よるＩ−Ｖ曲線は、溶液のｐＨによってバイアス電圧軸
方向にシフトすることから、一定バイアス電圧のもとで
は、光が照射されている領域のｐＨ値の変化を光交流電
流の変化として検出することができる。
の部分に半導体基板側もしくは液体試料側から特定の周
波数に変調した光を光源により照射し、このＥＩＳ構造
に流れる光交流電流を測定する。このとき、溶媒（試
料）に印加したバイアス電圧Ｖと流れる光交流電流Ｉに
よるＩ−Ｖ曲線は、溶液のｐＨによってバイアス電圧軸
方向にシフトすることから、一定バイアス電圧のもとで
は、光が照射されている領域のｐＨ値の変化を光交流電
流の変化として検出することができる。
【００１２】本発明は、このＬＡＰＳの基本原理を検出
計セルに応用したことを特徴とする。このような表面状
態を検出する検出法を用いれば、液体クロマトグラフィ
ーなど液体を試料の媒体とする各種分離装置の検出器に
利用したとき、検出計セルの測定室を小さくすることが
でき、試料が極微量でも、液体試料に接する絶縁膜の表
面積を確保することによって検出感度を損なうことなく
検出することが可能になる。
計セルに応用したことを特徴とする。このような表面状
態を検出する検出法を用いれば、液体クロマトグラフィ
ーなど液体を試料の媒体とする各種分離装置の検出器に
利用したとき、検出計セルの測定室を小さくすることが
でき、試料が極微量でも、液体試料に接する絶縁膜の表
面積を確保することによって検出感度を損なうことなく
検出することが可能になる。
【００１３】
【実施例】図２は、本発明による検出計セルを液体クロ
マトグラフィーなどの分析装置の検出セルに適用した一
実施例を表す構成図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。例えばガラス基板
１１ａの一方の表面には、試料が流れる流路溝１３が形
成され、流路溝１３の検出部の位置には貫通穴１７が形
成されて白金電極１９が挿入されている。白金電極１９
は、例えば低融点ＳｉＯ2材２１により貫通穴１７を埋
め戻すことによって固定されている。
マトグラフィーなどの分析装置の検出セルに適用した一
実施例を表す構成図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。例えばガラス基板
１１ａの一方の表面には、試料が流れる流路溝１３が形
成され、流路溝１３の検出部の位置には貫通穴１７が形
成されて白金電極１９が挿入されている。白金電極１９
は、例えば低融点ＳｉＯ2材２１により貫通穴１７を埋
め戻すことによって固定されている。
【００１４】基板１１ａの流路溝１３が形成されている
面を覆ってシリコン基板１１ｂが接合されており、基板
１１ａと基板１１ｂの間で基板１１ｂ上には、シリコン
窒化膜２３とシリコン酸化膜２５からなる絶縁膜２７が
形成されている。流路溝１３上のシリコン酸化膜２５は
除去されており、流路溝１３はシリコン窒化膜２３で覆
われて、微小流路を形成している。その微小流路内壁面
は絶縁膜／半導体構造をなしている。シリコン基板１１
ｂ上の一部分には、オーミックコンタクト用電極２９が
形成されている。基板１１ａと基板１１ｂが接合されて
形成された流路溝１３による流路の一端には分析装置の
分離カラムなどの分離部１５の溶出口が接続されて、分
離された試料が流れ込んでくる。
面を覆ってシリコン基板１１ｂが接合されており、基板
１１ａと基板１１ｂの間で基板１１ｂ上には、シリコン
窒化膜２３とシリコン酸化膜２５からなる絶縁膜２７が
形成されている。流路溝１３上のシリコン酸化膜２５は
除去されており、流路溝１３はシリコン窒化膜２３で覆
われて、微小流路を形成している。その微小流路内壁面
は絶縁膜／半導体構造をなしている。シリコン基板１１
ｂ上の一部分には、オーミックコンタクト用電極２９が
形成されている。基板１１ａと基板１１ｂが接合されて
形成された流路溝１３による流路の一端には分析装置の
分離カラムなどの分離部１５の溶出口が接続されて、分
離された試料が流れ込んでくる。
【００１５】本発明によるプレート状微小流路部材をフ
ォトファブリケーション技術により作成するプロセスの
一例について、図３及び図４により説明する。図３及び
図４は、同実施例の工程断面図である。フォトファブリ
ケーション技術とは、フォトマスクのパターンを転写し
て複製を作製する技術をいい、一般にはフォトレジスト
又はレジストと呼ばれる感光性材料を基板表面に塗布
し、光でパターン転写する。そして、転写した平面的な
パターンからエッチングなどにより立体的な形に加工す
るものである。使用するフォトレジストは特に限定され
るものではなく、後のエッチング工程に耐え得るもので
あればよい。また、その厚さは、後のエッチング工程に
耐える厚さが必要であるが、数μｍ程度の厚みが一般的
である。さらに、フォトレジストの露光は、一般に半導
体製造に用いられている露光装置（アライナ又はステッ
パ）を用いて行なうことができる。
ォトファブリケーション技術により作成するプロセスの
一例について、図３及び図４により説明する。図３及び
図４は、同実施例の工程断面図である。フォトファブリ
ケーション技術とは、フォトマスクのパターンを転写し
て複製を作製する技術をいい、一般にはフォトレジスト
又はレジストと呼ばれる感光性材料を基板表面に塗布
し、光でパターン転写する。そして、転写した平面的な
パターンからエッチングなどにより立体的な形に加工す
るものである。使用するフォトレジストは特に限定され
るものではなく、後のエッチング工程に耐え得るもので
あればよい。また、その厚さは、後のエッチング工程に
耐える厚さが必要であるが、数μｍ程度の厚みが一般的
である。さらに、フォトレジストの露光は、一般に半導
体製造に用いられている露光装置（アライナ又はステッ
パ）を用いて行なうことができる。
【００１６】（Ａ）ガラス基板１１ａ上に、エッチング
保護膜３１（例えば、数１０００Åの厚さのシリコン
膜）を例えばスパッタ蒸着装置により成膜し、そのエッ
チング保護膜３１上に、パターニング用レジスト３３
（例えばＡＺ４６２０）をスピナーを用いて塗布する。
基板１１ａの材料には各種ガラスの他、石英を用いるこ
ともできるが、ここではガラスを用いる。基板１１ａの
厚みは例えば０．２〜１ｍｍ程度が望ましい。また、エ
ッチング保護膜３１の材質及びその厚みは、後のエッチ
ング工程に耐え得るものであれば特に限定されるもので
はなく、基板１１ａがガラスの場合は、Ｃｒ膜上にＡｕ
膜を積層したＡｕ／Ｃｒ（合計膜厚約２０００Å）を用
いることができる。
保護膜３１（例えば、数１０００Åの厚さのシリコン
膜）を例えばスパッタ蒸着装置により成膜し、そのエッ
チング保護膜３１上に、パターニング用レジスト３３
（例えばＡＺ４６２０）をスピナーを用いて塗布する。
基板１１ａの材料には各種ガラスの他、石英を用いるこ
ともできるが、ここではガラスを用いる。基板１１ａの
厚みは例えば０．２〜１ｍｍ程度が望ましい。また、エ
ッチング保護膜３１の材質及びその厚みは、後のエッチ
ング工程に耐え得るものであれば特に限定されるもので
はなく、基板１１ａがガラスの場合は、Ｃｒ膜上にＡｕ
膜を積層したＡｕ／Ｃｒ（合計膜厚約２０００Å）を用
いることができる。
【００１７】（Ｂ）その後、フォトリソ用マスク３５を
介して、露光装置のＵＶ光でレジスト３３を露光し、そ
の後、現像して所望の形状にパターニングする。 （Ｃ）次に、パターニングされたレジスト３３をエッチ
ングマスクとしてエッチング保護膜３１をパターニング
する。 （Ｄ）続いて、パターニングされたレジスト３３及びエ
ッチング保護膜３１をマスクとして、ガラス基板１１ａ
を、例えば約４６％のフッ酸水溶液にて室温でエッチン
グして、流路溝１３を形成する。 （Ｅ）その後、レジスト３３及び保護膜３１をエッチン
グ除去する。
介して、露光装置のＵＶ光でレジスト３３を露光し、そ
の後、現像して所望の形状にパターニングする。 （Ｃ）次に、パターニングされたレジスト３３をエッチ
ングマスクとしてエッチング保護膜３１をパターニング
する。 （Ｄ）続いて、パターニングされたレジスト３３及びエ
ッチング保護膜３１をマスクとして、ガラス基板１１ａ
を、例えば約４６％のフッ酸水溶液にて室温でエッチン
グして、流路溝１３を形成する。 （Ｅ）その後、レジスト３３及び保護膜３１をエッチン
グ除去する。
【００１８】（Ｆ）一方、シリコン基板１１ｂ上に酸化
膜（ＳｉＯ2：図示していない）を形成し、その上に例
えばＣＶＤ法などを用いてシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）
２３を形成し、半導体／絶縁膜構造を形成する。シリコ
ン窒化膜２３の厚さは例えば約１００ｎｍ程度である
が、特に限定されるものではない。さらに、シリコン窒
化膜２３上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２５を形成す
る。その後、シリコン基板１１ｂの裏面（シリコン窒化
膜２３が形成された面とは反対側の面）にオーミックコ
ンタクトをとるために金アンチモンを５０ｎｍ程度の厚
さに蒸着する。金アンチモンは基板１１ｂの裏面全面に
形成した後にフォトファブリケーション技術によりパタ
ーン化するか、又はマスクを介して蒸着することによっ
て電極形状にパターン化する。その後５００℃にて合金
化し電極２９とする。この条件は、形成された電極２９
がシリコン基板１１ｂに対してオーミックコンタクトが
とれれば、特に限定されるものではない。
膜（ＳｉＯ2：図示していない）を形成し、その上に例
えばＣＶＤ法などを用いてシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）
２３を形成し、半導体／絶縁膜構造を形成する。シリコ
ン窒化膜２３の厚さは例えば約１００ｎｍ程度である
が、特に限定されるものではない。さらに、シリコン窒
化膜２３上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２５を形成す
る。その後、シリコン基板１１ｂの裏面（シリコン窒化
膜２３が形成された面とは反対側の面）にオーミックコ
ンタクトをとるために金アンチモンを５０ｎｍ程度の厚
さに蒸着する。金アンチモンは基板１１ｂの裏面全面に
形成した後にフォトファブリケーション技術によりパタ
ーン化するか、又はマスクを介して蒸着することによっ
て電極形状にパターン化する。その後５００℃にて合金
化し電極２９とする。この条件は、形成された電極２９
がシリコン基板１１ｂに対してオーミックコンタクトが
とれれば、特に限定されるものではない。
【００１９】（Ｇ）ガラス基板１１ａと、シリコン窒化
膜２３及びシリコン酸化膜２５を形成したシリコン基板
１１ｂをガラス基板１１ａとシリコン酸化膜２５が接合
するように重ね合わせて、例えば、約４００℃程度に加
熱した状態で高電圧を印加して行なう陽極接合技術を用
いて接合する。
膜２３及びシリコン酸化膜２５を形成したシリコン基板
１１ｂをガラス基板１１ａとシリコン酸化膜２５が接合
するように重ね合わせて、例えば、約４００℃程度に加
熱した状態で高電圧を印加して行なう陽極接合技術を用
いて接合する。
【００２０】（Ｈ）その後、弗酸水溶液を流路溝１３と
シリコン酸化膜２５に囲まれた空間に流し込み、その空
間に接するシリコン酸化膜２５のみを除去する。これに
より、流路溝１３は、シリコン窒化膜２３で覆われる。
シリコン酸化膜２５に囲まれた空間に流し込み、その空
間に接するシリコン酸化膜２５のみを除去する。これに
より、流路溝１３は、シリコン窒化膜２３で覆われる。
【００２１】（Ｉ）ガラス基板１１ａの流路溝１３領域
の検出部の位置に貫通穴１７を形成し、白金電極１９を
挿入し、例えば低融点ＳｉＯ2材２１などを用いて埋め
戻しを行なう。このようにして、本発明による検出計セ
ル３７を形成する。
の検出部の位置に貫通穴１７を形成し、白金電極１９を
挿入し、例えば低融点ＳｉＯ2材２１などを用いて埋め
戻しを行なう。このようにして、本発明による検出計セ
ル３７を形成する。
【００２２】次に、本発明による検出計セルを用いた検
出方法を図２により説明する。図２（Ａ）に示されるよ
うに、上部プレート（ガラス基板）１１ａ、絶縁膜（シ
リコン窒化膜２３／シリコン酸化膜２５）２７、シリコ
ン基板１１ｂからなる検出計セル３７が構成されてい
る。シリコン基板１１ｂに形成されたオーミックコンタ
クト用電極２９に交流電流測定器３９を介して電圧印加
電源４１を接続し、その電圧印加電源４１を白金電極１
９に接続して測定用の回路を形成する。シリコン基板１
１ｂと絶縁膜２７の接合面からなる絶縁膜／半導体界面
に正孔電子対を生成させるべく、微小流路の白金電極１
９が形成された位置にレーザ光を照射するために、レー
ザ光源４３が備えられており、レーザ光源４３からのレ
ーザ光を変調する変調器４５がレーザ光源４３に接続さ
れている。レーザ光は変調器４５により例えば５〜１０
ｋＨｚ程度に変調される。この実施例ではシリコン基板
１１ｂ側からレーザ光を照射しているが、ガラス基板１
１ａ側から照射してもよい。
出方法を図２により説明する。図２（Ａ）に示されるよ
うに、上部プレート（ガラス基板）１１ａ、絶縁膜（シ
リコン窒化膜２３／シリコン酸化膜２５）２７、シリコ
ン基板１１ｂからなる検出計セル３７が構成されてい
る。シリコン基板１１ｂに形成されたオーミックコンタ
クト用電極２９に交流電流測定器３９を介して電圧印加
電源４１を接続し、その電圧印加電源４１を白金電極１
９に接続して測定用の回路を形成する。シリコン基板１
１ｂと絶縁膜２７の接合面からなる絶縁膜／半導体界面
に正孔電子対を生成させるべく、微小流路の白金電極１
９が形成された位置にレーザ光を照射するために、レー
ザ光源４３が備えられており、レーザ光源４３からのレ
ーザ光を変調する変調器４５がレーザ光源４３に接続さ
れている。レーザ光は変調器４５により例えば５〜１０
ｋＨｚ程度に変調される。この実施例ではシリコン基板
１１ｂ側からレーザ光を照射しているが、ガラス基板１
１ａ側から照射してもよい。
【００２３】ここで、電圧印加電源４１による印加電圧
Ｖを変化させていくと、それに伴って絶縁膜／半導体界
面の空乏層が変化し、それにより交流電流測定器３９に
て測定される光交流電流Ｉの大きさが変化する。このＩ
−Ｖ曲線は、光が照射された部分における微小流路中の
溶液のｐＨ値の変化によって図５に示されたようにな
る。図５は、種々のｐＨにおける、ＥＩＳ構造にレーザ
光を照射したときの印加した電圧Ｖと流れる交流電流Ｉ
の関係を表す図であり、横軸は印加電圧（Ｖ）、縦軸は
交流電流（任意単位ａ.ｕ.）を表す。ｐＨ遷移が大きい
電圧値、例えば図５では１Ｖで印加電圧を一定にしてお
いて光交流電流の測定を行なえば、流れる光交流電流の
大きさは溶液のｐＨ値に対して変化するので、光交流電
流の大きさを測定することによって溶液のｐＨ値を測定
できる。
Ｖを変化させていくと、それに伴って絶縁膜／半導体界
面の空乏層が変化し、それにより交流電流測定器３９に
て測定される光交流電流Ｉの大きさが変化する。このＩ
−Ｖ曲線は、光が照射された部分における微小流路中の
溶液のｐＨ値の変化によって図５に示されたようにな
る。図５は、種々のｐＨにおける、ＥＩＳ構造にレーザ
光を照射したときの印加した電圧Ｖと流れる交流電流Ｉ
の関係を表す図であり、横軸は印加電圧（Ｖ）、縦軸は
交流電流（任意単位ａ.ｕ.）を表す。ｐＨ遷移が大きい
電圧値、例えば図５では１Ｖで印加電圧を一定にしてお
いて光交流電流の測定を行なえば、流れる光交流電流の
大きさは溶液のｐＨ値に対して変化するので、光交流電
流の大きさを測定することによって溶液のｐＨ値を測定
できる。
【００２４】図６は、本発明による検出計セルを電気泳
動装置の検出セルに用いた電気化学測定装置を表す概略
図である。４７はステージであり、検出計セル３７を位
置決めできる凹部４９が形成されている。交流電流測定
器及び電圧印加電源からの配線５１ａ，５１ｂは白金電
極とオーミックコンタクト用電極にそれぞれ接続されて
いる。
動装置の検出セルに用いた電気化学測定装置を表す概略
図である。４７はステージであり、検出計セル３７を位
置決めできる凹部４９が形成されている。交流電流測定
器及び電圧印加電源からの配線５１ａ，５１ｂは白金電
極とオーミックコンタクト用電極にそれぞれ接続されて
いる。
【００２５】泳動液を充填した検出計セル３７を凹部４
９に挿入してステージ４７に位置決めし、分離カラムの
溶出口を検出計セル３７の一端に接続する。レーザ光源
４３により光を照射すれば、５１ａ，５１ｂを流れる光
交流電流の測定によって、分離カラムから泳動されてき
た試料についてのｐＨ値変化を捉えることができる。本
発明の検出計セルは、液体クロマトグラフィーや電気泳
動装置を初めとして、液体を試料の媒体とする各種分離
装置の検出セルとして用いることができる。
９に挿入してステージ４７に位置決めし、分離カラムの
溶出口を検出計セル３７の一端に接続する。レーザ光源
４３により光を照射すれば、５１ａ，５１ｂを流れる光
交流電流の測定によって、分離カラムから泳動されてき
た試料についてのｐＨ値変化を捉えることができる。本
発明の検出計セルは、液体クロマトグラフィーや電気泳
動装置を初めとして、液体を試料の媒体とする各種分離
装置の検出セルとして用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、検出計セルの微小流路
の内壁の少なくとも一部に絶縁膜／半導体界面を形成
し、その絶縁膜／半導体界面に光照射し、絶縁膜／半導
体界面で生じる光交流電流を測定するので、ＬＡＰＳを
利用したｐＨ値変化の測定を行なうことができる。その
結果、液体を試料の媒体とする各種分離手段により分離
された試料に対して、それが極微量であっても、各種反
応の様子、速度、量及び試料の濃度、温度などの測定が
可能となる。
の内壁の少なくとも一部に絶縁膜／半導体界面を形成
し、その絶縁膜／半導体界面に光照射し、絶縁膜／半導
体界面で生じる光交流電流を測定するので、ＬＡＰＳを
利用したｐＨ値変化の測定を行なうことができる。その
結果、液体を試料の媒体とする各種分離手段により分離
された試料に対して、それが極微量であっても、各種反
応の様子、速度、量及び試料の濃度、温度などの測定が
可能となる。
【図１】 従来の検出計セルの構成例を表す図である。
【図２】 一実施例の構成図であり、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】 同実施例の前半の工程断面図である。
【図４】 同実施例の後半の工程断面図である。
【図５】 種々のｐＨにおける、ＥＩＳ構造にレーザ光
を照射したときの印加した電圧Ｖと流れる交流電流Ｉの
関係を表す図である。
を照射したときの印加した電圧Ｖと流れる交流電流Ｉの
関係を表す図である。
【図６】 同実施例を用いた電気化学装置の一実施例を
表す概略図である。
表す概略図である。
１１ａ ガラス基板 １１ｂ シリコン基板 １３ 流路溝 １５ 分離部 １７ 貫通穴 １９ 白金電極 ２１ 低融点ＳｉＯ2材 ２３ シリコン窒化膜 ２５ シリコン酸化膜 ２７ 絶縁膜 ２９ オーミックコンタクト用電極 ３７ 検出計セル ３９ 交流電流測定器 ４１ 電圧印加電源 ４３ レーザ光源 ４５ 変調器
Claims (2)
- 【請求項１】 管内を移動する試料を検出するために分
析装置の検出部に用いられる検出計セルにおいて、 基板上に細溝を形成した第１の部材の前記細溝を形成し
た面上に、前記細溝を覆って微小流路を形成するシリコ
ン基板の第２の部材が接合されて板状の微小流路部材を
形成し、前記第２の部材の微小流路内壁の少なくとも検
出部には、光交流電流検出のための絶縁膜／半導体構造
が形成されていることを特徴とする検出計セル。 - 【請求項２】 基板上に細溝を形成した第１の部材の前
記細溝を形成した面上に、前記細溝を覆って微小流路を
形成するシリコン基板の第２の部材が接合されて板状の
微小流路部材を形成し、前記第２の部材の微小流路内壁
の少なくとも検出部には、光交流電流検出のための絶縁
膜／半導体構造が形成されており、分析装置で試料を成
分に分離する分離部の出口に配置される検出計セルと、 前記微小流路の検出部の絶縁膜／半導体構造に光を照射
する光源と、 前記光源からの光により前記検出部の絶縁膜／半導体構
造で発生した光交流電流を測定する検出器と、を備えた
ことを特徴とする電気化学測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10095559A JPH11295268A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 検出計セル及び電気化学測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10095559A JPH11295268A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 検出計セル及び電気化学測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295268A true JPH11295268A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14140956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10095559A Pending JPH11295268A (ja) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | 検出計セル及び電気化学測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295268A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012531588A (ja) * | 2009-06-26 | 2012-12-10 | ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | 一体化されたコアを有するクロマトグラフィ装置 |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP10095559A patent/JPH11295268A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012531588A (ja) * | 2009-06-26 | 2012-12-10 | ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | 一体化されたコアを有するクロマトグラフィ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040903 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060628 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061121 |