JPH1137973A - 光走査型二次元濃度分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサを安定かつ交換容易に保持することが
できるとともに、信号を安定に取り出すことができ、し
かも、故障などにおける交換作業を容易に行うことがで
きるようにした光走査型二次元濃度分布測定装置を提供
すること。 【解決手段】 半導体基板２９の上面にセンサ面３１を
有し、半導体基板２９に対してプローブ光７１を二次元
的に走査しながら照射するように構成されたセンサ２８
を組み込んだセンサカセット４と、測定装置本体１内に
設けられ、センサカセット４が着脱自在にセットされる
センサカセット受け部１５と、センサカセット４に形成
された信号取り出し用電極３６ｃ〜３８ｃに対して接離
可能なように測定装置本体１内に設けられるコンタクト
プローブ部１６とからなるとともに、このコンタクトプ
ローブ部１６におけるコンタクトプローブカートリッジ
４８を、コンタクトプローブ４９〜５１とこれに対して
接続・分離され、外部コネクタ５３が接続可能なコネク
タ５２とから構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶液などの試料
におけるイオン濃度などを二次元的に測定することがで
きる光走査型二次元濃度分布測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液体中あるいは物質中にしみこん
だ液体中に溶存している物質（イオンなど）の濃度を二
次元的に計測する装置の研究・開発が行われ、この二次
元分布の計測を行う手法の一つに、ＬＡＰＳ（Ｌｉｇｈ
ｔ−ＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＰｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒ
ｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ）センサからなる電気化学画像計測
装置がある。このような装置は、例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ
Ｌ３９４−Ｌ３９７に記載してあるように、イオンなど
に感応するセンサ面を形成した半導体基板を適宜の光で
スキャンし、このスキャンによって、半導体基板中に誘
発された光電流を取り出すことにより測定を行うことが
できる。

【０００３】前記装置のセンサ部を直接計測したい対象
物質に挿入したり接触させることによって溶存物質の濃
度分布を測定する。得られたデータはコンピュータ処理
により、二次元または三次元の濃度分布画像として出力
される。ある時間での濃度分布のみならず、その変化の
様子をリアルタイムに追跡することができる。リアルタ
イムに得られた画像を、目視、ＣＣＤカメラなどによっ
て得られた電磁波画像と容易に比較できる。

【０００４】そして、この出願の出願人は、上記光走査
型二次元濃度分布測定装置およびこれに関連した技術を
主題とする発明を、特願平７−３９１１４号（特開平８
−２１３５８０号）を始めとして数多く特許出願してい
るところである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光走査
型二次元濃度分布測定装置は、その全体構造は実験室レ
ベルのものであり、例えば、半導体基板の上面にセンサ
面を有してなるセンサは、これを保持する受け部と一体
的な構造であり、センサを必要に応じて交換することは
できなかった。

【０００６】そして、信号取り出し部においては、コン
タクトプローブを採用していたものの、コンタクトプロ
ーブの寿命は長いものと考えているとともに、操作ミス
によるコンタクトプローブの破損というような事態を想
定していなかったため、 信号ケーブルははんだ付けで接続し、 コンタクトプローブをベース板に接着し、 ベース板をねじ止めする、 といような構造を採用していた。

【０００７】そのため、コンタクトプローブに故障が生
じた場合、コンタクトプローブをベース板から取り外し
たり、取り付けたり、信号ケーブルを接続するのに時間
や手間がかかるといった不都合があった。

【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、センサを安定かつ交換容易に保持することが
できるとともに、信号を安定に取り出すことができ、し
かも、故障などにおける交換作業を容易に行うことがで
きる信号取り出し部を備えた光走査型二次元濃度分布測
定装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の光走査型二次元濃度分布測定装置は、半
導体基板の上面にセンサ面を有し、前記半導体基板に対
してプローブ光を二次元的に走査しながら照射するよう
に構成されたセンサを組み込んだセンサカセットと、測
定装置本体内に設けられ、前記センサカセットが着脱自
在にセットされるセンサカセット受け部と、前記センサ
カセットに形成された信号取り出し用電極に対して接離
可能なように前記測定装置本体内に設けられるコンタク
トプローブ部とからなるとともに、このコンタクトプロ
ーブ部におけるコンタクトプローブカートリッジを、コ
ンタクトプローブとこれに対して接続・分離され、外部
コネクタが接続可能なコネクタとから構成している。

【００１０】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、センサがカセットに組み込まれているの
で、センサを測定装置本体に対して容易に脱着すること
ができる。そして、センサを保持するセンサカセットの
構造が簡単であるため、センサに故障が生じた場合にも
その点検や交換を容易に行えるとともに、センサ回りの
部品を再利用することが可能になり、所謂環境に優しい
構成となっている。

【００１１】そして、信号の取り出しをコンタクトプロ
ーブ部によって行うようにするとともに、このコンタク
トプローブ部におけるコンタクトプローブカートリッジ
を、コンタクトプローブとこれに対して接続・分離さ
れ、外部コネクタが接続可能なコネクタとから構成して
いるので、信号を安定して取り出すことができ、安定な
測定を行うことができるとともに、故障などにおける交
換作業を容易に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。図１〜図９は、この発明の一つの実施
の形態を示す。まず、図１は、この発明の光走査型二次
元濃度分布測定装置の外観を示す斜視図で、この図１に
おいて、１は測定装置本体で、そのケース２の前面板３
にはセンサカセット４（その構成については後で詳しく
説明する）を出し入れするためのカセット挿抜口５が開
設され、このカセット挿抜口５は、センサカセット４を
保持したオペレータ（測定員）の手が入る程度の大きさ
を有し、これを開閉するための扉６が設けられている。
この扉６は、後述するように、レーザ光７１を用いると
ころからこれが外部に漏洩しないように構成されるとと
もに、ボタン７ａ，７ｂを操作することにより例えば上
下方向に移動してカセット挿抜口５を開または閉状態に
するように構成されている。そして、８ａはケース２の
上部からその下方を、ケース２内の所定の位置にセット
されたセンサカセット４に臨むようにして延設された光
学顕微鏡であり、８ｂはビデオカメラである。

【００１３】９は前記測定装置本体１を制御するととも
に、これから送られてくる信号を処理し、その結果を表
示したり、記録する制御・画像処理装置で、例えば画像
処理機能を有するコンピュータである。このコンピュー
タ８は、制御や各種の演算などの処理を行うとともにデ
ータや処理結果を記憶する本体１０、例えばカラーディ
スレイよりなる表示装置１１、入力キーボード１２、マ
ウス１３などよりなり、測定装置本体１とは信号ケーブ
ル１４によって接続されている。

【００１４】前記測定装置本体１の構成について、図２
〜図８を参照しながら説明する。図２は、この発明の光
走査型二次元濃度分布測定装置の要部を示す斜視図で、
この図２において、１５はセンサカセット４を着脱自在
にセットすることができるセンサカセット受け部、１６
はこのセンサカセット受け部１４にセットされたセンサ
カセット３の信号取り出し用電極（後述する）に対して
接離自在に設けられるコンタクトプローブ部である。こ
れらセンサカセット受け部１５およびコンタクトプロー
ブ部１６は、測定装置本体１内に設けられる。なお、そ
れらの詳細な構成および配置状態については後で詳しく
説明する。

【００１５】まず、センサカセット４の構成について、
図２〜図４および図９を参照しながら説明する。図３お
よび図４において、１７，１８は平面視方形のセンサホ
ルダ、ホルダカバーで、これらの間に後述するオーミッ
クコンタクト３４、センサ２８およびパッキン３２をこ
の順に重ねた順で挟持される（図３参照）。

【００１６】そして、センサホルダ１７、ホルダカバー
１８はいずれも適宜厚さの絶縁材料、例えば合成樹脂よ
りなり、それらの平面視の外形寸法は互いに等しく、４
つのコーナーには斜めにカットされた部分１９を有する
が、対応する一つのコーナー１９ａは、他のコーナー１
９とは異なる形状に形成して、センサカセット４がセン
サカセット受け部１５に対して誤ってセットされるのを
防止できるようにしてあるとともに、それぞれの中央に
は同サイズの方形の貫通孔２０，２１が設けられてい
る。この貫通孔２０，２１は、後述するセンサ２８の大
きさとほぼ同じである。なお、センサホルダ１７、ホル
ダカバー１８の平面視の外形寸法は必ずしも等しくする
必要はない。

【００１７】そして、センサホルダ１７の貫通孔２０の
下端部周囲には、オーミックコンタクト３４、センサ２
８およびパッキン３２を保持するための座グリ面２０ａ
が形成され、ホルダカバー１８の貫通孔２１の下端側の
周囲には前記座グリ面２０ａに対応するようにして突平
面２１ａが形成されている（図３参照）。

【００１８】また、センサホルダ１７には、貫通孔２０
の外側にねじ２２を螺着するための４つのねじ孔２３が
等配置的に形成されるとともに、センサカセット受け部
１５に設けられたガイドピン４５（図２参照）と対応す
る位置に４つの孔（被ガイド部）２４が貫設されてい
る。一方、ホルダカバー１８には、前記ねじ孔２３に対
応する位置にねじ２２を挿通させるための孔２５が開設
されているとともに、貫通孔１９の一辺側に２つの溝２
６，２７が適宜の間隔をおいて並設されている。

【００１９】２８は平面視が方形のセンサで、外形が座
グリ面２０ａおよび突平面２１ａの形状および寸法にほ
ぼ合致するように形成されている。このセンサ２８は、
図８に示すように、測定分解能より小さい厚み（例えば
１００μｍ以下）シリコンなどの半導体基板２９の上面
にＳｉＯ₂ 層３０、センサ面としてのＳｉ₃ Ｎ₄ 層３１
を熱酸化、ＣＶＤなどの手法によって順次形成してなる
もので、水素イオンに応答するように形成されている。

【００２０】３２は平面視が方形のパッキンで、外形が
面２０ａおよび突平面２１ａの形状および寸法にほぼ合
致し、中央に貫通孔２０，２１の形状および寸法に合致
する孔３３を有している。このパッキン３２は、例えば
シリコンゴムよりなる。

【００２１】３４はセンサ２８の半導体基板２９に当接
するように設けられる電流信号取出し用のオーミックコ
ンタクト３４であって、図３および図４に示すように、
外形が座グリ面２０ａ、突平面２１ａの形状および寸法
にほぼ合致し、中央に貫通孔２０，２１の形状および寸
法に合致する孔３５を有するとともに、その周囲の適宜
箇所から作用極となる突片３６を備えている。この突片
３６は、短冊状部分を両端を互いに異なる方向に互いに
平行になるように曲げてなるもので、すなわち、オーミ
ックコンタクト３４に連なり、これの上方に直角に折曲
された部分３６ａと、この部分３６ａに連なり、これか
ら水平に折曲された部分３６ｂと、これに連なり、これ
の上方に直角に折曲された部分３６ｃとからなる。この
オーミックコンタクト３４オーミックコンタクト３４こ
れに連なる作用極３６は、適宜の厚さの銀または白金な
どの金属板よりなり、コンタクトプローブ４９が接触す
る部分３６ｃは酸化防止および接触抵抗低減のために例
えば金めっきが施されている。なお、部分３６ｃは、下
方に直角に折曲してあってもよい。

【００２２】３７，３８は対極および参照極で、続き、
図４に示すように、ホルダカバー１８の貫通孔２１の一
辺側に形成された２つの溝２６，２７に装着できるよう
にコ字状に形成されている。すなわち、対極３７および
参照極３８はともにオーミックコンタクト３４と同様の
素材、すなわち、適宜厚さの銀または白金などの金属板
よりなり、短冊状に形成した金属板の両端を同方向に平
行となるように折曲されている。そして、対極３７およ
び参照極３８は、その一方の折り曲げ部３７ａ，３８ａ
を貫通孔２１を形成する内壁の一部に沿うようにし、水
平部３７ｂ，３８ｂを溝２６の上面に当接させ、さら
に、他方の折り曲げ部３７ｃ，３８ｃをホルダカバー１
８の外面に沿うようにして溝２６，２７にそれぞれ装着
されるように形成されている。なお、コンタクトプロー
ブ５０，５１が接触する部分３７ｃ，３８ｃは酸化防止
および接触抵抗低減のために例えば金めっきが施されて
いる。また、部分３７ｃ，３８ｃは、上方に直角に折曲
してあってもよい。

【００２３】３９は前記対極３７、参照極３８を、溝２
６，２７に装着した状態でこれらを固定するための電極
押さえで、合成樹脂など絶縁性素材よりなり、溝２６，
２７に嵌合し、対極３７、参照極３８を強固かつ防水構
造的に固定できるように構成されている。

【００２４】上記センサカセット４を組み立てるには、
センサホルダ１７の座グリ面２０ａに、オーミックコン
タクト３４、センサ２８およびパッキン３２をこの順に
重ねた後、ホルダカバー１８をセンサホルダ１７の上面
から被せてねじ２２で締めつけることによりセンサ２８
が水密に保持される。そして、対極３７、参照極３８を
ホルダカバー１８に形成された溝２６，２７に装着し、
電極押さえ３９で対極３７、参照極３８を固定する。こ
れによって、センサ２８の上面にセル４０を有するセン
サカセット４が得ることができる（図２および図３参
照）。なお、センサホルダ１７とホルダカバー１８の結
合は、分離自在であればよく、上記ねじ止めのほか、嵌
合によって行うこともできる。

【００２５】次に、上記構成のセンサカセット４を保持
するためのセンサカセット受け部１５の構成について、
図２、図５および図６を参照しながら説明する。この実
施の形態においては、センサカセット受け部１５は、図
５および図６に示すように、ＸＹステージ４１の一部と
して形成されている。そして、このＸＹステージ４１に
は、コンタクトプローブ部１６およびこれを水平方向に
直線的に前進また後退するように移動させる移動機構４
２（後述する）が搭載されており、走査制御装置４３
（図９参照）からの信号によって制御され、二次元方向
に、すなわち、図５において矢印Ｘ方向（紙面に平行な
方向）およびこれと直交するＹ方向（紙面と垂直な方
向）に移動できるように構成されている。なお、図９に
おいては、ＸＹステージ４１のうちのセンサカセット受
け部１５のみ示している。

【００２６】そして、センサカセット受け部１５には、
図２に示すように、その上面にセンサカセット４を装着
保持させるため、センサカセット４の外形よりやや大き
く、所定の深さの凹部４４が形成され、その四隅にはガ
イド部としてのガイドピン４５が立設されているととも
に、センサホルダ１７およびホルダカバー１８にそれぞ
れ形成された誤セット防止部１９ａに対応する誤セット
防止部４６が形成されている。そして、凹部４４のほぼ
中央には、センサ２８の全面に対応する大きさの貫通孔
４７が形成されている。

【００２７】次に、コンタクトプローブ部１６およびこ
れを水平方向に直線的に往復動させるプローブ移動機構
４２の構成について、図２および図５〜図８を参照しな
がら説明する。図５および図６において、４８は合成樹
脂などの絶縁性素材よりなるコンタクトプローブカート
リッジで、センサカセット４に設けられた作用極３６、
対極３７、参照極３８の接触部３６ｃ，３７ｃ，３８ｃ
とそれぞれ適宜の接触圧でもって接触できるように取り
付けられたコンタクトプローブ４９，５０，５１とこれ
らに接続・分離自在に接続され、それぞれに対応するレ
セプタクルを有するコネクタ５２とからなる。

【００２８】５３はコネクタ５２に挿抜自在に接続され
る外部コネクタとしてのプラグで、このプラグ５３には
ケーブル５４，５５，５６が接続され、これらのケーブ
ル５４〜５６の他端側は、後述する制御ボックス７２に
接続される（図９参照）。より詳しくは、対極３７、参
照極３８にそれぞれ対応するケーブル５５，５６は、制
御ボックス７２におけるポテンショスタット７３に接続
され、オーミックコンタクト３４に連なる作用極３６に
対応するケーブル５４は、制御ボックス７２における電
流−電圧変換器７４および演算増幅回路７５を介してポ
テンショスタット７３に接続される。

【００２９】前記コンタクトプローブカートリッジ４８
を含むコンタクトプローブ部１６は、図５、図７および
図８に示すように、一対のガイド部材５７に沿って矢印
Ａ，Ｂ方向に直線的に往復動するスライドベース５８の
カートリッジホルダ部５８ａにカートリッジストッパと
してのねじ５９を用いて、交換可能なように取り付けら
れている。

【００３０】ここで、上記コンタクトプローブ部１６に
おけるコンタクトプローブカートリッジ４８のスライド
ベース５８のカートリッジホルダ部５８ａに対する取付
け、取外しや、コネクタ５３の接続方法などについて、
図７および図８を参照しながら説明すると、図７（Ａ）
において実線で示すように、コンタクトプローブカート
リッジ４８においてねじ５９を上方に引き上げ、その状
態で、コンタクトプローブカートリッジ４８を前記カー
トリッジホルダ部５８ａに沿って、図７（Ａ）における
矢印方向に適宜滑らし、コンタクトプローブカートリッ
ジ４８をコネクタ５３に接続した後、ねじ５９をカート
リッジホルダ部５８ａに形成してあるねじ部６０にねじ
込んでコンタクトプローブカートリッジ４８を固定する
（同図（Ｂ）参照）。

【００３１】そして、コンタクトプローブ部１６に故障
が生ずるなどして取り替える必要が生じたときは、ねじ
５９を緩めた後、コネクタ５３をコンタクトプローブカ
ートリッジ４８から外し、コンタクトプローブカートリ
ッジ４８を前記矢印とは逆方向に滑らせばよい。

【００３２】なお、コネクタ５３をカートリッジホルダ
部５８ａの適宜位置にねじ止めなど適宜の手法により固
定してあってもよい。

【００３３】そして、スライドベース５８を直線的に前
進または後退させる移動機構４２は、図５および図６に
示すように、モータ６１の出力軸６１ａと、スライドベ
ース５８との間に回転運動を直線運動に変換する運動変
換機構６２を設けている。すなわち、この運動変換機構
６２は、例えば前記出力軸６１ａに固着されるクランク
用円盤６３と、この円盤６３の偏心した位置に立設され
るピン６４と、この偏心ピン６４とスライドベース５８
の立設部材５８ｂに設けられたブラケット６５に立設さ
れたピン６６との間を連結する連杆６７とから構成され
ている。

【００３４】そして、図５および図６に示す状態におい
て、例えば測定装置本体１に設けられた測定開始スイッ
チ６８ａを操作して前記モータ６１を所定方向に回転さ
せると、その回転運動が運動変換機構６２を介して直線
運動に変換され、スライドベース５８を矢印Ａ方向に直
線的に移動させる。これによって、スライドベース５８
上に設けられているコンタクトプローブカートリッジ４
８がセンサカセット受け部１５方向に移動し、コンタク
トプローブカートリッジ４８に設けられたコンタクトプ
ローブ４９〜５１がセンサカセット受け部１５にセット
されているセンサカセット４側の作用極３６、対極３
７、参照極３８の接触部３６ｃ，３７ｃ，３８ｃにそれ
ぞれ所定の接触圧をもって当接し、その状態を維持す
る。つまり、測定可能状態となり、測定が開始される。

【００３５】また、前記測定可能状態において、測定装
置本体１に設けられた測定完了スイッチ６８ｂを操作し
てモータ６１を前記所定方向と逆方向に回転させると、
スライドベース５８が矢印Ｂ方向に移動し、コンタクト
プローブ５９〜６１が接触部３６ｃ，３７ｃ，３８ｃか
ら離れ、図５および図６に示す解除状態に復帰する。な
お、６９ａ，６９ｂはそれぞれ上記測定可能状態または
解除状態をそれぞれ維持するためのスライドベース５８
の位置検出装置である。

【００３６】なお、上記段落００３４および００３５に
記述した動作は、測定スタート／ストップに応じて、コ
ンピュータ９によって自動制御するようにしてあっても
よい。

【００３７】そして、図５および図９において、７０は
センサカセット受け部１５にセットされたセンサカセッ
ト４のセンサ２８の半導体基板２９に対してプローブ光
７１を照射するためのレーザ光源で、ＸＹステージ４１
の下方に設けられており、後述するインタフェースボー
ド７６を介してコンピュータ９の制御信号によって断続
光を発するとともに、ＸＹステージ４１によって二次元
方向に走査されるセンサ２８の半導体基板２９に対して
最適なビーム径になるように調整されたプローブ光７０
を照射するものである。

【００３８】７２は測定装置本体１に設けられる制御ボ
ックスであって、半導体基板２９に適宜のバイアス電圧
を印加するためのポテンショスタット７３、半導体基板
２９に形成されたオーミックコンタクト３４に連なる作
用極３６から取り出される電流信号を電圧信号に変換す
る電流−電圧変換器７４、この電流−電圧変換器７４か
らの信号が入力される演算増幅回路７５、この演算増幅
回路７５と信号を授受したり、走査制御装置４３やレー
ザ光源７０に対する制御信号を出力するインタフェース
ボード７６などよりなる。

【００３９】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を測定する
場合について説明すると、図２および図３に示すように
組み立てられたセンサカセット４のセル４０内に溶液７
７を入れる。これにより、センサ２８のセンサ面３１に
溶液７７が接するとともに、溶液７７が対極３７および
参照極３８と接触する。

【００４０】次に、測定装置本体１のカセット挿抜口５
の扉６を開いて、上記溶液７７を収容したセンサカセッ
ト４を測定装置本体１内のセンサカセット受け部１５に
セットする。これらの操作はオペレータ（測定員）が手
動で行う。この場合、センサカセット４の外周にセンサ
カセット受け部１５に対する誤セット防止部１９ａが形
成してあるので、カセット挿抜口５に挿入する前に予め
センサカセット４の向きを確認することができる。そし
て、センサカセット受け部１５には、ピン４２が立設し
てあるので、センサカセット４をセンサカセット受け部
１５に容易に正しくセットすることができる。

【００４１】上述のようにしてセンサカセット受け部１
５にセンサカセット４をセットした後、カセット挿抜口
５の扉６を閉じる。この状態においては、測定装置本体
１内は、図５および図６に示すような状態、すなわち、
コンタクトプローブ４９〜５１がセンサカセット４の作
用極３６、対極３７、参照極３８の接触部３６ｃ，３７
ｃ，３８ｃから離れた解除状態である。そこで、ボタン
６８ａを操作することにより、スライドベース５８が矢
印Ａ方向に所定距離だけ移動し、コンタクトプローブ４
９〜５１がセンサカセット４の作用極３６、対極３７、
参照極３８の接触部３６ｃ，３７ｃ，３８ｃと所定の接
触圧をもってそれぞれ当接し、測定可能状態となる。

【００４２】前記状態において、半導体基板２９に空乏
層が発生するように、ポテンショスタット７３からの直
流電圧を参照極３８とオーミックコンタクト３４との間
に印加して、半導体基板２９に所定のバイアス電圧を印
加する。この状態で半導体基板２９に対してプローブ光
７１を一定周期（例えば、５ｋＨｚ）で断続的に照射す
ることによって半導体基板２９に交流光電流を発生させ
る。このプローブ光７１の断続照射は、コンピュータ９
の制御信号がインタフェースボード７６を介して入力さ
れることによって行われる。前記光電流は、半導体基板
２９の照射点に対向する点で、センサ２８に接している
溶液７７におけるｐＨを反映した値であり、その値を測
定することにより、この部分でのｐＨ値を知ることがで
きる。

【００４３】そして、走査制御装置４３によって、ＸＹ
テーブル４１をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、半
導体基板２９にはプローブ光７１が二次元方向に走査さ
れるようにして照射され、溶液７７における位置信号
（Ｘ，Ｙ）と、その場所で観測された交流光電流値によ
り、表示装置１１の画面上にｐＨを表す二次元画像が表
示される。

【００４４】上述のように、この発明の光走査型二次元
濃度分布測定装置においては、測定部を、測定装置本体
１側のセンサカセット受け部１５およびコンタクトプロ
ーブ部１６と、測定装置本体１に対して着脱自在なセン
サカセット４とから構成しており、センサ２８がセンサ
カセット４に組み込まれているので、センサ２８を測定
装置本体１に対して容易に脱着することができる。そし
て、センサ２８を保持するセンサカセット４の構造が簡
単であるため、センサ２８に故障が生じた場合にもその
点検や交換を容易に行えるとともに、センサ回りの部品
を再利用することが可能になり、所謂環境に優しい構成
となっている。

【００４５】また、信号の取り出しを、センサカセット
４に対して接離自在なコンタクトプローブ部１６によっ
て行うようにしているので、信号を安定して取り出すこ
とができ、安定な測定を行うことができる。

【００４６】そして、前記コンタクトプローブ部１６に
おけるコンタクトプローブカートリッジ４８を、コンタ
クトプローブ４９〜５１とこれに対して接続・分離され
るコネクタ５３とからなる交換可能なカートリッジ式ユ
ニットに構成しているので、故障などにおける交換作業
を容易に行うことができる。すなわち、はんだ付けなど
の作業を行う必要がなく、所謂プラグイン接続構造を採
用しているので、信号ケーブルとの接続が容易で、誤接
続したりすることがない。

【００４７】なお、上述の実施の形態においては、コン
タクトプローブカートリッジ４８をカートリッジホルダ
部５８ａに対してねじ５９によって固定していたが、図
１０および図１１に示すように、コンタクトプローブカ
ートリッジ４８およびカートリッジホルダ部５８ａに互
いに嵌合する嵌合部７８，７９を設けた嵌合方式でもよ
い。

【００４８】また、コンタクトプローブカートリッジ４
８と、信号ケーブル５４〜５６を設けた外部コネクタ５
３の接続構造において、図１２に示すように、コンタク
トプローブカートリッジ４８側にプラグ８０を設け、外
部コネクタ５３側にレセプタクル８１を設けてもよい。
このようにした場合、信号ケーブル５４〜５６の先端の
固定が容易に行われるといった利点がある。

【００４９】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、溶液中のカリウムイオンや塩化物イオンなど、
水素イオン以外の他の物質の濃度を測定することができ
る。その場合、センサ面３１をカリウムイオンや塩化物
イオンに応答する物質で修飾する必要があり、例えば、
カリウムイオンを測定する場合は、センサ面３１をバリ
ノマイシンやクラウンエーテルで修飾すればよく、塩化
物イオンを測定する場合は、センサ面３１を４級アンモ
ニウムで修飾すればよい。さらに、センサ面３１を適宜
の応答物質で修飾するとともに、用いる溶液を適宜選択
することにより、他のイオン濃度の測定を行うことがで
きる。

【００５０】そして、測定対象としての試料は、溶液な
ど液体のほか、ゲル状体であってもよい。

【００５１】また、ＸＹステージ４１を二次元方向
（Ｘ，Ｙ方向）に走査させるのに代えて、レーザ光源７
０に光照射部走査装置を設け、このレーザ光源７０を
Ｘ，Ｙ方向に走査させるようにしてもよく、また、レー
ザ光源７０とセンサカセット受け部１５との間にプロー
ブ光走査装置を設け、プローブ光８０をＸ，Ｙ方向に走
査させるようにしてもよい。これらいずれの場合におい
ても、センサカセット受け部１５、コンタクトプローブ
部１６および移動装置４２を二次元的に移動させる必要
がなくなり、それだけ構成が簡単になる。

【００５２】

【発明の効果】この発明の光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、センサを安定かつ交換容易に保持する
ことができるとともに、信号を安定して取り出すことが
でき、安定な測定を行うことができるとともに、信号取
り出し部をより簡単に構成できるとともに、その交換作
業を容易に行うことができる。したがって、この発明に
よれば、実用的な構造を有し、しかも使い勝手に優れた
光走査型二次元濃度分布測定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光走査型二次元濃度分布測定装置の
外観を示す斜視図である。

【図２】センサカセットおよびセンサカセット受け部の
構成を示す斜視図である。

【図３】前記センサカセットの断面図である。

【図４】前記センサカセットの分解斜視図である。

【図５】測定装置本体側に設けられる主要構成部の一例
を示す断面図である。

【図６】前記主要構成部の平面図である。

【図７】コンタクトプローブカートリッジとカートリッ
ジホルダ部の一つの実施態様を示し、（Ａ）はコンタク
トプローブカートリッジをカートリッジホルダ部に固定
する前の状態を示す図、（Ｂ）は固定状態を示す図であ
る。

【図８】前記固定状態を示す側面図である。

【図９】前記装置の構成概略的に示すブロック図であ
る。

【図１０】コンタクトプローブカートリッジとカートリ
ッジホルダ部の他の実施態様を示し、（Ａ）はコンタク
トプローブカートリッジをカートリッジホルダ部に固定
する前の状態を示す図、（Ｂ）は固定状態を示す図であ
る。

【図１１】前記固定状態を示す側面図である。

【図１２】コンタクトプローブカートリッジとカートリ
ッジホルダ部のさらに他の実施態様を示し、（Ａ）はコ
ンタクトプローブカートリッジをカートリッジホルダ部
に固定する前の状態を示す図、（Ｂ）は固定状態を示す
図である。

【符号の説明】

１…測定装置本体、４…センサカセット、１５…センサ
カセット受け部、１６…コンタクトプローブ部、２８…
センサ、２９…半導体基板、３１…センサ面、３６ｃ〜
３８ｃ…信号取り出し用電極、４８…コンタクトプロー
ブカートリッジ、４９〜５１…コンタクトプローブ、５
２…コネクタ、５３…外部コネクタ、７１…プローブ
光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中尾 基 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の上面にセンサ面を有し、前
   記半導体基板に対してプローブ光を二次元的に走査しな
   がら照射するように構成されたセンサを組み込んだセン
   サカセットと、測定装置本体内に設けられ、前記センサ
   カセットが着脱自在にセットされるセンサカセット受け
   部と、前記センサカセットに形成された信号取り出し用
   電極に対して接離可能なように前記測定装置本体内に設
   けられるコンタクトプローブ部とからなるとともに、こ
   のコンタクトプローブ部におけるコンタクトプローブカ
   ートリッジを、コンタクトプローブとこれに対して接続
   ・分離され、外部コネクタが接続可能なコネクタとから
   構成したことを特徴とする光走査型二次元濃度分布測定
   装置。