JPS5868660A - イオン濃度の測定装置 - Google Patents

イオン濃度の測定装置

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JPS5868660A
JPS5868660A JP56168275A JP16827581A JPS5868660A JP S5868660 A JPS5868660 A JP S5868660A JP 56168275 A JP56168275 A JP 56168275A JP 16827581 A JP16827581 A JP 16827581A JP S5868660 A JPS5868660 A JP S5868660A
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JP
Japan
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tube
sensor
connector
ion concentration
ion
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JP56168275A
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English (en)
Inventor
Makoto Yano
誠 矢野
Michihiro Nakamura
通宏 中村
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲート絶縁型電界効果トランジスタ構at有す
る半導体イオンセンサ(以下l8FE’I’ という)
を用いたイオン濃度の測定装置Nこ関するものである。
半導体の電界効果を利用したイオンセンサIよ特開昭5
1−139289号、同52−26292号などに開示
されでいる。かかるイオンセンサは(1)小型化が容易
である。
(2)一つのシリコンチップ上に2つ以りのセンサを作
製する多重化が容易である。
(3)大量生産に適しでいる。
(4)センサが増巾素子を兼ねているため測定回路が簡
単である。
等の長所を均している。これらの特徴により、生体の損
傷をできるだけ少なくしながら多くの情報を得ることが
でき、生体モニタリング用センサ。
微量のサンプル測定用センナとして期待されている。
またl8FETはその感応膜を変えることにより、種々
の物質に感応することが知ら口でいる。例えば、感応膜
として窒化硅素、アルミナ、五酸化タンタルを用いたP
Hセンサ、無機ガラス膜を用いたNa”、に+等の陽イ
オンセンサ、 AgC11等の無機化合物を用いたクロ
ルセンサ、ポリ塩化ビニル、シリコン樹脂等の高分子マ
トリックスにクラウンエ−チル、りん酸塩等を配合もし
くは固定化して用いたNa”、 Kl”、 Oa++等
のイオンセンサ等があり、またこ口らのイオンセンサと
酵素膜、抗体等を組合せで、基質、免疫物質の測定を行
なう酵素センサ。
免疫センサも知られている。
上記センサを用いたイオン濃度の測定装置は通常第1図
に示すように一本の管4の内部にl8FET1のゲート
部2が管の先端に位置するように収容しで、このセンナ
に接続したリード線6を管に沿って延在させて管の後端
部に設けたコネクタビン10に接続するとともに、上記
l8FETのリード線接続部8と管の内壁間に電気絶縁
樹1iiv7を充填して管の先端を閉塞している。上記
装置は小型化により電気抵抗が高くなるという従来のガ
ラス電極や固体電極を用いた装置の欠点を解消したもの
で、特に医療用途に適した装置であるが、この装置を医
療用途に用いるためには高圧蒸気滅菌か是非とも必要で
ある。しかしながらこの装置は高温の苛酷な条件下にさ
らした場合は実用上全く使用不能となる場合が多く、極
めて問題であった。したがって高圧蒸気滅菌に耐える装
置の開発が要望されでいる。
本発明者らは上記装置の高圧蒸気滅菌中の状態を詳細に
検討した結果、■センサ及びコネクタビンとリード線の
接結部が妬温条件下で外n易くなること、及び■リード
線収容管の内部に水滴が生成し、それによってリード線
間でショートが起すやすいことを見い出し、更に鋭意検
討した結果本発明に到達したものである。すなわち本発
明は一本の管の先端に半導体イオンセンサとこの管の後
端部にコネクタを設け、上記センサの電極部と管及びコ
ネクタの内壁で形成される内部空間に耐水絶縁性の樹脂
を充填するとともに、上記管の先端部に設けたイオンセ
ンサのゲート感応膜を外部空間に臨ませるよう構成した
イオン濃度の測定装置である。
本発明の特長は、l5FETとコネクタビンのリード線
接結部を耐水絶縁性樹脂内に埋め込んだことにある。か
かる特長により装置の耐久性が著しく向上し、120°
Cにおける高圧蒸気滅菌に充分耐える装置を提供するこ
とが可能になったのである。
また高圧蒸気滅菌時に装置が変形することがあるが、か
かる変形を防止するため耐水絶縁性樹脂中に管の先端部
からコネクタまで補強用の芯線を埋め込むことが好まし
い、この芯線は管の変形防止とともに管の長さ方向の引
張り強度を向上し、さらにl8FETの破損を防止する
ことができる。
次に本考案装置の一実施例を図面にて説明する。
第2図は本発明装置に用いるpH感応の半導体センサ2
1の一例を示す平面図である。このセンサ21は、例え
ば幅0.4M蛎、長さ3〜411111の細長形状のも
ので、一端部にゲート部22を、他端部にドレイン端子
25.ソース端子24を具える。ゲート部22は第5図
に第2図のムーム断面図を示すように、シリコン基板2
5にドレイン拡散領域26及びソース拡散領域27を形
成し全体を酸化膜29及び表向安定化膜30で順次に被
覆しで構成する。この表面安定化膜30には窒化シリコ
ン(8i3N4)、アルミナ(AJ205)、五酸化タ
ンタル(Ta205)などの膜の一つが利用でき、上記
膜を有するセンサは水素イオンに感応する。
第4図は本発明のイオン濃度の測定装置の構成を示す要
部断面図である。18FET 1はポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、シリコン、
ナイロン11.ポリ塩化ビニル。
ポリエチレンテレフタレートなとの可撓性の管4゜例え
ばカテーテルの先端部内に第2図及び第5図に示すp■
感応l8FETをそのゲート部2を管4の先端開口に露
出させて収容しでいる。上記イオンセンサ沖に接続され
たリード線6は絶縁被覆し、絶縁管内を通しでその後端
部に設けたコネクタビン10に接結する。なお絶縁管4
の先端開口は、イオンセンサ1を破損から保護するため
、これよりも若干突出させるとともに、例えば生体内に
容易に挿入できるよう斜めに切り欠いて形成する。
そしてイオンセンサ1のリード線接続部8と絶縁管及び
コネクタ内壁で形成される空間に電気絶縁樹脂11を充
填して絶縁管を閉塞しでいる。この゛場合、電気絶縁性
樹脂としではエポキシ、シリコーン、/り塩化ビニル、
ナイロン、ポリウレタン。
ポリプロピレン等を用いることができる。
また上記管の先端からコネクタ間には補強用の芯線13
が樹脂中に埋め込まれでいる。この芯線は管を曲げるこ
とができる程度の剛性を有しておればよく、例えば直径
0.05〜0.20 s+swのステンレス線、タング
ステン線、モリブデン線、チタン線等を用いることがで
きる。
第5図はl8FETと液絡式の比較電極を一体化した装
置の例であり、第4図に示した装置の管が外部管14に
挿入されでおり、上記2つの管で形成される空間15の
先端を電気絶縁樹脂16で閉塞しでいる。またこの樹脂
には液絡部を形成する細孔17が穿設されでいる。この
細孔は中空1m1l維を上記樹脂に埋め込んで、この繊
維で細孔を形成している。外部管の端部には栓18が設
けられでいる。そして上記空間にはゲル化された電解液
が封入されている。電解液としては一定の濃度の塩素イ
オンを含む水溶液が用いられる。電解液の例としては飽
和塩化カリウム水溶液、生理食塩水等があげられるが、
液絡部での界面電位を少なくし、測定液よりのクロルイ
オンの拡散、もしくは流入による濃度変化のために生ず
る電位の変位を小さくするためには生理食塩水のような
体液のクロルイオン濃度に近い濃度を持つ溶液を用いる
ことが好ましい。
この電解液をゲル化するゲル化剤としでは寒天。
ゼラチン、ポリビニルアルコール、デンプン、ポリヒド
ロキシメチルメタクリレートに代表される水親和性アク
リル樹脂等の親水性ポリマー、超微粒子状無水シリカや
アルミナ、酸化チタン等の無機化合物がゐげら口る。
これらのゲルの充填法としては、寒天、ゼラチン等のよ
うに加熱したポリマー溶液を冷却によりゲル化する方法
、ポリマーと架橋剤を含む水溶液を充填してから架橋に
よりゲル化する方法、モノマーと重合触媒を含む電解液
を充填してから重合することによりポリマーゲルを得る
方法、コロイダルシリカのようにチクソトロピーを持つ
水溶液を攪拌等により流動化してから充填し、静置によ
りゲル化する方法等かある。栓18は電解液室15に電
解液を注入する口であり、電解液をとりかえる必要のな
い時は充填後熔封、接着剤等により封じるのみでよい。
また上記電解液室15にはムg−ムgα19が挿通され
このムg−ムgCJの端部は上記コネクタに設けられた
コネクタビン10に接結されている。
本発明の装置は第6図に示す回路で測定される。
すなわちイオンセンナは比較電極19とともに容器51
内の被検液32に浸漬さn1イオンセンサのドレイン5
3には電圧@Vdの正電位を接続し、ソース54には定
電流回路55を接続してソース・フォロア回路として作
動させている。そしてイオンセンナのゲート絶縁膜と被
検液間の界面電位によるゲート絶縁膜下の半導体表向で
の電導塵の変化と、この時の界面電位の変化とをソース
電位Vsとして取り出す、このソース電位v3はイオン
濃度の対数と直線関係にあるため、このv3を測定する
ことにより被検液のイオン濃度を測定することができる
以上のように本発明のイオン濃度の測定装置は高圧蒸気
滅菌に充分耐えることができるため、医療用のイオン濃
度の測定装置としで極めて有用である。
実施例1 第4図のような構造を有する座濃度測定装置を次のよ、
うにしで作成した。まず幅0.41111 、長さ5麿
膚、厚さ0.15 xgxmのP■センサー1のボンデ
ィング部にリード線6を接合し、リード線及び芯@15
を内径0.5m層、外径0.43111mのナイロンカ
テーテル4中に通す。次にナイロンカテーテルのコネク
ター側開口部を真空で吸引しながら、l8FET装着側
開口部からシリコーン樹脂液をカテーテル内に吸い込み
、カテーテルの内部全体にシリコーン樹Fiimが満た
されたら吸引をやめ、l8FETのゲート部以外がカテ
ーテル内に収納されるようにl8FETの位置を固定し
、シリコーン樹pm廉が固化する迄静置する。この時l
8FETのゲート部がシリコーン樹脂液によって汚染さ
れないように注意することが必要である。シリコーン樹
脂液が固化した後リード線のコネクター側を、コネクタ
ー用ピン10にハンダ9で接合し、コネクター成型用の
モールド成型機にセンサー収納カテーテルとピンをセッ
トし、成型用の型にシリコーン樹脂液を流し込み硬化さ
せて、第4図の12に相当する部分を成型し、続いてコ
ネクター5の成型用の型にポリ塩化ビニル樹脂を仕込ん
で加熱し、第4図の5に相当する部分を成型する=これ
によって、第4図のような、カテーテル内及びコネクタ
ー内の全てが芯線によって補強さnたシリコーン樹脂で
充填された装置が完成する。
このようにして作成された装置120本を1209Cの
高圧水蒸気中で1時間滅菌処理したところ、故障率は0
%で且つカテーテル部の変形は起らなかった。
比較例 第1図に示したような、カテーテル中央部11及びコネ
クター内部12が空洞となっているpH一度測定装置を
作成した。この場合、使用材料は実施例1と同じである
が、シリコーン樹脂の充填はI8FgT装着s7に限定
さnた。
このようにしで作成された装@20本を120℃の高圧
水蒸気中で1時間滅菌処理したところ、故障率は70%
であった。故障の重置は主にリード線部のショートであ
った。また全ての士ンサー構造体のカテーテル部の変形
が著しかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のイオン濃度の測定装置の断面図。 第2図はl8FETの平面図、第5図は第2図のムーム
断面図、第4図は本発明装置の断面図、第5図はl8F
ETと比較電極を一体化した装置の断面図、第6図は本
発明装置を使用する電気回路図である。 特許出願人  体式会社りラレ 代理人 弁理士本多 堅 、第1図 第2図 第3図 第67図 第5図 56図 J/     31:

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1本の管の先端に半導体イオンセンサとこの管の後
    端部にコネクタを設け、上記センサの電極部と管及びコ
    ネクタの内壁で形成される内部空間に耐水、絶縁性の樹
    脂を充填するととも(こ、上記管の先端部に設けたイオ
    ンセンサのゲート感応膜を外部空間に臨ませるよう構成
    したことを特徴とするイオン濃度の測定装置。 2、上記管の内部に補強用の芯線を管の先端力1らコネ
    クタまで延在させたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のイオン濃度の測定装置。
JP56168275A 1981-10-20 1981-10-20 イオン濃度の測定装置 Pending JPS5868660A (ja)

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JP56168275A JPS5868660A (ja) 1981-10-20 1981-10-20 イオン濃度の測定装置

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JPS5868660A true JPS5868660A (ja) 1983-04-23

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ID=15864992

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JP56168275A Pending JPS5868660A (ja) 1981-10-20 1981-10-20 イオン濃度の測定装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022541953A (ja) * 2019-08-19 2022-09-28 アイセンス,インコーポレーテッド 身体付着型生体モニタリング装置の滅菌包装方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022541953A (ja) * 2019-08-19 2022-09-28 アイセンス,インコーポレーテッド 身体付着型生体モニタリング装置の滅菌包装方法

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