JPS59780B2 - 測定装置 - Google Patents
測定装置Info
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- JPS59780B2 JPS59780B2 JP54141395A JP14139579A JPS59780B2 JP S59780 B2 JPS59780 B2 JP S59780B2 JP 54141395 A JP54141395 A JP 54141395A JP 14139579 A JP14139579 A JP 14139579A JP S59780 B2 JPS59780 B2 JP S59780B2
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- field effect
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- voltage
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- 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
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4148—Integrated circuits therefor, e.g. fabricated by CMOS processing
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0023—Measuring currents or voltages from sources with high internal resistance by means of measuring circuits with high input impedance, e.g. OP-amplifiers
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- G—PHYSICS
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- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/32—Compensating for temperature change
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電界効果トランジスタのソースおよびドレイン
電極を測定回路の端子に接続して、前記両電極間の抵抗
値の変化が測定回路の出力電圧に影響を及ぼすようにし
て電界効果トランジスタに影響する量を測定する装置に
関するものである。
電極を測定回路の端子に接続して、前記両電極間の抵抗
値の変化が測定回路の出力電圧に影響を及ぼすようにし
て電界効果トランジスタに影響する量を測定する装置に
関するものである。
斯種の装置は例えは定期刊行物である「ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓａｃｌｉｏｎｓｏｎＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ」（Ｖｏｌ、ＢＭＥ−１９、Ｎｏ、５、
１９７２年９月第３４２〜３５１頁）に記載されている
。これに記載されている例では、電界効果トランジスタ
をイオン感応電界効果トランジスタとし、また測定すべ
き量を溶液中の所定のイオンの濃度としている。電界効
果トランジスタには、これらのトランジスタが測定すべ
き量に感応するだけでなく、周囲の温度にも感応すると
云う欠点がある。
ｎｓａｃｌｉｏｎｓｏｎＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ」（Ｖｏｌ、ＢＭＥ−１９、Ｎｏ、５、
１９７２年９月第３４２〜３５１頁）に記載されている
。これに記載されている例では、電界効果トランジスタ
をイオン感応電界効果トランジスタとし、また測定すべ
き量を溶液中の所定のイオンの濃度としている。電界効
果トランジスタには、これらのトランジスタが測定すべ
き量に感応するだけでなく、周囲の温度にも感応すると
云う欠点がある。
原則的には電界効果トランジスタの近くに第２の温度感
応素子を配置して、温度を別に表示させることができる
が、この場合電界効果トランジスタと温度感応素子との
２つの素子が常時確実に同じ温度となるかどうか、また
画素子が全く同じように温度変化に反応するかどうかを
正確に知ることも不可能である。これがため極めて正確
、かつ信頼で奉る温度補償を全く良好に行うことは不可
能である。本発明の目的は従来装置に較べて温度補償を
遥かに確実に、しかも正確に行うことのできる前述した
種類の測定装置を提供せんとするにある。本発明は電界
効果トランジスタのソースおよびドレイン電極を測定回
路の端子に接続して、前記両電極間の抵抗値の変化が測
定回路の出力電圧に影響を及ぼすようにして電界効果ト
ランジスタに影響する量を測定する装置において、測定
すべき量の変化を来たす周波数範囲以外に位置する周波
数の補助信号を電界効果トランジスタに供給し、測定回
路には補助信号の周波数を呈する信号を前記周波数範囲
内の信号から分離する手段を設けたことを特徴とする。
本発明の好適な実施に当つては、測定すべき量を第１入
力端子を介して電界効果トランジスタに供給すると共に
、補助信号を第２入力端子を介して電界効果トランジス
タに供給する。
応素子を配置して、温度を別に表示させることができる
が、この場合電界効果トランジスタと温度感応素子との
２つの素子が常時確実に同じ温度となるかどうか、また
画素子が全く同じように温度変化に反応するかどうかを
正確に知ることも不可能である。これがため極めて正確
、かつ信頼で奉る温度補償を全く良好に行うことは不可
能である。本発明の目的は従来装置に較べて温度補償を
遥かに確実に、しかも正確に行うことのできる前述した
種類の測定装置を提供せんとするにある。本発明は電界
効果トランジスタのソースおよびドレイン電極を測定回
路の端子に接続して、前記両電極間の抵抗値の変化が測
定回路の出力電圧に影響を及ぼすようにして電界効果ト
ランジスタに影響する量を測定する装置において、測定
すべき量の変化を来たす周波数範囲以外に位置する周波
数の補助信号を電界効果トランジスタに供給し、測定回
路には補助信号の周波数を呈する信号を前記周波数範囲
内の信号から分離する手段を設けたことを特徴とする。
本発明の好適な実施に当つては、測定すべき量を第１入
力端子を介して電界効果トランジスタに供給すると共に
、補助信号を第２入力端子を介して電界効果トランジス
タに供給する。
図面につき本発明を説明する。
第１図に示す本発明装置は、例えば前記文献「ＩＥＥＥ
ＴｒａｎｓａｃｔｉＯｎｓＯｎＢｉＯｍｅｄｉｃａｌＥ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ］または公開オランダ国特許願第
７６０２６１９号に記載されているような溶液中のイオ
ン活動度を測定する電界効果トランジスタ１を具えてい
る。
ＴｒａｎｓａｃｔｉＯｎｓＯｎＢｉＯｍｅｄｉｃａｌＥ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ］または公開オランダ国特許願第
７６０２６１９号に記載されているような溶液中のイオ
ン活動度を測定する電界効果トランジスタ１を具えてい
る。
この装置はさらに溶液中に接地基準電極３も具えている
。さらに本発明装置は、特に「Ａｒｃｈｉｖｆ青Ｒｔｅ
ｃｈｎｉｓｃｈｅＭｅｓｓｅｎ」（Ｚ６３４３−６頁１
９７３年４月）から既知の計測増幅器５を具えている。
。さらに本発明装置は、特に「Ａｒｃｈｉｖｆ青Ｒｔｅ
ｃｈｎｉｓｃｈｅＭｅｓｓｅｎ」（Ｚ６３４３−６頁１
９７３年４月）から既知の計測増幅器５を具えている。
電界効果トランジスタ１のソース電極およびドレイン電
極にそれぞれ接続される導線７および９により、電界効
果トランジスタ１は計測増幅器５の回路、すなわちこの
増幅器の端子８と１０との間に可変抵抗として含まれる
ため、ソース電極とドレイン電極との間の抵抗値は計測
増幅器５の利得に影響を及ぼす。電流源１７から一定電
流で供給され抵抗１５間に設定される電圧を入力電圧と
して導線１１および１３を介して計測増幅器５に供給す
る。従つて斯る入力電圧は一定であるため、計測増幅器
５の出力端子１９における電圧は電界効果トランジスタ
１の抵抗値に依存するだけである。この出力電圧を差動
増幅器２１に供給し、これにて斯る出力電圧と、導線２
３を介して差動増幅器２１の他方の入力端子に供給され
る可調整基準電圧，Ｅｆとを比較する。帰還コンデンサ
２５は差動増幅器２１の遮断周波数を決定する。差動増
幅器２１の出力電流ｆは固定抵抗２７と可変抵抗２９と
によつて形成される分圧器を経て流れ、この分圧器は電
界効果トランジスタ１および増幅器５，２１によつて形
成される回路の負帰還を成す。
極にそれぞれ接続される導線７および９により、電界効
果トランジスタ１は計測増幅器５の回路、すなわちこの
増幅器の端子８と１０との間に可変抵抗として含まれる
ため、ソース電極とドレイン電極との間の抵抗値は計測
増幅器５の利得に影響を及ぼす。電流源１７から一定電
流で供給され抵抗１５間に設定される電圧を入力電圧と
して導線１１および１３を介して計測増幅器５に供給す
る。従つて斯る入力電圧は一定であるため、計測増幅器
５の出力端子１９における電圧は電界効果トランジスタ
１の抵抗値に依存するだけである。この出力電圧を差動
増幅器２１に供給し、これにて斯る出力電圧と、導線２
３を介して差動増幅器２１の他方の入力端子に供給され
る可調整基準電圧，Ｅｆとを比較する。帰還コンデンサ
２５は差動増幅器２１の遮断周波数を決定する。差動増
幅器２１の出力電流ｆは固定抵抗２７と可変抵抗２９と
によつて形成される分圧器を経て流れ、この分圧器は電
界効果トランジスタ１および増幅器５，２１によつて形
成される回路の負帰還を成す。
この場合、測定すべき量Ｘ，すなわちイオン活動度や、
電界効果トランジスタ１の温度Ｔや、基準電圧Ｖｒｅｆ
や、抵抗２７と２９との比率に依存する出力電圧ＶＯは
抵抗２９間にて測定される。測定のための零点調整は基
準電圧Ｒｅｆを予定値に選定して行うことができるが、
ノブ 測定感度は抵抗２９によつて決定することができる。
電界効果トランジスタ１の温度Ｔや、基準電圧Ｖｒｅｆ
や、抵抗２７と２９との比率に依存する出力電圧ＶＯは
抵抗２９間にて測定される。測定のための零点調整は基
準電圧Ｒｅｆを予定値に選定して行うことができるが、
ノブ 測定感度は抵抗２９によつて決定することができる。
温度Ｔの影響を求めるために、電界効果トランジスタ１
の基板は電極端子３１によつて変成器３３を介して電圧
源３５に接続する。
の基板は電極端子３１によつて変成器３３を介して電圧
源３５に接続する。
電圧源３５は電界効果トランジスタ１に補助信号を供給
し、この補助信号の周波数は、測定すべき量に変化を来
たす周波数範囲以外の周波数とする。例えばコンデンサ
２５の容量を適当に選定して、差動増幅器２１が３ＫＨ
ｚまでの信号を処理するようにし、また補助信号の周波
数は３０ＫＨｚとする。補助信号並びに測定すべき量は
電界効果トランジスタ１の抵抗値に影響を及ぼす。従つ
て、計測増幅器５の出力端子１９に現われる信号は、測
定すべき量Ｘに依存する低周波成分と、補助信号に依存
する高周波成分とで構成される。さらにこれらの両成分
は同様に電界効果トランジスタの温度にも依存する。計
測増幅器５の出力端子１９は差動増幅器２１たけでなく
、検出器３７の入力端子にも接続する。検出器３７その
ものは既知のものであり、これにより補助信号の周波数
を有する信号の振幅を測定する。従つて、この検出器の
出力端子には一定値の補助信号の従属件以外に、電界効
果トランジスタ１の温度に専ら依存する電圧Ｖｓｂが現
われる。それ故、この温度が変化すると、電圧ＶＯおよ
び８ｂが全く同様に変化する。上述した動作を説明する
ために、第２図に上記２つの電圧ｏおよび，ｂの変化を
時間の関数として示してあるが、この図では便宜上電圧
，ｂに対する曲線を僅かな遅延時間Δｔだけ遅らせて、
２つの曲線が部分的に一致しないように図示しである。
この図に関連する回路は電界効果トランジスタを所謂Ｍ
ＯＳトランジスタとする回路であり、このＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極には入力量Ｘを制定する電圧を供給
することができる。瞬時ｔ１とＴ２にトランジスタを短
期間加熱したら、この加熱により２つの電圧ｏおよびＶ
，ｂも同様に上昇した。瞬時Ｔ３およびＴ４にトランジ
スタのゲート電極に負および正の電圧をそれぞれ供給し
たら、電圧ＶＯ（ま変化したが、電圧Ｖ８ｂは反応しな
かつた。電圧Ｖ８ｂを適当な係数Ａだけ増幅（または減
衰）し、その後２つの電圧を減算すれは、これによる電
圧Ｖ。
し、この補助信号の周波数は、測定すべき量に変化を来
たす周波数範囲以外の周波数とする。例えばコンデンサ
２５の容量を適当に選定して、差動増幅器２１が３ＫＨ
ｚまでの信号を処理するようにし、また補助信号の周波
数は３０ＫＨｚとする。補助信号並びに測定すべき量は
電界効果トランジスタ１の抵抗値に影響を及ぼす。従つ
て、計測増幅器５の出力端子１９に現われる信号は、測
定すべき量Ｘに依存する低周波成分と、補助信号に依存
する高周波成分とで構成される。さらにこれらの両成分
は同様に電界効果トランジスタの温度にも依存する。計
測増幅器５の出力端子１９は差動増幅器２１たけでなく
、検出器３７の入力端子にも接続する。検出器３７その
ものは既知のものであり、これにより補助信号の周波数
を有する信号の振幅を測定する。従つて、この検出器の
出力端子には一定値の補助信号の従属件以外に、電界効
果トランジスタ１の温度に専ら依存する電圧Ｖｓｂが現
われる。それ故、この温度が変化すると、電圧ＶＯおよ
び８ｂが全く同様に変化する。上述した動作を説明する
ために、第２図に上記２つの電圧ｏおよび，ｂの変化を
時間の関数として示してあるが、この図では便宜上電圧
，ｂに対する曲線を僅かな遅延時間Δｔだけ遅らせて、
２つの曲線が部分的に一致しないように図示しである。
この図に関連する回路は電界効果トランジスタを所謂Ｍ
ＯＳトランジスタとする回路であり、このＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極には入力量Ｘを制定する電圧を供給
することができる。瞬時ｔ１とＴ２にトランジスタを短
期間加熱したら、この加熱により２つの電圧ｏおよびＶ
，ｂも同様に上昇した。瞬時Ｔ３およびＴ４にトランジ
スタのゲート電極に負および正の電圧をそれぞれ供給し
たら、電圧ＶＯ（ま変化したが、電圧Ｖ８ｂは反応しな
かつた。電圧Ｖ８ｂを適当な係数Ａだけ増幅（または減
衰）し、その後２つの電圧を減算すれは、これによる電
圧Ｖ。
（Ｘ，Ｔ）−Ａ−Ｖ８ｂ（Ｔ）が測定すべき量Ｘに専ら
依存し、温度には依存しなくなることは明らかである。
このような動作は従来既知の差動増幅器（図示せず）に
よつて行うことができる。所要に応じ、電圧，ｂは、例
えは基準電圧，Ｅｆの制御、またはｏをなお一層増幅す
る増幅器（図示せず）の制徊］用に用いることもできる
。本発明装置は上述した例のみに限定されるものでなく
、幾多の変更を加え得ること勿論である。例えは図示の
計測増幅器５および差動増幅器２１の代りに、他の任意
の適当な測定回路を用いることができる。なお、斯様な
回路の例については前記［１ＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉ
０ｎｓ０ｎＢｉ０ｍｅｄｉｃａ１Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ」を参照することができる。補助信号は図示の例とは
異なる方法にて与えることができ、例えは電界効果トラ
ンジスタを被変調光で照射したり、或いはＭＯＳトラン
ジスタを用いる場合にはゲート電極を介して補助信号を
供給するようにして行うことができる。
依存し、温度には依存しなくなることは明らかである。
このような動作は従来既知の差動増幅器（図示せず）に
よつて行うことができる。所要に応じ、電圧，ｂは、例
えは基準電圧，Ｅｆの制御、またはｏをなお一層増幅す
る増幅器（図示せず）の制徊］用に用いることもできる
。本発明装置は上述した例のみに限定されるものでなく
、幾多の変更を加え得ること勿論である。例えは図示の
計測増幅器５および差動増幅器２１の代りに、他の任意
の適当な測定回路を用いることができる。なお、斯様な
回路の例については前記［１ＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉ
０ｎｓ０ｎＢｉ０ｍｅｄｉｃａ１Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ」を参照することができる。補助信号は図示の例とは
異なる方法にて与えることができ、例えは電界効果トラ
ンジスタを被変調光で照射したり、或いはＭＯＳトラン
ジスタを用いる場合にはゲート電極を介して補助信号を
供給するようにして行うことができる。
第１図は本発明による測定装置の一例を示す回路図、第
２図は第１図の装置によつて得られる測定電圧値を時間
の関数として示す特性図である。 １・・・・・・電界効果トランジスタ、３・・・・・・
基準電極、５・・・・・・計測増幅器、７，９・・・・
・・導線、８，１０・・・・・・計測増幅器の端子、１
１，１３・・・・・・導線、１５・・・・・・抵抗、１
７・・・・・・電流源、１９・・・・・・計測増幅器出
力端子、２１・・・・・・差動増幅器、２３・・・・・
・導線、２５・・・・・・帰還コンデンサ、２７・・・
・・・固定抵抗、２９・・・・・・可変抵抗、３１・・
・・・・電極端子、３３・・・・・・変成器、３５・・
・・・・補助信号用電圧源、３７・・・・・・検出器。
２図は第１図の装置によつて得られる測定電圧値を時間
の関数として示す特性図である。 １・・・・・・電界効果トランジスタ、３・・・・・・
基準電極、５・・・・・・計測増幅器、７，９・・・・
・・導線、８，１０・・・・・・計測増幅器の端子、１
１，１３・・・・・・導線、１５・・・・・・抵抗、１
７・・・・・・電流源、１９・・・・・・計測増幅器出
力端子、２１・・・・・・差動増幅器、２３・・・・・
・導線、２５・・・・・・帰還コンデンサ、２７・・・
・・・固定抵抗、２９・・・・・・可変抵抗、３１・・
・・・・電極端子、３３・・・・・・変成器、３５・・
・・・・補助信号用電圧源、３７・・・・・・検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電界効果トランジスタのソースおよびドレイン電極
を測定回路の端子に接続して、前記両電極間の抵抗値の
変化が測定回路の出力電圧に影響を及ぼすようにして電
界効果トランジスタに影響する量を測定する装置におい
て、測定すべき量の変化を来たす周波数範囲以外に位置
する周波数の補助信号を電界効果トランジスタ１に供給
し、測定回路には補助信号の周波数を呈する信号を前記
周波数範囲内の信号から分離する手段を設けたことを特
徴とする測定装置。 ２ 測定すべき量を第１入力端子を介して電界効果トラ
ンジスタに供給すると共に、補助信号を第２入力端子を
介して電界効果トランジスタ１に供給するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲１記載の測定装置。 ３ 電界効果トランジスタ１の第２入力端子を該トラン
ジスタの基板に接続される導線３１をもつて構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲２記載の測定装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NLAANVRAGE7811001,A NL187546C (nl) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | Meetinrichting voorzien van een veldeffekttransistor voor het meten van een de geleiding in het kanaal van de veldeffekttransistor beinvloedende uitwendige grootheid. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5566750A JPS5566750A (en) | 1980-05-20 |
| JPS59780B2 true JPS59780B2 (ja) | 1984-01-09 |
Family
ID=19831846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54141395A Expired JPS59780B2 (ja) | 1978-11-06 | 1979-11-02 | 測定装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4267504A (ja) |
| JP (1) | JPS59780B2 (ja) |
| AU (1) | AU531917B2 (ja) |
| CA (1) | CA1123968A (ja) |
| CH (1) | CH644448A5 (ja) |
| DE (1) | DE2944364C2 (ja) |
| FR (1) | FR2440599A1 (ja) |
| GB (1) | GB2035577B (ja) |
| NL (1) | NL187546C (ja) |
| SE (1) | SE435553B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60170174U (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-11 | 吉田 公麿 | 切り絵おもちやに利用しうるコツプ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5639454A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-15 | Olympus Optical Co Ltd | Chemical suybstance detector by using chemical sensitive element with structure of insulated-gate field-effect transistor |
| US4641249A (en) * | 1983-06-22 | 1987-02-03 | Kuraray Co., Ltd. | Method and device for compensating temperature-dependent characteristic changes in ion-sensitive FET transducer |
| NL8302964A (nl) * | 1983-08-24 | 1985-03-18 | Cordis Europ | Inrichting voor het bepalen van de aktiviteit van een ion (pion) in een vloeistof. |
| US4974592A (en) * | 1988-11-14 | 1990-12-04 | American Sensor Systems Corporation | Continuous on-line blood monitoring system |
| DE3921537A1 (de) * | 1989-06-30 | 1991-05-23 | Maria D Gyulai | Messverfahren zur verbesserung der stabilitaet |
| US5911873A (en) * | 1997-05-02 | 1999-06-15 | Rosemount Analytical Inc. | Apparatus and method for operating an ISFET at multiple drain currents and gate-source voltages allowing for diagnostics and control of isopotential points |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3328685A (en) * | 1964-04-07 | 1967-06-27 | Hewlett Packard Co | Ohmmeter utilizing field-effect transistor as a constant current source |
| US3490039A (en) * | 1967-02-23 | 1970-01-13 | Canadian Patents Dev | Method and apparatus for measuring high resistances in relation to resistance ratio,capacitance,and a time interval |
| US4103227A (en) * | 1977-03-25 | 1978-07-25 | University Of Pennsylvania | Ion-controlled diode |
-
1978
- 1978-11-06 NL NLAANVRAGE7811001,A patent/NL187546C/xx not_active IP Right Cessation
-
1979
- 1979-09-28 FR FR7924170A patent/FR2440599A1/fr active Granted
- 1979-10-22 US US06/086,922 patent/US4267504A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-11-01 CA CA338,932A patent/CA1123968A/en not_active Expired
- 1979-11-02 JP JP54141395A patent/JPS59780B2/ja not_active Expired
- 1979-11-02 DE DE2944364A patent/DE2944364C2/de not_active Expired
- 1979-11-02 SE SE7909093A patent/SE435553B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-11-02 GB GB7938089A patent/GB2035577B/en not_active Expired
- 1979-11-02 CH CH988279A patent/CH644448A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-11-02 AU AU52438/79A patent/AU531917B2/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60170174U (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-11 | 吉田 公麿 | 切り絵おもちやに利用しうるコツプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1123968A (en) | 1982-05-18 |
| NL187546C (nl) | 1991-11-01 |
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