JPS6089745A - 液体中のイオンの活性度を測定する装置および方法 - Google Patents
液体中のイオンの活性度を測定する装置および方法Info
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- JPS6089745A JPS6089745A JP59175289A JP17528984A JPS6089745A JP S6089745 A JPS6089745 A JP S6089745A JP 59175289 A JP59175289 A JP 59175289A JP 17528984 A JP17528984 A JP 17528984A JP S6089745 A JPS6089745 A JP S6089745A
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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。
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、液体中のイオンの活性度（ｐＩｏｎ）を測定
する装置に関するものである。本装置は、イオン検出電
界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を有する測定回路
、基準電極、増幅器、温度検出器、メモリ、および演算
回路を含む。この測定回路は、ｌ５ＦＥＴの動作を制御
する３つのパラメータのうちの２つ、すなわちＶｇｓ
（ゲート−ソース電位）、Ｖｄｓ （ドレーン・ソース
電位）を一定値に保持することによって温度補償の形を
９とる。第３のパラメータはイオン活性度の測定に使用
される。
する装置に関するものである。本装置は、イオン検出電
界効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）を有する測定回路
、基準電極、増幅器、温度検出器、メモリ、および演算
回路を含む。この測定回路は、ｌ５ＦＥＴの動作を制御
する３つのパラメータのうちの２つ、すなわちＶｇｓ
（ゲート−ソース電位）、Ｖｄｓ （ドレーン・ソース
電位）を一定値に保持することによって温度補償の形を
９とる。第３のパラメータはイオン活性度の測定に使用
される。
【東ｌ先皮１」
液体中のイオン活性度を測定する装置が従来知られてい
る。たとえば、英国特許出願第２．０７７．４３９号に
は、液体中のイオン活性度測定にＴＳＦＥＴを使用する
場合の利点が記載されている。
る。たとえば、英国特許出願第２．０７７．４３９号に
は、液体中のイオン活性度測定にＴＳＦＥＴを使用する
場合の利点が記載されている。
しかしこの特許出願では、イオン活性度の正確な測定は
、ゲート電位および基準電極の電位が温度（すなわち温
度の差または変化）によって影響を受けるため、阻害さ
れることが指摘されている。
、ゲート電位および基準電極の電位が温度（すなわち温
度の差または変化）によって影響を受けるため、阻害さ
れることが指摘されている。
また、これらの電位が温度によって影響を受ける程度は
ｌ５ＦＥＴによってもばらつく。
ｌ５ＦＥＴによってもばらつく。
ｒｓＦＥＴの特性変動、およびこの英国特許出願の記載
を考慮すると１次の式が得られる。
を考慮すると１次の式が得られる。
Ｖ＝ｆ（Ｃ）＋ＧＥｇ／ａＴ＋′ａＥｓ／ａＴ−ａＥ１
．／ａＴただし、■は測定した電圧、ｆ（ｃ）は測定す
べきパラメータで、これはイオン活性度の関数である。
．／ａＴただし、■は測定した電圧、ｆ（ｃ）は測定す
べきパラメータで、これはイオン活性度の関数である。
また他の項はそれぞれ、温度によるゲート電位、ゲート
電位に対するソースの電位、および基準電極の電位であ
る。
電位に対するソースの電位、および基準電極の電位であ
る。
この式の利用に際し、ドレーン・ソース電波は、上式に
よって榮えられる各項に対する温度効果が相殺されるよ
うに所定の値に設定される。この英国特許出願によれば
、ドレーン・ンース電泣列接続された固定抵抗および可
変抵抗を使用して行なわれる。
よって榮えられる各項に対する温度効果が相殺されるよ
うに所定の値に設定される。この英国特許出願によれば
、ドレーン・ンース電泣列接続された固定抵抗および可
変抵抗を使用して行なわれる。
英国特許出願第２，０７７．４３９号に記載の装置の好
ましい実施例によれば、この装置には２つの互いに電気
的に接続されたＴＳＦＥＴが設けられ、温度変化を修正
している。しかし、温度によるｐＩｏｎ感度の修正は、
この好適実施例では不可能である。
ましい実施例によれば、この装置には２つの互いに電気
的に接続されたＴＳＦＥＴが設けられ、温度変化を修正
している。しかし、温度によるｐＩｏｎ感度の修正は、
この好適実施例では不可能である。
米国特許第４．２８７，５０４号には、電界効果型トラ
ンジスタによって大きさを測定する際、測定結果におけ
る温度の影響を中和することは、その電界効果型トラン
ジスタの近傍に設けた第２の温度検出素子を使用して別
な温度表示を得ることによって行なうことができる。し
かし同時にこの特許では、この特徴に関して、２つの温
度検出素子が常に同じ温度であるか、またこれらが温度
変化に同じように反応するかについて不確定であるので
、この方法では正確で信頼性のある測定ができないと記
載されている。後に詳細に述べるように、本発明の装置
は、温度変化を補償する問題に対して別な解決を提供し
、米国特許４，２ｆ１７，５０４号で提案されているよ
りも信頼性のある正確な測定値を得ている。
ンジスタによって大きさを測定する際、測定結果におけ
る温度の影響を中和することは、その電界効果型トラン
ジスタの近傍に設けた第２の温度検出素子を使用して別
な温度表示を得ることによって行なうことができる。し
かし同時にこの特許では、この特徴に関して、２つの温
度検出素子が常に同じ温度であるか、またこれらが温度
変化に同じように反応するかについて不確定であるので
、この方法では正確で信頼性のある測定ができないと記
載されている。後に詳細に述べるように、本発明の装置
は、温度変化を補償する問題に対して別な解決を提供し
、米国特許４，２ｆ１７，５０４号で提案されているよ
りも信頼性のある正確な測定値を得ている。
西ドイツ特許出願口Ｅ ３，１４４，４５９にはまた、
イオン検出電界効果型トランジスタの温度補償方式が提
案され、この方式は、本発明の温度補償方式と異なる。
イオン検出電界効果型トランジスタの温度補償方式が提
案され、この方式は、本発明の温度補償方式と異なる。
後に詳細に説明するように、本発明は、イオン測定の結
果における温度の影響が、ヒ述の従来技術で提案されて
いる温度補償方式とは異り、より柔軟性のある方法で、
すなわち以前に提案された温度補償方式より選択の幅が
広く、適用範囲の広い方法で除去される。
果における温度の影響が、ヒ述の従来技術で提案されて
いる温度補償方式とは異り、より柔軟性のある方法で、
すなわち以前に提案された温度補償方式より選択の幅が
広く、適用範囲の広い方法で除去される。
免艶豊１ｊ
本発明によれば、次の装置が提供される。すなわち、液
体中のイオンの活性度（ｐｈｏｎ）を測定する装置は、
イオンを検出する電界効果型トランジスタ （ＩＳＦＥ
Ｔ）を有する測定回路と、該ＴＳＦＥＴの近傍の基準電
極と、該ｌ５ＦＥＴの近傍の温度検出器と、該ｌ５ＦＥ
Ｔおよび温度検出器に接続された増幅手段と、前記基準
電極および前記増幅手段の出力に接続された制御回路と
、該制御回路に接続されイオン活性度を示す温度補償さ
れた信号を出力する出力を有する演算回路およびメモリ
とを含み、該装置は、ｌ５ＦＥＴの動作を制御する次の
３つのノくラメータ、すなわちＶｇｓ （ゲート・ソー
ス電位）、Ｖｄｓ （ドレーン・ソース電位）および１
０（ドレーン・ソース電流）のうちの２つを一定偵に保
持して第３のパラメータをイオン活性度すなわちｐｌｏ
ｎの測定に使用できるように動作し、温度の関数として
の該装置のｐｌａｎ感度、および（または）温度の関数
としてのドレーン・ソース電流の変動ｔ±、Ｖｇｓを制
御することによって制御され、これによって、ｐｈｏｎ
は該装置の前記メモリに蓄積されている式から算出する
ことができ、線式は、であり、ただし、 ｐＩｏｎ、ａ、、は較正されたｐＩｏｎであり、ｔえら
れた温度ＴＣにおける前記液体のｐＩｏｎ値、Ｔ、Ｃ，
はｐＴｏｎｏａｌ。
体中のイオンの活性度（ｐｈｏｎ）を測定する装置は、
イオンを検出する電界効果型トランジスタ （ＩＳＦＥ
Ｔ）を有する測定回路と、該ＴＳＦＥＴの近傍の基準電
極と、該ｌ５ＦＥＴの近傍の温度検出器と、該ｌ５ＦＥ
Ｔおよび温度検出器に接続された増幅手段と、前記基準
電極および前記増幅手段の出力に接続された制御回路と
、該制御回路に接続されイオン活性度を示す温度補償さ
れた信号を出力する出力を有する演算回路およびメモリ
とを含み、該装置は、ｌ５ＦＥＴの動作を制御する次の
３つのノくラメータ、すなわちＶｇｓ （ゲート・ソー
ス電位）、Ｖｄｓ （ドレーン・ソース電位）および１
０（ドレーン・ソース電流）のうちの２つを一定偵に保
持して第３のパラメータをイオン活性度すなわちｐｌｏ
ｎの測定に使用できるように動作し、温度の関数として
の該装置のｐｌａｎ感度、および（または）温度の関数
としてのドレーン・ソース電流の変動ｔ±、Ｖｇｓを制
御することによって制御され、これによって、ｐｈｏｎ
は該装置の前記メモリに蓄積されている式から算出する
ことができ、線式は、であり、ただし、 ｐＩｏｎ、ａ、、は較正されたｐＩｏｎであり、ｔえら
れた温度ＴＣにおける前記液体のｐＩｏｎ値、Ｔ、Ｃ，
はｐＴｏｎｏａｌ。
での温度によるＶｇｓの変動であり、
Ｓは温度ＴＯにおけるｐｌｏｎ感度、（ｄＳ／ｄＴ）は
温度によるｐＩｏｎ感度の変動であり、ΔＴは実際の温
度と榮えられた温度ＴＣとの差である。
温度によるｐＩｏｎ感度の変動であり、ΔＴは実際の温
度と榮えられた温度ＴＣとの差である。
ましい′ の台
第１図を参照すると、液体中のイオンの活性度（ｐｌａ
ｎ）を測定する装置１０が概略的に示され、装置ｌＯは
本発明の原理に従って構成されている。
ｎ）を測定する装置１０が概略的に示され、装置ｌＯは
本発明の原理に従って構成されている。
装置ｌＯはイオン検出電界効果型トランジスタを有し、
これは、液体１６中に出し入れするゲート領域１４を有
する。ｌ５ＦＥ７１２は、ドレーン１８が増幅器２２の
一つの入力２０に結合され、ソース２４が増幅器２２の
別の入力に結合されている。増幅器２２の出力２８には
制御回路３０が接続されている。
これは、液体１６中に出し入れするゲート領域１４を有
する。ｌ５ＦＥ７１２は、ドレーン１８が増幅器２２の
一つの入力２０に結合され、ソース２４が増幅器２２の
別の入力に結合されている。増幅器２２の出力２８には
制御回路３０が接続されている。
基準電極３２もゲート領域１４付近で液体１６に出し入
れされ、これは制御回路３０に接続されている。
れされ、これは制御回路３０に接続されている。
本発明の原理によれば、温度検出器３４もｌ５ＦＥＴ
１２の付近で液体１６中に挿入され、増幅器３８の一つ
の入力３６に直接結合されている。ｌ５ＦＥＴ １２の
ソース２４は増幅器３８の別の入力４０に接続されてい
る。増幅器３８の出力４２は制御回路３０に結合されて
いる。
１２の付近で液体１６中に挿入され、増幅器３８の一つ
の入力３６に直接結合されている。ｌ５ＦＥＴ １２の
ソース２４は増幅器３８の別の入力４０に接続されてい
る。増幅器３８の出力４２は制御回路３０に結合されて
いる。
制御回路３０はマイクロプロセッサ４４に接続され、こ
れにはメモリ４８が接続され、また、「イオン測定」出
力５０を有する。
れにはメモリ４８が接続され、また、「イオン測定」出
力５０を有する。
検出器３４で検出された温度は、電気信号として制御回
路３０に供給され、これは、マイクロプロセッサ４４と
ともに使用して基準電極３２の電圧を調整（温度補償）
し、ドレーン電ｍＩＤが温度、および温度変化に依存し
ないようにしている。
路３０に供給され、これは、マイクロプロセッサ４４と
ともに使用して基準電極３２の電圧を調整（温度補償）
し、ドレーン電ｍＩＤが温度、および温度変化に依存し
ないようにしている。
本発明の方式は、ｌ５ＦＥＴ １２の動作の温度依存性
がｐｌａｎ感応材料と液体１４の界面における効果によ
って部分的に影響されるという認識に基づいている。
がｐｌａｎ感応材料と液体１４の界面における効果によ
って部分的に影響されるという認識に基づいている。
電界効果、すなわち平担なバンド電圧に基づいて動作す
る装置ｌＯのイオン感度を規定する最も東要なパラメー
タは、１つのｌ５ＦＥＴについて次の式にて記述できる
。
る装置ｌＯのイオン感度を規定する最も東要なパラメー
タは、１つのｌ５ＦＥＴについて次の式にて記述できる
。
ただし、
Ｅｒは、基準電極の電位、
Φｂ−Φｄは、液体バルクとｐｌｏｎ感応材料・液体の
界面との間の電位差、 ａｘ ｅｌは液体とｐｌａｎ感応材料の界面におけるダ
イオード配向の結果としての電位差、 ΦＳｉはシリコン仕事関数、 Ｑｓｓは表面状態における単位面積当りの固定電荷、 ＱｏｘはＳ ｉ／ Ｓ ｉ Ｏ２界面に位置するとした
場合の中位面積当りの酸化物の電荷 Ｃｏｗは単位面積当りの酸化物の容量である。
界面との間の電位差、 ａｘ ｅｌは液体とｐｌａｎ感応材料の界面におけるダ
イオード配向の結果としての電位差、 ΦＳｉはシリコン仕事関数、 Ｑｓｓは表面状態における単位面積当りの固定電荷、 ＱｏｘはＳ ｉ／ Ｓ ｉ Ｏ２界面に位置するとした
場合の中位面積当りの酸化物の電荷 Ｃｏｗは単位面積当りの酸化物の容量である。
（オランダでＥｌ ５ｅｖｉｅｒ ５ｅｑｕｏｉａ Ｓ
、Ａ、 Ｌａｕｓａｎｎｅにより印刷されたＢｅ ｒｇ
ｖｏ ｌｄおよびＮ、Ｆ、 ｄｅ ｌ？ｏｏｙによるＴ
ｈｅ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ
ＳｅｎｓｉｔｉｖｅＳｅｍｉ−Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ″
、 ５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ第５
〜１６頁参照） そこで、ｐｌａｎ感応材料がたとえばＡｌ２Ｏ３からな
る特定のｐＨ検出ｌ５ＦＥＴ １２ （したがってこの
場合、ｐｌｏｎはｐＨ）では、この項は、 となる。ただし、 Ｒは気体定数、 Ｔは絶対温度、 Ｆはファラデ一定数、 Ｂｏは感度パラメータ、すなわち、ＰＨＰ２Ｃの債につ
いてｐＨ感度を特徴づけるパラメータ、ｐＨｐｚｃはＯ
電荷状態におけるｐＨ（たとえばＡｌ２Ｏ３ではＢ’＝
４．８）である。
、Ａ、 Ｌａｕｓａｎｎｅにより印刷されたＢｅ ｒｇ
ｖｏ ｌｄおよびＮ、Ｆ、 ｄｅ ｌ？ｏｏｙによるＴ
ｈｅ Ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ
ＳｅｎｓｉｔｉｖｅＳｅｍｉ−Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ″
、 ５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ第５
〜１６頁参照） そこで、ｐｌａｎ感応材料がたとえばＡｌ２Ｏ３からな
る特定のｐＨ検出ｌ５ＦＥＴ １２ （したがってこの
場合、ｐｌｏｎはｐＨ）では、この項は、 となる。ただし、 Ｒは気体定数、 Ｔは絶対温度、 Ｆはファラデ一定数、 Ｂｏは感度パラメータ、すなわち、ＰＨＰ２Ｃの債につ
いてｐＨ感度を特徴づけるパラメータ、ｐＨｐｚｃはＯ
電荷状態におけるｐＨ（たとえばＡｌ２Ｏ３ではＢ’＝
４．８）である。
ヒ述の式は、ドレーン・ソース電流ＴＯの式と組み合わ
せると（−ヒ述の文献５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄＡｃｔｕ
ａｔｏｒｓ第１巻（１９８１年） （５−１５）参照）
次の式が得られる。
せると（−ヒ述の文献５ｅｎｓｏｒｓ ａｎｄＡｃｔｕ
ａｔｏｒｓ第１巻（１９８１年） （５−１５）参照）
次の式が得られる。
Ｉ、 ＝ Ｂ Ｘ （Ｖ、８− Ｖ−−Ｅ、 ＋ ２．
３０３ ＲＴ 、 、杯。
３０３ ＲＴ 、 、杯。
ｘ （ｐ＋（−ｐＨ） −’ｌ−／２Ｖｄｓ） ｘ Ｖ
ａＳｚｃ 、、、、、、、、、 （１） ただし、 Ｂ−ｐ−Ｘｗ／ＬｘＣｏｘ （ｐは反転層における電荷の移動度、およびＷ／Ｌ ＝
反転層の幅／長さ）、ならびにＶｔは閾値電圧である。
ａＳｚｃ 、、、、、、、、、 （１） ただし、 Ｂ−ｐ−Ｘｗ／ＬｘＣｏｘ （ｐは反転層における電荷の移動度、およびＷ／Ｌ ＝
反転層の幅／長さ）、ならびにＶｔは閾値電圧である。
さて、増幅器２２および３８によって、ドレーン・ソー
ス電流１０は、電位Ｖｇｓを調整することによる液体中
のＰＨおよびｐＨの変動中一定に保持することができる
。すなわち、 式（１）および（２）から、一定温度Ｔ＝Ｔｃの場合、
１Ｅ位ＶｇｓのＰＨ依存度は、次の式から導出される。
ス電流１０は、電位Ｖｇｓを調整することによる液体中
のＰＨおよびｐＨの変動中一定に保持することができる
。すなわち、 式（１）および（２）から、一定温度Ｔ＝Ｔｃの場合、
１Ｅ位ＶｇｓのＰＨ依存度は、次の式から導出される。
、、、、、、、、、、、、 （３ま
ただし、ＳＴｏは温度ＴＣにおける装置ＩＯのｐＨ感度
を示す。
を示す。
式（３）はｐＨｐｚｃ付近の２つのｐＨｅｔ１位の範囲
において有効であることを示すことができる。絶縁材料
が、たとえばｐＨｐｚｃが８のＡｌ２Ｏ３であると、式
はこれによって６からｌＯのｐＨ＠囲で有効である。
において有効であることを示すことができる。絶縁材料
が、たとえばｐＨｐｚｃが８のＡｌ２Ｏ３であると、式
はこれによって６からｌＯのｐＨ＠囲で有効である。
（３）の積分から次の式が得られる。
ｐＨ１ｓａの意味は以下に説明する。
電位Ｖｇｓの温度依存性について、式（りおよび（２）
を組み合わせると最終的に次式が得られる。
を組み合わせると最終的に次式が得られる。
、、、、、、、、、、 （５１
この式は、ＴＣ付近の温度範囲に適用され、ｐＨ１ｓ。
は、６〜１０のｐＨ範囲において、与えられたドレーン
・ソース電流で（ｄＶｇｓ／ｄＴ）ｐＨ＝ ＯとなるＴ
Ｃ付近の温度でのｐＩ（とじて規定される。
・ソース電流で（ｄＶｇｓ／ｄＴ）ｐＨ＝ ＯとなるＴ
Ｃ付近の温度でのｐＩ（とじて規定される。
実際上、温度検出器３４を使用してｐｉ熱感度変動を温
度で修正することが今や可能であるのは、ｌ５ＦＥＴ
１２がその等温度点で動作する場合であり、これは、与
えられたｐ）Ｉ”ｐ旧ＳＯおよび与えられた基準電極３
２についてドレーン−ソース電流１０が温度に依存しな
い値に設定できることを意味する。すなわち、 ある固定Ｖｄｓ電位でＶｇｓ電位を調整することによっ
てソース・ドレーン電流１口を一定に保持すると、被測
定液体のｐＨは次式から得られる。
度で修正することが今や可能であるのは、ｌ５ＦＥＴ
１２がその等温度点で動作する場合であり、これは、与
えられたｐ）Ｉ”ｐ旧ＳＯおよび与えられた基準電極３
２についてドレーン−ソース電流１０が温度に依存しな
い値に設定できることを意味する。すなわち、 ある固定Ｖｄｓ電位でＶｇｓ電位を調整することによっ
てソース・ドレーン電流１口を一定に保持すると、被測
定液体のｐＨは次式から得られる。
測定中、ｌ５ＦＥＴが等温度点で動作しないときは、温
度検出器によってＰＨ感度の変動を温度（ｄＳ／ｄＴ）
で、またドレーン゛Φソース電流を温度（ｄｌＤ／ｄＴ
）で修正する必要がある。増幅器によってドレーン・ソ
ース電流が固定値に保持されると。
度検出器によってＰＨ感度の変動を温度（ｄＳ／ｄＴ）
で、またドレーン゛Φソース電流を温度（ｄｌＤ／ｄＴ
）で修正する必要がある。増幅器によってドレーン・ソ
ース電流が固定値に保持されると。
被測定液体のｐｕは次式から得られる。
ただし、ｐＨｃａ ＋ 、は丁、Ｃ１を祖ｄ定するｐ１
直である。
直である。
ｐＨと同様に、他のイオン、たとえば金属イオンの活性
度、たとえばｐＫを算出中る同様の式を導出することが
できる。したがって、ｐＫについては下記の式が導き出
される。
度、たとえばｐＫを算出中る同様の式を導出することが
できる。したがって、ｐＫについては下記の式が導き出
される。
および
本発明による装置ｌＯにおいて温度検出器３４を使用す
る利点は次の通りである。
る利点は次の通りである。
ａ）装置ｌＯがその等温度点で動作すれば、温度検出器
３４によって温度によるｐｌｏｎ感度の変動を修正する
ことができる。
３４によって温度によるｐｌｏｎ感度の変動を修正する
ことができる。
ｂ）装ＮｌＯが等温度点で動作せず測定が実際に不正確
に行なわれた場合、温度検出器３４によって温度による
ｐｈｏｎ感度の変動および温度によるドレーン・ソース
電流の変動の両方を修止することができる。
に行なわれた場合、温度検出器３４によって温度による
ｐｈｏｎ感度の変動および温度によるドレーン・ソース
電流の変動の両方を修止することができる。
Ｃ）測定を行なう液体のｐＴｏｎを変えることによって
、および（または）装ＭｌＯの基準電極３２を替えるこ
とによってＴＯ＝ ＩＤ１ｓｏなる等温度点を変えるこ
とができる。
、および（または）装ＭｌＯの基準電極３２を替えるこ
とによってＴＯ＝ ＩＤ１ｓｏなる等温度点を変えるこ
とができる。
メモリ４６に蓄積されている式（たとえば式（１）。
（２） 、（３）、（４）および（または）（５） ）
から、マイクロプロセッサ４４は、これらの式、および
制御回路３０から受けた信号値を使用して、基準電極３
２の電圧またはドレーン争ソース電ｉ１Ｄを調整して１
確なイオン活性度の測定値を得ることができることがわ
かる。
から、マイクロプロセッサ４４は、これらの式、および
制御回路３０から受けた信号値を使用して、基準電極３
２の電圧またはドレーン争ソース電ｉ１Ｄを調整して１
確なイオン活性度の測定値を得ることができることがわ
かる。
以との記載から明らかなように、本発明の装置１０と一
ヒ述の装置を使用する方法は多くの利点を有し、そのい
くつかはこれまでに説明したが、他のものも本発明に固
有である。とりわけ、装置２０とその使用方法によれば
、ｌ５ＦＥＴを有する測定装置においてイオン活性度の
温度補償値を出力するＩＦ確で簡略な、しかも柔軟性の
ある手段が提供される。
ヒ述の装置を使用する方法は多くの利点を有し、そのい
くつかはこれまでに説明したが、他のものも本発明に固
有である。とりわけ、装置２０とその使用方法によれば
、ｌ５ＦＥＴを有する測定装置においてイオン活性度の
温度補償値を出力するＩＦ確で簡略な、しかも柔軟性の
ある手段が提供される。
以上の記載からさらに明らかなように、本発明の教示を
離れることなく本発明の装ｗ１０とそれを使用する方法
には様々な変形が可能である。したがって、本発明の範
囲は特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。
離れることなく本発明の装ｗ１０とそれを使用する方法
には様々な変形が可能である。したがって、本発明の範
囲は特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。
要約すると、本発明によれば、液体１８中のイオンの活
性度（ｐｌｏｎ）を測定する装置ｌＯは、イオン検出電
界効果型トランジスタｌ５ＦＥ↑１２を有する測定回路
ｌ０１ＩＳＦＥＴ １２の近傍の基準電極３２、ｌ５Ｆ
ＥＴ １２の近傍の温度検出器３４、ｌ５ＦＥＴ １２
および温度検出器３４に接続された増幅器２２および３
８、ならびに増幅器に接続され次の３つのパラメータ、
すなわちＶｇｓ （ゲート・ソース電位） 、 Ｖｄｓ
（ドレーン拳ソース電位）およびｌ１１（ドレーン・
ソース電流）のうちの２つを一定値に保持して第３のパ
ラメータをイオン活性度すなわちｐｌｏｎの測定に使用
できるように動作する制御、演算、記憶回路３０．４４
．４Ｂを含む。温度の関数としての装置ｌＯのｐＩｏｎ
感度、および（または）温度の関数としてのドレーン・
ソース電流の変動は、メモリ４６に蓄積されている式か
らｐ Ｉｏｎを算出することができるようにＶｇｓを制
御することによって制御される。
性度（ｐｌｏｎ）を測定する装置ｌＯは、イオン検出電
界効果型トランジスタｌ５ＦＥ↑１２を有する測定回路
ｌ０１ＩＳＦＥＴ １２の近傍の基準電極３２、ｌ５Ｆ
ＥＴ １２の近傍の温度検出器３４、ｌ５ＦＥＴ １２
および温度検出器３４に接続された増幅器２２および３
８、ならびに増幅器に接続され次の３つのパラメータ、
すなわちＶｇｓ （ゲート・ソース電位） 、 Ｖｄｓ
（ドレーン拳ソース電位）およびｌ１１（ドレーン・
ソース電流）のうちの２つを一定値に保持して第３のパ
ラメータをイオン活性度すなわちｐｌｏｎの測定に使用
できるように動作する制御、演算、記憶回路３０．４４
．４Ｂを含む。温度の関数としての装置ｌＯのｐＩｏｎ
感度、および（または）温度の関数としてのドレーン・
ソース電流の変動は、メモリ４６に蓄積されている式か
らｐ Ｉｏｎを算出することができるようにＶｇｓを制
御することによって制御される。
第１図は、本発明による液体中のイオン活性度（ｐｌｏ
ｎ）の正確な測定、すなわち温度依存性のない、つまり
温度補償されたイオン測定を行なう装置の概略回路図で
ある。 −の、贋が １０、、、イオン活性度測定装置 １２、、、イオン検出電界効果型トランジスタｔｅ、、
、液 体 ２２．３Ｂ、 、増幅器 ３０、、、制御回路 ３２、、、基準電極 ３４、、、温度検出器 ４４、、、演算回路 ４Ｂ、、、メモリ 特許出願人 コープイス ヨーロッパ エヌ、ベー。 手続補正書（方式） 昭和５８年１１月２８日 特許庁長官 志賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１７５２８９号 ２、発明の名称 液体中のイオンの活性度を測定する装置および方法３、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 オランダ王国、９３０１ ＬＪ ローデン。 オオステインデ ８ 名 称 コープイス ヨーロッパ エヌ、ベー。 東京都港区虎ノ門１−１３−４ 虎ノ門宝寿会館７階 ５、補正命令の日付 昭和５８年１１月７日（発送日：
昭和５８年１１月２７日） ６、補正の対象 （１）図面 （２）委任状及靜訳文 （３）願書 （４）審査参考用英文明細書 ７、補正の内容 （１）出願時提出した図面を別紙のとおり正式図面（浄
書内容に変更なし）と差し替える。 （２）別紙の通り、委任状及翻訳文各１通を提出する。 （３）「発明者」の住所および「特許出願人」の代表者
名を正しく記載した訂正願書を提出する。 （４〕添付の審査参考用英文明細書を提出する。 ８、添付書類の目録 上申：委任状の「発明の名称」は願書に記載の「発明の
名称」、と相違しておりますが、内容同一であります。
ｎ）の正確な測定、すなわち温度依存性のない、つまり
温度補償されたイオン測定を行なう装置の概略回路図で
ある。 −の、贋が １０、、、イオン活性度測定装置 １２、、、イオン検出電界効果型トランジスタｔｅ、、
、液 体 ２２．３Ｂ、 、増幅器 ３０、、、制御回路 ３２、、、基準電極 ３４、、、温度検出器 ４４、、、演算回路 ４Ｂ、、、メモリ 特許出願人 コープイス ヨーロッパ エヌ、ベー。 手続補正書（方式） 昭和５８年１１月２８日 特許庁長官 志賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１７５２８９号 ２、発明の名称 液体中のイオンの活性度を測定する装置および方法３、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 オランダ王国、９３０１ ＬＪ ローデン。 オオステインデ ８ 名 称 コープイス ヨーロッパ エヌ、ベー。 東京都港区虎ノ門１−１３−４ 虎ノ門宝寿会館７階 ５、補正命令の日付 昭和５８年１１月７日（発送日：
昭和５８年１１月２７日） ６、補正の対象 （１）図面 （２）委任状及靜訳文 （３）願書 （４）審査参考用英文明細書 ７、補正の内容 （１）出願時提出した図面を別紙のとおり正式図面（浄
書内容に変更なし）と差し替える。 （２）別紙の通り、委任状及翻訳文各１通を提出する。 （３）「発明者」の住所および「特許出願人」の代表者
名を正しく記載した訂正願書を提出する。 （４〕添付の審査参考用英文明細書を提出する。 ８、添付書類の目録 上申：委任状の「発明の名称」は願書に記載の「発明の
名称」、と相違しておりますが、内容同一であります。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、液体中のイオンの活性度（ｐＩｏｎ）を測定する装
置において、該装置は、 イオンを検出する電界効果型トランジスタ（ＴＳＦＥＴ
）を有する測定回路と、該ｌ５ＦＥＴの近傍の基準電極
と、該ＴＳＦＥＴの近傍の温度検出器と、該ｌ５ＦＥＴ
および温度検出器に接続された増幅手段と、前記基準電
極および前記増幅手段の出力に接続された制御回路と、
該制御回路に接続されイオン活性度を示す温度補償され
た信号を出力する出力を有する演算回路およびメモリと
を含み、該装置は、ｌ５ＦＥＴの動作を制御する次の３
つのパラメータ、すなわちＶｇｓ （ゲート・ソース電
位） 、 Ｖｄｓ （ドレーン争ソース電位）およびＩ
ｎ（ドレーン・ソース電流）のうちの２つを一定値に保
持して第３のパラメータをイオン活性度すなわちｐｌａ
ｎの測定に使用できるように動作し、温度の関数として
の該装置のｐｌｏｎ感度、および（または）温度の関数
としてのドレーン・ソース電流の変動は、Ｖｇｓを制御
することによって制御され、 これによって、ｐＩｏｎは該装置の前記メモリに蓄積さ
れている式から算出することができ、鎖式は、 であり、ただし、 ｐ Ｔ ｏ ｎ ｃ ａ １．は較正されたｐｌｏｎで
あり、与えられた温度ＴＯにおける前記液体のｐＩｏｎ
値、Ｔ、Ｃ，はｐ■ｏｎｏａ１゜での温度によるＶｇｓ
の変動であり、 Ｓは温度ＴＣにおけるｐＩｏｎ感度、（ｄＳ／ｄＴ）は
温度によるｐＩｏｎ感度の変動であり、６丁は実際の温
度と与えられた温度τＣとの差〒あることを特徴とする
液体中のイオンの活性度を測定する装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記回
路は、ドレーン・ソース電流１０が値ＩＤ１ｓ。 に調整可能であり、ただし、 であり、 該装置の温度の関数としてのｐｈｏｎ感度はＶｇｓを制
御することによって修正でき、ｐｈｏｎは前記メモリに
蓄積された次の式によって算出でき、ただし、 ｐｌｏｎｉｓｏは、一連ｃ７）ｐｌａｎの値のうち前記
ＴＳＦＥＴで使用されるｐｌｏｎ感応材料に依存し与え
られた温度ＴＣの付近の温度におけるｐｌｏｎの値ｆあ
り、ド１７−ン・ソース電波の値ＩＤ１ｓｏについて（
（（ＩＶ ） ／ （ａ’ｒ’＋）、１ｏｎ＝ 。 ８ であることを特徴とする液体中のイオンの活性度を測定
する装置。 ３、基準電極および温度検出器を有し、液体中に挿入す
るｌ５ＦＥＴを含む装置を使用して液体中のイオンの活
性度を測定する方法において、該方Ｉノミは、 ゲート自ソース電位Ｖｇｓを検出する工程と、ドレーン
・ソース電位Ｖｄｓを検出する工程と、ドレーン・ソー
ス電流ｌｌ１ｌを検出する工程と、３つのパラメータＶ
ｇｓ、 Ｖｄｓまたは１０のうちの２つを一定値に保持
する工程と、Ｖｇｓを制御して該装置のｐｈｏｎ感度ま
たは温度の関数としてのドレーン・ソース電流ＩＯの変
動を制御する工程と１次の式を使用してｐＩｏｎを算出
する工程とを含み、ただし、 ｐｌａｎｏａ、、は較正されたｐＴｏｎであり、与えら
れた温度ＴＣにおける前記液体のｐＩｏｎ値、Ｔ、Ｃ，
はｐＩｏｎｃａ、。 での温度によるＶｇｓの変動であり、 Ｓは温度ＴＯにおけるｐＩｏｎ感度、（ｄＳ／ｄ丁）は
温度によるｐＴｏｎ感度の変動であり、ΔＴは実際の温
度とグーえられた温度ＴＯとの差であることを特徴とす
る液体中のイオンの活性度を測定する方法。 ４、特許請求の範囲第３項記載の方法において、該方法
は、ドレーン・ソース電流を値ＩＤ１ｓｏに調整する工
程を含み、 ただし、 （（ｄＩＤ／ｄＴ））ｖ Ｖ、 ｐＨ，＝。 ｄｓ’ ｇｓ １ｓ。 さらに、Ｖｇｓを制御して該装置の温度の関数としての
ｐｌａｎ感度を修正する工程と、次の式を使用してｐｈ
ｏｎを算出する工程とを含み。 ただし、 ｐｌｏｎｉｓｏは、一連のｐＴｏｎの値のうち前記ｌ５
ＦＥＴ テ使用されるｐｌｏｎ感応材料に依存し学えら
れた温度ＴＣの付近の温度におけるｐｌｏｎの値であり
、ドレーン・ソース電流の値ＩＤ１ｓｏについて（（ｄ
ｖ ）／ （ｄＴ））、工。。＝Ｏｓ であることを特徴とする液４体中のイオンの活性度を測
定する方法。
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|---|---|---|---|
| NL8302964 | 1983-08-24 | ||
| NL8302964A NL8302964A (nl) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Inrichting voor het bepalen van de aktiviteit van een ion (pion) in een vloeistof. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089745A true JPS6089745A (ja) | 1985-05-20 |
| JPH0765983B2 JPH0765983B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
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|---|---|---|---|
| JP59175289A Expired - Lifetime JPH0765983B2 (ja) | 1983-08-24 | 1984-08-24 | 液体中のイオンの活性度を測定する装置および方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0146977A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0765983B2 (ja) |
| CA (1) | CA1228398A (ja) |
| NL (1) | NL8302964A (ja) |
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