JPS6133645A - 生体用センサ− - Google Patents
生体用センサ−Info
- Publication number
- JPS6133645A JPS6133645A JP59155939A JP15593984A JPS6133645A JP S6133645 A JPS6133645 A JP S6133645A JP 59155939 A JP59155939 A JP 59155939A JP 15593984 A JP15593984 A JP 15593984A JP S6133645 A JPS6133645 A JP S6133645A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- ion
- amorphous carbon
- film
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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】
（イ）技術分野
本発明は炭素膜を被覆することにより優れた電気絶縁性
、耐水性、耐食性、および抗血栓性を存し一イオン選択
性若しくは、かつ選択性を持つ電界効果１ランジスタ電
極（以下ＦＥＴと呼ぶ）よりなる生体用センサーに関す
る。
、耐水性、耐食性、および抗血栓性を存し一イオン選択
性若しくは、かつ選択性を持つ電界効果１ランジスタ電
極（以下ＦＥＴと呼ぶ）よりなる生体用センサーに関す
る。
（０）技術の背景
近年医療分野において生体内のｐＨやイオン濃度を測定
する技術は重要性を増しており、小型で生体との反応の
少ない生体内計測用電極が必要とされている。。
する技術は重要性を増しており、小型で生体との反応の
少ない生体内計測用電極が必要とされている。。
例えば胃に潰瘍ができたとき、潰瘍部分の胃粘膜から分
泌される胃液のｐＨを測定することにより、その潰瘍が
ガン性のものか消化性のものかを判定することができる
。また血液中のｐＨやイオン濃度を連続的に測定できれ
ば、心不全や呼吸器疾患などの循環器疾患の治療に役立
つことになる。
泌される胃液のｐＨを測定することにより、その潰瘍が
ガン性のものか消化性のものかを判定することができる
。また血液中のｐＨやイオン濃度を連続的に測定できれ
ば、心不全や呼吸器疾患などの循環器疾患の治療に役立
つことになる。
従来、ｐＨ測定やイオン計測に用いられてきたガラス電
極やイオン選択性電極は小型化に適さず、電極の内部抵
抗が高いという欠点があった。
極やイオン選択性電極は小型化に適さず、電極の内部抵
抗が高いという欠点があった。
近年、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートに金
属の代りに電解質溶液を接触させたものが上記のような
用途に用いることができると報告されている。例えば、
Ｔ、Ｍａｔｓｕｏ ａｎｄ Ｋ、Ｄ。
属の代りに電解質溶液を接触させたものが上記のような
用途に用いることができると報告されている。例えば、
Ｔ、Ｍａｔｓｕｏ ａｎｄ Ｋ、Ｄ。
Ｗｉ ｓｅ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、ｏｎ ＢＭＥ
、Ｖｏｗ、ＢＭＥ −２Ｌｐｐ ４８５−４８７．１
９７４年がある。この場合電解質溶液と絶縁膜表面の界
面電位は特定のイオン活量又はガス活量により変化する
ので、比較電極を用いて電解液の電位を一定としておけ
ば、この界面電位の変化によって、ゲート絶縁膜下の半
導体表面の導電性を変化させることができる。
、Ｖｏｗ、ＢＭＥ −２Ｌｐｐ ４８５−４８７．１
９７４年がある。この場合電解質溶液と絶縁膜表面の界
面電位は特定のイオン活量又はガス活量により変化する
ので、比較電極を用いて電解液の電位を一定としておけ
ば、この界面電位の変化によって、ゲート絶縁膜下の半
導体表面の導電性を変化させることができる。
このＦＥＴを用いた電極はＩ ５ＦＥＴ（Ｉｏｎ ５ｅ
ｎｓｉｔｉｖｅ ＦＥＴ）と呼ばれ、内部抵抗が低い、
集積技術により小型化及び数種の電極の一体化が容易、
などの利点がある。このＦＥＴのゲート絶縁膜ニハ従来
、５ｉ０２，５ＩａＮ４．Ａ１２０３．Ｔａ２０５など
が用いられたが、これらの膜は長期的な耐水性、耐食性
に乏しく、血液中では血栓を形成するなどの欠点があり
人体等に長期間埋込み治療や状態の観察をするには危険
がある。
ｎｓｉｔｉｖｅ ＦＥＴ）と呼ばれ、内部抵抗が低い、
集積技術により小型化及び数種の電極の一体化が容易、
などの利点がある。このＦＥＴのゲート絶縁膜ニハ従来
、５ｉ０２，５ＩａＮ４．Ａ１２０３．Ｔａ２０５など
が用いられたが、これらの膜は長期的な耐水性、耐食性
に乏しく、血液中では血栓を形成するなどの欠点があり
人体等に長期間埋込み治療や状態の観察をするには危険
がある。
（ハ）発明の構成
発明者等は前述の如き欠点を克服する手段として該絶縁
膜をセンサーが使用される環境に適合する材料とするこ
とを検討しダイヤモンドもしくはダイヤモンド状非晶質
炭素膜が好適であることを見い出した。
膜をセンサーが使用される環境に適合する材料とするこ
とを検討しダイヤモンドもしくはダイヤモンド状非晶質
炭素膜が好適であることを見い出した。
炭素材料は、その化学的安定性、生体親和性、抗血栓性
から生体材料としてすぐれた性質を存し、人工心臓弁な
どとして実用化されている。しかし通常の焼成炭素は多
孔質であり生体との適合性は不充分であるが熱分解炭素
（パイロライトカーボン）は緻密で上述の如き心臓弁と
して用いられている。しかし導電性を存す為に本用途で
は用いることができない。
から生体材料としてすぐれた性質を存し、人工心臓弁な
どとして実用化されている。しかし通常の焼成炭素は多
孔質であり生体との適合性は不充分であるが熱分解炭素
（パイロライトカーボン）は緻密で上述の如き心臓弁と
して用いられている。しかし導電性を存す為に本用途で
は用いることができない。
近年、プラズマ等を利用して気相からダイヤモンド膜又
はダイヤモンド状非晶質炭素膜を形成する技術が開発さ
れた。これらの技術によれば、金属・高分子・無機材料
の表面に絶縁性のダイヤモンドもしくは非晶質炭素膜を
形成することができる。
はダイヤモンド状非晶質炭素膜を形成する技術が開発さ
れた。これらの技術によれば、金属・高分子・無機材料
の表面に絶縁性のダイヤモンドもしくは非晶質炭素膜を
形成することができる。
非晶質炭素膜はその性質が硬く、透光性で、絶縁性であ
るところからダイヤモンドに類似した膜ということでダ
イヤモンド状非晶質炭素膜（又は１−Ｃａｒｂｏｎ）と
呼ばれる。
るところからダイヤモンドに類似した膜ということでダ
イヤモンド状非晶質炭素膜（又は１−Ｃａｒｂｏｎ）と
呼ばれる。
この膜が生体に適合する物質であることは発明ダイヤモ
ンド状及び非晶質炭素膜は高い絶縁性強度・耐食性を存
し、絶縁性はＩＯ°〜１０″３Ω・ｃｍでｉとんどの酸
・アルカリ・腐食性ガスにも変化しない。
ンド状及び非晶質炭素膜は高い絶縁性強度・耐食性を存
し、絶縁性はＩＯ°〜１０″３Ω・ｃｍでｉとんどの酸
・アルカリ・腐食性ガスにも変化しない。
該膜６表面はそのままでは周囲の雰囲気によって、界面
特性の変化しないイオン不感応性膜であるが、酸化処理
によって容易に表面にＣｏ、ＯＨ。
特性の変化しないイオン不感応性膜であるが、酸化処理
によって容易に表面にＣｏ、ＯＨ。
Ｃ０ＯＨなどの官能基を存するイオン感応性膜にするこ
とができる。
とができる。
もちろん表面に官能基を持たないイオン不感性膜は溶液
のイオン濃度によって界面電位の変化しない比較電・極
として重要ごある。従ってこのダイヤモンド状及び非晶
質炭素膜を用いればイオンセンサ一部、比較電極部を一
体化するとは容易にできる。また、表面にＯＨ，Ｃ０Ｏ
Ｈ等の感能基を存する膜は化学修飾により容易にグルコ
ースオキンターゼのような酵素や、クラウンエーテル・
パリノマイシンなどのイオノフオア及び免疫センサー用
の抗原または抗体を１種類または複数固定することがで
きる。このような化学修飾によればグルコースの、よう
な特定の化合物、Ｎａのようなイオン、及び抗原・抗体
を検知するセンサーを容易に作成することができる。
のイオン濃度によって界面電位の変化しない比較電・極
として重要ごある。従ってこのダイヤモンド状及び非晶
質炭素膜を用いればイオンセンサ一部、比較電極部を一
体化するとは容易にできる。また、表面にＯＨ，Ｃ０Ｏ
Ｈ等の感能基を存する膜は化学修飾により容易にグルコ
ースオキンターゼのような酵素や、クラウンエーテル・
パリノマイシンなどのイオノフオア及び免疫センサー用
の抗原または抗体を１種類または複数固定することがで
きる。このような化学修飾によればグルコースの、よう
な特定の化合物、Ｎａのようなイオン、及び抗原・抗体
を検知するセンサーを容易に作成することができる。
しかもダイヤモンド及びダイヤモンド状非晶質炭素膜は
これらの化学修飾によっても、その絶縁性、耐水・耐食
性、抗血栓性などの特長を失なわない。
これらの化学修飾によっても、その絶縁性、耐水・耐食
性、抗血栓性などの特長を失なわない。
ダイヤモンド状及びダイヤモンド状非晶質炭素膜はＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等の方法
で形成できるがいづれにおいてもその効果は変わりない
。センサーの材料が高温に耐えられない場合においては
低温で容易に被覆できるダイヤモンド状非晶質炭素膜が
適する。
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等の方法
で形成できるがいづれにおいてもその効果は変わりない
。センサーの材料が高温に耐えられない場合においては
低温で容易に被覆できるダイヤモンド状非晶質炭素膜が
適する。
生体内に全体埋込む場合はセンサー全体がダイヤモンド
もしくはダイヤモンド状非晶質炭素膜で習われることも
必要な要件である。
もしくはダイヤモンド状非晶質炭素膜で習われることも
必要な要件である。
実施例１
ダイヤモンド状炭素膜を被覆したｐＨセンサー用ＦＥＴ
ｍ極を作成した。ＦＥＴ ｌｉ！極の構造は前記Ｍａ
ｔｓｕｏ等の報告をもとに、ｐ型Ｓ＋ウェハー上に拡散
処理によってソース、ドレインｎ型層を形成し、その表
面全体に熱酸化処理により１００ＯＡのＳ＋０２層を形
成した。この８１０２層の上に、水素ガスとＣＨ４ガス
を用いた高周波プラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド状
炭素膜を１００ＯＡの厚さに形成した。
ｍ極を作成した。ＦＥＴ ｌｉ！極の構造は前記Ｍａ
ｔｓｕｏ等の報告をもとに、ｐ型Ｓ＋ウェハー上に拡散
処理によってソース、ドレインｎ型層を形成し、その表
面全体に熱酸化処理により１００ＯＡのＳ＋０２層を形
成した。この８１０２層の上に、水素ガスとＣＨ４ガス
を用いた高周波プラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド状
炭素膜を１００ＯＡの厚さに形成した。
この電極のｐＨに対する感度を測定するとｐＨ１〜Ｉ’
の範囲でゲート電圧の変化が３ ｍｖ／ｐＨ以下とｐＨ
不感応性を示した。同じ電極を酸素プラズマ中で酸化処
理するとｐＨ１〜１２の範囲でゲート電位は５８ｍｖ／
Ｉ）Ｈでほぼ直線的に減少し、従来最も感度が高いとさ
れていたＴａ２Ｑｓのｓ５ｍｖ／ｐＨよりもよい値を示
した。
の範囲でゲート電圧の変化が３ ｍｖ／ｐＨ以下とｐＨ
不感応性を示した。同じ電極を酸素プラズマ中で酸化処
理するとｐＨ１〜１２の範囲でゲート電位は５８ｍｖ／
Ｉ）Ｈでほぼ直線的に減少し、従来最も感度が高いとさ
れていたＴａ２Ｑｓのｓ５ｍｖ／ｐＨよりもよい値を示
した。
この電極の酸化処理を施さないものと、酸化処理を施し
たものの双方を血液中に３時間浸漬したところいずれも
血小板の粘着が認められなかった。
たものの双方を血液中に３時間浸漬したところいずれも
血小板の粘着が認められなかった。
第１図は本発明のｐＨセンサーＦＥＴの構造の断面図、
第２図は実施例におけるｐＨ依存性を測定するための回
路例を示す。 １；第１の絶縁層、２：ダイヤモンドまたはダイヤモン
ド状非晶質炭素膜、３：ゲート絶縁膜、４：ソース、５
ニドレイン、６：試料液、７：比較電極、８ ： ｌ５
ＦＥＴ。
第２図は実施例におけるｐＨ依存性を測定するための回
路例を示す。 １；第１の絶縁層、２：ダイヤモンドまたはダイヤモン
ド状非晶質炭素膜、３：ゲート絶縁膜、４：ソース、５
ニドレイン、６：試料液、７：比較電極、８ ： ｌ５
ＦＥＴ。
Claims (2)
- （１）ダイヤモンドまたはダイヤモンド状非晶質炭素膜
をゲート絶縁膜として用いたイオン選択性またはガス選
択性電界効果トランジスタよりなることを特徴とした生
体用センサー。 - （２）ＳｉＯ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ａｌ＿２Ｏ＿３、
Ｔａ＿２Ｏ＿５またはその他の酸化物、窒化物または高
分子から選ばれた１種または２種以上の第１の絶縁層の
上にダイヤモンドまたはダイヤモンド状非晶質炭素膜を
被覆してなる２層以上をゲート絶縁膜として用いたイオ
ン選択性またはガス選択性電界効果トランジスタよりな
ることを特徴とした生体用センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155939A JPS6133645A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 生体用センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155939A JPS6133645A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 生体用センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6133645A true JPS6133645A (ja) | 1986-02-17 |
| JPH0244222B2 JPH0244222B2 (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=15616821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59155939A Granted JPS6133645A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 生体用センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6133645A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63103910U (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-06 | ||
| FR2704314A1 (fr) * | 1993-02-17 | 1994-10-28 | Acfg | Capteur, son procédé de fabrication et son application à la mesure. |
| WO2001073421A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Japan Science And Technology Corporation | Field-effect transistor |
| US7153651B1 (en) | 1996-10-31 | 2006-12-26 | Inverness Medical - Biostar, Inc. | Flow-through optical assay devices providing laminar flow of fluid samples, and methods of construction thereof |
| JP2007078373A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ＩＳＦＥＴからなるｐＨセンサー及びその製造方法 |
| JP2008506099A (ja) * | 2004-07-07 | 2008-02-28 | ユニヴェルシテ・ドゥ・レンヌ・１ | 環境内に含まれる電荷の濃度を検出および／または測定するためのセンサとその用途並びにその製造方法 |
| WO2017002854A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 富士通株式会社 | ガスセンサ及びその使用方法 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59155939A patent/JPS6133645A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63103910U (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-06 | ||
| FR2704314A1 (fr) * | 1993-02-17 | 1994-10-28 | Acfg | Capteur, son procédé de fabrication et son application à la mesure. |
| US7153651B1 (en) | 1996-10-31 | 2006-12-26 | Inverness Medical - Biostar, Inc. | Flow-through optical assay devices providing laminar flow of fluid samples, and methods of construction thereof |
| WO2001073421A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Japan Science And Technology Corporation | Field-effect transistor |
| US6833059B2 (en) | 2000-03-27 | 2004-12-21 | Japan Science And Technology Corporation | Field-effect transistor |
| JP2008506099A (ja) * | 2004-07-07 | 2008-02-28 | ユニヴェルシテ・ドゥ・レンヌ・１ | 環境内に含まれる電荷の濃度を検出および／または測定するためのセンサとその用途並びにその製造方法 |
| JP2007078373A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ＩＳＦＥＴからなるｐＨセンサー及びその製造方法 |
| WO2017002854A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 富士通株式会社 | ガスセンサ及びその使用方法 |
| US11156576B2 (en) | 2015-06-30 | 2021-10-26 | Fujitsu Limited | Gas sensor and method of using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244222B2 (ja) | 1990-10-03 |
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