JPS6138557A - 溶存物質の分析方法 - Google Patents
溶存物質の分析方法Info
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- JPS6138557A JPS6138557A JP59159041A JP15904184A JPS6138557A JP S6138557 A JPS6138557 A JP S6138557A JP 59159041 A JP59159041 A JP 59159041A JP 15904184 A JP15904184 A JP 15904184A JP S6138557 A JPS6138557 A JP S6138557A
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- electrode
- potential
- gate
- measured
- liquid
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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】
［発明の技術分野１
本発明は液中に溶解する溶存物質の定量分析方法に関し
、更に詳しくは、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
という）センサのゲートを作用電極とした電極反応にお
けるＦＥＴセンサの応答特性を利用する液中溶存物質の
分析方法に関する。
、更に詳しくは、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
という）センサのゲートを作用電極とした電極反応にお
けるＦＥＴセンサの応答特性を利用する液中溶存物質の
分析方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
ＦＥＴのゲート表面に、ある特定の物質に感応する物質
を添着したものは、その特定物質に感応するセンサとし
て機能しうる。このＦＥＴセンサは、ゲート部が高いイ
ンピーダンスでかつ出力側が低インピーダンスであるた
め、センサ機能と同時にインピーダンス変換器機能も具
備している。
を添着したものは、その特定物質に感応するセンサとし
て機能しうる。このＦＥＴセンサは、ゲート部が高いイ
ンピーダンスでかつ出力側が低インピーダンスであるた
め、センサ機能と同時にインピーダンス変換器機能も具
備している。
このため、ＦＥＴセンサを用いた測定には環境からのノ
イズの影響が少なくなり正確さが保障される。
イズの影響が少なくなり正確さが保障される。
そして、これは小型化することが回部であり、かつ、同
一特性、同一形状のセンサをばらつきを少なく多・量に
製造することができるのでその価格も低廉になる。
一特性、同一形状のセンサをばらつきを少なく多・量に
製造することができるのでその価格も低廉になる。
このＦＥＴセンサを溶液に浸漬して、例えば溶質濃度を
測定する分析装置として用いた場合、ゲートと液界面と
の間の電位、電気容量がわずかに変動してもその変化を
出力側のドレン電波に有効に反映させることができる。
測定する分析装置として用いた場合、ゲートと液界面と
の間の電位、電気容量がわずかに変動してもその変化を
出力側のドレン電波に有効に反映させることができる。
すなわち、ゲート／液界面間の電気化学的変化をドレン
電流の変化として検出することができる。
電流の変化として検出することができる。
このようなことから、ＦＥＴセンサは溶液中のイオン濃
度の定量、溶存気体の分析など各種の分析に応用され始
めている。
度の定量、溶存気体の分析など各種の分析に応用され始
めている。
従来、液中の溶存物質をＦＥＴセンサで分析する場合に
は、該溶存物質がゲート部との界面で定常状態又は平衡
状態に到達したときに表示されてくる平衡値としてのド
レン電流値などを追跡するという分析方法が主流であっ
た。
は、該溶存物質がゲート部との界面で定常状態又は平衡
状態に到達したときに表示されてくる平衡値としてのド
レン電流値などを追跡するという分析方法が主流であっ
た。
しかしながら、この方法によって得られる情報の質・量
には限界があり、分析対象の物質によっては正確な分析
ができないこともある。
には限界があり、分析対象の物質によっては正確な分析
ができないこともある。
したがって、ＦＥＴテンサを用いた分析においては、単
に上記した平衡値を追跡して情報を得るだ↓すではなく
、平衡に達する過程又はゲート界面の状態変化に関する
情報を取得すれば、分析用の情報量を更に増すことがで
き、その結果、より充実した分析結果を入手することが
できるものと考えられる。
に上記した平衡値を追跡して情報を得るだ↓すではなく
、平衡に達する過程又はゲート界面の状態変化に関する
情報を取得すれば、分析用の情報量を更に増すことがで
き、その結果、より充実した分析結果を入手することが
できるものと考えられる。
しかしながら、現在に到るまで、このような考えにノ、
（づいたＦＥＴセンサ利川の用存物質の分析方法は知ら
れていない。
（づいたＦＥＴセンサ利川の用存物質の分析方法は知ら
れていない。
［発明の目的］
本発明はＦＥＴセンサのゲート界面における変化が平衡
に達する過程を追跡して再現性に富む分析結果を入手す
ることができる、液中の溶存物質を分析する新規な方法
の提供を目的とする。
に達する過程を追跡して再現性に富む分析結果を入手す
ることができる、液中の溶存物質を分析する新規な方法
の提供を目的とする。
［発明の概要］
本発明者らは一ヒ記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、ＦＥＴセンサのゲートを作用電極にして対極と一
緒に被測定液中に浸漬し、この状態で、まず、作用電極
の電位を電解電流が流れない電位に設定し、ついで対極
を介して電気パルスを印加してその電位を電解電流が流
れる電位に瞬間的に移行させてから、ＦＥＴセンサのド
レン電波ヌはゲートの電極電位の減衰を測定すれば、そ
の過程は平衡値に達するまでの追跡過程であること、そ
してその変化は被測定液中の溶存物質の濃度の関数であ
るとの事実に注目し、本発明方法を開発するに到った。
結果、ＦＥＴセンサのゲートを作用電極にして対極と一
緒に被測定液中に浸漬し、この状態で、まず、作用電極
の電位を電解電流が流れない電位に設定し、ついで対極
を介して電気パルスを印加してその電位を電解電流が流
れる電位に瞬間的に移行させてから、ＦＥＴセンサのド
レン電波ヌはゲートの電極電位の減衰を測定すれば、そ
の過程は平衡値に達するまでの追跡過程であること、そ
してその変化は被測定液中の溶存物質の濃度の関数であ
るとの事実に注目し、本発明方法を開発するに到った。
すなわち、本発明の溶存物質の分析方法は、液中の溶存
物質の濃度を分析する方法であって、ゲートが導電体か
ら成る電界効果トランジスタの該ゲートを作用電極とし
、該作用電極を対極とともに被測定液に浸漬し、まず、
該作用電極の電位を該溶存物質の電解に基づく電解電流
が無視できる領域の値に設定し、ついで、該対極を介し
て該作用電極に電気パルスを印加して該作用電極の電位
を該溶存物質の電解に基づく電解電流が流れる領域にま
で瞬間的に移行させ、その後における、該電界効果トラ
ンジスタのドレン電流の変化を測定して該溶存物質の濃
度を測定することを特徴とする。
物質の濃度を分析する方法であって、ゲートが導電体か
ら成る電界効果トランジスタの該ゲートを作用電極とし
、該作用電極を対極とともに被測定液に浸漬し、まず、
該作用電極の電位を該溶存物質の電解に基づく電解電流
が無視できる領域の値に設定し、ついで、該対極を介し
て該作用電極に電気パルスを印加して該作用電極の電位
を該溶存物質の電解に基づく電解電流が流れる領域にま
で瞬間的に移行させ、その後における、該電界効果トラ
ンジスタのドレン電流の変化を測定して該溶存物質の濃
度を測定することを特徴とする。
まず、作用電極（ゲート）に電気パルスを印加したとき
、作用電極の電位Ｅは、液中の溶存物質の濃度ＣＯ、パ
ルス印加後の経過時間ｔ、若しくはこの系に流れる電解
ＴｒＬｍｔの関数である。
、作用電極の電位Ｅは、液中の溶存物質の濃度ＣＯ、パ
ルス印加後の経過時間ｔ、若しくはこの系に流れる電解
ＴｒＬｍｔの関数である。
すなわち、Ｅ＝ｆ （ｉ 、 ｔ 、Ｃ’） −−（１
）と表現できる。したがって、設定された各条件因子に
基づいて得られた（１）式の関数曲線を解析すれば。
）と表現できる。したがって、設定された各条件因子に
基づいて得られた（１）式の関数曲線を解析すれば。
濃度Ｃ０を算出することができる。
とくに、電気パルスが定電筒パルスであり、しかも作用
電極の電位は溶存物質による限界電流が流れる電位の領
域にまで移行した場合、パルス印加直後（Ｌ ＝ ｏ）
の到達電位Ｅｍと、電解開始後の時間（ｔ ＝ Ｈにお
ける電位Ｅとの差ΔＥは。
電極の電位は溶存物質による限界電流が流れる電位の領
域にまで移行した場合、パルス印加直後（Ｌ ＝ ｏ）
の到達電位Ｅｍと、電解開始後の時間（ｔ ＝ Ｈにお
ける電位Ｅとの差ΔＥは。
ゲート部が平面であったとき、一般に次式：％式％
で示される。式中、ΔＥ＝Ｅ−Ｅｍ、Ｃｉは作用電極の
単位面、積当りの電気二重層の積分容量。
単位面、積当りの電気二重層の積分容量。
Ｄｏは溶存物質の液中における拡散係数、ｎはこの電極
反応に関与する電子の数、Ｆはファラデ一定数である。
反応に関与する電子の数、Ｆはファラデ一定数である。
ただし、Ｃｉは通常測定する数 １００ｍＶ以内の電位
変化では一定であると考える。
変化では一定であると考える。
ここで、（２）式は、
±ΔＥ＝ｋＣ６ｔ ・・・・・・（３）と書き直せる
。ただし１式中、ｋは定数である。
。ただし１式中、ｋは定数である。
したがって、−例えば測定時間（サンプ′リング時間）
ｔを１ ＝ １ ａ（一定）と定め、かつ、予め各条件
からに値を定めておけば、１＝１ａにおける電位差ΔＥ
を測定することにより、（３）式から溶存物質の濃度Ｃ
０ｔ−算出することができる。
ｔを１ ＝ １ ａ（一定）と定め、かつ、予め各条件
からに値を定めておけば、１＝１ａにおける電位差ΔＥ
を測定することにより、（３）式から溶存物質の濃度Ｃ
０ｔ−算出することができる。
ところで、ＦＥＴセンサにおいては、ゲート部の電圧Ｅ
はドレン電流Ｉｄに変換することができる。したがって
、Ｅ−Ｉｄが直線関係を満足する電位の範囲において、
Ｉｄの変化すなわちΔ■ｄを測定すれば、（３）式の変
形式からＣｏを求めることができる。逆にＩｄが一定と
なるような回路を組みあげ、ケート電圧ＶＧの変化すな
わちΔＶＧを追跡して同じＣｏを求めることも可能であ
る。また、Ｅ−Ｉｄが直線関係を満足しない電位ｇａ域
であってもＥとＩｄの間にｌ対ｌの対応関係が存在すれ
ば、あらかじめ、検量線を得ておくことにより、Ｃ０を
求めることが可能である。
はドレン電流Ｉｄに変換することができる。したがって
、Ｅ−Ｉｄが直線関係を満足する電位の範囲において、
Ｉｄの変化すなわちΔ■ｄを測定すれば、（３）式の変
形式からＣｏを求めることができる。逆にＩｄが一定と
なるような回路を組みあげ、ケート電圧ＶＧの変化すな
わちΔＶＧを追跡して同じＣｏを求めることも可能であ
る。また、Ｅ−Ｉｄが直線関係を満足しない電位ｇａ域
であってもＥとＩｄの間にｌ対ｌの対応関係が存在すれ
ば、あらかじめ、検量線を得ておくことにより、Ｃ０を
求めることが可能である。
本発明方法を、用いる測定装置の概念図（第１図）に基
づいて更に詳説する。
づいて更に詳説する。
第１１図は、本発明方法で用いる基本的な装置例を示す
ものである。まず、ｌはＦＥＴセンサのゲート表面であ
り、そこには３ゲ一ト面に形成された白金層、更にその
上にある薄い水銀層のような導電体の層が存在する。Ｓ
はソース、Ｄはドレンである。２は対極で例えば白金電
極である。
ものである。まず、ｌはＦＥＴセンサのゲート表面であ
り、そこには３ゲ一ト面に形成された白金層、更にその
上にある薄い水銀層のような導電体の層が存在する。Ｓ
はソース、Ｄはドレンである。２は対極で例えば白金電
極である。
ＦＥＴのゲート面１及び対極２は対向して測定対象であ
る溶存物質を含む被測定液３の中に一緒に浸漬される。
る溶存物質を含む被測定液３の中に一緒に浸漬される。
４はセル容器である。５は絶縁性。
耐水性の保ｖＩＪ膜で被覆されたリード線で、それはゲ
ー）１と個所６で接続している。この接続部６は、絶縁
性、耐水性の材料で被覆されて、被測定液３と直接接触
しないようになっている。
ー）１と個所６で接続している。この接続部６は、絶縁
性、耐水性の材料で被覆されて、被測定液３と直接接触
しないようになっている。
７は電気パルス発生器兼加電圧装置で、一方の端子はリ
ード線８を介して対極２と接続し他方の端子は、スイッ
チ８を介しリードｌｉ５を経てゲート１の接続部にｖｃ
統する。なお、スイッチＳは装置７の中に組込まれてい
てもよい。
ード線８を介して対極２と接続し他方の端子は、スイッ
チ８を介しリードｌｉ５を経てゲート１の接続部にｖｃ
統する。なお、スイッチＳは装置７の中に組込まれてい
てもよい。
１０、１１はそれぞれドレンＤ及びソースＳに接続する
リード線で、１２はドレンＤとソースＳとの間に定格電
圧を印加するための可変定電圧電源である６そして、ド
レン電流は電流計１３によって測定される。
リード線で、１２はドレンＤとソースＳとの間に定格電
圧を印加するための可変定電圧電源である６そして、ド
レン電流は電流計１３によって測定される。
本発明方法は、まず、ゲート１表面（作用電極）の電位
を、溶存物質の電解に基づく電解電流が流れない電位領
域に設定する。このとき、電気パルス発生器兼加電圧装
置７は加電圧装置として機能し、その働きにより上記電
位が設定される。
を、溶存物質の電解に基づく電解電流が流れない電位領
域に設定する。このとき、電気パルス発生器兼加電圧装
置７は加電圧装置として機能し、その働きにより上記電
位が設定される。
ついで、スイッチ９を閉にして電Ｘ パルス発生器兼加
電圧装置７から電気パルスを対極２を介して作用電極ｌ
に印加し、該作用電極１の電位を瞬間的に溶存物質によ
る電解電流が流れる電位の領域にまで移行させ、スイッ
チ８を開にする。
電圧装置７から電気パルスを対極２を介して作用電極ｌ
に印加し、該作用電極１の電位を瞬間的に溶存物質によ
る電解電流が流れる電位の領域にまで移行させ、スイッ
チ８を開にする。
このときに印加する電気パルスとしては各種のものを利
用できるが、とくに、定電荷パルスは例えば、コンデン
サを電荷源として用いた場合を考えると、瞬間的に印加
することが可能であり、しかもパルス印加後、パルス印
加回路を開回路状態にしてドレン電流の変化を測定でき
るのでオーミック降下の影響を無視できて有効である。
用できるが、とくに、定電荷パルスは例えば、コンデン
サを電荷源として用いた場合を考えると、瞬間的に印加
することが可能であり、しかもパルス印加後、パルス印
加回路を開回路状態にしてドレン電流の変化を測定でき
るのでオーミック降下の影響を無視できて有効である。
このような効果の期待できる電気パルスとしては、その
他に定電流パルスがあげられる。このパルスも短時間内
（すなわちパルス幅の短い）に印加可能である。このよ
うな定電荷パルス、パルス幅の短い定電流パルスはいず
れも作用電極ｌに短時間で印加することができ、しかも
作用電極の表面（ゲート表面）と被測定液との界面の状
態を攪乱することがほとんどないので取扱いやすく、更
にはゲートを破壊することもない。
他に定電流パルスがあげられる。このパルスも短時間内
（すなわちパルス幅の短い）に印加可能である。このよ
うな定電荷パルス、パルス幅の短い定電流パルスはいず
れも作用電極ｌに短時間で印加することができ、しかも
作用電極の表面（ゲート表面）と被測定液との界面の状
態を攪乱することがほとんどないので取扱いやすく、更
にはゲートを破壊することもない。
作用電極ｌの電位を、溶存物質による電解電流が流れな
い領域から流れる領域にステー２プさせる場合、ゲート
／被測定液の界面における電子移動が律速因子になる電
解電圧付近の電位にステップさせるよりも、電子移動が
速く、拡散律速か支配的である拡散型１１ ｉが流れる
電位の領域にステップさせた方がよい。
い領域から流れる領域にステー２プさせる場合、ゲート
／被測定液の界面における電子移動が律速因子になる電
解電圧付近の電位にステップさせるよりも、電子移動が
速く、拡散律速か支配的である拡散型１１ ｉが流れる
電位の領域にステップさせた方がよい。
これは、拡散電流が流れる電位の領域では、この拡散電
流ｉは電位とほとんど無関係で、同一時間では次式： （式中、Ａは作用電極の表面積、他は（２）式と同じ意
味を有する） で示される一定値となって、取扱いが簡単になるからで
ある。
流ｉは電位とほとんど無関係で、同一時間では次式： （式中、Ａは作用電極の表面積、他は（２）式と同じ意
味を有する） で示される一定値となって、取扱いが簡単になるからで
ある。
本発明方法では、その後スイッチ９を開に戻−し、電流
計１３が示すドレン型温値の時間変化を測定し、その変
化値から前記した（３）式の変形式を用いて溶存物質の
濃度Ｃ０が算出される。
計１３が示すドレン型温値の時間変化を測定し、その変
化値から前記した（３）式の変形式を用いて溶存物質の
濃度Ｃ０が算出される。
本発明方法は以上の操作を基本とする。そして、第１図
に示した装置例はそれを説１月するための図である。し
かし、本発明方法に用いる装置はこれに限定されるもの
ではなく、以下に例示するような形に改変することもで
きる。
に示した装置例はそれを説１月するための図である。し
かし、本発明方法に用いる装置はこれに限定されるもの
ではなく、以下に例示するような形に改変することもで
きる。
第２図は、第１図の装置において、被測定液３の中に飽
和甘木電極のような参照電極２１を一緒にセットし、こ
の参！Ｗ電極２１をポテンショメータ２２を介して前記
Ｆ Ｅ Ｔのソースに接続し、バイアス電圧回路を形成
した例である・２３はリード線である。ポテンショメー
タ２２は全体操作に先だってソースＳとゲート間にバイ
アス電圧を印加するためのものであり、かくすることに
より、以後の分析操作を安定して行なえるという利点が
生ずる。
和甘木電極のような参照電極２１を一緒にセットし、こ
の参！Ｗ電極２１をポテンショメータ２２を介して前記
Ｆ Ｅ Ｔのソースに接続し、バイアス電圧回路を形成
した例である・２３はリード線である。ポテンショメー
タ２２は全体操作に先だってソースＳとゲート間にバイ
アス電圧を印加するためのものであり、かくすることに
より、以後の分析操作を安定して行なえるという利点が
生ずる。
第３図は第２図で（したがって、ｆ５１図の場合にも適
用できる）でゲート部が改変された例である。第２図で
ＦＥＴのゲートｌは片封じガラス管３１の中に封入され
ている。３２はガラス’１７３１の絶縁性」４栓である
。ゲート部にｔｊ例えば白金のような導電体３３が接続
され、この導電体３３はガラス管３１から液密状態で引
き出され被測定液３に突出する。この装置例によれば、
ＦＥＴ及びＦＥＴのゲートと導電体との接続部は被スに
室液から保護されている−ので被測定液３による影響（
例えば変質）から自由である。
用できる）でゲート部が改変された例である。第２図で
ＦＥＴのゲートｌは片封じガラス管３１の中に封入され
ている。３２はガラス’１７３１の絶縁性」４栓である
。ゲート部にｔｊ例えば白金のような導電体３３が接続
され、この導電体３３はガラス管３１から液密状態で引
き出され被測定液３に突出する。この装置例によれば、
ＦＥＴ及びＦＥＴのゲートと導電体との接続部は被スに
室液から保護されている−ので被測定液３による影響（
例えば変質）から自由である。
ｆｊＳ４図は、対極と参照電極とが一体化した装置例で
ある０図で、 ４１は対極兼参照電極であり飽和甘木電
極が用いられる。４２は切換えスイッチである。スイッ
チ４２がａ側に倒れて電気パルス発生器兼加電圧装置７
と接続している場合、対極兼参照型Ｊｆ４４１は対極と
して、また作用電極（ゲート）ｌにバイアス電圧を印加
したときの参照電極として機能し、ｂ側に倒れてポテン
ショメータ２２と接続しているとき、それはソースＳと
ゲート間にバイアス電圧をかけるために、また、測定時
の参照電極として機能する。この装置例の場合には、電
極系が簡略化するという利点を具備している。
ある０図で、 ４１は対極兼参照電極であり飽和甘木電
極が用いられる。４２は切換えスイッチである。スイッ
チ４２がａ側に倒れて電気パルス発生器兼加電圧装置７
と接続している場合、対極兼参照型Ｊｆ４４１は対極と
して、また作用電極（ゲート）ｌにバイアス電圧を印加
したときの参照電極として機能し、ｂ側に倒れてポテン
ショメータ２２と接続しているとき、それはソースＳと
ゲート間にバイアス電圧をかけるために、また、測定時
の参照電極として機能する。この装置例の場合には、電
極系が簡略化するという利点を具備している。
第５図は今までの装置例における電気パルス発生器兼加
電圧装置７に代えて、コンデンサを用いて定電荷パルス
を印加するための装置例である。
電圧装置７に代えて、コンデンサを用いて定電荷パルス
を印加するための装置例である。
測定系の方は図を省略しである０図で５１がコンデンサ
である。この装置例の場合、予めコンデンサ５１を所定
電圧で充電し、分析操作時にはスイッチＳを閉じ作用電
極ｌに対極２を介して定電荷を印加する。この例におい
ては、装置構造が簡単であること、ゲートと被測定液と
の界面における電位移行が円滑に進行すること、などの
効果が得られる。
である。この装置例の場合、予めコンデンサ５１を所定
電圧で充電し、分析操作時にはスイッチＳを閉じ作用電
極ｌに対極２を介して定電荷を印加する。この例におい
ては、装置構造が簡単であること、ゲートと被測定液と
の界面における電位移行が円滑に進行すること、などの
効果が得られる。
第６図は、溶存物質が溶存酸素の場合に１本発明方法を
適用してその濃度を測定する際に用いる測定プローブの
１例である。図では、電気°パルスの印加系統及びドレ
ン型温の測定系統は省略しである０図で６１は側壁部、
６２１ま先端部で内部は中空である０作用′？Ｉｉ極ｌ
、対極２及び参照電極２１はいずれも先端部８２の外
側に設けられ、それぞれは各リード線を介してＦＥＴの
ゲート（作用電極ｌの場合）、測定系統に接続されてい
る。６３はテトラフロロエチレン膜のような酸素ガス透
過膜であって、それと先端部６２の外表面との間には支
持ｉｔｔ解質溶液６４が満たされている。このプローブ
においては、酸素ガス透過膜６３を透過した溶存酸素の
濃度測定が回部となる。
適用してその濃度を測定する際に用いる測定プローブの
１例である。図では、電気°パルスの印加系統及びドレ
ン型温の測定系統は省略しである０図で６１は側壁部、
６２１ま先端部で内部は中空である０作用′？Ｉｉ極ｌ
、対極２及び参照電極２１はいずれも先端部８２の外
側に設けられ、それぞれは各リード線を介してＦＥＴの
ゲート（作用電極ｌの場合）、測定系統に接続されてい
る。６３はテトラフロロエチレン膜のような酸素ガス透
過膜であって、それと先端部６２の外表面との間には支
持ｉｔｔ解質溶液６４が満たされている。このプローブ
においては、酸素ガス透過膜６３を透過した溶存酸素の
濃度測定が回部となる。
第７図は、作用電極の電位変化（したがってそれはドレ
、ン電泣の変化でもある）をゲート電圧の変化として測
定することにより分析するための装置例である０図で、
？１．７２．７３．７４はそれぞれ可変抵抗、トランジ
スタ、演算増幅器、可変定電圧電源であり、７５．７８
はいずれもｌ１ｉＩＩ算増幅器７３の電源、７７は全体
の電源である。そして、７８が出力端子でここにゲート
電圧が出力する。この装置例を用いた分析の場合、出力
されるゲート電圧変化が直接（２）式で示されるΔＥに
対応するため、測定結果の解析が容易であるという利点
を有する。
、ン電泣の変化でもある）をゲート電圧の変化として測
定することにより分析するための装置例である０図で、
？１．７２．７３．７４はそれぞれ可変抵抗、トランジ
スタ、演算増幅器、可変定電圧電源であり、７５．７８
はいずれもｌ１ｉＩＩ算増幅器７３の電源、７７は全体
の電源である。そして、７８が出力端子でここにゲート
電圧が出力する。この装置例を用いた分析の場合、出力
されるゲート電圧変化が直接（２）式で示されるΔＥに
対応するため、測定結果の解析が容易であるという利点
を有する。
［発明の実施例］
実施例１
第５図に示した装置例を用いて、水中の塩化亜鉛（Ｚｎ
ＣＪＬ ２）濃度の測定を試みた。まず、被測定液とし
て、■１０−’ Ｍ ＺｎＣ１２溶液、■５Ｘ １０
４ＭＺｎＣ見２溶液、■１０（Ｎ ＺｎＣ１２溶液を
準備した。
ＣＪＬ ２）濃度の測定を試みた。まず、被測定液とし
て、■１０−’ Ｍ ＺｎＣ１２溶液、■５Ｘ １０
４ＭＺｎＣ見２溶液、■１０（Ｎ ＺｎＣ１２溶液を
準備した。
まず、それぞれの溶液で、作用電極の電位を飽和甘木電
極に対し一〇、６ｖに設定し、その後、電荷パルスを印
加して−１，５Ｖにステップさせた。各場合につき、１
秒後のドレン電流を測定しその差を求めた。■の溶液：
２１．２ＪＬＡ、■の溶液＝１０５ＩＬＡ、■の溶液
：２１２ＩＬＡであった。
極に対し一〇、６ｖに設定し、その後、電荷パルスを印
加して−１，５Ｖにステップさせた。各場合につき、１
秒後のドレン電流を測定しその差を求めた。■の溶液：
２１．２ＪＬＡ、■の溶液＝１０５ＩＬＡ、■の溶液
：２１２ＩＬＡであった。
この結果は、ドレン電流の変化値（ΔＩｄ）とＺｎＣｌ
２濃度とが比例関係にあること、したがって、本発明方
法が有効であることを立証する。
２濃度とが比例関係にあること、したがって、本発明方
法が有効であることを立証する。
実施例２
第６図に示されるプローブを用い溶存酸素濃度の測定を
試みた０作用電極ｌとして金電極、対極２として白金電
極、参照電極２１として銀−塩化銀電極、酸素透過膜と
してテフロン膜を用いた。なお、指示電解質としてはＩ
ＭＫＣｌを用いた。
試みた０作用電極ｌとして金電極、対極２として白金電
極、参照電極２１として銀−塩化銀電極、酸素透過膜と
してテフロン膜を用いた。なお、指示電解質としてはＩ
ＭＫＣｌを用いた。
測定液として溶存酸素濃度ＤＯが■７．８ｐｐ■と■４
．３ｐｐｍ■２．４ｐｐ■の溶液をそれぞれ調製した。
．３ｐｐｍ■２．４ｐｐ■の溶液をそれぞれ調製した。
まず、作用電極ｌの電位を酸素による還元電流が流−れ
ないＯＶｖｓ、八ｇ／ＡｇＣｌ 、続いて溶存酸素の還
元電流が流れる−１．０Ｖｖｓ、Ａｇ／ＡｇＣｊｌに移
行させた。
ないＯＶｖｓ、八ｇ／ＡｇＣｌ 、続いて溶存酸素の還
元電流が流れる−１．０Ｖｖｓ、Ａｇ／ＡｇＣｊｌに移
行させた。
測定の前に溶液■、＠、■と前記プローブとを充分に平
衡に達せしめた。溶液■、■、＠に対して電位を移行さ
せた後１秒後のドレン電流変化Δ工ｄを測定したところ
、それぞれ、７Ｂ、Ａ。
衡に達せしめた。溶液■、■、＠に対して電位を移行さ
せた後１秒後のドレン電流変化Δ工ｄを測定したところ
、それぞれ、７Ｂ、Ａ。
２１．８終Ａ、１２ＩＬＡとなり、ΔＩｄがＤＯに比例
していた。
していた。
この結果も本発明が有効であることを立証した。
［発明の効果］
以上の説明で明らかなように、木発す１方法では、ゲー
ト／被測定液界面における変化を追跡していくので従来
の方法に比べて得られる情報量が多くなり、したがって
分析は正確さを増す、とくに溶存物質の濃度とドレン電
流の変化とが直線関係にある領域で分析が進められるの
で、従来の測定原理、すなわち濃度の対数と出力との関
係（ネルンストの式）を利用するＩ Ｓ ＦＥＴ 、イ
オンセンサに比べてより正確な結果を得ることができる
。また、例えば、電気パルスとして定電荷パルスを印加
する場合には、作用電極への荷電量は少なく、ＦＥＴゲ
ートを損傷する危険も少ない。
ト／被測定液界面における変化を追跡していくので従来
の方法に比べて得られる情報量が多くなり、したがって
分析は正確さを増す、とくに溶存物質の濃度とドレン電
流の変化とが直線関係にある領域で分析が進められるの
で、従来の測定原理、すなわち濃度の対数と出力との関
係（ネルンストの式）を利用するＩ Ｓ ＦＥＴ 、イ
オンセンサに比べてより正確な結果を得ることができる
。また、例えば、電気パルスとして定電荷パルスを印加
する場合には、作用電極への荷電量は少なく、ＦＥＴゲ
ートを損傷する危険も少ない。
第１図は、本発明方法を行なうに当り使用する装置例の
基本図であり、第２〜７図はその変形例である。 ！−ＦＥＴのゲート（作用電極）。 ２一対極、 ３−被測定液、４−セル容
器、 ５−リード線、８−接続部。 ７−電気パルス発生器兼加電圧装置、 ８−リード線、 ３−スイッチ、１０．１１
−リード線、−１２−可変定電圧電源、１３−電流計、
２１−参照電極。 ２２−ポテンショメータ、 ２３−リード線、３１−ガ
ラス管、 ３２−封栓。 ３３−導電体、 ４１一対極兼参照電極、４
２−切換えスイッチ、 ５１−コンデンサ、６１−
プローブ側壁、 ８２−先端部、６３−＃素ガス
透過膜、 ８４−支持電解質溶液。 ７１−可変抵抗、 ７２−トランジスタ、７３
−演算増幅器、 ７４−可変定電圧電源、７５．
７６．７７−電源、 ７８−出力端子。 第５ 第３図 第４図 図 １渥 図 冊
基本図であり、第２〜７図はその変形例である。 ！−ＦＥＴのゲート（作用電極）。 ２一対極、 ３−被測定液、４−セル容
器、 ５−リード線、８−接続部。 ７−電気パルス発生器兼加電圧装置、 ８−リード線、 ３−スイッチ、１０．１１
−リード線、−１２−可変定電圧電源、１３−電流計、
２１−参照電極。 ２２−ポテンショメータ、 ２３−リード線、３１−ガ
ラス管、 ３２−封栓。 ３３−導電体、 ４１一対極兼参照電極、４
２−切換えスイッチ、 ５１−コンデンサ、６１−
プローブ側壁、 ８２−先端部、６３−＃素ガス
透過膜、 ８４−支持電解質溶液。 ７１−可変抵抗、 ７２−トランジスタ、７３
−演算増幅器、 ７４−可変定電圧電源、７５．
７６．７７−電源、 ７８−出力端子。 第５ 第３図 第４図 図 １渥 図 冊
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 液中の溶存物質の濃度を分析する方法であって、 ゲートが導電体から成る電界効果トランジスタの該ゲー
トを作用電極とし、該作用電極を対極とともに被測定液
に浸漬し、まず、該作用電極の電位を該溶存物質の電解
に基づく電解電流が無視できる領域の値に設定し、つい
で、 該対極を介して該作用電極に電気パルスを印加して該作
用電極の電位を該溶存物質の電解に基づく電解電流が流
れる領域にまで瞬間的に移行させ、 その後における、該電界効果トランジスタのドレン電流
の変化を測定して該溶存物質の濃度を測定する溶存物質
の分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59159041A JPS6138557A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 溶存物質の分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59159041A JPS6138557A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 溶存物質の分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138557A true JPS6138557A (ja) | 1986-02-24 |
Family
ID=15684941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59159041A Pending JPS6138557A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 溶存物質の分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138557A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596672U (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-27 | 株式会社昭電 | ケーブルガイド |
| JP2008134255A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | 生体分子検出装置及びそれを用いた生体分子検出方法 |
| JP2009270983A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 揮発性成分水溶液中の該揮発性成分濃度を測定するシステム |
| JP2010256140A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 電気化学測定装置 |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59159041A patent/JPS6138557A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0596672U (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-27 | 株式会社昭電 | ケーブルガイド |
| JP2008134255A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | 生体分子検出装置及びそれを用いた生体分子検出方法 |
| JP2009270983A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 揮発性成分水溶液中の該揮発性成分濃度を測定するシステム |
| JP2010256140A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 電気化学測定装置 |
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