JPS6311849A - 溶存過酸化水素センサ - Google Patents
溶存過酸化水素センサInfo
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- JPS6311849A JPS6311849A JP61154998A JP15499886A JPS6311849A JP S6311849 A JPS6311849 A JP S6311849A JP 61154998 A JP61154998 A JP 61154998A JP 15499886 A JP15499886 A JP 15499886A JP S6311849 A JPS6311849 A JP S6311849A
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Landscapes
- 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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
゛ 本発明は液中に溶けている過酸化水素（Ｈ，Ｏ，）
濃度を測定するためのセンサに係り、特に絶縁ゲート型
電界効果トランジスタを活用した過酸化水素センサに関
する。 −（従来の技術） 従来より特定のイオン濃度を選択的に定、歇できるイオ
ン選択性電極が特定イオンのモニターや水質分析等の広
い分野で用いられてきている。近年では特に血液中のＮ
ａ“、に＋、Ｃ２−等の各種イオンの定量などがイオン
選択性電極を用いてさかんに行われている。このような
イオン選択性電極の中で、従来のイオン選択性電極に代
わって、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
のゲート部にイオン感応膜を形成したＦＥＴイオンセン
サが注目されるようになってきた。
濃度を測定するためのセンサに係り、特に絶縁ゲート型
電界効果トランジスタを活用した過酸化水素センサに関
する。 −（従来の技術） 従来より特定のイオン濃度を選択的に定、歇できるイオ
ン選択性電極が特定イオンのモニターや水質分析等の広
い分野で用いられてきている。近年では特に血液中のＮ
ａ“、に＋、Ｃ２−等の各種イオンの定量などがイオン
選択性電極を用いてさかんに行われている。このような
イオン選択性電極の中で、従来のイオン選択性電極に代
わって、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
のゲート部にイオン感応膜を形成したＦＥＴイオンセン
サが注目されるようになってきた。
これは、ＦＥＴイオンセンサが、トランジスタやＩＣ，
ＬＳＩなどをつくるときに用いるシリコンプロセスを用
いることにより同時に複数個つくることができ、多重化
が容易で、しかも小型化が容易であることと、大量生産
が可能なため低コスト化が期待できるなどの理由による
。
ＬＳＩなどをつくるときに用いるシリコンプロセスを用
いることにより同時に複数個つくることができ、多重化
が容易で、しかも小型化が容易であることと、大量生産
が可能なため低コスト化が期待できるなどの理由による
。
（発明が解決しようとする問題点）
ところで、生化学分析項目の中には、酵素反応によって
生成するＨ、Ｏ，を定量することにもとづくコレステロ
ール、リン脂質、遊離脂肪酸などの被検物質の測定方法
が多種あるが、このＨ３Ｏ２はイオンと異なり電気的に
中性であるために通常のｘｓｐｈＴではｔ１ｑ定できず
、小型化、多重化が可能なｌ５ＦＥＴの特徴を充分に発
揮することができなかった。
生成するＨ、Ｏ，を定量することにもとづくコレステロ
ール、リン脂質、遊離脂肪酸などの被検物質の測定方法
が多種あるが、このＨ３Ｏ２はイオンと異なり電気的に
中性であるために通常のｘｓｐｈＴではｔ１ｑ定できず
、小型化、多重化が可能なｌ５ＦＥＴの特徴を充分に発
揮することができなかった。
本発明は以上のような問題点を解決するためなされたも
ので、溶存Ｈ２０，濃度を測定することができる過酸化
水素センサを提供することを目的とする。
ので、溶存Ｈ２０，濃度を測定することができる過酸化
水素センサを提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート
部上部に妙けられた導電層と前記導電体層上部に設けら
れたＦｅ（Ｉｆ ）＠体を含有する電解質層と、前記電
解質層中に設けられた参照電極とを少なくとも具備する
ことを特徴とする溶存酸素センサである。
部上部に妙けられた導電層と前記導電体層上部に設けら
れたＦｅ（Ｉｆ ）＠体を含有する電解質層と、前記電
解質層中に設けられた参照電極とを少なくとも具備する
ことを特徴とする溶存酸素センサである。
導電体層を構成する物質としては、導電性を示すもので
あればよい。好ましくは、Ａｕ、 Ｐｔ、ステンレス等
の腐食されにくい金属が導電体層として有効である。ま
た電解質層は、過酸化水素を透過させる電解質溶液であ
ればよい、これらの電解質層としてはアガロース、寒天
、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ） 、カルボキシメチ
ルセルロース（ＣＭＣ）等でゲル状にしたものや高分子
膜中に固定したものが好ましい。
あればよい。好ましくは、Ａｕ、 Ｐｔ、ステンレス等
の腐食されにくい金属が導電体層として有効である。ま
た電解質層は、過酸化水素を透過させる電解質溶液であ
ればよい、これらの電解質層としてはアガロース、寒天
、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ） 、カルボキシメチ
ルセルロース（ＣＭＣ）等でゲル状にしたものや高分子
膜中に固定したものが好ましい。
一方、電解ＩＲ層中に設けられる参照電極としては、
Ａｇ／ＡｇＣｊ２電極、飽和材コウｉｌＩ！極等が挙げ
られる。センサの小型化という観点からはＡｇ／ＡｇＣ
Ｑｆｊｌ極が好ましい。また設置する場所としては電解
質層中であればどこでもよい。
Ａｇ／ＡｇＣｊ２電極、飽和材コウｉｌＩ！極等が挙げ
られる。センサの小型化という観点からはＡｇ／ＡｇＣ
Ｑｆｊｌ極が好ましい。また設置する場所としては電解
質層中であればどこでもよい。
本発明による溶存過酸化水素センサは、電解質層の一部
、あるいは全部を露出し、他の部分全体を防水被膜によ
り覆ってもよい。このようにすることにより、被測定液
中に溶存過酸化水素センサ全体をひたし、測定すること
が可能になる。
、あるいは全部を露出し、他の部分全体を防水被膜によ
り覆ってもよい。このようにすることにより、被測定液
中に溶存過酸化水素センサ全体をひたし、測定すること
が可能になる。
また、金属錯体の酸化体の蓄積を防ぐため、電解質層中
に還元用の電極を設けてもよい。還元用電極の形状は、
網状あるいは多孔質等で、溶存酸素やイオンが自由に出
入りできる構造になっていればよい、さらに電解質層と
の液絡部を有する電解液部を設け、この中に還元電流を
与える際の対極をＭ！ＬＩＩ￥１してもよい。電解液部
は、電解液層と同様の電解質溶液を有するものでＫＣｌ
２水溶液、ＮａＣｆｆ１水溶液あるいはこれらのゲル状
のもの等が保持された構造とする。この時、電解液部と
電解ＪＷ層の電解質溶液の濃度は等しくなっていること
が好ましい、また、液絡部の構造は電解液部と電解質層
の電解質は自由に出入りできるが、電解質層の錯体が電
解液部へはいり込まないようになっていればよい。この
ような構造としては、管状のものにろ紙、寒天等をつめ
たものが挙げられる０ｗ１解液部の中に設けられる対極
には、腐食されにくい貴金属Ａｕ、 Ｐｔやステンレス
等を用いる。
に還元用の電極を設けてもよい。還元用電極の形状は、
網状あるいは多孔質等で、溶存酸素やイオンが自由に出
入りできる構造になっていればよい、さらに電解質層と
の液絡部を有する電解液部を設け、この中に還元電流を
与える際の対極をＭ！ＬＩＩ￥１してもよい。電解液部
は、電解液層と同様の電解質溶液を有するものでＫＣｌ
２水溶液、ＮａＣｆｆ１水溶液あるいはこれらのゲル状
のもの等が保持された構造とする。この時、電解液部と
電解ＪＷ層の電解質溶液の濃度は等しくなっていること
が好ましい、また、液絡部の構造は電解液部と電解質層
の電解質は自由に出入りできるが、電解質層の錯体が電
解液部へはいり込まないようになっていればよい。この
ような構造としては、管状のものにろ紙、寒天等をつめ
たものが挙げられる０ｗ１解液部の中に設けられる対極
には、腐食されにくい貴金属Ａｕ、 Ｐｔやステンレス
等を用いる。
（作 用）
本発明による溶存過酸化水素センサの電解質層が被測定
液に接触すると被測定液中の過酸化水素が電解質層中に
はいり込む、そしてこの電解質層中にはいり込んだ過酸
化水素は、電解質層中のＦｅ（ＩＩ）錯体を酸化し酸化
体にかえる。このため、Ｆｅ錯体の還元体と酸化体の濃
度比が変化し、これによってゲート部に設けた導電体層
の電位が変化する。この電位変化をドレイン電流として
出力し、溶存酸存濃度を測定する。この際、ソースに対
して溶液の電位を所定のレベルに保つため、つまり。
液に接触すると被測定液中の過酸化水素が電解質層中に
はいり込む、そしてこの電解質層中にはいり込んだ過酸
化水素は、電解質層中のＦｅ（ＩＩ）錯体を酸化し酸化
体にかえる。このため、Ｆｅ錯体の還元体と酸化体の濃
度比が変化し、これによってゲート部に設けた導電体層
の電位が変化する。この電位変化をドレイン電流として
出力し、溶存酸存濃度を測定する。この際、ソースに対
して溶液の電位を所定のレベルに保つため、つまり。
ゲート電圧を測定可能な範囲に保つために参照電極を介
してバイアス電極をかけるが、測定中のゲート電圧は次
のような値に制御されている必要がある。
してバイアス電極をかけるが、測定中のゲート電圧は次
のような値に制御されている必要がある。
また、電解質層中に還元用の電極を設けた場合、この還
元用Ｗ１極に還元電流が与えられ、過酸化水素濃度に応
じて一定の酸化体、 ｉＩ！元体の濃度比が得られるよ
うになっている。ところでＨｌｏ、自体は還元の過電圧
が２ｖもあり容易に還元されないがＦａ（■）錯体が存
在すると還元される。このときＦｅ（ＩＩ）錯体が生成
するため界面電位が変わりＦＥＴによって検出可能とな
る。
元用Ｗ１極に還元電流が与えられ、過酸化水素濃度に応
じて一定の酸化体、 ｉＩ！元体の濃度比が得られるよ
うになっている。ところでＨｌｏ、自体は還元の過電圧
が２ｖもあり容易に還元されないがＦａ（■）錯体が存
在すると還元される。このときＦｅ（ＩＩ）錯体が生成
するため界面電位が変わりＦＥＴによって検出可能とな
る。
（実 施 例）
本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明する。
第１図を参照し、本発明の詳細な説明する。
０）は絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、■は
ゲート部、（３）はソース、（イ）はドレインである。
ゲート部、（３）はソース、（イ）はドレインである。
■はＳｉＯ□層、（ｅは５ｘ３Ｎ４ Ｍ 、■は導電体
層としての白金黒付白金層である。（ハ）は電解質層で
、１ｍＭのＦｅ（Ｉｌ、Ｉｎ）−ヘモグロビン錯体を加
えたｏ、１トＫＣＱ水溶液層である。ここで錯体の酸化
体の還元体の割合は１：９である。０はＡｇ／ＡｇＣ（
ｌｆｊｌｔｌ；４、（１０）は過酸水素透過膜（１１）
、 （１２） 、 （１３） 、 （１４） 、 （１
７） 。
層としての白金黒付白金層である。（ハ）は電解質層で
、１ｍＭのＦｅ（Ｉｌ、Ｉｎ）−ヘモグロビン錯体を加
えたｏ、１トＫＣＱ水溶液層である。ここで錯体の酸化
体の還元体の割合は１：９である。０はＡｇ／ＡｇＣ（
ｌｆｊｌｔｌ；４、（１０）は過酸水素透過膜（１１）
、 （１２） 、 （１３） 、 （１４） 、 （１
７） 。
（１８）はリード線である。（１５）は対極としてＰｔ
ｆｌ！極、（１６）は液絡部としてセラミックの管に寒
天を詰めたものである。（１９）は還元電位設定機構で
あり。
ｆｌ！極、（１６）は液絡部としてセラミックの管に寒
天を詰めたものである。（１９）は還元電位設定機構で
あり。
前記、還元電極に
Ｆｅ（ＩＩＩ）−ヘモグロビン＋ｅ→Ｆｅ（ＩＩ）−ヘ
モグロビンの反応が起こるように、還元電位をかけるた
めのものである。本センサはＦｅ（ｕ、ｍ）−ヘモグロ
ビンを含む水溶液に常に所定の還元電位をかけておき常
にＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビンが生成しつつ、一方で過
酸化水素透過膜（１０）を透過してきた溶存過酸化水素
によってＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビンの酸化によりＦｅ
（ＩＩＩ）−ヘモグロビンが生成するような条件に保っ
ておいて測定液中の溶存過酸化水素濃度を測定しようと
するものである。
モグロビンの反応が起こるように、還元電位をかけるた
めのものである。本センサはＦｅ（ｕ、ｍ）−ヘモグロ
ビンを含む水溶液に常に所定の還元電位をかけておき常
にＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビンが生成しつつ、一方で過
酸化水素透過膜（１０）を透過してきた溶存過酸化水素
によってＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビンの酸化によりＦｅ
（ＩＩＩ）−ヘモグロビンが生成するような条件に保っ
ておいて測定液中の溶存過酸化水素濃度を測定しようと
するものである。
測定液中の溶存過酸化水素が多いときにはゲート部■に
形成した白色黒付白金層■近傍でのＦｅ（ＩＩＩ）−ヘ
モグロビン４度が高くなる結果、電位が正の方に移行す
る。これに対し、測定液中の溶存過酸化水素が少ないと
きにはＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビン濃度が高くなる結果
、電位が負の方に移行する。
形成した白色黒付白金層■近傍でのＦｅ（ＩＩＩ）−ヘ
モグロビン４度が高くなる結果、電位が正の方に移行す
る。これに対し、測定液中の溶存過酸化水素が少ないと
きにはＦｅ（ＩＩ）−ヘモグロビン濃度が高くなる結果
、電位が負の方に移行する。
これに応じて電界効果トランジスタの出力電流が変化す
る。
る。
なお、（２０）は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（
１）の加電圧と出力の測定回路を含めた加電圧・測定機
構である。
１）の加電圧と出力の測定回路を含めた加電圧・測定機
構である。
本センサを用い、実際に各種溶存過酸化水素濃度の液に
対して測定を行なったところ、第２図に示すような検量
線を得ることができた。
対して測定を行なったところ、第２図に示すような検量
線を得ることができた。
本発明によれば、小型化、多量化が可能なＦＥＴセンサ
を利用した溶存過酸化水素センサを得ることができる。
を利用した溶存過酸化水素センサを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の概要図、第２図は本発明に
よる溶存過酸化水素センサを用いて作成した検量線を表
した特性図である。 １・・・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部２・・・
ゲート部 ３・・・ソース４・・・ドレイン
５・・・５ｉ０２層６・・・Ｓｉ、 ｌ１１４
Ｍ ７・・・白色黒付白金層８ ・０．１
ＭＫ（４水溶液層 ９ ・＝Ａｇ／ＡｇＣｆｆｔｔｔ
極１０・・・Ｈ２Ｏ，透極膜 ０１．１２，１３，１４，１７．１８・・・リード線１
５・・・Ｐｔｆｉ極 １６・・・セラミック
の管１９・・・還元電位設定機構２０・・・加電圧・測
定機摘代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１図 Ｈ２０ｔ ”、７＠−（ＰＰｍ ） 第２図
よる溶存過酸化水素センサを用いて作成した検量線を表
した特性図である。 １・・・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部２・・・
ゲート部 ３・・・ソース４・・・ドレイン
５・・・５ｉ０２層６・・・Ｓｉ、 ｌ１１４
Ｍ ７・・・白色黒付白金層８ ・０．１
ＭＫ（４水溶液層 ９ ・＝Ａｇ／ＡｇＣｆｆｔｔｔ
極１０・・・Ｈ２Ｏ，透極膜 ０１．１２，１３，１４，１７．１８・・・リード線１
５・・・Ｐｔｆｉ極 １６・・・セラミック
の管１９・・・還元電位設定機構２０・・・加電圧・測
定機摘代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１図 Ｈ２０ｔ ”、７＠−（ＰＰｍ ） 第２図
Claims (1)
- 絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート部の表面部
に設けられた導電体層と、前記導電体層上部に設けられ
たＦｅ（II）錯体を含有する電解質層と、前記電解質層
中に設けられた参照電極と、を具備することを特徴とす
る溶存過酸化水素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154998A JPS6311849A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 溶存過酸化水素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154998A JPS6311849A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 溶存過酸化水素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311849A true JPS6311849A (ja) | 1988-01-19 |
Family
ID=15596465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61154998A Pending JPS6311849A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 溶存過酸化水素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6311849A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0779983A (ja) * | 1993-09-13 | 1995-03-28 | Nippon Zeon Co Ltd | 押圧止血装置 |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP61154998A patent/JPS6311849A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0779983A (ja) * | 1993-09-13 | 1995-03-28 | Nippon Zeon Co Ltd | 押圧止血装置 |
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