JPS63128254A - 半導体化学センサ - Google Patents
半導体化学センサInfo
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- JPS63128254A JPS63128254A JP61274069A JP27406986A JPS63128254A JP S63128254 A JPS63128254 A JP S63128254A JP 61274069 A JP61274069 A JP 61274069A JP 27406986 A JP27406986 A JP 27406986A JP S63128254 A JPS63128254 A JP S63128254A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体化学センサの構造の改良に係り、特に
半導体能動素子と感応部とを分離して特性のバラツキを
抑えてなる半導体化学センサに関するものである。
半導体能動素子と感応部とを分離して特性のバラツキを
抑えてなる半導体化学センサに関するものである。
従来の半導体を利用した化学センサは、電界効果型トラ
ンジスタを利用して特定化学特質濃度を測定するものと
して提供されている。かかる化学センサは、［止子らに
″生体マイクロｌ５ＦＥＴの試作″電子通信学会論文誌
（Ｃ）、Ｊ６８−Ｃ。
ンジスタを利用して特定化学特質濃度を測定するものと
して提供されている。かかる化学センサは、［止子らに
″生体マイクロｌ５ＦＥＴの試作″電子通信学会論文誌
（Ｃ）、Ｊ６８−Ｃ。
Ｎα８．ＰＰ６２８−６３４ （１９８５）Ｊに記載さ
れているように、微小化センサとして使用できるように
なっていた。このようなセンサは、半導体製造技術の発
達によってその量産性に優れ、使い捨てセンサとして用
いるには最適であるといえる。しかしながら、前述した
各センサは、しきい値バラツキ等により同一の特性のも
のが得られなかった。したがって、センサを交換して測
定を続けた場合、特性のバラツキを補正する作業が必要
となった。
れているように、微小化センサとして使用できるように
なっていた。このようなセンサは、半導体製造技術の発
達によってその量産性に優れ、使い捨てセンサとして用
いるには最適であるといえる。しかしながら、前述した
各センサは、しきい値バラツキ等により同一の特性のも
のが得られなかった。したがって、センサを交換して測
定を続けた場合、特性のバラツキを補正する作業が必要
となった。
上記従来技術は、これら半導体性のバラツキを補正する
方法については配慮されておらず、使い捨てセンサとし
た時の測定精度に問題があった。
方法については配慮されておらず、使い捨てセンサとし
た時の測定精度に問題があった。
本発明の目的は、使い捨てセンサとして最適な構造を有
する半導体化学センサを提供することにあやパ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成した本発明は、試料溶液を保持する容器
内に化学感応膜を被覆した導電性電極からなる感応部を
設け、当該感応部の導電性電極の電位を検出する半導体
能動素子を外部測定回路の入力段とし、当該半導体能動
素子と導電性電極との間で電気的に着脱可能な構造とし
たことを特徴とするものである。
する半導体化学センサを提供することにあやパ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成した本発明は、試料溶液を保持する容器
内に化学感応膜を被覆した導電性電極からなる感応部を
設け、当該感応部の導電性電極の電位を検出する半導体
能動素子を外部測定回路の入力段とし、当該半導体能動
素子と導電性電極との間で電気的に着脱可能な構造とし
たことを特徴とするものである。
測定試料溶液を保持する容器に、感応部を設け、本体側
に半導体能動素子を設け、両者を着脱可能としたため、
−回の測定で汚染された容器と感応部を使い捨てにする
ことができる。ここで、センサ特性のバラツキのほとん
どは半導体能動素子のしきい値のバラツキによることが
わかったため。
に半導体能動素子を設け、両者を着脱可能としたため、
−回の測定で汚染された容器と感応部を使い捨てにする
ことができる。ここで、センサ特性のバラツキのほとん
どは半導体能動素子のしきい値のバラツキによることが
わかったため。
生動能動素子部分を、使い捨てにする感応部とは切りは
なし、本体側に取り付けた。これにより常に同じ特性の
半導体能動素子を使うことになり特性のバラツキがなく
なることになる。この感応部分と半導体能動素子部分を
分離したため、電気的接続が必要となるから両者の間に
導電性電極を設けた。
なし、本体側に取り付けた。これにより常に同じ特性の
半導体能動素子を使うことになり特性のバラツキがなく
なることになる。この感応部分と半導体能動素子部分を
分離したため、電気的接続が必要となるから両者の間に
導電性電極を設けた。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明に係る化学センサの実施例が設けられた
ところの溶液中の特定化学物質の濃度を測定するための
分析装置の概観を示す斜視図である。
ところの溶液中の特定化学物質の濃度を測定するための
分析装置の概観を示す斜視図である。
第２図において、１は試料を保持する容器としての試料
保持部、２は先端開口部、３はノブ、４は接合機構部、
５は表示部、６は操作機構部、７は装置本体である。試
料保持部１の先端には先端間の部２が設けられている。
保持部、２は先端開口部、３はノブ、４は接合機構部、
５は表示部、６は操作機構部、７は装置本体である。試
料保持部１の先端には先端間の部２が設けられている。
試料保持部は、接合機構部４を介して円筒状の該本体７
に着脱自在となっている。該本体７の表面一部には、表
示部５と、操作機構部６が設けられている。該本体７の
他端部には、採取機構部を操作するノブ３が設けられて
いる。
に着脱自在となっている。該本体７の表面一部には、表
示部５と、操作機構部６が設けられている。該本体７の
他端部には、採取機構部を操作するノブ３が設けられて
いる。
このような構成の分析装置の操作を説明する。
試料保持部１の先端開口部２より被測定溶液を吸引する
。この吸引は採取機構部のノブ３を押した後、離すと被
測定溶液が先端開口部２から吸引され試料保持部１に保
溜される。測定開始時の電源のオン（ＯＮ）、オフ（Ｏ
Ｆ Ｆ）や、測定項目の選択などを操作機構部６によっ
て行う。血液等の生体試料を測定した場合汚染の問題が
あるため試料保持部１は、装置本体７に対して接合機構
部４によって着脱可能とすることにより試料保持部１を
使い捨て可能とした。そして、測定結果は表示部５に表
示されることになる。
。この吸引は採取機構部のノブ３を押した後、離すと被
測定溶液が先端開口部２から吸引され試料保持部１に保
溜される。測定開始時の電源のオン（ＯＮ）、オフ（Ｏ
Ｆ Ｆ）や、測定項目の選択などを操作機構部６によっ
て行う。血液等の生体試料を測定した場合汚染の問題が
あるため試料保持部１は、装置本体７に対して接合機構
部４によって着脱可能とすることにより試料保持部１を
使い捨て可能とした。そして、測定結果は表示部５に表
示されることになる。
第３図は試料保持部１の構造を示す断面図である。容器
としての試料保持部１は、ボディー１１が断面三角形状
をしており、その内部にイオン感応膜又は固定化酵素膜
の化学感応膜９で被覆された導電性電極８からなる感応
部を有すると共に、三角形の頂点に開口部２が形成され
ており、その頂点に対向する底辺には、採取機構部との
接合部１２と、参照電極用穴１３と、コネクタ１４とが
設けられている。ここで、前記導電性電極８は、チタン
、白金族金属あるいは表面に酸化膜を被覆したチタンや
白金族金属か、又は銅や塩化銀を被覆した銀で構成され
ている。
としての試料保持部１は、ボディー１１が断面三角形状
をしており、その内部にイオン感応膜又は固定化酵素膜
の化学感応膜９で被覆された導電性電極８からなる感応
部を有すると共に、三角形の頂点に開口部２が形成され
ており、その頂点に対向する底辺には、採取機構部との
接合部１２と、参照電極用穴１３と、コネクタ１４とが
設けられている。ここで、前記導電性電極８は、チタン
、白金族金属あるいは表面に酸化膜を被覆したチタンや
白金族金属か、又は銅や塩化銀を被覆した銀で構成され
ている。
吸引された被測定溶液１０が絶縁性重合体物質からなる
ポリスチレンの試料保持部１のボディー１１に保留され
、イオン感応膜または固定化酵素膜の化学感応膜９を被
覆した導電性電極８と接触−している。この化学感応膜
と導電性電極８からなるセンサ感応部分の電気信号は外
部のコネクター１４を介して装置本体７に供給されるよ
うになっている。溶液の基準電位を与える参照電極（後
述）は装置本体７から突設されており、参照電極用穴１
３を通って溶液と接触するようになっている。
ポリスチレンの試料保持部１のボディー１１に保留され
、イオン感応膜または固定化酵素膜の化学感応膜９を被
覆した導電性電極８と接触−している。この化学感応膜
と導電性電極８からなるセンサ感応部分の電気信号は外
部のコネクター１４を介して装置本体７に供給されるよ
うになっている。溶液の基準電位を与える参照電極（後
述）は装置本体７から突設されており、参照電極用穴１
３を通って溶液と接触するようになっている。
溶液の吸引は装置本体７とつながる採取機構部の結合部
１２を出入りする空気により行われることになる。
１２を出入りする空気により行われることになる。
第１図は本発明の実施例であって採取機構部とセンサの
電気的接合を示す図である。
電気的接合を示す図である。
第１図において、１５は採取機構部、１６は半導体能動
素子としての電界効果型トランジスタ、１７は測定回路
、１８は参照電極、２０はシリンダ、２１はピストン、
２２は連結管、２３はバネである。
素子としての電界効果型トランジスタ、１７は測定回路
、１８は参照電極、２０はシリンダ、２１はピストン、
２２は連結管、２３はバネである。
採取機構部１５は、結合部１２に接続される連結管２２
を有するシリンダ２０と、このシリンダ２０内を摺動す
るピストン２１と、ピストン２１をノブ３方向に付勢す
るバネ２３と、ピストン２１に連結されているノブ３と
から構成されている。
を有するシリンダ２０と、このシリンダ２０内を摺動す
るピストン２１と、ピストン２１をノブ３方向に付勢す
るバネ２３と、ピストン２１に連結されているノブ３と
から構成されている。
測定回路１７は、電界効果型トランジスタ１６のソース
とドレインに接続されると共に、参照電極１８にも接続
されている。尚、図示していないが、測定回路１７は、
表示部５．操作機構部６とも電気的に接続されている。
とドレインに接続されると共に、参照電極１８にも接続
されている。尚、図示していないが、測定回路１７は、
表示部５．操作機構部６とも電気的に接続されている。
また、コネクタ１４は、該トランジスタルのゲートに電
気的に接続されている。
気的に接続されている。
試料保持部１を装置本位７に接合機構部４を介して接合
させると、装置本体７に突設されている参照電極１８が
参照電極用穴１３を介して試料保持部１に挿入される。
させると、装置本体７に突設されている参照電極１８が
参照電極用穴１３を介して試料保持部１に挿入される。
センサ感応部（８，９）からの電気信号は、装置本体７
に組み込まれた電界効果型トランジスタ１６のゲートに
コネクター１４を介し伝達され測定回路１７により溶液
中の被測定化学物質濃度が計算される。ノブ３を押すと
、装置７内の採取機構部１５のシリンダ２０の空気容量
が減り１次にこのノブ３を離すと、バネ２３によりもと
にもどり、その減少分だけ被測定溶液が試料保持部１に
吸引される。
に組み込まれた電界効果型トランジスタ１６のゲートに
コネクター１４を介し伝達され測定回路１７により溶液
中の被測定化学物質濃度が計算される。ノブ３を押すと
、装置７内の採取機構部１５のシリンダ２０の空気容量
が減り１次にこのノブ３を離すと、バネ２３によりもと
にもどり、その減少分だけ被測定溶液が試料保持部１に
吸引される。
上述の如き構造を有する分析装置によれば、電界効果型
トランジスタ１６は常に同じ特性のものを用いており、
これを用いて測定した結果を、一般に用いられているイ
オン選択電極法による測定結果と比べて示したものが第
５図の特性である。
トランジスタ１６は常に同じ特性のものを用いており、
これを用いて測定した結果を、一般に用いられているイ
オン選択電極法による測定結果と比べて示したものが第
５図の特性である。
ここでは、に十濃度の結果を示しており、相関係数とし
てγ＝０．９９ が得られた。
てγ＝０．９９ が得られた。
一方、電界効果型トランジスタのゲートに直接イオン感
応膜を形成したｌ５ＦＥＴを本発明と同じように一回ず
つ使い捨てて測定した結果を示したものが第５図の特性
である。相関係数としてγ＝０．９５ と、半導体の
しきい値のバラツキとにより本発明と比較した場合に非
常に相関性が悪くなることが理解できる。
応膜を形成したｌ５ＦＥＴを本発明と同じように一回ず
つ使い捨てて測定した結果を示したものが第５図の特性
である。相関係数としてγ＝０．９５ と、半導体の
しきい値のバラツキとにより本発明と比較した場合に非
常に相関性が悪くなることが理解できる。
したがって、本実施例の如く、トランジスタを交換しな
いようにすることにより大幅に測定精度が改善されるこ
とになる。
いようにすることにより大幅に測定精度が改善されるこ
とになる。
以上述べたように本発明によれば、半導体と化学感応膜
を被覆した導電性電極とからなる化学センサであって、
当該半導体能動素子と導電性電極とを分離し、導電性電
極部分のみを着脱するようにして特性のバラツキをおさ
えることができるようにしたので、使い捨てセンサにつ
いての精度を高めることができるという効果がある。
を被覆した導電性電極とからなる化学センサであって、
当該半導体能動素子と導電性電極とを分離し、導電性電
極部分のみを着脱するようにして特性のバラツキをおさ
えることができるようにしたので、使い捨てセンサにつ
いての精度を高めることができるという効果がある。
第１図及び第２図は本発明の実施例が設けられた分析装
置を示す断面図及び斜視図、第３図は第１図の１試料保
持部の構造を示す断面図、第４図は本発明とイオン選択
性電極による測定結果の相関を示す特性図、第５図は従
来の使い捨てにしたｌ５ＦＥＴとイオン選択性電極によ
る測定結果の相関を示す特性図である。 １・・・試料保持部、２・・・先端開口部、３・・・ノ
ブ、４・・・接合機構部、５・・・表示部、６・・・操
作機構部、７・・・装置本体、８・・・導電性電極、９
・・・化学感応膜、１０・・・被測定溶液、１１・・・
ボディー、１２・・・結合部、１３・・・参照電極用穴
、１４・・・コネクター、１５・・・採取機構部、１６
・・・電界効果型トランジスタ、１７・・・測定回路。
置を示す断面図及び斜視図、第３図は第１図の１試料保
持部の構造を示す断面図、第４図は本発明とイオン選択
性電極による測定結果の相関を示す特性図、第５図は従
来の使い捨てにしたｌ５ＦＥＴとイオン選択性電極によ
る測定結果の相関を示す特性図である。 １・・・試料保持部、２・・・先端開口部、３・・・ノ
ブ、４・・・接合機構部、５・・・表示部、６・・・操
作機構部、７・・・装置本体、８・・・導電性電極、９
・・・化学感応膜、１０・・・被測定溶液、１１・・・
ボディー、１２・・・結合部、１３・・・参照電極用穴
、１４・・・コネクター、１５・・・採取機構部、１６
・・・電界効果型トランジスタ、１７・・・測定回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、溶液中の化学物質濃度を測定する半導体化学センサ
において、試料溶液を保持する容器内に化学感応膜を被
覆した導電性電極からなる感応部を設け、外部測定回路
の信号入力段に半導体態動素子を設け、前記感応部と半
導体態動素子とを着脱可能としたことを特徴とする半導
体化学センサ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記導電性電極は
、チタンや白金族金属あるいは表面に酸化膜を被覆した
チタンや白金族金属であることを特徴とする半導体化学
センサ。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記導電性電極は
、銅、塩化銀を被覆した銀であることを特徴とする半導
体化学センサ。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記化学感応膜は
、イオン感応膜であることを特徴とする半導体化学セン
サ。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記化学感応膜は
、固定化酵素膜であることを特徴とする半導体化学セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61274069A JPS63128254A (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 半導体化学センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61274069A JPS63128254A (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 半導体化学センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63128254A true JPS63128254A (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=17536537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61274069A Pending JPS63128254A (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 半導体化学センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63128254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288955A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態変化を測定するディスポーザブルセンサー |
| US5078855A (en) * | 1987-10-13 | 1992-01-07 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Chemical sensors and their divided parts |
-
1986
- 1986-11-19 JP JP61274069A patent/JPS63128254A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5078855A (en) * | 1987-10-13 | 1992-01-07 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Chemical sensors and their divided parts |
| JPH0288955A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態変化を測定するディスポーザブルセンサー |
| JPH0567907B2 (ja) * | 1988-09-26 | 1993-09-27 | Snow Brand Milk Products Co Ltd |
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