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JPS6213003Y2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6213003Y2
JPS6213003Y2 JP1980142929U JP14292980U JPS6213003Y2 JP S6213003 Y2 JPS6213003 Y2 JP S6213003Y2 JP 1980142929 U JP1980142929 U JP 1980142929U JP 14292980 U JP14292980 U JP 14292980U JP S6213003 Y2 JPS6213003 Y2 JP S6213003Y2
Authority
JP
Japan
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tube
sensor
resin
tip
thick tube
Prior art date
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Expired
Application number
JP1980142929U
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5764748U (en
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP1980142929U priority Critical patent/JPS6213003Y2/ja
Publication of JPS5764748U publication Critical patent/JPS5764748U/ja
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Publication of JPS6213003Y2 publication Critical patent/JPS6213003Y2/ja
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はセンサゲートを有するゲート絶縁型電
界効果トランジスタからなるイオンセンサと液絡
式の比較電極との複合センサに関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a composite sensor consisting of an ion sensor consisting of a gate-insulated field effect transistor having a sensor gate and a liquid junction type comparison electrode.

従来、この種のイオンセンサとしてたとえば第
1図に示す構造のものが知られている。同図にお
いて、1はP形のシリコン基板であり、この基板
1上にn形のドレイン2、およびセンサソース3
が形成されている。4,5,6は共通ドレイン層
2、センサソース3、およびシリコン基板1の各
電極部であり、7はセンサゲート部で、第2図に
その横断面が示されている。
Conventionally, as this type of ion sensor, one having a structure shown in FIG. 1, for example, is known. In the figure, 1 is a P-type silicon substrate, and an N-type drain 2 and a sensor source 3 are formed on this substrate 1.
is formed. 4, 5, and 6 are the common drain layer 2, the sensor source 3, and each electrode portion of the silicon substrate 1, and 7 is the sensor gate portion, the cross section of which is shown in FIG.

この第2図から明らかなように、ゲート部7に
はシリコン基板1上に形成された酸化シリコン層
8と室化シリコン層9との二層構造を有し、セン
サゲート部7にはたとえばイオン感応層10が被
覆されている。
As is clear from FIG. 2, the gate section 7 has a two-layer structure consisting of a silicon oxide layer 8 and a silicon oxide layer 9 formed on the silicon substrate 1, and the sensor gate section 7 has, for example, an ion ion layer. A sensitive layer 10 is coated.

上記構成のイオンセンサは第3図の回路に示す
ように比較電極13とともに容器11内の被検液
12に浸漬されている。イオンセンサのドレイン
2には電圧源Vdの正電位を接続し、ソース3に
は定電流回路14を接続してソース・フオロア回
路として作動させている。そしてイオンセンサの
ゲート絶縁膜と被検液間の界面電位によるゲート
絶縁膜下の半導体表面での電導度の変化と、この
時の界面電位の変化とをソース電位Vsとして取
り出す。このソース電位Vsはイオン濃度の対数
と直線関係にあるため、このVsを測定すること
により被検液のイオン濃度を測定することができ
る。
The ion sensor having the above configuration is immersed in the test liquid 12 in the container 11 together with the comparison electrode 13, as shown in the circuit of FIG. A positive potential of a voltage source Vd is connected to the drain 2 of the ion sensor, and a constant current circuit 14 is connected to the source 3 to operate as a source follower circuit. Then, the change in conductivity at the semiconductor surface under the gate insulating film due to the interfacial potential between the gate insulating film of the ion sensor and the test liquid and the change in the interfacial potential at this time are extracted as the source potential Vs. Since this source potential Vs has a linear relationship with the logarithm of the ion concentration, the ion concentration of the test liquid can be measured by measuring this Vs.

本考案は上述のイオンセンサと比較電極を一体
化した小型で製作の容易な複合センサを提供する
ものである。
The present invention provides a compact and easy-to-manufacture composite sensor that integrates the above-mentioned ion sensor and reference electrode.

以下図面により本考案の複合センサの一実施例
を説明する。第4図は複合センサの説明図であ
り、イオンセンサの各電極部4,5,6と接続さ
れたリード線15を細いチユーブ16に挿入した
後、センサを太いチユーブ17の側壁に設けられ
た開孔18よりチユーブ内に液密に挿入して、セ
ンサのゲート部7をチユーブ先端に位置させてい
る。上記太いチユーブ先端部の内壁とリード線を
挿入した細いチユーブの先端の一部とイオンセン
サの少なくともゲート部を除く部分との隙間に樹
脂19を封入してチユーブ17の先端部を密閉し
ている。
An embodiment of the composite sensor of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is an explanatory diagram of the composite sensor. After inserting the lead wires 15 connected to the electrode parts 4, 5, and 6 of the ion sensor into the thin tube 16, the sensor is attached to the side wall of the thick tube 17. The sensor is inserted liquid-tight into the tube through the opening 18, and the gate portion 7 of the sensor is located at the tip of the tube. The tip of the tube 17 is sealed by sealing a resin 19 in the gap between the inner wall of the thick tube tip, a part of the tip of the thin tube into which the lead wire is inserted, and at least a portion of the ion sensor excluding the gate. .

一方チユーブ17の他端部はゴム栓20で閉止
し、上記チユーブ内部に電解液を封入する電解液
室21が形成されている。また上記電解液室21
と被検液とを連通する液絡部25が樹脂19に設
けられている。上記電解液室には上述のチユーブ
側壁に設けた開孔より銀−塩化銀線22が液密に
挿入されている。該銀−塩化銀線とリード線はコ
ネクタ23に接続されている。24はチユーブ側
壁に設けられた開孔とリード線および銀−塩化銀
線との隙間を密閉する樹脂である。
On the other hand, the other end of the tube 17 is closed with a rubber stopper 20, and an electrolyte chamber 21 for sealing an electrolyte is formed inside the tube. In addition, the electrolyte chamber 21
A liquid junction portion 25 is provided in the resin 19 to communicate the liquid to be tested. A silver-silver chloride wire 22 is liquid-tightly inserted into the electrolyte chamber through an opening provided in the side wall of the tube. The silver-silver chloride wire and lead wire are connected to a connector 23. 24 is a resin that seals the gap between the opening provided in the side wall of the tube and the lead wire and silver-silver chloride wire.

リード線を挿入する細いチユーブ16の素材と
しては耐水性である必要がありナイロン6,ナイ
ロン11,ナイロン12等のポリアミドやポリエ
ステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル樹脂等やゴム性樹脂等を用いる事が出来
る。特にゴム状樹脂は、良溶剤によつて膨潤せし
めて太くして、リード線を通し、しかる後溶媒蒸
発により細くする事が出来るため細いチユーブを
最小限の太さに保つ事が出来、好ましい。このゴ
ム状樹脂としては、シリコン系ゴム、ウレタン系
ゴム、ポリイソプレン系ゴム等であり、望ましく
はシリコン系ゴムがよく、この場合膨潤させる溶
剤としてはトリクレン、ヘキサン、クロロホルム
等を用いて行う事が出来る。この様な方法によつ
て、外径300μ、内径100μのシリコン樹脂に外径
50μのリード線3本を挿入する事は極めて容易で
ある。又、チユーブにセンサのリード線を通す
時、同時にガード電極用リード線を通して、ガー
ド電極付の複合センサを作製する事も可能であ
る。
The material for the thin tube 16 into which the lead wire is inserted must be water resistant, and polyamides such as nylon 6, nylon 11, and nylon 12, polyester, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride resin, etc., or rubber resins may be used. I can do it. In particular, rubber-like resin is preferred because it can be swollen with a good solvent to make it thicker, pass a lead wire through it, and then be made thinner by evaporating the solvent, so that a thin tube can be kept to a minimum thickness. Examples of this rubbery resin include silicone rubber, urethane rubber, polyisoprene rubber, etc. Silicone rubber is preferable, and in this case, the swelling solvent may be trichlene, hexane, chloroform, etc. I can do it. By this method, the outer diameter of silicone resin with an outer diameter of 300μ and an inner diameter of 100μ is
It is extremely easy to insert three 50μ lead wires. Furthermore, when passing the sensor lead wire through the tube, it is also possible to pass the guard electrode lead wire through the tube at the same time to create a composite sensor with a guard electrode.

電解液室21と外部とを連通する液絡部25は
木綿糸や、親水性高分子材料からなる中空繊維や
多孔質セラミツクスを樹脂内に配置して液絡部と
することができる。上記液絡部の形状を小さく再
現性をよくする点で中空糸が特に望ましいが、な
かでもセルロース、セルロースアセテート、エチ
レンビニルアルコール共重合体、ポリビニルアル
コールからなるものが良い。さらに太いチユーブ
17の側壁に細孔を穿設して液絡部としてもよ
い。
The liquid junction 25 that communicates the electrolyte chamber 21 with the outside can be formed by disposing cotton thread, hollow fibers made of a hydrophilic polymer material, or porous ceramics in a resin. Hollow fibers are particularly desirable in terms of reducing the shape of the liquid junction and improving reproducibility, and among them, those made of cellulose, cellulose acetate, ethylene vinyl alcohol copolymer, or polyvinyl alcohol are preferred. Further, pores may be formed in the side wall of the thick tube 17 to serve as a liquid junction.

太いチユーブ17の先端を密閉する樹脂として
はエポキシ系あるいはシリコン系樹脂または両者
を併用するのがよい。
As the resin for sealing the tip of the thick tube 17, it is preferable to use epoxy resin, silicone resin, or a combination of both.

電解液としては飽和KCl、又は生理食塩水を用
いる事が出来る。生体内に挿入して用いる場合に
は、生理食塩水を用いるのが安全上望ましい。太
いチユーブ17の素材としては、細いチユーブ1
6の場合と同様であるが、両者共にシリコンゴム
等のゴム状樹脂を用いる事により生体計測用に極
めて優れているフレキシブルな複合センサーを提
供する事が出来る。
As the electrolyte, saturated KCl or physiological saline can be used. When used by inserting it into a living body, it is desirable for safety to use physiological saline. Thin tube 1 is the material for thick tube 17.
Although it is the same as in case 6, by using rubber-like resin such as silicone rubber in both cases, it is possible to provide a flexible composite sensor that is extremely excellent for biological measurement.

電解液室に挿入される銀−塩化銀線とはフレキ
シブルなものであればよく、その断面形状はどの
ようなものでもよい。
The silver-silver chloride wire inserted into the electrolyte chamber may be of any flexible type and may have any cross-sectional shape.

第5図は他の例であり、コネクタを太いチユー
ブ17の他端部開孔に密栓としてチユーブ開孔を
閉止する場合である。チユーブ内の電解液室に封
入される電解液はコネクタでチユーブ端部開孔を
閉止する前にチユーブ内に注入するか、またはコ
ネクタで予じめチユーブ端部開孔を閉止した後、
注射器でチユーブ内に注入してもよい。この場合
チユーブ17の側壁に注射針で穿設された孔はテ
ープなどでシールすることができる。
FIG. 5 shows another example in which a connector is used as a seal plug in the opening at the other end of the thick tube 17 to close the opening. The electrolyte sealed in the electrolyte chamber in the tube can be injected into the tube before closing the opening at the end of the tube with a connector, or after the opening at the end of the tube has been closed with a connector in advance.
It may also be injected into the tube with a syringe. In this case, the hole made with the injection needle in the side wall of the tube 17 can be sealed with tape or the like.

第6図はさらに他の例であり、細いチユーブ1
6の先端の一部とセンサの少なくとも電極部とを
短いチユーブ26で液密に固定し、次にセンサを
太いチユーブ17内に挿入し、上記太いチユーブ
17と短いチユーブ26間を液密に封止した図で
ある。この場合センサを太いチユーブ内に挿入
時、短いチユーブの外部に中空繊維を配置するこ
とにより簡単に液絡部を形成することができる。
Figure 6 shows yet another example, with a thin tube 1.
6 and at least the electrode part of the sensor are liquid-tightly fixed with a short tube 26, and then the sensor is inserted into the thick tube 17, and the gap between the thick tube 17 and the short tube 26 is liquid-tightly sealed. This is a still image. In this case, when inserting the sensor into a thick tube, a liquid junction can be easily formed by arranging a hollow fiber outside the short tube.

〈実施例〉 細いチユーブ16に内径0.3mm、外径0.5mmのシ
リコンゴムチユーブ、太いチユーブ17に内径
1.0mm、外径2.0mmのシリコンゴムチユーブ、イオ
ンセンサとして長さ6mm、巾0.55mm、厚さ150μ
のPHセンサを用いて、細いチユーブにはトリクレ
ンで膨潤した状態でリード線を通し、液絡部にエ
チレンポリビニルアルコール共重合体中空系を用
い、外径300μの銀線を用いて、第4図の如くセ
ンサと細いチユーブが太いチユーブの側壁から外
部に出る開口部までの長さが5cm、10cm、15cmの
フレキシブルな複合PHセンサを作製した。太いチ
ユーブの他端部開孔より内部液として生理食塩水
を満たし、安定性耐久性に優れた複合センサを得
た。この様にして作製した複合PHセンサは、生理
食塩水入りのさや中に長期間保存する事が出来
た。
<Example> A silicone rubber tube with an inner diameter of 0.3 mm and an outer diameter of 0.5 mm for the thin tube 16, and a silicone rubber tube with an inner diameter of 0.5 mm for the thick tube 17.
1.0mm, outer diameter 2.0mm silicone rubber tube, used as an ion sensor, length 6mm, width 0.55mm, thickness 150μ
Using a PH sensor of We fabricated flexible composite PH sensors with lengths of 5 cm, 10 cm, and 15 cm from the side wall of the thick tube to the opening where the sensor and thin tube exit to the outside. A composite sensor with excellent stability and durability was obtained by filling physiological saline as an internal liquid through the opening at the other end of the thick tube. The composite PH sensor fabricated in this way could be stored for a long period of time in a saline-filled pod.

以上のように本考案の複合センサは比較電極と
イオンセンサを極めて近傍に存在させているた
め、両者間の電気的接触が密に保たれ交流障害や
ノイズなどの測定誤差のないセンサを提供するこ
とが可能となつたのである。
As described above, in the composite sensor of the present invention, the reference electrode and ion sensor are located very close to each other, so that close electrical contact between the two is maintained, providing a sensor free from measurement errors such as AC interference and noise. It became possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はイオンセンサの構造を示す平面図であ
り、第2図はイオンセンサのゲート部断面図であ
り、第3図はイオンセンサを用いた電気回路図で
あり、第4〜第6図は本考案の複合センサの断面
図である。 7……センサゲート、15……リード線、17
……チユーブ、21……電解液室、22……銀−
塩化銀線、25……液絡手段。
Fig. 1 is a plan view showing the structure of the ion sensor, Fig. 2 is a cross-sectional view of the gate part of the ion sensor, Fig. 3 is an electric circuit diagram using the ion sensor, and Figs. is a sectional view of the composite sensor of the present invention. 7...Sensor gate, 15...Lead wire, 17
...Tube, 21...Electrolyte chamber, 22...Silver-
Silver chloride wire, 25...liquid junction means.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] センサゲート7を有するゲート絶縁型電界効果
トランジスタからなるイオンセンサの各電極4,
5,6に樹脂で被覆されたリード線15を接続
し、該リード線を一端がコネクタ23に接続され
た耐水性を有する、細いチユーブ16内に挿通
し、かつ、該リード線が挿通された細いチユーブ
を太いチユーブ17内に挿入して、センサゲート
を太いチユーブの先端に位置させ、太いチユーブ
の内壁とイオンセンサの電極部で形成される隙間
に樹脂を充填して、太いチユーブの先端開口を閉
塞し、かつリード線を挿通した細いチユーブの先
端を該樹脂に埋設固定して、太いチユーブの内部
に電解液室21を形成するとともに、該電解液室
に銀−塩化銀線2を液密に挿入し、かつ太いチユ
ーブの先端開口を閉塞する樹脂に液絡手段25を
設けたことを特徴とする複合センサ。
Each electrode 4 of an ion sensor consisting of a gate insulated field effect transistor having a sensor gate 7,
A lead wire 15 coated with resin is connected to 5 and 6, and the lead wire is inserted into a water-resistant thin tube 16 whose one end is connected to the connector 23. Insert the thin tube into the thick tube 17, position the sensor gate at the tip of the thick tube, fill the gap formed between the inner wall of the thick tube and the electrode part of the ion sensor with resin, and close the opening at the tip of the thick tube. The tip of a thin tube with a lead wire inserted through it is embedded and fixed in the resin to form an electrolyte chamber 21 inside the thick tube, and a silver-silver chloride wire 2 is inserted into the electrolyte chamber. A composite sensor characterized in that a liquid junction means 25 is provided in a resin that is tightly inserted and closes the opening at the tip of a thick tube.
JP1980142929U 1980-10-06 1980-10-06 Expired JPS6213003Y2 (en)

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JPS6145485Y2 (en) * 1980-04-24 1986-12-20

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