[發(fā)明專利]離子傳感器以及離子濃度測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780013812.1
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN108780060B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川原田洋;稻葉優(yōu)文;穆赫德·蘇克里·沙伊利·法利納·賓蒂;楢村卓朗;五十嵐圭為;新谷幸弘;小河晃太朗
• 申請（專利權(quán)）人: 學(xué)校法人早稻田大學(xué);橫河電機(jī)株式會社
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414;G01N27/30;G01N27/416
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 常海濤;孫微

1.一種離子傳感器，其基于參比電極及工作電極的輸出來測定被測定液的離子濃度，其特征在于，具備：

場效應(yīng)晶體管，其作為所述工作電極發(fā)揮作用；

容器，其容納所述場效應(yīng)晶體管及所述被測定液，并且被固定為預(yù)定的電位而作為所述參比電極發(fā)揮作用，

所述容器具有在將所述場效應(yīng)晶體管浸漬在所容納的所述被測定液中時(shí)，使所述場效應(yīng)晶體管與所述被測定液的液面、所述容器的側(cè)面及底面分開的容積；

由絕緣部件構(gòu)成的支撐臺，其固定在使所述場效應(yīng)晶體管與所述容器分開的位置處，并且配置在所述容器內(nèi)的底面上；以及

驅(qū)動電路，其在所述場效應(yīng)晶體管的源電極與漏電極之間產(chǎn)生電位差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子傳感器，其特征在于，

所述場效應(yīng)晶體管中，在基板的一個(gè)主面上形成有金剛石薄膜，并且在所述金剛石薄膜上形成有所述源電極和所述漏電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子傳感器，其特征在于，

在所述場效應(yīng)晶體管的源電極及漏電極的表面上形成有保護(hù)膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子傳感器，其特征在于，

所述金剛石薄膜的表面附近被p型半導(dǎo)體化。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子傳感器，其特征在于，

作為起到所述工作電極作用的場效應(yīng)晶體管，使用離子感應(yīng)性場效應(yīng)晶體管。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子傳感器，其特征在于，

構(gòu)成所述離子感應(yīng)性場效應(yīng)晶體管的基板為硅基板。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子傳感器，其特征在于，

在所述硅基板的溝道側(cè)的主面上形成有所述金剛石薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子傳感器，其特征在于，

所述容器的內(nèi)壁面由導(dǎo)電性材料所涂敷。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子傳感器，其特征在于，

所述導(dǎo)電性材料由金屬、碳、導(dǎo)電性金剛石、導(dǎo)電性類金剛石碳中的至少一者構(gòu)成。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子傳感器，其特征在于，

所述容器由絕緣性容器以及導(dǎo)電膜構(gòu)成，其中所述導(dǎo)電膜由涂敷于絕緣性容器的內(nèi)壁面的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子傳感器，其特征在于，

還具備導(dǎo)電性金剛石電極，

所述參比電極電位被所述導(dǎo)電性金剛石電極固定。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離子傳感器，其特征在于，

所述導(dǎo)電性金剛石電極的表面發(fā)生氟終端化。

13.一種離子濃度測定方法，其使用了權(quán)利要求1或2所述的離子傳感器，其特征在于，

將所述場效應(yīng)晶體管浸漬于容納在所述容器內(nèi)的所述被測定液中，

將所述場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域經(jīng)由所述被測定液而與所述容器電化學(xué)連接，并且使用所述驅(qū)動電路，在使所述場效應(yīng)晶體管的源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間產(chǎn)生電位差的狀態(tài)下，在所述源極區(qū)域與所述漏極區(qū)域之間產(chǎn)生電流，

基于所述電流來測定所述被測定液中的離子濃度。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離子濃度測定方法，其特征在于，

將施加于所述漏極區(qū)域的電壓設(shè)為0V。