[發明專利]離子感測設備

在審

• 申請號: 202011284635.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN113049658A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 關根裕之
• 申請（專利權）人: 天馬日本株式會社
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 譚營營;胡彬

1.一種離子感測設備，包括：

場效應晶體管，其包含底柵極和頂柵極；

參考電極；以及

驅動電路，其被配置成測量浸入所述參考電極和所述頂柵極的樣本溶液中的離子濃度，

其中，所述驅動電路包括：

恒流源，其被配置成向所述場效應晶體管的漏極提供恒定電流；以及

電壓跟隨器，其被配置成接收所述漏極的電位，并且

其中，所述驅動電路被配置成：

向所述參考電極提供恒定的參考電位；

在所述電壓跟隨器的輸出和所述底柵極間施加恒定電壓；以及

輸出所述電壓跟隨器的輸出電位。

2.根據權利要求1所述的離子感測設備，其中，所述驅動電路被配置成在飽和區域中操作所述場效應晶體管。

3.根據權利要求1所述的離子感測設備，其中，所述頂柵極的絕緣膜的單位面積靜電電容大于所述底柵極的絕緣膜的單位面積靜電電容。

4.根據權利要求1所述的離子感測設備，其中，所述場效應晶體管還包括附著在所述頂柵極上的探針膜，所述探針膜具有與所述樣本溶液中的特定物質相互作用的特性。

5.根據權利要求1所述的離子感測設備，包括：

多個場效應晶體管，每個場效應晶體管包括底柵極和頂柵極，

其中，所述多個場效應晶體管中的每個包括附著在所述頂柵極上的探針膜，所述探針膜具有與所述樣本溶液中的不同物質相互作用的特性，

其中，所述驅動電路包括與所述多個場效應晶體管一一對應地相關聯的電路，

其中，每個相關聯的電路包括：

相關聯的恒流源，其被配置為向相關聯的場效應晶體管的漏極提供恒定電流；以及

相關聯的電壓跟隨器，其被配置成接收所述相關聯的場效應晶體管的所述漏極的電位，并且

其中，每個相關聯的電路被配置成：

在所述相關聯的電壓跟隨器的輸出和所述相關聯的場效應晶體管的所述底柵極間施加恒定電壓；以及

輸出所述相關聯的電壓跟隨器的輸出電位。

6.根據權利要求1所述的離子感測設備，其中，所述場效應晶體管是氧化物半導體薄膜晶體管。

7.一種驅動參考電極和包括底柵極和頂柵極的場效應晶體管以測量樣本溶液中離子濃度的方法，所述方法包括：

向所述場效應晶體管的漏極提供恒定電流；

向電壓跟隨器輸入所述漏極的電位；

向所述參考電極提供恒定的參考電位；

在所述電壓跟隨器的輸出和所述底柵極間施加恒定電壓；以及

輸出所述電壓跟隨器的輸出電位，

其中，所述方法在所述樣本溶液中浸入所述參考電極和所述頂柵極的狀態下執行。

8.根據權利要求7所述的方法，還包括：

在飽和區域中操作所述場效應晶體管。

9.根據權利要求7所述的方法，其中，所述頂柵極的絕緣膜的單位面積靜電電容大于所述底柵極的絕緣膜的單位面積靜電電容。

10.根據權利要求7所述的方法，

其中，所述場效應晶體管是多個場效應晶體管中的一個，

其中，所述多個場效應晶體管中的每個包括附著在所述頂柵極上的探針膜，所述探針膜具有與不同物質相互作用的特性，

其中，所述方法還包括：

向所述多個場效應晶體管的漏極提供恒定電流；

將所述多個場效應晶體管的漏極的電位輸入到不同的電壓跟隨器；

在所述不同的電壓跟隨器的輸出和所述多個場效應晶體管的底柵極間施加恒定電壓；以及

輸出所述不同的電壓跟隨器的輸出電位，并且

其中，所述方法在所述樣本溶液中浸入所述參考電極和所述多個場效應晶體管的所述頂柵極的狀態下執行。