JPH04318451A

JPH04318451A - 成分分析装置

Info

Publication number: JPH04318451A
Application number: JP3086375A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sakai; 忠司酒井; Isao Amamiya; 功雨宮; Hitoshi Yagi; 均八木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1992-11-10
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JP3064468B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は水溶液中の成分分析装置
に係り、特に血液中などの電解質濃度を自動的に分析・
測定可能な成分分析装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】たとえば血液中のＮａ、Ｋ、Ｃｌなどの
電解質の濃度測定ないし分析は、各種疾病の判定のため
に広く行われており、多くの自動測定装置が提案、作製
、市販されている。このように利用される水溶液中の成
分濃度測方式は、単一の吸液ラインの途中に（輸液ライ
ン内に）、所要のセンサを内蔵したセルを多段的に配設
けるとともに、吸液ラインの下流側に前記成分センサの
動作用比較電極を共通電極として配置した構成の装置を
用い、次のように行われている。すなわち、吸液ライン
に校正液を流し、前記成分センサを内蔵したセル内の洗
浄・校正を行った後に、たとえば血清を直接もしくは緩
衝液で希釈して導入し、各成分センサと比較電極との電
位差で血清中の電解質濃度を測定している。なお、ここ
で比較電極としては、たとえばＡｇ／ＡｇＣｌ系本体を
ＫＣｌ（内部液）に浸漬したタイプのものが用いられ、
前記内部液が吸液ラインを通過する被検液と毛細管現象
的に接して電気的な導通を保持するように成っている。

【０００４】この単一の吸液ラインの所定領域に成分セ
ンサを配置する方式は、自動化が容易であるという利点
がある一方、被検液や吸液ラインを通じて周辺部分（装
置内環境）と成分センサとが導通し易いため、外雑音を
拾い易く出力が安定しにくいという問題があった。この
問題を回避するため、高入力インピーダンスのアンプや
校正液ないし被検液用のアースなど費用や手間を要する
雑音対策が必要であった。

【０００５】また、従来のフロー型測定系でも、センサ
セルそのものを吸引液ノズルの近くに配置することは可
能であるが、センサ出力の温度特性を抑えるために恒温
ジャケットなどを設ける必要があり、全体の大型ないし
周囲の障害物などを避けるために、ノズル部分を余り短
くすることはできず、内容積の低減には限界があった。しかも、成分センサ部分を一定温度に制御するのが困難
なため、温度変化による出力変動を生じ易いなどの問題
もあった。さらに前記成分センサの動作に不可欠な比較
電極の内部液と被検液との間の電位差によって出力が影
響を受けるため、これらの液間の電位差を小さくする必
要があり、比較電極の内部液や、この内部液と被検液と
の液絡部を工夫した複雑な構造の比較電極を設ける必要
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を改善す
るために、前記センサを内蔵するセル内に成分濃度変化
に不感応なセンサを別途参照用センサとして内蔵させ、
本来の成分センサとともに共通の疑似比較電極に対して
動作させ、その出力の差分を取って疑似比較電極の界面
電位差をキャンセルしようとする提案がなされている。

【０００７】しかしながら、前記のような被検液の組成
変化（濃度変化）に対し不感応で、電位変化を起こさな
い参照用センサは、何等具体化されるに至っていない。つまり、未だに、前記問題を解消（改善）した方式の実
用可能な分析装置は実現していない。換言すると、血液
などの溶液中の成分を自動測定するのに適した輸液ライ
ン系、これらの輸液ライン用の成分センサ系を備えた成
分分析装置は、外乱雑音や温度変化に弱いという問題、
比較電極が複雑になり一体化が困難な問題、さらに被検
液の微小化微量化が困難であるという問題を依然として
抱えたままの状態にあるといえる。

【０００８】本発明は以上の点を考慮し、輸液ラインに
成分センサが設けられ、自動化も容易な溶液の成分分析
装置において、外乱雑音や温度変化の影響を受け難く、
比較電極との液間電位差も問題とならず、微小化・微量
化が容易な成分分析装置の提供を目的とする。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る成分分析装
置は、被検液を吸引するノズルと、前記ノズルから分岐
して設けられた少なくとも２つの輸液ラインと、前記各
輸液ライン内に並列して設けられた同種の成分に感応す
る溶液成分センサと、前記各溶液成分センサに共通の比
較電極と、前記各輸液ライン内の液を独立に吸引可能な
吸引手段とを具備して成ることを特徴とする。

【００１１】上記構成においては、比較電極として液絡
部のない単なる電極などから成る疑似比較電極を用いる
ことも可能ある。また、成分センサとしてたとえばＦＥ
Ｔ型素子を用いてもよく、この場合は外乱雑音に対する
安定性の向上、成分センサなどの微小・マルチ化、被検
液の導入・分岐・センシング各部の一体化などを容易に
図り得るので、被検液系の微量化に有効である。さらに
、前記ＦＥＴ型素子を表裏分離構造とすると、フロース
ルー型のセル構造を容易に構成することが可能になると
ともに、被検液の一層の微量化が可能になる。

【００１２】

【作用】本発明に係る成分分析装置よれば、分岐された
各輸液ラインにそれぞれ同等の条件で配置された成分セ
ンサ間の電位差の出力が容易で、しかも外乱による同相
の雑音が著しく低減される。また、それぞれの成分セン
サや比較電極の温度による出力変動も軽減されるととも
に、比較電極部における液間電位差をキャンセルし得る
し、さらに液絡部のない単なる電極を比較電極とした場
合は液絡部からの流出液による汚染がなくなる他、構造
の簡略化・小型化が容易になり、分析系全体を微小容量
化することができる。

【００１３】

【実施例】以下図１を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１４】図１は本発明に係る成分分析装置の構成例
の要部を斜視的に示したもので、１はたとえば希釈血清
などの被検液を吸引するノズル、２ａ，２ｂ　は前記吸
引ノズル１から分岐して設けられた輸液ラインである。そして、これらの輸液ライン２ａ，２ｂには輸液ライン
内に溶液成分センサ、たとえば被検液中のＮａ、Ｋ、Ｃ
ｌの濃度を検知対象とする場合には、それぞれの分岐さ
れた輸液ライン２ａ，２ｂ　内に内接させて温度センサ
３ａ，３ｂ　、Ｎａ＋　センサ４ａ，４ｂ　、Ｋ＋　セ
ンサ５ａ，５ｂ　、Ｃｌ＋　センサ６ａ，６ｂ　が並列
に設けられている（配設されている）。また、前記それ
ぞれの輸液ライン２ａ，２ｂ　を独立に吸液可能とする
ため、各輸液ライン２ａ，２ｂ　に連接する吸液管７ａ
，７ｂ　には、たとえば開閉可能なバルブ８ａ，８ｂ　
が設けられており、図示しないポンプによって独立に吸
液される構成を成している。なお、図１において９はセ
ルボデイ、１０は分岐部、１１は共通の比較電極（液絡
部のない単なる電極）である。　　次に、前記構成の成
分分析装置の使用手段について説明する。先ず、前記各
成分センサ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ
，６ｂ　の出力を、全ての輸液ライン２ａ，２ｂ　内を
校正液で満たした状態で校正し、同種の検知対象のセン
サ同士、つまり３ａと３ｂ、４ａと４ｂ、５ａと５ｂ、
６ａと６ｂの出力のオフセットや感度差を調整する。

【００１５】次いで、吸引ノズル１の吸引口を被検液に
浸漬し、任意の１つの輸液ライン２ａもしくは２ｂから
吸液することによって、被検液を選択的にその輸液ライ
ン２ａもしくは２ｂ側にのみ導き、この状態で測定を行
い被検液に接している成分センサの出力と校正液に接し
ている輸液ラインの同種成分センサの出力を比較し、差
分出力を得る。このようにすることによって、しばしば
生じる輸液ラインを伝って発生する同相の外乱雑音や温
度変化を容易にキャンセルされ、安定な出力を得ること
ができる。

【００１６】また、成分センサとして電解効果型（ＦＥ
Ｔ型）素子を用いることによって、成分センサ部と輸液
ラインを容易に微小な内容積で一体化することができ、
さらにノズル１部への合流部（分岐部）１０の共通比較
電極１１、場合によってはノズル１自体も一体に集積化
することによって、必要な被検液量を著しく減少させる
ことができる。そして、前記ＦＥＴ型素子として、特開
昭６２−１２３３４８　号公報に開示された入出力電極
と感応ゲート部分が素子の表裏に分離形成された構造の
素子を用いてもよい。

【００１７】上記表裏分離型構造のＦＥＴ型センサ素子
は、たとえば図２に平面的に、また図３に断面的に示す
ような構造を成しており、以下の手順により製造し得る
。図４〜図７はこの製造工程における実施態様を模式的
に示す断面図であり、先ず、ｐ−　型（１００）　方位
のシリコンウェーハ１２，１３を用意し、これらに熱酸
化処理を施して、表面に５００ｎｍ　厚のシリコン酸化
膜を形成する。このシリコンウェーハ１２，１３　を常
法により、酸洗浄して表面に親水基を導入した後に、ミ
ラー面同士を接触させ、これらのシリコンウェーハ１２
，１３　を窒素雰囲気中で１１００℃で２時間熱処理す
ることによって、強固に直接接着させた。次に、前記接
着させたシリコンウェーハ１２，１３　を機械研磨によ
って、図４に示すように、ＦＥＴを形成する第１の面側
１３を約２０μｍ　厚、ゲートウェルを形成する第２の
面側１２を２００　μｍ　厚に調整した。このようにし
てシリコン１２ー絶縁膜１４−シリコン１３…（ＳＩＳ
）…ウェーハを得た。

【００１８】しかる後、前記シリコン１２ー絶縁膜１４
−シリコン１３系のウェーハに、再び熱酸化処理を施し
て表面酸化膜を形成し、この表面酸化膜をマスクにして
、図５に示すようにＦＥＴを形成するシリコンアイラン
ド１３ａ　をパターニングした。この際、正確なパター
ニングを行うために、先ずヒドラジン−水系、もしくは
エチレンジアミン−ピロカテコール−水系などの異方性
エッチング液を用いてエッチングを行い、次いで、フッ
酸−硝酸系の等方性エッチング液で、シリコンアイラン
ド１３ａ　の角をなましその後のＰＥＰ（プラズマエッ
チングプロセス）の際に、レジストの段切れが生じない
ように配慮する。

【００１９】次いで、図６に示すようにＦＥＴを形成す
る前記シリコンアイランド１３ａ　に、その表面から接
着界面絶縁膜１４に至るまで、リンを選択拡散しソース
領域１５およびドレイン領域１６を形成した。この際、
ソース領域１５・ドレイン領域１６のパターンを、同心
円状あるいは同心四角状にすることによって、後に開孔
・形成するゲートウェルの底部の限られた面積の中で最
大のゲートチャネル幅を得ることができる。また同時に
、ＦＥＴを形成するシリコンアイランド１３ａ　の外周
部すべてを、ソースあるいはドレインの単一領域とする
ことができ、万一ＦＥＴを形成するシリコンアイランド
１３ａ　の周辺エッジ部で、レジストの段切れによるパ
ターン不良があっても、ＦＥＴ特性に影響が及び難いと
いう利点がある。

【００２０】上記により、接着界面絶縁膜１４までソー
ス領域１５・ドレイン領域１６を形成した後に、ＦＥＴ
を形成するシリコンアイランド１３ａ　表面側に、チャ
ネルが形成されないように、ソース領域１５・ドレイン
領域１６を跨いでボロン拡散を行い、チャネルストッパ
領域１７を形成する。次に、図７に示すように、ＦＥＴ
を形成するシリコンアイランド１３ａ　のチャネル領域
１５，１６　が露出しないように、第２のシリコンウエ
ーハ１２面側から接着界面絶縁膜１４まで選択的な異方
性エッチングを行い、逆台形のゲートウェル１８を形成
する。こうして形成するゲートウェル１８のエッチング
は、界面のシリコン酸化膜１４がストッパとして働くた
め、再現性よく行うことができる。また、このエッチン
グの際に、ＦＥＴを形成するシリコンアイランド１３ａ
　、つまりソース領域１５・ドレイン領域１６形成面の
全面を、たとえば窒化シリコン膜で１９で被覆するか、
あるいはシリコーン樹脂などを塗布・被覆しておく。し
かし、シリコーン樹脂などを塗布・被覆する場合には、
異方性エッチング液がヒドラジン系に限られる。尚、図７において２０はエッチングマスクである。

【００２１】以上のようにして、所定のゲートウェル１
８を形成した後、露出した接着界面のシリコン酸化膜１
４を一旦剥離し、改めてゲート酸化２１、パッシベーシ
ョン膜２２のＣＶＤを行って、ゲート絶縁膜を形成する
。本実施例では、パッシベーション膜２２として減圧高
温ＣＶＤによる窒化シリコン膜を形成した。勿論、パッ
シベーション膜２２は前記窒化シリコン膜以外に、耐水
性の良好なものであればよく、たとえば酸化アルミニウ
ム、酸化タンタルなどを窒化シリコンの代りに用いるこ
とも可能で、また窒化シリコン膜の上に酸化アルミニウ
ムなどを積層して用いてもよい。一方、ＦＥＴを形成す
るシリコンアイランド表面にも、好ましくはパッシベー
ション膜２３を形成し、ソース・ドレイン電極のコンタ
クトホールを開孔し、ソース電極２４およびドレイン電
極２５を形成することによって、前記図２および図３に
示す表裏分離構造のＦＥＴ型素子本体が得られる。つま
り、ゲートウエル１８の領域に所要のイオン感応膜２６
を形成すれば、前記図２および図３に示す表裏分離構造
のＦＥＴ型センサとなる本体部が得られる。ここで、ド
レイン電極２５をＦＥＴ表面のｐｎ接合部を覆うように
形成しておくことによって、ｐｎ接合に起因する光によ
る出力変動を最小限にすることができる。本実施例にお
いて作製した素子は、相互コンダクタンス１．５　ｍＳ
、ゲートリーク電流１０−１０　Ａ以下、通常の室内で
の光による出力変動１ｍＶ以下であった。

【００２２】前記構成の素子に類似する構成例として、
図８に断面的に示したように、ゲートウェル１８の縁に
、形成ないし配置したイオン感応膜２６の剥離を防止す
るためのストッパ構造を設けてもよい。この構成例では
表裏分離構造のＦＥＴ型センサのボディシリコン１２の
表面に、高濃度のボロン拡散層をストッパ２７の庇形状
に形成してから、ゲートウェル１８の異方性エッチング
速度がボロン濃度に依存する性質を利用して、高濃度層
をストッパ２７として庇状に残した。なお、この場合の
エッチング液としては、ヒドラジンは不適当で、エチレ
ンジアミン＋ピロカテコール＋水系が適している。また
、ボロン高濃度層の濃度は１×１０２０ｃｍ−３以上必
要であった。また前記ストッパ２７としての庇は、前記
ゲート酸化、ゲートパッシベーション膜ＣＶＤの際、同
時に表面を絶縁膜で覆って長期的耐久性を向上させてお
く事が好ましい。

【００２３】このようにして作製される表裏分離構造の
ＦＥＴ型素子本体は、検出対象の項目数に応じて複数素
子をワンチップとしてダイシングする。この実施例では
、ナトリウム、カリウム、塩素の３イオンに加えて、温
度を検出するために１素子を当て、１系統４ＦＥＴ×２
系統で図９に斜視的に示すように、４×２個をワンチッ
プ２８としてダイシングした。また、このダイシングし
たワンチップ２８に形成されている各ＦＥＴ素子のゲー
トウェル１８内に、各々対応する位置に同じ検出対象の
イオン感応膜２６をポッティング形成した。この場合、
各ＦＥＴ素子はシリコン製のゲートウェル１８で区切ら
れているため、異なる種類のイオン感応物質および量を
制御してポッティングするだけで、容易に再現性よく成
膜することが可能である。この実施例では、ワンチップ
２８の左、吸引ノズル１側から、温度検知用３ａ，３ｂ
　として、感応物質を入れないＰＶＣと可塑剤のみの膜
、次に、ナトリウム用４ａ，４ｂとして、ビスクラウン
エーテルを溶解させたＰＶＣ＋可塑剤系の膜、次に、カ
リウム用５ａ，５ｂ　として、バリノマイシンを溶解さ
せたＰＶＣ＋可塑剤系膜、もっとも右側は塩素用６ａ，
６ｂ　として、第４級アンモニウム塩を同様に溶解した
膜を形成した。

【００２４】一方、図１０に要部構成を展開して斜視的
に示すように、ノズル１を介して供給される被検液を分
岐し、センサに導く輸液ライン２ａ，２ｂを成す溝を形
成・具備したパイレックスガラス２９と、前記被検液が
分岐する分岐部１０に対応する位置よりも手前に、共通
比較電極１１を成す白金などの電極金属を埋設したパイ
レックスガラス製のセル部品３０とを用意し、これらを
互いに接着してセルを形成する。この接着には静電接着
法を用いてもよい。しかし、通常の方法では４００　℃
程度まで温度をあげる必要があるため、あらかじめ、被
接着面に透明電極のＩＴＯを形成した後に、高鉛の低融
点ガラスをスパッタ法などで形成し、前記有機イオン感
応膜が影響を受けずにすむように、常温〜５０℃程度の
温度で電圧をかけて接着を行うのがよい。この際に、ワ
ンチップ２８側の電極として、前記図３に図示した構造
例における静電接続用電極３１を用いる。

【００２５】このようにして作製したセルに、吸引ノズ
ル１および吸液管７ａ，７ｂ　を装着・接続する一方、
前記セルの各センサ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂ　および比較電極１１のの各端子電極を
、フレキシブルプリント配線板３２の対応するリード端
子に接続して外部へ導く構成とした後、全体を図示しな
い樹脂でモールドした。このセンサセルは全体を極めて
小さく作製することができとともに、ノズル外形を小さ
くできる。

【００２６】図１１は本発明に係る他のセルの構成例を
断面的に示したもので、この例では前記所要の各センサ
が一体的に形成されたワンチップ２８を、回路基板枠３
３に粘着テープで仮固定し、ボンディングワイヤー３４
によってワンチップ２８と回路基板枠３３に配置されて
いるリードパターンのボンディング部３５とを接続し、
回路基板枠３３内を樹脂モールド３６した。この後、仮
固定していた粘着テープをはがし、所要のイオン感応膜
２６をゲートウェル１８内にそれぞれ形成する。上記回
路基板枠３３に装着したワンチップ２８を、所要の輸液
ライン２ａ，２ｂ　パターンをくりぬき形成したシリコ
ーンゴムなどのシート３７を介して、セルボディ３８ａ
，３８ｂ　で上下から挟持して、図示しないボルトで全
体を固定する。このような構造にすると、センサセルの
基板部分だけをセンサセルのボディか３８ａ，３８ｂ　
らはずし、交換することが可能になる。流路パターンの
形成には、ゴムシートの代わりにセルボディ３８ａ　上
にフィルムレジストを貼り写真工程で凹状の流路溝を形
成してもよい。また、このセルボディ３８ａ，３８ｂ　
の内部に温度調節を可能にするため、別の流路３９を埋
設し、内部に恒温化した流体を還流させることもできる
。

【００２７】このようにして作製したセンサセル４０を
用いて、図１２にその要部構成の概要を示す成分分析装
置を構成し、この構成系で溶液中の成分測定を行った。先ず、測定に先立って、測定する希釈血清の濃度範囲の
最も低い濃度の校正液Ｌと最も高い濃度の校正液Ｈを用
いて、全てのセンサの感度を校正する。次に、測定濃度
範囲の中点付近の既知の濃度の校正液Ｍ兼洗浄液４１を
、センサセル内の全てのライン２ａ，２ｂ　に満たし、
オフセット合わせを行う。具体的には各輸液ライン２ａ
　２ｂ　に連接して配置された吸引管７ａ，７ｂ　に付
設されているバルブ８ａ，８ｂ　を、いずれも開いて図
示しないポンプで両方のライン２ａ−７ａ　系、２ｂ−
７ｂ　系に、前記の校正液Ｍを導入し、共通比較電極１
１に対する各成分センサ４ａ，４ｂ　、５ａ，５ｂ　、
６ａ，６ｂ　の出力差がゼロになるように出力回路を調
整する。このとき、同時に温度センサ３ａ，３ｂ　とし
て動作させるＩＳＦＥＴのｐｎ接合電圧の違いも校正す
る。

【００２８】次に、任意の片側の輸液ラインたとえば、
２ａ側にのみ被検液４２を導くために、吸引ノズル１を
被検液４２側に移した後に、パルブ８ｂのみを閉じた状
態でポンプを動作させ吸液する。このようにして輸液ラ
イン２ａに被検液、輸液ライン２ｂに校正液Ｍを満たし
、温度センサ３ａ，３ｂ　の出力を比較して、両者が同
温度になったことを確認した後に、各成分センサ４ａ，
４ｂ　、５ａ，５ｂ　、６ａ，６ｂ　の出力差を測定し
、成分濃度を求めた。この測定が完了した後、再びノズ
ル１を校正液Ｍ４１側にし、パルブ８ａ，８ｂ　を開い
て全てのライン２ａ−７ａ　系、２ｂ−７ｂ　系にに再
び校正液Ｍ４１を満たし、校正を行う。そして次ぎは、
先ほどと逆の輸液ライン２ｂに被検液４２を選択的に導
き、以下同じ要領で交互に輸液ライン２ａ，２ｂ　を交
換して測定を行う。

【００２９】前記の交互測定によって、従来のこの種の
センサの寿命を決定していた感応膜の寿命を大きく延ば
すことが可能となり、装置メンテナンス上厄介なセンサ
交換の頻度を下げることができる。これは通常の測定セ
ルに比べ個々のセンサが直接血清等を含む被検液に触れ
る頻度が半分になるため、全体として寿命が延びるとい
うことに加え、個々のセンサが従来の測定シーケエンス
では、ほぼ被検液と校正・洗浄液に同じ程度の時間づつ
触れていたのに対し、本発明の場合では被検液に比べ校
正・洗浄液に十分長い時間触れさせることができるため
、膜の汚染などが十分に洗浄、回復できるためと考えら
れる。このセンサの表面洗浄が十分に行われ、相互の変
化の傾向が一致する効果と、比較電極の電極電位変化が
問題にならない効果が相俟って、本発明のセンサセルは
従来の２倍以上の寿命を示した。この効果は無希釈血清
をそのまま吸引して測定を行う直接法に適用した場合に
も同様であった。

【００３０】なお、上記では輸液ラインを２系列とした
場合を例示したが、輸液ラインを３系列以上に配置して
もよく、また各成分センサなども検査目的に応じてさら
に多数個設置してもよいし、これらのセンサも前記表裏
分離型のＦＥＴ素子に限定されない。さらに、共通比較
電極も上記例示の金属電極に限定されず、吸液管側にそ
れぞれ配置してもよいし、また、参照用と測定用のセン
サを互いに同等に配置して、交互に役割を交換させなが
ら用いることによって、長期の使用で問題になる感応膜
の劣化や、汚れによる出力変化も相互にほぼ同様に発生
し、差動出力を取った場合のドリフトは単独動作させた
場合に比べ極めて低く抑えることができる。さらにまた
、前記セルセンサは、たとえば図１２に上面図として示
すように、吸引ノズル１が一体化した構成としてもよい
。

【００３１】また、ノズル分岐部からセンサまでの輸液
ライン途中にバルブを設けてもよく、この場合には分岐
部での被検液の混じり合いが低減される一方、通常のバ
ルブでは被検液量の増加を招く。これを回避するために
、マイクロマシニング技術によりバルブをセンサと一体
形成しておけばよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成分分析
装置を用いることによって、次のような効果が得られる
。先ず、外乱雑音に対するセンサ出力の安定性が大きく
改善される。この雑音に対する信頼性は、特に医療用の
成分分析装置のように、正常濃度範囲が狭く、高い分解
能が要求される場合に強く要求されている。このため、
従来装置では高入力インピーダンスのアンプを用いたり
、トライアンドエラーで微妙なアース点を探したり、か
なりの手間と費用が必要であった。しかるに、本発明の
場合は、前記実施例で示したようなＦＥＴ方素子を用い
た場合は勿論、従来の電極型センサを用いても、無理な
く差動動作が可能になり、雑音の大部分を占める外乱に
よる同位相のノイズを効果的にキャンセルすることがで
きる。すなわち、従来差動動作させるために被検液に対
して不感応で出力の変化しない参照用センサが必要であ
り、この被検液に対して不感応で出力の変化しない参照
用センサが極めて実現困難であったのに対し、本発明の
場合は、本来のセンサ自体を参照用として用いることが
でき、作製上の困難さも全面的に解消する。

【００３３】また、本発明においては、セルをＦＥＴ型
素子を用いて集積化した構成とすると、必要な被検液量
を少なくすることができる。特に、表裏分離型のマルチ
ＦＥＴセンサチップを用いることによって、必要被検液
量を１０μｌ　以下にすることが可能である。これにと
もなって、出力応答を　５秒以下と極めて高速にするこ
とができる。その理由は、被検液量が小さくできたため
に、両方の輸液ライン内の液交換が速くなったことに加
え、両ラインの温度がすばやく一致することによると考
えられる。さらに、本発明ではセンサ素子の温度特性を
差動動作により低減できるため、恒温化の精度を下げ、
場合によっては調節なしでも用いることが可能である。もちろん、この場合でも温度による電気化学的なネルン
スト起電力変化までは補正できないのでこれは必要に応
じて温度センサ出力から補正する必要がある。また、交
互測定シーケンスによりセンサの洗浄が充分に行い得る
ので、それぞれのセンサの経時変化を均等化できるため
、トータルの寿命を大幅に延ばすことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成分分析装置の要部構成例を示す
斜視図。

【図２】本発明に係る成分分析装置が成分センサとして
具備する裏表分離ＦＥＴ型素子の上面図。

【図３】図２に図示した裏表分離ＦＥＴ型素子のＡ−Ａ
´に沿った断面図。

【図４】本発明に係る成分分析装置が成分センサとして
具備する裏表分離ＦＥＴ型素子の製造工程においてＳｉ
ウエハーを張り合わせた状態を示す断面図。

【図５】図４に図示した張り合わせＳｉウエハーをパタ
ーンニングした状態を示す断面図。

【図６】図５に図示したパターンニングしたＳｉウエハ
ーにソース・ドレイン領域およびチャンネルストッパ拡
散領域を形成した状態を示す断面図。

【図７】図６に図示したＳｉウエハーにゲートウエル部
を形成した状態を示す断面図。

【図８】本発明に係る成分分析装置が成分センサとして
具備する裏表分離ＦＥＴ型素子の他の構造例を示す断面
図。

【図９】本発明に係る成分分析装置用のマルチセンサチ
ップの構造例を示す斜視図。

【図１０】本発明に係る成分分析装置が具備するセンサ
セルの構造例を示す展開図。

【図１１】本発明に係る成分分析装置が具備するセンサ
セルの他の構造例を示す断面図。

【図１２】本発明に係る成分分析装置における測定系を
概念的に示す側面図。

【図１３】本発明に係る成分分析装置が具備するセンサ
セルのさらに他の構造例を示す上面図。

【符号の説明】

１…吸引ノズル　　　　２ａ…輸液ライン１　　　　２
ｂ…輸液ライン　　３ａ，３ｂ　…温度センサ　　　　
４ａ，４ｂ　…Ｎａイオンセンサ　　　　５ａ，５ｂ　
…　Ｋイオンセンサ　　　　６ａ，６ｂ　…Ｃｌイオン
センサ　　　　７ａ，７ｂ　…吸液管　　　　８ａ，８
ｂ　…バルブ　　　　９，２９　…セルボデイ１０…分岐部　　　　１１…共通比較電極　　　　１２
…ゲートウェルを形成するＳｉウエハー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　被検液を吸引するノズルと、前記ノズ
ルから分岐して設けられた少なくとも２つの輸液ライン
と、前記各輸液ライン内に並列して設けられた同種の成
分に感応する溶液成分センサと、前記各溶液成分センサ
に共通の比較電極と、前記各輸液ライン内の液を独立に
吸引可能な吸引手段とを具備して成ることを特徴とする
成分分析装置。