JPS6270749A - Ｆｅｔセンサおよびその製造方法 - Google Patents
Ｆｅｔセンサおよびその製造方法Info
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- JPS6270749A JPS6270749A JP60210108A JP21010885A JPS6270749A JP S6270749 A JPS6270749 A JP S6270749A JP 60210108 A JP60210108 A JP 60210108A JP 21010885 A JP21010885 A JP 21010885A JP S6270749 A JPS6270749 A JP S6270749A
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は％ＦＥＴセンサに係り、特に長期的に安定に作
動させるに好適なＦ Ｅ Ｔセンサ及びその製造方法に
関する。
動させるに好適なＦ Ｅ Ｔセンサ及びその製造方法に
関する。
電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと略す）を用いた化
学センサすなわちＦＥＴ化学センサは、１９７０年のＪ
ａｎａｔａらの提案以来、多くの研究がなされてきた。
学センサすなわちＦＥＴ化学センサは、１９７０年のＪ
ａｎａｔａらの提案以来、多くの研究がなされてきた。
例えばＦ′ＥＴ化学センサのイオン感応層としてポリ塩
化ビニル母材中に可塑剤と共にイオン・感応物質を分散
させた層全キャスティング法によりＦＥＴ＆−）に塗布
すると選択性のよいものを作ることができるが、ＦＥＴ
絶縁膜とイオン感応層の密着性が悪く長期的な使用に耐
えられたイという欠点がある（ ａ、Ｄ、Ｍｏ５ｓ、Ｊ
、ＪａｎａｔａＣ，Ｃ，Ｊｏｈｎｓｏｎ 、Ａｎａｌ
、Ｃｈｅｍ、 、４７ 、２２３８−２２４３ （１９
７５） ｚＰ、Ｔ、Ｍｃ Ｂｒ１ｄｅ ｅｔ ａｌ 、
Ａｎａｌ 、Ｃｈｅｍ、Ａｃｔａ、、ｌ Ｑｌ 、 ２
３９−２４５（１９７８） 、Ｕ、０ｅｓｃｈ、Ｓ、Ｃ
ａｒａｓ ａｎｄ Ｊ、Ｊａｎａｔａ。
化ビニル母材中に可塑剤と共にイオン・感応物質を分散
させた層全キャスティング法によりＦＥＴ＆−）に塗布
すると選択性のよいものを作ることができるが、ＦＥＴ
絶縁膜とイオン感応層の密着性が悪く長期的な使用に耐
えられたイという欠点がある（ ａ、Ｄ、Ｍｏ５ｓ、Ｊ
、ＪａｎａｔａＣ，Ｃ，Ｊｏｈｎｓｏｎ 、Ａｎａｌ
、Ｃｈｅｍ、 、４７ 、２２３８−２２４３ （１９
７５） ｚＰ、Ｔ、Ｍｃ Ｂｒ１ｄｅ ｅｔ ａｌ 、
Ａｎａｌ 、Ｃｈｅｍ、Ａｃｔａ、、ｌ Ｑｌ 、 ２
３９−２４５（１９７８） 、Ｕ、０ｅｓｃｈ、Ｓ、Ｃ
ａｒａｓ ａｎｄ Ｊ、Ｊａｎａｔａ。
Ａｎａｌ、Ｃｈｃｍ、、 １１，１９３８−１９８６．
（１９８１））。
（１９８１））。
また、ＦＥＴ化学センサの感応物質として酵素又は微生
物を用い、これらを固定化し九匍定化酵素層又は固定化
微生物層をゲート部表面に設置し、酵素又は微生物が特
異的に反応する物質を検出する。いわゆるバイオセンサ
では、固定化層にウシの血清アルブミンが用いられる。
物を用い、これらを固定化し九匍定化酵素層又は固定化
微生物層をゲート部表面に設置し、酵素又は微生物が特
異的に反応する物質を検出する。いわゆるバイオセンサ
では、固定化層にウシの血清アルブミンが用いられる。
この場合もやはり、長期間使用すると固定化層が絶縁膜
から剥離してしまう。
から剥離してしまう。
このようなＦ Ｅ Ｔ？Ｒ＠と感応層の接着不良は。
感応層中にある程度水が浸み込む必要があり、結果的に
層の膨潤が避けられないためと考えられる。
層の膨潤が避けられないためと考えられる。
〔発明の目的）
本発明は、上述の欠点を改良し、長寿命で安定した特性
を有するＦＥＴセンサを提供しようとするものである。
を有するＦＥＴセンサを提供しようとするものである。
第１の発明は、電界効果形トランジスタのゲート部の絶
縁層上に、イオン感応層、固定化酵素層、固定化微生物
層、電解質層等の感応層を具備したＦＥＴセンサにおい
て％該感応層の感応物質が無機多孔質体に担持されたこ
とを特徴とするＦＥＴセンサである。
縁層上に、イオン感応層、固定化酵素層、固定化微生物
層、電解質層等の感応層を具備したＦＥＴセンサにおい
て％該感応層の感応物質が無機多孔質体に担持されたこ
とを特徴とするＦＥＴセンサである。
つまり、ＦＥＴの絶縁膜と直接接合するイオン感応層、
固定化酵素層、固定化微生物層、電解質保持層等の感応
層として、感応物質を無機多孔質体に担持した層とする
ことによシ、絶縁膜との接着性を向上させた長寿命で安
定した特性全有するＦＥＴ化学センサである。
固定化酵素層、固定化微生物層、電解質保持層等の感応
層として、感応物質を無機多孔質体に担持した層とする
ことによシ、絶縁膜との接着性を向上させた長寿命で安
定した特性全有するＦＥＴ化学センサである。
本発明における無機多孔質体としては、有機物以外のも
で、多孔性を有しているものであれば何でもよく、特に
限定されるものでないが、好ましくは、多孔質ガラス、
及び多孔質セラミックス例えばＡｚｇｏ３．ＴｉＯ２，
５ｉ０２−Ａｔ２０３．ＺｒＯ２が挙げられ特に８ｉ０
２及びｈｔ２ｏ３が最適である。
で、多孔性を有しているものであれば何でもよく、特に
限定されるものでないが、好ましくは、多孔質ガラス、
及び多孔質セラミックス例えばＡｚｇｏ３．ＴｉＯ２，
５ｉ０２−Ａｔ２０３．ＺｒＯ２が挙げられ特に８ｉ０
２及びｈｔ２ｏ３が最適である。
また、５ｉ０２にＺｒを添加またはＺ ｒ Ｏ２でコー
ティングし、耐アルカリ性に優れたＦＥＴ化学センサを
作製することもできる。
ティングし、耐アルカリ性に優れたＦＥＴ化学センサを
作製することもできる。
感応層中の感応物質としては、グルコースオキシダーゼ
（グルコース用）、ウレアーゼ（尿素用）。
（グルコース用）、ウレアーゼ（尿素用）。
ペニシリン用ゼ（ペニシリン用）等の酵素、酪酸菌（酪
酸用）、乳酸菌（乳酸用）等の微生物、バセンサが検出
可能な状態変化を生じるものであればどのようなもので
もよい。
酸用）、乳酸菌（乳酸用）等の微生物、バセンサが検出
可能な状態変化を生じるものであればどのようなもので
もよい。
以上のような感応物質のうち、パリノマイシン。
メチルトリドデシルアンモニウム塩のイオン感応物質を
無機多孔質体に担持させることによりイオン感応層を、
酵素を担持させることにより固定化酵素層を、微生物を
担持させることにより固定化微生物層をあるいは％電解
質溶液又は電解質ゲルを担持させることにより電解質層
をそれぞれ形成することができる。
無機多孔質体に担持させることによりイオン感応層を、
酵素を担持させることにより固定化酵素層を、微生物を
担持させることにより固定化微生物層をあるいは％電解
質溶液又は電解質ゲルを担持させることにより電解質層
をそれぞれ形成することができる。
ま念これらの感応物質は無機多孔質体を含む層中に吸着
等の方法により分散させても、シランカップリングアゾ
結合等の化学結合によジ結合させてもよい、化学結合に
より結合させた場合には。
等の方法により分散させても、シランカップリングアゾ
結合等の化学結合によジ結合させてもよい、化学結合に
より結合させた場合には。
−Ｓ長寿命とすることが可能でちる。
第２の発明は、有機原料の熱分解法を用いＦＥＴ化学セ
ンサに無機多孔質体として任意の組成の多孔質ガラスま
たは任意の組成の多孔質セラミックスを含有する層上形
成する方法の発明である。
ンサに無機多孔質体として任意の組成の多孔質ガラスま
たは任意の組成の多孔質セラミックスを含有する層上形
成する方法の発明である。
まず、金属アルコレート溶液を浸漬法、降下法。
スピンキャスティング法等によジゲート部の絶縁層上に
金属アルコレートの層上形成する１層形成方法としては
浸漬法が最もよく用いられ広い範囲にわ之って層を形成
することができる。この方法ではコーティングしようと
するもの全溶液から引上げて層をつくる。
金属アルコレートの層上形成する１層形成方法としては
浸漬法が最もよく用いられ広い範囲にわ之って層を形成
することができる。この方法ではコーティングしようと
するもの全溶液から引上げて層をつくる。
金属アルコレートは容易に加水分解してゲル状の酸化物
に変化する。単独の金属アルコレートが加水分解２重合
を繰返して酸化物となる過程は次のように表される。
に変化する。単独の金属アルコレートが加水分解２重合
を繰返して酸化物となる過程は次のように表される。
Ｍ（ＯＲ） ｘ＋Ｈ２０→ Ｍ（ＯＨ）（ＯＲ）ｘ
１＋ＲＯＭＭ（ＯＨ）（ＯＲ）ｘ−ｔ＋Ｍ（Ｃ１す、
→（ＯＩｔ）ｘ−１・Ｍ・０・ｌν１（ＯＲ）、＜−！
−十凡ＯＨ →Ｍ、Ｏ□十几ＯＨ 得られたゲル状酸化物ｌΔを熱処理することによｐ無機
多孔質層ができる。この層に感応物質を吸着または化学
結合させることによシイオン感応層。
１＋ＲＯＭＭ（ＯＨ）（ＯＲ）ｘ−ｔ＋Ｍ（Ｃ１す、
→（ＯＩｔ）ｘ−１・Ｍ・０・ｌν１（ＯＲ）、＜−！
−十凡ＯＨ →Ｍ、Ｏ□十几ＯＨ 得られたゲル状酸化物ｌΔを熱処理することによｐ無機
多孔質層ができる。この層に感応物質を吸着または化学
結合させることによシイオン感応層。
固定化酵素層、固定化微生物層あるいは電解質層を形成
する。
する。
さらに、ガラスの分相現象を利用して１本発明に係るＦ
ＥＴ化学センサの無機多孔質体として多孔性ガラスを形
成することもできる。
ＥＴ化学センサの無機多孔質体として多孔性ガラスを形
成することもできる。
例えば金属アルコレートで酸化物になったときの耐酸性
又は耐アルカリ性が異なるもの２種以上を適当な割合で
混合させた溶液をつくる。この溶液を浸漬法、降下法、
スプレー法あるいはスピンキャスティング法等によシセ
ンサゲート部の絶縁層表ｍ Ｋ 金属アルコレートの層
を形成する。金属ア“ルコレートは加水分解してゲル状
の酸化物に変化する。このゲル状酸化物層は熱処理する
ことによりガラス層となる。これをさらに５００〜６５
０℃ぐらいの温度で加熱すると２相に分相した分相ガラ
ス層ができる。この分相ガラス層は酸またはアルカリに
対する耐性が異なる２種以上の相が網目としてからみ合
った構造を持っており、約５−〇硫酸、塩酸または硝酸
のような強酸あるいは水酸化ナトリウム水溶液棟たけ水
酸化カリウム水溶液のような強アルカリ溶液に浸漬する
と、酸あるいはアルカリに溶解しやすい部分は溶出し、
酸あるいはアルカリに強い部分が残存する。その結果無
数の連続した細孔を持つ多孔性ガラス層ができる。
又は耐アルカリ性が異なるもの２種以上を適当な割合で
混合させた溶液をつくる。この溶液を浸漬法、降下法、
スプレー法あるいはスピンキャスティング法等によシセ
ンサゲート部の絶縁層表ｍ Ｋ 金属アルコレートの層
を形成する。金属ア“ルコレートは加水分解してゲル状
の酸化物に変化する。このゲル状酸化物層は熱処理する
ことによりガラス層となる。これをさらに５００〜６５
０℃ぐらいの温度で加熱すると２相に分相した分相ガラ
ス層ができる。この分相ガラス層は酸またはアルカリに
対する耐性が異なる２種以上の相が網目としてからみ合
った構造を持っており、約５−〇硫酸、塩酸または硝酸
のような強酸あるいは水酸化ナトリウム水溶液棟たけ水
酸化カリウム水溶液のような強アルカリ溶液に浸漬する
と、酸あるいはアルカリに溶解しやすい部分は溶出し、
酸あるいはアルカリに強い部分が残存する。その結果無
数の連続した細孔を持つ多孔性ガラス層ができる。
以下５本発明の実施例として１本発明をＳｉ調製プロー
ブ型イオン感応性電界効果形ランジスタ（ＩＳＦＥＴ）
を用いて実施した場合について説明する。本実施例は無
機多孔質体として８ｉ０２ガラス多孔質体を含有する層
全具備したもの金弟２の発明の方法により作製したもの
である。
ブ型イオン感応性電界効果形ランジスタ（ＩＳＦＥＴ）
を用いて実施した場合について説明する。本実施例は無
機多孔質体として８ｉ０２ガラス多孔質体を含有する層
全具備したもの金弟２の発明の方法により作製したもの
である。
（実施例１）
第１図は１本発明によるＦＥＴ化学センチのグローブ先
端のゲート部を示す平面図であり、第２図は、ゲート部
に絶縁層、感応層等を設けた本発明に係るＦＥＴ化学セ
ンサの断面図である。シリコン基板６に不純物全拡散し
て形成したドレイン１、ノース２ ＊ ８ ｓ Ｏ２か
らなる酸化層３ 、５ｉ３Ｎ４からなる絶縁層４が形成
されている。
端のゲート部を示す平面図であり、第２図は、ゲート部
に絶縁層、感応層等を設けた本発明に係るＦＥＴ化学セ
ンサの断面図である。シリコン基板６に不純物全拡散し
て形成したドレイン１、ノース２ ＊ ８ ｓ Ｏ２か
らなる酸化層３ 、５ｉ３Ｎ４からなる絶縁層４が形成
されている。
該絶縁層を形成した徒、シリコンテトラエトキサイド（
洒ｒ （ＯＣ２Ｈ５）４．）溶液中にセンサのゲート部
を、浸漬し表面に金属アルコレート層を形成する。
洒ｒ （ＯＣ２Ｈ５）４．）溶液中にセンサのゲート部
を、浸漬し表面に金属アルコレート層を形成する。
この層を加水分解％重合する事によシ、ゲル状５ｉ０２
フィルムとなる。さらにこれを５００℃で熱処理するこ
とによって水及び有機成分が除去され。
フィルムとなる。さらにこれを５００℃で熱処理するこ
とによって水及び有機成分が除去され。
無機多孔質体としての非晶質状態の多孔質Ｓ ｉ０２層
が得られる。このようにして得られた層をγ−アミノプ
ロピルエトキシシランで処理して、 −８ｉ−０−８ｉ
−の結合をもつアルキルアミノガラス誘導体とした。次
にこれをアリルアミノ−ガラス誘導体に変え、さらにジ
アゾ化したのち、感応物質としてのグルコースオキシダ
ーゼをアゾ結合によって。
が得られる。このようにして得られた層をγ−アミノプ
ロピルエトキシシランで処理して、 −８ｉ−０−８ｉ
−の結合をもつアルキルアミノガラス誘導体とした。次
にこれをアリルアミノ−ガラス誘導体に変え、さらにジ
アゾ化したのち、感応物質としてのグルコースオキシダ
ーゼをアゾ結合によって。
無機多孔質体に結合させた。
このセンサを用いて、水溶液のグルコース濃度を測定し
たところ、第３図に示すように充分安定な出力が得られ
た。
たところ、第３図に示すように充分安定な出力が得られ
た。
つまシ上記実施例１の場合、第３図曲線Ａに示す如く安
定した特性が得られるのに対し、実施例１において絶縁
層４表面に、グルコースオキシダーゼをセル・−か固定
した感応層を設は之従来の場合には曲線Ｂに示す如ぐ急
激に出力が低下する事が確認された。
定した特性が得られるのに対し、実施例１において絶縁
層４表面に、グルコースオキシダーゼをセル・−か固定
した感応層を設は之従来の場合には曲線Ｂに示す如ぐ急
激に出力が低下する事が確認された。
以上説明したように本発明によれば％ＦＥＴのゲート部
の絶縁層上にイオン感応層、固定化酵素構成する際に、
感応層の剥離を防ぐのに極めて効果的であり、使用寿命
を著しく長くすることが可能である。
の絶縁層上にイオン感応層、固定化酵素構成する際に、
感応層の剥離を防ぐのに極めて効果的であり、使用寿命
を著しく長くすることが可能である。
第１図は本発明の実施例のゲート部の平面図、第２図は
本発明に係るＦＥＴ化学センサの断面図。 第３図は本発明の詳細な説明する図である。 １・・・・・・ドレイ／ ２・・・・・・ソース ４・・・・・・絶縁層 ５・・・・・感応層
本発明に係るＦＥＴ化学センサの断面図。 第３図は本発明の詳細な説明する図である。 １・・・・・・ドレイ／ ２・・・・・・ソース ４・・・・・・絶縁層 ５・・・・・感応層
Claims (5)
- （１）電界効果トランジスタのゲート部の絶縁層を具備
したＦＥＴセンサにおいて、前記感応層として感応物質
が無機多孔質体に担持された層を有することを特徴とす
るＦＥＴセンサ。 - （２）該感応層がイオン感応層、固定化酵素層、固定化
微生物層、電解質層の少なくとも１つから選択されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＦＥＴセン
サ。 - （３）該無機多孔質体として多孔質ガラス又は多孔質セ
ラミックスを用いた特許請求の範囲第１項記載のＦＥＴ
センサ。 - （４）該無機多孔質体としてＳｉＯ＿２を用いた特許請
求の範囲第１項記載のＦＥＴセンサ。 - （５）電界効果形トランジスタのゲート部の絶縁層上に
金属アルコレート層を設けこれを熱処理して得た無機多
孔質体層に感応物質を担持せしめ感応層を形成したこと
を特徴とするＦＥＴセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210108A JPS6270749A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Ｆｅｔセンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210108A JPS6270749A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Ｆｅｔセンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270749A true JPS6270749A (ja) | 1987-04-01 |
Family
ID=16583940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60210108A Pending JPS6270749A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Ｆｅｔセンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270749A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010145402A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | 電界効果トランジスターを有するガスセンサー |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146034A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-14 | Olympus Optical Co Ltd | Manufacture for field effect type semiconductor sensor |
| JPS5679245A (en) * | 1979-12-03 | 1981-06-29 | Kuraray Co Ltd | Ion sensor |
| JPS56130648A (en) * | 1980-03-19 | 1981-10-13 | Olympus Optical Co Ltd | Production of ion sensor |
| JPS6070348A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-22 | Hitachi Ltd | Ｆｅｔ化学センサ |
| JPS61176845A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | Nok Corp | 電界効果型トランジスター尿素センサー |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60210108A patent/JPS6270749A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146034A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-14 | Olympus Optical Co Ltd | Manufacture for field effect type semiconductor sensor |
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| JPS56130648A (en) * | 1980-03-19 | 1981-10-13 | Olympus Optical Co Ltd | Production of ion sensor |
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| JPS61176845A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-08 | Nok Corp | 電界効果型トランジスター尿素センサー |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010145402A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | 電界効果トランジスターを有するガスセンサー |
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