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ION CONCENTRATION MEASURING DEVICE

Foreign code F200010024
File No. (S2018-0687-N0)
Posted date Jan 30, 2020
Country WIPO
International application number 2019JP021623
International publication number WO 2019230917
Date of international filing May 30, 2019
Date of international publication Dec 5, 2019
Priority data
  • P2018-104495 (May 31, 2018) JP
Title ION CONCENTRATION MEASURING DEVICE
Abstract A pH sensor 1 is installed to a measurement object 101 that contains measurement ions 102 and non-measurement ions 103, and measures the concentration of the measurement ions 102. The pH sensor 1 is provided with: a measurement object power supply 16 which controls measurement object voltage (VT) of the measurement object 101; a measurement ISFET 2 including a measurement ion-sensitive membrane 7 that selectively traps the measurement ions 102 and generates a pH-dependent voltage (VPH) in accordance with the number of trapped measurement ions 102; a measurement membrane power supply 18 which controls membrane control voltage (VC) of the measurement ion-sensitive membrane 7; and a power supply control unit 19 which controls the magnitude of voltages outputted respectively from the measurement object power supply 16 and the measurement membrane power supply 18.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
(Hereinafter referred to as' pH ') is the hydrogen-ion exponent, agriculture and water testing is an important in the art. As means for measuring the pH, using litmus paper means, means using a glass electrode and an ion-selective field-effect transistor (Ion Sensitive Field Effect Transistor: ISFET) using known means. For example, Non-Patent Document 1 is, a technique related to the ISFET.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 計測イオンと非計測イオンとを含む計測対象に設置されて、前記計測イオンの濃度を得るイオン濃度計測装置であって、
 前記計測対象の電圧を制御する計測対象電源と、
 前記計測イオンを選択的に捕捉して、捕捉した前記計測イオンの数に対応する電圧を生じさせる計測イオン感応膜を含む計測センサ部と、
 前記計測イオン感応膜の電圧を制御する計測膜電源と、
 前記計測対象電源及び前記計測膜電源のそれぞれから出力される電圧の大きさを制御する電源制御部と、を備える、イオン濃度計測装置。

[請求項2]
 前記計測膜電源に接続され、前記計測イオン感応膜に埋め込まれた計測膜電極をさらに備える、請求項1に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項3]
 前記計測膜電極は、複数の電極リッジを含む、請求項2に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項4]
 前記計測センサ部は、基板と、前記基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた前記計測イオン感応膜と、を有するイオン選択性電界効果型トランジスタである、請求項3に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項5]
 前記電極リッジは、前記基板に形成されたソースとドレインとの間に流れる電流の方向と交差する方向に延びると共に、前記電流の方向に沿って互いに離間する、請求項4に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項6]
 前記計測センサ部は、基板と、前記基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた前記計測イオン感応膜と、を有するイオン選択性電界効果型トランジスタであり、
 前記基板の電圧を制御する基板電源をさらに備え、
 前記電源制御部は、前記基板電源を制御する、請求項2又は3に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項7]
 前記電源制御部は、前記非計測イオンの極性が負であるときに、前記計測イオン感応膜の電圧が前記計測対象の電圧よりも小さくなるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御する、請求項1~6の何れか一項に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項8]
 前記電源制御部は、前記非計測イオンの極性が正であるときに、前記計測イオン感応膜の電圧が前記計測対象の電圧よりも大きくなるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御する、請求項1~6の何れか一項に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項9]
 前記電源制御部は、
 前記計測対象の電圧と前記計測イオン感応膜の電圧との差分が小さくなるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記計測イオン感応膜への前記非計測イオンの浸潤を抑制する抑制動作と、
 前記計測対象の電圧と前記計測イオン感応膜の電圧とが互いに異なる電位となるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記計測センサ部より捕捉された前記計測イオンの数に対応する電圧を得る計測動作と、を繰り返し行う、請求項1~6の何れか一項に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項10]
 前記計測イオンを選択的に捕捉して、捕捉した前記計測イオンの数に対応する電圧を生じさせる補正イオン感応膜を含む補正センサ部と、
 前記補正イオン感応膜の電圧を制御する補正膜電源と、をさらに備え、
 前記電源制御部は、
 前記計測対象の電圧と前記計測イオン感応膜の電圧との差分が小さくなるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記計測イオン感応膜への前記非計測イオンの浸潤を抑制する第1の抑制動作と、
 前記計測対象の電圧と前記計測イオン感応膜の電圧とが互いに異なる電位となるように、前記計測対象電源及び前記計測膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記計測センサ部より捕捉された前記計測イオンの数に対応する電圧を得る第1の計測動作と、を繰り返し行い、
 前記計測対象の電圧と前記補正イオン感応膜の電圧との差分が小さくなるように、前記計測対象電源及び前記補正膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記補正イオン感応膜への前記非計測イオンの浸潤を抑制する第2の抑制動作と、
 前記計測対象の電圧と前記補正イオン感応膜の電圧とが互いに異なる電位となるように、前記計測対象電源及び前記補正膜電源の少なくとも一方を制御することにより、前記補正センサ部より前記計測イオンの数に対応する電圧を得る第2の計測動作と、を繰り返し行い、
 前記第2の計測動作は、前記第1の計測動作がn回(nは2以上の整数)実行されるごとに行われる、請求項1~6の何れか一項に記載のイオン濃度計測装置。

[請求項11]
 計測イオンと非計測イオンとを含む計測対象に設置されて、前記計測イオンの濃度を得るイオン濃度計測装置であって、
 前記計測対象の電圧を制御する計測対象電源と、
 前記計測イオンを選択的に捕捉して、捕捉した前記計測イオンの数に対応する電圧を生じさせるイオン捕捉膜を含む計測センサ部と、
 前記イオン捕捉膜の電圧を制御する計測膜電源と、
 前記計測対象電源及び前記計測膜電源のそれぞれから出力される電圧の大きさを制御する電源制御部と、を備える、イオン濃度計測装置。

[請求項12]
 前記計測膜電極は、ストライプ型である、請求項3~5の何れか一項に記載のイオン濃度計測装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • SHIZUOKA UNIVERSITY
  • Inventor
  • FUTAGAWA Masato
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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