JP2018151324A - イオンセンサチップ - Google Patents
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Abstract
【課題】誤接続を防止するイオンセンサチップを提供する。
【解決手段】イオンセンサチップ2は、複数の接触端子を有する接続部を備える検査装置に接続されるイオンセンサチップであって、イオン感応膜の組成に応じた種類のイオンの活量を測定するイオンセンサと、イオンセンサの検査対象イオンに応じた識別情報を検査装置に供給する識別情報供給部と、を具備する。
【選択図】図2
【解決手段】イオンセンサチップ2は、複数の接触端子を有する接続部を備える検査装置に接続されるイオンセンサチップであって、イオン感応膜の組成に応じた種類のイオンの活量を測定するイオンセンサと、イオンセンサの検査対象イオンに応じた識別情報を検査装置に供給する識別情報供給部と、を具備する。
【選択図】図2
Description
本発明の実施形態は、イオンセンサチップに関する。
水性液体中の特定イオンの濃度を測定するためのイオン感応型電界効果トランジスタ(ISFET:Ion Sensitive Field Effect Transistor)が搭載されたセンサチップ(以下イオンセンサチップと称する)がある。イオン感応型電界効果トランジスタ(以下イオンセンサと称する)は、水道水、河川水、下水、産業排水、血液、尿、唾液、または髄液などの液体の中に含まれている特定のイオンの濃度に応じた電極電位を発生させるセンサである。
イオンセンサは、ゲート表面上がイオン感応膜によって覆われたFETである。イオンセンサは、ドレイン−ソース間の電流が一定である場合、ゲート電圧が溶液−イオン感応膜間の表面(界面)電位になる。溶液−イオン感応膜間の表面電位の値は、液中のイオン感応膜の組成に応じたイオン(検査対象イオンと称する)の活量によって定まる。すなわち、ドレイン−ソース間の電流が一定である場合、イオンセンサのゲート電圧値は、液体中の検査対象イオンの濃度に比例する。
イオンセンサは、イオン感応膜の種類を変えることによって、水素イオン(H+)またはアンモニウムイオン(NH4-)などの有機イオンの濃度を測定することができる。また、イオンセンサは、イオン感応膜の種類を変えることによって、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)、塩素イオン(Cl-)、炭酸水素イオン(HCO3-)、または炭酸イオン(CO32-)などの無機イオンの濃度を測定することができる。
上記のようなイオンセンサチップは、イオンセンサチップが接続可能に構成された接続部を有する検査装置に接続されて使用される。イオンセンサチップの検査対象イオンは、イオンセンサチップに搭載されたイオンセンサのイオン感応膜の組成によって異なる。この為、検査装置において設定されたイオンとは異なるイオンを検査対象イオンとするイオンセンサチップが検査装置の接続部に接続された場合、正常に検査を行うことができないという課題がある。
本発明が解決しようとする課題は、誤接続を防止するイオンセンサチップを提供することである。
一実施形態に係るイオンセンサチップは、複数の接触端子を有する接続部を備える検査装置に接続されるイオンセンサチップであって、イオン感応膜の組成に応じた種類のイオンの活量を測定するイオンセンサと、前記イオンセンサの検査対象イオンに応じた識別情報を前記検査装置に供給する識別情報供給部と、を具備する。
以下、一実施形態に係るイオンセンサチップ及びイオンセンサチップが接続される検査装置について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る検査装置1の構成例を示す説明図である。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る検査装置1の構成例を示す説明図である。
検査装置1は、水性液体中の特定イオンの濃度を測定する装置である。検査装置1は、イオンセンサチップ2が接続されている状態で、イオンセンサチップ2の端子の電圧に応じて、検査対象イオンの濃度を測定する。
イオンセンサチップ2は、少なくとも1つ以上のイオンセンサが搭載されたチップである。イオンセンサチップ2は、イオンセンサを構成するイオン感応膜の組成に応じた種類のイオン(検査対象イオン)の液体(検査試料)中の濃度(より具体的には活量)に応じた電圧を生成する。なお、イオンセンサチップ2は、イオン感応膜の汚染(イオン感応膜に残留する検査試料)によって測定の精度が低下することを防ぐ為に、使い捨てとして運用される。なお、本実施形態では、イオンセンサチップ2は、組成が異なるイオン感応膜をそれぞれ有する複数のイオンセンサが搭載されたチップであると仮定して説明する。イオン感応膜は、グラビア印刷法やインクジェット法やディスペンサ等による非接触法によって、イオン感応膜の組成を含む液体を塗布することによって形成される。なお、イオン感応膜の形成方法は、この方法に限定されず如何なる方法であってもよい。
(検査装置1の構成について)
検査装置1は、表示部11、操作部12、通信部13、接続部14、及び主制御部15を備える。
検査装置1は、表示部11、操作部12、通信部13、接続部14、及び主制御部15を備える。
表示部11は、主制御部15または図示されないグラフィックコントローラなどの表示制御部から入力される映像信号に応じて画面を表示するディスプレイを備える。例えば、表示部11のディスプレイには、検査装置1の種々の設定の為の画面、検査対象イオンの濃度の測定結果、及びアラートなどが表示される。
操作部12は、図示されない操作部材を有する。操作部12は、操作部材の操作に応じた操作信号を生成し、操作信号を主制御部15に供給する。操作部材は、例えば、タッチセンサ、テンキー、電源キー、種々のファンクションキー、またはキーボードなどである。タッチセンサは、例えば、抵抗膜式タッチセンサ、または静電容量式タッチセンサ等である。タッチセンサは、ある領域内において指定された位置を示す情報を取得する。タッチセンサは、表示部11と一体にタッチパネルとして構成されることにより、表示部11に表示された画面上のタッチされた位置を示す操作信号を主制御部15に入力する。
通信部13は、他の機器と通信する為のインターフェースである。通信部13は、例えば、検査装置1において測定された測定結果をアップロードする上位装置との通信に用いられる。通信部13は、例えば、LANコネクタなどとして構成される。また、通信部13は、Bluetooth(登録商標)またはWi−fi(登録商標)などの規格に従って他の機器と無線通信を行うものであってもよい。
接続部14は、イオンセンサチップ2が接続されるインターフェースである。接続部14は、イオンセンサチップ2が備える複数の信号線と電気的に接続される複数の端子と、イオンセンサチップ2が挿入されるスロットと、イオンセンサチップ2に入力する信号またはイオンセンサチップ2から出力された信号を処理する信号処理回路とを備える。スロットにイオンセンサチップ2が挿入された場合、イオンセンサチップ2が備える複数の信号線と接続部14の複数の端子とがそれぞれ電気的に接続される。
接続部14は、主制御部15の制御に基づいて、信号処理回路によってイオンセンサチップ2に信号を入力する。また、接続部14は、主制御部15の制御に基づいて、イオンセンサチップ2から出力された信号に対して信号処理回路によって信号処理を施し、信号処理を施した信号を主制御部15に供給する。
主制御部15は、検査装置1の制御を行う。主制御部15は、例えば、CPU21、ROM22、RAM23、及び不揮発性メモリ24を備える。
CPU21は、演算処理を実行する演算素子(たとえば、プロセッサ)である。CPU21は、ROM22に記憶されているプログラムなどのデータに基づいて種々の処理を行う。CPU21は、ROM22に格納されているプログラムを実行することにより、種々の動作を実行可能な制御部として機能する。
ROM22は、読み出し専用の不揮発性メモリである。ROM22は、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。
RAM23は、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。RAM23は、CPU21の処理中のデータなどを一時的に格納する。また、RAM23は、CPU21が実行するプログラムを一時的に格納する。
不揮発性メモリ24は、種々の情報を記憶可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ24は、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。不揮発性メモリ24は、例えば、ソリッドステイトドライブ(SSD)、ハードディスクドライブ(HDD)、または他の記憶装置である。なお、不揮発性メモリ24の代わりに、メモリカードなどの記憶媒体を挿入可能なカードスロットなどのメモリインターフェースが設けられていてもよい。
(イオンセンサチップ2の構成について)
図2は、第1の実施形態に係るイオンセンサチップ2の構成例を示す説明図である。イオンセンサチップ2は、基板31、センサ部32、及び識別回路33を備える。
図2は、第1の実施形態に係るイオンセンサチップ2の構成例を示す説明図である。イオンセンサチップ2は、基板31、センサ部32、及び識別回路33を備える。
基板31は、センサ部32及び識別回路33が搭載される基板である。
センサ部32は、少なくとも1つ以上のイオン測定部を備える。なお、本実施形態では、センサ部32は、複数のイオン測定部を備えるものとして説明する。例えば、図2の例では、センサ部32は、第1のイオン測定部41、第2のイオン測定部42、第3のイオン測定部43、及び第4のイオン測定部44を備える。
第1のイオン測定部41は、第1の参照電極51及び第1のイオンセンサ52を備える。第1の参照電極51には、信号線61が接続されている。第1のイオンセンサ52は、ゲート表面上がイオン感応膜によって覆われたFETである。第1のイオンセンサ52のイオン感応膜は、第1の種類のイオンを検査対象イオンとするように構成される。第1のイオンセンサ52は、ソース端子、ゲート端子、及びドレイン端子を備える。第1のイオンセンサ52のソース端子には、信号線62が接続されている。第1のイオンセンサ52のゲート端子には、信号線63が接続されている。第1のイオンセンサ52のドレイン端子には、信号線64が接続されている。信号線61乃至信号線64は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の端子に接続される信号線である。
上記のように構成された第1のイオン測定部41の第1のイオンセンサ52のドレイン端子−ソース端子間に一定の電流が流れている場合、第1のイオンセンサ52のゲート端子の電位は、イオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオン(第1の種類のイオン)の活量に応じた値になる。
検査装置1の主制御部15は、接続部14を制御することにより、第1のイオン測定部41との間で信号を入出力させる。これにより、主制御部15は、上記のように構成された第1のイオン測定部41によって、第1のイオンセンサ52のイオン感応膜の組成に応じた検査対象イオンの活量を測定する。即ち、検査装置1の主制御部15は、信号線62−信号線64間の電流が一定になるように制御した際の、信号線61と信号線63との電位差に応じて、第1のイオンセンサ52のイオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオンの活量を測定する。
また、第2のイオン測定部42は、第2の参照電極53及び第2のイオンセンサ54を備える。第2の参照電極53には、信号線65が接続されている。第2のイオンセンサ54は、ゲート表面上がイオン感応膜によって覆われたFETである。第2のイオンセンサ54のイオン感応膜は、第2の種類のイオンを検査対象イオンとするように構成される。第2のイオンセンサ54は、ソース端子、ゲート端子、及びドレイン端子を備える。第2のイオンセンサ54のソース端子には、信号線66が接続されている。第2のイオンセンサ54のゲート端子には、信号線67が接続されている。第2のイオンセンサ54のドレイン端子には、信号線68が接続されている。信号線65乃至信号線68は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の端子に接続される信号線である。
上記のように構成された第2のイオン測定部42の第2のイオンセンサ54のドレイン端子−ソース端子間に一定の電流が流れている場合、第2のイオンセンサ54のゲート端子の電位は、イオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオン(第2の種類のイオン)の活量に応じた値になる。
検査装置1の主制御部15は、接続部14を制御することにより、第2のイオン測定部42との間で信号を入出力させる。これにより、主制御部15は、上記のように構成された第2のイオン測定部42によって、第2のイオンセンサ54のイオン感応膜の組成に応じた検査対象イオンの活量を測定する。即ち、検査装置1の主制御部15は、信号線66−信号線68間の電流が一定になるように制御した際の、信号線65と信号線67との電位差に応じて、第2のイオンセンサ54のイオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオンの活量を測定する。
また、第3のイオン測定部43は、第3の参照電極55及び第3のイオンセンサ56を備える。第3の参照電極55には、信号線69が接続されている。第3のイオンセンサ56は、ゲート表面上がイオン感応膜によって覆われたFETである。第3のイオンセンサ56のイオン感応膜は、第3の種類のイオンを検査対象イオンとするように構成される。第3のイオンセンサ56は、ソース端子、ゲート端子、及びドレイン端子を備える。第3のイオンセンサ56のソース端子には、信号線70が接続されている。第3のイオンセンサ56のゲート端子には、信号線71が接続されている。第3のイオンセンサ56のドレイン端子には、信号線72が接続されている。信号線69乃至信号線72は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の端子に接続される信号線である。
上記のように構成された第3のイオン測定部43の第3のイオンセンサ56のドレイン端子−ソース端子間に一定の電流が流れている場合、第3のイオンセンサ56のゲート端子の電位は、イオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオン(第3の種類のイオン)の活量に応じた値になる。
検査装置1の主制御部15は、接続部14を制御することにより、第3のイオン測定部43との間で信号を入出力させる。これにより、主制御部15は、上記のように構成された第3のイオン測定部43によって、第3のイオンセンサ56のイオン感応膜の組成に応じた検査対象イオンの活量を測定する。即ち、検査装置1の主制御部15は、信号線70−信号線72間の電流が一定になるように制御した際の、信号線69と信号線71との電位差に応じて、第3のイオンセンサ56のイオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオンの活量を測定する。
また、第4のイオン測定部44は、第4の参照電極57及び第4のイオンセンサ58を備える。第4の参照電極57には、信号線73が接続されている。第4のイオンセンサ58は、ゲート表面上がイオン感応膜によって覆われたFETである。第4のイオンセンサ58のイオン感応膜は、第4の種類のイオンを検査対象イオンとするように構成される。第4のイオンセンサ58は、ソース端子、ゲート端子、及びドレイン端子を備える。第4のイオンセンサ58のソース端子には、信号線74が接続されている。第4のイオンセンサ58のゲート端子には、信号線75が接続されている。第4のイオンセンサ58のドレイン端子には、信号線76が接続されている。信号線73乃至信号線76は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の端子に接続される信号線である。
上記のように構成された第4のイオン測定部44の第4のイオンセンサ58のドレイン端子−ソース端子間に一定の電流が流れている場合、第4のイオンセンサ58のゲート端子の電位は、イオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオン(第4の種類のイオン)の活量に応じた値になる。
検査装置1の主制御部15は、接続部14を制御することにより、第4のイオン測定部44との間で信号を入出力させる。これにより、主制御部15は、上記のように構成された第4のイオン測定部44によって、第4のイオンセンサ58のイオン感応膜の組成に応じた検査対象イオンの活量を測定する。即ち、検査装置1の主制御部15は、信号線74−信号線76間の電流が一定になるように制御した際の、信号線73と信号線75との電位差に応じて、第4のイオンセンサ58のイオン感応膜に接している検査試料中の検査対象イオンの活量を測定する。
識別回路33は、イオンセンサチップ2を識別する為の識別情報を検査装置1に供給する為の回路である。より具体的には、識別回路33は、センサ部32により測定が可能なイオンの種類、即ち検査対象イオンの組み合わせに応じた識別情報を検査装置1に供給する為の回路である。即ち、識別回路33は、イオンセンサの検出するイオンの種類(検査対象イオン)に応じた識別情報を検査装置1に供給する識別情報供給部として機能する。
例えば、図2の例では、識別回路33には、識別用信号線77、識別用信号線78、識別用信号線79、識別用信号線80、Lレベル信号線81、及びHレベル信号線82が接続されている。識別用信号線77、識別用信号線78、識別用信号線79、識別用信号線80、Lレベル信号線81、及びHレベル信号線82は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の端子に接続される信号線である。
識別用信号線77乃至識別用信号線80は、イオンセンサチップ2における検査対象イオンの組み合わせを示す識別情報を検査装置1に供給する為の信号線である。
Lレベル信号線81は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、検査装置1によって電位がローレベル(Lレベル)に引き下げられる信号線である。Lレベルは、例えばGNDである。
Hレベル信号線82は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、検査装置1によって電位がハイレベル(Hレベル)に引き上げられる信号線である。
上記の信号線61乃至信号線76、識別用信号線77乃至識別用信号線80、Lレベル信号線81、及びHレベル信号線82は、それぞれ導電性を有する金属などにより基板31の表面に接触端子として形成される。これらの信号線は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の複数の端子と接触する位置に設けられている。これらの信号線は、検査装置1の接続部14の複数の端子とそれぞれ接触することにより、検査装置1の接続部14と電気的に接続される。なお、これらの信号線は、例えば図2に示されるように、基板31のある辺に伸びるように構成されている。基板31の複数の信号線が伸びた辺は、検査装置1の接続部14のスロットに挿入される挿入部91として構成される。
図3は、識別回路33の構成例を示す説明図である。識別回路33内で、識別用信号線77、識別用信号線78、識別用信号線79、及び識別用信号線80は、Lレベル信号線81またはHレベル信号線82とそれぞれ接続される。複数の識別用信号線と、Lレベル信号線81及びHレベル信号線82とは、イオンセンサチップ2における検査対象イオンの組み合わせに応じた組み合わせで接続される。即ち、識別用信号線77乃至識別用信号線80と、Lレベル信号線81及びHレベル信号線82との識別回路33内における接続関係は、イオンセンサチップ2における検査対象イオンの組み合わせに応じて定まる。
検査装置1の主制御部15は、接続部14を制御することにより、識別回路33との間で信号を入出力させる。例えば、主制御部15は、上記のように構成されたイオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合、Lレベル信号線81をLレベルに引き下げ、Hレベル信号線82をHレベルに引き上げる。この場合、識別回路33に接続された識別用信号線77乃至識別用信号線80の電圧は、それぞれがLレベル信号線81に接続されているか、Hレベル信号線82に接続されているかによって定まる。即ち、主制御部15は、識別回路33に接続された識別用信号線77乃至識別用信号線80の電圧を検出することにより、識別用信号線77乃至識別用信号線80と、Lレベル信号線81及びHレベル信号線82との識別回路33内における接続関係を認識することができる。主制御部15は、認識した接続関係に応じて、イオンセンサチップ2の検査対象イオンの組み合わせを識別する。即ち、主制御部15は、Lレベル信号線81をLレベルに引き下げ、Hレベル信号線82をHレベルに引き上げた時の識別用信号線77乃至識別用信号線80の電圧に基づいて、接続されたイオンセンサチップ2により測定が可能なイオンの種類を認識する。
主制御部15は、識別用信号線77乃至識別用信号線80の電圧を例えば2値などの論理値として検出する。また、主制御部15は、識別用信号線77乃至識別用信号線80の論理値の組み合わせ毎に、検査対象イオンの組み合わせを示す識別用テーブルを不揮発性メモリ24に予め保存する。主制御部15は、識別用テーブルを参照することにより、識別用信号線77乃至識別用信号線80の論理値に対応する検査対象イオンの組み合わせを認識する。これにより、主制御部15は、接続されたイオンセンサチップ2により測定が可能な検査対象イオンの組み合わせを認識する。
例えば、図2に示されるように、イオンセンサチップ2に、第1の種類のイオンを測定可能な第1のイオンセンサ52、第2の種類のイオンを測定可能な第2のイオンセンサ54、第3の種類のイオンを測定可能な第3のイオンセンサ56、及び第4の種類のイオンを測定可能な第4のイオンセンサ58が搭載されているとする。また、図3に示されるように、識別回路33内で、識別用信号線77及び識別用信号線78がHレベル信号線82に接続され、識別用信号線79及び識別用信号線80がLレベル信号線81に接続されているとする。
検査装置1の主制御部15は、Lレベル信号線81をLレベルに引き下げ、Hレベル信号線82をHレベルに引き上げる。この場合、Hレベル信号線82に接続された識別用信号線77及び識別用信号線78は、Hレベル(論理値「1」)になり、Lレベル信号線81に接続された識別用信号線79及び識別用信号線80は、Lレベル(論理値「0」)になる。検査装置1の主制御部15は、識別用信号線77が論理値「1」であり、識別用信号線78が論理値「1」であり、識別用信号線79が論理値「0」であり、識別用信号線80が論理値「0」である場合、イオンセンサチップ2の検査対象イオンが第1の種類、第2の種類、第3の種類、及び第4の種類であることを認識する。
また、検査装置1の主制御部15は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2から取得した識別情報と、予め不揮発性メモリ24に保存された(設定された)識別情報とを比較する。主制御部15は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2から取得した識別情報と、予め不揮発性メモリ24に保存された識別情報とが一致する場合、正しいイオンセンサチップ2が接続部14に接続されたと判断する。また、主制御部15は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2から取得した識別情報と、予め不揮発性メモリ24に保存された識別情報とが一致しない場合、誤ったイオンセンサチップ2が接続部14に接続されたと判断する。主制御部15は、誤ったイオンセンサチップ2が接続部14に接続されたと判断した場合、表示部11によりアラートを出力してもよい。これにより、検査装置1は、検査に用いるものとして予め設定されたイオンセンサチップ2とは異なるイオンセンサチップ、即ち、誤ったイオンセンサチップが接続部14に接続された場合、接続部14に接続されたイオンセンサチップが誤ったものであることを検査装置1のユーザに報知することができる。
上記したように、イオンセンサチップ2は、複数の接触端子を有する接続部14を備える検査装置1に接続されるものであって、イオン感応膜の組成に応じた種類のイオンの活量を測定するイオンセンサと、イオンセンサの検出するイオンの種類(検査対象イオン)に応じた識別情報を検査装置1に供給する識別情報供給部と、を備える。イオンセンサチップ2は、識別情報供給部により、イオンセンサの検出するイオンの種類を示す識別情報を検査装置1に供給する。これにより、検査装置1は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2から供給された識別情報が、予め設定された識別情報と一致するか否か判断することによって、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2が正しいものであるか否かを判定することができる。さらに、検査装置1は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2が誤ったものである場合、接続部14に接続されたイオンセンサチップが誤ったものであることを検査装置1のユーザに報知することができる。この結果、イオンセンサチップ2は、検査装置1への誤接続を防止することが可能になる。
なお、検査装置1の主制御部15は、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2から取得した識別情報に応じて識別用テーブルを参照し、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2の検査対象イオンを認識し、認識した検査対象イオンを示す情報を表示部11に表示してもよい。これにより、接続部14に接続されたイオンセンサチップ2の検査対象イオンを、検査装置1のユーザに報知することができる。
また、検査装置1の主制御部15は、予め設定された識別情報と異なる識別情報をイオンセンサチップ2から取得した場合にアラートを出力するのではなく、続けて挿入されたイオンセンサチップ2の識別情報が異なる場合にアラートを出力する構成であってもよい。
また、検査装置1の主制御部15は、表示部11によりアラートを出力するのではなく、図示されないスピーカにより音声としてアラートを出力する構成であってもよいし、図示されないインジケータにより光としてアラートを出力する構成であってもよい。
また、上記の実施形態では、識別回路33は、識別用信号線77乃至識別用信号線80の4本の識別用信号線が接続される構成であると説明したが、この構成に限定されない。識別回路33は、さらに多数、または少数の識別用信号線が接続される構成であってもよい。
また、上記の実施形態では、イオンセンサチップ2は、各イオン測定部毎に参照電極が設けられている構成であると説明したが、この構成に限定されない。イオンセンサチップ2は、複数のイオン測定部に共通する1つの参照電極を備える構成であってもよい。
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態と識別回路33の構成が異なる。なお、第2の実施形態における識別回路を識別回路33Aと称し、以下説明する。
第2の実施形態は、第1の実施形態と識別回路33の構成が異なる。なお、第2の実施形態における識別回路を識別回路33Aと称し、以下説明する。
イオンセンサチップ2の識別回路33Aは、イオンセンサチップ2を識別する為の識別情報を検査装置1に供給する為の回路である。図4の例では、識別回路33Aには、識別用信号線77、識別用信号線78、識別用信号線79、識別用信号線80、Lレベル信号線81、及びHレベル信号線82が接続されている。
図4に示すように、識別回路33Aは、第1の抵抗101、第2の抵抗102、第3の抵抗103、第4の抵抗104、第1のヒューズ105、第2のヒューズ106、第3のヒューズ107、及び第4のヒューズ108を備える。ヒューズは、例えば、基板31の表面に実装が可能な電流溶断型のチップヒューズである。
第1の抵抗101は、識別用信号線77とLレベル信号線81との間に接続される。
第2の抵抗102は、識別用信号線78とLレベル信号線81との間に接続される。
第3の抵抗103は、識別用信号線79とLレベル信号線81との間に接続される。
第4の抵抗104は、識別用信号線80とLレベル信号線81との間に接続される。
第1のヒューズ105は、識別用信号線77とLレベル信号線81との接続点と、Hレベル信号線82との間に接続される。
第2のヒューズ106は、識別用信号線78とLレベル信号線81との接続点と、Hレベル信号線82との間に接続される。
第3のヒューズ107は、識別用信号線79とLレベル信号線81との接続点と、Hレベル信号線82との間に接続される。
第4のヒューズ108は、識別用信号線80とLレベル信号線81との接続点と、Hレベル信号線82との間に接続される。
識別回路33Aの第1のヒューズ105乃至第4のヒューズ108は、製造時にイオンセンサチップ2における検査対象イオンの組み合わせに応じて溶断される。例えば、図5に示されるように、第3のヒューズ107及び第4のヒューズ108が溶断されている状態で、Lレベル信号線81がLレベルに引き下げられ、且つHレベル信号線82がHレベルに引き上げられたとする。この場合、識別用信号線77及び識別用信号線78は、第1のヒューズ105及び第2のヒューズ106を介してHレベル信号線82に接続されている為、論理値「1」になる。また、識別用信号線79及び識別用信号線80は、第3のヒューズ107及び第4のヒューズ108が溶断され、且つ第3の抵抗103及び第4の抵抗104を介してLレベル信号線81に接続されている為、論理値「0」になる。
このような構成によると、製造時にイオンセンサチップ2における検査対象イオンの組み合わせに応じて、識別回路33Aの第1のヒューズ105乃至第4のヒューズ108を溶断することにより、識別用信号線77乃至識別用信号線80と、Lレベル信号線81及びHレベル信号線82との接続関係を変更することができる。このような構成によっても、イオンセンサチップ2は、イオンセンサの検出するイオンの種類を示す識別情報を検査装置1に供給することができる。この結果、イオンセンサチップ2は、検査装置1への誤接続を防止することが可能になる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、第1の実施形態とイオンセンサチップ2の基板31上における信号線の接続が異なる。なお、第3の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Bと称し、以下説明する。
第3の実施形態は、第1の実施形態とイオンセンサチップ2の基板31上における信号線の接続が異なる。なお、第3の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Bと称し、以下説明する。
イオンセンサチップ2Bは、基板31、センサ部32B、及び識別回路33を備える。
センサ部32Bは、複数のイオン測定部を備える。なお、本実施形態では、センサ部32Bは、複数のイオン測定部を備えるものとして説明する。例えば、図6の例では、センサ部32Bは、第1のイオン測定部41、第2のイオン測定部42、第3のイオン測定部43、及び第4のイオン測定部44を備える。
第1のイオン測定部41の第1のイオンセンサ52のソース端子には信号線62が接続され、ゲート端子には信号線63が接続され、ドレイン端子には信号線64Bが接続されている。
第2のイオン測定部42の第2のイオンセンサ54のソース端子には信号線64Bが接続され、ゲート端子には信号線67が接続され、ドレイン端子には信号線68Bが接続されている。
第3のイオン測定部43の第3のイオンセンサ56のソース端子には信号線68Bが接続され、ゲート端子には信号線71が接続され、ドレイン端子には信号線72Bが接続されている。
第4のイオン測定部44の第4のイオンセンサ58のソース端子には信号線72Bが接続され、ゲート端子には信号線75が接続され、ドレイン端子には信号線76Bが接続されている。
信号線61、信号線62、信号線63、信号線64B、信号線65、信号線67、信号線68B、信号線69、信号線71、信号線72B、信号線73、信号線75、信号線76、識別用信号線77乃至識別用信号線80、Lレベル信号線81、及びHレベル信号線82は、それぞれ導電性を有する金属などにより基板31の表面に接触端子として形成される。これらの信号線は、イオンセンサチップ2が検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14の複数の端子と接触する位置に設けられている。これらの信号線は、検査装置1の接続部14の複数の端子とそれぞれ接触することにより、検査装置1の接続部14と電気的に接続される。なお、これらの信号線は、例えば図6に示されるように、基板31のある辺に伸びるように構成されている。基板31の複数の信号線が伸びた辺は、検査装置1の接続部14のスロットに挿入される挿入部91として構成される。
上記の構成によると、検査装置1の接続部14は、信号線62−信号線76間で一定の電流が流れるように制御することにより、第1のイオンセンサ52のソース端子−ドレイン端子間、第2のイオンセンサ54のソース端子−ドレイン端子間、第3のイオンセンサ56のソース端子−ドレイン端子間、及び第4のイオンセンサ58のソース端子−ドレイン端子間にそれぞれ一定の電流が流すことができる。このような構成によっても、イオンセンサチップ2は、検査装置1に検査対象イオンの活量に応じた電圧を供給することができる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、識別情報をRFIDを用いて検査装置1に供給する点が第1の実施形態と異なる。なお、第4の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Cと称し、検査装置1の接続部を接続部14Cと称し、以下説明する。
第4の実施形態は、識別情報をRFIDを用いて検査装置1に供給する点が第1の実施形態と異なる。なお、第4の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Cと称し、検査装置1の接続部を接続部14Cと称し、以下説明する。
図7は、第4の実施形態に係るイオンセンサチップ2C及び接続部14Cの構成例を示す図である。
イオンセンサチップ2Cは、基板31、センサ部32、及びICタグ34Cを備える。
ICタグ34Cは、ICチップと、通信用の回路とを備える。ICチップは、CPU、ROM、RAM、及び不揮発性メモリなどを備える。ICチップの不揮発性メモリは、イオンセンサチップ2Cの検査対象イオンの組み合わせに応じた識別情報を保存している。通信用の回路は、例えばアンテナとして構成される。
なお、ICタグ34Cは、例えば、UHFのパッシブタグとして構成される。EPC Class1 Generation2規格では、UHFのパッシブタグは、「EPCバンク」、「TIDバンク」、「Userバンク」、及び「Reservedバンク」などの4つのバンクをメモリ内に備える。例えば、ICタグ34Cは、「Userバンク」にイオンセンサチップ2Cの検査対象イオンの組み合わせに応じた識別情報を保存する。より具体的には、ICタグ34Cは、32bitで構成される「Userバンク」のうちの4bitを用いて、イオンセンサチップ2Cの検査対象イオンの組み合わせを示す識別情報を保存する。ICタグ34Cは、「Userバンク」にさらにイオンセンサチップ2Cの製造ロット等の情報を保存する構成であってもよい。ICタグ34Cは、イオンセンサチップ2Cの製造時に作成される。ICタグ34Cは、例えば基板31上にインクジェット法等で直接印刷する、またはICタグが搭載されたラベル(ICタグラベル)が基板31に貼られることによりイオンセンサチップ2Cに搭載される。
接続部14Cは、イオンセンサチップ2Cが接続されるインターフェースである。接続部14Cは、イオンセンサチップ2Cが備える複数の信号線と電気的に接続される複数の端子16Cと、イオンセンサチップ2Cが挿入されるスロット17Cと、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cと通信するICタグリーダライタ18Cと、イオンセンサチップ2Cに入力する信号またはイオンセンサチップ2Cから出力された信号を処理する図示されない信号処理回路とを備える。
スロット17Cにイオンセンサチップ2Cが挿入された場合、イオンセンサチップ2Cが備える複数の信号線と接続部14Cの複数の端子16Cとがそれぞれ電気的に接続される。
接続部14Cは、主制御部15の制御に基づいて、信号処理回路によってイオンセンサチップ2Cに信号を入力する。また、接続部14Cは、主制御部15の制御に基づいて、イオンセンサチップ2Cから出力された信号に対して信号処理回路によって信号処理を施し、信号処理を施した信号を主制御部15に供給する。これにより、検査装置1は、イオンセンサチップ2Cから、検査対象イオンの活量に応じた電圧を検出する。
また、ICタグリーダライタ18Cは、スロット17Cに挿入されたイオンセンサチップ2CのICタグ34Cと通信が可能な位置に設けられている。即ち、スロット17Cにイオンセンサチップ2Cが挿入された場合、イオンセンサチップ2CのICタグ34CとICタグリーダライタ18Cとの間で通信が可能になる。
検査装置1の主制御部15は、ICタグリーダライタ18Cを制御することによって、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cにコマンドを送信する。また、主制御部15は、ICタグリーダライタ18Cを制御することによって、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cから送信されたレスポンスを受信する。主制御部15は、ICタグリーダライタ18Cを介してイオンセンサチップ2CのICタグ34Cとの間でコマンド及びレスポンスを送受信することにより、ICタグ34Cから情報を取得する。例えば、主制御部15は、ICタグ34Cに特定のコマンドを送信することによって、イオンセンサチップ2Cの検査対象イオンの組み合わせに応じた識別情報をICタグ34Cから取得する。
上記のような構成によっても、イオンセンサチップ2Cは、イオンセンサの検出するイオンの種類を示す識別情報を検査装置1に供給することができる。
またさらに、主制御部15は、ICタグリーダライタ18Cを介してイオンセンサチップ2CのICタグ34Cとの間でコマンド及びレスポンスを送受信することにより、ICタグ34Cに情報を書き込む構成であってもよい。例えば、主制御部15は、イオンセンサチップ2Cを用いて検査試料中の検査対象イオンの活量の測定が完了した場合、ICタグ34Cに特定のコマンドを送信することによって、イオンセンサチップ2Cが使用済みであるか否かを示す情報(履歴情報)を書き込む構成であってもよい。また、主制御部15は、ICタグ34Cに特定のコマンドを送信することによって、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cの履歴情報を読み出す。即ち、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cは、イオンセンサチップ2Cが使用済みであるか否かを示す履歴情報を検査装置1に供給する履歴情報供給部として機能する。
このような構成によると、イオンセンサチップ2Cは、使用済みであるか否かを示す履歴情報を検査装置1に供給することができる。また、検査装置1の主制御部15は、履歴情報をイオンセンサチップ2Cから取得することにより、接続部14Cに接続されたイオンセンサチップ2Cが使用済みであるか否かを認識することができる。この結果、使用済みのイオンセンサチップ2Cが再度検査装置1に接続されて使用されることを防ぐことができる。
また、ICタグ34Cは、イオンセンサチップ2Cに搭載されたイオンセンサのオフセット値をさらに保存する構成であってもよい。オフセット値は、イオンセンサの製造バラつきなどによって生じるイオンセンサの特性に応じて生成される値である。オフセット値は、イオンセンサの製造後の検査の際の測定値に応じて生成され、ICタグ34Cに保存される。ICタグ34Cは、イオンセンサチップ2Cが接続部14Cに接続された場合に、オフセット値を検査装置1に供給する。即ち、ICタグ34Cは、イオンセンサチップ2Cのイオンセンサの特性に応じたオフセット値を検査装置1に供給するオフセット値供給部として機能する。
検査装置1の主制御部15は、イオンセンサチップ2CのICタグ34Cから供給されたオフセット値に基づいて、イオンセンサチップ2Cを用いた検査対象イオンの検査試料中の活量の測定結果を補正する。
このような構成によると、イオンセンサチップ2Cは、測定結果の補正に用いられるオフセット値を検査装置1に供給することができる。この結果、検査装置1における測定結果の精度を向上させることができる。
(第5の実施形態)
第5の実施形態は、識別情報をバーコードまたは二次元コードなどの画像情報を用いて検査装置1に供給する点が第1の実施形態と異なる。なお、第5の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Dと称し、検査装置1の接続部を接続部14Dと称し、以下説明する。
第5の実施形態は、識別情報をバーコードまたは二次元コードなどの画像情報を用いて検査装置1に供給する点が第1の実施形態と異なる。なお、第5の実施形態におけるイオンセンサチップをイオンセンサチップ2Dと称し、検査装置1の接続部を接続部14Dと称し、以下説明する。
図8は、第5の実施形態に係るイオンセンサチップ2D及び接続部14Dの構成例を示す図である。
イオンセンサチップ2Dは、基板31、センサ部32、二次元コード35D、及び履歴記録回路36Dを備える。
二次元コード35Dは、イオンセンサチップ2Dの検査対象イオンの組み合わせを示す識別情報に基づいて生成された画像情報である。即ち、二次元コード35Dは、イオンセンサチップ2Cの検査対象イオンの組み合わせを示す識別情報を含んでいる。さらに、二次元コード35Dは、イオンセンサチップ2Dの製造ロット等を示す情報を含んでいてもよい。またさらに、二次元コード35Dは、イオンセンサチップ2Cに搭載されたイオンセンサのオフセット値をさらに含んでいてもよい。
二次元コード35Dは、スクリーン印刷やインクジェット法などによって基板31に直接印刷されて形成されていてもよいし、二次元コード35Dが印刷されたラベルが基板31に張り付けられて形成されたものであってもよい。
また、接続部14Dは、イオンセンサチップ2Dが接続されるインターフェースである。接続部14Dは、イオンセンサチップ2Dが備える複数の信号線と電気的に接続される複数の端子16Dと、イオンセンサチップ2Dが挿入されるスロット17Dと、イオンセンサチップ2Dの二次元コード35Dを読み取るカメラ19Dと、イオンセンサチップ2Dに入力する信号またはイオンセンサチップ2Dから出力された信号を処理する図示されない信号処理回路とを備える。
スロット17Dにイオンセンサチップ2Dが挿入された場合、イオンセンサチップ2Dが備える複数の信号線と接続部14Dの複数の端子16Dとがそれぞれ電気的に接続される。
接続部14Dは、主制御部15の制御に基づいて、信号処理回路によってイオンセンサチップ2Dに信号を入力する。また、接続部14Dは、主制御部15の制御に基づいて、イオンセンサチップ2Dから出力された信号に対して信号処理回路によって信号処理を施し、信号処理を施した信号を主制御部15に供給する。これにより、検査装置1は、イオンセンサチップ2Dから、検査対象イオンの活量に応じた電圧を検出する。
カメラ19Dは、スロット17Dに挿入されたイオンセンサチップ2Dの二次元コード35Dを読み取る。カメラ19Dは、イメージセンサ、および光学素子などを備える。
イメージセンサは、光を電気信号(画像信号)に変換する画素がライン状に配列された撮像素子である。イメージセンサは、例えばCCD、CMOS、または他の撮像素子により構成される。
光学素子は、所定の読取範囲からの光をイメージセンサの画素に結像させるものである。光学素子の読取範囲は、スロット17Dにイオンセンサチップ2Dが挿入された場合に、イオンセンサチップ2Dの二次元コード35Dを読み取り可能な範囲である。
即ち、スロット17Dにイオンセンサチップ2Dが挿入された場合、カメラ19Dは、イオンセンサチップ2Dの二次元コード35Dを読み取り可能になる。
検査装置1の主制御部15は、スロット17Dに挿入されたイオンセンサチップ2Dからカメラ19Dにより二次元コード35Dを含む画像を取得する。主制御部15は、取得した画像を解析することによって、二次元コード35Dが含む種々の情報を取得する。例えば、主制御部15は、二次元コード35Dの画像を解析することによって、イオンセンサチップ2Dの識別情報を取得することにより、イオンセンサチップ2Dの検査対象イオンを認識する。
上記のような構成によっても、イオンセンサチップ2Dは、イオンセンサの検出するイオンの種類を示す識別情報を検査装置1に供給することができる。この結果、イオンセンサチップ2Dは、検査装置1への誤接続を防止することが可能になる。
また、履歴記録回路36Dは、イオンセンサチップ2Dが使用済みであるか否かを示す情報(履歴情報)を検査装置1に供給する為の回路である。履歴記録回路36Dには、Lレベル信号線81、Hレベル信号線82、及び履歴判別用信号線83Dが接続されている。
履歴判別用信号線83Dは、導電性を有する金属などにより基板31の表面に接触端子として形成される。履歴判別用信号線83Dは、イオンセンサチップ2Dが検査装置1の接続部14に接続された場合に、接続部14Dの複数の端子16Dと接触する位置に設けられている。履歴判別用信号線83Dは、接続部14Dの複数の端子16Dと接触することにより、検査装置1の接続部14Dと電気的に接続される。なお、履歴判別用信号線83Dは、図8に示されるように、基板31の挿入部91が構成された辺に伸びるように形成されている。
図9に示すように、履歴記録回路36Dは、抵抗109D、及びヒューズ110Dを備える。ヒューズは、例えば、基板31の表面に実装が可能な電流溶断型のチップヒューズである。
抵抗109Dは、履歴判別用信号線83DとLレベル信号線81との間に接続される。
ヒューズ110Dは、履歴判別用信号線83DとHレベル信号線82との間に接続される。
例えば、図9に示されるように、ヒューズ110Dが溶断されていない状態で、Lレベル信号線81がLレベルに引き下げられ、且つHレベル信号線82がHレベルに引き上げられたとする。この場合、履歴記録回路36Dの履歴判別用信号線83Dがヒューズ110Dを介してHレベル信号線82に接続されている為、履歴判別用信号線83Dの論理値は「1」になる。
また、例えば、図10に示されるように、ヒューズ110Dが溶断されている状態で、Lレベル信号線81がLレベルに引き下げられ、且つHレベル信号線82がHレベルに引き上げられたとする。この場合、履歴記録回路36Dの履歴判別用信号線83Dが抵抗109Dを介してLレベル信号線81に接続されている為、履歴判別用信号線83Dの論理値は「0」になる。
このような構成によると、ヒューズ110Dを溶断することによって、履歴判別用信号線83Dの論理値を「0」と「1」とで切り替えることができる。
例えば、検査装置1の主制御部15は、イオンセンサチップ2Dを用いて検査試料中の検査対象イオンの活量の測定が完了した場合、履歴判別用信号線83Dに電流を流すことによってヒューズ110Dを溶断する。これにより、主制御部15は、履歴判別用信号線83Dの論理値を、イオンセンサチップ2Dが未使用であることを示す「0」から、イオンセンサチップ2Dが使用済みであることを示す「1」に変えることができる。また、主制御部15は、イオンセンサチップ2Dが接続部14Dに接続された場合に、履歴判別用信号線83Dの論理値に応じてイオンセンサチップ2Dが未使用であるか使用済みであるかを判別する。即ち、履歴記録回路36Dは、イオンセンサチップ2Dが使用済みであるか否かを示す履歴情報を検査装置1に供給する履歴情報供給部として機能する。
このような構成によると、イオンセンサチップ2Dは、使用済みであるか否かを示す情報を検査装置1に供給することができる。また、検査装置1の主制御部15は、履歴記録回路36Dの履歴判別用信号線83Dの論理値に応じてイオンセンサチップ2Dが使用済みであるか否かを認識することができる。この結果、使用済みのイオンセンサチップ2Dが再度検査装置1に接続されて使用されることを防ぐことができる。
なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウエアを用いて構成するに留まらず、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…検査装置、2…イオンセンサチップ、11…表示部、12…操作部、13…通信部、14…接続部、15…主制御部、21…CPU、22…ROM、23…RAM、24…不揮発性メモリ、31…基板、32…センサ部、33…識別回路、34C…ICタグ、35D…二次元コード、36D…履歴記録回路、41…第1のイオン測定部、42…第2のイオン測定部、43…第3のイオン測定部、44…第4のイオン測定部、51…第1の参照電極、52…第1のイオンセンサ、53…第2の参照電極、54…第2のイオンセンサ、55…第3の参照電極、56…第3のイオンセンサ、57…第4の参照電極、58…第4のイオンセンサ、77…識別用信号線、78…識別用信号線、79…識別用信号線、80…識別用信号線、81…Lレベル信号線、82…Hレベル信号線、83D…履歴判別用信号線、91…挿入部。
Claims (5)
- 複数の接触端子を有する接続部を備える検査装置に接続されるイオンセンサチップであって、
イオン感応膜の組成に応じた種類のイオンの活量を測定するイオンセンサと、
前記イオンセンサの検査対象イオンに応じた識別情報を前記検査装置に供給する識別情報供給部と、
を具備するイオンセンサチップ。 - それぞれ検査対象イオンが異なる複数の前記イオンセンサを備え、
前記識別情報は、複数の前記イオンセンサの検査対象イオンの組み合わせを示す請求項1に記載のイオンセンサチップ。 - 前記イオンセンサチップが使用済みであるか否かを示す履歴情報を前記検査装置に供給する履歴情報供給部をさらに具備する請求項1に記載のイオンセンサチップ。
- 前記イオンセンサの特性に応じたオフセット値を前記検査装置に供給するオフセット値供給部をさらに具備する請求項1に記載のイオンセンサチップ。
- 前記履歴情報供給部は、前記検査装置の制御に応じて前記履歴情報の記録及び読み出しが可能なICタグを具備する請求項3に記載のイオンセンサチップ。
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