特許 5798774 電極体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798774

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】電極体

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/414 20060101AFI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/30 301U

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-81080(P2011-81080)

(22)【出願日】2011年3月31日

(65)【公開番号】特開2012-215469(P2012-215469A)

(43)【公開日】2012年11月8日

【審査請求日】2014年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100113468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】山内 悠

(72)【発明者】

【氏名】大川 浩美

(72)【発明者】

【氏名】上田 康史

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００７２６７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１０１８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８３３８２４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３５４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０３６０５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−００５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２８６２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定軸に沿って延びる棒状のボディと、
表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、前記ボディの先端部に取り付けられる基板と、
前記ボディ及び前記基板の間に設けられ、前記貫通孔から感応部が外部へ露出するように当該基板の裏面に取り付けられる電気化学測定用のセンサチップと、を備え、
前記基板の裏面にはその面上に前記センサチップからの出力信号を取得するための配線が形成されているとともに、前記センサチップが前記配線に直接又は近接させて取り付けられており、
前記基板が前記ボディの所定軸に対して傾けて取り付けられることにより、当該基板の表面が、前記所定軸に対して傾いた先端面を少なくとも一部形成しており、
前記先端面に対して垂直な方向から見た場合に、前記基板の裏面と前記センサチップとの間を接着する充填材が、前記貫通孔内へはみ出ており、
前記基板の裏面と前記センサチップとの間を接続する充填材により、前記貫通孔の裏面側の周縁から中心部へと傾斜が形成されていることを特徴とする電極体。

【請求項2】

前記ボディの先端部が、前記所定軸に沿って当該ボディの先端側へ突出した外周部を有し、
前記基板が、当該基板の裏面外縁部が前記外周部に取り付けられており、
前記ボディの内部に収容され、当該ボディの基端側から先端側へと延びるとともに、前記基板の裏面に接続される中継配線を更に備えた請求項１記載の電極体。

【請求項3】

前記所定軸と垂直に交差する仮想平面と前記先端面とがなす角が３０度以下である請求項１又は２記載の電極体。

【請求項4】

前記ボディの内部には内部電極及び内部液が収容される収容部が形成されており、
前記収容部から前記基板の裏面及び表面を貫通して形成された液絡部を更に備えた請求項１、２又は３記載の電極体。

【請求項5】

所定軸に沿って延びる棒状のボディと、
表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、前記ボディの先端部に取り付けられる基板と、
前記ボディ及び前記基板の間に設けられ、前記貫通孔から感応部が外部へ露出するように当該基板の裏面に取り付けられる電気化学測定用のセンサチップと、を備え、
前記基板の裏面にはその面上に前記センサチップからの出力信号を取得するための配線が形成されているとともに、前記センサチップが前記配線に直接又は近接させて取り付けられており、
前記基板が前記ボディの所定軸に対して傾けて取り付けられることにより、当該基板の表面が、前記所定軸に対して傾いた先端面を少なくとも一部形成しており、
前記基板の裏面と前記センサチップとの間を接続する充填材により、前記貫通孔の裏面側の周縁から中心部へと傾斜が形成されていることを特徴とする電極体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学測定用のセンサチップを用いたものであり、ｐＨや各種イオン種、導電率、酸化還元電位等を測定するために用いられる測定電極等、及び電極電位の算出や電気化学測定の基準となる基準電極、前記測定電極を複合した複合電極を含む電極体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ｐＨセンサにおいては、従来のガラス電極ではなく電気化学測定用のセンサチップの一種であるＩＳＦＥＴ（Ion Sensitive Field Effect Transistor）チップを用いることにより小型化したものがある。例えば特許文献１に記載されているｐＨセンサは、概略平直方体形状のボディの幅が広いほうの側面に貫通孔が形成されており、その貫通孔からＩＳＦＥＴチップの感応部が露出するように構成されている。このものは、卓上等にｐＨセンサを横向きに載置し、微小量の試料液を前記貫通孔内にスポイト等により落とすことでｐＨの測定を行ったり、貫通孔及びＩＳＦＥＴチップを液体の測定対象内に浸漬させて使用したりするものである。

【0003】

また、前述したのと同様に卓上等にｐＨセンサ２００Ａを載置し、測定対象をＩＳＦＥＴチップ３Ａの感応部に接触させる構成としたものとしては、特許文献２に記載されたｐＨセンサ２００Ａが挙げられる。このものは、皮膚等の固体をＩＳＦＥＴチップ３Ａの感応部に接触させやすくするとともに、その厚みを薄くするために、図８の部分断面図に示すよう薄基板２Ａの表側を測定対象物Ｍと接触する面とするとともに、当該薄基板２Ａの裏面に感応部が貫通孔から露出するように前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａを取り付けてられている。そして、前記薄基板２Ａの裏面には前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａからの出力信号を取り出すための配線が表面実装されている。このような構造は特許文献１記載のｐＨセンサ２００Ａにおいても示されている。つまり、基板２Ａの裏面に対してＩＳＦＥＴチップ３Ａを取り付ける構成は、ｐＨセンサ２００Ａの厚みを薄くしたい、又は、測定対象物Ｍと接触させやすくしたいという技術的な課題がある場合、特に平板型のｐＨセンサ２００Ａを構成する場合に用いられるものであることが分かる。

【0004】

ところで、上述したようなｐＨセンサ２００Ａは載置しておき、測定対象物ＭをｐＨセンサ２００Ａ側へ移動させて測定を行うことが意図されたものではなく、測定者がｐＨセンサ２００Ａを移動させて測定対象Ｍに浸漬させたり、接触させたりすることが主に意図されたプローブ型のｐＨセンサ２００Ａでも、ＩＳＦＥＴチップ３Ａが用いられることがある。

【0005】

さらに、非特許文献１には前述したのと同様の方法で形成されるｐＨセンサ２００Ａであって、液体の測定対象部にｐＨセンサ２００Ａを浸漬した際に前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａの感応部が気泡に覆われることにより測定が行えなくなるのを防ぐことを意図したｐＨセンサ２００Ａが示されている。図９に示すようにこのｐＨセンサ２００Ａは、棒状のボディ１Ａの先端部に形成された先端面Ｓが、当該ボディ１Ａの軸方向に対して垂直な仮想平面Ｖと４５度の角をなすように傾けて形成されており、その先端面Ｓの中央部にＩＳＦＥＴチップ３Ａが配置されている。より具体的には前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａに接続されるリード線Ｌが前記ボディ１Ａの中心軸近傍の空間に第１封止材６１Ａにより封止されており、前記先端面Ｓにおいて載置されているＩＳＦＥＴチップ３Ａの上部に出るリード線Ｌを完全に絶縁するために第２封止材６２Ａを当該ＩＳＦＥＴチップ３Ａの周囲に盛ることにより前記先端面Ｓが形成されている。加えて、その周囲の空間に内部液１６を収容し、内部液１６及び測定対象物Ｍを電気的に接続する液絡部４Ａが前記ボディ１Ａの側面部に形成されている。このようにプローブ型ｐＨセンサ２００Ａでは前述したような平板型のｐＨセンサ２００Ａのように薄く構成する必要が無いため、ＩＳＦＥＴチップ３Ａからの出力をリード線Ｌにより取り出し、そのリード線Ｌをエポキシ樹脂等の封止材を盛って絶縁するようにしている。

【0006】

しかしながら、前述したｐＨセンサ２００Ａであっても液体浸漬時に前記先端面ＳにあるＩＳＦＥＴチップ３Ａの感応部に気泡が貯まるのを防ぐことは難しい。なぜこのような現象が生じてしまうのかについて本願発明者らは鋭意検討を行ったところ、前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａに接続されるリード線Ｌを測定対象に対して絶縁するために封止材を盛っているので、図１０に示すように先端面Ｓから前記ＩＳＦＥＴチップ３Ａの感応部が露出している部分までの穴が深くなってしまっており、先端面Ｓの傾きにそって逃げていくはずの気泡がこの穴に気泡がたまってしまい、測定を行えなくなってしまうことがあることが初めて見出された。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開平７−３６０５４号公報

【特許文献2】特開２０１０―１０１８６４号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】W.OelBner et el. , Sensors and Actuators B CHEM(2004), Encapsulation of ISFET sensor chips

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は上述したような問題を鑑みるとともに、本願発明者らが初めて見出した知見に基づいてなされたものであり、液体の測定対象中に電極体が浸されている状態でも、従来よりも電気化学測定用のセンサチップの表面に気泡がたまり測定が行えなくなってしまうことをより好適に防ぐことができる電極体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

すなわち、本発明の電極体は、所定軸に沿って延びる棒状のボディと、表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、前記ボディの先端部に取り付けられる基板と、前記貫通孔から感応部が外部へ露出するように当該基板の裏面に取り付けられるセンサチップと、を備え、前記基板の裏面にはその面上に前記センサチップからの出力信号を取得するための配線が形成されているとともに、前記センサチップが前記配線に直接又は近接させて取り付けられており、前記基板が前記ボディの所定軸に対して傾けて取り付けられることにより、当該基板の表面が、前記所定軸に対して傾いた先端面を少なくとも一部形成していることを特徴とする。

【0011】

ここで、「電極体」とはｐＨや各種イオン種を測定するために用いられる測定電極等、及び電極電位の算出や電気化学測定の基準となる基準電極、前記測定電極を複合した複合電極を含む概念である。さらに前記基準電極は、例えば参照電極、比較電極等と称されるものであり、これらを含む概念である。また、「前記センサチップが前記配線に直接又は近接させて取り付けられており」とは、前記センサチップと前記配線が直接接触している状態、及び、例えば前記配線と前記センサチップと間にごく小さな隙間を形成して近接して設けられており、はんだ等を介して電気的に接続されている状態も含む概念である。また、前記電気化学測定用のセンサチップとは、イオン濃度測定用、電解質濃度（導電率）測定用、ＯＲＰ（酸化還元電位）測定用等の各種電気化学測定用のセンサチップを含む概念である。

【0012】

このようなものであれば、前記基板を前記ボディの所定軸に対して傾けて取り付けることにより前記基板の表面が、前記所定軸に対して傾いた先端面を形成するように構成されているので、前記基板の表面を下側にして液体の測定対象に浸したとしても、発生した気泡を前記先端面の傾きに沿って逃がすことができる。さらに、前記基板の裏面にはその面上に前記センサチップからの出力信号を取得するための配線が形成されているとともに、前記センサチップが前記配線に直接又は近接させて取り付けられているので、前記先端面から前記センサチップまでの距離を前記貫通孔の深さ、すなわち、基板の厚さと略等しくすることができる。つまり、前記貫通孔が非常に浅い穴にすることができるので、前記先端面と前記センサチップとを略同一平面状に配置することができ、測定時において前記貫通孔に気泡を貯まりにくくすることができる。別の観点から説明すると、本発明では上述した構成により前記センサチップからの出力信号を取り出すためにリード線を設ける必要が無く、従って従来のようにリード線の絶縁を保つために封止材を盛る必要が無いため、前記センサチップを露出させるための貫通孔の深さを非常に浅いものとすることができる。

【0013】

このように、前記先端面の傾きに沿って気泡を逃がすことができるうえに、前記センサチップを露出させるための貫通孔の深さを非常に浅く形成できることにより、仮に先端面に沿って逃げた気泡が貫通孔内に入ったとしても貫通孔内には非常に捕らえられにくくすることができる。従って、前記センサチップの表面に気泡がたまることがほとんどなく、従来よりも気泡により測定が中断されることを好適に防ぐことができる。

【0014】

前記貫通孔内に気泡が入ったとしても貫通孔の外側へすぐに抜けて行くようにするための好適な構成としては、前記基板の裏面と前記センサチップとの間を接続する充填材により、前記貫通孔の裏面側の周縁から中央部側へと傾斜が形成されているものであればよい。このようなものであれば、前記基板の表面と裏面を単純な貫通孔とした場合に比べて段差を小さくすることができ、前記傾斜にそって貫通孔内に入った気泡を逃がしやすくすることができる。

【0015】

前記貫通孔の深さをできるだけ浅くできるように前記基板の厚さを薄くするとともに、前記ボディと前記基板との間を隙間なく取り付けるのを容易にするための具体的な構成としては、前記ボディの先端部が、前記所定軸に沿って当該ボディの先端側へ突出した外周部を有し、前記基板が、当該基板の裏面外縁部が前記外周部に取り付けられており、前記ボディの内部に収容され、当該ボディの基端側から先端側へと延びるとともに、前記基板の裏面に接続される中継配線を更に備えたものであればよい。このようなものであれば、例えば前記基板と中継配線をフレキシブルプリント基板として一体に成形するのではなく、別体に設けた中継配線を前記基板の裏面に接続してあり、中継配線がボディの外周部と干渉するのを防げるので、基板により前記ボディの先端部を隙間なく蓋をすることができる。

【0016】

前記先端面において気泡をより逃がしやすくするための具体的な実施の態様としては、前記所定軸と垂直に交差する仮想平面と前記先端面とがなす角が３０度以下であるものが挙げられる。

【0017】

液体の測定対象だけでなく、例えば固体の測定対象であっても基準電位を簡単に取ることができ、測定を行いやすいようにするには、前記ボディの内部には内部電極及び内部液が収容される収容部が形成されており、前記収容部から前記基板の裏面及び表面を貫通して形成された液絡部を更に備えたものであればよい。例えば、固体の測定対象であっても、寒天やゼラチン等の軟体のものであってもセンサチップの感応部に気泡が貯まることが従来ではあったが、本願発明であれば、このような問題も液体と同様に解決することができる。

【発明の効果】

【0018】

このように本発明の電極体によれば、基板の表面により形成される先端面が前記ボディの軸方向に対して傾けて形成されている上に、リード線を用いずに基板の裏面に形成された配線によりセンサチップからの出力信号を取り出すように構成して、センサチップを先端面に露出させるための貫通孔の深さをできる限り浅くするようことができるので、液体の測定対象に浸した場合でも、センサチップの露出部分に気泡が貯まることにより測定不能になる事態を従来よりも確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るｐＨセンサの模式的全体斜視図。

【図2】同実施形態におけるｐＨセンサの使用状態を示す模式図。

【図3】同実施形態におけるプローブ部分を拡大した模式図。

【図4】同実施形態におけるプローブ部分の模式的断面拡大図。

【図5】同実施形態におけるプローブ先端部分の模式的拡大図。

【図6】同実施形態におけるプローブ先端部分の模式的分解斜視図。

【図7】同実施形態のボディと基板との間の接続に関する特徴点を示す模式図。

【図8】従来の平板型ｐＨセンサの例を示す模式図。

【図9】従来のプローブ型ｐＨセンサの別の例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0021】

本実施形態の電極体は、図１の斜視図に示されるように複合電極として形成されたたプローブ１００であって、本体部１０１と接続されることによりｐＨセンサ２００を構成するようにしてある。使用される際には、本体部１０１が使用者により握られ、図２に示すようにプローブ１００の先端を下向きにして測定部である先端面Ｓを例えば液体の測定対象Ｍ中に浸して使用する。

【0022】

以下の説明では、プローブ１００にのみ注目して説明する。

【0023】

前記プローブ１００は、電極電位の検出の基準となる基準電極と、水素イオン濃度を測定するための測定電極とを兼ね備えた複合電極であって、前記測定電極を構成するために電気化学測定用のセンサチップの一種であるＩＳＦＥＴチップ３を用いている。この測定電極を構成するために用いられるＩＳＦＥＴチップ３について簡単に説明すると、ゲート絶縁膜上に五酸化タンタル等のイオン感応性膜を形成して感応部が形成してあるものである。このプローブ１００の外観形状について説明すると、図３に示すように基端側が概略太円筒形状にしてあり、中央部から先端側にかけては基端側よりも直径が細くなった概略細円筒形状であるとともに、その先端の一部をプローブ１００の延びる方向に対して一部切り落とし、先端面Ｓが楕円形状となるようにしてある。より詳細には図３（ａ）の正面図で視るとプローブ１００の先端は長方形から直角三角形を切り取った形状となっており、図３（ｂ）の右側面図で視ると楕円状に先端面Ｓが形成してある。この先端面Ｓには、基準電極において測定対象Ｍと接触させる部分である液絡部４と、測定電極を構成するＩＳＦＥＴチップ３とを露出させることにより、前記先端面Ｓに測定部が形成してある。

【0024】

次にプローブ１００の部品ごとの構成について説明する。図４に図３に対応した断面図、図５にプローブ１００先端部の断面拡大図、図６にプローブ１００先端部の分解斜視図を示す。

【0025】

前記プローブ１００は、所定軸に沿って延びる棒状のボディ１と、前記ボディ１の先端部にその裏面２２が取り付けられる基板２と、前記ボディ１の先端部と前記基板２との間において、前記基板２の裏面２２に取り付けられたＩＳＦＥＴチップ３とを少なくとも備えたものである。すなわち、前記ボディ１の先端について蓋をするように前記基板２が貼り付けてある。

【0026】

前記ボディ１は、非透水性の樹脂で成形してあり、図３の外観図に示すように所定軸である中心軸Ｃに沿って延びる先端側が基端側よりも細い概略二段円筒形状のものであり、その先端部が切断された概略楕円形状となるように切断された形状にしてある。このボディ１は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図に示すように内部に２つの空洞を形成して第１収容部１２と、第２収容部１３が形成してあるとともに、その先端部にも図５に示すように前記ＩＳＦＥＴチップ３等が収容される凹部１４が中央部に形成してある。また前記ボディ１の基端側には前記本体部１０１と接続される接続端子１１が設けられており、前記ＩＳＦＥＴチップ３からの信号を前記本体部１０１に伝えるようにしてある。

【0027】

前記第１収容部１２は、図４（ａ）の右側に示される軸方向に延びる空洞であり、その内部には、図６に示すように前記基板２の裏面２２と前記本端部接続端子１１との間を中継する中継ＦＰＣ５（Flexible Print Circuit）が収容してある。なお、中継ＦＰＣ５が請求項での中継配線に相当するものである。

【0028】

前記第２収容部１３は、図４（ａ）の左側に示される軸方向に延びる空洞であり、図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図からも分かるようにその容積は前記第１収容部１２よりも若干大きくしてあり、ボディ１の中心軸Ｃを若干超えて半径方向に膨出させてある。この第２収容部１３は、基準電極を構成するＫＣｌ溶液をゲル化した内部液１６と、その内部液１６に浸漬された銀／塩化銀電極１５を収容するものであり、先端部にはセラミックス等の多孔質材からなる液絡部４が形成してある。この液絡部４は、図６に示すように前記基板２の裏面２２から表面２１側へと貫通させてあり、前記基板２の表面２１と略同じ面を形成するようにしてある。また、前記内部液１６の基端側はシリコーンゲル１７により蓋がしてあるとともに、さらに基端側のボディ１側面には製造時に第２収容部１３に内部液１６等を注入するための注入口１８が形成してある。この注入口１８は完成品では樹脂により完全に封止してある。

【0029】

前記基板２は、概略薄板楕円形状に形成してあるものであり、図５（ａ）（ｂ）の拡大図に示すように前記ボディ１の斜めに形成された先端部において前記凹部１４の蓋をするように取り付けられるものであり、その表面２１によりプローブ１００の先端面Ｓを形成するものである。また、図１、図５（ｂ）、図６に示すようにこの基板２にはＩＳＦＥＴチップ３の感応部を外部へ露出させるための第１貫通孔２４と、前記液絡部４の一端を外部へ露出させるための第２貫通孔２５が中央部において厚み方向に貫通させて形成してある。図５（ｂ）に示すようにこの基板２の裏面周縁部は前記ボディ１の先端部において前記中心軸方向にと突出している部分である外周部１９と気密に接着してあるとともに、前記凹部１４と前記基板２の裏面２２との間はエポキシ樹脂等からなる第１充填材６１で封止してあり、液体の測定対象Ｍに浸した場合でもボディ１内部に液体が侵入しないようにしてある。この接着方法は例えば、接着剤だけなく超音波接着を用いてもよく、この場合よりボディ１と基板２とを好適に接着することができる。

【0030】

また、前記基板２と前記ボディ１との間には前記ＩＳＦＥＴチップ３が配置してあり、前記基板２と裏面２２中央部と前記ＩＳＦＥＴチップ３の感応部がある面との間を第２充填材６２により接着してある。この第２充填材６２中には前記ＩＳＦＥＴチップ３の導通部と、図６の斜視図に示すような前記基板２の裏面２２に形成された配線２３とを接続するためのはんだバンプ６３を含むようにして、いわゆるフリップチップ実装により前記ＩＳＦＥＴチップ３を前記基板２に実装している。さらに、このフリップチップ実装に用いている第２充填材６２によって前記第１貫通孔２４の裏面側周縁部から、第１貫通孔２４の中心軸側、つまり、前記ＩＳＦＥＴチップ３の感応部中心へと傾斜６２１を形成してある。言い換えると、前記第１貫通孔２４により前記基板２の表面２１から前記ＩＳＦＥＴチップ３の感応部までの切り立った縦穴を形成させるのではなく、基板２表面２１からの深さの変化がより連続的に変化するようにしてある。このため、第１貫通孔２４内に液中において気泡が侵入したとしても、この傾斜６２１に沿って容易に出ていくことになり、気泡が前記感応部の周辺で貯まることをより防ぎやすくなる。

【0031】

次に、前記ボディ１の延びる中心軸Ｃ方向に対して傾けて前記基板２の表面２１により形成してある先端面Ｓについて説明する。図５（ａ）に示すように、この先端面Ｓは前記ボディ１の中心軸Ｃと垂直に交わる仮想平面Ｖに対して所定の角度をなすように構成してある。液体の測定対象Ｍにこの先端面Ｓを下向きにして浸している場合に気泡が逃げやすくするには前記先端面Ｓと前記仮想面のなす角度が３０度以下となるようにしておけばよい。本実施形態ではより好ましい角度である２０度に設定してある。このように先端面Ｓをボディ１の軸方向に対して垂直な端面ではなく、傾けて設けてあるので、測定時において気泡が先端面Ｓに沿って先端面Ｓから外側へと逃げていきやすくすることができる。

【0032】

最後に、上述したようなＩＳＦＥＴチップ３がフリップチップ実装された基板２を前記ボディ１の先端部に対して取り付ける構成に関する特徴点についてさらに詳述する。

【0033】

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように基板２Ａに対してＩＳＦＥＴチップ３Ａをフリップチップ実装した従来の特許文献１に記載された平板型ｐＨセンサ２００Ａでは、平板状に形成しやすいように、ＩＳＦＥＴチップ３Ａから出力された信号を本体部１０１Ａまで伝送するための中継配線５Ａと、前記中継配線５Ａが前記基板２Ａの側面で一体となったＦＰＣで形成されたものが用いられている。言い換えると、従来においては、フリップチップ実装を行った場合には、基板２Ａ、ＩＳＦＥＴチップ３Ａ、中継配線５Ａが一枚のフレキシブル基板上に実装されたものしかｐＨセンサ２００Ａに用いられていない。このため、仮に特許文献１に記載されたＩＳＦＥＴチップ３Ａがフリップチップ実装されたＦＰＣによって本実施形態のようにボディ１の先端部の蓋をし、先端面Ｓを形成しようと試みても図７（ｃ）に示すように、フレキシブル基板のうち中継配線５Ａ部分で曲げが生じるため半径方向に隙間があいてしまう。つまり、ボディ１Ａ内に測定対象Ｍの液体が侵入してしまうことになり、様々な不具合が生じてしまう。

【0034】

一方、本実施形態では、ＩＳＦＥＴチップ３をフリップチップ実装する基板２Ａと、本体部１０１まで出力信号を伝送する中継配線５とを、別体にするとともに、前記中継配線の一端を前記基板２の側面ではなく裏面上の配線２３とはんだ等で接続するようにしているので、図７（ｄ）に示すように基板２でボディ１の先端部を隙間なく無理なく蓋をして取り付けることができる。すなわち、従来一体であったものを、２つの部材に分割したことにより、本実施形態のように基板２Ａをできるだけ薄くして第１貫通孔２４を浅くするとともに、隙間なく前記ボディに取り付けて先端面Ｓを形成することができる。

【0035】

このように構成した本実施形態の電極体によれば、プローブ１００型のｐＨセンサ２００において、前記先端面Ｓが前記ボディ１の中心軸Ｃに対して傾けて形成してあるとともに、前記ＩＳＦＥＴからの出力信号をリード線ではなく、前記基板２の裏面２２に表面２１実装された配線２３により中継ＦＰＣ５、接続端子１１、本体部１０１へと伝達できるようにして、前記第１貫通孔２４の深さを非常に浅く形成してあるので、従来のものに比べて気泡が格段に前記ＩＳＦＥＴチップ３の感応部周辺に貯まりにくく、測定が中断される等の不具合が生じるのを防ぐことができる。

【0036】

また、前記先端面Ｓが概略円筒形状のボディ１に対して傾けて形成することにより楕円形状としてあるので、先端面Ｓの面積を広くすることができる。従って、測定対象Ｍとの接触面積を大きくしたり、あるいは貫通孔の大きさを調節して逆に小さくしたりすることができ、設計の自由度が高い。加えて先端面Ｓと前記ボディ１の先端部との間の空間も広く取ることができるので、ＩＳＦＥＴチップ３、液絡部４、その他の部品等も配置しやすい。

【0037】

その他の実施形態について説明する。

【0038】

前記実施形態では、基準電極と測定電極を複合した複合電極としていたが、ＩＳＦＥＴチップにより測定電極のみを構成してもよい。また、前記基準電極は前記実施形態に限られるものではなく、その他の成分の内部液と内部電極の組み合わせであってもよい。また前記先端面にＰｔ膜等を形成して疑似基準電極を形成して基準電極の代用としてもよい。

【0039】

また、ＩＳＦＥＴチップの他の例としては、基材としてＳｉ、プラスチック、ＭｇＯ、サファイア、ＰＥＴを使用したもの上に、酸化イリジウム膜を形成したもの等が挙げられる。さらに、ＩＳＦＥＴチップ以外の電気化学測定用センサチップの例としては、Ｐｔを用いた導電率測定用のセンサチップが挙げられる。具体的には、このものはＰＥＴ等の基材の表面上に２本のＰｔ線を平行に形成して、これらのＰｔ線の間に測定対象が入ることによりイオン濃度によって導電率の変化を測定するように構成したものである。また、表面上にＰｔ線を１本だけ形成したＯＲＰ測定用のセンサチップを用いてもよい。このようなものを用いても、前記実施形態を構成することができる。要するに、測定電極として用いることができるセンサチップであれば、本発明の効果を享受することができる。加えて、上述したように電気化学測定用のセンサチップを適宜選択することにより、本発明は、ｐＨセンサとしてだけでなく、導電率センサ、ＯＲＰセンサ、イオン濃度センサ等、各種電気化学測定用のセンサとして構成する事が可能である。

【0040】

前記実施形態の先端面の下部に測定値の温度補正用にサーミスタ等を配置してよい。また先端面に液絡部を露出させなくてもよく、例えば前記ボディの先端部において側面に前記液絡部が露出するものであってもよい。さらに、前記基板の表面で先端面の全てを形成する必要はなく、一部前記ボディの先端部で先端面が形成されていてもよい。要するに前記ＩＳＦＥＴチップの感応部を露出させるための第１貫通孔が形成されている周辺は少なくとも基板にしておき、貫通孔の深さが深くなりすぎないようにすればよい。

【0041】

加えて、前記実施形態ではｐＨセンサを例として挙げているが、前記ＩＳＦＥＴチップのゲート絶縁膜上にプロトン以外のイオンを選択する膜を形成し、その他のイオン種の測定を行えるようにしても構わない。

【0042】

前記実施形態では、前記ボディの形状は概略円筒形状であったがその他の形状であっても構わない。例えば角柱形状であってもよいし、中心軸が曲がっていてもよい。要するにボディの先端部において前記ボディの延びる所定軸に対して垂直な仮想面に対して前記先端面が傾いて形成してあるものであればよい。

【0043】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0044】

１００・・・プローブ（電極体）
１ ・・・ボディ
１６ ・・・第２収容部
１９ ・・・外周部
２ ・・・基板
２１ ・・・表面
２２ ・・・裏面
２３ ・・・配線
２４ ・・・第１貫通孔
３ ・・・ＩＳＦＥＴチップ
４ ・・・液絡部
５ ・・・中継配線
６２ ・・・第２充填材
６２１・・・傾斜
Ｃ ・・・中心軸（所定軸）
Ｓ ・・・先端面
Ｖ ・・・仮想平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】