ISFET 마이크로프로브를 利用한 血中 水素이온 濃度測定 = Measurement of the Hydrogen Ion Concentration in the Blood Serum Using ISFET Microprobe
저자
李光萬 (理工大學)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1987
작성언어
Korean
KDC
040.000
자료형태
학술저널
수록면
85-103(19쪽)
제공처
소장기관
종래의 이온選澤性電極(ISE)과 MISFET를 結合한 SIFET를 半導體集積回路工程技術을 이용하여 제조하고, 電氣化學的 毛細管基準電極을 考案하여 ISFET와 組合함으로써 ISFET마이크로프로브를 製作하고 그 動作特性을 調査하였다. 또 이 마이크로프로브를 이용하여 血中 pH測定을 試圖하고 이의 活用可能性을 보였다.
칩의 폭이 400μm(SL-ⅡS)및 800μm(SL-ⅡP)인 ISFET를 제조하였는데, 제조된 ISFET는 같은 집에 들어있는 MISFET의 特性調査에 의해서 그 FET性能이 優秀함을 확인할 수 있었다.
이 ISFET의 水素이온感知膜으로는 LPCVD法으로 실리콘酸化膜 위에 形成시킨 S??₃N₄膜이다. 安定度의 改善을 위해서 제조공정에서 특별히 게이트酸化膜形成時에 two-step TCE酸化法을 活用하였다.
眞空蒸着法을 이용하여 Ag/AgCl 薄膜細線을 얻고, 이를 10~20μm정도인 유리毛細管과 組合하여 毛細管 Ag/AgCl-sat. KCL 기준전극을 제작하였다.
제작된 ISFET마이크로프로브의 感度는 36~50mV/pH였고, 1초미만의 빠른 응답특성을 나타내었다. 이온千涉效果測定에서 千涉이온 K?? 및 Na?? 농도가 각각 0.01몰 및 0.1몰 이상이 되면서 부터는 이 마이크로프로브의 이온千涉特性이 타나나기 시작하였다.
이 ISFET마이크로프로브를 이용하여 人血中 pH를 生體外的으로 측정하고 Blood Gas Analysis의 결과와 대비한 결과 약 0.2pH 정도 차이가 있었다. 그 이유는 이온千涉效果 및 단백질에 의한 차폐효과라고 생각된다.
ISFET and micro reference electrodes for the development of ion-sensing microprobes have been designed and fabricated, and their performance characteristics have been also examined.
The ISFET microprobes are semiconductor devices having the ion sensitive and selective characteristics of ISE and various advantages of MISFET including the operational principle of the field effect and the well-developed IC fabrication techniques. Especially, this ISFET microprobe can be employed for monitoring continuously changing ion concentration in the local part of the living body.
A micro ISFET SL-Ⅱ S chip (400x1400 ?? m²) has been designed and fabricated by using mainly the standard NMOS process techniques. A capillary Ag/AgCl reference electrode was made by combining of glass capillary(inner diameter: 10-20 ?? m) and Ag/AgCl thin film deposited by thermal evaporation.
The measured sensitivities and response time of the ISFET microprobes are measured to be 36-50 mV/pH and less than one second, respectively.
Ion intefering effect of the ISFET microprobe for the K and Na ions was investigated. When K and Na ion concentrations exceed 0.01 mole and 0.10 mole respectively, some significant interfering effects appear. The K ion interfering effect is larger than that of Na ion.
A pH measurement of human blood with the microprobe was sucessfully performed, and the results were compared with the values of blood gas analysis.
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