(57)【要約】【課題】本発明の主な目的は、スパッタリングと印刷方法により製造することができるプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するために本発明では、プラスチックベースと、作動電極と、参照電極と、導電線と、を含むプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを提供する。前記作動電極は、前記プラスチックベースの上に形成されている。前記参照電極は、前記プラスチックベースの上に印刷形成されている。前記導電線は、外部環境に電気接続されて作動電極と検出電極により形成される検出信号を伝送する。【選択図】図１
2011039034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックベースと、
前記プラスチックベースの上に形成される少なくとも１つの作動電極と、
前記プラスチックベースの上に印刷される参照電極と、
前記プラスチックベースの上に印刷され、且つ外部環境に電気接続されて検出信号を伝送する導電線と、を含むことを特徴とするプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項２】
前記プラスチックベースの材料として、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、メタロセンベース環状オレフィン共重合体と、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレン、アクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、及び上述した物の共重合体または異質重合体を使うことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項３】
前記参照電極は、前記プラスチックベースの上に形成される第一導電層と、前記第一導電層の上に形成される第一検出層と、含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項４】
前記第一導電層の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズを使うことを特徴とする請求項３に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項５】
前記第一検出層の材料として、二酸化スズ、二酸化チタン或いは窒化チタンを使うを使うことを特徴とする請求項３に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項６】
前記参照電極は、前記第一検出層の上に形成されるイオン選択層をさらに含み、前記第一検出層の代わりにイオン選択層を使うことを特徴とする請求項３に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項７】
前記参照電極は、前記プラスチックベースの上に形成され、且つプラスチックベースと選択的に接着される第二検出層を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項８】
前記第二検出層の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズ或いはプラチナを使うことを特徴とする請求項７に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項９】
前記参照電極は、前記第二検出層と前記プラスチックベースとの間に形成される第二導電層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項１０】
前記参照電極は、前記第二検出層の上に形成される重合体層或いはジェル層をさらに含み、前記第二検出層の代わりに重合体層或いはジェル層を使うことを特徴とする請求項９に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項１１】
前記導電線は、別々に前記作動電極と前記参照電極に電気接続されて、作動電極と参照電極に形成される検出信号を伝送する複数の連結線を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項１２】
前記プラスチックベースの上に形成されて前記検出信号を処理する信号処理ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項１３】
前記作動電極と参照電極は、前記プラスチックベースの一表面に形成されるとか、プラスチックベースの不同な表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー。
【請求項１４】
プラスチックベースを提供するステップと、
前記プラスチックベースの上に参照電極を印刷して形成するステップと、
マスクを使って前記参照電極を覆うステップと、
前記プラスチックベースの上に作動電極と、外部環境に電気接続されて検出信号を伝送する導電線を形成するステップと、
前記マスクを除去するステップと、を含むことを特徴とするプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項１５】
前記プラスチックベースの材料として、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、メタロセンベース環状オレフィン共重合体と、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレン、アクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、及び上述した物の共重合体または異質重合体を使うことを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項１６】
前記作動電極は、印刷形成方法により前記プラスチックベースの上に形成されることを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項１７】
前記作動電極は、高周波スパッタリングにより前記プラスチックベースの上に形成されることを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項１８】
前記プラスチックベースの上に作動電極を形成するステップは、前記プラスチックベースの上に第一導電層を形成するステップと、前記第一導電層の上に第一検出層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項１９】
前記第一導電層の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズを使うことを特徴とする請求項１８に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２０】
前記第一検出層の材料として、二酸化スズ、二酸化チタン或いは窒化チタンを使うを使うことを特徴とする請求項１８に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２１】
前記プラスチックベースの上に参照電極を形成するステップは、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズ或いはプラチナのような材料を使って、前記プラスチックベースの上に第二検出層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２２】
前記導電線は、別々に前記作動電極と前記参照電極に電気接続されて、作動電極と参照電極に形成される検出信号を伝送する複数の連結線を含むことを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２３】
印刷形成方法として、減法製造方法と、スクリーン印刷方法、エッチング、切削方法を使うことを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２４】
前記マスクを除去するステップを実施する前に、前記プラスチックベースの上に前記検出信号を処理する信号処理ユニットを形成するステップをさらに実施することを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【請求項２５】
前記作動電極と参照電極は、前記プラスチックベースの一表面に形成するとか、プラスチックベースの不同な表面に形成することを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー及びその製造方法の構造に関し、特にプラスチック電位差測定イオン選択性センサー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン感応性電界効果型トランジスター（Ion Sensitive Field Effect Transistors、ＩＳＦＥＴｓ）は、７０年代中頃に開発されるマイクロセンサーの一種である。過去の３０年の間に、酵素電界効果トランジスタ（Enzyme Field Effect Transistors、ＥｎＦＥＴｓ）と免疫電界効果トランジスタ（Immuno Field Effect Transistors、ＩＭＦＥＴｓ）に関する６００篇ほどの研究論文と１５０篇ほどの他の研究文章が発表された（以下の文献を参照なさい、“Thirty years of ISFETOLOGY: What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years” Sensors and Actuators B Vol.88, pp.1-20, 2003）。
【０００３】
割れやすいガラス電極の代わりに前記イオン感応性電界効果型トランジスターを使って、ＰＨ値とＮａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＮＨ４＋、Ｃａ２＋などのようなイオン濃度を検出することができる（以下の文献を参照なさい、Miao Yuqing, Guan Jianguo, and Chen Jianrong, "Ion sensitive field effect transducer-based biosensors", Biotechnology Advances, Vol.21, pp.527-534, 2003.）。
【０００４】
前記イオン感応性電界効果型トランジスターによりＰＨ値とイオン濃度を検出する方法は、P. Bergveldがはじめに提出した。前記イオン感応性電界効果型トランジスターは、ゲート電極を有しない金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor、ＭＯＳＦＥＴ）と、二酸化珪素層を有する装置と、参照電極を液体の中に入れることにより、ＰＨ値とイオン濃度を検出する。前記ガラス電極のように、イオン感応性電界効果型トランジスターの電流がイオンの濃度の変化に従って変わるので、前記イオン感応性電界効果型トランジスターにより酸性とアルカリ性（即ちＰＨ値）を検出することができる（以下の文献を参照なさい、Chen Jian-pin, Lee Yang-li, Kao Hung, "Ion sensitive field effect transistors and applications thereof", Analytical Chemistry, Vol. 23, No.7, pp. 842-849, 1995以及 Wu Shih-Hsiang, Yu Chun, Wang Kuei-hua, "Measurement by chemical sensors", Sensor technology, No. 3, pp. 57-62, 1990）。
【０００５】
Arrow Scientific、Deltatrak、Metropolisなどのようなメーカでは、前記イオン感応性電界効果型トランジスターの電流がイオンの濃度の変化に従って変わる原理によりＰＨ値測定器を開発した。しかし、前記ＰＨ値測定器は、安定性が悪く、寿命が短く、ドリフトと遅発効果が生ずるという欠点がある。前記問題を解決するために、イオン感応性電界効果型トランジスターの一種であるエクステンデッド式ゲート電界効果型トランジスター（Extended Gate Field Effect Transistor、ＥＧＦＥＴ）を公開した。前記エクステンデッド式ゲート電界効果型トランジスターで、電界効果型トランジスターと化学測定環境が隔離し、一層の化学測定層をゲート電極区域から延長される信号線の一端に形成し、電界効果型区域と化学効果型区域を別々に封止する。従って、イオン感応性電界効果型トランジスターより、エクステンデッド式ゲート電界効果型トランジスターを容易に封止し、その安定性を向上させることができる（以下の文献を参照なさい、Liao Han-chou, “Novel calibration and compensation technique of circuit for biosensors”, June, 2004, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, Master dissertation, pp. 11-29）。
【０００６】
近年、エクステンデッド式ゲート電界効果型トランジスターに関する研究を多く実施している。例えば、装置の設計に関する研究（以下の文献を参照なさい、Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Separate structure extended gate H+-ion sensitive field effect transistor on a glass substrate", Sensors and Actuators B, Vo1.71, 106-111, 2000； Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, and Shen Kai Hsiung, "Study of indium tin oxide thin film for separative extended gate ISFET", Materials Chemistry and Physics, Vo1.70, pp.12-16, 2001; Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, Kuang Pin Hsiung, and Shen Kan Hsiung, "Study on glucose ENFET doped with MnO2 powder", Sensors and Actuators B, Vo1.76, pp.187-192, 2001; Yin Li-Te, “Study of Biosensors Based on an Ion Sensitive Field Effect Transistor”, June, 2001, Department of Biomedical engineering, Chung Yuan Christian University, Ph. D. dissertation, pp. 76-108）、特性の分析に関する研究（以下の文献を参照なさい、Jia Yong-Long, “Study of the extended gate field effect transistor (EGFET) and signal processing IC using the CMOS technology", June, 2001, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, Ph. D. dissertation, pp. 36-44; Chen Jia-Chi, “Study of the disposable urea sensor and the pre-amplifier", June, 2002, Department of biomedical engineering, Chung Yuan Christian University, Master dissertation, pp.51-80； Jia Chyi Chen, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Portable urea biosensor based on the extended-gate field effect transistor", Sensors and Actuators B, Vo1.91, pp.180-186, 2003; Chung We Pan, Jung Chuan Chou, I Kone Kao, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Using polypyrrole as the contrast pH detector to fabricate a whole solid-state pH sensing device", IEEE Sensors Journal, Vo1.3, pp.164-170, 2003; Jui Fu Cheng, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the chloride ion selective electrode based on the SnO2/ITO g1ass”, Proceedings of The 2003 Electron Devices and Materials Symposium (EDMS), National Taiwan Ocean University Keelung, Taiwan, R.O.C., pp.557-560, 2003; Jui Fu Cheng, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, “Study on the chloride ion selective electrode based on the SnO2/ITO glass and double-layer sensor structure", Proceedings of The 10th International Meeting on Chemical Sensors, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, pp. 720-721, 2004.）、ドリフトと遅発効果の特性に関する研究（以下の文献を参照なさい、Liao Han-chou, “Novel calibration and compensation technique of circuit for biosensors”, Master dissertation, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, pp. 11-29, June, 2004；Chu Neng Tsai, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the hysteresis of the metal oxide pH electrode", Proceedings of The 10th International Meeting on Chemical Sensors, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, pp.586-587, 2004; Chu Neng Tsai, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the sensing characteristics and hysteresis effect of the tin oxide pH electrode", Sensors and Actuators B, Vol. 108, pp. 877-882, 2005.）などである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Thirty years of ISFETOLOGY: What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years” Sensors and Actuators B Vol.88, pp.1-20, 2003
【非特許文献２】Miao Yuqing, Guan Jianguo, and Chen Jianrong, "Ion sensitive field effect transducer-based biosensors", Biotechnology Advances, Vol.21, pp.527-534, 2003
【非特許文献３】Chen Jian-pin, Lee Yang-li, Kao Hung, "Ion sensitive field effect transistors and applications thereof", Analytical Chemistry, Vol. 23, No.7, pp. 842-849, 1995
【非特許文献４】Wu Shih-Hsiang, Yu Chun, Wang Kuei-hua, "Measurement by chemical sensors", Sensor technology, No. 3, pp. 57-62, 1990
【非特許文献５】Liao Han-chou, “Novel calibration and compensation technique of circuit for biosensors”, June, 2004, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, Master dissertation, pp. 11-29
【非特許文献６】Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Separate structure extended gate H+-ion sensitive field effect transistor on a glass substrate", Sensors and Actuators B, Vo1.71, 106-111, 2000
【非特許文献７】Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, and Shen Kai Hsiung, "Study of indium tin oxide thin film for separative extended gate ISFET", Materials Chemistry and Physics, Vo1.70, pp.12-16, 2001
【非特許文献８】Li Te Yin, Jung Chuan Chou, Wen Yaw Chung, Tai Ping Sun, Kuang Pin Hsiung, and Shen Kan Hsiung, "Study on glucose ENFET doped with MnO2 powder", Sensors and Actuators B, Vo1.76, pp.187-192, 2001
【非特許文献９】Yin Li-Te, “Study of Biosensors Based on an Ion Sensitive Field Effect Transistor”, June, 2001, Department of Biomedical engineering, Chung Yuan Christian University, Ph. D. dissertation, pp. 76-108
【非特許文献１０】Jia Yong-Long, “Study of the extended gate field effect transistor (EGFET) and signal processing IC using the CMOS technology", June, 2001, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, Ph. D. dissertation, pp. 36-44
【非特許文献１１】Chen Jia-Chi, “Study of the disposable urea sensor and the pre-amplifier", June, 2002, Department of biomedical engineering, Chung Yuan Christian University, Master dissertation, pp.51-80
【非特許文献１２】Jia Chyi Chen, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Portable urea biosensor based on the extended-gate field effect transistor", Sensors and Actuators B, Vo1.91, pp.180-186, 2003
【非特許文献１３】Chung We Pan, Jung Chuan Chou, I Kone Kao, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Using polypyrrole as the contrast pH detector to fabricate a whole solid-state pH sensing device", IEEE Sensors Journal, Vo1.3, pp.164-170, 2003
【非特許文献１４】Jui Fu Cheng, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the chloride ion selective electrode based on the SnO2/ITO g1ass”, Proceedings of The 2003 Electron Devices and Materials Symposium (EDMS), National Taiwan Ocean University Keelung, Taiwan, R.O.C., pp.557-560, 2003
【非特許文献１５】Jui Fu Cheng, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, “Study on the chloride ion selective electrode based on the SnO2/ITO glass and double-layer sensor structure", Proceedings of The 10th International Meeting on Chemical Sensors, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, pp. 720-721, 2004
【非特許文献１６】Liao Han-chou, “Novel calibration and compensation technique of circuit for biosensors”, Master dissertation, Department of electrical engineering, Chung Yuan Christian University, pp. 11-29, June, 2004
【非特許文献１７】Chu Neng Tsai, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the hysteresis of the metal oxide pH electrode", Proceedings of The 10th International Meeting on Chemical Sensors, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, pp.586-587, 2004
【非特許文献１８】Chu Neng Tsai, Jung Chuan Chou, Tai Ping Sun, and Shen Kan Hsiung, "Study on the sensing characteristics and hysteresis effect of the tin oxide pH electrode", Sensors and Actuators B, Vol. 108, pp. 877-882, 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、スパッタリングと印刷方法により製造することができるプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明では、プラスチックベースと、作動電極と、参照電極と、導電線と、を含むプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを提供する。前記作動電極は、前記プラスチックベースの上に形成されている。前記参照電極は、前記プラスチックベースの上に印刷形成されている。前記導電線は、外部環境に電気接続されて作動電極と検出電極により形成される検出信号を伝送する。
【００１０】
上述したプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、測定結果を表示装置を介して表示するだけでなく、測定結果をメモリに記憶することができるので、携帯性を向上させることができる。前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、コンピュータと情報を伝送する機能を有している。検出ユニットのドリフト及び遅発現状を改善することができる補正ソフトを使ったので、イオンを検出する正確度と信頼性を高めることができる。前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、ＰＨ値も検出することができる。他の重合体を使う場合、他のイオンも検出することができるので、使用範囲を広くすることができる。即ち、本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、医療、生物及び環境検査などの領域の検出精度を高める一方、使用範囲を広くすることができる。本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを製造する設備が簡単するので、製造コストを低下させ、大規模に製造することができる。本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、ＰＨ値の測定領域で強く実用性を有している。
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では、スパッタリングと／或いは印刷方法により製造することができるプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを提供する。本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、他のバイアス電圧を使って信号を転換する必要がない。前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、プラスチックベースと、前記プラスチックベースの上に形成される作動電極と、前記プラスチックベースの上に形成される参照電極と、前記プラスチックベースの上に形成される導電線と、を含む。前記導電線は、前記外部の回路或いは電子装置に電気接続されて、外部環境と作動電極により形成される検出信号を伝送する。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、測定結果を表示装置を介して表示する一方、測定結果をメモリに記憶して携帯できるので、携帯性を向上させることができる。検出ユニットのドリフト及び遅発現状を改善することができる補正ソフトを使ったので、イオンを検出する正確度と信頼性を高めることができる。前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、ＰＨ値も検出することができる。即ち、本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、医療、生物及び環境検査などの領域の検出精度を高める一方、使用範囲を広くすることができる。本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを製造する設備が簡単するので、製造コストを低下させ、大規模に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＰＨ値測定するためのプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを示す斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の第一実施形態に係るＰＨ値測定するためのプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００を示す斜視図である。図１のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００は、プラスチックベース１１０、前記プラスチックベース１１０の上に形成された少なくとも１つの作動電極１２０と、前記プラスチックベース１１０の上に形成された少なくとも１つの参照電極１３０と、前記プラスチックベース１１０の上に形成された導電線１４０と、を含む。前記導電線１４０は、外部環境或いは前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００の外部に位置する装置に電気接続されて、検出信号を外部へ出力する。前記導電線１４０は、別々に前記作動電極１２０と前記参照電極１３０に電気接続されて作動電極１２０と参照電極１３０が検出する信号を伝送する複数の連結線１４５を含む。
【００１５】
前記プラスチックベース１１０の材料として、ポリエチレンテレフタラート（Polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）、ポリカーボネート（Polycarbonates、ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（polyethylene naphthalate、ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene、ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（polyethersulfone、ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（polyetherimide、ＰＥＩ）、ポリイミド（polyimide、ＰＩ）、メタロセンベース環状オレフィン共重合体（metallocene based cyclic olefin copolymer、ｍＣＯＣ）と、アクリロニトリルブタジエンスチレン（acrylonitrile butadiene styrene、ＡＢＳ）、ポリエチレン、アクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、及び上述した物の共重合体または異質重合体などを使うことができる。
【００１６】
本実施形態で、前記作動電極１２０と前記参照電極１３０は、前記プラスチックベース１１０の一表面に形成されている。他の実施形態で、前記作動電極と参照電極を別々に前記プラスチックベースの不同な表面に形成してもよい。且つ、前記複数の導電線もプラスチックベースの不同な表面に形成して、作動電極と参照電極の一部分が不同な導電線に電気接続されるようにする。
【００１７】
図２は、本発明の第一実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００を示す断面図である。図２に示したように、前記作動電極１２０は、前記プラスチックベース１１０の上に形成される第一導電層１２２と、前記第一導電層１２２の上に形成される第一検出層１２４と、を含む。他の実施形態で、前記第一検出層１２４の上にイオン選択層をさらに形成してもよい。前記イオン選択層により、プラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００がナトリウムイオン、カルシウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン及び水素酸素イオンなどが検出することができる。即ち、本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００がＰＨ値を選択できるだけでなく、いろいろなイオンの濃度を検出することができる。他の実施形態で、前記第一検出層１２４を形成しなく、前記イオン選択層を直接に前記第一導電層１２２の上に形成することができる。前記第一導電層１２２の抵抗が低いので、検出した信号の伝送効率を向上させることができる。前記第一導電層１２２の材料として、金、銅、カーボン、銀、塩化銀、酸化インジウムスズなどを使うことができる。前記第一検出層１２４の材料として、二酸化スズ、二酸化チタン或いは窒化チタンなどを使うことができる。
【００１８】
本実施形態で、前記参照電極１３０は、前記プラスチックベース１１０の上に形成される第二検出層１３２を含む。前記第二検出層１３２の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズ或いはプラチナを使うことができる。
【００１９】
図３は、本発明の第二実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００を示す断面図である。図３の参照電極１３０は、第二検出層１３２とプラスチックベース１１０との間に形成される第二導電層１３４を含む。前記第二導電層１３２は、多い電解質に覆われている。前記電解質は、内部に塩が入っている重合体層或いはジェル層（１３６）である。
【００２０】
他の実施形態で、前記第二検出層１３２を形成しなく、前記重合体層或いはジェル層１３６を直接に前記第二導電層１３４の上に形成することができる。前記第二導電層１３４の材料として、金、銅、カーボン、銀、塩化銀、酸化インジウムスズなどを使うことができる。前記第二検出層１３２の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズ或いはプラチナを使うことができる。
【００２１】
図４は、本発明の第三実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを示す斜視図である。図４のプラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００は、未知の溶液に入っている。補正ソフトは、検出ユニットのドリフト及び遅発現状を改善する。次に、二点（ＰＨ４、ＰＨ７）で補正ソフトを実施して誤差を除いて検出信号の正確度を向上させる。最後、信号処理ユニット１５２が電気回路或いは電気検出装置で得るＰＨ値結果を読み出す。且つ読み出したＰＨ値を、コンピュータ１５０或いは表示装置に表示する一方、デジタル記録ユニットに保存する。前記信号処理ユニット１５２を直接に前記プラスチック電位差測定イオン選択性センサー１００のプラスチックベース１１０の上に形成することにより製造コストをさらに低下することができる。
【００２２】
前記デジタル記録ユニットに保存される情報は、カードリーダーによりコンピュータに伝送することができる。本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーは、有線或い無線伝送手段１５５Ａ或いは１５５Ｂにより検出した情報をコンピュータに伝送することができる。例えば、ユニバーサルシリアルバス（universal serial bus、ＵＳＢ）或いは汎用非同期送受信回路（universal asynchronous receiver／transmitter、ＵＡＲＴ）を使って検出した情報をコンピュータに伝送して使用便利性を向上させることができる。上述した方法により、未知の溶液のＰＨ値を容易に測定することができる。
【００２３】
図５は、本発明の第一実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法を示すフローチャートである。図５のフローチャート２００は、以下のステップを含む。第一ステップ２１０で、プラスチックベースを提供する。前記プラスチックの材料として上述した実施形態の材料を使うことができる。第二ステップ２２０で、前記プラスチックベースの上に参照電極を印刷して形成する。第三ステップ２３０で、マスクを使って前記参照電極を覆う。第四ステップ２４０で、前記プラスチックの上に作動電極と導電線を形成する。前記作動電極は、外部の環境に電気接続されて作動電極と導電線が検出する信号を出力する。第五ステップ２５０で、前記マスクを除去する。上述したステップにより本発明のプラスチック電位差測定イオン選択性センサーを製造することができる。
【００２４】
本実施形態で、前記作動電極と参照電極を前記プラスチックベースの一表面に形成することができる。他の実施形態で、前記作動電極と参照電極を別々に前記プラスチックベースの不同な表面に形成することもできる。且つ、前記複数の導電線もプラスチックベースの不同な表面に形成して、作動電極と参照電極の一部分が不同な導電線に電気接続されるようにすることができる。他の実施形態に係るプラスチック電位差測定イオン選択性センサーの製造方法で、作動電極と参照電極を別々に２つのプラスチックベースの形成した後、２つのプラスチックベースを一体に接着しても良い。
【００２５】
他の実施形態で、高周波スパッタリング（RF sputtering）により前記作動電極を前記プラスチックベースの上に形成することができる。他の実施形態の第四ステップで、前記プラスチックベースの上に作動電極を形成するだけでなく、前記プラスチックベースの上に第一導電層を形成し、且つ前記第一導電層の上に第一検出層をさらに形成することができる。前記第一導電層の抵抗が低いので、検出した信号の伝送効率を向上させることができる。前記第一導電層の材料として、金、銅、カーボン、銀、塩化銀、酸化インジウムスズなどを使うことができる。前記第一導電層の材料として、二酸化スズ、二酸化チタン或いは窒化チタンなどを使うことができる。
【００２６】
他の実施形態の第二ステップで、前記プラスチックベースの上に印刷参照電極を形成するばかりでなく、プラスチックベースの上に第二検出層をさらに形成することができる。前記第二検出層の材料として、銅、カーボン、銀、金、塩化銀、酸化インジウムスズ或いはプラチナを使うことができる。
【００２７】
印刷方式でプラスチックベースの上に形成する作動電極と参照電極は、以下の方式により製造することもできる。前記プラスチックベースの上に一層の銅を形成する。次に、マスクを使って不要部分の銅を除去して、所定の図案を有する銅線路を形成する。本実施形態で、エッチングにより不要部分の銅を除去することができる。他の実施形態で、印刷方法により、裸のプラスチックベース或いは銅薄膜が形成されるプラスチックベースの上に電気路線を形成することができる。
【００２８】
上述した印刷方法の変わりに常用する三種の“減法製造方法”（銅層を除去する製造方法）を使うことができる。第一、スクリーン印刷方法によりエッチングレジストインクを形成して銅板を保護する。次に、エッチングにより不要部分の銅を除去する。前記エッチングレジストインクの代わりに導電インクを使って、不導電するベースの上に形成することができる。第二、フォトマスクを設置した後、エッチングによりベースの上の不要部分の銅を除去する。前記フォトマスクは、技術者の設計或いはコンピュータの補助設置により所定の形状に形成する。レーザ印刷用透明フィルムを露光手段にして使うことができる。解像度に対する要求が高い前記露光手段を使わなく、直接にレーザ成像技術を使うこともできる。第三、機械的切削手段により銅板の上の銅層を除去する。
【００２９】
上述した印刷方法の変わりに“加法製造方法”を使うことができる。最も常用する加法製造方法は、半添加製造方法（semi-additive）である。先に、図案が形成されないベースに一層の銅薄膜が形成されるベースを準備する。次に、逆マスク（reverse mask）を前記ベースの上に形成する（前記減法製造方法のマスクと違い所は、逆マスクは最後形成される銅路線を露出している）。次に、電気めっきによりマスクに覆われない区域に銅層を形成する。所定の厚さまで銅をメッキした後、必要な材料を銅の上にメッキする。次に、前記逆マスクを除去すると、所定の図案を有する路線が形成される。
【００３０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  プラスチック電位差測定イオン選択性センサー
１１０  プラスチックベース
１２０  作動電極
１２２  導電層
１２４  検出層
１３０  參考電極
１３２  第二検出層
１３４  第二導電層
１３６  重合体層或いはジェル層
１５５Ａ、１５５Ｂ  有線或いは無線伝送手段
１４０  導電線
１４５  連結線
１５０  コンピュータ
１５２  信号処理ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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