研究開発成果
※研究者の所属・肩書および参画企業等記載は課題採択または記事掲載時のものであり、現在とは異なる場合があります。
機能材料
プロトタイプ
全固体pHセンサ(ダイヤモンド差動FETセンサ)
キーワード :  全固体pHセンサ、ダイヤモンド半導体、終端元素制御、差動FET、pH
研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)  ハイリスク挑戦タイプ
研究開発課題名 使用環境順応なダイヤモンド電界効果トランジスタ型全固体pHプローブの創製(開発期間:平成26年12月〜平成29年11月)
プロジェクトリーダー所属機関 横河電機株式会社 研究者 川原田 洋(早稲田大学)

pH値(水素イオン濃度指数)は溶液物性のパラメータとして最も基本的であり重要な化学値であり、多くの化学反応に関わるために、化学・上下水・石化・バイオ等の幅広い業界で注目される。しかし、業界標準のガラス電極式pH計は、作用極にガラス製の電極が使用されていることからガラス破損による異物混入リスク(コンタミ問題)がある。特に食品業界では、食品製造工程で使用するにはガラスを使用することは問題であると指摘されている。また、ガラス電極式pH計のもう1つの課題は、pH値を正確に測るために使用されている銀塩化銀参照電極由来成分が試料に混入することである。本研究ではpH測定に関わる課題解決として、全固体pHセンサ(ダイヤモンド差動FETセンサ)を実現した。

成果説明画像

期待されるインパクト(効果、意義、市場規模、売り上げ予測)

トリリオンセンサやIIOTなど将来期待されている分野では測りたい場所をピンポイントで測ることが出来る多種多様なセンサが必要になる。pHセンサやイオンセンサは測定可能な環境の制限が多く、これまで測りたい場所で測ることができていなかった。本研究成果である全固体pHセンサにより、ユーザーが望む任意の場所をピンポイントでコンタミレスに測定できるようになり、今後pH値測定制御を利用した新たな価値の創造が期待される。

開発者の声

次世代pHセンサとして人工合成ダイヤモンドを使用したイオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET)型の化学センサを実現した。全固体pHセンサではpH値を測定するpH鋭感応性FET(部分酸素終端ダイヤモンド)を使用し、固体参照(極)としてpH鈍感応性FET(部分フッ素終端ダイヤモンド)を使用している。感度がことなるISFETの差動構成をとることで安定なpH値測定を実現している。


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