【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1012
利用課題名 / Title
pH計測のためのISFETセンサーの開発
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
成膜, 分析, 電気計測, pH計測、地球環境、海洋深層循環、ISFET,ダイシング/ Dicing,スパッタリング/ Sputtering
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
中嶋 秀
所属名 / Affiliation
東京都立大学大学院都市環境科学研究科環境応用科学域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山本将史,髙橋啓介,小畠隆輔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-711：LL式高密度汎用スパッタリング装置 (2018)
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群
UT-900：ステルスダイサー
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
気候変動と炭素・栄養塩循環を支配する海洋深層循環は、沈み込みの実態はとらえられている一方、太平洋の湧昇域は不明だった。近年、伊豆－小笠原海嶺にぶつかる潮汐流が乱流をつくり、湧き出しが起こることが示唆された。湧昇域特定のためには水深6000メートル程度でのpH計測が必須だが、これまでのガラス電極や比色法では正確な計測ができない。そこで本研究では、高圧の現場計測に適している半導体センサー（ISFET：Ion Sensitive Field Effect Transistor）の開発のため、ゲート感応膜の製作にあたった。
実験 / Experimental
あらかじめITOがスパッタされているPETフィルムを用意し、その表面に水素イオン感応膜であるTa2O5、TiO2、Si3N4などをLL式高密度汎用スパッタリング装置を用いて成膜した。作成したセンサーの膜厚計測には、光干渉式膜厚測定装置を用いた。その後、10×5mmに切断し、ゲート感応膜とした。ゲート感応膜と市販の電界効果トランジスタ (2SK308-Y)
をはんだ付けによって接続し、感応膜以外の部分をエポキシ樹脂で被覆することで、pHセンサーを製作した。
結果と考察 / Results and Discussion
Figure 1に製作したpHセンサーを示す。10×7 mmのPETフィルム上にpH応答膜が接続されており、毎秒のpHが測定可能である。駆動部には, アルカリ単三電池を４本使用し、３日程度連続で動作することを確認した. 市販のpH標準液(pH 4.01, 6.86および9.18)およびTris, AMPで調製した人工海水に対して、安定した応答を確認した。今後、実海域での観測に取り組む。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. ISFETを用いたフィルム型pHセンサーの製作手順
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・本研究は、科研費挑戦的研究（開拓）23K17464の助成を受けました。
・技術支援者の水島様・井上様・太田様には、技術指導や装置の使い方など、大変お世話になりました。感謝申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件