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公開番号2023171215
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-01
出願番号2023004099
出願日2023-01-13
発明の名称センサ素子の製造方法、センサ素子、および匂い測定装置
出願人三洋化成工業株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G01N 27/12 20060101AFI20231124BHJP(測定;試験)
要約【課題】気体に含まれる匂い物質を高精度に測定する複数のセンサ素子を安定的に製造する。
【解決手段】複数のセンサ素子の製造方法は、導電性炭素材料、樹脂組成物、および界面活性剤の混合比が異なる複数種類のスラリーを調製するスラリー調製工程と、基板上に電極を配置する電極配置工程と、複数種類のスラリーのそれぞれを塗布する塗布領域(330)を規定する領域規定工程と、複数種類のスラリーのそれぞれを塗布領域(330)に塗布する塗布工程と、スラリーを乾燥させて匂い物質受容層を形成する乾燥工程と、を含み、前記塗布領域の面積は、0.0003平方センチメートル以上、0.2平方センチメートル以下である。
【選択図】図21
特許請求の範囲【請求項１】
導電性炭素材料および樹脂組成物を含み、前記導電性炭素材料および前記樹脂組成物の混合比が異なる複数種類のスラリーを調製するスラリー調製工程と、
基板上に電極を配置する電極配置工程と、
前記電極が配置された基板上に、前記複数種類のスラリーのそれぞれを塗布する塗布領域を規定する領域規定工程と、
前記複数種類のスラリーのそれぞれを前記塗布領域に塗布する塗布工程と、
前記塗布領域に塗布された前記スラリーを乾燥させて匂い物質受容層を形成する乾燥工程と、を含み、
前記塗布領域の面積は、０．０００３平方センチメートル以上、０．２平方センチメートル以下である、
センサ素子の製造方法。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
対向する前記電極間において、前記匂い物質受容層の表面粗さ（Ｓａ）は０．５μｍ以上５μｍ以下である、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
【請求項３】
前記塗布領域の形状は、円状、または帯状であり、
前記塗布領域の形状が円状である場合、円の直径が０．２ｍｍ以上、５ｍｍ以下であり、
前記塗布領域の形状が帯状である場合、帯の短方向の長さが０．２ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
【請求項４】
前記乾燥工程において、乾燥後に形成される前記匂い物質受容層の厚さは０．１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
【請求項５】
前記電極配置工程において、第１電極および第２電極を、平行直線状、対向円状、平行曲線状、櫛形状、または同心円状に配置する、請求項１に記載のセンサ素子の製造方法。
【請求項６】
基板上に配置された電極と、
前記電極上に形成された匂い物質受容層と、を備え、
前記匂い物質受容層は、
導電性炭素材料および樹脂組成物を含み、
前記電極が配置された基板上に、前記導電性炭素材料および前記樹脂組成物の混合比が異なる複数種類のスラリーのそれぞれが、前記複数種類のスラリーのそれぞれを塗布する塗布領域に塗布され、塗布された前記複数種類のスラリーが乾燥することで形成され、
前記塗布領域の面積は、０．０００３平方センチメートル以上、０．２平方センチメートル以下である、センサ素子。
【請求項７】
前記匂い物質受容層の厚さは、０．１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項６に記載のセンサ素子。
【請求項８】
請求項６または７に記載のセンサ素子を複数備え、
前記複数のセンサ素子の各々は、導電性炭素材料および樹脂組成物の含有比率が異なる前記匂い物質受容層を備える、匂い測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ素子の製造方法、センサ素子、および匂い測定装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理技術の発達により、人間の五感のうち機械的な測定が十分に達成できていない嗅覚を何らかの方法で数値化することができれば、幅広い産業分野で利用可能であることが期待される。例えば、医療分野では介護・介助、未病予防診断や疾病検査など、環境分野では工場などでの臭気管理、バイオガス利用の分野での発酵工程管理や排水処理の管理など、安全分野では土砂崩れや水害などの予兆検知、エンジンオイルや機械動作油の劣化検知などが可能になる。また、食品分野では植物や肉などの食材の熟成状態検知、例えば酒類などの発酵食品の工程管理、植物の栽培管理や食品の生産・保管・流通過程での品質管理など、マーケティング分野では香粧品、体臭、香り環境、商材の香りのプロデュースなどに利用可能である。これまでに、特定の気体物質（ガス）を検出する方法は半導体ガスセンサなどによって高精度・高感度の測定が実現されている。様々な匂いに対して異なる応答特性を有するセンサが報告されており、センサが含む受容体の組成についても検討がされている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、半導体ガスセンサの半導体を導電性高分子に置き換えて導電性高分子表面への匂い成分の吸着を検出する仕組みを提案している。特許文献１では、熱分解しやすい匂い成分およびセンサの検出部表面で酸化還元反応を生じない物質の検出が可能になることを報告している。
【０００４】
また、特許文献２においては、有機ポリマーと導電性物質の混合物の電気抵抗が有機ガスに曝露されることで変化する性質に着目している。特許文献２では、上記混合物のうち有機ポリマーの組成が異なる有機ポリマー／導電性物質の組み合わせを複数調製し、これらを電気抵抗アレイとしてセンサに用いると、同一の有機ガスに曝露された際の電気抵抗変化がそれぞれ異なることが記載されている。これを利用して、電気抵抗変化のパターンと匂い（＝有機ガスの混合物）の種類を帰属することによって匂いを識別できることが特許文献２では報告されている。
【０００５】
さらに、特許文献３において、上記の有機ポリマーに対して可塑剤を添加することでセンサの応答速度が向上することが報告されている。
【０００６】
特許文献４において、ガス検知装置の一例として、車両に使用されるアルコール検知装置が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平１１－２３５０８号公報
特表平１１－５０３２３１号公報
特表２００２－５１９６３３号公報
特開２０１２－１８０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
匂い測定の精度向上および安定性向上の観点より、気体に含まれる匂い物質を測定するセンサ素子の製造方法、センサ素子、および匂い測定装置には改善の余地がある。
【０００９】
具体的には、これまでの公知の作成方法で作られたセンサ素子では、異なるロットのセンサ素子を使用して同じ臭い物質を測定した場合、センサ素子のロット毎に信号への固有のバラつきが乗ってしまっていた。そのため、センサ素子を入れ替えて測定を行ったときに、得られる信号パターンの変化が、匂いの物質構成が変わったことに由来するのか、センサ素子のロットが異なる事によるバラつきに由来するのか判別がつかず、匂いを精度よく測定することが困難であった。
【００１０】
本発明の一態様は、気体に含まれる匂い物質を高精度に測定するセンサ素子およびその製造方法、およびそのセンサ素子を備える匂い測定装置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】
（【００１１】以降は省略されています）

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