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公開番号2024158824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023074379
出願日2023-04-28
発明の名称ガスセンサ及びガスセンサシステム
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人グランダム特許事務所
主分類G01N 27/12 20060101AFI20241031BHJP(測定;試験)
要約【課題】脱離したガスの酸化物半導体への拡散性を改善し、感度や応答性が向上したガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサ10は、ヒータ電極24を有した基体20と、ヒータ電極24による温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離することで測定対象ガスを濃縮するガス吸着層30と、基体20に積層され、測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層50と、ガス検知層50に接続された一対の検知電極40と、を備え、ガス吸着層30によって濃縮した測定対象ガスの濃度を測定するガスセンサ10であって、基体20側からガス吸着層30、ガス検知層50の順に積層されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ヒータ電極を有した基体と、
前記基体に積層され、前記ヒータ電極による温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離することで前記測定対象ガスを濃縮するガス吸着層と、
前記基体に積層され、前記測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層と、
前記ガス検知層に接続された一対の検知電極と、を備え、
前記ガス吸着層によって濃縮した前記測定対象ガスの濃度を測定するガスセンサであって、
前記基体側から前記ガス吸着層、前記ガス検知層の順に積層されている、ガスセンサ。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記ガス検知層の少なくとも一部は、前記ガス吸着層に直接接触している、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記一対の検知電極は、前記ガス検知層と重なる部位において、前記ガス検知層に対して前記基体側に積層されている、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記一対の検知電極は、前記ガス検知層と重なる部位において、前記ガス検知層に対して前記基体とは反対側に積層されている、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記ガス吸着層は、活性炭、活性炭素繊維、共役微孔性ポリマー、メソポーラス酸化物、セピオライト、ゼオライト、金属有機構造体、共有結合性有機構造体、及び芳香族有機構造体からなる群より選ばれる少なくとも一つから構成される、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記ガス検知層は、多孔質体であり、前記測定対象ガスを前記ガス吸着層まで通す開気孔を有している、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記ガス吸着層の一部の領域は、前記積層方向において、前記ガス検知層と重ならない、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記ガス検知層は、開口部を有し、
前記ガス吸着層の一部の領域が、前記開口部を介して前記基体とは反対側に露出している、請求項６に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記ガス検知層と前記一対の検知電極とによって包囲された空隙が存在し、
前記ガス吸着層の一部の領域が、前記空隙を介して前記基体とは反対側に露出している、請求項６に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記ガス検知層は、前記一対の検知電極の間において、少なくとも一カ所の折り返し形状を有している、請求項６に記載のガスセンサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサシステムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多孔質材料と加熱部を含む皮膚ガス捕集部と、皮膚ガス測定部、とを備える皮膚ガス測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－２３２０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、多孔質材料、加熱部、皮膚ガス測定部の具体的な構成及び配置は不明である。極低濃度（例えばｐｐｂ－ｐｐｔレベル）のガスを測る技術は、ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）等の大型機器が一般的である。例えば、人体から出る微量の皮膚ガスは健康状態を示す指標になり得るが、微量のガスを高い選択性で検出する技術は限られる。さらに、小型かつ簡便であり、例えばウェアラブル化に適応できる、高感度かつ高応答性のガスセンサは現状知られていない。
【０００５】
特許文献１の皮膚ガス測定部が、基体と、基体に積層された酸化物半導体とで構成されるとともに、基体側から酸化物半導体、多孔質材料の順に配置される構成の場合には、検知対象のガスは多孔質材料における基体とは反対側の面に優先して吸着されると考えられる。このため、多孔質材料の加熱によってガスが脱離した際に、脱離したガスの多くが酸化物半導体とは反対側に逃げてしまい、見かけのセンサの感度を下げる懸念がある。また、多孔質材料自体が酸化物半導体側へのガスの移動の障害となる懸念もあり、ガスセンサの感度や応答性を下げる要因にもなり得る。
【０００６】
本開示は、脱離したガスの酸化物半導体への拡散性を改善し、感度や応答性が向上したガスセンサ及びガスセンサシステム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】
【０００７】
本開示のガスセンサは、ヒータ電極を有した基体と、
前記基体に積層され、前記ヒータ電極による温度変化によって測定対象ガスを吸着および脱離することで前記測定対象ガスを濃縮するガス吸着層と、
前記基体に積層され、前記測定対象ガスの濃度に応じて電気的特性が変化する酸化物半導体を主相とするガス検知層と、
前記ガス検知層に接続された一対の検知電極と、を備え、
前記ガス吸着層によって濃縮した前記測定対象ガスの濃度を測定するガスセンサであって、
前記基体側から前記ガス吸着層、前記ガス検知層の順に積層されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る技術は、脱離したガスの酸化物半導体への拡散性を改善し、感度や応答性が向上したガスセンサ及びガスセンサシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態のガスセンサを概略的に示す斜視図である。
図２は、ガスセンサの一部を示す側断面図である。
図３は、ガスセンサの一部を示す平面図である。
図４は、ガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図５は、図４に続くガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図６は、図５に続くガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図７は、第１実施形態のガスセンサシステムの電気的構成を示すブロック図である。
図８は、ガスセンサシステムで実行される制御のフローチャートである。
図９は、濃縮前の測定対象ガスの濃度の導出に用いられるテーブルを例示する図である。
図１０は、第２実施形態のガスセンサの一部を示す平面図である。
図１１は、第３実施形態のガスセンサの一部を示す平面図である。
図１２は、第４実施形態のガスセンサの一部を示す平面図である。
図１３は、第４実施形態の変形例のガスセンサの一部を示す平面図である。
図１４は、第５実施形態のガスセンサの一部を示す平面図である。
図１５は、第５実施形態の変形例のガスセンサの一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔１〕～〔８〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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