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特開2024-169888揮発性有機化合物を感知するガスセンサ、及び前記ガスセンサの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169888
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】揮発性有機化合物を感知するガスセンサ、及び前記ガスセンサの製造方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/12 20060101AFI20241129BHJP
【ＦＩ】
G01N27/12 C
G01N27/12 B
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023086726
(22)【出願日】2023-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】502032105
【氏名又は名称】エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド
【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１２８， Ｙｅｏｕｉ－ｄａｅｒｏ， Ｙｅｏｎｇｄｅｕｎｇｐｏ－ｇｕ， ０７３３６ Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100109841
【弁理士】
【氏名又は名称】堅田 健史
(74)【代理人】
【識別番号】230112025
【弁護士】
【氏名又は名称】小林 英了
(72)【発明者】
【氏名】高田 正基
【テーマコード（参考）】
2G046
【Ｆターム（参考）】
2G046AA25
2G046BA01
2G046BA09
2G046BB01
2G046BC05
2G046FB02
2G046FE04
2G046FE05
2G046FE07
2G046FE15
2G046FE17
2G046FE19
2G046FE20
2G046FE23
2G046FE32
2G046FE39
2G046FE40
(57)【要約】 （修正有）
【課題】揮発性有機化合物を感知するガスセンサ、及び前記ガスセンサの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、揮発性有機化合物の中でホルムアルデヒドに特異的に反応するようにアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む感知材料を用いて感知層（３００）を形成する。前記感知層（３００）が電極（２００）同士の間を接続してホルムアルデヒドを感知するときに物理量の変化を確認することにより、ホルムアルデヒドを検出することができる。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、揮発性有機化合物の中でホルムアルデヒドに特異的に反応するようにアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む感知材料を用いて感知層（３００）を形成する。前記感知層（３００）が電極（２００）同士の間を接続してホルムアルデヒドを感知するときに物理量の変化を確認することにより、ホルムアルデヒドを検出することができる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記感知層は、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を含む、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記感知層は、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を含む、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項2】
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項3】
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項4】
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成される、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項5】
前記電極は、
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項6】
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が空気中に曝されるように構成される、請求項５に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項7】
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項8】
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項9】
前記感知層は前記基板と前記電極との間に配置される、請求項８に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項10】
前記第１電極と前記第２電極は前記感知層の外面に備えられる、請求項９に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項11】
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部とを遮蔽する、請求項８に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項12】
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項８に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項８に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項13】
感知層を形成し、基板上に形成された電極同士を接続したガスセンサを製造する方法であって、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
【請求項14】
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含み、或いは、
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、請求項１３に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、請求項１３に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
【請求項15】
前記感知層は、Ｍｇ－ＳｎＯ２を分散させた、純水とグリセリンの混合溶液を塗布し、所定の温度で加熱して形成される、請求項１４に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、揮発性有機化合物を感知するガスセンサに係り、より詳細には、揮発性有機化合物の中でホルムアルデヒドを特異的に感知することができるガスセンサ、及び前記ガスセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
新築住宅又は改築後の住宅で目の痛み、頭痛、アレルギーなどの身体的障害が起こることがある。それをシークハウス症候群というが、その原因は、ホルムアルデヒド（Ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）を代表とする揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）であると言われている。
【0003】
揮発性有機化合物の中でも、ホルムアルデヒドは、各種接着剤や床材、パーティクルボード又は合板などに含有されており、これらが室内空間で使用されるとき、放出されて問題を起こしている。これらを完全に使用しないことはできず、ホルムアルデヒドを含む揮発性有機化合物が発生した場合に室内の居住者に多くの悪影響を及ぼしている。
【0004】
ホルムアルデヒドが人体に及ぼす影響を見ると、空気中のホルムアルデヒド濃度が０．０４ｐｐｍ程度になれば神経組織の刺激が始まるが、敏感な子供たちは、アトピー性皮膚炎が生じることがある。空気中のホルムアルデヒド濃度が０．０５～１．０であれば、臭いが感じられ、この濃度はカナダやカリフォルニアの室内基準値である。空気中のホルムアルデヒド濃度が０．２ｐｐｍ程度であれば、目の刺激が始まり、空気中のホルムアルデヒド濃度が０．２５～０．３３ｐｐｍであれば、呼吸器障害が発生するおそれがある。空気中のホルムアルデヒド濃度０．５ｐｐｍは、のどの刺激が始まる最低値であり、韓国の産業衛生学会で許容する最高値である。空気中のホルムアルデヒド濃度が２．０～３．０であれば、目を刺すような痛みが生じ、空気中のホルムアルデヒド濃度が４．０であれば、涙が出ることがある。空気中のホルムアルデヒド濃度が１０．０～２０．０であれば、激しく涙が出たり正常な呼吸が困難であったりし、３０．０ｐｐｍ以上であれば、数分内に急性中毒を起こし、毒性肺気腫で死亡することもある。
【0005】
ちなみに、国際保健機関（ＷＨＯ）、日本などで定めた室内環境基準は、空気中のホルムアルデヒド濃度が０．０８ｐｐｍとなっている。このような基準に合わせて、空気中のホルムアルデヒド濃度をガスセンサを用いて検出するようにすることが必要である。
【0006】
ところが、ホルムアルデヒドが発生する場合、アルコールなどの他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）ガスが存在することがある。しかし、一般な揮発性有機化合物とホルムアルデヒドは人体への影響が互いに異なるため、ホルムアルデヒドに特異的な選択的感受性が要求される。
【0007】
一般なガスセンサは、ほとんどの揮発性有機化合物に類似した感度を示すが、このような例が日本国特許第3854358号公報に開示されている。ここでは、基板上に金（Ａｕ）電極を形成し、その間に感知材料として、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄなどから選択された１種類以上の元素を添加した酸化スズ（ＳｎＯ2）を使用する。
【0008】
しかし、この種の従来のガスセンサは、ほとんどの揮発性有機化合物に類似した感度を示す。例えば、ＳｉＯ2にＰｄやＧｄを添加した感知材料を使用したとき、ホルムアルデヒド０．１ｐｐｍに対して感度Ｓは２０％であるが、揮発性有機化合物１ｐｐｍに対しても感度Ｓは２５％である。前記感度は、抵抗変化の百分率を換算して得たものである。このように、従来のガスセンサは、ホルムアルデヒドと揮発性有機化合物の両方を高感度で検出し、ホルムアルデヒドのみを選択的に検出することはできなかった。
【0009】
図１には、従来のガスセンサの反応性を示している。これは、論文「Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａ ｍｉｃｒｏ－ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ＳｎＯ2－ＮｉＯ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｉｌｍ ｆｏｒ ｉｎｄｏｏｒ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ ｖｏｌ１３２，（２００８）ｐ７４～８０）に開示されている。ここでのガスセンサは、感知材料として酸化スズ－酸化ニッケルを用い、電極にＰｔを用いたＭＥＭＳ構造であって、ホルムアルデヒドを検出するものである。
【0010】
しかし、この論文に開示されているガスセンサは、ホルムアルデヒドの０．０６ｐｐｍの感度Ｓは１．６％であり、エタノール１ｐｐｍの感度Ｓは０．１％以下である。さらに、ホルムアルデヒドとエタノールの感度比は１０以上と大きく、エタノールガスの干渉は抑制されていた。ところが、ホルムアルデヒドの感度Ｓは１．６％と非常に低い。
【0011】
言い換えれば、前記ガスセンサは、アルコールを含む揮発性有機化合物よりもホルムアルデヒドに対してさらに感度が高いが、ホルムアルデヒドを選択的に感知することができないという根本的な限界があった。
【0012】
したがって、従来のガスセンサは、揮発性有機化合物の存在を感知するものの、前記揮発性有機化合物にホルムアルデヒドが含まれているか、含まれていればどれだけ含まれているかに関する情報を提供することができないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明の目的は、揮発性有機化合物中のホルムアルデヒドに対する感度が最も高いガスセンサを提供することにある。
【0014】
本発明の目的は、揮発性有機化合物中のホルムアルデヒドの存在又は濃度を感知することが可能なガスセンサを提供することにある。
【0015】
本発明の目的は、高感度と高選択性の両方を維持するガスセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の一の態様
本発明は、その一の態様として以下のものを提案することができる。
〔１〕
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記感知層は、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を含む、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔２〕
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔３〕
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔４〕
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成される、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔５〕
前記電極は、
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔６〕
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が空気中に曝されるように構成される、〔５〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔７〕
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔８〕
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔９〕
前記感知層は前記基板と前記電極との間に配置される、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１０〕
前記第１電極と前記第２電極は前記感知層の外面に備えられる、〔９〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１１〕
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部とを遮蔽する、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１２〕
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１３〕
感知層を形成し、基板上に形成された電極同士を接続したガスセンサを製造する方法であって、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
〔１４〕
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含み、或いは、
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１３〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
〔１５〕
前記感知層は、Ｍｇ－ＳｎＯ２を分散させた、純水とグリセリンの混合溶液を塗布し、所定の温度で加熱して形成される、〔１４〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
本発明は、その一の態様として以下のものを提案することができる。
〔１〕
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記感知層は、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を含む、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔２〕
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔３〕
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔４〕
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成される、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔５〕
前記電極は、
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔６〕
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が空気中に曝されるように構成される、〔５〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔７〕
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、〔１〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔８〕
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔９〕
前記感知層は前記基板と前記電極との間に配置される、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１０〕
前記第１電極と前記第２電極は前記感知層の外面に備えられる、〔９〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１１〕
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部とを遮蔽する、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１２〕
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、〔８〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
〔１３〕
感知層を形成し、基板上に形成された電極同士を接続したガスセンサを製造する方法であって、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
〔１４〕
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含み、或いは、
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含む、〔１３〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
〔１５〕
前記感知層は、Ｍｇ－ＳｎＯ２を分散させた、純水とグリセリンの混合溶液を塗布し、所定の温度で加熱して形成される、〔１４〕に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
【0017】
本発明は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含有する感知材料の新規組み合わせでガスセンサを構成し、高感度と高選択性を有するセンサを提供する。
【0018】
本発明は、酸化スズをアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と共に用いて化合物を作って感知層を形成することにより、ホルムアルデヒドを検出することができる。
【0019】
本発明は、ガスセンサを構成する際に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる電極を備える。
【0020】
本発明は、非伝導性物質で作られた基板と、前記基板に伝導性物質で形成される電極と、前記電極のうちの少なくとも一部に接触するか或いは前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と、を含み、前記感知層は、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を含むことができる。
【0021】
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
【0022】
前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
【0023】
前記電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で形成できる。
【0024】
前記電極は、前記基板に形成される第１電極と、前記基板に前記第１電極と離隔して形成される第２電極と、を含むことができ、前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置されることができる。
【0025】
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一部を空気中にさらすように形成できる。
【0026】
前記基板にはヒータがさらに備えられるが、前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置することができる。
【0027】
本発明は、非伝導性物質で作られる基板と、前記基板に位置する感知層と、伝導性物質で作られ、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と、を含むことができ、前記電極は、伝導性物質で形成される第１電極と、前記第１電極に電流を供給するか或いは前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を含むことができ、前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するが、少なくとも前記第１電極と前記第２電極の一部が大気中にさらされるように形成されることができる。
【0028】
前記感知層は、前記基板と前記電極との間に配置されることができる。
【0029】
前記第１電極と前記第２電極は、前記感知層の外面に備えられることができる。
【0030】
前記感知層は、前記第１電極の一部と前記第２電極の一部とを遮蔽することができる。
【0031】
前記基板にはヒータがさらに備えられることができ、前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置することができる。
【0032】
本発明は、基板上に形成された電極を接続するように感知層が形成されたガスセンサを製造する方法であって、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて前記電極を形成するステップと、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物と酸化スズの化合物を用いて前記感知層を形成するステップと、を含むことができる。
【0033】
前記アルカリ金属酸化物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができ、前記アルカリ土類金属酸化物は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
【0034】
前記感知層は、Ｍｇ－ＳｎＯ2を純水とグリセリンの混合溶液に分散させて塗布し、所定の温度で加熱して形成することができる。
【発明の効果】
【0035】
本発明によるガスセンサでは、次の効果の少なくとも１種を有することができる。
【0036】
本発明では、ホルムアルデヒドガスを１０ｐｐｂの低濃度まで検出することができるという効果がある。
【0037】
本発明では、ホルムアルデヒドと他のガスとの干渉を回避することができるという効果がある。よって、ホルムアルデヒドのみを効果的に検出することができる。
【0038】
本発明のガスセンサでは、代表的な揮発性有機化合物であるエタノールガス１ｐｐｍは、ホルムアルデヒド１０ｐｐｂ以下に相当する感度を有する。よって、本発明のガスセンサは、他の揮発性有機化合物に比べてホルムアルデヒドをより良く検出することができるため、ホルムアルデヒドに高い選択性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】従来のガスセンサにおけるホルムアルデヒドの選択性がエタノールに比べて低いことを示すグラフである。
【図2】本発明によるガスセンサの構造を示す概略断面図である。
【図3】本発明によるガスセンサにおいてホルムアルデヒド、エタノール、トルエンに対する感度を示すグラフである。
【図4】本発明によるガスセンサにおいてガスに対する感知が行われることを説明する説明図である。
【図5】本発明によるガスセンサの他の実施例を示す概略断面図である。
【図6】本発明によるガスセンサの別の実施例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、添付図面を参照して、本明細書に開示された実施例を詳細に説明する。本明細書は、互いに異なる実施例でも、同一・類似の構成については同一・類似の参照番号を付与し、その説明は最初の説明に代える。本明細書で使用される単数の表現は、文脈上明らかに別段の意味を有しない限り、複数の表現を含む。なお、本明細書に開示された実施例を説明する際に、関連する公知の技術についての具体的な説明が、本明細書に開示された実施例の要旨を不明瞭にするおそれがあると判断された場合、その詳細な説明は省略する。また、添付図面は、本明細書に開示された実施例を容易に理解することができるようにするためのものに過ぎず、本明細書に開示された技術的思想が添付図面によって制限されると解釈されてはならないことを留意すべきである。
【0041】
図２には、本発明の実施例のガスセンサの構造が概略的に示されている。本発明の実施例のガスセンサ１０は、骨格を形成する基板１００を有する。前記基板１００上には電極２００がある。前記電極２００同士を接続するように感知層３００がある。
【0042】
前記基板１００は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの非伝導体で作られる。前記基板１００は、樹脂系を材料として前記電極２００と感知層３００を支持する役割を果たす。前記基板１００は、所定の形状を有する板であってもよい。前記基板１００としては、ガラス基板、アルミナ基板などが使用されてもよい。
【0043】
前記電極２００は、第１電極２１０と第２電極２２０の少なくとも一対からなることができる。前記第１電極２１０と第２電極２２０は、外部と電気的に接続されることができる。前記第１電極２１０と第２電極２２０は、それぞれ基板１００に所定の間隔をおいて形成されるが、前記第１電極２１０と前記第２電極２２０との間では、前記感知層３００を介して電流が伝達できる。
【0044】
本発明のガスセンサ１０は、前記第１電極２１０と第２電極２２０との間を流れる電流を感知したり、電流の変化を感知したり、前記電極２００の電気抵抗又は静電容量の変化を感知したりしてホルムアルデヒドを感知することができる。
【0045】
前記感知層３００は、前記第１電極２１０と第２電極２２０を覆うように形成できる。前記感知層３００は、前記第１電極２１０と第２電極２２０との間を流れる電流の強さ、又は電極２００の静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）又は電気抵抗を変化させることができる。すなわち、前記感知層３００を形成する材料は、固有の抵抗を有するが、ホルムアルデヒドと接触又は結合すると、電気的性質が変化する可能性がある。
【0046】
例えば、前記感知層３００を形成する材料は、前記ホルムアルデヒドと接触又は結合すると、前記ホルムアルデヒドと酸化還元反応を起こしながら電子を前記電極２００に伝達するか、或いは前記電極２００から電子の供給を受けることができる。あるいは、前記感知層３００を形成する材料は、前記ホルムアルデヒドと接触又は結合すると、前記ホルムアルデヒドの浸透により前記感知層３００の分子配置構造を変化させて全体電荷容量が変化する可能性がある。
【0047】
しかし、前記感知層３００は、ホルムアルデヒド以外には、他の揮発性有機化合物とは何らの反応もしないか、或いはホルムアルデヒドに比べて非常に低い反応性を有することができる。
【0048】
このような特徴によって、本発明のガスセンサ１０では、ホルムアルデヒドを特異的に感知することができる。これは、大気中又は室内に揮発性有機化合物と共にホルムアルデヒドが存在しても、前記感知層３００がホルムアルデヒド以外に他の揮発性有機化合物と反応しないか、或いは非常に低い反応性を有するためである。
【0049】
以下では、本発明のガスセンサ１０がホルムアルデヒドに特異的に反応してホルムアルデヒドを感知し、他の揮発性有機化合物には反応しないため他の揮発性有機化合物を感知しないか、或いは他の揮発性有機化合物に対する感度が低下する特徴について説明する。
【0050】
本発明のガスセンサ１０では、前記電極２００と感知層３００の材料を特定する。すなわち、前記電極２００と感知層３００の材料がホルムアルデヒドに特異的に反応するか、或いは残りの揮発性有機化合物よりもホルムアルデヒドに対する感度が著しく大きい特性を持つようにするのである。
【0051】
本発明では、研究を通じて、前記感知層３００の材料がアルカリ金属元素の酸化物又はアルカリ土類金属元素の酸化物と酸化スズ（ＳｎＯ2）の化合物になると、ホルムアルデヒドに対する感度が残りの揮発性有機化合物に対する感度よりも著しく大きいか、或いはホルムアルデヒドのみと特異的に反応することが分かる。
【0052】
したがって、本発明のガスセンサ１０の感知層３００を形成する材料としては、アルカリ金属元素の酸化物又はアルカリ土類金属元素の酸化物と酸化スズ（ＳｎＯ2）の化合物を選択した。
【0053】
前記アルカリ金属元素は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＦｒの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。また、アルカリ土類金属元素は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａの中から選択される少なくとも１種の元素を含むことができる。
【0054】
本発明の感知層３００の材料としてＭｇ－ＳｎＯ2が使用されたとき、エタノール、トルエン、及びホルムアルデヒドと感度を示すことが図３にグラフとして示されている。図３を参照すると、揮発性有機化合物の中でホルムアルデヒドＡと最も競争的に反応するエタノールＢとトルエンＣよりもホルムアルデヒドＡに対する感度が一層高いことが分かる。
【0055】
すなわち、本発明のガスセンサ１０は、前記ホルムアルデヒドＡに対する感度が２０％～７０％の間であり、エタノール（Ｂ）とトルエン（Ｃ）はほとんどの濃度で１０％未満であるか或いはやっと１０％を超えることが分かる。
【0056】
また、本発明のガスセンサ１０は、ホルムアルデヒドＡの濃度（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）が１００ｐｐｂ未満であっても２０％以上の感度を示すが、エタノールＢとトルエンＣの濃度が１０００ｐｐｂ以上であっても２０％を超えない感度を示すことが分かる。
【0057】
前記感知層３００がＭｇ－ＳｎＯ2で作られ且つ前記電極２００が後述のＩＴＯで作られる場合、０．０３ｐｐｍ～０．３０ｐｐｍのホルムアルデヒドＡ濃度でガスセンサ１０が感知した感度は、２０～６０％であった。
【0058】
しかし、エタノールＢの濃度１ｐｐｍに対して、本発明のガスセンサ１０の感度は２．３％と非常に低かった。前記感度は、ホルムアルデヒドに換算すると、０．０１ｐｐｍ以下の感度に相当する。
【0059】
トルエンＣに対しては、１．５ｐｐｍの濃度で本発明のガスセンサ１０の感度は６．８％と測定されたが、前記感度は、ホルムアルデヒド濃度０．０１ｐｐｍ以下に相当する。
【0060】
その結果、本発明のガスセンサ１０は、例えば、国際保健機関の環境基準値である濃度０．０８ｐｐｍ付近のホルムアルデヒドＡを高感度で検出することができる。また、本発明のガスセンサ１０では、エタノールＢやトルエンＣを含む揮発性有機化合物は、ホルムアルデヒドを基準に０．０１ｐｐｍ以下の感度で測定して、ホルムアルデヒドに選択性を持っていることを確認することができる。
【0061】
本発明のガスセンサ１０は、前記感知層３００をアルカリ金属元素の酸化物又はアルカリ土類金属元素の酸化物及び酸化スズの化合物で作って、ホルムアルデヒドＡを特異的に感知することができる。
【0062】
一方、本発明のガスセンサ１０は、感知層３００に他の金属元素は適用しなくてもよい。従来のガスセンサは、前記感知材料として種々の他の金属元素を適用した。これらの従来のガスセンサがホルムアルデヒドに対する特異的な効果を導出せず、ほとんどの揮発性有機化合物全体の存否や濃度のみを検出するというのは周知の事実だからだ。
【0063】
また、実験的にアルカリ金属やアルカリ土類金属以外に他の金属を前記感知層３００の材料として用いると、図３のようにホルムアルデヒドにのみ特異的に反応するか、或いは前記ホルムアルデヒドに対する感度がエタノール、トルエンよりもさらに高い実験結果を得ることができなかった。
【0064】
そして、本発明のガスセンサ１０は、前記アルカリ金属元素からニッケル及びニッケル酸化物は除くことができる。図１に用いられた従来の感知センサは、感知層の材料として酸化ニッケルと酸化スズの化合物を使用した。具体的には、従来の感知センサでは、感知層の材料としてＳｎＯ2－ＮｉＯが、電極としては金（Ａｕ）が使用された。図１のようにホルムアルデヒドが０．０３ｐｐｍ～０．２０ｐｐｍである場合、従来のセ感知センサの感度は２６～６１％であった。しかし、従来の感知センサでは、エタノールに対しては１ｐｐｍの濃度で感度は６８％と、ホルムアルデヒドの感度よりもさらに大きい。
【0065】
その結果、従来の感知センサでは、感知材料にニッケル化合物が含まれているとき、エタノールの応答又は感度がさらに大きいため、大気中又は室内にホルムアルデヒドとエタンホールが一緒にある場合には、ホルムアルデヒドとエタノールを互いに区別することができないことが分かる。これは、ニッケルの場合、酸化物の分子構造や原子の直径などがホルムアルデヒドにのみ特異的に反応せず、他の官能基を有する有機化合物からなるガスにさらに大きく反応するためと理解することができる。
【0066】
すなわち、ニッケルは、ホルムアルデヒドよりもエタノールなどに対してより容易且つ強く且つ迅速に反応することが分かる。したがって、本発明のガスセンサ１０は、前記感知層３００にアルカリ金属元素の酸化物又はアルカリ土類金属元素の酸化物を用いる場合、ニッケル及びニッケル酸化物は除くことができる。
【0067】
図４は、本発明のガスセンサ１０がホルムアルデヒドに特異的に反応するメカニズムを説明している。金属酸化物では、金属イオンと非金属イオンが結合しながら化学量論的（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）組成から非化学量論的組成（ｎｏｎ－ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）を成す。金属イオンと酸素イオンが化学量論的組成から非化学量論的組成を成す過程で伴われる格子欠陥がドナー（ｄｏｎｏｒ）又はアセプター（ａｃｃｅｐｔｏｒー）として作用する。
【0068】
本発明のガスセンサ１０の感知層３００をなす材料が、ニッケルを除いたアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物と酸化スズの化合物から構成されると、前記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド反応基が前記感知層３００の格子構造に投入できる。
【0069】
図４の（ａ）を参照して説明する。室内又は大気中にホルムアルデヒドＡを含む揮発性有機化合物が存在することができるが、例えば、室内又は大気中にホルムアルデヒドＡとエタノールＢが一緒に存在することができる。
【0070】
図４の（ｂ）には、ホルムアルデヒドＡが感知層３００の格子構造に収容されたことが示されている。このようにホルムアルデヒドＡが感知層３００の格子構造に収容されると、前記感知層３００全体の静電容量又は電気抵抗を変化させることができる。
【0071】
また、前記感知層３００に収容されたホルムアルデヒドＡは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属と酸化還元反応を強く発生させながら、多量の電子移動を発生させることができる。したがって、感知層３００の内部で発生した多量の電子移動は増幅されながら前記電極部２００へ伝達されることができ、前記電極２００の静電容量又は電気抵抗を変化させることができる。
【0072】
これにより、本発明のガスセンサ１０は、少量のホルムアルデヒドＡでも高い感度で感知することができる。しかし、ホルムアルデヒドＡ以外に、エタノールＢやトルエンＣなどのように分子構造が大きい或いは他の官能基を有する揮発性有機化合物は、感知層３００の格子構造に投入できない。
【0073】
言い換えれば、エタノールＢは、前記感知層３００に接触することはできても、前記感知層３００の内部の格子構造に投入されることはできない。また、前記エタノールＢは、前記感知層３００と強い酸化還元反応を起こすこともできない。
【0074】
したがって、エタノールＢなどの揮発性有機化合物は、前記感知層３００で多量の電子移動を発生させることもできず、前記感知層３００の静電容量又は電気抵抗を変化させることができない。
【0075】
その結果、本発明のガスセンサ１０は、ホルムアルデヒドを除く揮発性有機化合物には反応しないか、或いは感度が非常に低いことがある。したがって、本発明のガスセンサ１０は、ホルムアルデヒドＡに対して高感度及び感知特異性を確保することができる。
【0076】
一方、実験結果、本発明のガスセンサ１０は、前記電極２００が酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から構成されれば、上述した効果が現れるかさらに大きくなることが分かる。これは、前記電極２００が一般な金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）の化合物から構成される場合には、感知層３００で発生する特異的な静電容量の変化や電子移動の受信感度が低下するおそれがあることを意味する。
【0077】
具体的には、前記電極２００は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎのうちの少なくとも１種の元素を含む金属酸化物で作られることができ、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）は含まなくてもよい。
【0078】
前記感知層３００は、前記電極２００を完全に覆うように構成できる。これにより、前記第１電極２１０と第２電極２２０とが前記感知層３００によって接続されることを保障することができる。
【0079】
そして、前記感知層３００が大気中又は室内の空気中にさらされる面積を最大化してホルムアルデヒドの感知性能をさらに向上させることができる。
【0080】
図５には、本発明によるガスセンサ１０’の他の実施例が示されている。本実施例のガスセンサ１０’は、前記感知層３００がホルムアルデヒドと特異的に反応する性質を持っているため、前記電極２００全体を覆う必要がない場合がある。
【0081】
したがって、本実施例のガスセンサ１０’では、前記電極２００の表面領域のうち、一部領域Ｉがさらされるようにし、残りの領域ＩＩは、感知層３００に覆われるようにすることができる。電極２００における、さらされた部分を露出領域Ｉといい、前記感知層３００に覆われている領域を遮断領域ＩＩという。
【0082】
本実施例は、前記感知層３００が前記第１電極２１０と第２電極２２０との間を接続しながら大気中又は室内のホルムアルデヒドと接触することができれば、正常な機能を発揮することができるという点を考慮した。このようにすれば、感知層３００を相対的に狭い領域に形成することができるため、感知層３００を形成する材料の量を最小化することができる。
【0083】
そして、前記露出領域Ｉを設けると、電極２００が正しく設置されているか、或いは前記電極２００が正常に作動するか否かを容易に確認することができる。参考までに、本実施例のように電極２００に露出領域Ｉを設けると、この露出領域Ｉを外部との接続のためのリード線が接続される部分として活用することもできるため、ガスセンサ１０’の大きさを小型化することができる。
【0084】
図６には、本発明のガスセンサ１０”の別の実施例が示されている。本実施例のガスセンサ１０”は、感知層３００がホルムアルデヒドＡと特異的に反応する性質を持っているため、前記電極部２００が感知層３００によって接続できれば、感知層３００がどの位置にあっても、正常な機能を発揮することができるという点を考慮した。
【0085】
本実施例では、基板１００上に感知層３００が形成され、前記感知層３００上に電極２００が形成されている。前記電極２００は、第１電極２１０と第２電極２２０とが対をなして所定の間隔だけ離れて形成されている。ここで、前記第１電極２１０と第２電極２２０とは、それぞれ外部とは別途のリード線（図示せず）を介して接続されてもよい。
【0086】
そして、前記電極２００は、それ自体がホルムアルデヒドＡ又は揮発性有機化合物に反応しないため、室内又は大気中にさらされても構わない。このような点を反映して、前記電極２００が前記感知層３００上に形成されるようにしたのである。
【0087】
本実施例では、前記基板１００に感知層３００が先に形成され、前記感知層３００上に電極２００が形成される。すなわち、前記基板１００と電極２００との間に感知層３００が介在しており、前記第１電極２１０と第２電極２２０は前記感知層３００の表面に形成されることができる。このように、感知層３００上に第１電極２１０と第２電極２２０が形成されることにより、感知層３００によって第１電極２１０と第２電極２２０とが接続されることを保障することができる。
【0088】
本実施例では、前記第１電極２１０と第２電極２２０が前記感知層３００に装着される面を除いては、外面が全て外部にさらされる。したがって、外部との電気的接続のためのリード線接続がさらに容易であり得る。特に、製造過程において前記第１電極２１０と第２電極２２０の形成が相対的に容易になることができ、製造後のメンテナンスが相対的に容易になることができる。
【0089】
【0090】
前記ヒータ４００は、熱を提供することにより、ガスセンサ１０が特定の温度で動作することを可能とする。前記ヒータ４００は、金又は白金で作られることができる。前記ヒータ４００は、図７に示すように、基板１００の表面のうち、電極２００がある反対側の表面にあり得る。しかし、前記電極２００がある表面に、前記電極２００の周囲に電極２００を囲むようにヒータ４００があってもよい。
【0091】
以下では、本発明のガスセンサ１０の製造方法の一実施例を説明する。説明の便宜上、図２に示されたガスセンサ１０を参照して説明する。
【0092】
本発明のガスセンサ１０では、電極２００の材料として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いる。感知層３００の材料として、Ｍｇを含む酸化スズ（Ｍｇ－ＳｎＯ2）を使用している。
【0093】
Ｍｇ－ＳｎＯ2の製造について説明する。塩化スズ（ＳｎＣｌ2）と硫酸マグネシウムの水溶液を反応させる。ここで、ＳｎとＭｇの含有量は、モル比でＳｎ：Ｍｇ＝２０：１に設定することができる。この水溶液にアンモニア水を滴下させると、沈殿物を得ることができる。
【0094】
この沈殿物を蒸留水で洗浄した後に乾燥させる。乾燥は、大気中で行われることができる。乾燥した粉末を６００～８００℃で焼成して、Ｍｇ－ＳｎＯ2を得ることができる。
【0095】
前記基板１００の表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を材料とする電極２００を形成することができる。前記電極２００の第１電極２１０と第２電極２２０を基板１００に形成した後には、感知層３００を形成する。前記感知層３００は、上述したＭｇ－ＳｎＯ2を材料とする。Ｍｇ－ＳｎＯ2を純水とグリセリンの混合溶液に分散させて、第１電極２１０と第２電極２２０とを接続するように塗布することにより、感知層３００を形成することができる。
【0096】
前記感知層３００を形成した後、５００℃で加熱処理することができる。
【0097】
本発明のガスセンサ１０を用いてガス応答を測定することを説明する。前記ガスセンサ１０をガス導入容器内に設置し、濃度調整したガスにさらす。この状態で第１電極２１０と第２電極２２０との間の抵抗値の変化を検出して感度などを測定することができる。
【0098】
濃度調整したガスは、純水空気を希釈ガスとしてガス発生装置（Ｐｅｒｍｅａｔｏｒ）で発生させ、質量流量制御器（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いて流量を調整してガス導入容器に投入することができる。湿度は、蒸留水をバブリング（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）することにより発生させることができる。図３の結果を得た相対湿度は、５４％に設定されることができる。
【0099】
前記ガスセンサ１０における抵抗値は、エレクトロメータセンサ素子に設置した配線を介して電圧を印加し、電流を測定することにより得た。
【0100】
本発明のガスセンサ１０は、様々な家電製品に使用できる。例えば、空気調和機、空気清浄機、洗濯機、乾燥機、衣類管理機に設置して、ホルムアルデヒドが発生したか否かを感知し、それにより必要な動作を行うようにすることができる。
【0101】
本発明は、様々な形態に変形して実施できるが、上述した実施例にその権利範囲が限定されるものではない。よって、変形した実施例が本発明の特許請求の範囲の構成要素を含んでいる場合、本発明の権利範囲に属するものと理解すべきである。
【符号の説明】
【0102】
１０、１０’、１０” ガスセンサ
１００ 基板
２００ 電極
２１０ 第１電極
２２０ 第２電極
３００ 感知層
４００ ヒータ
１００ 基板
２００ 電極
２１０ 第１電極
２２０ 第２電極
３００ 感知層
４００ ヒータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成され、
前記感知層は、ＭｇＳｎＯ ２ で構成され、揮発性有機化合物を感知する、ガスセンサ。
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に伝導性物質で構成された電極と；
前記電極の少なくとも一部に接触するか、又は、前記電極を覆うように形成され、ガスと反応する感知層と；を備えてなり、
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成され、
前記感知層は、ＭｇＳｎＯ ２ で構成され、揮発性有機化合物を感知する、ガスセンサ。
【請求項2】
前記電極は、
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記基板に形成された第１電極と、
前記基板上に前記第１電極と離隔して形成された第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続するように配置される、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項3】
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が空気中に曝されるように構成される、請求項２に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項4】
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項１に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項5】
揮発性有機化合物を感知するガスセンサであって、
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成され、
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成され、
前記感知層は、ＭｇＳｎＯ ２ で構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
非伝導性物質で構成された基板と；
前記基板に位置する感知層と；
伝導性物質で構成され、前記感知層内の電子移動及び静電容量を感知する電極と；を備えてなり、
前記電極は、伝導性物質で構成された第１電極と、
前記第１電極に電流を供給するか、又は、前記第１電極から電流の供給を受ける第２電極と、を備え、
前記感知層は、前記第１電極と前記第２電極とを接続し、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部が大気中に曝されるように構成され、
前記電極は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で構成され、
前記感知層は、ＭｇＳｎＯ ２ で構成される、揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項6】
前記感知層は前記基板と前記電極との間に配置される、請求項５に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項7】
前記第１電極と前記第２電極は前記感知層の外面に備えられる、請求項６に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項8】
前記感知層は、前記第１電極の少なくとも一部と前記第２電極の少なくとも一部とを遮蔽する、請求項５に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項9】
前記基板はヒータを更に備え、
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項５に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
前記ヒータは、前記電極がある基板の表面、又は、前記電極がある基板の表面の反対側の表面に位置する、請求項５に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサ。
【請求項10】
感知層を形成し、基板上に形成された電極同士を接続したガスセンサを製造する方法であって、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
ＭｇＳｎＯ ２ を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を用いて電極を形成するステップと；
ＭｇＳｎＯ ２ を用いて前記感知層を形成するステップと；を含んでなる、揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。
【請求項11】
前記感知層は、ＭｇＳｎＯ２を分散させた、純水とグリセリンの混合溶液を塗布し、所定の温度で加熱して形成される、請求項１０に記載の揮発性有機化合物を感知するガスセンサの製造方法。