JP2018200248A - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造でき、信頼性に優れたガスセンサを提供する。【解決手段】気体中の特定成分の濃度を検出するガスセンサであって、支持体１と、支持体１の一方の表面上に設けられ、電気信号が印加された一対の電極２ａ，２ｂと、一対の電極２ａ，２ｂ間に架橋され、特定成分と反応することで電気的特性が変化する感応物質３ａと、支持体１の前記一方の表面上側に設けられて、流路を形成する覆い部材６とを有し、各電極２ａ，２ｂは１μｍ以上の厚さを有した炭素連続膜で被覆されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスセンサ及びその製造方法に関し、特にガスセンシング技術を改良したものに関する。

現在、医療は高度に発達し、患者の血液、唾液、尿などの体液や呼気を分析することで、その容態を把握できる。例えば、唾液のｐＨ測定によって虫歯の有無を判断することや、涙の血糖値を測定することで糖尿病の診断を行うことなどが研究されている。また、呼気中の一酸化窒素や硫化水素を調べることで、気管や口内の炎症，感染などの状態を把握できる。一般的にこれらの検査は医療機関において行われる。医療機関において、被験者の体液や呼気が採取され、採取された検体の測定及び解析が行われる。

一方、被検者が在宅で体液や呼気を採取し、採取した検体の測定及び解析を行うための装置も開発されている。これは、検査や解析の迅速化を可能とするのみならず、以下に説明するように、医療コストを削減する手段として利用できる。

一般に、体調の異変を自覚した後に、医療機関で診察を受ける。しかし、その段階では、既に病状が進行し、高度な医療や高価な薬剤の投与が行われ、その結果、医療費負担が増大する場合がある。

体調の異変を早期に発見することができれば、生活習慣を見直すことなどにより、治癒できる可能性がある。そのため、健康保険組合が主催する予防治療として定期健診が実施されている。

しかしながら、定期検診は一般的に年１回から２回程度であるため、検診と検診との間に空白期間が生じ、この期間に発症した疾患については認識することができない。

被検者自身が在宅で体液や呼気を採取し、採取した検体の測定及び解析を行える装置を利用すれば、検査頻度を高めることができる。それ故、体調の異変を、自覚する前に発見することが可能になる。従って、高度な医療や高価な薬剤の投与が必要な機会が減少し、医療コストの削減が可能になる。

生体センシングの手法としては、様々なものがあるが、微量成分を感度よく検出できるという理由で、電気化学的手法が広く用いられている。電気化学手法では、化学的特性である生体情報を電気的信号として検出できるため、半導体デバイスなどを用いて得られた信号を処理及び解析しやすいという利点がある。このため、新たな電気化学的センシング装置及びそれを用いたセンシング手法の開発が世界的に活発に行われている。

例えば、特許文献１には、電極表面にイオノマーを導入し呼気中の一酸化窒素濃度を測定するための電気化学センサが記載されている
また、特許文献２には、貴金属を担持した酸化コバルト感応層の抵抗値を測定することにより一酸化炭素濃度を分析する電気化学センサが記載されている。

また、特許文献３には、酸化チタン、酸化セリウム、酸化バナジウムを含んだ感応層の抵抗値を測定することによりメルカプタンまたは硫化水素の濃度を分析する電気化学センサが記載されている。

これらの技術においては、汗や呼吸といった生体から発生する気体や、環境中の気体を採取し、その中に含まれる様々な化学物質を、電極を覆う感応物質に吸着させることで、その電極間に流れる電流値や、抵抗値、容量値の変化を測定する。これらの変化は非常に小さいものであるため、電極の安定性や、電極間距離を一定に保つことが重要である。

このような材料としては、貴金属のほか、炭素が用いられる。炭素は電気化学的に不活性な材料であるためである。

例えば、特許文献４には、炭素を電気化学センサの電極材料として使用することが記載されている。ここに記載された炭素電極は、絶縁性基板と、絶縁性基板上に設けられた導電層と、導電層上に設けられた第１炭素層と、第１炭素層を覆うように設けられた第２炭素層とを含んでいる。第１炭素層は、ＳＰ２結合とＳＰ３結合とを有し、アモルファス構造を有する炭素を含んでいる。第２炭素層は、ＳＰ２結合を有する炭素を含んでいる。第１炭素層は、具体的には、気相成長法によって形成した、アモルファス構造を持つダイヤモンドライクカーボン又はアモルファスカーボンからなる炭素層である。

特許第６０７６７４９号公報 特開２０１５−０４０７５３号公報 特開２０１６−１２５９１６号公報 特許第５１２０４５３号公報

本発明者らが、本発明を発明するに際して、先行技術について見出した問題点を以下に記載する。

特許文献１から４に示されるように、生体から得られたガスや体液の成分を電気化学的に測定及び解析して、バイオマーカとしての数値を得る生体センサが発明されてきた。

このような既存の生体センサについては、信頼性を向上させる必要がある。また、これを広く普及させるためには、低コスト化や製造における生産性の向上が望まれる。

これらを実現するうえで最も重要な点の１つは、電気化学的測定を行うときに重要な要素である電極が、形態、材料及び製造方法に関して、コスト等も含めた様々な観点で、実際の製造に適合し得るかどうかという点である。

電極の形態については、測定電極は、用途に合わせて様々な形状とし得ることが必要である。例えば、測定電極は、平面でなく、曲面や立体形状とすることで、多様な装置への適合性が向上する。

電気化学的に安定な導電材料としては、一般的に、金及び白金などの貴金属が選ばれる。これらの物質は非常に高価であるため、基板上に薄膜として形成されて、パターニングにより電極の形状とする。しかしながら、ピンホールを避けるためには或る程度の膜厚を確保する必要があるため、薄膜といえども、コストは高くなる。

これに対し、特許文献１においては、基体にガラスやシリコンセラミックを用い、その基体の加工や電極の形成にドライエッチングプロセスを用いるため、製造方法やコストの面で課題がある。

特許文献２、３においては、焼成した感応物質を使用しており持ち運びには便利であるが、貴金属ペーストを焼成して電極を作成するためコスト高になる他、ペースト中に含まれる異物が電極内に残留することで生じる電気化学特性の変化やピンホールの発生の懸念や、立体形状をした基材にペーストを印刷することが困難であることからセンサ形状が限定される課題がある。

特許文献４においては、構造の異なる２種の炭素層を設けているが、該２種の炭素層はそれぞれ製造方法が異なり、製造コスト、製造リードタイムに課題がある。

そこで本発明は、低コストで製造できると共に、信頼性に優れたガスセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によると、２以上の電極を有し、前記電極の表面は炭素膜からなり、前記炭素膜は厚さ１マイクロメール以上の厚さを有する連続膜であり、前記２以上の電極間は感応物質によって架橋されており、この感応物質に流れる電気信号、または感応物質の特性の変化を読み取るガス濃度検出部を備え、気体試料は管形状の流路に沿って流れ、気体試料が効率よく感応物質に供給されるガスセンサが提供される。

本発明の第２態様によると、めっき法によって炭素からなる厚さ１マイクロメートル以上の連続皮膜を有する電極を得る工程と、気体試料の流路となる管形状を形成する工程と、を含んだガスセンサの製造方法が提供される。

本発明によると、低コストで製造できると共に、信頼性に優れたガスセンサ及びその製造方法が提供される。

本発明の第１実施形態に係るガスセンサを概略的に示す斜視図。 同ガスセンサの製造工程を概略的に示す斜視図。 本発明の第１実施形態に係るガスセンサを概略的に示す平面図。 本発明の第２実施形態に係るガスセンサを概略的に示す斜視図。 同ガスセンサを概略的に示す平面図。 本発明の第３実施形態に係るガスセンサの製造工程を概略的に示す斜視図。 本発明の第４実施形態に係るガスセンサの製造工程を概略的に示す斜視図。 本発明の第５実施形態に係るガスセンサを概略的に示す平面図。 本発明の第６実施形態に係るガスセンサを概略的に示す平面図。 本発明の第７実施形態に係るガスセンサを概略的に示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を図を参照しながら説明する。なお、重複する説明を省略するべく、添付図では、同一又は類似の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付している。また、説明中に示す各部の寸法は一例であり、使用目的や使用ガスの種類等の各種条件によって適宜変更可能である。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るガスセンサ８を概略的に示す斜視図、図２は同ガスセンサ８の製造工程を概略的に示す斜視図である。ガスセンサ８は電気化学センサである。ガスセンサ８は、気体試料としては、例えば生体由来の呼気、屁、体臭などを使用する。

図１に示すように、ガスセンサ８は、平板状の支持体１と、この支持体１の上面側に対向配置された覆い部材６とを備えている。覆い部材６は、支持体１の長手方向両端部が開口されており、支持体１と覆い部材６とにより角筒体が形成されている。この角筒体によって矢印７に示すように、手前側から奥側へ検査対象となる気体試料が通流する流路が形成されている。支持体１の素材（材質）は、例えば石英や、日本電気硝子製ネオセラムや、コーニング社製バイコールなどのガラスや、サファイアや、チッ化ケイ素や、炭化ケイ素や、プラスチックなどを用いることができる。

支持体１上には、一対の電極２ａと電極２ｂがその長手方向が通流方向に沿って配置されている。これら、一対の電極２ａと電極２ｂの間は、一定間隔に設定されている。

電極２ａ，２ｂの間には、感応物質３ａが架橋されている。電極２ａ，２ｂは炭素膜４によって被覆されている。この炭素膜４は、厚さ１μｍの連続膜による保護層であり、ピンホールが生じ難い。電極２ａ，２ｂは、図示しない外部の測定器等に接続されている。

このようなガスセンサ８は次のような工程で製造される。すなわち、図２の（Ａ）に示すように、幅１ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ３００μｍのステンレス製の基体５を２本準備し、これを５００μｍの間隔を開けて、互いに平行になるよう保持し、これを幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの支持体１に固定する。

次に、図２の（Ｂ）に示すように、支持体１に固定した基体５に、めっき法により炭素膜４を厚さ１μｍで被覆し、電極２ａ及び電極２ｂとした。図示はしないが、各基体（金属導体）５に給電ラインを設け、電気めっきを行った。さらに図２の（Ｃ）に示すように、電極２ａ及び電極２ｂを架橋するように、感応物質３ａとして酸化スズペーストを表面に塗布、焼結させた。

図１に示すように電極２ａ及び電極２ｂが内側になるように、支持体１に覆い部材６を被せて管形状を形成してガスセンサ８を得た。ガスセンサの製造方法は、上記に限られたものではなく、基体５にめっき法により炭素膜４を形成した後、炭素膜４で被覆された基体５を支持体１に固定してもよい。

このように構成された本実施形態に係るガスセンサ８は、図３に示すように使用する。ガスセンサ８は、両端が開いた管形状をしており、図３の（Ａ）に示すように、手前側から奥側に向けて気体試料の流路となり得る形状をしている。なお、気体試料は、矢印７の示す方向に、ガスセンサ８の一方の口（手前側）から、もう一方の口（奥側）へと通り抜けることができる。

図３の（Ｂ）に示すように、ガスセンサ８の管の一方の口を被検者がくわえて、呼気を管に吹き込むと、管形状が呼気の流路となり、呼気を効率よく感応物質３ａに供給することができる。このとき、電気信号を感応物質３ａに印加していると、特定のガスが存在しない場合の電気的特性と、特定のガスが存在する場合の電気的特性が異なる。この電気的特性を比較することで、そのガスの濃度を測定することが可能となる。

また、ガスセンサ８の電極を大型化した場合でも、前記流路により、呼気を効率よく感応物質３ａに供給でき、測定精度の向上が期待できる。

このように構成された本実施形態に係るガスセンサ８は、上述した課題の１以上を解決し得るものである。本実施形態に係るガスセンサ８は、電極２ａ及び電極２ｂの表層が炭素膜４であることを含んだ構造を採用している。この炭素膜４は１μｍ以上の厚さを有している連続膜である。炭素は、電気化学的に不活性である。それ故、この炭素膜は、生体や液体、気体に接触させたとしても、劣化を生じ難い。

しかも、この炭素膜４は、上記の通り、連続膜による保護層である。すなわち、この保護層は、カーボンペーストを使用して形成したものなどとは異なり、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、緻密な膜である。そして、この炭素膜４は、十分な厚さを有していることから、ピンホールが生じ難い。

加えて、この炭素膜４は、上記の通り、多孔質膜又は炭素粒子で構成された膜ではなく、連続膜である。それ故、この保護層は、電気伝導率が高い。従って、このガスセンサ８は、信頼性に優れており、高い精度での測定が可能である。また、炭素は、貴金属に比べて安価な材料であり、価格の変動が小さい。それ故、このガスセンサは、比較的低いコストで製造することが可能である。

したがって、本実施形態に係るガスセンサ８によれば、低コストで信頼性を高めることが可能となる。

さらに、炭素膜４は、上記表面のうち、少なくとも気体試料が接触し得る領域全体を被覆していることが好ましい。この炭素膜４は、例えばめっき法により形成する。例えば、アイ’エムセップ株式会社が溶融塩電解を利用して実施している炭素めっき技術を利用することができる。めっき法によれば、厚い保護層を形成することができる。例えば、厚さが０．１〜２０μｍの保護層を形成することができ、好ましくは保護層の厚さは１〜５μｍである。

また、めっき法によれば、基体が複雑な形状を有している場合であっても、均一な厚さの炭素膜４を形成することができる。例えば、基体５が湾曲又は屈曲した形状を有している場合、炭素膜４は、基体５の金属表面のうち、少なくとも基体が湾曲又は屈曲した部分に対応した領域を被覆するように形成することができる。

また、めっき法によれば、保護層を、比較的低いコストで及び高い生産性で形成することができる。

電気化学的反応を利用して基体５の表面に炭素膜４を形成する他の方法としては、被析出金属を含む電解液中に導電性の炭素粒子を含有させ、基体５が陰極となるように電気化学反応をさせることで炭素膜４を形成する方法がある。炭素粒子としては、例えば、グラファイト構造を含み、ｓｐ２構造とｓｐ３構造の混合体からなるものを使用する。

被析出金属としては、例えば、金、白金、銀、ロジウム、及びルテニウムなどの貴金属に加え、鉄、ニッケル、コバルト、銅、クロム、亜鉛又はこれらの合金など、水溶液からなる電解めっき液において使用できるものを適宜選択できる。或いは、非水ジメチルスルホン浴を使用した場合には、被析出金属としてアルミニウムを使用することもできる。

電極２ａ及び電極２ｂは、めっき法による炭素膜４の被覆に先立ち、予め基体５をセンサ形状に適合するように形成する。形成としては、基体５を曲げること、必要な形状に切り出すこと、などが挙げられ、これらの加工はプレス加工や旋盤加工などが使用できる。加工した形状の例としては、ダンベル形状、バネ形状やドーナツ形状などを選択できる。電気めっきへの給電ラインは、センシングの電気信号の入出力に使用する場合は、樹脂で封止してもよい。

測定には感応物質３ａを使用する。感応物質３ａとしては、一般的に用いられている酸化物半導体や有機半導体、化合物半導体を使用することができ、酸化物半導体であれば、例えば酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム等があり、これらを単独で使用しても、複数組合せて使用しても良い。また特定の化学物質に対して反応を示すものであれば限定されない。

感応物質３ａは電極２ａ及び電極２ｂを電気的に接続している必要がある。このため感応物質３ａは電極２ａ及び電極２ｂ間を電気的に接続するように架橋する必要がある。

感応物質３ａの被覆形状としては、少なくとも２つの電極２ａ及び電極２ｂを電気的に接続していれば良いことから、電極２ａ及び電極２ｂ全体を覆う形状でも良く、また電極２ａ及び電極２ｂと感応物質３ａが一部でも接触していれば良く、例えば電極２ａ及び電極２ｂの側壁だけが感応物質３ａと接触していても良い。

上記理由から、感応物質３ａで電極２ａ及び電極２ｂ間を途切れなく架橋することを実現するために、感応物質３ａはゲル状、ペースト状、シート状が好まれる。ゲル、ペーストであれば印刷法や吹付けによる塗布法により十分に厚く塗布し、必要に応じて焼成、乾燥を行うことで使用可能となる。またシート状であれば事前に必要な形状に加工を実施し、電極２ａ及び電極２ｂ上に貼り付けて使用することが出来、断裁していないシートをガスセンサ全体に貼り付けてから、支持体ごと断裁して使用することも可能であり、後者の場合は感応物質シートの貼り合わせの際に、位置合わせを不要とするメリットが有る。

ガスセンサ８の管の口の外形サイズは、口にくわえる場合を想定した場合、直径０．５〜５ｃｍの円形、或いは一辺の長さが０．５〜５ｃｍの四角形が望ましく、管の長さは操作性から１〜２０ｃｍが望ましい。また管の素材の厚みは０．１〜１ｃｍが望ましい。

また、ガスセンサ８を管形状とすることで、ガスセンサ８の電極面積を大きくしても、呼気を効率よく感応物質３ａに供給することができ、ガスセンサ８の精度向上が見込まれる。

化学物質の検出方法としては、上述したように感応物質３ａと接触している電極２ａ及び電極２ｂ間の電気的特性測定し、その変化を捉えることで行う。電気的特性としては、電圧、電流、インダクタンス、容量、インピーダンスなどがある。また測定する際に印加する電気信号としては、直流、交流、任意の正弦波や矩形波、インパルス波形などを自由に選択することができる。

電気信号を測定する際に出来得る限りノイズを小さくする必要があり、そのためには２つ以上の電極において、各電極２ａ及び電極２ｂ間の間隔は出来る限り小さくするほうが望ましい。

各電極２ａ及び電極２ｂ間の間隔を小さくすることで、感応物質３ａ自身の抵抗値が小さくなりごく少量の化学物質でも電気的特性の変化を検出しやすくなる。これを実現するためには電極間距離を１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下にすることが望まれる。電極間距離が１ｍｍを超える場合は、それ以下の場合に比べて抵抗値の上昇に寄る検出精度の低下や、材料コスト、焼成・乾燥時間などの面でデメリットとなる。

基体５は、平面形状であっても、曲面形状であっても、平面形状の組合せであっても、曲面形状の組合せであっても、平面形状と曲面形状の組合せであってもよく、フレキシブルなフィルムであってもよい。

電極２ａ及び電極２ｂを支持体１の長手方向に沿って配置することで、電極２ａ及び電極２ｂの相対する面積が増大し、感応物質３ａに反応する気体試料の量を増やすことができ、測定精度を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ１０を示す斜視図、図５はガスセンサ１０の断面図である。図４に示すように、ガスセンサ１０の流路に沿って気体試料が移動するように、管入口に送風機９が設置されており、周囲の気体試料を感応物質３ａに効率よく供給する。ガスセンサ１０は、管形状をしており、図５の通り管形状の一方の口から見ると、管形状の両端が開いており、気体試料の流路となり得る形状をしている。

ガスセンサ１０には、流路に沿って気体試料が移動するように覆い部材６が設置されており、送風機９で周囲の気体試料を、矢印７の方向に移動させることができ、気体試料を感応物質３ａに効率よく供給することができ、測定精度の向上が期待できる。

また、ガスセンサ１０の電極を大型化した場合でも、前記流路により、周囲の気体試料を効率よく感応物質３ａに供給でき、測定精度の向上が期待できる。

送風機９を備えるガスセンサ１０の場合、管の口の外形サイズは、直径１〜１０ｃｍの円形、或いは一辺の長さが１〜１０ｃｍの四角形が望ましく、管の長さは２〜２０ｃｍが望ましい。また管の素材の厚みは０．１〜２ｃｍが望ましい。

例えば体臭を気体試料とする場合、体臭雰囲気下で管形状のガスセンサ１０の流路方向に送風機９を設置することにより、体臭を効率よく感応物質３ａに供給することができる。
＜第３実施形態＞
図６は本発明の第３の実施形態に係るガスセンサ８の製造工程を示す斜視図である。図６の（Ａ）に示すように、幅１ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ３００μｍのステンレス製の基体５を４本準備し、これを５００μｍの間隔を開けて、互いに平行になるよう保持し、これを幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの支持体１に固定した。

次に、図６の（Ｂ）に示すように、支持体１に固定した基体５に、めっき法により炭素膜４を厚さ１μｍで被覆し電極２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄとした。図示はしないが、各基体５に給電ラインを設け、電気めっきを行った。

さらに図６の（Ｃ）に示すように、電極２ａと２ｂ、及び電極２ｃと２ｄのそれぞれの間を架橋するように、それぞれ感応物質３ａと感応物質３ｂとを表面に塗布、焼結させた。第１実施形態と同様に、図６の（Ｃ）の電極が内側になるように、支持体１に覆い部材６を被せて管形状を形成し、ガスセンサを得た。更に、第２実施形態と同様に、ガスセンサの流路に沿って気体試料が移動するように、送風機９を設置して、周囲の気体試料を感応物質３ａと感応物質３ｂとに効率よく供給する、ガスセンサを得た。

感応物質３ａと感応物質３ｂとを異なる物質とした場合、同時に２つの成分を測定できる。また、感応物質３ａと感応物質３ｂとを同一の物質とした場合、測定精度を向上させることができる。
＜第４実施形態＞
図７は本発明の第４の実施形態に係るガスセンサ８の製造工程を示す斜視図である。図７の（Ａ）に示すように、幅１ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ３００μｍのステンレス製の基体５を４本準備し、長辺は５００μｍの間隔を開け、短編は３ｍｍの間隔を開けて、互いに平行になるよう保持し、これを幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの支持体１に固定した。

次に、図７の（Ｂ）に示すように、支持体１に固定した基体５に、めっき法により炭素膜４を厚さ１μｍで被覆し電極２ａ、２ｂ、２ｅ及び２ｆとした。図示はしないが、各基体５に給電ラインを設け、電気めっきを行った。

さらに図７の（Ｃ）に示すように、電極２ａと２ｂ、及び電極２ｅと２ｆのそれぞれの間を架橋するように、それぞれ感応物質３ａと感応物質３ｃを表面に塗布、焼結させた。第１実施形態と同様に、図７の（Ｃ）の電極が内側になるように、支持体１に覆い部材６を被せて管形状を形成し、ガスセンサを得た。更に、第２実施形態と同様に、ガスセンサの流路に沿って気体試料が移動するように、送風機９を設置して、周囲の気体試料を感応物質３ａと感応物質３ｃとに効率よく供給する、ガスセンサを得た。

感応物質３ａと感応物質３ｃとを異なる物質とした場合、同時に２つの成分を測定できる。また、感応物質３ａと感応物質３ｃとを同一の物質とした場合、測定精度を向上させることができる。
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態に係るガスセンサ１２を概略的に示す断面図である。ガスセンサ１２は、上述した支持体１を３組を用い、それぞれの長辺を接続部１１を介して接続して、気体試料の流路とする断面三角形状の管形状を形成した。各電極２ａ，２ｂ、電極２ｇ，２ｈ、電極２ｉ，２ｊは管形状の内側に位置している。接続部１１としては、ゴム、接着剤などである。

ガスセンサ１２は、３組の電極２ａ，２ｂ、電極２ｇ，２ｈ、電極２ｉ，２ｊと、それぞれに架橋配置された感応物質３ａ，３ｄ，３ｅを有している。感応物質３ａ，３ｄ，３ｅがそれぞれ異なる物質である場合、同時に３種類の成分を測定できる。また、２つないし３つの感応物質が同一の場合、測定精度を向上させることができる。

このように、電気化学ガスセンサであるガスセンサ１２では、複数の組の電極と感応物質を持つことができる。複数の異なる感応物質を使用することで、一度に複数種類の化学物質を測定することが可能になる。また同じ種類の感応物質を複数の組の電極に使用することで、測定精度を高めることが可能になる。
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係るガスセンサを概略的に示す断面図である。ガスセンサ１４は、上述した支持体１を３組を用い、それぞれの長辺を接続部１１を介して接続して、気体試料の流路とする断面三角形状の管形状を形成した。各電極２ａ，２ｂ、電極２ｋ，２ｌは管形状の内側に位置している。接続部１１としては、ゴム、接着剤などである。

ガスセンサ１４は、２組の電極２ａ，２ｂ、電極２ｋ，２ｌと、それぞれに架橋配置された感応物質３ａ，３ｆを有している。感応物質３ａ，３ｆがそれぞれ異なる物質である場合、同時に２種類の成分を測定できる。また、２つの感応物質が同一の場合、測定精度を向上させることができる。

このように、電気化学ガスセンサであるガスセンサ１２では、複数の組の電極と感応物質を持つことができる。複数の異なる感応物質を使用することで、一度に複数種類の化学物質を測定することが可能になる。また同じ種類の感応物質を複数の組の電極に使用することで、測定精度を高めることが可能になる。
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に係るガスセンサ８を概略的に示す斜視図である。ガスセンサ８の支持体１には、各部に電源を供給する電源部１６、電気信号を発生する電気信号発生部１７、電気信号を検出する電気信号検出部１８、測定結果を記録する記録部１９、測定結果を表示する測定結果表示部１５、測定結果を無線で出力する無線出力部２０、測定結果を有線で出力する有線出力部２１が搭載されている。

このように構成されたガスセンサ８によれば、上述したガスセンサ８と同様の機能を有すると共に、電気信号の印加や測定を行うための、電源機能、電気信号発生機能、測定結果検出機能、測定結果を記録する機能、測定結果を表示する機能が必要であり、これらの機能は本ガスセンサ８に内蔵してもよく、外部装置としてもよい。また、測定結果を有線で出力する機能、測定結果を無線で出力する機能を備えていてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…支持体、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ…電極、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ…感応物質、４…炭素膜、５…基体、６…覆い部材、７…気体試料の移動方向、８…ガスセンサ、９…送風機、１０…ガスセンサ、１１…接続部、１２…ガスセンサ、１４…ガスセンサ、１５…測定結果表示部、１６…電源部、１７…電気信号発生部、１８…電気信号検出部、１９…記録部、２０…無線出力部、２１…有線出力部。

Claims (14)

1. 気体中の特定成分の濃度を検出するガスセンサであって、
   支持体と、
   この支持体の一方の表面上に設けられ、電気信号が印加された一対の電極と、
   前記一対の電極間に架橋され、前記特定成分と反応することで電気的特性が変化する感応物質と、
   前記支持体の前記一方の表面上側に設けられて、流路を形成する覆い部材を有しており、
   前記各電極は１μｍ以上の厚さを有した炭素連続膜で被覆されているガスセンサ。
2. 気体中の特定成分の濃度を検出するガスセンサであって、
   その表面を対向させて管状に配置され流路を形成した３以上の支持体と、
   これら支持体のうち少なくとも一の支持体の内側の表面上に設けられ、電気信号が印加された一対の電極と、
   前記一対の電極間に架橋され、前記特定成分と反応することで電気的特性が変化する感応物質と、
   前記各電極は１μｍ以上の厚さを有した炭素連続膜で被覆されているガスセンサ。
3. 前記支持体間を封止する接続部をさらに有している請求項２記載のガスセンサ。
4. 前記流路の一方の開口部には送風機が設けられている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
5. 前記一対の電極を、２組以上を備えている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
6. 前記一対の電極は、前記支持体の長手方向に沿って配置されている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
7. 前記流路の開口部は、呼気吹込口が形成されている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
8. 前記感応物質は、酸化物半導体、有機半導体、化合物半導体の少なくとも１つを有する請求項１又は２に記載のガスセンサ。
9. 前記一対の電極に電気信号を入力する電気信号発生部と、
   前記一対の電極から電気信号を検出する電気信号検出部をさらに備えている請求項１又は２に記載のガスセンサ。
10. 前記電気信号検出部により検出された測定結果を記録する記録部又は表示する表示部をさらに備えている請求項９に記載のガスセンサ。
11. 前記電気信号検出部により検出された測定結果を外部に出力する無線出力部又は有線出力部の少なくとも一方を有する請求項９に記載のガスセンサ。
12. 金属導体を支持体上に接着する工程と、
    電気めっきにて前記金属導体を炭素で被覆する工程と、
    前記金属導体を内側にして前記支持体に覆い部材によって覆うことで流路を形成する工程を備えるガスセンサの製造方法。
13. 電気めっきにて金属導体を炭素で被覆する工程と、
    前記金属導体を支持体上に接着する工程と、
    前記金属導体を内側にして前記支持体に覆い部材によって覆うことで流路を形成する工程を備えるガスセンサの製造方法。
14. ３以上支持体のうち少なくとも１の支持体上に金属導体を接着する工程と、
    電気めっきにて前記金属導体を炭素で被覆する工程と、
    前記金属導体を内側にして前記支持体を管状に形成して流路を形成する工程を備えるガスセンサの製造方法。