CN108627413A - 检测元件和检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内的检测元件和使用该检测元件的检测装置。本发明的一个方式的检测元件包括晶体振荡器和形成在上述晶体振荡器上的吸附膜。上述吸附膜具有使所述检测元件的晶体阻抗成为没有形成所述吸附膜的上述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度。

Description

检测元件和检测装置
技术领域
本发明涉及检测气体的检测元件和使用该检测元件的检测装置。
背景技术
作为检测元件的QCM(Quartz Crystal Microbalance：石英晶体微天平)传感器，通过在晶体振荡器的表面形成有选择地吸附特定的气体的吸附膜而构成，应用于检测特定的气体的传感器。在这样的传感器中，通过测定共振频率变化来计算作为检测对象的气体的浓度，该共振频率变化是伴随将某特定的气体吸附在吸附膜而产生的吸附物质量变化而产生的，但是，除了检测对象的气体的吸附以外，共振频率也因温度或湿度而变化。
对此，通过对于在气体检测元件中使用的晶体振荡器使用在室温附近温度系数变化变得极小的温度稳定性优良的AT切割的晶体振荡器，能够减小因温度变化导致的测定值的误差。另一方面，关于因温度变化导致的共振频率变化进行精密的控制是非常困难的。所以，一般来讲，使用温度湿度检测元件测量温度和湿度，基于该测量结果对由QCM传感器所检测到的共振频率变化的值进行修正(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：实用新型登录第3094415号公报
发明内容
发明想要解决的技术课题
鉴于以上的情况，本发明的目的在于提供一种能够将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内的检测元件和使用该检测元件的检测装置。
用于解决技术问题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的一个方式的检测元件包括：晶体振荡器；和形成在上述晶体振荡器上的吸附膜。
上述吸附膜具有使上述检测元件的晶体阻抗成为没有形成上述吸附膜的上述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度。
根据本发明这样的构成，能够获得具有敏锐的共振特性并且能够将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内的检测元件。
上述吸附膜在使上述检测元件的晶体阻抗成为没有形成上述吸附膜的上述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的膜厚范围内具有最大的厚度。
根据这样的构成，能够获得将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内并且具有高气体吸附力的检测元件。
为了实现上述目的，本发明的一个方式的检测装置具有多个气体检测元件。
上述气体检测元件包括晶体振荡器和设置在上述晶体振荡器上的吸附特定的气体的吸附膜，并且，上述气体检测元件具有使上述气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成上述吸附膜的上述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度。
根据本发明这样的构成，能够获得将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内并且检测感度高的检测装置。
上述检测装置还可以包括：湿度检测元件；和基于上述湿度检测元件的检测结果修正上述气体检测元件的检测结果的修正运算部。
根据这样的构成，能够获得容易进行因湿度变化导致的共振频率变化的修正处理的检测装置。
发明的效果
如以上所述，根据本发明，能够获得将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内的检测元件和使用该检测元件的检测装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的气体检测元件中的吸附膜的膜厚和等效串联电阻(CI)的关系的图。
图2是表示上述的气体检测元件中的吸附膜的膜厚与丙酮吸附时的频率变化的关系的图。
图3是表示上述的气体检测元件中的吸附膜的膜厚与湿度变化中的频率变化的差的关系的图。
图4是表示具有使用了上述的气体检测元件的检测装置的检测系统的结构的图。
附图标记说明
12 第1吸附膜
13 第1晶体振荡器
22 第2吸附膜
23 第2晶体振荡器
32 第3吸附膜
33 第3晶体振荡器
100 检测装置
101 第1气体检测元件(第1QCM)
102 第2气体检测元件(第2QCM)
103 第3气体检测元件(第3QCM)
122 修正运算部
130 温度湿度传感器(包含湿度检测元件的传感器)
具体实施方式
[检测元件]
以下，参照附图和表来说明本发明的实施方式的气体检测元件。气体检测元件具有晶体振荡器和形成在该晶体振荡器的有选择地吸附特定的气体的吸附膜。在气体检测元件中，测量伴随着吸附膜吸附特定的气体产生的吸附物质量变化而发生的共振频率变化，进行检测对象的气体的确定、作为检测对象的气体的浓度的计算。
本实施方式的检测元件构成为，通过控制吸附膜的膜厚以使该检测元件具有形成吸附膜前的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的晶体阻抗。由此，能够获得由于湿度变化导致的共振频率变化被抑制在一定范围内的检测元件。
构成气体检测元件的一部分的晶体振荡器能够使用共振频率为9MHz的晶体振荡器。该晶体振荡器是共振频率相对于温度变化呈线性变化的晶体板(石英板)，本实施方式中使用切割角从AT切割偏离了的晶体板。本实施方式中的晶体振荡器具有例如直径为8.6mm的圆形状，厚度为0.185mm。关于气体检测元件的详细的构造在后述的检测装置中说明。
本实施方式中举例气体检测元件进行说明，该气体检测元件中作为吸附膜使用具有有选择地吸附作为检测对象气体的丙酮的性质的偏二氟乙烯树脂(聚偏二氟乙烯)与三氟乙烯(Trifluoroethylene)的共聚物。
表1是使用相同的吸附膜材料，仅改变吸附膜的膜厚的气体检测元件的试样A～E的吸附膜特性的表。试样A是吸附膜的膜厚为0μm、即没有形成吸附膜的晶体振荡器。试样C、D是本实施方式的气体检测元件，分别是具有膜厚为2.1μm、0.7μm的吸附膜的气体检测元件。试样B、E是比较例的气体检测元件，分别是具有膜厚为2.7μm、3μm以上的吸附膜的气体检测元件。
【表1】
图1是表示气体检测元件中的吸附膜的膜厚和等效串联电阻(CI)的关系的图。
图2是表示气体检测元件中的吸附膜的膜厚和丙酮吸附时的频率变化的关系的图。
图3是表示气体检测元件的、环境条件从温度25℃、湿度40％RH向温度25℃、湿度50％RH变化时的共振频率变化的差和吸附膜的膜厚的关系的图。
在表1中，Fr表示共振频率，CI表示晶体阻抗(等效串联电阻)，C0表示等效并联静电电容，L1表示等效串联电感，γ表示电容比(C0/C1)。Q是Q值(Quality Factor：品质因数)，是表示共振特性的灵敏度的指标。Q的值越大，表示共振特性越灵敏，气体的检测感度越良好。如表1所示，形成吸附膜前的晶体振荡器(试样A)的共振频率(Fr)为大约9MHz，试样A的CI值为6.7Ω。CI的测定使用Agilent公司制造的网络分析仪E5100A，使驱动电平为50μW进行。
CI值是表示振荡容易性的指标，值越小越容易振荡。如表1和图1所示，吸附膜的膜厚越变厚，CI值越上升，越难以振荡。直至膜厚超过2.1μm显示比较稳定的CI值，但是，当超过2.1μm时CI值急剧地上升。另外，从表1可知，当膜厚超过3μm时Q值降低，共振特性的灵敏度变迟钝。如上所述，膜厚越薄，共振特性变得越灵敏。如表1所示，试样A的CI值为6.7Ω，与此相对，本实施方式的试样C的CI值为57.0Ω，试样D的值为58.4Ω。
另外，如图2所示，存在吸附膜的膜厚越变厚，气体的吸附能力越变高的趋势，在本实施方式的以检测气体为丙酮气体的例子中，丙酮吸附时的频率变化和膜厚存在大致的比例关系。
如图3所示，在10％的湿度上升中，当膜厚超过2.1μm左右时，因湿度变化导致的共振频率变化的差急剧变大，气体检测元件的共振频率变化大幅受到湿度变化影响。所以，在膜厚为2.1μm以下的范围中，因湿度变化导致的共振频率变化的差和膜厚大致成比例关系，因湿度变化导致的共振频率变化被抑制在一定范围内。
这样的因湿度变化导致的共振频率变化的差不急剧变大的膜厚范围，在本实施方式中为2.1μm以下，通过以使气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成吸附膜的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的方式控制吸附膜的膜厚能够实现。
在本实施方式中，试样A的CI值为6.7Ω，具有在其10倍以下即67Ω以下的范围内的CI值的试样C和D，成为具有灵敏的共振特性并且因湿度变化导致的共振频率变化被抑制在一定范围内的气体检测元件。
根据以上所述，通过具有使气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成吸附膜的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度的吸附膜，能够获得具有灵敏的共振特性并且因湿度变化导致的共振频率变化被抑制在一定范围内的气体检测元件。
更优选的是，期望气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成吸附膜的晶体振荡器的晶体阻抗的1.1倍以上，当低于1.1倍时，吸附膜的厚度变得过薄，因此，气体吸附的效果减小。
所以，在具有这样的气体检测元件的检测装置中，能够将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内，因湿度变化导致的共振频率变化与膜厚存在大致成比例关系，所以，因湿度变化导致的共振频率变化的修正处理变得容易。
在具有使气体检测元件的晶体阻抗比没有形成吸附膜的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍大的膜厚的吸附膜的气体检测元件中，因湿度变化导致的共振频率变化急剧变大。因此，在具有这样的气体检测元件的检测装置中，因湿度变化导致的共振频率变化与膜厚不成比例关系，因湿度变化导致的共振频率变化的修正处理变得复杂。
另外，如图2所示，吸附膜的气体的吸附能力随着吸附膜的膜厚变厚而变高。所以，以在气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成吸附膜的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的吸附膜的膜厚的范围内具有最厚的膜厚的方式，设定吸附膜的膜厚，由此，能够将因湿度导致的影响抑制在一定程度以下并且能够形成具有较高的气体吸附力的、检测感度(灵敏度)良好的气体检测元件。此外，吸附膜的膜厚的下限值无特别限定。根据吸附膜所使用的材料而不同，但是，通常吸附膜的膜厚至少为0.01μm以上时，就能够用作气体检测元件。
此外，在本实施方式中，作为吸附膜的材料列举了偏二氟乙烯树脂(聚偏二氟乙烯)与三氟乙烯(Trifluoroethylene)的共聚物为例，但是，其它的材料也同样。例如也能够适用乙酸丁酸纤维素等的材料。
在现有技术中，针对吸附膜所使用的每种材料，以根据其吸附特性、共振特性形成最佳的膜厚的方式形成吸附膜。对此，在本发明中，与材料的种类无关，以在气体检测元件的晶体阻抗成为形成吸附膜前的晶体振荡器(试样A)的晶体阻抗的10倍以下的膜厚的范围内、形成最厚的膜厚的方式来形成吸附膜。
吸附膜的成膜方法能够使用已知的方法，例如能够使用流延成膜(Cast)法、旋涂法、溅射蒸镀等。在本实施方式中，在晶体振荡器上利用已知的方法涂抹膜厚形成吸附膜来制造基体检测元件，测定所制造的气体检测元件的晶体阻抗，求取成为形成吸附膜前的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的膜厚范围内、膜厚最厚的吸附膜的膜厚，制造气体检测元件。
[检测装置]
接着，对使用上述的气体检测元件的检测装置进行说明，在上述气体检测元件中，吸附膜的膜厚被控制为使得气体检测元件的晶体阻抗成为形成吸附膜前的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的膜厚的范围内、且在该范围内成为最厚的膜厚。
以下，参照附图对包括具有多个检测元件的检测装置进行说明，该检测元件具有如上所述基于晶体阻抗控制膜厚而形成的吸附膜。图4是表示具有检测装置的检测系统的构成。
检测系统包括检测装置100和具有显示由检测装置100所检测的结果的显示部201的显示装置。
检测装置100包括：基板(未图示)；作为第1气体检测元件的第1QCM传感器元件(以下称为第1QCM)101；作为第2气体检测元件的第2QCM传感器元件(以下称为第2QCM)102；作为第3气体检测元件的第3QCM传感器元件(以下称为第3QCM)103；第1频率计数电路111；第2频率计数电路112；第3频率计数电路113；信息处理部120和温度湿度传感器130。温度湿度传感器130包括温度检测元件和湿度检测元件这两者。
3个QCM101～103均具有包括作为振荡器的晶体振荡器和设置在该晶体振荡器上的吸附特定的气体的吸附膜的结构，仅吸附膜的种类不同，基本构造相同。晶体振荡器的共振频率与吸附于吸附膜的气体的重量成比例减少，所以，在每个晶体振荡器测量共振频率的变化量，根据该测量结果，能够检测出在检测对象是否含有例如丙酮、甲苯、甲醛，另外，能够计算出作为检测对象的气体的浓度。此外，检测对象的气体通过改变吸附膜的种类能够任意变更。
在本实施方式中，检测元件能够使用共振频率为9MHz的晶体振荡器。构成检测元件的一部分的晶体振荡器是共振频率相对于温度变化呈线性变化的晶体板，在本实施方式中，使用切割角从AT切割偏离了的晶体板。晶体振荡器具有直径为8.6mm的圆形，厚度为0.185mm，共振频率为9MHz。
第1QCM101(第2QCM102、第3QCM103)包括：第1晶体振荡器13(第2晶体振荡器23、第3晶体振荡器33)；电极11(21、31)；第1吸附膜12(第2吸附膜22、第3吸附膜32)；引线焊垫16A(26A、36A)；引线焊垫16B(26B、36B)；引线14A(24A、34A)；引线14B(24B、34B)；引脚端子19A(29A、39A)；和引脚端子19B(29B、39B)。
电极11(21、31)分别形成在晶体振荡器13(23、33)的两个面，吸附膜12(22、32)形成于在晶体振荡器13(23、33)的一个面所形成的电极11(21、31)上。引线焊垫16A(26A、36A)与形成于一个面的电极11(21、31)一体形成，引线焊垫16B(26B、36B)与形成于另一面的电极11(21、31)一体形成。
引线14A(24A、34A)和引线14B(24B、34B)由金属弹簧材料形成，相互平行地配置。
引线14A(24A、34A)的一端经由引线焊垫16A(26A、36A)与形成在一个面的电极11(21、31)电连接，另一端与引脚端子19A(29A、39A)连接。引线14B(24B、34B)的一端经由引线焊垫16B(26B、36B)与形成在另一个面的电极11(21、31)电连接，另一端与引脚端子19B(29B、39B)连接。
引脚端子19A(29A、39A)和引脚端子19B(29B、39B)被设置在基板上的端子台18(28、38)支承，晶体振荡器13(23、33)以能够自由振动的方式由端子台18(28、38)支承。
QCM101(102、103)的引脚端子19A(29A、39A)和19B(29B、39B)与未图示的振荡电路连接，向QCM101(102、103)施加驱动电压。QCM101(102、103)被施加驱动电压时，晶体振荡器13(23、33)以固有的共振频率(本例中为9MHz)振动。
而且，吸附膜12(22、32)由于吸附气体而质量发生变化，与其吸附量相应地，晶体振荡器13(23、33)的振荡频率降低。第1QCM101、第2QCM102、第3QCM103分别与第1频率计数电路111、第2频率计数电路112、第3频率计数电路连接。第1频率计数电路111(第2频率计数电路112、第3频率计数电路113)检测第1QCM101(第2QCM102、第3QCM103)的共振频率。从各频率计数电路111～113将所检测到的共振频率的电信号输出到信息处理部120。
吸附膜12、22、32的任一者，在成为形成吸附膜前的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的膜厚的范围中，以成为在该范围内的最厚的膜厚的方式构成。
吸附膜12由膜厚为1μm的偏二氟乙烯树脂(聚偏二氟乙烯)和三氟乙烯的共聚物形成。吸附膜22由膜厚为1μm的偏二氟乙烯树脂(聚偏二氟乙烯)、三氟乙烯和三氟氯乙烯的共聚物形成。吸附膜32由膜厚为1μm的乙酸丁酸纤维素形成。吸附膜12具有吸附丙酮的特性，吸附膜22具有吸附甲苯的特性，吸附膜32具有吸附甲醛的特性，在本实施方式中，将第1QCM101用于丙酮的检测，将第2QCM102用于甲苯的检测，将第3QCM103用于甲醛的检测。
温度湿度传感器130用于检测检测装置100被载置的气氛的温度、湿度。
在本实施方式中，基于由温度湿度传感器130所检测的温度，由各QCM101～103分别检测出的共振频率被修正以消除因温度导致的共振频率变化。与温度相应的共振频率变化的数据按每个吸附膜预先存储在后述的信息处理部120的存储部124中。
另外，根据由温度湿度传感器130检测出的湿度，由各QCM101～103分别检测的共振频率被后述的信息处理部120的修正运算部122进行修正，以消除因湿度导致的共振频率变化。与湿度相应的共振频率变化的数据按每个吸附膜被预先存储在后述的信息处理部120的存储部124。
信息处理部120具有输入部121、修正运算部122、判定部123、存储部124、输出部125。
输入部120被输入由第1频率计数电路111、第2频率计数电路112、第3频率计数电路113分别检测出的第1QCM101的共振频率的电信号、第2QCM102的共振频率的电信号、第3QCM103的共振频率的电信号和由温度湿度传感器130检测出的温度和湿度信息。
修正运算部122基于被输入到输入部120的作为各QCM101～103的检测结果的共振频率的电信号、作为温度湿度传感器130的检测结果的温度、湿度的信息、和关于伴随从存储部124输入的温度变化和湿度变化的共振频率变化的信息，修正各QCM101～103的共振频率变化。
在此，吸附膜12、22、32均被以成为形成吸附膜前的晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的方式控制膜厚，所以，吸附膜12、22、32被控制在因湿度变化导致的频率变化的差与吸附膜的膜厚呈现大致比例关系的膜厚范围中，将因湿度变化导致的共振频率变化抑制在一定范围内。因此，修正运算部122中的、消除因湿度变化导致的气体检测元件的共振频率变化的修正处理变得容易。
判定部123基于由修正运算部122修正了的各QCM101～103的共振频率变化，确定检测对象气体，并且，计算出作为检测对象的气体的浓度。
输出部125将判定部123的判定结果输出到显示装置。判定结果显示于显示装置的显示部201。
如以上所述，在本实施方式中的检测装置100中，将因湿度导致的影响控制在一定范围内，容易进行因湿度变化导致的气体检测元件的共振频率变化的修正处理。由此，能够获得检测精度高的检测装置。

Claims (4)

1.一种检测元件，其特征在于，包括：
晶体振荡器；和
形成在所述晶体振荡器上的吸附膜，
所述吸附膜具有使所述检测元件的晶体阻抗成为没有形成所述吸附膜的所述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度。
2.如权利要求1所述的检测元件，其特征在于，还包括：
所述吸附膜在使所述检测元件的晶体阻抗成为没有形成所述吸附膜的所述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的膜厚范围内具有最大的厚度。
3.一种检测装置，其包括多个气体检测元件，所述气体检测元件包括晶体振荡器和设置在所述晶体振荡器上的吸附特定的气体的吸附膜，所述检测装置的特征在于：
所述气体检测元件具有使所述气体检测元件的晶体阻抗成为没有形成所述吸附膜的所述晶体振荡器的晶体阻抗的10倍以下的厚度。
4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于：
所述检测装置还包括：
湿度检测元件；和
基于所述湿度检测元件的检测结果修正所述气体检测元件的检测结果的修正运算部。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113748327A (zh) * 2019-04-22 2021-12-03 太阳诱电株式会社 运算装置、运算方法和气体检测系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7325006B2 (ja) * 2018-03-30 2023-08-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ガス成分計測装置
WO2021124448A1 (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 株式会社アルバック 測定異常検出装置、および、測定異常検出方法
JPWO2021172592A1 (zh) 2020-02-28 2021-09-02
WO2022137568A1 (ja) * 2020-12-25 2022-06-30 太陽誘電株式会社 気体検出装置及び気体検出方法
CN117686682B (zh) * 2024-02-04 2024-04-16 新奥新能源工程技术有限公司 一种室内燃气故障监测方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446720A (en) * 1980-04-18 1984-05-08 The Secretary Of State For Social Services In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Method and apparatus for detecting the presence of a contaminant in a gaseous carrier
JPH0572094A (ja) * 1991-09-10 1993-03-23 Amenitec:Kk 公害ガスの連続測定システム
CN1269885A (zh) * 1998-11-02 2000-10-11 株式会社明电舍 Qcm(石英晶体微量天秤)传感器
CN1540330A (zh) * 2003-10-25 2004-10-27 复旦大学 一种用于糖尿病早期诊断的纳米传感器及其制备方法
CN1687763A (zh) * 2005-05-12 2005-10-26 复旦大学 特高频双晶振混频式气体传感单元
CN101226166A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 浙江大学 用于现场检测的低功耗手持式电子鼻系统
CN102725630A (zh) * 2010-01-11 2012-10-10 应用纳米技术控股股份有限公司 气体传感器
CN103994939A (zh) * 2014-05-23 2014-08-20 天津理工大学 全印制电子的二氧化碳气体薄膜saw传感器的制作方法
CN104677767A (zh) * 2015-03-04 2015-06-03 浙江大学 聚吡咯/二氧化钛频率型薄膜qcm气敏传感器及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55105424A (en) * 1979-02-06 1980-08-13 Seiko Instr & Electronics Ltd Tuning fork type crystal oscillator
SE434438B (sv) * 1980-02-21 1984-07-23 Gambro Engstrom Ab Anordning for detektering av forekomsten av en given gaskomponent i en gasblandning
JPH03282232A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Toshiba Corp 匂い検出装置
EP0943903B1 (en) * 1997-09-08 2004-11-24 Ngk Insulators, Ltd. Mass sensor and mass detection method
US6029500A (en) * 1998-05-19 2000-02-29 Advanced Technology Materials, Inc. Piezoelectric quartz crystal hydrogen sensor, and hydrogen sensing method utilizing same
US6823717B2 (en) * 2002-06-03 2004-11-30 Timothy L. Porter Hybrid microcantilever sensors
JP3094415U (ja) * 2002-12-02 2003-06-20 有限会社白鳥ナノテクノロジー ガスセンサ
DE10318956A1 (de) * 2003-04-26 2004-11-11 Kanesho Soil Treatment Bvba Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von flüchtigen Analyten in Luftproben
JP5476632B2 (ja) * 2010-05-11 2014-04-23 公立大学法人大阪府立大学 水晶振動子用コーティング液、ガス検出素子、エチレン検出素子およびガス検出素子の製造方法
JP5791333B2 (ja) * 2011-03-31 2015-10-07 京セラクリスタルデバイス株式会社 感応膜形成用ジグ及び感応膜形成方法
WO2017085796A1 (ja) * 2015-11-17 2017-05-26 株式会社アロマビット 匂いセンサおよび匂い測定システム

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446720A (en) * 1980-04-18 1984-05-08 The Secretary Of State For Social Services In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Method and apparatus for detecting the presence of a contaminant in a gaseous carrier
JPH0572094A (ja) * 1991-09-10 1993-03-23 Amenitec:Kk 公害ガスの連続測定システム
CN1269885A (zh) * 1998-11-02 2000-10-11 株式会社明电舍 Qcm(石英晶体微量天秤)传感器
CN1540330A (zh) * 2003-10-25 2004-10-27 复旦大学 一种用于糖尿病早期诊断的纳米传感器及其制备方法
CN1687763A (zh) * 2005-05-12 2005-10-26 复旦大学 特高频双晶振混频式气体传感单元
CN101226166A (zh) * 2008-01-31 2008-07-23 浙江大学 用于现场检测的低功耗手持式电子鼻系统
CN102725630A (zh) * 2010-01-11 2012-10-10 应用纳米技术控股股份有限公司 气体传感器
CN103994939A (zh) * 2014-05-23 2014-08-20 天津理工大学 全印制电子的二氧化碳气体薄膜saw传感器的制作方法
CN104677767A (zh) * 2015-03-04 2015-06-03 浙江大学 聚吡咯/二氧化钛频率型薄膜qcm气敏传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAIHUAN ZHANG 等: "Enhanced Dibutyl Phthalate Sensing Performance of a Quartz Crystal Microbalance Coated with Au-Decorated ZnO Porous Microspheres", 《SENSORS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113748327A (zh) * 2019-04-22 2021-12-03 太阳诱电株式会社 运算装置、运算方法和气体检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10883967B2 (en) 2021-01-05
US20180266995A1 (en) 2018-09-20
JP2018155576A (ja) 2018-10-04

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