JP2003121329A - 化学センサ、及び化学センサの製造方法 - Google Patents
化学センサ、及び化学センサの製造方法Info
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- JP2003121329A JP2003121329A JP2001320555A JP2001320555A JP2003121329A JP 2003121329 A JP2003121329 A JP 2003121329A JP 2001320555 A JP2001320555 A JP 2001320555A JP 2001320555 A JP2001320555 A JP 2001320555A JP 2003121329 A JP2003121329 A JP 2003121329A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で軽量かつ高感度な、新規な化学センサ
を提供する。 【解決手段】 ポリエチレンオキサイドーポリプロピレ
ンオキサイドーポリエチレンオキサイドの３ブロックか
らなるブロック共重合体と、テトラエトキシシランとの
混合溶液を調整した後、この混合溶液をスピンキャスト
法により水晶振動子上に塗布することにより、高分子−
シリカ複合膜を作製する。次いで、この複合膜に対して
真空紫外光を照射し、前記複合膜の有機物を光分解除去
して、表面に貫通したｎｍオーダの細孔を有するナノポ
ーラス薄膜を作製し、目的とする化学センサを得る。
を提供する。 【解決手段】 ポリエチレンオキサイドーポリプロピレ
ンオキサイドーポリエチレンオキサイドの３ブロックか
らなるブロック共重合体と、テトラエトキシシランとの
混合溶液を調整した後、この混合溶液をスピンキャスト
法により水晶振動子上に塗布することにより、高分子−
シリカ複合膜を作製する。次いで、この複合膜に対して
真空紫外光を照射し、前記複合膜の有機物を光分解除去
して、表面に貫通したｎｍオーダの細孔を有するナノポ
ーラス薄膜を作製し、目的とする化学センサを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学センサに関
し、詳しくは、湿度センサ及びガスセンサとして好適に
用いることのできる化学センサに関する。
し、詳しくは、湿度センサ及びガスセンサとして好適に
用いることのできる化学センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイオキシンを含むさまざまな環境ホル
モンによる環境汚染や、建材からのホルムアルデヒドな
どの化学物質放射によるシックハウス症候群が深刻な社
会問題となっている。これらの問題を抜本的に解決する
には、汚染源を特定し、それに対する対策を講じなけれ
ばならない。そのためには、環境汚染物質の発生状況な
どの実態調査が必要不可欠である。
モンによる環境汚染や、建材からのホルムアルデヒドな
どの化学物質放射によるシックハウス症候群が深刻な社
会問題となっている。これらの問題を抜本的に解決する
には、汚染源を特定し、それに対する対策を講じなけれ
ばならない。そのためには、環境汚染物質の発生状況な
どの実態調査が必要不可欠である。
【０００３】しかしながら、対象とする化学物質は極微
量でも生体に悪影響を与える。その暴露状況を調査する
ためには、ｐｐｍ〜ｐｐｔレベルの高感度な化学計測技
術を必要とする。現在は、大型で高価な装置を利用して
いること、サンプルの前処理も含めると測定時間が長い
ことがネックとなっている。このため、小型で軽量かつ
高感度な化学センサが開発されれば、実際に環境が汚染
されている現場での化学物質のリアルタイム測定が可能
となり、汚染の実態調査に大きく寄与することができ
る。
量でも生体に悪影響を与える。その暴露状況を調査する
ためには、ｐｐｍ〜ｐｐｔレベルの高感度な化学計測技
術を必要とする。現在は、大型で高価な装置を利用して
いること、サンプルの前処理も含めると測定時間が長い
ことがネックとなっている。このため、小型で軽量かつ
高感度な化学センサが開発されれば、実際に環境が汚染
されている現場での化学物質のリアルタイム測定が可能
となり、汚染の実態調査に大きく寄与することができ
る。
【０００４】本発明は、上述したような状況に鑑み、小
型で軽量かつ高感度な、新規な化学センサを提供するこ
とを目的とする。
型で軽量かつ高感度な、新規な化学センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、水晶振動子と、この水晶振動子上においてナ
ノポーラス薄膜とを具えることを特徴とする、化学セン
サに関する。
本発明は、水晶振動子と、この水晶振動子上においてナ
ノポーラス薄膜とを具えることを特徴とする、化学セン
サに関する。
【０００６】本発明者らは、上記化学センサを開発する
に際し、時計やコンピュータ、通信機器などの電子回路
に利用されている水晶振動子に着目した。この水晶振動
子は、その表面に物質が付着すると、付着した質量に応
じて発振周波数が減少するため、極微量、ナノグラムレ
ベルの質量変化を計測する手段として好適に用いること
ができる。
に際し、時計やコンピュータ、通信機器などの電子回路
に利用されている水晶振動子に着目した。この水晶振動
子は、その表面に物質が付着すると、付着した質量に応
じて発振周波数が減少するため、極微量、ナノグラムレ
ベルの質量変化を計測する手段として好適に用いること
ができる。
【０００７】また、ナノポーラス薄膜は、その表面に貫
通したｎｍオーダの多数の細孔を有しているため、極め
て大きな比表面積を有する。したがって、前記ナノポー
ラス薄膜を所定の検出すべき物質に対してのみ感応性を
示す材料から構成することにより、前記物質に対する吸
着量が増大し、前記物質が極めて微量しか存在しない場
合においても、前記物質を十分な感度で検出することが
できる。したがって、本発明により、小型で軽量かつ高
感度な化学センサを提供することができる。
通したｎｍオーダの多数の細孔を有しているため、極め
て大きな比表面積を有する。したがって、前記ナノポー
ラス薄膜を所定の検出すべき物質に対してのみ感応性を
示す材料から構成することにより、前記物質に対する吸
着量が増大し、前記物質が極めて微量しか存在しない場
合においても、前記物質を十分な感度で検出することが
できる。したがって、本発明により、小型で軽量かつ高
感度な化学センサを提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。本発明の化学センサにおい
ては、水晶振動子上にナノポーラス薄膜を有することが
必要である。このナノポーラス薄膜は、例えば、以下の
ようにして作製することができる。
に基づいて詳細に説明する。本発明の化学センサにおい
ては、水晶振動子上にナノポーラス薄膜を有することが
必要である。このナノポーラス薄膜は、例えば、以下の
ようにして作製することができる。
【０００９】図１は、前記ナノポーラス薄膜の作製工程
を説明するための概念図である。最初に、図１（ａ）に
示すように、親水性高分子及び疎水性高分子のブロック
共重合体と酸化物前駆体とを、例えば、酸性溶液中に溶
解させて、これらブロック共重合体と酸化物前駆体とか
ら構成される混合溶液を作製する。次いで、この混合溶
液を、スピンキャスト法などにより水晶振動子上に成膜
する。なお、上記ブロック共重合体の代わりに、セチル
トリメチルアンモニウム塩、及びポリオキシエチレン２
０セチルエーテルなどの両親媒性有機分子を用いること
もできる。
を説明するための概念図である。最初に、図１（ａ）に
示すように、親水性高分子及び疎水性高分子のブロック
共重合体と酸化物前駆体とを、例えば、酸性溶液中に溶
解させて、これらブロック共重合体と酸化物前駆体とか
ら構成される混合溶液を作製する。次いで、この混合溶
液を、スピンキャスト法などにより水晶振動子上に成膜
する。なお、上記ブロック共重合体の代わりに、セチル
トリメチルアンモニウム塩、及びポリオキシエチレン２
０セチルエーテルなどの両親媒性有機分子を用いること
もできる。
【００１０】すると、図１（ｂ）に示すように、前記ブ
ロック共重合体を構成する前記疎水性高分子の外側にお
いて前記親水性高分子が配列してなる、直径数ｎｍの棒
状ミセルが形成され、さらにこれらが規則的に配列され
ることによって形成された液晶ミセルの外側を前記酸化
物前駆体がマトリックス状に取り囲んで構成される、有
機−無機複合膜が形成される。
ロック共重合体を構成する前記疎水性高分子の外側にお
いて前記親水性高分子が配列してなる、直径数ｎｍの棒
状ミセルが形成され、さらにこれらが規則的に配列され
ることによって形成された液晶ミセルの外側を前記酸化
物前駆体がマトリックス状に取り囲んで構成される、有
機−無機複合膜が形成される。
【００１１】次いで、この有機−無機複合膜に対して真
空紫外光を照射する。すると、前記有機―無機複合膜を
構成する有機物のみが分解除去され、表面に貫通したｎ
ｍオーダの細孔を有するナノポーラス薄膜を得ることが
できる。前記真空紫外光の光源としては、例えばエキシ
マランプなどを用いることができる。そして、前記有機
−無機複合膜の厚さ及び材料組成などに応じて、その強
度を任意に設定する。
空紫外光を照射する。すると、前記有機―無機複合膜を
構成する有機物のみが分解除去され、表面に貫通したｎ
ｍオーダの細孔を有するナノポーラス薄膜を得ることが
できる。前記真空紫外光の光源としては、例えばエキシ
マランプなどを用いることができる。そして、前記有機
−無機複合膜の厚さ及び材料組成などに応じて、その強
度を任意に設定する。
【００１２】なお、前記有機―無機複合膜の厚さは特に
限定されるものではないが、好ましくは１０ｎｍ〜１０
００ｎｍの厚さに形成する。これによって、ｎｍオーダ
の細孔を簡易かつ高密度に形成することができる。
限定されるものではないが、好ましくは１０ｎｍ〜１０
００ｎｍの厚さに形成する。これによって、ｎｍオーダ
の細孔を簡易かつ高密度に形成することができる。
【００１３】また、前記有機−無機複合膜に対して真空
紫外光を照射する代わりに、大気中において３００℃以
上の熱処理を施すことにより、前記有機−無機複合膜中
の有機物を燃焼させて除去することもできる。しかしな
がら、このような高温処理では、前記有機−無機複合膜
を支持する水晶振動子がダメージを受けてしまう場合が
ある。さらには、前記有機−無機複合膜の体積収縮が大
きくなり、最終的に得たナノポーラス薄膜が前記体積収
縮に起因した熱応力によって、破壊又は剥離してしまう
場合がある。
紫外光を照射する代わりに、大気中において３００℃以
上の熱処理を施すことにより、前記有機−無機複合膜中
の有機物を燃焼させて除去することもできる。しかしな
がら、このような高温処理では、前記有機−無機複合膜
を支持する水晶振動子がダメージを受けてしまう場合が
ある。さらには、前記有機−無機複合膜の体積収縮が大
きくなり、最終的に得たナノポーラス薄膜が前記体積収
縮に起因した熱応力によって、破壊又は剥離してしまう
場合がある。
【００１４】これに対して、上述したような真空紫外光
の照射は、前記有機−無機複合膜を加熱することなく、
室温において実施することができる。したがって、得ら
れるナノポーラス薄膜には何ら熱応力が付加されないた
め、上述したような破壊及び剥離を生じることなく、あ
るいは水晶振動子へ何らダメージを与えることなく、ナ
ノポーラス薄膜を簡易に得ることができる。但し、前記
真空紫外光の照射は、上述したようなナノポーラス薄膜
の熱応力に起因した破壊や剥離が生じず、水晶振動子へ
の熱ダメージが生じない限りにおいて、適当な加熱雰囲
気において行なうこともできる。例えば、１００℃以
下、好ましくは５０℃以下の温度で行なうことができ
る。
の照射は、前記有機−無機複合膜を加熱することなく、
室温において実施することができる。したがって、得ら
れるナノポーラス薄膜には何ら熱応力が付加されないた
め、上述したような破壊及び剥離を生じることなく、あ
るいは水晶振動子へ何らダメージを与えることなく、ナ
ノポーラス薄膜を簡易に得ることができる。但し、前記
真空紫外光の照射は、上述したようなナノポーラス薄膜
の熱応力に起因した破壊や剥離が生じず、水晶振動子へ
の熱ダメージが生じない限りにおいて、適当な加熱雰囲
気において行なうこともできる。例えば、１００℃以
下、好ましくは５０℃以下の温度で行なうことができ
る。
【００１５】すなわち、外的要因などによって環境温度
が変化した場合においても、熱応力に起因した破壊や剥
離などを生じることなく、真空紫外光の照射によって前
記有機−無機複合膜を構成する前記有機物を分解除去す
ることにより、ナノポーラス薄膜を簡易に得ることがで
きる。
が変化した場合においても、熱応力に起因した破壊や剥
離などを生じることなく、真空紫外光の照射によって前
記有機−無機複合膜を構成する前記有機物を分解除去す
ることにより、ナノポーラス薄膜を簡易に得ることがで
きる。
【００１６】上述したように、前記ナノポーラス薄膜
は、検出すべき物質の種類に応じ、その物質にのみ感応
する材料から構成することが必要である。例えば、水蒸
気量を検出する場合、すなわち、本発明の化学センサを
湿度センサとして使用する場合は、前記ナノポーラス薄
膜を例えばシリカから構成する。このようなシリカから
なるナノポーラス薄膜は、例えば、前記ブロック共重合
体を、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサ
イド共重合体などのオレフィン酸化物共重合体から構成
し、前記酸化物前駆体を、テトラエトキシシランなどの
アルコキシシランから構成し、上述したような真空紫外
光を用いた作製方法に従うことによって簡易に形成する
ことができる。
は、検出すべき物質の種類に応じ、その物質にのみ感応
する材料から構成することが必要である。例えば、水蒸
気量を検出する場合、すなわち、本発明の化学センサを
湿度センサとして使用する場合は、前記ナノポーラス薄
膜を例えばシリカから構成する。このようなシリカから
なるナノポーラス薄膜は、例えば、前記ブロック共重合
体を、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサ
イド共重合体などのオレフィン酸化物共重合体から構成
し、前記酸化物前駆体を、テトラエトキシシランなどの
アルコキシシランから構成し、上述したような真空紫外
光を用いた作製方法に従うことによって簡易に形成する
ことができる。
【００１７】また、ナノポーラス薄膜自体を所定の物質
に感応する材料から構成する代わりに、前記ナノポーラ
ス薄膜の細孔内に化学修飾を行ない、前記細孔内に前記
所定の物質に感応する官能基を付着させて被覆すること
もできる。
に感応する材料から構成する代わりに、前記ナノポーラ
ス薄膜の細孔内に化学修飾を行ない、前記細孔内に前記
所定の物質に感応する官能基を付着させて被覆すること
もできる。
【００１８】ナノポーラス薄膜は、親水性高分子及び疎
水性高分子のブロック共重合体と酸化物前駆体との混合
溶液からスピンキャスト及び真空紫外光照射という簡易
な工程を経るのみで形成されるが、この工程の簡易さゆ
えに前記ブロック共重合体は、親水性高分子及疎水性高
分子などから構成されるなどの要件が課され、その種類
が限定されてしまう。その結果、ナノポーラス薄膜を構
成する材料の種類も限定され、検出できる物質の種類も
限定されてしまう。
水性高分子のブロック共重合体と酸化物前駆体との混合
溶液からスピンキャスト及び真空紫外光照射という簡易
な工程を経るのみで形成されるが、この工程の簡易さゆ
えに前記ブロック共重合体は、親水性高分子及疎水性高
分子などから構成されるなどの要件が課され、その種類
が限定されてしまう。その結果、ナノポーラス薄膜を構
成する材料の種類も限定され、検出できる物質の種類も
限定されてしまう。
【００１９】一方、本発明の化学センサにおいて、実際
の物質の検出は、前記物質をナノポーラス薄膜を構成す
る細孔の内面と化学的に反応させ吸着させることによっ
て行なう。したがって、本来的には前記細孔の内面を構
成する材料の種類が問題となる。このため、上述したよ
うに前記ナノポーラス薄膜の細孔内に化学修飾を行なう
ようにすれば、前記細孔の内面を構成する材料の選択範
囲を増大させることができ、この結果、広範な物質の検
出を可能とすることができる。
の物質の検出は、前記物質をナノポーラス薄膜を構成す
る細孔の内面と化学的に反応させ吸着させることによっ
て行なう。したがって、本来的には前記細孔の内面を構
成する材料の種類が問題となる。このため、上述したよ
うに前記ナノポーラス薄膜の細孔内に化学修飾を行なう
ようにすれば、前記細孔の内面を構成する材料の選択範
囲を増大させることができ、この結果、広範な物質の検
出を可能とすることができる。
【００２０】特に、前記ナノポーラス薄膜がシリカから
構成される場合は、前記ナノポーラス薄膜の内面に対し
てシランカップリング処理を施すことにより化学修飾を
行なう。この場合においては、使用するシランカップリ
ング剤が前記ナノポーラス薄膜の細孔内面の水酸基と簡
易に反応し、この結果、前記細孔内面に検出すべき物質
に感応する官能基を付着させることができる。
構成される場合は、前記ナノポーラス薄膜の内面に対し
てシランカップリング処理を施すことにより化学修飾を
行なう。この場合においては、使用するシランカップリ
ング剤が前記ナノポーラス薄膜の細孔内面の水酸基と簡
易に反応し、この結果、前記細孔内面に検出すべき物質
に感応する官能基を付着させることができる。
【００２１】なお、有機―無機複合膜から３００℃以上
の高温処理を経てシリカよりなるナノポーラス薄膜を作
製した場合において、水酸基は前記ナノポーラス薄膜よ
り離脱していまい、その細孔内面にはほとんど残らなく
なる。したがって、この場合においては、上述したよう
に、水酸基が離脱しない１００℃以下、好ましくは５０
℃以下の温度で、真空紫外光を照射させることにより、
ナノポーラス薄膜を作製することが好ましい。
の高温処理を経てシリカよりなるナノポーラス薄膜を作
製した場合において、水酸基は前記ナノポーラス薄膜よ
り離脱していまい、その細孔内面にはほとんど残らなく
なる。したがって、この場合においては、上述したよう
に、水酸基が離脱しない１００℃以下、好ましくは５０
℃以下の温度で、真空紫外光を照射させることにより、
ナノポーラス薄膜を作製することが好ましい。
【００２２】特に、アミノ基は、ＮＯｘガスやＳＯｘガ
スなどと容易に反応する。したがって、シランカップリ
ング処理によって、シリカからなるナノポーラス薄膜の
細孔内面にアミノ基を被覆することにより、前記細孔内
面でアミノ基とＮＯｘガスやＳＯｘガスとを反応させて
吸着させることができ、これらの汚染ガスに対するガス
センサを構成することができる。
スなどと容易に反応する。したがって、シランカップリ
ング処理によって、シリカからなるナノポーラス薄膜の
細孔内面にアミノ基を被覆することにより、前記細孔内
面でアミノ基とＮＯｘガスやＳＯｘガスとを反応させて
吸着させることができ、これらの汚染ガスに対するガス
センサを構成することができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を具体例に基づいて説明する。
【００２４】（化学センサの作製）最初に、ポリエチレ
ンオキサイドーポリプロピレンオキサイドーポリエチレ
ンオキサイドの３ブロックからなるブロック共重合体
（分子量５８００）、テトラエトキシシラン、塩酸、及
び水をモル比で０．０１７：１：６：１６７の割合で混
合し、混合溶液を調整した。次いで、この混合溶液から
スピンキャスト法によて水晶振動子上に、高分子−シリ
カ複合膜を厚さ０．１μｍに形成した。
ンオキサイドーポリプロピレンオキサイドーポリエチレ
ンオキサイドの３ブロックからなるブロック共重合体
（分子量５８００）、テトラエトキシシラン、塩酸、及
び水をモル比で０．０１７：１：６：１６７の割合で混
合し、混合溶液を調整した。次いで、この混合溶液から
スピンキャスト法によて水晶振動子上に、高分子−シリ
カ複合膜を厚さ０．１μｍに形成した。
【００２５】なお、この高分子−シリカ複合膜において
は、前記ブロック共重合体の疎水性高分子であるポリプ
ロピレンオキサイドの外側において親水性高分子である
ポリエチレンオキサイドが配列してなる棒状ミセルが規
則的に配列して形成された液晶ミセルに対して、その外
側にシリカがマトリックス状に取り囲んで構成されてい
る。
は、前記ブロック共重合体の疎水性高分子であるポリプ
ロピレンオキサイドの外側において親水性高分子である
ポリエチレンオキサイドが配列してなる棒状ミセルが規
則的に配列して形成された液晶ミセルに対して、その外
側にシリカがマトリックス状に取り囲んで構成されてい
る。
【００２６】次いで、前記高分子−シリカ複合膜を真空
容器内の配置し、この容器内を１０Ｐａまで排気した。
次いで、エキシマランプより強度１０ｍＷ／ｃｍ２、波
長１７２ｎｍの真空紫外光を前記真空容器に設けた紫外
光導入窓より前記真空容器内に導入し、前記高分子−シ
リカ複合膜に３時間照射させた。その結果、前記高分子
−シリカ複合膜中の有機物は光化学的に分解され、ｎｍ
オーダの細孔を有するナノポーラス薄膜を得、化学セン
サを作製した。
容器内の配置し、この容器内を１０Ｐａまで排気した。
次いで、エキシマランプより強度１０ｍＷ／ｃｍ２、波
長１７２ｎｍの真空紫外光を前記真空容器に設けた紫外
光導入窓より前記真空容器内に導入し、前記高分子−シ
リカ複合膜に３時間照射させた。その結果、前記高分子
−シリカ複合膜中の有機物は光化学的に分解され、ｎｍ
オーダの細孔を有するナノポーラス薄膜を得、化学セン
サを作製した。
【００２７】（化学センサの評価）図２は、上記のよう
にして得た化学センサを湿度センサとして用いた場合の
質量変化応答を示すグラフである。なお、図２において
は、環境湿度を１２％→９０％→１２％と変化させた場
合について示している。図中（ａ）は上記実施例で得た
化学センサの質量変化応答性を示す。なお、図中
（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、それぞれ真空紫外光を
照射する以前の高分子−シリカ複合膜が水晶振動子上に
形成された化学センサ、スパッタリングシリカ膜を水晶
振動子上に形成することにより得た化学センサ、及び水
晶振動子のみより構成される化学センサの質量変化応答
性を、参考として示したものである。
にして得た化学センサを湿度センサとして用いた場合の
質量変化応答を示すグラフである。なお、図２において
は、環境湿度を１２％→９０％→１２％と変化させた場
合について示している。図中（ａ）は上記実施例で得た
化学センサの質量変化応答性を示す。なお、図中
（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、それぞれ真空紫外光を
照射する以前の高分子−シリカ複合膜が水晶振動子上に
形成された化学センサ、スパッタリングシリカ膜を水晶
振動子上に形成することにより得た化学センサ、及び水
晶振動子のみより構成される化学センサの質量変化応答
性を、参考として示したものである。
【００２８】図２から明らかなように、本実施例により
得た化学センサは、環境湿度の変化に対して高速かつ高
感度に応答していることが分かる。一方、高分子−シリ
カ複合膜を有する化学センサ及びスパッタリングシリカ
膜を有する化学センサにおいては、応答速度及び感度と
もに劣化していることが分かる。さらに、水晶振動子の
みではセンサとして機能しないことが分かる。
得た化学センサは、環境湿度の変化に対して高速かつ高
感度に応答していることが分かる。一方、高分子−シリ
カ複合膜を有する化学センサ及びスパッタリングシリカ
膜を有する化学センサにおいては、応答速度及び感度と
もに劣化していることが分かる。さらに、水晶振動子の
みではセンサとして機能しないことが分かる。
【００２９】図３は、本実施例で得た化学センサ及び市
販の湿度計の、環境湿度変化に対する応答性を比較した
グラフである。なお、図３において、本実施例で得た化
学センサの応答性は水晶振動子の周波数変化で計測し、
市販の湿度計の応答性は直接的に湿度を計測することに
より実施した。図３から明らかなように、本実施例で得
た化学センサは市販の湿度センサと比較して十分に高い
応答性を示し、特に図中Ａで示す高湿度から低湿度への
変化においては、市販の湿度計よりも高い応答性を示す
ことが分かる。
販の湿度計の、環境湿度変化に対する応答性を比較した
グラフである。なお、図３において、本実施例で得た化
学センサの応答性は水晶振動子の周波数変化で計測し、
市販の湿度計の応答性は直接的に湿度を計測することに
より実施した。図３から明らかなように、本実施例で得
た化学センサは市販の湿度センサと比較して十分に高い
応答性を示し、特に図中Ａで示す高湿度から低湿度への
変化においては、市販の湿度計よりも高い応答性を示す
ことが分かる。
【００３０】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型で軽量かつ高感度な、新規な化学センサを提供する
ことができる。
小型で軽量かつ高感度な、新規な化学センサを提供する
ことができる。
【図１】 本発明の化学センサを構成するナノポーラス
薄膜の作製工程を説明するための概念図である。
薄膜の作製工程を説明するための概念図である。
【図２】 本発明の化学センサを湿度センサとして用い
た場合の質量変化応答を示すグラフである。
た場合の質量変化応答を示すグラフである。
【図３】 本発明の化学センサを湿度センサとして用い
た場合における、前記化学センサと市販の湿度計との、
環境湿度変化に対する応答性を比較したグラフである。
た場合における、前記化学センサと市販の湿度計との、
環境湿度変化に対する応答性を比較したグラフである。
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(72)発明者 金 圭寧
愛知県名古屋市名東区一社２−17 スカイ
パーク一社403号
Claims (10)
- 【請求項１】 水晶振動子と、この水晶振動子上におい
てナノポーラス薄膜とを具えることを特徴とする、化学
センサ。 - 【請求項２】 前記ナノポーラス薄膜は、両親媒性有機
分子と酸化物前駆体との混合溶液を、前記水晶振動子上
に成膜して有機−無機複合膜を作製した後、この有機−
無機複合膜に対して真空紫外光を照射することにより、
前記有機−無機複合膜から有機物のみを分解除去して作
製することを特徴とする、請求項１に記載の化学セン
サ。 - 【請求項３】 前記有機−無機複合膜は、前記両親媒性
有機分子の親水性部分が、前記両親媒性有機分子の疎水
性部分の外側に配列してなる棒状ミセルが規則的に配列
して形成された液晶ミセルに対して、その外側に前記酸
化物前駆体がマトリックス状に取り囲んで構成されるこ
とを特徴とする、請求項２に記載の化学センサ。 - 【請求項４】 前記両親媒性有機分子は、親水性高分子
と疎水性高分子とのブロック共重合体であることを特徴
とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の化学セン
サ。 - 【請求項５】 前記真空紫外光の照射は、１００℃以下
の温度で行なうことを特徴とする、請求項２〜４のいず
れか一に記載の化学センサ。 - 【請求項６】 前記ナノポーラス薄膜はシリカからな
り、前記化学センサは湿度センサであることを特徴とす
る、請求項１〜５のいずれか一に記載の化学センサ。 - 【請求項７】 前記ブロック共重合体はオレフィン酸化
物共重合体からなり、前記酸化物前駆体はアルコキシシ
ランからなることを特徴とする、請求項６に記載の化学
センサ。 - 【請求項８】 前記ナノポーラス薄膜の細孔内面を化学
修飾することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一
に記載の化学センサ。 - 【請求項９】 前記ナノポーラス薄膜はシリカからな
り、前記化学修飾は前記ナノポーラス薄膜の内面に対し
てシランカップリング処理を施すことによって行なうこ
とを特徴とする、請求項８に記載の化学センサ。 - 【請求項１０】 前記化学修飾によってシリカよりなる
前記ナノポーラス薄膜の前記細孔内面にアミノ基を被覆
し、ＮＯｘガス又はＳＯｘガスに対するセンサとして機
能させることを特徴とする、請求項９に記載の化学セン
サ。
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|---|---|---|---|
| JP2001320555A JP3646165B2 (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 化学センサの製造方法 |
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| JP2003121329A true JP2003121329A (ja) | 2003-04-23 |
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| JP (1) | JP3646165B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004023108A1 (ja) * | 2002-09-05 | 2004-03-18 | Tokyo University Of Pharmacy And Life Science | 水晶振動子型ナノチャンネルセンサー |
| WO2016121155A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 多孔質材料または粒状材料を受容体層として有するセンサ |
| JP2017036696A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2001
- 2001-10-18 JP JP2001320555A patent/JP3646165B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004023108A1 (ja) * | 2002-09-05 | 2004-03-18 | Tokyo University Of Pharmacy And Life Science | 水晶振動子型ナノチャンネルセンサー |
| WO2016121155A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 多孔質材料または粒状材料を受容体層として有するセンサ |
| JPWO2016121155A1 (ja) * | 2015-01-27 | 2017-08-31 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 多孔質材料または粒状材料を受容体層として有するセンサ |
| US10564082B2 (en) | 2015-01-27 | 2020-02-18 | National Institute For Materials Science | Sensor having porous material or particulate material as receptor layer |
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| JP3646165B2 (ja) | 2005-05-11 |
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