JP2006189271A - 酸素センサー用部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】 表面に均一なゾルゲル膜が形成された酸素センサー用部品および該部品を用いた高性能な酸素センサーを提供する。
【解決手段】 基材上に、疎水性官能基と親水性官能基を有するシランカップリング剤を含む第1層と、脂溶性の機能性物質を含有する乾燥ゲル膜からなる第2層とを、この順番で備える。前記第1層のシランカップリング剤はアミノ基を有し、前記第2層の脂溶性の機能性物質はポルフィリン化合物であり、乾燥ゲル膜はゾルゲル法により形成することを特徴とする酸素センサー用部品および該部品を用いた酸素センサー。有機溶媒中に溶解させた脂溶性機能性物質と水系ゾルゲル溶液とを混合して、基材上に塗布しても、相分離を起こさずに、均一な膜を得ることができる。
【選択図】 なし
Description
また、本発明のゾルゲル溶液の原料は、脂溶性機能性物質の有する官能基と同じ官能基を有することを特徴とするため、脂溶性機能性物質が、ゾルゲル溶液中に単分子レベルで均一に分散した乾燥ゲル膜を形成することができる。そのため、酸素センサー部品のゲル膜部分に励起光を照射したときに、機能性物質から発光される蛍光強度の面内ばらつきを3%以下とすることができる。蛍光強度検出装置の性能にも依るが、蛍光強度の面内ばらつきが3%以下であれば、酸素センサーとして正確な測定を行うことができるため、本発明によれば高性能な酸素センサーを実現することができる。
用いるガラス基材の種類は、酸素センサーの筐体の膨張係数、ゾルゲル膜の線膨張係数、ゾルゲルコーティングの焼成温度等に応じて適宜選択することが好ましい。適切な線膨張係数のガラス基材を選択することにより、センサー部品の位置ずれ、ゾルゲルコーティングのクラック等を防ぐことができる。
またウェハ形態で提供されているシリコン、InP、GaAsなどの半導体材料を使用することも可能である。樹脂材料については、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂などを挙げることができる。これらの材料の中でも、耐熱性、透明性、化学的安定性に優れたガラスを用いることが最も好ましい。
また、機能性物質を固定するための基材としては、平板状の基板、局面状基板、ファイバーなどを用いることができる。
H2N(CH2)2Si(OH)3、
H2N(CH2)3Si(OH)3、
H2N(CH2)4Si(OH)3、
H2N(CH2)5Si(OH)3、
H2N(CH2)6Si(OH)3、
H2N(CH2)7Si(OH)3、
H2N(CH2)8Si(OH)3、
H2N(CH2)9Si(OH)3、
H2N(CH2)10Si(OH)3、
H2N(CH2)11Si(OH)3、
H2N(CH2)12Si(OH)3、
H2N(CH2)13Si(OH)3、
H2N(CH2)14Si(OH)3、
H2N(CH2)15Si(OH)3、
H2N(CH2)16Si(OH)3、
H2N(CH2)2Si(OCH3)3、
H2N(CH2)3Si(OCH3)3、
H2N(CH2)4Si(OCH3)3、
H2N(CH2)5Si(OCH3)3、
H2N(CH2)6Si(OCH3)3、
H2N(CH2)7Si(OCH3)3、
H2N(CH2)8Si(OCH3)3、
H2N(CH2)9Si(OCH3)3、
H2N(CH2)10Si(OCH3)3、
H2N(CH2)11Si(OCH3)3、
H2N(CH2)12Si(OCH3)3、
H2N(CH2)13Si(OCH3)3、
H2N(CH2)14Si(OCH3)3、
H2N(CH2)15Si(OCH3)3、
H2N(CH2)16Si(OCH3)3、
H2N(CH2)2Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)3Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)4Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)5Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)6Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)7Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)8Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)9Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)10Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)11Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)12Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)13Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)14Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)15Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)16Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(O・CH3)3、
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(O・CH2・CH3)3、
H2N(CH2)6NH(CH2)3Si(O・CH3)3、
H2N(CH2)6NH(CH2)3Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2)2NH(CH2)11Si(O・CH3)3、
H2N(CH2)2NH(CH2)11Si(O・CH2CH3)3、
H2N(CH2CHCH3・O)2CH2CHCH3NH(CH2)3Si(O・CH3)3、
H2N(CH2CHCH3・O)2CH2CHCH3NH(CH2)3Si(O・CH2CH3)3、
これらの脂溶性ポルフィリンあるいは脂溶性ポルフィリン錯体を、疎水性溶媒に溶解して、ゾルゲル溶液と混合して、コーティング溶液として用いることができる。ゾルゲル溶液の混合の際には、疎水性シランカップリング剤、脂溶性ポルフィリン、疎水性溶媒とゾルゲル溶液を同時に混合して、超音波処理等を行い分散させてもよい。あるいは、疎水性シランカップリング剤に、脂溶性ポルフィリンを溶解した後、水、アルコール溶媒を加えて、酸、アルカリ等の触媒で加水分解反応を行ってもよい。
PhCH2Si(Cl)3、
Ph(CH2)2Si(Cl)3、
Ph(CH2)3Si(Cl)3、
Ph(CH2)4Si(Cl)3、
Ph(CH2)5Si(Cl)3、
Ph(CH2)6Si(Cl)3、
PhCH2Si(OCH3)3、
Ph(CH2)2Si(OCH3)3、
Ph(CH2)3Si(OCH3)3、
Ph(CH2)4Si(OCH3)3、
Ph(CH2)5Si(OCH3)3、
Ph(CH2)6Si(OCH3)3、
PhCH2Si(O・CH2CH3)3、
Ph(CH2)2Si(O・CH2CH3)3、
Ph(CH2)3Si(O・CH2CH3)3、
Ph(CH2)4Si(O・CH2CH3)3、
Ph(CH2)5Si(O・CH2CH3)3、
Ph(CH2)6Si(O・CH2CH3)3、
F2PhCH2Si(Cl)3、
F2Ph(CH2)2Si(Cl)3、
F2Ph(CH2)3Si(Cl)3、
F2Ph(CH2)4Si(Cl)3、
F2Ph(CH2)5Si(Cl)3、
F2Ph(CH2)6Si(Cl)3、
F2PhCH2Si(O・CH3)3、
F2Ph(CH2)2Si(O・CH3)3、
F2Ph(CH2)3Si(O・CH3)3、
F2Ph(CH2)4Si(O・CH3)3、
F2Ph(CH2)5Si(O・CH3)3、
F2Ph(CH2)6Si(O・CH3)3、
F2PhCH2Si(O・CH2CH3)3、
F2Ph(CH2)2Si(O・CH2CH3)3、
F2Ph(CH2)3Si(O・CH2CH3)3、
F2Ph(CH2)4Si(O・CH2CH3)3、
F2Ph(CH2)5Si(O・CH2CH3)3、
F2Ph(CH2)6Si(O・CH2CH3)3、
乾式法(真空法)については、蒸着法、スパッタ法、イオンビーム法、CVD法、MOCVD法などがあげられる。
3−アミノプロピルトリエトキシシランの3wt%水溶液を作製した(以下この液を液A1という)。
エタノール3g、純水1.1gをサンプル瓶に注入し、室温で5分間攪拌した。これに、フェニルトリエトキシシラン3gを加え、磁気攪拌子を用いて15分間攪拌した。これに、0.1M塩酸0.1gを加えた後、更に70℃で2時間攪拌した(以下この液を液Bという)。
表1に示すように、発光強度が大きく、面内の発光ばらつきが小さい酸素センサー部品を作製することができた。この基板を用いることにより、精度が高く、高性能な酸素センサーを作製することができた。
表1に示すように、発光強度が大きく、面内の発光ばらつきが小さい酸素センサー部品を作製することができた。
アミノコート処理をしていない基板を用いた以外は実施例1と同様に測定を行った。測定結果を表1に示した。表1に示すように、発光強度が小さく、また、膜の剥離が生じたため、蛍光強度の面内バラツキが極めて大きくなった。得られた基板を酸素センサーの部品として用いたところ、測定誤差が大きく、正確な測定ができなかった。
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アミノコート ポルフィリン センシング感度 蛍光強度の
相対発光強度 面内バラツキ
(645nm)
========================================
実施例1 A1 PtOEP 120 ≦3%
実施例2 A2 PtOEP 110 ≦3%
実施例3 A1 PtTPFPP 110 ≦3%
比較例 なし PtOEP 10 剥離面あり
========================================
Claims (6)
- 基材上に、疎水性官能基と親水性官能基を有するシランカップリング剤を含む第1層と、脂溶性の機能性物質を含有する乾燥ゲル膜からなる第2層とを、この順番で備えることを特徴とする酸素センサー用部品。
- 前記第2層は、前記脂溶性の機能性物質とゾルゲル溶液とを混合した後基材上に塗布する、ゾルゲル法により作製したことを特徴とする請求項1に記載の酸素センサー用部品。
- 前記脂溶性の機能性物質に含まれる化合物が有する官能基と、前記ゾルゲル溶液に含まれる化合物が有する官能基とが同じであることを特徴とする請求項2に記載の酸素センサー用部品。
- 前記基材はガラスであり、前記第1層のシランカップリング剤はアミノ基を有し、前記第2層の脂溶性の機能性物質はポルフィリン化合物であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の酸素センサー用部品。
- 前記ゲル膜に励起光を照射したときに、前記脂溶性の機能性物質から発光される蛍光強度の面内ばらつきが3%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の酸素センサー用部品。
- 請求項1から5のいずれかに記載の酸素センサー用部品を備えることを特徴とする酸素センサー。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005000009A JP2006189271A (ja) | 2005-01-04 | 2005-01-04 | 酸素センサー用部品 |
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JP2005000009A JP2006189271A (ja) | 2005-01-04 | 2005-01-04 | 酸素センサー用部品 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=36796636
Family Applications (1)
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JP2005000009A Pending JP2006189271A (ja) | 2005-01-04 | 2005-01-04 | 酸素センサー用部品 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014527173A (ja) * | 2011-08-26 | 2014-10-09 | カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | 色素が捕捉されたゾルゲルフィルムに基づく亜硝酸塩テストストリップセンサ、及び、該ストリップセンサを調製するためのプロセス |
-
2005
- 2005-01-04 JP JP2005000009A patent/JP2006189271A/ja active Pending
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JP2014527173A (ja) * | 2011-08-26 | 2014-10-09 | カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ | 色素が捕捉されたゾルゲルフィルムに基づく亜硝酸塩テストストリップセンサ、及び、該ストリップセンサを調製するためのプロセス |
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