JP2008170321A - 物質検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】狭小部や可動部に容易に配置することのできる、物質検知センサを提供すること。
【解決手段】可撓性を有する絶縁層２を形成し、互いに間隔を隔てて対向配置される第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂと配線７とからなる導体パターン８を、絶縁層２の上に形成した後、導電性層４を、特定のガスの種類および／または量に応じて、膨潤する割合が変化する導電性材料から、絶縁層２の上に、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂ間にわたって、形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、物質検知センサ、詳しくは、主としてガスの種類や量を検知するための物質検知センサに関する。

従来より、気体や液体を検知する物質センサが種々の産業用途に用いられている。このような物質センサは、特定の気体や液体における定性分析や定量分析などに用いられている。
例えば、マトリックスと、マトリックス上に形成され、導電性物質および非導電性有機ポリマーの混合物からなり、化学的感受性を有するレジスタと、マトリックス上に、互いに間隔を隔てて配置され、レジスタを介して電気的に接続される第１および第２の導電性リードとを備える化学センサが提案されており、この化学センサにおけるマトリックスとして、ガラスまたはセラミックスからなる非導電性基板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特表平１１−５０３２３１号公報（図４Ａ’）

一方、近年、種々の産業用途に用いられる機器では、薄型化・小型化が図られたり、あるいは、可動部を備えることにより、機能性の向上が図られており、このような機器における狭小部や可動部において、物質を検知することが要望されている。
しかし、特許文献１に記載の化学センサでは、ガラスやセラミックからなる非導電性基板が堅いため、このような非導電性基板を備える化学センサを、機器の狭小部や可動部に配置することが困難である。

本発明の目的は、狭小部や可動部に容易に配置することのできる、物質検知センサを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の物質検知センサは、可撓性を有する絶縁層と、前記絶縁層の上に、互いに間隔を隔てて対向配置され、電気抵抗検知器に接続される２つの電極と、前記絶縁層の上に、２つの前記電極間にわたって、２つの前記電極に接触されるように形成され、特定の物質の種類および／または量に応じて、膨潤する割合が変化する導電性層とを備えていることを特徴としている。

また、本発明の物質検知センサでは、前記物質が、ガスであることが好適である。
また、本発明の物質検知センサでは、前記絶縁層が、液晶ポリマーからなることが好適である。
また、本発明の物質検知センサでは、前記絶縁層が、ポリエチレンテレフタレートからなることが好適である。

また、本発明の物質検知センサでは、前記絶縁層の下に形成される金属層を備えていることが好適である。
また、本発明の物質検知センサでは、２つの前記電極を被覆するように形成される錫層または錫合金層を備えていることが好適である。
また、本発明の物質検知センサでは、２つの前記電極を被覆するように形成される金層を備えていることが好適である。

また、本発明の物質検知センサでは、前記錫層または前記錫合金層を被覆するように形成される金層を備えていることが好適である。

本発明の物質検知センサでは、可撓性を有する絶縁層を備えているので、絶縁層を柔軟に変形させて、物質検知センサを狭小部に配置でき、また、可動部に配置して、その動きに追従させることができる。
そのため、特定の物質に応じて膨潤する割合が変化する導電性層の電気抵抗値を、電気抵抗検知器によって検知することによって、狭小部や可動部における物質の検知を、確実に実施することができる。

図１は、本発明の物質検知センサの一実施形態としてのガス検知センサの平面図、図２は、図１に示すガス検知センサのＡ−Ａ線における断面図を示す。
図２において、このガス検知センサ１は、絶縁層２と、絶縁層２の上に形成される導体パターン８と、導体パターン８を被覆するように形成される第１保護層１１と、第１保護層１１を被覆するように形成される第２保護層１２と、絶縁層２の上に、第２保護層１２を被覆するように形成される導電性層４とを備えている。

絶縁層２は、可撓性を有しており、例えば、図１に示すように、平面視略矩形状のシート（フィルム）形状に形成されている。
導体パターン８は、絶縁層２の上に配線回路パターンとして形成されており、電極３と配線７とを備えている。
電極３は、絶縁層２の互いに対向する両端面間において、直線状に延びるように形成されており、この電極３は、２つの電極、すなわち、第１電極３Ａと第２電極３Ｂとを備えている。

第１電極３Ａは、電極３が延びる方向に直交する方向において、複数並列配置されている。各第１電極３Ａは、第１電極３Ａの並列方向において、互いに間隔を隔てて配置されている。
第２電極３Ｂは、電極３が延びる方向に直交する方向において、複数並列配置されている。各第２電極３Ｂは、第２電極３Ｂの並列方向において、各第１電極３Ａ間に配置されるように（並列方向一端部の第２電極３Ｂを除く。）、互いに間隔を隔てて配置されている。

この電極３では、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂの並列方向において、各第１電極３Ａおよび各第２電極３Ｂが間隔を隔てて交互に配置されている。
配線７は、第１電極３Ａに接続される第１配線７Ａと、第２電極３Ｂに接続される第２配線７Ｂとを備えている。
第１配線７Ａは、絶縁層２の一方側端部（電極３が延びる方向の一方側端部、以下同じ。）に配置され、各第１電極３Ａの一方側端部に接続されるように、第１電極３Ａの並列方向に沿って延びるように直線状に形成されている。また、第１配線７Ａは、各第１電極３Ａと電気抵抗検知器１０とを電気的に接続する。

第２配線７Ｂは、絶縁層２の他方側端部（電極３が延びる方向の他方側端部、以下同じ。）に配置され、各第１電極３Ｂの他方側端部に接続されるように、第２電極３Ｂの並列方向に沿って延びるように直線状に形成されている。また、第２配線７Ｂは、各第２電極３Ｂと電気抵抗検知器１０とを電気的に接続する。
また、この導体パターン８では、電極３が延びる方向において、第１電極３Ａが一方側、第２配線７Ｂが他方側へ互いにずれるように形成されている。これによって、この導体パターン８は、第１電極３Ａおよび第１配線７Ａと、第２電極３Ｂおよび第２配線７Ｂとが、それぞれ櫛状に形成され、それらが互いに齟齬状に配置されている。

第１保護層１１は、図２に示すように、導体パターン８を被覆するように形成されており、より具体的には、各第１電極３Ａおよび各第２電極３Ｂの表面（上面および側面）、および、第１配線７Ａおよび第２配線７Ｂの表面（上面および側面）（図２において図示されず）に直接形成されている。
第２保護層１２は、導体パターン８の表面に形成される第１保護層１１を被覆するように形成されており、より具体的には、第１保護層１１の表面（上面および側面）に形成されている。

導電性層４は、図１に示すように、絶縁層２の平面視略中央に配置され、平面視略矩形状に形成されている。また、導電性層４は、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂの並列方向において、すべての第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂを被覆するように、連続して形成されている。また、導電性層４は、電極３が延びる方向において、第１電極３Ａの一方側端部、第１配線７Ａ、第２電極３Ｂの他方側端部および第２配線７Ｂが露出するように、形成されている。

図３は、図２に示すガス検知センサの製造方法を示す製造工程図を示す。
次に、このガス検知センサ１を製造する方法について、図３を参照して説明する。
まず、この方法では、図３（ａ）に示すように、絶縁層２を用意する。
絶縁層２を形成する絶縁材料としては、可撓性を有する材料であればよく、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ；芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化合物の重合体、芳香族または脂肪族ジカルボン酸の重合体、芳香族ヒドロキシカルボン酸の重合体、芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシアミンまたは芳香族アミノカルボン酸の重合体など）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニリンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂などが用いられる。これら絶縁材料は、単独使用または併用することができる。

また、このような絶縁材料としては、好ましくは、吸水率、湿度膨張係数、熱膨張係数およびガス透過率が低い材料が用いられる。
好ましくは、液晶ポリマーまたはポリエチレンテレフタレートが用いられる。液晶ポリマーまたはポリエチレンテレフタレートは、吸水率やガス透過率（酸素透過率など）が低いため、雰囲気中の水蒸気の吸水により絶縁層２が膨潤することを防止でき、また、絶縁層２の下面からガスや水蒸気が透過して、導電性層４に影響を与えることを防止できる。従って、そのような絶縁層２の膨潤に基づく誤検知や、絶縁層２の透過の影響に基づく誤検知を、防止することができる。

絶縁層２を用意するには、例えば、上記した絶縁材料のシートを準備する。また、図示しない剥離板の上に、絶縁材料のワニスをキャスティングにより成膜し、乾燥後、必要により硬化させることにより、用意することもできる。
なお、上記した絶縁材料のシートとしては、市販品を用いることができ、例えば、ベクスターシリーズ（液晶ポリマーシート、クラレ社製）、ＢＩＡＣシリーズ（液晶ポリマーシート、ジャパンゴアテックス社製）、ルミラーシリーズ（ポリエチレンテレフタレートシート、東レ社製）などが用いられる。

このようにして形成される絶縁層２の厚みは、例えば、５〜１５０μｍ、好ましくは、１５〜７５μｍである。
次いで、この方法では、図３（ｂ）に示すように、導体パターン８を、絶縁層２の上に、形成する。
導体パターン８を形成する材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫、ロジウム、はんだ、またはこれらの合金などの導体材料が用いられ、好ましくは、導電性および加工性の観点から、銅が用いられる。

導体パターン８は、例えば、印刷法、アディティブ法、サブトラクティブ法などの公知のパターンニング法によって、上記した配線回路パターンとして形成する。
印刷法では、例えば、上記した材料の微粒子を含むペーストを、絶縁層２の表面に、上記したパターンでスクリーン印刷した後、焼結する。これにより、導体パターン８を、絶縁層２の表面に、直接形成する。

アディティブ法では、例えば、まず、絶縁層２の表面に、図示しない導体薄膜（種膜）を形成する。導体薄膜は、スパッタリング、好ましくは、クロムスパッタリングおよび銅スパッタリングにより、クロム薄膜と銅薄膜とを順次積層する。
次いで、この導体薄膜の表面に、上記した導体パターンと逆パターンでめっきレジストを形成した後、めっきレジストから露出する導体薄膜の表面に、電解めっきにより、導体パターン８を形成する。その後、めっきレジストおよびそのめっきレジストが積層されていた部分の導体薄膜を除去する。

サブトラクティブ法では、例えば、まず、絶縁層２の表面に、上記した導体材料からなる導体層が予め積層されている２層基材（銅箔２層基材など）を用意し、その導体層の上に、ドライフィルムレジストを積層した後、露光および現像し、上記した導体パターンと同一のパターンのエッチングレジストを形成する。その後、エッチングレジストから露出する導体層を化学エッチング（ウェットエッチング）した後、エッチングレジストを除去することにより、導体パターン８を形成する。なお、２層基材の用意において、必要により、絶縁層２と導体層との間に、公知の接着剤層を介在させることもできる。

なお、上記したサブトラクティブ法による導体パターン８の形成において、銅箔２層基材としては、市販品を用いることができ、例えば、液晶ポリマーからなる絶縁層２の表面に、銅からなら導体層が予め積層されている液晶ポリマー銅張積層板（ＥＳＰＡＮＥＸ Ｌシリーズ、片面品、標準タイプ／Ｐタイプ、新日鐵化学社製）が用いられる。
これらのパターンニング法において、好ましくは、印刷法が用いられる。この方法によれば、導体パターン８を、絶縁層２の表面に、確実に直接形成できるので、特定ガスの検知を、精度よく実施することができる。

このようにして形成される電極３および配線７の厚みは、例えば、３〜５０μｍ、好ましくは、５〜２０μｍである。また、第１電極３Ａの長さは、例えば、５〜１００ｍｍ、好ましくは、１０〜５０ｍｍであり、第２電極３Ｂの長さは、例えば、５〜１００ｍｍ、好ましくは、１０〜５０ｍｍである。また、導電性層４に被覆される第１電極３Ａの長さおよび第２電極３Ｂの長さは、例えば、５〜１００ｍｍ、好ましくは、１０〜５０ｍｍである。また、各電極３の幅（電極３の並列方向長さ）および各配線７の幅（電極３の延びる方向長さ）は、例えば、１０〜５００μｍ、好ましくは、２０〜３００μｍである。また、互いに隣接する第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂの間の間隔は、例えば、２０〜２０００μｍ、好ましくは、１００〜１５００μｍである。また、第１配線７Ａおよび第２配線７Ｂの間の間隔は、例えば、１０〜１５０ｍｍ、好ましくは、１５〜６０ｍｍである。

次いで、この方法では、図３（ｃ）に示すように、第１保護層１１を、導体パターン８を被覆するように、形成する。
第１保護層１１を形成する材料としては、例えば、錫などの金属材料が用いられる。また、錫と銅との錫合金などの合金材料などが用いられる。第１保護層１１を、錫層または錫合金層として形成すれば、検知する特定のガスが酸性ガスであって、次に述べる第２保護層１２にピンホールが形成されても、耐腐食性に優れる錫層または錫合金層により、導体パターン８の腐食を防止することができる。

この第１保護層１１は、例えば、スパッタリング、例えば、無電解めっきや電解めっきなどのめっきなど、公知の薄膜形成法によって、導体パターン８を被覆するように形成される。
このようにして形成される第１保護層１１の厚みは、例えば、０．２〜２μｍ、好ましくは、０．５〜１．５μｍである。

次いで、この方法では、図３（ｄ）に示すように、第２保護層１２を、第１保護層１１を被覆するように、形成する。
第２保護層１２を形成する材料としては、例えば、金などの金属材料が用いられる。第２保護層１２を、金層として形成すれば、検知する特定のガスが酸性ガスであっても、この金層により、導体パターン８の腐食を確実に防止することができる。

この第２保護層１２は、例えば、スパッタリング、例えば、無電解めっきや電解めっきなどのめっきなど、公知の薄膜形成法によって、第１保護層１１を被覆するように形成される。
このようにして形成される第２保護層１２の厚みは、例えば、０．０５〜３μｍ、好ましくは、０．５〜１．５μｍである。

次いで、この方法では、図３（ｅ）に示すように、導電性層４を、絶縁層２の上に、導体パターン８を被覆する上記したパターンで形成する。
導電性層４は、導電性材料から形成され、この導電性材料は、特定のガスの種類や量に応じて、膨潤する割合が変化する材料であって、例えば、導電性物質と非導電性物質との混合物から形成される。

導電性物質としては、例えば、有機導電体、無機導電体、または、有機／無機の混合導電体などが用いられる。
有機導電体としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレンなどの導電性ポリマー、例えば、カーボンブラック、グラファイト、コークス、Ｃ₆₀などの炭素質物質、例えば、テトラメチルパラフェニレンジアミンクロラニル、テトラシアノキノリノジメタン−アルカリ金属錯体、テトラチオフルバレン−ハロゲン錯体などの電荷移動錯体などが用いられる。

無機導電体としては、例えば、銀、金、銅、白金などの金属、例えば、金銅合金などの、上記した金属の合金、例えば、ケイ素、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）などの高ドーピング半導体、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化白金ナトリウム（ＮａｘＰｔ₃Ｏ₄）などの導電性金属酸化物、例えば、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇、Ｔｌ₂Ｂａ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ₁₀などの超導電体などが用いられる。

有機／無機の混合導電体としては、例えば、テトラシアノ−白金錯体、イリジウム−ハロカルボニル錯体、積層大環状錯体などが用いられる。
これら導電性物質は、単独使用または併用することができる。
非導電性物質としては、例えば、主鎖炭素ポリマー、主鎖非環式複素原子ポリマー、主鎖複素環式ポリマーなどの非導電性有機ポリマーが用いられる。

主鎖炭素ポリマーとしては、例えば、ポリジエン、ポリアルケン、ポリアクリル、ポリメタクリル、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリビニルハライド、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリアリーレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなどが用いられる。

主鎖非環式複素原子ポリマーとしては、例えば、ポリオキシド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアンハイドライド、ポリウレタン、ポリスルホネート、ポリシロキサン、ポリスルフィド、ポリチオエステル、ポリスルホン、ポリスルホンアミド、ポリアミド、ポリユリア、ポリホスファゼン、ポリシラン、ポリシラザンなどが用いられる。
主鎖複素環式ポリマーとしては、例えば、ポリ（フランテトラカルボン酸ジイミド）、ポリベンズオキサゾール、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアジノフェノチアジン、ポリベンゾチアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリトイミド（ｐｏｌｙｐｉｒｏｍｅｎｉｔｉｍｉｄｅｓ）、ポリキノキサリン、ポリベンズイミダゾール、ポリオキシンドール、ポリオキソイソインドリン、ポリジオキソイソインドリン、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリピロリジン、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタライド、ポリアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビスフェノール、または、その他の炭化水素などが用いられる。

これら非導電性物質は、単独使用または併用することができる。
上記した導電性層４を形成するには、例えば、溶液キャスティング、懸濁液キャスティング、機械的混合などの公知の方法が用いられる。
溶液キャスティングでは、例えば、導電性物質および非導電性物質（またはこれらの前駆物質）と、溶媒とを配合して溶解させ、得られた溶液を、スピン、スプレー、ディップなどの公知のコーティング法により、塗布する。その後、溶媒を蒸発させることにより、導電性層４を形成することができる。

溶媒としては、導電性物質および非導電性物質（またはこれらの前駆物質）を溶解できればよく、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリルなどの非水系溶媒が用いられる。
また、溶液には、必要により、触媒などの公知の添加剤を添加することができる。
懸濁液キャスティングでは、導電性物質における少なくとも１つの成分を、分散媒に懸濁させ、これ以外の成分を溶解させて、得られた懸濁液を、上記と同様の公知のコーティング法により、塗布する。その後、分散媒を蒸発させることにより、導電性層４を形成することができる。

また、懸濁液キャスティングにおける懸濁液には、必要により、上記と同様の添加剤を添加することができる。
分散媒としては、導電性物質における少なくとも１つの成分、例えば、導電性物質を分散できればよく、上記した溶媒と同様の非水系溶媒（非水系分散媒）や、水などが用いられる。

また、懸濁液の調製では、例えば、強制攪拌機や超音波攪拌機などの公知の攪拌機により、導電性物質を分散媒中に懸濁させる。
なお、上記した溶液キャスティングや懸濁液キャスティングによる塗布において、例えば、導電性物質の前駆物質を用いる場合には、溶液（または懸濁液）の塗布または溶媒（または分散媒）の蒸発とともに、前駆物質（モノマー）が反応（重合）されて、導電性物質が生成される。より具体的には、例えば、前駆物質としてピロールを用いる場合には、ＴＨＦ、ピロールおよびリンモリブデン酸（触媒）を含有する溶液を塗布したとき、または、塗布後における、ＴＨＦが蒸発されたとき、ピロールが酸化されて重合され、ポリピロールが生成される。

上記した溶液キャスティングにおける溶液の調製や、懸濁液キャスティングにおける懸濁液の調製において、各成分の配合割合は、非導電性物質１００重量部に対して、導電性物質が、例えば、１０〜５０重量部、好ましくは、２０〜３５重量部、溶媒または分散媒が、例えば、２００〜２０００重量部、好ましくは、５００〜１０００重量部である。
機械的混合では、導電性物質および非導電性物質と、必要により添加される上記した添加剤とを配合して、ボールミルなどの公知の混合機などによって、物理的に混合する。また、機械的混合において、非導電性物質が、熱可塑性を有している場合には、上記した成分の混合物を加熱して、非導電性物質を溶融または軟化させながら、効率的に混合することもできる。

上記した機械混合において、各成分の配合割合は、非導電性物質１００重量部に対して、導電性物質が、例えば、１０〜５０重量部、好ましくは、２０〜３５重量部である。
また、形成された導電性層４には、必要により、ドーピング処理（例えば、ヨウ素への暴露処理）することにより、導電性を付与することもできる。
このようにして形成される導電性層４では、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂ間において、導電性物質により形成される電気経路（パス）が、非導電性物質により形成されるギャップにより、電気的な障害となる。この非導電性物質のギャップにより、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂ間に、所定の電気抵抗が付与され、後述する特定のガスの吸収や吸着に基づく導電性層４の膨潤によって、上記した所定の電気抵抗が変化する。

導電性層４の厚みは、例えば、０．０１〜５０μｍ、好ましくは、０．１〜２０μｍ、さらに好ましくは、０．２〜１０μｍである。また、導電性層４の大きさは、電極３の形状に応じて、適宜選択されるが、例えば、電極３の延びる方向長さが、５〜１００ｍｍ、好ましくは、１０〜５０ｍｍであり、電極３の並列方向長さが、５〜１００ｍｍ、好ましくは、１０〜５０ｍｍである。

これにより、ガス検知センサ１を製造することができる。なお、このガス検知センサ１は、可撓性を有する絶縁層２と、導体パターン８とを備えていることから、フレキシブル配線回路基板として形成されている。
その後、図１に示すように、第１配線７Ａおよび第２配線７Ｂを介して電気抵抗検知器１０に接続する。

次に、このガス検知センサ１を用いて、特定のガスを検知する方法について説明する。
まず、この方法では、ガス検知センサ１を、特定のガスを検知したい場所に配置する。
ガス検知センサ１によって検知される特定のガスは、特に限定されず、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、アレン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、カルボニル、カルバニオンなどの有機物質、上記した有機物質の誘導体（例えば、ハロゲン化誘導体など）、糖などの生化学分子、イソプレンおよびイソプレノイド、脂肪酸および脂肪酸の誘導体などの化学物質が挙げられる。

その後、この方法では、電気抵抗検知器１０によって、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂ間の電気抵抗を検知する。より具体的には、特定のガスが、導電性層（導電性材料）４の非導電性物質と接触したときに、この非導電性物質が、特定のガスを吸収または吸着して、特定のガスの種類および／または量に応じて、膨潤する。そうすると、この導電性層４も膨潤し、これによって、導電性層４の、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂ間における電気抵抗値が変化する。そして、この電気抵抗値の変化を、電気抵抗検知器１０によって、検知する。

そして、検知された電気抵抗値の変化から、所定のライブラリを有する図示しないコンピュータの解析によって、特定のガスの種類および／または量（濃度）について、定性分析および／または定量分析される。
なお、このような電気抵抗値の変化の解析および分析については、特表平１１−５０３２３１号公報や米国特許５５７１４０１号明細書の記載に準拠して、実施することができる。

そして、このガス検知センサ１では、可撓性を有する絶縁層２を備えているので、絶縁層２を、折り曲げ、折り畳み、丸めるなどして、柔軟に変形させまたはコンパクト化して、ガス検知センサ１を、薄型機器（薄型電気機器）や小型機器（小型電気機器）の狭小部に配置できる。また、機器の可動部に配置して、機器の動きに追従させることもできる。
そのため、特定のガスに応じて膨潤する割合が変化する導電性層（導電性材料）４の電気抵抗値を、電気抵抗検知器１０によって検知することによって、狭小部や可動部における特定のガスの定性分析や定量分析などを、確実に実施することができる。

なお、上記した説明では、本発明の物質検知センサとして、ガス検知センサ１を例示して説明したが、本発明の物質検知センサでは、検知する物質の状態は特に限定されず、例えば、検知する特定の物質が液体でもよい。
図４は、本発明の物質検知センサの他の実施形態であるガス検知センサの平面図、図５は、本発明の物質検知センサの他の実施形態であるガス検知センサの断面図であって、図２に対応する断面図を示す。なお、上記した各部に対応する部材については、図４および図５において同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上記した説明では、１つの導体パターン８および１つの導電性層４を、１つの絶縁層２に形成したが、導体パターン８および導電性層４の数は特に限定されず、例えば、図４に示すように、１つの絶縁層２の上に、複数（１６個）の導体パターン８を互いに間隔を隔てて１列で形成するとともに、各導体パターン８に対応して、互いに種類の異なる複数（１６個）の導電性層４を形成することができる。これにより、それぞれの導体パターン８で、種類の異なるガスを検知することができる。また、複数の導体パターン８の配置は、図４においては、１列で配列したが、絶縁層２、導電性層４または電極３の形状に応じて、自由に選択でき、例えば、図示しないが、縦４列、横４列で配列したり、縦２列、横８列で配列することもできる。

このようにガス検知センサ１を設ければ、検知できる特定のガスの種類を拡大させることができ、また、特定のガスの種類や量（濃度）を、より一層精度よく検知することができる。
また、上記した説明では、電極３の形成において、複数（４本）の第１電極３Ａおよび複数（４本）の第２電極３Ｂを形成したが、その数は特に限定されず、例えば、図示しないが、各１本から形成することもできる。

また、上記した説明では、絶縁層２の下面を露出させたが、例えば、図２の仮想線に示すように、金属層１３によって、絶縁層２の下面を被覆することもできる。
この金属層１３は、絶縁層２の下に形成されており、より具体的には、絶縁層２の下面全面に設けられている。
金属層１３を形成する金属材料としては、例えば、ステンレス、４２アロイ、アルミニウム、銅−ベリリウム、りん青銅などが用いられる。好ましくは、耐腐食性の観点から、ステンレスが用いられる。

この金属層１３を設けるには、例えば、上記した金属層１３を予め用意し、その後、絶縁層２を形成する。または、金属層１３および絶縁層２を、金属層１３および絶縁層２が予め順次積層されている２層基材として用意することもできる。さらに、金属層１３、絶縁層２および導体層（導体パターン８を形成するための導体層）が予め順次積層されている３層基材として用意することもできる。このような３層基材としては、市販品を用いることができ、例えば、銅からなる金属層１３の表面に、液晶ポリマーからなる絶縁層２および銅からなる導体層が予め積層されている液晶ポリマー銅張積層板（ＥＳＰＡＮＥＸ Ｌシリーズ、両面品、標準タイプ／Ｐタイプ、新日鐵化学社製）が用いられる。

また、金属層１３の厚みは、例えば、０．０５〜５０μｍ、好ましくは、０．１〜２０μｍである。金属層１３の厚みが、５０μｍを超えると、ガス検知センサ１の柔軟性を確保することが困難となる場合がある。０．０５μｍに満たないと、絶縁層２におけるガスの透過を防止することが困難となる場合がある。
このような金属層１３を、絶縁層２、とりわけ、ガス透過率の高い絶縁材料からなる絶縁層２の下に設ければ、金属層１３は、下側から絶縁層２に接触しようとするガスを遮断できるため、雰囲気中の水蒸気の吸水により絶縁層２が膨潤することを防止でき、絶縁層２の下面からガスや水蒸気が透過して、導電性層４に影響を与えることを防止できる。従って、そのような絶縁層２の膨潤に基づく誤検知や、絶縁層２の透過の影響に基づく誤検知を、防止することができる。

また、上記した説明では、導電性層４を、電極３の表面、すなわち、電極３の上面および各側面を被覆するように、形成したが、第１電極３Ａおよび第２電極３Ｂと接触するように形成すればよく、例えば、図５に示すように、導電性層４を、電極３の各側面（第２保護層１２の各側面）のみを被覆するように形成することもできる。
また、上記した説明では、第１保護層１１および第２保護層１２を、導体パターン８を被覆するように形成したが、電極３を被覆すればよく、例えば、図示しないが、第１保護層１１および第２保護層１２を、電極３のみを被覆して、配線７を被覆しないように、形成することができる。

さらにまた、上記した説明では、第１保護層１１および第２保護層１２の両方を、形成したが、例えば、図示しないが、第１保護層１１および第２保護層１２のいずれか一方のみを形成することもできる。

（ガス検知センサの製造）
実施例１
厚み５０μｍの液晶ポリマーシートの表面に、厚み１８μｍの銅箔が予め積層されている液晶ポリマー銅張積層板（品番：ＥＳＰＡＮＥＸ ＬＣ−１８−５０−００ＮＥ、片面品、標準タイプ、新日鐵化学社製）を用意し、サブトラクティブ法により、１６個の導体パターンを、それぞれ形成した（図３（ｂ）および図４参照）。

次いで、厚み０．５μｍの金層を、各導体パターンの表面に形成した（図３（ｄ）参照）。
次いで、下記に示す組成の溶液をそれぞれ調製し、これらを１６個の導体パターンにそれぞれ対応するように塗布して、１６個の導電性層を形成した（図３（ｅ）および図４参照）。

なお、図４における１〜１６の番号（Ｎｏ．）は、センサ番号であって、下記に示す１６個の組成に対応する番号である。また、１６個の導電性層のうち、２個（センサ番号１および２に対応する導電性層）については、非導電性物質が含有されていない。

センサ番号 導電性物質 非導電性物質
Ｎｏ．１ ポリピロール −
Ｎｏ．２ ポリピロール −
Ｎｏ．３ ポリピロール ポリスチレン
Ｎｏ．４ ポリピロール ポリスチレン
Ｎｏ．５ ポリピロール ポリスチレン
Ｎｏ．６ ポリピロール ポリ（α−メチルスチレン）
Ｎｏ．７ ポリピロール ポリ（スチレン・アクリロニトリル）
Ｎｏ．８ ポリピロール ポリ（スチレン・無水マレイン酸）
Ｎｏ．９ ポリピロール ポリ（スチレン・アリルアルコール
Ｎｏ．１０ ポリピロール ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）
Ｎｏ．１１ ポリピロール ポリ（４−ビニルフェノール）
Ｎｏ．１２ ポリピロール ポリビニルブチラール
Ｎｏ．１３ ポリピロール ポリ酢酸ビニル
Ｎｏ．１４ ポリピロール ポリビスフェノールＡ カーボネート
Ｎｏ．１５ ポリピロール ポリスチレン
Ｎｏ．１６ ポリピロール ポリスチレン

各溶液の調製では、溶液を、ピロール１９ｍｇ（０．２９ミリモル）およびＴＨＦ５．０ｍｌを含むピロールＴＨＦ溶液と、リンモリブデン酸５９２ｍｇ（０．２５ミリモル）および各非導電性物質３０ｍｇを含む非導電性物質ＴＨＦ溶液（センサ番号１および２については、非導電性物質を含まない。）５．０ｍｌとを、配合することにより調製した。次いで、調製した各溶液を、溶液キャスティング法により、絶縁層の上に塗布し、ポリピロールおよび各非導電性物質からなる導電性層を上記したパターンで、１６個形成した。

その後、残存するリンモリブデン酸および未反応のピロールを、ＴＨＦにより除去して、導電性層の表面を洗浄した。
実施例２
厚み２５μｍのポリイミドシートの表面に、厚み１８μｍの銅箔が予め積層されているポリイミド銅張積層板を用意し、サブトラクティブ法により、１６個の導体パターンを、それぞれ形成した（図３（ｂ）および図４参照）。

次いで、厚み０．１μｍの錫層を、無電解錫めっきにより、各導体パターンの表面に形成し（図３（ｃ）参照）、続いて、無電解金めっきにより、厚み０．５μｍの金層を錫層の表面に形成した（図３（ｄ）参照）。
次いで、実施例１と同様の方法により、導電性層を形成し、その表面を洗浄した（図３（ｅ）および図４参照）。

実施例３
厚み２０μｍのステンレス箔および厚み２５μｍのポリイミドシートが積層された２層基板を用意し（図３（ａ）参照）、次いで、アディティブ法により、１６個の導体パターンを、ポリイミドシートの上に、それぞれ形成した（図３（ｂ）および図４参照）。
次いで、厚み０．１μｍの錫層を、無電解錫めっきにより、各導体パターンの表面に形成し（図３（ｃ）参照）、続いて、無電解金めっきにより、厚み０．５μｍの金層を錫層の表面に形成した（図３（ｄ）参照）。

次いで、実施例１と同様の方法により、導電性層を形成し、その表面を洗浄した（図３（ｅ）および図４参照）。
実施例４
厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートシート（品番：ルミラーＸ６０、ルミラーシリーズ、東レ社製）を用意し（図３（a）参照）、次いで、銅微粒子を含む銅ペーストを用いる印刷法により、１６個の導体パターンを、ポリエチレンテレフタレートシートの上に、それぞれ形成した（図３（ｂ）および図４参照）。

次いで、厚み０．１μｍの錫層を、無電解錫めっきにより、各導体パターンの表面に形成し（図３（ｃ）参照）、続いて、無電解金めっきにより、厚み０．５μｍの金層を錫層の表面に形成した（図３（ｄ）参照）。
次いで、実施例１と同様の方法により、導電性層を形成し、その表面を洗浄した（図３（ｅ）および図４参照）。

（評価）
（ガス検知）
実施例１〜４により製造したガス検知センサを用いて、エタノールガスを既知濃度で含有するガス（蒸気）雰囲気に暴露させ、その雰囲気におけるエタノールガスの検知を実施した。

その結果、実施例１〜４の全てのガス検知センサで、既知濃度通りのエタノールガスを検知することができた。

本発明の物質検知センサの一実施形態としてのガス検知センサの平面図を示す。 図１に示すガス検知センサのＡ−Ａ線における断面図を示す。 図２に示すガス検知センサの製造方法を示す製造工程図を示す。 本発明の物質検知センサの他の実施形態であるガス検知センサの平面図を示す。 本発明の物質検知センサの他の実施形態であるガス検知センサの断面図であって、図２に対応する断面図を示す。

符号の説明

１ ガス検知センサ
２ 絶縁層
３ 電極
３Ａ 第１電極
３Ｂ 第２電極
４ 導電性層
１０ 電気抵抗検知器
１１ 第１保護層
１２ 第２保護層
１３ 金属層

Claims (8)

1. 可撓性を有する絶縁層と、
   前記絶縁層の上に、互いに間隔を隔てて対向配置され、電気抵抗検知器に接続される２つの電極と、
   前記絶縁層の上に、２つの前記電極間にわたって、２つの前記電極と電気的に接続されるように形成され、特定の物質の種類および／または量に応じて、膨潤する割合が変化する導電性層とを備えていることを特徴とする、物質検知センサ。
2. 前記物質が、ガスであることを特徴とする、請求項１に記載の物質検知センサ。
3. 前記絶縁層が、液晶ポリマーからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の物質検知センサ。
4. 前記絶縁層が、ポリエチレンテレフタレートからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の物質検知センサ。
5. 前記絶縁層の下に形成される金属層を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の物質検知センサ。
6. ２つの前記電極を被覆するように形成される錫層または錫合金層を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の物質検知センサ。
7. ２つの前記電極を被覆するように形成される金層を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の物質検知センサ。
8. 前記錫層または前記錫合金層を被覆するように形成される金層を備えていることを特徴とする、請求項６に記載の物質検知センサ。

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