JP2015199335A - 水分選択透過性フィルター及びそれを備えたセンサー - Google Patents

Abstract

【課題】 高い水蒸気透過率を有し、薄く、しかも十分な強度と油分に対する優れた遮断機能を有する水分選択透過性フィルターを提供する。
【解決手段】 水分選択透過性フィルター１００は、多数の細孔（図示省略）を有する多孔質体１０と、この多孔質体１０の細孔を塞ぐ水分選択透過層２０と、を備えている。水分選択透過層２０は、水分を透過し、油分、炭化水素などを透過しない水分透過性材料を、多孔質体１０にコーティング、含浸等させることにより形成されている。水分透過性材料としては、例えば、樹脂、フッ素化合物、シリコーン化合物、アルミニウム塩、ガラスなどの材質を使用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばセンサーなどに利用可能な水分選択透過性フィルター及びそれを備えたセンサーに関する。

近年、電子情報社会の発展に伴い、さまざまな電子デバイスが利用されている。電子デバイスを製造する過程や利用する過程では、電子回路など電子部品をショートさせる原因となる水分が大きな問題となっている。そして、電子デバイスの使用環境を確認するために、例えば湿度センサー、結露センサーなどが使用されている。これらのセンサー類では、設置される雰囲気中の蒸気、ガス、液体等にセンサー材料が暴露されることによって、センサー材料が経時的に劣化し、または汚染され、センシング機能が低下する懸念がある。そのため、例えば湿度センサーでは、検出対象である水分は透過するが、油分などはブロックする水分選択透過性フィルターを配備してセンサー類を保護することが望ましい。

上記センサー類において、保護材料として水分選択透過性フィルターを設ける場合、高い水蒸気透過率を確保するとともに、装置を小型化するために、フィルターの厚みを極力薄く形成することが求められる。その一方で、膜厚を薄くしすぎると、強度が低下して自立膜として成立し得ず、耐久性やハンドリング性が低下したり、本来の性能である油分などの遮断機能が低下したりする、という問題があった。

本発明の目的は、高い水蒸気透過率を有し、薄く、しかも十分な強度と油分に対する優れた遮断機能を有する水分選択透過性フィルターを提供することにある。

本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意研究を行った結果、多数の細孔を有する多孔質体に、水分透過性材料を複合化して多孔質体の細孔を塞ぐ水分選択透過層を形成することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の水分選択透過性フィルターは、多数の細孔を有する多孔質体と、前記多孔質体の前記細孔を塞ぐ水分選択透過層と、を備えている。

本発明の水分選択透過性フィルターは、前記水分選択透過層が、樹脂、フッ素化合物から選ばれる１種又は２種以上の水分透過性材料を含有していてもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターは、前記樹脂が、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ＰＭＭＡ、ポリビニルアセテートよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であってもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターは、前記水分選択透過層が、前記多孔質体の表面にコーティングされた前記水分透過性材料により形成されていてもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターは、前記水分選択透過層が、前記多孔質体の内部に含浸された前記水分透過性材料により形成されていてもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターにおいて、前記水分選択透過層は、前記水分透過性材料が前記多孔質体の表面にコーティングされている部分と、前記水分透過性材料が前記多孔質体に含浸されている部分とを含んでいてもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターにおいて、前記水分透過性材料は、厚さ２５μｍのフィルムの状態で、２５℃、９０％ＲＨの条件により測定した場合の水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であってもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターの製造方法は、多数の細孔を有する多孔質体と、前記多孔質体の前記細孔を塞ぐ水分選択透過層と、を備えた水分選択透過性フィルターの製造方法である。そして、本発明の水分選択透過性フィルターの製造方法は、前記多孔質体に水分透過性材料を含む塗布液を塗布し、乾燥させて前記水分選択透過層を形成する工程と、前記水分選択透過層が形成された前記多孔質体を、前記水分透過性材料の軟化点よりも高い温度で加熱処理する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のセンサーは、上記いずれかの水分選択透過性フィルターを備えている。

本発明のセンサーは、局在型表面プラズモン共鳴センサー、湿度センサー、結露センサー、バイオセンサー、ケミカルセンサー、屈折率センサー、ＱＣＭ（水晶発振子マイクロバランス）及びガスセンサーよりなる群から選ばれるものであってもよい。

本発明の水分選択透過性フィルターは、多孔質体を基材として用い、そこに、水分を透過し、油分、炭化水素などを透過しない水分選択透過層を設けたことによって、高い水蒸気透過率と薄膜化を両立させている。すなわち、本発明の水分選択透過性フィルターでは、多孔質体によって、水分選択透過性フィルターに自立膜として必要な強度を与え、全体の厚みを極力薄くしながら、水分選択透過層によって油分などの遮断機能を確保している。従って、本発明の水分選択透過性フィルターは、例えば局在型表面プラズモン共鳴センサー、湿度センサー、結露センサー、バイオセンサー、ケミカルセンサー、屈折率センサー、ＱＣＭ（水晶発振子マイクロバランス）、ガスセンサー等のセンサーや計測装置類において、例えばセンシング性能を維持し、耐久性を高めるための保護膜などの目的で好ましく適用できる。

本発明の一実施の形態に係る水分選択透過性フィルターの部分断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る水分選択透過性フィルターの部分断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る水分選択透過性フィルターの部分断面図である。 本発明の水分選択透過性フィルターを適用したＬＳＰＲセンサーの概略構成を説明する図面である。 応答速度の評価方法を説明する図面である。 再現性の評価方法を説明する図面である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［水分選択透過性フィルター］
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る水分選択透過性フィルター１００の概略構成例を説明する断面図である。水分選択透過性フィルター１００は、多数の細孔（図示省略）を有する多孔質体１０と、この多孔質体１０の細孔を塞ぐ水分選択透過層２０と、を備えている。

＜多孔質体＞
多孔質体１０は、多数の細孔を有するシート状の部材である。多孔質体１０を構成する材料としては、例えば、ポリエステル、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、植物性繊維、動物性繊維等の有機材料、ガラス、アルミナ、金属等の無機材料であって、かつ多孔質であるものが挙げられる。ここで多孔質の形態例としては、不織布、織物、メッシュ、メンブランフィルター、粒子の焼結体、発泡シート、非孔質基板にドリル、パンチング、プラズマ等の物理エッチングや化学エッチング等により貫通孔を形成したものが挙げられる。多孔質体１０の好ましい具体例として、ろ紙、ポリエステル製の不織布、ガラス繊維ろ紙、ＰＴＦＥ製メンブランフィルター、ポーラスアルミナメンブランフィルターなどを挙げることができる。これらの中でも、水分選択透過性フィルター１００を自立膜として成立させるために必要な強度を与えるとともに、センシング対象である蒸気、ガス、液体等の媒質との反応性が低く、かつ細孔径や気孔率の制御が容易である、という理由から、ポーラスアルミナメンブランフィルターを用いることが最も好ましい。

水分選択透過性フィルター１００を例えば光反射系センサーに使用する場合、多孔質体１０は、光源やセンサーの種類に応じて、特定の波長の光を反射できるものであればよい。例えば、水分選択透過性フィルター１００を局在型表面プラズモン共鳴センサーに適用する場合、多孔質体１０は、局在型表面プラズモン共鳴波長（例えば金属微粒子が金または銀で形成されている場合は３００〜９００ｎｍの範囲内）で反射するものを使用することができる。この場合、例えば、波長５９０ｎｍにおける光反射率が大気中で１０％以上であることが好ましく、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上である。多孔質体１０がこのような光反射率であると、水分選択透過性フィルター１００を局在型表面プラズモン共鳴センサーにおける光反射部材として好ましく利用できる。多孔質体１０の光反射率が１０％未満の場合は、局在型表面プラズモン共鳴センサーにおける光反射部材として使用する場合に、受光部に光が十分到達せず、センサーとしての感度が低くなる傾向にある。ただし、波長は５９０ｎｍに限定されるものではなく、使用する波長に合わせて反射率が上記範囲に入るものであればよい。また、水分選択透過性フィルター１００を局在型表面プラズモン共鳴センサー以外の光反射系センサーに使用する場合も、多孔質体１０は、使用する波長に合わせて上記反射率と同程度の反射率を有するものであればよい。

水分選択透過性フィルター１００を例えばセンサー類に使用する場合、多孔質体１０は、センシング対象である蒸気、ガス、液体等の媒質の導入口の役割を担うことができる。その観点では、多孔質体１０は、膜厚に応じて、前記媒質を効率良く透過させることが可能な空隙率を有すること好ましい。また、多孔質体１０は、フィルターの役割を担い、前記媒質によるセンサー自体の汚染を抑制する作用も有しており、そのような観点では、前記媒質中の不純物を除去できることが好ましい。以上の理由から、多孔質体１０の膜厚Ｔ１は、例えば１０００μｍ以下であることが好ましく、１０〜１０００μｍの範囲内であることがより好ましい。

また、多孔質体１０の膜厚Ｔ１が比較的小さい場合は、多孔質体１０の空隙率は比較的小さくても良い。一方で、膜厚Ｔ１が比較的大きい場合は、空隙率も比較的大きくする必要がある。そのため、多孔質体１０の膜厚Ｔ１（μｍ）に対する多孔質体１０の空隙率（％）の比の値、つまり、多孔質体１０の空隙率（％）をその膜厚Ｔ１（μｍ）で割った値は、例えば０．０２５（％／μｍ）以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．０５〜２．００（％／μｍ）の範囲内である。多孔質体１０の空隙率（％）を膜厚Ｔ１（μｍ）で割った値が０．０２５（％／μｍ）より小さい場合は、媒質の透過速度が低下し、媒質のセンシングの感度や応答速度が低下する傾向にある。

また、多孔質体１０の好ましい平均孔径は、例えば１ｎｍ〜１μｍの範囲内である。平均孔径が１ｎｍ未満の場合は、媒質の導入速度が低下し、媒質のセンシングの感度や応答速度が低下する傾向にある。一方、平均孔径が１μｍを超えると、前記媒質中の不純物の除去効率が低下する傾向にある。ここで、平均孔径は、例えば水銀圧入法により測定することができる。

＜水分選択透過層＞
水分選択透過層２０は、水分を透過し、油分、炭化水素などを透過しない材料（以下、「水分透過性材料」と記すことがある）を多孔質体１０にコーティングすることによって形成してもよいし、含浸させることによって形成してもよいし、両者の組み合わせでもよい。図１、図２、図３は、それぞれ、水分選択透過性フィルター１００における水分選択透過層２０の異なる態様を示している。なお、図１〜３では、シート状の多孔質体１０の片面側に水分選択透過層２０を設けたが、多孔質体１０の両面に水分選択透過層２０を設けてもよい。

図１は、コーティングによる水分選択透過層２０を有する水分選択透過性フィルター１００の概略構成を説明する図面である。図１に示す形態では、水分選択透過層２０は、多孔質体１０の表面にコーティングされている。この場合、水分選択透過性フィルター１００の全体厚みは、多孔質体１０の厚みＴ１と水分選択透過層２０の厚みＴ２との合計となる。緻密な水分選択透過層２０によって、多孔質体１０の細孔は外部に露出せず封止されるため、水分の透過は許容されるが、水分以外の油分などは水分選択透過層２０を透過できない。従って、図１の水分選択透過性フィルター１００は、厚み方向に水分の選択透過性を発揮する。なお、コーティングによる水分選択透過層２０は、複数の異なる材料の層を積層して形成したものでもよい。

図２は、含浸による水分選択透過層２０を有する水分選択透過性フィルター１００の概略構成を説明する図面である。図２に示す形態では、水分選択透過層２０は、多孔質体１０の表面から内側に入り込むように、厚みＴ２の含浸層として形成されている。この場合、水分選択透過性フィルター１００の全体厚みは、多孔質体１０の厚みＴ１と等しい。図２に示す態様では、水分選択透過層２０内の細孔は、水分透過性材料が埋まって封止されるため、水分の透過は許容されるが、水分以外の油分などは水分選択透過層２０を透過できない。従って、図２の水分選択透過性フィルター１００は、厚み方向に水分の選択透過性を発揮する。なお、含浸による水分選択透過層２０は、複数の異なる材料による含浸層の組み合わせでもよい。

図３は、コーティングと含浸による水分選択透過層２０を有する水分選択透過性フィルター１００の概略構成を説明する図面である。図３に示す形態では、水分選択透過層２０は、多孔質体１０の表面に形成されたにコーティング層２０Ａと、該表面から内側に入り込むように形成された含浸層２０Ｂとを有している。図３に示す態様では、水分選択透過層２０の厚みＴ２は、コーティング層２０Ａの厚みＴ３と含浸層２０Ｂの厚みＴ４との合計である。この場合、水分選択透過性フィルター１００の全体厚みは、多孔質体１０の厚みＴ１とコーティング層２０Ａの厚みＴ３との合計となる。図３に示す態様では、緻密なコーティング層２０Ａによって、多孔質体１０の表面の細孔は外部に露出せず封止されるとともに、多孔質体１０の内部の含浸層２０Ｂにおける細孔には水分透過性材料が埋まって封止されるため、水分以外は水分選択透過層２０を透過できない。従って、図３の水分選択透過性フィルター１００は、厚み方向に水分の選択透過性を発揮する。なお、コーティング層２０Ａは、複数の異なる材料の層を積層して形成したものでもよい。また、含浸層２０Ｂは、複数の異なる材料による含浸層の組み合わせでもよい。さらに、コーティング層２０Ａと含浸層２０Ｂの材料が異なっていてもよい。

水分選択透過層２０を構成する材料は、水分を透過し、油分、炭化水素などを透過しない材料であれば特に制限なく用いることができる。ここで、水分透過性材料は、例えば厚さ２５μｍのフィルムの状態で、２５℃、９０％ＲＨの条件により測定した場合の水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であることを一つの基準として選択することができる。

水分選択透過層２０に使用可能な水分透過性材料としては、例えば、樹脂、フッ素化合物、などの材質を使用できる。これらは２種以上を組み合わせて使用できる。ここで、樹脂としては、公知の合成樹脂及び天然樹脂が用いられる。これらの樹脂の中でも、水分透過性能（つまり、水を速やかに透過させる性能）と水分選択的透過性能（つまり、油分、炭化水素などをブロックする性能）を両立できるという理由から、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂（アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等）、ポリビニルアセテート等のビニル樹脂、ポリイミド、シリコーンポリイミド等のポリイミド樹脂、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル樹脂が好ましい。より好ましくは、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ＰＭＭＡ、ポリビニルアセテート、ポリイミド、シリコーンポリイミドなどを用いることができる。これらの樹脂は２種以上を組み合わせて使用できる。これらの樹脂の中でも、優れた水分透過性能（つまり、水を速やかに透過させる性能）と優れた水分選択的透過性能（つまり、油分、炭化水素などをブロックする性能）を両立できるという理由から、より好ましくは、前記樹脂が、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ＰＭＭＡ、ポリビニルアセテートであり、さらにポリスチレンを用いることが最も好ましい。

また、水分透過性材料として樹脂を用いる場合の重量平均分子量は、その材質に応じて適切な範囲を選択すればよい。例えば、樹脂としてポリスチレンを用いる場合は、水分の透過を許容しつつ、油分や炭化水素を確実にブロックするために、３０，０００〜５００，０００の範囲内とすることが好ましい。

水分選択透過層２０として使用可能な水分透過性材料の具体例として、例えば、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）、耐熱性ポリスチレン（平均分子量２２万、東洋スチレン社製）、ポリビニルアルコール５００（関東化学社製）、ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−１、積水化学工業社製）、ＰＭＭＡ（平均分子量１２万、シグマアルドリッチ社製）、ポリビニルアセテート（平均分子量５万、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社製）、フッ素系コーティング剤（ＦＳ１０１０ＴＨ−０．５、フロロテクノロジー社製）、などの市販品を挙げることができる。これらは２種以上を組み合わせて使用できる。

また、上記以外の水分透過性材料の具体例として、ポリアミド酸樹脂、エポキシ樹脂等も挙げられる。これらは市販のものや、重合して準備したものなどを使用することが可能である。

水分選択透過層２０の厚みＴ２は、水分の透過を許容しつつ、油分や炭化水素を確実にブロックするために、その材質や用途に応じて適切な範囲を選択することができる。
例えば、水分透過性材料が、多孔質体１０の表面にコーティングされる材質の場合、図１に例示する態様となるため、厚みＴ２は、０．１〜５μｍの範囲内が好ましく、０．１〜３μｍの範囲内がより好ましい。
また、水分透過性材料が、多孔質体１０の内部に含浸される材質（例えば、ポリスチレンなど）の場合、図２に例示する態様となるため、厚みＴ２は５〜８０μｍの範囲内が好ましく、５〜３０μｍの範囲内がより好ましい。
また、水分透過性材料が、多孔質体１０の表面にコーティングされるとともに、内部に含浸される材質の場合は、図３に例示する態様となるため、厚みＴ２は厚みＴ３と厚みＴ４の合計となる。この場合、厚みＴ３は０．１〜５μｍの範囲内が好ましく、０．１〜３μｍの範囲内がより好ましく、厚みＴ４は５〜８０μｍの範囲内が好ましく、５〜３０μｍの範囲内がより好ましい。

水分選択透過性フィルター１００は、多孔質体１０及び水分選択透過層２０のほかに、発明の効果を損なわない範囲で、任意の層を有していてもよい。

水分選択透過性フィルター１００の全体厚みは、その材質や用途に応じて、適切な範囲を選択することができる。

また、水分選択透過性フィルター１００の全体の水蒸気透過率は、その材質や用途に応じて、適切な範囲を選択することができる。

以上のように構成される水分選択透過性フィルター１００は、多孔質体１０に、水分を透過し、油分、炭化水素などを透過しない水分選択透過層２０を設けたことによって、高い水蒸気透過率と薄膜化を両立させている。すなわち、水分選択透過性フィルター１００では、多孔質体１０によって、水分選択透過性フィルター１００に自立膜として必要な強度を与え、全体の厚みを極力薄くしながら、水分選択透過層２０によって油分などの遮断機能を確保している。従って、水分選択透過性フィルター１００は、例えば局在型表面プラズモン共鳴センサー、湿度センサー、結露センサー、バイオセンサー、ケミカルセンサー、屈折率センサー、ガスセンサー、ＱＣＭ等のセンサー類や計測装置類に好ましく適用できる。例えば、水分選択透過性フィルター１００は、それを備えたセンサー類において、高い水蒸気透過率を維持しながら、薄く、しかも十分な強度と油分に対する優れた遮断機能を発揮する保護膜として利用できる。従って、水分選択透過性フィルター１００を適用することによって、上記センサー類において、簡易な構成で、装置の大型化を回避しながら、センシング機能の低下を防ぎ、耐久性とセンサーとしての信頼性を向上させることができる。また、水分選択透過性フィルター１００は、センサー類の他にも、例えば、各種の検査キットや、マトリックスを担体とする金属触媒、ガス浄化フィルター、水等の液体浄化フィルターなどへの適用が可能である。

［水分選択透過性フィルターの製造］
水分選択透過性フィルター１００は、多孔質体１０に水分透過性材料を含む塗布液を塗布し、乾燥させ、コーティング層及び／又は含浸層を有する水分選択透過層２０を形成することによって製造することができる。水分透過性材料を多孔質体１０上に塗布する方法としては特に制限されず、例えばコンマ、ダイ、ナイフ、リップ等のコーターにて塗布することが可能である。塗布液には、水分透過性材料の材質に応じて、例えば、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶媒、有機酸、有機アミン、イオン性液体などを含有していてもよい。また、水分選択透過層２０を多層に形成したり、複数種類の材料によって形成したりする場合は、水分透過性材料を含む塗布液の塗布と、乾燥とを繰り返すことが好ましい。

＜加熱処理＞
水分選択透過性フィルター１００を光学センサーに適用した場合に、再現性をより向上させるために、上記のように水分選択透過層２０を形成した後で、加熱処理することが好ましい。その理由は定かではないが、加熱処理により水分選択透過層２０がより緻密になると推測される。その結果、水分透過性を維持しつつ、水分以外を透過させないという選択性が向上すると考えられる。加熱温度は、水分透過性材料の軟化温度より高温で、分解温度よりも低温であることが好ましい。また、加熱処理の時間は、多孔質体１０及び水分透過性材料の材質及び構造により適宜決定されるが、水分透過性材料が軟化して流動し、より緻密な構造になるために十分な時間であることが望ましい。例えば多孔質体１０がポーラスアルミナであって、水分透過性材料がポリスチレンである場合は、加熱温度は１１０℃〜１５０℃が好ましく、加熱処理の時間は１０分〜１２０分であることが好ましい。

［光学センサー］
次に、本発明の水分選択透過性フィルター１００を光学センサーに適用した例について、説明する。ここでは、光学センサーの一形態として、局在型表面プラズモン共鳴（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＬＳＰＲ）センサー（以下、「ＬＳＰＲセンサー」と記すことがある）について説明する。

図４は、ＬＳＰＲセンサーの構成例を示している。このＬＳＰＲセンサー１０００は、ナノコンポジット層１００１と、このナノコンポジット層１００１の片側に積層された光反射部材１００２と、この光反射部材１００２とは反対側でナノコンポジット層１００１に積層された透明ガラス基板１００３と、を有する複合基板１００４を備えている。また、ＬＳＰＲセンサー１０００は、複合基板１００４の積層方向に対して角度を変化させて光線を照射できる光源１００５と、この光源１００５から複合基板１００４へ向けて照射された光線の反射光を検出する光検出器１００６と、を備えている。光源１００５は、透明ガラス基板１００３に向けて光線を照射する。ＬＳＰＲセンサー１０００は、光反射部材１００２の表面（ナノコンポジット層１００１が積層されている面とは反対側の面）に沿って検体となる気体又は液体が流れるように構成されている。検体中の無機物質又は有機物質は、多孔質の光反射部材１００２の細孔を通過してナノコンポジット層１００１に到達する。

ナノコンポジット層１００１は、局在型表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微粒子分散複合体により構成される。粒子径が数ｎｍ〜１００ｎｍ程度のサイズの金属微粒子は、微粒子中の電子が、特定の波長の光と相互作用を生じて共鳴する局在型表面プラズモン共鳴を生じる。この局在型表面プラズモン共鳴は、金属微粒子の周辺媒質の誘電率ε_ｍ（λ）（＝（ｎ_ｍ（λ））^２）（ｎ_ｍはその屈折率）の変化に敏感である為、金属微粒子の周辺媒質の誘電率（屈折率）の変化に応じて共鳴する波長が変化する、という特徴を持っている。このような金属微粒子分散複合体としては、公知のものを利用でき、例えば、後記実施例に示すように、ベーマイトなどからなる固体骨格部及び該固体骨格部が形成する空隙を有するマトリックスと、該固体骨格部に固定された金属微粒子と、を有するものを挙げることができる。

以上の構成を有するＬＳＰＲセンサー１０００では、ＬＳＰＲによる散乱スペクトルの変化、散乱スペクトル強度の変化又は散乱光強度の変化をもとに、気体もしくは液体に存在する無機物質又は有機物質を検出することができる。

図４に示したようなＬＳＰＲセンサー１０００は、例えば雰囲気中の油分、炭化水素などの汚染物がナノコンポジット層１００１に吸着すると、そのセンシング感度が低下し、センシングの応答性や再現性が低下する。そのため、光反射部材１００２として、水分を透過させながら、油分、炭化水素などをブロックできる本発明の水分選択透過性フィルター１００を適用することによって、ナノコンポジット層１００１の汚染を防止し、ＬＳＰＲセンサー１０００における応答性とセンシングの再現性を維持できる。ＬＳＰＲセンサー１０００では、光反射部材１００２として、図１〜図３に例示した水分選択透過性フィルター１００を用いることができる。具体的には、ＬＳＰＲセンサー１０００において、多孔質体１０がナノコンポジット層１００１に向き合い、水分選択透過層２０が外側（検体の入出側）に露出するように、図１〜３の水分選択透過性フィルター１００を配置することにより、光反射部材１００２として用いることができる。この場合、多孔質体１０として、上記のように、使用する波長に合わせて所定の光反射率を有するものを用いることが好ましい。

ＬＳＰＲセンサー１０００において、水分選択透過性フィルター１００は、光反射部材１００２としての役割に加え、これがセンシング対象である蒸気、ガス、液体等の媒質の導入口の役割も担う。そのため、水分選択透過性フィルター１００を使用することにより、光学センサーの構造設計のバリエーションが増えて、光学センサーの小型化、軽量化等に効果がある。さらに、水分選択透過性フィルター１００を用いることによって、媒質によって光学系が暴露しないような装置の設計を容易にできる。また、媒質によるナノコンポジット層１００１自体の汚染を抑制することができる。特に、水分選択透過性フィルター１００を光反射部材１００２として利用することによって、ナノコンポジット層１００１に水分のみが到達するため、ＬＳＰＲセンサー１０００は、例えば湿度センサー、結露センサーなどの水分を検出対象とするセンサーに好ましく利用できる。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。以下の実施例、比較例において特にことわりのない限り、各種測定、評価は下記によるものである。

＜金属微粒子の平均粒子径の測定＞
金属微粒子の平均粒子径の測定は、試料を砕いてエタノールに分散させたのち、得られた分散液をカーボン支持膜付き金属性メッシュへ滴下して作成した基板を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ；日本電子社製、ＪＥＭ−２０００ＥＸ）により観測した。また、金属微粒子の平均粒子径は面積平均径とした。

＜金属微粒子分散層の空隙率の測定＞
金属微粒子分散層の空隙率は、金属微粒子分散層の面積、厚み及び重量より算出した見掛け密度（嵩密度）と、マトリックスの固体骨格部を形成する材料及び金属微粒子の固有の密度および組成比率より算出した空隙を含まない密度（真密度）を用いて、下記式（Ａ）にしたがって空隙率を算出した。

空隙率（％）＝（１−嵩密度／真密度）×１００ …（Ａ）

＜透過吸収スペクトルの測定＞
ナノコンポジット試料の透過吸収スペクトルは、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、ＭＣＰＤ−３７００）を用いて測定した。

＜ＬＳＰＲセンサー＞
ナノコンポジット層１００１として金属金微粒子分散層（以下、「金属金微粒子分散層１００１」と記すことがある）を形成した以外は、図４に記載したものと同様の構成のＬＳＰＲセンサーを作成した。すなわち、このＬＳＰＲセンサー１０００は、金属金微粒子分散層１００１と、この金属金微粒子分散層１００１の片側に積層された光反射部材１００２と、この光反射部材１００２とは反対側で金属金微粒子分散層１００１に積層された透明ガラス基板１００３と、を有する複合基板１００４を備えている。また、ＬＳＰＲセンサー１０００は、複合基板１００４の積層方向に対して角度を変化させて光線を照射できる光源１００５と、この光源１００５から複合基板１００４へ向けて照射された光線の反射光を検出する光検出器１００６と、を備えている。

＜ナノコンポジットの作製（１）＞
１８ｇのベーマイト粉末（大明化学工業社製、商品名；Ｃ−０１、平均一次粒子径；２０ｎｍ、平均二次粒子径；０．１μｍ、粒子形状；キュービック状）に、７８．７２ｇの水と３．２８ｇの酢酸を加え、機械撹拌（回転数４００ｒｐｍ、３時間）を行い、１８ｗｔ％のベーマイト分散液１を調製した。次に、４．５ｇの１８ｗｔ％ベーマイト分散液１に対して、３．５６７ｇのエタノール、２．５３１ｇのポリビニルアルコール（平均分子量２２０００、重合度５００、ケン化度８８％）の２０ｗｔ％水溶液、０．０８１ｇの３−アミノプロピルトリエトキシシラン、及び０．０８１ｇの塩化金酸・四水和物を加え、金錯体含有スラリーを調製した。なお、前記金錯体含有スラリーの調製に際しては、各試薬をそれぞれ加えるたびに、撹拌子による撹拌（回転数１０００ｒｐｍ、５分間）を行った。

次に、透明ガラス基板１００３（厚み０．７ｍｍ）に、前記金錯体含有スラリーをスピンコーター（ミカサ株式会社製、商品名；ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ １Ｈ−ＤＸ２）を用いて塗布した後、７０℃で３分間及び１３０℃で１０分間乾燥し、さらに２８０℃、１０分間および５００℃、１時間加熱処理することによって、赤色に呈色した金属金微粒子分散層１００１（厚さ１．５２μｍ）を形成した。金属金微粒子分散層１００１中に形成した金属金微粒子は、該金属金微粒子分散層１００１の表層部から厚さ方向に至るまでの領域内で、各々が完全に独立し、隣り合う金属金微粒子における大きい方の粒子径以上の間隔で分散していた。この金属金微粒子分散層１００１の特徴は、次のとおりであった。
１）金属金微粒子分散層１００１の空隙率；６０．１％
２）金属金微粒子の形状；ほぼ球状、平均粒子径；２４．９ｎｍ、最小粒子径；１２．５ｎｍ、最大粒子径；４０．３ｎｍ、粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある粒子の割合；１００％
３）金属金微粒子分散層１００１に対する金属金微粒子の体積分率；１．８％、同重量分率；２２．６ｗｔ％

また、金属金微粒子分散層１００１の金属金微粒子によるＬＳＰＲの空気中における透過吸収スペクトルは、ピークトップが５２１ｎｍ、波長５９０ｎｍにおける吸光度が０．２２４の吸収ピークが観測され、水中における吸収スペクトルは、ピークトップが５３６ｎｍ、波長５９０ｎｍにおける吸光度が０．５８７の吸収ピークが観測された。観測された吸収ピークの単位屈折率変化に対するピーク波長変化量及び波長５９０ｎｍにおける吸光度変化量は、それぞれ４６．５ｎｍ及び１．１５であった。

[実施例１]

＜水分選択透過フィルターの作製＞
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１を作成した。

＜水分選択透過フィルター積層複合基板の作製＞
水分選択透過フィルターＥ１を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１を形成した。

＜湿度応答性評価＞
光源としてハロゲンランプの可視光光源、光検出器として瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、ＭＣＰＤ−３７００）、および投光受光同軸のＹ型光ファイバーを用いて、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１の透明ガラス基板１００３面側から垂直方向で光を入射し、反射光を検出することにより反射率の測定を行った。反射率は、金属金微粒子分散層１００１の無い透明ガラス基板１００３と光反射部材１００２のみの積層体をリファレンスに用い、波長５８０ｎｍにおける相対反射率を測定した。検体としては、温度３０℃において相対湿度を１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％と段階的に可変制御した空気を用い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１周辺の相対湿度を変化させた。湿度環境は、設定条件に達してから１０分ホールドした。

図５は、応答速度の評価方法を説明する図面であり、反射率と相対湿度の時間変化のモデルを示している。湿度変化に対する応答速度は、市販の湿度センサー（ＨＰ２３、ロトロニック社製）で測定した結果の１０％ＲＨから２０％ＲＨに変化するまでの時間（変化時間；２分）を基準にし、その値と比較することにより判断した（図５参照）。測定結果は、１点／１分の条件でデータをロギングした。そして、応答性の評価は、変化時間が４分以内であるものを可（△）とし、好ましくは３分以内（○）、より好ましくは２分以内（◎）と判定した。変化時間が４分を超えるものは、不可（×）と判定した。

また、再現性の確認は、１０％ＲＨでの値の変動率で判断した。図６は、再現性の評価方法を説明する図面であり、反射率の測定を複数回繰り返した場合の変動モデルを示している。変動率は、図６に示すように、１回目と３回目の測定における５９０ｎｍにおける反射率のベースラインの変化量Ａと、３回目の測定におけるピーク高さＢとから、下式に従い算出した。
変動率（％）＝（Ａ／Ｂ）×１００
そして、再現性の評価は、変動率が±５％以内であるものを可（△）とし、好ましくは±２％以内（○）、より好ましくは±１％以内（◎）と判定した。変動率が±５％を超えるものは不可（×）と判定した。

また、総合評価では、応答性の評価結果にかかわらず、再現性の評価結果が○及び◎であるものを「可」とし、再現性の評価結果が△及び×である場合は「不可」と評価した。

上記湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１を評価した結果、湿度変化に対する応答時間は２分であり、応答性は◎と判断した。また、再現性評価結果は、変動率１．０％であり、再現性は◎と判断した。総合評価は「可」であった。

［実施例２］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を１ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を２０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ２を作成した。

水分選択透過フィルターＥ２を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２を評価した。

［実施例３］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を１ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ３を作成した。

水分選択透過フィルターＥ３を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ３を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ３を評価した。

［実施例４］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を１ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を５０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ４を作成した。

水分選択透過フィルターＥ４を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ４を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ４を評価した。

［実施例５］
水分選択透過フィルターＥ３を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ５を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ５を評価した。

［実施例６］
水分選択透過フィルターＥ１とＥ３を金属金微粒子分散層１００１の上に重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ６を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ６を評価した。

［実施例７］
水分選択透過フィルターＥ１を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ７を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ７を評価した。

［比較例１］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、フッ素系コーティング剤（ＦＳ１０１０ＴＨ−０．５、フロロテクノロジー社製）を４０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ１を作成した。

水分選択透過フィルターＣ１を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ１を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ１を評価した。

［比較例２］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、フッ素系コーティング剤（ＦＧ５０８０Ｆ１３０−０．１、フロロテクノロジー社製）を４０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ２を作成した。

水分選択透過フィルターＣ２を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ２を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ２を評価した。

［比較例３］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、シリコンコーティング剤（ＫＲ２５１、信越化学工業社製）を５ｗｔ％の濃度に希釈したトルエン溶液を４０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ３を作成した。

水分選択透過フィルターＣ３を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ３を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ３を評価した。

［比較例４］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、コーティング剤（ＴＮ−７０００、ジェイ・エス・ピー社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解したイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ４を作成した。

水分選択透過フィルターＣ４を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ４を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ４を評価した。

［比較例５］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、１．３ｗｔ％のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（シグマアルドリッチ社製）を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ５を作成した。

水分選択透過フィルターＣ５を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ５を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ５を評価した。

［比較例６］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、シリコンコーティング剤（Ｘ１２−２２２６、信越化学工業社製）を３０μｌ塗布した後、１００℃、３分乾燥することで水分選択透過フィルターＣ６を作成した。

水分選択透過フィルターＣ６を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ６を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ６を評価した。

［比較例７］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、高塩基性塩化アルミニウム（アルファイン８３、大明化学社製）を３０μｌ塗布した後、１００℃、３分乾燥することで水分選択透過フィルターＣ７を作成した。

水分選択透過フィルターＣ７を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ７を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ７を評価した。

［実施例８］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルアルコール５００（関東化学社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解した水溶液を６０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ８を作成した。

水分選択透過フィルターＥ８を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ８を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ８を評価した。

［実施例９］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルアルコール５００（関東化学社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解した水溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ９を作成した。

水分選択透過フィルターＥ９を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ９を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ９を評価した。

［実施例１０］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−１、積水化学工業社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を２０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１０を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１０を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１０を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１０を評価した。

［実施例１１］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ＰＭＭＡ（平均分子量１２万、シグマアルドリッチ社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を２０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１１を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１１を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１１を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１１を評価した。

［実施例１２］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルアセテート（平均分子量５万、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社製）を５ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を２０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１２を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１２を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１２を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１２を評価した。

［実施例１３］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルアセテート（平均分子量５万、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社製）を１ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１３を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１３を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１３を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１３を評価した。

［実施例１４］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−１、積水化学工業社製）を０．２ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１４を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１４を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１４を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１４を評価した。

［実施例１５］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（エスレックＢＭ−１、積水化学工業社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１５を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１５を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１５を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１５を評価した。

［比較例８］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、シリコンコーティング剤（ＫＲ２５１、信越化学工業社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ８を作成した。

水分選択透過フィルターＣ８を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ８を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ８を評価した。

［比較例９］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリカーボネート（Ａ１７００、出光興産社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＣ９を作成した。

水分選択透過フィルターＣ９を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ９を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ９を評価した。

［実施例１６］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、耐熱性ポリスチレン（平均分子量２２万、東洋スチレン社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１６を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１６を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１６を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１６を評価した。

［実施例１７］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ＰＭＭＡ（平均分子量１２万、シグマアルドリッチ社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１７を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１７を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１７を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１７を評価した。

［実施例１８］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を１．０ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥した後、フッ素系コーティング剤（ＦＳ１０１０ＴＨ−０．５、フロロサーフ社製）を４０μｌ塗布し乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１８を作成した。

水分選択透過フィルターＥ１８を金属金微粒子分散層１００１の上に１枚積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１８を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１８を評価した。

［比較例１０］
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、常温安定ガラス（モクテックカメムラ社製）を３０μｌ塗布した後、１００℃、３分乾燥することで水分選択透過フィルターＣ１０を作成した。

水分選択透過フィルターＣ１０と未処理のポーラスアルミナメンブランフィルターを金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ１０を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｃ１０を評価した。

［比較例１１］
無処理のポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）を金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、比較用積層複合基板１を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、比較用積層複合基板１を評価した。

［比較例１２］
無処理のポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）を金属金微粒子分散層１００１の上に２枚重ねて積層し、比較用積層複合基板２を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、比較用積層複合基板２を評価した。

＜ナノコンポジットの作製（２）＞
３６ｇのベーマイト粉末（大明化学工業社製、商品名；Ｃ−０１、平均一次粒子径；２０ｎｍ、平均二次粒子径；０．１μｍ、粒子形状；キュービック状）に、８０ｇの水、３．３６ｇの酢酸、１１２．５ｇのポリビニルアルコール（平均分子量２２０００、重合度５００、ケン化度８８％）の２０ｗｔ％水溶液を加え、機械撹拌（回転数４００ｒｐｍ、３時間）を行い、１６ｗｔ％のベーマイト分散液２を調製した。次に、３．３ｇの１６ｗｔ％ベーマイト分散液２に対して、２．４３ｇの１−プロパノール及び０．８１ｇの塩化金酸・四水和物を加え、金錯体含有スラリーを調製した。なお、前記金錯体含有スラリーの調製に際しては、各試薬をそれぞれ加えるたびに、撹拌子による撹拌（回転数１０００ｒｐｍ、５分間）を行った。

次に、透明ガラス基板１００３（厚み０．７ｍｍ）に、前記金錯体含有スラリーをスピンコーター（ミカサ株式会社製、商品名；ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ １Ｈ−ＤＸ２）を用いて塗布した後、７０℃で３分間及び１３０℃で１０分間乾燥し、さらに２８０℃、１０分間および５００℃、１時間加熱処理することによって、赤色に呈色した金属金微粒子分散層１００１（厚さ０．８０μｍ）を形成した。金属金微粒子分散層１００１中に形成した金属金微粒子は、該金属金微粒子分散層１００１の表層部から厚さ方向に至るまでの領域内で、各々が完全に独立し、隣り合う金属金微粒子における大きい方の粒子径以上の間隔で分散していた。この金属金微粒子分散層１００１の特徴は、次のとおりであった。
１）金属金微粒子分散層１００１の空隙率；６０％
２）金属金微粒子の形状；ほぼ球状、平均粒子径；２２．０ｎｍ、最小粒子径；８．０ｎｍ、最大粒子径；４５．８ｎｍ、粒子径１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある粒子の割合；１００％
３）金属金微粒子分散層１００１に対する金属金微粒子の体積分率；４．４４％、同重量分率；４３．１５ｗｔ％

また、金属金微粒子分散層１００１の金属金微粒子によるＬＳＰＲの空気中における透過吸収スペクトルは、ピークトップが５２３ｎｍ、波長５９０ｎｍにおける吸光度が０．３３０の吸収ピークが観測され、水中における吸収スペクトルは、ピークトップが５３５ｎｍ、波長５９０ｎｍにおける吸光度が０．７１７の吸収ピークが観測された。観測された吸収ピークの単位屈折率変化に対するピーク波長変化量及び波長５９０ｎｍにおける吸光度変化量は、それぞれ４１．１ｎｍ及び１．４３であった。

[実施例１９]
＜水分選択透過フィルターの作製＞
ポーラスアルミナメンブランフィルター（孔径０．０２μｍ、空隙率２５％、厚み６７μｍ、波長５９０ｎｍにおける反射率５８％、１３ｍｍφ、ワットマン社製）の表面に、ポリスチレン（平均分子量３８万、東洋スチレン社製）を１ｗｔ％の濃度で溶解したトルエン溶液を３０μｌ塗布した後、乾燥することで水分選択透過フィルターＥ１９Ａを作製した。

水分選択透過フィルターＥ１９Ａをさらに大気中１２５℃で１時間加熱することで水分選択透過フィルターＥ１９Ｂを作製した。

＜水分選択透過フィルター積層複合基板の作製＞
水分選択透過フィルターＥ１９Ｂを金属金微粒子分散層１００１の上に積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１９を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１９を評価した。水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ１９は、変動率が０に近く、再現性が極めて良好であった。

［実施例２０］
水分選択透過フィルターＥ１９Ｂを金属金微粒子分散層１００１の上に２枚重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２０を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２０を評価した。水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２０は、変動率が０に近く、再現性が極めて良好であった。

［実施例２１］
水分選択透過フィルターＥ１９Ａを金属金微粒子分散層１００１の上に１枚重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２１を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２１を評価した。

［実施例２２］
水分選択透過フィルターＥ１９Ａを金属金微粒子分散層１００１の上に２枚重ねて積層し、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２２を形成した。そして、湿度応答性評価方法に従い、水分選択透過フィルター積層複合基板Ｅ２２を評価した。

以上の実施例、比較例の結果を、表１〜９にまとめて示した。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。

１０…多孔質体、２０…水分選択透過層、２０Ａ…コーティング層、２０Ｂ…含浸層、１００…水分選択透過性フィルター、１０００…局在型表面プラズモン共鳴センサー（ＬＳＰＲセンサー）、１００１…ナノコンポジット層、１００２…光反射部材、１００３…透明ガラス基板、１００４…複合基板、１００５…光源、１００６…光検出器

Claims (10)

1. 多数の細孔を有する多孔質体と、前記多孔質体の前記細孔を塞ぐ水分選択透過層と、を備えた水分選択透過性フィルター。
2. 前記水分選択透過層が、樹脂、フッ素化合物から選ばれる１種又は２種以上の水分透過性材料を含有している請求項１に記載の水分選択透過性フィルター。
3. 前記樹脂が、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール樹脂、ＰＭＭＡ、ポリビニルアセテートよりなる群から選ばれる１種又は２種以上である請求項２に記載の水分選択透過性フィルター。
4. 前記水分選択透過層が、前記多孔質体の表面にコーティングされた前記水分透過性材料により形成されている請求項２又は３に記載の水分選択透過性フィルター。
5. 前記水分選択透過層が、前記多孔質体の内部に含浸された前記水分透過性材料により形成されている請求項２又は３に記載の水分選択透過性フィルター。
6. 前記水分選択透過層は、前記水分透過性材料が前記多孔質体の表面にコーティングされている部分と、前記水分透過性材料が前記多孔質体に含浸されている部分とを含んでいる請求項２又は３に記載の水分選択透過性フィルター。
7. 前記水分透過性材料は、厚さ２５μｍのフィルムの状態で、２５℃、９０％ＲＨの条件により測定した場合の水蒸気透過率が１．０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上である請求項２から６のいずれか１項に記載の水分選択透過性フィルター。
8. 多数の細孔を有する多孔質体と、前記多孔質体の前記細孔を塞ぐ水分選択透過層と、を備えた水分選択透過性フィルターの製造方法であって、
   前記多孔質体に水分透過性材料を含む塗布液を塗布し、乾燥させて前記水分選択透過層を形成する工程と、
   前記水分選択透過層が形成された前記多孔質体を、前記水分透過性材料の軟化点よりも高い温度で加熱処理する工程と、
   を含むことを特徴とする水分選択透過性フィルターの製造方法。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の水分選択透過性フィルターを備えたセンサー。
10. 局在型表面プラズモン共鳴センサー、湿度センサー、結露センサー、バイオセンサー、ケミカルセンサー、屈折率センサー、ＱＣＭ（水晶発振子マイクロバランス）及びガスセンサーよりなる群から選ばれるものである請求項９に記載のセンサー。
    

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