JP5062697B2 - 化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 - Google Patents
化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5062697B2 JP5062697B2 JP2008313599A JP2008313599A JP5062697B2 JP 5062697 B2 JP5062697 B2 JP 5062697B2 JP 2008313599 A JP2008313599 A JP 2008313599A JP 2008313599 A JP2008313599 A JP 2008313599A JP 5062697 B2 JP5062697 B2 JP 5062697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chemical substance
- sensing element
- chemical
- substance sensing
- ethanol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
以下、図1および図2に基づいて本発明にかかる化学物質センシング素子の構造について説明する。図1に示すように、化学物質センシング素子10は、電極(正極および負極)に接続されたセンシング部1を備える。センシング部1に対して検体、たとえば呼気3を接触させることにより生じるセンシング部1の電気伝導度の変化、つまり電気抵抗変化を検出することによって、呼気3中の特定化学物質の有無および含有量を明らかにすることができる。
本実施形態の化学物質センシング素子10は、導電性基体4の表面を修飾化合物2で均一に適当な厚さで修飾したセンシング部1の両端に電極を取り付けることで、特定化学物質(たとえばエタノール)の吸着に起因して電気伝導度が低下することを確認できる。
図3は、本発明における一実施形態の化学物質センシング素子の製造方法で用いられるフォトマスクを示す上面図である。図4は、図3の一部を拡大したものである。図5は、本発明における一実施形態の化学物質センシング素子の製造方法で用いられるフォトマスクを示す上面図である。図6は、本発明における一実施形態の化学物質センシング素子の製造方法で用いられる装置を示す模式図である。
≪電極パターンおよび導電性基体の調製≫
まず、酸化シリコン膜が表面に形成されたシリコン基板を準備し、該シリコン基板の表面をフォトレジストで被覆する。そして、該フォトレジストの上に図3に示すフォトマスク20を設置して、該シリコン基板に対して露光した。そして、パターン21と同じパターンで酸化シリコン膜が露出させる。フォトマスク20には、パターン21とアライメントマーカー29とが備えられ、アライメントマーカー29によって、化学物質センシング素子のパターンを適宜調製し、合わせることができる。
本実施形態においては、上述の導電性基体の表面に修飾化合物(コンゴーレッド)を塗布する。修飾化合物を塗布する際には、その塗布量が上述した修飾化合物の厚みと直結するため、塗布回数を検討する必要がある。
本実施形態においては、上述した化学物質センシング素子と、化学物質センシング素子の電気抵抗変化を検出する検出部とを備えるガス分析装置を提供することができる。ガス分析装置によると、該化学物質センシング素子における電気抵抗変化を検出して、即座に確認することができるために、上述したような、ポータブルセンサーとして有効な構成である。また、該ガス分析装置は、たとえば、呼気中の特定化学物質を検出するために用いることもできるが、それ以外に大気や室内環境における空気の清浄化の様子を確認するためのエタノールの検出のような用途に応用できる。
図14は本実施形態における呼気分析装置を示す模式的な斜視図である。図15は、本実施形態における呼気分析装置を示す模式的な断面図である。以下、図14および図15に基づいて説明する。
<電極パターンおよびカーボンナノチューブの調製>
以下、図3〜図5に基づいて説明する。なお、図3および図5における説明は、上述したものであり、自明であることは繰り返さない。
<表面修飾>
本実施例においては、上述したカーボンナノチューブの表面を、コンゴーレッド(和光純薬株式会社製、型番:032−03922)で表面修飾してなるセンシング部を備える化学物質センシング素子を作製した。以下、図6を用いて説明する。
実施例1におけるカーボンナノチューブ上を表面修飾するコンゴーレッド溶液をそれぞれ10回、20回、30回、80回、100回塗布した以外は、すべて実施例1と同様にして化学物質センシング素子を作製した。このとき、透過型電子顕微鏡で断面方向から確認したカーボンナノチューブ上を表面修飾するコンゴーレッドの厚みは、10回塗布の場合には10nm、80回塗布の場合には100nm、100回塗布の場合には230nmであった。
実施例1においてコンゴーレッド溶液の代わりにメチルオレンジ(4−ジメチルアミノアゾベンゼン−2’−ベンゼンカルボン酸)(和光純薬株式会社製、型番:131−02862)溶液をカーボンナノチューブの表面に20回塗布して表面修飾した。この際、メチルオレンジをメタノール溶媒に溶解した2.5×10-4Mのメチルオレンジ溶液を用いた。
実施例1において、カーボンナノチューブの表面にコンゴーレッドで表面修飾しなかった以外は全て実施例1と同様にして化学物質センシング素子を作製した。
実施例1においてコンゴーレッド溶液の代わりにメチルレッド(4−ジメチルアミノアゾベンゼン−2’−ベンゼンカルボン酸)(和光純薬株式会社製、型番:138−03031)溶液をカーボンナノチューブの表面に20回塗布して表面修飾した。この際、メチルレッドをメタノール溶媒に溶解した2.5×10-4Mのメチルレッド溶液を用いた。
実施例1における化学物質センシング素子および比較例1における化学物質センシング素子を用いて、カーボンナノチューブにおけるコンゴーレッドの修飾の有無とエタノールの特異的検出とについて検討した。
実施例1、2および4における各化学物質センシング素子についてカーボンナノチューブ上に形成されたコンゴーレッドの厚みを測定して、コンゴーレッド溶液を塗布した回数と、コンゴーレッドの厚みとの相関関係について検討した。コンゴーレッドの厚みは、透過型電子顕微鏡を用いて断面を撮影することで測定した。
実施例7における化学物質センシング素子および比較例2における化学物質センシング素子を用いて、カーボンナノチューブにおけるメチルオレンジの修飾の有無とエタノールの特異的検出とについて検討した。
Claims (10)
- 電極と、
導電性基体の表面を以下の化学式(1)または化学式(2)で示される化学構造を含む化合物で表面修飾してなる、前記電極に接続されたセンシング部とを備え、
特定化学物質を検出するための化学物質センシング素子。
- 化学式(1)または化学式(2)で示される化学構造を含む前記化合物は、R1とR4とが
、フェニル基あるいはナフチル基におけるHがC、NおよびSから選ばれる少なくともいずれかを含む官能基で置換された化学構造である請求項1に記載の化学物質センシング素子。 - 前記特定化学物質がエタノールである請求項1または2に記載の化学物質センシング素子。
- 前記導電性基体がナノ構造体からなる請求項1または2に記載の化学物質センシング素子。
- 前記ナノ構造体がカーボンナノチューブからなる請求項4に記載の化学物質センシング素子。
- 前記カーボンナノチューブの表面の前記化合物の厚みは20nm〜100nmである請求項5に記載の化学物質センシング素子。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の化学物質センシング素子と前記化学物質センシング素子の電気抵抗を検出する検出部を備えるガス分析装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の化学物質センシング素子を用いて検体中のエタノールの濃度を検出する方法。
- 請求項7に記載のガス分析装置で検体中のエタノールの濃度を検出する方法。
- 請求項7に記載のガス分析装置で呼気中のエタノールの濃度を検出する方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008313599A JP5062697B2 (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008313599A JP5062697B2 (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010139269A JP2010139269A (ja) | 2010-06-24 |
JP5062697B2 true JP5062697B2 (ja) | 2012-10-31 |
Family
ID=42349535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008313599A Expired - Fee Related JP5062697B2 (ja) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | 化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5062697B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017025996A1 (ja) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | 株式会社 東芝 | 分子検出装置および分子検出方法 |
WO2017042851A1 (ja) | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社 東芝 | 分子検出装置、分子検出方法、および有機物プローブ |
JP2017166947A (ja) | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | ガス検出装置 |
JP6682412B2 (ja) | 2016-09-20 | 2020-04-15 | 株式会社東芝 | 分子検出装置 |
JP6622166B2 (ja) | 2016-09-20 | 2019-12-18 | 株式会社東芝 | 分子検出器、分子検出方法、分子検出器、および有機物プローブ |
JP6612802B2 (ja) | 2017-03-21 | 2019-11-27 | 株式会社東芝 | 分子検出装置および分子検出方法 |
JP7043205B2 (ja) | 2017-09-19 | 2022-03-29 | 株式会社東芝 | 分子検出装置及び分子検出方法 |
JP2019056602A (ja) | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | 分子検出装置および分子検出方法 |
JP2021124441A (ja) * | 2020-02-07 | 2021-08-30 | 株式会社伊都研究所 | センサシステム及び標的物質の検出方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5740642A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-06 | Shimadzu Corp | Ion selective type solid film electrode |
JPH02238352A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | トンネル接合型ガスセンサ |
JPH06281610A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-10-07 | Nok Corp | 湿度センサ、アルコ−ルセンサまたはケトンセンサ |
TWI317134B (en) * | 2006-05-22 | 2009-11-11 | Compal Electronics Inc | Gas sensor unit and method of forming the same |
JP4875517B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2012-02-15 | シャープ株式会社 | 化学物質センシング素子、化学物質センシング装置、及び化学物質センシング素子の製造方法 |
JP2009150714A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 有機電界効果トランジスタを用いたセンサ |
JP5160939B2 (ja) * | 2008-04-11 | 2013-03-13 | シャープ株式会社 | ガスセンサ装置 |
JP2010025721A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Sharp Corp | ガスセンシング装置 |
JP2010025719A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Sharp Corp | 化学物質センシング素子、化学物質センシング装置、及び、化学物質センシング素子の製造方法 |
-
2008
- 2008-12-09 JP JP2008313599A patent/JP5062697B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010139269A (ja) | 2010-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5062697B2 (ja) | 化学物質センシング素子、ガス分析装置ならびに化学物質センシング素子を用いたエタノールの濃度を検出する方法 | |
Moon et al. | Chemiresistive electronic nose toward detection of biomarkers in exhaled breath | |
Bezzon et al. | Carbon nanostructure‐based sensors: a brief review on recent advances | |
Chen et al. | ZnO-nanowire size effect induced ultra-high sensing response to ppb-level H2S | |
US8754454B2 (en) | Sensor having a thin-film inhibition layer | |
Konvalina et al. | Effect of humidity on nanoparticle-based chemiresistors: a comparison between synthetic and real-world samples | |
Righettoni et al. | Si: WO3 sensors for highly selective detection of acetone for easy diagnosis of diabetes by breath analysis | |
US9360509B2 (en) | Nanoscale sensors with nanoporous material | |
US8945935B2 (en) | Diagnosing, prognosing and monitoring multiple sclerosis | |
JP2010025719A (ja) | 化学物質センシング素子、化学物質センシング装置、及び、化学物質センシング素子の製造方法 | |
JP4875517B2 (ja) | 化学物質センシング素子、化学物質センシング装置、及び化学物質センシング素子の製造方法 | |
Lee et al. | Room temperature monitoring of hydrogen peroxide vapor using platinum nanoparticles-decorated single-walled carbon nanotube networks | |
JP2009537219A (ja) | ナノ電子的呼吸気分析器と喘息モニター | |
WO2004104568A1 (ja) | 単一電子型トランジスタ、電界効果型トランジスタ、センサー、センサーの製造方法ならびに検出方法 | |
JP2010019688A (ja) | 化学物質センシング素子、化学物質センシング装置、及び、化学物質センシング素子の製造方法 | |
JP5204758B2 (ja) | 化学物質センシング素子 | |
JP5062695B2 (ja) | 化学物質センシング素子、ならびにこれを備えたガス分析装置および呼気分析装置、ならびに化学物質センシング素子を用いたアセトン濃度検出方法 | |
Gautam et al. | Silicon nanowires/reduced graphene oxide nanocomposite based novel sensor platform for detection of cyclohexane and formaldehyde | |
Chen et al. | Novel capacitive sensor: Fabrication from carbon nanotube arrays and sensing property characterization | |
Sun et al. | Wafer-scale floating-gate field effect transistor sensor built on carbon nanotubes film for Ppb-level NO2 detection | |
Murray et al. | Reversible resistance modulation in mesoscopic silver wires induced by exposure to amine vapor | |
JP5611041B2 (ja) | 高効率低損失noからno2への転換装置 | |
Lan et al. | High-performance olfactory receptor-derived peptide sensor for trimethylamine detection on the pyramid substrate structure | |
Naief et al. | Novel preparation method of fullerene and its ability to detect H2S and NO2 gases | |
Lim et al. | Boron nitride/carbon nanotube composite paper for self-activated chemiresistive detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120416 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120622 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120710 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120801 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |