JP6947303B2 - ガスセンサ及びガスセンサカートリッジ - Google Patents
ガスセンサ及びガスセンサカートリッジ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6947303B2 JP6947303B2 JP2020526828A JP2020526828A JP6947303B2 JP 6947303 B2 JP6947303 B2 JP 6947303B2 JP 2020526828 A JP2020526828 A JP 2020526828A JP 2020526828 A JP2020526828 A JP 2020526828A JP 6947303 B2 JP6947303 B2 JP 6947303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas sensor
- gas
- case
- sensor device
- main body
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 61
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 532
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 description 66
- NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M copper(i) bromide Chemical compound Br[Cu] NKNDPYCGAZPOFS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 65
- 239000010408 film Substances 0.000 description 61
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 42
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 37
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 18
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 11
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 7
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical group O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 4
- -1 BK9 Chemical compound 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010241 blood sampling Methods 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000007102 metabolic function Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- GYHFUZHODSMOHU-UHFFFAOYSA-N nonanal Chemical compound CCCCCCCCC=O GYHFUZHODSMOHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 2
- 230000004143 urea cycle Effects 0.000 description 2
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 2
- 208000035985 Body Odor Diseases 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010019375 Helicobacter infections Diseases 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 208000002720 Malnutrition Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010040904 Skin odour abnormal Diseases 0.000 description 1
- 208000005718 Stomach Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 206010016766 flatulence Diseases 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 206010017758 gastric cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000010224 hepatic metabolism Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003230 hygroscopic agent Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003908 liver function Effects 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003240 portal vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000011549 stomach cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 239000000439 tumor marker Substances 0.000 description 1
- 235000000112 undernutrition Nutrition 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/08—Radiation
- A61L2/10—Ultraviolet radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/26—Accessories or devices or components used for biocidal treatment
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/10—Apparatus features
- A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/20—Targets to be treated
- A61L2202/24—Medical instruments, e.g. endoscopes, catheters, sharps
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
本発明は、センサデバイスの特性が変動してしまうのを防止できるようにすることを目的とする。
本実施形態にかかるガスセンサは、例えば、ヒトや動物などの体や排泄物から放出される生体ガス(例えば呼気、体臭、尿、屁、便)の成分を特定するガスセンサ(医療・ヘルスケア向けガスセンサ)として用いられる。
本実施形態では、図2に示すように、ガスセンサ5は、ガスセンサカートリッジ1と、ガスセンサカートリッジ1が着脱可能に装着されるガスセンサ本体20とを備える。
ここで、ガスセンサ本体20は、例えば、インレット21と、インレット21に接続されたガス供給側配管12と、ガス供給側配管12に設けられたフィルタ14と、アウトレット22と、アウトレット22に接続された排気側配管15と、排気側配管15に設けられたポンプ16(又はファン)と、例えばマイコンなどの制御部17と、例えば無線部などの通信部(伝送部)19と、例えばバッテリなどの電源23とを備える。
ガスセンサカートリッジ1は、図1に示すように、吸気口24及び排気口25を有し、ガスセンサチャンバ18となるケース26と、ケース26内に設けられたガスセンサデバイス6と、ケース26に設けられ、ガスセンサデバイス6に接続された外部接続端子27とを備える。
そして、図2に示すように、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着すると、ガスセンサ本体20のインレット21とアウトレット22との間にガスセンサカートリッジ1が設けられ、ガスセンサカートリッジ1のケース26がガスセンサチャンバ18(例えば図33参照)として機能することになる。
また、測定対象ガスはインレット21からガスセンサカートリッジ1のケース26(チャンバ18)に導入される。
また、清浄空気を導入する場合には、インレット21からフィルタ14を介してガスセンサカートリッジ1のケース26(チャンバ18)に導入される。
また、ポンプ(送風ポンプ)16を稼動させると、ガスセンサカートリッジ1のケース26内(チャンバ18内)の内圧が上昇し、インレット21からのガスの流入を遮断しつつ、ガスセンサカートリッジ1のケース26内(チャンバ18内)のガスを排出させることができる。
例えば、制御部17を、例えばADコンバータなどを含むインピーダンス測定回路と、演算回路としてのMPU(microprocessor unit)及びメモリを含むマイコンとを備えるものとすれば良い。なお、インピーダンス測定回路を抵抗測定部又は計測部ともいう。
ところで、本実施形態では、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ケース26の吸気口24に、ガスセンサ本体20に備えられるガス供給側配管12が接続され、ケース26の排気口25に、ガスセンサ本体20に備えられる排気側配管15が接続される。
ここで、第1封止部材28は、ガスセンサ本体20に装着した際に吸気口24が開口するように吸気口24を封止する。また、第2封止部材29は、ガスセンサ本体20に装着した際に排気口25が開口するように排気口25を封止する。これにより、ガスセンサデバイス6の周囲は密閉される。
ところで、ガスセンサ5を、例えば光を照射して浄化する浄化機構などを構成する光照射機構を備えるものとする場合には、ガスセンサ本体20又はガスセンサカートリッジ1に光源を設けることになる。なお、光源を光源素子ともいう。
そして、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ガスセンサ本体20に設けられた光源10とガスセンサカートリッジ1に設けられた光学窓30の位置が合うようにし、光源10からの光が光学窓30を通してガスセンサデバイス6に照射されるようにすれば良い。
この場合、光源10には、例えばUV−LEDを用いれば良い。また、光学窓30には、例えば、石英ガラス、BK9、パイレックス(登録商標)ガラスなどのガラス部材のほか、透明なアクリルやポリカーボネートなどを用いることもできる。
ところで、第1封止部材28は、吸気口24を開閉しうる第1可動弁31[例えば図7(A)、図7(B)参照]又はガスセンサ本体20に装着した際に破れる第1保護膜である。また、第2封止部材29は、排気口25を開閉しうる第2可動弁32[例えば図7(A)、図7(B)参照]又はガスセンサ本体20に装着した際に破れる第2保護膜である。
なお、図7(A)、図7(B)では、ガセセンサカートリッジ1が光学窓30を備える場合を例に挙げて説明しているが、光学窓を備えない場合であっても同様に構成することができる。
そして、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、図7(B)に示すように、ガスセンサ本体20側に設けられたガス供給側配管12(例えばチューブ)で第1可動弁31が押されることで、弁部材34が移動し、第1可動弁31の外周部分がケース26の吸気口24の周囲から離れて吸気口24が開けられるとともに、第2可動弁32の外周部分がケース26の排気口25の周囲に設けられているマグネット35から離れて排気口25が開けられるようにすれば良い。
なお、このような構成に限られるものではなく、例えば、少なくとも第1可動弁31を金属製とし、ケース26の吸気口24の周囲にマグネットを設けても良い。また、例えば、弁部材34の全体を金属製としても良いし、部分的に金属製としても良い。また、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ガスセンサ本体20側に設けられた排気側配管15(例えばチューブ)で第2可動弁32が押されるようにしても良い。また、例えば、マグネット35の代わりにバネなどを用いても良い。この場合、弁部材34の材料は金属製でなくても良く、例えば測定対象ガスに不活性な樹脂などを用いても良い。
この場合、ガスセンサソケット36にガスセンサカートリッジ1を挿入するだけで、光源10と光学窓30との位置合わせが正確に行なえるとともに、吸気口24及び排気口25も開けられることになるため、ガスセンサカートリッジ1の着脱が容易になる。
また、第1封止部材28及び第2封止部材29をそれぞれ第1保護膜及び第2保護膜とする場合、第1保護膜及び第2保護膜は、例えばアルミフィルムなどのフィルムによって構成すれば良い。
そして、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ガスセンサ本体20側に設けられたガス供給側配管12(例えばチューブ)で第1フィルムが破られることで、吸気口24が開けられるとともに、ガスセンサ本体20側に設けられた排気側配管15(例えばチューブ)で第2フィルムが破られることで、排気口25が開けられるようにすれば良い。
そして、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ケース26の吸気口24に、ガスセンサ本体20に備えられるガス供給側配管12が接続され、ケース26の排気口25に、ガスセンサ本体20に備えられる排気側配管15が接続され、ケース26がそのままガスセンサチャンバ18として機能することになる(例えば図33参照)。
この場合、ケース26の内部が測定室となり、吸気口24と排気口25との間に測定室が接続され、測定室にガスセンサデバイス6が配置されていることになる。
このように、ガスセンサデバイス6が外気に触れることなく、交換できる構造となっているため、ガスセンサデバイス6の特性が変動してしまうのを防止することができる。
しかしながら、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20に装着する際に、ガスセンサ本体20に設けられた光源10とガスセンサカートリッジ1に設けられた光学窓30の位置がずれてしまうと、例えば図10に示すように、光源10からの光が光学窓30を通してガスセンサデバイス6に照射されにくくなることが考えられる。
なお、これらの材料には、例えば、石英ガラス、BK9、パイレックス(登録商標)ガラスなどのガラス部材のほか、透明なアクリルやポリカーボネートなどを用いることもできる。
また、光学窓30とガスセンサデバイス1との間の空間に集光レンズ(レンズ)37や光導波部材38を設けることで、ガスセンサデバイス1に測定対象ガスがより当たるようにすることができ、あるいは、測定対象ガスの流速を上げることができ、これにより、効率的な測定が可能になる。
また、光学窓30とガスセンサデバイス6との間に、即ち、光学窓30の表面とガスセンサデバイス6の表面との間の空間に、光学窓30とは別に、集光レンズ(レンズ)37を設けても良い。
また、光学窓30とガスセンサデバイス6との間に、即ち、光学窓30の表面とガスセンサデバイス6の表面との間の空間に、光学窓30とは別に、光導波部材38を設けても良い。
また、光学窓30とガスセンサデバイス6との間に、例えばバンドパスフィルタ(BPF)を設け、光源10からの光がバンドパスフィルタを介してガスセンサデバイス6へ照射されるようにすることで、ガスセンサデバイス6に必要な波長の光だけが照射されるようにしても良い。
そして、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている側の反対側に、光学窓30から入射した光をガスセンサデバイス6へ向けて反射させる反射ミラー39を備えるものとしても良い。
また、図13、図14に示すように、ガスセンサカートリッジ1を、光学窓30の外側に取り付けられた光源10を備えるものとしても良い。このように、ガスセンサカートリッジ1を、その外側に光源10が取り付けられているものとしても良い。なお、これに限られるものではなく、ガスセンサ本体20に光源10を設けるようにしても良い。
このように構成する場合も、光学窓30からガスセンサデバイス6までの光路上に設けられた集光レンズ又は光導波部材を備えるものとしても良い。
ところで、上述の実施形態では、ガスセンサ本体20に光源10を設け、ガスセンサカートリッジ1のケース26を、光学窓30を備えるものとしているが、これに限られるものではなく、例えば図16〜図20に示すように、ガスセンサカートリッジ1を、ケース26内に設けられた光源10を備えるものとしても良い。このように、ガスセンサカートリッジ1の内部に光源10が設けられているものとしても良い。
要するに、ガスセンサカートリッジ1(ここではケース26)は、光学窓30又は光源10を備えるものとすれば良い。
この場合、例えば、図16に示すように、光源10は、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている側の反対側に設けられているものとすれば良い。
また、例えば、図18に示すように、光源10を、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている側に設けても良い。
そして、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている側の反対側に、光源10からの光をガスセンサデバイス6へ向けて反射させる反射ミラー39を備えるものとしても良い。
また、例えば、図20に示すように、光源10を、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている底部に直交する側部に設けても良い。
そして、ケース26のガスセンサデバイス6が設けられている側の反対側に、光源10からの光をガスセンサデバイス6へ向けて反射させる反射ミラー41を備えるものとしても良い。
ところで、例えば図21に示すように、ガスセンサカートリッジ1は、ケース26内に設けられたガス吸着部材42を備えるものとするのが好ましい。
ここでは、ガス吸着部材42としては、ガスを吸着しうる、例えばゼオライト、シリカゲルなどの吸湿剤を設ければ良い。
なお、図21では、上述の図6(B)に示す構成においてガス吸着部材42を設ける場合を例に挙げて示しているが、これに限られるものではなく、上述の他の構成(例えば図3(B)、図7(A)、図8(A)、図11〜図20参照)においても、同様に、ガス吸着部材42を設けるのが好ましい。
例えば、ケース26内に設けられるガスセンサデバイス6を構成する基板上に、ガスセンサデバイス6の特性が記録されている不揮発性メモリ素子43を搭載し、これを外部接続端子27に接続すれば良い。
ところで、上述のように構成されるガスセンサカートリッジ1に備えられるガスセンサデバイス6は、Sn、W、Zn、Inの少なくとも一つを主材料とする酸化物からなる感ガス材、Cを主材料とする半導体からなる感ガス材、Cu又はAgを主材料とするハロゲン化合物又は酸化物からなる感ガス材の少なくとも一つを備えるものとすれば良い。
このうち、Sn、W、Zn、Inの少なくとも一つを主材料とする酸化物からなる感ガス材、又は、Cを主材料とする半導体からなる感ガス材(第1の感ガス材)を用いる場合、感ガス材を、少なくとも一対の離間した金属電極の間に設けるとともに、感ガス材が絶縁層を介してヒータに接するように構成すれば良い。
ヒータでガス分子と酸素を熱し、感ガス材への活性酸素の吸着量を半導体材料の抵抗変化で検出する。
主体とする金属の種類の選択、ガス触媒作用を持つ貴金属を含有させる、ヒータの加熱量を調整するなどの方法で、選択性(ガス種による応答の強さの差)を持たせることができる。
例えば、アセトンやエタノールに対して検出対象ガスの感度は一般的には0.1倍から10倍程度であるが、それ以上であることが望ましい。
また、特にVOC(揮発性有機化合物)に対して感度差をつけるために、感ガス材に積層されるように有機薄膜を形成しても良い。
例えば、酸化物(ここでは酸化スズ)の表面に金粒子を塗布し、高分子ガスに晒すことによって単分子層を形成しても良い。例えば、アミン系、チオール系、シラン系のカップリング材を用いると良い。
このようなガスセンサ5では、検知対象とするガスの種類に応じた最適検知温度が存在し、ガス検知を行なうガス濃度測定時には金属酸化物半導体センサ(ガスセンサデバイス)を最適検知温度とする。
一方、金属酸化物半導体センサ(ガスセンサデバイス)のクリーニング時には、金属酸化物半導体センサを、ガス検知を行なう検知温度よりも高いクリーニング温度まで加熱することで、金属酸化物半導体センサの表面に吸着した汚染物質を熱によって脱着する。
また、Cu又はAgを主材料とするハロゲン化合物又は酸化物からなる感ガス材(第2の感ガス材)を用いる場合、感ガス材を、少なくとも一対の離間した金属電極の間に設ければ良い。
アンモニアの窒素原子は、銅イオンとの間に配位結合を形成可能であるため、CuBr表面にアミノ基を向けた状態で、強く吸着する性質を有している。
この場合、ガス分子の吸着を利用するため、ヒータによる加熱は必須ではない。しかし、ヒータを用いて、吸着時は低温に、離脱時は高温にすることで、感度や応答性を向上させることができる。
この場合、相対的に感度を低下させるため、なるべく薄く形成するようにすることが望ましい。
例えば、CuBrの表面に金粒子を塗布し、高分子ガスに晒すことによって単分子層を形成しても良い。例えば、アミン系、チオール系、シラン系のカップリング材を用いると良い。
ところで、上述のような構成を採用しているのは、以下の理由による。
ますます加速していく高齢化社会に際し、国民の医療費の総額は年々増加傾向にあり、平成27年度厚生労働省統計によれば平成25年度には40兆円を突破し社会問題となっている。
このような背景で、生体ガスから、からだの状態の指標を検査する呼気分析やそれによる診断方法の研究が行われている。
ヒトや動物の息には肺で血液中の化学物質が気化し放出されたごく低濃度のガスが含まれている。この中には、生体活動や病気と密接に関わっているものがある。
呼気分析はこれらのガスを分析することで、息を吹くだけで体の拘束や採血の苦痛のない手軽な手段で、生活習慣の改善や病気の早期発見のためのスクリーニングに有効な特定物質の検出をめざしたものである。
このようなガスの成分を分析する方法には、大きく分けて2種類の方法があった。
一つは、ガスクロマトグラフィに代表される大掛かりな分析装置を使用して、特定のガス種を狙った測定を行う方法である。
もう一つは、多数のガスセンサデバイスを集積した機器で、ガスによるセンサデバイスの応答パターンの違いを解析する方法である。
従来のガスセンサの多くは、酸化スズを材料のベースとしている。ヒータでガス分子と酸素を熱し、感ガス材への活性酸素の吸着量を半導体材料の抵抗変化で検出している。
しかしながら、いずれにしてもガスセンサは半導体表面での化学反応に伴うため、特性変化・劣化寿命が短い(例えば半年〜2年)のが一般的であり、ガス濃度測定システムとして使用する際には、ガスセンサデバイスを含むセンサ部を交換する方式を採用する場合が多い。
このため、初期値を記憶しておいてもガスセンサデバイスの特性の変動によって誤差が大きくなることは避けられない。
また、交換時に専門家による校正を行なうことも多く、ユーザにとっては、校正、代替などの費用面の負担が大きく、ガスセンサシステムの普及を阻害している。
したがって、本実施形態にかかるガスセンサ及びガスセンサカートリッジは、センサデバイス6の特性(例えば初期特性)が変動してしまうのを防止できるという効果を有する。
例えば、ガスセンサデバイス6が気密性かつ設定値を組み込んだガスセンサカートリッジ1に内蔵されており、交換部品の劣化を抑えることができる。
また、上述のように、ガスセンサカートリッジ1をガスセンサ本体20から取り外すと、ガスセンサカートリッジ1の吸気口24及び排気口25は第1封止部材28及び第2封止部材29によって再び封止される。このため、従来のような劣化したり、寿命がきたりしたら交換するという使い方だけでなく、何度も着脱して使うという使い方も可能となる。
ここで、光触媒性を持つCuBrは、臭化第一銅(CuBr)からなり、CuBrが光の照射でCuBrに接する物質を分解する光触媒性を示す光触媒である。この場合、光触媒材料はCuBrである。
これは、以下に説明するように、CuBrが光触媒性を有することを発見したことに基づくものであり、CuBrからなる光触媒は新しい光触媒であり、CuBrは新しい光触媒材料である。
価電子帯と伝導帯のバンドギャップに相当する波長の光エネルギをそれが吸収すると、励起によって価電子帯の電子が伝導帯に移り、価電子帯に正孔が発生する。
伝導帯では物質の表面になんらかの物質(例えば有機物)が吸着しているとして、それに移ってきた電子が表面の有機物に移動して、それを還元し、また、価電子帯では、そこに発生した正孔が電子を奪い取り、有機物の酸化を行なう。
つまり、照射する光(例えば紫外光)のエネルギに相当するバンドギャップを持ち、生成した電子・正孔の寿命が長く、かつ、強い酸化還元力を持った材料が光触媒材料となる。
本発明者は、CuBrの光触媒性を、他の実験中に紫外線照射時のみセンサ抵抗が下降することから発見した。
そこで、あらためて以下の方法で光触媒活性の評価を行ない、CuBrが光触媒性を持つことを確認した。
CuBrのバンドギャップはEg=3.1eVであるため(例えばK.V. Rajani, S.Daniels, M.Rahman, A.Cowley, P.J. McNally, “Deposition of earth-abundant p-type CuBr films with high hole conductivity and realization of p-CuBr/n-Si heterojunction solar cell”, Materials Letter, 111, (2013), 63-66参照)、これを、以下の式(1)に代入して、波長を求めると、λ=405nmとなる。
このことから、以下の評価では、波長405nmの成分を含む光源を使用すれば良いことがわかった。
まず、JIS R 1701−2による評価、即ち、JIS R 1701−2試験による光触媒性の確認を行なった。
この間、デシケータ内に外光が入らないように遮蔽している。
ここで、図24(A)、図24(B)は、これらの結果を示している。
一方、図24(B)に示すように、二酸化炭素は紫外線照射と同時に急激に増加していることが分かる。
これは、密閉デシケータ内に充填したアセトアルデヒドが分解して二酸化炭素になっていることを示している。
なお、UV照射前のdark期間中にアセトアルデヒドガス濃度が若干減少しているのは、チャンバ内壁に吸着したことによるものと考えられる。
次に、表面分析による評価、即ち、近紫外光を照射していない場合と照射した場合のCuBr膜4の表面のXPS分析を行なった。
つまり、光触媒性を確認するには、紫外光照射前と照射後とを比較して、CuBr膜4の組成が変化しないことを確認する必要がある。
紫外光照射(近紫外光照射)によるCuBr膜4の表面の変化を確認するため、CuBr薄膜4にLED紫外光(中心波長405nm)を約10sec×11回照射したサンプル(#75C3)と照射していないサンプル(#75D3)の表面を、それぞれ、XPSによって分析し、組成を比較した。
なお、図25(A)、図25(B)中、右上に定量分析結果を示している。
図25(A)、図25(B)に示すように、紫外光を照射したサンプルと照射していないサンプルにおいて検出された元素はC、N、O、Cu、Brでこれ以外の元素は検出されなかった。それぞれの組成比は紫外光照射前と後とでは違いはなかった。
このように、上述の2種類の評価によって、CuBrは光触媒性を持つことを確認することができた。
CuBrの光触媒活性の発現に必要な光は、約410nm以下の波長を含む光であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ここでは、紫外線は、約10nm〜約410nmの波長を持つ光であり、近紫外線は、約320nm〜約410nmの波長を持つ光である。
光源のコスト等を考慮すると、約380nm〜約410nmの波長の近紫外線を照射するのが好ましい。
なお、光触媒性によってCuBrが分解対象とするものは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、その成分としては、タンパク質、アミノ酸、脂質、糖質などの有機物以外に、特定の無機物、例えばNH3を分解することも報告されている(例えば図26参照;H.Mozzanega et al., “NH3 Oxidation over UV-Irradiated TiO2 at Room Temperature”, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 83, No. 17, 1979, pp. 2251-2255参照)。
なお、これに限られるものではなく、上述の光触媒性を持つCuBrはアンモニアガスセンサ以外のガスセンサに用いることもできる。
この場合、感応膜9はCuBr膜である。また、ガスセンサデバイス6をCuBrセンサデバイスともいう。また、第1電極7及び第2電極8は、例えばAu電極である。
ここで、光源10は、紫外光領域(近紫外光領域)の波長成分を含む光を照射する光源であれば良く、例えばUV−LEDを用いれば良い。
例えば、光の照射でそれに接する物質を分解する光触媒性を示すCuBrからなる薄膜(CuBr膜;CuBr薄膜)9を、Si熱酸化膜を有する基板11上に形成された2つのAu電極(第1電極7及び第2電極8)をまたぐようにして形成し、これをアンモニアガスに対する感応膜9としたガスセンサデバイスとすれば良い。
例えばUV−LEDのような光源10を備えず、CuBrセンサデバイス6を備える従来のガスセンサでは、測定対象のガスにガスセンサデバイス6を曝して、ガス濃度を測定した後、次の測定の準備として清浄空気に切り替えて、高くなったガスセンサデバイス6の抵抗(センサ抵抗)を元に戻して初期化を行なう。
ここで、図27は、例えばUV−LEDのような光源10を備えず、CuBrセンサデバイス6を備える従来のガスセンサにおけるセンサ抵抗の変化の一例である。
これに対し、上述のように、ガスセンサデバイス6の感応膜9の直上に紫外光照射機構(光源10;ここではUV−LED)を設置して(例えば図29参照)、ガスを測定した後の回復期間にUVを照射すると、センサ抵抗の変化は、一例として、図30に示すようになる。
また、清浄空気を導入することによってガスセンサデバイス6の感応膜9(感ガス材からなる膜;ここではCuBr膜)の表面に付着したガス分子を自発的に脱離させて、初期化していた。
なお、紫外線の照射によってガス分子を脱離させることができるが、再吸着しないようにするために清浄空気や外気を導入するのが好ましい。
上述のように構成し、回復時間にUV照射を行なうことで、回復時間を短くすることができるため、図31に示すように、連続してアンモニアガスの濃度測定を行なうことが可能となった。
これにより、ガスセンサ5(ガスセンサデバイス6)の長寿命化を実現することも可能である。
図32に示すように、紫外光照射前に対して紫外光照射後のアンモニアガスに対する応答は約2倍になっていることが分かる。
ここで、図33は、近紫外光源としてUV−LED10を使用したガスセンサ5の一例を示している。
なお、ガスセンサ5をガスセンサシステムともいう。また、図33中、実線はガス配管経路を示しており、破線は電気信号経路を示している。
このガスセンサ5では、ガスセンサデバイス6の近傍に外気をポンプ16で引き込む構造になっている。
なお、ここでは、電磁弁13を用いているが、これらの経路を切り替えるための弁は電気式に限るものではなく、気体の流路を切り替えることが可能なものであれば手動でも良い。
なお、光源10は、ガスセンサデバイス6の感応膜9(ここではCuBr膜)が光触媒活性となる波長を含む光源であれば良く、UV−LEDに限られるものではない。例えば、感応膜9がCuBr膜である場合、約410nm以下の波長の光を含む光を照射しうる光源であれば良い。
また、制御部17によって、測定対象ガスを供給した場合にガスセンサデバイス6によって検出される値に基づいて測定対象ガスの濃度が測定されるようになっている。
ここで、図34は、自動で連続的にガス濃度測定が可能なガスセンサのシーケンス(ガス濃度測定シーケンス)の例を示している。
図34に示すように、ポンプ16を始動して、測定対象ガスを、上述のように構成されるガスセンサデバイス6まで取り込む。
なお、このようにして算出したガス濃度(データ)、設定値、検出値などを表示部に表示するようにしても良いし、通信部によって、これらを例えば他の端末やサーバなどへ送信するようにしても良い。
次に、リフレッシュ(回復)プロセスで、ポンプ16は稼動させたまま、電磁弁13でフィルタ14側に経路を切り替えて、清浄空気を取り込むと同時にUV照射を行なう。
なお、ここでは、フィルタ14を介して清浄空気を取り込むようにしているが、これに限られるものではなく、フィルタ14を介さずに外気を取り込むようにしても良い。
ここで、ガスセンサデバイス6が回復するまでの時間は、ガスセンサデバイス6の応答の大きさが関係しているため、一定時間ではなく、ガス濃度の測定後もセンサ抵抗をモニタして、ガス濃度測定直前のセンサ抵抗に戻るまでの時間とすれば良い(例えば図36参照)。
続けて、次の測定がある場合は、また測定を繰り返す。
すぐに測定が無い場合は、ポンプ16も停止して待機する(スリープ)。
ここで、図35は、このようなガス濃度測定シーケンスを、ガスセンサ5に備えられる制御部17がプログラムを実行することによって実現する場合の処理(測定方法)を示すフローチャートである。
次に、制御部17は、測定対象ガスを導入すべく、電磁弁13を制御して、ガス供給側配管12の経路を、フィルタ14を介さない経路に切り替える(ステップS2)。
これにより、測定対象ガスが、上述のように構成されるガスセンサデバイス6が設けられているセンサチャンバ18(ガスセンサカートリッジ1のケース26)内に供給される。
ここでは、制御部17は、所定時間(一定時間;例えば60sec)のガスセンサデバイス6の抵抗(センサ抵抗)の変化量を検出して、その変化に対応するガス濃度を算出することによって、測定対象ガスの濃度を測定する。
具体的には、測定対象ガスに暴露される直前の測定開始時点を0secとしたとき、このときのセンサ抵抗値をR0、tmeassec後のセンサ抵抗値をRsとしたとき、抵抗値の変化率|R0−Rs|/R0−1を算出し、これから制御部17内のメモリ等に保持しているガス濃度変換式によってガス濃度を導出すれば良い。
次に、制御部17は、ポンプ16を稼動させたまま、測定対象ガスに代えて清浄空気を導入すべく、電磁弁13を制御して、ガス供給側配管12の経路を、フィルタ14を介した経路に切り替える(ステップS4)。
なお、清浄空気をパージガスともいう。また、このようにして測定対象ガスに代えてパージガスを供給する機構をパージガス供給機構ともいう。ここでは、パージガス供給機構は、電磁弁13及びフィルタ14によって構成される。
このように、測定対象ガスの濃度を測定した後、清浄空気を導入してガスセンサデバイス6の感応膜9の表面に吸着したガス分離を脱離させてガスセンサデバイス6をリフレッシュ(回復)させる回復期間に、ガスセンサデバイス6の感応膜9の表面にUV照射を行なう(例えば図36参照)。
この場合、ガスセンサデバイス6に清浄空気を供給しながら、ガスセンサデバイス6の感応膜9の表面にUV照射を行なうことになる。
次に、制御部17は、ガスセンサデバイス6が回復したか否かを判定する(ステップS6)。
この判定の結果、ガスセンサデバイス6が回復していないと判定した場合には、NOルートへ進み、ステップS5へ戻って、UV照射を継続する。
そして、制御部17は、ガスセンサデバイス6が回復したと判定した場合、YESルートへ進み、UV照射を停止する(ステップS7)。
これにより、リフレッシュプロセスが終了する。但し、この時点ではポンプ16は停止させないため、清浄空気は流したままの待機状態となる。このとき、センサ抵抗は初期値に戻った状態で安定した状態となる。
この判定の結果、設定回数の測定を行なっていないと判定した場合は、NOルートへ進み、ステップS2へ戻って、測定を繰り返す。
そして、制御部17は、設定回数の測定を行なったと判定した場合は、YESルートへ進み、制御部17は、ポンプ16を制御して、ポンプ16を停止させ(ステップS9)、処理を終了する。
また、例えば、UV照射時間よりも十分長い時間(例えばUV照射時間の約3倍程度の時間)が経過したら、ポンプ16を停止するようにしても良い。
従来は、回復するために比較的長い時間を要したため、連続的に濃度を測定することは難しかったのに対し、UV照射を行なうことによって、回復時間が短くなり、短い時間間隔でガス濃度測定が可能となる。
なお、ここでは、光触媒性を持つCuBrをガスセンサデバイス6の感応膜(感ガス材)9に用いる場合に、ガスセンサデバイス6に光を照射してガスセンサデバイス6をリフレッシュ(回復)させるためのリフレッシュ機構として光照射機構(紫外光照射機構;光源10)を設ける場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。
つまり、ガスセンサデバイス6の他の感ガス材、光触媒性を持たない感ガス材を用いる場合であっても、例えば照射する光の波長やパワーなどを調整して光を照射することによって、感ガス材に付着、吸着などして感ガス材に接しているガス分子を分解(直接分解)することができる場合がある。
このため、ガスセンサデバイス6の感ガス材に、他の感ガス材、例えば光触媒性を持たない感ガス材を用いる場合であっても、ガスセンサデバイス6に光を照射してガスセンサデバイス6をリフレッシュ(回復)させるためのリフレッシュ機構として光照射機構(紫外光照射機構;光源10)を設けることが好ましい場合がある。
ヒトを含む動物の体内では、消化器管内でタンパク質の分解の際に、窒素はアンモニアとして発生する。あるいは、胃腸内に生息する微生物や嫌気性細菌がウレアーゼ酵素を用いて尿素を分解し、アンモニアを発生させる。
肝臓内で栄養物質の吸収が行なわれるとともに、毒素に対しては解毒機能を有する代謝が行われる。
アンモニアの場合は後者であり、肝臓内の尿素回路というサイクルで代謝され、尿素に変換される。
また、激しい運動を行い筋肉が疲労した場合に血液中にアンモニアを発生させ、静脈を通して肝臓において同様に尿素回路で代謝され、尿素に変換される。
このような代謝機能をもって生体のアンモニア濃度は一定レベル以下に保たれている。
このため、肝臓の代謝機能に疾患があり、肝機能が低下している場合は、アンモニア濃度は高くなり、低栄養な状態では、アンモニア濃度は低くなる。
また、炭化水素を分解する過程においてアルコール類、例えばエタノールが発生したり、糖類の分解の際にはケトン類、例えばアセトンが発生したり、コレステロールの分解の際にはイソプレンが発生したりしている。また、ガンなどの疾患においては患部における酸化ストレスによって様々なVOC類が発生し、血液を通って肺や皮膚で気化している。
このため、上述のような構成を適用して呼気センサ5を実現することで、アンモニアの濃度を簡単に測定することが可能となる。
また、手軽に、採血などの苦痛を伴うことなく、息の成分の生活習慣による変動を継続的に調べることが可能になる。
また、この技術を生活習慣の改善や病気の早期発見のためのスクリーニング手段として役立てられる。
2 Si基板
3 CuBr結晶粒
4 CuBr膜(CuBr薄膜)
5 ガスセンサ
6 ガスセンサデバイス
7 第1電極
8 第2電極
9 感応膜(CuBr膜;感ガス材からなる膜)
10 光源(UV−LED)
11 基板
12 ガス供給側配管
13 電磁弁
14 フィルタ
15 排気側配管
16 ポンプ
17 制御部
18 ガスセンサチャンバ(センサチャンバ)
19 通信部(伝送部;無線部)
20 ガスセンサ本体
21 インレット
22 アウトレット
23 電源
24 吸気口
25 排気口
26 ケース
27 外部接続端子
28 第1封止部材
29 第2封止部材
30 光学窓
31 第1可動弁
32 第2可動弁
33 シャフト
34 弁部材
35 マグネット
36 ガスセンサソケット
37 集光レンズ(レンズ)
38 光導波部材
39 反射ミラー
40 集光レンズ(レンズ)
41 反射ミラー
42 ガス吸着部材
43 不揮発性メモリ(不揮発性メモリ素子)
44 スマートフォン
Claims (10)
- ガスセンサカートリッジと、
前記ガスセンサカートリッジが着脱可能に装着されるガスセンサ本体とを備え、
前記ガスセンサカートリッジは、
吸気口及び排気口を有し、ガスセンサチャンバとなるケースと、
前記ケース内に設けられたガスセンサデバイスと、
前記ケースに設けられ、前記ガスセンサデバイスに接続された外部接続端子と、
前記ガスセンサ本体に装着した際に前記吸気口が開口するように前記吸気口を封止する第1封止部材と、
前記ガスセンサ本体に装着した際に前記排気口が開口するように前記排気口を封止する第2封止部材とを備えることを特徴とするガスセンサ。 - 前記第1封止部材は、前記吸気口を開閉しうる第1可動弁又は前記ガスセンサ本体に装着した際に破れる第1保護膜であり、
前記第2封止部材は、前記排気口を開閉しうる第2可動弁又は前記ガスセンサ本体に装着した際に破れる第2保護膜であることを特徴とする、請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記ケースは、光学窓を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 前記光学窓は、紫外線を含む光に透過性を有することを特徴とする、請求項3に記載のガスセンサ。
- 前記ガスセンサ本体に設けられた光源、又は、前記光学窓の外側に設けられた光源を備えることを特徴とする、請求項3又は4に記載のガスセンサ。
- 前記ケース内に設けられた光源を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 前記ケース内に設けられたガス吸着部材を備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記ガスセンサデバイスは、Sn、W、Zn、Inの少なくとも一つを主材料とする酸化物からなる感ガス材、Cを主材料とする半導体からなる感ガス材、Cu又はAgを主材料とするハロゲン化合物又は酸化物からなる感ガス材の少なくとも一つを備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 前記ケースに設けられ、かつ、前記外部接続端子に接続され、前記ガスセンサデバイスの特性が記録されている不揮発性メモリ素子を備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 吸気口及び排気口を有し、ガスセンサチャンバとなるケースと、
前記ケース内に設けられたガスセンサデバイスと、
前記ケースに設けられ、前記ガスセンサデバイスに接続された外部接続端子と、
ガスセンサ本体に装着した際に前記吸気口が開口するように前記吸気口を封止する第1封止部材と、
前記ガスセンサ本体に装着した際に前記排気口が開口するように前記排気口を封止する第2封止部材とを備えることを特徴とするガスセンサカートリッジ。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/024694 WO2020003465A1 (ja) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | ガスセンサ及びガスセンサカートリッジ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020003465A1 JPWO2020003465A1 (ja) | 2021-04-22 |
JP6947303B2 true JP6947303B2 (ja) | 2021-10-13 |
Family
ID=68986815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020526828A Active JP6947303B2 (ja) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | ガスセンサ及びガスセンサカートリッジ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210088465A1 (ja) |
JP (1) | JP6947303B2 (ja) |
WO (1) | WO2020003465A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230052564A (ko) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 한국세라믹기술원 | 필터형 광촉매 시료용 조립식 성능 평가 장치 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022239445A1 (ja) * | 2021-05-14 | 2022-11-17 | ウシオ電機株式会社 | 菌又はウイルスの不活化装置、及び菌又はウイルスの不活化処理方法 |
KR102557778B1 (ko) * | 2021-05-18 | 2023-07-21 | 중앙대학교 산학협력단 | 2차원 전이금속 칼코겐화물이 국부적으로 통합된 led 기반 가스 센서 및 이의 제조 방법 |
JP7469446B1 (ja) | 2022-12-15 | 2024-04-16 | 新コスモス電機株式会社 | ガスセンサおよびガスセンサの作動方法 |
JP7469447B1 (ja) | 2022-12-15 | 2024-04-16 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知器およびガス検知器の作動方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3577960B2 (ja) * | 1998-08-05 | 2004-10-20 | トヨタ自動車株式会社 | ガス測定方法 |
JP4396901B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2010-01-13 | 東海電子株式会社 | アルコール検知システム |
US11175234B2 (en) * | 2010-09-07 | 2021-11-16 | Nextteq Llc | System for visual and electronic reading of colorimetric tubes |
JP2012167952A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Central Automotive Products Ltd | アルコール検知器 |
JP6182052B2 (ja) * | 2013-11-11 | 2017-08-16 | 理研計器株式会社 | ガスセンサ使用寿命予測方法およびガス検知装置 |
JP6682975B2 (ja) * | 2016-04-14 | 2020-04-15 | 富士通株式会社 | ガス分析装置およびガス分析方法 |
CN109475325A (zh) * | 2016-05-13 | 2019-03-15 | 艾克雷泽私人有限公司 | 改变精神的物质的测试系统 |
-
2018
- 2018-06-28 WO PCT/JP2018/024694 patent/WO2020003465A1/ja active Application Filing
- 2018-06-28 JP JP2020526828A patent/JP6947303B2/ja active Active
-
2020
- 2020-12-09 US US17/115,841 patent/US20210088465A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230052564A (ko) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 한국세라믹기술원 | 필터형 광촉매 시료용 조립식 성능 평가 장치 |
KR102545039B1 (ko) | 2021-10-13 | 2023-06-16 | 한국세라믹기술원 | 필터형 광촉매 시료용 조립식 성능 평가 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020003465A1 (ja) | 2020-01-02 |
JPWO2020003465A1 (ja) | 2021-04-22 |
US20210088465A1 (en) | 2021-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6947303B2 (ja) | ガスセンサ及びガスセンサカートリッジ | |
Guntner et al. | E-nose sensing of low-ppb formaldehyde in gas mixtures at high relative humidity for breath screening of lung cancer? | |
US10589277B2 (en) | Breath analyte sensing apparatus that generates gas streams that flow over a nanoparticle-based sensor | |
JP6861270B2 (ja) | 呼気サンプルを捕捉するためのシステムおよびデバイス | |
US20210181178A1 (en) | Low cost test strip and method to measure analyte | |
JP7086927B2 (ja) | バッチ校正可能なテストストリップを用いる検体測定方法と検体測定システム | |
JP6749912B2 (ja) | 検体を測定するための、ミニポイントオブケアのガスクロマトグラフィ検査ストリップ及び方法 | |
EP2839271B1 (en) | Mobile device and method for analysing breath samples | |
WO2017187141A1 (en) | A method for collecting a selective portion of a subject's breath | |
JP6836071B2 (ja) | ガス分析装置およびガス分析方法 | |
WO2009025488A2 (en) | Apparatus and method of analyzing constituents of gas in oral cavity and alveolar gas | |
JP5091039B2 (ja) | ガスセンシング装置 | |
JP6227934B2 (ja) | ガスの測定装置及びガスの測定方法 | |
US11986806B2 (en) | Photocatalyst, gas sensor device and gas sensor | |
ES2366230T3 (es) | Análisis de gases. | |
WO2013166127A1 (en) | Ear odor sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201014 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201014 |
|
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: 20210817 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210830 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6947303 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |