JPH0580020A - 炭酸ガスセンサ - Google Patents
炭酸ガスセンサInfo
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- JPH0580020A JPH0580020A JP3243516A JP24351691A JPH0580020A JP H0580020 A JPH0580020 A JP H0580020A JP 3243516 A JP3243516 A JP 3243516A JP 24351691 A JP24351691 A JP 24351691A JP H0580020 A JPH0580020 A JP H0580020A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 炭酸ガスセンサにおいて、積層構造にて構造
を簡素化し且つ各基板の作製を容易化し、電解質溶液の
容量を増大することにより、センサ能力を向上し、大量
に製造することができ、センサの寿命を大幅に改善す
る。 【構成】 炭酸ガスセンサ１において、ガス透過膜７部
分を備えたガス透過膜基板２と、ｐＨ電極８を形成した
絶縁基板からなるｐＨ電極基板３と、銀／塩化銀電極を
形成した絶縁基板からなる参照電極基板５とを有し、ｐ
Ｈ電極基板３に電解質溶液又は電解質ゲルを収容する空
所を形成し、ガス透過膜基板２とｐＨ電極基板３と参照
電極基板５を積層し、この積層構造で、電解質溶液又は
電解質ゲルが前記空所に充填され且つｐＨ電極８と参照
電極１３に接触して配置されるように構成され、液体中
に溶存している炭酸ガス分圧を測定する。
を簡素化し且つ各基板の作製を容易化し、電解質溶液の
容量を増大することにより、センサ能力を向上し、大量
に製造することができ、センサの寿命を大幅に改善す
る。 【構成】 炭酸ガスセンサ１において、ガス透過膜７部
分を備えたガス透過膜基板２と、ｐＨ電極８を形成した
絶縁基板からなるｐＨ電極基板３と、銀／塩化銀電極を
形成した絶縁基板からなる参照電極基板５とを有し、ｐ
Ｈ電極基板３に電解質溶液又は電解質ゲルを収容する空
所を形成し、ガス透過膜基板２とｐＨ電極基板３と参照
電極基板５を積層し、この積層構造で、電解質溶液又は
電解質ゲルが前記空所に充填され且つｐＨ電極８と参照
電極１３に接触して配置されるように構成され、液体中
に溶存している炭酸ガス分圧を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭酸ガスセンサに係り、
特に、臨床検査における血液中の溶存炭酸ガス分圧の測
定や、河川中の溶存炭酸ガスの測定に使用される炭酸ガ
スセンサの改良に関するものである。
特に、臨床検査における血液中の溶存炭酸ガス分圧の測
定や、河川中の溶存炭酸ガスの測定に使用される炭酸ガ
スセンサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶存炭酸ガスを測定する炭酸ガス
センサの構造として最も用いられているものは、セバリ
ングハウス型炭酸ガスセンサである。このセバリングハ
ウス型炭酸ガスセンサは、例えば、「血液ガス、測定の
理論と臨床応用」（藤原孝憲、真興交易医書出版部）に
第１５０頁〜第１５２頁に記載されている。この構造で
は、センサボディーの先端に四フッ化エチレンなどのガ
ス透過膜を装着し、センサボディーの内部に炭酸水素ナ
トリウムを含む電解質溶液を充填し、更に内部電解質溶
液を持つｐＨ電極を用い、そのｐＨ感応膜としてガラス
膜を用いている。ここで、ｐＨ電極は電解質溶液を介し
てガス透過膜と密着するように実装している。このセン
サは測定溶液と接触すると、ガス透過膜を介して炭酸ガ
スが炭酸水素ナトリウムを含む電解質溶液に拡散してき
て溶け込む。このため電解質溶液のｐＨが変化するので
これをセンサ内部に設けたｐＨ電極により検出できる。
この原理より測定溶液中の炭酸ガス分圧を測定すること
ができる。
センサの構造として最も用いられているものは、セバリ
ングハウス型炭酸ガスセンサである。このセバリングハ
ウス型炭酸ガスセンサは、例えば、「血液ガス、測定の
理論と臨床応用」（藤原孝憲、真興交易医書出版部）に
第１５０頁〜第１５２頁に記載されている。この構造で
は、センサボディーの先端に四フッ化エチレンなどのガ
ス透過膜を装着し、センサボディーの内部に炭酸水素ナ
トリウムを含む電解質溶液を充填し、更に内部電解質溶
液を持つｐＨ電極を用い、そのｐＨ感応膜としてガラス
膜を用いている。ここで、ｐＨ電極は電解質溶液を介し
てガス透過膜と密着するように実装している。このセン
サは測定溶液と接触すると、ガス透過膜を介して炭酸ガ
スが炭酸水素ナトリウムを含む電解質溶液に拡散してき
て溶け込む。このため電解質溶液のｐＨが変化するので
これをセンサ内部に設けたｐＨ電極により検出できる。
この原理より測定溶液中の炭酸ガス分圧を測定すること
ができる。
【０００３】このセバリングハウス型センサを半導体製
造技術を応用して小型化した炭酸ガスセンサは、プロシ
ーディング・オブ・ザ・シンポジウム・オン・バイオセ
ンサーズ（１９８４年）第３３頁と第３４頁に記載され
ている。この炭酸ガスセンサは前述のセンサにおけるｐ
Ｈ電極の代わりに内部電解質溶液を持たない全固体型セ
ンサであるイオン感応性電界効果型トランジスタ（ＩＳ
ＦＥＴ）を用いたものである。このＩＳＦＥＴをカテー
テルチューブ中に配置し、ＩＳＦＥＴのゲート部分であ
るｐＨ感応膜の上に電解質ゲルを充填し、ガス透過膜で
覆っている。
造技術を応用して小型化した炭酸ガスセンサは、プロシ
ーディング・オブ・ザ・シンポジウム・オン・バイオセ
ンサーズ（１９８４年）第３３頁と第３４頁に記載され
ている。この炭酸ガスセンサは前述のセンサにおけるｐ
Ｈ電極の代わりに内部電解質溶液を持たない全固体型セ
ンサであるイオン感応性電界効果型トランジスタ（ＩＳ
ＦＥＴ）を用いたものである。このＩＳＦＥＴをカテー
テルチューブ中に配置し、ＩＳＦＥＴのゲート部分であ
るｐＨ感応膜の上に電解質ゲルを充填し、ガス透過膜で
覆っている。
【０００４】同様に半導体製造技術を用いてｐＨ電極の
みならず、ガス透過膜、電解質ゲルまでを一体化したも
のは、センサズ・アンド・アクチュエータズＢ２（１９
９０年）第２９１頁〜第２９５頁に記載されている。こ
の炭酸ガスセンサは、センサ基板上に圧膜のポリイミド
をコートし、ＩＳＦＥＴのゲート上に溝を形成し、この
溝中に電解質ゲルを充填し、ガス透過膜を形成してい
る。
みならず、ガス透過膜、電解質ゲルまでを一体化したも
のは、センサズ・アンド・アクチュエータズＢ２（１９
９０年）第２９１頁〜第２９５頁に記載されている。こ
の炭酸ガスセンサは、センサ基板上に圧膜のポリイミド
をコートし、ＩＳＦＥＴのゲート上に溝を形成し、この
溝中に電解質ゲルを充填し、ガス透過膜を形成してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記第１のセバリング
ハウス型炭酸ガスセンサは、機械的構造に基づく組み立
て方式のセンサであり、特に劣悪な環境で使用しない限
り、寿命が１年以上と高い信頼性を有する。しかしなが
ら、セバリングハウス型センサを形成する複数の部品の
それぞれは、機械的加工によって作られるため、その組
み立て工程の自動化並びに量産生の向上について、実現
困難な問題点を有していた。
ハウス型炭酸ガスセンサは、機械的構造に基づく組み立
て方式のセンサであり、特に劣悪な環境で使用しない限
り、寿命が１年以上と高い信頼性を有する。しかしなが
ら、セバリングハウス型センサを形成する複数の部品の
それぞれは、機械的加工によって作られるため、その組
み立て工程の自動化並びに量産生の向上について、実現
困難な問題点を有していた。
【０００６】また、前記第２の半導体製造技術を利用し
た炭酸ガスセンサは、ｐＨ電極であるＩＳＦＥＴは高い
量産性を有している。しかし、ｐＨ電極やチューブ、ガ
ス透過膜等を含んだセンサ全体まではまだ一体化してお
らず、センサ全体の組み立ての自由化や量産性に問題が
あった。また、電解質ゲルを充填した後その上にガス透
過膜を形成しているため、この電解質の充填量によりガ
ス透過膜とＩＳＦＥＴのｐＨ感応部分の距離が決まって
しまう問題があった。センサの応答時間はこの距離によ
り影響するため、バラツキが大きかった。
た炭酸ガスセンサは、ｐＨ電極であるＩＳＦＥＴは高い
量産性を有している。しかし、ｐＨ電極やチューブ、ガ
ス透過膜等を含んだセンサ全体まではまだ一体化してお
らず、センサ全体の組み立ての自由化や量産性に問題が
あった。また、電解質ゲルを充填した後その上にガス透
過膜を形成しているため、この電解質の充填量によりガ
ス透過膜とＩＳＦＥＴのｐＨ感応部分の距離が決まって
しまう問題があった。センサの応答時間はこの距離によ
り影響するため、バラツキが大きかった。
【０００７】前記第３の半導体基板上にガス透過膜を一
体化した炭酸ガスセンサでは、電解質ゲルの容量がＩＳ
ＦＥＴのゲート上に形成された溝の容量で決定される。
ＩＳＦＥＴのゲート面積は小さいため、電解質ゲル容量
を増やすためには溝を深くする必要があった。しかし、
溝が深いほどセンサの反応速度が遅くなるため、その電
解質ゲルの容量は大きく制限された。このために、寿命
が短いという問題があった。
体化した炭酸ガスセンサでは、電解質ゲルの容量がＩＳ
ＦＥＴのゲート上に形成された溝の容量で決定される。
ＩＳＦＥＴのゲート面積は小さいため、電解質ゲル容量
を増やすためには溝を深くする必要があった。しかし、
溝が深いほどセンサの反応速度が遅くなるため、その電
解質ゲルの容量は大きく制限された。このために、寿命
が短いという問題があった。
【０００８】なお、本発明に関連する又は類似する従来
引例として、特開昭６１−８８１３８号、特開昭６３−
２６５６９号、特開昭６３−２７９１５４号を挙げるこ
とができる。特開昭６１−８８１３８号公報に開示され
る技術は、板状の固体電解質とこれに接して配設される
板状の電極で積層構造を有している電気化学的装置であ
る。特開昭６３−２６５６９号公報に開示される技術
は、イオン選択性電極装置に関し、被測定流路を設け、
この測定流路に人体の血液等の電解質溶液を流し、互い
に絶縁された状態で配設された比較電極と指示電極を用
いて、電解質溶液中の任意の元素イオン濃度を測定する
装置である。特開昭６３−２７９１５４号公報に開示さ
れる技術は、二酸化炭素を検出するためのセンサであ
り、半導体基板の一面に凹部を形成し、凹部の中に、電
解質溶液を含むアガローゲルを充填し、ガス透過膜で覆
うように構成している。
引例として、特開昭６１−８８１３８号、特開昭６３−
２６５６９号、特開昭６３−２７９１５４号を挙げるこ
とができる。特開昭６１−８８１３８号公報に開示され
る技術は、板状の固体電解質とこれに接して配設される
板状の電極で積層構造を有している電気化学的装置であ
る。特開昭６３−２６５６９号公報に開示される技術
は、イオン選択性電極装置に関し、被測定流路を設け、
この測定流路に人体の血液等の電解質溶液を流し、互い
に絶縁された状態で配設された比較電極と指示電極を用
いて、電解質溶液中の任意の元素イオン濃度を測定する
装置である。特開昭６３−２７９１５４号公報に開示さ
れる技術は、二酸化炭素を検出するためのセンサであ
り、半導体基板の一面に凹部を形成し、凹部の中に、電
解質溶液を含むアガローゲルを充填し、ガス透過膜で覆
うように構成している。
【０００９】上記のいずれのセンサも、前述した本発明
の問題のすべてを解決する構成を有するものではない。
の問題のすべてを解決する構成を有するものではない。
【００１０】本発明の目的は、積層構造にて構造を簡素
化し且つ各基板の作製を容易化し、電解質溶液の容量を
増大することにより、センサ能力を向上し、大量に製造
することができ、センサの寿命を大幅に改善することが
できる炭酸ガスセンサを提供することにある。
化し且つ各基板の作製を容易化し、電解質溶液の容量を
増大することにより、センサ能力を向上し、大量に製造
することができ、センサの寿命を大幅に改善することが
できる炭酸ガスセンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の炭酸
ガスセンサは、液体中に溶存している炭酸ガス分圧を測
定する炭酸ガスセンサにおいて、ガス透過膜部分を備え
たガス透過膜基板と、ｐＨ電極を形成した絶縁基板から
なるｐＨ電極基板と、銀／塩化銀電極を形成した絶縁基
板からなる参照電極基板とを有し、ｐＨ電極基板に電解
質溶液又は電解質ゲルを収容する空所を形成し、ガス透
過膜基板とｐＨ電極基板と参照電極基板を積層し、この
積層構造で、電解質溶液又は電解質ゲルが前記空所に充
填され且つｐＨ電極と参照電極に接触して配置されるこ
とを特徴とする。本発明に係る第２の炭酸ガスセンサ
は、前記第１の構成において、好ましくはｐＨ感応膜材
料に酸化パラジウム、又は酸化イリジウムや酸化白金、
酸化インジウム等の白金族金属を用いる。本発明に係る
第３の炭酸ガスセンサは、前記第１の構成において、好
ましくは電解質溶液又は電解質ゲルを収容させるための
空所は、ｐＨ電極基板に形成された孔と、ｐＨ電極基板
の表面に形成されたコーティング膜に基づき形成される
溝によって形成し、溝は孔を接続し且つｐＨ電極に交差
するように形成され、ガス透過膜部分とｐＨ電極との距
離を溝の深さによって制限する。本発明に係る第４の炭
酸ガスセンサは、前記第１の構成において、好ましくは
ｐＨ電極に形成した空所よりも大きな容積を有する空所
が形成された絶縁基板をｐＨ電極基板に隣接し、配設す
る。本発明に係る第５の炭酸ガスセンサは、前記第３の
構成において、好ましくは溝により電解質溶液又は電解
質ゲルと接触するｐＨ電極の接触面積をガス透過膜部分
の面積より小さくした。本発明に係る第６の炭酸ガスセ
ンサは、前記第１又は４の構成において、好ましくは、
ｐＨ電極基板及び参照電極基板の電極が形成された面
に、それぞれの電極で必要な部分のみを露出させるため
のパターンニングを有する絶縁層を形成した。本発明に
係る第７の炭酸ガスセンサは、前記第１〜第６のいずれ
かの構成において、好ましくは、ｐＨ電極基板と前記参
照電極基板のそれぞれで、ｐＨ電極及び参照電極をスル
ーホールと通して裏面まで引き出し、配線を行なった。
ガスセンサは、液体中に溶存している炭酸ガス分圧を測
定する炭酸ガスセンサにおいて、ガス透過膜部分を備え
たガス透過膜基板と、ｐＨ電極を形成した絶縁基板から
なるｐＨ電極基板と、銀／塩化銀電極を形成した絶縁基
板からなる参照電極基板とを有し、ｐＨ電極基板に電解
質溶液又は電解質ゲルを収容する空所を形成し、ガス透
過膜基板とｐＨ電極基板と参照電極基板を積層し、この
積層構造で、電解質溶液又は電解質ゲルが前記空所に充
填され且つｐＨ電極と参照電極に接触して配置されるこ
とを特徴とする。本発明に係る第２の炭酸ガスセンサ
は、前記第１の構成において、好ましくはｐＨ感応膜材
料に酸化パラジウム、又は酸化イリジウムや酸化白金、
酸化インジウム等の白金族金属を用いる。本発明に係る
第３の炭酸ガスセンサは、前記第１の構成において、好
ましくは電解質溶液又は電解質ゲルを収容させるための
空所は、ｐＨ電極基板に形成された孔と、ｐＨ電極基板
の表面に形成されたコーティング膜に基づき形成される
溝によって形成し、溝は孔を接続し且つｐＨ電極に交差
するように形成され、ガス透過膜部分とｐＨ電極との距
離を溝の深さによって制限する。本発明に係る第４の炭
酸ガスセンサは、前記第１の構成において、好ましくは
ｐＨ電極に形成した空所よりも大きな容積を有する空所
が形成された絶縁基板をｐＨ電極基板に隣接し、配設す
る。本発明に係る第５の炭酸ガスセンサは、前記第３の
構成において、好ましくは溝により電解質溶液又は電解
質ゲルと接触するｐＨ電極の接触面積をガス透過膜部分
の面積より小さくした。本発明に係る第６の炭酸ガスセ
ンサは、前記第１又は４の構成において、好ましくは、
ｐＨ電極基板及び参照電極基板の電極が形成された面
に、それぞれの電極で必要な部分のみを露出させるため
のパターンニングを有する絶縁層を形成した。本発明に
係る第７の炭酸ガスセンサは、前記第１〜第６のいずれ
かの構成において、好ましくは、ｐＨ電極基板と前記参
照電極基板のそれぞれで、ｐＨ電極及び参照電極をスル
ーホールと通して裏面まで引き出し、配線を行なった。
【００１２】
【作用】本発明による第１の炭酸ガスセンサでは、少な
くとも、ガス透過膜基板とｐＨ電極基板と参照電極基板
を接着剤を用いて張り合わせ、積層構造で形成する。更
にこれらの基板は、大きな一つの基板上にセンサ材料の
パターンを半導体製造技術の一つであるホトリソグラフ
ィ技術を用いて多数個同時に形成できるため、量産化に
適している。更に、ｐＨ電極の構造を、金属電極にｐＨ
感応膜としての金属酸化膜を被覆した構造としたことに
より、薄膜化できる。このため従来の内部電解質を必要
とするｐＨガラス電極を用いたセバリングハウス型炭酸
ガスセンサでは、ｐＨ電極を組立て、更に炭酸ガスセン
サのボディーに実装組立てし、複雑であったが、本セン
サではセンサ基板にパターン化できるようになり、組立
てが容易になった。またこの積層構造により電解質溶液
又は電解質ゲルを、平板状のｐＨ電極基板に形成した空
所に収容するため、この空所の容量を、ｐＨ電極基板の
厚み等を変化させることにより大きくすることができ、
これにより電解質の容量を大きくすることができ、炭酸
ガスセンサの寿命を伸ばすことが可能となる。このよう
に、本発明の炭酸ガスセンサは、複数の層の張り合わせ
構造で、立体構造を作ることができ、各層の構造の自由
度を増やすことができ、且つ製造のプロセスを容易化で
きる。
くとも、ガス透過膜基板とｐＨ電極基板と参照電極基板
を接着剤を用いて張り合わせ、積層構造で形成する。更
にこれらの基板は、大きな一つの基板上にセンサ材料の
パターンを半導体製造技術の一つであるホトリソグラフ
ィ技術を用いて多数個同時に形成できるため、量産化に
適している。更に、ｐＨ電極の構造を、金属電極にｐＨ
感応膜としての金属酸化膜を被覆した構造としたことに
より、薄膜化できる。このため従来の内部電解質を必要
とするｐＨガラス電極を用いたセバリングハウス型炭酸
ガスセンサでは、ｐＨ電極を組立て、更に炭酸ガスセン
サのボディーに実装組立てし、複雑であったが、本セン
サではセンサ基板にパターン化できるようになり、組立
てが容易になった。またこの積層構造により電解質溶液
又は電解質ゲルを、平板状のｐＨ電極基板に形成した空
所に収容するため、この空所の容量を、ｐＨ電極基板の
厚み等を変化させることにより大きくすることができ、
これにより電解質の容量を大きくすることができ、炭酸
ガスセンサの寿命を伸ばすことが可能となる。このよう
に、本発明の炭酸ガスセンサは、複数の層の張り合わせ
構造で、立体構造を作ることができ、各層の構造の自由
度を増やすことができ、且つ製造のプロセスを容易化で
きる。
【００１３】本発明による第２の炭酸ガスセンサでは、
ｐＨ感応膜における金属酸化膜を酸化パラジウムや、酸
化イリジウム、酸化白金、酸化インジウム、酸化チタン
等の白金族金属の酸化膜とすることにより低インピーダ
ンスの電極ができ、センサ出力の低雑音化ができ、セン
サ測定回路が簡単化できる。
ｐＨ感応膜における金属酸化膜を酸化パラジウムや、酸
化イリジウム、酸化白金、酸化インジウム、酸化チタン
等の白金族金属の酸化膜とすることにより低インピーダ
ンスの電極ができ、センサ出力の低雑音化ができ、セン
サ測定回路が簡単化できる。
【００１４】本発明による第３の炭酸ガスセンサでは、
ｐＨ電極上に電解質溶液又は電解質ゲルを収容させる溝
を形成した。これにより、ｐＨ電極上の電解質の量を微
量化でき、ガス透過膜を拡散してきた炭酸ガスによる電
解質のｐＨ変化を高速化できる。更に溝を形成したコー
ティング膜の膜圧でガス透過膜とｐＨ電極との間隔が決
定できるので、この間隔はセンサ間でバラツキなく再現
できる。このためセンサ特性、特に応答時間について再
現良く作ることができるようになった。また、コーティ
ング膜は薄膜なので、ガス透過膜とｐＨ電極を近接で
き、従って応答時間を高速化できる。
ｐＨ電極上に電解質溶液又は電解質ゲルを収容させる溝
を形成した。これにより、ｐＨ電極上の電解質の量を微
量化でき、ガス透過膜を拡散してきた炭酸ガスによる電
解質のｐＨ変化を高速化できる。更に溝を形成したコー
ティング膜の膜圧でガス透過膜とｐＨ電極との間隔が決
定できるので、この間隔はセンサ間でバラツキなく再現
できる。このためセンサ特性、特に応答時間について再
現良く作ることができるようになった。また、コーティ
ング膜は薄膜なので、ガス透過膜とｐＨ電極を近接で
き、従って応答時間を高速化できる。
【００１５】本発明による第４の炭酸ガスセンサでは、
ｐＨ電極基板に形成した空所よりも大きな容積を有する
空所が形成された絶縁基板を付加し、電解質を蓄えるス
ペースを更に大きくし、寿命の更なる延長化を達成でき
る。
ｐＨ電極基板に形成した空所よりも大きな容積を有する
空所が形成された絶縁基板を付加し、電解質を蓄えるス
ペースを更に大きくし、寿命の更なる延長化を達成でき
る。
【００１６】本発明による第５の炭酸ガスセンサでは、
ｐＨ電極の有効面積をガス透過膜部分の面積より小さく
することにより、溝中の電解質がガス透過膜と接触する
面積を、ｐＨ電極と接触する面積より大きくすることが
できる。このためガス透過膜を拡散してきた炭酸ガスに
よるｐＨ変化を起こす電解質量をｐＨ電極上にある電解
質量よりも多くすることができる。これにより、ｐＨ電
極近傍の電解質のｐＨ変化をｐＨ電極上の電解質のｐＨ
変化と同様に生じせしめ、電解質の溝上での流動が起こ
っても、実質的なｐＨ変化量をｐＨ電極上で保持できる
ため、応答を安定化できる。
ｐＨ電極の有効面積をガス透過膜部分の面積より小さく
することにより、溝中の電解質がガス透過膜と接触する
面積を、ｐＨ電極と接触する面積より大きくすることが
できる。このためガス透過膜を拡散してきた炭酸ガスに
よるｐＨ変化を起こす電解質量をｐＨ電極上にある電解
質量よりも多くすることができる。これにより、ｐＨ電
極近傍の電解質のｐＨ変化をｐＨ電極上の電解質のｐＨ
変化と同様に生じせしめ、電解質の溝上での流動が起こ
っても、実質的なｐＨ変化量をｐＨ電極上で保持できる
ため、応答を安定化できる。
【００１７】本発明による第６及び第７の炭酸ガスセン
サでは、本センサの炭酸ガスセンサの構造を更に具体的
に特定したものである。ｐＨ電極基板の表面に形成され
たコーティング膜に基づき形成される溝で電解質の存在
箇所が決定され、測定のためのｐＨ応答反応が良好に行
なわれる。またｐＨ電極基板と参照電極基板のそれぞれ
で、ｐＨ電極及び参照電極をスルーホールを通して裏面
まで引き出し、裏面で配線を行うことにより、炭酸ガス
センサと外部測定回路との接続を行うようにした。これ
により、炭酸ガスセンサにおいて、測定溶液と接触する
面と反対側にセンサ出力端子を設けることができ、接続
部分を測定溶液から保護することが可能となる。
サでは、本センサの炭酸ガスセンサの構造を更に具体的
に特定したものである。ｐＨ電極基板の表面に形成され
たコーティング膜に基づき形成される溝で電解質の存在
箇所が決定され、測定のためのｐＨ応答反応が良好に行
なわれる。またｐＨ電極基板と参照電極基板のそれぞれ
で、ｐＨ電極及び参照電極をスルーホールを通して裏面
まで引き出し、裏面で配線を行うことにより、炭酸ガス
センサと外部測定回路との接続を行うようにした。これ
により、炭酸ガスセンサにおいて、測定溶液と接触する
面と反対側にセンサ出力端子を設けることができ、接続
部分を測定溶液から保護することが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。図１は本発明に係る炭酸ガスセンサの外
観斜視図、図２は同炭酸ガスセンサのガス透過膜基板の
構造を示す分解斜視図、図３は同炭酸ガスセンサの全体
の構造を示す分解斜視図、図４は同炭酸ガスセンサの要
部拡大一部断面斜視図、図５は同炭酸ガスセンサの時間
応答出力特性を示すグラフ、図６は同炭酸ガスセンサの
検量線のグラフを示している。
いて説明する。図１は本発明に係る炭酸ガスセンサの外
観斜視図、図２は同炭酸ガスセンサのガス透過膜基板の
構造を示す分解斜視図、図３は同炭酸ガスセンサの全体
の構造を示す分解斜視図、図４は同炭酸ガスセンサの要
部拡大一部断面斜視図、図５は同炭酸ガスセンサの時間
応答出力特性を示すグラフ、図６は同炭酸ガスセンサの
検量線のグラフを示している。
【００１９】図１において、１はチップ状の本発明に係
る炭酸ガスセンサ１であり、炭酸ガスセンサ１は積層構
造を有している。その積層構造としては、図中、上側か
ら、ガス透過膜の部分が形成されたガス透過膜基板２、
絶縁基板上にｐＨ感応膜を被覆した白金又は金のパター
ンニングすることによりｐＨ電極を形成してなるｐＨ電
極基板３、電解質溶液又は電解質ゲルを収容、保持する
ための空所を有した中間層４、絶縁基板上に表面を塩化
銀にした銀／塩化銀をパターンニングすることにより参
照電極を形成してなる参照電極基板５の４つの層から構
成されている。前記構成において、中間層４は必ず必要
というものではない。それぞれ層の構造の詳細について
は後述される。
る炭酸ガスセンサ１であり、炭酸ガスセンサ１は積層構
造を有している。その積層構造としては、図中、上側か
ら、ガス透過膜の部分が形成されたガス透過膜基板２、
絶縁基板上にｐＨ感応膜を被覆した白金又は金のパター
ンニングすることによりｐＨ電極を形成してなるｐＨ電
極基板３、電解質溶液又は電解質ゲルを収容、保持する
ための空所を有した中間層４、絶縁基板上に表面を塩化
銀にした銀／塩化銀をパターンニングすることにより参
照電極を形成してなる参照電極基板５の４つの層から構
成されている。前記構成において、中間層４は必ず必要
というものではない。それぞれ層の構造の詳細について
は後述される。
【００２０】ガス透過膜基板２の構造としては、図２に
示す如く、中央の位置に例えば丸い孔６ａを形成した矩
形のガス透過用ガラス基板６に、薄膜１８μｍのポリテ
ロラフルオロエチレンのガス透過膜７を接着している。
示す如く、中央の位置に例えば丸い孔６ａを形成した矩
形のガス透過用ガラス基板６に、薄膜１８μｍのポリテ
ロラフルオロエチレンのガス透過膜７を接着している。
【００２１】次に、図３に従って各層の構造を詳細に説
明する。図３において、各層を形成する板状部材間の矢
印は組立ての際の取付け関係を表している。図２を参照
して説明したガス透過膜基板２は、炭酸ガスセンサにお
いて、測定対象溶液に接触する箇所に配置される。その
下側に位置する次の層はｐＨ電極基板３であり、このｐ
Ｈ電極基板３ではガラス基板等の上に白金等をパターン
ニングしてｐＨ電極８を形成している。このｐＨ電極は
白金を導電材料として、内部電解質と接触する部分にｐ
Ｈ感応膜として酸化パラジウム膜１４を白金上に形成し
ている。ここで、ｐＨ感応膜には他の酸化イリジウム、
酸化白金、酸化インジウム等の白金族金属の酸化膜が使
用される。ｐＨ電極基板３において、ｐＨ電極８の先部
の両側の位置には、ほぼ対称位置に孔９が形成される。
かかるｐＨ電極基板３のｐＨ電極８が形成された側の面
には、図４に示す如く、例えばポリイミドを塗布してコ
ーティング膜１１を形成し、且つこのコーティング膜１
１において２つの孔９の間に所要の深さ（例えば、１０
μｍ程度）及び幅を有した溝１０を形成し、ガラス基板
とｐＨ電極８の一部を露出させる。この実施例では、溝
１０は、ｐＨ電極８の先端とほぼ直角に交差している。
溝１０とｐＨ電極８の配置関係は、拡大して示した図４
で明らかである。溝１０の内部には、電解質溶液が収容
され、この溝１０内の電解質溶液がｐＨ電極と接触する
ことになる。ここで、電解質溶液には１０ｍＭのＮａＨ
ＣＯ3 と１００ｍＭのＮａＣｌの溶液を用いた。これら
の塩濃度には自由度があり、任意な濃度のものを使用す
ることができる。上記のようにして、ポリイミドによ
り、電解質溶液のｐＨ変化を検出する部分以外の部分の
コーティングし、電解質溶液からの保護を図っている。
ｐＨ電極８と溝１０の交差部位は、各層を組み付けた
時、ガス透過膜基板２のガス透過膜７の部分が設けられ
た箇所と位置的に対応している。
明する。図３において、各層を形成する板状部材間の矢
印は組立ての際の取付け関係を表している。図２を参照
して説明したガス透過膜基板２は、炭酸ガスセンサにお
いて、測定対象溶液に接触する箇所に配置される。その
下側に位置する次の層はｐＨ電極基板３であり、このｐ
Ｈ電極基板３ではガラス基板等の上に白金等をパターン
ニングしてｐＨ電極８を形成している。このｐＨ電極は
白金を導電材料として、内部電解質と接触する部分にｐ
Ｈ感応膜として酸化パラジウム膜１４を白金上に形成し
ている。ここで、ｐＨ感応膜には他の酸化イリジウム、
酸化白金、酸化インジウム等の白金族金属の酸化膜が使
用される。ｐＨ電極基板３において、ｐＨ電極８の先部
の両側の位置には、ほぼ対称位置に孔９が形成される。
かかるｐＨ電極基板３のｐＨ電極８が形成された側の面
には、図４に示す如く、例えばポリイミドを塗布してコ
ーティング膜１１を形成し、且つこのコーティング膜１
１において２つの孔９の間に所要の深さ（例えば、１０
μｍ程度）及び幅を有した溝１０を形成し、ガラス基板
とｐＨ電極８の一部を露出させる。この実施例では、溝
１０は、ｐＨ電極８の先端とほぼ直角に交差している。
溝１０とｐＨ電極８の配置関係は、拡大して示した図４
で明らかである。溝１０の内部には、電解質溶液が収容
され、この溝１０内の電解質溶液がｐＨ電極と接触する
ことになる。ここで、電解質溶液には１０ｍＭのＮａＨ
ＣＯ3 と１００ｍＭのＮａＣｌの溶液を用いた。これら
の塩濃度には自由度があり、任意な濃度のものを使用す
ることができる。上記のようにして、ポリイミドによ
り、電解質溶液のｐＨ変化を検出する部分以外の部分の
コーティングし、電解質溶液からの保護を図っている。
ｐＨ電極８と溝１０の交差部位は、各層を組み付けた
時、ガス透過膜基板２のガス透過膜７の部分が設けられ
た箇所と位置的に対応している。
【００２２】以上の如く、ｐＨ電極８を有するｐＨ電極
基板３にポリイミドのコーティング膜１１を作り、この
ポリイミドの一部を除去して、２つの孔９の間に、ｐＨ
電極８のｐＨ感応膜である酸化パラジウム１４と交差す
る溝１０を形成する。溝１０の内部に電解質溶液が収容
されるため、この溝１０内に位置するｐＨ電極８の部分
が、溝１０内の電解質溶液のｐＨ変化を検出する。炭酸
ガスがガス透過膜を通ってｐＨ変化が起きる電解質溶液
は、溝１０による空所において、ｐＨ電極８の周辺のガ
ス透過膜７と接した部分に制限され、また電解質溶液は
必要の内余分な箇所に移動しない。更に、溝１０に接し
たｐＨ電極８の面積を電解質溶液がガス透過膜７と接触
する面積より小さくしてあるので、ガス透過膜７を拡散
してきた炭酸ガスによるｐＨ変化を起こす電解質量をｐ
Ｈ電極上にある電解質量よりも多くすることができる。
これにより、ｐＨ電極８上の電解質のｐＨ変化検出を安
定化することができ、炭酸ガスセンサとしてのセンシン
グ能力を向上させることができる。
基板３にポリイミドのコーティング膜１１を作り、この
ポリイミドの一部を除去して、２つの孔９の間に、ｐＨ
電極８のｐＨ感応膜である酸化パラジウム１４と交差す
る溝１０を形成する。溝１０の内部に電解質溶液が収容
されるため、この溝１０内に位置するｐＨ電極８の部分
が、溝１０内の電解質溶液のｐＨ変化を検出する。炭酸
ガスがガス透過膜を通ってｐＨ変化が起きる電解質溶液
は、溝１０による空所において、ｐＨ電極８の周辺のガ
ス透過膜７と接した部分に制限され、また電解質溶液は
必要の内余分な箇所に移動しない。更に、溝１０に接し
たｐＨ電極８の面積を電解質溶液がガス透過膜７と接触
する面積より小さくしてあるので、ガス透過膜７を拡散
してきた炭酸ガスによるｐＨ変化を起こす電解質量をｐ
Ｈ電極上にある電解質量よりも多くすることができる。
これにより、ｐＨ電極８上の電解質のｐＨ変化検出を安
定化することができ、炭酸ガスセンサとしてのセンシン
グ能力を向上させることができる。
【００２３】次に、炭酸ガスセンサの寿命について説明
する。炭酸ガスセンサの寿命を決定する要因として、電
解質溶液の容量が重要となる。電解質溶液の容量は、ガ
ス透過膜を通って電解質溶液が水蒸気となってセンサ外
部に出ていき電解質溶液が目減りすることと、電解質が
塩になって固まってしまうこととにより決定される。電
解質溶液の容量が多いほど、炭酸ガスセンサとしての寿
命は長くなる。電解質溶液の容量については、本実施例
の場合、非常に大きくすることができる。すなわち、前
述の通り電解質溶液の容量を増大するための中間層４を
設けている。この中間層４はガラス基板で形成され、こ
のガラス基板に、ｐＨ電極基板３に形成した孔９よりも
大きな開口面積を有する電解質溶液を保持するための孔
１２が形成される。この孔１２は、前記各層の部分が積
層され、酸素センサとして構成される時、両側に位置す
る層と共に電解質溶液を収容する空所を形成する。この
孔１２の有する開口面積と、中間層４の厚みとで、電解
質溶液の容量を自由に設定することができる。
する。炭酸ガスセンサの寿命を決定する要因として、電
解質溶液の容量が重要となる。電解質溶液の容量は、ガ
ス透過膜を通って電解質溶液が水蒸気となってセンサ外
部に出ていき電解質溶液が目減りすることと、電解質が
塩になって固まってしまうこととにより決定される。電
解質溶液の容量が多いほど、炭酸ガスセンサとしての寿
命は長くなる。電解質溶液の容量については、本実施例
の場合、非常に大きくすることができる。すなわち、前
述の通り電解質溶液の容量を増大するための中間層４を
設けている。この中間層４はガラス基板で形成され、こ
のガラス基板に、ｐＨ電極基板３に形成した孔９よりも
大きな開口面積を有する電解質溶液を保持するための孔
１２が形成される。この孔１２は、前記各層の部分が積
層され、酸素センサとして構成される時、両側に位置す
る層と共に電解質溶液を収容する空所を形成する。この
孔１２の有する開口面積と、中間層４の厚みとで、電解
質溶液の容量を自由に設定することができる。
【００２４】上記の中間層４は、電解質溶液の容量を増
大させるという意味では、設置することが望ましいもの
であるが、必ずしも必要というものではない。従って、
場合に応じて、積層型炭酸ガスセンサ１において中間層
４が省略されることもある。中間層４を設けない構造の
炭酸ガスセンサ１で、電解質溶液の容量を高めるために
は、ｐＨ電極に形成される孔９そのものの開口面積を大
きくするか、ｐＨ電極基板３の厚みを大きくすることに
よってできる。
大させるという意味では、設置することが望ましいもの
であるが、必ずしも必要というものではない。従って、
場合に応じて、積層型炭酸ガスセンサ１において中間層
４が省略されることもある。中間層４を設けない構造の
炭酸ガスセンサ１で、電解質溶液の容量を高めるために
は、ｐＨ電極に形成される孔９そのものの開口面積を大
きくするか、ｐＨ電極基板３の厚みを大きくすることに
よってできる。
【００２５】図３において、最下位に位置するのは、参
照電極基板５である。参照電極基板５には、ｐＨ電極８
に対して配置される一対の参照電極１３が形成されてい
る。参照電極１３は、銀の表面に塩化銀を形成した電極
であり、ｐＨ電極と対になって電解質溶液のｐＨ変化を
検出する。一対の参照電極１３のそれぞれは、前記の一
対の孔９及び孔１２のそれぞれに対応している。また参
照電極基板５の電極が形成されている面には、ｐＨ変化
の検出に必要な部分のみを露出させるためのパターンニ
ングを有する絶縁層を形成することもできる。
照電極基板５である。参照電極基板５には、ｐＨ電極８
に対して配置される一対の参照電極１３が形成されてい
る。参照電極１３は、銀の表面に塩化銀を形成した電極
であり、ｐＨ電極と対になって電解質溶液のｐＨ変化を
検出する。一対の参照電極１３のそれぞれは、前記の一
対の孔９及び孔１２のそれぞれに対応している。また参
照電極基板５の電極が形成されている面には、ｐＨ変化
の検出に必要な部分のみを露出させるためのパターンニ
ングを有する絶縁層を形成することもできる。
【００２６】以上の如く、本実施例では、炭酸ガスセン
サ１は、４つの層を形成するそれぞれ板状部材によって
形成され、これらの板状部材を、図３に示される如き所
定の位置関係に配置し、それぞれに接着剤としての例え
ばエポキシ樹脂や低融点ガラスをスクリーン印刷法によ
りパターンニング化し、その後、板状部材、すなわちガ
ス透過膜基板２、ｐＨ電極基板３、中間層４、参照電極
基板５の４つを張り合わせ、更にその後に、炭酸ガスセ
ンサ１の全体を焼結又は熱硬化させ、接着することによ
って形成される。完成した炭酸ガスセンサ１は、前述し
た通り図１に示される如き外観を有する。
サ１は、４つの層を形成するそれぞれ板状部材によって
形成され、これらの板状部材を、図３に示される如き所
定の位置関係に配置し、それぞれに接着剤としての例え
ばエポキシ樹脂や低融点ガラスをスクリーン印刷法によ
りパターンニング化し、その後、板状部材、すなわちガ
ス透過膜基板２、ｐＨ電極基板３、中間層４、参照電極
基板５の４つを張り合わせ、更にその後に、炭酸ガスセ
ンサ１の全体を焼結又は熱硬化させ、接着することによ
って形成される。完成した炭酸ガスセンサ１は、前述し
た通り図１に示される如き外観を有する。
【００２７】以上の説明では、便宜上、単一の炭酸ガス
センサ１の製造方法について説明した。しかし、実際に
は、半導体製造技術を利用して、多数の炭酸ガスセンサ
１が同時に作られる。具体的には、前記ガス透過膜基板
２を単位の構成要素として多数有する基板部材と、ｐＨ
電極基板３を単位の構成要素として多数有する基板部材
と、中間層４を単位の構成要素として多数有する基板部
材と、参照電極基板５を単位の構成要素として多数有す
る基板部材とを重ね合わせ、前述の方法で接着し、その
後に、多数の炭酸ガスセンサを含む積層部材を一括して
切断し、大量の炭酸ガスセンサ１を切り出すようにして
製造される。
センサ１の製造方法について説明した。しかし、実際に
は、半導体製造技術を利用して、多数の炭酸ガスセンサ
１が同時に作られる。具体的には、前記ガス透過膜基板
２を単位の構成要素として多数有する基板部材と、ｐＨ
電極基板３を単位の構成要素として多数有する基板部材
と、中間層４を単位の構成要素として多数有する基板部
材と、参照電極基板５を単位の構成要素として多数有す
る基板部材とを重ね合わせ、前述の方法で接着し、その
後に、多数の炭酸ガスセンサを含む積層部材を一括して
切断し、大量の炭酸ガスセンサ１を切り出すようにして
製造される。
【００２８】各電極基板の接続部にはスルーホールが形
成される。すなわち、ｐＨ電極基板３の接続端にはスル
ーホール８ａが形成され、中間層４にはｐＨ電極８から
の配線が更に裏面に形成されるようスルーホール４ａが
形成され、参照電極基板５には参照電極１３の接続端に
スルーホール１３ａと、ｐＨ電極８からの配線がスルー
ホール４ａと通って裏面に貫通するためのスルーホール
５ａが形成される。これらのスルーホールにより、炭酸
ガスセンサ１の裏面に配線を引き出すように構成され
る。
成される。すなわち、ｐＨ電極基板３の接続端にはスル
ーホール８ａが形成され、中間層４にはｐＨ電極８から
の配線が更に裏面に形成されるようスルーホール４ａが
形成され、参照電極基板５には参照電極１３の接続端に
スルーホール１３ａと、ｐＨ電極８からの配線がスルー
ホール４ａと通って裏面に貫通するためのスルーホール
５ａが形成される。これらのスルーホールにより、炭酸
ガスセンサ１の裏面に配線を引き出すように構成され
る。
【００２９】図５に、本発明による炭酸ガスセンサ１の
時間応答特性を示す。この例では、各種％の炭酸ガスを
溶存させた複数の水溶液をサンプルとし、これらのサン
プル水溶液を、窒素ガスに対し異なる分圧比の炭酸ガス
を混合して作ったガスでバブリングした。各サンプル水
溶液の溶存炭酸ガス分圧は１％、５％、１０％、２０％
である。ここで、ｐＨ電極８と参照電極１３間の電位差
を電圧計で測定した値を炭酸ガスセンサ１の出力とし
た、応答特性から、応答時間は炭酸ガス分圧値によって
異なるが、最も遅かった５％から１％の溶液に交換する
ときでも３０秒と速い応答が得られた。
時間応答特性を示す。この例では、各種％の炭酸ガスを
溶存させた複数の水溶液をサンプルとし、これらのサン
プル水溶液を、窒素ガスに対し異なる分圧比の炭酸ガス
を混合して作ったガスでバブリングした。各サンプル水
溶液の溶存炭酸ガス分圧は１％、５％、１０％、２０％
である。ここで、ｐＨ電極８と参照電極１３間の電位差
を電圧計で測定した値を炭酸ガスセンサ１の出力とし
た、応答特性から、応答時間は炭酸ガス分圧値によって
異なるが、最も遅かった５％から１％の溶液に交換する
ときでも３０秒と速い応答が得られた。
【００３０】更に図６は、各炭酸ガス分圧に対する検量
線を調べた結果を示している。用いた水溶液の炭酸ガス
分圧の範囲が１％から２０％の領域において、良好な直
線的な応答特性を得ることができた。その感度は５２ｍ
Ｖ／decadeであった。
線を調べた結果を示している。用いた水溶液の炭酸ガス
分圧の範囲が１％から２０％の領域において、良好な直
線的な応答特性を得ることができた。その感度は５２ｍ
Ｖ／decadeであった。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。少なくともガス透過膜基板、
ｐＨ電極基板、参照電極基板からなる積層構造で形成す
ることができ、構造を簡素化し、且つ各基板の作成を容
易化し、電解質溶液の容量を増大することができる。ま
たかかる積層構造により、各層でのセンサパターンをそ
れぞれ大面積の基板素材に多数形成でき、これらを積層
し、切断することにより炭酸ガスセンサチップを大量に
製造することができる。すなわち、従来の炭酸ガスセン
サのガス電極などの如く、機械加工していたものとは異
なり、積層構造と薄膜作成等の半導体製作技術とを利用
して、一度に多くの炭酸ガスセンサチップを製造するこ
とができ、量産性の良い炭酸ガスセンサとすることがで
きる。また積層構造において、ｐＨ電極基板に、電解質
溶液を収容するスペースを形成し、またこのスペースの
容積を、基板の厚み等を変えることにより大きくできる
ようにしたので、電解質溶液の容量を大きくすることが
でき、センサの寿命を長くすることができる。更に、電
解質ゲルを収容する大きな空所を有する中間層を追加す
れば、センサの寿命を大幅に改善することができる。ま
た炭酸ガスセンサの出力線をスルーホールを介してその
裏面に引き出すように構成したため、電気接続部を測定
溶液から保護することができる。更に、ｐＨ電極と参照
電極の上で、電解質溶液の炭酸ガス変化によるｐＨ変化
を検出するための必要な部分のみをパターンニングした
絶縁層で覆うように構成したものでは、電気的なリーク
等を防止し、常に安定したセンシングを行うことができ
る。
れば、次の効果を奏する。少なくともガス透過膜基板、
ｐＨ電極基板、参照電極基板からなる積層構造で形成す
ることができ、構造を簡素化し、且つ各基板の作成を容
易化し、電解質溶液の容量を増大することができる。ま
たかかる積層構造により、各層でのセンサパターンをそ
れぞれ大面積の基板素材に多数形成でき、これらを積層
し、切断することにより炭酸ガスセンサチップを大量に
製造することができる。すなわち、従来の炭酸ガスセン
サのガス電極などの如く、機械加工していたものとは異
なり、積層構造と薄膜作成等の半導体製作技術とを利用
して、一度に多くの炭酸ガスセンサチップを製造するこ
とができ、量産性の良い炭酸ガスセンサとすることがで
きる。また積層構造において、ｐＨ電極基板に、電解質
溶液を収容するスペースを形成し、またこのスペースの
容積を、基板の厚み等を変えることにより大きくできる
ようにしたので、電解質溶液の容量を大きくすることが
でき、センサの寿命を長くすることができる。更に、電
解質ゲルを収容する大きな空所を有する中間層を追加す
れば、センサの寿命を大幅に改善することができる。ま
た炭酸ガスセンサの出力線をスルーホールを介してその
裏面に引き出すように構成したため、電気接続部を測定
溶液から保護することができる。更に、ｐＨ電極と参照
電極の上で、電解質溶液の炭酸ガス変化によるｐＨ変化
を検出するための必要な部分のみをパターンニングした
絶縁層で覆うように構成したものでは、電気的なリーク
等を防止し、常に安定したセンシングを行うことができ
る。
【図１】本発明に係る炭酸ガスセンサの外観斜視図であ
る。
る。
【図２】同炭酸ガスセンサのガス透過膜基板の構造を示
す分解斜視図である。
す分解斜視図である。
【図３】同炭酸ガスセンサの全体の構造を示す分解斜視
図である。
図である。
【図４】同炭酸ガスセンサの要部拡大一部断面斜視図で
ある。
ある。
【図５】同炭酸ガスセンサの時間応答出力特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】同炭酸ガスセンサの検量線のグラフである。
１ 炭酸ガスセンサ ２ ガス透過膜基板 ３ ｐＨ電極基板 ４ 中間層 ５ 参照電極基板 ６ ガラス基板 ７ ガス透過膜 ８ ｐＨ電極 ９ 孔 １０ 溝 １１ コーティング膜 １３ 参照電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 吉雄 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 溶液中に溶存している炭酸ガス分圧を測
定する炭酸ガスセンサにおいて、ガス透過膜部分を備え
たガス透過膜基板と、金属酸化膜のｐＨ感応膜を金属電
極に被覆してなるｐＨ電極を絶縁基板上に形成したｐＨ
電極基板と、銀／塩化銀の参照電極を形成した絶縁基板
からなる参照電極基板とを有し、前記ｐＨ電極基板に炭
酸水素ナトリウムを含んだ電解質溶液又は電解質ゲルを
収容する空所を形成し、前記ガス透過膜基板と前記ｐＨ
電極基板と前記参照電極基板を積層し、この積層構造
で、電解質溶液又は電解質ゲルが前記空所に充填され且
つ前記ｐＨ電極と前記参照電極に接触した構造とするこ
とを特徴とする炭酸ガスセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の炭酸ガスセンサにおい
て、前記ｐＨ感応膜である金属酸化膜は、酸化パラジウ
ム、酸化イリジウム、酸化白金、酸化イリジウムを含む
白金族金属の酸化膜であることを特徴とする炭酸ガスセ
ンサ。 - 【請求項３】 請求項１記載の炭酸ガスセンサにおい
て、電解質溶液又は電解質ゲルを収容させるための前記
空所は、前記ｐＨ電極基板に形成された孔と、前記ｐＨ
電極基板の表面に形成されたコーティング膜に基づき形
成される溝によって形成され、前記溝は、前記孔に接続
され且つ前記ｐＨ電極に交差するように形成され、前記
ガス透過膜部分と前記ｐＨ電極との距離を前記溝の深さ
によって制限するように形成されることを特徴とする炭
酸ガスセンサ。 - 【請求項４】 請求項１記載の炭酸ガスセンサにおい
て、前記ｐＨ電極に形成した前記空所よりも大きな容積
を有す空所が形成された絶縁基板を、前記ｐＨ電極基板
に隣接して配設したことを特徴とする炭酸ガスセンサ。 - 【請求項５】 請求項３記載の炭酸ガスセンサにおい
て、前記溝により前記電解質溶液又は電解質ゲルと接触
する前記ｐＨ電極の接触面積を、前記ガス透過膜部分の
面積より小さくしたことを特徴とする炭酸ガスセンサ。 - 【請求項６】 請求項１又は４記載の炭酸ガスセンサに
おいて、前記ｐＨ電極基板及び前記参照電極基板の電極
が形成された面に、それぞれの電極で必要な部分のみを
露出させるためのパターンニングを有する絶縁層を形成
したことを特徴とする炭酸ガスセンサ。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭
酸ガスセンサにおいて、前記ｐＨ電極基板と前記参照電
極基板のそれぞれで、ｐＨ電極及び参照電極をスルーホ
ールを通じて裏面まで引き出し、配線を行ったことを特
徴とする炭酸ガスセンサ。
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