TW202409541A - 物質檢測系統 - Google Patents

Abstract

本發明之物質檢測系統（1）具備複數個基板（2）。於基板（2）配設有複數個供氣體（G）流動之貫通孔（3）。於基板（2）中，於該至少1個貫通孔（3），設置有檢測通過貫通孔（3）之氣體（G）中所包含之對象物質之物質感測器（4）。基板（2）以相互之貫通孔（3）連通之方式積層。藉此，形成複數個於基板（2）之積層方向延伸之氣體（G）之流路（5）。於物質檢測系統（1）中，於至少1個流路（5）中，配置有複數個物質感測器（4）。

Description

物質檢測系統

本發明係關於物質檢測系統。

於專利文獻1中揭示有作為物質檢測系統之化學感測裝置，其基於物質相對於感應膜吸附或脫離時所產生之共振頻率之變化量，來檢測物質。該化學感測裝置具備設置有對於各不相同之物質表現出吸附／脫附特性之感應膜之複數個振動子。各振動子具備壓電基板，藉由被施加交流電壓後壓電基板變形而激振。若物質相對於感應膜吸附或脫離，則各振動子之共振頻率會發生變化。藉此，能夠檢測物質。

若使用該化學感測裝置，則能夠檢測由複數種物質構成之氣味。基於各感應膜之反應值之圖案，即構成氣味之複數個物質之構成比，來特定出氣體中所包含之氣味。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-204584號公報

[發明所欲解決之課題]

如上所述，氣體之氣味由氣體中所包含之複數種物質構成。因此，為了準確地特定出氣體之氣味，需要分別檢測對應物質之複數個物質感測器。於該情形時，需要配置複數個物質感測器之區域，有著要檢測之物質愈多，則該區域之面積愈增大之不良情況。

本發明係於上述實際情況之下完成者，目的在於提供一種可減小配置複數個物質感測器所需之區域之面積之物質檢測系統。 [解決課題之技術手段]

為了達成上述目的，本發明之第1觀點之物質檢測系統具備： 複數個基板，該基板配設有複數個供氣體流動之貫通孔，且於至少1個上述貫通孔設置有檢測通過上述貫通孔之上述氣體中所包含之對象物質之物質感測器， 藉由以相互之上述貫通孔連通之方式將上述基板積層，而形成複數個於上述基板之積層方向延伸之上述氣體之流路， 於至少1個上述流路中，配置有複數個上述物質感測器。

於該情形時，亦可設為與上述氣體流動之方向正交之上述貫通孔之剖面的大小於鄰接之上述基板彼此不同。

亦可設為上述貫通孔之上述剖面之大小係上述流路之下游側之上述基板較上述流路之上游側之上述基板大。

亦可設為與上述氣體流動之方向正交之上述流路之剖面的大小自上述流路之上游朝向下游連續地變大。

亦可設為上述物質感測器具備： 振動樑，其堵住上述貫通孔之一部分； 感應膜，其以朝向上述氣體之上游之方式成膜於上述振動樑上；及 信號輸出部，其能夠輸出表示由通過上述貫通孔之上述氣體中所包含之上述對象物質向上述感應膜之附著所導致之上述振動樑之振動狀態之變化的信號。

亦可設為與上述氣體流動之方向正交之上述貫通孔之剖面的大小無關地，均以上述振動樑之共振頻率於上述貫通孔間均一之方式規定上述振動樑之大小。

亦可設為上述基板以設置有上述物質感測器之上述貫通孔與未設置上述物質感測器之上述貫通孔交替地連通而形成上述流路之方式積層。

亦可設為上述基板以鄰接之上述基板中之外邊之至少一部分之位置互不相同之方式積層。

亦可設為鄰接之上述基板之外形之形狀、朝向或大小互不相同。

亦可設為上述基板按照外形由大至小之順序積層。

亦可設為於上述貫通孔中與上述氣體流動之方向正交之剖面之形狀為圓形或多邊形狀。

亦可設為上述貫通孔之邊緣與上述振動樑之交界線為直線狀。

亦可設為於相同之上述流路內，排列有檢測各不相同之物質之複數個上述物質感測器。

亦可設為具備流動控制部，該流動控制部將上述氣體自外部引入且使上述氣體之流動固定且輸出至上述流路。

亦可設為具備複數個分支路，該複數個分支路將自上述流動控制部輸出之上述氣體分為相同之流量及流速之氣體而分別輸送至上述流路。 [發明之效果]

根據本發明，於基板配設有複數個貫通孔，於至少1個貫通孔設置有檢測對象物質之物質感測器。而且，於將基板積層而構成之氣體之流路配置有複數個物質感測器。藉此，可相較於物質感測器之數量減少流路之數量，故而可減小配置複數個物質感測器所需之區域之面積。

以下，參照圖式對本發明之實施方式詳細地進行說明。於各圖式中，對相同或同等之部分標註相同之符號。

實施方式1 首先，對本發明之實施方式1進行說明。如圖1A所示，本實施方式1之物質檢測系統1具備基板2。於圖1A中，基板2表示有3片。然而，物質檢測系統1亦可僅具備2片基板2，亦可多於3片。即，物質檢測系統1具備複數個基板2。

基板2例如係自SOI（Silicon on Insulator，絕緣體覆矽）基板使用實現微細加工之半導體製造技術MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統）來製造。另外，只要為能夠安裝下述物質感測器4之基板2，則基板2並不限定為SOI基板。

於基板2配設有貫通孔3。圖1A中，於每1片基板2，設置有2個貫通孔3。然而，亦可於基板2設置3個以上之貫通孔3。即，於基板2設置複數個貫通孔3。

貫通孔3具有能夠供氣體G通過之大小。基板2中，於該至少1個貫通孔3，設置有物質感測器4。圖1A中，於基板2形成有2個貫通孔3，於任一個貫通孔3安裝有物質感測器4。

物質感測器4對通過貫通孔3之氣體G中所包含之對象物質M1、M2、M3之任一者進行檢測。即，本實施方式中，使成為檢測對象之對象物質為M1～M3之3種。物質檢測系統1中，物質感測器4設置有3個。自+z側觀察設置於第1片基板2之物質感測器4檢測對象物質M1。又，自+z側觀察設置於第2片基板2之物質感測器4檢測對象物質M2。進一步地，自+z側觀察設置於第3片基板2之物質感測器4檢測對象物質M3。另外，以下，有時將對象物質M1～M3視需要統一表述為對象物質M。

物質感測器4具有吸附對象物質M之樑狀構件。樑狀構件以堵住貫通孔3之一部分之方式自貫通孔3之邊緣延伸。樑狀構件之振動頻率藉由吸附對象物質M而發生變化。物質感測器4根據該振動頻率之變化，而檢測對象物質M。

複數個貫通孔3之配設位置之位置關係於基板2間相同。如圖1B所示，基板2以相互之貫通孔3連通之方式，於其厚度方向積層。藉此，形成複數個於基板2之積層方向延伸之氣體G之流路5。

圖1B中，設置於每個基板2之2個貫通孔3連通，形成有2個流路5。於一個流路5設置有2個（2段）物質感測器4。即，物質檢測系統1中，於至少1個流路5中，配置有複數個物質感測器4。

氣體G自+z側之開口流入至流路5，於流路5內向-z方向流動而自-z側之開口流出。於氣體G包含對象物質M之情形時，對象物質M附著於物質感測器4，藉由物質感測器4而檢測對象物質M。另外，於以下之實施方式中，流路5中之氣體G流動之方向設為-z方向。

如此，於物質檢測系統1，設置有檢測對象物質M1之物質感測器4、檢測對象物質M2之物質感測器4、及檢測對象物質M3之物質感測器4。檢測對象物質M1之物質感測器4與檢測對象物質M3之物質感測器4設置於相同之流路5。因此，該物質檢測系統1中，可使檢測3種對象物質M1～M3之流路5之數量為2個，而並非與物質感測器4之數量相同之3個。

如以上所述，根據本實施方式之物質檢測系統1，於基板2配設有複數個貫通孔3，於至少1個貫通孔3設置有檢測對象物質M之物質感測器4。而且，於將基板2積層而構成之氣體G之流路5配置有複數個物質感測器4。藉此，可相對於物質感測器4之數量減少流路5之數量，故而可減小配置複數個物質感測器4所需之區域之面積。

另外，本實施方式中，於相同之流路5內，排列有檢測各不相同之對象物質M1、M3之複數個物質感測器4。藉此，可防止流路5內之氣體G之流動之下游側之物質感測器4中之對象物質M3之檢測水準降低。然而，本發明並不限定於此。亦可於相同之流路5配置檢測相同種類之對象物質（例如M1）之物質感測器4。如此一來，則可使未吸附於上游之物質感測器4之對象物質M1進一步吸附於下游之物質感測器4，從而可提高對象物質M1之檢測能力。

實施方式2 其次，對本發明之實施方式2進行說明。本實施方式之物質檢測系統1之整體構成與圖1所示之構成相同。本實施方式之物質檢測系統1係在設置於基板2之貫通孔3之物質感測器4具有特徵。

如圖2A所示，構成本實施方式之物質檢測系統1之物質感測器4具備振動樑6。振動樑6具備直線板狀之驅動樑6A、及直線板狀之檢測樑6B。驅動樑6A及檢測樑6B自貫通孔3之邊緣朝向對向之邊緣延伸，於其兩端固定於貫通孔3之邊緣。

驅動樑6A與檢測樑6B正交，且於中央連結。將驅動樑6A延伸之方向設為x'方向，將檢測樑6B延伸之方向設為y'方向。z'方向與圖1A及圖1B之z方向一致。本實施方式中，驅動樑6A之寬度，即y'軸方向之驅動樑6A之尺寸大於檢測樑6B之寬度，即x'軸方向之檢測樑6B之尺寸。又，驅動電極8之寬度及檢測電極9之寬度成為與驅動樑6A之寬度及檢測樑6B之寬度對應的尺寸。然而，本發明並不限定於此。驅動樑6A之寬度與檢測樑6B之寬度亦可相同，驅動樑6A之寬度亦可小於檢測樑6B之寬度。

振動樑6堵住貫通孔3之一部分，而並非堵住貫通孔3之全部。因此，振動樑6以不於貫通孔3內滯留氣體G且使該氣體G容易穿過貫通孔3之方式形成。

於振動樑6之+z'側之面成膜有感應膜7。感應膜7係以與包含對象物質M之氣體G之流動對向之方式，即以朝向氣體G之上游之方式成膜，故而感應膜7容易吸附氣體中所包含之對象物質M。感應膜7吸附對象物質M。感應膜7之材質根據成為吸附對象之對象物質M之每個種類而不同。感應膜7只要成膜於振動樑6之一部分即可，但亦可成膜於振動樑6之整體。愈使成膜感應膜7之面積增加，則愈容易吸附氣體G中所包含之對象物質M。

對象物質M例如係構成氣味之化學物質群（氣味因素）中例如空氣中所包含之物質。作為對象物質M，例如有氨氣、硫醇、醛、硫化氫、胺等具有特有之臭氣之氣味原因物質。感應膜7於吸附構成氣味原因物質之對象物質M之後，若氣體G中之對象物質M之濃度降低，則吸附之對象物質M分離。藉此，能夠再利用感應膜7。

振動樑6以振動頻率（例如共振頻率）藉由對象物質M吸附於感應膜7而發生變化之方式構成。另外，為使振動樑6之振動不受組裝有物質檢測系統1之裝置之振動影響，較理想的是振動樑6之振動頻率以與該裝置之振動頻率不同之方式設定得更高。

於振動樑6之-z'側之面之一部分，形成有接地之下部電極層。另外，下部電極層亦可於振動樑6之-z'側之面整個面地形成。於該下部電極層之上形成有壓電元件層。於驅動樑6A之兩端之壓電元件層之上，如圖2B所示，形成有一對驅動電極8，於檢測樑6B之兩端形成有一對檢測電極9。又，於基板2及振動樑6上，形成有作為基板2上之電路之驅動信號線21、電極間信號線22、檢測信號線23。驅動信號線21連接於驅動電極8。又，電極間信號線22於檢測樑6B上將檢測電極9彼此連接。檢測信號線23連接於一個檢測電極9。

驅動振動樑6之電壓信號即驅動信號經由驅動信號線21而施加至驅動電極8。藉由施加至驅動電極8之驅動信號，振動樑6振動。藉由振動樑6之振動而產生之來自一個檢測電極9之電壓信號即檢測信號經由電極間信號線22而輸送至另一個檢測電極9。而且，來自一對檢測電極9之電壓信號經由檢測信號線23而一併輸出。

另外，亦可將驅動電極8彼此利用電極間信號線22連接，將驅動信號線21由一個驅動電極8連接。於該情形時，檢測電極9分別連接於檢測信號線23，分別對檢測信號線23輸出檢測信號。另外，於該情形時，檢測電極9亦可係一個檢測電極9連接於檢測信號線23，使另一個檢測電極9為虛設，而不連接檢測信號線23。

如此，物質感測器4具備：振動樑6，其堵住貫通孔3之一部分；感應膜7，其以朝向氣體G之上游之方式成膜於振動樑6上；及信號輸出部（檢測電極9），其能夠輸出表示由通過貫通孔3之氣體G中所包含之對象物質M向感應膜7之附著所導致之振動樑6之振動狀態之變化的信號。

另外，驅動樑6A之寬度大於檢測樑6B之寬度。又，驅動電極8之寬度大於檢測電極9之寬度。藉此，可增強使振動樑6振動之力並且使檢測樑6B之振動位移變大而提高檢測精度。又，驅動電極8及檢測電極9亦可跨及振動樑6與貫通孔3之邊緣部而形成。藉由振動樑6之振動而產生之應力於貫通孔3之邊緣部與振動樑6之間最大，故而可使振動樑6之驅動力與檢測信號之檢測水準變大。

如圖3所示，在本實施方式之物質檢測系統1中，於基板2形成有10個貫通孔3，並且於貫通孔3分別設置有物質感測器4。藉此，可使物質感測器4之數量為30。如此，若在設置於所有基板2之所有貫通孔3設置物質感測器4，則可最大限地增加要檢測之對象物質M之種類。

又，該物質檢測系統1中，於基板2之間，未夾持有未形成物質感測器4之基板。因此，可使物質感測器4彼此接近地配置。藉此，可提高檢測敏感度並且抑制檢測水準之不均，還可使裝置整體小型化。

又，本實施方式中，使振動樑6為將驅動樑6A與檢測樑6B之2個兩端固定樑於中央連結之構成。如此一來，則利用一個驅動樑6A使振動樑6整體振動，利用另一個檢測樑6B檢測振動樑6之振動，可節省驅動振動樑6之電路之配線與檢測振動樑6之振動之電路之配線。

又，本實施方式中，驅動樑6A與檢測樑6B正交。如此一來，可避免檢測樑6B成為由驅動樑6A所導致之振動之妨礙。然而，驅動樑6A與檢測樑6B未必需要正交，只要交叉即可。

又，上述實施方式中，於驅動樑6A之兩端設置有驅動電極8，於檢測樑6B之兩端設置有檢測電極9。然而，本發明並不限定於此。物質檢測系統1中，亦可於驅動樑6A之一端設置有驅動電極8，於檢測樑6B之一端設置有檢測電極9。換言之，物質檢測系統1亦可既不於驅動樑6A之另一端設置驅動電極8，亦不於檢測樑6B之另一端設置檢測電極9。

又，本實施方式中，使構成物質感測器4之振動樑6為4個端固定於貫通孔3之邊緣之十字狀之樑。然而，本發明並不限定於此。如圖4A所示，振動樑6亦可為懸臂樑。於該情形時，較理想的是使振動樑6之寬度變寬，或使厚度變大，而提高振動樑6之振動頻率。於該情形時，驅動電極8及檢測電極9只要一併設置於振動樑6之一端（固定於貫通孔3之邊緣之一端）即可。又，亦可將驅動電極8及檢測電極9中一個電極設置於振動樑6之一端，將另一個電極設置於振動樑6之另一端。振動樑6之自由端亦可延伸至貫通孔3之邊緣之附近。

又，如圖4B所示，亦可使用在2個部位固定於貫通孔3之邊緣之振動樑6。於該情形時，只要將驅動電極8與檢測電極9一併設置於振動樑6之兩端即可。又，亦可將驅動電極8設置於振動樑6之一端，將檢測電極9設置於振動樑6之另一端。又，亦可將驅動電極8及檢測電極9中一個電極設置於振動樑6之一端，將另一個電極設置於振動樑6之中央。

又，如圖4C所示，亦可使用在3個部位固定於貫通孔3之邊緣之振動樑6。於該情形時，只要於振動樑6之2個端部配置一對驅動電極8，於其餘之端部配置檢測電極9即可。又，亦可將驅動電極8之位置與檢測電極9之位置互換。又，亦可將驅動電極8及檢測電極9中一個電極設置於振動樑6之一端，將另一個電極設置於振動樑6之中央。

又，本實施方式中，於振動樑6之+z'側之面形成有感應膜7，於-z'側之面形成有驅動電極8及檢測電極9。然而，本發明並不限定於此。感應膜7亦可與驅動電極8及檢測電極9一起成膜於-z'側之面。於該情形時，只要於未形成驅動電極8及檢測電極9之部分，形成感應膜7即可。又，亦可於驅動電極8及檢測電極9之上形成絕緣層，於絕緣層之上形成感應膜7。

實施方式3 其次，對本發明之實施方式3進行說明。如圖5A及圖5B所示，本實施方式之物質檢測系統1係將3片基板2積層而構成之方面與上述實施方式2之物質檢測系統1相同。

如圖5A所示，本實施方式之物質檢測系統1中，以鄰接之基板2中之外邊之至少一部分之位置互不相同之方式積層有基板2。

更具體而言，如圖5B所示，積層之基板2之中，鄰接之基板2之外形之形狀、朝向或大小互不相同。具體而言，相對於最靠-z側之基板2之外形，中央之基板2之外形成為向x軸方向兩側突出之形狀。該等基板2中，形狀及大小不同。藉由形狀及大小之差異，而於中央之基板2之x軸方向兩側設置有向外側露出之露出部2a。

又，最靠-z側之基板2之長邊方向成為y軸方向，中央之基板2與長邊方向不同。該等基板2中，相互之朝向不同。藉由朝向之差異，而於最靠-z側之基板2之y軸方向兩側形成有向外側露出之露出部2a。

於各基板2中，亦可於露出部2a設置將驅動信號線21與信號源連接之電極，設置將檢測信號線23與未圖示之檢測裝置連接之電極。又，亦可於露出部2a設置將基板2固定於外殼之固定部。

於該情形時，如圖6所示，亦可按照外形由大至小之順序積層基板2。如此一來，則可於所有基板2中，形成向-z側露出之露出部2a，故而可將電極形成於相同之-z側。又，如圖6所示，亦能夠將露出部2a僅形成於x軸方向之單側、-x側，使形成電極之位置於所有基板2一致。

實施方式4 其次，對本發明之實施方式4進行說明。如圖7A所示，本實施方式之物質檢測系統1係將3片基板2積層而構成。圖7A中，流路5內之氣體G之流動係自紙面之下方朝向上方。

本實施方式之物質檢測系統1中，貫通孔3中之與氣體G流動之方向正交之剖面的大小於鄰接之基板2彼此不同。更具體而言，貫通孔3之該剖面之大小係流路5之下游側之基板2較流路5之上游側之基板2大。

藉由使剖面自流路5之上游朝向下游變大，可使下游之氣體G之流動變慢，物質感測器4容易附著有對象物質M，提高檢測精度。

積層之基板2中，隨著貫通孔3之剖面變大，振動樑6之寬度亦變大。具體而言，與貫通孔3之剖面無關地，均以振動樑6之共振頻率均一之方式來規定振動樑6之寬度。

另外，為了使振動樑6之共振頻率均一，亦可規定振動樑6之厚度（基板2之厚度方向之尺寸）。

如此，若貫通孔3之大小變化，則振動樑6之長度變長，其共振頻率變低。因此，以振動樑6之共振頻率均一之方式，可決定振動樑6之長度、寬度、厚度。即，與貫通孔3中之剖面之大小無關地，均以振動樑6之共振頻率於貫通孔3間相同之方式來規定振動樑6之大小。

又，於製造物質檢測系統1時，進行將基板2積層之步驟。該步驟中，如圖7B所示，由於自-z側可見所有基板2之貫通孔3之邊緣，故而可一面確認3片基板2之貫通孔3同心狀地重疊，一面將基板2對準。藉此，可在將基板2準確地對準之狀態下積層基板2。

實施方式5 其次，對本發明之實施方式5進行說明。如圖8所示，本實施方式之物質檢測系統1係將3片基板2積層而構成。

本實施方式中，流路5中之氣體G之流動係自紙面之上方朝向下方。於本實施方式中，於物質感測器4之振動樑6之+z側之面設置有感應膜7。

本實施方式之物質檢測系統1中，貫通孔3中之與氣體G流動之方向正交之剖面的大小於鄰接之基板2彼此不同。更具體而言，貫通孔3之剖面之大小係流路5之下游側之基板2較流路5之上游側之基板2大。

進一步地，本實施方式中，與氣體G流動之方向正交之流路5之剖面的大小自流路5之上游朝向下游連續地變大。即，以連通之貫通孔3之內側面彼此之接縫不產生凹凸之方式，其等之內側面連續連接。如此一來，則於流路5內，可極力消除成為氣體G之流動之障礙者，使其流動均勻。

另外，物質檢測系統1中，若向感應膜7之對象物質M之附著量增加，檢測精度提高，則亦可使藉由貫通孔3而形成之流路5之剖面之大小自氣體G之流動之上游朝向下游逐漸變小。流路5之形狀可根據要檢測之對象物質M之特性，以檢測敏感度變高之方式規定。

實施方式6 其次，對本發明之實施方式6進行說明。圖8所示之物質檢測系統1中，於所有貫通孔3設置有物質感測器4。相對於此，如圖9A及圖9B所示，本實施方式之物質檢測系統1中，以設置有物質感測器4之貫通孔3與未設置物質感測器4之貫通孔3交替地連通而形成流路5之方式積層有基板2。

藉由將未設置物質感測器4之貫通孔3夾在中間，可防止因過密地配置物質感測器4而使對象物質M之濃度降低，以致檢測敏感度降低。其原因在於，可認為係藉由物質感測器4之過密之配置，例如藉由上游之振動樑6而使氣體G之流動變化，氣體G不易碰觸下游之振動樑6上之感應膜7。

另外，本實施方式中，於構成流路5之貫通孔3中，係每隔1個地設置物質感測器4。然而，本發明並不限定於此。只要於至少1個貫通孔3不設置物質感測器4即可。

實施方式7 其次，對本發明之實施方式7進行說明。上述實施方式之物質檢測系統1中，貫通孔3中與氣體G流動之方向正交之剖面之形狀為圓形。相對於此，如圖10A所示，本實施方式之物質檢測系統1中，貫通孔3中與氣體G流動之方向正交之剖面之形狀為四邊形。

又，如圖10B所示，上述實施方式之物質檢測系統1中，貫通孔3中與氣體G流動之方向正交之剖面之形狀為八邊形。如此，可使貫通孔3之剖面形狀為多邊形。藉由使貫通孔3之剖面之形狀為多邊形，相較於設為圓形，可使基板2中之貫通孔3彼此接近地配置。

又，本實施方式中，振動樑6與貫通孔3之邊緣部之交界線為直線狀。若使交界線為直線，則可防止於交界線附近產生局部之應力集中，使振動樑6之振動狀態為應變較少者。

又，若使貫通孔3中與氣體G流動之方向正交之剖面之形狀自圓形設為與該圓內切之多邊形，則可使貫通孔3之剖面之大小變小。藉此，氣體G容易碰觸振動樑6上之感應膜7。又，可提高基板2之機械強度。

實施方式8 其次，對本發明之實施方式8進行說明。如圖11及圖12所示，本實施方式之物質檢測系統1具備感測器部10。感測器部10係於上述實施方式1～7中，具有將基板2積層而形成之複數個流路5者。

物質檢測系統1進一步具備流動控制部11、具有複數個分支路之整流部12及外殼13A、13B。

流動控制部11於氣體G之流動中配置於最上游。流動控制部11係將氣體G引入並吹出之泵或送風機。本實施方式中，流動控制部11於氣體G之流動中，配置於較整流部12靠上游。流動控制部11使氣體G流入至整流部12。本實施方式中，流動控制部11使流入之氣體G吹出至整流部12。

流動控制部11能夠控制驅動之開始及結束。流動控制部11之驅動時間可於檢測時設為固定。

整流部12於氣體G之流動中，設置於流動控制部11與感測器部10之間。整流部12供流入自流動控制部11吹出之氣體G。整流部12將流入之氣體之流動均一地抑制而輸送至複數個感測器部10之流路5之各者。此處，所謂「均一地抑制」，係指以將流路5間氣體G之流動視為相互均一或均等之方式限制氣體G之流動。整流部12以輸送至複數個流路5之各者之氣體G之流量及流速均一化之方式，對氣體G之流動進行整流。

如圖13、圖14及圖15所示，整流部12具備第1整流基板40、及第2整流基板41。於第1整流基板40設置有流入孔31。於第2整流基板41設置有分支路32及流出孔33。

如圖13所示，最上游之流入孔31貫通。流入孔31之一端，即上游端對準流動控制部11之吹出口而配置。如圖15所示，流入孔31供流入自流動控制部11吹出之氣體G。

如圖14及圖15所示，於分支路32設置有2條流路32a、兩端部32b、及流路32c。2條流路32a相互平行地延伸。該流路32a各自之中央部與流入孔31連通。自流動控制部11吹出之氣體G自流入孔31流入至流路32a。氣體G流向流路32a之兩端部32b之後，流入至自兩端部32b分支之流路32c，到達至該流路32c之端部。流路32c之端部連通於流出孔33，氣體G經由流出孔33而向感測器部10之流路5輸送。

分支路32之形狀以供給至複數個流出孔33之各者之氣體G之流量及流速相同之方式規定。另外，於流出孔33之中有設置於2個流路32c之匯流地點者。朝向匯流地點設置之2個流路32c之寬度成為其他流路32c之寬度的一半。藉此，使流向所有流出孔33之氣體G之流量均一。

流出孔33係針對每個流路5而設置。流出孔33將分支路32與流路5連通。複數個流出孔33之各者係形狀及大小相同。

如上所述之物質檢測系統1之動作與上述實施方式1之物質檢測系統1之動作相同。首先，開啟流動控制部11之電源，開始吹入氣體G。自外殼13A之流入口13a流入之氣體G被引入至流動控制部11，流動控制部11使流入之氣體G流入至整流部12之流入孔31。供給至流入孔31之氣體G流入至分支路32。

分支路32之流路32a中，氣體G之流動方向變更，氣體G向兩端部32b前進。前進至兩端部32b之氣體G進一步於流路32c前進，到達至流出孔33。即，藉由流路32a，氣體G於被抑制流速之狀態下分支，且以其流量及流速於流出孔33之間相同之方式，流入至各流出孔33。

流入至各流出孔33之氣體G以相同之流速、相同之流量供給至感測器部10之流路5。供給至流路5之氣體G碰觸感應膜7之後，自流路5排出。

如此，若為本實施方式之物質檢測系統1，則可使氣體G以均一之流量及流速碰觸各感應膜7，故而能夠準確地測定各感應膜7中之反應值之比率。

外殼13A、13B係物質檢測系統1之殼體。於外殼13A設置有氣體G之流入口13a。於流入口13a安裝有能夠更換之過濾器。該過濾器防止異物伴隨氣體G流入而混入。又，於外殼13B設置有氣體G之排出口13b。另外，本實施方式之物質檢測系統1具備內部框架15。內部框架15與外殼13B將整流部12及感測器部10夾持於內部。

又，本實施方式中，能夠檢測氣體G中所包含之複數個對象物質M。如此一來，則亦能夠檢測氣體G中所包含之複數個氣味。由於流動於各感應膜7之氣體G之流量及流速均一，故而亦可基於被檢測出之物質，準確地求出氣體G中所包含之氣味之比率。

又，如本實施方式般，整流部12中，亦能夠設置不僅使氣體G之流動分散而且使之匯流之部分。總之，只要將流入至感測器部10之各流路5之氣體G之流動均一化即可。整流部12之流路可基於氣體G之流體模擬之結果來決定。

如以上所述，流動控制部11為了將氣體G自外部引入且使氣體G之流動固定且輸出至流路5，而對整流部12輸送氣體。整流部12中之複數個分支路32使自流動控制部11輸出之氣體G分為相同之流量及流速之氣體G而分別輸送至流路5。

本實施方式中，使流動控制部11設置於整流部12及感測器部10之上游。然而，本發明並不限定於此。亦可將流動控制部11設置於整流部12及感測器部10之下游，亦可設置於上游與下游之兩者。

又，物質檢測系統1中，亦可不設置流動控制部11，而設置整流部12。又，亦可設置流動控制部11，而不設置整流部12。

上述實施方式中，基板2成為矩形平板狀。然而，本發明並不限定於此。基板2之外形亦可為圓板狀，亦可為多邊形狀。基板2亦可於其外形具有凸部或凹部。

本發明能在不脫離本發明之廣義之精神與範圍之情形下，實現各種實施方式及變形。又，上述實施方式係為了說明本發明，並不限定本發明之範圍。即，本發明之範圍由申請專利範圍表示，而並非由實施方式表示。而且，於申請專利範圍內及與其同等之發明之意義之範圍內實施之各種變形視為本發明之範圍內。 [產業上之可利用性]

本發明可應用於檢測氣體中所包含之物質。

1:物質檢測系統 2:基板 2a:露出部 3:貫通孔 4:物質感測器 5:流路 6:振動樑 6A:驅動樑 6B:檢測樑 7:感應膜 8:驅動電極 9:檢測電極 10:感測器部 11:流動控制部 12:整流部 13A,13B:外殼 13a:流入口 13b:排出口 15:內部框架 21:驅動信號線 22:電極間信號線 23:檢測信號線 31:流入孔 32:分支路 32a:流路 32b:兩端部 32c:流路 33:流出孔 40:第1整流基板 41:第2整流基板 G:氣體 M,M1,M2,M3:對象物質

[圖1A]係構成本發明之實施方式1之物質檢測系統之基板的剖面圖。 [圖1B]係表示本發明之實施方式1之物質檢測系統中積層後基板之構成的剖面圖。 [圖2A]係於本發明之實施方式2之物質檢測系統中將貫通孔去除一部分而表示之物質感測器之立體圖。 [圖2B]係自相反側觀察圖2A之物質感測器之立體圖。 [圖3]係表示本發明之實施方式2之物質檢測系統中積層後基板之構成的立體圖。 [圖4A]係表示振動樑為懸臂樑之情形之圖。 [圖4B]係表示振動樑為兩端固定樑之情形之圖。 [圖4C]係表示振動樑於3個部位固定於貫通孔之邊緣之情形之圖。 [圖5A]係本發明之實施方式3之物質檢測系統中積層後基板的立體圖。 [圖5B]係構成圖5A之物質檢測系統之基板之立體圖。 [圖6]係表示積層之基板之另一例之圖。 [圖7A]係本發明之實施方式4之物質檢測系統中積層後基板的立體圖。 [圖7B]係於圖7A之物質檢測系統中自-z側觀察貫通孔之圖。 [圖8]係構成本發明之實施方式5之物質檢測系統之基板之立體圖。 [圖9A]係本發明之實施方式6之物質檢測系統中積層後之基板的立體圖。 [圖9B]係構成圖9A之物質檢測系統之基板之立體圖。 [圖10A]係本發明之實施方式7之物質檢測系統中之設置於基板之貫通孔的立體圖。 [圖10B]係成為圖10A之變形例之設置有貫通孔之基板之俯視圖。 [圖11]係本發明之實施方式8之物質檢測系統之分解立體圖。 [圖12]係本發明之實施方式8之物質檢測系統之剖面立體圖。 [圖13]係將整流部去除一部分而分解表示之剖面立體圖。 [圖14]係第2整流基板之俯視圖。 [圖15]係圖14之XV-XV線剖面圖。

1:物質檢測系統

2:基板

3:貫通孔

4:物質感測器

5:流路

G:氣體

Claims (15)

1. 一種物質檢測系統，其具備複數個基板，該基板配設有複數個供氣體流動之貫通孔，且於至少1個上述貫通孔設置有檢測通過上述貫通孔之上述氣體中所包含之對象物質之物質感測器， 藉由以相互之上述貫通孔連通之方式將上述基板積層，而形成複數個於上述基板之積層方向延伸之上述氣體之流路， 於至少1個上述流路中，配置有複數個上述物質感測器。
2. 如請求項1之物質檢測系統，其中， 與上述氣體流動之方向正交之上述貫通孔之剖面的大小於鄰接之上述基板彼此不同。
3. 如請求項2之物質檢測系統，其中， 上述貫通孔之上述剖面之大小係上述流路之下游側之上述基板較上述流路之上游側之上述基板大。
4. 如請求項3之物質檢測系統，其中， 與上述氣體流動之方向正交之上述流路之剖面的大小自上述流路之上游朝向下游連續地變大。
5. 如請求項1之物質檢測系統，其中， 上述物質感測器具備： 振動樑，其堵住上述貫通孔之一部分； 感應膜，其以朝向上述氣體之上游之方式成膜於上述振動樑上；及 信號輸出部，其能夠輸出表示由通過上述貫通孔之上述氣體中所包含之上述對象物質向上述感應膜之附著所導致之上述振動樑之振動狀態之變化的信號。
6. 如請求項5之物質檢測系統，其中， 與上述氣體流動之方向正交之上述貫通孔之剖面的大小無關地，均以上述振動樑之共振頻率於上述貫通孔間均一之方式規定上述振動樑之大小。
7. 如請求項1至6中任一項之物質檢測系統，其中， 上述基板以設置有上述物質感測器之上述貫通孔與未設置上述物質感測器之上述貫通孔交替地連通而形成上述流路之方式積層。
8. 如請求項1至6中任一項之物質檢測系統，其中， 上述基板以鄰接之上述基板中之外邊之至少一部分之位置互不相同之方式積層。
9. 如請求項8之物質檢測系統，其中， 鄰接之上述基板之外形之形狀、朝向或大小互不相同。
10. 如請求項9之物質檢測系統，其中， 上述基板按照外形由大至小之順序積層。
11. 如請求項1至6中任一項之物質檢測系統，其中， 於上述貫通孔中與上述氣體流動之方向正交之剖面之形狀為圓形或多邊形狀。
12. 如請求項11之物質檢測系統，其中， 上述貫通孔之邊緣與上述振動樑之交界線為直線狀。
13. 如請求項1至6中任一項之物質檢測系統，其中， 於相同之上述流路內，排列有檢測各不相同之物質之複數個上述物質感測器。
14. 如請求項1至6中任一項之物質檢測系統，其具備： 流動控制部，該流動控制部將上述氣體自外部引入且使上述氣體之流動固定且輸出至上述流路。
15. 如請求項14之物質檢測系統，其具備： 複數個分支路，該複數個分支路將自上述流動控制部輸出之上述氣體分為相同流量及流速之氣體而分別輸送至上述流路。