JPH0727731A - 匂いセンサ及び匂いセンサユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な測定系なしで使用でき、かつ、感応特
性の安定性が従来より優れる匂いセンサを提供するこ
と。 【構成】 アルミナセラミックス基板11上に、金の厚膜
で構成した櫛形電極13を具える。感応剤としての例えば
ジオクチルフォスフェイト１グラム、支持ポリマとして
の塩化ビニル10グラム、可塑剤としてのジオクチルフタ
レート20グラムを溶媒としてのテトラヒドロフラン100
グラムに入れ調製した塗布液中に、電極13形成済みの基
板11を浸漬する。この基板を引き上げた後塗布液を乾燥
させ感応膜15を得る。基板を使用せず、電極を感応膜中
に埋め込むよにしても良い。感応膜13を異なる感応性を
示す複数の個別感応膜の積層体としても良い。積層型の
感応膜とする場合、その上面、下面に上部電極及び下部
電極を設けても良い。さらに各個別感応膜間に中間電極
を設ける構成としても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば防災システム
用、空気環境測定用、食品工業用、各種工程管理用、医
療用、及び、健康用として用いて好適な匂いセンサ及び
匂いセンサユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】嗅覚に代表される化学感覚は、非常に高
い識別能と感度を有しており、それを人工的に実現する
ことができれば、その応用分野は広く、産業上の有用性
は非常に高い。

【０００３】例えば、防災システム分野においては、従
来、様々な物理量センサを組み合わせて火災の早期検知
を行う努力がなされている。すなわち、火災に伴って発
生するＣＯやＮＯ_X など無臭の無機ガスを検知するガス
センサや煙を検知する煙センサ、火炎を検知する光セン
サ、周囲温度の上昇を検知する熱センサ等の複数のセン
サを組み合わせて総合的に判断することで、誤動作のな
い、確実に火災の発生を検知できる防災システムの構築
が試みられている。一方、火災初期時、特に燻燃（まだ
くすぶっている状態）時には、多量かつ多種の匂いのあ
るガスが発生する。したがって、これらの匂い物質を検
出する匂いセンサを、煙、温度、無機ガスのセンサと共
に防災システムに組み込むことができれば、防災システ
ムの信頼性をさらに向上させることができる。

【０００４】このような匂いセンサとして利用し得る従
来のセンサ若しくはそれを構築するヒントとなりそうな
方法として、例えば次の（ａ）〜（ｄ）に示すセンサ若
しくは方法があった。

【０００５】（ａ）酸化物半導体を用いた匂いセンサ
（例えば特開昭５４−１１４２９６号公報）。

【０００６】（ｂ）酸化錫半導体にアルカリ土類金属を
担持させた検知部を具えた匂いセンサ（例えば、特開平
１−２５９２５０号公報）。

【０００７】（ｃ）：液晶を利用したもの、：空気
を高電圧でイオン化してイオン電流の変化を見るもの、
：β−カロチン等の有機半導体を用いるもの、：犬
の嗅覚細胞の膜電位を測定するもの、：人の脳波を記
録するもの、：二分子膜と水晶振動子とを組み合わせ
たもの、：植物の葉肉細胞の膜電位を測定するもの、
：サーミスタと膜とを併用するもの（〜いずれ
も、特開平１−２５９２５０号の従来技術の項。）。

【０００８】（ｄ）：二分子膜に苦み或いは匂い物質
が吸着したときのＮａＣｌ水溶液中のこの二分子膜の膜
電位或いは膜抵抗の変化を電気化学的に検出する方法、
：水晶振動子上にキャストした二分子膜に匂い物質が
吸着したときの水晶振動子の振動数の変化を検出する方
法（例えば特開昭６３−２２２２４８号公報）。

【０００９】上記例示の各センサや方法のうちの酸化物
半導体を用いるものは、ＣＯやＮＯ_X などの無機のガス
センサとして実績がある。ただし、上記例示の各センサ
や方法のうちの、有機物を用いているもの例えば（ｃ）
のうちのいくつかのものや、（ｄ）のように二分子膜を
用いたものの方が、酸化物半導体を用いたものより、匂
い物質のセンサとして期待できると考えられる。それ
は、匂い物質が主に有機物であること、及び、一般に有
機物は類似したもの同士は親和性が高く、有機物の匂い
物質に対しては有機物が適していると考えられることか
ら、有機物を用いたセンサの方が良好な感応特性が期待
できると考えられるからである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機物
を用いた従来のセンサや方法（例えば、上記（ｃ）項や
（ｄ）項のもの）は、いずれも、匂いの測定のために複
雑な測定装置が必要なためシステムを低価格で作製でき
ないという問題点や、匂いセンサにおける匂いを感知す
る感応膜の特性劣化が著しいという問題点があった。

【００１１】具体例でいえば、（ｄ）のの方法では、
塩の水溶液中にセンサを浸す必要があること、匂い物質
を含む空気を塩の水溶液中に吹き込んで匂い物質をこの
水溶液に溶解させておく必要があること、塩の水溶液が
必要なこと、さらに、対電極や参照電極が必要なことな
ど、複雑な測定系が必要である。また、（ｄ）のの方
法では、水晶振動子の振動数の変化を測定する高価で高
精度な装置が必要である。また、嗅覚細胞、二分子膜及
び植物の葉肉細胞などは特性劣化が早い。

【００１２】この出願はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの出願の第一発明の目的は、従来よ
りセンサの構成および測定系が簡単にできる新規な匂い
センサを提供することにある。また、この出願の第二発
明の目的は有機薄膜を匂い感応膜とする各種の匂いセン
サに有用なセンサ構造を提供することにある。また、こ
の出願の第三発明の目的は各種の匂いセンサ（有機薄膜
を感応膜とするものに限らない）のセンシング能力向上
に有用なセンサユニットを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この第一発明の目的の達
成を図るため、この出願に係る発明者は、以下の知見に
基づいてこの第一発明を完成するに至った。

【００１４】文献Ｉ（Fire and Materials（ファイヤ
アンド マテリアルズ），ｖｏｌ．１０，ｐｐ．２１−
２８（１９８６）の特に２５頁のＴａｂｌｅ３．には、
木材火災の初期において多種の有機ガスが発生する点が
開示されている。詳細には、匂いの成分として、アルデ
ヒド類（例えばアセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、
アクロレインなど）やシクロペンタジエンが多く発生
し、無臭のガス成分としてメタン、エチレン、プロペン
が多く発生する点が開示されている。

【００１５】一方、この出願に係る発明者がこの第一発
明の目的を達成するべく鋭意研究を続けたところ、ある
種の有機物質（これを有機の感応剤）を支持ポリマでつ
なぎ止めて構成される有機薄膜は、これに上述のような
匂い成分としての有機ガスが作用するとその電気特性が
変化することに気付いた。そして、このような電気特性
の変化は、この有機薄膜に接する電極を設けてこの電極
と簡易な測定装置とにより簡単に測定でき、しかも、こ
の電気特性の変化により匂いのセンシングができること
に気がついた。

【００１６】従ってこの出願の第一発明の匂いセンサに
よれば、有機の感応剤及び支持ポリマを含み匂いに感応
して電気特性が変化する感応膜と、該感応膜の電気特性
を測定するための電極とを具えたことを特徴とする。な
お、この第一発明さらに第二発明において電気特性と
は、電気抵抗値若しくは電流値で示される電気伝導度、
または、容量値、さらに交流の場合のインピーダンスな
どであることができる（複数種の特性の場合も含
む。）。

【００１７】この第一発明の実施に当たり、感応剤は特
に限定されずこの第一発明の目的に合致する種々のもの
とできる。たとえば、ジオクチルフォスフェイト、コレ
ステロール、トリオクチルアンモニウムクロライド、オ
レイルアミン及びトリオレインは、感応剤として使用で
きるものであることを、確認している。また、支持ポリ
マも特に限定されずこの発明の目的に合致する種々のも
のとできる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、
アクリル樹脂などは、支持ポリマとして使用できる。ポ
リ塩化ビニルは、可塑剤が混ざり易いので、特に可塑剤
を用いる場合の支持ポリマとして好適である。

【００１８】さらに、この第一発明の実施に当たり、感
応膜は可塑剤を含むものとするのが好適である。可塑剤
を用いることにより可塑剤に匂い物質が溶解し感応膜の
匂いに対する感応特性が改善されるからである。なお、
可塑剤は特に限定されずこの第一発明の目的に合致する
種々のものとできる。例えばジオクチルフタレートを挙
げることができる。

【００１９】また、この出願の第二発明は、第一発明の
匂いセンサをはじめ、感応膜として有機薄膜を用いた種
々の匂いセンサの具体的な構成に関してなされたもので
ある。

【００２０】すなわち、この出願の第二発明は、匂いに
感応して電気特性が変化する有機薄膜で構成した感応膜
と該感応膜の電気特性を測定するための電極とを具える
匂いセンサにおいて、以下の、（ａ）〜（ｅ）に示した
各構成をそれぞれ特徴とする。

【００２１】（ａ）．前記電極の第一極部及び第二極部
それぞれを共通の絶縁性基板上に並置して設け、前記感
応膜を前記第一極部及び第二極部上に両極部にわたって
設けた構成。

【００２２】（ｂ）．前記電極を感応膜中に埋め込んで
あり、該感応膜の両面が測定雰囲気に接する構造とした
構成。

【００２３】（ｃ）．前記電極の第一極部及び第二極部
を前記感応膜を挟む状態で対向させて設けた構成。な
お、この構成において、第一極部及び第二極部のうちの
少なくとも一方をガス透過性を有したものとするのが好
適である。こうすると、測定対象雰囲気の気体が感応膜
へ接触しやすくなる。なお、ここでガス透過性を有する
電極は、測定雰囲気の気体を透過するものであれば種々
の構成のものとできる。例えば、電極を膜で構成する場
合にその膜自体がポーラスな状態になるよう成膜すると
か、そもそも、電極自体を積極的に櫛歯型やメッシュ状
にパターニングするとか、電極に多数の細孔が形成され
るよう電極をパターニングするとかの手段を挙げること
ができる。

【００２４】（ｄ）．該感応膜を異なる感応性を示す複
数（二以上の任意の数）の個別感応膜の積層体で構成し
てある構成。なお、この構成において、第一極部及び第
二極部のうちの少なくとも一方をガス透過性を有したも
のとするのが好適である。上記（ｃ）項と同様な理由で
ある。ここで、ガス透過性を有する電極は、上記（ｃ）
項で説明したものとできる。

【００２５】（ｅ）．前記感応膜として、異なる感応性
を示す複数（二以上の任意の数）の個別感応膜を具え、
前記電極として下部電極、中間電極及び上部電極を具
え、前記複数の個別感応膜を前記中間電極を介在させた
状態で順次積層してあり、最下層の個別感応膜の下面に
前記下部電極を設けてあり、最上層の個別感応膜の上面
に前記上部電極を設けてある構成。なお、この構成にお
いて、上部電極及び下部電極のうちの少なくとも一方を
ガス透過性を有したものとするのが好適である。上記
（ｃ）項と同様な理由である。ここで、ガス透過性を有
する電極は、上記（ｃ）項で説明したものとできる。さ
らにこの構成において、各個別感応膜はその直下の他の
個別感応膜の一部分を露出する形状のものとするのが好
適である。

【００２６】また、この出願の第三発明は、第一発明の
匂いセンサをはじめとする各種の匂いセンサ（有機薄膜
で感応膜を構成しているものいないものいずれでも良
い。）を良好に使用し得るセンサユニットを提供するべ
くなされたものである。即ち、以下の、（Ｉ）〜（IV）
に示した各構成をそれぞれ特徴とする。

【００２７】（Ｉ）．匂いセンサと、該匂いセンサを収
納する容器と、該容器の上端側の壁部及び下端側の壁部
にそれぞれ設けられた通気孔とを具えた構成。

【００２８】（II）．上記（Ｉ）の構成にさらに、前記
容器内に設けられ該容器内での測定対象雰囲気の気体の
移動を促進するために該容器内の雰囲気温度を上昇させ
るための加熱手段を具えた構成。

【００２９】（III ）．匂いセンサと、該匂いセンサに
対し測定対象の気体の流れの上流側に当たる位置に設け
られた網とを具えた構成。

【００３０】（IV）．（Ｉ）若しくは（II）に記載の匂
いセンサユニットに（III ）に記載の網を設けた構成。

【００３１】

【作用】この出願の第一発明の構成によれば、感応膜に
匂い物質を含む雰囲気が触れるとこの感応膜中に匂い物
質が拡散してこの感応膜の電気特性が変化する。この電
気特性の変化はこのセンサに備わる電極によって外部に
取り出せるのでこれにより匂いの検出ができる。また、
有機の感応剤を用いるのでそうでない場合に比べ有機物
から成る匂い物質に対しての感応性が高いと考えられ
る。そのため、ｐｐｍオーダの匂い濃度の検出能も可能
である。また、感応剤の選び方により匂い物質に対する
特異性を制御できる。

【００３２】また、この出願の第二発明によれば、匂い
に感応して電気特性が変化する有機薄膜で構成した感応
膜とこの感応膜の電気特性を測定する電極とを具える匂
いセンサの用途や希望する特性に応じた、種々のタイプ
の匂いセンサが得られる。具体的には、上記（ａ）に述
べた構成では片面が匂い検出面とされるセンサが得られ
る。上記（ｂ）に述べた構成即ち、電極を感応膜中に埋
め込み、該感応膜の両面が測定雰囲気に接するようにし
た構成では、そうしない場合に比べ、測定対象気体に接
する面積を広くできるから、感度の向上が期待できる。
上記（ｃ）の構成では電極の第一極部及び第二極部間に
介在する感応膜の距離は感応膜の膜厚程度になるので電
極間の抵抗値は例えば上記（ａ）の構成より小さくでき
るから、電気特性の変化を通常のテスター程度の電子回
路で測定できる。さらに、感度の向上も図れる。上記
（ｄ）に述べた構成即ち電極の第一極部及び第二極部で
感応膜を挟む状態で対向させて設け、感応膜を異なる感
応性を示す複数の個別感応膜の積層体とする構成では、
個別感応膜がそれより下層の個別感応膜のフィルタの役
目をするので、下層の個別感応膜が特異的に感応する匂
い物質に対する選択性が高まる。上記（ｅ）の構成即
ち、上部、中間（複数でも良い）及び下部の各電極と各
電極間に個別の感応膜を具えた構成では、電気特性を測
る電極対を任意に然も必要に応じて複数組選んで感応膜
の電気特性変化をモニタできるので、匂いに関し多数の
情報が得られる。また、この（ｅ）の構成において、各
個別感応膜がその直下の他の個別感応膜の一部分を露出
する形状のものである場合、各個別感応膜固有の情報も
得られる。

【００３３】また、第三発明の各構成（Ｉ）〜（IV）で
は次のような作用が得られる。

【００３４】先ず、（Ｉ）の構成ではセンサユニットの
容器内外間での気体の流れが促進され匂いのセンシング
が行われ易い。（II）の構成では加熱手段を設けた分
（Ｉ）の構成よりさらに容器内外間での気体の流れが促
進され匂いのセンシングが行われ易い。（III ）の構成
では測定雰囲気中の匂いのセンシングに支障となるよう
なもの例えば煙粒子は網によってトラップされる。（I
V）の構成では上記（Ｉ）（II) の作用及び（III ）の
作用の双方が得られる。

【００３５】

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の第一及び第
二発明の匂いセンサの実施例と第三発明の匂いセンサユ
ニットの実施例についてそれぞれ説明する。なお、説明
に用いる各図はこれらの発明を理解出来る程度に各構成
成分の寸法、形状及び配置関係を概略的に示してあるに
すぎない。また、各図において同様な構成成分について
は同一の番号を付して示し、それらの重複説明は場合に
より省略する。また、以下の実施例中で説明する材料、
成膜条件、膜厚や大きさなどを示す数値はこの発明の範
囲内の一例にすぎない。

【００３６】１．第一発明及び第二発明の説明 １−１．第一発明及び第二発明の第１実施例の説明 図１は、第一発明及び第二発明の第１実施例の匂いセン
サ１０を感応膜１５の上方から見て示した平面図及びこ
の平面図のＩ−Ｉ線における断面図である。

【００３７】この第１実施例の匂いセンサ１０は、絶縁
性基板１１と、この絶縁性基板１１上に設けられ第一極
部１３ａ及び第二極部１３ｂで構成される電極（電極
対）１３と、この電極１３の上にこれら両極部１３ａ，
１３ｂ間をわたるように設けられた感応膜１５とを具え
ている。

【００３８】ここで、基板１１として、縦寸法が約２０
ｍｍ、横寸法が約１０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナ
セラミック板を用いている。また、電極１３として、第
一極部１３ａ及び第二極部１３ｂで構成された櫛形電極
１３を用いている。この櫛形電極１３は、この場合櫛の
歯の幅が２００μｍで、歯と歯との間の距離が２００μ
ｍのものとしている。この櫛形電極１３は、スクリーン
印刷法を用いて形成した金の厚膜電極で構成してある。
また、感応膜１５は、匂いに感応して電気特性が変化す
る有機薄膜であって感応剤及び支持ポリマを含む有機薄
膜で構成してある。この有機薄膜（感応膜）は、この実
施例では、電極１３の形成が終えている絶縁性基板１１
に感応膜作製用塗布液（後述する）を浸漬法により塗布
しこれを乾燥することにより形成している。感応膜作製
用塗布液として、この実施例では、後記の表１に示す６
種類の実施例の感応膜作製用塗布液をそれぞれ用い、さ
らに比較のため、１種類の比較例の感応膜作製用塗布液
（支持ポリマと溶媒のみのもの）を用いる。なお、後記
の表１中のＮ０．６の試料は感応剤の含有量が０のもの
であるが可塑剤として用いたジオクチルフタレートは見
方によっては感応剤と考えられるので、実施例に含ませ
て説明している。また、用いた各感応剤はいずれも東京
化成製のものであり、支持ポリマとして用いた塩化ビニ
ルはシグマ社製高分子量と称されているものである。ま
た、後記の表１中の各材料の配合比は各材料の使用料
（グラム数）をそのまま記載している。

【００３９】これら各感応膜作製用塗布液を用い、６種
類の実施例の匂いセンサと１種類の比較例の匂いセンサ
とを、上記のように作製する。なお、いずれの匂いセン
サにおいても、感応膜１５の厚さは、感応膜作製用塗布
液の乾燥膜厚でいって、約２０μｍとしている。

【００４０】このように作製した第１実施例の匂いセン
サ１０及び比較例の匂いセンサを以下に説明するように
それぞれ評価する。用いた測定系は次のようなものとし
た。図２（Ａ）及び（Ｂ）はその系の説明図である。た
だし、図２（Ｂ）は後述の第２実施例の例を示してい
る。もちろんこれらの系は一例にすぎない。

【００４１】評価対象の匂いセンサ（第１実施例若しく
は比較例の匂いセンサ）を入れてその評価を行うための
容器として、この場合、体積が１０リットルのガラス製
チャンバ２１を用いる。このガラス製チャンバ２１は、
その壁の一部に匂い物質投入用の開閉自在の窓２１ａを
具え、かつ、内部に攪拌用ファン２１ｂを具えたものと
している。匂いセンサ１０の電極はリード線１０ａを介
しチャンバ２１外の測定装置と接続する。この実施例で
は、感応膜１５の電気特性として感応膜１５の抵抗値を
モニタすることとしたので、測定装置２３として絶縁抵
抗計（横河ヒューレットパッカード社製のＨＰ−４３２
９Ａ）を用いている。また、このガラス製チャンバ２１
中にろ紙２５を入れる。このろ紙２５は各種の匂い物質
をおくために使用する。また、この場合、チャンバ２１
内のろ紙２５に、マイクロシリンジ２７を用い、匂い物
質２９を供給する。

【００４２】次に、実施例の６種類の匂いセンサ１０及
び比較例の匂いセンサの、４種の匂い物質に対する応答
と、実際に匂いセンサを使用するときにセンシングを妨
害する要因となる水蒸気に対する応答とを以下に説明す
る手順で調べる。４種の匂い物質として、ここでは、３
−メチル２−シクロペンテン１−オン、２−メチルエチ
ルアセテート、ベンズアルデヒド及びトリエチルアミン
をそれぞれ用いる。

【００４３】匂いセンサ１０に備わる電極１３の第一極
部１３ａ及び第二極部１３ｂ間に直流１０Ｖの電圧を印
加した状態とする。チャンバ２１内に匂い物質を入れる
前の各実施例の匂いセンサ１０と比較例の匂いセンサそ
れぞれの感応膜の抵抗値（初期抵抗値）を、測定装置
（絶縁抵抗計）２３によりそれぞれ測定する。それぞれ
の試料での初期抵抗値を後記の表２中の感応剤の欄に示
した。次に、各チャンバ２１内に匂い物質２９を、その
チャンバ内の濃度が所定濃度となるように供給する。匂
い物質をチャンバ内に供給したときから５分経過したと
きの感応膜の抵抗値を、比較例及び各実施例の試料それ
ぞれについて測定する。この処理を各匂い物質毎で行
う。また、水蒸気についても行う。なお、水蒸気は、こ
の場合、所定温度の温水を入れた別のチャンバ（図示せ
ず）から送風機（図示せず）によりチャンバ２１に湿気
を含む空気を導入することにより、供給した。チャンバ
２１内に匂い物質の濃度を１０ｐｐｍとした場合におけ
る各試料での抵抗値変化と、チャンバ２１内に水蒸気を
供給した場合における各試料での抵抗値変化とを、後記
の表２に示した。なお、この表２において、数値は［匂
い物質供給後２分経過時の感応膜の抵抗値］／［感応膜
の初期抵抗値］で与えられる抵抗値変化率を示し、この
数値欄にマイナス記号が書かれたものは感応膜の抵抗値
が匂い物質供給により減少したことを示し、単に数値の
みの場合は感応膜の抵抗値が匂い物質供給により増加し
たことを示し、Ｎの文字は抵抗値の変化が認められなか
ったことを示す（後記の表３、表４において同じ。）。

【００４４】後記の表２から、支持ポリマのみの比較例
の試料（Ｎｏ．７）は、水蒸気及び各匂い物質に対し応
答しないことが分かる。一方、実施例の６種類の試料
は、匂い物質の種類によって、異なる応答を示すことが
分かる。このことから、第一発明の匂いセンサが匂い物
質に対して充分特異的に応答するものであることが理解
できる。また、水蒸気の影響はＮｏ．４の試料（感応剤
としてオレイルアミンを用いたもの）を除いては認めら
れないことが分かる。これらのことから、実施例の匂い
センサを単独で或いは２以上用いることにより、目的と
する匂いを、容易に然も特別な測定装置を用いることな
く検出できることが理解できる。

【００４５】なお、この第１実施例において基板上に形
成する電極１３の形状は櫛形電極に限られず設計に応じ
た任意なものとできる。

【００４６】１−２．第一発明及び第二発明の第２実施
例の説明 上述の第１実施例では、感応膜１５の一方の面が絶縁性
基板１１に接しているため、測定雰囲気と接し得る面は
感応膜１５の片方の面に限られてしまう。匂いセンサに
おいて感応膜１５の匂い検出に使用できる表面積を拡大
させることができれば種々の利点（例えば、感度や応答
速度の向上）が得られる。この第２実施例は匂い検出に
使用できる表面積を拡大させる場合に好適な例である。
図３（Ａ）はその説明に供する図であり、第一発明及び
第二発明の第２実施例の匂いセンサ３０を示した平面図
及びこの平面図のＩ−Ｉ線における断面図である。

【００４７】この第２実施例の匂いセンサ３０は、第一
極部３１ａ及び第二極部３１ｂで構成された電極（電極
対）３１を、感応膜１５中に埋め込んであり、感応膜１
５の両面が測定雰囲気に接することができる構成となっ
ている。さらに、この場合は、匂いセンサ３０の機械的
強度を確保するために、電極３１の第一極部３１ａ及び
第二極部３１ｂの適当な位置同士を絶縁性の支持体３３
によって支持してある。電極３１として、第一極部３１
ａ及び第二極部３１ｂで構成された櫛形電極３１を用い
ている。この櫛形電極３１は、この場合櫛の歯の幅が４
００μｍで、歯と歯との間の距離が４００μｍのものと
している。また、支持体３３はこの場合ポリスチレンな
どの高分子材料で構成している。また、感応膜１５は上
記第１実施例で用いた各種の感応膜作製用塗布液（後記
の表１参照）を用い形成したものとしている。

【００４８】この第２実施例の匂いセンサ３０はこの場
合以下に説明する手順で作製した。図４〜図６はその説
明に供する工程図である。

【００４９】先ず、縦寸法が約３０ｍｍ、横寸法が約１
０ｍｍ、厚さが約０．１ｍｍのステンレスの薄板にフォ
トリソグラフィ法により所定のレジストパタンを形成し
（図示せず）、その後、このステンレス板を塩化鉄系の
エッチング液により選択的にエッチングする。これによ
り、図４に示したような、将来は櫛形電極３１となる部
分を有した電極形成用板３１ｘを得る。この図では電極
３１を２個取ることができる電極形成用板３１ｘの例を
示している。この電極形成用板３１ｘの一部（将来櫛形
電極３１となる部分以外の部分）は後に例えばプレス機
械により除去される。図５に、この電極形成用板３１ｘ
における、将来は櫛形電極となる部分３１ｙと、将来は
プレス機械により除去される部分（将来不要となる部
分）３１ｚとを示した。

【００５０】この電極形成用板３１ｘを感応膜作製用塗
布液中に所定位置まで浸漬し、次にその液から引き上
げ、その後、この試料を乾燥させる。これにより図６に
示したように、電極形成用板３１ｘに感応膜１５が、将
来櫛形電極３１となる部分の要部を覆った状態で形成さ
れる。なお、支持体３３の形成は、電極形成用板３１ｘ
を感応膜作製用塗布液に浸漬する前でも後でもプレス機
械による加工前であればいつ行っても良い。

【００５１】感応膜の形成が済んだ電極形成用板３１ｘ
における不要部分をプレス機械（図示せず）によって除
去する。これにより、図３を参照して既に説明した第２
実施例の匂いセンサ３０が得られる。

【００５２】上記作製手順に従い、第１実施例で説明し
た６種類の実施例の感応膜作製用塗布液（後記の表１参
照）を用いて６種類の第２実施例の匂いセンサを作製す
る。なお、この際の感応膜１５の厚さはいずれも、感応
膜作製用塗布液の乾燥膜厚でいって、約２０μｍとして
いる。

【００５３】一方、この第２実施例の比較例として、上
記第１実施例の匂いセンサ１０（感応膜１５の片面のみ
が測定雰囲気に接し得るセンサ）であって電極１３の形
状及び寸法をこの第２実施例のものに一致させた匂いセ
ンサを第１実施例で説明した手順で作製する。以下、こ
の比較例の匂いセンサを、「第２実施例の比較例（第１
実施例相当）の匂いセンサ１０ｘ」と称する。この場合
も、６種類の実施例の感応膜作製用塗布液（表１参照）
を用いて６種類の第２実施例の比較例（第１実施例相
当）の匂いセンサを作製する。図３（Ｂ）は第２実施例
の比較例（第１実施例相当）の匂いセンサ１０ｘの平面
図及び断面図である。

【００５４】次に、第２実施例の匂いセンサ３０及び第
２実施例の比較例（第１実施例相当）の匂いセンサ１０
ｘそれぞれの、各種の匂い物質に対する応答と水蒸気に
対する応答とを、第１実施例において説明した手順と同
様な手順により調べる。この結果を第２実施例の各匂い
センサ２０については後記の表３に、また、比較例（第
１実施例相当）の各匂いセンサ１０ｘについては後記の
表４に、それぞれ表２と同様な表記方法で示した。

【００５５】表３及び表４から、この第２実施例の匂い
センサも各種の匂い物質に対する特異性は第１実施例の
匂いセンサと同様なものとなることがわかる（Ｎ文字の
配置から見て明らか。）。ただし、第２実施例の匂いセ
ンサの方が、第２実施例の比較例（第１実施例相当）の
匂いセンサに比べ抵抗値変化率が概して大きいことが分
かる。このことから、第２実施例のものの方が第１実施
例のものより感度が高いといえる。 次に、この第２実
施例の匂いセンサ３０と第２実施例の比較例（第１実施
例相当）の匂いセンサ１０ｘ各々の、匂い物質に対する
応答速度の比較を行うため、ここでは、第２実施例及び
比較例（第１実施例相当）の各匂いセンサのうちの、感
応剤としてトリオクチルアンモニウムクロライドを用い
たもの、感応剤としてオレイルアミンを用いたもの及び
感応剤としてベンズアルデヒドを用いたものそれぞれ
の、ベンズアルデヒドに対する応答速度を以下のように
調べる。

【００５６】各匂いセンサの、ベンズアルデヒドを供給
する前の感応膜の抵抗値を０とする。そして、図２のチ
ャンバ２１にベンズアルデヒドをその濃度が１０ｐｐｍ
となるように供給する。ベンズアルデヒドを供給した後
で感応膜の抵抗値がほぼ一定になるとき（ここでは匂い
物質供給後１０分経過時とした）の抵抗変化量を１００
とし、ベンズアルデヒドを供給した後１分経過時、５分
経過時それぞれの感応膜の抵抗変化量を規格化する。こ
の結果を後記の表５に示した。表５から、第２実施例の
匂いセンサの方が第２実施例の比較例（第１実施例相
当）の匂いセンサに比べ抵抗変化量が１００に近づくの
が早い（２倍から１．５倍早い）ことが分かる。このこ
とから、第２実施例の匂いセンサの方が第２実施例の比
較例（第１実施例相当）の匂いセンサに比べ応答速度が
早いことが分かる。これは、第２実施例のセンサは感応
膜の両面が匂い検出面となっているためと考える。

【００５７】また上記応答速度の実験を行った後にチャ
ンバ２１内に新鮮な空気を送り込むことを行う。そして
その際の各匂いセンサの感応膜の抵抗変化量をモニタす
ることにより匂いセンサの感応膜から匂い物質が脱離す
るときの応答速度を測定する。この際、新鮮な空気をチ
ャンバに送り込むときの感応膜の抵抗値を１００とし、
抵抗値がもとに戻りほぼ一定になったとき（この場合空
気をチャンバに送り込んだときから２０分経過時とし
た）の値を０とし、空気をチャンバに送り込んだときか
ら５分後、１０分後それぞれの抵抗変化量を規格化す
る。この結果を後記の表６に示した。表６から、第２実
施例の匂いセンサの方が第２実施例の比較例（第１実施
例相当）の匂いセンサに比べ抵抗値が０に戻るのが早い
（２倍から１．５倍早い）ことが分かる。このことか
ら、第２実施例の匂いセンサの方が第２実施例の比較例
（第１実施例相当）の匂いセンサに比べ感応膜の再生速
度が早いことが分かる。

【００５８】また、櫛形電極３１の代わりに図７（Ａ）
に示したような螺旋形の第一極部３５ａ及び第二極部３
５ｂで構成した螺旋形電極（電極対）３５を感応膜１５
中に埋め込んで第２実施例の別の態様の匂いセンサを作
製しその特性を測定した。この場合も、感応膜両面が匂
い検出面として利用できるセンサであって、応答速度及
び再生速度が良好な匂いセンサが得られることが分かっ
た。なお、図７（Ａ）において、３７は接続端子であ
る。この螺旋形電極３５を用いた匂いセンサについて
も、第一極部３５ａと第二極部３５ｂとが最初は一体と
なっている電極板３５ｘ（図７（Ｂ）参照）を感応膜作
製用塗布液に浸漬しこれを引き上げた後乾燥し、その
後、電極板３５ｘの中央部分（打ち抜き領域Ｐ）をプレ
ス機械で打ち抜くことで第一極部３５ａ及び第二極部３
５ｂを形成するのが良い。

【００５９】なお、この第２実施例において感応膜中に
埋め込む電極の形状は櫛形や螺旋形に限られず任意の形
状のものとできる。また、感応膜は異なる感応性を示す
複数の個別感応膜の順次積層体したものとしても良い
（第２実施例に後述の第４実施例の思想を適用した例と
しても良い。）。

【００６０】１−３．第一発明及び第二発明の第３実施
例の説明 次に、第３実施例として、感応膜の電気特性を測定する
ための電極の第一極部及び第二極部１３を感応膜を挟む
状態で対向させて設けた例を説明する。図８はその説明
に供する図である。第３実施例の匂いセンサ４０を感応
膜１５の上方から見て示した平面図及びこの平面図のＩ
−Ｉ線における断面図である。

【００６１】この第３実施例の匂いセンサ４０は、絶縁
性の基板１１上に電極４１の第一極部４１ａとして金の
厚膜によるベタ電極を具え、この第一極部４１ａ上にこ
れを覆うように感応膜１５を具え、この感応膜１５上に
電極４１の第二極部４１ｂとしてアルミニウムの蒸着膜
からなる櫛歯状の電極を具えている。第二極部４１ｂを
櫛歯状とすることで感応膜１５の所々が測定雰囲気に触
れるようにできるので、匂い物質の感応膜への接触を確
保できる。基板１１として、この場合、縦寸法が約４０
ｍｍ、横寸法が約２０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナ
セラミック板を用いている。第一極部４１ａはスクリー
ン印刷法を用いて形成したものとしている。感応膜１５
は第１実施例で説明したと同様な塗布法により形成した
ものとしている。ただし、感応膜作製塗布液は、感応剤
としてトリオレイン（東京化成製）を１グラム、支持ポ
リマとして塩化ビニル樹脂（シグマ社製）を１０グラ
ム、可塑剤としてジオクチルフタレート（東京化成製）
を２０グラム及び、溶媒としてテトラヒドロフラン（東
京化成製）１００グラムで構成したものを用いる。感応
膜１５の厚さは、乾燥後の膜厚でいって２０μｍとして
いる。また、櫛歯状の電極とした第二極部４１ｂは、蒸
着時に櫛歯状の開口を有するステンレス製の蒸着マスク
を用いた真空蒸着法により形成したものであって、櫛歯
の幅が５００μｍで、歯と歯との間の距離が５００μｍ
のものとしている。

【００６２】一方、この第３実施例の比較例として、図
１を用いて説明した第１実施例の匂いセンサ１０（基板
１１上に第一極部１３ａ及び第二極部１３ｂを並置して
あるもの）を上記第１実施例の手順により作製する。た
だし、感応膜作製用塗布液はこの第３実施例で用いた組
成のもの、すなわち、感応剤としてトリオレイン（東京
化成製）を１グラム、支持ポリマとして塩化ビニル樹脂
（シグマ社製）を１０グラム、可塑剤としてジオクチル
フタレート（東京化成製）を２０グラム及び、溶媒とし
てテトラヒドロフラン（東京化成製）１００グラムで構
成したものを用いる。この比較例の匂いセンサを、以
下、「第３実施例の比較例（第１実施例相当）の匂いセ
ンサ」という。

【００６３】次に、この第３実施例の匂いセンサ４０と
第３実施例の比較例（第１実施例相当）の匂いセンサと
を以下のように評価する。

【００６４】先ず、図２のチャンバ２１内を活性炭でろ
過した新鮮な空気で満たした場合の第３実施例の匂いセ
ンサ４０及び第３実施例の比較例（第１実施例相当）の
匂いセンサそれぞれでの感応膜の抵抗値を測定する。第
３実施例の比較例（第１実施例相当）の匂いセンサの上
記抵抗値は４×１０⁸ Ωであった。これに対し第３実施
例の匂いセンサの上記抵抗値は１×１０⁶ Ωであり、テ
スターの直流抵抗測定モードで充分に測定可能であっ
た。第３実施例の匂いセンサ４０では、電極４１の第一
極部４１ａと第二極部４１ｂとが、感応膜１５の厚さ分
（この例では２０μｍ程度）で対向するので、感応膜の
抵抗値が低減される。

【００６５】次に、図２のチャンバ２１内を匂い物質と
してのベンズアルデヒドの１０ｐｐｍの濃度雰囲気とし
た場合の両匂いセンサの感応膜の抵抗値をそれぞれ測定
する。この抵抗値を、チャンバ内が新鮮な空気であった
ときの抵抗値を１としたときの変化率に換算して表す
と、第３実施例の匂いセンサの場合は０．２という抵抗
変化率になり、第３実施例の比較例（第１実施例相当）
の匂いセンサの場合は０．５という抵抗変化率になり、
実施例の方が２．５倍高感度であることが分かった。

【００６６】１−４．第一発明及び第二発明の第４実施
例の説明 次に、第４実施例として、感応膜を異なる感応性を示す
複数の個別感応膜の積層体で構成した例を説明する。図
９はその一つの態様の説明に供する図である。第４実施
例の第一の態様の匂いセンサ５０ａを感応膜１５ｘ上方
から見て示した平面図及びこの平面図のＩ−Ｉ線におけ
る断面図である。

【００６７】この第４実施例の第一の態様の匂いセンサ
５０ａは、絶縁性の基板１１上に第３実施例同様電極４
１の第一極部４１ａとして金の厚膜によるベタ電極を具
え、この第一極部４１ａ上にこれを覆うように第一の個
別感応膜１５ａ及び第二の個別感応膜１５ｂの積層体１
５ｘを具え、この感応膜１５ｘ上に第３実施例同様電極
４１の第二極部４１ｂとしてアルミニウムの蒸着膜から
なる櫛歯状の電極を具えている。第二極部４１ｂを櫛歯
状とすることで感応膜１５ｘの所々が測定雰囲気に触れ
るようにできるので、匂い物質の感応膜への接触を確保
できる。基板１１として、この場合、縦寸法が約４０ｍ
ｍ、横寸法が約２０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナセ
ラミック板を用いている。第一極部４１ａはスクリーン
印刷法を用いて形成したものとしている。感応膜１５ｘ
は第１実施例で説明したと同様な塗布法を２回繰り返す
ことにより第一及び第二の個別感応膜１５ａ，１５ｂを
順次に積層することで形成したものとしている。ただ
し、第一の個別感応膜作製塗布液は、感応剤としてトリ
オレイン（東京化成製）を１グラム、支持ポリマとして
塩化ビニル樹脂（シグマ社製）を１０グラム、可塑剤と
してジオクチルフタレート（東京化成製）を２０グラム
及び、溶媒としてテトラヒドロフラン（東京化成製）１
５０グラムで構成したものを用いる。また、第二の個別
感応膜作製塗布液は、感応剤としてトリオクチルアンモ
ニウムクロライド（東京化成製）を１グラム、支持ポリ
マとして塩化ビニル樹脂（シグマ社製）を１０グラム、
可塑剤としてジオクチルフタレート（東京化成製）を２
０グラム及び、溶媒としてテトラヒドロフラン（東京化
成製）１５０グラムで構成したものを用いる。第一及び
第二の個別感応膜１５ａ，１５ｂの厚さは、乾燥後の膜
厚でいっていずれも１５μｍとしている。また、第二極
部４１ｂは、第３実施例同様、蒸着時にステンレス製の
櫛歯状の蒸着マスクを用いた真空蒸着法により形成した
ものであって、櫛歯の幅が５００μｍで、歯と歯との間
の距離が５００μｍのものとしている。

【００６８】また、この第４実施例の第二の態様とし
て、以下に説明する構造の匂いセンサ５０ｂを作製す
る。図１０はその説明に供する図である。第４実施例の
第二の態様の匂いセンサ５０ｂを感応膜１５ｘ上方から
見て示した平面図及びこの平面図のＩ−Ｉ線における断
面図である。

【００６９】この第４実施例の第二の態様の匂いセンサ
５０ｂは、絶縁性基板１１上に図１を用い説明した第１
実施例同様に電極１３として、第一極部１３ａ及び第二
極部１３ｂで構成された櫛形電極１３を具え、この電極
１５上にこれを覆うように第一の個別感応膜１５ａ及び
第二の個別感応膜１５ｂの積層体１５ｘを具えている。
基板１１として、この場合、縦寸法が約２０ｍｍ、横寸
法が約１０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナセラミック
板を用いている。電極１３は第１実施例と同様スクリー
ン印刷法により形成した金の厚膜電極で構成している。
この電極１３の櫛歯の幅は２００μｍ、歯と歯との間の
距離は２００μｍとしている。また、第一及び第二の個
別感応膜１５ａ，１５ｂは上記第一の態様と同様のもの
としている。

【００７０】一方、この第４実施例の比較例として、感
応膜を第４実施例でいう第一及び第二の個別感応膜１５
ａ，１５ｂのいずれか一方で構成した以下の２種類の匂
いセンサを作製する。すなわち、第４実施例の比較例の
第一態様として、第１実施例の匂いセンサ（図１参照）
であって、感応膜１５を、感応剤としてトリオレイン
（東京化成製）を１グラム、支持ポリマとして塩化ビニ
ル樹脂（シグマ社製）を１０グラム、可塑剤としてジオ
クチルフタレート（東京化成製）を２０グラム及び、溶
媒としてテトラヒドロフラン（東京化成製）１００グラ
ムで構成した感応膜作製用塗布液を用いた塗布法で形成
したもの。第４実施例の比較例の第二態様として、第１
実施例の匂いセンサ（図１参照）であって、感応膜１５
を、感応剤としてトリオクチルアンモニウム（東京化成
製）を１グラム、支持ポリマとして塩化ビニル樹脂（シ
グマ社製）を１０グラム、可塑剤としてジオクチルフタ
レート（東京化成製）を２０グラム及び、溶媒としてテ
トラヒドロフラン（東京化成製）１００グラムで構成し
た感応膜作製用塗布液を用いた塗布法で形成したもの。
いずれの比較例の場合も感応膜１５の膜厚は、乾燥後の
膜厚でいって、２０μｍとしている。

【００７１】次に、第４実施例の第一及び第二の態様の
２種類の匂いセンサと、第４実施例の比較例の第一及び
第二の態様の２種類の匂いセンサ、合計４種類の匂いセ
ンサの、３−メチルシクロペンテン−１−オン及びベン
ズアルデヒドの各匂い物質に対する応答特性を、第１実
施例の手順に従いそれぞれ測定する。すなわち、図２の
チャンバ２１内を活性炭でろ過した新鮮な空気雰囲気と
した場合、匂い物質の１０ｐｐｍの濃度雰囲気とした場
合それぞれでの、匂いセンサの感応膜の抵抗値を測定す
る。そして、チャンバ内が新鮮な空気であったときの抵
抗値を１と基準にとったときの匂い物質の濃度が１０ｐ
ｐｍの場合の抵抗値の変化率を、求める。この結果を表
７に示した。また、この表７には、第４実施例及びその
比較例の各匂いセンサの、ベンズアルデヒドに対する３
−メチルシクロペンテン−１−オンの選択性を各匂い物
質に対する抵抗変化率同士の比によって示してある。

【００７２】この表７から明らかなように、匂い物質３
−メチルシクロペンテン−１−オンについてみると、実
施例の方が比較例に比べ抵抗変換率がいずれも小さくな
っていることから、実施例の匂いセンサの方が比較例に
比べ高感度であることが分かる。また、ベンズアルデヒ
ドに対する３−メチルシクロペンテン−１−オンの選択
性についてみると、実施例では８倍、４．５倍という選
択性があることが分かる。これに対し比較例は１倍であ
り選択性がないことが分かる。このことから、個別感応
膜を選択することにより、匂いセンサの匂い物質選択性
を向上できることが分かる。

【００７３】なお、この第４実施例において個別感応膜
の積層数や、積層する個別感応膜間をどういう感応性の
ものとするかについては、匂いセンサの設計に応じ任意
にできる。

【００７４】１−５．第一発明及び第二発明の第５実施
例の説明 次に、第５実施例として、感応膜を異なる感応性を示す
複数の個別感応膜で構成し、該感応膜の電気特性を測定
する電極として下部電極、中間電極及び上部電極を具
え、しかも、前記複数の個別感応膜を前記中間電極を介
在させた状態で順次積層してあり、最下層の個別感応膜
の下面に前記下部電極を設けてあり、最上層の個別感応
膜の上面に前記上部電極を設けた匂いセンサの例を説明
する。図１１及び図１２はその一つの態様の説明に供す
る図である。特に図１１は第５実施例の第一の態様の匂
いセンサ６０ａをその上方から見て示した平面図及びこ
の平面図のＩ−Ｉ線における断面図、図１２はこの匂い
センサに設けた各電極の平面形状の一例の説明図であ
る。

【００７５】この第５実施例の第一の態様の匂いセンサ
６０ａは、絶縁性の基板１１上に、感応膜の電気特性を
測定する電極６１の一部としての下部電極６１ａである
金の厚膜によるベタ電極を具え、この下部電極６１ａ上
にこれを覆うように第一の個別感応膜１５ａを具え、こ
の第一の個別感応膜１５ａ上に電極６１の一部としての
中間電極６１ｂであるアルミニウムの蒸着膜からなる櫛
歯状の電極を具え、この中間電極６１ｂ上にこれを覆う
ように第二の個別感応膜１５ｂを具え、この第二の個別
感応膜１５ｂ上に電極６１の一部としての上部電極６１
ｃであるアルミニウムの蒸着膜からなる櫛歯状の電極を
具える。上部電極６１ｃ及び中間電極６１ｂそれぞれを
櫛歯状とすることで感応膜１５ｘの所々が測定雰囲気に
触れるようにできるので、匂い物質の感応膜への接触を
確保できる。この実施例の場合の上部、中間及び下部の
各電極６１ｃ，６１ｂ，６１ａの平面形状を、図１２
（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示した。ここで、基板１１と
して、この場合、縦寸法が約４０ｍｍ、横寸法が約２０
ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナセラミック板を用いて
いる。下部電極６１ａはスクリーン印刷法を用いて形成
したものとしている。第一の感応膜１５ａは、感応剤と
してオレイルアミン（東京化成製）を１グラム、支持ポ
リマとして塩化ビニル樹脂（シグマ社製）を１０グラ
ム、可塑剤としてジオクチルフタレート（東京化成製）
を２０グラム及び、溶媒としてテトラヒドロフラン（東
京化成製）１５０グラムで構成した感応膜作製用塗布液
を用いた塗布法により形成している。中間電極６１ｂ
は、蒸着時にステンレス製の櫛歯状の蒸着マスクを用い
た真空蒸着法により形成したものであって、櫛歯の幅が
５００μｍで、歯と歯との間の距離が５００μｍのもの
としている。第二の個別感応膜１５ｂは、感応剤として
トリオクチルアンモニウムクロライド（東京化成製）を
１グラム、支持ポリマとして塩化ビニル樹脂（シグマ社
製）を１０グラム、可塑剤としてジオクチルフタレート
（東京化成製）を２０グラム及び、溶媒としてテトラヒ
ドロフラン（東京化成製）１５０グラムで構成した感応
膜作製用塗布液を用いた塗布法により形成している。上
部電極６１ｃは中間電極６１ｂと同様な手順で形成し
た。この第４実施例の第一の態様の匂いセンサ６０ａ
は、図１１に示したように、−の端子、−の端
子、−の端子の３つの端子対を用いることで３種類
の信号が得られる。

【００７６】また、この第５実施例の第二の態様とし
て、以下に説明する構造の匂いセンサ６０ｂを作製す
る。図１３及び図１４はその説明に供する図である。特
に図１３は第５実施例の第二の態様の匂いセンサ６０ｂ
をその上方から見て示した平面図及びこの平面図のＩ−
Ｉ線における断面図、図１２はこの匂いセンサに設けた
各電極の平面形状の一例の説明図である。

【００７７】この第４実施例の第二の態様の匂いセンサ
６０ｂは、第一〜第三の個別の感応膜１５ａ〜１５ｃの
３つの個別の感応膜を用いた例であって、然も、各個別
感応膜はその直下の他の個別感応膜の一部分を露出する
形状のものとしてある。この例では第一〜第三の個別感
応膜１５ａ〜１５ｃにおいて上層のものほどその平面積
を小さくすることにより下層を露出する構成としてい
る。また、感応膜として第一の感応膜１５ａのみがある
領域Ｉでは、電極は下部電極６１ａと第１上部電極６１
ｃａとで構成してあり、感応膜として第一及び第二の感
応膜１５ａ，１５ｂがある領域IIでは、電極は下部電極
６１ａと第１中間電極６１ｂａと第２上部電極６１ｃｂ
とで構成してあり、感応膜として第一、第二及び第三の
感応膜１５ａ，１５ｂ，１５ｃがある領域III では、電
極は下部電極６１ａと第２中間電極６１ｂｂと第３中間
電極６１ｂｃと第３上部電極６１ｃｃとで構成してあ
る。各下部電極６１ａ、各中間電極６１ｂａ〜６１ｂ
ｃ、及び各上部電極６１ｃａ〜６１ｃｃの平面形状の例
を図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示した。この第５実施例の第
二の態様の匂いセンサ６０ｂの作製は上記第一の態様の
匂いセンサ６０ａの作製手順に準じた手順で行えるので
その説明は省略する。

【００７８】この第５実施例の第二態様の匂いセンサ６
０ｂでは、図１３に示すように、−の端子、−
の端子、−の端子、−の端子、−の端子、
−の端子、−の端子、−の端子、−の
端子の合計９つの端子対を用いることで９種類の信号が
得られる。−の端子、−の端子、−の端子
の３つの端子対それぞれでは第一〜第三の個別の感応膜
単独の信号が得られ、また、−の端子、−の端
子の２つの端子対それぞれでは異なる感応膜が上に乗っ
た状態の単層の感応膜の信号が得られ、また、−の
端子対では異なる２種の感応膜が上に乗った状態の単層
の感応膜の信号が得られ、また、−の端子、−
の端子、−の端子の３つの端子対それぞれでは、２
種類の個別感応膜を積層した状態の感応膜の信号が得ら
れ、また、−の端子対では３種類の個別感応膜を積
層した状態の感応膜の信号が得られる。

【００７９】これら第５実施例の匂いセンサでは、個別
の感応膜を種々に組み合わせることにより多数の情報が
得られる。これら多数の情報を例えばニューロネットや
ファジーで情報処理することにより、より生物に近い匂
い情報処理が可能になる。

【００８０】２．第三発明の説明 上述においては、第一及び第二発明の各実施例について
それぞれ説明した。上記第一及び第二発明の匂いセンサ
をはじめこれら第一及び第二発明にかかわりのない従来
の匂いセンサを匂い測定に使用する場合、匂い検出を効
果的に行うことができるセンサユニットが望まれる。こ
の第三発明はそのような匂いセンサユニットに関するも
のである。以下いくつかの実施例により説明する。

【００８１】２−１．第三発明の第１実施例の説明 この第１実施例は匂い物質を含む気体が匂いセンサに良
好に接触することを図ったものである。図１５（Ａ）は
その一態様の説明に供する図であり、第１実施例の第一
の態様の匂いセンサユニット７０をそれが有する容器７
３内部を透視した状態で示した図である。

【００８２】この第三発明の第１実施例の匂いセンサユ
ニット７０は、匂いセンサ７１と、該匂いセンサ７１を
収納する容器７３と、該容器７３の上端側の壁部に設け
られた上部通気孔７５ａ及び容器７３の下端側の壁部に
設けられた下部通気孔７５ｂとを具える。なお、図１５
（Ａ）において、７９ａは煙検出用のフォトダイオー
ド、７９ｂは煙検出用光源（例えば発光ダイオード）で
ある。

【００８３】匂いセンサ７１は、特に限定されないが、
匂いに感応して電気特性が変化する有機薄膜で感応膜を
構成してある匂いセンサが、匂い選択性に優れること、
測定系を簡易にし易いことから、好適である。例えば、
第一及び第二発明の実施例で説明した各匂いセンサは好
適である。この実施例では、第一及び第二発明の第１実
施例の匂いセンサ（図１参照）であって、感応剤として
オレイルアミン（東京化成製）１グラム、支持ポリマと
して塩化ビニル樹脂（シグマ社製）１０グラム、可塑剤
としてジオクチルフタレート（東京化成製）２０グラ
ム、及び溶媒としてテトラヒドロフラン（東京化成製）
１００グラムで構成した塗布液を用い形成した感応膜を
具える匂いセンサを用いている。また、容器７３の材
質、形状等は特に限定されず匂いセンサユニットの設計
に応じた任意のものとできる。この実施例の容器７３
は、直径８０ｍｍ、高さ１４０ｍｍの鉄製の円筒容器で
構成している。上部通気孔７５ａ及び下部通気孔７５ｂ
の個数、大きさ及びその形状は匂いセンサユニットの設
計に応じ任意にできる。この場合は、上部通気孔７５
ａ，下部通気孔７５ｂ共に、直径８ｍｍの穴としてい
る。また上部通気孔７５ａ，下部通気孔７５ｂ共にこの
場合６個づつ、容器７３の上端部、下端部それぞれのの
円周に沿って設けている。

【００８４】また、この第２実施例の第二の態様とし
て、上記第一の態様の匂いセンサユニットの構成にさら
に、容器７３内での測定対象雰囲気の気体の移動を促進
するために該容器７３内の雰囲気温度を上昇させるため
の加熱手段７７を具える匂いセンサユニット７０ｂ（図
１５（Ｂ）参照）を作製する。加熱手段７７は特に限定
されず公知の種々のヒータで構成できる。またこの加熱
手段７７は温度制御機構を含むものであっても良い。こ
れら第一及び第二の態様の各匂いセンサユニット７０
ａ，７０ｂにおいて、下部通気孔７５ｂは測定対象気体
の導入穴として、上部通気孔７５ａは測定対象気体の出
口としてそれぞれ機能する。

【００８５】一方、比較例の匂いセンサユニットとし
て、図１７に示したように、第１実施例の匂いセンサユ
ニット７０ａ，７０ｂから上部通気孔７５ａ及び加熱手
段７７を除いた（第一態様のセンサユニットでは上部通
気孔７５ａを除いた）構成の匂いセンサユニットを作製
する。

【００８６】これら３種の匂いセンサユニットを、図２
を用いて説明した測定系に準じた図１６に示した測定系
を用い第一及び第二発明の第１実施例において説明した
評価方法に従い以下に説明するように評価する。ただ
し、匂い物質はこの場合ベンズアルデヒドを用いる。ま
た、評価用チャンバ２１はセンサユニットを収納する関
係から容積が８０リットルのものに取り替えている。ま
た、実施例の第二態様の匂いセンサユニット（加熱手段
７７を有するもの）を用いた評価の際には、容器７３内
の温度が外部の温度より５度高くなるように、加熱手段
７７で容器７３内を加熱する。図１６に示したようにチ
ャンバ２１内に評価対象のセンサユニットを入れ、この
チャンバ２１内が活性炭でろ過した新鮮空気であったと
きからベンズアルデヒドを１０ｐｐｍの濃度でチャンバ
２１に導入し匂いセンサ７１の抵抗値が安定するまでの
抵抗値を、上記３種類の匂いセンサユニットそれぞれで
モニタする。この結果を図１８に縦軸に感度及び横軸に
時間を取って示した。なお、ここで、縦軸の感度とは、
チャンバ内を１０ｐｐｍ濃度のベンズアルデヒド雰囲気
とした後の抵抗値をチャンバ内が新鮮空気であったとき
の匂いセンサの抵抗値で割った値（いままでの実施例同
様の抵抗値変化率）である。この図１８から、この実施
例の第一態様の匂いセンサユニット７０ａではチャンバ
内を１０ｐｐｍ濃度のベンズアルデヒド雰囲気としたと
きから抵抗値が安定するまでに要する時間は２．５分程
度であることが分かり、実施例の第二態様の匂いセンサ
ユニット７０ｂ（上部、下部通気孔及び加熱手段を有す
るもの）では１．５分程度であり、比較例では５分以上
であることが分かる。したがって、実施例の匂いセンサ
ユニットは比較例に比べ４倍から２倍匂いに対する応答
速度が早いものであることが分かる。

【００８７】２−２．第三発明の第２実施例の説明 匂いセンサの実際の使用に当たっては測定対象の気体に
匂いセンサに対し好ましくないものが含まれている場合
が多い。例えば、火災時の燻燃状態（まだくすぶってい
る状態）の匂いを検出する場合にはその測定対象の雰囲
気に煙粒子が含まれている。この煙粒子は匂いセンサの
応答特性を損ねる原因になる。したがって、測定対象の
気体に匂いセンサに対し好ましくないものが含まれてい
る場合にこれを簡易に除去できることが望まれる。この
第三発明の第２実施例はその例である。図１９〜図２１
はその説明に供する図である。特に、図１９は第三発明
の第２この実施例の匂いセンサユニット８０の説明に供
する図、図２０（Ａ）は匂いセンサユニットの評価法の
説明に供する図、図２０（Ｂ）は比較例の匂いセンサユ
ニット９０の説明に供する図、図２１は実施例及び比較
例の評価結果を示した特性図である。なお、図１９及び
図２０（Ｂ）ではそれら匂いセンサユニットに備わる容
器８３内部を透視した状態を示している。

【００８８】この第三発明の第２実施例の匂いセンサユ
ニット８０は、匂いセンサ８１と、この匂いセンサ８１
を収納する容器ケース８３と、このケース８３の、匂い
センサ８１に対し測定対象の気体の流れの上流側に当た
る位置に設けられた網８５とを具える。

【００８９】匂いセンサ８１は、特に限定されないが、
匂いに感応して電気特性が変化する有機薄膜で感応膜を
構成してある匂いセンサが匂い選択性に優れること、測
定系を簡易にし易いことから、好適である。例えば、第
一及び第二発明の実施例で説明した各匂いセンサは好適
である。この実施例では、第一及び第二発明の第１実施
例の匂いセンサ（図１参照）であって、感応剤としてオ
レイルアミン（東京化成製）１グラム、支持ポリマとし
て塩化ビニル樹脂（シグマ社製）１０グラム、可塑剤と
してジオクチルフタレート（東京化成製）２０グラム、
及び溶媒としてテトラヒドロフラン（東京化成製）１０
０グラムで構成した塗布液を用い形成した感応膜を具え
る匂いセンサを用いている。また、容器８３の材質、形
状などは特に限定されず匂いセンサユニットの設計に応
じた任意のものとできる。この実施例の容器８３は、上
端及び下端が開口されている円筒容器で構成している。
網８５の材質、その目の形状、目の密度などは匂いセン
サユニットの設計に応じ任意のものとできる。この実施
例では、スクリーン印刷用のステンレス金網（メッシュ
工業製で孔径２０μｍかつ５００メッシュのもの）を網
８５として用いている。網８５の使用枚数も匂いセンサ
ユニットの設計に応じ任意とできるが、この実施例で
は、上記ステンレス製金網を１枚用いた場合と２枚用い
た場合の２種類の匂いセンサユニットを作製する。２枚
の網を用いる構成では両網を５ｃｍ離して設けている。

【００９０】一方、図２０（Ｂ）に示したように、実施
例の匂いセンサユニット８０の構成から網８５を除いた
構成の比較例の匂いセンサユニット９０を作製する。

【００９１】これら３種の匂いセンサユニットを、図１
６を用いて説明した測定系に準じた図２０（Ａ）に示し
た測定系を用い第一及び第二発明の第１実施例で説明し
た評価法に従い評価する。ただし、この測定系において
は、チャンバ２１内にヒータ１０１（この場合ニクロム
線）を設けこのろ紙１０１上にろ紙１０３を置いてい
る。ヒータ１０１に電力を印加してこれを加熱すること
でろ紙１０３を燻燃状態とするためである。これによ
り、いままでの評価方法でろ紙２５に匂い物質を滴下し
て匂い物質の雰囲気をチャンバ２１内に生じさせていた
こと加え、煙発生状態をチャンバ２１内に生じさせるこ
とができる。図２０（Ａ）に示したようにチャンバ２１
内に評価対象のセンサユニットを入れ、先ずチャンバ２
１内を活性炭でろ過した新鮮空気で満たす。そして、こ
のときの匂いセンサの抵抗値（初期抵抗値）を測定す
る。次に、チャンバ２１内の雰囲気を下記の（ａ）〜
（ｄ）の状態のうちの種々の状態に順次変更し（ここで
は図２１の横軸に示したように変更し）、各状態での匂
いセンサの抵抗値をそれぞれ測定する。そして、これら
抵抗値を上記初期抵抗値で規格化した値（いままででい
う抵抗変化率）を感度とする。この結果を図２１に横軸
にチャンバ内の変更状態をとり、縦軸に上記感度をとっ
て示した。

【００９２】（ａ）．チャンバ２１内を活性炭でろ過し
た新鮮空気とした場合。

【００９３】（ｂ）．チャンバ内をベンズアルデヒドの
１０ｐｐｍの濃度の雰囲気とした場合。

【００９４】（ｃ）．ヒータ１０１によりろ紙１０３を
加熱して煙及び焦げ臭を発生させた場合。

【００９５】（ｄ）．上記（ｂ）及び（ｃ）を共存させ
た場合。

【００９６】図２１の実施例及び比較例の特性を比較す
ることで明らかなように、実施例の匂いセンサユニット
ではチャンバ２１内の状態変更の都度匂いを再現性良く
検出していることが分かる。これは、実施例の匂いセン
サユニットにおいては、煙粒子が匂いセンサに至ること
を網によって効果的に防止できるためである。また、実
施例においても、網の数が１枚のものより２枚のものの
方が、若干応答は小さくなるものの、繰り返しの匂い検
出での再現性が優れることが分かった。

【００９７】なお、この第三発明においては、第１実施
例の構成と第２実施例の構成とを兼ね具えた匂いセンサ
ユニットとすることにより、さらに有用な匂いセンサユ
ニットを得ることもできる。

【００９８】なお、上述の第一発明の実施例においては
感応膜作製用塗布液として特定の組成のものを用いてい
たがこれはこの発明の範囲内の例示にすぎない。支持ポ
リマに対する感応剤の混合比や可塑剤の混合比は用いる
感応剤の種類、匂いセンサに要求される仕様などを考慮
して変更できることは明らかである。

【００９９】

【表１】

【０１００】

【表２】

【０１０１】

【表３】

【０１０２】

【表４】

【０１０３】

【表５】

【０１０４】

【表６】

【０１０５】

【表７】

【０１０６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなようにこの出
願の第一発明の匂いセンサによれば、有機の感応剤及び
支持ポリマを含み匂いに感応して電気特性が変化する感
応膜と、該感応膜の電気特性を測定するための電極と具
えている。このため、感応膜に匂い物質を含む雰囲気が
触れるてこの感応膜の電気特性が変化するとこの電気特
性の変化は電極によって外部に取り出せ、これにより匂
いの検出ができる。このため、例えば電気抵抗値などの
コンダクタンスなどを測定するという簡易な構成で匂い
検出ができる。また、有機の感応剤を用いるのでそうで
ない場合に比べ有機物から成る匂い物質に対しての感応
性が高いと考えられる。そのため、ｐｐｍオーダの匂い
濃度の検出能も可能である。また、感応剤の選び方によ
り匂い物質に対する特異性を制御できる。

【０１０７】また、この出願の第二発明によれば、匂い
に感応して電気特性が変化する有機薄膜で構成した感応
膜とこの感応膜の電気特性を測定する電極とを具える匂
いセンサの用途や希望する特性に応じた、種々のタイプ
の匂いセンサが得られる。例えば、電極を感応膜中に埋
め込み、該感応膜の両面が測定雰囲気に接するようにし
た構成では、そうしない場合に比べ、測定対象気体に接
する面積を広くできるから、感度の向上が期待できる。
また、感応膜を異なる感応性を示す複数の個別感応膜の
積層体とする構成では、個別感応膜がそれより下層の個
別感応膜のフィルタの役目をするので、下層の個別感応
膜が特異的に感応する匂い物質に対する選択性が高ま
る。また、上部、中間（複数でも良い）及び下部の各電
極と各電極間に個別の感応膜を具えた構成では、電気特
性を測る電極対を任意に然も必要に応じて複数組選んで
感応膜の電気特性変化をモニタできるので、匂いに関し
多数の情報が得られる。そのため、生物により近い匂い
検出が期待できる。さらに、この構成において、各個別
感応膜がその直下の他の個別感応膜の一部分を露出する
形状のものである場合、各個別感応膜固有の情報も得ら
れる。

【０１０８】また、第三発明の匂いセンサユニットいお
いて上下通気孔或いはさらに加熱手段を具える構成で
は、センサユニットの容器内外間での気体の流れが促進
され匂いのセンシングが行われ易いセンサユニットが得
られる。また、網を設ける構成では測定雰囲気中の匂い
のセンシングに支障となるようなもの例えば煙粒子は網
によってトラップされるので、匂い検出の再現性をより
高めることができる。また、上下通気孔及び又は加熱手
段にさらに網を設ける構成では、より安定な匂い検出が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一及び第二発明の第１実施例の説明図であ
る。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は第一発明及び第二発明の第
１実施例または第２実施例の説明図であり、匂いセンサ
の評価法の説明図である。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は第一及び第二発明の第２実
施例の説明図である。

【図４】第一及び第二発明の第２実施例の図３に続く説
明図である。

【図５】第一及び第二発明の第２実施例の図４に続く説
明図である。

【図６】第一及び第二発明の第２実施例の図５に続く説
明図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は第一及び第二発明の第２実
施例の図６に続く説明図である。

【図８】第一及び第二発明の第３実施例の説明図であ
る。

【図９】第一及び第二発明の第４実施例の説明図であ
る。

【図１０】第一及び第二発明の第４実施例の図９に続く
説明図である。

【図１１】第一及び第二発明の第５実施例の説明図であ
る。

【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は第一及び第二発明の第５実
施例の図１１に続く説明図である。

【図１３】第一及び第二発明の第５実施例の図１２に続
く説明図である。

【図１４】（Ａ）〜（Ｄ）は第一及び第二発明の第５実
施例の図１３に続く説明図である。

【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は第三発明の第１実施例の
説明図である。

【図１６】匂いセンサユニットの評価法の説明図であ
る。

【図１７】比較例の匂いセンサユニットの説明図であ
る。

【図１８】第１実施例の匂いセンサユニットの評価結果
を示した図である。

【図１９】第三発明の第２実施例の説明図である。

【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は第三発明の第２実施例の
説明に供する図であり、（Ａ）は匂いセンサユニットの
評価法の説明図、（Ｂ）は比較例の匂いセンサユニット
の説明図である。

【図２１】第三発明の第２実施例の匂いセンサユニット
の特性説明図である。

【符号の説明】

１０：第１実施例の匂いセンサ １０ａ：リード線 １１：絶縁性基板 １３：感応膜の電気特性を測定するための電極 １３ａ：第一極部 １３ｂ：第二極部 １５：感応剤及び支持ポリマを含む感応膜 １５ａ：第一の個別感応膜 １５ｂ：第二の個別感応膜 １５ｘ：第４実施例での感応膜（個別感応膜の積層体） ３０：第２実施例の匂いセンサ ３１：感応膜中に埋め込まれた電極 ３１ａ：第一極部 ３１ｂ：第二極部 ３３：支持体 ４０：第３実施例の匂いセンサ ４１：第３実施例での電極 ４１ａ：第一極部 ４１ｂ：第二極部 ５０ａ：第４実施例の第一態様の匂いセンサ ５０ｂ：第４実施例の第二態様の匂いセンサ ６０ａ：第５実施例の第一態様の匂いセンサ ６０ｂ：第５実施例の第二態様の匂いセンサ ６１ａ：下部電極 ６１ｂ：中間電極 ６１ｃ：上部電極 ７０ａ：第１実施例の第一態様の匂いセンサユニット ７０ｂ：第１実施例の第二態様の匂いセンサユニット ８０：第２実施例の匂いセンサユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 稔 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機の感応剤及び支持ポリマを含み匂い
   に感応して電気特性が変化する感応膜と、 該感応膜の電気特性を測定するための電極とを具えたこ
   とを特徴とする匂いセンサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の匂いセンサにおいて、 前記感応剤を、ジオクチルフタレート、ジオクチルフォ
   スフェイト、コレステロール、トリオクチルアンモニウ
   ムクロライド、オレイルアミン及びトリオレインの中か
   ら選ばれる少なくとも１種としたことを特徴とする匂い
   センサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の匂いセンサにおいて、 前記支持ポリマを、ポリ塩化ビニルとしたことを特徴と
   する匂いセンサ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の匂いセンサにおいて、 前記感応膜はさらに可塑剤を含むことを特徴とする匂い
   センサ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の匂いセンサにおいて、 前記可塑剤を、ジオクチルフタレートとしたことを特徴
   とする匂いセンサ。
6. 【請求項６】 匂いに感応して電気特性が変化する有機
   薄膜で構成した感応膜と該感応膜の電気特性を測定する
   ための電極とを具える匂いセンサにおいて、 前記電極の第一極部及び第二極部それぞれを共通の絶縁
   性基板上に並置して設けてあり、 前記感応膜を前記第一極部及び第二極部上に両極部にわ
   たって設けてあることを特徴とする匂いセンサ。
7. 【請求項７】 匂いに感応して電気特性が変化する有機
   薄膜で構成した感応膜と該感応膜の電気特性を測定する
   ための電極とを具える匂いセンサにおいて、 前記電極を感応膜中に埋め込んであり、 該感応膜の両面が測定雰囲気に接する構造としてあるこ
   とを特徴とする匂いセンサ。
8. 【請求項８】 匂いに感応して電気特性が変化する有機
   薄膜で構成した感応膜と該感応膜の電気特性を測定する
   ための電極とを具える匂いセンサにおいて、 前記電極の第一極部及び第二極部を前記感応膜を挟む状
   態で対向させて設けてあることを特徴とする匂いセン
   サ。
9. 【請求項９】 匂いに感応して電気特性が変化する有機
   薄膜で構成した感応膜と該感応膜の電気特性を測定する
   ための電極とを具える匂いセンサにおいて、 該感応膜を異なる感応性を示す複数の個別感応膜の積層
   体で構成してあることを特徴とする匂いセンサ。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の匂いセンサに
    おいて、 前記電極の第一極部及び第二極部のうちの少なくとも一
    方がガス透過性を有したものであることを特徴とする匂
    いセンサ。
11. 【請求項１１】 匂いに感応して電気特性が変化する有
    機薄膜で構成した感応膜と該感応膜の電気特性を測定す
    るための電極とを具える匂いセンサにおいて、 前記感応膜として、異なる感応性を示す複数の個別感応
    膜を具え、 前記電極として下部電極、中間電極及び上部電極を具
    え、 前記複数の個別感応膜を前記中間電極を介在させた状態
    で順次積層してあり、 最下層の個別感応膜の下面に前記下部電極を設けてあ
    り、 最上層の個別感応膜の上面に前記上部電極を設けてある
    ことを特徴とする匂いセンサ。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の匂いセンサにおい
    て、 前記上部電極及び下部電極のうちの少なくとも一方がガ
    ス透過性を有したものであることを特徴とする匂いセン
    サ。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の匂いセンサにおい
    て、 各個別感応膜はその直下の他の個別感応膜の一部分を露
    出する形状のものとしてあることを特徴とする匂いセン
    サ。
14. 【請求項１４】 匂いセンサと、 該匂いセンサを収納する容器と、 該容器の上端側の壁部及び下端側の壁部にそれぞれ設け
    られた通気孔とを具えたことを特徴とする匂いセンサユ
    ニット。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の匂いセンサユニッ
    トにおいて、 さらに、前記容器内に設けられ該容器内での測定対象雰
    囲気の気体の移動を促進するために該容器内の雰囲気温
    度を上昇させるための加熱手段を具えたことを特徴とす
    る匂いセンサユニット。
16. 【請求項１６】 匂いセンサと、 該匂いセンサに対し測定対象の気体の流れの上流側に当
    たる位置に設けられた網とを具えたことを特徴とする匂
    いセンサユニット。
17. 【請求項１７】 請求項１４又は１５に記載の匂いセン
    サユニットに請求項１６に記載の網を具えたことを特徴
    とする匂いセンサユニット。
18. 【請求項１８】 請求項１４〜１７のいずれか１項に記
    載の匂いセンサユニットにおいて、 前記匂いセンサとして請求項１〜１３のいずれかに記載
    の匂いセンサを用いたことを特徴とする匂いセンサユニ
    ット。