(57)【要約】【課題】小型化を実現するとともに、分子量の小さいガスであっても検出可能で汎用性の高いガスセンサおよびガスセンサシング方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態のガスセンサ１００は、ガス吸収体の一例であるイオン液体４が陽極２と陰極３とを覆っており、検出部７は、陽極２と陰極３との間のインピーダンスの値から、検出対象であるガスの検出を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極および陰極と、
上記陽極の少なくとも一部分および上記陰極の少なくとも一部分を被覆しており、且つ、検出対象であるガスと接触することができるように配設された、当該ガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体と、
上記ガス吸収体を介した上記陽極と上記陰極との間のインピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出する検出部と、
を備えていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
凹部が設けられた基部を更に備えており、
上記ガス吸収体は、上記凹部に充填されており、
上記陽極の少なくとも一部分および上記陰極の少なくとも一部分とは、上記凹部において離間した位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
或る周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力する入力部を更に備えており、
上記検出部は、上記或る周波数の信号に基づく上記インピーダンスの値に基づいてガスを検出する構成となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
少なくとも２種類の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力する入力部を更に備えており、
上記検出部は、各周波数の信号に基づく上記インピーダンスの値に基づいてガスを検出する構成となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサ。
【請求項５】
上記検出部は、或る周波数である第一の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第一の上記インピーダンスの値と、当該第一の周波数とは異なる第二の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第二の上記インピーダンスの値との差分あるいは増減率に基づいて上記ガスを検出する構成となっていることを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
上記陽極および上記陰極からなる対が複数あり、
上記入力部は、上記複数の対に、上記対同士で互いに異なる周波数をもつ信号を入力する構成となっていることを特徴とする請求項４または５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
上記ガス吸収体における上記ガスと接触する側を覆って当該ガス吸収体を上記基部に保持させる保持手段を更に備えていることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項８】
上記凹部には、地面側に向いて開口した開口部分と、天側に配設された天井面とが設けられており、
上記開口部分を覆って上記ガス吸収体を当該凹部に保持させる保持手段を更に備えており、
上記天井面は、一部分が上記開口部分に向けて隆起した隆起部を有しており、
上記隆起部に、上記陽極および上記陰極が配設されていることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項９】
上記陽極および上記陰極は、当該陽極の端部と当該陰極の端部が対向して配設されていることを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
上記陽極および上記陰極はそれぞれ、複数の櫛歯部を有する櫛型電極であり、
上記陽極と上記陰極とのそれぞれの上記複数の櫛歯部が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になるように配置されており、
上記ガス吸収体は、上記複数の櫛歯部が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になった領域を覆っていることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
上記凹部は、当該凹部の開口部分から当該開口部分とは反対側に規定される当該凹部の底部に向けて、径が段階的に小さくなっている形状を有していることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
上記ガス吸収体は、イオン液体であることを特徴とする請求項１から１１までの何れか１項に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
陽極の少なくとも一部分および陰極の少なくとも一部分を、検出対象であるガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体によって被覆したガスセンサを用いて、上記ガス吸収体を介した上記陽極と上記陰極との間のインピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出する検出工程を含むことを特徴とするガスセンシング方法。
【請求項１４】
上記検出工程では、或る周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの上記インピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出することを特徴とする請求項１３に記載のガスセンシング方法。
【請求項１５】
上記検出工程では、少なくとも２種類の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの当該周波数ごとの上記インピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出することを特徴とする請求項１３に記載のガスセンシング方法。
【請求項１６】
上記検出工程では、或る周波数である第一の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第一の上記インピーダンスの値と、当該第一の周波数とは異なる第二の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第二の上記インピーダンスの値とに基づいて上記ガスを検出することを特徴とする請求項１４に記載のガスセンシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば二酸化炭素（CO２）やアンモニア（NH３）等のガスを検出するガスセンサおよびガスセンシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境モニタリングの要請から例えば二酸化炭素を検出するガスセンサの研究が行われている。この種のガスセンサとしては赤外光吸収型のガスセンサ（NDIR：Non dispersive infrared detector（非分散型赤外検出装置））が知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、その他のガスセンサとしては、表面プラズモン共鳴（SPR：surface plasmon resonance）を利用したガスセンサも知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S.Neethirajan, D.S.Jayas, and S.Sadistap, “Carbon dioxide (CO2) sensors for the agri-food industry-areview, ”Food Bioprocess Technol., vol.2,pp.115-121,2009.
【非特許文献２】Shozo Miwa, and Tsuyoshi Arakawa, “Selective gas detection by means of surface plasmon resonancesensors, ”Thin Solid Films,vol.281,pp.466-468,1996.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者に示した赤外光吸収型のガスセンサでは、光吸収経路を設ける必要があることから、光学的システムが大型化してしまうという問題がある。
【０００５】
また、後者の表面プラズモン共鳴を利用したガスセンサでは、光吸収経路を必要とせず、その分、小型化を図ることができるが、測定する屈折率が概ね分子量に比例することから、例えば二酸化炭素のような分子量の小さいガスを測定することは実用上困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、小型化が実現可能であるとともに、分子量の小さいガスであっても検出可能で、且つ消費電力が少ない、汎用性の高いガスセンサおよびガスセンシング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者らは、検出対象のガスを吸収することによって特性が変化するガス吸収体に着目して本願発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係るガスセンサは、
陽極および陰極と、
上記陽極の少なくとも一部分および上記陰極の少なくとも一部分を被覆しており、且つ、検出対象であるガスと接触することができるように配設された、当該ガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体と、
上記ガス吸収体を介した上記陽極と上記陰極との間のインピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出する検出部と、
を備えていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、ガス吸収体を例えば大気と接触させることによって大気中に含まれる検出対象のガスが、ガス吸収体に吸収される。ガス吸収体の伝導率は、検出対象のガスを吸収することによって変化する。そのため、ガス吸収体を陽極と陰極との間に介在させて、陽極と陰極との間のインピーダンスの値に基づいて検出対象のガスを検出することができる。
【００１０】
この構成によれば、従来の赤外光吸収型のガスセンサのように光路長を長く確保する必要がないため、装置（ガスセンサ）を小型化することができる。
【００１１】
また、上記構成によれば、検出対象のガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体を用いたガス検出であるため、二酸化炭素のような分子量の小さいガスであっても測定対象とすることが可能である。
【００１２】
また赤外光吸収型のガスセンサに比べて、光源を必要としないことから、消費電力の低減を実現することができる。また従来の赤外光吸収型のガスセンサは光源を使用するため、光源が計測可能な状態となるまで時間を要する。これに対して、本実施形態のガスセンサは光源が必要ないため、従来の赤外光吸収型のガスセンサよりも計測時間を短縮することができる。
【００１３】
また、上記の構成によれば、構造的には電極対とガス吸収体とを具備することによってガスを検出することができるので、比較的安価なガスセンサを提供することができる。
【００１４】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
凹部が設けられた基部を更に備えており、
上記ガス吸収体は、上記凹部に充填されており、
上記陽極の少なくとも一部分および上記陰極の少なくとも一部分とは、上記凹部において離間した位置に配されていることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、仮に平坦な基部の表面にガス吸収体をその表面張力を利用して液滴の状態で存在させた状態でその液滴内に陽極の少なくとも一部分と陰極の少なくとも一部分とを配するように構成した場合であっても、本発明に係るガスセンサとしての機能を実現することは可能である。しかしながら、液滴のままでは外部衝撃などを受けるなどしてセンサ機能を正常に維持することができない虞がある。これに対して、上記の構成のように、基部に設けた凹部にガス吸収体を充填することにより、ガス吸収体が基部の表面から突出することを防ぐことができ、耐衝撃性を比較的高めることができ、信頼性があるガスセンサを提供することができる。また、基部の表面から液滴が突出せずに、ガスセンサのガスと接触する側の表面の平坦性を維持することができる。
【００１６】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
或る周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力する入力部を更に備えており、
上記検出部は、上記或る周波数の信号に基づく上記インピーダンスの値に基づいてガスを検出する構成とすることができる。
【００１７】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に代えて、
少なくとも２種類の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力する入力部を更に備えており、
上記検出部は、各周波数の信号に基づく上記インピーダンスの値に基づいてガスを検出する構成となっていることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、例えば２種類の周波数の信号を入力して各周波数の信号に基づく上記インピーダンスの値に基づいてガスを検出することにより、１種類の周波数のみを用いる場合と比較して検出精度の向上を実現することができる。具体的には、例えば後述するように各周波数の信号に基づくインピーダンス値の差分をとって、差分からガスの有無および濃度を検出する方法と、インピーダンスの増減割合からガスの有無および濃度を検出する方法と、２つの周波数からそれぞれインピーダンスを求め、ガスの有無および濃度を検出方法がある。ことができる。１種類の周波数を用いた場合であっても、インピーダンス値と、ガスの有無および／またはガスの濃度とを対応付けたデータを利用することによって検出可能であるが、複数のインピーダンス値を求めてこれらに基づいて結果を導き出すほうが、より正確な検出をおこなうことができる。
【００１９】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記検出部は、或る周波数である第一の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第一の上記インピーダンスの値と、当該第一の周波数とは異なる第二の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第二の上記インピーダンスの値との差分あるいは増減率に基づいて上記ガスを検出する構成となっていることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、１種類の周波数を用いてインピーダンスを計測する場合と比較して検出精度の向上を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記陽極および上記陰極からなる対が複数あり、
上記入力部は、上記複数の対に、上記対同士で互いに異なる周波数をもつ信号を入力する構成となっていることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、例えば２種類の周波数のような複数の周波数の信号を入力して各周波数の信号に基づくガス検出を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記ガス吸収体における上記ガスと接触する側を覆って当該ガス吸収体を上記基部に保持させる保持手段を更に備えていることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、保持手段によってガス吸収体における上記ガスと接触する側を覆うことによって、ガス吸収体を基部に安定して保持させることができ、例えば、保持手段を下方に向けて、本発明に係るガスセンサを室内の天井部分に取り付けることができるなど、ガス吸収体を保持した状態でガスセンサを所望の方向に向けて設置することを可能にする。
【００２５】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記ガス吸収体は、液体またはゲルであり、
上記凹部には、地面側に向いて開口した開口部分と、天側に配設された天井面とが設けられており、
上記開口部分を覆って上記ガス吸収体を当該凹部に保持させる保持手段を更に備えており、
上記天井面は、一部分が上記開口部分に向けて隆起した隆起部を有しており、
上記隆起部に、上記陽極および上記陰極が配設されていることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、凹部に充填されているガス吸収体（液体）の液量が何らかの理由で減少して、液面が凹部の配設された天井面よりも下がった場合であっても、陽極および陰極は凹部の天井面よりも開口部分側に下がった位置に配設されているため、凹部の内部においてガス吸収体から陽極および陰極が直ぐに露出することはない。
【００２７】
また、上記構成によれば、陽極および陰極は凹部の天井面よりも開口部分側に近い位置にある。これにより、陽極および陰極が凹部の天井面と同じ位置（同じ高さ）に配設されている場合に比べて、ガス吸収体のガス接触面と、陽極および陰極との間の距離を短く構成することができる。そのため、比較的多量のガス吸収体が凹部に充填・保持された状態でありながら、反応速度（つまり、検出速度）を高めることができる。
【００２８】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記陽極および上記陰極は、当該陽極の端部と当該陰極の端部が対向して配設されていてもよい。
【００２９】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記陽極および上記陰極はそれぞれ、複数の櫛歯部を有する櫛型電極であり、
上記陽極と上記陰極とのそれぞれの上記複数の櫛歯部が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になるように配置されており、
上記ガス吸収体は、上記複数の櫛歯部が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になった領域を覆っていることが好ましい。
【００３０】
上記の発明によれば、ガス吸収体が、陽極および陰極の複数の櫛歯部が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になった領域を覆っていることから、ガス吸収によるインピーダンス変化量を大きくすることができ、分解能を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記凹部は、当該凹部の開口部分から当該開口部分とは反対側に規定される当該凹部の底部に向けて、径が段階的に小さくなっている形状を有していることが好ましい。
【００３２】
上記の発明によれば、凹部の開口部分が凹部のなかで最も広く構成されていることから、比較的少量のガス吸収体充填量であってもガス接触面を広く確保することができることから、ガスを効果的に吸収し、反応速度を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、具体的には、上記ガス吸収体としてイオン液体を用いることができる。
【００３４】
また、本発明に係るガスセンシング方法は、上記目的を達成するために、
陽極の少なくとも一部分および陰極の少なくとも一部分を、検出対象であるガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体によって被覆したガスセンサを用いて、上記ガス吸収体を介した上記陽極と上記陰極との間のインピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出する検出工程を含むことを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、ガス吸収体を例えば大気と接触させることによって大気中に含まれる検出対象のガスが、ガス吸収体に吸収される。ガス吸収体は、検出対象のガスを吸収することによって伝導率が変化する。そのため、ガス吸収体を陽極と陰極との間に介在させて、陽極と陰極との間のインピーダンスを計測することにより、インピーダンスの変化を捉えて検出対象のガスを検出することができる。
【００３６】
この構成によれば、従来の赤外光吸収型のガスセンサのように光路長を長く確保する必要がないため、装置（ガスセンサ）を小型化することができる。
【００３７】
また、上記構成によれば、検出対象のガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体を用いたガス検出であるため、二酸化炭素のような分子量の小さいガスであっても測定対象とすることが可能である。
【００３８】
また赤外光吸収型のガスセンサに比べて、光源を必要としないセンシング方法であることから、消費電力の低減を実現することができる。また従来の赤外光吸収型のガスセンサは光源を使用するため、光源が計測可能な状態となるまで時間を要する。これに対して、本実施形態のガスセンサは光源が必要ないため、従来の赤外光吸収型のガスセンサよりも計測時間を短縮することができる。
【００３９】
また、本発明に係るガスセンシング方法は、上記の構成に加えて、
上記検出工程では、或る周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの上記インピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出することができる。
【００４０】
また、本発明に係るガスセンシング方法は、上記の構成に代えて、
上記検出工程では、少なくとも２種類の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの当該周波数ごとの上記インピーダンスの値に基づいて上記ガスを検出することが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、例えば２種類の周波数の信号を入力して各周波数の信号に基づく上記インピーダンスを計測することにより、１種類の周波数を用いてインピーダンスを計測する場合と比較して検出精度の向上を実現することができる。
【００４２】
具体的には、例えば後述するように各周波数の信号に基づくインピーダンス値の差分をとって、差分からガスの有無および濃度を検出することができる。１種類の周波数を用いた場合であっても、インピーダンス値と、ガスの有無および／またはガスの濃度とを対応付けたデータを利用することによって検出可能であるが、複数のインピーダンス値を求めてこれらに基づいて結果を導き出すほうが、より正確である。
【００４３】
また、本発明に係るガスセンサの一形態は、上記の構成に加えて、
上記検出工程では、或る周波数である第一の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第一の上記インピーダンスの値と、当該第一の周波数とは異なる第二の周波数をもつ信号を上記陽極および上記陰極に入力したときの第二の上記インピーダンスの値とに基づいて上記ガスを検出することが好ましい。
【００４４】
上記構成によれば、例えば周波数ごとの信号に基づくインピーダンス値の差分をとって、差分からガスの有無および濃度を検出することができる。これにより、１種類の周波数のみを用いる場合と比較して検出精度の向上を実現することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、小型化を実現するとともに、分子量の小さいガスであっても検出可能で、消費電極が少ない、汎用性の高いガスセンサおよびガスセンサシング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るガスセンサの一実施形態である第１の実施形態のガスセンサの構成を示す図である。
【図２】図１に示す切断線Ａ−Ａ´によって図１のガスセンサのセンサ部を切断した状態を示した矢視断面図である。
【図３】本発明に係るガスセンサのガスセンシング原理を説明する図である。
【図４】図１のガスセンサのセンサ部の斜視図と、当該センサ部の検証試験を行なうための試験装置の構成を示す図である。
【図５】図１のガスセンサの検証試験結果を示すグラフの図である。
【図６】図１のガスセンサの検証試験結果を示すグラフの図である。
【図７】図１のガスセンサの検証試験結果を示すグラフの図である。
【図８】図１のガスセンサの検証試験結果を示すグラフの図である。
【図９】図１のガスセンサの検証試験結果を示すグラフの図である。
【図１０】図１のガスセンサを用いたガスセンシング方法のフローチャートの図である。
【図１１】図１のガスセンサの変形例を示す図である。
【図１２】図１のガスセンサの変形例を示す図である。
【図１３】図１のガスセンサの変形例を示す図である。
【図１４】図１のガスセンサの変形例を示す図である。
【図１５】図１のガスセンサの変形例を示す図である。
【図１６】本発明に係るガスセンサの他の実施形態である第２の実施形態のガスセンサの構成を示す図である。
【図１７】図１６のガスセンサを用いたガスセンシング方法のフローチャートの図である。
【図１８】図１６のガスセンサの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本願発明者らは、従来のガスセンサが抱える種々の問題を解決するべく鋭意検討の結果、ガス吸収体によるガスセンシングを見出して、本発明に至るまでに、ガス吸収体の誘電率がガス吸収による変化することを利用して、金属層の表面に配設したガス吸収体の誘電率の変化を当該金属層で生じる表面プラズモン共鳴現象を利用したガス検出をおこなうガスセンサを開発している。また、電極間に配したカーボンナノチューブと、ゲート絶縁層になるガス吸収体とを備えてガス吸収により当該ゲート絶縁層の状態が変化することを利用して、ソースドレイン電流の変化に基づいてガスを検出するガスセンサも開発している。開発したこれらのガスセンサは、小型で、且つ、二酸化炭素のような分子量の小さいガスを測定することができる点で、従来のガスセンサよりも優位であるものの、前者の表面プラズモン共鳴現象を利用したガスセンサは光源を使用するため消費電力が大きく、後者の電極間にカーボンナノチューブを配したガスセンサは、検出電流がｎＡオーダーと小さく、且つ、光源は使用しないものの、カーボンナノチューブのコストを考慮すると実用上での課題がある。そこで、本願発明者らは、ガス吸収体を備えたガスセンサについて更に鋭意検討し、本発明を完成するに至った。
【００４８】
すなわち、本発明に係るガスセンサは、陽極および陰極を有した基部と、上記陽極の少なくとも一部分および上記陰極の少なくとも一部分を被覆しており、且つ、検出対象であるガスと接触することができるように配設された、当該ガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体と、上記ガス吸収体を介した上記陽極と上記陰極との間のインピーダンスの値に基づいてガスを検出する検出部とを備えている。
【００４９】
以下に、いくつかの実施形態および変形例を挙げて本発明に係るガスセンサを説明するが、これらの実施形態に示すガスセンサの構成はあくまで例示に過ぎず、これらの構成に本発明が限定されるものではない。
【００５０】
〔第１の実施形態〕
（１）第１の実施形態のガスセンサの構成
本発明に係るガスセンサの一実施形態（第１の実施形態）について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００５１】
図１は、図中の（ａ）が本発明の第１の実施形態に係るガスセンサの斜視図であり、図中の（ｂ）がその分解図である。また、図２は、図１のガスセンサのＡ−Ａ´矢視断面図である。
【００５２】
第１の実施形態のガスセンサ１００は、図１の（ａ）に示すように、センサ部１０と、検出部７とを備えている。
【００５３】
センサ部１０は、図１の（ｂ）に示すように、陽極２と陰極３とが形成された基部１と、イオン液体４（ガス吸収体）と、液体封止用有機高分子膜５（保持手段）と、保護メッシュ部材６（保持手段）とを備えている。
【００５４】
基部１は、図１および図２に示すように、片面に凹部１ａが設けられている。凹部１ａは側面と底面によって構成されており、側面は、基部１の片面に対して垂直であってもよいが、図２に示すように、基部１の片面に対して傾斜していてもよい。図１の（ｂ）に示す凹部１ａは円形であるが、本発明は凹部１ａの形状は問わない。
【００５５】
図２では、凹部１ａの径は、開口部分（つまり凹部１ａの側面と、凹部１ａの周囲を構成する縁面との境界部分）の径が最も大きく、当該開口部分から凹部１ａの底面に向かって、開口径が連続的に小さくなっている。基部１は、例えばシリコン、ガラスから構成することが可能である。
【００５６】
基部１における凹部１ａが設けられた側の面の、凹部１ａの開口部分に隣接した縁面から、凹部１ａを構成する側面および底面に沿って、後述するインピーダンス計測をおこなうための陽極２および陰極３としての金属層が形成されている。
【００５７】
陽極２および陰極３はそれぞれ、凹部１ａの開口部分に隣接した縁面側にある第１の端部２ａ，３ａと、凹部１ａの底面側にある第２の端部２ｂ，３ｂとを有している。第１の端部２ａ，３ａには、配線が接続されており、当該配線は検出部７に接続されている。陽極２および陰極３の第２の端部２ｂ，３ｂ同士は、凹部１ａの底面において所定の距離を隔てて対向している。第１の実施形態では、図１の（ｂ）に示すように、陽極２と陰極３とは、凹部１ａの開口部分の中心点を挟んで正対する位置に配設されている。しかしながら、本発明はこの配置に限定されるものではない。配線を介して検出部７に接続されている第１の端部２ａ，３ａには、後述するように、検出部から所定の周波数の信号が入力する構成となっている。つまり、検出部７は当該信号の入力部も兼ねている。
【００５８】
陽極２および陰極３の形成方法としては、マスクを用いたパターン形成が挙げられるがこれに限定されるものではない。陽極２および陰極３は、例えばチタン−アルミニウム合金（Ti-Al合金）から構成することができる。
【００５９】
このように陽極２および陰極３が形成された基部１の凹部１ａに、イオン液体４が充填されており、陽極２の少なくとも一部および陰極３の少なくとも一部、つまり凹部１ａの側面と底面とに沿って配された部分が、イオン液体４によって覆われた状態を実現している。
【００６０】
イオン液体４は、凹部１ａを完全に満たす液量、つまり凹部１ａの開口部分に達する液量が用いられている。ただ、第１の実施形態のガスセンサ１００のセンサ部１０が図２の紙面下側が地面側で、紙面上側が天側になるように配設された状態でガスセンシングする態様である場合には、イオン液体４が凹部１ａを完全に満たしている必要はない。しかしながら、ガスセンサ１００のセンサ部１０を設置する箇所が傾斜面であったり、設置した後で傾斜するような被設置面である場合は、陽極２および陰極３のいずれかがイオン液体４から露出してインピーダンス計測が困難になる虞があるため、これを回避するべく、第１の実施形態のようにイオン液体４は凹部１ａを完全に満たしていることが好ましい。
【００６１】
ここで、ガス吸収体としてのイオン液体４は、例えば[EMIM][BF４]（1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート）や、[BMIM][BF４]（1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート）、[BMIM][PF６]（1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート）、[OMIM][Br]（1-n-オクチル-3-メチルイミダゾリウムブロミド）の他、[Hmpy][Tf２N]、[Hmim][Tf２N]、[Bmim][Tf２N]、[C６H４F９mim][Tf２N]、[Amim][BF４]、[Pabim][BF４]、[Am-im][DCA]、[Am-im][BF４]、[BMIM][BF４]+PVDF、[C３NH２mim][CF６SO３]+PTFE、[C３NH２mim][Tf２N]+PTFE、[H２NC３H６mim][Tf２N]+cross-linked Nylon66、P[VBBI][BF４]、P[MABI][BF４]、P[VBBI][Tf２N]、P[VBTMA][BF４]、P[MATMA][BF４]等からなり、検出対象となるガスの種類に応じて当該ガスを吸収可能なイオン液体が適宜選定され得る。
【００６２】
特に、例えば、二酸化炭素を検出可能なガスセンサ１００とする場合には、二酸化炭素を吸収可能な[EMIM][BF４]、[EMIM][BF４]、[BMIM][BF４]、[BMIM][PF６]、[Hmpy][Tf２N]、[Hmim][Tf２N]、[Bmim][Tf２N]、[C６H４F９mim][Tf２N]、[Amim][BF４]、[Pabim][BF４]、[Am-im][DCA]、[Am-im][BF４]、[BMIM][BF４]+PVDF、[C３NH２mim][CF６SO３]+PTFE、[C３NH２mim][Tf２N]+PTFE、[H２NC３H６mim][Tf２N]+cross-linkedNylon66、P[VBBI][BF４]、P[MABI][BF４]、P[VBBI][Tf２N]、P[VBTMA][BF４]、P[MATMA][BF４]等をイオン液体４として用いる。
【００６３】
また、アンモニアを検出可能なガスセンサ１００とする場合には、アンモニアが吸収可能な[EMIM][BF４]など、水を吸収するイオン液体全般をイオン液体４として用いる。
【００６４】
なお、イオン液体４には、PEI（ポリエチレンイミン）を添加してもよい。
【００６５】
なお、第１の実施形態では、ガス吸収体としてイオン液体４を適用した場合について述べているが、本発明はこれに限らず、例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物水溶液等その他種々のガス吸収体を適用してもよい。なお、ガス吸収体としてアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物水溶液を用いた場合には、二酸化炭素を吸収することができるので、検出対象を二酸化炭素とするガスセンサを実現することができる。
【００６６】
更に本発明に係るガスセンサは、水分を検出することも可能である。すなわち、湿度計としての用いることも可能である。
【００６７】
液体封止用有機高分子膜５は、図２に示すように、凹部１ａがイオン液体４によって充填された状態の基部１の片面側に配設されている。液体封止用有機高分子膜５は、イオン液体４は透過しないがガスを透過する膜であり、具体的にはパリレン膜から構成することができる。液体封止用有機高分子膜５により覆うことによって、基部１（ガスセンサ１００のセンサ部１０）が振動したり傾斜したりした場合であっても、イオン液体４を安定して基部１の凹部１ａに保持させ続けることができる。液体封止用有機高分子膜５は、イオン液体４を凹部１ａに充填した後に形成してもよく、あるいは、イオン液体４の充填前に液体封止用有機高分子膜５によって凹部１ａを被覆して、被覆後にイオン液体４を凹部１ａに注入してもよい。イオン液体４の充填後に液体封止用有機高分子膜５を形成する場合には、液体封止用有機高分子膜５となる材料を例えばCVD（Chemical Vapor Deposition）法により形成することが可能である。
【００６８】
保護メッシュ部材６は、陽極２および陰極３が形成された基部１、イオン液体４、および、液体封止用有機高分子膜５を覆う蓋部材であり、保護メッシュ部材６は、外力が加わった場合に基部１、イオン液体４、液体封止用有機高分子膜５を保護する機能を有する。保護メッシュ部材６は、凹部１ａに対向する領域がメッシュ構造を有しており、メッシュ構造が設けられている領域はイオン液体４配設側と外気側との間でガスが透過できる領域である。保護メッシュ部材６は、例えば基部１よりも径が僅かに大きく、且つ、基部１、金属層（陽極２および陰極３）、イオン液体４、液体封止用有機高分子膜５の堆積方向に沿った側面を有していてもよい。陽極２および陰極３が形成されイオン液体４を保持する基部１と、液体封止用有機高分子膜５と、保護メッシュ部材６とは、別部材の固定部品を用いて図１の（ａ）に示す状態としても良いし、あるいは、ネジ留めしてもよい。
【００６９】
なお、液体封止用有機高分子膜５および保護メッシュ部材６は、本発明に係るガスセンサのガスセンシング機能を実現する上での必須構成ではない。つまり、液体封止用有機高分子膜５および保護メッシュ部材６が配設されていなくても、ガスセンシング機能を実現することができる。ただし、イオン液体４を基部１に確実に保持する目的、イオン液体４に外部から異物が混入することを回避する目的、ガスセンサの外部衝撃を強化する目的で設けることが好ましい。また、液体封止用有機高分子膜５および保護メッシュ部材６は少なくとも一方だけであってもよい。保護メッシュ部材６のメッシュ穴の形状または開口径を調整することにより、液体封止用有機高分子膜５が無くとも、保護メッシュ部材６のみでイオン液体４を基部１に確実に保持することができる場合がある。具体的には、保護メッシュ部材６のメッシュ穴の開口径が１００μｍ以下であれば、メッシュ穴とイオン液体４の表面張力との相互作用によりイオン液体４はメッシュ穴から流出せずに基部１に確実に保持される。
【００７０】
検出部７は、配線を介して陽極２および陰極３の第１の端部２ａ，３ａと接続しており、センシング時に、陽極２と陰極３とに信号を入力して、イオン液体４を介した陽極２と陰極３との間のインピーダンスを計測し、検出対象ガスの有無、および、検出対象ガスの濃度を検出する。以下に、本発明に係るガスセンサの原理について説明する。
【００７１】
（２）本発明に係るガスセンサの原理
図３は、本発明に係るガスセンサの原理を説明する図である。図３に示すガスセンサ１００のセンサ部１０は、原理を説明するために簡素化された構成を有しているが、本発明に係るガスセンサは、図３に示す構成であってもガスセンサとしての機能を果す。図３には、陽極２と陰極３とが形成された平板の基部１の表面に、イオン液体４の液滴が形成されている。図３に示す構成では図１および図２に示す液体封止用有機高分子膜５は配設されていない。
【００７２】
イオン液体４は所定の伝導率を有している。そして、この伝導率はイオン液体に吸収されるガス（例えば二酸化炭素）が吸収されることによって変化する。本発明は、この伝導率の変化を、インピーダンスを計測することによって、インピーダンス値からイオン液体に吸収されたガス量、すなわち、計測対象の空間内のガス濃度値を求める。図３は二酸化炭素検出用のガスセンサを示しており、図３の左側は二酸化炭素濃度が低い空間内に設置されたガスセンサのイオン液体の状態を示し、図３の右側は左側よりも二酸化炭素濃度が高い空間内に設置されたガスセンサのイオン液体の状態を示している。右側のガスセンサのイオン液体には、二酸化炭素が多く吸収されている。イオン液体は、二酸化炭素の吸収量に応じて粘度が下がり、粘度が下がることによってイオンの移動度が高まって伝導率が上昇する。故に、検出部７が陽極と陰極との間に電圧をかけて電流（交流）を流してインピーダンス値を計測することによって、イオン液体の伝導率の変化を捉える。検出部には、インピーダンス値とガス濃度値とが予め対応付けられたデータが格納されている。そのため、インピーダンス値を求めればガス濃度値を算出することができる。
【００７３】
（３）検証試験
本発明に係るガスセンサの一実施例を用いて上述した原理に基づいたガス検出（ガスの有無およびガスの濃度特定）が可能であるか検証した。
【００７４】
検証試験に使用したガスセンサについて、図４を用いて説明するが、基本的には図１〜３に示した構成に基づいている。図４の（ａ）は、検証試験に使用したガスセンサ１００の斜視図であり、図４の（ｂ）は、検証試験に用いた試験装置全体の構成を示す図である。なお、説明の便宜上、図４の（ｂ）では、ガスセンサ１００は図４の（ａ）のガスセンサ１００のＡ−Ａ´矢視断面図を示している。図４に示すガスセンサ１００はCO２（二酸化炭素）センサとする。
【００７５】
図４の（ｂ）に示す試験装置５０は、内部にガスセンサ１００を配置することができるチャンバ３０と、チャンバ３０内部の二酸化炭素濃度を変化させるためのCO２（二酸化炭素）ガス貯留部２０とバルブ２１、検出対象であるガスを積極的に含ませていない空気（外気）の吸排気バルブ４０とを有する。ガスセンサ１００は、先に説明した、液体セル電極からなる基部１、[EMIM][BF４]からなるイオン液体４、パリレン膜からなる液体封止用有機高分子膜５、および、保護メッシュ部材６に加え、Ti-Al合金から構成された陽極２と、Ti-Al合金から構成された陰極３とのそれぞれから延びる配線が接続されている検出部７を備えている。
【００７６】
用いた基部１は、開口部分から底面までが深さ約１１mmで、開口部分の径が約２５mm、底面の径が約１５mmの凹部１ａであって、凹部１ａの深さの中間位置までは開口部分から径が連続的に狭くなり、中間位置から底面までは径が等しい形状を有しており、凹部１ａの容量は１９４３mm３で、約２ccのイオン液体４が凹部１ａを完全に満たしたガスセンサ１００を使用した。
【００７７】
図４の（ｂ）に示す試験装置５０を用いて、二酸化炭素濃度を変えて、陽極２と陰極３とに配線を介して接続した検出部７によって、イオン液体４を介した陽極２と陰極３との間のインピーダンスを計測した。
【００７８】
計測は、検出部７から陽極２と陰極３とに周波数０．０１Ｈｚの信号を入力することにより行なった。計測は、ガスセンサ１００をチャンバ３０内に静置したままで、チャンバ３０内の二酸化炭素濃度を０ppmから凡そ５００ppm刻みで４０００ppmまで、二酸化炭素濃度が低濃度から高濃度になるように変化させて行なった。また、チャンバ３０内の濃度が所定の濃度になってから１分経過した時点での検出部７によってインピーダンスを計測した。
【００７９】
計測結果を、図５に示す。図５に示すように、陽極２と陰極３とに周波数０．０１Ｈｚの信号を入力するとチャンバ３０内の二酸化炭素濃度を高濃度になるにつれて、イオン液体４のインピーダンス値が低下することが示された。すなわち、チャンバ３０内の二酸化炭素濃度を高濃度になるにつれて、イオン液体４の伝導率が上がった、つまりイオン液体４の粘度が下がったといえる。これは、チャンバ３０内の二酸化炭素濃度が高くなるのに応じて、イオン液体４が多くの二酸化炭素を吸着したからであるといえる。
【００８０】
以上の方法と同様にして、陽極２と陰極３とに周波数０．１Ｈｚの信号を入力した場合と、陽極２と陰極３とに周波数１Ｈｚの信号を入力した場合についても、二酸化炭素濃度別のインピーダンス特性を試験した。周波数０．１Ｈｚの信号を入力した場合の結果を図６に、周波数１Ｈｚの信号を入力した場合の結果を図７に示す。図５〜図７から、二酸化炭素濃度が高くなるにつれて、イオン液体４のインピーダンス値が低下することが示された。また、周波数０．０１Ｈｚ、０．１Ｈｚ、１Ｈｚのそれぞれの結果を１つに纏めた図８からわかるように、各結果は線形のインピーダンス特性を示しており、低周波のほうがＺ値の変化の差異が明確であることが示された。
【００８１】
次に、図４の（ｂ）に示した試験装置を用いて、二酸化炭素濃度（二酸化炭素濃度：０ppm、４００ppm、１０００ppm、１５００ppm、２０００ppm、２５００ppm、３０００ppm、３５００ppm、４０００ppm）を固定して、周波数を変えて、各二酸化炭素濃度におけるインピーダンス特性の変化を測定した。測定は、陽極２および陰極３に直流（ＤＣ）バイアス（１．８ボルト）をかけて行なった。その結果を図９に示す。図９から、二酸化炭素濃度によって或る周波数におけるインピーダンス値が互いに異なること、および、二酸化炭素濃度によってＺ値に違いがあることが示された。
【００８２】
以上の検証試験から、本実施形態のガスセンサを用いれば、検出対象のガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体を利用して、インピーダンスを計測することによって、検出対象のガスの有無および濃度を検出することができることがわかる。
【００８３】
なお、インピーダンスを計測する方法以外にも、例えば検出作業の前後でのインピーダンスの変化量を求めることによりガス検知をおこなうことも可能である。すなわち、本発明は、インピーダンスを計測するかどうかには関わらず、（ガス吸収体を用いて）インピーダンス値に基づいたガス検出をおこなう点にある。
【００８４】
なお、ガス吸収体は、液体に限らず、ゲル状のものや固体であっても可能である。例えば、イオン液体[BMIM][BF４]（６７％wt）にポリマーPVdF(HFP)（３３％wt）を混ぜたものをガス吸収体として用いることができる。
【００８５】
（４）ガスセンシング方法
図１０は、第１の実施形態のガスセンサ１００を用いたガスセンシング方法のフローチャートである。
【００８６】
第１の実施形態のガスセンサ１００を所定の箇所に設置した状態で、センサ部１０の陽極２と陰極３とに配線を介して接続した検出部７から、所定の周波数をもつ信号を陽極２および陰極３に入力する（ステップＳ１）。
【００８７】
続いて、イオン液体４を介した陽極２と陰極３との間のインピーダンスを計測する（ステップＳ２：検出工程）。
【００８８】
続いて、ステップＳ２において計測されたインピーダンス値を、検出対象ガスの濃度とインピーダンス値とが予め対応付けられた対応データと照合して、ガス濃度を検出する（ステップＳ３：検出工程）。ここで、上記対応データは、例えば検出部７に配設したメモリに予め格納されたものを使用することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、対応データを、センサ部１０を用いてインピーダンス値を取得して作成してもよい。
【００８９】
（５）第１の実施形態の作用効果
以上から、本実施形態のガスセンサを用いれば、検出対象のガスを吸収することによって伝導率が変化するガス吸収体を利用して、インピーダンスを計測するという比較的簡易な方法によって、検出対象のガスの有無および濃度を検出することができる。
【００９０】
第１の実施形態の構成によれば、従来の赤外光吸収型のガスセンサのように光路長を長く確保する必要がないため、装置（ガスセンサ）を小型化することができ、且つ、二酸化炭素のような分子量の小さいガスを測定することが可能である。
【００９１】
また赤外光吸収型のガスセンサに比べて、光源を必要としないことから、消費電力の低減を実現することができる。従来の赤外光吸収型のガスセンサは光源を使用するため、光源が計測可能な状態となるまで時間を要する。これに対して、第１の実施形態のガスセンサは光源が必要ないため、従来の赤外光吸収型のガスセンサよりも計測時間を短縮することができる。
【００９２】
また、第１の実施形態のガスセンサは、ガス吸収体であるイオン液体が、基部に設けられた凹部に充填されている。ここで、仮に基部が、陽極と陰極が設けられた平坦な部材であって、且つ、その平坦な面にイオン液体をその表面張力を利用して液滴の状態で陽極と陰極とを覆うように形成した場合であっても、本発明に係るガスセンサとしての機能を実現することは可能である（図３参照）。しかしながら、液滴のままでは外部衝撃などを受けるなどしてセンサ機能を正常に維持することができない虞がある。これに対して、第１の実施形態のようにイオン液体が凹部に充填されていれば、イオン液体が基部の表面から突出することを防ぐことができ、耐衝撃性を比較的高めることができ、信頼性があるガスセンサを提供することができる。また、基部の表面からイオン液体の液滴が突出せずに、ガスセンサのガスと接触する側の表面の平坦性を維持することができる。
【００９３】
（６）変形例
・変形例１（電極パターン）
上述した第１の実施形態では、図１の（ｂ）に示すように陽極２および陰極３が第１の端部２ａ，３ａから第２の端部２ｂ，３ｂまでの間でほぼ等しい幅を有した帯状の形を有している。つまり、第２の端部２ｂ，３ｂが、帯状の陽極２および陰極３の他の部分と同じ幅で構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第２の端部２ｂ，３ｂが図１１に示すような形状を有していても良い。
【００９４】
図１１は、本変形例１の陽極２および陰極３の第２の端部２ｂ，３ｂ、および、イオン液体４の形成位置を示した部分上面図である。図１１に示す第２の端部２ｂ，３ｂは、陽極２および陰極３における第２の端部２ｂ，３ｂ以外の部分よりも幅が広く構成されており、Ｔ字の頭部のような形状をしている。第２の端部２ｂと第２の端部３ｂとはＴ字の頭部同士を対向させて形成されており、このＴ字の第２の端部２ｂと第２の端部３ｂをイオン液体４が覆う構成となっている。これにより、図１の（ｂ）に示す第２の端部２ｂ，３ｂの形状の場合に比べて、電極自体の面積が大きくなることにより、インピーダンスが低下し、これに伴い、計測系のノイズの少ない低インピーダンス領域での計測が可能となる。
【００９５】
・変形例２（電極パターン）
上述した第１の実施形態では、図１の（ｂ）に示すように陽極２および陰極３が第１の端部２ａ，３ａから第２の端部２ｂ，３ｂまでの間でほぼ等しい幅を有した一本の帯状の形を有している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第２の端部２ｂ，３ｂが図１２に示す形状を有していても良い。
【００９６】
図１２は、本変形例２の陽極２および陰極３の第２の端部２ｂ，３ｂ、および、イオン液体４の形成位置を示した部分上面図である。図１２に示す第２の端部２ｂ，３ｂはそれぞれ、複数の櫛歯部２ｂｂ，３ｂｂを有しており、陽極２の第２の端部２ｂの複数の櫛歯部２ｂｂと、陰極３の第２の端部３ｂの複数の櫛歯部３ｂｂとは互いに噛み合う、あるいは、入れ子になっている。そして、複数の櫛歯部同士が互いに噛み合う、あるいは、入れ子になっている領域をイオン液体４が覆う構成となっている。これにより、図１の（ｂ）に示した第２の端部２ｂと第２の端部３ｂの形状の場合に比べて、電極自体の面積が大きくなることにより、インピーダンスが低下し、これに伴い、計測系のノイズの少ない低インピーダンス領域での計測が可能となる。
【００９７】
・変形例３（電極パターン）
上述した第１の実施形態では、図１の（ｂ）に示すように一本の帯状の陽極２および陰極３を用いてインピーダンスを計測している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインピーダンス計測用の電極が図１３に示す構成であっても良い。
【００９８】
図１３は、本変形例３のインピーダンス計測用の電極、および、イオン液体４の形成位置を示した部分上面図である。本変形例３のインピーダンス計測用の電極は、並列している複数の導電線９からなり、そのうちの一方の端の導電線が陽極２であり、他方の端の導電線が陰極３である。そして、図１３のように、これら複数の導電線９がイオン液体によって直列に接続された状態となっている。複数の導電線は、Ti-Al合金から構成することができる。
【００９９】
これにより、インピーダンス変化量を大きくすることができ、検出（分解）能を向上させることができる。
【０１００】
・変形例４（凹部の形状）
上述した第１の実施形態では、図２に示すように基部１に設けた凹部１ａの形状は開口部分の径が底面の径よりもわずかに大きく構成され、且つ、陽極２および陰極３の第２の端部２ｂ，３ｂが凹部１ａの底面に沿って配された構成である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１４に示す構成としても良い。
【０１０１】
図１４は、本変形例４のガスセンサ１００の断面図である。本変形例４では、基部１凹部１ａの底面を更に深く掘り込んだ溝１ｂを設けており、溝１ｂの側面に陽極２および陰極３が配設されている。凹部１ａの開口部分から底面までの深さは浅いが開口部分の径が広くガス検出時に空気と接触する面積が十分にある。一方、深さが浅く、且つ、その底面に設けられた溝１ｂは、凹部１ａとは反対で開口部分から底面までの深さは深いものの開口部分の径が小さい。すなわち、溝部１ｂの幅と深さの比（アスペクト比）は、凹部１ａの幅と深さの比（アスペクト比）よりも大きい。
【０１０２】
図１４の構成とすることにより、陽極２および陰極３が凹部１ａの開口部分から比較的浅い位置にあって、陽極２と陰極３との対向面積を広く確保でき、且つ、陽極２と陰極３との離間距離が短いことから、イオン液体４の液量を多くすることができつつ、反応速度を上げることができる。その他のメリットとして、複数の溝部を掘ることにより集積化が容易である。
【０１０３】
・変形例５（凹部の形状と電極の位置）
上述した第１の実施形態では、図２に示すように基部１に設けた凹部１ａの形状は開口部分の径が底面の径よりもわずかに大きく構成され、且つ、当該底面は平坦である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１５に示す構成としても良い。
【０１０４】
図１５は、本変形例５のガスセンサ１００の断面図である。本変形例５のガスセンサ１００は、基部１に設けた凹部１ａが、開口部分が地面側に向けて開口し、底面が天側になるように設置する態様を想定した構成である。本変形例５では、凹部１ａの底面を凹部１ａの天井面と記載する。
【０１０５】
本変形例５の特徴は、凹部１ａの天井面の一部が開口部分に向かって隆起した隆起部を有しており、その隆起部の隆起端領域に陽極２および陰極３が配設されている点にある。凹部１ａの開口部分には凹部１ａに満たされたイオン液体４が流出しないように液体封止用有機高分子膜５が設けられている。
【０１０６】
本変形例５の構成において、図１５に示すように凹部１ａの開口部分が地面側になって、凹部１ａの天井面が天側になるようにガスセンサ１００が設置され、何らかの理由で凹部１ａを満たしたイオン液体４の液量が減ると、液位が下がって凹部１ａの天井面がイオン液体４の液面（例えば図１５の矢印で示す位置に液面がある）から露出した状態となる。しかしながら、本変形例５の構成によれば、陽極２および陰極３は凹部１ａの天井面よりも下がった位置に配設されているため、陽極２および陰極３はイオン液体４の液面から露出することはない。このような構成とすることで、イオン液体４の液量が多少減ってもセンシング機能を維持することができるため、ガスセンサの長寿命化を図ることができる。
【０１０７】
〔第２の実施形態〕
本発明に係るガスセンサの他の実施形態（第２の実施形態）について、図１６〜図１８を用いて説明する。なお、本実施形態では、上記第１実施形態との相違点について説明するため、説明の便宜上、第１の実施形態で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
（１）第２の実施形態のガスセンサの構成
図１６は、本発明の第２の実施形態に係るガスセンサ１００のセンサ部１０´の構成の分解図である。
【０１０９】
上述の第１の実施形態では、センサ部１０（図１の（ｂ）参照）に一対の電極（陽極２、陰極３）が設けられている。これに対して、第２の実施形態では、図１６に示すように、センサ部１０´には、陽極２および陰極３に加えて、もう一対の電極（陽極２２、陰極３３）が設けられている。
【０１１０】
また、第１の実施形態では、陽極２および陰極３に或る周波数の信号を入力して、インピーダンスを計測する。これに対して、第２の実施形態では、各電極対に、異なる周波数の信号を入力し、各周波数の信号に基づくインピーダンス計測をおこなってその差分を求めることによってガス濃度を検出するように検出部７´が構成されている。
【０１１１】
（２）ガスセンシング方法
図１７は、第２の実施形態に係るガスセンサ１００を用いたガスセンシング方法のフローチャートである。ガスセンシングの原理は、第１の実施形態において既に説明した内容と同一である。
【０１１２】
第２の実施形態のガスセンサ１００を所定の箇所に設置した状態で、検出部７´から配線を介して陽極２と陰極３とに、或る周波数である第一の周波数（例えば０．０１Ｈｚ）をもつ信号を入力し、検出部７´から配線を介して陽極２２と陰極３３とに、第一の周波数とは異なる第二の周波数（例えば１Ｈｚ）をもつ信号を入力する（ステップＳ１´）。
【０１１３】
続いて、イオン液体４を介した陽極２と陰極３との間のインピーダンスを計測するとともに、イオン液体４を介した陽極２２と陰極３３との間のインピーダンスを計測する（ステップＳ２：検出工程）。
【０１１４】
続いて、ステップＳ２において計測された第一の周波数に基づく第一のインピーダンス値と、第二の周波数に基づく第二のインピーダンス値との差分を求める（ステップＳ３´：検出工程）。
【０１１５】
続いて、ステップＳ３´において算出された差分値を、検出対象ガスの濃度と差分値とが予め対応付けられた対応データと照合して、ガス濃度を検出する（ステップ４：検出工程）。
【０１１６】
（３）第２の実施形態の作用効果
上記構成によれば、２種類の周波数の信号を入力して各周波数の信号に基づく上記インピーダンスを計測し、各周波数の信号に基づくインピーダンス値の差分をとって、差分からガスの有無および濃度を検出する。これにより、１種類の周波数を用いてガス検出を行なう場合（第１の実施形態の構成）と比較して、検出精度を向上させることができる。
【０１１７】
なお、第２の実施形態では、各周波数の信号に基づくインピーダンス値の差分をとっているが、本発明は差分に限定されるものではなく、割合、％、増減率など、複数のインピーダンス値を比較するあらゆる方法を用いてガス検出をおこなうことができる。
【０１１８】
（４）変形例
・変形例１（電極パターン）
本発明は、上述した第２の実施形態の陽極２、２２と陰極３、３３の形成位置に限定されるものではなく、例えば図１８に示すような形状を有していても良い。
【０１１９】
図１８は、本変形例１における、一対の電極、およびもう一対の電極の配設位置と、イオン液体４の形成位置とを示した部分上面図である。図１８に示すように、イオン液体４の被覆領域において、陽極２と陰極３と陽極２２と陰極３３とが並列に形成されている。このような電極構造において４端子法により計測することができる。この方法を用いることでイオン液体と金属電極間の接触抵抗を除去することが可能である。
【０１２０】
・変形例２（インピーダンス計測方法）
上述した第２の実施形態では、一つの電極対に第一の周波数をもつ信号を入力し、別の一つの電極対に第二の周波数をもつ信号を入力している。つまり、周波数ごとに異なる電極に入力する構成である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２１】
例えば、第一の周波数と第二の周波数とを合わせた信号を一つの電極対に入力し、当該一つの電極対から出力される信号を、フーリエ解析して片方の周波数の信号のみを取り出し、その周波数のインピーダンス値を求めることによって、上述の第１の実施形態と同じ手法でガス検出を行なうことが可能である。また、それぞれの周波数の信号を分けて取り出すことにより上述の第２の実施形態と同じ手法でガス検出を行なうことが可能である。
【０１２２】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態または実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明により、小型化を実現するとともに、分子量の小さいガスであっても検出可能で汎用性の高いガスセンサを提供することができるので、ガスセンサを搭載した環境モニタリング装置などに適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  基部
１ａ  凹部
１ｂ  溝部
２、２２  陽極
２ａ  第１の端部
２ｂ  第２の端部
２ｂｂ  櫛歯部
３、３３  陰極
３ａ  第１の端部
３ｂ  第２の端部
３ｂｂ  櫛歯部
４  イオン液体（ガス吸収体）
５  液体封止用有機高分子膜（保持手段）
６  保護メッシュ部材（保持手段）
７、７´  検出部
９  導電線
１０、１０´  センサ部
２０  ガス貯留部
２１  バルブ
３０  チャンバ
４０  吸排気バルブ
５０  試験装置
１００  ガスセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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