(57)【要約】  金属酸化物含有被覆物を被覆した圧電特性を示す要素を含む、過酸化水素を検出するセンサであって、前記金属酸化物は二価または四価状態であるセンサ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物含有被覆物を被覆した圧電特性を示す要素を含む、過酸化水素を検出するセンサであって、前記金属酸化物は二価または四価状態であるセンサ。
【請求項２】
前記金属酸化物は二酸化鉛（ＰｂＯ２）、酸化銀（ＡｇＯ）および二酸化マンガン（ＭｎＯ２）からなる群から選択された、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記金属酸化物は二酸化鉛（ＰｂＯ２）である、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記要素は対称中心のない結晶である、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記結晶は石英結晶である、請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
５ＭＨｚまたは１０ＭＨｚの共振周波数を有する、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
二酸化鉛（ＰｂＯ２）含有被覆物を被覆した圧電結晶を含む、過酸化水素検出センサ。
【請求項８】
前記結晶は石英結晶である、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
５ＭＨｚまたは１０ＭＨｚの共振周波数を有する、請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記被覆物には一価状態の酸化物が含まれる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１１】
過酸化水素を検出するセンサであって、
第１および第２の主面を有し圧電特性を示す基体と、
前記第１の主面に接続された第１の電極および前記第２の主面に接続された第２の電極と、
前記第１および第２の主面の少なくとも１つの主面上の材料層と
が含まれ、前記材料は過酸化水素に露出したとき前記センサの周波数が変化するよう操作できるセンサ。
【請求項１２】
過酸化水素蒸気を検出する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記基体は石英結晶、ロッシェル塩、チタン酸バリウム、トルマリン、ポリフッ化ビニリデンおよび対称中心のない結晶からなる群から選択された、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記基体は石英結晶である、請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記材料層には二価または四価状態の金属酸化物が含まれる、請求項１１に記載のセンサ。    
【請求項１６】
前記金属酸化物は二酸化鉛（ＰｂＯ２）である、請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
領域を形成するチャンバと領域に殺菌剤を供給する循環システムを有する汚染除去システムの領域にある殺菌剤の存在を決定する方法であって、
二価または四価状態の金属酸化物被覆物が被覆されて圧電特性を示す要素を前記領域に装着し、
殺菌剤が存在しないときに前記要素の振動の基線周波数を決定し、
前記領域の殺菌剤に露出したときに前記要素で検出した振動周波数を決定し、
前記検出した周波数と前記基線周波数との差に基づいて前記領域の殺菌剤の濃度を決定する
工程とが含まれる方法。
【請求項１８】
前記殺菌剤には過酸化水素が含まれる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記過酸化水素は蒸気である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記過酸化水素には水蒸気が含まれる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属酸化物は酸化鉛である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記要素は石英結晶である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
バイオ汚染物を不活性化するシステムであって、
場所を通して殺菌剤を移動させるシステムと、
前記殺菌剤と相互作用する材料を支持し、前記殺菌剤の存在に反応して周波数が変化する圧電素子と、
前記圧電素子に関し格納されたデータを有するコントローラと
が含まれ、前記データは前記圧電素子の周波数を前記殺菌剤の濃度に関係させる、システム。  
【請求項２４】
前記殺菌剤には過酸化水素が含まれる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記過酸化水素は蒸気である、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記殺菌剤には水蒸気が含まれる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記圧電素子は対称中心のない結晶である、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記結晶は石英結晶である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
５ＭＨｚまたは１０ＭＨｚの共振周波数を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記材料には二価または四価の状態の金属酸化物が含まれる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
前記金属酸化物は二酸化鉛（ＰｂＯ２）である、請求項３０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に汚染除去システムに関し、特に、汚染除去剤の濃度を決定するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
殺菌および汚染除去の方法は広い範囲の適用に使用され、また同様に広い範囲の殺菌剤に使用される。ここで使用する用語「殺菌」は、特に無生物物体上の、あらゆるバイオ汚染物の不活性化に関係する。用語「消毒」は病原性と考えられる生物の不活性化に関係する。
【０００３】
殺菌／汚染除去システムは目標となる殺菌または汚染除去の保証レベルを達成するために一定のプロセス要因を維持することに依存している。過酸化水素蒸気の殺菌／汚染除去システムでは、これらの要因には過酸化水素蒸気の濃度、飽和度、温度と圧力、および露出時間が含まれる。これらの要因を制御することによって、蒸気飽和による過酸化水素の結露を防止しながら、目標の殺菌保証レベルを成功裏に取得することができる。
【０００４】
殺菌剤にはデグラデーションの可能性があるので、チャンバ内にある物体を有効に殺菌するのに十分な時間にわたって十分な殺菌剤濃度が維持されているか否かを確認するため、殺菌または汚染除去チャンバ内の過酸化水素濃度を監視することが重要となる。この点
に関しては、殺菌プロセスが進行するに際し、殺菌剤または汚染除去剤の濃度をリアルタイムに測定することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は殺菌剤または汚染除去剤の濃度を検出するセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態によれば、金属酸化物含有被覆物を被覆した圧電特性を示す要素を含む、過酸化水素を検出するセンサであって、金属酸化物は二価または四価状態であるセンサを提供する。
【０００７】
本発明の別の形態によれば、第１および第２の主面を有し圧電特性を示す基体が含まれる、過酸化水素を検出するセンサを提供する。第１の電極が第１の主面に接続され、また第２の電極が第２の主面に接続される。材料の層が第１および第２の主面の少なくとも１つの主面上に設けられる。この材料は過酸化水素に露出したときセンサの質量が変化するよう操作できる。
【０００８】
本発明の別の形態によれば、領域を形成するチャンバと領域に殺菌剤を供給する循環システムを有する汚染除去システムの領域にある殺菌剤の存在を決定する方法を提供する。この方法には  
二価または四価状態の金属酸化物被覆物を被覆し圧電特性を示す要素を前記領域に装着し、
殺菌剤が存在しないときに前記要素の振動の基線周波数を決定し、
前記領域の殺菌剤に露出したときに前記要素で検出した振動周波数を決定し、
前記検出した周波数と前記基線周波数との差に基づいて前記領域の殺菌剤の濃度を決定する工程とが含まれる。
【０００９】
本発明のさらに別の形態によれば、場所を通して殺菌剤を移動させるシステムが含まれる、バイオ汚染物を不活性化するシステムを提供する。殺菌剤と相互作用する材料を支持する圧電素子を場所に配設する。圧電素子は殺菌剤の存在に反応して周波数が変化する。コントローラには圧電素子に関して格納されたデータが備わる。データは圧電素子の周波数を殺菌剤の濃度に関係させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点は過酸化水素蒸気などの殺菌剤または汚染除去剤の濃度を決定するセンサにある。
本発明の別の利点は汚染除去サイクルの間に過酸化水素蒸気などの殺菌剤または汚染除去剤の濃度を決定できる前述のセンサにある。
【００１１】
本発明の別の利点は再使用が可能な前述のセンサにある。
これらのものは図面および特許請求の範囲とともに好ましい実施形態についての次の記載から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照する際に、図面は発明の好ましい実施形態を示すだけの目的のためであり、発明を限定する目的のためではないということに注意されたい。図１はシステム１０内で使用される汚染除去剤または殺菌剤の濃度を決定するセンサ２００を備えた汚染除去システム１０を示す。実施形態に示すように、システム１０は物体を過酸化水素、特に過酸化水素蒸気で汚染除去する閉鎖環状汚染除去システムである。したがって、２成分の過酸化水素蒸気である気相殺菌剤の濃度を決定することに関してセンサ２００を説明する。本発明によるセンサ２００は他の流体、すなわち、他の気体、蒸気または液体の殺菌剤または汚染除去剤の濃度を決定するために使用する際にも有利となるのは勿論のことである。
【００１３】
実施形態に示すように、内部の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４を形成する分離室または部屋２２がシステム１０に含まれる。殺菌または汚染除去される物品を分離室または部屋２２内に配置することが考えられる。蒸発器（発生器とも呼ぶ）３２は供給導管４２によって部屋または分離室２２の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４に接続される。供給導管４２はチャンバまたは領域２４への入口４４を形成する。蒸発器３２は供給ライン５４によって液体殺菌剤供給装置に接続される。蒸発器３２に供給される殺菌剤の実際の量を測定するために、公知のバランス装置５６が殺菌剤供給装置５２に結合される。
【００１４】
公知の手段で殺菌剤を蒸発させる蒸発器３２に液体殺菌剤の計量分を搬送するために、電動機６４で駆動されるポンプ６２を設ける。別の実施形態では、蒸発器３２に送られる殺菌剤の計量分を監視できるエンコーダ付きのポンプ６２を設ける。ポンプ６２にエンコーダが付いている場合は、バランス装置５６は必要ない。供給ラインに圧力スイッチ７２を設ける。供給ライン５４に一定の静圧が存在しない場合に、圧力スイッチ７２は電気信号を出すように操作できる。  
【００１５】
分離室または部屋２２および蒸発器３２は閉鎖環状システムの一部であり、この閉鎖環状システムには分離室または部屋２２（および殺菌／汚染除去チャンバまたは領域）の出口４８を蒸発器３２に接続する戻り導管４６が含まれる。電動機８４駆動の送風機８２が分離室または部屋２２と蒸発器３２との間の戻り導管４６に配置される。送風機８２は閉鎖環状システムを通して殺菌剤および搬送ガス、好ましくは空気を循環させるように操作できる。図１に示すように、送風機８２と分離室または部屋２２との間の戻り導管４６に第１のフィルタ９２および触媒分解装置９４が配置される。第１のフィルタはＨＥＰＡフィルタであるのが好ましく、システム１０を流れる汚染物を取り除くようになっている。触媒分解装置９４は公知のように、流れる過酸化水素蒸気（Ｈ２Ｏ２）を分解するよう操作できる。触媒分解装置９４は過酸化水素蒸気（Ｈ２Ｏ２）を水と酸素に変換する。空気乾燥器１１２、フィルタ１１４および加熱器１１６が送風機８２と蒸発器３２との間の戻りライン４６内に配置される。空気乾燥器１１２は閉鎖環状システムを流れる空気から湿気を除去するように操作できる。第２のフィルタ１１４は送風機８２によって戻り導管４６を通って送風される空気を濾過するように操作できる。加熱器１１６は送風機８２によって戻り導管４６を通って送風される空気を加熱するように操作できる。この点に関しては、空気は蒸発器３２に達するまでに加熱される。
【００１６】
チャンバまたは部屋２４内にセンサ２００を配置し、その中の過酸化水素の濃度を検出および／または監視する。センサ２００は図２−４で最もよく理解できる。おおざっぱに言うと、センサ２００は、システム１０に使用される殺菌剤または汚染除去剤と相互作用するか反応する材料層または被覆物２６２を有する要素２１２で構成されるので、要素２１２の機械的運動または移動が電気信号に変換される。
【００１７】
要素２１２は可動式または吊り下げ式構成部品であるが、好ましい実施形態では要素２１２は圧電素子であり、さらに好ましくは石英結晶である。限定はしないが例えば、ロッシェル塩、チタン酸バリウム、トルマリン、ポリフッ化ビニリデンおよび対称中心のない結晶などの他の圧電材料も考えられる。実施形態に示すように、要素２１２は第１の平坦な主面２１４と第２の平坦な主面２１６とを有する平坦な円形の石英ディスクである。電極２２２が第１の主面２１４上に配置され、そして電極２３２が第２の主面２１６上に選択的に配置される。
【００１８】
電極２２２には第１の主面２１４の中心に配置された主本体部２２２ａと、要素２１２の端部の第１の方向に延びる脚部２２２ｂとが含まれる。同様に、電極２２３には平坦な第２の主面２１６の中心に配置された主本体２３２ａと、要素２１２の端部の方向で、脚部２２２ｂの第１の方向とは逆の方向に延びる脚部２３２ｂとが含まれる。電極２２２，２３２の主本体部２２２ａ，２３２ａはそれぞれ要素２１２の反対側となる第１および第２の主面２１４，２１６に互いに位置合わせされて配置される。図でよくわかるように、脚部２２２ｂ、２３２ｂは中心の本体部２２２ａ，２３２ａから反対方向に延びる。電極２２２，２３２は第１および第２の平面２１４，２１６に配置される。電極２２２，２３２は導電材料で形成されるが、銅、銀または金で形成されるのが好ましい。電極２２２，２３２の脚部２２２ｂ、２３２ｂに電気リード２４２，２４４が取り付けられる。リード２４２，２４４は電極２２２，２３２にはんだ付け、ろう付け、または溶接して電気接触を保つ。
【００１９】
要素２１２の２つの主面２１４，２１６のうち少なくとも１つの面にはシステム１０に使用する殺菌剤と相互作用または反応する材料の層２６２を被覆する。実施形態では、層２６２は主面２１４上にある。実施形態では、層２６２は要素２１２の第１の主面２１４に材料を被覆した２つの弓状または三日月状の層領域２６２ａ，２６２ｂで形成される。弓状層領域２６２ａ，２６２ｂは第１の主面２１４上で電極２２２を間に挟むように配置される。層領域２６２ａ，２６２ｂを形成する材料は要素２１２の面２１４に固定で取り付けるのが好ましい。本発明のさらなる記載からわかるように、要素２１２の材料の量はセンサ２００の所望の特性に依存する。前述のように、層領域２６２ａ，２６２ｂを形成する材料はシステム１０に使用する殺菌剤または汚染除去剤と相互作用または反応するものが好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、検出される殺菌剤は過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）であり、センサ２００の第１の主面２１４の層領域２６２ａ，２６２ｂを形成する材料は金属酸化物、すなわち二酸化鉛（ＰｂＯ２）である。酸化銀（ＩＩ）（ＡｇＯ）または酸化マンガン（ＩＶ）（ＭｎＯ２）などの様々な状態の他の金属酸化物を使用することも考えられる。限定はしないが例えば、一価および二価酸化物状態の混合物の金属酸化物など、混合価状態の金属酸化物を使用することも考えられる。
【００２１】
層領域２６２ａ，２６２ｂは薄膜堆積プロセスで形成するのは好ましい。用語「薄膜堆積」には物理的気相堆積法（ＰＶＤ）と化学的的気相堆積法（ＣＶＤ）とが含まれる。本発明の好ましい実施形態によりＰＶＤを使用する。ＰＶＤには蒸発、イオンビーム補助の電子ビーム堆積、および「スパッタリング」（イオンビーム堆積が含まれる）のプロセスが含まれる。
【００２２】
蒸発には電子ビーム蒸発（ここでは「電子ビーム堆積」とも呼ぶ）などのプロセスおよび、真空チャンバ内で電子ビームを使用せずに加熱器で材料を加熱して蒸気を形成するプロセスが含まれる。加熱は（ａ）抵抗加熱または（ｂ）誘導加熱に分類される。電子ビームを使用しない蒸発プロセスは通常ＳｉＯ２またはＳｉＯ薄膜を堆積するのに使用され、補助のイオンビームとともに使用することもできる。イオンビーム補助の蒸発（電子ビームの使用、不使用にかかわらず）はここではまとめて「イオンビーム補助の堆積」と呼ぶ。
【００２３】
スパッタリングはグロー放電プロセスを意味し、このプロセスではカソードの衝撃で原子が表面から放出され、近傍の面に堆積して被覆物が形成される。例えば、強力にイオン化された粒子がターゲット材料の表面に衝突したときスパッタリングが起こり、その結果、粒子を放出させて固体の表面を侵食する。この特別のスパッタリングプロセスはここでは「イオンビーム堆積」と呼ぶ。
【００２４】
センサ２００はチャンバまたは領域２４内に配置されて、図１に概略的に示すシステムコントローラ１３２に接続され、電気信号を与える。コントローラ１３２はシステム１０の操作を制御するようプログラムされたシステムマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラである。図１に示すように、コントローラ１３２は電動機６４，８４、圧力スイッチ７２およびバランス装置５６にも接続される。コントローラ１３２には、センサ２００に接続し、センサ２００の運動を公知のように電気信号に変換する共振回路（図示しない）が含まれる。コントローラ１３２には、検出される殺菌剤の所定の濃度に対するセンサ２００の電気的応答を表す格納されたデータが含まれる。ここに記載する実施形態では、要素２１２は石英結晶であり、層領域２６２ａ，２６２ｂは二酸化鉛であり、コントローラ１３２に格納されたセンサ２００に関するデータは制御された実験室状態で集積した経験的データである。
【００２５】
本発明によると、コントローラ１３２に格納されたセンサ２００に関する経験的データは次のようにして得られる。石英結晶（被覆物のないもの）の固有周波数を測定する。二酸化鉛を石英結晶に被覆し、被覆物の質量をザウエルブレの式を使用して決定する。次に、石英結晶を過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の制御した様々な濃度に露出させる。殺菌剤またはオキシダントの濃度に対する被覆物の単位質量当りの周波数変化（またはザウエルブレの式を使用して、被覆物の単位質量当りの重量変化）のグラフを作成してコントローラ１３２内のデータ格納装置に格納する。または、データをグラフではなく一覧表に格納することも出来る。理解されるように、結晶に均一な厚さの被覆物が被覆される場合は、周波数または重量の変化は単位表面積当りの基準で正規化することができる。
【００２６】
実施形態で提案するように、その他の結晶に被覆した被覆物の質量に関係なく、周波数の変化が被覆物の単位質量で正規化されるように、周波数または重量の変化を石英結晶に被覆した被覆物の質量で除する。両データセットは被覆物の単位質量当りの周波数または重量の変化で正規化されるので、被覆物質量が実験室結晶のものと異なる他の石英結晶から取得したデータを実験室結晶から取得して格納したデータと比較する。理解されるように、最近の堆積手段では、ほとんど物理的変動のない被覆物が１つの結晶から次の結晶にわたって堆積できるので、データは正規化する必要はない。
【００２７】
別の実施形態では、石英結晶に酸化鉛を被覆し、次いで過酸化水素蒸気の既知の濃度に曝して、石英結晶用に過酸化水素蒸気の濃度の関数として平衡周波数減少値のデータセットまたは曲線を展開する。次に、被覆した石英結晶をシステム１０に装着する。関連するデータセットまたは曲線はシステム１０のコントローラ１３２にプログラムまたは格納する。このように、システム１０に格納したデータはシステム１０内の結晶センサにつりあうので、標準化システムを与える。このように、特定の石英結晶を過酸化水素蒸気の既知の濃度に露出することで格納データセットが生成されるので、各システム１０は関連した標準化データセット付きの被覆石英結晶センサを有することになる。
【００２８】
次に、システム１０の操作に関して本発明をさらに説明する。過酸化水素蒸気に露出される結果として、素子上の層の質量変化に関係して圧電素子の周波数が変化するという概念に基づいてセンサは作動する。
【００２９】
特に圧電素子の周波数は次のザウエルブレの式で決まるように質量変化に関係する。
Δｆ＝−（Ｃｆ）（Δｍ）
Δｆ＝−（ｆｏ２／Ｎρ）Δｍ
ここで、
Δｆは周波数変化
Δｍは圧電素子表面上の単位面積当りの質量変化
Ｃｆは感度定数
ｆｏは質量変化の前の圧電素子の動作周波数
Ｎは圧電素子の周波数定数
ρは圧電素子の密度
通常の殺菌／汚染除去サイクルには乾燥段階、条件調節段階、汚染除去段階および通風段階が含まれる。好ましい実施形態では、過酸化水素３０重量％、水７０重量％の殺菌剤溶液を使用する。しかし、他の濃度の過酸化水素と水との溶液も考えられる。
【００３０】
分離室または部屋２２、供給導管４２および戻り導管４６で閉鎖環状導管回路が形成される。まず、殺菌／汚染除去サイクルを開始すると、コントローラ１３２によって送風機用電動機８４で送風機８２が駆動されるので、搬送ガスが閉鎖環状回路を通って循環する。実施形態では搬送ガスは空気である。乾燥段階の間は、蒸発器３２は操作しない。図１に示すように、空気乾燥器１１２は、閉鎖環状システムを通って、すなわち供給導管４２、戻り導管４６および殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４または分離室または部屋２２を通って循環する空気から湿気を取り除く。空気が十分に低い湿度レベルにまで乾燥したとき、乾燥段階は終了する。
【００３１】
次に蒸発器３２および殺菌剤供給電動機６４を作動させて蒸発器３２に殺菌剤を供給することで条件調節段階を開始する。前に述べたように、好ましい殺菌剤は約３５％の過酸化水素と約６５％の水とからなる過酸化水素溶液である。異なる比率の過酸化水素からなる殺菌剤溶液も考えられる。公知の方法で、蒸発器３２内で液体殺菌剤は蒸発し過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）と水蒸気とが生成される。殺菌剤蒸気は閉鎖環状導管回路に導入され、搬送ガス（空気）によって供給導管４２を通り、分離室または部屋２２内の殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４内に搬送される。条件調節段階の間は、ＶＨＰは比較的高速度で殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４内に注入され、過酸化水素レベルは短時間の間で所望のレベルにまで上昇する。条件調節段化の間は送風機８２によって空気が閉鎖環状システムを連続的に循環する。ＶＨＰは蒸発器３２からチャンバまたは領域２４に入るが、ＶＨＰはチャンバまたは領域２４から吸引されて触媒分解装置９４を通り、そこで水と酸素に分解される。
【００３２】
条件調節段階が終了すると、汚染除去段階を開始する。汚染除去段階の間は蒸発器３２および殺菌／汚染除去チャンバへの殺菌剤注入速度を減少させて過酸化水素濃度を所望のレベルで一定に維持する。汚染除去段階は所定の期間で操作するが、殺菌／汚染除去チャンバまたは領域およびその中の物品の所望の殺菌または汚染除去を有効に行うのに十分な所定に期間に渡って、過酸化水素濃度が所望のレベルで一定に留まるのが好ましい。  
【００３３】
汚染除去段階が終了すると、コントローラ１３２で蒸発器３２を停止させ、それによって殺菌／汚染除去チャンバまたは領域２４への過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の流れを遮断する。
【００３４】
その後、通風段階に運転して、過酸化水素レベルを許容の閾値（約１ｐｐｍ）にまで落とす。この点に関しては、理解できるように、送風機８２によって閉鎖環状システムを通して空気および殺菌剤を連続して循環させ、それによって過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の残った分を触媒分解装置９４で分解させる。
【００３５】
図１に示すように、センサ２００を領域またはチャンバ内の雰囲気に露出させる。システム１０の通風段階の間においてセンサ２００の動作周波数ｆｏをコントローラ１３２で決定する。動作周波数ｆｏは本質的にセンサ２００を過酸化水素蒸気に露出したときに生じる質量変化の基線周波数となる。条件調節段階の間は、センサ２００はチャンバまたは領域２４に入る過酸化水素蒸気に曝す。過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）は二酸化鉛（ＰｂＯ２）と反応する。次の反応が生じると考えられる。
【００３６】
ＰｂＯ２＋Ｈ２Ｏ２  ⇔  ＰｂＯ２＋Ｈ２Ｏ＋（１／２）Ｏ２
層領域２６２ａ，２６２ｂの二酸化鉛（ＰｂＯ２）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）との反応で層領域２６２ａ，２６２ｂの質量変化が生じる。センサ２００の質量変化は結果として動作周波数ｆｏの変化となる。コントローラ１３２で周波数を監視し、条件調節段階の間、汚染除去段階の間および通風段階の間において「測定周波数」ｆｍを決定する。測定周波数ｆｍを基線動作周波数ｆｏと比較して周波数変化を決定する。次に、コントローラ１３２によって、任意の時点における周波数変化とコントローラ１３２に格納された対応するデータとを比較することで、その任意の時点における領域２４の空間の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の濃度を決定する。このように、コントローラ１３２は任意の時点における領域またはチャンバ２４内の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の濃度を決定することができる。この点に関しては、センサ２００の周波数変化は過酸化水素の濃度変化に直接比例するものと考えられる。このように、チャンバまたは領域内の過酸化水素の濃度は特定の時点で検出でき、またセンサ２００の周波数変化に基づき連続的に監視できる。
【００３７】
次に石英結晶に二酸化鉛（ＰｂＯ２）を被覆して過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に露出する実施例について本発明をさらに説明する。
（実施例）
気相堆積法（１０−７トールにおいて熱蒸発）によって１０ＭＨｚ石英結晶に二酸化鉛（９９．９９％ＰｂＯ２）を被覆する。１．５ｇの二酸化鉛（ＰｂＯ２）を熱蒸発処理した後、石英結晶の重量は約１０−３ｇ増加する。結晶上に被覆された二酸化鉛（ＰｂＯ２）の公称面積は約９３．１ｍｍ２である。経路に沿って設定流速で移動する搬送ガスの経路にセンサを設置する。搬送ガスは約３０°Ｆ（−１．１°Ｃ）に加熱した乾燥空気である。センサの共振周波数が安定したあと、既知の濃度の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）を搬送ガス（空気）に挿入する。時間に対する周波数の変化を測定する。平衡に達すると、搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を終了する。別の安定振動状態が確立されるまで、時間に対する周波数の変化を測定する。
【００３８】
同一の試験を異なる濃度の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に対して行う。過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の各濃度においてセンサの平衡周波数は約７ないし８分で到達することが分かる。平衡周波数変化と過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）濃度との間には線形関係が見られる。図５は４つの異なる濃度レベルの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に対し、周波数の変化を時間の関数として示すグラフである。図５に周波数変化の時間経過が示される。この点に関して、線Ａは流速１５ｍｌ／時間の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）についてピーク値までの周波数減少の時間経過を示す。線Ｂは流速１１ｍｌ／時間の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）についてピーク値までの周波数減少の時間経過を示す。線Ｃは流速８．５７ｍｌ／時間の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）についてピーク値までの周波数減少の時間経過を示し、線Ｄは流速４．５ｍｌ／時間の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）についてピーク値までの周波数減少の時間経過を示す。
【００３９】
線Ａに沿った位置３１２は搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を停止した時を表す。線Ｂに沿った位置３１４は搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を停止した時を表す。線Ｃに沿った位置３１６は搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を停止した時を表す。線Ｄに沿った位置３１８は搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を停止した時を表す。図５に示すように、各試験において、搬送ガスへの過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の供給を停止すると、センサ２００の周波数は増加し始める。すなわち、過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の源を停止したとき周波数減少はピークに達し、その後はセンサ２００の周波数は増加し始め、すなわち周波数減少が下降し始める。このグラフは二酸化鉛（ＰｂＯ２）を被覆した結晶は過酸化水素センサとして再使用できる性質をもっていることを示す。
【００４０】
図６は領域内の過酸化水素蒸気濃度に対する平衡周波数減少の相関する２つの試験結果を示すグラフである。曲線ＸおよびＹ（実線で示す）は測定試験の結果を示し、曲線ＸおよびＹに関連した破線は各曲線に最も適合する直線を示す。曲線ＸおよびＹは平衡周波数減少と過酸化水素蒸気濃度（ｐｐｍ）とのきれいな直線関係を示す。
【００４１】
以上の結果でわかるように、二酸化鉛（ＰｂＯ２）を被覆した石英結晶は過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の存在に反応する。さらに試験結果によれば、反応には触媒性があり、センサ２００の近傍から過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）を除去するとセンサ２００は元の状態に戻ることを示す。センサ２００を水蒸気のみに露出させると、背景ノイズを越える重要な変化はないことがわかる。このように、センサ２００は過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の存在検出に再使用するのに適している。前述したように、石英水晶上に堆積させた材料の量、すなわち質量を変化させることでセンサ２００の感度を変化させることができると考えられる。
【００４２】
以上の記載は本発明の特定の実施形態についてである。理解されるように、この実施形態は説明のためにのみ記載したものであって、当業者であれば発明の精神および範囲から逸脱することなしに様々な変更および修正が実施できる。請求の範囲に記載の発明またはそれと均等なものである限り、このような修正および変更は発明に含まれるものである。
【００４３】
理解されるように、本発明の好ましい実施形態は過酸化水素蒸気の濃度の検出について述べてきたが、本発明は他の化学成分の濃度検出にも利用できるものと考えられる。これらの化学成分には、限定はしないが、次亜塩素酸塩、ヨードフォア、第四塩化アンモニウム（Ｑｕａｔｓ），酸消毒剤、アルデヒド（ホルムアルデヒドおよびグルタアルデヒド）、アルコール、フェノール、過酢酸（ＰＡＡ）および二酸化塩素からなる群から選択された化学薬剤を含む不活性化化学薬剤が含まれる。  
【００４４】
不活性化化学薬剤の特定例には、限定はしないが、液体過酸化水素、過酢酸などの過酸、漂白剤、アンモニア、エチレンオキシド、フッ素含有化学薬剤、塩素含有化学薬剤、臭素含有化学薬剤、過酸化水素蒸気、漂白剤蒸気、過酸蒸気、過酢酸蒸気、オゾン、エチレンオキシド、二酸化塩素、ハロゲン含有化合物、その他の高酸化化学薬剤（すなわちオキシダント）、およびそれらの混合物が含まれる。
【００４５】
前述のように、チャンバまたは領域２４に導入される化学成分には基礎化学薬剤も含まれる。基礎化学薬剤の例としては、限定はしないが、水、脱イオン水、蒸留水、アルコール（例えば、第三アルコール）、グリコール含有化学化合物、およびそれらの混合物が含まれる。グリコール含有化学化合物には、限定はしないが、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリコールエーテル、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール、脱イオン水蒸気、蒸留水蒸気、アルコール蒸気（例えば、第四アルコール）、およびそれらの混合物が含まれる。前述のように、基礎化学薬剤自体が不活性化化学薬剤である。したがって、基礎化学薬剤も前に挙げた不活性化化学薬剤のいずれか１つでもある。
【００４６】
不活性化化学薬剤と基礎化学薬剤との典型的ないくつかの組合せには、限定はしないが、過酸化水素と水、漂白剤と水、過酸と水、アルコールと水、およびグリコールまたはアルコール（例えば、第四アルコール）または水に溶解したオゾンが含まれる。チャンバまたは領域２４内に作られるガス状雰囲気のいくつかの例には、限定はしないが、オゾン、過酸化水素蒸気と水蒸気、エチレンオキシド、過酸化水素蒸気と水蒸気とオゾン、過酸化水素と水蒸気とエチレンオキシド、オゾンとエチレンオキシド、および過酸化水素蒸気と水蒸気とオゾンとエチレンオキシドが含まれる。
【００４７】
ここに記載したように、過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に高感度の材料を支持する他の電気／機械素子の使用も考えられる。このような場合、過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に露出したときの電気／機械素子の物理的特性の変化は過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）の濃度の変化に関連する。
【００４８】
他人が明細書を判読して理解するとき、他の修正および変更が生じうる。このような変更修正は特許請求の範囲内のもの、またはそれと均等なものである限り本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本発明は一定の部分および部分の配置において具体的な形態をとり、その好ましい実施形態は明細書で詳細に記述し、かつ一部を形成する付帯する図面で説明する。
【図１】不活性化システムの概略図である。
【図２】不活性化システムに使用される殺菌物質成分の濃度を決定するセンサの上面図である。
【図３】図２に示すセンサの側面図である。
【図４】図２に示すセンサの分解図である。
【図５】センサが過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に露出しない初期状態から、センサが異なる濃度の過酸化水素蒸気（ＶＨＰ）に露出する状態まで時間経過にともなう本発明によるセンサの周波数応答を示すグラフである。
【図６】本発明によるセンサの平衡周波数減少対殺菌剤濃度を示すグラフである。
【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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【国際調査報告】
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