(57)【要約】  ガス混合物中に存在する個別のガスの検出または定量測定に適用可能であるという点で有用であり、小型であり低消費電力であるという点で好都合であるガス検知装置が、本明細書において開示される。これは、４つ以上のセンサー素子と、２つ以上の電極とを含んでなる。
2008516239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１００ｍｍ以下の直径を有する円を通り抜けることができ；（ａ）４つ以上のセンサー素子と、（ｂ）それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する２つ以上の電極とを含んでなるガス検知装置。
【請求項２】
それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する３つ以上の電極を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各電極が異なるセンサー素子に接触している請求項２に記載の装置。
【請求項４】
それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する４つ以上の電極を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各電極が異なるセンサー素子に接触している請求項４に記載の装置。
【請求項６】
それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する５つ以上の電極を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項７】
それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する６つの電極を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
１つもしくはそれ以上の電極のそれぞれが、３つ以上のセンサー素子に接触している請求項１に記載の装置。
【請求項９】
２つ以上の電極のそれぞれが、３つ以上のセンサー素子に接触している請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
３つ以上の電極を含んでなり、各電極が３つ以上のセンサー素子に接触している請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
４つ以上の電極を含んでなり、各電極が３つ以上のセンサー素子に接触している請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
１つの電極が、少なくとも４つのセンサー素子に接触している請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第１および第２の表面を含んでなり、前記第１および第２の表面の両方が電極を含んでなり、前記第１の表面上には、前記第２の表面上の少なくとも２倍の数の電極が存在する請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の表面上には、前記第２の表面上の少なくとも３倍の数の電極が存在する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
６つ以上のセンサー素子を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ヒーターをさらに含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
一体型の物体である請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
多層積層体である請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
複数の表面を有し、２つ以上の前記表面上にセンサー素子が設置されている請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
２つの表面のそれぞれの上に少なくとも４つのセンサー素子が設置されている請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記表面の少なくとも１つに電極が設置されている請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
いずれの表面も電極を有さない請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
（ａ）４つ以上のセンサー素子と、（ｂ）センサー素子の第１の群の少なくとも１つの構成要素に接触している第１の電極と、（ｃ）センサー素子の前記第１の群の少なくとも１つの構成要素に接触し、センサー素子の第２の群の少なくとも１つの構成要素にも接触している第２の電極とを含んでなり、センサー素子の前記第１の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第２の群の構成要素ではないガス検知装置。
【請求項２４】
前記第１の電極が、センサー素子の前記第１の群の２つ以上の構成要素に接触している請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１の電極が、センサー素子の前記第１の群のすべての構成要素に接触している請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
センサー素子の第３の群を含んでなり、前記第２の電極が、センサー素子の前記第３の群の少なくとも１つの構成要素に接触している請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
センサー素子の前記第１の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第３の群の構成要素ではない請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
センサー素子の前記第２の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第３の群の構成要素ではない請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
センサー素子の前記第２の群の少なくとも１つの構成要素に接触する第３の電極をさらに含んでなる請求項２３に記載の装置。
【請求項３０】
前記第３の電極が、センサー素子の前記第２の群の２つ以上の構成要素に接触している請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第３の電極が、センサー素子の前記第２の群のすべての構成要素に接触している請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
センサー素子の前記第２の群の少なくとも１つの構成要素に接触し、センサー素子の前記第３の群の少なくとも１つの構成要素にも接触する第４の電極をさらに含んでなる請求項２６に記載の装置。
【請求項３３】
センサー素子の前記第３の群の少なくとも１つの構成要素に接触する第５の電極をさらに含んでなる請求項２６に記載の装置。
【請求項３４】
前記第５の電極が、センサー素子の前記第３の群の２つ以上の構成要素に接触している請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記第５の電極が、センサー素子の前記第３の群のすべての構成要素に接触している請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
センサー素子の第４の群を含んでなり、前記第２の電極が、センサー素子の第４の群の少なくとも１つの構成要素に接触しており、センサー素子の前記第１の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第４の群の構成要素ではない請求項２６に記載の装置。
【請求項３７】
センサー素子の前記第２の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第４の群の構成要素ではない請求項３７に記載の装置。
【請求項３８】
センサー素子の前記第３の群のいずれの構成要素も、センサー素子の前記第４の群の構成要素ではない請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
センサー素子の前記第４の群の少なくとも１つの構成要素に接触する第６の電極をさらに含んでなる請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記第６の電極が、センサー素子の前記第４の群の２つ以上の構成要素に接触している請求項４０に記載の装置。
【請求項４１】
前記第６の電極が、センサー素子の前記第４の群のすべての構成要素に接触している請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
少なくとも６つのセンサー素子を含んでなる請求項２３に記載の装置。
【請求項４３】
少なくとも８つのセンサー素子を含んでなる請求項２３に記載の装置。
【請求項４４】
一体型の物体である請求項２３に記載の装置。
【請求項４５】
多層積層体である請求項２３に記載の装置。
【請求項４６】
複数の表面を有し、２つ以上の前記表面上にセンサー素子が設置されている請求項２３に記載の装置。
【請求項４７】
２つの表面のそれぞれの上に少なくとも４つのセンサー素子が設置されている請求項４７に記載の装置。
【請求項４８】
前記表面の少なくとも１つに電極が設置されている請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
いずれの表面も電極を有さない請求項４７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００４年１０月７日に出願された米国仮出願第６０／６１７，２４６号明細書の利益を主張し、あらゆる目的でこの記載内容全体を本明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、排他的ではないが、特に自動車の排ガス、または他の内燃機関からの排ガスの分析に有用な、ガス分析のためのガス検知装置に関する。この装置は、混合物中に存在する個別のガスの検出または定量測定に適用可能であり、小型であり、消費電力が低いことを考慮すると特に好都合である。
【背景技術】
【０００３】
自動車エンジンにおいて、排気ガス流中の種々の成分の存在または濃度を検出できると好都合である。このような分析および測定は、エンジンの運転を制御するために、噴射される燃料および空気の量を最適化する目的で使用される。あらゆる運転条件中でエンジンに燃料／空気混合物の最適組成が提供できると、燃料消費およびエンジンからの有害物質の放出を最小限にすることができる。エンジンの制御以外に、ガスの分析および測定は、自動車の触媒コンバータの診断においてもある役割を果たすことができる。触媒コンバータの性能を最適化するためには、排気ガス流中の燃料および酸素の量が、一般にある範囲内となるべきである。
【０００４】
たとえば、酸素、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、炭化水素、アンモニア、水素、および水など、自動車エンジンの排気流中には通常さまざまなガスが存在する。ガスセンサーデバイスを使用してガス流を分析することを意図した多数の製品が知られている。典型的なあるガスセンサーデバイスでは、センサー素子として１つもしくはそれ以上の化学／電気活性材料が使用されており、これらの材料のそれぞれは、特定のガスに曝露すると電気的性質が変化する材料である。
【０００５】
排気ガスなどの混合物中の多種多様な気体成分の分析および測定のプロセスにおいて複雑な要因の１つは、分析データとして機能しうる信号が得られる１つもしくはそれ以上のガス以外のガスに曝露することによって、１つの特定のセンサー素子からの信号に影響が生じうることである。たとえば、ＮＯｘに応答するようにセンサーとして選択された材料は、窒素酸化物の存在または濃度の存在を検出する以外に、酸素または炭化水素の存在を検知する場合もある。この問題は、１種類の検体ガスの存在を正確に反映する信号を、ガス全体に対する異なるセンサー素子の交差感度によって生じる不可避の信号から分離するのに十分なデータを得るために、複数の異なる種類のセンサー素子を同時に使用することによって対処されている。
【０００６】
しかし、このような交差感度の問題に対処するための複数の異なるセンサー素子で構成されたガスセンサーデバイスでは、その設置の性質に依存してサイズ制限が生じる場合がある。ガスセンサーデバイスが自動車用に使用される場合、非常に厳格で要求の厳しいサイズ制限が生じる。（特許文献１）などに記載されるような現在知られている多くの自動車用ガスセンサーは、１００ｍｍ以下の直径を有する円よりも小さくないとしても、その円を通り抜けるのに十分小さい必要がある。しかし、車内に搭載される自動車診断は、小型であるガス分析装置として使用されるだけではなく、有毒および有害のすべての多種多様な気体材料を監視するための手持ち式装置がだんだんと重要になってきている。
【０００７】
サイズ制限されたガスセンサーを構成する場合、デバイス内にできるだけ多くの異なるセンサー素子を使用したいという要望と、適切なサイズ制限に適合させるためのセンサーデバイスへの要求との間で、不可避の緊張状態が必然的に生じる。独立した各センサー素子では、その素子自体によって占有される空間のみが考慮されるのではなく、センサーデバイス中に含まれるすべてのセンサー素子を動作させるために必要な入力および出力のパルスおよび信号を運ぶ導線、コネクタ、およびケーブルの位置および配列も考慮される。このため、センサーデバイス中に使用可能なセンサー素子数の増加が可能となり、同時にそのデバイスの大きさが許容制限内に維持される、ガス検知装置などのデバイス用の構成要素の開発が必要となる。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５５６，５２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
望ましい多数のセンサー素子を収容し、さらに、自動車用途に使用するための実質的にすべての適用可能なサイズ制限、またはその他の望ましい工業環境に適合する、デバイスを構成することができる、ガスセンサーデバイス中の構成要素として使用するためのガス検知装置を提供することで、本発明は上記要求に応える。当然ながら、ガスセンサーデバイス中での本発明のガス検知装置の使用は、自動車産業に限定されるものではない。
【００１０】
本発明に特有の利点の１つは、ガス検知装置中で、多数のセンサー素子、およびそれらと関連する電極（印刷電極など）が省スペースで配列されることである。本発明の別の利点は、ガス検知装置中で、多くのセンサー素子を行き来するパルスおよび信号の入力および出力を運ぶために十分な数の複数の導線が省スペースで配列されることである。多数のセンサー素子をコンパクトな小型ガス検知装置中に組み込むことによって、本発明は、実質的にあらゆるサイズ制限の条件下で、ガス混合物中の多種多様の成分を非常に低濃度で識別することができる。本発明のガス検知装置は、自走車両内、または他のあらゆる望ましい種類の工業設備内に設置されるガスセンサーデバイス中に組み込まれる。これらおよびその他の利点を、より詳細に以下に説明する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態は、約１００ｍｍ以下の直径を有する円を通り抜けることができ；（ａ）４つ以上のセンサー素子と、（ｂ）それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する２つ以上の電極とを含む、ガス検知装置である。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、（ａ）４つ以上のセンサー素子と、（ｂ）センサー素子の第１の群の少なくとも１つの構成要素に接触する第１の電極と、（ｃ）センサー素子の第１の群の少なくとも１つの構成要素に接触し、センサー素子の第２の群の少なくとも１つの構成要素にも接触する第２の電極とを含み、センサー素子の第１の群のいずれの構成要素も、センサー素子の第２の群の構成要素ではない、ガス検知装置。
【００１３】
同じ特徴が図２にも示されている場合には、図１に示される特徴と同じ番号付けが図２でも行われている。同じ特徴が図３にも示されている場合には、図１および２に示される特徴と同じ番号付けが図３でも行われている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態は、内燃機関の排気ガス中に含まれるものなどのガス混合物を分析する装置であり、この装置は複数のセンサー素子を含むことができる。これらのセンサー素子は、混合物中に含まれる特定のガスを検出し、それに基づいた信号を発生させるために、一体型の物体などの基体または多層積層体の上に搭載することができる。一体型の物体である基体は、原料の１つの固体部分としてアルミナまたはジルコニアなどの材料から製造されるのであり、複数の別個の層を積み重ねることによって製造されるのではない。対照的に、多層積層体は、熱および圧力を加えて処理することによって互いに結合させて複数の層を組み立てることによって製造される。基体は、典型的には平面形状であり、たとえばその断面が長方形を形成し、その一方の寸法の長さが他方を５００％以上超える。しかし、基体は他の形状を有することもでき、たとえば、その断面が、一方の寸法の長さが他方を５００％未満で超える長方形を形成したり、あるいは、断面が台形、円形、または楕円形を有したりすることもできる。
【００１５】
本発明のガス検知装置中には、複数のガスセンサー素子が使用され、これらのガスセンサー素子は、ガス混合物の入力流が実質的に同時にすべてのガスセンサー素子の上を通過するように、ガス入力および出力手段に対して搭載された個別に電気的に応答する固体センサー素子のアレイを構成することができる。必要ではないが、分析される混合物中の個別のガスのそれぞれ１種類に対して少なくとも１つのセンサー素子が提供されることが好ましい。しかし、前述したように、２種類以上のガスに対する個別の素子の感度によって生じる信号をクロスチェックするために、追加のセンサー素子も提供され、このため多数のセンサー素子が必要となる場合がある。本発明の装置は、基体上または基体内に取り付けられた加熱板または電熱線などの、基体を加熱するためのヒーターを含むこともできる。このヒーターは、加熱板または電熱線に接続された電源によって電力供給される。
【００１６】
センサー素子の固体表面と、吸着したガス種との間の電気化学的相互作用によって、センサー素子中に電気伝導率の変化が生じる。センサー素子は、たとえば、金属酸化物半導体から製造することができる。ガスとセンサー表面との相互作用によって生じる電気信号は、出力として抽出され、混合物中の種々の気体成分の存在または濃度を検出する解析器によって処理される。これらの判定または計算は、ルックアップテーブルまたはアルゴリズムで制御された計算機能によって、あるいは高度なデコンボリューションまたはニューラルネットワーク技術によって行われる。
【００１７】
基体の１つもしくはそれ以上の表面上に多数のセンサー素子を設置し、パルスおよび信号の入力および出力ラインを多重化し、共通の増幅器ユニットおよび解析器ユニットを提供することによって、ガス混合物中の異なるガス成分の分析を、適切な小ささのセンサーデバイスで行うことが可能となる。本発明の装置が小型であるために、ガス発生源の十分近くにセンサーデバイスを設置することができ、そのため、ガスが発生した時間と、センサーデバイスの一部であるガス検知装置とガスが接触する時間との間で、ガス混合物の組成に有意な変化が生じない。
【００１８】
センサー素子と、センサー素子を出入りするパルスおよび信号が流れる電極との多重化省スペースレイアウトによって、本発明の装置中の多数のセンサー素子が収容される。これらのセンサー素子は、後述のような化学／電気活性材料から製造することができ、基体の１つもしくはそれ以上の表面上に設置することができる。電極は、金、白金、またはパラジウムなどの金属、あるいはそれらの２種類以上の混合物から製造することができ、基体上または基体内部に設置することができる。基体表面上のセンサー素子および電極は、後述のような種々の印刷技術のいずれかによって適用することができる。１つもしくはそれ以上の層が電極を有する「グリーン」テープの複数の層を提供し、それらの層を互いに積そうして、多層積層体を形成することによって、基体内部に電極を設置することができる。
【００１９】
センサー素子および電極の省スペースレイアウトの特定の一実施形態を、図１に見ることができる。複数のセンサー素子２が基体４上に提供されている。複数の電極６が、種々のセンサー素子２を接触端子８に接続している。電極によって、各センサー素子を通る電気回路を完成させることができる。接触端子は導線（図示せず）に接触し、これによって電気パルスを種々のセンサー素子２に通すことができ、種々のセンサー素子２から信号を受信できるようになる。信号は、後述のように処理するためのマイクロプロセッサーまで送られる。
【００２０】
多重化されているために、電極が互いに交差して示されており、これは、交差部の間の誘電体層によって実現される。
【００２１】
本発明のガス検知装置は、約１００ｍｍ以下、好ましくは約５０ｍｍ以下、より好ましくは約２５ｍｍ以下、最も好ましくは約１８ｍｍ以下の直径を有する円を通り抜けることができる。
【００２２】
一実施形態においては、本発明の装置は、たとえば、４つ以上のセンサー素子と、それぞれが２つ以上のセンサー素子に接触する２つ以上の電極とを含むことができる。たとえば、電極Ａ  １０が、センサー素子Ａ−１  １２およびＡ−２  １４に接触し、電極Ｂ  １６が、センサー素子Ｂ−１  １８およびＢ−２  ２０に接触する。図から分かるように、電極Ａ  １０およびＢ  １２のそれぞれが、異なるセンサー素子に接触している。
【００２３】
センサー素子Ａ−３  ２２およびセンサー素子Ｂ−３  ２４は、それぞれ場合により使用される。図１中に示されているが、当面のガス分析作業について推定される困難さに依存して、これらの一方または両方を、装置中に組み込んだり組み込まなかったりすることができ、この推定される困難さから、希望する程度の詳細さでガス混合物の分析を行うのに必要なセンサー素子数が決まる。センサー素子Ａ−３  ２２およびＢ−３  ２４が図示されるように存在する場合、電極Ｃ  ２６および電極Ｄ  ２８も図示されるように存在する。センサー素子Ａ−３  ２２およびＢ−３  ２４の一方または両方が存在しない場合は、それに対応する電極も存在しない。センサー素子Ａ−３  ２２が図示されるように存在する場合、電極Ａ  １０およびＣ  ２６を使用することでその素子を通過する回路を完成させることができ、本明細書の種々の図面に示されるように、他のセンサー素子を通過する回路も、それぞれの素子と隣接する電極を使用することで同様の方法で回路を完成させることができる。
【００２４】
センサー素子Ａ−３  ２２が存在する実施形態において、電極Ａ  １０が３つのセンサー素子に接触しているのが分かる。同様に、センサー素子Ｂ−３  ２４が存在する実施形態において、電極Ｂ  １６が３つのセンサー素子に接触しているのが分かる。これらの場合において、電極Ａ  １０およびＢ  １６は、異なるセンサー素子に接触している。
【００２５】
別の実施形態が図２に示されており、この図中の装置は、図１に示される実施形態に記載されるものに加えて、さらなるセンサー素子および電極を含んでいる。同じ特徴が図２にも示されている場合には、図１に示される特徴と同じ番号付けが図２でも行われている。図２において、電極Ｅ  ３０は、センサー素子Ｅ−１  ３２およびＥ−２  ３４に接触しており、したがって２つ以上のセンサー素子に接触する第３の電極となる。電極Ｅ  ３０は、電極Ａ  １０およびＢ  １６のいずれとも異なるセンサー素子に接触している。
【００２６】
センサー素子Ｅ−３  ３６は、場合により使用されるものであり、図２中には示されているが、装置中に含まれる場合も含まれない場合もある。センサー素子Ｅ−３  ３６が図示されるように存在する場合、電極Ｆ  ３８も図示されるように存在する。センサー素子Ｅ−３  ３６が存在しない場合は、電極Ｆ  ３８も存在しない。センサー素子Ｅ−３  ３６が図示されるように存在する場合、電極Ｅ  ３０は、３つのセンサー素子に接触する第３の電極となる。このような場合でも、電極Ｅ  ３０は、電極Ａ  １０およびＢ  １６のいずれとも異なるセンサー素子に接触している。
【００２７】
さらに別の実施形態が図３に示されており、この図中の装置は、図２に示される実施形態に記載されるものに加えて、さらなるセンサー素子および電極を含んでいる。同じ特徴が図３にも示されている場合には、図２に示される特徴と同じ番号付けが図３でも行われている。図３において、電極Ｇ  ４０は、センサー素子Ｇ−１  ４２およびＧ−２  ４４に接触しており、したがって２つ以上のセンサー素子に接触する第４の電極となる。電極Ｇ  ４０は、Ａ  １０、Ｂ  １６、およびＥ  ３０のいずれとも異なるセンサー素子に接触している。
【００２８】
センサー素子Ｇ−３  ４６は、場合により使用されるものであり、図３中には示されているが、装置中に含まれる場合も含まれない場合もある。センサー素子Ｇ−３  ４６が図示されるように存在する場合、電極Ｈ  ４８も図示されるように存在する。センサー素子Ｇ−３  ４６が存在しない場合は、電極  Ｈ  ４８も存在しない。センサー素子Ｇ−３  ４６が図示されるように存在する場合、電極Ｇ  ４０は、３つのセンサー素子に接触する第４の電極となる。このような場合でも、電極Ｇ  ４０は、電極Ａ  １０、Ｂ  １６、およびＥ  ３０のいずれとも異なるセンサー素子に接触している。
【００２９】
図２を参照すると、電極Ｊ  ５０がセンサー素子Ｂ−２  ２０およびＥ−２  ３４に接触しており、電極Ｋ  ５２がセンサー素子Ａ−１  １２、Ｂ−１  １８、およびＥ−１  ３２に接触しているのが分かる。図３を参照すると、電極Ｋ  ５２がセンサー素子Ａ−１  １２、Ｂ−１  １８、Ｅ−１  ３２、およびＧ−１  ４２に接触しているのが分かる。したがって、電極Ａ  １０、Ｂ  １６、Ｅ  ３０、Ｇ  ４０、Ｊ  ５０、およびＫ  ５２のそれぞれは、２つ以上のセンサー素子に接触する電極であると言うことができる。さらに、電極Ａ  １０、Ｂ  １６、Ｅ  ３０、Ｇ  ４０およびＫ  ５２のそれぞれは、３つ以上のセンサー素子に接触する電極であると言うことができ、電極Ｋ  ５２は４つのセンサー素子に接触する電極であると言うことができる。
【００３０】
本発明の装置において、前述のように基体表面上にセンサー素子が設置される場合、希望するなら基体の別の表面上にヒーターを設置することができる。図４は、ヒーターのレイアウトの一例を示している。図４において、基体４の表面上のヒーター５４は電極５６に接続されており、電極５６は接触端子５８に接続されている。このヒーターは、たとえば、加熱板であってよく、金、白金、またはパラジウムなどの金属あるいはそれら２種類以上の混合物でできていてよく、印刷またはその他の公知の技術によって付着させることができる。
【００３１】
基体の１つの表面上にセンサー素子が設置され、基体の別の表面上にはヒーターが設置される場合、本発明の装置中、基体の両方の表面上に電極が存在する。図１〜３を図４と比較することで分かるように、基体の第１の表面上の電極は、第２の表面上に存在する数の少なくとも２倍、または少なくとも３倍の数で存在できることが分かる。
【００３２】
前述したように、本発明の装置においては、基体の１つもしくはそれ以上の表面上にセンサー素子を設置することができる。特に、多層積層体の場合は、２つ以上の表面上にセンサー素子を設置することができる。センサー素子として使用される材料は、「グリーン」テープの異なる層の上に設置することができ、その後、種々の層を組み合わせて最終的に硬化した積層体が形成され、これによって基体が構成される。センサー素子が上に設置される層が、基体表面になる。
【００３３】
電極は、センサー素子と同じ層の上に設置することができるし、基体の内部上にあり、したがって表面とはならない層の上に設置することもできる。したがって、電極は、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に設置することができるし、表面上に存在しなくてもよい。さらに、センサー素子を基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に設置できるので、図１、２、および３に示される各実施形態は、基体の１つの表面上に設置することができる。その結果、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に４個以上、６個以上、８個以上、または１０個以上のセンサー素子が存在することができる。したがって基体は、合計で６個以上、８個以上、１０個以上、または１２個以上のセンサー素子を含むことができる。
【００３４】
さらに別の実施形態が図５に示されており、同じ特徴が図５にも示されている場合には、図１に示される特徴と同じ番号付けが図５でも行われている。図５において、センサー素子Ａ−１  １２は、第１の電極の電極Ａ  １０、および第２の電極の電極Ｋ  ５２に接触している。センサー素子Ａ−２  １４は、電極Ａ  １０に接触しており、センサー素子Ｂ−１  １８も電極Ｋ  ５２に接触している。したがって、電極Ａ  １０は、センサー素子Ａ−１  １２、Ａ−２  １４、およびＡ−３  ２２よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触しており；電極Ｋ  ５２についても同じことが言える。センサー素子Ｂ−２  ２０は電極Ｋ  ５２とは接触していないが、電極Ｋ  ５２は、センサー素子Ｂ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３  ２４よりなる群の少なくとも１つの構成要素とも接触している。センサー素子Ａ−１  １２、Ａ−２  １４、およびＡ−３  ２２よりなる群の構成要素はいずれも、センサー素子Ｂ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３  ２４よりなる群の構成要素ではない。
【００３５】
図５から分かるように、電極Ａは、センサー素子Ａ−１  １２、Ａ−２  １４、およびＡ−３  ２２よりなる群の２つ以上の構成要素に接触しているだけでなく、その群のすべての構成要素に接触している。
【００３６】
さらに別の実施形態が図６に示されており、この図中の装置は、図５に示される実施形態に記載されるものに加えて、さらなるセンサー素子および電極を含んでいる。同じ特徴が図６にも示されている場合には、図５に示される特徴と同じ番号付けが図６でも行われている。図６において、電極Ｋ  ５２はセンサー素子Ｅ−１  ３２に接触しており、したがってセンサー素子Ｅ−１  ３２、Ｅ−２  ３４、およびＥ−３  ３６よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触している。センサー素子Ｅ−１  ３２、Ｅ−２  ３４、およびＥ−３  ３６よりなる群の構成要素はいずれも、それぞれ、センサー素子Ａ−１  １２、Ａ−２  １４、およびＡ−３  ２２よりなる群；ならびにＢ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３  ２４よりなる群のいずれの構成要素でもない。
【００３７】
第３の電極である電極Ｂ  １６はセンサー素子Ｂ−１  １８およびＢ−２  ２０に接触しており、したがって、図６から分かるように、電極Ｂ  １６は、センサー素子Ｂ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３  ２４よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触している。しかし、電極Ｂ  １６は、その群の２つ以上の構成要素に接触しており、実際にはその群のすべての構成要素に接触していることも分かるであろう。第４の電極である電極Ｊ  ５０は、センサー素子Ｂ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触し、センサー素子Ｅ−１  ３２、Ｅ−２  ３４、およびＥ−３  ３６よりなる群の少なくとも１つの構成要素にも接触している。
【００３８】
さらに別の実施形態が図７に示されており、この図中の装置は、図６に示される実施形態に記載されるものに加えて、さらなるセンサー素子および電極を含んでいる。同じ特徴が図７にも示されている場合には、図６に示される特徴と同じ番号付けが図７でも行われている。図７において、第５の電極である電極Ｅ  ３０は、センサー素子Ｅ−１  ３２、Ｅ−２  ３４、およびＥ−３  ３６よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触している。しかし、電極Ｅ  ３０は、その群の２つ以上の構成要素に接触しており、実際にはその群のすべての構成要素に接触していることも分かるであろう。
【００３９】
電極Ｋ  ５２は、センサー素子Ｇ−１  ４２、Ｇ−２  ４４、およびＧ−３  ４６よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触している。センサー素子Ｇ−１  ４２、Ｇ−２  ４４、およびＧ−３  ４６よりなる群の構成要素はいずれも、それぞれ、センサー素子Ａ−１  １２、Ａ−２  １４、およびＡ−３  ２２よりなる群；Ｂ−１  １８、Ｂ−２  ２０、およびＢ−３  ２４よりなる群；ならびにＥ−１  ３２、Ｅ−２  ３４、およびＥ−３  ３６よりなる群のいずれの構成要素でもない。第６の電極である電極Ｇ  ４０も、センサー素子Ｇ−１  ４２、Ｇ−２  ４４、およびＧ−３  ４６よりなる群の少なくとも１つの構成要素に接触している。しかし、電極Ｇ  ４０は、その群の２つ以上の構成要素に接触しており、実際にはその群のすべての構成要素に接触していることも分かるであろう。
【００４０】
この装置の他の実施形態にも当てはまるが、センサー素子のこれらの群の一部またはすべては、基体の１つの表面上に設置することができ、前述したようにヒーターは、基体の別の表面上に設置することができる。このような場合、電極は、基体の両方の表面上に設置される。基体の第１の表面上の電極は、第２の表面上に存在する数の少なくとも２倍、または少なくとも３倍の数で存在できる。
【００４１】
これも前述したように、センサー素子は、基体の１つもしくはそれ以上の表面上に設置することができる。特に、多層積層体の場合、センサー素子を２つ以上の表面上に設置することもできる。その結果、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に、４個以上、６個以上、８個以上または１０個以上のセンサー素子が存在することができる。したがって基体は、合計で６個以上、８個以上、１０個以上、または１２個以上のセンサー素子を含むことができる。電極は、センサー素子と同じ層の上に設置することができるし、基体の内面上に設置することもできる。したがって、電極は、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に設置することができるし、表面上に存在しなくてもよい。
【００４２】
本発明の装置のその他の説明、およびその使用方法は、２００１年１０月１５日に出願された米国特許出願第０９／９７７，７９１号明細書、および２００２年４月５日米国特許出願第１０／１１７，４７２号明細書に見ることができ、これらのそれぞれの記載内用全体があらゆる目的で本明細書に援用される。
【００４３】
本発明の装置が、特定の特徴、整数、および／または成分を含んでなる、含む、含有する、または有するとして言及または説明される場合、そのような言及または説明が明らかに逆のことを意味するのでない限り、明示的に言及または説明された成分以外の１つもしくはそれ以上の成分が、その装置中に存在してもよいことを理解されたい。しかし、別の実施形態においては、本発明の装置は、特定の成分から実質的になるとして言及または説明される場合があり、そのような実施形態においては、装置の動作原理または特徴的な特性を実質的に変化させる成分は、その中には存在しない。さらに別の実施形態においては、本発明の装置が、特定の成分よりなるとして言及または説明される場合があり、そのような実施形態においては、言及された成分以外の成分は、その中に存在しない。
【００４４】
不定冠詞「ａ」または「ａｎ」が、本発明の装置中に１つの成分が存在することの言及または説明に関して使用される場合、そのような言及または説明が明らかに逆のことを意味するのでない限り、そのような不定冠詞の使用によって、その装置中に存在する成分の数が１に限定されるものではないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】電極をセンサー素子に接続する多重回路の概略図である。
【図２】電極をセンサー素子に接続する多重回路の概略図である。
【図３】電極をセンサー素子に接続する多重回路の概略図である。
【図４】ガス混合物を分析する装置中の基体上のヒーターのレイアウトを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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