(57)【要約】【課題】ＶＯＣの濃度を感度良く検出できるＶＯＣセンサを提供すること。【解決手段】本発明のＶＯＣセンサは、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動されるヒータ４２と、ヒータ４２に熱的に接触して設けられたメソポーラス材料からなる触媒層４３とを有する感応素子部Ｒｓを備え、通電オン期間の開始直後にピーク値となるヒータ４２の抵抗値に基づき、ＶＯＣ濃度に応じたセンサ出力を得る。【選択図】図１
2005083950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動されるヒータと、前記ヒータに熱的に接触して設けられたメソポーラス材料からなる触媒層とを有する感応素子部を備え、
前記通電オン期間の開始直後にピーク値となる前記ヒータの抵抗値に基づき、ＶＯＣ濃度に応じたセンサ出力を得る
ことを特徴とするＶＯＣセンサ。
【請求項２】
前記メソポーラス材料はメソポーラスシリカである
ことを特徴とする請求項１記載のＶＯＣセンサ。
【請求項３】
通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される第１のヒータ、および前記第１のヒータに熱的に接触して設けられた、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族を担持したメソポーラスシリカからなる触媒層を有する感応素子部と、
前記パルスで駆動される第２のヒータ、および前記第２のヒータに熱的に接触して設けられたメソポーラスシリカからなる層を有する補償素子部とを備え、
前記通電オン期間中の前記第１および第２のヒータの抵抗値に基づき、ＶＯＣ濃度に応じたセンサ出力を得る
ことを特徴とするＶＯＣセンサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のＶＯＣセンサと、
前記ＶＯＣセンサを、所定周期の通電オフ期間及びオン期間を含む駆動パルスで駆動するセンサ駆動制御手段と、
前記通電オン期間中の前記ＶＯＣセンサのセンサ出力の所定時間にわたる積分値を演算する積分値演算手段と、
前記ＶＯＣに対応する前記所定時間にわたる積分値データを予め格納している格納手段と、
前記積分値演算手段で演算された積分値と、前記積分値データとを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づき、前記ＶＯＣを検知してその結果を出力する出力手段と
を備えたことを特徴とするＶＯＣ検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＯＣ（Volatile Organic Compound；揮発性有機化合物）センサおよびＶＯＣ検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、新築された住宅等の建物は、高気密性および高断熱性を有する構造のものが多くなってきている。このような構造の建物では、天然建材に代えて合成樹脂等を主材とする新建材や内装材が、主として用いられる。ところが、これらの新建材や内装材等からＶＯＣが多量に発生することが知られている。これらのＶＯＣにより室内空気が汚染され、目、鼻、喉とへの刺激、頭痛、めまい等の多様な症状が生じる、いわゆる「シックハウス症候群」が問題となっている。
【０００３】
ＶＯＣは、ホルムアルデヒド、トルエン等を含む１００種類以上の物質が確認されている。ホルムアルデヒドは、たとえば、合板、パーティクルボード、フローリング材、接着剤、防かび剤等に含まれている。トルエンは、たとえば、油性塗料、有機溶剤系接着剤等に含まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の建物では、これらの多種類にわたるＶＯＣ成分が混合されて部屋内に存在することから、個々のＶＯＣガス濃度が人体に影響を与えるかどうかはもちろん、部屋全体のＶＯＣの総量が人体に影響を与えるかどうかも問題になる。ＶＯＣの総量は、総揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）と呼ばれている。
【０００５】
たとえば、世界保健機構（ＷＨＯ）では、室内のホルムアルデヒドの規制値を０．０８ｐｐｍと定めており、日本の厚生労働省も、ＷＨＯの規制値に準じる基準値を含む「職域
における屋内空気中のホルムアルデヒド濃度低減のためのガイドライン」を２００２年に発表している。このガイドラインの中では、事業者が講ずべき措置として、濃度測定を行うことがあげられている。
【０００６】
しかしながら、ＶＯＣおよびＴＶＯＣは、その濃度が極めて微量であっても、人体に深刻な影響を及ぼすガスであるので、たとえば、完成後の新築建物において、ＶＯＣおよびＴＶＯＣのガス濃度が人体に影響を与える程度か否かを測定するセンサが熱望されているが、ＶＯＣおよびＴＶＯＣのガス濃度を感度良く短時問で検出できるセンサは未だ提案されていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、極めて微量のＶＯＣおよびＴＶＯＣを感度良く検出できるＶＯＣセンサおよびＶＯＣ検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明のＶＯＣセンサは、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動されるヒータと、前記ヒータに熱的に接触して設けられたメソポーラス材料からなる触媒層とを有する感応素子部を備え、前記通電オン期間の開始直後にピーク値となる前記ヒータの抵抗値に基づき、ＶＯＣ濃度に応じたセンサ出力を得ることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明のＶＯＣセンサは、請求項１記載の特徴に加えて、前記メソポーラス材料はメソポーラスシリカであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明のＶＯＣセンサは、通電オフ期間および通電オン期間を含む所定周期のパルスで駆動される第１のヒータ、および前記第１のヒータに熱的に接触して設けられた、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族を担持したメソポーラスシリカからなる触媒層を有する感応素子部と、前記パルスで駆動される第２のヒータ、および前記第２のヒータに熱的に接触して設けられたメソポーラスシリカからなる層を有する補償素子部とを備え、前記通電オン期間中の前記第１および第２のヒータの抵抗値に基づき、ＶＯＣ濃度に応じたセンサ出力を得ることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明のＶＯＣ検知装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載のＶＯＣセンサと、前記ＶＯＣセンサを、所定の通電オフ期間及びオン期間を含む駆動パルスで駆動するセンサ駆動制御手段と、前記通電オン期間中の前記ＶＯＣセンサのセンサ出力の所定時間にわたる積分値を演算する積分値演算手段と、前記ＶＯＣに対応する前記所定時間にわたる積分値データを予め格納している格納手段と、前記積分値演算手段で演算された積分値と、前記積分値データとを比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づき、前記ＶＯＣを検知してその結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、ＶＯＣまたはＴＶＯＣの検出時に大きなセンサ出力が得られ、たとえばシックハウス症候群の発症を引き起こす極低濃度（ｐｐｂレベル）のＶＯＣまたはＴＶＯＣ濃度の検知が可能となる高感度なＶＯＣセンサが得られる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、メソポーラスシリカという触媒担体を用いることにより、ＶＯＣを吸着する能力が高くなり、高感度化が図れる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、ＶＯＣまたはＴＶＯＣの検出時に、温度補償された大きなセンサ出力が得られる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、極低濃度（ｐｐｂレベル）のＶＯＣまたはＴＶＯＣ濃度の検知が可能となり、たとえば建物の室内のＶＯＣまたはＴＶＯＣ濃度を監視してシックハウス症候群の発症を回避することができ、社会的貢献度が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、本発明によるＶＯＣセンサの平面図、背面図、および平面図におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本発明によるＶＯＣセンサは、所定厚さ（たとえば、４００μｍ程度）のシリコン（Ｓｉ）ウェハ４１上に、所定厚さ（たとえば、６００ｎｍ程度）の酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜４８ｃ、所定厚さ（たとえば、２５０ｎｍ程度）の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂ、および所定厚さ（たとえば、３０ｎｍ程度）の酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜４８ａの絶縁薄膜が順次成膜され、多層絶縁膜が形成されている。
【００１８】
この多層絶縁膜上に、感応素子部Ｒｓとして、所定厚さ（たとえば、２５０ｎｍ程度）の第１のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４２が形成されていると共に、この白金（Ｐｔ）ヒータ４２と熱的に接触して、白金族、たとえばパラジウム（Ｐｄ）を担持したメソポーラス材料、たとえばメソポーラスシリカ（ｍ−ＳｉＯ2 ）、からなる触媒層、つまりＰｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層４３が所定厚さ（たとえば、１〜４０μｍ程度）で形成されている。
【００１９】
メソポーラス材料は、均一径の規則的な配列のメソ孔（直径１〜５０ｎｍ）を持つ多孔質材料である。たとえば、メソポーラス材料の１つであるメソポーラスシリカ（ｍ−ＳｉＯ2 ）は、約１０Å以上の内径の中空を有する柱状構造物の集合体であり、その比表面積は最大で１５００ｍ2 ／ｇに達する。
【００２０】
このメソポーラスシリカは、モービル  オイル社の国際公開特許ＷＯ第９１／１１３９０号で最初に製造方法が提案されたものである。その製造方法は、シリカゾルに水酸化ナトリウム水溶液に溶解したｎ−ドデシルトリメチルアンモニウムクロリドおよび硫酸を少量ずつ交互に加えた後、ｐＨを１３．５に調整してゲル化し、これを室温で２時間撹拌後、オートクレーブ中で１４０℃、４８時間静置して水熱合成を行い、生成物を濾過・水洗い・乾燥した後、５５０℃で数時間焼成して残留する有機物を除去することによって得ることができる。
【００２１】
また、多層絶縁膜上には、補償素子部Ｒｒとして、所定厚さ（たとえば、２５０ｎｍ程度）の第２のヒータとしての白金（Ｐｔ）ヒータ４４と、この白金（Ｐｔ）ヒータ４４と熱的に接触して、メソポーラスシリカ（ｍ−ＳｉＯ2 ）からなる層、すなわちＳｉＯ2 層４５も形成されている。
【００２２】
また、図１（ｃ）に示すように、シリコンウェハ４１を異方性エッチングして凹部４６および４７を形成し、それにより、上述の各絶縁薄膜による薄膜ダイヤフラムＤｓおよびＤｒが形成されている。
【００２３】
次に、上述のＶＯＣセンサの製造方法について説明する。
【００２４】
まず、厚さ４００μｍのシリコン（Ｓｉ）ウェハ４１を用意し、シリコン（Ｓｉ）ウェハ４１の表面に酸化処理を施して厚さ６００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜４８ｃを成膜する。
【００２５】
次に、スパッタ装置（図示しない）を用いて、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜４８ｃ上に厚さ２５０ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂを成膜し、続いて、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜４８ｂ上に厚さ３０ｎｍの酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜４８ａを成膜し、多層絶縁膜を形成する。
【００２６】
次に、多層絶縁膜上に、厚さ２５０ｎｍの一対の白金（Ｐｔ）ヒータ４２および４４を形成する。次に、白金（Ｐｔ）ヒータ４２上に、パラジウム（Ｐｄ）を担持したメソポーラスシリカ粒子（Ｐｄ／ｍ−ＳｉＯ2 ）をスクリーン印刷で塗布し、厚さ１〜４０μｍのＰｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層４３を形成する。また、白金（Ｐｔ）ヒータ４４上に、パラジウム（Ｐｄ）を担持しないメソポーラスシリカ粒子（ｍ−ＳｉＯ2 ）をスクリーン印刷で塗布し、厚さ１〜４０μｍのｍ−ＳｉＯ2 層４５を形成する。
【００２７】
以上のようにして製造されたＶＯＣセンサ４０は、後述するように吸着燃焼式ガスセンサとして機能し、その触媒担体の比表面積は１５００ｍ2 ／ｇであり、従来センサに用いた触媒担体の１０倍である。そのため、ＶＯＣガス吸着量が増加し、吸着ガスの燃焼によって生じるセンサ出力も大きく増加し、感度が高くなる。
【００２８】
次に、本発明のＶＯＣセンサ４０を用いたガス検知装置について、図２から図４を参照しながら説明する。図２は、本発明のＶＯＣセンサ４０を用いたガス検知装置の構成例を示すブロック図、図３は、図２のガス検知装置で用いられる駆動パルスの波形例を示すタイミングチャート、図４は、通電オン期間におけるＶＯＣセンサ４０によるトルエン検知時のセンサ出力特性を示すグラフである。
【００２９】
ガス検知装置１は、コントローラ１０と、駆動電源２０と、出力手段３０と、検出用のブリッジ回路を含むＶＯＣセンサ４０とから構成される。コントローラ１０には、駆動電源２０、出力手段３０およびＶＯＣガスセンサ４０が接続されている。
【００３０】
ガス検知装置１では、図３に示すような駆動波形を有する駆動パルスが供給されて通電制御されたときのＶＯＣセンサ４０のセンサ出力に基づいて、所望のガス種が検知され出力される。この検知の原理は、ＶＯＣセンサ４０のセンサ出力が、通電オン期間の開始時点からＶＯＣの種類に応じた固有のピーク波形を呈することを利用するものである。
【００３１】
詳しくは、図４に示すように、トルエン等のＶＯＣのセンサ出力は、通電オン期間（２００ミリ秒）の開始直後において最も顕著にピークが現れるので、ここでは、この現象を有効に利用するようにしている。すなわち、図３に示すように、駆動パルスにおける３０秒の通電オフ期間後の２００ミリ秒の通電オン期間において、ＶＯＣセンサ４０からセンサ出力を取得するようにしている。通電オフ時間は、ｐｐｍレベルの測定では、１０〜６０秒程度であり、通電オン時間は、２００ミリ秒程度が良好であることがわかっている。
【００３２】
なお、図４の例では、ＶＯＣとして濃度１００ｐｐｍのトルエンを検知した時のセンサ出力特性を例示するが、他のＶＯＣ、たとえば、エタノール、キシレン、ジエチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト、酢酸およびホルムアルデヒド等においても、同様にピーク波形を呈することが知られている。
【００３３】
コントローラ１０は、補正手段１１、センサ駆動制御手段１２、計時手段１３、積分値演算手段１４、格納手段１５および比較手段１６を含んで構成される。このコントローラ１０は、演算部、記憶部等を有するマイクロコンピュータにて具現化可能である。
【００３４】
補正手段１１は、ブリッジ回路からの検出出力に所定の補正を施したものをセンサ出力として、積分値演算手段１４に供給する。すなわち、ＶＯＣの存在しない環境においてブリッジ回路からの検出出力を初期検出出力として予め計測しておき、この初期検出出力を、実際にＶＯＣが存在する環境においてブリッジ回路から得られる検出出力から減算したものを、センサ出力として積分値演算手段１４へ出力する。なお、補正手段１１とブリッジ回路との間には、増幅手段（図示しない）が挿入されていても良い。
【００３５】
センサ駆動制御手段１２は、ガス検知装置１の電源オンから所定のトリガーによる駆動停止の指示があるまでの間、ＶＯＣセンサ４０に対して駆動電源２０を、計時手段１３から供給されるクロック信号を参照しつつ通電制御して、図３に示すような３０秒の通電オフ期間と２００ミリ秒の通電オン期間とで１周期が構成される駆動波形を有する駆動パルスを継続的に発生させる。なお、図３に示す駆動パルスにおいて、通電オフ期問に相当する駆動パルスのレベルは、必ずしもゼロである必要はない。すなわち、この駆動パルスは、積分値演算手段１４で所望のセンサ出力が取得されやすいように、通電オフ期間においても直流バイアスが印加されることもある。
【００３６】
積分値演算手段１４は、計時手段１３から供給されるクロック信号を参照しつつ、通電オン期間時におけるＶＯＣセンサ４０のセンサ出力の所定時間にわたる積分値を演算する。詳しくは、積分値演算手段１４は、検知すべきガスのピーク値に対応するタイミングを含む通電オン期間の所定時間にわたって、補正手段１１からのセンサ出力をサンプリングすると共に、これらを積分する。
【００３７】
格納手段１５には、被検知ガスに対応する上記所定時間にわたる積分値データが予め格納されている。詳しくは、被検知ガスに特有の積分値は、実験等により事前に取得可能なので、これが積分値データとして格納されている。比較手段１６では、積分値演算手段１４にて検知された積分値と、格納手段１５に格納されている積分値データとが比較され、その比較結果が出力手段３０に出力される。
【００３８】
出力手段３０は、比較手段１６による比較結果に基づき、被検知ガスを検知してその結果を出力する。この結果の出力は、たとえば、発光ダイオード等の可視信号による方法やブザー等の可聴信号による方法が想定される。あるいは、電話回線等の通信手段を利用した方法であってもよい。出力手段３０は、これら可視または可聴信号を発生するデバイスおよびそのドライバ回路や通信装置等を含んで構成される。なお、コントローラ１０に接続される駆動電源２０は、周知の電池等や商用電源が利用可能である。
【００３９】
ＶＯＣセンサ４０は、センサ駆動制御手段１２にて図３で示すような駆動パルスが供給されて間欠的に駆動する。このＶＯＣセンサ４０は、図１に示すように、感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒから構成されている。感応素子部Ｒｓは、白金（Ｐｔ）ヒータ４２およびＰｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層４３を含み、補償素子部Ｒｒは、白金（Ｐｔ）ヒータ４４およびｍ−ＳｉＯ2 層４５を含む。感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒは、固定抵抗Ｒ１およびＲ２と可変抵抗Ｒｖと共にブリッジ回路を構成している。そして、このブリッジ回路において、感応素子部Ｒｓおよび固定抵抗Ｒ１の接続点、並びに補償素子部Ｒｒおよび固定抵抗Ｒ２の接続点には、コントローラ１０のセンサ駆動制御手段からの駆動パルスが所定のインターバルで間欠的に供給される。また、感応素子部Ｒｓおよび補償素子部Ｒｒの接続点と、可変抵抗Ｒｖの可動端子は、コントローラ１０の補正手段１１に接続され、それにより、ＶＯＣ４０のセンサ出力としての電圧値が補正手段１１に供給される。
【００４０】
このＶＯＣセンサ４０を使用するに際しては、まず、検出動作開始前に、補正手段１１からのセンサ出力がゼロになるように、可変抵抗Ｒｖを調整する。この調整後の状態において、トルエン等のＶＯＣが感応素子部Ｒｓに触れると、触媒作用により、感応素子部Ｒｓの表面で酸化されて反応熱が生じる。この反応熱により、白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗値が上昇し、この抵抗値の上昇によりブリッジ回路の平衡が崩れ、コントローラ１０にセンサ出力が供給される。この場合、白金（Ｐｔ）ヒータ４４は、周囲温度の変動による白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗値の変動を相殺し、ＶＯＣの反応熱に起因する白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗値の変動成分のみを取り出せるように温度補償する。
【００４１】
このような構成のガス検知装置１において、センサ駆動制御手段１２に制御されて、図３に示すような駆動パルスが継続的に出力される。この駆動パルスにより、白金（Ｐｔ）ヒータ４２および４４は、通電オン期間（２００ミリ秒）の開始時ほぼ瞬時にＶＯＣ検知に適する温度（約４００度）まで加熱される。
【００４２】
この加熱時、Ｐｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層４３は、担体材料としてメソポーラスシリカ（ｍ−ＳｉＯ2 ）というメソポーラス材料を使用しているため、高比表面積を有すると共に、ＶＯＣセンサ４０の駆動温度（約４００〜４５０℃）で高い熱的安定性を有する。すなわち、メソポーラスシリカ（ｍ−ＳｉＯ2 ）は、温度が６００℃くらいまで上昇してもメソ孔の崩壊が起こらないため、ＶＯＣセンサ４０の繰り返し使用や長期の使用に十分に耐え得る。
【００４３】
そして、通電オフ期間（３０秒）の間に触媒担体上へ吸着したＶＯＣのガス分子が、通電オン期間（２００ミリ秒）の開始と同時に燃焼される。このとき、Ｐｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層４３は、吸着剤もしくは触媒担体としての機能に加えて、ＶＯＣガスの吸着−燃焼反応から得られる熱量を白金（Ｐｔ）ヒータ４２へ伝導する良好な熱伝導体としても機能する。
【００４４】
このガス分子の燃焼熱（反応熱）の伝導によって、白金（Ｐｔ）ヒータ４２の抵抗変化が引き起こされる。これが、ブリッジ回路において電位差として検出される。このように、被検知ガスがＶＯＣセンサ４０にて検出されると、そのセンサ出力は、補正手段１１を介して積分値演算手段１４に与えられる。積分値演算手段１４では、与えられたセンサ出力から積分値が演算され、演算された積分値が比較手段１６に与えられて、格納手段１５に格納される積分値データと比較される。そして、比較結果が出力手段３０に出力されて、所定の出力方法で警報出力等が行われる。
【００４５】
このように、ピーク値を含むタイミング期間の積分値を利用してＶＯＣを検知しているので、従来の接触式ガスセンサと比べてより大きなセンサ出力が得られると共に、検知に必要な値が安定的に得られるようになり、この結果、検出精度が大幅に向上する。
【００４６】
また、ＶＯＣセンサ４０の担体材料であるメソポーラス材料は、比表面積が大きければ大きいほど、ＶＯＣを吸着する能力が高く、比表面積の増加に比例して出力（感度）も大きくなる。
【００４７】
図５は、本発明によるＶＯＣセンサのメソポーラス触媒担体の比表面積に対する濃度１００ｐｐｍのトルエンの検知時の積分感度の関係を示すグラフである。ここで、積分感度とは、図４の波形の面積を積分した積分値である。このグラフから、メソポーラス触媒担体の比表面積の増加に比例して、積分感度（積分値）も大きくなることが分かる。また、ＶＯＣの種類等に起因する要求に応じて、５００〜１５００ｍ2 ／ｇの任意の比表面積を有するメソポーラス触媒担体を用いて高感度のＶＯＣセンサが作製可能である。
【００４８】
また、図６は、本発明のＶＯＣセンサのトルエン濃度依存性を示すグラフである。特性Ａは、本発明のＶＯＣセンサのトルエン濃度に対する積分感度（ａ．ｕ．）を示し、特性Ｂは、検出限界を示す。図６から、本発明のＶＯＣセンサは、０．０４ｐｐｍ（４０ｐｐｂ）が限界値となり、検出限界が従来の吸着燃焼式ガスセンサに比べてかなり下がっており、感度が高くなっていることが分かる。
【００４９】
ところで、人によって症状や発症するＶＯＣ濃度に差があるために、シックハウス症候群対策として、この範囲までのＶＯＣ濃度検知が必要であるという断定は難しい。しかし、たとえば、厚生労働省が室内空気質のガイドライン値を発表しているので、これを基準値とすることができる。下記表は、各揮発性有機化合物に対する室内濃度の指針値を示す。
【００５０】
【表１】
2005083950.tif 000003
【００５１】
各ＶＯＣによってガイドラインとして示される濃度値が異なるが、この値より濃いのか薄いのかを測定することができる。実際には、室内の空気は種々のＶＯＣが混ざった状態であるので、個々のＶＯＣを測定するのではなく、ナンバー１４のＴＶＯＣを測定する。このＴＶＯＣは、室内の各ＶＯＣが全部でどのくらい存在するかをトルエン濃度として換算して示している。このガイドライン値０．１ｐｐｍを上回るか下回るかを正確に捉えるＶＯＣセンサが必要である。
【００５２】
そこで、図２のガス検知装置において、格納手段１５にＴＶＯＣのガイドライン値０．１ｐｐｍに対応する上記所定時間にわたる積分値データを予め格納しておく。そして、被比較手段１６において、積分値演算手段１４からの演算された積分値と、格納手段１５に格納されている上述の積分値データが比較される。その比較結果が出力手段３０に出力される。
【００５３】
たとえば、新築住宅の室内において、ガス検知装置１を使用し、積分値演算手段１４からの演算された積分値が上述の積分値データを上回っていれば、警報出力等が行われ、室内のＴＶＯＣがガイドライン値を超えていることが、居住予定者に報知される。
【００５４】
その後、ある程度の日数の経過毎にガス検知装置１によるＴＶＯＣの測定を行い、積分値演算手段１４からの演算された積分値が上述の積分値データを下回っていることが確認された時点で、ＴＶＯＣによる悪影響はないと判断して、居住予定者は、新築住宅に居住を許されることになる。
【００５５】
このように、本発明によるＶＯＣガスセンサを使うと、従来のガスセンサでは検知できなかった極低濃度（ｐｐｂレベル）のＶＯＣまたはＴＶＯＣ濃度の検知が可能な分解能を有しており、たとえば上述の室内のＶＯＣまたはＴＶＯＣ濃度を監視して、シックハウス症候群の発症を回避することができ、社会的貢献度が大きい。
【００５６】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００５７】
たとえば、上述のガス検知装置においては、積分値を利用して所望のＶＯＣを検知する例を示したが、積分値に替えて、センサ出力のピーク値を利用して所望のＶＯＣを検知するように構成することも可能である。この場合には、積分値演算手段１４に代えて、ピーク値取得手段を備えると共に、格納手段１５に、被検知ガスに対応する通電オン期間のピーク値データが予め格納されている。詳しくは、被検知ガスに特有のピーク値は、実験等により事前に取得可能なので、これがピーク値データとして格納されている。また、比較手段１６では、ピーク値取得手段にて検知されたピーク値と、格納手段１５に格納されるピーク値データとが比較されその結果が出力手段３０に出力される。
【００５８】
なお、上記の説明では、ＶＯＣとしてトルエンを例に挙げているが、本発明は、トルエンのみの検知に限定されず、複数種のＶＯＣでも同様に検知可能である。たとえば、エタノール、キシレン、ジエチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト、酢酸およびホルムアルデヒドを含むＶＯＣも検知可能である。これに伴い、通電オンオフ間隔、通電時間等も適宜変更可能である。
【００５９】
また、担体材料として、メソポーラスシリカ以外の高比表面積を有するメソポーラス材料（たとえば、メソポーラスアルミナ（有機テンプレート等を用いて人工的に細孔構造を制御して製造した高比表面積アルミナ）、メソポーラスシリカアルミナ（骨格のシリカにアルミニウム元素を導入したもの）を用いても同様な効果が得られる。また、燃焼触媒はＰｄでなく、その他の白金族元素を添加しても同様な効果が得られる。
【００６０】
また、本発明のＶＯＣセンサは、担体に吸着する可燃性ガスであればＶＯＣ以外のガスの検知にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、本発明によるＶＯＣセンサの平面図、背面図、および平面図におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明のＶＯＣセンサ４０を用いたガス検知装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２のガス検知装置で用いられる駆動パルスの波形例を示すタイミングチャートである。
【図４】通電オン期間におけるＶＯＣセンサによるトルエン検知時のセンサ出力特性を示すグラフである。
【図５】本発明のＶＯＣセンサのメソポーラス触媒担体の比表面積に対する１００ｐｐｍトルエン感度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のＶＯＣセンサのトルエン濃度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
４０    ＶＯＣセンサ
４１    シリコンウェハ
４２    白金（Ｐｔ）ヒータ
４３    Ｐｄ／ｍ−ＳｉＯ2 触媒層
４４    白金（Ｐｔ）ヒータ
４５    ｍ−ＳｉＯ2 層
４６    凹部
４７    凹部
４８ａ  酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜
４８ｂ  窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
４８ｃ  酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜
Ｄｓ    薄膜ダイヤフラム
Ｄｒ    薄膜ダイヤフラム
【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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