(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気中に含まれる特定のガスを検出するためのセンサであって、平板状のベース部の一方の面に底面が平坦な凹部の室を形成し、そして前記の室内にガス吸収溶液を流す少なくとも１本の溝を形成するために島を形成し、更に、前記溝の上部を閉封するようにガス透過材を前記一方の面の周囲縁に接合させると共に、前記島の上面で保持させたことを特徴とするガス検出センサ。
【請求項２】
ガス透過材を介したガス吸収量を増すために前記溝の途中にプールを形成した請求項１記載のガス検出センサ。
【請求項３】
前記プール内においてガス吸収溶液が一様に流れるように、前記プール内に整流手段を設けた請求項２記載のガス検出センサ。
【請求項４】
前記整流手段は、凸状の島をガス吸収溶液の流れる方向に配列したものである請求項３記載のガス検出センサ。
【請求項５】
ガス透過材を介したガス吸収量を増すために上記溝を蛇行もしくは折曲させ、溝長を長くした請求項１記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記溝の下流側で試薬溶液を混合するために別の溝を形成した請求項１〜５のいずれかに記載のガス検出センサ。
【請求項７】
前記ベース部をガス透過性の材質で形成した請求項１〜６のいずれかに記載のガス検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中に含まれる特定のガスを検出するためのセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気中に含まれるＣＯ2濃度を測定する場合、従来はエアーポンプを用いて大気をガス吸収溶液(この場合はアルカリ水溶液)に一定時間送り込み大気中に含まれるＣＯ2をアルカリ水溶液に溶かし込む。これによりアルカリ水溶液はＣＯ2と反応してアルカリ濃度が変化する。このアルカリ濃度の変化を所定の試薬を点滴して調べることにより、大気中のＣＯ2濃度を知ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような検出方法では、
装置が高価で大型となり、又、ランニングコストも高い、
エアーポンプの供給能力を一定値に規定する必要があるが、これはエアーポンプに接続されたチューブの長さ等によっても変化するため管理が容易でない、
又、エアーポンプの送り込み時間とガス吸収溶液に溶け込む量とがリニアに比例しないため時間管理も必要となり、操作が煩わしい、
測定対象(試料)が大気のような場合は問題はないが、試料が少量の場合には上述の方法では測定が困難である、
といった課題があった。
【０００４】
従って本発明は上述した課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気中に含まれる特定のガスを検出するためのセンサであって、平板状のベース部の一方の面に底面が平坦な凹部の室を形成し、そして前記の室内にガス吸収溶液を流す少なくとも１本の溝を形成するために島を形成し、更に、前記溝の上部を閉封するようにガス透過材を前記一方の面の周囲縁に接合させると共に、前記島の上面で保持させたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】
上記溝にガス吸収溶液が流れる間にガス透過材を通じて気中に含まれるガスがガス吸収溶液に吸収される。
そのガス吸収量を増すには、請求項２にあるように、溝の途中にプールを形成して溝の表面積を増やすとよい。
その場合、前記プール内でガス吸収溶液が不整流の状態で流れるとガス吸収量が一様でなくなるので、請求項３に示したように、前記プール内に整流手段を設ける。
整流手段としては請求項４に示すように、凸状の島をガス吸収溶液の流れる方向に配列したものを使用できる。
又、ガス透過材を通じてのガス吸収量を増す別の手法としては請求項５に示すように、上記溝を蛇行させたり、折曲させるようにして溝長を長くしてもよい。請求項６に示したように、上記溝の下流側に試薬溶液を混合するために別の溝を形成すれば、システム構成は更にコンパクトになる。
請求項７にあるようにベース部自体もガス透過性の材質で形成するようにすれば、ガス吸収量を増すことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１実施形態を示したガス吸収センサ１の分解斜視図である。このガス吸収センサ１は樹脂性のベース部１０とこのベース部１０の上面に貼り付けられる多孔質ガラス板２０とからなる。ベース１０部のサイズは例えば縦横それぞれ３６mmで高さは１mmである。そのベース部１０の上面には、上述したプールとして、ほぼ６角形状をなし、深さ１５０μｍで底面が平坦な凹部の形状をなすガス吸収室１１が形成される。そのガス吸収室１１には幅および高さが１５０μｍの短冊状で凸部に形成された島１２が１５０μｍの間隔で複数個配列されている。尚、この島１２は、ガス吸収室１１の形成(エッチング)の際に非エッチング部にして残されたものである。
【０００８】
島１２の延在方向にあるガス吸収室１１の頂点１１ａ、１１ｂから当該ベース１０の端面に至る溝１１ｃ、１１ｄが形成されている。図示されるように、ガス吸収室１１は一方側にずれた位置にあり、長い方の溝１１ｄにおいては途中で直交方向に分岐した溝１１ｅが形成されている。これらの溝の径はいずれも１００μｍである。これらの溝１１ｃ、１１ｄ、１１ｅのベース端面部をそれぞれ溶液注入口１３、溶液取出口１４、試薬注入口１５と呼ぶ。
【０００９】
多孔質ガラス板２０は、液体は通さないが気体は自由に透過させる性質を持つものであり、ガラス材以外にも種々の透過膜を使用でき、例えば“ゴアテックス”と呼ばれるものを使用できる。この多孔質ガラス２０板は接着剤を用いて前述のベース１０の上面に貼り付けられるか、もしくは接着シートを用いて両者を互いに貼り合わしてから熱を加えることにより固定される。このとき多孔質ガラス板２０と島１２の上面とは密着するため、島１２相互間の間隙部は、溶液注入口１３から注入されたガス吸収溶液が溶液取出口１４へ流れる際の通路となる。又、多孔質ガラス板２０は極めて薄い膜状のものであるため、この島１２は、ガス吸収室１１の個所で多孔質ガラス板２０が変形しないよう保持する機能も併せ持つ。
【００１０】
図２は上記センサ１の使用例を示したシステム図であり、ここでも大気中のＣＯ2濃度を検出する場合を例にとって説明する。溶液注入口１３へはポンプ３１を通じてガス吸収溶液のタンク３２からのガス吸収溶液が供給される。これにより、ガス吸収溶液はガス吸収室１１に導かれ、各島１２間の間隙部を通過して溝１１ｄへ導かれる。
【００１１】
このガス吸収溶液がガス吸収室１１を通過する間に、多孔質ガラス板２０を透過したＣＯ2がガス吸収溶液に吸収される。ここでガス吸収液がガス吸収室１１を通過するのに要する時間は、溝１１ｃ、１１ｄの穴径でほぼ決まる。つまり、
▲１▼多孔質ガラス板２０を介したガスの吸収時間が一定時間となるので測定のバラツキをなくせる。
又、上述した整流作用を持たせた島１２を設けたのでガス吸収溶液はガス吸収室１１内で一様に流れるようになる。つまり、
▲２▼ガス吸収室１１内のガス吸収溶液は均等にガスを吸収するようになり、測定精度が向上する。
【００１２】
一方、試薬注入口１５に対してポンプ３３を通じて試薬溶液のタンク３４からの試薬溶液が供給されている。従って前記のガス吸収溶液が溝１１ｄを通過する間に試薬溶液が混合され、その混合されたガス吸収溶液は、溶液取出口１４を通じて計測器３５に導かれ、ここでアルカリ濃度が検出され、そのアルカリ濃度から大気中のＣＯ2濃度が測定表示される。
【００１３】
本発明の気体検出センサは例示したように極めて小型(本発明はこのサイズに限定されるものではない)であるため、例えば一つのチップ基板に本センサを組み込むことも可能であり、近年注目されているマイクロマシンに組み込むことも可能である。
【００１４】
上述した▲１▼、▲２▼の機能を持つものであるならば本発明の気体センサの形状は図１のものに限定されず、例えば図３に示すように、各島１２’の長さをガス吸収室１１の形状に応じて変化させたり、あるいはガス吸収室１１自身の形状も他の多角形や円状であってもよく、又、図４に示すように、折曲(もしくは蛇行)させた溝５０を形成して溝の表面積を増やしてもよい。
【００１５】
尚、図３、図４は、図１にあるような溝１１ｅを設けなかった例であり、この場合は、試薬溶液を混合させるための手段を別途設ければよい。
【００１６】
尚、検出対象のガスに応じて採用されるガス吸収溶液が腐食性のものであるならば、ベース部１０は例えばガラス材で形成する。又、このベース部１０自体をガス透過性の材質で形成すれば、上下面からガスが吸収されるようになり、低濃度のガスも検出可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、平板状のベース部の一方の面に、ガス吸収溶液が流れる１本の連続した溝を形成し、その上にガス透過材を設け、その溝にガス吸収溶液を通過させる間に気中のガスをガス透過材を通じて検出するものであり、シンプルな構造のため小型、安価で、測定対象の試料は少量で済む。又、ガス吸収溶液が溝を通過に要する時間、つまりガス吸収時間を容易に制御できるので測定のバラツキをなくせる。
ガス吸収量を増すために溝の途中にプールを形成することができ、そのプール内に整流手段を設ければガス吸収溶液が一様に流れるようになり、つまりガスの吸収が均等に行われるようになり、測定精度が向上する。
更に、溝の下流に試薬溶液を混合するために別の溝を形成すれば、システム構成が更にコンパクトになる。
又、ベース部自体をガス透過性の材質で形成すればガス吸収量が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の気体センサの１実施形態を示した斜視図
【図２】  図１の気体センサの使用例を示したシステム図
【図３】  本発明の気体センサの別の実施形態を示した図
【図４】  本発明の気体センサの別の実施形態を示した図
【符号の説明】
１  ガス検出センサ
１０  ベース部
１１  ガス吸収室
１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅ  溝
１２  島
１３  溶液注入口
１４  溶液取出口
１５  試薬注入口
２０  多孔質ガラス板
３１，３３  ポンプ
３２，３４  タンク
３５  計測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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