Chemical Sensors

Vol. 18, No. 2 (2002)

Abstracts


ガスセンサの発展と変遷

許斐　勝利

フィガロ技研株式会社・代表取締役

Development and Changes for Gas Sensor

Katsutoshi KONOMI

Figaro Engineering Inc.


　我国は33 年前、世界に先駆けて、半導体ガスセンサの開発、実用化に成功したが、この間累計で約1億個以上の日本製センサが国内外に出荷され、広く人々の安全、防災面で役立っている。本センサの如き、ハイテク製品が、この様に長期間継続使用されているのは、珍しいケースであるが、長期安定性が重要視され、この間材料、デバイスについての、たゆまざる改良がなされた結果でもある。開発当初の第一世代センサは、ユーザーから、ガス選択性が乏しい、感度が不安定、温湿度への影響あり等、いろいろな欠点が指摘されたが、各種触媒の添加、フィルタ材の組み合わせ、センサ構造、作動条件等の検討により、これら欠点が改良されてきた。その後より高機能化に向けて、第二世代センサとして、厚膜印刷、ビーズ型の開発、パルス駆動などの駆動条件、デバイス回路の検討が行われ､センサの低消費電力化、均一化、小型化が図られた。今日では民生用警報器については、CO/CH4 複合型警報器や火報機能付複合型警報器等が市場に登場し、新たな市場を創出している。ガスセンサ・警報器については、近年世界的なユーザーの増加、ニーズの多様化を背景とし、使用センサの使い分け、規格の厳格化、そして濃度表示、自己診断機能等、新たな要請がなされつつある。又市場も欧米、日本等から他の地域へも広がりつつあり、中国でも大都市や沿岸都市部を中心に、警報器が少しずつ普及してきた。これら動きを見据えた、欧米ガスセンサメーカー間の提携、買収も行われつつあり、競争激化に伴い他産業と同様、米国、台湾等メーカーの中国への製造移転が始まり、「センサ事業の新たな潮流」を感じざるを得ない。今後のガスセンサ実用化においても、技術面では、センサの更なる小型化、省電力化、電池駆動化、量産化の追及がなされ、機能面でも、識別性の大幅向上、検知ガスの増大やインテリジェント化が重要となろう。又これに呼応して、MEMS を応用した薄膜センサや、波形認識技術等が実用化され、第三世代センサとして、ガス漏れ、空気質以外に、臭いや環境管理、アメニティー、産業分野の工程管理、メディカル、人工知能分野等へ展開されるものと期待される。これらセンサの開発には､ニーズとシーズの組み合わせ、タイミング等も重要であり、本研究会での産・官・学間の技術交流、情報交換による、新味の果実が期待される所以である。

ミクロ・マクロ構造制御による 半導体ガスセンサの高性能化

清水　康博

長崎大学大学院生産科学研究科物質科学専攻
〒852-8521　長崎市文教町1-14

Development of High Performance Semiconductor Gas Sensors by Micro- and Macro-Structural Design

Yasuhiro SHIMIZU

Graduate School of Science and Technology, Nagasaki University
1-14 Bunkyo-machi, Nagasaki 852-8521, JAPAN

This article reviews our approach aimed at improving and modifying the sensing properties of semiconductor gas sensors by specially designing micro- and macro-structure of sensors. The objective gases tested were trimethylamine and NH3, but hydrogen sensitivity was also examined to establish suitable micro- and macro-structure of thick-film semiconductor as well as varistor-type gas sensors. Our new challenges in both controlling and designing the micro- and macro-structure of sensors are also reviewed with special emphasis on the potential advantages of a slide-off transfer printing method in fabricating heterolayer structure, unique H2 sensing properties of an anodically oxidized TiO2 film with Pd and Ti electrodes and noble preparation procedure for thermally stable mesoporous SnO2 powders.



タンパク質薄膜の新規製造法の開発と バイオセンサーへの応用

安斉　順一

東北大学大学院薬学研究科
〒980-8578　仙台市青葉区荒巻字青葉

The Development of Protein Thin Films for Biosensor Applications

Jun-ichi ANZAI
Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Tohoku University
Aramaki, Aoba-ku, Sendai 980-8578, JAPAN

Protein thin films have been developed on the basis of a biological affinity between binding proteins (avidin and lectin) and ligands (biotin and sugar) for constructing high-performance biosensors. Avidin is found in egg white as a tetramer protein and is known to bind biotin selectively and strongly (binding constant: ca. 1015 M-1). For this reason, proteins which are tagged with biotin residues can be built into a layer-by-layer assembly through an alternate and repeated deposition of avidin and biotin-tagged protein on an solid surface. This technique was employed successfully for constructing enzyme and antibody biosensors. We also used concanavalin A as a prototype of lectin for constructing layered assemblies of proteins. In the lectin-based protein films, proteins were modified with sugar residues before use. It is a merit of the lectin-based protocol that one can use glycoproteins such as glucose oxidase (GOx) without any pretreatments because glycoproteins contain hydrocarbon chains intrinsically on the surface of the molecule. Thus, we can prepare a layer-by-layer assembly of GOx for developing glucose biosensors.


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