Chemical Sensors

Vol. 21, No. 2 (2005)


Abstracts



ケミカルセンサ変革の時来る

山下 直

東亜ディーケーケー株式会社 取締役会長(化学センサ研究会会長)

Time Has Come: Revolution of Chemical Sensors

Sunao YAMASHITA

DKK-TOA Corporation

 私が化学センサにかかわってから,もはや60年になる。学生時代,父の家業を手伝い,自宅を改造した仕事部屋で,ガラス膜をふいていたのだから。
 さて化学センサの現状を解析してみると,この分野は大きな変革の時をむかえているのではないか。その流れは2つあると思う。近来のマイクロ化技術の進展により,化学センサそのものもマイクロ化し,ボタン大の本体の中にいろいろなもの,つまりユニットプロセス的なものが組み込めるようになってきた。そしてそれが単に学術的な興味の段階ではなく,商業的に実用の域に入ろうとしているのではないか。この辺の技術は一足早く,臨床検査の分野で長足の進歩があり,この知見を取り込めば,環境測定など面白い応用が山積している。
 もう1つの流れは,化学物質をマイクロ化された物理分析手法によって小さく取りまとめるという技術である。今から約10年前,英国のベンチャーが,小さなPC板状に赤外のセルを装着して1チップNDIRを実現し,成功させた。その後この方式はさらに小型化されて数社より販売されている。今後の発展によっては電気回路も組み込んで,ボタン大のものにまとめることも十分可能であろう。つまり化学センサを物理的手法により実現させる方向である。
 化学センサに温度センサを内蔵し,化学センサの温度特性の補償を自動的に行うようにした複合センサは今や感覚的にアナログ時代の古典であり,同じ温度センサ内蔵の化学センサでも,化学センサ情報と温度情報を対等に並列出力してニーズに合わせたデータ処理をするというのがデジタル時代の感覚といえる。同様に,マイクロ化された物理センサと化学センサの1チップ化による複合化もどんどん進化していくものと思われる。化学センサとNDIRセンサを1チップ化し,さらに温度センサや圧力センサも組み込んで,複数のガス成分を同時計測し,環境制御にフィードバックできるようなセンサの実用化も間近であると思われる。
 私も応用物理の出身であるので,この方向の発展に大きな関心を寄せているこの頃である。




セラミックス高機能性電極による新規センサデバイスの構築

清水陽一

九州工業大学工学部物質工学科・教授
〒804-8550 北九州市戸畑区仙水町1-1

Design of Novel Electrochemical Sensor Device with Ceramic Functional Electrode

Youichi SHIMIZU

Department of Applied Chemistry, Faculty of Engineering, Kyushu Institute of Technology
1-1 Sensui-cho, Tobata, kitakyushu 804-8550, Japan

   

Novel sol-gel processing techniques of ceramic based electrodes as well as solid-electrolytes were developed for designing new functional electrochemical sensor devices for environmental gases and/or ions. A polymer precursor method using acetylacetone - poly(vinyl alcohol) (PVA) was developed for preparing perovskite-type oxide fine powders and thin-films. Wet-chemical preparation routes for pyrochlore-type oxides and metal-sulfides could be developed by some precipitation techniques.
   Solid-state electrochemical sensor devices combined with a sodium ionic conductor disc and pyrochlore-type oxide, perovskite-type oxide, and metal-sulfides as sensing electrodes have been investigated for the detection of NOx, CO2, and SO2, respectively. Among the various sensor devices tested, the Pb2Ru1.5Pb0.5O7-z, the La0.8Ba0.2CoO3, and the CdS-based electrode materials gave good sensitivities to NOx, CO2, and SO2, respectively, at 300-500℃.
   New amperometric-, electrochromic-, and impedance metric- sensing techniques to hydrogen phosphate ion (environmental ion) with high sensitivity and selectivity were developed by the use of ceramic-based electrodes. Anodic current of the La0.8Sr0.2CoO3 thin-film-based electrode showed good properties of amperometric sensing to hydrogen-phosphate ion. It has been trying to develop high-performance opto-electrochemical phosphate-ion sensors based on electrochromism (EC) of metal-oxide thin-film electrodes such as NiO, Co3O4, etc. A new solid-electrolyte ion sensor device using an Na-ion conductor as an impedance metric transducer and a perovskite-type oxide thin-film as a receptor, respectively, could be also demonstrated. The AC impedance of the device with the LaCoO3 receptor was found to vary logarithmically with increasing K2HPO4 concentration with the 90% response time of ca. 2 min at room temperature.




微小化学センサ・センシングチップの開発と応用

脇田 慎一

産業技術総合研究所ヒューマンストレスシグナル研究センター・チーム長
〒563-8577 大阪府池田市緑丘1-8-31

Development and Application of Micro Chemical Sensors and Micro Sensing System

Shin-ichi WAKIDA

Human Stress Signal Research Center
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Midorigaoka 1-8-31, Ikeda, Osaka 563-8577, Japan

   Micro chemical sensors and micro sensing system are of great interest for sensor network system. We have intensively researched and developed ISFETs and electrophoretic microfluidics. To realize ISFETs for biomedical and environmental applications, we studied sensing materials, sensor matrices and sensor monitoring systems as well as scientific investigation for sensor mechanism. To realize microfluidics for biomedical and environmental applications, we also studied fabrication technique, microfluidic control and microfluidic monitoring system. I summarized a brief review of my topic of our studies.

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