[发明专利]气味传感器及气味测定系统

说明书

本发明提供气味传感器及使用该传感器的气味测定系统，所述气味传感器包含具备物质吸附膜和电信号转换部的至少两个传感器元件，所述物质吸附膜吸附空气中所含的至少一种以上的气味物质，所述电信号转换部测定吸附上述物质后的物质吸附膜的电特性，该物质吸附膜包含：含有导电性高分子的基本骨架、和使上述导电性高分子的基本骨架改性的掺杂剂，上述至少两个传感器元件分别设有上述基本骨架与上述掺杂剂的比例不同的上述物质吸附膜。

技术领域

本发明涉及物质吸附膜及使用该吸附膜的气味传感器。进而，还涉及使用该气味传感器的气味测定系统。

背景技术

气味是在人所持有的感觉中唯一无法利用传感器进行机械测定的感觉，其另一方面，预测气味数据所具有的信息被期待能够利用在医疗、安全、安心、环境、EC(电子商务)、IoT(物联网)等各个方面。

气味传感器追溯至使用在煤矿中所用的金丝雀作为传感器的例子，在1920年代最先将以检测煤矿等中产生的可燃性气体为目的的接触燃烧式的可燃性气体检测器付诸实用。

之后，在1930～1950年代得知在各种气体与金属氧化物半导体接触时电导率发生变化，将其作为气体传感器进行了利用的传感器在1962年由田口等人在日本付诸实用化。

之后，直至目前为止，对于半导体气体传感器而言，金属氧化物的种类也利用SnO₂、ZnO、In₂O₃、WO₃、V₂O₃等，另外，还进行在这些金属氧化物中添加Pd、Pt、Au、Ag等、控制元件的形状等来提高灵敏度、使其具有气体选择性的研究，并将此种半导体气体传感器利用在各种场合。

近年来，成为检测对象的气体也被广泛地利用在从可燃性气体到臭氧、包含氟或氯的卤化气体、硫化氢以及从火灾或口臭等恶臭产生的不特定混合气体中。

然而，此种传感器基本上是将对已知的特定气体进行响应的传感器组合来进行气味测定的传感器，难以体现未知物质或多种物质相互作用的实际气味。

在此种尝试中，进入1990年代时，提出使用聚吡咯等导电性高分子并由多个传感器组成的阵列结构的传感器，并且对通过将阵列状的传感器的响应差绘图来体现气味的做法进行研究且付诸实用化。

例如，Souza等人发表了以下方法：使用对甲苯磺酸等5种掺杂剂，将在金的四端子电极上形成的聚吡咯薄膜作为气体吸附膜，并且将由气体吸附所致的膜的氧化还原电位的变化绘图来体现气味(非专利文献1)。

另外，Freund等人提出了以下方法：通过在将聚吡咯聚合时使成为增塑剂的物质(聚苯乙烯或其衍生物等)共存，从而改变膜物性，构成以该膜作为电阻膜的电容器阵列，并通过将在其上吸附气体时的电容变化绘图，从而将气味可视化(非专利文献2)。

据研究，使用导电性高分子的传感器具有适合于气体的测定用传感器的可能性。并且已知：使用聚吡咯或聚苯胺作为导电性高分子，并将它们的氧化还原状态预先控制为规定的值后，读取由各种气体的吸附所致的表面电位变化的结构的传感器(非专利文献3)。然而，在此所研究的传感器虽然在高浓度区域具有线性，但是很难说是高灵敏度。

另外，Pandy等人报道了以下内容：使用在金纳米粒子上或在金属盐上形成有聚苯胺的纳米线的电极，并读取由这些电极的气体吸附所致的阻抗变化，由此能够高灵敏度地检测硫化氢(非专利文献4)。

Li等人试制了将水溶性聚苯胺滴加涂布在QCM上而作成的聚苯胺被覆QCM，并对三乙基胺、乙醇及乙酸乙酯的吸附特性进行了调查。聚苯胺被覆QCM显示再现性良好的响应，另外，明显因吸附的气体的极性而使响应不同(非专利文献5)。