JP2010127927A

JP2010127927A - Gaseous detector

Info

Publication number: JP2010127927A
Application number: JP2009054100A
Authority: JP
Inventors: Chun-An Lu; ルチュン−アン; Hong-Ching Lin; リンホン−チン; Chiung-Hsiung Chen; チェンチウン−シウン
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP4927115B2; TWI374265B; TW201022669A

Abstract

【課題】体積が小さく、廉価で、製造容易、人的コスト大幅低減、一箱単位、一山単位の青果の効果的管理制御を可能とする気体検知器を得る。
【解決手段】平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器と気体吸収材１３０とを備える気体検知器１０に関する。平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器は、インダクタンス電極１１０及びキャパシタンス電極１２０を備えており、キャパシタンス電極１２０がインダクタンス電極１１０に接続している。気体吸収材１３０がキャパシタンス電極１２０の少なくとも一部分と接続している。気体吸収材１３０は、被検知気体の濃度変化に応じて、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数を変化させる。
【選択図】図１
A gas detector is provided which has a small volume, is inexpensive, easy to manufacture, greatly reduces human costs, and enables effective management and control of fruits and vegetables per box and mountain.
The gas detector includes a planar inductance / capacitance resonator and a gas absorber. The planar inductance / capacitance resonator includes an inductance electrode 110 and a capacitance electrode 120, and the capacitance electrode 120 is connected to the inductance electrode 110. A gas absorber 130 is connected to at least a portion of the capacitance electrode 120. The gas absorbing material 130 changes the resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator in accordance with the concentration change of the gas to be detected.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、気体検知器に関し、特に、気体吸収材を用いて平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数を変化させる気体検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector, and more particularly to a gas detector that changes a resonance frequency of a planar inductance / capacitance resonator using a gas absorbing material.

農産物の期別販売、鮮度保持及び生産販売流通管理をするために、青果農産物の付属工場又は加工包装工場を設けることが現在の大きな動向である。台湾の農業は小面積の耕作形態であり、個人農業経営者は等階級選別設備のコストを負担することができないため、農産物を等階級別にするには、付属工場によってコストを分散しなければならない。現在、果物を等階級別にする事例は比較的多く、主に果物の糖度、大きさ、熟度及び水分含有量等の果実の品質条件を対象として等階級選別をしており、主に利用する技術には外観（影像色沢）検査法、ＧＣ気相蒸着法、ＭＲＩ核磁気共鳴及びＩＲ赤外線スペクトル等である。これらの技術に使用される設備は、体積が大きいだけでなく、価格も非常に高い。また、比較的廉価な技術は、人が糖度計等の手で持つことができる機器を使用して検査することである。しかし、このような技術は、破壊測定検査に属し、また、比較的大きい人的コストを要する。 In order to sell agricultural products by season, maintain freshness, and manage production / distribution, it is a major trend to establish an attached plant or processing and packaging plant for fruits and vegetables. Taiwan's agriculture is a small-area farming scheme, and individual farmers cannot bear the cost of equal class sorting equipment, so in order to classify agricultural products into equal classes, the cost must be distributed by an attached factory. . Currently, there are relatively many cases of classifying fruits into equal classes, and mainly classifying fruits according to quality conditions such as sugar content, size, ripeness and moisture content of fruits. Techniques include appearance (image color) inspection, GC vapor deposition, MRI nuclear magnetic resonance and IR infrared spectrum. The equipment used for these technologies is not only large in volume, but also very expensive. A relatively inexpensive technique is to use a device that can be held by a person such as a saccharimeter. However, such a technique belongs to destructive measurement inspection and requires a relatively large human cost.

農産物は、選別された後に、箱詰め保存又は運送・販売等の処理が行われる。農産物の期別販売の管理フレームワークを達成するために、農産物の保存は特に重要である。現在、比較的先進的な技術は、主に、冷蔵・鮮度保持庫の雰囲気に対して監視制御をすること、保存雰囲気の温度、湿度及び二酸化炭素濃度に対して監視測定すること、保存時間軸の一部を主に人力で記録することである。現在のところは、一箱単位、一山単位の青果の貯蔵に対して期別販売の管理制御をする技術又は電子化技術はない。 Agricultural products are sorted and stored in boxes, transported or sold. Preservation of agricultural products is particularly important in order to achieve a management framework for the seasonal sales of agricultural products. Currently, relatively advanced technologies mainly monitor and control the refrigeration / freshness storage atmosphere, monitor and measure the temperature, humidity and carbon dioxide concentration of the storage atmosphere, and the storage time axis. It is to record a part of it mainly by human power. At present, there is no technology or electronic technology for managing and managing sales by period for the storage of fruits and vegetables in units of boxes and in units of mountains.

特許文献１は、渦電流効果又はコイル誘導によって非接触型検知結果を得る構造を提供しており、主に化学検知又は探知等の用途に応用される。特許文献２は、圧力及び気圧検知素子として、可撓性技術によって製造される検知素子を提供しており、２層高分子材料の圧電特性を利用し、コイルに対する干渉とし、さらにはコイル誘導の周波数に変化が生じ、この変化によって圧力の変化が分かる。特許文献３は、高周波周波数検知素子としてＬＣ共振による検知の原理を利用しており、主に共振周波数、共振スペクトル及び品質係数によって周波数検知係数とし、この係数の変更によって信号伝達又は記録等の作用とする。それは主に電磁誘導型ＲＦＩＤタグの応用として、無線監視の作用をなす。特許文献４は、キャパシタンスとして特殊表面を有するキャビティ構造を利用しており、この特殊表面のキャビティ構造のキャパシタンス値が特性の変化に伴って変化を生じ、このキャパシタンス値の変化によって、探知すべき物理特性（圧力、温度、化学規格等を含む）に生ずる時間変化（time-varying）の作用について、リアルタイム検査及び検知をする。特許文献５は、電気化学反応の電極への影響を利用し、さらには共振回路に生じた変化に対する検知技術である。 Patent Document 1 provides a structure for obtaining a non-contact type detection result by eddy current effect or coil induction, and is mainly applied to uses such as chemical detection or detection. Patent Document 2 provides a sensing element manufactured by a flexible technology as a pressure and atmospheric pressure sensing element, and uses the piezoelectric characteristics of a two-layer polymer material as interference with a coil, and further, coil induction. A change occurs in the frequency, and the change in pressure is known by this change. Patent Document 3 uses the principle of detection by LC resonance as a high-frequency frequency detection element, and mainly uses a resonance frequency, a resonance spectrum, and a quality factor as a frequency detection coefficient. By changing this coefficient, an operation such as signal transmission or recording is performed. And It mainly acts as a radio monitor as an application of an electromagnetic induction type RFID tag. Patent Document 4 uses a cavity structure having a special surface as a capacitance, and the capacitance value of the cavity structure of the special surface changes with a change in characteristics, and the physical value to be detected by the change in the capacitance value. Real-time inspection and detection of the effects of time-varying on properties (including pressure, temperature, chemical standards, etc.). Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 is a detection technique for utilizing the influence of an electrochemical reaction on an electrode and for detecting a change in a resonance circuit.

総合して述べると、従来の方法には以下の欠点がある。
１検査設備の体積が大きい。
２設備の価格が高い。
３比較的大きい人的コストを要する。
４一箱単位、一山単位の青果の貯蔵に対して期別販売の管理制御をすることができない。 In summary, the conventional methods have the following drawbacks.
1 The volume of inspection equipment is large.
2 Equipment prices are high.
3 Requires relatively large human costs.
4. It is not possible to control the management of sales by period for storage of fruits and vegetables in units of boxes and in units of mountains.

米国特許第５５１４３３７号US Pat. No. 5,514,337 米国特許第５１４２２７０号US Pat. No. 5,142,270 米国特許第６０２５７２５号US Pat. No. 6,025,725 米国特許第６２７８３７９号US Pat. No. 6,278,379 米国特許第６６２３６２０号US Pat. No. 6,623,620

本発明は、従来の方法の問題点を解消して、以下を達成可能な気体検知器を提供することにある。
１体積が小さい。
２価格が廉価である。
３製造が容易である。
４人的コストを大幅に低減させる。
５一箱単位、一山単位の青果の貯蔵に対して期別販売の管理制御を効果的に行うことができる。 An object of the present invention is to provide a gas detector capable of solving the problems of the conventional methods and achieving the following.
1 Volume is small.
2 The price is low.
3 Manufacture is easy.
4 Significantly reduce personnel costs.
5. Management control of sales by period can be effectively performed for storage of fruits and vegetables in units of boxes and mountains.

本発明に基づいて、気体検知器を提供する。気体検知器は、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器と気体吸収材とを備える。平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器は、インダクタンス電極及びキャパシタンス電極を備えており、キャパシタンス電極がインダクタンス電極に接続している。気体吸収材がキャパシタンス電極の少なくとも一部分と接続している。また、気体検知器は、さらに誘電材を備えてもよく、なお、当該誘電材が当該気体吸収材及び当該キャパシタンス電極と接続している。気体吸収材は、被検知気体の濃度変化に応じて、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数を変化させる。 In accordance with the present invention, a gas detector is provided. The gas detector includes a planar inductance / capacitance resonator and a gas absorber. The planar inductance / capacitance resonator includes an inductance electrode and a capacitance electrode, and the capacitance electrode is connected to the inductance electrode. A gas absorber is connected to at least a portion of the capacitance electrode. The gas detector may further include a dielectric material, and the dielectric material is connected to the gas absorbing material and the capacitance electrode. The gas absorbing material changes the resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator according to the change in concentration of the gas to be detected.

本発明の上記内容をさらに明確に分かりやすくするために、以下に好ましい実施形態を特に示し、図面と合わせて、詳細に説明する。 In order to make the above-described contents of the present invention clearer and easier to understand, preferred embodiments are specifically shown below and described in detail in conjunction with the drawings.

本発明の実施例１に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例２に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector concerning Example 2 of the present invention. 本発明の実施例３に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector concerning Example 3 of the present invention. 本発明の実施例４に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例５に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例６に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例７に係る気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the gas detector concerning Example 7 of the present invention. 第１の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。It is a figure which shows a 1st planar type inductance-capacitance resonator. 第２の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。It is a figure which shows the 2nd planar inductance and capacitance resonator. 第３の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。It is a figure which shows the 3rd planar inductance and capacitance resonator. 時間に伴う共振周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the resonant frequency with time. 本発明の実施例５に係る他の気体検知器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the other gas detector concerning Example 5 of the present invention. 異なる誘電材の周波数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the frequency of a different dielectric material.

従来の方法のいくつかの欠点を解決するために、本発明は、気体検知器を提供する。気体検知器は、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器と気体吸収材とを備える。平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器は、インダクタンス電極及びキャパシタンス電極を備えており、キャパシタンス電極がインダクタンス電極に接続している。気体吸収材がキャパシタンス電極の少なくとも一部分と接続している。気体吸収材は、被検知気体の濃度変化に応じて、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数を変化させる。 In order to overcome some disadvantages of the conventional methods, the present invention provides a gas detector. The gas detector includes a planar inductance / capacitance resonator and a gas absorber. The planar inductance / capacitance resonator includes an inductance electrode and a capacitance electrode, and the capacitance electrode is connected to the inductance electrode. A gas absorber is connected to at least a portion of the capacitance electrode. The gas absorbing material changes the resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator according to the change in concentration of the gas to be detected.

気体吸収材は、被検知気体の種類に応じて、異なる気体吸収材、例えばエチレン気体吸収材、一酸化炭素気体吸収材又は二酸化炭素気体吸収材等を選択してよい。例示して説明すると、１−メチルシクロプロペン（1-methyl cyclopropene,１−ＭＣＰ）はエチレン気体吸収材に利用し得る。カーボンナノチューブ（Carbon Nano Tube,ＣＮＴ）はエチレン、一酸化炭素又は二酸化炭素等の気体吸収材に利用し得る。活性炭は気体吸収材にするのによくある気体吸収剤である。過マンガン酸カリウムはエチレンを吸収してこれを過マンガン酸カリウムに転化するため、エチレンを探知する気体吸収材に利用し得る。当業者は当然、実際の必要性に応じて、異なる気体吸収材を適切に調整して使用してもよく、上記は例示して説明したにすぎない。気体吸収材の組合せが容易な平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器によって、本発明は、少なくとも以下の利点を有する。
１体積が小さい。
２価格が廉価である。
３製造が容易である。
４人的コストを大幅に低減させる。
５一箱単位、一山単位の青果の貯蔵に対して期別販売の管理制御を効果的に行うことができる。 Depending on the type of gas to be detected, a different gas absorbent, for example, an ethylene gas absorbent, a carbon monoxide gas absorbent, a carbon dioxide gas absorbent, or the like may be selected as the gas absorbent. For example, 1-methyl cyclopropene (1-MCP) can be used as an ethylene gas absorbent. Carbon nanotubes (Carbon Nano Tubes, CNT) can be used for gas absorbing materials such as ethylene, carbon monoxide, or carbon dioxide. Activated carbon is a common gas absorbent to make a gas absorbent. Since potassium permanganate absorbs ethylene and converts it to potassium permanganate, it can be used as a gas absorbent for detecting ethylene. Of course, those skilled in the art may appropriately adjust and use different gas absorbents according to actual needs, and the above is only described by way of example. The present invention has at least the following advantages by the planar inductance / capacitance resonator that can be easily combined with the gas absorber.
1 Volume is small.
2 The price is low.
3 Manufacture is easy.
4 Significantly reduce personnel costs.
5. Management control of sales by period can be effectively performed for storage of fruits and vegetables in units of boxes and mountains.

本発明をさらに明確にわかりやすくするために、以下にいくつかの実施例を示してさらに説明する。 In order to make the present invention clearer and easier to understand, some examples are given below and further explained.

図１を参照されたい。これは、本発明の実施例１に係る気体検知器の部分断面図である。気体検知器１０は、インダクタンス電極１１０、キャパシタンス電極１２０及び気体吸収材１３０を備える。本実施例では、気体吸収材１３０がインダクタンス電極１１０及びキャパシタンス電極１２０の下に設置されると共に、キャパシタンス電極１２０の一部と接続している。気体吸収材１３０に設置されたインダクタンス電極１１０がインダクタンスを形成し、気体吸収材１３０に設置されたキャパシタンス電極１２０がキャパシタンスを形成して、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器における共振素子にするようにする。被検知気体の濃度が変化すると、気体吸収材１３０に吸着される被検知気体の分子量が変化して、気体吸収材１３０自体の誘電定数に変化を生じさせ、さらにはキャパシタンス値の大きさが変化する。このようにして、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数が直ちにこの変化に従う。本発明者らは、共振周波数の変化を探知することによって被検知気体の濃度変化を知ることができる。また、共振周波数を探知するデバイスは、例えばベクトルネットワークアナライザ（Vector Network Analyzer,ＶＮＡ）である。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of the gas detector according to Embodiment 1 of the present invention. The gas detector 10 includes an inductance electrode 110, a capacitance electrode 120, and a gas absorber 130. In this embodiment, the gas absorbing material 130 is installed under the inductance electrode 110 and the capacitance electrode 120 and is connected to a part of the capacitance electrode 120. The inductance electrode 110 installed on the gas absorbing material 130 forms an inductance, and the capacitance electrode 120 installed on the gas absorbing material 130 forms a capacitance so as to be a resonant element in a planar inductance / capacitance resonator. . When the concentration of the gas to be detected changes, the molecular weight of the gas to be detected adsorbed on the gas absorbent 130 changes, causing a change in the dielectric constant of the gas absorbent 130 itself, and further the capacitance value changes. To do. In this way, the resonant frequency of the planar inductance / capacitance resonator immediately follows this change. The present inventors can know the change in the concentration of the gas to be detected by detecting the change in the resonance frequency. The device for detecting the resonance frequency is, for example, a vector network analyzer (VNA).

一般的に、農産物は成熟すると、エチレン又は二酸化炭素等の気体を放出する。農産物が成熟したか否かの探知に気体検知器１０を応用する場合、本発明者らは、適切な気体吸収材１３０を選択して使用することができる。気体吸収材は、気体吸着材と気体反応材とに分かれてもよい。なお、気体吸着材は、その材料自体としてその表面官能基の特性が異なるため、特定の気体を化学吸着又は物理吸着の方式によって気体吸着材に吸着させ得る。ただし、材料の基本構造は、気体と物理反応又は化学反応を生じない。一方、気体反応材は、その材料の構造及び特性によって、気体と化学反応を生じてその構造又は化学的性質に変化を生じてもよい。例えば、材料が気体の影響を受けて酸化反応又は還元反応等を起こしてもよい。一般的によくある気体吸着材は、例えば、１−メチルシクロプロペン、活性炭、塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ_２）、キトサン、過マンガン酸カリウム、パラジウム金属を含有する銀金属のポリアクリル酸アミド（Polyacrylic amide）高分子重合体、及び竹抽出液から成る群から選ばれる。気体反応材は、例えば、金属酸化物触媒、白金−酸化チタン複合体（Ｐｔ−ＴｉＯ_２）、白金化合物（ＰｔＴＭＯＳＦＥＴ）、白金−酸化スズ複合体（Ｐｔ−ＳｎＯ_２）、カーボンナノチューブ（Carbon Nano Tube,ＣＮＴ）、及び銀イオン（Ａｇ^＋）含有材料から成る群から選ばれる。当業者は当然、実際の必要性に応じて、異なる気体吸収材を適切に調整して使用してもよく、上記は例示して説明したにすぎない。 Generally, when agricultural products mature, they release gases such as ethylene or carbon dioxide. When applying the gas detector 10 to detect whether or not the agricultural product has matured, the present inventors can select and use an appropriate gas absorbent material 130. The gas absorbing material may be divided into a gas adsorbing material and a gas reaction material. In addition, since the characteristic of the surface functional group differs as the material itself, the gas adsorbent can adsorb a specific gas to the gas adsorbent by a chemical adsorption or physical adsorption method. However, the basic structure of the material does not cause a physical reaction or chemical reaction with the gas. On the other hand, depending on the structure and properties of the material, the gas reaction material may cause a chemical reaction with the gas and change its structure or chemical properties. For example, the material may undergo an oxidation reaction or a reduction reaction under the influence of gas. Commonly common gas adsorbents are, for example, 1-methylcyclopropene, activated carbon, zirconium chloride (ZrCl ₂ ), chitosan, potassium permanganate, polyacrylic amide of silver metal containing palladium metal It is selected from the group consisting of a polymer and a bamboo extract. Examples of the gas reaction material include a metal oxide catalyst, a platinum-titanium oxide composite (Pt—TiO ₂ ), a platinum compound (Pt TMOSFET), a platinum-tin oxide composite (Pt—SnO ₂ ), and a carbon nanotube (Carbon Nano). Tube, CNT), and silver ion (Ag ⁺ ) -containing material. Of course, those skilled in the art may appropriately adjust and use different gas absorbents according to actual needs, and the above is only described by way of example.

図２を参照されたい。これは、本発明の実施例２に係る気体検知器の部分断面図である。実施例２に図示する気体検知器２０と図１に図示する気体検知器１０との相違点は、気体検知器２０はさらに基板２４０を備えており、基板２４０が気体吸収材１３０の下に位置して気体吸収材１３０を設置するのに用いられることにある。実施例１は、直接に気体吸収材１３０を基板として使用する。気体検知器２０は、作用原理及び選択的に使用可能な気体吸収材１３０が上記気体検知器１０と同じであり、ここでは説明しない。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 2 of the present invention. The difference between the gas detector 20 illustrated in the second embodiment and the gas detector 10 illustrated in FIG. 1 is that the gas detector 20 further includes a substrate 240, and the substrate 240 is positioned below the gas absorbent 130. Thus, it is used to install the gas absorbing material 130. In Example 1, the gas absorbing material 130 is directly used as a substrate. The gas detector 20 is the same as the gas detector 10 in the principle of operation and the gas absorber 130 that can be selectively used, and will not be described here.

図３を参照されたい。これは、本発明の実施例３に係る気体検知器の部分断面図である。実施例３に図示する気体検知器３０と図１に図示する気体検知器１０との相違点は、気体吸収材１３０がインダクタンス電極１１０及びキャパシタンス電極１２０の下に設置されるほか、気体検知器３０が、さらに別の気体吸収材３５０を備えており、気体吸収材３５０がキャパシタンス電極１２０を覆い、キャパシタンス電極１２０と接続する面積を増加させていることにある。本実施例の構造は、キャパシタンス電極１２０の周囲及び下に気体吸収材３５０及び気体吸収材１３０を有しているため、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の上部及び下部の雰囲気の気体濃度を同時に探知し得るように設計されている。気体吸収材３５０及び気体吸収材１３０の両方又はその一方に吸着される被検知気体の分子量に変化が生ずると、キャパシタンス値の大きさを変化させることができ、さらには、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数が変化して被検知気体の濃度変化が分かり得る。このため、気体検知器３０の検知性を向上させることができる。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 3 of the present invention. The difference between the gas detector 30 illustrated in the third embodiment and the gas detector 10 illustrated in FIG. 1 is that a gas absorber 130 is installed below the inductance electrode 110 and the capacitance electrode 120, and the gas detector 30. However, another gas absorbing material 350 is provided, and the gas absorbing material 350 covers the capacitance electrode 120 and increases the area connected to the capacitance electrode 120. Since the structure of the present embodiment has the gas absorbing material 350 and the gas absorbing material 130 around and below the capacitance electrode 120, the gas concentration in the upper and lower atmospheres of the planar inductance / capacitance resonator can be detected simultaneously. Designed to be able to. When a change occurs in the molecular weight of the gas to be detected adsorbed on the gas absorbing material 350 and / or the gas absorbing material 130, the magnitude of the capacitance value can be changed, and further, the planar inductance / capacitance resonance can be changed. The change in the concentration of the gas to be detected can be seen by changing the resonance frequency of the vessel. For this reason, the detectability of the gas detector 30 can be improved.

当然、本実施例では、キャパシタンス電極１２０の上部が気体吸収材３５０と接続し、キャパシタンス電極１２０の下部が気体吸収材１３０と接続しており、本発明者らは気体吸収材１３０を基板２４０で代替してもよい。この場合、気体吸収材３５０のみがキャパシタンス電極１２０を覆って、キャパシタンス電極１２０と接続している。このため、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の上部の雰囲気の気体濃度を探知し得る。気体吸収材３５０は、印刷、物理めっき膜、化学めっき膜、電気めっき又は転写等の方式によって作り得る。 Naturally, in this embodiment, the upper part of the capacitance electrode 120 is connected to the gas absorbent 350 and the lower part of the capacitance electrode 120 is connected to the gas absorbent 130, and the inventors of the present invention attach the gas absorbent 130 to the substrate 240. It may be replaced. In this case, only the gas absorbing material 350 covers the capacitance electrode 120 and is connected to the capacitance electrode 120. Therefore, the gas concentration in the atmosphere above the planar inductance / capacitance resonator can be detected. The gas absorbing material 350 can be made by a method such as printing, physical plating film, chemical plating film, electroplating, or transfer.

気体吸収材３５０及び気体吸収材１３０は、同一の又は異なる材料であってもよく、例えば上記気体吸着材又は気体反応材であり、ここでは説明しない。 The gas absorbing material 350 and the gas absorbing material 130 may be the same or different materials, for example, the gas adsorbing material or the gas reaction material, and will not be described here.

図４を参照されたい。これは、本発明の実施例４に係る気体検知器の部分断面図である。実施例４に図示する気体検知器４０と図３に図示する気体検知器３０との相違点は、気体検知器４０はさらに基板２４０を備えており、基板２４０が気体吸収材１３０の下に位置して気体吸収材１３０を設置するのに用いられることにある。実施例３は、直接に気体吸収材１３０を基板として使用している。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 4 of the present invention. The difference between the gas detector 40 illustrated in the fourth embodiment and the gas detector 30 illustrated in FIG. 3 is that the gas detector 40 further includes a substrate 240, and the substrate 240 is positioned below the gas absorbent 130. Thus, it is used to install the gas absorbing material 130. In Example 3, the gas absorbing material 130 is directly used as a substrate.

図５を参照されたい。これは、本発明の実施例５に係る気体検知器の部分断面図である。実施例５に図示する気体検知器５０と図３に図示する気体検知器３０との相違点は、気体吸収材３５０が直接にキャパシタンス電極１２０を覆っているのではなく、誘電材５６０がキャパシタンス電極１２０を覆い、気体吸収材３５０が誘電材５６０の上に設置されていることにある。本実施例の構造は、誘電材５６０の上下にはいずれも気体吸収材３５０及び気体吸収材１３０があるため、気体吸収材３５０及び気体吸収材１３０の両方又は一方に吸着される被検知気体の分子量に変化が生ずると、それ自体の誘電定数に変化が生じ、さらにはそれと接続する誘電材５６０の誘電定数に顕著な変化を生じさせ、誘電材５６０はキャパシタンス電極１２０を覆ってキャパシタンス電極１２０と接続しているため、誘電材５６０の誘電定数に変化が生ずると、続いてキャパシタンス値が変化し、さらには平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数が変化して、被検知気体の濃度変化が分かるように設計されている。本実施例では、気体吸収材３５０又は気体吸収材１３０の誘電定数の微量の変化によって、それと接続する誘電材５６０の誘電定数に顕著な変化を生じさる。このため、誘電材５６０の設置によって気体検知器５０の検知能力を向上させ得る。誘電材５６０は、エタノール類、ポリビニルアミン、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び二酸化スズ（ＳｎＯ_２）から成る群から選ばれ、当業者が実際の必要性に応じて、異なる誘電材を適切に調整して使用してもよく、上記は例示して説明したにすぎない。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 5 of the present invention. The difference between the gas detector 50 illustrated in the fifth embodiment and the gas detector 30 illustrated in FIG. 3 is that the gas absorbing material 350 does not directly cover the capacitance electrode 120 but the dielectric material 560 is the capacitance electrode. 120, the gas absorbing material 350 is installed on the dielectric material 560. In the structure of the present embodiment, since the gas absorbing material 350 and the gas absorbing material 130 are both above and below the dielectric material 560, the gas to be detected adsorbed on both or one of the gas absorbing material 350 and the gas absorbing material 130 is used. When the molecular weight changes, the dielectric constant of the dielectric material itself changes, and further, the dielectric constant of the dielectric material 560 connected thereto changes significantly. The dielectric material 560 covers the capacitance electrode 120 and the capacitance electrode 120. Therefore, when the dielectric constant of the dielectric material 560 changes, the capacitance value changes, and further, the resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator changes, and the change in the concentration of the gas to be detected changes. Designed to understand. In this embodiment, a slight change in the dielectric constant of the gas absorbing material 350 or the gas absorbing material 130 causes a significant change in the dielectric constant of the dielectric material 560 connected thereto. For this reason, the detection capability of the gas detector 50 can be improved by installing the dielectric material 560. The dielectric material 560 is selected from the group consisting of ethanols, polyvinylamine, silicon dioxide (SiO ₂ ), titanium dioxide (TiO ₂ ), zinc oxide (ZnO) and tin dioxide (SnO ₂ ), and those skilled in the art will actually need it. Depending on the nature, different dielectric materials may be appropriately adjusted and used, and the above is merely exemplary and described.

当然、本実施例では、誘電材５６０の上部が気体吸収材３５０と接続し、誘電材５６０の下部が気体吸収材１３０と接続しており、本発明者らは気体吸収材１３０を基板２４０で代替してもよい。この場合、気体吸収材３５０のみが誘電材５６０の上に設置されて誘電材と接続している。このため、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の上部の雰囲気の気体濃度を探知し得る。 Naturally, in this embodiment, the upper part of the dielectric material 560 is connected to the gas absorbent material 350 and the lower part of the dielectric material 560 is connected to the gas absorbent material 130. It may be replaced. In this case, only the gas absorbing material 350 is installed on the dielectric material 560 and connected to the dielectric material. Therefore, the gas concentration in the atmosphere above the planar inductance / capacitance resonator can be detected.

図１２を参照されたい。これは、本発明の実施例５に係る他の気体検知器の部分断面図である。図１２に図示する気体検知器２００と図５に図示する気体検知器５０との相違点は、図５の気体吸収材１３０が図１２においては基板２４０で代替されていることにある。この場合、気体吸収材３５０のみが誘電材５６０の上に設置されて誘電材５６０と接続している。このため、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の上部の雰囲気の気体濃度を探知し得る。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of another gas detector according to Embodiment 5 of the present invention. The difference between the gas detector 200 shown in FIG. 12 and the gas detector 50 shown in FIG. 5 is that the gas absorbing material 130 of FIG. 5 is replaced with a substrate 240 in FIG. In this case, only the gas absorbing material 350 is installed on the dielectric material 560 and connected to the dielectric material 560. Therefore, the gas concentration in the atmosphere above the planar inductance / capacitance resonator can be detected.

図１３を参照されたい。これは、異なる誘電材の周波数の変化を示す図である。例えば図１２の気体検知器２００を用いた例を示すと、曲線１３１０は被覆なしの誘電材５６０の周波数変化曲線であり、曲線１３２０はエタノール類被覆誘電材５６０の周波数変化曲線であり、曲線１３３０はポリビニルアミン被覆誘電材５６０の周波数変化曲線である。本発明者らは、図１３から、エタノール類被覆誘電材の後の周波数の変化が相当に安定しており、周波数偏移の現象を生じることがないことを見いだすことができる。このため、気体変化濃度を測定する精度がさらに向上する。 See FIG. This is a diagram showing changes in the frequency of different dielectric materials. For example, in an example using the gas detector 200 of FIG. 12, a curve 1310 is a frequency change curve of the uncoated dielectric material 560, a curve 1320 is a frequency change curve of the ethanol-coated dielectric material 560, and a curve 1330 is shown. Is a frequency change curve of the polyvinylamine-coated dielectric material 560. The present inventors can find from FIG. 13 that the frequency change after the ethanol-coated dielectric material is fairly stable and does not cause the phenomenon of frequency shift. For this reason, the accuracy of measuring the gas change concentration is further improved.

図６を参照されたい。これは、本発明の実施例６に係る気体検知器の部分断面図である。実施例６に図示する気体検知器６０と図５に図示する気体検知器５０との相違点は、気体吸収材１３０は基板２４０に設置されており、誘電材５６０の上には気体吸収材３５０が設置されていないことにある。基板２４０の上に位置する気体吸収材１３０の誘電定数の変化によって、気体吸収材１３０と接続する誘電材５６０の誘電定数に共に変化を生じさせる。誘電材５６０がキャパシタンス電極１２０を覆ってそれと接続しているため、誘電材５６０の誘電定数に変化が生ずると、キャパシタンス値がこれに伴って変化し、さらには平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数が変化し、被検知気体の濃度変化が分かる。 See FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 6 of the present invention. The difference between the gas detector 60 illustrated in the sixth embodiment and the gas detector 50 illustrated in FIG. 5 is that the gas absorbing material 130 is installed on the substrate 240, and the gas absorbing material 350 is placed on the dielectric material 560. Is not installed. A change in the dielectric constant of the dielectric material 560 connected to the gas absorbent 130 is caused by a change in the dielectric constant of the gas absorbent 130 positioned on the substrate 240. Since the dielectric material 560 covers and is connected to the capacitance electrode 120, when the dielectric constant of the dielectric material 560 is changed, the capacitance value is changed accordingly, and furthermore, the resonance of the planar inductance / capacitance resonator is performed. The frequency changes and the change in the concentration of the gas to be detected is known.

図７を参照されたい。これは、本発明の実施例７に係る気体検知器の部分断面図である。実施例７に図示する気体検知器７０と図５に図示する気体検知器５０との相違点は、気体検知器７０は、さらに基板２４０を備えており、基板２４０が気体吸収材１３０の下に位置して気体吸収材１３０を設置するのに用いられることにある。実施例５は、気体吸収材１３０を直接に基板として使用している。 Please refer to FIG. This is a partial cross-sectional view of a gas detector according to Embodiment 7 of the present invention. The difference between the gas detector 70 illustrated in the seventh embodiment and the gas detector 50 illustrated in FIG. 5 is that the gas detector 70 further includes a substrate 240, and the substrate 240 is below the gas absorbent 130. It is located and used to install the gas absorbing material 130. In Example 5, the gas absorbing material 130 is directly used as a substrate.

上記インダクタンス電極１１０及びキャパシタンス電極１２０は、例えば印刷、物理めっき膜、化学めっき膜、電気めっき又は転写等の方式によって作られる。インダクタンス電極１１０及びキャパシタンス電極１２０の形状は、設計の必要性に応じて異なってよい。例示して説明すると、インダクタンス電極１１０は例えば平面螺旋状であるが、キャパシタンス電極１２０は例えば平面対称交差指状、平面対称矩形又は単一平面電極である。以下、それぞれ図８〜図１０で図示してさらに説明する。 The inductance electrode 110 and the capacitance electrode 120 are made by a method such as printing, physical plating film, chemical plating film, electroplating, or transfer. The shapes of the inductance electrode 110 and the capacitance electrode 120 may vary depending on the design needs. For example, the inductance electrode 110 is, for example, a plane spiral, while the capacitance electrode 120 is, for example, a plane symmetrical cross finger, a plane symmetrical rectangle, or a single plane electrode. Hereinafter, it will be further described with reference to FIGS.

図８を参照されたい。これは、第１の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。図８に図示する平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器８０では、上記インダクタンス電極１１０が図８ではインダクタンス電極１１０（１）で示され、キャパシタンス電極１２０がキャパシタンス電極１２０（１）で示される。インダクタンス電極１１０（１）は平面螺旋状であるが、キャパシタンス電極１２０（１）は平面対称交差指状である。キャパシタンス電極１２０（１）が平面対称交差指状であるため、本発明者らは、それを複数の単一キャパシタンスの並列接続であると見なすことができる。このようにして、キャパシタンス電極１２０（１）の等価のキャパシタンス値を大幅に増加させることができる。 Please refer to FIG. This is a diagram showing a first planar inductance / capacitance resonator. In the planar inductance / capacitance resonator 80 shown in FIG. 8, the inductance electrode 110 is indicated by an inductance electrode 110 (1) in FIG. 8, and the capacitance electrode 120 is indicated by a capacitance electrode 120 (1). The inductance electrode 110 (1) has a plane spiral shape, while the capacitance electrode 120 (1) has a plane symmetrical cross finger shape. Since the capacitance electrode 120 (1) has a plane-symmetric cross finger shape, we can regard it as a parallel connection of multiple single capacitances. In this way, the equivalent capacitance value of the capacitance electrode 120 (1) can be greatly increased.

図９を参照されたい。これは、第２の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。図９に図示する平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器９０では、上記インダクタンス電極１１０が図９ではインダクタンス電極１１０（１）で示され、キャパシタンス電極１２０がキャパシタンス電極１２０（２）で示される。平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器９０と上記図８に図示する平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器８０との相違点は、キャパシタンス電極１２０（２）が平面対称矩形であることにある。 See FIG. This is a diagram showing a second planar inductance / capacitance resonator. In the planar inductance / capacitance resonator 90 shown in FIG. 9, the inductance electrode 110 is indicated by an inductance electrode 110 (1) in FIG. 9, and the capacitance electrode 120 is indicated by a capacitance electrode 120 (2). The difference between the planar inductance / capacitance resonator 90 and the planar inductance / capacitance resonator 80 shown in FIG. 8 is that the capacitance electrode 120 (2) is a plane-symmetric rectangle.

図１０を参照されたい。これは、第３の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を示す図である。図１０に図示する平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器１００では、上記インダクタンス電極１１０が図１０ではインダクタンス電極１１０（１）で示され、キャパシタンス電極１２０がキャパシタンス電極１２０（３）で示される。平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器１００と上記図８に図示する平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器８０との相違点は、キャパシタンス電極１２０（３）が単一平面電極であることにある。 Please refer to FIG. This is a diagram showing a third planar inductance / capacitance resonator. In the planar inductance / capacitance resonator 100 shown in FIG. 10, the inductance electrode 110 is indicated by an inductance electrode 110 (1) in FIG. 10, and the capacitance electrode 120 is indicated by a capacitance electrode 120 (3). The difference between the planar inductance / capacitance resonator 100 and the planar inductance / capacitance resonator 80 shown in FIG. 8 is that the capacitance electrode 120 (3) is a single planar electrode.

当然、図８〜図１０で示される平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器は、いずれも上記の実施例すべてに使用してよく、当業者が実際の必要性に応じて、異なる平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を適切に調整して使用し、異なる実施例と組み合わせてよく、上記は例示して説明したにすぎない。 Of course, any of the planar inductance / capacitance resonators shown in FIGS. 8-10 may be used in all of the above embodiments, and those skilled in the art will be able to use different planar inductance / capacitance resonances depending on actual needs. The vessel may be used with appropriate adjustment and may be combined with different embodiments, and the above is merely illustrative and described.

図１１を参照されたい。これは、時間に伴う共振周波数の変化を示す図である。説明の便宜の見地から、図１１は青パパイヤを例としてテストをしており、例えば図８の平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器を使用し、実施例３における気体検知器３０を採用している。なお、用いられた気体吸収材は、パラジウム金属を含有する銀金属のポリアクリル酸アミド高分子重合体であり、エチレン気体を測定するのに用いる。図１１で共振周波数の変化状況を説明し得る。青パパイヤは時間の増加に伴って次第に成熟するため、エチレン気体を放出する。気体吸収材がエチレン気体分子を吸収して、平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器のキャパシタンス値を変化させ、さらには平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器の共振周波数が時間に伴って次第に減少するようになる。 Please refer to FIG. This is a diagram showing a change in resonance frequency with time. From the viewpoint of convenience of explanation, FIG. 11 shows a test using a blue papaya as an example. For example, the planar inductance / capacitance resonator shown in FIG. 8 is used, and the gas detector 30 in the third embodiment is adopted. The gas absorbing material used is a silver metal polyacrylic acid amide polymer containing palladium metal, which is used to measure ethylene gas. FIG. 11 can explain the change of the resonance frequency. As green papaya matures over time, it releases ethylene gas. The gas absorbing material absorbs ethylene gas molecules to change the capacitance value of the planar inductance / capacitance resonator, and the resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator gradually decreases with time.

本発明の上記実施例で開示される気体検知器の気体吸収材は、被検知気体の種類に応じて異なる気体吸着材又は気体反応材を選択してもよい。また、キャパシタンス電極の設計方式は、設計の必要性に応じて平面対称交差指状、平面対称矩形又は単一平面電極等を選択してよい。上記実施例で開示される気体検知器は、体積が小さいだけでなく、価格も廉価である。その上、上記実施例で開示される気体検知器の製造は、相当に容易であり、例えばそれを農産物の検査・分類に応用する上で、人的コストを大幅に低減させるであろう。さらに、本発明者らは、上記気体探知器を利用して一箱単位又は一山単位の青果に対して探知をし、即ち個別の農産物の成熟状況を効果的に判断して、さらには一箱単位又は一山単位の青果の貯蔵に対して期別販売の管理制御をする目的を達成することができる。 As the gas absorbing material of the gas detector disclosed in the above embodiment of the present invention, a different gas adsorbing material or gas reacting material may be selected depending on the type of gas to be detected. In addition, as a design method of the capacitance electrode, a plane symmetrical cross finger shape, a plane symmetrical rectangle, a single plane electrode, or the like may be selected according to the necessity of design. The gas detector disclosed in the above embodiment is not only small in volume but also inexpensive. Moreover, the manufacture of the gas detector disclosed in the above embodiment is considerably easier, and will greatly reduce human costs, for example, when it is applied to inspection and classification of agricultural products. Furthermore, the present inventors use the gas detector to detect a box or a unit of fruits and vegetables, that is, to effectively determine the maturity of individual agricultural products, It is possible to achieve the purpose of management control of sales by period for storage of fruits and vegetables in boxes or in mountains.

以上述べたところを総合すると、本発明は、好ましい実施形態を上記のように既に開示した。しかし、これをもって本発明を限定するものではない。本発明の当業者が、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、種々の修正及び変更をしてもよいものとする。このため、本発明の保護範囲は、後述する特許請求の範囲で画定されたものを基準と見なすものとする。 In summary of the above description, the present invention has already disclosed preferred embodiments as described above. However, this does not limit the present invention. Those skilled in the art of the present invention may make various modifications and changes without departing from the spirit and scope of the present invention. For this reason, the protection scope of the present invention shall be regarded as the standard defined by the claims which will be described later.

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、２００気体検知器
１１０、１１０（１）インダクタンス電極
１２０、１２０（１）、１２０（２）、１２０（３）キャパシタンス電極
１３０、３５０気体吸収材
２４０基板
５６０誘電材
８０、９０、１００平面型インダクタンス・キャパシタンス共振器 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 200 Gas detector 110, 110 (1) Inductance electrode 120, 120 (1), 120 (2), 120 (3) Capacitance electrode 130, 350 Gas absorber 240 substrate 560 dielectric material 80, 90, 100 planar inductance / capacitance resonator

Claims

A planar inductance / capacitance resonator including an inductance electrode and a capacitance electrode connected to the inductance electrode;
A gas absorber connected to at least a portion of the capacitance electrode;
A gas detector comprising:
The gas absorber is configured to change a resonance frequency of the planar inductance / capacitance resonator according to a change in concentration of a gas to be detected.

The gas detector according to claim 1, wherein the capacitance electrode is installed on the gas absorbent and is connected to the gas absorbent.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbing material covers the capacitance electrode and connects the capacitance electrode.

The gas detector according to claim 1, further comprising a substrate on which the gas absorbing material is installed.

The gas detector according to claim 2, further comprising another gas absorbing material that covers the capacitance electrode and is connected to the capacitance electrode.

The gas detector according to claim 1, further comprising a dielectric material which is a dielectric material and is connected to the gas absorbing material and the capacitance electrode.

The dielectric material is selected from the group consisting of ethanol, polyvinylamine, silicon dioxide (SiO ₂ ), titanium dioxide (TiO ₂ ), zinc oxide (ZnO), and tin dioxide (SnO ₂ ). The gas detector according to 1.

The gas detector according to claim 6, further comprising a substrate on which the capacitance electrode is installed, wherein the dielectric material covers the capacitance electrode, and the gas absorbing material installs the dielectric material.

The gas detector according to claim 6, further comprising a substrate on which the gas absorbing material is installed, wherein the capacitance electrode is installed on the gas absorbing material, and the dielectric material covers the capacitance electrode. .

The gas detector according to claim 9, further comprising another gas absorbing material installed on the dielectric material.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbing material is a gas reaction material.

The gas reactant is a metal oxide catalyst, a platinum-titanium oxide complex (Pt-TiO ₂ ), a platinum compound (Pt TMOSFET), a platinum-tin oxide complex (Pt-SnO ₂ ), a carbon nanotube (Carbon Nano Tube, The gas detector according to claim 11, wherein the gas detector is selected from the group consisting of CNT) and silver ion (Ag ⁺ ) -containing materials.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbing material is a gas adsorbing material.

The gas adsorbent 1-methylcyclopropene (1-methyl cyclopropene, 1- MCP), activated carbon, zirconium chloride (ZrCl _2), chitosan, potassium permanganate, polyacrylic acid amide of silver metal containing palladium metal ( The gas detector according to claim 13, wherein the gas detector is selected from the group consisting of a polyacrylic amide) polymer and a bamboo extract.

The gas detector according to claim 1, wherein the capacitance electrode is a single planar electrode.

The gas detector according to claim 1, wherein the capacitance electrode has a plane symmetrical cross finger shape.

The gas detector according to claim 1, wherein the capacitance electrode is a plane-symmetric rectangle.

The gas detector according to claim 1, wherein the inductance electrode has a planar spiral shape.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbing material is an ethylene gas absorbing material.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbing material is a carbon monoxide gas absorbing material.

The gas detector according to claim 1, wherein the gas absorbent is a carbon dioxide gas absorbent.