2015 Fiscal Year Research-status Report
水晶振動子式温室効果ガスセンサの開発とその温湿度補正法の構築
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26420400
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
村岡 茂信 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40097994)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 温室効果ガス / QCM / 感応膜 / 温湿度特性 / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
工場、道路、オフィス、家庭等で排出される温室効果ガスは地球環境や健康に重大な影響を与えるため，これらのガスを監視し発生を抑制することが重要である。しかし，これらのガスを一般の人が何時でも何処でも簡便に測定できるわけではないため専門家に委ねることになり，任意の時刻や場所でのリアルタイム情報を得るのが困難である。本研究では、温室効果ガスのうち身の回りに最も多く存在するCO2ガスを簡便に測定できる水晶振動子式CO2センサ（以後QCMと記す）を開発し，その感度や温湿度特性等を明らかにして，局所的かつリアルタイムに何時でも何処でも簡便に測定可能で安価なセンサを実現しようとするものである。
本研究で開発するセンサは，CO2ガスを選択的に吸着する感応膜を水晶振動子に修飾したQCMで，Acrylonitrile-Styrene Copolymer（以後ASと記す）を感応膜としたQCMについてこれまでに次の諸点を明らかにした。①大気の主な成分のうちCO2と湿度に感度を有し，O2とArには感度をもたない。②湿ったCO2ガスによる周波数変化量から湿度による周波数変化量を差し引くことにより湿度補正が可能となり，湿ったCO2ガス濃度の測定も可能である。③CO2と湿度に対する感度はAS膜厚の増加と共に大きくなる傾向にある。④CO2感度，湿度感度とも温度に依存する。
平成26年度は，ASを修飾したQCMとStyrene Polymer（以後SPと記す）を修飾したQCMを作製し，種々の温湿度データの収集を行った。平成27年度はこれらのうちASを修飾したQCMについてのCO2感度と湿度感度のデータ処理を行い，これらの温度特性を明らかにした。平成28年度は，SPを修飾したQCMについてのCO2感度と湿度感度の温度特性を明らかにし，局所的かつリアルタイムに測定可能で安価なセンサの実現に貢献する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要欄に記したように，平成26年度は，ASを修飾したQCMとSPを修飾したQCMを作製し，これらについて，種々の温度に対するCO2感度と湿度感度のデータ収集を行った。平成27年度は，これらのデータのうちASを修飾したQCMについて，CO2感度，湿度感度に関するデータ処理を行い，研究実績の概要欄に記した諸特性を明らかにした。平成28年度は，SPを修飾したQCMについてのCO2感度と湿度感度の温度特性を明らかにする予定である。
QCMを用いてリアルタイムに何時でも何処でも簡便に測定できる安価なセンサを実現するためには，CO2に対する感応膜であるASやSPのCO2感度の温湿度特性を明らかにすることが必要で，AS感応膜に関する特性は概ね明らかにしたので，本研究の進歩状況はおおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況欄に記したように，平成26年度はASを修飾したQCMとSPを修飾したQCMを作製し，これらについて，種々の温度に対するCO2感度と湿度感度のデータの収集を行った。平成27年度は，平成26年度に収集したASを修飾したQCMについて，CO2感度，湿度感度の諸特性を明らかにした。
平成28年度は，平成26年度に収集したSPを修飾したQCMについてのデータ処理を行い，CO2感度，湿度感度の諸特性を明らかにし，平成27年度のASを修飾したQCMに関する結果と併せて，リアルタイムに何時でも何処でも簡便に測定可能で安価なセンサの実現に結びつける予定である。さらに，これらの結果を学術講演会や学会論文集で公表する予定である。
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| Causes of Carryover |
平成26年度の時点で，研究代表者が平成27年度から機械工学科を離れる（工学部には所属）ため研究協力者を新たに確保することが必要となった。このため，平成26年度は極力支出をひかえ，平成27年度に新たに研究協力者を確保するための予算として繰り越した。しかし，平成27年度に適当な協力者を確保できず，結局人件費に予定していた予算を平成28年度に再度繰り越すことにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度も研究協力者の確保が困難と予想されるため，この予算を用いて，現在の陣容で研究を推進できるよう新しく実験システム（ハード，ソフトを含む）を構築し直す。また，予算的に可能ならこれまでに明らかにした結果を基に，CO2センサのプロトタイプの作製も行いたい。
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