| 研究課題/領域番号 |
21K04076
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
森澤 正之 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30220049)
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| 研究分担者 |
鈴木 裕 東洋大学, 理工学部, 准教授 (40516928)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | アルコールセンサ / 光ファイバセンサ / プラスチック光ファイバ / 膨潤性ポリマ / ノボラック樹脂 / エタノール / POFセンサ / カーボンブラック / 湿度センサ / プラスチック光ファイバセンサ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アルコールの光学的センシングが求められている。これまで申請者はクラッドに膨潤性ポリマを用いたリーキー・導波変換型プラスチック光ファイバ(POF)センサを開発し、プロパン、湿度などの検知に成功している。本研究の目的は、様々な環境で簡便にアルコールの検出ができる、アルコールに膨潤するノボラック樹脂をクラッドに用いた高感度なPOFセンサの開発である。具体的には、エレクトロスプレー法を用いた多層化クラッドの形成および凹型くびれ構造化を適用して高感度化を図り、最終的に呼気中アルコール濃度0.15mg/L、および、作業環境許容濃度勧告値200ppmのイソプロピルアルコールを検出できるセンサの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究はアルコールに対して膨潤するノボラック樹脂をクラッドに用い、その屈折率変化を利用したリーキー・導波変換型POFアルコールセンサの高感度化を目的とする。コアポリマにはPMMAを使用するが、PMMAのアルコール吸着を防ぐためPS保護層を導入した。実験的にPS保護層がアルコール吸着を防ぐことを確認した。高感度化は膨潤性クラッド層に適量のフタロシアニン銅を色素として添加することによっておこなった。色素添加によりリーキーモード時の透過光を吸収することで感度を向上させることができた。以上、保護ポリマ層の効果と色素ドープによる感度向上の可能性を明らかにし、POFアルコールセンサの高性能化に寄与した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、飲酒運転取締用などに半導体式アルコールセンサが広く用いられている。しかし、半導体センサは環境の影響を受けやすくアルコール以外のガスにも反応するため利用できる範囲が限定されている。環境の影響を受けない新たなアルコールセンサの一つとして光ファイバセンサが提案されているが、その多くはガラスファイバ型のためコストが高く、取り扱いが容易でなく、またアルコール選択性に問題がある。本研究は安価で取り扱いの容易なプラスチック光ファイバ(POF)型センサを用いた環境に依存しない簡便で実用可能なアルコールの光学的センシングの実現の可能性を示したところが意義が高いと思われる。
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