特集　環境用センサ

巻頭言
　18世紀に始まった産業革命以来,開発・発展に向かって突き進み,科学技術の急速な発達が全ての問題を解決し豊かで幸福に満ちた人間の営みを実現するものと考えられてきた.20世紀が終わろうとしている現在に至って,地球環境問題に関連してして資源エネルギー問題,南北問題,食料問題といった歪みが噴出し,これまでの対症療法的な対策ではどうにもならないところまできており,根本的な解決即ち,産業・社会構造の変革が迫られている.
　今起こっている環境上の問題点の解析や環境モニタリング結果から,微妙なバランスで地球の生態系が成り立っており,環境破壊のメカニズムの解明とシミュレーション結果から一歩間違えれば取り返しの付かない事態を招くところまできていると専門家から警告されている.
　こういった状況のもと,地球環境の状態と変化を精査に測定するセンシング技術の重要性は高く,簡易で,長時間連続して計測できる環境センサの製作に必要な材料技術がキーポイントになっている.
　人工衛星からの大気成分や地球表面等のリモートセンシングは(1)地球全域の観測可能 (2)周期的な観測が可能(3)実時間で観測可能など優れた特徴をもつうえ,測定可能な成分や,事象も幅広いものがあり送られてくるデータは環境関係の研究者を中心に貴重なデータを提供している.今回の特集ではリモートセンシングに使われる赤外線撮像素子について開発の現状を解説取り上げているが薄膜及びマイクロマシン技術の応用によってデバイス化されている.
　一方,各事業場においても,環境との関わりは規制値に対して対策を取るといった消極的なものであったが,企業のISO14001環境マネジメントシステムの取り組みや,個人の環境問題への意識の高まりによって地球環境負荷を最小にするプロセスへの移行や生産システムのクローズド化は計測監視体制,計測制御技術に大きな影響を与えている.また,今後地域での流通消費活動をも含めたゼロエミッション社会への移行は,事業場や生活の場の近接が余儀なくされ事業場のみならず地域内の通信技術と環境計測制御技術に対する要求は極めて大きいと予想される.
　本特集では,この点に着目し極めて低濃度な環境汚染物質を連続モニターでき,制御に結びつくセンサについて特集した.
　このほかに,バイオ素子や触媒と複合したセンサなど新しいセンサが提案されているが,誌面の都合で次回に譲りたい.


水質オンラインセンシングの現状と課題
■著者
横河電機(株)　インダストリアルオートメーション事業本部　松本　哲朗

■要約
最近の大きな変化は,地球環境に関する関心の高まりであろう.特に,IS14001環境マネジメント下に於ける環境保全対策は,企業としての能動的な取組みへと変えていかざるを得ない状況にある.ここでは,上水道向けの水質関連センシングのうち「河川原水の汚れの原因なる揮発性有機化合物(VOC)」と「地下水の汚染の原因になる揮発性有機化合物(VOC)」に重点を置いて述べる.


匂いセンシングの現状と課題
■著者
新コスモス電機(株)　高橋　祥夫、高田　義

■要約
従来から,人間の感覚を工学的に代替させようとする試みが,盛んに行われてきた.しかしながら,五感の中で嗅覚と味覚については工学的なアプローチが十分ではないままに推移してきた.ここでは,ニオイ検知用センサの原理について述べ,それらを搭載したXP-329シリーズ,V-819,XP-349Sの概略仕様やその応用例,さらに,ニオイ検知用センサを,電気品異常早期感知器やTVOC(全揮発性有機化合物)測定器に応用した例について紹介する.最後に,匂いの識別に関する最近の研究開発について紹介する.


半導体製造用ガスのセンシングの現状と課題
■著者
理研計器(株)　研究部　中野　信夫

■要約
半導体の製造工程で使用される化学物質には,酸,アルカリ,有機溶剤,汎用ガスなどの他に,半導体製造に特有な特殊材料ガスなどがある.さらに半導体工業の技術進歩は速く,次々に新しい化学物質が登場してくるが,それらの化学物質は,そのほとんどが危険な性質を持っている.その取り扱い量は必ずしも多くないが,急性毒性,可燃性,爆発性が強いので,十分な注意が必要である.ここでは,半導体の製造工程で使用されるガスの安全管理の手段としてのガス漏洩検知の現状と今後の課題について述べる.


SOx自動計測器の現状と課題
■著者
(株)堀場製作所　技術情報室　三笠　元

■要約
環境に対する計測としては,基本的に現制(法)がらみのため,俗にいうセンサはあまり使用されていない.ここでは,SOx大気汚染の現状,規制の状況,現行の自動計測器について述べ,SOxセンサの今後についても触れる.


空気質とガスセンサ
■著者
フィガロ技研(株)　センサ開発部　中原　毅

■要約
無尽蔵に存在するかに見えた大気,その存在を意識する必要の無かった空気が今,人類に大きな問題を提起している.このような状況の中,空気に対する考え方も温度,湿度,気圧と言った従来の視点に加え,微量に存在する様々なガス状物質をも含めた空気質なる観点でとらえることが重要である.ここでは,空気質対応のガスセンサのうち,特に人間とのつながりが深いものとしてフィガロ技研の開発したオートダンパーシステム用ガスセンサ,室内環境用ガスセンサおよび空調用CO2センサを例にとり,空気質とガスセンサのつながりや今後の展開などを中心に述べる.


オゾンモニター-オゾンセンサーの応用-
■著者
日本セラミック(株)　田中　伸一郎、谷口　義晴

■要約
最近の大きな変化は,地球環境に関する関心の高まりであろう.特に,IS14001環境マネジメント下に於ける環境保全対策は,企業としての能動的な取組みへと変えていかざるを得ない状況にある.ここでは,上水道向けの水質関連センシングのうち「河川原水の汚れの原因なる揮発性有機化合物(VOC)」と「地下水の汚染の原因になる揮発性有機化合物(VOC)」に重点を置いて述べる.


非冷却赤外線イメージセンサの現状と課題
■著者
大阪大学　基礎工学研究科　奥山　雅則

■要約
室温の物体や人体から10μm付近の赤外線(熱線)が輻射されており,これを検知することによりその存在や温度の情報が得られ,種々の応用がなされている.例えば,自動扉,侵入警戒器,蛇口の開閉,電子レンジの調理等の制御,さらに科学計測などがある.しかし,赤外線を用いたセンシングの中でもその威力を示すのは,物体や装置の温度分布,夜間の物体認識あるいは地球上の資源探査などのリモートセンシングにおける赤外線撮像(サーモグラフィ)であろう.最近,熱型のセンサをうまく使った赤外線イメージセンサが作製されかなりの性能を示し,冷却無しという実用的に大きな魅力を有することから感心を集めている.ここでは,熱型センサを用いた代表的な室温動作可能な赤外線イメージセンサについての最近の結果を概観する.


浄水場原水の微量油分監視システム -n型半導体ダイヤモンドの合成と評価-
■著者
横河電機(株)　松野　玄、竹内　英夫

■要約
我が国の水道事業体の多くは,河川水を原水として使用している.そのため,近年の河川水質の悪化は,水道水の水質を維持するに当たって大きな問題となっている.近年特に注目されている汚染の原因物質としては,トリハロメタンなどのような揮発性有機物,クリプトスポリジウムのような病原体,シアンなどの急性毒物,等があるが,中でも特に重要と考えられているのが,灯油や軽油に代表される「油類」である.ここでは,横河電機が独自に開発した「水晶振動子式においセンサ」の技術を応用し,人間の嗅覚レベルのごく微量な水中油分をオンラインで検出するシステムについて述べる.


解説
固体レーザーの現状とセラミックス化への期待
■著者
(財)ファインセラミックスセンター　試験研究所　池末　明生

■要約
固体レーザーは医療,半導体のマーキング,金属加工さらには核融合用光源として利用され,その利用分野と市場は着実に拡大している.産業用レーザーとしては,YAG単結晶だけが応用の大半を占めている.Nd:YAG単結晶の育成期間は1-3ヶ月にも及ぶが,レーザー媒質として使用できる部位はインゴットの一部に限られるため性能と経済性を両立できず,レーザーの普及を妨げる一因ともなっている.ここでは,JFCCがこれまでの単結晶育成技術に依存しない方法でセラミックスレーザーを開発した経緯と最近得られた研究成果,さらに同技術の発展性に関しても述べる.


解説
アパタイト型構造を有する希土類-珪酸塩をベースとした新しいイオン導電体
■著者
新居浜工業高等専門学校　生物応用化学科　中山　享

■要約
最近,固体電池や化学センサなどの応用開発に伴い,それらの主要部分を構成する材料として,高い導電率と高い緻密性を有するイオン導電体(固体電解質)が非常に重要になってきている.そのようなイオン導電体の開発や改良の手段としては,可動イオンや結晶構造などの選択,修飾イオン種の添加,さらに緻密化技術の検討などが重要な鍵になる.最近,著者は同一アパタイト型構造を有する希土類-珪酸塩をベースとし,良好な導電特性を示すアルカリ金属イオン導電体及び酸化物イオン導電体を開発した.ここでは,その研究内容を紹介する.