CN110612440A - 气体的分析方法和气体的分析装置 - Google Patents

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CN110612440A CN201880030638.6A CN201880030638A CN110612440A CN 110612440 A CN110612440 A CN 110612440A CN 201880030638 A CN201880030638 A CN 201880030638A CN 110612440 A CN110612440 A CN 110612440A
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gas
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adsorbents
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花井阳介
中尾厚夫
柳田刚
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Abstract

气体的分析方法包括：使具有互不相同的组成的多种吸附材料(70)各自吸附试样气体；通过使试样气体从多种吸附材料(70)分别解吸且对从多种吸附材料(70)各自解吸的试样气体分别进行检测，从而获取多种吸附材料(70)各自固有的试样气体的解吸曲线；以及使用解吸曲线的组来识别试样气体。获得解吸曲线是通过例如对从多种吸附材料(70)各自解吸的试样气体分别且经时地进行检测来进行。解吸曲线是由例如反映试样气体量的检测信号制作的经时数据。

Description

气体的分析方法和气体的分析装置
技术领域
本申请涉及气体的分析方法和气体的分析装置。
背景技术
气体的分析方法和气体的分析装置有可能在各种领域中加以利用。例如，存在通过分析人的气息或人的体味而能够诊断人的状态的可能性。
专利文献1记载了一种气体味道的识别装置。识别装置具备响应特性互不相同的多个气体传感器。在测定样品时，由多个气体传感器分别获得信号峰。识别装置基于所得信号峰而算出样品的异味强度和味道品质的相关值。
专利文献2记载了一种具备收集器和检测器的分析装置。收集器具有吸附材料。专利文献3记载了一种具备样品室和传感器阵列的装置。样品室具有吸收剂物质。通过使用专利文献2或3的装置，能够如下那样地检测气体。将气体供给至收集器或样品室。气体被收集器的吸附材料或样品室的吸收剂物质吸附。使被吸附材料或吸收剂物质吸附的气体发生解吸。从吸附材料或吸收剂物质解吸的气体被供给至检测器或传感器阵列，利用检测器或传感器阵列进行检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-305088号公报
专利文献2：日本特开2001-296218号公报
专利文献3：日本特表2002-518668号公报
发明内容
发明要解决的问题
寻求用于利用简易的构成来分析气体的技术。
本申请的目的在于，提供用于利用简易的构成来分析气体的技术。
用于解决问题的方案
即，本申请提供一种气体的分析方法，其包括：
使具有互不相同的组成的多种吸附材料各自吸附试样气体；
通过使上述试样气体从上述多种吸附材料分别解吸且对从上述多种吸附材料各自解吸的上述试样气体分别进行检测，从而获取上述多种吸附材料各自固有的上述试样气体的解吸曲线；以及
使用上述解吸曲线的组来识别上述试样气体。
发明效果
根据本申请的分析方法，能够利用简易的构成来分析气体。
附图说明
图1为本申请的一个实施方式所述的分析装置的俯视图。
图2为图1所示的分析装置的多个收纳部之中的1个的分解立体图。
图3为图2所示的收纳部的截面图。
图4为用于说明第一期间和第二期间的图。
图5为测定例1～7中使用的吸附材料1的透射型电子显微镜图像。
图6为测定例1中得到的解吸曲线的组。
图7为测定例2中得到的解吸曲线的组。
图8为测定例3中得到的解吸曲线的组。
图9为示出针对测定例1～3中得到的多个解吸曲线的组各自进行主成分分析的结果的图。
图10为测定例4中得到的解吸曲线的组。
图11为测定例5中得到的解吸曲线的组。
图12为测定例6中得到的解吸曲线的组。
图13为测定例7中得到的解吸曲线的组。
图14为示出针对测定例4～7中得到的多个解吸曲线的组各自进行主成分分析的结果的图。
图15为示出针对测定例1～7中得到的多个解吸曲线的组各自进行主成分分析的结果的图。
具体实施方式
本申请的第一方案所述的气体的分析方法包括：
使具有互不相同的组成的多种吸附材料各自吸附试样气体；
通过使上述试样气体从上述多种吸附材料分别解吸且对从上述多种吸附材料各自解吸的上述试样气体分别进行检测，从而获取上述多种吸附材料各自固有的上述试样气体的解吸曲线；以及
使用上述解吸曲线的组来识别上述试样气体。
根据第一方案，能够使用多种吸附材料各自固有的试样气体的解吸曲线的组来识别试样气体。因此，即使在所用检测器的数量少的情况下，也能够获得可靠性高的分析结果。即，能够利用简易的构成来分析试样气体。
在本申请的第二方案中，例如，在第一方案所述的气体的分析方法中获取上述解吸曲线通过对从上述多种吸附材料各自解吸的上述试样气体分别且经时地进行检测来进行，上述解吸曲线是由反映上述试样气体量的检测信号制作的经时数据。根据第二方案，能够使用解吸曲线的组来容易地识别试样气体。
在本申请的第三方案中，例如，在第一方案所述的气体的分析方法中获取上述解吸曲线通过将上述多种吸附材料各自进行加热从而使上述试样气体从上述多种吸附材料分别解吸来进行，上述解吸曲线是将反映上述试样气体量的检测信号与上述多种吸附材料各自的温度变化相对应而得的数据。根据第三方案，通过将多种吸附材料各自进行加热，从而能够使试样气体从多种吸附材料各自容易地解吸。进而，能够使用解吸曲线的组来容易地识别试样气体。
在本申请的第四方案中，例如，在第三方案所述的气体的分析方法中将上述多种吸附材料各自进行加热通过加热器来进行。根据第四方案，能够使试样气体从多种吸附材料各自容易地解吸。
在本申请的第五方案中，例如，在第一～第四方案中任一项所述的气体的分析方法中对从上述多种吸附材料各自解吸的上述试样气体进行检测的检测器对于上述多种吸附材料而言是共用的。根据第五方案，能够利用简易的构成来分析试样气体。
在本申请的第六方案中，例如，在第五方案所述的气体的分析方法中上述多种吸附材料包含第一吸附材料和第二吸附材料，在上述多种吸附材料中，紧接在上述第一吸附材料之后要使上述试样气体解吸的吸附材料为上述第二吸附材料，在第一期间中，从上述第一吸附材料解吸的上述试样气体被导入至上述检测器，在第二期间中，从上述第二吸附材料解吸的上述试样气体被导入至上述检测器，上述第一期间与上述第二期间相互错开。根据第六方案，第一期间与第二期间相互错开。因此，检测器能够分别检测从第一吸附材料和第二吸附材料各自解吸的试样气体。即，即使在使用1个检测器的情况下，也能够获取解吸曲线的组。由此，能够利用简易的构成来分析试样气体。
在本申请的第七方案中，例如，在第一～第六方案中任一项所述的气体的分析方法中识别上述试样气体包括对上述解吸曲线的组进行主成分分析。根据第七方案，能够容易地识别试样气体。
在本申请的第八方案中，例如，在第一～第七方案中任一项所述的气体的分析方法中识别上述试样气体包括对上述试样气体所含的成分进行确定。根据第八方案，能够利用简易的构成来分析试样气体。
本申请的第九方案所述的气体的分析装置具备：
多种吸附材料，具有互不相同的组成；
多个收纳部，分别收纳有上述多种吸附材料；
多个气体导入流路，将需要分析的试样气体分别导入上述多个收纳部；
检测器，检测从上述多种吸附材料各自解吸的上述试样气体；
多个解吸气体流路，将上述多个收纳部与上述检测器进行连接；以及
识别器，从上述检测器获取检测信号，生成上述多种吸附材料各自固有的上述试样气体的解吸曲线，并且使用上述解吸曲线的组来识别上述试样气体。
根据第九方案，能够使用多种吸附材料各自固有的试样气体的解吸曲线的组来识别试样气体。因此，即使在所用检测器的数量少的情况下，也能够获得可靠性高的分析结果。即，能够利用简易的构成来分析试样气体。
在本申请的第十方案中，例如，第九方案所述的气体的分析装置还具备多个加热器，所述加热器分别配置于上述多个收纳部，加热上述多种吸附材料而使上述试样气体从上述多种吸附材料各自解吸，上述多个加热器能够分别通电。根据第十方案，能够使试样气体从多种吸附材料各自容易地解吸。
在本申请的第十一方案中，例如，第十方案所述的气体的分析装置还具备控制器，上述控制器控制对上述多个加热器的供电，上述多种吸附材料包含第一吸附材料和第二吸附材料，上述多个加热器包括加热上述第一吸附材料的第一加热器和加热上述第二吸附材料的第二加热器，在上述多种吸附材料中，紧接在上述第一吸附材料之后要使上述试样气体解吸的吸附材料为上述第二吸附材料时，上述控制器控制对上述第一加热器和上述第二加热器的供电，以使得在第一期间中上述试样气体从上述第一吸附材料解吸而被导入至上述检测器，且在第二期间中上述试样气体从上述第二吸附材料解吸而被导入上述检测器，上述第一期间与上述第二期间相互错开。根据第十一方案，第一期间与第二期间相互错开。因此，检测器能够分别检测从第一吸附材料和第二吸附材料各自解吸的试样气体。即，即使在使用1个检测器的情况下，也能够获取解吸曲线的组。由此，能够利用简易的构成来分析试样气体。
在本申请的第十二方案中，例如，在第九～第十一方案中任一项所述的气体的分析装置中上述多种吸附材料各自包含无机氧化物。根据第十二方案，多种吸附材料各自对热具有稳定性。因此，多种吸附材料各自能够反复使用。
在本申请的第十三方案中，例如，在第十二方案所述的气体的分析装置中，上述无机氧化物包含选自氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化铜、氧化锌和氧化镍中的至少1种。根据第十三方案，多种吸附材料各自能够反复使用。
在本申请的第十四方案中，例如，在第十二或第十三方案所述的气体的分析装置中，上述多种吸附材料各自包含被无机氧化膜覆盖的纳米线，上述无机氧化膜由上述无机氧化物形成。根据第十四方案，多种吸附材料各自具有大的表面积。因此，多种吸附材料各自能够容易地吸附充分量的试样气体。
以下，针对本申请的实施方式，参照附图进行说明。本申请不限定于以下的实施方式。
如图1所示那样，本申请的一个实施方式所述的气体的分析装置100具备基板10和盖罩11。基板10和盖罩11各自具有例如俯视为矩形的形状。基板10具有2组彼此相对的1对端面。基板10形成有多个凹部。多个凹部在分析装置100的内部形成试样气体的流路。试样气体的流路包括多个收纳部20、多个气体导入流路30和多个解吸气体流路40。盖罩11以盖住基板10的多个凹部的形式与基板10组合。盖罩11形成有开口部12。通过开口部12，向分析装置100的内部供给试样气体。开口部12具有例如俯视为圆的形状。
多个收纳部20各自具有俯视为直线的形状。多个收纳部20彼此平行地排列。多个收纳部20的数量没有特别限定。多个收纳部20的数量可以为2～64的范围，也可以处于2～32的范围。根据需要分析的试样气体，收纳部20也可以仅为1个。
多个收纳部20分别收纳有多种吸附材料。多种吸附材料具有互不相同的组成。使多种吸附材料各自接触试样气体时，多种吸附材料各自吸附试样气体。通过使试样气体从多种吸附材料分别解吸，且对从多种吸附材料各自解吸的试样气体分别进行检测，从而能够获取多种吸附材料各自固有的试样气体的解吸曲线。多种吸附材料的种类的数量典型而言与多个收纳部20的数量相同。多种吸附材料包括n种吸附材料。n为2以上的整数。n可以处于2～64的范围，也可以处于2～32的范围。根据需要分析的试样气体，吸附材料也可以仅为1种。
多个气体导入流路30各自将开口部12与多个收纳部20的气体入口进行连接。多个气体导入流路30是用于将需要分析的试样气体导入多个收纳部20各自中的流路。多个气体导入流路30的数量典型而言与多个收纳部20的数量相同。
分析装置100还具备检测器50。检测器50可以检测从多种吸附材料各自解吸的试样气体。图1中，检测器50配置于基板10的凹部。本实施方式中，分析装置100具备1个检测器50。即，检测器50对于多种吸附材料而言是共用的。其中，分析装置100也可以具备2个以上的检测器50。多个检测器50的数量可以与多个收纳部20的数量相同。
检测器50只要能够检测试样气体就没有特别限定。检测器50例如为气体传感器。作为气体传感器，可列举出例如半导体式气体传感器或红外线式气体传感器。检测器50可以为多个气体传感器的集合体。详细而言，检测器50可以为16个气体传感器的集合体。检测器50可以为气相色谱质谱分析计、红外分光光度计等。
多个解吸气体流路40各自将多个收纳部20的气体出口与检测器50的气体入口进行连接。多个解吸气体流路40是用于将试样气体从多个收纳部20各自导入检测器50的流路。分析装置100具备多个检测器50时，多个解吸气体流路40可以将多个收纳部20与多个检测器50分别连接。检测器50为多个气体传感器的集合体时，多个解吸气体流路40可以将多个收纳部20与多个气体传感器分别连接。多个解吸气体流路40的数量典型而言与多个收纳部20的数量相同。
分析装置100还具备多个加热器。多个加热器配置于多个收纳部20各自中。多个加热器各自能够将多种吸附材料进行加热。多种吸附材料各自被多个加热器加热时，试样气体从多种吸附材料各自解吸。多个加热器各自连接于电源电路。利用电源电路能够对多个加热器分别通电。因此，能够使试样气体从多种吸附材料分别解吸。
如图2所示那样，加热器60配置在规定收纳部20的基板10上。加热器60的下表面与基板10相接。在加热器60上配置有吸附材料70。加热器60的上表面与吸附材料70相接。加热器60也可以安装于盖罩11。
加热器60为例如微加热器。微加热器可以由例如铂形成。加热器60为微加热器时，能够降低分析装置100的耗电量。其中，加热器60可以为红外线加热器、电阻加热方式的加热器、感应加热方式的加热器等。
分析装置100还具备控制器80。控制器80为例如包括A/D转换电路、输入输出电路、演算电路、记忆装置等的DSP(数字信号处理器，Digital Signal Processor)。控制器80存储有用于适当操作分析装置100的程序。控制器80控制对多个加热器60的供电。具体而言，控制器80控制连接于各加热器60的开关的开启和关闭。利用控制器80，能够对各加热器60分别供给电力。
控制器80还作为识别器而发挥功能。控制器80存储有用于识别试样气体的程序。检测器50连接于控制器80。控制器80获取从检测器50输出的检测信号。基于所获取的检测信号，控制器80生成多种吸附材料70各自固有的试样的解吸曲线。控制器80使用解吸曲线的组来识别试样气体。
分析装置100还具备电源电路90。电源电路90是用于对各加热器60供给电力的电路。电源电路90连接于各加热器60。电源电路90包括用于开启和关闭各加热器60的开关。
分析装置100还具备用于对控制器80发出指令的输入机器。作为输入机器，可列举出鼠标、键盘、触控板、触控面板等。分析装置100还包括由控制器80作出的图像、用于输出分析结果等信息的输出机器。作为输出机器，可列举出监测器(显示器)、触控面板、打印机等。
基板10和盖罩11各自的材料没有特别限定。基板10和盖罩11各自为例如硅基板、金属板、玻璃板或高分子膜。
多种吸附材料70各自的材料只要能够吸附试样气体，就没有特别限定。多种吸附材料70各自的材料例如包含选自无机氧化物、有机材料和碳材料中的至少1种。多种吸附材料70各自典型而言包含无机氧化物。多种吸附材料70各自包含无机氧化物时，多种吸附材料70各自对热具有稳定性。因此，多种吸附材料70各自能够反复使用。
无机氧化物例如包含选自氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化铜、氧化锌、氧化镍、氧化铝、氧化锰、氧化镁、二氧化硅和氧化锆中的至少1种。无机氧化物典型而言包含选自氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化铜、氧化锌和氧化镍中的至少1种。
有机材料例如包含选自聚亚烷基二醇类、聚酯类、硅酮类、甘油类、腈类、二羧酸类和脂肪族胺类中的至少1种。有机材料可以包含选自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯和聚乙炔中的至少1种。碳材料包含例如活性炭。
多种吸附材料70各自的形状没有特别限定。多种吸附材料70各自具有例如粒子的形状或纤维的形状。多种吸附材料70各自可以具有膜的形状。多种吸附材料70各自可以为由无机氧化物形成的无机氧化膜。作为无机氧化物，可以使用上述的无机氧化物。
如图3所示那样，多种吸附材料70各自可以包含被无机氧化膜72覆盖的纳米线71。图3示出纳米线71的截面。在图3中，吸附材料70由被无机氧化膜72覆盖的纳米线71构成。无机氧化膜72由无机氧化物形成。纳米线71从加热器60朝向盖罩11延伸。无机氧化膜72覆盖纳米线71的整个表面。无机氧化膜72可以仅部分地覆盖纳米线71的表面。通过覆盖纳米线71，无机氧化膜72的表面积增加。由此，吸附材料70具有大的表面积。因此，吸附材料70能够容易地吸附充分量的试样气体。纳米线71由能够吸附试样气体的材料形成时，纳米线71可以不被无机氧化膜72覆盖。
纳米线71例如包含选自无机氧化物和金属材料中的至少1种。作为无机氧化物，可以使用上述的无机氧化物。金属材料例如包含选自银、金和铜中的至少1种。纳米线71的材料与无机氧化膜72的材料不同。纳米线71典型而言包含氧化锌。
纳米线71的平均直径可以处于10～1000nm的范围。纳米线71的平均长度可以处于1～150μm的范围。“平均直径”可以利用下述方法进行测定。利用电子显微镜(例如透射型电子显微镜)观察吸附材料70的表面或截面。测定所观察的多个纳米线71(例如任意50个纳米线71)的直径。根据使用所得测定值而算出的平均值，确定平均直径。“平均长度”可以利用下述方法进行测定。利用电子显微镜观察沿着纳米线71的延伸方向的吸附材料70的截面。通过利用电子显微镜所观察的特定纳米线71的面积除以该纳米线71的直径，从而算出纳米线71的长度。同样地，算出任意数量的纳米线71(例如50个)的长度。根据使用所得算出值而算出的平均值，确定平均长度。
纳米线71被无机氧化膜72覆盖可通过利用透射型电子显微镜(TEM)观察吸附材料70的表面或截面来确认。纳米线71被无机氧化膜72覆盖也可通过针对吸附材料70的表面或截面进行元素分析来确认。元素分析可通过例如能量色散型X射线分析(EDS)来进行。
制作纳米线71的方法没有特别限定。作为制作纳米线71的方法，可列举出液相生长法、气相生长法等。纳米线71的具体制作方法记载于例如日本特表2009-505358号公报、日本特开2006-233252号公报、日本特开2002-266007号公报、日本特开2004-149871号公报、Adv.Mater.2002，14，P833-837、Chem.Mater.2002，14，P4736-4745或MaterialsChemistry and Physics 2009，vol.114，p333-338。在图3中，在加热器60上制作纳米线71。
将纳米线71用无机氧化膜72覆盖的方法没有特别限定。例如，通过使无机氧化物堆积于纳米线71，能够将纳米线71用无机氧化膜72覆盖。作为堆积无机氧化物的方法，可列举出溅射法、离子镀法、电子束蒸镀法、真空蒸镀法、化学蒸镀法、化学气相法等。
本实施方式中，试样气体例如包含挥发性的有机化合物。挥发性的有机化合物例如包含选自酮类、胺类、醇类、烃类、芳香族烃类、醛类和酯类中的至少1种。挥发性的有机化合物例如包含选自丙烷、丁烷、甲苯、二甲苯、乙醇、2-丙醇、1-壬醇、丙酮、乙酸乙酯、甲醛、己醛、壬醛、苯甲醛、吡咯和氯甲烷中的至少1种。
接着，说明使用了分析装置100的气体的分析方法。
首先，使具有互不相同的组成的多种吸附材料70各自吸附试验气体。详细而言，将分析装置100置于包含需要分析的试样气体的气氛中。试样气体从盖罩11的开口部12被供给至分析装置100的内部。试样气体在多个气体导入流路30各自中移动，并被导入至多个收纳部20各自的气体入口。在多个收纳部20各自中，试样气体与多种吸附材料70各自接触。由此，多种吸附材料70各自吸附试样气体。
接着，使试样气体从多种吸附材料70分别解吸。本实施方式中，多种吸附材料70包含n种吸附材料。因此，针对n种吸附材料，按照顺序使试样气体发生解吸。例如，将选自n种吸附材料中的任意2种吸附材料定义为第一吸附材料和第二吸附材料。紧接在第一吸附材料之后要使试样气体解吸的吸附材料为第二吸附材料。如图4所示那样，在第一期间X中，从第一吸附材料解吸的试样气体被导入至检测器50。检测器50例如经时性地检测从第一吸附材料解吸的试样气体。由此，能够获得第一吸附材料固有的试样气体的解吸曲线。图4的图的横轴表示测定时间。图4的图的纵轴表示检测信号的强度。在第二期间Y中，从第二吸附材料解吸的试样气体被导入至检测器50。检测器50例如经时性地检测从第二吸附材料解吸的试样气体。由此，能够获得第二吸附材料固有的试样气体的解吸曲线。此时，第一期间X与第二期间Y相互错开(不重叠)。可以在第一期间X与第二期间Y之间存在准备期间Z。由于第一期间X与第二期间Y相互错开，因此，检测器50能够分别检测从第一吸附材料和第二吸附材料各自解吸的试样气体。即，利用1个检测器50能够获取2个解吸曲线。其中，分析装置100具备多个检测器，且利用互不相同的检测器检测从第一吸附材料解吸的试样气体和从第二吸附材料解吸的试样气体时，第一期间X可以与第二期间Y重叠。
使试样气体解吸的方法没有特别限定。通过将多种吸附材料70各自进行加热，可以使试样气体解吸。此时，能够使试样气体从多种吸附材料70各自容易地解吸。多种吸附材料70各自的加热可以利用例如多个加热器60来进行。通过控制器80控制对各加热器60的供电，能够使试样气体从多种吸附材料70分别解吸。例如，将加热第一吸附材料的加热器60定义为第一加热器。将加热第二吸附材料的加热器60定义为第二加热器。控制器80在第一期间X对第一加热器供给电力。第一加热器的温度上升，第一吸附材料被加热。由此，在第一期间X中，试样气体从第一吸附材料解吸而被导入至检测器50。控制器80在第二期间Y中对第二加热器供给电力。第二加热器的温度上升，第二吸附材料被加热。由此，在第二期间Y中，试样气体从第二吸附材料解吸而被导入至检测器50。控制器80可以使第一加热器和第二加热器各自的温度以恒定的速度进行升温。此时，第一吸附材料固有的试样气体的解吸曲线与第二吸附材料固有的试样气体的解吸曲线的差异变得明确。
解吸曲线基于从检测器50输出的检测信号，利用控制器80来生成。解吸曲线是例如由反映试样气体量的检测信号制作的经时数据。经时数据通过使检测信号的强度与测定时间相对应来获得。解吸曲线可以是使检测信号的强度与多种吸附材料70各自的温度变化相对应而得的数据。即，解吸曲线可以用将选自多种吸附材料70中的1种吸附材料70的温度变化示于横轴，并将基于从该吸附材料解吸的试样气体的检测信号强度示于纵轴而得的图来表示。利用控制器80来制作解吸曲线的图像。控制器80使吸附材料70与解吸曲线相对应并存储于内部存储器。对于分析装置100而言，多种吸附材料70具有互不相同的组成。因此，针对多种吸附材料70各自而得到的解吸曲线互不相同。
接着，使用所得解吸曲线的组来识别试样气体。识别试样气体的方法没有特别限定。例如，通过对解吸曲线的组进行数据挖掘，从而能够识别试样气体。数据挖掘是指用于从大量数据中发现有用信息或者数据间的相关性的分析方法。数据挖掘例如包括选自主成分分析和判别分析中的至少1种。判别分析例如包括选自聚类分析、机器学习、遗传算法和k-均值法中的至少1种。机器学习例如包括选自神经网络、支持向量机和自组织映像中的至少1种。
根据数据挖掘，基于针对多种吸附材料70各自而得到的解吸曲线彼此的一致点和不同点，能够识别试样气体。例如，通过针对解吸曲线的组进行主成分分析，从而得到固有值。固有值由例如2或3个复合变量构成。固有值根据多个解吸曲线彼此的一致点和不同点而固定为一定的范围。换言之，固有值根据试样气体所含的成分的种类和成分的浓度而固定为一定的范围。即，固有值根据试样气体而固定为一定的范围。对照着使固有值与试样气体相对应而得到的数据，能够识别试样气体。使固有值与试样气体相对应而得的数据可通过针对具有已知组成的试样气体进行本实施方式的分析方法来获得。上述数据可以预先存储于控制器80的存储器。根据上述固有值，也可以进行例如与试样气体的异味强度和味道品质相关的评价。
如果针对解吸曲线的组进行判别分析，则能够确定试样气体所含的成分。试样气体所含的成分的确定可通过例如机器学习来进行。根据判别分析，也能够判断试样气体是否包含特定成分。
根据试样气体所含的成分，有能够由解吸曲线的组直接确定试样气体所含的成分而不进行数据挖掘的情况。例如，假设试样气体包含成分P。成分P与第二吸附材料的相互作用大于成分P与第一吸附材料的相互作用。此时，如图4所示那样，会有根据由第一吸附材料得到的试样气体的解吸曲线而规定的峰的形状、与根据由第二吸附材料得到的试样气体的解吸曲线而规定的峰的形状明显不同的情况。详细而言，在由第一吸附材料和第二吸附材料各自得到的解吸曲线中，会有起因于成分P的峰的位置在时间轴方向上彼此大幅偏离的情况。由该结果能够确定试样气体包含成分P。在图4中，由第一吸附材料得到的解吸曲线位于第一期间X。由第二吸附材料得到的解吸曲线位于第二期间Y。
需要说明的是，分析装置100中作为输出机器而具备监测器(显示器)时，能够在监测器上显示解吸曲线的图像。也能够在监测器上显示通过本实施方式的分析方法而得到的试样气体的评价结果。分析装置100中作为输出机器而具备打印机时，能够代替监测器的显示或者与监测器的显示一同将解吸曲线等打印输出至打印机。
如上所述，本实施方式的分析方法即使在所用检测器的数量少的情况下，也能够获得可靠性高的分析结果。即，能够利用简易的构成来分析试样气体。
实施例
基于实施例具体说明本申请。但是，本申请不受以下实施例的任何限定。
(吸附材料的制作)
首先，准备7个平板。平板是具有氧化膜的硅晶片。晶片的直径为4英寸。氧化膜的厚度为在多个平板各自的表面制作由氧化锌形成的纳米线。纳米线利用水热合成法来制作。详细而言，利用下述方法来制作纳米线。首先，通过使25mmol的六亚甲基四胺溶解于1L的离子交换水而制备水溶液。接着，向所得水溶液中添加25mmol的硝酸锌六水合物。接着，向所得水溶液中添加聚乙烯亚胺水溶液。聚乙烯亚胺水溶液具有50wt％的浓度。在所添加的聚乙烯亚胺水溶液中包含2.5mmol的聚乙烯亚胺。聚乙烯亚胺的平均分子量为1800。通过搅拌水溶液直至所有试剂溶解为止，从而制备反应液。接着，将平板配置于玻璃容器。此时，平板的主面相对于玻璃容器的底面为垂直。接着，以平板整体接触反应液的方式，向玻璃容器内添加反应液。将玻璃容器配置于恒温槽。恒温槽的温度为95℃。从将玻璃容器配置于恒温槽的时刻起12小时后，从玻璃容器中取出反应液。其后，向玻璃容器中添加新的反应液，再次将玻璃容器配置于恒温槽。至平板的主面形成具有50μm平均长度的纳米线为止，反复进行更换玻璃容器内的反应液和将玻璃容器配置于恒温槽的操作。通过上述方法来制作纳米线。所得纳米线的平均直径为400nm。纳米线的平均长度为50μm。
接着，针对多个平板各自而言，使具有互不相同的组成的无机氧化物进行堆积。无机氧化物的堆积使用了高频(RF)溅射装置。在使用不具有纳米线的平板的情况下，无机氧化物的堆积通过在平板的主面形成具有200nm厚度的无机氧化膜的条件下进行。由此，纳米线被无机氧化膜覆盖。如此操作，得到吸附材料1～7。吸附材料1包含被氧化钨覆盖的纳米线。吸附材料2包含被氧化钽覆盖的纳米线。吸附材料3包含被氧化钛覆盖的纳米线。吸附材料4包含被氧化锡覆盖的纳米线。吸附材料5包含被氧化铜覆盖的纳米线。吸附材料6包含被氧化锌覆盖的纳米线。吸附材料7包含被氧化镍覆盖的纳米线。
图5是吸附材料1所含的1根纳米线的表面的透射型电子显微镜图像。如图5所示那样，纳米线被无机氧化膜(氧化钨)覆盖。无机氧化膜的厚度为10nm。无机氧化膜覆盖从纳米线的前端起10μm范围的纳米线的表面。
(测定例1)
向可密闭容器中添加液体吡咯2μL。其后，向容器中进一步添加吸附材料1。吸附材料1以不直接接触液体吡咯的方式进行配置。将容器密闭，在室温下放置1分钟。液体吡咯通过部分挥发而变成气体。吸附材料1吸附气体吡咯。通过相同的方法，使气体吡咯吸附于吸附材料2～7。
接着，将吸附材料1置于气相色谱质谱分析计的注入口。注入口使用岛津制作所制的OPTIC-4。将注入口内的温度以1℃/分钟的速度从35℃升温至300℃为止。利用气相色谱质谱分析计经时地检测从吸附材料1解吸的吡咯。由此，针对吸附材料1，得到吡咯的解吸曲线。利用相同的方法，针对吸附材料2～7分别得到吡咯的解吸曲线。
图6的图示出针对吸附材料1～7各自得到的吡咯的解吸曲线的组。图的横轴表示测定时间。图的纵轴表示检测信号的强度。检测信号反映了吡咯的量。图6中，将针对吸附材料1～7各自得到的解吸曲线沿着纵轴重叠表示。如图6所示那样，即使试样气体的成分相同，解吸曲线也因吸附材料的组成而异。例如，根据解吸曲线而规定的峰的形状、峰的位置等因吸附材料的组成而异。
接着，针对解吸曲线的组进行主成分分析。首先，针对所得解吸曲线各自使检测信号的强度(纵轴)一致。其后，通过沿着时间轴(横轴)排列解吸曲线，得到多个解吸曲线连续的1个数据。对于所得数据进行主成分分析。主成分分析利用了R语言所含的prcomp函数。详细而言，通过相关系数矩阵而将数据进行标准化。由此，得到包含第一主成分(PC1)、第二主成分(PC2)和第三主成分(PC3)的固有值。
针对吸附材料1～7各自再次将使吡咯吸附并得到解吸曲线的组的操作反复2次。由此得到2个解吸曲线的组。通过针对2个解吸曲线的组进行主成分分析，从而得到2个固有值。如图9所示那样，利用测定例1而得到的3个固有值均包含于范围A。
(测定例2)
除了向容器中添加液体苯甲醛代替吡咯之外，利用与测定例1相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到苯甲醛的解吸曲线。图7的图示出针对吸附材料1～7各自得到的苯甲醛的解吸曲线。接着，通过对于解吸曲线的组进行主成分分析而得到固有值。将用于获得与苯甲醛相关的固有值的操作反复2次。如图9所示那样，通过测定例2而得到的3个固有值均包含于范围B。
(测定例3)
除了向容器中添加液体壬醛来代替吡咯之外，利用与测定例1相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到壬醛的解吸曲线。图8的图示出针对吸附材料1～7各自得到的壬醛的解吸曲线。接着，通过对于解吸曲线的组进行主成分分析而得到固有值。将用于获得与壬醛相关的固有值的操作反复2次。如图9所示那样，通过测定例3而得到的3个固有值均包含于范围C。
如图9所示那样，范围A～C互不重叠。因此，根据本实施方式的分析方法，使用固有值能够识别未知的试样气体。例如，针对未知的试样气体获取固有值。未知试样气体为吡咯时，所得固有值包含于范围A。
(测定例4)
除了向容器中添加吡咯、苯甲醛和壬醛的混合液来代替吡咯之外，利用与测定例1相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到混合成分的解吸曲线。在混合液中，吡咯、苯甲醛和壬醛的体积比为1∶1∶1。针对所得解吸曲线各自使检测信号的强度(纵轴)一致。其后，通过沿着时间轴(横轴)排列解吸曲线，得到多个解吸曲线连续的1个数据。接着，将用于获得混合成分的解吸曲线的组的操作反复2次。针对每个所得解吸曲线的组，得到多个解吸曲线连续的1个数据。图10的图重叠示出所得3个数据。图的横轴表示测定时间。图的纵轴表示检测信号的强度。
通过对3个解吸曲线的组进行主成分分析，从而得到3个固有值。如图14所示那样，通过测定例4而得到的3个固有值均包含于范围D。
(测定例5)
除了作为混合液向容器中添加吡咯和苯甲醛的混合液之外，利用与测定例4相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到混合成分的解吸曲线。在混合液中，吡咯和苯甲醛的体积比为1∶1。针对所得解吸曲线各自使检测信号的强度(纵轴)一致。其后，通过沿着时间轴(横轴)排列解吸曲线，从而得到多个解吸曲线连续的1个数据。接着，将用于获得混合成分的解吸曲线的组的操作反复2次。针对每个所得解吸曲线的组，得到多个解吸曲线连续的1个数据。图11的图重叠示出所得3个数据。通过对3个解吸曲线的组进行主成分分析而得到3个固有值。如图14所示那样，通过测定例5而得到的3个固有值均包含于范围E。
(测定例6)
除了作为混合液向容器中添加吡咯和壬醛的混合液之外，利用与测定例4相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到混合成分的解吸曲线。在混合液中，吡咯和壬醛的体积比为1∶1。针对所得解吸曲线各自使检测信号的强度(纵轴)一致。其后，通过沿着时间轴(横轴)排列解吸曲线，从而得到多个解吸曲线连续的1个数据。接着，将用于获得混合成分的解吸曲线的组的操作反复2次。针对每个所得解吸曲线的组，得到多个解吸曲线连续的1个数据。图12的图重叠示出所得3个数据。通过对3个解吸曲线的组进行主成分分析而得到3个固有值。如图14所示那样，通过测定例6而得到的3个固有值均包含于范围F。
(测定例7)
除了作为混合液向容器中添加苯甲醛和壬醛的混合液之外，利用与测定例4相同的方法，针对吸附材料1～7各自得到混合成分的解吸曲线。在混合液中，苯甲醛和壬醛的体积比为1∶1。针对所得解吸曲线各自使检测信号的强度(纵轴)一致。其后，通过沿着时间轴(横轴)排列解吸曲线，从而得到多个解吸曲线连续的1个数据。接着，将用于获得混合成分的解吸曲线的组的操作反复2次。针对每个所得解吸曲线的组，得到多个解吸曲线连续的1个数据。图13的图重叠示出所得3个数据。通过对3个解吸曲线的组进行主成分分析而得到3个固有值。如图14所示那样，通过测定例7而得到的3个固有值均包含于范围G。
如图14所示那样，范围D～G互不重叠。进而，如图15所示那样，范围A～G互不重叠。像这样，根据本实施方式的分析方法，即使未知的试样气体包含多个成分，也能够使用固有值来识别未知的试样气体。
产业上的可利用性
本说明书公开的技术对于气体的分析等是有用的。

Claims (14)

1.一种气体的分析方法，其包括：
使具有互不相同的组成的多种吸附材料各自吸附试样气体；
通过使所述试样气体从所述多种吸附材料分别解吸且对从所述多种吸附材料各自解吸的所述试样气体分别进行检测，从而获取所述多种吸附材料各自固有的所述试样气体的解吸曲线；以及
使用所述解吸曲线的组来识别所述试样气体。
2.根据权利要求1所述的气体的分析方法，其中，获得所述解吸曲线是通过对从所述多种吸附材料各自解吸的所述试样气体分别且经时地进行检测来进行，
所述解吸曲线是由反映所述试样气体的量的检测信号制作的经时数据。
3.根据权利要求1所述的气体的分析方法，其中，获得所述解吸曲线是通过将所述多种吸附材料各自进行加热从而使所述试样气体从所述多种吸附材料分别解吸来进行，
所述解吸曲线是将反映所述试样气体的量的检测信号与所述多种吸附材料各自的温度变化相对应而得的数据。
4.根据权利要求3所述的气体的分析方法，其中，将所述多种吸附材料各自进行加热是通过加热器来进行。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体的分析方法，其中，对从所述多种吸附材料各自解吸的所述试样气体进行检测的检测器对于所述多种吸附材料而言是共用的。
6.根据权利要求5所述的气体的分析方法，其中，所述多种吸附材料包含第一吸附材料和第二吸附材料，
在所述多种吸附材料中，紧接在所述第一吸附材料之后要使所述试样气体解吸的吸附材料为所述第二吸附材料，
在第一期间中，从所述第一吸附材料解吸的所述试样气体被导入至所述检测器，在第二期间中，从所述第二吸附材料解吸的所述试样气体被导入至所述检测器，
所述第一期间与所述第二期间相互错开。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的气体的分析方法，其中，所述试样气体的识别包括对所述解吸曲线的组进行主成分分析。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的气体的分析方法，其中，所述试样气体的识别包括对所述试样气体所含的成分进行确定。
9.一种气体的分析装置，其具备：
多种吸附材料，具有互不相同的组成；
多个收纳部，分别收纳有所述多种吸附材料；
多个气体导入流路，将需要分析的试样气体分别导入所述多个收纳部；
检测器，检测从所述多种吸附材料各自解吸的所述试样气体；
多个解吸气体流路，将所述多个收纳部与所述检测器进行连接；以及
识别器，从所述检测器获取检测信号，生成所述多种吸附材料各自固有的所述试样气体的解吸曲线，并且使用所述解吸曲线的组来识别所述试样气体。
10.根据权利要求9所述的气体的分析装置，其还具备多个加热器，所述加热器分别配置于所述多个收纳部，加热所述多种吸附材料而使所述试样气体从所述多种吸附材料各自解吸，
所述多个加热器能够分别通电。
11.根据权利要求10所述的气体的分析装置，其还具备控制器，所述控制器控制对所述多个加热器的供电，
所述多种吸附材料包含第一吸附材料和第二吸附材料，
所述多个加热器包括加热所述第一吸附材料的第一加热器和加热所述第二吸附材料的第二加热器，
在所述多种吸附材料中，紧接在所述第一吸附材料之后要使所述试样气体解吸的吸附材料为所述第二吸附材料时，
所述控制器控制对所述第一加热器和所述第二加热器的供电，以使得在第一期间中所述试样气体从所述第一吸附材料解吸而被导入至所述检测器，且在第二期间中所述试样气体从所述第二吸附材料解吸而被导入至所述检测器，
所述第一期间与所述第二期间相互错开。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的气体的分析装置，其中，所述多种吸附材料各自包含无机氧化物。
13.根据权利要求12所述的气体的分析装置，其中，所述无机氧化物包含选自氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化铜、氧化锌和氧化镍中的至少1种。
14.根据权利要求12或13所述的气体的分析装置，其中，所述多种吸附材料各自包含被无机氧化膜覆盖的纳米线，
所述无机氧化膜由所述无机氧化物形成。
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