JP2003510605A - Chemical sensing system - Google Patents

Chemical sensing system

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JP2003510605A
JP2003510605A JP2001527219A JP2001527219A JP2003510605A JP 2003510605 A JP2003510605 A JP 2003510605A JP 2001527219 A JP2001527219 A JP 2001527219A JP 2001527219 A JP2001527219 A JP 2001527219A JP 2003510605 A JP2003510605 A JP 2003510605A
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chemical
sample
sensing system
base member
chemical sensing
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JP2001527219A
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Inventor
アミエル・ファーリントン
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クオリティ・センサー・システムズ・リミテッド
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    • G01N1/2226Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G01N2001/2229Headspace sampling, i.e. vapour over liquid

Abstract

(57)【要約】 サンプルの気体若しくは蒸気分析用の化学センシングシステムであって、特に、食品包装材料の気体若しくは蒸気ヘッドスペース分析用のアレイベースの化学センシングシステムに関するものである。 The present invention relates to a chemical sensing system for gas or vapor analysis of a sample, and more particularly to an array-based chemical sensing system for gas or vapor headspace analysis of food packaging materials.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、サンプルの気体若しくは上記分析のための化学センシングシステム
に関するものであり、特に、食品の接触包装材料の気体若しくは蒸気ヘッドスペ
ースのためのアレイ型化学センシングシステムに関するものである。
The present invention relates to a gas or chemical sensing system for the above analysis of a sample, and more particularly to an array chemical sensing system for a gas or vapor headspace of food contact packaging materials.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention]

現法では、品質において、健康を危険にさらしたり又は食品を腐らせたり(汚
染したり)若しくは臭いがついたりすることになるので、食品に接触することに
なる材料及び物品等はその構成化学成分(化学薬品)が食品に移ってはならない
ことが要求されている。例えば、包装材(包装紙、包装容器)が汚染したり臭い
がついたりする原因となる化学成分が包装材内に配置された食品に拡散するかも
しれない。チョコレートやお茶のような食品は汚染(汚れ)や臭いに対して特に
敏感である。食品接触包装材の製造においては、現法によって規定されたストリ
ンジェント品質コントロール手順を観察するため、及び、顧客の要求を満たすた
めに、“汚れ及び臭い”テストを行うことが要求されている。
According to the current law, in terms of quality, it may endanger the health, or spoil (contaminate) food or give off odor. It is required that the ingredients (chemicals) should not be transferred to food. For example, chemical components that cause the packaging material (wrapping paper, packaging container) to become contaminated or smell may be diffused into the foodstuffs placed within the packaging material. Foods such as chocolate and tea are particularly sensitive to contamination and odor. In the manufacture of food contact packaging, it is required to perform "dirt and odor" tests in order to observe the stringent quality control procedures defined by current legislation and to meet customer requirements.

【0003】 分析化学者は、従来の設備を拡張する範囲を有するが、品質コントロール技術
は通常訓練された者の指示のもとで遠隔の実験室に制限される。現在の食品接触
包装材メーカーは通常、品質コントロール用のヒューマンセンサパネル(HSP
)及び/又はガスクロマトグラフィ/質量分析(GC/MS)を頼みとしている
。HSPは、20年以上の間、“汚れ及び臭い”テストに対する産業標準が残っ
ているが、2つの主要な欠点がある:(1)HSPは個別的なもので他のパネル
に対して較正することはできない。(2)HSPは、36時間若しくはそれ以上
のポストプロダクションを提供するオフライン技術である。受け入れられている
分析技術である一方、GC/MSは遠隔操作が残っており、GC/MS装置は設
置し運転するのが高価であり、訓練を受けたオペレータだけが操作可能である。
Analytical chemists have the scope to extend conventional equipment, but quality control techniques are usually limited to remote laboratories under the direction of trained personnel. Current food contact packaging manufacturers typically use human sensor panels (HSPs) for quality control.
) And / or gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS). HSPs have been the industry standard for "dirt and odor" testing for over 20 years, but have two major drawbacks: (1) HSPs are individual and calibrate to other panels. It is not possible. (2) HSP is an off-line technology that provides post production for 36 hours or more. While an accepted analytical technique, GC / MS remains remote, GC / MS equipment is expensive to install and operate, and can only be operated by trained operators.

【0004】 品質コントロール手順を改良し、製造ミスに起因するコストを低減するという
要求が増大している。非熟練オペレータのためにの技術を用いて工場に品質コン
トロール技術を持ち込むことは、多くの製造業に非常に大きな目標である。例え
ば、分析技術をカートンメーカーの品質コントロール手順に付加価値を付与する
ならば、製造環境において信頼性の高い品質コントロール情報を提供することが
可能である。
There is an increasing demand to improve quality control procedures and reduce costs due to manufacturing errors. Bringing quality control technology into the factory using techniques for unskilled operators is a very large goal for many manufacturing industries. For example, if analytical technology adds value to the quality control procedures of carton makers, it is possible to provide reliable quality control information in the manufacturing environment.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明は、アレイ型(アレイベース)化学センシングシステムを提供すること
によって、品質コントロールの改善についての要求を満足することを目的として
いる。さらに詳細には、本発明は、サンプル(試料)の表面領域の大部分をキャ
リヤガス(例えば、空気)の連続フローに曝すと共に、感度を改善するアレイベ
ースの化学センシングアセンブリに接続されたサンプリング死空間を最小にする
のに適合されたモジュールサンプリングユニットを備えた化学センシングシステ
ムを提供する。使用前にサンプル準備がほとんど要らないかあるいは全く要らな
いが、化学センシングシステムは、ポストプロダクション(製造後)よりライン
での(製造中;at-line)の迅速な結果を提供することが可能である。
The present invention seeks to meet the need for improved quality control by providing an array-based chemical sensing system. More specifically, the present invention exposes a majority of the surface area of a sample to a continuous flow of carrier gas (eg, air) and sampling dead connected to an array-based chemical sensing assembly that improves sensitivity. A chemical sensing system with a modular sampling unit adapted to minimize space is provided. With little or no sample preparation prior to use, chemical sensing systems are capable of providing faster in-line (at-line) results than post-production (post-production). is there.

【0006】 一態様では、本発明は化学センサアセンブリに作動可能に接続されたモジュー
ルサンプリングユニットを備えたサンプルのヘッドスペースを分析するための化
学センシングシステムであって: (1)前記モジュールサンプリングユニットは: 入口チャンネルと出口チャンネルとを有するマウントと; 一又は二以上の内部側壁とベース壁とによって設定された中空の内部を有する
ベース部材であって、ベース壁の連結点の少なくとも一部と一又は二以上の内壁
とは、サンプルの下面のエッジの全体若しくは一部を支持する支持カラーを備え
ているところのベース部材と; 一又は二以上の外側壁とボディ部を画定するベース壁とを有する閉塞部材であ
って、前記ボディ部がベース部材の中空内部に対して相補的な形状であって、ベ
ース壁の外側エッジはサンプルの上面のエッジに係合することができる直立部を
備えているところの閉塞部材と;を備え、 使用の際にベース部材がマウントに挿入され、閉塞部材のボディ部はベース部
材の中空内部に係合し、それによってサンプルの下面の下のヘッドスペースと三
ブルの上面のヘッドスペースとを画定し、これによって、入口チャンネルがサン
プルの下面の下のヘッドスペース(若しくは上面の上のヘッドスペース)に連通
し、かつ、出口チャンネルがサンプルの上面の上のヘッドスペース(若しくは下
面の下のヘッドスペース)に連通し、それによって、サンプルの表面領域の大部
分にわたる入口チャンネルと出口チャンネルとの間の連続流路を画定するもので
あって、 (2)前記化学センサアセンブリは: 一又は二以上の化学センサであって、各化学センサが化学的刺激物に対して測
定可能でかつ特徴的な応答を示すことができる化学センシングコンポーネントを
有するところ一又は二以上の化学センサと; キャリヤガスが入るのを許可する入口端部と、キャリヤガスを排気する出口端
部と、それらの間に一又は二以上の化学センサのそれぞれを収容する一又は二以
上の区画とを有する固体ボディであって、各化学センサの化学センシングコンポ
ーネントがキャリヤガスに曝される固体ボディの入口端部と出口端部との間の連
続流路を画定するために、一又は二以上の区画が連続流体連通しているという固
体ボディとを備えている。
In one aspect, the invention is a chemical sensing system for analyzing headspace of a sample comprising a modular sampling unit operably connected to a chemical sensor assembly: (1) wherein the modular sampling unit is A mount having an inlet channel and an outlet channel; a base member having a hollow interior defined by one or more internal side walls and a base wall, one or more of which is at least a part of a connecting point of the base wall; The two or more inner walls include a base member having a support collar that supports all or part of the lower surface edge of the sample; one or more outer walls and a base wall defining the body portion. A closing member, wherein the body portion has a shape complementary to the hollow inside of the base member, The outer edge of the base wall is provided with a closure member having an upright portion capable of engaging the edge of the upper surface of the sample; and, in use, the base member is inserted into the mount and the body of the closure member is The section engages the hollow interior of the base member, thereby defining a headspace below the lower surface of the sample and a headspace above the upper surface of the bubble, such that the inlet channel causes the headspace below the lower surface of the sample ( Or the headspace above the top surface), and the outlet channel communicates with the headspace above the top surface of the sample (or below the bottom surface), thereby providing an inlet over most of the surface area of the sample. Defining a continuous flow path between the channel and the outlet channel, (2) wherein the chemical sensor assembly comprises: one or more One or more chemical sensors, wherein each chemical sensor has a chemical sensing component capable of providing a measurable and characteristic response to a chemical stimulant; and a carrier gas A solid body having an inlet end for permitting entry, an outlet end for exhausting a carrier gas, and one or more compartments between them containing one or more chemical sensors, respectively. , One or more compartments are in continuous fluid communication to define a continuous flow path between the inlet end and the outlet end of the solid body where the chemical sensing component of each chemical sensor is exposed to the carrier gas. It has a solid body.

【0007】 使用に際しては、キャリヤガスは、該ガスがサンプルのヘッドスペースを掃引
するところのモジュールサンプリングユニットの入口チャンネルに導入される。
次いで、(ヘッドスペースからの一又は二以上の刺激物を含む)キャリヤガスは
アレイにおける各化学センサに引き出され、また、化学的刺激物に特有の時間依
存応答プロファイルを得るために程度が変動しながら各化学センサと反応する。
データ整理法と関連した多変量サンプル母集団においてX%信頼区間を規定する
統計的方法を、未知の化学的刺激の特定に関する結論を引き出すにも用いてもよ
い。分析結果は、所望のものと同様に単純か又は複雑であるものが得られてもよ
い(例えば、確実値若しくは結論をもった若しくはもたない簡単な合格/不合格
の答えを、化学的刺激物の可能な特定に関して引き出すものでもよい。)
In use, the carrier gas is introduced into the inlet channel of the modular sampling unit where it sweeps the headspace of the sample.
The carrier gas (comprising one or more stimulants from the headspace) is then drawn to each chemical sensor in the array, and to varying degrees to obtain a time-dependent response profile specific to the chemical stimulant. While reacting with each chemical sensor.
Statistical methods defining X% confidence intervals in a multivariate sample population associated with data reduction methods may also be used to draw conclusions regarding the identification of unknown chemical stimuli. Analysis results may be as simple or complex as desired (eg, simple pass / fail answers with or without certainty values or conclusions, chemical stimuli). It may also be derived with regard to the possible identification of an object.)

【0008】 好適な実施形態では、ベース部材の中空内部及び閉塞部材のボディ部は実質的
に円筒型である。この実施形態では、支持カラー及び/又は直立部は実質的に環
状である。環状支持カラーは一又は二以上の切り取り部を含んでいてもよい。環
状直立部は固体リングでもよい。
In a preferred embodiment, the hollow interior of the base member and the body portion of the closure member are substantially cylindrical. In this embodiment, the support collar and / or the uprights are substantially annular. The annular support collar may include one or more cutouts. The annular upright may be a solid ring.

【0009】 好適な実施形態では、入口チャンネルは、ベース部材のベース壁におけるベー
ス導管によってサンプルの下面の下のヘッドスペースに接続している。ベース部
材は、入口チャンネルとベース導管が流体連通するようにマウントに挿入されて
いる。ベース部材は、入口チャンネルとベース導管とが流体連通するようにマウ
ントに挿入されている。
In a preferred embodiment, the inlet channel is connected to the headspace below the lower surface of the sample by a base conduit in the base wall of the base member. The base member is inserted into the mount such that the inlet channel and the base conduit are in fluid communication. The base member is inserted into the mount such that the inlet channel and the base conduit are in fluid communication.

【0010】 好適な実施形態では、出口チャンネルは、ベース部材の側壁における側部導管
によってサンプルの上面の上のヘッドスペースに接続している。ベース部材は、
出口チャンネルと側部導管が流体連通するようにマウントに挿入されている。サ
ンプルの上面及び側部導管の上のヘッドスペースは、閉塞部材の直立部において
径方向に配備された線状管によって流体連通しているのが特に好ましい。閉塞部
材のボディ部がベース部材の中空内部に作動的に係合する範囲が変化できること
によって厚さが変動するサンプルを収容するために、直立部が二以上の線状管を
含んでもよい。
In a preferred embodiment, the outlet channel is connected to the headspace above the upper surface of the sample by a lateral conduit in the side wall of the base member. The base member is
An outlet channel and a side conduit are inserted into the mount for fluid communication. Particularly preferably, the headspace above the sample and above the side conduits is in fluid communication by means of a radially arranged linear tube in the upright of the closure member. The upright may include more than one linear tube to accommodate a sample of varying thickness due to the variable extent of the body portion of the closure member operatively engaging the hollow interior of the base member.

【0011】 好適な実施形態では、サンプルの下面の下のヘッドスペースは、一又は二以上
の実質的U字型管を介してサンプルの上面の上のヘッドスペースに流体連通する
。U字型管(若しくは各U字型管)の第1のアームはベース部材の支持カラーに
おいて径方向に配備し、U字型管(若しくは各U字型管)の第2のアームは閉塞
部材の直立部において径方向に配備し、第1のアームと第2のアームとは、ベー
ス部材の側壁における接続部によって流体連通で接続しているのが特に好ましい
。ベース部材の支持カラーは二以上の第1のアームを有し、側壁は、閉塞部材の
ボディ部がベース部材の中空内部に作動的に係合する範囲が変化できることによ
って厚さが変動するサンプルを収容するために、二以上の接続部を含んでもよい
In a preferred embodiment, the headspace below the lower surface of the sample is in fluid communication with the headspace above the upper surface of the sample via one or more substantially U-shaped tubes. The first arm of the U-tube (or each U-tube) is radially deployed in the support collar of the base member, and the second arm of the U-tube (or each U-tube) is a closure member. It is particularly preferable that the first arm and the second arm are arranged in a radial direction in the upright portion, and the first arm and the second arm are connected in fluid communication by the connection portion on the side wall of the base member. The support collar of the base member has two or more first arms, and the sidewalls provide a sample of varying thickness due to the variable extent to which the body portion of the closure member operatively engages the hollow interior of the base member. Two or more connections may be included to accommodate.

【0012】 好適な実施形態では、ベース部材のベース壁は、サンプルの下面を支持する突
起部を有する。突起部はサンプルの下面の実質的中央領域を支持することができ
るのが好ましい。突起部は、サンプルの下面をキャリヤガスに曝す量を最大にす
るために、低減された接触端(例えば、点まで)に収束するのが好ましい。突起
部は実質的にコーン形状であるのが好ましい。
In a preferred embodiment, the base wall of the base member has a protrusion that supports the underside of the sample. The protrusions can preferably support a substantially central region of the lower surface of the sample. The protrusions preferably converge at a reduced contact edge (eg, to a point) to maximize the exposure of the lower surface of the sample to the carrier gas. The protrusions are preferably substantially cone-shaped.

【0013】 好適な実施形態では、閉塞部材のベース壁は、サンプルの位置決めと保持とを
補助するために突起部を備える。突起部は、サンプルの上面をキャリヤガスに曝
す量を最大にするために、低減された接触端(例えば、点まで)に収束するのが
好ましい。突起部は実質的にコーン形状であるのが好ましい。
In a preferred embodiment, the base wall of the closure member is provided with protrusions to assist in positioning and holding the sample. The protrusions preferably converge at a reduced contact edge (eg to a point) to maximize the exposure of the top surface of the sample to the carrier gas. The protrusions are preferably substantially cone-shaped.

【0014】 閉塞部材のボディ部は、ベース部材の中空内部内でネジで係合するのが好まし
い。ベース部材はマウントに押し込み嵌合されているのが好ましい。
The body portion of the closure member is preferably threadedly engaged within the hollow interior of the base member. The base member is preferably press fit into the mount.

【0015】 ベース部材のベース壁の外側面とマウントは、マウントにおいてベース部材の
正しい配置と挿入を可能にするための位置決め構成を備えるのが好ましい。例え
ば、位置決め構成は、ベース部材のベース壁の外側面上で位置決めアパーチャと
協働することができる位置決めピンをマウント上に備える。
The outer surface of the base wall of the base member and the mount are preferably provided with positioning features to allow proper placement and insertion of the base member in the mount. For example, the locating arrangement includes locating pins on the mount that can cooperate with locating apertures on the outer surface of the base wall of the base member.

【0016】 入口チャンネルと出口チャンネルとは、(例えば、マウントにおける一又は二
以上のOリングシールを用いて)封止されて互いに分離されているのが好ましい
。入口チャンネルは、(例えば、マウントにおける一又は二以上のOリングシー
ルを用いて)環境から封止されて互いに分離されているのが好ましい。サンプル
のヘッドスペースと環境とは、(例えば、閉塞部材における一又は二以上のOリ
ングシールを用いて)封止されて互いに分離されているのが好ましい。
The inlet and outlet channels are preferably sealed (eg, using one or more O-ring seals in the mount) and separated from each other. The inlet channels are preferably sealed from the environment (eg, using one or more O-ring seals in the mount) and separated from each other. The sample headspace and environment are preferably sealed (eg, using one or more O-ring seals in the closure member) and separated from each other.

【0017】 ベース部材がマウントに挿入され、閉塞部材のボディ部がベース部材の中空内
部に係合するときに画定されるサンプリングチャンバーは、所望のサンプル(例
えば、固体)の特性、サンプルのサイズ及び/又は形状、及び、破壊的若しくは
非破壊的サンプリングのような要件に合うように調整してもよい。サンプリング
ユニットは、固体サンプルを用いるためのサンプリングチャンバーを画定するの
に適合しているのが好ましい。
The sampling chamber, defined when the base member is inserted into the mount and the body portion of the closure member engages the hollow interior of the base member, defines the desired sample (eg, solid) properties, sample size and It may be tailored to suit requirements such as / or shape and destructive or non-destructive sampling. The sampling unit is preferably adapted to define a sampling chamber for using the solid sample.

【0018】 固体ボディの各区画は、壁面噴流の形で(ヘッドスペースからの化学的刺激を
含む)化学センシングコンポーネントがキャリヤガスに曝されるように配置され
ている。“壁面噴流効果”は、拡張された固体面上に液体が入射する効果につい
ての研究を行う液体ダイナミクスの従来技術から通常公知である。
Each compartment of the solid body is arranged such that the chemical sensing components (including the chemical stimulus from the headspace) are exposed to the carrier gas in the form of wall jets. The "wall jet effect" is commonly known from the prior art of liquid dynamics, which studies the effect of liquid impinging on an extended solid surface.

【0019】 好適な実施形態では、キャリヤガスを入れるための入口端部とキャリヤガスを
排気するための出口端部とは実質的に線状の導管によって接続されている。実質
的線状導管は、連続して各区画に接続する突起部(spine)を画定するのが好ま
しい。各区画は離間して並行に配置して接続しているのが特に好ましい。各区画
はその突起部に対して実質的に直交しているのが特に好ましい。このように、キ
ャリヤガスは、繰り返し可能な形で、それが壁面噴流の形で化学センシングコン
ポーネントに入射するところの各区画を通過する(例えば、キャリヤガスが化学
センシングコンポーネントの表面領域を横切らせるように、収束流路を各区画に
形成する)。
In a preferred embodiment, the inlet end for admitting the carrier gas and the outlet end for exhausting the carrier gas are connected by a substantially linear conduit. The substantially linear conduit preferably defines a spine that connects each compartment in series. It is particularly preferable that the sections are spaced apart and arranged in parallel and connected. It is particularly preferred that each compartment is substantially orthogonal to its protrusion. Thus, the carrier gas passes in a repeatable manner through each compartment where it impinges on the chemical sensing component in the form of a wall jet (eg, to allow the carrier gas to traverse the surface area of the chemical sensing component). Then, a converging channel is formed in each section).

【0020】 好適な実施形態では、各区画は、実質的な自由空間で化学センシングコンポー
ネントを収容するのに適合されている。この実施形態では、チャンバーは化学セ
ンシングコンポーネントのサイズ及び形状に対応するようにかつ死空間を最小に
するように、サイズが決められ形状が決められている。
In a preferred embodiment, each compartment is adapted to house a chemical sensing component in a substantially free space. In this embodiment, the chamber is sized and shaped to correspond to the size and shape of the chemical sensing component and to minimize dead space.

【0021】 化学センサアセンブリは、複数の化学センサ(例えば、アレイ)を備えるのが
好ましい。アレイベースのセンシングシステムは、過去15年にわたって精力的
な研究が行われてきた対象であり(例えば、GardnerらによるSensors and Actua
tors B,18-19,211頁(1994);GrateらによるAnal.Chem.,60,2801頁(1988)を参
照されたい)、それらの特性は当業者には一般によく知られている。
The chemical sensor assembly preferably comprises a plurality of chemical sensors (eg, an array). Array-based sensing systems have been the subject of intense research over the last 15 years (eg, Sensors and Actua by Gardner et al.
tors B, 18-19, 211 (1994); Grate et al., Anal. Chem., 60, 2801 (1988)), their properties are generally well known to those skilled in the art.

【0022】 化学センシングコンポーネントはプレーナ型化学センシングコンポーネントで
あるのが好ましい。プレーナ型化学センシングコンポーネントは、関心の対象で
ある刺激物に対して所望なように、便利な形状であり便利なタイプであってもよ
い。例えば、各化学センシングコンポーネントは、バルク若しくは表面音響波型
、金属酸化物型、導電性ポリマー型、あるいは光学型であってもよい。このよう
な化学センシングコンポーネント(例えば、国際公開第98/22807号パン
フレット)は、幅広く報告され、周知である。水晶化学センサ(例えば、バルク
音響波型センサ)であるのが好ましい。
The chemical sensing component is preferably a planar chemical sensing component. The planar chemical sensing component may be any convenient shape and any convenient type, as desired for the stimulus of interest. For example, each chemical sensing component may be bulk or surface acoustic wave type, metal oxide type, conductive polymer type, or optical type. Such chemical sensing components (eg WO98 / 22807) are widely reported and well known. It is preferably a quartz chemical sensor (eg, a bulk acoustic wave sensor).

【0023】 通常であるが、本質的でないが、プレーナ型化学センシングコンポーネントは
、関心のある刺激物に対する測定可能な応答を示すことができるか若しくは誘起
することができる材料で被覆する。センサコンポーネントを被覆する材料及び方
法は当業者には馴染み深いものであって、広く報告されている(例えば、Kingに
よるAnal.Chem.,36,1735頁(1964))。
Although normal, but not essential, the planar chemical sensing component is coated with a material capable of exhibiting or inducing a measurable response to the stimulus of interest. Materials and methods for coating sensor components are familiar to those skilled in the art and are widely reported (eg King, Anal. Chem., 36, 1735 (1964)).

【0024】 化学センサアセンブリの材料は、キャリヤガスの吸収を抑制しかつクロス汚染
(相互汚染)を最小にするのに適合している。例えば、固体ボディは不活性材料
(例えば、PTFE)から成るのが都合がよい。化学センサアセンブリは、電子
回路基板に直接実装されてもよい。これによって、センサアセンブリと電子回路
との間の導線が排除されて感度(例えば、信号対雑音比)が強調されるという利
点が付加される。
The material of the chemical sensor assembly is adapted to suppress carrier gas absorption and minimize cross-contamination. For example, the solid body may conveniently consist of an inert material (eg PTFE). The chemical sensor assembly may be directly mounted on the electronic circuit board. This has the added advantage of eliminating the conductors between the sensor assembly and the electronics and enhancing sensitivity (eg, signal to noise ratio).

【0025】 化学センサアセンブリは新規であり、化学センサをキャリヤガスにさらに効果
的に曝すことによってガス及び蒸気分析の感度を改善する。
The chemical sensor assembly is new and improves the sensitivity of gas and vapor analysis by more effectively exposing the chemical sensor to a carrier gas.

【0026】 本発明の他の態様では、先に特定した化学センサアセンブリを提供する。[0026]   In another aspect of the invention, a chemical sensor assembly as specified above is provided.

【0027】 モジュールサンプリングユニットは新規であり、サンプルの表面領域の大部分
を低い死空間においてキャリヤガス(例えば、空気)の実質的に妨げられない流
れに曝すことによってサンプリング操作を改善する。この利点は、キャリヤガス
における問題の刺激物の濃度が最適化され、それによって全感度がエンハンスさ
れるということである。
The modular sampling unit is novel and improves the sampling operation by exposing most of the surface area of the sample to a substantially unobstructed flow of carrier gas (eg air) in the low dead space. The advantage of this is that the concentration of the stimulant in question in the carrier gas is optimized, which enhances the overall sensitivity.

【0028】 本発明の他の態様は、先に特定したモジュールサンプリングユニットを提供す
る。
Another aspect of the invention provides a modular sampling unit as specified above.

【0029】 本発明の化学センシングコンポーネントは、サンプルの気体若しくは蒸気相が
望ましいところのいかなる応用における使用に対しても適している。例えば、本
発明は、食品接触包装材(例えば、印刷ボール紙カートン、紙若しくは関連材料
)又は繊維における揮発性成分を遮蔽(スクリーン)するために使用してもよい
。このため、化学センシングシステムは、サンプルをサンプリングユニットのサ
イズ及び構成に合わせ調整するために型板(テンプレート)を備えるのが好まし
い。
The chemical sensing component of the present invention is suitable for use in any application where a gas or vapor phase of a sample is desired. For example, the present invention may be used to screen volatile components in food contact packaging (eg, printed cardboard cartons, paper or related materials) or fibers. For this reason, the chemical sensing system preferably comprises a template for adjusting the sample to the size and configuration of the sampling unit.

【0030】 本発明の他の態様では、食品包装材料のヘッドスペースにおける一又は二以上
の化学刺激物の存在を、先に特定したような化学センシングシステムを用いて検
出する方法であって: ベース部材をマウントに挿入する段階と; サンプルが支持カラー上に支持されるようにベース部材の中空内部に食品包装
材料のサンプルを配置する段階と; 閉塞部材のボディ部をベース部材の中空内部に係合する段階と; キャリヤガスでサンプルのヘッドスペースを掃引する段階と; 一又は二以上の化学刺激物を含むキャリヤガスをヘッドスペースから化学セン
サアセンブリの入口端部に通過させる段階と; ヘッドスペースからの一又は二以上の化学刺激物を含むキャリヤガスに対する
化学センサの応答を測定する段階と; その応答を一又は二以上の化学刺激物の存在に関係づける段階と、を備える。
In another aspect of the invention, a method of detecting the presence of one or more chemical stimulants in the headspace of a food packaging material using a chemical sensing system as specified above: base Inserting the member into the mount; placing the sample of food packaging material within the hollow interior of the base member such that the sample is supported on the support collar; engaging the body portion of the closure member within the hollow interior of the base member. Sweeping the headspace of the sample with a carrier gas; passing a carrier gas containing one or more chemical stimulants from the headspace to the inlet end of the chemical sensor assembly; Measuring the response of the chemical sensor to a carrier gas containing one or more chemical stimulants; And a step of associating the presence of the above chemical irritants.

【0031】 関心のある化学刺激物は、(例えば)ジイソプロピルナフタレン(DIPN)
であってもよく、方法は、産業における現在の関心のレベルでボール紙(板紙)
におけるDIPNを迅速に検出するのに用いてもよい。
Chemical stimulants of interest are (for example) diisopropylnaphthalene (DIPN)
The method may be cardboard (paperboard) at the level of current interest in the industry
May be used to rapidly detect the DIPN in.

【0032】 関心のある化学刺激物は、(例えば)ヘキサナール(hexanal)であってもよ
く、方法は、食品包装についての潜在的な問題を示すレベルでボール紙に含まれ
るヘキサナールを迅速に検出するのに用いてもよい。
The chemical stimulant of interest may be (for example) hexanal, and the method rapidly detects hexanal contained in cardboard at levels that indicate potential problems with food packaging. It may be used for.

【0033】 本発明の化学センシングシステム及びそのコンポーネントパーツは適切なエキ
スパートソフトウェアを用いて制御してもよい。エキスパートソフトウェアは、
非技術作業者による使用を可能にするために、処理の制御及びデータの分析を同
時に行うのに適していてもよい。同様に、化学センシングシステムは、化学セン
サ及びコンポーネントに信頼性高く追跡し、化学センサコンポーネントの較正を
実施するために自動チェック処理を支持するものでもよい。
The chemical sensing system of the present invention and its component parts may be controlled using suitable expert software. Expert software
It may be suitable for simultaneous control of the process and analysis of the data to allow use by non-technical workers. Similarly, a chemical sensing system may reliably track chemical sensors and components and support an automated check process to perform calibration of chemical sensor components.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

以下に、本発明を添付図面を参照して非限定的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in a non-limiting manner with reference to the accompanying drawings.

【0035】 図1は、符号1で示した本発明の化学センサアセンブリの実施形態の断面図で
ある。化学センサアセンブリは、バルク音響波センシングのための8個の水晶ガ
スセンサ2であって、各センサがプレーナ型化学センシングコンポーネント2a
を有するところのアレイを備える。各センサ2は、PTFEのような不活性材料
から成る固体センサブロックの区画(コンパートメント)群のうちのひとつに収
容されている。センサブロック1aは、各プレーナ型化学センシングコンポーネ
ント2aが独特な様式(図2参照)で表面をガスフロー(気体の流れ)が覆うこ
とと可能とするように配備されたキャリヤ気体フローを画定する平行に離間して
配備された関係の一連の区画50群を内部接続する入口端部と出口端部との間の
線状の導管51を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a chemical sensor assembly of the present invention designated by the reference numeral 1. The chemical sensor assembly comprises eight quartz gas sensors 2 for bulk acoustic wave sensing, each sensor being a planar chemical sensing component 2a.
With an array of. Each sensor 2 is housed in one of a group of solid sensor blocks made of an inert material such as PTFE. The sensor block 1a defines parallel carrier gas flows arranged to allow each planar chemical sensing component 2a to cover and allow gas flow over the surface in a unique manner (see FIG. 2). A linear conduit 51 between an inlet end and an outlet end interconnecting a series of compartments 50 spaced apart in relation to each other.

【0036】 図2に、水晶センサ2のプレーナ型化学センシングコンポーネント2aの表面
上のキャリヤガスの流路Xを詳細に示す。“化学センシングコンポーネント2a
上への“壁面噴流”入射は、全表面の回り及びその上の分岐流路につながり、そ
れによって、感度の全面的な改良に寄与する。
FIG. 2 shows in detail the carrier gas flow path X on the surface of the planar chemical sensing component 2 a of the quartz sensor 2. "Chemical Sensing Component 2a
The "wall jet" incidence on the top leads to branch channels around and over the entire surface, which contributes to the overall improvement in sensitivity.

【0037】 図3は、電子回路3に直接接続されたセンサブロック1a(結合ユニットをセ
ンサボード4と称する)の側面図である。
FIG. 3 is a side view of the sensor block 1 a (the coupling unit is referred to as a sensor board 4) directly connected to the electronic circuit 3.

【0038】 センサボード4は、RS232ライン9の下流のパソコンCから直接命令を受
けるマイクロコントローラ6によって制御される。マイクロコントローラ6は各
センサ変換器5と駆動出力とセンサブロックの温度をフィードバック機構7,8
を用いて制御する。温度コントロール7は、センサブロックの加熱及び冷却を可
能とする。
The sensor board 4 is controlled by the microcontroller 6 which receives a command directly from the personal computer C downstream of the RS232 line 9. The microcontroller 6 feeds back the temperature of each sensor converter 5, the driving output and the sensor block to the feedback mechanism 7, 8
Control using. The temperature control 7 enables heating and cooling of the sensor block.

【0039】 図5で示したように、サンプリングユニット14の制御ボード10は、RS2
32ライン9の下流のパソコンCからマイクロコントローラ13によって制御さ
れる。命令は、使用中にパソコンCからマイクロコントローラ13へ出されても
よいし、ダウンロード後に実行する全サンプリングルーチンを用いて出されても
よい。制御ボード10は、ポンプ11及びバルブ群12のスイッチングとサンプ
リングチャンバー14の温度を制御する。制御ボード10はまた、装置の状態を
示すためにLED群若しくはLCDパネル群を支持してもよい。
As shown in FIG. 5, the control board 10 of the sampling unit 14 is
It is controlled by the microcontroller 13 from the personal computer C downstream of the 32nd line 9. The instructions may be issued from the personal computer C to the microcontroller 13 during use, or using a full sampling routine executed after downloading. The control board 10 controls the switching of the pump 11 and the valve group 12 and the temperature of the sampling chamber 14. The control board 10 may also support LEDs or LCD panels to indicate the status of the device.

【0040】 図6では、使用中、空気(若しくは蒸気)のようなキャリヤガスは、サンプリ
ングユニット14及びセンサブロック1aを介して入口Iから出口Oへ流路Xを
介して引き出される。流れは、ポンプ11とバルブ群12を接続パイプ16と共
に用いて実施される。バルブ12及びポンプ11は、キャリヤガス若しくは蒸気
をシステムのまわりに方向付けることができ、濾過された空気をクリーニング目
的で使用後にフィルタ15を通してかつ化学センサを介して引き出すことができ
るマイクロコントローラ13(図5参照)によって制御される。ポンプ11、バ
ルブ12群及び接続パイプ16の湿式材料は化学的に不活性である。サンプリン
グユニット14は温度コントローラTを備える。
In FIG. 6, during use, a carrier gas such as air (or steam) is drawn from inlet I to outlet O via flow path X via sampling unit 14 and sensor block 1 a. The flow is carried out using a pump 11 and a group of valves 12 with a connecting pipe 16. The valve 12 and the pump 11 are capable of directing a carrier gas or vapor around the system, and the filtered air can be withdrawn through the filter 15 and via a chemical sensor after use for cleaning purposes after cleaning (see FIG. 3). 5)). The wet material of the pump 11, the group of valves 12 and the connecting pipe 16 is chemically inert. The sampling unit 14 includes a temperature controller T.

【0041】 図7a、7b及び7cは、本発明のモジュールサンプリングユニットの分解さ
れた区画の断面図である。図7aは、サンプリングユニットのベース部材が(後
述する)押込み嵌合によって連結されるマウント(取付台)17を示している。
チャンネル18aは、キャリヤガスの流路Xを部分的に画定する。サンプリング
ユニットのベース部材を用いたマウント17の正しい位置決めは、位置決めピン
20によって補助される。マウント17とベース部材との間の気体密封(ガスシ
ール)とガス入口とガス出口の分離は、3個のOリング19によって実現する。
7a, 7b and 7c are sectional views of exploded compartments of the modular sampling unit of the present invention. FIG. 7a shows a mount 17 to which the base member of the sampling unit is connected by push fit (described below).
The channel 18a partially defines the flow path X of the carrier gas. Correct positioning of the mount 17 with the base member of the sampling unit is aided by the positioning pins 20. Gas sealing between the mount 17 and the base member and separation of the gas inlet and the gas outlet are realized by three O-rings 19.

【0042】 図7bに示すように、ベース部材21はサンプリングベース21が押し込み嵌
合によって挿入されるマウント17の位置決めピン20を連結する位置決めピン
穴22を備える。サンプル(例えば、ボール紙)をテンプレート(型板)を用い
て所定のサイズに切断し、内壁24a上に支持されるベース部材に配置する。チ
ャンネル18bはマウント17のチャンネル18aに並ぶ。
As shown in FIG. 7B, the base member 21 has positioning pin holes 22 for connecting the positioning pins 20 of the mount 17 into which the sampling base 21 is inserted by being pressed and fitted. A sample (for example, cardboard) is cut into a predetermined size using a template (template) and placed on a base member supported on the inner wall 24a. The channel 18b is aligned with the channel 18a of the mount 17.

【0043】 図7cは閉塞部材を示す。閉塞部材25は、ベース部材上の内部ネジ23aに
連結するボディ部54上のネジ23bによって、ベース部材21に固定する。O
リング26は、ベース部材21と閉塞部材25との間の気体密閉の機能を果たす
。閉塞部材25のベース壁は、サンプルの最上面と係合する直立部24bを備え
る。
FIG. 7c shows the closure member. The closing member 25 is fixed to the base member 21 by the screw 23b on the body portion 54 that is connected to the internal screw 23a on the base member. O
The ring 26 functions as a gas seal between the base member 21 and the closing member 25. The base wall of the closure member 25 comprises an upright portion 24b that engages the top surface of the sample.

【0044】 ベース部材21及び閉塞部材25のそれぞれは、不活性材料から、及び/又は
、チャンバーを使い捨てにできる若しくはクリーニング及び再使用を可能とする
材料から製造される。
Each of the base member 21 and the closure member 25 is manufactured from an inert material and / or from a material that allows the chamber to be disposable or to be cleaned and reused.

【0045】 図7dは、ベース部材21がマウント17に挿入されかつ閉塞部材25がベー
ス部材21にネジ込みされた本発明の組み立て完成後のモジュールサンプリング
ユニットを示している。サンプルは、ベース部材の内壁24a上に支持され、上
面は直立部24bによって密閉して係合する。U型管56は、組み立て中、サン
プルの露出面領域の大部分を横切ってキャリヤ流れ用の連続経路Xを完成するよ
うに形成する。このように、キャリヤガスは、効果的に低い死空間にサンプルの
ヘッドスペースを掃引するように用いてもよい。
FIG. 7 d shows the assembled modular sampling unit of the present invention with the base member 21 inserted into the mount 17 and the closure member 25 screwed into the base member 21. The sample is supported on the inner wall 24a of the base member and the upper surface is sealingly engaged by the upright 24b. The U-tube 56 is shaped to complete a continuous path X for carrier flow across most of the exposed surface area of the sample during assembly. Thus, the carrier gas may be used to effectively sweep the headspace of the sample into the lower dead space.

【0046】 例1 −“ライン上(at-line)”分析のデモンストレーション 実験 単一製造運転の様々なカートンサンプルを本発明の化学センシングシステムの
実施形態を用いて分析した。異なるポストプロダクション時間(14時間ポスト
プロダクション及びその間の多くのインターバル(間隔))でサンプルをとる。
50x60mm矩形をボードから切り出し、さらなるサンプル準備は行わなかった。
Example 1 -Demonstration Experiment of "at-line" Analysis Various carton samples of a single manufacturing run were analyzed using an embodiment of the chemical sensing system of the present invention. Sample at different post-production times (14-hour post-production and many intervals in between).
A 50x60 mm rectangle was cut from the board and no further sample preparation was done.

【0047】 結果 二重製造運転のカートンサンプルを折り返すための結合された化学センサの応
答は、定性的な較正を画定するために用いられた。“較正”カートンは、代替分
析法を用いて“設計明細書の範囲内”であることを予め証明してきた。様々な製
造カートンサンプルをこの較正品と比較した。
Results The response of a coupled chemical sensor for folding a carton sample in a dual manufacturing run was used to define a qualitative calibration. "Calibration" cartons have been previously proven "in specification" using alternative analytical methods. Various manufactured carton samples were compared to this calibrator.

【表1】 [Table 1]

【0048】 ディスカッション プレス(0時間/1−6)から直接くるカートンサンプルは、“標準”母集団
に属する確実性の漸進的な増加を示している。直ちに分析したサンプル0時間/
1は“標準”母集団から拒絶され、10分ポストプロダクションで分析されたサ
ンプル0時間/5に“標準”母集団に属するものとして受け入れられている。こ
れは、ほとんど、カートンからの残留溶剤の迅速損失によるものである。
Discussion Carton samples coming directly from the press (0 hours / 1-6) show a gradual increase in certainty belonging to the “standard” population. Samples analyzed immediately 0 hours /
1 was rejected from the "standard" population and accepted as belonging to the "standard" population at sample 0 hours / 5 analyzed in the 10-minute post-production. This is mostly due to the rapid loss of residual solvent from the carton.

【0049】 結論 これらの結果は、カートンがほぼ直後のポストプロダクションで分析され、カ
ートンサンプルが品質のチェックができる前に最新14時間“空気曝し”期間及
び24時間保温期間を排除する。また、製造は実施中はモニターすることができ
、付加値をメーカーの品質手順に付与する。
Conclusion These results exclude the latest 14 hours "air exposure" period and 24 hours incubation period before the carton is analyzed in post-production almost immediately before the carton sample can be checked for quality. In addition, manufacturing can be monitored during implementation, adding additional values to the manufacturer's quality procedures.

【0050】 例2 −ボール紙におけるヘキサナールの検出 原料ボール紙にヘキサナールの存在は、できる包装における潜在的品質の問題
のマーカーであるようにしばしば認識される。
Example 2- Detection of Hexanal in Cardboard The presence of hexanal in the raw cardboard is often recognized as a marker of potential quality problems in possible packaging.

【0051】 実験 ボール紙包装のサンプルは、本発明による化学センシングシステムの実施形態
を用いて分析した。HSPによって、一のサンプルは“合格”包装であり、他の
サンプルは“不合格”だった。50x60mm矩形を包装から切断し、他のサン
プル準備は行わなかった。
Experimental Cardboard packaging samples were analyzed using an embodiment of the chemical sensing system according to the present invention. By HSP, one sample was a "pass" package and the other sample was a "fail". A 50x60 mm rectangle was cut from the package and no other sample preparation was done.

【0052】 結果 “合格”包装のサンプルを折り返すための結合型の化学センサの応答を、定性
的な較正を定義するのに用いた。この較正は、“不合格”包装と比較するために
用いた。
Results The response of a coupled chemical sensor for folding back samples of “pass” packaging was used to define a qualitative calibration. This calibration was used to compare to the "fail" packaging.

【0053】 ディスカッション 図8は、本発明による化学センシングシステムの実施形態は、ボール紙に収容
された低レベル(0.8ppmより小)をより高レベル(1.6ppm)のヘキ
サノールから明らかに分離することができる。ボール紙に収容されたヘキサノー
ルのレベルは、従来型の分析法を用いて独立に決定した。ボール紙で見つかった
他のコンタミネーションへの検査は、本発明による化学センシングシステムの実
施形態が広範囲にわたる信頼性高い定量的情報を提供することができる。
Discussion FIG. 8 shows that an embodiment of a chemical sensing system according to the present invention clearly separates low levels (less than 0.8 ppm) contained in cardboard from higher levels (1.6 ppm) of hexanol. be able to. The level of hexanol contained in the cardboard was independently determined using conventional analytical methods. Testing for other contaminants found in cardboard can provide a wide range of reliable quantitative information with embodiments of the chemical sensing system according to the present invention.

【0054】 結論 本発明による化学センシングシステムの実施形態は、ボール紙製造者及び包装
メーカーの両方に有効なボール紙のヘキサナール量を決定する迅速(2分より短
い)法を提供する。
Conclusion Embodiments of the chemical sensing system according to the present invention provide a rapid (less than 2 minutes) method for determining effective cardboard hexanal content for both cardboard manufacturers and packaging manufacturers.

【0055】 例3 −汚染された食品接触カートンの検出 実験 “腐っている”食品接触カートンサンプルを、本発明による化学センシングシ
ステムの実施形態を用いて分析した。“設計明細書”にある様々なカートンのサ
ンプルも、装置の較正を行うために本発明のよる化学センシングシステムの実施
形態を用いて分析した。50x60mm矩形を包装から切断し、他のサンプル準
備は行わなかった。
Example 3- Experimental Detection of Contaminated Food Contact Cartons "Rotten" food contact carton samples were analyzed using an embodiment of the chemical sensing system according to the present invention. Samples of various cartons in the "Design Specification" were also analyzed using an embodiment of the chemical sensing system according to the invention to calibrate the device. A 50x60 mm rectangle was cut from the package and no other sample preparation was done.

【0056】 結果 “設計明細書”のカートンサンプルに対する結合型化学センサの応答を、定性
的な較正を定義するのに用いた。“汚れた”食品接触カートンをこの較正と比較
して、その結果を表2に示した。
Results The response of the coupled chemical sensor to the “design specification” carton sample was used to define a qualitative calibration. A "dirty" food contact carton was compared to this calibration and the results are shown in Table 2.

【表2】 [Table 2]

【0057】 ディスカッション サンプルの“標準”較正との比較結果は、“標準”母集団に属するパーセント
確率として示している。通常の5%危険率(有意水準)を合格/不合格として応
用した。この結果は、“汚れ”カートン(T)を汚れたものとして特定した。こ
のカートン(T)は前にHSPを用いて分析し、“合格”した。それは後で、第
2のHSPによって“汚れ”ているとして特定された。結果のこの矛盾は、HS
P法の主観的な性質に対して注意を引く。“汚れた”カートン(T)は、その2
つのコンポーネント層に分割され、再分析する。この結果は、汚れ源がボール紙
(サンプルU)から生ずることを示唆した。汚れを生ずる化学薬品はボール紙に
起因するか、又は、(おそらくUV光によって開始された)製造中のボール紙に
ける化学反応の結果である。本発明による化学センシングシステムの実施形態に
よって得られた結果が実際に正しく、それが汚れ(コンタミネーション)源だっ
たボール紙だったことがGC−MSによって確認された。
The results of the comparison of the discussion sample with the “standard” calibration are shown as the percent probability of belonging to the “standard” population. The normal 5% risk rate (significance level) was applied as pass / fail. This result identified the "dirty" carton (T) as dirty. This carton (T) was previously analyzed using HSP and "passed". It was later identified as "dirty" by the second HSP. This discrepancy in the results is due to HS
Attention is drawn to the subjective nature of the P method. The "dirty" carton (T) is part 2
It is divided into two component layers and re-analyzed. The results suggested that the source of contamination came from the cardboard (Sample U). The fouling chemicals are either attributed to the cardboard or the result of chemical reactions in the cardboard during manufacturing (probably initiated by UV light). It was confirmed by GC-MS that the results obtained by the embodiment of the chemical sensing system according to the present invention were indeed correct and that it was the cardboard that was the source of contamination.

【0058】 結論 本発明による化学センシングシステムのこの実施形態は、カートンがヒューマ
ンセンサパネルが検出できない“汚れた”ものとして特定するのに成功すること
ができた。
Conclusion This embodiment of the chemical sensing system according to the invention could be successfully identified by the carton as "dirty" which the human sensor panel cannot detect.

【0059】 例4 −食品接触用のボール紙におけるDIPNの検出 ジイソプロピルナフタレン(DIPN)は、食品接触用のボール紙及びボール
紙包装(包装ボール紙)の両方において見つかった。DIPNはそれらが包装す
る食品の中に拡散することができることが証明された。DIPNの毒物学的効果
全体は現在未知であり、ボール紙及びボール紙包装のメーカーは、DIPNの毒
物学的効果についてさらなる情報を使用できるような時まで、包装におけるDI
PNのレベルを実用されるだけ低くに保つようにアドバイスされてきた。
Example 4- Detection of DIPN in food contact cardboard Diisopropylnaphthalene (DIPN) was found in both food contact cardboard and cardboard packaging (wrapping cardboard). It has been demonstrated that DIPN can diffuse into the food products they package. The overall toxicological effects of DIPN are currently unknown, and until the time that the manufacturers of cardboard and cardboard packaging can use more information about the toxicological effects of DIPN, DI in packaging
I have been advised to keep PN levels as low as practical.

【0060】 実験 ボール紙の6個のサンプルを、本発明による化学センシングシステムの実施形
態を用いて分析した。50x60mm矩形を包装から切断し、他のサンプル準備
は行わなかった。本発明による化学センシングシステムの実施形態は、60秒クリ
ーニングサイクルの後の25秒サンプリング時間を含む方法で用いた。
Six samples of experimental cardboard were analyzed using an embodiment of the chemical sensing system according to the present invention. A 50x60 mm rectangle was cut from the package and no other sample preparation was done. Embodiments of the chemical sensing system according to the present invention were used in a method that included a 25 second sampling time after a 60 second cleaning cycle.

【0061】 結果 (折り返しで決定された)6個のサンプルへの結合型の化学センサの応答を、
定性的データ低減(還元)方法を用いて比較した。結果を図9に示す。
Results The response of the bound chemosensor to 6 samples (determined by folding) was
Comparisons were made using the qualitative data reduction (reduction) method. The results are shown in Fig. 9.

【0062】 本発明による化学センシングシステムの実施形態は、結合型化学センサの応答
とボール紙におけるDIPN濃度との間の明白な相関を証明した。DIPNの濃
度は、従来型の分析方法を用いて独立に確かめた。DIPNについて、本発明に
よる化学センシングシステムの実施形態のダイナミックレンジは広く、約3mg/kg
から70mg/kgを超えた範囲である。DIPNに対する許容限界が設定されると、4
mg/kgの範囲になると推測される。得られた測定の再現性は約5%であり、DI
PNを決定するのに用いてきた他の方法に匹敵する。
Embodiments of the chemical sensing system according to the present invention have demonstrated a clear correlation between the response of coupled chemical sensors and the concentration of DIPN in cardboard. The concentration of DIPN was independently verified using conventional analytical methods. For DIPN, the embodiment of the chemical sensing system according to the present invention has a wide dynamic range of about 3 mg / kg.
To more than 70 mg / kg. 4 if the tolerance limit for DIPN is set
It is estimated to be in the mg / kg range. The reproducibility of the obtained measurement is about 5%,
It is comparable to other methods used to determine PN.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のアレイベース化学センサアセンブリの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an array based chemical sensor assembly of the present invention.

【図2】 図1で示したアレイベース化学センサアセンブリの個々のセン
サの詳細を示した図である。
FIG. 2 shows details of individual sensors of the array-based chemical sensor assembly shown in FIG.

【図3】 本発明のアレイベース化学センサアセンブリの側面図である。FIG. 3 is a side view of an array-based chemical sensor assembly of the present invention.

【図4】 本発明のアレイベース化学センサアセンブリの制御システムの
模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a control system for an array-based chemical sensor assembly of the present invention.

【図5】 本発明のモジュールサンプリングユニットの実施形態の制御シ
ステムの模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a control system of an embodiment of a modular sampling unit of the present invention.

【図6】 本発明の化学センシングシステムの実施形態を介したガスフロ
ーを模式図に示した図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a gas flow through an embodiment of the chemical sensing system of the present invention.

【図7】 本発明のモジュールサンプリングユニットの実施形態を分解し
た(a)マウント、(b)ベース部材、(c)閉塞部材の図であり、(d)本発
明のモジュールサンプリングユニットを組み立てた実施形態を示した図である。
FIG. 7 is an exploded view of the embodiment of the module sampling unit of the present invention, showing (a) mount, (b) base member, and (c) closing member; and (d) assembly of the module sampling unit of the present invention. It is the figure which showed the form.

【図8】 本発明の化学センシングシステムの実施形態のテスト例の結果
を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing results of a test example of the embodiment of the chemical sensing system of the present invention.

【図9】 本発明の化学センシングシステムの実施形態のテスト例の結果
を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a result of a test example of the embodiment of the chemical sensing system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 化学センサアセンブリ 2 センサ 7 温度コントローラ 14 サンプリングユニット 17 マウント 18a チャンネル 21 ベース部材 24a 内壁 24b 直立部 25 閉塞部材 54 ボディ部 56 U型管   1 Chemical sensor assembly   2 sensors   7 Temperature controller   14 Sampling unit   17 mount   18a channel   21 Base member   24a inner wall   24b upright   25 Closure member   54 Body   56 U type tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学センサアセンブリに作動可能に接続されたモジュール
サンプリングユニットを備えたサンプルのヘッドスペースを分析するための化学
センシングシステムであって: (1)前記モジュールサンプリングユニットは: 入口チャンネルと出口チャンネルとを有するマウントと; 一又は二以上の内部側壁とベース壁とによって設定された中空の内部を有する
ベース部材であって、ベース壁の連結点の少なくとも一部と一又は二以上の内壁
とは、サンプルの下面のエッジの全体若しくは一部を支持する支持カラーを備え
ているところのベース部材と; 一又は二以上の外側壁とボディ部を画定するベース壁とを有する閉塞部材であ
って、前記ボディ部がベース部材の中空内部に対して相補的な形状であって、ベ
ース壁の外側エッジはサンプルの上面のエッジに係合することができる直立部を
備えているところの閉塞部材と;を備え、 使用の際にベース部材がマウントに挿入され、閉塞部材のボディ部はベース部
材の中空内部に係合し、それによってサンプルの下面の下のヘッドスペースと三
ブルの上面のヘッドスペースとを画定し、これによって、入口チャンネルがサン
プルの下面の下のヘッドスペースに連通し、かつ、出口チャンネルがサンプルの
上面の上のヘッドスペースに連通し、それによって、サンプルの表面領域の大部
分にわたる入口チャンネルと出口チャンネルとの間の連続流路を画定するもので
あって、 (2)前記化学センサアセンブリは: 一又は二以上の化学センサであって、各化学センサが化学的刺激物に対して測
定可能でかつ特徴的な応答を示すことができる化学センシングコンポーネントを
有するところ一又は二以上の化学センサと; キャリヤガスが入るのを許可する入口端部と、キャリヤガスを排気する出口端
部と、それらの間に一又は二以上の化学センサのそれぞれを収容する一又は二以
上の区画とを有する固体ボディであって、各化学センサの化学センシングコンポ
ーネントがキャリヤガスに曝される固体ボディの入口端部と出口端部との間の連
続流路を画定するために、一又は二以上の区画が連続流体連通しているという固
体ボディとを備えた、化学センシングシステム。
1. A chemical sensing system for analyzing headspace of a sample, comprising a modular sampling unit operably connected to a chemical sensor assembly: (1) said modular sampling unit comprises: an inlet channel and an outlet. A mount having a channel; a base member having a hollow interior defined by one or more interior side walls and a base wall, at least a portion of a connection point of the base wall and one or more interior walls. Is a closure member having a base member having a support collar that supports all or part of the lower surface edge of the sample; one or more outer walls and a base wall defining a body portion. An outer edge of the base wall, the body portion having a shape complementary to the hollow inside of the base member, A closure member having an upright portion capable of engaging the edge of the upper surface of the sample; a base member is inserted into the mount in use, and the body portion of the closure member is a hollow interior of the base member. To define a head space below the lower surface of the sample and a head space above the upper surface of the bubble, whereby the inlet channel communicates with the head space below the lower surface of the sample and the outlet channel Communicate with a headspace above the top surface of the sample, thereby defining a continuous flow path between an inlet channel and an outlet channel over most of the surface area of the sample. The assembly is: one or more chemical sensors, each chemical sensor exhibiting a measurable and characteristic response to a chemical stimulant. One or more chemical sensors having a chemical sensing component capable of; and an inlet end that allows a carrier gas to enter, an outlet end that exhausts the carrier gas, and one or more between them. A solid body having one or more compartments containing each of the chemical sensors, the chemical sensing component of each chemical sensor being between an inlet end and an outlet end of the solid body exposed to a carrier gas. A solid sensing body having one or more compartments in continuous fluid communication to define a continuous flow path.
【請求項2】 入口チャンネルが、ベース部材のベース壁におけるベース
導管によってサンプルの下面の下のヘッドスペースに接続された請求項1に記載
の化学センシングシステム。
2. The chemical sensing system of claim 1, wherein the inlet channel is connected to the headspace below the lower surface of the sample by a base conduit in the base wall of the base member.
【請求項3】 出口チャンネルが、ベース部材の側壁における側部導管に
よってサンプルの上面の上のヘッドスペースに接続された請求項1又は請求項2
のいずれかに記載の化学センシングシステム。
3. The outlet channel is connected to the headspace above the top surface of the sample by a side conduit in the side wall of the base member.
The chemical sensing system according to any one of 1.
【請求項4】 サンプルの上面及び側部導管の上のヘッドスペースが、閉
塞部材の直立部において径方向に配備された線状管によって流体連通している請
求項3に記載の化学センシングシステム。
4. The chemical sensing system of claim 3, wherein the headspace above the sample and above the side conduit is in fluid communication by a linear tube radially disposed at the upright of the closure member.
【請求項5】 サンプルの下面の下のヘッドスペースは、一又は二以上の
実質的U字型管を介してサンプルの上面の上のヘッドスペースに流体連通してい
る請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
5. The headspace below the lower surface of the sample is in fluid communication with the headspace above the upper surface of the sample via one or more substantially U-shaped tubes. The chemical sensing system according to any one of 1.
【請求項6】 U字型管の第1のアームが、ベース部材の支持カラーにお
いて径方向に配備し、U字型管の第2のアームは閉塞部材の直立部において径方
向に配備し、第1のアームと第2のアームとは、ベース部材の側壁における接続
部によって流体連通で接続している請求項5に記載の化学センシングシステム。
6. A first arm of the U-tube is radially deployed in the support collar of the base member and a second arm of the U-tube is radially deployed in the upright portion of the closure member. The chemical sensing system according to claim 5, wherein the first arm and the second arm are connected in fluid communication by a connection portion on a side wall of the base member.
【請求項7】 ベース部材のベース壁は、サンプルの下面を支持する突起
部を有する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の化学センシングシステ
ム。
7. The chemical sensing system according to claim 1, wherein the base wall of the base member has a protrusion that supports the lower surface of the sample.
【請求項8】 突起部が、小さくされた接触端に収束する請求項7に記載
の化学センシングシステム。
8. The chemical sensing system of claim 7, wherein the protrusion converges on the reduced contact end.
【請求項9】 閉塞部材のボディ部が、ベース部材の中空内部内でネジで
係合されている請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の化学センシングシ
ステム。
9. The chemical sensing system of claim 1, wherein the body portion of the closure member is threadably engaged within the hollow interior of the base member.
【請求項10】 ベース部材がマウントに押し込み嵌合されている請求項
1から請求項9のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
10. The chemical sensing system according to claim 1, wherein the base member is press fitted into the mount.
【請求項11】 ベース部材のベース壁の外側面とマウントとが、マウン
トにおいてベース部材の正しい配置と挿入を可能にするための位置決め構成を備
えた請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
11. The base member outer wall surface of the base member and the mount comprises a locating arrangement for allowing correct placement and insertion of the base member in the mount. The chemical sensing system described in.
【請求項12】 固体ボディの各区画が、化学センシングコンポーネント
が壁面噴流の形でキャリヤガスに曝されるように配置された請求項1から請求項
11のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
12. A chemical sensing system according to claim 1, wherein each compartment of the solid body is arranged such that the chemical sensing component is exposed to a carrier gas in the form of a wall jet. .
【請求項13】 キャリヤガスを入れるための入口端部とキャリヤガスを
排気するための出口端部とが、実質的に線状の導管によって接続された請求項1
から請求項12のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
13. The inlet end for admitting the carrier gas and the outlet end for exhausting the carrier gas are connected by a substantially linear conduit.
To the chemical sensing system according to claim 12.
【請求項14】 実質的線状導管は、連続して各区画に接続する突起部を
画定する請求項13に記載の化学センシングシステム。
14. The chemical sensing system of claim 13, wherein the substantially linear conduit defines a protrusion that connects each compartment in series.
【請求項15】 各区画が、実質的な自由空間で化学センシングコンポー
ネントを収容している請求項14に記載の化学センシングシステム。
15. The chemical sensing system of claim 14, wherein each compartment houses a chemical sensing component in a substantially free space.
【請求項16】 化学センサアセンブリが、複数の化学センサを備えた請
求項1から請求項15のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
16. The chemical sensing system according to claim 1, wherein the chemical sensor assembly comprises a plurality of chemical sensors.
【請求項17】 化学センサが水晶化学センサである請求項1から請求項
16のいずれか一項に記載の化学センシングシステム。
17. The chemical sensing system according to claim 1, wherein the chemical sensor is a crystal chemical sensor.
【請求項18】 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の化学セ
ンサアセンブリ。
18. A chemical sensor assembly according to any one of claims 1 to 17.
【請求項19】 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載のモジュ
ールサンプリングユニット。
19. A modular sampling unit according to any one of claims 1 to 17.
【請求項20】 食品包装材料のヘッドスペースにおける一又は二以上の
化学刺激物の存在を、請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の化学セン
シングシステムを用いて検出する方法であって: ベース部材をマウントに挿入する段階と; サンプルが支持カラー上に支持されるようにベース部材の中空内部に食品包装
材料のサンプルを配置する段階と; 閉塞部材のボディ部をベース部材の中空内部に係合する段階と; キャリヤガスでサンプルのヘッドスペースを掃引する段階と; 一又は二以上の化学刺激物を含むキャリヤガスをヘッドスペースから化学セン
サアセンブリの入口端部に通過させる段階と; ヘッドスペースからの一又は二以上の化学刺激物を含むキャリヤガスに対する
化学センサの応答を測定する段階と; その応答を一又は二以上の化学刺激物の存在に関係づける段階と、を備えた方
法。
20. A method for detecting the presence of one or more chemical stimulants in the headspace of a food packaging material using the chemical sensing system according to claim 1. Description: Inserting the base member into the mount; placing the sample of food packaging material inside the hollow of the base member such that the sample is supported on the support collar; closing the body of the closure member into the hollow of the base member. Engaging the interior; sweeping the headspace of the sample with a carrier gas; passing a carrier gas containing one or more chemical stimulants from the headspace to the inlet end of the chemical sensor assembly; Measuring the response of the chemical sensor to a carrier gas containing one or more chemical stimulants from the headspace; Method and a step in correlating or to the presence of two or more chemical irritants.
【請求項21】 対象化学刺激物がDIPNである請求項20に記載の方
法。
21. The method of claim 20, wherein the chemical stimulator of interest is DIPN.
【請求項22】 対象化学刺激物がヘキサナールである請求項20に記載
の方法。
22. The method of claim 20, wherein the target chemical stimulant is hexanal.
JP2001527219A 1999-09-25 2000-09-25 Chemical sensing system Withdrawn JP2003510605A (en)

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