JP2012058065A - Imaging device for odor distribution - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device for odor distribution for visualizing the distribution of odor.SOLUTION: The imaging device for odor distribution includes: an adsorption sheet having an adsorption surface of odor substances; an excitation light source for radiating excitation light to the adsorption sheet; an image pickup apparatus for fluorescence on the adsorption sheet; and a display device for displaying a change amount of fluorescence intensity distribution as image data. The adsorption sheet is provided with adsorption materials containing fluorescence dye whose prescribed wavelength fluorescence changes by adsorbing prescribed odor substances, in a layer. By adsorbing odor substances, light emission intensity of the fluorescence is reduced. For example, the fluorescent dye includes acridine orange, fluorescein, pyrene, allylnaphthalene sulfonic acid, tryptophan, quinine sulfate, fluorescent peptide, and quantum dot ZiSe. The adsorption sheet may mix, adsorb, or blot the fluorescent dye in a group of polymeric beads having 10 nm to 100 μm and level them in a sheet shape.

Description

この発明は、におい(匂い、および臭い)の空間分布を平面上に、あるいは立体的に配置された平面上に固定し、励起光を照射して撮像装置で撮像可能な波長の蛍光分布に変換して可視化する、におい分布の画像化装置に関している。   In this invention, the spatial distribution of odors (odors and odors) is fixed on a plane or a three-dimensionally arranged plane, and converted to a fluorescence distribution of wavelengths that can be imaged by an imaging device by irradiating excitation light. The present invention relates to an odor distribution imaging device that visualizes the image.

近年、悪臭公害やガス爆発、中毒などの問題解決や、より快適な暮らしのためのにおいの質や量を客観的に評価できる方法が求められている。においを測ることのできるセンサはいくつか存在する。   In recent years, there is a need for a method that can objectively evaluate the quality and quantity of odors for solving problems such as bad odor pollution, gas explosions, poisoning, and more comfortable living. There are several sensors that can measure odor.

においセンサーには、種々のものが知られている。例えば、振動子に分子選択性のある受容体をつけてにおい分子を吸着させ、その振動数の変化でにおい分子を検知するものや、熱線型焼結半導体素子を用いてその抵抗値の変化で検知するもの、あるいは、におい物質を吸着する吸着層をゲート膜上に設けたISFET(イオン感応性電界効果トランジスタ)を用いたもの、などは、既に市販されている。   Various odor sensors are known. For example, an odor molecule is adsorbed by attaching a molecule-selective receptor to the vibrator, and the odor molecule is detected by a change in its frequency, or the resistance value can be changed by using a hot-wire sintered semiconductor element. A device to be detected or a device using an ISFET (ion-sensitive field effect transistor) in which an adsorption layer for adsorbing an odor substance is provided on a gate film is already on the market.

また、超高感度においセンサとしては、抗原抗体反応型表面プラズモン共鳴センサが知られている。このセンサは,金の表面でおこる抗原抗体反応でターゲットを選択的に認識する抗体と、ターゲットの濃度を電気信号に変換する表面プラズモン共鳴(SPR)検出装置とから構成されている。   As an ultra-sensitive odor sensor, an antigen-antibody reaction type surface plasmon resonance sensor is known. This sensor is composed of an antibody that selectively recognizes a target by an antigen-antibody reaction that occurs on the gold surface, and a surface plasmon resonance (SPR) detector that converts the concentration of the target into an electrical signal.

さらに、平面のセンサヘッドをもつものとして、集積型マルチチャネルにおいセンサが知られている。これは、においコードセンサで、においをいくつかの部分集合に分類する認識を行うセンサである。   Further, an integrated multi-channel odor sensor is known as having a planar sensor head. This is an odor code sensor that recognizes odors into several subsets.

また、一酸化窒素の測定装置であるが、蛍光を測定する装置としては、特許文献1(特開2010−78426号公報)に記載された一酸化窒素の測定装置等がある。この特許文献には、一酸化窒素(NO)を含む試料ガスとNO蛍光プローブを含むガス吸収液とをガス透過膜を介して接触させて、一酸化窒素を前記ガス吸収液に取り込み、このガス吸収液における蛍光量を測定することからなる一酸化窒素の測定方法が開示されている。また、一酸化窒素を含む試料ガスが流れるガス流路と、NO蛍光プローブを含むガス吸収液が流れるガス吸収液流路と、このガス流路とガス吸収液流路の接触部の境界面にガス透過膜を設けたガス捕集器と、このガス捕集器のガス吸収液出口側流路に蛍光検出器とを設けた一酸化窒素の測定装置が開示されている。   Moreover, although it is a measuring apparatus of nitric oxide, as an apparatus which measures fluorescence, there exists a measuring apparatus of nitric oxide etc. which were described in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-78426). In this patent document, a sample gas containing nitric oxide (NO) and a gas absorbing solution containing a NO fluorescent probe are brought into contact with each other through a gas permeable membrane, and nitrogen monoxide is taken into the gas absorbing solution. A method for measuring nitric oxide comprising measuring the amount of fluorescence in an absorbing solution is disclosed. Further, a gas flow path through which a sample gas containing nitric oxide flows, a gas absorption liquid flow path through which a gas absorption liquid containing NO fluorescent probe flows, and a boundary surface between the contact portions of the gas flow path and the gas absorption liquid flow path A nitrogen monoxide measuring device is disclosed in which a gas collector provided with a gas permeable membrane and a fluorescence detector provided in a gas absorption liquid outlet side channel of the gas collector are disclosed.

また、膜状の受容体についたにおい物質の蛍光を用いて検出するにおいセンサが、特許文献2(特開平9−189663号公報)に記載されている。これは、フタロシアニン類の膜に励起照射してその蛍光強度を測定するものである。   Further, an odor sensor that detects the fluorescence of an odor substance attached to a membrane-like receptor is described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-189663). In this method, a film of phthalocyanines is excited and irradiated to measure the fluorescence intensity.

しかし、既存のセンサには測りたい物質以外にも応答してしまう非特異吸着の問題が残っている。そこで、本発明では、この非特異吸着の問題を解決できるにおいのセンシング装置を提案する。その手法として、本発明は、蛍光を用いる。一般に、におい物質は、蛍光色素と相互作用し、蛍光に直接影響を与えると考えられる。本発明では、蛍光色素をにおい物質の受容部位として用い、蛍光色素とにおい物質の相互作用を蛍光の変化として取り出すことより、におい物質の検出を行うものである。   However, the problem of non-specific adsorption that responds to substances other than the substance to be measured remains in existing sensors. In view of this, the present invention proposes an odor sensing device that can solve this non-specific adsorption problem. As the technique, the present invention uses fluorescence. In general, odorous substances are believed to interact with fluorescent dyes and directly affect fluorescence. In the present invention, the odorous substance is detected by using the fluorescent dye as a site for accepting the odorous substance and taking out the interaction between the fluorescent dye and the odorous substance as a change in fluorescence.

特開2010−78426号公報JP 2010-78426 A 特開平9−189663号公報JP-A-9-189663

一般に、蛍光色素を用いて蛍光分析によりにおい物質の検出を行うこと、つまり、においを蛍光の変化として検出することは可能である。しかし、液体状の蛍光色素を用いた蛍光測定では、実際には微量な気体であるにおいを測定することは困難であった。   In general, it is possible to detect an odorous substance by fluorescence analysis using a fluorescent dye, that is, to detect an odor as a change in fluorescence. However, in the fluorescence measurement using a liquid fluorescent dye, it is difficult to actually measure the odor which is a trace amount of gas.

本発明は、このようににおいの分布を可視化することのできる、におい分布の画像化装置を実現することを目的とする。   An object of the present invention is to realize an odor distribution imaging apparatus that can visualize the odor distribution in this way.

本発明は、概略、シート状に形成した蛍光物質を用い、励起光を照射して、高感度撮像装置による画像撮影を行って、においの検出や、においの広がりを視覚的に検知するものである。   In general, the present invention uses a fluorescent material formed in a sheet shape, irradiates excitation light, takes an image by a high-sensitivity imaging device, and visually detects the smell and spread of the smell. is there.

より具体的には、本発明は、におい物質分布を画像化するにおい画像化装置であって、におい物質を吸着する吸着面をもった吸着シートと、上記吸着シートに励起光を照射する励起光光源と、上記励起光による上記吸着シート上の蛍光の強度分布を撮像する撮像装置と、上記撮像装置からの蛍光の強度分布の変化量を画像データとして表示する表示装置と、を具備している。上記吸着シートは、所定のにおい物質を吸着することで、所定の波長の蛍光が変化する蛍光色素を含む吸着材料を層状に設けたものである。   More specifically, the present invention relates to an odor imaging apparatus for imaging an odor substance distribution, an adsorption sheet having an adsorption surface for adsorbing an odor substance, and excitation light for irradiating the adsorption sheet with excitation light. A light source; an imaging device that images fluorescence intensity distribution on the adsorption sheet by the excitation light; and a display device that displays the amount of change in fluorescence intensity distribution from the imaging device as image data. . The adsorbing sheet is provided with an adsorbing material containing a fluorescent dye that changes the fluorescence of a predetermined wavelength by adsorbing a predetermined odor substance in a layer form.

とくに、上記吸着シートは、上記におい物質を吸着することで、前記蛍光の発光強度が減少するものである。   In particular, the adsorbing sheet reduces the fluorescence emission intensity by adsorbing the odorous substance.

また、上記吸着シートは、上記励起光を透過し上記蛍光の波長帯で蛍光を発しない平板上の表面に張られた布または紙状多孔性物質に上記吸着材料を塗布または含浸させたものである。   The adsorbing sheet is obtained by applying or impregnating the adsorbing material to a cloth or paper-like porous material that is stretched on the surface of a flat plate that transmits the excitation light and does not emit fluorescence in the fluorescence wavelength band. is there.

また、上記吸着シートは、複数領域からなり、それぞれの領域では、同じ励起光の照射を受けた場合に異なる波長の蛍光を発するそれぞれの蛍光色素を含むものである。   Moreover, the said adsorption sheet consists of several area | regions, and each area | region contains each fluorescent dye which emits the fluorescence of a different wavelength, when receiving the irradiation of the same excitation light.

また、上記蛍光色素は、アクリジンオレンジ、フルオレセイン、ピレン、アリルナフタレンスフホン酸、トリプトファン、キニーネ硫酸塩、蛍光性ペプチド、量子ドットのZiSe、のいずれかである。   The fluorescent dye is any one of acridine orange, fluorescein, pyrene, allyl naphthalene sulfonic acid, tryptophan, quinine sulfate, fluorescent peptide, and quantum dot ZiSe.

また、上記吸着シートににおい物質を吸着後に、さらに吸着が進行することを阻害する吸着阻害層を形成する。これによって、移動中の余分な吸着を防止する。   In addition, after the odor substance is adsorbed on the adsorbing sheet, an adsorption inhibiting layer that inhibits further adsorption is formed. This prevents excessive adsorption during movement.

また、上記吸着シートは、上記におい分布の画像化装置から脱着可能であり、上記吸着シートににおい物質を吸着させる際には、上記におい分布の画像化装置から分離し、上記励起光を照射する際には、上記におい分布の画像化装置に装着するものである。   The adsorbing sheet is detachable from the odor distribution imaging device. When the odor substance is adsorbed on the adsorbing sheet, the adsorption sheet is separated from the odor distribution imaging device and irradiated with the excitation light. In this case, it is attached to the imaging device having the odor distribution.

上記吸着シートは、アクリル板上の布または紙状シートに、蛍光色素溶液とグリセリンまたは水溶性ポリマーとの混合物を塗布または含浸させたものである。   The adsorbing sheet is obtained by applying or impregnating a cloth or paper-like sheet on an acrylic plate with a mixture of a fluorescent dye solution and glycerin or a water-soluble polymer.

上記吸着シートとして、水とグリセリン水溶液を溶媒とした硫酸キニーネ溶液をアクリル板に吸着させたものを用いて、上記蛍光の強度分布の時間変化を上記表示装置に表示する。   As the adsorption sheet, a quinine sulfate solution in which water and a glycerin aqueous solution are used as a solvent is adsorbed on an acrylic plate, and the time change of the fluorescence intensity distribution is displayed on the display device.

また、上記吸着シートは、蛍光色素を10nm〜100μm径のポリマービーズ群に混入、吸着、あるいは染み込ませて、シート状に均したものである。これによって、種々の蛍光色素を用いたポリマービーズを混ぜて、多機能の吸着シートを容易に作れるようになる。   The adsorbing sheet is obtained by mixing, adsorbing, or soaking a fluorescent dye into a group of polymer beads having a diameter of 10 nm to 100 μm and leveling the sheet. This makes it possible to easily make a multifunctional adsorption sheet by mixing polymer beads using various fluorescent dyes.

本発明を適用することによって、においの分布を可視化することができるようになる。   By applying the present invention, the odor distribution can be visualized.

本発明のにおい分布の画像化装置の構成を示す図である。この画像化装置では、吸着シート1に、においを吸着させる。この吸着の際は、吸着シート1を暗箱5の外部のにおい分布を画像化しようとする所に一時的に設置し、吸着作業が終了した場合に、図の場所に戻す。この吸着シート1には、励起光光源4からの励起光(例えば波長254nmの光)を照射する。この照射によって、吸着シートは、蛍光を発するようにしておく。この蛍光をローパスフィルターであるフィルター2に通して上記励起光を遮断する。濾波された蛍光は、冷却CCDカメラなどの撮像装置3で撮像し、必要に応じて、撮像画像の重ね合わせや平均化などの画像改質のためのデータ処理を行って、表示装置6に表示する。この図の構成では、吸着シート1、励起光光源4、および撮像装置3は、暗箱5の中に納められている。撮像装置3と吸着シート1は平行に配置し、励起光は、下側から吸着シート1に照射している。撮像装置3は、高感度で低ノイズであることが望ましく、例えば、冷却CCDカメラであることが望ましい。It is a figure which shows the structure of the imaging apparatus of the odor distribution of this invention. In this imaging apparatus, an odor is adsorbed on the adsorption sheet 1. At the time of this suction, the suction sheet 1 is temporarily installed in a place where the odor distribution outside the dark box 5 is to be imaged, and is returned to the place shown in the figure when the suction work is completed. The suction sheet 1 is irradiated with excitation light (for example, light having a wavelength of 254 nm) from the excitation light source 4. By this irradiation, the adsorbing sheet emits fluorescence. This fluorescence is passed through the filter 2 which is a low-pass filter, and the excitation light is blocked. The filtered fluorescence is picked up by an image pickup device 3 such as a cooled CCD camera, and if necessary, data processing for image modification such as superposition and averaging of the picked-up images is performed and displayed on the display device 6. To do. In the configuration of this figure, the suction sheet 1, the excitation light source 4, and the imaging device 3 are housed in a dark box 5. The imaging device 3 and the suction sheet 1 are arranged in parallel, and excitation light is applied to the suction sheet 1 from below. The imaging device 3 is desirably high sensitivity and low noise, and is preferably a cooled CCD camera, for example. アクリジンオレンジ(Acridine Orange)、フルオレセイン(Fluorescein)、ピレン(Pyrene)、キニーネ硫酸塩(Quinine Sulfate)、トリプトファン(Tryptophan)、を蛍光色素として用いた場合の、におい物質であるフルアルデヒド(Furaldehyde)バニリン(Vanilin)、ベンゼン(Benzene)、NPOE(Nitrophenyl Octyl Ether)に対する消光率を示す図である。Acridine Orange, Fluorescein, Pyrene, Quinine Sulfate, Tryptophan, Tryptophan, the odor substance Furaldehyde vanillin ( It is a figure which shows the quenching rate with respect to Vanilin), benzene (Benzene), and NPOE (Nitrophenyl Octyl Ether). キニーネ硫酸塩(Quinine Sulfate)にフルアルデヒド(Furaldehyde)が吸着した場合の消光率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the quenching rate at the time of furaldehyde adsorb | sucking to a quinine sulfate (Quinine Sulfate). 蛍光色素として硫酸キニーネ(100μM)を、におい物質としてフルアルデヒドを用いた場合のにおい応答画像を横軸に時間、縦軸に輝度を取った図である。この図はポンプを用いてにおいを吹き付けた際の吸着シートのにおい応答特性である。30秒から70秒のあいだにおいを流した場合で、においを流し始めて直ぐに、輝度が変化しているのが分かる。It is the figure which took time and the brightness | luminance on the vertical axis | shaft in the odor response image at the time of using a quinine sulfate (100 micromol) as a fluorescent pigment | dye and furaldehyde as an odor substance. This figure shows the odor response characteristics of the suction sheet when the odor is sprayed using a pump. It can be seen that when the odor is applied for 30 to 70 seconds, the luminance changes immediately after the odor is applied. (a)は、におい形撮影の配置の模式図を示し、(b)は、得られたにおい形画像の例を示す。(A) shows the schematic diagram of arrangement | positioning of smell shape imaging | photography, (b) shows the example of the obtained smell shape image. (a)は、におい分布画像を得るための配置の模式図を示し、(b)は、得られたにおい分布画像の例を示す。(A) shows the schematic diagram of the arrangement | positioning for obtaining an odor distribution image, (b) shows the example of the obtained odor distribution image.

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, devices having the same function or similar functions are denoted by the same reference numerals unless there is a special reason.

図1に、本発明のにおい分布の画像化装置の構成を示す。この画像化装置では、吸着シート1に、においを吸着させる。この吸着の際は、吸着シート1を暗箱5の外部のにおい分布を画像化しようとする所に一時的に設置し、吸着作業が終了した場合に、図1の場所に戻す。この吸着シート1には、励起光光源4からの励起光(例えば波長254nmの光)を照射する。この照射によって、吸着シートは、蛍光を発するようにしておく。この蛍光をローパスフィルターであるフィルター2に通して上記励起光を遮断する。濾波された蛍光は、冷却CCDカメラなどの撮像装置3で撮像され、必要に応じて、撮像画像の重ね合わせや平均化などの画像改質のためのデータ処理を行って、表示装置6に表示する。図1の構成では、吸着シート1、励起光光源4、および撮像装置3は、暗箱5の中に納められている。撮像装置3と吸着シート1は平行に配置し、励起光は、下側から吸着シート1に照射している。撮像装置3は、高感度で低ノイズであることが望ましく、冷却CCDカメラであることが望ましい。   FIG. 1 shows the configuration of an odor distribution imaging apparatus according to the present invention. In this imaging apparatus, an odor is adsorbed on the adsorption sheet 1. At the time of this suction, the suction sheet 1 is temporarily installed in a place where the odor distribution outside the dark box 5 is to be imaged, and is returned to the place shown in FIG. 1 when the suction work is completed. The suction sheet 1 is irradiated with excitation light (for example, light having a wavelength of 254 nm) from the excitation light source 4. By this irradiation, the adsorbing sheet emits fluorescence. This fluorescence is passed through the filter 2 which is a low-pass filter, and the excitation light is blocked. The filtered fluorescence is picked up by the image pickup device 3 such as a cooled CCD camera, and is displayed on the display device 6 by performing data processing for image modification such as superposition and averaging of the picked-up images as necessary. To do. In the configuration of FIG. 1, the suction sheet 1, the excitation light source 4, and the imaging device 3 are housed in a dark box 5. The imaging device 3 and the suction sheet 1 are arranged in parallel, and excitation light is applied to the suction sheet 1 from below. The imaging device 3 is desirably high sensitivity and low noise, and is desirably a cooled CCD camera.

また、図1に示す構成では、外部からにおいを流し入れる為のチューブを通すことで、においを流しながら画像の撮影が可能となっており、におい応答の時間変化を観測することが可能である。   Further, in the configuration shown in FIG. 1, an image can be taken while flowing the odor by passing a tube through which the odor is poured from the outside, and the time change of the odor response can be observed.

吸着シート1には、例えば、安定かつ励起光光源4(254nm)で励起されやすい硫酸キニーネ(100μM)を用いた。特に、アクリル板に吸着させて測定を行う場合、吸着材料となる水とグリセリン水溶液とを溶媒とした硫酸キニーネ溶液を用いることができる。また、試験的に用いるにおい物質としては、硫酸キニーネによく応答したフルアルデヒドと一般的なにおい物質である酢酸を用いることができる。   For the adsorption sheet 1, for example, quinine sulfate (100 μM) that is stable and easily excited by the excitation light source 4 (254 nm) was used. In particular, when measurement is performed by adsorbing on an acrylic plate, a quinine sulfate solution using water as an adsorbing material and a glycerin aqueous solution as a solvent can be used. Further, as an odorous substance used as a test, furaldehyde which responded well to quinine sulfate and acetic acid which is a general odorous substance can be used.

におい分布の画像化に当たっては、次のように行う。まず初めに、撮像装置3を用いて励起光を照射した状態で蛍光画像を取得する。その後、吸着シート1ににおいを吸着させ、励起光を照射した状態で蛍光画像の撮影を再び行う。におい吸着前後の違いを減算あるいは除算を行って比較することによりにおいが吸着した部分が表示装置6に浮かび上がって見える。このように、輝度の変化していることからにおいを検知することができる。また、大まかにではあるが、表示画像からにおいの形状を取得することができる。   The odor distribution is imaged as follows. First, a fluorescence image is acquired in a state where excitation light is irradiated using the imaging device 3. Thereafter, the odor is adsorbed on the adsorbing sheet 1 and the fluorescence image is taken again in a state where the excitation light is irradiated. By subtracting or dividing the difference between before and after odor adsorption, the portion where the odor is adsorbed appears on the display device 6. Thus, the smell can be detected from the change in luminance. Moreover, although it is roughly, the shape of an odor can be acquired from a display image.

においが吸着している面に極接近した位置に、あるいはにおいが分布している空間に吸着シート1を静置し、におい物質を吸着させて蛍光色素の蛍光を変化させる。微量なにおいの場合は長時間静置することで多くのにおいを吸着させる。図5は、これを用いて、におい分布の形を撮影した例を示す。図5(a)は、におい物質と吸着シートとの位置関係を示す。得られた画像を図5(b)に示す。差分画像を見ると、におい分布の形が再現されていることが分かる。   The adsorbing sheet 1 is placed in a position very close to the surface where the odor is adsorbed or in a space where the odor is distributed, and the odor substance is adsorbed to change the fluorescence of the fluorescent dye. In the case of a small amount of odor, many odors are adsorbed by standing for a long time. FIG. 5 shows an example of using this to photograph the shape of the odor distribution. FIG. 5A shows the positional relationship between the odorous substance and the adsorption sheet. The obtained image is shown in FIG. Looking at the difference image, it can be seen that the shape of the odor distribution is reproduced.

画像を一定時間おきに撮影することで、においの時間的変化を捉えることができる。例えば、吸着シート1にポンプを用いてにおい物質を当てると、におい物質が吹き付けられた部分だけが浮かび上がり、においの空間分布が分かる。また、画像を一定間隔で撮影することによりにおいの分布の時間的な変化を捉えることが可能となる。図4に蛍光色素として硫酸キニーネ(100μM)を、におい物質としてフルアルデヒドを用いた場合のにおい応答画像を横軸に時間、縦軸に輝度を取って示す。図4はポンプを用いてにおいを吹き付けた際の吸着シートのにおい応答特性である。30秒から70秒のあいだにおいを流した場合で、においを流し始めて直ぐに、輝度が変化しているのが分かる。   By taking images at regular intervals, it is possible to capture temporal changes in odor. For example, when an odor substance is applied to the adsorption sheet 1 using a pump, only the portion where the odor substance is sprayed emerges, and the spatial distribution of the odor is known. In addition, it is possible to capture temporal changes in the odor distribution by taking images at regular intervals. FIG. 4 shows an odor response image when quinine sulfate (100 μM) is used as a fluorescent dye and furaldehyde is used as an odor substance, with time on the horizontal axis and luminance on the vertical axis. FIG. 4 shows the odor response characteristics of the suction sheet when the odor is sprayed using a pump. It can be seen that when the odor is applied for 30 to 70 seconds, the luminance changes immediately after the odor is applied.

図6は、これを用いて、におい分布画像を得た例を示す。図6(a)は、におい分布画像を得るための配置の模式図を示し、図6(b)は、得られたにおい分布画像の例を示す。図6(b)のアからエは、においを流したア:直後から、イ:10秒、ウ:30秒、エ:50秒後ににおい画像を取得したものである。アからエの画像を見るとにおい画像の時間的変化が得られていることが分かる。   FIG. 6 shows an example of using this to obtain an odor distribution image. FIG. 6A shows a schematic diagram of an arrangement for obtaining an odor distribution image, and FIG. 6B shows an example of the obtained odor distribution image. In FIG. 6 (b), from a to d, the odor image was acquired immediately after the smell: a: 10 seconds, c: 30 seconds, d: 50 seconds. Looking at the images from A to D, it can be seen that the temporal change of the odor image is obtained.

吸着シートは、上記の場合、蛍光色素の水溶液20%とグリセリン溶液80%を混合したものである。グリセリンは、吸着シートの乾燥を防ぎ、アクリル板に付着させるために用いている。グリセリンとアクリル板は、254nmの励起光に対しては、透明であり蛍光を無視することができることから望ましい材料である。この混合溶液は、蛍光を無視することができるような紙や布に塗布や含浸で染み込ませて用いることができる。   In the above case, the adsorbing sheet is a mixture of 20% fluorescent dye aqueous solution and 80% glycerin solution. Glycerin is used to prevent the adsorbing sheet from drying and adhere to the acrylic plate. Glycerin and an acrylic plate are desirable materials because they are transparent to 254 nm excitation light and can ignore fluorescence. This mixed solution can be used by impregnating paper or cloth that can ignore fluorescence with application or impregnation.

また、吸着シートに分散させる蛍光材料としては、におい物質と異なる相互作用をする様々な蛍光プローブ(蛍光色素)を使用できる。これらは、1つの吸着シート状に、ストライプ状、あるいはモザイク状にすることで、同時に用いることもできる。例えば、アクリジンオレンジ(Acridine Orange)、フルオレセイン(Fluorescein)、ピレン(Pyrene)、アリルナフタレンスフホン酸、トリプトファン(Tryptophan)、キニーネ硫酸塩(Quinine Sulfate)、蛍光性ペプチド、量子ドットのZiSe、などである。図2は、アクリジンオレンジ(Acridine Orange)、フルオレセイン(Fluorescein)、ピレン(Pyrene)、キニーネ硫酸塩(Quinine Sulfate)、トリプトファン(Tryptophan)、を蛍光色素として用いた場合の、におい物質であるフルアルデヒド(Furaldehyde)バニリン(Vanilin)、ベンゼン(Benzene)、NPOE(Nitrophenyl Octyl Ether)に対する消光率を示す。ピレンは、これらのにおい物質にたいして、ほぼ均一な感度を有することが分かる。また、図3に、キニーネ硫酸塩(Quinine Sulfate)にフルアルデヒド(Furaldehyde)が吸着した場合の消光率の波長依存性を示す。この図から、蛍光の強度差を用いて比較する場合は、蛍光のピークの波長位置での差を用いればよいことが分かる。   In addition, various fluorescent probes (fluorescent dyes) that interact differently with odorous substances can be used as the fluorescent material dispersed in the adsorption sheet. These can also be used simultaneously by making it into the shape of one adsorption sheet, stripe shape, or mosaic shape. For example, acridine orange, fluorescein, pyrene, allyl naphthalene sulfonic acid, tryptophan, quinine sulfate, fluorescent peptide, quantum dot ZiSe, etc. . FIG. 2 shows the odor substance, furaldehyde (Acridine Orange), fluorescein, fluorescein, pyrene, quinine sulfate, tryptophan, and the like when used as fluorescent dyes. It shows the extinction rate for Furaldehyde, Vanillin, Benzene, and NPOE (Nitrophenyl Octyl Ether). It can be seen that pyrene has almost uniform sensitivity to these odorous substances. FIG. 3 shows the wavelength dependence of the extinction rate when furaldehyde is adsorbed on quinine sulfate (Quinine Sulfate). From this figure, it can be seen that when the comparison is made using the fluorescence intensity difference, the difference at the wavelength position of the fluorescence peak may be used.

このように、におい物質を吸着することによって消光するような蛍光色素を用いることには、撮像装置3が過剰入力で飽和することを避けることができる、という利点がある。   As described above, the use of a fluorescent dye that is quenched by adsorbing an odorous substance has an advantage that the imaging device 3 can be prevented from being saturated by excessive input.

蛍光色素をフィルム状にするには、次の方法がある。
1)吸着材料となるグリセリンや保水性ポリマー(ゲル)に混入し、薄くシート状にする。
2)10nm〜100μm程度のポリマービーズ群に混入、吸着、あるいは染み込ませてシート状に均す。
複数の蛍光色素を用いてそれぞれのポリマービーズ群を作って、これらのポリマービーズ群を混ぜ合わせる事によって、容易に、複数領域からなり、それぞれの領域では、同じ励起光の照射を受けた場合に異なる波長の蛍光を発するそれぞれの蛍光色素を含むものを用意することができる。
There are the following methods for forming the fluorescent dye into a film.
1) Mix in glycerin or water-retaining polymer (gel) as an adsorbing material and make it into a thin sheet.
2) It is mixed, adsorbed or soaked into a group of polymer beads of about 10 nm to 100 μm and leveled into a sheet.
By making each polymer bead group using multiple fluorescent dyes and mixing these polymer bead groups, it easily consists of multiple areas, and when each area is irradiated with the same excitation light Those containing respective fluorescent dyes that emit fluorescence of different wavelengths can be prepared.

この場合、蛍光色素の励起波長と蛍光波長の組み合わせ、あるいは蛍光波長の組み合わせにより、混ぜ合わせた蛍光色素を選択してにおい情報を取り出すことができる。例えば、蛍光波長の組み合わせで、キニーネは330nmと380nm、トリプトファンは280nmと360nm、アリルナフタレンスルホン酸類のANSは350nmと515nmである。励起は水銀ランプなどからの光をハイパスフィルターを通して照射し、蛍光画像はローパスフィルターあるいはバンドパスフィルターで濾波した後、上記撮像装置などの撮像装置によって撮像する。   In this case, the odor information can be extracted by selecting the mixed fluorescent dye by the combination of the excitation wavelength and the fluorescent wavelength of the fluorescent dye, or the combination of the fluorescent wavelength. For example, in combination of fluorescence wavelengths, quinine is 330 nm and 380 nm, tryptophan is 280 nm and 360 nm, and ANS of allylnaphthalene sulfonic acids is 350 nm and 515 nm. For excitation, light from a mercury lamp or the like is irradiated through a high-pass filter, and the fluorescence image is filtered by a low-pass filter or a band-pass filter and then captured by an imaging device such as the imaging device.

上記の吸着シートを、複数用いることによって、広範囲のにおい物質の分布についての測定を行う事ができる。この場合、上記吸着シートににおい物質を吸着後に、さらに吸着が進行することを阻害する吸着阻害層を形成する。吸着阻害層としては、薄いフィルムを貼ってもよいし、例えばアクリル系の接着剤をスプレー等で塗布して固定してもよい。   By using a plurality of the above adsorbing sheets, it is possible to measure the distribution of a wide range of odorous substances. In this case, after the odor substance is adsorbed on the adsorbing sheet, an adsorption inhibiting layer that inhibits further adsorption is formed. As the adsorption-inhibiting layer, a thin film may be attached, or for example, an acrylic adhesive may be applied and fixed by spraying or the like.

1 吸着シート
2 フィルター
3 撮像装置
4 励起光光源
5 暗箱
6 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adsorption sheet 2 Filter 3 Imaging device 4 Excitation light source 5 Dark box 6 Display device

Claims (10)

におい物質分布を画像化するにおい画像化装置であって、
におい物質を吸着する吸着面をもった吸着シートと、
上記吸着シートに励起光を照射する励起光源と、
上記励起光による上記吸着シート上の蛍光の強度分布を撮像する撮像装置と、
上記撮像装置からの蛍光の強度分布の変化量を画像データとして表示する表示装置と、を具備し、
上記吸着シートは、所定のにおい物質を吸着することで、所定の波長の蛍光が変化する蛍光色素を含む吸着材料が層状に設けられたものであることを特徴とするにおい分布の画像化装置。
An odor imaging device for imaging an odor substance distribution,
An adsorption sheet having an adsorption surface for adsorbing odorous substances;
An excitation light source for irradiating the adsorption sheet with excitation light;
An imaging device for imaging the fluorescence intensity distribution on the adsorption sheet by the excitation light;
A display device that displays, as image data, the amount of change in the fluorescence intensity distribution from the imaging device,
The odor distribution imaging apparatus according to claim 1, wherein the adsorbing sheet is provided with an adsorbing material including a fluorescent dye that changes fluorescence of a predetermined wavelength by adsorbing a predetermined odor substance.
上記吸着シートは、上記におい物質を吸着することで、前記蛍光の発光強度が減少するものであることを特徴とする請求項1に記載のにおい分布の画像化装置。   2. The odor distribution imaging apparatus according to claim 1, wherein the adsorption sheet reduces the fluorescence emission intensity by adsorbing the odor substance. 上記吸着シートは、上記励起光を透過し上記蛍光の波長帯で蛍光を発しない平板上の表面に張られた布または紙状多孔性物質に上記吸着材料を塗布または含浸させたものであることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   The adsorbing sheet is obtained by applying or impregnating the adsorbing material to a cloth or paper-like porous material that is stretched on the surface of a flat plate that transmits the excitation light and does not emit fluorescence in the fluorescence wavelength band. The odor distribution imaging apparatus according to any one of claims 1 and 2. 上記吸着シートは、複数領域からなり、それぞれの領域では、同じ励起光の照射を受けた場合に異なる波長の蛍光を発するそれぞれの蛍光色素を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   The said adsorption sheet consists of several area | regions, and when each area | region receives irradiation of the same excitation light, it contains each fluorescent dye which emits the fluorescence of a different wavelength, The Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The odor distribution imaging apparatus according to any one of the above. 上記蛍光色素は、アクリジンオレンジ、フルオレセイン、ピレン、アリルナフタレンスフホン酸、トリプトファン、キニーネ硫酸塩、蛍光性ペプチド、量子ドットのZiSe、のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   5. The fluorescent dye is any one of acridine orange, fluorescein, pyrene, allyl naphthalene sulfonic acid, tryptophan, quinine sulfate, fluorescent peptide, and quantum dot ZiSe. The odor distribution imaging apparatus according to any one of the above. 上記吸着シートににおい物質を吸着後に、さらに吸着が進行することを阻害する吸着阻害層を形成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   6. The odor distribution imaging according to claim 1, further comprising forming an adsorption inhibition layer that inhibits further progress of adsorption after adsorbing an odor substance on the adsorption sheet. apparatus. 上記吸着シートは、上記におい分布の画像化装置から脱着可能であり、上記吸着シートににおい物質を吸着させる際には、上記におい分布の画像化装置から分離し、上記励起光を照射する際には、上記におい分布の画像化装置に装着するものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   The adsorbing sheet is detachable from the odor distribution imaging device. When the odor substance is adsorbed to the adsorbing sheet, the adsorption sheet is separated from the odor distribution imaging device and irradiated with the excitation light. The odor distribution imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the odor distribution imaging apparatus is attached to the odor distribution imaging apparatus. 上記吸着シートは、アクリル板上の布または紙状シートに、蛍光色素溶液とグリセリンまたは水溶性ポリマーとの混合物を塗布または含浸させたものであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   8. The adsorbent sheet according to claim 1, wherein a mixture of a fluorescent dye solution and glycerin or a water-soluble polymer is applied or impregnated on a cloth or a paper-like sheet on an acrylic plate. The odor distribution imaging apparatus according to any one of the above. 上記吸着シートとして、水とグリセリン水溶液を溶媒とした硫酸キニーネ溶液をアクリル板に吸着させたものを用いて、上記蛍光の強度分布の時間変化を上記表示装置に表示することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   The time change of the intensity distribution of the fluorescence is displayed on the display device by using a sheet in which a quinine sulfate solution using water and a glycerin aqueous solution as a solvent is adsorbed on an acrylic plate. The odor distribution imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5. 上記吸着シートは、蛍光色素を10nm〜100μm径のポリマービーズ群に混入、吸着、あるいは染み込ませて、シート状に均したものであることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1つに記載のにおい分布の画像化装置。   10. The adsorbent sheet according to claim 1, wherein a fluorescent dye is mixed, adsorbed or soaked in a group of polymer beads having a diameter of 10 nm to 100 [mu] m, and is averaged into a sheet shape. An odor distribution imaging device according to claim 1.
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