JP2021165730A - Substance detection system - Google Patents

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Abstract

To provide a substance detection system capable of reducing variation of detection results between sensitive membranes.SOLUTION: A substance detection system 1 comprises a sensor unit 10, a drive unit 11, and a rectifying unit 12. The sensor unit 10 is formed with a plurality of flow paths 20 through which gas F passes. In the sensor unit 10, a sensitive membrane 21 that reacts with a substance contained in the gas F is arranged in each of the flow paths 20. The rectifying unit 12 uniformly suppresses the flow of inflowing gas F and sends it to each of the flow paths 20. The drive unit 11 causes the gas F to flow into the rectifying unit 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物質検出システムに関する。 The present invention relates to a substance detection system.

特許文献１には、感応膜に対して物質が吸着又は脱離した時に生じる共振周波数の変化量に基づいて、物質を検出する物質検出システムとしての化学センサデバイスが開示されている。この化学センサデバイスは、それぞれが異なる物質に対して脱吸着特性を示す感応膜が設けられた複数の振動子を備えている。各振動子は、圧電基板を備えており、交流電圧が印加されて圧電基板が変形することで加振される。物質が感応膜に吸着又は脱離すれば、各振動子の共振周波数が変化する。これにより、物質の検出が可能になる。 Patent Document 1 discloses a chemical sensor device as a substance detection system that detects a substance based on the amount of change in the resonance frequency that occurs when the substance is adsorbed or detached from the sensitive film. This chemical sensor device includes a plurality of vibrators provided with sensitive films, each of which exhibits desorption characteristics for different substances. Each vibrator is provided with a piezoelectric substrate, and is vibrated when an AC voltage is applied to deform the piezoelectric substrate. When a substance is adsorbed or desorbed from the sensitive film, the resonance frequency of each vibrator changes. This makes it possible to detect substances.

この化学センサデバイスを用いれば、複数の物質から構成される匂いを検出することが可能である。各感応膜の反応値のパターン、すなわち匂いを構成する複数の物質の構成比に基づいて、気体に含まれる匂いが特定される。 Using this chemical sensor device, it is possible to detect an odor composed of a plurality of substances. The odor contained in the gas is specified based on the pattern of the reaction value of each sensitive film, that is, the composition ratio of a plurality of substances constituting the odor.

特開２００９−２０４５８４号公報JP-A-2009-204584

しかしながら、上述の化学センサデバイスは、各感応膜への気体の当たり方によって、感応膜間で検出結果にばらつきが生じる場合がある。例えば、気体の当たり方が緩やかな感応膜は、物質と良く反応して反応値が大きくなる一方、気体の流れが強すぎて気体の当たり方が強い感応膜は、反応値が小さくなる。このような感応膜間における反応のばらつきは、その反応値の検出結果のばらつきとなって現れ、各感応膜の反応値のパターンによる匂いの特定の妨げとなる。 However, in the above-mentioned chemical sensor device, the detection result may vary among the sensitive films depending on how the gas hits each sensitive film. For example, a sensitive film with a gentle gas contact reacts well with a substance and has a large reaction value, while a sensitive film with a too strong gas flow and a strong gas contact has a small reaction value. Such variations in the reaction between the sensitive membranes appear as variations in the detection results of the reaction values, and hinder the identification of the odor by the pattern of the reaction values of each sensitive membrane.

本発明は、上記実情の下になされたものであり、感応膜間における検出結果のばらつきを低減することができる物質検出システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made under the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substance detection system capable of reducing variations in detection results between sensitive membranes.

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る物質検出システムは、
気体が通過する複数の流路が形成され、前記流路それぞれに前記気体に含まれる物質に反応する感応膜が配置されているセンサ部と、
流入した前記気体の流れを一様に抑制して前記流路それぞれに送る整流部と、
前記整流部に前記気体を流入させる駆動部と、
を備える。 In order to achieve the above object, the substance detection system according to the first aspect of the present invention is
A sensor unit in which a plurality of flow paths through which a gas passes are formed, and a sensitive film that reacts with a substance contained in the gas is arranged in each of the flow paths.
A rectifying unit that uniformly suppresses the flow of the inflowing gas and sends it to each of the flow paths,
A drive unit that allows the gas to flow into the rectifying unit,
To be equipped.

この場合、前記整流部は、
前記流路に送られる前記気体の流量及び流速の少なくとも一方が前記流路間で均一化されるように、前記気体の流れを整流する、
こととしてもよい。 In this case, the rectifying unit is
The flow of the gas is rectified so that at least one of the flow rate and the flow velocity of the gas sent to the flow path is made uniform between the flow paths.
It may be that.

また、前記整流部は、
前記気体が流入する第１の整流路と、
前記第１の整流路から流出した気体を互いに異なる方向に送る複数の枝路を有する第２の整流路と、
前記流路毎に設けられ、前記第２の整流路から流出した気体を前記流路に送る複数の第３の整流路と、
を備える、
こととしてもよい。 In addition, the rectifying unit is
The first rectifying path into which the gas flows and
A second rectifying path having a plurality of branch paths for sending the gas flowing out from the first rectifying path in different directions, and a second rectifying path.
A plurality of third rectifying paths provided for each of the flow paths and sending the gas flowing out from the second rectifying path to the flow path, and a plurality of third rectifying paths.
To prepare
It may be that.

前記第３の整流路は、互いに形状及び大きさが同一であり、
前記第２の整流路の形状は、前記第３の整流路に供給される前記気体の流量及び流速の少なくとも一方が前記第３の整流路間で同じとなるように規定されている、
こととしてもよい。 The third rectifying path has the same shape and size as each other.
The shape of the second rectifying path is defined so that at least one of the flow rate and the flow velocity of the gas supplied to the third rectifying path is the same between the third rectifying paths.
It may be that.

前記整流部は、
第１の基板と、前記第１の基板に貼り合わされる第２の基板とを備え、
前記第１の整流路は、前記第１の基板に形成され、
前記第２の整流路は、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方に形成され、
前記第３の整流路は、前記第２の基板に形成されている、
こととしてもよい。 The rectifying unit
A first substrate and a second substrate to be bonded to the first substrate are provided.
The first rectifying path is formed on the first substrate and is formed on the first substrate.
The second rectifying path is formed on at least one of the first substrate and the second substrate.
The third rectifying path is formed on the second substrate.
It may be that.

前記流路は、形状及び大きさが互いに同じである、
こととしてもよい。 The flow paths are the same in shape and size.
It may be that.

前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも上流に配置され、流入する前記気体を前記整流部に吹き出すポンプである、
こととしてもよい。 The drive unit
A pump that is arranged upstream of the rectifying section in the flow of the gas and blows out the inflowing gas to the rectifying section.
It may be that.

前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも下流に配置され、前記センサ部から前記気体を引き込んで排出するポンプである、
こととしてもよい。 The drive unit
A pump that is arranged downstream of the rectifying unit in the gas flow and draws in and discharges the gas from the sensor unit.
It may be that.

前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも上流に配置され、流入する前記気体を前記整流部に吹き出す第１のポンプと、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも下流に配置され、前記センサ部から前記気体を引き込んで排出する第２のポンプと、
を備える、
こととしてもよい。 The drive unit
In the flow of the gas, a first pump arranged upstream of the rectifying section and blowing the inflowing gas to the rectifying section,
In the flow of the gas, a second pump arranged downstream of the rectifying unit and drawing the gas from the sensor unit and discharging the gas,
To prepare
It may be that.

前記センサ部と、前記気体の流れにおいて前記センサ部よりも下流に配置された前記駆動部との間に、前記流路からそれぞれ排出される前記気体を１つにまとめる排出路が設けられている、
こととしてもよい。 An discharge path for collecting the gas discharged from the flow path is provided between the sensor unit and the drive unit arranged downstream of the sensor unit in the flow of the gas. ,
It may be that.

検出時における前記駆動部の駆動時間が一定である、
こととしてもよい。 The drive time of the drive unit at the time of detection is constant.
It may be that.

前記流路には、その一部を塞ぐ振動梁が設けられ、
前記感応膜は、前記振動梁に設けられており、
前記センサ部は、前記振動梁の振動周波数の変化を示す信号を出力する、
こととしてもよい。 A vibrating beam that blocks a part of the flow path is provided.
The sensitive film is provided on the vibrating beam, and the sensitive film is provided on the vibrating beam.
The sensor unit outputs a signal indicating a change in the vibration frequency of the vibrating beam.
It may be that.

外部からの前記気体を流入する流入口を有し、前記流入口から流入した前記気体を内部に収容する前記センサ部、前記整流部及び前記駆動部に送るハウジングを備え、
前記流入口に、交換可能なフィルタが取り付けられている、
こととしてもよい。 It has an inflow port into which the gas from the outside flows in, and includes a housing for receiving the gas inflowing from the inflow port into the sensor unit, the rectifying unit, and the driving unit.
A replaceable filter is attached to the inlet,
It may be that.

本発明によれば、物質が含まれる気体の流れを一様に抑制して複数の流路に送る整流部を備えているので、流路毎に設けられた感応膜への気体の当たり方を均一化することができるようになる。この結果、感応膜間における検出結果のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, since the rectifying unit that uniformly suppresses the flow of the gas containing the substance and sends it to a plurality of flow paths is provided, the way in which the gas hits the sensitive film provided for each flow path can be determined. It becomes possible to make it uniform. As a result, it is possible to reduce the variation in the detection result between the sensitive membranes.

本発明の実施の形態１に係る物質検出システムの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the substance detection system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の物質検出システムの動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation of the substance detection system of FIG. 本発明の実施の形態２に係る物質検出システムの構成を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the structure of the substance detection system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図３の物質検出システムの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of the substance detection system of FIG. 図４の物質検出システムを構成する整流部の分解斜視断面図である。It is an exploded perspective sectional view of the rectifying part which constitutes the substance detection system of FIG. 図５の整流部における流路の上面図である。It is a top view of the flow path in the rectifying part of FIG. 図６のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 本発明の実施の形態３に係る物質検出システムの構成を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the structure of the substance detection system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図８の物質検出システムの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of the substance detection system of FIG. 本発明の実施の形態４に係る物質検出システムの構成を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the structure of the substance detection system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図１０の物質検出システムの斜視断面図である。It is a perspective sectional view of the substance detection system of FIG. 整流部における流路の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the flow path in a rectifying part.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals.

実施の形態１
本発明の実施の形態１について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る物質検出システム１は、気体Ｆに含まれる物質を検出する。この物質検出システム１は、例えば、気体Ｆに含まれる匂いを構成する物質を検出するために用いられる。物質検出システム１は、センサ部１０と、駆動部１１と、整流部１２と、を備える。 Embodiment 1
Embodiment 1 of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the substance detection system 1 according to the present embodiment detects a substance contained in the gas F. This substance detection system 1 is used, for example, to detect a substance constituting an odor contained in gas F. The substance detection system 1 includes a sensor unit 10, a drive unit 11, and a rectifying unit 12.

本実施の形態では、センサ部１０が気体Ｆの流れの最下流に位置している。センサ部１０は、互いに仕切られて形成される複数の流路２０を有している。流路２０は、それぞれ気体Ｆが通過可能な貫通孔であり、この貫通孔によって形成される空間が、気体Ｆが通過する流路２０となる。流路２０は、互いの形状及び大きさが同じである。図１では、流路２０が２つだけ示されているが、流路２０は、３つ以上設けられていてもよい。 In the present embodiment, the sensor unit 10 is located at the most downstream of the flow of the gas F. The sensor unit 10 has a plurality of flow paths 20 formed so as to be partitioned from each other. Each of the flow paths 20 is a through hole through which the gas F can pass, and the space formed by the through hole becomes the flow path 20 through which the gas F passes. The flow paths 20 have the same shape and size as each other. Although only two flow paths 20 are shown in FIG. 1, three or more flow paths 20 may be provided.

センサ部１０において、流路２０のそれぞれには、気体Ｆに含まれる物質に反応する感応膜２１が配置されている。感応膜２１は、対象となる物質に反応すると、その質量が増加する。感応膜２１と反応する物質は、流路２０毎に異なっている。なお、本実施の形態では、感応膜２１は、物質に反応すると質量が増加することが想定されているが、本発明はこれには限られない。対象となる物質が付着している感応膜２１の水分が、乾燥した気体によって取り除かれて質量が減少するものを感応膜２１として用いてもよい。また、感応膜２１として、対象となる物質と反応して消耗し、質量が減る膜を用いてもよい。 In the sensor unit 10, a sensitive film 21 that reacts with a substance contained in the gas F is arranged in each of the flow paths 20. The mass of the sensitive film 21 increases when it reacts with a substance of interest. The substance that reacts with the sensitive film 21 is different for each flow path 20. In the present embodiment, it is assumed that the mass of the sensitive film 21 increases when it reacts with a substance, but the present invention is not limited to this. The sensitive film 21 to which the target substance is attached may be used as the sensitive film 21 in which the water content of the sensitive film 21 is removed by a dry gas to reduce the mass. Further, as the sensitive film 21, a film that reacts with a target substance and is consumed and its mass may be reduced may be used.

流路２０には、その一部を塞ぐ振動梁２２が設けられている。感応膜２１は、流路２０に張り出す振動梁２２上に設けられている。振動梁２２は、流路２０を形成する側壁に少なくとも一端が固定されている。物質と反応しやすくするため、感応膜２１は、気体Ｆの流れの上流側を向いている。 The flow path 20 is provided with a vibrating beam 22 that closes a part of the flow path 20. The sensitive film 21 is provided on the vibrating beam 22 overhanging the flow path 20. At least one end of the vibrating beam 22 is fixed to the side wall forming the flow path 20. The sensitive membrane 21 faces the upstream side of the flow of the gas F in order to facilitate the reaction with the substance.

振動梁２２には、例えば圧電素子が固定されている。振動梁２２には、圧電素子に電圧を印加する駆動電極と、振動梁２２の振動により、圧電素子の振動レベルを検出可能な検出電極とが設けられている。駆動電極を介して正弦波状に変動する電圧が印加されて圧電素子が伸縮すると、その伸縮により振動梁２２が振動する。検出電極では、その振動レベルに応じた電圧が検出される。 For example, a piezoelectric element is fixed to the vibrating beam 22. The vibrating beam 22 is provided with a drive electrode that applies a voltage to the piezoelectric element and a detection electrode that can detect the vibration level of the piezoelectric element by the vibration of the vibrating beam 22. When a voltage that fluctuates in a sinusoidal shape is applied through the drive electrode and the piezoelectric element expands and contracts, the vibrating beam 22 vibrates due to the expansion and contraction. At the detection electrode, a voltage corresponding to the vibration level is detected.

感応膜２１が気体Ｆに含まれる物質と反応すると、感応膜２１の質量が増加又は減少する。これにより、振動梁２２の振動周波数、例えば共振周波数が変化する。センサ部１０は、感応膜２１毎に、この振動周波数の変化を示す信号を出力する。この変化に基づいて、感応膜２１と反応した物質、すなわち気体Ｆに含まれる物質を検出することが可能となる。 When the sensitive film 21 reacts with a substance contained in the gas F, the mass of the sensitive film 21 increases or decreases. As a result, the vibration frequency of the vibrating beam 22, for example, the resonance frequency changes. The sensor unit 10 outputs a signal indicating the change in the vibration frequency for each sensitive film 21. Based on this change, it becomes possible to detect a substance that has reacted with the sensitive film 21, that is, a substance contained in the gas F.

なお、本実施の形態に係る物質検出システム１は、携帯可能な小型の機器とすることができる。このような機器は、スマートフォン等の別の電子機器と電気的に接続される。物質検出システム１は、接続された電子機器から電力が供給されるとともに、電子機器からの指令により、気体Ｆに含まれる物質を検出する。 The substance detection system 1 according to the present embodiment can be a small portable device. Such a device is electrically connected to another electronic device such as a smartphone. The substance detection system 1 is supplied with electric power from the connected electronic device, and detects the substance contained in the gas F by a command from the electronic device.

駆動部１１は、気体Ｆの流れにおいて最上流に配置されている。駆動部１１は、気体Ｆを引き込んで吹き出すポンプである。本実施の形態では、駆動部１１は、気体Ｆの流れにおいて、整流部１２よりも上流に配置されている。駆動部１１は、整流部１２に気体Ｆを流入させる。本実施の形態では、駆動部１１は、流入する気体Ｆを整流部１２に吹き出す。 The drive unit 11 is arranged at the uppermost stream in the flow of the gas F. The drive unit 11 is a pump that draws in and blows out the gas F. In the present embodiment, the driving unit 11 is arranged upstream of the rectifying unit 12 in the flow of the gas F. The drive unit 11 causes the gas F to flow into the rectifying unit 12. In the present embodiment, the driving unit 11 blows the inflowing gas F to the rectifying unit 12.

駆動部１１は、駆動の開始及び終了を制御可能である。駆動部１１の駆動時間Ｔ（図２参照）は、検出時において一定とすることができる。 The drive unit 11 can control the start and end of the drive. The drive time T (see FIG. 2) of the drive unit 11 can be constant at the time of detection.

整流部１２は、気体Ｆの流れにおいて、駆動部１１とセンサ部１０との間に設けられている。整流部１２は、駆動部１１から吹き出す気体Ｆを流入する。整流部１２は、流入した気体の流れを一様に抑制して流路２０のそれぞれに送る。ここで、一様に抑制とは、流路２０間で気体Ｆの流れが互いに均一又は均等とみなせるように気体Ｆの流れを制限することをいう。整流部１２は、流路２０のそれぞれに送られる気体Ｆの流量及び流速が均一化されるように、気体Ｆの流れを整流する。 The rectifying unit 12 is provided between the driving unit 11 and the sensor unit 10 in the flow of gas F. The rectifying unit 12 flows in the gas F blown out from the driving unit 11. The rectifying unit 12 uniformly suppresses the flow of the inflowing gas and sends it to each of the flow paths 20. Here, uniformly suppressing means limiting the flow of gas F so that the flow of gas F can be regarded as uniform or even with each other between the flow paths 20. The rectifying unit 12 rectifies the flow of the gas F so that the flow rate and the flow velocity of the gas F sent to each of the flow paths 20 are made uniform.

整流部１２における整流路は、３つの部分に分かれている。すなわち、整流部１２は、第１の整流路としての流入孔３１と、第２の整流路としての分岐路３２と、第３の整流路としての複数の流出孔３３と、を備える。 The rectifying path in the rectifying unit 12 is divided into three parts. That is, the rectifying unit 12 includes an inflow hole 31 as a first rectifying path, a branch path 32 as a second rectifying path, and a plurality of outflow holes 33 as a third rectifying path.

最上流の流入孔３１は、貫通孔である。流入孔３１の一方端、すなわち上流端は、駆動部１１の吹き出し口に合わせて配置されている。流入孔３１は、駆動部１１から吹き出された気体Ｆを流入する。 The most upstream inflow hole 31 is a through hole. One end of the inflow hole 31, that is, the upstream end, is arranged so as to match the outlet of the drive unit 11. The inflow hole 31 flows in the gas F blown out from the drive unit 11.

分岐路３２は、流入孔３１の他方端、すなわち下流端と連通している。分岐路３２は、流入孔３１から見て、２つの方向に枝別れしている。すなわち、分岐路３２には、２つの枝路３２ａが設けられている。２つの枝路３２ａは、流入孔３１の下流端から流出した気体Ｆを互いに異なる方向に送る。なお、分岐路３２が枝別れする方向は２つには限られない。 The branch path 32 communicates with the other end of the inflow hole 31, that is, the downstream end. The branch path 32 is branched in two directions when viewed from the inflow hole 31. That is, the branch road 32 is provided with two branch roads 32a. The two branch paths 32a send the gas F flowing out from the downstream end of the inflow hole 31 in different directions. The direction in which the branch road 32 branches is not limited to two.

流出孔３３は、流路２０毎に設けられた貫通孔である。流出孔３３は、各枝路３２ａと流路２０とを連通している。流出孔３３は、枝路３２ａから流出した気体Ｆを流路２０に送る。流出孔３３は、互いに形状及び大きさが同一である。また、分岐路３２の形状は、流出孔３３のそれぞれに供給される気体Ｆの流量及び流速が同じとなるように規定されている。図１に示すように、流入孔３１と、枝路３２ａと、流出孔３３は、仮想中心線ＣＬに対して対称となっているため、流出孔３３のそれぞれに供給される気体Ｆの流量及び流速は同じとなる。 The outflow hole 33 is a through hole provided for each flow path 20. The outflow hole 33 communicates each branch path 32a with the flow path 20. The outflow hole 33 sends the gas F outflowing from the branch path 32a to the flow path 20. The outflow holes 33 have the same shape and size as each other. Further, the shape of the branch path 32 is defined so that the flow rate and the flow velocity of the gas F supplied to each of the outflow holes 33 are the same. As shown in FIG. 1, since the inflow hole 31, the branch path 32a, and the outflow hole 33 are symmetrical with respect to the virtual center line CL, the flow rate of the gas F supplied to each of the outflow holes 33 and the flow rate of the gas F The flow velocity will be the same.

また、部材の観点からすれば、整流部１２は、第１の基板４０と、第１の基板４０に貼り合わされる第２の基板４１とを備えている。流入孔３１は、第１の基板４０に形成されている。また、分岐路３２は、第２の基板４１における第１の基板４０と接する部分に形成されている。分岐路３２は、第２の基板４１に形成された溝が、第１の基板４０により塞がれて形成されている。流出孔３３は、第２の基板４１に形成されている。 Further, from the viewpoint of the member, the rectifying unit 12 includes a first substrate 40 and a second substrate 41 bonded to the first substrate 40. The inflow hole 31 is formed in the first substrate 40. Further, the branch path 32 is formed in a portion of the second substrate 41 in contact with the first substrate 40. The branch path 32 is formed by closing the groove formed in the second substrate 41 by the first substrate 40. The outflow hole 33 is formed in the second substrate 41.

なお、分岐路３２は、第１の基板４０の第２の基板４１に接する部分に形成するようにしてもよい。また、分岐路３２は、第１の基板４０に形成された溝部分と、第２の基板４１に形成された溝部分とが、貼り合わされて形成されるようにしてもよい。また、分岐路３２については、第１の基板４０、第２の基板４１でなく、第１の基板４０と第２の基板４１との間に挟まれて貼り付けられる第３の基板に形成するようにしてもよい。 The branch path 32 may be formed at a portion of the first substrate 40 in contact with the second substrate 41. Further, the branch path 32 may be formed by bonding the groove portion formed on the first substrate 40 and the groove portion formed on the second substrate 41. Further, the branch path 32 is formed not on the first substrate 40 and the second substrate 41 but on a third substrate that is sandwiched and attached between the first substrate 40 and the second substrate 41. You may do so.

また、センサ部１０に形成された流路２０のそれぞれは、形状及び大きさが同じである。流出孔３３と流路２０とは、継ぎ目のない一体化した貫通孔となっている。これにより、気体Ｆを通し易くすることができる。 Further, each of the flow paths 20 formed in the sensor unit 10 has the same shape and size. The outflow hole 33 and the flow path 20 are seamless and integrated through holes. This makes it easier for the gas F to pass through.

次に、本発明の実施の形態１に係る物質検出システム１の動作について説明する。 Next, the operation of the substance detection system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.

図２に示すように、まず、時刻ｔ１において、駆動部１１は、気体Ｆの吹き込みを開始する。この時刻ｔ１から、駆動部１１は、流入した気体Ｆを、整流部１２の流入孔３１に流入させる。流入孔３１に供給された気体Ｆは、分岐路３２に流入する。これにより、気体Ｆは、流れの方向が変わり、分散した状態で、流出孔３３に流入する。すなわち、分岐路３２により、流入孔３１に流入した気体Ｆの流れが一様に抑制される。気体Ｆは、流れが抑制された状態で、２つに均等に分かれて、その流量及び流速が流出孔３３間で同じとなるように、各流出孔３３に流入する。 As shown in FIG. 2, first, at time t1, the drive unit 11 starts blowing the gas F. From this time t1, the drive unit 11 causes the inflowing gas F to flow into the inflow hole 31 of the rectifying unit 12. The gas F supplied to the inflow hole 31 flows into the branch path 32. As a result, the gas F changes its flow direction and flows into the outflow hole 33 in a dispersed state. That is, the branch path 32 uniformly suppresses the flow of the gas F that has flowed into the inflow hole 31. The gas F is evenly divided into two in a state where the flow is suppressed, and flows into each outflow hole 33 so that the flow rate and the flow velocity are the same among the outflow holes 33.

一方の流出孔３３に流入した気体Ｆと、他方の流出孔３３に流入した気体Ｆとは、同じ流速、同じ流量でセンサ部１０の流路２０に供給される。気体Ｆに感応膜２１に反応する物質が含まれていれば、感応膜２１が物質に反応し、感応膜２１の質量が変化する。流路２０に供給された気体Ｆは、感応膜２１に当たった後、流路２０から排出される。 The gas F that has flowed into one outflow hole 33 and the gas F that has flowed into the other outflow hole 33 are supplied to the flow path 20 of the sensor unit 10 at the same flow rate and the same flow rate. If the gas F contains a substance that reacts with the sensitive film 21, the sensitive film 21 reacts with the substance and the mass of the sensitive film 21 changes. The gas F supplied to the flow path 20 hits the sensitive film 21 and is then discharged from the flow path 20.

時刻ｔ１から駆動時間Ｔ経過後の時刻ｔ２において、駆動部１１は、気体Ｆの吹き込みを終了する。これにより、物質検出システム１内部の気体Ｆの流れが停止する。気体Ｆが流れる駆動時間Ｔは一定であるため、１回の測定について、物質検出システム１内を流れる気体Ｆの流量は同じとなる。 At the time t2 after the drive time T elapses from the time t1, the drive unit 11 ends the blowing of the gas F. As a result, the flow of gas F inside the substance detection system 1 is stopped. Since the drive time T through which the gas F flows is constant, the flow rate of the gas F flowing in the substance detection system 1 is the same for one measurement.

吹き込み終了後、時刻ｔ３において、センサ部１０から出力される各感応膜２１が設けられた振動梁２２の振動周波数の変化を示す信号が出力され、その信号に基づいて、気体Ｆに含まれる物質が検出される。各流路２０の感応膜２１で反応する物質の量の割合は、気体Ｆに含まれる匂いを構成する物質の割合に等しくなるため、検出された物質から構成される匂いを正確に特定することができる。 After the end of blowing, at time t3, a signal indicating a change in the vibration frequency of the vibrating beam 22 provided with each sensitive film 21 output from the sensor unit 10 is output, and the substance contained in the gas F is based on the signal. Is detected. Since the ratio of the amount of substances that react in the sensitive film 21 of each flow path 20 is equal to the ratio of the substances that make up the odor contained in the gas F, it is necessary to accurately identify the odor that is composed of the detected substances. Can be done.

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３及び図４に示すように、本実施の形態に係る物質検出システム１は、センサ部１０に設けられた流路２０の数が、上記実施の形態１に係る物質検出システム１と異なっている。本実施の形態では、流路２０の数は１０である。すなわち、感応膜２１の数は１０である。 Embodiment 2
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the substance detection system 1 according to the present embodiment has a different number of flow paths 20 provided in the sensor unit 10 from the substance detection system 1 according to the first embodiment. There is. In this embodiment, the number of flow paths 20 is 10. That is, the number of sensitive films 21 is 10.

本実施の形態に係る物質検出システム１は、センサ部１０、駆動部１１及び整流部１２の他、ハウジング１３Ａ、１３Ｂを備えている。この物質検出システム１は、気体Ｆの流れに対して、駆動部１１、整流部１２及びセンサ部１０の順に並んでいることは、上記実施の形態１に係る物質検出システム１と同じである。 The substance detection system 1 according to the present embodiment includes housings 13A and 13B in addition to a sensor unit 10, a driving unit 11, and a rectifying unit 12. The substance detection system 1 is the same as the substance detection system 1 according to the first embodiment in that the drive unit 11, the rectifier unit 12, and the sensor unit 10 are arranged in this order with respect to the flow of the gas F.

ハウジング１３Ａ、１３Ｂは、物質検出システム１の筐体であり、センサ部１０、駆動部１１及び整流部１２を収容する。ハウジング１３Ａには、気体Ｆの流入口１３ａが設けられている。流入口１３ａから流入した気体Ｆが、整流部１２、センサ部１０及び駆動部１１に送られる。流入口１３ａには、交換可能なフィルタが取り付けられている。このフィルタは、気体Ｆの流入に伴う異物の混入を防いでいる。また、ハウジング１３Ｂには、気体Ｆの排出口１３ｂが設けられている。なお、本実施の形態に係る物質検出システム１は、内部フレーム１５を備えている。内部フレーム１５とハウジング１３Ｂは、整流部１２及びセンサ部１０を内部で狭持している。 The housings 13A and 13B are housings of the substance detection system 1, and accommodate the sensor unit 10, the drive unit 11, and the rectifying unit 12. The housing 13A is provided with an inflow port 13a for the gas F. The gas F flowing in from the inflow port 13a is sent to the rectifying unit 12, the sensor unit 10, and the driving unit 11. A replaceable filter is attached to the inflow port 13a. This filter prevents foreign matter from entering due to the inflow of gas F. Further, the housing 13B is provided with a gas F discharge port 13b. The substance detection system 1 according to the present embodiment includes an internal frame 15. The internal frame 15 and the housing 13B internally sandwich the rectifying unit 12 and the sensor unit 10.

図５に示すように、整流部１２は、第１の基板４０と、第１の基板４０に貼り合わされる第２の基板４１とを備えている。流入孔３１は、第１の基板４０に形成されている。また、分岐路３２は、第２の基板４１における第１の基板４０と接する部分に形成されている。流出孔３３は、第２の基板４１に形成されている。図５に示すように、第２の基板４１に形成された分岐路３２に相当する溝の深さは、流出孔３３に連通する部分以外は均一である。 As shown in FIG. 5, the rectifying unit 12 includes a first substrate 40 and a second substrate 41 attached to the first substrate 40. The inflow hole 31 is formed in the first substrate 40. Further, the branch path 32 is formed in a portion of the second substrate 41 in contact with the first substrate 40. The outflow hole 33 is formed in the second substrate 41. As shown in FIG. 5, the depth of the groove corresponding to the branch path 32 formed in the second substrate 41 is uniform except for the portion communicating with the outflow hole 33.

図６及び図７に示すように、分岐路３２には、２本の枝路３２ａと、両端部３２ｂと、枝路３２ｃとが設けられている。２本の枝路３２ａは、互いに平行に延びている。この枝路３２ａのそれぞれの中央部と、流入孔３１とが連通している。駆動部１１から吹き出された気体Ｆは、流入孔３１から枝路３２ａに流入する。気体Ｆは、枝路３２ａの両端部３２ｂへ向かって流れた後、両端部３２ｂから分岐する枝路３２ｃに流入し、その枝路３２ｃの端部、すなわち下流端に至る。枝路３２ｃの下流端は、流出孔３３に連通しており、気体Ｆは、流出孔３３を介して、センサ部１０の流路２０へ送られる。 As shown in FIGS. 6 and 7, the branch road 32 is provided with two branch roads 32a, both end portions 32b, and a branch road 32c. The two branch roads 32a extend parallel to each other. The central portion of each of the branch roads 32a and the inflow hole 31 communicate with each other. The gas F blown out from the drive unit 11 flows into the branch path 32a from the inflow hole 31. The gas F flows toward both end portions 32b of the branch road 32a, then flows into the branch road 32c branching from both end portions 32b, and reaches the end portion of the branch road 32c, that is, the downstream end. The downstream end of the branch path 32c communicates with the outflow hole 33, and the gas F is sent to the flow path 20 of the sensor unit 10 via the outflow hole 33.

分岐路３２の形状は、流出孔３３のそれぞれに供給される気体Ｆの流量及び流速が同じとなるように規定されている。なお、図６に示すように、流出孔３３の中には、２つの枝路３２ｃの合流地点に設けられているものがある。合流地点に向かって設けられた２つの枝路３２ｃの幅は、他の枝路３２ｃの幅の半分となっている。これにより、すべての流出孔３３に流れる気体Ｆの流量を均一にしている。 The shape of the branch path 32 is defined so that the flow rate and the flow velocity of the gas F supplied to each of the outflow holes 33 are the same. As shown in FIG. 6, some of the outflow holes 33 are provided at the confluence of the two branch roads 32c. The width of the two branch roads 32c provided toward the confluence is half the width of the other branch roads 32c. As a result, the flow rate of the gas F flowing through all the outflow holes 33 is made uniform.

流出孔３３は、流路２０毎に設けられている。流出孔３３は、分岐路３２と流路２０とを連通している。流出孔３３のそれぞれは、形状及び大きさが同一である。 Outflow holes 33 are provided for each flow path 20. The outflow hole 33 communicates the branch path 32 and the flow path 20. Each of the outflow holes 33 has the same shape and size.

上述のような物質検出システム１の動作は、上記実施の形態１に係る物質検出システム１と同じである。まず、駆動部１１の電源をオンして、気体Ｆの吹き込みを開始する。ハウジング１３Ａの流入口１３ａから流入した気体Ｆは駆動部１１に引き込まれ、駆動部１１は、流入した気体Ｆを整流部１２の流入孔３１に流入させる。流入孔３１に供給された気体Ｆは、分岐路３２に流入する。 The operation of the substance detection system 1 as described above is the same as that of the substance detection system 1 according to the first embodiment. First, the power of the drive unit 11 is turned on to start blowing the gas F. The gas F flowing in from the inflow port 13a of the housing 13A is drawn into the drive unit 11, and the drive unit 11 causes the inflowing gas F to flow into the inflow hole 31 of the rectifying unit 12. The gas F supplied to the inflow hole 31 flows into the branch path 32.

分岐路３２の枝路３２ａでは、気体Ｆの流れの方向が変更され、気体Ｆは、両端部３２ｂへ進む。両端部３２ｂに進んだ気体Ｆは、さらに枝路３２ｃを進んで、流出孔３３に到達する。すなわち、枝路３２ａにより、気体Ｆは、流速が抑制された状態で、枝分かれして、その流量及び流速が流出孔３３間で同じとなるように、各流出孔３３に流入する。 In the branch path 32a of the branch path 32, the direction of the flow of the gas F is changed, and the gas F advances to both end portions 32b. The gas F that has advanced to both end portions 32b further advances along the branch path 32c and reaches the outflow hole 33. That is, the branch path 32a branches the gas F in a state where the flow velocity is suppressed, and flows into each outflow hole 33 so that the flow rate and the flow velocity are the same among the outflow holes 33.

各流出孔３３に流入した気体Ｆは、同じ流速、同じ流量でセンサ部１０の流路２０に供給される。流路２０に供給された気体Ｆは、感応膜２１に当たった後、流路２０から排出される。 The gas F flowing into each outflow hole 33 is supplied to the flow path 20 of the sensor unit 10 at the same flow rate and the same flow rate. The gas F supplied to the flow path 20 hits the sensitive film 21 and is then discharged from the flow path 20.

このように、本実施の形態に係る物質検出システム１であれば、各感応膜２１に気体Ｆを均一な流量及び流速で当てることができるので、各感応膜２１での反応値の割合を正確に測定することが可能となる。 As described above, in the substance detection system 1 according to the present embodiment, the gas F can be applied to each sensitive film 21 at a uniform flow rate and flow velocity, so that the ratio of the reaction value in each sensitive film 21 is accurate. It becomes possible to measure.

また、本実施の形態では、気体Ｆに含まれる１０個の物質を検出可能となる。このようにすれば、気体Ｆに含まれる複数の匂いを検出することも可能となる。各感応膜２１に流れる気体Ｆの流量及び流速は均一であるため、検出された物質に基づいて、気体Ｆに含まれる匂いの比率も正確に求めることができるようになる。 Further, in the present embodiment, 10 substances contained in the gas F can be detected. In this way, it is possible to detect a plurality of odors contained in the gas F. Since the flow rate and the flow velocity of the gas F flowing through each sensitive film 21 are uniform, the ratio of the odor contained in the gas F can be accurately determined based on the detected substance.

また、本実施の形態のように、整流部１２では、気体Ｆの流れを分散させるだけでなく、合流する部分を設けることも可能である。いずれにしても、センサ部１０の各流路２０に流れ込む気体Ｆの流れが均一化されていればよい。整流部１２の整流路は、気体Ｆの流体シミュレーションの結果に基づいて決定することができる。 Further, as in the present embodiment, the rectifying unit 12 can not only disperse the flow of the gas F but also provide a portion where the gas F merges. In any case, it is sufficient that the flow of the gas F flowing into each flow path 20 of the sensor unit 10 is uniform. The rectifying path of the rectifying unit 12 can be determined based on the result of the fluid simulation of the gas F.

実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図８及び図９に示すように、本実施の形態に係る物質検出システム１は、気体Ｆの流れに対する構成要素の並び順が、上記実施の形態２に係る物質検出システム１と異なる。 Embodiment 3
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. As shown in FIGS. 8 and 9, the substance detection system 1 according to the present embodiment is different from the substance detection system 1 according to the second embodiment in the arrangement order of the components with respect to the flow of the gas F.

本実施の形態では、整流部１２、センサ部１０及び駆動部１１の順に並んでいる。すなわち、駆動部１１は、気体Ｆの流れにおいて、整流部１２及びセンサ部１０よりも下流に配置され、センサ部１０から気体Ｆを引き込んで排出する。 In this embodiment, the rectifying unit 12, the sensor unit 10, and the driving unit 11 are arranged in this order. That is, the drive unit 11 is arranged downstream of the rectifying unit 12 and the sensor unit 10 in the flow of the gas F, and draws in the gas F from the sensor unit 10 and discharges the gas F.

また、本実施の形態では、センサ部１０と駆動部１１との間に、流路２０のそれぞれから排出される気体Ｆを１つにまとめる排出路１４が設けられている。排出路１４の排出路は、気体Ｆの流れに対して、整流部１２の整流路と全く逆の構成となっている。このようにすれば、駆動部１１の吸引力に、場所によってばらつきがあったとしても、複数の流路２０における、気体Ｆの流量及び流速を均一化することができる。 Further, in the present embodiment, a discharge path 14 for collecting the gas F discharged from each of the flow paths 20 into one is provided between the sensor unit 10 and the drive unit 11. The discharge path of the discharge path 14 has a configuration completely opposite to that of the rectifier path of the rectifying unit 12 with respect to the flow of gas F. In this way, even if the suction force of the drive unit 11 varies depending on the location, the flow rate and the flow velocity of the gas F in the plurality of flow paths 20 can be made uniform.

しかしながら、駆動部１１の吸引力にばらつきがなければ、排出路１４は設けられていなくてもよい。また、排出路１４の構成は、整流部１２と逆の構成でなくてもよい。複数の流路２０各々から流出した気体Ｆを１つにまとめる構造となっていればよい。 However, if there is no variation in the suction force of the drive unit 11, the discharge path 14 may not be provided. Further, the configuration of the discharge path 14 does not have to be the reverse configuration of the rectifying unit 12. The structure may be sufficient to combine the gases F flowing out from each of the plurality of flow paths 20 into one.

なお、本実施の形態に係る物質検出システム１は、内部フレーム１５、１６を備えている。内部フレーム１５，１６は、整流部１２、センサ部１０及び排出路１４を内部で狭持している。 The substance detection system 1 according to the present embodiment includes internal frames 15 and 16. The internal frames 15 and 16 internally sandwich the rectifying unit 12, the sensor unit 10, and the discharge path 14.

上述のような物質検出システム１の動作について説明する。まず、駆動部１１の電源をオンして、気体Ｆの引き込みを開始する。ハウジング１３Ａの流入口１３ａから流入した気体Ｆは整流部１２の流入孔３１に流入する。流入孔３１に流入した気体Ｆは、さらに、分岐路３２に流入する。 The operation of the substance detection system 1 as described above will be described. First, the power of the drive unit 11 is turned on to start drawing in the gas F. The gas F flowing in from the inflow port 13a of the housing 13A flows into the inflow hole 31 of the rectifying unit 12. The gas F that has flowed into the inflow hole 31 further flows into the branch path 32.

分岐路３２の枝路３２ａでは、気体Ｆの流れの方向が変更され、気体Ｆは、両端部３２ｂへ進む。両端部３２ｂに進んだ気体Ｆは、さらに枝路３２ｃを進んで、流出孔３３に到達する。すなわち、枝路３２ａにより、気体Ｆは、流速が抑制された状態で、枝分かれして、その流量及び流速が流出孔３３間で同じとなるように、各流出孔３３に流入する。 In the branch path 32a of the branch path 32, the direction of the flow of the gas F is changed, and the gas F advances to both end portions 32b. The gas F that has advanced to both end portions 32b further advances along the branch path 32c and reaches the outflow hole 33. That is, the branch path 32a branches the gas F in a state where the flow velocity is suppressed, and flows into each outflow hole 33 so that the flow rate and the flow velocity are the same among the outflow holes 33.

各流出孔３３に流入した気体Ｆとは、同じ流速、同じ流量でセンサ部１０の流路２０に供給される。流路２０に供給された気体Ｆは、感応膜２１に当たった後、流路２０から排出される。流路２０から排出された気体Ｆは、排出路１４でまとめられた後、駆動部１１、ハウジング１３Ｂの排出口１３ｂを経て排出される。 The gas F flowing into each outflow hole 33 is supplied to the flow path 20 of the sensor unit 10 at the same flow rate and the same flow rate. The gas F supplied to the flow path 20 hits the sensitive film 21 and is then discharged from the flow path 20. The gas F discharged from the flow path 20 is collected in the discharge path 14, and then discharged through the drive unit 11 and the discharge port 13b of the housing 13B.

このように、本実施の形態に係る物質検出システム１であれば、各感応膜２１に気体Ｆを均一な流量及び流速で当てることができるので、各感応膜２１での反応値の割合を正確に測定することが可能となる。 As described above, in the substance detection system 1 according to the present embodiment, the gas F can be applied to each sensitive film 21 at a uniform flow rate and flow velocity, so that the ratio of the reaction value in each sensitive film 21 is accurate. It becomes possible to measure.

実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１０及び図１１に示すように、本実施の形態に係る物質検出システム１は、駆動部１１が、整流部１２の上流と下流との双方に設けられている点が、上記実施の形態と異なっている。 Embodiment 4
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described. As shown in FIGS. 10 and 11, the substance detection system 1 according to the present embodiment is different from the above-described embodiment in that the drive unit 11 is provided both upstream and downstream of the rectifying unit 12. It's different.

この物質検出システム１では、駆動部１１、整流部１２、センサ部１０及び駆動部１１の順に並んでいる。駆動部１１は、第１のポンプ１１Ａと、第２のポンプ１１Ｂとを備えている。第１のポンプ１１Ａは、気体Ｆの流れにおいて、整流部１２よりも上流に配置され、流入する気体Ｆを整流部１２に吹き出す。第２のポンプ１１Ｂは、気体Ｆの流れにおいて、整流部１２よりも下流に配置され、センサ部１０から気体Ｆを引き込んで排出する。 In this substance detection system 1, the drive unit 11, the rectifier unit 12, the sensor unit 10, and the drive unit 11 are arranged in this order. The drive unit 11 includes a first pump 11A and a second pump 11B. The first pump 11A is arranged upstream of the rectifying unit 12 in the flow of the gas F, and blows the inflowing gas F to the rectifying unit 12. The second pump 11B is arranged downstream of the rectifying unit 12 in the flow of the gas F, and draws in the gas F from the sensor unit 10 and discharges the gas F.

なお、本実施の形態でも、内部フレーム１５，１６は、整流部１２、センサ部１０及び排出路１４を内部で狭持している。内部フレーム１５の上流に第１のポンプ１１Ａが配置され、内部フレーム１６の下流に第２のポンプ１１Ｂが配置されている。 Also in this embodiment, the internal frames 15 and 16 internally sandwich the rectifying unit 12, the sensor unit 10, and the discharge path 14. The first pump 11A is arranged upstream of the inner frame 15, and the second pump 11B is arranged downstream of the inner frame 16.

第１のポンプ１１Ａと、第２のポンプ１１Ｂとは協調して動作する。第１のポンプ１１Ａは、ハウジング１３Ａの流入口１３ａから気体Ｆを引き込んで、整流部１２へ吹き出す。整流部１２で流れが一様に抑制された気体Ｆは、センサ部１０の複数の流路２０に入り込んで、気体Ｆに検出対象となっている物質が含まれていれば、感応膜２１（図１参照）で検出される。 The first pump 11A and the second pump 11B operate in cooperation with each other. The first pump 11A draws the gas F from the inflow port 13a of the housing 13A and blows it out to the rectifying unit 12. If the gas F whose flow is uniformly suppressed by the rectifying unit 12 enters the plurality of flow paths 20 of the sensor unit 10 and the gas F contains a substance to be detected, the sensitive film 21 ( (See FIG. 1).

一方、第２のポンプ１１Ｂは、流路２０内の気体Ｆを、排出路１４を介して引き込んで、ハウジング１３Ｂの排出口１３ｂから外部に排出する。 On the other hand, the second pump 11B draws in the gas F in the flow path 20 through the discharge path 14 and discharges the gas F from the discharge port 13b of the housing 13B to the outside.

上流の第１のポンプ１１Ａと下流の第２のポンプ１１Ｂとを両方備えることにより、吸引力を高めることができる。また、１つのポンプの吸引力を低減して、製品コストを下げることも可能となる。 By providing both the upstream first pump 11A and the downstream second pump 11B, the suction force can be increased. It is also possible to reduce the suction force of one pump to reduce the product cost.

なお、流路２０内の気体Ｆの圧力が、外部の気圧に維持されるように、第１のポンプ１１Ａの吸引力と、第２のポンプ１１Ｂの吸引力とを制御するようにしてもよい。例えば、整流部１２、センサ部１０又は排出路１４等に気圧センサを備え、気体Ｆの圧力が外部の気圧より高くなったことが気圧センサで検出されれば、第１のポンプ１１Ａの吸引力を弱くするか、第２のポンプ１１Ｂの吸引力を強くする。また、気体Ｆの圧力が外部の気圧より低くなったことが気圧センサで検出されれば、第１のポンプ１１Ａの吸引力を強くするか、第２のポンプ１１Ｂの吸引力を弱くするようにしてもよい。 The suction force of the first pump 11A and the suction force of the second pump 11B may be controlled so that the pressure of the gas F in the flow path 20 is maintained at the external air pressure. .. For example, if an atmospheric pressure sensor is provided in the rectifying unit 12, the sensor unit 10, the discharge path 14, or the like, and the atmospheric pressure sensor detects that the pressure of the gas F is higher than the external atmospheric pressure, the suction force of the first pump 11A Or increase the suction force of the second pump 11B. If the barometric pressure sensor detects that the pressure of the gas F is lower than the external air pressure, the suction force of the first pump 11A is increased or the suction force of the second pump 11B is weakened. You may.

このように、整流部１２の上流と下流の双方に設けられた第１のポンプ１１Ａ及び第２のポンプ１１Ｂによって、流入する気体Ｆの流れを調整することにより、センサ部１０の流路２０内の各感応膜２１（図１参照）への気体Ｆの当たり方を均一化したままで、流路２０内の気体Ｆの状態を制御することができる。例えば、第１のポンプ１１Ａによる気体Ｆの流入量を第２のポンプ１１Ｂによる気体Ｆの排出量よりも大きくして、気体Ｆを感応膜２１の周囲に溜め込むことができるし、第１のポンプ１１Ａによる気体Ｆの流入量を第２のポンプ１１Ｂによる気体Ｆの排出量よりも小さくして、感応膜２１の周囲の気体Ｆの量を少なくしたりすることができる。 In this way, by adjusting the flow of the inflowing gas F by the first pump 11A and the second pump 11B provided both upstream and downstream of the rectifying unit 12, the inside of the flow path 20 of the sensor unit 10 The state of the gas F in the flow path 20 can be controlled while keeping the way in which the gas F hits each of the sensitive films 21 (see FIG. 1) in a uniform manner. For example, the inflow amount of the gas F by the first pump 11A can be made larger than the discharge amount of the gas F by the second pump 11B, and the gas F can be stored around the sensitive film 21, and the first pump can be stored. The inflow amount of the gas F by the 11A can be made smaller than the discharge amount of the gas F by the second pump 11B, and the amount of the gas F around the sensitive film 21 can be reduced.

以上詳細に説明したように、上記実施の形態によれば、物質が含まれる気体Ｆの流れを一様に抑制して流路２０のそれぞれに送る整流部１２を備えている。このため、流路２０毎に設けられた感応膜２１への気体Ｆの当たり方を同じようにすることができる。この結果、感応膜２１間における検出結果のばらつきを低減することができる。 As described in detail above, according to the above embodiment, the rectifying unit 12 is provided to uniformly suppress the flow of the gas F containing the substance and send it to each of the flow paths 20. Therefore, the way in which the gas F hits the sensitive film 21 provided for each flow path 20 can be made the same. As a result, it is possible to reduce the variation in the detection result between the sensitive films 21.

上記実施の形態では、整流部１２は、流路２０のそれぞれに送られる気体Ｆの流量及び流速が均一化されるように、気体Ｆの流れを整流する。このようにすれば、気体Ｆの当たり方を、感応膜２１間で、極力均一化することができる。この結果、感応膜２１間における検出結果のばらつきを低減することができる。 In the above embodiment, the rectifying unit 12 rectifies the flow of the gas F so that the flow rate and the flow velocity of the gas F sent to each of the flow paths 20 are made uniform. In this way, the way the gas F hits can be made uniform as much as possible between the sensitive films 21. As a result, it is possible to reduce the variation in the detection result between the sensitive films 21.

しかしながら、整流部１２は、気体Ｆの流量又は流速のいずれかを均一化すればよい。このようにしても、感応膜２１の間における検出結果のばらつきをある程度低減することができる。 However, the rectifying unit 12 may make either the flow rate or the flow velocity of the gas F uniform. Even in this way, the variation in the detection result among the sensitive films 21 can be reduced to some extent.

また、整流部１２は、気体Ｆを流入する流入孔３１と、流入孔３１と連通し、複数の分岐を有する分岐路３２と、分岐路３２と流路２０のそれぞれとを連通するために流路２０毎に設けられた複数の流出孔３３と、を備える。このようにすれば、流出した気体Ｆの流れを抑制した後に分岐させて複数の流路２０に送ることが可能となる。 Further, the rectifying unit 12 communicates with the inflow hole 31 into which the gas F flows, and the branch path 32 having a plurality of branches, and flows in order to communicate with each of the branch path 32 and the flow path 20. A plurality of outflow holes 33 provided for each road 20 are provided. In this way, after suppressing the flow of the outflowing gas F, it is possible to branch the gas F and send it to the plurality of flow paths 20.

また、流出孔３３のそれぞれは、形状及び大きさが同一であり、分岐路３２の形状は、流出孔３３のそれぞれに供給される気体Ｆの流量及び流速が同じとなるように規定されている。このようにすれば、気体Ｆの流量及び流速を均一化することができる。 Further, each of the outflow holes 33 has the same shape and size, and the shape of the branch path 32 is defined so that the flow rate and the flow velocity of the gas F supplied to each of the outflow holes 33 are the same. .. In this way, the flow rate and the flow velocity of the gas F can be made uniform.

なお、整流部１２の分岐路３２は、上記実施の形態に係るものには限られない。例えば、図１２に示すように、放射状に形成されたものを採用するようにしてもよい。図１２に示す流路においても、放射状に形成された分岐路３２の断面の形状及び大きさを同じとして、その中を流れる気体Ｆの流量及び流速を均一化するのが望ましい。 The branch path 32 of the rectifying unit 12 is not limited to that according to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 12, those formed radially may be adopted. Also in the flow path shown in FIG. 12, it is desirable that the shape and size of the cross section of the radially formed branch path 32 are the same, and the flow rate and flow velocity of the gas F flowing through the flow path are made uniform.

また、整流部１２は、第１の基板４０と、第１の基板４０に貼り合わされる第２の基板４１とを備えている。また、流入孔３１は、第１の基板４０に形成され、分岐路３２は、第１の基板４０及び第２の基板４１の少なくとも一方に形成されている。また、流出孔３３は、第２の基板４１に形成されている。このようにすれば、２つの基板で、複雑な流路を有する整流部１２を簡単に製造することが可能となる。 Further, the rectifying unit 12 includes a first substrate 40 and a second substrate 41 bonded to the first substrate 40. Further, the inflow hole 31 is formed in the first substrate 40, and the branch path 32 is formed in at least one of the first substrate 40 and the second substrate 41. Further, the outflow hole 33 is formed in the second substrate 41. In this way, it is possible to easily manufacture the rectifying unit 12 having a complicated flow path with two substrates.

なお、上記実施の形態では、整流部１２を、例えばセラミック製とすることができる。整流部１２がセラミック製である場合には、全ての流路、すなわち流出孔３１、分岐路３２及び流出孔３３を、一体的に製造することが可能である。 In the above embodiment, the rectifying unit 12 can be made of, for example, ceramic. When the rectifying unit 12 is made of ceramic, all the flow paths, that is, the outflow hole 31, the branch path 32, and the outflow hole 33 can be integrally manufactured.

また、上記実施の形態によれば、流路２０のそれぞれは、形状及び大きさが同じである。このようにすれば、各流路２０に流入する気体Ｆの流量及び流速を同じにすることで、流路２０内の気体Ｆの状態を同じとすることができる。 Further, according to the above embodiment, each of the flow paths 20 has the same shape and size. By doing so, the state of the gas F in the flow path 20 can be made the same by making the flow rate and the flow velocity of the gas F flowing into each flow path 20 the same.

駆動部１１は、気体Ｆの流れにおいて、整流部１２よりも上流に配置されていてもよいし、下流に配置されていてもよい。また、駆動部１１は、上流と下流の双方に配置されていてもよい。 The drive unit 11 may be arranged upstream of the rectifying unit 12 or may be arranged downstream of the rectifying unit 12 in the flow of the gas F. Further, the drive unit 11 may be arranged both upstream and downstream.

なお、上記実施の形態では、駆動部１１は、気体Ｆの流れにおいてセンサ部１０の上流に配置された場合、気体Ｆからセンサ部１０を保護する保護部としての機能も果たすことができる。また、駆動部１１は、堅牢であるため、検出時においても、検出していない時においても、外力からセンサ部１０及び整流部１２を保護する役割を果たすことができる。 In the above embodiment, when the drive unit 11 is arranged upstream of the sensor unit 10 in the flow of the gas F, the drive unit 11 can also function as a protective unit that protects the sensor unit 10 from the gas F. Further, since the drive unit 11 is robust, it can play a role of protecting the sensor unit 10 and the rectifying unit 12 from an external force both at the time of detection and at the time of non-detection.

また、上記実施の形態３によれば、センサ部１０と駆動部１１との間に、流路２０のそれぞれから排出される気体Ｆを１つにまとめる排出路１４が設けられている。このようにすれば、各流路２０から排出される気体Ｆの流量及び流速を均一化することができる。 Further, according to the third embodiment, a discharge path 14 for collecting the gas F discharged from each of the flow paths 20 into one is provided between the sensor unit 10 and the drive unit 11. In this way, the flow rate and the flow velocity of the gas F discharged from each flow path 20 can be made uniform.

また、上記実施の形態によれば、検出時における駆動部１１の駆動時間Ｔが一定である。このようにすれば、複数回行われる測定の間において、気体Ｆの流量及び流速を、可能な限り均一化することができる。 Further, according to the above embodiment, the drive time T of the drive unit 11 at the time of detection is constant. In this way, the flow rate and flow velocity of the gas F can be made uniform as much as possible between the measurements performed a plurality of times.

また、上記実施の形態２に係る物質検出システム１によれば、外部からの気体Ｆを流入する流入口１３ａを有するハウジング１３Ａを備えている。この流入口１３ａには、交換可能なフィルタが取り付けられている、このようにすれば、内部への異物の進入を防いでポンプの故障等を防止することができる。また、フィルタの種類によっては、内部への細菌等の進入を防ぐことができ、清潔さを保つことができる。また、フィルタを交換することにより、物質検出システム１の汚染を防止することができる。 Further, according to the substance detection system 1 according to the second embodiment, the housing 13A having the inflow port 13a through which the gas F from the outside flows in is provided. A replaceable filter is attached to the inflow port 13a. In this way, it is possible to prevent foreign matter from entering the inside and prevent the pump from malfunctioning. Further, depending on the type of filter, it is possible to prevent bacteria and the like from entering the inside, and it is possible to maintain cleanliness. Further, by replacing the filter, contamination of the substance detection system 1 can be prevented.

なお、上記実施の形態では、感応膜２１の種類を２種類又は１０種類としたが、本発明はこれには限られない。感応膜２１の種類は、２種類以上であればよい。 In the above embodiment, the types of the sensitive film 21 are 2 types or 10 types, but the present invention is not limited to this. The type of the sensitive film 21 may be two or more.

また、上記実施の形態では、流路２０を貫通孔とした。しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、流路２０は、気体Ｆの流入口１３ａと、排出口１３ｂとが、対向していなくてもよい。 Further, in the above embodiment, the flow path 20 is a through hole. However, the present invention is not limited to this. For example, in the flow path 20, the inflow port 13a of the gas F and the discharge port 13b do not have to face each other.

なお、上記実施の形態では、駆動部１１をポンプとしたが、ポンプの種類は限られない。装置全体を小型化する場合には、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた小型のポンプを用いるのが望ましい。また、駆動部１１として羽根が回転して気体Ｆを送るファンを用いてもよい。 In the above embodiment, the drive unit 11 is used as a pump, but the type of pump is not limited. When miniaturizing the entire device, it is desirable to use a small pump using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. Further, a fan whose blades rotate to send gas F may be used as the drive unit 11.

また、上記実施の形態では、感応膜２１への気体Ｆの当たり方を感応膜２１間で同じとしたが、本発明はこれには限られない。感度の低い感応膜２１が設けられた流路２０については、気体Ｆが長時間止まるような形状、例えば、他の流路２０に比べ気体Ｆの流速が遅くなるような形状とするようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the way in which the gas F hits the sensitive film 21 is the same between the sensitive films 21, but the present invention is not limited to this. The flow path 20 provided with the sensitive film 21 having low sensitivity is shaped so that the gas F stops for a long time, for example, the flow velocity of the gas F is slower than that of the other flow paths 20. May be good.

整流部１２の整流路は、上記実施の形態のものに限られない。分岐と合流を繰り返すような形状であってもよいし、網の目のような形状であってもよい。また、流入孔３１と、流出孔３３との間に、薄く広い空間を設けるだけでもよい。 The rectifying path of the rectifying unit 12 is not limited to that of the above embodiment. It may have a shape that repeats branching and merging, or it may have a shape like a mesh. Further, a thin and wide space may be provided between the inflow hole 31 and the outflow hole 33.

また、上記実施の形態に係る物質検出システム１は、感応膜２１が設けられた振動梁２２の振動周波数の変化に基づいて、気体Ｆに含まれる物質を検出した。しかしながら、本発明はこれに限られない。感応膜２１への物質の脱着による他の特性の変化で、物質を検出するものを用いてもよい。例えば、感応膜２１が取り付けられた構造体の物理特性として、屈折率、蛍光強度、温度の変化に基づいて、物質を検出するようにしてもよい。さらに、感応膜２１を含む電気回路の物理特性として、電気伝導度、抵抗値、インピーダンス、電位差、キャパシタンスの変化に基づいて、物質を検出するようにしてもよい。 Further, the substance detection system 1 according to the above embodiment detects a substance contained in the gas F based on a change in the vibration frequency of the vibrating beam 22 provided with the sensitive film 21. However, the present invention is not limited to this. A substance that detects a substance by a change in other properties due to attachment / detachment of the substance to the sensitive film 21 may be used. For example, as a physical characteristic of the structure to which the sensitive film 21 is attached, a substance may be detected based on changes in the refractive index, fluorescence intensity, and temperature. Further, as a physical characteristic of the electric circuit including the sensitive film 21, a substance may be detected based on a change in electric conductivity, resistance value, impedance, potential difference, and capacitance.

上記実施の形態に係る物質検出システム１は、スマートフォン等の電子機器に接続されて使用されるものを想定している。しかしながら、本発明はこれには限られない。物質検出システム１は、バッテリを有し、単独で使用可能な機器であってもよい。 The substance detection system 1 according to the above embodiment is assumed to be used by being connected to an electronic device such as a smartphone. However, the present invention is not limited to this. The substance detection system 1 may be a device having a battery and can be used independently.

また、上記実施の形態に係る物質検出システム１は、携帯可能なタイプを想定している。しかしながら、本発明はこれには限られない。物質検出システム１は、特定の場所に備え付けのものであってもよい。 Further, the substance detection system 1 according to the above embodiment is assumed to be a portable type. However, the present invention is not limited to this. The substance detection system 1 may be installed in a specific place.

センサ部１０及び整流部１２は、ＭＥＭＳ技術を用いて一体化して製造するようにしてもよい。駆動部１１についても同様である。 The sensor unit 10 and the rectifying unit 12 may be integrally manufactured by using MEMS technology. The same applies to the drive unit 11.

また、上記実施の形態に係る物質検出システム１の構成要素の材質については特に制限はない。しかしながら、感応膜２１以外は、気体Ｆと反応することのない材質、例えば樹脂等で構成されているのが望ましい。駆動電極及び検出電極等、金属で構成されている部分については、酸化等することのないように、皮膜で覆うようにしてもよい。 Further, there is no particular limitation on the material of the component of the substance detection system 1 according to the above embodiment. However, other than the sensitive film 21, it is desirable that the film is made of a material that does not react with the gas F, such as a resin. Parts made of metal, such as the drive electrode and the detection electrode, may be covered with a film so as not to be oxidized.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated not by the embodiment but by the claims. Then, various modifications made within the scope of the claims and the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、気体に含まれる複数の物質の検出に適用することができる。 The present invention can be applied to the detection of a plurality of substances contained in a gas.

１ 物質検出システム、１０ センサ部、１１ 駆動部、１１Ａ 第１のポンプ、１１Ｂ 第２のポンプ、１２ 整流部、１３Ａ，１３Ｂ ハウジング、１３ａ 流入口、１３ｂ 排出口、１４ 排出路、１５，１６ 内部フレーム、２０ 流路、２１ 感応膜、２２ 振動梁、３１ 流入孔、３２ 分岐路、３２ａ 枝路、３２ｂ 両端部、３２ｃ 枝路、３３ 流出孔、４０ 第１の基板、４１ 第２の基板、Ｆ 気体、ＣＬ 仮想中心線 1 substance detection system, 10 sensor unit, 11 drive unit, 11A first pump, 11B second pump, 12 rectifying unit, 13A, 13B housing, 13a inlet, 13b outlet, 14 outlet, 15, 16 inside Frame, 20 flow paths, 21 sensitive membranes, 22 vibrating beams, 31 inflow holes, 32 branch paths, 32a branch paths, 32b both ends, 32c branch paths, 33 outflow holes, 40 first substrate, 41 second substrate, F gas, CL virtual center line

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る物質検出システムは、
気体が通過する複数の流路が形成され、前記流路それぞれに前記気体に含まれる物質に反応する感応膜が配置されているセンサ部と、
流入した前記気体の流れを一様に抑制して前記流路それぞれに送る整流部と、
前記整流部に前記気体を流入させる駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも上流に配置され、流入する前記気体を前記整流部に吹き出す第１のポンプを備え、
前記第１のポンプは、前記物質の非検出時には外部からの前記気体の前記整流部への流入を遮断し、前記物質の検出時には前記整流部に吹き出す前記気体の流れを一定の状態とする。 In order to achieve the above object, the substance detection system according to the first aspect of the present invention is
A sensor unit in which a plurality of flow paths through which a gas passes are formed, and a sensitive film that reacts with a substance contained in the gas is arranged in each of the flow paths.
A rectifying unit that uniformly suppresses the flow of the inflowing gas and sends it to each of the flow paths,
A drive unit that allows the gas to flow into the rectifying unit,
Equipped with a,
The drive unit includes a first pump that is arranged upstream of the rectifying unit in the flow of the gas and blows the inflowing gas to the rectifying unit.
When the substance is not detected, the first pump blocks the inflow of the gas from the outside into the rectifying section, and when the substance is detected, the flow of the gas blown out to the rectifying section is kept constant.

前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも下流に配置され、前記センサ部から前記気体を引き込んで排出する第２のポンプを備える、
こととしてもよい。 The drive unit,
In the flow of the previous SL gas, wherein disposed downstream from the rectifier, and a second pump for discharging draw the gas from the sensor unit,
It may be that.

Claims (13)

気体が通過する複数の流路が形成され、前記流路それぞれに前記気体に含まれる物質に反応する感応膜が配置されているセンサ部と、
流入した前記気体の流れを一様に抑制して前記流路それぞれに送る整流部と、
前記整流部に前記気体を流入させる駆動部と、
を備える物質検出システム。 A sensor unit in which a plurality of flow paths through which a gas passes are formed, and a sensitive film that reacts with a substance contained in the gas is arranged in each of the flow paths.
A rectifying unit that uniformly suppresses the flow of the inflowing gas and sends it to each of the flow paths,
A drive unit that allows the gas to flow into the rectifying unit,
A substance detection system equipped with. 前記整流部は、
前記流路に送られる前記気体の流量及び流速の少なくとも一方が前記流路間で均一化されるように、前記気体の流れを整流する、
請求項１に記載の物質検出システム。 The rectifying unit
The flow of the gas is rectified so that at least one of the flow rate and the flow velocity of the gas sent to the flow path is made uniform between the flow paths.
The substance detection system according to claim 1. 前記整流部は、
前記気体が流入する第１の整流路と、
前記第１の整流路から流出した気体を互いに異なる方向に送る複数の枝路を有する第２の整流路と、
前記流路毎に設けられ、前記第２の整流路から流出した気体を前記流路に送る複数の第３の整流路と、
を備える、
請求項１又は２に記載の物質検出システム。 The rectifying unit
The first rectifying path into which the gas flows and
A second rectifying path having a plurality of branch paths for sending the gas flowing out from the first rectifying path in different directions, and a second rectifying path.
A plurality of third rectifying paths provided for each of the flow paths and sending the gas flowing out from the second rectifying path to the flow path, and a plurality of third rectifying paths.
To prepare
The substance detection system according to claim 1 or 2. 前記第３の整流路は、互いに形状及び大きさが同一であり、
前記第２の整流路の形状は、前記第３の整流路に供給される前記気体の流量及び流速の少なくとも一方が前記第３の整流路間で同じとなるように規定されている、
請求項３に記載の物質検出システム。 The third rectifying path has the same shape and size as each other.
The shape of the second rectifying path is defined so that at least one of the flow rate and the flow velocity of the gas supplied to the third rectifying path is the same between the third rectifying paths.
The substance detection system according to claim 3. 前記整流部は、
第１の基板と、前記第１の基板に貼り合わされる第２の基板とを備え、
前記第１の整流路は、前記第１の基板に形成され、
前記第２の整流路は、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方に形成され、
前記第３の整流路は、前記第２の基板に形成されている、
請求項３又は４に記載の物質検出システム。 The rectifying unit
A first substrate and a second substrate to be bonded to the first substrate are provided.
The first rectifying path is formed on the first substrate and is formed on the first substrate.
The second rectifying path is formed on at least one of the first substrate and the second substrate.
The third rectifying path is formed on the second substrate.
The substance detection system according to claim 3 or 4. 前記流路は、形状及び大きさが互いに同じである、
請求項１から５のいずれか一項に記載の物質検出システム。 The flow paths are the same in shape and size.
The substance detection system according to any one of claims 1 to 5. 前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも上流に配置され、流入する前記気体を前記整流部に吹き出すポンプである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の物質検出システム。 The drive unit
A pump that is arranged upstream of the rectifying section in the flow of the gas and blows out the inflowing gas to the rectifying section.
The substance detection system according to any one of claims 1 to 6. 前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも下流に配置され、前記センサ部から前記気体を引き込んで排出するポンプである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の物質検出システム。 The drive unit
A pump that is arranged downstream of the rectifying unit in the gas flow and draws in and discharges the gas from the sensor unit.
The substance detection system according to any one of claims 1 to 6. 前記駆動部は、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも上流に配置され、流入する前記気体を前記整流部に吹き出す第１のポンプと、
前記気体の流れにおいて、前記整流部よりも下流に配置され、前記センサ部から前記気体を引き込んで排出する第２のポンプと、
を備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載の物質検出システム。 The drive unit
In the flow of the gas, a first pump arranged upstream of the rectifying section and blowing the inflowing gas to the rectifying section,
In the flow of the gas, a second pump arranged downstream of the rectifying unit and drawing the gas from the sensor unit and discharging the gas,
To prepare
The substance detection system according to any one of claims 1 to 6. 前記センサ部と、前記気体の流れにおいて前記センサ部よりも下流に配置された前記駆動部との間に、複数の前記流路からそれぞれ排出される前記気体を１つにまとめる排出路が設けられている、
請求項８又は９に記載の物質検出システム。 An discharge path for collecting the gas discharged from each of the plurality of flow paths is provided between the sensor unit and the drive unit arranged downstream of the sensor unit in the flow of the gas. ing,
The substance detection system according to claim 8 or 9. 検出時における前記駆動部の駆動時間が一定である、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の物質検出システム。 The drive time of the drive unit at the time of detection is constant.
The substance detection system according to any one of claims 1 to 10. 前記流路には、その一部を塞ぐ振動梁が設けられ、
前記感応膜は、前記振動梁に設けられており、
前記センサ部は、前記振動梁の振動周波数の変化を示す信号を出力する、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の物質検出システム。 A vibrating beam that blocks a part of the flow path is provided.
The sensitive film is provided on the vibrating beam, and the sensitive film is provided on the vibrating beam.
The sensor unit outputs a signal indicating a change in the vibration frequency of the vibrating beam.
The substance detection system according to any one of claims 1 to 11. 外部からの前記気体を流入する流入口を有し、前記流入口から流入した前記気体を内部に収容する前記センサ部、前記整流部及び前記駆動部に送るハウジングを備え、
前記流入口に、交換可能なフィルタが取り付けられている、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の物質検出システム。 It has an inflow port into which the gas from the outside flows in, and includes a housing for receiving the gas inflowing from the inflow port into the sensor unit, the rectifying unit, and the driving unit.
A replaceable filter is attached to the inlet,
The substance detection system according to any one of claims 1 to 12.
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