JP3249236B2 - 匂い検知装置 - Google Patents
匂い検知装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無臭空気を使用せずに
高精度で匂いの検知が行える匂い検知装置に関する。
高精度で匂いの検知が行える匂い検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の匂い検知装置は、匂い検出用の化
学センサ素子、具体的には水晶振動子の表面に配された
高分子膜を用い、この高分子膜に匂い物質が吸着するこ
とで質量付加による水晶振動子の発振周波数の変化を測
定し、匂い物質を検知しており、その匂い検知装置を図
４に、またその検知装置にて測定した発振周波数の変化
特性を図５に示す。
学センサ素子、具体的には水晶振動子の表面に配された
高分子膜を用い、この高分子膜に匂い物質が吸着するこ
とで質量付加による水晶振動子の発振周波数の変化を測
定し、匂い物質を検知しており、その匂い検知装置を図
４に、またその検知装置にて測定した発振周波数の変化
特性を図５に示す。
【０００３】図４において、２１は匂いサンプルを導入
する匂いサンプル導入口、２２はセンサセル、２３は室
温状態で匂いサンプル中の匂い成分を付着ないし吸着す
る匂い検知体、２４は匂い検知体２３を備えた匂い検知
手段、２５は測定後の匂いサンプルを排出する匂いサン
プル排出口である。斯かる構成において、匂いサンプル
中の匂い成分を測定するには、匂い検知手段２４に接続
された発振回路からの出力信号の周波数と匂い成分の濃
度との関係を予め測定しておく必要がある。
する匂いサンプル導入口、２２はセンサセル、２３は室
温状態で匂いサンプル中の匂い成分を付着ないし吸着す
る匂い検知体、２４は匂い検知体２３を備えた匂い検知
手段、２５は測定後の匂いサンプルを排出する匂いサン
プル排出口である。斯かる構成において、匂いサンプル
中の匂い成分を測定するには、匂い検知手段２４に接続
された発振回路からの出力信号の周波数と匂い成分の濃
度との関係を予め測定しておく必要がある。
【０００４】図５は匂い検知手段２４に接続された発振
回路からの出力信号の周波数と匂い成分の濃度との関係
を予め測定した特性図であり、同図において縦軸は化学
センサ素子に接続された発振回路の周波数を示し、横軸
は時間変化を示している。この匂い検知装置では、匂い
の検知は次のようにして行われる。
回路からの出力信号の周波数と匂い成分の濃度との関係
を予め測定した特性図であり、同図において縦軸は化学
センサ素子に接続された発振回路の周波数を示し、横軸
は時間変化を示している。この匂い検知装置では、匂い
の検知は次のようにして行われる。
【０００５】［第一の操作］匂い成分を含むガスを通し
始める（図中のＯＮ）前に、匂い成分を含まない空気中
における化学センサ素子の発振周波数Ｆ1を測定してお
く。この発振周波数Ｆ1の値を得ることは、この化学セ
ンサ素子のベースラインを求めることに相当する。
始める（図中のＯＮ）前に、匂い成分を含まない空気中
における化学センサ素子の発振周波数Ｆ1を測定してお
く。この発振周波数Ｆ1の値を得ることは、この化学セ
ンサ素子のベースラインを求めることに相当する。
【０００６】［第二の操作］匂い成分を含むガスを通し
始めて化学センサ素子の発振周波数が漸次低下し、３０
秒が経過した後に発振周波数Ｆ2を再び測定する。
始めて化学センサ素子の発振周波数が漸次低下し、３０
秒が経過した後に発振周波数Ｆ2を再び測定する。
【０００７】上述の二つの操作を行った後、この化学セ
ンサ素子の出力信号は、２つの発振周波数差（Ｆ2−
Ｆ1）で与えられる。この出力信号は、ノーマル（化学
センサ素子に匂い物質が吸着していない状態）からの変
化の大きさの情報に対応するものである。一般的には、
この出力信号は匂いの濃度乃至強度に略比例することが
分かっている。
ンサ素子の出力信号は、２つの発振周波数差（Ｆ2−
Ｆ1）で与えられる。この出力信号は、ノーマル（化学
センサ素子に匂い物質が吸着していない状態）からの変
化の大きさの情報に対応するものである。一般的には、
この出力信号は匂いの濃度乃至強度に略比例することが
分かっている。
【０００８】この化学センサ素子を用いて連続して、匂
い検知を行う場合には、匂い成分を含むガスと、匂い成
分を含まない空気（以下、無臭空気という。）とを、交
互に切り替えて化学センサ素子に接触させる工程が必要
とされている。
い検知を行う場合には、匂い成分を含むガスと、匂い成
分を含まない空気（以下、無臭空気という。）とを、交
互に切り替えて化学センサ素子に接触させる工程が必要
とされている。
【０００９】斯かる工程の中で上述した第一の操作が必
要な理由は、この化学センサ素子の発振周波数が、匂い
の濃度乃至強度のみに依存して変化するわけではなく、
化学センサ素子の経時変化や、周囲の温度、湿度、又は
圧力等によっても変化することに起因するためである。
従って、第一の操作は匂い成分の濃度乃至強度以外の条
件の変動の影響を相殺するために行われるものである。
要な理由は、この化学センサ素子の発振周波数が、匂い
の濃度乃至強度のみに依存して変化するわけではなく、
化学センサ素子の経時変化や、周囲の温度、湿度、又は
圧力等によっても変化することに起因するためである。
従って、第一の操作は匂い成分の濃度乃至強度以外の条
件の変動の影響を相殺するために行われるものである。
【００１０】ところが、上述の匂い検知装置では化学セ
ンサ素子のベースラインに相当する発振周波数Ｆ1の値
を測定する際に用いる無臭空気に不純物が含まれている
と、化学センサ素子からの出力信号に誤差を生じ、延い
ては匂い検知装置によって求められる匂い成分の濃度乃
至強度についても誤差を生じるという問題点があった。
ンサ素子のベースラインに相当する発振周波数Ｆ1の値
を測定する際に用いる無臭空気に不純物が含まれている
と、化学センサ素子からの出力信号に誤差を生じ、延い
ては匂い検知装置によって求められる匂い成分の濃度乃
至強度についても誤差を生じるという問題点があった。
【００１１】このように、従来の化学センサ素子ではベ
ースラインの測定に無臭空気が必要であり、この無臭空
気は実験室などでは容易に得る事ができるが、長期間独
立して、人手を介すること無く運用されるような機器内
に設置された匂い検知装置においては、良質の無臭空気
を安定的に得ることは困難であり、従来の匂い検知装置
をこのような機器に組み込んで用いることは困難であっ
た。
ースラインの測定に無臭空気が必要であり、この無臭空
気は実験室などでは容易に得る事ができるが、長期間独
立して、人手を介すること無く運用されるような機器内
に設置された匂い検知装置においては、良質の無臭空気
を安定的に得ることは困難であり、従来の匂い検知装置
をこのような機器に組み込んで用いることは困難であっ
た。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上述
の問題に鑑み成されたものであり、匂いの濃度乃至強度
以外の条件の変動が匂い検知体の固有特性に与える影響
を、匂い検知体の固有特性の差を求めることによって相
殺することができると共に、良質の無臭空気が得られな
い場合においても、精度良く匂いの濃度乃至強度を測定
することができる匂い検知装置を提供することを目的と
する。
の問題に鑑み成されたものであり、匂いの濃度乃至強度
以外の条件の変動が匂い検知体の固有特性に与える影響
を、匂い検知体の固有特性の差を求めることによって相
殺することができると共に、良質の無臭空気が得られな
い場合においても、精度良く匂いの濃度乃至強度を測定
することができる匂い検知装置を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温状態で匂
い成分を付着乃至吸着する高温用匂い検知体を備えた高
温用匂い検知手段と、上記高温用匂い検知体を高温状態
に設定する高温用温度制御手段と、低温状態で匂い成分
を付着乃至吸着する低温用匂い検知体を備えた低温用匂
い検知手段と、上記低温用匂い検知体を低温状態に設定
する低温用温度制御手段と、上記高温用匂い検知体、及
び低温用匂い検知体の有する固有特性の差を測定する測
定手段と、上記固有特性の差と匂い成分の濃度との相関
関係を予め記憶格納しておく記憶手段と、該記憶手段に
記憶格納されている相関関係に基づいて匂い成分の濃度
を求める演算手段と、を具備し、上記測定手段は上記高
温用匂い検知体、低温用匂い検知体に付着乃至吸着する
ことによって変化する固有特性の差を測定し、上記演算
手段は該固有特性の差に基づいて、上記記憶手段に記憶
格納されている相関関係に従って匂い成分の濃度を求め
ることを特徴とする。
い成分を付着乃至吸着する高温用匂い検知体を備えた高
温用匂い検知手段と、上記高温用匂い検知体を高温状態
に設定する高温用温度制御手段と、低温状態で匂い成分
を付着乃至吸着する低温用匂い検知体を備えた低温用匂
い検知手段と、上記低温用匂い検知体を低温状態に設定
する低温用温度制御手段と、上記高温用匂い検知体、及
び低温用匂い検知体の有する固有特性の差を測定する測
定手段と、上記固有特性の差と匂い成分の濃度との相関
関係を予め記憶格納しておく記憶手段と、該記憶手段に
記憶格納されている相関関係に基づいて匂い成分の濃度
を求める演算手段と、を具備し、上記測定手段は上記高
温用匂い検知体、低温用匂い検知体に付着乃至吸着する
ことによって変化する固有特性の差を測定し、上記演算
手段は該固有特性の差に基づいて、上記記憶手段に記憶
格納されている相関関係に従って匂い成分の濃度を求め
ることを特徴とする。
【００１４】
【作用】高温状態で匂いサンプル中の匂い成分を付着乃
至吸着する高温用匂い検知体の有する固有特性と、低温
状態で匂いサンプル中の匂い成分を付着乃至吸着する低
温用匂い検知体の有する固有特性との差は、匂いサンプ
ル中の匂い成分の濃度に略比例するので、この比例関係
を相関関係として予め記憶手段に記憶格納させておく。
この後、測定手段は上記高温用匂い検知体と低温用匂い
検知体との固有特性の差を測定し、演算装置はこの固有
特性の差に基づいて、上記相関関係に従って匂い成分の
濃度乃至強度を求める。
至吸着する高温用匂い検知体の有する固有特性と、低温
状態で匂いサンプル中の匂い成分を付着乃至吸着する低
温用匂い検知体の有する固有特性との差は、匂いサンプ
ル中の匂い成分の濃度に略比例するので、この比例関係
を相関関係として予め記憶手段に記憶格納させておく。
この後、測定手段は上記高温用匂い検知体と低温用匂い
検知体との固有特性の差を測定し、演算装置はこの固有
特性の差に基づいて、上記相関関係に従って匂い成分の
濃度乃至強度を求める。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１６】図１は本発明に係る匂い検知装置の概略構
成図を示したものであり、同一構成については同一番号
を付している。
成図を示したものであり、同一構成については同一番号
を付している。
【００１７】図１において、１は高温用の第一のセンサ
セル、２は第一のセンサセル１内に設けられ、高温状態
の約３５℃で匂いサンプル中の匂い成分を付着乃至吸着
する高温用匂い検知体であり、具体的には後述する高温
用匂い検知素子２ａから構成されている。３は匂い検知
体２を備えた高温用匂い検知手段であり、この高温用匂
い検知手段３は、高温用匂い検知素子２ａを動作させる
ための発振回路（図３参照）から構成されている。４は
上記匂い検知体２を高温状態に設定する高温用温度制御
手段である。
セル、２は第一のセンサセル１内に設けられ、高温状態
の約３５℃で匂いサンプル中の匂い成分を付着乃至吸着
する高温用匂い検知体であり、具体的には後述する高温
用匂い検知素子２ａから構成されている。３は匂い検知
体２を備えた高温用匂い検知手段であり、この高温用匂
い検知手段３は、高温用匂い検知素子２ａを動作させる
ための発振回路（図３参照）から構成されている。４は
上記匂い検知体２を高温状態に設定する高温用温度制御
手段である。
【００１８】５は低温用の第二のセンサセル、６は第二
のセンサセル５内に設けられ、低温状態の約５℃で匂い
サンプル中の匂い成分を付着乃至吸着する低温用匂い検
知体であり、具体的には上述の高温用匂い検知体２と同
一の構成となっている。７は低温用匂い検知体６を備え
た低温用匂い検知手段であり、この低温用匂い検知手段
７は、高温用匂い検知手段３と同一の構成となってい
る。８は低温用匂い検知体６を低温状態にする低温用温
度制御手段、９は第一のセンサセル１と第二のセンサセ
ル５を接続する接続管、１０は高温用匂い検知体２と低
温用匂い検知体６の固有特性、例えば発振周波数の差の
変化を測定する周波数カウンタからなる測定手段、１１
は上記周波数の差と匂い成分の濃度との相関関係を予め
記憶格納しておく記憶手段、１２は該記憶手段１１に記
憶格納されている相関関係に基づいて匂い成分の濃度を
求める演算手段であり、該演算手段１２は、アナログ演
算回路、またはデジタル演算回路によって構成されてい
る。
のセンサセル５内に設けられ、低温状態の約５℃で匂い
サンプル中の匂い成分を付着乃至吸着する低温用匂い検
知体であり、具体的には上述の高温用匂い検知体２と同
一の構成となっている。７は低温用匂い検知体６を備え
た低温用匂い検知手段であり、この低温用匂い検知手段
７は、高温用匂い検知手段３と同一の構成となってい
る。８は低温用匂い検知体６を低温状態にする低温用温
度制御手段、９は第一のセンサセル１と第二のセンサセ
ル５を接続する接続管、１０は高温用匂い検知体２と低
温用匂い検知体６の固有特性、例えば発振周波数の差の
変化を測定する周波数カウンタからなる測定手段、１１
は上記周波数の差と匂い成分の濃度との相関関係を予め
記憶格納しておく記憶手段、１２は該記憶手段１１に記
憶格納されている相関関係に基づいて匂い成分の濃度を
求める演算手段であり、該演算手段１２は、アナログ演
算回路、またはデジタル演算回路によって構成されてい
る。
【００１９】ところで、匂いサンプル排出口２５の圧力
は、匂いサンプル導入口２１の圧力に対して相対的に低
い圧力とすることによって、匂いサンプル導入口２１か
ら導入された匂いサンプルは、第一のセンサセル１内で
高温用匂い検知体２と接触し、その後、接続管９を通
り、第二のセンサセル５内で低温用匂い検知体６と再び
接触し、匂いサンプル排出口２５から排出される。
は、匂いサンプル導入口２１の圧力に対して相対的に低
い圧力とすることによって、匂いサンプル導入口２１か
ら導入された匂いサンプルは、第一のセンサセル１内で
高温用匂い検知体２と接触し、その後、接続管９を通
り、第二のセンサセル５内で低温用匂い検知体６と再び
接触し、匂いサンプル排出口２５から排出される。
【００２０】図２は、高温用匂い検知体２の高温用匂い
検知素子２ａを示したものである。本実施例では、高温
用匂い検知体２は低温用匂い検知体６と同一構成として
いるので、以下高温用匂い検知体２について説明する。
検知素子２ａを示したものである。本実施例では、高温
用匂い検知体２は低温用匂い検知体６と同一構成として
いるので、以下高温用匂い検知体２について説明する。
【００２１】高温用匂い検知素子２ａとしては、基準周
波数１２ＭＨｚで、ＡＴカットの円板形状の水晶板２ｂ
を使用し、この水晶板２ｂの両面に金電極２ｃを配して
水晶振動子とし、水晶振動子の電極２ｃ上に高温用匂い
検知体２として有機薄膜２ｄを形成したものを使用し
た。そして、高温用匂い検知素子２ａは、図３に示す発
振回路中に組み込まれ、有機薄膜２ｄの表面に匂い成分
が付着乃至吸着することによる水晶板２ｂの発振周波数
の低下量を周波数カウンタで測定することができるよう
になっている。
波数１２ＭＨｚで、ＡＴカットの円板形状の水晶板２ｂ
を使用し、この水晶板２ｂの両面に金電極２ｃを配して
水晶振動子とし、水晶振動子の電極２ｃ上に高温用匂い
検知体２として有機薄膜２ｄを形成したものを使用し
た。そして、高温用匂い検知素子２ａは、図３に示す発
振回路中に組み込まれ、有機薄膜２ｄの表面に匂い成分
が付着乃至吸着することによる水晶板２ｂの発振周波数
の低下量を周波数カウンタで測定することができるよう
になっている。
【００２２】高温用匂い検知体２、及び低温用匂い検知
体６に用いる有機薄膜としては、同一の経時変化特性を
有する異なる材料を用いることができるが、ここでは簡
単のために同一の材料を用いた例を挙げて説明する。
体６に用いる有機薄膜としては、同一の経時変化特性を
有する異なる材料を用いることができるが、ここでは簡
単のために同一の材料を用いた例を挙げて説明する。
【００２３】有機薄膜の具体的な形成方法としては、平
均分子量２.７×１０5ドルトンのポリスチレンを２５３
ｍｇ計り取り、５０ｍｌのトルエンに溶解させ、この溶
液中に水晶振動子を浸して引き上げた後、室温で乾燥さ
せるという方法を用いた。有機薄膜を形成する前と比較
して、形成後の水晶振動子の発振周波数の変化は、高温
用匂い検知体２、及び低温用匂い検知体６に対応する２
つの有機薄膜ともに、−６.８ｋＨｚであった。この測
定結果から、この有機薄膜の平均膜厚は１.１μｍであ
ると推定される。
均分子量２.７×１０5ドルトンのポリスチレンを２５３
ｍｇ計り取り、５０ｍｌのトルエンに溶解させ、この溶
液中に水晶振動子を浸して引き上げた後、室温で乾燥さ
せるという方法を用いた。有機薄膜を形成する前と比較
して、形成後の水晶振動子の発振周波数の変化は、高温
用匂い検知体２、及び低温用匂い検知体６に対応する２
つの有機薄膜ともに、−６.８ｋＨｚであった。この測
定結果から、この有機薄膜の平均膜厚は１.１μｍであ
ると推定される。
【００２４】図１に示す構成において、匂いサンプル中
の匂い成分の濃度を測定するには、高温用匂い検知手段
３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出
力信号の周波数差と匂い成分の濃度との関係を予め測定
し、記憶手段１１に記憶格納させておく必要がある。
の匂い成分の濃度を測定するには、高温用匂い検知手段
３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出
力信号の周波数差と匂い成分の濃度との関係を予め測定
し、記憶手段１１に記憶格納させておく必要がある。
【００２５】例えば、オレンジの香りの一成分であるＲ
−（＋）−リモネンからなる匂い成分を無臭乾燥空気中
に混合させた匂いサンプルを測定する手順を以下に説明
する。
−（＋）−リモネンからなる匂い成分を無臭乾燥空気中
に混合させた匂いサンプルを測定する手順を以下に説明
する。
【００２６】第一の匂いサンプルとして無臭乾燥空気を
匂いサンプル導入口２１から導入させながら、高温用温
度制御手段４によって高温用匂い検知体２の温度を３５
℃の高温状態に設定し、これと同時に低温用温度制御手
段８によって低温用匂い検知体６の温度を５℃の低温状
態に設定し、このときの高温用匂い検知手段３及び低温
用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出力信号の周
波数差を測定する。本発明者らの実験によれば、高温用
匂い検知手段３の発振回路からの出力信号の周波数ＦB
の初期値ＦB0は、１２.２７６４０５４ＭＨｚであり、
低温用匂い検知手段７の発振回路からの出力信号の周波
数ＦAの初期値ＦA0は、１２.２７６４７０８ＭＨｚであ
ったので、高温用匂い検知手段３及び低温用匂い検知手
段７の２つの発振回路からの出力信号の周波数差の初期
値（ＦA0−ＦB0）は、６５.４Ｈｚであった。
匂いサンプル導入口２１から導入させながら、高温用温
度制御手段４によって高温用匂い検知体２の温度を３５
℃の高温状態に設定し、これと同時に低温用温度制御手
段８によって低温用匂い検知体６の温度を５℃の低温状
態に設定し、このときの高温用匂い検知手段３及び低温
用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出力信号の周
波数差を測定する。本発明者らの実験によれば、高温用
匂い検知手段３の発振回路からの出力信号の周波数ＦB
の初期値ＦB0は、１２.２７６４０５４ＭＨｚであり、
低温用匂い検知手段７の発振回路からの出力信号の周波
数ＦAの初期値ＦA0は、１２.２７６４７０８ＭＨｚであ
ったので、高温用匂い検知手段３及び低温用匂い検知手
段７の２つの発振回路からの出力信号の周波数差の初期
値（ＦA0−ＦB0）は、６５.４Ｈｚであった。
【００２７】次に、第二の匂いサンプルとして無臭乾燥
空気中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として混合し
たものを用いて、高温用匂い検知体２の温度を３５℃の
高温状態に設定し、これと同時に低温用匂い検知体６の
温度を５℃の低温状態に設定した際の高温用匂い検知手
段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの
出力信号の周波数差（ＦA−ＦB）を測定する。幾つかの
濃度の異なる匂いサンプルを用いて上述の周波数差を測
定すると、Ｒ−（＋）−リモネン濃度Ｃが０〜３００ｐ
ｐｍの濃度範囲において、上述の周波数差（ＦA−ＦB）
と濃度Ｃとの間に次の実験式が成り立つことが分かっ
た。
空気中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として混合し
たものを用いて、高温用匂い検知体２の温度を３５℃の
高温状態に設定し、これと同時に低温用匂い検知体６の
温度を５℃の低温状態に設定した際の高温用匂い検知手
段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの
出力信号の周波数差（ＦA−ＦB）を測定する。幾つかの
濃度の異なる匂いサンプルを用いて上述の周波数差を測
定すると、Ｒ−（＋）−リモネン濃度Ｃが０〜３００ｐ
ｐｍの濃度範囲において、上述の周波数差（ＦA−ＦB）
と濃度Ｃとの間に次の実験式が成り立つことが分かっ
た。
【００２８】 （ＦA−ＦB）＝（−０.４４４Ｈｚ／ｐｐｍ）×Ｃ＋（ＦA0−ＦB0 ） ・・・(１) 従って、無臭乾燥空気中に濃度が未知であるＲ−（＋）
−リモネンを匂い成分として含む第三の匂いサンプルに
ついても、第二の匂いサンプルの測定と同様にして高温
用匂い検知手段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発
振回路からの出力信号の周波数差（ＦA−ＦB）を測定す
ることによって、式（１）を変形した式(２)から濃度の
測定値Ｃmeasを求めることができる。
−リモネンを匂い成分として含む第三の匂いサンプルに
ついても、第二の匂いサンプルの測定と同様にして高温
用匂い検知手段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発
振回路からの出力信号の周波数差（ＦA−ＦB）を測定す
ることによって、式（１）を変形した式(２)から濃度の
測定値Ｃmeasを求めることができる。
【００２９】 Ｃmeas＝｛（ＦA−ＦB ）−（ＦA0−ＦB0）｝／（−０.４４４Ｈｚ／ｐｐｍ） ・・・(２) 上記の第一及び第二の匂いサンプルに対する測定操作
は、本発明の匂い検知装置の調整段階に相当するもので
あり、匂い検知装置を実際に使用するのに先だって、実
験室または本発明の匂い検知装置の製造所等で行われ、
例えば式(２)を記憶手段１１に記憶しておく。
は、本発明の匂い検知装置の調整段階に相当するもので
あり、匂い検知装置を実際に使用するのに先だって、実
験室または本発明の匂い検知装置の製造所等で行われ、
例えば式(２)を記憶手段１１に記憶しておく。
【００３０】斯くして、本発明の匂い検知装置を実際に
使用する場合には、第三の匂いサンプルにおける周波数
差（ＦA−ＦB）を測定するだけで、演算手段１２にて濃
度の測定値Ｃmeasを自動的に求めるようにすることがで
きる。
使用する場合には、第三の匂いサンプルにおける周波数
差（ＦA−ＦB）を測定するだけで、演算手段１２にて濃
度の測定値Ｃmeasを自動的に求めるようにすることがで
きる。
【００３１】本発明者らの実験によれば、匂い検知装置
を実際に使用し、第三の匂いサンプルに対する測定操作
を連続して１ケ月間行った後においても、経時変化等に
よって測定誤差が増大する現象はみられなかった。１ケ
月後の時点において、匂いサンプルとして無臭乾燥空気
中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として混合し、濃
度７５.０ｐｐｍとしたものを用いて測定誤差を評価し
たところ、１０回の測定を行って濃度の測定値Ｃmeasの
平均値は７５.１ｐｐｍであり、測定誤差の標準偏差は
０.９ｐｐｍであった。このとき、匂いサンプルとして
無臭乾燥空気を用いて上記第一の匂いサンプルに対する
調整段階に相当する測定操作を行ってみたところ、高温
用匂い検知手段３に対応する発振回路からの出力信号の
周波数Ｆ Bの経時変化後の値ＦBAは、１２.２７６３８５
２ＭＨｚであり、低温用匂い検知手段７の発振回路から
の出力信号の周波数ＦAの経時変化後の値ＦAAは、１２.
２７６４５０３ＭＨｚであったので、高温用匂い検知手
段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの
出力信号の周波数差の経時変化後の値（ＦAA−ＦBA）
は、６５.１Ｈｚであった。
を実際に使用し、第三の匂いサンプルに対する測定操作
を連続して１ケ月間行った後においても、経時変化等に
よって測定誤差が増大する現象はみられなかった。１ケ
月後の時点において、匂いサンプルとして無臭乾燥空気
中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として混合し、濃
度７５.０ｐｐｍとしたものを用いて測定誤差を評価し
たところ、１０回の測定を行って濃度の測定値Ｃmeasの
平均値は７５.１ｐｐｍであり、測定誤差の標準偏差は
０.９ｐｐｍであった。このとき、匂いサンプルとして
無臭乾燥空気を用いて上記第一の匂いサンプルに対する
調整段階に相当する測定操作を行ってみたところ、高温
用匂い検知手段３に対応する発振回路からの出力信号の
周波数Ｆ Bの経時変化後の値ＦBAは、１２.２７６３８５
２ＭＨｚであり、低温用匂い検知手段７の発振回路から
の出力信号の周波数ＦAの経時変化後の値ＦAAは、１２.
２７６４５０３ＭＨｚであったので、高温用匂い検知手
段３及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの
出力信号の周波数差の経時変化後の値（ＦAA−ＦBA）
は、６５.１Ｈｚであった。
【００３２】上記第一の匂いサンプルに対する調整段階
における出力信号の周波数差の初期値（ＦA0−ＦB0 ）
は、６５.４Ｈｚであったから、経時変化等による特性
の変化は、本発明の匂い検知装置の特徴である固有特性
の差を求めることによって相殺され、従来問題となって
いた測定誤差が増大する現象が効果的に抑制されている
ことが分かる。
における出力信号の周波数差の初期値（ＦA0−ＦB0 ）
は、６５.４Ｈｚであったから、経時変化等による特性
の変化は、本発明の匂い検知装置の特徴である固有特性
の差を求めることによって相殺され、従来問題となって
いた測定誤差が増大する現象が効果的に抑制されている
ことが分かる。
【００３３】ここで、本発明の匂い検知装置による測定
方法を従来の測定方法と比較してみることにする。
方法を従来の測定方法と比較してみることにする。
【００３４】図４に示す従来の匂い検知装置において、
匂いサンプル中の匂い成分の濃度を測定するには、匂い
検知手段２４の発振回路からの出力信号の周波数と匂い
成分の濃度との関係をあらかじめ測定しておく必要があ
る。この際、匂い検知体２３の温度が２０℃となる条件
で実験を行った。
匂いサンプル中の匂い成分の濃度を測定するには、匂い
検知手段２４の発振回路からの出力信号の周波数と匂い
成分の濃度との関係をあらかじめ測定しておく必要があ
る。この際、匂い検知体２３の温度が２０℃となる条件
で実験を行った。
【００３５】第一の匂いサンプルとして無臭乾燥空気を
匂いサンプル導入口２１から導入させながら、匂い検知
手段２４の発振回路からの出力信号の周波数ＦCを測定
する。このとき、周波数ＦCの初期値ＦC0は１２.２７６
４１３２ＭＨｚであった。
匂いサンプル導入口２１から導入させながら、匂い検知
手段２４の発振回路からの出力信号の周波数ＦCを測定
する。このとき、周波数ＦCの初期値ＦC0は１２.２７６
４１３２ＭＨｚであった。
【００３６】次に、第二の匂いサンプルとして無臭乾燥
空気中にＲ−（＋）−リモネンからなる匂い成分を混合
したものを用いて、匂い検知手段２４に対応する発振回
路からの出力信号の周波数を測定する。幾つかの濃度の
異なるサンプルを用いて測定すると、Ｒ−（＋）−リモ
ネン濃度Ｃが０〜３００ｐｐｍの濃度範囲において、上
述の周波数ＦCと濃度Ｃとの間に次の実験式が成り立つ
ことが分かった。
空気中にＲ−（＋）−リモネンからなる匂い成分を混合
したものを用いて、匂い検知手段２４に対応する発振回
路からの出力信号の周波数を測定する。幾つかの濃度の
異なるサンプルを用いて測定すると、Ｒ−（＋）−リモ
ネン濃度Ｃが０〜３００ｐｐｍの濃度範囲において、上
述の周波数ＦCと濃度Ｃとの間に次の実験式が成り立つ
ことが分かった。
【００３７】 ＦC＝（−０.３０８Ｈｚ／ｐｐｍ）×Ｃ＋ＦC0 ・・・(３) 尚、上記の第一及び第二の匂いサンプルに対する測定操
作は、従来の匂い検知装置の調整段階に相当するもので
ある。
作は、従来の匂い検知装置の調整段階に相当するもので
ある。
【００３８】従って、無臭乾燥空気中に濃度が未知であ
るＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として含む第三の匂
いサンプルについても、匂い検知体２３の温度が２０℃
の条件で、上述の周波数ＦCを測定すれば、式（３）を
変形した次の式から濃度の測定値Ｃmeasを求めることが
できる。
るＲ−（＋）−リモネンを匂い成分として含む第三の匂
いサンプルについても、匂い検知体２３の温度が２０℃
の条件で、上述の周波数ＦCを測定すれば、式（３）を
変形した次の式から濃度の測定値Ｃmeasを求めることが
できる。
【００３９】 Ｃmeas＝（ＦC−ＦC0）／（−０.３０８Ｈｚ／ｐｐｍ） ・・・(４) 本発明者らの実験によれば、上記従来の匂い検知装置を
実際に使用し、上記第三の匂いサンプルに対する測定操
作を連続して１ケ月間行った後において、匂いサンプル
として無臭乾燥空気中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成
分として混合し、濃度７５.０ｐｐｍとしたものを用い
て測定誤差を評価したところ 、１０回の測定を行って
濃度の測定値Ｃmeasの平均値は１２１ｐｐｍであり、測
定値の標準偏差は１.１ｐｐｍであった。この結果は、
測定値のばらつきが比較的小さいのに対し、測定値と匂
いサンプルの実際の濃度との間に系統的なずれが生じて
いることを示すものであった。
実際に使用し、上記第三の匂いサンプルに対する測定操
作を連続して１ケ月間行った後において、匂いサンプル
として無臭乾燥空気中にＲ−（＋）−リモネンを匂い成
分として混合し、濃度７５.０ｐｐｍとしたものを用い
て測定誤差を評価したところ 、１０回の測定を行って
濃度の測定値Ｃmeasの平均値は１２１ｐｐｍであり、測
定値の標準偏差は１.１ｐｐｍであった。この結果は、
測定値のばらつきが比較的小さいのに対し、測定値と匂
いサンプルの実際の濃度との間に系統的なずれが生じて
いることを示すものであった。
【００４０】このとき、匂いサンプルとして無臭乾燥空
気を用いて、上記第一の匂いサンプルに対する調整段階
に相当する測定操作を行ってみたところ、匂い検知手段
２４の発振回路からの出力信号の周波数ＦCの経時変化
後の値ＦCAは、１２.２７６３９９０ＭＨｚであった。
従って、ベースラインのずれに相当する周波数ＦCの経
時変化（ＦCA−ＦC0）は、−１４.２Ｈｚであり、上記
の測定値と匂いサンプルの実際の濃度との間の系統的な
ずれは、周波数ＦCの経時変化によって生じているもの
と推定された。
気を用いて、上記第一の匂いサンプルに対する調整段階
に相当する測定操作を行ってみたところ、匂い検知手段
２４の発振回路からの出力信号の周波数ＦCの経時変化
後の値ＦCAは、１２.２７６３９９０ＭＨｚであった。
従って、ベースラインのずれに相当する周波数ＦCの経
時変化（ＦCA−ＦC0）は、−１４.２Ｈｚであり、上記
の測定値と匂いサンプルの実際の濃度との間の系統的な
ずれは、周波数ＦCの経時変化によって生じているもの
と推定された。
【００４１】尚、上述の実施例では、高温用匂い検知体
２及び低温用匂い検知体６に対応する有機薄膜の構成物
質としてはポリスチレンを使用したが、これに限らず、
種々の有機化合物及びその混合物を用いることができ、
表１、表２に有機薄膜の構成物質名を例示した。
２及び低温用匂い検知体６に対応する有機薄膜の構成物
質としてはポリスチレンを使用したが、これに限らず、
種々の有機化合物及びその混合物を用いることができ、
表１、表２に有機薄膜の構成物質名を例示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】又、上述の実施例では、高温用匂い検知手
段３、及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路から
の出力信号の周波数差と濃度との間に求められた実験式
（２）を利用して濃度の測定値を求めたが、これに限ら
れることなく、予め測定した高温用匂い検知手段３及び
低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出力信号
の周波数差と匂い成分の濃度との関係に関する情報を参
照することによって濃度を求めるテ−ブルルックアップ
方式を用いてもよいことは言うまでもない。
段３、及び低温用匂い検知手段７の２つの発振回路から
の出力信号の周波数差と濃度との間に求められた実験式
（２）を利用して濃度の測定値を求めたが、これに限ら
れることなく、予め測定した高温用匂い検知手段３及び
低温用匂い検知手段７の２つの発振回路からの出力信号
の周波数差と匂い成分の濃度との関係に関する情報を参
照することによって濃度を求めるテ−ブルルックアップ
方式を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４５】更に、上述の実施例では、匂い検知体２に
用いる匂い検知素子２ａとして水晶振動子の表面に有機
薄膜２ｄを形成したものを使用し、匂い検知素子２ａの
周波数特性を測定したが、これに限られることはなく、
本発明の匂い検知体としては、匂いサンプル中の匂い成
分を付着乃至吸着する匂い検知体を備えた以下の３つの
タイプの匂い検知手段を用いることができる。 （ａ）圧電体基板上に形成された薄膜に匂い成分が付着
乃至吸着することにより、その圧電体基板表面を伝播す
る弾性表面波の変化を検知する伝達特性検知型、（ｂ）
硝子基板上に形成された薄膜に匂い成分が付着ないし吸
着することにより、その薄膜の光吸収スペクトルの変化
を検知する光吸収スペクトル検知型、（ｃ）導電率、又
は誘電率の変化を検知する導電率、又は誘電率検知型。
用いる匂い検知素子２ａとして水晶振動子の表面に有機
薄膜２ｄを形成したものを使用し、匂い検知素子２ａの
周波数特性を測定したが、これに限られることはなく、
本発明の匂い検知体としては、匂いサンプル中の匂い成
分を付着乃至吸着する匂い検知体を備えた以下の３つの
タイプの匂い検知手段を用いることができる。 （ａ）圧電体基板上に形成された薄膜に匂い成分が付着
乃至吸着することにより、その圧電体基板表面を伝播す
る弾性表面波の変化を検知する伝達特性検知型、（ｂ）
硝子基板上に形成された薄膜に匂い成分が付着ないし吸
着することにより、その薄膜の光吸収スペクトルの変化
を検知する光吸収スペクトル検知型、（ｃ）導電率、又
は誘電率の変化を検知する導電率、又は誘電率検知型。
【００４６】ところで、上述の実施例では高温用匂い検
知体２、及び低温用匂い検知体６の温度を高温状態（約
３５℃）、低温状態（約５℃）になるように夫々温度設
定したが、これには限られず、図１に示すように第一の
センサセル１、及び第二のセンサセル５内に夫々温度セ
ンサを設けてセンサセル内の温度を測定し、これによっ
て一方の匂い検知体の温度はそのままにしておき、他方
の匂い検知体の温度を低温、又は高温状態に設定して測
定を行うことも可能である。
知体２、及び低温用匂い検知体６の温度を高温状態（約
３５℃）、低温状態（約５℃）になるように夫々温度設
定したが、これには限られず、図１に示すように第一の
センサセル１、及び第二のセンサセル５内に夫々温度セ
ンサを設けてセンサセル内の温度を測定し、これによっ
て一方の匂い検知体の温度はそのままにしておき、他方
の匂い検知体の温度を低温、又は高温状態に設定して測
定を行うことも可能である。
【００４７】更に、上述の実施例では、匂いサンプル導
入口２１側から高温用の第一のセンサセル１、低温用の
第二のセンサセル５を設けたが、これには限らず、その
逆の順序でも、更にそれらのセンサセルをパラレルに設
けてもよい。
入口２１側から高温用の第一のセンサセル１、低温用の
第二のセンサセル５を設けたが、これには限らず、その
逆の順序でも、更にそれらのセンサセルをパラレルに設
けてもよい。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、高温状態で匂いサンプ
ル中の匂い成分を付着乃至吸着する匂い検知体の有する
固有特性と、低温状態で匂いサンプル中の匂い成分を付
着乃至吸着する匂い検知体の有する固有特性との差を求
めることにより、該固有特性の差に基づいて匂いの濃度
乃至強度を求めることができる。
ル中の匂い成分を付着乃至吸着する匂い検知体の有する
固有特性と、低温状態で匂いサンプル中の匂い成分を付
着乃至吸着する匂い検知体の有する固有特性との差を求
めることにより、該固有特性の差に基づいて匂いの濃度
乃至強度を求めることができる。
【００４９】その際、匂いの濃度乃至強度以外の条件の
変動が匂い検知体の固有特性に与える影響を匂い検知体
の固有特性の差を求めることによって相殺することがで
きる。これによって、匂い検知装置を連続的に使用する
場合、匂い検知体の固有特性に経時変化が生じたとして
も、これに影響されることはなく、匂いサンプル中の匂
い成分を精度良く検知することができる。
変動が匂い検知体の固有特性に与える影響を匂い検知体
の固有特性の差を求めることによって相殺することがで
きる。これによって、匂い検知装置を連続的に使用する
場合、匂い検知体の固有特性に経時変化が生じたとして
も、これに影響されることはなく、匂いサンプル中の匂
い成分を精度良く検知することができる。
【００５０】更に、従来の匂い検知装置で必要であった
無臭空気を用いたベースラインの測定操作を省略するこ
とができ、これによって無臭空気が得られない場合にお
いても、精度良く匂いの濃度乃至強度を検知することが
できる。
無臭空気を用いたベースラインの測定操作を省略するこ
とができ、これによって無臭空気が得られない場合にお
いても、精度良く匂いの濃度乃至強度を検知することが
できる。
【図１】本発明における匂い検知装置の概略構成図
【図２】本発明における匂い検知体２の匂い検知素子２
ａの正面・側面図
ａの正面・側面図
【図３】本発明における匂い検知素子２ａを駆動させる
発振回路図
発振回路図
【図４】従来における匂い検知装置の概略構成図
【図５】従来における匂い検知装置の化学センサ素子の
概略特性図
概略特性図
１ 第一のセンサセル ２１ 匂いサンプル導入口 ２５ 匂いサンプル排出口 ２ 高温用匂い検知体 ３ 高温用匂い検知手段 ４ 高温用温度制御手段 ５ 第二のセンサセル ６ 低温用匂い検知体 ７ 低温用匂い検知手段 ８ 低温用温度制御手段 ９ 接続管 １０ 測定手段 １１ 記憶手段 １２ 演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−3242（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186139（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−34334（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 5/02 G01N 27/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 高温状態で匂い成分を付着乃至吸着する
高温用匂い検知体を備えた高温用匂い検知手段と、上記
高温用匂い検知体を高温状態に設定する高温用温度制御
手段と、低温状態で匂い成分を付着乃至吸着する低温用
匂い検知体を備えた低温用匂い検知手段と、上記低温用
匂い検知体を低温状態に設定する低温用温度制御手段
と、上記高温用匂い検知体、及び低温用匂い検知体の有
する固有特性の差を測定する測定手段と、上記固有特性
の差と匂い成分の濃度との相関関係を予め記憶格納して
おく記憶手段と、該記憶手段に記憶格納されている相関
関係に基づいて匂い成分の濃度を求める演算手段と、を
具備し、 上記測定手段は上記高温用匂い検知体、低温用匂い検知
体に付着乃至吸着することによって変化する固有特性の
差を測定し、上記演算手段は該固有特性の差に基づい
て、上記記憶手段に記憶格納されている相関関係に従っ
て匂い成分の濃度を求めることを特徴とする匂い検知装
置。 - 【請求項２】 上記高温用匂い検知体、低温用匂い検知
体に付着乃至吸着することによって変化する固有特性は
周波数であることを特徴とする請求項１記載の匂い検知
装置。 - 【請求項３】 上記高温用匂い検知体、低温用匂い検知
体は同一材料から構成されていることを特徴とする請求
項１、又は２記載の匂い検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10833093A JP3249236B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 匂い検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10833093A JP3249236B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 匂い検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317511A JPH06317511A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3249236B2 true JP3249236B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=14481969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10833093A Expired - Fee Related JP3249236B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 匂い検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249236B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3830778B2 (ja) * | 2001-06-19 | 2006-10-11 | 三菱電機株式会社 | 臭気管理装置および臭気管理方法 |
| JP3830788B2 (ja) * | 2001-08-27 | 2006-10-11 | 三菱電機株式会社 | 臭気管理装置および臭気管理方法 |
| JP2004205392A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Japan Science & Technology Agency | Ｑｃｍ装置及び試料測定方法 |
| JP2004245613A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-02 | Japan Science & Technology Agency | フロ−セル型ｑｃｍ装置および試料測定方法 |
-
1993
- 1993-05-10 JP JP10833093A patent/JP3249236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06317511A (ja) | 1994-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |