JP3314715B2 - においセンサ - Google Patents

においセンサ

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JP3314715B2 JP10913298A JP10913298A JP3314715B2 JP 3314715 B2 JP3314715 B2 JP 3314715B2 JP 10913298 A JP10913298 A JP 10913298A JP 10913298 A JP10913298 A JP 10913298A JP 3314715 B2 JP3314715 B2 JP 3314715B2
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聡 中田
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久光 赤丸
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佳弘 青山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、におい物質が接触
することにより生じる酸化物半導体素子の抵抗値変化を
利用してにおい物質を識別するにおいセンサに関するも
のである。このようなにおいセンサは、例えば要介護老
人や幼児の排便や排尿を検知するのに利用することがで
きる。
【0002】
【従来の技術】ガスセンサとして、酸化物半導体素子の
温度を変化させてガスを識別するものが提案されている
(米国特許第4567475号「 Gas or vappor alarm
system including scanning gas sensors 」(従来技
術1))。従来例1では、素子の温度を少なくとも2つ
の温度サイクルによってスタート時の温度から連続的に
上昇させながら、素子の信号を検出し、予め求めた信号
と比較する。温度サイクル中の素子からの信号は、ガス
成分独特のものを示す。
【0003】また、ガスセンサの加熱温度やセンサに加
える検出電圧等を周期的に変化させた際のガスセンサの
非線形応答特性からガスを検出するガス検出方法が提案
されている(特開平3−123842号(従来技術
2))。非線形応答特性を表すものとして、例えばガス
センサ出力をフーリエ変換した際の高調波成分、あるい
はガスセンサ出力の温度に対するヒステリシスループを
求めた際のループの楕円形からのずれ等がある。従来例
2では、温度変化が熱平衡に達しなくても動作が可能で
あることを示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ガスセンサにおいて、
センサの熱時定数や熱容量に製作上のばらつきが存在す
る。また、使用するにつれて素子の汚れにより、素子の
温度変化範囲などの最適な動作条件が変化する。従来の
ガスセンサでは、それらのばらつきや最適動作条件変化
を補うことができなかった。上記の問題を解決するため
に、信号処理の形態としてフーリエ変換を用いると、精
度を上げるためにサンプリングレートを上げる必要があ
り、また測定時間も長くなってしまう。そこで、本発明
は、簡単に求められる指標を用いてにおい物質を検知す
るとともに、最適条件で測定できるようにすることを目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるにおいセン
サは、酸化物半導体素子及びそれを加熱するヒータを備
えた酸化物半導体ガスセンサと、そのヒータの温度を所
定の範囲及び所定の様式で変化させるヒータ印加電圧制
御部と、ガスセンサ出力を検出し、ヒータ印加電圧制御
部のヒータ印加電圧又はヒータ印加電圧に対応した値に
対するガスセンサ出力によりヒステリシスループを作成
するヒステリシスループ作成部と、作成されたヒステリ
シスループの縦軸及び横軸を規格化し、その規格化した
ヒステリシスループ上のヒータ印加電圧に対応した複数
の点の座標、又はその規格化したヒステリシスループを
横切る複数の線分の長さに基づいてにおい物質を検知す
るパターン認識部と、標準サンプル又は空気を用いて校
正するときに前記ヒータの温度を変化させる範囲と加熱
様式の少なくとも一方を変化させ、それらの最適値を自
己判定する校正部とを備えたものである。加熱様式の一
例は温度変化の周期である。
【0006】におい物質によりヒステリシスループの形
状が異なる。ガスセンサ出力の、ヒータ印加電圧制御部
のヒータ印加電圧又はヒータ印加電圧に対応した値に対
するヒステリシスループの縦軸及び横軸を規格化する
と、その規格化したヒステリシスループ上のヒータ印加
電圧に対応した複数の点の座標、又はその規格化したヒ
ステリシスループを横切る複数の線分の長さによってヒ
ステリシスループの形状の特徴を抽出することができ
る。その抽出された特徴によってにおい物質を識別する
ことができる。また、規格化しなかった場合に比べて、
センサごとのばらつきやセンサの経時変化の影響を低減
できる。
【0007】校正部を設けてヒータ印加電圧制御部によ
りヒータの温度を変化させる範囲や様式を変化させて最
適な条件を選択することにより、ガスセンサ製作時のば
らつきがあっても最適条件で測定することができる。ま
た、使用中に定期的に又は随時に、ヒータの温度を変化
させる範囲や様式を変化させて最適な条件を選択する作
業を設けることにより、経時変化の影響を軽減すること
ができる。
【0008】
【実施例】図1は一実施例を表すブロック図である。ガ
スセンサ1では、例えばSnO2系の酸化物半導体素子
3にヒータ5が密接して配置されている。ヒータ5には
ヒータ印加電圧制御部7が接続されており、ヒータ5に
印加する電圧を所定の範囲で所定の様式で変化させるこ
とにより酸化物半導体素子3の温度を制御する。ヒータ
印加電圧制御部7は、測定の最適条件を設定するとき
は、ヒータ5に印加する電圧の変化範囲と、電圧を変化
させる周期などの様式を変化させて最適条件を選択す
る。各電圧変化範囲では、正弦波状等の様式で繰り返し
電圧を変化させる。この繰り返しによる電圧変化を掃引
と呼んでいる。最適条件が設定された後は、その設定さ
れた印加電圧範囲(以下ではことを電圧掃引範囲と呼
ぶ)を掃引する。
【0009】酸化物半導体素子3には直列の分圧抵抗9
が接続されており、酸化物半導体素子3と分圧抵抗9に
より電源11の電圧を分圧する。分圧抵抗9の両端には
ヒステリシスループ作成部13が接続されており、分圧
抵抗9による電圧降下を検出することにより酸化物半導
体素子3のコンダクタンスを求め、横軸をヒータ印加電
圧として、酸化物半導体素子3のコンダクタンスのヒー
タ印加電圧に対するヒステリシスループを求める。ヒス
テリシスループ作成部13には、におい物質独特のヒス
テリシスループ形状を認識するための指標を算出するパ
ターン認識部15が接続されている。
【0010】ヒステリシスループ作成部13において、
酸化物半導体素子3のコンダクタンスCon(単位はジー
メンス(S))はその抵抗値Rの逆数として求められ
る。酸化物半導体素子3の抵抗値Rは、電源11の電圧
値をVEとし、分圧抵抗9の抵抗値をRLとすると、分圧
抵抗9における電圧降下値VSを検出することにより、
次の式により求まる。 R=(VE−VS)/(VS/RL) (1)
【0011】図2はパターン認識部15の信号処理動作
を説明するフローチャートである。図3はパターン認識
部15の信号処理動作を説明するヒステリシスループを
表す図である。パターン認識部15の動作を図2及び図
3を参照して説明する。ヒステリシスループ作成部13
で求められたヒステリシスループの横軸の電圧掃引範囲
及び縦軸の抵抗変化範囲のそれぞれをフルスケール10
0として規格化し、ヒステリシスループ波形の描かれた
範囲のみを取り出す。
【0012】例えば、規格化した電圧掃引範囲の値0、
25、50、75、100とヒステリシスループが交わ
るそれぞれの交点を、図3に示すように、a,b,c,
d,e,f,g,hとし、ヒステリシスループの形状を
表すために、ヒステリシスループを横切るように結んだ
第1軸(線分ae長)、第2軸(線分bf長)、第3軸
(線分cg長)及び第4軸(線分dh長)を指標として
定義する。第1軸、第2軸、第3軸及び第4軸を求め、
予め記憶された種々のデータと比較することにより検知
したにおい物質を識別する。
【0013】図4(A)と(B)は、図1の実施例を用
いて、糞便と尿をそれぞれ検知したときのヒステリシス
ループを表したものである。図中の各ヒステリシスルー
プは、電圧掃引範囲を異ならせて周期0.04Hzで正
弦波状に掃引して得たものである。図4に示したヒステ
リシスループのうちで、17a,17bで示されたもの
を最適条件のものとして選択し、清浄空気についてもそ
れらと同じ電圧掃引範囲を同じ周期で正弦波状に掃引し
て得た。糞便及び尿は、容器に入れてその上部空間のガ
スを採取した試料を用いた。測定は、清浄空気、糞便又
は尿をそれぞれ3回ずつ行なった。それらのヒステリシ
スループを図3に示したように規格化し、それぞれの第
1軸、第2軸、第3軸、第4軸及び第2軸/第4軸の値
を求めた結果を表1に示す。ここでは、総合指標として
第2軸の値を第4軸の値で割った(第2軸/第4軸)の
数値を用いている。
【0014】
【表1】
【0015】表1の結果から、上記のような指標を用い
て糞便と尿を識別することができる。 この実施例で
は、規格化した電圧掃引範囲の値0、25、50、7
5、100とループが交わるそれぞれの交点を求めた
が、規格化した電圧掃引範囲の交点を求める値はこれに
限られるものではない。
【0016】初期設定時の素子抵抗値のばらつきや、長
期放置による素子抵抗値の経時変化などにより、ヒータ
電圧掃引範囲が最適動作条件からずれている可能性があ
るときは、空気中もしくは標準サンプル中で校正を行な
うことが好ましい。具体的な校正方法としては、例え
ば、空気中でヒータ電圧掃引範囲を変更しながら測定
し、その指標値が予め設定しておいた正常値に一番近い
ヒータ電圧掃引範囲を自動的に見つける手段を備えるこ
とや、標準サンプルを測定しながら、標準サンプル間で
指標値に一番差が出るヒータ電圧掃引範囲を自動的に探
し出す手段を備えることなどが挙げられる。ヒータ電圧
掃引範囲の代わりに周波数を変化させてもよい。
【0017】この実施例では、素子3に直列に接続した
分圧抵抗の電圧降下によりヒータ印加電圧に対するヒス
テリシスループを求めているが、これに限られるもので
はなく、図3、図4の横軸はヒータ印加電圧自体でなく
ても、それに対応した値を用いることもできる。また、
総合指標として各軸の値をそのまま使うこともできる
し、絶対抵抗値も判断基準に入れることもできる。
【0018】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を
行なうことができる。本発明の実施態様例を下記に提示
する。
【0019】酸化物半導体素子及びそれを加熱するヒー
タをそれぞれ備えた特性の異なる複数の酸化物半導体ガ
スセンサと、前記ヒータの温度を所定の範囲及び所定の
様式で変化させるヒータ印加電圧制御部と、複数の前記
ガスセンサ出力を検出し、前記ヒータ印加電圧制御部の
ヒータ印加電圧又は前記ヒータ印加電圧に対応した値に
対する複数の前記ガスセンサ出力により複数のヒステリ
シスループを作成するヒステリシスループ作成部と、複
数のヒステリシスループの縦軸及び横軸をそれぞれ規格
化し、それぞれの規格化したヒステリシスループ上のヒ
ータ印加電圧に対応した複数の点の座標、又はそれぞれ
のヒステリシスループを横切る複数の線分の長さに基づ
いてにおい物質を検知するパターン認識部とを備えたこ
とを特徴とするにおいセンサ。
【0020】
【発明の効果】本発明によるにおいセンサは、ガスセン
サ出力の、ヒータ印加電圧制御部のヒータ印加電圧又は
ヒータ印加電圧に対応した値に対するヒステリシスルー
プの縦軸及び横軸を規格化し、例えば規格化されたヒー
タ印加電圧軸又はヒータ印加電圧に対応した値軸の複数
の所定の値とヒステリシスループとの交点を複数求め、
その交点間の線分の長さを求める。におい物質によりヒ
ステリシスループの形状が異なり、ヒステリシスループ
上を横切る複数の線分の長さもにおい物質により異なる
ので、複数の線分の長さに基づいて簡便な方法によりに
おい物質を識別することができる。そして、校正部を設
けたことにより、ヒータ印加電圧制御部によりヒータの
温度を変化させる範囲や様式を変化させて最適な条件を
選択することができ、ガスセンサ製作時のばらつきがあ
っても最適条件で測定することができる。また、使用中
に定期的に又は随時に、ヒータの温度を変化させる範囲
や様式を変化させて最適な条件を選択する作業を設ける
ことにより、経時変化の影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例を表すブロック図である。
【図2】 同実施例のパターン認識部15の信号処理動
作を説明するフローチャートである。
【図3】 同実施例のパターン認識部15の信号処理動
作を説明するヒステリシスループを表す図である。
【図4】 (A)は糞便を検知したときのヒステリシス
ループを表す図であり、(B)は糞便を検知したときの
ヒステリシスループを表す図である。
【符号の説明】
1 ガスセンサ 3 酸化物半導体素子 5 ヒータ 7 ヒータ印加電圧制御部 9 分圧抵抗 11 電源 13 ヒステリシスループ作成部 15 パターン認識部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉井 光良 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 青山 佳弘 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 九山 浩樹 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 平3−123842(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物半導体素子及びそれを加熱するヒ
    ータを備えた酸化物半導体ガスセンサと、 前記ヒータの温度を所定の範囲及び所定の様式で変化さ
    せるヒータ印加電圧制御部と、 前記ガスセンサ出力を検出し、前記ヒータ印加電圧制御
    部のヒータ印加電圧又は前記ヒータ印加電圧に対応した
    値に対する前記ガスセンサ出力によりヒステリシスルー
    プを作成するヒステリシスループ作成部と、 作成されたヒステリシスループの縦軸及び横軸を規格化
    し、その規格化したヒステリシスループ上のヒータ印加
    電圧に対応した複数の点の座標、又はその規格化したヒ
    ステリシスループを横切る複数の線分の長さに基づいて
    におい物質を検知するパターン認識部と、 標準サンプル又は空気を用いて校正するときに前記ヒー
    タの温度を変化させる範囲と加熱様式の少なくとも一方
    を変化させ、それらの最適値を自己判定する校正部とを
    備えたことを特徴とするにおいセンサ。
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JP4755812B2 (ja) * 2004-05-21 2011-08-24 ユーテック株式会社 化学物質の計測方法
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