JP3501109B2 - におい測定装置 - Google Patents
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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、試料ガスに含まれ
るにおい成分を測定するにおい測定装置に関し、更に詳
しくは、においの程度を臭気指数、臭気強度といった指
標値で表すためのにおい測定装置に関する。本発明に係
るにおい測定装置は、食品や香料の品質検査、悪臭公害
の定量検知、焦げ臭検知による火災警報機、更には、人
物の追跡、識別、認証や薬物検査等の犯罪捜査等の幅広
い分野に利用可能である。 【０００２】 【従来の技術】従来、臭気指数や臭気強度といったいわ
ゆる官能強度値を求めるために、実際に人間の嗅覚を用
いた官能試験が行われている。このような試験の方法
は、例えば、平成８年環境庁告示第七号「臭気指数算定
の方法」により規定されている。また、既に悪臭防止法
で規定されている２２種類の悪臭原因物質（例えば硫化
水素、ホルムアルデヒドなど）のように、物質濃度と臭
気指数又は臭気強度との相関関係が既知である物質に関
しては、ガスクロマトグラフィー等の分析装置を用いた
機器分析により物質の濃度を測定し、その濃度を臭気指
数又は臭気強度に換算することが行われている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記官能試験は従来広
く行われているものの、人間の嗅覚を利用しているた
め、実際に臭いを嗅ぐ人（以下「パネル」と呼ぶ）の個
人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定
する必要がある。したがって、客観的な結果を精度良く
得るためには、パネルを一定人数以上確保し、試験場所
の環境等には十分な配慮を必要とする。そのため、手間
と時間が膨大なものとなる。 【０００４】一方、分析機器を利用した臭気分析では、
上述したような限られた単一物質については臭気指数又
は臭気強度を算出することができるが、実際に産業活動
によって排出される臭気の殆どは複数の物質が混合した
複合臭であり、このような複合臭に対しては臭気指数を
算出することができないという欠点がある。 【０００５】本発明はかかる課題に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、、従来、パネルによ
り行われていた官能試験で得られる臭気の指標値を簡便
に、且つ精度良く求めることができるにおい測定装置を
提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るにおい測定装置は、 a)試料ガス中のにおい成分を検出する、それぞれ異なる
特性を有する複数の検出手段と、 b)該検出手段から得られた複数の検出出力に基づいて、
前記試料ガスのにおいが複数のにおいの範疇の何れに属
するかを判別するにおい分別手段と、 c)前記複数のにおいの範疇毎に予め定められた回帰直線
を用いて、前記検出手段から得られた複数の検出出力を
基に、においに関連する指標値を算出する演算手段と、 を備えることを特徴としている。 【０００７】上記検出手段としては、空気（又は供給さ
れた試料ガス）中に含まれるにおい成分がセンサの感応
面に付着することにより生ずる該センサの物理的変化を
電気的（又は光学的）に測定する、いわゆるにおいセン
サが有用である。においセンサとしては、酸化物半導体
を用いたものや導電性高分子を用いたものがある。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に係るにおい測定装置は、
種類の異なる、構造の異なる、又は感応膜の材料の異な
るにおいセンサを複数有し、該においセンサを試料ガス
中に暴露することにより複数の検出出力を得る。におい
分別手段は、この複数の検出出力を用いて、その試料ガ
スのにおいを複数のにおいの範疇のいずれかに分別す
る。ここで「においの範疇」とは、その試料ガスに含ま
れる物質のいかんに関係なく、例えば「焦げた臭い」や
「腐敗臭」といった感覚的なにおいの分類のことであ
る。このようなにおいの分別のためには、例えば、複数
の検出出力の組み合わせパターンの類似性を判別する方
法、クラスタ分析、主成分分析等の各種の多変量解析の
手法を用いた方法、ニューラルネットワークを用いる方
法など、各種方法が利用できる。 【０００９】そして、演算手段は回帰分析法により、複
数の検出出力に基づいて臭気指数や臭気強度等の指標値
を算出する。このとき、先に得られたにおいの範疇（換
言すれば、においの質）に関する情報を利用する。本発
明者の実験によれば、適切なにおいの範疇を設定しさえ
すれば、たとえ含有物質などが相違していても、臭気指
数等の指標値を算出するために、においの範疇毎に同一
の回帰直線を利用できる。つまり、においの範疇毎に回
帰係数を予め定めておくことができ、におい測定時に
は、その回帰係数と上記複数の検出出力とから指標値を
計算する。 【００１０】 【発明の効果】本発明に係るにおい測定装置によれば、
従来、パネルつまり人間の嗅覚に依存していた臭気指数
などの指標値を、簡便に且つ再現性よく測定することが
できる。また、従来のガスクロマトグラフィーを用いた
分析方法とは異なり、複数の物質が混合した複合臭であ
ってもよい。また、その物質が上述したような既知の悪
臭原因物質である必要はなく、その物質自体が未知であ
っても臭気指数や臭気強度を得ることができる。 【００１１】 【実施例】以下、本発明に係るにおい測定装置の一実施
例を図面を参照して説明する。図１は本実施例のにおい
測定装置のガス流路を中心とする構成図である。 【００１２】図１において、純粋な窒素ガス（Ｎ２）を
充填した窒素ガス容器１０のガス出口に設けられた定圧
バルブ１１の出口側の流路は、それぞれマスフローコン
トローラ等の第１、第２流量制御部１３、１６及び不純
物を除去するためのモレキュラシーブフィルタ１４、１
７を備えた第１及び第２なる２本の窒素ガス流路１２、
１５に分岐される。除塵用のＰＴＦＥメンブレンフィル
タ１９を介して試料ガス供給口１８に接続された試料ガ
ス流路と第１窒素ガス流路１２とは、三方バルブ２０に
より選択的に六方バルブ（６ポート２ポジションバル
ブ）２１のポートａに接続される。また、第２窒素ガス
流路１５は六方バルブ２１のポートｄに接続されてい
る。六方バルブ２１のポートｃとポートｆとの間には、
加熱用のヒータ２３が付設された捕集管２２が接続され
ている。この捕集管２２には、測定対象のにおい成分に
応じて、例えばカーボン系吸着剤やそのほかの適宜の吸
着剤が充填されている。 【００１３】六方バルブ２１のポートｂは、三方バルブ
２４によって、ポンプ２５及び流量計２６を通過する流
路又は通過しない流路に選択的に接続され、いずれも排
出口２７に連なる。六方バルブ２１のポートｅは、複数
（本例では６個）のにおいセンサ２９を設置したフロー
セル２８に接続され、その下流側出口は排出口３０に接
続されている。においセンサ２９は、種々のにおい成分
に対してそれぞれ検出感度の相違する特性を有する、金
属酸化物半導体を感応膜に利用したにおいセンサであ
る。六方バルブ２１及びフローセル２８は、温度調整部
３７により所定温度に制御可能な恒温槽３６の内部に設
置されている。 【００１４】タンク３３にはポンプ３２により空気供給
口３１から吸引された空気が圧縮して貯蔵され、その出
口は第３流量制御部３４と不純物を除去するための活性
炭フィルタ３５とを介して、フローセル２８の入口に接
続されている。これにより、フローセル２８に流れ込む
試料ガスに適宜量の空気を混合することができるように
なっている。なお、空気の代わりに、純粋な酸素ガスを
混入する構成としてもよい。純粋な酸素ガスを用いれ
ば、空気と比較して混合する体積を遥かに減らすことが
できるので、におい成分が希釈される割合が小さく、に
おいセンサ２９による検出の感度の向上に有利である。 【００１５】６個のにおいセンサ２９の検出信号は、並
列に信号処理部４０に入力されている。信号処理部４０
は、各においセンサ２９毎にアナログ検出値をデジタル
値に変換するＡ／Ｄ変換部４１と、におい分別処理部４
２と、臭気指数算出部４３とを含んでいる。におい分別
処理部４２及び臭気指数算出部４３は、例えばパーソナ
ルコンピュータなどにおいて所定のソフトウエアを実行
させることにより、その機能を具現化することができ
る。この信号処理部４０において算出された臭気指数は
表示部３９に表示される。また、制御部３８は、所定の
プログラムに従って後述のように、三方バルブ２０、２
４、六方バルブ２１、ポンプ２５、３２、ヒータ２３、
温度調整部３７、信号処理部４０等を制御する機能を有
している。 【００１６】なお、本実施例では、においセンサ２９と
して金属酸化物半導体センサを用いているが、これに限
るものではなく、導電性高分子を利用したセンサを用い
てもよい。その場合、フローセル２８に空気又は酸素を
供給する必要はないから、図１に示した構成において、
フローセル２８に流入するガスに空気を混合するための
構成要素は省くことができる。 【００１７】次に、上記におい測定装置において、にお
いセンサ２９により検出信号を取得する際の動作を説明
する。 【００１８】（ｉ）におい成分の捕集 まず、制御部３８は、試料ガス供給口１８と六方バルブ
２１のポートａとが接続されるように三方バルブ２０を
切り替えるとともに、六方バルブ２１のポートｂがポン
プ２５に接続されるように三方バルブ２４を切り替え
る。また、図１に破線で示す接続状態に六方バルブ２１
を切り替え、ポンプ２５を作動させる。すると、ポンプ
２５の吸引力により、試料ガス供給口１８から吸引され
た試料ガスはメンブレンフィルタ１９にて塵芥等の比較
的大きな固形浮遊物が除去され、三方バルブ２０及び六
方バルブ２１を介して捕集管２２に導入され（図１中の
左から右方向）、更に、六方バルブ２１、三方バルブ２
４、ポンプ２５、流量計２６を通って排出口２７から排
出される。このときヒータ２３による加熱は行わない。 【００１９】上述のように試料ガスが捕集管２２を通過
すると、試料ガスに含まれるにおい成分は吸着剤に吸着
される。本実施例では、制御部３８は、流量計２６によ
る検出値が所定の一定値となるようにポンプ２５の吸引
力を制御し、試料ガスの流通時間が所定値になるように
している。 【００２０】（ii）捕集管内のガスの置換 上記流通時間が経過すると、制御部３８は、三方バルブ
２０を切り替えて第１窒素ガス流路１２を六方バルブ２
１のポートａに接続するとともに、三方バルブ２４を切
り替えて六方バルブ２１のポートｂを直接排出口２７に
接続する。すると、試料ガスに代わって、窒素ガス容器
１０より供給された窒素ガスが、第１窒素ガス流路１２
−三方バルブ２０−六方バルブ２１−捕集管２２−六方
バルブ２１−三方バルブ２４を通り、排出口２７から排
出される。これにより、捕集管２２を含む流路内部に残
っている試料ガスは、窒素ガスにより外部へ押し出され
る。このとき、ヒータ２３による加熱は行われないの
で、先に吸着剤に吸着されたにおい成分はそのまま残
る。その一方、窒素ガスは極めて乾燥しているので、吸
着剤に吸着されている水や流路内壁に付着している水分
はその大部分が窒素ガス中に揮散して外部に運び去ら
れ、これにより一定程度までの除湿が達成される。 【００２１】（iii）においセンサへのにおい成分の導
入 適宜の時間、捕集管２２に窒素ガスを流通させた後、制
御部３８は、六方バルブ２１を図１に実線で示す接続状
態に切り替える。すると、第２窒素ガス流路１５−六方
バルブ２１−捕集管２２−六方バルブ２１−フローセル
２８−排出口３０という流路が形成される。この状態で
ヒータ２３に通電し、捕集管２２を急速に（例えば１０
℃／秒程度の温度上昇速度で）加熱する。これにより、
捕集管２２内の吸着剤に吸着していたにおい成分は吸着
剤から離脱し、それ以前とは逆方向（図１中で右から左
方向）に流通する窒素ガスに乗ってフローセル２８まで
運ばれる。 【００２２】タンク３３に貯蔵されている空気は、第３
流量制御部３４により適宜の流量に調節され、活性炭フ
ィルタ３５により測定の外乱となる不所望の成分が除去
された後に、フローセル２８に流入する測定ガスに混入
される。空気には酸素ガスが含まれているから、フロー
セル２８にはにおい成分とともに酸素ガスが流入し、金
属酸化物半導体から成る感応膜に酸素ガス分子が吸着さ
れ、におい成分の分子との間で酸化還元反応を生じる。
これにより、においセンサ２９の導電性が変化し、その
電極間の電気抵抗が変化する。この抵抗変化による検出
信号が信号処理部４０に送られる。 【００２３】こうした測定の期間中、六方バルブ２１、
フローセル２８とこれらの間を連結する流路は、温度調
整部３７により室温よりもやや高い一定温度（例えば４
０℃程度）に維持される。これにより、周囲温度の変動
によるにおいセンサ２９の受ける影響を軽減するととも
に、高沸点化合物が流路内壁等に付着して検出感度の安
定性が損なわれることを防止することができる。 【００２４】（iv）においセンサの清浄化 上述のように捕集管２２の吸着剤に吸着されているにお
い成分を十分に離脱させたならば、制御部３８は、六方
バルブ２１を再び図１に破線で示す接続状態に切り替
え、温度調整部３７により恒温槽３６の温度を所定温度
まで上昇させる。これにより、フローセル２８には清浄
な窒素ガスが流通する。においセンサ２９の温度が上昇
すると、その感応膜に吸着されていたにおい成分やその
他の不純物が離脱し易くなり、窒素ガスに乗って排出口
３０から排気される。その結果、においセンサ２９の感
応膜は回復し、再びにおい成分を検出可能な状態に戻
る。 【００２５】続いて、上記におい測定装置において、臭
気指数の算出方法を図２のフローチャートを参照して説
明する。 【００２６】まず、上述のようにして試料ガスを測定
し、６個のにおいセンサ２９から６チャンネルの検出出
力を取得する（ステップＳ１）。６個のにおいセンサ２
９はそれぞれ異なる選択性や応答特性を有しているの
で、例えば、或るにおい成分に対して或るにおいセンサ
からは大きな検出出力が得られ、他のにおいセンサから
は全く検出出力が得られないということがあり得る。 【００２７】図３は、各チャンネルの検出出力の分布を
示すレーダーグラフの一例である。においの原因物質な
どとは無関係に、「焦げ臭いにおい」、「腐ったような
臭い」、「カビ臭いにおい」などといった所定の複数の
においの範疇毎に、上記レーダグラフのパターンは類似
したものとなる。そこで、このような複数のにおいの範
疇とその代表的（典型的）なレーダーグラフのパターン
を実験により求め、信号処理部４０のにおい分別処理部
４２に内蔵したメモリに記憶させておく。 【００２８】試料ガス測定時には、におい分別処理部４
２はＡ／Ｄ変換部４１によりデジタル信号に変換された
６チャンネルの検出出力を受け取り、上述したようなレ
ーダーグラフを作成し、記憶されているパターンの何れ
と最も類似しているかを調べる。そして、その結果によ
り、試料ガスのにおいの範疇を決定する（ステップＳ
２）。 【００２９】そのあと、臭気指数算出部４３は、におい
の範疇の分別結果と６チャンネルの検出出力とを用い
て、回帰分析法により臭気指数を算出する（ステップＳ
３）。本発明者らは、多数の実験の積み重ねにより、複
数の検出出力と臭気指数とは線形回帰の関係で表せるこ
とを見出した。つまり、この例では、臭気指数Ｐは次式
で求まる。 Ｐ＝ａ×Ｓ１＋ｂ×Ｓ２＋ｃ×Ｓ３＋ｄ×Ｓ４＋ｅ×Ｓ
５＋ｆ×Ｓ６＋ｇ 但し、Ｓｎは第ｎ（ｎ＝１〜６）チャンネルの検出出
力、ａ〜ｇは係数である。 【００３０】更に、上記計算式の中で、係数ａ〜ｇはに
おいの範疇毎に同じ値とすることができることも見出し
た。つまり、においの範疇が同一でありさえすれば、そ
の含有成分に拘わらず、同一の回帰直線の上に乗ること
がわかった。そこで、においの範疇毎に予め実験により
上記係数ａ〜ｇを求めておき、臭気指数算出部４３に内
蔵したメモリに記憶させておく。そして試料ガス測定時
には、臭気指数算出部４３は、におい分別処理部４２か
ら入力された、においの範疇に関する情報に応じて係数
を読み出し、上記計算式により臭気指数を計算する。そ
して、表示部３９は求まった臭気指数を表示する（ステ
ップＳ４）。 【００３１】図４は、このようにして計算される臭気指
数が従来の官能試験による臭気指数に代替し得るもので
あることを示すグラフである。図４では、同一のにおい
の範疇に属する複数の試料ガスに対する従来の官能試験
による臭気指数を横軸に、上記回帰分析法による計算値
を縦軸にとっている。図４で明らかなように、原臭をか
なり低濃度に希釈した場合でも、両者はきわめて精度よ
く対応しており、本発明の方法により、臭気指数を正確
に算出できることがわかる。 【００３２】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行えることは明らかで
ある。
るにおい成分を測定するにおい測定装置に関し、更に詳
しくは、においの程度を臭気指数、臭気強度といった指
標値で表すためのにおい測定装置に関する。本発明に係
るにおい測定装置は、食品や香料の品質検査、悪臭公害
の定量検知、焦げ臭検知による火災警報機、更には、人
物の追跡、識別、認証や薬物検査等の犯罪捜査等の幅広
い分野に利用可能である。 【０００２】 【従来の技術】従来、臭気指数や臭気強度といったいわ
ゆる官能強度値を求めるために、実際に人間の嗅覚を用
いた官能試験が行われている。このような試験の方法
は、例えば、平成８年環境庁告示第七号「臭気指数算定
の方法」により規定されている。また、既に悪臭防止法
で規定されている２２種類の悪臭原因物質（例えば硫化
水素、ホルムアルデヒドなど）のように、物質濃度と臭
気指数又は臭気強度との相関関係が既知である物質に関
しては、ガスクロマトグラフィー等の分析装置を用いた
機器分析により物質の濃度を測定し、その濃度を臭気指
数又は臭気強度に換算することが行われている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記官能試験は従来広
く行われているものの、人間の嗅覚を利用しているた
め、実際に臭いを嗅ぐ人（以下「パネル」と呼ぶ）の個
人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定
する必要がある。したがって、客観的な結果を精度良く
得るためには、パネルを一定人数以上確保し、試験場所
の環境等には十分な配慮を必要とする。そのため、手間
と時間が膨大なものとなる。 【０００４】一方、分析機器を利用した臭気分析では、
上述したような限られた単一物質については臭気指数又
は臭気強度を算出することができるが、実際に産業活動
によって排出される臭気の殆どは複数の物質が混合した
複合臭であり、このような複合臭に対しては臭気指数を
算出することができないという欠点がある。 【０００５】本発明はかかる課題に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、、従来、パネルによ
り行われていた官能試験で得られる臭気の指標値を簡便
に、且つ精度良く求めることができるにおい測定装置を
提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るにおい測定装置は、 a)試料ガス中のにおい成分を検出する、それぞれ異なる
特性を有する複数の検出手段と、 b)該検出手段から得られた複数の検出出力に基づいて、
前記試料ガスのにおいが複数のにおいの範疇の何れに属
するかを判別するにおい分別手段と、 c)前記複数のにおいの範疇毎に予め定められた回帰直線
を用いて、前記検出手段から得られた複数の検出出力を
基に、においに関連する指標値を算出する演算手段と、 を備えることを特徴としている。 【０００７】上記検出手段としては、空気（又は供給さ
れた試料ガス）中に含まれるにおい成分がセンサの感応
面に付着することにより生ずる該センサの物理的変化を
電気的（又は光学的）に測定する、いわゆるにおいセン
サが有用である。においセンサとしては、酸化物半導体
を用いたものや導電性高分子を用いたものがある。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明に係るにおい測定装置は、
種類の異なる、構造の異なる、又は感応膜の材料の異な
るにおいセンサを複数有し、該においセンサを試料ガス
中に暴露することにより複数の検出出力を得る。におい
分別手段は、この複数の検出出力を用いて、その試料ガ
スのにおいを複数のにおいの範疇のいずれかに分別す
る。ここで「においの範疇」とは、その試料ガスに含ま
れる物質のいかんに関係なく、例えば「焦げた臭い」や
「腐敗臭」といった感覚的なにおいの分類のことであ
る。このようなにおいの分別のためには、例えば、複数
の検出出力の組み合わせパターンの類似性を判別する方
法、クラスタ分析、主成分分析等の各種の多変量解析の
手法を用いた方法、ニューラルネットワークを用いる方
法など、各種方法が利用できる。 【０００９】そして、演算手段は回帰分析法により、複
数の検出出力に基づいて臭気指数や臭気強度等の指標値
を算出する。このとき、先に得られたにおいの範疇（換
言すれば、においの質）に関する情報を利用する。本発
明者の実験によれば、適切なにおいの範疇を設定しさえ
すれば、たとえ含有物質などが相違していても、臭気指
数等の指標値を算出するために、においの範疇毎に同一
の回帰直線を利用できる。つまり、においの範疇毎に回
帰係数を予め定めておくことができ、におい測定時に
は、その回帰係数と上記複数の検出出力とから指標値を
計算する。 【００１０】 【発明の効果】本発明に係るにおい測定装置によれば、
従来、パネルつまり人間の嗅覚に依存していた臭気指数
などの指標値を、簡便に且つ再現性よく測定することが
できる。また、従来のガスクロマトグラフィーを用いた
分析方法とは異なり、複数の物質が混合した複合臭であ
ってもよい。また、その物質が上述したような既知の悪
臭原因物質である必要はなく、その物質自体が未知であ
っても臭気指数や臭気強度を得ることができる。 【００１１】 【実施例】以下、本発明に係るにおい測定装置の一実施
例を図面を参照して説明する。図１は本実施例のにおい
測定装置のガス流路を中心とする構成図である。 【００１２】図１において、純粋な窒素ガス（Ｎ２）を
充填した窒素ガス容器１０のガス出口に設けられた定圧
バルブ１１の出口側の流路は、それぞれマスフローコン
トローラ等の第１、第２流量制御部１３、１６及び不純
物を除去するためのモレキュラシーブフィルタ１４、１
７を備えた第１及び第２なる２本の窒素ガス流路１２、
１５に分岐される。除塵用のＰＴＦＥメンブレンフィル
タ１９を介して試料ガス供給口１８に接続された試料ガ
ス流路と第１窒素ガス流路１２とは、三方バルブ２０に
より選択的に六方バルブ（６ポート２ポジションバル
ブ）２１のポートａに接続される。また、第２窒素ガス
流路１５は六方バルブ２１のポートｄに接続されてい
る。六方バルブ２１のポートｃとポートｆとの間には、
加熱用のヒータ２３が付設された捕集管２２が接続され
ている。この捕集管２２には、測定対象のにおい成分に
応じて、例えばカーボン系吸着剤やそのほかの適宜の吸
着剤が充填されている。 【００１３】六方バルブ２１のポートｂは、三方バルブ
２４によって、ポンプ２５及び流量計２６を通過する流
路又は通過しない流路に選択的に接続され、いずれも排
出口２７に連なる。六方バルブ２１のポートｅは、複数
（本例では６個）のにおいセンサ２９を設置したフロー
セル２８に接続され、その下流側出口は排出口３０に接
続されている。においセンサ２９は、種々のにおい成分
に対してそれぞれ検出感度の相違する特性を有する、金
属酸化物半導体を感応膜に利用したにおいセンサであ
る。六方バルブ２１及びフローセル２８は、温度調整部
３７により所定温度に制御可能な恒温槽３６の内部に設
置されている。 【００１４】タンク３３にはポンプ３２により空気供給
口３１から吸引された空気が圧縮して貯蔵され、その出
口は第３流量制御部３４と不純物を除去するための活性
炭フィルタ３５とを介して、フローセル２８の入口に接
続されている。これにより、フローセル２８に流れ込む
試料ガスに適宜量の空気を混合することができるように
なっている。なお、空気の代わりに、純粋な酸素ガスを
混入する構成としてもよい。純粋な酸素ガスを用いれ
ば、空気と比較して混合する体積を遥かに減らすことが
できるので、におい成分が希釈される割合が小さく、に
おいセンサ２９による検出の感度の向上に有利である。 【００１５】６個のにおいセンサ２９の検出信号は、並
列に信号処理部４０に入力されている。信号処理部４０
は、各においセンサ２９毎にアナログ検出値をデジタル
値に変換するＡ／Ｄ変換部４１と、におい分別処理部４
２と、臭気指数算出部４３とを含んでいる。におい分別
処理部４２及び臭気指数算出部４３は、例えばパーソナ
ルコンピュータなどにおいて所定のソフトウエアを実行
させることにより、その機能を具現化することができ
る。この信号処理部４０において算出された臭気指数は
表示部３９に表示される。また、制御部３８は、所定の
プログラムに従って後述のように、三方バルブ２０、２
４、六方バルブ２１、ポンプ２５、３２、ヒータ２３、
温度調整部３７、信号処理部４０等を制御する機能を有
している。 【００１６】なお、本実施例では、においセンサ２９と
して金属酸化物半導体センサを用いているが、これに限
るものではなく、導電性高分子を利用したセンサを用い
てもよい。その場合、フローセル２８に空気又は酸素を
供給する必要はないから、図１に示した構成において、
フローセル２８に流入するガスに空気を混合するための
構成要素は省くことができる。 【００１７】次に、上記におい測定装置において、にお
いセンサ２９により検出信号を取得する際の動作を説明
する。 【００１８】（ｉ）におい成分の捕集 まず、制御部３８は、試料ガス供給口１８と六方バルブ
２１のポートａとが接続されるように三方バルブ２０を
切り替えるとともに、六方バルブ２１のポートｂがポン
プ２５に接続されるように三方バルブ２４を切り替え
る。また、図１に破線で示す接続状態に六方バルブ２１
を切り替え、ポンプ２５を作動させる。すると、ポンプ
２５の吸引力により、試料ガス供給口１８から吸引され
た試料ガスはメンブレンフィルタ１９にて塵芥等の比較
的大きな固形浮遊物が除去され、三方バルブ２０及び六
方バルブ２１を介して捕集管２２に導入され（図１中の
左から右方向）、更に、六方バルブ２１、三方バルブ２
４、ポンプ２５、流量計２６を通って排出口２７から排
出される。このときヒータ２３による加熱は行わない。 【００１９】上述のように試料ガスが捕集管２２を通過
すると、試料ガスに含まれるにおい成分は吸着剤に吸着
される。本実施例では、制御部３８は、流量計２６によ
る検出値が所定の一定値となるようにポンプ２５の吸引
力を制御し、試料ガスの流通時間が所定値になるように
している。 【００２０】（ii）捕集管内のガスの置換 上記流通時間が経過すると、制御部３８は、三方バルブ
２０を切り替えて第１窒素ガス流路１２を六方バルブ２
１のポートａに接続するとともに、三方バルブ２４を切
り替えて六方バルブ２１のポートｂを直接排出口２７に
接続する。すると、試料ガスに代わって、窒素ガス容器
１０より供給された窒素ガスが、第１窒素ガス流路１２
−三方バルブ２０−六方バルブ２１−捕集管２２−六方
バルブ２１−三方バルブ２４を通り、排出口２７から排
出される。これにより、捕集管２２を含む流路内部に残
っている試料ガスは、窒素ガスにより外部へ押し出され
る。このとき、ヒータ２３による加熱は行われないの
で、先に吸着剤に吸着されたにおい成分はそのまま残
る。その一方、窒素ガスは極めて乾燥しているので、吸
着剤に吸着されている水や流路内壁に付着している水分
はその大部分が窒素ガス中に揮散して外部に運び去ら
れ、これにより一定程度までの除湿が達成される。 【００２１】（iii）においセンサへのにおい成分の導
入 適宜の時間、捕集管２２に窒素ガスを流通させた後、制
御部３８は、六方バルブ２１を図１に実線で示す接続状
態に切り替える。すると、第２窒素ガス流路１５−六方
バルブ２１−捕集管２２−六方バルブ２１−フローセル
２８−排出口３０という流路が形成される。この状態で
ヒータ２３に通電し、捕集管２２を急速に（例えば１０
℃／秒程度の温度上昇速度で）加熱する。これにより、
捕集管２２内の吸着剤に吸着していたにおい成分は吸着
剤から離脱し、それ以前とは逆方向（図１中で右から左
方向）に流通する窒素ガスに乗ってフローセル２８まで
運ばれる。 【００２２】タンク３３に貯蔵されている空気は、第３
流量制御部３４により適宜の流量に調節され、活性炭フ
ィルタ３５により測定の外乱となる不所望の成分が除去
された後に、フローセル２８に流入する測定ガスに混入
される。空気には酸素ガスが含まれているから、フロー
セル２８にはにおい成分とともに酸素ガスが流入し、金
属酸化物半導体から成る感応膜に酸素ガス分子が吸着さ
れ、におい成分の分子との間で酸化還元反応を生じる。
これにより、においセンサ２９の導電性が変化し、その
電極間の電気抵抗が変化する。この抵抗変化による検出
信号が信号処理部４０に送られる。 【００２３】こうした測定の期間中、六方バルブ２１、
フローセル２８とこれらの間を連結する流路は、温度調
整部３７により室温よりもやや高い一定温度（例えば４
０℃程度）に維持される。これにより、周囲温度の変動
によるにおいセンサ２９の受ける影響を軽減するととも
に、高沸点化合物が流路内壁等に付着して検出感度の安
定性が損なわれることを防止することができる。 【００２４】（iv）においセンサの清浄化 上述のように捕集管２２の吸着剤に吸着されているにお
い成分を十分に離脱させたならば、制御部３８は、六方
バルブ２１を再び図１に破線で示す接続状態に切り替
え、温度調整部３７により恒温槽３６の温度を所定温度
まで上昇させる。これにより、フローセル２８には清浄
な窒素ガスが流通する。においセンサ２９の温度が上昇
すると、その感応膜に吸着されていたにおい成分やその
他の不純物が離脱し易くなり、窒素ガスに乗って排出口
３０から排気される。その結果、においセンサ２９の感
応膜は回復し、再びにおい成分を検出可能な状態に戻
る。 【００２５】続いて、上記におい測定装置において、臭
気指数の算出方法を図２のフローチャートを参照して説
明する。 【００２６】まず、上述のようにして試料ガスを測定
し、６個のにおいセンサ２９から６チャンネルの検出出
力を取得する（ステップＳ１）。６個のにおいセンサ２
９はそれぞれ異なる選択性や応答特性を有しているの
で、例えば、或るにおい成分に対して或るにおいセンサ
からは大きな検出出力が得られ、他のにおいセンサから
は全く検出出力が得られないということがあり得る。 【００２７】図３は、各チャンネルの検出出力の分布を
示すレーダーグラフの一例である。においの原因物質な
どとは無関係に、「焦げ臭いにおい」、「腐ったような
臭い」、「カビ臭いにおい」などといった所定の複数の
においの範疇毎に、上記レーダグラフのパターンは類似
したものとなる。そこで、このような複数のにおいの範
疇とその代表的（典型的）なレーダーグラフのパターン
を実験により求め、信号処理部４０のにおい分別処理部
４２に内蔵したメモリに記憶させておく。 【００２８】試料ガス測定時には、におい分別処理部４
２はＡ／Ｄ変換部４１によりデジタル信号に変換された
６チャンネルの検出出力を受け取り、上述したようなレ
ーダーグラフを作成し、記憶されているパターンの何れ
と最も類似しているかを調べる。そして、その結果によ
り、試料ガスのにおいの範疇を決定する（ステップＳ
２）。 【００２９】そのあと、臭気指数算出部４３は、におい
の範疇の分別結果と６チャンネルの検出出力とを用い
て、回帰分析法により臭気指数を算出する（ステップＳ
３）。本発明者らは、多数の実験の積み重ねにより、複
数の検出出力と臭気指数とは線形回帰の関係で表せるこ
とを見出した。つまり、この例では、臭気指数Ｐは次式
で求まる。 Ｐ＝ａ×Ｓ１＋ｂ×Ｓ２＋ｃ×Ｓ３＋ｄ×Ｓ４＋ｅ×Ｓ
５＋ｆ×Ｓ６＋ｇ 但し、Ｓｎは第ｎ（ｎ＝１〜６）チャンネルの検出出
力、ａ〜ｇは係数である。 【００３０】更に、上記計算式の中で、係数ａ〜ｇはに
おいの範疇毎に同じ値とすることができることも見出し
た。つまり、においの範疇が同一でありさえすれば、そ
の含有成分に拘わらず、同一の回帰直線の上に乗ること
がわかった。そこで、においの範疇毎に予め実験により
上記係数ａ〜ｇを求めておき、臭気指数算出部４３に内
蔵したメモリに記憶させておく。そして試料ガス測定時
には、臭気指数算出部４３は、におい分別処理部４２か
ら入力された、においの範疇に関する情報に応じて係数
を読み出し、上記計算式により臭気指数を計算する。そ
して、表示部３９は求まった臭気指数を表示する（ステ
ップＳ４）。 【００３１】図４は、このようにして計算される臭気指
数が従来の官能試験による臭気指数に代替し得るもので
あることを示すグラフである。図４では、同一のにおい
の範疇に属する複数の試料ガスに対する従来の官能試験
による臭気指数を横軸に、上記回帰分析法による計算値
を縦軸にとっている。図４で明らかなように、原臭をか
なり低濃度に希釈した場合でも、両者はきわめて精度よ
く対応しており、本発明の方法により、臭気指数を正確
に算出できることがわかる。 【００３２】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行えることは明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例であるにおい測定装置の構
成図。 【図２】 におい測定装置での臭気指数を算出する際の
処理の概略を示すフローチャート。 【図３】 各チャンネルの検出出力の分布を示すレーダ
ーグラフの一例を示す図。 【図４】 本発明の方法により計算される臭気指数と従
来の官能試験による臭気指数との対応関係を示すグラ
フ。 【符号の説明】 １０…窒素ガス容器 １１…定圧バルブ １２、１５…窒素ガス流路 １３、１６、３４…流量制御部 １８…試料ガス供給口 ２０、２４…三方バルブ ２１…六方バルブ ２２…捕集管 ２３…ヒータ ２５、３２…ポンプ ２６…流量計 ２７、３０…排出口 ２８…フローセル ２９…においセンサ ３１…空気供給口 ３３…タンク ３６…恒温槽 ３７…温度調整部 ３８…制御部 ３９…表示部 ４０…信号処理部 ４１…Ａ／Ｄ変換部 ４２…におい分別処理部 ４３…臭気指数算出部
成図。 【図２】 におい測定装置での臭気指数を算出する際の
処理の概略を示すフローチャート。 【図３】 各チャンネルの検出出力の分布を示すレーダ
ーグラフの一例を示す図。 【図４】 本発明の方法により計算される臭気指数と従
来の官能試験による臭気指数との対応関係を示すグラ
フ。 【符号の説明】 １０…窒素ガス容器 １１…定圧バルブ １２、１５…窒素ガス流路 １３、１６、３４…流量制御部 １８…試料ガス供給口 ２０、２４…三方バルブ ２１…六方バルブ ２２…捕集管 ２３…ヒータ ２５、３２…ポンプ ２６…流量計 ２７、３０…排出口 ２８…フローセル ２９…においセンサ ３１…空気供給口 ３３…タンク ３６…恒温槽 ３７…温度調整部 ３８…制御部 ３９…表示部 ４０…信号処理部 ４１…Ａ／Ｄ変換部 ４２…におい分別処理部 ４３…臭気指数算出部
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(56)参考文献 特開2001−305088（ＪＰ，Ａ)
特開2001−74679（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−118744（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−125614（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−125610（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−125613（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−125612（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−248052（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/00 - 27/12
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 a)試料ガス中のにおい成分を検出する、
それぞれ異なる特性を有する複数の検出手段と、 b)該検出手段から得られた複数の検出出力に基づいて、
前記試料ガスのにおいが複数のにおいの範疇のいずれに
属するかを判別するにおい分別手段と、 c)前記複数のにおいの範疇毎に予め定められた回帰直線
を用いて、前記検出手段から得られた複数の検出出力を
基に、においに関連する指標値を算出する演算手段と、 を備えることを特徴とするにおい測定装置。
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|---|---|---|---|
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