JP3543496B2 - Odor detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品の品質検査等に用いられ、大気中の匂い物質等を検知するための匂い検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、サンプルガス中の固有の物質に感応する導電性高分子膜を匂いセンサとして用いる研究が行われており、現在では、金属酸化物半導体若しくは導電性高分子の抵抗値変化を利用する匂いセンサや、水晶振動子上に脂質膜若しくは有機膜に感応物質を取り込んだ膜を付着した構成の匂いセンサ、さらに、SAWデバイス上に前記感応膜を付着した構成の匂いセンサ等を用いた匂い検知装置が実用化されている。
【0003】
そして、匂いの基となるサンプルガス中の物質成分をかかる匂い検知装置により検知することで、食品の品質管理を行う品質検査装置が広く開発されつつある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した匂い検知装置はいずれも、人間や犬の鼻等の生物の臭覚に比べると感度が低くすぎるため、例えば、食品検査などに用いた場合には、品質管理上問題となる匂いを完全に検知しきれず、十分な品質管理をなしえないという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、食品検査などの品質管理にも十分耐えられる感度の高い匂い検知装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる匂い検知装置は、匂い物質に応じた固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着手段と、前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサに導く流路手段と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
前記匂いセンサは、PAT6(ポリアルキルチオヘン)、ポリピロール、PTMSiPA、CNPPV等の導電性高分子膜から成ることを特徴とする。
【0008】
前記吸脱着手段は、多孔質ポリマービース等の吸着剤と、前記吸着剤に無臭ガスを通過させる手段とからなり、前記吸着剤によりサンプルガス中の匂い物質を吸着し、前記サンプルガスとは別に無臭ガスを通過させることにより吸着した匂い物質を脱着することを特徴とする。
【0009】
なお、脱着に際しては、前記吸着剤を加熱する加熱手段を併用することが脱着効率を高める上で望ましい。
【0010】
本発明は、匂い物質に応じて固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着手段と、前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサに導く流路手段と、所定時間サンプルガスを吸着した後、吸着したガスを脱着するよう前記吸脱着手段に指示を与える制御手段と、を備えた匂い検知装置としても構成できる。
【0011】
さらに、本発明は、前記制御手段を備え、或いは備えていない匂い検知装置において、サンプルガスを前記吸脱着手段に導く流路上或いは前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサへ導く流路手段上に水分吸着手段を備えた匂い検知装置としても構成できる。
【0012】
前記水分吸着手段は、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルにより構成されていることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図1〜図4に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施例である匂い検知装置の外観図であり、吸入口10から吸入したサンプルガスをフィルタ5を介して本体に取り込み匂い検知を行った後、排出口12から排出するよう構成されており、本体内部の匂い除去部に空気を供給するための空気吸入口11が別に設けられている。
【0014】
図2は、本発明の一実施例である匂い検知装置の構成図であり、吸入口10から吸入されたサンプルガスは、フィルタ5で粉塵などが排除され、流路aを介して切換弁4bにより流路b,c,iのいずれかに供給される。
【0015】
流路iには、水分除去部6と吸脱着部1及びヒータ1aが配設されており、水分除去部6は、内部に活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲル等の水分吸着物質を備えている。また、吸脱着部1は、内部に匂い物質を吸着する多孔質ポリマービースを有し、かかる多孔質ポリマービースは、例えば、商品名「テナックスGC」等の市販品を用いることができ、匂い物質の吸着性に優れていると共に、吸着ガスから匂いセンサ部2の出力に影響を与える水分を取り除く作用に優れているため、吸脱着部1に用いるのが望ましい。
【0016】
ヒータ1aは、吸脱着部1を加熱するようこれに近接配置され、コンピュータ9により加熱状態がを制御されることで、吸脱着部1に吸着されたガスを脱着効果を高めるのに用いられる。かかる吸着及び脱着動作により、サンプルガス中の匂い物質を濃縮した状態で匂いセンサ部2に供給することが可能となり、匂い物質の検知感度が飛躍的に向上する。
【0017】
流路cには、匂いセンサ部2が配設されており、匂いセンサ部2は、PAT6(ポリアルキルチオヘン)、ポリピロール、PTMSiPA、CNPPV等の単数若しくは複数の導電性高分子膜からなり、これらは、ガス中の匂い物質に応じた抵抗変化を示し、匂い物質に応じた検知信号の出力を可能とする。
【0018】
切換弁4a〜4dは、いずれもコンピュータ9によってその動作が制御されるよう構成されており、それらの切り換えパターンは図4に示される通りである。すなわち、切換弁4aは、(流路d−流路e)及び(流路d−流路b)の2パターンの切り換えを、切換弁4bは、(流路i−流路c)、(流路a−流路i、流路b−流路c)、及び(流路b−流路i,c)の3パターンの切り換えを、切換弁4cは、(流路e−流路i)及び(流路i−流路f)の2パターンの切り換えを、さらに、切換弁4dは、(流路g−流路h)及び(流路g,f−流路h)の2パターンの切り換えを行うようそれぞれ構成されている。
【0019】
流路dには、内部に活性炭を有する匂い除去部3が配設されており、空気吸入口11より外部空気を取り入れ無臭ガスとして匂いセンサ部2や吸脱着部1に送出する。
【0020】
流路gには、流速調節器8a、8bが、また、流路hには、ポンプ7がそれぞれ配設されている。ポンプ7は、吸入口10或いは空気吸入口11よりサンプルガスなどを内部に吸入する動力源となるもので、吸入されたガスは最終的に排出口12より外部へ放出される。
【0021】
コンピュータ9は、切換弁4a〜4dの切り換え制御、及びヒータ1aの加熱制御を行う制御手段としての機能と、匂いセンサ部2から出力される検知信号を解析して匂い物質を特定するデータ処理手段としての機能を備えている。
【0022】
次に、本発明の作用をコンピュータ9の動作を示す図3のフローチャート及び図4の切り換えモードを示す図に基づいて説明する。
【0023】
まず、コンピュータ9は、測定に先立ち、装置をアイドリングモードの状態とし(S1)、計測指令が入力されるのを待つ(S2)。なお、計測指令は、計測者により不図示のスイッチ等からコンピュータ9に与えられる指示である。
【0024】
ここで、アイドリングモードは、図4左上欄に示されるように切換弁4a〜4dが切り換えられると共に、ヒータ1aがoffの状態を示し、この状態では、図2において、匂い除去部3を通過した無臭の空気は、流路d,e,吸脱着部1,及び水分除去部6を介して匂いセンサ部2に供給され、流路g,hを介して排出口12から排出される。かかる場合、吸脱着部1、水分除去部6において水分が除かれた無臭の空気が供給されるので、匂いセンサ部2の出力はゼロとなる。
【0025】
次に、コンピュータ9は、計測指令を検知すると、サンプリングガスを吸入するサンプリングモードの状態とする(S2)。
【0026】
ここで、サンプリングモードは、図4左下欄に示されるように切換弁4a〜4dが切り換えられると共に、ヒータ1aがoffの状態を示し、匂い除去部3を通過した無臭の空気は、流路d,b,cを介して匂いセンサ部2に供給されると共に、吸入口10より吸引されたサンプリングガスは、フィルタ5で粉塵などが排除された後、流路a,iを介して水分除去部6で水分が除去され、さらに、吸脱着部1で匂い物質が吸着された後、流路f,hを介して、排出口12より排出される。
【0027】
そして、コンピュータ9は、吸脱着部1にガスが十分吸着されるのを待って(S4)、測定モード1の状態とする(S5)。なお、サンプルガス中の匂い物質が吸脱着部1に十分吸着されるのに要する時間は、既知濃度の標準ガスを逐一吸着時間を変更して吸着させ、それぞれ脱着したガスの濃度を測定しその濃度が飽和するときの吸着時間を測定することで求められる。
【0028】
ここで、測定モード1は、図4右上欄に示されるように切換弁4a〜4dが切り換えられる(上述したアイドリングモードと同じ)と共に、ヒータ1aがonの状態を示している。この状態では、匂い除去部3を通過した無臭の空気が、流路d,e,吸脱着部1,水分除去部6を介して匂いセンサ部2に供給され、流路g,hを介して排出口12から排出される。このとき、吸脱着部1に吸着された匂い物質は、無臭空気の通過により脱着して、匂いセンサ部2に供給されるため、匂いセンサ部2は、吸着されたガスに含まれる匂い物質に応じた検知信号を出力する。なお、ヒータ1aの加熱作用により吸着されたガスの吸脱着部1からの脱着が促進される。
【0029】
かかる場合、吸脱着部1から脱着されたガスには、サンプリングモードで吸入したサンプリングガス中の匂い物質が濃縮された状態で包含されているので、匂いセンサ部2は、サンプリングガス中の匂い物質を非常に高い濃度で検知することが可能となり、結果的に検知感度が向上する。
【0030】
次に、コンピュータ9は、匂いセンサ部2からの検知信号を入力し、所定のデータ処理を施すことで、匂い分析を行い、サンプリングガスに含まれる匂い物質を特定する(S6)。なお、匂い物質の特定は、種々の標準ガスに基づきそれぞれ固有の匂いセンサ部2からの信号を予め記憶しておき、実際の測定に際して得られた検知信号と記憶されている信号とを比較することでなされる。これらの演算は、複数センサからの出力が非線形である場合の多変数解析手法の一手法であるいわゆるニューラルネットワークを用いればよい。
【0031】
匂い分析が終了すると、次に、コンピュータ9は、匂いセンサ部2に吸着した匂い物質が脱着する時間または速度を測定するための測定モード2の状態とする(S7)。
ここで、測定モード2は、図4右下欄に示されるように切換弁4a〜4dが切り換えられると共にヒータ1aがoffの状態を示し、この状態では、匂い除去部3を通過した無臭の空気は、流路d,b,c,を介して匂いセンサ部2に供給されると共に、流路d,b,iを介して吸脱着部1に供給される。
【0032】
測定モード2の状態で、コンピュータ9は、匂いセンサ部2の検知出力がゼロになるのを待ち、ゼロになった時点を匂い物質が匂いセンサ部2から完全に脱着したものと判断して、再びアイドリングモードに移行する(S8)。
【0033】
なお、上述した測定モード2では、匂い除去部3を通過した無臭の空気が吸脱着部1を通過するので、吸脱着部1内の吸着剤のリフレッシュも兼ねることができる。
【0034】
そして、上述したS1〜S8の動作を繰り返すことにより、サンプリングガス中の連続した匂い検知が可能となる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、サンプリングガスの匂い物質を一定時間吸着させ、脱着したガス中の匂い物質の測定を行うよう構成したため、感度の高い匂い検知が可能となり、食品検査などに用いた場合、食品の制度の高い品質管理などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる匂い検知装置の外観図である。
【図2】本発明にかかる匂い検知装置の内部構造図である。
【図3】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図4】各モードにおける切換弁及びヒータの設定状態を示す図である。
【符号の説明】
1 吸着部
2 匂いセンサ部
3 匂い除去部
4a〜4d 切換弁
5 フィルタ
6 水分除去部
7 ポンプ
8a,8b
9 コンピュータ
a〜i 流路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an odor detection device that is used for quality inspection of food and the like and detects an odor substance and the like in the atmosphere.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research has been conducted using a conductive polymer film that is sensitive to a specific substance in a sample gas as an odor sensor.Currently, an odor sensor that uses a change in the resistance value of a metal oxide semiconductor or a conductive polymer is used. Odor sensor having a structure in which a lipid film or an organic film containing a sensitive substance is attached to a quartz oscillator, and an odor sensor having a structure in which the sensitive film is attached to a SAW device. Has been put to practical use.
[0003]
Then, a quality inspection device for controlling the quality of food by detecting a substance component in a sample gas serving as a base of the odor by the odor detection device is being widely developed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-mentioned odor detection devices are all too low in sensitivity compared to the odor of living things such as human and dog nose, for example, when used for food inspection, etc. There was a problem that it could not be completely detected and that sufficient quality control could not be achieved.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a highly sensitive odor detection device that can withstand quality control such as food inspection.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an odor detection device according to the present invention includes an odor sensor that outputs a unique signal corresponding to an odor substance, adsorption / desorption means for adsorbing / desorbing a sample gas, and desorption by the adsorption / desorption means. Flow path means for guiding the extracted gas to the odor sensor.
[0007]
The odor sensor is characterized by comprising a conductive polymer film such as PAT6 (polyalkylthiophene), polypyrrole, PTMSiPA, CNPPV or the like.
[0008]
The adsorbing and desorbing means comprises an adsorbent such as a porous polymer bead, and a means for allowing an odorless gas to pass through the adsorbent.The adsorbent adsorbs an odorous substance in the sample gas, separately from the sample gas. It is characterized in that adsorbed odor substances are desorbed by passing odorless gas.
[0009]
At the time of desorption, it is preferable to use a heating means for heating the adsorbent in order to increase the desorption efficiency.
[0010]
The present invention provides an odor sensor that outputs a unique signal according to an odor substance, adsorption / desorption means for adsorbing / desorbing a sample gas, and a flow path means for guiding the gas desorbed by the adsorption / desorption means to the odor sensor. And a control means for giving an instruction to the adsorption / desorption means so as to desorb the adsorbed gas after adsorbing the sample gas for a predetermined time.
[0011]
Further, the present invention relates to an odor detection device provided with or without the control means, on a flow path for guiding a sample gas to the adsorption / desorption means or a flow path for guiding the gas desorbed by the adsorption / desorption means to the odor sensor. It can also be configured as an odor detection device provided with a moisture adsorption means on the means.
[0012]
The moisture adsorbing means is made of activated alumina, zeolite, and silica gel.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an external view of an odor detection device according to an embodiment of the present invention. Sample gas sucked from an
[0014]
FIG. 2 is a configuration diagram of an odor detection device according to one embodiment of the present invention. In a sample gas sucked from an
[0015]
The flow path i is provided with a water removing section 6, an adsorbing /
[0016]
The
[0017]
An odor sensor section 2 is provided in the channel c. The odor sensor section 2 is formed of one or more conductive polymer films such as PAT6 (polyalkylthiophene), polypyrrole, PTMSiPA, and CNPPV. Indicates a resistance change according to the odor substance in the gas, and enables output of a detection signal according to the odor substance.
[0018]
The operation of each of the
[0019]
An odor removing unit 3 having activated carbon therein is disposed in the flow path d. The odor removing unit 3 takes in external air from an air intake port 11 and sends it to the odor sensor unit 2 and the adsorption /
[0020]
[0021]
The
[0022]
Next, the operation of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 showing the operation of the
[0023]
First, prior to the measurement, the
[0024]
Here, in the idling mode, as shown in the upper left column of FIG. 4, the switching
[0025]
Next, when the
[0026]
Here, in the sampling mode, as shown in the lower left column of FIG. 4, the switching
[0027]
Then, the
[0028]
Here, the
[0029]
In such a case, since the gas desorbed from the adsorption /
[0030]
Next, the
[0031]
When the odor analysis is completed, the
Here, in the measurement mode 2, the switching
[0032]
In the measurement mode 2, the
[0033]
In the measurement mode 2 described above, since the odorless air that has passed through the odor removing unit 3 passes through the adsorbing /
[0034]
Then, by repeating the above-described operations of S1 to S8, continuous odor detection in the sampling gas can be performed.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, the odor substance in the sampling gas is adsorbed for a certain period of time, and the odor substance in the desorbed gas is configured to be measured, so that highly sensitive odor detection is possible. High quality control of the system is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of an odor detection device according to the present invention.
FIG. 2 is an internal structure diagram of the odor detection device according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing setting states of a switching valve and a heater in each mode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
9 Computer a-i channel
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