JP4192374B2 - におい識別装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置に関するものである。このようなにおい識別装置は、消臭、芳香、食品の管理、悪臭の測定などの分野において、においを同定又は識別するために用いられる。
【0002】
【従来の技術】
ガスセンサとしては、酸化物半導体センサや導電性高分子センサ、水晶振動子の表面にガス吸着膜を形成したセンサ(QCM:Quartz Crystal Microbalance、水晶振動子小重量法)、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)デバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサなどがある。酸化物半導体センサでは、サンプルガス中のガス成分の酸化還元反応により酸化物半導体の電気抵抗が変化する現象を利用する。導電性高分子センサでは、ガス成分の吸着により導電性高分子の導電率が変化する現象を利用する。QCMやSAWデバイスでは、ガス吸着膜へのガス成分の吸着による重量変化に伴い振動数が変化する現象を利用する。
【0003】
このような現象を利用してサンプルガス中のガス成分を測定するにおい識別装置は、ガス成分に対する応答特性の異なる複数個のガスセンサを備えており、ガスセンサからの検出信号をそのまま表示するか、又は複数個のガスセンサの検出信号を多変量解析に持ち込む、いわゆるケモメトリクス(化学的計量法)と呼ばれる技術を応用してサンプルガス中のガス成分を測定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のにおい識別装置では、配置されたすべてのガスセンサにサンプルガスがほぼ同程度に接触されるので、いずれかのガスセンサの感度が高すぎる場合はそのガスセンサの出力が飽和したり、感度が低い場合は出力が十分に出ないことがあった。
また、ガスセンサの感度はサンプルガスの種類や同じ装置内に配置された他のガスセンサとの組合せによって異なるので、出力を同程度にすることができなかった。
【0005】
また、ガスセンサの種類によっては、特定の劣化ガス成分との接触によって劣化を引き起こすものがあり、複数個配置されたガスセンサのうちの1個でもそのようなガスセンサを含む場合は、劣化ガス成分を含むサンプルガスを測定できなかった。
そこで本発明は、ガスセンサの出力を適当な値に調節することができ、さらに、劣化ガス成分を含むサンプルガスであっても、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを1個でも備えていれば測定できるにおい識別装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置であって、1又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室と、導入するサンプルガス量をガスセンサ室ごとに調節できるガス量調節機構とを備えたものである。
【0007】
複数個のガスセンサを、1又は複数個ずつに分けて複数のガスセンサ室に配置する。まず予備測定として、ガス量調節機構により各ガスセンサ室に同じサンプルガスをそれぞれ所望のガス量で導入する。各ガスセンサについて、予備測定時の検出信号及び導入ガス量に基づいて出力が適当であるか否かを判定し、各ガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を決定する。ガスセンサの出力が飽和した場合は、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を減少させ、ガスセンサの出力が低い場合は、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を増加させる。これにより、各ガスセンサごとに適当な出力を得られるようになる。
いずれかのガスセンサに対する劣化ガス成分を含むサンプルガスを測定する場合は、ガス量調節機構により、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へのサンプルガスの導入を停止し、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを備えたガスセンサ室にはサンプルガスを導入して測定を行なう。
【0008】
【実施例】
図1は、一実施例を示す概略構成図である。ただし、本発明は以下に示す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の要旨の範囲内で種々の変更ができる。
複数個のガスセンサが配置されたセンサ部3のサンプルガス入口5aに、サンプルガスが収容されたサンプルガス容器が接続されるサンプル吸引口1が接続されている。センサ部3のサンプルガス出口5bは吸引ポンプ7の吸引側に接続されている。センサ部3には、センサ出力を表示する出力表示装置9が電気的に接続されている。
センサ部3のクリーニングガス入口11aに、センサ部3に清浄なガスを供給するクリーニングガス供給部13が接続されている。センサ部3のクリーニングガス出口11bは吸引ポンプ7の吸引側に接続されている。
【0009】
図2は、センサ部3を一部切り欠いて示す斜視図である。図3は、センサ部3の動作を模式的に示す断面図である。ただし、図3ではガスセンサ室の個数を簡略化して3つのみが示されている。
センサ部3を構成する胴体部15の上面と下面に溝が形成されており、上面の溝が板状部材17で被われてサンプルガス流路5が形成され、下面の溝が板状部材19で被われてクリーニングガス流路11が形成されている。胴体部15の一方の端面15aにサンプルガス入口5a及びクリーニングガス入口11aが形成され、他方の端面15bにサンプルガス出口5b及びクリーニングガス出口11bが形成されている。
【0010】
胴体部15には、サンプルガス流路5とクリーニングガス流路11の間を貫通して形成された貫通孔からなる6つのガスセンサ室21がサンプルガス流路5及びクリーニングガス流路11に沿って形成されている。各ガスセンサ室21には互いに応答特性の異なるガスセンサ23が1個ずつ配置されている。図3において、サンプルガス及びクリーニングガスの流れ方向に順に、3つのガスセンサ室21をガスセンサ室21a、21b,21cとし、それらのガスセンサ室に配置されたガスセンサ23をガスセンサ23a,23b,23cとして示す。
【0011】
胴体部15には、サンプルガス流路5と直交する方向に、ガスセンサ室21上部から一方の側面15cまで、ガスセンサ室21の開口よりも大きい幅寸法をもって矩形状の溝が各ガスセンサ室21ごとに形成されている。それらの溝には板状部材からなるシャッター25がそれぞれ配置されている。それらの溝内でサンプルガス流路5と直交する方向にシャッター25をそれぞれ独立して往復移動させるサンプルガス用アクチュエータ27が側面15c付近に配置されており、シャッター25の移動により、ガスセンサ室21上の空間が開閉される。
【0012】
胴体部15には、クリーニングガス流路11と直交する方向に、ガスセンサ室21下部から側面15cとは反対側の側面15dまで、ガスセンサ室21の開口よりも大きい幅寸法をもって矩形状の溝が各ガスセンサ室21ごとに形成されている。それらの溝には板状部材からなるシャッター29がそれぞれ配置されている。それらの溝内でクリーニングガス流路11と直交する方向にシャッター29をそれぞれ独立して往復移動させるクリーニングガス用アクチュエータ31が側面15d付近に配置されており、シャッター29の移動により、ガスセンサ室21下の空間が開閉される。
【0013】
図3(A)は、全てのシャッター25,29を閉じた状態である。クリーニング時には、シャッター25を閉じ、シャッター29を開いた状態でクリーニングガス流路11にクリーニングガスを流してガスセンサ室21a,21b,21cにクリーニングガスを導入し、ガスセンサ23a,23b,23cの表面を洗浄する。
サンプルガス測定時には、シャッター25を開き、シャッター29を閉じた状態でサンプルガス流路5にサンプルガスを流すことにより、ガスセンサ室21a,21b,21cにサンプルガスを導入する。各ガスセンサ23の応答から得られたデータは、主成分分析やクラスター解析、ニューラルネットワークなど、多変量解析に持ち込むことができる。
【0014】
この実施例では、サンプルガスに接触させるガスセンサを選択して測定を行なうこともできる。例えばサンプルガス中にガスセンサ23aを劣化させる劣化ガス成分が含まれている場合、サンプルガス室21aのシャッター25を閉じ、サンプルガス室21b,21cのシャッター25を開いた状態でそのサンプルガスをサンプルガス流路5に流して測定することにより、ガスセンサ23aの劣化を防ぐことができる(図3(B)参照)。
このように、劣化ガス成分を含むサンプルガスであっても、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを1個でも備えていればガスセンサを劣化させることなく測定することができる。
【0015】
さらに、ガスセンサに接触させるサンプルガスの量をガスセンサごとに調節して測定を行なうこともできる。例えば予備測定時にガスセンサ23bの出力が飽和してしまった場合、シャッター25の位置を調節してガスセンサ室21bの開放度合いを調節することにより、ガスセンサ室21bに導入されるサンプルガスの量を調節してガスセンサ23bの出力を最適化することができる(図3(C)参照)。
このように、全てのガスセンサ23について出力が飽和するのを抑制することができる。
また、1つだけ低感度の場合は、そのガスセンサ23が配置されたガスセンサ室21のシャッター25を全開にし、他のガスセンサ室21のシャッター25の開放度合いを少し閉じて調節した状態にして、サンプルガス流路5へ導入するサンプルガス流量を増加する。これにより、他のガスセンサの出力を飽和させることなく、低感度だったガスセンサの出力を増加させることができる。
このように、各ガスセンサ室23ごとに適当な出力を得られるようになる。
【0016】
この実施例では、各ガスセンサ室21に1個ずつガスセンサ23を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、1個のガスセンサ室に複数個のガスセンサを配置してもよい。
【0017】
この実施例では応答特性の異なる6個の酸化物半導体センサを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスセンサの個数は2個以上であれば何個でもよく、同じ応答特性をもつガスセンサを2個以上配置してもよい。
この実施例において用いるガスセンサとしては、酸化物半導体センサや導電性高分子センサ、QCM、SAWデバイスを利用したセンサなど、どのようなガスセンサを用いてもよい。さらに、これらの動作原理の異なるガスセンサを組み合わせて用いてもよい。
【0018】
【発明の効果】
本発明のにおい識別装置では、1又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室へ、ガス量調節機構によって、同じサンプルガスについて、導入するサンプルガス量をガスセンサ室ごとに調節するようにしたので、ガスセンサの出力を適当な値に調節することができ、さらに、劣化ガス成分を含むサンプルガスを、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを1個でも備えていれば測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施例を示す概略構成図である。
【図2】 同実施例のセンサ部を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図3】 同実施例のセンサ部の動作を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 サンプルガス吸引口
3 センサ部
5 サンプルガス流路
5a サンプルガス入口
5b サンプルガス出口
7 吸引ポンプ
9 表示装置
11 クリーニングガス流路
11a クリーニングガス入口
11b クリーニングガス出口
13 クリーニングガス供給部
15 センサ部の胴体部
15a,15b 胴体部の端面
15c,15d 胴体部の側面
17,19 板状部材
21,21a,21b,21c ガスセンサ室
23,23a,23b,23c ガスセンサ
25 サンプルガス流路側のシャッター
27 サンプルガス用アクチュエータ
29 クリーニングガス流路側のシャッター
31 クリーニングガス用アクチュエータ

Claims (1)

  1. 複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置において、
    サンプルガスが供給される1つのサンプルガス流路と、
    前記サンプルガス流路に沿って配置され、サンプルガス流路との間に開口をもつとともに、1又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室であって、それらのガスセンサ室間ではガスセンサの応答特性が互いに異なっている複数のガスセンサ室と、
    各ガスセンサ室の前記開口を開閉するシャッターと、
    前記シャッターごとに配置され、シャッターによる各ガスセンサ室の開放度合いを個別に調節するアクチュエータと、
    を備えたことを特徴とするにおい識別装置。
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