JP6624826B2 - Gas detector - Google Patents
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Description
本発明は、ニオイ識別の対象となる検知対象ガス(被検知ガス群)を識別するガス検知器に関する。 The present invention relates to a gas detector for identifying a detection target gas (a group of detected gases) to be subjected to odor identification.
従来、ガス中の成分の定性・定量分析を行うガスクロマトグラフ装置が広く用いられており、これは被検知ガスをキャリアガスと共に、充填材が充填されているガス分離カラムに導入し、被検知ガス中に含まれる複数のガス成分がガス分離カラム中の充填材との相互作用によるリテンションタイム差により分離され、この分離された複数のガス成分をガス分離カラムから導出し、熱伝導度検出器(TCD)や水素炎イオン化検出器(FID)等の検出器にて検出することにより、クロマトグラムが得られるものである。 Conventionally, a gas chromatograph device that performs qualitative and quantitative analysis of components in a gas has been widely used. In this method, a gas to be detected is introduced together with a carrier gas into a gas separation column filled with a packing material, and the gas to be detected is introduced. A plurality of gas components contained therein are separated by a retention time difference due to an interaction with the packing material in the gas separation column, and the separated plurality of gas components are derived from the gas separation column, and the heat conductivity detector ( A chromatogram can be obtained by detecting with a detector such as TCD) or a flame ionization detector (FID).
ガス分離カラムにおける複数のガス成分のリテンションタイムは温度に依存するため、例えばガス分離カラムは恒温槽内に配置されて一定温度に加熱保持され、これによりガス分離カラム中での複数のガス成分のリテンションタイムを一定に保って、正確な測定が行われるようにしている。 Since the retention time of a plurality of gas components in the gas separation column depends on the temperature, for example, the gas separation column is disposed in a constant temperature bath and is heated and held at a constant temperature. The retention time is kept constant so that accurate measurements can be made.
特許文献1には、医療分野等における呼気中の成分検出用として構成することができるガスクロマトグラフ装置が記載してある。例えば歯科医療における呼気中のメチルメルカプタンや硫化水素の分析による口臭の有無の判定や、糖尿病治療における呼気中のアセトン量の定量、肝臓疾病に起因する呼気中のアンモニアやイソプレン量の定量などといった、呼気中の成分の分析による疾病の発見や治療効果の確認に利用することができる。
このガスクロマトグラフは、装置本体に、検知対象である試料ガスや検出器の構成等に応じた水素ガス、ヘリウムガス等の適宜のキャリアガスが充填されたガスボンベが装置本体に接続されている。装置本体内にはガスボンベから供給されたキャリアガスが流通するガス流路の上流側から下流側に沿って、流量切替器、流量計、試料ガス供給口、ガス分離カラム、検出器が順次設けてある。 In this gas chromatograph, a gas cylinder filled with an appropriate carrier gas such as a hydrogen gas, a helium gas, or the like according to a sample gas to be detected, a configuration of a detector, or the like is connected to the main body of the apparatus. A flow switch, a flow meter, a sample gas supply port, a gas separation column, and a detector are sequentially provided in the main body of the apparatus from the upstream side to the downstream side of the gas flow path through which the carrier gas supplied from the gas cylinder flows. is there.
近年、例えば製品品質管理において、食品の汚染、魚肉類の鮮度管理、ニオイによる産地識別など、様々な分野でニオイの識別ニーズが増えている。また、半導体製造工程において、製造環境ガスの測定による製造環境の異変検知、作業環境中のガスの健康への影響などの管理においてニオイの識別ニーズが高まっている。 In recent years, for example, in product quality control, the need for odor identification has been increasing in various fields such as contamination of food, freshness control of fish and meat, and identification of a production area by odor. Further, in the semiconductor manufacturing process, there is an increasing need for identification of odors in detecting abnormalities in the manufacturing environment by measuring a manufacturing environment gas and managing the effects of gas in the working environment on health.
ニオイ識別の対象となる検知対象ガス(被検知ガス群)は、多種類のガス成分を含んでおり、一般的にニオイ識別装置に用いられているガスセンサは各種類のガスに対して交差感度を有し、サンプル中のある成分の濃度が相当高くなると、センサの出力はその成分の濃度変化に支配され、他の成分の変化に殆ど応答できなくなり、結果としてニオイの識別が不可能となることがあった。また、マイナー成分の濃度がある程度高くなっていれば、類似するニオイ種に対するセンサ出力には僅かな差が生じ、その違いにより類似するニオイ種の識別が可能となるが、現状のガスセンサ技術ではこの微弱の差を長期に渡って維持することは困難であり、長期に渡ってそれらの類似するニオイを識別することができない。 The detection target gas (detected gas group) to be subjected to odor identification contains various types of gas components, and the gas sensor generally used in the odor identification device has a cross sensitivity for each type of gas. If the concentration of a certain component in the sample becomes too high, the output of the sensor will be dominated by changes in the concentration of that component and will be almost insensitive to changes in other components, resulting in the inability to identify odors. was there. Also, if the concentration of the minor component is high to some extent, a slight difference occurs in the sensor output for similar odorous species, and the difference enables the identification of similar odorous species. It is difficult to maintain weak differences over time, and it is not possible to identify those similar odors over time.
特許文献1に記載の装置は、検出器の検出出力に現れたピークのリテンションタイムをもとに、呼気ガスに含まれるガス成分の種類を判別しているため、リテンションタイムが同じ場合又は近接している場合はガス成分の種類を判別できないという問題があった。
The device described in
従って、本発明の目的は、迅速に、複数のガス成分を含む被検知ガス群の識別を可能にするガス検知器を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas detector that can quickly identify a gas group to be detected including a plurality of gas components.
上記目的を達成するための本発明に係るガス検知器の第一特徴構成は、検知対象である複数のガス成分を含む被検知ガス群が流下するガス流路と、前記複数のガス成分を分離する分離カラムと、ガス選択性の異なる複数のガス検知素子を有するマルチセンサ検知部と、前記被検知ガス群を識別する識別部と、を備え、前記分離カラムを、各ガス成分の最大濃度が通過するタイミングを異ならせることができる非完全分離カラムとしてあり、前記識別部が、所定のガス群の出力である標準出力パターンを予め記憶する記憶手段と、前記被検知ガス群の出力および前記標準出力パターンを比較してパターンマッチングを行う解析手段と、を備え、前記標準出力パターンは、それぞれのガス検知素子の複数の時間のポイントに対する出力をプロットして標準ガスの出力傾向をパターン化したものである点にある。 In order to achieve the above object, a first characteristic configuration of the gas detector according to the present invention includes a gas flow path in which a gas group to be detected including a plurality of gas components to be detected flows down, and the plurality of gas components are separated. Separation column, a multi-sensor detection unit having a plurality of gas detection elements having different gas selectivity, and an identification unit for identifying the detected gas group, the separation column, the maximum concentration of each gas component, Storage means for storing in advance a standard output pattern which is an output of a predetermined gas group; an output of the detected gas group and the standard; Analysis means for performing pattern matching by comparing output patterns, wherein the standard output pattern plots outputs of a plurality of time points of each gas detection element. Lies in is obtained by patterning the output tendency of standard gas Te.
一般に、被検知ガス群には数十種類以上のガス成分(ニオイ成分)が含まれていると考えられており、ニオイ識別に分離カラムを投入する際、多種類のガス成分を分離しようとすると分離カラム中のガス成分の保持時間は非常に長くなるため測定に時間を要する。また、多種類のガス成分がキャリアガスによってセンサの検知レベル以下に希釈されてしまう虞があるため、測定に必要なセンサ感度を満たせなくなることがある。このように、被検知ガス群の識別において、多種類のガス成分の全成分を完全に分離することは非常に難しく、非現実的である。 In general, it is considered that the detected gas group contains tens or more types of gas components (odor components). When a separation column is used for odor discrimination, it is necessary to separate many types of gas components. Measurement time is required because the retention time of gas components in the separation column is very long. In addition, since many types of gas components may be diluted to below the detection level of the sensor by the carrier gas, the sensor sensitivity required for measurement may not be satisfied. As described above, it is extremely difficult and impractical to completely separate all of the various types of gas components in identifying the detected gas group.
マルチセンサ検知部におけるガス選択性の異なる複数のガス検知素子は、出力応答波形を異ならせることができる。そのため、マルチセンサ検知部で取得された複数のガス検知素子の出力データとして、異なるガス検知素子の数に応じて多様な出力態様を呈するデータを取得することができる。よって、分離カラムで多種類のガス成分を完全に分離しない状態であっても、複数のガス成分における各ガス成分の最大濃度(ピーク)が通過するタイミングを異ならせた状態とすれば、マルチセンサ検知部にて取得したデータを使用することにより、識別部にて被検知ガス群の出力を特徴的かつ複雑な出力パターンとして認識することができる。また、当該最大濃度が通過するタイミングが明確に異ならない場合であっても、ガス選択性の異なるマルチセンサ検知部によってガス成分の違いを検出することができる。これにより、被検知ガス群におけるマイナー成分の変化(有無)においても正確に認識することができる。 A plurality of gas detecting elements having different gas selectivities in the multi-sensor detecting section can have different output response waveforms. Therefore, as the output data of the plurality of gas detection elements obtained by the multi-sensor detection unit, data exhibiting various output modes can be obtained according to the number of different gas detection elements. Therefore, even in a state where many kinds of gas components are not completely separated by the separation column, if the timing at which the maximum concentration (peak) of each gas component in a plurality of gas components passes is made different, a multi-sensor By using the data acquired by the detection unit, the output of the detected gas group can be recognized as a characteristic and complicated output pattern by the identification unit. Further, even when the timing at which the maximum concentration passes is not clearly different, the difference in gas components can be detected by the multi-sensor detectors having different gas selectivities. Thus, the change (presence / absence) of the minor component in the detected gas group can be accurately recognized.
従って、本発明のガス検知器では、複数のガス成分を分離する分離カラムや、ガス選択性の異なる複数のガス検知素子を有するマルチセンサ検知部を用いてシステムを構築することで、検知対象である複数のガス成分を含む被検知ガス群(ニオイ成分)に対する選択性を向上させ、従来のニオイ識別より、被検知ガス群の識別能力を向上させることができる。
また、本構成によれば、分離カラムは、複数のガス成分における各ガス成分の最大濃度(ピーク)が通過するタイミングを異ならせることができる非完全分離カラムとするため、多種類のガス成分を完全に分離する必要がなく、分離カラムのリテンションタイムを短縮することができる。従って、本構成では、被検知ガス群の識別を迅速に行うことができる。また、分離カラムの構成を簡略化することができるため、本発明のガス検知器の製造コストを削減することができる。
Therefore, in the gas detector of the present invention, a separation column that separates a plurality of gas components and a multi-sensor detection unit having a plurality of gas detection elements having different gas selectivities are used to construct a system, so that a detection target can be used. It is possible to improve the selectivity to a detected gas group (odor component) containing a plurality of gas components, and to improve the discrimination ability of the detected gas group as compared with the conventional odor identification.
Further, according to this configuration, the separation column is a non-complete separation column that can vary the timing at which the maximum concentration (peak) of each gas component in a plurality of gas components passes, so that various types of gas components are used. There is no need for complete separation, and the retention time of the separation column can be reduced. Therefore, in this configuration, the detected gas group can be quickly identified. Further, since the configuration of the separation column can be simplified, the manufacturing cost of the gas detector of the present invention can be reduced.
本発明では、前記識別部が、所定のガス群の出力である標準出力パターンを予め記憶する記憶手段と、前記被検知ガス群の出力および前記標準出力パターンを比較してパターンマッチングを行う解析手段と、を備え、前記標準出力パターンは、それぞれのガス検知素子の複数の時間のポイントに対する出力をプロットして標準ガスの出力傾向をパターン化してある。 In the present invention , the identification unit stores in advance a standard output pattern that is an output of a predetermined gas group, and an analysis unit that performs pattern matching by comparing the output of the detected gas group and the standard output pattern. When, wherein the standard output pattern are patterned output tendency standard gas by plotting the output for a plurality of time points in each of the gas sensing element.
本構成によれば、事前に取得した所定のガス群(標準ガス)の標準出力パターンを使用して、検知対象ガスである被検知ガス群の出力のパターンマッチングを行うため、被検知ガス群の識別を正確にかつ客観的に行うことができる。また、当該標準出力パターンを、それぞれのガス検知素子の複数の時間のポイントに対する出力をプロットして標準ガスの出力傾向をパターン化したものとすることで、出力データに基づいた標準ガスの境界線を客観的に定義することができる。 According to this configuration, pattern matching of the output of the detected gas group, which is the detection target gas, is performed using the standard output pattern of the predetermined gas group (standard gas) acquired in advance. Identification can be performed accurately and objectively. In addition, the standard output pattern is obtained by plotting the output of each gas detection element with respect to a plurality of time points and patterning the output tendency of the standard gas, so that the boundary line of the standard gas based on the output data is obtained. Can be objectively defined.
本発明に係るガス検知器の第二特徴構成は、前記マルチセンサ検知部が、基板型半導体式ガス検知素子における少なくとも半導体材料を異ならせた複数のガス検知素子を備えた点にある。
A second characteristic configuration of the gas detector according to the present invention resides in that the multi-sensor detection unit includes a plurality of gas detection elements of different semiconductor materials in the substrate-type semiconductor gas detection element.
本構成によれば、基板型半導体式ガス検知素子における感ガス特性の異なる半導体材料や触媒を用いることで、ガス検知素子の出力応答波形を容易に異ならせることができる。 According to this configuration, the output response waveform of the gas detection element can be easily changed by using a semiconductor material or a catalyst having different gas-sensitive characteristics in the substrate-type semiconductor gas detection element.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示したように、本発明のガス検知器Xは、検知対象である複数のガス成分を含む被検知ガス群が流下するガス流路10と、複数のガス成分を分離する分離カラム20と、ガス選択性の異なる複数のガス検知素子31を有するマルチセンサ検知部30と、被検知ガス群を識別する識別部40と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a gas detector X of the present invention includes a
本実施形態のガス検知器Xは、さらに、キャリアガスを供給するキャリアガス供給部50と、ガス流路10中のガス流量を制御する流量制御部60と、被検知ガス群をサンプリングするサンプリング部70と、ガス流路10を切り替える流路切替部80と、分離カラム20・流量制御部60・サンプリング部70・流路切替部80を制御する制御部90と、を備える。このようなガス検知器Xは設置型としても、小型のポータブルな態様としてもよい。
The gas detector X of the present embodiment further includes a carrier
本発明のガス検知器Xは、検知対象ガスである複数のガス成分を含む被検知ガス群を識別する。このような検知対象ガスとして、医療分野等における呼気、食品のニオイを含んだガス等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The gas detector X of the present invention identifies a gas group to be detected including a plurality of gas components that are detection target gases. Examples of such a gas to be detected include, but are not limited to, breath in the medical field and the like and gas containing food odor.
分離カラム20は、ステンレス等の耐腐食性金属を使用して中空筒状に形成されており、内部には固定相となる充填材が充填される。本実施形態の分離カラム20は、所謂パックドカラムを使用することができる。充填材は、例えば固定相を含浸・塗布した担体、または吸着剤等を使用することができ、検出対象ガスやキャリアガスの種類に応じた適宜のものが用いられる。
The
本発明の分離カラム20は、被検知ガス群における複数のガス成分における各ガス成分の最大濃度が通過するタイミングを異ならせることができるカラムとすればよい。例えば、通常のカラム駆動条件を低温側に変更、カラムの長さを短縮する、或いは、充填剤の組成を変更する等して、公知の分離カラムより複数のガス成分を分離する能力を低い状態とした低分解能な分離カラムとして使用することができる。このような分離カラムは、本明細書では非完全分離カラムと称する。
The
ニオイの識別は、検知対象ガスである複数のガス成分を含む被検知ガス群における複数のガス成分のそれぞれを同定することで達成できると考えられる。一般に、被検知ガス群には数十種類以上のガス成分(ニオイ成分)が含まれていると考えられており、このような多種類のガス成分を同定するため、通常のガス分離カラムを使用してそれぞれのガス成分を完全に分離するためには、長いリテンションタイムを要する。このように分離に長時間を要すると、被検知ガス群がキャリアガスによってセンサの検知レベル以下に希釈される虞があり、センサによって検知できないことがある。 It is considered that the identification of odor can be achieved by identifying each of a plurality of gas components in a detected gas group including a plurality of gas components which are detection target gases. Generally, it is considered that the detected gas group contains several dozen or more types of gas components (odor components). To identify such various types of gas components, a normal gas separation column is used. In order to completely separate the respective gas components, a long retention time is required. If a long time is required for the separation, the detected gas group may be diluted by the carrier gas below the detection level of the sensor, and the detection may not be performed by the sensor.
一方、本発明で使用する分離カラム20(非完全分離カラム)は、複数のガス成分における各ガス成分の最大濃度(ピーク)が通過するタイミングを異ならせるだけでよいため、多種類のガス成分を完全に分離する必要がなく、分離カラムのリテンションタイムを短縮することができる。例えば通常のガス分離カラムを使用してそれぞれのガス成分を完全に分離するためには30分程度のリテンションタイムを要するが、本発明で使用する分離カラム20では10分程度のリテンションタイムでよい。
On the other hand, the separation column 20 (incomplete separation column) used in the present invention only needs to change the timing at which the maximum concentration (peak) of each gas component in a plurality of gas components passes, so that various types of gas components can be used. There is no need for complete separation, and the retention time of the separation column can be reduced. For example, in order to completely separate each gas component using a normal gas separation column, a retention time of about 30 minutes is required. However, the
具体的な分離カラム20(非完全分離カラム)およびその周縁構造の構成を図2に示す。分離カラム20は、エア加熱部21と共に支持シリンダー22によって支持され、かつ断熱材23で覆われる。分離カラム20はヒータ24によって駆動温度を変更することができ、駆動温度は測温抵抗体で測温した信号を制御部90に送ることで、制御部90によって制御することができる。分離カラム20の駆動温度は、50〜60℃程度(通常は100℃程度)とすることができ、分離カラム20の内径を3mmとした場合の長さを40〜50cm程度(通常は100cm程度)とすることができるが、これらに限定されるものではない。分離カラム20の駆動温度を通常よりも低い温度とすることができるため、本発明のガス検知器Xの駆動コストを削減することができる。また、具体的な充填剤として、塩類、有機酸塩素化合物であるBentone34等を使用するのがよいが、これに限定されるものではない。
FIG. 2 shows a specific configuration of the separation column 20 (incomplete separation column) and its peripheral structure. The
このように、本発明で使用する低分解能な分離カラム20(非完全分離カラム)は、カラムの長さを短くできる分、通常の分離カラムより小型化することができる。そのため、本発明のガス検知器Xは、小型のポータブルな態様とすることができる。 As described above, the low-resolution separation column 20 (incomplete separation column) used in the present invention can be made smaller than a normal separation column because the column length can be reduced. Therefore, the gas detector X of the present invention can be a small and portable mode.
マルチセンサ検知部30は、ガス選択性の異なる複数のガス検知素子31を有する。
当該ガス検知素子31は、被検知ガスを検知できる公知のガス検知素子であれば特に限定されるものではなく、例えば熱線型半導体式ガス検知素子、基板型半導体式ガス検知素子といった半導体式ガス検知素子を使用することができる。ガス検知素子31の数についても複数であれば特に限定されるものではない。本実施形態では三つの基板型半導体式ガス検知素子を使用した場合について説明する。即ち、マルチセンサ検知部30は、基板型半導体式ガス検知素子における少なくとも半導体材料を異ならせた複数のガス検知素子31を備える。ガス選択性の異なる複数のガス検知素子31は、感ガス特性の異なる半導体材料や触媒を用いることで、それぞれのガス検知素子31において出力応答波形を異ならせることができる。
The
The
触媒は公知の触媒を使用すればよい。即ち、マルチセンサ検知部30における複数のガス検知素子31は、半導体材料を異ならせる、或いは、半導体材料および触媒を異ならせてガス選択性が異なるように構成すればよい。
A known catalyst may be used as the catalyst. That is, the plurality of
基板型半導体式ガス検知素子31は、図3に示すように、アルミナ基板31aの表面に白金櫛型電極31b,31cを蒸着して設け、この上に酸化タングステンを主成分とする金属酸化物半導体ペーストを塗布し、600℃で2時間焼成して感応層31dを設けてある。また、アルミナ基板31aの裏面には、白金薄膜ヒーター31eが設けられ、ガス検知素子の動作温度を維持するために用いられる。
As shown in FIG. 3, the substrate type semiconductor
酸化タングステンを主成分とする金属酸化物半導体ペーストの替わりに、酸化チタン・酸化スズコアーセル構造粉体をベースとした半導体材料、或いは、酸化セリウムをベースとした半導体材料とすることで、ガス選択性の異なる三つの基板型半導体式ガス検知素子を作製することができる。 By using a semiconductor material based on a titanium oxide / tin oxide core cell structure powder or a cerium oxide based semiconductor material instead of a metal oxide semiconductor paste containing tungsten oxide as a main component, gas selectivity is improved. Three different substrate-type semiconductor gas detection elements can be manufactured.
識別部40は、被検知ガス群を識別する。即ち、識別部40は被検知ガス群がどのようなニオイを有するガス群であるかを判定する構成を有する。具体的には、識別部40は、所定のガス群の出力である標準出力パターンを予め記憶する記憶手段41と、被検知ガス群の出力および標準出力パターンを比較してパターンマッチングを行う解析手段42と、を備える。
The
記憶手段41は、標準出力パターンを記憶できるメモリやストレージであれば、どのような態様でもよい。標準出力パターンは、事前に取得した標準ガス(医療分野等における呼気、食品のニオイを含んだガス等)の出力データのことである。即ち、標準ガスを本発明のガス検知器Xによってサンプリングし、マルチセンサ検知部30で取得された複数のガス検知素子31の出力データを標準出力パターンとすることができる。このとき、当該標準出力パターンは、それぞれのガス検知素子31の出力応答波形から予め複数の特徴となる複数の時間等のポイント(図4:t1〜t4)を決定しておき、これらのポイントに対する出力をプロット(図5,6)して標準ガスの出力傾向をパターン化したものである。標準ガスの出力傾向と異なるパターンとなるデータは、標準ガスと異なるニオイを有するガス(異種ガス)であると識別できる。図6は主成分分析によるパターン識別の例を示している。このように出力傾向をパターン化することで、出力データに基づいた標準ガスの境界線を客観的に定義することができる。
The storage means 41 may take any form as long as it is a memory or storage capable of storing a standard output pattern. The standard output pattern is output data of a standard gas (exhaled gas in the medical field, gas containing food odor, etc.) acquired in advance. That is, the standard gas is sampled by the gas detector X of the present invention, and the output data of the plurality of
解析手段42は、検知対象ガスである被検知ガス群の出力および標準出力パターンを比較してパターンマッチングを行うマイコン等で構成すればよい。 The analyzing means 42 may be constituted by a microcomputer or the like that compares the output of the detected gas group that is the detection target gas and the standard output pattern and performs pattern matching.
識別部40におけるパターン識別を主成分分析によって行う場合、PCにて視覚化し、識別の自動化を図るように構成することができる。
When the pattern identification in the
パターン識別を主成分分析で行う場合は、以下のようにして行えばよい。即ち、標準ガスを本発明のガス検知器Xによって測定して得られたデータを図6のようなグラフにプロットし、標準ガスのプロットされた領域を決定する。このとき、領域の境界はマハラノビス距離で定めることができる。次に、検知対象ガスである被検知ガス群を本発明のガス検知器Xによって測定して得られたデータを標準ガスと同じグラフにプロットし、標準ガスの領域内に位置するか否かで、被検知ガス群を識別することができる。即ち、図6において、黒の三角で示されたプロットは標準ガスと同じ(同種の)ニオイを有するガスであると識別でき、黒の四角で示されたプロットは標準ガスと異なるニオイを有するガスであると識別できる。 When the pattern identification is performed by the principal component analysis, it may be performed as follows. That is, data obtained by measuring the standard gas by the gas detector X of the present invention is plotted on a graph as shown in FIG. 6, and the plotted region of the standard gas is determined. At this time, the boundary of the area can be determined by the Mahalanobis distance. Next, data obtained by measuring a gas group to be detected, which is a gas to be detected, with the gas detector X of the present invention is plotted on the same graph as the standard gas. , The group of detected gases can be identified. That is, in FIG. 6, a plot indicated by a black triangle can be identified as a gas having the same (same type) odor as the standard gas, and a plot indicated by a black square indicates a gas having an odor different from the standard gas. Can be identified.
また、上述したように特徴となる複数の時間等のポイント(図4:t1〜t4)を決定するのではなく、波形周波数成分を抽出し、周波数成分ごとに形成されるパターンの中から最大分散を持つパターンを選択してパターン識別するようにしてもよい。 Also, as described above, instead of determining a plurality of characteristic points such as time (FIG. 4: t1 to t4), a waveform frequency component is extracted and a maximum variance is calculated from a pattern formed for each frequency component. May be selected to identify the pattern.
キャリアガス供給部50は、水素ガス、ヘリウムガス等の適宜のキャリアガスが充填されたガスボンベ等によって構成することができる。
流量制御部60は、マスフローコントローラ等によって構成することができ、キャリアガスの流量を調整することができる。
サンプリング部70は、被検知ガス群を採取する態様であればどのような態様でもよく、例えばノズル状の部材によって構成することができる。
流路切替部80は、キャリアガス供給部50からのキャリアガス、或いは、サンプリング部70からの被検知ガス群を切り替え制御できる制御弁などによって構成することができる。
制御部90は、分離カラム20の温度制御、流量制御部60におけるキャリアガスの流量制御、サンプリング部70における被検知ガス群のサンプリング制御、流路切替部80の切り替え制御、を行えるマイコン等によって構成することができる。
The carrier
The
The
The flow
The
本発明のガス検知器Xは、検知対象ガスの採取時以外は一定流量でキャリアガスが流れ(通常モード)、分離カラム20およびマルチセンサ検知部30はキャリアガス雰囲気中に置かれている。検知対象ガスの採取時にはサンプリング部70から検知対象ガスが採取され、その後、流量制御部60をサンプリングした検知対象ガスが分離カラム20に流下するように切り替える。検知対象ガスのサンプリングが終わり次第流路は通常モードに切り替えられ、キャリアガスよってサンプリングした検知対象ガスが分離カラム20を流下し、マルチセンサ検知部30に到達し、測定される。
In the gas detector X of the present invention, the carrier gas flows at a constant flow rate (normal mode) except when the detection target gas is collected, and the
この時、マルチセンサ検知部30を通過する被検知ガス群の複数のガス成分の最大濃度(ピーク)が通過するタイミングをずらす(各ガス成分のマルチセンサ検知部30を通過するタイミングにオーバーラップする部分がある場合でも、ガス成分ごとの最大濃度の通過するタイミングはずれる)ことでセンサの交差感度による選択性低下を補うことができ、優れたニオイ(ガス)選択性が得られ、被検知ガス群の高い識別能力を確保することができる。
At this time, the timing at which the maximum concentration (peak) of the plurality of gas components of the detected gas group passing through the
一般に、被検知ガス群には数十種類以上のガス成分(ニオイ成分)が含まれていると考えられている。マルチセンサ検知部30におけるガス選択性の異なる複数のガス検知素子31は、出力応答波形を異ならせることができる。そのため、マルチセンサ検知部30で取得された複数のガス検知素子31の出力データとして、異なるガス検知素子31の数に応じて多様な出力態様を呈するデータを取得することができる。よって、分離カラム20で多種類のガス成分を完全に分離しない状態であっても、複数のガス成分における各ガス成分の最大濃度(ピーク)が通過するタイミングを異ならせた状態とすれば、マルチセンサ検知部30にて取得したデータを使用することにより、識別部40にて被検知ガス群の出力を特徴的かつ複雑な出力パターンとして認識することができる。これにより、被検知ガス群におけるマイナー成分の変化(有無)においても正確に認識することができる。
Generally, it is considered that several tens or more types of gas components (odor components) are contained in the detected gas group. A plurality of
従って、本発明のガス検知器Xでは、検知対象である複数のガス成分を含む被検知ガス群(ニオイ成分)に対する選択性を向上させ、従来のニオイ識別より、被検知ガス群の識別能力を向上させることができる。 Therefore, in the gas detector X of the present invention, the selectivity with respect to the detected gas group (smell component) containing a plurality of gas components to be detected is improved, and the detection capability of the detected gas group is improved as compared with the conventional odor identification. Can be improved.
本発明は、ニオイ識別の対象となる検知対象ガス(被検知ガス群)を識別するガス検知器に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the gas detector which identifies the detection target gas (detected gas group) used as the object of odor identification.
X ガス検知器
10 ガス流路
20 分離カラム
30 マルチセンサ検知部
40 識別部
41 記憶手段
42 解析手段
Claims (2)
前記分離カラムが、各ガス成分の最大濃度が通過するタイミングを異ならせることができる非完全分離カラムとしてあり、
前記識別部が、所定のガス群の出力である標準出力パターンを予め記憶する記憶手段と、前記被検知ガス群の出力および前記標準出力パターンを比較してパターンマッチングを行う解析手段と、を備え、
前記標準出力パターンは、それぞれのガス検知素子の複数の時間のポイントに対する出力をプロットして標準ガスの出力傾向をパターン化したものであるガス検知器。 A gas passage through which a gas group to be detected including a plurality of gas components to be detected flows down, a separation column for separating the plurality of gas components, and a multi-sensor detection unit having a plurality of gas detection elements having different gas selectivities And an identification unit for identifying the detected gas group,
The separation column, Ri Thea and imperfect separation column maximum density can be varied timing of the passage of the gas components,
The identification unit includes a storage unit that previously stores a standard output pattern that is an output of a predetermined gas group, and an analysis unit that performs pattern matching by comparing the output of the detected gas group and the standard output pattern. ,
The standard output pattern is a gas detector in which the output of each gas detection element at a plurality of time points is plotted to pattern the standard gas output tendency .
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