JPH02231548A - Gas sensor system - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、化学工業、環境計測分野におけるガスの計
測、識別を行なう装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for measuring and identifying gases in the chemical industry and environmental measurement field.
この発明のガスセンサーシステムは、感応膜を有する複
数の水晶振動子と、該水晶振動子と同数のリレー、およ
び、共振周波数測定装置とデータ表示装置より構成した
ガスセンサーシステムである。このうち、共振周波数測
定装置は、周波数掃引回路と高周波電流測定回路と測定
制御演算回路より構成されている。また、感応膜は、そ
れぞれ異なる脂質またはその他細胞膜構成成分であるが
、２種類の脂質またはその他細胞膜構成成分とその混合
物より構成した。データ表示装置は、ディスプレイ、プ
リンタによって構成した。The gas sensor system of the present invention is composed of a plurality of crystal oscillators having sensitive films, the same number of relays as the crystal oscillators, a resonance frequency measuring device, and a data display device. Among these, the resonant frequency measuring device is composed of a frequency sweep circuit, a high frequency current measuring circuit, and a measurement control calculation circuit. Further, the sensitive membrane was composed of two types of lipids or other cell membrane constituents and a mixture thereof, although each of the sensitive membranes was made of different lipids or other cell membrane constituents. The data display device consisted of a display and a printer.
この装置によって、ガス、特に匂い物質の検出と識別を
高感度で行なうことが可能になった。This device has made it possible to detect and identify gases, especially odorants, with high sensitivity.
従来、水晶振動子を利用したガスセンサーでは、１つま
たは複数の水晶振動子を有機薄膜で被覆し、発振回路を
使用し、発振周波数を測定する方法がとられていた。Conventionally, gas sensors using crystal oscillators have employed a method in which one or more crystal oscillators are coated with an organic thin film, an oscillation circuit is used, and the oscillation frequency is measured.
水晶振動子ガスセンサーの感度は、感応膜の厚さに依存
して増加すると考えられるが、従来の発振回路を使用し
た測定法の場合、水晶振動子上に過剰の有機薄膜を被覆
すると発振が停止してしまい、測定不能になるという問
題があった。また、検出感度、ガス識別能の高い感応膜
の選定も大きな課題であった。The sensitivity of a quartz crystal gas sensor is thought to increase depending on the thickness of the sensitive film, but in the case of measurement methods using conventional oscillation circuits, coating the quartz crystal with an excessive thin organic film can cause oscillation. There was a problem that the system would stop and become impossible to measure. Another major challenge was the selection of a sensitive membrane with high detection sensitivity and gas discrimination ability.
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、本発明のガスセンサーシ
ステムは、感応膜を有する１個あるいは２個以上の水晶
振動子と、該水晶振動子と同数のリレー、および共振周
波数測定装置とデータ表示装置より構成した。このうち
、共振周波数Ｊｌｌ＋定装置は、周波数掃引回路と高周
波電流測定回路と測定制御演算回路より構成した。また
、感応膜は、それぞれ異なる脂質またはその他細胞膜構
成成分、あるいは、２種類の脂質またはその他細胞膜構
成成分とその混合物より構成した。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the gas sensor system of the present invention includes one or more crystal oscillators each having a sensitive film and the same number of relays as the crystal oscillators. , a resonant frequency measuring device, and a data display device. Among these, the resonance frequency Jll+ determining device was composed of a frequency sweep circuit, a high frequency current measurement circuit, and a measurement control calculation circuit. The sensitive membrane was composed of different lipids or other cell membrane constituents, or a mixture of two types of lipids or other cell membrane constituents.
本発明のガスセンサーシステムでは、共振周波数変化の
測定は、周波数掃引回路と高周波電流測定回路と測定制
御演算回路を用いて行なわれる。In the gas sensor system of the present invention, a change in resonance frequency is measured using a frequency sweep circuit, a high frequency current measurement circuit, and a measurement control calculation circuit.
すなわち、信号源から水晶振動子の共振周波数をカバー
する範囲で周波数を掃引し、このとき水晶振動子に流れ
た電流をモニターし、この電流がピークを示す周波数を
共振周波数として求めるものである。この測定回路は、
高周波電流計の感度を高めることによって、これまで、
発振回路では不可能だった膜厚の感応膜においても共振
周波数の測定が可能になり、さらに感応膜として匂い物
質？対して感応性の高い脂質またはその他細胞膜構成成
分を使用することによって、匂い物質の識別を行なうこ
とが可能になった。That is, the frequency is swept in a range covering the resonant frequency of the crystal resonator from the signal source, the current flowing through the crystal resonator at this time is monitored, and the frequency at which this current peaks is determined as the resonant frequency. This measurement circuit is
Until now, by increasing the sensitivity of high-frequency ammeters,
It is now possible to measure the resonance frequency of a sensitive film with a thickness that was not possible with an oscillator circuit, and it is also possible to measure odorants as a sensitive film. By using lipids or other cell membrane constituents that are highly sensitive to odorants, it has become possible to identify odorants.
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
一図は、本発明のガスセンサーシステムの構成を示すブ
ロック図である。第一図において、測定容器１に固定し
た感応膜２１、２■・・・、２６をコートしたＡＴカッ
ト水晶振動子３，、３■、・・・、３．は、周波数掃引
回路４に接続されている。Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the gas sensor system of the present invention. In FIG. 1, AT-cut crystal oscillators 3, 3, . . . , 3 coated with sensitive films 21, 2, . is connected to the frequency sweep circuit 4.
周波数掃引回路４の出力端子はＡＴカット水晶振動子３
ｌ、３２、・・・、３，に接続され、水晶振動子と信号
源のＧＮＤ端子との間にはリレー５、、５２、・・・、
５．と高周波電流ｎ１定回路６が接続されてお力、マイ
クロコンピューター７によってリレーがコントロールさ
れ、どれか一つの水晶振動子の共振周波数が、測定され
るようになっている。The output terminal of the frequency sweep circuit 4 is the AT cut crystal oscillator 3.
1, 32, . . . , 3, and relays 5, 52, . . . are connected between the crystal resonator and the GND terminal of the signal source.
5. A high frequency current n1 constant circuit 6 is connected to the relay, and a microcomputer 7 controls the relay so that the resonant frequency of any one of the crystal oscillators is measured.
周波数掃引回路４はマイクロコンピューター７により制
御され、高周波電流測定回路６の出力は、マイクロコン
ピューター７によってモニタされ、ディスプレイ８、プ
リンタ９に表示される構成となっている。The frequency sweep circuit 4 is controlled by a microcomputer 7, and the output of the high frequency current measurement circuit 6 is monitored by the microcomputer 7 and displayed on a display 8 and a printer 9.
本装置をガス検出のみにしようする場合は、水晶振動子
１つでリレーを除いた構成として使用することも可能で
ある。また、測定容器は、フロー型の容器によっても使
用可能である。If this device is used only for gas detection, it can also be used with a single crystal oscillator and no relay. Furthermore, a flow type container can also be used as the measurement container.
ＡＴカット、９ Ｍ Ｈ ｚ−水晶振動子に１００μｇ
程度の感応膜をつけた場合、発振回路を用いた測定法で
は、発振が停止する場合があり測定不可能となったが、
本発明の測定装置では、測定可能である。第二図は、ア
ゾレクチンの膜厚を変えた場合の共振周波数変化をそれ
ぞれのセンサーにおけるエタノール２．７％（０）、０
．５５％（◇）に対する共振周波数変化を示したもので
ある。この図から膜厚を厚くすることによって感度が向
上することがわかる。AT cut, 9 MHz - 100 μg in crystal resonator
When a sensitive film of about 100% is attached, the oscillation may stop when using a measurement method using an oscillation circuit, making measurement impossible.
With the measuring device of the present invention, measurement is possible. Figure 2 shows the change in resonance frequency when the film thickness of azolectin is changed for each sensor with ethanol 2.7% (0) and 0.
．． It shows the resonance frequency change for 55% (◇). From this figure, it can be seen that increasing the film thickness improves the sensitivity.
（実施例１）
感応膜に脂質またはその他細胞膜の構成物質である１０
０μｇのアゾレクチン、ホスファスチジルエタノールア
ミン、卵黄レシチン、コレステロ一ルを被覆した水晶振
動子を用いて、匂い物質であるメントン、ントラール、
β−イオノン、ｎ−アミルアセテート、メタノール、エ
タノール、アセトン、エチルエーテルのａＰＩ定を行な
った。第三図は、アゾレクチンを披覆し多水晶振動子に
おけるメントン、シトラール、β−イオノン、ｎ−アミ
ルアセテートの各濃度における共振周波数変化を示した
ものである。第三図に示されるように、本発明のガスセ
ンサーシステムによって匂い物質の濃度の，１Ｆ１定が
可能であることがわかる。(Example 1) Lipids or other cell membrane constituents 10 are added to the sensitive membrane.
Using a crystal oscillator coated with 0 μg of azolectin, phosphatidylethanolamine, egg yolk lecithin, and cholesterol, the odorants menthone, ntral,
α-ionone, n-amyl acetate, methanol, ethanol, acetone, and ethyl ether were determined by aPI. Figure 3 shows changes in resonance frequency at various concentrations of menthone, citral, β-ionone, and n-amyl acetate in a polycrystalline oscillator covering azolectin. As shown in Figure 3, it can be seen that the gas sensor system of the present invention allows the concentration of odorants to be determined at 1F1.
次に、４種類の感応膜におけるそれぞれの匂い物質の応
答を、得られた共振周波数変化を感応膜形成時の共振周
波数変化で割ることによって標準化し、さらに、濃度変
化による影響を除くため、応答パターンの平均が１とな
るような処理をした応答パターンの結果を第四図に示す
。第四図からわかるように、匂い物質（メントン、シト
ラール、β−イオノン、ｎ−アミルアセテート、メタノ
ール、エタノール、アセトン、エチルエーテル）それぞ
れによって、各感応膜（アゾレクチン：Ａ１コレステロ
ール二８１ホスファチジルエタノールアミン：０１卵黄
レシチン＝Ｄ）に対する応答が異なり、匂い物質の識別
が可能であることがわかる。Next, the response of each odorant in the four types of sensitive membranes was standardized by dividing the obtained resonance frequency change by the resonance frequency change during the formation of the sensitive membrane. FIG. 4 shows the results of response patterns processed so that the average of the patterns becomes 1. As can be seen from Figure 4, each sensitive membrane (azolectin: A1 cholesterol 281 phosphatidylethanolamine: It can be seen that the responses to 01 egg yolk lecithin (D) are different, making it possible to identify odorants.
（実施例２）
感応膜に、アゾレクチンとコレステロールの混合膜（混
合比、１：０、３：１、１：１、１：３、０：１）を用
いて実施例１と同様にして匂い物質の測定を行ない、感
応膜による周波数変化で、ガスによる共振周波数変化を
測り、パターン間の平均を１とした処理を行なった結果
を第５図に示す。(Example 2) Odor was detected in the same manner as in Example 1 using a mixed membrane of azolectin and cholesterol (mixing ratio: 1:0, 3:1, 1:1, 1:3, 0:1) as a sensitive membrane. The substance was measured, and the resonant frequency change due to the gas was measured based on the frequency change due to the sensitive film, and the average between patterns was set to 1. The results are shown in FIG.
第５図からも同様に匂い物質の識別が可能であることが
わかる。It can be seen from FIG. 5 that odorants can be similarly identified.
本発明の装置では、ＩＭＨｚ−２０ＭＨｚのＡＴカット
水晶振動子を用いたが、ＢＴカット水晶振動子、ＧＴカ
ット水晶振動子及び音叉型水晶振動子でも使用可能であ
った。また、共振周波数測定装置として、周波数掃引型
インピーダンスアナライザーとマイクロコンピューター
を使用することによっても同様に測定可能であった。ま
た、感応膜を５ｍｇ程度に厚くすることによっても使用
可能であった。In the apparatus of the present invention, an IMHz-20 MHz AT cut crystal resonator was used, but a BT cut crystal resonator, a GT cut crystal resonator, and a tuning fork type crystal resonator could also be used. Furthermore, similar measurement was possible by using a frequency sweep type impedance analyzer and a microcomputer as the resonance frequency measuring device. It was also possible to use it by increasing the thickness of the sensitive film to about 5 mg.
本発明のガスセンサーシステムによって、感応膜が厚い
場合にも測定が可能となり、感度の向上が可能となった
。また、異なる種類の脂質または、他の細胞膜構成物質
を感応膜として使用することにより、匂い物質の識別が
可能となった。The gas sensor system of the present invention enables measurement even when the sensitive membrane is thick, making it possible to improve sensitivity. Furthermore, by using different types of lipids or other cell membrane constituents as sensitive membranes, it has become possible to identify odorants.
第一図は本発明のガスセンサーシステムの構成を示すブ
ロック図、第二図は本発明のガスセンサーシステムでｄ
ｐ１定したアゾレクチン感応膜の成膜時の周波数変化と
それに対応するエタノール吸着に伴う周波数変化を示す
図、第三図は、アゾレクチン感応膜に対する匂い物質の
各濃度における共振周波数変化を示した図、第四図は、
各感応膜において測定された匂い物質の標準化した応答
パターンを示す図、第５図は、アゾレクチン、コレステ
ロール混合膜において測定された匂い物質の標準化した
応答パターンを示す図である。
１ φ ・
２１一０
３．〜、
４ ・ ・
５１〜７
６ ・ ・
７ ● ・
測定容器
感応膜
ＡＴカット水晶振動子
周波数掃引回路
リレー
高周波電流測定回路
マイクロコンピューター
以上
出願人 セイコー電子工業株式会社
代理人 弁理士 林 敬 之 助本Ｖ．帆のが゛
スセン寸一システムの摸込と示すブロソフ団８ １ 図
第
図
料
κ
工“７ノーノレ＠Ｊ［ぐイキｆｊう１礪液ぜｒ【格にイ
と―（田ノ八仮届ｌ数Ｊシ’ｊ．（Ｈｚ）
フしイト太ヒ
第
図Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the gas sensor system of the present invention, and Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the gas sensor system of the present invention.
A diagram showing the frequency change during film formation of the azo lectin-sensitive film with p1 constant and the corresponding frequency change due to ethanol adsorption. The third diagram is a diagram showing the resonance frequency change at each concentration of odorant for the azo lectin-sensitive film. The fourth figure is
FIG. 5 is a diagram showing the standardized response pattern of the odorant measured in each sensitive membrane. FIG. 5 is a diagram showing the standardized response pattern of the odorant measured in the azolectin and cholesterol mixed membrane. 1 φ ・21-0 3. ~, 4 ・ ・ 51 ~ 7 6 ・ ・ 7 ● ・ Measuring container Sensitive membrane AT cut crystal oscillator Frequency sweep circuit Relay High frequency current measurement circuit Microcomputer Applicant Seiko Electronics Co., Ltd. Agent Patent attorney Takayuki Hayashi Sukemoto V. The Brossoff group 8 shows that the sail is an imitation of the Susen-ichi system. L number J si'j. (Hz)
Claims (6)
子と、前記水晶振動子と同数のリレー、および、共振周
波数測定装置とデータ表示装置より構成されるガスセン
サーシステム。(1) A gas sensor system comprising one or more crystal oscillators having a sensitive film, the same number of relays as the crystal oscillators, a resonance frequency measuring device, and a data display device.
周波電流測定回路、測定制御演算回路より構成される請
求項１記載のガスセンサーシステム。(2) The gas sensor system according to claim 1, wherein the resonance frequency measuring device includes a frequency sweep circuit, a high frequency current measuring circuit, and a measurement control calculation circuit.
細胞膜構成成分である請求項１記載のガスセンサーシス
テム。(3) The gas sensor system according to claim 1, wherein the sensitive membranes are each made of different lipids or other cell membrane constituents.
構成成分およびその混合物より構成される請求項１記載
のガスセンサーシステム。(4) The gas sensor system according to claim 1, wherein the sensitive membrane is composed of two types of lipids or other cell membrane constituents and a mixture thereof.
カット水晶振動子、ＧＴカット水晶振動子、もしくは音
叉型水晶振動子である請求項１記載のガスセンサーシス
テム。(5) The crystal resonator is an AT cut crystal resonator, a BT
The gas sensor system according to claim 1, which is a cut crystal resonator, a GT cut crystal resonator, or a tuning fork type crystal resonator.
の両方または、いずれかによって構成される請求項１記
載のガスセンサーシステム。(6) The gas sensor system according to claim 1, wherein the data processing device includes a display and/or a printer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174089A JPH02231548A (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | Gas sensor system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5174089A JPH02231548A (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | Gas sensor system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02231548A true JPH02231548A (en) | 1990-09-13 |
Family
ID=12895306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5174089A Pending JPH02231548A (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | Gas sensor system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02231548A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04307351A (en) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Hitachi Ltd | Method for detecting trace of gaseous component in atmosphere and applied machinery |
| JPH05107171A (en) * | 1991-09-20 | 1993-04-27 | Hosokawa Micron Corp | Powder measuring device |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP5174089A patent/JPH02231548A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04307351A (en) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Hitachi Ltd | Method for detecting trace of gaseous component in atmosphere and applied machinery |
| JPH05107171A (en) * | 1991-09-20 | 1993-04-27 | Hosokawa Micron Corp | Powder measuring device |
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