JPH06167435A - 臭い測定装置 - Google Patents
臭い測定装置Info
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- JPH06167435A JPH06167435A JP32154692A JP32154692A JPH06167435A JP H06167435 A JPH06167435 A JP H06167435A JP 32154692 A JP32154692 A JP 32154692A JP 32154692 A JP32154692 A JP 32154692A JP H06167435 A JPH06167435 A JP H06167435A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えば水道水の臭みを生ずる原因物質とされ
るジメチルイソボルネオールの成分分子を効果的に吸収
する吸収膜を圧電素子に取り付けた臭いセンサを用いて
臭い分子の濃度を精度よく測定する装置を得る。 【構成】 臭い成分分子を選択的に吸着する特性を有す
る吸着３膜を表面に接着してなる２個の水晶振動子（圧
電素子）１と、これらの圧電素子を別個に発振させる２
個の発振周波数調整回路（機能）付き発振回路４と、こ
れらの発振回路の周波数の差によって発生するビート周
波数を検出するビート周波数検出回路６と、ビート周波
数の周波数カウンタ５と、ビート周波数検出回路６の出
力側に接続され発振周波数の変化分を微分する微分回路
８と、この微分回路が出力する微分値の最大値を検出す
る微分値の最大値検出回路９とを有する臭い測定装置。
るジメチルイソボルネオールの成分分子を効果的に吸収
する吸収膜を圧電素子に取り付けた臭いセンサを用いて
臭い分子の濃度を精度よく測定する装置を得る。 【構成】 臭い成分分子を選択的に吸着する特性を有す
る吸着３膜を表面に接着してなる２個の水晶振動子（圧
電素子）１と、これらの圧電素子を別個に発振させる２
個の発振周波数調整回路（機能）付き発振回路４と、こ
れらの発振回路の周波数の差によって発生するビート周
波数を検出するビート周波数検出回路６と、ビート周波
数の周波数カウンタ５と、ビート周波数検出回路６の出
力側に接続され発振周波数の変化分を微分する微分回路
８と、この微分回路が出力する微分値の最大値を検出す
る微分値の最大値検出回路９とを有する臭い測定装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は臭い測定装置に関し、
詳しくは臭い成分分子（以下臭い分子という）の濃度測
定を含む臭い測定装置に関するものである。
詳しくは臭い成分分子（以下臭い分子という）の濃度測
定を含む臭い測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置として、例えば、応用物理
５８［７］ｐ１０４５−ｐ１０５４に、中本高道，森泉
豊栄：ニューラルネットワークを用いたにおいセンサ
ー、と題する解説論文に開示された臭いセンサがある。
この臭いセンサは、圧電素子の電極上に接着した吸着膜
に臭い分子が吸着すると、その重量が増加するので、こ
の増加によって圧電素子の発振周波数が低下することを
利用したものである。このような臭いセンサからなる臭
い測定器の従来構成を図１２に示す。図１２にみられる
ように、水晶振動子１の両面に電極２を設け、これらの
電極２の上に吸着膜３を接着したものを臭いセンサとし
ている。電極２に接続する発振回路４で水晶振動子１を
発振させ、その発振周波数を周波数カウンタ５で測定
し、発振周波数の変化によって臭いを測定するものであ
る。この場合、吸着膜３として使用される材質には、ア
セチルセルロース＋トリオレイン、エポキシ樹脂、トリ
オレイン、スクアラン、アセチルセルロース＋フタル酸
ジオクチル等が挙げられている。
５８［７］ｐ１０４５−ｐ１０５４に、中本高道，森泉
豊栄：ニューラルネットワークを用いたにおいセンサ
ー、と題する解説論文に開示された臭いセンサがある。
この臭いセンサは、圧電素子の電極上に接着した吸着膜
に臭い分子が吸着すると、その重量が増加するので、こ
の増加によって圧電素子の発振周波数が低下することを
利用したものである。このような臭いセンサからなる臭
い測定器の従来構成を図１２に示す。図１２にみられる
ように、水晶振動子１の両面に電極２を設け、これらの
電極２の上に吸着膜３を接着したものを臭いセンサとし
ている。電極２に接続する発振回路４で水晶振動子１を
発振させ、その発振周波数を周波数カウンタ５で測定
し、発振周波数の変化によって臭いを測定するものであ
る。この場合、吸着膜３として使用される材質には、ア
セチルセルロース＋トリオレイン、エポキシ樹脂、トリ
オレイン、スクアラン、アセチルセルロース＋フタル酸
ジオクチル等が挙げられている。
【０００３】なお、この引用文献に示されている技術内
容の要点は次のようなものである。人間の嗅覚では、多
数の特性の異なる受容器からの応答パターンを、パター
ン認識することによって臭いを識別しているらしいとさ
れているので、このような生体嗅覚機構を模擬した人工
的な臭いセンシングシステムについて記述している。そ
して、受容器の代わりに水晶振動子センサ、脳の代わり
にニューラルネットワークを用いて、アルコール飲料の
臭いを識別するシステムを試作し、センサの動作原理、
パターン認識の手法についての解説及びその成果として
得られた若干の実験例が紹介されている。
容の要点は次のようなものである。人間の嗅覚では、多
数の特性の異なる受容器からの応答パターンを、パター
ン認識することによって臭いを識別しているらしいとさ
れているので、このような生体嗅覚機構を模擬した人工
的な臭いセンシングシステムについて記述している。そ
して、受容器の代わりに水晶振動子センサ、脳の代わり
にニューラルネットワークを用いて、アルコール飲料の
臭いを識別するシステムを試作し、センサの動作原理、
パターン認識の手法についての解説及びその成果として
得られた若干の実験例が紹介されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の臭
い測定装置では、ネットワークを構成するために、多数
のセンサ素子を用いているが、個々の素子としては、１
個の振動子で構成されているものであるので、振動子間
の性能のばらつきが大きい場合には、もろにそのばらつ
きが臭い分子の濃度測定精度に影響してくる。これは、
ネットワークを構成するとしないとに拘らず言えること
で、振動子１個のみでセンサ素子を構成するときは、経
年変化や劣化による発振周波数の変化を校正することが
できないという不都合な問題として指摘されている。
い測定装置では、ネットワークを構成するために、多数
のセンサ素子を用いているが、個々の素子としては、１
個の振動子で構成されているものであるので、振動子間
の性能のばらつきが大きい場合には、もろにそのばらつ
きが臭い分子の濃度測定精度に影響してくる。これは、
ネットワークを構成するとしないとに拘らず言えること
で、振動子１個のみでセンサ素子を構成するときは、経
年変化や劣化による発振周波数の変化を校正することが
できないという不都合な問題として指摘されている。
【０００５】また、前述のような従来の吸着膜は、アル
コール類の臭い識別には効果的であるけれども、例え
ば、水道水の臭み（くさみ）を発生する原因となる物質
として知られるジ・メチル・イソ・ボルネオール（以下
２ＭＩＢという）の臭い分子を効果的に吸着させること
ができないという問題があった。ただ、この問題は、普
遍的な臭い分子の吸着剤が発見されていない以上、現状
では、特定の臭いに対応する吸着剤の開発乃至データの
積み重ねに依存する以外に仕方のないことといえよう。
コール類の臭い識別には効果的であるけれども、例え
ば、水道水の臭み（くさみ）を発生する原因となる物質
として知られるジ・メチル・イソ・ボルネオール（以下
２ＭＩＢという）の臭い分子を効果的に吸着させること
ができないという問題があった。ただ、この問題は、普
遍的な臭い分子の吸着剤が発見されていない以上、現状
では、特定の臭いに対応する吸着剤の開発乃至データの
積み重ねに依存する以外に仕方のないことといえよう。
【０００６】この発明は、上述のような問題点を解決す
るためになされたもので、比較的簡単な構成で、臭い分
子の濃度を精度よく測定することのできる臭い測定装置
を提供することを目的とするものである。
るためになされたもので、比較的簡単な構成で、臭い分
子の濃度を精度よく測定することのできる臭い測定装置
を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る臭い測定
装置は、臭い成分分子を効果的に吸着する特性を有する
膜を表面に接着してなる２個の圧電素子と、これらの圧
電素子を別個に発振させる２個の発振周波数調整回路
（機能）付き発振回路と、これらの発振回路の周波数の
差によって発生するビート周波数を検出するビート周波
数検出回路と、ビート周波数の周波数カウンタと、ビー
ト周波数検出回路の出力側に接続され発振周波数の変化
分を微分する微分回路と、この微分回路が出力する微分
値の最大値を検出する微分値の最大値検出回路とを有す
るものである。
装置は、臭い成分分子を効果的に吸着する特性を有する
膜を表面に接着してなる２個の圧電素子と、これらの圧
電素子を別個に発振させる２個の発振周波数調整回路
（機能）付き発振回路と、これらの発振回路の周波数の
差によって発生するビート周波数を検出するビート周波
数検出回路と、ビート周波数の周波数カウンタと、ビー
ト周波数検出回路の出力側に接続され発振周波数の変化
分を微分する微分回路と、この微分回路が出力する微分
値の最大値を検出する微分値の最大値検出回路とを有す
るものである。
【０００８】そして、臭い成分分子、特に２ＭＩＢを効
果的に吸着する特性を有する前記の膜は、ホスファチジ
ルコリン及びホスファチジルセリンの人工合成品のそれ
ぞれジパルミトイルホスファチジルコリン及びジパルミ
トイルホスファチジルセリンと、これらの混合物であ
る。そして、この混合物が最も効果的である。
果的に吸着する特性を有する前記の膜は、ホスファチジ
ルコリン及びホスファチジルセリンの人工合成品のそれ
ぞれジパルミトイルホスファチジルコリン及びジパルミ
トイルホスファチジルセリンと、これらの混合物であ
る。そして、この混合物が最も効果的である。
【０００９】
【作用】この発明においては、センサ素子として２個の
圧電素子を１組として構成しているが、実際の測定にお
いては、２個のうち１個は標準となる気体もしくは液体
中に設置し、他の１個は測定対象の雰囲気中に設置され
る。この状態で、測定対象の中に置かれた圧電素子の吸
着膜に臭い分子が吸着すると、重量が変化（増加）する
ので、圧電素子の発振周波数が変化（低下）し、２個の
圧電素子の発振周波数の差は大きくなり、したがって、
その差はビート周波数検出回路によって測定できるよう
になる。この場合、測定する臭い成分の濃度が高いほど
発振周波数の時間的変化は大きいため、発振周波数の変
化の微分値を求めることによって濃度を測定することが
できる。
圧電素子を１組として構成しているが、実際の測定にお
いては、２個のうち１個は標準となる気体もしくは液体
中に設置し、他の１個は測定対象の雰囲気中に設置され
る。この状態で、測定対象の中に置かれた圧電素子の吸
着膜に臭い分子が吸着すると、重量が変化（増加）する
ので、圧電素子の発振周波数が変化（低下）し、２個の
圧電素子の発振周波数の差は大きくなり、したがって、
その差はビート周波数検出回路によって測定できるよう
になる。この場合、測定する臭い成分の濃度が高いほど
発振周波数の時間的変化は大きいため、発振周波数の変
化の微分値を求めることによって濃度を測定することが
できる。
【００１０】また、吸着膜材については、実験結果によ
れば、ジパルミトイルホスファチジルセリン（ＰＳとい
う）とジパルミトイルホスファチジルコリン（ＰＣとい
う）の脂質膜をそれぞれ単独で用いるより、これらを所
定の混合比で混合した脂質膜（ＰＳ／ＰＣという）の方
が、２ＭＩＢの臭い分子に対して高い測定感度が得られ
る。
れば、ジパルミトイルホスファチジルセリン（ＰＳとい
う）とジパルミトイルホスファチジルコリン（ＰＣとい
う）の脂質膜をそれぞれ単独で用いるより、これらを所
定の混合比で混合した脂質膜（ＰＳ／ＰＣという）の方
が、２ＭＩＢの臭い分子に対して高い測定感度が得られ
る。
【００１１】
（１）装置の構成とその基本的動作 図１にこの発明による臭い測定装置の一実施例を示す装
置及び回路構成のブロック図を示す。図１において、両
面に吸着膜３（図示しないが、図７参照）を接着した２
個の水晶振動子１の内の１個は臭い分子が存在しない標
準雰囲気１２の中に設置し、他の１個の水晶振動子１は
測定対象物の臭い分子１３が存在する予定となっている
測定雰囲気１１の中に設置する。まず測定雰囲気１１中
に臭い分子１３が存在しない場合に、２個の水晶振動子
１は、それぞれ発振周波数が調整可能な発振周波数調整
回路（図示せず）を有する発振器４によって、同一の発
振周波数に調整しておく。そこで、測定雰囲気１１中に
臭い分子１３が何等かの形で導入されると、臭い分子１
３が吸着膜３に吸着されて発振周波数が低下する。この
ようにして発生した２つの発振周波数の差はビート周波
数検出装置６によって求められ、同時に周波数カウンタ
５によって表示される。ビート周波数検出装置６の出力
は、周波数／電圧コンバータ７で電圧に変換される。こ
の電圧は微分回路８に入力されるが、この回路は、発振
周波数の変化の時間的変化（微分値）を求める回路であ
り、その微分値の最大値は最大値検出回路９によって求
められ、これを表示器１０に表示する。
置及び回路構成のブロック図を示す。図１において、両
面に吸着膜３（図示しないが、図７参照）を接着した２
個の水晶振動子１の内の１個は臭い分子が存在しない標
準雰囲気１２の中に設置し、他の１個の水晶振動子１は
測定対象物の臭い分子１３が存在する予定となっている
測定雰囲気１１の中に設置する。まず測定雰囲気１１中
に臭い分子１３が存在しない場合に、２個の水晶振動子
１は、それぞれ発振周波数が調整可能な発振周波数調整
回路（図示せず）を有する発振器４によって、同一の発
振周波数に調整しておく。そこで、測定雰囲気１１中に
臭い分子１３が何等かの形で導入されると、臭い分子１
３が吸着膜３に吸着されて発振周波数が低下する。この
ようにして発生した２つの発振周波数の差はビート周波
数検出装置６によって求められ、同時に周波数カウンタ
５によって表示される。ビート周波数検出装置６の出力
は、周波数／電圧コンバータ７で電圧に変換される。こ
の電圧は微分回路８に入力されるが、この回路は、発振
周波数の変化の時間的変化（微分値）を求める回路であ
り、その微分値の最大値は最大値検出回路９によって求
められ、これを表示器１０に表示する。
【００１２】ビート周波数検出回路６によって得られる
発振周波数の差と臭いの測定時間の関係は、図２に示す
ような関係曲線によって示される。図２における臭い分
子の濃度は、Ａ＞Ｂ＞Ｃに示すような状態の場合に対応
している。図の縦軸は周波数の差ΔＦであり、臭い分子
の濃度の測定は、発振周波数の変化の微分値（図２にお
けるｄｆ／ｄｔの値）を用いて求める方法を採用したも
のである。図３は発振周波数の変化の微分値と臭い分子
の濃度の関係を示す線図、図４は発振周波数の変化の飽
和値と臭い分子の濃度の関係を示す線図である。図３、
図４のいずれの特性線図も、濃度と微分値又は飽和値は
良好な線形関係が得られるので、これらのいずれの因子
を用いても正確な臭い分子の濃度値が求められる。
発振周波数の差と臭いの測定時間の関係は、図２に示す
ような関係曲線によって示される。図２における臭い分
子の濃度は、Ａ＞Ｂ＞Ｃに示すような状態の場合に対応
している。図の縦軸は周波数の差ΔＦであり、臭い分子
の濃度の測定は、発振周波数の変化の微分値（図２にお
けるｄｆ／ｄｔの値）を用いて求める方法を採用したも
のである。図３は発振周波数の変化の微分値と臭い分子
の濃度の関係を示す線図、図４は発振周波数の変化の飽
和値と臭い分子の濃度の関係を示す線図である。図３、
図４のいずれの特性線図も、濃度と微分値又は飽和値は
良好な線形関係が得られるので、これらのいずれの因子
を用いても正確な臭い分子の濃度値が求められる。
【００１３】図５、図６は、図１において、水晶振動子
１として示した臭いセンサ部の構造を示す模式説明図で
あり、図５はその断面図、図６は平面図である。図にみ
られるように、膜状の電極２は水晶振動子１のほぼ中央
部の両面に設けられており、臭い分子の吸着膜３は電極
２の上に重ねて設けられている。本実施例の水晶振動子
１は、周波数２０ＭＨｚ、その径は１０ｍｍのものであ
り、電極２の径は５．５ｍｍである。
１として示した臭いセンサ部の構造を示す模式説明図で
あり、図５はその断面図、図６は平面図である。図にみ
られるように、膜状の電極２は水晶振動子１のほぼ中央
部の両面に設けられており、臭い分子の吸着膜３は電極
２の上に重ねて設けられている。本実施例の水晶振動子
１は、周波数２０ＭＨｚ、その径は１０ｍｍのものであ
り、電極２の径は５．５ｍｍである。
【００１４】吸着膜３は、前記の臭い物質２ＭＩＢの測
定用として、下記の材質の試料吸着膜（物質的には脂質
膜である）を使用もしくは試作したものを用いた。 （ａ）ジパルミトイルホスファチジルセリン（ＰＳとい
う） （ｂ）ジパルミトイルホスファチジルコリン（ＰＣとい
う） （ｃ）上記ＰＳ、ＰＣの９：１混合物（ＰＳ／ＰＣとい
う）
定用として、下記の材質の試料吸着膜（物質的には脂質
膜である）を使用もしくは試作したものを用いた。 （ａ）ジパルミトイルホスファチジルセリン（ＰＳとい
う） （ｂ）ジパルミトイルホスファチジルコリン（ＰＣとい
う） （ｃ）上記ＰＳ、ＰＣの９：１混合物（ＰＳ／ＰＣとい
う）
【００１５】上記３種の吸着膜を水晶振動子に形成（塗
布）する方法は、上記のＰＳ、ＰＣを所定の溶剤に溶か
し、これをマイクロシュリンジで採取し、水晶振動子１
の電極２上に均一に塗布する。塗布後、相転移温度（５
０℃）以上の温度の純水中（抵抗値が１８ＭΩ以上の純
水）に漬け、膜の層を均一にする。具体的には、それぞ
れ以下にのべる方法で形成した。 ◎ ＰＳ：クロロホルム８０〜９５％及びエタノール２
０〜５％の混合溶媒にＰＳを０．０１％溶かしたもの
を、両面の電極２上に２μｌ（２００ｎｇ）ずつ塗布し
た。 ◎ ＰＣ：クロロホルム１００％の溶媒中にＰＣを０．
０１％溶かしたものを、両面の電極２上に２μｌ（２０
０ｎｇ）塗布した。 ◎ ＰＳ／ＰＣ：上記のＰＳ、ＰＣ溶液を９：１に混合
したものを、両面の電極２上に２μｌ（２００ｎｇ）ず
つ塗布した。 注）塗布する吸着膜の量（濃度）を多くすると、吸着膜
が多層になるが、臭い吸着膜の濃度は１．０〜０．０１
％程度が望ましい。
布）する方法は、上記のＰＳ、ＰＣを所定の溶剤に溶か
し、これをマイクロシュリンジで採取し、水晶振動子１
の電極２上に均一に塗布する。塗布後、相転移温度（５
０℃）以上の温度の純水中（抵抗値が１８ＭΩ以上の純
水）に漬け、膜の層を均一にする。具体的には、それぞ
れ以下にのべる方法で形成した。 ◎ ＰＳ：クロロホルム８０〜９５％及びエタノール２
０〜５％の混合溶媒にＰＳを０．０１％溶かしたもの
を、両面の電極２上に２μｌ（２００ｎｇ）ずつ塗布し
た。 ◎ ＰＣ：クロロホルム１００％の溶媒中にＰＣを０．
０１％溶かしたものを、両面の電極２上に２μｌ（２０
０ｎｇ）塗布した。 ◎ ＰＳ／ＰＣ：上記のＰＳ、ＰＣ溶液を９：１に混合
したものを、両面の電極２上に２μｌ（２００ｎｇ）ず
つ塗布した。 注）塗布する吸着膜の量（濃度）を多くすると、吸着膜
が多層になるが、臭い吸着膜の濃度は１．０〜０．０１
％程度が望ましい。
【００１６】次に、予備実験的に上記の水晶振動子に吸
着膜を所定量塗布したことによって、周波数が変化する
一例を下記に示す。 脂質膜 初期周波数（Ｈｚ）塗布後周波数（Ｈｚ）差（Ｈｚ）ｎｇ／Ｈｚ ＰＳ 19,999,586 19,998,780 806 2.0 ＰＣ 19,999,695 19,998,999 696 1.7 ＰＳ／ＰＣ 19,999,775 19,999,162 613 1.5 このデータから、周波数１Ｈｚの変化を生じさせるに
は、１．５〜２．０ｎｇの重量の変化が必要なことがわ
かる。吸着膜の性能の良否は、吸着膜にいかに多くの臭
い分子を吸着し、その膜の重量を重くすることができる
かに依る。
着膜を所定量塗布したことによって、周波数が変化する
一例を下記に示す。 脂質膜 初期周波数（Ｈｚ）塗布後周波数（Ｈｚ）差（Ｈｚ）ｎｇ／Ｈｚ ＰＳ 19,999,586 19,998,780 806 2.0 ＰＣ 19,999,695 19,998,999 696 1.7 ＰＳ／ＰＣ 19,999,775 19,999,162 613 1.5 このデータから、周波数１Ｈｚの変化を生じさせるに
は、１．５〜２．０ｎｇの重量の変化が必要なことがわ
かる。吸着膜の性能の良否は、吸着膜にいかに多くの臭
い分子を吸着し、その膜の重量を重くすることができる
かに依る。
【００１７】（２）吸着膜特性の実験 （２−１）実験装置の構成 図７は本発明の吸着膜の吸着特性測定のための実験装置
の模式構成図を示す。水晶振動子１は、水温制御器２１
によって制御された所定温度の恒温水２２を循環させる
恒温容器２３中に置かれたバイアル瓶２４の中に設置し
た。バイアル瓶２４の口はパラフィルム２５で密封し、
シリンジ２６で恒温容器２３内に所定量の試験薬品を入
れた。恒温容器内は一気圧の大気である。シリンジ２６
の先端は容器の内壁につけて試験薬品を注入した。ま
た、恒温容器２３はマグネチックスターラー２７上に置
かれており、バイアル瓶２４の下部のスターラーチップ
２７を回転させることによって、バイアル瓶２４中の試
験薬品濃度が均一になるように攪拌した。水晶振動子１
は発振器４で発振させ発振制御器２９を経て、共振周波
数の変化を周波数カウンタ５で測定した。
の模式構成図を示す。水晶振動子１は、水温制御器２１
によって制御された所定温度の恒温水２２を循環させる
恒温容器２３中に置かれたバイアル瓶２４の中に設置し
た。バイアル瓶２４の口はパラフィルム２５で密封し、
シリンジ２６で恒温容器２３内に所定量の試験薬品を入
れた。恒温容器内は一気圧の大気である。シリンジ２６
の先端は容器の内壁につけて試験薬品を注入した。ま
た、恒温容器２３はマグネチックスターラー２７上に置
かれており、バイアル瓶２４の下部のスターラーチップ
２７を回転させることによって、バイアル瓶２４中の試
験薬品濃度が均一になるように攪拌した。水晶振動子１
は発振器４で発振させ発振制御器２９を経て、共振周波
数の変化を周波数カウンタ５で測定した。
【００１８】（２−２）２ＭＩＢの実験試料 エタノールを溶媒とし、２ＭＩＢの溶解濃度を変えたい
くつかの試料を表１のように作製し、図７で説明したよ
うに、シリンジ２６でバイアル瓶２４中に注入した。
くつかの試料を表１のように作製し、図７で説明したよ
うに、シリンジ２６でバイアル瓶２４中に注入した。
【００１９】
【表１】 ここで、シリンジで注入した容量：２μｌ バイアル瓶の容積 ：３５ｍｌ
である。
である。
【００２０】いま、１ｍｌのエタノール中に、例えば２
０ｍｇの２ＭＩＢを溶解し、これを上記のように３５ｍ
ｌの容積をもつ容器内に拡散させた場合、２ＭＩＢの密
度ｄは、式（１）のようになる。
０ｍｇの２ＭＩＢを溶解し、これを上記のように３５ｍ
ｌの容積をもつ容器内に拡散させた場合、２ＭＩＢの密
度ｄは、式（１）のようになる。
【００２１】
【数１】 そして、２ＭＩＢ（Ｃ１１Ｈ２０Ｏ）の分子量ＭはＭ＝
12.011×11＋1.008 ×20＋15.999×１＝168.28であるか
ら、モル濃度（ｍｏｌ／ｌ）は、式（２）に示すような
値となる。
12.011×11＋1.008 ×20＋15.999×１＝168.28であるか
ら、モル濃度（ｍｏｌ／ｌ）は、式（２）に示すような
値となる。
【００２２】
【数２】 また、１モルの体積を標準状態の２２．４ｌ／ｍｏｌと
すると、容積濃度は、6.79×10-6mol/l ×22.4mol/l ＝
l52 ｐｐｍ となる。
すると、容積濃度は、6.79×10-6mol/l ×22.4mol/l ＝
l52 ｐｐｍ となる。
【００２３】（２−３）実験結果 ＰＳ／ＰＣ混合膜の特性：ＰＳ／ＰＣ混合膜（混合比
９：１）を用いて、２ＭＩＢの濃度変化に対する周波数
の変化を図８に示す。図において、横軸はシリンジで試
験溶液を注入してからの時間、縦軸は共振周波数の低下
値を示す。水晶振動子の周波数は、図にみられるよう
に、時間の経過とともに低下するが、周知のＬａｎｇｍ
ｕｉｒ（ラングミュア）の吸着等温式により、一定時間
の経過後に飽和値に達する。また、濃度が高い場合に
は、単位時間当りの膜に吸着される分子が多いため、単
位時間当りの周波数変化も大きくなる。周波数の変化
は、２ＭＩＢの溶媒として用いているエタノールだけを
注入した場合にも生じ、２ＭＩＢを添加した場合の周波
数の変化は、エタノール単体の場合の変化に重畳される
ことになる。２ＭＩＢのモル濃度と周波数変化の関係を
図９に示す。図９における周波数の変化は、図８におい
て、縦軸は２ＭＩＢを添加したエタノールの周波数変化
の飽和値とエタノール単体での周波数変化の飽和値との
差分を示すものである。この図から、２ＭＩＢのモル濃
度と水晶振動子の周波数変化値とは、非常によい対応関
係を有することがわかる。
９：１）を用いて、２ＭＩＢの濃度変化に対する周波数
の変化を図８に示す。図において、横軸はシリンジで試
験溶液を注入してからの時間、縦軸は共振周波数の低下
値を示す。水晶振動子の周波数は、図にみられるよう
に、時間の経過とともに低下するが、周知のＬａｎｇｍ
ｕｉｒ（ラングミュア）の吸着等温式により、一定時間
の経過後に飽和値に達する。また、濃度が高い場合に
は、単位時間当りの膜に吸着される分子が多いため、単
位時間当りの周波数変化も大きくなる。周波数の変化
は、２ＭＩＢの溶媒として用いているエタノールだけを
注入した場合にも生じ、２ＭＩＢを添加した場合の周波
数の変化は、エタノール単体の場合の変化に重畳される
ことになる。２ＭＩＢのモル濃度と周波数変化の関係を
図９に示す。図９における周波数の変化は、図８におい
て、縦軸は２ＭＩＢを添加したエタノールの周波数変化
の飽和値とエタノール単体での周波数変化の飽和値との
差分を示すものである。この図から、２ＭＩＢのモル濃
度と水晶振動子の周波数変化値とは、非常によい対応関
係を有することがわかる。
【００２４】ＰＳ，ＰＣ単独膜及びＰＳ／ＰＣ混合膜の
特性比較：２ＭＩＢの濃度を３．４０×１０−６一定と
し、ＰＳ単独膜、ＰＣ単独膜及びＰＳ／ＰＣ混合膜の周
波数特性を図１０に示す。図において、横軸は試料注入
後の時間、縦軸は共振周波数の低下値を示し、ＰＣＥｔ
はＰＣ膜にエタノールのみを吸着させた場合、ＰＣはＰ
Ｃ膜にエタノールに２ＭＩＢを溶解した試料を吸着させ
た場合の特性曲線である。以下同様に、ＰＳＥｔ、ＰＳ
／ＰＣＥｔはそれぞれＰＳ膜、ＰＳ／ＰＣ膜にエタノー
ル（溶媒）を、ＰＳ、ＰＳ／ＰＣはそれぞれＰＳ膜、Ｐ
Ｓ／ＰＣ膜に上記と同じ試料を吸着させた場合の特性曲
線である。測定温度環境は２５℃である。なお、図の右
側に各膜の特性曲線に対して、試料と溶媒との飽和値の
差分値を示している。この実験結果から、各膜の臭いの
測定感度は、ＰＳ／ＰＣ膜（混合比９：１）＞ＰＳ膜＞
ＰＣ膜のようになっていることがわかる。したがって、
２ＭＩＢの臭い測定においては、吸着膜としてＰＳ／Ｐ
Ｃ膜を使用するのが好適である。
特性比較：２ＭＩＢの濃度を３．４０×１０−６一定と
し、ＰＳ単独膜、ＰＣ単独膜及びＰＳ／ＰＣ混合膜の周
波数特性を図１０に示す。図において、横軸は試料注入
後の時間、縦軸は共振周波数の低下値を示し、ＰＣＥｔ
はＰＣ膜にエタノールのみを吸着させた場合、ＰＣはＰ
Ｃ膜にエタノールに２ＭＩＢを溶解した試料を吸着させ
た場合の特性曲線である。以下同様に、ＰＳＥｔ、ＰＳ
／ＰＣＥｔはそれぞれＰＳ膜、ＰＳ／ＰＣ膜にエタノー
ル（溶媒）を、ＰＳ、ＰＳ／ＰＣはそれぞれＰＳ膜、Ｐ
Ｓ／ＰＣ膜に上記と同じ試料を吸着させた場合の特性曲
線である。測定温度環境は２５℃である。なお、図の右
側に各膜の特性曲線に対して、試料と溶媒との飽和値の
差分値を示している。この実験結果から、各膜の臭いの
測定感度は、ＰＳ／ＰＣ膜（混合比９：１）＞ＰＳ膜＞
ＰＣ膜のようになっていることがわかる。したがって、
２ＭＩＢの臭い測定においては、吸着膜としてＰＳ／Ｐ
Ｃ膜を使用するのが好適である。
【００２５】（２−４）まとめ （イ）ＰＳ膜、ＰＣ膜をそれぞれ単独で吸着膜として使
用するより、ＰＳ，ＰＣを９：１に混合した（ＰＳ／Ｐ
Ｃ）脂質膜を使用する方が、２ＭＩＢの臭い分子に対す
る測定感度が高い。だだし、この９：１の混合比はこれ
に限定されるものではない。 （ロ）２ＭＩＢをエタノールで溶解し、気相中で２ＭＩ
Ｂを測定する場合、吸着膜（脂質膜）には２ＭＩＢとエ
タノールの両方の分子が吸着されることが、上記の実験
結果から推定される。 （ハ）エタノール中に含有される２ＭＩＢの影響だけを
みると、２ＭＩＢのモル濃度が１，７×１０−６ｍｏｌ
／ｌの時、１２０Ｈｚの周波数変化（測定温度環境２５
℃）を得ることができる。１０Ｈｚ程度の周波数変化を
測定可能であるから、２ＭＩＢのモル濃度の測定限界
は、０．１４×１０−６ｍｏｌ／ｌ（約３ｐｐｍ）とな
る。
用するより、ＰＳ，ＰＣを９：１に混合した（ＰＳ／Ｐ
Ｃ）脂質膜を使用する方が、２ＭＩＢの臭い分子に対す
る測定感度が高い。だだし、この９：１の混合比はこれ
に限定されるものではない。 （ロ）２ＭＩＢをエタノールで溶解し、気相中で２ＭＩ
Ｂを測定する場合、吸着膜（脂質膜）には２ＭＩＢとエ
タノールの両方の分子が吸着されることが、上記の実験
結果から推定される。 （ハ）エタノール中に含有される２ＭＩＢの影響だけを
みると、２ＭＩＢのモル濃度が１，７×１０−６ｍｏｌ
／ｌの時、１２０Ｈｚの周波数変化（測定温度環境２５
℃）を得ることができる。１０Ｈｚ程度の周波数変化を
測定可能であるから、２ＭＩＢのモル濃度の測定限界
は、０．１４×１０−６ｍｏｌ／ｌ（約３ｐｐｍ）とな
る。
【００２６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、高周波
数の圧電素子に臭い分子を効果的に吸着する膜を接着
し、臭い分子の吸着によって生ずる２個の圧電素子の発
振周波数の差をビート周波数検出回路で測定し、発振周
波数の変化の微分値を求める装置によって、測定精度の
高い臭い測定装置を得ることができる。
数の圧電素子に臭い分子を効果的に吸着する膜を接着
し、臭い分子の吸着によって生ずる２個の圧電素子の発
振周波数の差をビート周波数検出回路で測定し、発振周
波数の変化の微分値を求める装置によって、測定精度の
高い臭い測定装置を得ることができる。
【図１】この発明による臭い測定装置の一実施例の装置
及び測定回路構成を示すプロック図である。
及び測定回路構成を示すプロック図である。
【図２】この発明による臭い測定装置の作用を説明する
線図である。
線図である。
【図３】この発明による臭い分子の濃度の測定方法を説
明する線図である。
明する線図である。
【図４】この発明による臭い分子の濃度の測定方法を説
明する線図である。
明する線図である。
【図５】この発明の一実施例の水晶振動子の断面図であ
る。
る。
【図６】この発明の一実施例の水晶振動子の平面図であ
る。
る。
【図７】この発明の吸着膜の吸着特性を測定する実験装
置の構成説明図である。
置の構成説明図である。
【図８】この発明のＰＳ／ＰＣ混合膜による２ＭＩＢの
濃度変化に対する周波数変化を示す特性線図である。
濃度変化に対する周波数変化を示す特性線図である。
【図９】この発明による２ＭＩＢ濃度と周波数の変化と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図１０】この発明の各吸着膜の２５℃における周波数
特性を示す線図である。
特性を示す線図である。
【図１１】従来の臭い測定装置の要部システム図であ
る。
る。
１ 水晶振動子 ２ 電極 ３ 吸着膜 ４ 発振器 ５ 周波数カウンタ ６ ビート周波数検出回路 ７ 周波数／電圧カウンタ ８ 微分回路 ９ 最大値検出回路 １０ 表示器 １１ 測定雰囲気 １２ 標準雰囲気 １３ 臭い分子 ２１水温制御器 ２２ 恒温水 ２３ 恒温容器 ２４ バイアル瓶 ２５ パラフィルム ２６ シリンジ ２７ スターラーチップ ２８ マグネチックスターラー ２９ 発振制御器
フロントページの続き (72)発明者 萩原 明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 臭い成分分子を吸着する特性を有する膜
を表面に接着してなる２個の圧電素子と、 これらの圧電素子を別個に発振させる２個の発振周波数
調整回路（機能）付き発振回路と、 これらの発振回路の周波数の差によって発生するビート
周波数を検出するビート周波数検出回路と、 前記ビート周波数の周波数カウンタと、 前記ビート周波数検出回路の出力側に接続され前記発振
周波数の変化分を微分する微分回路と、 この微分回路が出力する微分値の最大値を検出する微分
値の最大値検出回路とを有することを特徴とする臭い測
定装置。 - 【請求項２】 前記臭い成分分子を選択的に吸着する特
性を有する膜は、ジパルミトイルホスファチジルコリン
及びジパルミトイルホスファチジルセリンの混合物であ
ることを特徴とする請求項１記載の臭い測定装置。 - 【請求項３】 前記発振周波数が変化する時の時間的変
化から、前記臭い成分分子の濃度を測定することを特徴
とする請求項１記載の臭い測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32154692A JPH06167435A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 臭い測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32154692A JPH06167435A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 臭い測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167435A true JPH06167435A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18133773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32154692A Pending JPH06167435A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 臭い測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06167435A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326170A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-11-26 | Yokogawa Electric Corp | 水中臭気物質測定装置 |
| JP2002310872A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Ulvac Japan Ltd | 測定方法及び測定装置 |
| JP2006010650A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Ulvac Japan Ltd | 校正ユニット及び分析装置 |
| JP2006275862A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yokohama Tlo Co Ltd | 臭気測定装置 |
| WO2008050891A1 (fr) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Dispositif de détection |
| WO2008111624A1 (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | 感知装置 |
| JP2009281858A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Shimizu Corp | 水晶振動子の製造方法及び汚染濃度計測装置 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP32154692A patent/JPH06167435A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326170A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-11-26 | Yokogawa Electric Corp | 水中臭気物質測定装置 |
| JP2002310872A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Ulvac Japan Ltd | 測定方法及び測定装置 |
| JP2006010650A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Ulvac Japan Ltd | 校正ユニット及び分析装置 |
| JP2006275862A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yokohama Tlo Co Ltd | 臭気測定装置 |
| WO2008050891A1 (fr) * | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Dispositif de détection |
| JP2008107167A (ja) * | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 感知装置 |
| JP4611959B2 (ja) * | 2006-10-24 | 2011-01-12 | 日本電波工業株式会社 | 感知方法 |
| WO2008111624A1 (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | 感知装置 |
| JP2008249703A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-10-16 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 感知装置 |
| US8256274B2 (en) | 2007-03-06 | 2012-09-04 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
| JP2009281858A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Shimizu Corp | 水晶振動子の製造方法及び汚染濃度計測装置 |
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