JPH07209164A - 揮発性化合物の識別および濃度測定方法および装置 - Google Patents
揮発性化合物の識別および濃度測定方法および装置Info
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- JPH07209164A JPH07209164A JP1393294A JP1393294A JPH07209164A JP H07209164 A JPH07209164 A JP H07209164A JP 1393294 A JP1393294 A JP 1393294A JP 1393294 A JP1393294 A JP 1393294A JP H07209164 A JPH07209164 A JP H07209164A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 揮発性化合物の種類を識別できると共に該
化合物の試料中の濃度を測定できる方法および装置を提
供する。 【構成】 電極面に揮発性化合物の感応膜を被覆した複
数個の水晶振動子センサを試料管中に挿入し、揮発性化
合物の感応膜への吸着による各水晶振動子の共振周波数
の変化をパターン認識することにより揮発性化合物を識
別すると共に、複数個の水晶振動子センサの共振周波数
の変化を測定することにより揮発性化合物の濃度を測定
する方法、および装置。
化合物の試料中の濃度を測定できる方法および装置を提
供する。 【構成】 電極面に揮発性化合物の感応膜を被覆した複
数個の水晶振動子センサを試料管中に挿入し、揮発性化
合物の感応膜への吸着による各水晶振動子の共振周波数
の変化をパターン認識することにより揮発性化合物を識
別すると共に、複数個の水晶振動子センサの共振周波数
の変化を測定することにより揮発性化合物の濃度を測定
する方法、および装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料中の揮発性化合物
を識別すると共に、揮発性化合物の濃度を測定する方法
および装置に関する。
を識別すると共に、揮発性化合物の濃度を測定する方法
および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体では、多数の特性の異なる受容器、
すなわち嗅細胞からの応答パターンをパターン認識する
ことにより匂いを識別していると言われている。このよ
うな生体嗅覚機構を模擬した人工的な匂いの識別装置が
提案されている（特開平１−２４４３３５号公報）。こ
こで提案された匂い識別装置は、所定の匂いを呈する物
質に対して相互に異なる感受性を示す複数種類の受容体
を組み合わせた場合、この感受性の相違に由来して得ら
れる検出情報は、受容体毎に異なり、全体としては一定
のパターンを示すことに着目して開発された装置であ
る。
すなわち嗅細胞からの応答パターンをパターン認識する
ことにより匂いを識別していると言われている。このよ
うな生体嗅覚機構を模擬した人工的な匂いの識別装置が
提案されている（特開平１−２４４３３５号公報）。こ
こで提案された匂い識別装置は、所定の匂いを呈する物
質に対して相互に異なる感受性を示す複数種類の受容体
を組み合わせた場合、この感受性の相違に由来して得ら
れる検出情報は、受容体毎に異なり、全体としては一定
のパターンを示すことに着目して開発された装置であ
る。
【０００３】図２は、匂いのパターン認識により匂いを
識別する匂い識別装置を示すブロック図である。１４
は、気体サンプルをセンサセルに送り込むためのキャリ
ヤガスの貯槽である。キャリヤガスとしては、一般に空
気が使用される。１５は、キャリヤガスの流量を制御す
るためのマスフローコントローラである。１７、１８お
よび１９は自動制御バルブである。バルブ１９は、キャ
リヤガスのバイパス手段として設けられたものであり、
キャリヤガスをセンサセル１０に送り込むときに開放さ
れ、バルブ１７および１８が開放されているときには閉
じるように制御される。バルブ１７および１８が開放さ
れると、キャリヤガスは送入用ニードル２２を経て、試
料管２１内に送入され、ついで試料管中のサンプル蒸気
と共に回収用ニードル２３を経てセンサセル１０に送入
される。センサセル１０は、複数個の水晶振動子センサ
１０ａ、１０ｂ、…、１０ｈを収容している。水晶振動
子センサは、特開平１−２４４３３５号公報に開示され
ているものである。水晶振動子センサは、水晶振動子の
両面に設けた電極上にβ−シクロデキストリン等を塗布
して作製した。水晶振動子の両面に設けた電極は、コル
ビッツ型発振回路１２の各発振回路に接続される。水晶
振動子センサ１０ａ、１０ｂ、…、１０ｈが８個である
ときは、それぞれがコルビッツ型発振回路１２の各回路
に接続される。各回路の発振出力は、それぞれが８チャ
ンネルの周波数カウンタ１３の各チャンネルに入力す
る。この周波数カウンタ１３は、各水晶振動子センサの
周波数変化を同時に並列測定し、例えば１秒間隔でサン
プリングを行う。コンピュータ１１は、検出された複
数、上記では８個、の電気信号の組合わせをパターン処
理することで、匂いを識別する。
識別する匂い識別装置を示すブロック図である。１４
は、気体サンプルをセンサセルに送り込むためのキャリ
ヤガスの貯槽である。キャリヤガスとしては、一般に空
気が使用される。１５は、キャリヤガスの流量を制御す
るためのマスフローコントローラである。１７、１８お
よび１９は自動制御バルブである。バルブ１９は、キャ
リヤガスのバイパス手段として設けられたものであり、
キャリヤガスをセンサセル１０に送り込むときに開放さ
れ、バルブ１７および１８が開放されているときには閉
じるように制御される。バルブ１７および１８が開放さ
れると、キャリヤガスは送入用ニードル２２を経て、試
料管２１内に送入され、ついで試料管中のサンプル蒸気
と共に回収用ニードル２３を経てセンサセル１０に送入
される。センサセル１０は、複数個の水晶振動子センサ
１０ａ、１０ｂ、…、１０ｈを収容している。水晶振動
子センサは、特開平１−２４４３３５号公報に開示され
ているものである。水晶振動子センサは、水晶振動子の
両面に設けた電極上にβ−シクロデキストリン等を塗布
して作製した。水晶振動子の両面に設けた電極は、コル
ビッツ型発振回路１２の各発振回路に接続される。水晶
振動子センサ１０ａ、１０ｂ、…、１０ｈが８個である
ときは、それぞれがコルビッツ型発振回路１２の各回路
に接続される。各回路の発振出力は、それぞれが８チャ
ンネルの周波数カウンタ１３の各チャンネルに入力す
る。この周波数カウンタ１３は、各水晶振動子センサの
周波数変化を同時に並列測定し、例えば１秒間隔でサン
プリングを行う。コンピュータ１１は、検出された複
数、上記では８個、の電気信号の組合わせをパターン処
理することで、匂いを識別する。
【０００４】上記装置においては、液体状の匂い物質を
試料管の底部に入れ、そこから揮発性の匂い物質を揮発
化し、これを複数の水晶振動子センサで把握した周波数
変化をパターンとして認識し、匂いの種類を識別してい
る。このため試料中の各揮発性化合物の濃度を測定する
ことは極めて困難である。液体試料中の各揮発性化合物
が、気体として採取されるときに、液体中の各揮発性化
合物の濃度と平衡した濃度になっているか否かが不明で
あることによる。
試料管の底部に入れ、そこから揮発性の匂い物質を揮発
化し、これを複数の水晶振動子センサで把握した周波数
変化をパターンとして認識し、匂いの種類を識別してい
る。このため試料中の各揮発性化合物の濃度を測定する
ことは極めて困難である。液体試料中の各揮発性化合物
が、気体として採取されるときに、液体中の各揮発性化
合物の濃度と平衡した濃度になっているか否かが不明で
あることによる。
【０００５】試料中の揮発性化合物の濃度を測定する方
法としては、図３に示す装置を用いた方法が提案されて
いる。この装置について次に説明する。恒温槽３０内に
試料管３１を設置する。試料管３１の内部にリード線３
７を介して発信回路３６に接続された水晶振動子センサ
３２を設置する。試料管３１の口部は栓３４（例えばテ
フロン製）で密封し、栓３４には試料注入口３３を設け
る。水晶振動子センサ３２は、ＡＴカットの水晶板の両
面に電極が設置され、この電極に感応膜が塗布されてい
る。この感応膜に匂い分子が吸着すると、質量負荷効果
により共振周波数が減少し、また脱着すると共振周波数
がもとに戻るという特性を有している。試料管３１に予
め種類が判明している揮発性化合物を、該揮発性化合物
の平衡蒸気圧以下の濃度となるように注入し、水晶振動
子センサにより、共振周波数の変化を測定する。この変
化を予め求めておいた検量線と照合することにより揮発
性化合物の濃度を求めることができる。なお、図中３５
は温度計を示す。しかし、この方法においては、試料と
しての揮発性化合物の種類を識別することができない。
また試料中に複数の揮発性化合物が混在しているときに
は、各揮発性化合物の濃度を求めることができない。
法としては、図３に示す装置を用いた方法が提案されて
いる。この装置について次に説明する。恒温槽３０内に
試料管３１を設置する。試料管３１の内部にリード線３
７を介して発信回路３６に接続された水晶振動子センサ
３２を設置する。試料管３１の口部は栓３４（例えばテ
フロン製）で密封し、栓３４には試料注入口３３を設け
る。水晶振動子センサ３２は、ＡＴカットの水晶板の両
面に電極が設置され、この電極に感応膜が塗布されてい
る。この感応膜に匂い分子が吸着すると、質量負荷効果
により共振周波数が減少し、また脱着すると共振周波数
がもとに戻るという特性を有している。試料管３１に予
め種類が判明している揮発性化合物を、該揮発性化合物
の平衡蒸気圧以下の濃度となるように注入し、水晶振動
子センサにより、共振周波数の変化を測定する。この変
化を予め求めておいた検量線と照合することにより揮発
性化合物の濃度を求めることができる。なお、図中３５
は温度計を示す。しかし、この方法においては、試料と
しての揮発性化合物の種類を識別することができない。
また試料中に複数の揮発性化合物が混在しているときに
は、各揮発性化合物の濃度を求めることができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、揮発性化合
物の種類を識別できると共に該化合物の試料中の濃度を
測定できる方法および装置の提供を目的とする。さらに
はその種類が判明している揮発性化合物の混合物におい
て、各揮発性化合物の濃度を求めることができる測定方
法および装置の提供を目的とする。
物の種類を識別できると共に該化合物の試料中の濃度を
測定できる方法および装置の提供を目的とする。さらに
はその種類が判明している揮発性化合物の混合物におい
て、各揮発性化合物の濃度を求めることができる測定方
法および装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極面に揮発
性化合物の感応膜を被覆した複数個の水晶振動子センサ
を試料管中に挿入し、揮発性化合物の感応膜への吸着に
よる各水晶振動子の共振周波数の変化をパターン認識す
ることにより揮発性化合物を識別すると共に、複数個の
水晶振動子センサの共振周波数の変化を測定することに
より揮発性化合物の濃度を測定する方法を提供する。さ
らに本発明は、試料管と、複数個の水晶振動子センサと
を具備する揮発性化合物をパターン認識することで揮発
性化合物の種類を識別する揮発性化合物の識別装置にお
いて、該複数個の水晶振動子センサが該試料管内に備え
られていることを特徴とする揮発性化合物の識別および
／または濃度測定装置を提供する。
性化合物の感応膜を被覆した複数個の水晶振動子センサ
を試料管中に挿入し、揮発性化合物の感応膜への吸着に
よる各水晶振動子の共振周波数の変化をパターン認識す
ることにより揮発性化合物を識別すると共に、複数個の
水晶振動子センサの共振周波数の変化を測定することに
より揮発性化合物の濃度を測定する方法を提供する。さ
らに本発明は、試料管と、複数個の水晶振動子センサと
を具備する揮発性化合物をパターン認識することで揮発
性化合物の種類を識別する揮発性化合物の識別装置にお
いて、該複数個の水晶振動子センサが該試料管内に備え
られていることを特徴とする揮発性化合物の識別および
／または濃度測定装置を提供する。
【０００８】図１は本発明の揮発性化合物の識別および
／または濃度測定装置を示す説明図である。４１は試料
管、４２は水晶振動子センサ、４３は水晶振動子センサ
と発振回路４５とを接続するリード線、４６は試料の注
入口、４７は通気口、４８は温度計を示す。発振回路４
５の後に設けられる周波数カウンタおよびコンピュータ
は図示を省略した。本発明の装置は、試料管４１内部に
複数の水晶振動子センサ４３を設けたところに特徴を有
する。水晶振動子センサに塗布される感応膜は、各水晶
振動子センサ毎に異なる。このため、揮発性化合物の感
応膜への吸着量が各感応膜毎に異なるので、各水晶振動
子センサ毎に共振周波数の減衰量が異なる。これにより
各水晶振動子センサの共振周波数の変化をパターンとし
て認識し、揮発性化合物の識別が可能となる。
／または濃度測定装置を示す説明図である。４１は試料
管、４２は水晶振動子センサ、４３は水晶振動子センサ
と発振回路４５とを接続するリード線、４６は試料の注
入口、４７は通気口、４８は温度計を示す。発振回路４
５の後に設けられる周波数カウンタおよびコンピュータ
は図示を省略した。本発明の装置は、試料管４１内部に
複数の水晶振動子センサ４３を設けたところに特徴を有
する。水晶振動子センサに塗布される感応膜は、各水晶
振動子センサ毎に異なる。このため、揮発性化合物の感
応膜への吸着量が各感応膜毎に異なるので、各水晶振動
子センサ毎に共振周波数の減衰量が異なる。これにより
各水晶振動子センサの共振周波数の変化をパターンとし
て認識し、揮発性化合物の識別が可能となる。
【０００９】本発明においては、特定の揮発性化合物に
ついて、揮発性化合物の濃度と共振周波数の変化量との
間の関係を求めておく必要がある。このとき、揮発性化
合物の濃度は、測定温度の平衡蒸気圧以下の範囲から選
ぶ必要がある。試料管に注入すべき揮発性化合物の濃度
は、次式により算出されたＣよりも低い濃度である。 Ｃ＝［（２２．４ρ・Ｔ・Ｖｓ）／（２７３Ｍ・Ｖ）］
×１０3 上式中の記号は次の意味をあらわす。 Ｃはサンプルの濃度（ｐｐｍ） ρはサンプルの密
度（ｇ／ｍｌ） Ｔは測定温度（°Ｋ） Ｖｓはサンプルの
体積（μｌ） Ｍはサンプルの分子量 Ｖは試料管の体積
（ｌ） 本発明によれば、複数の水晶振動子センサを用いること
により、揮発性化合物の種類を識別し、識別された揮発
性化合物について求められた検量線から濃度を求めるこ
とができる。試料中の揮発性化合物が混合物であるとき
には、この揮発性化合物の種類は予め同定しておく必要
がある。そしてこれらの揮発性化合物を予め各種の濃度
に混合した複数の試料を調整し、これらの試料について
周波数の変化パターンを求める。例えば水晶振動子セン
サが４個である場合には、４次元マトリックスであらわ
され、これを多変量解析の主成分分析法により、次元を
２次元に圧縮して散布図に表すことができる。揮発性化
合物の混合物についての周波数変化を上記と同様に処理
して散布図中における位置を求めることにより、各揮発
性化合物の濃度を求めることができる。
ついて、揮発性化合物の濃度と共振周波数の変化量との
間の関係を求めておく必要がある。このとき、揮発性化
合物の濃度は、測定温度の平衡蒸気圧以下の範囲から選
ぶ必要がある。試料管に注入すべき揮発性化合物の濃度
は、次式により算出されたＣよりも低い濃度である。 Ｃ＝［（２２．４ρ・Ｔ・Ｖｓ）／（２７３Ｍ・Ｖ）］
×１０3 上式中の記号は次の意味をあらわす。 Ｃはサンプルの濃度（ｐｐｍ） ρはサンプルの密
度（ｇ／ｍｌ） Ｔは測定温度（°Ｋ） Ｖｓはサンプルの
体積（μｌ） Ｍはサンプルの分子量 Ｖは試料管の体積
（ｌ） 本発明によれば、複数の水晶振動子センサを用いること
により、揮発性化合物の種類を識別し、識別された揮発
性化合物について求められた検量線から濃度を求めるこ
とができる。試料中の揮発性化合物が混合物であるとき
には、この揮発性化合物の種類は予め同定しておく必要
がある。そしてこれらの揮発性化合物を予め各種の濃度
に混合した複数の試料を調整し、これらの試料について
周波数の変化パターンを求める。例えば水晶振動子セン
サが４個である場合には、４次元マトリックスであらわ
され、これを多変量解析の主成分分析法により、次元を
２次元に圧縮して散布図に表すことができる。揮発性化
合物の混合物についての周波数変化を上記と同様に処理
して散布図中における位置を求めることにより、各揮発
性化合物の濃度を求めることができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、電極面に揮発性化合物
の感応膜を被覆した複数個の水晶振動子センサを試料管
中に挿入し、揮発性化合物の感応膜への吸着による各水
晶振動子の共振周波数の変化をパターン認識することに
より揮発性化合物の種類を識別すると共に、該揮発性化
合物について予め求められていた検量線から揮発性化合
物の濃度を測定する方法が提供される。さらに本発明に
よれば、試料管と、複数個の水晶振動子センサとを具備
する揮発性化合物をパターン認識することで揮発性化合
物の種類を識別する揮発性化合物の識別装置において、
該複数個の水晶振動子センサが該試料管内に備えられて
いることを特徴とする揮発性化合物の識別および／また
は濃度測定装置が提供される。以下実施例に基づいて本
発明をより詳細に説明する。
の感応膜を被覆した複数個の水晶振動子センサを試料管
中に挿入し、揮発性化合物の感応膜への吸着による各水
晶振動子の共振周波数の変化をパターン認識することに
より揮発性化合物の種類を識別すると共に、該揮発性化
合物について予め求められていた検量線から揮発性化合
物の濃度を測定する方法が提供される。さらに本発明に
よれば、試料管と、複数個の水晶振動子センサとを具備
する揮発性化合物をパターン認識することで揮発性化合
物の種類を識別する揮発性化合物の識別装置において、
該複数個の水晶振動子センサが該試料管内に備えられて
いることを特徴とする揮発性化合物の識別および／また
は濃度測定装置が提供される。以下実施例に基づいて本
発明をより詳細に説明する。
【００１１】実施例 図１に示す装置に下記に示す感応膜を塗布した水晶振動
子センサを用い、RoseOxide(Ｃ10Ｈ18Ｏ）およびCitron
ellal(Ｃ10Ｈ18Ｏ）の光学異性体について、検量線作成
結果を図４および図５に示す。なお、試料管内の温度は
２８℃に保持し、水晶振動子としてはＡＴ−ＣＵＴで基
本周波数１０．３５２５ＭＨｚの市販品を用いた。
子センサを用い、RoseOxide(Ｃ10Ｈ18Ｏ）およびCitron
ellal(Ｃ10Ｈ18Ｏ）の光学異性体について、検量線作成
結果を図４および図５に示す。なお、試料管内の温度は
２８℃に保持し、水晶振動子としてはＡＴ−ＣＵＴで基
本周波数１０．３５２５ＭＨｚの市販品を用いた。
【００１２】 化合物名 組成式 分子量 Hexakis-(2,3,6-tri-O-Methyl)-α−Cyclodextrin C54H96O30 １２２４ Heptakis-(2,3,6-tri-O-Methyl)-β−Cyclodextrin C63H112O35 １４２８ Octakis-(2,3,6-tri-O-Methyl)-γ−Cyclodextrin C72H128O40 １６３２ Heptakis-(2,6-di-O-Methyl)-β−Cyclodextrin C56H98O35 １４２８ Ｄ体およびＬ体についてそれぞれ得られた検量線から、
Ｄ体およびＬ体の混合物について試料中の濃度を求める
ことができる。
Ｄ体およびＬ体の混合物について試料中の濃度を求める
ことができる。
【図１】本発明の揮発性化合物の識別および濃度測定装
置を示す説明図である。
置を示す説明図である。
【図２】本発明の装置が適用される揮発性化合物識別装
置のフローチャートである。
置のフローチャートである。
【図３】水晶振動子センサを用いた濃度測定装置の説明
図である。
図である。
【図４】Rose Oxideに対する各感応膜の検量線を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】Citronellalに対する各感応膜の検量線を示す
グラフである
グラフである
４１ 試料管 ４２ 水晶振動子センサ ４５ 発信回路 ４６ 試料の注入口
Claims (2)
- 【請求項１】 電極面に揮発性化合物の感応膜を被覆し
た複数個の水晶振動子センサを試料管中に挿入し、揮発
性化合物の感応膜への吸着による各水晶振動子の共振周
波数の変化をパターン認識することにより揮発性化合物
を識別すると共に、複数個の水晶振動子センサの共振周
波数の変化を測定することにより揮発性化合物の濃度を
測定する方法。 - 【請求項２】 試料管と、複数個の水晶振動子センサと
を具備する揮発性化合物をパターン認識することで揮発
性化合物の種類を識別する揮発性化合物の識別装置にお
いて、該複数個の水晶振動子センサが該試料管内に備え
られていることを特徴とする揮発性化合物の識別および
／または濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01393294A JP3302481B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 揮発性化合物の識別および濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01393294A JP3302481B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 揮発性化合物の識別および濃度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209164A true JPH07209164A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3302481B2 JP3302481B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=11846972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01393294A Expired - Lifetime JP3302481B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 揮発性化合物の識別および濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3302481B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003532056A (ja) * | 2000-04-05 | 2003-10-28 | ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク | 物質の質量を測定する装置及びその方法 |
| JP2007278830A (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Ulvac Japan Ltd | 食品成分を検出する装置および方法 |
| JP2009031049A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Ulvac Japan Ltd | クロマトグラフィー用キラル固定相の光学異性体分離能の評価方法および評価装置 |
| JP2009115760A (ja) * | 2007-11-09 | 2009-05-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 濃度測定方法および装置 |
| JP2010216851A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Olympus Corp | 物質検出システム |
| JP2011117972A (ja) * | 2011-02-14 | 2011-06-16 | Seiko Epson Corp | 振動子、振動子アレイ、及び電子機器 |
-
1994
- 1994-01-12 JP JP01393294A patent/JP3302481B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7171844B2 (en) | 2000-04-05 | 2007-02-06 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Apparatus and method for measuring the mass of a substance |
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