TW202232078A - 物質檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之物質檢測裝置（1）具備第1物質感測器（10）、第1腔室（20）及第1換氣手段（30）。第1物質感測器（10）檢測氣體中所包含之物質（3）。第1腔室（20）於內部配置第1物質感測器（10），設有使氣體流入之流入口（20a）及將氣體排出之排出口（20b）。第1換氣手段（30）可經由流入口（20a）對第1腔室（20）內進行換氣。第1換氣手段（30）進行經由流入口（20a）之第1腔室（20）內之換氣，若第1物質感測器（10）對物質（3）之檢測結束，則停止經由流入口（20a）之換氣。

Description

物質檢測裝置

本發明係關於一種物質檢測裝置。

於專利文獻1中，揭示一種根據物質吸附膜之重量變化而檢測吸附於該物質吸附膜之氣味物質之氣味感測器。於該氣味感測器中，藉由將氣味物質含量較少之空氣加入腔室內，將腔室內之樣品氣體排出而實現來自物質吸附膜之氣味物質之脫離。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第6508689號公報

[發明所欲解決之問題]

於上述專利文獻1所記載之氣味感測器中，為了使氣味物質自物質吸附膜脫離，需要將空氣加入腔室內。然而，根據設置有氣味感測器之環境，有時亦無法將氣味物質含量較少之空氣加入腔室內。於此種情形時，由於氣味物質持續供給於氣味感測器，因此無法使氣味物質充分脫離物質吸附膜，氣味物質之檢測精度惡化。

本發明係基於上述實情而成者，目的在於提供一種將吸附於物質感測器之物質脫附而抑制精度惡化之物質檢測裝置。 [解決問題之手段]

為了達成上述目的，本發明之物質檢測裝置具備： 第1物質感測器，其檢測氣體中所包含之物質； 第1腔室，其於內部配置上述第1物質感測器，設有使上述氣體流入之流入口及將上述氣體排出之排出口；及 第1換氣手段，其可經由上述流入口對上述第1腔室內進行換氣； 上述第1換氣手段，係 於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，進行經由上述流入口之上述第1腔室內之換氣， 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則停止經由上述流入口之換氣。

於該情形時，可具備第2換氣手段，其可經由上述排出口對上述第1腔室內進行換氣。

上述第2換氣手段，係 可於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，停止經由上述排出口之換氣， 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣。

上述第2換氣手段，係 可於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣， 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則停止經由上述排出口之換氣。

可使上述第2換氣手段始終進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣。

上述第2換氣手段可為百葉窗、泵、風扇或電磁閥。

可具備間隔部，其將經由上述流入口與上述第1腔室連通之第1空域、和經由上述排出口與上述第1腔室連通且上述物質之濃度較上述第1空域低之第2空域隔開。

可於上述間隔部， 於上述第1腔室中，於不影響上述第1空域與上述第2空域之上述物質之濃度差之位置，設有連通上述第1空域與上述第2空域之貫通孔。

可具備第2腔室，其經由上述排出口與上述第1腔室連通，並且與上述第2空域連通。

可具備第2物質感測器，其配置於上述第2腔室內，檢測自上述排出口排出之上述物質。

可具備管狀構件，其將自上述排出口排出之上述氣體輸送至上述物質之濃度較經由上述流入口與上述第1腔室連通之第1空域低之第2空域。

上述第1換氣手段可為百葉窗、泵、風扇或電磁閥。

可使上述第1物質感測器具備供上述物質吸附之振子， 藉由使上述振子振動，而使吸附之上述物質脫附。 [發明之效果]

根據本發明，於藉由第1物質感測器檢測物質時，進行經由流入口之第1腔室內之換氣，若第1物質感測器對物質之檢測結束，則停止經由流入口之換氣。因此，可將吸附於物質感測器之物質脫附而抑制精度惡化。

以下，參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。於各圖式中，對相同或同等之部分標註相同之符號。

實施形態1 首先，對本發明之實施形態1進行說明。如圖1所示，物質檢測裝置1具備第1物質感測器10、第1腔室20及第1換氣手段30。於本實施形態中，物質檢測裝置1檢測由氣味產生源2釋放至氣體中之物質3。

第1物質感測器10檢測周圍氣體中所包含之物質3。物質3可設為例如由氣味產生源2分散至氣體中且構成該氣味之氣味原因物質。作為檢測對象之物質3例如為構成氣味之化學物質群中之例如空氣中所包含之構成檢測對象之化學物質之氣體狀物質。作為檢測對象之化學物質，例如有氨、硫醇、醛、硫化氫、胺等具有特有臭氣之氣味原因物質。

如圖2A所示，第1物質感測器10具備供物質3吸附之振子11、及將振子11之端部固定於第1腔室20之固定部12。於振子11中，藉由供物質3吸附而振動頻率或振幅發生變化。第1物質感測器10檢測振動頻率或振幅之變化，檢測物質3之吸附之有無。固定部12例如為矽基板。

更具體而言，振子11例如具備可振動之梁11a、形成於梁11a上之驅動部11b、及形成於梁11a與驅動部11b相反之物質吸附膜11c。梁11a為一端固定於固定部12且可沿單方向振動之懸臂梁。作為梁11a，可使用構成固定部12之矽基板突出之狀態者。

如圖2B所示，驅動部11b具備導電性之下部電極層13a、由壓電元件構成之壓電元件層13b、及導電性之上部電極層13c。下部電極層13a、壓電元件層13b及上部電極層13c依序積層。若在下部電極層13a與上部電極層13c之間施加週期性變動之電壓訊號，則壓電元件層13b伸縮。藉由該伸縮，梁11a彎曲而振動。

下部電極層13a與未圖示之接地電極接地。又，於上部電極層13c連接有未圖示之驅動電極。驅動電壓經由接地電極及驅動電極施加於上部電極層13c與下部電極層13a之間。上部電極層13c亦連接於未圖示之檢測電極。表示上部電極層13c與下部電極層13a之電位差之訊號作為表示梁11a之振動狀態之檢測訊號而經由接地電極及檢測電極輸出。

物質吸附膜11c由吸附物質3之原材料形成。若物質3吸附於物質吸附膜11c，則振子11之振動頻率及振幅發生變化。該變化表現為檢測訊號之頻率及振幅之變化。因此，基於上述表示梁11a之振動狀態之檢測訊號，可檢測物質3之吸附。

於物質吸附膜11c，可吸附於振子11之物質3之量有限，超過限度之物質3不會被吸附。即，物質3對振子11之吸附量飽和。對此，第1物質感測器10於進行物質3之檢測處理後，使物質3自振子11脫附。具體而言，第1物質感測器10於物質3之檢測處理結束後，亦繼續使振子11振動。藉由該振動，可使吸附於物質吸附膜11c之物質3脫附。即，物質吸附膜11c於吸附物質3之後，可使物質3脫附而進行再利用。物質吸附膜11c之材質可使用各種材質。例如水晶振盪子、金屬氧化物半導體、有機半導體等用作物質吸附膜11c。

如圖1所示，第1腔室20為內部具有可收容氣體之空間之容器。於第1腔室20內之空間設有第1物質感測器10。於第1腔室20，於內部配置第1物質感測器10，設有使氣體流入之流入口20a及將氣體排出之排出口20b。作為第1腔室20之材質，使用可防止氣體向內部流入者。例如，可使用金屬，亦可使用塑膠等其他材質。

於第1腔室20中，流入口20a及排出口20b設置於互相相反之側。因此，若流入口20a朝向氣味產生源2，則排出口20b朝向氣味產生源2之相反側。於該情形時，於與流入口20a連通之空域、及與排出口20b連通之空域，易於成為物質3之濃度互相不同之空域。

再者，流入口20a及排出口20b可設於第1腔室20中與設有流入口20a之面鄰接之面。即，流入口20a及排出口20b亦可設於相同面。又，有時第1腔室20亦可放置於物質3之濃度相同之空域。

於第1腔室20內，第1物質感測器10配置於與流入口20a對向之位置。更具體而言，以物質吸附膜11c與流入口20a對向之方式配置第1物質感測器10。藉此，經由流入口20a流入之氣體容易與物質吸附膜11c接觸。

第1換氣手段30為使流入口20a開啟及關閉之開閉手段。於本實施形態中，第1換氣手段30為百葉窗（shutter）。該百葉窗可手動開閉。百葉窗藉由打開可經由流入口20a對第1腔室20內進行換氣。

物質檢測裝置1於藉由第1物質感測器10檢測物質時，藉由第1換氣手段30打開流入口20a。藉此，進行經由流入口20a之第1腔室20內之換氣。進而，若第1物質感測器10對物質之檢測結束，則物質檢測裝置1藉由第1換氣手段30關閉流入口20a。藉此，停止經由流入口20a之換氣。

繼而，對本實施形態1之物質檢測裝置1之動作、即檢測物質3之物質檢測處理進行說明。

如圖3所示，首先，物質檢測裝置1以將流入口20a朝向存在包含物質3之氣體之空域、即存在氣味產生源2之空域之狀態，藉由第1換氣手段30打開流入口20a（步驟S1）。藉此，如圖4所示，第1換氣手段30滑動，打開第1腔室20之流入口20a。該結果為包含物質3之氣體進入第1腔室20之內部。

繼而，物質檢測裝置1進行藉由第1物質感測器10檢測物質3之感測器檢測（步驟S2）。進入第1腔室20內之物質3吸附於第1物質感測器10之振子11之物質吸附膜11c。第1物質感測器10對由物質3之吸附引起之振子11之振動頻率或振幅之變化進行檢測。

物質3之檢測結束後，如圖5所示，物質檢測裝置1藉由第1換氣手段30關閉第1腔室20之流入口20a（步驟S3）。藉此，經由流入口30a之物質3停止向第1腔室20內流入。

繼而，物質檢測裝置1使第1物質感測器10之振子11振動，進行物質3之脫附（步驟S4）。藉此，吸附於第1物質感測器10之物質3自第1物質感測器10脫附。於與排出口20b連通之空域中，由於遠離氣味產生源2，因此氣體中所包含之物質3之濃度變低。因此，自第1物質感測器10脫附之物質3自排出口20b排出。藉此，第1物質感測器10被初始化，即被更新。

以上，於執行步驟S1～S4後，結束物質檢測處理。檢測物質3之物質檢測處理按此種順序進行，視需要而重複。

此處，考慮不進行步驟S3中之第1換氣手段30之關閉動作而連續進行物質檢測處理之情形。於該情形時，於第1次檢測後，吸附於第1物質感測器10之物質3大部分保持被吸附而進行第2次檢測。圖6A以第1次及第2次連續示出將該情形之物質3之飽和吸附量設為100%之情形時之物質3之吸附量之比率的時間變化，圖6B中，以第1次及第2次重疊示出將對物質3之檢測感度設為100%之情形時之物質3之檢測感度之比率的時間變化。如圖6A所示，於第1次檢測中，大部分被吸附之物質3保持被吸附，而於第2次檢測中，第1物質感測器10中之物質3之吸附量於檢測開始後立刻飽和。因此，如圖6B所示，於第2次檢測中，物質3之檢測感度降低。

另一方面，圖7A及圖7B示出本實施形態中將物質3之飽和吸附量、檢測感度設為100%之情形時之物質3之吸附量、檢測感度之比率之時間變化。如圖7A所示，於本實施形態之物質檢測裝置1中，可於每次檢測時使物質3自第1物質感測器10脫附，將第1物質感測器10之狀態初始化。因此，如圖7B所示，可跨越多次檢測將第1物質感測器10之檢測感度保持得較高。

再者，於本實施形態中，將第1換氣手段30設為百葉窗。然而，本發明並不限定於此。如圖8所示，第1換氣手段30可為泵。於該情形時，於步驟S1中，驅動泵而經由流入口20a使包含物質3之氣體流入第1腔室20內進行第1腔室20內之換氣，於步驟S3中，停止泵之驅動而停止第1腔室20內之換氣即可。如此一來，由於可將物質3之氣體強制性吸入第1腔室20內，因此可提高物質3之檢測感度。

又，如圖9所示，第1換氣手段30可為電磁閥。於步驟S1中，如圖10所示，打開電磁閥，設為包含物質3之氣體可經由流入口20a流入之狀態，進行經由流入口20a之第1腔室20內之換氣。又，於步驟S3中，如圖9所示，關閉電磁閥，設為包含物質3之氣體無法經由流入口20a流入之狀態，停止經由流入口20a之第1腔室20內之換氣。藉由該電磁閥之控制，可自動開啟及關閉流入口20a。再者，該電磁閥之控制可藉由未圖示之控制器進行。

又，如圖11A所示，可將第1換氣手段30設為可切換氣體流入方向之雙向泵。於該情形時，流入口20a及排出口20b為同一開口。於第1腔室20中，可設置第3開口20c代替排出口20b，於第3開口20c設置過濾器41。過濾器41使用物質3無法通過者。

於步驟S1中，作為第1換氣手段30之雙向泵使氣體流入第1腔室20內。進而，於步驟S3中，雙向泵將氣體排出至第1腔室20之外部。排出時，物質3之濃度較低之氣體經由過濾器41流入第1腔室20內，可使物質3自第1物質感測器10脫附而更新第1物質感測器10。即，於該情形時，氣體自第3開口20c流入。

再者，於與第3開口20c連通之空域中，於物質3之濃度非常低之情形時，亦可沒有過濾器41。

又，如圖11B所示，第1換氣手段30可為風扇。風扇藉由旋轉而將氣體送入第1腔室20內。於步驟S1中，使風扇旋轉，設為包含物質3之氣體可經由流入口20a流入之狀態，進行經由流入口20a之第1腔室20內之換氣。又，於步驟S3中，停止風扇之旋轉，設為氣體無法經由流入口20a進入之狀態，停止經由流入口20a之第1腔室20內之換氣。

實施形態2 其次，對本發明之實施形態2之物質檢測裝置1進行說明。如圖12所示，本實施形態之物質檢測裝置1於具備開啟及關閉排出口20b之第2換氣手段40之方面與上述實施形態1之物質檢測裝置1不同。第2換氣手段40與第1換氣手段30同樣地，為作為開閉手段之百葉窗。

於本實施形態中，於藉由第1物質感測器10檢測物質3時，藉由第2換氣手段40關閉排出口20b，停止經由排出口20b之換氣。又，若第1物質感測器10對物質3之檢測結束，則藉由第2換氣手段40打開排出口20b，進行經由排出口20b之第1腔室20內之換氣。

其次，對本實施形態之物質檢測裝置1之動作進行說明。如圖13A所示，打開流入口20a（步驟S1），進行感測器檢測（步驟S2），關閉流入口20a（步驟S3），進行物質3之脫附（步驟S4），該流程與上述實施形態1相同。

於本實施形態之物質檢測裝置1中，除上述動作以外，於步驟S1中進行如下動作：藉由第2換氣手段40關閉排出口20b，經由排出口20b停止換氣。進而，於步驟S3中進行如下動作：藉由第2換氣手段40打開排出口20b，經由排出口20b對第1腔室20內進行換氣。若進行此種動作，則於檢測時，可關閉排出口20b而防止物質3自排出口20b排出，於檢測後，打開排出口20b，可將自第1物質感測器10脫附之物質3自排出口20b排出。該動作於排出口20b側之空域中之物質3之濃度低於流入口20a側之空域中之物質3之濃度的情形時有效。

第1換氣手段30及第2換氣手段40之開閉動作可連動。即，可以如下方式連動：若打開第1換氣手段30，則關閉第2換氣手段40，若關閉第1換氣手段30，則打開第2換氣手段40。

再者，例如於圖12所示之物質檢測裝置1之構成中，於流入口20a側及排出口20b側，亦存在氣體中所包含之物質3之濃度沒有差異之情況。又，若打開流入口20a及排出口20b，則亦存在導致物質3不斷地流入第1腔室20內之情況。於此種情形時，關於排出口20b之開閉，可進行與上述不同之動作。例如，可於藉由第1物質感測器10檢測物質3時，藉由第2換氣手段40打開排出口20b，進行經由排出口20b之第1腔室20內之換氣，若第1物質感測器10對物質3之檢測結束，則藉由第2換氣手段40關閉排出口20b，停止經由排出口20b之第1腔室20內之換氣。如此一來，可阻斷包含物質3之氣體向第1腔室20內部流入。若阻斷氣體之流入，則可降低第1腔室20內之物質3之濃度，因此藉由第1物質感測器10之振動，可容易地使物質3脫附。

又，如圖13B所示，第2換氣手段40可於藉由第1物質感測器10檢測物質3時，亦進行經由排出口20b之第1腔室20內之換氣，並且即使第1物質感測器10對物質3之檢測結束，亦繼續進行第1腔室20內之換氣。即，第2換氣手段40可始終進行經由排出口20b之第1腔室20內之換氣。於外部物質3之濃度較高之情形時，有時亦適宜以此方式藉由第2換氣手段40不斷進行換氣。例如，於第1物質感測器10為檢測煙之物質者之情形時，於外部充滿煙之情形時，需要不斷進行換氣以將煙自第1腔室20內排出。於此種情形時，期望藉由第2換氣手段40始終不斷地對第1腔室20內進行換氣。

再者，於本實施形態中，將第2換氣手段40設為百葉窗。然而，本發明並不限定於此。如圖14A所示，第2換氣手段40可為泵。如此一來，由於可將物質3之氣體強制性排出至第1腔室20外，因此可提高物質3之檢測感度。再者，於使用泵作為第2換氣手段40之情形時，期望將外部氣體吸入第1腔室20之貫通孔42設於與排出口20b相同之側。

如圖14A所示，於將第2換氣手段40設為泵之情形時，與本實施形態之物質檢測裝置1同樣地，可於物質3之檢測中使泵停止，於物質3之檢測結束後，藉由泵進行第1腔室20內之氣體之排出動作。

又，於將第2換氣手段40設為泵之情形時，於流入口20a側及排出口20b側，於氣體中所包含之物質3之濃度沒有差異之情形時，可於檢測中使泵停止，於檢測結束後藉由泵進行第1腔室20內之氣體之排出動作。

又，如圖14B所示，第2換氣手段40可為電磁閥。如此一來，可藉由未圖示之控制器自動開啟及關閉第2換氣手段40。又，如圖14C所示，第2換氣手段40可為風扇。風扇藉由手動、自動或自第1換氣手段30獲得之氣流而旋轉，可將第1腔室20內之氣體自排出口20b排出。如上所述，於外部物質3之濃度較高之情形時，期望將第2換氣手段40設為泵或風扇。

實施形態3 其次，對本發明之實施形態3之物質檢測裝置1進行說明。如圖15所示，本實施形態之物質檢測裝置1於具備間隔部50之方面與上述實施形態1之物質檢測裝置1不同。

間隔部50將經由流入口20a與第1腔室20連通之第1空域60、及經由排出口20b與第1腔室20連通之第2空域61隔開。藉由該間隔部50，將第1空域60及第2空域61物理分離，使由氣味產生源2產生之物質3不會移動至第2空域61，可使第2空域61之物質3之濃度低於第1空域60之物質3之濃度。

實施形態4 其次，對本發明之實施形態4之物質檢測裝置1進行說明。如圖16所示，本實施形態之物質檢測裝置1於在間隔部50設有貫通孔51之方面，與上述實施形態3之物質檢測裝置1不同。

貫通孔51係於第1腔室20中，於不影響第1空域60與第2空域61之物質3之濃度差之位置，以連通第1空域60與第2空域61之方式設置。於第1腔室20中，若第1空域60與第2空域61之物質3之濃度出現差異，則無需將第1空域60與第2空域61之間完全遮蔽。

再者，可於貫通孔51設置過濾器41。如此一來，可防止物質3自第1空域60向第2空域61移動。

實施形態5 其次，對本發明之實施形態5之物質檢測裝置1進行說明。如圖17所示，本實施形態之物質檢測裝置1於設有第2腔室70之方面，與圖15所示之上述實施形態3之物質檢測裝置1不同。

第2腔室70經由排出口20b與第1腔室20連通，並且與第2空域61連通。自排出口20b排出之氣體先保持於第2腔室70。於不期望將氣體直接排出至第2空域61之情形時，亦可設置第2腔室70，進行特定處理後再排出至第2空域61。又，可於第2腔室70內配置容易吸附物質3之原材料構件，使物質3吸附於該構件，將構件自第2腔室70取出。

再者，如圖18所示，可於第1腔室20之排出口20b設置作為第2換氣手段40之泵。於該情形時，除排出口20b以外，於第1腔室20與第2腔室70之間設置未圖示之貫通孔即可。如此，第1換氣手段30及第2換氣手段40可為百葉窗，亦可為泵、電磁閥、風扇。

進而，可於第2腔室70與第2空域61之間設置泵。

實施形態6 其次，對本發明之實施形態6之物質檢測裝置1進行說明。如圖19所示，本實施形態之物質檢測裝置1於設置第2物質感測器71之方面，與上述實施形態5之物質檢測裝置1不同。

第2物質感測器71配置於第2腔室70。第2物質感測器71檢測自排出口20b排出之物質3。基於第2物質感測器71之檢測結果，可確認物質3以何種程度殘留於第1腔室20內。

實施形態7 其次，對本發明之實施形態7之物質檢測裝置1進行說明。如圖20所示，本實施形態之物質檢測裝置1於具備管狀構件80之方面，與上述實施形態2之物質檢測裝置1不同。

管狀構件80將自安裝於排出口20b之作為第2換氣手段40之雙向泵排出之氣體輸送至物質3之濃度較經由流入口20a連通之第1空域60低之第2空域61。與此同時，管狀構件80將自第2空域61吸入之氣體輸送至第1腔室20。此處，作為用作第2換氣手段40之雙向泵，使用可同時進行雙方向之氣體流入者。再者，管狀構件80之長度並無特別限制，可為可調整長度者。可以連結之狀態構成多個管狀構件80。

本實施形態之物質檢測裝置1於在其周邊不存在物質3之濃度較低之空域之情形時有效。

如以上詳細說明般，根據本實施形態，於藉由配置於第1腔室20之內部之第1物質感測器10檢測物質3時，藉由第1換氣手段30打開第1腔室20之流入口20a，並且若第1物質感測器10對物質3之檢測結束，則藉由第1換氣手段30關閉流入口20a。因此，可更新第1物質感測器10而抑制精度之惡化。

又，根據上述實施形態，具備使排出口20b開閉之第2換氣手段40，於藉由第1物質感測器10檢測物質3時，藉由第2換氣手段40關閉排出口20b，若第1物質感測器10對物質3之檢測結束，則藉由第2換氣手段40打開排出口20b。如此一來，於檢測時，藉由利用第2換氣手段40關閉排出口20b，可防止氣體中所包含之物質3自排出口20b排出，可抑制物質3之濃度之降低。

又，根據上述實施形態，具備間隔部50，其將經由流入口20a與第1腔室20連通之第1空域60、及經由排出口20b與第1腔室20連通且物質3之濃度較第1空域60低之第2空域61隔開。如此一來，於檢測時及非檢測時，可使第1物質感測器10周圍之物質3之濃度更加確實地發生變化。

又，根據上述實施形態，藉由間隔部50，於第1腔室20中，於不影響第1空域60與第2空域61之物質3之濃度差之位置，設有將第1空域60與第2空域61連通之貫通孔51。間隔部50係於第1腔室20，於第1空域60與第2空域61之間，設為物質3之濃度出現差異之程度之大小即可。於該情形時，亦可將間隔部50設為如自第1腔室20突出之凸緣之形狀。

再者，如圖21A及圖21B所示，於具有具備間隔部50之構成之物質檢測裝置1中，可設置第2換氣手段40。圖21A示出第2換氣手段40為百葉窗之情形時之構成。於該情形時，可於物質3之檢測中關閉百葉窗，於檢測結束後打開百葉窗。又，於該情形時，亦可將第2換氣手段40設為電磁閥。

又，圖21B示出第2換氣手段40為泵之情形時之構成。於該情形時，可於物質3之檢測中使泵停止，於檢測結束後驅動泵，排出第1腔室20內之氣體。於該情形時，氣體經由貫通孔42導入至第1腔室20內。又，於該情形時，亦可將第2換氣手段40設為風扇。

又，於圖21B所示之構成之情形時，可於物質3之檢測中使泵停止，於檢測結束後驅動泵，將氣體導入至第1腔室20內。於該情形時，經由貫通孔42排出第1腔室20內之氣體。

第2換氣手段40之開閉時機無需與第1換氣手段30之開閉時機同步。例如，可於檢測中打開第1換氣手段30並且關閉第2換氣手段40，於檢測結束時關閉第1換氣手段30，而使第2換氣手段40保持關閉，於經過物質3自第1物質感測器10脫附之充分之時間後，打開第2換氣手段40。如此，第1換氣手段30及第2換氣手段40之開閉時機可根據周邊之物質3之濃度等而適當變更。

又，可視需要控制第1換氣手段30及第2換氣手段40之開閉度。於第1換氣手段30及第2換氣手段40為百葉窗或電磁閥之情形時，可按數個階段變更百葉窗之打開面積。於第1換氣手段30及第2換氣手段40為泵或風扇之情形時，可按數個階段變更其抽吸力。

又，根據上述實施形態，具備經由排出口20b與第1腔室20連通並且與第2空域61連通之第2腔室70。如此一來，可階段性地排出作為檢測對象之氣體。

具備第2物質感測器71，其配置於第2腔室70，檢測自排出口20b排出之物質3。如此一來，可判斷自第1腔室20排出之氣體之物質3之濃度是否降低。

具備管狀構件80，其將自排出口20b排出之氣體輸送至物質3之濃度較經由流入口20a連通之第1空域60低之第2空域61。如此一來，即便於第1腔室20之附近不存在物質3之濃度較低之空域之狀態下，亦可更新第1物質感測器10。

又，根據上述實施形態，第1換氣手段30可為泵、電磁閥或風扇。如此一來，可將作為檢測對象之氣體確實地引入第1腔室20內。

又，根據上述實施形態，第1物質感測器10具備供物質3吸附之振子11，藉由使振子11振動，而使吸附之物質3脫附。如此一來，容易使吸附於第1物質感測器10之物質脫附。

再者，於上述實施形態中，於利用第1物質感測器10進行物質3之檢測後，進行來自第1物質感測器10之物質3之脫附。於該情形時，於進行來自第1物質感測器10之物質3之脫附期間，無法進行物質3之檢測。對此，如圖22所示，準備2列第1物質感測器10、第1腔室20及第1換氣手段30之組合，於藉由一列第1物質感測器10進行物質3之檢測期間，進行來自另一列第1物質感測器10之物質3之脫附，其後，可交替地切換進行物質3之檢測之列。如此一來，可不間斷地進行物質3之檢測。

再者，可具備3個以上之第1物質感測器10、第1腔室20及第1換氣手段30等。如此一來，可應對使物質3脫附之時間較檢測物質3之時間長之情形。

再者，於上述實施形態中，設定第1物質感測器10藉由振子11之振動頻率或振幅之變化而檢測物質3之吸附。然而，本發明並不限定於此。亦可藉由其他方式檢測物質3。例如，可使用電阻等電特性根據物質3之吸附而變化之感測器。於該情形時，於進行物質3之脫附之情形時，亦可使感測器振動。

再者，於上述實施形態中，於第1腔室20內設有第1物質感測器10。然而，本發明並不限定於此。可於第1腔室20內設有多個第1物質感測器10。於該情形時，例如可設有所檢測之物質互相不同之第1物質感測器10。

於上述實施形態中，將振子11之梁11a設為懸臂梁。然而，本發明並不限定於此。如圖23所示，可將梁11a設為十字狀。梁11a懸掛於設於基板4之貫通孔。梁11a係藉由第1梁11d與第2梁11e交叉而形成。與圖2B所示之構成同樣地，於梁11a上形成有下部電極層13a、及壓電元件層13b。進而，於第1梁11d之兩端形成有驅動電極14，於第2梁11e之兩端形成有檢測電極15。藉由施加於驅動電極14與下部電極層13a之間之電壓訊號，第1梁11d被激振，檢測電極15與下部電極層13a之間之電壓訊號檢測為檢測訊號。

除此以外，作為梁11a，可使用兩端固定梁或3點固定之梁等各種梁。

於上述實施形態中，流入口20a及排出口20b為大致相同之大小。然而，本發明並不限定於此。例如，可使流入口20a之大小大於排出口20b。如此一來，可進一步增大第1換氣手段30對流入口20a之開放及遮蔽效果。

又，於上述實施形態中，將作為檢測對象之物質設為構成氣味之化學物質，但本發明並不限定於此。例如，可檢測無臭且包含於氣體之化學物質。

本實施形態之物質檢測裝置1可於各種環境中使用。例如，可將物質檢測裝置1應用於駕駛汽車之駕駛員之飲酒檢查等。於該情形時，作為檢測對象之物質3為酒精之揮發成分。物質檢測裝置1組裝於此種汽車而使用。除此以外，物質檢測裝置1亦可安裝於智慧型手機等移動裝置。

本發明於不脫離本發明之廣義精神及範圍內，可實現各種實施形態及變形。又，上述實施形態係用於對本發明進行說明，而並不限定本發明之範圍。即，本發明之範圍由申請專利範圍表示，而非實施形態。而且，於申請專利範圍內及與其同等之發明意義之範圍內實施之各種變形視為本發明之範圍內。 [產業上之可利用性]

本發明可應用於氣體中所包含之物質之檢測。

1:物質檢測裝置 2:氣味產生源 3:物質 4:基板 5:貫通孔 10:第1物質感測器 11:振子 11a:梁 11b:驅動部 11c:物質吸附膜 11d:第1梁 11e:第2梁 12:固定部 13a:下部電極層 13b:壓電元件層 13c:上部電極層 14:驅動電極 15:檢測電極 20:第1腔室 20a:流入口 20b:排出口 20c:第3開口 30:第1換氣手段 40:第2換氣手段 41:過濾器 42:貫通孔 50:間隔部 51:貫通孔 60:第1空域 61:第2空域 70:第2腔室 71:第2物質感測器 80:管狀構件

[圖1]係表示本發明之實施形態1之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖2A]係構成圖1之物質檢測裝置之第1物質感測器之側視圖。 [圖2B]係構成圖2A之第1物質感測器之驅動部之放大圖。 [圖3]係表示圖1之物質檢測裝置之動作之流程圖。 [圖4]係表示圖1之物質檢測裝置之檢測時之狀態的模式圖。 [圖5]係表示圖1之物質檢測裝置之檢測後之狀態的模式圖。 [圖6A]係表示不藉由第1換氣手段關閉流入口而進行多次物質檢測之情形時之物質感測器中物質吸附量之變化的圖。 [圖6B]係表示於圖6A之情形時進行多次物質檢測之情形時之檢測感度之變化的圖。 [圖7A]係表示於進行藉由第1換氣手段關閉流入口之動作而進行多次物質檢測之情形時之物質感測器中物質吸附量之變化的圖。 [圖7B]係表示於圖7A之情形時進行多次物質檢測之情形時之檢測感度之變化的圖。 [圖8]係表示第1換氣手段為泵之情形時之構成之圖。 [圖9]係表示作為第1換氣手段之電磁閥關閉之狀態之構成的圖。 [圖10]係表示作為第1換氣手段之電磁閥打開之狀態之構成的圖。 [圖11A]係表示第1換氣手段為泵且於排出口設置過濾器之情形時之構成的圖。 [圖11B]係表示第1換氣手段為風扇之情形時之構成之圖。 [圖12]係表示本發明之實施形態2之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖13A]係表示圖12之物質檢測裝置之動作之流程圖。 [圖13B]係表示圖12之物質檢測裝置之動作之另一例的時序圖。 [圖14A]係表示第2換氣手段為泵之情形時之構成之圖。 [圖14B]係表示第2換氣手段為電磁閥之情形時之構成之圖。 [圖14C]係表示第2換氣手段為風扇之情形時之構成之圖。 [圖15]係表示本發明之實施形態3之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖16]係表示本發明之實施形態4之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖17]係表示本發明之實施形態5之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖18]係表示圖17之物質檢測裝置之構成之變形例的模式圖。 [圖19]係表示本發明之實施形態6之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖20]係表示本發明之實施形態7之物質檢測裝置之構成的模式圖。 [圖21A]係表示本發明之實施形態3之物質檢測裝置之構成之變形例之一的模式圖。 [圖21B]係表示本發明之實施形態3之物質檢測裝置之構成之變形例之二的模式圖。 [圖22]係表示可連續進行物質檢測之物質檢測裝置之構成之模式圖。 [圖23]係表示物質感測器之變形例之圖。

1:物質檢測裝置

2:氣味產生源

3:物質

10:第1物質感測器

20:第1腔室

20a:流入口

20b:排出口

30:第1換氣手段

Claims (13)

1. 一種物質檢測裝置，其具備： 第1物質感測器，其檢測氣體中所包含之物質； 第1腔室，其於內部配置上述第1物質感測器，設有使上述氣體流入之流入口及將上述氣體排出之排出口；及 第1換氣手段，其可經由上述流入口對上述第1腔室內進行換氣； 上述第1換氣手段，係 於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，進行經由上述流入口之上述第1腔室內之換氣，且 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則停止經由上述流入口之換氣。
2. 如請求項1之物質檢測裝置，其具備： 第2換氣手段，其可經由上述排出口對上述第1腔室內進行換氣。
3. 如請求項2之物質檢測裝置，其中， 上述第2換氣手段，係 於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，停止經由上述排出口之換氣，且 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣。
4. 如請求項2之物質檢測裝置，其中， 上述第2換氣手段，係 於藉由上述第1物質感測器檢測上述物質時，進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣，且 若上述第1物質感測器對上述物質之檢測結束，則停止經由上述排出口之換氣。
5. 如請求項2之物質檢測裝置，其中， 上述第2換氣手段始終進行經由上述排出口之上述第1腔室內之換氣。
6. 如請求項2至5中任一項之物質檢測裝置，其中， 上述第2換氣手段為百葉窗、泵、風扇或電磁閥。
7. 如請求項1之物質檢測裝置，其具備： 間隔部，其將經由上述流入口與上述第1腔室連通之第1空域、和經由上述排出口與上述第1腔室連通且上述物質之濃度較上述第1空域低之第2空域隔開。
8. 如請求項7之物質檢測裝置，其中， 於上述間隔部， 於上述第1腔室中，於不影響上述第1空域與上述第2空域之上述物質之濃度差之位置，設有連通上述第1空域與上述第2空域之貫通孔。
9. 如請求項7之物質檢測裝置，其具備： 第2腔室，其經由上述排出口與上述第1腔室連通，並且與上述第2空域連通。
10. 如請求項9之物質檢測裝置，其具備： 第2物質感測器，其配置於上述第2腔室內，檢測自上述排出口排出之上述物質。
11. 如請求項1之物質檢測裝置，其具備： 管狀構件，其將自上述排出口排出之上述氣體輸送至上述物質之濃度較經由上述流入口與上述第1腔室連通之第1空域低之第2空域。
12. 如請求項1之物質檢測裝置，其中， 上述第1換氣手段為百葉窗、泵、風扇或電磁閥。
13. 如請求項1之物質檢測裝置，其中， 上述第1物質感測器具備供上述物質吸附之振子； 藉由使上述振子振動，而使吸附之上述物質脫附。

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