(57)【要約】【課題】精度の高いガス検出が行えるガスセンサ及びガス検出システムを提供することにある。【解決手段】ガスセンサは、複数の検出素子を具備する。上記検出素子は、検出対象ガスが通過するガス通路に配置される。上記検出素子は、ガスを吸着する細孔を有する金属有機構造体からなる感応膜を備える。複数の上記検出素子は、上記ガス通路に、上記検出対象ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かって上記細孔が大きくなるように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガスが通過するガス通路に配置された複数の検出素子を具備し、
前記検出素子は、ガスを吸着する細孔を有する金属有機構造体からなる感応膜を備え、
複数の前記検出素子は、前記ガス通路に、前記検出対象ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かって前記細孔が大きくなるように配置される
ガスセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサであって、
複数の前記検出素子それぞれの感応膜が選択的に吸着するガスの分子サイズは、前記ガス通路の上流側から下流側に向かって大きくなる
ガスセンサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサと、
前記検出素子は前記ガスの吸着により共振周波数変化を生じ、前記検出素子の共振周波数変化に基づいて前記検出素子の検出ターゲットのガスを検出する演算装置
を具備するガス検出システム。
【請求項４】
請求項３に記載のガス検出システムであって、
前記演算装置は、前記検出素子の共振周波数変化量が設定値以上であるか否かにより、前記検出素子の検出ターゲットのガスの検出、未検出を判定する
ガス検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガス検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、複数のＱＣＭ素子が設けられたセンサアレイが用いられた嗅覚システムが開示されている。このセンサアレイでは、特定の物質分子に対して特異的に作用するセンサの数及びその配列やセンサの種類を、作用した時のアレイ全体における反応パターンを任意にデザインした上で決めることが可能である。そして、その反応パターンをあらかじめ情報格納部に格納しておくことで、匂い要因に対するセンサアレイにおける反応と照合して複数の匂い原因物質の集合体を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０３１０８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなガスを検出するガスセンサにおいては、高感度のガス検出が望まれている。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高感度にガスを検出することができるガスセンサ及びガス検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るガスセンサは、複数の検出素子を具備する。
上記検出素子は、検出対象ガスが通過するガス通路に配置される。
上記検出素子は、ガスを吸着する細孔を有する金属有機構造体からなる感応膜を備える。
複数の上記検出素子は、上記ガス通路に、上記検出対象ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かって上記細孔が大きくなるように配置される。
【０００７】
本発明のこのような構成によれば、上流側から下流側に向かって順に細孔が大きくなるように複数の検出素子を配置しているので、細孔径サイズによる分子ふるいをかけながらガスを検出することができ、高感度のガス検出が可能となる。
【０００８】
複数の上記検出素子それぞれの感応膜が選択的に吸着するガスの分子サイズは、上記記ガス通路の上流側から下流側に向かって大きくなってもよい。
【０００９】
本発明の一形態に係るガス検出システムは、上記ガスセンサと、演算装置を具備する。
上記検出素子は上記ガスの吸着により共振周波数変化を生じる。
上記演算装置は、上記検出素子の共振周波数変化に基づいて上記検出素子の検出ターゲットのガスを検出する。
【００１０】
上記演算装置は、上記検出素子の共振周波数変化量が設定値以上であるか否かにより、上記検出素子の検出ターゲットのガスの検出、未検出を判定してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように、本発明によれば、高感度にガスを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサの構成を示す概略図である。
【図２】上記ガスセンサに含まれる検出素子の正面図である。
【図３】上記ガスセンサを用いたシミュレーション結果である。
【図４】演算装置におけるガス検出方法を説明するフロー図である。
【図５】比較例としてのガスセンサの部分構成を示す概略図である。
【図６】比較例のガスセンサを用いたシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、ガス検出システム１は、ガスセンサ２と、演算装置４と、表示装置５とを具備する。
【００１４】
ガスセンサ２は、収容室２０と、第１の検出素子としての第１のＱＣＭセンサ素子（以下、第１のＱＣＭと称す）１０ａと、第２の検出素子としての第２のＱＣＭセンサ素子（以下、第２のＱＣＭと称す）１０ｂと、第３の検出素子としての第３のＱＣＭセンサ素子（以下、第３のＱＣＭと称す）１０ｃと、第４の検出素子としての第４のＱＣＭセンサ素子（以下、第４のＱＣＭと称す）１０ｄと、温湿度センサ３０と、第１の周波数カウンタ回路３１ａと、第２の周波数カウンタ回路３１ｂと、第３の周波数カウンタ回路３１ｃと、第４の周波数カウンタ回路３１ｄを具備する。
【００１５】
収容室２０は、第１のＱＣＭ１０ａと、第２のＱＣＭ１０ｂと、第３のＱＣＭ１０ｃと、第４のＱＣＭ１０ｄと、温湿度センサ３０を収容する。
収容室２０は、外部から検出対象ガス２３を吸気する吸気口２１と、吸気口２３から収容室２０内に導入された検出対象ガス２３を収容室２０から外部に排気する排気口２２とを有する。
吸気口２１、収容室２０、排気口２２は検出対象ガス２３が通過するガス通路を形成する。検出対象ガス２３は、吸気口２１から排気口２２へ向かう方向へ流れる。この検出対象ガス２３の流れ方向に沿って、複数のＱＣＭ（本実施形態においては、第１のＱＣＭ１０ａ、第２のＱＣＭ１０ｂ、第３のＱＣＭ１０ｃ、第４のＱＣＭ１０ｄ）が配置される。
【００１６】
温湿度センサ３０は、収容室２０内の雰囲気の温度、湿度を検出するものである。温湿度センサ３０により検出された温度、湿度情報は、演算装置４へ出力される。感応膜の種類によっては、雰囲気の温度又は湿度の変化により検出される共振周波数が大きく変動する。
演算装置４により、温湿度センサ３０により検出された温度を基に、各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄそれぞれで検出された共振周波数は、温度、湿度による共振周波数変化をキャンセルするように補正されてもよい。これにより、温度、湿度の影響のない検出対象ガスの吸着による共振周波数変化のみを検出することができる。
温湿度センサ３０には、例えばセンシリオン社製のデジタル温湿度センサ（型番：ＳＨＴ２１）を用いることができる。
【００１７】
第１のＱＣＭ１０ａと、第２のＱＣＭ１０ｂと、第３のＱＣＭ１０ｃと、第４のＱＣＭ１０ｄは、いずれも振動子としての水晶振動子と、該水晶振動子上に設けられた特定のガスを吸着する感応膜を備えた構成を有しており、感応膜の種類が異なるのみで基本構造は同じである。以下、第１のＱＣＭ１０ａ、第２のＱＣＭ１０ｂ、第３のＱＣＭ１０ｃ、第４のＱＣＭ１０ｄを特に区別する必要がない場合は、ＱＣＭ１０と称して説明する場合がある。
同様に、第１の周波数カウンタ回路３１ａと、第２の周波数カウンタ回路３１ｂと、第３の周波数カウンタ回路３１ｃ、第４の周波数カウンタ回路３１ｄを特に区別する必要がない場合は、周波数カウンタ回路３１と称して説明する場合がある。
【００１８】
図２に示すように、ＱＣＭ１０は、水晶振動子１３と、電極１１と、感応膜１２と、リードランド１６Ａと、リードランド１６Ｂと、リード１４Ａと、リード１４Ｂと、ピン端子１９Ａと、ピン端子１９Ｂと、ホルダ１８とを有する。水晶振動子１３は、ＡＴカットの水晶板である。
【００１９】
ＱＣＭ１０の水晶振動子１３の共振周波数は感応膜１２に吸着したガスの重量に比例して減少するので、水晶振動子毎に共振周波数の変化量を算出し、この算出結果を基に、検出対象ガスに、検出ターゲットとなるガスが含まれているか否かを検出することができる。
【００２０】
本実施形態においては、検出素子に共振周波数が９ＭＨｚの水晶振動子を用いるが、これに限定されない。例えば、水晶振動子以外にセラミック振動子、表面弾性波素子、カンチレバー、ダイヤフラムなどを用いることもでき、感応膜のガス吸着による重量増加、膨張応力増加等の物理変化を検出し、電気信号に変換できるものであれば適用できる。
【００２１】
以下、第１のＱＣＭ１０ａが備える感応膜を第１の感応膜１２ａと称し、第２のＱＣＭ１０ｂが備える感応膜を第２の感応膜１２ｂと称し、第３のＱＣＭ１０ｃが備える感応膜を第３の感応膜１２ｃと称し、第４のＱＣＭ１０ｄが備える感応膜を第４の感応膜１２ｄと称する。
【００２２】
電極１１は、水晶振動子１３の両面にそれぞれ形成され、感応膜１２は水晶振動子１３の一方の面に形成された電極１１上に形成される。リードランド１６Ａは一方の面に形成された電極１１と一体形成されてなり、リードランド１６Ｂは他方の面に形成された電極１１と一体形成されてなる。
【００２３】
リード１４Ａ及びリード１４Ｂは金属バネ材からなり、互いに平行に配置される。
リード１４Ａは、一端がリードランド１６Ａを介して一方の面に形成された電極１１と電気的に接続し、他端がピン端子１９Ａに接続する。リード１４Ｂは一端がリードランド１６Ｂを介して他方の面に形成された電極１１と電気的に接続し、他端がピン端子１９Ｂに接続する。
【００２４】
ピン端子１９Ａと、ピン端子１９Ｂは、基板上に設けられたホルダ１８に支持され、ホルダ１８によって水晶振動子１３は振動自在に支持される。
【００２５】
ＱＣＭ１０ａ（１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のピン端子１９Ａ及び１９Ｂは図示しない発振回路に接続され、ＱＣＭ１０ａ（１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）に駆動電圧が印加される。ＱＣＭ１０ａ（１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、駆動電圧が印加されると、水晶振動子１３は固有の共振周波数（本例では９ＭＨｚ）で振動する。
【００２６】
そして、感応膜１２がガスを吸着することにより質量が変化し、その吸着量に応じて水晶振動子１３の発振周波数は低下する。このように、ＱＣＭ１０では、ガス吸着による重量変化を周波数変化としてガス検出を行う。また、周波数の変化量に応じてガス濃度を定量することができる。
第１のＱＣＭ１０ａ、第２のＱＣＭ１０ｂ、第３のＱＣＭ１０ｃ、第４のＱＣＭ１０ｄは、それぞれ、共振周波数測定部である第１の周波数カウンタ回路３１ａ、第２の周波数カウンタ回路３１ｂ、第３の周波数カウンタ回路３１ｃ、第４の周波数カウンタ回路３１ｄに接続される。
【００２７】
第１の周波数カウンタ回路３１ａ（第２の周波数カウンタ回路３１ｂ、第３の周波数カウンタ回路３１ｃ、第４の周波数カウンタ回路３１ｄ）は、第１のＱＣＭ１０ａ（第２のＱＣＭ１０ｂ、第３のＱＣＭ１０ｃ、第４のＱＣＭ１０ｄ）の第１の感応膜１２ａ（第２の感応膜１２ｂ、第３の感応膜１２ｃ、第４の感応膜１２ｄ）の共振周波数を測定する。各周波数カウンタ回路３１ａ〜３１ｄで測定された共振周波数の電気信号は演算装置４に出力される。
【００２８】
感応膜１２は、多孔質の金属有機構造体（ＭＯＦ：Metal Organic Frameworks）からなる。金属有機構造体は、有機配位子と金属イオンとが結合してできる三次元構造を有し、複数の細孔を有する。
金属有機構造体は、検出対象ガスを物理的な結合により捕捉する。
構成要素である金属イオンや有機配位子の種類、修飾する官能基によって、金属有機構造体からなる感応膜の細孔径（細孔サイズ）や極性を任意のものとすることが可能である。このように、感応膜として金属有機構造体を用いることにより、感応膜の設計範囲が広くなる。
【００２９】
本実施形態では、金属有機構造体の種類によって感応膜１２に選択的に吸着するガスの種類が制御され、更に、細孔サイズを調節することにより、感応膜１２に吸着するガスの分子サイズが制御される。
【００３０】
感応膜１２は、ディップ、スピン、スプレーなどの既知のコート方法で、電極１１上に塗布されて形成される。
【００３１】
第１の感応膜１２ａ、第２の感応膜１２ｂ、第３の感応膜１２ｃ及び第４の感応膜１２ｄは、それぞれ、異なる種類の金属有機構造体からなり、それぞれの感応膜が有する細孔サイズが異なっている。
【００３２】
本実施形態において、第１の感応膜１２ａは、金属イオンがＴｉ４+、有機配位子が１，４−ベンゼンジカルボン酸の感応膜であり、細孔径は６０ｎｍである。
第２の感応膜１２ｂは、金属イオンがＺｒ４+、有機配位子が１，４−ベンゼンジカルボン酸の感応膜であり、細孔径は７５ｎｍである。
第３の感応膜１２ｃは、金属イオンがＮｉ２+、有機配位子が１，４−ベンゼンジカルボン酸の感応膜であり、細孔径は１００ｎｍである。
第４の感応膜１２ｄは、金属イオンがＺｒ４+、有機配位子がビフェニル−４，４´−ジカルボン酸の感応膜であり、細孔径は１２０ｎｍである。
４つのＱＣＭ１０ａ〜１０ｄは、ガス通路に、検出対象ガス２３の流れ方向に沿って上流側から下流側に向かって細孔が徐々に大きくなるように配置される。
尚、各ＱＣＭの感応膜の具体的な材料、細孔径はこれらに限定されず、ガス通路において上流側から下流側に向かって徐々に細孔径が大きくなるように各感応膜を構成すればよい。
【００３３】
第１のＱＣＭ１０ａは、細孔径が６０ｎｍの孔を複数有する第１の感応膜１２ａを備えており、分子径が６０ｎｍ以下のガスを検出ターゲットとする。
本実施形態において、第１のＱＣＭ１０ａは、例えば第１のガスとしてのアンモニアを検出ターゲットとしており、アンモニアをより選択的に吸着する第１の感応膜１２ａを有する。アンモニアの分子径は３８ｎｍである。
【００３４】
第２のＱＣＭ１０ｂは、細孔径が７５ｎｍの孔を複数有する第２の感応膜１２ｂを備えており、分子径が６０ｎｍ以下のガスを検出ターゲットとする。
第２のＱＣＭ１０ｂは、例えば第２のガスとしてのトルエンを検出ターゲットとしており、トルエンをより選択的に吸着する第２の感応膜１２ｂを有する。トルエンの分子径は７０ｎｍである。
第２のＱＣＭ１０ｂは、第１のＱＣＭ１０ａよりも下流側に位置しているため、収容室２０に導入される検出対象ガスのうち、第１の感応膜１２ａにより吸着されなかったガスであって、分子径が６０ｎｍ以下のガスを吸着する。
【００３５】
第３のＱＣＭ１０ｃは、細孔径が１００ｎｍの孔を複数有する第３の感応膜１２ｃを備えており、分子径が１００ｎｍ以下のガスを検出ターゲットとする。
第３のＱＣＭ１０ｃは、例えば第３のガスとしてのトリブチルアミンを検出ターゲットとしており、トリブチルアミンをより選択的に吸着する第３の感応膜１２ｃを有する。トリブチルアミンの分子径は８１ｎｍである。
第３のＱＣＭ１０ｃは、第１のＱＣＭ１０ａ及び第２のＱＣＭ１０ｂよりも下流側に位置しているため、収容室２０に導入される検出対象ガスのうち、第１の感応膜１２ａ及び第２の感応膜１２ｂにより吸着されなかったガスであって、分子径が１００ｎｍ以下のガスを吸着する。
【００３６】
第４のＱＣＭ１０ｄは、細孔径が１２０ｎｍの孔を複数有する第４の感応膜１２ｄを備えており、分子径が１２０ｎｍ以下のガスを検出対象とする。
第４のＱＣＭ１０ｄは、例えば第４のガスとしてのトリフルオロブチルアミンを検出ターゲットとしており、トリフルオロブチルアミンをより選択的に吸着する第４の感応膜１２ｄを有する。トリブチルアミンの分子径は１００ｎｍである。
第４のＱＣＭ１０ｄは、第１のＱＣＭ１０ａ、第２のＱＣＭ１０ｂ及び第３のＱＣＭ１０ｃよりも下流側に位置しているため、収容室２０に導入される検出対象ガスのうち、第１の感応膜１２ａ、第２の感応膜１２ｂ及び第３の感応膜１２ｃにより吸着されなかったガスであって、分子径が１２０ｎｍ以下のガスを吸着する。
このように、各ＱＣＭの検出ターゲットのガスの分子サイズは、検出対象ガスの流れ方向における上流側から下流側に向かって順に大きくなっている。
【００３７】
本実施形態において、検出対象ガスの流れ方向における上流側から下流側に向かって順に細孔が大きくなるように複数のＱＣＭを配置しているので、細孔径サイズによる分子ふるいをかけながらガスを検出することができ、高感度のガス検出が可能となる。
【００３８】
図３は、検出対象ガスとして、アンモニア、トルエン、トリブチルアミン、トリフルオロブチルアミンの混合ガスを用い、図１に示す本実施形態のガスセンサ２でガスを検出したシミュレーション結果を示す。
【００３９】
図５は、比較例としてのガスセンサ１０２の部分構成を示す概略図である。図６は、検出対象ガスとして、アンモニア、トルエン、トリブチルアミン、トリフルオロブチルアミンの混合ガスを用い、図５に示すガスセンサ１０２でガスを検出したシミュレーション結果を示す。尚、図５において、ガスセンサ２と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、比較例であるガスセンサ１０２において、収容室１２０には、ガスセンサ２と同様に、複数のＱＣＭ１０ａ〜１０ｄと温湿度センサ３０が配置される。ガスセンサ１０２は、ガスセンサ２と比較して、吸気口１２１と排気口１２２の位置が異なる点で相違する。
これにより、比較例のガスセンサ１０２では、図５に示すように、検出ガスの流れ方向に対して並列に複数のＱＣＭ１０が配置される。一方、本実施形態におけるガスセンサ２では、図１に示すように、検出対象ガスの流れ方向に沿って直列に複数のＱＣＭ１０が配置される。
【００４１】
図５に示すように、比較例のガスセンサ１０２では、検出対象ガスの流れ方向に対して並列に複数のＱＣＭ１０ａ〜１０ｄが配置されるため、いずれのＱＣＭ１０にも同様に検出対象ガスが達する。
このため、図６に示すように、いずれのＱＣＭ１０においても、アンモニア、トルエン、トリブチルアミン、トリフルオロブチルアミンの４種類のガスが検出される。例えば第１のＱＣＭ１０ａは、他のＱＣＭよりも、より多くのアンモニアを検出してはいるが、その差は大きくはない。同様に、第２のＱＣＭ１０ｂは、他のＱＣＭよりも、より多くのトルエンを検出してはいるが、その差は大きくはない。第３のＱＣＭ１０ｃは、他のＱＣＭよりも、より多くのトリブチルアミンを検出してはいるが、その差は大きくはない。第４のＱＣＭ１０ｄは、他のＱＣＭよりも、より多くのトリフルオロブチルアミンを検出してはいるが、その差は大きくはない。
このように、並列に複数のＱＣＭ１０ａ〜１０ｄが配置されたガスセンサ１０２では、分子ふるいが行われないまま各ＱＣＭに検出対象ガスが達するため、検出感度及びガスの識別精度が低下する。
【００４２】
これに対して、本実施形態のガスセンサ２では、検出対象ガスの流れ方向に沿って、上流側から下流側にむかって徐々に感応膜１２の細孔サイズが大きくなるように直列にＱＣＭ１０ａ〜１０ｄが配置される。これにより、検出対象ガスのうち、サイズの小さい分子から順に各感応膜１２に吸着されていき、サイズの大きい分子を有するガスは下流側に位置する細孔サイズの大きい第４の感応膜１２ｄに吸着される。このように、ガスセンサ２では、分子ふるいにかけながらサイズの小さい分子のガスから順に分離していき、小さいガス分子から順に検出することができる。このように、分子ふるいをかけながらガスの検出を行うことにより、各ＱＣＭが検出ターゲットとするガスが効率よく対応するＱＣＭに達することになるため、高感度でガスを検出することができ、また、ガスの識別精度が向上する。
【００４３】
例えば、図３に示すように、第１のＱＣＭ１０ａは、他のＱＣＭよりもおよそ４倍以上の感度でアンモニアを検出する。同様に、第２のＱＣＭ１０ｂは、他のＱＣＭよりもおよそ３倍以上の感度でトルエンを検出する。第３のＱＣＭ１０ｃは、他のＱＣＭよりもおよそ３倍以上の感度でトリブチルアミンを検出する。第４のＱＣＭ１０ｄは、他のＱＣＭよりもおよそ４倍以上の感度でトリフルオロブチルアミンを検出する。
このように、直列に複数のＱＣＭ１０ａ〜１０ｄが配置されたガスセンサ２では、検出感度及び匂いの識別精度が向上する。
【００４４】
演算装置４は、取得部４１と、判定部４２と、出力部４３を備える。
【００４５】
取得部４１は、各周波数カウンタ回路３１ａ〜３１ｄで検出された第１のＱＣＭ１０ａの共振周波数の電気信号、第２のＱＣＭ１０ｂの共振周波数の電気信号、第３のＱＣＭ１０ｄの共振周波数の電気信号、第４のＱＣＭ１０ｄの共振周波数の電気信号、及び、温湿度センサ３０で検出された温度及び湿度情報を取得する。
【００４６】
判定部４２は、取得部４１で取得された各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄの共振周波数の電気信号及び温度、湿度の情報を基に、各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄの周波数変化量を算出し、アンモニア、トルエン、トリブチルアミン、トリフルオロブチルアミン、それぞれのガスの検出、未検出を判定する。これによりガスの検出、識別が行われる。また、判定部４２により、周波数変化量に基づいてガスの定量分析を行うこともできる。
【００４７】
出力部４３は、取得部４１で取得された各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄの共振周波数、判定部４２により判定された検出ガスの識別結果や定量分析結果を表示装置５へ出力する。
このように、演算装置４により検出ガスの識別やガス濃度測定が行われる。
【００４８】
表示装置５は表示部を有し、演算装置４から出力された検出ガスの識別結果やガス濃度等を表示部に表示する。ユーザは、表示部を確認することによりガス検出結果を把握することができる。
【００４９】
次に、演算装置４で行われるガス検出方法について図４のフロー図を用いて説明する。
【００５０】
図４に示すように、取得部４１により、各周波数カウンタ回路３１ａ〜３１ｄで検出された各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄの共振周波数の電気信号が取得される（Ｓｔ１）。
【００５１】
次に、判定部４２により、取得部４１で取得された電気信号を基に、各ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄの周波数変化量が算出され、この周波数変化量がＱＣＭ１０ａ〜１０ｄ毎に予め設定された設定値以上か否かが判定される（Ｓｔ２）。
【００５２】
次に、判定部４２により、周波数変化量が設定値以上であると、ＱＣＭ１０の検出ターゲットのガスが検出されたと判定され（Ｓｔ３）、設定値未満であるとガスは未検出であると判定される（Ｓｔ４）。
この判定は、ＱＣＭ１０ａ〜１０ｄ毎に個別に行われる。
【００５３】
例えば、第１のＱＣＭ１０ａでの周波数変化量が設定値以上である場合、検出対象ガス２３中に、第１のＱＣＭ１０ａの検出ターゲットのガスであるアンモニアが検出されたと判定され、設定値未満である場合、アンモニアは未検出と判定される。
同様に、第２のＱＣＭ１０ｂでの周波数変化量が設定値以上である場合、検出対象ガス２３中に、第２のＱＣＭ１０ｂの検出ターゲットのガスであるアンモニアトルエンが検出されたと判定され、設定値未満である場合、トルエンは未検出と判定される。
第３のＱＣＭ１０ｃでの周波数変化量が設定値以上である場合、検出対象ガス２３中に、第３のＱＣＭ１０ｃの検出ターゲットのガスであるトリブチルアミンが検出されたと判定され、設定値未満である場合、トリブチルアミンは未検出と判定される。
第４のＱＣＭ１０ｄでの周波数変化量が設定値以上である場合、検出対象ガス２３中に、第４のＱＣＭ１０ｄの検出ターゲットのガスであるトリフルオロブチルアミンが検出されたと判定され、設定値未満である場合、トリフルオロブチルアミンは未検出と判定される。
【００５４】
各ＱＣＭ１０の吸着機構は物理吸着によるものであり、検出処理終了後は、収容室２０内にクリーンエアを流すことによりキャリブレーションを行うことができる。或いは、加熱によってキャリブレーションを行っても良い。
【００５５】
以上のように本実施形態においては、高感度なガスの検出が可能となる。
【００５６】
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述の実施形態においては、複数の検出素子として４つのＱＣＭを用いる場合について説明したが、検出素子は２つ以上あればよい。また、検出素子の数が増えることにより、より多くの種類のガスを識別することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態においては、各ＱＣＭの周波数変化量が設定値以上か否かでガスの検出、未検出を判定する例をあげたが、これに限定されない。例えば、各種のガス毎の各ＱＣＭにおける検出データを予めデータベースに格納しておき、予め格納していた検出データと、実際にガスセンサ２により取得した検出データとを照合し、検出ガスの種類、濃度を判定してもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、検出素子として、ガス吸着による周波数変化を検出するＱＣＭを例あげて説明したが、これに限定されず、例えば、導電性を有するMOFを用いて、ガス分子吸着により電気的特性の変化を検出する半導体方式であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
２…ガスセンサ
４…演算装置
１０ａ…第１のＱＣＭ（検出素子）
１０ｂ…第２のＱＣＭ（検出素子）
１０ｃ…第３のＱＣＭ（検出素子）
１０ｄ…第４のＱＣＭ（検出素子）
１２ａ…第１の感応膜（感応膜）
１２ｂ…第２の感応膜（感応膜）
１２ｃ…第３の感応膜（感応膜）
１２ｄ…第４の感応膜（感応膜）
１３ａ…第１の振動子（振動子）
１３ｂ…第２の振動子（振動子）
１３ｃ…第３の振動子（振動子）
１３ｄ…第４の振動子（振動子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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