(57)【要約】【課題】ガスセンサで混合ガスから特定のガス状物質を選択的に検出することにより潤滑剤の劣化状態を評価する方法に適用した場合に、潤滑剤劣化状態評価の正確さを改善できる混合ガス濃度の測定方法およびガスセンサを提供する。【解決手段】第一態様は、感応部を有するガスセンサを用いた混合ガス濃度の測定方法であり、測定対象の複数のガスの数（ｎ）と同じ数だけ、複数のガスに対する感度が異なる複数の感応部を、ガスセンサに設け、混合ガスを複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、複数の感応部の測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、混合ガスにおける測定対象のガスの濃度を算出する。【選択図】図１
2020046252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応部を有するガスセンサを用いた混合ガス濃度の測定方法であって、
測定対象の複数のガスの数（ｎ）と同じ数だけ、前記複数のガスに対する感度が異なる複数の感応部を、前記ガスセンサに設け、
混合ガスを前記複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、前記複数の感応部の前記測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、前記混合ガスにおける前記測定対象のガスの濃度を算出する混合ガス濃度の測定方法。
【請求項２】
前記複数の測定対象のガスを異なる既知の濃度で含む複数の標準混合ガスを用意し、前記複数の標準混合ガスを前記複数の感応部に接触させて、前記複数の標準混合ガス毎に感応検出値を得、
前記既知の濃度と前記複数の標準混合ガスの感応検出値とから、前記複数の感応部の前記測定対象のガスに対する感応定数を算出する請求項１記載の混合ガス濃度の測定方法。
【請求項３】
前記複数の感応部は、表面に異なる分子感応膜が形成された水晶振動子であり、
前記感応検出値は、前記水晶振動子の振動数変化量であり、
前記感応定数は、吸着等温式の吸着定数である請求項１または２記載の混合ガス濃度の測定方法。
【請求項４】
測定対象のガスは酢酸および水であり、酢酸および水に対する感度が異なる二個の感応部を前記ガスセンサに設け、
二個の感応検出値（Ｆ1，Ｆ2）と、前記二個の感応部の酢酸に対する感応定数（Ｋ1a，Ｋ2a）および水に対する感応定数（Ｋ1w，Ｋ2w）と、から、前記混合ガスにおける酢酸および水の濃度を算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合ガス濃度の測定方法。
【請求項５】
混合ガスに含まれる複数のガスの濃度を検出するセンサであって、
測定対象の複数のガスに対する感度が異なる複数の感応部と、
混合ガスを前記複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、前記複数の感応部の前記測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、前記混合ガスにおける前記測定対象のガスの濃度を算出する演算部と、
を有するガスセンサ。
【請求項６】
潤滑剤で潤滑されている転がり軸受内の気体を請求項５記載のガスセンサに導入し、前記潤滑剤の化学的な劣化により前記気体中に生じるガス状のカルボニル化合物の量を、前記ガスセンサで検出することにより、前記潤滑剤の劣化状態を評価する潤滑剤劣化状態評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、混合ガス濃度の測定方法、ガスセンサ、潤滑剤劣化状態評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、カルボニル化合物を検出するガスセンサを備えた潤滑剤劣化状態評価装置が記載されている。この装置では、転がり軸受の潤滑剤の劣化状態を高い正確性で判断できるようにするために、潤滑剤に劣化が生じていない場合でも発生する炭化水素ではなく、潤滑剤の劣化の予兆を示す成分であるカルボニル化合物を選択的に検出するガスセンサを備えている。
特許文献１において、カルボニル化合物を検出するガスセンサとしては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作製されるマイクロガスセンサアレイが例示されている。また、各センサとして水晶振動子を使用する場合は、ｎ−ヘキサナールおよびｎ−ヘプタナールを選択的に検出するチャンネルでは、振動子表面に例えばポリエチレングリコール２０００からなる膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／１８８３１４パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のガスセンサでは、混合ガス雰囲気下で扱う際に、混合ガス中の選択的に感知したいガス成分由来の応答に、感知したくないガス成分由来の応答が干渉する場合がある。よって、カルボニル化合物を検出するガスセンサであっても、厳密にカルボニル化合物のみを検出することは難しく、特許文献１に記載の潤滑剤劣化状態評価装置には、潤滑剤劣化状態を正確に評価するという点で改善の余地がある。
この発明の課題は、ガスセンサで混合ガスから特定のガス状物質を選択的に検出することにより潤滑剤の劣化状態を評価する方法に適用した場合に、潤滑剤劣化状態評価の正確さを改善できる混合ガス濃度の測定方法およびガスセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明の第一態様は、感応部を有するガスセンサを用いた混合ガス濃度の測定方法であって、測定対象の複数のガスの数（ｎ）と同じ数だけ、測定対象の複数のガスに対する感度が異なる複数の感応部を、ガスセンサに設け、混合ガスを複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、複数の感応部の測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、混合ガスにおける測定対象のガスの濃度を算出する混合ガス濃度の測定方法を提供する。
【０００６】
この発明の第二態様は、混合ガスに含まれる複数のガスの濃度を検出するセンサであって、複数の感応部と演算部とを有するガスセンサを提供する。複数の感応部は、測定対象の複数のガスに対する感度が異なる。演算部は、混合ガスを複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、複数の感応部の測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、混合ガスにおける測定対象のガスの濃度を算出する。
この発明の第三態様は、潤滑剤で潤滑されている転がり軸受内の気体を第二態様のガスセンサに導入し、潤滑剤の化学的な劣化により転がり軸受内の気体中に生じるガス状のカルボニル化合物の量を、第二態様のガスセンサで検出することにより、潤滑剤の劣化状態を評価する潤滑剤劣化状態評価方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
第一態様の混合ガス濃度の測定方法によれば、ガスセンサで混合ガスから特定のガス状物質を選択的に検出することにより潤滑剤の劣化状態を評価する方法に適用した場合に、潤滑剤劣化状態評価の正確さの改善が期待できる。
第二態様のガスセンサによれば、ガスセンサで混合ガスから特定のガス状物質を選択的に検出することにより潤滑剤の劣化状態を評価する方法に適用した場合に、潤滑剤劣化状態評価の正確さの改善が期待できる。
第三態様の潤滑剤劣化状態評価方法によれば、第二態様のガスセンサを用いることで潤滑剤劣化状態評価の正確さの改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態で行う混合ガス濃度の測定方法で使用する装置を示す概略構成図である。
【図２】実施形態で行う混合ガス濃度の測定方法の手順を説明するフローチャートである。
【図３】実施例で行った測定方法における経過時間と振動数変化量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［この発明の第一態様について］
この発明の第一態様は、上述のように、感応部を有するガスセンサを用いた混合ガス濃度の測定方法であって、測定対象の複数のガスの数と同じ数（ｎ）だけ、測定対象の複数のガスに対する感度が異なる複数の感応部を、ガスセンサに設け、混合ガスを複数の感応部に接触させて得られる複数の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）と、複数の感応部の測定対象の各ガスに対する感応定数（Ｋ11〜Ｋnn）と、から、混合ガスにおける測定対象のガスの濃度を算出する方法である。
この方法によれば、原理的に、混合ガス中の選択的に感知したいガス成分由来の応答に感知したくないガス成分由来の応答が干渉するという問題が存在しないため、濃度測定の正確性が改善される。また、測定対象の複数のガス毎に単一成分の標準ガスを用意しなくても、混合ガスの定量を行うことが可能となる。
【００１０】
第一態様の方法は、以下に示す追加の構成(a)〜(c)の少なくともいずれかを有することができる。
(a)複数の測定対象のガスを異なる既知の濃度で含む複数（測定対象のガスの数と同じ数）の標準混合ガスを用意し、複数の標準混合ガスを複数の感応部に接触させて、複数の標準混合ガス毎に感応検出値を得、既知の濃度と複数の標準混合ガスの感応検出値とから、複数の感応部の測定対象のガスに対する感応定数を算出する。
(b)複数の感応部は、表面に異なる分子感応膜が形成された水晶振動子であり、感応検出値は水晶振動子の振動数変化量であり、感応定数は、吸着等温式の吸着定数である。これは、ガスセンサがＱＣＭ（Quartz Crystal Microblance）センサの場合である。この場合は、後述のｎ個の式(5)に基づいて、ｎ個のガス濃度が導出できる。
(c)測定対象のガスは酢酸および水であり、酢酸および水に対する感度が異なる二個の感応部をガスセンサに設け、二個の感応検出値（Ｆ1，Ｆ2）と、二個の感応部の酢酸に対する感応定数（Ｋ1a，Ｋ2a）および水に対する感応定数（Ｋ1w，Ｋ2w）と、から、混合ガスにおける酢酸および水の濃度を算出する。
【００１１】
［濃度の算出式について］
第一態様の方法における濃度の算出式について、ガスセンサとしてＱＣＭセンサを使用した場合を例にとって説明する。
ＱＣＭセンサの水晶振動子の表面には分子感応膜が形成され、この分子感応膜に付着したガス（分子）の重さで水晶振動子の振動数が変化する。例えば、９．０ＭＨｚの固有振動数を有する水晶振動子を用いる場合は、Sauerbreyの式から１Ｈｚの振動数変化は１．０７ｎｇの質量吸着として検出される。つまり、(1)式が成立する。
Ｆ＝ｍ／１．０７  …（1）
Ｆ：分子感応膜の振動数変化量
ｍ：分子感応膜に吸着するガスの質量（ｎｇ）
【００１２】
一方で、或るガス濃度ｃの雰囲気で分子感応膜に吸着するガスの質量はhenryの式（２）で表すことができる。なお、雰囲気ガス濃度と吸着量との関係式（吸着等温式）はこれ以外の式を用いてもよい。
ｍ＝ｋ*ｃ  …(2)
ｋ：吸着定数（分子感応膜の固有値）
ｃ：或るガス濃度
式(1)のｍに式(2)の右辺を代入すると、式(3)となる。
Ｆ＝ｋ*ｃ／１．０７＝（ｋ／１．０７）*ｃ  …(3)
式（3）のｋは分子感応膜の固有値であり、１．０７は固有振動数が９．０ＭＨｚの水晶振動子の固有値である。そこで、「ｋ／１．０７」を感応定数Ｋと定義すると、式(4)が得られる。
Ｆ＝Ｋ*ｃ  …(4)
【００１３】
第一態様の方法では、測定対象ガスとしてｎ個のガスを含む混合ガスの濃度測定のために、ｎ個の感応部を有するセンサを用いる。ｎ個の感応部は、各測定対象ガスに対する感度が異なる分子感応膜をそれぞれ有する。そして、混合ガスがｎ番目の感応部ｎに接触した際の振動数変化量（感応検出値）Ｆnは、ｎ個のガスによる振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(5)として表せる。
Ｆn＝Ｋn1*ｃ1＋Ｋn2*ｃ2・・＋Ｋnn*ｃn  …(5)
Ｆn：感応部ｎの分子感応膜の振動数変化量（測定値）[Hz]
Ｋn1：感応部ｎの第一ガスに対する感応定数（感応部ｎの分子感応膜の固有値）
Ｋn2：感応部ｎの第二ガスに対する感応定数（感応部ｎの分子感応膜の固有値）
Ｋnn：感応部ｎの第ｎガスに対する感応定数（感応部ｎの分子感応膜の固有値）
ｃ1：測定対象混合ガスに含まれる第一ガスの濃度[ppm]
ｃ2：測定対象混合ガスに含まれる第二ガスの濃度[ppm]
ｃn：測定対象混合ガスに含まれる第ｎガスの濃度[ppm]
ガスセンサは感度の異なるｎ個の感応部を有するため、ｎ個の感応検出値（Ｆ1〜Ｆn）が得られる。つまり、(5)式がｎ個存在するため、ｎ個の式から測定対象混合ガスに含まれるｎ個のガスの濃度ｃ1〜ｃnが導出できる。
【００１４】
＜測定対象のガスの数が二個の場合＞
次に、二種類のガスで構成された混合ガスの各ガスの濃度を測定する方法を例にとって、第一態様の方法における濃度の算出式を得る方法を、より具体的に説明する。
サンプルガスとして水と酢酸の混合ガスを想定し、水の濃度をｃw[ppm]、酢酸の濃度をｃa[ppm]とする。測定対象のガスの数が二個であるため、ガスセンサに感度の異なる二個の感応部を設ける。ここでは、第一の分子感応膜を備えた第一の感応部と、第二の分子感応膜（第一の分子感応膜とは異なる膜）を備えた第二の感応部を設ける。
【００１５】
サンプルガスによる第一の感応部の振動数変化量（感応検出値）Ｆ1は、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(51)として表せる。
Ｆ1＝Ｋ1ｗ*ｃw＋Ｋ1a*ｃa  …(51)
Ｆ1：第一の感応部の分子感応膜の振動数変化量（測定値）[Hz]
Ｋ1w：第一の感応部の水に対する感応定数（第一の分子感応膜の固有値）
Ｋ1a：第一の感応部の酢酸に対する感応定数（第一の分子感応膜の固有値）
ｃw：サンプルガスの水濃度[ppm]
ｃa：サンプルガスの酢酸濃度[ppm]
【００１６】
サンプルガスによる第二の感応部の振動数変化量（感応検出値）Ｆ2も、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(52)として表せる。
Ｆ2＝Ｋ2ｗ*ｃw＋Ｋ2ａ*ｃa  …(52)
Ｆ2：第二の感応部の分子感応膜の振動数変化量（測定値）[Hz]
Ｋ2w：第二の感応部の水に対する感応定数（第二の分子感応膜の固有値）
Ｋ2a：第二の感応部の酢酸に対する感応定数（第二の分子感応膜の固有値）
ｃw：サンプルガスの水濃度[ppm]
ｃa：サンプルガスの酢酸濃度[ppm]
【００１７】
式(51)と式(52)式から、サンプルガスの水濃度ｃwと酢酸濃度ｃaが、下記の式(61)および式(62)として導出できる。
ｃw＝（Ｆ1*Ｋ2a−Ｆ2*Ｋ1a）／（Ｋ1w*Ｋ2a−Ｋ1a*Ｋ2w）  …(61)
ｃa＝（Ｆ2*Ｋ1w−Ｆ1*Ｋ2w）／（Ｋ1w*Ｋ2a−Ｋ1a*Ｋ2w）  …(62)
感応定数Ｋ1w、Ｋ1a、Ｋ2w、Ｋ2aが分かっているセンサを用いれば、その値を使用すればよいが、分からない場合でも、感応定数Ｋ1w、Ｋ1a、Ｋ2w、Ｋ2aを以下の方法で求めることができる。
【００１８】
先ず、水濃度がＡ1、酢酸濃度Ｂ1である第一の標準混合ガスと、水濃度がＡ2（≠Ａ1）、酢酸濃度Ｂ2（≠Ｂ1）である第二の標準混合ガスを用意する。そして、第一の標準混合ガスを上記ガスセンサに導入して、第一の感応部での振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ11と第二の感応部での振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ12を測定する。次に、第二の標準混合ガスを上記ガスセンサに導入して、第一の感応部での振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ12と第二の感応部での振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ22を測定する。
【００１９】
第一の標準混合ガスによる第一の感応部の振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ11は、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(53)として表せる。
Ｆ11＝Ｋ1w*Ａ1＋Ｋ1a*Ｂ1  …(53)
第二の標準混合ガスによる第一の感応部の振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ12も、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(54)として表せる。
Ｆ12＝Ｋ1w*Ａ2＋Ｋ1a*Ｂ2  …(54)
【００２０】
第一の標準混合ガスによる第二の感応部の振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ21も、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(55)として表せる。
Ｆ21＝Ｋ2w*Ａ1＋Ｋ2a*Ｂ1  …(55)
第二の標準混合ガスによる第二の感応部の振動数変化量（標準混合ガスの感応検出値）Ｆ22も、水による振動数変化量と酢酸による振動数変化量の合算であるため、式(4)より式(56)として表せる。
Ｆ22＝Ｋ2w*Ａ2＋Ｋ2a*Ｂ2  …(56)
【００２１】
式(53)と式(54)から、第一の感応部の水に対する感応定数Ｋ1wおよび酢酸に対する感応定数Ｋ1aが、下記の式(71)および(72)として導出できる。
Ｋ1w＝（Ｆ11*Ｂ2−Ｆ12*Ｂ1）／（Ａ1*Ｂ2−Ａ2*Ｂ1）  …(71)
Ｋ1a＝（Ｆ12*Ａ1−Ｆ11*Ａ2）／（Ａ1*Ｂ2−Ａ2*Ｂ1）  …(72)
式(55)と式(56)から、第二の感応部の水に対する感応定数Ｋ2wおよび酢酸に対する感応定数Ｋ2aが、下記の式(73)および(74)として導出できる。
Ｋ2w＝（Ｆ21*Ｂ2−Ｆ22*Ｂ1）／（Ａ1*Ｂ2−Ａ2*Ｂ1）  …(73)
Ｋ2a＝（Ｆ22*Ａ1−Ｆ22*Ａ2）／（Ａ1*Ｂ2−Ａ2*Ｂ1）  …(74)
【００２２】
［実施形態］
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
この実施形態では、図１に示す装置を用い、図２に示す手順で混合ガス濃度を測定する方法について説明する。
図１の装置は、フローセル型のＱＣＭセンサ１と、ＱＣＭセンサ１に気体を導入する給気管２と、ＱＣＭセンサ１を通った気体を排出する排気管３と、給気管２の上流端に接続された窒素ガスバッグ４と、排気管３の途中に接続されたポンプ５を有する。給気管２には、分岐部品２１ａ〜２３ａを介して、ガス導入管２１〜２３が接続されている。
【００２３】
この実施形態では、測定対象のガスは酢酸および水であるため、ＱＣＭセンサ１は、酢酸および水に対する感度が異なる第一の感応部（ｃｈ１）１１と第二の感応部（ｃｈ２）１２を有する。例えば、第一の感応部１１では、水晶振動子の表面に、酢酸に対する感度が第二の感応部１２よりも高いイオン液体膜が形成され、第二の感応部１２では、水晶振動子の表面に、水に対する感度が第一の感応部１１よりも高いイオン液体膜が形成されている。
【００２４】
先ず、第一の標準混合ガスおよび第二の標準混合ガスとして、酢酸と水が既知の異なる濃度で混合された二種類の混合ガスを用意する（図２のステップＳ１）。第一の標準混合ガスの酢酸濃度はＢ1であり、水の濃度はＡ1である。第二の標準混合ガスの酢酸濃度はＢ2（≠Ｂ1）であり、水の濃度はＡ2（≠Ａ1）である。
また、ガス導入管２１の上流端に、第一の標準混合ガスが入ったガスバック６を接続し、ガス導入管２２の上流端に、第二の標準混合ガスが入ったガスバック７を接続する。また、ガス導入管２３の上流端に、サンプルガス（測定対象の混合ガス）が入ったガスバック８を接続する。
【００２５】
次に、分岐部品２１ａ〜２３ａを、分岐管２１〜２３側が閉じられた状態として、窒素ガスバッグ４から窒素ガスを１０分以上、ＱＣＭセンサ１に導入する。次に、窒素ガスを導入し続けた状態で、分岐部品２１ａによりガス導入管２１と給気管２を連通させて、ガスバック６から第一の標準混合ガスをＱＣＭセンサ１に導入する。
これに伴い、ＱＣＭセンサ１は、第一の標準混合ガスが接触する直前の第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数（つまり、窒素ガスの接触による水晶振動子の発振周波数）を振動数変化の基準値として検出する。また、第一の標準混合ガスの接触による第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数を検出し、この検出値の基準値からの変化量を、第一の標準混合ガスによる第一の感応部１１の振動数変化量Ｆ11および第二の感応部１２の振動数変化量Ｆ12として算出する。つまり、ＱＣＭセンサ１により振動数変化量Ｆ11，Ｆ12を測定する（図２のステップＳ２）。
【００２６】
次に、分岐部品２１ａの分岐管２１側を閉じて、窒素ガスを１０分以上、ＱＣＭセンサ１に導入した後に、窒素ガスを導入し続けた状態で、分岐部品２２ａによりガス導入管２２と給気管２を連通させて、ガスバック７から第二の標準混合ガスをＱＣＭセンサ１に導入する。
これに伴い、ＱＣＭセンサ１は、第二の標準混合ガスが接触する直前の第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数を振動数変化の基準値として検出する。また、第二の標準混合ガスの接触による第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数を検出し、この検出値の基準値からの変化量を、第二の標準混合ガスによる第一の感応部１１の振動数変化量Ｆ21および第二の感応部１２の振動数変化量Ｆ22として算出する。つまり、ＱＣＭセンサ１により振動数変化量Ｆ21，Ｆ22を測定する（図２のステップＳ２）。
【００２７】
次に、測定された振動数変化量Ｆ11，Ｆ12と水の濃度Ａ1，Ａ2および酢酸濃度Ｂ1，Ｂ2を、上記式(71)に代入することで第一の感応部１１の水に対する感応定数Ｋ1wを算出し、上記式(72)に代入することで第一の感応部１１の酢酸に対する感応定数Ｋ1aを算出する。また、測定された振動数変化量Ｆ21，Ｆ22と水の濃度Ａ1，Ａ2および酢酸濃度Ｂ1，Ｂ2を、上記式(73)に代入することで第二の感応部１２の水に対する感応定数Ｋ2wを算出し、上記式(74)に代入することで第二の感応部１２の酢酸に対する感応定数Ｋ2aを算出する（図２のステップＳ３）。
【００２８】
次に、分岐部品２２ａの分岐管２２側を閉じて、窒素ガスを１０分以上、ＱＣＭセンサ１に導入した後に、窒素ガスを導入し続けた状態で、分岐部品２３ａによりガス導入管２３と給気管２を連通させて、ガスバック８からサンプルガスをＱＣＭセンサ１に導入する。
これに伴い、ＱＣＭセンサ１は、サンプルガスが接触する直前の第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数を振動数変化の基準値として検出する。また、サンプルガスの接触による第一の感応部１１および第二の感応部１２の発振周波数を検出し、この検出値の基準値からの変化量を、サンプルガスによる第一の感応部１１の振動数変化量Ｆ1および第二の感応部１２の振動数変化量Ｆ2として算出する。つまり、ＱＣＭセンサ１により振動数変化量Ｆ1，Ｆ2を測定する（図２のステップＳ４）。
【００２９】
これらの測定値Ｆ1，Ｆ2と、第一の感応部１１の水に対する感応定数Ｋ1wおよび酢酸に対する感応定数Ｋ1a、第二の感応部１２の水に対する感応定数Ｋ2wおよび酢酸に対する感応定数Ｋ2aを、上記式(61)に代入することでサンプルガスに含まれる水の濃度ｃwを算出し、上記式(62)に代入することでサンプルガスに含まれる酢酸の濃度ｃaを算出する（図２のステップＳ５）。
【００３０】
実施形態の方法では、このようにして、サンプルガスに含まれる水の濃度ｃwおよび酢酸の濃度ｃaが測定される。この方法によれば、原理的に、混合ガス中の選択的に感知したいガス成分由来の応答に感知したくないガス成分由来の応答が干渉するという問題が存在しないため、濃度測定の正確性が改善される。
また、感応定数Ｋ1w、Ｋ1a、Ｋ2w、Ｋ2aの算出も行っているが、その算出の際にも、測定対象の複数のガス毎に単一成分の標準ガスを用意しなくて済む。単一成分の標準ガスを使用した場合には、他成分のガスの混入を避けるためにハンドリングに手間がかかるが、標準混合ガスを使用することで、このような問題が解決できる。また、標準混合ガスを使用することで、単一成分の標準ガスを使用するよりも精度良く感応定数を算出できる。
【００３１】
なお、ＱＣＭセンサ１を、上記算出を行う演算部および記憶部を備えたマイクロプロセッサと、算出されたガス濃度を表示する表示部を有するものとすれば、図２のステップＳ２，Ｓ４で測定された振動数変化量が記憶され、ステップＳ３，Ｓ５の算出が演算部で実行され、水の濃度ｃwおよび酢酸の濃度ｃaが表示部に表示される。
【００３２】
上記実施形態では、ガスセンサとしてＱＣＭセンサを用いているが、これに限定されず、例えば、膜型表面応力センサまたは弾性表面波センサを用いてもよい。膜型表面応力センサの場合、感応部はシリコン膜であり、弾性表面波センサの場合、感応部は、電極を構成する金属薄膜または水晶である。
また、第一態様の方法は、例えば、水分、酸素、二酸化炭素等が含まれる呼気中から、疾病マーカーである脂肪族アルデヒド類を定量検知する方法などにも応用可能である。
【実施例】
【００３３】
実施形態で説明した図１の装置を用いて、実施形態で説明した方法により、サンプルガス（酢酸と水の混合ガス）の酢酸濃度と水濃度を測定した。
サンプルガスとして、水の濃度が２５１０ppmであり、酢酸の濃度が１５０ppmであるものを用意した。
第一の標準混合ガスとしては、酢酸の濃度Ｂ1が１００ppmで、水の濃度Ａ1が４６６０ppmであるものを用意した。第二の標準混合ガスとしては、酢酸の濃度Ｂ2が２００ppmで、水の濃度Ａ2が２３５０ppmであるものを用意した。
【００３４】
そして、実施形態と同じ方法で、第一の標準混合ガスのＱＣＭセンサ１への導入とＱＣＭセンサ１による振動数変化量Ｆ11,Ｆ12の測定、第二の標準混合ガスのＱＣＭセンサ１への導入とＱＣＭセンサ１による振動数変化量Ｆ21,Ｆ22の測定を行った。次に、実施形態と同じ方法で、感応定数Ｋ1w,Ｋ1a,Ｋ2w,Ｋ2aの算出、サンプルガスのＱＣＭセンサ１への導入とＱＣＭセンサ１による振動数変化量Ｆ1,Ｆ2の測定、サンプルガスの水の濃度ｃwおよび酢酸の濃度ｃaの算出を行った。なお、実際の測定における経過時間と振動数変化量との関係を図３にグラフで示す。
算出されたサンプルガスの水の濃度ｃwは２６９０ppmであり、酢酸の濃度ｃaは１３６ppmであった。これらの値は、それぞれ、サンプルガスの実際の水の濃度２５１０ppm、酢酸の濃度１５０ppmに近い値であった。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＱＣＭセンサ（ガスセンサ）
１１  第一の感応部
１２  第二の感応部
２  給気管
２１  ガス導入管
２２  ガス導入管
２３  ガス導入管
２１ａ  分岐部品
２２ａ  分岐部品
２３ａ  分岐部品
３  排気管
４  窒素ガスバック
５  ポンプ
６  第一の標準混合ガスが入ったガスバッグ
７  第二の標準混合ガスが入ったガスバッグ
８  サンプルガス（測定対象の混合ガス）が入ったガスバッグ
【図１】
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【図２】
2020046252.tif 000004
【図３】
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