(57)【要約】【課題】測定者の呼吸によるにおいの嗅ぎ漏れを防止するとともに測定者の負荷を軽減する。【解決手段】バルブ１３を閉じた状態で、カラムで成分分離された後の連続的に供給される試料ガスをシリンジ１１に溜める。試料ガスがシリンジ１１に充満したならば、バルブ１５を閉じバルブ１３を開け、プランジャ１６ａを引き出すことにより、シリンジ１１内及びスプリッタ６を経て副流路８に流れ込んでくる試料ガスをシリンジ１６に溜める。所定時間試料ガスをシリンジ１６に溜めたならば、バルブ１３を閉じバルブ１５を開けてプランジャ１６ａを押し込み試料ガスをにおい嗅ぎポート９から吐き出す。制御部２０はこのような間欠吐出に同期して、吐出・吐出停止の期間をリアルタイムで測定者に通知するべく呼吸指示部２１を駆動する。測定者はその通知に合わせて呼吸を行うことで、漏れのないにおい成分を含む試料ガスを確実に吸い込んで判定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガス中の各種におい成分を時間方向に分離する分離部と、該分離部により分離されたにおい成分を測定者が嗅ぐためにガスを吐出する吐出口と、を具備するにおい測定装置において、
a)前記分離部を経て連続的に供給されるガスを時間的に圧縮して前記吐出口に間欠的に供給するガス吐出制御手段と、
b)前記ガス吐出制御手段による前記吐出口からの間欠的なガス吐出の周期に合わせて測定者が呼吸を行えるように、その間欠的なガス吐出に同期した通知を測定者に対して行う通知手段と、
を備えることを特徴とするにおい測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のにおい測定装置であって、
前記ガス吐出制御手段は、前記分離部で分離されたにおい成分を含んで所定期間中に連続的に供給されるガスを溜めた後に、そのガスを前記所定期間よりも短い期間中に前記吐出口へ送出するガス溜め、を有することを特徴とするにおい測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のにおい測定装置であって、
前記ガス吐出制御手段は、前記ガス溜めから前記吐出口へとガスを送出している期間に、前記分離部で分離されたにおい成分を含んで連続的に供給されるガスを一時的に溜める補助ガス溜めを、前記ガス溜めの前段に有することを特徴とするにおい測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のにおい測定装置であって、
前記ガス吐出制御手段による前記吐出口からの間欠的なガス吐出の周期、ガス吐出期間、又はガス吐出停止期間の少なくともいずれかを測定者が調整するための調整指示手段をさらに備えることを特徴とするにおい測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中のにおい成分を測定者が嗅ぐことにより判定や評価を行うことが可能なにおい測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料中のにおい成分を分析するために、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）やガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）などの分析装置が広く利用されている。こうした分析装置では、ヒトの嗅覚では感じないような物質も検出してしまうため、実際に、カラムで分離された成分がにおうのか否かをヒトの嗅覚で判定する必要がある。こうした目的のために、におい嗅ぎポートを備えるＧＣやＧＣ／ＭＳ（本明細書では「におい嗅ぎＧＣ」と呼ぶが、それ以外にスニフィングＧＣなどと呼ばれることもある）が従来から知られている（特許文献１、２、非特許文献１、２など参照）。
【０００３】
図２は特許文献１に記載された、におい嗅ぎＧＣの概略流路構成図である。このにおい嗅ぎＧＣでは、キャリアガスボンベ１から供給されるキャリアガスが調圧部２で所定ガス圧に調圧され、試料気化室などの試料導入部３を経てカラム４に流れる。そして、キャリアガスはカラム４から出て、主流路７を通って例えば質量分析計などの検出器５に導入される。カラム４の出口に設けられたスプリッタ６により主流路７から分岐された副流路８の末端には、におい嗅ぎポート９が設けられている。
【０００４】
におい嗅ぎポート９は、測定者自身の嗅覚によりにおい成分を検知するための漏斗状の器具である。測定者はにおい嗅ぎポート９から吐出されるガスのにおいを嗅ぐわけであるが、測定者が息を吸う時間と息を吐く時間とがほぼ同じである場合、全体の約半分の時間がにおいを感じることができない無感期間となる。安静時の正常な呼吸の回数は、成人の場合、一分間に１２〜２０回程度であると言われており、呼吸周期は３〜５秒である。このうち、約半分の１．５〜２．５秒の間は、におい嗅ぎポート９からガスが放出されているものの測定者は嗅ぐことができないことになる。そのため、このときに放出されるガスに含まれるにおい成分はにおい嗅ぎの検知漏れとなるおそれがある。
【０００５】
こうした問題は例えば、（１）測定者が息を吐き出す時間を短くするように呼吸の仕方を工夫する、（２）測定者が検出器による検出結果（クロマトグラムなど）を見ながらにおいを嗅ぐタイミングをはかる、といった対策で或る程度の改善が期待できる。また、（２）の方法を補助するために、特許文献２に記載の装置では、検出器で得られるクロマトグラム上にピークが出現するときに測定者に表示や音声で通知を行うようにしている。
【０００６】
しかしながら、そもそも測定者が息を吐く時間をゼロにすることはできないから、におい成分の検知漏れを完全になくすことは難しい。また、におい成分によっては検出器での検出結果にはピークが現れなくてもにおう場合があり得るが、（２）の方法ではこうした場合には検知漏れとなる。また、上記のような方法はいずれもオペレータに過度な緊張や心理的負担を与えるため、そうしたことが正確な判断に影響を及ぼすこともあり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７４４１６号公報（図２、段落［０００２］−［０００３］）
【特許文献２】特開２００８−１７０３３３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「ゲステル社匂い嗅ぎ装置の紹介及びアプリケーション」、[online]、アジレント・テクノロジー株式会社、[平成２１年２月５日検索]、インターネット＜URL : http://www.chem-agilent.com/appnote/applinote.php?pubno=MS-200711-004p＞
【非特許文献２】「ＧＣ−Ｏシステム  Sniffer9000」、[online]、プライムテック株式会社、[平成２１年２月５日検索]、インターネット＜URL : http://www.primetech.co.jp/search/detail.asp?pid=30002＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、カラムで分離されたにおい成分を測定者が嗅ぎ漏らすことを防止するとともに、測定者に過度な負担を掛けることを回避することができるにおい嗅ぎ機能を有するにおい測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料ガス中の各種におい成分を時間方向に分離する分離部と、該分離部により分離されたにおい成分を測定者が嗅ぐためにガスを吐出する吐出口と、を具備するにおい測定装置において、
a)前記分離部を経て連続的に供給されるガスを時間的に圧縮して前記吐出口に間欠的に供給するガス吐出制御手段と、
b)前記ガス吐出制御手段による前記吐出口からの間欠的なガス吐出の周期に合わせて測定者が呼吸を行えるように、その間欠的なガス吐出に同期した通知を測定者に対して行う通知手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記分離部は典型的にはクロマトグラフのカラムであるが、におい成分の種類によっては加熱脱着法を用いた捕集管なども利用できる。
【００１２】
本発明に係るにおい測定装置では、分離部で時間的に分離されたにおい成分を含むガスがガス吐出制御手段に連続的に供給される。通常、カラム等の分離部から出たガスはスプリッタで複数に分岐され、一方は質量分析計などの検出器に導入され、他方がガス吐出制御手段に供給される。したがって、ガス吐出制御手段に供給されるガスは分離部から出たガスの一部であるが、時間的にはその供給は連続的である。
【００１３】
ガス吐出制御手段は上記のような連続的に供給されるガスを時間的に圧縮し、所定の周期で吐出口に間欠的に供給する。一般に、この周期は測定者が呼吸するのに無理のない周期に設定される。したがって、吐出口からは或る期間だけガスが吐出し、次の或る期間にはガス吐出が停止する。通知手段は、吐出口からガスが吐出する又は吐出が停止するタイミングを示すように、表示、音、振動などによって通知を行う。測定者はこの通知に合わせて呼吸を行うことで、吐出口からガスが吐出されるときにそれを吸い込み、ガスの吐出が停止するときには息を吐き出すようにすることができる。
【００１４】
本発明に係るにおい測定装置の一態様として、上記ガス吐出制御手段は、分離部で分離されたにおい成分を含んで所定期間中に連続的に供給されるガスを溜めた後に、そのガスを前記所定期間よりも短い期間中に前記吐出口へ送出するガス溜め、つまり一種のバッファを有する構成とすることができる。ガス溜めとしては、例えばプランジャの駆動によりガスの吸引・吐出が可能なシリンジなどを用いることができる。
【００１５】
また、上記ガス溜めから吐出口へとガスを送出している期間中にも、分離部で分離されたにおい成分を含むガスが供給されて来るから、これを逃がさないようにする必要がある。そこで、上記ガス吐出制御手段は、ガス溜めから吐出口へとガスを送出している期間に、分離部で分離されたにおい成分を含んで連続的に供給されるガスを一時的に溜める補助ガス溜めを、上記ガス溜めの前段に有する構成とするとよい。つまり、ガスを溜めるバッファを直列に接続する構成とすることによって、連続的に供給されるガスを漏れなく、時間的に圧縮することができる。
【００１６】
また別の構成として、ガスを溜めるバッファを並列に接続し、一方のバッファにガスを溜めている間に他方のバッファから時間的に圧縮したガスを吐出口に送出する、という動作を交互に行うようにすることも考えられる。
【００１７】
なお、ヒトの呼吸の周期は個人差がある。また、連続的に供給されるガスを時間的に圧縮する際にガス中の成分が混じる場合には、間欠的なガス吐出の周期つまりは呼吸の周期でにおい成分の検知分解能が決まってしまう。そこで、本発明に係るにおい測定装置では、ガス吐出制御手段による吐出口からの間欠的なガス吐出の周期、ガス吐出期間、又はガス吐出停止期間の少なくともいずれかを測定者が調整するための調整指示手段をさらに備える構成とするとよい。
【００１８】
この構成により、測定者は自らの呼吸が無理のないように間欠的なガス吐出周期などを適宜調整したり、或いは、分離部でのにおい成分の分離性能が悪い（時間的に隣接する二つのにおい成分の時間間隔が狭い）場合に、間欠的なガス吐出周期を短く調整したりすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るにおい測定装置によれば、測定者が息を吸い込む際にのみ吐出口（におい嗅ぎポート）からガスが吐出され、且つ、元の試料ガスに含まれる全てのにおい成分は吐出口から吐き出されるガス中に含まれるので、測定者によるにおい成分の嗅ぎ漏れを防止することができる。また、測定者は装置からの通知に合わせて呼吸すればよく、息を吐いている期間にはにおいを嗅ぐ必要がないことが保証されているので、測定者に対し過度の緊張や心理的負担を強いることがなくなる。また、従来、測定者は測定に適切な呼吸を行うために或る程度の経験や訓練が必要であったが、本発明によれば、経験の乏しい者でも適切な測定が可能になるので測定コストの削減に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例であるにおい測定装置におけるにおい嗅ぎ部の概略構成図。
【図２】一般的なにおい嗅ぎＧＣの概略流路構成図。
【図３】図１のにおい嗅ぎ部の各部の動作を示す概略タイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施例であるにおい測定装置について、添付の図面を参照して説明する。
本実施例のにおい測定装置の基本的な構成は既に説明した図２に示すものであり、図２中に点線で示すにおい嗅ぎ部Ａが図１に示す特徴的な構成となっている。即ち、図１は本実施例のにおい測定装置におけるにおい嗅ぎ部の概略構成図である。
【００２２】
図１において、図示しないカラム出口からの試料ガスがスプリッタ６により分岐されて流れる副流路８には、におい嗅ぎポート９までの間に、第１三方ジョイント１０、第１バルブ１３、第２三方ジョイント１４、第２バルブ１５、が設けられている。第１三方ジョイント１０により副流路８には注射器状の第１シリンジ１１が接続され、第２三方ジョイント１４により副流路８には第２シリンジ１６が接続されている。第１シリンジ１１はバレルに挿入されたプランジャ１１ａが適度な外圧（例えば大気圧）により押されているものであり、この外圧とバレルの内圧との関係に応じてプランジャ１１ａは摺動する。この第１シリンジ１１にはプランジャ１１ａが上死点に達したことを検知する上死点センサ１２が付設されている。一方、第２シリンジ１６はプランジャ１６ａがモータ等を含む駆動源１７によりバレル内を往復駆動されるものである。
【００２３】
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成される制御部２０は、上死点センサ１２からの検知信号を受けるとともに、第１バルブ１３及び第２バルブ１５の開閉動作、駆動源１７によるプランジャ１６ａの摺動動作、をそれぞれ制御する。また、制御部２０はランプなどの表示部２２や音声出力部２３などからなる呼吸指示部２１に対して制御信号を送る。制御部２０はＲＯＭなどに予め格納された制御プログラムをＣＰＵ上で動作させることで、後述するような制御を達成する。
【００２４】
本実施例によるにおい測定装置では、測定対象である試料が試料導入部３によりキャリアガス中に導入されると、該試料が気化したガスがキャリアガス流に乗ってカラム４に送り込まれ、カラム４を通過する間にガス中の各種におい成分（ガス成分）が時間方向に分離されてカラム４から流出する。このように分離されたにおい成分を含む試料ガスが連続的に副流路８に供給される際の、におい嗅ぎ部の動作を図３により説明する。図３は図１に示したにおい嗅ぎ部の各部の動作を示す概略タイミング図である。
【００２５】
スプリッタ６から副流路８に試料ガスが連続的に供給される状態で、制御部２０は時刻ｔ１において第１バルブ１３を閉じる。このとき後述するように、第１シリンジ１１内には殆どガスが残っておらず、プランジャ１１ａは下死点位置にある。副流路８を通して流れて来る試料ガスの圧力は第１シリンジ１１のプランジャ１１ａに掛かっている外力よりも高いので、試料ガスはプランジャ１１ａを押し上げながら第１シリンジ１１のバレル中に流れ込む。それにより、第１シリンジ１１の内容量（試料ガス量）は図３（ｃ）に示すように増加する。そして、時刻ｔ２において第１シリンジ１１に試料ガスが充満するとプランジャ１１ａは上死点に達し、これが上死点センサ１２により検知される。
【００２６】
図３（ｄ）に示すような上死点センサ１２による検知信号を受けて、制御部２０は第２バルブ１５を閉じるとともに第１バルブ１３を開く。これにより、スプリッタ６から第２シリンジ１６までの副流路８が繋がる。さらに制御部２０は、押し込まれた状態にある第２シリンジ１６のプランジャ１６ａを所定の一定速度で引き出すように駆動源１７を制御する。プランジャ１６ａが引き出されるのに伴い、その直前まで第１シリンジ１１内に溜まっていた試料ガスとスプリッタ６から新たに副流路８に流れ込んで来る試料ガスとが第２シリンジ１６に吸引される。これにより、第２シリンジ１６の内容量（試料ガス量）は図３（ｆ）に示すように増加する。他方、第１シリンジ１１内の試料ガスが吸引されるに従い、これと均衡するようにプランジャ１１ａはバレル内に引き込まれ、その内容量（試料ガス量）は図３（ｃ）に示すように減少する。
【００２７】
制御部２０は所定時間Ｔ２だけプランジャ１６ａを引き出すように駆動源１７を制御したならば、時刻ｔ３において第１バルブ１３を閉じる一方、第２バルブ１５を開ける。これにより、スプリッタ６及び第１シリンジ１１と第２シリンジ１６とを繋ぐ流路は遮断される一方、第２シリンジ１６とにおい嗅ぎポート９とが接続される。そして、制御部２０は第２シリンジ１６のプランジャ１６ａを所定の一定速度でバレル内に押し込むように駆動源１７を制御する。すると、その直前に第２シリンジ１６に溜まっていた試料ガスが押し出されてゆき、図３（ｇ）に示すように、第２バルブ１５を経てにおい嗅ぎポート９から吐出される。
【００２８】
時刻ｔ３は制御動作の上では上記時刻ｔ１と同じである。即ち、時刻ｔ３の時点では、その直前の第２シリンジ１６による吸引によって第１シリンジ１１には試料ガスがなくなっており、時刻ｔ３で第１バルブ１３が閉じられると同時に、スプリッタ６を介して供給された新たな試料ガスが第１シリンジ１１に溜まり始める。
【００２９】
図３（ｂ）、（ｅ）、（ｇ）に示すように、第２バルブ１５が閉じている期間にはにおい嗅ぎポート９からの試料ガスの吐出は停止され、第２バルブ１５が開き、第２シリンジ１６のプランジャ１６ａの押し込みが行われている期間にはにおい嗅ぎポート９から試料ガスが吐出される。時刻ｔ３以降ににおい嗅ぎポート９から吐出される試料ガスは、その直前の期間Ｔの間に、スプリッタ６を経て副流路８に供給された試料ガスである。つまり、におい嗅ぎポート９からの試料ガスの吐出は周期性を有する間欠的なものであるが、スプリッタ６から副流路８に連続的に供給される試料ガスは一部も無駄になることなく、全てがにおい嗅ぎポート９からの吐出に利用される。したがって、試料ガスに含まれる全てのにおい成分がにおい嗅ぎポート９から吐出されることになる。
【００３０】
制御部２０は上述したように二つのバルブ１３、１５の開閉動作と第２シリンジ１６のプランジャ１６ａの駆動とを制御することで、におい嗅ぎポート９からの試料ガスの間欠的で周期的な吐出を実現するが、これと同期して、試料ガスの吐出期間Ｔ１と吐出停止期間Ｔ２とをリアルタイムで測定者に知らせるように、例えば吐出期間Ｔ１には表示部２２のランプを点灯し、吐出停止期間Ｔ２にはそのランプを消灯するように制御信号を送る。また、音声出力部２３に対し、試料ガスの吐出期間と吐出停止期間とを知らせる報知音を出力するように制御を行ってもよい。もちろん、単なるランプの点灯・消灯ではなく、よりきめ細かく、例えば試料ガスの吐出期間Ｔ１及び吐出停止期間Ｔ２のそれぞれのどの経過時間の位置にあるのかを知らせるような表示態様としてもよい。
【００３１】
においを嗅ぐ測定者は、この表示を見て或いは報知音を聞いて、試料ガスの吐出期間Ｔ１に息を吸い込み、試料ガスの吐出停止期間Ｔ２に息を吐き出すように、自らの呼吸の周期を試料ガスの間欠吐出の周期に合わせるようにする。そして、測定者はにおい嗅ぎポート９から吐出される試料ガスを吸うときににおいの有無を判断し、においの感覚的な強さとどのような匂いであるのかを記録する。こうした測定者によるにおい嗅ぎ測定と並行して、同じ試料ガスに対するにおい成分の検出が検出器５により実行され、その結果は例えばクロマトグラム、マススペクトル、マスクロマトグラムなどで表される。こうした化学的な分析結果と測定者によるにおい嗅ぎ測定結果とを合わせることにより、試料中のにおい成分の同定や評価などが行われる。
【００３２】
上述したようにヒトの一般的な呼吸周期は３〜５秒であり、試料ガスの間欠的吐出の周期をこれに合わせると無理のない呼吸が可能である。もちろん、呼吸周期には個人差があるから、試料ガス吐出期間と吐出停止期間の時間を適宜の範囲で調整可能としておくとよい。吐出停止期間の時間は、例えば第１シリンジ１１の上死点の位置の調整やスプリッタ６から副流路８に供給する試料ガスの流量により調整が可能である。一方、吐出期間の時間は、例えば第２シリンジ１６のプランジャ１６ａの押し込み速度により調整することが可能である。そこで、それぞれの時間や周期を測定者が設定する入力部を設け、その入力部から設定された時間や周期に応じて、上記のような要素を調整する機能を設けておくとよい。それにより、例えば測定者は自分の無理のない呼吸周期に、試料ガスの間欠的吐出の周期を合わせることができる。
【００３３】
上述したようにこのにおい嗅ぎ部では、図３に示した期間Ｔ中に供給された成分が第２シリンジ１６で混じってしまうため、カラム４で分離された時間的に隣接する二つのにおい成分の時間間隔が呼吸周期よりも短いと、それらが混じってにおい嗅ぎポート９から吐出されてしまうことがあり得る。つまり、試料ガスの間欠吐出周期でにおい嗅ぎ測定の時間分解能が決まってしまう。したがって、クロマトグラム上で時間的に隣接する二つの成分が現れる時間間隔よりも間欠吐出周期が短くなるように、間欠吐出周期の最大時間を制限することが考えられる。もちろん、カラム４の分離性能が十分に高ければそうした制限は不要である。
【００３４】
上記実施例では、におい嗅ぎポート９からのガス吐出期間に試料ガスのみを吐出していたが、第２シリンジ１６から試料ガスを押し出しにおい嗅ぎポート９から吐出させる時間をさらに圧縮し、試料ガスを吐き出した後に引き続いて清浄空気や鼻孔内部を清浄化するためのガスを吐き出すようにしてもよい。即ち、測定者が息を吸い込む期間の前半に試料ガスをにおい嗅ぎポート９から吐き出し、息を吸い込む期間の後半には清浄空気又は清浄化ガスをにおい嗅ぎポート９から吐き出す。測定者が息を吐き出す期間には上記実施例と同様にガス吐出を停止するか、或いは清浄空気又は清浄化ガスを吐き出すようにしてもよい。清浄空気や清浄化ガスによって測定者の鼻孔が洗浄されるため、鼻の負担が軽減され、におい嗅ぎの正確性も増すことが期待される。
【００３５】
また上記実施例では、第１シリンジ１１と第２シリンジ１６とを一本の副流路８に直列的に接続し、第２シリンジ１６から試料ガスの吐き出しを行うときに、その前段の第１シリンジ１１に新たに供給される試料ガスを溜めるようにしていた。これと同様の機能は、二つのシリンジを並列的に配設し、一方のシリンジからにおい嗅ぎポートへ試料ガスの吐き出しを行うときに、他方のシリンジに新たに供給される試料ガスを溜める、という動作を交互に行うようにしても実現できることは明らかである。但し、この場合には、二つのシリンジともに、プランジャをモータ等により強制的に駆動する必要がある。
【００３６】
また、上記実施例は本発明の一例であり、本願発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されるのは明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１…キャリアガスボンベ
２…調圧部
３…試料導入部
４…カラム
５…検出器
６…スプリッタ
７…主流路
８…副流路
９…におい嗅ぎポート
１０…第１三方ジョイント
１１…第１シリンジ
１１ａ…プランジャ
１２…上死点センサ
１３…第１バルブ
１４…第２三方ジョイント
１５…第２バルブ
１６…第２シリンジ
１６ａ…プランジャ
１７…駆動源
２０…制御部
２１…呼吸指示部
２２…表示部
２３…音声出力部
【図１】
2010185732.tif 000003
【図２】
2010185732.tif 000004
【図３】
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