(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに電気的特性の異なる複数の磁性半導体膜センサであって、前記複数の磁性半導体膜センサを構成する磁性半導体膜の各々はフェライトを主成分とし、焼成して形成されたものである、前記複数の磁性半導体膜センサと、参照電極と、前記複数の磁性半導体膜センサと前記参照電極とを試料の溶液中に浸した場合にそれらの間に発生する起電力に基づいて前記試料の味を判定する味判定手段とを有する味測定装置。
【請求項２】
前記味判定手段がパターンニングより前記試料の味を判定する、請求項１記載の味測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、味測定装置に関し、特に、磁性半導体膜を用いた味測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサは人間の五感（目、耳、皮膚、舌、および鼻を通じて生じる視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚）を再現するものであり、人間の持つ主観的かつあいまいな感覚を定量化する目的で作られる。これら五感の内、すでに視覚ではたとえばＣＣＤカメラ、聴覚はマイクロフォン、触覚は温度計や圧力計が普及している。近年、科学技術の発展に伴い、センサに対する要求は、これら視覚（光）、聴覚（音）、触覚（圧力）といった単一の物理量をとらえるもの（物理センサ）から、味覚（味）および嗅覚（匂い）といった複数の化学物質の刺激を総合的にとらえるものへと高まってきている。
【０００３】
このように、物理センサが比較的容易に実現されているのに比べると、味覚あるいは嗅覚センサは実現が困難である。現在、人工脂質膜を用いた味覚センサ（例えば、都甲：『味覚センサ』、朝倉書店、（１９９３年、１１月）参照）、セラミックスを用いた香り（嗅覚）センサ（例えば、栗岡、外池：『匂いの応用工学』、朝倉書店、（１９９４年、１月）参照）等が開発されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の味覚センサおよび嗅覚センサはきわめて未発達の段階にある。一方、食品の品質およびプロセス管理等には、多くのセンサが導入が望まれており、多くのセンサの導入が望まれている。
【０００５】
一方、周知のように、磁性半導体は、フェリ磁性の磁気特性ならびにサーミスタ、バリスタ等に類似した電気的特性を有するデバイスであり、その磁気ならびに電気的特性を利用して様々なセンサが提案されている。本発明者は、この磁性半導体の電気的特性に着目し、それを利用することによって味覚センサおよび嗅覚センサを構成できるのではないかと考えた。
【０００６】
本発明の課題は、磁性半導体膜を用いた味測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、互いに電気的特性の異なる複数の磁性半導体膜センサであって、複数の磁性半導体膜センサを構成する磁性半導体膜の各々はフェライトを主成分とし、焼成して形成されたものである、複数の磁性半導体膜センサと、参照電極と、複数の磁性半導体膜センサと参照電極とを試料の溶液中に浸した場合にそれらの間に発生する起電力に基づいて試料の味を判定する味判定手段とを有する味測定装置が得られる。
【００１１】
【作用】
磁性半導体膜は磁性半導体を厚膜化したデバイスであり、表面に適当な細孔を有している。このような磁性半導体膜の電気的特性がバルク形に比べて、各種試料溶液および試料雰囲気によって大きく変化する。本発明の味測定装置は、このような磁性半導体膜の電気的特性を利用したものである。
【００１２】
味測定装置は、磁性半導体が様々な水溶液に対して異なる応答をすることを応用したものである。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例による味測定装置について説明する。
【００１４】
図１を参照して、本発明に係る味覚センサおよび嗅覚センサとして使用される磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）の作製工程について説明する。磁性半導体膜センサは、電極処理を施した基板上に磁性半導体膜を形成したものである。基板として耐熱性や絶縁性に優れたアルミナ薄板を用いた。リード線を取り出すための電極の材料として銀パラジュウムを用いた。
【００１５】
まず、基板に電極処理を施す（工程Ｓ１）。銀を主成分とした導体ペーストを基板に印刷し、乾燥、焼成することにより電極パターンを得る。次に、磁性半導体ペーストを作製する（工程Ｓ２）。Ｍｎ−Ｃｕバルクフェライトをボールミル等を用いて２〜１０μｍ程度に粉砕して粉末磁性半導体を得る。この粉末磁性半導体に抵抗ペーストあるいはガラスペーストを混合し、テオピネオール等の有機溶剤で適当な粘度まで希釈してペースト状磁性半導体を得る。
【００１６】
このペースト状磁性半導体を基板上に印刷する（工程Ｓ３）。印刷として、マスク印刷、スクリーン印刷、またはスプレー印刷を使用できる。この印刷したものを乾燥する（工程Ｓ４）。この乾燥はペースト中の有機溶媒を蒸発させ、物理的、形状的にペーストを固定安定させるに行われる。乾燥条件は１３０℃、１０分間である。この乾燥後、焼成を行う（工程Ｓ５）。この焼成工程は昇温、焼成温度保持、降温の３つの段階に分けられる。焼成条件は８５０℃、１０分程度の保持時間が目安である。約６００℃を越えるとペースト中のガラス成分が軟化、流動化し始め、フェライト粒子同士や、フェライト粒子と基板との界面へ移動し、ガラスのネットワークを形成して機械的に接着する。昇温、降温過程では急激な温度変化により、膜中にボイドやひび割れを招くことがあるので、加熱、冷却はできるだけゆるやかに行う事が望ましい。これにより磁性半導体膜センサＭＳＳが作製される。
【００１７】
図２に後述する味測定装置に使用される味覚センサを示す。図示の味覚センサは基板１と、磁性半導体膜２と、リード線４を取り出すための電極３とから成る。基板１の寸法は、長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍである。この基板１上に幅４ｍｍの磁性半導体膜２が基板１の長手方向に沿って形成されている。電極３は基板１上の一方の端部に５ｍｍの幅で形成され、磁性半導体膜２と電気的に接続される。
【００１８】
図３に図２に示した味覚センサを複数個使用した味測定装置を示す。図示の味測定装置は、容器１０内の試料溶液１２の味を測定するための装置であり、互いに電気的特性の異なる第１乃至第６の磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）２１〜２６と、参照電極３０と、第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６と参照電極２６とを試料溶液１２中に浸した場合にそれらの間に発生する起電力に基づいてパターンニングにより試料の味を判定する味判定部４０とを有する。味判定部４０は、スキャナ４１と、バッファアンプ（図示せず）と、データ処理部４３とを有する。
【００１９】
味覚は５つの基本味（甘味、酸味、塩味、苦味、うま味）は認められるものの、主観的な測定対象であり、したがって、物理センサのように物理量で定量化することは非常に困難である。そこで電気的特性の異なる第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６を使用し、パターンニングによって味を測定する。
【００２０】
第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６は組成、印刷法の違いなどにより異なる電気的特性をもつ。詳細に説明すると、第１の磁性半導体膜センサ２１は抵抗ペーストが１ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が１で、印刷方法としてマスク印刷を使用している。第２の磁性半導体膜センサ２２は抵抗ペーストが１ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が２で、印刷方法としてマスク印刷を使用している。第３の磁性半導体膜センサ２３は抵抗ペーストが１ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が３で、印刷方法としてマスク印刷を使用している。第４の磁性半導体膜センサ２４は抵抗ペーストが１０ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が１で、印刷方法としてマスク印刷を使用している。第５の磁性半導体膜センサ２５は抵抗ペーストが１０ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が２で、印刷方法としてマスク印刷を使用している。第６の磁性半導体膜センサ２６は抵抗ペーストが１ｋΩ／□の抵抗をもち、磁性半導体粉末重量／抵抗ペースト重量が１で、印刷方法としてスプレー印刷を使用している。
【００２１】
参照電極３０と第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６間に発生した起電力はスキャナ４０およびバッファアンプを通してデータ処理部４３へ送られ、ここでデータ処理される。試料溶液１２は、一回の測定には１００ｍｌが必要となる。味測定は参照電極３０および第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６を試料溶液１２に浸し、出力が安定するまで（約１０分）待って行った。また、クリーニングは、基本的には蒸留水で２〜３分程度洗浄したが、異種飲料を測定後は超音波洗浄を施してある。
【００２２】
図４に食品に対する味測定装置の測定結果を示す。測定対象（試料溶液）として、日本酒（吟醸酒）、ワイン、およびコーヒーを用意した。第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６と参照電極３０と間の起電力にそれぞれチャンネル番号ＣＨ１〜ＣＨ６を付してある。図４より第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１〜２６の起電力はそれぞれの種類の飲料に対して異なったパターンを示しているのがわかる。
【００２３】
図５に後述する匂い測定装置に使用される嗅覚センサを示す。図示の嗅覚センサは基板１と、磁性半導体膜２と、一対のリード線４を取り出すための一対の電極３とから成る。基板１の寸法は、長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍである。この基板１上に幅４ｍｍの磁性半導体膜２が基板１の長手方向に沿って形成されている。一対の電極３は基板１上の両端部に５ｍｍの幅で形成され、磁性半導体膜２と電気的に接続される。
【００２４】
図６に図５に示した嗅覚センサを複数個使用した匂い測定装置を示す。図示の匂い測定装置は、密閉容器１０ａ内に充満した試料雰囲気１２ａの匂いを測定するための装置であり、互いに電気的特性の異なる第１乃至第６の磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）２１ａ〜２６ａと、第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａを試料雰囲気１２ａ中に挿入した場合のそれら磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａの抵抗値に基づいて試料の匂いを判定する匂い判定部４０ａとを有する。匂い判定部４０ａは、スキャナ４１ａと、データ処理部４３ａとを有する。
【００２５】
味測定と同様に、匂い測定の場合も測定対象物の情報が非常に複雑であるため、電気的特性の異なる第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａを使用し、パターンニングによって匂いを測定する。
【００２６】
使用した第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａは、全て同一の磁性半導体粉末とガラスペーストとの混合物で、材料成分比、印刷方法も一緒（スプレー印刷）であるが、各々膜厚を微妙に変えてある。匂い測定用の磁性半導体膜センサは抵抗値の変化を出力とするため、図５に示すように、基板１の２カ所に電極３を施してある。
【００２７】
本実施例において試料として飲料を使用し、密閉容器１０ａ中へ飲料を０．０５ｃｃ滴下し、自然蒸発させて匂い測定した。第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａの抵抗値変化はスキャナ４１ａにより選択、データ変換され、データ処理部４３ａに取り込まれる。味測定の場合と同様に、匂い測定は、試料雰囲気１２ａ中に第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａを挿入後、抵抗値が安定するまで約２０分待って行われた。またクリーニングはこれらセンサ２１ａ〜２６ａを４〜５分程度大気中に放置し、抵抗値の復帰を確認することで行った。
【００２８】
図７に食品に対する匂い測定装置の測定結果を示す。測定対象（試料溶液）として、上記味測定の場合と同様に、日本酒（吟醸酒）、ワイン、およびコーヒーを用意した。第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａの抵抗値（逆数）にそれぞれチャンネル番号ＣＨ１〜ＣＨ６を付してある。図７より第１乃至第６の磁性半導体膜センサ２１ａ〜２６ａの抵抗値（逆数）は、それぞれの種類の飲料に対してそのパターンが大きく変化することがわかる。
【００２９】
上述したように、磁性半導体を厚膜化した磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）は、味および匂い物質に対してその電気的特性が変化し、それぞれの情報をパターンとして出力できた。ＭＳＳのこのような応答は、素子表面へのイオン、原子あるいは分子の吸脱着によって引き起こされると考えられ、ＭＳＳは物理センサのみならず化学センサ的機能をも有していると言える。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、磁性半導体膜を用いた味測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の味覚センサおよび嗅覚センサとして使用される磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）の作製工程について説明するフロー図である。
【図２】本発明の味測定装置に使用される味覚センサを示す平面図である。
【図３】図２に示した味覚センサを複数個使用した味測定装置を示すブロック図である。
【図４】食品に対する図３に示した味測定装置の測定結果（味応答パターン）を示す図である。
【図５】本発明の匂い測定装置に使用される嗅覚センサを示す平面図である。
【図６】図５に示した嗅覚センサを複数個使用した匂い測定装置を示すブロック図である。
【図７】食品に対する図６に示した匂い測定装置の測定結果（香り応答パターン）を示す図である。
【符号の説明】
１    基板
２    磁性半導体膜
３    電極
４    リード線
１０    容器
１０ａ    密閉容器
１２    試料溶液
１２ａ    試料雰囲気
２１〜２６    磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）
２１ａ〜２６ａ    磁性半導体膜センサ（ＭＳＳ）
３０    参照電極
４０    味判定部
４０ａ    匂い判定部
４１，４１ａ    スキャナ
４３，４３ａ    データ処理部
【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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【図７】
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