(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
匂い物質に応じて固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着手段と、前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサに導く流路手段と、を備えたことを特徴とする匂い検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品の品質検査等に用いられ、大気中の匂い物質等を検知するための匂い検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、サンプルガス中の固有の物質に感応する導電性高分子膜を匂いセンサとして用いる研究が行われており、現在では、金属酸化物半導体若しくは導電性高分子の抵抗値変化を利用する匂いセンサや、水晶振動子上に脂質膜若しくは有機膜に感応物質を取り込んだ膜を付着した構成の匂いセンサ、さらに、ＳＡＷデバイス上に前記感応膜を付着した構成の匂いセンサ等を用いた匂い検知装置が実用化されている。
【０００３】
そして、匂いの基となるサンプルガス中の物質成分をかかる匂い検知装置により検知することで、食品の品質管理を行う品質検査装置が広く開発されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した匂い検知装置はいずれも、人間や犬の鼻等の生物の臭覚に比べると感度が低くすぎるため、例えば、食品検査などに用いた場合には、品質管理上問題となる匂いを完全に検知しきれず、十分な品質管理をなしえないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、食品検査などの品質管理にも十分耐えられる感度の高い匂い検知装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる匂い検知装置は、匂い物質に応じた固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着手段と、前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサに導く流路手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記匂いセンサは、ＰＡＴ６（ポリアルキルチオヘン）、ポリピロール、ＰＴＭＳｉＰＡ、ＣＮＰＰＶ等の導電性高分子膜から成ることを特徴とする。
【０００８】
前記吸脱着手段は、多孔質ポリマービース等の吸着剤と、前記吸着剤に無臭ガスを通過させる手段とからなり、前記吸着剤によりサンプルガス中の匂い物質を吸着し、前記サンプルガスとは別に無臭ガスを通過させることにより吸着した匂い物質を脱着することを特徴とする。
【０００９】
なお、脱着に際しては、前記吸着剤を加熱する加熱手段を併用することが脱着効率を高める上で望ましい。
【００１０】
本発明は、匂い物質に応じて固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着手段と、前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサに導く流路手段と、所定時間サンプルガスを吸着した後、吸着したガスを脱着するよう前記吸脱着手段に指示を与える制御手段と、を備えた匂い検知装置としても構成できる。
【００１１】
さらに、本発明は、前記制御手段を備え、或いは備えていない匂い検知装置において、サンプルガスを前記吸脱着手段に導く流路上或いは前記吸脱着手段で脱着されたガスを前記匂いセンサへ導く流路手段上に水分吸着手段を備えた匂い検知装置としても構成できる。
【００１２】
前記水分吸着手段は、活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲルにより構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例である匂い検知装置の外観図であり、吸入口１０から吸入したサンプルガスをフィルタ５を介して本体に取り込み匂い検知を行った後、排出口１２から排出するよう構成されており、本体内部の匂い除去部に空気を供給するための空気吸入口１１が別に設けられている。
【００１４】
図２は、本発明の一実施例である匂い検知装置の構成図であり、吸入口１０から吸入されたサンプルガスは、フィルタ５で粉塵などが排除され、流路ａを介して切換弁４ｂにより流路ｂ，ｃ，ｉのいずれかに供給される。
【００１５】
流路ｉには、水分除去部６と吸脱着部１及びヒータ１ａが配設されており、水分除去部６は、内部に活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲル等の水分吸着物質を備えている。また、吸脱着部１は、内部に匂い物質を吸着する多孔質ポリマービースを有し、かかる多孔質ポリマービースは、例えば、商品名「テナックスＧＣ」等の市販品を用いることができ、匂い物質の吸着性に優れていると共に、吸着ガスから匂いセンサ部２の出力に影響を与える水分を取り除く作用に優れているため、吸脱着部１に用いるのが望ましい。
【００１６】
ヒータ１ａは、吸脱着部１を加熱するようこれに近接配置され、コンピュータ９により加熱状態がを制御されることで、吸脱着部１に吸着されたガスを脱着効果を高めるのに用いられる。かかる吸着及び脱着動作により、サンプルガス中の匂い物質を濃縮した状態で匂いセンサ部２に供給することが可能となり、匂い物質の検知感度が飛躍的に向上する。
【００１７】
流路ｃには、匂いセンサ部２が配設されており、匂いセンサ部２は、ＰＡＴ６（ポリアルキルチオヘン）、ポリピロール、ＰＴＭＳｉＰＡ、ＣＮＰＰＶ等の単数若しくは複数の導電性高分子膜からなり、これらは、ガス中の匂い物質に応じた抵抗変化を示し、匂い物質に応じた検知信号の出力を可能とする。
【００１８】
切換弁４ａ〜４ｄは、いずれもコンピュータ９によってその動作が制御されるよう構成されており、それらの切り換えパターンは図４に示される通りである。すなわち、切換弁４ａは、（流路ｄ−流路ｅ）及び（流路ｄ−流路ｂ）の２パターンの切り換えを、切換弁４ｂは、（流路ｉ−流路ｃ）、（流路ａ−流路ｉ、流路ｂ−流路ｃ）、及び（流路ｂ−流路ｉ，ｃ）の３パターンの切り換えを、切換弁４ｃは、（流路ｅ−流路ｉ）及び（流路ｉ−流路ｆ）の２パターンの切り換えを、さらに、切換弁４ｄは、（流路ｇ−流路ｈ）及び（流路ｇ，ｆ−流路ｈ）の２パターンの切り換えを行うようそれぞれ構成されている。
【００１９】
流路ｄには、内部に活性炭を有する匂い除去部３が配設されており、空気吸入口１１より外部空気を取り入れ無臭ガスとして匂いセンサ部２や吸脱着部１に送出する。
【００２０】
流路ｇには、流速調節器８ａ、８ｂが、また、流路ｈには、ポンプ７がそれぞれ配設されている。ポンプ７は、吸入口１０或いは空気吸入口１１よりサンプルガスなどを内部に吸入する動力源となるもので、吸入されたガスは最終的に排出口１２より外部へ放出される。
【００２１】
コンピュータ９は、切換弁４ａ〜４ｄの切り換え制御、及びヒータ１ａの加熱制御を行う制御手段としての機能と、匂いセンサ部２から出力される検知信号を解析して匂い物質を特定するデータ処理手段としての機能を備えている。
【００２２】
次に、本発明の作用をコンピュータ９の動作を示す図３のフローチャート及び図４の切り換えモードを示す図に基づいて説明する。
【００２３】
まず、コンピュータ９は、測定に先立ち、装置をアイドリングモードの状態とし（Ｓ１）、計測指令が入力されるのを待つ（Ｓ２）。なお、計測指令は、計測者により不図示のスイッチ等からコンピュータ９に与えられる指示である。
【００２４】
ここで、アイドリングモードは、図４左上欄に示されるように切換弁４ａ〜４ｄが切り換えられると共に、ヒータ１ａがｏｆｆの状態を示し、この状態では、図２において、匂い除去部３を通過した無臭の空気は、流路ｄ，ｅ，吸脱着部１，及び水分除去部６を介して匂いセンサ部２に供給され、流路ｇ，ｈを介して排出口１２から排出される。かかる場合、吸脱着部１、水分除去部６において水分が除かれた無臭の空気が供給されるので、匂いセンサ部２の出力はゼロとなる。
【００２５】
次に、コンピュータ９は、計測指令を検知すると、サンプリングガスを吸入するサンプリングモードの状態とする（Ｓ２）。
【００２６】
ここで、サンプリングモードは、図４左下欄に示されるように切換弁４ａ〜４ｄが切り換えられると共に、ヒータ１ａがｏｆｆの状態を示し、匂い除去部３を通過した無臭の空気は、流路ｄ，ｂ，ｃを介して匂いセンサ部２に供給されると共に、吸入口１０より吸引されたサンプリングガスは、フィルタ５で粉塵などが排除された後、流路ａ，ｉを介して水分除去部６で水分が除去され、さらに、吸脱着部１で匂い物質が吸着された後、流路ｆ，ｈを介して、排出口１２より排出される。
【００２７】
そして、コンピュータ９は、吸脱着部１にガスが十分吸着されるのを待って（Ｓ４）、測定モード１の状態とする（Ｓ５）。なお、サンプルガス中の匂い物質が吸脱着部１に十分吸着されるのに要する時間は、既知濃度の標準ガスを逐一吸着時間を変更して吸着させ、それぞれ脱着したガスの濃度を測定しその濃度が飽和するときの吸着時間を測定することで求められる。
【００２８】
ここで、測定モード１は、図４右上欄に示されるように切換弁４ａ〜４ｄが切り換えられる（上述したアイドリングモードと同じ）と共に、ヒータ１ａがｏｎの状態を示している。この状態では、匂い除去部３を通過した無臭の空気が、流路ｄ，ｅ，吸脱着部１，水分除去部６を介して匂いセンサ部２に供給され、流路ｇ，ｈを介して排出口１２から排出される。このとき、吸脱着部１に吸着された匂い物質は、無臭空気の通過により脱着して、匂いセンサ部２に供給されるため、匂いセンサ部２は、吸着されたガスに含まれる匂い物質に応じた検知信号を出力する。なお、ヒータ１ａの加熱作用により吸着されたガスの吸脱着部１からの脱着が促進される。
【００２９】
かかる場合、吸脱着部１から脱着されたガスには、サンプリングモードで吸入したサンプリングガス中の匂い物質が濃縮された状態で包含されているので、匂いセンサ部２は、サンプリングガス中の匂い物質を非常に高い濃度で検知することが可能となり、結果的に検知感度が向上する。
【００３０】
次に、コンピュータ９は、匂いセンサ部２からの検知信号を入力し、所定のデータ処理を施すことで、匂い分析を行い、サンプリングガスに含まれる匂い物質を特定する（Ｓ６）。なお、匂い物質の特定は、種々の標準ガスに基づきそれぞれ固有の匂いセンサ部２からの信号を予め記憶しておき、実際の測定に際して得られた検知信号と記憶されている信号とを比較することでなされる。これらの演算は、複数センサからの出力が非線形である場合の多変数解析手法の一手法であるいわゆるニューラルネットワークを用いればよい。
【００３１】
匂い分析が終了すると、次に、コンピュータ９は、匂いセンサ部２に吸着した匂い物質が脱着する時間または速度を測定するための測定モード２の状態とする（Ｓ７）。
ここで、測定モード２は、図４右下欄に示されるように切換弁４ａ〜４ｄが切り換えられると共にヒータ１ａがｏｆｆの状態を示し、この状態では、匂い除去部３を通過した無臭の空気は、流路ｄ，ｂ，ｃ，を介して匂いセンサ部２に供給されると共に、流路ｄ，ｂ，ｉを介して吸脱着部１に供給される。
【００３２】
測定モード２の状態で、コンピュータ９は、匂いセンサ部２の検知出力がゼロになるのを待ち、ゼロになった時点を匂い物質が匂いセンサ部２から完全に脱着したものと判断して、再びアイドリングモードに移行する（Ｓ８）。
【００３３】
なお、上述した測定モード２では、匂い除去部３を通過した無臭の空気が吸脱着部１を通過するので、吸脱着部１内の吸着剤のリフレッシュも兼ねることができる。
【００３４】
そして、上述したＳ１〜Ｓ８の動作を繰り返すことにより、サンプリングガス中の連続した匂い検知が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、サンプリングガスの匂い物質を一定時間吸着させ、脱着したガス中の匂い物質の測定を行うよう構成したため、感度の高い匂い検知が可能となり、食品検査などに用いた場合、食品の制度の高い品質管理などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる匂い検知装置の外観図である。
【図２】本発明にかかる匂い検知装置の内部構造図である。
【図３】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図４】各モードにおける切換弁及びヒータの設定状態を示す図である。
【符号の説明】
１    吸着部
２              匂いセンサ部
３      匂い除去部
４ａ〜４ｄ      切換弁
５      フィルタ
６      水分除去部
７      ポンプ
８ａ，８ｂ
９              コンピュータ
ａ〜ｉ          流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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