(57)【要約】  におい識別装置において、複数のにおいセンサを備えた測定室４０と、測定室４０に試料ガスを導入するガス導入手段５０と、試料ガスを測定室４０に導入する前に希釈又は濃縮する濃度調整手段２０、３０と、各においセンサで得られる検出信号により各軸が形成される多次元空間内に、試料ガスの測定結果で表される測定点を位置付け、原点を始点とし前記測定点を終点とするにおいベクトルの長さを算出するベクトル長算出手段７０と、ベクトル長算出手段７０で算出されるベクトル長が所定の目標値となるように濃度調整手段２０、３０をフィードバック制御する制御手段９０とを設けると共に、前記目標値を前記複数のにおいセンサの出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響が最小となる長さとする。これにより、常に、センサの非線形性の影響の少ない最適な濃度で測定を行うことができるため、より正確なにおい質評価を行うことが可能となる。
2012004861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサを備えた測定室と、
b)前記測定室に試料ガスを導入するガス導入手段と、
c)試料ガスを前記測定室に導入する前に希釈又は濃縮する濃度調整手段と、
d)前記ｍ個のにおいセンサでそれぞれ得られる検出信号により各軸が形成されるｍ次元空間内に、前記試料ガスの測定結果で表される測定点を位置付け、原点を始点とし前記測定点を終点とするにおいベクトルのベクトル長を算出するベクトル長算出手段と、
e)前記ベクトル長算出手段で算出されるベクトル長が予め定められた目標値となるように前記濃度調整手段をフィードバック制御する制御手段と、
を有することを特徴とするにおい識別装置。
【請求項２】
前記目標値が、前記ｍ個のにおいセンサの出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響が最小となる長さであることを特徴とする請求項１に記載のにおい識別装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記目標値の前後に許容範囲を定め、１つの試料ガスについて、においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも短いときと長いときの少なくとも２点でにおい測定を行うように前記ガス導入手段及び濃度調整手段を制御するものであって、
更に、
f)前記ベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも短いときの測定結果を第１の測定結果とし、前記のベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも長いときの測定結果を第２の測定結果として、前記第１の測定結果及び第２の測定結果からベクトル長が前記目標値と一致したときの測定結果を算出して、これを前記試料ガスの測定結果とする測定結果算出手段、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のにおい識別装置。
【請求項４】
前記においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内で目標値より短くなった時点で濃度調整手段における希釈又は濃縮条件をその時の値に固定して同一条件による測定を繰り返し、ベクトルの方向が安定した時点の測定結果を前記第１の測定結果とし、前記においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内で目標値より長くなった時点で濃度調整手段における希釈又は濃縮条件をその時の値に固定して同一条件による測定を繰り返し、ベクトルの方向が安定した時点の測定結果を前記第２の測定結果とすることを特徴とする請求項３に記載のにおい識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種物質のにおい（臭気、香気など）の評価を行うためのにおい識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、においの識別や評価は、実際に人間の嗅覚を用いて行われるのが一般的であった。しかしながら、実際ににおいを嗅ぐ人（パネル）の個人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定する必要があるため、客観的な結果を精度よく得るためには、パネルを一定人数以上確保し、試験場所の環境等にも十分な配慮を必要とする。そのため、手間と時間が膨大なものとなる。また、このような配慮を行っても、人間の嗅覚はにおいに順応するという特性を有しているため、常に一定水準で確定的な判断を下すことは困難であった。【０００３】
そこで、近年、におい物質に対して応答するにおいセンサを利用したにおい識別装置が開発されている。このようなにおい識別装置では、特性の異なる複数のにおいセンサにより取得された検出信号を基に、クラスター分析、主成分分析などの各種多変量解析処理、或いはニューラルネットワークを用いた非線形解析処理などを行って、複数の試料のにおいの離間距離（近い範疇のにおいであるかどうか）を求めることができる。【０００４】
また、別の方法として、試料ガスのにおいをその質と強さの観点から捉え、これらを個別に数値化して表現するにおい識別装置も近年開発されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなにおい識別装置において、複数の試料間におけるにおいの質の違いを評価する方法の一例を図６を用いて説明する。例えば、ある１つの試料を基準におい、他の試料を被測定においとし、特性の異なる複数のにおいセンサの検出出力により構築される多次元におい空間内に、基準においの測定結果で表される測定点Ｑと被測定においの測定結果で表される測定点Ｐとをそれぞれ位置づける。なお、図６では理解を容易にするために、前記におい空間を２個のにおいセンサの検出信号により形成される二次元におい空間として図示している。そして、原点を始点として基準においの測定点Ｑを終点とする基準においベクトルＳ１と、原点を始点として被測定においの測定点Ｐを終点とする被測定においベクトルＳｘとを求め、両ベクトルが成す角度θを算出する。ここで、各ベクトルは、そのにおいの種類に特有な向きを有するため、角度θが小さい場合には、両者は近い種類のにおいであると判断することができ、角度θが大きい場合には、逆に両者は遠い種類のにおいであると判断することができる。【０００５】
但し、におい識別装置で一般的に用いられる酸化物半導体センサは、濃度変化に対して非線形な応答を示すため、実際に測定データを解析する際には、こうした非線形性を考慮する必要がある。即ち、各においセンサにおいて、におい成分の濃度とその検出出力との関係が線形である場合には、前記においベクトルは図６に示したように直線形状を呈する。しかしながら、金属酸化物半導体センサは、におい成分の濃度と検出出力との関係が線形にならず、またその非線形性がセンサ毎に異なるため、前記においベクトルが曲線形状を呈する。即ち、同じにおい質で濃度を変えて測定した場合の測定点の軌跡が曲線となってしまう。そこで、従来、上記のように異なる試料のにおいの質の違いを評価したい場合には、こうした濃度変化による影響をキャンセルするため、図７に示すように、基準においの濃度を段階的に変えて３点のデータを測定し、得られた測定点ａ１、ａ２、ａ３に沿った曲線を算出してこれを基準におい曲線Ｈ１とし、次のように類似度を決定していた。まず、被測定試料の測定点Ｐから基準におい曲線Ｈ１に対して垂線を引き、その垂線と基準におい曲線との交点をＫとする。その後、その垂線の長さ、つまり測定点Ｐと交点Ｋとの間の距離ｄｍｉｎを算出すると共に、原点から交点Ｋまでの基準におい曲線Ｈ１の長さＬを算出する。そして次式に基づいて角度θを算出し、この角度θの値に基づいて両におい質の類似度を算出する。
ｔａｎθ＝ｄｍｉｎ／Ｌ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2003-315298号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の方法では、本来非線形であるセンサ出力と濃度の関係を３点で近似することによる誤差の問題があり、特にお茶同士やコーヒー同士のように類似した試料の僅かなにおい質の違いを判別するような場合に官能評価との間にずれが生じる場合があった。【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、においの質の微妙な変化や差異を的確に評価することができるにおい識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係るにおい識別装置は、
a)異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個のにおいセンサを備えた測定室と、
b)前記測定室に試料ガスを導入するガス導入手段と、
c)試料ガスを前記測定室に導入する前に希釈又は濃縮する濃度調整手段と、
d)前記ｍ個のにおいセンサでそれぞれ得られる検出信号により各軸が形成されるｍ次元空間内に、前記試料ガスの測定結果で表される測定点を位置付け、原点を始点とし前記測定点を終点とするにおいベクトルのベクトル長を算出するベクトル長算出手段と、
e)前記ベクトル長算出手段で算出されるベクトル長が予め定められた目標値となるように前記濃度調整手段をフィードバック制御する制御手段と、
を有することを特徴としている。【００１０】
ここで、においベクトルのベクトル長はにおいの強さ、即ち試料ガス中におけるにおい分子の濃度に対応している。従って、該ベクトル長が常に一定の値となるように試料ガスを希釈又は濃縮した上でにおい測定を行うことにより、異なる試料ガス同士をにおい分子の濃度がほぼ同一となる条件で測定することができる。このため、試料ガス間の濃度差の影響を低減し、におい質の差を正確に評価することが可能となる。【００１１】
上記本発明に係るにおい識別装置において、前記目標値は、前記ｍ個のにおいセンサの出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響が最小となる長さとすることが望ましい。【００１２】
これにより、センサ出力の非線形性の影響を抑え、複数の試料ガス間のにおい質の差をより正確に評価することが可能となる。【００１３】
本発明に係るにおい識別装置は、前記制御手段が、前記目標値の前後に許容範囲を定め、１つの試料ガスについて、においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも短いときと長いときの少なくとも２点でにおい測定を行うように前記ガス導入手段及び濃度調整手段を制御するものであって、
更に、
f)前記ベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも短いときの測定結果を第１の測定結果とし、前記のベクトル長が前記許容範囲内であって目標値よりも長いときの測定結果を第２の測定結果として、前記第１の測定結果及び第２の測定結果からベクトル長が前記目標値と一致したときの測定結果を算出して、これを前記試料ガスの測定結果とする測定結果算出手段、
を有することを特徴とするものとすることが望ましい。【００１４】
このような構成によれば、目標値の前後で測定を行い、計算によってベクトル長が目標値と一致したときの測定結果を導出するため、試料ガスの測定時においてベクトル長を目標値に完全に一致させる必要がない。そのため、容易且つ短時間に各試料ガスの測定結果を取得することができる。【００１５】
このとき、前記においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内で目標値より短くなった時点で濃度調整手段における希釈又は濃縮条件をその時の値に固定して同一条件による測定を繰り返し、ベクトルの方向が安定した時点の測定結果を前記第１の測定結果とし、前記においベクトルのベクトル長が前記許容範囲内で目標値より長くなった時点で濃度調整手段における希釈又は濃縮条件をその時の値に固定して同一条件による測定を繰り返し、ベクトルの方向が安定した時点の測定結果を前記第２の測定結果とすることがより望ましい。【００１６】
これにより、各においセンサのメモリ効果による測定結果への影響を低減し、より正確なにおい測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の通り、本発明に係るにおい識別装置によれば、試料ガスの測定によって得られるにおいベクトルの長さが常に一定となるように試料ガスを希釈又は濃縮することにより、試料ガス間のにおい分子の濃度差によるにおい質評価への影響を低減し、においの質の微妙な変化や差異を的確に評価することが可能となる。【００１８】
また、上記のようにベクトル長の目標値を前記ｍ個のにおいセンサの出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響が最小となる長さとした場合には、センサ出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響の少ない最適な濃度で試料ガスの測定を行うことができるため、複数の試料ガス間のにおい質の差をより正確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるにおい識別装置の全体構成図。
【図２】においセンサの検出出力の濃度依存性を示す図。
【図３】におい測定の手順を説明する図。
【図４】本発明のにおい識別装置における測定結果の一例を示す図。
【図５】従来のにおい識別装置における測定結果の一例を示す図。
【図６】従来のにおい識別装置における測定原理の説明図。
【図７】従来のにおい識別装置における測定原理の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施例であるにおい識別装置について図面を参照して説明する。図１は本実施例のにおい識別装置の概略構成図である。
【００２１】
本におい識別装置は、試料ガスを吸引するための吸入口１０、吸引した試料ガスを希釈する希釈部２０、吸引した試料ガスを濃縮する濃縮部３０、各種のにおい成分を含む試料ガスを測定するための、応答特性が互いに異なる複数（この例では１０個）のにおいセンサ４１ａ〜４１ｊを内部に備えたセンサセル４０、試料ガスをセンサセル４０に引き込むためのポンプ５０、においセンサ４１ａ〜４１ｊによる検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６０、デジタル化された検出データを解析処理する信号処理部７０、解析処理の結果を画面上に表示する表示部８０、本装置全体の動作を制御する制御部９０、などから構成される。
【００２２】
なお、本におい識別装置では、センサセル４０が本発明における測定室に相当し、ポンプ５０がガス導入手段に相当する。また、希釈部２０及び濃縮部３０が本発明における濃度調整手段に相当し、信号処理部７０がベクトル長算出手段及び測定結果算出手段に、制御部９０が制御手段に相当する。
【００２３】
においセンサ４１ａ〜４１ｊは、におい成分に応じて抵抗値が変化する金属酸化物半導体センサが一般的であるが、それ以外に、導電性高分子センサや、水晶振動子又はＳＡＷデバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサなど、他の検出メカニズムによるセンサでもよい。信号処理部７０及び制御部９０はパーソナルコンピュータを中心に構成され、該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより後述のベクトル演算部７１、希釈／濃縮率演算部７２、記憶部７３、及び類似率演算部７４としての機能が達成される。
【００２４】
希釈部２０は、シリンジ２１と、該シリンジ２１の吸引吐出口を吸入口１０、窒素ガス供給口２４、及び第２バルブ３３のいずれかに択一的に接続する第１バルブ（４ポート３ポジションバルブ）２３を含んでいる。シリンジ２１は、所定容積を有するシリンダ２１ａと、該シリンダ２１ａ内で往復動自在に嵌挿されたプランジャ２１ｂとを含み、プランジャ２１ｂはモータ等の駆動源を含むプランジャ駆動部２２により駆動される。この希釈部２０では、第１バルブ２３を切り替えつつシリンジ２１による吸引／吐出動作を行うことにより、吸入口１０からセンサセル４０に流れる試料ガスを窒素ガスで希釈することができる。
【００２５】
具体的には、まず、シリンジ２１を吸入口１０に接続させた状態で所定量の試料ガスを吸入口１０からシリンジ２１内に吸引して保持する。その後に第１バルブ２３を切り替えてシリンジ２１を窒素ガス供給口２４に接続させ、所定量の窒素ガスを窒素ガス供給口２４からシリンジ２１内に吸引する。そして、第１バルブ２３を切り替えてシリンジ２１を第２バルブ３３に接続させ、シリンダ２１ａ内で混合された試料ガス及び窒素ガスを吐出させて第２バルブ３３を介してセンサセル４０に導入する。ここで、試料ガスの希釈率はシリンジ２１に吸引される試料ガスの量と窒素ガスの量によって決まる。そこで、制御部９０が試料ガスと窒素ガスの吸引量を適当に設定し、それに応じてプランジャ駆動部２２によるプランジャ２１ｂの駆動量を制御することにより、センサセル４０に導入される試料ガスの希釈率を調節することができる。
【００２６】
濃縮部３０は、加熱用のヒータ３２が付設された捕集管３１と、捕集管３１の一端に接続されたガス流路、前記第１バルブ２３、センサセル４０のうちのいずれか２つを選択的に接続するための第２バルブ（３ポート３ポジションバルブ）３３と、捕集管３１の他端に接続されたガス流路を窒素ガス供給口３５又はポンプ３６に択一的に接続するための第３バルブ（３ポート２ポジションバルブ）３４と、を備える。捕集管３１には、測定対象の試料成分に応じて、例えばカーボン系吸着剤やその他の適宜の吸着剤が充填される。
【００２７】
この濃縮部３０で試料ガスを濃縮する際には、まず第２バルブ３３及び第３バルブ３４を図１中に実線で示す状態に切り替え、ポンプ３６を作動させる。すると、第１バルブ２３を通して供給されるガスは捕集管３１を通ったあとに排出されるから、該ガスに含まれる各種の成分は捕集管３１内の吸着剤に吸着される。その後に、第１バルブ２３及び第２バルブ３３をともに図１中に点線で示す状態に切り替える。すると、窒素ガス供給口３５に高い（少なくとも大気圧よりも高い）ガス圧で供給されている乾燥窒素ガスが捕集管３１を経てセンサセル４０へと流れる。この状態で、ヒータ３２への通電により捕集管３１の温度を急速に上昇させると、吸着剤に吸着されているにおい成分は吸着剤から離脱し、乾燥窒素ガス流に乗ってセンサセル４０へと導入される。
【００２８】
この濃縮部３０では、吸着作用が飽和しない範囲において、成分吸着時に捕集管３１を通過する試料ガスの総流量と、成分離脱時に捕集管３１を通過するキャリアガスの総流量とによって試料ガスの濃縮率が決まる。そこで、制御部９０が前記試料ガスの総流量及びキャリアガスの総流量を適当に設定し、それに応じて第２バルブ３３、第３バルブ３４、及びポンプ３６の動作を制御することによりセンサセル４０に導入される試料ガスの濃縮率を調節することができる。なお、捕集管３１は、試料ガスからの水分除去や、アルコール等の妨害成分の除去のために用いることもできるが、本発明とは直接関係がないため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
ここで、上記構成を有するにおい識別装置による測定原理を説明する。本におい識別装置において、センサセル４０に測定対象の試料ガスが導入されると、該試料ガス中の成分がにおいセンサ４１ａ〜４１ｊに接触し、各においセンサ４１ａ〜４１ｊからそれぞれ異なる検出信号が並列に出力される。この検出信号はＡ／Ｄ変換部６０によりサンプリングされた後にデジタル化されて信号処理部７０に入力される。信号処理部７０は、１つの試料ガスについてにおいセンサ毎に１個ずつの検出データを取得するから、或る試料ガスの測定によって全部で１０個の検出データＤＳ１〜ＤＳ１０が得られる。１０個のにおいセンサ４１ａ〜４１ｊはそれぞれ異なる応答特性を有するため、この１０個のにおいセンサ４１ａ〜４１ｊの出力をそれぞれ異なる方向の軸とする１０次元のにおい空間を考えることができる。全てのにおいセンサ４１ａ〜４１ｊの出力がゼロとなる状態が、このにおい空間の原点である。
【００３０】
前記におい空間において、上記１０個の検出データは、或る１つの測定点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６，ＤＳ７，ＤＳ８，ＤＳ９，ＤＳ１０）として位置付けることができる。ここで、前記におい空間の原点を始点とし、測定点を終点とするにおいベクトルを考えたとき、該においベクトルの長さが試料ガスの「においの強さ」（即ち試料ガス中のにおい成分の濃度）に対応し、においベクトルの向きが「においの質」に対応する。即ち、ある試料ガスの測定によって得られたにおいベクトルが、他の試料ガスの測定によって得られたにおいベクトルと近い方向を向いていれば、両者は近い種類のにおいと考えることができ、逆にベクトルの向きが大きく異なっていれば、遠い種類のにおいであると考えることができる。そこで、２本のベクトルの向きの近似性を判断する指標として、両ベクトルが成す角度θを用い、この角度θに基づいて「においの質」の類似性を定めることができる。例えば、２つのにおいベクトルが重なる（全く同じ向きである）とき（つまりθ＝０であるとき）類似率を１００％と定め、θが所定値α以上である場合には類似率を０％と定める。そしてθが０〜αの範囲であるときに、そのθに応じて類似率を規定する。
【００３１】
ここで、試料ガスの濃度（におい成分の濃度）に対してにおいセンサの検出出力レベルがほぼ線形である場合には、同種のにおいであれば、その濃度に関わらずにおいベクトルの向きが一定となる。そのため、２つのにおいベクトルが成す角度θも濃度によらず一定となるため、複数の試料ガス間のにおい質の差を正確に判別することができる。しかしながら、におい識別装置に一般的に用いられる金属酸化物半導体センサのように、におい成分の濃度に対するセンサ出力が非線形である場合には、同種のにおいであっても、濃度によってにおいベクトルの向きが変わってしまうため、複数の試料ガス間におけるにおい質の差を正確に判別することは困難になる。
【００３２】
図２に、金属酸化物半導体のガス濃度に対する応答曲線の一例を示す。図２のグラフの横軸は、ガス濃度（におい分子の濃度）を対数で表しており、縦軸はセンサの検出出力を対数で表している。同図に示すように、センサ出力は全体としてガス濃度に対して非線形であるが、或る濃度域ではガス濃度の対数とセンサ出力の対数の関係がほぼ線形となる。また、低濃度域及び高濃度域ではガス濃度が増加してもセンサ出力はあまり増加しないが、この濃度域ではガス濃度の変化に応じてセンサ出力が大きく変化する。従って、各試料ガスをこの濃度域で測定することができれば、におい質の差を正確に識別することが可能となる（以下、この濃度域を「高識別性領域」と呼ぶ）。
【００３３】
そこで、本発明に係るにおい識別装置では、試料ガスの測定時において、各においセンサ４１ａ〜４１ｊの出力値に基づいて希釈部２０及び濃縮部３０をフィードバック制御することにより、センサセル４０に導入される試料ガスの濃度が常に適切な濃度となるようにする。具体的には、１０個のにおいセンサ４１ａ〜４１ｊから得られる検出信号ＤＳ１〜ＤＳ１０を、ベクトル演算部７１にて、上述のにおい空間における１個の測定点として位置付け、原点を始点としその測定点を終点とするにおいベクトルを作成して該ベクトルの長さを求める。そして、その長さが、予め定めた所定の値（以下、これを「目標値Ａ」と呼ぶ）となるように、希釈部２０における希釈率又は濃縮部３０における濃縮率を制御する。
【００３４】
上記の目標値Ａは、例えば、以下のようにして定めることができる。まず、仮の目標値Ａ’を適当に定め、においベクトルの長さがこの仮の目標値Ａ’となるように希釈部２０及び／又は濃縮部３０をフィードバック制御しながら複数種類（ここでは９種類）の標準ガスをそれぞれ測定する。そして、ベクトル演算部７１にて各標準ガスのにおいベクトル間の角度を確認する。次に、においベクトルの長さを前記仮の目標値Ａ’から前後に変化させたとき、即ちベクトル長を仮の目標値Ａ’よりも所定の長さだけ短くなるようにフィードバック制御した場合と、所定の長さだけ長くなるようにフィードバック制御した場合とにおいて前記９種類の標準ガスを測定し、それぞれにおける各標準ガスのベクトル間角度を確認する。そして、仮の目標値Ａ’の前後におけるベクトル間角度の変化量を算出する。上述のように、においベクトルの長さは、試料ガスのにおいの強さ（即ちガス濃度）に対応しており、ガス濃度が各センサにおける高識別性領域に位置していれば、ベクトル長が多少変化しても（即ちガス濃度が多少変化しても）ベクトル間角度は殆ど変化しないはずである。一方、ガス濃度が高識別性領域から外れていた場合には、ベクトル長が少し変わっただけでベクトル間角度が大きく変化することとなる。そこで、仮の目標値Ａ’を一定間隔で変えながら上記のような測定を繰り返し行い、ベクトル間角度の変化量が最も小さかったときの仮の目標値Ａ’を最終的な目標値Ａとして決定する。これにより、各においセンサの出力の非線形性が測定結果に及ぼす影響が最小となるベクトル長を目標値Ａとして定めることができる。
【００３５】
なお、各センサは殆ど全てのにおい分子に応答するが、強く応答する分子や弱く応答する分子の種類がセンサによって異なっており、こうした応答の差に基づいてにおい質の差を判別することができる。但し、同種のガスに対するセンサ間の応答特性の差が大きすぎる場合には、かえってにおい質の差を正確に判別できなくなるおそれがある。そこで、本発明のにおい識別装置では、各センサにおけるダイナミックレンジを揃える規格化処理を行うことが望ましい。
【００３６】
具体的には、例えば、複数種類（ここでは９種類）の標準ガスについて濃度を変えながら前記１０個のセンサによる測定をそれぞれ行い、各センサについて各標準ガス濃度とセンサ出力の関係を示す応答曲線を作成する。続いて、前記で得られた９０個の応答曲線（９種のガス×１０個のセンサ）における高識別性領域の最上位点のデータの平均を取り、これをＡＶＥＨとする。また、高識別性領域の最下位点についても同様に平均を求め、これをＡＶＥＬとする。次に、１０個のセンサのそれぞれについて、前記標準ガスの応答曲線（９個）についての高識別性領域の最上位点の平均及び最下位点の平均を求め、それらがＡＶＥＨ及びＡＶＥＬになるように、各センサの出力信号に補正をかける。
【００３７】
なお、上記標準ガスとしては、測定対象のにおいに応じて適宜のものを選択することができる。例えば汎用性の高い悪臭測定用の装置では、良性の標準ガスとして、芳香族系（キシレンなど）、炭化水素系（ブタンなど）、エステル系（酢酸エチルなど）のにおい成分を含むガスを用い、悪性の標準においとして、アミン系（トリブチルアミンなど）、アルデヒド系（ペンチルアルデヒドなど）、硫黄系（メチルメルカプタンなど）、有機酸系（酪酸など）、アンモニア、硫化水素などのにおい成分を含むガスを採用することができる。
【００３８】
次に上記におい識別装置において、試料ガスａ、試料ガスｂのにおいを測定し、両者のにおい質の違い（類似率）を求める際の手順について説明する。なお、ベクトル長の目標値Ａは上述の方法により予め決定され、記憶部７３に記憶されているものとする。
【００３９】
まず、試料ガスａを吸入口１０からセンサセル４０に導入する。即ち、例えば試料ガスａを封入したバッグを吸入口１０にセットし、ポンプ５０を作動させる。そして、該試料ガスａをシリンジ２１で吸引した後、第１バルブ２３を切り替えてシリンジ２１と第２バルブ３３を接続すると共に、第２バルブ３３によって第１バルブ２３とセンサセル４０を接続し、シリンジ２１に保持された試料ガスａを吐出させる。以上により、試料ガスａは、窒素ガスによる希釈を受けることなくセンサセル４０に引き込まれる。
【００４０】
センサセル４０に導入された試料ガスａ中の成分がにおいセンサ４１ａ〜４１ｊに接触すると、各においセンサ４１ａ〜４１ｊからそれぞれ異なる検出信号が出力され、該検出信号がＡ／Ｄ変換部６０を経て信号処理部７０に送られる。そして、ベクトル演算部７１が各センサの検出信号から試料ガスａのにおいベクトルを作成し、そのベクトル長を算出する。続いて、希釈／濃縮率演算部７２が前記ベクトル長と記憶部７３から読み出した目標値Ａとを比較し、試料ガスａのにおいベクトルの長さを目標値Ａにするために必要な試料ガスａの希釈率又は濃縮率を算出して制御部９０に送出する。
【００４１】
制御部９０は、該希釈率又は濃縮率を達成できるように希釈部２０又は濃縮部３０を制御する。即ち、希釈が必要な場合には、試料ガスａをシリンジ２１で吸引し、希釈部２０にて上述の手順で窒素ガスと混合した上でセンサセル４０に送出する。一方、濃縮が必要な場合には、試料ガスａをシリンジ２１で吸引した後、該試料ガスａをシリンジ２１から濃縮部３０の捕集管３１へと送出し、上述の手順で濃縮した上でセンサセル４０に送出する。そして、このときの測定結果を再び信号処理部７０で解析し、においベクトルの長さが目標値Ａに更に近づくように希釈率又は濃縮率を変更して試料ガスａのにおい測定を実行する。
【００４２】
このように、希釈率又は濃縮率を変更しながら試料ガスの測定を繰り返し実行し、においベクトルの長さが目標値Ａになったら、その時のにおいベクトルを試料ガスａの測定結果として記憶部７３に記憶し、試料ガスａの測定を終了する。
【００４３】
但し、実際の測定において、においベクトルの長さを目標値Ａと完全に一致させるのは困難である。また、各においセンサ４１ａ〜４１ｊには、試料ガス中のにおい分子が付着し、これが次回の測定値に影響を与える（いわゆるメモリ効果）。特に、においベクトルの方向は、においベクトルの長さに比べてこうしたメモリ効果の影響を受けやすい。そこで、これらの点を考慮し、以下のような方法で試料ガスの濃度調整及びにおい測定を行うことがより望ましい。
【００４４】
まず、図３に示すように、目標値Ａの前後の或る長さに亘って許容範囲Ｗを定めておく。そして、上述のようににおいベクトルの長さが目標値Ａに近づくように希釈率又は濃縮率を変更しながら試料ガスａの測定を繰り返し実行する。
【００４５】
ベクトル長が許容範囲Ｗに入ったら（図中のＰ１）、希釈部２０又は濃縮部３０における希釈率又は濃縮率をその時の値に固定してにおいベクトルの方向が安定するまで同一条件での測定を繰り返し行う。具体的には、直近の測定で得られたにおいベクトルと、その１回前の測定で得られたにおいベクトルとの角度差を算出し、該角度差が予め定めた許容差よりも小さくなるまで同一条件での測定を繰り返す。そして、においベクトルの方向が安定したら（即ち、前記角度差が許容差よりも小さくなったら）、その時点のにおいベクトルを試料ガスａの仮のにおいベクトルＳａ１として記憶部７３に記憶させる。
【００４６】
続いて、ベクトル長を変えて同様の測定を行う。このとき、前記仮のにおいベクトルＳａ１の長さが目標値Ａより短かった場合は、においベクトルの長さが目標値Ａよりも長くなるように試料ガスの濃度を徐々に高めながら繰り返し測定を行い、においベクトルが目標値Ａより長く、且つ許容範囲を超えない長さとなった時点（図中の点Ｐ２）で希釈率又は濃縮率をその時の値に固定する。そして、上記と同様に同一条件での測定を繰り返し行い、においベクトルの方向が安定したら、その時点のにおいベクトルを試料ガスａの仮のにおいベクトルＳａ２として記憶部７３に記憶させる。
【００４７】
一方、仮のにおいベクトルＳａ１の長さが目標値Ａより長かった場合には、においベクトルの長さが目標値Ａよりも短くなるように試料ガスの濃度を徐々に下げながら繰り返し測定を行い、においベクトルが目標値Ａより短く、且つ許容範囲を下回らない長さとなった時点で希釈率又は濃縮率をその時の値に固定する。そして、上記と同様に同一条件での測定を繰り返し行い、においベクトルの方向が安定したら、その時点のにおいベクトルを試料ガスａの仮のにおいベクトルＳａ２として記憶部７３に記憶させる。
【００４８】
以上により、仮のにおいベクトルＳａ１及び仮のにおいベクトルＳａ２が取得されたら、ベクトル演算部７１がこれらのベクトルＳａ１、Ｓａ２に基づいてベクトル長が目標値Ａに一致したとき（図中の点Ｐ３）のにおいベクトルを算出し、これを試料ガスａのにおいベクトルＳａとして記憶部７３に記憶させる。
【００４９】
その後、試料ガスｂについても、同様の測定を行ってにおいベクトルの長さが目標値Ａであるときのにおいベクトルを取得し、これを試料ガスｂのにおいベクトルＳｂとして記憶部７３に記憶する。
【００５０】
以上により、試料ガスａ、ｂのにおい測定が完了したら、類似率演算部７４が記憶部７３に記憶された試料ガスａのにおいベクトルＳａと試料ガスｂのにおいベクトルＳｂを読み出し、両ベクトルが成す角度θを求めると共に、その値に基づいて両者の類似率を算出する。
【００５１】
なお、試料ガスａ、ｂの測定結果から両者のにおい質の違いを評価する方法は、上記記載のものに限らない。例えば、特開2007-248377号公報に記載の方法などを利用することができる。特開2007-248377号公報に記載の方法（以下、これを「偏位臭マッピング法」と呼ぶ）では、中心となるにおいに濃度を変えた別のにおいを添加した較正用の基準におい（以下、これを「基準偏位臭」という）を調製し、これを測定することにより、においセンサによる多次元空間内に添加においによる別の基準軸を作成する。そして、異なる添加においに対してそれぞれ作成した基準軸と評価対象においに対する測定点との位置関係に基づいて、評価対象においに関する情報を作成するようにしている。このような評価方法によれば、中心においが同一で添加においが相違する複数の基準偏位臭毎に、ヒトによる官能評価により対応する、例えば「くだものの腐敗臭」といった官能表現を定めておき、この表現を用いることで、においの質の差異や変化をより理解し易い態様で提示することが可能となる。
【実施例】
【００５２】
本発明の効果を確認するために行ったにおい測定試験の結果を図４、５に示す。これらの図は、９種類の試料ガスのにおいをそれぞれ２回ずつ測定した結果を、上記の偏位臭マッピング法で評価した結果を示している。図４は本発明のにおい識別装置による測定結果であり、においベクトルが常に所定の目標値となるように希釈部及び濃縮部をフィードバック制御したものである。図５は、こうしたベクトル長を揃える操作を行わずににおい測定を行った結果であり、従来技術に相当する。【００５３】
図中の「fruity」、「greens」、「aldes」は、それぞれ「フルーティ」、「グリーン」、「アルデヒド」と名付けられたにおいを単独で又は複数で含む試料ガスを意味する。また、「green1」、「green2」は、「フルーティ」に「グリーン」を濃度を変えて添加したものであり、「alde1」、「alde2」は、「フルーティ」に「アルデヒド」を濃度を変えて添加したものである。また更に、「g3a7」は、「フルーティ」に「グリーン」と「アルデヒド」を３：７の割合で混合した混合物を添加したもの、「a3g7」は、「フルーティ」に「アルデヒド」と「グリーン」を３：７の割合で混合した混合物を添加したものを意味する。また、図中のグラフでは、「フルーティ」のにおいを中心とし、横軸を「グリーン」のにおいに対応した基準軸、縦軸を「アルデヒド」のにおいに対応した基準軸としている。【００５４】
これらの図から明らかなように、本発明のにおい識別装置によれば、従来に比べて同種の試料ガスの測定結果がグラフ上で近接した位置に存在し、異なる試料ガスの測定結果がグラフ上で明確に区別可能な位置に存在している。このことから、本発明のにおい識別装置では、におい質の識別性が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…吸入口
２０…希釈部
２１…シリンジ
２２…プランジャ駆動部
２３…第１バルブ
２４、３５…窒素ガス供給口
３０…濃縮部
３１…捕集管
３２…ヒータ
３３…第２バルブ
３４…第３バルブ
３６、５０…ポンプ
４０…センサセル
４１ａ〜４１ｊ…においセンサ
６０…Ａ／Ｄ変換部
７０…信号処理部
７１…ベクトル演算部
７２…希釈／濃縮率演算部
７３…記憶部
７４…類似率演算部
８０…表示部
９０…制御部
【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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【国際調査報告】
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