(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性高分子膜にガス成分が吸着することで膜の電気特性が変化することを利用したセンサを少なくとも１つ以上用いたガス測定装置において、
センサ使用の初期段階における前記高分子膜の電気特性を記憶する初期電気特性記憶手段と、
前記高分子膜の電気特性を定期的に測定する経時変化測定手段と、
経時変化測定手段が測定した現在の電気特性と初期電気特性記憶手段に記憶された電気特性とを用いた演算結果からセンサの交換時期を判定する判定手段と、
判定手段からの信号によりセンサ劣化を報知する報知手段とを備えたことを特徴とするガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス測定装置に関し、さらに詳細には導電性高分子膜を用いたセンサによりガス成分やニオイ成分を測定するガス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種ガスに反応するガスセンサ（ニオイセンサを含む）を用いてガスの定性・定量測定を行うことが実用化されている。例えば、ニオイセンサを用いた人工鼻と称されるものでは、ニオイ検知システムを用いて、食品や香料の品質検査、悪臭公害の定量基準、焦げ臭検知による火災報知器への応用が考えられており、更に、高感度化することにより犬の鼻に匹敵すれば人物の追跡、識別、認証や薬物の検査にも使用可能であると期待されている。
【０００３】
ガスセンサないしニオイセンサとして既に実用化されているものに、ポリピロールを代表とする導電性高分子を感応膜として用いたものがある。
【０００４】
これは、空気中に含まれるガス成分がセンサの感応面に付着することにより生ずるセンサの抵抗値変化を電気的に測定するものである。このセンサでは、感応膜を常温に維持したまま分析を行うことができる。また、導電性高分子を利用したセンサでは、ガス成分と導電性高分子との相互作用による電気的特性の変化のみならず、ガス成分とドーパント（導電性高分子の導電率を上げるために添加される材料）との相互作用による電気的特性の変化も生じるため、導電性高分子やドーパントを適当に選定することにより、検出感度や特性の異なるセンサとすることができ、異なる多種類のニオイ成分の物質を検出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
導電性高分子膜を用いたガスセンサでは、サンプルの吸脱着に伴い、導電性高分子膜の電気伝導度や電気抵抗等の電気特性が変化する。そして、導電性高分子膜はサンプル測定を繰り返していくうちに、膜の電気特性は不可逆的に変化し、使用開始初期に膜が示していた電気特性との差が経時的に大きくなる性質がある。  この差が大きくなると測定結果に含まれるノイズ成分が増加し、測定再現性が悪化するだけでなく、センサのガス応答性が悪くなる。したがって、導電性高分子膜を用いたセンサによるガス測定装置の恒常性を保つ上でも、センサの電気特性を一定範囲としておく必要がある。  そして、一定範囲を超えたときにはセンサを新しいものと交換する必要がある。
【０００６】
ところが、センサの交換時期は高分子導電膜の種類や使用環境によって変動するため、従来は測定者がセンサの電気特性（主に抵抗値）をモニタしてセンサ交換時期を管理するようにしたり、あるいはサンプル試料の測定結果を解析した時に、例えば識別能力が低下しているなどの不具合を感じた場合にセンサ交換を行うようにしていた。そのため、測定者に交換時期の管理負担がかかり、又、交換時期が来ているにも関わらず気が付かなかったりする問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる不具合を解決し、センサの交換時期を自動的に判断して報知することができるようにしたガス分析装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するためになされた本発明のガス測定装置は、導電性高分子膜にガス成分が吸着することで膜の電気特性が変化することを利用したセンサを少なくとも１つ以上用いたガス測定装置において、センサ使用の初期段階における前記高分子膜の電気特性を記憶する初期電気特性記憶手段と、前記高分子膜の電気特性を定期的に測定する経時変化測定手段と、経時変化測定手段が測定した現在の電気特性と初期電気特性記憶手段に記憶された電気特性とを用いた演算結果からセンサの交換時期を判定する判定手段と、判定手段からの信号によりセンサ劣化を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のガス測定装置は、センサ使用初期段階の電気特性値を測定して記憶し、センサの電気特性値の経時変化により予想されるノイズ成分の増加量を基に、許容できる電気特性抵抗値のズレ量（比）を決める。ガス測定装置は、センサの電気特性値をあらかじめ指定されたタイミングで継続的に測定し、現在の電気特性値と許容ズレ量とを比較して許容範囲を超えているかを判定する。そして、許容範囲を超えた場合には報知手段によりセンサ交換時期が来たことを報知する。
【００１０】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示すガス測定装置の概略構成ブロック図であり、図２は、このガス測定装置の動作を示すフロー図である。
【００１１】
図において、１はガスセンサ部であり、２つの電極間にポリピロールを用いた導電性高分子膜が形成されることにより構成されている。このガスセンサ部は導電性高分子膜にガス成分が付着すると電気特性のひとつである抵抗値が変化するので、この電極間の抵抗値を測定することにより、ガスが検知できるものである。なお、ガスセンサ部１がドーパントの種類や添加量が異なる複数のセンサからなるようにして、種々のガスに感応できるようにすることもできる。２は制御部であり、コンピュータにより構成される。３は報知手段であり、警報器が使用される。また、必要に応じてコンピュータのＣＲＴ画面上に交換時期であることを促すメッセージを出すようにすることでＣＲＴ画面を報知手段とすることもできる。
【００１２】
２の制御部は、経時変化測定手段２１と初期電気特性記憶手段２２と判定手段２３とからなる。経時変化測定手段２１は、予め設定した一定時間間隔ごとにセンサの抵抗値をモニタする。初期電気特性記憶手段２２は、新しいガスセンサ部が取り付けられた直後にそのときのガスセンサ部１の抵抗値を記憶する。この記憶は測定者がキーボードから入力することで記憶させることで行ってもよいし、また、新しいガスセンサに交換したときに、その後測定を開始した最初の測定値を装置が自動的に記憶するようにすることもできる。判定手段２３は、経時変化測定手段２１から送られてくる現在の抵抗値と、初期特性記憶手段２２に記憶してある抵抗値のデータから求めた基準値との比較をする演算を行い、基準値を超えた場合に報知器３に信号を送る。信号を受けた報知器は、測定者に交換時期であることを報知する。
【００１３】
次に、本測定装置の動作をフロー図を用いて説明する。本ガス測定装置では、その日の測定を開始する前に、センサの使用開始初期の電気抵抗値からの変化量が８０％を超えているときセンサを交換するようにする。そのため、以下のような動作を行う。
【００１４】
ガス測定装置を起動後（ｓｔ１）、一定時間待って装置を安定させた後（ｓｔ２）、ガスセンサ部１の現在の抵抗値をモニタし（ｓｔ３）、下記の式を計算する。なお、初期抵抗値は上述したように予め制御部内に記憶させてある。
【００１５】
（初期抵抗値−現在抵抗値）／初期抵抗値    ・・・（１）式
（１）式の値（センサ抵抗値のズレ比）と許容ズレ比との比較を行う（ｓｔ４）。そして、許容範囲内（例えばズレ比が初期抵抗値の±８０％内）であるか否かを判定し（ｓｔ５）、許容範囲内であれば測定処理を続行する（ｓｔ６）。もしも、許容範囲を超えた場合には、報知器３が作動してセンサの交換時期が来たことを促す（ｓｔ７）。そして、測定者が報知器による警報に対して測定を続行するか否かを判断し（ｓｔ８）、測定続行の指令を入力すると測定処理が続行されるが、続行しないときは、センサの交換を行う旨の入力を行って交換処理を行う（ｓｔ９）。
【００１６】
なお、複数のセンサを用いている場合にはひとつでも許容範囲を超えた場合に交換時期を知らせるようにしているが、場合によっては複数のセンサのうちの特定のセンサについてのみの経時変化をモニタし、この特定のセンサが交換時期になるまで報知しないようにしてもよい。
【００１７】
また、センサの膜の抵抗値の比較ではなく、導電性高分子膜センサの抵抗値以外の電気特性である容量（Ｃ）、インダクタンス（Ｌ）、電気伝導度（σ）等がある範囲から外れたことをもってセンサ交換時期を判断してもよい。
【００１８】
また、本発明における電気特性（抵抗値等）の測定には、感応膜の電気特性を直接測定する場合に限らず、導電性高分子膜の駆動に必要となるバランス抵抗とセンサ抵抗値とのズレを比較するような場合も実質的に感応膜の電気特性を測定することと同等であるので、このような測定も含まれる。
【００１９】
以下、本発明の実施態様をまとめておく。
（１）導電性高分子膜にガス成分が吸着することで膜の電気特性が変化することを利用したセンサを少なくとも１つ以上用いたガス測定装置において、センサ使用の初期段階における前記高分子膜の電気特性を記憶する初期電気特性記憶手段と、前記高分子膜の電気特性を定期的に測定する経時変化測定手段と、経時変化測定手段が測定した現在の電気特性と初期電気特性記憶手段に記憶された電気特性との差が初期電気特性に対して一定以上の比率となるかによりセンサの交換時期を判定する判定手段と、判定手段からの信号によりセンサ劣化を報知する報知手段とを備えたことを特徴とするガス測定装置。
（２）導電性高分子膜にガス成分が吸着することで膜の電気特性が変化することを利用したセンサを少なくとも２つ以上用いたガス測定装置において、前記センサのうちの特定のセンサの使用の初期段階における電気特性を記憶する初期電気特性記憶手段と、前記特定のセンサの高分子膜の電気特性を定期的に測定する経時変化測定手段と、経時変化測定手段が測定した現在の電気特性と初期電気特性記憶手段に記憶された電気特性とを用いた演算結果からセンサの交換時期を判定する判定手段と、判定手段からの信号によりセンサ劣化を報知する報知手段とを備えたことを特徴とするガス測定装置。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のガス測定装置では、センサの交換時期を自動的に判断できるので、誰でも使用することができ、交換時期の管理も簡単である。また、センサの交換時期の基準値は測定者が期待する精度に設定できるので、要求する測定精度に応じて交換時期を調整でき、過剰な交換を防止することができる。さらに、測定者がセンサの劣化による測定誤差を心配せずに安心して従事できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すガス測定装置の概略構成図。
【図２】本発明の一実施例であるガス測定装置の動作フロー図。
【符号の説明】
１：ガスセンサ部
２：コンピュータ（ＣＰＵ）
３：報知手段
２１：経時変化測定手段
２２：初期電気特性記憶手段
２３：判定手段
【図１】
0003882297.tif 000002
【図２】
0003882297.tif 000003