(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置において、
サンプルガスが供給される１つのサンプルガス流路と、
前記サンプルガス流路に沿って配置され、サンプルガス流路との間に開口をもつとともに、１又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室であって、それらのガスセンサ室間ではガスセンサの応答特性が互いに異なっている複数のガスセンサ室と、
各ガスセンサ室の前記開口を開閉するシャッターと、
前記シャッターごとに配置され、シャッターによる各ガスセンサ室の開放度合いを個別に調節するアクチュエータと、
を備えたことを特徴とするにおい識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置に関するものである。このようなにおい識別装置は、消臭、芳香、食品の管理、悪臭の測定などの分野において、においを同定又は識別するために用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
ガスセンサとしては、酸化物半導体センサや導電性高分子センサ、水晶振動子の表面にガス吸着膜を形成したセンサ（ＱＣＭ：Quartz Crystal Microbalance、水晶振動子小重量法）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）デバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサなどがある。酸化物半導体センサでは、サンプルガス中のガス成分の酸化還元反応により酸化物半導体の電気抵抗が変化する現象を利用する。導電性高分子センサでは、ガス成分の吸着により導電性高分子の導電率が変化する現象を利用する。ＱＣＭやＳＡＷデバイスでは、ガス吸着膜へのガス成分の吸着による重量変化に伴い振動数が変化する現象を利用する。
【０００３】
このような現象を利用してサンプルガス中のガス成分を測定するにおい識別装置は、ガス成分に対する応答特性の異なる複数個のガスセンサを備えており、ガスセンサからの検出信号をそのまま表示するか、又は複数個のガスセンサの検出信号を多変量解析に持ち込む、いわゆるケモメトリクス（化学的計量法）と呼ばれる技術を応用してサンプルガス中のガス成分を測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のにおい識別装置では、配置されたすべてのガスセンサにサンプルガスがほぼ同程度に接触されるので、いずれかのガスセンサの感度が高すぎる場合はそのガスセンサの出力が飽和したり、感度が低い場合は出力が十分に出ないことがあった。
また、ガスセンサの感度はサンプルガスの種類や同じ装置内に配置された他のガスセンサとの組合せによって異なるので、出力を同程度にすることができなかった。
【０００５】
また、ガスセンサの種類によっては、特定の劣化ガス成分との接触によって劣化を引き起こすものがあり、複数個配置されたガスセンサのうちの１個でもそのようなガスセンサを含む場合は、劣化ガス成分を含むサンプルガスを測定できなかった。
そこで本発明は、ガスセンサの出力を適当な値に調節することができ、さらに、劣化ガス成分を含むサンプルガスであっても、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを１個でも備えていれば測定できるにおい識別装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数個のガスセンサを備えたにおい識別装置であって、１又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室と、導入するサンプルガス量をガスセンサ室ごとに調節できるガス量調節機構とを備えたものである。
【０００７】
複数個のガスセンサを、１又は複数個ずつに分けて複数のガスセンサ室に配置する。まず予備測定として、ガス量調節機構により各ガスセンサ室に同じサンプルガスをそれぞれ所望のガス量で導入する。各ガスセンサについて、予備測定時の検出信号及び導入ガス量に基づいて出力が適当であるか否かを判定し、各ガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を決定する。ガスセンサの出力が飽和した場合は、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を減少させ、ガスセンサの出力が低い場合は、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へ導入するサンプルガス量を増加させる。これにより、各ガスセンサごとに適当な出力を得られるようになる。
いずれかのガスセンサに対する劣化ガス成分を含むサンプルガスを測定する場合は、ガス量調節機構により、そのガスセンサが配置されたガスセンサ室へのサンプルガスの導入を停止し、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを備えたガスセンサ室にはサンプルガスを導入して測定を行なう。
【０００８】
【実施例】
図１は、一実施例を示す概略構成図である。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で種々の変更ができる。
複数個のガスセンサが配置されたセンサ部３のサンプルガス入口５ａに、サンプルガスが収容されたサンプルガス容器が接続されるサンプル吸引口１が接続されている。センサ部３のサンプルガス出口５ｂは吸引ポンプ７の吸引側に接続されている。センサ部３には、センサ出力を表示する出力表示装置９が電気的に接続されている。
センサ部３のクリーニングガス入口１１ａに、センサ部３に清浄なガスを供給するクリーニングガス供給部１３が接続されている。センサ部３のクリーニングガス出口１１ｂは吸引ポンプ７の吸引側に接続されている。
【０００９】
図２は、センサ部３を一部切り欠いて示す斜視図である。図３は、センサ部３の動作を模式的に示す断面図である。ただし、図３ではガスセンサ室の個数を簡略化して３つのみが示されている。
センサ部３を構成する胴体部１５の上面と下面に溝が形成されており、上面の溝が板状部材１７で被われてサンプルガス流路５が形成され、下面の溝が板状部材１９で被われてクリーニングガス流路１１が形成されている。胴体部１５の一方の端面１５ａにサンプルガス入口５ａ及びクリーニングガス入口１１ａが形成され、他方の端面１５ｂにサンプルガス出口５ｂ及びクリーニングガス出口１１ｂが形成されている。
【００１０】
胴体部１５には、サンプルガス流路５とクリーニングガス流路１１の間を貫通して形成された貫通孔からなる６つのガスセンサ室２１がサンプルガス流路５及びクリーニングガス流路１１に沿って形成されている。各ガスセンサ室２１には互いに応答特性の異なるガスセンサ２３が１個ずつ配置されている。図３において、サンプルガス及びクリーニングガスの流れ方向に順に、３つのガスセンサ室２１をガスセンサ室２１ａ、２１ｂ，２１ｃとし、それらのガスセンサ室に配置されたガスセンサ２３をガスセンサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃとして示す。
【００１１】
胴体部１５には、サンプルガス流路５と直交する方向に、ガスセンサ室２１上部から一方の側面１５ｃまで、ガスセンサ室２１の開口よりも大きい幅寸法をもって矩形状の溝が各ガスセンサ室２１ごとに形成されている。それらの溝には板状部材からなるシャッター２５がそれぞれ配置されている。それらの溝内でサンプルガス流路５と直交する方向にシャッター２５をそれぞれ独立して往復移動させるサンプルガス用アクチュエータ２７が側面１５ｃ付近に配置されており、シャッター２５の移動により、ガスセンサ室２１上の空間が開閉される。
【００１２】
胴体部１５には、クリーニングガス流路１１と直交する方向に、ガスセンサ室２１下部から側面１５ｃとは反対側の側面１５ｄまで、ガスセンサ室２１の開口よりも大きい幅寸法をもって矩形状の溝が各ガスセンサ室２１ごとに形成されている。それらの溝には板状部材からなるシャッター２９がそれぞれ配置されている。それらの溝内でクリーニングガス流路１１と直交する方向にシャッター２９をそれぞれ独立して往復移動させるクリーニングガス用アクチュエータ３１が側面１５ｄ付近に配置されており、シャッター２９の移動により、ガスセンサ室２１下の空間が開閉される。
【００１３】
図３（Ａ）は、全てのシャッター２５，２９を閉じた状態である。クリーニング時には、シャッター２５を閉じ、シャッター２９を開いた状態でクリーニングガス流路１１にクリーニングガスを流してガスセンサ室２１ａ，２１ｂ，２１ｃにクリーニングガスを導入し、ガスセンサ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの表面を洗浄する。
サンプルガス測定時には、シャッター２５を開き、シャッター２９を閉じた状態でサンプルガス流路５にサンプルガスを流すことにより、ガスセンサ室２１ａ，２１ｂ，２１ｃにサンプルガスを導入する。各ガスセンサ２３の応答から得られたデータは、主成分分析やクラスター解析、ニューラルネットワークなど、多変量解析に持ち込むことができる。
【００１４】
この実施例では、サンプルガスに接触させるガスセンサを選択して測定を行なうこともできる。例えばサンプルガス中にガスセンサ２３ａを劣化させる劣化ガス成分が含まれている場合、サンプルガス室２１ａのシャッター２５を閉じ、サンプルガス室２１ｂ，２１ｃのシャッター２５を開いた状態でそのサンプルガスをサンプルガス流路５に流して測定することにより、ガスセンサ２３ａの劣化を防ぐことができる（図３（Ｂ）参照）。
このように、劣化ガス成分を含むサンプルガスであっても、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを１個でも備えていればガスセンサを劣化させることなく測定することができる。
【００１５】
さらに、ガスセンサに接触させるサンプルガスの量をガスセンサごとに調節して測定を行なうこともできる。例えば予備測定時にガスセンサ２３ｂの出力が飽和してしまった場合、シャッター２５の位置を調節してガスセンサ室２１ｂの開放度合いを調節することにより、ガスセンサ室２１ｂに導入されるサンプルガスの量を調節してガスセンサ２３ｂの出力を最適化することができる（図３（Ｃ）参照）。
このように、全てのガスセンサ２３について出力が飽和するのを抑制することができる。
また、１つだけ低感度の場合は、そのガスセンサ２３が配置されたガスセンサ室２１のシャッター２５を全開にし、他のガスセンサ室２１のシャッター２５の開放度合いを少し閉じて調節した状態にして、サンプルガス流路５へ導入するサンプルガス流量を増加する。これにより、他のガスセンサの出力を飽和させることなく、低感度だったガスセンサの出力を増加させることができる。
このように、各ガスセンサ室２３ごとに適当な出力を得られるようになる。
【００１６】
この実施例では、各ガスセンサ室２１に１個ずつガスセンサ２３を配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個のガスセンサ室に複数個のガスセンサを配置してもよい。
【００１７】
この実施例では応答特性の異なる６個の酸化物半導体センサを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスセンサの個数は２個以上であれば何個でもよく、同じ応答特性をもつガスセンサを２個以上配置してもよい。
この実施例において用いるガスセンサとしては、酸化物半導体センサや導電性高分子センサ、ＱＣＭ、ＳＡＷデバイスを利用したセンサなど、どのようなガスセンサを用いてもよい。さらに、これらの動作原理の異なるガスセンサを組み合わせて用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のにおい識別装置では、１又は複数個のガスセンサが配置された複数のガスセンサ室へ、ガス量調節機構によって、同じサンプルガスについて、導入するサンプルガス量をガスセンサ室ごとに調節するようにしたので、ガスセンサの出力を適当な値に調節することができ、さらに、劣化ガス成分を含むサンプルガスを、その劣化ガス成分に対して耐性があるガスセンサを１個でも備えていれば測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施例を示す概略構成図である。
【図２】  同実施例のセンサ部を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図３】  同実施例のセンサ部の動作を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１      サンプルガス吸引口
３      センサ部
５      サンプルガス流路
５ａ    サンプルガス入口
５ｂ    サンプルガス出口
７      吸引ポンプ
９      表示装置
１１      クリーニングガス流路
１１ａ    クリーニングガス入口
１１ｂ    クリーニングガス出口
１３      クリーニングガス供給部
１５      センサ部の胴体部
１５ａ，１５ｂ      胴体部の端面
１５ｃ，１５ｄ      胴体部の側面
１７，１９      板状部材
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ      ガスセンサ室
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ      ガスセンサ
２５      サンプルガス流路側のシャッター
２７      サンプルガス用アクチュエータ
２９      クリーニングガス流路側のシャッター
３１      クリーニングガス用アクチュエータ
【図１】
0004192374.tif 000002
【図２】
0004192374.tif 000003
【図３】
0004192374.tif 000004