JP4253971B2 - におい識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１又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、金属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、試料ガス中のにおい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、におい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、ガス吸着膜へのにおい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試料ガス中のにおい成分を測定するにおい識別装置は、１つのガスセンサ又はにおい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試料ガス中のにおい成分を測定している。
【０００４】
においの官能試験では、嗅ぎ初めに立ち上がるトップノート、その後持続するミドルノート、そしてにおいを鼻から追い出した後に残るベースノートに分けて評価する場合がある。この評価方法は、特に、試料ガス中に沸点の異なるにおい成分が存在する場合に、においの特徴を抽出する有用な手段である。
そのようなにおいの特徴をにおい識別装置を用いて抽出する場合、センサ応答波形の形を用いている。におい識別装置のセンサ応答波形の形にはトップノート、ミドルノート及びベースノートの情報が含まれていると考えられており、その場合、図１の波形図に示すように、センサ応答の立ち上がりをトップノート（ＴＯＰ）、安定時をミドルノート（ＭＩＤ）、立ち下がりをベースノート（ＢＡＳＥ）としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
におい識別装置のセンサ応答波形の立ち下がりでベースノートを検知する場合、いくつかの問題点がある。
ガスセンサでは、試料ガスの供給を停止した後、ミドルノート及びトップノートといった主な応答をするにおい成分の影響がガスセンサ表面にしばらく残る。この現象は単物質のみを測定した時の応答で確認できる。そのため、まず、立ち下がり波形が本当にベースノートなのかどうかを検証しなければならない。
【０００６】
また、ベースノートに関与する残香におい成分はトップノートやミドルノートのにおい成分に比べて高沸点の物質が多いといわれており、揮発量が小さく、さらに試料ガスが出ていった後の残香であるため応答信号がトップノートやミドルノートに比べて非常に小さくなる場合があると考えられている。そのため、感度が不足する可能性がある。
そこで本発明は、ベースノートに関与する残香におい成分を測定することが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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１又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、ガスセンサが配置された通常測定用ガスセンサ室に導入されて、通常測定がなされた試料ガスを、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して通常測定用ガスセンサ室から追い出した後に通常測定用ガスセンサ室内に残存する残香におい成分を、通常測定を行なった試料ガスの影響が残っていない状態のガスセンサによって測定する残香測定機構を備えるものである。
【０００８】
通常測定とはトップノートとミドルノートの測定を意味し、通常測定を行なった試料ガスの影響が残っていない状態とは、トップノート及びミドルノートに関与するにおい成分の影響を受けていない状態のことであり、通常測定を行なった試料ガスの影響が残っていない状態のガスセンサによってベースノートに関与する残香におい成分を測定することができる。
官能では、ベースノートの違いによって評価が大きく分かれることがある。従来のにおい測定装置においては、上記の問題点から、センサ応答波形の立ち下がり情報はほどんど利用されていない。本発明のにおい測定装置によれば、残香の検出信号とベースノートの相関についてより詳しく調べることができ、官能評価により近づけることができる。
ここで追出し用ガスとは、例えばゼロガスとしての窒素ガスなど、ガスセンサの応答に影響を与えない不活性なガス、又はガスセンサの検出信号を一定の状態に安定させるガスをいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
一態様として、少なくとも２個のガスセンサを備え、残香測定機構は、通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられて、他のガスセンサが配置された残香測定用ガスセンサ室と、通常測定用ガスセンサ室からの流路を排出側と残香測定用ガスセンサ室に切り替えて接続する流路切替え機構とを備えていることが好ましい。流路切替え機構により、通常測定用ガスセンサ室を排出側に接続しておき、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して通常測定用ガスセンサ室から試料ガスを追い出した後、流路切替え機構を切り替えて、通常測定用ガスセンサ室からの流路を残香測定用ガスセンサ室側に接続する。その後さらに通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入することにより、残香におい成分のみを残香測定用ガスセンサ室に導入して測定する。
【００１０】
他の態様として、残香測定機構は、におい成分を吸着する捕集剤が充填され、におい成分を吸着した後に脱離させて通常測定用ガスセンサ室又は通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられて、他のガスセンサが配置された残香測定用ガスセンサ室に導く捕集部と、通常測定用ガスセンサ室からの流路を排出側とその捕集部に切り替えて接続する流路切替え機構とを備えていることが好ましい。
流路切替え機構により、通常測定用ガスセンサ室を排出側に接続しておき、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して通常測定用ガスセンサ室から試料ガスを追い出した後、流路切替え機構を切り替えて、通常測定用ガスセンサ室を捕集部側に接続する。その後さらに通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入することにより、残香におい成分を捕集部に導入して捕集し、捕集した残香におい成分をガスセンサ室又は残香測定用ガスセンサ室に導入して測定する。ただし、残香におい成分を通常測定用ガスセンサ室に導入する場合は、通常測定用ガスセンサ室に配置されたガスセンサの、トップノート及びミドルノートに関与するにおい成分の影響がなくなってから導入する。
この態様では、捕集部によって捕集した残香におい成分を濃縮してガスセンサ室又は残香測定用ガスセンサ室に導入することができる。
【００１１】
【実施例】
図２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。
試料ガスを供給する試料ガス流路４が三方電磁バルブＶ１を介して通常測定用ガスセンサ室１に接続されている。ガスセンサ室１には１又は複数個のガスセンサが配置されている。バルブＶ１には、追出し用ガスを兼ねるゼロガスを供給するゼロガス流路６から分岐したゼロガス流路６ａも接続されている。バルブＶ１はガスセンサ室１へつながる流路を試料ガス流路４とゼロガス流路６ａに切り替えて接続する。
【００１２】
ガスセンサ室１からの流路は三方電磁バルブＶ２を介して残香測定用ガスセンサ室２と排出流路８に接続されている。ガスセンサ室２には１又は複数個のガスセンサが配置されている。バルブＶ２はガスセンサ室１からの流路をガスセンサ室２の入口と排出流路８に切り替えて接続する。
ガスセンサ室２の入口には、さらに、ゼロガス流路６から分岐したゼロガス流路６ｂが開閉用電磁バルブＶ３を介して接続されている。
ガスセンサ室２からの流路は排出口に接続されている。
【００１３】
この実施例の動作を説明する。
１）トップノート及びミドルノートの測定
バルブＶ１によってゼロガス流路６ａをガスセンサ室１側に接続し、バルブＶ３を閉じてゼロガス流路６とガスセンサ室２の間を遮断し、バルブＶ２によってガスセンサ室１からの流路をガスセンサ室２側に接続する。これにより、ゼロガス流路６から、ゼロガス流路６ａ及びバルブＶ１を介して、ガスセンサ室１にゼロガスを供給し、さらにバルブＶ２を介して、ガスセンサ室２にゼロガスを供給し、ガスセンサ室１，２に配置されたガスセンサの応答を安定させる。
バルブＶ１を切り替えて試料ガス流路２をガスセンサ室１側に接続し、バルブＶ２を切り替えてガスセンサ室１からの流路を排出流路８側に接続する。これにより、ガスセンサ室１に試料ガスを導入してセンサ応答波形を得て、トップノート及びミドルノートの測定を行なう。このとき、バルブＶ３を開いて、ゼロガス流路６から、ゼロガス流路６ｂ及びバルブＶ３を介して、ガスセンサ室２にゼロガスを供給しておく。
【００１４】
２）試料ガスの追出し
バルブＶ１を切り替えてゼロガス流路６ａをガスセンサ室１側に接続し、ガスセンサ室１にゼロガスを供給してガスセンサ室１から試料ガスを追い出し、バルブＶ２及び排出流路８を介して排出する。このとき、バルブＶ３を開いた状態のままにしておき、ガスセンサ室２にゼロガスを供給しておく。
【００１５】
３）ベースノートの測定
ガスセンサ室１からの試料ガスの追出しを開始してから所定の時間が経過した後、バルブＶ３を閉じてガスセンサ室２へのゼロガスの供給を停止し、バルブＶ２を切り替えてガスセンサ室１からの流路をガスセンサ室２側に接続する。そのバルブＶ２の切替え時期は、試料ガスのにおい成分の構成によって異なり、オペレータによって所望の時間を設定できる。これにより、ガスセンサ室１に残留する残香におい成分をガスセンサ室２に導入して測定する。
このようにして、トップノート及びミドルノートに関与するにおい成分の影響を受けることなく、ベースノートに関与する残香におい成分を測定することができる。
【００１６】
図３は、他の実施例を示す概略構成図である。
試料ガス流路１０とゼロガス流路１２を、三方電磁バルブＶ５を介して、捕集管（捕集部）１４へつながる流路へ切り替えて接続する三方電磁バルブＶ４が設けられている。捕集管１４にはにおい成分を吸着する捕集剤が充填されている。そのような捕集剤としては、例えばグラファイトカーボンブラック、カーボンモレキュラーシーブ、多孔質ポリマー、ガラスビーズなどを用いることができる。捕集管１４からの流路は三方電磁バルブＶ６を介して通常測定用ガスセンサ室３の入口と排出流路１６に接続されている。ガスセンサ室３は残香測定用ガスセンサ室も兼ねる。ガスセンサ室３には１又は複数個のガスセンサが配置されている。バルブＶ６は捕集管１４をガスセンサ室３と排出流路１６に切り替えて接続する。
【００１７】
ガスセンサ室３の入口には、さらに、追出し用ガスを兼ねるゼロガスを供給するゼロガス流路１８が開閉用電磁バルブＶ７を介して接続されている。
ガスセンサ室３からの流路は、三方電磁バルブＶ８を介して、バルブＶ５につながる残香流路２０と排出流路１６に接続されている。バルブＶ５は捕集管１４へつながる流路をバルブＶ４からの流路と残香流路２０に切り替えて接続する。
【００１８】
この実施例の動作を説明する。
１）捕集管へのにおい成分の捕集
バルブＶ４，Ｖ５によって試料ガス流路１０を捕集管１４側に接続し、バルブＶ６によって捕集管１４からの流路を排出流路１６側に接続する。これにより、捕集管１４に試料ガスを導入してにおい成分を捕集管１４に捕集する。このとき、バルブＶ７を開き、バルブＶ８によってガスセンサ室３からの流路を排出流路１６側に接続して、ゼロガス流路１８からガスセンサ室３にゼロガスを供給しておき、ガスセンサ室３に配置されたガスセンサの応答を安定させておく。
【００１９】
２）トップノート及びミドルノートの測定
バルブＶ４を切り替えてゼロガス流路１２を、バルブＶ４，Ｖ５を介して、捕集管１４側に接続し、バルブＶ６を切り替えて捕集管１４からの流路をガスセンサ室３側に接続し、さらにバルブＶ７を閉じる。これにより、捕集管１４にゼロガスを供給し、さらに捕集管１４を加熱して、捕集されていたにおい成分を熱脱離させ、そのにおい成分を、バルブＶ６を介して、ガスセンサ室３に導入してセンサ応答波形を得て、トップノート及びミドルノートの測定を行なう。
【００２０】
３）におい成分の追出し
捕集管１４の温度を下げつつ、ガスセンサ室３にゼロガスを供給し続けてガスセンサ室３からにおい成分を追い出し、バルブＶ８及び排出流路１６を介して排出する。
４）残香におい成分の捕集
ガスセンサ室３からの試料ガスの追出しを開始してから所定の時間が経過した後、バルブＶ５を切り替えて捕集管１４へつながる流路を残香流路２０側に接続し、バルブＶ６を切り替えて捕集管１４からの流路を排出流路１６側に接続し、バルブＶ７を開き、さらにバルブＶ８を切り替えてガスセンサ室３からの流路を残香流路２０側に接続する。そのバルブＶ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８の切替え時期は、試料ガスのにおい成分の構成によって異なり、オペレータによって所望の時間を設定できる。これにより、ゼロガス流路１８からバルブＶ７を介してガスセンサ室３にゼロガスを供給し、そのゼロガスとともに、ガスセンサ室３に残留する残香におい成分を、バルブＶ８、残香流路２０及びバルブＶ５を介して、捕集管１４に導入して捕集する。
【００２１】
５）ベースノートの測定
ガスセンサ室３に配置されたガスセンサの応答が回復した後、バルブＶ４をゼロガス流路１２とバルブＶ５へつながる流路を接続する側に維持したまま、バルブＶ５を切り替えてゼロガス流路１２を、バルブＶ４，Ｖ５を介して、捕集管１４側に接続し、バルブＶ６を切り替えて捕集管１４からの流路をガスセンサ室３側に接続し、バルブＶ７を閉じ、さらにバルブＶ８を切り替えてガスセンサ室３からの流路を排出流路１６側に接続する。これにより、ゼロガス流路１２から捕集管１４にゼロガスを供給し、さらに捕集管１４を加熱して捕集された残香におい成分を熱脱離させ、その残香におい成分を、バルブＶ６を介して、ガスセンサ室３に導入して測定する。このとき、捕集管１４に供給するゼロガスの流量を調節することにより、残香におい成分を濃縮して測定することができる。
このようにして、トップノート及びミドルノートに関与するにおい成分の影響を受けることなく、ベースノートに関与する残香におい成分を測定することができる。
【００２２】
図３の実施例では、トップノート及びミドルノートの測定ならびにベースノートの測定を同じガスセンサ室３で行なっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスセンサ室３とは別に、１又は複数個のガスセンサが配置された残香測定用ガスセンサ室を設け、捕集管に捕集した残香におい成分を残香測定用ガスセンサ室に導入してベースノートの測定を行なうようにしてもよい。
図２及び図３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。動作に酸素を必要とするガスセンサを用いた場合は、酸素を含むゼロガス及び酸素を含む試料ガスを用いる必要がある。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のにおい識別装置では、残香測定機構により、通常測定用ガスセンサ室に導入されて通常測定がなされた試料ガスを、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して通常測定用ガスセンサ室から追い出した後に通常測定用ガスセンサ室内に残存する残香におい成分を、通常測定を行なった試料ガスの影響が残っていない状態のガスセンサによって測定するようにしたので、トップノート及びミドルノートに関与するにおい成分の影響を受けることなく、ベースノートに関与する残香におい成分を測定することができる。
【００２４】
少なくとも２個のガスセンサを備え、残香測定機構として、通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられた残香測定用ガスセンサ室と、通常測定用ガスセンサ室からの流路を排出側と残香測定用ガスセンサ室に切り替えて接続する流路切替え機構とを備え、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して、通常測定用ガスセンサ室から通常測定がなされた試料ガスを追い出した後、流路切替え機構を切り替えて、通常測定用ガスセンサ室からの流路を残香測定用ガスセンサ室側に接続するようにすれば、残香におい成分のみを残香測定用ガスセンサ室に導入して測定することができる。
【００２５】
残香測定機構として、捕集したにおい成分を通常測定用ガスセンサ室又はその通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられた残香測定用ガスセンサ室に導く捕集部と、通常測定用ガスセンサ室からの流路を排出側とその捕集部に切り替えて接続する流路切替え機構とを備え、通常測定用ガスセンサ室に所望の時間だけ追出し用ガスを導入して、通常測定用ガスセンサ室から通常測定がなされた試料ガスを追い出した後、流路切替え機構を切り替えて、通常測定用ガスセンサ室を捕集部側に接続して残香におい成分を捕集部によって捕集し、その残香におい成分を通常測定用ガスセンサ室又は残香測定用ガスセンサ室に導入して測定するようにすれば、残香におい成分を濃縮して通常測定用ガスセンサ室又は残香測定用ガスセンサ室に導入して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスセンサのセンサ応答波形を示す波形図である。
【図２】 一実施例を示す概略構成図である。
【図３】 他の実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 通常測定用ガスセンサ室
２ 残香測定用ガスセンサ室
３ 残香測定用ガスセンサ室を兼ねる通常測定用ガスセンサ室
４，１０ 試料ガス流路
６，６ａ，６ｂ，１２，１８ ゼロガス流路
８，１６ 排出流路
１４ 捕集管
２０ 残香流路
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ８ 三方電磁バルブ
Ｖ３，Ｖ７ 開閉用電磁バルブ

Claims (3)

1. ガスセンサが配置された通常測定用ガスセンサ室と、
   前記通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられて、他のガスセンサが配置された残香測定用ガスセンサ室と、
   前記通常測定用ガスセンサ室の入口側に配置され、前記通常測定用ガスセンサ室へのガスの供給を試料ガスと追出し用ガスとの間で切り替える第１の流路切替え機構と、
   前記通常測定用ガスセンサ室と前記残香測定用ガスセンサ室の間に配置され、前記通常測定用ガスセンサ室からの流路を排出側と前記残香測定用ガスセンサ室に切り替えて接続する第２の流路切替え機構と、
   を備え、
   前記通常測定用ガスセンサ室を排出側に接続して試料ガスの測定を行った後、前記通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入し、所望の時間経過後に前記通常測定用ガスセンサ室を前記残香測定用ガスセンサ室に接続して前記残香測定用ガスセンサ室による測定を行うようにしたにおい識別装置。
2. におい成分を吸着する捕集剤が充填され、におい成分を吸着した後に脱離させる捕集部と、
   ガスセンサが配置された通常測定用ガスセンサ室と、
   残香流路と、
   前記捕集部へ供給するガスを試料ガスと追出し用ガスの間で切り替える第１の流路切替え機構と、
   前記捕集部の出口側に配置され、前記捕集部の出口を前記通常測定用ガスセンサ室と排出側との間で切り替えて接続する第２の流路切替え機構と、
   前記通常測定用ガスセンサ室の出口側に配置され、前記通常測定用ガスセンサ室の出口を前記残香流路の一端と排出側との間で切り替えて接続する第３の流路切替え機構と、
   前記捕集部の入口側に配置され、前記捕集部の入口を前記第１の流路切替え機構の出口側と前記残香流路の他端との間で切り替えて接続する第４の流路切替え機構と、
   開閉バルブを備えて前記通常測定用ガスセンサ室の入口に追出し用ガスを供給する追出し用ガス供給流路と、
   を備え、
   通常測定用ガスセンサ室を排出側に接続し前記捕集部に吸着した試料ガスのにおい成分を脱離させて通常測定用ガスセンサ室に導入して試料ガスの測定を行った後、前記通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入し、所望の時間経過後に前記通常測定用ガスセンサ室を前記残香流路を介して前記捕集部に接続して前記通常測定用ガスセンサ室の残香におい成分を前記捕集部に吸着させ、前記通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入してガスセンサの応答が回復した後に前記捕集部に吸着したにおい成分を再び脱離させて前記通常測定用ガスセンサ室に導入して測定を行うようにしたにおい識別装置。
3. におい成分を吸着する捕集剤が充填され、におい成分を吸着した後に脱離させる捕集部と、
   ガスセンサが配置された通常測定用ガスセンサ室と、
   前記通常測定用ガスセンサ室とは別に設けられて、他のガスセンサが配置された残香測定用ガスセンサ室と、
   残香流路と、
   前記捕集部へ供給するガスを試料ガスと追出し用ガスの間で切り替える第１の流路切替え機構と、
   前記捕集部の出口側に配置され、前記捕集部の出口を前記通常測定用ガスセンサ室、前記残香測定用ガスセンサ室及び排出側の間で切り替えて接続する第２の流路切替え機構と、
   前記通常測定用ガスセンサ室の出口側に配置され、前記通常測定用ガスセンサ室の出口を前記残香流路の一端と排出側との間で切り替えて接続する第３の流路切替え機構と、
   前記捕集部の入口側に配置され、前記捕集部の入口を前記第１の流路切替え機構の出口側と前記残香流路の他端との間で切り替えて接続する第４の流路切替え機構と、
   開閉バルブを備えて前記通常測定用ガスセンサ室の入口に追出し用ガスを供給する追出し用ガス供給流路と、
   を備え、
   前記通常測定用ガスセンサ室を排出側に接続し前記捕集部に吸着した試料ガスのにおい成分を脱離させて通常測定用ガスセンサ室に導入して試料ガスの測定を行った後、前記通常測定用ガスセンサ室に追出し用ガスを導入し、所望の時間経過後に前記通常測定用ガスセンサ室を前記残香流路を介して前記捕集部に接続して前記通常測定用ガスセンサ室の残香におい成分を前記捕集部に吸着させた後、前記捕集部に吸着したにおい成分を再び脱離させて前記残香測定用ガスセンサ室に導入して測定を行うようにしたにおい識別装置。

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