ガス検知装置
【課題】簡易な構成で、複数のガス反応性色素を並行して経時的に測定するガス検知装置を提供する。
【解決手段】
ガス検知装置１は、ケース２、筒３、ガスセンサヘッド４、センサ紙５、排気弁６を備える。ケース２は、一方が開放している開口部と、支持ローラ２３１〜２３４、軸受２４１〜２４４、ピニオンギア２５、モータ２６を備え、開放部から挿入した筒３を回転可能に支持し、筒３を回転させる。筒３は、透明、円柱のケースであり、一方が開放した開口部３０と、筒３を回転可能にしつつ排気弁６を隙間なく詰めるゴム３１を備える。センサ紙５は、回転検出用色素５０、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが台紙５２に塗布されたものであり、筒３内のガスの濃度をこれらの色素の色の変化により検出する。ガスセンサヘッド４は、光ファイバ４１により、これらガス反応性色素に光を照射し、反射色の変化をＲＧＢの光の強度として受光素子で検出する。
【解決手段】
ガス検知装置１は、ケース２、筒３、ガスセンサヘッド４、センサ紙５、排気弁６を備える。ケース２は、一方が開放している開口部と、支持ローラ２３１〜２３４、軸受２４１〜２４４、ピニオンギア２５、モータ２６を備え、開放部から挿入した筒３を回転可能に支持し、筒３を回転させる。筒３は、透明、円柱のケースであり、一方が開放した開口部３０と、筒３を回転可能にしつつ排気弁６を隙間なく詰めるゴム３１を備える。センサ紙５は、回転検出用色素５０、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが台紙５２に塗布されたものであり、筒３内のガスの濃度をこれらの色素の色の変化により検出する。ガスセンサヘッド４は、光ファイバ４１により、これらガス反応性色素に光を照射し、反射色の変化をＲＧＢの光の強度として受光素子で検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス反応性色素を利用してガスを検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定のガスに触れると色が変化するガス反応性色素を利用してガスを検知する装置が開発されている。特許文献１、２には、ガス反応性色素の性質を利用し、光を当てて、反射光の強度を測定する構成が開示されている。また、特許文献３、非特許文献１には、多種のガス反応性色素をアレイ状に並べた用紙にガスを触れさせる装置が開示されている。この特許文献では、変色したこの用紙をスキャナで読み取って、画像解析により、ガスの種類や濃度を検知する旨の記載がある。
【特許文献１】特開平１０−６２３５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１２２５公報
【特許文献３】米国特許第６３６８５５８Ｂ１号明細書
【非特許文献１】Testing (and Tasting) Beer on Sight（http://www.photonics.com/content/spectra/2006/September/applications/84217.aspx）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１、２の構成では、複数種類のガス反応性色素を使って検知する構成については示されていないから、複数種類のガスを検出するには、ガス反応性色素を取り替える必要があった。特許文献３、非特許文献１の構成では、ユーザがガス反応性色素を並べた用紙をスキャナで読み取る操作が必要であるから、自動化できない。また、手作業が介在するから、時間の経過に伴う変化を検出するには、定期的な手作業が必要である問題があった。さらに、特許文献３、非特許文献１の構成では、ガス反応性色素をアレイ状に並べているから、どの位置にあるのかを識別し、抽出するために、別途スキャナ、画像処理が必要であり、複雑で高価な構成が必要であって、かつ小型化できない問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、簡易な構成で、複数のガス反応性色素を同時に経時的に測定するガス検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のとおり構成している。
【０００６】
（１） 複数のガス反応性色素が環状に並べられた色素部材と、
前記色素部材の色を観測するセンサと、
前記センサが観測する観測位置を前記ガス反応性色素が並んでいる方向に沿って順番に移動させる移動手段と、を備える。
【０００７】
この構成では、移動手段により、観測位置を、前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させており、センサが色素部材の色を観測する。移動手段は、照射手段が照射する照射位置を、ガス反応性色素それぞれに巡回しているから、センサは、複数のガス反応性色素の経時的な変化を並行して自動的に測定することができる。
【０００８】
また、移動手段が照射位置をそれぞれのガス反応性色素に移動させているので、センサは、１つの点について、ガス反応性色素についての光の強度また色相等を直接測定することができる。従来のように、アレイ状に並べたガス反応性色素をマトリクス状のビットマップ画像として測定する必要がないから、所定のガス反応性色素の位置を抽出する必要がない。２次元のビットマップから、所定のガス反応性色素の色を抽出するような画像処理が不要になるから、簡易かつ高速に測定することができる。
【０００９】
また、この構成では、複数のガス反応性色素が環状に並べられている。ここで、環状に並べるとは、例えば、（Ａ）筒状体、（Ｂ）１周のベルトにガス反応性色素を並べるか、（Ｃ）平面の上に、閉じた輪の形等に並べることができる。これにより、移動手段は、１方向のみの駆動手段のみによって構成でき、簡易に移動させることができる。例えば、（Ａ）については移動手段を（２）の構成のような筒と筒を回転させるモータとすることができる。また、（Ｂ）については移動手段を（３）の構成のようにローラを回転させるモータとすることができる。また、（Ｃ）については、移動手段を、センサを輪の形に沿って回転させるアームや円盤とすることができる。
【００１０】
また、「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」とは１列でもよく、複数列でもよい。
【００１１】
また、移動手段は、ガス反応性色素を移動させるようにしてもよく、照射手段を移動させるようにしてもよい。センサの観測位置が前記ガス反応性色素それぞれに巡回すればよい。また、センサは、色の波長を観測するものでもよく、３原色で分離してそれぞれの強度を観測するものでもよい。結果的に色を観測できるものであればよい。
【００１２】
（２） 前記色素部材は、中空の筒状部材で構成され、
前記ガス反応性色素は、筒状部材の円周方向に沿って前記筒状部材の内側に順番に並べられており、
前記移動手段は、前記筒を回転させる回転機構を備え、該回転機構が固定された前記センサに対して、前記筒を回転させることにより、前記観測位置を前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させる。
【００１３】
この構成では、移動手段を、前記筒を回転する回転機構という簡易な構成で構成しており、前記照射位置を前記ガス反応性色素それぞれに巡回して移動させることができる。また、筒を回転させているので、センサに触れるガスの偏りが生じにくい。
【００１４】
（３） 前記色素部材は、複数のローラに巻かれた１周のベルトであって、
前記ガス反応性色素は、前記ベルトの移動方向に沿って順番に並べられており、
前記移動手段は、前記ローラと、前記ローラの一部または全部をそれぞれ回転する回転機構を備え、固定された前記センサに対して、前記ローラを回転させることにより、前記照射位置を順番に前記ガス反応性色素それぞれに移動させるようにしてもよい。
【００１５】
（４） 前記ガス反応性色素は、筒状部材の内側に、筒状部材に対して着脱可能に形成された、シート状部材の上に形成されているようにしてもよい。
【００１６】
この構成では、ガス反応性色素の化学変化が生じている状態でも、シート状部材を交換すれば、直ちにガス反応性色素の状態をリセットでき、新たな測定をする前の環境に左右されずに別の気体を測定できる。
【００１７】
なお、この初期データは、測定前に予め測定するようにプログラムして測定した物を用いてもよいし、予め測定して記憶したデータを用いたものでもよい。
【００１８】
（５） 前記色素部材は、前記ガス反応性色素のほかに、所定色の色素が並べられており、
前記移動手段は、前記観測位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも前記観測位置を移動させるようにしてもよい。
【００１９】
この構成では、前記照射位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも照射位置を移動させるので、センサが測定しているガス反応性色素を前記所定色の色素を基準として、その位置から巡回したガス反応性色素の数を数えることで容易に特定することができる。したがって、移動手段が移動させた照射位置を測定するために別の構成を備える必要がないので小型化できる。例えば、（２）の構成であれば、筒の回転角度、（３）の構成であれば、ローラの回転角度を検出するエンコーダ等は必要がなくなる。センサが測定しているガス反応性色素を特定した状態で、ガス反応性色素の変化を測定できるから、従来のような後処理、例えば画像処理をする必要がなく、直ちに特定のガス反応性色素の変化を測定できる。
【００２０】
（６） 各ガス反応性色素が反応していない状態で、予め、前記移動手段により前記観測位置を前記ガス反応性色素各々に巡回した時にセンサが測定した初期データと、各ガス反応性色素にガスを触れさせた状態で前記移動手段により前記観測位置を各ガス反応性色素に巡回してセンサが測定した測定データと、の差分データを測定結果として出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
この構成では、各ガス反応性色素が反応していない状態で測定された初期データと、前記ガスを触れさせない初期状態を解除した状態で測定した測定データとの差分データを測定結果として出力する。したがって、周囲の外乱や初期状態で存在する色の状態がキャンセルされ、ガス反応性色素の色の変化だけを抽出することができる。したがって、この構成によれば、より正確にガス反応性色素の変化を測定できる。
【００２２】
（７） 前記センサは、
前記ガス反応性色素のいずれかに光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射した光が前記ガス反応性色素に反射して戻ってきた光のうち、所定波長の光を通すフィルタと、
前記フィルタを通した光の強度を信号に変換する受光素子と、を備えるようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、光の色を例えば３原色の強弱として観測できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のガス検知装置によれば、簡易な構成で、複数のガス反応性色素の色を並行して経時的に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜本実施形態の呼気収集装置の概要説明＞
図１を用いて、第１実施形態のガス検知装置１の外側の構成について説明する。ガス検知装置１は、ケース２、筒３、ガスセンサヘッド４、センサ紙５、排気弁６を備えている。
【００２６】
ケース２は、筒３を内蔵して回転支持するケースである。ケース２は、ケース２の本体２０と、本体２０を支持する脚２１,２２、筒３を回転可能に支持する支持ローラ２３１〜２３２、支持ローラ２３１〜２３２を回転可能に支持する軸受２４１〜２４４、支持ローラ２３１に押し付けられた状態で噛み合うピニオンギア２５、ピニオンギア２５を回転させるモータ２６を備える。
【００２７】
ケース２の本体２０は、筒状体であって一方の側に開口部（図２の開口部２９に相当）を有しており、ここに筒３が挿入されている。支持ローラ２３１は、筒３を滑らないように支持するため、例えばゴム、弾性体で構成する。また、支持ローラ２３１、筒３とで噛み合う歯車を構成してもよい。なお、支持ローラ２３１〜２３２の奥にも、支持ローラ２３１,２３２と同様に、支持ローラ２３３〜２３４（図３参照。）、これを支持する軸受を備える。
【００２８】
モータ２６は、ピニオンギア２５を回転し、ピニオンギア２５は、これと噛み合う支持ローラ２３１を回転させる。支持ローラ２３１が回転することにより、ケース２の内側の筒３が回転する。
【００２９】
筒３は、透明の中空状の筒状体であり、例えばプラスチック、樹脂で構成する。筒３内部には、センサ紙５が丸めて挿入されている。
【００３０】
ガスセンサヘッド４は、光ファイバ４１、受光素子４２、ケーブル４２０、遮蔽材４３、支持部材４４を備え、筒３内部のセンサ紙５に光を照射して、センサ紙５に照射した光の反射光から、センサ紙５の色を検出する。光ファイバ４１は、筒３内部のセンサ紙５に光を照射する。受光素子４２は、センサ紙５に照射した光の反射光を照射する。遮蔽材４３は、光が外部に漏れないようにするケースである。ケーブル４２０は、受光素子４２から出力された信号を外部に伝送する。
【００３１】
排気弁６は、その先端部がケース２、筒３に差し込まれており、排気弁６の後端は、吸引機に接続されている。これにより、図１の左側からガスを吸引し排気弁６から排出して、空気（ガス）の流れを作り出し、ガスをセンサ紙５にさらす。
【００３２】
図２のガス検知装置１の内部の構成について説明する。図２は、ガス検知装置１の分解図である。
【００３３】
図２に示すように、ケース２の開口部２９には、一方が開放した開口部３０を有する筒３が挿入されている。このとき支持ローラ２３１〜２３２（図４に示す裏側のローラ２３３、２３４も同様）は、筒３に押し付けて支持する。排気弁６は、ケース２に筒３を入れた状態で、貫通して差し込まれている。また、筒３の開放していない面にはケース２の中心軸に対して伸縮可能なゴム３１が張られている。排気弁６は、ゴム３１に差し込まれている。これにより、ゴム３１は、筒３を回転可能にしつつ、排気弁６と摺動して排気弁６を隙間なく詰めることができる。したがって、吸引機で吸引したときに、排気弁６から確実にガスを吸引することができる。これにより、筒３の開放部３０にガスを取り入れることができる。また、排気弁６は、筒３が回転しても排気弁６が連れ回りしないように、ケース２に固定されている。
【００３４】
筒３には、センサ紙５が丸められて挿入されている。センサ紙５は、台紙５２の上に、互いに異なる種類のガス反応性色素５１１〜５１ｎ（ｎは自然数）と、回転検出用目印５０とが、塗布または印刷等により長軸状に形成されたものである。センサ紙５は、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが筒３の内側を向くように挿入されている。これにより、また、筒３内に空気が流れたときに、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが反応しやすくなる。センサ紙５の台紙５２は、ガスセンサヘッド４が筒３の外側から光ファイバ４１により光を照射した場合に、台紙５２に関して裏側のガス反応性色素５１１〜５１ｎの色を検出できるようにする。例えば、透明または半透明のフィルタ、または光を通す薄い紙等とする。
【００３５】
また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎ、回転検出用色素５０は、センサ紙５を筒３に挿入したときに、筒３の円周方向に沿うように平行に並べられている。このように並べられているので、モータ２６により筒３を１周分回転させたときに、ガスセンサヘッド４は、センサ紙５上のガス反応性色素５１１〜５１ｎの色をすべて読み取ることができる。
【００３６】
回転検出用目印５０は、筒３が１周回転したことを検出するための目印である。回転検出用目印５０は、ガス反応性色素５１１〜５１ｎと異なる所定の色に印刷されている。回転検出用目印５０の色を、例えば黒とすることができる。
なお、回転検出用色素５０の位置は、センサ紙５の端に限らず、センサ紙５を丸めた円周のどこかにあればよい。
【００３７】
図３を用いて、ガス検知装置１がガス反応性色素５１１〜５１ｎを検出する様子について説明する。図３は、ガス検知装置１のガスセンサヘッド４側から見た透視図である。
なお、図３では、説明の容易のため、支持ローラ２３１、２３２を直径方向に移動した図を示している。また、図３では、図示の容易のため、筒３とセンサ紙５を離して描いているが、実際には、センサ紙５を筒３に固定する。後述の図４も同様である。
【００３８】
図３に示すように、支持ローラ２３１、２３２は、筒３と当接しており、筒３を回転可能に支持する。筒３には、センサ紙５が挿入されており、筒３の円周方向に沿って、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが並んでいる。
【００３９】
また、受光素子４２は、ＲＧＢの３色の光の強度を検出する素子が筒３の円周方向に対し垂直な方向に並べられている。また、ガス反応性色素５１１〜５１は、これに対応して筒３の円周方向に垂直に長軸に形成している。ガス反応性色素５１１〜５１ｎのいずれかがガスセンサヘッド４の先を通過するとき、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出でき、データ処理がしやすい。ここで、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの長軸方向の長さは、少なくとも受光素子４２のＲＧＢを測定する素子が受光できる長さとする。
【００４０】
なお、このような受光素子４２、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの配置は、本発明を実施する上で必ずしも必須でなく、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの光を順に検出できればよい。また、上記のとおり、移動方向に垂直に所定幅のガス反応性色素５１１〜５１ｎを設ければ、この方向に長軸に設ける必要はく、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出でき、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出できるから、データ処理がしやすい。
【００４１】
図４を用いて、ガスセンサヘッド４の周囲の構成について説明する。図４（Ａ）は、ガスセンサヘッド４の拡大図である。図４（Ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。ただし、軸受２４１〜２４４、ピニオンギア２５、モータ２６は、図１に示しており、図示を省略している。また、ケース２は、図１で示した支持ローラ２３１、２３２のほかに支持ローラ２３３、２３４とそれを支持する図示しない軸受（軸受２４３〜２４４と同様の構成である。）を備えて、筒３を支持する。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、ケース４４は、支持部材４５を介して遮蔽材４３に固定されている。図４（Ｂ）に示すように、支持部材４４の先端には受光素子４２を格納しており、後端には、ケーブル４２０を引き出している。光ファイバ４１で照射した光は、センサ紙５で反射して、反射した光の一部が受光素子４２に入射する。遮蔽材４３は、受光素子４２に外乱光が入るのを防ぐ。
【００４３】
ここで、以上で示した構成により生じるガス検知装置１の機能について説明する。ガス検知装置１は、モータ２６により筒３を回転させている間、センサ紙５の色をＲＧＢの強度として測定できる。また、筒３を常に回転しておけば、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの色の変化を、自動的に、時間経過に沿って経時的に、同時平行で測定でき、ガスの濃度、種類を測定できる。
【００４４】
また、この実施形態のガス検知装置１では、ガスセンサヘッド４がガス反応性色素５１１〜ｎのうちの１点という微小部分を測定しているので、このヘッドを近接することができる。したがって、レンズ等の光学的構成が不要になり、小型化できる。また、スキャナを用いて手動で画像を取り込む必要がない。また、筒３を回転させているので、ガスセンサヘッド４に触れるガスの偏りが生じにくい。
【００４５】
また、この構成では、ガス反応性色素５１１〜５１ｎのそれぞれの色の情報のみを直接測定することができる。したがって、複数のガス反応性色素の測定をする場合に、従来のようにアレイ状に並べたガス反応性色素を画像として取得するビデオや、スキャナが必要がなく、画像処理して所定のアレイの色を抽出する構成が必要ない。したがって、ガス検知装置１を小型化できる。また、ビットマップから、所定のガス反応性色素の色を抽出するような画像処理が不要になるから、簡易かつ高速に測定することができる。
【００４６】
また、回転検出用色素５０は、筒３の回転制御を簡単にすることができ、ガス検知装置１を小型化できる。ガス反応性色素５１１〜５１ｎのうちどのガス反応性色素の色を測定しているかは、回転検出用色素５０の色を観測したときから、ガス反応性色素５１１〜５１ｎをいくつ観測したかを数えることで識別できる。この回転検出用色素５０は、本発明の実施に必須ではないが、この構成の回転検出用色素５０を用いれば、回転角度を知る必要がなく、エンコーダも不要になり、簡易に構成でき、小型化できる。
【００４７】
次に、図５を用いて、受光素子４２の構成例について説明する。受光素子４２は、フォトダイオードとすることができ、例えば、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦ、ガラス基板４２１、透明伝導膜４２２、アルファモスシリコンｐｎ結合４２３を備える赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦは、受光した光から赤、緑、青に相当する所定の波長の光を選択するフィルタである。ガラス基板４２１は、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦ、透明伝導膜４２２を構成するための土台である。アルファモスシリコンｐｎ結合４２３は、p型の領域とn型の領域が接している部分で光起電力効果を生じさせ、光の強度を電圧に変換し、電極Ｃと、電極Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれとの間からこの電圧を取り出す。
【００４８】
第１実施形態のガス検知装置１について補足する。
【００４９】
観測前にガス反応性色素５１１〜５１ｎがガスに反応していない状態で１周させておいて、予め光の強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０を調べ、測定した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とこの強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０との差分をとることにより、台紙５２の色や外乱を除去するのが望ましい。これにより、外乱の影響を排除した正確な色の変化を測定できる。また、予め測定した光の強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０との差分で測定すれば、ガス反応性色素５１１〜５１ｎを測定しているか否かをより容易に識別できる。また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの円周方向の幅、および間隔をそれぞれ等しくしておけば、さらに識別が容易になる。なお、この段落の説明は、後述の第２〜第４実施形態も同様に適用できる。
【００５０】
第１実施形態のガス検知装置１では、センサ紙５に一列のガス反応性色素５１１〜５１ｎを設けたが、筒３の円周方向に沿って複数列設けてもよい。第１実施形態の場合、複数のガスセンサヘッド４を設けるか、ガスセンサヘッド４の中に複数の受光素子４２を設けるようにする。このようにすれば、同時に複数のガス反応性色素を測定でき、円周を小さくできるから、筒３を細くすることができ、ガス検知装置１をより小型化することができる。
【００５１】
また、図４では、支持ローラを２３１〜２４１の４つで支持しているが、３つ以上であれば支持できる。以上で示した支持ローラ２３１〜２３４、ピニオンギア２５、モータ２６の構成は筒３を回転させる構成であるが、筒３を回転できれば、どのような駆動手段でもよいし、必ずしもケース２の本体２０は必要がない。例えば筒３の中心に軸を通して、筒３の軸方向の両端で回転可能に軸支するようにしてもよいし、筒３をベルト、プーリーで駆動してもよいし、筒３に歯車の歯面を形成して動力を伝達してもよい。また、筒３とセンサ紙５を一体にしてもよい。ただし、筒３とセンサ紙５を着脱可能にすれば、筒３全体を交換しなくても、センサ紙５だけを交換すればよいので、新たな測定をする前に行った測定の影響を容易に除去できる。
【００５２】
また、図５の受光素子４２の例は一例であり、ガスセンサヘッド４として、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの色を検出できるのであればどのような構成でもよい。例えば、図５の他の構成で、３原色で分離してそれぞれの強度を観測するものでもよいし、色の波長を観測するものでもよく、結果的に色を観測できるものであればよい。
【００５３】
また、筒３内にガスを通すことができれば、排気弁６に限らずどのような構成でもよい。例えば、排気弁６でなく、単に筒３、ケース２の両端を開放した状態にすることも可能である。
また、ケース２の本体２０は、透明であってもなくてもよい。筒３は、光ファイバ４１の光が当たる部分が透明であればよく、ほかの部分は透明である必要はない。
【００５４】
次に、図６を用いて、第１の実施形態の応用に係る第２の実施形態のガス検知装置１Ａについて説明する。ガス検知装置１Ａは、ローラ７１、７２と、それぞれを回転可能に支持する支持体７３、７４（ベルト８の裏側にも支持体を備える。）と、ローラ７１、７２に巻かれたベルト８と、駆動源２６１、第１の実施形態と同様のガスセンサヘッド４と、ガスセンサヘッド４を支持する支持体７５、７６を備える。ベルト７には、その外側に、回転検出用色素５０に相当する回転検出用色素５０１、ガス反応性色素５１１〜５１ｎに相当するガス反応性色素５４１〜５４ｎが塗布または印刷等により形成されている。ガスセンサヘッド４は、ベルト８が移動するようにベルト８から離して支持されている。
【００５５】
駆動源２６１がローラ７２を回転させると、ベルト８が移動する。これによりガスセンサヘッド４は、順番に回転検出用色素５０１、ガス反応性色素５４１〜５４ｎの色を検出する。
【００５６】
なお、図６では、ガスセンサヘッド４は、ローラ７１、７２の位置に設けているが、ガス反応性色素５４１〜５４ｎを読み取ることができればよく、ガス反応性色素５４１〜５４ｎを読み取ることができれば、ベルト上のどの位置に配置して読み取ってもよい。
【００５７】
次に、図７を用いて、以上の実施形態の応用にかかる第３、第４実施形態のガス検知装置１の構成について説明する。この構成は、本発明の「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」ための第１、第２実施形態とは別の形態を示している。
【００５８】
第３実施形態のガス検知装置１Ｂを示す図７（Ａ）では、センサ紙５Ａを平面状の台紙５２１の上に、閉じた輪の形に回転検出用色素５０２、ガス反応性色素５５１〜５５ｎを環状に並べて形成する。また、ガスセンサヘッド４に相当するセンサ４０１を、ガス反応性色素が並べられた環状の形に沿って、モータ２６２によりアーム９１を回転させる。この構成によっても、ガスセンサヘッド４の観測位置をそれぞれのガス反応性色素５５１〜５５ｎに移動させることができる。なお、アーム９１の代わりに円盤上にガスセンサヘッド４０１を設けてもよい。また、センサ紙５Ａは透明でなくてもよい。
【００５９】
第４実施形態のガス検知装置１Ｃを示す図７（Ｂ）では、筒３９の側面に、ガス反応性色素５１１〜５１ｎに相当するガス反応性色素５６１〜５６ｎ、回転検出用色素５０３を環状に並べて、アーム９２をモータ２６３で回転させる。この構成によっても、ガスセンサヘッド４の観測位置をそれぞれのガス反応性色素５６１〜５６ｎに移動させることができる。
【００６０】
以上の実施形態について補足する。
【００６１】
第１実施形態のケース２のうち、筒３を回転する構成、および第２実施形態のベルト７を移動させるローラ７１、７２およびモータ２６１、第３実施形態のモータ２６２、アーム９１、第４実施形態のモータ２６３、アーム９２は、本発明の「移動手段」に相当する。ガスセンサヘッド４は、本発明の「センサ」に相当する。第１実施形態の筒３およびセンサ紙５は、本発明の「色素部材」に相当する。
【００６２】
また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎ、５４１〜５４ｎ、５５１〜５５ｎ、５６１〜５６ｎの配置は、本発明の「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」に相当する。このように構成することにより、１方向のみの駆動手段、例えばモータのみによって構成でき、簡易にガスセンサヘッド４がガス反応性色素を観測する観測位置を移動させることができる。なお、第２〜第４実施形態も同様に複数列環状に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態のガス検知装置の構成図
【図２】第１実施形態のガス検知装置の分解図
【図３】第１実施形態のガス検知装置の透視図
【図４】第１実施形態のガスセンサヘッド周囲の構成を表す図
【図５】第１実施形態のガスセンサヘッドの構成例を表す図
【図６】第２実施形態のガス検知装置の全体構成図
【図７】第３、第４実施形態のガス検知装置の全体構成図
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ−ガス検知装置、 ２−ケース、 ２１，２２−脚、
２３１〜２３４−支持ローラ、 ２４１〜２４４−軸受、 ２５−ピニオンギア、
２６−モータ、 ２９−開口部、 ３，３９−筒、 ３０−開口部、
４−ガスセンサヘッド、 ４１−光ファイバ、
４２−受光素子、 ４２０−ケーブル、 ４２１−ガラス基板、
４２２−透明伝導膜、 ４２３−アルファモスシリコンｐｎ結合、
４３−遮蔽材、 ４４−支持部材、 ＲＦ−赤フィルタ、
ＧＦ−緑フィルタ、 ＢＦ−青フィルタ、
Ｒ，Ｇ，Ｂ−受光素子、 ５−センサ紙、
５０，５０１，５０２，５０３−回転検出用目印、
５１１〜５１ｎ，５４１〜５４ｎ，５５１〜５５ｎ−ガス反応性色素、
５６１〜５６ｎ−ガス反応性色素、 ５２，５２１−台紙、 ６−排気弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス反応性色素を利用してガスを検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定のガスに触れると色が変化するガス反応性色素を利用してガスを検知する装置が開発されている。特許文献１、２には、ガス反応性色素の性質を利用し、光を当てて、反射光の強度を測定する構成が開示されている。また、特許文献３、非特許文献１には、多種のガス反応性色素をアレイ状に並べた用紙にガスを触れさせる装置が開示されている。この特許文献では、変色したこの用紙をスキャナで読み取って、画像解析により、ガスの種類や濃度を検知する旨の記載がある。
【特許文献１】特開平１０−６２３５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１２２５公報
【特許文献３】米国特許第６３６８５５８Ｂ１号明細書
【非特許文献１】Testing (and Tasting) Beer on Sight（http://www.photonics.com/content/spectra/2006/September/applications/84217.aspx）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１、２の構成では、複数種類のガス反応性色素を使って検知する構成については示されていないから、複数種類のガスを検出するには、ガス反応性色素を取り替える必要があった。特許文献３、非特許文献１の構成では、ユーザがガス反応性色素を並べた用紙をスキャナで読み取る操作が必要であるから、自動化できない。また、手作業が介在するから、時間の経過に伴う変化を検出するには、定期的な手作業が必要である問題があった。さらに、特許文献３、非特許文献１の構成では、ガス反応性色素をアレイ状に並べているから、どの位置にあるのかを識別し、抽出するために、別途スキャナ、画像処理が必要であり、複雑で高価な構成が必要であって、かつ小型化できない問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、簡易な構成で、複数のガス反応性色素を同時に経時的に測定するガス検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のとおり構成している。
【０００６】
（１） 複数のガス反応性色素が環状に並べられた色素部材と、
前記色素部材の色を観測するセンサと、
前記センサが観測する観測位置を前記ガス反応性色素が並んでいる方向に沿って順番に移動させる移動手段と、を備える。
【０００７】
この構成では、移動手段により、観測位置を、前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させており、センサが色素部材の色を観測する。移動手段は、照射手段が照射する照射位置を、ガス反応性色素それぞれに巡回しているから、センサは、複数のガス反応性色素の経時的な変化を並行して自動的に測定することができる。
【０００８】
また、移動手段が照射位置をそれぞれのガス反応性色素に移動させているので、センサは、１つの点について、ガス反応性色素についての光の強度また色相等を直接測定することができる。従来のように、アレイ状に並べたガス反応性色素をマトリクス状のビットマップ画像として測定する必要がないから、所定のガス反応性色素の位置を抽出する必要がない。２次元のビットマップから、所定のガス反応性色素の色を抽出するような画像処理が不要になるから、簡易かつ高速に測定することができる。
【０００９】
また、この構成では、複数のガス反応性色素が環状に並べられている。ここで、環状に並べるとは、例えば、（Ａ）筒状体、（Ｂ）１周のベルトにガス反応性色素を並べるか、（Ｃ）平面の上に、閉じた輪の形等に並べることができる。これにより、移動手段は、１方向のみの駆動手段のみによって構成でき、簡易に移動させることができる。例えば、（Ａ）については移動手段を（２）の構成のような筒と筒を回転させるモータとすることができる。また、（Ｂ）については移動手段を（３）の構成のようにローラを回転させるモータとすることができる。また、（Ｃ）については、移動手段を、センサを輪の形に沿って回転させるアームや円盤とすることができる。
【００１０】
また、「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」とは１列でもよく、複数列でもよい。
【００１１】
また、移動手段は、ガス反応性色素を移動させるようにしてもよく、照射手段を移動させるようにしてもよい。センサの観測位置が前記ガス反応性色素それぞれに巡回すればよい。また、センサは、色の波長を観測するものでもよく、３原色で分離してそれぞれの強度を観測するものでもよい。結果的に色を観測できるものであればよい。
【００１２】
（２） 前記色素部材は、中空の筒状部材で構成され、
前記ガス反応性色素は、筒状部材の円周方向に沿って前記筒状部材の内側に順番に並べられており、
前記移動手段は、前記筒を回転させる回転機構を備え、該回転機構が固定された前記センサに対して、前記筒を回転させることにより、前記観測位置を前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させる。
【００１３】
この構成では、移動手段を、前記筒を回転する回転機構という簡易な構成で構成しており、前記照射位置を前記ガス反応性色素それぞれに巡回して移動させることができる。また、筒を回転させているので、センサに触れるガスの偏りが生じにくい。
【００１４】
（３） 前記色素部材は、複数のローラに巻かれた１周のベルトであって、
前記ガス反応性色素は、前記ベルトの移動方向に沿って順番に並べられており、
前記移動手段は、前記ローラと、前記ローラの一部または全部をそれぞれ回転する回転機構を備え、固定された前記センサに対して、前記ローラを回転させることにより、前記照射位置を順番に前記ガス反応性色素それぞれに移動させるようにしてもよい。
【００１５】
（４） 前記ガス反応性色素は、筒状部材の内側に、筒状部材に対して着脱可能に形成された、シート状部材の上に形成されているようにしてもよい。
【００１６】
この構成では、ガス反応性色素の化学変化が生じている状態でも、シート状部材を交換すれば、直ちにガス反応性色素の状態をリセットでき、新たな測定をする前の環境に左右されずに別の気体を測定できる。
【００１７】
なお、この初期データは、測定前に予め測定するようにプログラムして測定した物を用いてもよいし、予め測定して記憶したデータを用いたものでもよい。
【００１８】
（５） 前記色素部材は、前記ガス反応性色素のほかに、所定色の色素が並べられており、
前記移動手段は、前記観測位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも前記観測位置を移動させるようにしてもよい。
【００１９】
この構成では、前記照射位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも照射位置を移動させるので、センサが測定しているガス反応性色素を前記所定色の色素を基準として、その位置から巡回したガス反応性色素の数を数えることで容易に特定することができる。したがって、移動手段が移動させた照射位置を測定するために別の構成を備える必要がないので小型化できる。例えば、（２）の構成であれば、筒の回転角度、（３）の構成であれば、ローラの回転角度を検出するエンコーダ等は必要がなくなる。センサが測定しているガス反応性色素を特定した状態で、ガス反応性色素の変化を測定できるから、従来のような後処理、例えば画像処理をする必要がなく、直ちに特定のガス反応性色素の変化を測定できる。
【００２０】
（６） 各ガス反応性色素が反応していない状態で、予め、前記移動手段により前記観測位置を前記ガス反応性色素各々に巡回した時にセンサが測定した初期データと、各ガス反応性色素にガスを触れさせた状態で前記移動手段により前記観測位置を各ガス反応性色素に巡回してセンサが測定した測定データと、の差分データを測定結果として出力する出力手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
この構成では、各ガス反応性色素が反応していない状態で測定された初期データと、前記ガスを触れさせない初期状態を解除した状態で測定した測定データとの差分データを測定結果として出力する。したがって、周囲の外乱や初期状態で存在する色の状態がキャンセルされ、ガス反応性色素の色の変化だけを抽出することができる。したがって、この構成によれば、より正確にガス反応性色素の変化を測定できる。
【００２２】
（７） 前記センサは、
前記ガス反応性色素のいずれかに光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射した光が前記ガス反応性色素に反射して戻ってきた光のうち、所定波長の光を通すフィルタと、
前記フィルタを通した光の強度を信号に変換する受光素子と、を備えるようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、光の色を例えば３原色の強弱として観測できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のガス検知装置によれば、簡易な構成で、複数のガス反応性色素の色を並行して経時的に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜本実施形態の呼気収集装置の概要説明＞
図１を用いて、第１実施形態のガス検知装置１の外側の構成について説明する。ガス検知装置１は、ケース２、筒３、ガスセンサヘッド４、センサ紙５、排気弁６を備えている。
【００２６】
ケース２は、筒３を内蔵して回転支持するケースである。ケース２は、ケース２の本体２０と、本体２０を支持する脚２１,２２、筒３を回転可能に支持する支持ローラ２３１〜２３２、支持ローラ２３１〜２３２を回転可能に支持する軸受２４１〜２４４、支持ローラ２３１に押し付けられた状態で噛み合うピニオンギア２５、ピニオンギア２５を回転させるモータ２６を備える。
【００２７】
ケース２の本体２０は、筒状体であって一方の側に開口部（図２の開口部２９に相当）を有しており、ここに筒３が挿入されている。支持ローラ２３１は、筒３を滑らないように支持するため、例えばゴム、弾性体で構成する。また、支持ローラ２３１、筒３とで噛み合う歯車を構成してもよい。なお、支持ローラ２３１〜２３２の奥にも、支持ローラ２３１,２３２と同様に、支持ローラ２３３〜２３４（図３参照。）、これを支持する軸受を備える。
【００２８】
モータ２６は、ピニオンギア２５を回転し、ピニオンギア２５は、これと噛み合う支持ローラ２３１を回転させる。支持ローラ２３１が回転することにより、ケース２の内側の筒３が回転する。
【００２９】
筒３は、透明の中空状の筒状体であり、例えばプラスチック、樹脂で構成する。筒３内部には、センサ紙５が丸めて挿入されている。
【００３０】
ガスセンサヘッド４は、光ファイバ４１、受光素子４２、ケーブル４２０、遮蔽材４３、支持部材４４を備え、筒３内部のセンサ紙５に光を照射して、センサ紙５に照射した光の反射光から、センサ紙５の色を検出する。光ファイバ４１は、筒３内部のセンサ紙５に光を照射する。受光素子４２は、センサ紙５に照射した光の反射光を照射する。遮蔽材４３は、光が外部に漏れないようにするケースである。ケーブル４２０は、受光素子４２から出力された信号を外部に伝送する。
【００３１】
排気弁６は、その先端部がケース２、筒３に差し込まれており、排気弁６の後端は、吸引機に接続されている。これにより、図１の左側からガスを吸引し排気弁６から排出して、空気（ガス）の流れを作り出し、ガスをセンサ紙５にさらす。
【００３２】
図２のガス検知装置１の内部の構成について説明する。図２は、ガス検知装置１の分解図である。
【００３３】
図２に示すように、ケース２の開口部２９には、一方が開放した開口部３０を有する筒３が挿入されている。このとき支持ローラ２３１〜２３２（図４に示す裏側のローラ２３３、２３４も同様）は、筒３に押し付けて支持する。排気弁６は、ケース２に筒３を入れた状態で、貫通して差し込まれている。また、筒３の開放していない面にはケース２の中心軸に対して伸縮可能なゴム３１が張られている。排気弁６は、ゴム３１に差し込まれている。これにより、ゴム３１は、筒３を回転可能にしつつ、排気弁６と摺動して排気弁６を隙間なく詰めることができる。したがって、吸引機で吸引したときに、排気弁６から確実にガスを吸引することができる。これにより、筒３の開放部３０にガスを取り入れることができる。また、排気弁６は、筒３が回転しても排気弁６が連れ回りしないように、ケース２に固定されている。
【００３４】
筒３には、センサ紙５が丸められて挿入されている。センサ紙５は、台紙５２の上に、互いに異なる種類のガス反応性色素５１１〜５１ｎ（ｎは自然数）と、回転検出用目印５０とが、塗布または印刷等により長軸状に形成されたものである。センサ紙５は、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが筒３の内側を向くように挿入されている。これにより、また、筒３内に空気が流れたときに、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが反応しやすくなる。センサ紙５の台紙５２は、ガスセンサヘッド４が筒３の外側から光ファイバ４１により光を照射した場合に、台紙５２に関して裏側のガス反応性色素５１１〜５１ｎの色を検出できるようにする。例えば、透明または半透明のフィルタ、または光を通す薄い紙等とする。
【００３５】
また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎ、回転検出用色素５０は、センサ紙５を筒３に挿入したときに、筒３の円周方向に沿うように平行に並べられている。このように並べられているので、モータ２６により筒３を１周分回転させたときに、ガスセンサヘッド４は、センサ紙５上のガス反応性色素５１１〜５１ｎの色をすべて読み取ることができる。
【００３６】
回転検出用目印５０は、筒３が１周回転したことを検出するための目印である。回転検出用目印５０は、ガス反応性色素５１１〜５１ｎと異なる所定の色に印刷されている。回転検出用目印５０の色を、例えば黒とすることができる。
なお、回転検出用色素５０の位置は、センサ紙５の端に限らず、センサ紙５を丸めた円周のどこかにあればよい。
【００３７】
図３を用いて、ガス検知装置１がガス反応性色素５１１〜５１ｎを検出する様子について説明する。図３は、ガス検知装置１のガスセンサヘッド４側から見た透視図である。
なお、図３では、説明の容易のため、支持ローラ２３１、２３２を直径方向に移動した図を示している。また、図３では、図示の容易のため、筒３とセンサ紙５を離して描いているが、実際には、センサ紙５を筒３に固定する。後述の図４も同様である。
【００３８】
図３に示すように、支持ローラ２３１、２３２は、筒３と当接しており、筒３を回転可能に支持する。筒３には、センサ紙５が挿入されており、筒３の円周方向に沿って、ガス反応性色素５１１〜５１ｎが並んでいる。
【００３９】
また、受光素子４２は、ＲＧＢの３色の光の強度を検出する素子が筒３の円周方向に対し垂直な方向に並べられている。また、ガス反応性色素５１１〜５１は、これに対応して筒３の円周方向に垂直に長軸に形成している。ガス反応性色素５１１〜５１ｎのいずれかがガスセンサヘッド４の先を通過するとき、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出でき、データ処理がしやすい。ここで、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの長軸方向の長さは、少なくとも受光素子４２のＲＧＢを測定する素子が受光できる長さとする。
【００４０】
なお、このような受光素子４２、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの配置は、本発明を実施する上で必ずしも必須でなく、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの光を順に検出できればよい。また、上記のとおり、移動方向に垂直に所定幅のガス反応性色素５１１〜５１ｎを設ければ、この方向に長軸に設ける必要はく、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出でき、ＲＧＢの３色の光の強度を同時に検出できるから、データ処理がしやすい。
【００４１】
図４を用いて、ガスセンサヘッド４の周囲の構成について説明する。図４（Ａ）は、ガスセンサヘッド４の拡大図である。図４（Ｂ）は、図１のＡ−Ａ断面図である。ただし、軸受２４１〜２４４、ピニオンギア２５、モータ２６は、図１に示しており、図示を省略している。また、ケース２は、図１で示した支持ローラ２３１、２３２のほかに支持ローラ２３３、２３４とそれを支持する図示しない軸受（軸受２４３〜２４４と同様の構成である。）を備えて、筒３を支持する。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、ケース４４は、支持部材４５を介して遮蔽材４３に固定されている。図４（Ｂ）に示すように、支持部材４４の先端には受光素子４２を格納しており、後端には、ケーブル４２０を引き出している。光ファイバ４１で照射した光は、センサ紙５で反射して、反射した光の一部が受光素子４２に入射する。遮蔽材４３は、受光素子４２に外乱光が入るのを防ぐ。
【００４３】
ここで、以上で示した構成により生じるガス検知装置１の機能について説明する。ガス検知装置１は、モータ２６により筒３を回転させている間、センサ紙５の色をＲＧＢの強度として測定できる。また、筒３を常に回転しておけば、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの色の変化を、自動的に、時間経過に沿って経時的に、同時平行で測定でき、ガスの濃度、種類を測定できる。
【００４４】
また、この実施形態のガス検知装置１では、ガスセンサヘッド４がガス反応性色素５１１〜ｎのうちの１点という微小部分を測定しているので、このヘッドを近接することができる。したがって、レンズ等の光学的構成が不要になり、小型化できる。また、スキャナを用いて手動で画像を取り込む必要がない。また、筒３を回転させているので、ガスセンサヘッド４に触れるガスの偏りが生じにくい。
【００４５】
また、この構成では、ガス反応性色素５１１〜５１ｎのそれぞれの色の情報のみを直接測定することができる。したがって、複数のガス反応性色素の測定をする場合に、従来のようにアレイ状に並べたガス反応性色素を画像として取得するビデオや、スキャナが必要がなく、画像処理して所定のアレイの色を抽出する構成が必要ない。したがって、ガス検知装置１を小型化できる。また、ビットマップから、所定のガス反応性色素の色を抽出するような画像処理が不要になるから、簡易かつ高速に測定することができる。
【００４６】
また、回転検出用色素５０は、筒３の回転制御を簡単にすることができ、ガス検知装置１を小型化できる。ガス反応性色素５１１〜５１ｎのうちどのガス反応性色素の色を測定しているかは、回転検出用色素５０の色を観測したときから、ガス反応性色素５１１〜５１ｎをいくつ観測したかを数えることで識別できる。この回転検出用色素５０は、本発明の実施に必須ではないが、この構成の回転検出用色素５０を用いれば、回転角度を知る必要がなく、エンコーダも不要になり、簡易に構成でき、小型化できる。
【００４７】
次に、図５を用いて、受光素子４２の構成例について説明する。受光素子４２は、フォトダイオードとすることができ、例えば、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦ、ガラス基板４２１、透明伝導膜４２２、アルファモスシリコンｐｎ結合４２３を備える赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦは、受光した光から赤、緑、青に相当する所定の波長の光を選択するフィルタである。ガラス基板４２１は、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦ、透明伝導膜４２２を構成するための土台である。アルファモスシリコンｐｎ結合４２３は、p型の領域とn型の領域が接している部分で光起電力効果を生じさせ、光の強度を電圧に変換し、電極Ｃと、電極Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれとの間からこの電圧を取り出す。
【００４８】
第１実施形態のガス検知装置１について補足する。
【００４９】
観測前にガス反応性色素５１１〜５１ｎがガスに反応していない状態で１周させておいて、予め光の強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０を調べ、測定した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とこの強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０との差分をとることにより、台紙５２の色や外乱を除去するのが望ましい。これにより、外乱の影響を排除した正確な色の変化を測定できる。また、予め測定した光の強度パターン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）０との差分で測定すれば、ガス反応性色素５１１〜５１ｎを測定しているか否かをより容易に識別できる。また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの円周方向の幅、および間隔をそれぞれ等しくしておけば、さらに識別が容易になる。なお、この段落の説明は、後述の第２〜第４実施形態も同様に適用できる。
【００５０】
第１実施形態のガス検知装置１では、センサ紙５に一列のガス反応性色素５１１〜５１ｎを設けたが、筒３の円周方向に沿って複数列設けてもよい。第１実施形態の場合、複数のガスセンサヘッド４を設けるか、ガスセンサヘッド４の中に複数の受光素子４２を設けるようにする。このようにすれば、同時に複数のガス反応性色素を測定でき、円周を小さくできるから、筒３を細くすることができ、ガス検知装置１をより小型化することができる。
【００５１】
また、図４では、支持ローラを２３１〜２４１の４つで支持しているが、３つ以上であれば支持できる。以上で示した支持ローラ２３１〜２３４、ピニオンギア２５、モータ２６の構成は筒３を回転させる構成であるが、筒３を回転できれば、どのような駆動手段でもよいし、必ずしもケース２の本体２０は必要がない。例えば筒３の中心に軸を通して、筒３の軸方向の両端で回転可能に軸支するようにしてもよいし、筒３をベルト、プーリーで駆動してもよいし、筒３に歯車の歯面を形成して動力を伝達してもよい。また、筒３とセンサ紙５を一体にしてもよい。ただし、筒３とセンサ紙５を着脱可能にすれば、筒３全体を交換しなくても、センサ紙５だけを交換すればよいので、新たな測定をする前に行った測定の影響を容易に除去できる。
【００５２】
また、図５の受光素子４２の例は一例であり、ガスセンサヘッド４として、ガス反応性色素５１１〜５１ｎの色を検出できるのであればどのような構成でもよい。例えば、図５の他の構成で、３原色で分離してそれぞれの強度を観測するものでもよいし、色の波長を観測するものでもよく、結果的に色を観測できるものであればよい。
【００５３】
また、筒３内にガスを通すことができれば、排気弁６に限らずどのような構成でもよい。例えば、排気弁６でなく、単に筒３、ケース２の両端を開放した状態にすることも可能である。
また、ケース２の本体２０は、透明であってもなくてもよい。筒３は、光ファイバ４１の光が当たる部分が透明であればよく、ほかの部分は透明である必要はない。
【００５４】
次に、図６を用いて、第１の実施形態の応用に係る第２の実施形態のガス検知装置１Ａについて説明する。ガス検知装置１Ａは、ローラ７１、７２と、それぞれを回転可能に支持する支持体７３、７４（ベルト８の裏側にも支持体を備える。）と、ローラ７１、７２に巻かれたベルト８と、駆動源２６１、第１の実施形態と同様のガスセンサヘッド４と、ガスセンサヘッド４を支持する支持体７５、７６を備える。ベルト７には、その外側に、回転検出用色素５０に相当する回転検出用色素５０１、ガス反応性色素５１１〜５１ｎに相当するガス反応性色素５４１〜５４ｎが塗布または印刷等により形成されている。ガスセンサヘッド４は、ベルト８が移動するようにベルト８から離して支持されている。
【００５５】
駆動源２６１がローラ７２を回転させると、ベルト８が移動する。これによりガスセンサヘッド４は、順番に回転検出用色素５０１、ガス反応性色素５４１〜５４ｎの色を検出する。
【００５６】
なお、図６では、ガスセンサヘッド４は、ローラ７１、７２の位置に設けているが、ガス反応性色素５４１〜５４ｎを読み取ることができればよく、ガス反応性色素５４１〜５４ｎを読み取ることができれば、ベルト上のどの位置に配置して読み取ってもよい。
【００５７】
次に、図７を用いて、以上の実施形態の応用にかかる第３、第４実施形態のガス検知装置１の構成について説明する。この構成は、本発明の「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」ための第１、第２実施形態とは別の形態を示している。
【００５８】
第３実施形態のガス検知装置１Ｂを示す図７（Ａ）では、センサ紙５Ａを平面状の台紙５２１の上に、閉じた輪の形に回転検出用色素５０２、ガス反応性色素５５１〜５５ｎを環状に並べて形成する。また、ガスセンサヘッド４に相当するセンサ４０１を、ガス反応性色素が並べられた環状の形に沿って、モータ２６２によりアーム９１を回転させる。この構成によっても、ガスセンサヘッド４の観測位置をそれぞれのガス反応性色素５５１〜５５ｎに移動させることができる。なお、アーム９１の代わりに円盤上にガスセンサヘッド４０１を設けてもよい。また、センサ紙５Ａは透明でなくてもよい。
【００５９】
第４実施形態のガス検知装置１Ｃを示す図７（Ｂ）では、筒３９の側面に、ガス反応性色素５１１〜５１ｎに相当するガス反応性色素５６１〜５６ｎ、回転検出用色素５０３を環状に並べて、アーム９２をモータ２６３で回転させる。この構成によっても、ガスセンサヘッド４の観測位置をそれぞれのガス反応性色素５６１〜５６ｎに移動させることができる。
【００６０】
以上の実施形態について補足する。
【００６１】
第１実施形態のケース２のうち、筒３を回転する構成、および第２実施形態のベルト７を移動させるローラ７１、７２およびモータ２６１、第３実施形態のモータ２６２、アーム９１、第４実施形態のモータ２６３、アーム９２は、本発明の「移動手段」に相当する。ガスセンサヘッド４は、本発明の「センサ」に相当する。第１実施形態の筒３およびセンサ紙５は、本発明の「色素部材」に相当する。
【００６２】
また、ガス反応性色素５１１〜５１ｎ、５４１〜５４ｎ、５５１〜５５ｎ、５６１〜５６ｎの配置は、本発明の「複数のガス反応性色素が環状に並べられている」に相当する。このように構成することにより、１方向のみの駆動手段、例えばモータのみによって構成でき、簡易にガスセンサヘッド４がガス反応性色素を観測する観測位置を移動させることができる。なお、第２〜第４実施形態も同様に複数列環状に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態のガス検知装置の構成図
【図２】第１実施形態のガス検知装置の分解図
【図３】第１実施形態のガス検知装置の透視図
【図４】第１実施形態のガスセンサヘッド周囲の構成を表す図
【図５】第１実施形態のガスセンサヘッドの構成例を表す図
【図６】第２実施形態のガス検知装置の全体構成図
【図７】第３、第４実施形態のガス検知装置の全体構成図
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ−ガス検知装置、 ２−ケース、 ２１，２２−脚、
２３１〜２３４−支持ローラ、 ２４１〜２４４−軸受、 ２５−ピニオンギア、
２６−モータ、 ２９−開口部、 ３，３９−筒、 ３０−開口部、
４−ガスセンサヘッド、 ４１−光ファイバ、
４２−受光素子、 ４２０−ケーブル、 ４２１−ガラス基板、
４２２−透明伝導膜、 ４２３−アルファモスシリコンｐｎ結合、
４３−遮蔽材、 ４４−支持部材、 ＲＦ−赤フィルタ、
ＧＦ−緑フィルタ、 ＢＦ−青フィルタ、
Ｒ，Ｇ，Ｂ−受光素子、 ５−センサ紙、
５０，５０１，５０２，５０３−回転検出用目印、
５１１〜５１ｎ，５４１〜５４ｎ，５５１〜５５ｎ−ガス反応性色素、
５６１〜５６ｎ−ガス反応性色素、 ５２，５２１−台紙、 ６−排気弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガス反応性色素が環状に並べられた色素部材と、
前記色素部材の色を観測するセンサと、
前記センサが観測する観測位置を前記ガス反応性色素が並んでいる方向に沿って順番に移動させる移動手段と、を備えるガス検知装置。
【請求項２】
前記色素部材は、中空の筒状部材で構成され、
前記ガス反応性色素は、筒状部材の円周方向に沿って前記筒状部材の内側に順番に並べられており、
前記移動手段は、前記筒を回転させる回転機構を備え、該回転機構が固定された前記センサに対して、前記筒を回転させることにより、前記観測位置を前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させる請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記色素部材は、複数のローラに巻かれた１周のベルトであって、
前記ガス反応性色素は、前記ベルトの移動方向に沿って順番に並べられており、
前記移動手段は、前記ローラと、前記ローラの一部または全部をそれぞれ回転する回転機構を備え、固定された前記センサに対して、前記ローラを回転させることにより、前記照射位置を順番に前記ガス反応性色素それぞれに移動させる請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項４】
前記ガス反応性色素は、筒状部材の内側に、筒状部材に対して着脱可能に形成された、シート状部材の上に形成されている請求項２に記載のガス検知装置。
【請求項５】
前記色素部材は、前記ガス反応性色素のほかに、所定色の色素が並べられており、
前記移動手段は、前記観測位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも前記観測位置を移動させる請求項１〜４のいずれかに記載のガス検知装置。
【請求項６】
各ガス反応性色素が反応していない状態で、予め、前記移動手段により前記観測位置を前記ガス反応性色素各々に巡回した時にセンサが測定した初期データと、各ガス反応性色素にガスを触れさせた状態で前記移動手段により前記観測位置を各ガス反応性色素に巡回してセンサが測定した測定データと、の差分データを測定結果として出力する出力手段をさらに備えた請求項１〜５のいずれかに記載のガス検知装置。
【請求項７】
前記センサは、
前記ガス反応性色素のいずれかに光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射した光が前記ガス反応性色素に反射して戻ってきた光のうち、所定波長の光を通すフィルタと、
前記フィルタを通した光の強度を信号に変換する受光素子と、を備える請求項１〜６のいずれかに記載のガス検知装置。
【請求項１】
複数のガス反応性色素が環状に並べられた色素部材と、
前記色素部材の色を観測するセンサと、
前記センサが観測する観測位置を前記ガス反応性色素が並んでいる方向に沿って順番に移動させる移動手段と、を備えるガス検知装置。
【請求項２】
前記色素部材は、中空の筒状部材で構成され、
前記ガス反応性色素は、筒状部材の円周方向に沿って前記筒状部材の内側に順番に並べられており、
前記移動手段は、前記筒を回転させる回転機構を備え、該回転機構が固定された前記センサに対して、前記筒を回転させることにより、前記観測位置を前記ガス反応性色素それぞれに順番に移動させる請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
前記色素部材は、複数のローラに巻かれた１周のベルトであって、
前記ガス反応性色素は、前記ベルトの移動方向に沿って順番に並べられており、
前記移動手段は、前記ローラと、前記ローラの一部または全部をそれぞれ回転する回転機構を備え、固定された前記センサに対して、前記ローラを回転させることにより、前記照射位置を順番に前記ガス反応性色素それぞれに移動させる請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項４】
前記ガス反応性色素は、筒状部材の内側に、筒状部材に対して着脱可能に形成された、シート状部材の上に形成されている請求項２に記載のガス検知装置。
【請求項５】
前記色素部材は、前記ガス反応性色素のほかに、所定色の色素が並べられており、
前記移動手段は、前記観測位置を前記ガス反応性色素上それぞれに一順するごとに、前記所定色の色素にも前記観測位置を移動させる請求項１〜４のいずれかに記載のガス検知装置。
【請求項６】
各ガス反応性色素が反応していない状態で、予め、前記移動手段により前記観測位置を前記ガス反応性色素各々に巡回した時にセンサが測定した初期データと、各ガス反応性色素にガスを触れさせた状態で前記移動手段により前記観測位置を各ガス反応性色素に巡回してセンサが測定した測定データと、の差分データを測定結果として出力する出力手段をさらに備えた請求項１〜５のいずれかに記載のガス検知装置。
【請求項７】
前記センサは、
前記ガス反応性色素のいずれかに光を照射する照射手段と、
前記照射手段により照射した光が前記ガス反応性色素に反射して戻ってきた光のうち、所定波長の光を通すフィルタと、
前記フィルタを通した光の強度を信号に変換する受光素子と、を備える請求項１〜６のいずれかに記載のガス検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２４１３１１（Ｐ２００８−２４１３１１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８９５７（Ｐ２００７−７８９５７）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００１６９４７７）アビリット株式会社 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００１６９４７７）アビリット株式会社 (294)
【Ｆターム（参考）】
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