化学物質検出装置及びクリーニング装置
【課題】センサー種類、構造によらず、測定前のセンサー表面をリフレッシュでき、かつ化学物質検出に影響を与え難い化学物質検出装置、及び化学物質検出装置と組み合わせて使用するクリーニング装置を提供する。
【解決手段】化学物質検出素子１と、化学物質検出素子を収納し、室内を減圧可能なセル２と、セルに気体試料を供給する気体供給流路１２と、気体吸引口１１とセル２の間の気体移動を遮断する弁１３と、セルから気体試料を排出する気体排出流路２１と、セルや気体流路内を減圧するための真空ポンプ２３と、セルに気体試料を供給するための気体吸引手段２４を設ける。
【解決手段】化学物質検出素子１と、化学物質検出素子を収納し、室内を減圧可能なセル２と、セルに気体試料を供給する気体供給流路１２と、気体吸引口１１とセル２の間の気体移動を遮断する弁１３と、セルから気体試料を排出する気体排出流路２１と、セルや気体流路内を減圧するための真空ポンプ２３と、セルに気体試料を供給するための気体吸引手段２４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質検出装置及びクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シックハウス症候群に代表される室内空気汚染について、近年その関心が高まってきている。そして、空気中に含まれる数ｐｐｍ以下の極低濃度の化学物質を測定することが極めて重要となってきている。
【０００３】
空気中に含まれる極低濃度の化学物質を測定する装置が特許文献１に開示されている。この装置は、半導体センサーを用いた検出装置となっている。通常の半導体センサーは酸化物半導体（ＭＯＳ：Metal Oxide Semiconductor）が用いられる。半導体センサーは、気体中に含まれる化学物質を吸着し、化学物質の有無と吸着量を検出することができる。
【０００４】
空気中に含まれる極低濃度の有機化合物を測定する別の装置が特許文献２に開示されている。この装置は、振動子を用いて有機化合物を検出する装置となっている。この装置は、振動子の共振周波数変化から、吸着膜に特定の気体分子が捕捉されたことを検出する。
【０００５】
これらの測定方法ではセンサー表面に化学物質が付着した状態で測定を行うと出力が変化する。このため、繰り返し測定を行う場合には一定間隔毎にセンサー表面を初期状態に回復させるために、クリーニング操作を行う。クリーニング方法としては、空気等のクリーンガスを流して吸着分子を脱離させたり、高温加熱を行って、吸着物質を脱離させる方法が知られている。特許文献１、特許文献２では高温加熱により吸着物質を離脱させている。
【０００６】
また別のクリーニング方法として、特許文献３に開示されているように、真空ポンプを用いて気体分子を吸着膜から除去する真空吸引手段を用いる装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１４８１１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１７１８４号公報
【特許文献３】特開２００３−６６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高温加熱による吸着物質の脱離は、使用するセンサーの種類や構造によっては、高温加熱でセンサー特性が変化するのでセンサーの加熱温度を高くできない。そのためにクリーニング能力が劣るという課題があった。また加熱後にセンサーを冷却しなければならないため冷却時間が必要であり、繰り返し測定を行えないという課題があった。真空吸引による吸着物質の脱離はクリーニング能力は高い。しかし、気体吸引手段として真空吸引を適用すると、気体の移動速度が高速となり化学物質がセンサーに吸着しづらくなるという課題がある。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、センサーの種類及び構造によらず、クリーニングを行うことで測定前のセンサー表面をリフレッシュでき、かつ化学物質検出センサーが精度良く化学物質を検出できる装置及び化学物質検出装置と組み合わせて使用するクリーニング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］本適用例にかかる化学物質検出装置は、気体試料に内在する物質が付着することにより発生する信号を検出することで、前記気体試料に内在する前記物質を検出する化学物質検出素子と、前記化学物質検出素子を内蔵するセルと、前記セルに供給する前記気体試料が流動する気体供給流路と、前記気体供給流路を流動する前記気体試料の流動を制御する弁と、前記セルから排出する前記気体試料が流動する気体排出流路と、前記セル内を減圧する真空ポンプと、前記セルに前記気体試料を供給する気体吸引手段と、前記化学物質検出素子に付着した前記物質を検出する信号を発信する信号発信部と、前記物質から発信される信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部が検出した信号を用いて、所定の物質の有無を判定する物質判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、化学物質検出装置はセルを備え、セルには化学物質検出素子が内蔵されている。そして、気体供給流路を通って気体試料が流動しセルに供給される。また、気体排出流路を通って気体試料が流動しセルから排出される。そして、気体吸引手段が気体試料を流動させてセルに気体試料を供給する。気体試料が化学物質検出素子を通過するとき気体試料の一部が化学物質検出素子に付着する。
【００１３】
信号発信部が化学物質検出素子に付着した物質を検出する信号を発信する。そして、信号検出部が物質から発信される信号を検出する。物質判定部が所定の物質の有無を判定する。そして、弁が気体供給流路を流動する気体試料の流動を停止し、真空ポンプがセル内を減圧する。これにより、化学物質検出素子に付着した物質を化学物質検出素子から離脱させることができる。従って、化学物質検出素子を初期状態に戻して、ノイズのない状態で新たな気体試料に含まれる物質を検出することができる。
【００１４】
真空ポンプによる負圧吸引力が化学物質検出素子に作用し、化学物質検出素子をリフレッシュしている。そして、気体吸引手段が気体試料を流動させてセルに気体試料を供給する。真空ポンプが気体吸引手段の機能を備える装置がある。このとき装置は簡便な装置となる。真空ポンプは低い流速で気体試料を流動することが難しいので、気体試料に含まれる物質が低濃度のとき、化学物質検出素子に物質が付着させることが難しい。一方、本適用例では、真空ポンプとは別の気体吸引手段が気体試料を流動させる為、低い流速で気体試料を流動させることができる。その結果、気体試料中に低濃度で存在する物質であっても物質の有無を検出することができる。
【００１５】
［適用例２］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、クリーニング状態判定部が、化学物質検出素子に付着する物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断している。従って、真空ポンプにより化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたかどうか明確にわかるため、望ましい状態で物質の検出を行うことができる。
【００１７】
［適用例３］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子として振動子を用いたことが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、振動子に物質が付着するとき物質の質量により、振動子の共振周波数が変化する。従って、振動子の共振周波数の変化から化学物質検出素子に特定の物質が捕捉されたことを検出することができる。
【００１９】
［適用例４］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する表面プラズモン素子を用いることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、化学物質検出素子に表面プラズモン素子が用いられている。表面プラズモン素子の表面に物質が付着するとき、屈折率が変化しＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance）角度が変化する。従ってＳＰＲ角度を測定することで、物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００２１】
［適用例５］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する局在表面プラズモン素子を用いたことが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン素子が用いられている。局在表面プラズモン素子の表面に物質が付着するとき、レーザー光の照射により表面増強ラマン散乱光を発生させることができる。従って、表面増強ラマン散乱光を検出することにより物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００２３】
［適用例６］本適用例にかかるクリーニング装置は、物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用されるクリーニング装置であって、前記化学物質検出装置が前記クリーニング装置に正常に接続されたことを検出する装着検知センサーと、前記化学物質検出装置から排出する気体試料が流動する第１気体排出流路と、前記化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧して前記セルに付着した前記物質を除去する真空ポンプと、前記化学物質検出装置が備える第２気体排出流路と、前記第１気体排出流路とを真空接続するシール部材と、前記第１気体排出流路と前記第２気体排出流路とを遮断するシャッターと、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、クリーニング装置は、物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用される。真空ポンプが化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧してセルに付着した物質を除去する。このとき、化学物質検出装置から排出する気体試料は第２気体排出流路と第１気体排出流路とを通って流動する。第２気体排出流路は化学物質検出装置が備え、第１気体排出流路はクリーニング装置が備える流路である。シャッターは第１気体排出流路と第２気体排出流路とを遮断する。シャッターを用いることにより、第２気体排出流路からの排気を制御することができる。そして、シール部材が第２気体排出流路と第１気体排出流路とを真空接続する。従って、真空ポンプはセルを短時間で強力に減圧させることができる為、セルに付着した物質を除去することができる。その結果、ノイズが低い状態で物質の検出ができる為、精度良く気体試料中に内在する物質の有無を検出することができる。
【００２５】
［適用例７］上記適用例に記載のクリーニング装置は、前記セルに付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えることが好ましい。
【００２６】
本適用例によれば、真空ポンプにより化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたかどうか明確にわかるため、望ましい状態で物質の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図２】実施形態２にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図３】実施形態３にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図４】実施形態４にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図５】実施形態５にかかるクリーニング装置及び化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。まず、実施形態１にかかる化学物質検出装置１００の概略構成について説明する。図１に示すように、化学物質検出装置１００は、筐体３を備え、筐体３の内部には室内を減圧可能なセル２を備えている。セル２の内部には化学物質検出素子１が配置されている。セル２に接続して気体供給流路１２が設置されている。気体供給流路１２はセルに気体試料を供給する流路となっている。気体供給流路１２の一端には弁１３を介して気体吸引口１１が設置されている。弁１３は気体吸引口１１とセル２の間で気体が移動することを制御する。気体吸引口１１は外部から気体試料１６を吸引する取り込み口となっている。
【００３０】
セル２には気体試料１６を排出する気体排出流路２１が設置され、気体排出流路２１には気体排出口２２が設置されている。そして、気体排出流路２１の中程には気体吸引手段２４が設置されている。気体吸引手段２４は送風ポンプを有し、気体吸引口１１から気体試料１６を吸引して気体排出口２２から排出する。従って、気体吸引手段２４はセル２の内部に気体試料１６を流動させる機能を備えている。そして、気体試料１６がセル２を通過するとき気体試料１６に内在する物質が化学物質検出素子１に付着するようになっている。
【００３１】
さらに、セル２には気体試料１６を排出する気体排出流路２５が設置され、気体排出流路２５には気体排出口２６が設置されている。そして、気体排出流路２５の中程には真空ポンプ２３が設置されている。真空ポンプ２３は、セル２内から気体試料１６を吸引して気体排出口２６から排出する。従って、真空ポンプ２３はセル２の内部を減圧させる機能を備えている。
【００３２】
さらに、化学物質検出装置１００は化学物質検出素子１に吸着した物質を検出する信号を発信する信号発信部３１が設置されている。そして、化学物質検出素子１に物質が付着するとき、化学物質検出素子１は信号発信部３１が発信する信号を入力して、物質に対応して信号を出力する。そして、化学物質検出装置１００は物質から発信される信号を検出する信号検出部３２を備えている。信号検出部３２に接続して物質判定部３３が設置され、信号検出部３２は検出した信号を変換して物質判定部３３に出力する。物質判定部３３は検出された信号に基づいて、あらかじめ決められた判定方法を元に、目的の物質の有無を判定する。
【００３３】
本実施形態ではセル２及び気体供給流路１２を減圧状態にして、セル２及び気体供給流路１２に吸着した物質を脱離除去する。従って、減圧のために使用する真空ポンプ２３は真空到達能力が大きい程好ましい。一方、真空到達能力と真空ポンプ２３の大きさや真空ポンプ２３を駆動するために必要な電源の大きさは比例する。大きな真空ポンプ２３を小型機器に組み込むことは可搬性が悪くなるため現実的ではない。得たい清浄度と検出感度、化学物質検出装置の大きさに応じた小型、低消費電力の真空ポンプ２３を使用することが望ましい。
【００３４】
使用場面、検出したい気体の種類やセンサー表面の状態によりクリーニングに必要な真空度は変化する。セル２の到達真空度としては２５ＫＰａ以下にすることが望ましい。到達真空度が十分でないと化学物質検出素子１の表面や気体供給流路１２に吸着した物質の除去が不十分なため、吸着した物質の種類によっては十分なクリーニング効果が得られない場合がある。
【００３５】
化学物質検出装置１００は真空ポンプ２３等のクリーニング機構を有するため、吸着現象を利用して極低濃度に存在する物質を検出する化学物質検出素子１を用いることが好ましい。化学物質検出素子１として例えば振動子を用いる場合、信号発信部３１としては発振制御部が使用され、信号検出部３２としては振動検出回路が使用される。
【００３６】
化学物質検出素子１への物質の吸着速度は、気体の流速に関係することが知られている。従って、気体の流速が大きすぎると物質が化学物質検出素子１に吸着し難くなるため、検出能力が低下する。真空ポンプ２３と気体吸引手段２４との一方のみを用いてセル２及び気体供給流路１２をクリーニングし、気体試料１６を流動するとき、化学物質検出素子１に吸着した物質をクリーニングする能力と、物質の検出能力は相反する。
【００３７】
そこで。化学物質検出装置１００はクリーニングを行う真空ポンプ２３とは別に、気体吸引を行うための気体吸引手段２４を別に備えている。気体検出時は気体吸引手段２４を用いて気体試料１６をセル２に供給することで、気体試料１６の流速を適切な速度で流動することができる。従って、真空ポンプ２３のみを用いて気体検出を行う場合に比べ、化学物質検出能力を高くすることができる。
【００３８】
具体的にはセル２と気体排出流路２１との間に弁１５が設置されている。そして、セル２と気体排出流路２５との間に弁１４が設置されている。クリーニングを行う時には弁１３と弁１５とを閉じて弁１４を開放する。次に、真空ポンプ２３を駆動し気体供給流路１２とセル２とを減圧してクリーニングする。その後、弁１４を閉じて真空ポンプ２３を停止する。化学物質検出時には弁１３及び弁１５を開けて気体吸引手段２４を駆動することにより気体試料１６をセル２に供給する。これにより、化学物質検出素子１に気体試料１６に含まれる物質が付着する。次に、信号発信部３１が所定の周波数で化学物質検出素子１の振動子を駆動する。そして、信号検出部３２が実際に振動子が振動する周波数を検出する。信号発信部３１が発信した周波数と、信号検出部３２が検出した周波数のずれを検出することで、物質判定部３３は化学物質検出素子１に付着した物質を検出する。
【００３９】
以上述べたように、本実施形態にかかる化学物質検出装置１００によれば、化学物質検出素子１に付着したノイズ物質を気体吸引手段２４で強力に、高速に除去することで精度良く物質の検出が可能となる。また、気体吸引手段２４を用いて気体試料１６の供給を行うことにより、物質が化学物質検出素子１に吸着されやすくなる。従って、極低濃度、たとえばｐｐｂ単位の濃度で存在する物質の検出であっても、十分なＳＮ比で検出を行うことが可能となる。またクリーニングにかかる時間も短くすることができるため、物質を短時間で繰り返し測定することが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
図２は、実施形態２にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が、実施形態１と異なる点は、クリーニングが所望のレベルまで完了しているか否かを判断するクリーニング状態判定部と、クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部を備える点にある。尚、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００４１】
化学物質検出装置１０１は物質判定部３３と接続して、クリーニング状態判定部３４を備えている。そして、クリーニング状態判定部３４と接続して表示部３５を備えている。クリーニング状態判定部３４はクリーニングが判定値のレベルまで完了しているか否かを判断する。そして、表示部３５はクリーニング状態判定部３４が判定した結果を表示する。
【００４２】
クリーニング状態の判定方法としては例えば、図示しない場所に設けた標準物質をセルに供給し、あらかじめ設定された信号を検出することによって判定する方法がある。他にも、化学物質検出素子１に付着する物質を含まない気体試料１６をセル２に供給し、信号が検出されないことを確認する方法がある。
【００４３】
化学物質検出装置１０１は上記の構成により化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたことを確認してから気体試料１６に含まれる物質の検出ができる。従って、精度良く気体試料１６に含まれる物質の検出を行うことができる。
【００４４】
（実施形態３）
図３は、実施形態３にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が実施形態１と異なる点は化学物質を検出する方法が異なる点にある。尚、実施形態１及び２と同一の構成部位については、重複する説明を省略する。
【００４５】
本実施形態における化学物質検出装置１０２の例では化学物質検出素子５に表面プラズモン素子が使用されている。表面プラズモン素子上に吸着した物質を検出するために化学物質検出装置１０２は信号発信部としての光源４１、化学物質検出素子５に接触して配置されるプリズム４２、信号検出部としての光検出器４３を備える。光源４１には一般的にレーザー光源が使用される。
【００４６】
光源４１はレーザー光６を射出し、プリズム４２を照射する。レーザー光６はプリズム４２に入射して、化学物質検出素子５を照射する。レーザー光６は化学物質検出素子５に入射すると、特定の入射角度（ＳＰＲ角度）では反射率が０に近くなる。ＳＰＲ角度は表面の屈折率の影響を大きく受ける。このため、化学物質検出素子５の表面に物質が付着して屈折率が変化するときＳＰＲ角度が変化する。従って、光検出器４３を用いてＳＰＲ角度を測定することにより、化学物質検出素子５に物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００４７】
（実施形態４）
図４は、実施形態４にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が実施形態１と異なる点は化学物質を検出する方法が異なる点にある。尚、実施形態１〜３と同一の構成部位については、重複する説明を省略する。
【００４８】
本実施形態における化学物質検出装置１０３の例では化学物質検出素子７に局在表面プラズモン素子を使用している。局在表面プラズモン素子上に吸着した化学物質を検出するために化学物質検出装置１０３は光源４１、コリメーターレンズ４７、偏光制御素子４６、ハーフミラー４５、対物レンズ４４、ミラー５１、集光レンズ４８、光フィルター４９、分光素子５０、光検出器４３を備える。
【００４９】
光源４１は一般的にはレーザー光源を使用する。光源４１が射出したレーザー光６をコリメーターレンズ４７が平行光にして偏光制御素子４６を照射する。偏光制御素子４６はレーザー光６を偏光制御して、ハーフミラー４５を照射する。レーザー光６はハーフミラー４５にて反射して進行方向をかえ対物レンズ４４を通過する。そして、レーザー光６は対物レンズ４４により集光されて、化学物質検出素子７の局在表面プラズモン素子を照射する。その結果、化学物質検出素子７に電場増強されたプラズモン場が発生し、そこに付着した物質が存在するとき、化学物質検出素子７に表面増強ラマン散乱光８が発生する。
【００５０】
化学物質検出素子７に発生した表面増強ラマン散乱光８は対物レンズ４４にて集光されハーフミラー４５を通過する。そして、表面増強ラマン散乱光８はミラー５１にて反射し進行方向をかえる。その後、表面増強ラマン散乱光８は集光レンズ４８を通過して集光され、光フィルター４９を通過してレイリー散乱光がカットされる。次に表面増強ラマン散乱光８は分光素子５０を通過して、検出したい波長の光を光検出器４３に導く。光検出器４３は表面増強ラマン散乱光８の光強度を検出する。
【００５１】
光検出器４３には物質判定部３３、クリーニング状態判定部３４、表示部３５がこの順に接続されている。光検出器４３が検出した表面増強ラマン散乱光の情報を物質判定部３３が解析することで、化学物質検出素子７に吸着した物質の種類を知ることができる。そして、クリーニング状態判定部３４は化学物質検出素子７のクリーニングが正常に行われたかを判定し、その結果を表示部３５が表示する。
【００５２】
（実施形態５）
図５は、実施形態５にかかるクリーニング装置及び化学物質検出装置の構成を示す模式図である。尚、本実施形態が実施形態４と異なる点はクリーニング装置及び気体検出装置を備える点にある。尚、上記実施形態と同一の内容については、重複する説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の化学物質検出装置１０４はクリーニング装置２００と接続されている。化学物質検出装置１０４はセル２を備え、セル２は弁１４を介して第２気体排出流路としての気体排出流路２７と接続されている。そして、気体排出流路２７において弁１４とは別の端にはシャッター２０８が設置されている。
【００５４】
クリーニング装置２００は筐体２０１を備え、筐体２０１の化学物質検出装置１０４側には化学物質検出装置１０４がクリーニング装置２００に正常に接続されたことを検出する装着検知センサー２０２を備えている。さらに、クリーニング装置２００は第１気体排出流路としての気体排出流路２０６を備えている。気体排出流路２０６の一端には気体排出口２０７が設置され、他端にはシャッター２０４が設置されている。シャッター２０４はクリーニング装置２００内に設けられた気体排出流路２０６を遮断する。
【００５５】
気体排出流路２０６の中間には真空ポンプ２０５が設置され、真空ポンプ２０５は化学物質検出装置１０４内に設けられたセル２や気体供給流路１２を減圧して、化学物質検出素子７に吸着した物質を除去する。シャッター２０４の周囲にはシール部材２０３が設置され、シール部材２０３は、化学物質検出装置１０４の気体排出流路２７とクリーニング装置２００の気体排出流路２０６とを真空接続する。
【００５６】
クリーニング装置２００はさらに、化学物質検出装置１０４が備える物質判定部３３と接続してクリーニング状態判定部３４及び表示部３５を備えている。
【００５７】
続いて、化学物質検出装置１０４及びクリーニング装置２００がクリーニングするときの動作を説明する。化学物質検出装置１０４とクリーニング装置２００とが正常に接続されたことを装着検知センサー２０２が検知する。そして、化学物質検出装置１０４の図示しない弁開閉制御回路にその情報を伝達する。弁開閉制御回路は、弁１３、弁１５を閉じ、弁１４、シャッター２０８を開放する。
【００５８】
その後、クリーニング装置２００はシャッター２０４を開放し、真空ポンプ２０５を作動する。次に、クリーニング状態判定部３４がクリーニングを終了するかの判断をして、表示部３５に判断結果を表示する。
【００５９】
クリーニング装置２００は化学物質検出装置１０４とは別の装置となっている。従って、クリーニング装置２００の内部に設置する真空ポンプ２０５が高真空吸引が可能な大型の装置の場合でも、化学物質検出装置１０４自体の大きさは変わらない。そのため、化学物質検出装置１０４の大きさによらず非常に大きなクリーニング効果を得ることができる。
【００６０】
上記実施形態の化学物質検出装置１００〜化学物質検出装置１０４ではセル２及び気体供給流路１２を減圧状態にして、セル２及び気体供給流路１２に吸着した化学物質を脱離除去している。従って減圧のために使用する真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５は真空到達能力が大きい程好ましい。真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の真空到達能力と真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の大きさは比例する。さらに、真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の真空到達能力と真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５を駆動するために必要な電源の大きさは比例する。大きな真空ポンプ２０５を小型機器に組み込むことは可搬性が悪くなるため現実的ではない。
【００６１】
そこで、クリーニング部を化学物質検出装置１０４と分離してクリーニング能力の高い真空ポンプ２０５を用いることで、得たい清浄度と検出感度を両立することができる。
【００６２】
具体的にはセル２と気体排出口２２の間に弁１５を設け、セル２と気体排出口２０７の間に弁１４を設ける。クリーニング時には弁１３、弁１５を閉じ、次にシャッター２０８、シャッター２０４を開放する。次に、弁１４を開放し、その後、真空ポンプ２０５を駆動し気体供給流路１２とセル２とをクリーニングする。
【００６３】
クリーニング後に化学物質検出装置１０４は弁１４とシャッター２０８を閉じる。そして、クリーニング装置２００はシャッター２０４を閉じて真空ポンプ２０５を停止する。化学物質検出時には化学物質検出装置１０４は弁１３、弁１５を開け、気体吸引手段２４を駆動し気体試料をセル２に供給し、化学物質検出素子７に吸着した化学物質を検出する。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態にかかるクリーニング装置２００によれば、実施形態１での効果に加えて、真空到達能力の高い真空ポンプ２０５を用いるためより大きなクリーニング効果を得ることができる。また化学物質検出装置１０４内に真空ポンプ２０５を内蔵しないため、化学物質検出装置１０４の小型化を達成することができる。
【００６５】
更に、クリーニングが所望のレベルまで完了しているか否かをクリーニング状態判定部３４が判断する。そして、表示部３５が判定された結果を表示することが望ましい。
【００６６】
クリーニング状態の判定方法としては例えば、図示しない場所に設けた標準物質をセルに供給し、あらかじめ設定された信号が出ることによって判定する方法や、外気をフィルターを介してセルに供給し、信号が出ないことを確認する方法がある。上記構成により化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたことを確認してから化学物質の検出ができるため、望ましい状態での検出を行うことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，５，７…化学物質検出素子、２…セル、１２…気体供給流路、１３，１４，１５…弁、１６…気体試料、２１，２５…気体排出流路、２３，２０５…真空ポンプ、２４…気体吸引手段、２７…第２気体排出流路としての気体排出流路、３１…信号発信部、３２…信号検出部、３３…物質判定部、３４…クリーニング状態判定部、３５…表示部、４１…信号発信部としての光源、４３…信号検出部としての光検出器、１００，１０１，１０２，１０３，１０４…化学物質検出装置、２００…クリーニング装置、２０２…装着検知センサー、２０３…シール部材、２０４，２０８…シャッター、２０６…第１気体排出流路としての気体排出流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質検出装置及びクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シックハウス症候群に代表される室内空気汚染について、近年その関心が高まってきている。そして、空気中に含まれる数ｐｐｍ以下の極低濃度の化学物質を測定することが極めて重要となってきている。
【０００３】
空気中に含まれる極低濃度の化学物質を測定する装置が特許文献１に開示されている。この装置は、半導体センサーを用いた検出装置となっている。通常の半導体センサーは酸化物半導体（ＭＯＳ：Metal Oxide Semiconductor）が用いられる。半導体センサーは、気体中に含まれる化学物質を吸着し、化学物質の有無と吸着量を検出することができる。
【０００４】
空気中に含まれる極低濃度の有機化合物を測定する別の装置が特許文献２に開示されている。この装置は、振動子を用いて有機化合物を検出する装置となっている。この装置は、振動子の共振周波数変化から、吸着膜に特定の気体分子が捕捉されたことを検出する。
【０００５】
これらの測定方法ではセンサー表面に化学物質が付着した状態で測定を行うと出力が変化する。このため、繰り返し測定を行う場合には一定間隔毎にセンサー表面を初期状態に回復させるために、クリーニング操作を行う。クリーニング方法としては、空気等のクリーンガスを流して吸着分子を脱離させたり、高温加熱を行って、吸着物質を脱離させる方法が知られている。特許文献１、特許文献２では高温加熱により吸着物質を離脱させている。
【０００６】
また別のクリーニング方法として、特許文献３に開示されているように、真空ポンプを用いて気体分子を吸着膜から除去する真空吸引手段を用いる装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１４８１１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１７１８４号公報
【特許文献３】特開２００３−６６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高温加熱による吸着物質の脱離は、使用するセンサーの種類や構造によっては、高温加熱でセンサー特性が変化するのでセンサーの加熱温度を高くできない。そのためにクリーニング能力が劣るという課題があった。また加熱後にセンサーを冷却しなければならないため冷却時間が必要であり、繰り返し測定を行えないという課題があった。真空吸引による吸着物質の脱離はクリーニング能力は高い。しかし、気体吸引手段として真空吸引を適用すると、気体の移動速度が高速となり化学物質がセンサーに吸着しづらくなるという課題がある。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、センサーの種類及び構造によらず、クリーニングを行うことで測定前のセンサー表面をリフレッシュでき、かつ化学物質検出センサーが精度良く化学物質を検出できる装置及び化学物質検出装置と組み合わせて使用するクリーニング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］本適用例にかかる化学物質検出装置は、気体試料に内在する物質が付着することにより発生する信号を検出することで、前記気体試料に内在する前記物質を検出する化学物質検出素子と、前記化学物質検出素子を内蔵するセルと、前記セルに供給する前記気体試料が流動する気体供給流路と、前記気体供給流路を流動する前記気体試料の流動を制御する弁と、前記セルから排出する前記気体試料が流動する気体排出流路と、前記セル内を減圧する真空ポンプと、前記セルに前記気体試料を供給する気体吸引手段と、前記化学物質検出素子に付着した前記物質を検出する信号を発信する信号発信部と、前記物質から発信される信号を検出する信号検出部と、前記信号検出部が検出した信号を用いて、所定の物質の有無を判定する物質判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、化学物質検出装置はセルを備え、セルには化学物質検出素子が内蔵されている。そして、気体供給流路を通って気体試料が流動しセルに供給される。また、気体排出流路を通って気体試料が流動しセルから排出される。そして、気体吸引手段が気体試料を流動させてセルに気体試料を供給する。気体試料が化学物質検出素子を通過するとき気体試料の一部が化学物質検出素子に付着する。
【００１３】
信号発信部が化学物質検出素子に付着した物質を検出する信号を発信する。そして、信号検出部が物質から発信される信号を検出する。物質判定部が所定の物質の有無を判定する。そして、弁が気体供給流路を流動する気体試料の流動を停止し、真空ポンプがセル内を減圧する。これにより、化学物質検出素子に付着した物質を化学物質検出素子から離脱させることができる。従って、化学物質検出素子を初期状態に戻して、ノイズのない状態で新たな気体試料に含まれる物質を検出することができる。
【００１４】
真空ポンプによる負圧吸引力が化学物質検出素子に作用し、化学物質検出素子をリフレッシュしている。そして、気体吸引手段が気体試料を流動させてセルに気体試料を供給する。真空ポンプが気体吸引手段の機能を備える装置がある。このとき装置は簡便な装置となる。真空ポンプは低い流速で気体試料を流動することが難しいので、気体試料に含まれる物質が低濃度のとき、化学物質検出素子に物質が付着させることが難しい。一方、本適用例では、真空ポンプとは別の気体吸引手段が気体試料を流動させる為、低い流速で気体試料を流動させることができる。その結果、気体試料中に低濃度で存在する物質であっても物質の有無を検出することができる。
【００１５】
［適用例２］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、クリーニング状態判定部が、化学物質検出素子に付着する物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断している。従って、真空ポンプにより化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたかどうか明確にわかるため、望ましい状態で物質の検出を行うことができる。
【００１７】
［適用例３］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子として振動子を用いたことが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、振動子に物質が付着するとき物質の質量により、振動子の共振周波数が変化する。従って、振動子の共振周波数の変化から化学物質検出素子に特定の物質が捕捉されたことを検出することができる。
【００１９】
［適用例４］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する表面プラズモン素子を用いることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、化学物質検出素子に表面プラズモン素子が用いられている。表面プラズモン素子の表面に物質が付着するとき、屈折率が変化しＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance）角度が変化する。従ってＳＰＲ角度を測定することで、物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００２１】
［適用例５］上記適用例に記載の化学物質検出装置は、前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する局在表面プラズモン素子を用いたことが好ましい。
【００２２】
本適用例によれば、前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン素子が用いられている。局在表面プラズモン素子の表面に物質が付着するとき、レーザー光の照射により表面増強ラマン散乱光を発生させることができる。従って、表面増強ラマン散乱光を検出することにより物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００２３】
［適用例６］本適用例にかかるクリーニング装置は、物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用されるクリーニング装置であって、前記化学物質検出装置が前記クリーニング装置に正常に接続されたことを検出する装着検知センサーと、前記化学物質検出装置から排出する気体試料が流動する第１気体排出流路と、前記化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧して前記セルに付着した前記物質を除去する真空ポンプと、前記化学物質検出装置が備える第２気体排出流路と、前記第１気体排出流路とを真空接続するシール部材と、前記第１気体排出流路と前記第２気体排出流路とを遮断するシャッターと、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、クリーニング装置は、物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用される。真空ポンプが化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧してセルに付着した物質を除去する。このとき、化学物質検出装置から排出する気体試料は第２気体排出流路と第１気体排出流路とを通って流動する。第２気体排出流路は化学物質検出装置が備え、第１気体排出流路はクリーニング装置が備える流路である。シャッターは第１気体排出流路と第２気体排出流路とを遮断する。シャッターを用いることにより、第２気体排出流路からの排気を制御することができる。そして、シール部材が第２気体排出流路と第１気体排出流路とを真空接続する。従って、真空ポンプはセルを短時間で強力に減圧させることができる為、セルに付着した物質を除去することができる。その結果、ノイズが低い状態で物質の検出ができる為、精度良く気体試料中に内在する物質の有無を検出することができる。
【００２５】
［適用例７］上記適用例に記載のクリーニング装置は、前記セルに付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えることが好ましい。
【００２６】
本適用例によれば、真空ポンプにより化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたかどうか明確にわかるため、望ましい状態で物質の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図２】実施形態２にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図３】実施形態３にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図４】実施形態４にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【図５】実施形態５にかかるクリーニング装置及び化学物質検出装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。まず、実施形態１にかかる化学物質検出装置１００の概略構成について説明する。図１に示すように、化学物質検出装置１００は、筐体３を備え、筐体３の内部には室内を減圧可能なセル２を備えている。セル２の内部には化学物質検出素子１が配置されている。セル２に接続して気体供給流路１２が設置されている。気体供給流路１２はセルに気体試料を供給する流路となっている。気体供給流路１２の一端には弁１３を介して気体吸引口１１が設置されている。弁１３は気体吸引口１１とセル２の間で気体が移動することを制御する。気体吸引口１１は外部から気体試料１６を吸引する取り込み口となっている。
【００３０】
セル２には気体試料１６を排出する気体排出流路２１が設置され、気体排出流路２１には気体排出口２２が設置されている。そして、気体排出流路２１の中程には気体吸引手段２４が設置されている。気体吸引手段２４は送風ポンプを有し、気体吸引口１１から気体試料１６を吸引して気体排出口２２から排出する。従って、気体吸引手段２４はセル２の内部に気体試料１６を流動させる機能を備えている。そして、気体試料１６がセル２を通過するとき気体試料１６に内在する物質が化学物質検出素子１に付着するようになっている。
【００３１】
さらに、セル２には気体試料１６を排出する気体排出流路２５が設置され、気体排出流路２５には気体排出口２６が設置されている。そして、気体排出流路２５の中程には真空ポンプ２３が設置されている。真空ポンプ２３は、セル２内から気体試料１６を吸引して気体排出口２６から排出する。従って、真空ポンプ２３はセル２の内部を減圧させる機能を備えている。
【００３２】
さらに、化学物質検出装置１００は化学物質検出素子１に吸着した物質を検出する信号を発信する信号発信部３１が設置されている。そして、化学物質検出素子１に物質が付着するとき、化学物質検出素子１は信号発信部３１が発信する信号を入力して、物質に対応して信号を出力する。そして、化学物質検出装置１００は物質から発信される信号を検出する信号検出部３２を備えている。信号検出部３２に接続して物質判定部３３が設置され、信号検出部３２は検出した信号を変換して物質判定部３３に出力する。物質判定部３３は検出された信号に基づいて、あらかじめ決められた判定方法を元に、目的の物質の有無を判定する。
【００３３】
本実施形態ではセル２及び気体供給流路１２を減圧状態にして、セル２及び気体供給流路１２に吸着した物質を脱離除去する。従って、減圧のために使用する真空ポンプ２３は真空到達能力が大きい程好ましい。一方、真空到達能力と真空ポンプ２３の大きさや真空ポンプ２３を駆動するために必要な電源の大きさは比例する。大きな真空ポンプ２３を小型機器に組み込むことは可搬性が悪くなるため現実的ではない。得たい清浄度と検出感度、化学物質検出装置の大きさに応じた小型、低消費電力の真空ポンプ２３を使用することが望ましい。
【００３４】
使用場面、検出したい気体の種類やセンサー表面の状態によりクリーニングに必要な真空度は変化する。セル２の到達真空度としては２５ＫＰａ以下にすることが望ましい。到達真空度が十分でないと化学物質検出素子１の表面や気体供給流路１２に吸着した物質の除去が不十分なため、吸着した物質の種類によっては十分なクリーニング効果が得られない場合がある。
【００３５】
化学物質検出装置１００は真空ポンプ２３等のクリーニング機構を有するため、吸着現象を利用して極低濃度に存在する物質を検出する化学物質検出素子１を用いることが好ましい。化学物質検出素子１として例えば振動子を用いる場合、信号発信部３１としては発振制御部が使用され、信号検出部３２としては振動検出回路が使用される。
【００３６】
化学物質検出素子１への物質の吸着速度は、気体の流速に関係することが知られている。従って、気体の流速が大きすぎると物質が化学物質検出素子１に吸着し難くなるため、検出能力が低下する。真空ポンプ２３と気体吸引手段２４との一方のみを用いてセル２及び気体供給流路１２をクリーニングし、気体試料１６を流動するとき、化学物質検出素子１に吸着した物質をクリーニングする能力と、物質の検出能力は相反する。
【００３７】
そこで。化学物質検出装置１００はクリーニングを行う真空ポンプ２３とは別に、気体吸引を行うための気体吸引手段２４を別に備えている。気体検出時は気体吸引手段２４を用いて気体試料１６をセル２に供給することで、気体試料１６の流速を適切な速度で流動することができる。従って、真空ポンプ２３のみを用いて気体検出を行う場合に比べ、化学物質検出能力を高くすることができる。
【００３８】
具体的にはセル２と気体排出流路２１との間に弁１５が設置されている。そして、セル２と気体排出流路２５との間に弁１４が設置されている。クリーニングを行う時には弁１３と弁１５とを閉じて弁１４を開放する。次に、真空ポンプ２３を駆動し気体供給流路１２とセル２とを減圧してクリーニングする。その後、弁１４を閉じて真空ポンプ２３を停止する。化学物質検出時には弁１３及び弁１５を開けて気体吸引手段２４を駆動することにより気体試料１６をセル２に供給する。これにより、化学物質検出素子１に気体試料１６に含まれる物質が付着する。次に、信号発信部３１が所定の周波数で化学物質検出素子１の振動子を駆動する。そして、信号検出部３２が実際に振動子が振動する周波数を検出する。信号発信部３１が発信した周波数と、信号検出部３２が検出した周波数のずれを検出することで、物質判定部３３は化学物質検出素子１に付着した物質を検出する。
【００３９】
以上述べたように、本実施形態にかかる化学物質検出装置１００によれば、化学物質検出素子１に付着したノイズ物質を気体吸引手段２４で強力に、高速に除去することで精度良く物質の検出が可能となる。また、気体吸引手段２４を用いて気体試料１６の供給を行うことにより、物質が化学物質検出素子１に吸着されやすくなる。従って、極低濃度、たとえばｐｐｂ単位の濃度で存在する物質の検出であっても、十分なＳＮ比で検出を行うことが可能となる。またクリーニングにかかる時間も短くすることができるため、物質を短時間で繰り返し測定することが可能となる。
【００４０】
（実施形態２）
図２は、実施形態２にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が、実施形態１と異なる点は、クリーニングが所望のレベルまで完了しているか否かを判断するクリーニング状態判定部と、クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部を備える点にある。尚、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００４１】
化学物質検出装置１０１は物質判定部３３と接続して、クリーニング状態判定部３４を備えている。そして、クリーニング状態判定部３４と接続して表示部３５を備えている。クリーニング状態判定部３４はクリーニングが判定値のレベルまで完了しているか否かを判断する。そして、表示部３５はクリーニング状態判定部３４が判定した結果を表示する。
【００４２】
クリーニング状態の判定方法としては例えば、図示しない場所に設けた標準物質をセルに供給し、あらかじめ設定された信号を検出することによって判定する方法がある。他にも、化学物質検出素子１に付着する物質を含まない気体試料１６をセル２に供給し、信号が検出されないことを確認する方法がある。
【００４３】
化学物質検出装置１０１は上記の構成により化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたことを確認してから気体試料１６に含まれる物質の検出ができる。従って、精度良く気体試料１６に含まれる物質の検出を行うことができる。
【００４４】
（実施形態３）
図３は、実施形態３にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が実施形態１と異なる点は化学物質を検出する方法が異なる点にある。尚、実施形態１及び２と同一の構成部位については、重複する説明を省略する。
【００４５】
本実施形態における化学物質検出装置１０２の例では化学物質検出素子５に表面プラズモン素子が使用されている。表面プラズモン素子上に吸着した物質を検出するために化学物質検出装置１０２は信号発信部としての光源４１、化学物質検出素子５に接触して配置されるプリズム４２、信号検出部としての光検出器４３を備える。光源４１には一般的にレーザー光源が使用される。
【００４６】
光源４１はレーザー光６を射出し、プリズム４２を照射する。レーザー光６はプリズム４２に入射して、化学物質検出素子５を照射する。レーザー光６は化学物質検出素子５に入射すると、特定の入射角度（ＳＰＲ角度）では反射率が０に近くなる。ＳＰＲ角度は表面の屈折率の影響を大きく受ける。このため、化学物質検出素子５の表面に物質が付着して屈折率が変化するときＳＰＲ角度が変化する。従って、光検出器４３を用いてＳＰＲ角度を測定することにより、化学物質検出素子５に物質が付着したかどうかを知ることができる。
【００４７】
（実施形態４）
図４は、実施形態４にかかる化学物質検出装置の構成を示す模式図である。本実施形態が実施形態１と異なる点は化学物質を検出する方法が異なる点にある。尚、実施形態１〜３と同一の構成部位については、重複する説明を省略する。
【００４８】
本実施形態における化学物質検出装置１０３の例では化学物質検出素子７に局在表面プラズモン素子を使用している。局在表面プラズモン素子上に吸着した化学物質を検出するために化学物質検出装置１０３は光源４１、コリメーターレンズ４７、偏光制御素子４６、ハーフミラー４５、対物レンズ４４、ミラー５１、集光レンズ４８、光フィルター４９、分光素子５０、光検出器４３を備える。
【００４９】
光源４１は一般的にはレーザー光源を使用する。光源４１が射出したレーザー光６をコリメーターレンズ４７が平行光にして偏光制御素子４６を照射する。偏光制御素子４６はレーザー光６を偏光制御して、ハーフミラー４５を照射する。レーザー光６はハーフミラー４５にて反射して進行方向をかえ対物レンズ４４を通過する。そして、レーザー光６は対物レンズ４４により集光されて、化学物質検出素子７の局在表面プラズモン素子を照射する。その結果、化学物質検出素子７に電場増強されたプラズモン場が発生し、そこに付着した物質が存在するとき、化学物質検出素子７に表面増強ラマン散乱光８が発生する。
【００５０】
化学物質検出素子７に発生した表面増強ラマン散乱光８は対物レンズ４４にて集光されハーフミラー４５を通過する。そして、表面増強ラマン散乱光８はミラー５１にて反射し進行方向をかえる。その後、表面増強ラマン散乱光８は集光レンズ４８を通過して集光され、光フィルター４９を通過してレイリー散乱光がカットされる。次に表面増強ラマン散乱光８は分光素子５０を通過して、検出したい波長の光を光検出器４３に導く。光検出器４３は表面増強ラマン散乱光８の光強度を検出する。
【００５１】
光検出器４３には物質判定部３３、クリーニング状態判定部３４、表示部３５がこの順に接続されている。光検出器４３が検出した表面増強ラマン散乱光の情報を物質判定部３３が解析することで、化学物質検出素子７に吸着した物質の種類を知ることができる。そして、クリーニング状態判定部３４は化学物質検出素子７のクリーニングが正常に行われたかを判定し、その結果を表示部３５が表示する。
【００５２】
（実施形態５）
図５は、実施形態５にかかるクリーニング装置及び化学物質検出装置の構成を示す模式図である。尚、本実施形態が実施形態４と異なる点はクリーニング装置及び気体検出装置を備える点にある。尚、上記実施形態と同一の内容については、重複する説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の化学物質検出装置１０４はクリーニング装置２００と接続されている。化学物質検出装置１０４はセル２を備え、セル２は弁１４を介して第２気体排出流路としての気体排出流路２７と接続されている。そして、気体排出流路２７において弁１４とは別の端にはシャッター２０８が設置されている。
【００５４】
クリーニング装置２００は筐体２０１を備え、筐体２０１の化学物質検出装置１０４側には化学物質検出装置１０４がクリーニング装置２００に正常に接続されたことを検出する装着検知センサー２０２を備えている。さらに、クリーニング装置２００は第１気体排出流路としての気体排出流路２０６を備えている。気体排出流路２０６の一端には気体排出口２０７が設置され、他端にはシャッター２０４が設置されている。シャッター２０４はクリーニング装置２００内に設けられた気体排出流路２０６を遮断する。
【００５５】
気体排出流路２０６の中間には真空ポンプ２０５が設置され、真空ポンプ２０５は化学物質検出装置１０４内に設けられたセル２や気体供給流路１２を減圧して、化学物質検出素子７に吸着した物質を除去する。シャッター２０４の周囲にはシール部材２０３が設置され、シール部材２０３は、化学物質検出装置１０４の気体排出流路２７とクリーニング装置２００の気体排出流路２０６とを真空接続する。
【００５６】
クリーニング装置２００はさらに、化学物質検出装置１０４が備える物質判定部３３と接続してクリーニング状態判定部３４及び表示部３５を備えている。
【００５７】
続いて、化学物質検出装置１０４及びクリーニング装置２００がクリーニングするときの動作を説明する。化学物質検出装置１０４とクリーニング装置２００とが正常に接続されたことを装着検知センサー２０２が検知する。そして、化学物質検出装置１０４の図示しない弁開閉制御回路にその情報を伝達する。弁開閉制御回路は、弁１３、弁１５を閉じ、弁１４、シャッター２０８を開放する。
【００５８】
その後、クリーニング装置２００はシャッター２０４を開放し、真空ポンプ２０５を作動する。次に、クリーニング状態判定部３４がクリーニングを終了するかの判断をして、表示部３５に判断結果を表示する。
【００５９】
クリーニング装置２００は化学物質検出装置１０４とは別の装置となっている。従って、クリーニング装置２００の内部に設置する真空ポンプ２０５が高真空吸引が可能な大型の装置の場合でも、化学物質検出装置１０４自体の大きさは変わらない。そのため、化学物質検出装置１０４の大きさによらず非常に大きなクリーニング効果を得ることができる。
【００６０】
上記実施形態の化学物質検出装置１００〜化学物質検出装置１０４ではセル２及び気体供給流路１２を減圧状態にして、セル２及び気体供給流路１２に吸着した化学物質を脱離除去している。従って減圧のために使用する真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５は真空到達能力が大きい程好ましい。真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の真空到達能力と真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の大きさは比例する。さらに、真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５の真空到達能力と真空ポンプ２３及び真空ポンプ２０５を駆動するために必要な電源の大きさは比例する。大きな真空ポンプ２０５を小型機器に組み込むことは可搬性が悪くなるため現実的ではない。
【００６１】
そこで、クリーニング部を化学物質検出装置１０４と分離してクリーニング能力の高い真空ポンプ２０５を用いることで、得たい清浄度と検出感度を両立することができる。
【００６２】
具体的にはセル２と気体排出口２２の間に弁１５を設け、セル２と気体排出口２０７の間に弁１４を設ける。クリーニング時には弁１３、弁１５を閉じ、次にシャッター２０８、シャッター２０４を開放する。次に、弁１４を開放し、その後、真空ポンプ２０５を駆動し気体供給流路１２とセル２とをクリーニングする。
【００６３】
クリーニング後に化学物質検出装置１０４は弁１４とシャッター２０８を閉じる。そして、クリーニング装置２００はシャッター２０４を閉じて真空ポンプ２０５を停止する。化学物質検出時には化学物質検出装置１０４は弁１３、弁１５を開け、気体吸引手段２４を駆動し気体試料をセル２に供給し、化学物質検出素子７に吸着した化学物質を検出する。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態にかかるクリーニング装置２００によれば、実施形態１での効果に加えて、真空到達能力の高い真空ポンプ２０５を用いるためより大きなクリーニング効果を得ることができる。また化学物質検出装置１０４内に真空ポンプ２０５を内蔵しないため、化学物質検出装置１０４の小型化を達成することができる。
【００６５】
更に、クリーニングが所望のレベルまで完了しているか否かをクリーニング状態判定部３４が判断する。そして、表示部３５が判定された結果を表示することが望ましい。
【００６６】
クリーニング状態の判定方法としては例えば、図示しない場所に設けた標準物質をセルに供給し、あらかじめ設定された信号が出ることによって判定する方法や、外気をフィルターを介してセルに供給し、信号が出ないことを確認する方法がある。上記構成により化学物質検出素子が所望の状態までリフレッシュされたことを確認してから化学物質の検出ができるため、望ましい状態での検出を行うことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，５，７…化学物質検出素子、２…セル、１２…気体供給流路、１３，１４，１５…弁、１６…気体試料、２１，２５…気体排出流路、２３，２０５…真空ポンプ、２４…気体吸引手段、２７…第２気体排出流路としての気体排出流路、３１…信号発信部、３２…信号検出部、３３…物質判定部、３４…クリーニング状態判定部、３５…表示部、４１…信号発信部としての光源、４３…信号検出部としての光検出器、１００，１０１，１０２，１０３，１０４…化学物質検出装置、２００…クリーニング装置、２０２…装着検知センサー、２０３…シール部材、２０４，２０８…シャッター、２０６…第１気体排出流路としての気体排出流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体試料に内在する物質が付着することにより発生する信号を検出することで、前記気体試料に内在する前記物質を検出する化学物質検出素子と、
前記化学物質検出素子を内蔵するセルと、
前記セルに供給する前記気体試料が流動する気体供給流路と、
前記気体供給流路を流動する前記気体試料の流動を制御する弁と、
前記セルから排出する前記気体試料が流動する気体排出流路と、
前記セル内を減圧する真空ポンプと、
前記セルに前記気体試料を供給する気体吸引手段と、
前記化学物質検出素子に付着した前記物質を検出する信号を発信する信号発信部と、
前記物質から発信される信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が検出した信号を用いて、所定の物質の有無を判定する物質判定部と、を備えることを特徴とする化学物質検出装置。
【請求項２】
前記化学物質検出素子に付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の化学物質検出装置。
【請求項３】
前記化学物質検出素子として振動子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項４】
前記化学物質検出素子に表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する表面プラズモン素子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項５】
前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する局在表面プラズモン素子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項６】
物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用されるクリーニング装置であって、
前記化学物質検出装置が前記クリーニング装置に正常に接続されたことを検出する装着検知センサーと、
前記化学物質検出装置から排出する気体試料が流動する第１気体排出流路と、
前記化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧して前記セルに付着した前記物質を除去する真空ポンプと、
前記化学物質検出装置が備える第２気体排出流路と、前記第１気体排出流路とを真空接続するシール部材と、
前記第１気体排出流路と前記第２気体排出流路とを遮断するシャッターと、を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
前記セルに付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
【請求項１】
気体試料に内在する物質が付着することにより発生する信号を検出することで、前記気体試料に内在する前記物質を検出する化学物質検出素子と、
前記化学物質検出素子を内蔵するセルと、
前記セルに供給する前記気体試料が流動する気体供給流路と、
前記気体供給流路を流動する前記気体試料の流動を制御する弁と、
前記セルから排出する前記気体試料が流動する気体排出流路と、
前記セル内を減圧する真空ポンプと、
前記セルに前記気体試料を供給する気体吸引手段と、
前記化学物質検出素子に付着した前記物質を検出する信号を発信する信号発信部と、
前記物質から発信される信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が検出した信号を用いて、所定の物質の有無を判定する物質判定部と、を備えることを特徴とする化学物質検出装置。
【請求項２】
前記化学物質検出素子に付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の化学物質検出装置。
【請求項３】
前記化学物質検出素子として振動子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項４】
前記化学物質検出素子に表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する表面プラズモン素子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項５】
前記化学物質検出素子に局在表面プラズモン現象を利用して前記物質を検出する局在表面プラズモン素子を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の化学物質検出装置。
【請求項６】
物質を検出する化学物質検出装置に接続して使用されるクリーニング装置であって、
前記化学物質検出装置が前記クリーニング装置に正常に接続されたことを検出する装着検知センサーと、
前記化学物質検出装置から排出する気体試料が流動する第１気体排出流路と、
前記化学物質検出装置内に設けられたセルを減圧して前記セルに付着した前記物質を除去する真空ポンプと、
前記化学物質検出装置が備える第２気体排出流路と、前記第１気体排出流路とを真空接続するシール部材と、
前記第１気体排出流路と前記第２気体排出流路とを遮断するシャッターと、を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
前記セルに付着する前記物質が所定の状態まで除去されたか否かを判断するクリーニング状態判定部と、前記クリーニング状態判定部で判定された結果を表示する表示部と、を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１５４９３（Ｐ２０１２−２１５４９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１７０８（Ｐ２０１１−８１７０８）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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