物質検出装置
【課題】低コストかつ低消費電力の物質検出装置を提供することなどを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様の物質検出装置は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部１１０と、吸入部１１０から吸入された測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部１２０と、加熱部１２０で加熱された測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部１３０と、気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部１４０と、を備え、測定対象媒体が酸素を含むことを特徴としている。
【解決手段】本発明の一態様の物質検出装置は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部１１０と、吸入部１１０から吸入された測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部１２０と、加熱部１２０で加熱された測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部１３０と、気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部１４０と、を備え、測定対象媒体が酸素を含むことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、測定対象物質が含まれる媒体を加熱した上で物質の検出を行う物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体などの測定対象媒体に含まれる物質を検出し、または測定対象媒体に所定の物質が含まれるか否かを検出する方法として、物質検出用のセンサを用いる方法がある。この方法では、例えば、所定の物質を吸着可能に構成された吸着膜を備えた振動子を、測定対象媒体に暴露して、この振動子を含んで構成された発振回路から出力される周波数の時間変化を測定することで、測定対象媒体に含まれる物質を検出する。それぞれ異なる物質を吸着する吸着膜を備えた振動子を複数設ければ、測定対象媒体に含まれる複数の物質を検出可能となり、例えば、ニオイセンサなどに応用することができる。
【０００３】
しかし、花粉のような粒子状の物質を測定対象物質として検出しようとすると、上記従来の方法では検出が困難であった。そこで、花粉のような粒子状の物質を検出する方法として、測定対象物質を含む測定対象媒体を加熱する方法があった。この方法では、測定対象物質及び気体窒素を含む媒体を２５０℃程度に加熱してアウトガスを発生させた上で捕集し、捕集した媒体にセンサを暴露することで、所定の花粉が含まれるかどうかを検出していた（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、非特許文献１の記載事項を確認するために実験を行った。図８、図９、及び図１０は、それぞれ日本スギ、シラカバ、及びブタクサの花粉を気体窒素に含ませたものを測定対象媒体として、上記のように測定対象媒体を加熱して花粉の検出を、ＧＣ分析（ガスクロマトグラフ分析）を利用して行ったものである。図８〜図１０において、縦軸はアバンダンス（存在量）、横軸は時間を示しており、いずれの図においても、（ａ）は室温で、（ｂ）は１００度に加熱して、（ｃ）は２００℃に加熱して、（ｄ）は２５０℃に加熱して、（ｅ）は３００℃に加熱して、ＧＣ分析を行ったものである。これらの実験によれば、２５０℃程度に加熱することで、花粉の検出が可能なアウトガスが発生し、花粉の種類を判別可能となることが分かった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Atmospheric Environment Vol. 31, No.11, pp. 1715-1719, 1997 "TECHNICAL NOTE A NEW POLLEN DETECTION METHOD BASED ON AN ELECTRONIC NOSE"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記方法では、測定対象媒体を２５０℃程度の高熱に加熱する必要があることから、検出装置に耐熱構造を用いるため高コストになったり、消費電力が高くなったりするという課題があった。
【０００７】
さらに、アウトガスを発生させた媒体を一度捕集し、その後、捕集した媒体にセンサを暴露するという方法を採用していたため、検出が煩雑であったり、検出に時間を要したりするという課題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の一形態では、従来技術にあった上記のような課題を解決可能な検出装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために、本発明の一態様の物質検出装置は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部と、前記吸入部から吸入された前記測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部と、前記加熱部で加熱された前記測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部と、前記気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部と、を備え、前記測定対象媒体が酸素を含むことを特徴としている。
【００１０】
かかる構成の物質検出装置によれば、加熱部で測定対象媒体を加熱したとき、この測定対象媒体に酸素が含まれることによって測定対象媒体に含まれる測定対象物質等が酸化する。これによって、例えば、１２０℃程度の比較的低い温度でアウトガスを発生させることができるため、装置に用いる耐熱構造のコストを削減したり、消費電力を低減したりすることができる。
【００１１】
また、前記加熱部は、前記測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されることが好ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、アウトガスを発生させるのに十分な温度まで加熱可能な物質検出装置を提供することができる。
【００１３】
また、前記吸入部は、流入路と、前記流入路よりも前記加熱部に近い部位に配された流出路と、を備えて構成されており、前記流出路の流路は、前記流入路の流路よりも狭くなっていることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、流出路が流入路よりも狭いため、流出路以降の部分を通過する測定対象物質同士の間隔を広げることができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００１５】
また、前記吸入部は、前記測定対象物質を含まない媒体を前記測定対象媒体に混合させるように構成された混合部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、測定対象媒体における測定対象物質の濃度を薄くすることができるので、混合部以降の部分を単位時間当たりに通過する測定対象物質を減らすことができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００１７】
また、前記測定対象物質を花粉とすることができる。
【００１８】
花粉は、加熱することによってアウトガスを発生するので、上記構成の物質検出装置は、花粉を対象とした物質検出に適している。
【００１９】
また、前記加熱部及び前記フィルタ部は、加熱可能フィルタ部として一体的に構成されていることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、より小型の物質検出装置を提供することが可能となる。
【００２１】
また、前記検出部は、吸着膜を備えた振動子を備えて構成されることができる。
【００２２】
また、前記検出部は、酸化物半導体センサによって構成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１における物質検出装置の構成例を示す図。
【図２】スギ花粉を含む大気に対して実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示すグラフ。
【図３】発振回路から出力される周波数のピーク強度をデータとして用いて主成分分析を行ってプロットした例を示すグラフ。
【図４】ブタクサ花粉を含む大気に対して実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示すグラフ。
【図５】測定対象物質としてブタクサ花粉を含む大気を実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの主成分分析の結果を示すグラフ。
【図６】実施形態２における物質検出装置の構成例を示す図。
【図７】実施形態３における物質検出装置の構成例を示す図。
【図８】日本スギの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【図９】シラカバの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【図１０】ブタクサの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、以下の構成に従って、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その構成要素についての説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
（１）物質検出装置の構成例
（２）物質検出装置の動作例
２．実施形態２
３．実施形態３
４．補足事項
【００２５】
＜１．実施形態１＞
以下、図１乃至５を参照しながら本発明の実施形態１について説明する。
【００２６】
＜（１）物質検出装置の構成例＞
図１は、本実施形態１における物質検出装置の構成を示す図である。図１に示すように、物質検出装置１００ａは、吸入部１１０、加熱部１２０、フィルタ部１３０、検出部１４０、バルブ１５０、及びポンプ１６０を含んで構成される。
【００２７】
（吸入部１１０）
吸入部１１０は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成されている。より具体的な例を挙げると、この吸入部は筒状に形成されたガラス（ガラスチューブ）からなり、後述するポンプ１６０によって提供される吸引力によって、外気として存在する測定対象媒体（主に気体）を吸入可能に構成されている。吸入部を通過した測定対象媒体は、加熱部１２０に流入する。
【００２８】
（加熱部１２０）
加熱部１２０は、吸入部１１０から吸入された測定対象媒体を加熱可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、加熱部１２０は、外側周辺に電熱線が配置されたガラスチューブからなり、その出口温度を電流によって調整可能に構成されている。
【００２９】
（フィルタ部１３０）
フィルタ部１３０は、加熱部１２０で加熱された測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、このフィルタ部は、数μｍ粒子の遮断性能を有するセルロース及びナノファイバーからなる耐熱性フィルタを用いて構成される。
【００３０】
（検出部１４０）
検出部１４０は、フィルタ部を通過した気相に含まれる物質を検出可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、検出部１４０は、吸着膜を備えた水晶振動子１４１を複数備えて構成されており、さらに、水晶振動子１４１を含んで構成される発振回路、及び計算器（いずれも図示せず）などを含んで構成される。この吸着膜は、所定の物質を選択的に吸着可能に構成されており、例えば、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェニル、ポリビニルカルバゾール、エチルセルロース、ポリブタジエン、及びポリアミド樹脂を用いることなどができる。
【００３１】
水晶振動子１４１は、発振回路（図示せず）の一部を構成している。この発振回路は、吸着膜に吸着された物質の重みにより、出力される信号の周波数が変動する。本実施形態１の物質検出装置１００ａでは、この出力信号の周波数の変動を測定することにより、測定対象媒体に所定の物質が含まれるか否か、または所定の物質が含まれる量を検出可能である。検出方法としては、予め準備されたデータベースを利用したパターン認識や主成分分析などが用いられる。パターン認識または主成分分析を用いれば、測定対象媒体に含まれる物質を具体的に特定することなく、例えば花粉などの測定対象物質が測定対象媒体に含まれるか否かを測定可能となる。例えば、いくつかの花粉について、本実施形態１の物質検出装置１００ａを用いて測定された発振回路の出力信号の周波数の変動をデータベースとして準備しておけば、これらの花粉が測定対象媒体に含まれるか否か、及びその含まれる量を検出可能となる。
【００３２】
（バルブ１５０）
バルブ１５０は、開閉状態を複数段階に調整可能であって、開閉状態の調整によって、流入及び流出する媒体の流量を調整可能に構成されている。
【００３３】
（ポンプ１６０）
ポンプ１６０は、物質検出装置１００ａに測定対象媒体の吸引力を提供可能に構成されており、この吸引力を調整可能に構成されている。
【００３４】
上記バルブ１５０とポンプ１６０とを組み合わせて利用することにより、物質検出装置１００ａの吸入部１１０から吸入される測定対象媒体の量を調整することができる。吸入・排気量は、例えば毎分１００ｃｃ程度に調整する。
【００３５】
＜（２）物質検出装置の動作例＞
次に、本実施形態１の物質検出装置１００ａの動作について、図１乃至図５を参照しながら具体的に説明する。
【００３６】
まず、予備実験として、花粉が加熱されることでアウトガスが発生することを、温度を一定に保ったホットプレート上に花粉を配置し、発生する匂いを確認することで確かめた。具体的には、ホットプレートの温度を７０℃から５℃刻みで上昇させ、それぞれの温度において安定化した時点でホットプレートの上に花粉を配置した。すると、ホットプレートの設定温度が９５℃に達した時点で、花粉を配置した際にかすかな匂いを感じるようになった。さらに、設定温度を上げるに従い、焦げるような臭いを明確に感じるようになり、設定温度が１２０℃を超える辺りからは、花粉の配置直後に匂いが発生することが分かった。このことから、花粉は、周辺気体が酸素を含む大気であれば、９５℃以上に加熱することでアウトガスを発生することが分かった。以下の本実施形態１の具体的動作の説明においては、花粉がより安定してアウトガスを発生するよう、花粉を１２０℃に加熱する例について説明する。
【００３７】
本実施形態１の物質検出装置１００ａでは、バルブ１５０及びポンプ１６０によって発生された吸引力により、吸入部１１０から測定対象媒体が吸入される。吸入された測定対象媒体は、加熱部１２０によって１２０℃程度に加熱される。この測定対象媒体には少なくとも酸素が含まれているため、測定対象媒体及び測定対象媒体に含まれる測定対象物質は、ここで、その少なくとも一部が酸化される。加熱部１２０で１２０℃程度に加熱された測定対象媒体は、花粉のような物質が含まれる場合には、加熱されたことによりアウトガスを発生して、フィルタ部１３０に到達する。フィルタ部１３０は、加熱された測定対象媒体に含まれる数μｍの粒子を遮断し、それよりも小さな粒子のみを通過させることで、実質的に気相のみを通過させる。すなわち、アウトガスを発生した花粉の残骸などが除去される。検出部１４０では、フィルタ部１３０を通過した気相に水晶振動子１４１が暴露される。これによって、水晶振動子１４１の表面に配置された吸着膜は、フィルタ部を通過した気相に含まれる物質のうちの所定の物質を吸着する。吸着膜が所定の物質を吸着することにより、水晶振動子１４１を含んで構成された発振回路（図示せず）から出力される周波数が変動する。検出部１４０は、この周波数の変動を、例えば計算器を用いてパターン認識または主成分分析により解析させることにより、測定対象媒体に、所定の花粉が含まれるかどうか、及び含まれる量を検出する。
【００３８】
図２は、測定対象物質としてスギ花粉を含む測定対象媒体（大気）に対して、本実施形態１の物質検出装置１００ａを用いて検出を試みたときの実験結果を示している。具体的には、この実験結果は検出部１４０に含まれる発振回路からの出力信号の周波数の時間変化を示すグラフであり、グラフ中の７つの値は、別個の発振回路から出力される周波数を示している。すなわち、本実施形態１の物質測定装置の検出部１４０は、７つの発振回路を含んで構成されている。なお、本実験においては、一立方メートル当たり約１０〜４００個程度のスギ花粉を含むように調整したものを測定対象媒体として利用した。また、物質検出装置１００ａの稼働直後は加熱部１２０による加熱が十分でないことがあるので、加熱部１２０の温度が安定し、検出部１４０に含まれる発振回路から出力される周波数が定常状態になってから実験を開始した。
【００３９】
図２に示すように、時間経過とともに検出部１４０で測定される周波数が変化していることが分かる。また、周波数変化のピーク強度と花粉の濃度との間には、各々の花粉による周波数変化のピークが重なる場合、正の相関が確認された。
【００４０】
図３は、検出部１４０に含まれる発振回路から出力される周波数のピーク強度をデータとして用いて、主成分分析を行ってプロットした例を示している。
【００４１】
本実施形態１の物質検出装置では、検出部１４０が７つの発振回路（水晶振動子１４１を備える）を含むことから、周波数変化のピーク強度は７点のサンプルが得られる。そのため、測定対象媒体に含まれる測定対象物質が変わったときの周波数変化の変化を直感的に把握することは難しい。そこで、７点のピーク強度のサンプルを１つのベクトルとして考え、スギ、シラカバ、及びブタクサの３種類の花粉についてそれぞれ５回の測定を行い、１５個の単位ベクトルとした上で主成分分析を行った。図３では、そのうちの第１主成分（ＰＣ１）及び第２主成分（ＰＣ２）を平面にプロットしたものであり、横軸が第１主成分（ＰＣ１）、縦軸が第２主成分（ＰＣ２）となっている。なお、第１主成分スコアは０．８２１、第２主成分スコアは０．１１４であった。
【００４２】
図３に示したように、スギ、シラカバ、及びブタクサはそれぞれ第１主成分及び第２主成分からなる平面上の異なる場所に分布している。よって、本実施形態１では、検出部１４０の発振回路の出力信号の周波数変化に対して主成分分析を行うことによって、スギ、シラカバ、及びブタクサのどの花粉が測定対象媒体に含まれるかを検出することが可能となる。
【００４３】
図４は、測定対象物質としてブタクサ花粉を含む測定対象媒体（大気）に対して、本実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示している。図４に示すように、時間経過とともに、検出部１４０に含まれる発振回路からの出力信号の周波数が変化することが分かる。
【００４４】
図５は、上記同様、測定対象物質としてブタクサ花粉を含む測定対象媒体（大気）を、本実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの、主成分分析の結果を示している。図５において、Ａは今回の解析の結果を示している。図５から分かるように、Ａは予め準備されたデータベースにおけるブタクサ花粉のプロットデータの付近に位置しており、これによって検出部１４０は測定対象物質がブタクサ花粉であることを検出することができた。また、スギ花粉及びシラカバ花粉についても同様に、良好に検出することが可能であった。
【００４５】
以上のように、本実施形態１に示した物質検出装置１００ａによれば、特に、測定対象媒体が酸素を含むことによって、加熱部１２０で測定対象媒体を加熱したとき、測定対象媒体に含まれる測定対象物質等が酸化する。これによって、例えば、１２０℃程度の比較的低い温度でアウトガスを発生させることができるため、装置に用いる耐熱構造のコストを削減したり、消費電力を低減したりすることができる。
【００４６】
また、本実施形態１に示した物質検出装置１００ａによれば、加熱部１２０が、測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されているので、アウトガスを発生させるのに十分な温度まで加熱可能な物質検出装置を提供することができる。なお、加熱部１２０が、測定対象媒体を１２０℃程度、またはそれ以上の温度に加熱可能に構成されると、より安定して花粉にアウトガスを発生させることができるためより好ましい。
【００４７】
また、本実施形態１の物質検出装置１００ａは、加熱することによってアウトガスを発生する、花粉のような物質を測定対象物質とすることが有効である。
【００４８】
また、本実施形態１の物質検出装置１００ａは、検出部１４０が、吸着膜を備えた水晶振動子１４１を備えている。これによれば、パターン認識や主成分分析を行うことで、測定対象物質の検出を有効に実施することができる。
【００４９】
＜２．実施形態２＞
次に、図６を参照しながら、本発明の実施形態２について説明する。
【００５０】
図６は、本実施形態２における物質検出装置の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態２の物質検出装置１００ａは、実施形態１と比較して、吸入部１１０が吸入部１１１に変更されている点で異なり、それ以外の構成と機能は実施形態１と同様である。以下、本実施形態２の物質検出装置１００ａについて、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
（吸入部１１１）
吸入部１１１は、流入路１１２及び流出路１１３を備えて構成される。流出路１１３は流入路１１２よりも加熱部１２０に近い部位に配されており、流入路１１２は流出路１１３よりも測定対象媒体が流入する側に配されている。流出路１１３の流路は、流入路１１２の流路よりも狭くなっている。なお、図６に示す本実施形態２の物質検出装置１００ａでは、流入路１１２に対して、流出路１１３が急激に狭くなるよう図示されているが、流入路１１２から流出路１１３にかけて徐々に狭くなるよう構成されると、測定対象媒体がスムーズに流れるためより好ましい。
【００５２】
本実施形態２の物質検出装置１００ｂでは、流出路１１３が流入路１１２よりも狭く構成されているため、流出路以降の部分を通過する測定対象物質同士の間隔を広げることができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００５３】
＜３．実施形態３＞
次に、図７を参照しながら、本発明の実施形態３について説明する。
【００５４】
図７は、本実施形態３における物質検出装置の構成を示す図である。図７に示すように、本実施形態３の物質検出装置１００ｃは、実施形態１と比較して、吸入部１１０が吸入部１１４に変更されている点、並びに、加熱部１２０及びフィルタ部１３０が、加熱部１２０とフィルタ部１３０とが組み合わせられた加熱可能フィルタ部１２１に変更されている点で異なり、それ以外の構成と機能は実施形態１と同様である。以下、本実施形態３の物質検出装置１００ｃについて、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
（吸入部１１４）
吸入部１１４は、測定対象媒体吸入部１１５と、混合部１１６とを備えて構成される。測定対象媒体吸入部１１５は、測定対象媒体を吸入するように構成されている。混合部１１６は、フィルタを備えて構成されており、吸入した測定対象媒体から測定対象物質を除去するよう構成されている。さらに、混合部１１６は、測定対象媒体吸入部１１５から吸入した測定対象媒体に、測定対象物質を除去した媒体を混合させ、混合媒体を生成するよう構成される。混合媒体は、加熱可能フィルタ部１２１に流出される。
【００５６】
（加熱可能フィルタ部１２１）
加熱可能フィルタ部１２１は、実施形態１の加熱部１２０とフィルタ部１３０とを組み合わせて構成されている。すなわち、加熱可能フィルタ部１２１は、混合媒体を加熱し、かつ、加熱された混合媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されている。
【００５７】
本実施形態３の物質検出装置１００ｃによれば、測定対象媒体吸入部１１５と混合部１１６とを備えた吸入部１１４を備えているため、測定対象媒体における測定対象物質の濃度を薄くすることができ、混合部１１６以降の部分を単位時間当たりに通過する測定対象物質を減らすことができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００５８】
また、本実施形態３の物質検出装置１００ｃによれば、加熱可能フィルタ部１２１を備えているため、より小型の物質検出装置を提供することが可能となる。
【００５９】
＜４．補足事項＞
上記複数の実施形態で説明した本発明の物質検出装置は、それぞれの部分を組み合わせて構成することも可能である。例えば、実施形態２において、加熱部１２０及びフィルタ部１３０に代えて、実施形態３で説明した加熱可能フィルタ部１２１を配置することなどが可能である。
【００６０】
なお、上記の説明では検出部１４０は水晶振動子１４１を備えていたが、これは必ずしも水晶振動子である必要はなく、他の振動子に置き換えることも可能である。
【００６１】
また、検出部１４０は、振動子を用いずに、酸化物半導体センサによって構成されても良い。
【００６２】
また、上記実施形態の物質検出装置は、いずれもバルブ１５０及びポンプ１６０を備えて構成されていたが、必ずしもこの構成に限るものではなく、バルブ１５０を備えない構成とすることも可能である。
【００６３】
また、実施形態３で説明した吸入部１１４に含まれる混合部１１６は、測定対象媒体に、測定対象物質を除去した測定対象媒体を混合するよう構成されていたが、この構成に限るものではない。すなわち、例えば、タンクから供給される不純物を取り除いた大気を測定対象媒体に混合するよう構成されてもよい。または、タンクから供給される窒素ガスまたは酸素ガスを測定対象媒体に混合するよう構成されてもよい。
【００６４】
なお、上記の説明はあくまで本発明に関するいくつかの実施形態に過ぎず、これらの実施形態から当業者に理解される範囲の発明は本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ……物質検出装置、１１０……吸入部、１１１……吸入部、１１２……流入路、１１３……流出路、１１４……吸入部、１１５……測定対象媒体吸入部、１１６……混合部、１２０……加熱部、１２１……加熱可能フィルタ部、１３０……フィルタ部、１４０……検出部、１４１……水晶振動子、１５０……バルブ、１６０……ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、測定対象物質が含まれる媒体を加熱した上で物質の検出を行う物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体などの測定対象媒体に含まれる物質を検出し、または測定対象媒体に所定の物質が含まれるか否かを検出する方法として、物質検出用のセンサを用いる方法がある。この方法では、例えば、所定の物質を吸着可能に構成された吸着膜を備えた振動子を、測定対象媒体に暴露して、この振動子を含んで構成された発振回路から出力される周波数の時間変化を測定することで、測定対象媒体に含まれる物質を検出する。それぞれ異なる物質を吸着する吸着膜を備えた振動子を複数設ければ、測定対象媒体に含まれる複数の物質を検出可能となり、例えば、ニオイセンサなどに応用することができる。
【０００３】
しかし、花粉のような粒子状の物質を測定対象物質として検出しようとすると、上記従来の方法では検出が困難であった。そこで、花粉のような粒子状の物質を検出する方法として、測定対象物質を含む測定対象媒体を加熱する方法があった。この方法では、測定対象物質及び気体窒素を含む媒体を２５０℃程度に加熱してアウトガスを発生させた上で捕集し、捕集した媒体にセンサを暴露することで、所定の花粉が含まれるかどうかを検出していた（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、非特許文献１の記載事項を確認するために実験を行った。図８、図９、及び図１０は、それぞれ日本スギ、シラカバ、及びブタクサの花粉を気体窒素に含ませたものを測定対象媒体として、上記のように測定対象媒体を加熱して花粉の検出を、ＧＣ分析（ガスクロマトグラフ分析）を利用して行ったものである。図８〜図１０において、縦軸はアバンダンス（存在量）、横軸は時間を示しており、いずれの図においても、（ａ）は室温で、（ｂ）は１００度に加熱して、（ｃ）は２００℃に加熱して、（ｄ）は２５０℃に加熱して、（ｅ）は３００℃に加熱して、ＧＣ分析を行ったものである。これらの実験によれば、２５０℃程度に加熱することで、花粉の検出が可能なアウトガスが発生し、花粉の種類を判別可能となることが分かった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Atmospheric Environment Vol. 31, No.11, pp. 1715-1719, 1997 "TECHNICAL NOTE A NEW POLLEN DETECTION METHOD BASED ON AN ELECTRONIC NOSE"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記方法では、測定対象媒体を２５０℃程度の高熱に加熱する必要があることから、検出装置に耐熱構造を用いるため高コストになったり、消費電力が高くなったりするという課題があった。
【０００７】
さらに、アウトガスを発生させた媒体を一度捕集し、その後、捕集した媒体にセンサを暴露するという方法を採用していたため、検出が煩雑であったり、検出に時間を要したりするという課題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の一形態では、従来技術にあった上記のような課題を解決可能な検出装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するために、本発明の一態様の物質検出装置は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部と、前記吸入部から吸入された前記測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部と、前記加熱部で加熱された前記測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部と、前記気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部と、を備え、前記測定対象媒体が酸素を含むことを特徴としている。
【００１０】
かかる構成の物質検出装置によれば、加熱部で測定対象媒体を加熱したとき、この測定対象媒体に酸素が含まれることによって測定対象媒体に含まれる測定対象物質等が酸化する。これによって、例えば、１２０℃程度の比較的低い温度でアウトガスを発生させることができるため、装置に用いる耐熱構造のコストを削減したり、消費電力を低減したりすることができる。
【００１１】
また、前記加熱部は、前記測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されることが好ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、アウトガスを発生させるのに十分な温度まで加熱可能な物質検出装置を提供することができる。
【００１３】
また、前記吸入部は、流入路と、前記流入路よりも前記加熱部に近い部位に配された流出路と、を備えて構成されており、前記流出路の流路は、前記流入路の流路よりも狭くなっていることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、流出路が流入路よりも狭いため、流出路以降の部分を通過する測定対象物質同士の間隔を広げることができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００１５】
また、前記吸入部は、前記測定対象物質を含まない媒体を前記測定対象媒体に混合させるように構成された混合部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、測定対象媒体における測定対象物質の濃度を薄くすることができるので、混合部以降の部分を単位時間当たりに通過する測定対象物質を減らすことができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００１７】
また、前記測定対象物質を花粉とすることができる。
【００１８】
花粉は、加熱することによってアウトガスを発生するので、上記構成の物質検出装置は、花粉を対象とした物質検出に適している。
【００１９】
また、前記加熱部及び前記フィルタ部は、加熱可能フィルタ部として一体的に構成されていることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、より小型の物質検出装置を提供することが可能となる。
【００２１】
また、前記検出部は、吸着膜を備えた振動子を備えて構成されることができる。
【００２２】
また、前記検出部は、酸化物半導体センサによって構成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１における物質検出装置の構成例を示す図。
【図２】スギ花粉を含む大気に対して実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示すグラフ。
【図３】発振回路から出力される周波数のピーク強度をデータとして用いて主成分分析を行ってプロットした例を示すグラフ。
【図４】ブタクサ花粉を含む大気に対して実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示すグラフ。
【図５】測定対象物質としてブタクサ花粉を含む大気を実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの主成分分析の結果を示すグラフ。
【図６】実施形態２における物質検出装置の構成例を示す図。
【図７】実施形態３における物質検出装置の構成例を示す図。
【図８】日本スギの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【図９】シラカバの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【図１０】ブタクサの花粉を測定対象物質として検出を行った実験結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、以下の構成に従って、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その構成要素についての説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
（１）物質検出装置の構成例
（２）物質検出装置の動作例
２．実施形態２
３．実施形態３
４．補足事項
【００２５】
＜１．実施形態１＞
以下、図１乃至５を参照しながら本発明の実施形態１について説明する。
【００２６】
＜（１）物質検出装置の構成例＞
図１は、本実施形態１における物質検出装置の構成を示す図である。図１に示すように、物質検出装置１００ａは、吸入部１１０、加熱部１２０、フィルタ部１３０、検出部１４０、バルブ１５０、及びポンプ１６０を含んで構成される。
【００２７】
（吸入部１１０）
吸入部１１０は、測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成されている。より具体的な例を挙げると、この吸入部は筒状に形成されたガラス（ガラスチューブ）からなり、後述するポンプ１６０によって提供される吸引力によって、外気として存在する測定対象媒体（主に気体）を吸入可能に構成されている。吸入部を通過した測定対象媒体は、加熱部１２０に流入する。
【００２８】
（加熱部１２０）
加熱部１２０は、吸入部１１０から吸入された測定対象媒体を加熱可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、加熱部１２０は、外側周辺に電熱線が配置されたガラスチューブからなり、その出口温度を電流によって調整可能に構成されている。
【００２９】
（フィルタ部１３０）
フィルタ部１３０は、加熱部１２０で加熱された測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、このフィルタ部は、数μｍ粒子の遮断性能を有するセルロース及びナノファイバーからなる耐熱性フィルタを用いて構成される。
【００３０】
（検出部１４０）
検出部１４０は、フィルタ部を通過した気相に含まれる物質を検出可能に構成されている。より具体的な例を挙げると、検出部１４０は、吸着膜を備えた水晶振動子１４１を複数備えて構成されており、さらに、水晶振動子１４１を含んで構成される発振回路、及び計算器（いずれも図示せず）などを含んで構成される。この吸着膜は、所定の物質を選択的に吸着可能に構成されており、例えば、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェニル、ポリビニルカルバゾール、エチルセルロース、ポリブタジエン、及びポリアミド樹脂を用いることなどができる。
【００３１】
水晶振動子１４１は、発振回路（図示せず）の一部を構成している。この発振回路は、吸着膜に吸着された物質の重みにより、出力される信号の周波数が変動する。本実施形態１の物質検出装置１００ａでは、この出力信号の周波数の変動を測定することにより、測定対象媒体に所定の物質が含まれるか否か、または所定の物質が含まれる量を検出可能である。検出方法としては、予め準備されたデータベースを利用したパターン認識や主成分分析などが用いられる。パターン認識または主成分分析を用いれば、測定対象媒体に含まれる物質を具体的に特定することなく、例えば花粉などの測定対象物質が測定対象媒体に含まれるか否かを測定可能となる。例えば、いくつかの花粉について、本実施形態１の物質検出装置１００ａを用いて測定された発振回路の出力信号の周波数の変動をデータベースとして準備しておけば、これらの花粉が測定対象媒体に含まれるか否か、及びその含まれる量を検出可能となる。
【００３２】
（バルブ１５０）
バルブ１５０は、開閉状態を複数段階に調整可能であって、開閉状態の調整によって、流入及び流出する媒体の流量を調整可能に構成されている。
【００３３】
（ポンプ１６０）
ポンプ１６０は、物質検出装置１００ａに測定対象媒体の吸引力を提供可能に構成されており、この吸引力を調整可能に構成されている。
【００３４】
上記バルブ１５０とポンプ１６０とを組み合わせて利用することにより、物質検出装置１００ａの吸入部１１０から吸入される測定対象媒体の量を調整することができる。吸入・排気量は、例えば毎分１００ｃｃ程度に調整する。
【００３５】
＜（２）物質検出装置の動作例＞
次に、本実施形態１の物質検出装置１００ａの動作について、図１乃至図５を参照しながら具体的に説明する。
【００３６】
まず、予備実験として、花粉が加熱されることでアウトガスが発生することを、温度を一定に保ったホットプレート上に花粉を配置し、発生する匂いを確認することで確かめた。具体的には、ホットプレートの温度を７０℃から５℃刻みで上昇させ、それぞれの温度において安定化した時点でホットプレートの上に花粉を配置した。すると、ホットプレートの設定温度が９５℃に達した時点で、花粉を配置した際にかすかな匂いを感じるようになった。さらに、設定温度を上げるに従い、焦げるような臭いを明確に感じるようになり、設定温度が１２０℃を超える辺りからは、花粉の配置直後に匂いが発生することが分かった。このことから、花粉は、周辺気体が酸素を含む大気であれば、９５℃以上に加熱することでアウトガスを発生することが分かった。以下の本実施形態１の具体的動作の説明においては、花粉がより安定してアウトガスを発生するよう、花粉を１２０℃に加熱する例について説明する。
【００３７】
本実施形態１の物質検出装置１００ａでは、バルブ１５０及びポンプ１６０によって発生された吸引力により、吸入部１１０から測定対象媒体が吸入される。吸入された測定対象媒体は、加熱部１２０によって１２０℃程度に加熱される。この測定対象媒体には少なくとも酸素が含まれているため、測定対象媒体及び測定対象媒体に含まれる測定対象物質は、ここで、その少なくとも一部が酸化される。加熱部１２０で１２０℃程度に加熱された測定対象媒体は、花粉のような物質が含まれる場合には、加熱されたことによりアウトガスを発生して、フィルタ部１３０に到達する。フィルタ部１３０は、加熱された測定対象媒体に含まれる数μｍの粒子を遮断し、それよりも小さな粒子のみを通過させることで、実質的に気相のみを通過させる。すなわち、アウトガスを発生した花粉の残骸などが除去される。検出部１４０では、フィルタ部１３０を通過した気相に水晶振動子１４１が暴露される。これによって、水晶振動子１４１の表面に配置された吸着膜は、フィルタ部を通過した気相に含まれる物質のうちの所定の物質を吸着する。吸着膜が所定の物質を吸着することにより、水晶振動子１４１を含んで構成された発振回路（図示せず）から出力される周波数が変動する。検出部１４０は、この周波数の変動を、例えば計算器を用いてパターン認識または主成分分析により解析させることにより、測定対象媒体に、所定の花粉が含まれるかどうか、及び含まれる量を検出する。
【００３８】
図２は、測定対象物質としてスギ花粉を含む測定対象媒体（大気）に対して、本実施形態１の物質検出装置１００ａを用いて検出を試みたときの実験結果を示している。具体的には、この実験結果は検出部１４０に含まれる発振回路からの出力信号の周波数の時間変化を示すグラフであり、グラフ中の７つの値は、別個の発振回路から出力される周波数を示している。すなわち、本実施形態１の物質測定装置の検出部１４０は、７つの発振回路を含んで構成されている。なお、本実験においては、一立方メートル当たり約１０〜４００個程度のスギ花粉を含むように調整したものを測定対象媒体として利用した。また、物質検出装置１００ａの稼働直後は加熱部１２０による加熱が十分でないことがあるので、加熱部１２０の温度が安定し、検出部１４０に含まれる発振回路から出力される周波数が定常状態になってから実験を開始した。
【００３９】
図２に示すように、時間経過とともに検出部１４０で測定される周波数が変化していることが分かる。また、周波数変化のピーク強度と花粉の濃度との間には、各々の花粉による周波数変化のピークが重なる場合、正の相関が確認された。
【００４０】
図３は、検出部１４０に含まれる発振回路から出力される周波数のピーク強度をデータとして用いて、主成分分析を行ってプロットした例を示している。
【００４１】
本実施形態１の物質検出装置では、検出部１４０が７つの発振回路（水晶振動子１４１を備える）を含むことから、周波数変化のピーク強度は７点のサンプルが得られる。そのため、測定対象媒体に含まれる測定対象物質が変わったときの周波数変化の変化を直感的に把握することは難しい。そこで、７点のピーク強度のサンプルを１つのベクトルとして考え、スギ、シラカバ、及びブタクサの３種類の花粉についてそれぞれ５回の測定を行い、１５個の単位ベクトルとした上で主成分分析を行った。図３では、そのうちの第１主成分（ＰＣ１）及び第２主成分（ＰＣ２）を平面にプロットしたものであり、横軸が第１主成分（ＰＣ１）、縦軸が第２主成分（ＰＣ２）となっている。なお、第１主成分スコアは０．８２１、第２主成分スコアは０．１１４であった。
【００４２】
図３に示したように、スギ、シラカバ、及びブタクサはそれぞれ第１主成分及び第２主成分からなる平面上の異なる場所に分布している。よって、本実施形態１では、検出部１４０の発振回路の出力信号の周波数変化に対して主成分分析を行うことによって、スギ、シラカバ、及びブタクサのどの花粉が測定対象媒体に含まれるかを検出することが可能となる。
【００４３】
図４は、測定対象物質としてブタクサ花粉を含む測定対象媒体（大気）に対して、本実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの実験結果を示している。図４に示すように、時間経過とともに、検出部１４０に含まれる発振回路からの出力信号の周波数が変化することが分かる。
【００４４】
図５は、上記同様、測定対象物質としてブタクサ花粉を含む測定対象媒体（大気）を、本実施形態１の物質検出装置を用いて検出を試みたときの、主成分分析の結果を示している。図５において、Ａは今回の解析の結果を示している。図５から分かるように、Ａは予め準備されたデータベースにおけるブタクサ花粉のプロットデータの付近に位置しており、これによって検出部１４０は測定対象物質がブタクサ花粉であることを検出することができた。また、スギ花粉及びシラカバ花粉についても同様に、良好に検出することが可能であった。
【００４５】
以上のように、本実施形態１に示した物質検出装置１００ａによれば、特に、測定対象媒体が酸素を含むことによって、加熱部１２０で測定対象媒体を加熱したとき、測定対象媒体に含まれる測定対象物質等が酸化する。これによって、例えば、１２０℃程度の比較的低い温度でアウトガスを発生させることができるため、装置に用いる耐熱構造のコストを削減したり、消費電力を低減したりすることができる。
【００４６】
また、本実施形態１に示した物質検出装置１００ａによれば、加熱部１２０が、測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されているので、アウトガスを発生させるのに十分な温度まで加熱可能な物質検出装置を提供することができる。なお、加熱部１２０が、測定対象媒体を１２０℃程度、またはそれ以上の温度に加熱可能に構成されると、より安定して花粉にアウトガスを発生させることができるためより好ましい。
【００４７】
また、本実施形態１の物質検出装置１００ａは、加熱することによってアウトガスを発生する、花粉のような物質を測定対象物質とすることが有効である。
【００４８】
また、本実施形態１の物質検出装置１００ａは、検出部１４０が、吸着膜を備えた水晶振動子１４１を備えている。これによれば、パターン認識や主成分分析を行うことで、測定対象物質の検出を有効に実施することができる。
【００４９】
＜２．実施形態２＞
次に、図６を参照しながら、本発明の実施形態２について説明する。
【００５０】
図６は、本実施形態２における物質検出装置の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態２の物質検出装置１００ａは、実施形態１と比較して、吸入部１１０が吸入部１１１に変更されている点で異なり、それ以外の構成と機能は実施形態１と同様である。以下、本実施形態２の物質検出装置１００ａについて、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
（吸入部１１１）
吸入部１１１は、流入路１１２及び流出路１１３を備えて構成される。流出路１１３は流入路１１２よりも加熱部１２０に近い部位に配されており、流入路１１２は流出路１１３よりも測定対象媒体が流入する側に配されている。流出路１１３の流路は、流入路１１２の流路よりも狭くなっている。なお、図６に示す本実施形態２の物質検出装置１００ａでは、流入路１１２に対して、流出路１１３が急激に狭くなるよう図示されているが、流入路１１２から流出路１１３にかけて徐々に狭くなるよう構成されると、測定対象媒体がスムーズに流れるためより好ましい。
【００５２】
本実施形態２の物質検出装置１００ｂでは、流出路１１３が流入路１１２よりも狭く構成されているため、流出路以降の部分を通過する測定対象物質同士の間隔を広げることができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００５３】
＜３．実施形態３＞
次に、図７を参照しながら、本発明の実施形態３について説明する。
【００５４】
図７は、本実施形態３における物質検出装置の構成を示す図である。図７に示すように、本実施形態３の物質検出装置１００ｃは、実施形態１と比較して、吸入部１１０が吸入部１１４に変更されている点、並びに、加熱部１２０及びフィルタ部１３０が、加熱部１２０とフィルタ部１３０とが組み合わせられた加熱可能フィルタ部１２１に変更されている点で異なり、それ以外の構成と機能は実施形態１と同様である。以下、本実施形態３の物質検出装置１００ｃについて、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
（吸入部１１４）
吸入部１１４は、測定対象媒体吸入部１１５と、混合部１１６とを備えて構成される。測定対象媒体吸入部１１５は、測定対象媒体を吸入するように構成されている。混合部１１６は、フィルタを備えて構成されており、吸入した測定対象媒体から測定対象物質を除去するよう構成されている。さらに、混合部１１６は、測定対象媒体吸入部１１５から吸入した測定対象媒体に、測定対象物質を除去した媒体を混合させ、混合媒体を生成するよう構成される。混合媒体は、加熱可能フィルタ部１２１に流出される。
【００５６】
（加熱可能フィルタ部１２１）
加熱可能フィルタ部１２１は、実施形態１の加熱部１２０とフィルタ部１３０とを組み合わせて構成されている。すなわち、加熱可能フィルタ部１２１は、混合媒体を加熱し、かつ、加熱された混合媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されている。
【００５７】
本実施形態３の物質検出装置１００ｃによれば、測定対象媒体吸入部１１５と混合部１１６とを備えた吸入部１１４を備えているため、測定対象媒体における測定対象物質の濃度を薄くすることができ、混合部１１６以降の部分を単位時間当たりに通過する測定対象物質を減らすことができる。そのため、個々の測定対象物質から発生するアウトガスを分離することが容易となり、高精度に、測定対象物質の有無や含有量を測定することができる。
【００５８】
また、本実施形態３の物質検出装置１００ｃによれば、加熱可能フィルタ部１２１を備えているため、より小型の物質検出装置を提供することが可能となる。
【００５９】
＜４．補足事項＞
上記複数の実施形態で説明した本発明の物質検出装置は、それぞれの部分を組み合わせて構成することも可能である。例えば、実施形態２において、加熱部１２０及びフィルタ部１３０に代えて、実施形態３で説明した加熱可能フィルタ部１２１を配置することなどが可能である。
【００６０】
なお、上記の説明では検出部１４０は水晶振動子１４１を備えていたが、これは必ずしも水晶振動子である必要はなく、他の振動子に置き換えることも可能である。
【００６１】
また、検出部１４０は、振動子を用いずに、酸化物半導体センサによって構成されても良い。
【００６２】
また、上記実施形態の物質検出装置は、いずれもバルブ１５０及びポンプ１６０を備えて構成されていたが、必ずしもこの構成に限るものではなく、バルブ１５０を備えない構成とすることも可能である。
【００６３】
また、実施形態３で説明した吸入部１１４に含まれる混合部１１６は、測定対象媒体に、測定対象物質を除去した測定対象媒体を混合するよう構成されていたが、この構成に限るものではない。すなわち、例えば、タンクから供給される不純物を取り除いた大気を測定対象媒体に混合するよう構成されてもよい。または、タンクから供給される窒素ガスまたは酸素ガスを測定対象媒体に混合するよう構成されてもよい。
【００６４】
なお、上記の説明はあくまで本発明に関するいくつかの実施形態に過ぎず、これらの実施形態から当業者に理解される範囲の発明は本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ……物質検出装置、１１０……吸入部、１１１……吸入部、１１２……流入路、１１３……流出路、１１４……吸入部、１１５……測定対象媒体吸入部、１１６……混合部、１２０……加熱部、１２１……加熱可能フィルタ部、１３０……フィルタ部、１４０……検出部、１４１……水晶振動子、１５０……バルブ、１６０……ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部と、
前記吸入部から吸入された前記測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部と、
前記加熱部で加熱された前記測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部と、
前記気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部と、を備え、
前記測定対象媒体が酸素を含むことを特徴とする物質検出装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されたことを特徴とする、請求項１記載の物質検出装置。
【請求項３】
前記吸入部は、流入路と、前記流入路よりも前記加熱部に近い部位に配された流出路と、を備えて構成されており、
前記流出路の流路は、前記流入路の流路よりも狭くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の物質検出装置。
【請求項４】
前記吸入部は、前記測定対象物質を含まない媒体を前記測定対象媒体に混合させるように構成された混合部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項５】
前記測定対象物質が花粉であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項６】
前記加熱部及び前記フィルタ部は、加熱可能フィルタ部として一体的に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、吸着膜を備えた振動子を備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の物件検出装置。
【請求項８】
前記検出部は、酸化物半導体センサによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の物件検出装置。
【請求項１】
測定対象物質を含む測定対象媒体を吸入するように構成された吸入部と、
前記吸入部から吸入された前記測定対象媒体を加熱するように構成された加熱部と、
前記加熱部で加熱された前記測定対象媒体に含まれる気相のみを実質的に通過させるように構成されたフィルタ部と、
前記気相に含まれる物質を検出可能に構成された検出部と、を備え、
前記測定対象媒体が酸素を含むことを特徴とする物質検出装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記測定対象媒体を９５℃以上に加熱可能に構成されたことを特徴とする、請求項１記載の物質検出装置。
【請求項３】
前記吸入部は、流入路と、前記流入路よりも前記加熱部に近い部位に配された流出路と、を備えて構成されており、
前記流出路の流路は、前記流入路の流路よりも狭くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の物質検出装置。
【請求項４】
前記吸入部は、前記測定対象物質を含まない媒体を前記測定対象媒体に混合させるように構成された混合部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項５】
前記測定対象物質が花粉であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項６】
前記加熱部及び前記フィルタ部は、加熱可能フィルタ部として一体的に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の物質検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、吸着膜を備えた振動子を備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の物件検出装置。
【請求項８】
前記検出部は、酸化物半導体センサによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の物件検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３２８４１（Ｐ２０１２−１３２８４１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６５５７（Ｐ２０１０−２８６５５７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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