臭気測定装置
【課題】 測定試料の臭気を官能表現で評価することができる臭気測定装置の提供。
【解決手段】 異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサ３１〜３６と、ｍ個の臭気センサ３１〜３６の測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部２１と、ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部２２とを備える臭気測定装置であって、基準試料測定部２２は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、さらに、複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部２３を備えることを特徴とする。
【解決手段】 異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサ３１〜３６と、ｍ個の臭気センサ３１〜３６の測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部２１と、ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部２２とを備える臭気測定装置であって、基準試料測定部２２は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、さらに、複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部２３を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臭気測定装置に関し、特に、測定試料の臭気を官能表現で評価することができる臭気測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臭気の識別や評価は、実際に人間の嗅覚を用いて行われるのが一般的であった。しかしながら、実際に臭気を嗅ぐ人（パネラー）の個人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定する必要があるので、測定結果を精度良く得るためには、パネラーを一定人数以上確保するとともに、試験場所の環境等にも充分な配慮を必要とする。よって、膨大な手間と時間とがかかっていた。さらに、このように行っても、人間の嗅覚は臭気に順応するという特性を有するため、常に一定基準で確定的な判断を下すことは困難であった。
【０００３】
そこで、近年、臭気物質に対して応答特性を有するガスセンサの一種である臭気センサを利用した臭気測定装置が開発されている（例えば、特許文献１及び２参照）。こうした臭気測定装置では、複数の臭気センサにより取得された検出信号に基づいて、クラスター分析、主成分分析等の各種多変量解析処理やニューラルネットワークを用いた非線形解析処理等を行うことで、測定試料の臭気の強度を算出することができる。
【０００４】
さらに、測定試料の臭気について複数の臭気センサにより取得された検出信号に基づいて、複数の種類の標準臭気に対する類似度をそれぞれ求めることができる臭気測定装置も開示されている（例えば、特許文献３参照）。このような臭気測定装置では、測定試料を、例えば、ｍ個の臭気センサで測定すると、各臭気センサからその強度信号が出力されるため、ｍ個の測定データが生成される。これらの測定データは、数学的には、ｍ次元空間（臭気空間）における１つの点で表される。よって、測定試料の濃度が相違するように複数の試料を作製してそれぞれ測定すると、その濃度変化に伴って臭気空間での点が原点から或る一定の方向に移動するので、その点を繋ぐ１本の線を考えることができる。この１本の線は、その測定試料の臭気の種類に対応する特有な向きを有する。したがって、予め、標準臭気を有する標準試料の測定結果を、臭気空間において位置付けて記憶させることにより、測定試料の測定結果と標準試料の測定結果との方向が、似ている場合には、両者は近い種類の臭気であると判断し、一方、方向が全く異なる場合には、逆に両者は遠い種類の臭気であると判断している。
【０００５】
具体的には、臭気空間において、測定試料及び標準試料の測定結果として、それぞれ直線の測定臭気ベクトル及び標準臭気ベクトルを作成した場合には、測定臭気ベクトルと標準臭気ベクトルとの成す角度を算出する。その結果、算出された角度に基づいて標準臭気に対する測定試料の臭気の類似度を、角度が０°であるときには、１００と定め、一方、角度が所定値以上であるときには、０と定めるように、０〜１００の範囲で設定することにより算出している。さらに、標準臭気ベクトルに対する測定臭気ベクトルの正射影をとり、正射影の長さに基づいて、測定試料の臭気に含まれる基準臭気の強度を算出している。
【特許文献１】特開平１１−３５２０８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６９２号公報
【特許文献３】特開２００３−３１５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した臭気測定装置において、標準試料として、例えば、芳香族系臭気としてのトルエン等、アルコール系臭気としてのｎ−ブタノール等、炭化水素系臭気としてのヘプタン等、エステル系臭気としての酢酸エチル等、アミン系臭気としてのトリメチルアミン等、アルデヒド系臭気としてのブチルアルデヒド等、硫黄系臭気としてのメチルメルカプタン等、有機酸系臭気としての酪酸等を用いていた。よって、測定試料の臭気の類似度や強度は、官能表現でなく、ガス成分濃度表示で評価されていた。
【０００７】
一方、臭気測定装置において、例えば、芳香族系臭気との類似度５０、芳香族系臭気の強度５０というようなガス成分濃度表示でなく、例えば、くん煙臭というような官能表現で評価を行うことが試みられているが、官能試験により定められたくん煙臭等については、臭気空間において原点から特有な向きを示さないため、うまくいかず実用化されていない。
そこで、本発明は、測定試料の臭気を官能表現で評価することができる臭気測定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】
【０００８】
本件発明者らは、上記課題を解決するために、官能試験によるくん煙臭等の基準臭気の強度が相違するように複数の試料を作製し測定して、その強度変化に伴って臭気空間において点がどの方向に移動するか検討を行った。そこで、官能試験により定められたくん煙臭等の基準臭気については、その強度変化に伴って臭気空間において原点から点を見る方向が或る一定の方向に移動することを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明の臭気測定装置は、異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサと、前記ｍ個の臭気センサの測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部と、前記ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部とを備える臭気測定装置であって、前記基準試料測定部は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、さらに、前記複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、前記ｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部を備えることを特徴とするようにしている。
【００１０】
本発明の臭気測定装置によれば、官能試験により基準臭気の強度が予め定められた基準試料を測定することにより、ｍ次元空間において、臭気ベクトルを作成する。官能試験により基準臭気の様々な強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、それぞれ臭気ベクトルを作成する。これにより、ｍ次元空間において、例えば、臭気ベクトルの角度（方向）の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成して記憶させる。
ここで、「基準臭気」とは、例えば、くん煙臭、卵が腐った臭気等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の臭気測定装置によれば、官能試験による基準臭気の強度の方向が対応付けられた基準臭気方向ベクトルが記憶されているので、基準臭気ベクトルと測定試料の測定結果とを比較することにより、測定試料の臭気を、基準臭気の強度を用いる官能表現で評価することができる。また、人間の嗅覚を用いて判断できなかった小さな差も評価することができる。
【００１２】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の臭気測定装置は、前記標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新して記憶させたときに、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる再算出部を備えるようにしてもよい。
本発明の臭気測定装置によれば、それぞれの種類の標準臭気を示す標準臭気ベクトルと、基準臭気の強度を示す基準臭気方向ベクトルとの関係は、一定であるので、例えば、臭気センサの応答性が変化するため、標準試料測定部が、ｎ個の標準臭気ベクトルを更新したときには、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる。これによって、標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新するごとに、基準試料測定部により基準試料を測定する必要をなくすことができる。
【００１３】
また、本発明の臭気測定装置は、前記複数の基準試料において、ｍ次元空間において、前記臭気ベクトルの長さが等しくなるように調整したものを用いるようにしてもよい。
また、本発明の臭気測定装置は、前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルの角度の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成するようにしてもよい。
そして、本発明の臭気測定装置は、前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルについて、各標準臭気ベクトルに対して正射影をとり、正射影の長さの変化により、基準臭気方向ベクトルを作成するようにしてもよい。
さらに、本発明の臭気測定装置は、前記標準臭気は、芳香族系臭気、アルコール系臭気、炭化水素系臭気、エステル系臭気、アミン系臭気、アルデヒド系臭気、硫黄系臭気、及び、有機酸系臭気からなる群から選択される少なくとも２つのものであるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である臭気測定装置の構成を示すブロック図である。
臭気測定装置は、試料（標準試料、基準試料、測定試料）を吸引する吸入口１と、前処理を施す前処理部（捕集管）２と、それぞれ応答特性が異なる６個の臭気センサ３１〜３６を有するセンサセル３と、センサセル３に試料を引き込むためのポンプ４と、不活性ガスを貯蔵するガスタンク１１と、臭気センサ３１〜３６による検出信号を解析処理したり、装置全体の動作を制御したりする制御部５と、制御部５からの出力をディスプレイ画面に表示する表示部６と、キーボード等の入力装置を有する操作部８とにより構成される。
【００１６】
なお、吸入口１から吸引する基準試料又は測定試料は、常温でガスの場合はガスボンベ等に封入され、一定量を取り出されて使用される。また、液体の場合はガラス容器等に入れられ、所定温度に保たれたり、窒素ガス等をバブリングされたりして使用される。さらに、固体の場合はガラス容器等に入れられ、所定温度に保たれて使用される。
【００１７】
前処理部（捕集管）２は、試料に含まれる水分の除去、試料の濃縮／希釈、妨害ガスの除去等を行うものである。よって、前処理部２では、例えば、標準試料を不活性ガス等で希釈することで、標準試料の濃度を複数段階（例えば、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階）に変えた試料を作製することもできる。
【００１８】
臭気センサ３１〜３６は、臭気の強度に応じて電気抵抗値が変化するそれぞれ異なる応答特性を有する酸化物半導体センサであるが、導電性高分子センサや、水晶振動子や、ＳＡＷデバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサ等、他の検出手法によるセンサであってもよい。また、臭気センサの個数も、特に限定されない。このような臭気センサ３１〜３６に、試料が接触すると、各臭気センサ３１〜３６からそれぞれ検出信号が並列で制御部５に出力されることになる。
【００１９】
制御部５は、パーソナルコンピュータを中心に構成され、コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより、試料処理部２０と、標準試料測定部２１と、基準試料測定部２２と、算出部２３と、測定試料測定部２４と、判定部２５と、再算出部２６として機能するものである。また、制御部５は、データを記憶させる記憶装置（メモリ、ＨＤＤ等）７と連結されている。
【００２０】
試料処理部２０は、操作部８からの操作信号等に基づいて、ポンプ４を作動させることにより、試料をセンサセル３に引き込む制御を行うものである。
例えば、標準臭気の設定作業を行う操作信号（標準臭気設定信号）を受信したときには、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。このとき、例えば、標準試料の濃度を、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階に変えた試料を作製して、順次センサセル３に引き込む。また、基準臭気の設定作業を行う出力信号（基準臭気設定信号）を受信したときには、そのまま試料をセンサセル３に引き込む。さらに、測定試料の測定作業を行う出力信号（測定信号）を受信したときには、そのまま試料をセンサセル３に引き込む。
【００２１】
標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサ３１〜３６により形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成して、記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
具体的には、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。ここで、臭気センサ３１〜３６から得られた６個の測定データをそれぞれ異なる方向の軸として形成される６次元空間（臭気空間）を考えると、６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。標準試料の濃度を、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階に変えた試料をそれぞれ測定して得られた測定結果では、臭気空間内で原点から特有の一定の方向にほぼ直線状に点がずれていくので、これを臭気空間内での標準臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、６次元空間（臭気空間）を図示するのは難しいので、ここでは理解を容易にするために、２個の臭気センサ３１、３２から得られた２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２により形成される２次元空間に簡略化して考えることとする。図２に示すように、２次元空間内において、標準試料の希釈無しの試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点Ｐ１で表される。また、標準試料を上述したように希釈した試料に対する測定点は、それぞれＰ２、Ｐ３、Ｐ４と表される。これにより、Ｐ４、Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１を一直線で繋ぐことで、標準臭気ベクトルＳ１を引くことができる。つまり、標準試料の標準臭気に対応付けられる標準臭気ベクトルＳ１が作成される。
【００２２】
よって、７種類の標準試料として、例えば、芳香族系臭気としてのトルエン等、炭化水素系臭気としてのヘプタン等、エステル系臭気としての酢酸エチル等、アミン系臭気としてのトリメチルアミン等、アルデヒド系臭気としてのブチルアルデヒド等、硫黄系臭気としてのメチルメルカプタン等、有機酸系臭気としての酪酸等を用いて測定を行うと、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成することができることになる。
【００２３】
基準試料測定部２２は、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、６次元空間（臭気空間）に臭気ベクトルＳＸを作成して記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
具体的には、上述したように、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間（６次元空間）内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。これにより、この点と、記憶装置７に記憶されている原点Ｐ４とを結んだものを、臭気空間内で臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、上述したものと同様に図２に示すように、２次元空間内において、基準試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点ＰＸで表される。これにより、Ｐ４、ＰＸを一直線で繋ぐことで、基準臭気の強度に対応する臭気ベクトルＳＸを引くことができる。
なお、官能試験により定められた基準臭気については、臭気空間において基準臭気の種類に対応する原点から一定の方向を示さず、その強度変化に伴って原点から点を見る方向が或る一定の方向に移動するため、例えば、表１に示すような、官能試験によってくん煙臭の強度が異なる６個の基準試料を測定して、６次元空間（臭気空間）に、図３に示すような６個の臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６を作成する。このとき、６個の基準試料としては、臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の長さが等しくなるように調整したものを用いることが好ましい。
【００２４】
【表１】
【００２５】
算出部２３は、標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の角度θ１〜θ６により、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することで、類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
例えば、まず、標準臭気ベクトルＳ１に対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６のそれぞれの類似度αを算出する。
ここで、臭気ベクトルＳＸの方向が、標準臭気ベクトルＳ１の方向に似ている場合には、基準臭気の強度は標準臭気に似ている種類の臭気であると判断することができ、逆に、方向が全く異なる場合には、遠い種類の臭気であると判断することができる。そこで、臭気ベクトルＳＸと標準臭気ベクトルＳ１との類似性を判断する指標として、標準臭気ベクトルＳ１と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θに基づいて、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することになる。
よって、予め、図４に示すように、標準臭気ベクトルＳ１と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θが０°であるときには、類似度αは１００であるとし、また、角度θが閾値θｔｈ以上であるときには、類似度αは０であると判定するように、角度θと類似度αとの関係を関数として記憶装置７に設定する。これにより、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを０〜１００の数値で表す。
【００２６】
具体的には、図３に示すような異なるくん煙臭の強度を示す臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６について、硫黄系臭気を示す標準臭気ベクトルＳ１に対する各角度θ１〜θ６によりそれぞれ類似度αを算出すると、図５のような結果が得られる。同様に、標準臭気ベクトルＳ２〜Ｓ７に対する角度θにより類似度αを算出すると、図６〜図１１のような結果が得られる。
次に、図５〜図１１により、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７に対する類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成する。例えば、図５により、標準臭気ベクトルＳ１に対する類似度αが大きくなれば、くん煙臭の強度が強くなるように、同様に図６〜図１１に基づいて、臭気方向ベクトルＳＡを作成する。
その後、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させることになる。なお、基準臭気方向ベクトルＳＡは、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７との位置関係がわかるので、６次元空間（臭気空間）でも位置づけられることになる。
【００２７】
測定試料測定部２４は、６次元空間（臭気空間）において、未知である測定試料の測定結果に基づいて、測定臭気ベクトルＳＹを作成する制御を行うものである。
具体的には、上述したように、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間（６次元空間）内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。これにより、この点と、記憶装置７に記憶されている原点Ｐ４とを結んだものを、臭気空間内での測定臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、上述したものと同様に図１２に示すように、２次元空間内において、測定試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点ＰＹで表される。これにより、Ｐ４、ＰＹを一直線で繋ぐことで、測定試料に対応する測定臭気ベクトルＳＹを引くことができる。
【００２８】
判定部２５は、基準臭気方向ベクトルＳＡを用いて、測定臭気ベクトルＳＹが示す方向により、測定試料に含まれる基準臭気の強度を算出する制御を行うものである。このとき、測定試料としても、臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の長さと等しくなるように調整したものを用いることが好ましい。
【００２９】
再算出部２６は、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’を更新して記憶させたときに、記憶装置７に記憶させていた７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
つまり、それぞれの種類の標準臭気を示す標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と、基準臭気の強度を示す基準臭気方向ベクトルＳＡとの関係は、一定であるので、例えば、図１３に示すように、臭気センサ３１〜３６の応答性が変化するため、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’を更新したときには、記憶装置７に記憶させていた７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させることになる。これによって、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を更新するごとに、基準試料測定部２２により基準試料を測定する必要がなくなる。
【００３０】
次に、臭気測定装置の使用方法について説明する。ここでは、未知である測定試料に含まれるくん煙臭の強度を測定する場合について説明する。図１４及び図１５は、臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
（１）標準臭気の設定作業
まず、ステップＳ１０１の処理において、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θが０°であるときには、類似度αは１００であるとし、また、角度θが閾値θｔｈ以上であるときには、類似度αは０であると判定するように、角度θと類似度αとの関係を関数として記憶装置７に設定する（図４参照）。
次に、ステップＳ１０２の処理において、操作部８から標準臭気の設定作業を行う操作信号（標準臭気設定信号）を送信する。
次に、ステップＳ１０３の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝０と関数として記憶装置７に記憶される。
【００３１】
次に、ステップＳ１０４の処理において、試料処理部２０は、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ１０５の処理において、標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサにより形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルを作成して、記憶装置７に記憶させる（図２参照）。
【００３２】
次に、ステップＳ１０６の処理において、ｎ＝６であるか否かを判定する。ｎ＝６でないときには、ステップＳ１０７の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝ｎ＋１と関数として記憶装置７に記憶させて、ステップＳ１０４の処理に戻る。
（２）基準臭気の設定作業
一方、ｎ＝６であるとした場合には、ステップＳ１０８の処理において、官能試験により定められた、表１に示すようなくん煙臭の強度が異なる６個の基準試料を準備する。このとき、各基準試料において、臭気ベクトルＳＸの長さが等しくなるように調整する。
次に、ステップＳ１０９の処理において、操作部８から基準臭気の設定作業を行う操作信号（基準臭気設定信号）を送信する。
【００３３】
次に、ステップＳ１１０の処理において、試料処理部２０は、吸入口１から基準試料をセンサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ１１１の処理において、基準試料測定部２２は、基準試料の測定結果により、６次元空間（臭気空間）に臭気ベクトルＳＸを作成して、記憶装置７に記憶させる（図３参照）。
【００３４】
次に、ステップＳ１１２の処理において、基準試料をまだ測定するか否かを判定する。基準試料をまだ測定するときには、ステップＳ１１０の処理に戻る。
一方、基準試料をもう測定しない場合には、ステップＳ１１３の処理において、算出部２３は、標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の角度θ１〜θ６により、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することで、類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させる（図５〜図１１参照）。
そして、ステップＳ１１３の処理が終了した場合には、本フローチャートを終了させることになる。
【００３５】
（３）測定試料の測定作業
まず、ステップＳ２０１の処理において、操作部８から受信した操作信号の種類を判定する。測定試料の測定作業を行う操作信号（測定信号）を受信したときには、ステップＳ２０２の処理において、試料処理部２０は、吸入口１から測定試料をセンサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ２０３の処理において、測定試料測定部２４は、測定試料の測定結果により、６次元空間（臭気空間）に測定臭気ベクトルＳＹを作成する（図１２参照）。
【００３６】
次に、ステップＳ２０４の処理において、判定部２５は、基準臭気方向ベクトルＳＡを用いて、測定臭気ベクトルＳＹが示す方向により、測定試料に含まれる基準臭気の強度を算出する。
そして、ステップＳ２０４の処理が終了した場合には、本フローチャートを終了させることになる。
【００３７】
一方、ステップＳ２０１の処理において、標準試料の測定作業を行う操作信号（標準試料設定信号）を受信したときには、ステップＳ２０５の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝０と関数として記憶装置７に記憶される。
【００３８】
次に、ステップＳ２０６の処理において、試料処理部２０は、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ２０７の処理において、標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサ３１〜３６により形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルを作成して、記憶装置７に記憶させる。
【００３９】
次に、ステップＳ２０８の処理において、ｎ＝６であるか否かを判定する。ｎ＝６でないときには、ステップＳ２０９の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝ｎ＋１と関数として記憶装置７に記憶させて、ステップＳ２０６の処理に戻る。
一方、ｎ＝６であるとした場合には、ステップＳ２１０の処理において、再算出部２６は、記憶装置７に記憶させていた標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させる。
そして、ステップＳ２１０の処理が終了した場合には、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【００４０】
以上のように、本発明の臭気測定装置によれば、予め、官能試験によりくん煙臭の強度が定められた６個の基準試料を測定することにより、６個の臭気ベクトルを作成する。これにより、６個の臭気ベクトルＳＸの角度θの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して記憶させる。したがって、官能試験によるくん煙臭の強度の方向が対応付けられた基準臭気方向ベクトルＳＡが記憶されているので、基準臭気方向ベクトルＳＡと測定試料の測定臭気ベクトルＳＹとを比較することにより、測定された測定試料の臭気を、くん煙臭の強度で評価することができる。また、人間の嗅覚を用いて判断できなかった小さな差も評価することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
（１）上述したにおい測定装置では、７種類の標準試料を測定した測定結果により、６個の臭気センサにより形成される６次元空間（臭気空間）に、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成する構成としたが、例えば、１０種類の標準試料を測定した測定結果により、９個の臭気センサにより形成される９次元空間（臭気空間）に、１０個の標準臭気ベクトルを作成するような構成としてもよく、標準試料の種類数と臭気センサの数とは、特に限定されない。
（２）上述した臭気測定装置では、基準試料測定部２２により、官能試験によりくん煙臭の強度が定められた基準試料のみの測定結果に基づいて、１個の基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と１個の基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶させる構成としたが、例えば、官能試験によりくん煙臭とは異なる基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、他の基準臭気方向ベクトルを作成して、標準臭気ベクトルと他の基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させるような構成としてもよく、記憶させる基準臭気方向ベクトルの数は、特に限定されない。
【００４２】
ベクトルとは、通常直線であるが、本発明におけるベクトルとは、同一のにおいの濃度を変化させて求めた曲線も包含して解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、測定試料の臭気を官能表現で評価する臭気測定装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態である臭気測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】臭気空間における標準臭気ベクトルと臭気ベクトルとを示す説明図である。
【図３】標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルの角度θを示す図である。
【図４】角度θと類似度αとの関係を示す図である。
【図５】硫黄系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図６】アミン系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図７】有機酸系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図８】アルデヒド系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図９】エステル系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１０】芳香族系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１１】炭化水素系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１２】臭気空間における基準臭気方向ベクトルと測定臭気ベクトルとを示す説明図である。
【図１３】臭気空間における基準臭気方向ベクトルと標準臭気ベクトルとの関係を示す説明図である。
【図１４】臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【図１５】臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１１：ガスタンク
２１：標準試料測定部
２２：基準試料測定部
２３：算出部
３１〜３６：臭気センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臭気測定装置に関し、特に、測定試料の臭気を官能表現で評価することができる臭気測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臭気の識別や評価は、実際に人間の嗅覚を用いて行われるのが一般的であった。しかしながら、実際に臭気を嗅ぐ人（パネラー）の個人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定する必要があるので、測定結果を精度良く得るためには、パネラーを一定人数以上確保するとともに、試験場所の環境等にも充分な配慮を必要とする。よって、膨大な手間と時間とがかかっていた。さらに、このように行っても、人間の嗅覚は臭気に順応するという特性を有するため、常に一定基準で確定的な判断を下すことは困難であった。
【０００３】
そこで、近年、臭気物質に対して応答特性を有するガスセンサの一種である臭気センサを利用した臭気測定装置が開発されている（例えば、特許文献１及び２参照）。こうした臭気測定装置では、複数の臭気センサにより取得された検出信号に基づいて、クラスター分析、主成分分析等の各種多変量解析処理やニューラルネットワークを用いた非線形解析処理等を行うことで、測定試料の臭気の強度を算出することができる。
【０００４】
さらに、測定試料の臭気について複数の臭気センサにより取得された検出信号に基づいて、複数の種類の標準臭気に対する類似度をそれぞれ求めることができる臭気測定装置も開示されている（例えば、特許文献３参照）。このような臭気測定装置では、測定試料を、例えば、ｍ個の臭気センサで測定すると、各臭気センサからその強度信号が出力されるため、ｍ個の測定データが生成される。これらの測定データは、数学的には、ｍ次元空間（臭気空間）における１つの点で表される。よって、測定試料の濃度が相違するように複数の試料を作製してそれぞれ測定すると、その濃度変化に伴って臭気空間での点が原点から或る一定の方向に移動するので、その点を繋ぐ１本の線を考えることができる。この１本の線は、その測定試料の臭気の種類に対応する特有な向きを有する。したがって、予め、標準臭気を有する標準試料の測定結果を、臭気空間において位置付けて記憶させることにより、測定試料の測定結果と標準試料の測定結果との方向が、似ている場合には、両者は近い種類の臭気であると判断し、一方、方向が全く異なる場合には、逆に両者は遠い種類の臭気であると判断している。
【０００５】
具体的には、臭気空間において、測定試料及び標準試料の測定結果として、それぞれ直線の測定臭気ベクトル及び標準臭気ベクトルを作成した場合には、測定臭気ベクトルと標準臭気ベクトルとの成す角度を算出する。その結果、算出された角度に基づいて標準臭気に対する測定試料の臭気の類似度を、角度が０°であるときには、１００と定め、一方、角度が所定値以上であるときには、０と定めるように、０〜１００の範囲で設定することにより算出している。さらに、標準臭気ベクトルに対する測定臭気ベクトルの正射影をとり、正射影の長さに基づいて、測定試料の臭気に含まれる基準臭気の強度を算出している。
【特許文献１】特開平１１−３５２０８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６９２号公報
【特許文献３】特開２００３−３１５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した臭気測定装置において、標準試料として、例えば、芳香族系臭気としてのトルエン等、アルコール系臭気としてのｎ−ブタノール等、炭化水素系臭気としてのヘプタン等、エステル系臭気としての酢酸エチル等、アミン系臭気としてのトリメチルアミン等、アルデヒド系臭気としてのブチルアルデヒド等、硫黄系臭気としてのメチルメルカプタン等、有機酸系臭気としての酪酸等を用いていた。よって、測定試料の臭気の類似度や強度は、官能表現でなく、ガス成分濃度表示で評価されていた。
【０００７】
一方、臭気測定装置において、例えば、芳香族系臭気との類似度５０、芳香族系臭気の強度５０というようなガス成分濃度表示でなく、例えば、くん煙臭というような官能表現で評価を行うことが試みられているが、官能試験により定められたくん煙臭等については、臭気空間において原点から特有な向きを示さないため、うまくいかず実用化されていない。
そこで、本発明は、測定試料の臭気を官能表現で評価することができる臭気測定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】
【０００８】
本件発明者らは、上記課題を解決するために、官能試験によるくん煙臭等の基準臭気の強度が相違するように複数の試料を作製し測定して、その強度変化に伴って臭気空間において点がどの方向に移動するか検討を行った。そこで、官能試験により定められたくん煙臭等の基準臭気については、その強度変化に伴って臭気空間において原点から点を見る方向が或る一定の方向に移動することを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明の臭気測定装置は、異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサと、前記ｍ個の臭気センサの測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部と、前記ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部とを備える臭気測定装置であって、前記基準試料測定部は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、さらに、前記複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、前記ｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部を備えることを特徴とするようにしている。
【００１０】
本発明の臭気測定装置によれば、官能試験により基準臭気の強度が予め定められた基準試料を測定することにより、ｍ次元空間において、臭気ベクトルを作成する。官能試験により基準臭気の様々な強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、それぞれ臭気ベクトルを作成する。これにより、ｍ次元空間において、例えば、臭気ベクトルの角度（方向）の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成して記憶させる。
ここで、「基準臭気」とは、例えば、くん煙臭、卵が腐った臭気等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の臭気測定装置によれば、官能試験による基準臭気の強度の方向が対応付けられた基準臭気方向ベクトルが記憶されているので、基準臭気ベクトルと測定試料の測定結果とを比較することにより、測定試料の臭気を、基準臭気の強度を用いる官能表現で評価することができる。また、人間の嗅覚を用いて判断できなかった小さな差も評価することができる。
【００１２】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の臭気測定装置は、前記標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新して記憶させたときに、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる再算出部を備えるようにしてもよい。
本発明の臭気測定装置によれば、それぞれの種類の標準臭気を示す標準臭気ベクトルと、基準臭気の強度を示す基準臭気方向ベクトルとの関係は、一定であるので、例えば、臭気センサの応答性が変化するため、標準試料測定部が、ｎ個の標準臭気ベクトルを更新したときには、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる。これによって、標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新するごとに、基準試料測定部により基準試料を測定する必要をなくすことができる。
【００１３】
また、本発明の臭気測定装置は、前記複数の基準試料において、ｍ次元空間において、前記臭気ベクトルの長さが等しくなるように調整したものを用いるようにしてもよい。
また、本発明の臭気測定装置は、前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルの角度の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成するようにしてもよい。
そして、本発明の臭気測定装置は、前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルについて、各標準臭気ベクトルに対して正射影をとり、正射影の長さの変化により、基準臭気方向ベクトルを作成するようにしてもよい。
さらに、本発明の臭気測定装置は、前記標準臭気は、芳香族系臭気、アルコール系臭気、炭化水素系臭気、エステル系臭気、アミン系臭気、アルデヒド系臭気、硫黄系臭気、及び、有機酸系臭気からなる群から選択される少なくとも２つのものであるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である臭気測定装置の構成を示すブロック図である。
臭気測定装置は、試料（標準試料、基準試料、測定試料）を吸引する吸入口１と、前処理を施す前処理部（捕集管）２と、それぞれ応答特性が異なる６個の臭気センサ３１〜３６を有するセンサセル３と、センサセル３に試料を引き込むためのポンプ４と、不活性ガスを貯蔵するガスタンク１１と、臭気センサ３１〜３６による検出信号を解析処理したり、装置全体の動作を制御したりする制御部５と、制御部５からの出力をディスプレイ画面に表示する表示部６と、キーボード等の入力装置を有する操作部８とにより構成される。
【００１６】
なお、吸入口１から吸引する基準試料又は測定試料は、常温でガスの場合はガスボンベ等に封入され、一定量を取り出されて使用される。また、液体の場合はガラス容器等に入れられ、所定温度に保たれたり、窒素ガス等をバブリングされたりして使用される。さらに、固体の場合はガラス容器等に入れられ、所定温度に保たれて使用される。
【００１７】
前処理部（捕集管）２は、試料に含まれる水分の除去、試料の濃縮／希釈、妨害ガスの除去等を行うものである。よって、前処理部２では、例えば、標準試料を不活性ガス等で希釈することで、標準試料の濃度を複数段階（例えば、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階）に変えた試料を作製することもできる。
【００１８】
臭気センサ３１〜３６は、臭気の強度に応じて電気抵抗値が変化するそれぞれ異なる応答特性を有する酸化物半導体センサであるが、導電性高分子センサや、水晶振動子や、ＳＡＷデバイスの表面にガス吸着膜を形成したセンサ等、他の検出手法によるセンサであってもよい。また、臭気センサの個数も、特に限定されない。このような臭気センサ３１〜３６に、試料が接触すると、各臭気センサ３１〜３６からそれぞれ検出信号が並列で制御部５に出力されることになる。
【００１９】
制御部５は、パーソナルコンピュータを中心に構成され、コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより、試料処理部２０と、標準試料測定部２１と、基準試料測定部２２と、算出部２３と、測定試料測定部２４と、判定部２５と、再算出部２６として機能するものである。また、制御部５は、データを記憶させる記憶装置（メモリ、ＨＤＤ等）７と連結されている。
【００２０】
試料処理部２０は、操作部８からの操作信号等に基づいて、ポンプ４を作動させることにより、試料をセンサセル３に引き込む制御を行うものである。
例えば、標準臭気の設定作業を行う操作信号（標準臭気設定信号）を受信したときには、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。このとき、例えば、標準試料の濃度を、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階に変えた試料を作製して、順次センサセル３に引き込む。また、基準臭気の設定作業を行う出力信号（基準臭気設定信号）を受信したときには、そのまま試料をセンサセル３に引き込む。さらに、測定試料の測定作業を行う出力信号（測定信号）を受信したときには、そのまま試料をセンサセル３に引き込む。
【００２１】
標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサ３１〜３６により形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成して、記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
具体的には、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。ここで、臭気センサ３１〜３６から得られた６個の測定データをそれぞれ異なる方向の軸として形成される６次元空間（臭気空間）を考えると、６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。標準試料の濃度を、希釈無し、１／３に希釈、１／１０に希釈、不活性ガスのみの４段階に変えた試料をそれぞれ測定して得られた測定結果では、臭気空間内で原点から特有の一定の方向にほぼ直線状に点がずれていくので、これを臭気空間内での標準臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、６次元空間（臭気空間）を図示するのは難しいので、ここでは理解を容易にするために、２個の臭気センサ３１、３２から得られた２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２により形成される２次元空間に簡略化して考えることとする。図２に示すように、２次元空間内において、標準試料の希釈無しの試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点Ｐ１で表される。また、標準試料を上述したように希釈した試料に対する測定点は、それぞれＰ２、Ｐ３、Ｐ４と表される。これにより、Ｐ４、Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１を一直線で繋ぐことで、標準臭気ベクトルＳ１を引くことができる。つまり、標準試料の標準臭気に対応付けられる標準臭気ベクトルＳ１が作成される。
【００２２】
よって、７種類の標準試料として、例えば、芳香族系臭気としてのトルエン等、炭化水素系臭気としてのヘプタン等、エステル系臭気としての酢酸エチル等、アミン系臭気としてのトリメチルアミン等、アルデヒド系臭気としてのブチルアルデヒド等、硫黄系臭気としてのメチルメルカプタン等、有機酸系臭気としての酪酸等を用いて測定を行うと、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成することができることになる。
【００２３】
基準試料測定部２２は、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、６次元空間（臭気空間）に臭気ベクトルＳＸを作成して記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
具体的には、上述したように、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間（６次元空間）内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。これにより、この点と、記憶装置７に記憶されている原点Ｐ４とを結んだものを、臭気空間内で臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、上述したものと同様に図２に示すように、２次元空間内において、基準試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点ＰＸで表される。これにより、Ｐ４、ＰＸを一直線で繋ぐことで、基準臭気の強度に対応する臭気ベクトルＳＸを引くことができる。
なお、官能試験により定められた基準臭気については、臭気空間において基準臭気の種類に対応する原点から一定の方向を示さず、その強度変化に伴って原点から点を見る方向が或る一定の方向に移動するため、例えば、表１に示すような、官能試験によってくん煙臭の強度が異なる６個の基準試料を測定して、６次元空間（臭気空間）に、図３に示すような６個の臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６を作成する。このとき、６個の基準試料としては、臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の長さが等しくなるように調整したものを用いることが好ましい。
【００２４】
【表１】
【００２５】
算出部２３は、標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の角度θ１〜θ６により、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することで、類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
例えば、まず、標準臭気ベクトルＳ１に対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６のそれぞれの類似度αを算出する。
ここで、臭気ベクトルＳＸの方向が、標準臭気ベクトルＳ１の方向に似ている場合には、基準臭気の強度は標準臭気に似ている種類の臭気であると判断することができ、逆に、方向が全く異なる場合には、遠い種類の臭気であると判断することができる。そこで、臭気ベクトルＳＸと標準臭気ベクトルＳ１との類似性を判断する指標として、標準臭気ベクトルＳ１と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θに基づいて、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することになる。
よって、予め、図４に示すように、標準臭気ベクトルＳ１と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θが０°であるときには、類似度αは１００であるとし、また、角度θが閾値θｔｈ以上であるときには、類似度αは０であると判定するように、角度θと類似度αとの関係を関数として記憶装置７に設定する。これにより、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを０〜１００の数値で表す。
【００２６】
具体的には、図３に示すような異なるくん煙臭の強度を示す臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６について、硫黄系臭気を示す標準臭気ベクトルＳ１に対する各角度θ１〜θ６によりそれぞれ類似度αを算出すると、図５のような結果が得られる。同様に、標準臭気ベクトルＳ２〜Ｓ７に対する角度θにより類似度αを算出すると、図６〜図１１のような結果が得られる。
次に、図５〜図１１により、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７に対する類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成する。例えば、図５により、標準臭気ベクトルＳ１に対する類似度αが大きくなれば、くん煙臭の強度が強くなるように、同様に図６〜図１１に基づいて、臭気方向ベクトルＳＡを作成する。
その後、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させることになる。なお、基準臭気方向ベクトルＳＡは、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７との位置関係がわかるので、６次元空間（臭気空間）でも位置づけられることになる。
【００２７】
測定試料測定部２４は、６次元空間（臭気空間）において、未知である測定試料の測定結果に基づいて、測定臭気ベクトルＳＹを作成する制御を行うものである。
具体的には、上述したように、１個の試料に対して、臭気センサ３１〜３６から６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６が得られる。６個の測定データＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４、ＤＳ５、ＤＳ６は、臭気空間（６次元空間）内の１点（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５，ＤＳ６）で表すことができる。これにより、この点と、記憶装置７に記憶されている原点Ｐ４とを結んだものを、臭気空間内での測定臭気ベクトルとして捉えることになる。
ここで、上述したものと同様に図１２に示すように、２次元空間内において、測定試料に対する２個の測定データＤＳ１、ＤＳ２は、１つの測定点ＰＹで表される。これにより、Ｐ４、ＰＹを一直線で繋ぐことで、測定試料に対応する測定臭気ベクトルＳＹを引くことができる。
【００２８】
判定部２５は、基準臭気方向ベクトルＳＡを用いて、測定臭気ベクトルＳＹが示す方向により、測定試料に含まれる基準臭気の強度を算出する制御を行うものである。このとき、測定試料としても、臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の長さと等しくなるように調整したものを用いることが好ましい。
【００２９】
再算出部２６は、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’を更新して記憶させたときに、記憶装置７に記憶させていた７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させる制御を行うものである。
つまり、それぞれの種類の標準臭気を示す標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と、基準臭気の強度を示す基準臭気方向ベクトルＳＡとの関係は、一定であるので、例えば、図１３に示すように、臭気センサ３１〜３６の応答性が変化するため、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７ ’を更新したときには、記憶装置７に記憶させていた７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された７個の標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させることになる。これによって、標準試料測定部２１が７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を更新するごとに、基準試料測定部２２により基準試料を測定する必要がなくなる。
【００３０】
次に、臭気測定装置の使用方法について説明する。ここでは、未知である測定試料に含まれるくん煙臭の強度を測定する場合について説明する。図１４及び図１５は、臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
（１）標準臭気の設定作業
まず、ステップＳ１０１の処理において、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と臭気ベクトルＳＸとの成す角度θが０°であるときには、類似度αは１００であるとし、また、角度θが閾値θｔｈ以上であるときには、類似度αは０であると判定するように、角度θと類似度αとの関係を関数として記憶装置７に設定する（図４参照）。
次に、ステップＳ１０２の処理において、操作部８から標準臭気の設定作業を行う操作信号（標準臭気設定信号）を送信する。
次に、ステップＳ１０３の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝０と関数として記憶装置７に記憶される。
【００３１】
次に、ステップＳ１０４の処理において、試料処理部２０は、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ１０５の処理において、標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサにより形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルを作成して、記憶装置７に記憶させる（図２参照）。
【００３２】
次に、ステップＳ１０６の処理において、ｎ＝６であるか否かを判定する。ｎ＝６でないときには、ステップＳ１０７の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝ｎ＋１と関数として記憶装置７に記憶させて、ステップＳ１０４の処理に戻る。
（２）基準臭気の設定作業
一方、ｎ＝６であるとした場合には、ステップＳ１０８の処理において、官能試験により定められた、表１に示すようなくん煙臭の強度が異なる６個の基準試料を準備する。このとき、各基準試料において、臭気ベクトルＳＸの長さが等しくなるように調整する。
次に、ステップＳ１０９の処理において、操作部８から基準臭気の設定作業を行う操作信号（基準臭気設定信号）を送信する。
【００３３】
次に、ステップＳ１１０の処理において、試料処理部２０は、吸入口１から基準試料をセンサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ１１１の処理において、基準試料測定部２２は、基準試料の測定結果により、６次元空間（臭気空間）に臭気ベクトルＳＸを作成して、記憶装置７に記憶させる（図３参照）。
【００３４】
次に、ステップＳ１１２の処理において、基準試料をまだ測定するか否かを判定する。基準試料をまだ測定するときには、ステップＳ１１０の処理に戻る。
一方、基準試料をもう測定しない場合には、ステップＳ１１３の処理において、算出部２３は、標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルＳＸ１〜ＳＸ６の角度θ１〜θ６により、標準臭気と基準臭気の強度との類似度αを算出することで、類似度αの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶装置７に記憶させる（図５〜図１１参照）。
そして、ステップＳ１１３の処理が終了した場合には、本フローチャートを終了させることになる。
【００３５】
（３）測定試料の測定作業
まず、ステップＳ２０１の処理において、操作部８から受信した操作信号の種類を判定する。測定試料の測定作業を行う操作信号（測定信号）を受信したときには、ステップＳ２０２の処理において、試料処理部２０は、吸入口１から測定試料をセンサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ２０３の処理において、測定試料測定部２４は、測定試料の測定結果により、６次元空間（臭気空間）に測定臭気ベクトルＳＹを作成する（図１２参照）。
【００３６】
次に、ステップＳ２０４の処理において、判定部２５は、基準臭気方向ベクトルＳＡを用いて、測定臭気ベクトルＳＹが示す方向により、測定試料に含まれる基準臭気の強度を算出する。
そして、ステップＳ２０４の処理が終了した場合には、本フローチャートを終了させることになる。
【００３７】
一方、ステップＳ２０１の処理において、標準試料の測定作業を行う操作信号（標準試料設定信号）を受信したときには、ステップＳ２０５の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝０と関数として記憶装置７に記憶される。
【００３８】
次に、ステップＳ２０６の処理において、試料処理部２０は、前処理部２で標準試料を不活性ガスで希釈した試料を作製して、センサセル３に引き込む。
次に、ステップＳ２０７の処理において、標準試料測定部２１は、標準試料と不活性ガスとの混合比を複数段階に変えた試料を、それぞれ測定した測定結果により、６個の臭気センサ３１〜３６により形成される６次元空間（臭気空間）に、標準臭気ベクトルを作成して、記憶装置７に記憶させる。
【００３９】
次に、ステップＳ２０８の処理において、ｎ＝６であるか否かを判定する。ｎ＝６でないときには、ステップＳ２０９の処理において、標準臭気ベクトルの数ｎ＝ｎ＋１と関数として記憶装置７に記憶させて、ステップＳ２０６の処理に戻る。
一方、ｎ＝６であるとした場合には、ステップＳ２１０の処理において、再算出部２６は、記憶装置７に記憶させていた標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係に基づいて、更新された標準臭気ベクトルＳ１’〜Ｓ７’と基準臭気方向ベクトルＳＡ’との位置関係を算出して記憶装置７に記憶させる。
そして、ステップＳ２１０の処理が終了した場合には、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【００４０】
以上のように、本発明の臭気測定装置によれば、予め、官能試験によりくん煙臭の強度が定められた６個の基準試料を測定することにより、６個の臭気ベクトルを作成する。これにより、６個の臭気ベクトルＳＸの角度θの変化を示す基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して記憶させる。したがって、官能試験によるくん煙臭の強度の方向が対応付けられた基準臭気方向ベクトルＳＡが記憶されているので、基準臭気方向ベクトルＳＡと測定試料の測定臭気ベクトルＳＹとを比較することにより、測定された測定試料の臭気を、くん煙臭の強度で評価することができる。また、人間の嗅覚を用いて判断できなかった小さな差も評価することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
（１）上述したにおい測定装置では、７種類の標準試料を測定した測定結果により、６個の臭気センサにより形成される６次元空間（臭気空間）に、７個の標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７を作成する構成としたが、例えば、１０種類の標準試料を測定した測定結果により、９個の臭気センサにより形成される９次元空間（臭気空間）に、１０個の標準臭気ベクトルを作成するような構成としてもよく、標準試料の種類数と臭気センサの数とは、特に限定されない。
（２）上述した臭気測定装置では、基準試料測定部２２により、官能試験によりくん煙臭の強度が定められた基準試料のみの測定結果に基づいて、１個の基準臭気方向ベクトルＳＡを作成して、標準臭気ベクトルＳ１〜Ｓ７と１個の基準臭気方向ベクトルＳＡとの位置関係を記憶させる構成としたが、例えば、官能試験によりくん煙臭とは異なる基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、他の基準臭気方向ベクトルを作成して、標準臭気ベクトルと他の基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させるような構成としてもよく、記憶させる基準臭気方向ベクトルの数は、特に限定されない。
【００４２】
ベクトルとは、通常直線であるが、本発明におけるベクトルとは、同一のにおいの濃度を変化させて求めた曲線も包含して解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、測定試料の臭気を官能表現で評価する臭気測定装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態である臭気測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】臭気空間における標準臭気ベクトルと臭気ベクトルとを示す説明図である。
【図３】標準臭気ベクトルに対する臭気ベクトルの角度θを示す図である。
【図４】角度θと類似度αとの関係を示す図である。
【図５】硫黄系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図６】アミン系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図７】有機酸系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図８】アルデヒド系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図９】エステル系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１０】芳香族系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１１】炭化水素系臭気に対する類似度αとくん煙臭の強度との関係を示すグラフである。
【図１２】臭気空間における基準臭気方向ベクトルと測定臭気ベクトルとを示す説明図である。
【図１３】臭気空間における基準臭気方向ベクトルと標準臭気ベクトルとの関係を示す説明図である。
【図１４】臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【図１５】臭気測定装置の使用方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１１：ガスタンク
２１：標準試料測定部
２２：基準試料測定部
２３：算出部
３１〜３６：臭気センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサと、
前記ｍ個の臭気センサの測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部と、
前記ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部とを備える臭気測定装置であって、
前記基準試料測定部は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、
さらに、前記複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、前記ｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部を備えることを特徴とする臭気測定装置。
【請求項２】
前記標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新して記憶させたときに、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる再算出部を備えることを特徴とする請求項２に記載の臭気測定装置。
【請求項３】
前記複数の基準試料において、ｍ次元空間において、前記臭気ベクトルの長さが等しくなるように調整したものを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の臭気測定装置。
【請求項４】
前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルの角度の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の臭気測定装置。
【請求項５】
前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルについて、各標準臭気ベクトルに対して正射影をとり、正射影の長さの変化により、基準臭気方向ベクトルを作成することを特徴とする請求項３に記載の臭気測定装置。
【請求項６】
前記標準臭気は、芳香族系臭気、アルコール系臭気、炭化水素系臭気、エステル系臭気、アミン系臭気、アルデヒド系臭気、硫黄系臭気、及び、有機酸系臭気からなる群から選択される少なくとも２つのものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の臭気測定装置。
【請求項１】
異なる応答特性を有するｍ（ｍは２以上の整数）個の臭気センサと、
前記ｍ個の臭気センサの測定結果を表すために形成されるｍ次元空間において、異なる種類の標準臭気を有するｎ（ｎは２以上の整数）個の標準試料の測定結果に基づいて、ｎ個の標準臭気ベクトルを作成して記憶させる標準試料測定部と、
前記ｍ次元空間において、官能試験により基準臭気の強度が定められた基準試料の測定結果に基づいて、臭気ベクトルを作成する基準試料測定部とを備える臭気測定装置であって、
前記基準試料測定部は、基準臭気の強度が異なる複数の基準試料を測定し、
さらに、前記複数の臭気ベクトルの位置関係に基づいて基準臭気方向ベクトルを作成して、前記ｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を記憶させる算出部を備えることを特徴とする臭気測定装置。
【請求項２】
前記標準試料測定部がｎ個の標準臭気ベクトルを更新して記憶させたときに、記憶させていたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係に基づいて、更新されたｎ個の標準臭気ベクトルと基準臭気方向ベクトルとの位置関係を算出して記憶させる再算出部を備えることを特徴とする請求項２に記載の臭気測定装置。
【請求項３】
前記複数の基準試料において、ｍ次元空間において、前記臭気ベクトルの長さが等しくなるように調整したものを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の臭気測定装置。
【請求項４】
前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルの角度の変化を示す基準臭気方向ベクトルを作成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の臭気測定装置。
【請求項５】
前記算出部は、基準臭気の強度が異なる臭気ベクトルについて、各標準臭気ベクトルに対して正射影をとり、正射影の長さの変化により、基準臭気方向ベクトルを作成することを特徴とする請求項３に記載の臭気測定装置。
【請求項６】
前記標準臭気は、芳香族系臭気、アルコール系臭気、炭化水素系臭気、エステル系臭気、アミン系臭気、アルデヒド系臭気、硫黄系臭気、及び、有機酸系臭気からなる群から選択される少なくとも２つのものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の臭気測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１５６７６８（Ｐ２００９−１５６７６８Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６９４７（Ｐ２００７−３３６９４７）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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