JP4596954B2

JP4596954B2 - Odor measuring device

Info

Publication number: JP4596954B2
Application number: JP2005097267A
Authority: JP
Inventors: 淳一小泉; 広志谷本; 晋平福田; 喜美子加藤; 直幸鈴木
Original assignee: Yokohama TLO Co Ltd
Current assignee: Yokohama TLO Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006275862A

Description

本発明は臭気測定装置に係り、特に、測定対象のガスの臭気を人の感覚で表現可能な臭気測定装置に関する。 The present invention relates to an odor measuring device, and more particularly to an odor measuring device capable of expressing the odor of a gas to be measured with human senses.

我国の悪臭防止法で規定されている嗅覚測定法は、臭気判定士により管理され、一定の嗅覚試験に合格したパネルにより実際の官能試験が行われる。しかしながら、１検体あたりの測定時間は２０〜４０分程度必要であり、嗅覚疲労等のパネルの疲労を考えると、１日に測定できる検体数は１０試料に満たない。従って、安定して臭気を測定する臭気測定方法ないし臭気測定装置で予備的に臭気を測定して、問題のある臭気について、パネルによる官能試験を行う方が効率的である。 The olfactory measurement method stipulated in Japan's Odor Control Law is managed by an odor judge, and an actual sensory test is performed by a panel that passes a certain olfactory test. However, the measurement time per sample needs about 20 to 40 minutes, and considering the fatigue of the panel such as olfactory fatigue, the number of samples that can be measured per day is less than 10. Therefore, it is more efficient to preliminarily measure the odor with an odor measuring method or odor measuring device that stably measures the odor, and to perform a sensory test using a panel for the problematic odor.

このため、従来、半導体ガスセンサにより臭気ガスの濃度に応じた抵抗値変化と、パネラによる臭気ガスの示す臭気強度との対応関係を表した検量線を作成し、この検量線に基づいて測定した検体の臭気強度を算出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体ガスセンサと臭気強度との関係を、人の感覚強度に合わせて予め設定しておき、半導体ガスセンサからの出力を臭気強度に変換することで、臭気強度の診断を行う方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。更に、小型化を図るために、一つの半導体ガスセンサを用いて複数の臭い物質を検出する場合に、半導体ガスセンサからの出力が同一となるように調整する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。 For this reason, conventionally, a calibration curve representing the correspondence between the resistance value change according to the odor gas concentration by the semiconductor gas sensor and the odor intensity indicated by the odor gas from the panel is created, and the sample measured based on this calibration curve Has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). Further, there is disclosed a method for diagnosing odor intensity by setting a relationship between a semiconductor gas sensor and odor intensity in advance according to human sense intensity and converting an output from the semiconductor gas sensor into odor intensity. (For example, refer to Patent Document 2). Furthermore, in order to reduce the size, there is also disclosed a technique for adjusting the output from the semiconductor gas sensor to be the same when detecting a plurality of odorous substances using one semiconductor gas sensor (for example, Patent Documents). 3).

なお、本発明に関連する技術として、快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義される２次元座標上の快適度ベクトルモデルが開示されている（例えば、非特許文献１）。また、多様な心理状態を脳波データから直接定量化することができる感性スペクトル解析装置を用い、得られた脳波データから化粧料を評価する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。 As a technique related to the present invention, a comfort vector model on a two-dimensional coordinate system defined by a coordinate system representing the degree of pleasure and discomfort and a coordinate system representing the degree of excitement and calm is disclosed (for example, Non-patent document 1). In addition, a technique for evaluating cosmetics from the obtained electroencephalogram data using a sensitivity spectrum analyzer capable of directly quantifying various psychological states from the electroencephalogram data is disclosed (for example, see Patent Document 4).

特開平０５−１８８０２７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-188027 特開平０８−３２０３１６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-320316 特開２００４−２３３３２６号公報JP 2004-233326 A 特開２０００−３５４５８８号公報JP 2000-354588 A 「快適度の客観的評価と脳波計測」ＪＡＳＥＳＹＭＰＯＳＩＵＭＮｏ．０６−０４，１３−２２２００４吉田倫幸“Objective evaluation of comfort and EEG measurement” JASE SYPOSIUM No. 06-04, 13-22 2004 Yoshiyuki Yoshida

しかしながら、上述した特許文献１〜３の技術では、半導体ガスセンサの出力を人の臭気感覚に合うように臭気強度を調整する一次元的な処理を行い、悪臭に対する臭気測定を主題としているため、人の臭気感覚を総合的に測定し、その感覚を表現することは難しい。つまり、従来技術では、例えば、快適な臭いや、わくわくする臭いにおいに対して、人の感覚と同じように測定することは難しかった。 However, since the techniques of Patent Documents 1 to 3 described above perform one-dimensional processing for adjusting the odor intensity so that the output of the semiconductor gas sensor matches a human odor sensation and the subject is odor measurement for bad odors, It is difficult to comprehensively measure and express the sense of odor. In other words, in the prior art, for example, it is difficult to measure a comfortable odor or an exciting odor in the same manner as a human sense.

本発明は上記事案に鑑み、測定対象のガスの臭気を人の感覚で表現可能な臭気測定装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an odor measuring device capable of expressing the odor of a gas to be measured with human senses.

上記課題を解決するために、本発明は、チャンバ内に密閉され、異なるガス感応性を有する複数の半導体ガスセンサと、前記チャンバ内の気体を一定流量で吸引し、測定対象のガスを前記チャンバ内に導入する吸引手段と、前記吸引手段でチャンバ内の気体が吸引された状態で前記半導体ガスセンサの出力を測定する測定手段と、種々のガスの臭気に対する人の脳波データを、快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義される２次元座標上の原点からの位置ベクトルに対応させた臭気感性データと、前記種々のガスの臭気に対する前記半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係を学習したニューラルネットワークを予め記憶した記憶手段と、前記測定手段で測定された半導体ガスセンサの出力から前記複数の特徴値を算出する特徴値算出手段と、前記特徴値算出手段で算出された複数の特徴値を、前記記憶手段に記憶されたニューラルネットワークの入力層に入力し、該ニューラルネットワークの出力層から前記２次元座標上の原点からの位置ベクトルを算出するベクトル算出手段と、前記ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルの前記２次元座標上の方向及び大きさにより、前記測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚として対応させる対応手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of semiconductor gas sensors sealed in a chamber and having different gas sensitivities, a gas in the chamber being sucked at a constant flow rate, and a gas to be measured in the chamber. A suction means to be introduced into the apparatus; a measurement means for measuring the output of the semiconductor gas sensor in a state where the gas in the chamber is sucked by the suction means; and human brain wave data for various gas odors, Odor sensitivity data corresponding to the position vector from the origin on the two-dimensional coordinates defined in the coordinate system representing the degree of excitement and calm, and the output of the semiconductor gas sensor for the odors of the various gases A storage means that stores in advance a neural network that has learned the correspondence between the calculated feature values, and a semiconductor gas sensor measured by the measurement means. A feature value calculating means for calculating the plurality of feature values from the force, and a plurality of feature values calculated by the feature value calculating means are input to an input layer of a neural network stored in the storage means, and the neural network Vector calculation means for calculating a position vector from the origin on the two-dimensional coordinate from the output layer of the output layer, and the direction and magnitude of the position vector calculated by the vector calculation means on the two-dimensional coordinate. And means for responding as a sense when a person smells gas.

本発明では、チャンバ内に密閉され、異なるガス感応性を有する複数の半導体ガスセンサを備えており、吸引手段により、チャンバ内の気体が一定流量で吸引され、測定対象のガスがチャンバ内に導入され、吸引手段でチャンバ内の気体が吸引された状態で、測定手段により半導体ガスセンサの出力が測定される。記憶手段には、種々のガスの臭気に対する人の脳波データを、快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義される２次元座標上の原点からの位置ベクトルに対応させた臭気感性データと、該種々のガスの臭気に対する半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係を学習したニューラルネットワークが予め記憶されている。特徴値算出手段により、測定手段で測定された半導体ガスセンサの出力から複数の特徴値が算出され、ベクトル算出手段により、特徴値算出手段で算出された複数の特徴値を、記憶手段に記憶されたニューラルネットワークの入力層に入力し、該ニューラルネットワークの出力層から２次元座標上の原点からの位置ベクトルが算出される。そして、対応手段により、ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルの２次元座標上の方向及び大きさにより、測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚に対応させる。本発明によれば、吸引手段により、チャンバ内に測定対象のガスを一定流量で導入しているので、複数の半導体ガスセンサを安定定常状態で作動せることができると共に、ベクトル算出手段により、ニューラルネットワークの入力層に、特徴値算出手段で算出された複数の特徴値が入力され、該ニューラルネットワークの出力層から２次元座標上の原点からの位置ベクトルが出力（算出）され、対応手段により、算出された位置ベクトルの２次元座標上の方向及び大きさから、測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚を快、不快の程度及び興奮、沈静の程度を加味して対応させているので、ガスの臭気を人の感覚で表現することができる。 In the present invention, a plurality of semiconductor gas sensors sealed in the chamber and having different gas sensitivities are provided. The gas in the chamber is sucked at a constant flow rate by the suction means, and the gas to be measured is introduced into the chamber. The output of the semiconductor gas sensor is measured by the measuring means while the gas in the chamber is sucked by the suction means. The storage means stores position data from an origin on a two-dimensional coordinate system defined by a coordinate system representing the degree of pleasantness and discomfort and a coordinate system representing the degree of excitement and calmness. A neural network in which the correspondence relationship between the odor sensibility data corresponding to the above and a plurality of feature values calculated from the output of the semiconductor gas sensor for the odors of the various gases is stored in advance. The feature value calculating means calculates a plurality of feature values from the output of the semiconductor gas sensor measured by the measuring means, and the vector calculating means stores the plurality of feature values calculated by the feature value calculating means in the storage means. A position vector from the origin on the two-dimensional coordinates is calculated from the input layer of the neural network and output from the neural network. Then, the response means corresponds to the sense when the person smells the gas to be measured, based on the direction and size of the position vector calculated by the vector calculation means on the two-dimensional coordinates. According to the present invention, since the gas to be measured is introduced into the chamber at a constant flow rate by the suction means, a plurality of semiconductor gas sensors can be operated in a stable steady state, and the neural network can be operated by the vector calculation means. A plurality of feature values calculated by the feature value calculation means are input to the input layer, and a position vector from the origin on the two-dimensional coordinate is output (calculated) from the output layer of the neural network, and calculated by the corresponding means. From the direction and size of the measured position vector on the two-dimensional coordinates, the feeling when the person smells the gas to be measured is taken into account, taking into account the degree of pleasure, discomfort, excitement, and calmness. The odor of gas can be expressed as a human sense.

本発明において、記憶手段に記憶されたニューラルネットワークが、２次元座標上の少なくとも全象限における位置ベクトルと、半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係を学習していれば、２次元座標上の全象限における臭気感性データと半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係がニューラルネットワークに構築されるため、あらゆるガスの臭気を人の感覚で表現することが可能となる。特徴値は、半導体ガスセンサの出力の最大値、該最大値をとる時間、半導体ガスセンサの出力の時間による微分最大値、該微分最大値をとる時間、及び、測定手段の測定開始から所定時刻経過時の前記半導体ガスセンサの比抵抗値を含むことが望ましい。また、対応手段は、ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルが、２次元座標上の快−興奮象限、快−沈静象限、不快−興奮象限、不快−沈静象限に位置するときに、測定対象のガスを人が嗅いだとき、それぞれ、わくわく、かいてき、たいくつ、いらいらすると対応させることが好ましく、ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルの大きさにより、測定対象のガスを人が嗅いだときのわくわく、かいてき、たいくつ、又は、いらいらする程度を表すように対応させることがより好ましい。また、対応手段は、数値を含む述語を組み合わせた文章によって、測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚として翻訳するようにしてもよい。そして、対応手段で翻訳された感覚を表示する表示手段を更に備えるようにしてもよい。 In the present invention, if the neural network stored in the storage means learns the correspondence between the position vector in at least all quadrants on the two-dimensional coordinates and a plurality of feature values calculated from the output of the semiconductor gas sensor, Since the correspondence relationship between the odor sensitivity data in all quadrants on the two-dimensional coordinates and a plurality of feature values calculated from the output of the semiconductor gas sensor is constructed in the neural network, it is possible to express the odor of any gas with human senses. It becomes possible. The characteristic values are the maximum value of the output of the semiconductor gas sensor, the time to take the maximum value, the differential maximum value by the time of output of the semiconductor gas sensor, the time to take the differential maximum value, and when a predetermined time elapses from the start of measurement by the measuring means The specific resistance value of the semiconductor gas sensor is preferably included. In addition, the correspondence unit is configured to measure the position vector when the position vector calculated by the vector calculation unit is located in the pleasant-excited quadrant, the pleasant-silent quadrant, the unpleasant-excited quadrant, and the unpleasant-silent quadrant on the two-dimensional coordinates. When a person smells gas, it is preferable to respond to any number of excitement, and when the person smells the gas to be measured, depending on the size of the position vector calculated by the vector calculation means. It is more preferable to correspond so as to express the number of excitement, excitement, and annoyance. Moreover, you may make it a response | compatibility translate as a feeling when a person smells the gas of measurement object by the sentence which combined the predicate containing a numerical value. And you may make it further provide the display means which displays the sense translated by the corresponding means.

本発明によれば、吸引手段により、チャンバ内に測定対象のガスを一定流量で導入しているので、複数の半導体ガスセンサを安定定常状態で作動せることができると共に、ベクトル算出手段により、ニューラルネットワークの入力層に、特徴値算出手段で算出された複数の特徴値が入力され、該ニューラルネットワークの出力層から２次元座標上の原点からの位置ベクトルが出力（算出）され、対応手段により、算出された位置ベクトルの２次元座標上の方向及び大きさから、測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚を快、不快の程度及び興奮、沈静の程度を加味して対応させているので、ガスの臭気を人の感覚で表現することができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, since the gas to be measured is introduced into the chamber at a constant flow rate by the suction means, a plurality of semiconductor gas sensors can be operated in a stable steady state, and the neural network can be operated by the vector calculation means. A plurality of feature values calculated by the feature value calculation means are input to the input layer, and a position vector from the origin on the two-dimensional coordinate is output (calculated) from the output layer of the neural network, and calculated by the corresponding means. From the direction and size of the measured position vector on the two-dimensional coordinates, the feeling when the person smells the gas to be measured is taken into account, taking into account the degree of pleasure, discomfort, excitement, and calmness. The effect that the odor of gas can be expressed by a human sense can be obtained.

以下、図面を参照して、本発明に係る臭気測定装置の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of an odor measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（構成）
図１に示すように、本実施形態の臭気測定装置１は、正面にフロントパネル３と、他の５面を覆い後述するように機構部、制御部及び電源部を内蔵した箱状の筺体２を有している。フロントパネル３の上部には、情報を表示すると共に、オペレータから操作命令を受けるためのタッチパネル７が配置されている。 (Constitution)
As shown in FIG. 1, the odor measuring apparatus 1 of the present embodiment includes a box-shaped housing 2 that covers a front panel 3 on the front and the other five surfaces and incorporates a mechanism unit, a control unit, and a power source unit as will be described later. have. On the upper part of the front panel 3, a touch panel 7 for displaying information and receiving an operation command from an operator is disposed.

フロントパネル３の下部からは、臭気測定対象の検体周囲のガス（以下、臭気ガスという。）を後述するチャンバ内に導くためのサンプル管５が導出されている。サンプル管５には、外径４ｍｍ、内径３ｍｍで、比較的ガス成分の吸着が少ないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブが用いられている。サンプル管５の一端側（先端側）には、臭気ガス測定の際にオペレータが検体に向けて把持するためのグリップ６が固着している。オペレータが外径４ｍｍのサンプル管５を安定して把持することは難しいため、グリップ６には、最大直径φ２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの樹脂製のものが用いられている。なお、グリップ６は、臭気ガス測定時以外は、フロントパネル３の上部側面に配置されたグリップホルダ４内に収容される（図１に示す状態）。 From the lower part of the front panel 3, a sample tube 5 is led out to guide a gas around the specimen to be measured for odor (hereinafter referred to as odor gas) into a chamber to be described later. As the sample tube 5, a tube made of polytetrafluoroethylene (PTFE) having an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 3 mm and relatively little gas component adsorption is used. A grip 6 is fixed to one end side (tip end side) of the sample tube 5 for the operator to grip toward the specimen when measuring odor gas. Since it is difficult for the operator to stably hold the sample tube 5 having an outer diameter of 4 mm, the grip 6 is made of a resin having a maximum diameter of 25 mm and a length of 150 mm. In addition, the grip 6 is accommodated in the grip holder 4 arrange | positioned at the upper side surface of the front panel 3 except the time of odor gas measurement (state shown in FIG. 1).

グリップ６内にはサンプル管５が埋設されており、フロントパネル３からのグリップ６の端部までのサンプル管５の長さは９０ｃｍに設定されている。すなわち、サンプル管５の長さは、オペレータが検体にグリップ６を向けると共に、タッチパネル７にタッチし易い長さとされている。 A sample tube 5 is embedded in the grip 6, and the length of the sample tube 5 from the front panel 3 to the end of the grip 6 is set to 90 cm. That is, the length of the sample tube 5 is set such that the operator can easily touch the touch panel 7 while turning the grip 6 toward the specimen.

図２に示すように、臭気測定装置１の機構部は、３つの電磁３方弁（以下、電磁弁という。）１８、１９、２０、複数の半導体ガスセンサ等を内蔵したチャンバ１０、チャンバ１０の下流側に配置されチャンバ１０内に流れる気体流量を一定量に制御するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという。）１５、ＭＦＣ１５の下流側に配置されチャンバ１０内に流れる気体を吸引するポンプ１６、キャリアガス（清浄された空気）を発生させる図示を省略したキャリアガス発生ユニット、及び、これらを接続する外径３ｍｍ、内径２ｍｍのＰＴＦＥ製チューブで構成されている。 As shown in FIG. 2, the mechanism of the odor measuring device 1 includes three electromagnetic three-way valves (hereinafter referred to as electromagnetic valves) 18, 19, 20, a chamber 10 incorporating a plurality of semiconductor gas sensors, and the like. A mass flow controller (hereinafter referred to as MFC) 15 that is arranged on the downstream side and controls the gas flow rate flowing in the chamber 10 to a constant amount, a pump 16 that is arranged on the downstream side of the MFC 15 and sucks the gas flowing in the chamber 10, and carrier gas A carrier gas generation unit (not shown) that generates (cleaned air) and a PTFE tube having an outer diameter of 3 mm and an inner diameter of 2 mm for connecting them are configured.

サンプル管５の他端側は電磁弁１８のＣＯＭポートに接続されており、電磁弁１８のＮＯポートはチューブ１７で電磁弁１９のＮＣポートに接続されている。電磁弁１９のＮＯポートはチューブ９でキャリアガス発生ユニットに接続されており、電磁弁１９のＣＯＭポートはチューブでチャンバ１０の一側に接続されている。チャンバ１０の他側はチューブでＭＦＣ１５の一側に接続されており、ＭＦＣ１５の他側はチューブでポンプ１６の一側（吸引側）に接続されている。ポンプ１６の他側（排出側）はチューブで電磁弁２０のＣＯＭポートに接続されており、電磁弁２０のＮＯポートはチューブで筺体２に形成された排気口（不図示）まで導出されている。また、電磁弁１８及び電磁弁２０のＮＣポート同士は、チューブ１４で接続されている。なお、チャンバ１０やＭＦＣ１５の接続では、気密性を確保するために、フェラルを有するコネクタジョイントが用いられている。 The other end of the sample tube 5 is connected to the COM port of the electromagnetic valve 18, and the NO port of the electromagnetic valve 18 is connected to the NC port of the electromagnetic valve 19 through the tube 17. The NO port of the electromagnetic valve 19 is connected to the carrier gas generation unit by a tube 9, and the COM port of the electromagnetic valve 19 is connected to one side of the chamber 10 by a tube. The other side of the chamber 10 is connected to one side of the MFC 15 with a tube, and the other side of the MFC 15 is connected to one side (suction side) of the pump 16 with a tube. The other side (discharge side) of the pump 16 is connected to the COM port of the solenoid valve 20 by a tube, and the NO port of the solenoid valve 20 is led to an exhaust port (not shown) formed in the housing 2 by a tube. . The NC ports of the solenoid valve 18 and the solenoid valve 20 are connected by a tube 14. In connecting the chamber 10 and the MFC 15, a connector joint having a ferrule is used to ensure airtightness.

キャリアガス発生ユニットは、筒状のカラム内に活性炭とシリカゲルとが充填されており、その両端面にはチューブ９内への異物の侵入を防止するためのメッシュが配設されている。キャリアガス発生ユニットの一端面側は、筺体２から若干外側に突出（露出）しており、他端面側の外周には雄ねじが螺設されている。電磁弁１９のＮＯポートから導出されたチューブ９は筺体２に固定された円盤状の装着フランジの中央部に接続されている。装着フランジは側周面を有した断面コ字状の形状を有しており、側周面には雌ねじが螺設されている。このため、装着フランジの側周面に螺設された雌ねじにキャリアガス発生ユニットの雄ねじを羅合させることで、筺体２の外部からキャリアガス発生ユニットの装着ないし交換が可能である。キャリアガス発生ユニットが装着フランジに装着された状態でポンプ１６の吸引力で吸引されると、キャリアガス発生ユニットの一端面側から外気が取り込まれ、取り込まれた外気が活性炭とシリカゲルとで清浄され、キャリアガスを他端面側から排出する。 The carrier gas generation unit is filled with activated carbon and silica gel in a cylindrical column, and meshes for preventing foreign substances from entering the tube 9 are provided on both end faces thereof. One end surface side of the carrier gas generating unit protrudes (exposes) slightly from the housing 2, and a male screw is screwed on the outer periphery on the other end surface side. The tube 9 led out from the NO port of the solenoid valve 19 is connected to the central part of a disk-shaped mounting flange fixed to the housing 2. The mounting flange has a U-shaped cross section having a side peripheral surface, and a female screw is screwed on the side peripheral surface. For this reason, the carrier gas generating unit can be mounted or replaced from the outside of the housing 2 by fitting the male screw of the carrier gas generating unit with the female screw screwed on the side peripheral surface of the mounting flange. When the carrier gas generating unit is attached to the mounting flange and sucked by the suction force of the pump 16, the outside air is taken in from one end surface side of the carrier gas generating unit, and the taken outside air is cleaned with activated carbon and silica gel. The carrier gas is discharged from the other end surface side.

本実施形態では、ポンプ１６に、ＫＮＦ社製の型式番号８３０ＫＮＤＣを使用した。このポンプの概略仕様は、定格電圧１２Ｖ、流量（気体吸引量）３．１リットル／分、サイズ７７×３０．７×５３．５ｍｍである。ＭＦＣ１５には、ＥＳＴＥＣ社製の型式番号Ｅ４０を使用した。このＭＦＣの概略仕様は、定格電圧±１５Ｖ、流量レンジ０〜４００ミリリットル／分、流量精度±１％である。また、電磁弁１８、１９、２０には、ＣＫＤ社製の型式番号ＡＧ３１−０１−２を使用した。この電磁弁の応答速度は数十ミリ秒であり、内部はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）加工が施されている。 In the present embodiment, model number 830KNDC manufactured by KNF Co. was used for the pump 16. The general specifications of this pump are a rated voltage of 12 V, a flow rate (gas suction amount) of 3.1 liters / minute, and a size of 77 × 30.7 × 53.5 mm. For MFC15, model number E40 manufactured by ESTEC was used. The general specifications of this MFC are rated voltage ± 15 V, flow rate range 0 to 400 ml / min, and flow accuracy ± 1%. Further, model numbers AG31-01-2 manufactured by CKD were used for the solenoid valves 18, 19, and 20. The response speed of this solenoid valve is several tens of milliseconds, and the inside is subjected to PTFE (polytetrafluoroethylene) processing.

図３に示すように、チャンバ１０は、ステンレス製で箱形のチャンバ下蓋２１、チャンバ上蓋２２、枠状のゴムパッキン２３及びステンレス製ボルト（不図示）で構成されており、基板２５にマウントされた複数の半導体ガスセンサ３０をチャンバ内に密閉した構造が採られている。すなわち、半導体ガスセンサ３０がマウントされた基板２５を、ゴムパッキン２３を介して上下両側から挟み、気密性を保持するために、チャンバ上蓋２２側及びチャンバ下蓋２１側の両側から、それぞれチャンバ下蓋２１及びチャンバ上蓋２２に達する長さのステンレス製ボルトで締め付けられている。なお、チャンバ下蓋２１及びチャンバ上蓋２２は、半導体ガスセンサ３０等に対しチャンバ１０の外部で発生するノイズを遮断するために、筺体２に電気的に接続されたシールド構造を有している。 As shown in FIG. 3, the chamber 10 includes a stainless steel box-shaped chamber lower lid 21, a chamber upper lid 22, a frame-shaped rubber packing 23, and stainless steel bolts (not shown). A structure in which a plurality of semiconductor gas sensors 30 are sealed in a chamber is employed. That is, the substrate 25 on which the semiconductor gas sensor 30 is mounted is sandwiched from both the upper and lower sides through the rubber packing 23, and in order to maintain airtightness, from both sides of the chamber upper lid 22 side and the chamber lower lid 21 side, the chamber lower lid 21 and a stainless steel bolt having a length reaching the chamber upper lid 22. The chamber lower lid 21 and the chamber upper lid 22 have a shield structure that is electrically connected to the housing 2 in order to block noise generated outside the chamber 10 with respect to the semiconductor gas sensor 30 and the like.

図４に示すように、チャンバ１０内には、８個の半導体ガスセンサ３０、１個の湿度センサ３１、１個の温度センサ（サーミスタ）３２の合計１０個のセンサが収容されている。一般に、チャンバ１０の内容積はセンサの応答性を高めるために、小さい方が好ましい。本実施形態では、１０個のセンサを基板２５上に密集配置することで、チャンバ下蓋２１と基板２５（基板２５上にマウントされたセンサ等の部品を除く。）とが画定する内容積を約３５ミリリットルとした（図３も参照）。なお、チャンバ上蓋２２と基板２５とが画定する空間は、センサから導出されたピンや基板２５の裏面側（図３の上側）にマウントされた回路素子を収容するために形成されたものである。 As shown in FIG. 4, a total of ten sensors, eight semiconductor gas sensors 30, one humidity sensor 31, and one temperature sensor (thermistor) 32, are accommodated in the chamber 10. In general, it is preferable that the internal volume of the chamber 10 is small in order to increase the response of the sensor. In the present embodiment, ten sensors are densely arranged on the substrate 25, so that the inner volume defined by the chamber lower lid 21 and the substrate 25 (excluding components such as sensors mounted on the substrate 25) is defined. About 35 milliliters (see also FIG. 3). The space defined by the chamber upper lid 22 and the substrate 25 is formed to accommodate a pin derived from the sensor and a circuit element mounted on the back side of the substrate 25 (upper side in FIG. 3). .

なお、本実施形態では、半導体ガスセンサ３０には、メタンに感応するＴＧＳ２６１１、アミン系ガスに感応するＴＧＳ８２６、イオウ系ガスに感応するＴＧＳ２６０２、主に可燃性ガスに感応するＴＧＳ８１６、エタノールに感応するＴＧＳ８２２、主に調理臭や空気の汚れに感応するＴＧＳ２６００、有機ハロゲンに感応するＴＧＳ８３２、メタノールに感応するＴＧＳ２６２０（いずれも、フィガロ技研（株）の型式番号）を使用した。 In the present embodiment, the semiconductor gas sensor 30 includes a TGS 2611 that is sensitive to methane, a TGS 826 that is sensitive to amine-based gas, a TGS 2602 that is sensitive to sulfur-based gas, a TGS 816 that is mainly sensitive to flammable gas, and a TGS 822 that is sensitive to ethanol. TGS2600 that responds mainly to cooking odors and air stains, TGS832 that responds to organic halogens, and TGS2620 that responds to methanol (all of which are model numbers of Figaro Giken Co., Ltd.) were used.

図５に示すように、半導体ガスセンサ３０は、例えば、アルミナセラミックチューブの周部に酸化スズ（ＳｎＯ_２）の微粒子を焼結した円筒状のｎ型酸化物半導体３０Ａを有している。アルミナセラミックチューブは中空とされており、アルミナセラミックチューブ内にヒータコイル３０Ｂが挿入されている。ｎ型酸化物半導体３０Ａの両端にはそれぞれ２個の電極が印刷されており、これらの電極にリードの一端が接合されている。リードの他端及びヒータコイル３０Ｂのリードの両端は円柱状の樹脂成形ベースの上面周縁部に印刷されたパッドにワイヤボンディングされている。樹脂成形ベースの上部には樹脂成形ベースと同外径で円筒状の樹脂成形筒が樹脂成形ベースに接着されており、ｎ型酸化物半導体３０Ａは樹脂成形ベースの上面に接触しないように樹脂成形筒の中央部に配置されている。樹脂成形ベース及び樹脂成形筒の外周部には筒状の樹脂カバーの内周が接着されており、樹脂カバーの上部には図示しないステンレス製のメッシュがはめ込まれた開口が形成されている。また、樹脂成形ベースの各パッドからはピンが立設されている。 As shown in FIG. 5, the semiconductor gas sensor 30 includes, for example, a cylindrical n-type oxide semiconductor 30 </ _b > A obtained by sintering fine particles of tin oxide (SnO ₂ ) around the periphery of an alumina ceramic tube. The alumina ceramic tube is hollow, and the heater coil 30B is inserted into the alumina ceramic tube. Two electrodes are printed on both ends of the n-type oxide semiconductor 30A, and one end of a lead is joined to these electrodes. The other end of the lead and both ends of the lead of the heater coil 30B are wire-bonded to pads printed on the peripheral edge of the upper surface of the cylindrical resin molding base. A cylindrical resin molding cylinder having the same outer diameter as the resin molding base is bonded to the resin molding base at the upper part of the resin molding base, and the n-type oxide semiconductor 30A is molded so as not to contact the upper surface of the resin molding base. It is arranged at the center of the tube. The inner periphery of a cylindrical resin cover is bonded to the outer periphery of the resin molding base and the resin molding cylinder, and an opening into which a stainless mesh (not shown) is fitted is formed on the upper part of the resin cover. Further, pins are erected from each pad of the resin molded base.

ｎ型酸化物半導体３０Ａはヒータ３０Ｂにより感応気体に応じて２００°Ｃ〜４００°Ｃに加熱され還元性ガスを検出する。大気中で酸素はｎ型酸化物半導体３０Ａの表面に負イオン吸着しており、還元性ガスが存在するとｎ型酸化物半導体３０Ａ表面で還元性ガスによる酸化反応が起こる。このとき、吸着酸素に捕捉されていた電子が半導体へ移行しｎ型酸化物半導体３０Ａに導電率の変化が生じ、この導電率の変化を検出することにより還元性ガスの存在や濃度を検出することができる。 The n-type oxide semiconductor 30A is heated to 200 ° C. to 400 ° C. according to the sensitive gas by the heater 30B and detects reducing gas. In the atmosphere, oxygen adsorbs negative ions on the surface of the n-type oxide semiconductor 30A, and when a reducing gas is present, an oxidation reaction is caused by the reducing gas on the surface of the n-type oxide semiconductor 30A. At this time, electrons trapped in the adsorbed oxygen are transferred to the semiconductor, and a change in conductivity occurs in the n-type oxide semiconductor 30A. By detecting this change in conductivity, the presence and concentration of the reducing gas are detected. be able to.

各半導体ガスセンサ３０は、ｎ型酸化物半導体３０Ａに、半導体ガスセンサ３０からの出力電圧Ｖｏｕｔを取り出すための検出抵抗ＲＬを直列に挿入し作動電圧Ｖｃが印加されると共に、ヒータ３０Ｂにヒータ電圧が印加される。出力電圧Ｖｏｕｔは検出抵抗ＲＬの両端電圧とされている。なお、作動電圧Ｖｃ及び出力電圧Ｖｏｕｔの低電位側はグランドとされている。 In each semiconductor gas sensor 30, a detection resistor RL for taking out the output voltage Vout from the semiconductor gas sensor 30 is inserted in series into the n-type oxide semiconductor 30A, and the operating voltage Vc is applied, and the heater voltage is applied to the heater 30B. Is done. The output voltage Vout is the voltage across the detection resistor RL. The low potential side of the operating voltage Vc and the output voltage Vout is grounded.

本実施形態の臭気測定装置１では、半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔをサンプリングレート１００Ｈｚで取得する。ｎ型酸化物半導体３０Ａの抵抗値をＲ０（Ω）、検出抵抗ＲＬの抵抗値をＲＬ（Ω）、作動電圧Ｖｃの電圧値をＶｃ（Ｖ）、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値をＶｏｕｔ（Ｖ）とすると、抵抗値Ｒ０は、Ｒ０＝｛（Ｖｃ−Ｖｏｕｔ）／Ｖｏｕｔ｝×ＲＬで与えられる。従って、ｎ型酸化物半導体３０Ａの初期値に対する比抵抗値をＲｉとすると、比抵抗値Ｒｉは、Ｒｉ＝（Ｒ０／Ｒｓ）−１で与えられる。 In the odor measuring apparatus 1 of this embodiment, the output voltage Vout of the semiconductor gas sensor 30 is acquired at a sampling rate of 100 Hz. The resistance value of the n-type oxide semiconductor 30A is R0 (Ω), the resistance value of the detection resistor RL is RL (Ω), the voltage value of the operating voltage Vc is Vc (V), and the voltage value of the output voltage Vout is Vout (V). Then, the resistance value R0 is given by R0 = {(Vc−Vout) / Vout} × RL. Therefore, if the specific resistance value relative to the initial value of the n-type oxide semiconductor 30A is Ri, the specific resistance value Ri is given by Ri = (R0 / Rs) -1.

図４に示すように、基板２５の一側には、（湿度センサ３１や温度センサ３２を含む）全てのセンサへの作動電圧を供給するための作動電圧コネクタ２７及び各半導体ガスセンサ３０のヒータ３０Ｂへのヒータ電圧を供給するためのヒータ電圧コネクタ２８がマウントされており、他側には、各検出抵抗ＲＬ両端の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するための出力電圧コネクタ２６がマウントされている。なお、チャンバ１０の外側で、かつ、出力電圧コネクタ２６側の基板２５の領域には、検出抵抗ＲＬがマウントされている（図４では不図示）。 As shown in FIG. 4, on one side of the substrate 25, an operating voltage connector 27 for supplying an operating voltage to all sensors (including a humidity sensor 31 and a temperature sensor 32) and a heater 30 </ b> B of each semiconductor gas sensor 30. A heater voltage connector 28 for supplying a heater voltage is mounted on the other side, and an output voltage connector 26 for outputting the output voltage Vout across each detection resistor RL is mounted on the other side. A detection resistor RL is mounted outside the chamber 10 and in the region of the substrate 25 on the output voltage connector 26 side (not shown in FIG. 4).

図６に示すように、臭気測定装置１の制御部は、臭気測定装置１全体を制御するコンピュータ４２を有している。コンピュータ４２は、中央演算装置として機能するＣＰＵ、コンピュータ４２の基本動作プログラム及びニューラルネットワーク等の臭気解析エンジン（プログラム）やそのプログラムデータを格納したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ及びインターフェース等を含んで構成されている。 As shown in FIG. 6, the control unit of the odor measuring apparatus 1 has a computer 42 that controls the entire odor measuring apparatus 1. The computer 42 includes a CPU that functions as a central processing unit, a basic operation program of the computer 42, an odor analysis engine (program) such as a neural network, a ROM that stores program data thereof, a RAM that functions as a work area of the CPU, an interface, and the like. It is configured to include.

コンピュータ４２の外部バスには、タッチパネル７の表示や操作命令を制御するタッチパネル制御部４１及び検体に対する臭気測定結果等を記憶するハードディスク（ＨＤ）４３が接続されている。なお、タッチパネル制御部４１は、タッチパネル７に接続されている。また、コンピュータ４２には、インターフェースを介してプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４４に接続されている。 Connected to the external bus of the computer 42 are a touch panel control unit 41 that controls display of the touch panel 7 and operation instructions, and a hard disk (HD) 43 that stores odor measurement results and the like for the specimen. The touch panel control unit 41 is connected to the touch panel 7. The computer 42 is connected to a programmable logic controller (PLC) 44 via an interface.

ＰＬＣ４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの他に、Ｄ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ及びＩ／Ｏを有して構成されている。本実施形態では、ＰＬＣ４４に、ＫＥＹＥＮＣＥ社製の型式番号ＫＶ−７００を使用した。ＰＬＣ４４は、電磁弁１８〜２０、ＭＦＣ１５、ポンプ１６等のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部４５、各半導体ガスセンサ３０に応じて作動電圧Ｖｃを供給し、上述したように１００Ｈｚで各検出抵抗ＲＬの出力電圧Ｖｏｕｔのサンプリングを行うセンサ制御部４６、及び、各半導体ガスセンサ３０に応じて独立してヒータ電圧を供給するヒータ制御部４７に接続されている。なお、ＰＬＣ４４は、センサ制御部４６から出力（サンプリング）された各出力電圧Ｖｏｕｔのアナログ電圧をＡ／Ｄコンバータによりデジタル電圧に変換した後、イーサネット（Ethernet）を介してコンピュータ４２に送出する。従って、ＰＬＣ４４は、コンピュータ４２からの命令によりアクチュエータ制御部４５、センサ制御部４６、ヒータ制御部４７を制御すると共に、コンピュータ４２に出力電圧Ｖｏｕｔを送出するスレーブコンピュータとして機能する。 The PLC 44 includes a D / A converter, an A / D converter, and an I / O in addition to the CPU, ROM, and RAM. In this embodiment, model number KV-700 manufactured by KEYENCE is used for PLC44. The PLC 44 supplies an operating voltage Vc according to each semiconductor gas sensor 30 and the actuator control unit 45 that controls actuators such as the electromagnetic valves 18 to 20, the MFC 15, and the pump 16, and outputs the detection resistors RL at 100 Hz as described above. The sensor control unit 46 that samples the voltage Vout and the heater control unit 47 that supplies the heater voltage independently according to each semiconductor gas sensor 30 are connected. The PLC 44 converts the analog voltage of each output voltage Vout output (sampled) from the sensor control unit 46 into a digital voltage by an A / D converter, and then sends the digital voltage to the computer 42 via Ethernet. Accordingly, the PLC 44 functions as a slave computer that controls the actuator control unit 45, the sensor control unit 46, and the heater control unit 47 according to a command from the computer 42 and sends the output voltage Vout to the computer 42.

臭気測定装置１の電源部（不図示）は、１００Ｖ、４００Ｗ商用交流電源から２４Ｖ直流電源に変換する第１電源ユニット、２４Ｖ直流電源から１２Ｖ直流電源に低圧する第２電源ユニット、レギュレータを備え商用交流電源から定格±１５Ｖの電源に変換する第３電源ユニット、３端子レギュレータを備え１２Ｖ直流電源から５Ｖ直流電源に低圧する第４電源ユニットを有している。なお、本実施形態の臭気測定装置１は、ＰＬＣ４４、タッチパネル７が第１電源ユニットから供給される電圧、コンピュータ４２、ポンプ１６、電磁弁１８〜２０が第２電源ユニットから供給される電圧、ＭＦＣ１５が第３電源ユニットから供給される電圧、各センサが第４電源ユニットから供給される電圧でそれぞれ作動する。 The power supply unit (not shown) of the odor measuring apparatus 1 includes a first power supply unit that converts a 100V, 400W commercial AC power supply to a 24V DC power supply, a second power supply unit that lowers the voltage from the 24V DC power supply to a 12V DC power supply, and a regulator. A third power supply unit that converts an AC power supply to a rated ± 15V power supply has a third power supply unit that includes a three-terminal regulator and lowers the voltage from a 12V DC power supply to a 5V DC power supply. The odor measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes a PLC 44, a voltage supplied from the touch panel 7 from the first power supply unit, a voltage supplied from the computer 42, the pump 16, and the electromagnetic valves 18 to 20 from the second power supply unit, MFC15. Are operated with a voltage supplied from the third power supply unit, and each sensor is operated with a voltage supplied from the fourth power supply unit.

また、臭気測定装置１は、ＭＦＣ１５、ポンプ１６、制御部４０等の発熱部を有しているため、これらを冷却するための図示しない複数のファンユニットを備えている。これらのファンユニットは、筺体２の裏面側（フロントパネルの反対側）近傍に配置されており、筺体２の裏面には排気用の開口が形成されている。 Moreover, since the odor measuring apparatus 1 has heat generating parts such as the MFC 15, the pump 16, and the control part 40, the odor measuring apparatus 1 includes a plurality of fan units (not shown) for cooling them. These fan units are disposed in the vicinity of the back surface side (opposite side of the front panel) of the housing 2, and an exhaust opening is formed on the back surface of the housing 2.

次に、ＲＯＭに格納されたニューラルネットワークについて説明する。 Next, a neural network stored in the ROM will be described.

＜臭気感性データの作成手順＞
（１）被検者に静寂な室温（２５°Ｃ）環境下で特定の検体が発する臭気ガスを嗅がせ、その脳波データを測定した。このとき、脳波データから基礎律動波を取り出すためのフィルタに通した。脳波データの取得には、頭皮上に配設した２つの電極間の電位差を増幅して取り出す双極導出法を用い、頭皮上の電極配置部位は国際式１０−２０法を用いた。 <Procedure for creating odor sensitivity data>
(1) An odor gas emitted from a specific specimen was sniffed in a quiet room temperature (25 ° C.) environment, and the electroencephalogram data was measured. At this time, it was passed through a filter for extracting the basic rhythm wave from the electroencephalogram data. For the acquisition of electroencephalogram data, a bipolar derivation method that amplifies and extracts a potential difference between two electrodes arranged on the scalp was used, and an international 10-20 method was used for the electrode placement site on the scalp.

（２）フィルタ出力に定電位クロス法を適用して変動する波の周期を捉えた。このとき、クロス電位（閾値電位幅）の設定はフィルタ波の振幅をモニタしながら調整した。フィルタ波の電位が設定した片側閾値電位（＋）以上の波を閾値電位を越えた時点をチェックし、個々のチェック間隔（周期に対応した時間幅を持つ）を瞬間の周波数に変換した。 (2) The constant wave cross method was applied to the filter output to capture the fluctuating wave period. At this time, the setting of the cross potential (threshold potential width) was adjusted while monitoring the amplitude of the filter wave. The point of time when the wave of the filter wave exceeds the set threshold potential (+) was checked when the wave exceeded the threshold potential, and each check interval (with a time width corresponding to the period) was converted to an instantaneous frequency.

（３）瞬時周波数の時系列データに高速フーリエ変換法を適用し、スペクトルを抽出した。１つのスペクトルを算出する時間は２５．６ｓで、サンプル点数５１２点を計算に用いた（５０ｍｓ刻みのタイムテーブルを作り、算出した周期を５０ｍｓ（２０Ｈｚ）毎に再サンプリングした周波数データを使用した。）。スペクトル表示上の最低周波数は１／２５．６ｓ、最高周波数は１０Ｈｚとなる。計４単位時間（１０２．４ｓ）の平均スペクトルを求め、これをゆらぎスペクトルとした。 (3) The spectrum was extracted by applying the fast Fourier transform method to the time-series data of the instantaneous frequency. The time for calculating one spectrum was 25.6 s, and 512 sample points were used for the calculation (a time table in increments of 50 ms was created, and frequency data obtained by re-sampling the calculated period every 50 ms (20 Hz) was used. ). The lowest frequency on the spectrum display is 1 / 25.6 s, and the highest frequency is 10 Hz. An average spectrum of a total of 4 unit times (102.4 s) was obtained and used as a fluctuation spectrum.

（４）次に、横軸にゆらぎスペクトルの周波数、縦軸に各ゆらぎスペクトルの周波数に対応したスペクトル密度をとって、ゆらぎ特性を両軸常用対数グラフ上に表示した。スペクトルの傾斜度を数値化するために、変曲点を検出して低周波数領域と高周波数領域とに二分し、各領域でゆらぎ周波数の対数変換値を独立変数、スペクトル密度の対数変換値を従属変数にとって直線回帰式を算出し、その傾き係数で傾斜度を代表させた。 (4) Next, the fluctuation characteristics were displayed on the biaxial logarithmic graph with the horizontal axis representing the frequency of the fluctuation spectrum and the vertical axis representing the spectral density corresponding to the frequency of each fluctuation spectrum. In order to quantify the slope of the spectrum, the inflection point is detected and divided into the low frequency region and the high frequency region, and the logarithmic transformation value of the fluctuation frequency is an independent variable and the logarithmic transformation value of the spectral density in each region. A linear regression equation was calculated for the dependent variable, and the slope was represented by the slope coefficient.

（５）公知のヘラー（Ｈｅｌｌｅｒ，ｗ）の２次元モデル、又は、上述した非特許文献１の快適度ベクトルモデルと同様、図７（Ａ）に示すように、興奮、沈静の程度を表す座横軸標系と、快、不快の程度を表す縦軸座標系とで定義される２次元座標系を準備し、被検者の脳波データについて当該２次元座標の原点Ｏからの位置ベクトルを算出した。すなわち、左前頭部の周波数ゆらぎの傾斜度をFp1slope、右前頭部の周波数ゆらぎの傾斜度をFp2slopeとすると、位置ベクトルの角度及び大きさは次式（１）で与えられる。なお、角度は原点Ｏと興奮座標系とを結ぶ方向を０°とした。 (5) Similar to the well-known Heller (w) two-dimensional model or the comfort level vector model of Non-Patent Document 1 described above, as shown in FIG. A two-dimensional coordinate system defined by a horizontal axis system and a vertical axis coordinate system representing the degree of comfort and discomfort is prepared, and the position vector from the origin O of the subject's brain wave data is calculated. did. That is, if the slope of the frequency fluctuation of the left frontal region is Fp1slope, and the slope of the frequency fluctuation of the right frontal head is Fp2slope, the angle and magnitude of the position vector are given by the following equation (1). The angle is 0 ° in the direction connecting the origin O and the excitement coordinate system.

（６）上記（１）〜（５）と同様に、多数の被検者に同一の検体が発する臭気ガスを嗅がせ、位置ベクトルを算出した。そして、図７（Ｂ）に示すように、同一の検体の発するガスに対に対して、各被験者の脳波データから求めた位置ベクトル（例えば、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）で表されるベクトル）の平均ベクトル（例えば、Ｘ＝（ｘ１＋ｘ２）／２，Ｙ＝（ｙ１＋ｙ２）／２で表されるベクトル）をとり、当該検体に対する１つの臭気感性データを作成した。更に、少なくとも上述した２次元座標上の所定角度（例えば、１５°）毎に臭気感性データを得られるように、臭気の異なる多数の検体について平均したベクトルを求めた。従って、臭気感性データは、上述した２次元座標上の４つの象限の原点Ｏを中心とする全方向について得られている。 (6) Similarly to the above (1) to (5), the odorous gas emitted from the same specimen was sniffed on a large number of subjects, and the position vector was calculated. Then, as shown in FIG. 7B, the position vectors (for example, (x1, y1), (x2, y2)) obtained from the brain wave data of each subject with respect to the pair of gases emitted from the same specimen. Average vector (for example, a vector represented by X = (x1 + x2) / 2, Y = (y1 + y2) / 2), and one odor sensitivity data for the sample was created. Further, an average vector was obtained for a large number of specimens having different odors so that odor sensibility data can be obtained at least at predetermined angles (for example, 15 °) on the two-dimensional coordinates described above. Therefore, the odor sensation data is obtained in all directions around the origin O of the four quadrants on the two-dimensional coordinates described above.

＜ニューラルネットワークの構築及び学習手順＞
（７）室温環境下で、後述するように臭気測定装置１の機構部（図２参照）を清浄した後、ポンプ１５及びＭＦＣ１５を作動させ、上記（１）と同一の検体からのガスをチャンバ１０内に導入し、１分間、８個の半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔをサンプリングレート１００Ｈｚで取得して、時系に従ってメモリに記憶した。 <Neural network construction and learning procedure>
(7) Under a room temperature environment, after cleaning the mechanical part (see FIG. 2) of the odor measuring device 1 as described later, the pump 15 and the MFC 15 are operated, and the gas from the same specimen as the above (1) is placed in the chamber. 10, the output voltages Vout of the eight semiconductor gas sensors 30 were acquired at a sampling rate of 100 Hz for 1 minute, and stored in the memory according to the time system.

（８）メモリに時系に従って記憶した各半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔの最大値、その最大値をとるときの時刻、１０ｍｓを単位時間としたとき（サンプリングレート１００Ｈｚ）の時間による微分最大値、その微分最大値をとるときの時刻、１０秒経過時の比抵抗値Ｒｉ、２０秒経過時の比抵抗値Ｒｉを、当該検体のガスに対する特徴値として算出した。半導体ガスセンサ３０は８個で構成されるため、特徴値は４８個となる。 (8) The maximum value of the output voltage Vout of each semiconductor gas sensor 30 stored in the memory according to the time system, the time when the maximum value is taken, the differential maximum value by the time when the unit time is 10 ms (sampling rate 100 Hz), The specific resistance value Ri at the time of taking the differential maximum value, the specific resistance value Ri at the time of 10 seconds, and the specific resistance value Ri at the time of 20 seconds were calculated as the characteristic values for the gas of the specimen. Since the semiconductor gas sensor 30 is composed of eight pieces, the feature value is 48 pieces.

（９）特徴値と同数の４８個の入力層、上述した位置ベクトルの原点Ｏからの座標値（Ｘ，Ｙ）を構成する２個の出力層、及び、入力層と出力層との間で４８個のデータ（特徴値）と２個のデータ（座標値）との相関を高めるための中間層（例えば、４８個）の３層で構成されるニューラルネットワークを構築した。 (9) 48 input layers of the same number as the feature value, two output layers constituting the coordinate value (X, Y) from the origin O of the position vector described above, and between the input layer and the output layer A neural network composed of three layers of intermediate layers (for example, 48) was constructed to increase the correlation between 48 data (feature values) and 2 data (coordinate values).

（１０）被検者に嗅がせた検体と同一の多数の異なる検体について、上記（７）、（８）を繰り返し、４８個の特徴値をニューラルネットワークの入力層に入力したときに、出力層からの出力が、それぞれの位置ベクトルの座標値と同じとなるように、出力層、中間層及び出力層間の相関式を構成する相関係数を決定した。従って、ＲＯＭに格納されたニューラルネットワークは、図７（Ａ）に示した２次元座標上の原点からの全方向で学習がなされている。 (10) For a number of different specimens that are the same as the specimen sniffed by the subject, when the above (7) and (8) are repeated and 48 feature values are input to the input layer of the neural network, the output layer The correlation coefficient constituting the correlation equation among the output layer, the intermediate layer, and the output layer was determined so that the output from the same as the coordinate value of each position vector. Therefore, the neural network stored in the ROM is learned in all directions from the origin on the two-dimensional coordinates shown in FIG.

（動作）
次に、本実施形態の臭気測定装置１の動作について、コンピュータ４２のＣＰＵを主体として説明する。 (Operation)
Next, operation | movement of the odor measuring apparatus 1 of this embodiment is demonstrated centering on CPU of the computer 42. FIG.

臭気測定装置１に電源が投入されると、ＲＯＭに格納された基本動作プログラムや臭気解析エンジンがＲＡＭに展開され、タッチパネル制御部４１を介してタッチパネル７に臭気測定の準備中である旨の初期画面を表示させる初期設定処理を実行する。次いで、ＣＰＵは、ＰＬＣ４４から（ＰＬＣ４４の）初期設定処理終了のステータスを受信すると、検体に対する臭気測定を行うための臭気測定ルーチンを実行する。 When the odor measuring device 1 is turned on, the basic operation program stored in the ROM and the odor analysis engine are expanded in the RAM, and the initial state that the touch panel 7 is preparing for odor measurement via the touch panel control unit 41. Execute the initial setting process to display the screen. Next, when receiving the status of the completion of the initial setting process (of the PLC 44) from the PLC 44, the CPU executes an odor measurement routine for measuring the odor on the specimen.

臭気測定ルーチンでは、まず、ＰＬＣ４４、アクチュエータ制御部４５を介して電磁弁１８〜２０をオフ状態（非通電状態）とさせると共に、ＰＬＣ４４、センサ制御部４６、ヒータ制御部４７を介して、全センサに作動電圧を印加させ半導体ガスセンサ３０にヒータ電圧を印加させる。次いで、ＭＦＣ１５は安定作動のために電源投入後５分間の暖気と０点補正とが必要なため、臭気測定ルーチンの開始からＭＦＣ１５の安定動作が確保される５分が経過するまで待機する。 In the odor measurement routine, first, the solenoid valves 18 to 20 are turned off (non-energized state) via the PLC 44 and the actuator control unit 45, and all the sensors are connected via the PLC 44, the sensor control unit 46, and the heater control unit 47. An operating voltage is applied to the semiconductor gas sensor 30 to apply a heater voltage. Next, since the MFC 15 needs warm-up for 5 minutes after power-on and zero point correction for stable operation, the MFC 15 waits for 5 minutes after the start of the odor measurement routine until the stable operation of the MFC 15 is ensured.

臭気測定ルーチンの開始から５分が経過すると、ＣＰＵは、アクチュエータ制御部４５にポンプ１６を作動させチャンバ１０内を清浄するチャンバ清浄処理を実行させる。ＭＦＣ１５により、チャンバ１０やチューブ内を流れるキャリアガスの流量は４００ミリリットルの一定量に制御されている。キャリアガスは、キャリアガス発生ユニット（→チューブ９）→電磁弁１９→チャンバ１０→ＭＦＣ１５→ポンプ１６→電磁弁２０の順に流れ、筺体２の外部へ排出される。これにより、チャンバ１０内及び電磁弁１９とチャンバ１０とを接続するチューブ内がキャリアガスで清浄されると共に、チャンバ１０内に内蔵された各半導体ガスセンサ３０が一定温度に維持（冷却）される。ポンプ１６を作動させてから更に５分が経過すると、ＣＰＵは、タッチパネル７に臭気測定が可能である旨を表示させ、タッチパネル７に表示された臭気測定開始ボタンがタッチされるまで待機する。 When 5 minutes have elapsed from the start of the odor measurement routine, the CPU causes the actuator control unit 45 to operate the pump 16 to execute a chamber cleaning process for cleaning the inside of the chamber 10. The flow rate of the carrier gas flowing in the chamber 10 and the tube is controlled by the MFC 15 to a fixed amount of 400 ml. The carrier gas flows in the order of carrier gas generation unit (→ tube 9) → electromagnetic valve 19 → chamber 10 → MFC 15 → pump 16 → electromagnetic valve 20 and is discharged to the outside of the housing 2. Thereby, the inside of the chamber 10 and the inside of the tube connecting the electromagnetic valve 19 and the chamber 10 are cleaned with the carrier gas, and each semiconductor gas sensor 30 incorporated in the chamber 10 is maintained (cooled) at a constant temperature. When another 5 minutes have passed since the pump 16 was operated, the CPU displays on the touch panel 7 that odor measurement is possible, and waits until the odor measurement start button displayed on the touch panel 7 is touched.

臭気測定開始ボタンがタッチ（押下）されると、ＣＰＵは、ＰＬＣ４４に、電磁弁１９をオン状態（通電状態）とさせ、検体からの臭気ガスを８個の半導体ガスセンサ３０で１分間測定したときの出力電圧Ｖｏｕｔをデジタル電圧としてＣＰＵに出力させる臭気測定処理を実行する。このとき、ＣＰＵは、出力電圧ｏｕｔをハードディスク４３内に時系列的に格納する。検体からの臭気ガスは、サンプル管５→電磁弁１８（→チューブ１７）→電磁弁１９→チャンバ１０→ＭＦＣ１５→ポンプ１６→電磁弁２０の順に流れ、筺体２の外部へ排出される。ＣＰＵは、１分が経過すると、ＰＬＣ４４に後述する清浄処理を実行させると共に、臭気測定が終了した旨をタッチパネル７に表示させる。 When the odor measurement start button is touched (pressed), the CPU causes the PLC 44 to turn on the electromagnetic valve 19 (energized state), and when the odor gas from the specimen is measured by the eight semiconductor gas sensors 30 for one minute. The odor measurement process is executed for causing the CPU to output the output voltage Vout as a digital voltage. At this time, the CPU stores the output voltage out in the hard disk 43 in time series. Odor gas from the specimen flows in the order of sample tube 5 → electromagnetic valve 18 (→ tube 17) → electromagnetic valve 19 → chamber 10 → MFC 15 → pump 16 → electromagnetic valve 20 and is discharged to the outside of the housing 2. When 1 minute elapses, the CPU causes the PLC 44 to execute a cleaning process described later, and displays on the touch panel 7 that the odor measurement is completed.

ＣＰＵは、臭気ガスの吸引が終了した時点で、ＰＬＣ４４に機構部の清浄処理を実行させる。ＰＬＣ４４は、ＣＰＵから清浄処理の実行命令を受けると、電磁弁１９をオフ状態とさせ、５分間、チャンバ１０内及び電磁弁１９とチャンバ１０とを接続するチューブ内を清浄する。 The CPU causes the PLC 44 to execute the cleaning process of the mechanism unit when the odor gas suction is completed. When receiving a cleaning process execution command from the CPU, the PLC 44 turns off the electromagnetic valve 19 and cleans the chamber 10 and the tube connecting the electromagnetic valve 19 and the chamber 10 for 5 minutes.

続いて、ＰＬＣ４４は、電磁弁１９をオン状態とさせ、３０秒間、外気でチューブ１７内を清浄する。サンプル管５には外気が流入し、外気は、サンプル管５→電磁弁１８→チューブ１７→電磁弁１９→チャンバ１０→ＭＦＣ１５→ポンプ１６→電磁弁２０の順に流れ、筺体２の外部に排出される。 Subsequently, the PLC 44 turns on the electromagnetic valve 19 and cleans the inside of the tube 17 with outside air for 30 seconds. Outside air flows into the sample tube 5, and the outside air flows in the order of the sample tube 5 → the solenoid valve 18 → the tube 17 → the solenoid valve 19 → the chamber 10 → the MFC 15 → the pump 16 → the solenoid valve 20 and is discharged to the outside of the housing 2. The

次いで、ＰＬＣ４４は、電磁弁１８をオン状態、電磁弁１９をオフ状態、電磁弁２０をオン状態とさせ、３０秒間、サンプル管５内を清浄する。この状態では、キャリアガスが、チューブ９→電磁弁１９→チャンバ１０→ＭＦＣ１５→ポンプ１６→電磁弁２０→チューブ１４→電磁弁１８→サンプル管５の順に流れ、サンプル管５の一端側（先端側）から外気に排出される。 Next, the PLC 44 turns on the electromagnetic valve 18, turns off the electromagnetic valve 19, and turns on the electromagnetic valve 20, and cleans the sample tube 5 for 30 seconds. In this state, the carrier gas flows in the order of the tube 9 → the electromagnetic valve 19 → the chamber 10 → the MFC 15 → the pump 16 → the electromagnetic valve 20 → the tube 14 → the electromagnetic valve 18 → the sample tube 5, and the one end side (tip side) of the sample tube 5 ) To the outside air.

次に、ＰＬＣ４４は、電磁弁１８をオフ状態、電磁弁１９をオフ状態、電磁弁２０をオフ状態とさせ、５分間、チャンバ１０に内蔵された各半導体ガスセンサ３０が安定状態となるまで待機する。以上の清浄処理には、合計１１分を要するため、この１１分の間、タッチパネル７には、清浄中である旨が表示される。ＰＬＣ４４は、清浄処理が終了すると、ＣＰＵに清浄処理の終了を報知する。この報知を受けたＣＰＵは、タッチパネル７に機構部の清浄が完了した旨を表示させる。これにより、臭気測定装置１は、再度、上述した臭気測定処理が可能な状態となる。 Next, the PLC 44 turns off the solenoid valve 18, turns off the solenoid valve 19, and turns off the solenoid valve 20, and waits for 5 minutes until each semiconductor gas sensor 30 built in the chamber 10 becomes stable. . Since the above cleaning process requires a total of 11 minutes, the touch panel 7 displays that it is being cleaned for 11 minutes. When the cleaning process ends, the PLC 44 notifies the CPU of the end of the cleaning process. The CPU that has received this notification causes the touch panel 7 to display that the cleaning of the mechanism unit has been completed. Thereby, the odor measuring apparatus 1 again enters a state where the odor measuring process described above is possible.

また、ＣＰＵは、ＰＬＣ４４による機構部の清浄処理に並行して、ハードディスク４３内に格納した８個の半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔから、上述した４８個の特徴値を算出し、ニューラルネットワークの入力層に入力し、中間層を介して、出力層から上述した２次元座標上の座標値（原点からの位置ベクトル）を得る。なお、温度センサ３２及び湿度センサ３１は、各半導体ガスセンサ３０のガス感応性が温度及び湿度に依存することから、ニューラルネットワークの入力層に入力する前に、温度−湿度テーブルで補正するために、チャンバ１０内の温度及び湿度を把握するものである。 The CPU calculates the 48 feature values described above from the output voltages Vout of the eight semiconductor gas sensors 30 stored in the hard disk 43 in parallel with the cleaning process of the mechanism unit by the PLC 44, and inputs the neural network. The coordinate value (position vector from the origin) described above is obtained from the output layer through the intermediate layer and input from the output layer. In addition, since the gas sensitivity of each semiconductor gas sensor 30 depends on temperature and humidity, the temperature sensor 32 and the humidity sensor 31 are corrected in the temperature-humidity table before inputting to the input layer of the neural network. The temperature and humidity in the chamber 10 are grasped.

次に、ＣＰＵは、出力層から出力された２次元座標上の原点からの位置ベクトルを、オペレータが分かる言葉に翻訳する。図７（Ａ）に示すように、本実施形態では、２次元座標上の快−興奮象限、快−沈静象限、不快−興奮象限、不快−沈静象限に位置ベクトルがそれぞれ位置するときに、「わくわくする臭い」、「かいてきな臭い」、「たいくつな臭い」、「いらいらする臭い」に対応させ、その程度を表す位置ベクトルの大きさ（絶対値）を算出する。上述した式（１）から、位置ベクトルの大きさはパーセントで表される。従って、ＣＰＵは、位置ベクトルから、上述した述語と数値とにより、例えば、「かいてきな臭い７０％」等の人が分かる言葉に対応させ、タッチパネル制御部４１を介してタッチパネル７に表示させる。 Next, the CPU translates the position vector from the origin on the two-dimensional coordinates output from the output layer into words that the operator can understand. As shown in FIG. 7A, in the present embodiment, when the position vectors are located in the pleasant-excited quadrant, pleasant-silent quadrant, unpleasant-excited quadrant, and unpleasant-silent quadrant on two-dimensional coordinates, The size (absolute value) of the position vector representing the degree is calculated in correspondence with the exciting odor, the irritating odor, the various odors, and the irritating odor. From the above equation (1), the magnitude of the position vector is expressed in percent. Therefore, the CPU corresponds to a word understood by a person such as “a nice smell of 70%” from the position vector by using the above-mentioned predicate and numerical value, and displays it on the touch panel 7 via the touch panel control unit 41.

次いで、ＣＰＵは、検体に対する臭気測定が終了した旨をタッチパネル７に表示させると共に、ハードディスク４３内に測定結果を格納させて臭気測定ルーチンを終了する。このとき、測定を行った日付や検体名、検体の位置等の検体の属性情報を併せて記憶させることが好ましい。なお、インターフェースを介して接続されたパーソナルコンピュータを操作することで、プリンタから臭気測定結果を出力するようにしてもよい。 Next, the CPU displays on the touch panel 7 that the odor measurement for the specimen has been completed, stores the measurement result in the hard disk 43, and ends the odor measurement routine. At this time, it is preferable to store specimen attribute information such as the date of measurement, specimen name, specimen position, and the like. The odor measurement result may be output from the printer by operating a personal computer connected via the interface.

（作用等）
次に、本実施形態の臭気測定装置１の作用等について説明する。 (Action etc.)
Next, the operation and the like of the odor measuring device 1 of the present embodiment will be described.

本実施形態の臭気測定装置１は電磁弁１８、２０をオフ状態、電磁弁１９をオン状態に制御することで臭気ガスをチャンバ１０内に導入（採取）し、半導体ガスセンサ３０で臭気ガスの測定を行うことができる。また、電磁弁１８〜２０を制御することにより、チャンバ１０内、電磁弁１９とチャンバ１０とを接続するチューブ内、チューブ１７内、及び、サンプル管５内を清浄することができる。従って、シーケンス制御によりサンプル管５内に残留した臭気ガスを含め臭気ガスの流路の清浄を行うことができるので、複数の検体に対して精度良くかつ安定して臭気測定を行うことができる。また、ポンプ１６及びＭＦＣ１５によりチャンバ１０内の気体を一定量（４００ミリリットル／分）で吸引するため、臭気測定処理で、臭気ガスは吸引されチャンバ１０に充たされるので、安定定常状態で半導体ガスセンサ３０により臭気ガスを測定することができると共に、装置内にバッファや装置外に呼気だめを設ける必要がない。従って、臭気測定装置１のダウンサイジングを図ることができると共に、筺体２外の構成部材を極力小さくすることができる。 The odor measuring apparatus 1 of this embodiment introduces (collects) odor gas into the chamber 10 by controlling the solenoid valves 18 and 20 to be in the off state and the solenoid valve 19 to be in the on state, and measures the odor gas with the semiconductor gas sensor 30. It can be performed. Further, by controlling the solenoid valves 18 to 20, the inside of the chamber 10, the tube connecting the solenoid valve 19 and the chamber 10, the inside of the tube 17, and the inside of the sample tube 5 can be cleaned. Therefore, since the flow path of the odor gas including the odor gas remaining in the sample tube 5 can be cleaned by the sequence control, the odor measurement can be performed accurately and stably on a plurality of specimens. In addition, since the gas in the chamber 10 is sucked at a constant amount (400 ml / min) by the pump 16 and the MFC 15, the odor gas is sucked and filled in the chamber 10 in the odor measurement process, so that the semiconductor gas sensor 30 in a stable steady state. Therefore, it is possible to measure odor gas, and it is not necessary to provide a buffer inside the apparatus or a breath reservoir outside the apparatus. Therefore, downsizing of the odor measuring apparatus 1 can be achieved, and the constituent members outside the housing 2 can be made as small as possible.

更に、本実施形態の臭気測定装置１では、ＲＯＭに、図７（Ａ）に示したように、快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義された２次元座標上の位置ベクトルについて全方向での臭気感性データと、半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔから算出された４８個の特徴値との対応関係を学習したニューラルネットワークが格納されている。従って、臭気測定装置１は、半導体ガスセンサ３０の出力電圧Ｖｏｕｔから臭気ガスの特徴値を算出して、精度良く２次元座標上の位置ベクトルを算出することができる。 Furthermore, in the odor measuring apparatus 1 of the present embodiment, the ROM is defined by a coordinate system representing the degree of pleasure and discomfort and a coordinate system representing the degree of excitement and calm, as shown in FIG. Stored is a neural network that learns the correspondence between odor sensation data in all directions and 48 feature values calculated from the output voltage Vout of the semiconductor gas sensor 30 with respect to the position vector on the dimensional coordinate. Therefore, the odor measuring device 1 can calculate the characteristic value of the odor gas from the output voltage Vout of the semiconductor gas sensor 30, and can calculate the position vector on the two-dimensional coordinates with high accuracy.

しかも、本実施形態の臭気測定装置１では、臭気感性データを、２次元座標上の位置ベクトルで表現するようにしたので、従来技術のように１つの座標系のメモリを調整する技術に対して、検体が発する臭気ガスを人の感覚で捉えることが可能である。また、算出した位置ベクトルからオペレータの分かる言葉に対応させて（翻訳して）タッチパネル７上に表示するので（例えば、「いらいらする臭い７０％」）、臭気ガスの臭いを人の感覚で表現することができる。更に、２次元座標の全方向についての臭気感性データでニューラルネットワークを学習させたため、悪臭に限らず、良い臭いに対しても、人の感覚で表現することが可能である。 Moreover, in the odor measuring apparatus 1 of the present embodiment, the odor sensitivity data is expressed by the position vector on the two-dimensional coordinates, so that the technique for adjusting the memory of one coordinate system as in the conventional technique is used. It is possible to capture the odor gas emitted from the specimen as a human sense. In addition, since it is displayed on the touch panel 7 in correspondence with (translated) words understood by the operator from the calculated position vector (for example, “70% irritating odor”), the odor of odorous gas is expressed by human senses. be able to. Furthermore, since the neural network is learned from the odor sensitivity data in all directions of the two-dimensional coordinates, not only bad odor but also good odor can be expressed by human sense.

なお、本実施形態では、２つの電磁弁１８、１９を用いてキャリアガスと臭気ガスとを選択的にチャンバ１０に導入する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電磁（３方）弁１８、１９に代えて、１つの電磁４方弁を用いるようにしてもよい。このような構成の場合には、アクチュエータ制御部４５の小型化も図ることができ、ひいては、臭気測定装置１全体を更に小型化することができる。 In the present embodiment, the example in which the carrier gas and the odor gas are selectively introduced into the chamber 10 using the two electromagnetic valves 18 and 19 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the electromagnetic (three-way) valves 18 and 19, one electromagnetic four-way valve may be used. In the case of such a configuration, the actuator control unit 45 can be downsized, and as a result, the entire odor measuring device 1 can be further downsized.

また、本実施形態では、発明者らが実際に試作した臭気測定装置１を例示したが、量産化を図る場合には、コンピュータ４２とＰＬＣ４４とを一体化させ制御部の小型化を図るようにしてもよく、また、各部の作動電圧を１２Ｖ、５Ｖに統一し、電源部を構成するユニット数を少なくするようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the odor measuring device 1 actually manufactured by the inventors was exemplified, but when mass production is intended, the computer 42 and the PLC 44 are integrated to reduce the size of the control unit. Alternatively, the operating voltage of each part may be unified to 12V and 5V, and the number of units constituting the power supply part may be reduced.

更に、本実施形態では、ヒータ制御部４７が独立して各半導体ガスセンサ３０のヒータ３０Ｂにヒータ電圧を供給する構成を採用しているので、ヒータ制御部４７は、温度センサ３２で計測したチャンバ１０内の温度情報をセンサ制御部４６から受け取り、例えば、テーブルや数式に従ってヒータ電圧を変動させ、各半導体ガスセンサ３０のガス感応温度が好適な範囲となるように制御するようにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, since the heater control part 47 employ | adopts the structure which supplies a heater voltage to the heater 30B of each semiconductor gas sensor 30 independently, the heater control part 47 is the chamber 10 measured with the temperature sensor 32. FIG. The temperature information may be received from the sensor control unit 46, and for example, the heater voltage may be varied according to a table or a mathematical formula, and the gas sensitive temperature of each semiconductor gas sensor 30 may be controlled to be within a suitable range.

また、本実施形態では、臭気感性データの位置ベクトルが２次元座標上の快−興奮象限、快−沈静象限、不快−興奮象限、不快−沈静象限に位置するときに、それぞれ、わくわく、かいてき、たいくつ、いらいらすると対応させる例を示したが、より細かく（例えば、３０°毎に）人の感覚に対応させるようにしてもよい。更に、図７（Ａ）に示した２次元座標と算出した位置ベクトルとをタッチパネル７上に表示するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, when the position vector of the odor sensibility data is located in the pleasant-excited quadrant, pleasant-silent quadrant, unpleasant-excited quadrant, and unpleasant-silent quadrant on the two-dimensional coordinates, it is exciting. However, it may be adapted to correspond to a human sense more finely (for example, every 30 °). Furthermore, the two-dimensional coordinates shown in FIG. 7A and the calculated position vector may be displayed on the touch panel 7.

本発明は、ガスの臭気を人の感覚で表現することが可能な臭気測定装置を提供するものであるため、臭気測定装置の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 The present invention provides an odor measuring device capable of expressing the odor of gas as a human sense, and thus contributes to the manufacture and sale of the odor measuring device, and thus has industrial applicability.

本発明が適用可能な実施形態の臭気測定装置の外観斜視図である。1 is an external perspective view of an odor measuring device according to an embodiment to which the present invention is applicable. 実施形態の臭気測定装置の機構部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the mechanism part of the odor measuring apparatus of embodiment. 臭気測定装置の機構部を構成するチャンバの断面図である。It is sectional drawing of the chamber which comprises the mechanism part of an odor measuring apparatus. 一部がチャンバ内に密閉された基板の平面図である。It is a top view of the board | substrate partially enclosed in the chamber. 半導体ガスセンサの作動原理を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the operating principle of a semiconductor gas sensor. 臭気測定装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control part of an odor measuring apparatus. 臭気感性データの２次元座標を示し、（Ａ）は快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義された２次元座標を示し、（Ｂ）は２次元空間上の位置ベクトルを示す。The two-dimensional coordinates of the odor sensation data are shown, (A) shows the two-dimensional coordinates defined in the coordinate system representing the degree of pleasure and discomfort, and the coordinate system representing the degree of excitement and calm, and (B) is a two-dimensional space. The upper position vector is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１臭気測定装置
７タッチパネル（表示手段）
１０チャンバ
１５マスフローコントローラ（吸引手段の一部）
１６ポンプ（吸引手段の一部）
３０半導体ガスセンサ
４２コンピュータ（記憶手段、特徴値算出手段、ベクトル算出手段、対応手段）
４４プログラマブルロジックコントローラ（測定手段の一部）
４６センサ制御部（測定手段の一部） 1 Odor measuring device 7 Touch panel (display means)
10 Chamber 15 Mass flow controller (part of suction means)
16 Pump (part of suction means)
30 Semiconductor gas sensor 42 Computer (storage means, characteristic value calculation means, vector calculation means, correspondence means)
44 Programmable logic controller (part of measuring means)
46 Sensor control part (part of measuring means)

Claims

チャンバ内に密閉され、異なるガス感応性を有する複数の半導体ガスセンサと、
前記チャンバ内の気体を一定流量で吸引し、測定対象のガスを前記チャンバ内に導入する吸引手段と、
前記吸引手段でチャンバ内の気体が吸引された状態で前記半導体ガスセンサの出力を測定する測定手段と、
種々のガスの臭気に対する人の脳波データを、快、不快の程度を表す座標系及び興奮、沈静の程度を表す座標系で定義される２次元座標上の原点からの位置ベクトルに対応させた臭気感性データと、前記種々のガスの臭気に対する前記半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係を学習したニューラルネットワークを予め記憶した記憶手段と、
前記測定手段で測定された半導体ガスセンサの出力から前記複数の特徴値を算出する特徴値算出手段と、
前記特徴値算出手段で算出された複数の特徴値を、前記記憶手段に記憶されたニューラルネットワークの入力層に入力し、該ニューラルネットワークの出力層から前記２次元座標上の原点からの位置ベクトルを算出するベクトル算出手段と、
前記ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルの前記２次元座標上の方向及び大きさにより、前記測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚に対応させる対応手段と、
を備えた臭気測定装置。 A plurality of semiconductor gas sensors sealed in a chamber and having different gas sensitivities;
A suction means for sucking the gas in the chamber at a constant flow rate and introducing the gas to be measured into the chamber;
Measuring means for measuring the output of the semiconductor gas sensor in a state where the gas in the chamber is sucked by the suction means;
Odor corresponding to the position vector from the origin on the two-dimensional coordinates defined by the coordinate system representing the degree of pleasantness and discomfort and the coordinate system representing the degree of excitement and calmness. Storage means for storing in advance a neural network that has learned the correspondence between the sensitivity data and a plurality of feature values calculated from the output of the semiconductor gas sensor for the odors of the various gases;
Feature value calculating means for calculating the plurality of feature values from the output of the semiconductor gas sensor measured by the measuring means;
A plurality of feature values calculated by the feature value calculation means are input to an input layer of a neural network stored in the storage means, and a position vector from the origin on the two-dimensional coordinate is output from the output layer of the neural network. Vector calculating means for calculating;
Corresponding means that corresponds to a sense when a person smells the gas to be measured by the direction and size on the two-dimensional coordinates of the position vector calculated by the vector calculating means;
Odor measuring device equipped with.

前記記憶手段に記憶されたニューラルネットワークは、前記２次元座標上の少なくとも全象限における位置ベクトルと、前記半導体ガスセンサの出力から算出される複数の特徴値との対応関係を学習していることを特徴とする請求項１に記載の臭気測定装置。 The neural network stored in the storage means learns a correspondence relationship between a position vector in at least all quadrants on the two-dimensional coordinates and a plurality of feature values calculated from the output of the semiconductor gas sensor. The odor measuring device according to claim 1.

前記特徴値は、前記半導体ガスセンサの出力の最大値、該最大値をとる時間、前記半導体ガスセンサの出力の時間による微分最大値、該微分最大値をとる時間、及び、前記測定手段の測定開始から所定時刻経過時の前記半導体ガスセンサの比抵抗値を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の臭気測定装置。 The characteristic value includes a maximum value of the output of the semiconductor gas sensor, a time to take the maximum value, a differential maximum value according to a time of output of the semiconductor gas sensor, a time to take the differential maximum value, and a measurement start of the measurement unit 3. The odor measuring apparatus according to claim 1, comprising a specific resistance value of the semiconductor gas sensor when a predetermined time elapses. 4.

前記対応手段は、前記ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルが、前記２次元座標上の快−興奮象限、快−沈静象限、不快−興奮象限、不快−沈静象限に位置するときに、前記測定対象のガスを人が嗅いだとき、それぞれ、わくわく、かいてき、たいくつ、いらいらすると対応させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の臭気測定装置。 The correspondence unit is configured to measure the position vector when the position vector calculated by the vector calculation unit is located in a pleasant-excited quadrant, a pleasant-silent quadrant, an unpleasant-excited quadrant, and an unpleasant-silent quadrant on the two-dimensional coordinates. The odor measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein when a person smells the target gas, the person responds when the person smells and gets excited.

前記対応手段は、前記ベクトル算出手段で算出された位置ベクトルの大きさにより、前記測定対象のガスを人が嗅いだときのわくわく、かいてき、たいくつ、又は、いらいらする程度を表すように対応させることを特徴とする請求項４に記載の臭気測定装置。 The correspondence means is adapted to indicate how much, how many, or how frustrating when a person smells the gas to be measured according to the size of the position vector calculated by the vector calculation means. The odor measuring apparatus according to claim 4, wherein

前記対応手段は、数値を含む述語を組み合わせた文章によって、前記測定対象のガスを人が嗅いだときの感覚として翻訳することを特徴とする請求項５に記載の臭気測定装置。 The odor measuring apparatus according to claim 5, wherein the corresponding means translates the gas to be measured as a sensation when a person sniffs the text using a combination of predicates including numerical values.

前記対応手段で翻訳された感覚を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の臭気測定装置。 The odor measuring apparatus according to claim 6, further comprising display means for displaying a sense translated by the corresponding means.