(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022156729
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】におい検出装置及びにおい検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 5/02 20060101AFI20221006BHJP
G01N 29/02 20060101ALI20221006BHJP
H03H 9/17 20060101ALI20221006BHJP
H03H 9/68 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
G01N5/02 A
G01N29/02 501
H03H9/17 F
H03H9/68
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021060566
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000204284
【氏名又は名称】太陽誘電株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】恩田 陽介
【テーマコード（参考）】
2G047
5J097
5J108
【Ｆターム（参考）】
2G047BA04
2G047EA10
5J097AA25
5J097DD14
5J097GG03
5J097GG04
5J097KK08
5J108AA09
5J108BB08
5J108CC11
5J108EE03
5J108EE07
(57)【要約】
【課題】リアルタイム性に優れ、高精度ににおい成分を検出することが可能なにおい検出装置及びにおい検出方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るにおい検出装置は、第１の検出素子と、第２の検出素子と、演算部とを具備する。上記第１の検出素子は、弾性波共振器である第１の振動子と、前記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える。上記第２の検出素子は、弾性波共振器である第２の振動子を備える。上記演算部は、上記第１の検出素子から出力された上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の検出素子から出力された上記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより家記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係るにおい検出装置は、第１の検出素子と、第２の検出素子と、演算部とを具備する。上記第１の検出素子は、弾性波共振器である第１の振動子と、前記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える。上記第２の検出素子は、弾性波共振器である第２の振動子を備える。上記演算部は、上記第１の検出素子から出力された上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の検出素子から出力された上記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより家記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性波共振器である第１の振動子と、前記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える第１の検出素子と、
弾性波共振器である第２の振動子を備える第２の検出素子と、
前記第１の検出素子から出力された前記第１の振動子の共振周波数の変動量から前記第２の検出素子から出力された前記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより前記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する演算部と
具備するにおい検出装置。
弾性波共振器である第２の振動子を備える第２の検出素子と、
前記第１の検出素子から出力された前記第１の振動子の共振周波数の変動量から前記第２の検出素子から出力された前記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより前記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する演算部と
具備するにおい検出装置。
【請求項2】
請求項１に記載のにおい検出装置であって、
弾性波共振器である第３の振動子と、前記第３の振動子上に形成された第２の感応膜とを備え、前記第３の振動子及び前記第２の感応膜が外気から遮蔽されている第３の検出素子
をさらに具備し、
前記演算部は、前記第１の振動子の共振周波数の変動量から前記第２の振動子の共振周波数の変動量と、前記第３の検出素子から出力された前記第３の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより、前記補正を行う
弾性波共振器である第３の振動子と、前記第３の振動子上に形成された第２の感応膜とを備え、前記第３の振動子及び前記第２の感応膜が外気から遮蔽されている第３の検出素子
をさらに具備し、
前記演算部は、前記第１の振動子の共振周波数の変動量から前記第２の振動子の共振周波数の変動量と、前記第３の検出素子から出力された前記第３の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより、前記補正を行う
【請求項3】
請求項１又は２に記載のにおい検出装置であって、
前記第２の振動子は、前記第１の振動子と同等の特性を有する
におい検出装置。
前記第２の振動子は、前記第１の振動子と同等の特性を有する
におい検出装置。
【請求項4】
請求項３に記載のにおい検出装置であって、
前記第３の振動子は、前記第１の振動子と同等の特性を有し、前記第２の感応膜は前記第１の感応膜と同等の特性を有する
におい検出装置。
前記第３の振動子は、前記第１の振動子と同等の特性を有し、前記第２の感応膜は前記第１の感応膜と同等の特性を有する
におい検出装置。
【請求項5】
請求項１から４のうちいずれか1項に記載のにおい検出装置であって、
前記弾性波共振器はＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）である
におい検出装置。
前記弾性波共振器はＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）である
におい検出装置。
【請求項6】
請求項１から４のうちいずれか1項に記載のにおい検出装置であって、
前記弾性波共振器はＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振器である
におい検出装置。
前記弾性波共振器はＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振器である
におい検出装置。
【請求項7】
弾性波共振器である第１の振動子と、前記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える第１の検出素子から出力された前記第１の振動子の共振周波数の変動量から、弾性波共振器である第２の振動子を備える第２の検出素子から出力された前記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより前記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する
におい検出方法。
におい検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、におい成分を検出するにおい検出装置及びにおい検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、所定の共振周波数で振動する振動子と、気体中のにおい成分が吸着する感応膜を備えるにおいセンサが知られている。このにおいセンサでは、振動子を所定の共振周波数で振動させ、におい成分の吸着による共振周波数の変動を観測することでにおい成分を検出することができる。振動子は、ＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)、ＳＡＷ(Surface acoustic wave)共振器、ＦＢＡＲ(Film bulk acoustic resonator)といった圧電共振器によって構成される。
【0003】
ここで、においセンサが検出対象とする気体が湿度を含む場合、振動子の共振周波数が湿度によって変動するおそれがある。また、においセンサの温度によっても振動子の共振周波数が変動するおそれがある。このため、におい成分を正確に検出するためには湿度及び温度による共振周波数の変動を除外する補正が必要となる。
【0004】
例えば、特許文献１には、ＱＣＭの電極腐食性を利用した湿度の補正方法について開示されている。また、特許文献２にはＱＣＭを湿度参照素子及び温度参照素子とし、これらの参照素子を用いて補正係数を算出し、その補正係数を利用して補正を行う方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１４５６０８号公報
【特許文献2】特開２０１８－４８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、一定時間の共振周波数の変化量を求め、その間の電極腐食量に基づいて、共振周波数の変化量を補正するものであり、におい成分の補正をリアルタイムに行うものではない。毒ガス検知や火災検知等の用途においては、高いリアルタイム性が必要とされる。また、特許文献２に記載の方法は、線形補正を前提としているため、共振周波数の温湿度依存性が線形から逸脱するような広い温湿度範囲では使用することができない。
【0007】
さらに、温湿度センサにより温度及び湿度を検出し、それによって温度及び湿度による影響を補正する方法もあるが、センサや制御回路が別途必要になる。また、この方法では、複雑な演算も必要であるためリアルタイム性も低い。
【0008】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、リアルタイム性に優れ、高精度ににおい成分を検出することが可能なにおい検出装置及びにおい検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るにおい検出装置は、第１の検出素子と、第２の検出素子と、演算部とを具備する。
上記第１の検出素子は、弾性波共振器である第１の振動子と、上記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える。
上記第２の検出素子は、弾性波共振器である第２の振動子を備える。
上記演算部は、上記第１の検出素子から出力された上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の検出素子から出力された上記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより上記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する。
上記第１の検出素子は、弾性波共振器である第１の振動子と、上記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える。
上記第２の検出素子は、弾性波共振器である第２の振動子を備える。
上記演算部は、上記第１の検出素子から出力された上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の検出素子から出力された上記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより上記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する。
【0010】
上記におい検出装置は、弾性波共振器である第３の振動子と、上記第３の振動子上に形成された第２の感応膜とを備え、上記第３の振動子及び上記第２の感応膜が外気から遮蔽されている第３の検出素子をさらに具備し、
上記演算部は、上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の振動子の共振周波数の変動量と、上記第３の検出素子から出力された上記第３の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより、上記補正を行ってもよい。
上記演算部は、上記第１の振動子の共振周波数の変動量から上記第２の振動子の共振周波数の変動量と、上記第３の検出素子から出力された上記第３の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより、上記補正を行ってもよい。
【0011】
上記第２の振動子は、上記第１の振動子と同等の特性を有してもよい。
【0012】
上記第３の振動子は、上記第１の振動子と同等の特性を有し、上記第２の感応膜は上記第１の感応膜と同等の特性を有してもよい。
【0013】
上記弾性波共振器はＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）であってもよい。
【0014】
上記弾性波共振器はＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振器であってもよい。
【0015】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るにおい検出方法は、弾性波共振器である第１の振動子と、上記第１の振動子上に形成された第１の感応膜とを備える第１の検出素子から出力された上記第１の振動子の共振周波数の変動量から、弾性波共振器である第２の振動子を備える第２の検出素子から出力された上記第２の振動子の共振周波数の変動量を減じることにより上記第１の振動子の共振周波数の変動量を補正する。
【発明の効果】
【0016】
以上のように本発明によれば、リアルタイム性に優れ、高精度ににおい成分を検出することが可能なにおい検出装置及びにおい検出方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係るにおい検出装置のブロック図である。
【図2】上記におい検出装置が備える第１検出素子（ＦＢＡＲ）の模式図である。
【図3】上記におい検出装置が備える第２検出素子（ＦＢＡＲ）の模式図である。
【図4】上記におい検出装置が備える第３検出素子（ＦＢＡＲ）の模式図である。
【図5】上記におい検出装置の実装構造１を示す模式図である。
【図6】上記におい検出装置の実装構造２を示す模式図である。
【図7】上記第２の実装構造における第１検出素子の断面図である。
【図8】上記第２の実装構造における第３検出素子の断面図である。
【図9】上記におい検出装置が備える第１検出素子（ＳＡＷ共振器）の模式図である。
【図10】上記におい検出装置が備える第２検出素子（ＳＡＷ共振器）の模式図である。
【図11】上記におい検出装置が備える第３検出素子（ＳＡＷ共振器）の模式図である。
【図12】本発明の変形例１に係るにおい検出装置のブロック図である。
【図13】本発明の変形例２に係るにおい検出装置のブロック図である。
【図14】本発明の実施例１に係る測定結果のグラフである。
【図15】本発明の実施例２に係る測定結果のグラフである。
【図17】本発明の実施例３に係る測定結果のグラフである。
【図18】本発明の実施例３に係る測定結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態に係るにおい検出装置について説明する。以下の各図において相互に
直交する３方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
直交する３方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
【0019】
［におい検出装置の構成］
図１は本実施形態に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すようににおい検出装置１００は、第１検出素子１１１、第１発振回路１１２，第２検出素子１１３、第２発振回路１１４、第３検出素子１１５、第３発振回路１１６、接続部１１７、演算部１１８及び通信部１１９を備える。
図１は本実施形態に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すようににおい検出装置１００は、第１検出素子１１１、第１発振回路１１２，第２検出素子１１３、第２発振回路１１４、第３検出素子１１５、第３発振回路１１６、接続部１１７、演算部１１８及び通信部１１９を備える。
【0020】
第１検出素子１１１は、におい検出素子として機能する。図２（ａ）は第１検出素子１１１の断面図、図２（ｂ）は第１検出素子１１１の感応膜１３２を描いた平面図である。同図に示すように第１検出素子１１１は第１振動子１３１及び第１感応膜１３２を備える。第１振動子１３１は、弾性波共振器であり、ＦＢＡＲ(Film bulk acoustic resonator)である。
【0021】
具体的には第１振動子１３１は、支持基板１４１、圧電膜１４２、下部電極１４３及び上部電極１４４を具備する。支持基板１４１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板やガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板等の半導体基板のほか、石英基板、ガラス基板、またはアルミナ基板などのセラミック基板を用いることができる。
【0022】
圧電膜１４２は圧電体からなる膜であり、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。また、圧電膜１４２は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の他の圧電体であってもよい。圧電膜１４２の厚みは例えば５００ｎｍである。
【0023】
下部電極１４３は支持基板１４１上設けられ、第１振動子１３１の一方の電極として機能する。下部電極１４３はアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料からなり、厚さは例えば２４０ｎｍである。上部電極１４４は圧電膜１４２上に設けられ、下部電極１４３と共に圧電膜１４２を挟み、第１振動子１３１の他方の電極として機能する。上部電極１４４はアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料からなり、厚さは例えば２４０ｎｍである。上部電極１４４の表面にはＳｉＯＸ等からなる保護膜が設けられていてもよい。
【0024】
第１振動子１３１は、下部電極１４３と上部電極１４４が圧電膜１４２挟んで対向する共振領域Ｒを有する。共振領域Ｒにおいて、支持基板１４１と下部電極１４３の間には空隙Kが設けられる。共振領域Ｒは、下部電極１４３と上部電極１４４の間に共振周波数の交流電圧が入力されたときに、厚み縦振動モードで共振する領域である。共振領域Ｒの共振周波数は特に限定されず、例えば２．４ＧＨｚである。
【0025】
第１感応膜１３２は第１振動子１３１の共振領域Ｒ上に設けられ、所定のにおい成分を吸着する。第１感応膜１３２を構成する材料は、吸着対象のにおい成分の種類によって任意に選択でき、例えば、有機高分子膜、有機色素膜または無機膜等である。図１に示すようににおい検出装置１００は複数の第１検出素子１１１を備え、例えば８個の第１検出素子１１１を備える。各第１検出素子１１１が備える第１感応膜１３２は異なるにおい成分を吸着可能なものとすることができ、各第１検出素子１１１の出力をチャンネル１～チャンネル８（以下、ｃｈ１～ｃｈ８）とする。なお、第１検出素子１１１の数は８個に限られず、１個以上であればよい。
【0026】
第１発振回路１１２は第１検出素子１１１に接続され、第１振動子１３１の下部電極１４３と上部電極１４４の間に交流電圧を印加し、第１振動子１３１を駆動する。この交流電圧により第１振動子１３１が所定の共振周波数で振動する。第１発振回路１１２は、第１振動子１３１の共振周波数を接続部１１７に出力する。第１発振回路１１２は共振周波数のカウント値をデジタル信号として接続部１１７に出力することができる。第１発振回路１１２は第１振動子１３１に交流電圧を供給できるものであればよく、例えばＩＣ(Integrated Circuit)である。なお、１つの第１発振回路１１２で複数の第１振動子１３１を駆動してもよい。
【0027】
図３に於いて、第２検出素子１１３は、湿度補正用素子として機能する。図３は第２検出素子１１３の断面図である。第２検出素子１１３は第２振動子１３３を備える。第２振動子１３３は、弾性波共振器であり、例えばＦＢＡＲである。第２振動子１３３は、第１振動子１３１と同等の特性が好適である。第２検出素子１１３は第１感応膜１３２を有しない第１検出素子１１１と同等の特性である。
【0028】
具体的には第２振動子１３３は、第１振動子１３１と同様に支持基板１４１、圧電膜１４２、下部電極１４３及び上部電極１４４を備え、共振領域Ｒを有する。図１に示すブロック図に示す様に、におい検出装置１００は１つの第２検出素子１１３を備える。しかし、複数の第２検出素子１１３を備えてもよい。
【0029】
第２発振回路１１４は第２検出素子１１３に接続され、第２振動子１３３の下部電極１４３と上部電極１４４の間に交流電圧を印加し、第２振動子１３３を駆動する。この交流電圧により第２振動子１３３が所定の共振周波数で振動する。第２発振回路１１４は、第２振動子１３３の共振周波数を接続部１１７に出力する。第２発振回路１１４は共振周波数のカウント値をデジタル信号として接続部１１７に出力することができる。第２発振回路１１４は第２振動子１３３に交流電圧を供給できるものであればよく、例えば、ここではＩＣである。なお、１つの第２発振回路１１４で複数の第２振動子１３３を駆動してもよい。
【0030】
第３検出素子１１５は、温度補正用素子として機能する。図４は第３検出素子１１５の断面図である。第３検出素子１１５は第３振動子１３４及び第２感応膜１３５を備える。第３振動子１３４は、弾性波共振器であり、ＦＢＡＲである。第３振動子１３４は、第１振動子１３１と同等の特性が好適である。具体的には第３振動子１３４は、第１振動子１３１と同様に支持基板１４１、圧電膜１４２、下部電極１４３及び上部電極１４４を備え、共振領域Ｒを有する。
【0031】
第２感応膜１３５は第３振動子１３４の共振領域Ｒ上に設けられ、所定のにおい成分を吸着する。第２感応膜１３５は、第１感応膜１３２と同じ材料からなり、第１感応膜１３２と同じ膜厚を有するものが好適である。第３検出素子１１５は、図４に示すように封止体１３６によって封止され、第３振動子１３４及び第２感応膜１３５は封止体１３６によって外気から遮蔽されている。
【0032】
図１に示すようににおい検出装置１００は複数の第３検出素子１１５を備え、各第３検出素子１１５は、各第１検出素子１１１にそれぞれ対応し、第１検出素子１１１の数だけ第３検出素子１１５が用意される。具体的には、各第３検出素子１１５は、封止体１３６によって封止されている他は、各ｃｈの第１検出素子１１１と同等の特性を有し、各ｃｈの第１検出素子１１１の第１感応膜１３２と同一の第２感応膜１３５を備える。以下、ｃｈ１の第１検出素子１１１と同等の特性を有する第３検出素子１１５をｃｈ１の第３検出素子１１５とする。以下同様に、各ｃｈの第１検出素子１１１と同等の特性を有する第３検出素子１１５を各ｃｈの第３検出素子１１５とする。
【0033】
第３発振回路１１６は第３検出素子１１５に接続され、第３振動子１３４の下部電極１４３と上部電極１４４の間に交流電圧を印加し、第３振動子１３４を駆動する。この交流電圧により第３振動子１３４が所定の共振周波数で振動する。第３発振回路１１６は、第３振動子１３４の共振周波数を接続部１１７に出力する。第３発振回路１１６は共振周波数のカウント値をデジタル信号として接続部１１７に出力する。第３発振回路１１６は第３振動子１３４に交流電圧を供給できるものであればよく、例えば、ここではＩＣである。なお、１つの第３発振回路１１６で複数の第３振動子１３４を駆動してもよい。
【0034】
図４に於いて、封止体１３６は上記のように第３検出素子１１５を封止し、第３振動子１３４及び第２感応膜１３５を外気から遮蔽する。例えば、第３振動子１３４及び第２感応膜１３５の周囲を囲む壁状構造体である。例えば、金属のキャンタイプ、樹脂のＢＯＸタイプで、壁状構造体の内部には窒素等の不活性ガスを充填してもよい。封止体１３６は、１つの封止体１３６が全部の第３検出素子１１５を封止する構成であってもよく、複数の封止体１３６が１つ又は複数の第３検出素子１１５をそれぞれ封止する構成であってもよい。
【0035】
接続部１１７は、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５と演算部１１８を接続し、第１振動子１３１、第２振動子１３３及び第３振動子１３４のそれぞれの共振周波数を演算部１１８に供給する。接続部１１７は、演算部１１８と各検出素子の接続を切り替え可能なマルチプレクサを採用できる。
【0036】
演算部１１８は、第１検出素子１１１の共振周波数変動量を、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量に基づいて補正する。この詳細については後述する。演算部１１８は、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）により構成される。演算部１１８は、補正した共振周波数変動量を通信部１１９に供給する。なお、ＦＰＧＡは、再構成可能な半導体装置、例えばＭＰＬＤ（登録商標）、ＭＲＬＤであってもよい。
【0037】
通信部１１９は、演算部１１８によって補正された共振周波数変動量をＰＣやタブレット端末等の他の情報処理装置に転送する。ユーザは、他の情報処理装置において補正された共振周波数変動量を確認することができる。また、通信部１１９は補正された共振周波数変動量を、ゲートウェイを経由してクラウドに転送してもよい。これにより、クラウトにおいてデータの蓄積やＡＩ（artificial intelligence）でのにおいの種類判定が可能となる。通信部１１９はＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）等の無線通信又は有線通信が可能なモジュールである。
【0038】
におい検出装置１００は以上のような構成を有する。なお、演算部１１８はにおい検出装置１００とは別の情報処理装置に搭載され、上記動作を実行するものとしてもよい。また、演算部１１８に替えてユーザが演算部１１８の動作を実行することも可能である。
【0039】
［演算部による補正について］
演算部１１８は、上記のように、第１検出素子１１１の共振周波数変動量を第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量に基づいて補正する。
演算部１１８は、上記のように、第１検出素子１１１の共振周波数変動量を第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量に基づいて補正する。
【0040】
第１検出素子１１１の共振周波数は、第１感応膜１３２の重量、即ち第１感応膜１３２へのにおい成分の吸着量によって変動する。さらに、第１検出素子１１１の共振周波数は、湿度と温度の影響によっても変動する。したがって、第ｎｃｈの第１検出素子１１１の共振周波数変動量をΔＦｎ（total）、におい成分吸着による共振周波数変動量をΔＦｎ（gas）、湿度による共振周波数変動量をΔＦｎ（hum.）、温度による共振周波数変動量をΔＦｎ（tem.）とすると、以下の（式１）が成り立つ。
【0041】
ΔＦｎ（total）＝ΔＦｎ（gas）＋ΔＦｎ（hum.）＋ΔＦｎ（tem.） （式１）
【0042】
上記（式１）に示すように、第ｎｃｈの第１検出素子１１１から出力される共振周波数変動量ΔＦｎ（total）は、におい成分の吸着よる共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）に加え、湿度による共振周波数変動量ΔＦｎ（hum.）と温度による共振周波数変動量ΔＦｎ（tem.）を含むものである。このため、演算部１１８は、におい成分の吸着よる共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）が得られるように以下の補正を行う。
【0043】
ここで、第２検出素子１１３は第１振動子１３１と同等の特性を有する第２振動子１３３を備える。また、第２検出素子１１３は、感応膜を有しない。ＦＢＡＲ振動子を用いたにおい検出素子において湿度による影響の主な原因はＦＢＡＲ振動子自体の吸湿性であり、感応膜の吸湿による影響は小さい。特にＦＢＡＲ振動子は一般的に多層の薄膜からなり、圧電膜のＡｌＮや保護膜のＳｉＯＸはスパッタ成膜により形成されるため、吸湿性が大きい。
【0044】
したがって、第２検出素子１１３の共振周波数変動量は湿度によるものとみなせる。このため、第２検出素子１１３の共振周波数変動量をΔＦref1とすると、湿度による共振周波数変動量ΔＦｎ（hum.）は共振周波数変動量ΔＦref1とみなすことができる。
【0045】
さらに、第３検出素子１１５は第１振動子１３１と同等の特性を有する第３振動子１３４を備え、第１感応膜１３２と同等の特性を有する第２感応膜１３５を備える。また、第３振動子１３４及び第２感応膜１３５は封止体１３６によって外気から遮蔽されている。このため、におい成分や水分子は封止体１３６によって第３振動子１３４及び第２感応膜１３５への到達が防止されている。
【0046】
ＦＢＡＲ振動子を用いたにおい検出素子において温度による影響の主な原因は振動子及び感応膜を構成する各材料の弾性定数の変化によるものである。このため、第１検出素子１１１と同等の特性を有し、封止体１３６によって遮蔽された第３検出素子１１５の共振周波数変動量は温度によるものとみなせる。したがって、第ｎｃｈの第３検出素子１１５の共振周波数変動量をΔＦref2nとすると、温度による共振周波数変動量ΔＦｎ（tem.）は共振周波数変動量ΔＦref2nとみなすことができる。
【0047】
したがって、上記（式１）は下記（式２）に変形することができる。
【0048】
ΔＦｎ（total）＝ΔＦｎ（gas）＋ΔＦref1＋ΔＦref2n （式２）
【0049】
さらに、上記（式２）は下記（式３）に変形することができる。
【0050】
ΔＦｎ（gas）＝ΔＦｎ（total）－ΔＦref1－ΔＦref2n （式３）
【0051】
このように演算部１１８は、第１検出素子１１１から出力される共振周波数変動量ΔＦｎ（total）から、第２検出素子１１３から出力される共振周波数変動量ΔＦref1及び第３検出素子１１５から出力される共振周波数変動量ΔＦref2nを減じることにより、におい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を求めることができる。
【0052】
［におい検出装置による効果］
におい検出装置１００は以上のように、演算部１１８が第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量に基づいて、第１感応膜１３２に吸着したにおい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を算出する。演算部１１８は、第１検出素子１１１の共振周波数変動量から第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量を減じることで共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を算出できるため、測定時間の経過と共に上記算出を行うことができ、リアルタイム性に優れる。一方、上記特許文献２に記載のような補正方法では、事前に参照素子の係数を算出し、補正時に係数を呼び出す必要があり、事前に参照素子の係数を算出することが手間を要する。
におい検出装置１００は以上のように、演算部１１８が第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量に基づいて、第１感応膜１３２に吸着したにおい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を算出する。演算部１１８は、第１検出素子１１１の共振周波数変動量から第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５の共振周波数変動量を減じることで共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を算出できるため、測定時間の経過と共に上記算出を行うことができ、リアルタイム性に優れる。一方、上記特許文献２に記載のような補正方法では、事前に参照素子の係数を算出し、補正時に係数を呼び出す必要があり、事前に参照素子の係数を算出することが手間を要する。
【0053】
また、におい検出装置１００では、事前に第１検出素子１１１の温度依存性や湿度依存性を評価する必要がなく、線形補正のように精度よく補正可能な温湿度範囲が限られるようなこともないため、広い温湿度範囲で高精度な検出結果を得ることができる。さらに、におい検出装置１００では、第１検出素子１１１に温度補償膜等の温湿度補正用の構造を設ける必要がないため、第１検出素子１１１の振動特性を低下させることなく温湿度補正が可能である。
【0054】
［実装構造１］
におい検出装置１００の具体的実装構造について説明する。図５はにおい検出装置１００の実装構造を示す模式図である。尚、マウンティング装置やワイヤボンディング装置などの実装技術により実現される。同図に示すようににおい検出装置１００は、主基板１５１、第１センサ基板１５２、第２センサ基板１５３、第３センサ基板１５４、第１検出素子１１１、第１発振回路１１２、第２検出素子１１３、第２発振回路１１４、第３検出素子１１５、第３発振回路１１６、カンパッケージ１５５、マルチプレクサ１５６、ＦＰＧＡ１５７及びＢＬＥモジュール１５８から構成される。
におい検出装置１００の具体的実装構造について説明する。図５はにおい検出装置１００の実装構造を示す模式図である。尚、マウンティング装置やワイヤボンディング装置などの実装技術により実現される。同図に示すようににおい検出装置１００は、主基板１５１、第１センサ基板１５２、第２センサ基板１５３、第３センサ基板１５４、第１検出素子１１１、第１発振回路１１２、第２検出素子１１３、第２発振回路１１４、第３検出素子１１５、第３発振回路１１６、カンパッケージ１５５、マルチプレクサ１５６、ＦＰＧＡ１５７及びＢＬＥモジュール１５８から構成される。
【0055】
主基板１５１やセンサ基板は、各部品が実装される基板であり、一般的な配線基板を用いている。第１センサ基板１５２には、２つの第１検出素子１１１と、これらの第１検出素子１１１を駆動する１つの第１発振回路１１２がマウティング装置などにより実装される。そして電気的な接続は、ピンヘッダ、ハンダまたはボンディングワイヤにより主基板１５１に接続されている。主基板１５１には、４枚の第１センサ基板１５２が実装されるが、第１センサ基板１５２の枚数は特に限定されない。
【0056】
第２センサ基板１５３は、２つの第２検出素子１１３と、これらの第２検出素子１１３を駆動する１つの第２発振回路１１４が実装され、ボンディングワイヤ等で電気的に接続される。ピンヘッダ又はハンダリフローにより主基板１５１に接続されている。主基板１５１には、１枚の第２センサ基板１５３が実装されるが、第２センサ基板１５３の枚数は特に限定されない。
【0057】
第３センサ基板１５４は、２つの第３検出素子１１５と、これらの第３検出素子１１５を駆動する１つの第３発振回路１１６が実装された基板であり、ピンヘッダ、ハンダリフローまたはワイヤボンディングにより主基板１５１に電気的に接続され、実装されている。主基板１５１には、４枚の第３センサ基板１５４が実装されているが、第３センサ基板１５４の枚数は特に限定されない。
【0058】
カンパッケージ１５５は、第３センサ基板１５４を覆い、各第３センサ基板１５４上の第３検出素子１１５を封止する。カンパッケージ１５５内には窒素ガス等の不活性ガスが充填されている。カンパッケージ１５５は第３振動子１３４及び第２感応膜１３５を外気から遮蔽する封止体１３６（図４参照）として機能する。
【0059】
マルチプレクサ１５６は主基板１５１に実装され、接続部１１７（図１参照）として機能する。ＦＰＧＡ１５７は主基板１５１に実装され、演算部１１８（図１参照）として機能する。ＢＬＥモジュール１５８は主基板１５１に実装され、通信部１１９（図１参照）として機能する。なお、マルチプレクサ１５６、ＦＰＧＡ１５７及びＢＬＥモジュール１５８は主基板１５１のうち第１センサ基板１５２等が実装されている面の裏側の面に実装され、主基板１５１の基板の配線を介して各発振回路等と接続されてもよい。
【0060】
におい検出装置１００は以上のような実装構造によって実現することができる。この構成では、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５を主基板１５１とは別のセンサ基板にそれぞれ実装することにより、これらの検出素子をセンサ基板毎に交換することが可能である。
【0061】
［実装構造２］
におい検出装置１００の他の具体的実装構造について説明する。におい検出装置１００はフェイスダウン表面実装により作製することができる。図６はにおい検出装置１００のフェイスダウンで表面実装した実装構造を示す模式図であり、図７及び図８はその断面図である。
におい検出装置１００の他の具体的実装構造について説明する。におい検出装置１００はフェイスダウン表面実装により作製することができる。図６はにおい検出装置１００のフェイスダウンで表面実装した実装構造を示す模式図であり、図７及び図８はその断面図である。
【0062】
図６（ａ）に示すようににおい検出装置１００は、主基板１６１、第１マルチチップ１９１、第２マルチチップ１９２、第２発振回路１１４、第４発振回路１６２、マルチプレクサ１６３、ＦＰＧＡ１６４及びＢＬＥモジュール１６５から構成される。図６（ｂ）は第１マルチチップ１９１の拡大図である。同図に示すように第１マルチチップ１９１には第１検出素子１１１及び第２検出素子１１３が搭載されている。図６（ｃ）は第２マルチチップ１９２の拡大図である。同図に示すように第２マルチチップ１９２には第３検出素子１１５が搭載されている。
【0063】
主基板１６１は、各部品が実装される基板である。主基板１６１の一面には２本の第１溝１６１ａと２本の第２溝１６１ｂが設けられている。第１溝１６１ａは図示しないポンプにより外気が供給され、流路として機能する。一方、第２溝１６１ｂは充填体１６６（図８参照）が充填され、封止されている。充填体１６６は窒素等の不活性ガスである。
【0064】
第１検出素子１１１は、図７に示すようにフリップチップ実装により主基板１６１に実装され、接合部１６７により主基板１６１の電極１６８と接続されている。接合部１６７はハンダバンプ、金バンプ又は異方性導電フィルム等である。第１検出素子１１１は、第１感応膜１３２が第１溝１６１ａに対向するように配置される。
【0065】
第２検出素子１１３は、フリップチップ実装により主基板１６１に実装され、ハンダバンプ、金バンプ又は異方性導電フィルム等の接合部により主基板１６１の電極と接続されている。第２検出素子１１１は、共振領域Ｒ（図３参照）が第１溝１６１ａに対向するように配置される。
【0066】
第３検出素子１１５は、図８に示すようにフリップチップ実装により主基板１６１に実装され、接合部１６７により主基板１６１の電極１６８と接続されている。接合部１７１はハンダバンプ、金バンプ又は異方性導電フィルム等である。第３検出素子１１５は、第２感応膜１３５が第２溝１６１ｂに対向するように配置される。
【0067】
このような配置により、第１検出素子１１１は第１溝１６１ａを介して感応膜１３２に外気が供給され、第２検出素子１１３は第１溝１６１ａを介して共振領域Ｒに外気が供給される。一方、第３検出素子１１５は、第２溝１６１ｂが充填体１６６によって封止されており、外気が第３振動子１３４及び第２感応膜１３５に到達されない。即ち、充填体１６６は封止体１３６（図４参照）として機能する。
【0068】
第１発振回路１１２及び第３発振回路１１６はこれらを兼ねる１つの第４発振回路１６２としてフリップチップ実装により主基板１６１に実装されている。第４発振回路１６２が、第４発振回路１６２を挟む第１検出素子１１１及び第３検出素子１１５を駆動することにより第１検出素子１１１及び第３検出素子１１５に供給される電圧条件を同等とすることができる。また、第２発振回路１１４もフリップチップ実装により主基板１６１に実装されている。
【0069】
マルチプレクサ１６３は主基板１６１に実装され、接続部１１７（図１参照）として機能する。ＦＰＧＡ１６４は主基板１５１に実装され、演算部１１８（図１参照）として機能する。ＢＬＥモジュール１６５は主基板１５１に実装され、通信部１１９（図１参照）として機能する。なお、マルチプレクサ１６３、ＦＰＧＡ１６４及びＢＬＥモジュール１６５は主基板１６１のうち第１検出素子１１１等が実装されている面の裏側の面に実装され、主基板１６１の基板内配線を介して各発振回路等と接続されてもよい。
【0070】
におい検出装置１００は以上のような実装構造によって実現することができる。この構成では、第１溝１６１ａの全体を第１マルチチップ１９１によって覆い、第２溝１６１ｂの全体を第２マルチチップ１９１によって覆うことができる。第１検出素子１１１及び第３検出素子１１５を一つの第１マルチチップ１９１上に搭載することができるため、差分動作の精度を向上させることが可能である。
【0071】
［検出素子について］
上記説明において、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５は、ＦＢＡＲである振動子を備えるものとしたが、振動子はＦＢＡＲに限られず他の弾性波共振器であってもよい。具体的には第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５は、ＳＡＷ（Surface acoustic wave）共振器である振動子を備えるものとすることもできる。
上記説明において、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５は、ＦＢＡＲである振動子を備えるものとしたが、振動子はＦＢＡＲに限られず他の弾性波共振器であってもよい。具体的には第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５は、ＳＡＷ（Surface acoustic wave）共振器である振動子を備えるものとすることもできる。
【0072】
図９は、ＳＡＷ共振器である振動子を備える第１検出素子１１１の平面図である。同図に示すように、第１検出素子１１１は第１振動子１３１及び第１感応膜１３２を備える。第１振動子１３１はＳＡＷ共振器である。
【0073】
具体的には第１振動子１３１は、圧電基板１８１、第１電極１８２、第２電極１８３及び反射器１８４を具備する。圧電基板１８１は、ＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等の圧電材料からなる基板である。第１電極１８２及び第２電極１８３は圧電基板１８１上に設けられた櫛型電極（ＩＤＴ；Interdigital Transducer）であり、櫛型にパターニングされた任意の導電性材料からなる。反射器１８４は、圧電基板１８１上に、第１電極１８２及び第２電極１８３を挟むように１対が設けられ、格子状にパターニングされた任意の導電性材料からなる。
【0074】
第１振動子１３１は、１対の反射器１８４の間に共振領域Ｒを有する。共振領域Ｒは、第１電極１８２及び第２電極１８３の間に共振周波数の交流電圧が入力されたときに、圧電基板１８１の表面に表面弾性波が生じる領域である。表面弾性波は反射器１８４に入射すると反射器１８４によって共振領域Ｒに向けて反射される。共振領域Ｒの共振周波数は特に限定されず、例えば７００ＭＨｚである。第１感応膜１３２は第１振動子１３１の共振領域Ｒ上に設けられ、所定のにおい成分を吸着する。
【0075】
図１０は、ＳＡＷ共振器である振動子を備える第２検出素子１１３の平面図である。同図に示すように、第２検出素子１１３はＳＡＷ共振器である第２振動子１３３を備える。第２振動子１３３は、第１振動子１３１と同等の特性を有するものが好適であり、即ち第２検出素子１１３は第１感応膜１３２を有しない第１検出素子１１１と同等の特性を有する。具体的には第２検出素子１１３は、第１振動子１３１と同様に圧電基板１８１、第１電極１８２、第２電極１８３及び反射器１８４を備え、共振領域Ｒを有する。
【0076】
図１１は、ＳＡＷ共振器である振動子を備える第３検出素子１１５の平面図である。同図に示すように、第３検出素子１１５はＳＡＷ共振器である第３振動子１３４及び第２感応膜１３５を備える。第３振動子１３４は、第１振動子１３１と同等の特性を有するものが好適である。具体的には第３検出素子１１５は、第１振動子１３１と同様に圧電基板１８１、第１電極１８２、第２電極１８３及び反射器１８４を備え、共振領域Ｒを有する。
【0077】
第２感応膜１３５は、第３振動子１３４の共振領域Ｒ上に設けられ、所定のにおい成分を吸着する。第３検出素子１１５は、図１１に示すように封止体１３６によって封止され、第３振動子１３４及び第２感応膜１３５は封止体１３６によって外気から遮蔽されている。
【0078】
振動子がＳＡＷ共振器である場合もにおい検出装置１００は同様に動作する。即ち演算部１１８は、上記（式３）に示すように、第１検出素子１１１から出力される共振周波数変動量ΔＦｎ（total）から、第２検出素子１１３から出力される共振周波数変動量ΔＦref1及び第３検出素子１１５から出力される共振周波数変動量ΔＦref2nを減じることにより、におい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を求めることができる。
【0079】
ＳＡＷ共振器である振動子を用いたにおい検出素子においても湿度による影響の主な原因はＳＡＷ共振器自体の吸湿性であり、感応膜の吸湿による影響は小さい。特にＳＡＷ共振器は一般的に多層の薄膜からなり、特に共振周波数調整膜や保護膜のＳｉＯＸはスパッタ成膜により形成されるため、吸湿性が大きい。したがって、第２検出素子１１３の共振周波数変動量は湿度によるものとみなせる。このため、第２検出素子１１３の共振周波数変動量をΔＦref1とすると、湿度による共振周波数変動量ΔＦｎ（hum.）は共振周波数変動量ΔＦref1とみなすことができる。
【0080】
さらに、ＳＡＷ共振器である振動子を用いたにおい検出素子においても温度による影響の主な原因は振動子及び感応膜を構成する各材料の弾性定数の変化によるものである。このため、第１検出素子１１１と同等の特性を有し、封止体１３６によって遮蔽された第３検出素子１１５の共振周波数変動量は温度によるものとみなせる。このため、第ｎｃｈの第３検出素子１１５の共振周波数変動量をΔＦref2nとすると、温度による共振周波数変動量ΔＦｎ（tem.）は共振周波数変動量ΔＦref2nとみなすことができる。
【0081】
したがって、振動子がＳＡＷ共振器である場合も、演算部１１８は上記（式３）を用いてにおい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を求めることができる。
【0082】
なお、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５は、ＦＢＡＲ及びＳＡＷ共振器の他にもＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)である振動子を備えるものであってもよい。
【0083】
［変形例］
におい検出装置１００の変形例について説明する。
におい検出装置１００の変形例について説明する。
【0084】
（変形例１）
図１２は変形例１に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。上記のようににおい検出装置１００は１つの第２検出素子１１３を備える（図１参照）ものとしたが、図１２に示すようにｎｃｈの第１検出素子１１１に対応するｎｃｈの第２検出素子１１３を備えるものとしてもよい。具体的には、ｎｃｈの第１検出素子１１１の間で第１振動子１３１の構造が異なる場合、におい検出装置１００はそれぞれの第１振動子１３１と同一構造の第２振動子１３３を有するｎｃｈの第２検出素子１１３を備える。
図１２は変形例１に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。上記のようににおい検出装置１００は１つの第２検出素子１１３を備える（図１参照）ものとしたが、図１２に示すようにｎｃｈの第１検出素子１１１に対応するｎｃｈの第２検出素子１１３を備えるものとしてもよい。具体的には、ｎｃｈの第１検出素子１１１の間で第１振動子１３１の構造が異なる場合、におい検出装置１００はそれぞれの第１振動子１３１と同一構造の第２振動子１３３を有するｎｃｈの第２検出素子１１３を備える。
【0085】
この場合、第ｎｃｈの第２検出素子１１３の共振周波数変動量をΔＦref１nとすると、
上記（式１）における湿度による共振周波数変動量ΔＦｎ（hum.）は共振周波数変動量ΔＦref1nとみなすことができる。
上記（式１）における湿度による共振周波数変動量ΔＦｎ（hum.）は共振周波数変動量ΔＦref1nとみなすことができる。
【0086】
したがって、上記（式１）は下記（式4）に変形することができる。
【0087】
ΔＦｎ（total）＝ΔＦｎ（gas）＋ΔＦref1n＋ΔＦref2n （式４）
【0088】
さらに、上記（式４）は下記（式５）に変形することができる。
【0089】
ΔＦｎ（gas）＝ΔＦｎ（total）－ΔＦref1n－ΔＦref2n （式５）
【0090】
以上から演算部１１８は、におい検出装置１００がｎｃｈの第２検出素子１１３を有する場合も第１検出素子１１１から出力される共振周波数変動量ΔＦｎ（total）から、第２検出素子１１３から出力される共振周波数変動量ΔＦref1n及び第３検出素子１１５から出力される共振周波数変動量ΔＦref2nを減じることにより、におい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を求めることができる。
【0091】
（変形例２）
図１３は変形例１に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。上記のようににおい検出装置１００は、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５を備えるものとしたが、図１３に示すように第３検出素子１１５を備えず、第１検出素子１１１と第２検出素子１１３のみを備えるものとすることも可能である。
図１３は変形例１に係るにおい検出装置１００の構成を示すブロック図である。上記のようににおい検出装置１００は、第１検出素子１１１、第２検出素子１１３及び第３検出素子１１５を備えるものとしたが、図１３に示すように第３検出素子１１５を備えず、第１検出素子１１１と第２検出素子１１３のみを備えるものとすることも可能である。
【0092】
この場合、演算部１１８は、第１検出素子１１１から出力される共振周波数変動量ΔＦｎ（total）から、第２検出素子１１３から出力される共振周波数変動量ΔＦref1を減じることにより、湿度による影響が補正されたにおい成分による共振周波数変動量ΔＦｎ（gas）を求めることができる。におい検出装置１００が備える感応膜が温度による影響を受けにくい場合等には、このように第２検出素子１１３を利用して湿度による影響のみを補正してもよい。また、このにおい検出装置１００は、変形例１（図１２参照）に示すようにｎｃｈの第２検出素子１１３を備えるものであってもよい。
【実施例0093】
（実施例１）
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＦＢＡＲである第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、ＦＢＡＲである第２振動子を有し、感応膜を有しない第２検出素子を備えるものとした。第１振動子と第２振動子は同等の特性を有し、共振周波数２．４ＧＨｚの振動子である。第１検出素子の感応膜は疎水性感応膜（厚み２５０ｎｍ）とした。第１検出素子及び第２検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＦＢＡＲである第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、ＦＢＡＲである第２振動子を有し、感応膜を有しない第２検出素子を備えるものとした。第１振動子と第２振動子は同等の特性を有し、共振周波数２．４ＧＨｚの振動子である。第１検出素子の感応膜は疎水性感応膜（厚み２５０ｎｍ）とした。第１検出素子及び第２検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
【0094】
図１４は、測定結果を示すグラフである。上記におい検出装置をチャンバに収容し、チャンバ内にガスＧ１及びガスＧ２を２０分間毎に交互に流入させた。ガスＧ１はトルエン１０ｐｐｍのガスであり、ガスＧ２はトルエン０ｐｐｍのガスである。図１４において、第１検出素子の周波数変動量を「ΔＦ（total）」、第２検出素子の周波数変動量を「ΔＦref1」、第１検出素子と第２検出素子の周波数変動量の差分（ΔＦ（total）－ΔＦref1）を「差分」、チャンバ内の湿度（ＲＨ）を「湿度」として示す。チャンバ内の湿度は静電容量型湿度センサにより測定したものである。
【0095】
図１４に示すように、ガスＧ１の供給中は、周波数変動量ΔＦ（total）が上昇している。本来であれば、トルエンの感応膜への吸着により周波数変動量は減少するはずであるが、湿度が７％から５％に減少し、共振周波数が上昇している。湿度の減少により感応膜に付着した水分量が減少し、共振周波数が上昇したと考えられる。一方、「差分」（ΔＦ（total）－ΔＦref1）はガスＧ１の供給中は減少しており、湿度による影響が除外され、トルエンの感応膜への吸着による周波数変動が検出されていることがわかる。
【0096】
（実施例２）
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＳＡＷ共振器である第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、ＳＡＷ共振器である第２振動子を有し、感応膜を有しない第２検出素子を備えるものとした。第１振動子と第２振動子は同等の特性を有し、共振周波数７００ＭＨｚの振動子である。第１検出素子の感応膜は疎水性感応膜（厚み２５０ｎｍ）とした。第１検出素子及び第２検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＳＡＷ共振器である第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、ＳＡＷ共振器である第２振動子を有し、感応膜を有しない第２検出素子を備えるものとした。第１振動子と第２振動子は同等の特性を有し、共振周波数７００ＭＨｚの振動子である。第１検出素子の感応膜は疎水性感応膜（厚み２５０ｎｍ）とした。第１検出素子及び第２検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
【0097】
図１５は、測定結果を示すグラフであり、図１６は図１５の一部を拡大したグラフである。上記におい検出装置をチャンバに収容し、チャンバ内にガスＧ３及びガスＧ４を２０分間毎に交互に流入させた。ガスＧ３はアセトン１０ｐｐｍのガスであり、ガスＧ４はアセトン０ｐｐｍのガスである。図１５及び図１６において、第１検出素子の周波数変動量を「ΔＦ（total）」、第２検出素子の周波数変動量を「ΔＦref1」、第１検出素子と第２検出素子の周波数変動量の差分（ΔＦ（total）－ΔＦref1）を「差分」、チャンバ内の湿度（ＲＨ）を「湿度」として示す。チャンバ内の湿度は静電容量型湿度センサにより測定したものである。
【0098】
図１５及び図１６に示すように、ガスＧ３の供給中は、周波数変動量ΔＦ（total）がわずかに減少している。これは、アセトンの感応膜への吸着による共振周波数の低下と、湿度の減少（６％→５．５％）により感応膜に付着した水分量が減少したことによる振周波数の上昇が合算されたことによるものと考えられる。一方、「差分」（ΔＦ（total）－ΔＦref1）はガスＧ３の供給中は顕著に減少しており、湿度による影響が除外され、アセトンの感応膜への吸着による周波数変動が検出されていることがわかる。
【0099】
（実施例３）
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＦＢＡＲである第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、第１検出素子と同等の特性を有する検出素子が封止体によって封止された第３検出素子を備えるものとした。第１検出素子及び第３検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
上記実施形態に係るにおい検出装置を作成し、測定を実施した。におい検出装置はＦＢＡＲである第１振動子及び感応膜を有する第１検出素子と、第１検出素子と同等の特性を有する検出素子が封止体によって封止された第３検出素子を備えるものとした。第１検出素子及び第３検出素子はピアーズ型発振回路と接続し、周波数カウンターでその発振周波数を計測した。
【0100】
図１７は、測定結果を示すグラフである。上記におい検出装置をチャンバに収容し、チャンバ内にガスＧ５及びガスＧ６を交互に流入させた。ガスＧ５はエタノール１０ｐｐｍのガスであり、ガスＧ６はエタノール０ｐｐｍのガスである。図１７において、第１検出素子の周波数変動量を「ΔＦ（total）」、第３検出素子の周波数変動量を「ΔＦref２」として示す。
【0101】
図１８は第１検出素子と第３検出素子の周波数変動量の差分（ΔＦ（total）－ΔＦref２）を示すグラフである。同図に示すように温度による影響が除外され、エタノールの感応膜への吸着による周波数変動が検出されていることがわかる。
【符号の説明】
【0102】
１００…におい検出装置
１１１…第１検出素子
１１２…第１発振回路
１１３…第２検出素子
１１４…第２発振回路
１１５…第３検出素子
１１６…第３発振回路
１１７…接続部
１１８…演算部
１１９…通信部
１３１…第１振動子
１３２…第１感応膜
１３３…第２振動子
１３４…第３振動子
１３５…第２感応膜
１３６…封止体
１１１…第１検出素子
１１２…第１発振回路
１１３…第２検出素子
１１４…第２発振回路
１１５…第３検出素子
１１６…第３発振回路
１１７…接続部
１１８…演算部
１１９…通信部
１３１…第１振動子
１３２…第１感応膜
１３３…第２振動子
１３４…第３振動子
１３５…第２感応膜
１３６…封止体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】