特開 2024-65904 検出装置

(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】P2024065904

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20240508BHJP

【ＦＩ】

G01N5/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022174990

(22)【出願日】2022-10-31

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(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

(57)【要約】

【課題】温度または湿度に基づく補正を適正に行うことが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、流体が供給されるチャンバ内に設けられ、感応膜を有する第１センサ１０と、前記流体における温度および湿度の少なくとも一方の指標を検出する第２センサ１８と、第１補正係数に基づき、前記第１センサが出力する第１出力値を前記第２センサが出力する第２出力値を用いて補正値を生成する補正部３２と、前記補正値に基づき前記流体に関する情報を算出する算出部３６と、前記第１センサが駆動する期間における、前記第１出力値の時間に対する第１データ列と前記第１データ列に関係付けられ前記第２出力値の時間に対する第２データ列との関係に基づき第２補正係数を算出し、前記第１補正係数を前記第２補正係数に更新する更新部３４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が供給されるチャンバ内に設けられ、感応膜を有する第１センサと、
前記流体における温度および湿度の少なくとも一方の指標を検出する第２センサと、
第１補正係数に基づき、前記第１センサが出力する第１出力値を前記第２センサが出力する第２出力値を用いて補正値を生成する補正部と、
前記補正値に基づき前記流体に関する情報を算出する算出部と、
前記第１センサが駆動する期間における、前記第１出力値の時間に対する第１データ列と前記第１データ列に関係付けられ前記第２出力値の時間に対する第２データ列との関係に基づき第２補正係数を算出し、前記第１補正係数を前記第２補正係数に更新する更新部と、
を備える検出装置。

【請求項2】

前記指標を変化させる素子を備え、
前記更新部は、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する期間における前記関係に基づき前記第２補正係数を算出する請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記素子は、前記流体を前記第１センサおよび前記第２センサに供給するポンプである請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記更新部は、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する前の前記素子が駆動しない第１期間、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する第２期間、および前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動した後の前記素子が駆動しない第３期間、の少なくとも２つの期間における前記関係に基づき前記第２補正係数を算出する請求項２または３に記載の検出装置。

【請求項5】

前記更新部は、前記少なくとも２つの期間において、対応する前記第２補正係数を算出し、算出された前記対応する第２補正係数を比較することで、前記対応する第２補正係数が正常か否かを判定する請求項４に記載の検出装置。

【請求項6】

前記第１センサは複数設けられ、
前記補正部は、複数の前記第１補正係数のうち対応する第１補正係数に基づき、対応する第１センサが出力する前記第１出力値を、前記第２出力値を用いて補正することで、複数の前記補正値のうち対応する補正値を生成する処理を、前記複数の第１センサに対し実行し、
前記算出部は、前記複数の補正値に基づき前記情報を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。

【請求項7】

前記更新部は、
前記複数の第１センサのうち対応する第１センサの前記第１データ列と前記第２データ列との関係に基づき、複数の前記第２補正係数のうち対応する第２補正係数を算出する処理を、前記複数の第１センサに対し行い、
前記複数の第１補正係数を前記複数の第２補正係数にそれぞれ更新する請求項６に記載の検出装置。

【請求項8】

前記第１センサを搭載する基板と、
前記基板における前記第１センサおよび前記第２センサが搭載される面と反対の面に設けられ、前記ポンプを駆動させる駆動回路と、
を備える請求項３に記載の検出装置。

【請求項9】

前記第１センサおよび前記第２センサが設けられる第１空間と、
前記第１空間と前記ポンプとの間に設けられ、前記流体の流れる方向に対し直交する断面積が前記第１空間における前記方向に直交する断面積より大きい第２空間と、
を備える請求項３に記載の検出装置。

【請求項10】

前記更新部は、前記第１データ列と前記第２データ列とを回帰分析することで、前記第２補正係数を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。

【請求項11】

前記第２センサは、前記流体における温度および湿度の両方を検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関し、例えば感応膜を有する検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

気体中の物質を検出するセンサとして、感応膜を有するセンサが知られている。温度および湿度に基づき、センサの出力値を補正することが知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】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】

【0004】

温度および湿度に基づき、センサの出力値を補正することで、温度および湿度による影響を抑制できることができる。しかしながら、センサの使用とともに感応膜の物性または構造が変化すると、温度および湿度に対するセンサの出力値の振る舞いが変化することがある。このため、センサの出力値を適切に補正できなくなる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、温度または湿度に基づく補正を適正に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、流体が供給されるチャンバ内に設けられ、感応膜を有する第１センサと、前記流体における温度および湿度の少なくとも一方の指標を検出する第２センサと、第１補正係数に基づき、前記第１センサが出力する第１出力値を前記第２センサが出力する第２出力値を用いて補正値を生成する補正部と、前記補正値に基づき前記流体に関する情報を算出する算出部と、前記第１センサが駆動する期間における、前記第１出力値の時間に対する第１データ列と前記第１データ列に関係付けられ前記第２出力値の時間に対する第２データ列との関係に基づき第２補正係数を算出し、前記第１補正係数を前記第２補正係数に更新する更新部と、を備える検出装置である。

【0007】

上記構成において、前記指標を変化させる素子を備え、前記更新部は、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する期間における前記関係に基づき前記第２補正係数を算出する構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記素子は、前記流体を前記第１センサおよび前記第２センサに供給するポンプである構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記更新部は、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する前の前記素子が駆動しない第１期間、前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動する第２期間、および前記第１センサが駆動し、かつ前記素子が駆動した後の前記素子が駆動しない第３期間、の少なくとも２つの期間における前記関係に基づき前記第２補正係数を算出する構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記更新部は、前記少なくとも２つの期間において、対応する前記第２補正係数を算出し、算出された前記対応する第２補正係数を比較することで、前記対応する第２補正係数が正常か否かを判定する構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記第１センサは複数設けられ、前記補正部は、複数の前記第１補正係数のうち対応する第１補正係数に基づき、対応する第１センサが出力する前記第１出力値を、前記第２出力値を用いて補正することで、複数の前記補正値のうち対応する補正値を生成する処理を、前記複数の第１センサに対し実行し、前記算出部は、前記複数の補正値に基づき前記情報を算出する構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記更新部は、前記複数の第１センサのうち対応する第１センサの前記第１データ列と前記第２データ列との関係に基づき、複数の前記第２補正係数のうち対応する第２補正係数を算出する処理を、前記複数の第１センサに対し行い、前記複数の第１補正係数を前記複数の第２補正係数にそれぞれ更新する構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、前記第１センサを搭載する基板と、前記基板における前記第１センサおよび前記第２センサが搭載される面と反対の面に設けられ、前記ポンプを駆動させる駆動回路と、を備える構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記第１センサおよび前記第２センサが設けられる第１空間と、前記第１空間と前記ポンプとの間に設けられ、前記流体の流れる方向に対し直交する断面積が前記第１空間における前記方向に直交する断面積より大きい第２空間と、を備える構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記更新部は、前記第１データ列と前記第２データ列とを回帰分析することで、前記第２補正係数を算出する構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記第２センサは、前記流体における温度および湿度の両方を検出する構成とすることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、温度または湿度に基づく補正を適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施例１におけるセンサの模式図である。

【図2】図２は、実施例１における検出装置のブロック図である。

【図3】図３は、実施例１における処理部の処理を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施例１における図３のステップＳ１４のフローを示すフローチャートである。

【図5】図５は、実施例１における図３のステップＳ１８のフローを示すフローチャートである

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１におけるメモリ４０における補正係数ＡおよびＢのデータを示す図、図６（ｃ）は、基準値のデータを示す図である。

【図7】図７（ａ）は、実施例１のステップＳ１４におけるデータ列を示す図、図７（ｂ）は、ステップＳ１８におけるデータ列を示す図である。

【図8】図８（ａ）は、実験における時間に対する発振周波数および温度を示す図、図８（ｂ）は、時間に対する発振周波数および相対湿度を示す図である。

【図9】図９は、実施例２における処理部が更新処理を行うときのフローチャートである。

【図10】図１０は、実施例３における検出装置のブロック図である。

【図11】図１１（ａ）は、実施例３においてメモリ４０における補正係数ＡおよびＢのデータを示す図、図１１（ｂ）は、基準値のデータを示す図である。

【図12】図１２は、実施例３における図３のステップＳ１４のフローを示すフローチャートである。

【図13】図１３は、実施例３における図３のステップＳ１８のフローを示すフローチャートである。

【図14】図１４は、実施例４における検出装置の平面図である。

【図15】図１５は、図１４のＡ－Ａ断面図である。

【図16】図１６は、実施例４の変形例１における検出装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し実施例について説明する。

【実施例0020】

流体（例えば気体または液体）中のにおいの原因となる特定の物質を検出するセンサとして、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）を例にして説明する。以下の実施例では、流体として気体を例に説明する。

【0021】

図１は、実施例１におけるセンサの模式図である。センサ１０（第１センサ）は、共振器１５および感応膜１６を備えている。センサ１０は、気体内の物質を検出するセンサである。共振器１５では、基板１１上に空隙１３を介して下部電極１４ａが設けられ、下部電極１４ａ上に圧電層１２が設けられ、さらに圧電層１２上に上部電極１４ｂが設けられている。空隙１３はキャビティである。圧電層１２を挟み、下部電極１４ａと上部電極１４ｂとが重なる領域は弾性波が振動する共振領域１７である。平面視において共振領域１７は空隙１３と重なる。平面視において共振領域１７内の上部電極１４ｂ上に感応膜１６が設けられている。感応膜１６は、気体内の特定の物質を吸着させる。特定の物質が感応膜１６に吸着されると、感応膜１６の質量が増加する。これにより、共振器１５の共振周波数が低くなる。これにともない、発振回路２６の発振周波数が低くなる。測定器２８は、この発振回路２６の発振周波数を測定する。

【0022】

基板１１は、例えばシリコン基板、サファイア基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはＧａＡｓ基板である。下部電極１４ａおよび上部電極１４ｂは、例えばルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）等の単層膜またはこれらの膜から複数種類を選択した積層膜である。圧電層１２は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、窒化ガリウム（ＧａＮ）膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）膜、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）膜またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）膜である。

【0023】

感応膜１６の材料は、例えば高分子材料、多孔質材料または有機金属化合物である。高分子材料としては、例えばセルロース、フッ素系ポリマー、ポリエチレンイミン、エステル系ポリマー、アクリル系ポリマー、ポリスチレン、ポリブタジエン、シクロオレフィンポリマー等であり、高分子材料は特定の物質が結合しやすい官能基を有している。多孔質材料は、例えばゼオライト、ＵｉＯ－６６またはＺＩＦ－８等のＭＯＦ（Metal Organic Flamework）である。有機金属化合物は、例えば金属フタロシアニンまたは金属ポルフィリンである。有機金属化合物の金属は、例えば銅、ニッケル、コバルトまたは亜鉛である。

【0024】

共振器１５としては、ＦＢＡＲ以外にＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）またはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振器でもよい。共振器１５は、水晶振動子を用いたＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）でもよい。検出する気体内の物質としては、例えばエタノール、アセトンもしくはトルエン等の有機化合物、または、アンモニア、窒素酸化物、オゾンもしくは塩素等の無機物質である。

【0025】

測定器２８が出力する発振回路２６の発振周波数に関する出力値と温度および湿度との関係について、説明する。センサ１０の共振周波数は気体の温度および湿度により変化する。この原因は複合的である。例えば、感応膜１６または共振器１５を構成する各材料の物性値または温度特性に起因して、温度が変化すると共振周波数が変化する。また、温度または湿度が変化すると、気体内の水が感応膜１６または共振器１５に付着する量が変化する。付着した水を含めたセンサ１０の質量が変化するので、共振周波数が変化する。共振器１５の共振周波数が温度および湿度に対し線形的に変化すると仮定すると、発振周波数に関する出力値Ｓｍは、温度Ｔおよび湿度Ｈを用い、式１により表される。
Ｓｍ＝Ｓｍ０＋Ａ１（Ｔ－Ｔ０）＋Ｂ１（Ｈ－Ｈ０） 式１
ここで、基準となる出力値Ｓｍ０は、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０におけるセンサ１０の出力値であり、Ａ１およびＢ１は補正係数であり、実数である。

【0026】

センサ１０を使用し続けると、感応膜１６の物性または構造が変化し、温度Ｔおよび湿度Ｈに対するセンサ１０の出力値の振る舞いが変化することがある。この場合、補正係数Ａ１およびＢ１として、当初の補正係数を変えずに用いると、測定器２８の出力値Ｓｍを適切に補正できなくなる。実施例１では、補正係数Ａ１およびＢ１を適宜更新することで、測定器２８の出力値Ｓｍを適切に補正する。詳細を以下に説明する。

【0027】

図２は、実施例１における検出装置のブロック図である。図２に示すように、センサ１０およびセンサ１８は、チャンバ２０内に設けられている。センサ１８（第２センサ）は、チャンバ２０に導入された気体の温度および湿度の少なくとも一方の指標を検出する温度計および／または湿度計である。

【0028】

チャンバ２０には、導入路２１ａおよび２１ｂより気体５０ａおよび５０ｂが導入され、排出路２４より気体５２が排出される。導入路２１ａにはフィルタ２３およびポンプＡ２２ａが設けられており、ポンプＡ２２ａを駆動することで、チャンバ２０の外部の気体５０ａがフィルタ２３を介しチャンバ２０内に導入される。導入路２１ｂにはポンプＢ２２ｂが設けられている。ポンプＢ２２ｂを駆動することで、チャンバ２０の外部の気体５０ｂがチャンバ２０内に導入される。

【0029】

フィルタ２３には、例えば、活性炭、ゼオライト、シリカゲルおよび／またはモレキュラーシーブが用いられる。フィルタ２３を気体５０ａが通過することで、水分および特定の物質の分子等を除去する。このため、ポンプＡ２２ａを駆動することで、ドライかつクリーンな空気がチャンバ２０内に導入される。導入路２１ｂからチャンバ２０に導入される気体は、気体中の特定の物質またはにおい等の検出対象が含まれる測定対象の気体である。例えば、チャンバ２０の周囲環境に、においを発生させる発生源があれば、外気には特定の物質またはにおい等が含まれることになる。このため、外気をチャンバ２０内に取り入れることで、測定対象の気体とすることができる。

【0030】

処理部３０は、例えばプロセッサである。処理部３０は、ソフトウエアと協働し、補正部３２、更新部３４、算出部３６および駆動部３８として機能する。処理部３０の少なくとも一部は専用回路等のハードウエアにより形成されていてもよい。

【0031】

補正部３２は、補正係数Ａ１およびＢ１を用い、測定器２８が出力した発振周波数等の出力値Ｓｍを、センサ１８が出力した温度Ｔおよび湿度Ｈに基づき補正する。算出部３６は、補正部３２が補正した補正値Ｓｃを用い気体中の特定の物質の種類または気体のにおい等の気体に関する情報を算出する。更新部３４は、補正部３２が出力値を補正するための補正係数Ａ１およびＢ１を更新する。

【0032】

駆動部３８は、駆動回路６７に駆動信号を出力する。駆動回路６７は、駆動信号を受信すると、発振回路２６に駆動のための電力を供給する。これにより、発振回路２６が駆動し、センサ１８が駆動する。このとき、駆動回路６７は、測定器２８に電力を供給し、測定器２８を駆動してもよい。具体的には、発振回路２６はセンサ１８を発振させ、測定器２８は発振周波数を測定し出力値を出力する。以降、この発振回路２６およびセンサ１０が駆動することをセンサ１０の電源がオンすると呼ぶ。発振回路２６およびセンサ１０の駆動が停止することをセンサ１０の電源がオフすると呼ぶ。駆動部３８は、発振回路２６に直接電力を供給してもよい。

【0033】

駆動部３８は、駆動回路６９に駆動信号を出力する。駆動回路６９は、駆動信号に基づき、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂに電力を供給することでポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂを駆動させる。また、駆動回路６９はポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂを制御する。ポンプＡ２２ａまたはポンプＢ２２ｂが駆動することにより、ポンプＡ２２ａまたはポンプＢ２２ｂは気体の流れを作りだす。以降、このポンプＡ２２ａが駆動することを、ポンプＡ２２ａの電源がオンすると呼び、ポンプＡ２２ａの駆動が停止することをポンプＡ２２ａの電源がオフにすると呼ぶ。

【0034】

メモリ４０は、例えば揮発性メモリまたは不揮発性メモリであり、補正係数Ａ１およびＢ１などを記憶する。更新部３４および算出部３６のいずれかまたは両方は、ハードウエアで構成される検出装置内に設けられていてもよいし、クラウド等のネットワークにより接続されたサーバ上に設けられていてもよい。

【0035】

図３は、実施例１における処理部のフローチャートである。図４は、実施例１における図３のステップＳ１４のフローチャートである。図５は、実施例１における図３のステップＳ１８のフローチャートである。図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１におけるメモリ４０における補正係数ＡおよびＢのデータを示す図、図６（ｃ）は、基準値のデータを示す図である。図７（ａ）は、実施例１のステップＳ１４におけるデータ列を示す図、図７（ｂ）は、ステップＳ１８におけるデータ列を示す図である。

【0036】

図６（ａ）に示すように、メモリ４０には補正係数Ａ１およびＢ１としてＡａおよびＢａが格納されている。図６（ｂ）に示すように、メモリ４０の補正係数Ａ１およびＢ１はＡｂおよびＢｂに更新される。図６（ｃ）に示すように、メモリ４０には、基準となる出力値Ｓ０、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０が格納されている。

【0037】

図３の処理が開始される初期状態では、センサ１０は駆動しておらず、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂは駆動していない。続いて、処理部３０の駆動部３８は、センサ１０を駆動させ、ポンプＢ２２ｂを駆動させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０およびポンプＢ２２ｂの電源をオンする（ステップＳ１０）。駆動部３８がセンサ１０およびポンプＢ２２ｂを駆動させることにより、発振回路２６に電源が供給され、センサ１０に電源が供給される。センサ１０の共振器１５は振動を開始する。発振回路２６は、発振周波数の信号を出力する。また、ポンプＢ２２ｂが始動し、チャンバ２０内に、測定対象の気体５０ｂが導入される。

【0038】

処理部３０はｔ＝１に設定する（ステップＳ１２）。なお、ｔは自然数である。処理部３０は、通常の測定を行う（ステップＳ１４）。図４のように、このステップＳ１４において、補正部３２は、測定器２８からの発振周波数に関する出力値Ｓｍ（ｔ）を取得する（ステップＳ３０）。補正部３２は、センサ１８から温度に関する出力値Ｔ（ｔ）および湿度に関する出力値Ｈ（ｔ）を取得する（ステップＳ３２）。補正部３２は、メモリ４０から補正係数Ａ１およびＢ１としてＡａおよびＢａ、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０を取得する（ステップＳ３４）。なお、ステップＳ３０からＳ３４の順番は限定されない。

【0039】

補正部３２は、補正係数Ａ１、Ｂ１、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０を用い、出力値Ｓｍ（ｔ）を温度に関する出力値Ｔ（ｔ）および湿度に関する出力値Ｈ（ｔ）に基づき補正することで、補正値Ｓｃ（ｔ）を算出する（ステップＳ３６）。補正値Ｓｃ（ｔ）は、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０のときに相当する出力値である。よって、式１より、補正値Ｓｃ（ｔ）は、式２を用い算出できる。
Ｓｃ（ｔ）＝Ｓｍ（ｔ）－Ａ１（Ｔ（ｔ）－Ｔ０）－Ｂ１（Ｈ（ｔ）－Ｈ０） 式２

【0040】

算出部３６は、補正値Ｓｃ（ｔ）に基づき、気体に関する情報を算出（例えば判定）する（ステップＳ３８）。算出部３６は、例えば予め機械学習されたモデルを用い、補正値Ｓｃ（ｔ）に基づき、気体に関する情報を算出する。気体に関する情報とは、例えば気体内の物質の種類または濃度、気体のにおいの種類またはにおいの強度などである。気体内の物質の種類とは、例えば、エタノール分子かアセトン分子か、などである。気体のにおいの種類とは、エタノール分子とアセトン分子などの、分子の複合的な組み合わせと、それぞれの分子の量(比率)によって定まり、例えば、タバコのにおいか加齢臭か、などである。気体のにおいの強度とは、例えば、タバコのにおいか加齢臭か、などのにおいがどれだけ強いかを示す指標である。

【0041】

ｔ＝１のとき、図７（ａ）に示すように、出力値Ｓｍ、温度Ｔ、湿度Ｈは、ｔ＝１に関係付けられて、Ｓｍ（１）、Ｔ（１）およびＨ（１）となる。補正値Ｓｃ（１）はＳｍ（１）、Ｔ（１）およびＨ（１）に基づき算出された値となる。

【0042】

図３に戻り、更新部３４は、補正係数の更新を行うか判定する（ステップＳ１６）。補正係数の更新は、例えば１日に一回等の周期的に行ってもよいし、外部からのトリガーにより行ってもよい。Ｎｏのとき、処理部３０は、終了か判定する（ステップＳ２０）。例えば、ステップＳ１４を所望回（１回または複数回）繰り返した場合、Ｙｅｓと判定する。Ｎｏのとき、補正部３２は、ｔ＝ｔ＋１に設定する（ステップＳ２２）。その後ステップＳ１４に戻る。

【0043】

ステップＳ１４を繰り返すことにより、図７（ａ）のように、出力値Ｓｍ、温度Ｔ、湿度Ｈおよび補正値Ｓｃは、ｔ＝２に関係付けられて、Ｓｍ（２）、Ｔ（２）、Ｈ（２）およびＳｃ（２）となり、ｔ＝３に関係付けられてＳｍ（３）、Ｔ（３）、Ｈ（３）およびＳｃ（３）となり、ｔ＝ｉに関係付けられて、Ｓｍ（ｉ）、Ｔ（ｉ）、Ｈ（ｉ）およびＳｃ（ｉ）となる。

【0044】

図３のステップＳ１６において、Ｙｅｓのとき、更新部３４は、補正係数Ａ１およびＢ１を更新する（ステップＳ１８）。図５に示すように、駆動部３８は、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂの電源をオフする（ステップＳ４０）。所定時間経過後、駆動部３８は、センサ１０およびポンプＡ２２ａを駆動させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源およびポンプＡ２２ａの電源をオンする（ステップＳ４２）。これにより、共振器１５が振動し、チャンバ２０内にクリーンな気体が導入される。処理部３０は、ｔ＝１に設定する（ステップＳ４４）。

【0045】

更新部３４は、測定器２８からの発振周波数に関する出力値Ｓｍ（ｔ）を取得する（ステップＳ４６）。更新部３４は、センサ１８から温度に関する出力値Ｔ（ｔ）および湿度に関する出力値Ｈ（ｔ）を取得する（ステップＳ４８）。ステップＳ４６およびＳ４８の順番は限定されない。更新部３４は、終了か判定する（ステップＳ５０）。例えば、ステップＳ４６およびＳ４８を所望回（複数回）繰り返した場合、Ｙｅｓと判定する。Ｎｏのとき、更新部３４は、ｔ＝ｔ＋１に設定する（ステップＳ５２）。その後ステップＳ４６に戻る。

【0046】

ステップＳ４６およびＳ４８を繰り返すことにより、図７（ｂ）のように、メモリ４０に、出力値Ｓｍ、温度Ｔおよび湿度Ｈとして、ｔ＝１に関係付けられて、Ｓｍ（１）、Ｔ（１）およびＨ（１）が格納され、ｔ＝２に関係付けられて、Ｓｍ（２）、Ｔ（２）およびＨ（２）が格納され、ｔ＝３に関係付けられて、Ｓｍ（３）、Ｔ（３）およびＨ（３）が格納され、ｔ＝ｉに関係付けられて、Ｓｍ（ｉ）、Ｔ（ｉ）およびＨ（ｉ）が格納される。

【0047】

ステップＳ５０において、Ｙｅｓのとき、更新部３４は、メモリ４０から基準となる出力値Ｓ０、基準となる温度Ｔ０および基準となる湿度Ｈ０を取得する（ステップＳ５３）。更新部３４は、図７（ｂ）のデータ列Ｓｍ（ｔ）、データ列Ｔ（ｔ）およびデータ列Ｈ（ｔ）に基づき、補正係数Ａ２およびＢ２を算出する（ステップＳ５４）。式１から、Ｓｍ（ｔ）、Ｔ（ｔ）、Ｈ（ｔ）の関係は式３となる。
Ｓｍ（ｔ）＝Ｓ０＋Ａ２（Ｔ（ｔ）－Ｔ０）＋Ｂ２（Ｈ（ｔ）－Ｈ０） 式３
補正係数Ａ２およびＢ２以外は、既知であり、データ列Ｓｍ（ｔ）とデータ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）とを回帰分析することにより、補正係数Ａ２およびＢ２が算出できる。データ列Ｔ（ｔ）およびデータ列Ｈ（ｔ）の２つのデータ列を用い補正係数Ａ２およびＢ２を算出するときには重回帰分析を行う。

【0048】

更新部３４は、メモリ４０の補正係数Ａ１およびＢ１を算出した補正係数Ａ２およびＢ２に更新する（ステップＳ５６)。図６（ｂ)に示すように、メモリ４０内の補正係数Ａ１およびＢ１を、ステップＳ５４において算出された補正係数Ａ２およびＢ２に相当するＡｂおよびＢｂに更新する。駆動部３８は、センサ１０およびポンプＡ２２ａの駆動を停止させる。すなわち、センサ１０の電源およびポンプＡ２２ａの電源をオフにする（ステップＳ５８）。その後終了し、図３のステップＳ１０に戻る。以上のように、補正係数Ａ１およびＢ１が更新され、ステップＳ１４では、更新された補正係数ＡｂおよびＢｂを用い、図４のフローが実行される。

【0049】

ステップＳ２０において、Ｙｅｓのとき、駆動部３８は、センサ１０およびポンプＢ２２ｂの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源（すなわち発振回路２６の電源）をオフし、ポンプＢ２２ｂの電源をオフし（ステップＳ２４）、終了する。

【0050】

［実験］
センサ１０、ポンプＡ２２ａを駆動または駆動の停止を行い、センサ１８により検出される温度、湿度および発振回路２６の発振周波数を測定した。

【0051】

図８（ａ）は、実験における時間に対する発振周波数および温度を示す図、図８（ｂ）は、時間に対する発振周波数および相対湿度を示す図である。発振周波数は、センサ１０に対応する発振回路２６の発振周波数であり、時間が０秒のときの発振周波数を０ｋＨｚとしている。チャンバ２０内には、８個のセンサ１０が設けられており（センサ１０が複数設けられる。詳細は実施例３を参照）、ｃｈ１～ｃｈ８は、８個のセンサ１０の発振周波数を示している。温度および相対湿度はセンサ１８が検出する温度および相対湿度である。

【0052】

シーケンスＴ１の前は、センサ１０およびポンプＡ２２ａはいずれも駆動していない。すなわち、センサ１０の電源、ポンプＡ２２ａの電源およびポンプＢ２２ｂの電源はいずれもオフである。シーケンスＴ１では、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａは駆動していない。すなわち、センサ１０の電源はオンであり、ポンプＡ２２ａの電源はオフである。シーケンスＴ２では、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａが駆動する。すなわち、センサ１０の電源はオンであり、ポンプＡ２２ａの電源はオンである。シーケンスＴ３では、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａは駆動していない。すなわち、センサ１０の電源はオンであり、ポンプＡ２２ａの電源はオフである。シーケンスＴ１～Ｔ３において、ポンプＢ２２ｂはオフである。

【0053】

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、シーケンスＴ１において、センサ１０が駆動すると温度が上昇し、相対湿度が低下する。これは、センサ１０が駆動することで、センサ１０および発振回路２６等に電流が流れ発熱するためである。シーケンスＴ２において、センサ１０に加え、ポンプＡ２２ａが駆動すると温度がさらに上昇し、相対湿度がさらに低下する。これは、ポンプＡ２２ａが駆動することで、ポンプＡ２２ａおよびポンプＡ２２ａの駆動回路６９等に電流が流れ発熱するためである。後述するように、筐体６０に、センサ１０を搭載する基板６２（図１４および図１５参照）と、発振回路２６、駆動回路６７および６９を搭載する基板６４（図１４および図１５参照）が設けられている。シーケンスＴ２における温度上昇には、センサ１０、発振回路２６、駆動回路６７および６９の温度上昇が大きく寄与する。シーケンスＴ３において、センサ１０が駆動した状態で、ポンプＡ２２ａの駆動を停止すると、温度の上昇率は低下し、相対湿度の下降率が低下する。これは、ポンプＡ２２ａの駆動を停止することで、シーケンスＴ２において説明したポンプＡ２２ａによる発熱が停止するためである。

【0054】

温度および相対湿度が変化すると、センサ１０の発振周波数が変化する。８個のセンサ１０は感応膜１６が異なっているため、温度および相対湿度と発振周波数の相関はさまざまである。例えばｃｈ１のセンサ１０では、温度が上昇し相対湿度が低下すると、発振周波数が高くなる。一方、ｃｈ７のセンサ１０では、温度が上昇し相対湿度が低下すると、発振周波数が低くなる。

【0055】

この実験のように、センサ１０またはポンプＡ２２ａが駆動すると、温度および湿度が変化する。よって、所定周期で発振周波数に対応する測定器２８の出力値Ｓｍ、温度Ｔおよび湿度Ｈに関するセンサ１８の出力値をサンプリングすることで、データ列Ｓｍ（ｔ）、Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）を生成する。データ列Ｓｍ（ｔ）、Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）に基づき、図５のように、補正係数Ａ２およびＢ２を算出できる。

【0056】

実施例１によれば、図４のステップＳ３６のように、補正部３２は、補正係数Ａ１およびＢ１（第１補正係数）に基づき、出力値Ｓｍ（ｔ）（第１出力値）を出力値Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）（第２出力値）を用いて、補正値Ｓｃ（ｔ）を生成する。ステップＳ３８のように、算出部３６は、補正値Ｓｃ（ｔ）に基づき、流体に関する情報を算出する。このような検出装置において、温度および湿度に対する発振周波数の振る舞いが変化すると、適切な補正が行われなくなる。そこで、図５のステップＳ５４のように、更新部３４は、センサ１０が駆動する期間における、データ列Ｓｍ（ｔ）（第１データ列）とデータ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）（第２データ列）との関係に基づき補正係数Ａ２およびＢ２（第２補正係数）を算出する。ステップＳ５６のように、メモリ４０内の補正係数Ａ１およびＢ１を補正係数Ａ２およびＢ２に更新する。なお、データ列Ｓｍ（ｔ）はセンサ１０の出力値の時間に対するデータ列である。データ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）は、Ｓｍ（ｔ）と関係付けられセンサ１８の出力値の時間に対するデータ列である。これにより、温度および湿度に対する発振周波数の振る舞いが変化しても、センサ１０の出力値の適切な補正が可能となる。

【0057】

図８（ａ）および図８（ｂ）のように、センサ１０が駆動すると温度および相対湿度が変化するものの、ポンプＡ２２ａが駆動すると、温度および相対湿度がより変化する。よって、シーケンスＴ２のように、更新部３４は、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａが駆動する期間におけるデータ列Ｓｍ（ｔ）とデータ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）との関係に基づき補正係数Ａ２およびＢ２を算出する。これにより、温度および相対湿度をより変化させることができる。

【0058】

ポンプＡ２２ａの代わりに、温度および湿度を変化させる素子を用いてもよい。例えば、温度および湿度を変化させる素子として、ゲートバルブなどを用いてもよい。また、温度および湿度を変化させる素子として、チャンバ２０内にヒータを設けてもよい。検出装置に用いられている素子を温度および湿度を変化させる素子として用いる場合、ポンプＡ２２ａを用いることが好ましい。流路の途中に設置されるポンプＡ２２ａが発熱すると、効率よく熱を気体に伝えることができる。よって、ポンプＡ２２ａは、センサ１０よりも気体の流れの上流に設置することが好ましい。また、ポンプＡ２２ａを駆動および制御する駆動回路６９も熱を発生させる。このため、この熱も温度または湿度変化に利用できる。よって、実施例１のように、素子としてポンプＡ２２ａを用いることが好ましい。上記挙げた複数種類の素子または回路は、検出装置内に１つのみ設けられていなくてもよく、同一種類の素子または回路を複数設けてもよく、複数種類の素子または回路を設けてもよい。この場合、さらに効率よく熱を気体に伝えることができるので、さらに温度および湿度を変化させることができるため、好ましい。

【0059】

センサ１８が気体における温度および湿度の両方を検出する例を説明したが、センサ１８は、温度および湿度の少なくとも一方の指標を検出すればよい。センサ１８が温度を検出し湿度を検出しない場合には、補正部３２が用いる補正係数はＡ１のみであり、更新部３４が算出する補正係数はＡ２のみである。センサ１８が湿度を検出し温度を検出しない場合には、補正部３２が用いる補正係数はＢ１のみであり、更新部３４が算出する補正係数はＢ２のみである。ステップＳ５４における補正係数Ａ２またはＢ２の算出には単回帰分析を用いればよい。以下の実施例についても同様である。

【0060】

式１のように発振周波数が温度および湿度に対し線形的に変化する場合を例に説明したが、非線形な場合の補正係数を用いてもよい。

【実施例0061】

実施例２は、シーケンスＴ１～Ｔ３ごとに補正係数を算出する例である。検出装置の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。図３のステップＳ１８の処理が図５の処理フローと異なる。図９は、実施例２における処理部が更新処理を行うときのフローチャートである。

【0062】

図３の処理フローのステップＳ１８において、図９に示すように、駆動部３８は、センサ１０、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０、ポンプＡ２２ａおよびポンプＢ２２ｂの電源をオフする（ステップＳ６０）。駆動部３８は、リフレッシュ処理を行う（ステップＳ６２）。リフレッシュ処理において、駆動部３８は、センサ１０およびポンプＢ２２ｂの駆動を停止させ、ポンプＡ２２ａを駆動させる。リフレッシュ処理により、感応膜１６がクリーンな気体に曝され、感応膜１６に吸着した物質等が脱離される。ステップＳ６２は行わなくてもよい。

【0063】

駆動部３８は、センサ１０を駆動させ、ポンプＡ２２ａの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源をオンし、ポンプＡ２２ａの電源をオフする（ステップＳ６４）。これにより、図８（ａ）および図８（ｂ）におけるシーケンスＴ１の状態となる。更新部３４は、図５のＳ４４からＳ５４の処理を行うことで、補正係数Ａ２ａおよびＢ２ａを算出する（ステップＳ６６）。

【0064】

駆動部３８は、センサ１０を駆動させ、かつポンプＡ２２ａを駆動させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源をオンし、ポンプＡ２２ａの電源をオンする（ステップＳ６８）。これにより、図８（ａ）および図８（ｂ）におけるシーケンスＴ２の状態となる。更新部３４は、図５のＳ４４からＳ５４の処理を行うことで、補正係数Ａ２ｂおよびＢ２ｂを算出する（ステップＳ７０）。

【0065】

駆動部３８は、センサ１０を駆動させ、かつポンプＡ２２ａの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源をオンし、ポンプＡ２２ａの電源をオフする（ステップＳ７２）。これにより、図８（ａ）および図８（ｂ）におけるシーケンスＴ３の状態となる。更新部３４は、図５のＳ４４からＳ５４の処理を行うことで、補正係数Ａ２ｃおよびＢ２ｃを算出する（ステップＳ７４）。駆動部３８は、センサ１０およびポンプＡ２２ａの駆動を停止させる。すなわち、駆動部３８は、センサ１０の電源およびポンプＡ２２ａの電源をオフする（ステップＳ７６）。

【0066】

更新部３４は、時間に対する温度および湿度のプロファイルが正常か否かを判定する（ステップＳ７８）。Ｎｏのとき、アラームを発出する（ステップＳ８４）。その後終了する。シーケンスＴ２において、温度の上昇スピードおよび湿度の下降スピードが遅い場合には、ポンプＡ２２ａが正常に動作していないことが考えられる。そこで、ステップＳ８４において、ポンプＡ２２ａの異常をアラームする。

【0067】

ステップＳ７８においてＹｅｓの場合、更新部３４は、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃの比較、補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃの比較を行い、比較結果が正常か否かを判定する（ステップＳ８０）。例えば、Ａ２ａ～Ａ２ｃのうち１つの値（例えばＡ２ａ）が他の２つの値（例えばＡ２ｂおよびＡ２ｃ）より所定値以上異なる場合、Ａ２ａは異常と考えられる。Ｂ２ａ～Ｂ２ｃについても同様である。この場合、シーケンスＴ１でのステップＳ６６が正常に行われなかった可能性がある。そこで、更新部３４は、ステップＳ８０においてＮｏと判定する。

【0068】

ステップＳ８０において、Ｎｏのとき、ステップＳ６２に戻る。ステップＳ６２において、リフレッシュ処理する。ステップＳ８０において、Ｙｅｓのとき、更新部３４は、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃおよび補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃが正常な範囲か否かを判定する（ステップＳ８２）。ステップＳ８０において、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃの比較結果および補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃの比較結果が正常な場合において、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃが所定範囲外の場合、または補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃが所定範囲外の場合、感応膜１６が劣化している可能性がある。そこで、ステップＳ８２において、Ｎｏの場合、ステップＳ８４に進み、センサ１０の異常をアラームする。その後終了する。

【0069】

ステップＳ８２において、Ｙｅｓのとき、更新部３４は、メモリ４０の補正係数Ａ１およびＢ１を算出した補正係数Ａ２およびＢ２に更新する（ステップＳ８６)。例えば、更新部３４は、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃの平均値を補正係数Ａ２に設定し、補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃの平均値を補正係数Ｂ２に設定する。メモリ４０内の補正係数Ａ１およびＢ１を算出した補正係数Ａ２およびＢ２に更新する。その後、終了し、図３に戻る。

【0070】

実施例２によれば、シーケンスＴ１は、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａが駆動する前のポンプＡ２２ａが駆動しない第１期間であり、シーケンスＴ２は、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａが駆動する第２期間であり、シーケンスＴ３は、センサ１０が駆動し、かつポンプＡ２２ａが駆動した後のポンプＡ２２ａが駆動しない第３期間である。この３つの期間におけるデータ列Ｓｍ（ｔ）とデータ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）との関係に基づき、補正係数Ａ２およびＢ２を算出する。これにより、異なるシーケンスにおけるデータ列の関係から補正係数Ａ２およびＢ２を算出できるため、補正係数Ａ２およびＢ２の算出精度を高めることができる。

【0071】

なお、シーケンスＴ１～Ｔ３のうち、少なくとも２つのシーケンスにおけるデータ列Ｓｍ（ｔ）とデータ列Ｔ（ｔ）およびＨ（ｔ）との関係に基づき、補正係数Ａ２およびＢ２を算出すればよい。また、温度および湿度を変化させる素子としてポンプＡ２２ａの例を説明したが、実施例１と同様に、素子はポンプＡ２２ａ以外でもよい。

【0072】

ステップＳ６６、Ｓ７０およびＳ７４のように、更新部３４は、シーケンスＴ１～Ｔ３において、対応する補正係数Ａ２ａおよびＢ２ａ、補正係数Ａ２ｂおよびＢ２ｂ、並びに補正係数Ａ２ｃおよびＢ２ｃを算出する。算出された補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃおよびＢ２ａ～Ｂ２ｃに基づき、補正係数Ａ２およびＢ２を算出する。これにより、補正係数Ａ２およびＢ２の精度を高めることができる。

【0073】

さらに、ステップＳ８０のように、更新部３４は、算出された補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃを比較し、補正係数Ｂ２ａ～Ｂ２ｃを比較することで、補正係数Ａ２ａ～Ａ２ｃおよびＢ２ａ～Ｂ２ｃが正常か否かを判定する。このように、異なるシーケンスＴ１～Ｔ３において算出された補正係数を比較し、正常か否かを検出することで、補正係数Ａ２およびＢ２の精度を高めることができる。