特許 7085001 検出装置の検出方法、制御システム、検出システム、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-07

(45)【発行日】2022-06-15

(54)【発明の名称】検出装置の検出方法、制御システム、検出システム、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/12 20060101AFI20220608BHJP

   G01N 30/00 20060101ALI20220608BHJP

   G01N 27/00 20060101ALI20220608BHJP

【ＦＩ】

G01N27/12 B

G01N30/00 B

G01N27/00 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020535790

(86)(22)【出願日】2019-08-06

(86)【国際出願番号】 JP2019030916

(87)【国際公開番号】W WO2020032029

(87)【国際公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-02-04

(31)【優先権主張番号】P 2018149789

(32)【優先日】2018-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）革新的研究開発推進プログラム（ＩｍＰＡＣＴ）「超高感度有害低分子センシングシステムの開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】特許業務法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中尾 厚夫

【審査官】倉持 俊輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０１７４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９０２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０７９１７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０４７０４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５１３８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実用新案登録第２５７０１０２（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００９０１９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／２２，

Ｇ０１Ｎ ２７／００，２７／１２，

Ｇ０１Ｎ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料ガスが流れる流路の一部を形成する検出室と、
前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる化学物質を吸着する吸着部と、
前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出するセンサと、
を有した検出装置の検出方法であって、
当該検出方法は、
前記化学物質の含有量が前記試料ガスに比べて小さい低濃度ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサのキャリブレーションを行うキャリブレーションモードを実行するステップと、
前記キャリブレーションモードの後に、前記試料ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサで前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する第１検出モードを実行するステップと、
前記第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う第１吸着モードを実行するステップと、
前記第１吸着モードの後に、前記試料ガスを前記吸着部から前記センサに向かう方向に沿って流した状態で、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う第２吸着モードを実行するステップと、
前記第１吸着モードと前記第２吸着モードにて吸着された前記化学物質を前記吸着部から脱離させ、前記センサで前記化学物質を検出する第２検出モードを実行するステップと、を有する、
検出装置の検出方法。

【請求項2】

前記第１検出モードの検出結果に基づいて、前記第２吸着モードと前記第２検出モードに移行するか否かを決定する、
請求項１に記載の検出装置の検出方法。

【請求項3】

前記検出室の、前記吸着部から前記センサに向かう方向に直交する断面積は、前記吸着部から前記センサに向けて広くなる、
請求項１又は２に記載の検出装置の検出方法。

【請求項4】

前記第２検出モードにおいては、前記第１検出モードに比較して、前記検出室内における前記試料ガスの流速を低くする、
請求項１～３のいずれか１項に記載の検出装置の検出方法。

【請求項5】

前記第２検出モードの後に、前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿ってガスを流すリフレッシュモードを実行するステップを、更に有する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の検出装置の検出方法。

【請求項6】

試料ガスが流れる流路の一部を形成する検出室と、
前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる化学物質を吸着する吸着部と、
前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出するセンサと、
を有した検出装置を制御する制御システムであって、
当該制御システムは、動作モードとして、
前記化学物質の含有量が前記試料ガスに比べて小さい低濃度ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサのキャリブレーションを行うキャリブレーションモードと、
前記キャリブレーションモードの後に、前記試料ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサで前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する第１検出モードと、
前記第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う第１吸着モードと、
前記第１吸着モードの後に、前記試料ガスを前記吸着部から前記センサに向かう方向に沿って流した状態で、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う第２吸着モードと、
前記第１吸着モードと前記第２吸着モードにて吸着された前記化学物質を前記吸着部から脱離させ、前記センサで前記化学物質を検出する第２検出モードと、を有する、
制御システム。

【請求項7】

前記検出装置に応じて、前記動作モードを実行させるための制御プログラムを書き換え可能に構成されている、
請求項６に記載の制御システム。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の制御システムと、
前記検出装置と、
前記検出室に繋がる経路の開閉を行うバルブと、
を備え、
前記制御システムは、前記バルブの開閉制御を行い、前記検出室内における前記試料ガス及び前記低濃度ガスの流れを制御する、
検出システム。

【請求項9】

コンピュータシステムに、請求項１～５のいずれか１項に記載の検出装置の検出方法を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、検出装置の検出方法、制御システム、検出システム、及びプログラムに関する。本開示は、より詳細には、ガス中に存在する化学物質を検出する検出装置の検出方法、当該検出装置を制御する制御システム、当該検出装置を備える検出システム、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来例として、特許文献１に記載の匂い検知装置を例示する。この匂い検知装置は、匂い物質に応じて固有の信号を出力する匂いセンサと、サンプルガスの吸脱着を行う吸脱着部と、吸脱着部で脱着されたガスを、匂いセンサに導く流路手段と、備えている。この匂い検知装置において、吸脱着部と匂いセンサとは、互いに独立して配置され、流路（配管）及び切換弁によって接続されている。

【0003】

特許文献１に記載の匂い検知装置における流路構造は、吸脱着部及び匂いセンサの間に、流路（配管）及び切換弁を有した構造であるため、流路構造が複雑となっている。またサンプルガス中の匂い物質（化学物質）を吸脱着部へ濃縮させるには、ある程度の時間を要する可能性があり、化学物質の濃縮に要する時間の短縮が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－１９８６２号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示は上記事由に鑑みてなされ、ガスの流路を簡素化しつつ、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図ることができる、検出装置の検出方法、制御システム、検出システム、及びプログラムを提供することを目的とする。

【0006】

本開示の一態様に係る検出装置の検出方法は、試料ガスが流れる流路の一部を形成する検出室と、吸着部と、センサと、を有する検出装置の検出方法である。前記吸着部は、前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる化学物質を吸着する。前記センサは、前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する。前記検出方法は、キャリブレーションモードを実行するステップと、第１検出モードを実行するステップと、第１吸着モードを実行するステップと、第２吸着モードを実行するステップと、第２検出モードを実行するステップと、を有する。前記キャリブレーションモードにて、前記化学物質の含有量が前記試料ガスに比べて小さい低濃度ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサのキャリブレーションを行う。前記第１検出モードにて、前記キャリブレーションモードの後に、前記試料ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサで前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する。前記第１吸着モードにて、前記第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う。前記第２吸着モードにて、前記第１吸着モードの後に、前記試料ガスを前記吸着部から前記センサに向かう方向に沿って流した状態で、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う。前記第２検出モードにて、前記第１吸着モードと前記第２吸着モードにて吸着された前記化学物質を前記吸着部から脱離させ、前記センサで前記化学物質を検出する。

【0007】

本開示の一態様に係る制御システムは、検出装置を制御する。前記検出装置は、試料ガスが流れる流路の一部を形成する検出室と、吸着部と、センサと、を有する。前記吸着部は、前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる化学物質を吸着する。前記センサは、前記検出室内に配置され、前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する。前記制御システムは、動作モードとして、キャリブレーションモードと、第１検出モードと、第１吸着モードと、第２吸着モードと、第２検出モードと、を有する。前記キャリブレーションモードにて、前記化学物質の含有量が前記試料ガスに比べて小さい低濃度ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサのキャリブレーションを行う。前記第１検出モードにて、前記キャリブレーションモードの後に、前記試料ガスを前記センサから前記吸着部に向かう方向に沿って流した状態で、前記センサで前記試料ガスに含まれる前記化学物質を検出する。前記第１吸着モードにて、前記第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う。前記第２吸着モードにて、前記第１吸着モードの後に、前記試料ガスを前記吸着部から前記センサに向かう方向に沿って流した状態で、前記吸着部で前記化学物質の吸着を行う。前記第２検出モードにて、前記第１吸着モードと前記第２吸着モードにて吸着された前記化学物質を前記吸着部から脱離させ、前記センサで前記化学物質を検出する。

【0008】

本開示の一態様に係る検出システムは、上記制御システムと、前記検出装置と、前記検出室に繋がる経路の開閉を行うバルブと、を備える。前記制御システムは、前記バルブの開閉制御を行い、前記検出室内における前記試料ガス及び前記低濃度ガスの流れを制御する。

【0009】

本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記検出方法を実行させるためのプログラムである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る検出方法（使用方法）の対象となる検出装置の断面図である。

【図2】図２は、本開示の一実施形態に係る検出システムのブロック構成図である。

【図3】図３Ａは、同上の検出装置における筐体の上カバーを外した状態の上面図である。図３Ｂは、同上の検出装置の斜視図である。

【図4】図４Ａ及び図４Ｂは、同上の検出システムにおけるガスの経路を説明するための図である。

【図5】図５Ａ及び図５Ｂは、同上の検出装置の検出方法（使用方法）を説明するための図である。

【図6】図６Ａ及び図６Ｂは、同上の検出装置の検出方法（使用方法）の変形例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（１）概要
以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

【0012】

本実施形態に係る検出方法は、検出装置１の検出方法である。検出装置１は、図１に示すように、ガス（試料ガス）の流路の一部（流路Ｌ１）を形成する検出室１０を有している。検出装置１は、検出室１０内において、ガス中に存在する化学物質を検出するように構成されている。すなわち、検出装置１は、検出室１０内に配置され、試料ガスに含まれる化学物質を検出するセンサ１１を更に有している。また検出装置１は、検出室１０内に配置され、化学物質を吸着する吸着部１２を更に有している。

【0013】

検出室１０内には、化学物質に応じた信号を出力するセンサ１１と、化学物質を吸着する吸着部１２とが配置される。つまり、ガスが通り得る検出室１０内に、センサ１１と吸着部１２の両方が配置される。

【0014】

ここで、検出装置１の検出方法（以下、使用方法と呼ぶ場合もある）は、第１検出モードと濃縮モード（以下、「第２吸着モード」と呼ぶこともある）と第２検出モードとを少なくとも有している。以下では、一例として、制御システム２（図２参照）が、第１検出モードと濃縮モードと第２検出モードとを、動作モードとして、有していることを想定する。ただし、これらのモードのうちの少なくとも一部が、ユーザ（例えば検出装置１を用いてガス中の化学物質を測定する測定者）の手動操作により実行されてもよい。

【0015】

第１検出モードは、ガス（試料ガス）の少なくとも一部が検出室１０内をセンサ１１、吸着部１２の順の方向（図１では左から右へ）に沿って流れている状態で、センサ１１からの出力信号に基づき、化学物質を検出するモードである。以下では、一例として、第１検出モードが、センサ１１のキャリブレーションを行う、キャリブレーションモードに相当することを想定する。

【0016】

ここで言う「ガスの少なくとも一部」とは、検出室１０中の全体的なガスの流れにおいて、比較的多くの量のガスを意味する。すなわち、ガスの流れ（流体）の方向性は、検出室１０内で、少なからず一定ではなく、ある程度に乱れも存在し得るが、第１検出モードでは、その方向性が、概ねセンサ１１、吸着部１２の順の方向である。つまり、第１検出モードは、試料ガス（の少なくとも一部）をセンサ１１から吸着部１２に向かう方向に沿って流した状態で、センサ１１で化学物質を検出するモードである。ここでは制御システム２は、第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、吸着部１２で化学物質の吸着を行う第１吸着モードを有している。具体的には、第１検出モードの実行期間と、第１吸着モードの実行期間とは、少なくとも一部に互いに重複する期間があれば、互いの実行タイミング、及び互いの実行期間の長さは一致していなくてもよい。第１吸着モードは、第１検出モードが開始するタイミングよりも先に開始してもよいし、第１検出モードが開始するタイミング以降に開始してもよい。また第１吸着モードは、第１検出モードが終了するタイミングよりも先に終了してもよいし、第１検出モードが終了するタイミング以降に終了してもよい。第１吸着モードの実行期間は、第１検出モードの実行期間より長くてもよいし短くてもよい。

【0017】

制御システム２が第１検出モードとは別にキャリブレーションモードを有する場合、第１検出モードは、キャリブレーションモードの後に、試料ガスをセンサ１１から吸着部１２に向かう方向に沿って流した状態で、センサ１１で化学物質を検出するモードとなる。

【0018】

濃縮モード（第２吸着モード）は、化学物質を吸着部１２へ吸着させて、化学物質の濃縮を行うモードである。すなわち、ガス中に含まれる分子（化学物質）を吸着部１２で捕集するモードである。ここでは、濃縮モードは、第１検出モードの後に、実行される。特に濃縮モードは、ガスの少なくとも一部が検出室１０内を吸着部１２、センサ１１の順の方向に沿って流れている状態で、化学物質を吸着部１２へ吸着させて、化学物質の濃縮を行うモードである。言い換えると、濃縮モード（第２吸着モード）は、第１吸着モードの後に、試料ガス（の少なくとも一部）を吸着部１２からセンサ１１に向かう方向に沿って流した状態で、吸着部１２で化学物質の吸着を行うモードである。

【0019】

第２検出モードは、濃縮モードにて濃縮された化学物質（捕集した多数の分子）を吸着部１２から脱離させた状態で、上記信号に基づき化学物質を検出する。「脱離」は、例えば、吸着部１２への加熱により行われる。言い換えると、第２検出モードは、第１吸着モードと第２吸着モードにて吸着された化学物質を吸着部１２から脱離させ、センサ１１で化学物質を検出するモードである。

【0020】

ここで本実施形態においては、第１検出モード中に、濃縮モードにおける化学物質の吸着（第２吸着モード）に先行して、化学物質の吸着（第１吸着モード）を行う。すなわち、ガスの少なくとも一部が、センサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れている状態で、吸着部１２にて化学物質の吸着を行う。

【0021】

この構成によれば、ガス（試料ガス）の流路の一部（流路Ｌ１）を形成する検出室１０内にセンサ１１と吸着部１２とが配置された検出装置１を使用しているため、特許文献１に記載の匂い検知装置における流路構造とは異なり、流路Ｌ１が簡素化されている。また第１検出モード中に、濃縮モードにおける化学物質の吸着に先行して、化学物質の吸着を行うため、濃縮モードにおける、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図ることができる。つまり、第１吸着モードで先行して化学物質の吸着が行われるため、第２吸着モードにおける化学物質の吸着に要する時間の短縮を図ることができる。特に第２吸着モード（濃縮モード）中におけるガスの流れる方向は、吸着部１２からセンサ１１に向かう方向であるため、化学物質の吸着に要する時間の短縮を図ることができる。

【0022】

（２）詳細
（２．１）全体構成
以下、本実施形態に係る検出装置１を備えた検出システム１００の全体構成について詳しく説明する。検出システム１００は、上述した検出装置１に加えて、制御システム２、複数のバルブ３（図１では５個）、及びポンプ４等を備えている。

【0023】

（２．２）検出装置
検出装置１は、上述の通り、ガス（試料ガス）の流路Ｌ１となる検出室１０内においてガス中に存在する化学物質を検出するように構成されている。ここで言う「化学物質」の例は、揮発性有機化合物、及び無機化合物を含む。揮発性有機化合物の例は、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、メチルメルカプタン、及びジスルフィドを含む。無機化合物の例は、硫化水素、二酸化硫黄、及び二硫化炭素を含む。

【0024】

検出装置１は、図１に示すように、上述したセンサ１１と吸着部１２に加えて、筐体１３、基板１４、温湿度センサ１５、及びシール部材１６等を備えている。

【0025】

筐体１３は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂によって、矩形の箱状に形成されている。筐体１３は、図３Ｂに示すように、例えば、上カバー１３１と下ケース１３２とを備えており、縦割りの構造を有している。上カバー１３１と下ケース１３２とは、例えば、それらの四隅を４本の六角穴付きネジ１７で、ネジ止めすることで互いに組み付けられる。

【0026】

上カバー１３１は、下ケース１３２と対向する面において、下ケース１３２から離れる方向に凹んだ凹所１３４（図１参照）を有している。また下ケース１３２は、上カバー１３１と対向する面において、上カバー１３１から離れる方向に凹んだ凹部１３５（図１参照）を有している。凹部１３５内には、基板１４が収容され得る。凹部１３５は、その底に、貫通孔として孔部１３６を有している。

【0027】

凹所１３４は、上カバー１３１と下ケース１３２とが組み付けられることで、凹部１３５内の基板１４と共に、ガスの流路Ｌ１となる空間を形成し得る。当該空間が、検出室１０に相当する。なお、ガスが上カバー１３１と下ケース１３２との隙間から、筐体１３の外部に漏れ出すことを抑制するために、シール部材１６（例えばＯリング）が、凹所１３４の内周面に沿って嵌め込まれている。シール部材１６は、凹所１３４内にある状態で基板１４に押し当たり、上記隙間が封止されている。

【0028】

また上カバー１３１は、検出室１０へのガスの流入及び流出が可能な、２つの流路口（以下、第１流路口Ｐ１及び第２流路口Ｐ２と呼ぶ）を有している。各流路口は、凹所１３４と空間的に繋がっている。ここでは、第１流路口Ｐ１が、図１における左側の流路口であり、第２流路口Ｐ２が、図１における右側の流路口である。第１流路口Ｐ１及び第２流路口Ｐ２の各々は、（後述する）制御システム２の動作モードに応じて、ガスの入口にも出口にもなり得る。第１流路口Ｐ１及び第２流路口Ｐ２の各々は、５個のバルブ３が配設された経路Ｌ２に接続されている。なお、経路Ｌ２は、配管チューブ等により構成されている。

【0029】

また上カバー１３１は、図１に示すように、凹所１３４内において、突出リブ１３３を有している。ただし、突出リブ１３３については、後の「（２．６）突出リブ」の欄で詳細に説明する。

【0030】

基板１４は、例えばエポキシ樹脂製のプリント配線基板である。基板１４は、図３Ａに示すように、平面視（上から見て）円形状に形成されている。基板１４は、表面上にパターン形成された導体部を有している。温湿度センサ１５、センサ１１、及び吸着部１２は、基板１４の実装面（図１では上面）において、左側からこの順番に、一列に並ぶように表面実装されている。言い換えると、センサ１１は、基板１４の実装面の略中央に配置され、温湿度センサ１５と吸着部１２とが、センサ１１を左右方向に挟むように配置されている。この他にも、基板１４には、種々の電子部品が実装されてもよい。

【0031】

基板１４は、その実装面が検出室１０の側を向くように、下ケース１３２の凹部１３５に嵌め込まれている。また基板１４の裏面（図１では下面）の一部は、凹部１３５の底にある孔部１３６を介して、外部に露出している。第１流路口Ｐ１の、凹所１３４側における開口端は、温湿度センサ１５と対向している。第２流路口Ｐ２の、凹所１３４側における開口端は、吸着部１２と対向している。

【0032】

センサ１１は、平面視（上から見て）矩形状に形成された、チップ型の部位である。センサ１１は、基板１４の実装面に実装された状態で、検出室１０内に配置されている。センサ１１は、１又は複数のセンサ素子１１０を有している。本開示では、一例として、図３Ａに示すように、１６個のセンサ素子１１０が、４×４のマトリックス状に配置されている。要するに、センサ１１は、一例として、複数のセンサ素子１１０で構成されたセンサアレイである。

【0033】

センサ１１は、検出室１０内におけるガス中の化学物質を検知して、化学物質に応じた信号（検知信号）を出力する。各センサ素子１１０は、例えば、互いに異なる検出特性を有している。検知信号は、複数のセンサ素子１１０がそれぞれ出力する複数の個別信号を含む。

【0034】

センサ１１の種類は、特に限定されない。センサ１１は、例えば、半導体式センサ、電気化学式センサ、表面弾性波素子、電界効果トランジスタバイオセンサ（ＦＥＴバイオセンサ）、又は光学センサ等を用いることができる。

【0035】

なお、センサ１１の検知信号（電気信号）は、基板１４の裏面側から、孔部１３６を介して、基板１４の導体部に電気的に接続される信号線（不図示）によって、検出装置１の外部に送出される。

【0036】

吸着部１２は、平面視（上から見て）矩形状に形成された、チップ型の部位である。吸着部１２は、例えば、吸着材及びガス透過層を有している。

【0037】

吸着材は、化学物質と接触すると化学物質を吸着し、加熱されると化学物質を脱離させる性質を有している。吸着材は、一例として、導電性を有するナノワイヤの集合体である。吸着材は、例えば複数本のナノワイヤを、ナノワイヤ間に隙間があくように束ねることで構成される。ナノワイヤ間の隙間に化学物質が入り込んでナノワイヤに吸着しやすくなる。

【0038】

ナノワイヤは、少なくとも一種類の化学物質を吸着する性質を有するならば、その材質に制限はない。ナノワイヤは、例えばＳｎＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｉｎ_2-xＳｎ_xＯ₃（例えば、０．１≦ｘ≦０．２）、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂といった金属酸化物、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔといった金属、カーボン、又はシリコンを含有する。ナノワイヤがカーボンを含有する場合、ナノワイヤは例えばカーボンナノチューブである。

【0039】

ナノワイヤは、ワイヤ状のコアと、コアを被覆する膜であるシェルとを備えてもよい。この場合、シェルが、少なくとも一種類の化学物質を吸着する性質を有することが好ましい。コアは、上記のような金属酸化物、金属、カーボン、又はシリコンを含んでもよく、樹脂を含んでもよい。シェルは、例えば上記のような金属酸化物を含有する。

【0040】

吸着部１２の吸着特性は、吸着材の材質、詳しくはナノワイヤ全体の材質又はシェルの材質、に依存する。すなわち、ナノワイヤ全体の材質又はシェルの材質を変更することで、吸着部１２に吸着する化学物質の種類を変更できる。

【0041】

吸着部１２のガス透過層は、吸着材の少なくとも一部を覆う。ガス透過層は、吸着材におけるガス透過層で覆われた部分の、水分による吸着性能の影響を低減できる。ガス透過層の材質は、ガス透過性を有するならば、特に制限はない。ガス透過層は、例えばガス透過性を有する樹脂を含有する。

【0042】

また吸着部１２は、第１電極、第２電極及び導電層を有している。第１電極及び第２電極は、導電層を介して吸着材と電気的に接続されている。これらの電極を用いて、導電性を有する吸着材に電流を流すことで、吸着材はジュール熱を発する。吸着材は、ジュール熱により自己加熱を生じ得る。吸着部１２に吸着した化学物質は、吸着材の発する熱により、吸着材から脱離可能となる。要するに、吸着部１２の吸着材は、化学物質を吸着する機能と、熱により化学物質を脱離させる機能の両方を有している。

【0043】

吸着部１２の吸着材への電流は、制御システム２の制御部２１の制御下で、供給部２２よって供給される。供給部２２は、給電線により、基板１４の裏面側の孔部１３６を介して、基板１４の導体部に電気的に接続されている。

【0044】

温湿度センサ１５は、平面視（上から見て）矩形状に形成された、チップ型の部位である。温湿度センサ１５は、基板１４の実装面に実装された状態で、検出室１０内に配置されている。温湿度センサ１５は、検出室１０内におけるガスの温度及び湿度を検知して、温度及び湿度に応じた信号（電気信号）を出力する。温湿度センサ１５からの電気信号は、基板１４の裏面側から孔部１３６を介して、基板１４の導体部に電気的に接続される信号線（不図示）によって、検出装置１の外部に送出される。

【0045】

制御システム２の制御部２１は、温湿度センサ１５からの電気信号に基づいて、温度及び湿度に関する情報を取得し、例えば、吸着部１２における発熱に関する制御を行ってもよい。すなわち、制御部２１は、温度及び湿度に関する情報を監視して、供給部２２からの電流供給量をフィードバック制御してもよい。

【0046】

（２．３）ガスの経路とバルブ
ここで検出装置１が繋がれている経路Ｌ２、複数（５個）のバルブ３、及びポンプ４について図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。本開示の検出システム１００では、一例として、リファレンスガスＲＦ１、第１試料（ガス）Ｇ１及び第２試料（ガス）Ｇ２が、予め経路Ｌ２に繋がれているものとする。そして、これらのガスは、各バルブ３の開閉制御により、選択的に検出装置１の検出室１０内に流入することが可能な構成となっている。すなわち、バルブ３は、検出室１０に繋がる経路Ｌ２の開閉を行う。

【0047】

なお、図１、図４Ａ及び図４Ｂでは、第１試料Ｇ１及び第２試料Ｇ２が図示されているが、これらのガスが互いに関係性を有しているという意図ではなく、種類の異なるガスの切り換えがバルブの開閉で容易に行えることを説明するためである。第１試料Ｇ１及び第２試料Ｇ２は、例えば、大気に近い成分のガスを想定するが、特に限定されない。第１試料Ｇ１は、例えば道路又は建物内のある所定空間内における空気（環境ガス）かもしれない。第２試料Ｇ２は、例えば人間等の生体の呼気かもしれない。

【0048】

以下では、第１試料Ｇ１及び第２試料Ｇ２に最も近い側にあるバルブ３を、第１バルブ３１と呼び、第１バルブ３１とリファレンスガスＲＦ１との間にあるバルブ３を、第２バルブ３２と呼ぶこともある。また、第２バルブ３２から経路Ｌ２が二股に分かれており、検出装置１の第１流路口Ｐ１側にあるバルブ３を、第３バルブ３３と呼び、検出装置１の第２流路口Ｐ２側にあるバルブ３を、第４バルブ３４と呼ぶこともある。またポンプ４に最も近い側にあるバルブ３を、第５バルブ３５と呼ぶこともある。

【0049】

各バルブ３は、一例として、互いに同じ構成を有しており、ガスの流路方向の切り換えが可能な、三方の電磁バルブ（三方向の電磁弁）である。これらのバルブ３は、経路Ｌ２に配置されて、経路Ｌ２内におけるガスの流路方向を切り換える。各バルブ３は、ノーマリクローズ（常時閉）のポート（以下、ＮＣポート）と、ノーマリオープン（常時開）のポート（以下、ＮＯポート）と、コモンポート（以下、ＣＯＭポート）とを有している。

【0050】

例えば、第１バルブ３１に関して、ＮＣポートは、第１試料Ｇ１に繋がり、ＮＯポートは、第２試料Ｇ２に繋がり、ＣＯＭポートは、第２バルブ３２に繋がる。第２バルブ３２に関して、ＮＣポートは、リファレンスガスＲＦ１に繋がり、ＮＯポートは、第１バルブ３１に繋がり、ＣＯＭポートは、第３バルブ３３及び第４バルブ３４に繋がる。

【0051】

第３バルブ３３に関して、ＮＣポートは、第２バルブ３２に繋がり、ＮＯポートは、第５バルブ３５に繋がり、ＣＯＭポートは、検出装置１の第１流路口Ｐ１に繋がる。第４バルブ３４に関して、ＮＣポートは、第２バルブ３２に繋がり、ＮＯポートは、第５バルブ３５に繋がり、ＣＯＭポートは、検出装置１の第２流路口Ｐ２に繋がる。第５バルブ３５に関して、ＮＣポートは、第３バルブ３３及び第４バルブ３４に繋がり、ＮＯポートは、未使用の状態にあり、ＣＯＭポートは、ポンプ４に繋がる。

【0052】

そして本開示では、各バルブ３は、制御システム２と電気的に接続されており、各バルブ３のＮＣポートとＮＯポートとの開閉の切り換え制御が、制御システム２にて行われる。なお、各バルブ３は、上述の通り、電磁弁であるが、特に限定されず、複数のバルブ３のうちの１つ以上が電動弁でもよいし、手動弁でもよい。手動弁の場合、化学物質の測定者が、手動により適宜のタイミングで開閉の切り換え作業を行なってもよい。

【0053】

また図４Ａ及び図４Ｂに示す経路Ｌ２の構造は、単なる一例であり、バルブ３の数、及びその配置等は、特に限定されない。また、リファレンスガス及び試料ガスの種類、並びにその種類数も、特に限定されない。例えば、化学物質の測定者が、手動により、第１試料（ガス）Ｇ１又は第２試料（ガス）Ｇ２を、第２バルブ３２のＮＯポートに対して選択的に繋ぎ変えてもよい。この場合、第１バルブ３１は、省略されてもよい。

【0054】

本開示におけるポンプ４は、吸引式のポンプである。ポンプ４は、検出室１０内のガスを吸引するように動作する。言い換えると、ポンプ４は、検出室１０に対して負圧を与える。そのため、流路Ｌ１に、気流を発生させ得る。なお、ポンプ４は、吸引式に限らない。ポンプ４は、加圧式でもよく、この場合ポンプ４が経路Ｌ２の上流側に配置されて、ガスを検出室１０に送るように、経路Ｌ２が構成されてもよい。また、流路Ｌ１に、気流を発生させるものであれば、ポンプに限定されず、ポンプの代わりに、例えば送風ファンが用いられてもよい。

【0055】

（２．４）制御システム
制御システム２は、５個のバルブ３の開閉制御を行い、検出装置１の検出室１０内におけるガスの流れを制御するように構成されている。また制御システム２は、検出装置１（センサ１１、吸着部１２及び温湿度センサ１５等）、並びにポンプ４の動作制御を行うように構成されている。制御システム２は、センサ１１の検知信号を受信すると、化学物質の分析を行う分析機能を有している。なお、制御システム２は、別途設けられた分析装置にセンサ１１の検知信号に基づく情報を送信して、分析を指示してもよい。

【0056】

制御システム２は、図２に示すように、制御部２１及び供給部２２を備えている。制御システム２における制御部２１及び供給部２２の機能は、全てが１の筐体内に収められた１つの装置により構成されてもよいし、複数の装置に分散して構成されてもよい。

【0057】

制御部２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを主構成とするマイクロコントローラにて構成されている。言い換えれば、制御部２１は、ＣＰＵ及びメモリを有するコンピュータにて実現されており、ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータが制御部２１として機能する。プログラムは、ここではメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0058】

制御部２１は、電磁弁である各バルブ３に対して駆動信号を送出して、各バルブ３における開閉を行わせる。バルブ３は、駆動信号を受けることでオンになると、ＮＣポートが開状態となり、代わりにＮＯポートが閉状態となる。またバルブ３は、オフになると、ＮＣポートが元の閉状態になり、ＮＯポートが元の開状態になる。

【0059】

供給部２２は、電源回路等を備えており、制御部２１は、供給部２２を制御して、検出装置１に動作電源を供給する。特に、制御部２１は、上述の通り、供給部２２を制御して吸着部１２の吸着材に電流を流すことで、吸着材を加熱させて、化学物質を脱離させる。

【0060】

ところで、本開示の制御システム２は、第１検出モードと第１吸着モードと濃縮モード（第２吸着モード）と第２検出モードとリフレッシュモードとを、動作モードとして、有している。具体的には、制御部２１は、各モードにおいて、５個のバルブ３の開閉制御、及びポンプ４の動作制御を行うことで、検出装置１の検出室１０内のガスの気流を制御する。

【0061】

第１検出モードは、センサ１１のキャリブレーション（較正）を行う、キャリブレーションモード（以下、ＣＢモード）に相当する。センサ１１は、例えば、経年劣化又は製造誤差等により、センサ１１の検知信号（測定値）に誤差が生じ得る。そのため、制御システム２でセンサ１１単体の能力を特定するために、キャリブレーションが必要とされる。特に、試料ガス中の化学物質の濃度が十分に低い場合、当該試料ガスを化学物質が含まないガスと見なして、キャリブレーションを行うことができる。つまり、第１検出モードの測定値を基に、センサ１１のゼロ点補正を行う。キャリブレーションを行うことで、センサ１１単体における、試料ガスに関する検量線（例えば濃度と強度の関係）を得ることができる。ＣＢモードで使用するガスは、後の変形例で説明するように測定対象となる化学物質を含まない純粋なガス（例えば窒素ガス）又は含んでいても僅かであるリファレンスガスＲＦ１でもよいが、ここでは第１試料Ｇ１を使用する。これは、測定前から第１試料Ｇ１中の化学物質の濃度が極めて低いと予想があるという観点の基で、第１試料Ｇ１を、キャリブレーション用のガスとして用いる。要するに、ここでは、測定対象となる化学物質を含んだ第１試料Ｇ１が、第１検出モード（ＣＢモード）でも使用され、さらに第２検出モードでも使用される。

【0062】

制御部２１は、第１検出モードにおいて、第１試料Ｇ１を検出室１０内に流入した状態におけるセンサ１１の検知信号に基づいて、キャリブレーションを行う（補正値の決定）。ここでガス（の少なくとも一部）が検出室１０内をセンサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れている状態で、キャリブレーションを行う。具体的には、制御部２１は、第１試料Ｇ１が、図４Ａにおける第１順路ＲＴ１に沿って、ポンプ４に向かって流れるように、バルブ３の開閉及びポンプ４の動作を制御する。また制御部２１は、第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、吸着部１２で化学物質の吸着を行う第１吸着モードを実行する。

【0063】

濃縮モード（第２吸着モード）は、化学物質を吸着部１２へ吸着させて、化学物質の濃縮を行うモードである。すなわち、ガス中に含まれる分子（化学物質）を吸着部１２で捕集するモードである。ここでは、濃縮モードは、第１検出モードと第１吸着モードの後に、実行される。

【0064】

制御部２１は、濃縮モードにおいて、第１試料Ｇ１を検出室１０内に流入させる。ただし、ガスの流入する方向が、第１検出モードとは異なる。すなわち、ガス（の少なくとも一部）が検出室１０内を吸着部１２、センサ１１の順の方向に沿って流れている状態で、濃縮を行う。具体的には、制御部２１は、第１試料Ｇ１が、図４Ｂにおける第２順路ＲＴ２に沿って、ポンプ４に向かって流れるように、バルブ３の開閉及びポンプ４の動作を制御する。

【0065】

第２検出モードは、濃縮モードにて濃縮された化学物質（捕集した多数の分子）を脱離させた状態で、センサ１１の検知信号に基づき化学物質を検出（測定）する。

【0066】

制御部２１は、第２検出モードにおいて、第１試料Ｇ１の検出室１０内への流入を停止させる。具体的には、制御部２１は、例えば、第３バルブ３３と第４バルブ３４と第５バルブ３５とをオフ状態に、すなわちこれらのＮＣポートを閉状態に切り換える。また制御部２１は、ポンプ４を停止させる。これにより、検出室１０は、略密閉された閉空間となる。さらに制御部２１は、第２検出モードにおいて、供給部２２からの電流供給によって、吸着部１２への加熱を行い、吸着部１２で捕集されていた化学物質を脱離させる。その結果、検出室１０内における第１試料Ｇ１中の化学物質の濃度を高めることができる。

【0067】

リフレッシュモードは、第１試料Ｇ１の測定の終了後、すなわち第２検出モードの後に、センサ１１、吸着部１２の順の方向に沿ってガスを流して、吸着部１２のリフレッシュ（洗浄）を行うモードである。制御部２１は、リフレッシュモードにおいて、リファレンスガスＲＦ１を検出室１０内に流入させる。リフレッシュモードでは、第２バルブ３２より下流におけるガスの流入する方向は、第１検出モードにおける方向（図４Ａ中の第１順路ＲＴ１を参照）と概ね共通する。ただし、使用するガスは、第１検出モードと異なり、リファレンスガスＲＦ１である。

【0068】

また制御部２１は、リフレッシュモードにおいても、供給部２２からの電流供給によって、吸着部１２への加熱を行う。すなわち、吸着部１２への加熱を行いつつ、上記の方向でリファレンスガスＲＦ１を流す。その結果、センサ１１への化学物質の付着を抑制しつつ、吸着部１２のリフレッシュを行うことができる。

【0069】

なお、第１試料Ｇ１中の化学物質の濃度が比較的低い場合、リフレッシュモードにおいても、使用するガスは、第１試料Ｇ１であってもよい。

【0070】

（２．５）検出装置の使用方法
以下、検出装置１の使用方法について、図５Ａ及び５Ｂを参照しながら説明する。以下では、第１試料Ｇ１を測定対象に用いた例を説明する。

【0071】

検出装置１の使用方法は、第１検出モード（ＣＢモード）を有している（図５Ａ：ステップＳＴ１）。まず第１検出モードにて、第１試料Ｇ１を第１順路ＲＴ１に沿って流す。すなわち、第１バルブ３１、第３バルブ３３、及び第５バルブ３５をオンにして、さらにポンプ４を動作させる。第２バルブ３２及び第４バルブ３４はオフとする。その結果、第１試料Ｇ１は、図５Ｂの一番上の模式図に示すように、センサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れる。この状態で、センサ１１のキャリブレーションが行われる。さらに第１検出モードでは、吸着部１２にて、第１試料Ｇ１中の化学物質の吸着も行われることになる。言い換えると、第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、吸着部１２で化学物質の吸着を行う第１吸着モードが実行される。なお、第１検出モードに要する時間は、例えば、約１２０秒である。

【0072】

また検出装置１の使用方法は、濃縮（捕集）モードを有している（図５Ａ：ステップＳＴ２）。濃縮モードにて、第１試料Ｇ１を第２順路ＲＴ２に沿って流す。すなわち、第１バルブ３１、第４バルブ３４、及び第５バルブ３５をオンにして、さらにポンプ４を動作させる。第２バルブ３２及び第３バルブ３３はオフとする。その結果、第１試料Ｇ１は、図５Ｂの上から二番目の模式図に示すように、吸着部１２、センサ１１の順の方向に沿って流れる。この状態で、第１試料Ｇ１中の化学物質を吸着部１２へ吸着させて、化学物質の濃縮を行う。なお、濃縮モードに要する時間は、例えば、約１８０秒である。

【0073】

また検出装置１の使用方法は、第２検出モードを有している（図５Ａ：ステップＳＴ３）。第２検出モードにて、第１試料Ｇ１の気流を止める。すなわち、第３バルブ３３、第４バルブ３４、及び第５バルブ３５をオフにして、ポンプ４を停止させる。その結果、検出室１０は、図５Ｂの上から三番目の模式図に示すように、概ね封止された状態となる。そして、濃縮モードにて濃縮された化学物質を（加熱により）脱離させた状態で、センサ１１の検知信号に基づき化学物質を検出する。つまり、第２検出モードにて、第１吸着モードと第２吸着モードにて吸着された化学物質を吸着部１２から脱離させ、センサ１１で化学物質を検出する。なお、第２検出モードに要する時間は、例えば、約１０秒である。また加熱の目標温度は、例えば、２００℃である。

【0074】

また検出装置１の使用方法は、リフレッシュ（洗浄）モードを有している（図５Ａ：ステップＳＴ４）。リフレッシュモードにて、リファレンスガスＲＦ１を、第１順路ＲＴ１に沿って流す。すなわち、第２バルブ３２、第３バルブ３３、及び第５バルブ３５をオンにして、さらにポンプ４を動作させる。第１バルブ３１及び第４バルブ３４はオフとする。その結果、リファレンスガスＲＦ１は、図５Ｂの一番下の模式図に示すように、センサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れる。なお、リフレッシュモードに要する時間は、例えば、約１０秒である。

【0075】

このように本開示の使用方法においては、第１検出モード中に、濃縮モードにおける化学物質の吸着に先行して、化学物質の吸着を行う。そのため、濃縮モードにおける、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図ることができる。つまり、第１吸着モードで先行して化学物質の吸着が行われるため、第２吸着モードにおける化学物質の吸着に要する時間の短縮を図ることができる。特に、濃縮モードは、他のモードに比べて最も長い時間を要する。そのため、ＣＢモードという準備段階においても化学物質の吸着を行うことで、全体としての測定時間の短縮を効果的に図ることができる。

【0076】

また同一の検出室１０内にセンサ１１と吸着部１２とが配置された検出装置１を使用しているため、特許文献１に記載の匂い検知装置における流路構造とは異なり、流路Ｌ１が簡素化されている。

【0077】

また第２検出モードにて、第１検出モードにおける検出結果（キャリブレーションの補正値結果）を用いて、化学物質を検出しているため、より信頼性の高い検出結果を得ることができる。特に第１検出モードでは、ガスがセンサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れている状態で検出を行うため、キャリブレーションに適している。すなわち、ガスがセンサ１１よりも先に吸着部１２を通る方向に流れる場合に比べて、センサ１１上を通過するガスの流れをより均一にすることができる。

【0078】

一方、濃縮モードでは、第１検出モードとは逆に、ガスが吸着部１２、センサ１１の順の方向に沿って流れている状態で濃縮を行うため、吸着部１２への濃縮（吸着）をより効果的に行うことができる。すなわち、もしガスがセンサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れている状態で濃縮を行うと、吸着部１２に辿り着く前にセンサ１１に付着してしまう化学物質が少なからず存在し得るためである。したがって、化学物質の濃縮に要する時間の更なる短縮を図ることができる。

【0079】

（２．６）突出リブ
ところで、本実施形態の筐体１３は、流路Ｌ１の、吸着部１２からセンサ１１に向かう方向に直交する断面積Ｓ１（図１参照）は、吸着部１２からセンサ１１に向けて広くなる構造を有している。ここでは、上記構造が、一例として、突出リブ１３３（図１参照）によって実現されている。言い換えると、検出装置１は、突出リブ１３３を有している。

【0080】

突出リブ１３３は、上カバー１３１の凹所１３４の底面における、吸着部１２と対向する領域から、吸着部１２に近づくように、突出している。突出リブ１３３は、吸着部１２側（下側）から見て、矩形状の扁平な基台となっている。突出リブ１３３の表面積は、吸着部１２の表面積よりもやや大きいことが望ましいが、特に限定されない。上下方向における突出リブ１３３と吸着部１２との間には、所定寸法の隙間が設けられている。なお、突出リブ１３３は、シール部材１６よりも内側に配置されている。また第２流路口Ｐ２の開口端は、この突出リブ１３３に設けられている。

【0081】

例えば、突出リブ１３３の高さ寸法は、０．７５ｍｍであり、吸着部１２の厚み寸法は、０．５ｍｍであり、上記所定寸法は、０．２５ｍｍである。すなわち、検出室１０内の上面及び下面間の寸法は、例えば１．５ｍｍである。なお、これらの数値は、単なる一例であり、限定されるものではない。

【0082】

突出リブ１３３が設けられていることで、濃縮モードにおいて、図５Ｂの上から二番目の図に示すように、ガスが第２流路口Ｐ２から吸着部１２に向かって流入した時に、比較的狭い上記の隙間内で、ガスの乱流を引き起こす可能性が高くなる。すなわち、ガスの一部が当該隙間内で停留する時間が長くなり、化学物質の吸着がより促進される。したがって、化学物質の濃縮に要する時間の更なる短縮を図ることができる。

【0083】

なお、図示例では、突出リブ１３３によって流路Ｌ１の一部が高さ（上下方向）について狭くなることで、断面積Ｓ１が吸着部１２からセンサ１１に向けて広くなる構造を実現している。しかし、流路Ｌ１の一部が幅（図１で言えば奥行方向）について狭くなることで、断面積Ｓ１が吸着部１２からセンサ１１に向けて広くなる構造を実現してもよい。

【0084】

（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上記実施形態に係る検出装置１及び制御システム２と同様の機能は、検出装置１及び制御システム２の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

【0085】

以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。なお、以下では、上記実施形態を「基本例」と呼ぶこともある。

【0086】

本開示における制御システム２の制御部２１は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御システム２の制御部２１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

【0087】

また、検出装置１及び制御システム２の各々における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることは、検出装置１及び制御システム２の各々に必須の構成ではなく、これらの構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、検出装置１及び制御システム２の各々の少なくとも一部の機能、例えば、制御システム２の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。反対に、基本例のように、制御システム２の複数の機能が１つの筐体内に集約されていてもよい。

【0088】

（３．１）キャリブレーションに関する変形例
基本例では、第１検出モードがＣＢモードに相当することを想定した。しかし、ＣＢモードは、第１検出モードとは別にあってもよい。以下、本変形例について図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。

【0089】

本変形例では、検出装置１の検出方法（使用方法）が、第１検出モード、第１吸着モード、濃縮モード（第２吸着モード）、第２検出モード、及びリフレッシュモードに加えて、ＣＢモードを更に有している。ただし、リフレッシュモードは、本開示において必須のモードではなく、検出装置１の検出方法は、リフレッシュモードを有していなくてもよい。

【0090】

本変形例では、ＣＢモード（図６Ａ：ステップＳＴ１１）が、第１検出モード（図６Ａ：ステップＳＴ１２）の前に設定される。具体的には、制御システム２は、動作モードとして、ＣＢモード、第１検出モード（第１吸着モードは、例えば第１検出モードの実行期間中に平行して実行）、濃縮モード（第２吸着モード）、第２検出モード、及びリフレッシュモードを、この順に行う。なお、化学物質の検出（測定）を繰り返して実行する場合、１回目のリフレッシュモードが２回目のＣＢモードに、以降も２回目のリフレッシュモードが３回目のＣＢモードに相当してもよい。要するに、リフレッシュモードがＣＢモードを兼ねていてもよい。

【0091】

ところで、例えば第１試料Ｇ１中の化学物質の濃度が比較的高いことが、測定前から予想される場合、第１試料Ｇ１を基本例のようにＣＢモードで流すことは、適切とは言えない場合がある。本変形例では、この点を考慮して、ＣＢモードは、リファレンスガスＲＦ１を用いて行われる。要するに、リファレンスガスＲＦ１は、化学物質の含有量が試料ガスに比べて小さい低濃度ガスに相当する。

【0092】

一方、本変形例における第１検出モードは、濃縮モード後の「本検出」に相当する第２検出モードに対する、簡易的な検出モードに相当する。すなわち、制御システム２は、第１検出モードを、第２検出モードと同様に、第１試料Ｇ１（又は第２試料Ｇ２）を流して、センサ１１の検知信号に基づき化学物質を検出（測定）する。ただし、第１検出モードは、第２検出モードとは異なり、脱離を行わない。また「簡易的な」検出として、例えば、第２検出モードで測定結果の分析で使用される濃度判定の閾値よりも低い閾値が用いられてもよい。なお、本変形例における第１検出モードのガスの順路については、基本例と同様に、第１順路ＲＴ１が適用される。したがって、第２順路ＲＴ２が適用される場合に比べて、すなわちガスがセンサ１１よりも先に吸着部１２を通る方向に流れる場合に比べて、化学物質がセンサ１１で検出する前に吸着部１２で捕集されてしまう可能性を低減できる。

【0093】

また基本例では、第１検出モードがＣＢモードに相当していたことに起因して、第１検出モードに要する時間が、例えば１２０秒であった。しかし、本変形例の第１検出モードは、第２検出モードと同様に、例えば１０秒程度であってもよい。

【0094】

そして本変形例では、制御システム２の制御部２１は、第１検出モードにおける検出結果に基づいて、濃縮モード（第２吸着モード）と第２検出モードに移行するか否かを決定するように構成されている。言い換えると、制御部２１は、本検出に進む必要性の有無を判定する機能を有している。制御部２１は、例えば、第１検出モードにより得られた測定データ（化学物質の濃度データ等）が、規定の閾値を超えていれば、本検出に進む必要性が無い、と判定する。

【0095】

制御システム２は、その判定結果を、ユーザ（測定者等）に提示する提示部（例えばディスプレイ等）を有していることが望ましい。制御部２１は、例えば、本検出に進む必要性が無いと判定すると、その旨を上記の提示部より測定者に提示し、さらに、濃縮モードへの移行を行わずに、動作モードを停止又は保留状態にしてもよい。

【0096】

要するに、第１試料Ｇ１中の化学物質の濃度が比較的高い場合、濃縮モードを介した検出を行わなくても、ＣＢモードと第１検出モードとの結果により、必要十分な測定データが得られる可能性がある。本変形例のように、制御システム２が上記の機能を有していることで、第１検出モードの結果次第で、濃縮モード及び第２検出モードに移行しない可能性もある。その結果、濃縮モード及び第２検出モードに費やす時間を省略できる可能性がある。また仮に本検出に進む必要性が有ると判定されたとしても、第１検出モードにおいて、先行して化学物質の吸着が行われているため、基本例と同様に、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図ることができる。

【0097】

以上の説明から分かるように、ＣＢモード（ステップＳＴ１１）、第１検出モード（ステップＳＴ１２）、第２吸着モード（ステップＳＴ１３）、第２検出モード（ステップＳＴ１４）及びリフレッシュモード（ステップＳＴ１５）が順に実行される（図６Ａ参照）。

【0098】

ＣＢモードでは、図６Ｂの一番上の模式図に示すように、リファレンスガスＲＦ１（低濃度ガス）をセンサ１１から吸着部１２に向かう方向に沿って流した状態で、センサ１１のキャリブレーションを行う。

【0099】

第１検出モードでは、図６Ｂの上から二番目の模式図に示すように、試料ガス（第１試料Ｇ１又は第２試料Ｇ２）をセンサ１１から吸着部１２に向かう方向に沿って流した状態で、センサ１１で化学物質を検出する。第１吸着モードでは、例えば、第１検出モードの実行期間中に平行して、吸着部１２で化学物質の吸着を行う。

【0100】

第２吸着モードでは、図６Ｂの上から三番目の模式図に示すように、試料ガス（第１試料Ｇ１又は第２試料Ｇ２）を吸着部１２からセンサ１１に向かう方向に沿って流した状態で、吸着部１２で化学物質の吸着を行う。

【0101】

第２検出モードでは、図６Ｂの上から四番目の模式図に示すように、第１吸着モードと第２吸着モードにて吸着された化学物質を吸着部１２から脱離させ、センサ１１で化学物質を検出する。

【0102】

リフレッシュモードでは、図６Ｂの一番下の模式図に示すように、リファレンスガスＲＦ１（低濃度ガス）をセンサ１１から吸着部１２に向かう方向に沿って流して、吸着部１２のリフレッシュ（洗浄）を行う。

【0103】

なお、制御部２１が本検出に進む必要性の有無を判定する機能を有する代わりに、ユーザ（測定者等）自身が、ＣＢモードと第１検出モードとで得られた測定データに基づき、本検出に進む必要性の有無を判定してもよい。

【0104】

またＣＢモードと第１検出モードとは、それぞれ所定の回数（２回以上）だけ実行されてもよい。例えば、ＣＢモードと第１検出モードとが交互に行われ、それぞれ所定の回数行なった上で、本検出に進む必要性の有無が判定されてもよい。

【0105】

（３．２）その他の変形例
基本例では、センサ１１及び吸着部１２の数は、それぞれ１個である。しかし、これらの数は特に限定されない。例えばセンサ１１は複数あってもよい。またセンサ１１及び吸着部１２の位置関係についても、これらが、基板１４上で一列に配置されることに限定されない。すなわち、第１検出モードにおいて、ガス（の少なくとも一部）が検出室１０内をセンサ１１、吸着部１２の順の方向に沿って流れている状態となり得るものであれば、センサ１１及び吸着部１２の数、並びにそれらの配置は、特に限定されない。具体的には、例えば、１個の吸着部１２が、基板１４の実装面の略中央に配置され、２つ以上のセンサ１１が、吸着部１２の周囲を囲むように基板１４の実装面に配置されてもよい。

【0106】

また基本例では、流路口の数が２つ（第１流路口Ｐ１と第２流路口Ｐ２）であるが、２つに限定されない。例えば、流路口が３つ以上あり、さらに口径が異なってもよい。

【0107】

基本例では、第２検出モード時に、検出室１０を閉空間としている。しかし、第２検出モードにおいて、第１検出モードに比較して、検出室１０内におけるガスの流速を低くしていればよく、検出室１０を閉空間にしなくてもよい。第２検出モードにおけるガスの流速を、第１検出モードにおけるガスの流速（一例として、５０～５００ｍｌ／分）よりも低くすることで、流路Ｌ１における化学物質の濃度を効率良く高めることができる。ただし、基本例のように、第２検出モードにおけるガスの流速をほぼゼロ、すなわち検出室１０を概ね密封された空間にすれば、センサ１１が化学物質を検知する可能性が高くなり、さらに化学物質の濃度を効率良く高めることができる。

【0108】

基本例では、第２検出モードにおいて、ガスの気流を止めるために、ポンプ４を停止させて検出室１０内を閉状態にしている。しかし、第２検出モードにおいて、例えばポンプ４又は別の吸引手段を動作させて、検出室１０内を、少なくとも大気圧よりも低い状態（真空に近い状態が望ましい）にしてから、加熱を行って化学物質の脱離を行なってもよい。この場合、脱離した分子（化学物質）が、センサ１１側へ均等に移動する可能性を高めることができる。

【0109】

リファレンスガスＲＦ１は、例えば第１試料Ｇ１が環境ガスであれば第１試料Ｇ１をフィルタに通すことで得られたガスでもよいし、市販の純粋なガスでもよい。

【0110】

基本例の制御システム２は、検出装置１に応じて、動作モードを実行させるための制御プログラムを書き換え可能に構成されてもよい。すなわち、制御システム２に制御プログラムの更新を実行することで、センサ１１及び吸着部１２の種類に応じた、上述した動作モードの機能が付与されてもよい。書き換え用の制御プログラムは、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0111】

制御システム２の少なくとも一部の機能が、検出装置１内に設けられてもよい。例えば、キャリブレーション又は化学物質の分析に関する機能が、検出装置１にあってもよい。

【0112】

基本例では、リフレッシュモードが、第２検出モードの後に行われている。しかし、リフレッシュモードは、第１検出モードの前に行われてもよい。上欄「（３．１）」における変形例の場合であれば、リフレッシュモードが、ＣＢモードの前に行われてもよい。またリフレッシュモードは、適宜に省略されてもよく、測定対象の環境ガスが変わる時だけ、又は所定の期間内に１回（例えば１日に１回）だけ行われてもよい。

【0113】

基本例では、導電性を有した吸着材への通電によって、吸着部１２への加熱が実現されている。しかし、吸着部１２への加熱手段として、ヒータが別途設けられてもよい。

【0114】

（４）利点
以上説明したように、第１の態様に係る検出装置（１）の検出方法（使用方法）は、試料ガスが流れる流路の一部（流路Ｌ１）を形成する検出室（１０）と、吸着部（１２）と、センサ（１１）と、を有する検出装置（１）の検出方法である。吸着部（１２）は、検出室（１０）内に配置され、試料ガスに含まれる化学物質を吸着する。センサ（１１）は、検出室（１０）内に配置され、試料ガスに含まれる化学物質を検出する。検出方法は、キャリブレーションモードと、第１検出モードと、第１吸着モードと、第２吸着モードと、第２検出モードと、を有する。キャリブレーションモードにて、化学物質の含有量が試料ガスに比べて小さい低濃度ガスをセンサ（１１）から吸着部（１２）に向かう方向に沿って流した状態で、センサ（１１）のキャリブレーションを行う。第１検出モードにて、キャリブレーションモードの後に、試料ガスをセンサ（１１）から吸着部（１２）に向かう方向に沿って流した状態で、センサ（１１）で試料ガスに含まれる化学物質を検出する。第１吸着モードにて、第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、吸着部（１２）で化学物質の吸着を行う。第２吸着モードにて、第１吸着モードの後に、試料ガスを吸着部（１２）からセンサ（１１）に向かう方向に沿って流した状態で、吸着部（１２）で化学物質の吸着を行う。第２検出モードにて、第１吸着モードと第２吸着モードにて吸着された化学物質を吸着部（１２）から脱離させ、センサ（１１）で化学物質を検出する。第１の態様によれば、試料ガスの流路の一部（流路Ｌ１）を形成する検出室（１０）内にセンサ（１１）と吸着部（１２）とが配置された検出装置（１）を使用している。そのため、特許文献１に記載の匂い検知装置における流路構造とは異なり、流路（Ｌ１）が簡素化されている。また第１検出モード中に、第２吸着モード（濃縮モード）における化学物質の吸着に先行して、化学物質の吸着（第１吸着モード）を行うため、濃縮モードにおける、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図ることができる。特に第２吸着モード（濃縮モード）中におけるガスの流れる方向は、吸着部（１２）からセンサ（１１）に向かう方向であるため、化学物質の吸着に要する時間の短縮を図ることができる。またキャリブレーションモードが実行されるため、より信頼性の高い検出結果を得ることができる。

【0115】

第２の態様に係る検出装置（１）の検出方法は、第１の態様において、第１検出モードの検出結果に基づいて、第２吸着モードと第２検出モードに移行するか否かを決定することが好ましい。第２の態様によれば、例えば第１検出モードにおける検出結果のみで、化学物質の測定データが必要十分に得られた場合には、第２検出モードにおける検出結果を得る必要がなくなる。言い換えると、第１検出モードにおける検出結果次第で、第２吸着モード（濃縮モード）と第２検出モードに移行しない可能性もあるため、第２吸着モード（濃縮モード）及び第２検出モードに費やす時間を省略できる可能性がある。

【0116】

第３の態様に係る検出装置（１）の検出方法に関して、第１の態様又は第２の態様において、検出室（１０）の、吸着部（１２）からセンサ（１１）に向かう方向に直交する断面積（Ｓ１）は、吸着部（１２）からセンサ（１１）に向けて広くなることが好ましい。第３の態様によれば、第２吸着モード（濃縮モード）において、例えば、ガスの乱流を引き起こす可能性が高められ、化学物質の吸着部（１２）への濃縮（吸着）をより促進できる。したがって、化学物質の濃縮に要する時間の更なる短縮を図ることができる。

【0117】

第４の態様に係る検出装置（１）の検出方法に関して、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、第２検出モードにおいては、第１検出モードに比較して、検出室（１０）内におけるガスの流速を低くすることが好ましい。第４の態様によれば、流路（Ｌ１）における化学物質の濃度を効率良く高めることができる。

【0118】

第５の態様に係る検出装置（１）の検出方法は、第１～第４の態様のいずれか１つにおいて、第２検出モードの後に、センサ（１１）から吸着部（１２）に向かう方向に沿ってガスを流すリフレッシュモードを、更に有することが好ましい。第５の態様によれば、センサ（１１）への化学物質の付着を抑制しつつ、吸着部（１２）のリフレッシュ（洗浄）を行うことができる。

【0119】

第６の態様に係る制御システム（２）は、検出装置（１）を制御する。検出装置（１）は、試料ガスが流れる流路の一部（流路Ｌ１）を形成する検出室（１０）と、吸着部（１２）と、センサ（１１）と、を有する。吸着部（１２）は、検出室（１０）内に配置され、試料ガスに含まれる化学物質を吸着する。センサ（１１）は、検出室（１０）内に配置され、試料ガスに含まれる化学物質を検出する。制御システム（２）は、動作モードとして、キャリブレーションモードと、第１検出モードと、第１吸着モードと、第２吸着モードと、第２検出モードと、を有する。キャリブレーションモードにて、化学物質の含有量が試料ガスに比べて小さい低濃度ガスをセンサ（１１）から吸着部（１２）に向かう方向に沿って流した状態で、センサ（１１）のキャリブレーションを行う。第１検出モードにて、キャリブレーションモードの後に、試料ガスをセンサ（１１）から吸着部（１２）に向かう方向に沿って流した状態で、センサ（１１）で試料ガスに含まれる化学物質を検出する。第１吸着モードにて、第１検出モードの実行期間の少なくとも一部と重複する期間を含む実行期間に、吸着部（１２）で化学物質の吸着を行う。第２吸着モードにて、第１吸着モードの後に、試料ガスを吸着部（１２）からセンサ（１１）に向かう方向に沿って流した状態で、吸着部（１２）で化学物質の吸着を行う。第２検出モードにて、第１吸着モードと第２吸着モードにて吸着された化学物質を吸着部（１２）から脱離させ、センサ（１１）で化学物質を検出する。第６の態様によれば、ガスの流路を簡素化しつつ、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図るが可能な制御システム（２）を提供できる。

【0120】

第７の態様に係る制御システム（２）は、第６の態様において、検出装置（１）に応じて、上記動作モードを実行させるための制御プログラムを書き換え可能に構成されていることが好ましい。第７の態様によれば、書き換えにより、検出装置（１）に応じた制御システム（２）の機能を付与できる。

【0121】

第８の態様に係る検出システム（１００）は、第６の態様又は第７の態様における制御システム（２）と、検出装置（１）と、検出室（１０）に繋がる経路（Ｌ２）の開閉を行うバルブ（３）と、を備える。制御システム（２）は、バルブ（３）の開閉制御を行い、検出室（１０）内におけるガスの流れを制御する。第８の態様によれば、ガスの流路を簡素化しつつ、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図るが可能な検出システム（１００）を提供できる。

【0122】

第９の態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、第１～第５の態様のいずれか１つにおける検出装置（１）の検出方法を実行させるためのプログラムである。第９の態様によれば、ガスの流路を簡素化しつつ、化学物質の濃縮に要する時間の短縮を図るが可能な機能を提供できる。なお、非一時的なコンピュータ可読媒体が、上記プログラムを記憶し、コンピュータシステムによる実行時に、当該コンピュータシステムに、第１～第５の態様のいずれか１つにおける検出装置（１）の検出方法を実行させてもよい。

【0123】

第２～５の態様に係る構成については、検出装置（１）の検出方法に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【符号の説明】

【0124】

１００ 検出システム
１ 検出装置
１０ 検出室
１１ センサ
１２ 吸着部
２ 制御システム
３ バルブ
ＲＦ１ リファレンスガス
Ｓ１ 断面積

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】