CN113597550A - 气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
该气体检测系统设置有输出与特定气体的浓度相对应的电压的传感器单元、提供单元和控制单元。提供单元能够向传感器单元提供样本气体和吹扫气体。控制单元控制提供单元交替地向传感器单元提供样本气体和吹扫气体。控制单元获取由传感器单元输出的电压波形，并且基于以电压波形的特征为预测变量的多元回归分析来检测包括在样本气体中的气体的类型和浓度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月20日在日本提交的日本专利申请第2019-053322号的优先权，其全部公开内容通过引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种气体检测系统。
背景技术
在相关技术中，已知一种用于检测由受检者排出的粪便生成的臭气的系统(例如，PTL 1)。
引文列表
专利文献
PTL 1：日本未审查专利申请公开第2016-142584号
发明内容
根据本发明的实施例的气体检测系统包括：
传感器单元，输出与特定气体浓度相对应的电压；
提供单元，能够向传感器单元供应样本气体和吹扫气体；以及
控制单元，控制提供单元交替地向传感器单元供应样本气体和吹扫气体，其中
控制单元
获取由传感器单元输出的电压波形，并且使用将电压波形的特性用作解释变量的多元回归分析来检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的气体检测系统的外观图。
图2是图1中所示的气体检测系统的壳体的内部的示意图。
图3是图1中所示的气体检测系统的功能框图。
图4是图2中所示的传感器单元的电路图。
图5是示出了图2中所示的传感器单元的示例电压波形的示图。
图6是示出了在调整图2中所示的传感器单元的分辨率之前的示例电压波形的示图。
图7是示出了在调整图2中所示的传感器单元的分辨率之后的示例电压波形的示图。
图8是示出了图1中所示的气体检测系统在检测气体的类型和浓度期间的操作的流程图。
图9是示出了图1中所示的气体检测系统在确定预测方程时的操作的流程图(部分1)。
图10是示出了图1中所示的气体检测系统在确定预测方程时的操作的流程图(部分2)。
图11是示出了图1中所示的气体检测系统在校准期间的操作的流程图。
图12是示出了图1中所示的气体检测系统在分辨率调整期间的操作的流程图。
图13是示出了图2中所示的传感器单元的另一示例电路图的示图。
图14是示出了图2中所示的配置的另一示例1的示图。
图15是示出了图2中所示的配置的另一示例2的示图。
图16是示出了图2中所示的配置的另一示例3的示图。
图17是根据本发明的另一实施例的气体检测系统的功能框图。
具体实施方式
常规的系统易于改进。
本发明涉及提供一种改进的气体检测系统。
根据本发明的实施例，可以提供一种改进的气体检测系统。
在下文中将参考附图来描述根据本发明的实施例。附图是示意图。
[气体检测系统的示例配置]
图1中所示的气体检测系统1也被称为“气体检测设备”。如图1中所示，气体检测系统1被安装在马桶2中。例如，马桶2可以是抽水马桶。气体检测系统1可以安装在马桶2的任何部分中。在一个示例中，如图1中所示，气体检测系统1可以从马桶缸2A与马桶座圈2B之间布置到马桶2的外部。气体检测系统1的一部分可以嵌入马桶座圈2B内。受检者可以将粪便排放到马桶2的马桶缸2A中。气体检测系统1可以获取由排放到马桶缸2A的粪便生成的气体作为样本气体。气体检测系统1可以检测包含在样本气体中的气体的类型、气体的浓度等。气体检测系统1可以将检测结果等发送到电子设备3。
气体检测系统1的用途不限于上述用途。例如，气体检测系统1可以安装在冰箱中。在这种情况下，气体检测系统1可以获取由食物生成的气体作为样本气体。在另一用途中，例如，气体检测系统1可以安装在工厂或实验室中。在这种情况下，气体检测系统1可以获取由化学品等生成的气体作为样本气体。
马桶2可以安装在房屋、医院等的卫生间中。马桶2可以由受检者使用。马桶2包括马桶缸2A和马桶座圈2B。受检者可以将粪便排放到马桶缸2A中。
电子设备3例如是受检者所使用的智能手机。然而，电子设备3不限于智能手机，并且可以是任何电子设备。当被受检者带入卫生间时，如图1中所示，电子设备3可以存在于卫生间中。然而，例如，当受检者没有将电子设备3带入卫生间时，电子设备3可以存在于卫生间外部。电子设备3可以经由无线通信或有线通信从气体检测系统1接收检测结果。电子设备3可以在显示单元3A上显示接收到的检测结果。显示单元3A可以包括能够显示字符的显示器，以及能够检测用户(受检者)的手指等的接触的触摸屏。显示器可以包括诸如液晶显示器(LCD)、有机EL显示器(OELD：有机电致发光显示器)或无机EL显示器(IELD：无机电致发光显示器)之类的显示器设备。触摸屏的检测方法可以是诸如电容法、电阻膜法、表面声波法(或超声波法)、红外法、电磁感应法、负载检测法之类的任意方法。
如图2中所示，气体检测系统1包括壳体10、第一抽吸孔20、第二抽吸孔21、排放路径22、流路23和24、腔室30、第一存储罐40、第二存储罐41、第一提供单元50、第二提供单元51和电路板60。流路23包括流路23-1和流路23-2。流路24包括流路24-1和流路24-2。气体检测系统1可以包括阀20B和阀21B。气体检测系统1可以包括阀25和26、流路27、流路28和第三提供单元52。流路27包括流路27-1、流路27-2和流路27-3。如图3中所示，气体检测系统1在电路板60中包括存储单元61、通信单元62和控制单元64。气体检测系统1可以包括传感器单元63。检测系统1还可以包括电池、扬声器等。
壳体10容纳气体检测系统1的各个组件。壳体10可以由任何材料制成。例如，壳体10可以由诸如金属或树脂之类的材料制成。
如图1中所示，第一抽吸孔20可以暴露于马桶缸2A的内部。第一抽吸孔20的一部分可以嵌入马桶座圈2B中。第一抽吸孔20吸入由排放到马桶缸2A中的粪便所生成的气体作为样本气体。如图2中所示，通过第一抽吸孔20吸入的样本气体经由阀20B被供应并存储在第一存储罐40中。如图1中所示，第一抽吸孔20的一端可以指向马桶缸2A的内部。如图2中所示，第一抽吸孔20的另一端可以连接到第一存储罐40。第一抽吸孔20可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
如图2中所示，第一抽吸孔20可以在其外部具有鼓风机20A。鼓风机20A可以包括风扇和马达。鼓风机20A可以在控制单元64的控制下驱动马达使风扇转动。鼓风机20A可以使风扇转动以将由粪便生成的气体抽吸到第一抽吸孔20周围。鼓风机20A将由粪便生成的气体抽吸到第一抽吸孔20周围，阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接，并且驱动第一提供单元50以允许第一抽吸孔20吸入由马桶缸2A中的粪便生成的气体。
阀20B位于第一抽吸孔20、第一存储罐40和流路28之间。阀20B包括连接到第一抽吸孔20的连接端口、连接到第一存储罐40的入口部分的连接端口，以及连接到流路28的连接端口。阀20B可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。
阀20B在控制单元64的控制下切换第一抽吸孔20、第一存储罐40和流路28之间的连接状态。例如，阀20B将它们之间的连接状态切换为第一抽吸孔20与第一存储罐40彼此连接的状态、第一存储罐40与流路28彼此连接的状态，或者第一抽吸孔20、第一存储罐40和流路28彼此不连接的状态。
当第一抽吸孔20吸入样本气体时，阀20B在控制单元64的控制下将第一抽吸孔20与第一存储罐40彼此连接。当样本气体被存储在第一存储罐40中时，阀20B在控制单元64的控制下不将第一抽吸孔20、第一存储罐40与流路28彼此连接。阀20B不将第一存储罐40与第一抽吸孔20彼此连接，这可以减小第一存储罐40中的样本气体接触外界空气的可能性。
如图1中所示，第二抽吸孔21可以暴露于马桶缸2A的外部。第二抽吸孔21的一部分可以嵌入马桶座圈2B中。第二抽吸孔21例如吸入马桶缸2A外部的卫生间中的空气(周围气体)作为吹扫气体。如图2中所示，通过第二抽吸孔21吸入的吹扫气体经由阀21B被提供并存储在第二存储罐41中。如图1中所示，第二抽吸孔21的一端可以指向马桶2的外部。如图2中所示，第二抽吸孔21的另一端可以连接到第二存储罐41。第二抽吸孔21可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
如图2中所示，第二抽吸孔21可以在其外部具有鼓风机21A。鼓风机21A可以包括风扇和马达。鼓风机21A可以在控制单元64的控制下驱动马达使风扇转动。鼓风机21A可以使风扇转动以将卫生间中的空气抽吸到第二抽吸孔21周围。鼓风机21A将卫生间中的空气抽吸到第二抽吸孔21周围，阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接，并且驱动第二提供单元51以允许第二抽吸孔21吸入卫生间中的空气作为吹扫气体。
阀21B位于第二抽吸孔21与第二存储罐41之间。阀21B包括连接到第二抽吸孔21的连接端口，以及连接到第二存储罐41的入口部分的连接端口。阀21B可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。
阀21B在控制单元64的控制下切换第二抽吸孔21与第二存储罐41之间的连接状态。例如，阀21B将它们之间的连接状态切换为第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接的状态，或者第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此不连接的状态。
当第二抽吸孔21吸入吹扫气体时，阀21B在控制单元64的控制下将第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接。当吹扫气体被存储在第二存储罐42中时，阀21B在控制单元64的控制下不将第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接。阀20B不将第一存储罐40与第一抽吸孔20彼此连接，这可以减小第二存储罐41中的吹扫气体接触外界空气的可能性。
如图1中所示，排放路径22的一部分可以暴露于马桶缸2A的外部。如图2中所示，排放路径22将排气从腔室30排放到外部。排气可以包含已经过检测处理的样本气体和吹扫气体。排放路径22还可以经由流路23-1、阀25、流路27-1和27-3以及第三提供单元52将第一存储罐40中的残留气体等排放到外部。此外，排放路径22可以经由流路24-1、阀26、流路27-2和27-3以及第三提供单元52将第二存储罐41中的残留气体等排放到外部。排放路径22可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
当阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接时，如图2中所示，流路23经由第一提供单元50将存储在第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。流路23-1的一端连接到第一存储罐40的出口部分。流路23-1的另一端连接到阀25。流路23-2的一端连接到阀25。流路23-2的另一端连接到腔室30。流路23可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
当阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接时，如图2中所示，流路24经由第二提供单元51将存储在第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。流路24-1的一端连接到第二存储罐41的出口部分。流路24-1的另一端连接到阀26。流路24-2的一端连接到阀26。流路24-2的另一端连接到腔室30。流路24可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
图2中所示的阀25位于流路23-1、流路23-2和流路27-1之间。阀25包括连接到流路23-1的连接端口、连接到流路23-2的连接端口，以及连接到流路27-1的连接端口。阀25可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。
阀25在控制单元64的控制下切换流路23-1、流路23-2和流路27-1之间的连接状态。例如，阀25将它们之间的连接状态切换为流路23-1与流路23-2彼此连接的状态，或者流路23-1与流路27-1彼此连接的状态。
图2中所示的阀26位于流路24-1、流路24-2和流路27-2之间。阀26包括连接到流路24-1的连接端口、连接到流路24-2的连接端口，以及连接到流路27-2的连接端口。阀26可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。
阀26在控制单元64的控制下切换流路24-1、流路24-2、流路27-2和流路28之间的连接状态。例如，阀26将它们之间的连接状态切换为流路24-1与流路24-2彼此连接的状态，流路24-1与流路27-2彼此连接的状态，或者流路24-1与流路28彼此连接的状态。
当阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接时，如图2中所示，流路27经由第三提供单元52将第一存储罐40中的残留气体等提供到排放路径22。当阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接时，流路27经由第三提供单元52将第二存储罐41中的残留气体等提供到排放路径22。流路27-1的一端连接到阀25。流路27-1的另一端连接到流路27-3的一端。流路27-2的一端连接到阀26。流路27-2的另一端连接到流路27-3的一端。流路27-3的一端连接到流路27-1的另一端和流路27-2的另一端。流路27-3的另一端连接到排放路径22。流路27可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
当阀26将流路24-1与流路28彼此连接且阀20B将流路28与第一存储罐40彼此连接时，如图2中所示，流路28将第二存储罐41中的吹扫气体提供到第一存储罐40。由于吹扫气体经由流路28提供到第一存储罐40，因此可以将第一存储罐40中的样本气体推出到流路23-1中。流路28的一端连接到阀20B。流路28的另一端连接到阀26。流路28可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。
如图2中所示，腔室30在其内部具有传感器单元31。腔室30可以包括多个传感器单元31。多个传感器单元31包括传感器单元31-1、31-2和31-3。腔室30可以被分成多个腔室。传感器单元31可以设置在所得的多个腔室30中。多个腔室30可以彼此连接。腔室30连接到流路23-2。样本气体从流路23-2提供到腔室30。腔室30还连接到流路24-2。吹扫气体从流路24-2提供到腔室30。腔室30还连接到排放路径22。腔室30从排放路径22排放已经过检测处理的样本气体和吹扫气体。
传感器单元31被布置在腔室30中。传感器单元31向控制单元64输出与特定气体的浓度相对应的电压。特定气体包含待检测的特定气体和非待检测的特定气体。当样本气体是由粪便生成的气体时，待检测的特定气体的示例包括甲烷、氢气、二氧化碳、甲硫醇、硫化氢、乙酸和三甲胺。当样本气体是由粪便生成的气体时，非待检测的特定气体的示例包括氨和水。多个传感器单元31中的每个传感器单元可以向控制单元64输出与这些气体中的至少任何一种气体的浓度相对应的电压。当吹扫气体包含上述待检测的特定气体时，特定气体的量可以等于或小于包含在样本气体中的待检测的特定气体的量。
如图4中所示，传感器单元31中的每个传感器单元包括传感器元件31S和电阻元件31R。传感器元件31S和电阻元件31R串联连接在电源端子P1与接地端子P2之间。施加在电源端子P1与接地端子P2之间的电压值VC可以是恒定的。由于传感器元件31S和电阻元件31R串联连接，所以相同的电流值IS流向传感器元件31S和电阻元件31R。电流值IS可以根据传感器元件31S的电阻值RS和电阻元件31R的电阻值RRL来确定。作为传感器元件31S两端的电压值VS和电阻元件31R两端的电压值VRL之和的值可以是恒定的(例如，电压值VC)。传感器单元31可以输出传感器元件31S两端的电压值VS或电阻元件31R两端的电压值VRL作为与特定气体的浓度相对应的电压。
图4中所示的电源端子P1连接到诸如包括在气体检测系统1中的电池之类的电源。接地端子P2连接到气体检测系统1的地。
如图4中所示，传感器元件31S的一端连接到电源端子P1。传感器元件31S的另一端连接到电阻元件31R的一端。传感器元件31S是半导体传感器。然而，传感器元件31S不限于半导体传感器。例如，传感器元件31S可以是催化燃烧传感器、固体电解质传感器等。
传感器元件31S包括气敏部分。气敏部分包括与传感器单元31的类型相对应的金属氧化物半导体材料。金属氧化物半导体材料的示例包括包含选自氧化硅(诸如SnO2)、氧化铟(诸如In2O3)、氧化锌(诸如ZnO)、氧化钨(诸如WO3)、氧化铁(诸如Fe2O3)等中的一种或多种的材料。适当地向气敏部分的金属氧化物半导体材料添加杂质使得可以适当地选择待传感器元件31S检测的特定气体。传感器元件31S还可以包括用于加热气敏部分的加热器。
当传感器元件31S暴露于吹扫气体时，包含在吹扫气体中的氧气可以吸附在传感器元件31S的气敏部分的表面上。吸附在气敏部分的表面上的氧气可以捕获气敏部分的表面上的自由电子。当自由电子被吸附在气敏部分的表面上的氧气捕获时，传感器元件31S的电阻值RS增大，并且传感器元件31S两端的电压值VS可以增大。即，当吹扫气体被提供到传感器单元31时，传感器元件31S两端的电压值VS可以增大。
当传感器元件31S暴露于样本气体中时，包含在样本气体中的特定气体被吸附在传感器元件31S的气敏部分的表面上的氧气置换，并且可能会发生还原反应。由于发生还原反应，所以吸附在气敏部分的表面上的氧气可以被去除。当吸附在气敏部分的表面上的氧气被去除时，传感器元件31S的电阻值RS减小，并且传感器元件31S两端的电压值VS可以减小。即，当样本气体被提供到传感器单元31时，传感器元件31S两端的电压值VS可以根据包含在样本气体中的特定气体的浓度而减小。
电阻元件31R是可变电阻元件。电阻元件31R的电阻值RL可以根据来自控制单元64的控制信号而改变。电阻元件31R的一端连接到传感器元件31S的另一端。电阻元件31R的另一端连接到接地端子P2。
如上所述，当样本气体被提供到传感器单元31时，传感器元件31S两端的电压值VS可以根据包含在样本气体中的特定气体的浓度而减小。此外，如上所述，作为传感器元件31S两端的电压值VS和电阻元件31R两端的电压值VRL之和的值是恒定的。因此，当电压值VS减小时，电压值VRL增大。因此，当样本气体被提供到传感器单元31时，电阻元件31R的电压值VRL可以根据包含在样本气体中的特定气体的浓度而增大。
如上所述，当吹扫气体被提供到传感器单元31时，传感器元件31S两端的电压值VS可以增大。此外，如上所述，作为传感器元件31S两端的电压值VS和电阻元件31R两端的电压值VRL之和的值是恒定的。因此，当电压值VS增大时，电压值VRL减小。因此，当吹扫气体被提供到传感器单元31时，电阻元件31R的电压值VRL可以减小。
调整电阻元件31R的电阻值RL可以调整传感器元件31S两端的电压值VS。例如，当电阻值RL被设置为等于传感器元件31S的电阻值RS时，传感器元件31S两端的电压值VS的波动范围可以接近最大值。
如图2中所示，第一存储罐40连接到第一抽吸孔20。第一存储罐40能够存储样本气体。存储在第一存储罐40中的样本气体经由流路23-1和23-2以及第一提供单元50提供到腔室30。第一存储罐40中的残留气体等可以经由流路23-1、阀25、流路27-1和27-3以及第三提供单元52从排放路径22排放到外部。
吸附剂40a可以放置在第一存储罐40中。此外，样本气体可以浓缩在第一存储罐40中。在这种情况下，吸附剂40b可以放置在第一存储罐40中。吸附剂40a和吸附剂40b中的每个吸附剂可以包含与用途相对应的任何材料。吸附剂40a和吸附剂40b中的每个吸附剂可以包含例如活性炭、硅胶、沸石和分子筛中的至少任何一种。吸附剂40a和吸附剂40b可以是多种类型的或者可以包含多孔材料。
吸附剂40a可以吸附包含在样本气体中的非待检测气体。吸附非待检测气体的吸附剂40a的示例包括硅胶和沸石。
吸附剂40b可以包含在吸附样本气体中的待检测气体。吸附待检测气体的吸附剂40b的示例包括活性炭和分子筛。然而，它们的组合可以取决于待吸附的气体分子的极性而适当地改变。
在第一存储罐40中，吸附剂40a可以被壁等分隔。分隔吸附剂40a可以延长第一存储罐40中的气体的流路。延长第一存储罐40中的气体的流路，可以延长气体和吸附剂40a彼此接触的时间。同样，在第一存储罐40中，吸附剂40b可以被壁等分隔。分隔吸附剂40b可以延长气体和吸附剂40b在第一存储罐40中彼此接触的时间。
吸附剂40a可以设置在第一存储罐40的第一存储罐40连接到第一抽吸孔20的一侧。吸附剂40b可以设置在第一存储罐40的第一存储罐40连接到流路23-1的一侧。
第一存储罐40可以由具有长方体形状、圆柱形状、袋状形状或适合容纳在壳体10内部的各种组件之间的间隙的形状的罐等形成。第一存储罐40可以设置有用于加热第一存储罐40的内壁和吸附剂40a中的至少一个的加热器。
整个第一存储罐40可以被壁等分隔。分隔整个第一存储罐40允许气体的流路相对于第一存储罐40中的气体的流路的体积具有较小的横截面积。气体的流路相对于气体的流路的体积具有较小的横截面积，这可以在样本气体从第一存储罐40推出到腔室30中时，减少从阀20B流入第一存储罐40的气体与存储在第一存储罐40中的样本气体之间的接触面积。从阀20B流入第一存储罐40的气体与存储在第一存储罐40中的样本气体之间的接触面积减小，这使得从阀20B流入第一存储罐40的气体不太可能与第一存储罐40中的样本气体混合。
如图2中所示，第二存储罐41连接到第二抽吸孔21。第二存储罐41能够存储吹扫气体。存储在第二存储罐41中的吹扫气体经由流路24-1和24-2以及第二提供单元51提供到腔室30。第二存储罐41中的残留气体等可以经由流路24-1、阀26、流路27-2和27-3以及第三提供单元52从排放路径22排放到外部。
吸附剂41a和吸附剂41b可以放置在第二存储罐41中。吸附剂41a和吸附剂41a中的每个吸附剂可以包含与用途相对应的任何材料。吸附剂41a和吸附剂41b中的每个吸附剂可以包含例如活性炭、硅胶、沸石和分子筛中的至少任何一种。吸附剂41a和吸附剂41b可以是多种类型的或者可以包含多孔材料。
吸附剂41a可以吸附可以包含在吹扫气体中的非待检测气体。吸附非待检测气体的吸附剂41a的示例包括硅胶和沸石。吸附剂41b可以吸附可以包含在吹扫气体中的待检测气体。吸附待检测气体的吸附剂41b的示例包括活性炭和分子筛。然而，它们的组合可以取决于待吸附的气体分子的极性而适当地改变。
在第二存储罐41中，吸附剂41a可以被壁等分隔。分隔吸附剂41a可以延长第二存储罐41中的气体的流路。延长第二存储罐41中的气体的流路，可以延长气体和吸附剂41a彼此接触的时间。同样，在第二存储罐41中，吸附剂41b可以被壁等分隔。分隔吸附剂41b可以延长气体和吸附剂41b在第二存储罐41中彼此接触的时间。
吸附剂41a可以设置在第二存储罐41的第二存储罐41连接到第二抽吸孔21的一侧。吸附剂41b可以设置在第二存储罐41的第二存储罐41连接到流路24-1的一侧。
第二存储罐41可以由具有长方体形状、圆柱形状、袋状形状或适合容纳在壳体10内的各种组件之间的间隙的形状的罐等形成。第二存储罐41可以设置有用于加热第二存储罐41的内壁、吸附剂41a和吸附剂41b中的至少一个的加热器。
整个第二存储罐41可以被壁等分隔。分隔整个第二存储罐41允许气体的流路相对于第二存储罐41中的气体的流路的体积具有较小的横截面积。气体的流路相对于气体的流路的体积具有较小的横截面积，这可以在吹扫气体从第二存储罐41推出到腔室30中时，减少从阀21B流入第二存储罐41的气体与存储在第二存储罐41中的吹扫气体之间的接触面积。从阀21B流入第二存储罐41的气体与存储在第二存储罐41中的吹扫气体之间的接触面积减小，这使得从阀21B流入第二存储罐41的气体不太可能与第二存储罐41中的吹扫气体混合。通过该配置，例如，如果第二抽吸孔21附近的气体被污染，则被污染的气体不太可能与第二存储罐41中的吹扫气体混合。
如图2中所示，第一提供单元50被附接到流路23-2。当阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接时，第一提供单元50能够将存储在第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。例如，第一提供单元50在控制单元64的控制下在预定时间将存储在第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。第一提供单元50中所示的箭头指示第一提供单元50发送样本气体的方向。第一提供单元50可以由压电泵、马达泵等构成。
如图2中所示，第二提供单元51被附接到流路24-2。当阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接时，第二提供单元51能够将存储在第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。例如，第二提供单元51在控制单元64的控制下在预定时间将存储在第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。第二提供单元51中所示的箭头指示第二提供单元51发送吹扫气体的方向。第二提供单元51可以由压电泵、马达泵等构成。
如图2中所示，第三提供单元52被附接到流路27-3。当阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接时，第三提供单元52能够将第一存储罐40中的残留气体等提供到排放路径22。此外，当阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接时，第三提供单元52能够将第二存储罐41中的残留气体等提供到排放路径22。第三提供单元52在控制单元64的控制下，将第一存储罐40和第二存储罐41中的至少任一存储罐中的残留气体等提供到排放路径22。第三提供单元52中所示的箭头表示残留气体等被发送到排放路径22的方向。第三提供单元52可以由压电泵、马达泵等构成。
当阀20B将第一抽吸孔20与第一存储罐40彼此连接且阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接时，第三提供单元52能够将样本气体从第一抽吸孔20提供到第一存储罐40。此外，当阀21B将第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接且阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接时，第三提供单元52能够将吹扫气体从第二抽吸孔21提供到第二存储罐41。
如图3中所示的电路板60在其中已安装了电信号通过其传播的布线、存储单元61、通信单元62、控制单元64等。
如图3中所示的存储单元61例如由半导体存储器、磁存储器等构成。存储单元61存储用于操作气体检测系统1的各种信息和程序。存储单元61可以用作工作存储器。
存储单元61存储例如多元回归分析算法。存储单元61存储例如多元回归分析中的模型方程(例如，下述模型方程(2))。存储单元61存储与下述标准气体有关的信息。存储单元61存储例如与下述预测方程有关的信息(诸如，与下述预测方程(1)有关的信息)，其由气体检测系统1或外部服务器确定或更新。
如图3中所示的通信单元62能够与如图1中所示的电子设备3通信。通信单元62可以能够与外部服务器通信。通信单元62与电子设备3和外部服务器进行通信时使用的通信方法可以是短距离无线通信标准、用于连接移动电话网络的无线通信标准，或者有线通信标准。短距离无线通信标准可以包括例如WiFi(注册商标)、蓝牙(注册商标)、红外线、NFC(近场通信)等。用于连接到移动电话网络的无线通信标准可以包括例如LTE(长期演进)或第四代或更高级的移动通信系统等。备选地，当通信单元62与电子设备3和外部服务器进行通信时使用的通信方法例如可以是诸如LPWA(低功率广域)或LPWAN(低功率广域网)之类的通信标准。
如图3中所示的传感器单元63可以包括图像相机、个人识别开关、红外传感器和压力传感器等中的至少任一种。传感器单元63向控制单元64输出检测结果。
例如，当传感器单元63包括红外传感器时，传感器单元63检测从被来自红外传感器的红外辐射照射的物体反射的光，从而能够检测受检者已进入卫生间。传感器单元63向控制单元64输出指示受检者已进入卫生间的信号作为检测结果。
例如，当传感器单元63包括压力传感器时，如图1中所示，传感器单元63检测施加到马桶座圈2B的压力，从而能够检测受检者已坐在马桶座圈2B上。传感器单元63向控制单元64输出指示受检者已坐在马桶座圈2B上的信号作为检测结果。
例如，当传感器单元63包括压力传感器时，如图1中所示，传感器单元63检测施加到马桶座圈2B的压力的减小，从而能够检测到受检者已从马桶座圈2B站立。传感器单元63向控制单元64输出指示受检者已从马桶座2B站立的信号作为检测结果。
例如，当传感器单元63包括图像相机、个人识别开关等时，传感器单元63收集诸如人脸图像、坐高和体重等数据。传感器单元63根据收集的数据来识别和检测人。传感器单元63向控制单元64输出指示所识别的人的信号作为检测结果。
例如，当传感器单元63包括个人识别开关等时，传感器单元63响应于个人识别开关的操作来识别(检测)人。在这种情况下，可以预先在存储单元61中登记(存储)个人信息。传感器单元63向控制单元64输出指示所识别的人的信号作为检测结果。
如图3中所示的控制单元64包括一个或多个处理器。一个或多个处理器可以包括读取特定程序以执行特定功能的通用处理器和专用于特定处理的专用处理器中的至少任一处理器。专用处理器可以包括专用IC(ASIC；专用集成电路)。一个或多个处理器可以包括可编程逻辑器件(PLD；可编程逻辑器件)。PLD可以包括FPGA(现场可编程门阵列)。控制单元64可以包括与一个或多个处理器协作的SoC(片上系统)和SiP(系统级封装)中的至少任何一种。
<检测气体的类型和浓度的处理>
控制单元64使鼓风机21A转动鼓风机21A的风扇以将吹扫气体吸入到第二抽吸孔21周围。控制单元64使阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接并控制第二提供单元51，使得被吸入到第二抽吸孔21周围的吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入。控制单元64使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入，从而将吹扫气体存储在第二存储罐41中。控制单元64可以基于传感器单元63的检测结果在检测到受检者已从马桶座圈2B站立后经过预定时间之后，使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入。此外，控制单元64可以使阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接并控制第三提供单元52以使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入。
当使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入时，如果吹扫气体的清洁度高，则控制单元64可以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。控制单元64可以控制第二提供单元51向腔室30提供吹扫气体。此外，控制单元64可以基于传感器单元31的检测结果来确定吹扫气体的清洁度是否高。如果控制单元64确定吹扫气体的清洁程度高，则控制单元64可以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。在这种情况下，气体检测系统1还可以包括将第二抽吸孔21与腔室30直接连接的流路，以及将提供到腔室30的气体直接排放到外部的排放路径。气体检测系统1还可以包括与传感器单元31分开的检测吹扫气体的清洁度的专用传感器单元。专用传感器单元可以设置在如图2中所示的第二抽吸孔21的尖端处，或者设置在第二抽吸孔21与第二存储罐41之间。在这种情况下，气体检测系统1还可以包括将提供到专用传感器单元的气体直接排放到外部的排放路径。
控制单元64使鼓风机20A转动鼓风机20A的风扇以将样本气体吸入到第一抽吸孔20周围。控制单元64使阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接并控制第一提供单元50，使得被吸入到第一抽吸孔20的样本气体通过第一抽吸孔20吸入。控制单元64使样本气体通过第一抽吸孔20吸入，从而将样本气体存储在第一存储罐40中。控制单元64可以基于传感器单元63的检测结果在检测到受检者已坐在马桶座圈2B上后经过预定时间之后，使样本气体通过第一抽吸孔20吸入。此外，控制单元64可以使阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接并控制第三提供单元52以使样本气体通过第一抽吸孔20吸入。
当使样本气体通过第一抽吸孔20吸入时，控制单元64可以基于传感器单元31的检测结果来确定样本气体的污染程度是否高。如果控制单元64确定样本气体的污染程度高，则控制单元64可以将样本气体存储在第一存储罐40中并开始测量。在这种情况下，气体检测系统1还可以包括将第一抽吸孔20与腔室30直接连接的流路，以及将提供到腔室30的气体直接排放到外部的排放路径。气体检测系统1还可以包括与传感器单元31分开的检测样本气体的污染程度的专用传感器单元。专用传感器单元可以例如被设置在如图2中所示的第一抽吸孔20的尖端处，或者被设置在第一抽吸孔20与第一存储罐40之间。在这种情况下，气体检测系统1还可以包括将提供到专用传感器单元的气体直接排放到外部的排放路径。
控制单元64控制第二提供单元51和第一提供单元50交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体。当向腔室30提供吹扫气体时，控制单元64使阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接。当向腔室30提供样本气体时，控制单元64使阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接。然而，控制单元64向腔室30提供吹扫气体和样本气体的控制处理不限于此。例如，控制单元64可以使阀20B将第一存储罐40与流路28彼此连接并使阀26将流路24-1与流路28彼此连接以将第二存储罐41中的吹扫气体从阀20B侧提供到第一存储罐40。控制单元64可以向第一存储罐40提供吹扫气体，使得通过吹扫气体将第一存储罐40中的样本气体推出到流路23-1中，以向腔室30提供第一存储罐40中的样本气体。
控制单元64交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体，以获取由腔室30的传感器单元31输出的电压波形。控制单元64可以获取如图4中所示的传感器单元31的传感器元件31S两端的电压值VS，并且获取电阻元件31R两端的电压值VRL。例如，控制单元64获取电阻元件31R两端的电压值VRL以获取如图5中所示的电压波形。
图5是示出了图2中所示的传感器单元31的示例电压波形的示图。在图5中，横轴表示时间。纵轴表示电压。由电压波形V1指示的电压值是如图2中所示的传感器单元31-1的电阻元件31R两端的电压值VRL。由电压波形V2指示的电压值是如图2中所示的传感器单元31-2的电阻元件31R两端的电压值VRL。由电压波形V3指示的电压值是如图2中所示的传感器单元31-3的电阻元件31R两端的电压值VRL。
在图5中，第一时段T1是将存储在第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30的时段。如上所述，当样本气体被提供到传感器单元31时，电阻元件31R的电压值VRL可以根据包含在样本气体中的特定气体的浓度而增大。因此，在第一时段T1中，由电压波形V1至V3指示的电压值增大。
在图5中，第二时段T2是向腔室30提供存储在第二存储罐41中的吹扫气体的时段。如上所述，当吹扫气体被提供到传感器单元31时，电阻元件31R的电压值VRL可以减小。因此，在第二时段T2中，由电压波形V1至V3指示的电压值减小。
控制单元64使用将传感器单元31所输出的电压波形的特性用作解释变量的多元回归分析来检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。可以作为解释变量的电压波形的特性包括例如电压波形在预定区间内的斜率、平均值和中值、这些数值之差以及传感器单元31的这些数值与不同传感器单元31的数值之比。在图5中所示的示例中，区间t1到t6可以是预定区间。区间t1到t6具有相同的宽度。然而，如下所述，区间t1至t6可以具有不同的宽度。区间t1中的电压波形的斜率可以是解释变量中的一个解释变量。区间t1中的电压波形V1至V3的斜率分别由“解释变量X11”、“解释变量X12”和“解释变量X13”表示。区间t2中的电压波形的斜率可以是解释变量中的一个解释变量。区间t2中的电压波形V1至V3的斜率分别由“解释变量X21”、“解释变量X22”和“解释变量X23”表示。区间t3中的电压波形的平均值可以是解释变量中的一个解释变量。区间t3中的电压波形V1至V3的平均值分别由“解释变量X31”、“解释变量X32”和“解释变量X33”表示。区间t4中的电压波形的斜率可以是解释变量中的一个解释变量。区间t4中的电压波形V1至V3的斜率分别由“解释变量X41”、“解释变量X42”和“解释变量X43”表示。区间t5中的电压波形的斜率可以是解释变量中的一个解释变量。区间t5中的电压波形V1至V3的斜率分别由“解释变量X51”、“解释变量X52”和“解释变量X53”表示。区间t6中的电压波形的平均值可以是解释变量中的一个解释变量。区间t6中的电压波形V1至V3的平均值分别由“解释变量X61”、“解释变量X62”、“解释变量X63”表示。
控制单元64使用通过多元回归分析而确定的预测方程和解释变量之中的在预测方程中使用的解释变量来估计(检测)包含在样本气体中的气体的类型和浓度。例如，控制单元64使用以下的预测方程(1)来检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。预测方程(1)是用于预测预定气体的浓度的预测方程的示例。预测方程(1)是通过使用已知气体成分的混合气体的多元回归分析而确定的。下面将描述用于确定预测方程(1)的处理。
Y1＝A×X11+B×X22+C×X33+D (1)
在预测方程(1)中，浓度Y1是预定气体的浓度。系数A、B和C分别是解释变量X11、X22和X33的回归系数。常数D是常数项。在上述解释变量X11、X12、X13、X21、X22、X23、X31、X32、X33、X41、X42、X43、X51、X52、X53、X61、X62和X63中，解释变量X11、X22和X33用于预测方程(1)。换言之，在预测方程(1)中不使用解释变量X12、X13、X21、X23、X31、X32、X41、X42、X43、X51、X52、X53、X61、X62和X63。
控制单元64可以经由存储单元61或通信单元62从外部获取与预测方程相关的信息。与预测方程有关的信息可以包括与预测方程有关的信息、与在预测方程中使用的解释变量有关的信息、与预定间隔有关的信息、与用于获取解释变量的计算有关的信息等。预定间隔是用于将电压波形分成多个区间的间隔。如图5中所示，预定间隔对应于区间t1到t6的宽度。例如，在预测方程(1)的情况下，与预测方程相关的信息可以包括与预测方程(1)有关的信息，与在预测方程(1)中使用的解释变量X11、X22、X33有关的信息、与预定间隔的有关信息，以及与用于获取解释变量X11、X22和X33的计算有关的信息。例如，在获取与预测方程相关的信息时，控制单元64沿时间轴以预定间隔将如图5中所示的电压波形分割为区间t1至t6作为多个区间。此外，控制单元64基于与用于获取解释变量的计算有关的信息来计算如图5中所示的区间t1中的电压波形V1的斜率以获取解释变量X11。此外，控制单元64计算如图5中所示的区间t2中的电压波形V2的平均值以获取解释变量X22。此外，控制单元64计算如图5中所示的区间t3中的电压波形V3的平均值以获取解释变量X33。控制单元64将解释变量X11、X22和X33代入上述预测方程(1)以估计(检测)预定气体的浓度Y1。
关于与解释变量相对应的区间的宽度，在图5中所示的示例中，区间t1至t6可以不具有相同的宽度。例如，与解释变量相对应的区间可以具有不同的宽度。与解释变量相对应的区间可以部分重叠。与解释变量相对应的区间可以包括用于获取某个解释变量的细分区间。可以根据由传感器单元31输出的电压波形的数据、获取电压波形的时间间隔以及包括在电压波形中的噪声的幅度或频率，预先适当地选择与适当的解释变量相对应的区间的设置。由传感器单元31输出的所有电压波形的数据可以不可用于检测气体的类型和浓度。例如，可以适当地使用由传感器单元31输出的电压波形的仅必要部分的数据来检测气体的类型和浓度，该数据通过例如去除不需要的部分而获得。
控制单元64可以根据气体的类型来使用不同的预测方程。使用与气体的类型相对应的不同预测方程，控制单元64可以检测包含在样本气体中的每种气体的浓度。换言之，控制单元64可以检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。
控制单元64可以经由通信单元62将检测到的气体的类型和浓度作为检测结果发送到电子设备3。此外，在完成了检测处理之后，控制单元64可以使阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接并控制第三提供单元52以将第一存储罐40中的残留气体从排放通路22排出。此外，在完成了检测处理之后，控制单元64可以使阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接并控制第三提供单元52以将第二存储罐41中的残留气体从排放通路22排出。
<用于确定预测方程的处理>
以下用于确定预测方程的处理可以在气体检测系统1的装运之前、维护期间等执行。
控制单元64根据预先并入在其中的程序或在经由通信单元62从外部接收到用于提供吸入吹扫气体的指令的控制信号时以与上述方式相似的方式使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入。当在气体检测系统1的装运等之前要确定预测方程时，可以将用于提供吸入吹扫气体的指令的控制信号发送到气体检测系统1。控制单元64使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。
控制单元64根据预先并入在其中的程序或在经由通信单元62从外部接收到用于提供吸入样本气体的指令的控制信号时以与上述方式相似的方式使样本气体通过第一抽吸孔20吸入。当在气体检测系统1的装运等之前要确定预测方程时，可以将用于提供吸入样本气体的指令的控制信号发送到气体检测系统1。控制单元64使样本气体通过第一抽吸孔20吸入以将样本气体存储在第一存储罐40中。在用于确定预测方程的处理中，已知气体成分的混合气体用作样本气体。即，已知气体成分的混合气体被存储在第一存储罐40中。已知气体成分的混合气体在下文中也被称为“标准气体”。
控制单元64经由存储单元61或通信单元62从外部获取多元回归分析中的模型方程。例如，控制单元64获取以下模型方程(2)。
[数学式1]
Yn＝∑i∑jEijn×Xij+F (2)
在模型方程(2)中，n、i和j是自然数。n对应于气体的类型。与n相对应的气体在下文中也被称为“气体n”。i对应于与解释变量相对应的区间。与i相对应的区间在下文中也被称为“区间i”。j对应于多个传感器单元31中的任一传感器单元。与j相对应的传感器单元31在下文中也被称为“传感器单元31j”。浓度Yn是气体的浓度n。解释变量Xij是与区间i相对应的传感器单元31j的电压波形的解释变量。系数Eij是气体n的解释变量Xij的系数。误差F是误差项。
控制单元64经由存储单元61或通信单元62从外部获取与标准气体相关的信息。与标准气体相关的信息包括与包含在标准气体中的气体的类型和浓度有关的信息，以及与解释变量的获取有关的信息。例如，在模型方程(2)的情况下，与气体的类型和浓度有关的信息是与气体n的类型和浓度Yn有关的信息。例如，在模型方程(2)的情况下，与解释变量的获取有关的信息可以包括与区间i有关的信息，以及与用于从传感器单元31j的区间i获取解释变量Xij的计算有关的信息。
控制单元64以与上述方式相似的方式交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体，以获取由腔室30的传感器单元31输出的电压波形。例如，控制单元64对传感器单元31的电压波形执行监督机器学习，以获取模型方程(2)中的有效解释变量和回归系数。控制单元64获取有效解释变量和回归系数以确定气体n的预测方程。
例如，在预定气体的浓度Y1(n＝1)的情况下，控制单元64获取解释变量X11、X22和X33作为有效解释变量。控制单元64获取系数A作为解释变量X11的系数E111。控制单元64获取系数B作为解释变量X11的系数E221。控制单元64获取系数C作为解释变量X33的系数E331。控制单元64获取常数D作为误差F。控制单元64获取有效解释变量X11、X22和X33、系数A、B和C以及常数D以确定预定气体的浓度Y1的上述预测方程(1)。控制单元64可以将有效解释变量X11、X22和X33、系数A、B和C以及常数D存储在存储单元61中。
控制单元64可以根据气体的类型来确定不同的预测方程。在此，控制单元64可以不学习传感器单元31的所有所获取的电压波形数据。可以根据由传感器单元31输出的电压波形数据、获取电压波形的时间间隔、以及包括在电压波形中的噪声的幅度或频率预先适当地选择与适当的解释变量相对应的区间的设置。备选地，可以使用包括所有可能的解释变量的多元回归分析来提取更有效的解释变量。
<校准处理>
控制单元64可以在检测气体的类型和浓度之前对传感器单元31执行校准处理。
具体地，控制单元64可以获取传感器元件31S的电阻值RS。控制单元64可以根据传感器元件31S两端的电压值VS来获取电阻值RS。在这种情况下，控制单元64获取传感器元件31S两端的电压值VS。此外，控制单元64计算方程[RS＝Vs÷IS]以获取电阻值RS。备选地，控制单元64可以根据电阻元件31R两端的电压值VRL来获取电阻值RS。在这种情况下，控制单元64获取电阻元件31R两端的电压值VRL。此外，控制单元64计算方程[RS＝(VC-VRL)÷IS]以获取电阻值RS。
控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS是否低于预定值。如上所述，如果特定气体粘附到传感器元件31S的气敏部分的表面，则传感器元件31S的电阻值RS可以减小。如果由于传感器元件31S的故障等导致特定气体粘附到气敏部分的表面，则传感器元件31S的电阻值RS可以显著减小。在这种情况下，气体检测系统1可能难以检测气体的类型和浓度。为了解决这个问题，如果控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS低于预定值，则控制单元64生成指示警报的信号。可以根据包含在传感器元件31S中的材料适当地设置预定值。控制单元64可以经由通信单元62将指示警报的信号发送到诸如电子设备3的外部设备。当气体检测系统1包括扬声器时，控制单元64可以向扬声器输出指示警报的信号，以使扬声器输出警报声。在一些情况下，传感器元件31S的电阻值RS可能会由于另一传感器的一些异常而超过比预定值大的第二预定值。在这种情况下，控制单元64可以生成与上述警报信相似的警报信号或与上述警报不同的警报信号。通过上述处理，可以感测异常。
如果控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS大于或等于预定值，则控制单元64根据传感器元件31S的电阻值RS来调整电阻元件31R的电阻值RL。例如，控制单元64可以根据电阻值RS来调整电阻元件31R的电阻值RL，使得第二时段T2中的电压值VRL的最小值变得接近零，或者第一时段T1中的电压值VRL的最大值变得接近VC。控制单元64可以根据预先测量的传感器单元31的电压波形来计算传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN，并且使用下述方程(3)来执行确定。
<分辨率调整处理>
控制单元64可以调整传感器单元31的分辨率。在本发明中，短语“传感器单元的分辨率”是指将传感器元件31S两端的电压值VS与噪声区分开的能力。噪声是由气体检测系统1的电路结构等引起的，因此可以是恒定的。因此，增大传感器元件31S两端的电压值VS的波动范围可以增大电压值VS与噪声之比。换言之，增大传感器元件31S两端的电压值VS的波动范围可以增大传感器单元31的分辨率。在此，如果如图4中所示的电阻元件31R的电阻值RL被设置为等于传感器元件31S的电阻值RS，则电压值S的波动范围可以接近最大值。因此，控制单元64将电阻元件31R的电阻值RL设置为等于传感器元件31S的电阻值RS以增大传感器单元31的分辨率。在这种情况下，控制单元64根据由传感器单元31输出的电压波形来获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和传感器元件31S的电阻值RS的最小值RMIN。此外，控制单元64计算最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值RA。例如，控制单元64使用以下方程(3)来计算几何平均值RA。另外，控制单元64向电阻元件31R输出控制信号以将电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA。
[数学式2]
图6是示出了图2中所示的传感器单元31的分辨率调整之前的示例电压波形的示图。图7是示出了图2中所示的传感器单元31的分辨率调整之后的示例电压波形图。即，如图7中所示的电压波形是将电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA之后获得的电压波形。在图6和图7中，横轴表示时间。纵轴表示电压。
在图6和图7中，电压波形的电压值是传感器单元31的传感器元件31S两端的电压值VRL。因此，如上所述，电压值VRL在第一时段T1中增大，并且电压值VRL在第二时段T2中减小。此外，在图6和图7中，如图4中所示，施加在电源端子P1与接地端子P2之间的电压值VC是5[V]。
如图6中所示，在调整传感器单元31的分辨率之前，传感器元件31S两端的电压值VS的波动范围约为1[V]。相比之下，如图7中所示，在调整传感器单元31的分辨率之后，传感器元件31S两端的电压值VS的波动范围约为3.8[V]，并且传感器单元31的电压波形过电压值Vc/2。即，在电压值Vc/2下，传感器元件31S的电阻值RS和电阻元件31R的电阻值RL相等(电阻值RS＝电阻值RL)，并且可以使分辨率最大化。在如图7所示的电压波形中，电压值VS的波动范围较大，因此与如图6中所示的电压波形相比，图7中所示的电压波形对噪声的影响较小。在图7中，由于电压值VS的波动范围较大，所以能够更准确地获取作为电压波形的特性的解释变量。
在此，控制单元64可以从与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。控制单元64可以将电阻元件31R的电阻值RL设置为最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值RA。然而，控制单元64可以不从多个区间之中的与未在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。在预测方程中可以使用多个解释变量。在这种情况下，可以在多个区间的每一个中获取最大值RMAX和最小值RMIN。
具体地，控制单元64例如经由存储单元61或通信单元62从外部获取各种信息。各种信息包括与用于将电压波形划分成多个区间的预定间隔有关的信息，以及与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间有关的信息。在传感器单元31-1中，与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间有关的信息是与解释变量X11相对应的区间t1有关的信息。在传感器单元31-2中，与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间有关的信息是与解释变量X22相对应的区间t2有关的信息。在传感器单元31-3中，与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间有关的信息是与解释变量X33相对应的区间t3有关的信息。
控制单元64沿时间轴以预定间隔将电压波形划分为多个区间。控制单元64从多个区间之中的与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。在传感器单元31-1的情况下，控制单元64从如图5中所示的电压波形V1的区间t1获取传感器单元31-1的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX-1和最小值RMIN-1。在传感器单元31-2的情况下，控制单元64从如图5中所示的电压波形V2的t2区间获取传感器单元31-2的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX-2和最小值RMIN-2。在传感器单元31-3的情况下，控制单元64从如图5中所示的电压波形V3的区间t3获取传感器单元31-3的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX-3和最小值RMIN-3。然而，控制单元64可以不从多个区间中与未在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值和最小值。
控制单元64计算最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值RA。在传感器单元31-1的情况下，控制单元64计算最大值RMAX-1和最小值RMIN-1的几何平均值RA-1。在传感器单元31-2的情况下，控制单元64计算最大值RMAX-2和最小值RMIN-2的几何平均值RA-2。在传感器单元31-3的情况下，控制单元64计算最大值RMAX-3和最小值RMIN-3的几何平均值RA-3。
控制单元64向电阻元件31R输出控制信号以将电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA。在传感器单元31-1的情况下，控制单元64向传感器单元31-1的电阻元件31R输出控制信号以将传感器单元31-1的电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA-1。在传感器单元31-2的情况下，控制单元64向传感器单元31-2的电阻元件31R输出控制信号以将传感器单元31-2的电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA-2。在传感器单元31-3的情况下，控制单元64向传感器单元31-3的电阻元件31R输出控制信号以将传感器单元31-3的电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA-3。
在此，控制单元64可以增大整个电压波形的分辨率。在这种情况下，控制单元64可以从整个电压波形中获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。此外，控制单元64可以计算最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值RA。
[气体检测系统的示例操作]
<检测气体的类型和浓度期间的操作>
图8是示出了在检测气体的类型和浓度期间图1中所示的气体检测系统1的示例操作的流程图。控制单元64可以在基于传感器单元63的检测结果检测到受检者已从马桶座圈2B站立后经过预定时间之后开始如图8中所示的处理。
控制单元64使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入(步骤S10)。控制单元64使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入，以将吹扫气体存储在第二存储罐41中(步骤S11)。
控制单元64基于传感器部63的检测结果检测到受检者已坐在马桶座圈2B上之经过预定时间之后，使样本气体通过第一抽吸孔20吸入(步骤S12)。控制单元64使样本气体通过第一抽吸孔20吸入，以将样本气体存储在第一存储罐40中(步骤S13)。
控制单元64控制第二提供单元51和第一提供单元50交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体(步骤S14)。控制单元64获取由腔室30的传感器单元31输出的电压波形(步骤S15)。
控制单元64经由存储单元61或通信单元62从外部获取例如各种信息(步骤S16)。各种信息包括与上述预测方程相关的信息等。
控制单元64通过例如沿时间轴以预定间隔划分电压波形而将传感器单元31输出的电压波形划分为多个区间(步骤S17)。
控制单元64执行电阻元件31R的设置以调整传感器单元31的分辨率(步骤S18)。在下面将参考图12来描述步骤S18的处理的细节。
控制单元64以与步骤S14和S15的处理的方式相似的方式执行步骤S19和S20的处理。
控制单元64以与步骤S17的处理的方式相似的方式执行步骤S21的处理。
控制单元64基于与在步骤S16的处理中获取的与预测方程相关的信息中包括的用于获取解释变量的计算有关的信息，来获取在预测方程中使用的解释变量(步骤S22)。
控制单元64将在步骤S22的处理中获取的解释变量代入预测方程，以估计(检测)预定气体的浓度(步骤S23)。例如，控制单元64将解释变量X11、X22和X33代入上述预测方程(1)中，以估计(检测)预定气体的浓度Y1。
控制单元64针对每个不同的预测方程执行如图8中所示的处理。对每个不同的预测方程执行如图8中所示的处理，从而允许估计气体的类型和浓度。
在步骤S11的处理中，控制单元64可以确定吹扫气体的清洁度是否高。此外，如果吹扫气体的清洁度高，则控制单元64可以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。在这种情况下，控制单元64可以控制第二提供单元51以将吹扫气体提供到第二存储罐41。此外，控制单元64可以基于传感器单元31的检测结果确定吹扫气体的清洁度是否高。当气体检测系统1包括检测吹扫气体的清洁度的专用传感器单元时，控制单元64可以基于专用传感器单元的检测结果确定吹扫气体的清洁度是否高。
<用于确定预测方程的操作>
图9和图10是示出了图1中所示的气体检测系统1在确定预测方程时的操作的流程图。图9和图10中所示的处理可以在气体检测系统1作为产品装运之前执行。控制单元64可以根据预先并入在其中的程序或在经由通信单元62从外部接收到用于提供吸入吹扫气体的指令的控制信号时开始如图9中所示的处理。在此，当要确定预测方程时，可以使用浓度最大的多种标准气体作为样本气体。
控制单元64以与图8中所示的步骤S10和S11的处理的方式相似的方式执行步骤S30和31的处理。
控制单元64在经由通信单元62从外部接收到用于指示吸入样本气体的控制信号的情况下，以与如图8中所示的步骤S12、13的处理的方式相似的方式执行步骤S32和33的处理。
控制单元64以与如图8中所示的步骤S14和S15的处理的方式相似的方式执行步骤S34和S35的处理。如上所述，由于使用了浓度最大化的标准气体，可以最大化在步骤S35的处理中获取的传感器单元31的电压波形的幅度。
控制单元64基于在步骤S35的处理中获取的传感器单元31的电压波形来校准传感器单元31(步骤S36)。如上所述，可以最大化在步骤S35的处理中获取的传感器单元31的电压波形的幅度。这使得能够在步骤S36的处理中更准确地校准传感器单元31。
控制单元64以与步骤S30至S35的处理的方式相似的方式执行步骤S37至S42的处理。如上所述，当要确定预测方程时，使用多种标准气体作为样本气体。因此，控制单元64重复地执行步骤S37至S42的处理与所使用的标准气体的数量相对应的次数。
控制单元64进行到如图10中所示的处理。控制单元64经由存储单元61或通信单元62从外部获取各种信息(步骤S43)。各种信息包括多元回归分析中的模型方程(例如，上述模型方程(2))、与标准气体有关的信息等。
控制单元64以与如图8中所示的步骤S17的处理的方式相似的方式执行步骤S44的处理。
例如，控制单元64对电压波形执行监督机器学习，以获取模型方程(例如，上述模型方程(2))中的有效解释变量和回归系数(步骤S45)。
控制单元64执行电阻元件31R的设置以调整传感器单元31的分辨率(步骤S46)。在下面将参考图12来描述步骤S46的处理细节。
控制单元64以与如图9中所示的步骤S37至S42的处理的方式相似的方式执行步骤S47至S52的处理。控制单元64以与如图9中所示的步骤S37至S42的处理的方式相似的方式重复地执行步骤S47至S52的处理与用于确定预测方程的标准气体的数量相对应的次数。控制单元64以与步骤S44和S45的处理的方式相似的方式执行步骤S53和S54的处理。
控制单元64确定用于检测气体n的浓度的预测方程(例如，上述预测方程(1))(步骤S55)。
在此，控制单元64可以不执行如图9中所示的步骤S30至S36的处理。当控制单元64执行如图9中所示的步骤S30至S36的处理时，浓度最大化的多种标准气体可以仅用于步骤S30至S36的处理。
在一些情况下，在步骤S54的处理中获取的有效解释变量和回归系数可能不同于在步骤S45的处理中获取的有效解释变量和回归系数。在这种情况下，控制单元64可以再次执行如图9中所示的步骤S30至S42的处理，然后再次执行步骤S44和S45的处理。
<校准期间的操作>
图11是示出了图1中所示的气体检测系统1在校准期间的示例操作的流程图。图11中所示的处理对应于如图9中所示的步骤36的处理的细节。然而，控制单元64可以独立于如图9中所示的处理而执行图11所示的处理。在执行如图9中所示的步骤S35的处理之后，控制单元64可以开始如图11中所示的处理。
控制单元64获取传感器元件31S的电阻值RS(步骤S60)。控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS是否低于预定值(步骤S61)。如果控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS低于预定值(步骤S61：是)，则控制单元64生成指示警报的信号(步骤S62)。如果控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS大于或等于预定值(步骤S61：否)，则控制单元64进行到步骤S63的处理。
在步骤S63的处理中，控制单元64根据传感器元件31S的电阻值RS来调整电阻元件31R的电阻值RL。例如，控制单元64可以根据传感器元件31S的电阻值RS来调整电阻元件31R的电阻值RL，使得第二周期T2中的电压值VRL的最小值变得接近于零，或者第一时间段T1中的电压值VRL的最大值变得接近VC。
在此，在步骤S61的处理中，控制单元64可以确定传感器元件31S的电阻值RS是否超过第二预定值。在这种情况下，如果控制单元64确定传感器元件31S的电阻值RS超过第二预定值，则控制单元64可以生成指示警报的信号。
<分辨率调整期间的操作>
图12是示出了图1中所示的气体检测系统1在分辨率调整期间的操作的流程图。如图12中所示的处理对应于如图8中所示的步骤S18的处理细节和如图10中所示的步骤S46的处理细节。然而，控制单元64可以执行如图12中所示的处理，作为独立于如图8和图10中所示的处理的处理。在此，控制单元64可以在执行如图8中所示的步骤S17的处理之后或在执行如图10中所示的步骤S45的处理之后开始如图12中所示的处理。在这种情况下，控制单元64可以从步骤S72的处理起执行该处理，而不执行步骤S70和S71的处理。
控制单元64经由存储单元61或通信单元62从外部获取例如各种信息(步骤S70)。各种信息包括与用于将电压波形划分为多个区间的预定间隔有关的信息，以及与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间有关的信息。
控制单元64沿时间轴以预定间隔将电压波形划分为多个区间(步骤S71)。
控制单元64从多个区间之中的与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN(步骤S72)。换言之，在步骤S72的处理中，控制单元64可以不从多个区间之中的与未在预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。例如，在传感器单元31-1的情况下，控制单元64从如图5中所示的电压波形V1的区间t1获取传感器单元31-1的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX-1和最小值RMIN-1。
控制单元64计算最大值RMAx和最小值RMIN的几何平均值RA(步骤S73)。例如，在传感器单元31-1的情况下，控制单元64计算最大值RMAX-1和最小值RMIN-1的几何平均值RA-1。
控制单元64向电阻元件31R输出控制信号以将电阻元件31R的电阻值RL设置为几何平均值RA(步骤S74)。例如，在传感器单元31-1的情况下，控制单元64向传感器单元31-1的电阻元件31R输出控制信号以将传感器单元31-1的电阻元件31R的电阻值RL设置到几何平均值RA-1。
为了提高整个电压波形的分辨率，控制单元64可以不执行步骤S70的处理。在这种情况下，在步骤S71的处理中，控制单元64可以从整个电压波形中获取传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。
如上所述，在根据本实施例的气体检测系统1中，控制单元64获取传感器单元31的电压波形并使用以电压波形的特性作为解释变量的多元回归分析来检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。使用多元回归分析，气体检测系统1可以更准确地估计包含在样本气体中的气体的类型和浓度。因此，根据该实施例，可以提供改进的气体检测系统1。
此外，在根据本实施例的气体检测系统1中，控制单元64可以获取传感器单元31的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。此外，控制单元64将传感器单元31的电阻元件31R的电阻值RL设置为最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值，从而可以将电阻元件31R的电阻值RL设置为等于传感器元件31S的电阻值RS。通过上述处理，传感器元件31S两端的电压值S的波动范围可以变得接近最大值。由于电压值S的波动幅度接近最大值，因此电压值VS与噪声之比增大，传感器单元31的分辨率可以增大。
此外，在根据本实施例的气体检测系统1中，控制单元64可以从多个区间中与预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取传感器单元31的传感器元件31S的电阻值RS的最大值RMAX和最小值RMIN。此外，控制单元64可以将传感器单元31的电阻元件31R的电阻值RL设置为最大值RMAX和最小值RMIN的几何平均值。通过上述处理，可以根据与在预测方程中使用的解释变量相对应的区间来增大传感器单元31的分辨率。根据该区间增大传感器单元31的分辨率使得能够准确获取在预测方程中使用的解释变量。
描述根据本发明的实施例的附图是示意性的。附图中的尺寸比例等不一定与实际相匹配。
虽然已经参考附图和示例描述了根据本发明的实施例，但是应当注意，本领域技术人员可以在本发明的基础上容易地做出各种修改或改变。因此，应当注意，这些修改或改变落入本发明的范围内。例如，可以以逻辑上不矛盾的任何方式重新布置每个组件等中包括的功能等，并且可以将多个组件组合成一个或将其分开。
例如，在上述实施例中，如图3中所示的控制单元64控制如图2中所示的第一提供单元50，以使样本气体通过第一抽吸孔20吸入以将样本气体存储在第一存储罐40中。然而，控制单元64用于将样本气体存储在第一存储罐40中的处理不限于此。例如，控制单元64可以控制第三提供单元52以使样本气体通过第一抽吸孔20吸入以将样本气体存储在第一存储罐40中。在这种情况下，控制单元64使阀20B将第一抽吸孔20与第一存储罐40彼此连接，并且使阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接。控制单元64还控制第三提供单元52以使样本气体通过第一抽吸孔20吸入以将样本气体存储在第一存储罐40中。
例如，在上述实施例中，如图3中所示的控制单元64控制如图2中所示的第二提供单元51以使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。然而，控制单元64用于将吹扫气体存储在第二存储罐41中的处理不限于此。例如，控制单元64可以控制第三提供单元52以使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。在这种情况下，控制单元64使阀21B将第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接，并且使阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接。控制单元64还控制第三提供单元52以使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。
例如，在上述实施例中，在如图4中所示的传感器单元31的配置中，传感器元件31S连接到电源端子P1，并且电阻元件31R连接到接地端子P2。然而，根据本发明的传感器单元的配置不限于如图4中所示的配置。根据本发明的传感器单元的配置可以是例如如图13中所示的配置。如图13中所示的传感器单元31A包括串联连接的传感器元件31S和电阻元件31R。在图13中，传感器元件31S的一端连接到接地端子P2。在图13中，传感器元件31S的另一端连接到电阻元件31R的一端。在图13中，电阻元件31R的另一端连接到电源端子P1。
例如，在上述实施例中，控制单元64控制第一提供单元50和第二提供单元51以交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体。然而，控制单元64可以控制单个提供单元以交替地向腔室30提供吹扫气体和样本气体。在这种情况下，气体检测系统1可以采用如图14、图15和图16中所示的配置。
在如图14中所示的配置中，使用了阀29A、流路29B和第四提供单元53。阀29A位于流路23-2、流路24-2与流路29B之间。阀29A包括连接到流路23-2的连接端口、连接到流路24-2的连接端口，以及连接到流路29B的连接端口。阀29A可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。阀29A在控制单元64的控制下切换流路23-2、流路24-2与流路29B之间的连接状态。例如，阀29A将它们之间的连接状态切换为流路23-2与流路29B彼此连接的状态，流路24-2与流路29B彼此连接的状态，或者流路23-2，流路24-2和流路29B彼此不连接的状态。流路29B的一端连接到阀29A。流路29B的另一端连接到腔室30。流路29B可以由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。第四提供单元53被附接到流路29B。第四提供单元53中所示的箭头指示第四提供单元53发送气体的方向。第四提供单元53可以由压电泵、马达泵等构成。第四提供单元53能够向传感器单元31提供样本气体和吹扫气体。具体而言，当阀29A将流路23-2与流路29B彼此连接时，第四提供单元53能够将存储在如图2所示的第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。当阀29A将流路24-2与流路29B彼此连接时，第四提供单元53能够将存储在如图2所示的第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。
在如图14所示的配置中，图3中所示的控制单元64使阀29A将流路23-2与流路29B彼此连接，并且控制第四提供单元53将存储在如图2中所示的第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。此外，控制单元64使阀29A将流路24-2与流路29B彼此连接，并且控制第四提供单元53将存储在如图2所示的第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。
在如图15所示的配置中，与如图14所示的配置一样，使用阀29A、流路29B和第四提供单元53。然而，在如图15所示的配置中，第四提供单元53被附接到排放路径22。在如图15所示的配置中，当阀29A将流路23-2与流路29B彼此连接时，第四提供单元53能够将存储在如图2所示的第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。当阀29A将流路24-2与流路29B彼此连接时，第四提供单元53能够将存储在如图2所示的第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。
在如图15所示的配置中，如图3中所示的控制单元64使阀29A将流路23-2与流路29B彼此连接，并且控制第四提供单元53以将存储在如图2所示的第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。此外，控制单元64使阀29A将流路24-2与流路29B彼此连接，并且控制第四提供单元53以将存储在如图2所示的第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。
如图16中所示的气体检测系统1A包括阀22A、流路22B、排放路径22C、流路27-4和第五提供单元54。阀22A包括连接到流路22B的连接端口、连接到排放路径22C的连接端口，以及连接到流路27-4的连接端口。阀22A可以由诸如电磁驱动阀、压电驱动阀或马达驱动阀之类的阀构成。如图3中所示，阀22A在控制单元64的控制下切换流路22B、排放路径22C和流路27-4之间的连接状态。例如，阀22A将它们之间的连接状态切换为流路27-4与排放路径22C彼此连接的状态，或者流路22B和排放路径22C彼此连接的状态。备选地，阀22A将连接状态切换为流路22B、排放路径22C和流路27-4彼此不连接的状态。流路22B的一端连接到腔室30。流路22B的另一端连接到阀22A。排放路径22C的一端连接到阀22A。排放通路22C的另一端可以暴露于马桶缸2A的外部，如图1中所示的排放通路22。流动通路27-4的一端连接到流路27-1的另一端和流路27-2的另一端。流路27-4的另一端连接到阀22A。流路22B、排放路径22C和流路27-4可以分别由诸如树脂管或金属管或玻璃管之类的管状构件构成。第五提供单元54被附接到排放路径22C。第五提供单元54中所示的箭头指示第五提供单元54发送气体的方向。第五提供单元54可以由压电泵、马达泵等构成。第五提供单元54能够将样本气体从第一抽吸孔20提供到第一存储罐40。第五提供单元54能够将吹扫气体从第二抽吸孔21提供到第二存储罐41。第五提供单元54能够向传感器单元31提供样本气体和吹扫气体。
在如图16所示的配置中，如图3中所示的控制单元64使阀20B将第一抽吸孔20与第一存储罐40彼此连接，并且使阀25将流路23-1与流路27-1彼此连接。此外，如图3中所示的控制单元64使阀22A将流路27-4与排放路径22C彼此连接。此外，如图3中所示的控制单元64控制第五提供单元54以使样本气体通过第一抽吸孔20吸入以将样本气体存储在第一存储罐40中。
在如图16所示的配置中，如图3中所示的控制单元64使阀21B将第二抽吸孔21与第二存储罐41彼此连接，并且使阀26将流路24-1与流路27-2彼此连接。此外，如图3中所示的控制单元64使阀22A将流路27-4与排放路径22C彼此连接。此外，如图3中所示的控制单元64控制第五提供单元54以使吹扫气体通过第二抽吸孔21吸入以将吹扫气体存储在第二存储罐41中。
在如图16所示的配置中，如图3中所示的控制单元64使阀25将流路23-1与流路23-2彼此连接，并且使阀22A将流路22B与排放路径22C彼此连接。此外，如图3所示的控制单元64控制第五提供单元54以将存储在第一存储罐40中的样本气体提供到腔室30。此外，如图3中所示的控制单元64使阀26将流路24-1与流路24-2彼此连接，并且使阀22A将流路27-4与排放路径22C彼此连接。此外，如图3中所示的控制单元64控制第五提供单元54以将存储在第二存储罐41中的吹扫气体提供到腔室30。
例如，在上述实施例中，如图3中所示，气体检测系统1已被描述为单个设备。然而，根据本发明的气体检测系统不限于单个设备并且可以包括多个独立的设备。根据本发明的气体检测系统可以具有例如如图17中所示的配置。
如图17中所示的气体检测系统1B包括气体检测设备4和服务器设备5。气体检测设备4和服务器设备5能够经由网络6进行通信。网络6的一部分可以是有线的或无线的。气体检测设备4具有与如图2和图3中所示的气体检测系统1的配置相似的配置。服务器设备5包括存储单元5A、通信单元5B和控制单元5C。控制单元5C能够执行上述如图3中所示的控制单元64的处理。例如，控制单元5C可以经由通信单元5B和网络6获取由如图2中所示的传感器单元31输出的电压波形。此外，控制单元5C可以使用以电压波形的特性作为解释变量的多元回归分析检测包含在样本气体中的气体的类型和浓度。
例如，第一抽吸孔20的一部分，即样本气体抽吸部分，可以安装在马桶缸2A的内部或马桶缸2A的内部和外部之间的边界处。此外，第二抽吸孔21的一部分，即吹扫气体抽吸部分，可以安装在马桶缸2A的外部。
例如，控制单元64可以交替地切换吹扫气体和样本气体并且从传感器单元31获取多个电压波形。
例如，控制单元64可以向腔室30提供未设置与解释变量相对应的区间的样本气体。将样本气体提供到腔室30期间的时段在下文中也称为“提供时段”。在这种情况下，未设置与解释变量相对应的区间的提供时段可以早于设置与解释变量相对应的区间的提供时段。本文中，在最早的提供时段中，传感器单元31可以长时间暴露于吹扫气体，直到紧接在最早提供时期之前。因此，最早提供时段中的样本气体的电压波形和随后提供时段中的样本气体的电压波形可能不同。在这种情况下，解释变量可能会有很大差异。通过向腔室30提供未设置与解释变量相对应的区间的样本气体，能够减少这种解释变量的偏差。
例如，在从传感器单元31对气体的电压测量到随后的抽吸时段期间，吹扫气体可以被引入到第一存储罐40、第二存储罐42或传感器单元31中。该时段可以包括加热第一存储罐40和第二存储罐41中的至少一个的时段。这种配置允许第一存储罐40和吸附剂40a被更新，并且第二存储罐41和吸附剂41a和41b被更新。
在本发明中，诸如“第一”和“第二”之类的描述是用于区分各个配置的标识符。在本发明中由诸如“第一”和“第二”之类的描述区分的配置可以互换地编号。例如，第一抽吸孔和第二抽吸孔可以交换它们的标识符“第一”和“第二”。标识符同时交换。即使在交换标识符之后，相应配置也是可区分的。可以删除标识符。没有标识符的配置使用元件符号来区分。本发明中对诸如“第一”和“第二”之类的标识符的描述不应仅作为用于解释配置顺序或用于确定是否存在编号较小的标识符的基础。
元件符号列表
1、1A、1B 气体检测系统
2 马桶
2A 马桶缸
2B 马桶座圈
3 电子设备
3A 显示单元
4 气体检测设备
5 服务器设备
5A 存储单元
5B 通信单元
5C 控制单元
10 壳体
20 第一抽吸孔
21 第二抽吸孔
20A、21A 鼓风机
20B、21B 阀
22、22C 排放路径
22B、23、23-1、23-2、24、24-1、24-2、27、27-1、27-2、27-3、27-4、28、29B 流路
22A、25、26、29A 阀
30 腔室
31、31-1、31-2、31-3、31A 传感器单元
31S 传感器元件
31R 电阻元件
40 第一存储罐
41 第二存储罐
40a、40b、41a、41b 吸附剂
50 第一提供单位
51 第二提供单元
52 第三提供单位
53 第四提供单元
54 第五提供单位
60 电路板
61 存储单元
62 通信单元
63 传感器单元
64 控制单元
P1 电源端子
P2 接地端子。
Claims (9)
1.一种气体检测系统，包括：
传感器单元，输出与特定气体浓度相对应的电压；
提供单元，能够向所述传感器单元提供样本气体和吹扫气体；以及
控制单元，控制所述提供单元交替地向所述传感器单元提供所述样本气体和所述吹扫气体，其中，
所述控制单元
获取由所述传感器单元输出的电压波形，并且使用将所述电压波形的特性用作解释变量的多元回归分析来检测包含在所述样本气体中的气体的类型和浓度。
2.根据权利要求1所述的气体检测系统，其中，
使用通过所述多元回归分析而确定的预测方程和所述解释变量之中的在所述预测方程中使用的解释变量来检测包含在所述样本气体中的所述气体的类型和浓度。
3.根据权利要求2所述的气体检测系统，其中，
所述传感器单元包括串联连接的电阻元件和传感器元件，以及
所述控制单元将所述电阻元件的电阻值设置为等于所述传感器元件的电阻值。
4.根据权利要求3所述的气体检测系统，其中，
所述控制单元
从所述传感器单元的电压波形中获取所述传感器元件的电阻值的最大值和最小值，以及
将所述电阻元件的电阻值设置为所述最大值和所述最小值的几何平均值，以将所述电阻元件的电阻值设置为等于所述传感器元件的电阻值。
5.根据权利要求4所述的气体检测系统，其中，
所述控制单元将所述传感器单元的电压波形沿时间轴划分成多个区间，从所述多个区间中的与在所述预测方程中使用的所述解释变量相对应的区间中获取所述最大值和所述最小值，并且将所述电阻元件的电阻值设置为从与在所述预测方程中使用的所述解释变量相对应的所述区间获取的所述最大值和所述最小值的几何平均值。
6.根据权利要求5所述的气体检测系统，其中，
所述控制单元不从所述多个区间中的与未在所述预测方程中使用的解释变量相对应的区间获取所述最大值和所述最小值。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的气体检测系统，其中，
所述控制单元
在检测包含在所述样本气体中的所述气体的类型和浓度之前，获取所述传感器元件的电阻值，并且当所获取的传感器元件的电阻值低于预定值时，生成指示报警的信号。
8.根据权利要求7所述的气体检测系统，其中，
当所获取的传感器元件的电阻值大于或等于所述预定值时，所述控制单元根据所述传感器元件的电阻值来调整所述电阻元件的电阻值。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的气体检测系统，还包括：
第一抽吸孔，通过所述第一抽吸孔抽吸所述样本气体；
第二抽吸孔，通过所述第二抽吸孔抽吸所述吹扫气体；
第一存储罐，连接到所述第一抽吸孔，并且能够存储所述样本气体；以及
第二存储罐，连接到所述第二抽吸孔，并且能够存储所述吹扫气体，其中，
所述提供单元能够向所述传感器单元提供存储在所述第一存储罐中的所述样本气体，并且所述提供单元能够向所述传感器单元提供存储在所述第二存储罐中的所述吹扫气体。
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