JP6495312B2 - センシングシステム - Google Patents
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Description
本発明に係るセンシングシステム10は、第1の検出器1、第2の検出器2および制御部(制御手段)3を備えている。
第1の検出器1および第2の検出器2としては、フォトディテクタ、マイク、圧電素子、電流計、電圧計、テスラメータ、温度計、イオンカウンター、ガイガーカウンター、パーティクルカウンタ、半導体ガスセンサ、光学センサ、SPR(Surface plasmon resonance)センサなどを使用することができる。
制御部3は、第1の検出器または上記第2の検出器の何れか一方の検出器の検出値に応じて、他方の検出器の検出動作の開始、停止(終了)または検出条件を制御する。
次に、本発明に係るセンシングシステム10の動作について説明する。センシングシステム10の動作として、主に以下の3つが挙げられる。
本発明の実施形態について、図1〜図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係るセンシングシステムの外観の一例について、図2の(a)〜(c)を用いて説明する。本実施形態に係るセンシングシステムは、アルコール検出システム10a(センシングシステム)である。例えば、アルコール検出システム10aは、人の飲酒量または酩酊度を確認するために用いられる。本実施形態では、アルコール検出システム10aを、車内において運転者のアルコールチェックとして利用する例について説明する。本実施形態での検出目的は、人の呼気に含まれるエタノール濃度に関する情報を得ることである。
次に、図3を参照して、本実施形態に係るアルコール検出システム10aの要部構成について説明する。図3は、アルコール検出システム10aの構成の概略を示す機能ブロック図である。図3に示すように、アルコール検出システム10aは、湿度計1a、半導体ガスセンサ2a、制御部3a、表示部4aおよび記憶部5aを備えている。
湿度計1aは、水分を吸収することで電気抵抗が変化ことを利用したデジタル湿度計である。湿度計1aは検出対象として、湿度を検出する。ここで、湿度とは水蒸気の濃度を示す。湿度計1aは検出値を制御部3aに送信する。
半導体ガスセンサ2aは、半導体ガスセンサ(半導体型ガスセンサ、半導体膜型ガスセンサ)である。半導体ガスセンサ2aは検出対象としてエタノール濃度および湿度を検出する。半導体ガスセンサ2aは検出値を制御部3aに送信する。
制御部3aは、検出値受付け部31a、センサ動作判断部(制御手段)32a、表示制御部33a、および算出部(算出手段)34aを備えている。
次に制御部3aが行うデータ処理の流れについて、図5の(a)を用いて説明する。図5の(a)は、本実施形態に係る制御部3aが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
次に図5の(b)を用いて、他のデータ処理の流れについて、説明する。
(変形例2)
次に制御部3aが行うデータ処理の流れの変形例について、図5の(c)を用いて説明する。本変形例では、第1の検出器を半導体ガスセンサ、第2の検出器をデジタル湿度計としている。制御部3aが、第1の検出器である半導体ガスセンサおよび第2の検出器であるデジタル湿度計の検出値をもとに、第1の検出器および第2の検出器の動作を決定する。図5の(c)は、本変形例に係る制御部3aが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の他の実施形態について、図6〜図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係るセンシングシステムの外観の一例について、図6を用いて説明する。本実施形態に係るセンシングシステムは、空質モニタリングシステム10b(センシングシステム)である。空質モニタリングシステム10bの検出目的は空質に関する情報を得ることである。
次に、図7を参照して、本実施形態に係る空質モニタリングシステム10bの要部構成について説明する。図7は、空質モニタリングシステム10bの構成の概略を示す機能ブロック図である。図7に示すように、空質モニタリングシステム10bは、半導体ガスセンサ1b、吸光光度式ガスセンサ2b、制御部3b、表示部4bおよび記憶部5bを備えている。
半導体ガスセンサ1bは、半導体ガスセンサである。半導体ガスセンサ1bは検出対象としてVOCガス一般を検出する。半導体ガスセンサ1bは、検出値を制御部3bに送信する。
吸光光度式ガスセンサ2bは、吸光光度式のガスセンサである。吸光光度式ガスセンサ2bは検出対象としてアルデヒド系のガスを検出する。吸光光度式ガスセンサ2bはアルデヒド系のガスが接触することにより色が変わる反応チップと、このチップの吸光度を測定する測定器とからなる。吸光光度式ガスセンサ2bは検出値を制御部3bに送信する。
次に制御部3bが行うデータ処理の流れについて、図8の(a)を用いて説明する。図8の(a)は、本実施形態に係る制御部3bが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
次に制御部3bが行うデータ処理の流れの変形例について、図8の(b)を用いて説明する。本変形例に係る制御部3bは、吸光光度式ガスセンサ2bの検出値に応じて半導体ガスセンサ1bの検出の制御を行なう。図8の(b)は、本変形例に係る制御部3bが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の他の実施形態について、図11〜図13に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係るセンシングシステムの外観の一例について、図11を用いて説明する。本実施形態に係るセンシングシステムは、ガスセンシングシステム10c(ガスセンシングシステム)である。図11は、ガスセンシングシステム10cを自動車104に搭載した例を示す図である。すなわち、ガスセンシングシステム10cの検出目的は自動車104の排気ガス濃度に関する情報を得ることである。
次に、図12を参照して、本実施形態に係るガスセンシングシステム10cの要部構成について説明する。図12は、ガスセンシングシステム10cの構成の概略を示す機能ブロック図である。図12に示すように、ガスセンシングシステム10cは、第1の半導体ガスセンサ1c、第2の半導体ガスセンサ2c、制御部3c、表示部4cおよび記憶部5cを備えている。
第1の半導体ガスセンサ1cは、検出条件が200℃に設定されている半導体ガスセンサである。図12に示すように、第1の半導体ガスセンサ1cは、NO、NO2、COを検出対象をとする。第1の半導体ガスセンサ1cは検出値を制御部3cに送信する。
第2の半導体ガスセンサ2cは、検出条件が400℃に設定されている半導体ガスセンサである。図12に示すように、第2の半導体ガスセンサ2cは、COを検出対象をとする。第2の半導体ガスセンサ2cは検出値を制御部3cに送信する。
次に制御部3cが行うデータ処理の流れについて、図13の(a)を用いて説明する。図13の(a)は、本実施形態に係る制御部3cが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
次に制御部3cが行うデータ処理の流れの変形例について、図13の(b)を用いて説明する。本変形例に係る制御部3cは、第1の半導体ガスセンサ1cの検出値に応じて第2の半導体ガスセンサ2cの検出を開始し、第1の半導体ガスセンサ1cおよび/または第2の半導体ガスセンサ2cの検出値に応じて第2の半導体ガスセンサ2cの検出条件の設定を行なう。図13の(b)は、本変形例に係る制御部3bが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施形態について、図14〜図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
本実施形態に係るセンシングシステムの外観の一例について、図14の(a)および(b)を用いて説明する。本実施形態に係るセンシングシステムは、検出目的を、光の透過、反射、吸収、散乱、発光スペクトルから物質の存在や状態の情報を得ることとした、光センシングシステム10d(センシングシステム)である。
次に、図15を参照して、本実施形態に係る光センシングシステム10dの要部構成について説明する。図15は、光センシングシステム10dの構成の概略を示す機能ブロック図である。図15に示すように、光センシングシステム10dは、Siフォトディテクタ(第1の検出器)1d、分光器(第2の検出器)2d、制御部3d、表示部4dおよび記憶部5dを備えている。
Siフォトディテクタ1dは、検出対象として赤〜赤外の波長範囲(例えば600nm〜1100nm)の光を検出する。Siフォトディテクタ1dは検出値を制御部3dに送信する。
分光器2dは、検出対象として紫外〜近赤外域の波長範囲(例えば300nm〜750nm)の光を検出する。分光器2dは検出値を制御部3dに送信する。
制御部3dは、検出値取得部31d、センサ動作判断部32d、表示制御部33d、および算出部34dを備えている。
次に制御部3dが行うデータ処理の流れについて、図16の(a)を用いて説明する。図16の(a)は、本実施形態に係る制御部3dが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
例えば、上記判断において、所定の時間あたりのSiフォトディテクタ1dの検出値の変化量が2倍以上に変化した場合、あるいは、Siフォトディテクタ1dの検出開始時の検出値の1割以上の変化があった場合、Siフォトディテクタ1dの検出値が変化したと判断してもよい。
本変形例においては、第1の検出器が紫外〜赤外域の波長範囲(例えば300nm〜1000nm)の光を検出できる分光器2dであり、第2の検出器を赤〜赤外の波長範囲(例えば600nm〜1100nm)の光を検出可能なSiフォトディテクタ1dとしている。本変形例においては、上記の第2の検出結果をもとに第1の検出器の動作を決定するシステムに対応する。
次に制御部3dが行うデータ処理の流れの変形例について、図16の(c)を用いて説明する。図16の(c)は、本変形例に係る制御部3dが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施形態について、図17および図18に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
次に、図17を参照して、本実施形態に係る光センシングシステム10eの要部構成について説明する。図17は、光センシングシステム10eの構成の概略を示す機能ブロック図である。図17に示すように、光センシングシステム10eは、第1のSiフォトディテクタ1e(第1の検出器)、第2のSiフォトディテクタ2e(第2の検出器)、制御部3e、表示部4eおよび記憶部5eを備えている。
第1のSiフォトディテクタ1eは、検出対象として赤〜赤外の波長範囲(例えば600nm〜1000nm)の光を検出する。第1のSiフォトディテクタ1eは検出値を制御部3eに送信する。
第2のSiフォトディテクタ2eは、検出対象として特定の波長範囲(例えば600nm〜700nm)の光を検出する。第2のSiフォトディテクタ2eは検出値を制御部3eに送信する。例えば、第2のSiフォトディテクタ2eは特定の波長範囲の光のみを透過させるバンドパスフィルタを備えている構成である。
制御部3eは、検出値取得部31e、センサ動作判断部32e、表示制御部33e、および算出部34eを備えている。
次に制御部3eが行うデータ処理の流れについて、図18を用いて説明する。図18は、本実施形態に係る制御部3eが行うデータ処理の流れを示すフローチャートである。
例えば、上記判断において、所定の時間あたりの第1のSiフォトディテクタ1eの検出値の変化量が2倍以上に変化した場合、あるいは、第1のSiフォトディテクタ1eの検出開始時の検出値の1割以上の変化があった場合、第1のSiフォトディテクタ1eの検出値が変化したと判断してもよい。
センシングシステム10a〜eの制御ブロック3a〜eは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
本発明は、以下のように表すこともできる。
本発明の態様1に係るセンシングシステム(センシングシステム10、アルコール検出システム10a、空質モニタリングシステム10b、ガスセンシングシステム10c、光センシングシステム10d、光センシングシステム10e)は、第1の検出対象を検出する第1の検出器(第1の検出器1、湿度計1a、半導体ガスセンサ1b、第1の半導体ガスセンサ1c、Siフォトディテクタ1d、第1のSiフォトディテクタ1e)と、第2の検出対象を検出する第2の検出器(第2の検出器2、半導体ガスセンサ2a、吸光光度式ガスセンサ2b、第2の半導体ガスセンサ2c、分光器2d、第2のSiフォトディテクタ2e)と、上記第1の検出器と上記第2の検出器との検出動作の開始または停止を制御する制御部(制御部3、制御部3a〜e、センサ動作判断部32a〜e)とを備え、上記第1の検出対象および上記第2の検出対象は、第1の概念に包含される検出対象であって、互いに共通する、上記第1の概念の下位概念に包含される少なくとも1種類の検出対象を含み、上記制御部は、上記第1の検出器または上記第2の検出器の何れか一方の検出器の検出値に応じて、他方の検出器の検出動作の開始、停止または検出条件を制御する。
上記制御部(制御部3a、センサ動作判断部32a)は、上記第1の検出器または上記第2の検出器の何れか一方の検出器の検出値に応じて、他方の検出器の検出動作の検出条件を制御し、上記第1または上記第2の検出器は半導体膜型のガスセンサ(半導体ガスセンサ1b)であり、上記制御部(制御部3a、センサ動作判断部32a)は、上記半導体膜型のガスセンサの反応膜の温度を制御し、上記半導体膜型のガスセンサが上記互いに共通する、上記第1の概念の下位概念に包含される少なくとも1種類の検出対象を検出しないように制御してもよい。
1a 湿度計(第1の検出器)
1b 半導体ガスセンサ(第1の検出器)
1c 第1の半導体ガスセンサ(第1の検出器)
1d Siフォトディテクタ(第1の検出器)
1e 第1のSiフォトディテクタ(第1の検出器)
2 第2の検出器
2a 半導体ガスセンサ(第2の検出器)
2b ガスセンサ(第2の検出器)
2b 吸光光度式ガスセンサ(第2の検出器)
2c 第2の半導体ガスセンサ(第2の検出器)
2d 分光器(第2の検出器)
2e 第2のSiフォトディテクタ(第2の検出器)
3、3a〜e 制御部
10 センシングシステム
10a アルコール検出システム(センシングシステム)
10b 空質モニタリングシステム(センシングシステム)
10c ガスセンシングシステム(センシングシステム)
10d 光センシングシステム(センシングシステム)
10e 光センシングシステム(センシングシステム)
32a〜e センサ動作判断部(制御部)
34a〜e 算出部
Claims (2)
- 第1の検出対象を検出する第1の検出器と、
第2の検出対象を検出する第2の検出器と、
上記第1の検出器と上記第2の検出器との検出動作の開始または停止を制御する制御部とを備え、
上記第1の検出対象および上記第2の検出対象は、第1の概念に包含される検出対象であって、互いに共通する、上記第1の概念の下位概念に包含される少なくとも1種類の検出対象を含み、
上記第2の検出器は半導体膜型のガスセンサであり、
上記制御部は、
上記第1の検出器の検出値に応じて、上記第2の検出器の検出条件を制御し、
上記第1の検出器が所定の時間間隔で検出動作を行うように制御し、
所定の時間あたりの上記第1の検出器の検出値の変化量が2倍以上に変化した場合または上記検出値の変化量が所定の値以上である場合に、上記第2の検出器が、上記互いに共通する検出対象を検出しないように、上記第2の検出器が有する反応膜を加熱し、
上記制御部は、さらに、算出部を備えており、
上記算出部は、上記反応膜が加熱されないときに、上記第2の検出器の検出対象の検出値から上記第1の検出器の検出対象の検出値を除いて、上記第2の検出器における上記第1の検出器と共通しない検出対象の検出値を上記第2の検出器の検出値とすることを特徴とするセンシングシステム。 - 上記第1の検出器の検出原理と上記第2の検出器の検出原理とが、互いに異なっていることを特徴とする請求項1に記載のセンシングシステム。
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