JP7006700B2 - サーバ装置、ニオイセンサデータ解析方法、及びプログラム - Google Patents

サーバ装置、ニオイセンサデータ解析方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、雰囲気中の物質に基づき香り又はニオイの検出が可能なニオイセンサを用いてニオイセンサデータの解析を行うための、サーバ装置、及びニオイセンサデータ解析方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。
従来から、特定のニオイを検出するためにニオイセンサが用いられている(例えば、特許文献1及び2参照。)。ニオイセンサは、センサ素子によって、特定のニオイの元となる空気中の化学物質を検出することによって、特定のニオイを検出する。また、センサ素子の例としては、金属酸化物、有機半導体薄膜等が挙げられる。このようなセンサ素子では、特定の化学物質が付着すると導電性が変化することから、特定の化学物質の検知が可能となる。
ところで、従来からのニオイセンサでは、検出できる化学物質が固定されるため、検出されるニオイも固定され、汎用性に乏しいという問題がある。これに対して、近年においては、幅広い物質を検出できる膜型表面応力センサ(MSS:Membrane-type Surface stress Sensor)が新たに提案されている(非特許文献1参照)。
MSSは、通常、2つ以上のMSS素子で構成されている。各MSS素子は、感応膜が設けられた円形部分と、円形部分を囲むフレームと、円形部分をフレームに連結するための複数のブリッジとを備えている。そして、各ブリッジにはピエゾ抵抗素子が埋め込まれている。このような構成において、感応膜に物質が吸着すると、感応膜に応力が生じて円形部分が変形するため、各ブリッジに応力がかかる。この結果、ブリッジに埋め込まれたピエゾ抵抗素子の電気抵抗が大きく変化することから、抵抗値の値から吸着した物質の検出が可能となる。
また、MSSにおいては、MSS素子毎に、感応膜の材質が異なっているが、各MSS素子に吸着する物質の種類は1種類に固定されているわけではない。各MSS素子の感応膜の材質は、各MSS素子の出力データを合成して得られるMSS全体の出力データのパターンが、ニオイ、即ち、ニオイを構成する各種物質の集合に応じて異なるように設定されている。このため、MSSでは、予め機械学習によって、解析対象となるニオイ毎に、出力パターンを学習して解析器を作成することにより、多種類のニオイの検出が可能となる。
なお、MSS以外も含む特性の異なる複数のニオイセンサを用い、各ニオイセンサからのデータを組合せて機械学習による解析を行い、対象毎に、ニオイの解析器を生成する手法もある。
また、このようなニオイセンサにおいて、近年、IoT(Internet of Things)分野において注目されているエッジコンピューティングを適用することが、有効となる。理由は以下の通りである。
まず、エッジコンピューティングでは、複数のセンサに比較的近い場所に配置されるエッジと呼ばれる小規模のコンピュータシステムによってセンサデータを収集できる。また、エッジに、収集したセンサデータに対する、データ量の削減処理及び特徴量抽出処理といった前処理を行わせ、クラウドに、解析器を用いた解析処理を行わせることができる。従って、ニオイセンサに、エッジコンピューティングを適用した場合は、処理を分散でき、センサデータを効率良く処理することができる。
特許第6121014号公報 特許第5582803号公報
「嗅覚センサーの業界標準を目指す「MSSアライアンス」発足~MSS技術実用化に向けた基礎的要素技術確立を目指して~」,[online],2015年9月29日,日本電気株式会社,[平成27年9月1日検索],インターネット<URL:http://jpn.nec.com/press/201509/20150929_01.html>
ところで、上述したように、エッジコンピューティングでは、エッジは、収集したセンサデータに対して、データ量の削減及び特徴量抽出といった前処理を行ってセンサデータの解析を行うが、上述したように解析対象毎に解析器を変更する際には、前処理の内容も解析対象毎に異なってしまう。つまり、センサデータを使用する場合は、解析対象が変わる毎に、削減すべきセンサデータの範囲、種類及び抽出すべき特徴量も変わってしまう。このため、従来からのエッジコンピューティングを単にニオイセンサに適用しただけでは、運用中に自由に解析対象を変更することが困難である。
一方、エッジが、収集したセンサデータを全てクラウドに送信するようにすれば、このような問題は解決できると考えられる。しかしながら、MSS等のように特性の異なる複数のニオイセンサを組み合わせる場合においては、センサ素子毎にデータが出力されるので、例えば、サンプリングレートが100Hz、センサ素子の数が4つであれば、20秒間の計測でもデータ数は8000個となってしまう。この場合、クラウドにおける処理負担が増大すると共に、通信回線が圧迫されてしまう。
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、ニオイ解析対象が固定されていないニオイセンサに、エッジコンピューティングを適用した場合において、システムにおける負担を増加させることなく、解析対象の解析を可能にし得る、サーバ装置、ニオイセンサデータ解析方法、及びプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるサーバ装置は、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置であって、
前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、解析器保持部と、
複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、解析器管理部と、
前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、解析実行部と、
解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、解析結果送信部と、
を備えていることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の一側面における端末装置は、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集するための、端末装置であって、
前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、サーバ装置に通信可能に接続されており、
前記センサデータを収集する、センサデータ収集部と、
前記サーバ装置において、複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器が選択され、更に、選択された解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理が決定された場合に、収集した前記センサデータに対して、決定された前処理を実行する、前処理部と、
前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、センサデータ送信部と、
前記サーバ装置において、送信した前処理後の前記センサデータに、選択された前記解析器が適用されて、指定された解析対象の解析処理が実行された場合に、解析処理の結果示す情報を保持する、解析結果保持部と、
を備えていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるニオイセンサデータ解析方法は、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置とを用いたニオイセンサデータ解析方法であって、
(a)前記端末装置によって、前記センサデータを収集する、ステップと、
(b)前記サーバ装置によって、前記センサデータを分析して特定のニオイ解析対象を解析するための複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定する、ステップと、
(c)前記端末装置によって、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行する、ステップと、
(d)前記端末装置によって、前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、ステップと、
(e)前記サーバ装置によって、前記端末装置から送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
(f)前記サーバ装置によって、解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
(g)前記端末装置によって、解析処理の結果示す情報を保持する、ステップと、
を有することを特徴とする。
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面における第1のプログラムは、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたコンピュータに、
(a)前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、ステップと、
(b)複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、ステップと、
(c)前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
(d)解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面における第2のプログラムは、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集し、且つ、前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持するサーバ装置に通信可能に接続されている、コンピュータに、
(a)前記センサデータを収集する、ステップと、
(b)前記サーバ装置において、複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器が選択され、更に、選択された解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理が決定された場合に、収集した前記センサデータに対して、決定された前処理を実行する、ステップと、
(c)前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、ステップと、
(d)前記サーバ装置において、送信した前処理後の前記センサデータに、選択された前記解析器が適用されて、指定された解析対象の解析処理が実行された場合に、解析処理の結果示す情報を保持する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
以上のように本発明によれば、ニオイ解析対象が固定されていないニオイセンサに、エッジコンピューティングを適用した場合において、システムにおける負担を増加させることなく、解析対象の解析が可能となる。
図1は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の概略構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の構成をより具体的に示すブロック図である。 図3は、本発明の実施の形態における端末装置の外観を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態においてニオイセンサが出力するセンサデータの一例を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態において解析器の選択及び前処理の決定に用いられるテーブルの一例を示す図である。 図6(a)~(c)は、端末装置の画面に表示される情報の一例を示している。 図7は、本発明の実施の形態における端末装置の動作を示すフロー図である。 図8は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置の動作を示すフロー図である。 図9は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の変形例の構成を示すブロック図である。 図10は、本発明の実施の形態における端末装置の変形例の外観を示す図である。 図11は、本発明の実施の形態における端末装置及びサーバ装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態における、サーバ装置、端末装置、ニオイセンサデータ解析方法、及びプログラムについて、図1~図11を参照しながら説明する。
[装置構成]
最初に、本実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の概略構成を示すブロック図である。
図1に示す、サーバ装置10及び端末装置20は、ニオイセンサ40を用いてニオイを解析するためのシステム30を構成している。本実施の形態で用いられるニオイセンサ40は、複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力するセンサである。また、ニオイセンサ40においては、センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析する解析器を幾つか用いることで、種々のニオイ解析対象の解析が可能となる。
本実施の形態において「ニオイ」には、人が嗅覚で感ずる香り又は匂いだけでなく、生物の病気、構造物の劣化等といった、解析が求められている対象の状況を反映している、生物の呼気又は排泄物から発生する気体分子、室内外の大気中に含まれる化学的組成要素(気体分子等)も含まれる。
また、「ニオイ解析対象」には、解析対象となるニオイそのもの、更には、ニオイの元となる疾病罹患、同じくニオイの元になる果物の熟度、同じくニオイの元となる構造物の劣化度等が含まれる。
図1に示すように、サーバ装置10と端末装置20とは互いに通信可能に接続されている。端末装置20は、ニオイセンサ40からセンサデータ(以降においては「ニオイセンサデータ」とも表記する。)を収集する。サーバ装置10は、端末装置20によって収集されたセンサデータに基づき、指定されたニオイ解析対象に対する解析処理を実行する。
また、図1に示すように、サーバ装置10は、解析器保持部11と、解析器管理部12と、解析実行部13と、解析結果送信部14とを備えている。このうち、解析器保持部11は、センサデータを分析して特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持している。
解析器管理部12は、複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択する。また、解析器管理部12は、選択した解析器に応じて、センサデータに行うべき前処理を決定し、端末装置20に、センサデータに対して、決定した前処理を実行させる。
解析実行部13は、端末装置20から、前処理後のセンサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後のセンサデータに、選択した解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する。解析結果送信部14は、解析実行部13による解析処理の結果を示す情報を、端末装置20に送信する。
また、図1に示すように、端末装置20は、センサデータ収集部21と、前処理部22と、センサデータ送信部23と、解析結果保持部24とを備えている。このうち、センサデータ収集部21は、センサデータを収集する。
前処理部22は、サーバ装置10において、複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器が選択され、更に、選択された解析器に応じて、センサデータに行うべき前処理が決定された場合に、収集したセンサデータに対して、決定された前処理を実行する。
センサデータ送信部23は、前処理後のセンサデータを、サーバ装置10に送信する。解析結果保持部24は、サーバ装置10において、送信した前処理後のセンサデータに、選択された解析器が適用されて、指定されたニオイ解析対象の解析処理が実行された場合に、解析処理の結果を示す情報を受信し、これを保持する。
このように、本実施の形態では、ニオイセンサ40は、サーバ装置10と端末装置20とを含むエッジコンピューティングで利用されている。そして、サーバ装置10では、ニオイ解析対象に応じて、適切な解析器が選択されるので、ニオイセンサ40によって種々のニオイ解析が可能となる。また、端末装置20は、使用される解析器に応じて、即ち、ニオイ解析対象に応じて、センサデータに前処理を実行するため、必要なデータのみがサーバ装置10に送信される。
このため、本実施の形態によれば、ニオイ解析対象が固定されていないニオイセンサに、エッジコンピューティングを適用した場合において、システムにおける負担を増加させることなく、ニオイ解析対象の解析が可能となる。
また、本実施の形態では、解析処理として、ニオイの元になる気体分子そのものを検出するだけでなく、疾病の罹患予測、構造物の劣化度予測等を行うこともできる。解析器を構築する際の機械学習の教師データとして、そのような予測結果を与えて、機械学習を行うことで、このような解析処理の実行が可能となる。この場合、生物の呼気から疾病の罹患の有無を解析したり、建物内の大気から構造物の劣化度などを解析したりすることができる。本実施の形態において、「解析対象」は、解析により得たい結果を意味している。上記の例では、疾病の罹患、構造物の劣化度が、解析対象に該当する。
続いて、図2~図5を用いて、本実施の形態におけるサーバ装置10及び端末装置20の構成をより具体的に説明する。図2は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の構成をより具体的に示すブロック図である。図3は、本発明の実施の形態における端末装置の外観を示す図である。図4は、本発明の実施の形態においてニオイセンサが出力するセンサデータの一例を示す図である。図5は、本発明の実施の形態において解析器の選択及び前処理の決定に用いられるテーブルの一例を示す図である。図6(a)~(c)は、端末装置の画面に表示される情報の一例を示している。
まず、端末装置20について具体的に説明する。図2に示すように、本実施の形態では、端末装置20は、センサデータ収集部21、前処理部22、センサデータ送信部23、及び解析結果保持部24に加えて、プログラム実行部25と、データ受付部26とを更に備えている。
プログラム実行部25は、端末装置20に導入されているアプリケーションプログラムを実行する。アプリケーションプログラムとしては、ニオイセンサ40によってセンシングされたニオイセンサデータを、端末装置20およびサーバ装置10によって解析された、ニオイセンサデータ解析結果に応じて処理を行うプログラムが挙げられる。具体的には、アプリケーションプログラムとしては、端末装置20のユーザの息に含まれるアルコールを解析するプログラム、端末装置20のユーザの体臭に含まれるニオイを解析するプログラム、果物のニオイから果物の熟度を解析するプログラム等が挙げられる。
また、本実施の形態では、アプリケーションプログラムが、1又は2以上のニオイ解析対象を指定する。更に、アプリケーションプログラムは、指定されたニオイ解析対象を解析する際の精度も指定する。
データ受付部26は、端末装置20上で動作するアプリケーションプログラムによる、1又は2以上のニオイ解析対象の指定と、指定されたニオイ解析対象を解析する際の精度の指定とを受け付ける。また、データ受付部26は、指定されたニオイ解析対象と指定された精度とをサーバ装置10に通知する。
また、データ受付部26は、汎用的なアプリケーションプログラムインタフェース(API)を備えている。データ受付部26は、本実施の形態で説明するアプリケーションプログラム以外からの指定、例えば、ネットワークを介して他の装置から指定されたニオイの情報を受け付けることもできる。データ受付部26が受け付けることが可能な情報は、ニオイそのものを構成する気体分子の他に、解析結果として得たいアルコール又は体臭に関する情報、生物の疾病罹患の情報、果物の熟度の情報、構造物の劣化度の情報等であっても良い。この解析対象情報に基づき、データ受付部26は、予め登録されている解析器から適切な解析器を特定する。
また、本実施の形態では、端末装置20は、スマートフォンといった通信機能を備えた端末装置(以下「通信端末」と表記する。)によって構成されており、更に、内部にニオイセンサ40を備えている。このため、図3に示すように、端末装置20は、表示装置27を備えている。更に、端末装置20の筐体には、ニオイセンサ40に解析対象となるニオイを導くための窓29が設けられている。また、図3において、28は、端末装置20の操作ボタンを示している。
また、本実施の形態において、ニオイセンサ40としては、例えば、上述したMSSが用いられる。この場合、ニオイセンサ40が出力したセンサデータは、図4に示す通りとなる。図4の例では、MSSを構成するMSS素子の一つによって出力されたセンサデータが示されている。また、ニオイセンサ40は、設定されたサンプリングレートでセンサデータを出力する。なお、図4に示されている、i0、i1、i2、・・・は、添字であり、これについては後述する。また、添字において「i」は特定のMSS素子から出力されていることを示している。異なるMSS素子から出力された場合は、「i」以外のアルファベットが割り当てられる。
続いて、サーバ装置10について具体的に説明する。まず、本実施の形態において、解析器保持部11によって保持されている各解析器は、予め機械学習によって作成された解析モデルである。解析モデルの作成は、例えば、学習データとして、テスト用のニオイと反応した時にニオイセンサ40が出力したセンサデータを用い、教師データとしてテスト用のニオイを特定するデータを用いて、サポートベクトルマシンによって、センサデータの特徴を機械学習することによって行われる。
また、本実施の形態では、機械学習は、例えば、センサデータのスパース性を利用して行われている。つまり、解析対象となるニオイとセンサ素子との化学的な挙動、ニオイセンサ40の物理的な特性は、センサデータ中の特定の部分に集約されて現れている。図4の例では、このような挙動及び特性は、センサデータの立ち上がり部分、波形の上部の平坦な部分等に現れている。従って、センサデータの特定の部分のみを用いた機械学習であっても、適切な解析モデルを構築できる。更に、機械学習に用いるデータのデータ点数によって、解析精度を決定することもできる。
このため、本実施の形態では、学習データとなるセンサデータの有効な部分のみを抽出して機械学習が行われても良い。例えば特徴量選択(feature selection)という技術を用いることにより、学習データとなるセンサデータから、学習および解析にとって有効な部分を特定し抽出することができる。また、このときに抽出される部分は、図4に示す添字によって特定され、特定された添字は、後述の前処理において利用される。
解析器管理部12は、本実施の形態では、上述したように精度も指定されているので、複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する。
また、解析器管理部12は、本実施の形態では、選択した解析器に応じて、センサデータから抽出すべき特徴量を特定する。そして、解析器管理部12は、特定した特徴量を抽出する処理を、前処理として決定し、端末装置20に、決定した前処理を実行するためのプログラムモジュール(以下「特徴量抽出モジュール」と表記する)を送信する。
具体的には、解析器管理部12は、図5に示したテーブルを用いて、解析器の選択と、対応する前処理(特徴量抽出モジュール)の決定とを行っている。図5に示すように、テーブルにおいて、各行には、解析器毎に、対応する特徴量抽出モジュールと、解析対象情報と、解析精度と、添字リストとが登録されている。解析対象情報は、解析結果として得たい情報であり、具体的には、解析対象となるニオイそのものを構成する気体分子、呼気中のアルコール濃度、果実の熟度、特定の疾病罹患等が挙げられる。また、このテーブルにおいて、各行にある添字リストは、対応する解析器の学習に用いられたセンサデータを示すと共に、同じ行にある特徴量抽出モジュールによって抽出される特徴量も示している。
例えば、解析器1が選択されたとすると、特徴量抽出モジュール1が、端末装置20に送信される。従って、端末装置20では、前処理部22は、特徴量抽出モジュール1を実行し、前処理として、センサデータから、添字リストにあるi0、...i99に該当するデータを特徴量として抽出する。
このように、本実施の形態では、前処理によってセンサデータの間引きが行われるため、システムにおける負担が軽減される。また、センサデータの間引きはニオイ解析対象に応じて選択された解析器に合わせて行われるので、ニオイの解析が可能となる。
また、本実施の形態では、解析実行部13は、解析処理の結果から、解析されたニオイ解析対象のレベルを解析することもできる。具体的な一例としては、解析実行部13は、解析されたニオイ分子の濃度に応じて、段階的なニオイのレベルを推定する。また、この場合、解析結果送信部14は、解析処理の結果を示す情報として、推定したニオイのレベルを示す情報を端末装置20に送信する。
これにより、端末装置20において、解析結果保持部24は、推定されたニオイのレベルを表示装置27の画面上に表示することができる。また、本実施の形態において、端末装置20は、図6(a)~(c)に示すように、表示装置27の画面上に、ユーザによる操作を支援する情報を表示することができる。
[装置動作]
次に、本実施の形態におけるサーバ装置10及び端末装置20の動作について図7及び図8を用いて説明する。また、以下の説明においては、適宜図1~図6を参照する。更に、本実施の形態では、サーバ装置10及び端末装置20を動作させることによって、ニオイセンサデータ解析方法が実施される。よって、本実施の形態におけるニオイセンサデータ解析方法の説明は、以下のサーバ装置10及び端末装置20の動作説明に代える。
まず、図7を用いて端末装置20の動作を具体的に説明する。図7は、本発明の実施の形態における端末装置の動作を示すフロー図である。
最初に、図7に示すように、端末装置20において、プログラム実行部25は、アプリケーションプログラムを実行する(ステップA1)。
次に、アプリケーションプログラムが、1又は2以上のニオイ解析対象と、指定されニオイ解析対象を解析する際の精度とを指定し、指定したニオイ解析対象と精度とをデータ受付部26に入力する。データ受付部26は、ニオイ解析対象と精度との指定を受け付ける(ステップA2)。続いて、データ受付部26は、指定されたニオイ解析対象と指定された精度とをサーバ装置10に通知する(ステップA3)。
ステップA3が実行されると、サーバ装置10においては、後述する図8において、ステップB1~B4が実行される。これにより、端末装置20は、特徴量抽出モジュールを受信し、前処理部22が、特徴量抽出モジュール1を用いて、前処理を実行する(ステップA4)。これにより、センサデータから、特徴量が抽出される。
次に、センサデータ送信部23は、ステップA4によって前処理が行われたセンサデータ、即ち、抽出された特徴量をサーバ装置10に送信する(ステップA5)。
ステップA5が実行されると、サーバ装置10においては、後述する図8において、ステップB5~B7が実行される。これにより、解析結果保持部24は、サーバ装置10から、解析処理の結果を示す情報を受信する(ステップA6)。そして、解析結果保持部24は、受信した情報の内容を表示装置27の画面上に表示する(ステップA7)。
続いて、図8を用いてサーバ装置10の動作を具体的に説明する。図8は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置の動作を示すフロー図である。
図7に示すステップA1~A3が実行されると、図8に示すように、サーバ装置10は、ステップA2で指定されたニオイ解析対象と精度とを受信する(ステップB1)。
次に、解析器管理部12は、解析器保持部11に保持されている解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する(ステップB2)。
次に、解析器管理部12は、ステップB2で選択した解析器に対応する特徴量抽出モジュールを決定し(ステップB3)、決定した特徴量抽出モジュールを端末装置20に送信する(ステップB4)。
具体的には、ステップB2~B4では、解析器管理部12は、まず、図5に示したテーブルから、指定されたニオイ解析対象を解析対象情報に照合して、適合する行を選択する。次に、解析器管理部12は、選択した行の中から、解析精度が指定された精度に適合する行を特定する。更に、解析器管理部12は、特定した行の中から、添字リストのサイズが最も小さい行を特定する。そして、解析器管理部12は、この最後に特定した行に対応する解析器と特徴量抽出モジュールとを選択し、選択した特徴量抽出モジュールを端末装置40に送信する。
ステップB4の実行後、端末装置20において、ステップA4及びA5が実行される。次に、サーバ装置10は、端末装置20から送信されてきた前処理後のセンサデータを受信する(ステップB5)。
次に、解析実行部13は、受信した前処理後のセンサデータに、ステップB2で選択した解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する(ステップB6)。その後、解析結果送信部14は、ステップB6による解析処理の結果を示す情報を、端末装置20に送信する。この後、端末装置20において、ステップA6及びA7が実行される。
[実施の形態における効果]
以上のように、本実施の形態によれば、サーバ装置10において適切な解析器と特徴量抽出モジュールとが選択され、その選択に応じて、端末装置20が前処理を実行し、センサデータからの特徴量の抽出が行われる。この結果、最小限のデータのみがサーバ装置10と端末装置20との間で通信されると共に、指定されたニオイセンサデータ解析も適切に行われる。
[変形例]
図1及び図2に示した例では、端末装置20は、通信端末によって構成され、内部にニオイセンサ40を備えているが、本実施の形態において端末装置20は、この構成に限定されるものではない。ここで、図9及び図10を用いて、本実施の形態における端末装置20の変形例について説明する。図9は、本発明の実施の形態におけるサーバ装置及び端末装置の変形例の構成を示すブロック図である。図10は、本発明の実施の形態における端末装置の変形例の外観を示す図である。
図9に示すように、本変形例では、ニオイセンサ40は、端末装置20の外部に設けられている。また、図10に示すように、ニオイセンサ40は、通信端末である端末装置20の外部接続用インターフェイスを介して、端末装置20に接続される。
本変形例によれば、汎用の通信端末に、ニオイセンサ40を接続することによって、雰囲気中の物質の検出を実行できる。また、ニオイセンサ40は、本変形例では端末装置20に直接接続されているが、両者の接続は通信可能に行われていれば良く、無線又は有線によって行われていても良い。
[プログラム1]
本実施の形態における第1のプログラムは、コンピュータに、図7に示すステップA1~A7を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における端末装置20を実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、センサデータ収集部21、前処理部22、センサデータ送信部23、解析結果保持部24、プログラム実行部25、及びデータ受付部26として機能し、処理を行なう。また、コンピュータとしては、通信端末に搭載されたコンピュータ、汎用のコンピュータが挙げられる。
また、本実施の形態における第1のプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、センサデータ収集部21、前処理部22、センサデータ送信部23、解析結果保持部24、プログラム実行部25、及びデータ受付部26のいずれかとして機能しても良い。
[プログラム2]
本実施の形態における第2のプログラムは、コンピュータに、図8に示すステップB1~B7を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態におけるサーバ装置10を実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、解析器保持部11、解析器管理部12、解析実行部13、及び解析結果送信部14として機能し、処理を行なう。また、コンピュータとしては、汎用のコンピュータ、サーバコンピュータが挙げられる。
また、本実施の形態における第2のプログラムも、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、解析器保持部11、解析器管理部12、解析実行部13、及び解析結果送信部14のいずれかとして機能しても良い。
[物理構成]
ここで、本実施の形態における第1のプログラム又は第2のプログラムを実行可能なコンピュータの一例について図11を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態における端末装置及びサーバ装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
図11に示すように、コンピュータ110は、CPU(Central Processing Unit)111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。なお、コンピュータ110は、CPU111に加えて、又はCPU111に代えて、GPU(Graphics Processing Unit)、又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)を備えていても良い。
CPU111は、記憶装置113に格納された、本実施の形態におけるプログラム(コード)をメインメモリ112に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボード及びマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))及びSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記録媒体、又はCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体が挙げられる。
なお、本実施の形態におけるサーバ装置10及び端末装置20は、それぞれ、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、サーバ装置10及び端末装置20は、それぞれ、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する(付記1)~(付記23)によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
(付記1)
複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置であって、
前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、解析器保持部と、
複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、解析器管理部と、
前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、解析実行部と、
解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、解析結果送信部と、
を備えていることを特徴とするサーバ装置。
(付記2)
前記端末装置を介して、解析対象と、解析の際の精度とが指定されており、
前記解析器管理部が、複数の前記解析器の中から、指定された解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する、
付記1に記載のサーバ装置。
(付記3)
前記端末装置において実行されるアプリケーションプログラムによって、1又は2以上のニオイ解析対象と、解析の際の精度とが指定される、
付記2に記載のサーバ装置。
(付記4)
前記解析器管理部が、選択した解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量を特定し、特定した特徴量を抽出する処理を、前処理として決定し、前記端末装置に、決定した前処理を実行するためのプログラムモジュールを送信する、
付記1~3のいずれかに記載のサーバ装置。
(付記5)
前記解析実行部が、解析処理の結果から、指定された解析対象のレベルを推定し、
前記解析結果送信部が、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記解析対象のレベルを示す情報を前記端末装置に送信する、
付記1~4のいずれかに記載のサーバ装置。
(付記6)
複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集するための、端末装置であって、
前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、サーバ装置に通信可能に接続されており、
前記センサデータを収集する、センサデータ収集部と、
前記サーバ装置において、複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器が選択され、更に、選択された解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理が決定された場合に、収集した前記センサデータに対して、決定された前処理を実行する、前処理部と、
前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、センサデータ送信部と、
前記サーバ装置において、送信した前処理後の前記センサデータに、選択された前記解析器が適用されて、指定された解析対象の解析処理が実行された場合に、解析処理の結果示す情報を保持する、解析結果保持部と、
を備えていることを特徴とする端末装置。
(付記7)
1又は2以上のニオイ解析対象の指定を受け付け、指定された解析対象を前記サーバ装置に通知する、データ受付部を更に備えている、付記6に記載の端末装置。
(付記8)
アプリケーションプログラムを実行するプログラム実行部を更に備え、
前記データ受付部は、前記アプリケーションプログラムによる、1又は2以上のニオイ解析対象の指定と、指定されたニオイ解析対象を解析する際の精度の指定とを受け付け、指定されたニオイ解析対象と指定された精度とを前記サーバ装置に通知する、
付記7に記載の端末装置。
(付記9)
前記前処理部が、
前記サーバ装置において、選択された解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量が特定され、特定された特徴量を抽出する処理が、前処理として決定され、決定された前処理を実行するためのプログラムモジュールが送信されてきた場合に、
前記プログラムモジュールを実行して、決定された前処理を実行する、
付記6~8のいずれかに記載の端末装置。
(付記10)
前記データ受付部が、ニオイ解析対象の名称以外の情報を受け付けた場合に、受け付けた情報に関連する物質を特定し、特定した物質をニオイ解析対象とする、
付記7に記載の端末装置。
(付記11)
前記解析結果保持部が、
前記サーバ装置において、指定されたニオイ解析対象の解析処理の結果から、指定されたニオイ解析対象のレベルが推定された場合に、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記レベルを、画面上に表示する、
付記6~10のいずれかに記載の端末装置。
(付記12)
複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置とを用いたニオイセンサデータ解析方法であって、
(a)前記端末装置によって、前記センサデータを収集する、ステップと、
(b)前記サーバ装置によって、前記センサデータを分析して特定のニオイ解析対象を解析するための複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定する、ステップと、
(c)前記端末装置によって、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行する、ステップと、
(d)前記端末装置によって、前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、ステップと、
(e)前記サーバ装置によって、前記端末装置から送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
(f)前記サーバ装置によって、解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
(g)前記端末装置によって、解析処理の結果示す情報を保持する、ステップと、
を有することを特徴とするニオイセンサデータ解析方法。
(付記13)
複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたコンピュータに、
(a)前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、ステップと、
(b)複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、ステップと、
(c)前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
(d)解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
を実行させるプログラム。
(付記14)
前記端末装置を介して、解析対象と、解析の際の精度とが指定されており、
前記(b)のステップにおいて、複数の前記解析器の中から、指定された解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する、
付記13に記載のプログラム
(付記15)
前記端末装置において実行されるアプリケーションプログラムによって、1又は2以上のニオイ解析対象と、解析の際の精度とが指定される、
付記14に記載のプログラム
(付記16)
前記(b)のステップにおいて、選択した解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量を特定し、特定した特徴量を抽出する処理を、前処理として決定し、前記端末装置に、決定した前処理を実行するためのプログラムモジュールを送信する、
付記13~15のいずれかに記載のプログラム
(付記17)
前記(c)のステップにおいて、解析処理の結果から、指定された解析対象のレベルを推定し、
前記(d)のステップにおいて、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記解析対象のレベルを示す情報を前記端末装置に送信する、
付記13~16のいずれかに記載のプログラム
(付記18)
複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集し、且つ、前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持するサーバ装置に通信可能に接続されている、コンピュータに、
(a)前記センサデータを収集する、ステップと、
(b)前記サーバ装置において、複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器が選択され、更に、選択された解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理が決定された場合に、収集した前記センサデータに対して、決定された前処理を実行する、ステップと、
(c)前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、ステップと、
(d)前記サーバ装置において、送信した前処理後の前記センサデータに、選択された前記解析器が適用されて、指定された解析対象の解析処理が実行された場合に、解析処理の結果示す情報を保持する、ステップと、
を実行させる命令を含むプログラムを記録しているプログラム
(付記19)
前記プログラムが、前記コンピュータに、
(e)1又は2以上のニオイ解析対象の指定を受け付け、指定されたニオイ解析対象の情報を前記サーバ装置に通知する、ステップを実行させる命令を更に含む、
付記18に記載のプログラム
(付記20)
前記プログラムが、前記コンピュータに、
(g)アプリケーションプログラムを実行する、ステップを実行させる命令を更に含み、
前記(e)のステップにおいて、前記アプリケーションプログラムによる、1又は2以上のニオイ解析対象の指定と、指定されたニオイ解析対象を解析する際の精度の指定とを受け付け、指定されたニオイ解析対象と指定された精度とを前記サーバ装置に通知する、付記19に記載のプログラム
(付記21)
前記(b)のステップにおいて、
前記サーバ装置において、選択された解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量が特定され、特定された特徴量を抽出する処理が、前処理として決定され、決定された前処理を実行するためのプログラムモジュールが送信されてきた場合に、
前記プログラムモジュールを実行して、決定された前処理を実行する、
付記18~20のいずれかに記載のプログラム
(付記22)
前記(e)のステップにおいて、ニオイ解析対象となる物質の名称以外の情報を受け付けた場合に、受け付けた情報に関連する物質を特定し、特定した物質をニオイ解析対象とする、
付記19に記載のプログラム
(付記23)
前記(d)のステップにおいて、
前記サーバ装置において、指定されたニオイ解析対象の解析処理の結果から、指定されたニオイ解析対象のレベルが推定された場合に、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記ニオイ解析対象のレベルを保持し、更に、推定された前記ニオイ解析対象のレベルを画面上に表示する、
付記18~22のいずれかに記載のプログラム
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2017年10月3日に出願された日本出願特願2017-193901を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
以上のように本発明によれば、ニオイ解析対象が固定されていないニオイセンサに、エッジコンピューティングを適用した場合において、システムにおける負担を増加させることなく、ニオイの解析が可能となる。本発明は、ニオイセンサが利用される種々の分野において有用である。
10 サーバ装置
11 解析器保持部
12 解析器管理部
13 解析実行部
14 解析結果送信部
20 端末装置
21 センサデータ収集部
22 前処理部
23 センサデータ送信部
24 解析結果保持部
25 プログラム実行部
26 データ受付部
27 表示装置
28 操作ボタン
29 窓
30 システム
40 ニオイセンサ
110 コンピュータ
111 CPU
112 メインメモリ
113 記憶装置
114 入力インターフェイス
115 表示コントローラ
116 データリーダ/ライタ
117 通信インターフェイス
118 入力機器
119 ディスプレイ装置
120 記録媒体
121 バス

Claims (11)

  1. 複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置であって、
    前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、解析器保持部と、
    複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、解析器管理部と、
    前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、解析実行部と、
    解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、解析結果送信部と、
    を備えていることを特徴とするサーバ装置。
  2. 前記端末装置を介して、解析対象と、解析の際の精度とが指定されており、
    前記解析器管理部が、複数の前記解析器の中から、指定された解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する、
    請求項1に記載のサーバ装置。
  3. 前記端末装置において実行されるアプリケーションプログラムによって、1又は2以上のニオイ解析対象と、解析の際の精度とが指定される、
    請求項2に記載のサーバ装置。
  4. 前記解析器管理部が、選択した解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量を特定し、特定した特徴量を抽出する処理を、前処理として決定し、前記端末装置に、決定した前処理を実行するためのプログラムモジュールを送信する、
    請求項1~3のいずれかに記載のサーバ装置。
  5. 前記解析実行部が、解析処理の結果から、指定されたニオイ解析対象のレベルを推定し、
    前記解析結果送信部が、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記ニオイ解析対象のレベルを示す情報を前記端末装置に送信する、
    請求項1~4のいずれかに記載のサーバ装置。
  6. 複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続されたサーバ装置とを用いたニオイセンサデータ解析方法であって、
    (a)前記端末装置によって、前記センサデータを収集する、ステップと、
    (b)前記サーバ装置によって、前記センサデータを分析して特定のニオイ解析対象を解析するための複数の解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定する、ステップと、
    (c)前記端末装置によって、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行する、ステップと、
    (d)前記端末装置によって、前処理後の前記センサデータを、前記サーバ装置に送信する、ステップと、
    (e)前記サーバ装置によって、前記端末装置から送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
    (f)前記サーバ装置によって、解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
    (g)前記端末装置によって、解析処理の結果を示す情報を保持する、ステップと、
    を有することを特徴とするニオイセンサデータ解析方法。
  7. 複数種類のニオイに反応してセンサデータを出力する、ニオイセンサから、前記センサデータを収集する、端末装置に通信可能に接続されたコンピュータに、
    (a)前記センサデータに基づき、特定のニオイ解析対象を解析するための解析器を複数保持する、ステップと、
    (b)複数の前記解析器の中から、指定されたニオイ解析対象を解析可能な解析器を選択し、選択した解析器に応じて、前記センサデータに行うべき前処理を決定し、前記端末装置に、前記センサデータに対して、決定した前処理を実行させる、ステップと、
    (c)前記端末装置から、前処理後の前記センサデータが送信されてくると、送信されてきた前処理後の前記センサデータに、選択した前記解析器を適用して、指定されたニオイ解析対象の解析処理を実行する、ステップと、
    (d)解析処理の結果を示す情報を前記端末装置に送信する、ステップと、
    を実行させるプログラム。
  8. 前記端末装置を介して、解析対象と、解析の際の精度とが指定されており、
    前記(b)のステップにおいて、複数の前記解析器の中から、指定された解析対象を解析可能であり、且つ、指定された精度を達成可能である、解析器を選択する、
    請求項7に記載のプログラム。
  9. 前記端末装置において実行されるアプリケーションプログラムによって、1又は2以上のニオイ解析対象と、解析の際の精度とが指定される、
    請求項8に記載のプログラム。
  10. 前記(b)のステップにおいて、選択した解析器に応じて、前記センサデータから抽出すべき特徴量を特定し、特定した特徴量を抽出する処理を、前処理として決定し、前記端末装置に、決定した前処理を実行するためのプログラムモジュールを送信する、
    請求項7~9のいずれかに記載のプログラム。
  11. 前記(c)のステップにおいて、解析処理の結果から、指定された解析対象のレベルを推定し、
    前記(d)のステップにおいて、解析処理の結果を示す情報として、推定された前記解析対象のレベルを示す情報を前記端末装置に送信する、
    請求項7~10のいずれかに記載のプログラム。
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