JP7235051B2 - Information processing device, control method, and program - Google Patents
Information processing device, control method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP7235051B2 JP7235051B2 JP2020547851A JP2020547851A JP7235051B2 JP 7235051 B2 JP7235051 B2 JP 7235051B2 JP 2020547851 A JP2020547851 A JP 2020547851A JP 2020547851 A JP2020547851 A JP 2020547851A JP 7235051 B2 JP7235051 B2 JP 7235051B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- component
- measurement
- sensor
- reference gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 85
- 230000010365 information processing Effects 0.000 title claims description 77
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 233
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 32
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 31
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 437
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 42
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate Chemical compound CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N isoamyl acetate Chemical compound CC(C)CCOC(C)=O MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 229940117955 isoamyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明はガスの特徴の解析に関する。 The present invention relates to analysis of gas characteristics.
ガスをセンサで測定することにより、ガスに関する情報を得る技術が開発されている。また、ガスの測定においては、不要な水分の影響を低減する技術が検討されている。 Techniques for obtaining information about gas by measuring gas with a sensor have been developed. Also, in gas measurement, techniques for reducing the influence of unnecessary moisture are being studied.
特許文献1には、水分およびにおい成分を含む気体試料をにおい成分捕集材に通過させて担持させた後、不活性ガスによりセンサの方に送り出す技術が記載されている。また、本文献には、におい成分捕集材に担持させる水分量を一定値とすることで、水分による影響を補正できることが記載されている。
特許文献2には、試料成分を含まないキャリアガスを、除湿手段を介してにおい検出手段に供給したときの検出出力と、試料成分を含むキャリアガスを、除湿手段を介してにおい検出手段に供給したときの検出出力との差分に基づいて、においの検出処理を実行することが記載されている。
特許文献3には、ガス濃度センサの検出値から湿度センサの検出値に応じて湿度相当分を差し引くことにより滅菌ガス濃度を求めることが記載されている。 Patent Literature 3 describes obtaining the sterilization gas concentration by subtracting the amount corresponding to the humidity from the value detected by the gas concentration sensor according to the value detected by the humidity sensor.
特許文献4には、被測定ガス中の水蒸気量を調整する手段を備えたことを特徴とする、におい測定装置が開示されている。 Patent Literature 4 discloses an odor measuring device characterized by having means for adjusting the amount of water vapor in the gas to be measured.
特許文献1~4の技術では、不要な成分が水分であることを前提としている。しかしながら、不要な成分は必ずしも水分とは限らない。
The techniques of
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、センサによるガスの測定において、測定したガスに含まれる複数の成分のうち、所望の成分の特徴を抽出する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for extracting the characteristics of a desired component among a plurality of components contained in a measured gas in gas measurement by a sensor.
本発明の情報処理装置は、1)第1成分と第2成分を含む測定対象ガスを第1センサで測定した結果に基づいて得られる、測定対象ガスの特徴量を取得する第1取得部と、2)第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、参照ガスの特徴量を取得する第2取得部と、3)測定対象ガスの特徴量と、参照ガスの特徴量とに基づいて、第1成分を含むが第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出部と、を有する。第1センサと第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサである。 The information processing apparatus of the present invention includes: 1) a first acquisition unit that acquires a feature amount of the measurement target gas, which is obtained based on the result of measuring the measurement target gas containing the first component and the second component by the first sensor; 2) a second acquisition unit that acquires a characteristic amount of the reference gas obtained based on the result of measuring the reference gas containing the second component with a second sensor; 3) a characteristic amount of the gas to be measured and the reference gas; and a calculating unit that calculates the feature amount of the estimation target gas that includes the first component but does not include the second component, based on the feature amount of . Both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to the adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas.
本発明の制御方法は、コンピュータによって実行される。当該制御方法は、1)第1成分と第2成分を含む測定対象ガスを第1センサで測定した結果に基づいて得られる、測定対象ガスの特徴量を取得する第1取得ステップと、2)第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、参照ガスの特徴量を取得する第2取得ステップと、3)測定対象ガスの特徴量と、参照ガスの特徴量とに基づいて、第1成分を含むが第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出ステップと、を有する。第1センサと第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサである。 The control method of the present invention is executed by a computer. The control method includes: 1) a first obtaining step of obtaining a characteristic quantity of the gas to be measured, which is obtained based on the result of measuring the gas to be measured containing the first component and the second component with the first sensor; a second acquisition step of acquiring a feature amount of the reference gas obtained based on the result of measuring the reference gas containing the second component with the second sensor; 3) a feature amount of the gas to be measured and a feature amount of the reference gas; and a calculating step of calculating the feature quantity of the estimation target gas containing the first component but excluding the second component based on the above. Both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to the adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas.
本発明のプログラムは、コンピュータに、本発明の制御方法が有する各ステップを実行させる。 The program of the present invention causes a computer to execute each step of the control method of the present invention.
本発明によれば、センサによるガスの測定において、測定したガスに含まれる複数の成分のうち、所望の成分の特徴を抽出する技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which extracts the characteristic of a desired component among the several components contained in the measured gas in the measurement of gas by a sensor is provided.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、特に説明する場合を除き、各ブロック図において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. Moreover, in each block diagram, each block does not represent a configuration in units of hardware, but a configuration in units of functions, unless otherwise specified.
[実施形態1]
<発明の概要と理論的背景>
図1は、実施形態1の情報処理装置2000の概要を例示する図である。また、図2は、情報処理装置2000が取得するデータを得るためのセンサ10を例示する図である。センサ10は、分子が付着する受容体を有し、その受容体における分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサである。ここで、ガスをセンシングしたことに応じてセンサ10から出力される検出値の時系列データを、時系列データ14と呼ぶ。なお、必要に応じ、時系列データ14を測定結果ベクトル Y とも表記し、時刻 t の検出値を y(t) とも表記する。Y は、y(t) が列挙されたベクトルとなる。[Embodiment 1]
<Overview and theoretical background of the invention>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of an
例えばセンサ10は、膜型表面応力(Membrane-type Surface Stress; MSS)センサである。MSS センサは、受容体として、分子が付着する官能膜を有しており、その官能膜に対する分子の付着と離脱によってその官能膜の支持部材に生じる応力が変化する。MSS センサは、この応力の変化に基づく検出値を出力する。なお、センサ10は、MSS センサには限定されず、受容体に対する分子の付着と離脱に応じて生じる、センサ10の部材の粘弾性や動力学特性(質量や慣性モーメントなど)に関連する物理量の変化に基づいて検出値を出力するものであればよく、カンチレバー式、膜型、光学式、ピエゾ、振動応答などの様々なタイプのセンサを採用することができる。
For example,
ここで後述するように、センサ10を用いた測定の結果により、測定対象ガスに含まれる成分の特徴量を得ることができることから、センサ10を「においセンサ」とも呼ぶことができる。すなわち、或る物質が発するにおいの特徴を把握したい場合に、その物質から生じる蒸気(物質が気体であればその気体そのもの)をセンサ10で測定し、その測定結果に基づく特徴量を得ることで、その物質が発するにおいの特徴を把握することができる。
As will be described later, the
情報処理装置2000は、複数種類の成分を含む測定対象ガスの特徴量を用いて、測定対象ガスから不要な成分を除去したガスの特徴量を推定する。ここで、測定対象ガスの特徴量は、センサ10で測定対象ガスを測定した結果(すなわち、測定結果ベクトル Y)に基づくデータである。例えば測定対象ガスの特徴量は、測定結果ベクトル Y(すなわち、センサ10の検出値の時系列データ)そのものである。その他にも例えば、測定対象ガスの特徴量は、測定結果ベクトル Y に任意の線形変換を適用したベクトルξ(=AY)であってもよい。ここで、A は変換行列である。Y に施す線形変換の具体例については後述する。
The
例えば、エタノール分子を含むが水分子は含まないガスの特徴量を得たいとする。この場合、例えば、エタノール水溶液が気化したガス(すなわち、エタノール分子と水分子を含むガス)を測定対象ガスとして、センサ10でこの測定対象ガスの測定を行う。その結果、エタノール分子と水分子を含む測定対象ガスの特徴量が得られる。情報処理装置2000は、この測定対象ガスの特徴量を用いて、測定対象ガスから水分子の影響を除去したガス(すなわち、エタノール分子を含むが水分子は含まないガス)の特徴量を推定する。以下、このように特徴量の推定を行うガス(すなわち、測定対象ガスから不要な分子を除去したガス)を、推定対象ガスと呼ぶ。
For example, suppose we want to obtain features for a gas that contains ethanol molecules but not water molecules. In this case, for example, a gas obtained by vaporizing an ethanol aqueous solution (that is, a gas containing ethanol molecules and water molecules) is used as the measurement target gas, and the
上述の処理を実現するために、例えば情報処理装置2000は、次のように動作する。まず情報処理装置2000は、測定対象ガスの特徴量を取得する。ここで、測定対象ガスには、少なくとも、第1成分と第2成分という、異なる種類の成分が含まれている。第1成分と第2成分以外に測定対象ガスに含まれる成分は、特に限定されない。例えば測定対象ガスは、キャリアガス、第1成分、及び第2成分で構成される。キャリアガスは、例えば、窒素等の不活性ガスまたは空気である。
For example, the
1つの成分は、単一の種類の分子のみで構成されてもよいし、複数の種類の分子の組み合わせで構成されてもよい。後者の場合、例えば1つの成分は、特定のにおいを生じる分子の組み合わせである。 One component may be composed of only a single type of molecule, or may be composed of a combination of multiple types of molecules. In the latter case, for example, one component is a combination of molecules that produce a particular odor.
さらに情報処理装置2000は、第2成分を含む参照ガスの特徴量を取得する。例えば参照ガスは、測定対象ガスに含まれるキャリアガスと同じキャリアガス、及び第2成分を含む。ここで、参照ガスは第1成分を含まないことが好適であるが、参照ガスにおける第1成分の含有量は必ずしもゼロである必要はない。また、第2成分は、例えば空気中の水分等、キャリアガスに含まれうる成分であってもよい。
Further, the
参照ガスの特徴量は、参照ガスをセンサ20で測定した結果に基づいて得られる。センサ20は、センサ10と同様に、センシングしたガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化する性質を持つセンサである。なお、センサ20は、センサ10と同一であってよいし、異なってもよい。参照ガスの特徴量は、測定対象ガスの特徴量と同様に、センサ20で参照ガスを測定することで得られるベクトル(時系列データ)そのものであってもよいし、そのベクトルに任意の線形変換を施したものでもよい。
The characteristic amount of the reference gas is obtained based on the result of measuring the reference gas with the
情報処理装置2000は、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量とに基づいて、推定対象ガスの特徴量を算出する。推定対象ガスは、第1成分を含むが前記第2成分は含まないガスである。
The
なお、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量には、同種のものを用いる。例えば、測定対象ガスの特徴量に、センサの検出結果を表すベクトルそのものを用いるのであれば、参照ガスの特徴量にも、センサの検出結果を表すベクトルそのものを用いる。一方、測定対象ガスの特徴量に、センサの検出結果を表すベクトルに線形変換を施したものを用いるのであれば、参照ガスの特徴量にも、センサの検出結果を表すベクトルに同様の線形変換を施したものを用いる。 It should be noted that the feature amount of the gas to be measured and the feature amount of the reference gas are of the same type. For example, if a vector representing the detection result of the sensor is used as the feature quantity of the gas to be measured, the vector representing the detection result of the sensor is also used as the feature quantity of the reference gas. On the other hand, if the feature value of the gas to be measured is obtained by linearly transforming the vector representing the detection result of the sensor, the feature value of the reference gas is also linearly transformed to the vector representing the detection result of the sensor. Use the one that has been subjected to
<作用効果>
本実施形態の情報処理装置2000によれば、第2成分を含む参照ガスの特徴量を利用して、第1成分と第2成分が含まれる測定対象ガスの特徴量から、第1成分を含むが第2成分を含まない推定対象ガスの特徴量が算出される。すなわち、複数種類の成分を含むガスについて測定を行った結果から、その内の特定の成分についての特徴量(すなわち、不要な成分の影響を除去した特徴量)を得ることができる。そして、この方法によれば、影響を除去できる成分は水分に限定されず、任意の成分の影響を除去することができる。<Effect>
According to the
また、本実施形態の情報処理装置2000は、推定対象ガスをセンサで実測しにくいケースにおいて、特に有用である。例えば分子の種類によっては、その分子単体で扱うよりも、その分子を溶媒に溶かした状態で扱う方が扱いやすいことがある。例えば前述したエタノールは、エタノール単体で扱うよりも、エタノール水溶液として扱う方が扱いやすい。そのため、エタノール単体をセンサ10で直接測定するよりも、エタノール水溶液を気化させたガスをセンサ10で測定し、その測定に基づいて得た情報(特徴量)から水分子の影響を除去することでエタノール単体に関する情報を得る方が、測定が容易になる。このように、情報処理装置2000によれば、所望の成分の特徴量を得るために要する測定が容易になるという効果がある。
Moreover, the
なお、図1を参照した上述の説明は、情報処理装置2000の理解を容易にするための例示であり、情報処理装置2000の機能を限定するものではない。以下、本実施形態の情報処理装置2000についてさらに詳細に説明する。
Note that the above description with reference to FIG. 1 is an example for facilitating understanding of the
<情報処理装置2000の機能構成の例>
図3は、実施形態1の情報処理装置2000の機能構成を例示する図である。情報処理装置2000は、第1取得部2020、第2取得部2040、及び算出部2060を有する。第1取得部2020は、測定対象ガスの特徴量を取得する。第2取得部2040は、参照ガスの特徴量を取得する。算出部2060は、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量とに基づいて、推定対象ガスの特徴量を算出する。<Example of Functional Configuration of
FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the
<情報処理装置2000のハードウエア構成>
情報処理装置2000の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア(例:ハードワイヤードされた電子回路など)で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ(例:電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど)で実現されてもよい。以下、情報処理装置2000の各機能構成部がハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。<Hardware Configuration of
Each functional configuration unit of the
図4は、情報処理装置2000を実現するための計算機1000を例示する図である。計算機1000は任意の計算機である。例えば計算機1000は、Personal Computer(PC)やサーバマシンなどの据え置き型の計算機である。その他にも例えば、計算機1000は、スマートフォンやタブレット端末などの可搬型の計算機である。計算機1000は、情報処理装置2000を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a
計算機1000は、バス1020、プロセッサ1040、メモリ1060、ストレージデバイス1080、入出力インタフェース1100、及びネットワークインタフェース1120を有する。バス1020は、プロセッサ1040、メモリ1060、ストレージデバイス1080、入出力インタフェース1100、及びネットワークインタフェース1120が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ1040などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
プロセッサ1040は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などの種々のプロセッサである。メモリ1060は、RAM(Random Access Memory)などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス1080は、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、メモリカード、又は ROM(Read Only Memory)などを用いて実現される補助記憶装置である。
The
入出力インタフェース1100は、計算機1000と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース1100には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイ装置などの出力装置が接続される。その他にも例えば、入出力インタフェース1100には、センサ10が接続される。ただし、センサ10は必ずしも計算機1000と直接接続されている必要はない。例えばセンサ10は、計算機1000と共有している記憶装置に時系列データ14を記憶させてもよい。
The input/
ネットワークインタフェース1120は、計算機1000を通信網に接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN(Local Area Network)や WAN(Wide Area Network)である。ネットワークインタフェース1120が通信網に接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。
A
ストレージデバイス1080は、情報処理装置2000の各機能構成部を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ1040は、これら各プログラムモジュールをメモリ1060に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。
The
<処理の流れ>
図5は、実施形態1の情報処理装置2000によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。第1取得部2020は、測定対象ガスの特徴量を取得する(S102)。第2取得部2040は、参照ガスの特徴量を取得する(S104)。算出部2060は、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量とに基づいて、推定対象ガスの特徴量を算出する(S106)。<Process flow>
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of processing executed by the
<情報処理装置2000の利用環境の例>
ここで、以降の説明の理解を容易にするため、情報処理装置2000の利用環境を具体的に例示する。図6は、情報処理装置2000の利用環境を例示する図である。図6のセンサ10は、筐体102、センサ本体(受容体)104、サンプリングポンプ106、パージポンプ108、及び出力インタフェース110を有する。サンプリングポンプ106は、測定対象ガスを筐体102の内部へ導くためのポンプである。サンプリングポンプ106を用いて測定対象ガスを筐体102の中に導くことにより、センサ本体104が測定対象ガスに曝される。これにより、測定対象ガスがセンサ10によって測定される。<Example of Usage Environment of
Here, in order to facilitate understanding of the following description, a specific example of the usage environment of the
センサ本体104は、前述した時系列データ14を出力する。時系列データ14は、出力インタフェース110を介して外部へ出力される。図6の例では、時系列データ14は情報処理装置2000に対して出力される。
The
情報処理装置2000は、記憶装置120に接続されている。記憶装置120には、参照ガスの特徴量が記憶されている。参照ガスの特徴量は、センサ20で参照ガスを測定した結果に基づいて生成され、予め記憶装置120に記憶しておく。センサ20には、例えば、センサ10と同一のものを利用する。
The
情報処理装置2000は、センサ10から得た時系列データ14を用いて、測定対象ガスの特徴量を算出する。また、情報処理装置2000は、記憶装置120から、参照ガスの特徴量を取得する。そして情報処理装置2000は、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量を用いて、推測対象ガスの特徴量を算出する。この具体的な算出方法については後述する。
The
パージポンプ108は、パージガスをセンサ本体104に導くために利用される。パージガスとは、センサ本体104から測定対象ガスを取り除き、センサ本体104の状態を、測定対象ガスに曝す前の状態と同等の状態に戻すために利用されるガスである。センサ本体104を測定対象ガスに曝す操作と、センサ本体104から測定対象ガスを取り除く操作とを繰り返すことで、センサ10から時系列データ14を複数得ることがある。
A
図7は、センサ10から得られる複数の時系列データ14を例示する図である。図7では、立ち上がりの時系列データと立ち下がりの時系列データとを区別しやすいように、立ち上がりの時系列データが実線で表されており、立ち下がりの時系列データが点線で表されている。図7において、期間P1の時系列データ14-1と期間P3の時系列データ14-3は、センサ本体104を測定対象ガスに曝す操作によって得られる。このようにセンサを測定対象のガスに曝す操作によって得られる時系列データを、「立ち上がり」の時系列データと呼ぶ。
FIG. 7 is a diagram illustrating a plurality of time-
一方、期間P2の時系列データ14-2と期間P4の時系列データ14-4は、センサから測定対象ガスを取り除く操作(センサ本体104をパージガスに曝す操作)よって得られる。センサから測定対象のガスを取り除く操作によって得られる時系列データを、「立ち下がり」の時系列データと呼ぶ。
On the other hand, the time-series data 14-2 for the period P2 and the time-series data 14-4 for the period P4 are obtained by the operation of removing the gas to be measured from the sensor (the operation of exposing the sensor
測定対象ガスの特徴量は、立ち上がりの時系列データ又はこれに任意の線形変換を加えたもの(以下、立ち上がりの時系列データから得られる特徴量)であってもよいし、立ち下がりの時系列データ又はこれに任意の線形変換を加えたもの(以下、立ち下がりの時系列データから得られる特徴量)であってもよい。また、対象ガスの特徴量は、立ち上がりの時系列データから得られる特徴量と立ち下がりの時系列データから得られる特徴量を連結したデータであってもよい。参照ガスの特徴量についても同様である。 The feature value of the gas to be measured may be the rise time series data or the result obtained by adding an arbitrary linear transformation to this (hereinafter referred to as the feature value obtained from the rise time series data), or the fall time series data. It may be data or a result obtained by adding an arbitrary linear transformation to this (hereinafter referred to as a feature amount obtained from falling time-series data). Further, the feature amount of the target gas may be data obtained by concatenating the feature amount obtained from the rise time-series data and the feature amount obtained from the fall time-series data. The same applies to the feature quantity of the reference gas.
ここで、図6に示した利用環境は、以降の説明の理解を容易にするための例示であり、情報処理装置2000の利用環境を限定するものではない。例えば、図6の例では測定対象ガスの特徴量については情報処理装置2000が利用するタイミングで生成され(オンラインで生成され)、参照ガスの特徴量については予め生成されている(オフラインで生成されている)が、これらの特徴量を生成するタイミングは任意である。例えば、測定対象ガスの特徴量も予め生成しておき、記憶装置に記憶させておいてもよい。その他にも例えば、参照ガスの特徴量もオンラインで生成するようにしてもよい。
Here, the usage environment shown in FIG. 6 is an example for facilitating understanding of the following description, and does not limit the usage environment of the
<測定対象ガスの特徴量の取得:S102>
第1取得部2020は、測定対象ガスの特徴量を取得する(S102)。第1取得部2020が測定対象ガスの特徴量を取得する方法は任意である。例えば第1取得部2020は、図6で例示したように、測定対象ガスを測定したセンサ10から出力される時系列データ14を取得し、時系列データ14に基づく測定対象ガスの特徴量を取得する。ここで、時系列データ14を変換することで特徴量を生成する場合、第1取得部2020は、この変換処理を行う。その他にも例えば、センサ10と情報処理装置2000の間に、時系列データ14を測定対象ガスの特徴量に変換する機能を持つ変換装置を介在させてもよい。この場合、情報処理装置2000は、この変換装置から、測定対象ガスの特徴量を算出する。<Acquisition of Characteristic Amount of Measurement Target Gas: S102>
The
その他にも例えば、情報処理装置2000は、測定対象ガスの特徴量が記憶されている記憶装置にアクセスすることで、測定対象ガスの特徴量を取得してもよい。測定対象ガスの特徴量が記憶されている記憶装置は、情報処理装置2000の内部に設けられていてもよいし、情報処理装置2000の外部に設けられていてもよい。
Alternatively, for example, the
<参照ガスの特徴量の取得:S104>
第2取得部2040は、参照ガスの特徴量を取得する(S104)。参照ガスの特徴量を得る方法には、測定対象ガスの特徴量を得る方法として前述した種々の方法のいずれかを採用することができる。<Acquisition of Feature Amount of Reference Gas: S104>
The
ただし、ガスの特徴量は、その測定条件において変化しうる。測定条件としては、例えば、ガスの温度やガスの流量などがある。そこで例えば、第2取得部2040は、測定対象ガスの測定条件を考慮して、参照ガスの特徴量を取得してもよい。すなわち、第2取得部2040は、測定対象ガスの測定条件と類似又は一致する測定条件に対応する参照ガスの特徴量を取得する。この場合、様々な測定条件下で参照ガスの測定を行い、測定条件と参照ガスの特徴量との対応付けを記憶装置120に複数記憶させておく。
However, the characteristic quantity of the gas can change under the measurement conditions. Measurement conditions include, for example, gas temperature and gas flow rate. Therefore, for example, the
例えば第2取得部2040は、測定対象ガスの測定条件に最も類似する測定条件と対応づけられている参照ガスの特徴量を取得する。その他にも例えば、第2取得部2040は、測定対象ガスの測定条件に類似する複数の測定条件それぞれと対応づけられている参照ガスの特徴量を取得し、取得した複数の参照ガスの特徴量を用いて、推定対象ガスの特徴量の算出に用いる参照ガスの特徴量を算出してもよい。例えば第2取得部2040は、取得した「測定条件、参照ガスの特徴量」の複数の組みに対して任意の内挿を行うことにより、測定対象ガスの測定条件と同じ測定条件における参照ガスの特徴量を推定する。
For example, the
その他にも例えば、測定条件と参照ガスの特徴量との複数の対応付けを用いて、測定条件から参照ガスの特徴量を推定する推定モデルを予め生成しておき、この推定モデルを記憶装置に記憶させておいてもよい。第2取得部2040は、この推定モデルを記憶装置から取得し、測定対象ガスの測定条件を取得して推定モデルに入力することで、測定対象ガスの測定条件と同じ測定条件に対応する参照ガスの特徴量を取得する。
In addition, for example, an estimation model for estimating the feature amount of the reference gas from the measurement conditions is generated in advance using a plurality of associations between the measurement conditions and the feature amounts of the reference gas, and this estimation model is stored in the storage device. It may be stored. The
なお、第2取得部2040は、測定対象ガスの測定条件を把握するために、測定対象ガスの測定条件を示す情報を取得する。この情報は、情報処理装置2000に対して手動で入力されてもよいし、任意の記憶装置に記憶されていてもよい。
In addition, the
<推定対象ガスの特徴量の算出:S106>
算出部2060は、測定対象ガスの特徴量と参照ガスの特徴量とに基づいて、推定対象ガスの特徴量を算出する(S106)。ここで、情報処理装置2000が扱うガスの特徴量は、概ね、そのガスに含まれる各成分に起因する特徴量の線形和となる。具体的には、以下の式(1)が成り立つ。なお、式(1)が成り立つ理由については後述する。
The
このことから、測定対象ガスの特徴量 Ft、推定対象ガスの特徴量 Fe、及び参照ガスの特徴量 Fr について、以下の式(2)が成り立つ。
さらに上述の式(2)から、推定対象ガスの特徴量は、以下の式(3)で定まる。
算出部2060は、上述の式(3)に基づき、測定対象ガスの特徴量 Ft と参照ガスの特徴量 Fr から、推定対象ガスの特徴量 Fe を算出する。その方法は、1)比率 s の特定が不要な算出方法と、2)比率 s の特定が必要な算出方法とに大別される。以下、それぞれについて具体的に例示する。
The
<<比率s の特定が不要な方法>>
式(3)において、s=1 であれば、Fe=Ft-Fr となる。すなわち、測定対象ガスにおける第2成分の濃度と、参照ガスにおける第2成分の濃度とが等しければ、推定対象ガスの特徴量は、測定対象ガスの特徴量から参照ガスの特徴量を減算することで算出することができる。なお、測定対象ガスにおける第2成分の濃度と、参照ガスにおける第2成分の濃度とを等しくすることは、測定対象ガスにおける第2成分の分圧と、参照ガスにおける第2成分の分圧とを等しくすることに相当する。<<Method that does not require specification of ratio s>>
In equation (3), if s=1, then Fe=Ft-Fr. That is, if the concentration of the second component in the gas to be measured is equal to the concentration of the second component in the reference gas, the feature amount of the estimation target gas is obtained by subtracting the feature amount of the reference gas from the feature amount of the gas to be measured. can be calculated by Equalizing the concentration of the second component in the gas to be measured and the concentration of the second component in the reference gas means that the partial pressure of the second component in the gas to be measured is equal to the partial pressure of the second component in the reference gas. is equivalent to equating
そこで、測定対象ガスの特徴量を得るための測定と、参照ガスの特徴量を得るための測定を、測定対象ガスと参照ガスにおける第2成分の濃度が等しいという測定条件下で行うようにする。第1取得部2020は、この測定条件下で得られた測定対象ガスの特徴量を取得する。また、第2取得部2040は、この測定条件下で得られた参照ガスの特徴量を取得する。そして、算出部2060は、測定対象ガスの特徴量から参照ガスの特徴量を減算することで、推定対象ガスの特徴量を算出する。
Therefore, the measurement for obtaining the characteristic quantity of the measurement target gas and the measurement for obtaining the characteristic quantity of the reference gas are performed under the measurement condition that the concentrations of the second component in the measurement target gas and the reference gas are equal. . The
測定対象ガスと参照ガスにおいて第2成分の濃度を等しくする方法には、例えば次の方法がある。ここでは、或る物体が発するにおいをセンサ10で測定するとする。ここで、物体は固体、液体、及び気体のいずれであってもよい。この場合、測定対象ガスとして、その物体を入れた容器にキャリアガスを通すことで得られるガスを利用し、なおかつ参照ガスとして上記キャリアガスを用いる。こうすることで、物体が発する匂い成分以外の成分(つまり第2成分)の濃度が等しくなる。
Methods for equalizing the concentration of the second component in the gas to be measured and the reference gas include, for example, the following method. Here, it is assumed that the
測定対象ガスと参照ガスにおいて第2成分の濃度を等しくするその他の方法として、例えば次の方法がある。ここでは、溶液の蒸気である測定対象ガスから溶媒の影響を取り除きたい(例えば、水溶液の蒸気から水蒸気の影響を取り除きたい)とする。この場合、例えば、測定対象ガスの容器には溶液を入れ、参照ガスの容器には溶媒を入れる。そして、これらのガスの温度を等しくし、なおかつ測定容器内の蒸気を飽和蒸気にする操作を行うことにより、測定対象ガスと参照ガスにおける第2成分(溶媒の気体分子)の濃度を等しくすることができる。ここで、測定対象ガスと参照ガスの温度を等しくする方法としては、例えば、これらを近い場所や同じ気温の場所に十分な時間放置しておくという方法などがある。また、測定容器内の蒸気を飽和蒸気にする操作としては、例えば、測定容器を十分に撹拌する操作などがある。 As another method for equalizing the concentration of the second component in the gas to be measured and the reference gas, there is, for example, the following method. Here, it is assumed that it is desired to remove the influence of the solvent from the gas to be measured, which is the vapor of the solution (for example, to remove the influence of water vapor from the vapor of the aqueous solution). In this case, for example, a solution is put in the container for the gas to be measured, and a solvent is put in the container for the reference gas. Then, by equalizing the temperatures of these gases and performing an operation to make the vapor in the measurement vessel saturated vapor, the concentrations of the second component (gas molecules of the solvent) in the measurement target gas and the reference gas are equalized. can be done. Here, as a method of equalizing the temperature of the gas to be measured and the reference gas, for example, there is a method of leaving them in a place close to each other or in a place with the same temperature for a sufficient period of time. Further, as an operation for making the steam in the measurement container saturated, for example, there is an operation of sufficiently stirring the measurement container.
<<比率 s の特定が必要な方法>>
算出部2060は、式(3)における比率 s(すなわち、参照ガスにおける第2成分の濃度 a に対する、対象ガスにおける第2成分の濃度 b の比率)を特定し、式(3)を用いて、推定対象ガスの特徴量を算出する。すなわち、算出部2060は、参照ガスの特徴量に比率 s を乗じたものを、測定対象のガスの特徴量から減算することにより、推定対象ガスの特徴量を算出する。<<Method that requires identification of ratio s>>
この方法を利用するためには、比率 s を特定する必要がある。比率 s を特定する方法として、以下に3つの方法を例示する。 To use this method, we need to specify the ratio s. Three methods for specifying the ratio s are exemplified below.
<<<比率 s を特定する方法1>>>
測定対象ガスと参照ガスそれぞれについて、ガスに含まれる第2成分の濃度を測定するセンサを用いて、第2成分の濃度を測定する。これにより、各ガスにおける第2成分の濃度を特定することができるため、これらの比率である s を特定できる。すなわち、算出部2060は、測定によって特定された測定対象ガスの濃度 a を、測定によって特定された参照ガスの濃度 b で割ることにより、比率 s(=a/b)を算出する。<<<
For each of the gas to be measured and the reference gas, the concentration of the second component is measured using a sensor that measures the concentration of the second component contained in the gas. As a result, the concentration of the second component in each gas can be specified, so that s, which is their ratio, can be specified. That is, the
例えば、第2成分が水分子であるとする。この場合、濃度センサとして湿度センサを利用する。これにより、水分子の濃度を測定することができる。なお、濃度センサによる測定は、センサ10による測定と一緒に行われてもよいし、別途行われてもよい。前者の場合、例えば図6のセンサ10において、サンプリングポンプ106に濃度センサを設ける。
For example, assume that the second component is water molecules. In this case, a humidity sensor is used as the concentration sensor. Thereby, the concentration of water molecules can be measured. The measurement by the concentration sensor may be performed together with the measurement by the
ここで、参照ガスの特徴量を予め記憶装置120に記憶させておくとする。この場合、参照ガスの特徴量に加え、参照ガスにおける第2成分の濃度の測定結果も、記憶装置120に記憶させておく。算出部2060は、濃度センサによって得られた測定対象ガスにおける第2成分の濃度 a を、記憶装置120から取得した参照ガスにおける第2成分の濃度 b で割ることにより、比率 s を算出する。
Here, it is assumed that the feature quantity of the reference gas is stored in the
<<<比率 s を特定する方法2>>>
算出部2060は、以下のように推定対象ガスの特徴量の大きさを最小化する最適化問題を解くことで、比率 s を算出してもよい。
The
この最適化問題は、種々の探索方法で s を特定することで解くことができる。ここで、探索手法には、二分探索や勾配法などの既知の方法を利用することができる。 This optimization problem can be solved by identifying s with various search methods. Here, known methods such as binary search and gradient method can be used as search methods.
<<<比率 s を特定する方法3>>>
算出部2060は、推定対象ガスの特徴量(Fe=Ft-sFr)を基底特徴量の線形結合の和として表した場合の残差を最小化する最適化問題を解くことで、比率 s を算出しても良い。ここで、基底特徴量とは、或る基底成分のみが含まれているガス(以下、基底ガス)の測定値に基づく特徴量である。例えば、測定対象ガスが酒の蒸気であれば、酵母が発酵中に生成される、酢酸エチル、酢酸イソアミル、カプロン酸エチル等を含んでいると考えられるため、基底成分として、これらの物質を用いることができる。また、基底成分は、上述のような特定の物質ではなく、複数の物質の混合物であっても良い。<<<Method 3 for identifying ratio s>>>
The
ここで、推定対象ガスに含まれる成分の種類がM 種類の基底成分を含んでいる場合、前述の式(1)で説明したとおり、推定対象ガスは、次のような線形和で表される。
例えば算出部2060は、式(5)に基づく以下の最適化問題を解くことで比率 s を算出する。なお、上述の「比率αを特定する方法2」は、以下の数式(5)において M=0 とした場合に相当する。
この最適化問題は、種々の探索方法で s(およびum)を特定することで解くことができる。ここで、探索手法には、二次計画法や勾配法等、既知の方法を利用することができる。なお、式(6)における残差(目的関数の第1項)には、L2 距離以外の任意の距離を利用することもできる。また、正則化の方法は L1 正則化に限定されず、L2 正則化などの任意の正則化を利用できる。This optimization problem can be solved by identifying s (and u m ) with various search methods. Here, known methods such as the quadratic programming method and the gradient method can be used as the search method. Any distance other than the L2 distance can be used for the residual (the first term of the objective function) in Equation (6). Also, the regularization method is not limited to L1 regularization, and any regularization such as L2 regularization can be used.
なお、推定対象ガスは、 M 種の基底成分のみから成っている必要はない。ただし、推定対象ガスに含まれている可能性のある成分はなるべく基底成分として用いる方が好ましい。 It should be noted that the gas to be estimated need not consist only of M kinds of basis components. However, it is preferable to use components that may be included in the estimation target gas as base components as much as possible.
また、基底成分には、推定対象ガスに含まれていないものを選んでも良い。この場合、推定対象ガスに含まれない基底成分の係数 um がゼロになりやすいように前述の L1 正則化項を用いる(λ1>0)ことが好ましい。A base component that is not included in the estimation target gas may be selected as the base component. In this case, it is preferable to use the aforementioned L1 regularization term (λ 1 >0) so that the coefficient um of the basis component that is not included in the gas to be estimated tends to become zero.
なお、算出部2060は、係数 u1、u2、...、及び uM を推定対象ガスの特徴量として算出しても良い。
Note that the
<<<比率 s を特定する方法3>>>
第2成分が水分子であるとする。水分子については、温度と飽和水蒸気量との関係が既知である。そのため、測定対象ガスをセンサ10で測定する際、測定対象ガスに含まれる水分子の量が飽和水蒸気量に達するように操作(例えば撹拌)した上で測定を行えば、測定対象ガスに含まれる水分子の濃度を測定することなく、測定対象ガスに含まれる水分子の濃度を特定することができる。参照ガスについても、同様の方法により、参照ガスに含まれる水分子の濃度を特定することができる。<<<Method 3 for identifying ratio s>>>
Suppose the second component is a water molecule. For water molecules, the relationship between temperature and saturated water vapor content is known. Therefore, when measuring the gas to be measured with the
算出部2060は、測定対象ガスと参照ガスの温度それぞれを取得する。算出部2060は、ガスの温度と飽和水蒸気量とを対応づけた情報(例えば、温度を飽和水蒸気量に変換する関数)を利用して、測定対象ガスの温度から、測定対象ガスにおける水分子の飽和水蒸気量を特定する。同様の方法により、算出部2060は、参照ガスの温度から、参照ガスにおける水分子の飽和水蒸気量を特定する。そして、算出部2060は、測定対象ガスについて特定した飽和水蒸気量を、参照ガスについて特定した飽和水蒸気量で割った値を、比率 s とする。ガスの温度と飽和水蒸気量とを対応づけた情報は、算出部2060からアクセス可能な記憶装置(例えば、記憶装置120)に記憶させておく。
The
ここで前述した様に、飽和水蒸気量には温度が関係する。例えば測定対象ガスの温度は、測定対象ガスの温度を温度センサで測定することで特定できる。その他にも例えば、測定対象ガスの温度が測定場所の気温と等しくなるようにしておけば、測定場所の気温を測ることにより、測定対象ガスの温度を特定することができる。例えば、対象ガスを測定場所に十分な時間放置してから測定を行うことで、測定ガスの温度を気温と等しくすることができる。 As described above, the saturated water vapor amount is related to the temperature. For example, the temperature of the measurement target gas can be specified by measuring the temperature of the measurement target gas with a temperature sensor. In addition, for example, if the temperature of the gas to be measured is made equal to the air temperature at the measurement location, the temperature of the gas to be measured can be specified by measuring the temperature at the measurement location. For example, the temperature of the gas to be measured can be made equal to the air temperature by leaving the target gas at the measurement location for a sufficient time before performing the measurement.
参照ガスの温度は、例えば、測定対象ガスの温度と同様に特定することができる。その他にも例えば、温度(前述した測定条件に相当)と参照ガスの特徴量との対応付けを記憶装置120に複数記憶させておき、第2取得部2040が、測定対象ガスの温度に類似又は一致する温度に対応する参照ガスの特徴量を取得するようにしてもよい。その他にも例えば、参照ガスの温度から参照ガスの特徴量を推定する推定モデルを記憶装置120に記憶させておき、第2取得部2040が、この推定モデルを取得して、測定対象ガスの温度をこの推定モデルに入力することで、参照ガスの特徴量を取得するようにしてもよい。
The temperature of the reference gas can be specified, for example, in the same way as the temperature of the gas to be measured. In addition, for example, a plurality of correspondences between temperatures (corresponding to the measurement conditions described above) and reference gas feature quantities are stored in the
また、測定対象ガスの温度と参照ガスの温度を特定しなくても、これらの温度を等しくした上で、いずれにおいても水分子の含有量が飽和水蒸気量に達するように操作して測定を行えば、測定対象ガスと参照ガスにおける水分子の濃度は等しくなる。そのため、このようにすれば、比率 s を特定することなく、推定対象ガスの特徴量を算出できる。これは、 s の特定が不要な方法に該当する。なお、測定対象ガスの参照ガスの温度を等しくする方法は前述した通りである。 In addition, even if the temperature of the target gas and the reference gas are not specified, these temperatures are equalized and the water molecule content is adjusted to reach the saturated water vapor content in both cases. For example, the concentrations of water molecules in the measurement target gas and the reference gas are equal. Therefore, in this way, the feature quantity of the estimation target gas can be calculated without specifying the ratio s. This corresponds to a method that does not require the specification of s. The method for equalizing the temperature of the reference gas of the gas to be measured is as described above.
<情報処理装置2000による出力>
情報処理装置2000は、算出された推定対象ガスの特徴量に関する情報を出力する。例えば、情報処理装置2000は、推定対象ガスの特徴量を表すテキストデータや画像データ(例えばグラフ)などを生成して出力する。その出力先は任意である。例えば出力先は、記憶装置やディスプレイ装置である。<Output by
The
<式(1)が成り立つ理由>
前述したように、情報処理装置2000が扱うガスの特徴量は、概ね、そのガスに含まれる各成分に起因する特徴量の線形和となる。よって、以下に再掲する式(1)が成り立つ。
As described above, the gas feature quantity handled by the
ここで、ガスの特徴量は、ガスをセンサ10やセンサ20で測定した結果得られる測定結果ベクトル、又は測定結果ベクトルに対して任意の線形変換を施したものである。ここで、線形性を持つデータに対して線形変換を施したデータは、必ず線形性を持つ。そのため、測定結果ベクトルで表した特徴量が線形性を有すれば、測定結果ベクトルに対して任意の線形変換を施すことで得られる特徴量も線形性を有する。
Here, the gas feature amount is a measurement result vector obtained as a result of measuring the gas with the
そこで以下、測定結果ベクトルで表した特徴量が線形性を有することを説明する。 Therefore, the fact that the feature quantity represented by the measurement result vector has linearity will be described below.
まず、センサ10やセンサ20のように、分子が付着する受容体を有し、その受容体における分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサにおけるセンシングは、以下のようにモデル化できる。以下では、センサ10を例として説明している。
(1)センサ10は、K 種類の分子を含む対象ガスに曝されている。
(2)ガスにおける各分子 k の濃度は一定のρkである。
(3)センサ10には、合計 N 個の分子が吸着可能である。
(4)時刻t においてセンサ10に付着している分子k の数は nk(t) 個である。First, sensing in a sensor, such as the
(1) The
(2) The concentration of each molecule k in the gas is a constant ρk.
(3) A total of N molecules can be adsorbed on the
(4) The number of molecules k attached to the
センサ10に付着している分子 k の数 nk(t) の時間変化は、以下のように定式化できる。
式(7)の右辺の第1項と第2項はそれぞれ、単位時間当たりの分子 k の増加量(新たにセンサ10に付着する分子 k の数)と減少量(センサ10から離脱する分子 k の数)を表している。また、αk とβk はそれぞれ、分子 k がセンサ10に付着する速度を表す速度定数と、分子 k がセンサ10から離脱する速度を表す速度定数である。
The first and second terms on the right side of equation (7) are the amount of increase (the number of molecules k newly attached to the sensor 10) and the amount of decrease (the number of molecules k detached from the sensor 10) per unit time, respectively. number). Also, .alpha.k and .beta.k are a rate constant representing the rate at which molecule k attaches to
ここで、濃度ρkが一定であるため、上記式(7)から、時刻t における分子 k の数 nk(t) は、以下のように定式化できる。
また、時刻 t0(初期状態)でセンサ10に分子が付着していないと仮定すれば、nk(t) は以下のように表される。
センサ10の検出値は、ガスに含まれる分子によってセンサ10に働く応力などの粘弾性や動力学特性に関連する物理量によって定まる。そして、複数の分子によってセンサ10の物理量は、個々の分子による物理量への寄与の線形和で表すことができると考えられる。ただし、分子による物理量への寄与は、分子の種類によって異なると考えられる。すなわち、センサ10の検出値に対する分子の寄与は、その分子の種類によって異なると言える。
The detection value of the
そこで、センサ10の検出値 y(t) は、以下のように定式化できる。
上記式(10)は、ガスをセンサ10で測定することで得られる時系列データ14が、そのガスに含まれる各分子 k に起因する検出値の時系列データ exp{-βkt} の線形和となることを表している。さらに、式(10)は、係数ξk が各ガスρk 濃度に比例することを表している。よって、ガスをセンサ10で測定することで得られる時系列データ14(すなわち測定結果ベクトル)が線形性を有することが分かる。
The above equation (10) indicates that the time-
<線形変換の具体例>
前述したように、ガスの特徴量は、センサの検出結果を表すベクトルに対し、任意の線形変換を施したものであってもよい。ここではこの線形変換の具体例を記載する。<Specific example of linear transformation>
As described above, the gas feature amount may be obtained by performing arbitrary linear transformation on the vector representing the detection result of the sensor. A specific example of this linear transformation is described here.
<<統計量>>
例えば、測定結果ベクトルが示す各要素(検出値)の平均値や、測定結果ベクトルによって表される時系列データの振幅を、ガスの特徴量とすることができる。平均値を算出する変換行列Aは、(1/N, 1/N, ..., 1/N) で表すことができる。ここで、N は測定結果ベクトルの要素数である。<<Statistics>>
For example, the average value of each element (detection value) indicated by the measurement result vector, or the amplitude of the time-series data represented by the measurement result vector can be used as the characteristic quantity of the gas. A conversion matrix A for calculating the average value can be represented by (1/N, 1/N, ..., 1/N). where N is the number of elements in the measurement result vector.
振幅を算出する変換行列Aは、(0, 0, -1, 0, 0, ..., 1, 0, ..., 0) で表すことができる。ここで、変換行列の要素が-1 である列は、測定結果ベクトルにおいて検出値が最小の要素に対応し、変換行列の要素が 1 である列は、測定結果ベクトルにおいて検出値が最大の要素に対応する。 A transformation matrix A for calculating the amplitude can be expressed as (0, 0, -1, 0, 0, ..., 1, 0, ..., 0). Here, the column with a conversion matrix element of -1 corresponds to the element with the smallest detected value in the measurement result vector, and the column with a conversion matrix element of 1 corresponds to the element with the largest detected value in the measurement result vector. corresponds to
<<ダウンサンプリング>>
例えば、測定結果ベクトルをダウンサンプリングすることで得られるベクトルを、特徴量とすることができる。ダウンサンプリングの具体的な方法には、測定結果ベクトルの要素を間引く方法や、測定結果ベクトルの要素について、所定間隔で平均を取る方法が挙げられる。<<Downsampling>>
For example, a vector obtained by downsampling the measurement result vector can be used as the feature quantity. Specific downsampling methods include a method of thinning out the elements of the measurement result vector and a method of averaging the elements of the measurement result vector at predetermined intervals.
図8は、ダウンサンプリングを行う変換行列を例示する図である。図8の上段の変換行列を利用すると、測定結果ベクトルの要素から3個に1個のみを取り出したベクトルが得られる。一方、図8の下段の変換行列を利用すると、測定結果ベクトルの要素について、3個ずつ平均を取ったベクトルが得られる。 FIG. 8 is a diagram illustrating a transform matrix for downsampling. By using the transformation matrix in the upper part of FIG. 8, a vector obtained by extracting only one out of three elements from the measurement result vector can be obtained. On the other hand, if the conversion matrix in the lower part of FIG. 8 is used, a vector obtained by averaging three elements of the measurement result vector can be obtained.
<<平滑化フィルタ>>
例えば、測定結果ベクトルに対し、ガウシアンフィルタなどの平滑化フィルタを利用した線形変換を施すことで得られるベクトルを、特徴量とすることができる。この場合、平滑化フィルタが変換行列となる。<<Smoothing Filter>>
For example, a vector obtained by linearly transforming a measurement result vector using a smoothing filter such as a Gaussian filter can be used as a feature amount. In this case, the smoothing filter becomes the transformation matrix.
<<オフセットの除去>>
センサ10の検出値は、センサ10を測定対象ガスに曝さない状態でも、0より大きい検出値を出力しうる。検出結果ベクトルからこのようなオフセットの影響を除去する変換も、線形変換で実現することができる。図9は、オフセットを除去する線形変換を例示する図である。図9の上段に示す変換行列は、測定結果ベクトルが示す検出値の平均が0となるように、各検出値からこれらの平均値を引き算する線形変換を実現する。一方、図9の下段に示す変換行列は、基準の時刻(例えば時刻t0)の検出値が0となるように、基準の時刻における検出値を各検出値から引くという線形変換を実現する。<<Remove Offset>>
The detection value of the
<<最小二乗法>>
「最小二乗法により、測定結果ベクトルを他のベクトルの線形和で表し、各ベクトルの係数を列挙したベクトルを得る」という処理は、線形変換で表せる。具体的には、最小二乗法を以下の式(11)として定式化すると、上記係数を得る変換行列は式(12)に示す変換行列で定式化できる。
The process of "representing the measurement result vector as a linear sum of other vectors by the method of least squares to obtain a vector listing the coefficients of each vector" can be represented by linear transformation. Specifically, when the least-squares method is formulated as the following equation (11), the transformation matrix for obtaining the above coefficients can be formulated as the transformation matrix shown in equation (12).
このような最小二乗法の適用の具体例として、例えば、ガスに含まれる各種類の成分の寄与を上記係数として取り出し、その寄与を列挙したベクトルをガスの特徴量とすることが挙げられる。以下、具体的に説明する。 As a specific example of applying the least squares method, for example, the contribution of each type of component contained in the gas is taken out as the above-mentioned coefficients, and a vector listing the contributions is used as the characteristic quantity of the gas. A specific description will be given below.
まず、前述したように、センサ10の検出値 y(t) は、以下に再掲する式(10)で表せる。
そこで、例えば特徴定数の集合Θ={θ1, θ2,..., θm} を定義すると、時系列データ14を以下の式(13)に示すように分解することができる。
そして、寄与値ξi を列挙したベクトルΞを、ガスの特徴量として用いる。なお、特徴定数θとしては、前述した速度定数βや、速度定数の逆数である時定数τを採用することができる。θとしてβとτを使う場合それぞれについて、式(13)は、以下のように表すことができる。
式(14)に示す分解は、例えば、以下の式(16)で定式化される最小二乗法によって実現できる。よって、前述した理由から、係数ξkを列挙した特徴量Ξは、測定結果ベクトルを線形変換することで得ることができる。なお、式(15)に示す分解についても同様である。
<2種類以上の成分の影響を除去する方法>
情報処理装置2000は、測定対象ガスに含まれる2種類以上の成分の影響を取り除いた特徴量を算出してもよい。例えば、測定対象ガスが第1成分から第 n 成分という n 種類の成分を含んでいる状況において、測定対象ガスの特徴量から、第1成分を含むが第2から第 n 成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出してもよい。<Method for removing the influence of two or more components>
The
例えば、情報処理装置2000は、これまでに説明した不要な成分の影響を除去した特徴量を算出する方法を繰り返し行うことで、第1成分を含むが第2から第 n 成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出してもよい。具体的には、まず情報処理装置2000は、第1から第 n 成分を含む測定対象ガスの特徴量と、第 n 成分を含む参照ガスの特徴量とを用いることで、第1から第(n-1)成分を含むガスの特徴量を算出する。次に情報処理装置2000は、第1から第(n-1)成分を含むガスの特徴量と、第(n-1)成分を含む参照ガスの特徴量とを用いることで、第1から第(n-2)成分を含むガスの特徴量を算出する。このような処理を繰り返すことで、第1成分を含むが第2から第 n 成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出することができる。
For example, the
この方法では、第2成分を含む参照ガスに加え、第3成分を含む参照ガスから第 n 成分を含む参照ガスという、合計(n-1)種類の参照ガスの特徴量が必要となる。各参照ガスの特徴量を得る方法は、前述した第2成分を含む参照ガスの特徴量を得る方法と同様である。 In this method, in addition to the reference gas containing the second component, the reference gas containing the third component to the reference gas containing the n-th component, a total of (n-1) types of reference gas feature quantities are required. The method of obtaining the characteristic amount of each reference gas is the same as the method of obtaining the characteristic amount of the reference gas containing the second component described above.
その他にも例えば、情報処理装置2000は、(n-1)種類の参照ガスの特徴量を用いて、測定対象ガスの特徴量から、第2から第 n 成分の影響をまとめて取り除く計算を行ってもよい。これは、式(4)で表した方法と同様に、推定対象ガスの特徴量の大きさを最小化する最適化問題を解くことで実現できる。具体的には、以下の最小二乗法を解いた結果として得られる目的関数の値が、推定対象ガスの特徴量となる。なお、最小二乗法の解法には、既存の技術を利用できる。
なお、測定対象ガスに含まれる複数種類の成分の濃度比が既知である場合には、この濃度比を利用してもよい。例えば測定対象ガスが酒の蒸気であり、測定対象ガスからエタノール分子と水分子の影響を取り除くとする。この場合、酒のアルコール度数が既知であれば、測定対象ガスにおけるエタノール分子と水分子の濃度比が分かる。 In addition, when the concentration ratio of a plurality of types of components contained in the gas to be measured is known, this concentration ratio may be used. For example, suppose that the gas to be measured is liquor vapor, and the effects of ethanol molecules and water molecules are removed from the gas to be measured. In this case, if the alcohol content of sake is known, the concentration ratio of ethanol molecules and water molecules in the gas to be measured can be known.
例えば、第 k 成分の濃度が、第 j 種の濃度の w 倍であるとする。この場合、例えば式(14)において、αk を w*αj と置き換えることができる。このように未知の係数を減らすことにより、特徴量の算出に要する時間を削減できるとともに、推定対象ガスの特徴量をより正確に算出することができる。 For example, suppose the concentration of the kth component is w times the concentration of the jth species. In this case, for example, in equation (14), αk can be replaced with w*αj. By reducing the unknown coefficients in this way, it is possible to reduce the time required to calculate the feature amount and to more accurately calculate the feature amount of the estimation target gas.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記各実施形態を組み合わせた構成や、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are merely examples of the present invention, and configurations combining the above embodiments and various configurations other than those described above can also be adopted.
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
1. 第1成分と第2成分を含む測定対象ガスを第1センサで測定した結果に基づいて得られる、前記測定対象ガスの特徴量を取得する第1取得部と、
前記第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、前記参照ガスの特徴量を取得する第2取得部と、
前記測定対象ガスの特徴量と、前記参照ガスの特徴量とに基づいて、前記第1成分を含むが前記第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出部と、を有し、
前記第1センサと前記第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサである、情報処理装置。
2. 前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度と、前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度は等しく、
前記算出部は、前記測定対象ガスの特徴量から前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記推定対象ガスの特徴量を算出する、1.に記載の情報処理装置。
3. 前記算出部は、
前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度に対する、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度の比率を特定し、
前記測定対象ガスの特徴量から、前記比率を乗じた前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記測定対象ガスの特徴量を算出する、1.に記載の情報処理装置。
4. 前記算出部は、前記測定対象ガスの特徴量と係数を乗じた前記参照ガスの特徴量との差分の大きさを最小化する前記係数を特定し、前記特定した係数を前記比率として用いる、3.に記載の情報処理装置。
5. 前記算出部は、前記測定対象ガスの特徴量と係数を乗じた前記参照ガスの特徴量との差分と、1つ以上の成分の特徴量の線形和との残差を最小化する前記係数を特定し、前記特定した係数を前記比率として用いる、3.に記載の情報処理装置。
6. 前記第1取得部は、前記第2成分の濃度を測定するセンサを用いて測定された、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度をさらに取得し、
前記第2取得部は、前記参照ガスの特徴量に加え、前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度をさらに取得し、
前記算出部は、前記比率を、前記第1取得部により得られた前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度を、前記第2取得部により得られた前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度で割ることにより算出する、3.に記載の情報処理装置。
7. 前記第2成分は水分子であり、
前記測定対象ガスと前記参照ガスに含まれる前記水分子の量はいずれも飽和水蒸気量であり、
前記算出部は、前記比率を、前記測定対象ガスにおける飽和水蒸気量を前記参照ガスにおける飽和水蒸気量で割ることで算出する、3.に記載の情報処理装置。
8. それぞれ異なる複数の測定条件に対応づけて、その測定条件における測定の結果得られた前記参照ガスの特徴量が第1記憶装置に記憶されており、
前記第2取得部は、前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から、前記取得した測定環境に類似する測定環境に対応づけられている前記参照ガスの特徴量を取得する、2.乃至7.いずれか一つに記載の情報処理装置。
9. それぞれ異なる複数の測定条件に対応づけて、その測定条件における測定の結果得られた前記参照ガスの特徴量が第1記憶装置に記憶されており、
前記第2取得部は、
前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から測定環境と参照ガスの特徴量の組みを複数取得し、
前記取得した複数の組みを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境における前記参照ガスの特徴量を算出し、
前記算出部は、前記算出された参照ガスの特徴量を利用する、2.乃至7.いずれか一つに記載の情報処理装置。
10. 測定条件に対応する参照ガスの特徴量を推定する推定モデルが第2記憶装置に記憶されており、
前記第2取得部は、前記測定対象ガスの測定環境及び前記推定モデルを取得し、前記推定モデルを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境に対応する前記参照ガスの特徴量を取得する、2.乃至7.いずれか一つに記載の情報処理装置。
11. 前記測定対象ガスの特徴量は、前記測定対象ガスを前記第1センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータであり、
前記参照ガスの特徴量は、前記参照ガスを前記第2センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータである、1.乃至10.いずれか一つに記載の情報処理装置。Some or all of the above-described embodiments can also be described in the following supplementary remarks, but are not limited to the following.
1. a first acquisition unit that acquires a feature amount of the measurement target gas, which is obtained based on the result of measuring the measurement target gas containing the first component and the second component with the first sensor;
a second acquisition unit that acquires a feature amount of the reference gas, which is obtained based on a result of measuring the reference gas containing the second component with a second sensor;
a calculating unit that calculates the feature quantity of the estimation target gas that includes the first component but does not include the second component based on the feature quantity of the measurement target gas and the feature quantity of the reference gas; ,
The information processing apparatus, wherein both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas.
2. the concentration of the second component in the gas to be measured is equal to the concentration of the second component in the reference gas,
1. The calculation unit calculates the feature amount of the estimation target gas by subtracting the feature amount of the reference gas from the feature amount of the measurement target gas; The information processing device according to .
3. The calculation unit
identifying a ratio of the concentration of the second component in the measurement target gas to the concentration of the second component in the reference gas;
1. calculating the feature quantity of the gas to be measured by subtracting the feature quantity of the reference gas multiplied by the ratio from the feature quantity of the gas to be measured; The information processing device according to .
4. 3, wherein the calculation unit specifies the coefficient that minimizes the magnitude of the difference between the feature quantity of the measurement target gas and the feature quantity of the reference gas multiplied by the coefficient, and uses the specified coefficient as the ratio; . The information processing device according to .
5. The calculation unit calculates the coefficient that minimizes the residual between the difference between the characteristic quantity of the measurement target gas and the characteristic quantity of the reference gas multiplied by the coefficient, and the linear sum of the characteristic quantities of one or more components. 3. identify and use said identified factor as said ratio; The information processing device according to .
6. The first acquisition unit further acquires the concentration of the second component in the measurement target gas measured using a sensor that measures the concentration of the second component,
The second acquisition unit further acquires the concentration of the second component in the reference gas in addition to the feature amount of the reference gas,
The calculation unit calculates the ratio, the concentration of the second component in the measurement target gas obtained by the first acquisition unit, and the concentration of the second component in the reference gas obtained by the second acquisition unit. 3. calculated by dividing by . The information processing device according to .
7. the second component is a water molecule,
Both the amounts of the water molecules contained in the measurement target gas and the reference gas are saturated water vapor amounts,
3. The calculation unit calculates the ratio by dividing the saturated water vapor amount in the measurement target gas by the saturated water vapor amount in the reference gas; The information processing device according to .
8. A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
The second acquisition unit acquires the measurement environment of the measurement target gas, and acquires the feature quantity of the reference gas associated with the measurement environment similar to the acquired measurement environment from the first storage device. 2. to 7. The information processing device according to any one of the above.
9. A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
The second acquisition unit
Acquiring the measurement environment of the measurement target gas, acquiring a plurality of pairs of feature amounts of the measurement environment and the reference gas from the first storage device,
calculating a feature quantity of the reference gas in a measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas using the acquired plurality of sets;
2. The calculation unit uses the calculated feature amount of the reference gas; to 7. The information processing device according to any one of the above.
10. an estimation model for estimating the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement conditions is stored in the second storage device;
The second acquisition unit acquires the measurement environment of the measurement target gas and the estimation model, and uses the estimation model to obtain the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas. 2. to 7. The information processing device according to any one of the above.
11. The feature amount of the measurement target gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the measurement target gas with the first sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data,
1. The feature amount of the reference gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the reference gas with the second sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data. to 10. The information processing device according to any one of the above.
12. コンピュータによって実行される制御方法であって、
第1成分と第2成分を含む測定対象ガスを第1センサで測定した結果に基づいて得られる、前記測定対象ガスの特徴量を取得する第1取得ステップと、
前記第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、前記参照ガスの特徴量を取得する第2取得ステップと、
前記測定対象ガスの特徴量と、前記参照ガスの特徴量とに基づいて、前記第1成分を含むが前記第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出ステップと、を有し、
前記第1センサと前記第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサである、制御方法。
13. 前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度と、前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度は等しく、
前記算出ステップにおいて、前記測定対象ガスの特徴量から前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記推定対象ガスの特徴量を算出する、12.に記載の制御方法。
14. 前記算出ステップにおいて、
前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度に対する、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度の比率を特定し、
前記測定対象ガスの特徴量から、前記比率を乗じた前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記測定対象ガスの特徴量を算出する、12.に記載の制御方法。
15. 前記算出ステップにおいて、前記測定対象ガスの特徴量と係数を乗じた前記参照ガスの特徴量との差分の大きさを最小化する前記係数を特定し、前記特定した係数を前記比率として用いる、14.に記載の制御方法。
16. 前記算出ステップにおいて、前記測定対象ガスの特徴量と係数を乗じた前記参照ガスの特徴量との差分と、1つ以上の成分の特徴量の線形和との残差を最小化する前記係数を特定し、前記特定した係数を前記比率として用いる、14.に記載の制御方法。
17. 前記第1取得ステップにおいて、前記第2成分の濃度を測定するセンサを用いて測定された、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度をさらに取得し、
前記第2取得ステップにおいて、前記参照ガスの特徴量に加え、前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度をさらに取得し、
前記算出ステップにおいて、前記比率を、前記第1取得ステップにより得られた前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度を、前記第2取得ステップにより得られた前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度で割ることにより算出する、14.に記載の制御方法。
18. 前記第2成分は水分子であり、
前記測定対象ガスと前記参照ガスに含まれる前記水分子の量はいずれも飽和水蒸気量であり、
前記算出ステップにおいて、前記比率を、前記測定対象ガスにおける飽和水蒸気量を前記参照ガスにおける飽和水蒸気量で割ることで算出する、14.に記載の制御方法。
19. それぞれ異なる複数の測定条件に対応づけて、その測定条件における測定の結果得られた前記参照ガスの特徴量が第1記憶装置に記憶されており、
前記第2取得ステップにおいて、前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から、前記取得した測定環境に類似する測定環境に対応づけられている前記参照ガスの特徴量を取得する、13.乃至18.いずれか一つに記載の制御方法。
20. それぞれ異なる複数の測定条件に対応づけて、その測定条件における測定の結果得られた前記参照ガスの特徴量が第1記憶装置に記憶されており、
前記第2取得ステップにおいて、
前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から測定環境と参照ガスの特徴量の組みを複数取得し、
前記取得した複数の組みを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境における前記参照ガスの特徴量を算出し、
前記算出ステップにおいて、前記算出された参照ガスの特徴量を利用する、13.乃至18.いずれか一つに記載の制御方法。
21. 測定条件に対応する参照ガスの特徴量を推定する推定モデルが第2記憶装置に記憶されており、
前記第2取得ステップにおいて、前記測定対象ガスの測定環境及び前記推定モデルを取得し、前記推定モデルを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境に対応する前記参照ガスの特徴量を取得する、13.乃至18.いずれか一つに記載の制御方法。
22. 前記測定対象ガスの特徴量は、前記測定対象ガスを前記第1センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータであり、
前記参照ガスの特徴量は、前記参照ガスを前記第2センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータである、12.乃至21.いずれか一つに記載の制御方法。12. A control method implemented by a computer, comprising:
a first obtaining step of obtaining a feature amount of the gas to be measured, which is obtained based on the result of measuring the gas to be measured containing the first component and the second component with the first sensor;
a second acquisition step of acquiring a characteristic quantity of the reference gas, which is obtained based on a result of measuring the reference gas containing the second component with a second sensor;
a calculating step of calculating a feature quantity of the estimation target gas containing the first component but excluding the second component based on the feature quantity of the measurement target gas and the feature quantity of the reference gas. ,
The control method, wherein both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas.
13. the concentration of the second component in the gas to be measured is equal to the concentration of the second component in the reference gas,
12. In the calculating step, the feature amount of the estimation target gas is calculated by subtracting the feature amount of the reference gas from the feature amount of the measurement target gas; The control method described in .
14. In the calculation step,
identifying a ratio of the concentration of the second component in the measurement target gas to the concentration of the second component in the reference gas;
12. calculating the feature quantity of the gas to be measured by subtracting the feature quantity of the reference gas multiplied by the ratio from the feature quantity of the gas to be measured; The control method described in .
15. 14, in the calculating step, specifying the coefficient that minimizes the magnitude of the difference between the characteristic quantity of the measurement target gas and the characteristic quantity of the reference gas multiplied by the coefficient, and using the identified coefficient as the ratio; . The control method described in .
16. In the calculating step, the coefficient that minimizes the residual between the difference between the characteristic quantity of the measurement target gas and the characteristic quantity of the reference gas multiplied by the coefficient and the linear sum of the characteristic quantities of one or more components is calculated. 13. Identifying and using said identified factor as said ratio; The control method described in .
17. In the first acquisition step, further acquiring the concentration of the second component in the gas to be measured, which is measured using a sensor that measures the concentration of the second component;
In the second obtaining step, in addition to the feature quantity of the reference gas, further obtaining the concentration of the second component in the reference gas;
In the calculating step, the ratio is the concentration of the second component in the measurement target gas obtained in the first obtaining step, and the concentration of the second component in the reference gas is obtained in the second obtaining step. 14. calculated by dividing by . The control method described in .
18. the second component is a water molecule,
Both the amounts of the water molecules contained in the measurement target gas and the reference gas are saturated water vapor amounts,
14. In the calculating step, the ratio is calculated by dividing the saturated water vapor amount in the measurement target gas by the saturated water vapor amount in the reference gas; The control method described in .
19. A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
In the second obtaining step, the measurement environment of the measurement target gas is obtained, and the characteristic amount of the reference gas associated with the measurement environment similar to the obtained measurement environment is obtained from the first storage device. , 13. to 18. A control method according to any one of the preceding claims.
20. A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
In the second acquisition step,
Acquiring the measurement environment of the measurement target gas, acquiring a plurality of pairs of feature amounts of the measurement environment and the reference gas from the first storage device,
calculating a feature quantity of the reference gas in a measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas using the acquired plurality of sets;
13. Utilizing the calculated feature amount of the reference gas in the calculating step; to 18. A control method according to any one of the preceding claims.
21. an estimation model for estimating the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement conditions is stored in the second storage device;
In the second acquiring step, the measurement environment of the measurement target gas and the estimation model are acquired, and the estimation model is used to obtain the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas. 13. to 18. A control method according to any one of the preceding claims.
22. The feature amount of the measurement target gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the measurement target gas with the first sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data,
12. The feature amount of the reference gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the reference gas with the second sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data. 21. A control method according to any one of the preceding claims.
23. 12.乃至22.いずれか一つに記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。 23. 12. 22. A program that causes a computer to execute each step of the control method described in any one.
Claims (10)
前記第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、前記参照ガスの特徴量を取得する第2取得部と、
前記測定対象ガスの特徴量と、前記参照ガスの特徴量とに基づいて、前記第1成分を含むが前記第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出部と、を有し、
前記第1センサと前記第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサであり、
前記算出部は、
前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度に対する、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度の比率を特定し、
前記測定対象ガスの特徴量から、前記比率を乗じた前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記推定対象ガスの特徴量を算出し、
前記測定対象ガスの特徴量は、前記測定対象ガスを前記第1センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータであり、
前記参照ガスの特徴量は、前記参照ガスを前記第2センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータである、
情報処理装置。 a first acquisition unit that acquires a feature amount of the measurement target gas, which is obtained based on the result of measuring the measurement target gas containing the first component and the second component with the first sensor;
a second acquisition unit that acquires a feature amount of the reference gas, which is obtained based on a result of measuring the reference gas containing the second component with a second sensor;
a calculating unit that calculates the feature quantity of the estimation target gas that includes the first component but does not include the second component based on the feature quantity of the measurement target gas and the feature quantity of the reference gas; ,
Both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to the adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas,
The calculation unit
identifying a ratio of the concentration of the second component in the measurement target gas to the concentration of the second component in the reference gas;
calculating the feature amount of the estimation target gas by subtracting the feature amount of the reference gas multiplied by the ratio from the feature amount of the measurement target gas;
The feature amount of the measurement target gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the measurement target gas with the first sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data,
The feature amount of the reference gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the reference gas with the second sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data.
Information processing equipment.
前記第2取得部は、前記参照ガスの特徴量に加え、前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度をさらに取得し、
前記算出部は、前記比率を、前記第1取得部により得られた前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度を、前記第2取得部により得られた前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度で割ることにより算出する、請求項1に記載の情報処理装置。 The first acquisition unit further acquires the concentration of the second component in the measurement target gas measured using a sensor that measures the concentration of the second component,
The second acquisition unit further acquires the concentration of the second component in the reference gas in addition to the feature quantity of the reference gas,
The calculation unit calculates the ratio, the concentration of the second component in the measurement target gas obtained by the first acquisition unit, and the concentration of the second component in the reference gas obtained by the second acquisition unit. 2. The information processing apparatus according to claim 1, calculated by dividing by .
前記測定対象ガスと前記参照ガスに含まれる前記水分子の量はいずれも飽和水蒸気量であり、
前記算出部は、前記比率を、前記測定対象ガスにおける飽和水蒸気量を前記参照ガスにおける飽和水蒸気量で割ることで算出する、請求項1に記載の情報処理装置。 the second component is a water molecule,
Both the amounts of the water molecules contained in the measurement target gas and the reference gas are saturated water vapor amounts,
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein said calculator calculates said ratio by dividing the saturated water vapor content in said measurement target gas by the saturated water vapor content in said reference gas.
前記第2取得部は、前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から、前記取得した測定環境に類似する測定環境に対応づけられている前記参照ガスの特徴量を取得する、請求項1乃至5いずれか一項に記載の情報処理装置。 A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
The second acquisition unit acquires the measurement environment of the measurement target gas, and acquires the feature quantity of the reference gas associated with the measurement environment similar to the acquired measurement environment from the first storage device. The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記第2取得部は、
前記測定対象ガスの測定環境を取得し、前記第1記憶装置から測定環境と参照ガスの特徴量の組みを複数取得し、
前記取得した複数の組みを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境における前記参照ガスの特徴量を算出し、
前記算出部は、前記算出された参照ガスの特徴量を利用する、請求項1乃至5いずれか一項に記載の情報処理装置。 A feature amount of the reference gas obtained as a result of measurement under the measurement conditions is stored in a first storage device in association with a plurality of different measurement conditions,
The second acquisition unit
Acquiring the measurement environment of the measurement target gas, acquiring a plurality of pairs of feature amounts of the measurement environment and the reference gas from the first storage device,
calculating a feature quantity of the reference gas in a measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas using the acquired plurality of sets;
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the calculation unit uses the calculated feature amount of the reference gas.
前記第2取得部は、前記測定対象ガスの測定環境及び前記推定モデルを取得し、前記推定モデルを用いて、前記測定対象ガスの測定環境に合致する測定環境に対応する前記参照ガスの特徴量を取得する、請求項1乃至5いずれか一項に記載の情報処理装置。 an estimation model for estimating the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement conditions is stored in the second storage device;
The second acquisition unit acquires the measurement environment of the measurement target gas and the estimation model, and uses the estimation model to obtain the feature quantity of the reference gas corresponding to the measurement environment that matches the measurement environment of the measurement target gas. The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, which acquires
第1成分と第2成分を含む測定対象ガスを第1センサで測定した結果に基づいて得られる、前記測定対象ガスの特徴量を取得する第1取得ステップと、
前記第2成分を含む参照ガスを第2センサで測定した結果に基づいて得られる、前記参照ガスの特徴量を取得する第2取得ステップと、
前記測定対象ガスの特徴量と、前記参照ガスの特徴量とに基づいて、前記第1成分を含むが前記第2成分は含まない推定対象ガスの特徴量を算出する算出ステップと、を有し、
前記第1センサと前記第2センサはいずれも、測定したガスに含まれる分子の付着と離脱に応じて検出値が変化するセンサであり、
前記算出ステップでは、
前記参照ガスにおける前記第2成分の濃度に対する、前記測定対象ガスにおける前記第2成分の濃度の比率を特定し、
前記測定対象ガスの特徴量から、前記比率を乗じた前記参照ガスの特徴量を減算することで、前記推定対象ガスの特徴量を算出し、
前記測定対象ガスの特徴量は、前記測定対象ガスを前記第1センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータであり、
前記参照ガスの特徴量は、前記参照ガスを前記第2センサで測定した結果として得られる検出値の時系列データ、又はその時系列データに対して所定の線形変換を適用したデータである、
制御方法。 A control method implemented by a computer, comprising:
a first obtaining step of obtaining a feature amount of the gas to be measured, which is obtained based on the result of measuring the gas to be measured containing the first component and the second component with the first sensor;
a second acquisition step of acquiring a characteristic quantity of the reference gas, which is obtained based on a result of measuring the reference gas containing the second component with a second sensor;
a calculating step of calculating a feature quantity of the estimation target gas containing the first component but excluding the second component based on the feature quantity of the measurement target gas and the feature quantity of the reference gas. ,
Both the first sensor and the second sensor are sensors whose detection values change according to the adhesion and detachment of molecules contained in the measured gas,
In the calculation step,
identifying a ratio of the concentration of the second component in the measurement target gas to the concentration of the second component in the reference gas;
calculating the feature amount of the estimation target gas by subtracting the feature amount of the reference gas multiplied by the ratio from the feature amount of the measurement target gas;
The feature amount of the measurement target gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the measurement target gas with the first sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data,
The feature amount of the reference gas is time-series data of detected values obtained as a result of measuring the reference gas with the second sensor, or data obtained by applying a predetermined linear transformation to the time-series data.
control method.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/036488 WO2020065983A1 (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Information processing device, control method, and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020065983A1 JPWO2020065983A1 (en) | 2021-08-30 |
JP7235051B2 true JP7235051B2 (en) | 2023-03-08 |
Family
ID=69951262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020547851A Active JP7235051B2 (en) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Information processing device, control method, and program |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7235051B2 (en) |
WO (1) | WO2020065983A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010025718A (en) | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Sharp Corp | Gas measuring device |
JP2018048930A (en) | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 太陽誘電株式会社 | Gas sensor and gas detection method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05107167A (en) * | 1991-10-14 | 1993-04-27 | Amenitec:Kk | System and device for measuring odorous gas |
JP3227684B2 (en) * | 1993-12-20 | 2001-11-12 | 横河電機株式会社 | Gas measurement device |
-
2018
- 2018-09-28 JP JP2020547851A patent/JP7235051B2/en active Active
- 2018-09-28 WO PCT/JP2018/036488 patent/WO2020065983A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010025718A (en) | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Sharp Corp | Gas measuring device |
JP2018048930A (en) | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 太陽誘電株式会社 | Gas sensor and gas detection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020065983A1 (en) | 2020-04-02 |
JPWO2020065983A1 (en) | 2021-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dennler et al. | Drift in a popular metal oxide sensor dataset reveals limitations for gas classification benchmarks | |
US11598740B2 (en) | Server apparatus, odor sensor data analysis method, and computer-readable recording medium | |
WO2020065806A1 (en) | Processing device, processing method, and program | |
Markovsky | An application of system identification in metrology | |
Stigter et al. | Assessing local structural identifiability for environmental models | |
Lin et al. | A regularizing Kohn–Vogelius formulation for the model-free adsorption isotherm estimation problem in chromatography | |
JP7143895B2 (en) | Information processing device, information processing method, and program | |
CN106770155B (en) | A kind of content of material analysis method | |
JP7235051B2 (en) | Information processing device, control method, and program | |
WO2018097197A1 (en) | Sample identification method based on chemical sensor measurement, sample identification device, and input parameter estimation method | |
JP7127697B2 (en) | Information processing device, control method, and program | |
JP7140191B2 (en) | Information processing device, control method, and program | |
Menemenlis et al. | Error estimates for an ocean general circulation model from altimeter and acoustic tomography data | |
CN107607144B (en) | Sensor baseline drift correction method and detection equipment | |
SU et al. | Surface mass distribution derived from three-dimensional acceleration point-mass modeling approach with spatial constraint methods | |
JP7327649B2 (en) | NOISE ELIMINATION DEVICE, NOISE ELIMINATION METHOD, AND PROGRAM | |
JP7327648B2 (en) | DATA GENERATION DEVICE, DATA GENERATION METHOD, AND PROGRAM | |
JP7074194B2 (en) | Information processing equipment, control methods, and programs | |
JP7056747B2 (en) | Information processing equipment, processing equipment, information processing method, processing method, determination method, and program | |
JP7180683B2 (en) | Measuring device and measuring method | |
Eichstädt | From dynamic measurement uncertainty to the Internet of Things and Industry 4.0 | |
JP7205549B2 (en) | Odor sensor data correction device, odor sensor data correction method, and program | |
JP7180682B2 (en) | Data processing device, measurement system, data processing method, measurement method, and program | |
JP7205548B2 (en) | Odor sensor inspection device, odor sensor inspection method, and program | |
Jannot et al. | Measurement errors processing by covariance analysis for an improved estimation of drying characteristic curve parameters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210304 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220405 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220603 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220906 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221104 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230206 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7235051 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |