JP7435746B2 - 匂い検出システム、匂い検出方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、匂い検出システム、匂い検出方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、感応膜に対して物質が吸着又は脱離した時に生じる共振周波数の変化量に基づいて、物質を検出する化学センサデバイスが開示されている。この化学センサデバイスは、それぞれが異なる物質に対して脱吸着特性を示す感応膜が設けられた複数の振動子を備えている。各振動子は、圧電基板を備えており、交流電圧が印加されて圧電基板が変形することで加振される。感応膜に対して物質が吸着又は脱離すれば、各振動子の共振周波数が変化する。これにより、物質の検出が可能になる。

この化学センサデバイスによれば、複数の物質から構成される匂いを検出することが可能である。各感応膜の反応値のパターン、すなわち匂いを構成する複数の物質の構成比に基づいて、気体の匂いが特定される。

特開２００９－２０４５８４号公報

しかしながら、上述の化学センサデバイスは、検出時の状況の違いにより、物質の構成比が同じである気体であっても、匂いの検出結果にばらつきが生じるという不都合があった。これは、例えば、測定回数又は湿度等の環境条件に応じて感応膜の感度が変化するためである。

本発明は、上記実情の下になされたものであり、匂いの検出結果のばらつきを低減することができる匂い検出システム、匂い検出方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る匂い検出システムは、
気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有し、前記感応膜の反応値を検出する物質センサと、
前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記気体の匂いを特定する匂い特定部と、
前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部と、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部と、
前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示部と、
を備える。

この場合、前記表示部は、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記表示部は、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合とを、比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、検出時に対応させて記憶する記憶部を備え、
前記表示部は、
前記記憶部に記憶された前記感応膜の反応値に基づいて、前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を前記感応膜毎に補正する係数補正部と、
前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部と、
を備える、
こととしてもよい。

前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部を備え、
前記表示部は、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

また、前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部を備え、
前記表示部は、
前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記表示部は、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合とを、比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、検出時に対応させて記憶する記憶部を備え、
前記表示部は、
前記記憶部に記憶された前記感応膜の反応値に基づいて、前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

前記環境条件を検出する環境センサを備え、
前記係数補正部は、
前記環境センサで検出された前記環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を前記感応膜毎に補正する、
こととしてもよい。

前記環境条件には、湿度、温度、気圧のうちの、少なくとも１つが含まれる、
こととしてもよい。

本発明の第２の観点に係る匂い検出方法は、
気体の匂いを検出する匂い検出システムによって実行される匂い検出方法であって、
前記気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記気体の匂いを特定する匂い特定ステップと、
前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出ステップと、
前記反応値算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出ステップと、
前記割合算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定ステップで特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示ステップと、
を含む。

前記気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記感応膜毎に補正する係数補正ステップと、
前記係数補正ステップで補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定ステップと、
前記係数補正ステップで補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出ステップと、を含み、
前記表示ステップでは、前記反応値算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定ステップで特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部、
前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部、
前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示部、
として機能させる。

気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記感応膜毎に補正する係数補正部、
前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部、
前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部、として機能させ、
前記表示部は、
前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
こととしてもよい。

本発明によれば、測定回数又は環境条件に関わらず、匂いの検出結果のばらつきを低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る匂い検出システムの構成を示すブロック図である。 図１の匂い検出システムを構成する物質センサで検出された感応膜の反応値のパターンの一例を示す図である。 感応膜の反応値を匂い毎にまとめて表示する棒グラフの一例を示す図である。 特定された匂い毎の反応値を匂い間で比較して表示する棒グラフの一例を示す図である。 特定された匂いの反応値の割合を匂い間で比較して表示する棒グラフの一例を示す図である。 １回目の測定結果と２回目の測定結果とを絶対量で比較して表示する棒グラフの一例を示す図である。 １回目の測定結果と２回目の測定結果とを百分率で比較して表示する棒グラフの一例を示す図である。 図１の匂い検出システムを構成する情報処理装置のハードウエア構成を示すブロック図である。 図１の匂い検出システムにおける検出処理を示すフローチャートである。 図１の匂い検出システムにおける解析表示処理を示すフローチャートである。 解析可能なデータの一例を示すグラフである。 解析可能なデータの一例を示すグラフである。 解析可能なデータの他の例を示すグラフである。 解析可能なデータの他の例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る匂い検出システムの構成を示すブロック図である。 湿度が異なる場合の匂い毎の反応値と、補正前後の反応値とを比較して示す図である。 湿度と感応膜の係数との関係を示すグラフである。 図１２の匂い検出システムにおける検出処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１に示すように、匂い検出システム１は、物質センサ１０と、情報処理装置２０と、を備える。この匂い検出システム１は、気体の匂いを構成する複数の物質ａ～ｊを検出する。

物質センサ１０は、それぞれが物質ａ～ｊに反応する感応膜１１を物質ａ～ｊ毎に有する。以下では、各感応膜１１を、それぞれが反応する物質ａ～ｊに対応させて感応膜ａ～ｊとも呼ぶ。物質センサ１０は、感応膜ａ～ｊの反応値を検出し、検出した反応値を示す信号を出力する。

情報処理装置２０は、気体の匂いを検出するための情報処理を行う。情報処理装置２０は、記憶部２１と、匂い特定部２２と、反応値算出部２３と、割合算出部２４と、表示部２５と、を備える。

記憶部２１は、物質センサ１０で検出された感応膜ａ～ｊの反応値を、検出される度に検出時に対応させて記憶する。記憶部２１は、例えば、物質センサ１０から出力された物質ａ～ｊに反応する感応膜ａ～ｊの反応値を検出された時刻（検出時点）と関連付けて記憶する。ここで、物質ａ～ｊに反応する感応膜１１の反応値は、例えば図２に示すようなパターンとなる。なお、図２の縦軸の反応値は、物質センサ１０における感応膜１１の物質との反応によって変化する物質センサ１０の検出信号の信号レベルを示している。

図１に戻り、匂い特定部２２は、物質センサ１０で検出されて記憶部２１に記憶された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、気体に含まれる匂いを特定する。ここで、例えば、匂いＡが、物質ａ、ｂ、ｃから成り、匂いＢが物質ｄ，ｅから成り、匂いＣが、物質ｆ，ｇ，ｈから成るものとする。そして、匂い特定部２２は、匂いＡの物質ａ，ｂ，ｃの反応値の参照用パターンを記憶し、匂いＢの物質ｄ，ｅの反応値の参照用パターンを記憶し、匂いＣの物質ｆ，ｇ，ｈの反応値の参照用パターンを記憶しているものとする。

匂い特定部２２は、記憶部２１に記憶された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、図２に示す検出された物質の反応値のパターンが、匂いＡのパターンに該当するか、匂いＢのパターンに該当するか、匂いＣのパターンに該当するか否かを判別することにより、気体に含まれる匂いを特定する。具体的には、匂い特定部２２は、匂いＡに関連する感応膜ａ，ｂ，ｃの反応値の割合と、匂いＡの感応膜ａ，ｂ，ｃの反応値の割合の参照用パターンとを比較して、気体に匂いＡが含まれているか否かを判定する。また、匂い特定部２２は、匂いＢに関連する感応膜ｄ，ｅの反応値の割合と、匂いＢの感応膜ｄ，ｅの反応値の割合の参照用パターンとを比較して、気体に匂いＢが含まれているか否かを判定する。また、匂い特定部２２は、匂いＣに関連する感応膜ｆ，ｇ，ｈの反応値の割合と、匂いＣの感応膜ｆ，ｇ，ｈの反応値の割合の参照用パターンとを比較して、気体に匂いＣが含まれているか否かを判定する。ここでは、図２に示す反応値のパターンが、匂いＡ，Ｂ，Ｃのパターンに該当するものとし、匂いＡ，Ｂ，Ｃが特定されたものとして話を進める。

図１に戻り、反応値算出部２３は、物質センサ１０で検出された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、匂い特定部２２で特定された匂い毎の反応値を算出する。具体的には、反応値算出部２３は、感応膜ａ～ｊの反応値を匂い毎に合算した値を、匂い毎の反応値として算出する。例えば、図３に示すように、反応値算出部２３は、匂いＡに関連する物質ａ，ｂ，ｃの反応値を加算してその合算値を算出し、匂いＢに関連する物質ｄ，ｅの反応値を加算してその合算値を算出し、匂いＣに関連する物質ｆ，ｇ，ｈの反応値を加算してその合算値を算出する。図４では、その合算値が匂い毎の反応値としてまとめられて表示されている。

なお、匂い毎の反応値は、感応膜１１の反応値の合算値には限られない。感応膜１１の反応値の平均値であってもよい。匂い毎の反応値は、その匂いを構成する物質が反応する感応膜１１の反応値のレベルを表す代表値であればよい。

図１に戻り、割合算出部２４は、反応値算出部２３で算出された匂い毎の反応値の合計に対する、匂い特定部２２で特定された匂い毎の反応値の割合を算出する。例えば、割合算出部２４は、図４に示す匂いＡ，Ｂ，Ｃの反応値を、図５に示す全体の反応値の合計に対する匂いＡ，Ｂ，Ｃの反応値の割合に変換する。

図１に戻り、表示部２５は、割合算出部２４で算出された匂い毎の反応値の割合を、匂い特定部２２で特定された匂いの間で比較可能に表示する。例えば、表示部２５は、図５に示すような棒グラフを表示する。この棒グラフによれば、全体に対する気体の匂いＡ，Ｂ，Ｃの割合を比較することが可能になる。

また、表示部２５は、他の内容を表示することも可能である。例えば、表示部２５は、反応値算出部２３で算出された匂い毎の反応値を、匂い特定部２２で特定された匂いの間で比較可能に表示することが可能である。例えば、表示部２５は、図４に示すような棒グラフを表示する。この棒グラフによれば、気体の匂いＡ，Ｂ，Ｃの反応値を、匂いＡ，Ｂ，Ｃの間で比較することが可能となる。

さらに、表示部２５は、反応値算出部２３で算出された匂い毎の反応値と、割合算出部２４で算出された匂い毎の反応値の割合とを、比較可能に表示することが可能である。表示部２５は、例えば、図４に示す匂いＡ，Ｂ，Ｃ毎の反応値を示す棒グラフと、図５に示す匂いＡ，Ｂ，Ｃ毎の反応値の割合を示す棒グラフとを比較可能に表示する。

さらに、表示部２５は、記憶部２１に記憶された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、反応値算出部２３で算出された匂い毎の反応値と、割合算出部２４で算出された匂い毎の反応値の割合との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示することができる。例えば、表示部２５は、図６Ａに示すように、成分が同じ気体に対する１回目の測定と２回目の測定における匂いＡ，Ｂ，Ｃ毎の反応値の比較表示が可能である。また、表示部２５は、図６Ｂに示すように、成分が同じ気体に対する１回目の測定と２回目の測定における匂いＡ，Ｂ，Ｃ毎の反応値の割合の比較表示が可能である。さらには、表示部２５は、図６Ａに示す比較表示と、図６Ｂに示す比較表示とを、同時に表示することが可能である。

このような表示を行うことにより、２回目の測定では、１回目の測定に対して感応膜１１の感度が下がって、匂いＡ，Ｂ，Ｃ毎の反応値が小さくなっているものの、匂い毎の反応値の割合に変換した場合には、１回目の測定と、２回目の測定とを比較した場合に、匂いＡ，Ｂ，Ｃの割合が同じであったことを把握することができる。

なお、異なる検出時点の比較は、２つに止まらない。３つ以上の検出時点での比較も可能である。

上述の匂い検出システム１の情報処理装置２０の機能は、図７に示すハードウエア構成で実現されている。図７に示すように、匂い検出システム１は、制御部３１、メモリ３２、外部記憶装置３３、操作部３４、ディスプレイ３５及び入出力部３６をハードウエア構成として備えている。メモリ３２、外部記憶装置３３、操作部３４、ディスプレイ３５及び入出力部３６はいずれも内部バス３０を介して制御部３１に接続されている。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。このＣＰＵが、外部記憶装置３３に記憶されているプログラム３９に従って処理を実行することにより、図１に示す匂い検出システム１の各構成要素が実現される。

メモリ３２は、ＲＡＭ（Random-Access Memory）を備えている。メモリ３２のＲＡＭには、外部記憶装置３３に記憶されているプログラム３９がロードされる。ＣＰＵは、ＲＡＭにロードされたプログラム３９を実行する。この他、メモリ３２は、制御部３１の作業領域（データの一時記憶領域）として用いられる。

外部記憶装置３３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ－ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ－ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリを備える。外部記憶装置３３の不揮発性メモリには、制御部３１に実行させるためのプログラム３９があらかじめ記憶されており、このプログラム３９が、メモリ３２に読み込まれる。また、外部記憶装置３３は、制御部３１の指示に従って、このプログラム３９の実行の際に用いられるデータを制御部３１に供給し、制御部３１から供給されたデータを記憶する。

本実施の形態では、匂い検出システム１の記憶部２１、匂い特定部２２、反応値算出部２３、割合算出部２４は、制御部３１、メモリ３２及び外部記憶装置３３に対応している。

操作部３４は、操作者によって操作されるマンマシンインターフェイスである。操作部３４は、キーボード及びマウスなどのポインティングデバイスと、キーボードとを備える。操作部３４への操作入力は、制御部３１に送られる。制御部３１は、操作入力の内容に従ってプログラム３９を実行する。

ディスプレイ３５は、画像を表示するマンマシンインターフェイスである。ディスプレイ３５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を備える。ディスプレイ３５には、検出された匂いの反応値及び匂いの反応値の割合の少なくとも一方が表示される。このディスプレイ３５が、表示部２５に対応する。なお、操作部３４及びディスプレイ３５はタッチパネルとして１つにまとめられていてもよい。

入出力部３６は、物質センサ１０に対する情報の入出力が可能なインターフェイスである。入出力部３６を介して、物質センサ１０への検出命令が出力され、物質センサ１０からの感応膜１１の反応値を示す信号が入力される。

なお、外部記憶装置３３は、一時的でない記録媒体３７と接続することが可能である。記録媒体３７にはプログラム３９が記憶されている。プログラム３９は、記録媒体３７から外部記憶装置３３へ転送され、書き込まれるようにしてもよい。

次に、本発明の実施の形態１に係る匂い検出システム１の処理すなわち、気体の匂いを検出する匂い検出システム１によって実行される匂い検出方法について説明する。この処理は、物質センサ１０による検出を行って、感応膜ａ～ｊの反応値を検出する検出処理と、物質センサ１０によって検出された感応膜ａ～ｊの反応値に基づく、匂いの解析表示処理とに大別される。

（検出処理）
まず、検出処理について説明する。図８に示すように、情報処理装置２０は、操作入力による検出指令を入力するまで待つ（ステップＳ１；Ｎｏ）。具体的には、図７に示すように、制御部３１は、操作部３４の操作入力による検出指令を待っている。

操作入力により、検出指令が入力されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、情報処理装置２０は、物質センサ１０に対して検出指令を出力する（ステップＳ２）。具体的には、図７に示すように、操作部３４の操作入力が検出指令であった場合、制御部３１は、入出力部３６を介して、検出指令を、物質センサ１０に出力する。物質センサ１０は、気体に含まれる物質ａ～ｊの検出を行って、各感応膜ａ～ｊの反応値を示す信号を、入出力部３６に出力する。入出力部３６は、これらの信号を反応値のデータに変換して、制御部３１に送る。このように、本実施の形態では、ステップＳ１，Ｓ２が検出ステップに対応する。

この間、情報処理装置２０は、反応値を受信するまで待っている（ステップＳ３；Ｎｏ）。反応値を受信すると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、記憶部２１は、反応値を記憶する（ステップＳ４）。具体的には、図７に示すように、制御部３１は、検出時刻に関連付けて、外部記憶装置３３に反応値を記憶する。

ステップＳ４終了後、情報処理装置２０は、ステップＳ１に戻る。以降、ステップＳ１～Ｓ４が繰り返される度に、物質センサ１０で感応膜ａ～ｊの反応値が検出され、記憶部２１が、検出時刻に関連付けられた感応膜ａ～ｊの反応値を記憶する。検出処理は、このようにして行われる。

（解析表示処理）
次に、解析表示処理について説明する。図９に示すように、まず、情報処理装置２０は、表示指令が入力されるまで待つ（ステップＳ１１；Ｎｏ）。ここで、図７に示すように、制御部３１は、操作部３４の操作入力による表示指令を待っている。なお、この表示指令には、検出時刻が指定されている。指定されていない場合には、最新の感応膜ａ～ｊの反応値が解析対象となる。

操作部３４の操作入力により、表示指令を入力すると（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、匂い特定部２２は、その表示指令において指定された検出時刻の反応値を記憶部２１から読み出す（ステップＳ１２）。ここで、具体的には、図７に示すように、制御部３１は、指定された検出時刻の感応膜ａ～ｊの反応値を外部記憶装置３３からメモリ３２に読み出す。また、制御部３１は、匂いＡ，Ｂ，Ｃ，・・・の反応値の参照用のパターンを、外部記憶装置３３からメモリ３２に読み出す。

続いて、匂い特定部２２は、読み出した検出時刻の感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、気体の匂いを特定する（ステップＳ１３；匂い特定ステップ）。ここで、具体的には、図７に示すように、制御部３１は、メモリ３２に読み出した感応膜ａ～ｊの反応値のパターンと、匂い毎の反応値の参照用パターンとを比較し、気体に含まれる匂いを特定する。ここで、例えば、図３に示すように、物質ａ，ｂ，ｃの反応値のパターンに基づいて匂いＡが特定され、物質ｄ，ｅの反応値のパターンに基づいて匂いＢが特定され、物質ｆ，ｇ，ｈの反応値のパターンに基づいて匂いＣが特定される。

続いて、反応値算出部２３は、感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、ステップＳ１３で特定された匂い毎の反応値を算出する（ステップＳ１４；反応値算出ステップ）。ここで、具体的には、図７に示すように、制御部３１は、メモリ３２に格納された感応膜ａ～ｊの反応値を匂い毎にまとめてその合算値を算出し、その合算値を匂い毎の反応値として、メモリ３２に格納する。例えば、図３に示すように、匂いＡについて、物質ａ，ｂ，ｃの反応値が合算されて匂いＡの反応値が算出され、匂いＢについて、物質ｄ，ｅの反応値が合算されて匂いＢの反応値が算出され、匂いＣについて、物質ｆ，ｇ，ｈの反応値が合算されて匂いＣの反応値が算出される。

さらに、割合算出部２４は、匂い毎の反応値の割合を表示するか否かを判定する（ステップＳ１５）。匂い毎の反応値の割合を表示する場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、割合算出部２４は、ステップＳ１４で算出された匂い毎の反応値の合計に対する、ステップＳ１３で特定された匂い毎の反応値の割合を算出する（ステップＳ１６；割合算出ステップ）。ここで、具体的には、図７に示すように、制御部３１は、メモリ３２から読み出された匂い毎の反応値をメモリ３２に読み出して反応値の合計を算出し、その合計に対する匂い毎の反応値の割合を算出して、メモリ３２に格納する。ここでは、例えば、図５に示すように、匂いＡの割合、匂いＢの割合、匂いＣの割合が、算出される。

その後、表示部２５は、表示を行う（ステップＳ１７；表示ステップ）。ここで、具体的には、図７に示すように、制御部３１は、上述の表示指令で、指定された内容に従って、メモリ３２に算出された匂い毎の反応値又はその割合に基づいて、ディスプレイ３５に、図２、図３、図４、図５、図６Ａ又は図６Ｂに示す棒グラフを表示する。これにより、匂い毎の反応値の割合の匂いの間での比較表示などが可能になる。

ステップＳ１７終了後、情報処理装置２０の処理は、ステップＳ１１に戻る。このようにして、解析表示処理が実行される。

この匂い検出システム１によれば、気体に含まれる匂いを様々な観点から解析することが可能となる。例えば、口臭の匂いを検出し、匂いＡ（例えばニンニク）、匂いＢ（例えばアルコール）及び匂いＣ（例えばタバコ）が検出された場合に、新たに匂いＤ（例えばミント）を加えたとき、図１０Ａに示す反応値の表示では、単に匂いＤが加えられただけにしか見えないので、匂いＤの効果を把握しにくくなっている。これに対して、図１０Ｂに示すように、匂い毎の反応値の割合に変換し、匂い毎の反応値の割合を表示した結果、口臭に匂いＤが含まれることで、他の匂いＡ，Ｂ，Ｃの反応値の割合が低下することがわかるので、不快な臭みを軽減できることを、この表示から把握することができる。

また、口臭の匂いを検出し、匂いＡ（例えばニンニク）、匂いＢ（例えばアルコール）及び匂いＣ（例えばタバコ）の匂いが検出された場合、新たに匂いＤ（例えばミント）を加えた場合に、図１１Ａの反応値の表示でも、図１１Ｂの反応値の割合の表示でも、匂いＣが減少しているのが認められる。ただし、図１１Ａと図１１Ｂとを比較すると、図１１Ｂに示す匂い毎の反応値の割合の表示の方が、匂いＤの追加により、匂いＣの割合が大幅に減っていることを確認しやすくなる。

本実施の形態では、検出処理と、解析表示処理とがイベントドリブン方式の処理となっており、検出と、解析表示とを別々に行うことができるようになっている。しかしながら、検出処理と解析表示処理は、一連の処理であってもよい。

このように、情報処理装置２０の機能は、図８に示す検出処理プログラムと、図９に示す解析表示処理プログラムとが、図７に示すハードウエア資源によって実行されることにより、実現されている。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、測定回数に応じた感応膜１１の感度の変化に関わらず、気体に含まれる匂いの正確な割合を求めることができるので、匂いＡ，Ｂ，Ｃ，・・・の検出結果のばらつきを低減することができる。匂いＡ，Ｂ，Ｃ,・・・の検出結果のばらつきを低減することができれば、新たな匂いの追加又は減少による匂いの割合の変化（図１０Ａ及び図１０Ｂ）、新たな匂いの追加又は減少による他の匂いへの影響（図１１Ａ及び図１１Ｂ）を分析することが可能となる。

なお、本実施の形態に係る匂い検出システム１は、匂い毎の反応値を表示せず、匂い毎の反応値の割合のみを表示するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１５の判定は行われない。

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１２に示すように、本実施の形態に係る匂い検出システム１は、情報処理装置２０が係数補正部２７を備える点と、環境センサ５０を備える点が、上記実施の形態１に係る匂い検出システム１と異なっている。環境センサ５０は、図７に示すように、入出力部３６を介して、情報処理装置２０に接続されている。

本実施の形態では、匂い検出システム１は、気体の環境条件を検出する環境センサ５０を備えている。本実施の形態では、環境センサ５０によって検出される環境条件は、湿度である。湿度には様々な基準のものがあるが、絶対湿度又は相対湿度など、どのような基準のものを用いてもよい。

係数補正部２７は、環境センサ５０で検出される感応膜ａ～ｊの周囲の環境条件に応じて定められた感応膜ａ～ｊ毎の係数で、物質センサ１０で検出された感応膜ａ～ｊの反応値を感応膜ａ～ｊ毎に補正する。例えば、図１３に示すように、感応膜ａ～ｊの反応値は、気体に含まれる物質ａ～ｊの量が同じであっても、湿度によって感応膜ａ～ｊの反応値が異なる。そこで、係数補正部２７は、図１４に示すように、湿度によって変化する係数を感応膜ａ～ｊ毎に有しておき、感応膜ａ～ｊの反応値、そのときに検出された湿度に対応する係数を乗算して反応値を補正する。これにより、例えば、湿度７０％における感応膜ａ～ｊ毎の反応値は、図１３に示す「補正後」の棒グラフのようになる。この棒グラフによれば、湿度７０％における感応膜ａ～ｊの反応値は、湿度２０％における感応膜ａ～ｊの反応値と同じになる。

逆に言えば、同じ成分の気体について、湿度を変えながら、感応膜ａ～ｊの反応値を検出し、各湿度での反応値を比較することにより、係数を求めることができる。すなわち、このようにしてキャリブレーションが可能となる。この場合、例えば、湿度２０％と湿度７０％で係数検出を行い、他の湿度では、その検出結果で補間して、それぞれの係数を求めるようにしてもよい。

なお、図１４に示す係数は、湿度２０％のときの感応膜ａ～ｊの反応値を１としたときのものとなっている、しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、感応膜ａの反応値を常に１としたときの、他の感応膜ｂ～ｊについての係数を用いるようにしてもよい。このような係数を用いても、感応膜ａ～ｊの反応値の割合を適切に補正して、延いては、匂い毎の反応値の割合を正確に表示することが可能となる。

また、図１４では、湿度に対する係数の特性は、線形のように示されているが、本発明はこれには限られない。湿度に対する係数の特性は、非線形であってもよい。

図１２に示すように、記憶部２１は、物質センサ１０で検出された感応膜ａ～ｊの反応値を、検出される度に検出時に対応させて記憶する。匂い特定部２２は、係数補正部２７で補正された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、気体の匂いを特定する。反応値算出部２３は、係数補正部２７で補正された感応膜ａ～ｊの反応値に基づいて、匂い特定部２２で特定された匂い毎の反応値を算出する。表示部２５は、反応値算出部２３で算出された匂い毎の反応値を、匂い特定部２２で特定された匂いの間で比較可能に表示する。

次に、本実施の形態に係る匂い検出システム１の処理について説明する。この匂い検出システム１では、検出処理が、上記実施の形態１に係る匂い検出システム１と異なる。

図１５に示すように、情報処理装置２０は、操作入力による検出指令を入力するまで待つ（ステップＳ１；Ｎｏ）。具体的には、図７に示すように、制御部３１は、操作部３４の操作入力による検出指令を待っている。

操作入力により、検出指令が入力されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、情報処理装置２０は、物質センサ１０に対して検出指令を出力する（ステップＳ２）。具体的には、図７に示すように、操作部３４の操作入力が検出指令であった場合、制御部３１は、入出力部３６を介して、検出指令を、物質センサ１０に出力する。物質センサ１０は、気体に含まれる物質ａ～ｊの検出を行って、各感応膜ａ～ｊの反応値を示す信号を、入出力部３６に出力する。入出力部３６は、これらの信号を感応膜ａ～ｊの反応値のデータに変換して、制御部３１に送る。

この間、情報処理装置２０は、反応値を受信するまで待っている（ステップＳ３；Ｎｏ）。反応値を受信すると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、情報処理装置２０は、環境センサ５０から環境条件を取得する（ステップＳ２１）。具体的には、図７に示すように、制御部３１は、入出力部３６を介して、環境センサ５０から、湿度データを取得する。

続いて、係数補正部２７は、取得した環境情報に基づいて、係数を決定する（ステップＳ２２）。例えば、係数補正部２７は、図１４に示すグラフで示される係数の算出式に、環境センサ５０で検出された湿度を代入して、その湿度に対応する係数を決定する。

続いて、係数補正部２７は、環境条件に応じて定められた感応膜ａ～ｊ毎の係数で、物質センサ１０で検出された感応膜ａ～ｊの反応値を感応膜ａ～ｊ毎に補正する（ステップＳ２３；係数補正ステップ）。

続いて、記憶部２１は、係数で補正された反応値を記憶する（ステップＳ４）。具体的には、図７に示すように、制御部３１は、検出時刻に関連付けて、係数で補正された反応値を、外部記憶装置３３に記憶する。

ステップＳ４終了後、情報処理装置２０は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１～Ｓ３、Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ４が繰り返される度に、記憶部２１、すなわち、外部記憶装置３３に、検出時刻に関連付けられ補正された反応値が記憶される。検出処理は、このようにして行われる。

本実施の形態に係る匂い検出システム１においても、上記実施の形態１に係る匂い検出システム１と同様に、図９に示すように、匂い特定部２２による匂いの特定（ステップＳ１３）、反応値算出部２３による匂い毎の反応値の算出（ステップＳ１４）、割合算出部２４による割合の算出（ステップＳ１６）及び表示部２５による表示（ステップＳ１７）などが行われる。

この解析表示処理において、表示部２５は、反応値算出部２３で算出された反応値を、特定された匂いの間で比較可能に表示することができる。また、表示部２５は、匂い毎の反応値の割合を、特定された匂いの間で比較可能に表示する。さらに、表示部２５は、匂い毎の反応値の割合と、匂い毎の反応値とを、比較可能に表示する。さらに、表示部２５は、匂い毎の反応値の割合と、匂い毎の反応値との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示する。

本実施の形態では、湿度に基づいて、感応膜の反応値を補正している。しかしながら、本発明はこれには限られない。環境条件には、湿度、温度、気圧のうちの、少なくとも１つが含まれる。この場合、湿度、温度、気圧毎に係数を有するようにしてもよいし、湿度及び温度等の環境条件の組み合わせで係数を有するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、環境センサ５０で検出される感応膜１１の周囲の環境条件に基づいて係数を決定しているが、本発明はこれには限られない。例えば、操作部３４に入力された環境条件又は通信ネットワークを介して提供される環境条件に基づいて、係数を決定するようにしてもよい。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、環境条件に応じた感応膜ａ～ｊの感度の変化に関わらず、匂いの検出結果の精度のばらつきを低減することができる。

上記実施の形態に係る匂い検出システム１では、匂い毎の反応値を、様々な形で表示することが可能である。これにより、匂い検出システム１が検出した匂いに関する様々な解析をサポートすることができる。例えば、匂い毎の反応値の表示は、感応膜ａ～ｊの感度検査を可能にする。

なお、上記各実施の形態では、匂い毎の反応値及びその割合を棒グラフで表示しているが、本発明はこれには限られない。例えば、円グラフ、折れ線グラフ等の他の表示方法で、匂い毎のデータを表示するようにしてもよい。

匂いが１種類の物質で構成されている場合には、反応値算出部２３は不要であり、感応膜ａ～ｊの反応値がそのまま対応する匂いの反応値となる。

その他、匂い検出システム１の情報処理装置２０のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。

制御部３１、メモリ３２、外部記憶装置３３、操作部３４、ディスプレイ３５及び入出力部３６、内部バス３０などから構成される匂い検出システム１の処理を行う中心となる部分は、上述のように、専用のシステムとして構築されるようにしてもよいし、通常のコンピュータシステムを用いて実現されるようにしてもよい。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な一時的でない記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する匂い検出システム１を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで匂い検出システム１を構成してもよい。

コンピュータの機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラムの部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS, Bulletin Board System）にコンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介してコンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

なお、本願については、２０２０年４月２日に出願された日本国特許出願２０２０－６７０９８号を基礎とする優先権を主張し、本明細書中に日本国特許出願２０２０－６７０９８号の明細書、請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

本発明は、複数の物質で構成される匂いの検出に適用することができる。

１ 匂い検出システム、１０ 物質センサ、１１（ａ～ｊ） 感応膜、２０ 情報処理装置、２１ 記憶部、２２ 匂い特定部、２３ 反応値算出部、２４ 割合算出部、２５ 表示部、２７ 係数補正部、３０ 内部バス、３１ 制御部、３２ メモリ、３３ 外部記憶装置、３４ 操作部、３５ ディスプレイ、３６ 入出力部、３７ 記録媒体、３９ プログラム、５０ 環境センサ、ａ～ｊ 物質

Claims (15)

1. 気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有し、前記感応膜の反応値を検出する物質センサと、
   前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記気体の匂いを特定する匂い特定部と、
   前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部と、
   前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部と、
   前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示部と、
   を備える匂い検出システム。
2. 前記表示部は、
   前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
   請求項１に記載の匂い検出システム。
3. 前記表示部は、
   前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合とを、比較可能に表示する、
   請求項１又は２に記載の匂い検出システム。
4. 前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、検出時に対応させて記憶する記憶部を備え、
   前記表示部は、
   前記記憶部に記憶された前記感応膜の反応値に基づいて、前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の匂い検出システム。
5. 前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を前記感応膜毎に補正する係数補正部と、
   前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部と、
   を備える、
   請求項１に記載の匂い検出システム。
6. 前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部を備え、
   前記表示部は、
   前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
   請求項５に記載の匂い検出システム。
7. 前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部を備え、
   前記表示部は、
   前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
   請求項６に記載の匂い検出システム。
8. 前記表示部は、
   前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合とを、比較可能に表示する、
   請求項７に記載の匂い検出システム。
9. 前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、検出時に対応させて記憶する記憶部を備え、
   前記表示部は、
   前記記憶部に記憶された前記感応膜の反応値に基づいて、前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値と、前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合との少なくとも１つを、異なる検出時点の間で比較可能に表示する、
   請求項７又は８に記載の匂い検出システム。
10. 前記環境条件を検出する環境センサを備え、
    前記係数補正部は、
    前記環境センサで検出された前記環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値を前記感応膜毎に補正する、
    請求項５から９のいずれか一項に記載の匂い検出システム。
11. 前記環境条件には、湿度、温度、気圧のうちの、少なくとも１つが含まれる、
    請求項５から１０のいずれか一項に記載の匂い検出システム。
12. 気体の匂いを検出する匂い検出システムによって実行される匂い検出方法であって、
    前記気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記気体の匂いを特定する匂い特定ステップと、
    前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出ステップと、
    前記反応値算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出ステップと、
    前記割合算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定ステップで特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示ステップと、
    を含む匂い検出方法。
13. 前記気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記感応膜毎に補正する係数補正ステップと、
    前記係数補正ステップで補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定ステップと、
    前記係数補正ステップで補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定ステップで特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出ステップと、を含み、
    前記表示ステップでは、前記反応値算出ステップで算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定ステップで特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
    請求項１２に記載の匂い検出方法。
14. コンピュータを、
    気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部、
    前記物質センサで検出された前記感応膜の反応値の組み合わせで構成される反応値のパターンと、匂いに対応する物質の反応値の組み合わせで構成される参照用パターンとを比較して、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部、
    前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値の合計に対する、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値の割合を算出する割合算出部、
    前記割合算出部で算出された前記匂い毎の反応値の割合を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する表示部、
    として機能させるプログラム。
15. 気体の匂いを構成する物質に反応する感応膜を前記物質毎に有する物質センサで検出された前記感応膜の反応値を、前記感応膜の周囲の環境条件に応じて定められた前記感応膜毎の係数で、前記感応膜毎に補正する係数補正部、
    前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記気体の匂いを特定する匂い特定部、
    前記係数補正部で補正された前記感応膜の反応値に基づいて、前記匂い特定部で特定された前記匂い毎の反応値を算出する反応値算出部、として機能させ、
    前記表示部は、
    前記反応値算出部で算出された前記匂い毎の反応値を、前記匂い特定部で特定された前記匂いの間で比較可能に表示する、
    請求項１４に記載のプログラム。

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