JPWO2020161917A1 - 匂い探索方法及び匂い探索システム - Google Patents
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Abstract
Description
[1](1)各々異なる匂い物質に対して固有の吸着反応を示すことにより、その吸着状況に応じた検出信号を出力する複数のセンサ素子と、(2)前記複数のセンサ素子からの検出信号を各々数値化することにより、数値である複数の匂い情報を生成する演算装置と、を用いて生成された前記複数の匂い情報に基づいて、匂いを探索する匂い探索方法であって、複数の匂い物質を含有する第1ガスを複数の前記センサ素子で検出する検出ステップと、前記第1ガスの検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第1匂い情報群を生成する生成ステップと、前記第1ガスと異なる第2ガスを複数の前記センサ素子で検出した検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第2匂い情報群を準備する準備ステップと、前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との和又は差を、同一の前記センサ素子を用いて生成された匂い情報同士の和又は差に基づき算出する算出ステップと、を有する匂い探索方法。
以下、実施形態1に係る匂い探索方法の各ステップについて、図1を参照しながら順に説明する。図1は、実施形態1に係る匂い探索方法の各ステップを示すフローチャートである。
検出ステップS1では、第1ガスを複数のセンサ素子11(図7参照)で検出する(図1のS101)。第1ガスは、その他のガスと同様、複数の匂い物質を含む気体である。検出ステップS1においては、第1ガスに加えて、例えば第2ガス等のその他のガスを検出してもよい(図1のS103)。第1ガスとその他のガスとは、同時に検出せず、それぞれ個別に検出する。
生成ステップS2では、検出ステップS1において検出された第1ガスの検出信号に基づいて第1匂い情報群を生成する(図1のS102)。第1ガスの検出信号からは、演算装置によって、匂い情報が生成される。すなわち、第1ガスを検出することにより各センサ素子から出力された検出信号は、演算装置によって、各々数値化され、各センサ素子に対応する複数の匂い情報が生成される。所定のセンサ素子によって出力された検出信号からは、演算装置によって、所定のセンサ素子と1対1に対応する匂い情報が生成される。演算装置の具体的な構成については、後述する。
差分値算出サブステップS2−1においては、検出ステップS1において検出された検出信号のそれぞれについて、極大値と、当該極大値を経た後の最初の極小値(以下「極大値直後の極小値」ともいう)と、の間の差(差分値)を算出する。そして、差分値(極大値とその直後の極小値)が複数存在する場合は、差分値が最大のものを当該測定結果の差分値とする。このようにして、各測定結果に対して、複数のセンサ素子11のそれぞれに関連付けられた差分値を得る。また、この差分値を極大値から極大値直後の極小値まで変化するまでの時間で除することにより、各検出信号についての傾きを得ることができる。
対数演算サブステップS2−2においては、差分値算出サブステップS2−1において算出された差分値のそれぞれについて対数演算を行い、複数のセンサ素子11のそれぞれに関連付けられた対数値を得る。対数演算に際して、底は特に制限されないが、例えば2とすることができる。なお、差分値は、極大値と極小値との間の差であり、正の値(実数)である。差分値と同様にして、傾きについても対数値を得ることができる。
値分類サブステップS2−3においては、対数演算サブステップS2−2において得た各対数値を値の大きさに応じて複数の領域に分類する。分類する領域の数としては、特に制限されないが、例えば、3〜5領域等とすることができる。以下、3領域に分類する場合について説明する。
[対数値]=log2|[差分値]|・・・式(1)
指標生成サブステップS2−4においては、値分類サブステップS2−3において分類された対数値(測定結果)であって、各センサ素子11に対応する対数値(検出結果)に基づき、指標を生成する。指標は、それぞれ、各センサ素子11に対応した値を有する。
準備ステップS3では、第2ガスについて、第1ガスと同様、センサ素子による検出、演算装置による数値化を行い、第2匂い情報群を生成する(図1のS104)。
算出ステップS4では、第1匂い情報群と第2匂い情報群との和又は差を算出し、その結果としての第3匂い情報群を生成する(図1のS105)。第1匂い情報群と第2匂い情報群との和又は差は、同一のセンサ素子を用いて生成された匂い情報同士の和又は差に基づき算出する。
算出ステップS4において、第2匂い情報群と第1匂い情報群との差の結果としての第3匂い情報群が有する複数の匂い情報のうち、一部の匂い情報が負の値となる場合がある。匂い情報は正の値であることが好ましいため、一部の匂い情報が負の値となった場合に、当該一部の匂い情報について調整し、第4匂い情報群を生成することができる(図1のS106)。
調整ステップS5−Aは、第3匂い情報群に含まれる特定の匂い情報が負の値であった場合に、当該特定の匂い情報を第3匂い情報群から除外するステップである。負の値である匂い情報を除外した第3匂い情報群を、第4匂い情報群(1)とすることができる。第4匂い情報群(1)に含まれる匂い情報は、負の値である匂い情報を含まず、0(ゼロ)又は正の値を有する匂い情報のみを含む。
調整ステップS5−Bは、第3匂い情報群に含まれる特定の匂い情報が負の値であった場合に、当該特定の匂い情報の数値を0(ゼロ)に置換するステップである。負の値である匂い情報の数値を0(ゼロ)に置換した第3匂い情報群を、第4匂い情報群(2)とすることができる。第4匂い情報群(1)に含まれる匂い情報は、負の値である匂い情報を含まず、0(ゼロ)又は正の値を有する匂い情報のみを含む。
調整ステップS5−Cは、第3匂い情報群に含まれる特定の匂い情報が負の値であった場合に、第3匂い情報群が有するすべての匂い情報に特定の匂い情報の絶対値を加算するステップである。負の値である特定の匂い情報が複数存在していた場合には、当該負の値の絶対値が最も大きい特定の匂い情報の絶対値を加算することが好ましい。負の値である特定の匂い情報を有する第3匂い情報群のすべての匂い情報に、特定の匂い情報の絶対値のうち最大のものを加算した第3匂い情報群を、第4匂い情報群(3)とすることができる。第4匂い情報群(3)に含まれる匂い情報は、負の値である匂い情報を含まず、0(ゼロ)又は正の値を有する匂い情報のみを含む。
調整ステップS5−Dは、第3匂い情報群に含まれる特定の匂い情報が負の値であった場合に、当該特定の匂い情報が0(ゼロ)又は正の値となるまで、第3匂い情報群に対して第1匂い情報群又は第2匂い情報群を繰り返し加算するステップである。すなわち、第3匂い情報群の各匂い情報に対して、第1匂い情報群又は第2匂い情報群の各匂い情報を繰り返し加算し、負の値であった特定の匂い情報を0(ゼロ)又は正の値とする。このとき、第3匂い情報群が第1匂い情報群から第2匂い情報群を減じた場合の算出結果(差)であった場合、第3匂い情報群に加算するのは第1匂い情報群である。第3匂い情報群が第2匂い情報群から第1匂い情報群を減じた場合の算出結果(差)であった場合、第3匂い情報群に加算するのは第2匂い情報群である。負の値である特定の匂い情報が0(ゼロ)又は正の値となるまで、第3匂い情報群に対して第1匂い情報群又は第2匂い情報群を繰り返し加算した第3匂い情報群を、第4匂い情報群(4)とすることができる。第4匂い情報群(4)に含まれる匂い情報は、負の値である匂い情報を含まず、0(ゼロ)又は正の値を有する匂い情報のみを含む。
抽出ステップS6では、予め作成された匂い情報データベースD2内から、複数の匂い情報群2のうちの一部又は全部を抽出する(S107)。図6は、匂い情報データベースD2の一例を示している。図6に示すように、匂い情報データベースD2には、特定の匂いに関する複数の匂い情報3が相互に関連付けられて、匂い情報群2として格納されている。匂い情報データベースD2には、複数の匂い情報群2が格納されている。図6においては、匂いa、匂いbに関して、センサ素子11のそれぞれについて算出された差分値が示されている。匂いaに関して、センサ素子11−01を用いて算出された差分値は「38.7」であり、センサ素子11−02を用いて算出された差分値は「27.0」である。これら各センサ素子を用いて算出された差分値(匂い情報)を併せて、匂いaについての匂い情報群2となる。なお、図6においては、便宜上、センサ素子11−01〜11−07の差分値(匂い情報)のみを示している。
類似度算出ステップS7では、抽出ステップS6においてデータベースD1内から抽出された匂い情報群2と、第3匂い情報群又は第4匂い情報群との類似度を算出する(S108)。すなわち、抽出ステップS6において匂い情報データベースD2内から抽出された匂い情報群2に含まれる各匂い情報3と、第3匂い情報群又は第4匂い情報群に含まれる各匂い情報3とを、それぞれ対応する匂い情報3同士で比較し、類似度を算出する。第3匂い情報群と比較するのは、調整ステップS5において調整が行われなかった場合である。なお、「それぞれ対応する匂い情報3同士」とは、同一のセンサ素子を用いて検出された匂い情報3同士を意味する。
選択ステップでは、類似度算出ステップS7により算出された類似度に基づき、抽出ステップS6においてデータベースD1内から抽出された複数の匂い情報群2の中から、特定の匂い情報群2を選択する。例えば、データベースD1内から抽出された複数の匂い情報群2の中から、第3匂い情報群又は第4匂い情報群との類似度が所定の閾値よりも高かった匂い情報群2を選択してもよいし、類似度が最も高かった1つ以上の匂い情報群2を選択してもよい。
次に、実施形態2に係る匂い探索システム1について、図面を参照しながら説明する。図7は、匂い探索システム1の概要を示す模式図である。匂い探索システム1は、匂いセンサ10と、生成手段と、準備手段と、算出手段とを有する。生成手段は、複数のセンサ素子からの検出信号を各々数値化することにより、数値である複数の匂い情報3を生成し、第1ガスの検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報3からなる第1匂い情報群を生成する。準備手段は、第1ガスと異なる第2ガスを複数のセンサ素子で検出した検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報3からなる第2匂い情報群を準備する。算出手段は、第2匂い情報群と第1匂い情報群との和又は差を、同一のセンサ素子を用いて生成された匂い情報3同士の和又は差に基づき算出する。
図8は、匂いセンサ10を模式的に示す平面図である。図9は、図8におけるA−A’断面を模式的に示す断面図である。匂いセンサ10は、複数のセンサ素子11を備える。センサ素子11は、それぞれ、匂い物質を吸着する物質吸着膜13と、この物質吸着膜13への匂い物質の吸着状態を検出する検出器15と、を有する。
匂い探索システム1の生成手段、準備手段、算出手段等の各手段は、演算装置としての演算処理装置51によって実現することができる。図7に示すように、演算処理装置51は、匂いセンサ10のセンサ素子11のそれぞれと通信可能に接続されており、センサ素子11のそれぞれが検出した検出結果を演算処理装置51で読み取り、それを基に演算することができる。演算処理装置51は、記憶装置53と接続されていてもよい。記憶装置53には、生成手段、準備手段、算出手段等の各手段を実現するプログラムP1として格納させておくことができる。また、記憶装置53には、検出信号データベースD1や匂い情報データベースD2を格納させておくことができる。
レモンの匂いと、ライムの匂いと、シナモンの匂いと、を合わせると、コーラの匂いとなることが知られている。この知見を基に、実施形態2の匂い探索システム1を用いて検証した。
アロマスター社製のレモン、ライム、及びシナモンの匂いサンプルを用いて、官能試験を行った。各匂いサンプル約10μlを、それぞれ香料試験紙に滴下し、各香料試験紙をサンプル瓶に封入した。10分間放置した後、サンプル瓶を開栓し、試験員による官能試験を行った。官能試験の結果、7人中7人がコーラに近い香りであったと評価した。
アロマスター社製のレモンの匂いサンプルとシナモンの匂いサンプルを予め混合し、混合した匂いサンプルについて検出信号の差分値を含む第1匂い情報群を生成した。アロマスター社製のライムの匂いサンプルについて検出信号の差分値を含む第2匂い情報群を生成した。第1匂い情報群と第2匂い情報群との和を算出し、第3匂い情報群を生成した。
表1に示した条件としたこと以外は、実施例1−1と同様にして匂い情報群を選択した。なお、実施例1−4〜1−10については、第3匂い情報群に含まれる匂い情報が負の値となった場合に、当該負の値となった匂い情報を除外して第4匂い情報群を生成し、第4匂い情報群に基づいて類似度を算出した。実施例1−2〜1−10の選択結果を表2に示す。
イソ吉草酸の匂いと、バニリンの匂いと、を合わせると、チョコレートの匂いとなることが知られている。この知見を基に、実施形態2の匂い探索システム1を用いて検証した。
イソ吉草酸の1000倍希釈水溶液と、アロマスター社製のバニリンの匂いサンプルを用いて、官能試験を行った。イソ吉草酸の1000倍希釈水溶液を微量滴下した綿棒、及びバニリンの匂いサンプル約10mgを滴下した綿棒を、サンプル瓶に封入した。10分間放置した後、サンプル瓶を開栓し、試験員による官能試験を行った。官能試験の結果、9人中9人がチョコレートに近い香りであったと評価した。
表4に示した条件としたこと以外は、実施例1−1と同様にして匂い情報群を選択した。なお、実施例3−1〜3−3については、第3匂い情報群に含まれる匂い情報が負の値となった場合に、当該負の値となった匂い情報を除外して第4匂い情報群を生成し、第4匂い情報群に基づいて類似度を算出した。実施例2−1、3−1〜3−3の選択結果を表5に示す。実施例において用いた各サンプルの詳細について、表3に示す。
前記抽出ステップにより抽出された前記複数の匂い情報群の内の一部又は全部の匂い情報群と前記第3匂い情報群との類似度を算出する類似度算出ステップと、
前記類似度算出ステップにより算出された前記類似度に基づき、前記複数の匂い情報群の中から特定の匂い情報群を選択する選択ステップと、を更に有するものであってもよい。
3:匂い情報 10:匂いセンサ
11:センサ素子 13:物質吸着膜
15:検出器 17:センサ基板
51:演算処理装置 53:記憶装置
D1:検出信号データベース D2:匂い情報データベース
Claims (9)
- (1)各々異なる匂い物質に対して固有の吸着反応を示すことにより、その吸着状況に応じた検出信号を出力する複数のセンサ素子と、
(2)前記複数のセンサ素子からの検出信号を各々数値化することにより、数値である複数の匂い情報を生成する演算装置と、
を用いて生成された前記複数の匂い情報に基づいて、匂いを探索する匂い探索方法であって、
複数の匂い物質を含有する第1ガスを複数の前記センサ素子で検出する検出ステップと、
前記第1ガスの検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第1匂い情報群を生成する生成ステップと、
前記第1ガスと異なる第2ガスを複数の前記センサ素子で検出した検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第2匂い情報群を準備する準備ステップと、
前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との和又は差を、同一の前記センサ素子を用いて生成された匂い情報同士の和又は差に基づき算出する算出ステップと、を有する匂い探索方法。 - 前記算出ステップにおいて、前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との差の結果としての第3匂い情報群が有する複数の匂い情報の内の特定の匂い情報が負の値である場合に、当該特定の匂い情報を前記第3匂い情報群から除外する調整ステップ、を更に有する請求項1に記載の匂い探索方法。
- 前記算出ステップにおいて、前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との差の結果としての第3匂い情報群が有する複数の匂い情報の内の特定の匂い情報が負の値である場合に、当該特定の匂い情報の数値を0に置換する調整ステップ、を更に有する請求項1に記載の匂い探索方法。
- 前記算出ステップにおいて、前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との差の結果としての第3匂い情報群が有する複数の匂い情報の内の特定の匂い情報が負の値である場合に、前記第3匂い情報群が有するすべての匂い情報に当該特定の匂い情報の絶対値を加算する調整ステップ、を更に有する請求項1に記載の匂い探索方法。
- 前記算出ステップにおいて、前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との差の結果としての第3匂い情報群が有する複数の匂い情報の内の特定の匂い情報が負の値である場合に、前記特定の匂い情報が0又は正の値となるまで、前記第3匂い情報群に対して前記第2匂い情報群を繰り返し加算する調整ステップ、を更に有する請求項1に記載の匂い探索方法。
- 複数の匂い情報からなる匂い情報群が複数格納されたデータベース内から前記複数の匂い情報群の内の一部又は全部を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにより抽出された前記複数の匂い情報群の内の一部又は全部の匂い情報群と前記第3匂い情報群との類似度を算出する類似度算出ステップと、
前記類似度算出ステップにより算出された前記類似度に基づき、前記複数の匂い情報群の中から特定の匂い情報群を選択する選択ステップと、を更に有する請求項1に記載の匂い探索方法。 - 前記類似度算出ステップにおいて、類似度の算出が、前記匂い情報群を、前記匂い情報群に含まれる各匂い情報を座標とするベクトルとした場合に、2つの匂い情報群の間のコサイン類似度、コサイン類似度における両ベクトルがなす角度θをπで除した値(θ/π)についてのコサイン類似度、ベクトル間距離、ピアソン相関係数、偏差パターン類似度のうちのいずれかを算出することである、請求項6に記載の匂い探索方法。
- 前記選択ステップにおいて、前記類似度が所定の閾値よりも高い匂い情報群、又は前記類似度が最も高い匂い方法群を前記特定の匂い情報群として選択する、請求項6又は請求項7に記載の匂い探索方法。
- 各々異なる匂い物質に対して固有の吸着反応を示すことにより、その吸着状況に応じた検出信号を出力する複数のセンサ素子を備え、複数の匂い物質を含有する第1ガスを複数の前記センサ素子で検出する匂いセンサと、
前記複数のセンサ素子からの検出信号を各々数値化することにより、数値である複数の匂い情報を生成し、前記第1ガスの検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第1匂い情報群を生成する生成手段と、
前記第1ガスと異なる第2ガスを複数の前記センサ素子で検出した検出結果に基づいて生成された複数の匂い情報からなる第2匂い情報群を準備する準備手段と、
前記第2匂い情報群と前記第1匂い情報群との和又は差を、同一の前記センサ素子を用いて生成された匂い情報同士の和又は差に基づき算出する算出手段と、
を有する匂い探索システム。
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