WO2022114158A1

WO2022114158A1 - 空気質判定システム、空気質判定方法、及びセンサモジュール

Info

Publication number: WO2022114158A1
Application number: PCT/JP2021/043503
Authority: WO
Inventors: 俊輝新家; 厚夫中尾; 陽介花井; 貴裕野上
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-06-02
Also published as: JPWO2022114158A1; CN116457654A; US20240036018A1

Abstract

本開示の課題は、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制することである。本開示の空気質判定方法は、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、出力ステップと、を含む。温度制御ステップでは、試料ガスに暴露された感応部（２）の温度を、感応部（２）の温度が上昇する昇温期間と感応部（２）の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。取得ステップでは、試料ガスに暴露された感応部（２）の電気的特性値を取得する。判定ステップでは、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデル（ＭＤ１）を用い、電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。出力ステップでは、判定ステップの判定結果を出力する。

Description

空気質判定システム、空気質判定方法、及びセンサモジュール

　本開示は、空気質判定システム、空気質判定方法、及びセンサモジュールに関する。より詳細には、本開示は、試料ガスの空気質の状態を判定する空気質判定システム、空気質判定方法、及びセンサモジュールに関する。

　特許文献１は、半導体式のガス検知素子と通電加熱制御部と演算部とを備えるガス検知装置を開示する。通電加熱制御部は、ガス検知素子に電圧をかけてパージ加熱する第一通電状態と、ガス検知素子に雰囲気ガスを吸着させる吸着状態に維持する第二通電状態と、を交互に繰り返す。演算部は、第一通電状態から第二通電状態に切り替わった直後のガス検知素子の第一出力と、第二通電状態が終了する時点でのガス検知素子の第二出力との差を求め、この差に基づいて警報の判断を行う。

　上記のガス検知装置において、ガス検知素子の出力は温度依存性を有しているため、第一通電状態に比べて低温の第二通電状態の第二出力には、環境温度に起因した変動分が含まれる可能性がある。その場合、第一出力と第二出力との差分が環境温度によって変動する可能性があり、試料ガスの空気質の状態を誤判定する可能性があった。

特開２００１－２９６２６５号公報

　本開示の目的は、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる空気質判定システム、空気質判定方法、及びセンサモジュールを提供することにある。

　本開示の一態様の空気質判定方法は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部を用いる空気質判定方法である。前記空気質判定方法は、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、出力ステップと、を含む。前記温度制御ステップでは、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度を、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。前記取得ステップでは、前記試料ガスに暴露された前記感応部の前記電気的特性値を取得する。前記判定ステップでは、前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う。前記出力ステップでは、前記判定ステップの判定結果を出力する。

　本開示の一態様の空気質判定方法は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部を用いる空気質判定方法である。前記空気質判定方法は、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、出力ステップと、を含む。前記感応部は複数の感応モジュールを含む。前記温度制御ステップでは、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの温度を、前記複数の感応モジュールの各々において、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。前記取得ステップでは、前記試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの各々の前記電気的特性値を取得する。前記判定ステップでは、前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記複数の感応モジュールの各々の前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う。前記出力ステップでは、前記判定ステップの判定結果を出力する。

　本開示の一態様の空気質判定システムは、感応部と、暴露部と、温度制御素子と、制御部と、取得部と、判定部と、出力部と、を備える。前記感応部は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。前記暴露部は、所定の測定期間に前記感応部を試料ガスに暴露させる。前記温度制御素子は、前記感応部の加熱と冷却の少なくとも一方を行う。前記制御部は、前記所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度が、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、前記温度制御素子を制御する。前記取得部は、前記所定の測定期間における前記感応部の前記電気的特性値を取得する。前記判定部は、前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う。前記出力部は、前記判定部の判定結果を出力する。

　本開示の一態様の空気質判定システムは、複数の感応モジュールと、暴露部と、温度制御素子と、制御部と、取得部と、判定部と、出力部と、を備える。前記複数の感応モジュールは、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値がそれぞれ変化する。前記暴露部は、所定の測定期間に前記複数の感応モジュールを試料ガスに暴露させる。前記温度制御素子は、前記複数の感応モジュールの加熱と冷却の少なくとも一方を行う。前記制御部は、前記所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの各々の温度が、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、前記温度制御素子を制御する。前記取得部は、前記所定の測定期間における前記複数の感応モジュールの前記電気的特性値を取得する。前記判定部は、前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記複数の感応モジュールの前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う。前記出力部は、前記判定部の判定結果を出力する。

　本開示の一態様のセンサモジュールは、感応部と、温度制御素子と、を有する。前記感応部は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。前記温度制御素子は、前記感応部の加温と冷却の少なくとも一方を行う。前記温度制御素子は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度が、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように前記感応部の温度を変化させる。

図１は、本開示の一実施形態に係る空気質判定システムの概略的なシステム構成図である。図２は、同上の空気質判定システムが備える感応部の概略的な説明図である。図３は、同上の感応部が検出対象の分子を吸収する前と吸収した後の状態をそれぞれ示す概略的な説明図である。図４は、同上の空気質判定システムが備える温度制御素子に流れる電流、収納空間の温度、負特性感応素子の出力、及び正特性感応素子の出力をそれぞれ示す波形図である。図５は、同上の空気質判定システムが備える１６個の感応素子について温度変化に応じた抵抗値変化の測定結果を示すグラフである。図６は、同上の空気質判定システムが備える複数の感応素子から出力データを出力する過程を説明する説明図である。図７は、同上の空気質判定システムの感応部の温度を２５℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化させた場合の感応部の出力データを示す説明図である。図８は、同上の空気質判定システムの感応部の温度を０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲で変化させた場合の感応部の出力データを示す説明図である。図９は、同上の空気質判定システムの感応部の温度を－２０℃以上かつ５℃以下の温度範囲で変化させた場合の感応部の出力データを示す説明図である。図１０は、同上の空気質判定システムの推論フェーズの動作を説明するフローチャートである。図１１は、変形例１の空気質判定システムの感応部の温度を２５℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化させた場合の差分データを示す説明図である。図１２は、変形例１の空気質判定システムの感応部の温度を０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲で変化させた場合の差分データを示す説明図である。図１３は、変形例１の空気質判定システムの感応部の温度を－２０℃以上かつ５℃以下の温度範囲で変化させた場合の差分データを示す説明図である。図１４は、変形例２の空気質判定システムが備える複数の感応モジュールの概略的な平面図である。図１５は、変形例２の空気質判定システムが備える複数の感応モジュールの温度の時間変化を示すグラフである。図１６は、変形例２の空気質判定システムが備える複数の感応モジュールの概略的な平面図である。図１７は、変形例２の空気質判定システムが備える感応部の側面図である。図１８は、変形例２の空気質判定システムが備える複数の感応モジュールの概略的な平面図である。図１９は、一実施形態の空気質判定システムが備えるセンサモジュールの概略的な分解斜視図である。

　以下、場合によって図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、各要素の寸法比率は図面に図示された比率に限られるものではない。

　本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。

　（実施形態）
　（１）概要
　図１は、本実施形態に係る空気質判定システム１の概略的なシステム構成図である。

　空気質判定システム１は、例えば、検出対象の分子として匂い分子を検出するために用いられる。検出対象の匂い分子は、例えば、人の体臭成分に含まれるベンズアルデヒド（Benzaldehyde）、ノナナール（Nonanal）、ピロール（Pyrrol）等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）及びアンモニア等を含み得る。

　空気質判定システム１は、例えば、被験者の体から採取した体臭を含む気体又は呼気、或いは建物の部屋から採取した空気等の試料ガスに含まれる匂い分子であるＶＯＣを検出する。なお、空気質判定システム１の検出対象の分子はＶＯＣに限定されず、ＶＯＣを含む複数種類の匂い分子でもよい。

　空気質判定システム１は、被験者の体から採取した体臭を含む気体又は呼気を試料ガスとし、試料ガスの空気質の状態を判定することによって、被験者の健康状態を判定する用途等に利用可能である。被験者が、車、鉄道車両、航空機、船舶などの乗り物の運転者である場合、空気質判定システム１は、試料ガスの空気質の状態を判定することによって、運転者の疲労度又は覚醒度などを判定する用途に用いられてもよい。また、空気質判定システム１は、被験者から採取した試料ガスの空気質の状態を判定することによって、生体認証を行ってもよいし、災害現場等においてがれき等の下敷きになっている要救助者から放出される体臭を含む気体又は呼気を検出することで、要救助者を探索する用途に用いられてもよい。なお、試料ガスは人体から出る気体（呼気等）に限定されず、空気質判定システム１は、食品等が腐敗する際に出るガスの存否を検出することで、食品の品質管理を行うものでもよい。また、空気質判定システム１は、部屋の建材などから放出されるＶＯＣの存否を検出することで、部屋内の空気質の状態を判定してもよい。また、空気質判定システム１は、火災によって発生するガス、爆発物又は薬物等から放出されるガス、又は、毒性を有するガスの存否などを判定するものでもよい。

　図１に示すように、空気質判定システム１は、感応部２と、暴露部（センサ収納室１０）と、温度制御素子３と、判定モジュール５と、を備える。判定モジュール５は、温度制御部５１と、判定部５５と、を少なくとも備える。つまり、空気質判定システム１は、感応部２と、暴露部（センサ収納室１０）と、温度制御素子３と、温度制御部５１と、判定部５５と、を備えている。

　感応部２は、図３に示すように、有機組成物２１及び有機組成物２１の中に分散された導電粒子２２を有し、感度を有する１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。

　暴露部（センサ収納室１０）は、所定の測定期間に感応部２を試料ガスに暴露させる。

　温度制御素子３は、感応部２の加熱と冷却の少なくとも一方を行う。

　温度制御部５１は、温度制御素子３を制御することによって感応部２の温度を制御する。温度制御部５１は、試料ガスに暴露された感応部２の温度が、昇温期間と降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、温度制御素子３を制御する。昇温期間は感応部２の温度が上昇する期間であり、降温期間は感応部２の温度が降下する期間である。

　判定部５５は、試料ガスの空気質の状態を判定する。判定部５５は、試料ガスに暴露された感応部２の温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターンに基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。

　ここにおいて、感応部２の電気的特性値は、例えば、電気抵抗、又は電気抵抗に対応する電流値或いは電圧値、等である。試料ガスの空気質の状態を判定するとは、試料ガス中に検知対象の分子が存在するか否か、換言すれば、試料ガス中に所定の濃度を超える検知対象の分子が存在するか否かを判定することでもよいし、試料ガス中に存在する検知対象の分子の種類を判定することでもよい。また、検知対象の分子は１種類に限定されない。検知対象の分子が複数種類ある場合、空気質の状態を判定するとは、種類ごとの分子の存否及び濃度などを判定することでもよい。また、空気質の状態の判定は試料ガスの匂いの質（例えば、いい匂い、悪臭等）を判定することでもよい。

　本実施形態の空気質判定システム１では、温度制御部５１は、温度制御素子３を制御することによって、試料ガスに暴露された感応部２の温度を、昇温期間と降温期間とを含む温度変化パターンで変化させる。そして、判定部５５は、試料ガスに暴露された感応部２の温度を昇温期間と降温期間とを含む温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターンに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定する。ここで、感応部２が感度を有する分子に反応して感応部２の電気的特性値が変化すると、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化パターンが、感応部２が感度を有する分子が存在しない状態での変化パターンから変動する。したがって、判定部５５は、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化パターンの変動に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができ、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。

　（２）詳細
　（２．１）構成
　本実施形態の空気質判定システム１は、図１に示すように、上述の感応部２、温度制御素子３、及び、判定モジュール５、を備える。判定モジュール５は、温度制御部５１、及び、判定部５５を含む処理部５０を備える。また、空気質判定システム１は、温度センサ４と、センサ収納室１０と、を更に備え、判定モジュール５は、記憶部５２と、表示部５７と、を更に備えている。

　感応部２と温度制御素子３と温度センサ４とはセンサ収納室１０の内部の収納空間１１に収容されている。センサ収納室１０には、収納空間１１に空気を導入するための導入口１２と、収納空間１１から外部に空気を排出するための排気口１３と、が設けられている。試料ガスは導入口１２から収納空間１１に導入され、排気口１３を通って外部に排出される。ここにおいて、収納空間１１を有するセンサ収納室１０にて、所定の測定期間に感応部２を試料ガスに暴露させる暴露部が実現される。所定の測定期間に、暴露部となるセンサ収納室１０の収納空間１１に試料ガスを導入することによって、収納空間１１に収納された感応部２を試料ガスに暴露する。つまり、空気質判定システム１は、所定の測定期間に感応部２を試料ガスに暴露させる暴露部として、収納空間１１を有している。なお、空気質判定システム１は、収納空間１１に試料ガスを送り込むための送風装置等を備えていてもよい。

　収納空間１１の内部には温度制御素子３として板状の電熱素子３１が配置されており、電熱素子３１の上に感応部２が配置されている。また、収納空間１１の内部には感応部２の近傍にサーミスタ等の温度センサ４が配置されている。温度センサ４は、感応部２の温度を検出するためのセンサであり、本実施形態では感応部２の周囲の温度（収納空間の温度）を検出することによって、感応部２の温度を間接的に検出している。

　感応部２は、感度を有する１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。本実施形態では、感応部２が、互いに感応特性が異なる複数の感応素子Ａｘ（ｘは自然数）を有している。本実施形態では感応部２が１６個の感応素子Ａｘを有しており、以下では１６個の感応素子Ａｘの各々を感応素子Ａ１～Ａ１６（図２参照）と表記する場合もある。１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６は、平板状の基板２０の上に４行４列に並べて配置されている。

　ここで、各感応素子Ａｘの各々は、図２及び図３に示すように、有機材料を円盤状に成形した有機組成物２１と、有機組成物２１の中に分散された導電粒子２２とを有して膜状に形成されている。感応素子Ａｘが検出対象の分子を含む試料ガスに暴露されると、検出対象の分子を有機組成物２１が吸収して膨張する。図３において、左側の図は感応素子Ａｘが検出対象の分子Ｍ１を吸収する前の状態を示し、右側の図は感応素子Ａｘが検出対象の分子Ｍ１を吸収した後の状態を示している。感応素子Ａｘが検出対象の分子Ｍ１を吸収すると有機組成物２１が膨張するので、感応素子Ａｘが検出対象の分子Ｍ１を吸収した後は、検出対象の分子Ｍ１を吸収する前に比べて、導電粒子２２同士の間隔が広がった状態となり、感応素子Ａｘの電気抵抗が大きくなる。本実施形態では検出対象の分子が、ベンズアルデヒド、ノナナール、ピロール等の匂い分子である。つまり、感応素子Ａｘは、匂い分子に対して感度を有する有機組成物２１を有しており、感応部２が匂い分子を含む試料ガスに暴露されると、有機組成物２１が匂い分子を吸着することによって膨張し、有機組成物２１の電気抵抗が増加するのである。

　なお、感応素子Ａｘは、温度に応じて電気的特性値（電気抵抗）が変化する温度依存性を有している。ここで、感応素子Ａｘには、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する正の抵抗係数を有する感応素子（以下、正特性感応素子ともいう）Ａｘと、温度上昇に応じて電気抵抗が低下する負の抵抗係数を有する感応素子（以下、負特性感応素子ともいう）Ａｘと、がある。

　本実施形態では、感応部２が、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で負の抵抗係数を有する負特性感応素子を含んでおり、感応素子Ａ１～Ａ１１が負特性感応素子に該当する。また、感応部２が、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で正の抵抗係数を有する正特性感応素子を含んでおり、感応素子Ａ１２～Ａ１６が正特性感応素子に該当している。温度制御部５１は、図４に示すように、電熱素子３１にパルス的に電流Ｉ１を流すことによって、感応部２の温度を制御する。電熱素子３１にパルス的に電流Ｉ１が流れることによって、感応部２の温度が上昇する昇温期間ＵＴ１と、感応部２の温度が降下する降温期間ＤＴ１と、が交互に繰り返すような温度変化パターンに感応部２の温度が制御される。ここで、感応部２の温度変化に応じて、収納空間１１の温度Ｔ１１も、温度が上昇する昇温期間ＵＴ１と、温度が降下する降温期間ＤＴ１と、が交互に繰り返すような温度変化パターンで変化する。なお、昇温期間ＵＴ１の長さは匂い分子の脱離に必要な時間であり、例えば数十秒であるが、この時間は適宜変更が可能である。降温期間ＤＴ１の長さは、匂い分子の吸着による電気的特性値の変動が安定するまでに必要な時間であり、例えば数十秒であるが、この時間は適宜変更が可能である。

　感応素子Ａ１は温度上昇に応じて抵抗値が低下する負特性感応素子である。そのため、感応素子Ａ１の温度を上記の温度変化パターンで変化させた場合、感応素子Ａ１の抵抗値ＲＡ１の変化パターンは、昇温期間ＵＴ１では温度の上昇に応じて抵抗値ＲＡ１が減少し、降温期間ＤＴ１では温度の低下に応じて抵抗値ＲＡ１が増加するような変化パターンとなる。ここで、感応素子Ａ１が匂い分子を含む試料ガスに暴露されている場合、昇温期間ＵＴ１では匂い分子の脱離によって抵抗値ＲＡ１が低下し、降温期間ＤＴ１では匂い分子の吸収によって抵抗値ＲＡ１が増加する。そのため、感応素子Ａ１の抵抗値ＲＡ１の変化パターンは、温度変化による変動分に、感応素子Ａ１が吸着する匂い分子の量に応じた変動分が重畳した変化パターンとなる。図４では、匂い分子を含まない標準ガス（例えば窒素ガス）に感応素子Ａ１が暴露されているときの抵抗値ＲＡ１を実線で示し、匂い分子を含む試料ガスに感応素子Ａ１が暴露されているときの抵抗値ＲＡ１を点線で示している。

　また、感応素子Ａ１６は温度上昇に応じて抵抗値が増大する正特性感応素子である。そのため、感応素子Ａ１６の温度を上記の温度変化パターンで変化させた場合、感応素子Ａ１６の抵抗値ＲＡ１６の変化パターンは、昇温期間ＵＴ１では温度の上昇に応じて抵抗値ＲＡ１６が増加し、降温期間ＤＴ１では温度の低下に応じて抵抗値ＲＡ１６が減少するような変化パターンとなる。ここで、感応素子Ａ１６が匂い分子を含む試料ガスに暴露されている場合、昇温期間ＵＴ１では匂い分子の脱離によって抵抗値ＲＡ１６が低下し、降温期間ＤＴ１では匂い分子の吸収によって抵抗値ＲＡ１６が増加する。そのため、感応素子Ａ１６の抵抗値ＲＡ１６の変化パターンは、温度変化による変動分（昇温期間ＵＴ１に増加、降温期間ＤＴ１に低下）に、感応素子Ａ１が吸着する匂い分子の量に応じた変動分が重畳した変化パターンとなる。図４では、標準ガス（例えば窒素ガス）に感応素子Ａ１６が暴露されているときの抵抗値ＲＡ１６を実線で示し、匂い分子を含む試料ガスに感応素子Ａ１６が暴露されているときの抵抗値ＲＡ１６を点線で示している。

　本実施形態では温度制御素子３が感応部２を加熱する電熱素子３１であり、温度制御部５１は温度制御素子３を制御することによって、感応部２の温度を、周囲温度である第１温度と、周囲温度よりも高い第２温度との間で変化させる。なお、第２温度は、例えば第１温度に比べて７℃～３５℃程度高い温度に設定される。第１温度と第２温度との差は、匂い分子の吸着及び脱離が発生するような温度差であって、温度変化に起因して発生する抵抗値変化ができるだけ小さくなるような温度差であるのが好ましい。ここで、第１温度と第２温度との差は、少なくとも７℃以上であればよく、３５℃以下であればよい。また、第１温度と第２温度との差は２０℃以上かつ３５℃以下であるのが好ましく、より好ましくは２０℃以上かつ２５℃以下である。

　例えば、第１温度が２５℃である場合、温度制御部５１は、感応部２の温度を、第１温度である２５℃と、第２温度である５０℃との間で制御する。また、第１温度が０℃である場合、温度制御部５１は、感応部２の温度を、第１温度である０℃と、第２温度である２５℃との間で制御する。また、第１温度が－２０℃である場合、温度制御部５１は、感応部２の温度を、第１温度である－２０℃と、第２温度である５℃との間で制御する。なお、温度制御部５１が感応部２の温度を変化させる温度変化パターンは上記の温度変化パターンに限定されず、温度制御部５１は、試料ガスの空気質の状態に応じて感応部２の出力の変化パターンの変動がより大きくなるような温度変化パターンで感応部２の温度を変化させればよい。

　下記の表１は、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６の組成を示している。なお、表１において側鎖特徴の欄に記載した側鎖の％表示は、側鎖全体に対する割合を示している。

　負特性感応素子である感応素子Ａ１～Ａ１１が有する有機組成物２１は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を有している。感応素子Ａ１～Ａ１１が有する有機組成物２１は、下記の化学式１で示される構造と、下記の化学式２で示される構造とが、ＳｉとＯが交互に配列されるように連結された構造を有している。化学式１及び化学式２において複数のＲ１のいずれかがメチル基を含む。

　正特性感応素子は、第１～第４の感応素子の少なくとも１つを含む。

　第１の感応素子である感応素子Ａ１２は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にポリエチレングリコール基（具体的には、側鎖にメトキシポリエチレングリコールプロピル基及びフェニル基）を有する有機組成物２１を有している。なお、感応素子Ａ１２は、下記の化学式３で示される構造を有している。化学式３において、ｍは例えば２～１０００、ｎは例えば２～１０００である。

　第２の感応素子である感応素子Ａ１３は、主鎖にテレフタル酸修飾ＰＥＧを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にニトロ基を有する有機組成物２１を有している。感応素子Ａ１３は、下記の化学式４で示される構造を有している。化学式４において、ｍは例えば２～１０００、ｎは例えば２～１０００である。

　第３の感応素子である感応素子Ａ１４，Ａ１５は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にはメチル基を含まず、側鎖にシアノプロピル基を有する有機組成物２１を有している。感応素子Ａ１４は、下記の化学式５で示される構造を有しており、感応素子Ａ１４の有機組成物２１は側鎖に９０％のシアノプロピル基と１０％のフェニル基を有している。感応素子Ａ１５は、下記の化学式６で示される構造を有しており、感応素子Ａ１５の有機組成物２１は側鎖の１００％がシアノプロピル基である。

　第４の感応素子である感応素子Ａ１６は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にシアノアリル基（具体的にはジシアノアリル基）を有する有機組成物２１を有している。感応素子Ａ１６は、下記の化学式７で示される構造を有している。

　ここで、図５は、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６が標準ガス（例えば窒素ガス）に暴露されている状態で感応素子Ａ１～Ａ１６の抵抗値を測定した結果の一例を示している。図５では、感応素子Ａ１～Ａ１６の各々について、２０℃における抵抗値を基準として－２０℃、－１０℃、０℃、１０℃、３０℃、４０℃、及び５０℃における抵抗値を百分率で表示している。この測定結果より、感応素子Ａ１４～Ａ１６は２０℃から５０℃の温度範囲では、温度変化に応じた抵抗値変化が少ない感応素子であることが判る。したがって、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で感応素子Ａ１４～Ａ１６の温度を変化させれば、感応素子Ａ１４～Ａ１６の抵抗値の変化パターンに基づいて空気質の状態の判定を精度よく行うことが可能になる。

　なお、本実施形態では、感応部２が、正特性感応素子として、第１～第４の感応素子Ａ１２～Ａ１６を含んでいるが、第１～第４の感応素子Ａ１２～Ａ１６をすべて含むことは必須ではなく、第１～第４の感応素子Ａ１２～Ａ１６のうちの１種以上を含んでいればよい。

　温度制御部５１は、処理部５０からの制御信号を受け、ヒータのような電熱素子３１である温度制御素子３を制御することによって感応部２の温度を制御する。温度制御部５１は、温度制御素子３による加熱を開始する前の温度センサ４の検出結果に基づいて環境温度を取得し、取得した環境温度を第１温度とする。また、温度制御部５１は、第１温度よりも所定温度（例えば２５℃）高い温度を第２温度とする。そして、温度制御部５１は、温度センサ４の検出結果に基づいて、試料ガスに暴露された感応部２の温度が、第２温度まで上昇する昇温期間ＵＴ１と、第１温度まで降下する降温期間ＤＴ１とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、温度制御素子３を制御する。本実施形態では、温度制御部５１は、処理部５０からの制御信号に応じて、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを１回ずつ含む温度変化パターンを繰り返すことによって、感応部２の昇温と降温とを繰り返し行う。ここで、感応部２が感度を有する分子Ｍ１を含む試料ガスに感応部２が暴露されている場合、昇温期間ＵＴ１において感応部２の温度が昇温すると、有機組成物２１に吸収されている分子Ｍ１が脱離することによって、感応部２の電気的特性値である電気抵抗が低下する。その後の降温期間ＤＴ１において有機組成物２１の温度が降下すると、有機組成物２１が分子Ｍ１を吸着することによって、感応部２の電気的特性値である抵抗値が増加する。

　記憶部５２は、１以上の記憶装置を含む。記憶装置は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等である。記憶部５２は、試料ガスの空気質の状態を判定するために用いる学習済みモデルＭＤ１等を記憶する。学習済みモデルＭＤ１は、感応部２が暴露される気体に関する第１条件、及び、感応部２を昇温及び降温させる温度変化パターンに関する第２条件をそれぞれ変化させたときの感応部２の出力の変化パターンを学習データとして、感応部２の出力の変化パターンと試料ガスの空気質の状態との関係を学習した学習済みモデルである。学習済みモデルＭＤ１は、空気質判定システム１によって生成されてもよいが、空気質判定システム１以外の学習システムで生成されてもよい。

　表示部５７は、例えば、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置を含む。表示部５７は、処理部５０から入力される判定結果を表示する。例えば、表示部５７は、試料ガスにおける匂い分子の有無、匂い分子が存在する場合は匂い分子の量、匂いの質等を表示する。

　処理部５０は、空気質判定システム１の動作を制御する制御回路である。処理部５０は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラム（アプリケーション）を実行することで、処理部５０として機能する。プログラムは、ここでは処理部５０のメモリ又は記憶部５２に予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

　処理部５０は、図１に示すように、取得部５３と、学習部５４と、判定部５５と、出力部５６と、を有している。図１において、取得部５３と、学習部５４と、判定部５５と、出力部５６と、は実体のある構成を示しているわけではなく、処理部５０によって実現される機能を示している。

　取得部５３は、温度制御部５１が温度制御素子３にパルス的に電流を流した状態で、温度センサ４によって検出される感応部２の温度変化パターンのデータと、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを１回ずつ含む１周期分の感応素子Ａ１～Ａ１６のパルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６（図６参照）と、を取得する。なお、感応素子Ａ１～Ａ１６にはそれぞれ一定の直流電圧が印加されており、取得部５３は、感応素子Ａ１～Ａ１６の電気抵抗の変化を感応素子Ａ１～Ａ１６に流れる電流の変化として取得する。したがって、パルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６は、それぞれ、感応素子Ａ１～Ａ１６の電気抵抗に応じて大きさが変化する電流信号となる。

　取得部５３は、感応部２の温度変化パターンのデータと、感応素子Ａ１～Ａ１６の１周期分のパルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６とを取得すると、パルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６を所定の順番でつなげたパルス列を感応部２の出力データＰＳ（つまり電気的特性値の変化パターン）として取得する。図６に示す出力データＰＳ１～ＰＳ３は、それぞれ、組成が互いに異なる３種類の試料ガスに感応部２が暴露された状態での出力データＰＳの一例である。１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６は、検出対象の分子に対する感応特性が互いに異なっているので、出力データＰＳ１～ＰＳ３は電気的特性値の変化パターンが互いに異なるパルス列となる。

　図７～図９は３種類の匂い分子を含む３種類の試料ガスと、標準ガスとに感応部２を暴露した状態で得られる感応部２の出力データの一例を示している。ＰＳ０は、標準ガスに感応部２を暴露した状態での感応部２の標準出力データである。ＰＳ１１は２ｐｐｍのベンズアルデヒドを含む試料ガスに感応部２を暴露した状態での出力データ、ＰＳ１２は２ｐｐｍのノナナールを含む試料ガスに感応部２を暴露した状態での出力データ、ＰＳ１３は２ｐｐｍのピロールを含む試料ガスに感応部２を暴露した状態での出力データである。ここで、図７は、感応部２の温度を２５℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化させた場合の出力データを示し、図８は、感応部２の温度を０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲で変化させた場合の出力データを示し、図９は、感応部２の温度を－２０℃以上かつ５℃以下の温度範囲で変化させた場合の出力データを示している。

　図７より感応部２の温度を２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化させる場合、負特性感応素子（感応素子Ａ１～Ａ１１）に比べて正特性感応素子（感応素子Ａ１２～Ａ１６）の方が、標準ガスに暴露されたときの出力データと、匂い分子を含む試料ガスに暴露されたときの出力データとの差が顕著になっている。したがって、感応部２の温度が２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化する場合は、正特性感応素子（感応素子Ａ１２～Ａ１６）の出力データに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定しやすくなる。すなわち、温度制御部５１は、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で、正特性感応素子の温度を上昇させる昇温期間ＵＴ１と、正特性感応素子の温度を降下させる降温期間ＤＴ１と、を含む温度変化パターンで、正特性感応素子の温度を変化させることが好ましい。

　また、図８及び図９より感応部２の温度を－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲で変化させる場合、正特性感応素子（感応素子Ａ１２～Ａ１６）に比べて負特性感応素子（感応素子Ａ１～Ａ１１）の方が、標準ガスに暴露されたときの出力データと、匂い分子を含む試料ガスに暴露されたときの出力データとの差が顕著になっている。したがって、感応部２の温度が－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲で変化する場合は、負特性感応素子（感応素子Ａ１～Ａ１１）の出力データから試料ガスの空気質の状態を判定しやすくなる。すなわち、温度制御部５１が、－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲内で、負特性感応素子の温度を上昇させる昇温期間ＵＴ１と、負特性感応素子の温度を降下させる降温期間ＤＴ１と、を含む温度変化パターンで、負特性感応素子の温度を変化させることが好ましい。

　上述のように、本実施形態の感応部２は、－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲で匂い分子の吸着／脱離による抵抗値変化が顕著な感応素子Ａ１～Ａ１１と、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で匂い分子の吸着／脱離による抵抗値変化が顕著な感応素子Ａ１２～Ａ１６とを含んでいる。したがって、感応部２の温度を変化させた場合に、感応部２の温度変化範囲で匂い分子の吸着／脱離による抵抗値変化が顕著である、つまり匂い分子に対する感度が大きい感応素子のパルス出力に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができる。よって、空気質判定システム１は、試料ガスの空気質の状態を精度よく判定することができる。

　学習部５４は、学習済みモデルＭＤ１を生成する。つまり、学習部５４は、学習フェーズを担当する。学習部５４には、取得部５３によって取得された温度変化パターンのデータと、感応素子Ａ１～Ａ１６の出力データＰＳと、を、学習済みモデルＭＤ１を生成するための学習データとして蓄積する。学習部５４は、収集された学習データに基づいて、学習済みモデルＭＤ１を生成する。つまり、学習部５４は、空気質判定システム１によって取得された機械学習用の学習データを用いて、人工知能のプログラム（アルゴリズム）に、感応素子Ａ１～Ａ１６の電気的特性値の変化パターン（出力データＰＳ）と、試料ガスの空気質の状態との関係を学習させる。人工知能のプログラムは、機械学習のモデルであって、例えば、階層モデルの一種であるニューラルネットワークが用いられる。学習部５４は、ニューラルネットワークに学習データで機械学習（例えば、深層学習）を行わせることで、学習済みモデルＭＤ１を生成し、記憶部５２に記憶する。なお、学習部５４は、学習済みモデルＭＤ１の生成後に取得部５３が新たに収集した学習データを用いて再学習を行うことで、学習済みモデルＭＤ１の性能の向上を図ってよい。

　判定部５５は、いわゆる、推論フェーズを担当する。判定部５５は、記憶部５２に記憶された学習済みモデルＭＤ１を利用して、取得部５３が取得した出力データＰＳに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定する。具体的には、判定部５５は、試料ガスに暴露された感応部２の温度が温度変化パターンで変化するように温度制御部５１が温度制御素子３を制御した状態での感応部２の電気的特性値を、機械学習により生成された学習済みモデルに入力することにより、試料ガスの空気質の状態を判定する。ここで、本実施形態では、感応部２が複数の感応素子Ａｘ（感応素子Ａ１～Ａ１６）を含んでいる。したがって、判定部５５は、試料ガスに暴露された複数の感応素子Ａｘの温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態での複数の感応素子Ａｘの電気的特性の変化パターンに基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。さらにいえば、判定部５５は、取得部５３が取得した、温度センサ４による温度変化パターンの測定データと、出力データＰＳとを学習済みモデルＭＤ１に入力する。学習済みモデルＭＤ１は、感応部２の温度が上記の温度変化パターンで変化したときの出力データＰＳに基づいて推論を行い、試料ガスの空気質の状態を判定する。上述のように、－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲では、匂い分子に対する抵抗値の変化は正極性感応素子に比べ負極性感応素子の方が大きくなるので、判定部５５は、感応素子Ａ１～Ａ１１の出力データに重きをおいて空気質の状態を判定する。また、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲では、匂い分子に対する抵抗値の変化は負極性感応素子に比べ正極性感応素子の方が大きくなるので、判定部５５は、感応素子Ａ１２～Ａ１６の出力データに重きをおいて空気質の状態を判定する。

　本実施形態では判定部５５は、試料ガスの空気質の状態として、試料ガス中の匂い分子の存否を判定しており、試料ガスに含まれる匂い分子の量が閾値以上であるか否かを判定している。なお、判定部５５は、試料ガスに匂い分子が含まれると判定した場合、試料ガス中の匂い分子の濃度を更に判定してもよい。

　なお、空気質判定システム１が学習部５４を備えることは必須ではなく、判定部５５は、外部のコンピュータシステムによって生成された学習済みモデルＭＤ１を利用して推論フェーズを行ってもよい。

　出力部５６は、判定部５５の判定結果を出力する。具体的には、出力部５６は、判定部５５の判定結果を表示部５７に出力することによって、表示部５７に判定部５５の判定結果を表示する。なお、出力部５６による判定結果の出力は、表示部５７に表示することに限定されず、ブザー又はスピーカを用いて匂い分子の存否等の判定結果を音で出力してもよい。

　ここにおいて、空気質判定システム１が備える感応部２と温度制御素子３とは１つの部品（センサモジュール６）として実現される。図１９はセンサモジュール６の概略的な外観図である。センサモジュール６は、主表面にヒータ配線３３が形成された基板３２を有する温度制御素子３と、主表面に複数の感応素子Ａｘが設けられた基板２０を有する感応部２とを積層して１つの部品として構成されている。言い換えると、センサモジュール６は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部２と、感応部２の加温と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子３と、を有している。温度制御素子３は、例えば、判定モジュール５から通電されることによって発熱して、感応部２を加温する。温度制御素子３は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された感応部２の温度が、感応部２の温度が上昇する昇温期間と感応部２の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように感応部２の温度を変化させる。

　このように、感応部２と温度制御素子３とを含むセンサモジュール６は、感応部２の基板２０と温度制御素子３の基板３０とを積層した積層体で実現されている。したがって、複数の用途に対応した複数種類のセンサモジュール６を用意しておけば、所望の用途に対応する１又は複数のセンサモジュール６を収納空間１１に配置することで、空気質判定システム１を１又は複数の用途に利用することができる。

　（２．２）動作説明
　本実施形態の空気質判定システム１の推論フェーズの動作を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０に示すフローチャートは、本実施形態に係る空気質判定方法の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。

　空気質判定システム１のユーザは、例えば電源スイッチ等をオンにして処理部５０を起動し、空気質判定システム１に試料ガスの空気質を判定する動作を開始させる。空気質判定システム１のユーザは、導入口１２を通して収納空間１１に試料ガスを導入して、感応部２を試料ガスに暴露する（暴露ステップＳＴ１）。

　処理部５０は、空気質を判定する動作を開始すると、温度制御部５１を制御することによって、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とが交互に繰り返す温度変化パターンで感応部２の温度が変化するように感応部２の温度を制御する（温度変化ステップＳＴ２）。

　ここで、取得部５３は、感応部２の温度が上記の温度変化パターンで変化している状態での感応部２の電気的特性値の変化パターンを取得する（取得ステップＳＴ３）。なお、取得部５３は、温度変化ステップＳＴ２が開始したタイミングから、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを１回ずつ含む温度変化周期の数周期分の時間が経過したタイミングで感応部２の電気的特性値の変化パターンを取得することが好ましい。これにより、取得部５３は、感応部２の電気的特性値の変化パターンが安定した状態で、感応部２の電気的特性値の変化パターンを取得することができる。

　そして、取得部５３によって電気的特性値の変化パターンが取得されると、判定部５５は、取得部５３が取得した、電気的特性値の変化パターンと、温度センサ４によって検出された感応部２の温度変化パターンのデータとを、学習済みモデルＭＤ１に入力することによって試料ガスの空気質の状態を判定する（判定ステップＳＴ４）。

　判定部５５によって試料ガスの空気質の状態が判定されると、出力部５６は、判定部５５の判定結果を表示部５７に出力する（出力ステップＳＴ５）。換言すると、出力ステップＳＴ５では、判定ステップの判定結果を出力する。これにより、空気質判定システム１のユーザは、表示部５７の表示内容を確認することで、試料ガスの空気質の状態を確認することができる。また、出力ステップＳＴ５では、判定ステップの判定結果を外部のシステムに出力してもよく、外部のシステムにおいて判定ステップの判定結果を利用することができる。

　検出対象の分子に対する電気的特性値の変化に対して、温度に起因した電気的特性値の変化が相対的に大きいため、感応部２の周囲の温度が判定に及ぼす影響は無視できない。本実施形態の空気質判定システム１では、感応部２に与える温度変化パターンに適した感応材料の感応素子Ａｘを用いることで、分子に対する電気的特性値の変化を増大させており、それによって空気質の状態をより高精度に判定できる。また、本実施形態の空気質判定システム１では、検出対象の分子に対する電気的特性値の変化パターンと、標準ガスに対する電気的特性値の変化パターンとの差分をとることで、温度に起因した電気的特性値の変化を低減した電気的特性値の変化パターンを取得しており、この変化パターンに基づいて空気質の状態をより高精度に判定できる。

　（３）変形例
　上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、空気質判定システム１と同様の機能は、空気質判定方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る空気質判定方法は、暴露ステップと、温度変化ステップと、判定ステップと、を含む。暴露ステップでは、感応部２を試料ガスに暴露する。感応部２は、有機組成物２１及び有機組成物２１の中に分散された導電粒子２２を有し、感度を有する１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。温度変化ステップでは、試料ガスに暴露された感応部２の温度を、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化させる。昇温期間ＵＴ１は感応部２の温度が上昇する期間であり、降温期間ＤＴ１は感応部２の温度が降下する期間である。判定ステップでは、試料ガスに暴露された感応部２の温度を温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターンに基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。一態様に係る（コンピュータ）プログラムは、コンピュータシステムに、暴露ステップと、温度変化ステップと、判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。

　以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

　本開示における空気質判定システム１は、処理部５０等にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における空気質判定システム１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

　また、空気質判定システム１における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることは空気質判定システム１に必須の構成ではなく、空気質判定システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、空気質判定システム１の少なくとも一部の機能、例えば、空気質判定システム１の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

　（３．１）変形例１
　変形例１の空気質判定システム１は、判定部５５が、第１変化パターンと第２変化パターンとの差分に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定する点で上記実施形態と相違する。第１変化パターンは、試料ガスに暴露された感応部２の温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターン（出力データＰＳ）である。第２変化パターンは、標準ガスに暴露された感応部２の温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態での感応部２の電気的特性値の変化パターン（標準出力データＰＳ０）である。なお、判定部５５以外の構成は上記実施形態と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

　取得部５３は、試料ガスに暴露された感応部２の温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態で、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６からパルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６を取得すると、パルス出力ＰＬ１～ＰＬ１６をつなげた出力データ（第１変化パターン）を求める。記憶部５２には、感応部２が標準ガスに暴露されている状態で、感応部２の温度を複数通りの温度変化パターンで変化させた場合の標準出力データＰＳ０（第２変化パターン）が予め記憶されている。取得部５３は、温度センサ４から取得した温度の検出結果を元に、記憶部５２から感応部２の温度変化パターンに対応する標準出力データＰＳ０を取得し、第１変化パターンの出力データと、第２変化パターンの標準出力データＰＳ０との差分である差分データを求め、この差分データを判定部５５に出力する。

　変形例１では、差分データを学習データとして生成された学習済みモデルＭＤ１が記憶部５２に記憶されている。したがって、判定部５５は、第１変化パターンの出力データと第２変化パターンの標準出力データＰＳ０との差分である差分データを学習済みモデルＭＤ１に入力することによって、試料ガスの空気質の状態を判定することができる。

　ここで、図１１～図１３に差分データの算出結果を例示する。図１１に示す差分データＤ１～Ｄ３は、感応部２の温度を２５℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で変化させた状態での出力データＰＳ１１～ＰＳ１３及び標準出力データＰＳ０に基づいて算出されたデータである。図１２に示す差分データＤ１～Ｄ３は、感応部２の温度を０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲で変化させた状態での出力データＰＳ１１～ＰＳ１３及び標準出力データＰＳ０に基づいて算出されたデータである。図１３に示す差分データＤ１～Ｄ３は、感応部２の温度を－２０℃以上かつ５℃以下の温度範囲で変化させた状態での出力データＰＳ１１～ＰＳ１３及び標準出力データＰＳ０に基づいて算出されたデータである。

　図１１～図１３において、差分データＤ１は、２ｐｐｍのベンズアルデヒドを含む試料ガスに感応部２が暴露された場合の出力データＰＳ１１から標準出力データＰＳ０を減算して求めた差分データである。図１１～図１３において、差分データＤ２は、２ｐｐｍのノナナールを含む試料ガスに感応部２が暴露された場合の出力データＰＳ１２から標準出力データＰＳ０を減算して求めた差分データである。図１１～図１３において、差分データＤ３は、２ｐｐｍのピロールを含む試料ガスに感応部２が暴露された場合の出力データＰＳ１３から標準出力データＰＳ０を減算して求めた差分データである。

　変形例１では、匂い分子を含む試料ガスに感応部２が暴露された場合の出力データから標準出力データＰＳ０を減算して差分データＤ１～Ｄ３を求めている。差分データＤ１～Ｄ３は、感応部２の温度変化に起因した抵抗値の変化分が除かれ、匂い分子に起因した抵抗値の変化分のみが残っているので、判定部５５は、差分データＤ１～Ｄ３に基づいて試料ガスの空気質の状態を高精度に判定することができる。

　なお、差分データＤ１～Ｄ３において、負特性感応素子（感応素子Ａ１～Ａ１１）に対応するパルス信号の差分値は、－２０℃以上かつ１０℃以下の温度範囲で値が大きくなっている。したがって、判定部５５は、－２０℃以上かつ１０℃以下の温度範囲では、差分データＤ１～Ｄ３において、負特性感応素子（感応素子Ａ１～Ａ１１）に対応するパルス信号の差分値から試料ガスの空気質を精度よく求めることができる。

　また、差分データＤ１～Ｄ３において、正特性感応素子（感応素子Ａ１２～Ａ１６）に対応するパルス信号の差分値は、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で値が大きくなっている。したがって、判定部５５は、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲では、差分データＤ１～Ｄ３において、正特性感応素子（感応素子Ａ１２～Ａ１６）に対応するパルス信号の差分値から試料ガスの空気質を精度よく求めることができる。

　（３．２）変形例２
　変形例２の空気質判定システム１について図１４及び図１５を参照して説明を行う。

　変形例２は、感応部２が複数の感応モジュールを備える点で上記の実施形態と相違するが、感応部２以外は上記の実施形態と共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

　感応部２は複数の感応モジュールを含み、複数の感応モジュールはセンサ収納室１０の収納空間１１に配置されている。なお、図１４では感応部２が３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃを含んでいる。また、変形例２の空気質判定システム１は、３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度を個別に制御する温度制御素子３を備えている。

　この場合、空気質判定方法は、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、を含む。温度制御ステップでは、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度が、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々において、昇温期間と降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。取得ステップでは、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々の電気的特性値を取得する。判定ステップでは、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々の電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態の判定を行う。

　また、変形例２の空気質判定システム１は、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃと、暴露部としてのセンサ収納室１０と、温度制御素子３と、温度制御部５１と、取得部５３と、判定部５５と、出力部５６と、を備える。複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃは、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値がそれぞれ変化する。暴露部は、所定の測定期間に複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃを試料ガスに暴露させる。温度制御素子３は、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの加熱と冷却の少なくとも一方を行う。制御部５１は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々の温度が、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、温度制御素子３を制御する。取得部５３は、所定の測定期間における複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの電気的特性値を取得する。判定部５５は、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルＭＤ１を用い、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態の判定を行う。出力部５６は、判定部５５の判定結果を出力する。

　ここで、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子と、複数の感応素子が形成された基板と、を有しており、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃが有する複数の基板が別々の基板である。言い換えると、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃが第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含み、第１の感応モジュールが有する基板と、第２の感応モジュールが有する基板とが別々の基板である。具体的には、感応モジュール２Ａは、複数の感応素子Ａ１～Ａ１６が設けられた基板２０Ａを有し、感応モジュール２Ｂは、複数の感応素子Ａ１～Ａ１６が設けられた基板２０Ｂを有し、感応モジュール２Ｃは、複数の感応素子Ａ１～Ａ１６が設けられた基板２０Ｃを有している。なお、基板２０Ａ～２０Ｃの各々には温度制御素子３が設けられており、感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々の温度は、個別に設けられた温度制御素子３によって制御される。

　また、図１４の例では、複数（変形例２では３つ）の感応モジュール２Ａ～２Ｃがそれぞれ有する複数の感応素子の組み合わせが、複数（変形例２では３つ）の感応モジュール２Ａ～２Ｃで同じである。具体的には、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃは、それぞれ、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６の組み合わせを有している。温度制御ステップでは、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度を、昇温期間と降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化させるのであるが、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃで、昇温期間及び降温期間の少なくとも一方を時間的にずらしている。言い換えると、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃが第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含み、温度制御ステップにおいて、第１の感応モジュールの昇温期間及び降温期間の少なくとも一方を、第２の感応モジュールと時間的にずらしている。図１５は、３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度変化を示すグラフであり、温度制御ステップでは、３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度を、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを含む周期ＣＴ１でそれぞれ変化させている。そして、温度制御ステップでは、３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度を、昇温期間ＵＴ１と降温期間ＤＴ１とを含む１周期ＣＴ１の３分の１の時間差（ＣＴ１／３）を設けて変化させているので、判定ステップでは、時間差（ＣＴ１／３）に相当する時間が経過するごとに、空気質の状態を判定することができる。これにより、感応モジュールの数が１つの場合には、判定ステップを実行する周期が１周期ＣＴ１であるのに対して、感応モジュールの数がｎ個（ｎは２以上の整数）である場合には、判定ステップを実行する周期を１周期ＣＴ１のｎ分の１の時間（ＣＴ１／ｎ）に短縮できる。

　なお、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃが別々の基板２０Ａ～２０Ｃに設けられていることは必須ではなく、図１６及び図１７に示すように、１つの基板２０に複数（例えば３つ）の感応モジュール２Ａ～２Ｃが設けられていてもよい。つまり、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃの各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子Ａ１～Ａ４を有しており、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃがそれぞれ有する複数の感応素子Ａ１～Ａ４は１つの基板２０上に形成されている。言い換えると、複数の感応モジュール２Ａ～２Ｃが第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含み、第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとは、互いに感度特性が異なる複数の感応素子Ａ１～Ａ４を有している。そして、第１の感応モジュールが有する複数の感応素子Ａ１～Ａ４と、第２の感応モジュールが有する複数の感応素子Ａ１～Ａ４とは、１つの基板２０上に形成されている。

　ここで、基板２０の第１面には、感応モジュール２Ａが有する感応素子Ａ１～Ａ４と、感応モジュール２Ｂが有する感応素子Ａ１～Ａ４と、感応モジュール２Ｃが有する感応素子Ａ１～Ａ４と、が３列に配置されている。そして、基板２０の第２面（第１面の裏面）には、感応モジュール２Ａの感応素子Ａ１～Ａ４が配置された部位の裏側に、感応モジュール２Ａの温度を変化させるための温度制御素子３Ａが配置されている。また、基板２０の第２面には、感応モジュール２Ｂの感応素子Ａ１～Ａ４が配置された部位の裏側に、感応モジュール２Ｂの温度を変化させるための温度制御素子３Ｂが配置されている。また、基板２０の第２面には、感応モジュール２Ｃの感応素子Ａ１～Ａ４が配置された部位の裏側に、感応モジュール２Ｃの温度を変化させるための温度制御素子３Ｃが配置されている。

　このように、基板２０の第２面には、感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度をそれぞれ変化させるための温度制御素子３Ａ～３Ｃが設けられているので、感応モジュール２Ａ～２Ｃの温度を個別に制御することができる。

　なお、変形例２では、感応部２が３つの感応モジュール２Ａ～２Ｃを含んでいるが、感応モジュールの数は３つに限定されない。感応部２が複数の感応モジュールを含んでいればよく、感応モジュールの数は２つでもよいし、４つ以上でもよい。

　また、変形例２において、複数の感応モジュールがそれぞれ有する複数の感応素子の組み合わせが、複数の感応モジュールで互いに異なっていてもよい。言い換えると、複数の感応モジュールが第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含み、第１の感応ジュールが有する複数の感応素子の組み合わせと、第２の感応モジュールが有する複数の感応素子の組み合わせとが互いに異なっていてもよい。ここで、第１の感応モジュールが有する複数の感応素子と、第１の感応モジュールが有する複数の感応素子とが全て異なることは必須ではなく、少なくとも一部が異なっていればよい。図１８は、感応部２が備える３つの感応モジュール２Ｄ～２Ｆの一例を示している。感応モジュール２Ｄは、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６と、１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６が配置された基板２０Ｄとを備える。感応モジュール２Ｅは、１６個の感応素子Ａ１７～Ａ３２と、１６個の感応素子Ａ１７～Ａ３２が配置された基板２０Ｅとを備える。感応モジュール２Ｆは、１６個の感応素子Ａ３３～Ａ４８と、１６個の感応素子Ａ３３～Ａ４８が配置された基板２０Ｆとを備えている。また、空気質判定システム１は、感応モジュール２Ｄ～２Ｆの各々の温度を個別に制御する温度制御素子３を備えている。

　ここで、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆがそれぞれ有する複数の感応素子の組み合わせが、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆで互いに異なっている。したがって、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆの各々は、所望の目的に適した複数の感応素子の組み合わせを有することが好ましい。複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆの用途としては、例えば、人体から出る気体（呼気など）の匂いを判定する用途、食品が腐敗する際に出るガスの存否又はガス種を判定することで食品の品質管理を行う用途、部屋内の空気質の状態を判定する用途、火災によって発生するガス、爆発物又は薬物等から放出されるガス、又は、毒性を有するガスの存否などを判定する用途、等がある。空気質判定システム１は、複数の用途にそれぞれ適合した複数の感応モジュールを収納空間１１内に配置することによって、複数の用途にそれぞれ対応した判定処理を実行できる。

　なお、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆでは、複数の感応素子の組み合わせが互いに異なっているので、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆの温度を変化させる温度変化パターンは互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆの温度を変化させる温度変化パターンが時間的にずれていてもよいし、時間的に同じでもよい。

　言い換えると、複数の感応モジュール２Ｄ～２Ｆが第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含む場合、第１の感応モジュールの温度を変化させる第１温度変化パターンと、第２の感応モジュールの温度を変化させる温度変化パターンとは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。なお、第１温度変化パターンと、第２温度変化パターンとが同じであるとは、第１温度変化パターンの昇温期間及び降温期間と、第２温度変化パターンの昇温期間及び降温期間とが同じ期間であり、かつ、昇温期間及び降温期間における温度が同じであることをいう。また、第１温度変化パターンと第２温度変化パターンとが異なるとは、昇温期間及び降温期間の少なくとも一方が異なることでもよいし、昇温期間における温度及び降温期間における温度の少なくとも一方が異なることでもよい。また、第１温度変化パターンと第２温度変化パターンとが異なるとは、昇温期間及び降温期間の少なくとも一方が異なり、かつ、昇温期間における温度及び降温期間における温度の少なくとも一方が異なることでもよい。

　（３．３）その他の変形例
　上記実施形態の空気質判定システム１では、温度制御素子３が電熱素子３１であったが、温度制御素子３は、感応部２の昇温と降温の両方が可能なペルチェ素子でもよい。また、温度制御素子３は、ペルチェ素子及び電熱素子の少なくとも一方を含んでいればよい。なお、上記の実施形態では温度制御素子３が電熱素子３１であるので、温度制御素子３としてペルチェ素子を用いる場合に比べて、温度制御素子３の小型化を実現でき、また消費電力の低減を実現できる。

　上記実施形態の空気質判定システム１では、感応部２が１６個の感応素子Ａｘを備えているが、感応素子Ａｘの数は適宜変更が可能である。感応部２は、負特性感応素子と正特性感応素子との両方を備えているが、感応部２は負特性感応素子のみを備えていてもよいし、正特性感応素子のみを備えていてもよい。また、上記実施形態の空気質判定システム１では、１６個の感応素子Ａｘが４行４列に配置されているが、複数の感応素子Ａｘの配置は上記実施形態の配置に限定されず、複数の感応素子はライン状に並ぶように配置されてもよいし、１又は複数の同心円上に間隔を開けて並ぶように配置されてもよい。

　上記実施形態の空気質判定システム１では、温度制御部５１が温度制御素子３を制御することによって、感応素子Ａ１～Ａ１６の温度を同じ温度変化パターンで変化させているが、感応素子Ａ１～Ａ１６の温度を異なる温度変化パターンで変化させてもよい。例えば、－２０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲で匂い分子に対する感度が高くなる感応素子Ａ１～Ａ１１は、－２０℃以上かつ２５℃以下の温度範囲内で温度を変化させることが好ましい。また、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲で匂い分子に対する感度が高くなる感応素子Ａ１２～Ａ１６は、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で温度を変化させることが好ましい。

　上述した空気質判定方法において、取得ステップでは、ネットワークを介して感応部２の電気的特性値を取得してもよい。

　上記実施形態の空気質判定システム１では、学習済みモデルＭＤ１が空気質判定システム１の記憶部５２に保存されているが、空気質判定システム１は、クラウド上に配置された学習済みモデルＭＤ１を利用して空気質の状態を判定してもよい。すなわち、空気質判定システム１の判定部５５は、試料ガスに暴露された感応部２の温度を上記の温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値（抵抗値）の変化パターンを示す出力データをクラウド上の学習済みモデルに入力する。つまり、クラウド上の学習済みモデルは、ネットワークを介して取得した感応部２の電気的特性値を用いて判定処理を行い、判定結果を判定部５５に送信する。このように、判定部５５は、クラウド上の学習済みモデルから判定結果を取得することで、試料ガスの空気質の状態を判定してもよい。

　また、判定モジュール５の機能を有するサーバが、ネットワークを介して感応部２から電気的特性値を取得し、取得した感応部２の電気的特性値を用いて判定部５５が判定処理を行ってもよい。ここにおいて、判定モジュール５の機能を有するサーバは、感応部２の電気的特性値をリアルタイムで取得して判定処理を行ってもよいし、感応部２の電気的特性値の時系列データを記憶するデータサーバ等から感応部２の電気的特性値の時系列データを取得して判定処理を行ってもよい。

　（まとめ）
　以上説明したように、第１の態様の空気質判定方法は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部（２）を用いる空気質判定方法であり、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、出力ステップと、を含む。温度制御ステップでは、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された感応部（２）の温度を、感応部（２）の温度が上昇する昇温期間と感応部（２）の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。取得ステップでは、試料ガスに暴露された感応部（２）の電気的特性値を取得する。判定ステップでは、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。出力ステップでは、判定ステップの判定結果を出力する。

　この態様によれば、感応部（２）が感度を有する分子に反応して感応部（２）の電気的特性値が変化すると、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化パターンが、感応部（２）が感度を有する分子が存在しない状態での変化パターンから変動する。したがって、判定ステップでは、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができ、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。

　第２の態様の空気質判定方法では、第１の態様において、判定ステップでは、第１変化パターンと第２変化パターンとの差分に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定する。第１変化パターンは、試料ガスに暴露された感応部（２）の温度を上記温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターンである。第２変化パターンは、標準ガスに暴露された感応部（２）の温度を上記温度変化パターンで変化させた状態での電気的特性値の変化パターンである。

　この態様によれば、第１変化パターンと第２変化パターンとの差分をとることで、感応部（２）の温度を上記の温度変化パターンで変化させることによって生じる電気的特性値の変動分を低減できる。したがって、判定ステップでは、第１変化パターンと第２変化パターンとの差分に基づいて試料ガスの空気質の状態を精度よく判定することができる。

　第３の態様の空気質判定方法では、第１又は第２の態様において、感応部（２）は、互いに感応特性が異なる複数の感応素子（Ａｘ）を含む。判定ステップでは、試料ガスに暴露された複数の感応素子（Ａｘ）の温度を上記温度変化パターンで変化させた状態での複数の感応素子（Ａｘ）の電気的特性値の変化パターンに基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定する。

　この態様によれば、複数の感応素子（Ａｘ）の電気的特性値の変化パターンに基づいて、試料ガスの空気質の状態を判定するので、感応素子（Ａｘ）の数が１つの場合に比べて、より多くの種類の分子を含む試料ガスの空気質を判定することが可能になる。

　第４の態様の空気質方法では、第１～３のいずれかの態様において、感応部（２）は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で負の抵抗係数を有する負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）を含む。

　この態様によれば、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）を含む感応部（２）の電気的特性値の変化パターンに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができる。

　第５の態様の空気質判定方法では、第４の態様において、温度制御ステップでは、－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲内で、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）の温度を上昇させる昇温期間と、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）の温度を降下させる降温期間と、を含む温度変化パターンで、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）の温度を変化させる。

　この態様によれば、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）の温度を－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲内で上昇及び降下させたときの電気的特性値の変化パターンに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができる。

　第６の態様の空気質判定方法では、第４又は第５の態様において、負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）は、有機組成物（２１）及び有機組成物（２１）の中に分散された導電粒子（２２）を有する。負特性感応素子（Ａ１～Ａ１１）が有する有機組成物（２１）は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を有する。

　第７の態様の空気質判定方法では、第１～６のいずれかの態様において、感応部（２）は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で正の抵抗係数を有する正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）を含む。

　この態様によれば、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）を含む感応部（２）の電気的特性値の変化パターンに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができる。

　第８の態様の空気質判定方法では、第７の態様において、温度制御ステップでは、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）の温度を上昇させる昇温期間と、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）の温度を降下させる降温期間と、を含む温度変化パターンで、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）の温度を変化させる。

　この態様によれば、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）の温度を２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で上昇及び降下させたときの電気的特性値の変化パターンに基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができる。

　第９の態様の空気質判定システム（１）では、第７又は第８の態様において、正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）は、有機組成物（２１）及び有機組成物（２１）の中に分散された導電粒子（２２）を有する。正特性感応素子（Ａ１２～Ａ１６）は、第１～第４の感応素子（Ａ１２～Ａ１６）の少なくとも１つを含む。第１の感応素子（Ａ１２）は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にポリエチレングリコール基を有する有機組成物（２１）を有する。第２の感応素子（Ａ１３）は、主鎖にポリエチレングリコールを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にニトロ基を有する有機組成物（２１）を有する。第３の感応素子（Ａ１４，Ａ１５）は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にシアノプロピル基を有する有機組成物（２１）を有する。第４の感応素子（Ａ１６）は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にシアノアリル基を有する有機組成物（２１）を有する。

　第１０の態様の空気質判定方法では、第１～９のいずれかの態様において、温度制御ステップでは、感応部（２）の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子（３）を制御することによって、感応部（２）の温度を制御する。温度制御素子（３）は、ペルチェ素子及び電熱素子の少なくとも一方を含む。

　この態様によれば、ペルチェ素子及び電熱素子の少なくとも一方を用いて感応部（２）の温度を温度変化パターンで変化させることができる。

　第１１の態様の空気質判定方法では、第１～１０のいずれかの態様において、取得ステップでは、ネットワークを介して感応部（２）の電気的特性値を取得する。

　この態様によれば、クラウド上に実現された判定部によって判定ステップを実行することもできる。

　第１２の態様の空気質判定方法は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部（２）を用いる空気質判定方法であり、温度制御ステップと、取得ステップと、判定ステップと、出力ステップと、を含む。感応部（２）は複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）を含む。温度制御ステップでは、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の温度を、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々において、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する。取得ステップでは、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々の電気的特性値を取得する。判定ステップでは、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々の電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態の判定を行う。出力ステップでは、判定ステップの判定結果を出力する。

　この態様によれば、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。また、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々について、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々から取得する電気的特性値の変化に基づいて、空気質の状態の判定を行うことができる。

　第１３の態様の空気質判定方法では、第１２の態様において、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子（Ａｘ）と、複数の感応素子（Ａｘ）が形成された基板（２０Ａ～２０Ｆ）と、を有する。複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）が有する複数の基板（２０Ａ～２０Ｃ）が別々の基板である。

　この態様によれば、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）が有する複数の基板（２０Ａ～２０Ｃ）が別々の基板であるので、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の各々の温度を所望の温度変化パターンで変化させることができる。

　第１４の態様の空気質判定方法では、第１３の態様において、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）がそれぞれ有する複数の感応素子（Ａｘ）の組み合わせが、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）で同じである。

　この態様によれば、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の測定期間を時間軸上で重複させることによって、１つの感応モジュールで空気質の状態を連続的に判定する場合に比べて、空気質の状態を判定する時間間隔を短くすることができる。

　第１５の態様の空気質判定方法では、第１３の態様において、複数の感応モジュール（２Ｄ～２Ｆ）がそれぞれ有する複数の感応素子の組み合わせが、複数の感応モジュール（２Ｄ～２Ｆ）で互いに異なる。

　この態様によれば、用途が異なる複数の感応モジュール（２Ｄ～２Ｆ）を用いることによって、複数の用途で空気質の判定を行うことができる。

　第１６の態様の空気質判定方法では、第１２の態様において、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子（Ａ１～Ａ４）を有している。複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）がそれぞれ有する複数の感応素子（Ａ１～Ａ４）が１つの基板（２０）上に形成されている。

　この態様によれば、部品数を削減できる。

　第１７の態様の空気質判定方法では、第１２～１６のいずれかの態様において、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）は第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含む。温度制御ステップにおいて、第１の感応モジュールの昇温期間及び前記降温期間の少なくとも一方を、第２の感応モジュールと時間的にずらしている。

　この態様によれば、第１の感応モジュールの昇温期間及び降温期間の少なくとも一方を、第２の感応モジュールと時間的にずらすことで、１つの感応モジュールで空気質の状態を連続的に判定する場合に比べて、空気質の状態を判定する時間間隔を短くすることができる。

　第１８の態様の空気質判定システム（１）は、感応部（２）と、暴露部（１０）と、温度制御素子（３）と、制御部（５１）と、判定部（５５）と、出力部（５６）と、を備える。感応部（２）は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する。暴露部（１０）は、所定の測定期間に感応部（２）を試料ガスに暴露させる。温度制御素子（３）は、感応部（２）の加熱と冷却の少なくとも一方を行う。制御部（５１）は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された感応部（２）の温度が、感応部（２）の温度が上昇する昇温期間と感応部（２）の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、温度制御素子（３）を制御する。取得部（５３）は、所定の測定期間における感応部（２）の電気的特性値を取得する。判定部（５５）は、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデル（ＭＤ１）を用い、電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態の判定を行う。出力部（５６）は、判定部（５５）の判定結果を出力する。

　この態様によれば、感応部（２）が感度を有する分子に反応して感応部（２）の電気的特性値が変化すると、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化パターンが、感応部（２）が感度を有する分子が存在しない状態での変化パターンから変動する。したがって、判定部（５５）は、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができ、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。

　第１９の態様の空気質判定システム（１）は、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）と、暴露部（１０）と、温度制御素子（３）と、制御部（５１）と、判定部（５５）と、出力部（５６）と、を備える。複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値がそれぞれ変化する。暴露部（１０）は、所定の測定期間に複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）を試料ガスに暴露させる。温度制御素子（３）は、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の加熱と冷却の少なくとも一方を行う。制御部（５１）は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の各々の温度が、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、温度制御素子（３）を制御する。取得部（５３）は、所定の測定期間における複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の電気的特性値を取得する。判定部（５５）は、試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデル（ＭＤ１）を用い、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｃ）の電気的特性値の変化に基づいて、試料ガスの空気質の状態の判定を行う。出力部（５６）は、判定部（５５）の判定結果を出力する。

　この態様によれば、判定部（５５）は、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。また、判定部（５５）は、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々について、複数の感応モジュール（２Ａ～２Ｆ）の各々から取得する電気的特性値の変化に基づいて、空気質の状態の判定を行うことができる。

　第２０の態様のセンサモジュール（６）は、１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部（２）と、感応部（２）の加温と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子（３）と、を有する。温度制御素子（３）は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された感応部（２）の温度が、感応部（２）の温度が上昇する昇温期間と感応部（２）の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように感応部（２）の温度を変化させる。

　この態様によれば、昇温期間及び降温期間における電気的特性値の変化に基づいて試料ガスの空気質の状態を判定することができ、温度に起因した変動分による誤判定を抑制でき、空気質の状態の判定精度の悪化を抑制できる。

　上記態様に限らず、上記実施形態に係る空気質判定システム（１）の種々の構成（変形例を含む）は、空気質判定方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。

　第２～第１２及び第１３～第１７の態様に係る構成については、空気質判定方法に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

　１　空気質判定システム
　２　感応部
　３　温度制御素子
　１０　センサ収納室（暴露部）
　２１　有機組成物
　２２　導電粒子
　５１　温度制御部（制御部）
　５５　判定部
　Ａｘ　感応素子
　Ａ１～Ａ１１　負特性感応素子
　Ａ１２　正特性感応素子（第１の感応素子）
　Ａ１３　正特性感応素子（第２の感応素子）
　Ａ１４，Ａ１５　正特性感応素子（第３の感応素子）
　Ａ１６　正特性感応素子（第４の感応素子）
　ＭＤ１　学習済みモデル

Claims

　１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部を用いる空気質判定方法であって、
　所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度を、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する温度制御ステップと、
　前記試料ガスに暴露された前記感応部の前記電気的特性値を取得する取得ステップと、
　前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う判定ステップと、
　前記判定ステップの判定結果を出力する出力ステップと、を含む、
　空気質判定方法。
　前記判定ステップでは、第１変化パターンと第２変化パターンとの差分に基づいて前記試料ガスの前記空気質の状態を判定し、
　前記第１変化パターンは、前記試料ガスに暴露された前記感応部の温度を前記温度変化パターンで変化させた状態での前記電気的特性値の変化パターンであり、
　前記第２変化パターンは、標準ガスに暴露された前記感応部の温度を前記温度変化パターンで変化させた状態での前記電気的特性値の変化パターンである、
　請求項１に記載の空気質判定方法。
　前記感応部は、互いに感応特性が異なる複数の感応素子を含み、
　前記判定ステップでは、前記試料ガスに暴露された前記複数の感応素子の温度を前記温度変化パターンで変化させた状態での前記複数の感応素子の前記電気的特性値の変化パターンに基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態を判定する、
　請求項１又は２に記載の空気質判定方法。
　前記感応部は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で負の抵抗係数を有する負特性感応素子を含む、
　請求項１～３のいずれか１項に記載の空気質判定方法。
　前記温度制御ステップでは、－２０℃以上かつ２０℃以下の温度範囲内で、前記負特性感応素子の温度を上昇させる昇温期間と、前記負特性感応素子の温度を降下させる降温期間と、を含む前記温度変化パターンで、前記負特性感応素子の温度を変化させる、
　請求項４に記載の空気質判定方法。
　前記負特性感応素子は、有機組成物及び前記有機組成物の中に分散された導電粒子を有し、
　前記負特性感応素子が有する前記有機組成物は、主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を有する、
　請求項４又は５に記載の空気質判定方法。
　前記感応部は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で正の抵抗係数を有する正特性感応素子を含む、
　請求項１～６のいずれか１項に記載の空気質判定方法。
　前記温度制御ステップでは、２０℃以上かつ５０℃以下の温度範囲内で、前記正特性感応素子の温度を上昇させる昇温期間と、前記正特性感応素子の温度を降下させる降温期間と、を含む前記温度変化パターンで、前記正特性感応素子の温度を変化させる、
　請求項７に記載の空気質判定方法。
　前記正特性感応素子は、有機組成物及び前記有機組成物の中に分散された導電粒子を有し、
　前記正特性感応素子は、
　　主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にポリエチレングリコール基を有する前記有機組成物を有する第１の感応素子と、
　　主鎖にポリエチレングリコールを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にニトロ基を有する前記有機組成物を有する第２の感応素子と、
　　主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にシアノプロピル基を有する前記有機組成物を有する第３の感応素子と、
　　主鎖にシロキサンを有し、側鎖にメチル基を含まず、側鎖にシアノアリル基を有する前記有機組成物を有する第４の感応素子と、の少なくとも１つを含む、
　請求項７又は８に記載の空気質判定方法。
　前記温度制御ステップでは、前記感応部の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子を制御することによって、前記感応部の温度を制御し、
　前記温度制御素子は、ペルチェ素子及び電熱素子の少なくとも一方を含む、
　請求項１～９のいずれか１項に記載の空気質判定方法。
　前記取得ステップでは、ネットワークを介して前記感応部の前記電気的特性値を取得する、
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の空気質判定方法。
　１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部を用いる空気質判定方法であって、
　前記感応部は複数の感応モジュールを含み、
　所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの温度を、前記複数の感応モジュールの各々において、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように制御する温度制御ステップと、
　前記試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの各々の前記電気的特性値を取得する取得ステップと、
　前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記複数の感応モジュールの各々の前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う判定ステップと、
　前記判定ステップの判定結果を出力する出力ステップと、を含む、
　空気質判定方法。
　前記複数の感応モジュールの各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子と、前記複数の感応素子が形成された基板と、を有し、
　前記複数の感応モジュールが有する複数の前記基板が別々の基板である、
　請求項１２に記載の空気質判定方法。
　前記複数の感応モジュールがそれぞれ有する前記複数の感応素子の組み合わせが、前記複数の感応モジュールで同じである、
　請求項１３に記載の空気質判定方法。
　前記複数の感応モジュールがそれぞれ有する前記複数の感応素子の組み合わせが、前記複数の感応モジュールで互いに異なる、
　請求項１３に記載の空気質判定方法。
　前記複数の感応モジュールの各々は、互いに感度特性が異なる複数の感応素子を有し、
　前記複数の感応モジュールがそれぞれ有する前記複数の感応素子が１つの基板上に形成されている、
　請求項１２に記載の空気質判定方法。
　前記複数の感応モジュールは第１の感応モジュールと第２の感応モジュールとを少なくとも含み、
　前記温度制御ステップにおいて、前記第１の感応モジュールの前記昇温期間及び前記降温期間の少なくとも一方を、前記第２の感応モジュールと時間的にずらしている、
　請求項１２～１６のいずれか１項に記載の空気質判定方法。
　１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部と、
　所定の測定期間に前記感応部を試料ガスに暴露させる暴露部と、
　前記感応部の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子と、
　前記所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度が、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、前記温度制御素子を制御する制御部と、
　前記所定の測定期間における前記感応部の前記電気的特性値を取得する取得部と、
　前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う判定部と、
　前記判定部の判定結果を出力する出力部と、を備える、
　空気質判定システム。
　１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値がそれぞれ変化する複数の感応モジュールと、
　所定の測定期間に前記複数の感応モジュールを試料ガスに暴露させる暴露部と、
　前記複数の感応モジュールの加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子と、
　前記所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記複数の感応モジュールの各々の温度が、温度が上昇する昇温期間と温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように、前記温度制御素子を制御する制御部と、
　前記所定の測定期間における前記複数の感応モジュールの前記電気的特性値を取得する取得部と、
　前記試料ガスの空気質の状態を判定するための学習済みモデルを用い、前記複数の感応モジュールの前記電気的特性値の変化に基づいて、前記試料ガスの前記空気質の状態の判定を行う判定部と、
　前記判定部の判定結果を出力する出力部と、を備える、
　空気質判定システム。
　１又は複数種類の分子に反応して電気的特性値が変化する感応部と、
　前記感応部の加温と冷却の少なくとも一方を行う温度制御素子と、を有し、
　前記温度制御素子は、所定の測定期間において、試料ガスに暴露された前記感応部の温度が、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と前記感応部の温度が降下する降温期間とを少なくとも１回ずつ含む温度変化パターンで変化するように前記感応部の温度を変化させる、
　センサモジュール。